JP2014074295A - 鉄筋挿入工用の鉄筋ひずみ検出構造 - Google Patents

Abstract

【課題】筒状鉄筋を用いて鉄筋挿入工を施工する際の筒状鉄筋に、斜面の土塊移動を高い感度で検知できる鉄筋ひずみ検出構造を組み込むことを可能にする。
【解決手段】筒状鉄筋１の内部に、細径部７と筒状鉄筋１の内面に対して僅かな隙間を形成する大径部８とが交互に形成された中空センサーロッド５を挿入しその両端を筒状鉄筋１に固定する。センサーロッドの細径部７の外周面に歪ゲージ１３を貼付け、そのリード線を細径部にあけた孔からセンサーロッド内に入れ筒状鉄筋１の頂部から外に引き出す。センサーロッドは筒状鉄筋が土塊の移動により曲げ変形した時、筒状鉄筋１の内面に対して僅かな隙間を形成する大径部８の作用により、筒状鉄筋の曲げ変形に倣った曲げ変形をする。その際、細径部の外周面には大径部の外周面より大きなひずみが発生するので、細径部の外周に貼り付けた歪ゲージにより高い感度で筒状鉄筋１の曲げ変形を検知できる。
【選択図】図６

Description

この発明は、鉄筋挿入工を施工する際に、鉄筋挿入工に組み込まれて斜面の土塊移動を検知可能にした鉄筋挿入工用の鉄筋ひずみ検出構造に関する。

従来より、斜面崩壊の可能性を考慮する必要のある不安定な斜面に対して、斜面の移動を検知するセンサを斜面に設置することが行なわれている。
例えば、特許文献１の曲げ力センサは、検知棒を斜面に挿入し、土塊が移動して検知棒が曲がった時にそれを検知するもので、特許文献１の図１、図２、図４、図５、[００２１]、[００２２]等を参照してかつそれらに記載の符号を用いて説明すると、前記検知棒３は、筒状のケーシング９内に、中心に位置するセンター導線２９とそのセンター導線２９を囲む導電コイル３１とを配置し、土塊の移動により検知棒３が曲がった時に、センター導線２９と囲む導電コイル３１とが接触することを検知して、土塊の移動を検知するというものである。
具体的には、センター導線２９と導電コイル３１との間は、コンデンサ４５を介して接続されているので、交流回路は形成されているが、直流回路は形成されていない。したがって、定常時には、ＣＰＵ５５にＰＬＬ
Ｆ／Ｏ回路６７で検出された交流検出信号のみが送られる。しかし、地滑り発生時には、検知棒３が曲がり、内部のセンター導線２９と導電コイル３１とが接触するので、センター導線２９と導電コイル３１との間に直流回路が形成されて直流電流が流れ、その直流通電がセンサ電流検出回路（ホトカプラ）７１で検出され、直流検出信号はＣＰＵ５５に送られる。こうして、検知棒３が曲がってセンター導線２９と導電コイル３１とが接触した時に地滑り（土塊の移動）が発生したことを検知するというものである。上記の通りこの曲げ力センサは、一定以上の規模の地滑りが発生した時にそれを検知するのみである。

特許文献２は、地山の崩落や法面の地滑りを防止するために地盤のひずみ（土塊の移動）を計測するパイプひずみ計であり、図１１に示すように、複数の短尺鋼管２１ａを継手管２２を介してリベット連結した計測管２１の先端に先鋭状のキャップ２３取り付け、前記計測管２１の所要位置の外面に歪ゲージ２４を取り付け、歪ゲージの計測ケーブル２５を計測管２１の内部を通して外部に取り出している。歪ゲージ２４の部分は保護材２６で保護している。

上記の曲げ力センサ及びパイプひずみ計は、いずれも斜面を補強する対策とは別に、土塊の移動を検知しようとするものであるが、斜面を補強する対策、例えば鉄筋挿入工に組み込む態様で土塊の移動を検知することができれば、効率的である。

特開２００２−１４８０８１ 特開平０４−２９８０６

特許文献１の曲げ力センサは、一定の地滑りが発生した時にそれを検知するのみであり、地滑りの前触れ段階の微小な地盤移動を検知することはできない。また、極めて複雑な構造である。また、この曲げ力センサーは、斜面を補強する対策とは別に単独で地盤に設置するものなので効率的ではなく、鉄筋挿入工に組み込む態様で土塊の移動を検知することができることが望ましい。

