特許 7104637 ロックボルトの施工方法

(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】

(24)【登録日】2022-07-12

(45)【発行日】2022-07-21

(54)【発明の名称】ロックボルトの施工方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 20/00 20060101AFI20220713BHJP

【ＦＩ】

E21D20/00 F

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019000905

(22)【出願日】2019-01-07

(65)【公開番号】P2020111872

(43)【公開日】2020-07-27

【審査請求日】2021-09-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(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】100179213

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 未知子

(74)【代理人】

【識別番号】100170542

【弁理士】

【氏名又は名称】桝田 剛

(72)【発明者】

【氏名】水野 史隆

(72)【発明者】

【氏名】坂井 一雄

(72)【発明者】

【氏名】谷 卓也

(72)【発明者】

【氏名】岡部 正

(72)【発明者】

【氏名】井本 厚

【審査官】石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－００６８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７６２８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２３５８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０５５４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５２８４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３３９３５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ ２０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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が少なくとも一つ軸方向に連結されたロックボルトを準備するステップと、
トンネルの内壁面に複数の削孔を形成し、当該各削孔に前記ロックボルトを挿入するステップと、
前記各ロックボルトにおいて、所定の注水圧以下で、前記内部空間に加圧流体を注入することで、前記各膨張式管を径方向に膨張させ、前記トンネルの地山に一次定着させるステップと、
前記地山の変位を測定し、当該変位が所定条件を充足したとき、前記各ロックボルトにおいて、前記注水圧より高い圧力で、前記内部空間に加圧流体を注入することで、前記各膨張式管を径方向に膨張させ、前記トンネルの地山に二次定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2】

前記所定の条件は、前記変位が所定の基準値より大きくなったときである、請求項１に記載のロックボルトの施工方法。

【請求項3】

前記所定の条件は、前記変位の速度が所定の基準値以下になったときである、請求項１に記載のロックボルトの施工方法。

【請求項4】

前記地山の変位は、前記トンネルの断面において、いずれか２点を結ぶ少なくとも一つの基準線の変位である、請求項１から３のいずれかに記載のロックボルトの施工方法。

【請求項5】

前記各膨張式管は、外周面の軸方向に延びる少なくとも一つの凹部を備え、前記内部空間に加圧流体を注入することで、前記凹部が小さくなるように膨張するように構成され、
前記二次定着時に、前記凹部の一部が残存した状態とな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、ロックボルトの施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

図１４に示すように、ロックボルト１０が打設される山岳トンネルの施工においては、例えば、トンネル周辺の地山が矢印のようにトンネル５００の内部側に押し出され、トンネル５００の壁面が変形することがある。このような問題に対しては、例えば、特許文献１、特許文献２のようなロックボルトが提案されている。

【0003】

特許文献１に開示されたロックボルトは、安定した深部の地山で定着をさせながら、緩みの大きい領域（例えば、トンネルの壁面の近傍）をウレタン系の注入材で地盤改良するように施工される。一方、特許文献２は、地山の変形が予測以上に大きい場合にロックボルトの全長が大きく伸びるように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１５０２６３号公報

【文献】特開２０１７－１８６９０２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１のロックボルトは、トンネルの壁面が押し出してこないように地山改良をするものであるところ、地山改良しても押し出しが止まらないような大変形が生じる地山の場合には、例えば、図１７に示すように、ロックボルト１０が定着する深部とワッシャー５との間で大きな引張力が生じるおそれがあり、これによってロックボルト１０が破断し、結果的にロックボルト１０が機能しない懸念がある。

【0006】

一方、特許文献２のロックボルトは、地山の押し出しに対し、ロックボルトの全長が伸びることで、ロックボルトの破断が防止されるが、ロックボルトの構造が極めて複雑であるため、コストが高いという問題がある。また、ロックボルトの構造が複雑なため、例えば、初期のボルトの伸長については、ボルト材に設けられたネジ山とモルタルの付着耐力に依存し、変形に追従する過程ではモルタルをボルト材のスリーブ部で押しつぶしながら滑るという構造となっており、地山支保能力のコントロールが難しいという問題もある。

【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、大変形が生じ得る地山に対しても低コストでロックボルトの機能を最大限に発揮し得る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】

