(57)【要約】【課題】不動点の間に張設した基準線状体を変位計測箇所に接近させて配設し、その基準線状体と変位計測箇所の間の間隔を非接触型変位センサで検出し、その検出した間隔の変化からその変位計測箇所の変位を計測する方法・装置において、基準線状体に生ずる自重ゆるみ、風圧揺動、温度変動に伴う伸縮を抑制して、計測精度を高め、計測結果に対する信頼性を高める。【解決手段】不動点の間に張設した基準線状体に沿う液路を同不動点の間に形成し、その液路に貯留した液体中に基準線状体を保持することにより、基準線状体の見掛自重を軽減して自重ゆるみを抑制し、液体が持つ機械的・熱的ダンパー特性によって基準線状体の揺動や温度変動・温度変動に伴う伸縮を抑制する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不動点の間に張設した基準線状体を変位計測対象物の変位計測箇所に近接させて配設し、前記基準線状体に沿う液路を前記不動点の間に形成し、その液路に液体を貯留し、その液体中に前記基準線状体を保持し、前記変位計測箇所に非接触型変位センサのセンサヘッドを設置し、前記センサヘッドを介して前記基準線状体に対する前記変位計測箇所の相対位置を検知し、その相対位置を基に変位計測箇所の位置を計測し、この変位計測箇所の計測位置を過去に計測した前記変位計測箇所の位置と比較して前記変位計測箇所の変位を計測することを特徴とする広域変位計測方法。
【請求項２】
変位計測対象物の所望の変位計測箇所を中間に置いてその変位計測箇所から互いに反対方向の離れた位置に設定された二つの不動点の間に前記変位計測箇所を通して一連に配設された液路と、その液路に貯留された液体と、前記不動点の間に架設され且つ前記液体中に保持された基準線状体と、前記変位計測箇所に設置され前記基準線状体に対する前記変位計測箇所の位置を検知して前記変位計測箇所の経時変位を計測する非接触型変位センサを含んでなることを特徴とする広域変位計測装置。
【請求項３】
変位計測対象物の変位監視区間に多数存する変位計測箇所群を中間に置いてその変位計測箇所群から互いに反対方向の離れた位置に設定された二つの不動点の間に前記変位計測箇所群を通して一連に配設された液路と、その液路に貯留された液体と、前記不動点の間に架設され且つ前記液体中に保持された基準線状体と、前記各変位計測箇所に設置され前記基準線状体に対する前記各変位計測箇所の位置を検知して前記各変位計測箇所の経時変位を計測する非接触型変位センサを含んでなることを特徴とする広域変位計測装置。
【請求項４】
変位計測対象物の所望の変位計測箇所を中間に置いてその変位計測箇所から互いに反対方向の離れた位置に設定された二つの不動点の間に前記変位計測箇所を通して一連に配設された液路と、その液路に貯留された液体と、前記不動点の間に架設され且つ比重が前記液体より若干大きく前記液体中に保持された基準線状体と、前記変位計測箇所に設置され前記基準線状体に対する前記変位計測箇所の位置を検知して前記変位計測箇所の経時変位を計測する非接触型変位センサを含んでなることを特徴とする広域変位計測装置。
【請求項５】
変位計測対象物の所望の変位計測箇所を中間に置いてその変位計測箇所から互いに反対方向の離れた位置に設定された二つの不動点の間に前記変位計測箇所を通して一連に配設された液路と、その液路に貯留された液体と、前記不動点の間に架設され且つ前記液体中に保持された樹脂材の基準線状体と、前記変位計測箇所に設置され前記基準線状体に対する前記変位計測箇所の位置を検知して前記変位計測箇所の経時変位を計測する非接触型変位センサを含んでなることを特徴とする広域変位計測装置。
【請求項６】
変位計測対象物の所望の変位計測箇所を中間に置いてその変位計測箇所から互いに反対方向の離れた位置に設定された二つの不動点の間に前記変位計測箇所を通して一連に配設され且つ少なくとも一部が可撓性の液路と、その液路に貯留された液体と、前記不動点の間に架設され且つ前記液体中に保持された基準線状体と、前記変位計測箇所に設置され前記基準線状体に対する前記変位計測箇所の位置を検知して前記変位計測箇所の経時変位を計測する非接触型変位センサを含んでなることを特徴とする広域変位計測装置。
【請求項７】
