JP2006242743A - 検知装置およびその施工方法 - Google Patents

Abstract

【構成】 押出し成形されたポリオレフィン系樹脂管１２の管壁の外表面に溝２４を形成し、この溝２４の深さを光ファイバ１４の外皮４８の外径Ｅより大きくする。そして、溝２４の中に外皮４８にポリオレフィン系樹脂を用いた光ファイバ１４を嵌め、樹脂管１２の管壁と光ファイバ１４の外皮４８とを融着して、検知装置１０を形成する。
【効果】 樹脂管１２の残留応力の性質を利用して溝２４の側部３４を内側に傾けて、溝２４の開口３４の幅Ｗ２を光ファイバ１４の外皮４８の外径Ｅより狭くする。これにより、光ファイバ１４を溝２４に保持することができるため、光ファイバ１４を樹脂管１２に仮止めする必要がなくなり、施工性に優れる。また、融着により光ファイバ１４と樹脂管１２との固定強度が高く、検知装置１０の検知精度などは向上する。
【選択図】 図６

Description

この発明は、検知装置およびその施工方法に関し、特にたとえば、地滑りなどの地盤挙動やトンネルなどコンクリート構造物の歪みなどを検知し、あるいは橋梁などの歪みを計測する、検知装置およびその施工方法に関する。

従来の検知装置およびその施工方法の一例が、特許文献１に開示されている。この特許文献１の光ファイバ歪みセンサは、ファイバ固定部材の外周面に形成された溝に光ファイバを配線して形成される。
特開２００２−１０７１２２号公報［Ｇ０１Ｂ １１／１６、Ｇ０１Ｄ ５／２６、Ｇ０１Ｄ ２１／００、Ｇ０１Ｌ １／２４、Ｇ０１Ｍ １１／００］

特許文献１の従来技術では、光ファイバをファイバ固定部材に固定する前に、たとえば、テープや接着剤などを用いて光ファイバをファイバ固定部材の溝に仮止めすると、その接着不良により光ファイバの固定不備が生じることがあり、信頼性および施工性に問題があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、精度良く地盤変位などを検知することができ、しかも施工性に優れた、検知装置およびその施工方法を提供することである。

請求項１の発明は、棒状部材に光ファイバを取り付けた検知装置において、棒状部材をポリオレフィン系樹脂で形成し、光ファイバの外皮をポリオレフィン系樹脂で形成し、外皮と棒状部材とを融着したことを特徴とする、検知装置である。

請求項１の発明では、棒状部材にポリオレフィン系樹脂を用い、光ファイバの外皮にも同様のポリオレフィン系樹脂を用いることにより、棒状部材と外皮とを融着して、光ファイバを棒状部材に簡単かつ強固に固定することができる。

また、融着された光ファイバと棒状部材との固定強度が高いと、光ファイバは棒状部材から外れにくく、棒状部材とともに変形するため、検知装置は高精度に地盤の変位などを検知することができる。

請求項２の発明は、棒状部材は中空管である、請求項１記載の検知装置である。

請求項２の発明では、既存の中空管を検知装置に利用することができるため、安価かつ簡単に検知装置を製造することができる。

請求項３の発明は、棒状部材はその断面が十字形状の中実管である、請求項１記載の検知装置である。

請求項３の発明では、棒状部材の断面を十字形状にすることにより、どちらの方向から地盤などが動いても棒状部材はその動きを受けることができるため、断面が円形状の棒状部材を用いた検知装置より感度良く地盤などの挙動を検知することができる。

請求項４の発明は、棒状部材の管壁の外表面に溝を形成し、溝の深さを外皮の外径より大きくし、溝の開口幅を外皮の外径と同じまたはそれよりやや狭くし、光ファイバを溝に嵌め込んだ状態で外皮と管壁とを融着したことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の検知装置である。

