ロックボルト施工方法及びロックボルト
【課題】 削孔内を地盤に対して確実に遮水して、定着材の流出を防止することが可能なロックボルト施工方法及びロックボルトを提供すること。
【解決手段】 透水係数が１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下の筒状織布で構成された袋体２に、その端部に形成された挿入口から棒鋼３を挿入した後、棒鋼３及び袋体２を、地盤に形成された削孔２０内に設置してから、袋体２内に定着材４を注入して袋体２を削孔２０の内面に密着させ、袋体２により削孔２０内を地盤に対して遮水した状態で定着材４を定着させる。
【解決手段】 透水係数が１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下の筒状織布で構成された袋体２に、その端部に形成された挿入口から棒鋼３を挿入した後、棒鋼３及び袋体２を、地盤に形成された削孔２０内に設置してから、袋体２内に定着材４を注入して袋体２を削孔２０の内面に密着させ、袋体２により削孔２０内を地盤に対して遮水した状態で定着材４を定着させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の安定化を目的として地盤内に設置されるロックボルト施工方法及びロックボルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、軟弱な地盤を安定化する工法として、地盤に形成された削孔にロックボルトを挿入して地盤を強化する工法が知られている。このようなロックボルト施工方法としては、削孔に棒鋼を挿入してから棒鋼と削孔の内面との間の空間に定着材を注入充填する方法がある（例えば、特許文献１参照）。また、棒鋼の先端部に細かい孔を有する袋体を被せてから、棒鋼及び袋体を削孔内に挿入し、袋体内にモルタル等の定着材を注入充填しつつ袋体の孔から定着材を削孔の内面側へ流出させる方法もある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−２３３１９９号公報
【特許文献２】特開平６−１８５０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、湧水が生じる地盤にロックボルトを施工することも多々あるが、特許文献１に記載されているような、削孔内に直接定着材を注入する方法では、ロックボルトの施工中に削孔内に水が浸入して、削孔内の定着材が削孔から流出してしまう虞がある。
【０００５】
一方、特許文献２に記載されているような、棒鋼に袋体を被せてから袋体内に定着材を注入する方法では袋体によりある程度は水を遮断できる。しかし、袋体は、削孔の内面側へ定着材を流出させるための細かい孔を有することから、地盤からこれらの孔を通して袋体内に水が浸入して袋体内の定着材が流出してしまう虞がある。
【０００６】
本発明の目的は、削孔内を地盤に対して確実に遮水して、定着材の流出を防止することが可能なロックボルト施工方法及びロックボルトを提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
第１の発明のロックボルト施工方法は、透水係数が１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下の基布で構成され、且つ、その膨張後の径が地盤に形成された削孔の径に略等しくなるように設定された筒状の袋体に、その端部に形成された挿入口から棒鋼を挿入する第１工程と、前記棒鋼及び前記袋体を、前記削孔内に設置する第２工程と、前記袋体内に定着材を注入手段により注入して袋体を前記削孔の内面に密着させ、前記袋体により削孔内を地盤に対して遮水した状態で前記定着材を定着させる第３工程とを有することを特徴とするものである。
【０００８】
従って、透水係数が１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下の基布で構成された透水性の低い筒状の袋体により、削孔内を地盤に対して確実に遮水することができ、削孔内に注入された定着材が流出してしまうのを抑制して、定着材を削孔内に確実に充填することができる。また、袋体で遮水しつつ定着材の注入を行うことができるため、効率的に施工を行うことができ、施工期間を短縮できる。さらに、定着材を注入した後には、袋体は速やかに削孔の径まで膨張し、削孔の内面に密着するため、地盤中の圧力湧水が削孔を介して定着材と共に流出して地盤が緩んでしまうのを確実に防止できる。
【０００９】
第２の発明のロックボルト施工方法は、前記第１の発明において、前記第３工程において、前記定着材の注入圧力を圧力管理手段により管理しながら、所定の圧力値となるまで定着材を加圧注入することを特徴とするものである。このように、圧力管理手段で注入圧力を管理しながら定着材を注入することで、袋体内の定着材の充填状況を把握できる。また、定着材を、袋体が破断しない範囲内で高い圧力で注入することで、定着材を脱水させて速やかに固化させることができ、緻密な定着材を形成することができる。また、高い注入圧力により袋体を削孔内面の細かな凹凸に食い込ませることができ、ロックボルトの引き抜き耐力が高くなる。
【００１０】
第３の発明のロックボルト施工方法は、前記第１又は第２の発明において、前記第３工程において、前記定着材の注入量を管理しながら、所定の注入量となるまで定着材を加圧注入することを特徴とするものである。このように、注入量を管理しながら定着材を注入することで、袋体内の定着材の充填状況を把握できる。
【００１１】
第４の発明のロックボルト施工方法は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記袋体又は前記棒鋼には、袋体の内部と前記削孔の外部とを連通させる第１連通手段及び第２連通手段が設けられており、前記第３工程において、前記第１連通手段から袋体内のエアーを排出させながら、前記第２連通手段を介して定着材が流出するまで袋体内に定着材を注入することを特徴とするものである。
【００１２】
定着材の注入時に袋体内にエアーが残留していると、定着材の注入に従って、圧縮されたエアーの圧力により、削孔内に未充填箇所を残した状態で袋体が破断し、注入された定着材が外へ飛び出すことがある。しかし、この第３の発明においては、第１連通手段により袋体内のエアーが排出されるため、定着材が外へ飛び出すことがない。また、第１連通手段を介してエアーを確実に排出することにより、定着材を袋体内に確実に充填することができる。さらに、第２連通手段から定着材が流出するまで定着材を注入することにより、袋体内の隅々まで定着材が充填された状態を容易に確認することができ、定着材が高い密度で充填された高品質のロックボルトが得られる。
【００１３】
第５の発明のロックボルト施工方法は、前記第４の発明において、前記注入手段が前記袋体内に挿入されたチューブであり、前記棒鋼はその両端において開口した管状に形成されており、前記第１連通手段及び前記第２連通手段が、管状の棒鋼の内部通路からなることを特徴とするものである。このように、棒鋼がその両端において開口した管状である場合には、エアーを排出するための第１連通手段と定着材充填確認用の第２連通手段は別々に設ける必要はなく、棒鋼の内部通路を第１連通手段及び第２連通手段として利用することができる。従って、施工時には、定着材注入用のチューブだけを袋体内に挿入すればよく、チューブの本数を減らすことができ、施工が容易になる。また、袋体の内部に挿入されるチューブの本数を減らすことにより、袋体の径を小さくまとめやすくなり、袋体を削孔内に挿入しやすくなるので、挿入時に袋体が削孔の壁面に接触しにくく、袋体の表面が傷つきにくくなる。
【００１４】
第６の発明のロックボルト施工方法は、前記第４の発明において、前記棒鋼はその両端において開口した管状に形成されており、前記注入手段が、管状の棒鋼の内部通路からなり、前記第１連通手段及び前記第２連通手段が前記袋体内に挿入されたチューブであることを特徴とするものである。この場合、棒鋼の内部通路を注入手段として利用することができ、注入用のチューブ等を別に設ける必要がない。また、エアーを排出するための第１連通手段と定着材充填確認用の第２連通手段は別々に設ける必要はなく、同じチューブを兼用することによりチューブの本数を減らすことができ、施工が容易になる。また、袋体の内部に挿入されるチューブの本数を減らすことにより、袋体の径を小さくまとめやすくなり、袋体を削孔内に挿入しやすくなるので、挿入時に袋体が削孔の壁面に接触しにくくなり、袋体の表面が傷つきにくい。
【００１５】
第７の発明のロックボルト施工方法は、前記第５又は第６の発明において、前記袋体内に前記定着材を注入する前、あるいは、注入した後に、挿通穴を有するプレートに前記棒鋼を挿通し、前記袋体の挿入口を覆うように前記プレートを取り付けることを特徴とするものである。このように、棒鋼が挿通されたプレートにより袋体の挿入口を覆うことができるため、定着材注入用、または、エアー排出及び定着材充填確認用のチューブの端部を、地盤から少し突出した状態で切断しても邪魔にならず、端部の処理が容易になる。
【００１６】
