(57)【要約】      （修正有）【課題】固化材の適切な被り厚を確保できる自穿孔式のロックボルト装置を提供すること。【解決手段】中空ロッドの他端に接続した削岩機を以ってビットにより地山Ｒを削孔し、中空ロッドと削孔穴との間に固化材を注入固化するロックボルト装置において、中空ロッドはビット２が接続された先端ロッド３と、先端ロッドに接続される中空ロッド５，６により構成し、各中空ロッドはその両端部に雄螺子部が形成され、両端部に雌螺子部が形成された円筒状カプラ４を設け、各中空ロッドは、円筒状カプラ４により連結されるものであり、円筒状カプラ４は、外周に放射状に突出する複数の突出部１３を有し、各突出部間には円筒中心方向に凹設される逃し凹部が設けられ、円筒状カプラ４の突出部１３により構成される円の直径Ｔ２は、ビット２の最大径部の直径Ｔ１と同一となるように構成した。【選択図】図１
2017044032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空ロッドの先端に該中空ロッドの直径よりも径大の削孔用ビットを接続し、上記中空ロッドの他端に接続した削岩機を以って上記削孔用ビットにより地山を削孔し、上記中空ロッドと削孔穴との間に固化材を投入して固化することにより構成されるロックボルト装置において、
上記中空ロッドは、上記削孔用ビットが接続された先端ロッドと、該先端ロッドに接続される一又は複数の接続用の中空ロッドにより構成し、各中空ロッドはその両端部に雄螺子部が形成されており、  
両端部に雌螺子部が形成された円筒状カプラを設け、一の中空ロッドと他の中空ロッドは、上記円筒状カプラの各雌螺子部に上記各中空ロッドの上記各雄螺子部を螺着することにより連結されるものであり、
上記円筒状カプラは、その外周に放射状に突出する複数の突出部を有すると共に、上記各突出部間には円筒中心方向に凹設される複数の逃し凹部が設けられ、
上記円筒状カプラの上記突出部により構成される円の直径は、上記削孔用ビットの最大径部の直径と同一となるように構成したものであることを特徴とするロックボルト装置。
【請求項２】
上記円筒状カプラの上記突出部は、当該円筒の軸方向の中心部に最大突出部となる平坦部を有していると共に、当該円筒状カプラの両端縁から上記平坦部までのぼり傾斜面により構成されている請求項１記載のロックボルト装置。
【請求項３】
上記削孔用ビットとは反対側の上記接続用の中空ロッドの削孔穴出口近傍に位置し得る他端にはナット状のスペーサが螺着されており、
上記ナット状のスペーサは、その外周に放射状に突出する複数の突出部を有すると共に、上記各突出部間には円筒中心方向に凹設される複数の逃し凹部が設けられ、
上記ナット状のスペーサの上記突出部により構成される円の直径は、上記削孔用ビットの最大径部の直径と同一となるように構成したものであることを特徴とする請求項１又は２記載のロックボルト装置。
【請求項４】
中空ロッドの先端に削孔用ビットを接続し、中空ロッドの他端に接続した削岩機を以って上記削孔用ビットにより地山を削孔した後、中空ロッドと削孔穴との間に固化材を注入して固化し、上記地山の法面から突出する上記中空ロッドの他端をロックナットを以って固定することにより構成される自穿孔式のロックボルト工法において、
上記中空ロッドは、両端部に雄螺子部が形成され先端部に上記削孔用ビットが接続された先端ロッドと、両端部に雄螺子部が形成されたものであって上記先端ロッドに連結される一又は複数の接続用の中空ロッドにより構成し、
上記各中空ロッドは、両端部に雌螺子部が形成された円筒状カプラを介して連結されるものであり、
上記円筒状カプラは、その外周に放射状に突出する複数の突出部を有すると共に、上記各突出部間には円筒中心方向に凹設される複数の逃し凹部が設けられており、
上記円筒状カプラの上記突出部により構成される円の直径は、上記削孔用ビットの最大径部の直径と同一となるように構成し、
上記先端ロッドの上記削孔用ビットにて上記地山を一定深さ削孔した後、
上記先端ロッドの他端の上記雄螺子部に上記円筒状カプラの一端の上記雌螺子部を接続し、該円筒状カプラの他端の上記雌螺子部に上記接続用の中空ロッドの先端を接続した状態で、上記削孔用ビットにて再び地山を一定深さ削孔し、
上記地山の法面側の上記中空ロッドから、各ロッド内に固化材を注入し、注入した固化材を上記削孔用ビット先端から上記削孔穴内に噴出させ、噴出した固化材を上記円筒状カプラの複数の上記逃し凹部を通って逆行させることにより、上記固化材を上記中空ロッドと上記削孔穴間に充填し、その後、上記固化材を固化することを特徴とする自穿孔式のロックボルト工法。
【請求項５】
上記円筒状カプラの上記突出部は、当該円筒の軸方向の中心部に最大突出部となる平坦部を有していると共に、当該円筒状カプラの両端縁から上記平坦部までのぼり傾斜面により構成されている請求項４記載のロックボルト工法。
【請求項６】
外周に放射状に突出する複数の突出部を有すると共に、上記各突出部間には円筒中心方向に凹設される複数の逃し凹部が設けられたナット状のスペーサを設け、
上記ナット状のスペーサの上記突出部により構成される円の直径は、上記削孔用ビットの最大径部の直径と同一となるように構成されており、