【0008】

本発明に係るロックボルトの施工方法は、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が少なくとも一つ軸方向に連結されたロックボルトを準備するステップと、トンネルの内壁面に複数の削孔を形成し、当該各削孔に前記ロックボルトを挿入するステップと、前記各ロックボルトにおいて、所定の注水圧以下で、前記内部空間に加圧流体を注入することで、前記各膨張式管を径方向に膨張させ、前記トンネルの地山に一次定着させるステップと、前記地山の変位を測定し、当該変位が所定条件を充足したとき、前記各ロックボルトにおいて、前記注水圧より高い圧力で、前記内部空間に加圧流体を注入することで、前記各膨張式管を径方向に膨張させ、前記トンネルの地山に二次定着させるステップと、を備えている。

【0009】

この構成によれば、次の効果を得ることができる。例えば、ロックボルトを地山に対して強固に定着させると、地山が大変形したときには、ロックボルトに過大な引張力が生じたりねじ山が潰れてナットが脱落する等で損傷するおそれがある。これに対して、本願発明では、膨張式管を有するロックボルトを二段階で膨張させることで、地山に定着させるようにしている。すなわち、一次定着では、ロックボルトの膨張状態を抑えることで、ロックボルトと地山との摩擦力を小さくし、これによって、地山の変形をある程度抑えつつ、地山に大変形が生じたときには、ロックボルトをその大変形に追従させるようにして、地山の変形を少しづつ許容する。したがって、地山の大きな変形によって、ロックボルトが損傷するのを防止することができる。そして、地山の変位が所定条件を充足したと判断したときには（例えば、地山の変位が基準値よりも大きくなったとき、或いは変位が収束したとき）、ロックボルトをさらに膨張させることで、ロックボルトと地山との摩擦力が大きくなるように二次定着を行うようにしている。

【0010】

このように本発明においては、汎用的な膨張式管を有するロックボルトを用い、二段階で定着を行うことで、一次定着状態では地山をある程度押さえながら少しづつ地山変形を許容し、変位が収束したところで二次定着させたり、或いは基準値を超えるような変位に対して二次定着で地山を押さえたり、という地山支保のコントロールが可能な為、大変形の可能性の高い地山に対し、ロックボルトを効率的に作用させることができる。したがって、大変形が生じ得る地山に対しても低コストでロックボルトの機能を最大限に発揮させることが可能となる。

【0011】

上記ロックボルトの施工方法において、前記所定の条件は、地山やトンネルの状態に基づいて、適宜決定すればよいが、例えば、トンネルの前記変位が所定の基準値より大きくなったときとすることができる。

【0012】

あるいは、前記所定の条件は、前記変位の速度が所定の基準値以下になったときとすることもできる。

【0013】

上記ロックボルトの施工方法において、前記地山の変位は、特には限定されないが、前記トンネルの断面において、いずれか２点を結ぶ少なくとも一つの基準線の変位とすることができる。

【0014】

上記ロックボルトの施工方法において、前記各膨張式管は、外周面の軸方向に延びる少なくとも一つの凹部を備え、前記内部空間に加圧流体を注入することで、前記凹部が小さくなるように膨張するように構成され、前記二次定着時に、前記凹部の一部が残存した状態となるように構成することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、大変形が生じ得る地山に対しても低コストでロックボルトの機能を最大限に発揮することを提供することができる他、初期のボルトの伸長の量を加圧流体による一次定着の圧力で容易にコントロールできる。地山の変形に追従してボルト材が一定の荷重を保ったまま滑動した後、滑りを止めて再度地山を支保する際には、加圧流体による二次定着を行うのみでよい。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係るロックボルトの施工方法に用いるロックボルトの分解斜視図である。

【図2】図１の側面図である。

【図3】図１のロックボルトの施工方法を示す側面図である。

【図4】図１のロックボルトの施工方法を示す側面図である。

【図5】図１のロックボルトの施工方法を示す側面図である。

【図6】注水システムのブロック図である。

【図7】図１のロックボルトの施工方法を示すフローチャートである。

【図8】図１のロックボルトの施工の過程を示す異形管の断面図である。

【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】トンネルの基準線の例を示す断面図である。

【図14】ロックボルトを用いたトンネルの施工方法を示す断面図である。

【図15】本発明で用いられるロックボルトの他の例を示す斜視図である。

【図16】図１５のロックボルトを用いた施工方法を示す断面図である。

【図17】従来のロックボルトを用いたトンネルの施工方法における地山の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に係るロックボルトの施工方法の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態の施工方法に用いるロックボルトの分解斜視図、図２は図１の側面図である。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「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。