第８の発明のロックボルトは、透水係数が１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下の基布で構成され、地盤に形成された削孔内に挿入されてこの削孔の内面に密着するように配置された筒状の袋体と、この袋体の一端部に形成された挿入口から袋体内に挿入された棒鋼と、前記袋体内に注入充填された定着材とを有することを特徴とするものである。従って、透水係数が１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下の基布で構成された透水性の低い筒状の袋体により、削孔内を地盤に対して確実に遮水することができ、袋体内に注入された定着材が削孔内に定着する前に流出してしまうのを抑制して、定着材を削孔内に確実に充填することができる。
【００１７】
ここで、袋体の厚さが薄い場合には、袋体の削孔の内面に対する食い込みが大きく、引き抜き耐力が大きくなる。しかし、袋体があまりにも薄すぎると袋体の強度及び耐摩耗性が低くなり、簡単に袋体に穴が開いたり、あるいは、破断したりする虞がある。そこで、袋体の厚さは０．１〜０．５ｍｍであることが好ましい（第９の発明）。
【００１８】
第１０の発明のロックボルトは、前記第８又は第９の発明において、前記袋体の内面に、非透水性膜が形成されており、この非透水性膜を含む前記袋体の厚さが０．５ｍｍ以下であることを特徴とするものである。このように、袋体の内面に非透水性膜が形成されている場合には、袋体の遮水性がさらに向上する。また、非透水性膜を含む袋体の厚さが０．５ｍｍ以下であるため、袋体の削孔の内面に対する食い込みが大きくなり、引き抜き耐力が大きくなる。また、定着材の注入圧力が削孔に作用しやすく、定着材が漏れにくくなる。
【００１９】
第１１の発明のロックボルトは、前記第８〜第１０の何れかの発明において、前記袋体の前記一端部近傍に、前記定着材を袋体内に注入するための注入口が、前記挿入口とは別に形成されていることを特徴とするものである。棒鋼が挿入される挿入口と、定着材が注入される注入口とが別々に形成されているため、挿入口と注入口の径を極力小さくして袋体の耐圧力を高めることができる。従って、定着材の注入圧力を高くしても袋体が破断しにくくなる。
【００２０】
第１２の発明のロックボルトは、前記第８〜第１１の何れかの発明において、前記袋体とこの袋体内に挿入された棒鋼とが、前記挿入口近傍において、巾着状に緊縛されていることを特徴とするものである。この場合には、挿入口からの棒鋼の挿入、及び、挿入口における棒鋼と袋体との締結を容易に行うことができる。また、袋体と棒鋼とを巾着状に緊縛することにより、施工後に、袋体及び棒鋼の端部の、地盤表面から突出する部分の長さを極力短くして、邪魔にならないようにすることも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態のロックボルト１は、袋体２と、この袋体２に挿入された棒鋼３と、袋体２内に注入充填されたモルタル等の定着材４（図５、図６参照）とを有し、湧水が生じる地盤内に設置されるものである。
【００２２】
図１〜図３に示すように、袋体２は、例えば、ナイロン繊維等の合成繊維の糸で織成された薄い基布（厚さ０．２〜０．５ｍｍ程度）を筒状に縫製することにより形成した筒状織布で構成されている。この筒状織布の透水係数は１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下であり、袋体２は極めて水を通しにくくなっている。さらに、袋体２の内面に、合成樹脂等からなる非透水性膜が形成されてコーティングされていてもよい。この場合には、袋体の透水性がさらに低くなり、袋体２はさらに水を通しにくくなる。このようにコーティングが施された袋体２を構成する基布としては、例えば、特開２００１−３２９４６８号公報に記載のものがある。尚、このような基布を用いる場合には、コーティングが施される前の織物の透水係数は１０-3ｃｍ／ｓｅｃより大きくてもよい。また、袋体２の径は、その内部に定着材４が充填されて膨張したときに、地盤に形成された削孔２０（図５〜図７参照）の内面に確実に密着するように、削孔２０の径と略等しくなるように設定されている。尚、膨張後の袋体２の径は削孔２０よりも多少は大きくてもよいが、あまりにも大きいと袋体２にしわ等が生じて削孔２０に対する密着性が低下するため、削孔２０の径に近いことが好ましい。
【００２３】
この袋体２の一端部（図２の右端部）は閉塞されているが、他端部（図２の左端部）には棒鋼３が挿入される挿入口２ａが形成されており、外部に開口している。この挿入口２ａには袋体２よりも長い棒鋼３が挿入される。尚、本実施形態の棒鋼３は、その両端において開口した管状のものである。
【００２４】
図２、図３に示すように、挿入口２ａが形成された袋体２の端部は外側に折り返された状態で袋体２の外面に縫製され、環状の折り返し部の内部にはバンド１０が挿通されている。そして、このバンド１０を締め付けることにより、袋体２と、この袋体２から突出した棒鋼３の部分とを、挿入口２ａ近傍において巾着状に緊縛して挿入口２ａを閉止することができるように構成されている。尚、バンド１０の代わりに紐や針金状のもので袋体２と棒鋼３を巾着状に括って挿入口２ａを閉止するようになっていてもよい。
【００２５】
図２に示すように、挿入口２ａが形成された袋体２の端部近傍の、袋体２の側部には、棒鋼３が挿入される挿入口２ａとは別に、注入口２ｂが形成されており、この注入口２ｂから定着材４を注入するチューブ５が袋体２内に挿入される。また、この注入口２ｂを囲うように、筒状織布１２が袋体２に縫製により取り付けられており、その内部にもバンド１１が挿通されている。そして、このバンド１１を締め付けることにより、袋体２とチューブ５とを注入口２ｂ近傍において巾着状に緊縛して、注入口２ｂを閉止することができるように構成されている。
【００２６】
次に、ロックボルト１の施工方法について説明する。ここでは、特に、図４〜図６に示すように、ロックボルト１を斜め上向きに設置する場合について説明する。
【００２７】
まず、掘削機等を用いて斜め上方へ延びる削孔２０を掘削形成する。地盤にもよるが、この削孔２０の長さは、例えば、数ｍ程度の長さである。一方、袋体２に挿入口２ａから棒鋼３を挿入するとともに、注入口２ｂからチューブ５（注入手段）を挿入し、図１のように組み立てる（第１工程）。ここで、棒鋼３を袋体２の奥まで完全に挿入せずに、棒鋼３の開口した先端が袋体２の内面により塞がれてしまわないようにしておく。そして、バンド１０，１１により、袋体２と棒鋼３、及び、袋体２とチューブ５とを夫々巾着状に緊縛し、挿入口２ａ及び注入口２ｂを閉止する。尚、より確実に挿入口２ａ及び注入口２ｂを閉止するために、袋体２と棒鋼３及びチューブ５との間に、スポンジ等の間詰め材を夫々介在させた状態でバンド１０，１１を締め付けてもよい。
【００２８】
また、袋体２及び棒鋼３を削孔２０内に挿入する際に、袋体２が削孔２０の内面に接触してしまうのを極力防止するために、図４に示すように、袋体２の外面にテープ２５等を巻き付けて袋体２が広がらないようにしておく。さらに、複数のずり防止金具２１を適当な間隔を空けて袋体２の外側に取り付けておく。これら複数の金具２１は、斜め上方へ延びる削孔２０内で袋体２がずり落ちるのを防止するとともに、削孔２０内で袋体２を位置決め（センタリング）するためのものである。
【００２９】
次に、図５に示すように、袋体２及び棒鋼３を削孔２０内に挿入する（第２工程）。そして、図６に示すように、チューブ５をポンプ２２に接続し、チューブ５から袋体２内にモルタル等の定着材４を注入し、袋体２を削孔２０の内面に密着させる（第３工程）。ここで、袋体２は、透水係数が１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下の基布で構成されており、水をほとんど通さない。そのため、袋体２により削孔２０内を地盤に対して遮水した状態で定着材４を注入することができる。従って、図６の矢印で示すように、地盤内に湧水が生じた場合でも、削孔２０内に水が浸入するのを抑制して、定着材４が削孔２０から流出してしまうのを防止でき、定着材４を削孔２０内に確実に充填することができる。また、袋体２で遮水しつつ定着材４の注入を行うことができるため、効率的に施工を行うことができ、施工期間を短縮できる。さらに、削孔２０を介して地盤の水が湧出するのを確実に防止できるため、地盤が緩まない。
【００３０】
また、袋体２は、薄い基布で構成されているため、削孔２０の内面に多少の凹凸（１〜５ｍｍ程度）がある場合でも、定着材４が注入された袋体２は注入圧力により削孔２０の内面に確実に食い込む。そのため、ロックボルト１に引き抜き方向の力が作用したときに、袋体２と削孔２０の内面との間の摩擦力が大きくなって滑りにくくなるため、引き抜き耐力が大きくなる。また、袋体２の内面が非透水性膜によりコーティングされている場合には、定着材４の注入圧力が削孔２０にさらに作用しやすく、定着材４が漏れにくくなるので、袋体２は削孔２０の内面によく食い込み、引き抜き耐力がさらに大きくなる。
【００３１】
