JPS6140999A - ロツクアンカ−工法 - 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〉 本発明は、トンネル掘削後の周辺地山の崩壊や、剥離を
防止するロックアンカー工法に関する。

〈発明の背景〉 一般に、高強度の鋼材を引張り材（アンケーブル）とし
て削孔内に挿入し、自硬性材料（グラウト）の注入を行
なってアンカーを定着するのに、定着対象地盤が岩盤で
あるのと砂、礫、ローム又は土丹層であるのとにより、
前者をロックアンカーといい、後者をアースアンカーと
いう。このような役割を果たすために、アンカーケーブ
ルとして使用される材料としては一般に削孔内への挿入
の点からは圧縮弾性の高い、ＰＣストランド、ＰＣ棒鋼
線などが挙げられるが、これらの材料では、地山が一様
でない場合に削孔口に挿入可、能にした曲げと削孔が長
い場合に削孔自体が曲がることが多く、この曲がりに応
じた曲げに応じ難い。また、無理に曲げてアンカーケー
ブルの先端部が孔壁に接触した状態で挿入すると、大き
な挿入抵抗が発生するし、仮に孔の軸心に合せて挿入さ
れたとしても、自重で先端部が孔壁に突刺さって挿入抵
抗が過大となり、削孔自体が曲がっている場合には一層
挿入抵抗が過大となり施工が難しい。このため多くの場
合、アンカーケーブルを大きな機械力で挿入しているの
が現状であり、これでは簡単な挿入ができないし、挿入
に時間を要する。

一方、アンカーケーブルは埋設して地山を補強した後、
トンネルの拡径にともなって、地山とともにアンカーケ
ーブルを切断しながら掘削される場合もあるが、この場
合ＰＣ鋼線、ＰＣストランド等の金属製のごときもので
は切断しに＜＜、また切断火花が飛び散るなどの危険が
ある。この点から、切断の容易な、アンカーケーブルと
して、合成繊維ロープ状のアンカーケーブルなどが提案
されているが、この合成樹脂ロープ状アンカーケーブル
は圧縮弾性が極めて小さく特に曲っている削孔内に挿入
が困難であるばかりでなく、削孔自体の曲りに応じて挿
入することも難しい。

〈発明の目的〉 本発明は、上述の背景に鑑みてなされたものであって、
従来のロックアンカー工法にみられる欠点を解決すべく
、剛性体であるＰＣストランド又はＰＣ鋼線のアンカー
ケーブルに代わる新規な可撓性のアンカーケーブルを使
用し、これを用いて削孔に挿入するロックアンカー工法
を提供するものである。

〈発明の構成〉 上記目的を達成するためにした、本発明の要旨は、地山
に掘削した削孔に引張り部としてのアンケーブルを挿入
する第１の工程と、アンカーケーブルを挿入した削孔に
アンカー体となる自硬性材料を充填する第２の工程とか
らなるロックアンカー工法であって、前記第１の工程に
おいて、削孔内に挿入可能な圧縮弾性を有し、かっ削孔
口に挿入可能にした曲げと削孔自体の曲がりに、応じた
曲げ弾性を有する繊維強化熱硬化性樹脂複合材料よりな
るロープ状構造の合成樹脂製アンカーケーブルを挿入す
ることを特徴とするロックアンカー工法にある。すなわ
ち１本発明のロックアンカー工法は、地山にレッグドリ
ルやドリフタ−などの削岩機を用いて、アンカーケーブ
ルの直径りに対して１．５〜２Ｄ程度のアンカーケーブ
ル孔を削孔した後、以下に説明する繊維強化熱硬化性樹
脂複合材料よりなるロープ状構造の合成樹脂製アンカー
ケーブルを送給ローラなどにより挿入し、その後モルタ
ルまたは不飽和ポリエステル樹脂あるいはエポキシ樹脂
などの自硬性接着剤を、コンプレッ゛サーあるいはポン
プなどにより削孔内に充填することを特徴としている。

