JP7265464B2 - 線状体設置方法 - Google Patents

Description

本発明は、地盤内に線状体を設置する方法に関する。

土木構造物を構築する際に、線状体を地盤内に設置し、線状体を用いて地盤の状態を検出することがある。特許文献１には、地盤の変位を測定するための線状体として光ファイバケーブルを地盤内に設置する方法が開示されている。

特許文献１に開示された方法では、地盤に形成されたボーリング孔に、外周面に光ファイバケーブルが取り付けられたパイプを挿入し、パイプの外周面とボーリング孔の内壁面との間にグラウトホースを通じてグラウトを注入することによって、地盤内に光ファイバケーブルを設置している。

特開２００２－１５６２１５号公報

特許文献１に開示された方法では、光ファイバケーブルが設置される範囲にわたってパイプが設けられる。つまり、ボーリング孔内に光ファイバケーブルを設置するには、パイプを順次継ぎ足して挿入する必要があるため、設置範囲が長いほど設置に時間かかり、光ファイバケーブルを地盤内に効率よく設置することが困難である。

本発明は、線状体を地盤内に効率よく設置することを目的とする。

本発明は、地盤に形成された孔内に線状体を設置する線状体設置方法であって、錘と、錘を吊り下げ支持するロープと、錘に取り付けられる線状体と、孔内に充填材を供給可能な充填パイプと、を有する線状体ユニットを、錘を先行させて孔内に挿入する挿入工程と、線状体ユニットが孔内に挿入された状態において、充填パイプを通じて孔内に充填材を充填する充填工程と、を備える。

本発明は、地盤に形成された孔内に線状体を設置する線状体設置方法であって、錘と、錘を吊り下げ支持するロープと、ロープに取り付けられる線状体と、孔内に充填材を供給可能な充填パイプと、を有する線状体ユニットを、錘を先行させて孔内に挿入する挿入工程と、線状体ユニットが孔内に挿入された状態において、充填パイプを通じて孔内に充填材を充填する充填工程と、を備える。また、本発明は、地盤に形成された孔内に線状体を設置する線状体設置方法であって、錘と、錘を吊り下げ支持するロープと、錘に取り付けられる線状体と、孔内に充填材を供給可能な充填パイプと、を有する線状体ユニットを、錘を先行させて孔内に挿入する挿入工程と、孔内に充填材を充填する充填工程と、を備え、ロープは、錘に設けられた通し孔を挿通し、充填パイプは、通し孔を挿通したロープに取り付けられ、挿入工程では、錘とともに充填パイプを孔内に挿入し、充填工程では、線状体ユニットが孔内に挿入された状態において、ロープを繰り出すとともに充填パイプを引き上げながら充填パイプを通じて孔内に充填材を充填する。

本発明によれば、線状体を地盤内に効率よく設置することができる。

本発明の第１実施形態に係る線状体設置方法を説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係る線状体設置方法における挿入工程を説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係る線状体設置方法における充填工程を説明するための図である。 本発明の第１実施形態に係る線状体設置方法の変形例を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係る線状体設置方法を説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る線状体設置方法について説明する。

＜第１実施形態＞
まず、図１から図３を参照して、第１実施形態に係る線状体設置方法について説明する。ここでは、線状体が光ファイバケーブルである場合について説明する。なお、線状体としては、光ファイバケーブル以外に、高精度に温度、歪等を計測可能な線状部材である電線等が挙げられる。

土木構造物の構築において、地滑り等の地盤の状態を把握することは重要であり、地中の歪みを計測するために地盤に掘削されたボーリング孔内に光ファイバケーブルを設置することがある。ボーリング孔内に埋設された光ファイバケーブルは、地中の歪みを受けて歪む。そのため、光ファイバケーブルの歪みを計測することにより地中の歪みを計測することができる。

具体的には、光ファイバケーブルには入射されたパルス光を僅かに後方に散乱させる性質があり、この性質を利用することにより、光ファイバケーブルにおける複数位置での歪みを計測することが可能である。散乱光の周波数は光ファイバケーブルの歪みに依存するため、パルス光を光ファイバケーブルに入射し、散乱光の周波数を計測することにより光ファイバケーブルの歪みを計測することができる。また、光ファイバケーブルにパルス光を入射してから光ファイバケーブル内で発生した散乱光が入射位置に戻るまでの時間を測定することにより、散乱光が発生した位置、すなわち光ファイバケーブルに歪みが生じた位置を計測することができる。

したがって、地盤に掘削されたボーリング孔内に光ファイバケーブルを埋設し、埋設された光ファイバケーブルの歪みを計測することによって、複数位置で生じた地中の歪みを計測することが可能となり、結果として、地盤の状態を正確に把握することができる。

