JP7816856B2 - Protective structure and installation method for measuring equipment - Google Patents
Protective structure and installation method for measuring equipmentInfo
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Description
本発明は、計測機器の防護構造と設置方法に関する。 The present invention relates to a protective structure and installation method for measuring equipment.
山岳トンネルの施工においては、地山状況や設計の内容に応じて、設計・施工に反映させることを主な目的としたB計測を実施する。このB計測は、使用している支保部材や施工方法の妥当性を判断するとともに、それ以奥のトンネルの設計・施工の合理的かつ経済的な実施を目的としている。
このB計測には、地中変位計測や鋼製支保工応力計測、吹付けコンクリート応力計測、ロックボルト軸力計測等が含まれ、いずれも特殊なセンサーを設置して定量データ(計測データ)を取得し、現在の地山の性状を評価したり、さらには掘進に伴う将来的な地山の性状を評価している。
例えば、特許文献1には、トンネルの沈下に加えて水平内空変位を精度よく特定することにより、切羽前方の地山状況の高精度な予測を可能とする、地山状況予測方法が提案されている。
具体的には、少なくとも半円形部を含む断面形状のトンネルのトンネルアーチ部において、トンネルの軸方向に間隔を置いて複数の傾斜計を設置し、各傾斜計の計測データを取得し、隣接する傾斜計のそれぞれの計測データから傾斜角の変化量を算定し、算定結果に基づいて切羽前方の地山状況を予測する方法において、水平方向のスプリングラインと鉛直方向のセンターラインの交点を中心として、スプリングラインから角度55度乃至65度の範囲に傾斜計を設置するものである。
In the construction of mountain tunnels, B-measurements are carried out with the main purpose of reflecting the results in the design and construction, depending on the ground conditions and the design content. This B-measurement is intended to determine the appropriateness of the support materials and construction methods used, as well as to ensure the rational and economical design and construction of the tunnels further inside.
This B measurement includes underground displacement measurement, steel support stress measurement, sprayed concrete stress measurement, and rock bolt axial force measurement, and all of these involve installing special sensors to obtain quantitative data (measurement data) to evaluate the current characteristics of the ground, as well as the future characteristics of the ground as excavation progresses.
For example, Patent Document 1 proposes a method for predicting ground conditions that enables highly accurate prediction of ground conditions ahead of the tunnel face by accurately identifying horizontal internal displacement in addition to tunnel subsidence.
Specifically, in the tunnel arch section of a tunnel with a cross-sectional shape that includes at least a semicircular section, multiple inclinometers are installed at intervals in the axial direction of the tunnel, measurement data from each inclinometer is obtained, the change in inclination angle is calculated from the measurement data from each adjacent inclinometer, and the ground conditions ahead of the tunnel face are predicted based on the calculation results.The inclinometers are installed at an angle of 55 to 65 degrees from the spring line, with the intersection of the horizontal spring line and the vertical center line as the center.
ところで、山岳トンネルの施工において、センサーにより計測された計測データを回収する方法としては、センサーから有線ケーブルを介してデータロガーやPC(パーソナルコンピュータ)にて回収する有線回収方法が主流である。
しかしながら、トンネル内における有線ケーブルの設置や発破飛石等から防護するための養生、電源の確保等に手間がかかること、切羽の近傍における配線作業には危険が伴うことが課題として存在する。
また、昨今は、上記するデータロガーから通信ケーブル(最大通信距離が例えば1.2km)で坑外の詰所などにあるPCにデータを常時転送し、PCからLANを通じて作業所事務所から常にデータを参照できるシステムを組むことが標準的になっており、坑内に直接LANケーブルを引いたり、WiFi(登録商標)アクセスポイントを設ける現場も存在することから、通信ケーブルの維持管理(損傷対策)が課題となっている。
Incidentally, in the construction of mountain tunnels, the mainstream method for collecting measurement data measured by sensors is the wired collection method, in which data is collected from the sensors via wired cables to a data logger or a PC (personal computer).
However, there are issues such as the time and effort required to install wired cables inside the tunnel, to protect them from flying blasting stones, and to secure a power source, and the danger involved in wiring work near the tunnel face.
Furthermore, it has become standard practice these days to set up a system in which data is constantly transferred from the above-mentioned data logger to a PC located in a guardhouse outside the mine via a communication cable (maximum communication distance, for example, 1.2 km), and the data can then be accessed from the PC via LAN at any time from the work site office. However, there are also sites where LAN cables are laid directly inside the mine or Wi-Fi (registered trademark) access points are installed, making maintenance of the communication cables (to prevent damage) an issue.
上記する有線によるデータ回収方法では、設置施工時に計測場所の近傍に作業員や管理者がアクセスする必要がある。トンネル内においては様々な車輌や工事関係者が往来することから、施工の妨げにならない時間帯や計測場所を選定する必要がある。
すなわち、切羽の近傍を計測場所とした際に切羽における肌落ち等の懸念があることから、切羽面からある程度離れた場所を計測場所とすることが安全上は望ましい。
一方で、この切羽面からある程度離れた場所での地山計測に関しては、当該地山に近接した場所での計測がその断面位置および前方の地山の性状評価に好適であることに鑑みると、性状評価精度の低下に繋がり得る。
The wired data collection method described above requires workers and managers to have access to the vicinity of the measurement location during installation and construction. Because various vehicles and construction workers pass through the tunnel, it is necessary to select a time and measurement location that will not interfere with construction work.
In other words, since there is a concern that the surface may fall off at the face when the measurement location is near the face, it is desirable for safety reasons to locate the measurement location at a location some distance away from the face of the tunnel.
On the other hand, measuring the ground at a location some distance from the working face may lead to a decrease in the accuracy of the property evaluation, considering that measurements close to the ground are suitable for evaluating the cross-sectional position and the properties of the ground ahead.
本発明は、有線ケーブルの配線や養生、維持管理に伴う手間と危険性を解消でき、計測場所が制限されることがなく、計測データを以後の山岳トンネル施工に速やかにフィードバックすることができ、計測機器を発破飛石等から効果的に防護することのできる、計測機器の防護構造と設置方法を提供することを目的としている。 The objective of this invention is to provide a protective structure and installation method for measuring equipment that eliminates the hassle and danger associated with wiring, covering, and maintaining wired cables, does not restrict measurement locations, allows measurement data to be quickly fed back into subsequent mountain tunnel construction, and effectively protects measuring equipment from flying blasting stones and the like.
