特許 7467006 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-05

(45)【発行日】2024-04-15

(54)【発明の名称】ロックボルト及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 20/00 20060101AFI20240408BHJP

【ＦＩ】

E21D20/00 F

E21D20/00 K

E21D20/00 J

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020152660

(22)【出願日】2020-09-11

(65)【公開番号】P2022046984

(43)【公開日】2022-03-24

【審査請求日】2023-07-10

(73)【特許権者】

【識別番号】592197968

【氏名又は名称】サンライズ工業株式会社

(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】100109243

【弁理士】

【氏名又は名称】元井 成幸

(72)【発明者】

【氏名】福田 聡

(72)【発明者】

【氏名】大道 敦

【審査官】石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－３１４９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２１０７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１３３４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３１２８８５２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ ２０／００

Ｅ０２Ｄ ５／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸部の打設方向における後側に前記軸部に対してフランジ状に突出する首部が形成され、
前記首部の先端が前記軸部に外挿される支圧プレートを押圧可能に設けられていると共に、
前記首部の後側に前記首部に対して少なくとも一部がフランジ状に突出する頭部が形成され、
引抜試験治具を取付可能な前記頭部が前記首部及び前記軸部と一体的に形成されていることを特徴とするロックボルト。

【請求項2】

前記頭部が略楕円鍔状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のロックボルト。

【請求項3】

請求項１又は２記載のロックボルトの製造方法であって、
前記軸部の外形状と外周サイズを有する棒鋼材の一方の端部に、熱間鍛造で前記首部と前記頭部を形成することを特徴とするロックボルトの製造方法。

【請求項4】

請求項１又は２記載のロックボルトの施工方法であって、
前記ロックボルトの前記軸部に先端側から支圧プレートを外挿する第１工程と、
前記支圧プレートを前記首部の先端で押すように前記ロックボルトを地山に打設する第２工程を備えることを特徴とするロックボルトの施工方法。

【請求項5】

請求項１又は２記載のロックボルトが打設される地山補強構造であって、
前記軸部に外挿された前記支圧プレートが、前記首部の先端と、地山若しくは吹付コンクリートの被打設面との間に介在する状態で、前記ロックボルトが地山に打設されていることを特徴とする地山補強構造。

【請求項6】

請求項５の地山補強構造で打設されている前記ロックボルトの引抜試験方法であって、
打設された状態の前記ロックボルトの前記頭部に引抜試験治具を係合して取り付ける第１工程と、
前記引抜試験治具を介して前記頭部に引抜方向の力を加え、前記ロックボルトの引抜耐力を認識する第２工程を備えることを特徴とする引抜試験方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばトンネル空間の支保に用いられるロックボルト及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的なトンネルでは、図８及び図９に示すように、トンネルの掘削面１０１に沿って吹付コンクリート１０２が打設され、吹付コンクリート１０２から周囲の地山１０３にロックボルト１０４が放射状に打設される。各ロックボルト１０４は、定着材１０５で地山１０３に定着されると共に、外挿された支圧プレート１０６が吹付コンクリート１０２に密着するように、後端部の雄ねじ１０７にナット１０８が嵌められる。そして、放射状に打設されたロックボルト１０４によってトンネル周囲の地山１０３に構築されたアーチ構造１０９により、トンネル空間１１０が支保される。

【0003】

地山１０３に打設、定着されたロックボルト１０４は、地山１０３が押し出してこようとする力Ｆに対して、ロックボルト１０４に生ずる引張方向の軸力Ｔによって抗することにより、アーチ構造１０９が壊れないように支保する。このようなロックボルト１０４の機能を発現するには、ロックボルト１０４が地山１０３に所要の引抜耐力を有する状態で強固に定着されていることが重要となる。更に、ロックボルト１０４が破断しないことや、支圧プレート１０６が吹付コンクリート１０２に密着するようにロックボルト１０４にナット締めがされていることも必要となる。

