特許 6470601 ロックボルト及びその施工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6470601

(24)【登録日】2019年1月25日

(45)【発行日】2019年2月13日

(54)【発明の名称】ロックボルト及びその施工方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 20/00 20060101AFI20190204BHJP

   E21D 9/04 20060101ALI20190204BHJP

【ＦＩ】

   E21D20/00 G

   E21D9/04 F

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-58373(P2015-58373)

(22)【出願日】2015年3月20日

(65)【公開番号】特開2016-176284(P2016-176284A)

(43)【公開日】2016年10月6日

【審査請求日】2017年11月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000129758

【氏名又は名称】株式会社ケー・エフ・シー

(74)【代理人】

【識別番号】100124039

【弁理士】

【氏名又は名称】立花 顕治

(74)【代理人】

【識別番号】100156845

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 威一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100124431

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 順也

(74)【代理人】

【識別番号】100112896

【弁理士】

【氏名又は名称】松井 宏記

(74)【代理人】

【識別番号】100179213

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 未知子

(72)【発明者】

【氏名】山本 拓治

(72)【発明者】

【氏名】伊達 健介

(72)【発明者】

【氏名】大畑 俊輔

(72)【発明者】

【氏名】小泉 悠

(72)【発明者】

【氏名】井本 厚

(72)【発明者】

【氏名】田中 祐介

(72)【発明者】

【氏名】岡部 正

【審査官】 佐々木 創太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−００６８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３３９３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−０９８０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０９０５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−１７３６０５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２９９９３９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 独国特許出願公開第１００５７０４１（ＤＥ，Ａ１）

【文献】 特開平０５−３３２３３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ ９／０４

Ｅ２１Ｄ ２０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地山に形成された削孔に定着されるロックボルトであって、
筒状に形成され、軸方向に延びる内部空間を有するとともに、前記内部空間に加圧流体を注入することで、塑性変形して径方向に膨張する管本体を有する膨張式管と、
前記削孔の内径と対応する外径を有するとともに、前記膨張式管が挿入可能となっており、前記膨張式管の管本体の膨張によって径方向に拡径可能な中空の外管と、
を備え、
前記外管には、径方向外方へ移動可能な少なくとも１つの移動部が設けられており、
前記移動部が、径方向外方へ移動して前記削孔内壁面に係合することで、当該外管の基端部側への移動を規制するように構成され、
前記移動部は、前記外管において、前記膨張式管の膨張する領域と対応する部分とは異なる部分に設けられており、
前記移動部は、挿入された前記膨張式管によって押圧されることで、径方向外方に移動するように構成されている、ロックボルト。

【請求項2】

前記移動部は、前記外管に形成されたスリットで囲まれた領域により画定され、
前記移動部における前記外管の先端側の端部が中心となり、当該移動部が拡開可能に構成されている、請求項１に記載のロックボルト。

【請求項3】

前記移動部において、前記外管の内壁面側の面には、挿入された前記膨張式管と干渉する少なくとも１つの突部が形成されている、請求項１または２に記載のロックボルト。

【請求項4】

前記外管の基端部に分離可能に取り付けられ、径方向に拡径しない延長管を、さらに備え、
前記延長管は、前記外管の拡径により、当該外管から分離するように構成されている、請求項１から３のいずれかに記載のロックボルト。

【請求項5】

前記外管は、前記削孔を形成するために、当該外管に打撃力を付与する打設手段と連結可能に構成され、
前記打設手段により、前記外管が地山に打設されながら、前記削孔を形成しつつ当該削孔内に配置されるように構成されている、請求項１から４のいずれかに記載のロックボルト。

【請求項6】

前記外管の先端に取り付けられる削孔ビットをさらに備えている、請求項１から５のいずれかに記載のロックボルト。

【請求項7】

請求項１から６のいずれかに記載のロックボルトの前記外管の先端に削孔ビットを取り付けるとともに、当該外管を、前記削孔ビットにより前記地山を掘削することで、当該地山に打設するステップと、
前記膨張式管を、前記外管の基端部側から挿入することで、前記移動部を前記削孔内壁面に係合させるステップと、
前記膨張式管の内部空間に加圧流体を注入することで、当該膨張式管を膨張させるステップと、
前記膨張した膨張式管により、前記外管の内壁面が押圧されることで、当該外管を径方向に拡径させ、これによって外管の外周面を前記削孔の内壁面に密着させるステップと、
を備えている、ロックボルトの施工方法。

