JPH11280397A

JPH11280397A - ロックボルト構成体

Info

Publication number: JPH11280397A
Application number: JP10199698A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Arai; 敏荒井; Mitsuhiro Murase; 允弘村瀬; Mitsuo Watanabe; 光男渡辺; Hiroshi Genshiyu; 廣巖主; Kazuya Koga; 一哉古賀
Original assignee: SUPER RESIN KOGYO KK
Current assignee: SUPER RESIN KOGYO KK
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 1999-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】掘削作業時には掘削機の掘削爪によって容易
に切断することができ、地盤内に進行時には接合部の強
度を保証することができるロックボルト構成体を提供す
る。【解決手段】棒状体２が長尺な棒状のＦＲＰから構成
されているので、掘削作業時には掘削機の掘削爪によっ
て容易に切断することができ、また接続部が金属製螺管
３ａ、３ｂで構成されるので、地盤内に進行時にはこの
接続部の強度を保証することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はロックボルト構成体
に関し、特に先端に掘削刃が固着された繊維強化樹脂か
ら成る棒状体の後端に他の棒状体を順次連接して構成さ
れるロックボルト構成体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より隧道の掘削壁面、法面の補強等
に用いられるロックボルトは、表面に螺旋状の突状が形
成された鋼製の棒状体で構成されている。この種のロッ
クボルトは、岩盤に穿孔して挿入し樹脂やモルタル等の
接着剤を注入した後にナット締めして支保工として使用
されている。

【０００３】隧道の工事においては、大口径或いは地山
の条件等から全断面を一度に掘削できない場合には掘削
断面内に小断面の先進導孔を穿孔させ、先進導孔の掘削
面から岩盤にロックボルトを挿入固定し、その後、他の
部分を掘削して広げるようにしている。

【０００４】このような場合、掘削を進めると、先進導
孔の岩盤に挿入したロックボルトを切断するため、突出
したロックボルトを切断する必要がある。このため、掘
削現場には掘削機の外にロックボルトを切断するための
切断装置が必要となる。また、切断時に火花が発生して
危険である上、切断に多くの時間がかかる問題を有して
いる。

【０００５】このようなことから、近年では従来の鋼鉄
製のボルトに代えて、軽くて強くしかも腐食がなく電気
絶縁性でありながら更に容易に切断加工ができるＦＲＰ
製ロックボルトを用いたロックボルトとして特開平７−
２１７６２８号公報及び特開平８−６８４１３号公報が
提案されている。

【０００６】前者のロックボルトは、長繊維状繊維物と
熱硬化性樹脂とから成り、熱硬化性樹脂を含侵し、長さ
方向に連続する棒状長繊維状繊維物の表面に、糸状繊維
物を外周軸方向に間隔をおいて螺旋状に一体的に巻付け
て締め上げた糸状繊維物部が螺旋状の凹状溝部を径と
し、かつ隣合う螺旋状の凹状溝部の間隔の間が凸状山部
をＦＲＰ製ロックボルトの外径として形成したものあ
る。

【０００７】また後者のロックボルトは、棒状に形成さ
れた繊維強化樹脂の外周面に螺旋状の突起を形成し、一
端を大径に形成して他のロックボルト構成体の凸条に螺
合する雌ねじ部を形成して継手として構成したものであ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このようなロックボル
トは、前者の場合は、従来のＦＲＰ製のロックボルトに
比し強度が増強されると共に、外周に形成される螺旋状
の凸条によってジョイントや金具をそのまま取り付ける
ことができる利点を有している。

【０００９】また、後者の場合は、棒状のロックボルト
の一端に形成された雌ねじ部に他のロックボルト他端の
螺旋状の凸条を直接螺合させて順次接合して長尺に延設
させることによって、掘削機の掘削爪によって切断され
るため容易に掘削することができる利点を有している。

【００１０】しかしながら、前者乃至後者のロックボル
トにあっては、何れもＦＲＰのみによって構成されてい
るため、掘削機による掘削時にロックボルトが容易に切
断することができるものの、ロックボルトの接続部は、
順次接続されて地中に深く進行して行くに従って、この
接続部に作用する集中応力が増大し、この部分から破壊
する問題を有していた。

