JPH11271058A - 橋脚洗掘監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 橋桁を支持する橋脚の河床土の洗掘監視装置
に関し、河床土の洗掘状態を正確に監視する。 【解決手段】 橋桁１は橋脚２に支持され、橋脚２は河
床土４を通って岩盤５上に支持されている。橋脚２には
部材６により光ファイバ通路１３が形成され、この通路
１３を通り、橋桁１の下面に取付けられたレーザ送受光
装置１５と橋脚２の下部に取付けられた検出部１０の３
個の間を光ファイバ１４ａ，１４ｂで接続する。検出部
１０は（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の３個からなり、正常時
には土中に埋設し、洗掘が始まると（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）の順に露出して水流にさらされる。検出部１０に
は発光部と受光部が小間隔で設けられ、水流にさらされ
るとレーザ光が受光部で受光され、土中ではレーザ光の
受光はない。従ってこの３個の検出部１０のレーザ光の
受光状態により河床土４の洗掘状態が容易に検知され、
監視できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は橋梁等の構造物の河
床洗掘現象を監視する橋脚洗掘監視装置に関し、水の濁
りや水中の浮遊物等に影響されず、橋脚下の河床土の洗
掘状態を正確に監視できるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から鉄橋等の安全性確認の必要性か
ら鉄橋を管理する鉄道会社、自治体、政府機関、公共公
団等では光学、超音波等を引用したセンシング方式が試
みられているが、センシングの対象物が土及び濁水流中
で使用するものであり、このような厳しい使用条件によ
り安全性の確認を確実に監視できる装置は未だ開発、実
用化されていないのが実情である。従来試みられる監視
方法について図４により説明する。

【０００３】図４は従来の橋梁等の監視装置の一例を示
し、図４（ａ）は橋脚下の河水の河床土が正常な状態、
図４（ｂ）は河床土が異常な状態をそれぞれ示す側面図
である。これら図において、１は橋桁、２はその橋脚で
あり、３は河水、４は河床土、５は岩盤である。このよ
うに橋脚２は岩盤５に下端を固定し、橋桁１を所定の間
隔で支持している。

【０００４】６は発信器、７は受信器であり、橋桁１の
下面に取付けられ、下方の河水３の下の河床土４に向け
て発信器６から送信波８、即ち光学式の場合には光波
を、超音波式の場合は超音波を発信し、受信器７により
その反射波９を受信する。

【０００５】上記の構成で、橋桁１に設置した発信器６
から河床土４に向けて光又は超音波の送信波８を発信す
る。発信された送信波８は河水３を透過して河床土４の
表面で反射し、その反射波９は受信器７で受信される。
これらの発信波８と受信波９の発信から図示省略の制御
部において受信までの時間差で河床土４までの距離を算
出し、河床土のレベルが正常か否かを調べ、洗掘状態を
監視している。

【０００６】今、図４（ａ）に示すように河床土４が洗
掘されてなく正常な状態である時には、算出した距離も
正常な範囲にあり、図４（ｂ）に示すように河床土４が
洗掘された状態にあると、その算出した距離も長くな
り、ある基準値を越えて長くなると橋脚２周囲の河床土
４が洗掘されて危険な状態であると判断する。このよう
にして河床土４の洗掘状態を検知し、監視することが試
みられていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の橋
脚１まわりの河床土４の洗掘状態を、発信器６から光又
は超音波を発信し、受信器７でその反射波９を受信し、
河床土４までの距離を算出して河床土４の洗掘状態を監
視しているが、このような方法は、次の理由で実用化さ
れてなかった。

【０００８】１）河床土４の洗掘は主に河川の増水時
で、流速が速くなったことで発生する。この場合、河水
は濁流となり、又、上流からの浮遊物も多量であり、光
や超音波はこれらの異物から反射して河床土４まで到達
しなく検知不能である。

【０００９】２）又、仮に河床土４まで到達したとして
も洗掘される河床土４の表層はスラリ状であって境界が
明確でなく、従って反射率も低い。

【００１０】又、超音波を用いる場合には水中に泡があ
っても超音波は減退してしまい、反射波の検出がむずか
しくなり、更に流速によってもその超音波の速度が影響
され、正確な測定ができない。

【００１１】３）上記１），２）の要因により、この従
来の監視方式は河床土の洗掘監視装置としては不適当で
あると判断され仲々実用化されなかった。

【００１２】一方、橋脚等の監視装置は、１）河川増水
時の河床土の状態を早期に検知して、橋脚の安全性を確
認することにある。従って増水、増速流、濁水流時にも
確実に監視できることが望まれる。

【００１３】又、誤検知による不正確な判断で橋梁の使
用停止（交通遮断）となった場合には、社会的、経済的
に大きな被害が発生するため、その判定は迅速、確実で
なければならない。

