(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
抜け止め部材および前記抜け止め部材に固定された保護部材を有する定着部と、前記定着部に着脱可能に固定された収納ケースおよび前記収納ケースに収納された傾斜計を有する計測部と、を備える傾斜計測装置を準備する準備工程と、
トンネルの壁面に装置挿入孔を削孔する削孔工程と、
前記装置挿入孔に前記傾斜計測装置を挿入し、前記抜け止め部材を前記装置挿入孔の孔壁に掛止する挿入工程と、
前記装置挿入孔の孔壁と前記傾斜計測装置との隙間に充填材を注入する注入工程と、を備えることを特徴とする、傾斜計設置方法。
【請求項２】
前記挿入工程において、前記装置挿入孔の孔口から前記定着部の先端部まで排気用チューブを配管し、
前記注入工程において、前記排気用チューブを介して前記装置挿入孔内の空気を排気することを特徴とする、請求項１に記載の傾斜計設置方法。
【請求項３】
トンネル内に形成された装置挿入孔内に配設される傾斜計測装置であって、
前記装置挿入孔内に固定される定着部と、
前記定着部に着脱可能に固定された計測部と、を備え、
前記定着部は、前記装置挿入孔内に掛止される抜け止め部材および前記抜け止め部材に固定された保護部材を有し、
前記計測部は、前記保護部材に内装された収納ケースおよび前記収納ケースに収納された傾斜計を有していることを特徴とする、傾斜計測装置。
【請求項４】
前記収納ケースは、前記抜け止め部材に着脱可能に接続されており、
前記保護部材は、前記収納ケースを覆うとともに前記収納ケースと前記抜け止め部材との接続部を覆うことを特徴とする、請求項３に記載の傾斜計測装置。
【請求項５】
前記抜け止め部材には雄ネジ部が形成されていて、
前記収納ケースには雌ネジ部が形成されており、
前記雄ネジ部に前記雌ネジ部が螺着されていることを特徴とする、請求項４に記載の傾斜計測装置。
【請求項６】
前記計測部の基端部に六角ヘッドが形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の傾斜計測装置。
【請求項７】
前記保護部材は、筒状のカバーシートを有することを特徴とする、請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の傾斜計測装置。
【請求項８】
前記装置挿入孔の孔口において前記装置挿入孔と前記収納ケースとの隙間を遮蔽するスペーサーを有していることを特徴とする、請求項３乃至請求項７のいずれか１項に記載の傾斜計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜計設置方法および傾斜計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
山岳トンネルの施工において、切羽前方の地山の状態を把握することができれば、掘削をより安全かつより経済的に実施することが可能になる。
【０００３】
トンネル施工時における地山状況の計測方法としては、先進ボーリングや坑内弾性探査が一般的である。
ところが、先進ボーリングや坑内弾性探査は、切羽近傍で作業を行うため、計測時にはトンネルの掘削作業を中断する必要あり、工期短縮化の妨げとなる場合があった。
【０００４】
そのため、本出願人は、日常の施工管理の一環として実施可能な地山状況予測方法として、トンネル坑内に設置された傾斜計によりトンネル軸方向での傾斜角度を計測することで、簡易に切羽前方の地山の状況を予測する方法を開発した（特願２０１０−１４５２０８）。
【０００５】
なお、トンネル坑内に設置可能な傾斜計測装置としては、例えば、特許文献１に示すように、坑内に設置された２箇所の固定点を結ぶように配設された検知ロッドの傾斜角度を計測するものや、特許文献２に示すように、下向きに削孔した観測孔内にパイプを挿入し、このパイプの底部に傾斜計を配設するとともに、パイプを乾燥硅砂等により埋設したもの等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１８１１７６号公報
【特許文献２】特開２００１−１１６５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の傾斜計測装置は、トンネルの吹き付けコンクリート面に長尺の検知ロッドを固定する必要がある。切羽前方地山予測を目的として、切羽の直近で上記の傾斜計測装置を用いる場合には、発破による飛び石などから装置を防護するために、吹付けコンクリート面から坑内に露出した検知ロッドを金属金具などにより覆う必要がある。この防護金具は、比較的大きな形状であるため、設置作業に手間を要し、トンネル掘削作業の妨げになる場合があった。
