(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造体に設けられた孔内にセンサのロッド部を挿入し、該挿入状態で前記ロッド部を前記構造体に対して固定するセンサ固定方法であって、
前記孔内に未硬化の充填材を注入する工程と、
前記充填材を前記孔内に注入した後で、前記ロッド部を挿入すべき位置に棒状部材を挿入する工程と、
前記棒状部材に外嵌させる状態で、筒状部材を前記孔内に挿入する工程と、
前記筒状部材を前記孔内に挿入した後で、前記棒状部材を前記孔内から引き抜いて、前記筒状部材の内側に空隙を形成する工程と、
前記ロッド部を前記空隙に挿入する工程と、
前記ロッド部を前記空隙に挿入した後で、前記筒状部材を前記孔内から引き抜く工程と、
を有することを特徴とするセンサ固定方法。
【請求項２】
構造体に設けられた孔内にセンサのロッド部を挿入し、該挿入状態で前記ロッド部を前記構造体に対して固定するセンサ固定方法であって、
前記孔内に未硬化の充填材を注入する工程と、
前記充填材を前記孔内に注入した後で、前記ロッド部を挿入すべき位置に棒状部材を挿入する工程と、
それぞれ外径の異なる複数の筒状部材を用意し、前記孔内に既に挿入されている前記棒状部材或いは筒状部材に外嵌させる状態で、前記孔内に既に挿入されている前記棒状部材或いは筒状部材より外径の大きい筒状部材を、外径の小さいものから順に前記孔内に挿入する工程と、
前記孔内に挿入した筒状部材の中で最外郭の筒状部材を残し、それ以外の筒状部材と前記棒状部材とを前記孔内から引き抜いて、前記最外郭の筒状部材の内側に空隙を形成する工程と、
前記ロッド部を前記空隙に挿入する工程と、
前記ロッド部を前記空隙に挿入した後で、前記最外郭の筒状部材を前記孔内から引き抜く工程と、
を有することを特徴とするセンサ固定方法。
【請求項３】
前記筒状部材の長さは、外径の小さいもの程長く設定されていることを特徴とする請求項２記載のセンサ固定方法。
【請求項４】
前記棒状部材の長さは、前記筒状部材よりも長く設定されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のセンサ固定方法。
【請求項５】
前記棒状部材は略円柱状に形成されたステンレス製の棒であり、
前記筒状部材は略円筒状に形成されたステンレス製のパイプであることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のセンサ固定方法。
【請求項６】
前記棒状部材と前記筒状部材の各々の基端側には、それぞれ紐状部材が取り付けられ、該紐状部材を引っ張ることで、前記棒状部材と前記筒状部材の各々が前記孔内から引き抜き可能となっていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のセンサ固定方法。
【請求項７】
前記構造体は、岩盤或いは地盤であり、
前記センサは、弾性波探査に用いられるセンサであることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のセンサ固定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、岩盤などの構造体の孔内に、加速度センサなどのセンサのロッド部を挿入し、該挿入状態でロッド部を構造体に対して固定するセンサ固定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネルなどの地下の土木工事においては、被構築物周囲の岩盤の良否を判定するための岩盤調査が一般的に行われている。この岩盤調査方法としては、例えば、弾性波探査が知られている。この弾性波探査は、地中を伝わる弾性波が物性の異なる境界で屈折や反射などの現象を生じることを利用して地下構造を調査するものである。この弾性波探査では、予め定められた地点に、例えば、加速度センサ、速度センサなどを設置し、該センサからの出力に基づいて、人工的に発信された弾性波の到達時間等を計測し、その計測結果に基づいて、地下構造を解析するのが一般的である。
【０００３】
この弾性波探査では、掘削緩み域の影響を無くすため、或いは岩盤深部のデータを得るために、岩盤内に小孔を穿孔し、該小孔内に上記センサを設置することがある。その場合、センサのロッド部（センサの計測部位、或いは計測部位を収納したケーシング）を岩盤に確実に固定するため、小孔内にはセメントやモルタル等の充填材が充填される。
具体的に、小孔内にセンサを固定設置する方法としては、例えば、センサを小孔内に挿入した後、該挿入状態で小孔内に充填材を注入するという方法がある。しかし、この方法の場合には、センサのロッド部と孔壁との間に形成される隙間が狭いことから、小孔の奥まで充填材が行き渡らずに空隙が生じてしまうことがあり、例えば、空隙が生じた場合には、有効な計測ができないという問題点があった。
