自穿孔ボルトおよびその施工方法
【課題】自穿孔ボルト及びその施工のコストダウンを図る。
【解決手段】自穿孔ボルト１は、中空部３を有するボルト本体２の先端部２ａに、中空部３と連通する外部への貫通孔６が形成されたオーガー４を装着している。そして、ボルト本体２を回転押出ししつつオーガー４で掘削して地山１３を穿孔した後、中空部３を介して貫通孔６から穿孔内に固結材を注入する。これにより、従来のような非常に高価な穿孔ビットを用いないで済むため、自穿孔ボルト１及びその施工のコストを低減することができる。
【解決手段】自穿孔ボルト１は、中空部３を有するボルト本体２の先端部２ａに、中空部３と連通する外部への貫通孔６が形成されたオーガー４を装着している。そして、ボルト本体２を回転押出ししつつオーガー４で掘削して地山１３を穿孔した後、中空部３を介して貫通孔６から穿孔内に固結材を注入する。これにより、従来のような非常に高価な穿孔ビットを用いないで済むため、自穿孔ボルト１及びその施工のコストを低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地山の安定化対策に用いられる自穿孔ボルトおよびその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、トンネル掘削工事において天端、切羽などを安定化させるために、注入式フォアポーリングが採用されることがある。注入式フォアポーリングは、地山を穿孔ロッドで穿孔し、穿孔ロッドを引き抜いた後、中空構造の注入ボルトをその穿孔内に挿入し、固結材を注入して地山を固結する工法である。
【０００３】
しかし、その穿孔の孔荒れがひどい場合には、穿孔ロッドを引き抜くことが困難となり、また注入ボルトを挿入することができなかった。そこで、孔壁が自立しないような地山では、穿孔ロッドを引き抜かずにそのまま残置して注入ボルトとする自穿孔ボルトが使用されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】鈴木雅行、他１７名，「ウレタン系注入材に関する技術資料 −注入式フォアポーリングの設計・試験方法・積算編− −空洞充填に関する留意点−」，ジェオフロンテ研究会 先行補強分科会 ウレタン開発ＷＧ，２００４年１１月３０日，ｐ．２１−３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、穿孔ロッドの先端部には、地山を穿孔するための穿孔ビットが装着される。この穿孔ビットは、穿孔機により加えられる回転と打撃に耐えるため、ビット本体またはビット本体に植設されるチップが超硬合金からなり、非常に高価なものである。そして、自穿孔ボルトにおいてもこのビットが適用され、その先端部に装着されて１回限りの使用で埋設されていた。このため、従来の自穿孔ボルトの製造コスト及びその施工コストが、非常に高くなるという問題があった。
【０００５】
本発明の課題は、自穿孔ボルト及びその施工のコストダウンを図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の自穿孔ボルトは、例えば図１に示すように、中空部３を有するボルト本体２の先端部２ａに、前記中空部３と連通する外部への貫通孔６が形成されたオーガー４を装着していることを特徴とする。
【０００７】
このように、貫通孔６が形成されたオーガー４をボルト本体２の先端部２ａに装着することにより、従来のような非常に高価な穿孔ビットを用いることなく、自穿孔ボルト１を製作することができ、その製造コストを低減することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明の自穿孔ボルトの施工方法は、例えば図２に示すように、請求項１に記載の自穿孔ボルト１を用いて、前記ボルトを回転押出ししつつ前記オーガー４で掘削して地山１３を穿孔した後、固結材１２を前記中空部３を通して前記貫通孔６から穿孔１４内に注入することを特徴とする。
【０００９】
このように、オーガー４で掘削して地山１３を穿孔した後、オーガー４が装着されたボルト本体２を穿孔１４内に残置したまま、ボルト本体２の中空部３を通してオーガー４の貫通孔６から穿孔１４内に固結材１２を注入することにより、従来のように非常に高価な穿孔ビットを埋設することなく、自穿孔ボルト１を施工することができ、その施工コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、自穿孔ボルトは、中空部を有するボルト本体の先端部において、中空部と連通する外部への貫通孔が形成されたオーガーを装着している。そして、自穿孔ボルトの施工は、ボルト本体を回転押出ししつつオーガーで掘削して地山を穿孔した後、固結材をボルト本体の中空部を通して貫通孔から穿孔内に注入する。これにより、従来のような非常に高価な穿孔ビットを用いないで済むため、自穿孔ボルト及びその施工のコストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。本実施の形態は、トンネル掘削工事において、自穿孔ボルトを用いて注入式フォアポーリングの施工を行い、トンネル天端、切羽などの地山の安定化を図ろうとするものである。対象となる地山は、孔荒れがひどく孔壁が自立しない砂礫層である。また、注入式フォアポーリングの穿孔長は約３ｍ、穿孔径は４５ｍｍとしている。
