JP7560232B2

JP7560232B2 - ロックボルト構造体及び地山補強構造

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Publication number: JP7560232B2
Application number: JP2021069392A
Authority: JP
Inventors: 泰男橋本; 祐介田中; 厚井本
Original assignee: 株式会社ケー・エフ・シー
Priority date: 2021-04-15
Filing date: 2021-04-15
Publication date: 2024-10-02
Anticipated expiration: 2041-04-15
Also published as: JP2022164110A

Description

本発明は、中空ロックボルトの中空部を介して穿孔内に定着材を注入するロックボルト構造体及びこのロックボルト構造体を備える地山補強構造に関する。

従来、中空ロックボルトの中空部を介して穿孔内に定着材を注入する地山補強構造が知られている。例えば特許文献１には、先端に削孔ビットを取り付けた中空ロックボルトを回転させて地山に穿孔すると共に、中空ロックボルトを継ぎ足して所定深さまで穿孔し、穿孔終了後に穿孔内の中空ロックボルトの中空部を介して中空ロックボルトと穿孔壁面との間にグラウトを注入し、グラウトを固化して中空ロックボルトを固着する構造が開示されている（特許文献１の段落［０００２］、［００１８］参照）。

特開２００９－９７２６０号公報

ところで、中空ロックボルトを継ぎ足して地山の深層まで長尺に打設し、定着材を注入して定着を行う場合、地山の深層まで定着材を注入するために流動性の高い定着材を用いる必要がある。しかしながら、亀裂の多い地山の場合には、その流動性の高さによって亀裂に定着材が流れ出ていってしまい、定着材が固化する前に逸走して中空ロックボルトと穿孔壁面との間から定着材が無くなってしまうという問題を生ずる。他方で、固練りモルタルのような流動性の低い定着材を用いると、穿孔奥まで定着材を注入することができなくなり、深層に位置する中空ロックボルトの地山への定着が難しくなるという別の問題を生ずる。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、亀裂の多い地山でも長尺に亘って確実に地山に定着させることができるロックボルト構造体及びこのロックボルト構造体を備える地山補強構造を提供することを目的とする。なお、以下、本発明の説明をする便宜上、ロックボルトが穿孔に設置されたときにその穿孔の奥側に配置される側を「前」「先」として、「前端」「前部」「先端」等の呼称を、穿孔の口元側に配置される側を「後」として「後部」「後端」「後側」等の呼称を用いて、表現することがある。

本発明のロックボルト構造体は、前端が閉塞され、後端に中空の雄ねじ部が設けられている鋼管膨張型ロックボルトと、内部に軸方向に沿って注水管を挿入可能な中空ロックボルトと、軸方向に連通し、前部に雌ねじ部が形成されているジョイントスリーブと、前記ジョイントスリーブの前記雌ねじ部の後部に螺合されている中空管状の注水用コマとを備え、前記鋼管膨張型ロックボルトの前記雄ねじ部が前記ジョイントスリーブの前記雌ねじ部の前部に螺着されると共に、前記中空ロックボルトの前端部が前記ジョイントスリーブの後部に固定され、前記注水用コマに前記注水管の前端部が着脱自在に接続可能であり、地山の穿孔の孔壁と前記中空ロックボルトの外表面及び前記ジョイントスリーブの外表面との間に定着材を注入可能な吐出孔が、前記中空ロックボルトの周壁、若しくは前記ジョイントスリーブの前記注水用コマと前記注水管の前端部との接続箇所よりも後側の周壁に形成されていることを特徴とする。
これによれば、地山の深層まで長尺にロックボルト構造体を打設して定着する場合、穿孔の奥側では鋼管膨張型ロックボルトの膨張状態の摩擦定着で定着させることができ、流動性の高い定着材を用いて地山の深層、穿孔の奥側まで注入する必要が無くなる。また、地山の穿孔の孔壁と外表面との間に定着材を注入可能な吐出孔は穿孔の口元側に配置される中空ロックボルト若しくはジョイントスリーブに形成されていることから、穿孔の奥側への定着材の逸走も抑制することができる。従って、亀裂の多い地山に長尺に亘ってロックボルト構造体を定着させる場合にも、流動性の高い定着材が固化する前に亀裂から逸走して無くなってしまうような問題を生ずることが無く、摩擦定着と定着材の定着の双方により、長尺に亘ってロックボルト構造体を確実に地山に定着させることができる。また、地山の穿孔の奥側では鋼管膨張型ロックボルトの膨張状態の摩擦定着で定着させることができることから、固練りモルタルのような流動性の低い定着材を用いることも可能であり、使用可能な定着材の多様性を高めることができる。また、注水用コマに注水管の前端部を接続して中空の雄ねじ部を介して鋼管膨張型ロックボルトの内部に加圧注水を行うことが可能となり、鋼管膨張型ロックボルトを膨張させる際に鋼管膨張型ロックボルトの内部への加圧注水の確実性を高めることができる。また、ジョイントスリーブの周壁に定着材を注入可能な吐出孔を形成する場合には、鋼管膨張型ロックボルトのすぐ後まで定着材を充填することが可能となる。

本発明のロックボルト構造体は、前記注水用コマの内周に雌ねじが形成されており、前記注水管の前端部に形成された雄ねじが前記注水用コマの前記雌ねじに螺着可能であることを特徴とする。
これによれば、注水用コマと注水管の接続の確実性を高めることができると共に、注水用コマと注水管の着脱を螺合と螺合の取り外しで行うことを可能にし、着脱作業を容易化することができる。

