JPH09195666A - トンネル掘削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】悪条件の地質であっても、パイプ式ロックボル
トを打ち込みにより打設できるようにすることにより、
鋼アーチ部材による支保を行うことなく、パイプ式ロッ
クボルトにより地山支保を形成しながら掘削を行う。 【解決手段】地質条件の悪い地盤を掘削対象として、鋼
製支保工による地山補強を行うことなく、パイプ式ロッ
クボルトにより地山支保を行いながらトンネル掘削を行
うこととする。パイプ式ロックボルト７の手元側端部と
打ち込み機側との接合部において、前記打ち込み機側か
らの推進力を伝達するための接触部位を実質的に前記パ
イプ式ロックボルト７の手元側端部の端面または端外縁
に限定するとともに、前記接合部を支点として前記パイ
プ式ロックボルト７を所定角度範囲内で揺動可能な状態
に保持しながら、前記打ち込み機よりパイプ式ロックボ
ルト７の挿入を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、頁岩等のような亀
裂が多く孔荒れがひどい場合や孔壁が自立しないような
悪条件の地質であっても、鋼アーチ部材による支保を行
うことなく、パイプ式ロックボルトにより地山支保を形
成しながら掘削を行い得るようしたトンネル掘削方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】山岳等のトンネル工事では、鋼アーチ支
保と木矢板により地山を支保する在来工法に代えてＮＡ
ＴＭ工法（New Austrian Tunnelling Method) が多く採
用されるようになってきた。このナトム工法は、地山を
掘削したあと急結性の吹付けコンクリートを壁面に吹付
け地山の崩落を防止した状態で、地山の補強として壁か
ら岩盤内部へ向けて放射方向に多数のロックボルトを打
ち込み、ボルト先端を地山に固定したり、セメント系或
いは樹脂等を注入したりして地盤に対し定着させるもの
である。

【０００３】近年、ロックボルトも種々の改良が加えら
れ新形式のものが積極的に開発が行われている。それら
の中で注目されているものとして、地山挿入後に内部に
圧液を注入することにより膨張拡径させ、摩擦固定する
ことでトンネルの内壁近くの岩盤を強固にし地山の崩落
を防止するようにしたパイプ式ロックボルトがある。

【０００４】前記パイプ式ロックボルト（以下、単にロ
ックボルトともいう。）は、図１２に示されるように、
鋼管本体１を半径方向に押し潰し二重にするとともに、
両側を丸めて略二重管状のパイプ２とした後、図１２
(4) 〜(5) に示されるように、手元側端部である左側端
部に補強用の円筒のスリーブ３を嵌め端面を溶接し、次
いでスリーブ３の側面所定箇所から中心方向へ向けてパ
イプ２の内部まで貫通する小孔を穿設し圧液（圧水等）
用注入孔４を形成するとともに、図１３に示されるよう
に、パイプ２の先端部に対し補強用のスリーブ５を嵌め
先端にコーン６を溶接することにより製作される。図１
４にその横断面図を示す。なお、かかるパイプ式ロック
ボルトに関しては特公平２−５２０号に詳しく記載され
ている。

【０００５】かかるパイプ式ロックボルト７の挿入設置
に当たっては、図１６に示されるように、最初に削孔ロ
ッド４０により地山にロックボルト挿入孔（ボアホー
ル）４１を形成し、次いで、パイプ式ロックボルト７の
手元側端部（スリーブ部）に圧液注入用アダプタ４２を
嵌めた状態で前記挿入孔４１にパイプ式ロックボルト７
を挿入する。その後、前記圧液注入用アダプタ４２に接
続されている高圧水ポンプ４３より高圧水を注入して前
記パイプ式ロックボルト７の膨張拡径を行い地山に定着
させる。これらの作業は専ら前記圧液注入用アダプタ４
２に連結されたハンドアーム４４を作業員が手に持って
手操作により行われている。