前記目的を達成すべく、本発明による計測機器の防護構造の一態様は、
山岳トンネルの掘進に伴って定量データの計測を行う計測機器を防護する、計測機器の防護構造であって、
前記山岳トンネルにおける掘削された切羽と側面に施工された一次吹付けのうち、該側面に施工されている該一次吹付けの一次吹付け面に対して建て込まれている、H形鋼からなる鋼製支保工と、該一次吹付け面におけるセンサーの設置位置に設けられている、箱抜き空間と、
前記鋼製支保工と前記箱抜き空間を巻き込むようにして施工されている、二次吹付けと、
前記箱抜き空間から地山の途中まで延設している設置孔の内部に設置され、地中変位計もしくはロックボルト軸力計である、前記センサーと、
前記箱抜き空間を覆うように配設されている、防護板とを有し、
前記防護板が、少なくとも前記二次吹付けに対して打ち込まれているアンカーにより取り付けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of the protective structure for measuring equipment according to the present invention comprises:
A protective structure for measuring equipment that protects measuring equipment that measures quantitative data as mountain tunnels are excavated,
Among the primary sprayings applied to the excavated face and sides of the mountain tunnel, a steel support made of H-shaped steel is erected against the primary spraying surface of the primary spraying applied to the side, and a box-out space is provided at the installation position of a sensor on the primary spraying surface;
A secondary spraying that is constructed so as to involve the steel support and the box-out space;
The sensor is installed inside an installation hole extending from the box-out space to partway through the natural ground, and is an underground displacement meter or a rock bolt axial force meter;
A protective plate is provided to cover the box-opening space,
The protective plate is attached by anchors driven into at least the secondary spray.
本態様によれば、一次吹付け面におけるセンサーの設置位置に設けられている、箱抜き空間から地山の途中まで延設している設置孔の内部に、地中変位計もしくはロックボルト軸力計であるセンサーが設置され、箱抜き空間を覆うように配設されている防護板が、少なくとも二次吹付けに対して打ち込まれているアンカーにより取り付けられていることにより、アンカーを介して防護板を二次吹付けに対して確実かつ安定的に取り付けることができる。
その上で、有線ケーブルの配線や養生、維持管理に伴う手間と危険性を解消でき、計測場所が制限されることがなく、計測データを以後の山岳トンネル施工に速やかにフィードバックすることができ、計測機器を発破飛石等から効果的に防護することができる。
例えば、防護板に予め取り付けられているアンカーを埋設するようにして二次吹付けのコンクリートが充填される場合、アンカー周辺へのコンクリートの充填性(回り込み性)によってはアンカーをコンクリート内に確実に埋設することができない。これに対して、充填後の二次吹付けに対してアンカーが打ち込まれている本態様によれば、コンクリートの充填性に影響されることなく、アンカーによる二次吹付けに対する防護板の確実な固定を実現できる。
ここで、「少なくとも二次吹付けに対して打ち込まれている」とは、アンカーが二次吹付けにのみ打ち込まれている形態の他に、二次吹付けを貫通してその背面の一次吹付けまでアンカーが到達している形態を含んでいる。
According to this aspect, a sensor which is an underground displacement meter or a rock bolt axial force meter is installed inside an installation hole which is provided at the sensor installation position on the primary spray surface and extends from the box-out space to halfway into the ground, and a protective plate which is arranged to cover the box-out space is attached by anchors which are driven into at least the secondary spray, so that the protective plate can be securely and stably attached to the secondary spray via the anchors.
Furthermore, it eliminates the hassle and danger associated with wiring, protection, and maintenance of wired cables, there are no restrictions on measurement locations, measurement data can be quickly fed back to subsequent mountain tunnel construction, and measuring equipment can be effectively protected from flying blasting stones and the like.
For example, when secondary sprayed concrete is filled by embedding anchors that have already been attached to the protective plate, the anchors cannot be reliably embedded in the concrete depending on the filling (wraparound) of the concrete around the anchors. In contrast, with this embodiment, in which the anchors are driven into the secondary spray after filling, the protective plate can be reliably fixed against the secondary spray with the anchors without being affected by the filling ability of the concrete.
Here, "driven into at least the secondary spray" includes not only a configuration in which the anchor is driven only into the secondary spray, but also a configuration in which the anchor penetrates the secondary spray and reaches the primary spray on its back side.
また、「計測機器」には、地中変位計やロックボルト軸力計といったセンサーと、センサーにより取得された計測データを送信する通信器とを備える形態や、センサーと、センサーにより取得された計測データを送信する通信器、及び、計測データを蓄積するデータロガーが一体とされたユニット体と、を備える形態等が含まれる。 In addition, "measuring equipment" includes devices that include a sensor such as an underground displacement meter or rock bolt axial force meter and a communication device that transmits the measurement data acquired by the sensor, as well as devices that include a unit that integrates a sensor, a communication device that transmits the measurement data acquired by the sensor, and a data logger that stores the measurement data.
また、通信器は例えば、LPWA無線通信モジュールと、計測データを坑口側にある他の通信器に送信する通信アンテナを備えている。通信器がLPWA無線通信モジュールを備え、坑口側に配設されている他の通信器に対して計測データ(定量データ)を送信することにより、山岳トンネルにおける長距離無線通信を低消費電力で実現することができる。このことにより、計測データを以後の山岳トンネル施工に速やかにフィードバックすることが可能になる。
ここで、LPWA(Low Power Wide Area)は、広域データ通信と低消費電力を可能にした無線通信方式(例えば、920MHz帯のISM(Industrial Scientific and Medical Band)を使用した通信方式)のことである。尚、本明細書において「長距離通信」とは、例えば100m以上の距離において計測データを無線通信することを意味する。
The communication device is equipped with, for example, an LPWA wireless communication module and a communication antenna that transmits measurement data to another communication device located on the tunnel entrance side. By equipping the communication device with an LPWA wireless communication module and transmitting measurement data (quantitative data) to another communication device located on the tunnel entrance side, long-distance wireless communication in mountain tunnels can be achieved with low power consumption. This makes it possible to quickly feed back measurement data to subsequent mountain tunnel construction.
Here, LPWA (Low Power Wide Area) refers to a wireless communication method that enables wide-area data communication and low power consumption (for example, a communication method using the 920 MHz ISM (Industrial Scientific and Medical Band)). Note that in this specification, "long-distance communication" means wireless communication of measurement data over a distance of, for example, 100 m or more.
