膨張注入ボルト及びそれを用いた注入工法
後端部から内圧を加えることができる管状をなし、内圧を加えることで径方向に膨張する膨張部（３）と、内圧を加えることで注入口（７）を開口させる注入口形成部（９Ａ）とを有する膨張注入ボルト（１Ａ）とすることによって、内圧によって膨張部（３）を膨張させて地盤に密着させた後、注入孔形成部（９Ａ）に注入口（７）を開口させ、該注入口（７）を介して地盤に硬化性注入材を注入して地盤強化を図ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばトンネル工事における地山の補強工事などにおいて、ロックボルトと注入材の注入管を兼ねて用いられる膨張注入ボルト及びそれを用いた注入工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地山の法面に削孔機で削孔し、この削孔内に注入管を挿入してセメントミルクなどの硬化性注入材を注入した後、削孔内に鋼製ボルト型のロックボルトを挿入し、硬化性注入材の硬化によってロックボルトを定着させると共に、削孔から外部に突出したロックボルトのボルト部に支持プレートを通してナットで締め付けることで補強を行うことが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３０３４８０号公報 また、硬化性注入材を用いることなく定着させることができるロックボルトとして、先端部が閉鎖され、後端部に供給口を有する管状をなし、中間部に、内圧を加えることで径方向に膨張する膨張部を備えた膨張ボルトが知られている。
【０００４】
【特許文献２】特公平２−５２０号公報 この膨張ボルトは、削孔に挿入した後、内圧を加えることで、塑性変形可能な円管の一部を内側に押し込んだ断面形状をなす膨張部が、径方向に膨張して削孔に密着するものとなっている。
【０００５】
しかしながら、硬化性注入材によって定着される鋼製ボルト型のロックボルトの場合、次のような問題がある。
【０００６】
削孔周囲の地盤中に硬化性注入材を注入して強化するためには、注入管と削孔開口部間を十分シールして高圧で硬化性注入材を供給し、硬化性注入材を周囲の地盤に十分浸透させる必要があるが、このシールが行いにくいだけでなく、注入管挿入時にシールを施し、注入管引き抜き時にシールを解除しなければならず、作業性が悪い。特に湧水がある場合、せっかく硬化性注入材を注入しても、硬化するまでの間に硬化性注入材が流されてしまい、ロックボルトを定着させにくくなる。また、硬化性注入材が硬化するまでの間に地山の変形を生じやすく、地山の緩み範囲が大きくなりやすい。
【０００７】
一方、膨張ボルトの場合、硬化性注入材を用いることなく定着させることができるので、上記のような問題を生じることがない利点がある。
【０００８】
しかしながら、この膨張ボルトの場合、周囲の地盤が脆弱である場合、膨張部を膨張させても定着力が不十分で、補強効果が不十分となりやすい問題がある。これは、鋼製ボルト型のロックボルトと同様に、削孔に注入管を用いて硬化性注入材を注入し、周囲の地盤に硬化性注入材を浸透させて強化させることで解決することができるが、このようにすると、上記鋼製ボルト型ロックボルトと同様の問題を生じることになる。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、膨張ボルトの利点をそのままに、硬化性注入材の注入による周囲の地盤強化を容易に図れるようにすることを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的のために、本発明は、後端部から内圧を加えることができる管状をなし、内圧を加えることで径方向に膨張する膨張部と、内圧を加えることで注入口を開口させる注入口形成部とを有する膨張注入ボルトを提供するものである。
【００１１】
本発明に係る膨張注入ボルトは、内圧を加えることで、膨張部を膨張させて地盤に密着させることができると共に、注入口形成部に注入口を開口させることができる。そして、この地盤への密着と注入口の開口後、本膨張注入ボルトの後端部から硬化性注入材を注入することにより、上記開口部を介して周囲の地盤に硬化性注入材を注入することができる。
【００１２】
上記のように、本発明に係る注入膨張ボルトは、膨張部が膨張して地盤に密着し、膨張注入ボルトと地盤間をシールすることができるので、湧水がある場合でも、硬化性注入材料の注入硬化を待たずに止水することが可能である。しかも、上記シールにより、硬化性注入材の漏れを防止することができ、硬化性注入材の注入作業性がよいと同時に、硬化性注入材の注入により周囲の地盤を強化することができるので、脆弱な地盤に対しても良好な定着状態が得られる。
【００１３】
また、本発明に係る膨張注入ボルトは、硬化性注入材の注入後、ロックボルトとしてそのまま残されるので、硬化性注入材の注入後も上記シールが維持され、湧水箇所においても、硬化性注入材の流出を防止することができる。更に、本発明に係る膨張注入ボルトは、周囲の地盤が脆弱な場合でも、膨張部を膨張させて地盤に密着させると、硬化性注入材の注入硬化を待たずに、不十分ながらもある程度の補強効果を得ることができるので、硬化性注入材が硬化するまでの間の地山の緩みを抑制することができる。
【００１４】
本発明に係る膨張注入ボルトは、注入口形成部として、内圧によって破断する押えスリーブを用いたものと、内圧によって分離するキャップとキャップ用スリーブを用いたものと、その他の構造を用いたものとに大別される。これらの詳細と利点については後述する。
【００１５】
また、本発明は、上記本発明に係る膨張注入ボルトを地盤中に挿入し、膨張注入ボルトに内圧を加えて、膨張部の膨張と、注入口の開口とを行った後、膨張注入ボルトに硬化性注入材を供給し、開口した注入口を介して周囲に硬化性注入材を注入する注入工法を提供するものでもある。
【００１６】
本発明に係る注入工法は、上記本発明の膨張注入ボルトの特徴を活用した工法であり、上述したように、湧水の早期止水、硬化性注入材の漏れ及び流出の防止、硬化性注入材が硬化するまでの間の地山の緩み抑制などを図りながら、硬化性注入材の注入による地盤強化工事を行うことができるものである。
【００１７】
また、本発明に係る注入工法の態様とその他の利点については後述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明を説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る膨張注入ボルトの第１の例を示す中間部を省略した斜視図、図２は、図１に示される膨張注入ボルトの平面図、図３は、図１に示される膨張注入ボルトの断面図、図４Ａ及び４Ｂは、図１に示される膨張注入ボルトの先端部の拡大断面図及び拡大正面図である。
【００２０】
図１〜図３に示されるように、本例の膨張注入ボルト１Ａは、後端部に設けられた口元スリーブ２と、この口元スリーブ２の前方に一体に連なる膨張部３とを備えた管状をなし、口元スリーブ２を介して内圧を加えることができるようになっている。
【００２１】
口元スリーブ２は、内圧によっても実質的に拡径しない円管状をなし、膨張部３内の空間に連通して軸方向に開口している。また、口元スリーブ２は、内周面にはねじ部５が形成されており、肉盛り熔接４を介して、膨張部３と一体化されている。このねじ部５は、後述する内圧供給、硬化性注入材の供給、穴あけ具６（図１０参照）による注入口７（図８Ａ及び８Ｃ参照）の形成作業などに使用する器具が接続されるものとなっている。図示される例におけるねじ部５は口元スリーブ２の内周面に形成されているが、外周面に形成することもできる。
【００２２】
膨張部３は、図１の断面部分から分かるように、円管の一部を軸方向に沿って内側に押し込み、湾曲して押し込まれた押し込み部８を有する断面が略Ｃ字形をなす構造を有している。この膨張部３は、内圧を加えて押し込み部８を外方に押し出すことで径方向に膨張可能なものとなっている。
【００２３】
膨張注入ボルト１Ａの膨張部３は、上記膨張を可能にすると共に、内圧を解除した後もこの膨張形状を維持できる塑性変形可能な材料で構成されている。具体的には、鉄、銅、アルミニウム又はこれらの合金などの金属を用いることができるが、一般的には強度に優れることから、鋼管で構成することが好ましい。また、用途によっては、ゴムや合成樹脂などの可撓性材料又はこれらを基材に用いた材料で構成することもできる。
【００２４】
本例における膨張部３は、前記口元スリーブ２付近から先端まで連続しており、膨張部３の先端部分は注入口形成部９Ａとなっている。注入口形成部９Ａは、後述する硬化性注入材を地盤に注入するための注入口７（図８Ａ及び８Ｃ参照）を内圧によって形成する箇所で、本例の注入口形成部９Ａは、膨張部３の先端部にかしめ付けられた破断可能な押えスリーブ１０と、この押えスリーブ１０がかしめ付けられた領域の膨張部３に形成された脆化部（図面上は他の部分と区別されていない）と、膨張部３の先端開口部を閉塞している熔接部１１（図３及び図４Ａ、４Ｂ参照）を備えたものとなっている。
【００２５】
膨張部３の先端部にかしめ付けられた押えスリーブ１０の両端縁には、膨張部３に形成された押し込み部８の押し込み口（略Ｃ字形形状の不連続部）上に対応する位置にスリット１２が形成されている。このスリット１２は必須のものではないが、後述する押えスリーブ１０の破断圧力を調整しやすくするために設けることが好ましい。押えスリーブ１０は、膨張部３を構成する材料と同じ材料で構成することができるが、後述する破断圧力を調整するために、異なる材料で構成することもできる。
【００２６】
膨張部３の先端開口部は、特に図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、押し込み部８が押し出されることによる拡径を抑制可能な熔接部１１で閉塞されている。この熔接部１１は、膨張部３の先端の略Ｃ字形形状に沿って、押し込み部８の押し込み口を連結することなく、膨張部３の先端と押えスリーブ１０間に跨って、膨張部３の先端開口を覆って形成されている。従って、膨張部３に内圧が加わると、図４Ｂに矢印で示されるように、膨張部３の先端は、拡径はしないが、押し込み口から左右に開く力が加わり、前記スリット１２を介して押えスリーブ１０を破断することができるようになっている。
【００２７】
上記押えスリーブ１０がかしめ付けられている膨張部３の先端部分の一部又は全部は、物理的又は化学的に脆弱化された脆化部（図面上は他の部分と区別されていない）となっている。この脆化部は、上記押えスリーブ１０の破断に伴って破裂して注入口７（図８Ａ及び８Ｃ参照）を開口させることができるよう、裂けや割れを生じやすくした部分をいう。
【００２８】
上記脆化部は、例えば絞り加工などで加工硬化させて脆弱化させること、加熱又は冷却処理して脆弱化させること、水素ガスやアセチレンガスで脆弱化すること、浸炭処理や酸又はアルカリ処理で脆弱化させること、これらの組み合わせなどで形成することができる。例えば、押えスリーブ１０をかしめ付け、当該部分の膨張部３を縮径させることで、加工硬化による脆化部を形成することができる。また、熔接部１１を形成する時の熱によって脆化部を形成することもできる。
【００２９】
本例においては、その形成時の加工硬化によって脆弱化している押し込み部８の底部付近を、押えスリーブ１０を膨張部３が縮径されるまでかしめ付けると共に熔接部１１を設けることにより更に加工硬化させ、脆化部としたものとなっている。また、押し込み部８の底部付近は、後述するように、押えスリーブ１０の破断によって大きな力がかかりやすいことから、脆化部とする位置として好ましい。
【００３０】
本例の膨張注入ボルト１Ａは、膨張部３の後端部寄りと先端部寄りの外周面にシール材１３が巻き付けられたものとなっている。このシール材１３としては、ゴム、エラストマーなどの弾性材料の他に、織布、不織布などの布帛を用いることもできる。シール材１３が膨張部３の膨張に追従できる弾性材料である場合には、シール材１３を膨張部３の外周面に密着させておくこともできるが、布帛などを用いる場合には、膨張部３の膨張を許容できる程度に緩く巻き付けておくことが好ましい。また、押し込み部８の窪みも埋めることができるようにしておくことが好ましい。
【００３１】
上記シール材１３を設けておくと、膨張部３がその膨張に伴ってシール材１３を介して地盤に密着することになるので、シール性を向上させることができ、硬化性注入材の漏れ防止や湧水の止水が一層確実となる。本例においては、後端部寄りと前端部寄りの２箇所にシール材１３が設けられているが、後端部寄りのシール材１３のみとしたり、３箇所以上にシール材１３を設けることもできる。
【００３２】
なお、本例の膨張注入ボルト１Ａは、口元スリーブ２より前方が一連の膨張部３となっているが、図示される膨張部３の後端部や先端部を適宜の長さに亘って単なる管材とし、膨張部３を先端部側や後端部側に片寄せて設けたり、複数の膨張部３を軸方向に相互に連通状態で管材で連結することで、複数の膨張部３を有する膨張注入ボルト１Ａとすることもできる。