本発明のロックボルト構造体は、前記注水用コマの前端に、前記鋼管膨張型ロックボルトの前記雄ねじ部の後端面に押圧される環状シール材が設けられていることを特徴とする。
これによれば、注水用コマと鋼管膨張型ロックボルトの中空の雄ねじ部との間の隙間から注水された水が漏れることを環状シール材で確実に防止し、鋼管膨張型ロックボルトの内部への加圧注水の確実性をより一層高めることができる。

本発明の地山補強構造は、本発明のロックボルト構造体を備える地山補強構造であって、地山の穿孔の奥側から順に前記鋼管膨張型ロックボルト、前記ジョイントスリーブ、前記中空ロックボルトが配置され、前記鋼管膨張型ロックボルトが膨張状態で前記穿孔の孔壁に摩擦定着され、前記穿孔の孔壁と、前記中空ロックボルトの外表面及び前記ジョイントスリーブの外表面との間に、定着材が充填されて固化されていることを特徴とする。
これによれば、穿孔の奥側における膨張状態の鋼管膨張型ロックボルトの摩擦定着と、穿孔の口元側における穿孔の孔壁と中空ロックボルトの外表面及びジョイントスリーブの外表面との間における定着材の定着の双方により、長尺に亘ってロックボルト構造体を確実に地山に定着させ、地山を補強することができる。

本発明のジョイントスリーブは、前端が閉塞され、後端に中空の雄ねじ部が設けられている鋼管膨張型ロックボルトと、地山の穿孔の孔壁と外表面との間に定着材を注入可能な吐出孔が形成され、内部に軸方向に沿って注水管を挿入可能な中空ロックボルトとを連結するジョイントスリーブであって、軸方向に連通し、前部に雌ねじ部が形成され、前記雌ねじ部の前部に前記鋼管膨張型ロックボルトの前記雄ねじ部が螺着可能であり、後部に前記中空ロックボルトの前端部が固定可能であると共に、前記雌ねじ部の後部に中空管状の注水用コマが螺合され、前記注水用コマに前記注水管の前端部が着脱自在に接続可能であることを特徴とする。
これによれば、鋼管膨張型ロックボルトと中空ロックボルトとジョイントスリーブで構成されるロックボルト構造体を地山の深層まで長尺に打設して定着する場合、ジョイントスリーブによる連結で穿孔の奥側では鋼管膨張型ロックボルトの膨張状態の摩擦定着で定着させることができ、流動性の高い定着材を用いて地山の深層、穿孔の奥側まで注入する必要が無くなる。また、地山の穿孔の孔壁と外表面との間に定着材を注入可能な吐出孔は穿孔の口元側に配置される中空ロックボルトに形成されていることから、穿孔の奥側への定着材の逸走も抑制することができる。従って、亀裂の多い地山に長尺に亘ってロックボルト構造体を定着させる場合にも、流動性の高い定着材が固化する前に亀裂から逸走して無くなってしまうような問題を生ずることが無く、摩擦定着と定着材の定着の双方により、長尺に亘ってロックボルト構造体を確実に地山に定着させることができる。また、ジョイントスリーブによる連結で地山の穿孔の奥側では鋼管膨張型ロックボルトの膨張状態の摩擦定着で定着させることができることから、固練りモルタルのような流動性の低い定着材を用いることも可能であり、使用可能な定着材の多様性を高めることができる。また、注水用コマに注水管の前端部を接続して中空の雄ねじ部を介して鋼管膨張型ロックボルトの内部に加圧注水を行うことが可能となり、鋼管膨張型ロックボルトを膨張させる際に鋼管膨張型ロックボルトの内部への加圧注水の確実性を高めることができる。特に注水用コマに注水管の前端部を着脱自在に接続可能であることによって、鋼管膨張型ロックボルトの内部への加圧注水時には注水管の操作によって注水用コマを鋼管膨張型ロックボルト側に押圧し水密性を高めることができる一方で、加圧注水作業完了後には注水管を注水用コマから離脱させることによって注水管の再利用と共に中空ロックボルトの中空部を定着材の注入流路として利用することができ、確実且つ効率的な施工にも寄与する。

本発明のジョイントスリーブは、前端が閉塞され、後端に中空の雄ねじ部が設けられている鋼管膨張型ロックボルトと、内部に軸方向に沿って注水管を挿入可能な中空ロックボルトとを連結するジョイントスリーブであって、軸方向に連通し、前部に雌ねじ部が形成され、前記雌ねじ部の前部に前記鋼管膨張型ロックボルトの前記雄ねじ部が螺着可能であり、後部に前記中空ロックボルトの前端部が固定可能であると共に、前記雌ねじ部の後部に中空管状の注水用コマが螺合され、前記注水用コマに前記注水管の前端部が着脱自在に接続可能であり、地山の穿孔の孔壁と前記中空ロックボルトの外表面及び前記ジョイントスリーブの外表面との間に定着材を注入可能な吐出孔が、前記注水用コマと前記注水管の前端部との接続箇所よりも後側の周壁に形成されていることを特徴とする。
これによれば、鋼管膨張型ロックボルトと中空ロックボルトとジョイントスリーブで構成されるロックボルト構造体を地山の深層まで長尺に打設して定着する場合、ジョイントスリーブによる連結で穿孔の奥側では鋼管膨張型ロックボルトの膨張状態の摩擦定着で定着させることができ、流動性の高い定着材を用いて地山の深層、穿孔の奥側まで注入する必要が無くなる。また、地山の穿孔の孔壁と外表面との間に定着材を注入可能な吐出孔はジョイントスリーブに形成されていることから、穿孔の奥側への定着材の逸走も抑制することができる。従って、亀裂の多い地山に長尺に亘ってロックボルト構造体を定着させる場合にも、流動性の高い定着材が固化する前に亀裂から逸走して無くなってしまうような問題を生ずることが無く、摩擦定着と定着材の定着の双方により、長尺に亘ってロックボルト構造体を確実に地山に定着させることができる。また、ジョイントスリーブによる連結で地山の穿孔の奥側では鋼管膨張型ロックボルトの膨張状態の摩擦定着で定着させることができることから、固練りモルタルのような流動性の低い定着材を用いることも可能であり、使用可能な定着材の多様性を高めることができる。また、注水用コマに注水管の前端部を接続して中空の雄ねじ部を介して鋼管膨張型ロックボルトの内部に加圧注水を行うことが可能となり、鋼管膨張型ロックボルトを膨張させる際に鋼管膨張型ロックボルトの内部への加圧注水の確実性を高めることができる。特に注水用コマに注水管の前端部を着脱自在に接続可能であることによって、鋼管膨張型ロックボルトの内部への加圧注水時には注水管の操作によって注水用コマを鋼管膨張型ロックボルト側に押圧し水密性を高めることができる一方で、加圧注水作業完了後には注水管を注水用コマから離脱させることによって注水管の再利用と共に中空ロックボルトの中空部を定着材の注入流路として利用することができ、確実且つ効率的な施工にも寄与する。また、ジョイントスリーブの周壁に定着材を注入可能な吐出孔を形成する場合には、鋼管膨張型ロックボルトのすぐ後まで定着材を確実に充填することが可能となる。

