(57)【要約】【課題】  ボルト材が有する耐力を落とすことなく施工性及び経済性に優れたロックボルトを提案する。【解決手段】  全面定着方式によるロックボルトであり、吹付けコンクリート７が吹き付けられたトンネル内壁面にロックボルト挿入孔４を削孔し、所定の径及び長さを有する異形鉄筋からなるボルト材２の頭部先端に、平鋼板からなるベアリングプレート３を摩擦圧接接合Ｓにて一体化させたロックボルト１を、モルタルグラウトからなる定着材５が充填されたロックボルト挿入孔４に挿入し、定着させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に挿設されるボルト材と、前記ボルト材の頭部先端に予め一体的に接合されているベアリングプレートを備えることを特徴とするロックボルト。
【請求項２】
前記ベアリングプレートは平鋼板から形成され、前記ボルト材は異形鉄筋から形成されており、前記ベアリングプレートと前記ボルト材とは摩擦圧接接合にて一体化されていることを特徴とする請求項１に記載のロックボルト。
【請求項３】
前記平鋼板から形成されるベアリングプレートの角部が、ボルト材側に折り曲げられていることを特徴とする請求項２に記載のロックボルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル施工や法面抑止工等で用いられるロックボルトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ロックボルトは、一般的に、地盤に挿設されるボルト材と、このボルト材の頭部に取り付けられてボルト材から伝達される力を面的に分散させるベアリングプレートと、このベアリングプレートをボルト材の頭部に固定するナットとから構成されており、ボルト材の頭部が地盤から突出した状態で施工される。この構成によるロックボルトをトンネル施工に係る支保工材として使用すると、ボルト材の頭部がトンネルの内側に突出するため、覆工コンクリート打設時に設置する防水シートを傷つけるようなことが無いように、ボルト材の頭部先端にプラスチックキャップや不織布を取り付ける必要があった。これらの作業は、トンネル施工において大量に設置される全てのロックボルトに施す必要があるうえ、人力にて行うため、手間がかかり、施工時間の短縮の支障となっていた。
【０００３】
従来、こうした作業の手間を省き、効率的な作業を行えるように、図５に示すような、地盤Ｇに削孔したロックボルト挿入孔１４０に定着材１５０を充填した後ボルト材１２０を挿入し、このボルト材１２０の頭部に、ベアリングプレート１３１とナット１３２とを溶接Ｓ１にて一体化したナット付ベアリングプレート１３０を取り付けた構成のロックボルト１１０が開示されている。この際、ナット付ベアリングプレート１３０のボルト材１２０の頭部への取り付けは、ベアリングプレート１３１をトンネル内側、ナット１３２をトンネル外側になるように配置して取り付ける。そして、ナット付ベアリングプレート１３０をボルト材１２０の頭部に取り付けた後、トンネル内に突出する余分なボルト頭部１６０は切断することで、ロックボルトとしての機能を保持したまま、覆工コンクリート１９０打設時に設置する防水シート１８０の破損防止用のプラスチックキャップや不織布等の取り付けの必要がないという利点を有している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１１９３９３号公報（［０００６］〜［００１５］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来のロックボルトの構造には、下記に示すような問題点がある。
（１）ボルト材の頭部をネジ加工する必要があり、この加工に手間がかかり費用もかさむ。
（２）ボルト材の頭部に加工を施したネジ部で断面欠損と応力集中が生じ耐力が低下する。
（３）ナット付ベアリングプレートをネジで取り付ける手間がかかる。
（４）ボルト材の頭部の突出部分の切断に手間がかかる。
【０００５】
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、ボルト材が有する耐力を落とすことなく施工性及び経済性に優れたロックボルトを提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するために、請求項１に係る発明は、地盤に挿設されるボルト材と、前記ボルト材の頭部先端に予め一体的に接合されているベアリングプレートを備えることを特徴とするロックボルトである。
【０００７】
かかるロックボルトは、ボルト材の頭部先端にその頭部先端が長尺方向に突出しないようにベアリングプレートが予め取り付けられているため、所定の位置にロックボルトを設置した後に、ナットにてベアリングプレートを取り付ける手間が省け、また、突出部が形成されないため、例えば通常のトンネル施工におけるロックボルトに必要となる防水シート破損防止用のプラスチックキャップや不織布の取り付け作業による手間や、特許文献１に開示されているロックボルトの挿設後に行うボルト材頭部の突出部分の切断作業などの手間が省けるため施工時間の短縮が可能となる。また、これらの作業に必要とされる材料、機械、人件費等が削減できるため、工事費の削減も可能である。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のロックボルトであり、前記ベアリングプレートは平鋼板から形成され、前記ボルト材は異形鉄筋から形成されており、前記ベアリングプレートと前記ボルト材とは摩擦圧接接合にて一体化されていることを特徴とする。
【０００９】