上記地山を所定深さに削孔した後、上記固化材を注入する前に、上記削孔用ビットとは反対側の上記接続用の中空ロッドの削孔穴出口近傍に位置する他端に上記ナット状のスペーサを螺着することを特徴とする請求項４又は５記載のロックボルト工法。
【請求項７】
両端部に雌螺子部が形成され、上記両端部の雌螺子部に、一の中空ロッドの他端の雄螺子部と、他の中空ロッドの一端の雄螺子部を接続することにより、２本の中空ロッドを連結し得る自穿孔式のロックボルト装置に使用する円筒状カプラであって、
上記円筒状カプラは、その外周に放射状に突出する複数の突出部を有すると共に、上記各突出部間には円筒中心方向に凹設される複数の逃し凹部が設けられており、
上記円筒状カプラの上記突出部により構成される円の直径は、上記中空ロッドの先端に接続される削孔用ビットの最大径部の直径と同一となるように構成したものであることを特徴とするカプラ。
【請求項８】
上記円筒状カプラの上記突出部は、当該円筒の軸方向の中心部に最大突出部となる平坦部を有していると共に、当該円筒状カプラの両端縁から上記平坦部までのぼり傾斜面により構成されている請求項７記載のカプラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロッド先端部のビットにより地山を穿孔しながらロッドを打ち込み、固化材を注入して固定する自穿孔式のロックボルト装置、及びそのロックボルト工法、及び、それに使用するカプラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の自穿孔ロックボルト装置は、例えば削岩機に、先端にビットを有する中空ロッドを接続し、上記削岩機による打撃と回転を与えながら上記ビットにより地山を削孔し、その後、中空ロッド内にセメントミルク等の固化材を注入し、当該固化材をビット先端部から削孔穴内に排出することで、ロッド周囲を固化材で固定する構造であった。かかる従来の構造では、中空ロッドの芯出しのためにロッド途中にセントライザーを接続すると共に、先頭の中空ロッドにカプラを以って後続の中空ロッドを接続することが行われている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０７３７２号公報
【特許文献２】特開２００５−１２０８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１の装置では、先端のビットの直径よりも、セントライザー及びカプラの直径が小さいため、削孔された孔の内壁と上記セントライザー及びカプラの外周面との間に空間が生じ、削孔された孔の中心と中空ロッドの中心軸との間においてずれが生じてしまい、セメントミルクの被り厚を適切に確保することが難しかった。
【０００５】
一方、ロックボルトの被り厚を適切に確保するためのスペーサが開発されているが（特許文献２等）、かかるスペーサは、ロックボルトの中間部に側面から装着するものであるから、ロッド先端のビットにより自穿孔しながら削孔していく、自穿孔式のロックボルト装置には使用できないものであった。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、固化材の適切な被り厚を確保することができる自穿孔式のロックボルト装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、セメントミルク等の固化材の適切な被り圧を確保することができる自穿孔式ロックボルト工法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、セメントミルク等の固化材の適切な被り圧を確保することができる自穿孔式ロックボルト装置及び工法に使用し得るカプラ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】
【０００９】
上記の目的を達成するため本発明は、
第１に、中空ロッドの先端に該中空ロッドの直径よりも径大の削孔用ビットを接続し、上記中空ロッドの他端に接続した削岩機を以って上記削孔用ビットにより地山を削孔し、上記中空ロッドと削孔穴との間に固化材を投入して固化することにより構成されるロックボルト装置において、上記中空ロッドは、上記削孔用ビットが接続された先端ロッドと、該先端ロッドに接続される一又は複数の接続用の中空ロッドにより構成し、各中空ロッドはその両端部に雄螺子部が形成されており、両端部に雌螺子部が形成された円筒状カプラを設け、一の中空ロッドと他の中空ロッドは、上記円筒状カプラの各雌螺子部に上記各中空ロッドの上記各雄螺子部を螺着することにより連結されるものであり、上記円筒状カプラは、その外周に放射状に突出する複数の突出部を有すると共に、上記各突出部間には円筒中心方向に凹設される複数の逃し凹部が設けられ、上記円筒状カプラの上記突出部により構成される円の直径は、上記削孔用ビットの最大径部の直径と同一となるように構成したものであることを特徴とするロックボルト装置により構成される。
【００１０】