坑口側に配設されている他の通信器で受信した計測データは、例えばネットワークを介して、作業所事務所のPCやサーバ装置、施工関係者(施工管理者、施工会社の本支店担当者、施工業者等)の備えるユーザ端末(スマートフォンやタブレット、パーソナルコンピュータ等)に送信される。LPWA無線通信を適用することにより、トンネルに設置される坑口側の他の通信器の数を低減することができ、山岳トンネルの長さによっては、例えば一台の他の通信器のみで、センサーにて計測された計測データをネットワークを介してサーバ装置等に送信することが可能になる。 Measurement data received by another communication device installed at the tunnel entrance is transmitted, for example, via a network, to a PC or server device in the work site office, or to user terminals (smartphones, tablets, personal computers, etc.) carried by construction personnel (construction managers, construction company head office/branch staff, construction contractors, etc.). By applying LPWA wireless communication, the number of other communication devices installed at the tunnel entrance can be reduced, and depending on the length of the mountain tunnel, it may be possible to transmit measurement data measured by sensors to a server device, etc. via a network using only one other communication device, for example.
サーバ装置に送信された計測データは、サーバ装置を介して複数の施工関係者の備えるユーザ端末に送信されることにより、複数のユーザ端末が同時かつリアルタイムに計測データを共有することができる。
また、サーバ装置とユーザ端末の少なくとも一方が、計測データに基づいて地山性状、及び/又は、地山性状に応じた地山評価(地山の硬軟の程度、地山の安定性/不安定性、支保パターンの適否等)を判定することにより、例えば複数のユーザ端末が現状の地山性状や、地山の硬軟の程度等に応じた当初計画の支保パターンの適否等を速やかに特定することができる。
そして、現状の地山性状が当初計画段階における地山性状よりも不良(例えば軟らかい)の場合は速やかに支保パターンの見直しを行うことが可能になり、地山性状の急変に対しても高い施工安全性を保証する施工管理を実現することができる。
The measurement data sent to the server device is then transmitted via the server device to user terminals owned by multiple construction workers, allowing the multiple user terminals to share the measurement data simultaneously and in real time.
Furthermore, by having at least one of the server device and the user terminal determine the ground properties and/or ground evaluation corresponding to the ground properties (degree of hardness of the ground, stability/instability of the ground, suitability of the support pattern, etc.) based on the measurement data, multiple user terminals, for example, can quickly identify the suitability of the initially planned support pattern corresponding to the current ground properties and degree of hardness of the ground, etc.
Furthermore, if the current ground conditions are worse (for example, softer) than those in the initial planning stage, it will be possible to quickly review the support pattern, enabling construction management to be achieved that guarantees high construction safety even in the event of a sudden change in ground conditions.
また、本発明による計測機器の防護構造の他の態様は、
前記鋼製支保工に金網もしくは支持棒が取り付けられ、該金網もしくは該支持棒のうち、前記センサーの設置位置に前記箱抜き空間が設けられている、支保工ユニットを有することを特徴とする。
Another aspect of the protective structure for measuring equipment according to the present invention is
The present invention is characterized by having a support unit in which a wire mesh or support rod is attached to the steel support, and the box-out space is provided at the installation position of the sensor in the wire mesh or support rod.
本態様によれば、鋼製支保工と金網や支持棒が一体とされ、金網もしくは支持棒のうち、センサーの設置位置に箱抜き空間が設けられている支保工ユニットを有することにより、効率的な防護構造の形成を実現できる。 According to this aspect, the steel support is integrated with the wire mesh or support rods, and the support unit has a box-out space in the wire mesh or support rods where the sensor is installed, thereby enabling the creation of an efficient protective structure.
また、本発明による計測機器の防護構造の他の態様は、
前記防護板が樹脂により形成されていることを特徴とする。
Another aspect of the protective structure for measuring equipment according to the present invention is
The protective plate is made of resin.
本態様によれば、防護板が樹脂により形成されていることから、計測機器に含まれる通信器から坑口側にある他の通信器に対して計測データを送信する際の送信性の阻害の恐れが無くなる。
例えば、防護板が金属製である場合は、送信性の阻害が危惧される。ここで、「通信機」とは、無線通信機のことである。
さらに、防護板が、例えば厚さが6mmや10mm程度のポリカーボネート板である場合は、本発明者等によって行われた、大ハンマで強打する室内試験の際にポリカーボネート板が割れないことが確認されており、上記する通信阻害防止性に加えて、耐衝撃性にも優れた防護板となる。
According to this aspect, since the protective plate is made of resin, there is no risk of impeding transmission when transmitting measurement data from a communication device included in the measuring equipment to another communication device located on the mine entrance side.
For example, if the protective plate is made of metal, there is a risk that transmission may be hindered. Here, the "communication device" refers to a wireless communication device.
Furthermore, when the protective plate is a polycarbonate plate, for example, with a thickness of about 6 mm or 10 mm, it has been confirmed that the polycarbonate plate does not crack during an indoor test conducted by the present inventors in which the plate was hit hard with a large hammer, making the protective plate excellent in impact resistance in addition to the above-mentioned ability to prevent communication interference.
また、本発明による計測機器の設置方法の一態様は、
山岳トンネルの掘進に伴って定量データの計測を行う、センサーを少なくとも備えている、計測機器の設置方法であって、
前記山岳トンネルにおける掘削された切羽と側面に施工された一次吹付けのうち、該側面に施工された該一次吹付けの一次吹付け面に対して、H形鋼からなる鋼製支保工を建て込むとともに、前記センサーに含まれる地中変位計もしくはロックボルト軸力計の設置予定位置に箱抜き部材を設置する、A工程と、
前記鋼製支保工と前記箱抜き部材を巻き込むようにして二次吹付けを施工する、B工程と、
前記箱抜き部材を介して地山の途中まで削孔して設置孔を施工し、該設置孔の内部に前記センサーを設置し、前記箱抜き部材を取り外して箱抜き空間を形成し、該箱抜き空間を覆うように防護板を配設し、少なくとも前記二次吹付けに対してアンカーを打ち込んで該防護板を取り付ける、C工程とを有することを特徴とする。
Furthermore, one aspect of the measuring device installation method according to the present invention includes:
A method for installing measuring equipment that includes at least a sensor and that measures quantitative data as a mountain tunnel is excavated, comprising:
Process A: erecting a steel support structure made of H-shaped steel against the primary spraying surface of the primary spraying applied to the side of the excavated face and side of the mountain tunnel, and installing a box-out member at the planned installation position of the underground displacement meter or rock bolt axial force meter included in the sensor;
A process B in which a secondary spraying is carried out so as to encase the steel support and the box-punched member;
The method is characterized by having a process C in which an installation hole is constructed by drilling partway through the ground using the box-punching member, the sensor is installed inside the installation hole, the box-punching member is removed to form a box-punching space, a protective plate is arranged to cover the box-punching space, and the protective plate is attached by driving anchors into the ground at least against the secondary spraying.
