特開 2023-108264 ロックボルト構造体及びその施工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023108264

(43)【公開日】2023-08-04

(54)【発明の名称】ロックボルト構造体及びその施工方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 20/00 20060101AFI20230728BHJP

【ＦＩ】

E21D20/00 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022009286

(22)【出願日】2022-01-25

(71)【出願人】

【識別番号】000129758

【氏名又は名称】株式会社ケー・エフ・シー

(71)【出願人】

【識別番号】397036217

【氏名又は名称】株式会社河戸製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100109243

【弁理士】

【氏名又は名称】元井 成幸

(72)【発明者】

【氏名】戸部 恵介

(72)【発明者】

【氏名】菅原 崇秀

(72)【発明者】

【氏名】林 秀明

(57)【要約】

【課題】ロックボルトの連結作業を省人化し、高い施工効率で長尺の連結されたロックボルトを地山に打設できると共に、トンネル空間の高所で人力による連結作業を不要とし、施工の安全性を高めることができる。
【解決手段】先頭ロックボルト２と後続ロックボルト３を連結するカプラ４を備え、後続ロックボルト３の先端部に柱状挿入部３２が設けられ、柱状挿入部３２に外周に沿って形成された取付溝３３にＣ形リング３４が係合されて取り付けられ、カプラ４の係止穴４３の内周に沿って係合溝４４が形成され、先頭ロックボルトの後端部に固定されたカプラ４の係止穴４３に柱状挿入部３２が挿入され、弾性復元したＣ形リング３４が係合溝４４に係合されて、先頭ロックボルト２と後続ロックボルト３とがカプラ４を介して連結されるロックボルト構造体１。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネル空間から地山の削孔の孔奥側に打設される第１のロックボルトと、
前記第１のロックボルトに連結されて前記削孔に打設される第２のロックボルトと、
前記第１のロックボルトと前記第２のロックボルトを連結するカプラとを備え、
前記第２のロックボルトの先端部若しくは前記第１のロックボルトの後端部に柱状挿入部が設けられ、
前記柱状挿入部に外周に沿って形成された取付溝にＣ形リングが係合されて取り付けられ、
前記カプラの係止穴の内周に沿って係合溝が形成されており、
前記第１のロックボルトの後端部若しくは前記第２のロックボルトの先端部に固定して取り付けられた前記カプラの前記係止穴に前記柱状挿入部が挿入され、
弾性復元した前記Ｃ形リングが前記係合溝に係合されて、前記第１のロックボルトと前記第２のロックボルトとが前記カプラを介して連結されることを特徴とするロックボルト構造体。

【請求項2】

トンネル空間から地山の削孔の孔奥側に打設される第１のロックボルトと、
前記第１のロックボルトに連結されて前記削孔に打設される第２のロックボルトと、
前記第２のロックボルトの先端部若しくは前記第１のロックボルトの後端部に柱状挿入部が設けられ、
前記柱状挿入部に外周に沿って形成された取付溝にＣ形リングが係合されて取り付けられ、
前記第１のロックボルトの後端部若しくは前記第２のロックボルトの先端部に係止穴が設けられ、
前記係止穴の内周に沿って係合溝が形成されており、
前記係止穴に前記柱状挿入部が挿入され、
弾性復元した前記Ｃ形リングが前記係合溝に係合されて、前記第１のロックボルトと前記第２のロックボルトとが連結されることを特徴とするロックボルト構造体。

【請求項3】

前記Ｃ形リングが前記柱状挿入部の挿入方向に並べられて複数設けられ、複数の前記Ｃ形リングが並置された状態で前記取付溝に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のロックボルト構造体。

【請求項4】

隣り合う前記Ｃ形リングの開口部の周方向の位置を異ならせて前記開口部が重ならないように前記Ｃ形リングが並置されていることを特徴とする請求項３記載のロックボルト構造体。

【請求項5】

前記柱状挿入部が先細りとなるテーパ柱状に形成され、
前記取付溝として、前記柱状挿入部の先端側に第１の取付溝と、ボルト本体部側に第２の取付溝とが形成され、
前記Ｃ形リングとして、前記第１の取付溝に係合して取り付けられる第１のＣ形リングと、前記第２の取付溝に係合して取り付けられる第２のＣ形リングとが設けられ、
前記係合溝として、テーパ状の前記係止穴の奥側に第１の係合溝と、口元側に第２の係合溝とが形成され、
弾性復元した前記第１のＣ形リングが前記第１の係合溝に係合されると共に、弾性復元した前記第２のＣ形リングが前記第２の係合溝に係合されることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載にロックボルト構造体。

【請求項6】

請求項１～５の何れかに記載のロックボルト構造体が、トンネルの地山に放射状に複数打設されていると共に、トンネル軸方向に間隔を開けて打設されていることを特徴とする地山補強構造。