【０００６】一方、前記パイプ式ロックボルト７の挿入
作業は、作業の効率化のために打ち込み機（ドリフタ）
などを用いて機械的に行う場合もある。この場合には、
図１７に示されるように、ドリフタ５０のシャンクロッ
ドの先端に打設用アダプタ５１を取付け、この打設用ア
ダプタ５１に形成されたロックボルト挿入孔５１ａに対
して、ロックボルト７のスリーブ５を嵌合させた状態で
挿入を行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ようにドリフタ等を用いて機械的に挿入することは過去
に行われていたとしても、かかる場合の挿入設置は、良
質の地山を対象として、予め先行して形成した孔荒れの
ないロックボルト挿入孔に対して静かに押し込むように
挿入するというものであり、孔壁が自立せず、孔荒れの
ひどい悪質地山を対象として、打撃等、相当程度の押圧
力を加えて強制的に挿入するようなことは後述するよう
な問題が発生するため従来は行われていなかった。

【０００８】ロックボルト打設用アダプタ５０の挿入孔
５０ａとスリーブ３の間には、挿入完了後に抜脱を容易
とするために、若干の隙間が設けられている。

【０００９】そのため、ボアホールが曲がっていたり孔
崩れがあったりする場合には、パイプ式ロックボルト７
の先端が岩盤や崩れた石等に当たって横にずれるため、
手元側端部がロックボルト打設用アダプタ５１の挿入孔
５１ａの中でぶれながら打撃されることになる。この場
合には、図１９に示されるようにスリーブ３の側面や端
面に対し打設用アダプタ５１の挿入孔５１ａの入口
Ａ₁ 、側面Ａ₃ 、底面Ａ₂が局部的に当たりながら打撃
されるので、この部分に大きな局部応力が生じて、スリ
ーブ３の側面がいびつな形で凹凸に歪んでしまう。打設
後、ロックボルト打設用アダプタ５１を外し、代わりに
圧液注入用アダプタを嵌める場合、スリーブ３の側面の
いびつな変形で圧液注入用アダプタ１８が入らなかった
り、スリーブ３の外周面と挿入孔１７の間の密閉性が弱
くなってしまい、圧液の注入時にトンネル内に漏れ出し
て作業環境が悪化したり、圧液の圧力損失によってパイ
プ式ロックボルト７の膨張が不十分となり、所期の定着
力を発揮できず支保工の信頼性が低下してしまうなどの
問題が生じる。

【００１０】また、ドリフタによって打撃等を加えなが
ら強制的に挿入する場合には、図１８に示されるよう
に、パイプ式ロックボルト７の軸心Ｌ_R とシャンクロッ
ドの軸心Ｌ_D とが一致していないと、前述の場合と同様
に打設用アダプタ５１の挿入孔５１ａの入口、側面、底
面が局部的に当たりながら打撃されることになるため全
く同様の問題が発生する。この問題は、ドリフタ５０と
パイプ式ロックボルト７との接合状態に起因して発生す
るものであるため、地山が良質であるか悪質であるかを
問うこと無く発生する。この問題に対処するためには、
両者の芯合わせをきっちりと行えばよいが、この作業は
予想以上に難しくドリフタ側の機械的操作が非常に煩雑
となるなど施工効率悪化の原因ともなる。

【００１１】他方、周辺地山の地質条件が悪く、削孔後
に孔壁が自立しない場合や孔荒れがひどい場合、具体的
には岩級区分によるＣ_IIやＤの場合（道路公団による分
類）には、ロックボルト周囲の注入剤が硬化するまでの
間は支保機能が十分に期待できないため、その間の地山
変形や崩落を防止するために鋼アーチ部材による先受け
支保工を行うことを基本としている。すなわち、地質条
件が悪い場合には、前記鋼アーチによる先受け支保とロ
ックボルト支保の両方を必要としており、支保構築に多
大な時間と手間を必要とするなどの問題がある。

【００１２】また、膨張性地盤などの地質が悪い場合
は、底盤部が盛り上がる所謂盤膨れが発生する可能性が
あるため、適時インバートコンクリートを打設しながら
トンネル掘削を行っている。そのため、打設したコンク
リートが硬化するまでの期間、通行車両や重機が一切通
れない状態となり、一時的に切羽の掘削を停止する期間
がサイクル的に存在し、ひいては施工効率低下の原因と
なっていた。もちろん、従来においても、底盤側にロッ
クボルトを打設するなどの方法を採用していたが、孔荒
れがある場合には挿入が困難であるとともに、孔荒れの
ため十分に硬化剤を充填できない場合があったり、地盤
そのものが悪いため地盤との定着が不十分で所期の補強
効果が望めないなど種々の問題があった。