一又は複数の接続用の中空ロッドは、例えば中間ロッド（５）、最終ロッド（６）等をいう。円筒状カプラは例えばホイールカプラ（４）により構成することができる。上記突出部は、山形突出部（１３）により構成することができる。このように構成すると、円筒状カプラの突出部により構成される円の直径が、削孔用ビットの最大径部の直径と同一であるから、該削孔用ビットにより削孔された削孔穴の直径と上記円筒状カプラの突出部により構成される円の直径が略同一となり、従って中空ロッドの中心軸と削孔穴の中心軸を略一致させることができ、削孔穴の全体に亘り固化材の適切な被り圧を確保することができる。
【００１１】
第２に、上記円筒状カプラの上記突出部は、当該円筒の軸方向の中心部に最大突出部となる平坦部を有していると共に、当該円筒状カプラの両端縁から上記平坦部までのぼり傾斜面により構成されている上記第１記載のロックボルト装置により構成される。
【００１２】
このように構成すると、削孔用ビットの自穿孔により削孔していく際、円筒状カプラの突出部が削孔穴の内面に接触する部分を平坦部のみとすることができ、これにより円筒状カプラの突出部と削孔穴の内面の接触面積を低減し得て、円滑な削孔動作を可能とすることができる。
【００１３】
第３に、上記削孔用ビットとは反対側の上記接続用の中空ロッドの削孔穴出口近傍に位置し得る他端にはナット状のスペーサが螺着されており、上記ナット状のスペーサは、その外周に放射状に突出する複数の突出部を有すると共に、上記各突出部間には円筒中心方向に凹設される複数の逃し凹部が設けられ、上記ナット状のスペーサの上記突出部により構成される円の直径は、上記削孔用ビットの最大径部の直径と同一となるように構成したものであることを特徴とする上記第１又は２記載のロックボルト装置により構成される。
【００１４】
上記ナット状のスペーサは、例えばホイールスペーサ（７）により構成することができる。このように構成すると、中空ロッドの削孔穴出口近傍において、削孔穴の中心軸と中空ロッドの中心軸にずれが生じていたとしても、上記中空ロッドにナット状のスペーサを螺合することにより、上記削孔穴出口近傍において、中空ロッドと削孔穴の芯出しを行うことができる。これにより、削孔穴の出口近傍を含め、削孔穴の全体に亘り固化材の適切な被り圧を確保することができる。
【００１５】
第４に、中空ロッドの先端に削孔用ビットを接続し、中空ロッドの他端に接続した削岩機を以って上記削孔用ビットにより地山を削孔した後、中空ロッドと削孔穴との間に固化材を注入して固化し、上記地山の法面から突出する上記中空ロッドの他端をロックナットを以って固定することにより構成される自穿孔式のロックボルト工法において、上記中空ロッドは、両端部に雄螺子部が形成され先端部に上記削孔用ビットが接続された先端ロッドと、両端部に雄螺子部が形成されたものであって上記先端ロッドに連結される一又は複数の接続用の中空ロッドにより構成し、上記各中空ロッドは、両端部に雌螺子部が形成された円筒状カプラを介して連結されるものであり、上記円筒状カプラは、その外周に放射状に突出する複数の突出部を有すると共に、上記各突出部間には円筒中心方向に凹設される複数の逃し凹部が設けられており、上記円筒状カプラの上記突出部により構成される円の直径は、上記削孔用ビットの最大径部の直径と同一となるように構成し、上記先端ロッドの上記削孔用ビットにて上記地山を一定深さ削孔した後、上記先端ロッドの他端の上記雄螺子部に上記円筒状カプラの一端の上記雌螺子部を接続し、該円筒状カプラの他端の上記雌螺子部に上記接続用の中空ロッドの先端を接続した状態で、上記削孔用ビットにて再び地山を一定深さ削孔し、上記地山の法面側の上記中空ロッドから、各ロッド内に固化材を注入し、注入した固化材を上記削孔用ビット先端から上記削孔穴内に噴出させ、噴出した固化材を上記円筒状カプラの複数の上記逃し凹部を通って逆行させることにより、上記固化材を上記中空ロッドと上記削孔穴間に充填し、その後、上記固化材を固化することを特徴とする自穿孔式のロックボルト工法により構成される。
【００１６】
一又は複数の接続用の中空ロッドは、例えば中間ロッド（５）、最終ロッド（６）等をいう。円筒状カプラは例えばホイールカプラ（４）により構成することができる。上記突出部は、山形突出部（１３）により構成することができる。このような工法によると、円筒状カプラの突出部により構成される円の直径が、削孔用ビットの最大径部の直径と同一であるから、該削孔用ビットにより削孔された削孔穴の直径と上記円筒状カプラの突出部により構成される円の直径が略同一となり、従って中空ロッドの中心軸と削孔穴の中心軸を略一致させることができ、削孔穴の全体に亘り固化材の適切な被り圧を確保することができる。
【００１７】
第５に、上記円筒状カプラの上記突出部は、当該円筒の軸方向の中心部に最大突出部となる平坦部を有していると共に、当該円筒状カプラの両端縁から上記平坦部までのぼり傾斜面により構成されている上記第４記載のロックボルト工法により構成される。
【００１８】
このような工法によると、削孔ビットの自穿孔により削孔していく際、円筒状カプラの突出部が削孔穴の内面に接触する部分を平坦部のみとすることができ、これにより円筒状カプラの突出部と削孔穴の内面の接触面積を低減し得て、円滑な削孔動作を可能とすることができる。
【００１９】