光ファイバケーブルを地盤に掘削されたボーリング孔内に設置する方法としては、光ファイバケーブルの先端に錘を取り付け、ボーリング孔内に垂下させることが考えられる。しかしながら、この方法では、錘の重量が光ファイバケーブル全域に作用するため、光ファイバケーブル全域に歪みが生じることになる。このように歪みが生じた状態で光ファイバケーブルが埋設されてしまうと、地中の歪みの位置及び大きさを正確に計測することができず、地盤の状態を正確に把握することができないおそれがある。

このような理由から、本実施形態に係る線状体設置方法では、図１～図３に示すように、地盤１に掘削されたボーリング孔２内に、錘１０を利用して光ファイバケーブル（線状体）２０を設置するにあたり、光ファイバケーブル２０に錘１０に起因した張力が作用しないようにしている。図１は、第１実施形態に係る線状体設置方法において、ボーリング孔２内に挿入される線状体ユニット１００を模式的に示した概略図であり、図２は、線状体ユニット１００が地盤１に掘削されたボーリング孔２内に挿入される状態を示した図であり、図３は、線状体ユニット１００が挿入されたボーリング孔２内にグラウト（充填材）を充填する状態を示した図である。

まず、図１を参照し、ボーリング孔２内に挿入される線状体ユニット１００について説明する。ボーリング孔２は、例えば地盤が露出した裸孔であってもよいし、ボーリング孔２内への土砂の流入や地盤の崩落を防止するために設けられた中空のケーシングパイプ（不図示）の内側の孔や削孔後に残置されたボーリングロッド（不図示）の内側の孔であってもよい。

線状体ユニット１００は、錘１０と、錘１０に取り付けられる光ファイバケーブル２０と、錘１０を吊り下げ支持するロープ３０と、ボーリング孔２内にグラウトを充填する充填パイプ４０と、を備える。

錘１０は、光ファイバケーブル２０及びロープ３０が取り付けられる第１錘（錘体）１１と、第１錘１１に金属製の接続部材１４を介して接続される第２錘（錘体）１２と、第２錘１２に金属製の接続部材１５を介して接続される第３錘（錘体）１３と、を有する。これら第１錘１１、第２錘１２及び第３錘１３は、接続部材１４，１５介して接続されるため、互いに揺動自在に連結された状態となっている。

第２錘１２及び第３錘１３は、球状に形成される一方、第１錘１１は、内部に中空部１１ａを有する円柱状に形成されている。第１錘１１には、光ファイバケーブル２０の先端部２０ａを中空部１１ａ内へと通すための開口部１１ｂと、ロープ３０が挿通する通し孔１１ｃと、がさらに設けられている。

光ファイバケーブル２０は、図示しない光ファイバと鋼製線材とが樹脂材で覆われた線状部材であり、第１ドラム２１に巻き回されている。光ファイバケーブル２０の先端部２０ａは、先端面において反射が生じないようにシリコン等のシール材によって閉塞処理されている。

第１ドラム２１から繰り出された光ファイバケーブル２０の先端部２０ａは、第１錘１１の開口部１１ｂを通じて中空部１１ａ内に挿入され接着剤により固定される。このように、光ファイバケーブル２０の先端部２０ａを第１錘１１の内部に収容することにより、ボーリング孔２内に光ファイバケーブル２０が挿入される際に、閉塞処理された先端部２０ａが傷付いたり破損してしまったりすることを防止することができる。なお、光ファイバケーブル２０の先端部２０ａを収容するのは、第１錘１１に形成された中空部１１ａに限らず、第１錘１１に設けられた凹部であってもよい。また、光ファイバケーブル２０は、第１錘１１に対して直接的に取り付けられていてもよいし、取り付け部材等を介して間接的に取り付けられていてもよい。

ロープ３０は、ワイヤロープであって、例えば、鋼製のワイヤロープであり、第２ドラム３１に巻き回されている。なお、ロープ３０は、ポリエチレン等により形成される樹脂製のロープであってもよい。また、ロープ３０は、非自転性のワイヤロープや樹脂製のロープを使用することが好ましい。なお、接続部材１４，１５には、例えばロープ３０と同様の材料を使用することができる。

第２ドラム３１から繰り出されたロープ３０の先端部３０ａは、第１錘１１に形成された通し孔１１ｃを挿通し、通し孔１１ｃを挿通した先端部３０ａには、充填パイプ４０が取り付けられる。つまり、ロープ３０は、通し孔１１ｃを挿通することにより、第１錘１１に対して取り付けられた状態となる。

