JPH10252399A - 岩体の安定化方法及び安定化素子 - Google Patents

岩体の安定化方法及び安定化素子

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JPH10252399A
JPH10252399A JP9324453A JP32445397A JPH10252399A JP H10252399 A JPH10252399 A JP H10252399A JP 9324453 A JP9324453 A JP 9324453A JP 32445397 A JP32445397 A JP 32445397A JP H10252399 A JPH10252399 A JP H10252399A
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JP
Japan
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tubular
hollow body
rock
hole
stabilizing
Prior art date
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Application number
JP9324453A
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English (en)
Inventor
Roberto Ferrari
フェラリ ロベルト
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Marcegaglia SpA
Original Assignee
Marcegaglia SpA
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/008—Anchoring or tensioning means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
  • Piles And Underground Anchors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用が容易で有効なかつ耐久性のある岩体強
化、特にトンネルの丸天井及び側壁の安定化する方法及
び安定化素子を提供する。 【解決手段】 岩体、特に掘削しているトンネルの丸天
井又は壁の安定化方法において、開放頂部をもちかつ少
なくとも１つの螺旋形の円錐形展開素子２０、２６を備
えた中空管状素子１０を岩体に穿孔した孔内に挿入し、
前記中空管状素子１０内に強化材料３０を圧力注入す
る。管状素子１０の外径は最大孔直径２２より２０乃至
５５ｍｍ間の長さだけ小さい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は岩体の安定化方法及
びその目的に使用する関連する安定化素子に関するもの
である。更に詳細には、本発明は穿孔により形成したト
ンネルの丸天井及び／又は側面に対応する岩体の安定化
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】既知の如く、道路又は鉄道の建設におい
ては、天然の障害物が例えば山の起伏や岩の突起によっ
て構成されていることが分かったときには、土地を穿孔
してトンネルを作る必要がある。貫通する土地の性質に
応じてトンネルは種々の型式の裏張りを備える。掘削し
たばかりの通路が補強され、予備の支持体によって安定
化される。現在では、トンネルの強化のために、かなり
の長さと閉鎖した前面をもつ管状素子が特殊な岩穿孔機
械によって岩に穿孔された対応する孔内に挿入される。
前記管状素子では、流体は孔壁に接着してそれらの不規
則な形状に従うチューブの弾性変形を決定する。
【０００３】岩体強化の前記既知のシステムには特に管
状素子の変形に使用される設備のコストが高いことに関
連して幾つかの欠点がある。更に、前記変形は不可避的
に制限され、それ故、岩体を適切に強化するためには多
数の管状素子が必要となる。前記素子の同じ弾性変形は
最も拡大した領域に対応してその抵抗効果を減少させ、
それ故、該システムは全体として、すべての種類の土地
には適さない。
【０００４】既知の他の技術によれば、岩体の強化はバ
ーから横向きに岩体に穿孔した孔に挿入される非処理の
鋼ロッドによって得られ、夫々強化モルタルの注入と流
出のために２つのチューブが置かれる。このシステムは
ロッドの重量に関連する欠点がある。更に、前記ロッド
は重量が大きいため、剛性が高くない。その結果、前記
ロッドは岩に穿孔した孔に入れるのが困難である。更
に、この技術では各ロッドの近くに置く２つのチューブ
を使用する必要がある。
【０００５】それ故このシステムは、得られる効果とコ
スト及び作業と装置の複雑さの点から満足できない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来の欠点を解消することにある。
