特開 2024-152171 鋼管膨張型ロックボルト及びその製造方法

(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】P2024152171

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】鋼管膨張型ロックボルト及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 20/00 20060101AFI20241018BHJP

【ＦＩ】

E21D20/00 F

E21D20/00 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023066207

(22)【出願日】2023-04-14

(71)【出願人】

【識別番号】397036217

【氏名又は名称】株式会社河戸製作所

(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

(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】稲葉 久雄

(72)【発明者】

【氏名】古賀 聖康

(72)【発明者】

【氏名】井本 厚

(72)【発明者】

【氏名】外川 雄大

(57)【要約】

【課題】高精度が要求される熟練技の溶接作業を行う必要が無く製造することができる。
【解決手段】断面視略Ｃ字形に折り込まれ、内部空間２１が先端側で閉塞されている異型鋼管本体２と、異型鋼管本体２の先端部２２に外嵌されて固定されている先端スリーブ３と、異型鋼管本体２の後端部２３に外嵌されている端末スリーブ４と、内部に加圧注入される流体Ｆの流体導入路が設けられ、異型鋼管本体２の後端面２３１に固定される流体導入部材５を備え、異型鋼管本体２の後端部２３が内部空間２１に開口するように寄せられた形状で設けられ、後端部２３の内側に形状支持リング７が圧入されていると共に、流体導入部材５の周状の前端面５１１が前記異型鋼管本体２の後端面２３１に摩擦圧接される鋼管膨張型ロックボルト１。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

断面視略Ｃ字形に折り込まれ、内部空間が先端側で閉塞されている異型鋼管本体と、
前記異型鋼管本体の先端部に外嵌されて固定されている先端スリーブと、
前記異型鋼管本体の後端部に外嵌されている端末スリーブと、
内部に加圧注入される流体の流体導入路が設けられ、前記異型鋼管本体の後端面に固定される流体導入部材とを備え、
前記異型鋼管本体の前記後端部が前記内部空間に開口するように寄せられた形状で設けられ、
寄せられた形状の前記後端部の内側に形状支持リングが圧入されていると共に、
前記流体導入部材の周状の前端面が前記異型鋼管本体の後端面に摩擦圧接されていることを特徴とする鋼管膨張型ロックボルト。

【請求項2】

前記流体導入部材の周状の前端面が前記端末スリーブの後端面に摩擦圧接されていることを特徴とする請求項１記載の鋼管膨張型ロックボルト。

【請求項3】

前記異型鋼管本体の前記後端面より前方の位置に前記形状支持リングが配置され、
前記異型鋼管本体の前記後端部の内部における前記形状支持リングより後方の位置に摩擦圧接のバリが残置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の鋼管膨張型ロックボルト。

【請求項4】

請求項１又は２記載の鋼管膨張型ロックボルトの製造方法であって、
前記異型鋼管本体の中間品である断面視略Ｃ字形に折り込まれた中間管の後端部に前記端末スリーブを外嵌し、前記端末スリーブの後端面から前記中間管の後端部を僅かに突出させる第１工程と、
前記中間管の前記後端部を前記中間管の内部空間に開口するように寄せた形状に変形する第２工程と、
寄せられた形状の前記中間管の前記後端部の内側に前記形状支持リングを圧入して、前記中間管の後端面よりも前方の位置に前記形状支持リングを配置する第３工程と、
前記中間管の前記後端部の外径よりも前部の外径が大きく、前記中間管の前記後端部の厚さよりも前部の厚さが大きい前記流体導入部材を用い、前記中間管及び前記端末スリーブを保持し、前記流体導入部材を回転させて、前記流体導入部材の周状の前端面を前記中間管の後端面に摩擦圧接する第４工程とを備えることを特徴とする鋼管膨張型ロックボルトの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、断面視略Ｃ字形に折り込まれた異型鋼管本体の両端部にスリーブが外嵌され、流体の注入圧によって地山の穿孔内で膨張させることにより地山に摩擦定着される鋼管膨張型ロックボルト及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、断面視略Ｃ字形に折り込まれた異型鋼管本体の両端部に異型鋼管本体の膨らみを規制するスリーブが外嵌され、流体の注入圧によって地山の穿孔内で異型鋼管本体を膨張させることにより地山に摩擦定着される鋼管膨張型ロックボルトが知られており、このような鋼管膨張型ロックボルトとして特許文献１の鋼管膨張型ロックボルトがある。