【００１３】そこで本発明の主たる課題は、頁岩等のよ
うな亀裂が多く孔荒れがひどい場合や孔壁が自立しない
ような悪条件の地質であっても、パイプ式ロックボルト
を打撃により打設できるようにすることにより、鋼アー
チ部材による支保を行うことなく、パイプ式ロックボル
トにより地山支保を形成しながら掘削を行い得るように
し、施工効率の向上を図ったトンネル掘削方法等を提供
することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、地質条件の悪い地盤を掘削対象として、鋼
製支保工による地山補強を行うことなく、トンネル内壁
面から地盤中に挿入設置した後に内部に圧液を供給して
膨張拡径させることにより地盤への定着を図るパイプ式
ロックボルトにより地山支保を行いながらトンネル掘削
を行うこととし、前記パイプ式ロックボルトは、穿孔機
により前記パイプ式ロックボルトの設置予定位置に向け
て削孔を行いパイプ式ロックボルトの挿入孔を形成した
後、前記パイプ式ロックボルトの手元側端部と打ち込み
機側との接合部において、前記打ち込み機側からの押込
力を伝達するための接触部位を実質的に前記パイプ式ロ
ックボルトの手元側端部の端面または端外縁に限定する
とともに、前記接合部を支点として前記パイプ式ロック
ボルトを所定角度範囲内で揺動可能な状態に保持しなが
ら、前記打ち込み機よりパイプ式ロックボルトの挿入を
行い、次いで、前記パイプ式ロックボルトの内部に圧液
を供給してパイプ式ロックボルトを膨張拡径させること
を特徴とするものである。

【００１５】本発明では、パイプ式ロックボルトの挿入
設置に係り、パイプ式ロックボルトの手元側端部と打ち
込み機側との接合部状態に改良を加えることにより、た
とえ地質条件が悪い場合であってもパイプ式ロックボル
トの打設が可能となる。そして、前記パイプ式ロックボ
ルトは打設後の圧液注入により直ちに支保機能を発揮す
るため、鋼アーチ部材による先受け支保工が省略できる
ようになる。

【００１６】すなわち、本発明の場合には、パイプ式ロ
ックボルトに打撃等を与えながら挿入孔に挿入する際、
ボアホールが曲がっていたり、孔崩れがあってパイプ式
ロックボルトの先端が横にずれた状態になって打撃され
たとしても、打ち込み機との接合部分においてパイプ式
ロックボルトが揺動可能であり、何ら外力的制約を受け
ることなく角折れするため、ロックボルトの手元側端面
の端以外の例えば手元側端部の側面に局部的な大きな応
力集中が生じることはない。また、前記パイプ式ロック
ボルトが予定挿入軸線からずれて傾斜姿勢となった場合
であっても、打ち込み機側からの打撃力は実質的に前記
パイプ式ロックボルトの手元側端部の端面または端外縁
から全周に亘り均一な押圧力として加わるため、手元側
のスリーブが屈曲するなどいびつに変形することがなく
なる。また、パイプ式ロックボルトとドリフタ側ロッド
との軸心にずれがあったとしても、前記機能により容易
にこれを吸収するため、ドリフタ側の姿勢調整も簡易的
で済むようになる。

【００１７】このため、打設完了後に、ロックボルトの
手元側端部に次工程用の注入用アダプタを嵌める場合、
円滑に嵌め合わせすることができる。また、手元側端部
の外面に凹凸がないことからロックボルトと圧液注入用
アダプタとの間の密閉性が損なわれることもない。

【００１８】具体的に打ち込み機側の接合部形状を例示
すると、第１に、打ち込み機側において、前記パイプ式
ロックボルト手元側端部を接続するための嵌合孔を底部
側に向かって窄まる錐状テーパー面とする態様を挙げる
ことができる。かかる場合には、ロックボルトの手元側
端部の周外縁の全周に亘って分散した応力が掛かるの
で、局部的に凹凸に変形することはなく、手元側端面の
端が全周に亘り窄まるようにしてほぼ均等に丸みが付け
られながら変形することになる。