本態様によれば、一次吹付けの一次吹付け面に対して、鋼製支保工を建て込むとともに、地中変位計やロックボルト軸力計といったセンサーの設置予定位置に箱抜き部材を設置し、鋼製支保工と箱抜き部材を巻き込むようにして二次吹付けを施工し、箱抜き部材を介して地山の途中まで施工した設置孔の内部にセンサーを設置し、箱抜き部材を取り外して形成した箱抜き空間を覆うように防護板を配設し、少なくとも二次吹付けに対してアンカーを打ち込んで防護板を取り付けることにより、計測機器が防護板にて効果的に防護された防護構造を山岳トンネル内に効率的に施工することができる。さらに、アンカーを介して、防護板を二次吹付けに対して確実かつ安定的に取り付けることができる。 According to this method, steel support is erected on the surface of the primary spraying, and a box-cutting member is installed at the planned installation location of a sensor such as an underground displacement gauge or rock bolt axial force meter. The secondary spraying is then carried out, enveloping the steel support and the box-cutting member. The sensor is then installed inside an installation hole drilled partway into the ground via the box-cutting member. A protective plate is then placed to cover the box-cutting space created by removing the box-cutting member. By attaching the protective plate by driving anchors into at least the secondary spraying, a protective structure in which the measuring equipment is effectively protected by the protective plate can be efficiently constructed inside a mountain tunnel. Furthermore, the protective plate can be securely and stably attached to the secondary spraying via the anchors.
また、本発明による計測機器の設置方法の他の態様において、
前記A工程では、前記鋼製支保工に対して金網もしくは支持棒が取り付けられ、該金網もしくは該支持棒のうち、前記センサーの設置予定位置に前記箱抜き部材が取り付けられている、支保工ユニットを建て込むことを特徴とする。
In another aspect of the measuring device installation method according to the present invention,
In the step A, a wire mesh or support rod is attached to the steel support, and the box punch member is attached to the wire mesh or support rod at the intended position where the sensor is to be installed, and a support unit is erected.
本態様によれば、鋼製支保工に取り付けられている金網もしくは支持棒のうち、センサーの設置予定位置に箱抜き部材が取り付けられている支保工ユニットを建て込むことにより、効率的な計測機器の設置方法を実現できる。 According to this aspect, an efficient method for installing measuring equipment can be achieved by erecting a support unit with a box punch member attached to the intended location of the sensor, among the wire mesh or support rods attached to the steel support.
また、本発明による計測機器の設置方法の他の態様において、
前記C工程では、前記アンカーが全ネジボルトであり、該アンカーを少なくとも前記二次吹付けに対して着脱自在に固定することを特徴とする。
In another aspect of the measuring device installation method according to the present invention,
In the step C, the anchor is a fully threaded bolt, and the anchor is detachably fixed to at least the secondary spraying.
本態様によれば、全ネジボルトであるアンカーを、少なくとも二次吹付けに対して着脱自在に固定することにより、二次吹付けへのアンカーの打ち込みを可能にしながら、全ネジボルトの頭部に螺合されるナットにより防護板を固定することができる。
ここで、上記する全ネジボルトは、その先端を尖らす加工が施されて、打ち込みアンカーとして使用可能な形態が好ましい。
また、全ネジボルトの頭部にダブルナットを設けておくことにより、打ち込みの際に防護板を固定するナットの潰れを防止できることから好ましい。
According to this aspect, by fixing the anchor, which is a fully threaded bolt, in a manner that allows it to be attached and detached at least to the secondary spray, it is possible to drive the anchor into the secondary spray while fixing the protective plate with a nut that is screwed onto the head of the fully threaded bolt.
Here, the fully threaded bolt is preferably in a form in which the tip thereof is sharpened so that it can be used as a driven anchor.
It is also preferable to provide a double nut on the head of the fully threaded bolt, as this prevents the nut that secures the protective plate from being crushed when the bolt is driven in.
また、本発明による計測機器の設置方法の他の態様において、
前記C工程では、前記防護板が、前記山岳トンネルの周方向に縦長の平面視矩形の形状を有し、かつ、その周縁に沿って複数のアンカー孔が開設されている形態を使用し、該アンカー孔に前記アンカーを挿通して打ち込むことを特徴とする。
In another aspect of the measuring device installation method according to the present invention,
In step C, the protective plate has a rectangular shape in plan view that is elongated in the circumferential direction of the mountain tunnel, and has multiple anchor holes opened along its periphery, and the anchors are inserted into the anchor holes and driven in.
本態様によれば、防護板の周縁に沿って開設されている複数のアンカー孔にそれぞれアンカーを挿通して打ち込むことにより、アンカーの打ち込みによる防護板の破損を防止しながら、複数のアンカーを介して防護板を確実かつ安定的に二次吹付けに固定することができる。
ここで、アンカー孔にアンカーを挿通して打ち込んだ後、アンカーの頭部にナットを螺合することにより、ナットがアンカー孔の周囲に係合して防護板の下面が支持される。
また、ナットを緩めて防護板を取り外すことにより、箱抜き空間にある通信器やデータロガーの盛り替えを容易に行うことができる。箱抜き空間から通信器やデータロガーが取り外された後、箱抜き空間を塞ぐようにして型枠を設置し、箱抜き空間にモルタル等を充填して後仕舞い処理が行われるのがよい。
According to this aspect, by inserting and driving anchors into each of the multiple anchor holes opened along the periphery of the protective plate, the protective plate can be reliably and stably fixed to the secondary spray via the multiple anchors while preventing damage to the protective plate due to the driving of the anchors.
Here, after the anchor is inserted into the anchor hole and driven in, a nut is screwed onto the head of the anchor, so that the nut engages around the anchor hole and supports the underside of the protective plate.
In addition, by loosening the nuts and removing the protective plate, the communicators and data loggers in the box-removing space can be easily replaced. After the communicators and data loggers have been removed from the box-removing space, it is recommended that formwork be installed to close the box-removing space, and the space be filled with mortar or the like for post-cleaning processing.