【0003】

特許文献１の鋼管膨張型ロックボルト１０１では、図９に示すように、異型鋼管本体１０２の先端部に筒状の先端スリーブ１０３が外嵌されて固定されていると共に、異型鋼管本体１０２の後端部に筒状の端末スリーブ１０４が外嵌されて固定されている。先端スリーブ１０３の先端付近の内周側には溶接部１０５が設けられており、溶接部１０５は、異型鋼管本体１０２の内部の空間を閉塞し、且つ異型鋼管本体１０２の先端部と先端スリーブ１０３を周状に固定するように設けられている。

【0004】

また、端末スリーブ１０４の後端付近の内周側には溶接部１０６、１０７が設けられ、溶接部１０６は異型鋼管本体１０２の後端部の断面視略Ｃ字形の形状を維持するように断面視略Ｃ字形の凹側を埋めて形成される。溶接部１０７は、異型鋼管本体１０２の注水用流路を塞がないように形成され、異型鋼管本体１０２の後端部と端末スリーブ１０４を周状に固定するように設けられる。更に、端末スリーブ１０４の後側には中空の流体導入路１０９が軸方向に延びる略筒状の雄ねじ部１０８が流体導入部材として配置され、雄ねじ部１０８の鍔部１１０が端末スリーブ１０４の後端に当接されて、雄ねじ部１０８の鍔部１１０と端末スリーブ１０４が溶接部１１１で固定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２２－１６４１１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上記鋼管膨張型ロックボルト１０１を製造する際には、異型鋼管本体１０２の注水用流路を塞がないように且つ異型鋼管本体１０２と端末スリーブ１０４との間を封止して確実に固定するように、まず第１工程の溶接作業として端末スリーブ１０４の内周側に溶接部１０６、１０７を形成し、次に第２工程の溶接作業として雄ねじ部１０８を有する流体導入部材の鍔部１１０と端末スリーブ１０４とを接合するよう溶接部１１１を形成する溶接作業が必要となるが、これらの溶接作業は高精度が求められる熟練技で行われる溶接作業となっている。

【0007】

即ち、溶接部１０７で異型鋼管本体１０２の注水用流路を塞がれると異型鋼管本体１０２は加圧注水で膨張させることができなくなり、又、異型鋼管本体１０２と端末スリーブ１０４との間の封止固定が不十分な場合には、加圧注水時に異型鋼管本体１０２と端末スリーブ１０４との間から水漏れが発生したり、異型鋼管本体１０２の膨張動作時に端末スリーブ１０４の拘束効果が不十分となって異型鋼管本体１０２自体が損傷したり溶接部１１１に負荷がかかり、異型鋼管本体１０２を適切に膨張させて地山に定着させ、要求性能であるロックボルトの引抜強度の所定値を得ることが困難となる。このため、高精度で溶接部１０６、１０７、１１１を形成し、これを全数エアチェックして製造ロット毎に実際に引張試験を行うことが必須となっている。そこで、高精度で２工程が要求される熟練技の溶接作業を行うことなく製造することができる鋼管膨張型ロックボルトが求められている。

【0008】

本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、高精度で２工程が要求される熟練技の溶接作業を行う必要が無く製造することができる鋼管膨張型ロックボルト及びその製造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】