【請求項8】

表面に覆工コンクリートが打設された地山に形成された削孔に定着されるロックボルトの施工方法であって、
筒状に形成され、軸方向に延びる内部空間を有するとともに、前記内部空間に加圧流体を注入することで、塑性変形して膨張する膨張式管を準備するステップと、
前記削孔の内径と対応する外径を有するとともに、前記膨張式管が挿入可能となっており、径方向に拡径可能な中空の外管、及び前記外管の基端部に分離可能に取り付けられ、径方向に拡径しない延長管、を準備するステップと、
前記外管の先端に削孔ビットを取り付けるとともに、当該外管を、前記削孔ビットにより前記地山を掘削することで、当該地山に打設し、前記延長管を前記覆工コンクリートと対応する位置に配置するステップと、
前記膨張式管を、前記外管の基端部側から挿入するステップと、
前記膨張式管の内部空間に加圧流体を注入することで、当該膨張式管を膨張させるステップと、
前記膨張した膨張式管により、前記外管の内壁面が押圧されることで、当該外管を径方向に拡径させ、これによって前記外管の外周面を前記削孔の内壁面に密着させつつ、前記外管の拡径により前記延長管を前記外管から分離するステップと、
を備えている、ロックボルトの施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロックボルト及びロックボルトの施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

地山を改良するためのロックボルトは種々のものがあり、例えば、特許文献１には、押し潰した膨張式管の中に圧力流体を注入することで径方向に膨張拡径させ、地山に定着させる鋼管膨張式ロックボルトが開示されている。このような鋼管膨張式ロックボルトは、モルタル等の定着材が不要であり、ロックボルトの外周面と地山との摩擦定着によって直ちに所望の強度を発現可能であるため、施工性が高いという利点がある。また、定着材が流れるおそれのある湧水地山に対しても適用可能であるという利点もある。

【0003】

ところで、施工対象の地山の性状によっては、摩擦定着力を得やすい地山、長尺にしないと十分な定着力が得にくい地山などがあり、特に、崩落性の地山は摩擦定着には不利である。そこで、このような崩落性地山に対応するために、特許文献２には、次のようなロックボルトが開示されている。すなわち、削孔内に、拡径可能な外管を挿入するとともに、この外管内に特許文献１のような膨張式管を挿入する。そして、膨張式管に圧力流体を注入することで、膨張式管を膨張させる。これにより、外管が内壁面側から押圧されて拡径し、削孔内壁面に密着する。このロックボルトでは、膨張式管を膨張拡径させる前に、外管が先に削孔内に配置されるため、削孔の孔崩れを回避することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−６８２７３号公報

【特許文献2】特開２０１１−６８４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献２の施工方法では、次のように問題が生じうるおそれがある。すなわち、外管は削孔には固定されていないため、図１７に示すように、膨張式管９００が膨張すると、外管８００は径方向外方に押圧されつつ、削孔から抜け出すおそれがある。これにより、ワッシャ７００が外管８００に押され、ロックボルトの打設面Ｘから離れた状態で定着される。ワッシャ７００は地山の応力をロックボルトに伝達する為に、地山の表面に密着していることが望ましいところ、上記のように地山から離れていればその分地山の変位を許容してしまう。そして、外管８００が、一旦、地山に摩擦定着してしまうと、外管８００を押し込んでワッシャ７００を地山に密着させることはできない。

【0006】

また、この種のロックボルトは定着材を用いないため、その効き目（引抜耐力）が対象地山の性状にある程度左右される。ところが、既設トンネルの覆工表面からその背面地山を補強する場合等には、掘り進めている地山ではないので、覆工背面にどのような性状の地山があるかという予測が難しく、安定的な定着力、つまりロックボルト効果を得るのが難しい。

【0007】

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、外管の抜け出しを防止すると共に、地山性状にかかわらず、また覆工の有無にかかわらず、安定的な定着力を得ることができる膨張式ロックボルトを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る第１のロックボルトは、地山に形成された削孔に定着されるロックボルトであって、筒状に形成され、軸方向に延びる内部空間を有するとともに、前記内部空間に加圧流体を注入することで、塑性変形して膨張する膨張式管と、前記削孔の内径と対応する外径を有するとともに、前記膨張式管が挿入可能となっており、径方向に拡径可能な中空の外管と、を備え、前記外管には、径方向外方へ移動可能な少なくとも１つの移動部が設けられており、前記移動部が、径方向外方へ移動して前記削孔内壁面に係合することで、当該外管の基端部側への移動を規制するように構成され、前記移動部は、挿入された前記膨張式管によって押圧されることで、径方向外方に移動するように構成されている。