充填パイプ４０は、内部を通じてセメントベントナイト等のグラウトを移送することが可能なナイロン製のチューブであり、第３ドラム４１に巻き回されている。第３ドラム４１から繰り出された充填パイプ４０の先端部４０ａは、ロープ３０の先端部３０ａに結合されている。

このように第１錘１１に形成された通し孔１１ｃを通じてロープ３０と充填パイプ４０と結合することにより、ロープ３０及び充填パイプ４０によって錘１０を吊り下げ支持することが可能となる。つまり、錘１０の重量を、ロープ３０及び充填パイプ４０にのみ作用させ、光ファイバケーブル２０には作用させない状態とすることができる。これにより、光ファイバケーブル２０をボーリング孔２内に挿入する工程において錘１０の重量が光ファイバケーブル２０に作用し歪みが生じてしまうことを防止することができる。

なお、充填パイプ４０を第３ドラム４１に単独で巻き回した構成に代えて、第２ドラム３１から繰り出されて通し孔１１ｃを挿通したロープ３０を充填パイプ４０に沿わせて充填パイプ４０とともに第３ドラム４１に巻き回しておき、第３ドラム４１から充填パイプ４０とロープ３０とが繰り出される構成としてもよい。この場合、第２ドラム３１と第３ドラム４１との間にロープ３０が架け渡されるため、ロープ３０のみによって錘１０を吊り下げ支持することが可能となる。また、この場合、充填パイプ４０には錘１０の重量が作用しなくなることから、比較的強度が低い安価な樹脂製のパイプ材を充填パイプ４０として採用することが可能となる。

次に、図２及び図３を参照し、上記構成の線状体ユニット１００をボーリング孔２内に設置する方法について説明する。

まず、図２を参照し、線状体ユニット１００をボーリング孔２内に挿入する挿入工程について説明する。

線状体ユニット１００をボーリング孔２内に挿入する挿入工程では、図示しない駆動装置により第２ドラム３１及び第３ドラム４１を図２に示される繰り出し方向に回転させ、第２ドラム３１からロープ３０を繰り出すとともに第３ドラム４１から充填パイプ４０を繰り出し、ロープ３０及び充填パイプ４０により吊り下げ支持された錘１０を先行させて、ボーリング孔２に沿って線状体ユニット１００を徐々に降下させる。

また、第２ドラム３１及び第３ドラム４１の回転に合せて、図示しない駆動装置により第１ドラム２１を図２に示される繰り出し方向に回転させ、第１ドラム２１から光ファイバケーブル２０を繰り出す。

このように錘１０の降下させている間、光ファイバケーブル２０に作用する張力が所定以上の大きさとならないように、つまり、ロープ３０及び充填パイプ４０のみによって錘１０の重量が支えられた状態が維持されるように、各ドラム２１，３１，４１の回転速度が制御される。

具体的には、例えば、光ファイバケーブル２０が掛け回されるガイドローラの変位から光ファイバケーブル２０に作用する張力を検出するとともに、ロープ３０が掛け回されるガイドローラの変位からロープ３０に作用する張力を検出し、検出されたロープ３０に作用する張力が光ファイバケーブル２０に作用する張力を常に上回るように、各ドラム２１，３１，４１の回転速度が制御される。

そして、第２ドラム３１から繰り出されたロープ３０の長さがボーリング孔２の深さ等に基づいて予め設定された挿入長さに達したと判定されると、各ドラム２１，３１，４１の回転が停止され、ボーリング孔２内への線状体ユニット１００の挿入が完了する。

なお、ボーリング孔２内への線状体ユニット１００の挿入の完了は、錘１０の下端がボーリング孔２の底面２ａに到達することに起因しロープ３０に作用する張力が所定値を下回ったか否かにより判定されてもよい。

ここで、ボーリング孔２内への線状体ユニット１００の挿入を円滑に行うためには、錘１０の外径をできるだけ細くするとともに、挿入方向に沿う錘１０の長さを長くして錘１０の重量をできるだけ重くすることが考えられる。しかしながら、線状体ユニット１００が挿入されるボーリング孔２は、ほぼ直線状に掘削されているものの、部分的にある程度の曲率を有することがある。このため、重量を増大させるために挿入方向に沿う錘１０の長さをあまり長くしてしまうと、曲率を有する部分において線状体ユニット１００が引っ掛かってしまい、光ファイバケーブル２０を所望の深さまで挿入することができなくなるおそれがある。