【００１１】本発明はこのような問題点を解決するた
め、掘削作業時には掘削機の掘削爪によって容易に切断
することができ、地盤内に進行時には接合部の強度を保
証することができるロックボルト構成体を提供すること
を目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のロックボルト構成体は、先端に掘削刃が固
着された棒状体の後端に他の棒状体を順次連接して構成
されるロックボルト構成体であって、前記ロックボルト
構成体は、長尺な棒状の繊維強化樹脂から成る棒状体
と、外周にネジ山が形成され前記棒状体の両端外周に固
着された短尺円筒状の金属性螺管と、該螺管の外周に螺
合されて前記各棒状体を順次接続すべく内周にネジ山を
形成した円筒管とで構成されることを特徴としている。
この特徴によれば、棒状体が長尺な棒状の繊維強化樹脂
から構成されているので、掘削作業時には掘削機の掘削
爪によって容易に切断することができ、また接続部が金
属製螺管で構成されるので、地盤内に進行時にはこの接
続部の強度を保障することができる。

【００１３】本発明のロックボルト構成体は、前記棒状
体が、両端外周が平行で平坦な面に形成され、該棒状体
の両端外周に、内周が平行で平坦な面に形成され且つ外
周にねじ山を形成した螺管が接着剤を介して接続されれ
ば好適である。このようにすることにより、外周面に連
続するねじ山が形成されると同時に接触面が平行で平坦
な面に形成されるので、螺管と棒状体との接着性が向上
する。

【００１４】本発明のロックボルト構成体は、前記螺管
が、少なくとも長手方向に２分割され、前記棒状体の両
端部周囲に接着剤を介して前記分割螺管を密着接合させ
て合体させることにより外周に連続するねじ山が形成さ
れ、分割螺管の分割部が溶接により固着されれば好適で
ある。このようにすることにより、螺管が長手方向に２
分割されているので、棒状体との接合作業が単純化さ
れ、分割螺管を棒状体の両端部周囲に密着接合させて合
体させた際、外周に連続するねじ山が形成され、分割部
の溶接により剛性の高い接合部を構成することができ
る。

【００１５】本発明のロックボルト構成体は、前記螺管
が、少なくとも長手方向に２分割され、前記棒状体の両
端部周囲に接着剤を介して前記分割螺管を密着接合させ
て合体させることにより外周に連続するねじ山が形成さ
れ、前記分割螺管の一端には内部に雌ねじが形成された
円筒体を接着剤を介して固着して成れば好適である。こ
のようにすることにより、分割螺管の合体によって一体
化される螺管の一端内部に棒状体を固着した上で前記螺
管の一端外周に、雌ねじを螺設した円筒体が接着剤を介
して固着されるので、分割螺管の分割部を溶接せずに螺
管の剛性を一段と高めることができる。

【００１６】本発明のロックボルト構成体は、前記螺管
の外周が平行な円筒であって内周面の一端がテーパ状に
形成され、該テーパ部内に前記棒状体の一端を先細形成
したテーパ部を挿嵌し接着剤を介して固着して成れば好
適である。このようにすることにより、螺管と棒状体の
テーパ部どうしが接着剤を介して嵌合して接合されるの
で、接合部の強度が保障される。

【００１７】本発明のロックボルト構成体は、前記螺管
が、前記棒状体が接合される側と反対側の端部にキャッ
プを溶接により固着して成れば好ましい。このようにす
ることにより、棒状体が接合される側と反対側の端部に
キャップが溶接されるので、螺管の剛性を更に高めるこ
とができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態を示すロ
ックボルト構成体の全体図、図２はトンネル工事にロッ
クボルト構成体が使用された状態を示す説明図であり、
図３はロックボルト構成体の接続部詳細を示す部分拡大
断面図である。