【請求項7】

請求項１～５の何れかに記載のロックボルト構造体の施工方法であって、
地山に打設されている前記第１のロックボルトに対して前記第２のロックボルトをドリルジャンボのガイドセルに設けられた打設装置で押し込むことにより、前記係止穴に前記柱状挿入部を相対的に挿入し、弾性復元した前記Ｃ形リングを前記係合溝に係合する工程を備えることを特徴とするロックボルト構造体の施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネルを支保するためにトンネルの地山に打設されるロックボルト構造体及びその施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、トンネル空間から周辺の地山にロックボルトを打設して地山を安定化することが行われている。そして、近年、トンネル構築における機械化、省力化が求められており、ロックボルト打設についても特許文献１のようなロックボルト打設装置が提案されている。このロックボルト打設装置は、ドリルジャンボで切羽掘削を行った後に特殊なロックボルト打設専用機を用いることを不要とするために、ドリルジャンボのガイドシェルに装着するだけでロックボルトの打設作業を可能にするものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５０９０３２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、トンネル支保工材としてのロックボルトは、トンネル断面の大きさと地山等級に応じて標準的な長さが設定されている。しかし、地山状況によっては、トンネル断面の大きさよりも長いロックボルトを打設しなければ、地山を安定して支保することが難しい場合がある。

【0005】

このような場合、トンネル断面に対応した標準的な長さのロックボルトをカプラで連結して、所望の長さを有する長尺のロックボルト構造体を打設することが考えられる。しかしながら、ロックボルト同士をカプラで連結する連結作業は人力の作業となってしまうため、特許文献１のようなロックボルト打設装置を使用してロックボルトの打設作業自体を省力化しても、人手を要する作業が必要となる。特にトンネルのアーチ部におけるロックボルトの連結作業は高所での人力作業となるため、危険で作業性に劣る作業となる。

【0006】

本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、ロックボルトの連結作業を省人化し、高い施工効率で長尺の連結されたロックボルトを地山に打設することができると共に、トンネル空間の高所で人力によるロックボルトの連結作業を行うことを不要とし、施工の安全性を高めることができるロックボルト構造体、このロックボルト構造体が用いられる地山補強構造、及びこのロックボルト構造体を施工するロックボルト構造体の施工方法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】

【0007】

本発明のロックボルト構造体は、トンネル空間から地山の削孔の孔奥側に打設される第１のロックボルトと、前記第１のロックボルトに連結されて前記削孔に打設される第２のロックボルトと、前記第１のロックボルトと前記第２のロックボルトを連結するカプラとを備え、前記第２のロックボルトの先端部若しくは前記第１のロックボルトの後端部に柱状挿入部が設けられ、前記柱状挿入部に外周に沿って形成された取付溝にＣ形リングが係合されて取り付けられ、前記カプラの係止穴の内周に沿って係合溝が形成されており、前記第１のロックボルトの後端部若しくは前記第２のロックボルトの先端部に固定して取り付けられた前記カプラの前記係止穴に前記柱状挿入部が挿入され、弾性復元した前記Ｃ形リングが前記係合溝に係合されて、前記第１のロックボルトと前記第２のロックボルトとが前記カプラを介して連結されることを特徴とする。
これによれば、地山に打設された第１のロックボルトに第２のロックボルトをロックボルトの打設装置等で機械的に押し込むだけで、カプラの係止穴に柱状挿入部を相対的に挿入し、弾性復元したＣ形リングが係合溝に係合してロックボルトの連結を行うことができる。従って、ロックボルトの連結作業を省人化し、高い施工効率で長尺の連結されたロックボルトを地山に打設することができる。また、トンネル空間の高所で人力によるロックボルトの連結作業を行うことが不要となるから、長尺のロックボルト構造体を地山に打設する施工の安全性を高めることができる。なお、第１のロックボルトは、連結されることなく単体で用いられる一般的なロックボルトを用いることが出来、本発明の為に特別な加工は不要である。

【0008】

本発明のロックボルト構造体は、トンネル空間から地山の削孔の孔奥側に打設される第１のロックボルトと、前記第１のロックボルトに連結されて前記削孔に打設される第２のロックボルトと、前記第２のロックボルトの先端部若しくは前記第１のロックボルトの後端部に柱状挿入部が設けられ、前記柱状挿入部に外周に沿って形成された取付溝にＣ形リングが係合されて取り付けられ、前記第１のロックボルトの後端部若しくは前記第２のロックボルトの先端部に係止穴が設けられ、前記係止穴の内周に沿って係合溝が形成されており、前記係止穴に前記柱状挿入部が挿入され、弾性復元した前記Ｃ形リングが前記係合溝に係合されて、前記第１のロックボルトと前記第２のロックボルトとが連結されることを特徴とする。
これによれば、地山に打設された第１のロックボルトに第２のロックボルトをロックボルトの打設装置等で機械的に押し込むだけで、係止穴に柱状挿入部を相対的に挿入し、弾性復元したＣ形リングが係合溝に係合してロックボルトの連結を行うことができる。従って、ロックボルトの連結作業を省人化し、高い施工効率で長尺の連結されたロックボルトを地山に打設することができる。また、トンネル空間の高所で人力によるロックボルトの連結作業を行うことが不要となるから、長尺のロックボルト構造体を地山に打設する施工の安全性を高めることができる。また、このようにすれば、カプラを用いる方式に比べ、カプラを第１又は第２のロックボルトに連結する作業も省略することができる為、よりロックボルト連結作業の省人化となる。