これに対して本実施形態では、錘１０の重量を増大させるために、挿入方向に沿う錘１０の長さを長くするのではなく、複数の錘体１１，１２，１３を設けている。さらにこれらの錘体１１，１２，１３は、上述のように互いに揺動自在に連結されている。したがって、ボーリング孔２に曲率を有する部分があったとしても曲率に応じて錘１０の形状が変化するため、曲率を有する部分において線状体ユニット１００が引っ掛かってしまうことなく、光ファイバケーブル２０を所望の深さまで円滑に導くことができる。なお、錘１０を構成する錘体の数は、３つに限定されず、２つであってもよいし、４つ以上の複数個であってもよい。

続いて、図３を参照し、線状体ユニット１００が挿入されたボーリング孔２内にグラウトを充填する充填工程について説明する。なお、ボーリング孔２にケーシングパイプ（不図示）が残置されている場合には、線状体ユニット１００が挿入された後にケーシングパイプを引き抜くことが好ましい。

上述のように、ボーリング孔２内への線状体ユニット１００の挿入が完了すると、続く充填工程において、ボーリング孔２内に光ファイバケーブル２０を固定するために、充填パイプ４０を通じてボーリング孔２内にグラウトが充填される。

具体的には、充填工程では、図示しない駆動装置により第２ドラム３１を図３に示される繰り出し方向に回転させ、第２ドラム３１からロープ３０を繰り出す一方、図示しない駆動装置により第３ドラム４１を図３に示される巻き取り方向に回転させ、第３ドラム４１に充填パイプ４０を巻き取ることによって、ロープ３０に固定された充填パイプ４０の先端部４０ａをボーリング孔２に沿って徐々に引き上げる。

上記充填工程において、第２ドラム３１からロープ３０を繰り出される速度と、第３ドラム４１に充填パイプ４０を巻き取る速度と、は同じ速度となるように制御される。つまり、ボーリング孔２内に挿入された充填パイプ４０が短くなる分だけロープ３０が長くなることから、錘１０の位置は、挿入工程においてボーリング孔２内に挿入された位置に保持される。

また、充填工程では、第１ドラム２１は何れの方向にも回転されない。このため、光ファイバケーブル２０は、錘１０と共に、挿入工程においてボーリング孔２内に挿入された状態に保持される。

このように、錘１０と光ファイバケーブル２０とがボーリング孔２内に挿入された状態において、充填パイプ４０を引き上げながら、充填パイプ４０の先端部４０ａの開口から図３において矢印Ａで示される方向にグラウトを送出することにより、ボーリング孔２内には底面２ａ側から徐々にグラウトが充填されることになる。

そして、第３ドラム４１に巻き取られた充填パイプ４０の長さがボーリング孔２の深さ等に基づいて予め設定された巻取長さに達したと判定されると、第２ドラム３１及び第３ドラム４１の回転が停止され、ボーリング孔２内へのグラウトの充填が完了する。

なお、ボーリング孔２内へのグラウトの充填の完了は、作業者が目視によりボーリング孔２の開口端にグラウトの表面が達したか否かを確認することにより判定されてもよい。

このように、錘１０とともにボーリング孔２内に挿入された充填パイプ４０を引き上げながら充填パイプ４０を通じてグラウトを送出することにより、ボーリング孔２内へグラウトを効率的に充填することができるとともに、ボーリング孔２内に空気が滞留してしまうことが抑制されることから、空気抜き等の手段を別途設ける必要がなくなり、結果として、設置作業コストを低減することができる。

また、充填パイプ４０を引き上げながら、ボーリング孔２内にグラウトを充填することで、グラウトが充填される間、充填パイプ４０の先端部４０ａがグラウト内に深く、過度に埋没してしまうことを避けることが可能となる。

ここで、グラウトを送出する送出口がグラウト内に埋没している場合、グラウトを送出し続けるには、グラウトの液面からの送出口の深さに応じてグラウトを送出するポンプの送出圧力を増大させる必要がある。これに対して本実施形態では、上述のように、グラウトは、グラウトを送出する送出口がグラウト内に埋没する長さを略一定に保ちながら送出できる。このため、ポンプの送出圧力を増大させることなく、ほぼ一定の圧力でグラウトを送出し続けることが可能である。この結果、グラウトを送出する送出口をグラウト内に深く、過度に埋没させた場合と比較し、グラウトを送出する装置の駆動負荷を低減させることができる。なお、充填パイプ４０は線状体ユニット１００に備えておらず、別工程において、充填パイプを用いてボーリング孔２内にグラウトを充填してもよい。