【００１４】そこで本発明は、河川の濁流や浮遊物があ
っても、従来のようにこれらに影響されて洗掘の状態を
検知できないようなことがなく、橋脚等の河床土の洗掘
状態を指向性の良いレーザ光を用いて正確に、かつ定量
的に検知でき、構造が簡単で保守が容易な高信頼性を有
する橋脚洗掘監視装置を提供することを課題としてなさ
れたものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の手段を提供する。

【００１６】橋脚の外周囲で河床土に埋設された位置に
おいて上下方向で互いに所定の間隔をもって配設された
複数の検出部と、同検出部の表面で互いに所定間隔を保
って対向配置された発光部及び受光部と、同発光部及び
受光部とに光ファイバで接続し、同発光部にレーザ光を
送り同発光部からレーザ光を発射させ、同受光部で受光
したレーザ光を受けると共に、前記各検出部での受光レ
ーザ光の有無を調べることにより前記河床土の洗掘の程
度を判定するレーザ送受光装置とを備えたことを特徴と
する橋脚洗掘監視装置。

【００１７】本発明の橋脚洗掘監視装置は、発光部と受
光部を対向配置した検出部を橋脚の河床土の埋設されて
いる位置で上下に複数個が配設されており、河床土の洗
掘が進むにつれて検出部は上部から露出して水流にさら
されることになる。検出部が土中に埋設されている状態
ではレーザ光は受光部で受光されず、検出部が水流にさ
らされていると発光部からのレーザ光は受光部で受光さ
れ、この状態では洗掘がなされていることになる。この
ように各検出部でのレーザ光の受光状態をレーザ送受光
装置で監視しておけば、洗掘の程度を容易に判定するこ
とができる。本発明はこのように指向性の良いレーザ光
を用い、発光部と受光部の間隔も比較的狭く最適に設定
しておけば、従来のような光や超音波による検出よりは
水中の異物に影響されることが少くなり、正確で高感度
の洗掘監視が可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施
の一形態に掛かる橋脚洗掘監視装置の橋脚への設置状況
を示す側面図である。図において従来例と同様に橋脚１
は橋脚２に支持されており、橋脚２は岩盤５上に設置さ
れ、周囲は河床土４で固辞されている。河床土４の上面
には河水３が流れている。

【００１９】１０はレーザ光による検知部であり、後述
するように発光部と受光部からなっている。この検知部
１０は橋脚２の周側面に取付けた部材６表面に突出し、
上下方向に３個取付けられ、かつ河床土４に埋設されて
いる。１３は光ファイバ通路であり、部材６により形成
されて検出部１０の最下位の取付部まで伸び、上部で開
口している。又、この光ファイバ通路は橋脚２の内部に
空間部を形成した一体構造としても良い。

【００２０】１４は光ファイバであり、送信用の光ファ
イバ１４ａと受信用光ファイバ１４ｂからなりそれぞれ
３個の検出部１０とレーザ送受光装置１５に接続してい
る。レーザ送受光装置１５は本図では図示していない
が、橋桁１の下面に取付けられ、光ファイバ１４ａ，１
４ｂはレーザ送受光装置１５から光ファイバ通路１３を
通り３個の検出部に接続されている。

【００２１】図２は図１における検出部１０の部分拡大
斜視図であり、橋脚２には部材６が取付けられ、光ファ
イバ通路１３が形成されており、部材２の周面には所定
の間隔ｄをもって発光部１１と受光部１２が対向して取
付けられ、それぞれ光ファイバ１４ａによりレーザ光が
導かれ、光ファイバ１４ｂからその受光をレーザ送受光
装置１５へ導くようになっている。

【００２２】図３はレーザ光の信号の系統図の一例を示
し、各検出部１０の各（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の発光部
１１には光ファイバ１４ａがそれぞれ接続し、レーザ送
受光装置１５内の送光部２１へ接続し、各検出部１０の
受光部１２には光ファイバ１４ｂがそれぞれ接続し、レ
ーザ送受光装置１５の受光部２２へ接続している。この
ような接続によりレーザ送受光装置１５の送光部２１か
ら光ファイバ１４ａを通して各検出部１０の発光部１１
へレーザ光が送られ、検出部１０の受光部１２から受光
した光は光ファイバ１４ｂを通ってレーザ送受光装置１
５の受光部２２へ導かれる。又、レーザ送受光装置１５
内では処理判定部２３によりレーザ光の受光状態から河
床土の洗掘状態が判定され、表示部２４に結果を表示す
る。なお、この表示部２４はレーザ送受光装置１５から
ケーブルで接続し、見やすい場所に設置される。