【００１９】また第２に、打ち込み機側において、前記
パイプ式ロックボルト手元側端部を接続するための嵌合
孔を、少なくとも前記パイプ式ロックボルト手元側端部
が接触する部位より奥側を底部側に向かって窄まる錐状
テーパー面とするとともに、この嵌合孔の周壁に対して
前記パイプ状ロックボルトの形状にほぼ整合する円柱孔
を残しながら可撓性材料を周設する態様を挙げることが
できる。この場合には、スリーブ３をいびつに変形させ
ることなくパイプ式ロックボルトの保持が確実に行える
ため、特に下向きにパイプ式ロックボルトを打設する際
の作業性が向上する。

【００２０】また第３に、前記打ち込み機側の接続部構
造を、一部が開口する球状凹部を有する接続部本体と、
前記球状凹部に嵌合されるとともにパイプ状ロックボル
トの嵌合孔を有する球状嵌合体とから構成し、保持され
る前記パイプ式ロックボルトを揺動自在とする態様であ
ってもよい。この場合、パイプ式ロックボルトを挿入し
た後、打ち込み機側の抜脱を容易にするため、前記嵌合
孔の周壁を開口側に向けて漸次拡がるテーパー面とする
こともできる。

【００２１】したがって、前記パイプ式ロックボルトの
設置方法の開発により、孔壁が自立しない地山や孔荒れ
がひどい地山であっても、打撃を加えながらパイプ式ロ
ックボルトを地山に挿入可能となる。したがって、挿入
設置後の圧液注入によってロックボルトが膨張し直ちに
支保機能を発揮するようになるため、鋼アーチ部材を併
用することなく、かかるパイプ式ロックボルトと吹付け
コンクリートにより十分な耐力を有する支保を構築する
ことができるようになる。

【００２２】また、トンネル掘削に当り、現掘削空間の
底盤側に前記の方法によりパイプ式ロックボルトを挿入
設置して底盤補強を行うことにより、切羽施工をインバ
ート施工に優先させて施工することもできるようにな
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳述する。

【００２４】図１は本発明に係るパイプ式ロックボルト
の設置方法に使用するロックボルト用打設用アダプタ１
１Ａ（以下、単に打設用アダプタという。）の縦断面図
である。この打設用アダプタ１１Ａは、内部の手元側約
半分にロープネジ部１２が形成されており、打ち込み機
１３に把持されたシャンクロッド１４をロープネジ部１
２に着脱自在に結合できるようになっている。打設用ア
ダプタ１１Ａの先端側の約半分弱の内側に設けられた挿
入孔１５Ａはテーパ状に形成されており、孔径が挿入孔
１５Ａの入口３０はパイプ式ロックボルト７の手元側端
部（スリーブ３の大部分）の外径よりも大きくされ、奥
はパイプ式ロックボルト７の手元側端部の外径よりも小
さくなっている。入口３０には丸みが付けられている。

【００２５】このように構成されたロックボルト打設用
アダプタ１１Ａを用いて、パイプ式ロックボルト７をボ
アホール（図９、図１０の符号１０参照）に打設すると
き、打ち込み機１３に把持されたシャンクロッド１４を
ロープネジ部１２に結合し、パイプ式ロックボルト７の
手元側端部（スリーブ３の大部分）を挿入孔１５Ａの中
に挿入して打ち込み機１３により打撃する。

【００２６】挿入孔１５Ａが入口に近づくに従い広くな
り、奥に行くに従い狭くなるテーパー面形状に形成され
ていることから、パイプ式ロックボルト７と打設用アダ
プタ１１Ａの軸が直線的に一致している場合は勿論のこ
と、図２（１）に示す如く、２つの軸が多少斜めになっ
ても、打設時にパイプ式ロックボルト７の手元側端面
（スリーブ３の端面）の端だけが挿入孔１５Ａの孔壁に
当接し、他の部分、すなわち手元側端部の側面（スリー
ブ３の側面）や手元側端面には当接しない。

【００２７】よって、ボアホールが曲がっていたり、孔
崩れがあってパイプ式ロックボルト７の先端が横にずれ
た状態になって打撃されることがあっても、パイプ式ロ
ックボルト７の手元側側面の端外縁以外の例えば手元側
端部の側面（スリーブ３の側面）に局部的な大きな応力
集中が生じることがない。

