(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端にビットを備えたロッドとロッドとともに追従する筒とを用い、ロッドを筒内に通して筒の先端より突出させたビットによってトンネル空洞部からトンネル空洞部の周辺の地山に延長するボルト孔を形成した後、ロッド及びビットをボルト孔から取り出すとともに筒をボルト孔内に残し、充填機に一端が接続された連結管の他端を筒のトンネル空洞部側の端部に接続し、充填機から連結管を通して筒内に生分解性樹脂を送り込んでボルト孔内に生分解性樹脂を充填しながら筒をボルト孔から引抜いていくことにより、生分解性樹脂がボルト孔内に充填されて硬化したボルトを形成したことを特徴とする地山の補強方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、経済的に地山を補強可能な地山の補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のトンネルをトンネルの掘進方向に沿って切断した断面図（縦断面図）である図３に示すように、ロックボルト１１、先受けボルト１３、鏡ボルト１６などのボルトをトンネル空洞部２０から地山４に設けて地山４の崩壊を防止する地山の補強方法が知られている。
ロックボルト１１は、トンネル空洞部２０の内壁面２１に吹付けコンクリートによる覆工部３を形成した後、覆工部３から地山４に向けて延長するロックボルト孔１を形成し、棒状または筒状のロックボルト１１がロックボルト孔１にモルタルなどの付着材１２で結合されることによって形成される。複数のロックボルト１１は、トンネル空洞部２０をトンネルの掘進方向Ｘと直交する直交面で切断したトンネル空洞部２０の断面の中心を中心として放射状に設けられる。
先受けボルト１３は、トンネル空洞部２０の切羽面１５からトンネルの掘進方向Ｘに向けて上方に傾斜するように先受けボルト孔１４を形成した後、棒状または筒状の先受けボルト１３が先受けボルト孔１４に付着材１２で結合されることによって形成される。
鏡ボルト１６は、切羽面１５からトンネルの掘進方向Ｘに沿って真っ直ぐに鏡ボルト孔１７を形成した後、棒状または筒状の鏡ボルト１６が鏡ボルト孔１７に付着材１２で結合されることによって形成される。
図４または図５を参照し、ロックボルト１１を形成する場合を例にして地山の補強方法を説明する。
図４に示す地山の補強方法は、ステップ４０１におけるロックボルト孔１の穿孔工程、ステップ４０２における付着材１２の充填工程、ステップ４０３におけるロックボルト１１の設置工程から構成される。具体的には、ステップ４０１では、図外の削岩機に取付けられたロッドの先端に設けられた穿孔用のビットによってロックボルト孔１が覆工部３から地山４に穿孔される。ステップ４０２では、ロッドがロックボルト孔１から撤去され、図外の充填機に連結されたホースのような連結管がロックボルト孔１にロックボルト孔１の奥まで挿入された後、連結管を介してモルタルなどの付着材１２がロックボルト孔１の奥からロックボルト孔１に充填されるのに伴い、連結管が徐々にロックボルト孔１から抜き取られることによって、付着材１２がロックボルト孔１に充填される。ステップ４０３では、鉄またはグラスファイバからなる棒状のロックボルト１１がロックボルト孔１内の付着材１２に挿入されてロックボルト孔１内に設置される。そして、付着材１２が硬化して地山４とロックボルト１１と覆工部３とを相互に結合する。
図５に示す地山の補強方法は、ステップ５０１におけるロックボルト孔１の穿孔工程、ステップ５０２におけるロックボルト１１の設置工程、ステップ５０３における付着材１２の充填工程から構成される。具体的には、ステップ５０１では、図外の削岩機に取付けられた筒状のロッドの先端に設けられた穿孔用のビットによってロックボルト孔１が覆工部３から地山４に穿孔される。尚、ステップ５０２において、ビットをロックボルト孔１内に残したままとする場合は、筒状のロッドの筒の周面に筒の内外に貫通する複数の孔を備えた周面孔付きロッドを用いる。ステップ５０２において、ロッドの先端から取り外したビットをロッドの筒の内側を通してロックボルト孔１内から撤去する場合は、周面孔無しロッド又は周面孔付きロッドを用いる。従って、ステップ５０２においては、ロックボルト１１となる周面孔付きロッド及びビットをロックボルト孔１内に残したままステップ５０３の付着材１２の充填を行うか、又は、ビットをロックボルト孔１内から撤去するとともにロックボルト１１となる周面孔無しロッド又は周面孔付きロッドをロックボルト孔１内に残したままステップ５０３の付着材１２の充填を行う。ステップ５０３では、図外の充填機に一端が接続された付着材充填用のホースのような図外の連結管の他端をロッドのトンネル空洞部２０側の端部２２に接続することによって、モルタルなどの付着材１２が、充填機から連結管を経由してロックボルト１１の筒の内部に送り込まれ、ロックボルト１１の筒の周面孔や筒の先端開口を経由してロックボルト孔１に充填される。そして、付着材１２が硬化してロックボルト１１と地山４と覆工部３とを相互に結合する。