【0009】

この構成によれば、削孔に挿入される外管に、径方向外方へ移動可能な少なくとも１つの移動部が設けられており、挿入された前記膨張式管によって押圧されることで、径方向外方に移動するように構成されている。そして、径方向外方へ移動した移動部は、削孔内壁面に係合することで、当該外管の基端部側への移動を規制するように構成されている。そのため、外管の内部で膨張式管が膨張拡径して外管が径方向に拡径しても、移動部が削孔内壁面に係合しているため、外管が削孔内において、基端側に移動するのを防止することができる。

【0010】

これにより、外管が削孔から抜け出ないため、膨張式管を削孔形成面に固定するためのワッシャが、削孔形成面から離れるのを防止することができる。その結果、ワッシャを削孔形成面に確実に当接させることができるため、地山の変位を防止でき、ロックボルトを安定的に地山に定着させることができる。

【0011】

上記ロックボルトにおいて、移動部の構成は特には限定されないが、例えば、前記移動部は、前記拡径領域に形成されたスリットで囲まれた領域により画定され、前記移動部における前記外管の先端側の端部が中心となり、当該移動部が拡開可能に構成することができる。

【0012】

また、上記ロックボルトでは、前記移動部において、前記外管の内壁面側の面には、挿入された前記膨張式管と干渉する少なくとも１つの突部を形成することができる。これにより、膨張式管を外管に挿入したときに、膨張式管が突部に干渉するため、突部は干渉を避けるように径方向外方に移動する。その結果、移動部が径方向外方に移動する。

【0013】

また、本発明に係る第２のロックボルトは、地山に形成された削孔に定着されるロックボルトであって、筒状に形成され、軸方向に延びる内部空間を有するとともに、前記内部空間に加圧流体を注入することで、塑性変形して膨張する膨張式管と、前記削孔の内径と対応する外径を有するとともに、前記膨張式管が挿入可能となっており、径方向に拡径可能な中空の外管と、前記外管の基端部に分離可能に取り付けられ、径方向に拡径しない延長管と、を備えている。

【0014】

この構成によれば、例えば、覆工コンクリートが打設された地山に対しても外管の抜け出しを防止した状態でロックボルトの打設が可能となる。すなわち、本発明に係る第２のロックボルトは、外管が径方向外方に拡径することで、削孔内壁面に密着するが、覆工コンクリートに形成された削孔に対しても外管が密着すると、覆工コンクリートに大きい負荷が作用するおそれがある。そこで、外管の基端部に拡径しない延長管を取り付けておくと、この延長管を覆工コンクリート内に配置することができる。そして、外管が拡径したときには、延長管と外管とを分離させることができるため、膨張式管が膨張拡径したときに、延長管は非拡径のまま覆工に負荷を生じさせない。また、この延長管より孔奥側の外管のみ膨張拡径するため、膨張式管の膨張拡径動作に伴う外管の削孔からの抜け出しが防止される。

【0015】

上記各ロックボルトにおいて、前記外管は、前記削孔を形成するために、当該外管に打撃力を付与する打設手段と連結可能に構成され、前記打設手段により、前記外管が地山に打設されながら、前記削孔を形成しつつ当該削孔内に配置されるように構成することができる。

【0016】

上記各ロックボルトにおいて、前記外管の先端に取り付けられる削孔ビットをさらに備えることができる。

【0017】

本発明に係るロックボルトの施工方法は、上記第１のロックボルトの前記外管の先端に削孔ビットを取り付けるとともに、当該外管を、前記削孔ビットにより前記地山を掘削することで、当該地山に打設するステップと、前記膨張式管を、前記外管の基端側から挿入することで、前記移動部を前記削孔内壁面に係合させるステップと、前記膨張式管の内部空間に加圧流体を注入することで、当該膨張式管を膨張させるステップと、前記膨張した膨張式管により、前記外管の内壁面が押圧されることで、当該外管を径方向に拡径させ、これによって外管の外周面を前記削孔の内壁面に密着させるステップと、を備えている。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、外管の抜け出しを防止すると共に、地山性状にかかわらず、また覆工の有無にかかわらず、安定的な定着力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係るロックボルトの断面図である。

