JPH11324596A

JPH11324596A - Ｆｒｐ製ロックボルト

Info

Publication number: JPH11324596A
Application number: JP13323398A
Authority: JP
Inventors: Toru Haneuma; 徹羽馬
Original assignee: KFC Ltd
Current assignee: KFC Ltd
Priority date: 1998-05-15
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 1999-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】硝子繊維及び又はアラミド繊維からなる本体
部分が直接アルカリ分に接してこれに侵されることがな
いようにする。【解決手段】硝子繊維及び又はアラミド繊維の集合体
に熱硬化樹脂を含ませて熱硬化させたＦＲＰ製ロックボ
ルトにおいて、ロックボルト本体部１１の表面をポリプ
ロピレン又はポリエチレンの熱収縮チューブ２１で被覆
する。この熱収縮チューブ２１の被覆によってロックボ
ルト本体部分１１は周囲と遮断した状態になり、本体部
分１１が直接定着材などに接しないようにできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＦＲＰ製ロックボル
トに係わり、特に、トンネル建設、トンネル改築、トン
ネル補修工事法面補強等、すなわち、地山の補強に使用
するＦＲＰ製ロックボルトに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種トンネルや各種地下空間ある
いは道路や住宅地の造成法面等における地山補強の１つ
として、従来の鋼鉄製ボルトに代えて、軽くて強く、し
かも腐食がなく、又、電気絶縁性であり、更には容易に
切断加工ができる強化繊維プラスチック製ロックボルト
（ＦＲＰ(Fiber Reinforced Plastic)製ロックボルト）
が普及し、多用されるようになっている。

【０００３】図６はＦＲＰ製ロックボルトの施工に適用
できる先注入式全面接着式のロックボルト施工方法説明
図である。先注入式全面接着式は、地山に穿孔したボア
ホールにセメントミルクやモルタルを充填し、しかる
後、中実型のロックボルトを挿入する方法である。図に
おいて、１はロックボルト、２は地山、３はトンネル、
４はトンネルの内壁、５はボアホール、６は定着材であ
る。地山２に掘削したトンネル３の内壁４から岩盤内部
へ所定深さのボアホール（円柱状の空隙）５を穿孔し、
ついで、ボアホール５内に注入ホース等を用いて定着材
を注入或いは装填し、その後、先端を剣先加工したロッ
クボルト１を挿入打設する。かかる状態で、定着材６が
硬化すれば、ロックボルト１とボアホール５の孔壁周辺
が一体的に固着し、ロックボルト先端部が打ち込まれた
固い内部岩盤に支えられることで、坑壁周辺の崩落が防
止される。ところで、前述のようにＦＲＰ製ロックボル
トは、特に、硝子繊維及び又はアラミド繊維からなるロ
ックボルトは、単位面積当りの引っ張り強度が一般的な
鋼材より高く（すなわち強い）、軽量で、錆びず（酸に
強い）、また比較的安価であり、物性的に安定していて
使いやすいという特性を有している。しかし、硝子繊維
及び又はアラミド繊維は耐アルカリ性に劣るため、ロッ
クボルトをセメント質定着材中に埋め込で永久構造物と
して用いるのに問題がある。このため、ＦＲＰ製ロック
ボルトは従来仮設構造物としてのみ、すなわち、仮設ロ
ックボルトとしのみ使用されているだけであった。