【０００７】詳細には、本発明の主目的は、適用容易で
ありかつ有効なかつ耐久性のある岩強化を確実になす岩
体、特にトンネルの丸天井及び側壁の安定化方法を提供
することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、更に、特に牽引力及
び最大引張り応力に耐える安定化手段を含む複雑なかつ
高価な設備の使用を要求しない上記の如き方法を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明によ
り、掘削しているトンネルの丸天井及び／又は側壁を強
化するために特に適用可能の岩体安定化方法において、
前記方法が、強化すべき岩体中に孔を穿孔し；孔の直径
より小さい直径をもちかつその外面に少なくとも１つの
螺旋形の円錐形展開素子を備えた中空の高抵抗の管状素
子を前記孔内に挿入する工程を含み、前記中空管状素子
は前記孔に挿入された開放した頂部と、前記孔から突出
しかつ送りヘッドとロック手段を備えた底部をもち；更
に前記方法は、強化材料を前記管状素子の空洞内に圧力
注入する工程を含み、前記材料は前記空洞内に一様に分
布し、開放した頂部から出て、前記管状素子の外面と孔
の壁の間に構成された間隙を充填することを特徴とする
岩体安定化方法によって達成される。
【００１０】中空管状素子の外径は孔の最大直径より少
なくとも１８ｍｍ、好適には２０乃至５０ｍｍ間の長さ
だけ小さい。
【００１１】中空管状素子の外面に固定された各螺旋形
円錐形展開素子は互いに接近するか又は互いに離間しか
つ中空管状素子の上端から下端まで直径が増大している
コイルによって形成されている。
【００１２】本発明の対象をなす安定化手段として使用
される中空管状素子は、硬化及びテンパリング処理した
鋼からなる中空管状金属本体を備え、前記本体は少なく
とも開放端とロック手段と送りヘッドを備えた反対側の
端及び少なくとも螺旋形の円錐形展開素子をもち、かつ
少なくとも螺旋形の円錐形展開素子を備え、前記展開素
子は互いに離間するか又は互いに接近したコイルからな
り、開放端からロック手段をもつ端に向かって増大する
直径をもち、前記螺旋形素子は管状金属本体の外面に固
定される。
【００１３】以下、岩体の安定化方法とそれに使用する
関連の安定化管状素子の好適実施例を添付図面に基づい
て詳述する。
【００１４】
【発明実施の形態】図を参照すれば、本発明の安定化方
法に使用する管状安定化素子は例えば中空のバーボルト
とし、これは好適には円形断面の直線管形状の中空体１
０からなり、硬化しかつテンパリング処理した鋼からな
り、次の機械的特性をもつ：ＴＳ＝９００／１７００Ｎ
／ｍｍ2 、ＹＳ＝７００／１５００Ｎ／ｍｍ2 、ＥＩ＝
７−１１％。この型式の硬化又はテンパリング処理した
鋼は：ＣＩＤ、２０ＭＮＢ５、２２ＭＮＢ５等の記号で
市販されている。
【００１５】前記中空体１０は１６と６０mmの間の側方
延長部と、１．２と８ｍｍの間、好適には３と５ｍｍの
間の厚さをもつ。外側孔２２を残している中空体１０の
底部は既知型式のロック手段１２に連結し、これは円錐
形リング１４、スリーブ１６及び金属プレート１８でつ
くられる。孔２２に挿入する頂部近くで中空体１０の外
面に螺旋状展開素子２０を連結し、この素子は岩石に穿
孔した孔２２中の管状素子のための保持‐調整手段とし
て作用する。好適には、前記螺旋形素子は互いに僅かに
離間したコイルにより形成し、小さい直径のコイルの箇
所で溶接して中空体１０と一体となす。好適には、追加
の螺旋形コイル‐展開素子２６は中空体１０の底部近く
で同様の溶接によって連結する。好適にはコイルが互い
に接触して展開している前記螺旋形素子２６は全体とし
て孔２２内に管状素子を保持するばねを形成し、強化材
料を前記孔に注入するとき同時に空気を流出させる。
【００１６】２８で示す岩体では、孔２２が穿孔され、
中空体１０に対して少なくとも１８ｍｍ直径、好適には
約２０乃至５０ｍｍ大きい直径をもつ。既知型式の穿孔
機械で得られた孔は、中空体１０の長さより短い距離に
わたって岩体２８内に作られ、従って中空体の底は前記
孔から突出する。前記孔から突出する底はねじ山付きと
し、ロック手段１２をそれに連結する。中空体１０は既
知の機械的ローダによって又は手で孔２２に挿入でき
る。前記中空体の外面と一体をなす螺旋形素子２０と２
６は前記孔２２内に中空体を挿入する時の調整を開始す
るための手段とする。前記螺旋形素子２０と２６は強化
材料を導入する前に中空体のハウジング中で一時的に安
定化させ、それらが出るのを防止する最も広い部分で岩
体の壁に引っかける。この校正挿入の後に、中空体１０
はねじ山付きの底部をもつ孔２２から突出する。ロック
手段１２は前記孔の周囲を限定する岩体と接触させてプ
レートを配置し、かつ円錐形リング１４とスリーブ１６
をねじ込むことによって岩体に向かって前記プレートを
押すことによって前記ねじ山付き底部に連結される。
【００１７】中空体１０の底部にロック手段１２を簡単
に連結させるために前記中空体は１０乃至７０mm間の長
さだけ孔１２から突出する。ロック手段１２とボルト１
０の露出した底部の間の連結は円錐形リング１４の前に