特許文献２のパイプひずみ計は、特許文献１と同じく斜面を補強する対策とは別に単独で地盤に設置するものであるが、この構造を、鉄筋挿入工の筒状鉄筋に挿入することにより、斜面の補強と土塊の移動の検知との両方の効果を得ることが可能であるかのようにみえる。
しかし、特許文献２のパイプひずみ計は、そもそも単に地盤のひずみを検知するひずみ計であり、歪みゲージ２４がパイプひずみ計全体でも大径部である継手管２２に取り付けられているから、このまま鉄筋挿入工の筒状鉄筋に挿入して用いることはできない。なぜなら、地盤の変動にともなって筒状鉄筋が変形した際に、その変形を的確に計測するには、筒状鉄筋の変形とその内部の計測器具の変形が同調するように、筒状鉄筋の内面と計測器具の隙間は僅かであることが望ましく、また、筒状鉄筋の内面に歪みゲージが接触すると正しい計測結果が得られないので、歪みゲージは筒状鉄筋の内部に接触しない態様が求められるからである。つまり、筒状鉄筋と接触した摩擦のノイズを計測しないために、歪みゲージは筒状鉄筋の内面から離れて位置しており、かつ、筒状鉄筋の変形を的確に計測することが求められる。よって、特許文献２のパイプひずみ計を単に鉄筋挿入工の筒状鉄筋に挿入する場合、大径部の継手管２２に歪みゲージ２４が取り付けられており、パイプひずみ計を筒状鉄筋の内部に挿入すると歪みゲージ２４が筒状鉄筋の内面に接触してしまい望ましくない。また、歪みゲージ２４が邪魔になり筒状鉄筋の内面とパイプひずみ計の隙間を小さくすることができず、地盤が変動して筒状鉄筋が変形しても特許文献２のパイプひずみ計では、その変形を的確に計測することはできない。
また、特許文献２では歪ゲージ２４を継手管２２の外面に貼り付けるので、特許文献２のパイプひずみ計を鉄筋挿入工の筒状鉄筋に挿入すると、地盤の変動で筒状鉄筋が変形した際に、歪みゲージ２４が筒状鉄筋の内面に圧迫されて損傷することが考えられる。

本発明は上記背景のもとになされたもので、筒状鉄筋を用いて鉄筋挿入工を施工する際の前記筒状鉄筋に、斜面の土塊移動を高い感度で検知することが可能な鉄筋ひずみ検出構造を組み込むことが可能であり、また、取り付けた歪ゲージが損傷する恐れの少ない鉄筋挿入工用の鉄筋ひずみ検出構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決する請求項１の発明の鉄筋挿入工用の鉄筋ひずみ検出構造は、筒状鉄筋を用いる鉄筋挿入工における前記筒状鉄筋の内部に、細径部と大径部とが交互に形成された中空のセンサーロッドを挿入するとともに前記センサーロッドの両端部を前記筒状鉄筋に固定してなり、
前記センサーロッドの前記大径部は、前記筒状鉄筋が真っ直ぐな時は筒状鉄筋内面に対して僅かの隙間を有するが筒状鉄筋が曲がった時に筒状鉄筋内面に接触してセンサーロッドが筒状鉄筋の曲げ変形に追随して曲げ変形可能な外径を有し、
前記センサーロッドの少なくとも一部の前記細径部の外面に歪ゲージを貼付け、
前記歪ゲージのリード線を前記細径部にあけた孔からセンサーロッド内部に導入することで筒状鉄筋の内部に挿通させたことを特徴とする。

請求項２は、請求項１の鉄筋ひずみ検出構造において、前記歪ゲージを、設計すべり面より上側４０〜１００ｍｍの領域にある細径部に貼り付けたことを特徴とする。

請求項３は、請求項１の鉄筋ひずみ検出構造において、前記歪ゲージを、設計すべり面より上側４０〜１００ｍｍの領域にある細径部に、及び設計すべり面より上側１４０〜２００ｍｍの領域にある細径部に貼り付けたことを特徴とする。

請求項４は、請求項２の鉄筋ひずみ検出構造において、歪ゲージを貼り付ける細径部が、地盤における設計すべり面より上側で設計すべり面に最も近い位置の細径部であることを特徴とする。

請求項５は請求項３の鉄筋ひずみ検出構造において、歪ゲージを貼り付ける細径部が、地盤における設計すべり面より上側で設計すべり面に最も近い位置の細径部、及び、その細径部より次の上側に位置する他の細径部であることを特徴とする。

請求項６は請求項１〜５のいずれか１項に記載の鉄筋ひずみ検出構造において、前記歪ゲージを貼り付けた細径部に防水被覆を施したことを特徴とする。

請求項７は請求項１〜６のいずれか１項に記載の鉄筋ひずみ検出構造において、前記筒状鉄筋が複数の短尺筒状鉄筋を連結したものであり、その一部の短尺筒状鉄筋に、短尺筒状鉄筋の長さに合わせたセンサーロッドを挿入し両端部を前記短尺筒状鉄筋の両端に固定したことを特徴とする。

