JPH0427008A - 注入式自穿孔ボルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、トンネルの穿設工事等において、軟弱な地
山を堅固な地山に改善するために用いられる注入式自穿
孔ボルトに関するものである。

〔従来の技術］ 従来から、軟弱な地山や破砕された地山等で行うトンネ
ル穿設工事においては、固結用薬液を地山に浸透し硬化
することにより、地山を強化改善することが行われてい
る。この地山の強化は、第１１図に示すように鎖線Ａで
示す地山１の掘削予定面（鎖線Ｂはトンネルの穴部を示
し、鎖線ＡとＢで囲まれる斜線部分はコンクリート層に
形成される）の外周に沿って、パイプ状の長尺ボルト２
を地山１に差し込み、この長尺ボルト２を介して地山１
内に固結用薬液を浸透させ固結領域Ｃを形成することに
よって行われる。これによって、掘削による地山１のゆ
るみや地表面の変形を防止するとともに、安全な掘削作
業を可能にすることができるようになる。

上記長尺ボルト２としては、第１−２図に示すように、
先端部が穿孔用のドリル刃３に形成され、そのドリル刃
３の中心部（図では隠れて見えない）に吐出孔が穿設さ
れた、いわゆる「注入式自穿孔ボルト」が汎用されてい
る。すなわち、二〇長尺ボルト２では、後端部から削孔
水を圧入して先端の吐出孔から吐出させなから長尺ボル
ト２を回転させることにより、先端のドリル刃３によっ
て地山１内に削孔を形成し、自ら地山１内に入り込むよ
う番こなっている。そして、上記長尺ボルト２の地表側
に残った後端部からボルト２内に地山固結用の薬液を圧
入し、先に削孔水を吐出させた吐出孔から吐出させてボ
ルト２の周囲に形成された削孔４内に充満させ、さらに
地山１内に浸透させ固化させることができるようになっ
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のような注入式自穿孔ボルトでは、
長さが短い場合（例えば３ｍ程度の場合）には、良好な
固結領域をつくることができるが、長いもの（例えば５
〜１０ｍ程度のもの）を用いる場合には、注入式自穿孔
ボルトの先端部側（地山の内部側）だけに固結領域が形
成され、地表近くの地山の強化かで゛きないという問題
がある。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、長
さの長いものであっても、その周囲全体に均一な固結６
Ｍ％を形成することのできる注入式自穿孔ボルトの提供
をその目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明の注入式自穿孔ボ
ルトは、先端部に吐出孔付のドリル刃が形成され周面に
所定間隔で複数の小孔が穿設された長尺管と、上記長尺
管の各小孔にそれぞれ離脱自在に取り付けられるシール
手段と、上記長尺管の先端吐出孔を随時閉塞しうる閉塞
手段とを備え、上記シール手段が、長尺管の小孔に緩挿
される軸部と、この軸部の長尺管内側に突出する部分の
周面に形成され上記小孔の縁部と係合して小孔を閉塞状
態にするフランジ部からなり、上記フランジ部は、上記
長尺管の先端吐出孔が上記閉塞手段によって閉塞され長
尺管内に一定以上の高圧力が加わった場合にすぼまって
上記小孔縁部との係合を解除しシール手段全体を長尺管
の外側に外すよう構成されているという構成をとる。

〔作用〕

すなわち、この発明の注入式自穿孔ボルトは、長尺管の
周面に所定間隔で吐出用の小孔を複数穿設し、各小孔に
フランジ付のシール手段を取り付けたものである。そし
て、上記長尺管の先端吐出孔を閉塞して長尺管内に一定
以上の圧力をかけた場合に、上記シール手段のフランジ
部がすぼまって小孔から抜け、シール手段全体が長尺管
の外側に外れるように構成している。したがって、長尺
管内に削孔水を供給してボルト自身を地山内に入り込ま
せる段階では、供給する削孔水の圧力をある程度（すな
わち上記シール手段が外れない程度）に抑え（例えば１
〜２ｋｇ／ｃ＋ａ）、地山固結用薬液を長尺管の周囲に
吐出させる段階では、長尺管の先端吐出孔を閉塞し高圧
（例えば８〜ｌｏｋｇ／、’ｃｉ）で長尺管周壁の小孔
からシール手段を外側に押し出して外し、開いた各小孔
がら薬液を分散した状態で吐出させることができる。二
のため、長尺管の周囲に均等に固結領域を形成すること
ができる。しかも、この効果は、長尺管がいくら長（で
も同様であり、長い長尺管を用いることにより、地表か
ら深部に至る領域を一気に固結強化することができると
いう効果を奏する。