【０００４】そこで、かかるＦＲＰ製ロックボルトを永
久構造物として使用するために、エポキシ樹脂など非
セメント系材料を定着材として用いる、あるいは、ボ
ルト表面を耐アルカリ性の高い材料でコーティングする
といった対策が試行されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】のエポキシ樹脂など
非セメント系材料を定着材として用いる方法では、エポ
キシ樹脂が高価であるため、これを定着材として大量に
用いることは不経済で、実用的でない問題がある。の
ボルト表面を耐アルカリ性の高い材料でコーティングす
る方法では、どうしてもピンホールが発生してアルカリ
分が浸透することが避けられず、又、常に、引っ張り力
が作用することが前提となるロックボルトの使用条件に
おいてはボルトの伸び変形が発生し、この伸び変形によ
ってコーティングされたボルト表面にマイクロクラック
が発生し、そこからアルカリ分がボルト内部に浸透し、
十分な対策となり得ない問題がある。以上から本発明の
目的は、ボルトに伸び変形が発生してもアルカリ分がボ
ルト内部に浸透することがなく、永久構造物として実用
的な、耐アルカリ性のＦＲＰ製ロックボルトを提供する
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、硝子繊維及び又はアラミド繊維の集合体に熱硬化樹
脂を含ませて熱硬化させた外周面に所定間隔の凹凸形状
を有するＦＲＰ製ロックボルトにおいて、ポリプロピレ
ン又はポリエチレンの熱収縮チューブを用いてロックボ
ルト表面を被覆してなるＦＲＰ製ロックボルトにより達
成される。すなわち、熱収縮チューブを用いてＦＲＰ製
ロックボルトの表面を被覆したから、該ＦＲＰ製ロック
ボルトを地山に打設したとき、ロックボルト本体を熱収
縮チューブからなる被覆によって周囲と遮断した状態に
できる。このため、定着材としてセメント系のもの（セ
メントモルタル、セメントミルクなど）を用いても、硝
子繊維及び又はアラミド繊維からなる本体部分が直接ア
ルカリ分に接してこれに侵される危険性が回避される。
また、ロックボルトに荷重が作用して、ボルト表面にマ
イクロクラックが生じた場合にも、被覆材であるポリプ
ロピレン又はポリエチレンの熱収縮チューブは、硝子繊
維及び又はアラミド繊維からなる本体部分に比べて十分
な伸び特性を有しており、また元々ボルト本体部分より
大径をなすチューブを加熱によって収縮させたものであ
るから、ロックボルトにかかる引っ張り荷重に対して熱
収縮チューブが伸びによって十分に追従する形となっ
て、被覆材部分のクラック発生を回避できる。この結
果、有効に耐アルカリ性を向上できる。

【０００７】又、本発明では、ロックボルト全体を熱収
縮チューブで被覆しない場合、例えば、ロックボルトの
先端部及び後端部を熱収縮チューブで被覆しない場合、
これら先端部及び後端部にキャップを嵌め込んでシール
する。このようにすれば、製造上の制約、あるいは施工
方法等によって、ロックボルトの先端部あるいは後端部
を熱収縮チューブで被覆しない場合であっても、キャッ
プにより簡単に硝子繊維及び又はアラミド繊維からなる
本体部分を周囲から遮断することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明のＦＲＰ製ロックボ
ルトの説明図であり、(a)はロックボルトの先端部及び
後端部以外を熱収縮チューブで被覆し、該先端部及び後
端部をキャップでシールした実施例、(b)はロックボル
ト全体を熱収縮チューブで被覆した実施例、(c)はロッ
クボルトの後端部以外を熱収縮チューブで被覆し、該後
端部にワッシャー、ナットをはめてからロックボルトキ
ャップでシールする実施例、(d)は各実施例に共通なＦ
ＲＰ製ロックボルトの一部破断拡大図である。図中、１
１はＦＲＰ製ロックボルトの本体部で、外周面軸方向に
所定間隔の凹凸形状を有するもの、２１はロックボルト
の本体部１１を被覆するポリプロピレン又はポリエチレ
ンからなる熱収縮チューブである。ＦＲＰ製ロックボル
トの本体部１１は、(1) 硝子繊維及び又はアラミド繊維
からなる長繊維状繊維集合体３１に、不飽和ポリエステ
ル、ビニルエステル、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を
含浸させ、(2) ビニロン、テトロンケプラー、ナイロ
ン、ガラスヤーン、ガラスロービング等からなる糸状繊
維物３２を螺旋状に巻き付けて締め上げ、これにより外
周面軸方向に凹凸形状を形成し、(3) しかる後、熱硬化
させたものである。