第６に、外周に放射状に突出する複数の突出部を有すると共に、上記各突出部間には円筒中心方向に凹設される複数の逃し凹部が設けられたナット状のスペーサを設け、上記ナット状のスペーサの上記突出部により構成される円の直径は、上記削孔用ビットの最大径部の直径と同一となるように構成されており、上記地山を所定深さに削孔した後、上記固化材を注入する前に、上記削孔用ビットとは反対側の上記接続用の中空ロッドの削孔穴出口近傍に位置する他端に上記ナット状のスペーサを螺着することを特徴とする上記第４又は５記載のロックボルト工法により構成される。
【００２０】
上記ナット状のスペーサは、例えばホイールスペーサ（７）により構成することができる。このように構成すると、中空ロッドの削孔穴出口近傍において、削孔穴の中心軸と中空ロッドの中心軸にずれが生じていたとしても、上記中空ロッドにナット状のスペーサを螺合することにより、上記削孔穴出口近傍において、中空ロッドと削孔穴の芯出しを行うことができる。これにより、削孔穴の出口近傍を含め、削孔穴の全体に亘り固化材の適切な被り圧を確保することができる。
【００２１】
第７に、両端部に雌螺子部が形成され、上記両端部の雌螺子部に、一の中空ロッドの他端の雄螺子部と、他の中空ロッドの一端の雄螺子部を接続することにより、２本の中空ロッドを連結し得る自穿孔式のロックボルト装置に使用する円筒状カプラであって、上記円筒状カプラは、その外周に放射状に突出する複数の突出部を有すると共に、上記各突出部間には円筒中心方向に凹設される複数の逃し凹部が設けられており、上記円筒状のカプラの上記突出部により構成される円の直径は、上記中空ロッドの先端に接続される削孔用ビットの最大径部の直径と同一となるように構成したものであることを特徴とするカプラにより構成される。
【００２２】
このように構成すると、円筒状カプラの突出部により構成される円の直径が、削孔用ビットの最大径部の直径と同一であるから、該削孔用ビットにより削孔された削孔穴の直径と上記円筒状カプラの突出部により構成される円の直径が略同一となり、従って中空ロッドの中心軸と削孔穴の中心軸を略一致させることができ、削孔穴の全体に亘り固化材の適切な被り圧を確保することができる。
【００２３】
第８に、上記円筒状のカプラの上記突出部は、当該円筒の軸方向の中心部に最大突出部となる平坦部を有していると共に、当該円筒状カプラの両端縁から上記平坦部までのぼり傾斜面により構成されている上記第７記載のカプラにより構成される。
【００２４】
このような構成によると、削孔用ビットの自穿孔により削孔していく際、円筒状のカプラの突出部が削孔穴の内面に接触する部分を平坦部のみとすることができ、これにより円筒状カプラの突出部と削孔穴の内面の接触面積を低減し得て、円滑な削孔動作を可能とすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、削孔用ビットにより削孔された削孔穴の直径と円筒状のカプラの突出部により構成される円の直径が略同一となり、従って中空ロッドの中心軸と削孔穴の中心軸を略一致させることができ、削孔穴の全体に亘り固化材の適切な被り圧を確保することができる。
【００２６】
また、削孔ビットの自穿孔により削孔していく際、円筒状カプラの突出部が削孔穴の内面に接触する部分を平坦部のみとすることができるため、円筒状カプラの突出部と削孔穴の内面の接触面積を低減し得て、円滑な削孔動作を可能とすることができる。
【００２７】
また、中空ロッドの削孔穴出口近傍において、削孔穴の中心軸と中空ロッドの中心軸にずれが生じていたとしても、上記中空ロッドにナット状のスペーサを螺合することにより、上記削孔穴出口近傍において、中空ロッドと削孔穴の芯出しを行うことができる。これにより、削孔穴の出口近傍を含め、削孔穴の全体に亘り固化材の適切な被り圧を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るロックボルト装置の側面断面図である。
【図２】同上装置の他の実施形態の側面断面図である。
【図３】同上装置に使用するホイールカプラの斜視図である。
【図４】（ａ）は同上装置に使用するホイールカプラの正面図、（ｂ）は同上ホイールカプラの側面図、（ｃ）は同上ホイールカプラの断面図である。
【図５】同上装置に使用するホイールスペーサの斜視図である。
【図６】（ａ）は同上装置に使用するホイールスペーサの正面図、（ｂ）は同上ホイールスペーサの側面図、（ｃ）は同上ホイールスペーサの断面図である。
【図７】本発明に係るロックボルト工法の手順を示すものであり、地山にロックボルトを自穿孔する状態の断面図を示す。（ａ）は先端ロッドで削孔した状態、（ｂ）は削岩機を外した状態、（ｃ）はホイールカプラを接続した状態、（ｄ）は最終ロッドで削孔が終了した状態を示す。
【図８】本発明に係るロックボルト工法の手順を示すものであり、地山にロックボルトを自穿孔する状態の断面図を示す。（ａ）は最終ロッドでの削孔が終了した状態、（ｂ）はセメントミルクを注入する準備状態、（ｃ）はセメントミルクを注入する状態を示す。