変位計測対象物の所望の変位計測箇所を中間に置いてその変位計測箇所から互いに反対方向の離れた位置に設定された二つの不動点の間に前記変位計測箇所を通して一連に配設された液路と、その液路に貯留された液体と、前記不動点の間に架設され且つ前記液体中に保持された基準線状体と、前記基準線状体の前記変位計測箇所に位置する部分に装着されて前記液体中に吊り下げられた水平方向基準片および／または垂直方向基準片と、前記変位計測箇所に設置され前記水平方向基準片および／または垂直方向基準片に対向しその対向する水平方向センサヘッドおよび／または垂直方向センサヘッドと、前記水平方向基準片および／または垂直方向基準片にと水平方向センサヘッドおよび／または垂直方向センサヘッドの対向間隙間隔を検知して前記変位計測箇所の経時変位を計測する非接触型変位センサを含んでなることを特徴とする広域変位計測装置。
【請求項８】
水平方向基準片の上縁部を、基準線状体の変位計測箇所に位置する部分に、同基準線状体の長手軸に対し回動自在で且つ同同基準線状体の長手方向には不動に装着したことを特徴とする請求項７に記載した広域変位計測装置。
【請求項９】
水平方向基準片と垂直方向基準片が逆Ｔ字状に結合され、その水平方向基準片の上縁で基準線状体に吊り下げられたことを特徴とする請求項７に記載した広域変位計測装置。
【請求項１０】
水平方向基準片と垂直方向基準片が逆Ｔ字状に結合され、その水平方向基準片の上縁で基準線状体に吊り下げられ、且つ水平方向基準片および／または垂直方向基準片に見掛の自重を軽減させる浮きを付加したことを特徴とする請求項７に記載した広域変位計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、既存あるいは建設中の構築物（トンネルのような地下構築物や、鉄道路線、道路、橋梁、ビルなどの地上構築物）が、他の近接土木・建築工事の影響を受けて、その構築物の一部あるいは相当の区域に生ずるかも知れない変位の有無を検知しその変位量を計測するための広域変位計測方法と、その計測方法で変位計測を行なうための広域変位計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記のような分野で用いる変位計測装置として、特開平８−２９１７２号公報（特許文献１）に示されような変位測定装置が提案されている。その変位測定装置は、基本的には構築物の変位監視区域を挟んで定めた二つの仮想不動点の間に、変位量測定の基線となる基準側線を緊張保持し、その基準側線と構築物の変位監視区域の間の間隔を非接触型検出センサで検知して構築物の変位監視区域における変位を測定するものであるが、基準側線は自重によってカテナリーカーブのたるみが生じ、加えて風圧によって基準側線が搖動し易いことから、基準側線を変位量測定の基線として全長にわたって変動なく安定に保持することが困難で測定精度や測定結果の信頼性に不安が残る。そのため特許文献１の発明では、基準側線の自重による弛みと風圧などによる搖動を防止するために、二つの不動点の間にメッセンジャー線状を張設すると共に、そのメッセンジャー線状に適当な間隔をおいて配設した複数個の吊具を介して基準側線を懸吊し、更に基準側線の搖動を阻止するために、制御タンク（オイルタンク）、制御板、制御杆からなる制御装置を基準側線の長さ方向に複数配設している。（特許文献１の段落「０００４」，「０００７」，「００１８」参照。）
【０００３】
しかしながら上記のような従来の変位測定装置では、基準側線の自重による弛みと風圧などによる搖動を防止するために、メッセンジャー線状や、多数の吊具や、制御タンク（オイルタンク）、制御板、制御杆などの多種類の部品からなる多数の制御装置など、数数の補助部材を要し、その上これらの補助部材を基準側線の長さ方向に間隔を保って存して分布配設しなければならないことから、基準側線の弛みと搖動を防止するための構造の形成作業に大きな労力を要し、殊に変位計測装置の設置場所を度々移動させたり、同じ計測現場であっても変位計測箇所が変わる場合などは時間と手間の大きな負担となり、この種の変位計測装置の実用上のおおきな問題となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２９１７２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記のような従来の広域変位測定方法・装置における難点に鑑み、各種の専用部材を用いることなく、変位計測現場における基準線状体の自重弛みや風圧搖動を抑制して基準線状体を所定の位置に安定保持し、また基準線状体の急激な温度変化をも抑制し、基準線状体の自重弛みや搖動や