JPH0458560B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、トンネルなどの掘削工事において、
地山を補強するためのロツクボルト工法に関す
る。

《従来技術とその問題点》 トンネル工事などの土木工事において、周辺地
山の崩壊や剥離を防止するため、削孔部に軸方向
の引張強度を有するロツクボルトをモルタルなど
の硬化性材料とともに挿入埋設し、地山の物性を
改善する工法が採用されている。

これらの工法において使用されるロツクボルト
としては、従来棒鋼、異形棒鋼、繊維強化プラス
チツク製棒状物などの剛性体が使用されている。

一方、ロツクボルト工法のメリツトは、在来の
工法に比較して１サイクル当たりの掘進長を大き
くできることにある。この点からロツクボルトの
長さは長い程、地山の補強が大きくなり、より大
きなメリツトが得られる。そこで近時、レツグド
リルやドリフターなどの長穿孔が可能な高精度な
削岩機が開発されたが、これらによる削孔部に前
述の剛性体による３〜４ｍの長さのロツクボルト
を挿入施工しようとすると、削孔自体が屈曲変位
していることなどもあつて円滑なロツクボルトの
打設は困難であつた。

これらの問題を克服できる工法として、本件出
願人らは、長い削孔部に追随して挿入可能なロツ
クボルト工法を特許願59−161309号（特公平３−
49358号公報）で既に提案している。

この出願に係る工法は、繊維強化熱硬化性樹脂
複合材料からなるロープ状構造の可撓性の合成樹
脂製ロツクボルトを使用し、削孔部に自硬性材料
を充填する第１の工程と、自硬性材料を充填した
削孔部に前記ロツクボルトを挿入する第２の工程
とからなるものである。

前記の合成樹脂製ロツクボルトは、削孔部の屈
曲変位に対して追随してあるいは充填された自硬
性材料に抗して挿入でき、しかもアンカー定着力
がロープ状構造の外周のストランドの凹凸構造に
よるアンカー効果的係止力によつて発現され、仮
設施工に使用するに充分な性能を有している。

一方、このロツクボルトを吹付コンクリート層
などを支持する施工に使用する場合には、ロツク
ボルトの端末を地山に固定する定着金具が必要と
なり、かつこの定着金具もロツクボルト自体の引
張強力を保持できるものでなければならない。

しかし、このような要件を満足するこの種のロ
ープ状ロツクボルトに適した定着用金具は未だ開
発されておらず、従来の方法をそのまま適用した
のでは前述したロツクボルトの特性が十分に発揮
されなかつた。

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもの
であつて、打設側の頭部に予め定着用金具を固着
した可撓性ロツクボルトを使用し、これを用いて
削孔に挿入し、地山の表層部分を支持する工法を
提供することを目的とする。

《問題点を解決するための手段》 上記の目的を達成するために本発明の構成は、
特許請求の範囲に記載のとおりであるが、これを
要約すると、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ロツクボルトの直径Ｄに対し
て1.5〜2D程度のロツクボルト挿入用の孔を削孔
した後、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材料を、コン
プレツサーあるいはポンプなどにより削孔内に充
填し、これに続いて繊維強化熱硬化性樹脂の外周
を熱可塑性樹脂によつて被覆したストランドより
構成されるスパイラルロープ状構造のロツクボル
ト本体と、このロツクボルト本体に予め固着され
た円筒状定着金具とからなる可撓性ロツクボルト
を自硬性材料に抗して打設挿入し、しかる後地山
と前記円筒状定着金具との間に座板を挟持せしめ
るごとく、ナツトにより座板を締付ける工程とよ
りなる。

特に本発明においては、ロツクボルトの構造お
よびその打設側頭部への定着用金具の固着方法に
特徴があるのでこれらに関して詳述する。

まず、本発明に使用するロツクボルト本体は、
未硬化の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材料を、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強力な
保持性を有する補強繊維束に含浸してこれを円状
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、各種ナイロン、各種
ABS樹脂、各種ポリプロピレンなどの熱可塑性
樹脂を環状に押出して被覆し、しかる後該被覆部
を冷却して未硬化状の複合ストランドを得る。