本発明の注水構造体は、前端が閉塞され、後端に中空の雄ねじ部が設けられている鋼管膨張型ロックボルトに螺着される注水構造体であって、中空ロックボルトと、前記中空ロックボルトの内部に軸方向に沿って挿入される注水管と、軸方向に連通し、前部に雌ねじ部が形成され、後部に前記中空ロックボルトの前端部が固定されているジョイントスリーブと、前記ジョイントスリーブの前記雌ねじ部の後部に螺合されている中空管状の注水用コマとを備え、前記注水用コマに前記注水管の前端部が着脱自在に接続され、地山の穿孔の孔壁と前記中空ロックボルトの外表面及び前記ジョイントスリーブの外表面との間に定着材を注入可能な吐出孔が、前記中空ロックボルトの周壁、若しくは前記ジョイントスリーブの前記注水用コマと前記注水管の前端部との接続箇所よりも後側の周壁に形成され、前記ジョイントスリーブの前記雌ねじ部の前部が前記鋼管膨張型ロックボルトの前記雄ねじ部に螺着可能であることを特徴とする。
これによれば、鋼管膨張型ロックボルトと中空ロックボルトとジョイントスリーブで構成されるロックボルト構造体を地山の深層まで長尺に打設して定着する場合、注水構造体のジョイントスリーブによる連結で穿孔の奥側では鋼管膨張型ロックボルトの膨張状態の摩擦定着で定着させることができ、流動性の高い定着材を用いて地山の深層、穿孔の奥側まで注入する必要が無くなる。また、地山の穿孔の孔壁と外表面との間に定着材を注入可能な吐出孔は穿孔の口元側に配置される中空ロックボルト若しくはジョイントスリーブに形成されていることから、穿孔の奥側への定着材の逸走も抑制することができる。従って、亀裂の多い地山に長尺に亘ってロックボルト構造体を定着させる場合にも、流動性の高い定着材が固化する前に亀裂から逸走して無くなってしまうような問題を生ずることが無く、摩擦定着と定着材の定着の双方により、長尺に亘ってロックボルト構造体を確実に地山に定着させることができる。また、注水構造体のジョイントスリーブによる連結で地山の穿孔の奥側では鋼管膨張型ロックボルトの膨張状態の摩擦定着で定着させることができることから、固練りモルタルのような流動性の低い定着材を用いることも可能であり、使用可能な定着材の多様性を高めることができる。また、注水構造体の注水用コマに注水管の前端部を接続された状態で中空の雄ねじ部を介して鋼管膨張型ロックボルトの内部に加圧注水を行うことができ、鋼管膨張型ロックボルトを膨張させる際に鋼管膨張型ロックボルトの内部への加圧注水の確実性を高めることができる。特に、注水用コマに注水管の前端部を着脱自在に接続可能であることによって、鋼管膨張型ロックボルトの内部への加圧注水時には注水管の操作によって注水用コマを鋼管膨張型ロックボルト側に押圧し水密性を高めることができる一方で、加圧注水作業完了後には注水管を注水用コマから離脱させることによって注水管の再利用と共に中空ロックボルトの中空部を定着材の注入流路として利用することができ、確実且つ効率的な施工にも寄与する。また、注水用コマに注水管の前端部を接続された状態の注水構造体を用いることにより、鋼管膨張型ロックボルトを膨張させる際の加圧注水作業を容易化することができる。

本発明のロックボルト構造体の施工方法は、本発明の注水構造体を用いるロックボルト構造体の施工方法であって、前端が閉塞され、後端に中空の雄ねじ部が設けられている鋼管膨張型ロックボルトを非膨張状態で地山の穿孔に挿入する第１工程と、前記注水構造体の前記ジョイントスリーブの前記雌ねじ部の前部を前記鋼管膨張型ロックボルトの前記雄ねじ部に螺着して、前記鋼管膨張型ロックボルトを前記穿孔の孔奥に移動する第２工程と、前記注水構造体の前記注水管から注水で前記雄ねじ部を介して前記鋼管膨張型ロックボルトの内部に加圧注水し、前記鋼管膨張型ロックボルトを膨張させて前記穿孔の孔壁に摩擦定着する第３工程と、前記注水管を前記注水用コマから取り外して前記中空ロックボルトの内部から抜き去る第４工程と、前記中空ロックボルトの内部と前記吐出孔を介して、前記中空ロックボルトの外表面及び前記ジョイントスリーブの外表面と前記穿孔の孔壁との間に定着材を注入して充填し、前記定着材を固化させる第５工程を備えることを特徴とする。
これによれば、注水構造体を用い、注水用コマに着脱自在に接続された注水管を抜き去ること等により、鋼管膨張型ロックボルトと中空ロックボルトとジョイントスリーブで構成され、摩擦定着と定着材の定着の双方によって地山に定着されるロックボルト構造体を高い作業効率で地山に施工することができる。

