(57)【要約】【課題】繊維強化プラスチック管の軸応力を継続的に自動測定する。【解決手段】繊維強化プラスチック管１内に埋設されるセンサー管２と、センサー管２の測定点の外周上に貼付される歪みゲージ３で軸応力測定装置を構成する。繊維強化プラスチック管１を外管とする二重管方式で地山にさく孔した後、さく孔ツールを孔内から回収し、センサー管２を、地山に残置された繊維強化プラスチック管１内に挿入し、グラウト材５を注入する。センサー管２が繊維強化プラスチック管１と一体化して固定され、繊維強化プラスチック管１に軸方向への歪みが生じると同時にセンサー管２にも歪みを生じ、歪みゲージ３によって、繊維強化プラスチック管１の軸応力が測定される。センサー管２の先端にデータロガー４を設け、繊維強化プラスチック管１の軸応力を継続的に自動測定する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化プラスチック管内に埋設されるセンサー管と、該センサー管の測定点の外周上に貼付される歪みゲージとからなる繊維強化プラスチック管の軸応力測定装置。
【請求項２】
センサー管がガラス繊維強化ポリエチレンテレフタレート管であることを特徴とする請求項１記載の繊維強化プラスチック管の軸応力測定装置。
【請求項３】
センサー管の外周に所定間隔で溝を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の繊維強化プラスチック管の軸応力測定装置。
【請求項４】
センサー管の先端に歪みゲージの測定データを記録するデータロガーを設けたことを特徴とする請求項１、２、又は３記載の繊維強化プラスチック管の軸応力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルやその他の地下空間を掘削する際に、鏡補強工や先受工として使用される繊維強化プラスチック管の軸応力を測定するための軸応力測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル等の地下空間を掘削する際の地山の変位には、切羽前方地山コアのトンネル軸方向の変形である押出し変位、切羽前方地山のトンネル中心方向への変形である先行変位、切羽通過後の地山のトンネル正規形状に対するトンネル中心方向への変形である内空変位がある。
ＮＡＴＭ工法では地山変位の制御を目的としたコンクリート吹付けとロックボルトの打設を行う。
切羽前方地山の補強工法には、先受けボルト打設、鏡止めボルト打設等がある（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
これらの地山補強による効果を把握し、工事の安全性を確保するため、ロックボルトの掘削壁面からの深度方向の各位置の応力状況がロックボルト軸力計で測定されている。従来、ロックボルト軸力計には、ロックボルトの表面に溝を形成し、この溝内にひずみゲージを貼付し、溝内に樹脂を充填したもの（特許文献３参照）や、ロックボルトの測定点の外周上に設置される起歪筒と、この起歪筒の外周面に貼付されたひずみゲージと、起歪筒を測定個所に固着する接着剤とで構成されたもの（特許文献４参照）など、種々の形式のものが用いられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３４１２８７号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９４９８５号公報
【特許文献３】
実公平７−２５６４７号公報
【特許文献４】
特開平９−５１８０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
最近、鏡補強工や先受工として繊維強化プラスチック管の効果が大きいことが立証され、繊維強化プラスチック管が鏡止めボルト、先受けボルトに代えて使用されるようになってきている。繊維強化プラスチック管を使用する場合には、繊維強化プラスチック管の軸応力を測定することが必要になる。
しかし、繊維強化プラスチック管は、地山の補強材と注入孔のケーシング材を兼ねており、繊維強化プラスチック管を外管とする二重管方式で地山に直接さく孔し、さく孔終了後さく孔ツールを孔内から回収し、繊維強化プラスチック管は残置して口元からバルブ注入方式でグラウト材を注入する。
【０００６】