以上の挿入工程及び充填工程により、ボーリング孔２内への光ファイバケーブル２０の設置が完了する。

なお、本実施形態では、挿入工程の後に充填工程が行われているが、錘１０と、錘１０に取り付けられる光ファイバケーブル２０と、錘１０を吊り下げ支持するロープ３０とからなる線状体ユニット１００を、充填工程、つまり、グラウトが充填された後にボーリング孔２内に挿入してもよい。この場合、線状体ユニット１００に充填パイプ４０を設ける必要がないので、線状体ユニット１００を簡素化することができる。

地中の歪みは、ボーリング孔２の内壁面から固化したグラウトを介して光ファイバケーブル２０に伝達される。したがって、上述のようにボーリング孔２内に設置された光ファイバケーブル２０の歪みを測定することにより、地中の歪みの位置及び大きさを計測することができる。なお、地盤１と光ファイバケーブル２０との間に介在するグラウトの強度及び剛性は、地中の歪み等の光ファイバケーブル２０への伝達性を考慮し、地盤１の強度及び剛性と同程度か、それよりもやや小さく調整される。

以上の第１実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

本実施形態に係る線状体設置方法によれば、光ファイバケーブル２０は、ロープ３０により吊り下げ支持される錘１０の重さを利用して地盤１に掘削されたボーリング孔２内に挿入される。このように、地盤１に掘削されたボーリング孔２内へと錘１０によって光ファイバケーブル２０を誘導することにより、光ファイバケーブル２０を地盤１内に効率よく設置することができる。

また、ボーリング孔２内に光ファイバケーブル２０を挿入する際、錘１０の重量はロープ３０に作用しており、光ファイバケーブル２０には、錘１０の重量が直接作用していない。このため、光ファイバケーブル２０を設置する際に光ファイバケーブル２０に過大な張力が作用してしまうことを抑制することができる。つまり、歪みが生じた状態で光ファイバケーブル２０が設置されることを回避することができることから、光ファイバケーブル２０に生じた歪みを測定することで、地盤１の状態を正確に把握することができる。また、光ファイバケーブル２０に過大な張力が作用し損傷してしまうことを防止することができるので、地盤１の温度も正確に測定することができる。

なお、上記第１実施形態では、光ファイバケーブル２０は、一方の端部である先端部２０ａが錘１０とともに地中に埋設され、他方の端部が地表に設けられる図示しない計測装置に接続されるように配されている。これに代えて、光ファイバケーブル２０は、図４に示す変形例のように、錘１０とともに埋設される部分に折り返し部２０ｂを有し、その両端部が地表に設けられる計測装置に接続可能に配されていてもよい。

この場合、第１錘１１には、図４に示すように、光ファイバケーブル２０の折り返し部２０ｂが掛け回される掛回部１１ｅが設けられる。掛回部１１ｅは、第１錘１１がロープ３０により吊り下げ支持された状態において、第１錘１１の本体部１１ｄから水平方向に突出して形成された円柱状部である。また、掛回部１１ｅの本体部１１ｄとは反対側の端部には、掛回部１１ｅよりも径が大きいフランジ部１１ｆが設けられる。本体部１１ｄとフランジ部１１ｆとにより挟まれた部分の掛回部１１ｅの軸方向長さは光ファイバケーブル２０の幅よりも大きく設定される。つまり、光ファイバケーブル２０は、本体部１１ｄとフランジ部１１ｆとにより挟まれた掛回部１１ｅの外周面に折り返し部２０ｂが巻き回されることになる。

このように光ファイバケーブル２０の折り返し部２０ｂを第１錘１１の本体部１１ｄとフランジ部１１ｆとの間に位置させることにより、線状体ユニット１００をボーリング孔２内に挿入する際に光ファイバケーブル２０の折り返し部２０ｂがボーリング孔２の壁面に当たって損傷してしまうことを防止することができる。

また、掛回部１１ｅの径の大きさは、光ファイバケーブル２０内の光ファイバが折れ曲がって破断してしまうことがないように、光ファイバの許容曲げ半径に対して十分に余裕を持った大きさに設定される。

＜第２実施形態＞
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る線状体設置方法ついて説明する。以下では、第１実施形態と異なる点を主に説明し、第１実施形態で説明した構成と同一の構成又は相当する構成については、第１実施形態と同一の符号を付し説明を省略する。

第２実施形態に係る線状体設置方法において、ボーリング孔２内に挿入される線状体ユニット２００は、錘１１０が、光ファイバケーブル１２０を介して、ロープ１３０により吊り下げ支持されている点で、上記第１実施形態に係る線状体設置方法においてボーリング孔２内に挿入される線状体ユニット１００と主に相違している。なお、図５は、第２実施形態に係る線状体設置方法において、ボーリング孔２内に挿入された線状体ユニット２００を模式的に示した概略図である。

