(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート壁面の防水シートを貫通してコンクリート壁内部に打ち込まれるボルト体をボルト連結体により連結するボルト連結構造であって、
前記ボルト連結体における前記ボルト体が挿通される側の開口部上に配置されるワッシャーと、
前記ワッシャーと前記防水シートとの間に配置される止水部材とを備え、
前記ワッシャーは、前記開口部よりも大径であり、前記ボルトに対して前記ワッシャーが傾いた状態となることを許容する貫通孔を有し、前記開口部と向かい合う面が当該開口部側に膨出する球面状に形成された本体部と、
前記本体部の周縁より径方向外側に向けて延長し、前記止水部材の面と当接する表面を有する押圧部とからなることを特徴とするボルト連結構造。
【請求項２】
前記開口部を形成する周縁が前記球面状に形成された本体部と対応する球面であることを特徴とする請求項１に記載のボルト連結構造。
【請求項３】
前記ボルト連結体における前記ボルト体が挿通される側の面に円環部材を配置し、当該円環部材上に前記ワッシャーを配置することを特徴とする請求項１に記載のボルト連結構造。
【請求項４】
前記押圧部が前記止水部材方向に立ち上がる膨出規制部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載のボルト連結構造。
【請求項５】
前記ワッシャーにおける前記ボルト体が貫通する貫通孔が長孔であることを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれかに記載のボルト連結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルトの連結構造に関し、特にトンネルの周壁に対して打ち込まれるボルトを連結具を介して他のボルトと連結するための連結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道用や車道用のトンネル掘削工事においては、地盤をダイナマイトによる発破や、ドリルジャンボ等の大型機械で掘削した後に、掘削後の地山に対してコンクリートを吹き付けることにより吹き付けコンクリート層を形成し、さらに吹き付けコンクリート層の表面に防水シート貼着することにより地山から染み出てくる水分を止水することが知られている。
また、トンネル完成後の周壁となる覆工コンクリートを打設する際には、防水シートを貫通し、防水シートから吹き付けコンクリート層内部にまで至るコンクリートアンカーを打ち込んだ後に、防水シートと当接し、かつ、防水シートから突出するボルト体の軸周りを取り囲む止水板を介在させた状態でボルトの端部にナット袋からなる連結体を螺合し、連結体をボルト体に対して強固に締結することにより、止水板によって防水シートを直接押圧し、以って穴の開いた防水シートから水分が染み出すことを防止する構造とすることが知られている。
なお、連結体におけるボルト体が挿通される側とは反端側には例えば端部がフック状に形成された鉄筋吊り用ボルトが螺入され、連結体を介してボルト体と鉄筋吊り用ボルトとが連結される。そして、鉄筋吊り用ボルトのフックを利用して鉄筋を組み付け、コンクリートを打設することにより、鉄筋コンクリート製の覆工コンクリート層が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１７９９４９号公報
【発明の概要】
【０００４】