請求項４の発明では、棒状部材の管壁の外表面に溝を形成し、その溝の深さを光ファイバの外皮の外径より大きくすれば、溝の中に光ファイバを嵌め込むことができる。また、この溝の開口幅を外皮の外径と同じまたはそれよりやや狭くすると、溝の中に嵌められた光ファイバは外れにくくなるため、このような溝の中に光ファイバを嵌め込めば、外皮と管壁とを融着するまで光ファイバを溝の中に保持することができる。

請求項５の発明は、管壁の外表面に管軸方向に延びる溝が形成された複数のポリオレフィン系樹脂の棒状部材を準備し、隣接する棒状部材の溝の位置を合わせた状態で隣接する棒状部材の端どうしを付き合わせてバット融着し、溝においてバット融着によって生じたビードの部分を除去して、外皮をポリオレフィン系樹脂で形成した光ファイバを準備し、ビードを除去した部分をまたいで溝に光ファイバを嵌め込み、そして棒状部材と外皮とを融着する、検知装置の施工方法である。

請求項５の発明では、隣接するポリオレフィン系樹脂の棒状部材の溝の位置を合わせて、溝を連続させてから、隣接する棒状部材の端どうしを付き合わせてバット融着する。この融着した部分には盛り上がりビードが形成されて、ビードは連続した溝を遮断する。このため、ビードの部分を除去して、溝を連続させて、溝に光ファイバを嵌め込めば、光ファイバはその除去した部分をまたいで連続し、直線状に棒状部材に取り付けられる。

この発明によれば、ポリオレフィン系樹脂の棒状部材と、光ファイバのポリオレフィン系樹脂で形成された外皮とを融着することにより、光ファイバは棒状部材に確固に固定されるため、精度良く地盤変位などを検知することができ、また施工性に優れる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すこの発明の一実施例である検知装置１０は、ポリオレフィン系樹脂の棒状部材、たとえば円筒形状の中空管１２（以下、樹脂管１２という。）の管壁の外表面に形成した溝に光ファイバ１４を取り付けて形成される。

まず、図２に示す押出機１６でポリオレフィン系樹脂など可撓性を有する合成樹脂を用いた樹脂管１２を押出し成形し、その樹脂管１２を冷却水槽１８の口金２０に挿入して、樹脂管１２の外表面を整える。そして、樹脂管１２を冷却水槽１８で冷却してから、回転のこぎり２２などを樹脂管１２の外表面に当てて溝２４を形成する。

そして、溝２４が形成された樹脂管１２を引取機３６で引き取り、マーキング装置３８で所定のマークを印字してから、一定の長さごとに切断機４０のカッターにより切断して、パイプ払い出し装置４２でラック内に払い出す。

図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、このように形成された樹脂管１２の管軸２６は直線状であり、その外径Ｄは、たとえば、６０ｍｍである。この樹脂管１２の外径は大き過ぎると検知装置１０の施工性が悪くなり、反対に小さすぎると検知装置１０の検知能力などが低下する。

溝２４は管軸２６の方向に延び、樹脂管１２の周方向に等間隔を隔てて複数、この実施例では４箇所に設けられる。各溝２４は樹脂管１２の管軸２６に平行で直線状に形成され、その長さは樹脂管１２の長さの全範囲に亘る。溝２４の断面形状はＵ字形状であり、その底部２８は円弧状である。溝２４の両側部３０は平行かつ直線状で、平行の２つの側部３０の間の中心線３２は樹脂管１２の管軸２６を通る。溝２４の幅Ｗ１は、後述する光ファイバ１４の外皮の直径と同じまたはそれより大きく、深さＨは、たとえば光ファイバ１４の外皮の外径より大きく、その外径の１．５〜２倍の長さである。