【図2】図１のロックボルトに装着される膨張式管の側面図である。

【図3】図２の膨張式管の管本体の作製手順を説明する斜視図である。

【図4】外管の側面図である。

【図5】外管の拡大断面図である。

【図6】削孔ビット及びビットアダプタの側面図である。

【図7】図１のロックボルトの施工方法を示す断面図である。

【図8】図１のロックボルトの施工方法を示す断面図である。

【図9】図１のロックボルトの施工方法を示す断面図である。

【図10】図１のロックボルトの施工方法を示す断面図である。

【図11】図１のロックボルトの施工方法を示す断面図である。

【図12】図１のロックボルトの施工方法を示す断面図である。

【図13】図１２の断面図である。

【図14】図１のロックボルトの一部変形例による施工方法を示す断面図である。

【図15】図１のロックボルトの他の例を示す断面図である。

【図16】図１４のロックボルトの施工方法を示す断面図である。

【図17】従来のロックボルトの一部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明に係るロックボルトの一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係るロックボルトの断面図である。なお、以下では、説明の便宜のため、ロックボルトが挿入される削孔の奥端部側を「先端側」または「先頭側」、その反対側を「基端部側」または「後端側」と称することがある。また、削孔の延びる方向及びそれに対応するロックボルトの延びる方向を軸方向と称することがある。また、この軸方向を中心に、径方向または周方向という文言により、方向を示すこともある。以下では、新設のトンネルの内壁面にロックボルトを施工する例について説明するル

【0021】

＜１．ロックボルトの構造＞
図１に示すように、本実施形態に係るロックボルトは、鋼管（管部材）によって長尺状に形成された膨張式管１と、この膨張式管１が挿入される外管２と、を備えている。また、外管２の先端には、削孔ビット３が装着されるとともに、削孔ビット３の後端側には、外管２に収容されるビットアダプタ４が取り付けられている。さらに、膨張式管の後端部には、板状のワッシャ５が取り付けられている。以下、これらの部材について詳細に説明する。

【0022】

＜１−１ 膨張式管＞
図２は膨張式管の側面図である。同図に示すように、膨張式管１は、管本体１１、この管本体１１の先端に取り付けられる先端スリーブ１２、及び管本体１１の後端に取り付けられる注入用アダプタ１３、を備えている。はじめに、管本体１１の作製方法について説明する。

【0023】

図３は管本体の作製手順を説明する斜視図である。まず、図３（ａ）に示すように、内部空間１０１を有する中空の円筒状の鋼管１００を準備し、これを押圧して板状にした後、図３（ｂ）に示すように、長手方向を軸方向として筒状に曲げ、軸方向に延びる凹部１０２を有するように断面Ｃ字状の膨張式管１０を形成する。なお、鋼管１００は、後述するように内部空間１０１に供給される水の圧力によって変形するように、肉厚が２〜３ｍｍ程度のものを用いる。また、鋼管１００の内部空間１０１に流体が流入できるように、鋼管１００を完全に押しつぶさない程度に板状にすることが好ましい。

【0024】

図２に示すように、膨張式管１の先端に取り付けられた先端スリーブ１２は、先端が閉じた中空の円筒状に形成されており、管本体１１の先端が挿入され、溶接などによって固定される。一方、管本体１１の後端部に取り付けられる注水用アダプタ１３は、先端側に配置される小径部１３１と、この小径部１３１の後端側に連結され、小径部１３１よりも大径の大径部１３２とを備え、これらが一体的に連結され円筒状に形成されている。小径部１３１の先端は開口し、大径部１３２の後端は閉じている。また、大径部１３２の外周面には環状に溝１３２１が形成されており、この溝１３２１に、注水用アダプタ１３の内部と連通する貫通孔（図示省略）が形成されている。注水用アダプタ１３の内部空間は、上述した管本体１１の内部空間１０１に連通しており、後述するように、この貫通孔からアダプタ１３の内部に水が注入される。そして、このように形成された注水用アダプタ１３の先端開口に、管本体１１の後端部が挿入され、溶接などによって固定される。