【図９】本発明に係るロックボルト工法の手順を示すものであり、地山にロックボルトを自穿孔する状態の断面図を示す。（ａ）は球面ナットの取付状態、（ｂ）はキャップを取り付ける状態、（ｃ）はキャップを取り付けてロックボルト装置が完成した状態を示す。
【図１０】ホイールカプラと削孔穴との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る自穿孔式のロックボルト装置、その工法及びそれに使用するカプラについて詳細に説明する。
【００３０】
まずは、図１に基づいて自穿孔式のロックボルト装置について説明する。
この自穿孔式のロックボルト装置１は、先端部に削孔用の超硬ビット２（以下、ビット２という）が螺着された中空の先端ロッド３、該先端ロッド３と中間ロッド５の間に螺着されたホイールカプラ（円筒状カプラ）４、中空の中間ロッド５と中空の最終ロッド６との間に螺着されたホイールカプラ４、削孔穴１２内の開口部（口元）近傍の最終ロッド６の後端部（他端部）であって、法面Ｇ近傍に螺着されたホイールスペーサ７、上記最終ロッド６の法面Ｇ上への突出部に装着されたキャップ構造Ｃとから構成されている。
【００３１】
上記各ロッド３，５，６は法面Ｇから上記ビット２によって自穿孔された削孔穴１２内に位置しており、上記ビット２の最大径部の直径Ｔ１と上記ホイールカプラ４の最大径部の直径Ｔ２と上記ホイールスペーサ７の最大径部の直径Ｔ３は全て同一（Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３）となるように構成されている。
【００３２】
工法については後述するが、上記ビット２によって地山Ｒを削孔していくため、削孔穴１２の直径Ｔ４は上記ビット２の直径Ｔ１と略同一であり、従って、上記ホイールカプラ４の最大径部（直径Ｔ２）は削孔穴１２の内面に接触しており、上記ホイールスペーサ７の最大径部（直径Ｔ３）は掘削穴１２の内面に接触しており、各ロッド３，５，６の中心軸Ｐと上記ビット２及び上記ホイールカプラ４及びホイールスペーサ７の中心軸は一致し、かつ削孔穴１２の中心軸と上記中心軸Ｐは略一致するように構成される。
【００３３】
尚、上記削孔穴１２内には、最終ロッド６の後端（他端）からロッドの中空の空間内に固化材（例えばセメントミルク）が注入され、当該固化材はビット２の先端から削孔穴１２内に噴出され、削孔穴１２内を口元方向に逆流させることで、上記削孔穴１２内にセメントミルクを充填し、養生固化することで、図１に示すロックボルト装置を構成することができる。
【００３４】
また、図２に示すものも、自穿孔式のロックボルト装置１であり、先端ロッド３と長い最終ロッド６を１個のホイールカプラ４にて接続したものである。このように、ロッドの使用本数、ホイールカプラ４の使用個数は任意であり、現場の条件に応じて、最適な構造に使い分けが可能である。
【００３５】
次に図３、図４に基づいて上記ホイールカプラ４について説明する。
このホイールカプラ４は、全体として中心軸Ｐを中心軸とする略円筒状の本体４’から構成され、上記中心軸Ｐを中心として長手方向に雌螺子孔４ａ，４ａが貫通形成されており、これらの雌螺子孔４ａ，４ａに上記ロッドが螺着されることにより、例えば先端ロッド３と中間ロッド５とを上記中心軸Ｐを共通中心軸として接続するものである。尚、上記雌螺子孔４ａ，４ａの奥部同士のカプラ４の中央部は、螺子の切っていない中央孔部４ｂが形成されている。
【００３６】
このホイールカプラ４は、図４（ａ）に示すように、その外周に、円周方向に９０度の角度差を以って、中心軸Ｐから半径方向に同一距離Ｔ５であって、かつ、同一形状の４つの山形突出部（突出部）１３，１３，１３，１３が形成されており、各２つの山形突出部１３，１３間には、４つの逃し凹部１４，１４，１４，１４が形成されている。即ち、その外周に放射状に突出する複数の（４つの）突出部１３，１３，１３，１３が形成されている。
【００３７】
上記山形突出部１３は、側面から見ると、図４（ｂ）に示すように、両端部から中央二分割線Ｍに向けて同一角度で直線的に立ち上がる傾斜面(のぼり傾斜面)１３ａ，１３ａを有しており、中央部においては長手方向の長さＴ６の平坦部１３ｂが形成されている。上記傾斜面１３ａ，１３ａは、両端の円形端部４”，４”における円周方向に９０度の開き角度の４点（ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４）の隣接する２点（例えばｑ１とｑ２）から始まり、外周方向に突出しつつ、徐々にその幅（周方向の幅）を狭めながら最大径部の上記平坦部１３ｂにまで至っている。
【００３８】
また、この山形突出部１３の上記傾斜面１３ａ及び平坦面１３ｂは何れも周方向に見た場合、周方向に湾曲する円弧面を形成している（図４（ａ）参照）。
【００３９】
上記４つの凹部１４，１４，１４，１４の形状は、正面視では内側（中心軸Ｐ方向）に円弧状の凹形状であるが（図４（ａ）参照）、図３に示すように、長手方向にみると、一方の端部４”の上記点ｑ１（又はｑ２，ｑ３，ｑ４）から始まり、凹状面を形成しながら、中央部まで周方向の幅が拡大されて上記平坦部１３ｂと同一円周の中央部１４ａに至り、他方の端部４”の対応する周方向の同一箇所の点ｑ１（又はｑ２，ｑ３，ｑ４）に至るまで、上記中央部１４ａから周方向の幅が縮小されながら、上記点ｑ１に収束する、という形状、即ち、上記中央の上記分割線Ｍに対して左右対称形状をなしている。