【0009】

本発明のロックボルト構造体は、前記Ｃ形リングが前記柱状挿入部の挿入方向に並べられて複数設けられ、複数の前記Ｃ形リングが並置された状態で前記取付溝に取り付けられていることを特徴とする。
これによれば、係止穴に柱状挿入部を相対的に挿入する際に、幅の大きい１個のＣ形リングだけを設けている場合には、Ｃ形リングが所望の状態に縮径されずに、スムーズな挿入が困難となる場合が考えられるが、複数のＣ形リングを並置することにより、挿入時に複数並置されたＣ形リングが順次縮径されていくこととなり、Ｃ形リングが設けられた柱状挿入部を係止穴に円滑に挿入することができる。また、複数並置されたＣ形リングは弾性復元で順次拡径して係合溝に係合されることになり、複数並置されたＣ形リングをスムーズに係合溝に係合することができる。

【0010】

本発明のロックボルト構造体は、隣り合う前記Ｃ形リングの開口部の周方向の位置を異ならせて前記開口部が重ならないように前記Ｃ形リングが並置されていることを特徴とする。
これによれば、ロックボルト構造体の周方向に局所的に大きな断面欠損箇所が発生することを抑制することができ、ロックボルト構造体に引張力が加わった場合にＣ形リングの係合溝への係合状態を確実に維持し、引張力に対して所要の抵抗力を発揮することができる。

【0011】

本発明のロックボルト構造体は、前記柱状挿入部が先細りとなるテーパ柱状に形成され、前記取付溝として、前記柱状挿入部の先端側に第１の取付溝と、ボルト本体部側に第２の取付溝とが形成され、前記Ｃ形リングとして、前記第１の取付溝に係合して取り付けられる第１のＣ形リングと、前記第２の取付溝に係合して取り付けられる第２のＣ形リングとが設けられ、前記係合溝として、テーパ状の前記係止穴の奥側に第１の係合溝と、口元側に第２の係合溝とが形成され、弾性復元した前記第１のＣ形リングが前記第１の係合溝に係合されると共に、弾性復元した前記第２のＣ形リングが前記第２の係合溝に係合されることを特徴とする。
これによれば、例えばトンネルのアーチ部で斜め上方に向けてロックボルトを連結して打設するような場合にはロックボルトの軸心が分かりにくくなるが、柱状挿入部を先細りとなるテーパ柱状で形成し、係止穴をテーパ状とすることにより、第１のロックボルトと第２のロックボルトの軸心を自然に一致させ、第１のロックボルトに対して第２のロックボルトをより円滑に押し込むことが可能となる。また、第１のＣ形リングの第１の係合溝への係合状態と、第２のＣ形リングの第２の係合溝への係合状態の双方の係合状態により、ロックボルト構造体の引張力に対する抵抗力をより高めることができる。

【0012】

本発明の地山補強構造は、本発明のロックボルト構造体が、トンネルの地山に放射状に複数打設されていると共に、トンネル軸方向に間隔を開けて打設されていることを特徴とする。
これによれば、トンネルの地山に長尺のロックボルトを打設する作業の施工効率を大幅に向上することができる。また、トンネルの地山状況が良くない場合にも地山を安定して支保することができる。

【0013】

本発明のロックボルト構造体の施工方法は、本発明のロックボルト構造体を施工する方法であって、地山に打設されている前記第１のロックボルトに対して前記第２のロックボルトをドリルジャンボのガイドセルに設けられた打設装置で押し込むことにより、前記係止穴に前記柱状挿入部を相対的に挿入し、弾性復元した前記Ｃ形リングを前記係合溝に係合する工程を備えることを特徴とする。
これによれば、第１のロックボルトに対して第２のロックボルトをドリルジャンボのガイドセルに設けられた打設装置で機械的に押し込んで連結作業を行うことができ、ロックボルトの連結作業を省人化することができる。また、特殊なロックボルト打設専用機を用いずに施工することができることから、施工コストの低減、施工効率の一層の向上を図ることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ロックボルトの連結作業を省人化し、高い施工効率で長尺の連結されたロックボルトを地山に打設することができると共に、トンネル空間の高所で人力によるロックボルトの連結作業を行うことを不要とし、施工の安全性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】（ａ）は本発明による第１実施形態のロックボルト構造体の正面図、（ｂ）は第１実施形態のロックボルト構造体の分解説明図。

【図2】（ａ）は第１実施形態のロックボルト構造体の先頭ロックボルトの後端部周辺の正面図、（ｂ）はそのカプラーの縦断面図、（ｃ）はその後続ロックボルトの先端部周辺の正面図。

【図3】（ａ）は第１実施形態のロックボルト構造体における後続ロックボルトの先端部からＣ形リングを外した状態の先端部周辺の正面図、（ｂ）はＣ形リングの側面図。

【図4】（ａ）～（ｄ）は第１実施形態のロックボルト構造体における先頭ロックボルトに固定して取り付けられたカプラーへの後続ロックボルトの押し込み動作を説明する説明図。