つぎに、この発明を実施例にもとづいて詳しく説明する
。

［実施例］ 第１図はこの発明の一実施例を示している。この注入式
自穿孔ボルト（以下「ボルト」と略す）５は、全体の長
さが略１０ｍで、先端に吐出孔６付のドリル刃７が形成
され周面に所定間隔で小孔８が穿設された長尺管９と、
この長尺管９の各小孔８に取り付けられこの部分をシー
ルするシール材１０によって構成されている。

上記シール材１０は、第１図において鎖線Ｐで囲われる
部分の拡大断面図である第２図に示すように、筒状の軸
部ＩＩと、反転可能な円錐状の係合部１２と、抜は止め
用の大径部１３とを備え、上記係合部１２が長尺管９内
に向かつ−で傘が開いたような状態になっている。この
シール材１０は、常態では第３図に示すように、上記円
錐状の係合部１２が大径部１３に向かって開いた状態に
なっているが、長尺管９への取り付は時に反転して第２
図に示すような状態となる。すなわち、長尺管９の小孔
８に上記シール材１０を取り付ける場合には、まず、第
４図に示すように、上記係合部１２を下向きにして長尺
管９の小孔８内に押し込むようにする。これによって、
係合部１２の外側に突出する縁部（フランジ部）１２ａ
が内側にすぼんで小孔８内に入り、長尺管９内で再び開
く（第５図）。そこで、今度は、シール材１０の大径部
１３を長尺管９の外側に引き出すと、第６図に示すよう
に、係合部１２のフランジ部１２ａが小孔８の縁部に係
合して反るように力が働き、結局第７図に示すように係
合部１２が反転する。このようにして、第２図に示すよ
うな取り付は態様となる。なお、上記シール材１０と長
尺管９の小孔８との係合は、長尺管９内の圧力が略８　
ｋｇ　／　ｃ＋＋１以上になると、その圧力によって内
側Ｃご凹んだ係合部１２が外に向かって押され、フラン
ジ部１２ａが内側にすぼんで小孔８から抜は外側に外れ
るようになっている。

このボルト５を用い、例えばつぎのようにして地山の強
化を行うことができる。すなわち、まず、長尺管９の後
端部に、長尺管９を回転させるための装置を連結すると
ともに、長尺管９内に削孔水を供給するためのホースを
連結する。ついで、上記装置を作動させ、長尺管９を回
転させながら先端の吐出孔６から削孔水を吐出させる。

このようにして、ドリル刃７で地山内を掘り進みなから
削孔を形成し、この削孔内にボルト５を入り込ませる。

つぎに、ボルト５に連結していた回転用の装置およびホ
ースをボルト５から取り外し、第８図に示すように、ボ
ルト５内に、長尺管９の内径と略等しい直径の球体１５
を入れるとともに、ウレタン樹脂液等の固結用薬液を供
給するためのホースを連結して固結用薬液を１０ｋｇ／
ａ１１程度の高圧で導入する。その結果、上記球体１５
が図示のように先端吐出孔６を塞ぎ、薬液が長尺管９内
に充満して周壁を外に向かって押す。二〇液圧によって
シール材１０が、すでに述べたようにフランジ部１２ａ
をすぼめて小孔８から抜け、外側に外れる。そして、長
尺管９の周面に所定間隔で穿設された小孔８から薬液が
削孔１６内に噴出し、さらに地山１に浸透してその領域
を固化する。このようにして、第９図に示すように、固
結領域Ｃが形成され、地山１が強化されてゆるみや落盤
が防止される。

このように、上記ボルト５によれば、その周面に所定間
隔で複数の小孔８が穿設され、この小孔８に所定の液圧
以上の液圧がかかると外れるシール材１０が取り付けら
れているため、所定の液圧未満の圧力で削孔水を供給す
ることにより通常のボルトと同様にして削孔作業を行う
ことができ、ついで、先端吐出孔６を塞ぎ上記所定の液
圧以上の圧力の固結用薬液を供給することにより上記シ
ール材１０を長尺管９から外に外すことができる、した
がって、長尺管９の周壁に所定間隔で穿設された小孔８
から分散した状態で薬液′を地山１の削孔１６に向かっ
て吐出させることができる。このため、従来例のボルト
とは異なり、ボルト５の周面全体から所定間隔で薬液を
地山ｌに吐出させることができるので、地山１に均一な
固結領域Ｃを形成することができる。この効果は、長さ
の長いボルトにおいても変わることがないため、上記構
成の長いボルトを用いれば、深部から地表部までを一気
に固結させることができ、非常に有利である。

