JP4632228B2 - Tunnel with tarpaulin with monitoring function - Google Patents
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Description
本発明は、モニタリング機能付き防水シートに係り、特に、トンネルの地圧によるひび割れを検知するモニタリング機能付き防水シートを有するトンネルに関するものである。 The present invention relates to a waterproof sheet with a monitoring function, and more particularly to a tunnel having a waterproof sheet with a monitoring function for detecting cracks due to tunnel ground pressure.
従来、一般的な山岳工法〔いわゆる、ＮＡＴＭ（Ｎｅｗ Ａｕｓｔｒｉａｎ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）；山岳トンネルの建設方法の一つで、日本では１９８０年頃より主流となった。その特徴は、吹付けコンクリートやロックボルトで早期に掘削面の支保を行う〕トンネルにおいては、図４に示すように、地山１０１に打設される一次覆工コンクリート１０２と二次覆工コンクリート１０４の間に防水シート１０３を敷設するようにしている。 Conventionally, a general mountain construction method [so-called NATM (New Australian Tunneling Method); one of the construction methods of a mountain tunnel. In the tunnel, as shown in FIG. 4, the primary lining concrete 102 and the secondary lining concrete are placed on the ground 101. The waterproof sheet 103 is laid between 104.
このように構成された従来のトンネルでは、図５に示すように、トンネル２０１の二次覆工コンクリート２０３に、二次覆工コンクリート２０３の材料の収縮力２０４や地山の地圧２０５によって、ひび割れ２０６などの損傷が生じることがある。なお、２０２はレールである。
維持管理上、特に、問題となる変状は、地圧による損傷である。この地圧による損傷は、時間が経過するとともに構造物の健全度を低下させる恐れがある。
In the conventional tunnel configured in this way, as shown in FIG. 5, the secondary lining concrete 203 of the tunnel 201 is subjected to the shrinkage force 204 of the material of the secondary lining concrete 203 and the ground pressure 205 of the natural ground. Damage such as cracks 206 may occur. Reference numeral 202 denotes a rail.
A particularly problematic deformation in terms of maintenance is damage caused by ground pressure. The damage caused by the earth pressure may reduce the soundness of the structure with time.
なお、本願特許出願人は、既に、地中内の詳細な変状を計測することができる地中用光ファイバーセンサー及びその光ファイバーセンサーシステム（下記特許文献１）、及び比較的大きなエリアや複雑な形状の部位を連続的に計測することができるとともに、ひずみゲージを任意の形状に構成可能な光ファイバーひずみセンサーシート（下記特許文献２）を提案している。
ところで、構造物の変状原因の特定は重要であるが、トンネルのひび割れを目視観察しただけでは、それが二次覆工コンクリートの材料の収縮力による欠陥なのか、地山の地圧による損傷なのか、原因の特定を行うことは難しい。
そこで、実際の維持管理では、ひび割れの進行性を確認するために、内空変位計測に加え、二次覆工コンクリートのひずみ計測を行う。ひずみ計測は、ひずみゲージの敷設が主流であったが、最近では、図６および図７に示す光ファイバーセンサーの適用について、本願特許出願人（上記非特許文献１，２）をはじめ国土交通省の土木研究所等で検討されている。この光ファイバーセンサーは、連続分布ひずみを計測できることに加え、常時モニタリングが可能であるという長所を有する。
By the way, it is important to identify the cause of deformation of the structure. However, just by visually observing the cracks in the tunnel, whether it is a defect due to the shrinkage force of the secondary lining concrete material or damage due to the natural pressure of the natural ground It is difficult to identify the cause.
Therefore, in actual maintenance, in order to confirm the progress of cracks, in addition to measuring the internal displacement, strain measurement of secondary lining concrete is performed. For strain measurement, strain gauge installation was the mainstream, but recently, the application of the optical fiber sensor shown in FIG. 6 and FIG. It is being studied by the Public Works Research Institute. In addition to being able to measure continuous distributed strain, this optical fiber sensor has the advantage that it can be constantly monitored.
しかしながら、光ファイバーセンサーの材料費及び施工費が非常に高いことが実際の適用の障害となっている。
本発明は、上記状況に鑑みて、安価で、かつ確実に地圧による損傷に起因する構造物のひび割れを計測することができるモニタリング機能付き防水シートを有するトンネルを提供することを目的とする。
However, the material cost and construction cost of the optical fiber sensor are very high, which is an obstacle to actual application.
An object of this invention is to provide the tunnel which has a waterproof sheet with a monitoring function which can measure the crack of the structure resulting from the damage by a ground pressure reliably cheaply in view of the said condition.