温度変化に伴う伸縮に起因する変位計測誤差の発生を防ぎ、その結果として、広域変位計測における計測精度と計測結果の信頼度を更に高めようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題・目的を達成するために、この発明では、二つの不動点の間に張設した基準線状体を、変位計測対象物（構築物）の変位計測箇所に近接させて配設し、その基準線状体に沿う液路を上記不動点の間に形成し、その液路に液体を貯留し、その液体中に前記基準線状体を保持し、変位計測箇所には非接触型変位センサのセンサヘッドを設置し、そのセンサヘッドを介して前記基準線状体に対する前記変位計測箇所の相対位置を検知し、その相対位置を基に変位計測箇所の位置を計測し、この変位計測箇所の計測位置を過去に計測した前記変位計測箇所の位置と比較して前記変位計測箇所の変位を知得する。
【０００７】
また、変位計測対象物の所望の変位計測箇所を中間に置いて（変位計測箇所を挟んで）その変位計測箇所から互いに反対方向に離れた位置に設定された二つの不動点の間に前記変位計測箇所を通って一連に配設された液路と、その液路に貯留された液体と、前記不動点の間に架設され且つ前記液体中に保持された基準線状体と、前記変位計測箇所に設置され前記基準線状体に対する前記変位計測箇所の位置を検知して前記変位計測箇所の経時変位を計測する非接触型変位センサを主要部とする広域変位計測装置を構成する。そして変位計測対象物の変位監視区間に変位計測箇所が多数存する場合には、二つの不動点の間に前記変位計測箇所群を通って一連に配設された液路と、その液路に貯留された液体と、前記不動点の間に架設され且つ前記液体中に保持された基準線状体と、前記各変位計測箇所に設置され前記基準線状体に対する前記各変位計測箇所の位置を検知して前記各変位計測箇所の経時変位を計測する非接触型変位センサを主要部とする広域変位計測装置を構成する。
【０００８】
また、基準線状体を液路の液体中に安定して保持するために、基準線状体には、その比重が液路の液体の比重より若干大きい線状体を選び、また樹脂材の基準線状体とする。さらに変位計測対象物の変位計測箇所に沿わせて液路を配設する際の液路の設置自由度を高めるために、液路の少なくとも一部をフレキシブル構造とする。
【０００９】
また、必要に応じて変位計測箇所における水平方向変位と垂直方向変位を選択して確実に計測するために、前記液体中に保持された基準線状体と、前記基準線状体の前記変位計測箇所に位置する部分に装着されて前記液体中に吊り下げられた水平方向基準片および／または垂直方向基準片と、前記変位計測箇所に設置され前記水平方向基準片および／または垂直方向基準片に対向しその対向する水平方向センサヘッドおよび／または垂直方向センサヘッドと、前記水平方向基準片および／または垂直方向基準片にと水平方向センサヘッドおよび／または垂直方向センサヘッドの対向間隙間隔を検知して前記変位計測箇所の経時変位を計測する非接触型変位センサを含めて広域変位計測装置を構成する。
【００１０】
また、水平方向基準片と垂直方向基準片を予め逆Ｔ字状に結合した構造とし、その水平方向基準片の上縁で基準線状体に吊り下げる構造とし、さらに基準線状体ば撚れ捩れても基準線状体に吊り下げた水平方向基準片と垂直方向基準片が常に垂直方向、水平方向に維持されるように、水平方向基準片の上縁部を、基準線状体の変位計測箇所に位置する部分に、同基準線状体の長手軸に対し回動自在で且つ同基準線状体の長手方向には不動に装着し、さらに水平方向基準片および／または垂直方向基準片に見掛自重を軽減させる浮きを付加することも考えられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の基本的な実施形態の一つは、不動点の間に張設した基準線状体を変位計測対象物の変位計測箇所に近接させて配設し、前記基準線状体に沿う液路を前記不動点の間に形成し、その液路に液体を貯留し、その液体中に前記基準線状体を保持し、前記変位計測箇所に非接触型変位センサのセンサヘッドを設置し、前記センサヘッドを介して前記基準線状体に対する前記変位計測箇所の相対位置を検知し、その相対位置を基に変位計測箇所の位置を計測し、この変位計測箇所の計測位置を過去に計測した前記変位計測箇所の位置と比較して前記変位計測箇所の変位を測定する広域変位計測方法である。
【００１２】