【図5】（ａ）は図４（ｃ）のＡ－Ａ拡大断面図、（ｂ）は図４（ｄ）のＢ－Ｂ拡大断面図。

【図6】（ａ）はカプラーへの後続ロックボルトの押し込み動作におけるＣ形リングの縮径を説明する模式説明図、（ｂ）は隣り合うＣ形リングの開口部の位置が重ならないようにして並置されたＣ形リングの斜視図。

【図7】（ａ）～（ｆ）は第１実施形態のロックボルト構造体を打設する工程を示す工程説明図。

【図8】ロックボルト構造体の打設に用いられるロックボルト打設装置の一例を示す斜視説明図。

【図9】第１実施形態のロックボルト構造体が放射状に打設されたトンネルの地山を示す模式図。

【図10】（ａ）は第２実施形態のロックボルト構造体の先頭ロックボルトの後端部周辺の正面図、（ｂ）はそのカプラーの縦断面図、（ｃ）はその後続ロックボルトの先端部周辺の正面図。

【図11】（ａ）は第２実施形態のロックボルト構造体における後続ロックボルトの先端部からＣ形リングを外した状態の先端部周辺の正面図、（ｂ）は第１のＣ形リングの側面図、（ｃ）は第２のＣ形リングの側面図。

【図12】（ａ）～（ｄ）は第２実施形態のロックボルト構造体における先頭ロックボルトに固定して取り付けられたカプラーへの後続ロックボルトの押し込み動作を説明する説明図。

【図13】（ａ）は図１２（ｄ）のＣ－Ｃ拡大断面図、（ｂ）は図１２（ｄ）のＤ－Ｄ拡大断面図。

【図14】（ａ）は第１実施形態のロックボルト構造体の変形例における先頭ロックボルトの後端部周辺の正面図、（ｂ）はそのカプラーの縦断面図、（ｃ）はその後続ロックボルトの先端部周辺の正面図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

〔第１実施形態のロックボルト構造体〕
本発明による第１実施形態のロックボルト構造体１は、図１～図３に示すように、トンネル空間Ｔから地山１００の削孔１０１の孔奥側に打設される第１のロックボルトに相当する先頭ロックボルト２と、第１のロックボルトに連結されて削孔１０１に打設される第２のロックボルトに相当する後続ロックボルト３と、先頭ロックボルト２と後続ロックボルト３を連結するカプラ４とから構成される。図示例の後続ロックボルト３は、削孔１０１の口元に後端部が配置される端末ロックボルトになっているが、後続ロックボルト３の後側にカプラ４を介して更なる後続ロックボルト３を連結する等、複数の後続ロックボルト３を複数のカプラ４を用いて連結し、ロックボルト構造体１を構成してもよい。

【0017】

先頭ロックボルト２は、図示例ではツイストボルトになっており、本体部２１は略円柱状の高張力異形棒鋼でツイスト加工を行うことにより所定のフシ形状が形成された形状になっている。先頭ロックボルト２の先端部は剣先加工が施された剣先部２２になっており、先頭ロックボルト２の後端部は雄ねじ部２３になっている。即ち、本例において先頭ロックボルト２は、連結されることなく単体で用いられる一般的なロックボルトを用いることが出来、本発明の為に特別な加工が不要である。

【0018】

後続ロックボルト３も、図示例ではツイストボルトになっており、本体部３１は略円柱状の高張力異形棒鋼に所定のフシ形状が形成された形状になっている。後続ロックボルト３の先端部には柱状挿入部３２が設けられ、その後端部は雄ねじ部３６になっている。第１実施形態における柱状挿入部３２は、本体部３１の外径よりやや小径の円柱状に形成されており、その中間部には取付溝３３が柱状挿入部３２の外周に沿って形成されている。取付溝３３にはＣ形リング３４が係合されて取り付けられている。

【0019】

Ｃ形リング３４は、開口部３５を有するＣ字形に形成されており、開口部３５を拡げて取付溝３３の外周に配置すると、開口部３５を狭めるように弾性復元することで取付溝３３に係合される。Ｃ形リング３４の開口部３５を除く外側の円弧長Ｌａ１は後述するカプラ４の導入内周面４５の周長より短く形成されている。また、Ｃ形リング３４の無負荷状態における外径Ｄａ１はカプラ４の導入内周面４５の内径より長く形成されており、Ｃ形リング３４の無負荷状態における無負荷状態の内径Ｄａ２は取付溝３３の外径とほぼ同じか極僅かに短く形成されている。

【0020】

第１実施形態におけるＣ形リング３４は、幅狭に形成されており、複数のＣ形リング３４が柱状挿入部３２の挿入方向に並べられて設けられ、複数のＣ形リング３４が並置された状態で取付溝３３に係合されて取り付けられている。図示例では幅狭のＣ形リング３４が５個重ねるようにして並設されている。尚、１個のＣ形リング３４を取付溝３３に係合して取り付ける構成とすることも可能である。