【０００９】図１（ａ）の実施例では、ロックボルト本
体１１の先端部及び後端部以外を熱収縮チューブ２１で
被覆し、先端部に剣先形状のキャップ４１を、後端部に
通常のキャップ４２をそれぞれ嵌めてシールしてＦＲＰ
ロックボルトを作成する。図１（ｂ）の実施例では、ロ
ックボルト本体１１の先端を剣先形状に加工し、該ロッ
クボルト本体全体を熱収縮チューブ２１で被覆してＦＲ
Ｐロックボルトを作成する。すなわち、予め余長を見込
んで熱収縮チューブを加工して用意しておき、該チュー
ブで両端まで覆い、しかる後加熱して熱硬化する。図１
（ｃ）の実施例では、ロックボルト本体１１の先端を剣
先形状に加工すると共に、後端部以外を熱収縮チューブ
２１で被覆し、後端部にキャップを嵌めてシールしてＦ
ＲＰ製ロックボルトを作成する。この実施例は、ロック
ボルトのネジ部５０をチューブで被覆しない場合に好適
であり、ＦＲＰ製ロックボルト打設後に後端部にワッシ
ャー５１、ナット５２をかけてから、適宜なロックボル
トキャップ５３をロックボルトの後端部に嵌め込む。こ
の場合、キャップ内部に樹脂注入を行って、ロックボル
トのネジ部が定着材や覆工等のセメント分と接触しない
ように構成することもできる。

【００１０】図２は本発明のＦＲＰ製ロックボルトの製
造工程説明図である。必要数のロービング巻束６１（図
では１本のみ）を床面上に設けた支持ラック（図示せ
ず）に巻軸がその支軸のまわりを自由自在に回転するよ
うセットし、該ロービング巻束６１の回転によってその
巻束からロービング６１を引き出し、多数本のロービン
グ６２を同時に熱硬化性樹脂液を満たした樹脂液槽６３
に送る。樹脂液槽６３はロービング６２の数に応じて適
宜複数個配置される。各ロービング６２は樹脂液槽６３
内の熱硬化性樹脂液の中をガイドロール６４、６５によ
ってガイドされて通過することで、樹脂液が含浸されて
右方向に引き出され、含浸ロービング６２′が適宜支持
される配向板６６に進む。配向板６６の中央には径が多
少大きめの円形開孔が設けられ、該円形開孔の周囲には
複数列に略一様に分散するように含浸ロービング６２′
用の細孔６７が設けられている。含浸ロービング６２′
は円形断面上でできるだけ所定の分布となるよう所定の
細孔６７を通過し、ガイドおよびスクイズ用であるヒー
タ６８付の金型６９に到る。

【００１１】金型６９は、熱硬化性樹脂を含浸して長さ
方向に連続する棒状長繊維状繊維物、すなわち、円形断
面でロービングが正しく整列し、引き揃えられ一様に分
散した棒状長繊維状繊維物７０を形成する（引き抜き成
形）。又、金型６９は余分な樹脂液のしぼり除去および
脱泡を行い、更には、ヒータ６８による温度調整等によ
り金型から出た直後において柔軟性を有し、糸状繊維物
の巻き付けで十分に凹凸形成可能な状態にする。つい
で、棒状長繊維状繊維物７０の周りを回転するワインデ
ングマシーン７１により支持された巻束から引き出され
る例えばビニロンの糸状繊維物７２を公転しつつ棒状長
繊維状繊維物７０に対し螺旋状に一体的に巻き付ける。
続いて、遠赤外線加熱炉７３のヒータ７４で約80⁰C〜10
0⁰C程度の第１段階の加熱を、高周波加熱炉７５のヒー
タ７６で約100⁰C〜120⁰C程度の第２の加熱を、更に遠赤
外線加熱炉７７のヒータ７８で約120⁰C〜140⁰C程度の第
３の加熱を行う。

【００１２】しかる後、キャタピラを備える引抜機７９
によってＦＲＰ製ロックボルトを矢印方向に引き出す。
なお、引抜機７９は回転ベルトの外側にゴム板を多数等
間隔に突出させ、目的物を弾力的に把持し、その表面を
傷つけることがない。ついで、引き出されたＦＲＰ製ロ
ックボルトの本体部１１を切断機８０によって所定の長
さに切断しチューブ被覆部８１に送り出す。チューブ被
覆部８１はＦＲＰ製ロックボルトの本体部１１に熱収縮
チューブ２１を挿入後、加熱して熱収縮チューブを収縮
し、被覆部を形成して出力する。