しかしながら、防水シートが貼着される吹き付けコンクリート層は、比較的粗い骨材によって生成されるコンクリートを吹き付けることにより形成されるため、その表面は起伏や凹凸或いは傾斜が生じ易く、従来の止水板を介在させた場合には、止水板を表面の起伏等に沿って傾いた状態で取り付けるほかなく、連結体をボルト体に対して強固に締結したとしても、止水板に対して均等に圧力を伝達することができない結果、防水シートと止水板との間に空隙や圧力の弱い部分が生じ易く、当該空隙や圧力の弱い部分から水分が漏れ出してしまうという欠点があった。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は上記課題を解決すべく、コンクリート層の表面に起伏等が生じている場合であっても、地山側からの水分の漏れ出しを効果的に防止することができるボルト連結構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明に係る第一の構成として、コンクリート壁面の防水シートを貫通してコンクリート壁内部に打ち込まれるボルト体をボルト連結体により連結するボルト連結構造であって、ボルト連結体におけるボルト体が挿通される側の開口部上に配置されるワッシャーと、ワッシャーと防水シートとの間に配置される止水部材とを備え、ワッシャーは、開口部よりも大径であり、ボルトに対してワッシャーが傾いた状態となることを許容する貫通孔を有し、開口部と向かい合う面が当該開口部側に膨出する球面状に形成された本体部と、本体部の周縁より径方向外側に向けて延長し、止水部材の面と当接する表面を有する押圧部とを有する構成とした。
本構成によれば、ボルト連結体におけるボルト体が挿通される側の開口部上に配置されるワッシャーが開口部と向かい合う面が開口部側に膨出する球面状に形成された本体部を有していることから、開口部上において回転することが可能となり、コンクリート壁面の起伏等に起因してワッシャーと防水シートとの間に配置される止水部材が傾斜等した状態で防水シートと当接する場合であっても、ワッシャーの押圧部が止水部材の傾斜等に対応するように傾動可能となり本体部に加わる圧力を止水部材に対して均等に加えることができる。
また、本発明に係る第二の構成として、開口部を形成する周縁が本体部の球面形状と対応する球面である構成とした。
本構成によれば、上記構成から生じる効果に加え、本体部と開口部を形成する周縁とが実質的に面接触となることから、本体部を滑らかに回転させることが可能となり、かつ、本体部に過度な圧力が付与された場合であっても機械的強度を保ったまま止水部材に対して均等に圧力を付与することができる。
また、本発明に係る第三の構成として、ボルト連結体におけるボルト体が挿通される側の面に円環部材を配置し、当該円環部材上にワッシャーを配置する構成とした。
本構成によれば、本体部と円環部材とが本体部の周方向全周に沿って接触した状態となり、本体部の回転を滑らかに許容し、コンクリート壁面の起伏等に起因してワッシャーと防水シートとの間に配置される止水部材が傾斜等した状態で防水シートと当接する場合であっても、ワッシャーの押圧部が止水部材の傾斜等に対応するように傾斜するため、本体部に加わる圧力を止水部材に対して均等に加えることができる。
また、本発明に係る第四の構成として、押圧部が止水部材方向に立ち上がる膨出規制部を有する構成とした。
本構成によれば、押圧部が止水部材方向に立ち上がる膨出規制部を有することから、ワッシャーと防水シートとの間に位置する止水部材が膨出した場合であっても膨出方向を規制することができ、止水部材を任意の方向へ密着させることができる。
また、本発明に係る第五の構成として、ワッシャーにおけるボルト体が貫通する貫通孔を長孔として構成した。
本構成によれば、ワッシャーの動作範囲が狭まり、ワッシャーを止水部材とボルト連結体との間に配置する作業を効率的に行うことが可能となる。
なお、上記発明の概要は、本発明の必要な特徴のすべてを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。また、以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成又は工程をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る連結構造を示す概略断面図である。
【図２】本発明に係る連結構造を示す拡大断面図である。
【図３】好ましい形態に係るワッシャーの平面図及び側面図である。
【図４】他の形態に係るワッシャーの平面図及び側面図である。