スリーブ１６をねじ込むことによって得られる。ボルト
１０と接触するその内面は好適には鋸歯状となし、有効
な接着と緊密性を得る。中空体１０’は強化材料、例え
ばモルタル、セメント、及び／又はチキソトロピーグラ
ウト(thixotropic grout) 、射出樹脂等の慣例の送りヘ
ッド又はインゼクタ（図示せず）への連結を解放するの
に十分な最小の長さにわたってそれに連結したロック手
段１２から突出する。図３，４に３０に示す前記材料は
中空体１０の空洞に沿って均等に分布し、開放した頂部
を通してそれから出て、外部に落ち、中空体と孔２２の
壁によって画成したたがね部を満たす。
【００１８】図３は例示として、強化材料３０が中空体
１０の空洞を完全に満たし、孔２２に沿って分配するた
めに前記空洞の頂部から出てくる状態を示す。実際に図
４は充填が完了したときの状態を示し、この状態では中
空体１０の頂部から出た材料３０が前記中空体と孔２２
の壁の間に設けた空洞に完全に広がって、空洞を充填し
ている。
【００１９】５乃至６バール間の圧力で行なうのが好適
である強化材料３０の注入中に、上部螺旋形素子２０は
ボルト１０を調整して固定状態に保ち、一方、下部螺旋
形素子２６は、先行のものに対して同様の追加機能を果
たすのに加えて、適切に空気を流出させて、大量の材料
３０が同時に流れて、プレート１８に対応する反対側の
前面から出ないようになす。材料の注入が完了すると、
ロック手段１２が手で除去される。
【００２０】中空体１０の外面は任意の形状と配置の突
起又は延長部及び／又は連続又は非連続のねじ山をも
ち、強化材料３０の接着を改善する。
【００２１】図５に例示する如き前記突起は好適には中
空体１０を転造することによって得られたねじピッチ３
２によって構成される。この場合は、転造は接着を改善
する外に、螺旋形素子２０、２６とロックヘッド１２を
螺着することによって固定させる。
【００２２】上記説明より理解できる如く、本発明の利
点は明白である。事実、本発明の方法は複雑な技術や高
価な設備を使用せずに、岩体を有効にかつ容易に強化及
び安定化させることができる。
【００２３】特に好適には、安定化素子の適用中にそれ
らの構造変更をなす必要なしに前記強化と安定化を得る
ことができる。更に、前記方法によれば、強化材料が、
中空体１０の出口に相当する頂部から始まって、孔内を
落下して下がっていくにつれて孔を完全に充填すること
ができ、そして強化材料がプレート１８に相当する反対
側の前面から出るとき、孔の充填は確実に完成する。
【００２４】例えば前記管状安定化素子を作るためにテ
ンパリング又は硬化処理を施される上記の如き特殊鋼を
使用することにより、圧縮及び／又は牽引応力に対する
最適な抵抗を確保することができる。
【００２５】以上、本発明の実施例につき説明したが、
本発明はそれらに限定されることなく、本発明の範囲内
で多くの変更、変化が可能である。
【００２６】例えば、安定化方法に使用する中空体に連
結される螺旋形素子は上記の例示しかつ図示したもの以
外の形状、数、展開及び／又は位置決めを有してもよ
い。
【００２７】更に、前記中空体の外面は任意の形状、展
開、断面の突起又は延長部又は、数箇所で強化材料を流
出させるために予め決めた領域内に延在又は画成した半
径方向開口を備えてもよい。
【００２８】更に、本発明の方法は特に岩体の安定化に
関するものであるが、更に詳細には、例えば荷重支持構
造、土壌及び基礎の安定化の如き他の分野での用途にお
いても、中空バーボルトの適当なサイジング処理及び／
又は適当な充填材料の利用をなして、トンネル丸天井又
は壁の強化に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の岩体安定化方法に使用する管状安定化
素子の部分断面側面図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａを通る平面上の管状安定化素子
の横断面図である。
【図３】例えばモルタルの如き強化材料を充填した、岩
体に穿孔した孔内に挿入した管状安定化素子の概略図で
ある。
【図４】安定化作業の終了時の管状安定化素子の概略図
で、強化材料を前記素子の内部と、孔壁と前記管状素子
の外面によって画成された外側の間隙内に入れた状態を
示す図である。
【図５】外面にねじピッチを備えている管状安定化素子
の他の実施例の側面図である。
【符号の説明】
１０ 中空体又はボルト １２ ロック手段 １４ 円錐形リング １６ スリーブ １８ プレート ２０、２６ 展開素子又は螺旋形素子 ２２ 孔 ２８ 岩体 ３０ 強化材料

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 特に掘削しているトンネルの丸天井及び
    ／又は側壁を強化するために適用可能の岩体安定化方法
    において、前記方法が、強化すべき岩体（２８）中に孔
    （２２）を穿孔し；孔（２２）の直径より小さい直径を
    もちかつその外面に少なくとも１つの螺旋形の円錐形展
    開素子（２０、２６）を備えた中空の高抵抗の管状素子
    （１０）を前記孔（２２）内に挿入する工程を含み、前
