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WO2005047648A1 - 鋼管製ロックボルト - Google Patents

鋼管製ロックボルト Download PDF

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WO2005047648A1
WO2005047648A1 PCT/JP2004/011200 JP2004011200W WO2005047648A1 WO 2005047648 A1 WO2005047648 A1 WO 2005047648A1 JP 2004011200 W JP2004011200 W JP 2004011200W WO 2005047648 A1 WO2005047648 A1 WO 2005047648A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
diameter
washer
steel pipe
rock
pressurized fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2004/011200
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tatsurou Iwasaki
Masahiro Nakata
Hiromichi Shiroma
Tetsuo Itou
Kenji Ooshima
Hiroyuki Tanase
Takefumi Nakako
Takeyuki Yoshida
Toshiharu Kittaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NAGOYA ROAD ENGINEER CO Ltd
NISSHIN-KOKAN Co Ltd
Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Nippon Steel Nisshin Pipe Co Ltd
Original Assignee
NAGOYA ROAD ENGINEER CO Ltd
NISSHIN-KOKAN Co Ltd
Nisshin Steel Co Ltd
Nisshin Kokan Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NAGOYA ROAD ENGINEER CO Ltd, NISSHIN-KOKAN Co Ltd, Nisshin Steel Co Ltd, Nisshin Kokan Co Ltd filed Critical NAGOYA ROAD ENGINEER CO Ltd
Priority to CA2564941A priority Critical patent/CA2564941C/en
Priority to PL04771227T priority patent/PL1693550T3/pl
Priority to ES04771227.8T priority patent/ES2646558T3/es
Priority to EP04771227.8A priority patent/EP1693550B1/en
Priority to US10/579,318 priority patent/US7927043B2/en
Publication of WO2005047648A1 publication Critical patent/WO2005047648A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E21D21/004—Bolts held in the borehole by friction all along their length, without additional fixing means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0006—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by the bolt material
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
    • E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
    • E21D21/0073—Anchoring-bolts having an inflatable sleeve, e.g. hollow sleeve expanded by a fluid

Definitions

  • the present invention relates to a steel pipe mouthpiece that is inserted into a hole provided in a rock or ground to expand the rock and reinforce the rock or ground.
  • an inflatable steel pipe mouth port that expands after being driven into the rock or ground is used instead of the conventional rod-shaped mouth port. It has become.
  • the steel pipe lock port has, for example, a concave portion for expansion in the longitudinal direction, and has a closed end (Japanese Patent Publication No. 2-5238).
  • a steel pipe rock port is inserted into a hole formed in rock or ground with a pressurized fluid press-fit sleeve covered on the rear end, and pressurized fluid is injected from the pressurized fluid press-fit hole formed in the side of the sleeve.
  • the steel pipe is press-fitted, expanded and brought into close contact with the inner wall of the hole, where it is consolidated on the rock or ground.
  • a lock tube made of steel pipe with a seal head for pressurization and expansion has a sleeve 2 for pressurized fluid press-fitting over the lock port body 1 (Fig. 1).
  • An injection hole 3 for injecting the pressurized fluid is inserted into the side surface of the sleeve 2 and a seal head for pressurization and expansion is fitted, and both sides of the injection hole 3 are formed in a cylindrical portion 4 sealed with packing. Has become.
  • Rockport ⁇ holes are drilled from above the shotcrete layer, and rock rock is reinforced by pressurization and expansion of Rockport. After that, a waterproof sheet 7 is put on the sprayed concrete layer, and a concrete cover 8 is cast.
  • the waterproof sheet 7 is likely to be damaged by the protruding sleeve 2, or the cover concrete 8 tends to be thin at the protrusion of the sleeve.
  • Covering the protruding part of the sleeve 2 with the cap and covering it with the waterproof sheet 7 prevents the waterproof sheet 7 from being damaged, but mounting the cap not only takes time and effort, but also makes the covering 8 thinner. . If the covering 8 becomes thinner, a reduction in strength is inevitable. Further, if the cover concrete 8 is displaced from the sprayed concrete layer due to thermal expansion and contraction of the cover concrete 8, cracks 9 are likely to be generated in the cover concrete 8 near the projecting end of the sleeve 2. Disclosure of the invention
  • the present invention provides a sleeve formed from a sprayed concrete layer by adopting a steel pipe mouthpiece having a structure in which a part of a pressurized fluid press-fitting sleeve is inserted into a rockport hole provided in rock or ground.
  • the purpose of this project is to reduce the height of the protrusion, suppress thickness fluctuations and cracks in the covering, and improve the reliability of reinforcement work with simple construction.
  • the steel pipe lock port of the present invention has a cylindrical large-diameter protrusion having an outer diameter larger than the diameter of the washer, a pressurized fluid injection hole formed therein, and a seat having an outer diameter smaller than the diameter of the washer.
  • a pressurized fluid press-fit sleeve having a gold holding portion is mounted on the pressurized fluid press-in side end of the lock port body.