本発明によれば、ロックボルト構造体を亀裂の多い地山でも長尺に亘って確実に地山に定着させることができる。

本発明による実施形態のロックボルト構造体の分解斜視図。実施形態のロックボルト構造体と接続される注水管を示す部分縦断面図。実施形態のロックボルト構造体におけるジョイントスリーブの断面斜視図。（ａ）は実施形態のロックボルト構造体におけるジョイントスリーブと注水用コマの縦断面図、（ｂ）は注水用コマが内装されたジョイントスリーブの縦断面図、（ｃ）は同図（ｂ）のジョイントスリーブの模式右側面図。（ａ）は実施形態のロックボルト構造体に注水管が接続された状態の正面図、（ｂ）はその縦断面図。（ａ）は実施形態のロックボルト構造体の膨張状態の正面図、（ｂ）はその縦断面図。（ａ）～（ｄ）はジョイントスリーブに注水管の接続と中空ロックボルトの固定を行う工程の工程説明図。（ａ）～（ｄ）はロックボルト構造体の施工工程を説明する工程説明図。実施形態のロックボルト構造体が打設されたトンネルの横断説明図。（ａ）は本発明の変形例のロックボルト構造体における注水用コマが内装されたジョイントスリーブの縦断面図、（ｂ）は同図（ａ）のジョイントスリーブに中空ロックボルトと注水管が接続された注水構造体の縦断面図、（ｂ）は同図（ａ）のジョイントスリーブに中空ロックボルトと鋼管膨張型ロックボルトが固定されたロックボルト構造体の縦断面図。

〔実施形態のロックボルト構造体〕
本発明による実施形態のロックボルト構造体１は、図１～図４に示すように、内部への加圧注水によって膨張する鋼管膨張型ロックボルト２と、中空ロックボルト３と、鋼管膨張型ロックボルト２と中空ロックボルト３を連結するジョイントスリーブ４と、ジョイントスリーブ４に内装された注水用コマ５とから構成される。

鋼管膨張型ロックボルト２は、素材鋼管を全長にわたって外側から押し潰して丸めることによって形成された基体２１が断面視略Ｃ字状に折り畳まれた非膨張状態から内部への加圧注水によって略円筒状の膨張状態になるものであり（図６参照）、基体２１の前端部と後端部には、それぞれ基体２１の膨らみを規制する前端スリーブ２２と後端スリーブ２３が外周に嵌め込まれて固定されている。

前端スリーブ２２の前端付近の内周側には溶接部２４が設けられ、溶接部２４は、鋼管膨張型ロックボルト２の基体２１の内部の空間を閉塞し、且つ基体２１と前端スリーブ２２を固定するように、前端スリーブ２２の内周で肉盛り溶接されている。なお、図示例においては鋼管膨張型ロックボルト２の基体２１の内部の空間を閉塞するために溶接を用いたが、溶接部２４に換えて加圧注水に耐え得るキャップで閉塞しておいても構わない。この場合、キャップは、鋼管膨張型ロックボルト２を加圧注水で膨張状態にした後に、更に水圧を増した加圧注水を行うことで解放される強度で固定されたキャップとしても良好であり、これにより、鋼管膨張型ロックボルト２の膨張後における水圧を増した加圧注水でキャップを解放し、地山１００の穿孔１０１が横向きなど上向きや斜め上向きでない場合にも穿孔１０１の方向に拘わらずに、鋼管膨張型ロックボルト２の内部の水抜きが可能となる。

後端スリーブ２３の後側には中空の雄ねじ部２５が配置されて後端スリーブ２３に固定されており、鋼管膨張型ロックボルト２の後端に雄ねじ部２５が設けられる構成となっている。雄ねじ部２５の中空部２５１は、鋼管膨張型ロックボルト２の基体２１の内部と連通し、中空部２５１を介して鋼管膨張型ロックボルト２の基体２１の内部に加圧注水することが可能となっている。

中空ロックボルト３は、地山１００の穿孔１０１の孔壁１０２と外表面との間に定着材１０を注入可能な吐出孔３２が周壁３１に形成され、内部に軸方向に沿って注水管６を挿入可能な中空部３３が設けられているものである。本例の中空ロックボルト３は、周壁３１にロープ雄ねじ３４が形成されたロープねじ式の中空ロックボルト３になっている。

ジョイントスリーブ４は、軸方向に連通して構成される略筒状であり、鋼管膨張型ロックボルト２の後端の雄ねじ部２５に螺合可能な雌ねじ部４１が前部の内側に形成されている。本例のジョイントスリーブ４の後部の内側には、中空ロックボルト３のロープ雄ねじ３４と螺合可能なロープ雌ねじ４２が形成されており、ロープ雌ねじ４２と雌ねじ部４１が連通するように形成されている。また、本例では、中空ロックボルト３の前端部のロープ雄ねじ３４がジョイントスリーブ４の後部のロープ雌ねじ４２に螺着されることで、中空ロックボルト３の前端部がジョイントスリーブ４の後部に固定されるようになっている。

注水用コマ５は、中空管状であり、周壁５１の外周に雄ねじ５２が形成されている。注水用コマ５は、その雄ねじ５２をジョイントスリーブ４の雌ねじ部４１に螺合することにより、ジョイントスリーブ４の雌ねじ部４１の後部に螺合されて配置されている。鋼管膨張型ロックボルト２の雄ねじ部２５は、後部に注水用コマ５が螺合配置されたジョイントスリーブ４の雌ねじ部４１の前部に螺着される。