線状体ユニット２００は、錘１１０と、錘１１０に取り付けられる光ファイバケーブル１２０と、錘１１０を吊り下げ支持するロープ１３０と、ボーリング孔２内にグラウトを充填する充填パイプ１４０と、を備える。

錘１１０は、光ファイバケーブル１２０が取り付けられる第１錘（錘体）１１１と、第１錘１１１に金属製の接続部材を介して揺動自在に連結された２つの錘体と、を有する。

第１錘１１１は、内部に中空部１１ａを有する円柱状に形成されており、第１錘１１１には、光ファイバケーブル１２０の先端部１２０ａを中空部１１１ａ内へと通すための開口部１１１ｂがさらに設けられている。なお、光ファイバケーブル１２０の先端部１２０ａを収容するのは、第１錘１１１に形成された中空部１１１ａに限らず、第１錘１１１に設けられた凹部であってもよい。

光ファイバケーブル１２０、ロープ１３０及び充填パイプ１４０は、上記第１実施形態の光ファイバケーブル２０、ロープ３０及び充填パイプ４０と同じものであるため、その説明を省略する。

光ファイバケーブル１２０の先端部１２０ａは、上記第１実施形態の光ファイバケーブル２０と同様に、第１錘１１１の開口部１１１ｂを通じて中空部１１１ａ内に挿入され接着剤により固定される。また、先端部１２０ａが第１錘１１１に固定された光ファイバケーブル１２０には、第２ドラム１３１から繰り出されたロープ１３０の先端部１３０ａが取り付けられている。なお、光ファイバケーブル１２０は、第１錘１１１に対して直接的に取り付けられていてもよいし、取り付け部材等を介して間接的に取り付けられていてもよい。また、ロープ１３０は、光ファイバケーブル１２０に対して先端部１３０ａが直接的に取り付けられていてもよいし、取り付け部材等を介して間接的に取り付けられていてもよい。

このように先端部１２０ａが第１錘１１１に固定された光ファイバケーブル１２０に対して、ロープ１３０の先端部１３０ａを取り付けることで、ロープ１３０によって錘１１０を吊り下げ支持することが可能となる。

この場合、錘１１０の重量は、光ファイバケーブル１２０の一部、具体的には第１錘１１１に固定される部分からロープ１３０の先端部１３０ａが取り付けられる部分までの間の部分にも作用する。しかしながら、ロープ１３０の先端部１３０ａが取り付けられる部分よりも第１ドラム１２１側に配される光ファイバケーブル１２０には、錘１１０の重量は作用しない。したがって、光ファイバケーブル２０をボーリング孔２内に挿入する工程において、少なくともロープ１３０の先端部１３０ａが取り付けられる部分よりも第１ドラム１２１側に配される光ファイバケーブル１２０に歪みが生じてしまうことを防止することができる。

なお、光ファイバケーブル１２０に錘１１０の重量が作用する部分の長さはボーリング孔２内に配される光ファイバケーブル１２０の全長に比して極めてわずかである。このため、仮にこの部分に歪みが生じたとしても計測への影響はわずかである。

一方で、第３ドラム１４１から繰り出された充填パイプ１４０の先端部１４０ａは、図５に示すように、第１錘１１１の側面に固定されている。

次に、上記構成の線状体ユニット２００をボーリング孔２内に設置する方法について説明する。

まず、線状体ユニット２００をボーリング孔２内に挿入する挿入工程について説明する。

線状体ユニット２００をボーリング孔２内に挿入する挿入工程では、上記第１実施形態と同様にして、図示しない駆動装置により各ドラム１２１，１３１，１４１を回転し、光ファイバケーブル１２０、ロープ１３０及び充填パイプ１４０を繰り出し、ロープ１３０により吊り下げ支持された錘１１０を先行させて、ボーリング孔２に沿って線状体ユニット２００を徐々に降下させる。

このように錘１１０の降下させている間、ロープ１３０の先端部１３０ａが取り付けられる部分よりも第１ドラム１２１側に配される光ファイバケーブル１２０に作用する張力が所定以上の大きさとならないように、つまり、ロープ１３０のみによって錘１１０の重量が支えられた状態が維持されるように、第１ドラム１２１及び第２ドラム１３１の回転速度が制御される。