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕モニタリング機能付き防水シートを有するトンネルにおいて、地山に設けられる一次覆工コンクリートと、この一次覆工コンクリートの下面に配置される光ファイバーセンサーが付設される防水シートと、この光ファイバーセンサーが付設される防水シートの下面に配置される二次覆工コンクリートと、前記光ファイバーセンサーに接続され、該光ファイバーセンサーが検知したひずみを測定する装置とを具備し、前記光ファイバーセンサーは、前記防水シートと前記二次覆工コンクリートが縁切りされていることによって前記二次覆工コンクリートの材料の収縮によるひずみは検出せず、トンネルの健全度を低下させる地山の地圧によるひずみのみを検出することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] In a tunnel having a waterproof sheet with a monitoring function, a primary lining concrete provided on a natural ground, a waterproof sheet provided with an optical fiber sensor disposed on the lower surface of the primary lining concrete, and the optical fiber sensor are provided. A secondary lining concrete disposed on the lower surface of the waterproof sheet, and a device connected to the optical fiber sensor for measuring strain detected by the optical fiber sensor, the optical fiber sensor comprising the waterproof sheet and the Since the secondary lining concrete is trimmed, the strain due to the shrinkage of the material of the secondary lining concrete is not detected, but only the strain due to the earth pressure of the natural ground that reduces the soundness of the tunnel is detected. And
本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
この光ファイバーセンサー付きの防水シートを用いると、
（１）変状原因の特定が可能である。すなわち、防水シートと二次覆工コンクリートは縁切りされていることから、光ファイバーセンサーはコンクリートの収縮等の初期欠陥によるひずみを検知することなく、地山の地圧によるひずみのみを検知することができるという機能を有する。
According to the present invention, the following effects can be achieved.
Using this waterproof sheet with optical fiber sensor,
(1) The cause of deformation can be identified. In other words, since the waterproof sheet and the secondary lining concrete are cut off, the optical fiber sensor can detect only the strain due to the ground pressure without detecting the strain due to the initial defects such as shrinkage of the concrete. It has the function.
（２）本発明によれば、従来のＮＡＴＭトンネルの防水シート（図４参照）に、あらかじめ工場にて光ファイバーセンサーを敷設するようにしている。そのため、従来工法と変わらない現場作業量で済み、既設のトンネルへの光ファイバーセンサーの配線に比べると、コストを大幅に軽減することができる。
（３）供用後に新たに計測装置を設置する必要がないため、維持管理にかかる費用を軽減することができる。
(2) According to the present invention, an optical fiber sensor is laid in advance in a factory on a waterproof sheet (see FIG. 4) of a conventional NATM tunnel. Therefore, the amount of work on site is the same as that of the conventional method, and the cost can be greatly reduced compared to the wiring of the optical fiber sensor to the existing tunnel.
(3) Since it is not necessary to install a new measuring device after in-service, the cost for maintenance can be reduced.
（４）適切な維持管理計画の立案ができる。すなわち、新設時よりひずみ計測を行うことで、適切な維持管理計画を立てることが可能である。また、ＢＯＴＤＲ（ブリルアン散乱光応用センサ：Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ：光ファイバーひずみ計測システムの一つである。その特徴は、光ファイバーの全長１０ｋｍにわたり０．０１％のひずみ分布を計測することが可能であるため、大型構造物の変状状態計測に適している。）を常設することにより、常時モニタリングが可能である。 (4) Appropriate maintenance plan can be drafted. That is, it is possible to make an appropriate maintenance plan by measuring strain from the time of new installation. BOTDR (Brillouin Scattered Light Application Sensor: Brillouin Optical Time Domain Reflectometer) is one of optical fiber strain measurement systems. Its feature is that it can measure a strain distribution of 0.01% over a total length of 10 km. Therefore, it is suitable for measuring the deformation state of large structures).
モニタリング機能付き防水シートを有するトンネルにおいて、地山に設けられる一次覆工コンクリートと、この一次覆工コンクリートの下面に配置される光ファイバーセンサーが付設される防水シートと、この光ファイバーセンサーが付設される防水シートの下面に配置される二次覆工コンクリートと、前記光ファイバーセンサーに接続され、該光ファイバーセンサーが検知したひずみを測定する装置とを具備し、前記光ファイバーセンサーは、前記防水シートと前記二次覆工コンクリートが縁切りされていることによって前記二次覆工コンクリートの材料の収縮によるひずみは検出せず、トンネルの健全度を低下させる地山の地圧によるひずみのみを検出する。 In a tunnel having a waterproof sheet with a monitoring function, a primary lining concrete provided in a natural ground, a waterproof sheet provided with an optical fiber sensor arranged on the lower surface of the primary lining concrete, and a waterproof sheet provided with this optical fiber sensor A secondary lining concrete disposed on the lower surface of the sheet; and a device connected to the optical fiber sensor for measuring strain detected by the optical fiber sensor, wherein the optical fiber sensor includes the waterproof sheet and the secondary cover. Due to the edge cutting of the engineered concrete, the strain due to the shrinkage of the material of the secondary lining concrete is not detected, but only the strain due to the ground pressure that reduces the soundness of the tunnel is detected .
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の実施例を示す光ファイバーセンサー付き防水シートの断面図、図２はその地山の地圧によるひずみ検知の状況を示す図、図３は二次覆工コンクリート材料の収縮によるひずみ非検知の状況を示す図である。
図１〜図３において、１は地山、２は一次覆工コンクリート、３は防水シート、４は防水シート３に設けられた光ファイバーセンサー、５は二次覆工コンクリート、６は地山１からの地圧、７はその地圧６に起因する二次覆工コンクリート５のひび割れ、８は二次覆工コンクリート５の材料の収縮力、９はその二次覆工コンクリート５の材料の収縮によるひび割れを示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a waterproof sheet with an optical fiber sensor showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a state of strain detection by the ground pressure of the ground, and FIG. 3 is a strain due to shrinkage of secondary lining concrete material It is a figure which shows the non-detection condition.