注水用コマ５の前端には、内方に突出するようにして環状の前端壁５３が形成され、環状の前端壁５３で囲まれるようにして開口５４が設けられている。注水用コマ５の前端には、鋼管膨張型ロックボルト２の雄ねじ部２５の後端面に押圧されるオーリング等の環状シール材５６が設けられている。本例では、前端壁５３の前面に周状に形成された凹溝５５に嵌合するようにして環状シール材５６が設けられ、環状シール材５６は前端壁５３の前面よりも僅かに前方に突出するようにして設けられている。

注水用コマ５の前端壁５３よりも後側の内周には雌ねじ５７が形成されている。そして、本実施形態で用いられる注水管６の前端部には雄ねじ６１が形成されており、注水管６の前端部の雄ねじ６１が注水用コマ５の雌ねじ５７に螺着可能になっている。即ち、本例では、注水管６の前端部の雄ねじ６１を注水用コマ５の雌ねじ５７に螺着する構成により、注水用コマ５と注水管６の前端部とが着脱自在に接続可能な構成になっている。

本実施形態のロックボルト構造体が地山１００に打設される前の段階では、鋼管膨張型ロックボルト２を有しない状態で、中空ロックボルト３と、ジョイントスリーブ４と、注水用コマ５と、注水管６が一体化された注水構造体を構成しておくと好適である（図７（ｄ）参照）。

この注水構造体を構成する際には、例えば図７（ａ）、（ｂ）に示すように、注水用コマ５をジョイントスリーブ４の雌ねじ部４１の後部に螺合配置した状態で、略雄ねじ状の注水用コマ５の定置治具７を雌ねじ部４１の前部に螺合し、定置治具７の先端面を注水用コマ５の環状シール材５６の前端面など注水用コマ５の最前面に当接させる。

そして、この当接で注水用コマ５を定置させた状態で、注水管６の前端部の雄ねじ６１を注水用コマ５の雌ねじ５７に右ねじを締付方向として螺入し、螺着する（図７（ｃ）参照）。その後、定置治具７で注水用コマ５を定置させた状態のまま、中空ロックボルト３のロープ雄ねじ３４をジョイントスリーブ４のロープ雌ねじ４２に左ねじを締付方向として螺入し、中空ロックボルト３の前端部のロープ雄ねじ３４のロープ雌ねじ４２への螺着を完了した段階で定置治具７をジョイントスリーブ４から取り外す（図７（ｄ）参照）。これにより、一体化された注水構造体を得ることができる。

本実施形態のロックボルト構造体１を地山に打設して地山補強構造を構築する際には、例えば図８に示すように、地山１００に斜め上向き等の所要方向に形成した穿孔１０１に、非膨張状態の鋼管膨張型ロックボルト２を挿入する（図８（ａ）参照）。そして、中空ロックボルト３と、ジョイントスリーブ４と、注水用コマ５と、注水管６が一体化された注水構造体を用い、この注水構造体のジョイントスリーブ４の雌ねじ部４１の前部を鋼管膨張型ロックボルト２の雄ねじ部２５に螺着して、鋼管膨張型ロックボルト２を穿孔１０１の孔奥に移動する（図８（ｂ）参照）。

この際、ジョイントスリーブ４の雌ねじ部４１を鋼管膨張型ロックボルト２の雄ねじ部２５に螺入することにより、雌ねじ部４１の後部に配置され且つ注水管６で後方への移動が規制されている注水用コマ５の環状シール材５６が鋼管膨張型ロックボルト２の中空の雄ねじ部２５の後端面に押圧され、注水用コマ５と雄ねじ部２５の連通空間の周囲が環状シール材５６で水漏れしないように封止される。この封止状態で、注水用コマ５、注水管６と、中空の雄ねじ部２５、鋼管膨張型ロックボルト２の内部とが連通される（図２～図５参照）。なお、注水用コマ５と鋼管膨張型ロックボルト２の中空の雄ねじ部２５の後端面とのシール状態が甘い場合には、注水管６を右ねじ方向に回すことによって、注水コマ５を鋼管膨張型ロックボルト２側に締付け環状シール材５６を雄ねじ部２５の後端面に押し付けて確実にシールすることが出来る。

その後、注水構造体の注水管６から加圧注水を行い、中空の雄ねじ部２５を介して鋼管膨張型ロックボルト２の内部に加圧注水することにより、鋼管膨張型ロックボルト２を径方向に膨張させ、基体２１を略円筒状の膨張状態にして鋼管膨張型ロックボルト２を穿孔１０１の孔壁１０２に摩擦定着する（図８（ｃ）、図６参照）。鋼管膨張型ロックボルト２を膨張させて摩擦定着を完了した後には、注水管６の雄ねじ６１と注水用コマ５の雌ねじ５７との螺合を外して注水管６を注水用コマ５から取り外し、注水管６を中空ロックボルト３の内部から抜き去る（図５、図７参照）。なお、取り外した注水管６は再利用する。

そして、中空ロックボルト３の後端からモルタル、ウレタン或いはシリカレジン等の定着材１０を注入し、中空ロックボルト３の内部を定着材１０の流路として利用して、中空ロックボルト３の先端近傍の吐出孔３２を介して、中空ロックボルト３の外表面及びジョイントスリーブ４の外表面と穿孔１０１の孔壁１０２との間に定着材１０を注入して充填し、定着材１０を固化させて地山補強構造が構築される（図８（ｄ）参照）。中空ロックボルト３の後端部には、定着材１０の注入前或いは注入後にワッシャー１０３やナット１０４が取り付けられる。

