ロックボルト用ナット

【課題】ロックボルトの突出長を短くし、かつ、定着材硬化後でもナットの脱着、締付けを可能にする。
【解決手段】頭部１１とシャフト部１２とでナット１０を一体に形成すると共に、ロックボルトの外周ネジ部と螺合するネジ部１４を該頭部からシャフト部まで貫通して形成し、更に、シャフト部の外周に嵌め付けられ、シャフト部より突出する先端の穴径をロックボルト径と略等しくした中空状のキャップ１３を設ける。キャップ１３を設けることにより、シャフト部及びロックボルトの頭部は、硬化した定着材から縁切りされた形となるため、必要に応じてナット本体をロックボルトから取り外すことが可能である。さらに、ナット本体はロックボルト２６に対して軸方向に移動できるので、定着材硬化後にナットを再締め付け（増締め）することが出来る。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トンネルの支保工や法面の地盤補強用ロックボルトに適用するナットに係わり、特に、ＦＲＰロックボルトや異型ねじ節鉄筋製のロックボルトなど、単位長さあたりのねじ強度（ねじ山の引張強度）が低いロックボルトに適用して好適なロックボルト用ナットに関する。
【０００２】
【従来の技術】山岳等のトンネル工事で一般的なナトム工法（ＮＡＴＭ工法）では、地山を掘削したあと（必要な場合は壁をセメントで固めた後）、壁から岩盤内部へ垂直に多数のロックボルトを打ち込み、セメント系或いは樹脂系等の所定の定着材で定着させるなどして、トンネルの壁近くの地盤を強固にするとともに岩盤内部の地盤で支持することで内壁周辺の崩落を防ぐようにしている（支保工）。ロックボルトには工事トンネルの側壁等に垂直に打ち込み定着させたあとそのまま地盤中に残して長期間、地盤の補強を行う支保工用と、工事トンネル先端の切羽鏡やサイロット等に打ち込み、定着させるが、一時的な補強を行うだけで後にトンネル掘進とともに切断される仮支保工用とが有る。
【０００３】前者の支保工用の場合、構造部材としてなるべく高強度のものが望ましく鋼製ロックボルトが利用される。そして、打設後はプレート、ワッシャー等の座板とナットを用いて地盤への締め付けが行われ、長期間、強固に定着するようにしている。種類としては例えば、異型棒鋼、ツイスト棒鋼、異型ねじ筋鉄筋（表面の筋がネジ状になっている）等が用いられている。又、後者の仮支保工の場合、後に切断可能なように、ＦＲＰロックボルト（ガラス繊維等の強化繊維束を熱硬化性樹脂で固めたボルト）が利用される。ＦＲＰロックボルトや異型ねじ節鉄筋製ロックボルトは、単位長さ当たりのネジ強度（ネジ山の引張強度）が、ねじ山を別途加工した通常の鋼製ロックボルトに比べて小さい。このため、打設後のＦＲＰロックボルトや異型ねじ節鉄筋製ロックボルトに座板と組み合わせたナットを嵌め込んで定着させる場合、嵌め合わせ部分のねじ山にかかる引っ張り荷重を小さくする必要がある。
【０００４】そこで、図６に示す如く、ロックボルト（ＦＲＰロックボルト）１とナット５との嵌め合わせ長さＬをかなり長くし、ナット５を長尺にして雌ねじ部に十分な長さを確保する。しかし、かかる構造にすると、鋼製ロックボルトの場合に比べて数倍の嵌め合わせ長さＬが必要となり、座板４、ナット５を含めたロックボルト１の端部がトンネル空間内に大きく突出してしまう。この結果、トンネル施工の途中において他の作業の邪魔になったり、次工程で防水シート、アイソレーションシート等のシート類７を敷設する場合、突出したロックボルト頭部に阻害されてシート類７に凸凹が生じ、所期のシート性能を発揮できなくなり、しかも、その後の二次覆工コンクリート打設時にシートの破損の原因になるなどの問題が生じる。
【０００５】上記の問題を解決するために、特殊な形状を有するナットを使用してロックボルトの突出長を短くするロックボルトが提案されている（特開平9-13898号明細書及び特開平9-49399号明細書参照)。図７は特開平9-13898号明細書において提案されているＦＲＰロックボルトの斜視図であり、ＦＲＰロックボルト１の外周には雄ねじ部（ロープネジ）１ａが形成され、該ロックボルト１に所定長の雌ねじ部を有する特殊形状のナット５が螺合可能になっている。ナット５は、座板４の丸穴４ａに遊挿可能なシャフト部５ａと、シャフト部の手元側に固着され、座板の穴４ａより大きい頭部５ｂを備え、内面に頭部からシャフト部まで連続するように所定長の雌ねじ部５ｃが形成されている。