本発明の鉄筋ひずみ検出構造において、筒状鉄筋内のセンサーロッドは、その両端が筒状鉄筋に固定されているので、筒状鉄筋が曲げ変形した時センサーロッドも曲げ変形する。そして、センサーロッドには細径部と大径部とが交互に形成されており、前記大径部は、筒状鉄筋が真っ直ぐな時は筒状鉄筋内面に対して僅かの隙間を有するが筒状鉄筋が曲がった時に筒状鉄筋内面に接触してセンサーロッドが筒状鉄筋の曲げ変形に追随して曲げ変形可能な外径を有するので、センサーロッドは、筒状鉄筋が曲がる時、筒状鉄筋の曲げ変形を倣った曲げ変形（同じ曲率の曲げ変形）をする。
一方、大径部と細径部とに同じ曲げモーメントが作用している場合、細径部の外周面には大径部の外周面より大きなひずみ（引張りひずみ、及び圧縮ひずみ）が発生しているので、細径部の外周に貼り付けた歪ゲージのひずみ信号は、大径部の外周に貼り付けた歪ゲージのひずみ信号より大である。すなわち、大径部と細径部とが交互に形成されたセンサーロッドにおける細径部に歪ゲージを貼り付けることで、筒状鉄筋の曲げ変形を高い感度で検知することができる。
上述のように本発明の鉄筋ひずみ検出構造は、特許文献１や特許文献２のような、斜面を補強する対策とは別に設置するものでなく、鉄筋挿入工に組み込む態様で土塊の移動を検知することができるので、種々の点で効率的である。
また、特許文献１の曲げ力センサのような単に一定の地滑りが発生した時にそれを検知するものでなく、検知した筒状鉄筋１の曲げ変形量に基づいて、斜面地盤の土塊の移動状況を把握することができ、地滑り等の危険性を把握することも可能になる。

また、歪ゲージは筒状鉄筋の内部に存在し、かつ、筒状鉄筋の内面に接触しない細径部に貼り付けられているので、歪ゲージが損傷する恐れは少ない。したがって、歪ゲージを貼り付けた部分に保護被覆を施すにしても、簡易な保護被覆で済む。

土塊の移動が生じた時の鉄筋の曲げ変形は、すべり面Ｓに近い位置で大きな曲げ変形が生じるパターンが多いが、実験結果等から、設計すべり面より上側４０〜１００ｍｍの領域で最も大きな曲げ変形が生じると言えるので、請求項２のように、歪ゲージを、設計すべり面より上側４０〜１００ｍｍの領域にある細径部に貼り付けると、歪ゲージは、筒状鉄筋における最も大きな曲げ変形をする部分の曲げ変形を検知することができ、高い感度で土塊移動を検知することができる。

設計すべり面は、例えば簡易貫入試験等の結果から設定することができるが、実際に生じるすべり面と厳格に一致する訳ではないので、また、最も大きな曲げ変形が生じる箇所は諸条件により種々のケースが考えられるので、２箇所に貼り付けることで、“ 土塊の移動により筒状鉄筋が最も大きく変形する位置”を外さないようにすることができる。その２箇所として、請求項３のように、設計すべり面より概ね４０〜１００ｍｍの領域と、設計すべり面より概ね１４０〜２００ｍｍの領域とするのが実験結果から適切である。

請求項２のように歪ゲージを１箇所に貼り付ける場合は、請求項４のように、その貼り付け位置を、地盤における設計すべり面より上側で設計すべり面に最も近い位置の細径部として定めると、歪ゲージ貼り付け位置が明確化ないし標準化され、歪ゲージ貼り付け位置の設計上あるいは施工における作業上などの種々の面で好都合である。
請求項３のように歪ゲージを２箇所に貼り付ける場合は、その２箇所の歪ゲージ貼り付け位置を、請求項５のように定めることが、上記と同じ意味で好都合である。

鉄筋挿入工は一般に複数の短尺鉄筋を連結して施工するので、請求項７のように、センサーロッドを短尺筒状鉄筋に合わせた長さとし、その両端を短尺筒状鉄筋の両端に固定して構成するのが適切である。その場合、筒状鉄筋を構成する複数の短尺筒状鉄筋の一部にセンサーロッドを取り付けて、その一部の短尺筒状鉄筋が設計すべり面に位置するようにするのが効率的である。

本発明の一実施例の鉄筋ひずみ検出構造を採用して斜面に施工した鉄筋挿入工における鉄筋挿入部の概略断面図である。 図１における１つの短尺筒状鉄筋部分の詳細を示す拡大断面図である。 図２におけるセンサーロッドのみを示すもので、（イ）は正面図、（ロ）は断面図である。 図２の要部を拡大して示した図である。 （イ）は図４のＡ−Ａ拡大断面図、（ロ）は図４のＢ−Ｂ拡大断面図である。 図１において土塊の移動が生じた時の鉄筋ひずみ検出構造の挙動を説明する図であり、（イ）は土塊の移動が生じる前の状態、（ロ）は土塊の移動が生じて筒状鉄筋に曲げ変形が生じた時の状態を示す。 本発明の鉄筋ひずみ検出構造の性能を確認するために行なった模型実験の実験装置を示すもので、（イ）は側面図、（ロ）は平面図である。 図７の実験装置を用いた実験において装置を傾斜させた状態を示す図である。 上記実験装置を用いた模型実験により、センサーロッドが筒状鉄筋の曲げ変形に倣った曲げ変形をするという実験結果が得られたことを示すグラフである。 短尺筒状鉄筋及びセンサーロッドの長さを複数種類（図示例は２種類）用意してすべり面深さに対応させる要領の一例を示すもので、（イ）〜（ホ）は各組合せの例を示す。 背景技術を説明するもので、地盤のひずみを計測するパイプひずみ計を示す図である。