尚、袋体２内（削孔２０内）にエアーが残留していると、このエアーが定着材４により圧縮され、さらに、圧縮されたエアーにより、注入された定着材４が削孔２０内に完全に充填される前に袋体２の挿入口２ａや注入口２ｂの近傍部が破断してしまい、定着材４が外へ飛び出してしまうことがある。しかし、本実施形態では、袋体２内に定着材４を注入していくと、図６の点線の矢印で示すように、袋体２の内部と削孔２０の外部とを連通させている管状の棒鋼３の内部通路を通して、削孔２０内のエアーが外部へ排出されていく。そのため、削孔２０内のエアーを確実に排出することができ、定着材４が削孔２０内に完全に充填されることから、充填中に袋体２が破断して定着材４が外へ飛び出すことがない。
【００３２】
また、袋体２への定着材４の注入は、チューブ５の途中に設けられた圧力センサ２３（圧力管理手段）により注入圧力を管理しながら所定の圧力値（例えば、０．５ＭＰａ）となるまで行う。このように、注入圧力を管理しながら定着材４を注入することにより、袋体２内の定着材４の充填状況を容易に把握できる。また、袋体２が破断しない範囲内で高い圧力で定着材４を注入して、定着材４を脱水させて速やかに固化させることができ、緻密な定着材４を形成することができる。さらに、定着材４の圧力により袋体２を削孔２０の内面に食い込ませることができ、ロックボルト１の引き抜き耐力が高くなる。尚、袋体２の耐圧力は、注入圧力よりも大きい圧力値であることが必要であり、例えば、注入圧力が０．５ＭＰａである場合には、袋体２の耐圧力は１ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００３３】
あるいは、チューブ５の途中に設けられた積算流量計等により注入量を管理しながら、所定の注入量となるまで定着材４を加圧注入してもよい。あるいは、バルブ等により定着材４の注入速度を所定値に維持しながら注入し、注入時間を管理することにより所定量の定着材４を注入するようにしてもよい。このように、注入量を管理しながら定着材５を注入することで、袋体２内の定着材５の充填状況を把握できる。また、注入圧力と注入量の両方を同時に管理しながら定着材５を袋体２内に注入するようにしてもよい。
【００３４】
そして、図７に示すように、袋体２内の先端まで定着材４が注入されると、棒鋼３の開口した先端からその内部通路を通って定着材４が外へ流出してくる。そのため、袋体２の内部に隅々まで定着材４が充填されたことが容易に確認できる。その後、定着材４の注入を停止して、ロックボルト１の施工を完了する。
【００３５】
以上説明したロックボルト１施工方法及びそのロックボルト１によれば、透水係数が１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下の透水性の低い基布で構成された筒状の袋体２により削孔２０内を地盤に対して遮水した状態で、定着材４を袋体２内に注入することができる。従って、地盤内に湧水が生じた場合でも、削孔２０内に水が浸入するのを抑制して、定着材４が削孔２０から流出してしまうのを防止でき、定着材４を削孔２０内に確実に充填することができる。また、袋体２で遮水しつつ定着材４の注入を行うことができるため、効率的に施工を行うことができ、施工期間を短縮できる。さらに、地盤中の圧力湧水が削孔２０を介して定着材４とともに流出して地盤が緩んでしまうのを確実に防止できる。
【００３６】
また、袋体２は、薄い基布で構成されているため、削孔２０の内面に多少の凹凸がある場合でも、定着材４が注入された袋体２は注入圧力により削孔２０の内面に確実に食い込むことから、引き抜き耐力が大きくなる。さらに、袋体２の内面が非透水性膜によりコーティングされている場合には、定着材４の注入圧力が削孔２０により作用しやすく、定着材４が漏れにくくなるため、袋体２は削孔２０の内面によく食い込み、引き抜き耐力がさらに大きくなる。
【００３７】
チューブ５から袋体２内に定着材４を注入するとともに、棒鋼３内の内部通路を介して袋体２内のエアーを排出することができるため、削孔２０内のエアーを確実に排出することができ、定着材４を完全に充填する前に、圧縮されたエアーの圧力により袋体２が破断して定着材４が外へ飛び出すことがない。また、袋体２内に定着材４が注入されると、棒鋼３内の内部通路を通って定着材４が外へ流出してくるため、袋体２の内部に隅々まで定着材４が充填されたことを容易に確認できる。さらに、管状の棒鋼３内の通路を、エアー排出用の連通路及び定着材４の充填確認用の連通路として利用することにより、エアー排出用や充填確認用のチューブを棒鋼３とは別に袋体２内に挿入する必要がなく、施工を簡素化することができる。また、袋体２の内部に挿入されるチューブの本数を減らすことにより、袋体２を小さくまとめやすくなり、袋体２を削孔２０内に挿入しやすくなるし、削孔２０への挿入時に袋体２が削孔２０の内面に接触しにくくなり、袋体２の表面が傷つきにくくなる。また、ロックボルト１に対する削孔２０の径を小さくすることができ、削孔作業及び定着材４の注入作業の効率を向上させることができる。
【００３８】
袋体２の端部には、棒鋼３が挿入される挿入口２ａと、チューブ５が挿入される注入口２ｂとが別々に形成されている（図２参照）。そのため、挿入口２ａ（注入口２ｂ）の径を小さくすることにより、袋体２の耐圧力を大きくすることができ、定着材４の注入圧力を大きくしても袋体２が破断しにくくなる。また、挿入口２ａ及び注入口２ｂを、バンド１０，１１を締め付けることにより巾着状に閉じるため、挿入口２ａ及び注入口２ｂからの棒鋼３及びチューブ５の挿入、及び、挿入口２ａ及び注入口２ｂにおける袋体２と棒鋼３及びチューブ５との締結作業を容易に行うことができる。また、施工後に、袋体２や棒鋼３、あるいは、チューブ５の、地盤表面から突出した部分の長さを極力短くして、邪魔にならないようにすることも可能になる。
【００３９】
次に、以上説明した本実施形態のロックボルトについて、いくつかの検証を行った。
この検証において使用した袋体及び棒鋼の仕様を表１に示す。ここで、定着長Ｌとは、削孔内に挿入される部分の長さを示している。また、２つの袋体（Ｎｏ．１及びＮｏ．２）は共に、ナイロン繊維製の薄い高密度基布で構成されている。また、Ｎｏ．１の袋体の内面は何らコーティングされていないのに対して、Ｎｏ．２の袋体の内面は合成樹脂材料からなる非透水性膜でコーティングされている。
【００４０】
【表１】
【００４１】
まず、袋体（Ｎｏ．１及びＮｏ．２）の透水係数を、図８に示すような試験装置３０により測定された透水量に基づいて求めた。この試験装置３０においては、水槽３１内の台座３２に載置された基布３３（袋体）に対して、基布３３の上方に位置する水槽３４内の水により垂直方向に所定の水頭差を与えた状態で、基布３３を浸透する水の量（透水量）を測定する。そして、この透水量をＱ（ｃｍ3／ｓ）、水頭差をΔｈ（ｃｍ）、基布３３の断面積をＡ（ｃｍ2）、基布３３の厚さをＨｇ（ｃｍ）としたときに、その垂直方向の透水係数ｋｖ（ｃｍ／ｓｅｃ）は、ｋｖ＝（Ｑ・Ｈｇ）／（Ａ・Δｈ）の式で表される。また、基布３３に対して負荷を与えない無負荷状態、基布３３を一方向に外力を加えて１０％伸長させた状態、あるいは、所定の水圧を作用させた状態の、何れかの状態で、透水量Ｑを測定し、透水係数を求めた。以上により求めた透水係数を表２に示す。
【００４２】
【表２】
【００４３】
表２からわかるように、非透水性膜のコーティングが内面に施されていないＮｏ．１の袋体では、コーティングが施されているＮｏ．２の袋体と比べると、透水係数が大きく、水を通しやすい。しかし、施工時には、袋体内に加圧された定着材が注入されることから袋体は中空状態ではなく、袋体のみで受け持つ水圧はほとんどないと考えられるため、内面がコーティングされていないＮｏ．１の袋体でも十分な遮水性能を有すると考えられる。また、外力あるいは水圧等が作用した条件下では、無負荷条件と比較して、透水係数がそれほど大きくなっておらず、外力あるいは水圧等が作用した条件下でも袋体は十分な遮水性能を備えていることがわかる。
【００４４】
次に、２種類の袋体（Ｎｏ．１及びＮｏ．２）内に表１の仕様の棒鋼を夫々挿入してから、袋体と棒鋼を削孔（φ＝４６ｍｍ〜４８ｍｍ、深さ８００ｍｍ）内に挿入し、さらに、定着材として、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が６０％のモルタルを注入して得られた、２種類のロックボルトと、削孔内にモルタルのみを注入して得られたロックボルトの、計３種類のロックボルトの夫々について３体の試験体を作製した。そして、これら試験体に対して引き抜き力（最大１８０ｋＮ）を作用させたときの、荷重−変位曲線を図９に示す。
【００４５】
一般的には、モルタルが削孔の内面に直接食い込んでいる場合（モルタルのみからなるロックボルト）よりも、モルタルと削孔の内面との間に袋体が介在する場合（袋体を有するロックボルト）のほうが、ロックボルトと削孔との間の摩擦力が小さくなり、引き抜き耐力が小さくなってしまうようにも思われるが、図９に示すように、２種類の袋体（Ｎｏ．１及びＮｏ．２）を用いたロックボルトは１８０ｋＮの最大荷重を作用させたときでも抜けることがなく、これらの引き抜き耐力は、モルタルのみからなるロックボルトと同等以上であることがわかった。これについては、袋体の厚さが大きく関係している。即ち、袋体の厚さが薄いほど、袋体が削孔の内面に食い込みやすくなり、袋体と削孔との間に作用する摩擦力が大きくなるため、ロックボルトの引き抜き耐力は大きくなる。