  • a pressurized fluid injection hole (preferably, a pressurized fluid injection hole having a hole diameter smaller than the groove width) can be formed in the groove.
  • the use of galvanized steel pipe as the material of the mouth port provides corrosion resistance and eliminates the need to use a thick steel pipe in consideration of corrosion loss.
  • Zinc plating, zinc-aluminum Metal alloy plating, zinc-aluminum-magnesium alloy plating, etc. can be applied.
  • Examples of zinc-aluminum alloy plating include Zn-5% A1, Zn-55% A1, and the like.
  • Zn-Al-Mg alloy containing Mg: 0.05 to: 10% by mass and A1: 4 to 22% by mass the corrosion resistance is remarkably improved, and the durability of Rockport is improved. I do. Brief Description of Drawings
  • Fig. 1 illustrates a state in which rock port is inserted into a hole drilled in the rock.
  • Fig. 2 illustrates a state in which rock port is pressurized and expanded, and then covered with concrete.
  • Fig. 3A is a cross-section of Rockport before pressurization and expansion
  • Fig. 3B is a cross-section of Rockport before pressurization and expansion.
  • FIG. 4 is a side sectional view of a steel pipe mouthpiece according to the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing an example of a seal head for pressurization and expansion.
  • the present inventors have studied a method of shortening a portion protruding outward from the surface of a sprayed concrete layer when rockport is driven into a rock.
  • the simplest method is to shorten the sleeve for pressurized fluid press-fitting.However, if the sleeve is placed on both ends of a lockport base tube with an irregular cross section and the lockport is fixed by welding, and the sleeve is simply shortened, Expansion Expanding Deformation occurs near the weld of the deformed pipe during expansion, making it difficult to withstand the expansion pressure and easily damaged.
  • the rock port shown in FIG. 3A when expanded as shown in FIG. 3B, a tensile stress is applied to the tip a of the concave portion, and it becomes easy to break near the tip welded portion b.
  • the sleeve Depending on the material of the deformed pipe itself and the strength of the weld, the sleeve must have a certain length to suppress the deformation of the welded section of the deformed pipe at the time of pressurization and expansion. Shortening is not advisable from the viewpoint of securing strength.
  • the sleeve has a double structure of a large diameter portion and a small diameter portion, the small diameter portion is disposed inside the washer, and only the large diameter portion is projected to the outer surface of the sprayed concrete layer.
  • the pressurized fluid press-fit sleeve 10 is composed of a cylindrical large-diameter protrusion 11 and a small-diameter washer holding portion 12, and the outer diameter of the washer holding portion 12 is It is smaller than the hole diameter. It is desirable that the large diameter protruding portion 11 and the washer holding portion 12 have the same inner diameter.
  • the large-diameter projecting portion 11 is preferably shorter in order to suppress the projecting height from the sprayed concrete layer, but is pressurized.'Pressing the Rockport body 1 by installing the expansion seal head 20 (Fig. 5) ' The minimum length is regulated by the expansion.
  • the end surface of the large-diameter projecting portion 11 is preferably chamfered to prevent the waterproof sheet 7 (FIG. 2) from being damaged during construction. Prevention of breakage of the waterproof sheet by chamfering the end face means that the protective cap for the sleeve 10 can be omitted, which is also advantageous for shortening the process and reducing the cost.
  • the washer holding portion 12 is effective for securing the strength as long as it is long, but does not contribute to the strength improvement if it is too long. If it is too short, it will not be able to withstand the inflation pressure, and the risk of breakage and water leakage near the weld will increase. Therefore, it is preferable that the length of the washer holding portion 12 be about (1/3 to: l) XL in relation to the length L of the large diameter projecting portion 11.
  • the large-diameter projecting portion 11 and the washer holding portion 12 are formed by cutting out a small-diameter portion from a pipe having an outer diameter equal to the diameter of the large-diameter projecting portion 11 and an inner diameter equal to the outer diameter of the end of the lock port body 1.
  • a method of separately cutting out the large-diameter projecting portion 11 and the small-diameter washer holding portion 12 from two types of pipes having the same inner diameter and different wall thicknesses can be adopted.
  • a groove 13 is formed in the circumferential direction of the large-diameter protrusion 11, and an injection hole 14 is formed in a part of the groove 13. It is preferable that the diameter of the injection hole 14 be smaller than the width of the groove 13 so that paris generated when the injection hole 1 is formed does not protrude from the groove 13 to the peripheral surface of the large-diameter protrusion 11.
  • the washer holding portion 12 penetrates through the opening of the washer 6, and the washer 6 is held at a step between the large-diameter projecting portion 11 and the washer holding portion 12. . Therefore, the washer holding part 12 can be buried in the shotcrete layer of the bedrock, the washer 6 sits on the edge of the hole, and only the washer 6 and the large-diameter protrusion 11 protrude outward from the surface of the shotcrete layer. become.