またこの発明の基本的な他の実施形態は、変位計測対象物の所望の変位計測箇所を中間に置いてその変位計測箇所から互いに反対方向に離れた位置に設定された二つの不動点の間に前記変位計測箇所を通って一連に配設された液路と、その液路に貯留された液体と、前記不動点の間に架設され且つ前記液体中に保持された基準線状体と、前記変位計測箇所に設置され前記基準線状体に対する前記変位計測箇所の位置を検知して前記変位計測箇所の経時変位を計測する非接触型変位センサを含んでなる広域変位計測装置である。
【００１３】
【実施例】
以下図面を参考に、この発明の一実施例を説明する。図１，２，３は、地上（地表）に敷設した鉄道路線が変位計測の対象である場合の例で、この発明に係る広域変位計測方法を実施するための広域変位計測装置の一例を示すものである。図１はこの発明に係る広域変位計測装置の平断面図、図２は同装置の側断面図、図３は同装置の変位検知部分の斜視図である。
【００１４】
図において、１ａ，１ｂはそれぞれ既設の鉄道路線を構成するレールと枕木で地表Ｅに敷設されている。そして図示の枕木１ｂは、上記既設鉄道路線に近接した場所における新たな地中・地上構築物工事に起因して、既設鉄道路線の敷設位置が当初の所定の敷設位置から変位している可能性のある位置の枕木であり、すなわちレール１ａにおける上記変位の有無とその変位量の計測を要する位置（これを「変位計測位置」という）にある枕木を示している。なお、レール１ａにおける上記変位の可能性のある位置は通常１個所に止まらず、近接構築物工事の規模等によって広域区間にわたる複数個所となり、敷設されている多数の枕木の幾つかが変位計測位置となるが、図示の枕木１ｂは複数の変位計測位置の代表として示している。
【００１５】
Ａ，Ｂはそれぞれ上記既設鉄道路線の側方の地上に設定した不動点で、不動点Ａ，Ｂは、枕木（変位計測位置）１ｂから十分離れた位置にあって、前記の既設鉄道路線に近接した構築物工事の影響が及ばない地点に設定されており、枕木（変位測定位置）１ｂは不動点Ａと不動点Ｂの間に位置するものである。不動点Ａ，Ｂにはそれぞれ不動点ボックス２ａ，２ｂが設置され、不動点ボックス２ａ，２ｂの間に基準線状体３が架設されている。すなわち、基準線状体３の一端は張力計４を介して不動点ボックス２ｂ内に固定され、基準線状体３の他端は不動点ボックス１ａ内の引張手段５に連結されている。引張手段５はモータで回転する巻取プーリ５ａを備え、この巻取プーリ５ａに基準線状体３を適度に巻き取ることにより基準線状体３は所望の張力が付されて不動点Ａ，Ｂ間に架設される。なお、５ｂ，５ｃは基準線状体３を支持する支持プーリである。引張手段５の張力加減方式としてはモータによる引張方式のほか、油圧による引張方式や、前記特開平８−２９１７２号公報に見られるような重錘懸垂方式なども採用できる。また通常、基準線状体３は鉄道路線に沿って水平に保持されるが、必ずしも路線に沿う水平保持に固執する必要はない。
【００１６】
一方、レール１ａの変位計測位置にある枕木１ｂの端部には計測ボックス６を設置し、この計測ボックス６内に、基準線状体３を貫通させると共に非接触型変位センサのセンサヘッドを装着している。その非接触型変位センサは、レール１ａの変位計測箇所における水平方向または／および垂直方向の変位（当初の所定の敷設位置に対する変位）の有無とその変位量を計測するもので、渦電流変位センサ、作動トランス変位センサ、光電タイプ変位センサ、レーザータイプ変位センサなど従来周知の各種の非接触型変位センサを用いることができるが、この実施例では渦電流変位センサを用いている。そして図３に示すように、渦電流変位センサの水平方向センサヘッド７ａを計測ボックス６の垂直側面６ａに計測ボックス６の内側に向けて装着すると共に、渦電流変位センサの垂直方向センサヘッド７ｂを計測ボックス６の水平底面６ｂに計測ボックス６の内側に向けて装着し、さらに基準線状体３の計測ボックス６内に位置する部分に、垂直方向に保持される金属薄板の水平方向基準片８ａと、水平方向に保持される金属薄板の垂直方向基準片８ｂとを吊り下げ状態に装着して、水平方向センサヘッド７ａと水平方向基準片８ａを間隙ｄ１をもって対向させ、垂直方向センサヘッド７ｂと垂直方向基準片８ｂを間隙ｄ２をもって対向させている。水平方向基準片８ａと垂直方向基準片８ｂは、図３に示すように逆Ｔ字状に結合され、その水平方向基準片８ａの上縁の両端ｐで基準線状体３に結合されている。