この樹脂管１２を複数施工現場に運び、図４に示すように、隣接する樹脂管１２の溝２４の位置を合わせて、これらの溝２４を連続させる。そして、樹脂管１２の端どうしを付き合わせてバット融着する。これにより、融着した部分の管壁は盛り上がり、ビード４４は溝２４を塞ぐ。これでは、光ファイバ１４を嵌め込めないので、図５に示すようにビード４４と溝２４とが交差している位置の樹脂管１２の管壁にドリルなどで穴４６を開けて、溝２４を塞いだビード４４を取り除いて、隣接する２つの樹脂管１２の溝２４どうしを連続させる。このため、穴４６は樹脂管１２の管壁を貫通していてもよいし、貫通していなくてもよい。少なくとも、穴４６の径が溝２４の幅Ｗ１より大きく、かつ穴４６の深さが溝４６の深さＨより深ければよい。

そして、必要長さになるように、複数の樹脂管１２を連結して、上述と同じ方法で連結した樹脂管１２の溝２４を連続させる。それから、溝２４に必要な長さの光ファイバ１４を嵌め込む。

なお、光ファイバ１４を溝２４に嵌めるとき、溝２４の開口３４を少し押し広げるようにする。すなわち、図２に示す押出工程の中で樹脂管１２内に応力が残留する。この性質を利用して、図６に示すように溝２４の側部３０を溝２４の内側に傾けて、溝２４の開口３４の幅Ｗ２を溝２４形成時の幅Ｗ１より狭くして、開口３４の幅Ｗ２を光ファイバ１４の外皮４８の外径Ｅと同じまたはそれよりやや狭くする。

このように、樹脂管１２の残留応力を利用して溝２４の両側部３０を内側に傾けると、溝２４の開口３４の幅Ｗ２は光ファイバ１４の外皮４８の外径Ｅと同じまたはそれよりやや狭くなるため、溝２４に嵌められた光ファイバ１４は溝２４から外れにくく、光ファイバ１４を樹脂管１２に仮止めする必要がなくなる。

光ファイバ１４は外皮４８に覆われ、この外皮４８には樹脂管１２の樹脂と同種類の樹脂のポリオレフィン系樹脂などが用いられる。このため、光ファイバ１４の外皮４８と樹脂管１２の管壁とを、たとえば１５０〜２６０℃に加熱して、図７に示すようにこれらは融着される。

そして、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、たとえば１本の光ファイバ１４を用いて４つの溝２４の全長に亘って光ファイバ１４を配線する。

このようにして形成された検知装置１０を、図８に示す地中に予め埋めておいたケーシング管５０の中に挿入し、ケーシング管５０内の検知装置１０の周りにセメント５２などの充填材を充填する。そして、光ファイバ１４の先を光歪みアナライザ（図示せず）などに接続する。

このように、樹脂管１２の外表面に溝２４を形成しておけば、施工現場で光ファイバ１４をその溝２４に嵌めるだけで、光ファイバ１４を正確な位置に簡単に取り付けることができる。また、その溝２４の深さＨを光ファイバ１４の外皮４８の外径Ｅより深くし、溝２４の幅Ｗ１と光ファイバ１４の外皮４８の外径Ｅとの隙間を小さくすると、溝２４に嵌められた光ファイバ１４の位置はずれにくく、光ファイバ１４は正確な位置に維持されるため、光ファイバ１４を樹脂管１２に固定する際に光ファイバ１４の位置を調整する必要がない。よって、溝２４により光ファイバ１４の取付作業性は向上し、しかも光ファイバ１４の正確な配置により検知装置１０の検知精度などは向上する。

また、溝２４の深さＨを光ファイバ１４の外皮４８の外径Ｅの１．５〜２倍にすることにより光ファイバ１４の取り付けおよび固定がし易くなる。すなわち、溝２４の深さが浅すぎると溝２４の傾きは小さくなり、光ファイバ１４は溝２４から外れやすくなる。一方、溝２４の深さが深すぎると光ファイバ１４の外皮４８と樹脂管１２とを融着しにくくなる。