本発明の計測機器の防護構造と設置方法によれば、有線ケーブルの配線や養生、維持管理に伴う手間と危険性を解消でき、計測場所が制限されることがなく、計測データを以後の山岳トンネル施工に速やかにフィードバックすることができ、少なくとも二次吹付けに対して確実かつ安定的に取り付けられている防護板により、計測機器を発破飛石等から効果的に防護することができる。 The protective structure and installation method for measuring equipment of the present invention eliminates the time and danger associated with wiring, protection, and maintenance of wired cables, does not restrict measurement locations, allows measurement data to be quickly fed back into subsequent mountain tunnel construction, and effectively protects measuring equipment from flying blasting stones and the like by using protective plates that are securely and stably attached at least against secondary spraying.
以下、実施形態に係る計測機器の防護構造と設置方法について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。 The protective structure and installation method for measuring equipment according to the embodiment will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that in this specification and drawings, substantially identical components will be designated by the same reference numerals, and redundant explanations may be omitted.
[実施形態に係る計測機器の防護構造と設置方法]
図1乃至図6を参照して、実施形態に係る計測機器の防護構造及び設置方法の一例と、地山計測システムの一例について説明する。
ここで、図1は、実施形態に係る計測機器の防護構造の一例を、地山計測システムの一例とともに示す平面図であり、図2は、図1のII部の拡大図であって、実施形態に係る計測機器の防護構造の一例を示す縦断面図であり、図3は、図2のIII方向矢視図であって、実施形態に係る計測機器の防護構造を山岳トンネルの坑内側から見た平面図である。また、図4A乃至図4Dと図2は順に、実施形態に係る計測機器の設置方法を説明する工程図である。さらに、図5は、地山計測システムの一例の全体ブロック図である。
[Protective structure and installation method for measuring equipment according to the embodiment]
An example of a protective structure and an installation method for a measuring device according to an embodiment, and an example of a natural ground measurement system will be described with reference to FIGS. 1 to 6 .
Here, Fig. 1 is a plan view showing an example of a protective structure for a measuring instrument according to an embodiment together with an example of a natural ground measurement system, Fig. 2 is an enlarged view of part II in Fig. 1 and is a vertical cross-sectional view showing an example of a protective structure for a measuring instrument according to an embodiment, Fig. 3 is a view taken in the direction of arrow III in Fig. 2 and is a plan view of the protective structure for a measuring instrument according to an embodiment as seen from the inside of a mountain tunnel. Also, Figs. 4A to 4D and Fig. 2 are, in order, process diagrams explaining a method for installing a measuring instrument according to an embodiment. Furthermore, Fig. 5 is an overall block diagram of an example of a natural ground measurement system.
図示する地山計測システム200が適用されるトンネルは、山岳トンネルである。山岳トンネル10は、切羽11に対してドリルジャンボ等の掘削機にて装薬孔を削孔し、爆薬を装薬して爆破することにより造成される。尚、山岳トンネルは、自由断面掘削機やブレーカを使用した機械掘削(図示せず)により造成される場合もある。 The tunnel to which the illustrated ground measurement system 200 is applied is a mountain tunnel. A mountain tunnel 10 is constructed by drilling a charge hole in the tunnel face 11 using a drilling machine such as a jumbo drill, and then loading and detonating an explosive. Mountain tunnels may also be constructed by mechanical excavation (not shown) using a free-face boring machine or breaker.
発破等によりトンネルを所定延長造成した後、図1に示す二点鎖線Vで囲まれた部分の地山が新たに前方に掘進され、その坑壁13に対して新たに鋼製支保工22(鋼製アーチ支保工)と吹付けコンクリートが施工される。坑壁13の表面に例えば5cm乃至15cm程度の厚みのコンクリートによる一次吹付け21を行い、切羽11には鏡吹付け21Aを行った後、H形鋼等による鋼製支保工22を掘進方向において所定間隔にて設置することにより、坑壁防護を図る。その後、鋼製支保工22を巻き込むようにして、例えば5cm乃至20cm程度の厚みのコンクリートによる二次吹付け23(吹付けコンクリートの一例)を行う。 After the tunnel is extended to a specified length by blasting or other means, the natural ground in the area enclosed by the two-dot chain line V in Figure 1 is excavated forward, and new steel support 22 (steel arch support) and shotcrete are installed on the tunnel wall 13. A primary spraying 21 of concrete, for example, approximately 5 cm to 15 cm thick, is applied to the surface of the tunnel wall 13, and mirror spraying 21A is applied to the tunnel face 11. After that, steel support 22 made of H-shaped steel or the like is installed at specified intervals in the direction of excavation to protect the tunnel wall. Then, a secondary spraying 23 of concrete, for example, approximately 5 cm to 20 cm thick (an example of shotcrete), is applied, enveloping the steel support 22.
一次吹付け21や二次吹付け23の施工は、坑内にコンクリートミキサー車を運び込み、吹付け機にてコンクリートを吹付けることにより行われる。二次吹付け23の施工後、必要に応じて不図示のロックボルトが施工される。このロックボルトは、例えば2m乃至6m程度の棒状鋼材からなり、地山Gの坑内側へ向かう変形に起因する引張力をボルトに負担させ、坑壁13の変形を抑制するものである。 The primary spraying 21 and secondary spraying 23 are carried out by bringing a concrete mixer truck into the tunnel and spraying the concrete with a sprayer. After the secondary spraying 23 is carried out, rock bolts (not shown) are installed as needed. These rock bolts are made of steel bars, for example, approximately 2 to 6 meters long, and are used to support the tensile force caused by deformation of the ground G toward the inside of the tunnel, thereby suppressing deformation of the tunnel wall 13.
地山計測システム200は、山岳トンネル10の掘進に伴って定量データの計測を行うシステムである。地山計測システム200は、山岳トンネル10の坑壁13もしくは坑壁13を支保する鋼製支保工22に設置されている、少なくとも一つのセンサー80と、センサー80により取得された計測データを送信する、第一通信器32(図5参照、通信器の一例)と、第一通信器32よりも坑口12側に配設されて、第一通信器32から無線送信された計測データを受信する、第二通信器61とを有する。 The ground measurement system 200 is a system that measures quantitative data as the mountain tunnel 10 is excavated. The ground measurement system 200 has at least one sensor 80 installed on the tunnel wall 13 of the mountain tunnel 10 or on the steel support 22 that supports the tunnel wall 13, a first communicator 32 (see Figure 5, an example of a communicator) that transmits the measurement data acquired by the sensor 80, and a second communicator 61 that is disposed closer to the tunnel entrance 12 than the first communicator 32 and receives the measurement data wirelessly transmitted from the first communicator 32.