【０００８】
特許文献２に記載の計測方法は、作業車両走行面に傾斜計を設置することになるため、トンネル掘削作業の妨げになるおそれがある。また、傾斜計は観測孔の底部に埋設するため、傾斜計設置時の微調整が困難な場合があった。
なお、特許文献２の傾斜計をトンネル天端部に上向きに設置することは、パイプ内に充填する乾燥硅砂が流出するおそれがあるため、困難である。
【０００９】
本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、トンネルの掘削作業に影響をおよぼさないよう短時間で設置することが可能な傾斜計設置方法および傾斜計測装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明の傾斜計設置方法は、抜け止め部材および前記抜け止め部材に固定された保護部材を有する定着部と、前記定着部に着脱可能に固定された収納ケースおよび前記収納ケースに収納された傾斜計を有する計測部とを備える傾斜計測装置を準備する準備工程と、トンネルの壁面に装置挿入孔を削孔する削孔工程と、前記装置挿入孔に傾斜計測装置を挿入し、前記抜け止め部材を前記装置挿入孔の孔壁に掛止する挿入工程と、前記装置挿入孔の孔壁と前記傾斜計測装置との隙間に充填材を注入する注入工程とを備えることを特徴としている。
【００１１】
かかる傾斜計設置方法によれば、簡易に傾斜計を設置することが可能なため、トンネルの掘削作業を長期にわたって中断する必要がない。
また、孔壁と装置の間に充填材を注入するので、掘削作業に伴う振動等によって装置にズレが生じることを防ぐことができる。
さらに、計測部は、定着部に着脱可能に固定されているため、計測部を他の位置に転用することも可能であり、経済的である。
【００１２】
前記挿入工程において前記装置挿入孔の孔口から前記定着部の先端部まで排気用チューブを配管し、前記注入工程において前記排気用チューブを介して前記装置挿入孔内の空気を排気すれば、上向きに削孔された装置挿入孔に傾斜計測装置を設置する場合であっても、より確実に装置挿入孔内に充填材を充満させて、傾斜計測装置は孔壁に固着させることが可能となる。
【００１３】
また、本発明の傾斜計測装置は、トンネル内に形成された装置挿入孔内に配設される傾斜計測装置であって、前記装置挿入孔内に固定される定着部と、前記定着部に着脱可能に固定された計測部とを備え、前記定着部は、前記装置挿入孔内に掛止される抜け止め部材および前記抜け止め部材に固定された保護部材を有し、前記計測部は、前記保護部材に内装された収納ケースおよび前記収納ケースに収納された傾斜計を有していることを特徴としている。
【００１４】
かかる傾斜計測装置は、抜け止め部材を備えているため、装置挿入孔内への設置が容易である。
また、計測部が定着部に着脱可能に固定されているため、計測部を転用することが可能である。
【００１５】
前記収納ケースが前記抜け止め部材に着脱可能に接続されており、前記保護部材が前記収納ケースを覆うとともに前記収納ケースと前記抜け止め部材との接続部を覆っていれば、収納ケースおよび接合部が保護部材により充填材と縁切りされるため、収納ケースの着脱が容易である。
【００１６】
前記抜け止め部材に雄ネジ部が形成されており、前記収納ケースに雌ネジ部が形成されており、前記雄ネジ部に前記雌ネジ部が螺着されていれば、計測部を回転させることで、容易に定着部に脱着できる。
また、前記収納ケースの基端部に六角ヘッドが形成されていれば、レンチ等を利用して計測部を回転させることができる。
【００１７】
前記保護部材が筒状のカバーシートを有していれば、比較的安価に傾斜計測装置を構成することができる。計測部は、充填材の圧力により固定されるが、保護部材により充填材とは縁切りされているため、撤去も容易である。
【００１８】
前記装置挿入孔の孔口において前記装置挿入孔と前記収納ケースとの隙間を遮蔽するスペーサーを有していれば、傾斜計測装置の全てが装置挿入孔内に入り込んで、回収（撤去）不可能になるということが防止できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の傾斜計設置方法および傾斜計測装置によれば、トンネルの掘削作業を長期にわたって中断する必要がなく、簡易、かつ、高精度に傾斜計を設置することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る傾斜計測装置を示す断面図である。