【0018】

＜１．ロックボルトの構造＞
図１及び図２に示すように、本実施形態に係るロックボルト１０は、鋼管によって長尺状に形成された異形管（膨張式管）１を備えている。そして、この異形管１の先端には、先端スリーブ２が取り付けられており、異形管１の先端部を閉じている。一方、異形管１の後端には、円筒状の後端スリーブ３が取り付けられている。さらに後端スリーブ３の後部には、液体を注入するための注水アダプタ４が着脱自在に取り付けられるようになっている。その他、このロックボルト１０を地山に打設するために、板状のワッシャー５、ナット６、全ネジボルト７が準備される。以下、各部材について詳細に説明する。

【0019】

異形管１は、次のように形成される。図１に示すように、まず、内部空間１０１を有する中空の円筒状の鋼管を押圧して板状にした後、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字状に形成される。なお、鋼管は、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２～４ｍｍ程度のものを用いる。また、鋼管の内部空間１０１に流体が流入できるように、鋼管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。

【0020】

先端スリーブ２は、円筒状に形成された固定部２１と、この固定部２１の先端を閉じるように一体的に取り付けられた円錐状の先端部２２と、で構成されている。そしで、固定部２１に、上述した異形管１の先端部を挿入し、溶接などで固定する。こうして、先端スリーブ２は、異形管１の先端の凹部１０２及び内部空間１０１を液密に閉じるようになっている。

【0021】

後端スリーブ３は、円筒状に形成された固定部３１と、この固定部３１の後端に一体的に連結された円筒状の連結部３２とを有し、これらの内部空間が軸方向に連通するように、全体として円筒状に形成されている。固定部３１には、異形管１の後端部が挿入され、溶接などで固定されるようになっている。連結部３２の内壁面には、雌ねじ３３が形成されており、この雌ねじ３３に、次に説明する注水アダプタ４が取り付けられる。

【0022】

注水アダプタ４は、円柱状の本体部４１と、この本体部４１の先端側に固定された雄ねじ部４２と、を有している。雄ねじ部４２は、中空に形成されるとともに、後端スリーブ３の雌ねじに螺合するようになっている。本体部４１の側面には注水孔４３が形成されており、この注水孔４３は、雄ねじ部４２の内部空間に連通している。したがって、注水孔４３から注入された液体は、雄ねじ部４２を通り、後端スリーブ３を介して異形管１の内部空間１０１に注入されるようになっている。また、本体部４１の外周面には、工具を把持するための凹部４４が形成されている。

【0023】

以下、ロックボルト１０の施工の手順の概要のみ説明し、詳細に施工方法は後述する。図３は、後端スリーブ３に注水アダプタ４が取り付けられ、さらに後述するポンプ８３のホース８３１に取り付けられたカップリング９を、注水アダプタ４に取り付けた状態を示す側面図である。この状態で、ロックボルト１０は、削孔５０２に挿入されている。そして、ポンプ８３から圧送される液体（水など）が、ホース８３１、カップリング９、注水アダプタ４を介して、後端スリーブ３から異形管１の内部空間１０１に注入される。詳細は後述するが、これにより、異形管が注入された液体によって膨張し、異形管１の外周面が削孔内壁面に密着する。

【0024】

図４及び図５は、注水が完了した後、ロックボルト１０を地山に固定するときの作業図である。まず、図４に示すように、異形管１の内部空間１０１から液体を排出した後、注水アダプタ４を後端スリーブ３から取り外し、後端スリーブ３の雌ねじ３３に全ネジボルト７を螺合する。続いて、全ネジボルト７のワッシャー５の貫通孔を挿通した後、ワッシャー５を削孔の開口周縁の地山表面に当接しつつ、ナット６を全ネジボルト７に螺合し、ワッシャー５を締め付ける。こうして、ロックボルト１０が地山に固定される。

【0025】

なお、上記のようなロックボルト１０は、セメントモルタル等の定着材の注入やその硬化を待つことなく直ちに摩擦定着可能なロックボルトとして公知であり、汎用品を用いることができる。

【0026】

＜２．注水システムの概要＞
次に、上記ロックボルト１０に液体を注入するためのシステム８について、図６を参照しつつ説明する。図６は、注水システムのブロック図である。

【0027】

図６に示すように、この注水システム８は、筐体８１と、その内部に配置されたモータ８２及びポンプ８３と、これらモータ８２及びポンプ８３を制御する制御部８４を備えている。また、筐体８１には、モータ８２及びポンプ８３を操作するための操作盤８５が設けられている。