かかるロックボルトは、穴を開けるなどの加工を施していない平鋼板を、ネジ加工などの加工を施していない異形鉄筋に摩擦圧接接合にて一体化させることで、各鋼材が有する破断耐力を維持したまま、支保工として使用できるため、従来のロックボルトに比べて耐力的に優れた支保構造を構築することが可能となる。また、異形鉄筋にネジ加工を施したり、平鋼板に穴を開ける加工を施したりする手間が省け、これらの加工に要する費用を削減することが可能となる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のロックボルトであり、前記平鋼板から形成されるベアリングプレートの角部が、ボルト材側に折り曲げられていることを特徴とする。
【００１１】
かかるロックボルトは、ベアリングプレートの角部が、ボルト材側に向って折り曲げられているため、当該ベアリングプレートがその角部により吹付コンクリートを噛む形で固定される。この構成によりロックボルトと吹付コンクリートとの一体化をより強固に行うことが可能となるとともに、相互の力の伝達がより効果的に行なわれる構造となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のロックボルトによれば、予めボルト材とベアリングプレートが一体に形成されており、ボルト材の頭部がベアリングプレートから突出していないため、プラスチックキャップや不織布等のボルト頭部保護部材の取り付け作業による手間や突出部の切断作業などの手間が省け、施工時間の短縮が可能となる。また、これらの作業に必要とされる材料、機械、人件費等が削減できるため、工事費の削減も可能である。さらに、各鋼材の破断耐力は維持されたまま、力の伝達が効果的に行なわれる構成であるため、従来のロックボルトに比べて耐力的に優れたトンネル構造を構築することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
また、以下の説明では、本発明のロックボルトをトンネルの支保工に使用した場合を例示する。また、本明細書において「内、外」とは、トンネルの中を基準として、トンネルの中側を「内側」とし、その反対を「外側」とする。また、ロックボルトにおける「頭部」とは、トンネルの内側方向のボルト材の端部を示す。
【００１４】
＜第１の実施の形態＞
図１は、第１の実施の形態（以下「第１実施形態」という場合がある）に係るロックボルトを設置した状態を示す断面図であり、１はロックボルトを示している。また図２は、ロックボルト１の全体を示した斜視図である。
【００１５】
第１実施形態で使用するロックボルト１は、全面定着方式によるロックボルトであり、図２に示すように、所定の径及び長さを有する異形鉄筋からなるボルト材２の頭部先端に、略正方形を形成した平角鋼板からなるベアリングプレート３を摩擦圧接接合Ｓにて一体化させたものである。
【００１６】
次に、本発明のロックボルト１を使用したトンネル施工方法を示す。
（１）所定の掘進長を掘削したトンネル壁面に吹付けコンクリート７を吹き付ける。
（２）吹付けコンクリート７を吹き付けた後、図示しないドリルジャンボ等により、トンネルの地盤Ｇにロックボルト挿入孔４を削孔する。
（３）ロックボルト挿入孔４にモルタルグラウト等からなる定着材５を充填する。
（４）人力又はドリルジャンボのドリフタにてロックボルト１をトンネル内からロックボルト挿入孔４に挿入する。
（５）ロックボルト１のベアリングプレート３と吹付けコンクリート７面との間の間隙部に裏込めモルタル６を詰める。
ここで、ベアリングプレート３と吹付けコンクリート７との間に詰める裏込めモルタル６は、吹付けコンクリート７の表面が一定でなく、凸凹しているため、ロックボルト１と吹付けコンクリート７との一体化において、なじみを良くすることを目的として行うものである。
（６）上記の（１）から（５）の工程を繰り返して所定数のロックボルトを設置し、トンネル掘削が完了した箇所は、トンネル内面に防水シート８を貼り付ける。
（７）図示しないスライドセントル等の型枠を利用して覆工コンクリート９の打設を行う。
【００１７】
このように、ロックボルト１は、ナットを使用することなく、その設置が完了するため、施工性に優れている。また、人力でロックボルト１を設置する際、ボルト材２にベアリングプレート３が予め設置されているため、押し込みやすいという利点がある。
【００１８】
また、ロックボルト１は、図１に示す通り、吹付けコンクリート７が吹き付けられたトンネル内壁面にロックボルト挿入孔４を削孔し、ロックボルト１を、モルタルグラウトからなる定着材５が充填されたロックボルト挿入孔４に挿入し、定着させたものである。
この構造により、ロックボルト１は、吹付けコンクリート７と一体を成し、トンネル施工において必要とされる支保構造を構築することが可能となる。
【００１９】
なお、従来のロックボルトは、ナットを使用してベアリングプレートを締め付けることにより、ロックボルトの作用効果を発揮するものと思われがちだが、実際は、定着材が固化する前にベアリングプレートの設置が行われることから、締め付けることはできず、ボルト材及びベアリングプレートの設置後に、定着材が固化してその作用効果が現れる。そのため、第１実施形態によるロックボルトでも、従来のロックボルトの作用効果をもたらすことが可能である。
【００２０】
また、ロックボルト１は、その頭部先端に設置されたベアリングプレート３によりフラット面を形成するため、覆工コンクリート９打設時に設置する防水シート８の設置作業において、ボルト材２の頭部の突出部分がない分、プラスチックキャップや不織布の設置、ボルト材２の突出部分の切断等の処理が必要ないことや、ベアリングプレート３設置のためのナットの取り付け作業がないことから、作業性に優れている。
【００２１】
また、ベアリングプレート３とボルト材２との接合は、摩擦圧接接合Ｓにて行うため、各鋼材に特別な加工を施す必要がなく、鋼材加工に要する費用も削減が可能となる。