1 to 3, 1 is a natural ground, 2 is a primary lining concrete, 3 is a waterproof sheet, 4 is an optical fiber sensor provided on the waterproof sheet 3, 5 is a secondary lining concrete, and 6 is from a natural ground 1. , 7 is a crack in the secondary lining concrete 5 due to the ground pressure 6, 8 is a shrinkage force of the material of the secondary lining concrete 5, and 9 is a shrinkage of the material of the secondary lining concrete 5 It shows a crack.
なお、光ファイバーセンサー４には、図示しないが、光ファイバーのひずみを測定する装置が接続される。
これらの図に示すように、二次覆工コンクリート５の上面には、縁切りされた光ファイバーセンサー４が設けられた防水シート３が設けられている。
そこで、防水シート３と二次覆工コンクリート５は縁切りされていることから、光ファイバーセンサー４は二次覆工コンクリートの材料の収縮等の初期欠陥によるひずみを検知することなく、地山１の地圧６によるひずみのみを検知することができるという機能を有する。
Although not shown, the optical fiber sensor 4 is connected to a device that measures the strain of the optical fiber.
As shown in these figures, on the upper surface of the secondary lining concrete 5, tarpaulins 3 is provided with an optical fiber sensor 4 which is edge cutting is provided.
Therefore, since the waterproof sheet 3 and the secondary lining concrete 5 are cut off, the optical fiber sensor 4 can detect the ground of the natural ground 1 without detecting strain due to initial defects such as shrinkage of the material of the secondary lining concrete. Only the strain due to the pressure 6 can be detected .
すなわち、二次覆工コンクリート５の材料の収縮によるひずみの場合は、図３に示すように、防水シート３により縁切りされているため、光ファイバーセンサー４に二次覆工コンクリート５の材料の収縮によるひずみがかからないので、検知しないが、より顕著に構造物の健全度を低下させる地圧によるひずみの場合は、図２に示すように、光ファイバーセンサー４で確実に検知することができる。 That is, in the case of the strain due to the shrinkage of the material of the secondary lining concrete 5, as shown in FIG. Since no strain is applied, detection is not performed. However, in the case of strain due to ground pressure that significantly lowers the soundness of the structure, the optical fiber sensor 4 can reliably detect the strain as shown in FIG.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。 In addition, this invention is not limited to the said Example, Based on the meaning of this invention, a various deformation | transformation is possible and these are not excluded from the scope of the present invention.
本発明は、トンネルの覆工コンクリートの地山の地圧によるひび割れを検出することができるモニタリング機能付き防水シートに適している。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for a waterproof sheet with a monitoring function that can detect cracks due to ground pressure of ground lining of tunnel lining concrete.
１ 地山
２ 一次覆工コンクリート
３ 防水シート
４ 光ファイバーセンサー
５ 二次覆工コンクリート
６ 地山からの地圧
７ 地圧に起因する二次覆工コンクリートのひび割れ
８ 二次覆工コンクリートの材料の収縮力
９ 二次覆工コンクリートの材料の収縮によるひび割れ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ground mountain 2 Primary lining concrete 3 Waterproof sheet 4 Optical fiber sensor 5 Secondary lining concrete 6 Ground pressure from ground 7 Secondary lining concrete crack caused by ground pressure 8 Secondary lining concrete material shrinkage Force 9 Cracking due to shrinkage of secondary lining concrete material
Claims (1)
（ｂ）該一次覆工コンクリートの下面に配置される光ファイバーセンサーが付設される防水シートと、
（ｃ）該光ファイバーセンサーが付設される防水シートの下面に配置される二次覆工コンクリートと、
（ｄ）前記光ファイバーセンサーに接続され、該光ファイバーセンサーが検知したひずみを測定する装置とを具備し、
（ｅ）前記光ファイバーセンサーは、前記防水シートと前記二次覆工コンクリートが縁切りされていることによって前記二次覆工コンクリートの材料の収縮によるひずみは検出せず、トンネルの健全度を低下させる地山の地圧によるひずみのみを検出することを特徴とするモニタリング機能付き防水シートを有するトンネル。 (A) primary lining concrete provided in natural ground;
(B) a waterproof sheet provided with an optical fiber sensor disposed on the lower surface of the primary lining concrete;
(C) secondary lining concrete disposed on the lower surface of the waterproof sheet to which the optical fiber sensor is attached ;
(D) comprising a device connected to the optical fiber sensor and measuring strain detected by the optical fiber sensor;
(E) The optical fiber sensor is configured to reduce the soundness of the tunnel without detecting strain due to shrinkage of the material of the secondary lining concrete due to the edge of the waterproof sheet and the secondary lining concrete. A tunnel with a waterproof sheet with a monitoring function, which detects only strain due to the ground pressure of the mountain .
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