【００４０】
即ち、このホイールカプラ４は、全体として、上記中央二分割線Ｍを中心として左右対称形状となっている。
【００４１】
このホイールカプラ４の最大径部である上記山形突出部１３の上記平坦部１３ｂの直径Ｔ２、即ち、上記山形突出部１３により構成される円Ｙ（図１０参照、山形突出部１３の外周面を結ぶことにより構成される円Ｙ）の直径Ｔ２は、上記ビット２の直径Ｔ１と同一であるから、削孔穴１２の内面に上記４つの突出部１３，１３，１３，１３の上記平坦部１３ｂ，１３ｂ，１３ｂ，１３ｂが接触した状態で削孔が行われることになる。よって、掘削中においても、ロッド３，５，６の中心軸Ｐと掘削孔１２の中心軸Ｐが略一致し、削孔穴１２に対するロッドの芯出しを行うことができる。また、上記平坦部１３ｂの長手方向距離Ｔ６が短いため、削孔時において、ホイールカプラ４と上記削孔穴１２の内面との接触抵抗を極力少なくすることができ、円滑な削孔動作を実現することができる。
【００４２】
また、このホイールカプラ４を使用して削孔を行うと、削孔穴１２の内面と当該ホイールカプラ４の逃し凹部１４，１４，１４，１４との間に４つの空間Ｓ’が生じるので（図１０参照）、セメントミルク等の固化材の投入も円滑に行うことができる。
【００４３】
次に、ホイールスペーサ（ナット状のスペーサ）７について図５、図６により説明する。
このホイールスペーサ７は、全体として中心軸Ｐを中心とする略円筒状の本体７’から構成され、中心軸Ｐを中心として中心軸方向に雌螺子孔７ａが貫通形成されており、上記最終ロッド６の先端に当該ホイールスペーサ７を螺着することにより、例えば最終ロッド６と削孔穴１２との芯出しを行うものである。
【００４４】
このホイールスペーサ７は、その外周に、円周方向に９０度の角度差を以って、中心軸Ｐから半径方向に同一距離Ｔ５で突出し、同一形状の４つの山形突出部（突出部）１５，１５，１５，１５が形成されており、各山形突出部１５，１５間には、４つの逃し凹部１６，１６，１６，１６が形成されている。
【００４５】
上記山形突出部１５は、側面から見ると、図６（ｂ）に示すように、両端部７”から中央二分割線Ｍに向けて同一角度で直線的に立ち上がる傾斜面１５ａ，１５ａを有しており、中央部においては軸方向の長さＴ７の平坦部１５ｂが形成されている。上記傾斜面１５ａ，１５ａは、円形端部７”、７”における円周方向に９０度の開き角度の４点（ｑ１，ｑ２，ｑ３，ｑ４）の何れか２点（例えばｑ１とｑ２）から始まり、外周方向に突出しつつ、徐々にその幅（周方向の幅）を狭めながら最大径部の上記平坦部１５ｂにまで至っている。
【００４６】
また、この山形突出部１５の上記傾斜面１５ａ及び平坦面１５ｂは何れも周方向に見た場合、周方向に湾曲する円弧面を形成している（図６（ａ）参照）。
【００４７】
上記４つの逃し凹部１６，１６，１６，１６の形状は、正面視では内側（中心軸Ｐ方向）に円弧状の凹形状であるが（図６（ａ）参照）、図５に示すように、側面からみると、一方の端部の上記点ｑ１（又はｑ２，ｑ３，ｑ４）から始まり、中央部まで周方向の幅が拡大されて、凹状面を形成しながら、上記平坦部１５ｂと同一円周の中央部１６ａに至り、他方の端部７”の対応する周方向の同一箇所の点ｑ１（又はｑ２，ｑ３，ｑ４）に至るまで、上記中央部１６ａから周方向の幅が縮小されながら、上記点ｑ１に収束する、という形状、即ち、上記中央の上記分割線Ｍに対して左右対称形状をなしている。
【００４８】
このホイールスペーサ７は、全体として、上記中央二分割線Ｍを中心として左右対称形状となっている。
【００４９】
このホイールスペーサ７の最大径部の直径Ｔ３は、ビット２の直径Ｔ１と同一であるから、削孔穴１２の内面に上記平坦部１５ｂが接触した状態となる。よって、ロッドの口元付近において、削孔穴１２に対するロッド３，５，６の芯出しを行うことができる。また、上記平坦部１５ｂの長手方向距離Ｔ７が短いため、ホイールスペーサ７と上記削孔穴１２の内面との接触抵抗は極力少なくすることができる。
【００５０】
次に、上記ロックボルト装置を使用した自穿孔式ロックボルト工法について説明する。
尚、図７〜図９において、ロックボルト３，５，６を水平に描いているが、実際には、地表面（水平面）は図９に示す地表面Ｇ’であり、地山Ｒの法面Ｇは、地表面Ｇ’からθ度起立しており、かかる地山Ｒの法面Ｇにロックボルトを挿入固定するものである。
【００５１】
まず両端に雄螺子部３ａ，３ｂが形成された先端ロッド３の先端の雄螺子部３ａにビット２の雌螺子部を螺着し、該先端ロッド３の他端の雄螺子部３ｂに削岩機１７の先端のスイベルシャンクアダプタ１７ａを螺着し、上記ビット２の先端を地山Ｒの法面Ｇに接触し、上記削岩機１７を駆動して上記ビット２の打撃及び回転により、法面Ｇに直角方向に削孔していく（図１（ａ）、（ｂ））。
【００５２】
そして、上記先端ロッド３の他端の雄螺子部３ｂが削孔穴１２から若干突出する深さまで、即ち、略先端ロッド３の長さ分（約１ｍ）を削孔し、上記シャンクアダプタ１７ａを上記先端ロッド３の他端の雄螺子部３ｂから外す（図７（ｂ）参照）。