【特許文献１】特開２００７−４００５７号公報
【特許文献２】特開２００４−２０４５２２号公報
【特許文献３】特開２００２−２９４６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、図４および図５のいずれの方法にあっても、付着材と棒状のボルトの少なくとも二部材を使用しなければならず、材料費や、その形成のための工期がかかり、又、工場で生産されたボルトを使用することから、地山の状態に応じて、径の異なるボルトとビットとを用意しなければならないという問題点があった。
本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、地山の状態に応じて、径の異なるボルトを用意する必要がなく、経済的な地山の補強方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明に係る地山の補強方法は、先端にビットを備えたロッドとロッドとともに追従する筒とを用い、ロッドを筒内に通して筒の先端より突出させたビットによってトンネル空洞部からトンネル空洞部の周辺の地山に延長するボルト孔を形成した後、ロッド及びビットをボルト孔から取り出すとともに筒をボルト孔内に残し、充填機に一端が接続された連結管の他端を筒のトンネル空洞部側の端部に接続し、充填機から連結管を通して筒内に生分解性樹脂を送り込んでボルト孔内に生分解性樹脂を充填しながら筒をボルト孔から引抜いていくことにより、生分解性樹脂がボルト孔内に充填されて硬化したボルトを形成した特徴とする。  
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係る地山の補強方法によれば、ビットによりボルト孔を穿孔した後に、ロッド及びビットをボルト孔から取り出すとともに筒をボルト孔内に残し、充填機から連結管を通して筒内に生分解性樹脂を送り込んでボルト孔内に生分解性樹脂を充填しながら筒をボルト孔から引抜いていくことにより、生分解性樹脂がボルト孔内に充填されて硬化したボルトを形成したので、ロックボルトの材料が不要となり、地山の状態に応じて、径の異なるボルトを用意する必要がなく、径の異なるビットを用いて様々な径のボルト孔を形成して生分解性樹脂をボルト孔に充填するだけで様々な径のボルトを形成できるので、地山の状態に応じた径の異なるボルトを経済的に形成できるとともに、ボルトが生分解性樹脂の分解で地山に残存しなくなり、また、ボルト孔内への生分解性樹脂充填用の連結管の挿入作業がなくなるので、作業効率が上がるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
最良の形態１
図１は、ロックボルトを用いた地山の補強方法を示す。図２（ａ）はトンネルの縦断面図を示し、図２（ｂ）はトンネルの横断面図を示す。尚、図３乃至図５の従来例と同一部分は同一符号を付してその詳説を省略する。
【０００７】
図１を参照し、ボルトによる地山の補強方法について説明する。地山の補強方法は、ステップ１０１におけるロックボルト孔１の穿孔工程、ステップ１０２における液状ボルト材２の充填工程から構成される。
ステップ１０１では、ロックボルト孔１が覆工部３から地山４に穿孔される。ステップ１０２では、液状ボルト材２がロックボルト孔１にロックボルト孔１の奥から充填される。そして、液状ボルト材２が硬化してロックボルト５（図２（ａ），（ｂ）参照）になり、ロックボルト５が覆工部３と地山４とを相互に結合する。
即ち、トンネル空洞部２０からトンネル空洞部２０の周辺の地山４に延長するロックボルト孔１が形成された後、液状ボルト材２がボルト孔１内に充填されて硬化してロックボルト５になり、当該ロックボルト５が覆工部３と地山４とを相互に結合することによって、地山４が補強される。つまり、トンネル空洞部２０からトンネル空洞部２０の周辺の地山４に延長するよう形成されたロックボルト孔１内に充填された液状ボルト材２が硬化したロックボルト５を備えた地山の補強構造を得ることができる。
【０００８】