  • Rockport which is buried in rock or ground, is acidified according to the amount of water, water quality, ventilation volume, etc. Exposure to various environments from alkaline to alkaline. In consideration of such an environment, when a plated steel pipe provided with a plating layer on the inner and outer surfaces is used as a rockport material, the corrosion resistance of rock rock and ground is improved, and a rockport with excellent durability can be obtained.
  • the plated steel pipe can be manufactured by either pre-plating or post plating, but a pre-plated steel pipe made from a plated steel sheet is preferable in terms of productivity.
  • Plating includes Zn-based plating, Zn-Al-based alloy plating, Zn-Al-Mg-based alloy plating, and the like.
  • Zn-based plating 0.:! It is preferable to use a plating bath to which about 1% by mass of A1 is added and which suppresses the growth of the Fe-Zn alloy layer and improves workability.
  • Zn-Al-based alloy plating there are Zn-5% A1 and Zn-55% A1, etc., which exhibit corrosion resistance twice to four times that of a Zn-based plating layer of the same thickness.
  • a Zn-Al-Mg alloy coating layer as a coating layer because of its excellent corrosion resistance. If a hard Zn-Al-Mg alloy coating layer is formed, the rock port that has been transported or inserted into hard ground expands. When expanding the pipe, the occurrence of flaws due to contact with the bedrock and flying objects such as stones is suppressed. (4) Since the number of scratches at the starting point of generation is reduced, the durability and reliability of Rockport in a corrosive environment are improved in combination with the high corrosion resistance of the Zn-Al-Mg alloy plating layer.
  • Zn-Al-Mg alloy plating layer provides high corrosion resistance and is a hard plating layer, it can be made as thin as 3 to 30 ⁇ as compared with the Al-Zn plating layer.
  • Zn-Al-Mg alloy Me with layers, Mg: 0.05 to 10 mass%, A1: 4-22 include mass%, optionally, Ti: 0.001-0.1 mass 0 I B: 0.0005 to .045 Weight 0 / . , Rare earth elements, at least one easily oxidizable element such as Y, Zr, Si, etc .: 0.005 to 2.0% by mass.
  • Mg forms a Zn-based corrosion product containing Mg on the outermost layer of the plating layer, and together with A1 in the plating layer, reduces the corrosion rate of the plating layer in a soil environment. Some of the corrosion products flow into the weld bead and the cut end face when manufacturing pre-plated steel pipes, and the corrosion of the bead and the cut end is suppressed. Additionally, if you repair sprayed bead portion, M g containing Zn-based corrosion products observed flow into during corrosion products on the sprayed layer or sprayed layer protects the base steel of the base. Mg is also an effective component for forming a Zn-Mg intermetallic compound in the plating layer to harden the plating layer.
  • the Mg content is adjusted within the range of 0.05 to 10% by mass (preferably, 1 to 4% by mass). While Zn and Mg in the plating layer form Mg-containing Zn-based corrosion products, A1 forms Zn-Al-based corrosion products with extremely strong adhesion and contributes to the improvement of corrosion resistance.
  • ZnZAl / Zn 2 Mg ternary eutectic appears in the solidification structure of the plating layer.
  • Zn / Al / Zn 2 M g ternary eutectic structure the tissue than ZnZZn 2 Mg binary eutectic tissue Ri fine der, enhancing corrosion resistance, it is effective to harden the plating layer.
  • the upper limit of the A1 content is 22 mass. /.
  • Ti, and B are optional components, generation of ZniiMg 2 phases detrimental to surface appearance can be suppressed, Zn-Mg intermetallic compounds crystallized in the plating layer is only substantially Zn 2 Mg. Specifically, when Ti: 0.001% by mass or more (preferably 0.002% by mass or more), generation of the ZniiMg2 phase is effectively suppressed. However, if an excessive amount of Ti exceeding 0.1% by mass is contained, Ti-Al-based precipitates grow in the plating layer, and the plating layer becomes uneven, and the appearance is impaired.
  • the suppression of formation of the ZniiMg two phase can also be achieved by containing 0.0005% by mass or more (preferably 0.001% by mass or more) of B. However, if B is contained in excess of 0.045 mass%, Ti-B-based and A1-B-based precipitates will grow in the plating layer, and the plating layer will have bumps and impair the appearance. become.
  • the surface gloss deterioration phenomenon is a phenomenon in which the plating layer surface changes with time from a beautiful metallic luster immediately after production to gray, which degrades the appearance of Rockport and lowers its commercial value.
  • the surface gloss deterioration phenomenon can be suppressed.
  • the upper limit of the amount of rare earth elements, Y, Zr, Si, etc. is set to 2.0% by mass.
  • the Fe-Al-based intermetallic compound In the Zn-Al-Mg alloy coating layer, the higher the A1 content, the more the coating layer Then, the Fe-Al-based intermetallic compound is easily formed locally.