以下、本発明の鉄筋ひずみ検出構造を実施するための形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施例の鉄筋ひずみ検出構造を採用して斜面に施工した鉄筋挿入工における鉄筋挿入部の概略断面図である。実施例の鉄筋挿入工は、斜面に複数の鉄筋１を、先端が安定地盤に達し固定されるように挿入し、挿入した各鉄筋１の頭部に支圧板２を取り付け締着して斜面の安定化を図る斜面安定化工法として施工している。
本発明では鉄筋として筒状鉄筋を用いるが、短尺筒状鉄筋３をカプラー４で連結して所望長さの筒状鉄筋１としている。そして、この筒状鉄筋１の内部にセンサーロッド５を挿入するとともに、センサーロッド５の両端を筒状鉄筋１に固定する。この実施例では、１つの短尺筒状鉄筋３に１つのセンサーロッド５を挿入し、各センサーロッド５の両端を当該短尺筒状鉄筋３の両端部に固定している。
図１において、斜面地盤の設計すべり面（ないし想定すべり面）をＳで示す。設計すべり面Ｓは当該斜面で例えば簡易貫入試験等を行なった結果から求めることができる。簡易貫入試験、あるいは、すべり面Ｓを設定するための他の試験は、一般に行なわれている試験方法を採用するとよい。
図示例では、筒状鉄筋１における地表側の２本の短尺筒状鉄筋３に、センサーロッド５を内部に装着した短尺筒状鉄筋３を用い、そのうちの下側の短尺筒状鉄筋３がすべり面Ｓに位置している。図示例では、他の短尺筒状鉄筋３にはセンサーロッド５を装着していない。センサーロッド５を内部に装着した短尺筒状鉄筋３をセンサー付き短尺筒状鉄筋６と呼ぶ。

図２は図１におけるセンサー付き短尺筒状鉄筋６の詳細を示す拡大断面図、図３は図２におけるセンサーロッド５の要部を拡大して示すもので、（イ）は正面図、（ロ）は断面図、図４は図２の要部を拡大して示した図である。
図示例の短尺筒状鉄筋３は、外径（ねじ呼び径）２８．５ｍｍ、内径１３ｍｍのいわゆるロックボルトを用いている。
図示例のセンサーロッド５は、細径部７と大径部８とが交互に形成された中空棒状体であり、細径部７の外径は８ｍｍ、大径部８の外径は１２ｍｍ、内径は全長に亘って６ｍｍである。したがって、センサーロッド５の大径部８は、短尺筒状鉄筋３の内面に対して０．５ｍｍ（片側０．５ｍｍ）という僅かな隙間を形成する。実施例では細径部７のロッド長手方向の長さは４０ｍｍ、大径部８の長さは６０ｍｍであり、細径部７と大径部８とが１００ｍｍ間隔で繰り返す。実施例のセンサーロッド５の材質はＳＳ材（一般構造用圧延鋼材）である。
前記短尺筒状鉄筋３の両端部の内面にメネジ部３ａが形成されており、センサーロッド５の両端部にオネジ部５ｂが形成されている。リード線引出し孔１２ａを有し、内面にセンサーロッド５のオネジ部５ｂに螺合するメネジ部１２ｂ、外面に前記短尺筒状鉄筋３のメネジ部３ａに螺合するオネジ部１２ｃを形成した固定用ネジ部材１２により、センサーロッド５の両端が短尺筒状鉄筋３の両端部に固定されている。
なお、センサーロッド５の両端を筒状鉄筋１の両端部に固定する手段は、上記の固定用ネジ部材１２に限らず任意であり、ボルトナットや接着など種々の固定手段を採用することができる。

図２〜図６における符号ｐは、センサーロッド５の各細径部７に歪ゲージ１３を貼り付けた位置、ないし貼り付けることが考えられる位置を示している。特に、図２における符号ｐは、細径部７に歪ゲージ１３を貼り付ける位置ｐを、ロッド長手方向の寸法ａ（この実施例では１００ｍｍ）の間隔で選択できることを示している。
そして、各細径部７には、細径部７に貼り付けた歪ゲージ１３のリード線１３ａをセンサーロッド５の中空部５ａに入れるリード線挿入孔７ａをあけている。リード線挿入孔７ａに入れたリード線１３ａは、センサーロッド５の内部（中空部）５ａを通して、頂部から外部に引き出され、図示せぬひずみ検出装置の端子に接続される。
細径部７の歪ゲージ貼り付け部には劣化防止のために例えば樹脂等による防水被覆を施すとよい。図４の下側の歪ゲージ１３の部分に防水被覆を符号１４で示している（上側の歪ゲージ１３の部分は図示を省略）。また、リード線１３ａの部分も含めて防水被覆を施してもよい。
本発明ではセンサーロッド５が筒状鉄筋１の内部にあるので、歪ゲージ部分の防水処理は、例えば特許文献２における保護材と比べて簡単なもので済む。