    記中空管状素子（１０）は前記孔に挿入された開放した
    頂部と、前記孔（２２）から突出しかつ送りヘッドとロ
    ック手段（１２）を備えた底部（１０′）をもち；更に
    前記方法は、強化材料（３０）を前記管状素子（１０）
    の空洞内に圧力注入する工程を含み、前記材料は前記空
    洞内に一様に分布し、開放した頂部から出て、前記管状
    素子（１０）の外面と孔（２２）の壁の間に構成された
    間隙を充填することを特徴とする岩体安定化方法。
  2. 【請求項２】 強化材料（３０）は５乃至５０バール間
    の圧力で中空管状素子（１０）の空洞内に注入されるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 強化すべき岩体（２８）中に穿孔した孔
    （２２）の直径は少なくとも１８ｍｍだけ、好適には２
    ０乃至５０ｍｍだけボルト（１０）の外径より大きいこ
    とを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 孔（２２）の縦方向延長寸法は中空管状
    素子（１０）の長さより小さく、前記中空管状素子は１
    ０乃至７０ｍｍの間の長さだけ前記孔から突出している
    ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の
    方法。
  5. 【請求項５】 強化材料（３０）はモルタル、セメント
    及び／又はチキソトロピーグラウト及び注入樹脂から選
    択されることを特徴とする請求項１から４の何れか１項
    に記載の方法。
  6. 【請求項６】 中空管状素子（１０）が２つの螺旋形の
    円錐形展開素子（２０，２６）を備え、第１の螺旋形素
    子（２０）が管状素子（１０）の頂部に固定されかつ互
    いに離間したコイルをもち、第２の螺旋形の円錐形展開
    素子（２６）が管状素子（１０）の底部近くに固定され
    かつ互いに接近したコイルをもつことを特徴とする請求
    項１から５の何れか１項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 好適には丸い断面を有する管状中空体
    （１０）を備え、前記中空体は、少なくとも開放端とロ
    ック手段（１２）と送りヘッドを備えた反対端（１
    ０′）をもち、かつその外面に少なくとも１つの螺旋形
    の円錐形展開素子（２０，２６）を備え、前記展開素子
    は互いに離間するか又は互いに接近したコイルを有しか
    つ開放端からロック手段を備えた端まで増大する直径を
    もつことを特徴とする岩体の強化又は安定化のための管
    状安定化素子。
  8. 【請求項８】 螺旋形の円錐形展開素子（２０，２６）
    は最小直径コイルの箇所に形成した溶接部によって固定
    されることを特徴とする請求項７に記載の管状安定化素
    子。
  9. 【請求項９】 縦方向延長部が１５００乃至１２００ｍ
    ｍの間の長さを有し、１６乃至６０ｍｍ間の外径と、
    １．２乃至８ｍｍ間、好適には３乃至５ｍｍ間の厚さを
    有することを特徴とする請求項７又は８に記載の管状安
    定化素子。
  10. 【請求項１０】 中空管状素子（１０）が鋼から作ら
    れ、硬化及びテンパリング処理を受けかつ機械的特性Ｔ
    Ｓ＝９００／１７００Ｎ／ｍｍ2 、ＹＳ＝７００／１５
    ００Ｎ／ｍｍ2 、ＥＩ＝７−１１％を有することを特徴
    とする請求項７から９の何れか１項に記載の管状安定化
    素子。
  11. 【請求項１１】 ２つの螺旋形の円錐形展開素子（２
    ０，２６）を備え、その一方が離間したコイルによって
    形成され、他方が接近したコイルによって形成されたこ
    とを特徴とする請求項７から１０の何れか１項に記載の
    管状安定化素子。
  12. 【請求項１２】 中空体（１０）の外面が延長部又は突
    起及び／又は連続又は不連続のねじ山を備えたことを特
    徴とする請求項７から１１の何れか１項に記載の管状安
    定化素子。
  13. 【請求項１３】 外面の突起は転造によって形成したね
    じピッチ（３２）によって形成したことを特徴とする請
    求項１２に記載の管状安定化素子。
  14. 【請求項１４】 中空体（１０）の底部（１０′）がロ
    ック手段（１２）を連結するねじ山をもちかつ強化材料
    （３０）の送り装置に連結されたことを特徴とする請求
    項７から１３の何れか１項に記載の管状安定化素子。
JP9324453A 1997-03-07 1997-11-26 岩体の安定化方法及び安定化素子 Pending JPH10252399A (ja)

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IT97A000518 1997-06-16

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