そこで、従来では、例えば、図５に示すように、先ず、岩盤６に小孔４を穿孔し、該小孔４内に充填材５を注入してから、充填材５で満たされた小孔４内にセンサのロッド部３Ａを押し込むという方法が採られていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、充填材５で満たされた小孔４内にセンサのロッド部３Ａを押し込むようにしていたので、センサのロッド部３Ａを押し込む際にかなり強い力をロッド部３Ａにかける必要があった。そのため、作業性が悪く、その上、センサのロッド部３Ａが破損したり、小孔４の奥までセンサのロッド部３Ａを挿入できないなどの不具合を生じることもあった。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、センサのロッド部を孔の奥まで挿入した状態で確実且つ容易に固定できるセンサ固定方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、例えば、図２及び図３に示すように、
構造体（例えば、岩盤６など）に設けられた孔（４）内にセンサのロッド部（３Ａ）を挿入し、該挿入状態で前記ロッド部を前記構造体に対して固定するセンサ固定方法であって、
前記孔内に未硬化の充填材（５）を注入する工程と、
前記充填材を前記孔内に注入した後で、前記ロッド部を挿入すべき位置に棒状部材（例えば、棒１０など）を挿入する工程と、
前記棒状部材に外嵌させる状態で、筒状部材（例えば、パイプ２０Ｃなど）を前記孔内に挿入する工程と、
前記筒状部材を前記孔内に挿入した後で、前記棒状部材を前記孔内から引き抜いて、前記筒状部材の内側に空隙を形成する工程と、
前記ロッド部を前記空隙に挿入する工程と、
前記ロッド部を前記空隙に挿入した後で、前記筒状部材を前記孔内から引き抜く工程とを有することを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、孔内に未硬化の充填材を注入した後、センサのロッド部を挿入すべき位置に棒状部材を挿入すると共に、該棒状部材に外嵌させる状態で筒状部材を孔内に挿入し、その後、棒状部材を孔内から引き抜くことにより筒状部材の内側に空隙を形成し、該空隙にセンサのロッド部を挿入してから、筒状部材を孔内から引き抜くようにしたので、センサのロッド部を孔の奥まで挿入した状態で確実且つ容易に固定することができる。また、孔の奥まで充填材が行き渡らずに空隙が生じてしまうことを回避することができる。また、センサのロッド部を孔内に挿入する際にセンサに対して強い力をかける必要がないので、センサの破損を防止することもできる。従って、センサを構造体に設置するのに手間や時間がかからなくなる。
【０００８】
具体的に、センサとしては、例えば、加速度センサ、速度センサ、温度センサなどが挙げられるが、構造体の孔内に固定設置して用いるセンサであれば、如何なるセンサであってもよい。センサのロッド部とは、構造体の孔内に挿入されるセンサのロッド状の部分のことであり、例えば、センサの計測部位、或いは計測部位を収納したケーシングなども含まれる。
構造体には、例えば、岩盤や地盤などの自然に存在する構造体が含まれる他、コンクリート構造物などの人工的に築造される構造体も含まれる。
充填材としては、例えば、セメントやモルタルなどが挙げられるが、構造体と物性が近い充填材であることが望ましい。
筒状部材としては、所望の強度（充填材の中に押し込み得る強度）を有し、筒状（例えば、円筒状、角筒状など）に形成された部材であれば、如何なる材質の部材であっても良い。
棒状部材としては、所望の強度（充填材の中に押し込み得る強度）を有し、棒状（例えば、円柱状、角柱状など）に形成された部材であれば、如何なる材質の部材であっても良い。
【０００９】
請求項２記載の発明は、例えば、図２及び図３に示すように、
構造体（例えば、岩盤６など）に設けられた孔（４）内にセンサのロッド部（３Ａ）を挿入し、該挿入状態で前記ロッド部を前記構造体に対して固定するセンサ固定方法であって、
前記孔内に未硬化の充填材（５）を注入する工程と、
前記充填材を前記孔内に注入した後で、前記ロッド部を挿入すべき位置に棒状部材（例えば、棒１０など）を挿入する工程と、
それぞれ外径の異なる複数の筒状部材（例えば、パイプ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃなど）を用意し、前記孔内に既に挿入されている前記棒状部材或いは筒状部材に外嵌させる状態で、前記孔内に既に挿入されている前記棒状部材或いは筒状部材より外径の大きい筒状部材を、外径の小さいものから順に前記孔内に挿入する工程と、
前記孔内に挿入した筒状部材の中で最外郭の筒状部材（例えば、パイプ２０Ａなど）を残し、それ以外の筒状部材（例えば、パイプ２０Ｂ、２０Ｃなど）と前記棒状部材とを前記孔内から引き抜いて、前記最外郭の筒状部材の内側に空隙（７）を形成する工程と、
前記ロッド部を前記空隙に挿入する工程と、
前記ロッド部を前記空隙に挿入した後で、前記最外郭の筒状部材を前記孔内から引き抜く工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、孔内に未硬化の充填材を注入した後、センサのロッド部を挿入すべき位置に棒状部材を挿入すると共に、該棒状部材に外嵌させる状態で外径の異なる複数の筒状部材を順次孔内に挿入し、その後、孔内に挿入した筒状部材の中で最外郭の筒状部材を残してそれ以外の筒状部材と棒状部材を孔内から引き抜くことにより最外郭の筒状部材の内側に空隙を形成し、該空隙にセンサのロッド部を挿入してから、最外郭の筒状部材を孔内から引き抜くようにしたので、センサのロッド部を孔の奥まで挿入した状態で確実且つ容易に固定することができる。また、孔の奥まで充填材が行き渡らずに空隙が生じてしまうことを回避することができる。また、センサのロッド部を孔内に挿入する際にセンサに対して強い力をかける必要がないので、センサの破損を防止することもできる。従って、センサを構造体に設置するのに手間や時間がかからなくなる。