【0021】

複数のＣ形リング３４を並置する場合、各Ｃ形リング３４の開口部３５の周方向における位置を揃える構成とすることも可能であるが、隣り合うＣ形リング３４・３４の開口部３５・３５の周方向の位置を異ならせて開口部３５・３５が重ならないようにＣ形リング３４を並置すると好適であり、全てのＣ形リング３４の開口部３５の周方向の位置を異ならせて全ての開口部３５が重ならないようにＣ形リング３４を並置するとより好適である（図６（ｂ）参照）。これにより、Ｃ形リング３４の設置箇所における断面欠損の集中を避け、ロックボルト構造体１に引張力が加わった際の抵抗力を増すことができる。

【0022】

カプラ４は、略筒状であり、軸方向の中間位置に隔壁４１が形成され、隔壁４１の前側に雌ねじ部４２が設けられている。第１実施形態では、雌ねじ部４２が先頭ロックボルト２の後端部の雄ねじ部２３に螺着されて先頭ロックボルト２の後端部にカプラ４が固定されて取り付けられる。

【0023】

カプラ４の隔壁４１の後側には、隔壁４１を底部とする係止穴４３が設けられており、係止穴４３には後続ロックボルト３の柱状挿入部３２が挿入される。係止穴４３の軸方向中央付近には、係止穴４３の内周に沿って係合溝４４が形成されており、係止穴４３の係合溝４４の後側は導入内周面４５になっている。係止穴４３の後端部には、柱状挿入部３２の挿入の円滑性を高めるため、後端縁に向かって漸次拡径する案内テーパ部４６が内周面に形成されている。

【0024】

カプラ４の係止穴４３に後続ロックボルト３の柱状挿入部３２を挿入してロックボルト構造体１を構成する際には、先頭ロックボルト２の後端部に固定して取り付けられたカプラ４の係止穴４３に、後続ロックボルト３の柱状挿入部３２を挿入する。柱状挿入部３２の挿入時には、複数並置されたＣ形リング３４が係止穴４３の案内テーパ部４６で順次縮径されていき、導入内周面４５に導入されていく（図４（ａ）～（ｃ）、図５（ａ）、図６（ａ）参照）。

【0025】

更に、柱状挿入部３２の挿入動作によって係止穴４３の係合溝４４に到達した並置状態のＣ形リング３４は弾性復元で順次拡径して係合溝４４に係合されていき、並置状態の全てのＣ型リング３４が係合溝４４に係合されて、後続ロックボルト３がカプラ４に取り付けられる（図４（ｄ）、図５（ｂ）参照）。即ち、先頭ロックボルト２と後続ロックボルト３とがカプラ４を介して連結され、第１実施形態のロックボルト構造体１が構築される。

【0026】

第１実施形態のロックボルト構造体１をトンネル空間Ｔから地山１００に打設する施工例としては、図７（ａ）に示すように、地山１００に予め削孔１０１を形成して、削孔１０１の内部に図示省略するモルタルを注入しておく。そして、後端部にカプラ４が螺着して取り付けられた先頭ロックボルト２をロックボルト供給装置２０１からドリルジャンボのガイドセル２０２に供給し、ガイドセル２０２に進退自在に設けられた打設装置２０３に取り付け、打設装置２０３をガイドセル２０２上で前進して先頭ロックボルト２の後端部の位置まで或いはカプラ４の位置まで先頭ロックボルト２を削孔１０１に挿入する（図７（ｂ）、図８参照）。

【0027】

打設装置２０３を先頭ロックボルト２の後端部或いはカプラ４から外して、ガイドセル２０２上で打設装置２０３を後退させた後、ロックボルト供給装置２０１から後続ロックボルト３をガイドセル２０２に供給し、後続ロックボルト３を打設装置２０３に取り付け、打設装置２０３をガイドセル２０２上で前進して後続ロックボルト３の先端部の柱状挿入部３２をカプラ４の係止穴４３に押し込んで挿入する（図７（ｃ）～（ｅ）、図８参照）。柱状挿入部３２の係止穴４３への挿入により、弾性復元したＣ形リング３４が係合溝４４に係合されて後続ロックボルト３はカプラ４に連結される。

【0028】

更に、打設装置２０３で後続ロックボルト３を削孔１０１に押し込んでいき、カプラ４を介して連結された状態の先頭ロックボルト２と後続ロックボルト３を削孔１０１に挿入し、第１実施形態のロックボルト構造体１の地山１００への打設が完了する（図７（ｅ）、（ｆ）参照）。

【0029】

このようなロックボルト構造体１は、図９に示すように、トンネル空間Ｔからトンネルの地山１００に放射状に複数打設されていると共に、トンネル掘進に伴ってトンネル軸方向に間隔を開けて複数打設されていき、第１実施形態のロックボルト構造体１が複数打設された地山補強構造が構築される。図９の符号１０２は、打設されたロックボルト構造体１で支保された地山１００の支保領域である。

【0030】

第１実施形態によれば、地山１００に打設された先頭ロックボルト２に後続ロックボルト３をロックボルトの打設装置２０３等で機械的に押し込むだけで、カプラ４の係止穴４３に柱状挿入部３２を相対的に挿入し、弾性復元したＣ形リング３４が係合溝４４に係合してロックボルト２、３の連結を行うことができる。従って、ロックボルト２、３の連結作業を省人化し、高い施工効率で長尺の連結されたロックボルト２、３を地山１００に打設することができる。また、トンネル空間Ｔの高所で人力によるロックボルト２、３の連結作業を行うことが不要となるから、長尺のロックボルト構造体１を地山１００に打設する施工の安全性を高めることができる。