図5に示すように、データロガー31と第一通信器32とが一体とされることにより、ユニット体30が形成される。データロガー31は、印加電圧もしくは印加電流の供給、センサー80からの信号のA/D変換、A/D変換後のデジタル値の記憶を実行する。データロガー31では、センサー80による信号がA/D変換を経てデジタル値に変換され、デジタル値に変換されたデータが蓄積され、蓄積されたデータは第一通信器32の備える通信アンテナ33を介して送信されるようになっている。 As shown in FIG. 5, the data logger 31 and first communicator 32 are integrated to form the unit 30. The data logger 31 supplies an applied voltage or current, performs A/D conversion of the signal from the sensor 80, and stores the digital value after A/D conversion. In the data logger 31, the signal from the sensor 80 is converted into a digital value via A/D conversion, and the converted digital data is stored. The stored data is then transmitted via the communication antenna 33 provided in the first communicator 32.
第一通信器32は、LoRa Private規格を有するLPWA(無線通信モジュール)の子機である。一方、通信親機60(基地局)は、通信アンテナ63を備える第二通信器61と、タブレットPC62を内蔵しており、タブレットPC62も地山計測システム200の構成要素となる。タブレットPC62は、WiFiや有線にてLANに繋がっており、タブレットPC62の記憶装置(メモリ)に蓄積されたデータファイルがネットワーク上でファイル共有されることにより、作業所事務所などからリアルタイムにデータを取得することができる。 The first communicator 32 is a slave device of an LPWA (wireless communication module) that conforms to the LoRa Private standard. Meanwhile, the communication master device 60 (base station) incorporates a second communicator 61 equipped with a communication antenna 63 and a tablet PC 62, which is also a component of the natural ground measurement system 200. The tablet PC 62 is connected to the LAN via Wi-Fi or a wired connection, and data files stored in the storage device (memory) of the tablet PC 62 are shared over the network, allowing data to be acquired in real time from the work site office, etc.
山岳トンネル10の坑内には、重機やセントル台車、鋼製防音扉などの様々な(主に金属製の)障害物があり、電波が減衰する環境下にあるものの、LPWA無線方式による計測データの送受信は、原理上は1km乃至2km程度の長距離通信が可能である。そこで、地山計測システム200では、例えば切羽11の近傍のセンサー80からの距離が数100m以上離れた位置に第二通信器61を設置し、以降、移設することなく、外部のネットワークに接続される最も坑口12側にある第二通信器61に対して計測データを送信するシステムとして構築される。 The interior of mountain tunnel 10 is filled with various obstacles (mainly made of metal), such as heavy machinery, center carts, and steel soundproof doors, creating an environment where radio waves are attenuated. However, the transmission and reception of measurement data using the LPWA wireless system is, in principle, possible over long distances of approximately 1 to 2 km. Therefore, in the natural ground measurement system 200, the second communication device 61 is installed, for example, at a distance of several hundred meters or more from the sensor 80 near the tunnel face 11. Thereafter, the system is constructed so that measurement data is transmitted to the second communication device 61 closest to the tunnel entrance 12, which is connected to an external network, without the need for relocation.
地山計測システム200によれば、センサー80により取得された計測データを、第一通信器32から坑口12側に配設されている第二通信器61に送信することにより、有線ケーブルの配線や養生、維持管理に伴う手間と危険性を解消でき、計測場所が制限されることを解消できる。 With the natural ground measurement system 200, measurement data acquired by the sensor 80 is transmitted from the first communication device 32 to the second communication device 61 located on the tunnel entrance 12 side, eliminating the effort and danger associated with wiring, protection, and maintenance of wired cables and eliminating limitations on measurement locations.
図1に示す計測機器の防護構造100は、センサー80が地中変位計である場合の形態である。ここで、センサー80には、地中変位計の他に、ロックボルト軸力計が適用されてもよい。 The protective structure 100 for measuring equipment shown in Figure 1 is a configuration in which the sensor 80 is an underground displacement meter. Here, in addition to an underground displacement meter, a rock bolt axial force meter may also be used as the sensor 80.
地中変位計80は、二次吹付け23の施工後に、一次吹付け21から地山Gに亘って設置孔90を削孔してその一部が設置され、二次吹付け23の内部に設けられている箱抜き空間43に地中変位計80の他部が設置され、当該他部とともにその近傍に設置されているユニット体30が箱抜き空間43に収容される。 After the secondary spraying 23 is installed, a portion of the underground displacement meter 80 is installed by drilling an installation hole 90 extending from the primary spraying 21 to the ground G. The other portion of the underground displacement meter 80 is installed in a boxed-out space 43 provided inside the secondary spraying 23, and the unit body 30 installed nearby along with the other portion are housed in the boxed-out space 43.
ユニット体30は地中変位計80の近傍に配設され、地中変位計80とユニット体30のデータロガー31がデータケーブル39を介して配線されることにより、計測機器85が形成される。 The unit body 30 is placed near the underground displacement meter 80, and the underground displacement meter 80 and the data logger 31 of the unit body 30 are wired via a data cable 39 to form a measuring device 85.
地中変位計80とユニット体30を収容する箱抜き空間43の坑内側の開口は、ポリカーボネート板等の防護板42により被覆されている。 The opening inside the tunnel of the box-out space 43 that houses the underground displacement sensor 80 and the unit body 30 is covered with a protective plate 42 such as a polycarbonate plate.
図2と図3に示すように、防護板42の平面視形状は矩形であり、防護板42の周縁に沿って複数(図示例は8つ)のアンカー孔42aが開設されており、各アンカー孔42aを介して、アンカー52が箱抜き空間43の周囲にある二次吹付け23に打ち込まれている。すなわち、防護板42は、8つのアンカー52により、二次吹付け23に固定されている。尚、アンカー52は、二次吹付け23を貫通して一次吹付け21まで到達していてもよい。ここで、「平面視矩形」には、平面視長方形や正方形の他にも、図示例のように、長方形や正方形の隅角部が湾曲状を呈している形状、隅角部が面取りされている形状も含まれる。 As shown in Figures 2 and 3, the protective plate 42 has a rectangular shape in plan view, with multiple anchor holes 42a (eight in the illustrated example) drilled along the periphery of the protective plate 42. Anchors 52 are driven into the secondary blast 23 around the box-cut space 43 through each anchor hole 42a. In other words, the protective plate 42 is fixed to the secondary blast 23 by eight anchors 52. Note that the anchors 52 may also pass through the secondary blast 23 and reach the primary blast 21. Here, "rectangle in plan view" includes not only rectangular and square shapes in plan view, but also rectangular and square shapes with curved corners and chamfered corners, as in the illustrated example.