【0004】

また、特許文献１では、ロックボルトの施工におけるナット締めの作業を省略するため、ロックボルトの後端部に円形の平鋼板からなるプレート固定部材を一体的に接合し、このプレート固定部材で支圧プレートを押さえつけるロックボルトが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００５－３１４９９３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上述のように、地山１０３に打設されたロックボルト１０４では、所要の引抜耐力を有する状態で打設されていることを確認するため、施工管理上の仕様に従って引抜試験が行われる。ナット締め方式のロックボルト１０４に対する引抜試験では、支圧プレート１０６を押圧するナット１０８を取り外し、ロックボルト１０４の後端部の雄ねじ１０７にカップリングを介してテンションバーを接続し、そのテンションバーをセンターホールラムに挿通して油圧ジャッキで載荷することにより、ロックボルトに引張力をかけ、所定の引抜強度まで抜けてこないかの計測を行う。所定の引抜試験まで抜けてこないことを確認した後には、カップリング、テンションバー、センターホールラム、油圧ジャッキで構成される試験装置をロックボルト１０４から取り外し、支圧プレート１０６を押圧するナット１０８をロックボルト１０４の雄ねじ１０７に再度締め付ける。

【0007】

このような引抜試験は、地山１０３に打設した全てのロックボルト１０４からサンプリングした一部のロックボルト１０４に対して行うのが通常であるが、サンプリングしたロックボルト１０４に対して行うにしても、ロックボルト１０４からナット１０８を取り外し、原状復帰のために再度締め付ける作業にはかなりの手間がかかる。尚、特許文献１のロックボルトは、後端部に支圧プレートを押さえつける平鋼板のプレート固定部材が一体的に接合されているため、引抜試験を行うこと自体が困難である。

【0008】

また、１本１本のロックボルト１０４が支えられる荷重を増やすために、ロックボルトの高耐力化が要望されることがあるが、ロックボルト１０４の軸部に所望の引張強度が得られたとしても、軸部より強度の低い雄ねじ１０７の部分が破断するとロックボルトとして機能しなくなるため、軸部より強度の低い箇所を無くすことも重要である。

【0009】

本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、引抜試験を行う際のナットの取り外しと再度の締め付けの作業を無くすことができ、簡単に引抜試験を行うことができると共に、全長に亘って高強度、高耐力を発揮することができる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】

【0010】

本発明のロックボルトは、軸部の打設方向における後側に前記軸部に対してフランジ状に突出する首部が形成され、前記首部の先端が前記軸部に外挿される支圧プレートを押圧可能に設けられていると共に、前記首部の後側に前記首部に対して少なくとも一部がフランジ状に突出する頭部が形成され、引抜試験治具を取付可能な前記頭部が前記首部及び前記軸部と一体的に形成されていることを特徴とする。
これによれば、支圧プレートを押圧する首部の後側でフランジ状に突出する頭部に引抜試験治具を取り付けることにより、ナットの取り外しと再度の締め付けの作業を行わずに、簡単に引抜試験を行うことができる。また、頭部が首部に対してフランジ状に突出していることから、引抜試験治具の取り付けを容易に行うことができる。また、ナットを螺合する雄ねじの形成が不要で、軸部よりも局所的に強度が劣る箇所を形成する必要が無いことから、ロックボルトの全長に亘って高強度、高耐力を発揮することができる。

【0011】

本発明のロックボルトは、前記頭部が略楕円鍔状に形成されていることを特徴とする。
これによれば、例えば引抜試験治具の略楕円形の挿通穴に頭部を挿入し、挿通穴の後側の略円形の係合溝で頭部を相対的に回転する等により、頭部と引抜試験治具の取り付けを非常に容易に行うことができる。

【0012】

本発明のロックボルトの製造方法は、本発明のロックボルトを製造する方法であって、前記軸部の外形状と外周サイズを有する棒鋼材の一方の端部に、熱間鍛造で前記首部と前記頭部を形成することを特徴とする。
これによれば、首部と頭部を軸部と同一材料から形成することができることに加え、首部と頭部に、軸部から連続した熱間鍛造による鍛流線が形成された、内部組織が均質の材料構造、粘りの増した靭性に富む材料構造とすることができる。更に、首部と頭部には、雄ねじの形成等による結晶構造の欠損が無いことから、内部組織が均質の材料構造、粘りの増した靭性に富む材料構造を軸部から連続して首部と頭部の全体で確保することができる。従って、ロックボルトの高強度、高耐力を全長に亘ってより確実に発揮することができる。また、熱間鍛造の製造により、迅速且つ安価に本発明のロックボルトを製造することができる。