【００３３】
次に、上記図１〜図４Ａ、４Ｂで説明した膨張注入ボルト１Ａを用いた本発明の注入工法の一例について説明する。
【００３４】
図５〜図９は、本発明の注入工法の手順の第１の例を示す図で、図５は、削孔の形成工程を示す図、図６Ａ及び図６Ｂは、削孔への膨張注入ボルトの挿入工程を示す図で、図６Ａは、削孔へ挿入された膨張注入ボルトを示す図、図６Ｂは、図６Ａにおける膨張部の拡大断面図、図７Ａ及び図７Ｂは、膨張注入ボルトの膨張工程を示す図で、図７Ａは、削孔中で膨張部が膨張した膨張注入ボルトを示す図、図７Ｂは、図７Ａにおける膨張部の拡大断面図、図８Ａ〜図８Ｃは、注入口形成工程を示す図で、図８Ａは、削孔中で注入口が開口された膨張注入ボルトを示す図、図８Ｂは、注入口の開口直前の注入口形成部付近の拡大斜視図、図８Ｃは、注入口が開口した注入口形成部付近の拡大斜視図、図９は、硬化性注入材の注入工程を示す図である。これらの図において前記図１〜図４Ａ、４Ｂと同じ符号は同じ部材又は部位を示すものである。
【００３５】
まず、図５に示されるように、削孔ドリル１４で所要深さの削孔１５を形成する。
【００３６】
削孔１５の形成後、図６Ａに示されるように、上記削孔１５に膨張注入ボルト１Ａを先端側（注入口形成部９Ａ側）から差し込んで地盤に挿入する。この状態において膨張注入ボルト１Ａは、図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、膨張部３が膨張しておらず、膨張部３及びシール材１３の周囲に余裕のある状態で削孔１５内に挿入されている。
【００３７】
なお、膨張注入ボルト１Ａの地盤への挿入に際しては、削孔１５の形成は必須のものではなく、例えば粘土質などの軟弱な地盤に対しては、削孔１５を形成することなく、油圧機械などで直接押し込むことで、膨張注入ボルト１Ａを地盤に挿入することもできる。
【００３８】
図６Ａに示される１６は、後述する圧送ホース１７（図７Ａ参照）を連結するためのアタッチメントで、膨張注入ボルト１Ａ内に圧力を供給するための供給孔１８を有しており、この供給孔１８に連通した状態で圧送ホース１７を接続できるものとなっている。アタッチメント１６は、膨張注入ボルト１Ａの口元スリーブ２に設けられたねじ部５にねじ込み部４４がねじ込まれて取り付けられるものとなっている。このアタッチメント１６の取り付けは、膨張注入ボルト１Ａを削孔１５に挿入する前に行っても、挿入後に行ってもよい。
【００３９】
次に、図７Ａに示されるように、上記アタッチメント１６に圧送ホース１７を連結し、圧送ホース１７からアタッチメント１６を介して膨張注入ボルト１Ａに内圧を加える。この内圧は流体圧として加えられる。例えば圧縮空気などの加圧気体によって行うこともできるが、一般的には、大きな圧力をかけやすい加圧液体、特に加圧水が好ましい。
【００４０】
膨張注入ボルト１Ａは、図７Ｂに示されるように、上記内圧によりその膨張部３が径方向に膨張し、削孔１５の内周面に密着することから、削孔１５からの湧水がある場合でも、これを止水することが可能となる。特にシール材１３が設けられた箇所では、このシール材１３が密着状態を高めるので、止水効果を一層高めることができる。また、この膨張部３の膨張により、周囲の地盤が脆弱な場合でも、ある程度の膨張注入ボルト１Ａの定着力が得られる。
【００４１】
上記膨張部３の膨張は、注入口形成部９Ａに注入口７（図８Ａ及び８Ｃ参照）が開口する圧力より低い圧力で行うことが好ましい。具体的には、所望の膨張を得るのに必要な最低圧力より高く、注入口形成部９Ａに、図８Ａ及び図８Ｃに示される注入口７を開口させる圧力より低い圧力で行うことが好ましい。膨張部３が膨張し終わらないうちに注入口７が開口してしまうと、内圧漏れを生じ、この漏れ以上の内圧を供給（加圧水を供給）することが必要となり、膨張作業が行いにくくなる。
【００４２】
膨張注入ボルト１Ａの膨張部３を必要量膨張させた後、更に高い圧力を供給することで、注入口形成部９Ａに、図８Ａ及び図８Ｃに示される注入口７を開口させる。
【００４３】
上記注入口形成部９Ａにおける注入口７の開口メカニズムについて説明する。
【００４４】
まず、図４Ａ、４Ｂで説明したように、本例における膨張部３の先端部は、拡径はしないが、押し込み部８の押し込み口から左右に開く力が加わり、これによって、前記スリット１２を介して押えスリーブ１０を破断できるようになっている。このため、膨張を得るのに必要な圧力より更に高い圧力を供給すると、図８Ｂに示されるように、膨張部３の先端は、前記スリット１２を介して押えスリーブ１０を破断して左右に開き、熔接部１１が押えスリーブ１０の変形に追従変形しながら押し込み部８（図１参照）の底部が露出する。そして、内圧によって、押し込み部８の底部付近であった箇所に、図中矢印で示す方向の力が作用する。従って、この力が作用することになる、押し込み部８の底部付近に形成された前記脆化部が破裂し、図８Ｃに示される注入口７が開口することになる。前述のように、特に、押し込み部８の底部付近は、形成時の加工硬化によって脆弱化していると共に、押えスリーブ１０が破断すると大きな力がかかりやすいことから、脆化部として適している。
【００４５】
上記注入口７の開口後、必要に応じて内圧を解除してから（加圧用の水を排出してから）、圧送ホース１７を介して、アタッチメント１６を付けたまま、又はアタッチメント１６を外して口元スリーブ２から、硬化性注入材を供給する。この硬化性注入材としては、例えばセメント水懸濁液、ベントナイト−水ガラス懸濁液、水ガラス水溶液、クロムニグリン水溶液、尿素樹脂水溶液、アクリルアミド水溶液、アクリル酸塩系水溶液、ウレタン樹脂液などを用いることができ、地盤の性状などに応じて選択することができる。
【００４６】
この硬化性注入材の注入に際しては、前記のように、地盤と膨張注入ボルト１Ａ間の隙間がシールされているので、硬化性注入材が漏れ出てしまうのを抑制でき、図９に示されるように、所望の硬化性注入材注入領域１９を確実に得ることができる。また、注入完了後も膨張注入ボルト１Ａはロックボルトとしてそのまま残されるので、湧水があっても、前記膨張部３の膨張によるシールによって硬化性注入材の流出を防止することができ、確実に必要な領域の地盤改良を図ることができる。
【００４７】
硬化性注入材の注入は、単一種類の硬化性注入材を注入することで行ってもよいが、途中で硬化性注入材の種類を切り換えて複数種類の硬化性注入材を注入することもできる。複数種類の硬化性注入材の組み合わせ例としては、最初に浸透性のよい硬化性注入材を注入して広い範囲への注入を促進した後、浸透性は劣るが硬化後の強度の高い硬化性注入材を注入して周囲の強度を向上させることや、湧水のある場所において、最初に硬化時間（ゲルタイム）の短い硬化性注入材を注入して湧水を抑制した後、硬化時間の長い硬化性注入材を注入して周囲への浸透を図ることなどを挙げることができる。
【００４８】
上記の例では、注入口形成部９Ａが押えスリーブ１０を備えたものとなっているが、押えスリーブ１０を設けない構成とすることもできる。つまり、押えスリーブ１０を設けない以外、前記と同様の構成のとすることもできる。しかし、注入口７（図８Ａ及び図８Ｃ参照）の形成圧力を調整しやすくするために、押えスリーブ１０を設け、所定圧力以上となったときに押えスリーブ１０が破断して脆化部に大きな力が作用する構成としておくことが好ましい。
【００４９】
図１０は、注入口形成工程の他の例を示す図で、符号は要部のみを示す。
【００５０】
本例においては、図５〜図７Ａ、７Ｂで説明した削孔工程、挿入工程及び膨張工程の後、圧送ホース１７及びアタッチメント１６を膨張注入ボルト１Ａの口元スリーブ２から外し、これらに代えて、棒状の穴あけ具６を口元スリーブ２から膨張注入ボルト１Ａ内に挿入し、穴あけ具６を作動する作動装置２０を口元スリーブ２に取り付け、穴あけ具６で膨張注入ボルト１Ａの先端部を突いて、注入口７を開口させるものとなっている。このようにすると、万一圧力を高めても注入口形成部９Ａに注入口７が形成できなかった場合でも、確実に注入口７を形成することができる。また、このような注入口形成工程とすると、予め注入口形成部９Ａを設けておかなくても、膨張工程後、穴あけ具６で強制的に注入口７を形成することで、図９に示されるその後の注入工程を行うことができる。
【００５１】
上記穴あけ具６としては、単なる棒状体の他、先端の鋭利な棒状体や、ドリル状の棒状体などを用いることができ、作動装置としては、油圧装置などを用いることができる。穴あけ具６を用いる場合、膨張注入ボルト１Ａ内に挿入しやすいよう、後端部の開口が軸方向に大きくあいていることが好ましいが、後端部の開口が小さな膨張注入ボルト１Ａの場合、膨張工程後、後端部を切断して開口部を広げて穴あけ具６を挿入することもできる。特に口元スリーブ２にねじ部５を形成しておくと、油圧ジャッキなどの作動装置２０をねじ接続して反力を取り、穴あけ具６に押し込み力を的確に作用させることができる。
【００５２】
図１１は、注入口形成部の第２の例を示す断面図である。
【００５３】
本例の注入口形成部９Ｂは、膨張部３に予め形成した注入口７を栓体２１で閉塞したものとなっている。
【００５４】
上記注入口形成部９Ｂの場合、例えば、この栓体２１を、膨張部３を構成する材料より延性の小さい材料で構成し、栓体２１と膨張部３を熔接などで一体化しておくと、膨張部３の膨張時に栓体２１部分に応力が集中し、更に圧力を高めたときに破裂し、注入口７を開口させることができる。また、栓体２１を、所要の内圧で外れるねじ込み式としたり、内圧の供給に加圧水を使用する場合、栓体２１を水溶性の接着剤で膨張部３に一体化しておき、供給される加圧水で接着力を弱めて破裂させることもできる。この栓体２１による注入口形成部９Ｂは、膨張部３の先端部だけでなく、膨張部３の後端寄りや中間部にも容易に設けることができる。
【００５５】
図１２は、注入口形成部の第３の例を示す断面図である。
【００５６】
本例の注入口形成部９Ｃは、膨張部３の先端に連なって、内圧によって実質的に拡径しない管状の蓋材保持部２２を設け、蓋材保持部２２の先端開口を注入口７とし、この注入口７を、蓋材保持部２２の先端に環状キャップ２３で取り付けた蓋材２４で閉塞したものとなっている。
【００５７】
上記注入口形成部９Ｃの場合、蓋材２４を所要の内圧で割れる強度としておき、膨張部３の膨張後、内圧を高めてこの蓋材２４を割って注入口７を開口させることができる。また、この蓋材２４は、図１０で説明した穴あけ具６で突き破りやすいことから、本注入口形成部９Ｃは、特に、図１０で説明した注入口形成工程の他の例に適している。
【００５８】
図１３は、注入口形成部の第４の例を示す断面図である。
【００５９】
本例の注入口形成部９Ｄは、図１〜図４Ａ、４Ｂで説明したものと同様の押えスリーブ１０を用いたもので、膨張部３に予め形成した注入口７に対応する位置に押えスリーブ１０をかしめ付け、この押えスリーブ１０で注入口７を閉鎖したものとなっている。また、押えスリーブ１０は、両端にスリット１２が形成されている。
【００６０】
上記注入口形成部９Ｄの場合、膨張部３の膨張時に、押えスリーブ１０をかしめ付けた部分の膨張を抑制し、この部分を大きく膨張させることなく他の膨張部３を膨張させた後、更に内圧を高め、押えスリーブ１０を破断することで注入口７を開口させることができる。また、押えスリーブ１０が破断するまでの注入口７の閉鎖状態を確実にするために、押えスリーブ１０と膨張部３との間に、注入口７をシールするパッキン（図示されていない）を介在させることもできる。本例の注入口形成部９Ｄは、膨張部３の先端部だけでなく、膨張部３の後端寄りや中間部にも容易に設けることができる。
【００６１】
図１４は、本発明に係る膨張注入ボルトの第２の例を示す中間部を省略した斜視図、図１５は、図１４に示される注入口形成部を開口させるための内圧をパッカーを用いて局部的に加える場合の説明図で、符号は要部のみを示す。
【００６２】
本例の膨張注入ボルト１Ｂは、先端が閉鎖キャップ２５で閉鎖されていると共に、膨張部３の中間部に、予め形成した注入口７に栓体２１を嵌め込んだ注入口形成部９Ｂ（図１５参照）が、軸方向に適宜の間隔をあけて複数設けられている。この注入孔形成部９Ｂは、膨張部３が膨張した後に内圧を高めることで、栓体２１がはじけ飛んで注入口７を開口させるもで、図１１で説明したものと同様である。
【００６３】
ところで、図１４に示されるような複数の注入口形成部９Ｂを有する膨張注入ボルト１Ｂの場合、内圧によって総ての注入口形成部９Ｂの注入口７（図１５参照）が同時に開口せずに、それぞれ開口時期がずれ、開口した注入口７からの内圧の逃げによって、総ての注入口７を開口させられなくなることが生じ得る。注入口７を開口させるときの内圧の逃げを防止すると共に、一部の注入口７のみを選択的に開口させることができるようにするために、図１５に示されるように、パッカー２６を用いて局部的に内圧を加えることが好ましい。
【００６４】