この複合ストランドを撚機に供給して、１本の
ストランドの外周に複数本の未硬化状の複合スト
ランドを所定のピツチでスパイラル状に巻回して
未硬化のスパイラルロープ状物を得、これを加熱
槽中に通して内部の熱硬化性樹脂を硬化し、スパ
イラルロープ状のロツクボルト本体を得る。この
硬化に際して、各複合ストランドの熱可塑性樹脂
が相隣接するストランド同士で相互に融着接合が
可能となるよう、硬化温度、使用する熱硬化性樹
脂材料、硬化触媒、熱可塑性樹脂などを選択する
ことが重要である。

この硬化したスパイラルロール状ロツクボルト
本体を所定の長さに切断し、その打込側頭部に次
の構造の定着用金具を固着する。

まず、定着用金具は外周にネジ加工された適宜
長さの円筒状の鋼材を主体としており、その内筒
部の内径は前記スパイラルロープ状ロツクボルト
の外周ストランドを拡開して収容可能な大きさを
有し、上端側はロープ状ロツクボルトの見掛けの
外径に相応した縮径部を有している。また、上述
の外周ストランドを拡開するため挿入進行側にテ
ーパー部を有するリング楔を使用する。

これらの定着用金具およびリング楔を準備し、
定着用金具を固着するロープ状ロツクボルトの端
部を熱可塑性樹脂による被覆層を剥離して、接着
強度の向上および外周ストランドの拡開を可能と
なす。

このようにして諸準備をした後、第２図に示す
ように、リング楔によつてスパイラルロープ状ロ
ツクボルトの外周ストランドを拡開せしめた状態
で、円筒状定着金具を接着剤によつて固着して、
本発明の工法に使用するロツクボルトとなす。

このロツクボルトを自硬性材料を充填した削孔
部に挿入する第２の工程と、これと同時あるいは
自硬性材料の硬化後に円筒状定着金具に適宜の座
板を外嵌して、この座板を定着金具の外周に螺着
したナツトにより地山側に当接させる第３の工程
よりなる。

《実施例》 以下本発明の好適な実施例について説明する。

まず、１×７タイプのスパイラルロープ状ロツ
クボルトを次のようにして準備した。

ロープ状ロツクボルトのストランドとして、ガ
ラスロービングに未硬化の不飽和ポリエステル樹
脂を含浸し、これを賦形して6.5mmの外径の未硬
化状棒状物を得、これをクロスヘツドダイに挿通
して高密度ポリエチレンにより外径7.2mmに被覆
して、これを直ちに冷却して１次被覆のストラン
ドとなし、さらにこれを再度クロスヘツドダイに
挿通し酢ビの含有率が15％のエチレン酢酸ビニル
共重合体によつて外径7.7mmの複合ストランドを
得た。

これを撚機に供給して、１本の芯ストランドの
外周に６本のストランドをスパイラル状に配し、
撚ピツチが225mmの１×７タイプのロープ状物を
得て、これを加熱槽に通して98℃でストランド内
部の不飽和ポリエステル樹脂を硬化しつつ、各ス
トランド外周部のエチレン酢酸ビニル共重合体に
よる被覆同士を融着接合せしめ、外周ストランド
より構成される見掛けの外径が薬23mm、単位目付
が510ｇ／ｍ、引張強力約18トンのロープ状ロツ
クボルト本体２を得た。このロツクボルト本体２
の断面形状は、第１図ｂに模式的に示す如く、繊
維強化合成樹脂からなる芯材４の外周を、熱可塑
性樹脂により被覆された複合ストランドよりなる
ものである。

このロツクボルト本体２を４ｍに切断し、その
１端側の熱可塑性樹脂による被覆を長さ150mmに
ついて剥離し、各ストランドを変位可能となし
た。

次に、内径が23mm、厚み10mmの縮径部７と、内
径26mmの内筒部８およびピツチ４mmのM36ネジ加
工を外周９に施した長さ150mmの円筒状定着金具
３を、上記の被覆剥離した部分側に外嵌し、次い
で内径が９mm、外径が12mm、全長が10mmで上部４
mmの部分についてはテーパー状になつているリン
グ楔１０に芯ストランド１１を挿通して、被覆剥
離した端より75mmの位置に配して外周のストラン
ド１２，１２……を拡開せしめ、しかる後、円筒
状定着金具３を所定位置まで戻し、定着金具３の
下端をブチルテープによりシールする。