【0028】

ポンプ８３は、モータ８２によって駆動され、ポンプ８３に接続されたホース８３１から液体を圧送するようになっている。制御部８４は、駆動制御部８４１、圧力検知部８４２、タイムカウンタ８４３、及びインバータ異常検知部（ＩＮＶ異常制御部）８４４を備えている。駆動制御部８４１は、モータ８２の回転数などの出力を制御する。圧力検知部８４３は、ポンプ８３から圧送される液体の圧力を検知するものであり、駆動制御部８４１は、圧力検知部８４３が検知した圧力に応じてモータ８２の回転数を制御できるようになっている。また、インバータ異常検知部８４４は、モータ８２の動作異常を検知するものである。

【0029】

操作盤８５には、状態表示ランプ８５１、ポンプ運転スイッチ８５２、ポンプ停止スイッチ８５３、圧力表示部８５４、運転時間表示部８５５、及び注水圧切替スイッチ８５６が設けられ、作業者が操作を行ったり、ポンプ８３の状態を視認できるようになっている。例えば、ポンプ運転スイッチ８５２を押下すると、制御部８４によってモータ８２が駆動し、ポンプ８３から液体が圧送される。そして、ポンプ停止スイッチ８５３を押下すると、モータ８２の駆動が停止し、ポンプ８３による液体の圧送が停止する。状態表示ランプ８５１は、ポンプ８３の運転及び停止を表示するランプである。圧力表示部８５４は、圧力検知部８４３によって検知された液体の圧力を表示する。運転時間表示部８５５は、制御部８４のタイムカウンタ８４２で計測された運転時間を表示する。また、注水圧切替スイッチ８５６は、圧送する液体の注水圧を「低」及び「高」の２段階に切り替えることができるようになっている。この圧力は、特には限定されないが、例えば、「低」では注水圧を２７ＭＰａ、「高」では注水圧を３２ＭＰａに設定することができる。

【0030】

＜３．ロックボルトの施工方法＞
次に、ロックボルトの施工方法について、図７～図１２を参照しつつ説明する。図７はロックボルトの施工方法を示すフローチャート、図８は施工中における異形管の断面形状の変化を示す断面図、図９～図１２はロックボルトの施工を示す断面図である。

【0031】

まず、図９に示すように、トンネルの内壁面５０１に複数の削孔５０２を形成し（ステップＳ１）、各削孔５０２に上述したロックボルト１０を挿入する（ステップＳ２）。このとき、後端スーブ３には、注水アダプタ４を取り付けておき、削孔５０２の開口から注水アダプタ４が突出するようにする。このときの異形管１の断面は、図８（ａ）に示すとおりであり、異形管１の外周面は削孔５０２の内壁面には密着していない。次に、図１０に示すように、注水システム８のホース８３１を注水アダプタ４の注水孔４３に連結する。

【0032】

続いて、注水システム８の注水圧切替スイッチ８５６を「低」にした後（ステップＳ３）、ポンプ運転スイッチ８５２を押下する（ステップＳ４）。これにより、ポンプ８３から低圧の液体が圧送され、異形管１の内部空間１０１に液体が注入される。これを一次注水加圧と称することとする（ステップＳ５）。これにより、図８（ｂ）に示すように、異形管１の凹部１０２が小さくなるとともに、内部空間１０１が膨張する。こうして、異形管１の外周面が削孔５０２の内壁面に密着し、これを押圧する。そして、注水圧が所定値を超えるまで、液体の圧送を続け（ステップＳ６のＮＯ）、設定値を超えると（ステップＳ６のＹＥＳ）、駆動制御部８４１はモータ８２の回転を停止させ、ポンプ８３からの注水が停止する。そこで作業者は、ポンプ停止スイッチ８５３を押下し、ロックボルト１０の膨張作業を中止する。以下では、この状態を一次膨張と称することとする。一次膨張では、異形管１は完全には膨張しておらず、後述する二次膨張によってさらに膨張する。

【0033】

次に、注水アダプタ４を後端スリーブ３から取り外し、異形管１内の液体を排出する。続いて、図４及び図５で示したとおり、ナット６を全ネジボルト７に螺合し、ワッシャー５を締め付ける。こうして、ロックボルト１０が地山に固定され、一次定着が完了する（ステップＳ７）。一次定着では、ロックボルト１０の膨張状態を抑えることで、ロックボルト１０と地山との摩擦力を小さくし、これによって、地山の変形をある程度押さえながら、ロックボルト１０を地山の大変形に追従して移動させ、少しづつ地山変形を許容することができる。