更に説明すると、まず、膨張部３を膨張させるに必要な内圧を加え、膨張部３を図７Ｂに示されるように膨張させる。これによって押し込み部８が延び、膨張部３の内部空間が広がって円形に近づく。この状態で、図１４に示される口元スリーブ２より、図１５に示される、前後にパッカー２６が付いた注入管２７（ダブルパッカー付注入管）を膨張注入ボルト１Ｂ内に挿入する。
【００６５】
パッカー２６は、例えば加圧水などの加圧流体によって膨張させることができる袋体で、両パッカー２６間に注入口形成部９Ｂを挟む位置で、両パッカー２６に流体圧を加えて膨張させ、注入口形成部９Ｂを挟んで膨張注入ボルト１Ｂの軸方向前後をシールする。この状態で両パッカー２６に挟まれた領域に注入管２７から加圧流体を供給し、膨張注入ボルト内１Ｂを局部的に加圧すると、両パッカー２６で挟まれた位置の注入口形成部９Ｂの注入口７を確実かつ選択的に開口させることができる。また、パッカー２６付の注入管２７は、パッカー２６の圧力を解除することで、膨張注入ボルト１Ｂの軸方向に容易に移動することができる。
【００６６】
上記のようにして複数の注入口形成部９Ｂから選択的に注入口７を開口させると、複数の注入口７を確実に総て開口させることができるだけでなく、一部の注入口７のみを選択的に開口させたり、異種の硬化性注入材を異なる注入口７を介して注入することもできる。例えば、先端部寄りの注入口７のみを開口させて硬化性注入材を注入した後、膨張注入ボルト１Ｂ内の硬化性注入材を、未硬化のうちに洗い流すか、硬化した後に削孔して取り除き、次いで後端部寄りの注入口７を開口させ、必要に応じて先端部側に詰め物を施してから、異種の硬化性注入材を注入することで、膨張注入ボルト１Ｂの軸方向に異なる種類の硬化性注入材を注入することができる。また、前記パッカー２６を用いた局部加圧により、膨張が不十分な膨張部３を再膨張させることもできる。
【００６７】
図１６は、本発明に係る膨張注入ボルトの第３の例を示す中間部を省略した斜視図で、符号は要部のみを示す。
【００６８】
本例の膨張注入ボルト１Ｃは、先端に削孔ビット２８を有するものとなっている。
【００６９】
上記削孔ビット２８を設けておくと、この削孔ビット２８を用いて削孔１５（図５参照）を形成しながら同時に膨張注入ボルト１Ｃを当該削孔１５へ挿入することができ、作業時間の短縮を図ることができる。
【００７０】
次に、本発明に係る膨張注入ボルトの第４の例について説明する。
【００７１】
図１７は、本発明に係る膨張注入ボルトの第４の例を示す図、図１８Ａ及び図１８Ｂは、図１７に示される膨張注入ボルトの後端部（硬化性注入材の供給側）及び先端部（削孔の最深部側）の断面図、図１９Ａ〜図１９Ｃは、図１８Ａ及び図１８Ｂに示されるＡ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′，Ｃ−Ｃ′の各断面図である。
【００７２】
図１７及び図１８Ａ、１８Ｂに示されるように、本例の膨張注入ボルト１Ｄは、膨張部３と、キャップ用スリーブ２９及びキャップ用スリーブ２９の先端を塞ぐキャップ３０からなる注入口形成部９Ｅとを有している。
【００７３】
また、膨張部３の先端部と後端部には、それぞれ先端スリーブ３１と後端スリーブ３２がかしめ付けられている。先端スリーブ３１には、注入口形成部９Ｅのキャップ用スリーブ２９の後端部が熔接部３３により一体化され、後端スリーブ３２には、熔接部３４により口元スリーブ２が一体化されている。口元スリーブ２は、内側にねじ部５が形成されたもので、図１〜図４Ａ、４Ｂで説明した例と同様である。なお、３５は膨張注入ボルト１Ｄを地盤に固定する際のプレート３６（図２８Ａ参照）を取り付けるための凸部である。
【００７４】
本例の膨張注入ボルト１Ｄの膨張部３は、図１９Ｂに示す断面図から明らかなように、円管の一部を軸方向に沿って内側に押し込み、円管内に一部が押し込まれた押し込み部８を有する略Ｃ字形をなしている。よって、膨張部３は、内部空間に内圧を加えることで、押し込み部８を外方に押し出し、径方向に膨張可能なものとなっている。
【００７５】
図１９Ａに示すように、膨張部３の後端部は、膨張注入ボルト１Ｄに内圧を加える際に該内圧が外部へ漏れないようにすると共に拡径を抑えるために、溶接部３７により、押し込み部８と後端スリーブ３２との間の外部空間が埋められている。また、図１９Ｃに示すように、膨張部３の先端部は、拡径を抑えるために、溶接部３８により、押し込み部８と先端スリーブ３１との間の外部空間が埋められている。
【００７６】
本例の膨張注入ボルト１Ｄの膨張部３の構成材料は、図１〜図４Ａ、４Ｂで説明した膨張注入ボルト１Ａと同様である。
【００７７】
本例の膨張注入ボルト１Ｄの先端部に取り付けられた、キャップ用スリーブ２９とキャップ３０からなる注入口形成部９Ｅは、一体成形体であり、キャップ用スリーブ２９とキャップ３０間の肉厚が薄く形成されており、内圧によって、該薄肉部が破断し、キャップ３０がキャップ用スリーブ２９と分離して、膨張注入ボルト１Ｄの先端部に注入口７を開口させることができるものとなっている。
【００７８】
キャップ用スリーブ２９及びキャップ３０としては、前記膨張部３と同様の素材を用いることができ、所定の内圧、具体的には、膨張部３の膨張時よりも高い内圧によってキャップ用スリーブ２９からキャップ３０が分離するように構成されていればよい。また、膨張部３との接続形態も、溶接に限定されるものではない。
【００７９】
図２０〜図２２に、本発明で用いることができる、キャップ用スリーブとキャップからなる注入口形成部の異なる構成例の断面図を示す。
【００８０】
図２０の注入口形成部９Ｅは、内側にねじ切りを施した金属製のキャップ用スリーブ２９内に、外側にねじ切りを施した合成樹脂製のキャップ３０を螺合したものとなっている。図２１の注入口形成部９Ｅは、外側にねじ切りを施した合成樹脂製のキャップ３０を、キャップ用スリーブ２９内に埋め込まれるように螺合される形状とし、運搬や作業途中の衝突等によるキャップ３０の損傷を防止しやすくしたものとなっている。図２０及び図２１の注入口形成部９Ｅは、いずれも、キャップ３０を構成する合成樹脂の可撓性、弾性を利用してキャップ３０がキャップ用スリーブ２９から分離されるようにした形態である。また、図２２は、外側にねじ切りを施した合成樹脂製のキャップ２９の先端部の肉厚を薄く形成し、内部にボール３９を配置しておいて、内圧によって該ボール３９が外部に飛び出して注入口７を開口させる形態である。上記図２０〜図２２に示されるようなキャップ３０を構成する合成樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネートなどを用いることができる。
【００８１】
キャップ用スリーブ２９とキャップ３０とからなる注入口形成部９Ｅを用いた膨張注入ボルト１Ｄは、２本又は３本以上接続して延長できるように改良することが容易であることも特徴の一つである。これを図２３〜図２５Ａ、２５Ｂを用いて説明する。
【００８２】
図２３は、接続延長後に後端側となる膨張注入ボルトの先端部の断面図、図２４は、接続延長後に先端側となる膨張注入ボルトの後端部の断面図、図２５Ａ及び図２５Ｂは、延長可能な膨張注入ボルトの接続部の説明図で、図２５Ａは、２本の膨張注入ボルト部の接続部の断面図、図２５Ｂは、２本の膨張注入ボルト部の接続部の外観図である。
【００８３】
図２３に示すように、図１７の膨張注入ボルト１Ｄの先端スリーブ３１に、キャップ用スリーブ２９及びキャップ３０の代わりに、ねじ切りを施した延長用先端スリーブ４０を熔接部３３で取り付け、接続延長後に後端側となる後端側膨張注入ボルト部１Ｄ′とする。一方、図２４に示すように、もう１本の膨張注入ボルト１Ｄの後端スリーブ３２に、口元スリーブ２の代わりに、上記延長用先端スリーブ４０のねじ切りに対応したねじ切りを施した延長用後端スリーブ４１を熔接部３４で取り付け、接続延長後に先端側となる先端側膨張注入ボルト部１Ｄ″とする。
【００８４】
図２５Ａに示すように、延長用先端スリーブ４０と延長用後端スリーブ４１とを螺合することにより、後端側膨張注入ボルト部１Ｄ′と先端側膨張注入ボルト部１Ｄ″は、流路４２，４３により内部空間を連続した状態で接続され、一連の膨張注入ボルト（図示されていない）を構成する。
【００８５】
キャップ用スリーブ２９とキャップ３０とで構成された注入孔形成部９Ｅを用いた膨張注入ボルト１Ｄは、２本の接続による延長だけでなく、３本以上を接続して延長できるように改良することも容易である。
【００８６】
即ち、図１７の膨張注入ボルト１Ｄの先端部に、キャップ用スリーブ２９及びキャップ３０の代わりに、延長用先端スリーブ４０を取り付け、同じ膨張注入ボルト１Ｄの後端部に、口元スリーブ２の代わりに延長用後端スリーブ４１を取り付けたものを、延長用中間部の中間膨張注入ボルト部として用意し、この中間膨張注入ボルト部を１本以上、図２３及び図２４に示した後端側膨張注入ボルト部１Ｄ′と先端側膨張注入ボルト部１Ｄ″の間に配置することにより、所望の本数分延長することができる。本発明においては、延長用の部材としては延長用先端スリーブ４０と延長用後端スリーブ４１の２種類を別途用意するだけで良く、また、延長作業は、延長用先端スリーブ４０と延長用後端スリーブ４１を螺合するだけであるから、現場で行うことができ、現場までは延長前の長さで搬送することができる。
【００８７】
次に、図１７で説明した膨張注入ボルト１Ｄを用いた本発明の注入工法について、図２６Ａ、２６Ｂ〜図３０を用いて説明する。
【００８８】
図２６Ａ及び図２６Ｂは、それぞれ、膨張注入ボルトに取り付けて用いるアタッチメントの構成例を示す断面図、図２７は、削孔の形成工程を示す図、図２８Ａ及び図２８Ｂは、削孔への膨張注入ボルトの挿入工程を示す図で、図２８Ａは、削孔へ挿入された膨張注入ボルトを示す図、図２８Ｂは、図２８ＡにおけるＡ−Ａ′断面図、図２９Ａ及び図２９Ｂは、膨張注入ボルトの膨張工程を示す図で、図２９Ａは、削孔中で膨張部が膨張した膨張注入ボルトを示す図、図２９Ｂは、図２９ＡのＡ−Ａ′断面図、図３０は、注入口形成工程を示す図で、更に高い内圧を加えてキャップを分離させた状態を示す図である。
まず、図２７に示すように、地盤に削孔１５を形成する。削孔１５の形成には、一般に用いられているドリルジャンボの削孔オーガー等を用いればよい。
【００８９】
削孔１５の形成後、図２８Ａに示すように、上記削孔１５に、プレート３６を凸部３５の位置まで差し込んだ膨張注入ボルト１Ｄを、先端側（キャップ３０側）から差し込んで地盤に挿入する。この状態において、図２８Ａ及び図２８Ｂに示すように、膨張注入ボルト１Ｄの膨張部３は膨張しておらず、膨張部３と削孔１５の内壁との間に余裕のある状態で削孔１５内に挿入されている。
【００９０】
次いで、図２９Ａに示すように口元スリーブ２にアタッチメント１６を取り付け、該アタッチメント１６に圧送ホース（不図示）を連結して膨張注入ボルト１Ｄ内に内圧を加える。この内圧は流体圧として加えられる。例えば圧縮空気などの加圧気体によって行うこともできるが、一般的には、大きな圧力をかけやすい加圧液体、特に加圧水が好ましい。
【００９１】
図２６Ａに示されるように、本アタッチメント１６は、ねじ込み部４４を有するもので、このねじ込み部４４を図１７の口元スリーブ２に螺合することで膨張注入ボルト１Ｄに取り付けることができるものとなっている。アタッチメント１６は、膨張注入ボルト１Ｄ内に圧力を供給するための供給孔１８を備えており、この供給孔１８に連通した状態で圧送ホース（不図示）を接続できるものとなっている。アタッチメント１６の取り付けは、膨張注入ボルト１Ｄを削孔１５に挿入する前に行っても、挿入後に行っても良い。また、図２６Ｂに示されるように、口元スリーブ２を用いず、後端スリーブ３２に、ねじ込み部４４を有さないアタッチメント１６′を直接熔接しておくこともできる。
【００９２】
膨張注入ボルト１Ｄは、図２９Ｂに示されるように、上記内圧により、その膨張部３が径方向に膨張し、削孔１５の内壁に密着することから、削孔１５からの湧水がある場合でも、これを止水することが可能である。また、この膨張部３の膨張により、周囲の地盤が脆弱な場合でも、ある程度の膨張注入ボルト１の定着力が得られる。
【００９３】
上記膨張部３の膨張は、キャップ３０がキャップ用スリー２９から分離する圧力よりも低い圧力で行うことが好ましい。膨張部３が十分に膨張し終わらないうちにキャップ３０がキャップ用スリーブ２９から分離してしまうと、その開口部から内圧漏れを生じ、この漏れ以上の内圧を供給（加圧水を供給）することが必要となり、膨張作業が行いにくくなる。
【００９４】
膨張注入ボルト１Ｄの膨張部３を必要量膨張させた後、さらに高い圧力を供給することで、図３０に示すように、キャップ３０をキャップ用スリーブ２９から分離し、膨張注入ボルト１Ｄの先端に注入口７を開口させる。
【００９５】
その後、必要に応じて内圧を解除してから（加圧水を排出してから）、圧送ホース（不図示）を介してアタッチメント１６を付けたまま、又はアタッチメント１６を外して口元スリーブ２から、硬化性注入材を供給する。この硬化性注入材は、第１の例に係る膨張注入ボルトを用いた注入工法の例において説明したとおりである。