本発明の工法に使用する繊維強化熱硬化性樹脂複合材料
よりなる合成樹脂製アンカーケーブルは、補強繊維束に
熱硬化性樹脂を含浸させたものを芯材とし、この芯材の
外周を熱可塑性樹脂で被覆した複合スラントを撚合せ或
いは編組した後、未硬化の熱硬化性樹脂を加熱硬化した
繊維強化熱硬化性樹脂複合材料よりなるロープ状構造の
ものである。さらに詳細に説明するならば、上記合成樹
脂製アンカーケーブルは、ガラス繊維、芳香族ポリアミ
ド繊維、炭素繊維、ポリエステル繊維、ビニロン繊維な
どの高強度にして低伸度の補強繊維束に不飽和ポリエス
テル樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸して
円状に賦形した芯材に、各種ポリエチレン、エチレン−
酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレンのホモポリマ又は
共重合体、各種ナイロン、各種ＡＢＳなどの熱可塑性樹
脂を環状に被覆して複合ストランドを形成し、この未硬
化の複合ストランドを、複数本例えば８本編組して八つ
打ちロープ（以下エイトロープと称す）あるいは１本を
軸心にその外周に６本撚り合せた１×６タイプロープの
ごときロープ状構造を形成し、しかる後加′熱して熱硬
化性樹脂を硬化せしめた繊維強化熱硬化性樹脂複合材料
よりなるロープ状の構造をなしている。

特にこの合成樹脂製アンカーケーブルは、硬化後におい
てロープ状構造を形成する複合、ストランドの、隣接す
る各ストランドの熱可塑性樹脂どうしが、その接触部に
おいて長手方向の一部もしくは全部が融着接合された構
造により圧縮弾性及び曲げ弾性を満足させるとともに、
後述するように圧縮弾性率を１５０ｋｇ／ＩＷ１１”以
上１曲げ弾性率を１５　ｋｇ／　ｒｔｔｎ２〜１００　
ｋｇ／　ｒｒｎ２の範囲として削孔内に挿入し易くして
いる。

また、本発明の合成樹脂製アンカーケーブルの引張力は
、施工条件にもとづき要求される値により異なるが、概
ね５　ｔｏｎ以上の値を有し、この強力を得るための複
合ストランドの芯材の寸法は、例えばエイトロープ、あ
るいはＩＸ６タイプロープで、補強繊維束をガラスロー
ビング、熱硬化性樹脂を不飽和ポリエステルとした場合
で、その断面を概略円形とみなして直径約３．５ｍ程度
となり、その外周に０．５ｍ厚程度の熱可塑性樹脂によ
る被覆が施されている。

前記したように合成樹脂製アンカーケーブルの挿入施工
を容易にするために圧縮弾性率は１５０ｋｇ　／　ｍｎ
　２以上が望ましく、この値以下の場合は、ロープ状構
造の複合ストランドが単独に変位し、例えばロープ状構
造が拡径するなどして挿入抵抗が大になり、削孔全長に
わたる挿入が困難となり、一方、曲げ弾性率は合成樹脂
製アンカーケーブルの形態的要素にもよるが１５　ｋｇ
　／　ｍｍ”〜１００ｋｇ／皿２の範囲が望ましく、こ
の範囲においては、可撓性の特徴が活かされるが、１０
０　ｋｇ／ｌ１Ｉｎ２以上のときは、アンカーケーブル
の弾性が乏しくなって本発明による工法が不可能となり
、１５ｋｇ／ｍ２以下においては自重よる先端の撓みが
大きくなって円滑な挿入ができないなどの障害が起る。

また、前記した熱可塑性樹脂の融着接合を長手方向に沿
って一部とするか、全部とするかはアンカーケーブルと
して要求される条件により決定すれば良い。また、本発
明の合成樹脂製アンカーケーブルの複合ストランドにお
いて、芯材の繊維強化熱硬化性樹脂硬化物と被覆熱可塑
性樹脂との接合面が、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂が相
互に化学的親和性を有するものや、溶解度因子の近似し
たものなどを組合せて選択するなどして、融着力によっ
て接合させることも可能であるが、非接着性どうしの組
合せでも、芯材に対して熱可塑性樹脂による被覆部が、
その収縮力などにより密着していれば、ロープ状構造の
特徴と相まって、アンカーケーブルとしての機能が充分
発揮できる。

なお、アンカーケーブルによるアンカーの定着力は、ア
ンカーケーブルとその後削孔に充填した自硬性材料との
接着力を介して、自硬性材料と地山との接着力に依存す
るが、本発明においては。