【００５３】
次に、削岩機１７の上記シャンクアダプタ１７ａを、中間ロッド５の他端の雄螺子部５ｂに螺着すると共に、上記先端ロッド３の他端の雄螺子部３ｂにホイールカプラ４の一方の雌螺子部４ａを螺着する（図７（ｃ）参照）。
【００５４】
その後、上記中間ロッド５の先端の雄螺子部５ａを、上記先端ロッド３に装着した上記ホイールカプラ４の他方の雌螺子部４ａに螺着する。この場合、削岩機１７を回転して上記中間ロッド５を回転することにより、上記雄螺子部５ａを上記ホイールカプラ４に螺着することができる。
【００５５】
その後は、削岩機１７を駆動して、上記中間ロッド５の他端の雄螺子部５ｂが削孔穴１２から若干突出するまで、略中間ロッド５の長さ分（約１ｍ）削孔し（図７（ｄ）の二点鎖線レベルＬ）、上記シャンクアダプタ１７ａを上記中間ロッド５の他端の雄螺子孔５ｂから外す（図７（ｄ）参照）。
【００５６】
上記削孔動作においては、上記ビット２が削孔した穴の内部を上記ホイールカプラ４も回転しながら進んでいくが、上記ホイールカプラ４の最大径部の直径Ｔ２は上記ビット２の最大径部の直径Ｔ１と同一（Ｔ１＝Ｔ２）なので、上記ホイールカプラ４の山形突出部１３の外周面、即ち、４つの平坦部１３ｂ，１３ｂ，１３ｂ，１３ｂは削孔穴１２の内面に接触し、これにより先端ロッド３及び中間ロッド５の中心軸Ｐと上記削孔穴１２の中心軸とが略一致し、即ち、各ロッド３，５の中心軸Ｐと削孔穴１２の中心軸とが略一致し、各ロッド３，５を削孔穴の中心に位置した状態、即ちロッドと削孔穴１２の芯出しをした状態で削孔を行うことができる。
【００５７】
そして、削岩機１７の上記シャンクアダプタ１７ａを、最終ロッド６の他端の雄螺子部６ｂに螺着すると共に、上記中間ロッド５の他端の雄螺子部５ｂに二つ目のホイールカプラ４の一方側の雌螺子部４ａを螺着する（図７（ｄ）参照）。
【００５８】
その後、上記最終ロッド６の先端の雄螺子部６ａを上記中間ロッド５に装着した上記ホイールカプラ４の他方の雌螺子部４ａに螺着する。この場合、削岩機１７を回転して上記最終ロッド６を回転することにより、容易に上記カプラ４に螺着することができる。
【００５９】
そして、削岩機１７を駆動して各ロッドを介してビット２を打撃・回転することにより（図７（ｄ）参照）、上記最終ロッド６の他端が法面Ｇから距離ｔ突出する位置まで削孔し（図７（ｄ）、図８（ａ）参照）（掘削距離約１ｍ）、上記シャンクアダプタ１７ａを上記最終ロッド６の他端から外す（図８（ａ）参照）。尚、この時点で上記最終ロッド６の削孔穴１２の口元（法面Ｇの位置）から突出（臨出）する部分を臨出部６ｃという（図８（ａ）参照）。
【００６０】
上記最終ロッド６を装着しての削孔動作においても、上記と同様に、上記ビット２が削孔した穴の内部を上記２つのホイールカプラ４，４も回転しながら進んでいくが、上記ホイールカプラ４，４の最大径部の直径Ｔ２，Ｔ２は上記ビット２の最大径部の直径Ｔ１と同一（Ｔ１＝Ｔ２）なので、上記ホイールカプラ４，４の山形突出部１３の外周面、即ち、４つの平坦部１３ｂ，１３ｂ，１３ｂ，１３ｂは削孔穴１２の内面に接触し、これにより先端ロッド３及び中間ロッド５及び最終ロッド６の中心軸Ｐと上記削孔穴１２の中心軸とが略一致し、即ち、各ロッド３，５，６の中心軸Ｐと削孔穴１２の中心軸とが略一致し、各ロッド３，５，６を削孔穴１２の中心に位置した状態、即ちロッドと削孔穴１２の芯出しをした状態で削孔を行うことができる。
【００６１】
その後、ホイールスペーサ７を上記臨出部６ｃに螺着し、回転することで、該ホイールスペーサ７を最終ロッド６に螺合してゆき、法面Ｇより掘削孔１２内に若干入った位置、即ち、ホイールスペーサ７の臨出部６ｃ側の面が上記法面Ｇに略一致するまで螺じ込んでいく（図８（ａ）参照）。
【００６２】
このとき、当該ホイールスペーサ７の最大径部の直径Ｔ３は、上記ビット２の直径Ｔ１、上記ホイールカプラ４の最大径部Ｔ２と同一であるので、ホイールスペーサ７の最大径部を形成する突出部１５，１５，１５，１５の外面が削孔穴１２の内面に接触し、これにより、各ロッドと削孔穴１２との芯出しを行うことができる。即ち、上記最終ロッド６の他端６ｂ近傍において、仮に、当該最終ロッド６の中心軸Ｐと削孔穴１２の中心にずれが生じていたとしても、上記ホイールスペーサ７を上記最終ロッド６にねじ込み、その突出部１５，１５，１５、１５が削孔穴１２の内面に接する位置までねじ込むことにより、口元付近において、上記最終ロッド６の中心軸Ｐと上記削孔穴１２の中心軸とを一致させることができ、削孔穴１２の全体として、各ロッド３，５，６と上記削孔穴１２との芯出しを行うことができる。
【００６３】
次に、上記最終ロッド６の上記臨出部６ｃにセメントミルク注入用アダプタ１８の先端の雌螺子部１８ａを螺着し、レバーカップリング１９を介してセメントミルク注入用のホース２０を上記アダプタ１８に接続する（図８（ｂ）参照）。
【００６４】