センサーロッド５に実際に歪ゲージ１３を貼り付ける箇所は、仮に１箇所のみとすると、設計すべり面Ｓより上側４０〜１００ｍｍの領域にある細径部７に貼り付けるとよい。
土塊の移動が生じた時の鉄筋の曲げ変形は、すべり面Ｓに近い位置で大きな曲げ変形が生じるパターンが多いが、実験結果等から、設計すべり面より上側４０〜１００ｍｍの領域で最も大きな曲げ変形が生じると言えるので、上記の通り設計すべり面Ｓより上側４０〜１００ｍｍの領域が好適である。
また、２箇所に貼り付けるとすると、設計すべり面Ｓより上側４０〜１００ｍｍの領域にある細径部７、及び設計すべり面より上側１４０〜２００ｍｍの領域にある細径部７の２箇所に貼り付けるとよい。この場合、下側の歪ゲージが主であり、上側の歪ゲージは補助的に意味合いで貼る。
この実施例では、図６（イ）に示すように、設計すべり面Ｓより上側５０ｍｍの位置と、設計すべり面より上側１５０ｍｍの位置との２箇所に貼り付けている。
設計すべり面は、例えば簡易貫入試験等の結果から設定することができるが、実際に生じるすべり面と厳格に一致する訳ではないので、また、最も大きな曲げ変形が生じる箇所は諸条件により種々のケースが考えられるので、２箇所に貼り付けることで、“ 土塊の移動により筒状鉄筋が最も大きく変形する位置”を外さないようにすることができる。
但し、歪ゲージを貼り付ける箇所は、上記の２箇所に限定するものではない。１箇所でもよいし、前記２箇所の歪ゲージの位置よりさらに上側にも貼り付けてもよい。また、すべり面Ｓより若干下側に貼り付けることも考えられる。

上記のように、短尺筒状鉄筋３とセンサーロッド５との形状寸法の関係が、センサーロッド５が細径部７と大径部８とを交互に有する形状であり、かつ、大径部８が短尺筒状鉄筋３の内面に対して０．５ｍｍ（片側に０．５ｍｍ）という僅かな隙間を形成するという、という適切な関係にあることで、短尺筒状鉄筋３が曲がった時に、センサーロッド５が短尺筒状鉄筋３の曲げ変形に円滑に追随して、短尺筒状鉄筋３の曲げ変形に倣った（概ね同じ曲率となる）曲げ変形をするようになっている。
仮に、センサーロッド５の大径部８と短尺筒状鉄筋３の内面との間の隙間が小さ過ぎると、大径部８が短尺筒状鉄筋３の内面との摩擦力で固着状態となって長手方向の移動を拘束されることで、センサーロッド５の曲げ変形が短尺筒状鉄筋３の曲げ変形に倣わない（同じ曲率とならない）可能性あるいは歪ゲージの出力信号が曲げ変形を反映しない可能性があり、また、隙間が大き過ぎる場合も、センサーロッド５の曲げ変形が短尺筒状鉄筋３の曲げ変形に倣わない可能性が高い。しかし、短尺筒状鉄筋３とセンサーロッド５との形状寸法の関係が上記の通りなので、短尺筒状鉄筋３が曲がった時に、センサーロッド５が短尺筒状鉄筋３の曲げ変形に倣った曲げ変形をする。
なお、前記曲げ変形の追随性を、センサーロッド５と短尺筒状鉄筋３との関係として述べたが、それは同時にセンサーロッド５と筒状鉄筋１との関係である。