  • the Fe-Al intermetallic compound induces peeling of the plating layer during the forming process of the plated steel sheet and the plated steel pipe.
  • the generation of Fe-Al-based intermetallic compounds that are harmful to workability can be suppressed by including a trace amount of Si in the plating layer.
  • a pressurizing / expansion seal head 20 in which a guide ring 22 is screwed into a receiving bracket 21. ( Figure 5) is used.
  • the receiving member 21 has an opening 23 into which the large-diameter projecting portion 11 is inserted, and a mounting concave portion 24 is formed.
  • Annular seal packings 26 and 27 are fitted into the mounting recess 24 with the adapter ring 25 interposed therebetween, and the adapter ring 25 is positioned at a position facing the pressurized fluid supply port 28.
  • the guide ring 22 is screwed into the receiving fitting 21 from the mounting recess side with the O-ring 28 interposed between the guide ring 22 and the receiving fitting 21. Since the large-diameter projection 11 is inserted into one end opening 23 of the receiving bracket 21 and the guide ring 22 is screwed into the other end, the gap between the end of the seal head and the annular seal packings 26, 27, etc. is short and large.
  • the short sleeve 10 can be fitted with the radial protrusion 11.
  • a rock port insertion hole is drilled in the sprayed concrete layer provided at the reinforcing point such as the bedrock, and the rock port body 1 passed through the washer 6 is inserted into the insertion hole.
  • the washer 6 sits on the edge of the insertion hole, and the washer holding portion 12 extends from the opening of the washer 6 to the back side of the insertion hole. Since the step between the washer holding portion 12 and the large-diameter projecting portion 11 comes into contact with the washer 6, the posture of the sleeve 10 attached to the lock port body 1 is stabilized.
  • the groove 13 is formed by fitting the opening 23 of the pressurizing and expanding seal head 20 into the large-diameter protrusion 11 protruding from the shotcrete layer and press-fitting the annular seal packings 26 and 27.
  • a sealed space is defined by the adapter ring 25 and the outer peripheral surface of the large-diameter projecting portion 11.