その後、上記ホース２０から各ロッド３，５，６の中空穴内に固化材としてのセメントミルクを注入する（図８（ｃ）参照）。注入されたセメントミルクは、各ロッド６，５，３の中空穴を通ってビット２に達し、該ビット２のセメントミルク噴出用の先端開孔から削孔穴１２内に噴出する。上記ビット２の先端開口から噴出したセメントミルクは、削孔穴１２を逆行し、ロッド３，５，６の外周面と削孔穴１２の内周面間の空間を通って、法面Ｇ（口元）方向に削孔穴１２内を逆行しながら、上記ロッド３，５，６の外周面と上記削孔穴１２の内周面間の空間Ｓを充填していく。上記削孔穴１２内に充填されたセメントミルク（固化材）を符号２１で示す）。
【００６５】
このとき、上記ホイールカプラ４，４位置では、セメントミルクは、各ホイールカプラ４，４の４か所の凹部１４，１４，１４，１４の空間Ｓ’を通って、上昇していくため、ホイールカプラ４，４の４つの突出部１３の外面１３ｂが削孔穴１２内面に接触していても、何ら支障なく、円滑に、セメントミルクは削孔穴１２内を円滑に上昇（逆行）することができる。尚、図８（ｃ）に示すように、セメントミルクの一部は削孔穴１２の内壁から地山Ｒ内に浸透する（図８（ｃ）の浸透部Ｋ参照）。
【００６６】
ここで、作業者は、上記セメントミルク２１が削孔穴１２の開口（口元）付近に達したことを確認し、セメントミルク注入作業を終了する。その後、削孔穴１２の開口（口元）付近（例えば法面Ｇより５００ｍｍ程度）に、固練モルタル２２を注入して、削孔穴１２の開口（口元）において、セメントミルク２１と法面Ｇとの間の隙間を埋め固める。
【００６７】
その後、例えば約１時間経過して、上記注入したセメントミルク２１が硬化した後、上記突出部６ｃにキャップ構造Ｃを設置する。即ち、臨出部６ｃにプレート８の中央開口部を挿通して、当該プレート８を上記法面Ｇ上に装着し（図９（ａ）参照）、その上に、螺子球面ワッシャ９を上記臨出部６ｃを挿通して上記プレート８上に設置し、その後、臨出部６に球面ナット（ロックナット）１０をねじ込み、その球面を上記球面ワッシャ９にて受け止めた状態で当該球面ナット１０を十分に締め付ける（図９（ａ）参照）。
【００６８】
次に、上記臨出部６ｃにアルミキャップ１１を装着し、当該アルミキャップ１１の下部を上記プレート８上にボルトＢにて固定する。尚、このアルミキャップ１１内には、予め防錆剤２３が充填されている。尚、作業者は、アルミキャップ１１の先端の開口から防錆剤２３が漏れ出ることを確認することで防錆剤の充填を確認し、上記開口をボルト１１ａにて閉鎖する（図９（ｂ）、図９（ｃ）参照）。
【００６９】
以上のように、本発明によれば、掘削用のビット２により削孔された削孔穴１２の直径と円筒状のカプラ４の突出部１３により構成される円の直径が略同一となり、従って中空ロッドの中心軸Ｐと削孔穴１２の中心軸を略一致させることができ、削孔穴１２の全体に亘り固化材の適切な被り圧（例えば片側１０ｍｍ以上）を確保すること（中空ロッド、カプラ、スペーサが削孔穴の中心に位置すること）ができる。
【００７０】
また、削孔用のビット２の自穿孔により削孔していく際、円筒状のカプラ４の突出部１３が削孔穴１２の内面に接触する部分を平坦部１３ｂのみとすることができるため、円筒状のカプラ４の突出部１３と削孔穴１２の内面の接触面積を低減し得て、円滑な削孔動作を可能とすることができる。
【００７１】
また、中空ロッドの削孔穴出口近傍において、削孔穴１２の中心軸と中空ロッドの中心軸Ｐにずれが生じていたとしても、上記中空ロッドにナット状のスペーサ７を螺合することにより、上記削孔穴出口近傍において、中空ロッドと削孔穴１２の芯出しを行うことができる。これにより、削孔穴１２の出口近傍を含め、削孔穴１２の全体に亘り固化材の適切な被り圧を確保することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明に係るロックボルト装置及びその工法及びそれに使用するカプラは、地山の自穿孔式のロックボルト装置、ロックボルト工法として広く利用することが可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１          ロックボルト装置
２          削孔用のビット
３          先端ロッド（中空ロッド）
３ａ，３ｂ  雄螺子部
４          ホイールカプラ（円筒状カプラ）
４ａ        雌螺子部
５          中間ロッド（接続用の中空ロッド）
５ａ，５ｂ  雄螺子部
６          最終ロッド（接続用の中空ロッド）
６ａ，６ｂ  雄螺子部
７          ホイールスペーサ（ナット状のスペーサ）
１０        球面ナット（ロックナット）
１２        削孔穴
１３        山形突出部（突出部）
１３ａ      のぼり傾斜面
１３ｂ      平坦部
１４        逃し凹部
１５        山形突出部（突出部）
１６        逃し凹部
２１        セメントミルク（固化材）
Ｔ１        直径（ビット）
Ｔ２        直径（カプラ）
Ｔ３        直径（スペーサ）
Ｒ          地山
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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