【図２】（ａ）は抜け止め部材を示す正面図、（ｂ）は保護部材を示す正面図、（ｃ）は計測部を示す斜視図、（ｄ）はスペーサーを示す斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、傾斜計設置方法の各段階を示す断面図である。
【図４】傾斜計測装置の他の形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態では、トンネル１の坑内に設置された傾斜計５０によりトンネル軸方向での傾斜角度を計測する場合に使用する傾斜計測装置１０と傾斜計設置方法について説明する。
【００２２】
傾斜計測装置１０は、図１に示すように、トンネル１の壁面に形成された装置挿入孔２内に配設されてトンネル軸方向の傾斜角度を計測するものである。
本実施形態では、トンネル１の頂部に形成された装置挿入孔２に傾斜計測装置１０を配設する場合について説明する。
【００２３】
傾斜計測装置１０は、装置挿入孔２の内部に固定される定着部１１と、定着部１１に着脱可能に固定された計測部１２と、装置挿入孔２の孔口に配設されるスペーサー１３とを備えている。
【００２４】
定着部１１は、抜け止め部材２０と保護部材３０とを有している。
【００２５】
抜け止め部材２０は、装置挿入孔２の孔壁に掛止される部材である。
本実施形態の抜け止め部材は、図２の（ａ）に示すように、雄ネジ部２１と、掛止部２２と、ナット２３，２３，２４とにより構成されている。
【００２６】
雄ネジ部２１は、外周面にネジ加工が施された棒状部材であって、いわゆる寸切りボルトにより構成されている。なお、雄ネジ２１を構成する材料は限定されるものではない。また、雄ネジ部２１の形状寸法は限定されるものではない。
【００２７】
掛止部２２は、筒状部２２ａと羽根部２２ｂ，２２ｂ，…とにより構成されている。
【００２８】
筒状部２２ａは、筒状の部材からなり、下端部（計測部側の端部）には複数の羽根部２２ｂ，２２ｂ，…が一体に形成されている。筒状部２２ａには、雄ネジ部２１が挿通される。
筒状部２２ａの材質は限定されるものではないが、本実施形態では鋼管により構成している。
【００２９】
複数の羽根部２２ｂ，２２ｂ，…は、筒状部２２ａの下端部から斜め下方に向かって放射状に形成されている。
本実施形態では、羽根部２２ｂが４枚形成されている場合について説明するが、羽根部２２ｂの数は限定されるものではない。また、羽根部２２ｂの形状も限定されるものではない。
【００３０】
複数の羽根部２２ｂ，２２ｂ，…は、下方（トンネル内空側）に向かうにしたがって、互いの間隔が広がるように形成されている。
こうすることで、羽根部２２ｂは、装置挿入孔２に挿入する際は抵抗無く挿入され、抜け止め部材２０に引き抜き力が作用した際は、装置挿入孔２の孔壁に掛止められる。
【００３１】
掛止部２２は、筒状部２２ａの上下において、雄ネジ部２１に螺着されたナット２３，２３により固定されている。
ナット２４は、計測部１２（収納ケース４０）の位置決め用として、雄ネジ部２１に螺着されている。
【００３２】
なお、ナット２３，２４の配置や数は限定されるものではない。また、ナット２３，２４は、必要に応じて配設すればよく、掛止部２２や計測部１２の固定方法によっては、省略してもよい。
【００３３】
保護部材３０は、抜け止め部材２０に固定されている。
保護部材３０は、図１に示すように、計測部１２（収納ケース４０）を覆うとともに計測部１２と抜け止め部材２０との接続部も覆っている。
【００３４】
本実施形態の保護部材３０は、図２の（ｂ）に示すように、筒状のカバーシート３１と留具３２とにより構成されている。
【００３５】
カバーシート３１は、合成樹脂製であり、一方の開口部がすぼめられた状態で留具３２により抜け止め部材２０の雄ネジ部２１に固定されている。
留具３２の構成は限定されるものではなく、いわゆる留め金具や結束線等を使用すればよい。
【００３６】
計測部１２は、図１に示すように、収納ケース４０と傾斜計５０とを有している。
【００３７】
収納ケース４０は、筒状の部材からなる。
収納ケース４０の内部には、傾斜計５０が収納されている。
【００３８】
収納ケース４０は、図２の（ｃ）に示すように、先端部が縮径されている。この先端部には、雄ネジ部２１に螺着可能な雌ネジ部４１が形成されている。
また、収納ケース４０の下端面は開口している。
【００３９】
収納ケース４０は、抜け止め部材２０に着脱可能に接続されている。本実施形態では、図１に示すように、抜け止め部材２０の雄ネジ部２１に雌ネジ部４１を螺着し、ナット２４で締め付けることで、抜け止め部材２０に接続され、雌ネジ部４１を緩めることで抜け止め部材２０から離脱する。
【００４０】