【0013】

本発明のロックボルトの施工方法は、本発明のロックボルトを施工する方法であって、前記ロックボルトの前記軸部に先端側から支圧プレートを外挿する第１工程と、前記支圧プレートを前記首部の先端で押すように前記ロックボルトを地山に打設する第２工程を備えることを特徴とする。
これによれば、支圧プレートを地山或いは吹付コンクリートに密着させるまでナット締めをする必要が無く、ロックボルトを押し込むように移動するだけでロックボルトを打設することができることから、施工作業を容易化することができる。また、ロックボルトの軸部の先端付近に支圧プレートを外挿するだけで施工可能であることから、ロックボルトに打撃力を加えて押し込むタイプの打設機を備える打設機構に支圧プレートを干渉させずにセットすることができ、この種の打設機による機械施工を行うこともできる。

【0014】

本発明の地山補強構造は、本発明のロックボルトが打設される地山補強構造であって、前記軸部に外挿された前記支圧プレートが、前記首部の先端と、地山若しくは吹付コンクリートの被打設面との間に介在する状態で、前記ロックボルトが地山に打設されていることを特徴とする。
これによれば、地山補強構造で打設されたロックボルトにおいて、支圧プレートに当接する首部の後側でフランジ状に突出する頭部に引抜試験治具を取り付けることにより、ナットの取り外しと再度の締め付けの作業を行わずに、簡単に引抜試験を行うことができる。また、地山補強構造で打設されたロックボルトでは頭部が首部に対してフランジ状に突出していることから、引抜試験治具の取り付けを容易に行うことができる。また、全長に亘って高強度、高耐力を発揮するロックボルトが打設された地山補強構造を得ることができる。

【0015】

本発明の引抜試験方法は、本発明の地山補強構造で打設されている前記ロックボルトの引抜試験方法であって、打設された状態の前記ロックボルトの前記頭部に引抜試験治具を係合して取り付ける第１工程と、前記引抜試験治具を介して前記頭部に引抜方向の力を加え、前記ロックボルトの引抜耐力を認識する第２工程を備えることを特徴とする。
これによれば、打設された状態のロックボルトの頭部に引抜試験治具を係合して取り付けるだけで、ナットの取り外し作業を行わずに、簡単に引抜試験を行うことができる。また、引抜試験完了後には、引抜試験治具を頭部から取り外すだけで簡単に原状復帰することができ、ナットの再度の締め付けの作業を不要にすることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明のロックボルトによれば、引抜試験を行う際のナットの取り外しと再度の締め付けの作業を無くすことができ、簡単に引抜試験を行うことができると共に、全長に亘って高強度、高耐力を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】（ａ）は本発明による実施形態のロックボルトの正面図、（ｂ）はその左側面図、（ｃ）はその右側面図。

【図2】実施形態のロックボルトの部分拡大斜視図。

【図3】（ａ）～（ｃ）は実施形態のロックボルトの製造工程を説明する工程説明図。

【図4】（ａ）～（ｄ）は実施形態のロックボルトの施工工程を説明する工程説明図。

【図5】（ａ）は実施形態のロックボルトに引抜試験治具を差し込んだ状態を示す一部断面説明図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ－Ａ断面説明図、（ｃ）は実施形態のロックボルトに引抜試験治具を取り付けた状態を示す一部断面説明図、（ｄ）は同図（ｃ）のＢ－Ｂ断面説明図。

【図6】引抜試験治具の製造例を説明する説明図。

【図7】実施形態のロックボルトを打設した地山補強構造におけるロックボルトに対する引抜試験を説明する一部断面説明図。

【図8】一般的な構築途中のトンネルの説明図。

【図9】一般的なロックボルトの定着メカニズムを説明する説明図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

〔実施形態のロックボルト〕
本発明による実施形態のロックボルト１は、金属材或いは棒鋼材である異形棒鋼から構成され、図１及び図２に示すように、異形棒鋼の形状である軸部２の打設方向の後側に首部３と頭部４が順に形成されている。首部３は、軸部２に対してフランジ状に突出して形成されており、本実施形態では、略短尺円柱状或いは略円板状で、異形棒鋼の軸部２の最大径で構成される外周の外径よりも大径で首部３が形成されていると共に、首部３は軸部２と同軸で形成されている。首部３は、その先端の先端面３１が軸部２に外挿される後述の支圧プレート５１を押すことが出来るように、即ち首部３の外径は支圧プレート５１に形成された軸部２の挿通穴よりも大径をなすように設けられ、本実施形態における先端面３１は平坦面になっている。