具体的には、例えば、光ファイバケーブル１２０が掛け回されるガイドローラの変位から光ファイバケーブル１２０に作用する張力を検出するとともに、ロープ１３０が掛け回されるガイドローラの変位からロープ１３０に作用する張力を検出し、検出されたロープ１３０に作用する張力が光ファイバケーブル１２０に作用する張力を常に上回るように、第１ドラム１２１及び第２ドラム１３１の回転速度が制御される。

そして、第２ドラム１３１から繰り出されたロープ１３０の長さがボーリング孔２の深さ等に基づいて予め設定された挿入長さに達したと判定されると、各ドラム１２１，１３１，１４１の回転が停止され、ボーリング孔２内への線状体ユニット２００の挿入が完了する。

なお、ボーリング孔２内への線状体ユニット２００の挿入の完了は、錘１１０の下端がボーリング孔２の底面２ａに到達することに起因しロープ１３０に作用する張力が所定値を下回ったか否かにより判定されてもよい。

続いて、線状体ユニット２００が挿入されたボーリング孔２内にグラウトを充填する充填工程について説明する。

上述のように、ボーリング孔２内への線状体ユニット２００の挿入が完了すると、続く充填工程において、ボーリング孔２内に光ファイバケーブル１２０を固定するために、充填パイプ１４０を通じてボーリング孔２内にグラウトが充填される。

具体的には、充填工程では、充填パイプ１４０の先端部１４０ａの開口からグラウトを送出することにより、ボーリング孔２内には底面２ａ側から徐々にグラウトが充填される。なお、充填パイプ１４０の先端部１４０ａの位置は、充填工程中も変わることはなく、先端部１４０ａが錘１１０と共にグラウト内に埋没した後もグラウトは先端部１４０ａの開口から送出され続ける。

そして、図示しない液面検知器によりボーリング孔２の開口端にグラウトの表面が達したと判定されると、グラウトの供給が停止され、ボーリング孔２内へのグラウトの充填が完了する。

なお、ボーリング孔２内へのグラウトの充填の完了は、作業者が目視によりボーリング孔２の開口端にグラウトの表面が達したか否かを確認することにより判定されてもよい。

このように、錘１１０と共にボーリング孔２内に挿入された充填パイプ１４０を通じてグラウトを充填することにより、ボーリング孔２内に空気が滞留してしまうことが抑制されることから、空気抜き等の手段を別途設ける必要がなくなり、結果として、設置作業コストを低減することができる。

以上の挿入工程及び充填工程により、ボーリング孔２内への光ファイバケーブル１２０の設置が完了する。

地中の歪みは、ボーリング孔２の内壁面から固化したグラウトを介して光ファイバケーブル１２０に伝達される。したがって、上述のようにボーリング孔２内に設置された光ファイバケーブル１２０の歪みを測定することにより、地中の歪みの位置及び大きさを計測することができる。

以上の第２実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

本実施形態に係る線状体設置方法によれば、光ファイバケーブル１２０は、ロープ１３０により吊り下げ支持される錘１１０の重さを利用して地盤１に掘削されたボーリング孔２内に挿入される。このように、地盤１に掘削されたボーリング孔２内へと錘１１０によって光ファイバケーブル１２０を誘導することにより、光ファイバケーブル１２０を地盤１内に効率よく設置することができる。

また、ボーリング孔２内に光ファイバケーブル１２０を挿入する際、錘１１０の重量はロープ１３０に作用しており、ロープ１３０の先端部１３０ａが取り付けられる部分よりも第１ドラム１２１側に配される光ファイバケーブル１２０には、錘１１０の重量が直接作用していない。このため、光ファイバケーブル１２０を設置する際に光ファイバケーブル１２０に過大な張力が作用してしまうことを抑制することができる。つまり、歪みが生じた状態で光ファイバケーブル１２０が設置されることを回避することができることから、光ファイバケーブル１２０に生じた歪みを測定することで、地盤１の状態を正確に把握することができる。

なお、上記第２実施形態では、ロープ１３０は、光ファイバケーブル１２０を介して錘１１０に結合されている。これに代えて、ロープ１３０は、錘１１０に対して直接的に、または、取り付け部材等を介して間接的に取り付けられてもよい。また、上記第２実施形態では、光ファイバケーブル１２０の先端部１２０ａは、錘１１０に固定されている。これに代えて、光ファイバケーブル１２０の先端部１２０ａは、錘１１０に取り付けられたロープ１３０に対して直接的に、または、取り付け部材等を介して間接的に固定されてもよい。何れの場合も、上記第２実施形態と同様に、ロープ１３０によって錘１１０を吊り下げ支持し、光ファイバケーブル１２０に錘１１０の重量が作用しないようにすることが可能である。

