JPH0349359B2

JPH0349359B2 -

Info

Publication number: JPH0349359B2
Application number: JP16131084A
Authority: JP
Inventors: Osamu Hatakeyama; Kenzo Sugino; Masao Okada
Original assignee: HAZAMAGUMI KK; UBE NITSUTO KASEI KK
Current assignee: HAZAMAGUMI KK; UBE NITSUTO KASEI KK
Priority date: 1984-07-31
Filing date: 1984-07-31
Publication date: 1991-07-29
Also published as: JPS6140999A

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、剥離を防止するロツクアンカー工法に関す
る。

＜従来の技術＞一般に、高強度の鋼材を引張り材（アンカーケ
ーブル）として削孔内に挿入し、自硬性材料（グ
ラウト）の注入を行なつ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、前者をロツクア
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つて挿
入抵抗が過大となり、削孔自体が曲がつている場
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つて、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くく、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つている削
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。

＜発明が解決しようとする課題＞本発明は、上述の背景に鑑みてなされたもので
あつて、従来のロツ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
削孔に挿入するロツクアンカー工法を提供するも
のである。

＜課題を解決するための手段＞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
カー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のアンカー体となる自硬
材料を充填する第２の工程とからなるロツクアン
カー工法において、前記第１の工程におけるアン
カーケーブルが、削孔内の自硬性材料の粘弾性に
抗して挿入可能な150Kg／mm²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の
軸方向の曲がりに追従できる15Kg／mm²〜100Kg／
mm²の範囲の曲げ弾性率を有するロープ状構造であ
つて、該ロープ状構造を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、該芯材の外周を
熱可塑性樹脂で被覆した複合ストランドを撚合せ
或いは編組した後、前記熱硬化性樹脂を加熱硬化
し、かつ前記撚合せ或いは編組した複合ストラン
ドにおける熱可塑性樹脂の接触部を融着接合した
繊維強化熱硬化性樹脂複合材料とし、これを前記
削孔内に挿入することを特徴とするロツクアンカ
ー工法であつて、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ツクアンカー工
法にある。すなわち、本発明のロツクアンカー工
法は、地山にレツグドリルやドリフターなどの削
岩機を用いて、アンカーケーブルの直径Ｄ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、コンプレツサ
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
覆した複合スランド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１×７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によりなる
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／mm²以上、曲げ弾性率を15
Kg／mm²〜100Kg／mm²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5ton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１×７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3.5mm程度となり、
その外周に0.5mm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150
Kg／mm²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15Kg／mm²〜100Kg／mm²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、100Kg／mm²以上のときは、
アンカーケーブルの弾性が乏しくなつて本発明に
よる工法が不可能となり、15Kg／mm²以下において
は自重よる先端の撓みが大きくなつて円滑な挿入
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
方向に沿つて一部とするか、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
たものなどを組合わせて選択するなどして、融着
力によつ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つて、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600mm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硬化性樹脂およ
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
力が強固となつて、芯材の補強力が高い効率で発
揮出来る。

＜実施例＞以下、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36mm、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0゜〜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ほどの小さな挿入抵抗で、完全な施工が可能
であつた。アンカーケーブル挿入後、自硬性材料
を削孔内へ充填した。

本実施例に使用した合成樹脂製アンカーケーブ
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5.5mm、被覆部の外径6.7mm
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、長手方向にわたつ
てほぼ相互に融着接合した、最大径部で24.3mm、
最小径部16.8mm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／mm²、
曲げ弾性率は24.3Kg／mm²で、引張強力は13.4Ton
であつた。

なお、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、300mmの長さの試料を軸心方向に10
mm／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、150mm長の試料を
支点間距離100mmにて荷重速度10mm／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つて、一般的測定、すなわ
ち均質材料による均一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１×７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
件で施工を行なつた。

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6.5mm、被覆部の直径が
7.7mm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
に全面にわたつて融着した１×７タイプのロープ
構造で、最大径24mm、最小径21mm、圧縮弾性率
840Kg／mm²、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
工が可能であつた。

＜発明の効果＞本発明のロツクアンカー工法は、アンカーケー
ブルを繊維強化熱硬化性樹脂複合材によるロープ
状構造を用いるので、削孔内への偏心挿入を容易
にすると共に、削孔自体の曲がりに対する挿入追
随性に優れ、さらにアンカーケーブルをドラム状
に巻いた状態で供給でき、また、このために任意
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。

また、本発明の工法は、従来の剛直性は有する
ものの削孔口や削孔自体曲げに対応できない棒状
の鋼材や合成樹脂製ロツクボルトとは異なり、曲
げ弾性率を15Kg／mm²〜100Kg／mm²としてロツクボ
ルトの弾性を十分にし、かつ削孔への円滑な挿入
を可能にする。

さらに、本発明工法は、単なるロープ状構造の
ロツクボルトとは異なり150Kg／mm²以上の圧縮弾
性率を有するロツクボルトとすることにより、自
硬性材料に抗しても十分に挿入できるようにす
る。

特に本発明の特徴は、補強繊維束に熱硬化性樹
脂を含浸した芯材に熱可塑性樹脂を被覆した複合
ストランドを撚合せ等したものに対し撚合せによ
り接触した熱可塑性樹脂を融着接合することによ
り、削孔への挿入に際し、複合ストランドの間隙
がモルタルの成分を濾過分離してセメントミルク
分を選択的に排出するといつた障害を取り除くこ
とができる。

【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。

Claims

【特許請求の範囲】１地山に掘削した削孔に引張り部としてのアン
カー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ツクア
ンカー工法において、前記第１の工程におけるアンカーケーブルが、
削孔内に挿入可能な150Kg／mm²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
自体の曲がりに対応できる15Kg／mm²〜100Kg／mm²
の範囲の曲げ弾性率を有するロープ状構造であつ
て、該ロープ状構造を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、該芯材の外周を熱
可塑性樹脂で被覆した複合ストランドを撚合せ或
いは編組した後、前記熱硬化性樹脂を加熱硬化
し、かつ前記撚合せ或いは編組した複合ストラン
ドにおける熱可塑性樹脂の接触部を融着接合した
繊維強化熱硬化性樹脂複合材料とし、これを前記
削孔内に挿入することを特徴とするロツクアンカ
ー工法。