さらに、光ファイバ１４の外皮４８を樹脂管１２に融着すると、光ファイバ１４を樹脂管１２に簡単に固定でき、作業性に優れる。また、融着された光ファイバ１４と樹脂管１２との固定強度は高いため、光ファイバ１４が外れにくく、光ファイバ１４は樹脂管１２とともに変形して、検知装置１０は高精度に地盤の変位などを検知することができる。

なお、樹脂管１２の溝２４の底部２８の断面形状を円弧状にしたが、この底部２８の底部５４の断面形状を図９（Ａ）に示すように直線状に代えてもよい。この場合、図９（Ｂ）に示すように残留応力の性質を利用して溝２４の側部３０を溝２４の内側に傾け、溝２４の開口３４の幅Ｗ３を溝２４形成時の幅Ｗ４より狭くして、光ファイバ１４の外皮４８の外径Ｅと同じまたはそれよりやや狭くする。また、溝２４の底部５６の断面形状を図１０（Ａ）に示すようにＶ字状に代えてもよい。この場合も同様に、図１０（Ｂ）に示すように残留応力の性質を利用して溝２４の側部３０を溝２４の内側に傾け、溝２４の開口３４の幅Ｗ５を溝２４形成時の幅Ｗ６より狭くして、光ファイバ１４の外皮４８の外径Ｅと同じまたはそれよりやや狭くする。

この溝２４を押出し成形された後の樹脂管１２に設けたが、樹脂管１２を押出し成形する過程で溝２４を設けることもできる。この場合、回転のこぎり２２を用いず、たとえば、溝２４を形成するための形状にした押出機１６のダイヘッド部分や冷却水槽１８の口金部２０などを用いて、樹脂管１２を押出機のダイヘッド部分や口金部などを通すことにより、樹脂管１２に溝２４を形成する。

また、樹脂管１２に４本の溝２４を形成したが、溝２４の数は１本以上であればよく、具体的な数は検知装置１０の検知目的である地盤の変状の種類や要求精度などにより任意に決められる。溝２４の数を増やし、その溝２４にそれぞれ光ファイバ１４を取り付ければ、検知装置１０の検知精度などは向上する。

この溝２４とビード４４とが交差する樹脂管１２の管壁に穴４６を開けて溝２４を連続させたが、穴４６を開けずにビード４４を削って溝２４を連続させることもできる。

また、溝２４の深さＨを光ファイバ１４の外皮の外径より大きくしたが、溝２４の深さを浅くしたり、溝２４自体を形成したりしなくてもよい。この場合、光ファイバ１４の外皮４８と樹脂管１２の管壁とを直接融着せずに、たとえば、光ファイバ１４の外皮４８を覆うように樹脂管１２の管壁に融着可能なパッチを貼り付けて、パッチと光ファイバ１４の外皮４８と融着し、かつパッチと樹脂管１２とを融着して、これらを固定することもできる。

光ファイバ１４の外皮４８と樹脂管１２の管壁とを融着する際、連続的に融着してもよいし、部分的に融着してもよい。部分的に融着する場合、融着箇所の間を接着剤などで埋めてもよい。

そして、検知装置１０を地中に予め埋めておいたケーシング管５０の中に挿入したが、検知装置１０を直接地中に埋めてもよい。また、検知装置１０をトンネルなどの構造物に設置することもできる。これによりこれらの構造物の歪みを検知することが可能になる。

さらに、ポリオレフィン系樹脂の棒状部材として中空管（樹脂管１２）を用いたが、これに代えて、断面形状を十字形状や矩形状など地盤などの動きを面で受ける形状にした棒状部材を用いることもできる。たとえば、図１１に示す中実管５８は、その断面形状を十字形状にした中実管である。この中実管５８については断面形状および中実にしたことを除けば、樹脂管１２とほぼ同様であるため、説明は省略する。この場合、中実管５８の４つの突条部６０の一方側面や先端などにそれぞれ溝２４を形成して、中実管５８の溝２４を連続させながら、中実管５８の端どうしを付き合わせてバット融着した後に図１２に示すように溝２４に光ファイバ１４を嵌め込む。そして、中実管５８の残留応力により光ファイバ１４を溝２４に保持した状態で光ファイバ１４の外皮４８と中実管５８の管壁とを融着して、たとえば１本の光ファイバ１４を用いて４つの溝２４の全長に亘って光ファイバ１４を配線する。それから、この検知装置１０を直接地中に埋める。