また、上記第２実施形態では、充填パイプ１４０は、第１錘１１１に固定されている。これに代えて、充填パイプ１４０は、所定の引張力が充填パイプ１４０に作用したときに第１錘１１１から外れるように、先端部１４０ａが第１錘１１１に対して仮固定されていてもよい。このように、充填パイプ１４０を第１錘１１１に対して仮固定しておくことで、挿入工程後に所定以上の引張力を充填パイプ１４０に作用させて、充填パイプ１４０の先端部１４０ａを第１錘１１１から取り外すことが可能となる。

そして、充填工程において、先端部１４０ａが第１錘１１１から取り外された充填パイプ１４０を第３ドラム１４１に巻き取りながら、つまり、上記第１実施形態と同様に、充填パイプ１４０を引き上げながら充填パイプ１４０を通じてグラウトを送出することで、ボーリング孔２内には底面２ａ側から徐々にグラウトが充填されることになる。この結果、ボーリング孔２内へグラウトを効率的に充填することができるとともに、ボーリング孔２内に空気が滞留してしまうことが抑制されることから、空気抜き等の手段を別途設ける必要がなくなり、結果として、設置作業コストを低減することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記各実施形態では、線状体が光ファイバケーブル２０，１２０である場合について説明したが、ボーリング孔２内へ設置される線状体は、これに限定されず、地盤１の状態を検出可能な線状体であればどのようなものであってもよく、例えば、圧力や温度を検出可能な複数のセンサが等間隔で連結された線状体や熱電対等の金属線であってもよい。また、検出される地盤１の状態としては、地中の歪みに限定されず、地中の温度や圧力であってもよい。

１００，２００・・・線状体ユニット
１・・・地盤
２・・・ボーリング孔（孔）
１０，１１０・・・錘
１１，１１１・・・第１錘（錘体）
１１ｃ・・・通し孔
１２，１１２・・・第２錘（錘体）
１３，１１３・・・第３錘（錘体）
２０，１２０・・・光ファイバケーブル（線状体）
３０，１３０・・・ロープ
４０，１４０・・・充填パイプ

Claims (6)

1. 地盤に形成された孔内に線状体を設置する線状体設置方法であって、
   錘と、前記錘を吊り下げ支持するロープと、前記錘に取り付けられる前記線状体と、前記孔内に充填材を供給可能な充填パイプと、を有する線状体ユニットを、前記錘を先行させて前記孔内に挿入する挿入工程と、
   前記線状体ユニットが前記孔内に挿入された状態において、前記充填パイプを通じて前記孔内に前記充填材を充填する充填工程と、を備える
   線状体設置方法。
2. 地盤に形成された孔内に線状体を設置する線状体設置方法であって、
   錘と、前記錘を吊り下げ支持するロープと、前記ロープに取り付けられる前記線状体と、前記孔内に充填材を供給可能な充填パイプと、を有する線状体ユニットを、前記錘を先行させて前記孔内に挿入する挿入工程と、
   前記線状体ユニットが前記孔内に挿入された状態において、前記充填パイプを通じて前記孔内に前記充填材を充填する充填工程と、を備える
   線状体設置方法。
3. 地盤に形成された孔内に線状体を設置する線状体設置方法であって、
   錘と、前記錘を吊り下げ支持するロープと、前記錘に取り付けられる前記線状体と、前記孔内に充填材を供給可能な充填パイプと、を有する線状体ユニットを、前記錘を先行させて前記孔内に挿入する挿入工程と、
   前記孔内に前記充填材を充填する充填工程と、を備え、
   前記ロープは、前記錘に設けられた通し孔を挿通し、
   前記充填パイプは、前記通し孔を挿通した前記ロープに取り付けられ、
   前記挿入工程では、前記錘とともに前記充填パイプを前記孔内に挿入し、
   前記充填工程では、前記線状体ユニットが前記孔内に挿入された状態において、前記ロープを繰り出すとともに前記充填パイプを引き上げながら前記充填パイプを通じて前記孔内に前記充填材を充填する
   線状体設置方法。
4. 前記挿入工程では、前記錘とともに前記充填パイプを前記孔内に挿入し、
   前記充填工程では、前記充填パイプを引き上げながら前記充填パイプを通じて前記孔内に前記充填材を充填する
   請求項１または２に記載の線状体設置方法。
5. 前記ロープは、前記錘に取り付けられる
   請求項１から４の何れか１つに記載の線状体設置方法。
6. 前記錘は、互いに揺動自在に連結された複数の錘体である
   請求項１から５の何れか１つに記載の線状体設置方法。

Images