【００１２】
まず、本実施の形態における自穿孔ボルト１について説明する。図１に示すように、自穿孔ボルト１は、ボルト本体２と、このボルト本体２の先端部２ａに装着されるオーガー４とを備えている。その他、図示しないが、アダプター、カプラーなどの付属部材を適宜備えている。
【００１３】
ボルト本体２は、その軸方向に沿って連続する中空部３を有する円管状のものである。なお、ボルト本体２の外面は、連続したネジが形成されているなど、後述する穿孔１４内に注入される固結材１２との付着性が良いものが好ましい。また、ボルト本体２の材質は、鋼製、樹脂製などが挙げられるが、穿孔機により加えられる回転力に耐え得る材質、構造のものであればよい。
【００１４】
オーガー４は、鋼製のオーガー本体５とオーガー本体５の外面に突設されたスクリュー刃８とからなっている。オーガー本体５は、ほぼ円錐形状で、その底面側が開放された内空部７を有している。さらに、オーガー本体５の周壁には外部への貫通孔６が複数形成され、これらの貫通孔６は内空部７を介してボルト本体２の中空部３と連通している。
【００１５】
スクリュー刃８は、スパイラル状に、全体外形がオーガー本体５の形状に沿ってほぼ円錐形状に形成されている。スクリュー刃８の径は、最大となる位置でほぼ穿孔１４の径に一致する４５ｍｍとしてある。また、スクリュー刃８が形成される範囲の軸方向長さは、１５０〜２００ｍｍとしてある。
【００１６】
オーガー４のボルト本体２への装着は、オーガー本体５の後端部５ａを、ボルト本体２の先端部２ａに嵌合して行われる。例えば、ボルト本体２の先端部２ａおよびオーガー本体５の後端部５ａにねじを形成し、両者を螺合するようにして良い。
【００１７】
次に、自穿孔ボルト１の施工方法について説明する。まず、自穿孔ボルト１の後端側にアダプターを介してドリルジャンボなどの穿孔機を連結し（図示せず）、図２（ａ）に示すように、自穿孔ボルト１を回転押出ししつつ、先端部２ａのオーガー４で掘削して、地山１３を穿孔する。
【００１８】
地山１３を穿孔する際には、穿孔機にコンプレッサーが装備され、水、空気などの加圧流体をボルト本体２に供給できるようになっている（図示せず）。この加圧流体は、ボルト本体２の中空部３、オーガー４の内空部７を通って、貫通孔６から噴出される。噴出された加圧流体は、オーガー４による掘削で発生した繰粉などを後方に送り出し、穿孔１４の孔口へと排出することができるようになっている。
【００１９】
地山１３を所定の深さまで穿孔し、必要に応じ穿孔１４内を洗浄して、自穿孔ボルト１から穿孔機を取り外すと、図２（ｂ）に示す状態となる。そして、図２（ｃ）に示すように、固結材１２のリークを防止するために、穿孔１４の口元１４ａとボルト本体２との間隙をコーキングする。口元１４ａのコーキング９が完了したら、図２（ｄ）に示すように、自穿孔ボルト１の後端側にミキシングユニット１０などをセットする。
【００２０】
そして、図２（ｅ）に示すように、ミキシングユニット１０のバルブ１１を開き、前述した加圧流体と同じ経路を通って、貫通孔６から固結材１２を注入する。固結材１２は、穿孔１４内を順次口元１４ａに向かって押し出され、地山１３内の亀裂１５へも浸透して地山１３を固結させるとともに、自穿孔１４ロックボルトを定着させる。固結材１２としては、セメント系、ウレタン系などの周知の注入材を用いることができる。
【００２１】
なお、以上の実施の形態においては、自穿孔ボルト１を、トンネル掘削工事におけるトンネル天端、切羽などの安定化対策に用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、法面などの安定化対策として用いても良い。また、ロストビットタイプのＡＧＦ工法（注入式長尺先受工法）にも適用可能である。また、オーガー４、スクリュー刃８等の形状、貫通孔６の位置、数、その他、具体的な細部構造等について適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を適用した一実施の形態の自穿孔ボルトを示す側面図（一部断面図）である。
【図２】本発明を適用した一実施の形態の自穿孔ボルトを用いたフォアポーリングの施工手順を説明する図である。
【符号の説明】
【００２３】
１ 自穿孔ボルト
２ ボルト本体
２ａ 先端部
３ 中空部
４ オーガー
５ オーガー本体
５ａ 後端部
６ 貫通孔
７ 内空部
８ スクリュー刃
９ コーキング
１０ ミキシングユニット
１１ バルブ
１２ 固結材
１３ 地山
１４ 穿孔
１４ａ 口元
１５ 亀裂
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地山の安定化対策に用いられる自穿孔ボルトおよびその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、トンネル掘削工事において天端、切羽などを安定化させるために、注入式フォアポーリングが採用されることがある。注入式フォアポーリングは、地山を穿孔ロッドで穿孔し、穿孔ロッドを引き抜いた後、中空構造の注入ボルトをその穿孔内に挿入し、固結材を注入して地山を固結する工法である。