そして、水平方向基準片８ａの上縁の両端ｐを単に基準線状体３に固着した場合、架設された基準線状体３が何らかの要因で撚れ捩れた際に、水平方向基準片８ａと垂直方向基準片８ｂも基準線状体３と共に基準線状体３の軸線を軸として回動して水平方向基準片８ａが垂直状態に保持されなくなることから、たとえ基準線状体３が撚れ捩れても、水平方向基準片８ａが常に垂直状態に保持され垂直方向基準片８ｂが水平状態に保持されるよう、水平方向基準片８ａを、基準線状体３に対し独立して自由に回動自在で且つ基準線状体３の長手方向には移動しないようにして基準線状体３に連結している。なお、水平方向基準片８ａならびに垂直方向基準片８ｂには鉄薄板を用いているが、渦電流変位センサの特性を知った上で銅、アルミ、ステンレスなどの薄板を用いることもできる。
【００１７】
さらにまた、不動点ボックス２ａと不動点ボックス２ｂの間には、計測ボックス６を介して、可撓性の液路９が配設され、その可撓性の液路９内に液体１０を貯留すると共に、その液体１０中に基準線状体３、水平方向基準片８ａ、垂直方向基準片８ｂ、水平方向センサヘッド７ａ、垂直方向センサヘッド７ｂをそれぞれ置いており、この点にこの発明の基本的な特徴がある。なお、Ｆは可撓性液路９に貯留した液体１０の液面である。この実施例では液体１０には水を用い、基準線状体３には水より比重が若干大きい樹脂材（商品名：ベクトラン）の細線体（直径１ｍｍ強）を用いたが、液体１０として、比重や耐侯性などを考慮して水以外の液体を選択しても良く、基準線状体３も樹脂系線状体に限られるものではない。このように基準線状体３、水平方向基準片８ａ、垂直方向基準片８ｂが液体１０の中に置かれることから、基準線状体３、水平方向基準片８ａ、垂直方向基準片８ｂの自重が見掛上大幅に減少して、それらの自重による基準線状体３の垂下弛みが十分抑制される。また基準線状体３、水平方向基準片８ａ、垂直方向基準片８ｂが液体１０中に置かれてそれらの位置保持安定度が高まることから、外界からの風圧によって基準線状体３は容易に揺動することが防止される。さらにまた、基準線状体３が液体１０中にあることから、急激に変動する気温変化がそのまま直に基準線状体３に伝わらず、基準線状体３の温度変化は液体１０によって鈍化され、基準線状体３の温度変動幅は圧縮される。これらの結果から、不動点Ａ，Ｂ間に架設された基準線状体３の各部の位置変動が防止されて、基準線としての一定位置が保持され、基準線状体３を基礎に計測される鉄道路線レール（変位測定対象物）の測定箇所の変位測定値の信頼性とその精度を大きく高めることができる。
【００１８】
【発明の効果】
上記実施例からも明らかなように、この発明は、不動点の間に張設した基準線状体を変位計測箇所に接近させて配設し、その基準線状体と変位計測箇所の間の間隔を非接触型変位センサで検出し、その検出した間隔の変化からその変位計測箇所の変位を計測する方法・装置において、基準線状体に生ずる自重ゆるみ、風圧揺動、温度変動に伴う伸縮を抑制して、計測精度を高め、計測結果に対する信頼性を高める。
不動点の間に張設した基準線状体に沿う液路をその不動点の間に形成し、その液路に貯留した液体中に基準線状体を保持することにより、基準線状体の見掛自重が軽減して自重ゆるみが抑制され、液体が持つ機械的・熱的ダンパー特性によって基準線状体の揺動や温度変動が抑制され、温度変動に伴う伸縮も抑制され、その結果、この種の変位計測精度が高まり、変位計測結果に対する信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る広域変位計測装置の平断面図。
【図２】同広域変位計測装置の側断面図。
【図３】同広域変位計測の要部の部分斜視図。
【符号の説明】
１ａ：レール
１ｂ：枕木（変位計測位置）
２ａ，２ｂ：不動点ボックス
３  ：基準線状体
４  ：張力計
５  ：引張手段
５ａ：巻取プーリ
５ｂ，５ｃ：支持プーリ
６  ：計測ボックス
６ａ：計測ボックスの垂直側面
６ｂ：計測ボックスの水平底面
７ａ：渦電流変位センサ（非接触型変位センサ）の水平方向センサヘッド
７ｂ：渦電流変位センサ（非接触型変位センサ）の垂直方向センサヘッド
８ａ：水平方向基準片
８ｂ：垂直方向基準片
９  ：液路
１９：流体
Ａ，Ｂ：不動点
Ｅ  ：地表
Ｆ  ：液面
ｄ１，ｄ２：間隙
ｐ  ：水平方向基準片の上縁両端部
【図１】
2004245708.tif 000003
【図２】
2004245708.tif 000004
【図３】
2004245708.tif 000005