このように構築された地山補強構造では、地山１００の穿孔１０１の奥側から順に鋼管膨張型ロックボルト２、注水用コマ５が内装されたジョイントスリーブ４、中空ロックボルト３が配置され、穿孔１０１の奥側の鋼管膨張型ロックボルト２が膨張状態で穿孔１０１の孔壁１０２に摩擦定着されると共に、穿孔１０１の口元側では、穿孔１０１の孔壁１０２と中空ロックボルト３の外表面及びジョイントスリーブ４の外表面との間に充填されて固化された定着材１０で中空ロックボルト３及びジョイントスリーブ４が定着される。

図９はトンネルＴの地山１００ａに、複数のロックボルト構造体１を放射状に打設して構築した地山補強構造の例である。この地山補強構造の例では、放射状に打設された各ロックボルト構造体１において、膨張状態の鋼管膨張型ロックボルト２が膨張状態で穿孔孔壁に摩擦定着され、中空ロックボルト３及びジョイントスリーブ４が固化された定着材１０で定着されている。

本実施形態によれば、地山１００の深層まで長尺にロックボルト構造体１を打設して定着する場合、穿孔１０１の奥側では鋼管膨張型ロックボルト２の膨張状態の摩擦定着で定着させることができ、流動性の高い定着材を用いて地山１００の深層、穿孔１０１の奥側まで注入する必要が無くなる。また、地山１００の穿孔１０１の孔壁１０２と外表面との間に定着材１０を注入可能な吐出孔３２は穿孔１０１の口元側に配置される中空ロックボルト３に形成されていることから、穿孔１０１の奥側への定着材１０の逸走も抑制することができる。従って、亀裂の多い地山１００に長尺に亘ってロックボルト構造体１を定着させる場合にも、流動性の高い定着材が固化する前に亀裂から逸走して無くなってしまうような問題を生ずることが無い。そして、穿孔１０１の奥側における膨張状態の鋼管膨張型ロックボルト２の摩擦定着と、穿孔１０１の口元側における穿孔１０１の孔壁１０２と中空ロックボルト３の外表面及びジョイントスリーブ４の外表面との間における定着材１０の定着の双方により、長尺に亘ってロックボルト構造体１を確実に地山１００に定着させ、地山１００を補強することができる。

また、地山１００の穿孔１０１の奥側では鋼管膨張型ロックボルト２の膨張状態の摩擦定着で定着させることができることから、固練りモルタルのような流動性の低い定着材１０を用いることも可能であり、使用可能な定着材１０の多様性を高めることができる。また、注水用コマ５に注水管６の前端部を接続して中空の雄ねじ部２５を介して鋼管膨張型ロックボルト２の内部に加圧注水を行うことが可能となり、鋼管膨張型ロックボルト２を膨張させる際に鋼管膨張型ロックボルト２の内部への加圧注水の確実性を高めることができる。

また、注水管６の前端部に形成された雄ねじ６１を注水用コマ５の雌ねじ５７に螺着することにより、注水用コマ５と注水管６の接続の確実性を高めることができると共に、注水用コマ５と注水管６の着脱を螺合と螺合の取り外しで行うことを可能にし、着脱作業を容易化することができる。

また、注水用コマ５の前端に、鋼管膨張型ロックボルト２の雄ねじ部２５の後端面に押圧される環状シール材５６を設けることにより、注水用コマ５と鋼管膨張型ロックボルト２の中空の雄ねじ部２５との間の隙間から注水された水が漏れることを環状シール材５６で確実に防止し、鋼管膨張型ロックボルト２の内部への加圧注水の確実性をより一層高めることができる。

また、中空ロックボルト３と、ジョイントスリーブ４と、注水用コマ５と、注水管６が一体化され、注水用コマ５に注水管６の前端部を接続された状態の注水構造体を用いることにより、鋼管膨張型ロックボルト２を膨張させる際の加圧注水作業を容易化することができる。また、注水構造体を用い、注水用コマ５に着脱自在に接続された注水管６を抜き去ること施工工程等により、鋼管膨張型ロックボルト２と中空ロックボルト３とジョイントスリーブ４で構成され、摩擦定着と定着材の定着の双方によって地山１００に定着されるロックボルト構造体１を高い作業効率で地山１００に施工することができる。

〔本明細書開示発明の包含範囲〕
本明細書開示の発明は、発明として列記した各発明、実施形態、各例の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な内容を本明細書開示の他の内容に変更して特定したもの、或いはこれらの内容に本明細書開示の他の内容を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な内容を部分的な作用効果が得られる限度で削除して上位概念化して特定したものを包含する。そして、本明細書開示の発明には下記内容や下記の更なる変形例も含まれる。

例えば上記実施形態における中空ロックボルト３はロープねじ状の構成としたが、本発明における中空ロックボルトには、内部に軸方向に沿って注水管を挿入可能な中空部が設けられているものであれば適宜のものを用いることが可能である。

また、本発明における中空ロックボルトの前端部とジョイントスリーブの後部との固定構造や、注水用コマと注水管の前端部との着脱自在な接続構造は、雄ねじと雌ねじの螺合構造とすると好適であるが、一方の鉤状突起を他方の係止溝に係合する鉤構造等の他の固定構造や接続構造とすることも可能である。

また、本発明のロックボルト構造体を地山に打設して地山補強構造を構築する際には、上記実施形態の注水構造体を用いる施工方法で施工すると好適であるが、注水構造体の先端側に予め非膨張状態の鋼管膨張型ロックボルト２が取り付けられている構造体を用いて施工する施工方法、或いはロックボルト構造体を地山の穿孔に挿入し、その後に注水管をロックボルト構造体の注水用コマに接続して施工する施工方法を用いることも可能である。