【０００６】図８に示すように地山６に打ち込まれたロックボルト１にナット５を座板４と組み合わせて嵌め込むことで、ロックボルト１を地盤に固定する。すなわち、地山６にボアホール８を穿設し、定着材であるモルタル３をボアホール８に注入し、ついで、ロックボルト１を打設する。しかる後、座板４の穴４ａにナット５のシャフト部５ａを遊挿した状態で、ロックボルト１の頭部雄ねじ部にナット５の雌ねじ部を嵌め込む。嵌め込みの進行と共にナット５のシャフト部５ａはボアホール８内に入り込み、座板４はナット５の頭部５ｂによって地盤に押し当てられ、ロックボルト１が地盤に強固に定着される。ナット５の大部分はボアホール内に入り込み、ほぼナットの頭部５と座板４を合わせた厚み分が外に出るだけなので、ロックボルトの突出長さＬ′を短くでき、他の作業の邪魔とならず、また、次工程で防水シート、アイソレーションシート等のシート類を敷設する場合に凸凹が小さくなるので所期のシート性能を発揮させることができる。
【０００７】図９は特開平9-49399号明細書において提案されているロックボルト用ナットの説明図であり、予め、基端５ａ′に対して先端が小径のテーパー鍔５ｂ′が一体に形成されたナット５′及び該ナットの基端５ａ′が挿通されるベアリングプレート４′を用意する。施工に際して、地山６にボアホール８を穿設し、定着材であるモルタル３をボアホール８に注入し、ついで、ロックボルト１を打設する。しかる後、ナット５′の基端５ａ′をベアリングプレート４′の孔に挿通し、ボアホール８に挿入したロックボルト１の頭部側にナット５′を基端側から螺合する。ベアリングプレート４′はナット５′のテーパー鍔５ｂ′により地盤に押し当てられ、ロックボルト１が地盤に強固に定着される。ナット５′の基端５ａ′はボアホール内に入り込み、ほぼテーパー鍔５ｂ′とベアリングプレート４′を合わせた厚み分が外に出るだけとなり、ロックボルトの突出長さを短くできる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上より、特殊形状ナットを使用すればロックボルトの突出長を短くできる利点がある。しかし、特殊形状ナットは、雌ねじが形成されたシャフト部あるいは基端部をボアホール中に入れ込むことにより、ねじ嵌め合い長を確保するものである。このため、ボアホールに定着材を充填する場合、図８及び図９に示すようにナットのシャフト部５ａや基端５ａ′が定着材の中に入ってしまい、その硬化後はナットを動かすことが出来なくなる。ロックボルトは実際に施工されたとき、軸力試験で地山に対して十分に定着しているかの確認をする必要が生じることがあり（施工管理）、かかる軸力試験を行うにはロックボルトよりナットを外し、試験機のエクステーションバーをロックボルトに取り付ける必要がある。しかし、従来のロックボルト用ナットは、定着材硬化後に取り外すことができず施工管理上問題があった。又、定着後にナットの再締め付け（増締め）が必要になった場合、従来のロックボルト用ナットは、定着材硬化後にナットの再締め付けが全くできない問題があった。以上から本発明の目的は、ロックボルトの突出長を短くでき、しかも、定着材硬化後でもナットの脱着、締付けが可能なロックボルト用ナットを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によれば、頭部とシャフト部を備えると共に、ロックボルトの外周に形成したネジ部と螺合するネジ部を頭部からシャフト部まで貫通して備え、更に、シャフト部の外周に嵌め付けられ、シャフト部より突出する先端の穴径をロックボルト径と略等しくした中空状のキャップを備えてなる、ロックボルト用ナットにより達成される。シャフト部の外周に該シャフトより突出する先端の穴径がロックボルト径と略等しくした中空状のキャップを嵌め付けることにより、ロックボルト打設時、ナットのシャフト部は定着材（定着部）から縁切りされた形となる。