【００９６】
この硬化性注入材の注入に際しては、前記のように、地盤と膨張注入ボルト１Ｄ間の隙間がシールされているので、硬化性注入材が外部へ漏れ出てしまうのを抑制でき、削孔１５の最深部に向けて硬化性注入材を注入することができる。また、注入完了後も、膨張注入ボルト１Ｄはロックボルトとしてそのまま残されるので、湧水があっても、前記膨張部３の膨張によるシールによって硬化性注入材の流出を防止することができ、確実に必要な領域の地盤改良を図ることができる。
【００９７】
本例においても、硬化性注入材の注入は、単一種類の硬化性注入材を注入することで行っても良いが、途中で硬化性注入材の種類を切り替えて複数種類の硬化性注入材を注入することもできる。複数種類の硬化性注入材の組み合わせ例も、第１の例に係る膨張注入ボルトを用いた注入工法の例において説明したとおりである。
【００９８】
図３１は、本発明の注入工法を用いたトンネル工事における切羽付近の断面図、図３２は、切羽の正面図で、１０１は本発明の膨張注入ボルト、１０２は硬化性注入材注入領域、１０３は切羽面である。
【００９９】
図示されるように、本発明の膨張注入ボルト１０１を用いた注入工法は、トンネル工事における切羽面１０３の地盤安定化、切羽面１０３付近の天井部の補強及びトンネル内壁を構成するアーチ状コンクリートの脚部補強などに用いることができる。トンネル工事においては、掘った直後の地盤面に膨張注入ボルト１０１を挿入して硬化性注入材を注入し、既に掘られたトンネルの地盤安定化や、これから掘削する地盤の安定化が図られる。
【０１００】
ところで、掘って露出したばかりの地盤面は緩みを生じやすい。従って、硬化性注入材の注入時に膨張注入ボルト１０１を差し込んだ削孔の口元付近に緩みを生じ、硬化性注入材の漏れを生じやすい。
【０１０１】
しかし、本発明によれば、前述したように、膨張部を膨張させることでこれを削孔の内面に密着させてシールすることができる。また、同時に湧水をシールすることもできるので、掘削と地盤補強を繰り返しながら行われるトンネル工事における作業を大きく効率化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明に係る膨張注入ボルトの第１の例を示す中間部を省略した斜視図
【図２】図１に示される膨張注入ボルトの平面図
【図３】図１に示される膨張注入ボルトの断面図、
【図４Ａ】図１に示される膨張注入ボルトの先端部の拡大断面図
【図４Ｂ】図１に示される膨張注入ボルトの先端部の拡大正面図
【図５】削孔の形成工程を示す図
【図６Ａ】削孔へ挿入された膨張注入ボルトを示す図
【図６Ｂ】図６Ａにおける膨張部の拡大断面図
【図７Ａ】削孔中で膨張部が膨張した膨張注入ボルトを示す図
【図７Ｂ】図７Ａにおける膨張部の拡大断面図
【図８Ａ】削孔中で注入口が開口された膨張注入ボルトを示す図
【図８Ｂ】注入口の開口直前の注入口形成部付近の拡大斜視図
【図８Ｃ】注入口が開口した注入口形成部付近の拡大斜視図
【図９】硬化性注入材の注入工程を示す図
【図１０】注入口形成工程の他の例を示す図
【図１１】注入口形成部の第２の例を示す断面図
【図１２】注入口形成部の第３の例を示す断面図
【図１３】注入口形成部の第４の例を示す断面図
【図１４】本発明に係る膨張注入ボルトの第２の例を示す中間部を省略した斜視図
【図１５】図１４に示される注入口形成部を開口させるための内圧をパッカーを用いて局部的に加える場合の説明図
【図１６】本発明に係る膨張注入ボルトの第３の例を示す中間部を省略した斜視図
【図１７】本発明に係る膨張注入ボルトの第４の例を示す外観図
【図１８Ａ】図１７に示される膨張注入ボルトの後端部（硬化性注入材の供給側）の断面図
【図１８Ｂ】図１７に示される膨張注入ボルトの先端部（削孔の最深部側）の断面図
【図１９Ａ】図１８Ａ及び図１８Ｂに示されるＡ−Ａ′の断面図
【図１９Ｂ】図１８Ａ及び図１８Ｂに示されるＢ−Ｂ′の断面図
【図１９Ｃ】図１８Ａ及び図１８Ｂに示されるＣ−Ｃ′の断面図
【図２０】本発明で用いることができる、キャップ用スリーブとキャップからなる注入口形成部の異なる構成例の断面図
【図２１】本発明で用いることができる、キャップ用スリーブとキャップからなる注入口形成部の異なる構成例の断面図
【図２２】本発明で用いることができる、キャップ用スリーブとキャップからなる注入口形成部の異なる構成例の断面図
【図２３】接続延長後に後端側となる膨張注入ボルトの先端部の断面図
【図２４】接続延長後に先端側となる膨張注入ボルトの後端部の断面図
【図２５Ａ】２本の膨張注入ボルト部の接続部の断面図
【図２５Ｂ】２本の膨張注入ボルト部の接続部の外観図
【図２６Ａ】膨張注入ボルトに取り付けて用いるアタッチメントの構成例を示す断面図
【図２６Ｂ】膨張注入ボルトに取り付けて用いるアタッチメントの構成例を示す断面図
【図２７】削孔の形成工程を示す図
【図２８Ａ】削孔へ挿入された膨張注入ボルトを示す図
【図２８Ｂ】図２８ＡにおけるＡ−Ａ′断面図
【図２９Ａ】削孔中で膨張部が膨張した膨張注入ボルトを示す図
【図２９Ｂ】図２９ＡのＡ−Ａ′断面図
【図３０】注入口形成工程を示す図で、更に高い内圧を加えてキャップを分離させた状態を示す図
【図３１】本発明の注入工法を用いたトンネル工事における切羽付近の断面図
【図３２】切羽の正面図
【符号の説明】
【０１０３】
１０１ 膨張注入ボルト
１０２ 硬化性注入材注入領域
１０３ 切羽面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばトンネル工事における地山の補強工事などにおいて、ロックボルトと注入材の注入管を兼ねて用いられる膨張注入ボルト及びそれを用いた注入工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地山の法面に削孔機で削孔し、この削孔内に注入管を挿入してセメントミルクなどの硬化性注入材を注入した後、削孔内に鋼製ボルト型のロックボルトを挿入し、硬化性注入材の硬化によってロックボルトを定着させると共に、削孔から外部に突出したロックボルトのボルト部に支持プレートを通してナットで締め付けることで補強を行うことが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３０３４８０号公報 また、硬化性注入材を用いることなく定着させることができるロックボルトとして、先端部が閉鎖され、後端部に供給口を有する管状をなし、中間部に、内圧を加えることで径方向に膨張する膨張部を備えた膨張ボルトが知られている。
【０００４】
【特許文献２】特公平２−５２０号公報 この膨張ボルトは、削孔に挿入した後、内圧を加えることで、塑性変形可能な円管の一部を内側に押し込んだ断面形状をなす膨張部が、径方向に膨張して削孔に密着するものとなっている。
【０００５】
しかしながら、硬化性注入材によって定着される鋼製ボルト型のロックボルトの場合、次のような問題がある。
【０００６】
削孔周囲の地盤中に硬化性注入材を注入して強化するためには、注入管と削孔開口部間を十分シールして高圧で硬化性注入材を供給し、硬化性注入材を周囲の地盤に十分浸透させる必要があるが、このシールが行いにくいだけでなく、注入管挿入時にシールを施し、注入管引き抜き時にシールを解除しなければならず、作業性が悪い。特に湧水がある場合、せっかく硬化性注入材を注入しても、硬化するまでの間に硬化性注入材が流されてしまい、ロックボルトを定着させにくくなる。また、硬化性注入材が硬化するまでの間に地山の変形を生じやすく、地山の緩み範囲が大きくなりやすい。
【０００７】
一方、膨張ボルトの場合、硬化性注入材を用いることなく定着させることができるので、上記のような問題を生じることがない利点がある。
【０００８】
しかしながら、この膨張ボルトの場合、周囲の地盤が脆弱である場合、膨張部を膨張させても定着力が不十分で、補強効果が不十分となりやすい問題がある。これは、鋼製ボルト型のロックボルトと同様に、削孔に注入管を用いて硬化性注入材を注入し、周囲の地盤に硬化性注入材を浸透させて強化させることで解決することができるが、このようにすると、上記鋼製ボルト型ロックボルトと同様の問題を生じることになる。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、膨張ボルトの利点をそのままに、硬化性注入材の注入による周囲の地盤強化を容易に図れるようにすることを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的のために、本発明は、後端部から内圧を加えることができる管状をなし、内圧を加えることで径方向に膨張する膨張部と、内圧を加えることで注入口を開口させる注入口形成部とを有する膨張注入ボルトを提供するものである。
【００１１】
本発明に係る膨張注入ボルトは、内圧を加えることで、膨張部を膨張させて地盤に密着させることができると共に、注入口形成部に注入口を開口させることができる。そして、この地盤への密着と注入口の開口後、本膨張注入ボルトの後端部から硬化性注入材を注入することにより、上記開口部を介して周囲の地盤に硬化性注入材を注入することができる。
【００１２】
上記のように、本発明に係る注入膨張ボルトは、膨張部が膨張して地盤に密着し、膨張注入ボルトと地盤間をシールすることができるので、湧水がある場合でも、硬化性注入材料の注入硬化を待たずに止水することが可能である。しかも、上記シールにより、硬化性注入材の漏れを防止することができ、硬化性注入材の注入作業性がよいと同時に、硬化性注入材の注入により周囲の地盤を強化することができるので、脆弱な地盤に対しても良好な定着状態が得られる。
【００１３】
また、本発明に係る膨張注入ボルトは、硬化性注入材の注入後、ロックボルトとしてそのまま残されるので、硬化性注入材の注入後も上記シールが維持され、湧水箇所においても、硬化性注入材の流出を防止することができる。更に、本発明に係る膨張注入ボルトは、周囲の地盤が脆弱な場合でも、膨張部を膨張させて地盤に密着させると、硬化性注入材の注入硬化を待たずに、不十分ながらもある程度の補強効果を得ることができるので、硬化性注入材が硬化するまでの間の地山の緩みを抑制することができる。
【００１４】
本発明に係る膨張注入ボルトは、注入口形成部として、内圧によって破断する押えスリーブを用いたものと、内圧によって分離するキャップとキャップ用スリーブを用いたものと、その他の構造を用いたものとに大別される。これらの詳細と利点については後述する。
【００１５】
また、本発明は、上記本発明に係る膨張注入ボルトを地盤中に挿入し、膨張注入ボルトに内圧を加えて、膨張部の膨張と、注入口の開口とを行った後、膨張注入ボルトに硬化性注入材を供給し、開口した注入口を介して周囲に硬化性注入材を注入する注入工法を提供するものでもある。
【００１６】
本発明に係る注入工法は、上記本発明の膨張注入ボルトの特徴を活用した工法であり、上述したように、湧水の早期止水、硬化性注入材の漏れ及び流出の防止、硬化性注入材が硬化するまでの間の地山の緩み抑制などを図りながら、硬化性注入材の注入による地盤強化工事を行うことができるものである。
【００１７】
また、本発明に係る注入工法の態様とその他の利点については後述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明を説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る膨張注入ボルトの第１の例を示す中間部を省略した斜視図、図２は、図１に示される膨張注入ボルトの平面図、図３は、図１に示される膨張注入ボルトの断面図、図４Ａ及び４Ｂは、図１に示される膨張注入ボルトの先端部の拡大断面図及び拡大正面図である。
【００２０】
図１〜図３に示されるように、本例の膨張注入ボルト１Ａは、後端部に設けられた口元スリーブ２と、この口元スリーブ２の前方に一体に連なる膨張部３とを備えた管状をなし、口元スリーブ２を介して内圧を加えることができるようになっている。
【００２１】
口元スリーブ２は、内圧によっても実質的に拡径しない円管状をなし、膨張部３内の空間に連通して軸方向に開口している。また、口元スリーブ２は、内周面にはねじ部５が形成されており、肉盛り熔接４を介して、膨張部３と一体化されている。このねじ部５は、後述する内圧供給、硬化性注入材の供給、穴あけ具６（図１０参照）による注入口７（図８Ａ及び８Ｃ参照）の形成作業などに使用する器具が接続されるものとなっている。図示される例におけるねじ部５は口元スリーブ２の内周面に形成されているが、外周面に形成することもできる。
【００２２】
膨張部３は、図１の断面部分から分かるように、円管の一部を軸方向に沿って内側に押し込み、湾曲して押し込まれた押し込み部８を有する断面が略Ｃ字形をなす構造を有している。この膨張部３は、内圧を加えて押し込み部８を外方に押し出すことで径方向に膨張可能なものとなっている。