【0025】

＜１−２ 外管＞
次に、外管２について説明する。図４は外管の側面図である。同図に示すように、外管２は、先端及び後端が開口する中空の円筒状に形成された外管本体２１と、この外管本体２１の先端に取り付けられた補強用カラー２２とを備えている。補強用カラー２２は、外管本体２１の外周面と概ね同一の外径を有する中空の円筒状に形成されており、わずかに縮径された外管本体２１の先端部が嵌め込まれ、溶接などによって固定される。これにより、補強用カラー２２の外周面と外管本体２１の外周面とは、概ね面一になる。また、後述するように、補強用カラー２２の先端には、削孔ビット３が取り付けられる。

【0026】

外管本体２１の外周面には、複数の拡径用スリットが形成されている。これら拡径用スリットは、周方向に等間隔に形成され、軸方向に延びている。また、軸方向においては、所定の隙間を介して、複数の拡径用スリットが、軸方向に並ぶように形成されている。これら拡径用スリットは、外管本体２１の外壁面と内壁面とを貫通するように形成されている。

【0027】

図４の例では、軸方向に並ぶ４つのスリット群２１１〜２１４が形成されている。各スリット群２１１〜２１４は、周方向に等間隔に配置された２つの拡径用スリット（例えば、図１３の２１１ａ、２１１ｂ）を有しており、４つのスリット群２１１〜２１４は、所定の隙間Ｓを介して、軸方向に並ぶように配置されている。ここでは、先端側から後端側に向かって並ぶスリット群を、それぞれ、第１スリット群２１１，第２スリット群２１２，第３スリット群２１３，及び第４スリット群２１４と称することとする。

【0028】

また、第１スリット群２１１の先端と、外管本体２１の先端との間には、軸方向に延びる直線状のスリットは形成されていないが、その代わりに、径方向に移動可能な４つの移動部２３が、周方向に等間隔に配置されている。また、第４スリット群２１４と、外管本体２１の後端との間にはスリットが形成されていないが、第４スリット群２１４は外管本体２１の後端部まで延びていてもよい。なお、移動部２３の数は、特には限定されず、少なくとも１つ設けられていればよい。また、移動部２３の位置も特に限定されるものではなく、各スリット群２１１、２１２、２１３、２１４の間、或いはスリット群２１４よりさらに後端側に設けられていても差し支えない。

【0029】

次に、移動部２３について、図５を参照しつつ説明する。図５は外管の拡大断面図である。同図に示すように、移動部２３は、外管本体２１に形成されたスリットにより画定されるものである。より詳細には、外管本体２１の基端側に凸となるようなＵ字状のスリットにより画定されており、先端側が外管本体２１の外周に一体的に連結され、後端側がスリットにより外管本体２１からは切り離されている。これにより、移動部２３は、外管本体２１に連結された先端部を中心として径方向に拡開可能になっている。

【0030】

また、移動部２３において、外管本体２１の内壁面側の面には、径方向内方に突出する突部２４が形成されている。突部２４の形状は特には限定されないが、図５（ｂ）に示すように、外管２に挿入される膨張式管１と干渉する程度の突出高さｄが必要であり、また、膨張式管１の進入を妨げないように、膨張式管１と干渉したときに、干渉を避けるように径方向外方へ押圧されるような形状であることが必要である。そのため、突部２４の形状は、例えば、図５に示すように、半球状に形成することができる。

【0031】

＜１−３ 削孔ビット及びビットアダプタ＞
次に、削孔ビット３及びビットアダプタ４について、図６を参照しつつ説明する。図６は削孔ビット及びビットアダプタの側面図である。削孔ビット３は、外管２の先端部、即ち図１の例においては補強用カラー２２に取り付けられ、地山を掘削しながら、外管２とともに削孔を形成するものである。削孔ビット３は、公知のものを用いることができ、例えば、図６に示すように、円筒状に形成されたビット本体３１を備えており、このビット本体３１の先端面には、削孔のための複数の刃体３２が設けられるとともに、ビット本体３１の後端面には、雌ネジ３３が形成されている。そして、ビット本体３１の外周面は、図１に示すように、外管２の補強用カラー２２に固定されている。また、削孔ビット３の後端部には、上述したビットアダプタ４が取り付けられており、外管２の内部に配置されている。ビットアダプタ４は、軸方向の先端部に、雌ネジ４１１が形成された円筒状の本体部４１と、この本体部４１の先端側の雌ネジ４１１にねじ込まれた棒状の雄ネジ４２と、を備えている。そして、雄ネジ４２は、ビット本体３１の雌ネジ３３にねじ込まれ、これによってビットアダプタ４と削孔ビット３とが連結される。また、本体部４１の後端側には軸方向に延びる凹部４１２が形成されており、この凹部４１２の内壁面には、軸方向に延びる複数の溝が等間隔に形成されている。そして、この凹部４１２には、後述する削孔ロッドに取り付けられたロッドアダプタが取り付けられる。