【００２８】また、ロックボルト打設用アダプタ１１Ａ
に対しパイプ式ロックボルト７の軸が斜めになっている
状態で打撃されるとき、最初のごく短い時間の間は周端
の一部だけに挿入孔１５Ａが当接するので局部的な応力
が生じるが（図２（２）の×印参照）、当接箇所の角が
少し変形して丸みが出ればすぐにパイプ式ロックボルト
７の手元側端面の端の全周に亘って挿入孔１５Ａが当接
するようになり（図２（３）の×印参照）、全周に亘っ
て分散した応力が掛かるので、局部的に凹凸に変形する
ことはない。

【００２９】ロックボルト打設用アダプタ１１Ａに対し
パイプ式ロックボルト７の軸が他の方向に斜めになった
としても、最初のごく短い時間の間は周縁の一部だけに
挿入孔１５Ａが当接するので局部的な応力が生じるが、
当接箇所の角が少し変形して丸みが出ればすぐにパイプ
式ロックボルト７の手元側端面の端の全周に亘って挿入
孔１５Ａが当接するようになり、全周に亘って分散した
応力が掛かるので、局部的に凹凸に変形することはな
い。

【００３０】この結果、打設作業が進行するに従い、パ
イプ式ロックボルト７の手元側端面の端が全周に亘り窄
まるようにしてほぼ均等に丸みが付けられながら変形し
ていくことになる。

【００３１】仮に、図４に示すように、パイプ式ロック
ボルト７とロックボルト打設用アダプタ１１Ａの軸が大
きく斜めにずれたとしても、挿入孔１５Ａの入口３０に
丸みが付けられていることから、挿入孔１５Ａの入口３
０がパイプ式ロックボルト７の手元側端部にあるスリー
ブ３の側面に当たることはなく、スリーブ３の側面が局
部的にいびつに変形することはない。

【００３２】打設が完了したとき、ロックボルト打設用
アダプタ１１Ａの挿入孔１５Ａが入口３０にかけて孔径
が漸次大きくなっているので、スリーブ３の変形に拘わ
らずロックボルト打設用アダプタ１１Ａを手元方向に引
くだけで簡単にパイプ式ロックボルト７から外すことが
できる。

【００３３】ロックボルト打設用アダプタ１１Ａに代え
て、図１１に示されるように、パイプ式ロックボルト７
の手元側端部に次工程用の圧液注入用アダプタ１８を挿
嵌する場合、パイプ式ロックボルト７の手元側端部（ス
リーブ３の大部分）に凹凸のいびつな変形がないことか
ら円滑に所定箇所への嵌め合わせ作業を行うことがで
き、また、圧液注入用アダプタ１１Ａに設けられたＯリ
ング等のシール部材２１が全周に亘りスリーブ３の外面
に密接するので、良好な密閉性を保つことができる。

【００３４】よって、パイプ式ロックボルト７を膨張拡
径させるため、圧水等を注入したとき、液漏れが生じな
いので作業環境を良好に保つことができ、また圧液の圧
力損失がないのでパイプ式ロックボルト７を十分に膨張
拡径させて、所期の定着力を発揮させることができ、支
保工の信頼性が向上する。

【００３５】なお、図５に示すように、ロックボルト打
設用アダプタ１１Ｂの挿入孔１５Ｂの内面にプラスチッ
ク樹脂性のインナー部材３１を着脱自在に装着すれば、
パイプ式ロックボルト７の打撃時の衝撃で主にインナー
部材３１が変形するようにでき、パイプ式ロックボルト
７の手元側端面（スリーブ３の端面）には押圧力が伝達
されるだけとできるため、パイプ式ロックボルト７の手
元側端面の周端の変形をより少なくすることができる。
インナー部材３１は消耗度合いに応じて適時交換すれば
良い。

【００３６】さらに、図６に示されるように、前記打設
用アダプタ１１Ａの接合部形状をテーパー形状とした上
で、少なくともこのテーパー嵌合孔１５Ａの周壁に対し
て前記パイプ状ロックボルト７の形状にほぼ整合する円
柱孔を残しながら可撓性材料３１を周設することもでき
る。パイプ式ロックボルト７を揺動可能に支持する機能
を有しながら、パイプ式ロックボルト７を保持できるよ
うになり、以てパイプ式ロックボルト７が安定的に支持
されるようになるとともに、下向き施工も容易に行える
ようになる。