【0031】

また、係止穴４３に柱状挿入部３２を相対的に挿入する際に、幅の大きい１個のＣ形リングだけを設けている場合には、Ｃ形リングが所望の状態に縮径されずに、スムーズな挿入が困難となる場合が考えられるが、複数のＣ形リング３４を並置することにより、挿入時に複数並置されたＣ形リング３４が順次縮径されていくこととなり、Ｃ形リング３４が設けられた柱状挿入部３２を係止穴４３に円滑に挿入することができる。また、複数並置されたＣ形リング３４は弾性復元で順次拡径して係合溝４４に係合されることになり、複数並置されたＣ形リング３４をスムーズに係合溝４４に係合することができる。

【0032】

また、隣り合うＣ形リング３４・３４の開口部３５・３５の周方向の位置を異ならせて開口部３５・３５が重ならないようにＣ形リング３４を並置する構成、或いはより好適には、全てのＣ形リング３４の開口部３５の周方向の位置を異ならせて全ての開口部３５が重ならないようにＣ形リング３４を並置する構成とすることにより、ロックボルト構造体１の周方向に局所的に大きな断面欠損箇所が発生することを抑制することができ、ロックボルト構造体１に引張力が加わった場合にＣ形リング３４の係合溝４４への係合状態を確実に維持し、引張力に対して所要の抵抗力を発揮することができる。

【0033】

また、ロックボルト構造体１がトンネルの地山１００に放射状に複数打設されると共に、トンネル軸方向に間隔を開けて打設される地山補強構造とすることにより、トンネルの地山１００に長尺のロックボルト２、３を打設する作業の施工効率を大幅に向上することができる。また、トンネルの地山状況が良くない場合にも地山１００を安定して支保することができる。

【0034】

また、地山１００に打設されている先頭ロックボルト２に対して後続ロックボルト３をドリルジャンボのガイドセル２０２に設けられた打設装置２０３で押し込むことにより、係止穴４３に柱状挿入部３２を相対的に挿入し、弾性復元したＣ形リング３４を係合溝４４に係合する施工方法により、先頭ロックボルト２に対して後続ロックボルト３を打設装置２０３で機械的に押し込んで連結作業を行うことができ、ロックボルト２、３の連結作業を省人化することができる。また、特殊なロックボルト打設専用機を用いずに施工することができることから、施工コストの低減、施工効率の一層の向上を図ることができる。

【0035】

〔第２実施形態のロックボルト構造体〕
本発明による第２実施形態のロックボルト構造体１ａは、図１０、図１１に示すように、第１実施形態と同一構成の第１のロックボルトに相当する先頭ロックボルト２と、第１のロックボルトに連結されて削孔１０１に打設される第２のロックボルトに相当する後続ロックボルト３ａと、先頭ロックボルト２と後続ロックボルト３ａを連結するカプラ４ａとから構成される。後続ロックボルト３ａは、端末ロックボルトとする他、後続ロックボルト３ａの後側にカプラ４ａを介して更なる後続ロックボルト３ａを連結する等、複数の後続ロックボルト３ａを複数のカプラ４ａを用いて連結し、ロックボルト構造体１ａを構成してもよい。

【0036】

後続ロックボルト３ａは、図示例ではツイストボルトになっており、本体部３１ａは略円柱状の高張力異形棒鋼に所定のフシ形状が形成された形状になっている。後続ロックボルト３ａの先端部には柱状挿入部３２ａが設けられ、その後端部は雄ねじ部になっている。柱状挿入部３２ａは、本体部３１ａと隣接する本体部３１ａの外径と略同一の部分から先端に向かって先細りとなるテーパ柱状に形成されている。柱状挿入部３２ａの先端側には第１の取付溝３３１ａが柱状挿入部３２ａの外周に沿って形成され、本体部３１ａ側には第２の取付溝３３２ａが柱状挿入部３２ａの外周に沿って形成されている。第１の取付溝３３１ａには第１のＣ形リング３４１ａが係合して取り付けられ、第２の取付溝３３２ａには第２のＣ形リング３４２ａが係合して取り付けられている。

【0037】

第１のＣ形リング３４１ａは、開口部３５１ａを有するＣ字形に形成されており、開口部３５１ａを拡げて第１の取付溝３３１ａの外周に配置すると、開口部３５１ａを狭めるように弾性復元することで第１の取付溝３３１ａに係合される。第１のＣ形リング３４１ａの開口部３５１ａを除く外側の円弧長Ｌｂ１は後述するカプラ４ａの導入内周面４５ａのうち第１の係合溝４４１ａのすぐ手前の箇所の周長より短く形成されている。また、第１のＣ形リング３４１ａの無負荷状態における外径Ｄｂ１はカプラ４ａの導入内周面４５ａのうち第１の係合溝４４１ａのすぐ手前の箇所の内径より長く形成されており、第１のＣ形リング３４１ａの無負荷状態における無負荷状態の内径Ｄｂ２は第１の取付溝３３１ａの外径とほぼ同じか極僅かに短く形成されている。