また、本発明のロックボルト構造体や注水構造体には、図１０の変形例のジョイントスリーブ４ａを用いても良好である。ジョイントスリーブ４ａも、軸方向に連通して構成される略筒状であり、鋼管膨張型ロックボルト２の後端の雄ねじ部２５に螺合可能な雌ねじ部４１ａが前部の内側に形成されている。ジョイントスリーブ４ａの雌ねじ部４１ａの後部には、上記実施形態と同様の注水用コマ５が、その雄ねじ５２を雌ねじ部４１ａに螺合して配置されている。注水用コマ５の雌ねじ５７には、上記実施形態と同様の注水管６の前端部の雄ねじ６１が螺着され、注水用コマ５と注水管６の前端部とが着脱自在に接続可能な構成になっている（図１０（ｂ）参照）。

ジョイントスリーブ４ａの後部の内側には、中空ロックボルト３ａのロープ雄ねじ３４ａと螺合可能なロープ雌ねじ４２ａが形成されており、中空ロックボルト３ａの前端部のロープ雄ねじ３４ａがジョイントスリーブ４ａの後部のロープ雌ねじ４２ａに螺着されることで、中空ロックボルト３ａの前端部がジョイントスリーブ４ａの後部に固定される（図１０（ｂ）参照）。中空ロックボルト３ａは、周壁３１ａの内部に軸方向に沿って上記実施形態と同様の注水管６を挿入可能な中空部３３ａが設けられ、周壁３１ａにロープ雄ねじ３４ａが形成されたロープねじ式であり、定着材１０を吐出孔を有しないこと以外、上記実施形態の中空ロックボルト３と同様である。

雌ねじ部４１ａと雌ねじ４２ａとの間には雌ねじ部４１ａや雌ねじ４２ａよりも厚さが肉厚で雌ねじがない周壁４３ａが形成されており、周壁４３ａは、ジョイントスリーブ４ａの注水用コマ５と注水管６の前端部との接続箇所よりも後側に配置されている。周壁４３ａには、地山１００の穿孔１０１の孔壁１０２と中空ロックボルト３ａの外表面及びジョイントスリーブ４ａの外表面との間に定着材１０を注入可能な吐出孔４４ａが貫通して形成されている。また、ロックボルト構造体１ａを構成する際には、後部に注水用コマ５が螺合配置されたジョイントスリーブ４ａの雌ねじ部４１ａの前部に、上記実施形態と同様の鋼管膨張型ロックボルト２の中空部２５１を有する雄ねじ部２５が螺着される（図１０（ｃ）参照）。

図１０（ｂ）に示す注水構造体を用いて地山１００に地山補強構造を構築する際には、上記実施形態と同様の施工工程で鋼管膨張型ロックボルト２を膨張させて摩擦定着を完了した後に、注水管６の雄ねじ６１と注水用コマ５の雌ねじ５７との螺合を外して注水管６を注水用コマ５から取り外し、注水管６を中空ロックボルト３ａの内部から抜き去る。なお、取り外した注水管６は再利用する。

そして、中空ロックボルト３ａの後端から定着材１０を注入し、中空ロックボルト３ａの内部を定着材１０の流路として利用して、ジョイントスリーブ４ａの周壁４３ａの吐出孔４４ａを介して、中空ロックボルト３ａの外表面及びジョイントスリーブ４ａの外表面と穿孔１０１の孔壁１０２との間に定着材１０を注入して充填し、定着材１０を固化させて地山補強構造が構築される（図８（ｄ）参照）。尚、上記実施形態と同様に、中空ロックボルト３ａの後端部には、定着材１０の注入前或いは注入後にワッシャー１０３やナット１０４が取り付けられる。

このように構築された地山補強構造では、地山１００の穿孔１０１の奥側から順に鋼管膨張型ロックボルト２、注水用コマ５が内装されたジョイントスリーブ４ａ、中空ロックボルト３ａが配置され、穿孔１０１の奥側の鋼管膨張型ロックボルト２が膨張状態で穿孔１０１の孔壁１０２に摩擦定着されると共に、穿孔１０１の口元側では、穿孔１０１の孔壁１０２と中空ロックボルト３ａの外表面及びジョイントスリーブ４ａの外表面との間に充填されて固化された定着材１０で中空ロックボルト３ａ及びジョイントスリーブ４ａが定着される。このジョイントスリーブ４ａを用いる変形例では、鋼管膨張型ロックボルト２のすぐ後に位置するジョイントスリーブ４ａの周壁４３ａの吐出孔４４ａを介して定着材１０を注入することにより、鋼管膨張型ロックボルト２のすぐ後まで定着材１０を確実に充填することができる。

本発明は、ロックボルトを用いて地山補補強する際に利用することができる。

１、１ａ…ロックボルト構造体２…鋼管膨張型ロックボルト２１…基体２２…前端スリーブ２３…後端スリーブ２４…溶接部２５…雄ねじ部２５１…中空部３、３ａ…中空ロックボルト３１、３１ａ…周壁３２…吐出孔３３、３３ａ…中空部３４、３４ａ…ロープ雄ねじ４、４ａ…ジョイントスリーブ４１、４１ａ…雌ねじ部４２、４２ａ…ロープ雌ねじ４３ａ…周壁４４ａ…吐出孔５…注水用コマ５１…周壁５２…雄ねじ５３…前端壁５４…開口５５…凹溝５６…環状シール材５７…雌ねじ６…注水管６１…雄ねじ７…定置治具１０…定着材１００、１００ａ…地山１０１…穿孔１０２…孔壁１０３…ワッシャー１０４…ナットＴ…トンネル