【００１３】図３は熱収縮チューブ２１の被覆工程説明
図である。図２で説明した工程により、硝子繊維及び又
はアラミド繊維を強化繊維とし、不飽和ポリエステル、
ビニルエステル、エポキシ樹脂をマトリックスとし、そ
の表面材軸方向に凹凸形状を形成するように糸状繊維物
３２を巻き付けて、ＦＲＰ製ロックボルトの本体１１を
形成する（図３（ａ）参照）。ついで、ポリプロピレン
又はポリエチレンの熱収縮チューブ２１を準備し、ＦＲ
Ｐ製ロックボルト本体部１１に挿入する（図３
（ｂ））。しかる後、周囲から温風吹き付けや熱源照射
等の手段で熱圧縮チューブ２１を加熱する。加熱により
ポリプロピレン又はポリエチレンの熱収縮チューブ２１
が次第に収縮し（図３（ｃ））、最終的にロックボルト
本体部１１の凹凸形状に沿った形となって（ネジ形状も
残る）、その外周を均一に被覆する。熱収縮チューブ
は、予め工場加工によってチューブ状に形成されたもの
を熱収縮させるため、樹脂コーティングのようにピンホ
ールがあるという危険性がなく、従って、ロックボルト
本体を確実に被覆でき、又、その加工は簡単である。

【００１４】以上では、ロックボルトの本体部１１を棒
状長繊維状繊維物を引き抜き成形した場合であるが、成
形方法として、編み組み、撚り合わせ、巻き上げなど任
意の方法を採用できる。図４は成形方法の説明図であ
り、図４（ａ）は芯材９１の周りに含浸ロービング９２
ａ，９２ｂ・・・を編み組みして所定の厚みにして棒状
長繊維状繊維物を形成し、しかる後、糸状繊維物（図示
せず）を該棒状長繊維状繊維物に対し螺旋状に一体的に
巻き付けて凹凸形状を形成し、熱硬化してＦＲＰ製ロッ
クボルトの本体部１１を作成する。図４（ｂ）は含浸ロ
ービングを撚り合わせながら芯材９３の周りに巻き付け
て所定の厚みにして棒状長繊維状繊維物を形成し、しか
る後、糸状繊維物（図示せず）を該棒状長繊維状繊維物
に対し一体的に巻き付けて凹凸形状を形成し、熱硬化し
てＦＲＰ製ロックボルトの本体部１１を作成する。

【００１５】図５は本発明のＦＲＰ製ロックボルトの施
行法説明図であり、図中、１０１は地山、１０２はトン
ネル空間、１０３はトンネルの内壁で吹き付けコンクリ
ート、１０４はボアホール、１０５はセメントミルクま
たはモルタルなどの定着材である。地山１０１に掘削し
たトンネル１０２の内壁１０３から岩盤内部へ所定深さ
のボアホール１０４を穿孔し、ついで、ボアホール１０
４内に注入ホース等を用いてセメントミルクなどの定着
材１０５を装填し、しかる後、熱収縮チューブで被覆さ
れたロックボルト本体部１１′に剣先形状のキャップ４
１を嵌め込んで先端非被覆部をシールする（図５
（ａ））。ついで、先端シールしたＦＲＰ製ロックボル
トをボアホール１０４に挿入打設する（図５（ｂ））。
ついで、ロックボルト１１′の予めネジ切りされた後端
部にワッシャー５１を挿入後、ナット５２を用いて地盤
への締め付けを行い、その上からキャップ５３を嵌め込
んでシールする。

【００１６】かかる状態で、定着材１０５が硬化すれ
ば、ロックボルト１１′とボアホール１０４の孔壁周辺
が一体的に固着し、坑壁周辺の崩落が防止される。又、
以上のようにＦＲＰ製ロックボルトを地山に打設する
と、ロックボルト本体は熱収縮チューブからなる被覆に
よって周囲と遮断された状態となっているため、定着材
としてセメント系のもの（セメントモルタル、セメント
ミルクなど）を用いても、硝子繊維及び又はアラミド繊
維からなる本体部分が直接アルカリ分に接してこれに侵
される危険性は回避される。