このため、必要に応じてナット本体（頭部及びシャフト部）をロックボルトから取り外すことができ、しかも、ナット本体をロックボルトに対して軸方向に移動でき、定着材硬化後に再締め付け（増締め）することが出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（Ａ）第１実施例（ａ）ナットの構成図１は第１実施例のロックボルト用ナットの説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は切欠断側面図である。第１実施例のロックボルト用ナット１０は、一体に形成された略六角形の頭部１１とシャフト部１２を備え、シャフト部１２の外周には樹脂製（柔軟なものがよい）例えばEVA製の中空キャップ１３が嵌め付けられている。ナットの頭部１１からシャフト部１２まではロックボルト（図示せず）の外周に形成したネジ部と螺合する雌ねじ部１４が貫通して形成されている。中空キャップ１３はシャフト部１２より長くなっており、先端部以外の円筒部１３ａの内径はシャフト部１２の外径と略等しく（僅かに大きめに）形成されている。この結果、キャップ１３はシャフト部１２に着脱可能となり、しかも、キャップ１３をシャフト部１２に嵌め込んだ状態においてキャップ内にナットが移動できる空間１５を形成できる。また、先端部１３ｂの内径はロックボルトの外径と略等しく（僅かに大きめに）形成されている。これにより、ナット１０をロックボルトの頭部に嵌め込むことができ、キャップ内のシャフト部１２やロックボルト頭部を全面定着式ロックボルト施工においてボアホール内に装填されている定着材（定着部）から隔離（縁切り）することが可能になる。
【００１１】（ｂ）施工方法図２はロックボルトの施工方法説明図である。予め、異型ネジ節鉄筋製のロックボルト本体２６の先端に円錐キャップ２５を装着し、又、ロックボルト本体２６の後端に、角ワッシャー２０及びキャップ１３を嵌めたナット１０をセットする。ただし、このセット状態では、ボルト端部がナットから突出しないように、すなわち、ボルト端部がネジ部内に若干（１〜２mm程度）引っ込んだ状態にする。これは、定着材硬化後の再締め付けによる軸方向に移動する距離が１〜２mm程度であるためである。角ワッシャー２０は４角形の中央部に、シャフト１２の径より大きく、頭部１１の径より小さい貫通穴を有するものである。又、異型ネジ節鉄筋は図３に示すように全長にわたってネジ節が形成されたもので、Ｐは節のピッチ、Ｈは節の高さ、Ｔは節の隙間である。全面接着式ロックボルトの場合と同様に、掘削したトンネルの内壁２２から穿孔機械によって地山２１の岩盤内部へ所定深さのボアホール２３を穿孔し、ボアホール２３内に注入ホース等を用いて定着材、例えばモルタル２４を注入する。その後、角ワッシャー及びナットがセットされたロックボルト本体を挿入打設する。すなわち、角ワッシャー２０が地山の内壁に押し当たるまでロックボルト本体を挿入打設する。
【００１２】かかる状態で、定着材２４が硬化する。定着材が硬化しても図４（ａ）に示すように、キャップ内のロックボルト２６の頭部26a及びシャフト部１２は、キャップ１３の作用で硬化した定着材２４から縁切りされた形となり、定着されない。このため、必要に応じてナット本体（頭部１１及びシャフト部１２）をロックボルト本体２６から取り外すことが可能となる。又、ナット本体はキャップ内に形成された空間（ギャップ）１５の長さｄだけロックボルト本体２６に対して軸方向に移動できるので、定着材硬化後であってもナットを再締め付け（増締め）することが出来る。図４（ｂ）は増締めした状態を示しており、ナット本体がキャップ１５に対して右側にスライドし（キャップ１３の左端側は若干潰れて変形する形となる）、ナットにより角ワッシャ２０が地山坑壁２２に押し付けられ、適正なロックボルト打設状態（ロックボルトの軸力で地山を拘束する状態）となる。したがって、定着材硬化後、必要に応じてナットを再締め付け（増締め）すれば、ロックボルト本体２６とボアホール２３の孔壁周辺が一体的に固着し、ロックボルト先端部が打ち込まれた固い内部岩盤に支えられることで、坑壁周辺の崩落が防止される。又、定着材硬化後に、地盤の緩みＬＳ（図４（ａ）参照）が発生した場合には、適宜、ナット１０を再締め付け（増締め）することによりロックボルトの地盤補強効果を向上することができる。