アンカー52は全ネジボルトにより形成され、全ネジボルトの一部は防護板42から坑内側に突出している。全ネジボルト52における坑内側へ突出している頭部には座金53を介してナット54が締め付けられている。各全ネジボルト52の頭部に締め付けられているナット54によって防護板42が支持されることで、防護板42が二次吹付け23の坑内側面23aに固定される。 The anchors 52 are formed by fully threaded bolts, some of which protrude from the protective plate 42 into the tunnel. Nuts 54 are fastened via washers 53 to the heads of the fully threaded bolts 52 that protrude into the tunnel. The protective plate 42 is supported by the nuts 54 fastened to the heads of each fully threaded bolt 52, thereby fixing the protective plate 42 to the tunnel side surface 23a of the secondary spray 23.
防護板42が、複数の全ネジボルト52に螺合されているナット54を介して二次吹付け23に固定されることから、防護板42は二次吹付け23に対して着脱自在に固定される。 The protective plate 42 is fixed to the secondary spray 23 via nuts 54 threaded onto multiple fully threaded bolts 52, allowing the protective plate 42 to be removably fixed to the secondary spray 23.
このように、計測機器85の一部であるユニット体30と地中変位計80の一部は、箱抜き空間43に収容されることで二次吹付け23との間に離間を置いて配設される。そして、箱抜き空間43の坑内側の開口を防護板42が閉塞し、二次吹付け23に対して打ち込まれている複数の全ネジボルト52とナット54によって防護板42が二次吹付け23に対して着脱自在に固定されることにより、計測機器の防護構造100が形成される。 In this way, the unit body 30, which is part of the measuring device 85, and part of the underground displacement meter 80 are housed in the box-out space 43 and are arranged at a distance from the secondary spray 23. A protective plate 42 closes the opening of the box-out space 43 on the inside of the tunnel, and the protective plate 42 is removably fixed to the secondary spray 23 by a plurality of fully threaded bolts 52 and nuts 54 driven into the secondary spray 23, thereby forming a protective structure 100 for the measuring device.
防護構造100によれば、ユニット体30の盛替えの際は、複数の全ネジボルト52からナット54を取り外し、防護板42を取り外すことにより、箱抜き空間43からユニット体30を坑内側へ容易に取り出して盛替えに供することができる。 When replacing the unit body 30 with the protective structure 100, the nuts 54 are removed from the multiple fully threaded bolts 52 and the protective plate 42 is removed, allowing the unit body 30 to be easily removed from the box removal space 43 to the inside of the tunnel for replacement.
また、防護構造100では、箱抜き空間43を覆うように配設されている防護板42が、少なくとも二次吹付け23に対して打ち込まれているアンカー52によって二次吹付け23に固定されていることから、アンカー52を介して防護板42を二次吹付け23に対して確実かつ安定的に取り付けることができる。その上で、有線ケーブルの配線や養生、維持管理に伴う手間と危険性を解消でき、計測場所が制限されることがなく、計測データを以後の山岳トンネル施工に速やかにフィードバックすることができ、計測機器85を発破飛石等から効果的に防護することができる。 In addition, in the protective structure 100, the protective plate 42 arranged to cover the box-out space 43 is fixed to the secondary spraying 23 by anchors 52 driven into at least the secondary spraying 23, so the protective plate 42 can be securely and stably attached to the secondary spraying 23 via the anchors 52. Furthermore, this eliminates the effort and risk associated with wiring, protection, and maintenance of wired cables, eliminates restrictions on measurement locations, allows measurement data to be quickly fed back to subsequent mountain tunnel construction, and effectively protects the measuring equipment 85 from flying blasting stones, etc.
例えば、防護板に予め取り付けられているアンカーを埋設するようにして二次吹付けのコンクリートが充填される場合、アンカー周辺へのコンクリートの充填性(回り込み性)によってはアンカーをコンクリート内に確実に埋設することができない。これに対して、充填後の二次吹付け23に対してアンカー52が打ち込まれている図示例の防護構造100によれば、コンクリートの充填性に影響されることなく、アンカー52による二次吹付け23に対する防護板42の確実な固定を実現できる。 For example, when secondary sprayed concrete is filled by burying anchors already attached to the protective plate, the anchors may not be reliably embedded in the concrete depending on the filling (wraparound) of the concrete around the anchors. In contrast, with the protective structure 100 shown in the figure, in which anchors 52 are driven into the secondary sprayed concrete 23 after filling, the protective plate 42 can be reliably fixed to the secondary sprayed concrete 23 by the anchors 52 without being affected by the filling ability of the concrete.
図示を省略するが、山岳トンネル10の坑壁13や地山Gの内部に対しては、複数種のセンサーが設置され、このセンサーには、図示例の地中変位計の他に、ロックボルト軸力計、吹付けコンクリート応力計、鋼製支保工応力計、コンクリートひずみ計、及び温度計などが含まれる。吹付けコンクリート応力計と鋼製支保工応力計には、例えば4chの一台のデータロガーが繋がれる。また、ロックボルト軸力計と地中変位計には、それぞれに6chの一台のデータロガーが繋がれる。さらに、多チャンネルのデータロガーを製作し、使用することもできる。このように、センサーの種類に応じてチャンネル数が相違しており、各チャンネル数に対応するように、データロガーを含むユニット体が設置される。 Although not shown in the figures, multiple types of sensors are installed inside the tunnel wall 13 of the mountain tunnel 10 and the natural ground G. These sensors include the underground displacement meter shown in the figure, as well as a rock bolt axial force meter, a shotcrete stress meter, a steel support stress meter, a concrete strain meter, and a thermometer. A single 4-channel data logger, for example, is connected to the shotcrete stress meter and the steel support stress meter. A single 6-channel data logger is also connected to each of the rock bolt axial force meter and the underground displacement meter. Furthermore, multi-channel data loggers can also be manufactured and used. Thus, the number of channels varies depending on the type of sensor, and units containing data loggers are installed to correspond to each number of channels.
次に、図4A乃至図4Dと図2を順に参照しながら、実施形態に係る計測機器の設置方法の一例について説明する。 Next, an example of a method for installing a measuring device according to an embodiment will be described with reference to Figures 4A to 4D and Figure 2 in that order.