【０００３】
しかし、その穿孔の孔荒れがひどい場合には、穿孔ロッドを引き抜くことが困難となり、また注入ボルトを挿入することができなかった。そこで、孔壁が自立しないような地山では、穿孔ロッドを引き抜かずにそのまま残置して注入ボルトとする自穿孔ボルトが使用されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】鈴木雅行、他１７名，「ウレタン系注入材に関する技術資料 −注入式フォアポーリングの設計・試験方法・積算編− −空洞充填に関する留意点−」，ジェオフロンテ研究会 先行補強分科会 ウレタン開発ＷＧ，２００４年１１月３０日，ｐ．２１−３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、穿孔ロッドの先端部には、地山を穿孔するための穿孔ビットが装着される。この穿孔ビットは、穿孔機により加えられる回転と打撃に耐えるため、ビット本体またはビット本体に植設されるチップが超硬合金からなり、非常に高価なものである。そして、自穿孔ボルトにおいてもこのビットが適用され、その先端部に装着されて１回限りの使用で埋設されていた。このため、従来の自穿孔ボルトの製造コスト及びその施工コストが、非常に高くなるという問題があった。
【０００５】
本発明の課題は、自穿孔ボルト及びその施工のコストダウンを図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明の自穿孔ボルトは、例えば図１に示すように、中空部３を有するボルト本体２の先端部２ａに、前記中空部３と連通する外部への貫通孔６が形成されたオーガー４を装着していることを特徴とする。
【０００７】
このように、貫通孔６が形成されたオーガー４をボルト本体２の先端部２ａに装着することにより、従来のような非常に高価な穿孔ビットを用いることなく、自穿孔ボルト１を製作することができ、その製造コストを低減することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明の自穿孔ボルトの施工方法は、例えば図２に示すように、請求項１に記載の自穿孔ボルト１を用いて、前記ボルトを回転押出ししつつ前記オーガー４で掘削して地山１３を穿孔した後、固結材１２を前記中空部３を通して前記貫通孔６から穿孔１４内に注入することを特徴とする。
【０００９】
このように、オーガー４で掘削して地山１３を穿孔した後、オーガー４が装着されたボルト本体２を穿孔１４内に残置したまま、ボルト本体２の中空部３を通してオーガー４の貫通孔６から穿孔１４内に固結材１２を注入することにより、従来のように非常に高価な穿孔ビットを埋設することなく、自穿孔ボルト１を施工することができ、その施工コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、自穿孔ボルトは、中空部を有するボルト本体の先端部において、中空部と連通する外部への貫通孔が形成されたオーガーを装着している。そして、自穿孔ボルトの施工は、ボルト本体を回転押出ししつつオーガーで掘削して地山を穿孔した後、固結材をボルト本体の中空部を通して貫通孔から穿孔内に注入する。これにより、従来のような非常に高価な穿孔ビットを用いないで済むため、自穿孔ボルト及びその施工のコストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。本実施の形態は、トンネル掘削工事において、自穿孔ボルトを用いて注入式フォアポーリングの施工を行い、トンネル天端、切羽などの地山の安定化を図ろうとするものである。対象となる地山は、孔荒れがひどく孔壁が自立しない砂礫層である。また、注入式フォアポーリングの穿孔長は約３ｍ、穿孔径は４５ｍｍとしている。
【００１２】
まず、本実施の形態における自穿孔ボルト１について説明する。図１に示すように、自穿孔ボルト１は、ボルト本体２と、このボルト本体２の先端部２ａに装着されるオーガー４とを備えている。その他、図示しないが、アダプター、カプラーなどの付属部材を適宜備えている。
【００１３】
ボルト本体２は、その軸方向に沿って連続する中空部３を有する円管状のものである。なお、ボルト本体２の外面は、連続したネジが形成されているなど、後述する穿孔１４内に注入される固結材１２との付着性が良いものが好ましい。また、ボルト本体２の材質は、鋼製、樹脂製などが挙げられるが、穿孔機により加えられる回転力に耐え得る材質、構造のものであればよい。
【００１４】
オーガー４は、鋼製のオーガー本体５とオーガー本体５の外面に突設されたスクリュー刃８とからなっている。オーガー本体５は、ほぼ円錐形状で、その底面側が開放された内空部７を有している。さらに、オーガー本体５の周壁には外部への貫通孔６が複数形成され、これらの貫通孔６は内空部７を介してボルト本体２の中空部３と連通している。
【００１５】