【図５】他の形態に係る連結体及びワッシャーを示す拡大断面図である。
【図６】他の形態に係るワッシャーを示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本発明に係る連結構造の概略断面図である。
同図においてトンネル１は、ドリルジャンボ等の掘削機によって横断面が例えば略蒲鉾状に形成され、トンネル１の地山２の表面には、その全域に渡って所定厚さの吹き付けコンクリート３が吹き付けられる。
吹き付けコンクリート３の表面３Ａには、例えば不織布４と、ＥＶＡ樹脂製のシート５とからなる防水シート６がトンネル１の周方向の全域に渡って表面３Ａと密着するように貼着される。
吹き付けコンクリート３には、コンクリートアンカー７が地山２方向に向かって打ち込まれる。コンクリートアンカー７は、一端開口の筒体であって、防水シート６を貫通し、一端開口が吹き付けコンクリート３の表面３Ａと略同一面に露出した状態となるまで地山２方向に打ち込まれる。
【０００９】
コンクリートアンカー７には、一端開口からボルト体８が螺入される。ボルト体８の外径は、例えばＤ１６（約１６ｍｍ）程度に設定されており、雌螺子に相当するコンクリートアンカー７内に一端部８Ａが防水シート６から突出した状態となるまで螺入される。
ボルト体８の一端部８Ａには、本発明に係る連結構造における主たる構成の一つである連結体９が接続される。以下、ボルト体８と連結体９との関係について詳説する。
【００１０】
図２は、ボルト体８と連結体９との接続関係を示す拡大断面図であり、一端部８Ａ側には連結体９の一端部が螺合された状態で接続される。連結体９は延長方向に沿ってネジ孔９Ａが形成された両端開口の鋼製の円筒体であって、例えばＤ３２（約３２ｍｍ）程度の外径に設定される。ネジ孔９Ａを形成する内周壁にはその延長方向に沿ってボルト体８及び後述の鉄筋吊り用ボルト１５と対応する雌螺子部が形成される。ネジ孔９Ａにおけるボルト体８の一端部８Ａが螺入される側の一方の開口部１０上には、ハット型のワッシャー１１が配置される。さらにワッシャー１１上には、止水部材１４が配置される。つまり、ワッシャー１１と止水部材１４とは、連結体９と防水シート６との間に配置される。
そして、ワッシャー１１及び止水部材１４を配置した状態で連結体９がボルト体８に沿って螺入されることにより、連結体９はボルト体８に沿って徐々に上昇し、連結体９と防水シート６との間に介在するワッシャー１１及び止水部材１４が防水シート６に対して押圧された状態で締結固定される。
【００１１】
図３は、図２に示す好ましい形態におけるワッシャー１１の平面図、及び、側面図である。
同図に示すように、本形態におけるワッシャー１１は、中央部にボルト体８が貫通する貫通孔１２Ａを有する椀状の本体部１２と、本体部１２の外側の周縁１２Ｂから水平方向に延出する押圧部１３とを有する。貫通孔１２Ａは、真円状の孔であって、少なくとも連結体９の開口部１０の口径よりも大きい孔径を有する。
図３（ｂ）に示すように、貫通孔１２Ａの中心と開口部１０の中心とが略一致するようにワッシャー１１が開口部１０上に配置された状態において、本体部１２における連結体９の上端面１８、即ち、開口部１０側と向かい合う面（外面）１２ａは、開口部１０側に膨出する球面として形成される。
また、本体部１２における止水部材１４と向かい合う面（内面）１２ｂは、球面状に形成された外面１２ａと対応するように開口部１０側に窪む球面として形成される。即ち、本体部１２は、内部空間Ｒを有する椀型に形成される。
なお、内面１２ｂについては、必ずしも開口部１０側に窪む球面とする必要はなく、水平面としてもよいが、後述の理由により開口部１０側に窪む球面とするのが望ましい。
【００１２】
押圧部１３は、本体部１２の周縁１２Ｂから半径方向外側に向かって水平に延長する鍔状片であって、円形の本体部１２の周囲に沿って連続して形成される。押圧部１３の外径は、少なくとも連結体９の外径よりも大径に設定される。押圧部１３の上表面１３Ａは止水部材１４の下面と当接する面であって、連結体９がボルト体８に締結されることにより止水部材１４を押し潰した状態で止水部材１４の下面を押圧する。
