(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一端がコンクリートパイルの上部から引き出され、籠状鉄筋に螺旋状に巻き付けられて取り付けられた光ファイバーが、コンクリートパイルの断面内に埋設されて、コンクリートパイルに一体に取り付けられていることを特徴とする歪計測可能なコンクリートパイル。
【請求項２】
光ファイバーを螺旋状に巻き付けて取り付けた籠状鉄筋を型枠内にセットすると共に、この光ファイバーの少なくとも一端をコンクリートパイルの上部となる側から型枠外に延出させた状態で、型枠にコンクリートを供給し、遠心成形によってコンクリートパイルを成形することを特徴とする歪計測可能なコンクリートパイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤強化に用いられるコンクリートパイル、その製造方法に関する。更に詳しくは、地盤中への打設後に生じる歪を計測可能なコンクリートパイル、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地盤中に打設された杭に生じる歪を測定するためには、杭と一体に、予め歪ゲージを取り付けておくことが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、歪ゲージによる歪の測定は、歪ゲージを取り付けた狭い範囲でしか行うことができない問題がある。従って、長尺物である杭全体に亙って歪を正確に計測するには、長さ方向に多数の歪ゲージを取り付ける必要がある。多数の歪ゲージの取り付けが必要となることは、単に歪ゲージの取り付けに要する手間が増大するだけでなく、杭外に引き出すリード線の数も増えてその配線及び接続に多大な手間を要することになる。また、微弱電流による測定であることから、防水や絶縁に要する手間も大きなものとなる。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点にかんがみてなされたもので、地盤中に打ち込んだ後の杭の歪を（及び応力も）、広い範囲に亙って容易に測定できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このために本発明は、少なくとも一端がコンクリートパイルの上部から引き出され、籠状鉄筋に螺旋状に巻き付けられて取り付けられた光ファイバーが、コンクリートパイルの断面内に埋設されて、コンクリートパイルに一体に取り付けられていることを特徴とする歪計測可能なコンクリートパイルを提供するものである。
【０００６】
また、本発明は、光ファイバーを螺旋状に巻き付けて取り付けた籠状鉄筋を型枠内にセットすると共に、この光ファイバーの少なくとも一端をコンクリートパイルの上部となる側から型枠外に延出させた状態で、型枠にコンクリートを供給し、遠心成形によってコンクリートパイルを成形することを特徴とする歪計測可能なコンクリートパイルの製造方法を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る歪計測可能なコンクリートパイルの第１の例を示す模式図、図２は第２の例を示す模式図、図３は第３の例を示す模式図である。
【００１０】
図示されるように、本コンクリートパイル１は、一体に取り付けられた光ファイバー２を有するものとなっている。この本コンクリートパイル１の歪の計測は、後述するように、コンクリートパイル１の歪（主に圧縮歪）に伴って生じる光ファイバー２の歪を光学的に検知することによって行われる。従って、光ファイバー２を、図１に示されるように、コンクリートパイル１の長さ方向に直線的に取り付けておくと、光ファイバー２を取り付けた長さに亙る領域でコンクリートパイル１の歪を計測することができる。また、図１の場合、コンクリートパイル１の周方向については、光ファイバー２が取り付けられた１箇所のみの計測となるが、光ファイバー２を、図２及び図３に示されるように、螺旋状に取り付けると、コンクリートパイル１の長さ方向のみならず、コンクリートパイル１の全周方向における歪の状態も知ることができ、より正確な計測が可能となる。
【００１１】
光ファイバー２は、図１及び図２に示されるように、コンクリートパイル１の上部から一端のみを外部に引き出しておいてもよいが、図３に示されるように、両端をコンクリートパイル１の上部から外部に引き出しておくこともできる。いずれを選択するかは、後述する歪の計測方法に応じて選択すればよい。尚、図１〜図３における３は、光ファイバー２を計測装置等に接続するためのコネクターである。
【００１２】
図１〜図３においては、いずれも光ファイバー２がコンクリートパイル１内に埋設されることで一体に取り付けられているが、コンクリートパイル１の外面や内面に接着剤で接着することで一体に取り付けることもできる。しかし、光ファイバー２をコンクリートパイル１の内面に接着するのは手間がかかり、また光ファイバー２をコンクリートパイル１の外面に接着したのでは、コンクリートパイル１の運搬時や埋設時に光ファイバー２が損傷されやすいので、光ファイバー２はコンクリートパイル１の断面内に埋設一体化しておくことが好ましい。
【００１３】
光ファイバー２を埋設一体化したコンクリートパイル１の製造は次のようにして行うことができる。
【００１４】