【0019】

頭部４は、首部３の後側に形成され、首部３に対して少なくとも一部がフランジ状に突出して形成されている。本実施形態における頭部４は、ロックボルト１の軸方向視で略楕円形の略楕円鍔状に形成されており、頭部４の略楕円形の短径は首部３の外径と略同一長さで形成されていると共に、その長径は首部３の外径よりも長く形成され、頭部４は長軸方向ＬＡの一部が首部３に対してフランジ状に突設されている。長軸方向ＬＡの片側における首部３の周面に対する頭部４の周面の一部の最大突出量は、例えば５ｍｍなど３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすると、所要の突出量を確保して後述する引抜試験治具の取り付けを容易にすることができると共に、頭部４を防水シートで覆って地山補強構造を構築する場合に頭部４の出っ張りを少なくして防水シートの引っ掛かりや破損を防止することができて好適である。また、本実施形態における頭部４は、ロックボルト１の軸方向における厚みが首部３の厚みよりも薄く形成されている。頭部４は、首部３及び軸部２と同軸で形成されている。

【0020】

更に、本実施形態のロックボルト１では、首部３と頭部４が軸部２と一体的に形成されており、軸部２の後側に熱間鍛造によって首部３と頭部４が一体的に形成されている。

【0021】

軸部２の後側に熱間鍛造によって首部３と頭部４が一体的に形成された本実施形態のロックボルト１を製造する場合、素材として軸部２の外形状と外周サイズを有す棒状の金属材或いは棒鋼材が用いられ、例えば図３（ａ）に示す異形棒鋼１ｍが用いられる。異形棒鋼１ｍは高張力の異形棒鋼とすると好適であり、ＪＩＳ Ｇ３１１２に規定された高張力異形棒鋼とするとより好適である。

【0022】

そして、上型と下型など一対の鍛造型６１、６２を少し拡げた状態にして高熱に加熱した異形棒鋼１ｍを鍛造型６１、６２の間に挿入し、鍛造型６１、６２に対して挿入側と逆側に異形棒鋼１ｍの一方の端部を所定長だけ突出させた状態に配置し、鍛造型６１、６２で強固に挟み込む（図３（ａ）参照）。この一対の鍛造型６１、６２の異形棒鋼１ｍの突出側寄りの内部には、型内空間６３が設けられており、型内空間６３は、首部３に対応する形状とサイズの部分と、頭部４に対応する形状で且つ頭部４の厚みよりも２～３ｍｍ程度深いサイズの部分を有する。

【0023】

その後、異形棒鋼１ｍを突出側から型内空間６３に２乃至３ｍｍ程度入り込むパンチ６４で押し潰して熱間鍛造を行う。この熱間鍛造によって異形棒鋼１ｍの一方の端部に首部３と頭部４を一体的に形成、換言すれば軸部２の後側に熱間鍛造によって首部３と頭部４を一体的に形成する（図３（ｂ）参照）。首部３と頭部４の形成後には、パンチ６４を撤退させると共に一対の鍛造型６１、６２を開いて脱型し、パンチ６４が撤退した方向に突出した不要なバリ６５を取り除くことにより、本実施形態のロックボルト１を得る（図３（ｂ）、（ｃ）参照）。尚、本実施形態のロックボルト１を熱間鍛造で形成する場合の熱間鍛造は、本発明の趣旨の範囲内で適宜であり、例えば鍛造型を用いない自由鍛造の熱間鍛造とすることも可能である。

【0024】

このように軸部２の後側に熱間鍛造によって首部３と頭部４が一体的に形成されたロックボルト１の例として、ＪＩＳ Ｇ３１１２に規定された高張力異形棒鋼ＳＤ３４５で呼び径２２ｍｍのＤ２２の異形棒鋼１ｍを素材とするロックボルト１では、引張強度１３３．５ｋＮを得ることができた。これに対して、ＳＤ３４５、Ｄ２２の同種の異形棒鋼で一方の端部に雄ねじのねじ部が形成されたロックボルトの場合には、ねじ部が引張強度、降伏点の制約、ボトルネックとなり、引張強度は１０５ｋＮであった。そのため、引張強度の規格値が１２０ｋＮの場合、本実施形態のロックボルト１は規格値をクリアできるものの、ＳＤ３４５、Ｄ２２の異形棒鋼による既存のロックボルトでは規格値をクリアすることができない。