従って、繊維強化プラスチック管の外周上はもとより、内周上にも従来のロックボルト軸力計を設置することはできず、ロックボルト軸力計によって繊維強化プラスチック管の軸応力を測定することは不可能である。このため、繊維強化プラスチック管の軸応力を測定可能な軸応力測定装置の開発が望まれていた。
本発明は、繊維強化プラスチック管の軸応力測定における上記問題を解決するものであって、繊維強化プラスチック管の軸応力を測定可能な軸応力測定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決するため、繊維強化プラスチック管の軸応力測定装置を繊維強化プラスチック管内に埋設されるセンサー管と、このセンサー管の測定点の外周上に貼付される歪みゲージとで構成している。
この測定装置を用いて繊維強化プラスチック管の軸応力を測定する場合には、繊維強化プラスチック管を外管とする二重管方式で地山にさく孔し、さく孔終了後さく孔ツールを孔内から回収する。それから、測定個所の測定点の外周上に歪みゲージを貼付したセンサー管を、地山に残置されている繊維強化プラスチック管内に挿入した後、口元からバルブ注入方式でグラウト材を注入する。
【０００８】
センサー管は繊維強化プラスチック管と一体化するように固定され、地山の応力変化により繊維強化プラスチック管に軸方向への歪みが生じると同時にセンサー管にも歪みを生じるため、センサー管の測定点の外周上に貼付されている歪みゲージによって、繊維強化プラスチック管の測定点の軸応力が測定できる。
センサー管として、ガラス繊維強化ポリエチレンテレフタレート管（以下、ＰＥＴ管という）を用いると、ＦＩＴ管の軸応力変化に対する追従性がよく、且つ軽量化できる。また、掘削機で切断可能であるため、掘削により切羽側へ露出するセンサー管の除去作業が不要で、作業能率が向上する。
【０００９】
センサー管の外周に所定間隔で溝を形成すると、グラウト材の付着性がよくなるので、センサー管と繊維強化プラスチック管との一体性が向上し、より確実な測定が可能となる。
センサー管の先端に歪みゲージの測定データを記録するデータロガーを設けると、測定作業により掘削作業に支障を来すことなく、繊維強化プラスチック管の軸応力を継続的に自動測定することができる。
データロガーからデータロガー出力ケーブルを切羽側へ引出してロガーコントローラに接続すれば、測定データが切羽側で収集できる。コンピュータにデータを転送することも可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態を示す繊維強化プラスチック管の軸応力測定装置の全体配置図、図２は繊維強化プラスチック管の軸応力測定装置の構成の説明図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。
この繊維強化プラスチック管の軸応力測定装置は、繊維強化プラスチック管１内に埋設されるセンサー管２と、センサー管２の外周上に貼付される歪みゲージ３と、センサー管２の先端に設けられたデータロガー４とで構成されている。
【００１１】
センサー管２は、繊維強化プラスチック管１内に挿入可能な外径を有するＰＥＴ管であり、グラウト材５の付着性をよくするため、その外周に２００ｍｍピッチで幅１０ｍｍの溝６が形成されている。
データロガー４は、小径の埋設型データロガーであって、円筒形で防水構造のケーシング７内に収納され、後部の連結棒８が割ピン９でセンサー管２の先端部に連結されている。ケーシング７内にはレジン１０が充填されている。
【００１２】
歪みゲージ３は、センサー管２の８個所の測定点Ｐｌ  〜Ｐ８  の外周上に貼付されており、各歪みゲージ３のゲージ出力ケーブル１１がデータロガー４に接続されている。
データロガー４のデータロガー出力ケーブル１２は、切羽１３側へ引き出され、ロガーコントローラ１４に接続されている。
【００１３】
この軸応力測定装置を用いて繊維強化プラスチック管１の軸応力を測定する場合には、繊維強化プラスチック管１を外管とする二重管方式で地山にさく孔し、さく孔終了後さく孔ツールを孔内から回収する。それから、測定点の外周上に歪みゲージ３を貼付したセンサー管２を、地山に残置されている繊維強化プラスチック管１内に挿入した後、注入ホース１５でウレタンやモルタル等のグラウト材５を繊維強化プラスチック管１内に注入する。
【００１４】
グラウト材５の注入により、センサー管２は繊維強化プラスチック管１と一体化するように固定され、地山の応力変化により繊維強化プラスチック管１に軸方向への歪みが生じると同時にセンサー管２にも歪みを生じるため、センサー管２の外周上に貼付されている歪みゲージ３からその測定データがデータロガー４に送られて記録される。