【００４６】
但し、袋体が薄すぎると、袋体の引張強度や耐摩耗性が低くなり、穴が開いたり、あるいは、破断しやすくなる。特に、実際の施工においては、棒鋼が数ｍ程度と比較的長い場合が多いが、前述のように、袋体と棒鋼とを削孔内に挿入する前に袋体にテープ等を巻く（図４参照）などの対策をしていても、挿入の際に棒鋼が撓んで袋体が削孔の内面に接触することは十分に考えられ、袋体が傷ついたり破れたりする虞がある。そこで、袋体２の厚さは、本検証で使用されたＮｏ．１及びＮｏ．２の袋体の厚さである０．３ｍｍに近い値で、且つ、ある程度の強度（例えば、１５００〜２０００Ｎ／５ｃｍ程度の強度）を有する値であることが好ましく、例えば、０．１〜０．５ｍｍの範囲内で決定することが好ましい。また、内面が非透水性膜によりコーティングされた袋体でも、非透水性膜を含んだ袋体の厚さは０．５ｍｍ以下に抑えられていることが好ましい。
【００４７】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
１］前記実施形態の袋体２では、棒鋼３が挿入される挿入口２ａは袋体２の径と同じになっているが、挿入口２ａの径が袋体２の主要部の径よりも小さくなっていてもよい。例えば、図１０に示すように、袋体４２が、小径部４０とこの小径部４０に連なる大径部４１とを有する異径筒状織布で構成されており、小径部４０の端部に挿入口４２ａが形成されていてもよい。このように、挿入口４２ａが袋体４２の主要部（大径部４１）の径よりも小さくなっていると、この挿入口４２ａ付近の耐圧力が大きくなり、定着材をより高い圧力で袋体４２内に注入することが可能になる。
【００４８】
２］前記実施形態とは棒鋼３とチューブ５の作用を逆にして、棒鋼３から定着材４の注入を行う一方で、チューブ５からエアーを排出させるとともに、充填完了後に定着材４を流出させるようにしてもよい。この方法は、削孔２０が下向きに延びている場合に特に有効である。この場合でも、前記実施形態と略同様の効果が得られ、定着材注入用のチューブ５を棒鋼３とは別に袋体２内に挿入する必要がなく、施工を簡素化することができる。また、袋体２の内部に挿入されるチューブの本数を減らすことにより、袋体２を小さくまとめやすくなり、袋体２を削孔２０内に挿入しやすくなるし、削孔２０への挿入時に袋体２が削孔２０の壁面に接触しにくくなる。さらには、削孔２０の径を１ランク小さくすることも可能になる。
【００４９】
３］図１１、図１２に示すように、袋体２の挿入口２ａを覆うように、削孔２０の開口部付近にプレート５０を取り付けてもよい。このプレート５０は、地盤に当接する基板５１と、この基板５１から外方（図１１の上方）に突出し、且つ、基板５１に一体的に設けられた略半球状のカバー部５２とを有する。平面視で、カバー部５２の中央部には、挿通穴５２ａが形成されている。そして、この挿通穴５２ａに棒鋼３を挿通した状態でナット５３を締め込むことにより、プレート５０が取り付けられる。また、カバー部５２の、挿通穴５２ａから外側にずれた位置には、穴径の小さい別の挿通穴５２ｂが形成されている。そして、この挿通穴５２ｂに、定着材注入用、あるいは、エアー排出及び定着材充填確認用のチューブ５が挿通されて袋体２内に定着材４が注入される。このように、棒鋼３が挿通されたプレート５０により袋体２の挿入口２ａを覆うことができるため、定着材注入用、または、エアー排出及び定着材充填確認用のチューブ５の端部を、地盤から少し突出した状態で切断しても邪魔にならず、チューブ５の端部処理が容易になる。また、袋体２が削孔２０から飛び出すように膨張したとしても、ロックボルト１のネジ部にナット５３を嵌めた時に、プレート５０の基板５１により地盤を確実に支圧することができる。さらに、このように、プレート５０を取り付けてから袋体２内に定着材４を注入する場合には、袋体２の挿入口２ａをバンド１０等により閉じずに、このプレート５０により挿入口２ａを直接塞ぐことも可能になり、袋体２の端部処理がさらに容易になる。
【００５０】
一方、先に袋体２内に定着材４を注入してから、プレートを取り付けることも可能である。この場合には、図１３に示すように、チューブ５の端部を短く切断してから外側からプレート５０Ａを被せて取り付けることになるため、図１２におけるカバー部５１の挿通穴５１ｂは不要になる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態に係る袋体の正面図である。
【図２】袋体の縦断面図である。
【図３】図１の袋体を左方から見た図である。
【図４】削孔に挿入する前に袋体と棒鋼とを組み立てた状態を示す図である。
【図５】袋体及び棒鋼を削孔に挿入した状態を示す図である。
【図６】袋体内に定着材を注入している状態を示す図である。
【図７】定着材の注入が完了した状態の図である。
【図８】透水量を測定する試験装置の概略構成図である。
【図９】ロックボルトの荷重−変位曲線である。
【図１０】変更形態の袋体の正面図である。
【図１１】削孔付近にプレートを取り付けてから定着材を注入している状態を示す図である。
【図１２】図１０のプレートの平面図である。
【図１３】定着材を注入後にプレートが取り付けられた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ ロックボルト
２ 袋体
２ａ 挿入口
２ｂ 注入口
３ 棒鋼
４ 定着材
５ チューブ
２０ 削孔
２３ 圧力センサ
４２ 袋体
４２ａ 挿入口
５０，５０Ａ プレート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤の安定化を目的として地盤内に設置されるロックボルト施工方法及びロックボルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、軟弱な地盤を安定化する工法として、地盤に形成された削孔にロックボルトを挿入して地盤を強化する工法が知られている。このようなロックボルト施工方法としては、削孔に棒鋼を挿入してから棒鋼と削孔の内面との間の空間に定着材を注入充填する方法がある（例えば、特許文献１参照）。また、棒鋼の先端部に細かい孔を有する袋体を被せてから、棒鋼及び袋体を削孔内に挿入し、袋体内にモルタル等の定着材を注入充填しつつ袋体の孔から定着材を削孔の内面側へ流出させる方法もある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−２３３１９９号公報
【特許文献２】特開平６−１８５０５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、湧水が生じる地盤にロックボルトを施工することも多々あるが、特許文献１に記載されているような、削孔内に直接定着材を注入する方法では、ロックボルトの施工中に削孔内に水が浸入して、削孔内の定着材が削孔から流出してしまう虞がある。
【０００５】
一方、特許文献２に記載されているような、棒鋼に袋体を被せてから袋体内に定着材を注入する方法では袋体によりある程度は水を遮断できる。しかし、袋体は、削孔の内面側へ定着材を流出させるための細かい孔を有することから、地盤からこれらの孔を通して袋体内に水が浸入して袋体内の定着材が流出してしまう虞がある。
【０００６】
本発明の目的は、削孔内を地盤に対して確実に遮水して、定着材の流出を防止することが可能なロックボルト施工方法及びロックボルトを提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００７】
第１の発明のロックボルト施工方法は、透水係数が１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下の基布で構成され、且つ、その膨張後の径が地盤に形成された削孔の径に略等しくなるように設定された筒状の袋体に、その端部に形成された挿入口から棒鋼を挿入する第１工程と、前記棒鋼及び前記袋体を、前記削孔内に設置する第２工程と、前記袋体内に定着材を注入手段により注入して袋体を前記削孔の内面に密着させ、前記袋体により削孔内を地盤に対して遮水した状態で前記定着材を定着させる第３工程とを有することを特徴とするものである。
【０００８】
従って、透水係数が１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下の基布で構成された透水性の低い筒状の袋体により、削孔内を地盤に対して確実に遮水することができ、削孔内に注入された定着材が流出してしまうのを抑制して、定着材を削孔内に確実に充填することができる。また、袋体で遮水しつつ定着材の注入を行うことができるため、効率的に施工を行うことができ、施工期間を短縮できる。さらに、定着材を注入した後には、袋体は速やかに削孔の径まで膨張し、削孔の内面に密着するため、地盤中の圧力湧水が削孔を介して定着材と共に流出して地盤が緩んでしまうのを確実に防止できる。
【０００９】