【００２３】
膨張注入ボルト１Ａの膨張部３は、上記膨張を可能にすると共に、内圧を解除した後もこの膨張形状を維持できる塑性変形可能な材料で構成されている。具体的には、鉄、銅、アルミニウム又はこれらの合金などの金属を用いることができるが、一般的には強度に優れることから、鋼管で構成することが好ましい。また、用途によっては、ゴムや合成樹脂などの可撓性材料又はこれらを基材に用いた材料で構成することもできる。
【００２４】
本例における膨張部３は、前記口元スリーブ２付近から先端まで連続しており、膨張部３の先端部分は注入口形成部９Ａとなっている。注入口形成部９Ａは、後述する硬化性注入材を地盤に注入するための注入口７（図８Ａ及び８Ｃ参照）を内圧によって形成する箇所で、本例の注入口形成部９Ａは、膨張部３の先端部にかしめ付けられた破断可能な押えスリーブ１０と、この押えスリーブ１０がかしめ付けられた領域の膨張部３に形成された脆化部（図面上は他の部分と区別されていない）と、膨張部３の先端開口部を閉塞している熔接部１１（図３及び図４Ａ、４Ｂ参照）を備えたものとなっている。
【００２５】
膨張部３の先端部にかしめ付けられた押えスリーブ１０の両端縁には、膨張部３に形成された押し込み部８の押し込み口（略Ｃ字形形状の不連続部）上に対応する位置にスリット１２が形成されている。このスリット１２は必須のものではないが、後述する押えスリーブ１０の破断圧力を調整しやすくするために設けることが好ましい。押えスリーブ１０は、膨張部３を構成する材料と同じ材料で構成することができるが、後述する破断圧力を調整するために、異なる材料で構成することもできる。
【００２６】
膨張部３の先端開口部は、特に図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、押し込み部８が押し出されることによる拡径を抑制可能な熔接部１１で閉塞されている。この熔接部１１は、膨張部３の先端の略Ｃ字形形状に沿って、押し込み部８の押し込み口を連結することなく、膨張部３の先端と押えスリーブ１０間に跨って、膨張部３の先端開口を覆って形成されている。従って、膨張部３に内圧が加わると、図４Ｂに矢印で示されるように、膨張部３の先端は、拡径はしないが、押し込み口から左右に開く力が加わり、前記スリット１２を介して押えスリーブ１０を破断することができるようになっている。
【００２７】
上記押えスリーブ１０がかしめ付けられている膨張部３の先端部分の一部又は全部は、物理的又は化学的に脆弱化された脆化部（図面上は他の部分と区別されていない）となっている。この脆化部は、上記押えスリーブ１０の破断に伴って破裂して注入口７（図８Ａ及び８Ｃ参照）を開口させることができるよう、裂けや割れを生じやすくした部分をいう。
【００２８】
上記脆化部は、例えば絞り加工などで加工硬化させて脆弱化させること、加熱又は冷却処理して脆弱化させること、水素ガスやアセチレンガスで脆弱化すること、浸炭処理や酸又はアルカリ処理で脆弱化させること、これらの組み合わせなどで形成することができる。例えば、押えスリーブ１０をかしめ付け、当該部分の膨張部３を縮径させることで、加工硬化による脆化部を形成することができる。また、熔接部１１を形成する時の熱によって脆化部を形成することもできる。
【００２９】
本例においては、その形成時の加工硬化によって脆弱化している押し込み部８の底部付近を、押えスリーブ１０を膨張部３が縮径されるまでかしめ付けると共に熔接部１１を設けることにより更に加工硬化させ、脆化部としたものとなっている。また、押し込み部８の底部付近は、後述するように、押えスリーブ１０の破断によって大きな力がかかりやすいことから、脆化部とする位置として好ましい。
【００３０】
本例の膨張注入ボルト１Ａは、膨張部３の後端部寄りと先端部寄りの外周面にシール材１３が巻き付けられたものとなっている。このシール材１３としては、ゴム、エラストマーなどの弾性材料の他に、織布、不織布などの布帛を用いることもできる。シール材１３が膨張部３の膨張に追従できる弾性材料である場合には、シール材１３を膨張部３の外周面に密着させておくこともできるが、布帛などを用いる場合には、膨張部３の膨張を許容できる程度に緩く巻き付けておくことが好ましい。また、押し込み部８の窪みも埋めることができるようにしておくことが好ましい。
【００３１】
上記シール材１３を設けておくと、膨張部３がその膨張に伴ってシール材１３を介して地盤に密着することになるので、シール性を向上させることができ、硬化性注入材の漏れ防止や湧水の止水が一層確実となる。本例においては、後端部寄りと前端部寄りの２箇所にシール材１３が設けられているが、後端部寄りのシール材１３のみとしたり、３箇所以上にシール材１３を設けることもできる。
【００３２】
なお、本例の膨張注入ボルト１Ａは、口元スリーブ２より前方が一連の膨張部３となっているが、図示される膨張部３の後端部や先端部を適宜の長さに亘って単なる管材とし、膨張部３を先端部側や後端部側に片寄せて設けたり、複数の膨張部３を軸方向に相互に連通状態で管材で連結することで、複数の膨張部３を有する膨張注入ボルト１Ａとすることもできる。
【００３３】
次に、上記図１〜図４Ａ、４Ｂで説明した膨張注入ボルト１Ａを用いた本発明の注入工法の一例について説明する。
【００３４】
図５〜図９は、本発明の注入工法の手順の第１の例を示す図で、図５は、削孔の形成工程を示す図、図６Ａ及び図６Ｂは、削孔への膨張注入ボルトの挿入工程を示す図で、図６Ａは、削孔へ挿入された膨張注入ボルトを示す図、図６Ｂは、図６Ａにおける膨張部の拡大断面図、図７Ａ及び図７Ｂは、膨張注入ボルトの膨張工程を示す図で、図７Ａは、削孔中で膨張部が膨張した膨張注入ボルトを示す図、図７Ｂは、図７Ａにおける膨張部の拡大断面図、図８Ａ〜図８Ｃは、注入口形成工程を示す図で、図８Ａは、削孔中で注入口が開口された膨張注入ボルトを示す図、図８Ｂは、注入口の開口直前の注入口形成部付近の拡大斜視図、図８Ｃは、注入口が開口した注入口形成部付近の拡大斜視図、図９は、硬化性注入材の注入工程を示す図である。これらの図において前記図１〜図４Ａ、４Ｂと同じ符号は同じ部材又は部位を示すものである。
【００３５】
まず、図５に示されるように、削孔ドリル１４で所要深さの削孔１５を形成する。
【００３６】
削孔１５の形成後、図６Ａに示されるように、上記削孔１５に膨張注入ボルト１Ａを先端側（注入口形成部９Ａ側）から差し込んで地盤に挿入する。この状態において膨張注入ボルト１Ａは、図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、膨張部３が膨張しておらず、膨張部３及びシール材１３の周囲に余裕のある状態で削孔１５内に挿入されている。
【００３７】
なお、膨張注入ボルト１Ａの地盤への挿入に際しては、削孔１５の形成は必須のものではなく、例えば粘土質などの軟弱な地盤に対しては、削孔１５を形成することなく、油圧機械などで直接押し込むことで、膨張注入ボルト１Ａを地盤に挿入することもできる。
【００３８】
図６Ａに示される１６は、後述する圧送ホース１７（図７Ａ参照）を連結するためのアタッチメントで、膨張注入ボルト１Ａ内に圧力を供給するための供給孔１８を有しており、この供給孔１８に連通した状態で圧送ホース１７を接続できるものとなっている。アタッチメント１６は、膨張注入ボルト１Ａの口元スリーブ２に設けられたねじ部５にねじ込み部４４がねじ込まれて取り付けられるものとなっている。このアタッチメント１６の取り付けは、膨張注入ボルト１Ａを削孔１５に挿入する前に行っても、挿入後に行ってもよい。
【００３９】
次に、図７Ａに示されるように、上記アタッチメント１６に圧送ホース１７を連結し、圧送ホース１７からアタッチメント１６を介して膨張注入ボルト１Ａに内圧を加える。この内圧は流体圧として加えられる。例えば圧縮空気などの加圧気体によって行うこともできるが、一般的には、大きな圧力をかけやすい加圧液体、特に加圧水が好ましい。
【００４０】
膨張注入ボルト１Ａは、図７Ｂに示されるように、上記内圧によりその膨張部３が径方向に膨張し、削孔１５の内周面に密着することから、削孔１５からの湧水がある場合でも、これを止水することが可能となる。特にシール材１３が設けられた箇所では、このシール材１３が密着状態を高めるので、止水効果を一層高めることができる。また、この膨張部３の膨張により、周囲の地盤が脆弱な場合でも、ある程度の膨張注入ボルト１Ａの定着力が得られる。
【００４１】
上記膨張部３の膨張は、注入口形成部９Ａに注入口７（図８Ａ及び８Ｃ参照）が開口する圧力より低い圧力で行うことが好ましい。具体的には、所望の膨張を得るのに必要な最低圧力より高く、注入口形成部９Ａに、図８Ａ及び図８Ｃに示される注入口７を開口させる圧力より低い圧力で行うことが好ましい。膨張部３が膨張し終わらないうちに注入口７が開口してしまうと、内圧漏れを生じ、この漏れ以上の内圧を供給（加圧水を供給）することが必要となり、膨張作業が行いにくくなる。
【００４２】
膨張注入ボルト１Ａの膨張部３を必要量膨張させた後、更に高い圧力を供給することで、注入口形成部９Ａに、図８Ａ及び図８Ｃに示される注入口７を開口させる。
【００４３】
上記注入口形成部９Ａにおける注入口７の開口メカニズムについて説明する。
【００４４】
まず、図４Ａ、４Ｂで説明したように、本例における膨張部３の先端部は、拡径はしないが、押し込み部８の押し込み口から左右に開く力が加わり、これによって、前記スリット１２を介して押えスリーブ１０を破断できるようになっている。このため、膨張を得るのに必要な圧力より更に高い圧力を供給すると、図８Ｂに示されるように、膨張部３の先端は、前記スリット１２を介して押えスリーブ１０を破断して左右に開き、熔接部１１が押えスリーブ１０の変形に追従変形しながら押し込み部８（図１参照）の底部が露出する。そして、内圧によって、押し込み部８の底部付近であった箇所に、図中矢印で示す方向の力が作用する。従って、この力が作用することになる、押し込み部８の底部付近に形成された前記脆化部が破裂し、図８Ｃに示される注入口７が開口することになる。前述のように、特に、押し込み部８の底部付近は、形成時の加工硬化によって脆弱化していると共に、押えスリーブ１０が破断すると大きな力がかかりやすいことから、脆化部として適している。
【００４５】
上記注入口７の開口後、必要に応じて内圧を解除してから（加圧用の水を排出してから）、圧送ホース１７を介して、アタッチメント１６を付けたまま、又はアタッチメント１６を外して口元スリーブ２から、硬化性注入材を供給する。この硬化性注入材としては、例えばセメント水懸濁液、ベントナイト−水ガラス懸濁液、水ガラス水溶液、クロムニグリン水溶液、尿素樹脂水溶液、アクリルアミド水溶液、アクリル酸塩系水溶液、ウレタン樹脂液などを用いることができ、地盤の性状などに応じて選択することができる。
【００４６】
この硬化性注入材の注入に際しては、前記のように、地盤と膨張注入ボルト１Ａ間の隙間がシールされているので、硬化性注入材が漏れ出てしまうのを抑制でき、図９に示されるように、所望の硬化性注入材注入領域１９を確実に得ることができる。また、注入完了後も膨張注入ボルト１Ａはロックボルトとしてそのまま残されるので、湧水があっても、前記膨張部３の膨張によるシールによって硬化性注入材の流出を防止することができ、確実に必要な領域の地盤改良を図ることができる。
【００４７】
硬化性注入材の注入は、単一種類の硬化性注入材を注入することで行ってもよいが、途中で硬化性注入材の種類を切り換えて複数種類の硬化性注入材を注入することもできる。複数種類の硬化性注入材の組み合わせ例としては、最初に浸透性のよい硬化性注入材を注入して広い範囲への注入を促進した後、浸透性は劣るが硬化後の強度の高い硬化性注入材を注入して周囲の強度を向上させることや、湧水のある場所において、最初に硬化時間（ゲルタイム）の短い硬化性注入材を注入して湧水を抑制した後、硬化時間の長い硬化性注入材を注入して周囲への浸透を図ることなどを挙げることができる。
【００４８】
上記の例では、注入口形成部９Ａが押えスリーブ１０を備えたものとなっているが、押えスリーブ１０を設けない構成とすることもできる。つまり、押えスリーブ１０を設けない以外、前記と同様の構成のとすることもできる。しかし、注入口７（図８Ａ及び図８Ｃ参照）の形成圧力を調整しやすくするために、押えスリーブ１０を設け、所定圧力以上となったときに押えスリーブ１０が破断して脆化部に大きな力が作用する構成としておくことが好ましい。
【００４９】
図１０は、注入口形成工程の他の例を示す図で、符号は要部のみを示す。
【００５０】