【0034】

ところで、トンネル掘進作業においては、常時トンネル５００内の計測作業が行われており、本発明においてはロックボルト５０の一次定着及び二次定着のタイミングに断面計測結果を使用する。例えば、図１３（ａ）に示すように、トンネル５００の底壁５０３付近とその上方とで水平に延びる平行な基準線Ａ，Ｂを規定し、これら基準線Ａ，Ｂの長さを測定する。基準線Ａ，Ｂの両端は、トンネル５００の内壁面５０１と接する位置である。すなわち、基準線Ａ，Ｂの長さは、トンネル５００の幅方向の長さである。あるいは、図１３（ｂ）に示すように、基準線Ｂの両端と、トンネル内壁面５０１の最上部とをそれぞれ結ぶ斜めの基準線Ｃ，Ｄを規定し、その長さを測定する。

【0035】

このようにして、ロックボルト１０を打設した直後のトンネル５００の内部空間の形状の一部を測定し、これを初期値とする。但し、上述した基準線Ａ～Ｄは一例であり、トンネル５００の変位の測定のために適した箇所の長さであれば、他の寸法を測定することもできる。また、基準線Ａ～Ｄを測定する時期は、ロックボルト１０の施工前であってもよい。

【0036】

続いて、ロックボルト１０が一次定着された後、上記基準線Ａ～Ｄを経時的に測定し、初期値からの変位が基準値を超えたときには（ステップＳ８のＹＥＳ）、地山の変位が大きくなったとして、ロックボルト１０の二次膨張を行う。

【0037】

このときの変位の判断は、特には限定されないが、例えば、図１３（ａ）を採用する場合には、基準線Ａ，Ｂのいずれが基準値を超えたときに、図１３（ｂ）を採用する場合には、基準線Ａ～Ｄのいずれかが基準値を超えたときに二次膨張を行うようにすることができる。基準値は、トンネル５００や地山の状態により適宜決定できるが、例えば９０ｍｍ（初期値に対して９０ｍｍの変位が生じた時点）とすることができる。

【0038】

このようにトンネル５００に基準値を超える変位が生じたときには、例えば、図１１に示すように、地山がワッシャー５を押圧し、このときロックボルト１０は定着材で定着されていない摩擦定着タイプの為、ロックボルト１０が地山を拘束せずに変位に追従してその分地山変形が許容され、トンネル５００の内部空間が狭まったと考えられる。したがって、二次注水を行い、ロックボルト１０を二次膨張させる。

【0039】

二次膨張を行うには、ワッシャー５、ナット６、全ネジボルト７をロックボルト１０から取り外し、その後、注水アダプタ４を後端スリーブ３に取り付ける。そして、図１２に示すとおり、ポンプ８３のホース８３１をカップリング９を介して注水アダプタ４に連結し、注水を行う（ステップＳ１０）。このとき、注水システム８の注水圧切替スイッチ８５６を「高」にした後（ステップＳ１１）、ポンプ運転スイッチ８５２を押下する（ステップＳ１２）。これにより、ポンプ８３から高圧の液体が圧送され、異形管１の内部空間１０１に液体が注入される。これを二次注水加圧と称することとする（ステップＳ１３）。これにより、異形管１の内部空間１０１がさらに膨張し、図８（ｃ）に示すように、凹部１０２がさらに小さくなり、異形管１の外周面が削孔５０２の内壁面をさらに押圧する。こうして、ロックボルト１０が削孔内壁面に強固に固定される。

【0040】

そして、注水圧が設定値を超えるまで、液体の圧送を続け（ステップＳ１４のＮＯ）、設定値を超えると（ステップＳ１４のＹＥＳ）、駆動制御部８４１はモータ８２の回転を停止させ、ポンプ８３からの注水を停止する。その後、上述したのと同様に、注水アダプタ４を取り外し、後端スリーブ３に全ネジボルト７を取り付ける。そして、全ネジボルト７をワッシャー５に挿通させた後、ナット６でワッシャー５を締め付けると、ロックボルト１０が地山に固定され、二次定着が完了する（ステップＳ１５）。

【0041】

なお、二次定着を行うための判断としては、上記のように、地山の変位が基準値を超えた場合ではなく（ステップＳ８のＮＯ）、地山の変位が収束したと判断したとき（ステップＳ９のＹＥＳ）にも二次定着を行う。例えば、基準線Ａ～Ｄの変位の速度が、１～３ｍｍ／月以内になった場合には、地山の変位が収束したとして、二次定着を行う。但し、地山の変位の収束の判断はこれに限定されない。