第２の発明のロックボルト施工方法は、前記第１の発明において、前記第３工程において、前記定着材の注入圧力を圧力管理手段により管理しながら、所定の圧力値となるまで定着材を加圧注入することを特徴とするものである。このように、圧力管理手段で注入圧力を管理しながら定着材を注入することで、袋体内の定着材の充填状況を把握できる。また、定着材を、袋体が破断しない範囲内で高い圧力で注入することで、定着材を脱水させて速やかに固化させることができ、緻密な定着材を形成することができる。また、高い注入圧力により袋体を削孔内面の細かな凹凸に食い込ませることができ、ロックボルトの引き抜き耐力が高くなる。
【００１０】
第３の発明のロックボルト施工方法は、前記第１又は第２の発明において、前記第３工程において、前記定着材の注入量を管理しながら、所定の注入量となるまで定着材を加圧注入することを特徴とするものである。このように、注入量を管理しながら定着材を注入することで、袋体内の定着材の充填状況を把握できる。
【００１１】
第４の発明のロックボルト施工方法は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記袋体又は前記棒鋼には、袋体の内部と前記削孔の外部とを連通させる第１連通手段及び第２連通手段が設けられており、前記第３工程において、前記第１連通手段から袋体内のエアーを排出させながら、前記第２連通手段を介して定着材が流出するまで袋体内に定着材を注入することを特徴とするものである。
【００１２】
定着材の注入時に袋体内にエアーが残留していると、定着材の注入に従って、圧縮されたエアーの圧力により、削孔内に未充填箇所を残した状態で袋体が破断し、注入された定着材が外へ飛び出すことがある。しかし、この第３の発明においては、第１連通手段により袋体内のエアーが排出されるため、定着材が外へ飛び出すことがない。また、第１連通手段を介してエアーを確実に排出することにより、定着材を袋体内に確実に充填することができる。さらに、第２連通手段から定着材が流出するまで定着材を注入することにより、袋体内の隅々まで定着材が充填された状態を容易に確認することができ、定着材が高い密度で充填された高品質のロックボルトが得られる。
【００１３】
第５の発明のロックボルト施工方法は、前記第４の発明において、前記注入手段が前記袋体内に挿入されたチューブであり、前記棒鋼はその両端において開口した管状に形成されており、前記第１連通手段及び前記第２連通手段が、管状の棒鋼の内部通路からなることを特徴とするものである。このように、棒鋼がその両端において開口した管状である場合には、エアーを排出するための第１連通手段と定着材充填確認用の第２連通手段は別々に設ける必要はなく、棒鋼の内部通路を第１連通手段及び第２連通手段として利用することができる。従って、施工時には、定着材注入用のチューブだけを袋体内に挿入すればよく、チューブの本数を減らすことができ、施工が容易になる。また、袋体の内部に挿入されるチューブの本数を減らすことにより、袋体の径を小さくまとめやすくなり、袋体を削孔内に挿入しやすくなるので、挿入時に袋体が削孔の壁面に接触しにくく、袋体の表面が傷つきにくくなる。
【００１４】
第６の発明のロックボルト施工方法は、前記第４の発明において、前記棒鋼はその両端において開口した管状に形成されており、前記注入手段が、管状の棒鋼の内部通路からなり、前記第１連通手段及び前記第２連通手段が前記袋体内に挿入されたチューブであることを特徴とするものである。この場合、棒鋼の内部通路を注入手段として利用することができ、注入用のチューブ等を別に設ける必要がない。また、エアーを排出するための第１連通手段と定着材充填確認用の第２連通手段は別々に設ける必要はなく、同じチューブを兼用することによりチューブの本数を減らすことができ、施工が容易になる。また、袋体の内部に挿入されるチューブの本数を減らすことにより、袋体の径を小さくまとめやすくなり、袋体を削孔内に挿入しやすくなるので、挿入時に袋体が削孔の壁面に接触しにくくなり、袋体の表面が傷つきにくい。
【００１５】
第７の発明のロックボルト施工方法は、前記第５又は第６の発明において、前記袋体内に前記定着材を注入する前、あるいは、注入した後に、挿通穴を有するプレートに前記棒鋼を挿通し、前記袋体の挿入口を覆うように前記プレートを取り付けることを特徴とするものである。このように、棒鋼が挿通されたプレートにより袋体の挿入口を覆うことができるため、定着材注入用、または、エアー排出及び定着材充填確認用のチューブの端部を、地盤から少し突出した状態で切断しても邪魔にならず、端部の処理が容易になる。
【００１６】
第８の発明のロックボルトは、透水係数が１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下の基布で構成され、地盤に形成された削孔内に挿入されてこの削孔の内面に密着するように配置された筒状の袋体と、この袋体の一端部に形成された挿入口から袋体内に挿入された棒鋼と、前記袋体内に注入充填された定着材とを有することを特徴とするものである。従って、透水係数が１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下の基布で構成された透水性の低い筒状の袋体により、削孔内を地盤に対して確実に遮水することができ、袋体内に注入された定着材が削孔内に定着する前に流出してしまうのを抑制して、定着材を削孔内に確実に充填することができる。
【００１７】
ここで、袋体の厚さが薄い場合には、袋体の削孔の内面に対する食い込みが大きく、引き抜き耐力が大きくなる。しかし、袋体があまりにも薄すぎると袋体の強度及び耐摩耗性が低くなり、簡単に袋体に穴が開いたり、あるいは、破断したりする虞がある。そこで、袋体の厚さは０．１〜０．５ｍｍであることが好ましい（第９の発明）。
【００１８】
第１０の発明のロックボルトは、前記第８又は第９の発明において、前記袋体の内面に、非透水性膜が形成されており、この非透水性膜を含む前記袋体の厚さが０．５ｍｍ以下であることを特徴とするものである。このように、袋体の内面に非透水性膜が形成されている場合には、袋体の遮水性がさらに向上する。また、非透水性膜を含む袋体の厚さが０．５ｍｍ以下であるため、袋体の削孔の内面に対する食い込みが大きくなり、引き抜き耐力が大きくなる。また、定着材の注入圧力が削孔に作用しやすく、定着材が漏れにくくなる。
【００１９】
第１１の発明のロックボルトは、前記第８〜第１０の何れかの発明において、前記袋体の前記一端部近傍に、前記定着材を袋体内に注入するための注入口が、前記挿入口とは別に形成されていることを特徴とするものである。棒鋼が挿入される挿入口と、定着材が注入される注入口とが別々に形成されているため、挿入口と注入口の径を極力小さくして袋体の耐圧力を高めることができる。従って、定着材の注入圧力を高くしても袋体が破断しにくくなる。
【００２０】
第１２の発明のロックボルトは、前記第８〜第１１の何れかの発明において、前記袋体とこの袋体内に挿入された棒鋼とが、前記挿入口近傍において、巾着状に緊縛されていることを特徴とするものである。この場合には、挿入口からの棒鋼の挿入、及び、挿入口における棒鋼と袋体との締結を容易に行うことができる。また、袋体と棒鋼とを巾着状に緊縛することにより、施工後に、袋体及び棒鋼の端部の、地盤表面から突出する部分の長さを極力短くして、邪魔にならないようにすることも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態のロックボルト１は、袋体２と、この袋体２に挿入された棒鋼３と、袋体２内に注入充填されたモルタル等の定着材４（図５、図６参照）とを有し、湧水が生じる地盤内に設置されるものである。
【００２２】
図１〜図３に示すように、袋体２は、例えば、ナイロン繊維等の合成繊維の糸で織成された薄い基布（厚さ０．２〜０．５ｍｍ程度）を筒状に縫製することにより形成した筒状織布で構成されている。この筒状織布の透水係数は１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下であり、袋体２は極めて水を通しにくくなっている。さらに、袋体２の内面に、合成樹脂等からなる非透水性膜が形成されてコーティングされていてもよい。この場合には、袋体の透水性がさらに低くなり、袋体２はさらに水を通しにくくなる。このようにコーティングが施された袋体２を構成する基布としては、例えば、特開２００１−３２９４６８号公報に記載のものがある。尚、このような基布を用いる場合には、コーティングが施される前の織物の透水係数は１０-3ｃｍ／ｓｅｃより大きくてもよい。また、袋体２の径は、その内部に定着材４が充填されて膨張したときに、地盤に形成された削孔２０（図５〜図７参照）の内面に確実に密着するように、削孔２０の径と略等しくなるように設定されている。尚、膨張後の袋体２の径は削孔２０よりも多少は大きくてもよいが、あまりにも大きいと袋体２にしわ等が生じて削孔２０に対する密着性が低下するため、削孔２０の径に近いことが好ましい。
【００２３】
この袋体２の一端部（図２の右端部）は閉塞されているが、他端部（図２の左端部）には棒鋼３が挿入される挿入口２ａが形成されており、外部に開口している。この挿入口２ａには袋体２よりも長い棒鋼３が挿入される。尚、本実施形態の棒鋼３は、その両端において開口した管状のものである。