自硬性材料と合成樹脂製アンカーケーブルの接着は、複
合ストランドを編組あるいは撚合せたロープ状構造によ
る凹凸面と自硬性材料との少なくともアンカー効果的接
着に依存することから、ロープ状構造における複合スト
ランドの撚り程も重要となる。本発明に使用する合成樹
脂製アンカーケーブルの、この撚り程は、アンカーケー
ブルとして要求される定着力などにより決定されるが、
概ね６００ｎｏ以下が望ましい。また、前述の複合スト
ランドの熱可塑性樹脂と芯材の熱可塑性樹脂および複合
ストランドの熱可塑性樹脂と削孔に充填する自硬性材料
が、相互に溶解度因子などの近似した材料を選択して組
合せれば、各接合界面の接着力が強固となって、芯材の
補強力が高い効率で発揮出来る。

〈実施例〉 以下１本発明工法の好適な実施例について添付図面を参
照して詳細に説明する。

実施例１ 孔径３６＋ａｍ、孔長４ｍの削孔１に、アンカーケーブ
ル３として下記に詳細に説明する構成の合成樹脂製アン
カーケーブルを偏心角度θをＯ″〜４０°の範囲で１０
°ごとに送給ローラ４により挿入し、その挿入抵抗を測
定した。その結果、偏心角度すなわち、削孔の軸心から
３０°迄の範囲では、最大で３０ｋｇはどの小さな挿入
抵抗で、完全小夫ｍ別（二便出した甘戊便脂裂アンカー
ケーブルは、複合ストランド５の芯材６には、補強繊維
７としてガラスロービング、熱硬化性樹脂８として不飽
和ポリエステル樹脂を使用し、その外周の被覆９には、
エチレン−酢酸ビニル共重合体を使用し、この複合スト
ランドをエイトロープ状に編組して加熱硬化したもので
、芯材のガラス繊維の体積含有率が４９％、概略円形断
面をなす該複合ストランドの芯材の直径５．５■、被覆
部の外径６゜７ｎｍであり、８本の複合ストランドの被
覆樹脂は、隣接する各ストランドが相互に、長手方向に
わたってほぼ相互に融着接合した、最大径部で２４．３
ｍｍ。

最小径部１６．８ｒｒｕｌの寸法形状である。この合成
樹脂製アンカーケーブルの圧縮弾性率は５８８ｋｇ／ｍ
ｍ２、曲げ弾性率は２４．３ｋｇ／ｍｍ”で、引張強力
は１３．４７ｏｎであった。

なお１本発明において圧縮弾性率および曲げ弾性率は、
次の方法により測定した。すなわち、圧縮弾性率は、３
００＋＋ｎの長さの試料を軸心方向に１０ｍｍ／分の速
度で圧縮して、圧縮荷重−歪線図を自動的に記録し、そ
の接線勾配を求めて圧縮弾性率とした。また、曲げ弾性
率は、１５０ｍｎ長の試料を支点間距離１００ｍｍにて
荷重速度１０ｒｎ／分で三点曲げ試験を行ない、前述同
様荷重−歪曲線の接線勾配より測定した。

なお、この曲げ弾性率の測定方法では、ロープ状構造に
よる形態的な変形挙動も反映された数値が得られている
のであって、一般的測定、すなわち均質材料による均＝
断面形状物の測定によるときの様な普遍性のある数値で
はない。

実施例２ 実施例１と比較して合成樹脂製アンカーケーブルが１×
６タイプのロープ状構造で下記に詳細に説明する構成で
あるほかは、実施例１と同一の条件で施工を行なった。

すなわち、本実施例に使用した合成樹脂製アンカーケー
ブルは、実施例１と同じ組成の複合ストランドから構成
されるが、その複合ストランドの寸法形状は芯材の直径
が６．５　ｍｎ、被覆部の直径が７．７　ｒｒｔｎで、
この複合ストランドの１本を軸心としてその外周に６本
の複合ストランドを撚合せ、かつ、各複合ストランドの
被覆部は相互に長手方向に全面にわたって融着した１×
６タイプのロープ構造で、最大径２４ｒ＠、最小径２１
ｍｎ、圧縮弾性率８４０　ｋｇ　／　ｍｎ”、曲げ弾性
率７３ｋｇ／ｍｍ２−引張強力１４Ｔｏｎのものである
。