【0009】

本発明の鋼管膨張型ロックボルトは、断面視略Ｃ字形に折り込まれ、内部空間が先端側で閉塞されている異型鋼管本体と、前記異型鋼管本体の先端部に外嵌されて固定されている先端スリーブと、前記異型鋼管本体の後端部に外嵌されている端末スリーブと、内部に加圧注入される流体の流体導入路が設けられ、前記異型鋼管本体の後端面に固定される流体導入部材とを備え、前記異型鋼管本体の前記後端部が前記内部空間に開口するように寄せられた形状で設けられ、寄せられた形状の前記後端部の内側に形状支持リングが圧入されていると共に、前記流体導入部材の周状の前端面が前記異型鋼管本体の後端面に摩擦圧接されていることを特徴とする。
これによれば、形状支持リングを用いて流体導入部材と異型鋼管本体との摩擦圧接を可能にし、流体導入部材と異型鋼管本体を摩擦圧接で固定することにより、流体導入部材と異型鋼管本体を金属の原子拡散現象を利用して高強度で固定することができる。また、流体導入部材の周状の前端面と異型鋼管本体の後端面を摩擦圧接して固定することにより、流体導入路から異型鋼管本体の内部空間に連通される流路を確実に形成することができる。摩擦圧接加工は機械の回転数、押し当てる圧力、時間という３つの要素を機械に設定することで一定品質を確保することができるため、これまでは機械化即ち一定品質を保つための数値を機械に設定しておくことが困難で高精度で２工程が要求される熟練技の溶接作業を行う必要無く鋼管膨張型ロックボルトを製造することができる。更に、高精度が要求される熟練技の溶接作業、特に流体導入部材と異型鋼管本体とを接合して後には品質検査が不可能であった端末スリーブ内周側での溶接作業が不要となることから、鋼管膨張型ロックボルトの製造品質を安定させ、製造の歩留まりを向上することができると共に、溶接する場合に溶接工程前に必要とされる異型鋼管本体と端末スリーブの溶接箇所のめっきの削り落とし工程を無くすことができ、加工工程を減らして製造効率を高めることができる。また、途中で水漏れ等の流体の漏れや異型鋼管本体や溶接部の損傷を生ずることなく、流体導入路から形状支持リングの開口を介して異型鋼管本体の内部空間へと加圧注入される流体を確実に注入することができ、異型鋼管本体を適切に膨張させて地山に定着できる鋼管膨張型ロックボルトとすることができる。

【0010】

本発明の鋼管膨張型ロックボルトは、前記流体導入部材の周状の前端面が前記端末スリーブの後端面に摩擦圧接されていることを特徴とする。
これによれば、異型鋼管本体の後端部において端末スリーブを強固に固定して移動しないように定置し、地山定着時に異型鋼管本体の適切な膨張状態を確実に得ることができる。

【0011】

本発明の鋼管膨張型ロックボルトは、前記異型鋼管本体の前記後端面より前方の位置に前記形状支持リングが配置され、前記異型鋼管本体の前記後端部の内部における前記形状支持リングより後方の位置に摩擦圧接のバリが残置されていることを特徴とする。
これによれば、摩擦圧接のバリを形状支持リングの後方位置に残置させる構成により、形状支持リングの内側に摩擦圧接のバリが形成されないようにし、形状支持リングを介して流体導入路から異型鋼管本体の内部空間に至る加圧流体の流路が塞がれてしまうことをより確実に防止することができる。従って、流体導入路から異型鋼管本体の内部空間に連通される所要の流路を確実に確保することができる。

【0012】

本発明の鋼管膨張型ロックボルトの製造方法は、本発明の鋼管膨張型ロックボルトを製造する方法であって、前記異型鋼管本体の中間品である断面視略Ｃ字形に折り込まれた中間管の後端部に前記端末スリーブを外嵌し、前記端末スリーブの後端面から前記中間管の後端部を僅かに突出させる第１工程と、前記中間管の前記後端部を前記中間管の内部空間に開口するように寄せた形状に変形する第２工程と、寄せられた形状の前記中間管の前記後端部の内側に前記形状支持リングを圧入して、前記中間管の後端面よりも前方の位置に前記形状支持リングを配置する第３工程と、前記中間管の前記後端部の外径よりも前部の外径が大きく、前記中間管の前記後端部の厚さよりも前部の厚さが大きい前記流体導入部材を用い、前記中間管及び前記端末スリーブを保持し、前記流体導入部材を回転させて、前記流体導入部材の周状の前端面を前記中間管の後端面に摩擦圧接する第４工程とを備えることを特徴とする。
これによれば、流体導入部材と異型鋼管本体と端末スリーブを一度の摩擦圧接工程でより高精度に固定して一体化することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、高精度で２工程が要求される熟練技の溶接作業を行う必要が無く鋼管膨張型ロックボルトを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】（ａ）は本発明による第１実施形態の鋼管膨張型ロックボルトの斜視説明図、（ｂ）は第１実施形態の鋼管膨張型ロックボルトへの加圧注水を説明する斜視説明図、（ｃ）は第１実施形態の鋼管膨張型ロックボルトの膨張状態を説明する斜視説明図。