ステップ１０２におけるロックボルト孔１の穿孔工程では、図外の削岩機に取付けられたロッドの先端に設けられた穿孔用のビットによってロックボルト孔１が覆工部３から地山４に穿孔される。
ステップ１０２における液状ボルト材２の充填工程では、ロッドの先端に設けられたビットによりボルト孔１を穿孔した後に、ロッドをビットとともにボルト孔１より引抜いてから、図外の充填機に一端が接続された図外の液状ボルト材充填用のホースのような連結管の他端をトンネル空洞部２０からボルト孔１にボルト孔１の奥まで挿入した後、充填機から連結管を通してボルト孔１内に液状ボルト材２を充填しながら連結管をボルト孔１から引抜いていくことにより、ボルト孔１内にボルト孔１の奥から液状ボルト材２が充填される。そして、ボルト孔１内に充填された液状ボルト材２が硬化してロックボルト５になり、当該ロックボルト５が覆工部３と地山４とを相互に結合することによって、地山４が補強される。
【０００９】
液状ボルト材２には、液状の合成樹脂または液状の生分解性樹脂が用いられる。液状の合成樹脂または液状の生分解性樹脂としては、例えば、揮発して硬化するもの、時間経過により硬化するもの、温度が下がって硬化するもの、化学反応により硬化するものなどを使用できる。
【００１０】
液状ボルト材２としての合成樹脂としては、例えば、温度が下がって固化により硬化するものとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂等や、化学反応により硬化するものとしては、シリコーン樹脂や変成シリコーン樹脂などの１液反応形、エポシキ系樹脂などの２液反応形を使用する。１液反応形または２液反応形の液状ボルト材２を図２のロックボルト孔１または先受けボルト孔１４または鏡ボルト孔１７に相当する直径７．６ｃｍの孔を有するパイプ材に充填して硬化させて図２のロックボルト５または先受けボルト６または鏡ボルト７に見立てて引張強度がどの程度あるかを検証した。その結果として、例えば、１液反応形の高密度ポリエチレン引張強度は、２８Ｎ／ｍｍ２であり、２液反応形のエポキシ系樹脂引張強度は、２０Ｎ／ｍｍ２であった。よって、１液反応形または２液反応形の合成樹脂は、ロックボルト５または先受けボルト６または鏡ボルト７として所定の強度を有することが確認できた。
【００１１】
液状ボルト材２としての生分解性樹脂には、例えば、三菱化学株式会社製の商品名「ＧＳＰｌａ」（登録商標）なる生分解性樹脂からなる液剤に、コンニャク残渣を増量材として混入させたものを使用する。コンニャク残渣は、コンニャクを生産した後に残る繊維質が乾燥された「飛び粉」と呼ばれるものである。よって、ロックボルト５が生分解性樹脂の分解で地山４に残存しなくなるという利点がある。三菱化学株式会社製の商品名「ＧＳＰｌａ」（登録商標）なる生分解性樹脂からなる液剤に対する増量材としてのコンニャク残渣の配合量が異なる供試品Ａ；Ｂを用いた。供試品Ａとしての液状ボルト材２を図２のロックボルト孔１または先受けボルト孔１４または鏡ボルト孔１７に相当する直径７．６ｃｍの孔を有するパイプ材に充填して硬化させて図２のロックボルト５または先受けボルト６または鏡ボルト７に見立てて引張強度がどの程度あるかを検証した。この実験結果として、供試品Ａの引張強度は、２２Ｎ／ｍｍ２であり、供試品Ｂの引張強度は、１８Ｎ／ｍｍ２であった。よって、供試品Ａ；Ｂは、ロックボルト５または先受けボルト６または鏡ボルト７として使用できることが確認できた。
【００１２】
最良の形態１によれば、液状ボルト材２がロックボルト孔１内に充填されて硬化したロックボルト５を形成したので、従来のように、棒状のボルト材が不要となり、又、地山４の状態に応じて、径の異なるロックボルトを用意する必要がなく、径の異なるビットを用いて様々な径のロックボルト孔１を形成して液状ボルト材２をロックボルト孔１内に充填するだけで様々な径のロックボルト５を形成できるので、地山４の状態に応じた径の異なるロックボルト５を経済的に形成できる。
即ち、最良の形態１によれば、ロックボルト孔１の径の大きさを変化させることによって、ロックボルト５の強度を変化させることができるようになる。つまり、従来では、必要な強度に応じて、ビットの径及びビットの径より小さい径のロックボルトを用意しなければならず、強度変更に際して、ビットとロックボルトとを変更しなければならない。しかしながら、最良の形態１では、必要な強度に応じて、ビットの径を変更すればよいだけとなり、経済的となる。