【００１３】
止水部材１４は、押圧部１３の上表面１３Ａ上に配置される円環状の弾性体であって、内径部分にボルト体８が挿通された状態で押し潰される。止水部材１４はブチルゴム，ニトリルゴム，シリコーンゴム，アクリルゴム等、押圧部１３による押圧に対して一定の延展性を有し、かつ、押圧部１３の上表面１３Ａ及び防水シート６の下表面と密着性を担保し得る部材であればその種類は問わない。
【００１４】
上記構成からなるワッシャー１１の本体部１２は、貫通孔１２Ａを有していることにより、貫通孔１２Ａを形成する周縁が下方に位置する連結体９の上端面１８と接触し、開口部１０上において図３（ｂ）に示す矢印方向に傾動可能な状態で配置される。
そして、図２に示すように、吹き付けコンクリート３の表面３Ａに凹凸や傾斜が存在することに起因して防水シート６が傾斜して貼着された状態となっている場合であっても、ワッシャー１１の押圧部１３は、本体部１２が開口部１０上で防水シート６の傾斜に対応して傾動することにより防水シート６の傾斜に沿って傾斜した状態で止水部材１４を押し潰すことが可能となる。
そして、止水部材１４がワッシャー１１によって押し潰されると止水部材１４が弾性変形し、内面１２ｂと防水シート６との間に形成される内部空間Ｒ内に充填される如く入り込む状態となる。
このように、止水部材１４が内部空間Ｒ内に充填されると、止水部材１４はボルト体８の周面と密着した状態となり、ボルト体８の周面を伝って漏れ出す水分を確実に遮水することが可能となる。
また、ワッシャー１１の押圧部１３は、防水シート６の傾斜に沿って傾斜した状態で止水部材１４を押し潰すため、連結体９の締結により本体部１２に加わる圧力Ｐは、押圧部１３を介して略均等に分散して止水部材１４に作用し、防水シート６と止水部材１４との間に空隙が生じることや、圧力の弱い部分が生じることを極めて顕著に防止することが可能となる。
【００１５】
図１に戻り、連結体９と鉄筋吊り用ボルト１５との関係について説明する。鉄筋吊り用ボルト１５は、下側にフック部１６を有するボルト体であって、上端部１５Ａが連結体９のネジ孔９Ａと螺合されることにより連結体９を介してボルト体８と連結される。
フック部１６は、トンネル１の延長方向に沿って延在する鉄筋１７を保持する。そして、本発明に係る連結構造をトンネル１の周方向に沿って略等間隔となるように突設し、各鉄筋吊り用ボルト１５のフック部１６に鉄筋１７を保持させ、当該複数の鉄筋１７を基礎とする鉄筋構造を構築した後に覆工コンクリートを打設することにより、鉄筋コンクリート製の覆工コンクリート層が形成される。
【００１６】
図４は、他の形態に係るワッシャー１１Ａの平面図、及び、側面図である。
同図においてワッシャー１１Ａは、本体部１２に開設される貫通孔が長孔２２Ａとして形成された点で前記実施形態におけるワッシャー１１と異なる。なお、前述の実施形態の構成と同一構成の部分については同一の符号を用い、その説明を省略する。
同図に示すように、本体部１２における開口部１０側と向かい合う面（外面）１２ａは、前述の形態と同様に開口部１０側に膨出する球面として形成される。また、本体部１２における止水部材１４と向かい合う面（内面）１２ｂは、球面状に形成された外面１２ａと対応するように開口部１０側に窪む球面として形成される。即ち、本実施形態においても本体部１２は、内部空間Ｒを有する椀型に形成される。
長孔２２Ａは、前記外面１２ａ及び内面１２ｂとを貫通する孔であって、互いに向かい合う長辺２３；２３が、互いに向かい合う短辺２６；２６よりも長く設定される。本例においては、長辺２３；２３が、開口部１０を形成する周縁上に位置するように短辺２６；２６の長さを設定している。
上記構成からなるワッシャー１１Ａによれば、本体部１２に前記構成からなる長孔２２Ａが開設されたことにより、長孔２２Ａを形成する長辺２３；２３の縁部２３Ａ；２３Ａが下方に位置する連結体９の上端面１８と接触し、開口部１０上において本体部１２の回転方向、換言すれば、本体部１２の傾動方向が、概ね図４（ｂ）の矢印で示す一方向に規制される。