スクリュー刃８は、スパイラル状に、全体外形がオーガー本体５の形状に沿ってほぼ円錐形状に形成されている。スクリュー刃８の径は、最大となる位置でほぼ穿孔１４の径に一致する４５ｍｍとしてある。また、スクリュー刃８が形成される範囲の軸方向長さは、１５０〜２００ｍｍとしてある。
【００１６】
オーガー４のボルト本体２への装着は、オーガー本体５の後端部５ａを、ボルト本体２の先端部２ａに嵌合して行われる。例えば、ボルト本体２の先端部２ａおよびオーガー本体５の後端部５ａにねじを形成し、両者を螺合するようにして良い。
【００１７】
次に、自穿孔ボルト１の施工方法について説明する。まず、自穿孔ボルト１の後端側にアダプターを介してドリルジャンボなどの穿孔機を連結し（図示せず）、図２（ａ）に示すように、自穿孔ボルト１を回転押出ししつつ、先端部２ａのオーガー４で掘削して、地山１３を穿孔する。
【００１８】
地山１３を穿孔する際には、穿孔機にコンプレッサーが装備され、水、空気などの加圧流体をボルト本体２に供給できるようになっている（図示せず）。この加圧流体は、ボルト本体２の中空部３、オーガー４の内空部７を通って、貫通孔６から噴出される。噴出された加圧流体は、オーガー４による掘削で発生した繰粉などを後方に送り出し、穿孔１４の孔口へと排出することができるようになっている。
【００１９】
地山１３を所定の深さまで穿孔し、必要に応じ穿孔１４内を洗浄して、自穿孔ボルト１から穿孔機を取り外すと、図２（ｂ）に示す状態となる。そして、図２（ｃ）に示すように、固結材１２のリークを防止するために、穿孔１４の口元１４ａとボルト本体２との間隙をコーキングする。口元１４ａのコーキング９が完了したら、図２（ｄ）に示すように、自穿孔ボルト１の後端側にミキシングユニット１０などをセットする。
【００２０】
そして、図２（ｅ）に示すように、ミキシングユニット１０のバルブ１１を開き、前述した加圧流体と同じ経路を通って、貫通孔６から固結材１２を注入する。固結材１２は、穿孔１４内を順次口元１４ａに向かって押し出され、地山１３内の亀裂１５へも浸透して地山１３を固結させるとともに、自穿孔１４ロックボルトを定着させる。固結材１２としては、セメント系、ウレタン系などの周知の注入材を用いることができる。
【００２１】
なお、以上の実施の形態においては、自穿孔ボルト１を、トンネル掘削工事におけるトンネル天端、切羽などの安定化対策に用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、法面などの安定化対策として用いても良い。また、ロストビットタイプのＡＧＦ工法（注入式長尺先受工法）にも適用可能である。また、オーガー４、スクリュー刃８等の形状、貫通孔６の位置、数、その他、具体的な細部構造等について適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を適用した一実施の形態の自穿孔ボルトを示す側面図（一部断面図）である。
【図２】本発明を適用した一実施の形態の自穿孔ボルトを用いたフォアポーリングの施工手順を説明する図である。
【符号の説明】
【００２３】
１ 自穿孔ボルト
２ ボルト本体
２ａ 先端部
３ 中空部
４ オーガー
５ オーガー本体
５ａ 後端部
６ 貫通孔
７ 内空部
８ スクリュー刃
９ コーキング
１０ ミキシングユニット
１１ バルブ
１２ 固結材
１３ 地山
１４ 穿孔
１４ａ 口元
１５ 亀裂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空部を有するボルト本体の先端部に、前記中空部と連通する外部への貫通孔が形成されたオーガーを装着していることを特徴とする自穿孔ボルト。
【請求項２】
請求項１に記載の自穿孔ボルトを用いて、前記ボルトを回転押出ししつつ前記オーガーで掘削して地山を穿孔した後、固結材を前記中空部を通して前記貫通孔から穿孔内に注入することを特徴とする自穿孔ボルトの施工方法。
【請求項１】
中空部を有するボルト本体の先端部に、前記中空部と連通する外部への貫通孔が形成されたオーガーを装着していることを特徴とする自穿孔ボルト。
【請求項２】
請求項１に記載の自穿孔ボルトを用いて、前記ボルトを回転押出ししつつ前記オーガーで掘削して地山を穿孔した後、固結材を前記中空部を通して前記貫通孔から穿孔内に注入することを特徴とする自穿孔ボルトの施工方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−１９３９０９（Ｐ２００６−１９３９０９Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４０５５（Ｐ２００５−４０５５）
【出願日】平成１７年１月１１日（２００５．１．１１）
【出願人】（０００１９５９７１）西松建設株式会社 (329)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１１日（２００５．１．１１）
【出願人】（０００１９５９７１）西松建設株式会社 (329)
【Ｆターム（参考）】
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