【００１９】図において１は、ロックボルト構成体であ
り、このロックボルト構成体１は、繊維強化樹脂として
例えばＦＲＰから成る長尺（３〜４メートル）の棒状体
２の両端に金属製の螺管３ａ、３ｂが固着され、一方の
螺管３ａには掘削刃としてのビット４が取付けられると
共に他方の螺管３ｂには前記棒状体２と同一構成となる
他の棒状体２の螺管３ａが円筒管５を介して接続され、
同様にして他の棒状体が順次接続されて長尺に延設され
て構成される。

【００２０】ここで、棒状体２は、例えばフィラメント
ワインディング（ＦＷ）法により成形される。このＦＷ
成形法は、機械的強度が非常に高いＦＲＰ製品をつくる
ために開発された方法で、引張り強さの大きい連続長繊
維を引張り方向に応力を受けるように配置する形成法で
ある。

【００２１】そして、このような引張り強さの高いガラ
ス繊維を主応力の方向に配向させる方法として、回転し
ているマンドレルに計算により決められた巻き角度で一
定の張力を加えながら巻き付ける。この際、巻かれた状
態で固定するために、フィラメントに樹脂を含侵させて
からマンドレルに巻き付け、これに樹脂含侵フィラメン
トを硬化させて成形が完成される。ここで、図３に示さ
れるようにフィラメントの巻き付け角度αは、２５°〜
３０°が好ましい。

【００２２】このように構成されたロックボルト構成体
１は、図２に示されるように、例えばトンネル工事を行
う際に掘削穴Ｈの壁面の補強等のために岩盤Ｒ等をビッ
ト４により掘削しながら内部に侵入し、棒状体２を次々
接続しながら延設させて内部に深く挿入されるようにな
っている。

【００２３】そして、前記棒状体２は、該棒状体２の両
端外周に図示しない接着剤を介して固着すべく外周に螺
旋状の突条６を形成した短尺円筒状の金属製螺管３ａ、
３ｂと、該螺管３ａ、３ｂの外周に螺合させて各棒状体
２を順次接続する円筒管５とから構成されている。

【００２４】更に詳しくは、前記各螺管３ａ、３ｂは、
内面が平滑であって長手方向に２分割されており、分割
部Ｓが溶接等により接合される際に分割螺管３ａ１、３
ａ２、３ｂ１、３ｂ２の一端内部にそれぞれ棒状体２の
接続端部が接着剤を介して固着され、合体されて円筒状
に形成された螺管３ａ、３ｂの他端に貫通穴６付きキャ
ップ７がそれぞれ固着されて成る。

【００２５】次に、第１実施形態としてのロックボルト
構成体の螺管の接続手順につき説明する。図４の（ａ）
〜（ｃ）は螺管の接続手順を示す工程図である。ここで
は、棒状体片側の螺管の接続手順について説明する。

【００２６】先ず、図４の（ａ）に示されるように、Ｆ
ＲＰから成る円筒状棒状体２の端部外周には、接合され
る範囲にわたって接着剤Ｂが塗布される。この場合、使
用される接着剤はエポキシ系接着剤またはアクリル系接
着剤が使用される。ここで、接着剤Ｂが塗布される層の
厚みは０．０５〜０．５ｍｍの範囲でも可能であるが、
０．１〜０．２ｍｍが好適である。

【００２７】このような強力な接着剤が使用されるの
で、例えばＦＲＰと金属との接合の際に、螺管に棒状体
を嵌合させた状態で、その外部からピン等を貫通させて
接続させるような方法を採らずに確実に固着することが
できる。

【００２８】次に図４の（ｂ）に示すように、各分割螺
管３ａ１、３ａ２の一端内部に棒状体２の接着剤Ｂが塗
布された部位を内装した状態で前記分割螺管３ａ１、３
ａ２を合体し、分割部Ｓを長手方向に溶接して円筒状に
一体形成されると、外周には連続するねじ山が形成され
る。