【００１３】（Ｂ）第２実施例（ａ）ナットの構成図５は第２実施例のロックボルト用ナットの説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は切欠断側面図であり、第１実施例と同一部分には同一符号を付している。第２実施例のロックボルト用ナット１０は、一体に形成された略六角形の頭部１１とシャフト部１２を備え、シャフト部１２の外周には非浸透性の弾性材料、例えば独立気泡スポンジで形成された中空キャップ１３′が嵌め付けられている。ナットの頭部１１からシャフト部１２まではロックボルトの外周に形成したネジ部と螺合する雌ねじ部１４が貫通して形成されている。
【００１４】キャップ１３′はシャフト部１２より長くなっており、中空部には径の異なる２つの円筒部（段付き円筒部）１３ａ′、１３ｂ′が形成されている。一方の円筒部１３ａ′の内径はシャフト部１２の外径と略等しく（僅かに大きめに）形成されており、キャップ１３′をシャフト部１２に着脱できるようになっている。また、他方の円筒部１３ｂ′の内径はロックボルトの外径と略等しく（僅かに小さめに）形成されており、ロックボルトが該円筒部１３ｂ′に押し込まれ、互いに密着するようになっている。以上より、キャップ付きナットをロックボルトに嵌め込んだ状態では、非浸透性の弾性材料からなるキャップ１３′がシャフト部１２やロックボルト頭部を包み込んだ形となる。この結果、ロックボルト打設時にボアホール内に装填されている定着材からナットのシャフト部１２やロックボルト頭部を隔離（縁切り）することが可能になる。
【００１５】この第２実施例のナットを使用するロックボルトの施工方法は第１実施例の施行方法とほぼ同様に行うことができる。ロックボルト打設後、ボアホール内の定着材が硬化しても、キャップ１３′に覆われたシャフト部は定着材から縁切りされた形となっているため、定着されない。このため、必要に応じてナット本体（頭部及びシャフト部）をロックボルトから取り外すことが可能となる。又、ナット本体は弾性材料からなるキャップ１３′の円筒部１３ｂ′を押し潰すことによりロックボルトに対して軸方向に移動できるので、定着材硬化後であってもナットを再締め付け（増締め）することが出来る。以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するものではない。
【００１６】
【発明の効果】以上本発明によれば、シャフト部の外周に嵌め付けられ、該シャフト部より突出する先端の穴径がロックボルト径と略等しくしたキャップを使用することにより、該キャップに覆われたシャフト部を定着材から完全に縁切りすることができる。このため、必要に応じてナットをロックボルトから取り外すことができ、しかも、ナットをロックボルトに対して軸方向に移動でき、定着材硬化後に再締め付け（増締め）することが出来る。また、キャップはナット本体に対して着脱可能であるため、現場で必要に応じて取り付けることができ、作業性を向上できる。又、本発明によれば、地山からの突出量を小さくできるため、シート施工の際ボルト頭部に被せる防水シート保護キャップやマットが必要でなくなる。この結果、防水シート保護キャップの取り付け手間費用を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のロックボルト用ナットの構成図である。
【図２】ロックボルトの施工方法説明図である。
【図３】異形ネジ節鉄筋の説明図である。
【図４】キャップの作用説明図である。
【図５】第２実施例のロックボルト用ナットの構成図である。
【図６】従来のＦＲＰロックボルトの問題点説明図である。
【図７】特殊形状ナットを備えたＦＲＰロックボルトの斜視図である。
【図８】ＦＲＰロックボルトの施工法説明図である。
【図９】特殊形状ナットを備えたＦＲＰロックボルトの別の説明図である。
【符号の説明】
１０・・ロックボルト用ナット
１１・・略六角形の頭部
１２・・シャフト部
１３，１３′・・キャップ
１３ａ・・円筒部
１３ｂ・・先端部
１４・・雌ねじ部

【特許請求の範囲】
【請求項１】頭部とシャフト部を備えると共に、ロックボルトの外周に形成したネジ部と螺合するネジ部を頭部からシャフト部まで貫通して備え、更に、シャフト部の外周に嵌め付けられ、シャフト部より突出する先端の穴径をロックボルト径と略等しくした中空状のキャップを備えてなることを特徴とするロックボルト用ナット。

【図１】