【0025】

ＳＤ３４５で呼び径２５ｍｍのＤ２５の異形棒鋼で一方の端部に雄ねじのねじ部が形成された既存のロックボルトの場合には、引張強度１２２ｋＮが得られ、規格値１２０ｋＮをクリアすることはできる。しかしながら、引張強度の規格値が１２０ｋＮをクリアするために、大径でサイズが大きく、重量の重いロックボルトを使用する必要があり、ロックボルト１を打設する際の穿孔の削孔径も大きく形成する必要がある。本実施形態のロックボルト１を用いれば、より小径で軽量なロックボルト１で引張強度の規格値をクリアすることができると共に、ロックボルト１を打設する際の穿孔の削孔径をより小さくでき、ロックボルト１を打設する施工作業を容易化することができる。

【0026】

次に、本実施形態のロックボルト１の施工工程について説明する。ロックボルト１を施工する際には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ロックボルト１の軸部２に打設方向の先端側から貫通穴を有する支圧プレート５１を外挿し、必要に応じてロックボルト１を打設し易くするために先端が略山形の樹脂製等のキャップ５２を軸部２の先端部に外嵌する。支圧プレート５１はロックボルト１の首部３に近づけるように移動せずとも良く、支圧プレート５１は軸部２の先端面の付近或いは先端面寄りに配置して外挿した状態とする。尚、必要に応じて、キャップ５２を軸部２に外嵌する構成に代え、軸部２の先端を略山形に形成する構成等としてもよい。また、地山１０、或いは地山１０と吹付コンクリート１１には予め穿孔１２を形成し、穿孔１２内に図示省略するモルタル等の定着材を予め注入しておく。

【0027】

そして、図４（ｃ）に示すように、ガイドセル７１に沿ってスライド移動する押し込み式の打設機７２でロックボルト１の後端部を保持し、打設機７２を地山１０に向かって前進させ、定着材が注入されている穿孔１２に先端部側或いはキャップ５２側からロックボルト１を押し込んでいく。ロックボルト１の押し込みは、首部３の先端面３１で支圧プレート５１を押しながら行い、支圧プレート５１が首部３の先端と地山１０或いは吹付コンクリート１１の被打設面（地山１０の表面或いは吹付コンクリート１１の表面）との間に介在するように、望ましくは支圧プレート５１が被打設面に密着するまで首部３を介してロックボルト１を押し込んで、地山１０に打設する（図４（ｄ））。即ち、この施工工程で構築された地山補強構造では、軸部２に外挿された支圧プレート５１が首部３の先端と地山１０或いは吹付コンクリート１１の被打設面との間に介在して、地山１０が押し出してきたときに支圧プレート５１が押し出し力を受けることが出来るように、ロックボルト１が地山１０に打設される。

【0028】

次に、本実施形態のロックボルト１に対する引抜試験について説明する。引抜試験では、ロックボルト１の頭部４に係合して取り付けられる引抜試験治具８が用いられる（図５参照）。図示例の引抜試験治具８は、略円柱状の短尺柱状の外形を有し、軸方向の一方の端部から後述するテンションロッド９２を着脱可能に螺着して接続するための接続穴８１が有底穴状で形成されている。

【0029】

引抜試験治具８の軸方向の他方の端部には、ロックボルト１の頭部４の軸方向視における略楕円形と略同一形状の略楕円形であり、且つ頭部４の略楕円形状よりも僅かにサイズが大きい挿通穴８２が形成されている。引抜試験治具８の挿通穴８２の奥側には略円形或いは略円盤状の係合溝８３が形成されており、挿通穴８２と係合溝８３は連通して形成されている。係合溝８３の内径は、挿通穴８２の長径と略同一長さで形成されている。

【0030】

図示例の引抜試験治具８は、略楕円形の挿通穴８２の長軸方向と略楕円形の頭部４の長軸方向を合わせるように配置して、略楕円形の挿通穴８２をロックボルト１の略楕円形の頭部４に外挿し、更に、略円形の係合溝８３を略楕円形の頭部４に外挿する。そして、引抜試験治具８を周方向に約９０度回転させて、頭部４が係合溝８３に配置されている状態で係合溝８３を頭部４に対して相対的に約９０度回転させ、ロックボルト１の略楕円形の頭部４の長軸方向に対して略楕円形の挿通穴８２の短軸方向が対応して配置させることにより、引抜試験治具８がロックボルト１の頭部４に着脱可能で且つ軸方向に離脱しないように係合して取り付けられる（図５（ｃ）、（ｄ）参照）。図５中、８４は引抜試験治具８の回転動作の目印となるマークである。