まず、図４に示されるように、一端が端部金物４から延出した状態で、主筋５とフープ筋６とで構成された籠状鉄筋７に光ファイバー２を螺旋状に巻き付けて取り付ける。この光ファイバー２の巻き付けは、主筋５の周囲にフープ筋６を巻き付け固定するために用いる巻線機のような装置を用いて行うことができる。光ファイバー２を図１のような直線状に取り付ける場合には、籠状鉄筋６の長さ方向に沿って直線状に取り付ければよい。また、図３のように光ファイバー２の両端をコンクリートパイル１から引き出しておくためには、光ファイバー２を螺旋状に巻き付けた後、その他端を端部金物４側に戻して延出させておけばよい。
【００１５】
光ファイバー２は、できるだけ弛みなく、安定した状態で籠状鉄筋６に取り付けておくことが好ましく、そのためには図５に示されるようなホルダー８を用いることが好ましい。図５（ａ）に示されるホルダー８は、半割管状の台部９と、この台部９に固定された保持管部１０とからなるもので、台部９を主筋５に熔接し、保持管部１０に光ファイバー２を通すことでこれを保持するものである。図５（ｂ）に示されるホルダー８は、上記と同様の台部９と、この台部９の両側に取り付けられた２本一組の保持ピン１１とからなるもので、やはり台部９を主筋５に熔接し、保持ピン１１間に光ファイバー２を挟み込ませることでこれを保持するものである。
【００１６】
上記のようにして光ファイバー２を取り付けた籠状鉄筋６を、コンクリートパイル１を遠心成形するための型枠にセットし、光ファイバー２の端部が型枠外に引き出された状態で型枠にコンクリートを供給して遠心成形することで、本コンクリートパイル１を製造することができる。このようにして製造されるコンクリートパイル１は、その断面内に一体に光ファイバー２が埋設されたものとなり、運搬や埋設時に光ファイバー２が損傷されにくいものとなる。
【００１７】
本コンクリートパイル１の歪計測は、従来知られている光ファイバーの歪計測技術を用いて行うことができる。即ち、コンクリートパイル１の上部から引き出されている光ファイバー２の一端をコネクター３を介してＯＴＤＲ（Optical time domain reflectmeter）装置に接続し、光パルスを入射して、光ファイバー２の途中から戻ってくる後方散乱光中のブリルアン散乱光の発生波長を測定する。このブルリアン散乱光は、光ファイバ２に加わる歪により、媒質固有のブルリアン周波数シフトが変化するため、これによって歪を計測することができる。また、光パルスを入射してから後方散乱光が戻ってくるまでの時間を測定することで、歪発生点までの距離を計測することができる。
【００１８】
本コンクリートパイル１の歪計測は１本ずつ別々に行ってもよいが、図３に示されるような光ファイバー２の両端が引き出されたコンクリートパイル１を用いることによって、複数本について同時に計測することも可能である。即ち、図６に示されるように、複数本のコンクリートパイル１の光ファイバー２が直列されるよう、コンクリートパイル１間の光ファイバー２をコネクター３を介して接続し、この状態で上記光パルスの入射による計測を行えば、光ファイバー２を接続した複数本のコンクリートパイル１の歪発生状態を同時に計測することができ、支持される建物等の全体の荷重分布状況が判明する。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、以上説明した通りのものであり、地盤中に打設されたコンクリートパイル１について、一体に取り付けられている光ファイバー２を用いて歪を計測できるようにしたもので、光ファイバー２の取付位置に沿って歪を計測できるので、長尺な光ファイバー２を１本取り付けておくことで、コンクリートパイル１の長さ方向の広い範囲に亙って容易に歪を計測でき、更に光ファイバー２を螺旋状に取り付けておくことで、長さ方向と共に周方向にも正確な歪の計測を容易に行うことができる。コンクリートパイル１は、通常、建物の基礎構築に用いられるが、本発明によれば、建物構築後の地盤中のコンクリートパイル１がどのような状態にあるか、また地盤中のコンクリートパイル１にどのような負荷が加わっているかを容易に知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る歪計測可能なコンクリートパイルの第１の例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る歪計測可能なコンクリートパイルの第２の例を示す模式図である。
【図３】本発明に係る歪計測可能なコンクリートパイルの第３の例を示す模式図である。
【図４】本発明に係る歪計測可能なコンクリートパイルの製造において、籠状鉄筋に光ファイバーを巻き付ける工程を示す斜視図である。
【図５】光ファイバーの籠状鉄筋への取り付けに用いるホルダーの例を示す斜視図である。
【図６】複数本の本発明に係る歪計測可能なコンクリートパイルの歪計測を同時に行う方法の説明図である。
【符号の説明】
１    コンクリートパイル
２    光ファイバー
３    コネクター
４    端部金物
５    主筋
６    フープ筋
７    籠状鉄筋
８    ホルダー
９    台部
１０  保持管部
１１  保持ピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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