【００１７】また、ロックボルトに荷重が作用して、ボ
ルト表面にマイクロクラックが生じた場合にも、被覆材
であるポリプロピレン又はポリエチレンの熱収縮チュー
ブは、硝子繊維及び又はアラミド繊維からなる本体部分
に比べて十分な伸び特性を有しており、また元々ボルト
本体部分より大径をなすチューブを加熱によって収縮さ
せたものであるから、ロックボルトにかかる引っ張り荷
重に対して熱収縮チューブが伸びによって十分に追従す
る形となって、被覆材部分のクラック発生を回避でき
る。この結果、有効に耐アルカリ性を向上できる。な
お、ロックボルトの耐引張り力について、地山条件が同
じであるときには耐引張り力は定着材とボルトとの摩擦
によって決まる。本発明では、ロックボルトを被覆して
も、熱収縮チューブがボルト本体の凹凸にそった形で凹
凸形状を呈するため、被覆のない従来の硝子繊維及び又
はアラミド繊維からなるロックボルトと全く同等の耐引
張り力を確保できる。以上、本発明を実施例により説明
したが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に
従い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除す
るものではない。

【００１８】

【発明の効果】以上本発明によれば、硝子繊維及び又は
アラミド繊維の集合体に熱硬化樹脂を含ませて熱硬化さ
せたＦＲＰ製ロックボルトにおいて、ポリプロピレン又
はポリエチレンの熱収縮チューブを用いてロックボルト
表面を被覆してＦＲＰ製ロックボルトを構成したから、
熱収縮チューブの被覆によって硝子繊維及び又はアラミ
ド繊維からなる本体部分を周囲と遮断した状態にでき、
従って、定着材としてセメント系のもの（セメントモル
タル、セメントミルクなど）を用いても、本体部分が直
接アルカリ分に接してこれに侵されることはない。

【００１９】又、本発明によれば、ロックボルトに引っ
張り荷重がかかっても熱収縮チューブが伸びによって十
分に追従するため、被覆部にクラックが発生することが
なく、従って、アルカリ分がボルト内部に浸透すること
がなく、永久構造物として実用的な、耐アルカリ性のＦ
ＲＰ製ロックボルトを提供できる。又、本発明によれ
ば、熱収縮チューブがボルト本体の凹凸にそった形で凹
凸形状を呈するため、被覆のない従来の硝子繊維及び又
はアラミド繊維からなるロックボルトと全く同等の耐引
張り力を確保できる。

【００２０】又、本発明によれば、ロックボルト全体を
熱収縮チューブで被覆しない場合、例えば、ロックボル
トの先端部あるいは後端部を熱収縮チューブで被覆しな
い場合、これら先端部、後端部にキャップを取り付けて
シールする。従って、製造上の制約、あるいは施工方法
等によって、ロックボルトの先端部あるいは後端部を熱
収縮チューブで被覆しない場合であってもキャップによ
り簡単に硝子繊維及び又はアラミド繊維からなる本体部
分を周囲から遮断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＦＲＰ製ロックボルトの説明図であ
る。

【図２】ＦＲＰ製ロックボルトの製造工程説明図であ
る。

【図３】熱収縮チューブの被覆工程説明図である。

【図４】本発明の棒状長繊維状繊維物の成形方法の変形
例を示す概略透視図である。

【図５】本発明のＦＲＰ製ロックボルトの施行法説明図
である。

【図６】ＦＲＰ製ロックボルトの施工に適用できる先注
入式全面接着式のロックボルト施工方法説明図である。

【符号の説明】

１１・・ＦＲＰ製ロックボルトの本体部２１・・熱収縮チューブ３１・・長繊維状繊維集合体３２・・糸状繊維物４１・・剣先形状のキャップ４２・・キャップ５０・・ロックボルトのネジ部５１・・ワッシャー５２・・ナット５３・・キャップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硝子繊維及び又はアラミド繊維の集合体
に熱硬化樹脂を含ませて熱硬化させた外周面に所定間隔
の凹凸形状を有するＦＲＰ製ロックボルトにおいて、ポリプロピレン又はポリエチレンの熱収縮チューブを用
いてロックボルト表面を被覆してなることを特徴とする
ＦＲＰ製ロックボルト。
【請求項２】ロックボルトの先端部及び又は後端部以
外を熱収縮チューブで被覆し、該先端部及び又は後端部
にシール用のキャップを嵌め込んだことを特徴とする請
求項１記載のＦＲＰ製ロックボルト。