しかる後、エポキシ系の接着剤（コニシ（株）
製：CL−60）100部と硬化剤15部および炭酸カル
シウム20部とを混合したものを接着用充填樹脂１
３とし、これをロープ状ロツクボルトにセツトし
た円筒状定着金具３の縮径部７側から注入して、
定着金具３内を接着用充填樹脂１３で満たし、常
温で硬化した後さらに80℃で硬化させ、定着金具
３とロツクボルト本体２とを一体化させた、第３
図に示す如く、ロープ状ロツクボルト１を得た。

このロツクボルト１を孔径36mmの削孔部１４に
モルタル１５を充填した地山１６に挿入し、定着
金具３側に150×150mmで厚み12mmの平座金１７を
M36のナツト１８によつて挟持し、地山１６に当
接させた。

このようにして施工したロツクボルト１の引抜
力を５本のサンプルについて測定した。その結
果、引抜力は16〜18トン、あるいはネジ部９が破
壊する程度の強力が得られ、ほぼロープ状ロツク
ボルト本体２の強力に指摘する定着力を発現でき
た。

・ 比較例 実施例と同一のロツクボルト本体２を使用し、
これに縮径部７およびリング楔１０を有さないほ
かは同じ条件のロツクボルトを試作し、上記実施
例と同じ条件で地山１６へ打設後、その引抜強力
を測定したが５〜７トン程度の値しか得られなか
つた。

《発明の効果》 以上説明したように、本発明のロツクボルト工
法は、繊維強化熱硬化性樹脂を熱可塑性樹脂で被
覆した複合ストランドを撚合わせしたスパイラル
ロープ状の構造で、可撓性および削孔部に充填し
た自硬性材料を抗して挿入できる圧縮弾性を有し
たロツクボルト本体と、これに高い定着力が発現
できる構成の定着金具を固着したロツクボルトを
使用するので、地山の削孔部が長く、例え屈曲変
位していてもこの屈曲変位に追随して挿入打設が
可能であるとともに、打設側頭部には定着用金具
に座板を外嵌して、この座板を地山側へ定着用金
具に螺着したナツトによつて当接させることによ
り、地山表面層例えば吹付コンクリート層などを
確実に支保できる。

また、この工法によれば、比較的長いロツクボ
ルトの使用が可能であることから、トンネル工事
における１サイクル当たりの掘進長を延ばすこと
が可能となつて、工事の短縮化が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明に係る使用するロツクボルト
の一例を示す側面図、同図ｂは同断面図、第２図
は本発明のロツクボルトに固着する定着金具およ
びロツクボルト本体との接合状態を示す模式図、
第３図は本発明の工法により施工完了された一例
を示す概略図である。 １……ロツクボルト、２……ロツクボルト本
体、３……定着金具、６，１１……芯ストラン
ド、７……縮径部、９……ネジ、１０……リング
楔、１２……外周ストランド、１３……接着用充
填樹脂、１４……削孔、１５……モルタル、１６
……地山、１７……座板、１８……ナツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 地山に掘削した削孔にアンカー体となる自硬
   性材料を充填する第１の工程と、自硬性材料を充
   填した削孔に予め定着金具を固着したロツクボル
   トを引張補強材として挿入する第２の工程と、ロ
   ツクボルトの定着金具に座板を外嵌してこの座板
   を地山と定着金具との間に挟持せしめる第３の工
   程とからなるロツクボルト工法であつて、前記第
   ２の工程におけるロツクボルトは繊維強化熱硬化
   性樹脂の外周を熱可塑性樹脂で被覆した複数本の
   ストランドを備え、かつ各ストランドの隣接する
   熱可塑性樹脂同士が融着接合されたスパイラルロ
   ープ状のロツクボルト本体と、このロツクボルト
   本体の打設側頭部に分離した外周ストランドを拡
   開せしめるようにして挟持固着する円筒状定着金
   具とからなり、このロツクボルトを前記削孔に挿
   入し、これと同時に若しくは自硬性材料が硬化し
   た後に前記第３の工程において前記円筒状定着金
   具の外周にナツトを螺着することにより前記座板
   を挟持することを特徴とするロツクボルト工法。