【0042】

＜３．特徴＞
以上のように、本実施形態によれば、ロックボルト１０を二段階で膨張させることで、地山に定着させるようにしている。すなわち、一次膨張では、ロックボルト１０の膨張状態を抑えることで、ロックボルト１０と地山との摩擦力を小さくしている。これによって、地山の変形をある程度押さえながら少しづつ地山変形を許容する。したがって、例えば、図１１に示すように、地山が大きく変形したとしても、ロックボルト１０に過大な引張力が生じたりねじ山が潰れてナットが脱落する等で損傷するのを防止することができる。そして、地山の変位が所定条件を充足したと判断したときには、ロックボルト１０を二次膨張させることで、ロックボルト１０と地山との摩擦力が最大限になるようにしている。そのため、一次定着状態では地山の変形をある程度許容し、変位が収束したところで二次定着させたり、或いは基準値を超えるような大きな変位に対して二次定着で地山を押さええたり、という地山支保のコントロールが可能な為、大変形が生じる地山でも、ロックボルト１０を破断させることがない。

【0043】

以上のような施工方法では、特殊なロックボルトを用いるのではなく、汎用的な膨張式のロックボルトを用いることができる。したがって、大変形が生じ得る地山に対しても低コストでロックボルト１０の機能を最大限に発揮させることが可能となる。

【0044】

＜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。

【0045】

上記実施形態で示したロックボルトは一例であり、本発明に係る膨張式管はこれに限定されず、種々の態様が可能である。すなわち、液体の注入により、少なくとも二段階で膨張し、削孔内壁面に密着させることができるような膨張式管であれば、特には限定されない。例えば、上記実施形態では、異形管１には軸方向に延びる凹部１０２が１つだけ形成されているが、異形管１の構造は特には限定されない。例えば、２箇所以上に凹部を形成した異形管であってもよい。また、先端スリーブ２、後端スリーブ３、注水アダプタ４等の構成は特には限定されない。

【0046】

上記実施形態では、ロックボルト１０を１本の異形管１で構成しているが、複数の異形管１を連結スリーブを介して軸方向に連結したものであってもよい。この場合、連結スリーブは、中空であり、隣接する異形管１において液体が流通できるようになっていれば、末端の異形管１から液体を圧送したときに、連結された全ての異形管１を膨張させることができる。

【0047】

さらに、ロックボルト１０は、図１５に示すように、雌ねじ３３を備えた後端スリーブ３に替えて、中空雄ねじ付スリーブ３’を備えたものでも良い。中空雄ねじ付スリーブ３’は、全ネジボルト７と同等のねじ径の雄ねじ部３５を備え、雄ねじ部３５の内部は中空部３６となって、中空部３６は異形管１の内部空間１０１と連通している。

【0048】

中空雄ねじ付スリーブ３’には、雌ねじタイプの注水アダプタ４’をねじ込むことが出来、注水アダプタ４’の注水孔４４は、中空部３６と連通し、カップリング９を接続して異形管１の内部空間１０１に注水を行うことが出来る。

【0049】

中空雄ねじ付スリーブ３’を備えたロックボルト１０は、ワッシャー５、ナット６を嵌めた状態のまま、注水膨張作業を行うことができる。

【0050】

即ち、ロックボルトの一次定着後に大変形が生じている地山では、図１６に示すように、地山からの押し出し力をナット６で押さえられたワッシャー５が支えているため、この状態で二次膨張の作業の為にナット６、ワッシャー５をはずすのは、施工性がよくない。そこで、中空雄ねじ付スリーブ３’を備えたロックボルトであれば、ナット６、ワッシャー５を嵌めた状態のまま二次膨張作業のために注水アダプタ４’を嵌めて、異形管１を二次膨張させることが可能となる為、安全で且つ施工性が良い。

【0051】

また、上述した注水システム８は、一例であり、ロックボルト１０を少なくとも二段階で膨張できるように液体を圧送できるものであれば特には限定されない。

【0052】

上記実施形態では、地山の変位が基準値以上になったとき、あるいは地山の変位が収束したと判断したときに、二次定着を開始しているが、このような二次定着を開始するための要件が、本発明に係る「所定の条件を充足したとき」となる。但し、この所定の条件は、トンネルやロックボルトの態様に応じ、適宜変更することができる。

【符号の説明】

【0053】

１ ：異形管
１０ ：ロックボルト
１０１ ：内部空間
５００ ：トンネル
５０２ ：削孔

【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】