Claims

前端が閉塞され、後端に中空の雄ねじ部が設けられている鋼管膨張型ロックボルトと、
内部に軸方向に沿って注水管を挿入可能な中空ロックボルトと、
軸方向に連通し、前部に雌ねじ部が形成されているジョイントスリーブと、
前記ジョイントスリーブの前記雌ねじ部の後部に螺合されている中空管状の注水用コマとを備え、
前記鋼管膨張型ロックボルトの前記雄ねじ部が前記ジョイントスリーブの前記雌ねじ部の前部に螺着されると共に、前記中空ロックボルトの前端部が前記ジョイントスリーブの後部に固定され、
前記注水用コマに前記注水管の前端部が着脱自在に接続可能であり、
地山の穿孔の孔壁と前記中空ロックボルトの外表面及び前記ジョイントスリーブの外表面との間に定着材を注入可能な吐出孔が、前記中空ロックボルトの周壁、若しくは前記ジョイントスリーブの前記注水用コマと前記注水管の前端部との接続箇所よりも後側の周壁に形成されていることを特徴とするロックボルト構造体。
前記注水用コマの内周に雌ねじが形成されており、前記注水管の前端部に形成された雄ねじが前記注水用コマの前記雌ねじに螺着可能であることを特徴とする請求項１記載のロックボルト構造体。
前記注水用コマの前端に、前記鋼管膨張型ロックボルトの前記雄ねじ部の後端面に押圧される環状シール材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のロックボルト構造体。
請求項１～３の何れかに記載のロックボルト構造体を備える地山補強構造であって、
地山の穿孔の奥側から順に前記鋼管膨張型ロックボルト、前記ジョイントスリーブ、前記中空ロックボルトが配置され、
前記鋼管膨張型ロックボルトが膨張状態で前記穿孔の孔壁に摩擦定着され、
前記穿孔の孔壁と、前記中空ロックボルトの外表面及び前記ジョイントスリーブの外表面との間に、定着材が充填されて固化されていることを特徴とする地山補強構造。
前端が閉塞され、後端に中空の雄ねじ部が設けられている鋼管膨張型ロックボルトと、
地山の穿孔の孔壁と外表面との間に定着材を注入可能な吐出孔が形成され、内部に軸方向に沿って注水管を挿入可能な中空ロックボルトとを連結するジョイントスリーブであって、
軸方向に連通し、前部に雌ねじ部が形成され、
前記雌ねじ部の前部に前記鋼管膨張型ロックボルトの前記雄ねじ部が螺着可能であり、
後部に前記中空ロックボルトの前端部が固定可能であると共に、
前記雌ねじ部の後部に中空管状の注水用コマが螺合され、
前記注水用コマに前記注水管の前端部が着脱自在に接続可能であることを特徴とするジョイントスリーブ。
前端が閉塞され、後端に中空の雄ねじ部が設けられている鋼管膨張型ロックボルトと、
内部に軸方向に沿って注水管を挿入可能な中空ロックボルトとを連結するジョイントスリーブであって、
軸方向に連通し、前部に雌ねじ部が形成され、
前記雌ねじ部の前部に前記鋼管膨張型ロックボルトの前記雄ねじ部が螺着可能であり、
後部に前記中空ロックボルトの前端部が固定可能であると共に、
前記雌ねじ部の後部に中空管状の注水用コマが螺合され、
前記注水用コマに前記注水管の前端部が着脱自在に接続可能であり、
地山の穿孔の孔壁と前記中空ロックボルトの外表面及び前記ジョイントスリーブの外表面との間に定着材を注入可能な吐出孔が、前記注水用コマと前記注水管の前端部との接続箇所よりも後側の周壁に形成されていることを特徴とするジョイントスリーブ。
前端が閉塞され、後端に中空の雄ねじ部が設けられている鋼管膨張型ロックボルトに螺着される注水構造体であって、
中空ロックボルトと、
前記中空ロックボルトの内部に軸方向に沿って挿入される注水管と、
軸方向に連通し、前部に雌ねじ部が形成され、後部に前記中空ロックボルトの前端部が固定されているジョイントスリーブと、
前記ジョイントスリーブの前記雌ねじ部の後部に螺合されている中空管状の注水用コマとを備え、
前記注水用コマに前記注水管の前端部が着脱自在に接続され、
地山の穿孔の孔壁と前記中空ロックボルトの外表面及び前記ジョイントスリーブの外表面との間に定着材を注入可能な吐出孔が、前記中空ロックボルトの周壁、若しくは前記ジョイントスリーブの前記注水用コマと前記注水管の前端部との接続箇所よりも後側の周壁に形成され、
前記ジョイントスリーブの前記雌ねじ部の前部が前記鋼管膨張型ロックボルトの前記雄ねじ部に螺着可能であることを特徴とする注水構造体。
請求項７記載の注水構造体を用いるロックボルト構造体の施工方法であって、
前端が閉塞され、後端に中空の雄ねじ部が設けられている鋼管膨張型ロックボルトを非膨張状態で地山の穿孔に挿入する第１工程と、
前記注水構造体の前記ジョイントスリーブの前記雌ねじ部の前部を前記鋼管膨張型ロックボルトの前記雄ねじ部に螺着して、前記鋼管膨張型ロックボルトを前記穿孔の孔奥に移動する第２工程と、
前記注水構造体の前記注水管から注水で前記雄ねじ部を介して前記鋼管膨張型ロックボルトの内部に加圧注水し、前記鋼管膨張型ロックボルトを膨張させて前記穿孔の孔壁に摩擦定着する第３工程と、
前記注水管を前記注水用コマから取り外して前記中空ロックボルトの内部から抜き去る第４工程と、
前記中空ロックボルトの内部と前記吐出孔を介して、前記中空ロックボルトの外表面及び前記ジョイントスリーブの外表面と前記穿孔の孔壁との間に定着材を注入して充填し、前記定着材を固化させる第５工程を備えることを特徴とするロックボルト構造体の施工方法。