【0031】

この引抜試験治具８は、例えば図６に示すように、接続穴８１と係合溝８３が形成された中間材８５ｍと、略楕円形の挿通穴８２が形成された中間材８６ｍを摩擦圧接等で接合して形成してもよく、或いは、略円柱形の素材に、接続穴８１、挿通穴８２、係合溝８３を中ぐり加工して形成してもよい。また、本実施形態のロックボルト１に対する引抜試験で用いる引抜試験治具は、接続穴８１が形成される構成ではなく、接続穴８１の開口に対応する部位にテンションロッドが接合されている構成のものとしてもよい。

【0032】

地山補強構造で打設された状態のロックボルト１に対して引抜試験を行う際には、例えば図７に示すように、地山１０の表面に沿って吹付コンクリート１１が打設され、吹付コンクリート１１と地山１０に削孔された穿孔１２にロックボルト１が打設され、穿孔１２内の定着材１３でロックボルト１が定着されている地盤補強構造において、打設されたロックボルト１の頭部４に引抜試験治具８を上述のように係合して取り付ける。図示例では、ロックボルト１の首部３の先端面３１で吹付コンクリート１１に当接している支圧プレート５１に載置するようにして引抜試験用反力台座９１のベースプレート９１１が設けられている。この引抜試験用反力台座９１はロックボルト１の頭部４に取り付けられた引抜試験治具８を収容し、接続穴８１に螺着されるテンションロッド９２が挿通自在な貫通穴を有するキャップ状を呈している。引抜試験治具８は、ロックボルト１の首部３が挿通穴８２に配置され、頭部４が係合溝８３に配置された状態で、ロックボルト１に係合して取り付けられている。

【0033】

引抜試験治具８の接続穴８１にはテンションロッド９２を螺着し、地山１０と逆側に引抜試験治具８から突出するテンションロッド９２の部分には、センターホールジャッキ９３、引抜試験用測定板９４を外挿するように設け、テンションロッド９２に引抜試験用押さえナット９５を螺合して、引抜試験用測定板９４の地山１０と逆側への移動を規制する。

【0034】

そして、センターホールジャッキ９３の伸長方向の加圧により、引抜試験用測定板９４、引抜試験用押さえナット９５を介してテンションロッド９２に引抜力を載荷する。これにより、引抜試験用反力台座９１から反力を得て、テンションロッド９２、引抜試験治具８を介して頭部４からロックボルト１に引抜方向の力が加えられる。このようにロックボルト１に引抜力を載荷して、載荷荷重からロックボルト１に加えられた軸力を算出すると共に、引抜試験用測定板９４の変位を測定することにより、ロックボルト１の伸びを認識し、ロックボルト１の引抜耐力、伸びを認識する。ロックボルト１の引抜耐力、伸びの認識は、相互の対応関係データを記憶部に格納するパーソナルコンピュータ、スマートフォン或いは専用端末等のコンピュータ装置で算出させ、出力部で出力するようにすると好適である。

【0035】

本実施形態のロックボルト１やロックボルト１を打設する地盤補強構造によれば、支圧プレート５１を押圧する首部３の後側でフランジ状に突出する頭部４に引抜試験治具８を取り付けることにより、ナットの取り外しと再度の締め付けの作業を行わずに、簡単に引抜試験を行うことができる。また、頭部４が首部３に対してフランジ状に突出していることから、引抜試験治具８の取り付けを容易に行うことができる。また、ナットを螺合する雄ねじの形成が不要で、軸部２よりも局所的に強度が劣る箇所を形成する必要が無いことから、ロックボルト１の全長に亘って高強度、高耐力を発揮することができる。

【0036】

また、ロックボルト１の頭部４を略楕円鍔状に形成することにより、引抜試験治具８の略楕円形の挿通穴８２に頭部４を挿入し、挿通穴８２の後側の略円形の係合溝８３で頭部４を相対的に回転することにより、頭部４と引抜試験治具８の取り付けを非常に容易に行うことができる。