本例においては、図５〜図７Ａ、７Ｂで説明した削孔工程、挿入工程及び膨張工程の後、圧送ホース１７及びアタッチメント１６を膨張注入ボルト１Ａの口元スリーブ２から外し、これらに代えて、棒状の穴あけ具６を口元スリーブ２から膨張注入ボルト１Ａ内に挿入し、穴あけ具６を作動する作動装置２０を口元スリーブ２に取り付け、穴あけ具６で膨張注入ボルト１Ａの先端部を突いて、注入口７を開口させるものとなっている。このようにすると、万一圧力を高めても注入口形成部９Ａに注入口７が形成できなかった場合でも、確実に注入口７を形成することができる。また、このような注入口形成工程とすると、予め注入口形成部９Ａを設けておかなくても、膨張工程後、穴あけ具６で強制的に注入口７を形成することで、図９に示されるその後の注入工程を行うことができる。
【００５１】
上記穴あけ具６としては、単なる棒状体の他、先端の鋭利な棒状体や、ドリル状の棒状体などを用いることができ、作動装置としては、油圧装置などを用いることができる。穴あけ具６を用いる場合、膨張注入ボルト１Ａ内に挿入しやすいよう、後端部の開口が軸方向に大きくあいていることが好ましいが、後端部の開口が小さな膨張注入ボルト１Ａの場合、膨張工程後、後端部を切断して開口部を広げて穴あけ具６を挿入することもできる。特に口元スリーブ２にねじ部５を形成しておくと、油圧ジャッキなどの作動装置２０をねじ接続して反力を取り、穴あけ具６に押し込み力を的確に作用させることができる。
【００５２】
図１１は、注入口形成部の第２の例を示す断面図である。
【００５３】
本例の注入口形成部９Ｂは、膨張部３に予め形成した注入口７を栓体２１で閉塞したものとなっている。
【００５４】
上記注入口形成部９Ｂの場合、例えば、この栓体２１を、膨張部３を構成する材料より延性の小さい材料で構成し、栓体２１と膨張部３を熔接などで一体化しておくと、膨張部３の膨張時に栓体２１部分に応力が集中し、更に圧力を高めたときに破裂し、注入口７を開口させることができる。また、栓体２１を、所要の内圧で外れるねじ込み式としたり、内圧の供給に加圧水を使用する場合、栓体２１を水溶性の接着剤で膨張部３に一体化しておき、供給される加圧水で接着力を弱めて破裂させることもできる。この栓体２１による注入口形成部９Ｂは、膨張部３の先端部だけでなく、膨張部３の後端寄りや中間部にも容易に設けることができる。
【００５５】
図１２は、注入口形成部の第３の例を示す断面図である。
【００５６】
本例の注入口形成部９Ｃは、膨張部３の先端に連なって、内圧によって実質的に拡径しない管状の蓋材保持部２２を設け、蓋材保持部２２の先端開口を注入口７とし、この注入口７を、蓋材保持部２２の先端に環状キャップ２３で取り付けた蓋材２４で閉塞したものとなっている。
【００５７】
上記注入口形成部９Ｃの場合、蓋材２４を所要の内圧で割れる強度としておき、膨張部３の膨張後、内圧を高めてこの蓋材２４を割って注入口７を開口させることができる。また、この蓋材２４は、図１０で説明した穴あけ具６で突き破りやすいことから、本注入口形成部９Ｃは、特に、図１０で説明した注入口形成工程の他の例に適している。
【００５８】
図１３は、注入口形成部の第４の例を示す断面図である。
【００５９】
本例の注入口形成部９Ｄは、図１〜図４Ａ、４Ｂで説明したものと同様の押えスリーブ１０を用いたもので、膨張部３に予め形成した注入口７に対応する位置に押えスリーブ１０をかしめ付け、この押えスリーブ１０で注入口７を閉鎖したものとなっている。また、押えスリーブ１０は、両端にスリット１２が形成されている。
【００６０】
上記注入口形成部９Ｄの場合、膨張部３の膨張時に、押えスリーブ１０をかしめ付けた部分の膨張を抑制し、この部分を大きく膨張させることなく他の膨張部３を膨張させた後、更に内圧を高め、押えスリーブ１０を破断することで注入口７を開口させることができる。また、押えスリーブ１０が破断するまでの注入口７の閉鎖状態を確実にするために、押えスリーブ１０と膨張部３との間に、注入口７をシールするパッキン（図示されていない）を介在させることもできる。本例の注入口形成部９Ｄは、膨張部３の先端部だけでなく、膨張部３の後端寄りや中間部にも容易に設けることができる。
【００６１】
図１４は、本発明に係る膨張注入ボルトの第２の例を示す中間部を省略した斜視図、図１５は、図１４に示される注入口形成部を開口させるための内圧をパッカーを用いて局部的に加える場合の説明図で、符号は要部のみを示す。
【００６２】
本例の膨張注入ボルト１Ｂは、先端が閉鎖キャップ２５で閉鎖されていると共に、膨張部３の中間部に、予め形成した注入口７に栓体２１を嵌め込んだ注入口形成部９Ｂ（図１５参照）が、軸方向に適宜の間隔をあけて複数設けられている。この注入孔形成部９Ｂは、膨張部３が膨張した後に内圧を高めることで、栓体２１がはじけ飛んで注入口７を開口させるもで、図１１で説明したものと同様である。
【００６３】
ところで、図１４に示されるような複数の注入口形成部９Ｂを有する膨張注入ボルト１Ｂの場合、内圧によって総ての注入口形成部９Ｂの注入口７（図１５参照）が同時に開口せずに、それぞれ開口時期がずれ、開口した注入口７からの内圧の逃げによって、総ての注入口７を開口させられなくなることが生じ得る。注入口７を開口させるときの内圧の逃げを防止すると共に、一部の注入口７のみを選択的に開口させることができるようにするために、図１５に示されるように、パッカー２６を用いて局部的に内圧を加えることが好ましい。
【００６４】
更に説明すると、まず、膨張部３を膨張させるに必要な内圧を加え、膨張部３を図７Ｂに示されるように膨張させる。これによって押し込み部８が延び、膨張部３の内部空間が広がって円形に近づく。この状態で、図１４に示される口元スリーブ２より、図１５に示される、前後にパッカー２６が付いた注入管２７（ダブルパッカー付注入管）を膨張注入ボルト１Ｂ内に挿入する。
【００６５】
パッカー２６は、例えば加圧水などの加圧流体によって膨張させることができる袋体で、両パッカー２６間に注入口形成部９Ｂを挟む位置で、両パッカー２６に流体圧を加えて膨張させ、注入口形成部９Ｂを挟んで膨張注入ボルト１Ｂの軸方向前後をシールする。この状態で両パッカー２６に挟まれた領域に注入管２７から加圧流体を供給し、膨張注入ボルト内１Ｂを局部的に加圧すると、両パッカー２６で挟まれた位置の注入口形成部９Ｂの注入口７を確実かつ選択的に開口させることができる。また、パッカー２６付の注入管２７は、パッカー２６の圧力を解除することで、膨張注入ボルト１Ｂの軸方向に容易に移動することができる。
【００６６】
上記のようにして複数の注入口形成部９Ｂから選択的に注入口７を開口させると、複数の注入口７を確実に総て開口させることができるだけでなく、一部の注入口７のみを選択的に開口させたり、異種の硬化性注入材を異なる注入口７を介して注入することもできる。例えば、先端部寄りの注入口７のみを開口させて硬化性注入材を注入した後、膨張注入ボルト１Ｂ内の硬化性注入材を、未硬化のうちに洗い流すか、硬化した後に削孔して取り除き、次いで後端部寄りの注入口７を開口させ、必要に応じて先端部側に詰め物を施してから、異種の硬化性注入材を注入することで、膨張注入ボルト１Ｂの軸方向に異なる種類の硬化性注入材を注入することができる。また、前記パッカー２６を用いた局部加圧により、膨張が不十分な膨張部３を再膨張させることもできる。
【００６７】
図１６は、本発明に係る膨張注入ボルトの第３の例を示す中間部を省略した斜視図で、符号は要部のみを示す。
【００６８】
本例の膨張注入ボルト１Ｃは、先端に削孔ビット２８を有するものとなっている。
【００６９】
上記削孔ビット２８を設けておくと、この削孔ビット２８を用いて削孔１５（図５参照）を形成しながら同時に膨張注入ボルト１Ｃを当該削孔１５へ挿入することができ、作業時間の短縮を図ることができる。
【００７０】
次に、本発明に係る膨張注入ボルトの第４の例について説明する。
【００７１】
図１７は、本発明に係る膨張注入ボルトの第４の例を示す図、図１８Ａ及び図１８Ｂは、図１７に示される膨張注入ボルトの後端部（硬化性注入材の供給側）及び先端部（削孔の最深部側）の断面図、図１９Ａ〜図１９Ｃは、図１８Ａ及び図１８Ｂに示されるＡ−Ａ′，Ｂ−Ｂ′，Ｃ−Ｃ′の各断面図である。
【００７２】
図１７及び図１８Ａ、１８Ｂに示されるように、本例の膨張注入ボルト１Ｄは、膨張部３と、キャップ用スリーブ２９及びキャップ用スリーブ２９の先端を塞ぐキャップ３０からなる注入口形成部９Ｅとを有している。
【００７３】
また、膨張部３の先端部と後端部には、それぞれ先端スリーブ３１と後端スリーブ３２がかしめ付けられている。先端スリーブ３１には、注入口形成部９Ｅのキャップ用スリーブ２９の後端部が熔接部３３により一体化され、後端スリーブ３２には、熔接部３４により口元スリーブ２が一体化されている。口元スリーブ２は、内側にねじ部５が形成されたもので、図１〜図４Ａ、４Ｂで説明した例と同様である。なお、３５は膨張注入ボルト１Ｄを地盤に固定する際のプレート３６（図２８Ａ参照）を取り付けるための凸部である。
【００７４】
本例の膨張注入ボルト１Ｄの膨張部３は、図１９Ｂに示す断面図から明らかなように、円管の一部を軸方向に沿って内側に押し込み、円管内に一部が押し込まれた押し込み部８を有する略Ｃ字形をなしている。よって、膨張部３は、内部空間に内圧を加えることで、押し込み部８を外方に押し出し、径方向に膨張可能なものとなっている。
【００７５】
図１９Ａに示すように、膨張部３の後端部は、膨張注入ボルト１Ｄに内圧を加える際に該内圧が外部へ漏れないようにすると共に拡径を抑えるために、溶接部３７により、押し込み部８と後端スリーブ３２との間の外部空間が埋められている。また、図１９Ｃに示すように、膨張部３の先端部は、拡径を抑えるために、溶接部３８により、押し込み部８と先端スリーブ３１との間の外部空間が埋められている。
【００７６】
本例の膨張注入ボルト１Ｄの膨張部３の構成材料は、図１〜図４Ａ、４Ｂで説明した膨張注入ボルト１Ａと同様である。
【００７７】
本例の膨張注入ボルト１Ｄの先端部に取り付けられた、キャップ用スリーブ２９とキャップ３０からなる注入口形成部９Ｅは、一体成形体であり、キャップ用スリーブ２９とキャップ３０間の肉厚が薄く形成されており、内圧によって、該薄肉部が破断し、キャップ３０がキャップ用スリーブ２９と分離して、膨張注入ボルト１Ｄの先端部に注入口７を開口させることができるものとなっている。
【００７８】
キャップ用スリーブ２９及びキャップ３０としては、前記膨張部３と同様の素材を用いることができ、所定の内圧、具体的には、膨張部３の膨張時よりも高い内圧によってキャップ用スリーブ２９からキャップ３０が分離するように構成されていればよい。また、膨張部３との接続形態も、溶接に限定されるものではない。
【００７９】
図２０〜図２２に、本発明で用いることができる、キャップ用スリーブとキャップからなる注入口形成部の異なる構成例の断面図を示す。
【００８０】
図２０の注入口形成部９Ｅは、内側にねじ切りを施した金属製のキャップ用スリーブ２９内に、外側にねじ切りを施した合成樹脂製のキャップ３０を螺合したものとなっている。図２１の注入口形成部９Ｅは、外側にねじ切りを施した合成樹脂製のキャップ３０を、キャップ用スリーブ２９内に埋め込まれるように螺合される形状とし、運搬や作業途中の衝突等によるキャップ３０の損傷を防止しやすくしたものとなっている。図２０及び図２１の注入口形成部９Ｅは、いずれも、キャップ３０を構成する合成樹脂の可撓性、弾性を利用してキャップ３０がキャップ用スリーブ２９から分離されるようにした形態である。また、図２２は、外側にねじ切りを施した合成樹脂製のキャップ２９の先端部の肉厚を薄く形成し、内部にボール３９を配置しておいて、内圧によって該ボール３９が外部に飛び出して注入口７を開口させる形態である。上記図２０〜図２２に示されるようなキャップ３０を構成する合成樹脂としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネートなどを用いることができる。
【００８１】
キャップ用スリーブ２９とキャップ３０とからなる注入口形成部９Ｅを用いた膨張注入ボルト１Ｄは、２本又は３本以上接続して延長できるように改良することが容易であることも特徴の一つである。これを図２３〜図２５Ａ、２５Ｂを用いて説明する。
【００８２】
図２３は、接続延長後に後端側となる膨張注入ボルトの先端部の断面図、図２４は、接続延長後に先端側となる膨張注入ボルトの後端部の断面図、図２５Ａ及び図２５Ｂは、延長可能な膨張注入ボルトの接続部の説明図で、図２５Ａは、２本の膨張注入ボルト部の接続部の断面図、図２５Ｂは、２本の膨張注入ボルト部の接続部の外観図である。
【００８３】
図２３に示すように、図１７の膨張注入ボルト１Ｄの先端スリーブ３１に、キャップ用スリーブ２９及びキャップ３０の代わりに、ねじ切りを施した延長用先端スリーブ４０を熔接部３３で取り付け、接続延長後に後端側となる後端側膨張注入ボルト部１Ｄ′とする。一方、図２４に示すように、もう１本の膨張注入ボルト１Ｄの後端スリーブ３２に、口元スリーブ２の代わりに、上記延長用先端スリーブ４０のねじ切りに対応したねじ切りを施した延長用後端スリーブ４１を熔接部３４で取り付け、接続延長後に先端側となる先端側膨張注入ボルト部１Ｄ″とする。
【００８４】