さらに、ボルト材２の頭部にネジ加工をしていない分、異形鉄筋の断面を縮小することがないため、異形鉄筋の有する耐力が低下することなく、強度的に優れたトンネルを構築することができる。
【００２２】
＜第２の実施の形態＞
図３は、第２の実施の形態（以下「第２実施形態」という場合がある）に係るロックボルトを設置した状態を示す断面図であり、１’はロックボルトを示している。また図４は、ロックボルト１’の全体を示した斜視図である。
【００２３】
第２実施形態で使用するロックボルト１’は、全面定着方式によるロックボルトであり、図４に示すように、所定の径及び長さを有する異形鉄筋からなるボルト材２の頭部先端に、略正方形の平角鋼板の四隅の角部３ａをボルト材２側に所定の角度で折り曲げてなるベアリングプレート３’を摩擦圧接接合Ｓにて一体化させたものである。
【００２４】
なお、第２実施形態のロックボルト１’を使用したトンネル施工方法は、第１の実施の形態で示したトンネル施工方法と同様なため、詳細な説明は省略する。
【００２５】
図３に示すように、ロックボルト１’は、ベアリングプレート３’の角部３ａがボルト材２側に折り曲げられているため、ロックボルト挿入孔４に挿入すると角部３ａが吹付コンクリート７に差し込まれた状態で固定される。この構成により、ロックボルト１’と吹付コンクリート７との一体化が強固に行われ、相互の力の伝達性に優れた支保構造が構築される。
【００２６】
また、ロックボルト１’は、その頭部先端に設置されたベアリングプレート３’の角部３ａがボルト材２側に折り曲げられているため、ベアリングプレート３’の角部３ａが直接防水シート８に当ることがない。そのため、施工時に防水シート８が角部３ａに引っ掛かることや、何らかの圧力がこの角部３ａと防水シート８との当接箇所に加わることなどによる防水シート８への損傷を防止することが可能となり、止水性に優れたトンネルの構築が可能となる。
【００２７】
なお、この他の第２実施形態のロックボルト１’が奏する作用効果は、第１の実施の形態において示したものと同様なため、詳細な説明は省略する。
【００２８】
以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、ボルト材とベアリングプレートとの接合を、摩擦圧接接合にて行ったが、これに限定されるものではなく、溶接接合等、ボルト材の耐力を低下させることなく接合することが可能であれば、その接合方法は限定されるものではない。
また、前記各実施形態では、ボルト材として異形鉄筋、ベアリングプレートとして平角鋼板を使用するものとしたが、これに限定されるものではなく、例えばねじり鋼棒をボルト材として使用したり丸型や多角形型の平鋼板をベアリングプレートとして使用する等、ロックボルトとしての機能を果たし、ボルト材とベアリングプレートとの一体化が可能なものであれば、その材料及び形状は限定されるものではない。
【００２９】
また、前記各実施形態では、ロックボルトを全面定着方式によるロックボルトに使用するものとしたが、これに限定されるものではなく、併用方式等、地山の状況に応じたロックボルトの定着方式を採用しても良い。
また、前記各実施形態では、定着材をロックボルトの挿入前にロックボルト挿入孔に充填したが、ロックボルトをロックボルト挿入孔に挿入した後定着材を充填しても良く、ロックボルトの定着が可能であれば、その施工順序は限定されるものではない。
また、前記各実施形態では、モルタルグラウトをロックボルトの定着材として使用したが、これに限定されるものではなく、十分な定着力を発現するものであれば、その材質は限定されるものではない。
【００３０】
また、前記各実施形態では、吹付けコンクリートの吹き付け作業が完了してからロックボルトの設置を行ったが、これに限定されるものではなく、吹付けコンクリートの施工を２段階施工とし、一次吹付けにて断面の早期閉合を行った後、ロックボルトを設置し、その後二次吹付けを行い、支保構造の一体化をさらに高めるものにしても良い。
また、吹付けコンクリートを施す必要のない良質な岩盤においては、所定の掘進長を掘削したトンネル壁面に直接ロックボルトを設置し、地盤と一体化を図る構造としても良い。
さらに、本発明のロックボルトは、トンネル施工で用いられるロックボルトに限定されるものではなく、例えば法面の抑止工等にも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１の実施の形態にかかるロックボルトを設置した状態を示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態にかかるロックボルトの全体を示した斜視図である。
【図３】第２の実施の形態にかかるロックボルトを設置した状態を示す断面図である。
【図４】第２の実施の形態にかかるロックボルトの全体を示した斜視図である。
【図５】特許文献１に記載のロックボルトを設置した状況を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１，１’  ロックボルト
２        ボルト材
３，３’  ベアリングプレート
３ａ      角部
４        ロックボルト挿入孔
５        定着材
６        裏込めモルタル
７        吹付けコンクリート
８        防水シート
９        覆工コンクリート
Ｇ        地盤
Ｓ        摩擦圧接接合
【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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