【００２９】次に図４の（ｃ）に示すように、棒状体２
の一端が接続されて一体化された螺管３ａの他端には貫
通穴６付きキャップ７が溶接により固着される。

【００３０】このようにして螺管３ａ、３ｂの両端には
螺管３ａ、３ｂが固着されると、最初の棒状体２の一方
の螺管３ａにはビット４が螺着され、他方の螺管３ｂに
は別の棒状体２一端の螺管３ａが円筒管５を介して接続
される。以下同様にして他端側の螺管３ｂにも更に別の
棒状体２が円筒管５を介して順次接続され、所望の長さ
に延設されたところでロックボルト構成体が完成する。

【００３１】このようにすることにより、棒状体２が長
尺な棒状のＦＲＰから構成されているので、掘削作業時
には掘削機Ｍ２の掘削爪によって容易に切断することが
でき、また接続部が金属製螺管３ａ、３ｂで構成される
ので、地盤Ｒ内に進行時にはこの接続部の強度を保障す
ることができる。

【００３２】また、棒状体２と螺管３ａ、３ｂは、外周
面に連続するねじ山が形成されると同時に接触面が平行
で平坦な面で形成されているので、接着剤Ｂによる接着
性が向上する。

【００３３】そして、螺管３ａ、３ｂが長手方向に２分
割されているので、棒状体２との接合作業が単純化さ
れ、分割螺管３ａ１、３ａ２を棒状体２の両端部周囲に
密着接合させて合体させた際、外周に連続するねじ山が
形成され、分割部の溶接により剛性の高い接合部を構成
することができる。

【００３４】次に、第２実施形態としてのロックボルト
構成体につき説明する。図５の（ａ）〜（ｄ）は第２実
施形態としてのロックボルト構成体の螺管の接続手順を
示す工程図である。尚、前述した構成部分と同一構成部
分については、同一符号を付し重複する説明を省略す
る。

【００３５】このロックボルト構成体１０は、第１実施
形態とは棒状体２の両端に固着される螺管１３ａ、１３
ｂの構成のみが異なるものである。

【００３６】本実施形態における螺管は図５（ｄ）の接
続完成図に示されるように構成されている。すなわち、
この螺管１３ａは、内面が平滑であって長手方向に２分
割され、分割螺管１３ａ１、１３ａ２の一端内周に棒状
体２の接続端部が接着剤Ｂを介して固着され、固着によ
って分割螺管１３ａ１、１３ａ２と共に円筒状に一体化
され、外周面には連続するねじ山が形成される。

【００３７】そして、螺管１３ａの一端外周のねじ山に
は、雌ねじ９を螺設した円筒体８が接着剤Ｂを介して固
着され、合体螺管１３ａの他端には貫通穴６付きキャッ
プ７が固着される。

【００３８】次に、第２実施形態としてのロックボルト
構成体の螺管の接続手順につき説明する。図５の（ａ）
〜（ｄ）は螺管の接続手順を示す工程図である。ここで
は、棒状体片側の螺管の接続手順について説明する。

【００３９】先ず、図５の（ａ）に示されるように、Ｆ
ＲＰから成る円筒状棒状体２の端部外周には、接合され
る範囲にわたって前述した実施形態のものと同一種類の
接着剤Ｂが塗布される。

【００４０】次に、次に図５の（ｂ）に示すように、各
分割螺管１３ａ１、１３ａ２の一端内周に棒状体２の接
着剤Ｂが塗布された部位を内装した状態で前記分割螺管
１３ａ１、１３ａ２を合体して円筒状に一体形成され、
外周面には連続するねじ山がが形成される。

【００４１】図５の（ｃ）では、棒状体２の一端が接続
されて一体化された螺管１３ａの他端に貫通穴６付きキ
ャップ７が溶接Ｗにより固着されると、螺管１３ａの棒
状体２が固着されている側の一端外周に接着剤Ｂが接合
範囲に塗布される。

【００４２】そこで、図５の（ｄ）に示されるように、
螺管１３ａ、１３ｂが固着される前に予め棒状体２に挿
入されている一方の円筒体８を接着剤Ｂが塗布された螺
管１３ａの一端に螺合させて固着する。