傾斜計５０は、図２の（ｃ）に示すように、傾斜計本体（図示省略）と、六角ヘッド５１とを備えて構成されている。
【００４１】
傾斜計本体は、傾斜角度を計測する電子機器（センサ）であって、収納ケース４０の内部に配設されている。傾斜計本体は、六角ヘッド５１に固定されている。
【００４２】
六角ヘッド５１は、収納ケース４０の内空側（計測部の基端）に一体に固定されている。
【００４３】
六角ヘッド５１をレンチ等を利用して回転させることで、収納ケース４０が回転し、収納ケース４０を抜け止め部材２０から取り外すことができる。
【００４４】
スペーサー１３は、図１に示すように、装置挿入孔２の孔口において装置挿入孔２と収納ケース４０との隙間を遮蔽する。
【００４５】
スペーサー１３には、図２の（ｄ）に示すように、収納ケース４０を挿通するための挿通孔１３ａが中央部に形成されているとともに、挿通孔１３ａの周囲に複数の貫通孔１３ｂ，１３ｂが形成されている。
【００４６】
本実施形態のスペーサー１３は、装置挿入孔２の内径および六角ヘッド５１の外幅よりも大きい外径を有した円板により構成されている。なお、スペーサー１３の形状は、必ずしも円形である必要はなく、例えば矩形であってもよい。
【００４７】
挿通孔１３ａの径は、収納ケース４０の外径よりも大きく、六角ヘッド５１の外幅よりも小さい。
【００４８】
本実施形態では、挿通孔１３ａを挟んで対向するように二つの貫通孔１３ｂ，１３ｂが形成されている。
貫通孔１３ｂ同士の間隔は装置挿入孔２の直径よりも短く、スペーサー１３を装置挿入孔２の孔口に設置すると、貫通孔１３ｂを介して装置挿入孔２の内空とトンネル１の内空とが連通する。なお、貫通孔１３ｂの数や配置は限定されるものではない。
【００４９】
傾斜計測装置１０は、傾斜計測装置１０と装置挿入孔２の孔壁との間に充填材３を充填することにより、装置挿入孔２内に固定されている。
【００５０】
本実施形態では、傾斜計測装置１０の露出部（トンネル１の内空側に突出した部分）が防護カバー４により覆われている。防護カバー４は、トンネル掘削時に飛散した岩石等から傾斜計測装置１０の露出部を保護している。なお、防護カバー４は、トンネル１の坑口側が開口している。
【００５１】
防護カバー４の構成は限定されるものではない。また、本実施形態では防護カバー４をアンカー４ａにより固定しているが、防護カバー４の固定方法も限定されない。
【００５２】
つぎに、本実施形態の傾斜計測装置をトンネル坑内に設置する傾斜計設置方法について説明する。
傾斜計設置方法は、準備工程と、削孔工程と、挿入工程と、注入工程とを備えている。
【００５３】
準備工程は、図３の（ａ）に示すように、傾斜計測装置１０を準備する工程である。
準備工程では、まず、抜け止め部材２０に保護部材３０を固定するとともに、収納ケース４０に傾斜計５０を固定する。また、スペーサー１３の貫通孔１３ｂ，１３ｂに排気用チューブ７０または注入用チューブ７１を挿通する。排気用チューブ７０および注入用チューブ７１の先端は、傾斜計測装置１０の先端（上端）付近に位置させておく。
【００５４】
次に、定着部１１に計測部１２を固定して傾斜計測装置１０を形成する。
収納ケース４０は、スペーサー１３の挿通孔１３ａに挿通し、羽根部２２ｂと六角ヘッド５１との間にスペーサー１３を配設する。
【００５５】
削孔工程は、トンネル１の壁面に装置挿入孔２を削孔する工程である。
装置挿入孔２は、図３の（ｂ）に示すように、トンネル１の吹き付けコンクリート１ａを削孔するとともに、吹き付けコンクリート１ａの背面側の地山Ｇを所定長削孔することにより形成する。
【００５６】
挿入工程は、装置挿入孔２に傾斜計測装置１０を挿入し、抜け止め部材２０を装置挿入孔２の孔壁に掛止する工程である。
図３の（ｃ）に示すように、抜け止め部材２０は、地山Ｇ内に配設する。
【００５７】
傾斜計測装置１０を装置挿入孔２に挿入すると、排気用チューブ７０および注入用チューブ７１が装置挿入孔２内に配管される。なお、排気用チューブ７０および注入用チューブ７１は、保護部材３０と装置挿入孔２の内壁面との間に配管される。
【００５８】
傾斜計測装置１０は、先端部が掛止部２２により地山に掛止められているため、これを支点として、傾斜計測装置１０の設置角度も微調整を行う。傾斜計測装置１０の設置角度の微調整は、例えば水準器を傾斜計測装置１０の基端部に当てた状態で行えばよい。
【００５９】
注入工程は、装置挿入孔２の孔壁と傾斜計測装置１０との隙間に充填材３（図１参照）を注入する工程である。
このとき、傾斜計測装置１０の設置角度がずれることのないように、傾斜計測装置１０を支持した状態で注入作業を実施する。
【００６０】