  • a pressurized fluid supply port 28 is opened in the sealed space, and the sealed space communicates with the inside of the lock port via the injection hole 14. Therefore, when a pressurized fluid is sent from the supply port 28, the deformed pipe constituting the rock port body 1 expands by the fluid pressure and is fixed to the bedrock. The degree of anchorage of the steel pipe mouthpiece fixed to the bedrock is confirmed by a pull-out resistance test.
  • the groove 13 is used for mounting the collet chuck of the pull-out resistance tester, so that the steel pipe lock port is securely held and the pull-out resistance can be measured with high accuracy.
  • the pull-out resistance tester for example, the device proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 2003-308822 can be used.
  • the cylindrical large-diameter protrusion 11 and the small-diameter washer holding part 12 constitute the pressurized fluid press-fit sleeve 10, and the rock port provided on the rock ⁇ Because the washer holding portion 12 is inserted into the inlet hole, the height of the large-diameter projecting portion 11 protruding from the surface of the spray concrete layer is significantly reduced. Therefore, the thickness fluctuation of the covering concrete 8 in the vicinity of the sleeve protrusion is suppressed, and the crack 9 of the covering concrete 8 and the damage of the waterproof sheet 7 due to the protrusion of the sleeve are prevented, and the reliability of the reinforcing work is improved. .

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Abstract

ロックボルト本体1に装着される加圧流体圧入用スリーブ10を円筒状の大径突出部11及び小径の座金保持部12で構成し、座金保持部12の外径を座金6の穴怪よりも小さくしている。大径突出部11及び座金保持部12は、内径を等しくすることが望ましい。ロックボルト本体1が岩盤又は地盤に埋設された状態では、座金6がロックボルト挿入孔の縁に着座し、座金保持部12がロックボルト挿入孔内に延びる。そのため、岩盤又は地盤に設けた吹付けコンクリート層から突出する部材は座金6,大径突出部11だけであり、突出高さが抑えられるため、覆工コンクリートの打設が容易となり、信頼性の高い補強工事が可能になる。

Description

明 細 書
鋼管製ロックポルト 技術分野
本発明は、 岩盤や地盤に設けた孔内に挿入して膨張させ、 岩盤や地盤を補強す る鋼管製口ックポルトに関する。 背景技術
湧水や崩落の危険性のある岩盤や地盤を早期に安定化させるため、 岩盤や地盤 に打ち込んだ後で膨張させる膨張型の鋼管製口ックポルトが従来の棒状口ックポ ルトに代えて使用されるようになってきた。
鋼管製ロックポルトは、 たとえば長手方向に膨張用凹部を有し、 先端部が閉じ られている （特公平 2-5238号公報)。 鋼管製ロックポルトは、 加圧流体圧入用 スリーブを後端に被せた状態で岩盤や地盤に穿設した揷入孔に挿し込み、 スリー ブ側面に穿った加圧流体圧入孔から加圧流体を圧入し、 鋼管を膨張させて穴内壁 に密着させることにより岩盤や地盤に固結される。 加圧流体圧入用スリ一ブに加 圧'膨張用シールへッドを嵌着した鋼管製ロックポルトも知られている （特開 2003-206698号公報， 特開 2004-019181号公報）。
加圧'膨張用シールへッドを備えた鋼管製ロックポルトは、 ロックポルト本体 1に加圧流体圧入用スリーブ 2を被せている （図 1 )。 加圧'膨張用シールへッド が嵌着され加圧流体を注入するための注入孔 3がスリーブ 2の側面に穿設され、 注入?し 3 の両側がパッキンでシールする円筒状部 4になっている。 円筒状部 4 の基端側に大径のフレア部 5 を形成することにより、 座金 6 に対する接触面積 を大きくしている。 加圧流体圧入用スリーブ 2は、 円筒状部 4, フレア部 5を設 けることから長さの低減に制約が加わる。 そのため、 ロックポルト揷入孔にロッ クポルト本体 1を揷入した際、 座金 6からスリーブ 2が従来の棒鋼タイプの口 ックポルトよりも長く突出する。