上記の鉄筋ひずみ検出構造において、筒状鉄筋１の短尺筒状鉄筋３内のセンサーロッド５は、その両端が短尺筒状鉄筋３の両端部に固定されているので、筒状鉄筋１が曲げ変形し短尺筒状鉄筋３が曲げ変形した時センサーロッド５も曲げ変形する。そして、センサーロッド５には細径部７と大径部８とが交互に形成されており、前記大径部８は、短尺筒状鉄筋３が真っ直ぐな時は短尺筒状鉄筋３内面に対して僅かの隙間を有するが、短尺筒状鉄筋３が曲がった時に短尺筒状鉄筋３内面に接触してセンサーロッド５が短尺筒状鉄筋３の曲げ変形に追随して曲げ変形可能な外径を有するので、センサーロッド５は、短尺筒状鉄筋３が曲がる時、短尺筒状鉄筋３の曲げ変形を倣った曲げ変形（同じ曲率の曲げ変形）をする。すなわち、センサーロッド５は、筒状鉄筋１が曲がる時、筒状鉄筋１の曲げ変形を倣った曲げ変形（同じ曲率の曲げ変形）をする。
一方、大径部７と細径部８とに同じ曲げモーメントが作用している場合、細径部７の外周面には大径部８の外周面より大きなひずみ（引張りひずみ、及び圧縮ひずみ）が発生しているので、細径部７の外周に貼り付けた歪ゲージ１３のひずみ信号は、仮に大径部８の外周に貼り付けた場合の歪ゲージのひずみ信号より大である。すなわち、細径部７と大径部８とが交互に形成されたセンサーロッド５における細径部７に歪ゲージ１３を貼り付けることで、筒状鉄筋１の曲げ変形を高い感度で検知することができる。
上述のように本発明の鉄筋ひずみ検出構造は、特許文献１や特許文献２のような、斜面を補強する対策とは別に設置するものでなく、鉄筋挿入工に組み込む態様で土塊の移動を検知することができるので、種々の点で効率的である。
また、特許文献１の曲げ力センサのような単に一定の地滑りが発生した時にそれを検知するものでなく、検知した筒状鉄筋１の曲げ変形量に基づいて、斜面地盤の土塊の移動状況を把握することができ、地滑り等の危険性を把握することも可能になる。

斜面地盤の不安定層に土塊の移動が生じた時の上述の鉄筋ひずみ検出構造の挙動を説明すると、図６（イ）は土塊の移動がない状態を示し、図６（ロ）は土塊の移動が生じた場合を示す。土塊が移動した時、筒状鉄筋１には曲げ変形が生じるが、筒状鉄筋１のすべり面Ｓより深い安定地盤中にある部分は仮に全く移動しないとした場合、筒状鉄筋１には、図６（イ）の状態から例えば図６（ロ）のような曲げ変形が生じる。すなわち、すべり面Ｓより上側ですべり面Ｓに近い部分では大きく曲げ変形し、すべり面Ｓから十分離れると概ね直線状態のまま移動する。
図示のような曲げ変形であった場合、すべり面Ｓから上側５０ｍｍの位置に貼り付けた歪ゲージ１３が概ね筒状鉄筋１の最も大きな曲げ変形部分に対応しており、歪ゲージ１３は大きなひずみ信号を出力し、土塊の移動を高い精度で検知できる。但し、想定すべり面Ｓが実際に生じるすべり面と厳格に一致する訳ではないし、また最も大きな曲げ変形部分が諸条件により多少ずれることもあるので、補助的な意味合いで上側にも歪みゲージ１３を設けて、２つの歪ゲージ１３からのひずみ信号により、土塊の移動を一層確かに検知できる。

本発明の鉄筋ひずみ検出構造の性能を確認するために行なった模型実験について説明する。
この実験は、図７、図８に示すように、架台３３上に固定の下部土槽３１とこの下部土槽３１に対してスライドできる上部土槽３２との２つの鋼製箱型土槽を２段に重ねた模擬地盤を形成した実験装置３０を製作し、架台３３を傾斜させて、模擬の地盤移動を発生させる方法で行なったもので、下部土槽３１は深さ０．５ｍ×幅１ｍ×長さ１ｍで密な地盤に、上部土槽３２は深さ１ｍ×幅１ｍ×長さ１ｍで緩い地盤になるように土砂を投入し、土槽中央には、センサーロッド５を内部に装着した筒状鉄筋１（センサー付き筒状鉄筋６）を１本設置し、筒状鉄筋１の頭部に支圧板２を取り付けて行なった。
筒状鉄筋１の下端は下部土槽３１の底部に固定した。移動部分（下部土槽３１と上部土槽３２との境界面）は、できるだけ摩擦を軽減できるようにテフロン（デュポン社登録商標）シート及びフラットローラーを使用した。
筒状鉄筋１及びセンサーロッド５は図２〜図５で説明した構造、形状寸法であるが、歪ゲージは筒状鉄筋１及びセンサーロッド５のそれぞれすべり面Ｓ（下部土槽３１と上部土槽２との境界面）より５５ｍｍ上の位置に貼り付けた。下部土槽３１を載置した架台３３は、一端側の回転軸３４と他端側の受け材３５で水平に支持され、揚重機のフック３６で他端側を昇降させて所望の傾斜とする。

図９のグラフは上記実験装置３０を用いて行なった実験のなかで、土槽３１・３２を図８のように傾斜させていった時の筒状鉄筋とセンサーロッドの曲げひずみの関係を求めたものである。横軸は筒状鉄筋のひずみε、縦軸はセンサーロッドのひずみεである。
このグラフの通り、すべり面Ｓより５５ｍｍ上の位置に貼り付けた歪ゲージが検出する筒状鉄筋とセンサーロッドの曲げひずみはほとんど同じであり、両者が同じように曲げ変形していることが分る。すなわち、センサーロッドに細径部と大径部とが交互に形成され、かつ、前記大径部と筒状鉄筋内面間に僅かな隙間を有する構造であることで、筒状鉄筋が曲がる時、センサーロッドが筒状鉄筋の曲げ変形を倣った曲げ変形（同じ曲率の曲げ変形）をすることが分る。