このように、中実管５８の断面形状を十字形状などにすることにより、どちらの方向から地盤などの動きがあっても中実管５８はその動きを受けることができるため、感度良く地盤の挙動などを検知する。すなわち、棒状部材５８では、矢印６２ように地盤などは棒状部材５８の平面に当たるため、棒状部材５８は、地盤などの動きに対する力の損失がなく、地盤などの動きを敏感に受けることができる。また、棒状部材５８に対して斜め方向の地盤などの動きがあった場合でも、棒状部材５８は矢印６４に示す斜め方向の地盤などの動きをその２つの突条部６０の間の入角６６で受け、感度良く地盤などの動きを捉えることができる。

なお、上で挙げた角度や寸法の具体的数値はいずれも単なる一例であり、必要に応じて適宜変更可能である。

（Ａ）はこの発明の一実施例の検知装置を示す横断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の縦断面図である。 図１の検知装置に用いられる樹脂管の製造に用いられる押出設備を示す断面図である。 （Ａ）は樹脂管を示す横断面図であり、（Ｂ）は樹脂管の側面を示す平面図である。 隣接する樹脂管の端を付き合わせてバット融着した状態を示す平面図である。 ビードと溝とが交差する部分の管壁に穴を開けた状態をしめす平面図である。 光ファイバを樹脂管の溝に嵌めた状態を示す横断面図である。 光ファイバの外皮と樹脂管の管壁とを融着した状態を示す横断面図である。 検知装置を地中に埋設した状態を示す断面図である。 この発明の別の実施例の検知装置に用いられ得る樹脂管を示す横断面図である。 この発明のさらに別の実施例の検知装置に用いられ得る樹脂管を示す横断面図である。 この発明のさらに別の実施例の検知装置に用いられ得る中実管を示す横断面図である。 図１１の中実管の溝に光ファイバを嵌めて融着した状態を示す横断面図である。

符号の説明

１０…検知装置
１２…樹脂管
１４…光ファイバ
２４…溝
４４…ビード
４６…穴
４８…外皮
５８…中実管

Claims (5)

1. 棒状部材に光ファイバを取り付けた検知装置において、
   前記棒状部材をポリオレフィン系樹脂で形成し、
   前記光ファイバの外皮をポリオレフィン系樹脂で形成し、
   前記外皮と前記棒状部材とを融着したことを特徴とする、検知装置。
2. 前記棒状部材は中空管である、請求項１記載の検知装置。
3. 前記棒状部材はその断面が十字形状の中実管である、請求項１記載の検知装置。
4. 前記棒状部材の管壁の外表面に溝を形成し、
   前記溝の深さを前記外皮の外径より大きくし、前記溝の開口幅を前記外皮の外径と同じまたはそれよりやや狭くし、
   前記光ファイバを前記溝に嵌め込んだ状態で前記外皮と前記管壁とを融着したことを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の検知装置。
5. 管壁の外表面に管軸方向に延びる溝が形成された複数のポリオレフィン系樹脂の棒状部材を準備し、
   隣接する前記棒状部材の前記溝の位置を合わせた状態で前記隣接する棒状部材の端どうしを付き合わせてバット融着し、
   前記溝において前記バット融着によって生じたビードの部分を除去して、
   外皮をポリオレフィン系樹脂で形成した光ファイバを準備し、
   前記ビードを除去した部分をまたいで前記溝に前記光ファイバを嵌め込み、そして
   前記棒状部材と前記外皮とを融着する、検知装置の施工方法。

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