トンネル等の施工現場では、 図 2に示すように、 吹付けコンクリート層の上か らロックポルト揷入孔を穿設し、 ロックポルトの加圧 ·膨張により岩盤を補強し た後、 吹付けコンクリ一ト層に防水シ一ト 7 を被せて覆ェコンクリート 8 を打 設している。
覆ェコンクリート 8を打設する際、 突出したスリ一ブ 2で防水シ一ト 7が破 損したり、 或いはスリーブ突出部で覆ェコンクリート 8が薄くなりやすい。 ス リーブ 2の突出部にキャップを被せた後に防水シート 7で覆うことにより防水 シート 7 の破損が防止されるが、 キャップの装着は手間， 時間がかかるだけで なく覆ェコンクリート 8 を一層薄くする。 覆ェコンクリート 8が薄くなると、 強度低下が避けられない。 更に、 覆ェコンクリ一ト 8の熱膨張'収縮等により覆 ェコンクリート 8が吹付けコンクリート層から位置ズレすると、 スリーブ 2の 先端突出部近傍で覆ェコンクリート 8にひび割れ 9が生じやすくなる。 発明の開示
本発明は、 岩盤又は地盤に設けたロックポルト揷入孔に加圧流体圧入用スリ一 ブの一部が挿し込まれる構造の鋼管製口ックポルトを採用することにより、 吹付 けコンクリート層からのスリーブ突出高さを小さくし、 覆ェコンクリートの厚み 変動やひび割れを抑え、 簡単な施工で補強工事の信頼性を高めることを目的とす る。
本発明の鋼管製ロックポルトは、 座金の穴径より大きな外径をもち、 加圧流体 注入孔が穿設された円筒状の大径突出部と、 座金の穴径より小さな外径をもつ座 金保持部を備えた加圧流体圧入用スリ一ブがロックポルト本体の加圧流体圧入側 端部に装着されている。 補強個所の岩盤又は地盤に設けたロックポルト揷入孔に 口ックポルト本体を揷し込んだ状態では、 口ックポルト揷入孔の縁に座金が着座 し、 座金を貫通して座金保持部がロックポルト揷入孔内に延び、 吹付けコンクリ 一ト層から突出する部材は座金， 大径突出部だけになる。
大径突出部の周面には、 円周方向に延びる溝を形成することが好ましい。 溝に は、 加圧流体注入孔 （好ましくは、 溝幅よりも孔径が小さな加圧流体注入孔） を 穿孔することができる。
口ックポルトの素材にめっき鋼管を使用すると耐食性が付与され、 腐食減量を 考慮した厚肉の鋼管を使用する必要がなくなる。 亜鉛めつき， 亜鉛-アルミニゥ ム合金めつき， 亜鉛-アルミニウム-マグネシウム合金めつき等を適用できる。 亜鉛-アルミニウム合金めつきには、 Zn-5%A1, Zn-55%A1等がある。 なかで も、 Mg： 0.05〜： 10質量％， A1： 4〜22質量％を含む Zn-Al-Mg合金めつきを施 すことにより、 耐食性が格段に改善され、 ロックポルトの耐久性が向上する。 図面の簡単な説明
図 1は、 岩盤に穿設した孔にロックポルトを揷入した状態を説明する図 図 2は、 ロックポルトを加圧'膨張させた後、 覆ェコンクリートを打設した状 態を説明する図
図 3 Aは加圧 ·膨張前のロックポルト、 図 3 Bは加圧 ·膨張させたロックポルト の断面図
図 4は、 本発明に従つた鋼管製口ックポルトの側断面図
図 5は、 加圧'膨張用シールヘッドの一例を示す図 発明を実施するための最良の形態
本発明者等は、 ロックポルトを岩盤に打ち込んだ際に、 吹付けコンクリート層 表面から外側に突出する部分を極力短くする方法を検討した。 最も簡便な方法は 加圧流体圧入用スリーブを短くすることであるが、 断面異形のロックポルト素管 の両端にスリーブを被せ、 溶接により固着したロックポルトにあって、 スリーブ を単純に短くすると、 拡管 '膨張時に異形管溶接部近傍に変形が及び、 膨張圧に 耐え切れずに破損しやすくなる。
たとえば、 図 3Aに示すロックポルトを図 3 Bのように膨張させるとき、 凹部 先端 aに引張り応力がかかり、 先端溶接部近傍 bで破断しやすくなる。 異形管 自身の材質や溶接部強度にもよるが、 加圧'膨張時に異形管端溶接部の変形を抑 制するためスリーブにある程度の長さが必要であり、 突出長さを抑えるスリーブ の単純な短尺化は強度確保の観点から得策でない。
そこで、 本発明においては、 スリーブを大径部と小径部との二連構造とし、 小 径部を座金の内側に配設して、 大径部のみを吹付けコンクリート層の外面に突出 させることにより、 突出部を短くできる鋼管製ロックポルトを開発した。 具体的には、 図 4に示すように、 加圧流体圧入用スリーブ 10を円筒状の大径 突出部 11及び小径の座金保持部 12で構成し、 座金保持部 12の外径を座金 6の 穴径よりも小さくしている。 大径突出部 11及び座金保持部 12は、 内径を等し くすることが望ましい。
大径突出部 11は、 吹付けコンクリート層からの突出高さを抑えるため短尺ほ ど好ましいが、 加圧'膨張用シールヘッド 20 (図 5 ) を装着してロックポルト本 体 1 を加圧'膨張させることから最低長さが規制される。 大径突出部 11 の端面 は、 施工時に被せられる防水シート 7 (図 2 ) の破損を防止するため面取りして おくことが好ましい。 防水シートの破損が端面の面取りで防止されることは、 ス リーブ 10に対する保護キャップの装着を省略できることを意味し、 工程短縮， 工費削減にも有利である。
座金保持部 12は、 長いほど強度確保に有効であるが、 長すぎても強度向上に 寄与しない。 短すぎると膨張圧に耐え切れず、 溶接部近傍で破断して漏水する危 険が高くなる。 そのため、 大径突出部 11の長さ Lとの関係で、 座金保持部 12 の長さを (1/3〜： l)XL程度にすることが好ましい。