【図2】（ａ）は第１実施形態の鋼管膨張型ロックボルトを凹み側から見た斜視図、（ｂ）は第１実施形態の鋼管膨張型ロックボルトの縦断面図、（ｃ）は同図（ｂ）の端末スリーブ周辺の拡大図。

【図3】（ａ）～（ｅ）は第１実施形態の鋼管膨張型ロックボルトの製造工程を説明する工程説明図。

【図4】（ａ）は端末スリーブが外嵌された異型鋼管本体の中間管の後端部を後側から見た拡大正面図、（ｂ）は端末スリーブ内で寄せられた形状に変形された中間管の後端部と圧入された形状支持リングを後側から見た拡大正面図。

【図5】（ａ）～（ｃ）は第１実施形態の鋼管膨張型ロックボルトの製造工程における摩擦接合工程を説明する工程説明図。

【図6】（ａ）は本発明による第２実施形態の鋼管膨張型ロックボルトの斜視説明図、（ｂ）は第２実施形態の鋼管膨張型ロックボルトへの加圧注水を説明する斜視説明図、（ｃ）は第２実施形態の鋼管膨張型ロックボルトの膨張状態を説明する斜視説明図。

【図7】第２実施形態の鋼管膨張型ロックボルトの端末スリーブ周辺の拡大縦断面図。

【図8】（ａ）～（ｃ）は第２実施形態の鋼管膨張型ロックボルトの製造工程における摩擦接合工程を説明する工程説明図。

【図9】従来の鋼管膨張型ロックボルトの縦断面図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

〔第１実施形態の鋼管膨張型ロックボルト〕
本発明による第１実施形態の鋼管膨張型ロックボルト１は、図１及び図２に示すように、断面視略Ｃ字形に折り込まれ、内部空間２１が先端側で閉塞されている異型鋼管本体２と、異型鋼管本体２の略円筒状の先端部２２に外嵌されて固定されている先端スリーブ３と、異型鋼管本体２の略円筒状の後端部２３に外嵌されている端末スリーブ４と、異型鋼管本体２の後端面２３１に固定される流体導入部材５を備える。

【0016】

異型鋼管本体２は、素材鋼管を全長にわたって外側から押し潰して丸めることによって形成され、更に、その後端部２３が内部空間２１に開口するように寄せられた形状で形成されている（図２（ｂ）、図３（ｃ）、図４（ｂ）参照）。異型鋼管本体２は、断面視略Ｃ字状に折り畳まれた非膨張状態から内部への加圧注水等の流体Ｆの加圧注入によって膨張状態になるものであり（図１（ｃ）参照）、異型鋼管本体２の膨張時には先端スリーブ３と端末スリーブ４とで先端部２２と後端部２３の膨張が規制される。

【0017】

先端スリーブ３の前端付近の内周側には溶接部６が設けられ、溶接部６は、異型鋼管本体２の内部空間２１の先端側を閉塞し、且つ異型鋼管本体２と先端スリーブ３とを固定するように、先端スリーブ３の内周に肉盛溶接して設けられている。なお、図示例においては異型鋼管本体２の内部空間２１の先端側の閉塞を溶接部６で行ったが、溶接部６に代えて加圧注水に耐え得るキャップを固定して閉塞する構成としてもよく、後述の第２実施形態でも同様である。

【0018】

第１実施形態における流体導入部材５は、前側に位置する前部である略円筒状又は略多角筒状の筒部５１と、後側に位置する雄ねじ部５２と、前後方向に貫通して形成された中空部５３とを有し、断面視略Ｔ字形で形成されている（図２（ｂ）、（ｃ）参照）。中空部５３は異型鋼管本体２の内部空間２１に連通するように設けられ、中空部５３は、内部に加圧注入される流体Ｆの流体導入路を構成している。