【００２４】
図２、図３に示すように、挿入口２ａが形成された袋体２の端部は外側に折り返された状態で袋体２の外面に縫製され、環状の折り返し部の内部にはバンド１０が挿通されている。そして、このバンド１０を締め付けることにより、袋体２と、この袋体２から突出した棒鋼３の部分とを、挿入口２ａ近傍において巾着状に緊縛して挿入口２ａを閉止することができるように構成されている。尚、バンド１０の代わりに紐や針金状のもので袋体２と棒鋼３を巾着状に括って挿入口２ａを閉止するようになっていてもよい。
【００２５】
図２に示すように、挿入口２ａが形成された袋体２の端部近傍の、袋体２の側部には、棒鋼３が挿入される挿入口２ａとは別に、注入口２ｂが形成されており、この注入口２ｂから定着材４を注入するチューブ５が袋体２内に挿入される。また、この注入口２ｂを囲うように、筒状織布１２が袋体２に縫製により取り付けられており、その内部にもバンド１１が挿通されている。そして、このバンド１１を締め付けることにより、袋体２とチューブ５とを注入口２ｂ近傍において巾着状に緊縛して、注入口２ｂを閉止することができるように構成されている。
【００２６】
次に、ロックボルト１の施工方法について説明する。ここでは、特に、図４〜図６に示すように、ロックボルト１を斜め上向きに設置する場合について説明する。
【００２７】
まず、掘削機等を用いて斜め上方へ延びる削孔２０を掘削形成する。地盤にもよるが、この削孔２０の長さは、例えば、数ｍ程度の長さである。一方、袋体２に挿入口２ａから棒鋼３を挿入するとともに、注入口２ｂからチューブ５（注入手段）を挿入し、図１のように組み立てる（第１工程）。ここで、棒鋼３を袋体２の奥まで完全に挿入せずに、棒鋼３の開口した先端が袋体２の内面により塞がれてしまわないようにしておく。そして、バンド１０，１１により、袋体２と棒鋼３、及び、袋体２とチューブ５とを夫々巾着状に緊縛し、挿入口２ａ及び注入口２ｂを閉止する。尚、より確実に挿入口２ａ及び注入口２ｂを閉止するために、袋体２と棒鋼３及びチューブ５との間に、スポンジ等の間詰め材を夫々介在させた状態でバンド１０，１１を締め付けてもよい。
【００２８】
また、袋体２及び棒鋼３を削孔２０内に挿入する際に、袋体２が削孔２０の内面に接触してしまうのを極力防止するために、図４に示すように、袋体２の外面にテープ２５等を巻き付けて袋体２が広がらないようにしておく。さらに、複数のずり防止金具２１を適当な間隔を空けて袋体２の外側に取り付けておく。これら複数の金具２１は、斜め上方へ延びる削孔２０内で袋体２がずり落ちるのを防止するとともに、削孔２０内で袋体２を位置決め（センタリング）するためのものである。
【００２９】
次に、図５に示すように、袋体２及び棒鋼３を削孔２０内に挿入する（第２工程）。そして、図６に示すように、チューブ５をポンプ２２に接続し、チューブ５から袋体２内にモルタル等の定着材４を注入し、袋体２を削孔２０の内面に密着させる（第３工程）。ここで、袋体２は、透水係数が１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下の基布で構成されており、水をほとんど通さない。そのため、袋体２により削孔２０内を地盤に対して遮水した状態で定着材４を注入することができる。従って、図６の矢印で示すように、地盤内に湧水が生じた場合でも、削孔２０内に水が浸入するのを抑制して、定着材４が削孔２０から流出してしまうのを防止でき、定着材４を削孔２０内に確実に充填することができる。また、袋体２で遮水しつつ定着材４の注入を行うことができるため、効率的に施工を行うことができ、施工期間を短縮できる。さらに、削孔２０を介して地盤の水が湧出するのを確実に防止できるため、地盤が緩まない。
【００３０】
また、袋体２は、薄い基布で構成されているため、削孔２０の内面に多少の凹凸（１〜５ｍｍ程度）がある場合でも、定着材４が注入された袋体２は注入圧力により削孔２０の内面に確実に食い込む。そのため、ロックボルト１に引き抜き方向の力が作用したときに、袋体２と削孔２０の内面との間の摩擦力が大きくなって滑りにくくなるため、引き抜き耐力が大きくなる。また、袋体２の内面が非透水性膜によりコーティングされている場合には、定着材４の注入圧力が削孔２０にさらに作用しやすく、定着材４が漏れにくくなるので、袋体２は削孔２０の内面によく食い込み、引き抜き耐力がさらに大きくなる。
【００３１】
尚、袋体２内（削孔２０内）にエアーが残留していると、このエアーが定着材４により圧縮され、さらに、圧縮されたエアーにより、注入された定着材４が削孔２０内に完全に充填される前に袋体２の挿入口２ａや注入口２ｂの近傍部が破断してしまい、定着材４が外へ飛び出してしまうことがある。しかし、本実施形態では、袋体２内に定着材４を注入していくと、図６の点線の矢印で示すように、袋体２の内部と削孔２０の外部とを連通させている管状の棒鋼３の内部通路を通して、削孔２０内のエアーが外部へ排出されていく。そのため、削孔２０内のエアーを確実に排出することができ、定着材４が削孔２０内に完全に充填されることから、充填中に袋体２が破断して定着材４が外へ飛び出すことがない。
【００３２】
また、袋体２への定着材４の注入は、チューブ５の途中に設けられた圧力センサ２３（圧力管理手段）により注入圧力を管理しながら所定の圧力値（例えば、０．５ＭＰａ）となるまで行う。このように、注入圧力を管理しながら定着材４を注入することにより、袋体２内の定着材４の充填状況を容易に把握できる。また、袋体２が破断しない範囲内で高い圧力で定着材４を注入して、定着材４を脱水させて速やかに固化させることができ、緻密な定着材４を形成することができる。さらに、定着材４の圧力により袋体２を削孔２０の内面に食い込ませることができ、ロックボルト１の引き抜き耐力が高くなる。尚、袋体２の耐圧力は、注入圧力よりも大きい圧力値であることが必要であり、例えば、注入圧力が０．５ＭＰａである場合には、袋体２の耐圧力は１ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００３３】
あるいは、チューブ５の途中に設けられた積算流量計等により注入量を管理しながら、所定の注入量となるまで定着材４を加圧注入してもよい。あるいは、バルブ等により定着材４の注入速度を所定値に維持しながら注入し、注入時間を管理することにより所定量の定着材４を注入するようにしてもよい。このように、注入量を管理しながら定着材５を注入することで、袋体２内の定着材５の充填状況を把握できる。また、注入圧力と注入量の両方を同時に管理しながら定着材５を袋体２内に注入するようにしてもよい。
【００３４】
そして、図７に示すように、袋体２内の先端まで定着材４が注入されると、棒鋼３の開口した先端からその内部通路を通って定着材４が外へ流出してくる。そのため、袋体２の内部に隅々まで定着材４が充填されたことが容易に確認できる。その後、定着材４の注入を停止して、ロックボルト１の施工を完了する。
【００３５】
以上説明したロックボルト１施工方法及びそのロックボルト１によれば、透水係数が１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下の透水性の低い基布で構成された筒状の袋体２により削孔２０内を地盤に対して遮水した状態で、定着材４を袋体２内に注入することができる。従って、地盤内に湧水が生じた場合でも、削孔２０内に水が浸入するのを抑制して、定着材４が削孔２０から流出してしまうのを防止でき、定着材４を削孔２０内に確実に充填することができる。また、袋体２で遮水しつつ定着材４の注入を行うことができるため、効率的に施工を行うことができ、施工期間を短縮できる。さらに、地盤中の圧力湧水が削孔２０を介して定着材４とともに流出して地盤が緩んでしまうのを確実に防止できる。
【００３６】
また、袋体２は、薄い基布で構成されているため、削孔２０の内面に多少の凹凸がある場合でも、定着材４が注入された袋体２は注入圧力により削孔２０の内面に確実に食い込むことから、引き抜き耐力が大きくなる。さらに、袋体２の内面が非透水性膜によりコーティングされている場合には、定着材４の注入圧力が削孔２０により作用しやすく、定着材４が漏れにくくなるため、袋体２は削孔２０の内面によく食い込み、引き抜き耐力がさらに大きくなる。
【００３７】
チューブ５から袋体２内に定着材４を注入するとともに、棒鋼３内の内部通路を介して袋体２内のエアーを排出することができるため、削孔２０内のエアーを確実に排出することができ、定着材４を完全に充填する前に、圧縮されたエアーの圧力により袋体２が破断して定着材４が外へ飛び出すことがない。また、袋体２内に定着材４が注入されると、棒鋼３内の内部通路を通って定着材４が外へ流出してくるため、袋体２の内部に隅々まで定着材４が充填されたことを容易に確認できる。さらに、管状の棒鋼３内の通路を、エアー排出用の連通路及び定着材４の充填確認用の連通路として利用することにより、エアー排出用や充填確認用のチューブを棒鋼３とは別に袋体２内に挿入する必要がなく、施工を簡素化することができる。また、袋体２の内部に挿入されるチューブの本数を減らすことにより、袋体２を小さくまとめやすくなり、袋体２を削孔２０内に挿入しやすくなるし、削孔２０への挿入時に袋体２が削孔２０の内面に接触しにくくなり、袋体２の表面が傷つきにくくなる。また、ロックボルト１に対する削孔２０の径を小さくすることができ、削孔作業及び定着材４の注入作業の効率を向上させることができる。