充填材３の注入は、注入用チューブ７１を介して装置挿入孔２の先端（上端）側から行う。
注入用チューブ７１は、充填材３の注入に伴い、徐々に装置挿入孔２から引き出す。
【００６１】
充填材３の注入に伴い、排気用チューブ７０により装置挿入孔２内の空気を排気することで、装置挿入孔２の内部に空気が残留することを防止する。
【００６２】
本実施形態では、充填材３として発泡ウレタンを使用するが、充填材３を構成する材料は限定されるものではない。
【００６３】
充填材３が硬化すると、傾斜計測装置１０が装置挿入孔２に固定される。
【００６４】
本実施形態の傾斜計測装置１０および傾斜計設置方法によれば、簡易に傾斜計５０をトンネル１の坑内に設置することが可能なため、傾斜計の設置作業によりトンネルの掘削作業を長期にわたって中断することがない。
【００６５】
また、傾斜計５０の設置角度を調整しつつ、充填材３を注入することで、確実に孔壁に固定することができる。
【００６６】
計測部１２は、定着部１１に着脱可能に固定されているため、計測部１２を他の位置に転用することも可能であり、経済的である。
しかも、計測部１２および定着部１１と計測部１２の接合部が、保護部材３０により覆われていて、充填材３と縁切りされているため、計測部１２の定着部１１からの取り外しが容易である。
【００６７】
なお、定着部１１と計測部１２との接合は、雄ネジ部２１と雌ネジ部４１との螺着により行われているため、計測部１２を定着部１１から取り外す際は、レンチ等の工具により六角ヘッド５１を回転させるのみで容易に行うことができる。
【００６８】
つまり、傾斜計測装置１０は、簡易に取り外すことができ、したがって、トンネル１の掘進に伴い、切羽から離れることで、傾斜角度に変化が生じなくなった傾斜計測装置１０については、計測部１２を取り外して、切羽近傍に転用（配置換え）することができる。
【００６９】
また、排気用チューブ７０により装置挿入孔２の排気を行うため、上向きに削孔された装置挿入孔２の内部に空気が残存することを防止でき、トンネルの品質が低下することもない。
【００７０】
傾斜計測装置１０は、装置挿入孔２に挿入するのみで、抜け止め部材２０が地山Ｇに掛止められて、抜け出すことが防止されるため、意図しない傾斜計測装置の脱落を予防することができる。
また、傾斜計５０の設置角度の微調整も、抜け止め部材２０を支点に回転させることで容易に実施することができる。
【００７１】
計測部１２は、保護部材３０（カバーシート３１）により充填材３と縁切りされているが、カバーシート３１はシート状である故、充填材３の圧力は計測部１２に作用する。すなわち、計測部１２は充填材３の圧力によって固定される。
【００７２】
充填材３は、放射状に形成された羽根部２２ｂ，２２ｂ，…隙間を通って、装置挿入孔２の内部に充填されるため、傾斜計測装置１０を安定的に固定することができる。
【００７３】
装置挿入孔２の孔口には、スペーサー１３が配設されているため、六角ヘッド５１が装置挿入孔２の内部に入り込むことを防止することができる。
【００７４】
傾斜計測装置１０の設置は、トンネル１の一次支保の施工と同時期に行うことが可能なため、掘削作業に影響を与えることはない。
【００７５】
以上、本発明に係る実施の形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【００７６】
例えば、前記実施形態では、傾斜計測装置１０をトンネル１の天端部に上向きに形成された装置挿入孔２に配置する場合について説明したが、傾斜計測装置１０は必ずしもトンネル１の天端に設置する必要はないし、上向きに設置する必要もない。
【００７７】
前記実施形態では、保護部材３０として、シート状の部材を使用する場合について説明したが、保護部材３０の構成は限定されるものではない。
例えば、図４に示すように、保護部材３０を例えば塩化ビニル管等の管状部材により構成し、収納ケース４０をこの保護部材３０に固定する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１    トンネル
２    装置挿入孔
１０  傾斜計測装置
１１  定着部
１２  計測部
２０  抜け止め部材
２１  雄ネジ部
３０  保護部材
３１  カバーシート
４０  収納ケース
４１  雌ネジ部
５０  傾斜計
５１  六角ヘッド
６０  スペーサー
７０  排気用チューブ
【図１】
0005659386.tif 000002
【図２】
0005659386.tif 000003
【図３】
0005659386.tif 000004
【図４】
0005659386.tif 000005