図２５Ａに示すように、延長用先端スリーブ４０と延長用後端スリーブ４１とを螺合することにより、後端側膨張注入ボルト部１Ｄ′と先端側膨張注入ボルト部１Ｄ″は、流路４２，４３により内部空間を連続した状態で接続され、一連の膨張注入ボルト（図示されていない）を構成する。
【００８５】
キャップ用スリーブ２９とキャップ３０とで構成された注入孔形成部９Ｅを用いた膨張注入ボルト１Ｄは、２本の接続による延長だけでなく、３本以上を接続して延長できるように改良することも容易である。
【００８６】
即ち、図１７の膨張注入ボルト１Ｄの先端部に、キャップ用スリーブ２９及びキャップ３０の代わりに、延長用先端スリーブ４０を取り付け、同じ膨張注入ボルト１Ｄの後端部に、口元スリーブ２の代わりに延長用後端スリーブ４１を取り付けたものを、延長用中間部の中間膨張注入ボルト部として用意し、この中間膨張注入ボルト部を１本以上、図２３及び図２４に示した後端側膨張注入ボルト部１Ｄ′と先端側膨張注入ボルト部１Ｄ″の間に配置することにより、所望の本数分延長することができる。本発明においては、延長用の部材としては延長用先端スリーブ４０と延長用後端スリーブ４１の２種類を別途用意するだけで良く、また、延長作業は、延長用先端スリーブ４０と延長用後端スリーブ４１を螺合するだけであるから、現場で行うことができ、現場までは延長前の長さで搬送することができる。
【００８７】
次に、図１７で説明した膨張注入ボルト１Ｄを用いた本発明の注入工法について、図２６Ａ、２６Ｂ〜図３０を用いて説明する。
【００８８】
図２６Ａ及び図２６Ｂは、それぞれ、膨張注入ボルトに取り付けて用いるアタッチメントの構成例を示す断面図、図２７は、削孔の形成工程を示す図、図２８Ａ及び図２８Ｂは、削孔への膨張注入ボルトの挿入工程を示す図で、図２８Ａは、削孔へ挿入された膨張注入ボルトを示す図、図２８Ｂは、図２８ＡにおけるＡ−Ａ′断面図、図２９Ａ及び図２９Ｂは、膨張注入ボルトの膨張工程を示す図で、図２９Ａは、削孔中で膨張部が膨張した膨張注入ボルトを示す図、図２９Ｂは、図２９ＡのＡ−Ａ′断面図、図３０は、注入口形成工程を示す図で、更に高い内圧を加えてキャップを分離させた状態を示す図である。
まず、図２７に示すように、地盤に削孔１５を形成する。削孔１５の形成には、一般に用いられているドリルジャンボの削孔オーガー等を用いればよい。
【００８９】
削孔１５の形成後、図２８Ａに示すように、上記削孔１５に、プレート３６を凸部３５の位置まで差し込んだ膨張注入ボルト１Ｄを、先端側（キャップ３０側）から差し込んで地盤に挿入する。この状態において、図２８Ａ及び図２８Ｂに示すように、膨張注入ボルト１Ｄの膨張部３は膨張しておらず、膨張部３と削孔１５の内壁との間に余裕のある状態で削孔１５内に挿入されている。
【００９０】
次いで、図２９Ａに示すように口元スリーブ２にアタッチメント１６を取り付け、該アタッチメント１６に圧送ホース（不図示）を連結して膨張注入ボルト１Ｄ内に内圧を加える。この内圧は流体圧として加えられる。例えば圧縮空気などの加圧気体によって行うこともできるが、一般的には、大きな圧力をかけやすい加圧液体、特に加圧水が好ましい。
【００９１】
図２６Ａに示されるように、本アタッチメント１６は、ねじ込み部４４を有するもので、このねじ込み部４４を図１７の口元スリーブ２に螺合することで膨張注入ボルト１Ｄに取り付けることができるものとなっている。アタッチメント１６は、膨張注入ボルト１Ｄ内に圧力を供給するための供給孔１８を備えており、この供給孔１８に連通した状態で圧送ホース（不図示）を接続できるものとなっている。アタッチメント１６の取り付けは、膨張注入ボルト１Ｄを削孔１５に挿入する前に行っても、挿入後に行っても良い。また、図２６Ｂに示されるように、口元スリーブ２を用いず、後端スリーブ３２に、ねじ込み部４４を有さないアタッチメント１６′を直接熔接しておくこともできる。
【００９２】
膨張注入ボルト１Ｄは、図２９Ｂに示されるように、上記内圧により、その膨張部３が径方向に膨張し、削孔１５の内壁に密着することから、削孔１５からの湧水がある場合でも、これを止水することが可能である。また、この膨張部３の膨張により、周囲の地盤が脆弱な場合でも、ある程度の膨張注入ボルト１の定着力が得られる。
【００９３】
上記膨張部３の膨張は、キャップ３０がキャップ用スリー２９から分離する圧力よりも低い圧力で行うことが好ましい。膨張部３が十分に膨張し終わらないうちにキャップ３０がキャップ用スリーブ２９から分離してしまうと、その開口部から内圧漏れを生じ、この漏れ以上の内圧を供給（加圧水を供給）することが必要となり、膨張作業が行いにくくなる。
【００９４】
膨張注入ボルト１Ｄの膨張部３を必要量膨張させた後、さらに高い圧力を供給することで、図３０に示すように、キャップ３０をキャップ用スリーブ２９から分離し、膨張注入ボルト１Ｄの先端に注入口７を開口させる。
【００９５】
その後、必要に応じて内圧を解除してから（加圧水を排出してから）、圧送ホース（不図示）を介してアタッチメント１６を付けたまま、又はアタッチメント１６を外して口元スリーブ２から、硬化性注入材を供給する。この硬化性注入材は、第１の例に係る膨張注入ボルトを用いた注入工法の例において説明したとおりである。
【００９６】
この硬化性注入材の注入に際しては、前記のように、地盤と膨張注入ボルト１Ｄ間の隙間がシールされているので、硬化性注入材が外部へ漏れ出てしまうのを抑制でき、削孔１５の最深部に向けて硬化性注入材を注入することができる。また、注入完了後も、膨張注入ボルト１Ｄはロックボルトとしてそのまま残されるので、湧水があっても、前記膨張部３の膨張によるシールによって硬化性注入材の流出を防止することができ、確実に必要な領域の地盤改良を図ることができる。
【００９７】
本例においても、硬化性注入材の注入は、単一種類の硬化性注入材を注入することで行っても良いが、途中で硬化性注入材の種類を切り替えて複数種類の硬化性注入材を注入することもできる。複数種類の硬化性注入材の組み合わせ例も、第１の例に係る膨張注入ボルトを用いた注入工法の例において説明したとおりである。
【００９８】
図３１は、本発明の注入工法を用いたトンネル工事における切羽付近の断面図、図３２は、切羽の正面図で、１０１は本発明の膨張注入ボルト、１０２は硬化性注入材注入領域、１０３は切羽面である。
【００９９】
図示されるように、本発明の膨張注入ボルト１０１を用いた注入工法は、トンネル工事における切羽面１０３の地盤安定化、切羽面１０３付近の天井部の補強及びトンネル内壁を構成するアーチ状コンクリートの脚部補強などに用いることができる。トンネル工事においては、掘った直後の地盤面に膨張注入ボルト１０１を挿入して硬化性注入材を注入し、既に掘られたトンネルの地盤安定化や、これから掘削する地盤の安定化が図られる。
【０１００】
ところで、掘って露出したばかりの地盤面は緩みを生じやすい。従って、硬化性注入材の注入時に膨張注入ボルト１０１を差し込んだ削孔の口元付近に緩みを生じ、硬化性注入材の漏れを生じやすい。
【０１０１】
しかし、本発明によれば、前述したように、膨張部を膨張させることでこれを削孔の内面に密着させてシールすることができる。また、同時に湧水をシールすることもできるので、掘削と地盤補強を繰り返しながら行われるトンネル工事における作業を大きく効率化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明に係る膨張注入ボルトの第１の例を示す中間部を省略した斜視図
【図２】図１に示される膨張注入ボルトの平面図
【図３】図１に示される膨張注入ボルトの断面図、
【図４Ａ】図１に示される膨張注入ボルトの先端部の拡大断面図
【図４Ｂ】図１に示される膨張注入ボルトの先端部の拡大正面図
【図５】削孔の形成工程を示す図
【図６Ａ】削孔へ挿入された膨張注入ボルトを示す図
【図６Ｂ】図６Ａにおける膨張部の拡大断面図
【図７Ａ】削孔中で膨張部が膨張した膨張注入ボルトを示す図
【図７Ｂ】図７Ａにおける膨張部の拡大断面図
【図８Ａ】削孔中で注入口が開口された膨張注入ボルトを示す図
【図８Ｂ】注入口の開口直前の注入口形成部付近の拡大斜視図
【図８Ｃ】注入口が開口した注入口形成部付近の拡大斜視図
【図９】硬化性注入材の注入工程を示す図
【図１０】注入口形成工程の他の例を示す図
【図１１】注入口形成部の第２の例を示す断面図
【図１２】注入口形成部の第３の例を示す断面図
【図１３】注入口形成部の第４の例を示す断面図
【図１４】本発明に係る膨張注入ボルトの第２の例を示す中間部を省略した斜視図
【図１５】図１４に示される注入口形成部を開口させるための内圧をパッカーを用いて局部的に加える場合の説明図
【図１６】本発明に係る膨張注入ボルトの第３の例を示す中間部を省略した斜視図
【図１７】本発明に係る膨張注入ボルトの第４の例を示す外観図
【図１８Ａ】図１７に示される膨張注入ボルトの後端部（硬化性注入材の供給側）の断面図
【図１８Ｂ】図１７に示される膨張注入ボルトの先端部（削孔の最深部側）の断面図
【図１９Ａ】図１８Ａ及び図１８Ｂに示されるＡ−Ａ′の断面図
【図１９Ｂ】図１８Ａ及び図１８Ｂに示されるＢ−Ｂ′の断面図
【図１９Ｃ】図１８Ａ及び図１８Ｂに示されるＣ−Ｃ′の断面図
【図２０】本発明で用いることができる、キャップ用スリーブとキャップからなる注入口形成部の異なる構成例の断面図
【図２１】本発明で用いることができる、キャップ用スリーブとキャップからなる注入口形成部の異なる構成例の断面図
【図２２】本発明で用いることができる、キャップ用スリーブとキャップからなる注入口形成部の異なる構成例の断面図
【図２３】接続延長後に後端側となる膨張注入ボルトの先端部の断面図
【図２４】接続延長後に先端側となる膨張注入ボルトの後端部の断面図
【図２５Ａ】２本の膨張注入ボルト部の接続部の断面図
【図２５Ｂ】２本の膨張注入ボルト部の接続部の外観図
【図２６Ａ】膨張注入ボルトに取り付けて用いるアタッチメントの構成例を示す断面図
【図２６Ｂ】膨張注入ボルトに取り付けて用いるアタッチメントの構成例を示す断面図
【図２７】削孔の形成工程を示す図
【図２８Ａ】削孔へ挿入された膨張注入ボルトを示す図
【図２８Ｂ】図２８ＡにおけるＡ−Ａ′断面図
【図２９Ａ】削孔中で膨張部が膨張した膨張注入ボルトを示す図
【図２９Ｂ】図２９ＡのＡ−Ａ′断面図
【図３０】注入口形成工程を示す図で、更に高い内圧を加えてキャップを分離させた状態を示す図
【図３１】本発明の注入工法を用いたトンネル工事における切羽付近の断面図
【図３２】切羽の正面図
【符号の説明】
【０１０３】
１０１ 膨張注入ボルト
１０２ 硬化性注入材注入領域
１０３ 切羽面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後端部から内圧を加えることができる管状をなし、内圧を加えることで径方向に膨張する膨張部と、内圧を加えることで注入口を開口させる注入口形成部とを有することを特徴とする膨張注入ボルト。
【請求項２】
膨張部が、塑性変形可能な円管の一部を軸方向に沿って内側に押し込んで押し込み部を形成した構造を有することを特徴とする請求項１に記載の膨張注入ボルト。
【請求項３】
先端部が膨張部となっており、注入口形成部が、該膨張部の先端を、押し込み部の押し込み口から左右に開くことを許容すると共に、拡径を抑制可能に閉塞する熔接部と、該熔接部付近の押し込み部に設けられ、内圧によって破裂して注入口を開口させる脆化部とを有することを特徴とする請求項２に記載の膨張注入ボルト。
【請求項４】
注入口形成部が、脆化部に対応する位置の膨張部外周にかしめ付けられ、内圧によって破断して脆化部を破裂させることで注入口を開口させる押えスリーブを有することを特徴とする請求項３に記載の膨張注入ボルト。
【請求項５】
注入口形成部が、膨張部に予め形成された注入口と、該注入口を閉塞し、内圧によって該注入口を開口させる栓体とを有することを特徴とする請求項２に記載の膨張注入ボルト。
【請求項６】
注入口形成部が、膨張部に予め形成された注入口と、該注入口に密着して膨張部外周にかしめ付けられ、内圧によって破断して注入口を開口させる押えスリーブとを有することを特徴とする請求項２に記載の膨張注入ボルト。
【請求項７】
膨張部の外周面にシール材が巻き付けられていることを特徴とする請求項１に記載の膨張注入ボルト。
【請求項８】
後端部が、軸方向に向かって開口する口元スリーブとなっていることを特徴とする請求項１に記載の膨張注入ボルト。
【請求項９】
先端に削孔ビットを有することを特徴とする請求項１に記載の膨張注入ボルト。
【請求項１０】
注入口形成部が、後端部が膨張部の先端部に取り付けられたキャップ用スリーブと、該キャップ用スリーブの先端を閉鎖し、内圧を加えることで該キャップ用スリーブから分離するキャップとを有していることを特徴とする請求項２に記載の膨張注入ボルト。
【請求項１１】
膨張部の先端部に取り付けられた先端スリーブを有し、該先端スリーブにキャップ用スリーブの後端部が取り付けられていることを特徴とする請求項１０に記載の膨張注入ボルト。
【請求項１２】