大径突出部 11, 座金保持部 12は、 外径が大径突出部 11の径と等しく内径が ロックポルト本体 1 の端部外径と等しいパイプから小径部分を切り出す方法で 形成される。 或いは、 内径が等しく肉厚が異なる二種類のパイプから大径突出部 11, 小径の座金保持部 12を別々に切り出す方法も採用できる。
大径突出部 11の円周方向に溝 13が形成され、 溝 13の一部に注入孔 14が穿 設されている。 注入孔 1 を穿設する際に生じるパリが溝 13から大径突出部 11 の周面に突出しないように、 溝 13の幅よりも注入孔 14の孔径を小さくするこ とが好ましい。
大径突出部 11, 座金保持部 12備えた構造により、 座金 6の開口に座金保持部 12を貫通させ、 大径突出部 11と座金保持部 12との間の段差で座金 6が保持さ れる。 したがって、 岩盤の吹付けコンクリート層に座金保持部 12を埋没でき、 座金 6が孔の縁に着座し、 吹付けコンクリート層の表面から外側に突出する部 材が座金 6， 大径突出部 11だけになる。
岩盤や地盤に埋設されるロックポルトは、 水分量， 水質， 通気量等に応じて酸 性からアルカリ性まで種々の環境に曝される。 かかる環境を考慮し、 内外面にめ つき層を設けためっき鋼管をロックポルトの素材に使用すると、 岩盤や地盤中で 'の耐食性が向上し、 耐久性に優れたロックポルトが得られる。 めっき鋼管は、 プ レめっき， ポストめつきの何れでも製造できるが、 めっき鋼板から造管されたプ レめっき鋼管が生産性の面から好ましい。
めっきには、 Zn系めつき， Zn-Al系合金めつき， Zn-Al-Mg系合金めつき等が ある。 Zn系めつきでは、 0.：！〜 0.2質量％程度の A1を添加しためっき浴を用い、 Fe-Zn系合金層の成長を抑制して加工性を改善しためっき層が好ましい。 Zn-Al 系合金めつきでは、 同一厚みの Zn系めつき層に比較して 2〜4倍の耐食性を示 す Zn- 5%A1, Zn-55%A1等がある。 更に耐食性に優れためつき層として Zn-Al- Mg合金めつき層があり、 硬質の Zn-Al-Mg合金めつき層を形成すると、 ロック ポルトの搬送時や固い地盤に挿入したロックポルトを膨張拡管させる際、 岩盤と の接触や石等の飛散物による疵の発生が抑制される。 鲭発生の起点になる疵が少 なくなるため、 Zn-Al-Mg合金めつき層の高耐食性と相俟って腐食環境下におけ るロックポルトの耐久性， 信頼性が向上する。
Zn-Al-Mg合金めつき層は、 高耐食性を付与し、 しかも硬質めつき層であるた め、 Al-Zn系めつき層に比較して 3〜30μιη と薄膜化できる。 Zn-Al-Mg合金め つき層は、 Mg： 0.05〜10質量％， A1： 4-22質量％を含み、 必要に応じて、 Ti： 0.001-0.1質量0ん B： 0.0005〜0.045質量0/。， 希土類元素， Y， Zr, Si等 の易酸化性元素少なくとも一種： 0.005~2.0質量％を含ませることもできる。
Mgは、 めっき層の最表層に Mgを含む Zn系腐食生成物を形成させ、 めっき 層中の A1 と共に土壌環境下においてめつき層の腐食速度を減少させる。 プレめ つき鋼管を製造する際の溶接ピード部ゃ切断端面にも腐食生成物の一部が流れ込 み、 ビード部ゃ切断端面の腐食が抑制される。 更に、 ビード部を補修溶射した場 合、 Mg含有 Zn系腐食生成物が溶射層上又は溶射層上の腐食生成物中に流れ込 み、 下地の鋼素地を保護する。 めっき層中に Zn-Mg系の金属間化合物を形成さ せてめっき層を硬質化する上でも Mgは有効な成分である。 このような効果を発 揮させるため、 Mg含有量を 0.05〜10質量％ (好ましくは、 1~4質量％) の範 囲に調整する。 めっき層中の Zn, Mgが Mg含有 Zn系腐食生成物を形成するのに対し、 A1 は固着性の極めて強い Zn-Al系腐食生成物を形成し、 耐食性の向上に寄与する。
A1含有により ZnZAl/Zn2Mg三元共晶がめつき層の凝固組織に出現する。 Zn /Al/Zn2Mg三元共晶組織は、 ZnZZn2Mg二元共晶組織より組織が微細であ り、 耐食性向上， めっき層の硬質化に有効である。 固着性の強い Zn-Al系腐食 生成物を形成し、 Zn/AlZZn2Mg三元共晶組織を形成させるため、 4質量％以 上の A1含有量が必要である。 しかし、 A1含有量の増加に応じてめつき金属の融 点が上昇し、 プレめっき鋼管の素材 （めっき鋼板） を製造する際にめつき浴を高 温に保持することが必要になり素材の生産性も悪くなるので、 A1含有量の上限 を 22質量。/。とする。
任意成分である Ti, Bを添加すると、 表面外観を害する ZniiMg2相の生成が 抑制され、 めっき層中に晶出する Zn-Mg系金属間化合物が実質的に Zn2Mgの みになる。 具体的には、 Ti : 0.001 質量％以上 （好ましくは、 0.002質量％以 上） で ZniiMg2相の生成を効果的に抑制される。 しかし、 0.1質量％を超える 過剰量の Tiが含まれると、 めっき層中に Ti-Al系析出物が成長し、 めっき層に 凹凸 （ブッ） が生じ、 外観が損なわれる。
ZniiMg2相の生成抑制は、 0.0005質量％以上 （好ましくは、 0.001質量％以 上） の B含有によっても達成される。 しかし、 0.045質量％を超える過剰量の B 含有では、 めっき層中に Ti-B系析出物、 A1-B系析出物が成長し、 めっき層に凹 凸 （ブッ） が生じ、 外観を損ねるようになる。