また、棒状部材に外嵌させる筒状部材の数を変えることで、最外郭の筒状部材の内側に形成される空隙の大きさを適宜変更することが可能となる。従って、外径の異なる複数種類のロッド部に対して、当該センサ固定方法を適用することが可能となる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のセンサ固定方法において、
例えば、図４に示すように、
前記筒状部材の長さは、外径の小さいもの程長く設定されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、筒状部材の長さが外径の小さいもの程長く設定されているので、孔内にある筒状部材の中で最外郭の筒状部材を残してそれ以外の筒状部材を孔内から引き抜くのが容易となる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載のセンサ固定方法において、例えば、図４に示すように、
前記棒状部材の長さは、前記筒状部材よりも長く設定されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、棒状部材の長さが筒状部材よりも長く設定されているので、筒状部材を残して棒状部材を孔内から引き抜くのが容易となる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載のセンサ固定方法において、例えば、図２〜図４に示すように、
前記棒状部材は略円柱状に形成されたステンレス製の棒であり、
前記筒状部材は略円筒状に形成されたステンレス製のパイプであることを特徴とする。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、所望の強度を有する棒状部材や筒状部材を実現でき、棒状部材や筒状部材が変形したり破損したりすることを可及的になくすことができる。従って、棒状部材や筒状部材を永続的に使用することができる。
また、棒状部材が略円柱状に形成される一方、筒状部材が略円筒状に形成されるので、棒状部材や筒状部材を孔内に円滑に挿入することができる。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載のセンサ固定方法において、
前記棒状部材と前記筒状部材の各々の基端側には、それぞれ紐状部材が取り付けられ、該紐状部材を引っ張ることで、前記棒状部材と前記筒状部材の各々が前記孔内から引き抜き可能となっていることを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明によれば、棒状部材と筒状部材の各々の基端側には、それぞれ紐状部材が取り付けられ、該紐状部材を引っ張ることで、棒状部材と筒状部材の各々を孔内から引き抜くことができるので、棒状部材と筒状部材の各々を孔内から引き抜くのが容易となる。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６の何れかに記載のセンサ固定方法において、
前記構造体は、岩盤或いは地盤であり、
前記センサは、弾性波探査に用いられるセンサであることを特徴とする。
【００２０】
請求項７記載の発明によれば、弾性波探査に際して、探査に用いるセンサを岩盤や地盤に設置するのに手間や時間がかからなくなる。また、岩盤や地盤にセンサが確実に固定されるので、弾性波探査の探査精度を高めることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
この実施の形態の弾性波探査装置１は、図１に示すように、各受振点に設置される複数のセンサ３（例えば、加速度センサなど）と、該センサ３からの出力を記録すると共に該記録結果に基づいて地下構造の解析を行う制御装置２とにより概略構成される。制御装置２とセンサ３とはケーブルを介して電気的に接続され、センサ３は、例えば、ロッドに固定されるか、円筒状のケーシング内に収納された状態で、岩盤６（構造体）の小孔４内に固定設置される。この実施の形態では、センサ３と、該センサ３を収納したケーシングとにより、センサのロッド部３Ａが構成されている。
【００２３】
次に、上記弾性波探査装置１のセンサ３を岩盤６の孔４内に固定設置する場合を例にとって、本発明に係るセンサ固定方法を説明する。
【００２４】
センサ３の固定に先立って、センサのロッド部３Ａを挿入するための小孔４を岩盤６の所望位置に穿孔しておく。また、ロッド部３Ａの外径や小孔４の内径に応じて必要な数のステンレス製のパイプ（筒状部材）と棒（棒状部材）を準備する。各パイプと棒には、表面に凹凸のない平滑なものを使用する。