【0038】

第２のＣ形リング３４２ａも、開口部３５２ａを有するＣ字形に形成されており、開口部３５２ａを拡げて第２の取付溝３３２ａの外周に配置すると、開口部３５２ａを狭めるように弾性復元することで第２の取付溝３３２ａに係合される。第２のＣ形リング３４２ａの開口部３５２ａを除く外側の円弧長Ｌｃ１は後述するカプラ４ａの導入内周面４５ａのうち第２の係合溝４４２ａのすぐ手前の箇所の周長より短く形成されている。また、第２のＣ形リング３４２ａの無負荷状態における外径Ｄｃ１はカプラ４ａの導入内周面４５ａのうち第２の係合溝４４２ａのすぐ手前の箇所の内径より長く形成されており、第２のＣ形リング３４２ａの無負荷状態における無負荷状態の内径Ｄｃ２は第２の取付溝３３２ａの外径とほぼ同じか極僅かに短く形成されている。

【0039】

第２実施形態におけるＣ形リング３４１ａ、３４２ａも幅狭に形成されており、複数のＣ形リング３４１ａ、３４２ａが柱状挿入部３２ａの挿入方向に並べられて設けられ、複数のＣ形リング３４１ａ、３４２ａがそれぞれ並置された状態で取付溝３３１ａ、３３２ａに係合されて取り付けられている。図示例では幅狭のＣ形リング３４１ａ、３４２ａがそれおれ５個重ねるようにして並設されている。尚、１個のＣ形リング３４１ａ、３４２ａをそれぞれ取付溝３３１ａ、３３２ａに係合して取り付ける構成とすることも可能である。

【0040】

複数のＣ形リング３４１ａ、３４２ａをそれぞれ並置する場合、各Ｃ形リング３４１ａの開口部３５１ａや各Ｃ形リング３４２ａの開口部３５２ａの周方向における位置を揃える構成とすることも可能であるが、第１実施形態のＣ形リング３４と同様に、隣り合うＣ形リング３４１ａ・３４１ａの開口部３５１ａ・３５１ａや隣り合うＣ形リング３４２ａ・３４２ａの開口部３５２ａ・３５２ａの周方向の位置を異ならせて開口部３５１ａ・３５１ａや開口部３５２ａ・３５２ａが重ならないようにＣ形リング３４１ａ、３４２ａを並置すると好適であり、全てのＣ形リング３４１ａの開口部３５１ａや全てのＣ形リング３４２ａの開口部３５２ａの周方向の位置を異ならせて全ての開口部３５１ａや全ての開口部３５２ａが重ならないようにＣ形リング３４１ａやＣ形リング３４２ａを並置するとより好適である。

【0041】

カプラ４ａは、略筒状であり、前部に雌ねじ部４２ａが設けられている。第２実施形態でも、雌ねじ部４２ａが先頭ロックボルト２の後端部の雄ねじ部２３に螺着されて先頭ロックボルト２の後端部にカプラ４ａが固定されて取り付けられる。

【0042】

カプラ４ａの後部には、前方に向かって漸次縮径するテーパ状の係止穴４３ａが雌ねじ部４２ａと連通するように設けられており、係止穴４３ａには後続ロックボルト３ａの柱状挿入部３２ａが挿入される。係止穴４３ａの後端部にも、後端縁に向かって漸次拡径する案内テーパ部４６ａが内周面に形成されている。

【0043】

テーパ状の係止穴４３ａの径が小さい奥側には係止穴４３ａの内周に沿って第１の係合溝４４１ａが形成され、径が大きい口元側には係止穴４３ａの内周に沿って第２の係合溝４４２ａが形成されている。係止穴４３ａの第１の係合溝４４１ａと第２の係合溝４４２ａとの間及び第２の係合溝４４２ａの手前の領域は導入内周面４５ａになっている。係止穴４３ａの後端部には、柱状挿入部３２ａの挿入の円滑性を高めるため、後端縁に向かって漸次拡径する案内テーパ部４６ａが内周面に形成されている。

【0044】

カプラ４ａの係止穴４３ａに後続ロックボルト３ａの柱状挿入部３２ａを挿入してロックボルト構造体１ａを構成する際には、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、先頭ロックボルト２の後端部に固定して取り付けられたカプラ４ａの係止穴４３ａに、後続ロックボルト３ａの柱状挿入部３２ａを挿入する。柱状挿入部３２ａの挿入時には、柱状挿入部３２ａが案内テーパ部４６ａでガイドされて導入内周面４５ａに導入されていく。そして、導入内周面４５ａのうち第１の係合溝４４１ａのすぐ手前の箇所のテーパ面で、複数並置された径が小さい第１のＣ形リング３４１ａが順次縮径されて第１の係合溝４４１ａに導入され、導入内周面４５ａのうち第２の係合溝４４２ａのすぐ手前の箇所のテーパ面で、複数並置された径が大きい第２のＣ形リング３４２ａが順次縮径されて第２の係合溝４４２ａに導入されていく（図１２（ｃ）参照）。