【００３８】
袋体２の端部には、棒鋼３が挿入される挿入口２ａと、チューブ５が挿入される注入口２ｂとが別々に形成されている（図２参照）。そのため、挿入口２ａ（注入口２ｂ）の径を小さくすることにより、袋体２の耐圧力を大きくすることができ、定着材４の注入圧力を大きくしても袋体２が破断しにくくなる。また、挿入口２ａ及び注入口２ｂを、バンド１０，１１を締め付けることにより巾着状に閉じるため、挿入口２ａ及び注入口２ｂからの棒鋼３及びチューブ５の挿入、及び、挿入口２ａ及び注入口２ｂにおける袋体２と棒鋼３及びチューブ５との締結作業を容易に行うことができる。また、施工後に、袋体２や棒鋼３、あるいは、チューブ５の、地盤表面から突出した部分の長さを極力短くして、邪魔にならないようにすることも可能になる。
【００３９】
次に、以上説明した本実施形態のロックボルトについて、いくつかの検証を行った。
この検証において使用した袋体及び棒鋼の仕様を表１に示す。ここで、定着長Ｌとは、削孔内に挿入される部分の長さを示している。また、２つの袋体（Ｎｏ．１及びＮｏ．２）は共に、ナイロン繊維製の薄い高密度基布で構成されている。また、Ｎｏ．１の袋体の内面は何らコーティングされていないのに対して、Ｎｏ．２の袋体の内面は合成樹脂材料からなる非透水性膜でコーティングされている。
【００４０】
【表１】
【００４１】
まず、袋体（Ｎｏ．１及びＮｏ．２）の透水係数を、図８に示すような試験装置３０により測定された透水量に基づいて求めた。この試験装置３０においては、水槽３１内の台座３２に載置された基布３３（袋体）に対して、基布３３の上方に位置する水槽３４内の水により垂直方向に所定の水頭差を与えた状態で、基布３３を浸透する水の量（透水量）を測定する。そして、この透水量をＱ（ｃｍ3／ｓ）、水頭差をΔｈ（ｃｍ）、基布３３の断面積をＡ（ｃｍ2）、基布３３の厚さをＨｇ（ｃｍ）としたときに、その垂直方向の透水係数ｋｖ（ｃｍ／ｓｅｃ）は、ｋｖ＝（Ｑ・Ｈｇ）／（Ａ・Δｈ）の式で表される。また、基布３３に対して負荷を与えない無負荷状態、基布３３を一方向に外力を加えて１０％伸長させた状態、あるいは、所定の水圧を作用させた状態の、何れかの状態で、透水量Ｑを測定し、透水係数を求めた。以上により求めた透水係数を表２に示す。
【００４２】
【表２】
【００４３】
表２からわかるように、非透水性膜のコーティングが内面に施されていないＮｏ．１の袋体では、コーティングが施されているＮｏ．２の袋体と比べると、透水係数が大きく、水を通しやすい。しかし、施工時には、袋体内に加圧された定着材が注入されることから袋体は中空状態ではなく、袋体のみで受け持つ水圧はほとんどないと考えられるため、内面がコーティングされていないＮｏ．１の袋体でも十分な遮水性能を有すると考えられる。また、外力あるいは水圧等が作用した条件下では、無負荷条件と比較して、透水係数がそれほど大きくなっておらず、外力あるいは水圧等が作用した条件下でも袋体は十分な遮水性能を備えていることがわかる。
【００４４】
次に、２種類の袋体（Ｎｏ．１及びＮｏ．２）内に表１の仕様の棒鋼を夫々挿入してから、袋体と棒鋼を削孔（φ＝４６ｍｍ〜４８ｍｍ、深さ８００ｍｍ）内に挿入し、さらに、定着材として、水セメント比（Ｗ／Ｃ）が６０％のモルタルを注入して得られた、２種類のロックボルトと、削孔内にモルタルのみを注入して得られたロックボルトの、計３種類のロックボルトの夫々について３体の試験体を作製した。そして、これら試験体に対して引き抜き力（最大１８０ｋＮ）を作用させたときの、荷重−変位曲線を図９に示す。
【００４５】
一般的には、モルタルが削孔の内面に直接食い込んでいる場合（モルタルのみからなるロックボルト）よりも、モルタルと削孔の内面との間に袋体が介在する場合（袋体を有するロックボルト）のほうが、ロックボルトと削孔との間の摩擦力が小さくなり、引き抜き耐力が小さくなってしまうようにも思われるが、図９に示すように、２種類の袋体（Ｎｏ．１及びＮｏ．２）を用いたロックボルトは１８０ｋＮの最大荷重を作用させたときでも抜けることがなく、これらの引き抜き耐力は、モルタルのみからなるロックボルトと同等以上であることがわかった。これについては、袋体の厚さが大きく関係している。即ち、袋体の厚さが薄いほど、袋体が削孔の内面に食い込みやすくなり、袋体と削孔との間に作用する摩擦力が大きくなるため、ロックボルトの引き抜き耐力は大きくなる。
【００４６】
但し、袋体が薄すぎると、袋体の引張強度や耐摩耗性が低くなり、穴が開いたり、あるいは、破断しやすくなる。特に、実際の施工においては、棒鋼が数ｍ程度と比較的長い場合が多いが、前述のように、袋体と棒鋼とを削孔内に挿入する前に袋体にテープ等を巻く（図４参照）などの対策をしていても、挿入の際に棒鋼が撓んで袋体が削孔の内面に接触することは十分に考えられ、袋体が傷ついたり破れたりする虞がある。そこで、袋体２の厚さは、本検証で使用されたＮｏ．１及びＮｏ．２の袋体の厚さである０．３ｍｍに近い値で、且つ、ある程度の強度（例えば、１５００〜２０００Ｎ／５ｃｍ程度の強度）を有する値であることが好ましく、例えば、０．１〜０．５ｍｍの範囲内で決定することが好ましい。また、内面が非透水性膜によりコーティングされた袋体でも、非透水性膜を含んだ袋体の厚さは０．５ｍｍ以下に抑えられていることが好ましい。
【００４７】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
１］前記実施形態の袋体２では、棒鋼３が挿入される挿入口２ａは袋体２の径と同じになっているが、挿入口２ａの径が袋体２の主要部の径よりも小さくなっていてもよい。例えば、図１０に示すように、袋体４２が、小径部４０とこの小径部４０に連なる大径部４１とを有する異径筒状織布で構成されており、小径部４０の端部に挿入口４２ａが形成されていてもよい。このように、挿入口４２ａが袋体４２の主要部（大径部４１）の径よりも小さくなっていると、この挿入口４２ａ付近の耐圧力が大きくなり、定着材をより高い圧力で袋体４２内に注入することが可能になる。
【００４８】
２］前記実施形態とは棒鋼３とチューブ５の作用を逆にして、棒鋼３から定着材４の注入を行う一方で、チューブ５からエアーを排出させるとともに、充填完了後に定着材４を流出させるようにしてもよい。この方法は、削孔２０が下向きに延びている場合に特に有効である。この場合でも、前記実施形態と略同様の効果が得られ、定着材注入用のチューブ５を棒鋼３とは別に袋体２内に挿入する必要がなく、施工を簡素化することができる。また、袋体２の内部に挿入されるチューブの本数を減らすことにより、袋体２を小さくまとめやすくなり、袋体２を削孔２０内に挿入しやすくなるし、削孔２０への挿入時に袋体２が削孔２０の壁面に接触しにくくなる。さらには、削孔２０の径を１ランク小さくすることも可能になる。
【００４９】
３］図１１、図１２に示すように、袋体２の挿入口２ａを覆うように、削孔２０の開口部付近にプレート５０を取り付けてもよい。このプレート５０は、地盤に当接する基板５１と、この基板５１から外方（図１１の上方）に突出し、且つ、基板５１に一体的に設けられた略半球状のカバー部５２とを有する。平面視で、カバー部５２の中央部には、挿通穴５２ａが形成されている。そして、この挿通穴５２ａに棒鋼３を挿通した状態でナット５３を締め込むことにより、プレート５０が取り付けられる。また、カバー部５２の、挿通穴５２ａから外側にずれた位置には、穴径の小さい別の挿通穴５２ｂが形成されている。そして、この挿通穴５２ｂに、定着材注入用、あるいは、エアー排出及び定着材充填確認用のチューブ５が挿通されて袋体２内に定着材４が注入される。このように、棒鋼３が挿通されたプレート５０により袋体２の挿入口２ａを覆うことができるため、定着材注入用、または、エアー排出及び定着材充填確認用のチューブ５の端部を、地盤から少し突出した状態で切断しても邪魔にならず、チューブ５の端部処理が容易になる。また、袋体２が削孔２０から飛び出すように膨張したとしても、ロックボルト１のネジ部にナット５３を嵌めた時に、プレート５０の基板５１により地盤を確実に支圧することができる。さらに、このように、プレート５０を取り付けてから袋体２内に定着材４を注入する場合には、袋体２の挿入口２ａをバンド１０等により閉じずに、このプレート５０により挿入口２ａを直接塞ぐことも可能になり、袋体２の端部処理がさらに容易になる。
【００５０】
一方、先に袋体２内に定着材４を注入してから、プレートを取り付けることも可能である。この場合には、図１３に示すように、チューブ５の端部を短く切断してから外側からプレート５０Ａを被せて取り付けることになるため、図１２におけるカバー部５１の挿通穴５１ｂは不要になる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施形態に係る袋体の正面図である。
【図２】袋体の縦断面図である。
【図３】図１の袋体を左方から見た図である。
【図４】削孔に挿入する前に袋体と棒鋼とを組み立てた状態を示す図である。