棒は、小孔４の深さ（奥行き）より長い円柱状のものとする。また、パイプは外径の異なるものを複数用意し、各パイプの中空部内に該パイプの次に外径の小さいパイプが順次納まるように、かつ外径の最も小さいパイプの中空部内に棒が納まるように、各パイプの外径と内径を設定する。例えば、図４に示すように、大、中、小の３サイズのパイプ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを使用する場合、大サイズのパイプ２０Ａの中空部内に中サイズのパイプ２０Ｂが納まり、中サイズのパイプ２０Ｂの中空部内に小サイズのパイプ２０Ｃが納まり、小サイズのパイプ２０Ｃの中空部内に棒１０が納まるように、各パイプ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの外径と内径を設定する。その際に、各パイプ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ間や、パイプ２０Ｃと棒１０の間のクリアランスを、相互に潤滑に動くことのできる範囲内で極力小さくなるように設定する。また、各パイプ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃや棒１０の長さは、外径の小さいもの程（つまり、孔４内から先に引き抜かれるもの程）長くなるように設定する。さらに、棒１０とパイプ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの各々の基端部に、引き抜き用の紐状部材（図示省略）を取り付けておく。
【００２５】
以上の準備が完了したら、以下に示す第１工程〜第６工程の各処理を順次実行する。
先ず、第１工程では、前述した図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、孔４内に未硬化の充填材５を注入する。充填材５には、例えば、岩盤６と物性の近いモルタルを使用する。
続いて、第２工程では、図２（ａ）に示すように、孔４内のロッド部３Ａを挿入すべき位置に棒１０を挿入する。これにより、棒１０の位置にあった充填材５が棒１０の周囲に押し退けられることとなる。
第３工程では、図２（ｂ）〜図２（ｄ）に示すように、孔４内に既に挿入されている棒１０或いはパイプに外嵌させる状態で、孔４内に既に挿入されている棒１０或いはパイプより外径の大きいパイプを、外径の小さいものから順に孔４内に挿入していく。具体的には、小サイズのパイプ２０Ｃ、中サイズのパイプ２０Ｂ、大サイズのパイプ２０Ａの順に各パイプを孔４内に挿入していく。これにより、各パイプ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの位置にあった充填材５が徐々に孔壁側に押し退けられることとなる。そして、充填材５が押し退けられて、センサのロッド部３Ａを挿入可能な空隙７（図３（ａ）参照）が最外郭のパイプの内側に形成され得る状態となったところで（つまり、ロッド部３Ａの外径以上の内径を有するパイプが孔４内に挿入されたところで）、この第３工程を終了し、続く第４工程に移行する。
【００２６】
第４工程では、図３（ａ）に示すように、第３工程で孔４内に挿入したパイプ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの中で最外郭のパイプ２０Ａを残し、それ以外のパイプ２０Ｂ、２０Ｃと棒１０を、各々に取り付けた紐状部材を引っ張ることで孔４内から引き抜いて、最外郭のパイプ２０Ａの内側に空隙７を形成する。
第５工程では、図３（ｂ）に示すように、第４工程で形成した空隙７にセンサのロッド部３Ａを挿入し、ロッド部３Ａの先端を小孔４の奥壁（底部）に当接させる。
第６工程では、図３（ｃ）に示すように、センサのロッド部３Ａが動かないように維持しながら、最外郭のパイプ２０Ａを孔４内からゆっくりと引き抜く。すると、最外郭のパイプ２０Ａがあった位置やロッド部３Ａの周囲に充填材５が流入し、前記空隙７が消滅する。これにより、孔４内に隙間なく充填材５が充填される。また、センサのロッド部３Ａが小孔４の奥まで挿入された状態で孔４内に固定されることとなる。
【００２７】
このように、この実施の形態のセンサ固定方法によれば、センサのロッド部３Ａを小孔４の奥まで挿入した状態で確実且つ容易に固定することができる。また、小孔４の奥まで充填材５が行き渡らずに空隙が生じてしまうことを回避できる。
従って、弾性波探査に際して、各センサ３を岩盤６等に設置するのに手間や時間がかからなくなる。また、センサのロッド部３Ａが岩盤６に確実に固定されるので、弾性波探査装置１による探査精度を高めることができる。
【００２８】
また、センサのロッド部３Ａを孔４内に挿入する際にセンサ３に対して強い力をかける必要がないので、センサ３の破損を防止することもできる。
また、棒１０（棒状部材）に外嵌させるパイプ（筒状部材）の段数を変えることで、前記空隙７の大きさを適宜変更することができる。従って、ロッド部３Ａの外径や形状に関わらず、当該センサ固定方法を適用することが可能である。例えば、角柱形状のロッド部や、外周部に凹凸のあるロッド部であっても、外径が最大となる部分を基準にして前記空隙７を形成するようにすれば、図３に示す円柱状のロッド部３Ａの場合と同様に、孔４内に確実に固定することが可能である。