【0032】

＜２．ロックボルトの施工方法＞
次に、上記のように構成されたロックボルトの施工方法について、図７〜図１３を参照しつつ説明する。本実施形態においては、図７に示すように、新設のトンネル５００を対象とし、その内壁面Ｘに沿って複数のロックボルトを所定間隔おきに打設する。まず、図１に示すように、削孔ビット３とビットアダプタ４とを連結するとともに、削孔ビット３を外管２の先端部、つまり補強用カラー２２に固定する。また、図８に示すような公知の削孔機６を準備する。削孔機６には、削孔ロッド６１が取り付けられ、削孔ロッド６１の先端にはロッドアダプタ６２（図９参照）が取り付けられている。ロッドアダプタ６２の先端にはスプライン軸が取り付けられており、このスプライン軸は、ビットアダプタ４の後端の凹部４１２に連結される。すなわち、ビットアダプタ４とロッドアダプタ６２とはスプライン結合される。

【0033】

次に、図８に示すように、外管２の後端開口から削孔ロッドを挿入し、ビットアダプタ４の凹部４１２に、ロッドアダプタ６２のスプライン軸を連結する。これにより、削孔ビット３には、削孔ロッド６１、ロッドアダプタ６２、及びビットアダプタ４を介して、削孔機６からの打撃力、回転力、及び推力が伝達される。そして、削孔ビット３の先端面を地山表面Ｘに当接させ、削孔機６を駆動して地山を掘削していく。こうして、削孔が形成されていく。また、削孔ビット３は外管２に固定されているため、削孔ビット３とともに外管２も地山に進入していく。このとき、削孔ビット３の外径と外管２の外径とはほぼ同じであるため、外管２は削孔内壁面と接しつつ、前進していく。削孔時に、削孔機６から伝達される打撃力、回転力、推力は、削孔ビット３が補強用カラー２２に固定されていることによって、スリット群２１１〜２１４や移動部２３のスリットにより強度が低下している外管本体２１に直接伝達されることが回避され、外管２の破壊が防止されている。こうして、図９に示すように、外管２の後端が地山の表面まで達すると、削孔機を停止する。これに続いて、ロッドアダプタ６２をビットアダプタ４から取り外し、ロッドアダプタ６２及び削孔ロッド６１を外管２から引き抜く。すなわち、地山には、削孔ビット３、ビットアダプタ４、及び外管２が取り残された状態となる。

【0034】

次に、図１０に示すように、膨張式管１にワッシャ５を取り付ける。ワッシャ５は、中心に貫通孔が形成された板状の部材である。貫通孔の径は、上述した注水用アダプタ１３の大径部１３２よりも小さく、小径部１３１よりも大きい。そのため、ワッシャ５の貫通孔に対し、膨張式管１を先端側から挿入すると、ワッシャ５の貫通孔の周縁が、注水用アダプタ１３の大径部１３２に係合する。こうして、ワッシャ５が取り付けられた膨張式管１を、先端スリーブ１２を先頭にして、外管２の後端開口から挿入する。上述したように、膨張式管１を挿入していくと、膨張式管１は移動部２３の内面側にある突部２４に接する。そして、膨張式管１をさらに挿入すると、図５（ｂ）に示すように、突部２４が膨張式管１との干渉を避けるように径方向外方に移動し、これに伴って移動部２３が、その先端部を中心として径方向外方へ拡開する。これにより、図１１に示すように、拡開した移動部２３の基端側の端部が削孔内壁面に係合する。その結果、移動部２３は、外管２が基端側へ抜けるのを防止する抜け止めとして機能する。なお、膨張式管１の挿入は、ワッシャ５が地山の表面Ｘに接するまで行う。このとき、地山の表面Ｘからは、膨張式管１の後端部の注水用アダプタ１３が突出した状態となる。