なお、上記実施例では、所定の液圧以上でシール材ＩＯ
が小孔８から抜けるようにするために、シール材１０を
、反転する円錐状の係合部１２を有した特殊な形状にし
たが、その形状は、特に限定されるものではない。例え
ば、第１０図に示すように、単に係合部１２として薄肉
のフランジ部１２ｂが付いたものを用いてもよい。ただ
し、この場合は、フランジ部１２ｂが、鎖線で示すよう
に、一定の加圧下で上下にすぼんで変形するようなもの
でなければならない。

また、上記実施例では、シール材トＯを外に外す場合に
、薬液を高圧で供給して薬液の液圧でシ−ル材ｌＯを外
すようにしているが、薬液供給に先立って、高圧水、あ
るいは高圧エア等を長尺管９内に導入してシール材１０
を外し、ついで薬液を適当な圧力で供給するようにして
もよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明のボルトは、長尺管の周面に所
定間隔で複数の小孔が穿設され、各小孔にフランジ付の
シール手段が離脱自在に取り付けられたものであり、上
記長尺管の先端吐出孔を閉塞して長尺管内に一定以上の
圧力をかけた場合に、上記シール手段のフランジ部がす
ぼまって小孔から抜け、シール手段全体が長尺管の外側
に外れるように設定されている。したがって、長尺管内
に削孔水を供給してボルト自身を地山内に入り込ませる
段階では、供給する削孔水の圧力をある程度（すなわち
上記シール手段が外れない程度）に抑え（例えば１〜２
ｋｇ／ｃ１ｉり、地山固結用薬液を長尺管の周囲に吐出
させる段階では、長尺管の先端吐出孔を閉塞し高圧（例
えば８〜ｆ”’Ｏｋｇ　／　ｃｒＡ　）で長尺管周壁の
小孔からシール手段を外側に押し出して外すようにする
と、長尺管の周面の各小孔から薬液を分散状態で吐出さ
せることができるため、長尺管の周囲に均等に固結領域
が形成されるという効果を奏する。特に、長尺管がいく
ら長くても、その周囲に均等に固結領域を形成すること
ができるため、地表から深部に至る領域を一気に固結強
化することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す正面図、第２図は上
記実施例におけるシール材の取り付は態様を示す詳細図
、第３図は長尺管に取り付ける前のシール材の正面図、
第４図、第５図、第６図および第７図は上記シール材の
取り付は方法の説明図、第８図は上記実施測高によって
削孔を形成した状態を示す縦断面図、第９図は上記実施
測高によって地山に固結領域を形成した状態を示す縦断
面図、第１０図はシール材の変形例を示す正面図、第１
１図は地山の固結工法の説明図、第１２図はそれに用い
る従来のボルトの説明図である。 １・・・地山　５・・・ボルト　６・・・吐出孔　７・
・・ドリル刃 ８・・・小孔 ９・・・長尺管 ０・・・シール材 ■ ｌ・・・軸部 ■ ２・・・係合部 ■ ２ａ・・・フランツ部 ■ ５・・・球体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）先端部に吐出孔付のドリル刃が形成され周面に所
   定間隔で複数の小孔が穿設された長尺管と、上記長尺管
   の各小孔にそれぞれ離脱自在に取り付けられるシール手
   段と、上記長尺管の先端吐出孔を随時閉塞しうる閉塞手
   段とを備え、上記シール手段が、長尺管の小孔に緩挿さ
   れる軸部と、この軸部の長尺管内側に突出する部分の周
   面に形成され上記小孔の縁部と係合して小孔を閉塞状態
   にするフランジ部からなり、上記フランジ部は、上記長
   尺管の先端吐出孔が上記閉塞手段によつて閉塞され長尺
   管内に一定以上の高圧力が加わつた場合にすぼまつて上
   記小孔縁部との係合を解除しシール手段全体を長尺管の
   外側に外すよう構成されていることを特徴とする注入式
   自穿孔ボルト。