【0019】

流体導入部材５の前部に相当する筒部５１の外径は、断面視略Ｃ字形に折り込まれてから後端部２３が内部空間２１に開口するように寄せられた状態の異型鋼管本体２の後端部２３の外径よりも大きく、更に後端部２３に外嵌された端末スリーブ４の外径と略同一に形成されている。また、図示例においては流体導入部材５の前部に相当する筒部５１の厚さは、異型鋼管本体２の後端部２３の厚さよりも肉厚で形成され、更に、端末スリーブ４の厚さよりも肉厚で形成されており、本実施形態では、異型鋼管本体２の後端部２３の厚さと端末スリーブ４の厚さを合わせた厚さよりも筒部５１の厚さが肉厚になっている。

【0020】

異型鋼管本体２の寄せられた形状の後端部２３の内側には、形状支持リング７が圧入されており、形状支持リング７は、異型鋼管本体２の後端面２３１より前方の位置に配置されている（図２（ｂ）、図３（ｃ）、図４（ｂ）参照）。尚、異型鋼管本体２、先端スリーブ３、端末スリーブ４、流体導入部材５、形状支持リング７のそれぞれは、例えば全ての部材を鋼製とする等、全ての部材を同程度の強度を有する金属材とすると好適であるが、先端スリーブ３、端末スリーブ４、流体導入部材５、形状支持リング７に適用可能は範囲で他の素材を用いることも可能である。形状支持リング７を異型鋼管本体２と同程度の強度を有する鋼材等の材料で形成する場合、摩擦圧接時に異型鋼管本体２の後端部２３の略円筒状の形状を支持する観点から、異型鋼管本体２或いはその後端部２３の肉厚よりも形状支持リング７の肉厚を厚くすることが好ましい。

【0021】

流体導入部材５の筒部５１の周状の前端面５１１は、異型鋼管本体２の後端面２３１に摩擦圧接部８１で摩擦圧接されていると共に、端末スリーブ４の後端面４１に摩擦圧接部８１で摩擦圧接されている。また、異型鋼管本体２の後端部２３の内部には、形状支持リング７より後方の位置に摩擦圧接のバリ８２が残置されている。

【0022】

第１実施形態の鋼管膨張型ロックボルト１を使用する際には、地山の穿孔に鋼管膨張型ロックボルト１を挿入して配置し、例えば注水孔９２を有する注水用アダプター９１を流体導入部材５の雄ねじ部５２に被せるように取り付け、加圧注水を行って地山の穿孔内で異型鋼管本体２を膨張させて地山に摩擦定着させる。そして、異型鋼管本体２を膨張させた状態でワッシャー９３やナット９４を取り付けて地山補強構造を構築する（図１（ｂ）、（ｃ）参照）。

【0023】

また、第１実施形態の鋼管膨張型ロックボルト１を製造する際には、例えば異型鋼管本体２の中間品である断面視略Ｃ字形に折り込まれた中間管２００の後端部２２３に端末スリーブ４を外嵌し、端末スリーブ４の後端面４１から中間管２００の後端部２２３を僅かに突出させる（図３（ａ）、（ｂ）参照）。

【0024】

そして、中間管２００の後端部２２３を異型鋼管本体２の内部空間２１に相当する中間管２００の内部空間に開口するように寄せた形状に変形し、寄せられた形状の中間管２００の後端部２２３の内側において寄せた形状で広く空けられたスペースに形状支持リング７を圧入して、中間管２００の後端面よりも前方の位置に形状支持リング７を配置し、好適には摩擦圧接後の異型鋼管本体２の後端面２３１より前方の位置に形状支持リング７を配置する（図３（ｂ）～（ｄ）、図４参照）。

【0025】

更に、中間管２００の後端部２２３の外径よりも前部に相当する筒部５１の外径が大きく、中間管２００の後端部２２３の厚さよりも前部に相当する筒部５１の厚さが大きい流体導入部材５を用い、流体導入部材５をクランプ９５で保持すると共に、中間管２００と端末スリーブ４をクランプ９６で保持する（図３（ｄ）、図５（ａ）、（ｂ）参照）。