上述した実施例のセンサーロッド５の具体的な形状寸法は、実施例の形状寸法に限定されるものではない。
センサーロッド５の形状寸法は、センサーロッド５が筒状鉄筋１の曲げ変形に極力正確に倣う曲げ変形をするように設定するが、特にセンサーロッド５の外径部と筒状鉄筋１の内径との関係が大きな要素であり、大径部の外周面と筒状鉄筋の内面との間の隙間を適切に設定する。また、大径部の長さと細径部の長さとの関係も適切に設定する必要がある。
また、曲げ変形を検知する感度については、大径部と細径部の外径の差異が大きく関与する。

上記の実施例では、曲げ変形箇所に対応する短尺筒状鉄筋３の複数の細径部７のうちの２箇所の細径部７のみに歪ゲージ１３を貼り付けたが、歪ゲージの貼り付け箇所は２箇所に限らず、適宜選択することができる。但し、すべり面Ｓの近傍の２箇所程度に貼り付ければ、概ね適切な曲げ変形検知が可能なので、また、リード線を通すセンサーロッド５の中空部５ａの内径が６ｍｍと細いこともあり、無用に増やす必要はない。
また、上記の実施例において、筒状鉄筋１の複数の短尺筒状鉄筋３のうちの地表側の２本にセンサーロッド５を装着しているが、すべり面Ｓの近傍に対応する１本の短尺筒状鉄筋３だけにセンサーロッド５を装着することもできる。また、筒状鉄筋１の全ての短尺筒状鉄筋３にセンサーロッド５を装着することを必ずしも除外しない。
また、筒状鉄筋１は実際上、複数の短尺筒状鉄筋３を連結して所望の長さとするが、１本で所望の長さを有する筒状鉄筋１を使用することを除外しない。

上述の実施例では、すべり面（設計すべり面）Ｓを含んですべり面Ｓより上側の部分となるセンサー付き短尺筒状鉄筋６として同じ長さのセンサー付き短尺筒状鉄筋６を２本連結しているが、すべり面Ｓの深さ位置に応じて、複数種類の長さのセンサー付き短尺筒状鉄筋を用い、適宜の組合せで、設計すべり面Ｓを含んですべり面Ｓより上側の部分となるセンサー付き短尺筒状鉄筋６を構成することもできる。
例えば、図１０に示すように、１ｍのセンサー付き短尺筒状鉄筋Ａと１．５ｍのセンサー付き短尺筒状鉄筋Ｂとの２種類を用意するとすれば、すべり面Ｓの深さ位置に応じて、（イ）のように１ｍのセンサー付き短尺筒状鉄筋Ａを１本だけ用いる、（ロ）のように１．５ｍのセンサー付き短尺筒状鉄筋Ｂを１本だけ用いる、（ハ）のように１ｍのセンサー付き短尺筒状鉄筋Ａを２本連結する、（ニ）のように１．５ｍのセンサー付き短尺筒状鉄筋Ｂに１ｍのセンサー付き短尺筒状鉄筋Ａを連結する、（ホ）のように１．５ｍのセンサー付き短尺筒状鉄筋Ｂを２本連結する、等により任意の深さ位置のすべり面Ｓに対応することができる。
なお、すべり面Ｓより地表側の短尺筒状鉄筋３のすべてにセンサーロッド５を取り付けずに、すべり面Ｓに位置する短尺筒状鉄筋３のみにセンサーロッド５を取り付けてもよい。

上述の実施例では、筒状鉄筋１の頭部に支圧板２を取り付け締着して斜面の安定化を図っているが、本発明は、支圧板を用いずに単に筒状鉄筋１を地盤に挿入する施工法の場合にも適用できる。
また、実施例のように支圧板２を用いるとともに、斜面上で隣接する筒状鉄筋１の頭部間をワイヤロープ等で連結する斜面安定化工法に適用することができる。

１ 筒状鉄筋
２ 支圧板
３ 短尺筒状鉄筋
３ａ メネジ部
４ カプラー
５ センサーロッド
５ａ 中空部
５ｂ オネジ部
６ センサー付き短尺筒状鉄筋
７ 細径部
７ａ リード線挿入孔
８ 大径部
１２ 固定用ネジ部材
１２ａ リード線引出し孔
１２ｂ メネジ部
１２ｃ オネジ部
３０ 実験装置
３１ 下部土槽
３２ 上部土槽