【００４３】このようにすることにより、分割螺管３ａ
１、３ａ２の合体によって一体化される螺管３ａ、３ｂ
の一端内部に棒状体２を固着した上で、螺管３ａ、３ｂ
の一端外周に、雌ねじを螺設した円筒体８が接着剤Ｂを
介して固着されるので、分割螺管３ａ１、３ａ２の分割
部Ｓを溶接せずに螺管３ａ、３ｂの剛性を一段と高める
ことができる。また、螺管３ａ、３ｂは。、棒状体２が
接合される側と反対側の端部にキャップ７が溶接される
ので、螺管３ａ、３ｂの剛性を更に高めることができ
る。

【００４４】次に、第３実施形態としてのロックボルト
構成体につき説明する。図６の（ａ）、（ｂ）は第３実
施形態としてのロックボルト構成体の螺管の接続手順を
示す工程図である。尚、前述した構成部分と同一構成部
分については、同一符号を付し重複する説明を省略す
る。

【００４５】このロックボルト構成体は、前記実施形態
とは棒状体の両端に固着される螺管の構成のみが異なる
ものである。

【００４６】本実施形態における螺管は図５（ａ）の接
続完成図に示されるように構成されている。すなわち、
この螺管１４ｂは、円筒状に形成されて外周には螺旋状
の凸条が形成されており、内部には一端が大径Ｄ１、他
端が小径Ｄ２となるテーパ部Ｔが形成される。

【００４７】一方、棒状体１２の両端には先端がこの棒
状体１２の直径ｄ１より小径ｄ２となるよう前記螺管１
４ｂのテーパ部Ｔに合致するテーパ部ｄ２が形成さる。

【００４８】上記のように構成された螺管１４ａ及び１
４ｂは、螺管１４ａ及び１４ｂ内のテーパ部Ｔに接着剤
Ｂを塗布した上で棒状体１２両端のテーパ部ｔに挿嵌固
着される。

【００４９】このようにすることにより、螺管１４ａ及
び１４ｂと棒状体１２が接着剤Ｂを介してテーパ部Ｔ、
ｔどうしが挿嵌されて固着されるので、より確実に接合
することができ、接合部の強度が保障される。

【００５０】このようにして構成されたロックボルト構
成体１によれば、例えば図７の（ａ）、（ｂ）に示され
るようにトンネル等の掘削穴Ｈを掘削するに際し、崩れ
易い岩質の断面を上下に分割して掘削する場合に掘削正
面１５の上部側に本発明のロックボルト構成体１が設置
される。

【００５１】この場合、穿孔機Ｍ１でこのロックボルト
構成体１を所定本数掘削正面１５にビット４により岩盤
を穿孔しながら軸方向に侵入しつつ、順次、次の棒状体
２を接続しながら内部に挿入されると、図７の（ｂ）に
示ように掘削正面１５が掘削機Ｍ２により掘削される。

【００５２】この際、掘削の進行に従って接続部以外の
長尺な棒状体は、掘削機Ｍ２の掘削爪により切断される
ので容易に岩盤を掘削することができる。

【００５３】以上、本発明の実施例を図面により説明し
てきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更
や追加があっても本発明に含まれる。

【００５４】

【発明の効果】本発明は次の効果を奏する。

【００５５】（ａ）請求項１の発明によれば、棒状体が
長尺な棒状の繊維強化樹脂から構成されているので、掘
削作業時には掘削機の掘削爪によって容易に切断するこ
とができ、また接続部が金属製螺管で構成されるので、
地盤内に進行時にはこの接続部の強度を保障することが
できる。

【００５６】（ｂ）請求項２の発明によれば、外周面に
連続するねじ山が形成されると同時に接触面が平行で平
坦な面に形成されているので、螺管と棒状体との接着性
が向上する。

【００５７】（ｃ）請求項３の発明によれば、螺管が長
手方向に２分割されているので、棒状体との接合作業が
単純化され、分割螺管を棒状体の両端部周囲に密着接合
させて合体させた際、外周に連続するねじ山が形成さ
れ、分割部の溶接により剛性の高い接合部を構成するこ
とができる。