【0045】

更に、柱状挿入部３２ａの挿入動作によって、係止穴４３ａの第１の係合溝４４１ａに到達した並置状態の第１のＣ形リング３４１ａは弾性復元で順次拡径して第１の係合溝４４１ａに係合され、係止穴４３ａの第２の係合溝４４２ａに到達した並置状態の第２のＣ形リング３４２ａは弾性復元で順次拡径して第２の係合溝４４２ａに係合されて、後続ロックボルト３ａがカプラ４ａに取り付けられる（図１２（ｄ）、図１３参照）。即ち、先頭ロックボルト２と後続ロックボルト３ａとがカプラ４ａを介して連結され、第２実施形態のロックボルト構造体１ａが構築される。

【0046】

第２実施形態のロックボルト構造体１ａのその他の構成は第１実施形態と同様であり、又、第２実施形態のロックボルト構造体１ａも、第１実施形態と同様の施工例で施工することができ、同様の地山補強構造を構築することができる。

【0047】

第２実施形態によれば、例えばトンネルのアーチ部で斜め上方に向けてロックボルトを連結して打設するような場合にはロックボルトの軸心が分かりにくくなるが、柱状挿入部３２ａを先細りとなるテーパ柱状で形成し、係止穴４３ａをテーパ状とすることにより、先頭ロックボルト２と後続ロックボルト３ａの軸心を自然に一致させ、先頭ロックボルト２に対して後続ロックボルト３ａをより円滑に押し込むことが可能となる。また、第１のＣ形リング３４１ａの第１の係合溝４４１ａへの係合状態と、第２のＣ形リング３４２ａの第２の係合溝４４２ａへの係合状態の双方の係合状態により、ロックボルト構造体１ａの引張力に対する抵抗力をより高めることができる。その他、第２実施形態は第１実施形態と対応する構成から対応する効果を発揮することができる。

【0048】

〔本明細書開示発明の包含範囲〕
本明細書開示の発明は、発明として列記した各発明、各実施形態、各例の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な内容を本明細書開示の他の内容に変更して特定したもの、或いはこれらの内容に本明細書開示の他の内容を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な内容を部分的な作用効果が得られる限度で削除して上位概念化して特定したものを包含する。そして、本明細書開示の発明には下記内容や下記の更なる変形例も含まれる。

【0049】

例えば第１のロックボルトに相当する先頭ロックボルト２の本体部２１の形状や、第２のロックボルトに相当する後続ロックボルト３の本体部３１の形状は適宜であり、例えば図１４に示すような形状の本体部２１ｔ、３１ｔを有する先頭ロックボルト２ｔや後続ロックボルト３ｔとしてもよい。

【0050】

また、第１、第２実施形態とは逆に、第１のロックボルトに相当する先頭ロックボルトの後端部に柱状挿入部を設け、第２のロックボルトに相当する後続ロックボルトの先端部にカプラを螺着で固定して取り付け、後続ロックボルトを押し込むことにより、カプラの係止穴に先頭ロックボルトの柱状挿入部を相対的に挿入し、柱状挿入部の弾性復元したＣ形リングをカプラの係合溝に係合して、本発明のロックボルト構造体を構成してもよい。

【0051】

また、別体のカプラ４、４ａを用いずに、第１、第２実施形態のカプラ４、４ａの係止穴４３、４３ａに対応する構成を、第１のロックボルトに相当する先頭ロックボルトの後端部に、或いは第２のロックボルトに相当する後続ロックボルトの先端部に一体的に設け、後続ロックボルトの先端部或いは先頭ロックボルトの後端部に柱状挿入部を設け、係止穴に柱状挿入部を相対的に挿入し、弾性復元したＣ形リングを係止穴の係合溝に係合して、本発明のロックボルト構造体を構成してもよい。このようにすれば、カプラ４、４ａを第１又は第２のロックボルトに連結する作業も省略することができ、よりロックボルト連結作業の省人化となる。

【産業上の利用可能性】

【0052】

本発明は、長尺のロックボルト構造体をトンネルの地山に打設してトンネルを支保する際に利用することができる。

【符号の説明】

【0053】

１、１ａ…ロックボルト構造体 ２、２ｔ…先頭ロックボルト ２１、２１ｔ…本体部 ２２…剣先部 ２３…雄ねじ部 ３、３ａ、３ｔ…後続ロックボルト ３１、３１ａ、３１ｔ…本体部 ３２、３２ａ…柱状挿入部 ３３…取付溝 ３３１ａ…第１の取付溝 ３３２ａ…第２の取付溝 ３４…Ｃ形リング ３４１ａ…第１のＣ形リング ３４２ａ…第２のＣ形リング ３５、３５１ａ、３５２ａ…開口部 ３６…雄ねじ部 ４、４ａ…カプラ ４１…隔壁 ４２、４２ａ…雌ねじ部 ４３、４３ａ…係止穴 ４４…係合溝 ４４１ａ…第１の係合溝 ４４２ａ…第２の係合溝 ４５、４５ａ…導入内周面 ４６、４６ａ…案内テーパ部 １００…地山 １０１…削孔 １０２…支保領域 ２０１…ロックボルト供給装置 ２０２…ガイドセル ２０３…打設装置 Ｔ…トンネル空間

【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】