【0037】

また、軸部２の外形状と外周サイズを有する棒鋼材の一方の端部に、熱間鍛造で首部３と頭部４を形成してロックボルト１を製造する場合には、首部３と頭部４を軸部２と同一材料から形成することができることに加え、首部３と頭部４に、軸部から連続した熱間鍛造による鍛流線が形成された、内部組織が均質の材料構造、粘りの増した靭性に富む材料構造とすることができる。更に、首部３と頭部４には、雄ねじの形成等による結晶構造の欠損が無いことから、内部組織が均質の材料構造、粘りの増した靭性に富む材料構造を軸部から連続して首部３と頭部４の全体で確保することができる。従って、ロックボルト１の高強度、高耐力を全長に亘ってより確実に発揮することができる。また、熱間鍛造の製造により、迅速且つ安価にロックボルト１を製造することができる。

【0038】

また、本実施形態のロックボルト１の施工方法では、支圧プレート５１を地山１０或いは吹付コンクリート１１に押し付けるようにナット締めをする必要が無く、ロックボルト１を押し込むように移動するだけでロックボルト１を打設することができることから、施工作業を容易化することができる。また、ロックボルト１の軸部２の先端付近に支圧プレート５１を外挿するだけで施工可能であることから、ロックボルト１に打撃力を加えて押し込むタイプの打設機７２を備える打設機構に支圧プレート５１を干渉させずにセットすることができ、この種の打設機による機械施工を行うこともできる。

【0039】

また、ロックボルト１が打設された地盤補強構造において行うロックボルト１の引抜試験では、打設された状態のロックボルト１の頭部４に引抜試験治具８を係合して取り付けるだけで、ナットの取り外し作業を行わずに、簡単に引抜試験を行うことができる。また、引抜試験完了後には、引抜試験治具８を頭部４から取り外すだけで簡単に原状復帰することができ、ナットの再度の締め付けの作業を不要にすることができる。

【0040】

〔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、実施形態の他に、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変形例も含まれる。

【0041】

例えば本発明のロックボルトは、上記実施形態のように首部３と頭部４を軸部２に熱間鍛造で一体的に形成した構成とすると好適であるが、本発明のロックボルトには、例えば軸部２と同一形状で同一サイズの棒鋼材の一方の端面に、首部３と頭部４が順次溶接等で接合される構成、若しくは、首部３と頭部４の一体成形体が溶接等で接合される構成も含まれ、又、軸部２と首部３が一体的に形成された中間材における首部３の後端面に頭部４が溶接等で接合される構成も含まれ、又、例えば首部３と頭部４を軸部２に冷間鍛造など熱間鍛造以外で一体的に形成された構成も含まれる。

【0042】

また、本発明のロックボルトには、首部の後側に首部に対して少なくとも一部がフランジ状に突出する頭部が形成される適宜の構成が含まれ、例えば頭部の全体が全周に亘って首部に対してフランジ状に突出する構成も含まれる。また、首部に対して少なくとも一部がフランジ状に突出する頭部を形成する場合の頭部の形状は略楕円鍔状以外のものとすることも可能である。

【0043】

また、上記実施形態のロックボルト１の施工において、首部３の先端面３１で支圧プレート５１を押圧する押し込むロックボルト１の打設は、打設機７２等で自動的に押し込んで打設するようにすると良好であるが、人力で押し込んで打設、施工することも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本発明は、例えばトンネルで打設するロックボルト、斜面に打設するロックボルト等に利用することができる。

【符号の説明】

【0045】

１…ロックボルト １ｍ…異形棒鋼 ２…軸部 ３…首部 ３１…先端面 ４…頭部 ５１…支圧プレート ５２…キャップ ６１、６２…鍛造型 ６３…型内空間 ６４…パンチ ６５…バリ ７１…ガイドセル ７２…打設機 ８…引抜試験治具 ８１…接続穴 ８２…挿通穴 ８３…係合溝 ８４…マーク ８５ｍ、８６ｍ…中間材 ９１…引抜試験用反力台座 ９１１…ベースプレート ９２…テンションロッド ９３…センターホールジャッキ ９４…引抜試験用測定板 ９５…引抜試験用押さえナット １０…地山 １１…吹付コンクリート １２…穿孔 １３…定着材 ＬＡ…長軸方向 １０１…トンネルの掘削面 １０２…吹付コンクリート １０３…地山 １０４…ロックボルト １０５…定着材 １０６…支圧プレート １０７…雄ねじ １０８…ナット １０９…アーチ構造 １１０…トンネル空間 Ｔ…軸力 Ｆ…地山が押し出してこようとする力

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】