【００５８】（ｄ）請求項４の発明によれば、分割螺管
の合体によって一体化される螺管の一端内部に棒状体を
固着した上で前記螺管の一端外周に、雌ねじを螺設した
円筒体が接着剤を介して固着されるので、分割螺管の分
割部を溶接せずに螺管の剛性を一段と高めることができ
る。

【００５９】（ｅ）請求項５の発明によれば、螺管と棒
状体のテーパ部どうしが接着剤を介して嵌合して接合さ
れるので、接合部の強度が保障される。

【００６０】（ｆ）請求項６の発明によれば、棒状体が
接合される側と反対側の端部にキャップが溶接されるの
で、螺管の剛性を更に高めることができる。

【００６１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示すロックボルト構成
体の全体図である。

【図２】トンネル工事にロックボルト構成体が使用され
た状態を示す説明図である。

【図３】ロックボルト構成体の接続部詳細を示す部分拡
大断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は螺管の接続手順を示す工程図
である。

【図５】（ａ）〜（ｄ）は第２実施形態としてのロック
ボルト構成体の螺管の接続手順を示す工程図である。

【図６】（ａ）、（ｂ）は第３実施形態としてのロック
ボルト構成体の螺管の接続手順を示す工程図である。

【図７】本発明のロックボルト構成体を使用してトンネ
ルを掘削する説明図である。

【符号の説明】

１ロックボルト構成体２棒状体３ａ、３ｂ螺管３ａ１、３ａ２分割螺管３ｂ１、３ｂ２分割螺管４ビット５円筒管６貫通穴７キャップ８円筒体９雌ねじ１０ロックボルト構成体１２棒状体１３ａ、１３ｂ螺管１３ａ１、１３ａ２分割螺管１４ａ、１４ｂ螺管１５掘削正面Ｂ接着剤Ｈ掘削穴Ｍ１穿孔機Ｍ２掘削機Ｒ岩盤Ｗ溶接部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者巖主廣東京都品川区二葉４−１−20（ＭＣ中延ビル）日東鐵工株式会社内 (72)発明者古賀一哉東京都品川区二葉４−１−20（ＭＣ中延ビル）日東鐵工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端に掘削刃が固着された棒状体の後端
に他の棒状体を順次連接して構成されるロックボルト構
成体であって、前記ロックボルト構成体は、長尺な棒状の繊維強化樹脂
から成る棒状体と、外周にネジ山が形成され前記棒状体
の両端外周に固着された短尺円筒状の金属性螺管と、該
螺管の外周に螺合されて前記各棒状体を順次接続すべく
内周にネジ山を形成した円筒管とで構成されることを特
徴とするロックボルト構成体。
【請求項２】前記棒状体は、両端外周が平行で平坦な
面に形成され、該棒状体の両端外周に、内周が平行で平
坦な面に形成され且つ外周にねじ山を形成した螺管が接
着剤を介して接続されて成る請求項１に記載のロックボ
ルト構成体。
【請求項３】前記螺管は、少なくとも長手方向に２分
割され、前記棒状体の両端部周囲に接着剤を介して前記
分割螺管を密着接合させて合体させることにより外周に
連続するねじ山が形成され、分割螺管の分割部が溶接に
より固着されて成る請求項１に記載のロックボルト構成
体。
【請求項４】前記螺管は、少なくとも長手方向に２分
割され、前記棒状体の両端部周囲に接着剤を介して前記
分割螺管を密着接合させて合体させることにより外周に
連続するねじ山が形成され、前記分割螺管の一端には内
部に雌ねじが形成された円筒体を接着剤を介して固着し
て成る請求項１に記載のロックボルト構成体。
【請求項５】前記螺管は、外周が平行な円筒であって
内周面の一端がテーパ状に形成され、該テーパ部内に前
記棒状体の一端を先細形成したテーパ部を挿嵌し接着剤
を介して固着して成る請求項１に記載のロックボルト構
成体。
【請求項６】前記螺管は、前記棒状体が接合される側
と反対側の端部にキャップを溶接により固着して成る請
求項１〜５の何れかに記載のロックボルト構成体。