【図５】袋体及び棒鋼を削孔に挿入した状態を示す図である。
【図６】袋体内に定着材を注入している状態を示す図である。
【図７】定着材の注入が完了した状態の図である。
【図８】透水量を測定する試験装置の概略構成図である。
【図９】ロックボルトの荷重−変位曲線である。
【図１０】変更形態の袋体の正面図である。
【図１１】削孔付近にプレートを取り付けてから定着材を注入している状態を示す図である。
【図１２】図１０のプレートの平面図である。
【図１３】定着材を注入後にプレートが取り付けられた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ ロックボルト
２ 袋体
２ａ 挿入口
２ｂ 注入口
３ 棒鋼
４ 定着材
５ チューブ
２０ 削孔
２３ 圧力センサ
４２ 袋体
４２ａ 挿入口
５０，５０Ａ プレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透水係数が１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下の基布で構成され、且つ、その膨張後の径が地盤に形成された削孔の径に略等しくなるように設定された筒状の袋体に、その端部に形成された挿入口から棒鋼を挿入する第１工程と、
前記棒鋼及び前記袋体を、前記削孔内に設置する第２工程と、
前記袋体内に定着材を注入手段により注入して袋体を前記削孔の内面に密着させ、前記袋体により削孔内を地盤に対して遮水した状態で前記定着材を定着させる第３工程と、
を有することを特徴とするロックボルト施工方法。
【請求項２】
前記第３工程において、前記定着材の注入圧力を圧力管理手段により管理しながら、所定の圧力値となるまで定着材を加圧注入することを特徴とする請求項１に記載のロックボルト施工方法。
【請求項３】
前記第３工程において、前記定着材の注入量を管理しながら、所定の注入量となるまで定着材を加圧注入することを特徴とする請求項１又は２に記載のロックボルト施工方法。
【請求項４】
前記袋体又は前記棒鋼には、袋体の内部と前記削孔の外部とを連通させる第１連通手段及び第２連通手段が設けられており、
前記第３工程において、前記第１連通手段から袋体内のエアーを排出させながら、前記第２連通手段を介して定着材が流出するまで袋体内に定着材を注入することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のロックボルト施工方法。
【請求項５】
前記注入手段が前記袋体内に挿入されたチューブであり、
前記棒鋼はその両端において開口した管状に形成されており、前記第１連通手段及び前記第２連通手段が、管状の棒鋼の内部通路からなることを特徴とする請求項４に記載のロックボルト施工方法。
【請求項６】
前記棒鋼はその両端において開口した管状に形成されており、前記注入手段が、管状の棒鋼の内部通路からなり、
前記第１連通手段及び前記第２連通手段が前記袋体内に挿入されたチューブであることを特徴とする請求項４に記載のロックボルト施工方法。
【請求項７】
前記袋体内に前記定着材を注入する前、あるいは、注入した後に、挿通穴を有するプレートに前記棒鋼を挿通し、前記袋体の挿入口を覆うように前記プレートを取り付けることを特徴とする請求項５又は６に記載のロックボルト施工方法。
【請求項８】
透水係数が１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下の基布で構成され、地盤に形成された削孔内に挿入されてこの削孔の内面に密着するように配置された筒状の袋体と、
この袋体の一端部に形成された挿入口から袋体内に挿入された棒鋼と、
前記袋体内に注入充填された定着材と、
を有することを特徴とするロックボルト。
【請求項９】
前記袋体の厚さが０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項７に記載のロックボルト。
【請求項１０】
前記袋体の内面に、非透水性膜が形成されており、この非透水性膜を含む前記袋体の厚さが０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８又は９に記載のロックボルト。
【請求項１１】
前記袋体の前記一端部近傍に、前記定着材を袋体内に注入するための注入口が、前記挿入口とは別に形成されていることを特徴とする請求項８〜１０の何れかに記載のロックボルト。
【請求項１２】
前記袋体とこの袋体内に挿入された棒鋼とが、前記挿入口近傍において、巾着状に緊縛されていることを特徴とする請求項８〜１１の何れかに記載のロックボルト。
【請求項１】
透水係数が１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下の基布で構成され、且つ、その膨張後の径が地盤に形成された削孔の径に略等しくなるように設定された筒状の袋体に、その端部に形成された挿入口から棒鋼を挿入する第１工程と、
前記棒鋼及び前記袋体を、前記削孔内に設置する第２工程と、
前記袋体内に定着材を注入手段により注入して袋体を前記削孔の内面に密着させ、前記袋体により削孔内を地盤に対して遮水した状態で前記定着材を定着させる第３工程と、
を有することを特徴とするロックボルト施工方法。
【請求項２】
前記第３工程において、前記定着材の注入圧力を圧力管理手段により管理しながら、所定の圧力値となるまで定着材を加圧注入することを特徴とする請求項１に記載のロックボルト施工方法。
【請求項３】
前記第３工程において、前記定着材の注入量を管理しながら、所定の注入量となるまで定着材を加圧注入することを特徴とする請求項１又は２に記載のロックボルト施工方法。
【請求項４】
前記袋体又は前記棒鋼には、袋体の内部と前記削孔の外部とを連通させる第１連通手段及び第２連通手段が設けられており、
前記第３工程において、前記第１連通手段から袋体内のエアーを排出させながら、前記第２連通手段を介して定着材が流出するまで袋体内に定着材を注入することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のロックボルト施工方法。
【請求項５】
前記注入手段が前記袋体内に挿入されたチューブであり、
前記棒鋼はその両端において開口した管状に形成されており、前記第１連通手段及び前記第２連通手段が、管状の棒鋼の内部通路からなることを特徴とする請求項４に記載のロックボルト施工方法。
【請求項６】
前記棒鋼はその両端において開口した管状に形成されており、前記注入手段が、管状の棒鋼の内部通路からなり、
前記第１連通手段及び前記第２連通手段が前記袋体内に挿入されたチューブであることを特徴とする請求項４に記載のロックボルト施工方法。
【請求項７】
前記袋体内に前記定着材を注入する前、あるいは、注入した後に、挿通穴を有するプレートに前記棒鋼を挿通し、前記袋体の挿入口を覆うように前記プレートを取り付けることを特徴とする請求項５又は６に記載のロックボルト施工方法。
【請求項８】
透水係数が１０-3ｃｍ／ｓｅｃ以下の基布で構成され、地盤に形成された削孔内に挿入されてこの削孔の内面に密着するように配置された筒状の袋体と、
この袋体の一端部に形成された挿入口から袋体内に挿入された棒鋼と、
前記袋体内に注入充填された定着材と、
を有することを特徴とするロックボルト。
【請求項９】
前記袋体の厚さが０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項７に記載のロックボルト。
【請求項１０】
前記袋体の内面に、非透水性膜が形成されており、この非透水性膜を含む前記袋体の厚さが０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８又は９に記載のロックボルト。
【請求項１１】
前記袋体の前記一端部近傍に、前記定着材を袋体内に注入するための注入口が、前記挿入口とは別に形成されていることを特徴とする請求項８〜１０の何れかに記載のロックボルト。
【請求項１２】
前記袋体とこの袋体内に挿入された棒鋼とが、前記挿入口近傍において、巾着状に緊縛されていることを特徴とする請求項８〜１１の何れかに記載のロックボルト。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−１６１４５７（Ｐ２００６−１６１４５７Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５６１９６（Ｐ２００４−３５６１９６）
【出願日】平成１６年１２月９日（２００４．１２．９）
【出願人】（０００１２９７５８）株式会社ケー・エフ・シー (120)
【出願人】（０００１１７１３５）芦森工業株式会社 (447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月９日（２００４．１２．９）
【出願人】（０００１２９７５８）株式会社ケー・エフ・シー (120)
【出願人】（０００１１７１３５）芦森工業株式会社 (447)
【Ｆターム（参考）】
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