【0026】

この保持状態を維持しつつ、摩擦圧接加工機の回転数、押し当てる圧力、時間をセットして、流体導入部材５を回転させると共に、中間管２００と端末スリーブ４を回転する流体導入部材５に向かって前進させ、流体導入部材５の周状の前端面５１１を、中間管２００の後端面と端末スリーブ４の後端面４１とに摩擦圧接する（図３（ｅ）、図５（ｂ）、（ｃ）参照）。摩擦圧接時には、形状支持リング７により、中間管２００の後端部２２３の略筒状の形状が維持された状態で摩擦圧接される。また、異型鋼管本体２の内側における形状支持リング７の後方の領域は、摩擦圧接時に生ずるバリ８２が逃げる空間として機能する。

【0027】

そして、端末スリーブ４と筒部５１の外周側に形成されたバリ８３を除去した後、異型鋼管本体２の先端部２２に先端スリーブ３を外嵌して溶接部６を形成することにより、異型鋼管本体２の先端側の閉塞と先端スリーブ３の異型鋼管本体２への固定を行い、第１実施形態の鋼管膨張型ロックボルト１が得られる。尚、異型鋼管本体２の先端部２２への先端スリーブ３の外嵌、溶接部６の形成は、異型鋼管本体２の端末側の処理を行う前に行うことも可能である。

【0028】

第１実施形態によれば、形状支持リング７を用いて摩擦圧接時における異型鋼管本体２の内側への倒れ込み、接合不良を防止し、流体導入部材５と異型鋼管本体２との摩擦圧接を可能にすることができる。そして、流体導入部材５と異型鋼管本体２を摩擦圧接で固定することにより、流体導入部材５と異型鋼管本体２を金属の原子拡散現象を利用して高強度で固定することができる。

【0029】

また、流体導入部材５の周状の前端面５１１と異型鋼管本体２の後端面２３１を摩擦圧接して固定することにより、流体導入路に相当する中空部５３から異型鋼管本体２の内部空間２１に連通される流路を確実に形成することができる。摩擦圧接加工は機械の回転数、押し当てる圧力、時間という３つの要素を機械に設定することで一定品質を確保することができるため、これまでは機械化即ち一定品質を保つための数値を機械に設定しておくことが困難で高精度が２工程が要求される熟練技の溶接作業を行う必要無く鋼管膨張型ロックボルト１を製造することができる。更に、高精度が要求される熟練技の溶接作業、特に流体導入部材５と異型鋼管本体２とを接合して後には品質検査が不可能であった端末スリーブ４内周側での溶接作業が不要となることから、鋼管膨張型ロックボルト１の製造品質を安定させ、製造の歩留まりを向上することができると共に、溶接する場合に溶接工程前に必要とされる異型鋼管本体２と端末スリーブ４の溶接箇所のめっきの削り落とし工程を無くすことができ、加工工程を減らして製造効率を高めることができる。

【0030】

また、途中で水漏れ等の流体Ｆの漏れや異型鋼管本体２や溶接部の損傷を生ずることなく、流体導入路に相当する中空部５３から形状支持リング７の開口を介して異型鋼管本体２の内部空間２１へと加圧注入される流体Ｆを確実に注入することができ、異型鋼管本体２を適切に膨張させて地山に定着できる鋼管膨張型ロックボルト１とすることができる。また、異型鋼管本体２の後端部２３において端末スリーブ４を摩擦圧接部８１で強固に固定して移動しないように定置することにより、地山定着時に異型鋼管本体２の適切な膨張状態を確実に得ることができる。

【0031】

また、異型鋼管本体２の後端面２３１より前方の位置に形状支持リング７を配置し、摩擦圧接のバリ８２を形状支持リング７の後方位置に残置させる構成により、形状支持リング７の内側に摩擦圧接のバリ８２が形成されないようにし、形状支持リング７を介して流体導入路に相当する中空部５３から異型鋼管本体２の内部空間２１に至る加圧流体の流路が塞がれてしまうことをより確実に防止することができる。従って、流体導入路に相当する中空部５３から異型鋼管本体２の内部空間２１に連通される所要の流路を確実に確保することができる。