この合成樹脂製アンカーケーブルは、偏心角度３０°迄
は、最大で３０ｋｇ程度の挿入抵抗で完全な施工が可能
であった。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、本発明のロックアンカー工
法によれば、孔軸心から最大３０度程度の角度まで、最
大３０ｋｇはどの小さな挿入力で完全な施工が出来る。

また、本発明の工法に使用するアンカーケーブルは、＃
ｌ維強化熱硬化性樹脂複合材によるロープ状構造よりな
り、圧縮弾性口°復性および曲げ弾性を併せ持つととも
に、鉄と同程度の高い引張強度を有しており、これらの
物性的特徴から、本発明工法では偏心挿入が容易である
こと、削孔自体の曲がりに対する挿入追随性があること
、アンカーケーブル自体をエンドレスでドラム状に巻い
た状態で供給でき、また、このため任意長での切断が可
能であること、さらに軽量で取扱いが容易であること、
耐蝕性があること、アンカーケーブル埋設後のトンネル
拡径に伴う切断が容易であることなど施工上数々の効果
をもたらすことができる。

これらの、本発明による数々の効果は、とくに、トンネ
ル掘削において地山が悪く、掘削後の応力開放が大きく
なって崩落が懸念されるため、小さな断面の先進トンネ
ルを掘り、しかる後比較的長いアンカーケーブルを打設
して地山を補強し、次の切り拡げ時にこのアンカーケー
ブルを切断するような方式を採る場合に特に顕著な効果
をあられす。すなわち、本発明の工法によれば、比較的
小さな断面の先進トンネルを掘削後、補強すべき地山に
削孔を穿設し、その後可撓性のある本発明のアンカーケ
ーブルを偏心角０〜３０’の範囲で比較的小さな挿入力
で挿入出来、また削孔の変位に対するアンカーケーブル
の変形追従性があるので、削孔全長にわたって挿入出来
るとともに、その後自硬性樹脂材料を削孔内に充填、硬
化し、事後のトンネル断面の拡大掘削に際しては、該ア
ンカーケーブルは容易かつ安全に切断出来るなど、従来
の剛性のある金属性アンカーケーブルなどを使用する工
法に比較して、施工性が著しく改善され、掘削工事の安
全性と工費の縮減、工期の短縮がはかれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の工法によるアンカーケーブルの挿入
施工状態の一例を示す模式図、第２図および第３図は、
本発明の工法に使用する繊維強化熱硬化性樹脂複合材料
よりなるロープ状構造の一例を示す側面図、第４図、第
５図はそれぞれ第２図および第３図の断面図、第６図は
、本発明における合成樹脂製アンカーケーブルの複合ス
トランドの構成を示す斜視図である。 １・・削孔、　　　　　　　　　、３・・繊維強化熱硬
化性樹脂複合材料よりなるロープ状構造のアンカーケー
ブル。 第１区 第２図 第３図 −３，第４図　　　第５図 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）地山に掘削した削孔に引張り部としてのアンケー
   ブルを挿入する第１の工程と、アンカーケーブルを挿入
   した削孔にアンカー体となる自硬性材料を充填する第２
   の工程とからなるロックアンカー工法であって、前記第
   １の工程において、削孔内に挿入可能な圧縮弾性を有し
   、かつ削孔口に挿入可能にした曲げと削孔自体の曲がり
   に応じた曲げ弾性を有する繊維強化熱硬化性樹脂複合材
   料よりなるロープ状構造の合成樹脂製アンカーケーブル
   を挿入することを特徴とするロックアンカー工法。
2. （２）繊維強化熱硬化性樹脂複合材料よりなる合成樹脂
   製アンカーケーブルが、補強繊維束に熱硬化性樹脂を含
   浸させたものを芯材とし、この芯材の外周を熱可塑性樹
   脂で被覆した複合ストランドを撚合せ或いは編組し、し
   かる後、未硬化の熱硬化性樹脂を加熱硬化したロープ状
   構造でなり、このロープ状構造が削孔内に挿入可能な圧
   縮弾性として１５０ｋｇ／ｍｍ＾２以上の圧縮弾性率を
   有し、かつ削孔口に挿入可能にした曲げと削孔自体の曲
   がりに応じた曲げ弾性として１５ｋｇ／ｍｍ＾２〜１０
   ０ｋｇ／ｍｍ＾２の範囲の曲げ弾性率を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載のロックアンカー
   工法。