即ち、本実施形態におけるワッシャー１１Ａによれば、前述の実施形態に係るワッシャー１１の構成から生じる効果に加え、本体部１２に長孔２２Ａを開設したことにより、ワッシャー１１Ａの半径方向の動作範囲が狭まり、ワッシャー１１Ａを止水部材１４と連結体９との間に配置する作業を効率的に行うことが可能となる。
さらに、外面１２ａを有する本体部１２に対して長孔２２Ａを開設したことにより、長孔２２Ａを形成する円弧状の長辺２３；２３の縁部２３Ａ；２３Ａが平坦な連結体９の上端面１８と接触するため、本体部１２の矢印方向への回転動作を円滑なものとすることが可能となる。
【００１７】
図５（ａ）は、連結体９の他の形態を示す図であり、本例において連結体９上には長孔２２Ａが開設されたワッシャー１１Ａが配置される。
同図において連結体９は、ネジ孔９Ａにおけるボルト体８の一端部８Ａが螺入される側の一方の開口縁２０Ａが球面加工された点で上記実施例における連結体９と異なる。なお、上記実施例における連結体９と同一構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。
開口縁２０Ａは、上方から下方に向かって窪む球面として形成され、その曲率はワッシャー１１Ａの外面１２ａの曲率と実質的に同一であり、ワッシャー１１Ａの本体部１２は開口縁２０Ａによって面接触した状態で回転自在に支持される。また、連結体９の半径方向外側の縁部は半径方向外側に向かって漸次下方に傾斜するテーパー面２１として形成され、本体部１２の回転に伴って傾斜する押圧部１３が接触しないように逃げ部として機能する。
よって、仮想線で示すように本形態に係る連結体９によって支持されるワッシャー１１Ａの押圧部１３は、本体部１２が開口縁２０Ａ内で回転することにより防水シート６の傾斜に沿って傾斜した状態で止水部材１４を押し潰すことが可能となり、前記形態に係る連結体９と同様に防水シート６と止水部材１４との間に空隙が生じることや、圧力の弱い部分が生じることを極めて顕著に防止することが可能となる。
さらに、ワッシャー１１Ａの本体部１２と開口縁２０Ａとが面接触していることにより、換言すれば開口縁２０Ａが球面として形成された本体部１２を囲繞するように保持していることからワッシャー１１の押圧部１３を滑らかに傾斜させることが可能となり、かつ、連結体９が強固に締結されることに起因して過大な圧力が加わった場合であっても開口縁２０Ａが本体部１２を押し潰して変形させるようなことがない。
【００１８】
図５（ｂ）は、連結体９の他の形態を示す図である。
同図において連結体９は、上端面１８上に円環状のＯリング２５が配置され、当該Ｏリング２５上にワッシャー１１Ａが配置される点で前記形態と異なる。
Ｏリング２５は、例えば金属製の円環体であって、内径Ｌは、長孔２２Ａの延長方向（長軸方向）の寸法ｌよりも大きく、ワッシャー１１Ａが当該Ｏリング２５上に配置される。即ち、Ｏリング２５の内径Ｌは、上方に配置されるワッシャー１１Ａの最大径よりも大きい内径を有する。
ワッシャー１１ＡがＯリング２５上に配置されると、ワッシャー１１Ａの外面１２ａは、その周方向全周に渡ってＯリング２５と実質的に線接触した状態で回転自在に支持される。
よって、仮想線で示すように本形態に係る連結体９によって支持されるワッシャー１１Ａの押圧部１３は、本体部１２がＯリング２５内で回転することにより防水シート６の傾斜に沿って傾動した状態で止水部材１４を押し潰すことが可能となり、前記形態に係る連結体９と同様に防水シート６と止水部材１４との間に空隙が生じることや、圧力の弱い部分が生じることを極めて顕著に防止することが可能となる。さらに、ワッシャー１１Ａの本体部１２とＯリング２５とが本体部１２の周方向全周に渡って線接触していることにより、連結体９が強固に締結されることに起因して過大な圧力が加わった場合であってもＯリング２５が本体部１２を押し潰して変形させるようなことがない。
なお、上記Ｏリング２５は断面円形のものを採用したが、円形に限られるものではなく、例えば断面正方形や断面矩形のものを採用することもできる。