【0032】

また、上記鋼管膨張型ロックボルト１の製造方法によれば、摩擦圧接加工機に回転数、押し当てる力、時間をセットするだけで、流体導入部材５と、異型鋼管本体２及び端末スリーブ４とを一度の摩擦圧接工程でより高精度に固定し、一体化することができる。

【0033】

〔第２実施形態の鋼管膨張型ロックボルト〕
本発明による第２実施形態の鋼管膨張型ロックボルト１ａは、図６、図７及び図２に示すように、第１実施形態と同様の異型鋼管本体２と、先端スリーブ３と、端末スリーブ４と、溶接部６とが設けられていると共に、異型鋼管本体２の後端面２３１に固定される流体導入部材５ａを備える。尚、第２実施形態の鋼管膨張型ロックボルト１ａ及びその製造方法において、特に言及しない構成は第１実施形態と同様である。

【0034】

第２実施形態における流体導入部材５ａは、前側に位置する前部である略円筒状又は略多角筒状の筒部５１ａと、後側に位置する略円柱状又は略多角柱状の後部５２ａと、後方が閉塞され前方に貫通して形成された中空部５３ａと、筒部５１ａと後部５２ａとの間の外周に形成された溝部５４ａと、溝部５４ａと中空部５３ａとを繋ぐように、溝部５４ａが形成された周壁に貫通して形成された注入孔５５ａを有する（図７参照）。中空部５３ａは異型鋼管本体２の内部空間２１に連通するように設けられ、中空部５３ａ及び中空部５３ａに水等の流体Ｆを導入する注入孔５５ａは、内部に加圧注入される流体Ｆの流体導入路を構成している。

【0035】

流体導入部材５ａの前部に相当する筒部５１ａの外径は、異型鋼管本体２の後端部２３の外径よりも大きく、更に後端部２３に外嵌された端末スリーブ４の外径よりも大きく形成されている。また、流体導入部材５ａの前部に相当する筒部５１ａの厚さは、異型鋼管本体２の後端部２３の厚さよりも肉厚で形成され、更に、端末スリーブ４の厚さよりも肉厚で形成されており、本実施形態では、異型鋼管本体２の後端部２３の厚さと端末スリーブ４の厚さを合わせた厚さよりも筒部５１ａの厚さが肉厚になっている。流体導入部材５ａの素材には第１実施形態における流体導入部材５と同様のものを用いることができる。

【0036】

異型鋼管本体２の寄せられた形状の後端部２３の内側には、形状支持リング７が圧入されており、形状支持リング７は、異型鋼管本体２の後端面２３１より前方の位置に配置されている（図７、図８（ｃ）参照）。流体導入部材５ａの筒部５１ａの周状の前端面５１１ａは、異型鋼管本体２の後端面２３１に摩擦圧接部８１ａで摩擦圧接されていると共に、端末スリーブ４の後端面４１に摩擦圧接部８１ａで摩擦圧接されている。また、異型鋼管本体２の後端部２３の内部には、形状支持リング７より後方の位置に摩擦圧接のバリ８２ａが残置されている。

【0037】

第２実施形態の鋼管膨張型ロックボルト１ａを使用する際には、鋼管膨張型ロックボルト１ａを、予め端末スリーブ４の外径よりも大きく形成された流体導入部材５ａの前部に相当する筒部５１ａに引っ掛けるようにワッシャー９３ａを通した状態で地山の穿孔に挿入して配置し、例えば注水孔９２ａを有する注水用アダプター９１ａを流体導入部材５ａに被せるように取り付け、加圧注水を行って地山の穿孔内で異型鋼管本体２を膨張させて地山に摩擦定着させる。そして、異型鋼管本体２を膨張させた状態でワッシャー９３ａをロックボルト打設面に配置させ、端末スリーブ４が穿孔内に配置され流体導入部材５ａのみがトンネル空間側に突出するように地山補強構造を構築する（図６（ｂ）、（ｃ）参照）。