特開２００２−１４８０８１ 実開平０４−２９８０６

上記課題を解決する請求項１の発明の鉄筋挿入工用の鉄筋ひずみ検出構造は、筒状鉄筋を用いる鉄筋挿入工における前記筒状鉄筋の内部に、細径部と大径部とが交互に形成された中空のセンサーロッドが挿入されるとともに前記センサーロッドの両端部が前記筒状鉄筋に固定されており、
前記センサーロッドは、前記筒状鉄筋の曲げ変形に追随して曲げ変形可能な外径を有し、
前記センサーロッドの前記大径部は、前記筒状鉄筋が真っ直ぐな時は前記筒状鉄筋の内面に対して僅かの隙間を有し、前記筒状鉄筋が曲がった時は前記筒状鉄筋の内面に接触し、
前記センサーロッドの少なくとも一部の前記細径部の外面に歪ゲージが貼り付けられ、
前記歪ゲージのリード線が前記細径部にあけられた孔から前記センサーロッドの内部に導入されることで前記筒状鉄筋の内部に挿通されたことを特徴とする。

請求項２は、請求項１の鉄筋ひずみ検出構造において、前記歪ゲージは、設計すべり面より上側４０〜１００ｍｍの領域にある前記細径部に貼り付けられたことを特徴とする。

請求項３は、請求項１の鉄筋ひずみ検出構造において、前記歪ゲージは、設計すべり面より上側４０〜１００ｍｍの領域にある前記細径部、及び前記設計すべり面より上側１４０〜２００ｍｍの領域にある前記細径部に貼り付けられたことを特徴とする。

請求項４は、請求項２の鉄筋ひずみ検出構造において、前記歪ゲージが貼り付けられる前記細径部は、前記設計すべり面より上側で前記設計すべり面に最も近い位置に位置する細径部であることを特徴とする。

請求項５は、請求項３の鉄筋ひずみ検出構造において、前記歪ゲージが貼り付けられる前記細径部は、前記設計すべり面より上側で前記設計すべり面に最も近い位置に位置する細径部、及び、その細径部より次の上側に位置する他の細径部であることを特徴とする。

請求項６は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の鉄筋ひずみ検出構造において、前記歪ゲージが貼り付けられた前記細径部に防水被覆が施されたことを特徴とする。

請求項７は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の鉄筋ひずみ検出構造において、前記筒状鉄筋が複数の短尺筒状鉄筋を連結したものであり、その一部の前記短尺筒状鉄筋に、前記短尺筒状鉄筋の長さに合わせた前記センサーロッドが挿入され、前記センサーロッドの両端部が前記短尺筒状鉄筋の両端に固定されたことを特徴とする。

Claims (7)

1. 筒状鉄筋を用いる鉄筋挿入工における前記筒状鉄筋の内部に、細径部と大径部とが交互に形成された中空のセンサーロッドを挿入するとともに前記センサーロッドの両端部を前記筒状鉄筋に固定してなり、
   前記センサーロッドの前記大径部は、前記筒状鉄筋が真っ直ぐな時は筒状鉄筋内面に対して僅かの隙間を有するが筒状鉄筋が曲がった時に筒状鉄筋内面に接触してセンサーロッドが筒状鉄筋の曲げ変形に追随して曲げ変形可能な外径を有し、
   前記センサーロッドの少なくとも一部の前記細径部の外面に歪ゲージを貼付け、
   前記歪ゲージのリード線を前記細径部にあけた孔からセンサーロッド内部に導入することで筒状鉄筋の内部に挿通させたことを特徴とする鉄筋挿入工用の鉄筋ひずみ検出構造。
2. 前記歪ゲージを、設計すべり面より上側４０〜１００ｍｍの領域にある細径部に貼り付けたことを特徴とする請求項１記載の鉄筋挿入工用の鉄筋ひずみ検出構造。
3. 前記歪ゲージを、設計すべり面より上側４０〜１００ｍｍの領域にある細径部に、及び設計すべり面より上側１４０〜２００ｍｍの領域にある細径部に貼り付けたことを特徴とする請求項１記載の鉄筋挿入工用の鉄筋ひずみ検出構造。
4. 歪ゲージを貼り付ける細径部が、地盤における設計すべり面より上側で設計すべり面に最も近い位置の細径部であることを特徴とする請求項２記載の鉄筋挿入工用の鉄筋ひずみ検出構造。
5. 歪ゲージを貼り付ける細径部が、地盤における設計すべり面より上側で設計すべり面に最も近い位置の細径部、及び、その細径部より次の上側に位置する他の細径部であることを特徴とする請求項３記載の鉄筋挿入工用の鉄筋ひずみ検出構造。
6. 前記歪ゲージを貼り付けた細径部に防水被覆を施したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の鉄筋挿入工用の鉄筋ひずみ検出構造。
7. 前記筒状鉄筋が複数の短尺筒状鉄筋を連結したものであり、その一部の短尺筒状鉄筋に、短尺筒状鉄筋の長さに合わせたセンサーロッドを挿入し両端部を前記短尺筒状鉄筋の両端に固定したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか1項に記載の鉄筋挿入工用の鉄筋ひずみ検出構造。
   

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