【００３７】次いで、前記打設用アダプタの第２例を図
７に示す。図示の打設用アダプタ１１Ｃは、一部が開口
する球状凹部１６ａを有する接続部本体１６と、前記球
状凹部１６ａに嵌合されるとともにパイプ状ロックボル
ト７の嵌合孔１７ａを有する球状嵌合体１７とから構成
することにより、パイプ式ロックボルト７を揺動可能に
支持することもできる。かかる構造であっても、ボアホ
ールが曲がっていたり、孔崩れがあってパイプ式ロック
ボルトが予定挿入軸線からずれて傾斜姿勢となった場合
であっても、打ち込み機１３側からの打撃力は多少の偏
りはあるとしても前記パイプ式ロックボルトの手元側端
部の端面に対してほぼ均一な押圧力として伝達されるた
め、手元側のスリーブがいびつに変形することがなくな
る。

【００３８】かかる構造において、打設後のパイプ式ロ
ックボルト７の抜脱を容易にするためには、図８に示さ
れる打設用アダプタ１１Ｄのように、前記嵌合球状体１
７に形成されたパイプ式ロックボルト７の嵌合孔１７ａ
の周壁を開口側に向けて漸次拡がるテーパー面とするこ
ともできる。

【００３９】以上、前述した打設用アダプタ１１を用い
たパイプ式ロックボルトの打設は以下の手順により行
う。図９（１）に示されるように、予め、トンネルの内
壁９から垂直に地山８の内部に向けてボアホール１０を
穿孔しておく。一方、図１０に示す如く打ち込み機（ド
リフタ）１３に把持されたシャンクロッド１４を打設用
アダプタ１１のロープネジ部１２に対して結合する。そ
の後、パイプ式ロックボルト７をコーン６の方からボア
ホール１０の中に少し差し込んだのち、ロックボルト打
設用アダプタ１１の先端側の約半分弱の内側に設けられ
た挿入孔１５の中に、パイプ式ロックボルト７の手元側
端部（スリーブ３の大部分）を挿入して打ち込み機１３
を稼働し、コーン６からボアホール１０の中に打設する
（図９の（２）および図１０参照）。

【００４０】打設が終わったならば、ロックボルト打設
用アダプタ１１を外し、スリーブ３に圧液注入用アダプ
タ１８を所定箇所まで嵌める（図９の（３）参照）。

【００４１】この圧液注入用アダプタ１８は図１１に示
すように、先端側の約半分弱の内側に挿入孔１７が設け
られており、挿入孔１７の入口を少し狭くなって、スリ
ーブ３の外径と同じ内径に形成されている。圧液注入用
アダプタ１８の中心には、図１１の右端から挿入孔１７
の底壁の位置まで注入孔２４が穿設されており、挿入孔
１７の右端から内側壁にかけて注入孔２４と注入孔４を
連通させるための溝１９が一つ刻設されている。溝１９
の先端部２０は打設後のパイプ式ロックボルト７の手元
側端部に圧液注入用アダプタ１８を所定箇所まで嵌め込
んだとき、スリーブ３の外周に位置する筒状のスペーサ
ー２２に穿設された小孔を介して丁度、注入孔４と連通
する状態となる。なお、挿入孔１７の内側壁には軸方向
に見てスペーサー２２を挟む両側の位置にＯリング等の
シール部材２１が嵌着されており、該シール部材２１
は、注入孔２４を通して外部から圧液を注入したとき、
シリンダ２３とスペーサー２２によって、挿入孔１７の
入り口方向に押し潰される形となってスリーブ３に密着
し、この結果、注入された圧液がスリーブ３と圧液注入
用アダプタ１８の間から外部に漏れ出さないようにされ
ている。