【0035】

こうして、膨張式管１の挿入が完了すると、図１２に示すように、注水用アダプタ１３に注水ホース９を接続し、加圧水を注水用アダプタ１３内に供給する。供給された加圧水は、膨張式管１の内部空間１０１に供給される。これにより、注入された加圧水は、膨張式管１内に行き渡り、内部空間１０１の内圧が上昇する。その結果、膨張式管１は、図１３（ａ）の状態から図１３（ｂ）の状態へと膨張拡径する。すなわち、膨張式管１の内部空間１０１に加圧水が注入されることで、膨張式管１が径方向に膨張し、外管２の内壁面を径方向外方に押圧する。

【0036】

これにより、外管２において、拡径用スリット間を軸方向につなぐ隙間Ｓが破断し、図１３（ｂ）に示すように、外管２は、スリット２１１ａ，２１１ｂを介して周方向に並ぶ断面円弧状の２つのパーツ２０１，２０２に分離する。分離した２つのパーツ２０１，２０２は、膨張式管１の膨張拡径によりさらに径方向外方に押圧され、削孔内壁面に密着する。また、膨張式管１の膨張拡径に伴って、ワッシャ５は地山表面Ｘを締め付ける。こうして、膨張式管１、２つのパーツ２０１，２０２を介して削孔内壁面に定着する。その後、注水用アダプタ１３を介して膨張式管１から水を排出する。こうして、ロックボルトの施工が完了する。

【0037】

なお、上述した外管２は、外管本体２１とその先端に取り付けられた補強用カラー２２とを備えているため、図１２に示すように、補強用カラー２２は２つのパーツ２０１，２０２に分離せずに非拡開で削孔内に残ってしまう。そこで、削孔時の衝撃が低い場合には、図１４に示すように、外管２に補強用カラー２２を設けないようにすることもできる。すなわち、外管２が先端の削孔ビット３部分まで２つのパーツ２０１，２０２に分離するように、スリット群２１１〜２１４を構成しておくこともできる。図１４の例では、補強用カラー２２を設けた場合よりも、先端地山まで摩擦定着を確保することが可能となる。

【0038】

＜３．特徴＞
以上のように、本実施形態によれば、削孔に挿入される外管２に、径方向外方へ拡開可能な複数の移動部２３が設けられており、これら移動部２３が挿入された膨張式管１によって押圧されることで、径方向外方に拡開するように構成されている。そして、径方向外方へ拡開した移動部２３は、削孔内壁面に係合することで、外管２の基端部側への移動を規制するように構成されている。そのため、外管２の内部で膨張式管１が膨張拡径して外管２が径方向に拡径しても、移動部２３が削孔内壁面に係合しているため、外管２が削孔内において、基端側に移動するのを防止することができる。

【0039】

これにより、外管２が削孔から抜け出ないため、膨張式管１を地山表面Ｘに固定するためのワッシャ５が、外管２に押されて地山から離れるのを防止することができる。その結果、ワッシャ５を地山表面Ｘに確実に当接させることができ、地山の変位を防止できる。また、図７に示すように、隣接するロックボルトにおいては、外管２の拡径により、摩擦定着力Ｆ１が得られ、移動部２３が削孔内壁面に係合することにより、引き抜き抗力Ｆ２が得られる。そのため、ロックボルトを安定的に地山に定着させることができる。

【0040】

＜４．変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。

【0041】

＜４−１＞
移動部２３の構成は、径方向外方に移動し、削孔内壁面に係合することで、外管２の基端部側への移動を規制することができれば、特には限定されない。例えば、上記実施形態では、移動部２３を画定するスリットの形状を平面視でＵ字状にしているが、Ｖ字状、半円状、三角形状、矩形状、多角形状など、種々の形状にすることができる。

【0042】

また、移動部２３は、先端側の端部が外管２と一体となり、径方向外方に拡開するように構成されているが、径方向に移動して削孔内壁面に係合可能であれば、これ以外の構成であってもよい。

【0043】

＜４−２＞
上記実施形態では、移動部２３を径方向外方に移動させるために、移動部２３の内面に突部２４を設けているが、突部２４の形態も上述したものに限定されない。例えば、上記実施形態では、半球状であるが、膨張式管１と干渉して径方向外方に移動できるのであれば、例えば、傾斜面を有する断面三角形状に形成するなど種々の形態にすることができる。また、突部２４を設けず、移動部２３の肉厚を、外管２の内部空間側に大きくして膨張式管１と干渉するようにすることもできる。