【００２９】
また、この実施の形態では、パイプ（筒状部材）２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃや棒（棒状部材）１０をステンレス製としたので、パイプ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃや棒１０が破損したりすることを可及的になくすことができる。従って、パイプ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃや棒１０を永続的に使用することができる。また、各々のパイプ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの肉厚を薄くして、各パイプを充填材５の中に挿入し易くすることも可能である。
また、パイプ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを円筒状に形成し、棒１０を円柱状に形成して、各部材間の抵抗を低減するようにしたので、各部材を孔４内に円滑に挿入することができると共に、各部材を孔４内から円滑に引き抜くことができる。
また、各パイプ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃや棒１０の長さを、外径の小さいもの程（つまり、孔４内から先に引き抜かれるもの程）長く設定すると共に、棒１０とパイプ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの各々の基端部に引き抜き用の紐状部材を取り付けるようにしたので、孔４内に挿入したパイプ２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃや棒１０を簡単に引き抜くことができる。
【００３０】
なお、この実施の形態では、センサとして弾性波探査装置１のセンサ３を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、構造体の孔内に固定設置して用いるセンサであれば、如何なるセンサであってもよい。
また、この実施の形態では、構造体として岩盤６を例示したが、例えば、ダムやトンネルなどの人工的に築造される構造体などに本発明を適用することも可能である。
また、弾性波探査装置１の構成等も任意であり、その他、具体的な細部構造等についても本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更可能であることは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、センサのロッド部を孔の奥まで挿入した状態で確実且つ容易に固定することができる。また、孔の奥まで充填材が行き渡らずに空隙が生じてしまうことを回避することができる。さらに、センサの破損を防止することもできる。従って、センサを構造体に設置するのに手間や時間がかからなくなる。
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果が得られると共に、外径の異なる複数種類のロッド部に対して、当該センサ固定方法を適用することが可能となる。
請求項３記載の発明によれば、最外郭の筒状部材を残してそれ以外の筒状部材を孔内から引き抜くのが容易となる。
請求項４記載の発明によれば、筒状部材を残して棒状部材を孔内から引き抜くのが容易となる。
【００３２】
請求項５記載の発明によれば、棒状部材や筒状部材が変形したり破損したりすることを可及的になくすことができる。従って、棒状部材や筒状部材を永続的に使用することができる。また、棒状部材や筒状部材を孔内に円滑に挿入することができる。
請求項６記載の発明によれば、棒状部材と筒状部材の各々を孔内から引き抜くのが容易となる。
請求項７記載の発明によれば、弾性波探査に際して、探査に用いるセンサを岩盤や地盤に設置するのに手間や時間がかからなくなる。また、弾性波探査の探査精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】弾性波探査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係るセンサ固定方法を説明する図である。
【図３】図２の続きの工程を説明する図である。
【図４】図２及び図３のセンサ固定方法で用いる棒とパイプを示す図である。
【図５】従来のセンサ固定方法を説明する図である。
【符号の説明】
１    弾性波探査装置
３    センサ
３Ａ  ロッド部
４    孔
５    充填材
６    岩盤（構造体）
１０  棒（棒状部材）
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ  パイプ（筒状部材）
【図１】
0004252206.tif 000002
【図２】
0004252206.tif 000003
【図３】
0004252206.tif 000004
【図４】
0004252206.tif 000005
【図５】
0004252206.tif 000006