【0038】

また、第２実施形態の鋼管膨張型ロックボルト１ａを製造する際には、例えば第１実施形態と同様の製造工程を用い、中間管２００の後端部２２３に端末スリーブ４を外嵌して端末スリーブ４の後端面４１から中間管２００の後端部２２３を僅かに突出させ、中間管２００の後端部２２３を異型鋼管本体２の内部空間２１に相当する中間管２００の内部空間に開口するように寄せた形状に変形し、寄せられた形状の中間管２００の後端部２２３の内側において寄せた形状で広く空けられたスペースに形状支持リング７を圧入して、中間管２００の後端面よりも前方の位置に形状支持リング７を配置し、好適には摩擦圧接後の異型鋼管本体２の後端面２３１より前方の位置に形状支持リング７を配置する（図３（ａ）～（ｄ）、図４、図８（ａ）参照）。

【0039】

更に、流体導入部材５ａを用い、流体導入部材５ａをクランプ９５ａで保持すると共に、中間管２００と端末スリーブ４をクランプ９６ａで保持する（図８（ａ）、（ｂ）参照）。この保持状態を維持しつつ、摩擦圧接加工機の回転数、押し当てる圧力、時間をセットして、流体導入部材５ａを回転させると共に、中間管２００と端末スリーブ４を回転する流体導入部材５ａに向かって前進させ、流体導入部材５ａの周状の前端面５１１ａを、中間管２００の後端面と端末スリーブ４の後端面４１とに摩擦圧接する（図８（ｂ）、（ｃ）参照）。摩擦圧接時には、形状支持リング７により、中間管２００の後端部２２３の略筒状の形状が維持される。

【0040】

そして、端末スリーブ４と筒部５１の外周側に形成されたバリを除去した後、異型鋼管本体２の先端部２２に先端スリーブ３を外嵌して溶接部６を形成することにより、異型鋼管本体２の先端側の閉塞と先端スリーブ３の異型鋼管本体２への固定を行い、第２実施形態の鋼管膨張型ロックボルト１ａが得られる。尚、第２実施形態でも、異型鋼管本体２の先端部２２への先端スリーブ３の外嵌、溶接部６の形成は、異型鋼管本体２の端末側の処理を行う前に行うことも可能である。

【0041】

第２実施形態でも、第１実施形態と対応する構成から対応する効果を得ることができる。

【0042】

〔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。

【0043】

例えば本発明における流体導入部材の構成は、第１、第２実施形態における流体導入部材５、５ａに限定されず、内部に加圧注入される流体の流体導入路が設けられ、周状の前端面が異型鋼管本体の後端面に摩擦圧接で固定されるものであれば適宜である。また、本発明の鋼管膨張型ロックボルトにおいて、内部空間が先端側で閉塞されている異型鋼管本体の内部空間の先端側を閉塞する構成、異型鋼管本体の先端部に外嵌する先端スリーブを固定する構成はそれぞれ適宜である。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本発明は、地山の穿孔内で膨張させて地山に摩擦定着させる鋼管膨張型ロックボルトに利用することができる。

【符号の説明】

【0045】

１、１ａ…鋼管膨張型ロックボルト ２…異型鋼管本体 ２１…内部空間 ２２…先端部 ２３…後端部 ２３１…後端面 ２００…中間管 ２２３…後端部 ３…先端スリーブ ４…端末スリーブ ４１…後端面 ５、５ａ…流体導入部材 ５１、５１ａ…筒部 ５１１、５１１ａ…前端面 ５２…雄ねじ部 ５２ａ…後部 ５３、５３ａ…中空部 ５４ａ…溝部 ５５ａ…注入孔 ６…溶接部 ７…形状支持リング ８１、８１ａ…摩擦圧接部 ８２、８２ａ、８３…バリ ９１、９１ａ…注水用アダプター ９２、９２ａ…注水孔 ９３、９３ａ…ワッシャー ９４…ナット ９５、９５ａ、９６、９６ａ…クランプ Ｆ…流体 １０１…鋼管膨張型ロックボルト １０２…異型鋼管本体 １０３…先端スリーブ １０４…端末スリーブ １０５、１０６、１０７…溶接部 １０８…雄ねじ部 １０９…流体導入路 １１０…鍔部 １１１…溶接部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】