【0044】

＜４−３＞
外管２の構成は、特には限定されず、膨張式管１の膨張拡径によって径方向外方に拡径されるものであれば特には限定さない。例えば、帯状の鋼板を螺旋状に巻いて筒状に形成し、スポット溶接を施すことで、筒状の形態が維持されるようにすることができる。また、膨張式管１も、内部空間に加圧流体を注入することで塑性変形して径方向に膨張するものであれば、図示例の形状に限定されるものではなく、例えば螺旋ひだ状に折り畳みされた管であっても良い。

【0045】

＜４−４＞
上記実施形態では、新たに設置されるトンネルに打設されるロックボルトの施工例を示したが、既設のトンネルにも適用可能である。但し、既設のトンネルは、表面に覆工コンクリートが打設されているため、削孔は、覆工コンクリートを貫通し、さらに地山内に延びるように形成されなければならない。このとき、上述したロックボルトを用いると、覆工コンクリートに形成された削孔に対しても拡径した外管が密着するが、このような状態になると、覆工コンクリートに膨張圧が作用し、覆工コンクリートに大きい負荷が作用する可能性がある。そこで、外管２を以下のように構成することができる。

【0046】

まず、図１５に示すように、外管２の後端部に、延長管８を取り付ける。この延長管８は中空の円筒状に形成されており、外管２のようなスリットは形成されていない。また、延長管８は、外管２と同じ径を有するとともに、軸方向の長さが覆工コンクリートの厚みよりもやや長くなっている。そして、延長管８の先端と、外管２の後端とは、複数箇所でスポット溶接８１により固定されている。

【0047】

このような外管２を有するロックボルトを施工すると、図１６に示すようになる。すなわち、膨張式管１において、延長管８内にある部分は、延長管８が拡径しないため、延長管８に拘束され、膨張しない。一方、膨張式管１において地山内にある部分は、膨張し、これに伴って外管２が径方向外方に拡径する。これにより、外管２と延長管８の接続部分であるスポット溶接８１の部分が破断し、外管２と延長管８とが分離する。上記のように、延長管８は拡径しないため、覆工コンクリート６００に負荷が作用するのを防止することができる。そして、拡径しない延長管８より孔奥側の外管２のみ膨張拡径するため、膨張式管１の膨張拡径動作に伴う外管の削孔からの抜け出しが防止される。よって、延長管８を有するロックボルトにおいては、前述した移動部２３は必須ではなく、移動部２３が設けられてなくても、外管２が削孔内において、基端側に移動せず、削孔から抜け出るのを防止することができる。

【0048】

＜４−５＞
上記実施形態では、ロックボルトに削孔ロッド６１を介して削孔機６を連結し、ロックボルトの先端に取り付けた削孔ビット３によって、削孔を形成しつつ、ロックボルトを地山に打設したが、これに限定されない。例えば、削孔を予め形成し、この削孔内にロックボルトを挿入した後、膨張式管１を膨張させて、ロックボルトを地山に定着させることもできる。この場合、移動部２３が削孔内壁面に係合するように、削孔の内径は、ロックボルト、つまり外管２の外径に対応するように、両者をほぼ同じ大きさにすることが好ましい。

【0049】

＜４−６＞
上記実施形態では、膨張式管１に予めワッシャ５を取り付けているが、例えば、膨張式管１の注水用アダプタ１３の後端部に雄ねじを形成しておき、膨張式管１が膨張拡径した後に、地山から突出する雄ねじにワッシャ５の貫通孔を挿通させ、ワッシャを地山に当接させる。その後、雄ねじにナットを螺合し、ワッシャを地山に締め付ける。この方法でも上記実施形態と同様に、ロックボルトを地山に安定的に定着することができる。

【符号の説明】

【0050】

１ ：膨張式管
２ ：外管
３ ：削孔ビット
８ ：延長管
１０ ：膨張式管
２２ ：補強用カラー
２３ ：移動部
２４ ：突部
１０１ ：内部空間
１０２ ：凹部
２１１ａ ：スリット
２１１ｂ ：スリット
４１２ ：凹部
Ｘ ：地山

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】