【００４２】パイプ式ロックボルト７の手元側端部に前
記圧液注入用アダプタ１８を嵌め、溝１９の先端部２０
が注入孔４と連通する状態となったならば、注入孔２４
の入口から圧水等の圧液を注入する。該圧液は注入孔２
４、溝１９、注入孔４を通ってパイプ式ロックボルト７
の内部に入り、高圧によりパイプ式ロックボルト７の二
重管２を膨張拡径させる。この結果、パイプ式ロックボ
ルト７はボアホール１０の周囲の地山と定着し、直ちに
トンネルの内壁近くの地盤を強固にするとともに岩盤内
部の地盤を支持することで内壁周辺の崩落を防ぐことが
できる。圧液の注入で定着し終わったならば、圧液注入
用アダプタ１８を外し、パイプ式ロックボルト７の内部
に液を抜く。そして、必要であればパイプ式ロックボル
ト７の内部に適宜の注入材を注入したあと、図９（４）
に示すようにスリーブ３にベアリングプレート２５を嵌
め、キャップ２６を被せて注入材の漏れ、空気、水等の
入り込みによる劣化を防止する。

【００４３】本発明によれば、前述のようにパイプ式ロ
ックボルト７を打ち込みにより打設することができるよ
うになるため、地質条件が悪く、孔壁が自立しないよう
な場合や孔崩れがひどいような場合であっても、鋼アー
チ部材による先受け支保を設けることなく、パイプ式ロ
ックボルトおよび好ましくは吹付けコンクリートとによ
る支保によりトンネル掘削を進めることができるように
なる。

【００４４】通常、日本道路公団による示方書によれ
ば、岩質区分によるＣ₂ 、Ｄ級の場合には、吹付けコン
クリートとロックボルトの支保に加えて、鋼アーチ部材
による支保を行うことを基本としている。すなわち、従
来のロックボルト施工の場合には、ロックボルトを定着
させるモルタルや樹脂の硬化までの時間、支保機構が期
待できないとともに、孔崩れがある場合にはモルタル等
を十分に充填できない場合もあり、加えて湧水が多い場
合には注入したモルタルが流れてしまうことがあるな
ど、所望のロックボルトの信頼性が得られないため、鋼
アーチ部材による支保によって地山の崩落を防止するよ
うに指導している。

【００４５】しかし、本発明によりパイプ式ロックボル
トの打ち込み施工ができるようになったため、鋼アーチ
部材等による先受け支保を省略して、吹付けコンクリー
トとパイプ式ロックボルト７の施工のみで十分に安全な
支保が行えるようになる。また、パイプ式ロックボルト
自体は従来のロックボルトに比べて高価であるけれど
も、鋼アーチ部材の建込みがなくなり、かつ定着用のモ
ルタル注入作業が無くなることにより、総工費の比較で
はパイプ式ロックボルトと吹付けコンクリートとによる
支保の方が安価となるなどの経済的利点も同時にもたら
される。

【００４６】さらに、地山が悪く、所謂盤膨れが生じる
可能性がある場合などは、適時インバートコンクリート
を打設しながらトンネル掘削を行っているが、図１５に
示されるように、現掘削空間の底盤側にパイプ式ロック
ボルト７、７…を挿入設置して底盤補強を行うことによ
り、インバートコンクリートの打設を行うことなく、切
羽施工をインバート施工に優先させて施工することも可
能となる。

【００４７】

【発明の効果】以上詳説のとおり、本発明によれば、頁
岩等のような亀裂が多く孔荒れがひどい場合や孔壁が自
立しないような悪条件の地質であっても、スリーブ部分
をいびつな形に変形させないでパイプ式ロックボルトに
対して打撃を加えながら設置することができるようにな
るため、鋼アーチ部材による先受け支保を設けることな
く、パイプ式ロックボルトにより地山支保を形成しなが
ら掘削を進めることができるようになる。

【００４８】また、所謂盤膨れが生じる可能性がある場
合は、現掘削空間の底盤側にパイプ式ロックボルトを挿
入設置して底盤補強を行うことにより、切羽施工をイン
バート施工に優先させて施工することも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る打設用アダプタの縦断面図であ
る。