比較的多量の Al， Mgを含む溶融 Zn-Al-Mg系合金めつき鋼管製のロックポル トでは、 Zn-Al-Mg系合金めつき成分系に特有の表面光沢劣化現象が生じやすい。 表面光沢劣化現象は、 めっき層表面が製造直後の美麗な金属光沢から灰色に経時 変化する現象であり、 ロックポルトの外観を劣化させ商品価値を下げる。 易酸化 性元素である希土類元素， Y， Zr, Siの少なくとも一種を 0.005質量％以上添加 することにより、 表面光沢劣化現象を抑制できる。 しかし、 過剰添加しても増量 に見合った改善効果が得られないので、 希土類元素， Y， Zr, Si等の添加量上限 は 2.0質量％とする。
Zn-Al-Mg合金めつき層は、 A1含有量が多くなるほどめつき層 下地鋼の界面 に Fe-Al系金属間化合物が局部的に生成しやすくなる。 Fe-Al系金属間化合物は、 めっき鋼板やめつき鋼管の成形加工時にめっき層剥離を誘発させる。 加工性に有 害な Fe-Al系金属間化合物の生成は、 微量の Siをめつき層に含ませることによ り抑制できる。
加圧流体圧入用スリーブ 10の大径突出部 11に装着される加圧'膨張用シール へッドとしては、 たとえば、 受け金具 21 にガイドリング 22をねじ込む方式の 加圧'膨張用シールヘッド 20 (図 5 ) が使用される。 受け金具 21は、 大径突出 部 11が揷入される開口 23をもち、 装着凹部 24が形成されている。 装着凹部 24には、 アダプターリング 25を挟んで環状シールパッキン 26, 27が嵌め込ま れ、 アダプターリング 25が加圧流体供給口 28に臨む個所に位置決めされる。 ガイドリング 22は、 受け金具 21との間に 0リング 28を介在させた状態で、 装着凹部側から受け金具 21にねじ込まれる。 受け金具 21の一端開口 23に大径 突出部 11を揷し込み、 他端にガイドリング 22をねじ込む方式のため、 シール へッド先端と環状シールパッキン 26, 27等との間隙が短く、 大径突出部 11が 短いスリーブ 10を嵌着できる。
次いで、 鋼管製口ックポルトを用いた施工法を説明する。
岩盤等の補強個所に設けた吹付けコンクリ一ト層にロックポルト揷入孔を穿設 し、 座金 6 に揷し通したロックポルト本体 1 を揷入孔に揷し込む。 ロックポル ト本体 1を挿し込んだ状態では、 揷入孔の縁に座金 6が着座し、 座金 6の開口 から揷入孔奥側に座金保持部 12が延在する。 座金保持部 12と大径突出部 11の 間にある段差が座金 6 に接触するので、 ロックポルト本体 1 に装着したスリー ブ 10の姿勢が安定する。
吹付けコンクリート層から突出している大径突出部 11 に加圧'膨張用シール へッド 20の受け金具開口 23を嵌め合わせ、 環状シールパッキン 26, 27を加圧 密着させることにより、 溝 13 を含む大径突出部 11の外周面， アダプターリン グ 25で密閉空間が区画される。 密閉空間には加圧流体供給口 28が開口してお り、 注入孔 14を経由して密閉空間がロックポルト内部に連通する。 そこで、 供 給口 28から加圧流体を送り込むと、 ロックポルト本体 1を構成している異形管 が流体圧で膨張し、 岩盤に固着される。 岩盤に固着された鋼管製口ックポルトは、 引抜き抵抗試験で定着度合いが確認 される。 引抜き試験では、 溝 13が引抜き抵抗試験機のコレットチャックの装着 に使用されるため、 鋼管製ロックポルトが確実に保持され、 引抜き抵抗を精度良 く測定できる。 引抜き抵抗試験機としては、 たとえば本出願人等が特願 2003- 308822号で提案した装置を使用できる。
引抜き抵抗試験後、 吹付けコンクリート層から突出している大径突出部 11 を 防水シート 7で覆い、 覆ェコンクリート 8 (図 2 ) を打設する。 吹付けコンクリ ート層からの突出高さが大幅に小さくなつているので、 防水シート 7 の破損防 止のためにロックポルトの突出部にキヤップを装着させる必要がなく、 しかも覆 ェコンクリート 8の厚み変動が抑えられることからひび割れ 9が効果的に抑制 され、 信頼性の高い補強工事が可能となる。 産業上の利用可能性
以上に説明したように、 本発明の鋼管膨張型ロックポルトでは、 円筒状の大径 突出部 11， 小径の座金保持部 12で加圧流体圧入用スリーブ 10を構成し、 岩盤 に設けたロックポルト揷入孔に座金保持部 12を挿し込んでいるので、 吹付けコ ンクリ一ト層表面から大径突出部 11が突出する高さが大幅に小さくなる。 その ため、 スリーブ突出部近傍における覆ェコンクリート 8 の厚み変動が抑えられ、 スリーブ突出に起因する覆ェコンクリート 8のひび割れ 9や防水シート 7の破 損が防止され、 補強工事の信頼性が向上する。

Claims

請求の範囲
1. 座金の穴径より大きな外径をもち、 加圧流体注入孔が穿設された.円筒状の大 径突出部と、 座金の穴径ょり小さな外径をもつ座金保持部を備えた加圧流体圧 入用スリ一ブがロックポルト本体の加圧流体圧入側端部に装着されており、 補 強個所の岩盤又は地盤に設けたロックポルト揷入孔の縁に座金が着座し、 座金 を貫通して座金保持部が口ックポルト揷入孔内に延びることを特徴とする鋼管 製ロックポルト。
2. 大径突出部の周面円周方向に溝が形成されている請求項 1記載の鋼管製ロッ クポルト。
3. 少なくともロックポルト本体が亜鉛めつき層， 亜鉛-アルミニウム合金めつ き層又は亜鉛-アルミニウム-マグネシウム合金めつき層が形成されているめ つき鋼管から作製された異形管である請求項 1記載の鋼管製ロックポルト。
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