【００２３】上記構成の橋脚洗掘監視装置において、各
検出部１０は（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の３個が所定の間
隔で配置され、これらは河床土４が正常な状態ではすべ
て土中に埋設されている。従って土中に埋設された状態
では、レーザ光は発光部１１から受光部１２へは伝送さ
れず受光部１２からの信号はない状態となる。

【００２４】河床土４の洗掘が進み、検出部１０が露出
し、水中にさらされると検出部１０の発光部１１からの
レーザ光は受光部１２により受光され、この状態ではこ
の検出部の位置においては洗掘が発生し、発光部１１と
受光部１２とが水流にさらされ、この部分が洗掘された
状態を示すことになる。

【００２５】上記の検出部１０の発光部１１と受光部１
２との間隔ｄは比較的狭い間隔が好ましく、あまり広い
と水流中の土砂中や固形物によりレーザ光が遮られて洗
掘状態であってもレーザ光の受光ができない場合があ
る。従って土砂等の異物が発光部１１と受光部１２との
間にはまり込むようなことがない程度にこの間隔ｄを例
えば１０cm〜１００cm程度の範囲に定める必要がある。

【００２６】洗掘状態の判定は、例えば検出部１０の
（Ａ）が河床土４から露出して水流にさらされ、他の
（Ｂ），（Ｃ）が埋設されている状態を洗掘開示状態と
判定し、又、（Ａ），（Ｂ）共水流にさらされる場合、
あるいは（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）すべてが水流にさらさ
れる場合により洗掘状態の危険度を段階的に認識し、判
定することができる。勿論、検出部１０の（Ａ），
（Ｂ），（Ｃ）すべてが埋設されている状態では安全と
の判定ができる。

【００２７】上記の河床土４の洗掘状態の判定は、各検
出部１０の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）における発光部１１
から発したレーザ光を受光部１２で受光する状態に基づ
いてレーザ送受光装置１５の処理判定部２３で行い、上
記のように安全な状態、洗掘が始まった状態、危険な状
態をそれぞれ判定し、その結果を表示部２４に表示する
ものである。

【００２８】なお、上記に説明の実施の形態において
は、検出部１０を３個設けた例で説明したが、本発明は
この検出部を３個に限定するものではなく、これより少
い２個、あるいは３個以上設けても良く、河床土の状況
に応じてこの検出部１０の数を適宜設定すれば良いもの
である。

【００２９】

【発明の効果】本発明の橋脚洗掘監視装置は、橋脚の外
周囲で河床土に埋設された位置において上下方向で互い
に所定の間隔をもって配設された複数の検出部と、同検
出部の表面で互いに所定間隔を保って対向配置された発
光部及び受光部と、同発光部及び受光部とに光ファイバ
で接続し、同発光部にレーザ光を送り同発光部からレー
ザ光を発射させ、同受光部で受光したレーザ光を受ける
と共に、前記各検出部での受光レーザ光の有無を調べる
ことにより前記河床土の洗掘の程度を判定するレーザ送
受光装置とを備えたことを特徴としている。このような
構成により、各検出部でのレーザ光の受光の有無がレー
ザ送受光装置で監視され、各検出部での受光の有無によ
り河床土の洗掘状態の程度が従来よりも一段と高精度に
監視できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る橋脚洗掘監視装置
の橋脚への設置状態を示す側面図である。

【図２】本発明の実施の一形態に係る橋脚洗掘監視装置
の検出部の部分拡大斜視図である。

【図３】本発明の実施の一形態に係る橋脚洗掘監視装置
の信号の系統図である。

【図４】従来の橋脚洗掘監視装置を示し、（ａ）は洗掘
のない状態、（ｂ）は洗掘が発生した状態を示す。

【符号の説明】

１ 橋桁 ２ 橋脚 ３ 河水 ４ 河床土 ５ 岩盤 ６ 部材 １０ 検出部 １１ 発光部 １２ 受光部 １３ 光ファイバ通路 １４ａ，１４ｂ 光ファイバ １５ レーザ送受光装置 ２１ 送光部 ２２ 受光部 ２３ 処理判定部 ２４ 表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 盛脇 保昌 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内 (72)発明者 佐藤 勝彦 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 橋脚の外周囲で河床土に埋設された位置
   において上下方向で互いに所定の間隔をもって配設され
   た複数の検出部と、同検出部の表面で互いに所定間隔を
   保って対向配置された発光部及び受光部と、同発光部及
   び受光部とに光ファイバで接続し、同発光部にレーザ光
   を送り同発光部からレーザ光を発射させ、同受光部で受
   光したレーザ光を受けると共に、前記各検出部での受光
   レーザ光の有無を調べることにより前記河床土の洗掘の
   程度を判定するレーザ送受光装置とを備えたことを特徴
   とする橋脚洗掘監視装置。