【図２】打設用アダプタの動作説明図である。

【図３】打設用アダプタの動作説明図である。

【図４】打設用アダプタの動作説明図である。

【図５】本発明に係る他の打設用アダプタの縦断面図で
ある。

【図６】本発明に係る他の打設用アダプタの縦断面図で
ある。

【図７】本発明に係る他の打設用アダプタの縦断面図で
ある。

【図８】本発明に係る他の打設用アダプタの縦断面図で
ある。

【図９】パイプ式ロックボルトの挿入設置手順図であ
る。

【図１０】パイプ式ロックボルトの挿入状態斜視図であ
る。

【図１１】圧液注入用アダプタ装着状態断面図である。

【図１２】パイプ式ロックボルトの製作段階図である。

【図１３】パイプ式ロックボルトの斜視図である。

【図１４】図１３のXIV-XIV 線矢視図である。

【図１５】トンネル掘削における底盤補強状態図であ
る。

【図１６】従来の手操作によりパイプ式ロックボルトの
設置手順図である。

【図１７】従来のドリフタによる機械的挿入方法の概要
図である。

【図１８】従来のドリフタによる機械的挿入方法の場合
の問題点説明図である。

【図１９】従来のドリフタによる機械的挿入方法の場合
における接合部拡大図である。

【符号の説明】

１…鋼管本体、３…スリーブ、４…注入孔、７…パイプ
式ロックボルト、１１Ａ〜１１Ｃ…打設用アダプタ、１
２…ロープネジ部、１３…打ち込み機、１４…シャンク
ロッド、１５Ａ…挿入孔、１６…接続部本体、１７…球
状嵌合体、１８…圧液注入用アダプタ、３１…可撓性材
料

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地質条件の悪い地盤を掘削対象として、鋼
   製支保工による地山補強を行うことなく、トンネル内壁
   面から地盤中に挿入設置した後に内部に圧液を供給して
   膨張拡径させることにより地盤への定着を図るパイプ式
   ロックボルトにより地山支保を行いながらトンネル掘削
   を行うこととし、 前記パイプ式ロックボルトは、穿孔機により前記パイプ
   式ロックボルトの設置予定位置に向けて削孔を行いパイ
   プ式ロックボルトの挿入孔を形成した後、 前記パイプ式ロックボルトの手元側端部と打ち込み機側
   との接合部において、前記打ち込み機側からの押込力を
   伝達するための接触部位を実質的に前記パイプ式ロック
   ボルトの手元側端部の端面または端外縁に限定するとと
   もに、前記接合部を支点として前記パイプ式ロックボル
   トを所定角度範囲内で揺動可能な状態に保持しながら、
   前記打ち込み機よりパイプ式ロックボルトの挿入を行
   い、 次いで、前記パイプ式ロックボルトの内部に圧液を供給
   してパイプ式ロックボルトを膨張拡径させることを特徴
   とするトンネル掘削方法。
2. 【請求項２】打ち込み機側において、前記パイプ式ロッ
   クボルト手元側端部を接続するための嵌合孔を底部側に
   向かって窄まる錐状テーパー面とした請求項１記載のト
   ンネル掘削方法。
3. 【請求項３】打ち込み機側において、前記パイプ式ロッ
   クボルト手元側端部を接続するための嵌合孔を、少なく
   とも前記パイプ式ロックボルト手元側端部が接触する部
   位より奥側を底部側に向かって窄まる錐状テーパー面と
   するとともに、この嵌合孔の周壁に対して前記パイプ状
   ロックボルトの形状にほぼ整合する円柱孔を残しながら
   可撓性材料を周設した請求項１記載のトンネル掘削方
   法。
4. 【請求項４】前記打ち込み機側の接続部構造を、一部が
   開口する球状凹部を有する接続部本体と、前記球状凹部
   に嵌合されるとともにパイプ状ロックボルトの嵌合孔を
   有する球状嵌合体とから構成し、保持される前記パイプ
   式ロックボルトを揺動自在とした請求項１記載のトンネ
   ル掘削方法。
5. 【請求項５】前記嵌合孔の周壁を開口側に向けて漸次拡
   がるテーパー面とした請求項４記載のトンネル掘削方
   法。
6. 【請求項６】前記パイプ式ロックボルトによる地山支保
   に加え、トンネル内壁面への吹付けコンクリートによる
   地山支保を行う請求項１〜５記載のトンネル掘削方法。
7. 【請求項７】現掘削空間の底盤側において、前記パイプ
   式ロックボルトを挿入設置して底盤補強を行うことによ
   り、切羽施工をインバート施工に優先させて施工するこ
   とを特徴とする請求項１〜６記載のトンネル掘削方法。