最良の形態１によれば、ロックボルト孔１全体に充填された液状ボルト材２の全体がロックボルト５となる。即ち、ロックボルト孔１の径の大きさとロックボルト５の径の大きさとが同じとなるため、従来のロックボルトと比較して、引張強度の小さい材料で補強効果を得ることができる。
最良の形態１によれば、ロックボルト孔１内にロックボルト孔１の奥から液状ボルト材２を充填したので、ロックボルト孔１とロックボルト孔１内に充填された液状ボルト材２との間に空隙が形成されることを防止でき、液状ボルト材２がロックボルト孔１を囲む地山４に付着して地山４を適切に支えることができるという利点がある。
最良の形態１によれば、ボルト孔１に対する棒状のロックボルトの挿入作業をなくせるので、作業効率が上がるという利点がある。
最良の形態１によれば、現場で液状ボルト材２がロックボルト孔１内に充填されることから、工期が短くなるうえ、トンネル空洞部２０の周囲の地山４を１部品であるロックボルト５で支えることができ、地山の補強構造を安価に提供できるという利点がある。
【００１３】
最良の形態２
図１のステップ１０２におけるロックボルト孔１の穿孔工程において、図外の削岩機に取付けられた筒状のロッドの先端に設けられたビットによりロックボルト孔１を穿孔した後に、図１のステップ１０２における液状ボルト材２の充填工程において、筒状のロッドをロックボルト孔１内に残したままビットをロックボルト孔１内より撤去するとともに、充填機に一端が接続された液状ボルト材充填用のホースのような連結管の他端を筒状のロッドのトンネル空洞部２０側の端部に接続し、充填機から連結管を通して筒状のロッドの筒内に液状ボルト材２を送り込んで筒状のロッドの筒の先端開口を介してロックボルト孔１内に液状ボルト材２を充填しながら筒状のロッドをロックボルト孔１から引抜いていくことにより、ロックボルト孔１内にロックボルト孔１の奥から液状ボルト材２が充填される。そして、ボルト孔１内に充填された液状ボルト材２が硬化してロックボルト５になり、当該ロックボルト５が覆工部３と地山４とを相互に結合することによって、地山４が補強される。
最良の形態２によれば、ボルト孔１内への液状ボルト材充填用の連結管の挿入作業をなくせるので、作業効率が上がるという利点がある。また、ビットの使い回しが可能となり、経済的である。
尚、最良の形態２において、先端側の周面に筒の内外に貫通する貫通孔を備えた筒状のロッドを用いてもよい。
【００１４】
図２において、ロックボルト孔１を先受けボルト孔１４や鏡ボルト孔１７と読み替え、先受けボルト孔１４に奥から充填された液状ボルト材２が硬化して先受けボルト６になり、鏡ボルト孔１７に奥から充填された液状ボルト材２が硬化して鏡ボルト７になることは、容易に理解できるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
図２において、ロックボルト５または先受けボルト６または鏡ボルト７の少なくとも１つを生分解性樹脂の液剤からなる液状ボルト材２のロックボルト孔１または先受けボルト孔１４または鏡ボルト孔１７に充填して硬化してロックボルト５または先受けボルト６または鏡ボルト７として形成し、それ以外を従来の施工法による付着材１２を使用するロックボルト１１または先受けボルト１３または鏡ボルト１６で形成してもよい。
先端にビットを備えたロッドとロッドとともに追従する筒とを備え、ロッドを筒の筒内に通してビットが筒の先端より突出する状態のものを用い、先端のビットでボルト孔を穿孔した後にロッド及びビットをボルト孔から取り出すとともに筒をボルト孔内に残すことによってボルト孔内に液状ボルト材を充填するようにしてもよい。
ロッド又は筒状のロッドの引抜時にビットを回収しても良いし、ビットとロッドとを着脱可能に構成しておいてビットをボルト孔内に残しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】地山の補強方法を示す工程図（最良の形態１）。
【図２】トンネルの縦断面図及び横断面図（最良の形態１）。
【図３】地山の補強構造をトンネルの掘進方向に沿って切断した断面図（従来）。
【図４】地山の補強方法を示す工程図（従来）。
【図５】地山の補強方法を示す工程図（従来）。
【符号の説明】
【００１７】
１  ロックボルト孔（ボルト孔）、２  液状ボルト材、４  地山、
５  ロックボルト（ボルト）、６  先受けボルト（ボルト）、７  鏡ボルト（ボルト）、２０  トンネル空洞部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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