【００１５】
また、この測定データは、データロガー出力ケーブル１２でロガーコントローラ１４に送られるので、測定データが切羽１３側で収集できる。測定データをコンピュータ（図示略）に転送して解析することも可能である。
この繊維強化プラスチック管の軸応力測定装置は、センサー管２として、ＰＥＴ管を用いているので、繊維強化プラスチック管１の軸応力変化に対する追従性がよく、且つ軽量である。また、掘削機で切断可能であるため、掘削により切羽側へ露出するセンサー管２の除去作業が不要で、作業能率が向上する。
【００１６】
センサー管２の外周に溝６が形成されているので、グラウト材５の付着性がよくなり、センサー管２と繊維強化プラスチック管１との一体性が向上し、より確実な測定が可能となっている。
センサー管２の先端に歪みゲージ３の測定データを記録するデータロガー４を設けているので、測定作業により掘削作業に支障を来すことなく、繊維強化プラスチック管１の軸応力を継続的に自動測定することができる。
【００１７】
図４はこの軸応力測定装置による繊維強化プラスチック管１の軸応力の測定結果の一例を示すグラフである。
ここで、軸応力測定装置は全長Ｌ０  ＝２１ｍであり、測定点Ｐｌ  〜Ｐ８  は切羽１３からの初期設定距離が、Ｌｌ  ＝１３ｍ、Ｌ２  ＝１１．５ｍ、Ｌ３  ＝１０ｍ、Ｌ４  ＝８．５ｍ、Ｌ５  ＝６．５ｍ、Ｌ６  ＝５ｍ、Ｌ７  ＝３．５ｍ、Ｌ８  ＝２ｍである。
【００１８】
掘削は上半先進で行われているので、図上には、時間の経過に対する各測定点Ｐｌ  〜Ｐ８  の軸応力と共に、上半切羽１３Ｕ、下半切羽１３Ｂの進行距離も合わせて示している。
このように、繊維強化プラスチック管１の軸応力のデータが連続的に測定でき、軸応力の経時的な変化状況が容易に把握できるので、この測定データに基づいて適切な補強対策を施して地山の変形をコントロールすることにより、安定した掘削が可能となる。即ち、切羽前方地山の応力状況を把握することで、安定化工法の設計を可能とし、トンネル施工の工期を短縮し、コストを低減できる。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の繊維強化プラスチック管の軸応力測定装置によれば、繊維強化プラスチック管の軸応力を継続的に自動測定することができる。従って、地山の応力状況を把握することで、安定化工法の設計を可能とし、トンネル施工の工期を短縮し、コストを低減できる。
センサー管として、ＰＥＴ管を用いると、繊維強化プラスチック管の軸応力変化に対する追従性がよく、且つ軽量化できる。また、掘削機で切断可能であるため、掘削により切羽側へ露出するセンサー管の除去作業が不要で、作業能率が向上する。
【００２０】
センサー管の外周に所定間隔で溝を形成すると、グラウト材の付着性がよくなるので、センサー管と繊維強化プラスチック管との一体性が向上し、より確実な測定が可能となる。
センサー管の先端に歪みゲージの測定データを記録するデータロガーを設けると、測定作業により掘削作業に支障を来すことなく、繊維強化プラスチック管の軸応力を連続的に自動測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す繊維強化プラスチック管の軸応力測定装置の全体配置図である。
【図２】繊維強化プラスチック管の軸応力測定装置の構成の説明図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】繊維強化プラスチック管の軸応力測定装置による繊維強化プラスチック管の軸応力の測定結果の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１      繊維強化プラスチック管
２      センサー管
３      歪みゲージ
４      データロガー
５      グラウト材
６      溝
７      ケーシング
８      連結棒
９      割ピン
１０    レジン
１１    ゲージ出力ケーブル
１２    データロガー出力ケーブル
１３    切羽
１４    ロガーコントローラ
１５    注入ホース
【図１】
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【図２】
2004317372.tif 000004
【図３】
2004317372.tif 000005
【図４】
2004317372.tif 000006