キャップ用スリーブとキャップが一体に成形されており、両者の接続部の肉厚が他の部位より薄く形成されており、内圧を加えることで該接続部が破断してキャップがキャップ用スリーブより分離することを特徴とする請求項１０に記載の膨張注入ボルト。
【請求項１３】
キャップが合成樹脂製であり、キャップ用スリーブ内に埋没するように取り付けられている請求項１０に記載の膨張注入ボルト。
【請求項１４】
膨張部の後端部に取り付けられた後端スリーブを有し、該後端スリーブに、後端部が軸方向に向かって開口する口元スリーブが取り付けられていることを特徴とする請求項１１に記載の膨張注入ボルト。
【請求項１５】
膨張部の先端に延長用先端スリーブが取り付けられた後端側膨張注入ボルト部と、膨張部の後端に延長用後端スリーブが取り付けられた先端側膨張注入ボルト部とに分かれており、後端側膨張注入ボルト部と先端側膨張注入ボルト部が、延長用先端スリーブと延長用後端スリーブを介して、内部空間が連続して接続されていることを特徴とする請求項２に記載の膨張注入ボルト。
【請求項１６】
後端側膨張注入ボルト部と先端側膨張注入ボルト部との間に、膨張部の先端と後端に延長用先端スリーブと延長用後端スリーブがそれぞれ設けられた中間膨張注入ボルト部が１本以上接続されていることを特徴とする請求項１５に記載の膨張注入ボルト。
【請求項１７】
注入口形成部が、膨張部を膨張させるのに必要な最低圧力より高い圧力で注入口を開口させるものであることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の膨張注入ボルト。
【請求項１８】
後端部から内圧を加えることができる管状をなし、内圧を加えることで径方向に膨張する膨張部と、内圧を加えることで注入口を開口させる注入口形成部とを有する膨張注入ボルトを用い、該膨張注入ボルトを地盤中に挿入し、膨張注入ボルトに内圧を加えて、膨張部の膨張と、注入口の開口とを行った後、膨張注入ボルトに硬化性注入材を供給し、開口した注入口を介して周囲に硬化性注入材を注入することを特徴とする注入工法。
【請求項１９】
膨張注入ボルトの注入口形成部が、膨張部外周にかしめ付けられ、内圧によって破断して注入口を開口させるスリーブを有しており、膨張部を膨張させた後、更に高い内圧を加えることでスリーブを破断して注入口を開口させることを特徴とする請求項１８に記載の注入工法。
【請求項２０】
膨張注入ボルトの注入口形成部が、後端部が膨張部の先端部に取り付けられたキャップ用スリーブと、該キャップ用スリーブの先端を閉鎖し、内圧を加えることで該キャップ用スリーブから分離するキャップとを有しており、膨張部を膨張させた後、更に高い内圧を加えることでキャップをキャップ用スリーブから分離して注入口を開口させることを特徴とする請求項１８に記載の注入工法。
【請求項２１】
後端部に設けられた、軸方向に向かって開口する口元スリーブを介して内圧を加えることができる管状をなし、内圧を加えることで径方向に膨張する膨張部を備えた膨張注入ボルトを用い、該膨張注入ボルトを地盤中に挿入し、膨張注入ボルトに内圧を加えて膨張部を膨張させた後、膨張注入ボルトの口元スリーブから穴あけ具を差し込んで膨張注入ボルトに注入口を形成し、膨張注入ボルトに硬化性注入材を供給し、注入口を介して周囲に硬化性注入材を注入することを特徴とする注入工法。
【請求項２２】
先端に削孔ビットを有する膨張注入ボルトを用い、削孔すると同時に当該膨張注入ボルトを削孔に挿入することを特徴とする請求項１８に記載の注入工法。
【請求項２３】
後端部から内圧を加えることができる管状をなし、内圧を加えることで径方向に膨張する本体と、内圧を加えることでキャップとスリーブとが分離するスリーブ付キャップとを有し、該スリーブ付キャップのスリーブが上記本体の先端部に取り付けられている膨張注入ボルトを用い、該膨張注入ボルトを地盤に形成した削孔に挿入し、膨張注入ボルトに内圧を加えて本体を膨張させた後に、さらに高い内圧を加えて先端部のキャップを分離し、膨張注入ボルト内に硬化性注入材を供給して先端部より削孔内に硬化性注入材を注入することを特徴とする注入工法。
【請求項２４】
膨張注入ボルトに供給する硬化性注入材の種類を途中で切り換えることを特徴とする請求項１８〜２３のいずれかに記載の注入工法。
【請求項１】
後端部から内圧を加えることができる管状をなし、内圧を加えることで径方向に膨張する膨張部と、内圧を加えることで注入口を開口させる注入口形成部とを有することを特徴とする膨張注入ボルト。
【請求項２】
膨張部が、塑性変形可能な円管の一部を軸方向に沿って内側に押し込んで押し込み部を形成した構造を有することを特徴とする請求項１に記載の膨張注入ボルト。
【請求項３】
先端部が膨張部となっており、注入口形成部が、該膨張部の先端を、押し込み部の押し込み口から左右に開くことを許容すると共に、拡径を抑制可能に閉塞する熔接部と、該熔接部付近の押し込み部に設けられ、内圧によって破裂して注入口を開口させる脆化部とを有することを特徴とする請求項２に記載の膨張注入ボルト。
【請求項４】
注入口形成部が、脆化部に対応する位置の膨張部外周にかしめ付けられ、内圧によって破断して脆化部を破裂させることで注入口を開口させる押えスリーブを有することを特徴とする請求項３に記載の膨張注入ボルト。
【請求項５】
注入口形成部が、膨張部に予め形成された注入口と、該注入口を閉塞し、内圧によって該注入口を開口させる栓体とを有することを特徴とする請求項２に記載の膨張注入ボルト。
【請求項６】
注入口形成部が、膨張部に予め形成された注入口と、該注入口に密着して膨張部外周にかしめ付けられ、内圧によって破断して注入口を開口させる押えスリーブとを有することを特徴とする請求項２に記載の膨張注入ボルト。
【請求項７】
膨張部の外周面にシール材が巻き付けられていることを特徴とする請求項１に記載の膨張注入ボルト。
【請求項８】
後端部が、軸方向に向かって開口する口元スリーブとなっていることを特徴とする請求項１に記載の膨張注入ボルト。
【請求項９】
先端に削孔ビットを有することを特徴とする請求項１に記載の膨張注入ボルト。
【請求項１０】
注入口形成部が、後端部が膨張部の先端部に取り付けられたキャップ用スリーブと、該キャップ用スリーブの先端を閉鎖し、内圧を加えることで該キャップ用スリーブから分離するキャップとを有していることを特徴とする請求項２に記載の膨張注入ボルト。
【請求項１１】
膨張部の先端部に取り付けられた先端スリーブを有し、該先端スリーブにキャップ用スリーブの後端部が取り付けられていることを特徴とする請求項１０に記載の膨張注入ボルト。
【請求項１２】
キャップ用スリーブとキャップが一体に成形されており、両者の接続部の肉厚が他の部位より薄く形成されており、内圧を加えることで該接続部が破断してキャップがキャップ用スリーブより分離することを特徴とする請求項１０に記載の膨張注入ボルト。
【請求項１３】
キャップが合成樹脂製であり、キャップ用スリーブ内に埋没するように取り付けられている請求項１０に記載の膨張注入ボルト。
【請求項１４】
膨張部の後端部に取り付けられた後端スリーブを有し、該後端スリーブに、後端部が軸方向に向かって開口する口元スリーブが取り付けられていることを特徴とする請求項１１に記載の膨張注入ボルト。
【請求項１５】
膨張部の先端に延長用先端スリーブが取り付けられた後端側膨張注入ボルト部と、膨張部の後端に延長用後端スリーブが取り付けられた先端側膨張注入ボルト部とに分かれており、後端側膨張注入ボルト部と先端側膨張注入ボルト部が、延長用先端スリーブと延長用後端スリーブを介して、内部空間が連続して接続されていることを特徴とする請求項２に記載の膨張注入ボルト。
【請求項１６】
後端側膨張注入ボルト部と先端側膨張注入ボルト部との間に、膨張部の先端と後端に延長用先端スリーブと延長用後端スリーブがそれぞれ設けられた中間膨張注入ボルト部が１本以上接続されていることを特徴とする請求項１５に記載の膨張注入ボルト。
【請求項１７】
注入口形成部が、膨張部を膨張させるのに必要な最低圧力より高い圧力で注入口を開口させるものであることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の膨張注入ボルト。
【請求項１８】
後端部から内圧を加えることができる管状をなし、内圧を加えることで径方向に膨張する膨張部と、内圧を加えることで注入口を開口させる注入口形成部とを有する膨張注入ボルトを用い、該膨張注入ボルトを地盤中に挿入し、膨張注入ボルトに内圧を加えて、膨張部の膨張と、注入口の開口とを行った後、膨張注入ボルトに硬化性注入材を供給し、開口した注入口を介して周囲に硬化性注入材を注入することを特徴とする注入工法。
【請求項１９】
膨張注入ボルトの注入口形成部が、膨張部外周にかしめ付けられ、内圧によって破断して注入口を開口させるスリーブを有しており、膨張部を膨張させた後、更に高い内圧を加えることでスリーブを破断して注入口を開口させることを特徴とする請求項１８に記載の注入工法。
【請求項２０】
膨張注入ボルトの注入口形成部が、後端部が膨張部の先端部に取り付けられたキャップ用スリーブと、該キャップ用スリーブの先端を閉鎖し、内圧を加えることで該キャップ用スリーブから分離するキャップとを有しており、膨張部を膨張させた後、更に高い内圧を加えることでキャップをキャップ用スリーブから分離して注入口を開口させることを特徴とする請求項１８に記載の注入工法。
【請求項２１】
後端部に設けられた、軸方向に向かって開口する口元スリーブを介して内圧を加えることができる管状をなし、内圧を加えることで径方向に膨張する膨張部を備えた膨張注入ボルトを用い、該膨張注入ボルトを地盤中に挿入し、膨張注入ボルトに内圧を加えて膨張部を膨張させた後、膨張注入ボルトの口元スリーブから穴あけ具を差し込んで膨張注入ボルトに注入口を形成し、膨張注入ボルトに硬化性注入材を供給し、注入口を介して周囲に硬化性注入材を注入することを特徴とする注入工法。
【請求項２２】
先端に削孔ビットを有する膨張注入ボルトを用い、削孔すると同時に当該膨張注入ボルトを削孔に挿入することを特徴とする請求項１８に記載の注入工法。
【請求項２３】
後端部から内圧を加えることができる管状をなし、内圧を加えることで径方向に膨張する本体と、内圧を加えることでキャップとスリーブとが分離するスリーブ付キャップとを有し、該スリーブ付キャップのスリーブが上記本体の先端部に取り付けられている膨張注入ボルトを用い、該膨張注入ボルトを地盤に形成した削孔に挿入し、膨張注入ボルトに内圧を加えて本体を膨張させた後に、さらに高い内圧を加えて先端部のキャップを分離し、膨張注入ボルト内に硬化性注入材を供給して先端部より削孔内に硬化性注入材を注入することを特徴とする注入工法。
【請求項２４】
膨張注入ボルトに供給する硬化性注入材の種類を途中で切り換えることを特徴とする請求項１８〜２３のいずれかに記載の注入工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２７】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図２】
【図３】
【図５】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２７】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【公表番号】特表２００７−５２８４５６（Ｐ２００７−５２８４５６Ａ）
【公表日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５１９３２９（Ｐ２００６−５１９３２９）
【出願日】平成１７年１月２５日（２００５．１．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００１３０５
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０７３５１０
【国際公開日】平成１７年８月１１日（２００５．８．１１）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【出願人】（０００１２９７５８）株式会社ケー・エフ・シー (120)
【公表日】平成１９年１０月１１日（２００７．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２５日（２００５．１．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００１３０５
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０７３５１０
【国際公開日】平成１７年８月１１日（２００５．８．１１）
【出願人】（０００００３２９６）電気化学工業株式会社 (1,539)
【出願人】（０００１２９７５８）株式会社ケー・エフ・シー (120)
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