【００１９】
図５（ｃ）は、連結体９の他の形態を示す図である。
同図において連結体９は、上端面１８の半径方向外側において、上端面１８よりも上方へ突出するワッシャー保持壁３０を有する点で前記形態と異なる。
ワッシャー保持壁３０は、連結体９の周方向に沿って連続して立ち上がる壁であって、内径Ｌが長孔２２Ａの延長方向（長軸方向）の寸法ｌよりも大きく、ワッシャー１１Ａが当該ワッシャー保持壁３０上に配置される。
ワッシャー１１Ａの本体部１２の外面１２ａと接触する半径方向内側の保持面３１は、曲面として形成され、前記実施形態と同様に、ワッシャー１１Ａの外面１２ａは、その周方向全周に渡って保持面３１と実質的に線接触した状態で回転自在に保持される。
本構成によれば、前記Ｏリング２５を採用した構成と同様の効果を得ることが可能であり、かつ、連結体９と別の部材を用いることなくワッシャー１１Ａを保持できるので、施工の手間を大幅に簡略化することができる。
なお、当該実施形態においては、保持面３１を曲面として形成したが、これに限定されるものではなく外面１２ａを角部、或いは、平面により保持してもよい。
また、上記連結体９の複数の実施形態においては、連結体９上にワッシャー１１Ａを配置するものとして説明したが、真円状の貫通孔１２Ａを有するワッシャー１１を配置しても同様効果を得られることは言うまでもない。
【００２０】
図６は、ワッシャー１１Ａの他の形態を示す断面図である。
同図においてワッシャー１１Ａは、膨出規制部２４を有する点で上記形態に係るワッシャー１１（１１Ａ）と異なる。膨出規制部２４は、押圧部１３の半径方向外側端部から止水部材１４方向に向かって略垂直に立ち上がる片であって、円形な押圧部１３の周方向全周に渡って延在する。
同図に示すように、膨出規制部２４が設けられたことにより、ワッシャー１１Ａによって押し潰される止水部材１４は、膨出規制部２４を超えて半径方向外側に膨出することができず、止水部材１４の膨出方向が半径方向内側のみに規制される。そして、連結体９がボルト体８に締結され、ワッシャー１１Ａが止水部材１４を徐々に押し潰すと、止水部材１４は、半径方向内側、即ち、ボルト体８の外周面側に膨出し、止水部材１４とボルト体８外周面とが密着する。
このように、膨出規制部２４を設けて止水部材１４の膨出方向を規制したことにより、止水部材１４は、防水シート６及びボルト体８とより高い圧力で密着するため、ボルト体８の周面を伝って漏れ出す水分を確実に遮水することが可能となる。
なお、膨出規制部２４の位置は、本例に限られるものではなく、止水部材１４の径を勘案して押圧部１３の半径方向外側端部よりも内側に形成してもよい。つまり、押圧部１３におけるボルト体８の周面よりも半径方向外側にあればよい。また、膨出規制部２４をワッシャー１１に設けてもよいことは言うまでもない。
【００２１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態に多様な変更、改良を加え得ることは当業者にとって明らかであり、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００２２】
１  トンネル、２  地山、３  吹き付けコンクリート、４  不織布、５  シート、
６  防水シート、７  コンクリートアンカー、８  ボルト体、９  連結体、
１０  開口部、１１  ワッシャー、１１Ａ  ワッシャー、１２  本体部、
１３  押圧部、１４  止水部材、１５  鉄筋吊り用ボルト、１６  フック部、
１７  鉄筋、２０Ａ  開口縁、２１  テーパー面、２２Ａ  長孔、２３  長辺、
２４  膨出規制部、２５  Ｏリング、２６  短辺、３０  ワッシャー保持壁。
【図１】
0005448896.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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