図1及び図2に示す計測機器の設置構成(計測機器の防護構造100)の形成に当たり、まず、図4Aに示すように、鋼製支保工22の上フランジ22aに対して金網50を不図示の番線等により固定し、金網50に対して箱抜き部材91を番線95によって固定することにより、支保工ユニット70を形成する。この箱抜き部材91は、支保工ユニット70が建て込まれた際に、金網50におけるセンサー80の設置予定位置に固定される。 When forming the measuring equipment installation configuration (measuring equipment protective structure 100) shown in Figures 1 and 2, first, as shown in Figure 4A, the wire mesh 50 is fixed to the upper flange 22a of the steel support 22 with a wire or the like (not shown), and a box punch member 91 is fixed to the wire mesh 50 with a wire 95 to form the support unit 70. This box punch member 91 is fixed to the wire mesh 50 at the intended installation position of the sensor 80 when the support unit 70 is erected.
箱抜き部材91は、例えばチップウレタン(硬質ウレタンの一例)や発泡スチロール等により一体に成形されるフォーム材である。ここで、箱抜き部材91が複数の板状体により形成され、複数の板状体が不図示のバンドにより一体とされていてもよい。 The box-cutting member 91 is a foam material that is integrally molded from, for example, chip urethane (an example of hard urethane) or expanded polystyrene. Here, the box-cutting member 91 may be formed from multiple plate-like bodies that are joined together by a band (not shown).
箱抜き部材91の内部には、塩ビパイプ(VU管)等により形成されるガイド管92が埋設されている。このガイド管92は、支保工ユニット70が建て込まれた際に、設置孔90が削孔されるべき削孔予定位置に位置合わせされている。 A guide pipe 92 made of a PVC pipe (VU pipe) or the like is buried inside the box-cutting member 91. This guide pipe 92 is aligned with the planned drilling position where the installation hole 90 should be drilled when the shoring unit 70 is erected.
形成された支保工ユニット70を、金網50の背面が一次吹付け21の一次吹付け面21aに当接するようにX1方向に建て込んでいくことにより、図4Bに示す二次吹付け施工前の状態を形成する。 The formed support unit 70 is erected in the X1 direction so that the back surface of the wire mesh 50 abuts the primary spray surface 21a of the primary spray 21, thereby creating the state before the secondary spray construction shown in Figure 4B.
既に建て込まれている鋼製支保工22からトンネルの前方へ金網50が若干突出しており、この金網50の突出部に対して新たに設置された金網50を結束線51で結束することにより、新たに設置された金網50を堅固に固定する。 The wire mesh 50 protrudes slightly toward the front of the tunnel from the already-installed steel support structure 22, and the newly installed wire mesh 50 is firmly secured by tying it to the protruding portion of the wire mesh 50 with binding wire 51.
ここで、支保工ユニット70を建て込むことの他に、鋼製支保工22を建て込んだ後に、一次吹付け21の一次吹付け面21aにおける地中変位計80の設置予定位置に箱抜き部材91を設置してもよい(以上、A工程)。 Here, in addition to erecting the shoring unit 70, after erecting the steel shoring 22, a box-cutting member 91 may be installed at the planned installation position of the underground displacement meter 80 on the primary spraying surface 21a of the primary spraying 21 (this is process A).
次に、図4Cに示すように、支保工ユニット70を形成する鋼製支保工22と箱抜き部材91を巻き込むようにして、二次吹付け23を施工する(以上、B工程)。 Next, as shown in Figure 4C, the secondary spraying 23 is applied so as to encase the steel support 22 and box punch member 91 that form the support unit 70 (this completes Process B).
次に、同図4Cに示すように、不図示の削孔機を、ガイド管92を介して削孔予定位置に案内しながら設置孔90を施工する。尚、削孔の位置決めができたら、ガイド管92と箱抜き部材91を取り外す。 Next, as shown in Figure 4C, the installation hole 90 is constructed while a drilling machine (not shown) is guided to the planned drilling position via the guide tube 92. Once the drilling position has been determined, the guide tube 92 and box punch member 91 are removed.
次に、図4Dに示すように、残りの箱抜き部材91を取り外して設置孔90に連通する箱抜き空間43を形成し、設置孔90と箱抜き空間43に対して、地中変位計80とユニット体30を設置する。 Next, as shown in Figure 4D, the remaining box-opening member 91 is removed to form a box-opening space 43 that communicates with the installation hole 90, and the underground displacement meter 80 and unit body 30 are installed in the installation hole 90 and box-opening space 43.
ここで、図示を省略するが、金網50に鉄板を固定しておき、データロガー31の背面に固定しておいた磁石を介して鉄板にデータロガー31を固定してもよい。また、地中変位計80とデータロガー31との結線は、防水コネクタを介して実行されるのがよい。 Although not shown in the figures, an iron plate may be fixed to the wire mesh 50, and the data logger 31 may be fixed to the iron plate via a magnet fixed to the back of the data logger 31. Furthermore, it is preferable to connect the underground displacement meter 80 and the data logger 31 via a waterproof connector.
次に、図2に示すように、箱抜き空間43の坑内側の開口を防護板42にて閉塞し、防護板42に開設されている複数のアンカー孔42aを介してアンカー52を二次吹付け23に対して打ち込む。ここで、全ネジボルト52の頭部にダブルナットを設けておくことにより、全ネジボルト52の打ち込みの際に防護板42を固定するナットの潰れを防止できることから好ましい。 Next, as shown in Figure 2, the opening of the box-removal space 43 facing the inside of the tunnel is blocked with a protective plate 42, and anchors 52 are driven into the secondary spray 23 through multiple anchor holes 42a opened in the protective plate 42. It is preferable to attach double nuts to the heads of the fully threaded bolts 52, as this prevents the nuts securing the protective plate 42 from being crushed when the fully threaded bolts 52 are driven in.
防護板42の各アンカー孔42aから坑内側に突出している各アンカー52の頭部にナット54を螺合して締め付けることにより、防護板42が二次吹付け23に対して固定され、計測機器の防護構造100が形成される(以上、C工程)。 By screwing and tightening nuts 54 onto the heads of each anchor 52 protruding into the tunnel from each anchor hole 42a in the protective plate 42, the protective plate 42 is fixed to the secondary spray 23, forming a protective structure 100 for the measuring equipment (this is process C).
上記するC工程と並行して、もしくはC工程の前後に、第一通信器32よりも坑口12側に、第二通信器61を配設する。 In parallel with the above-mentioned process C, or before or after process C, the second communication device 61 is installed closer to the mine entrance 12 than the first communication device 32.
図示する計測機器の設置方法では、箱抜き部材91において、設置孔90を施工する削孔機を削孔予定位置に案内し、かつ、地中変位計80を設置孔90に案内するためのガイド管92が設けられていることにより、設置孔90を所望する削孔予定位置に施工することができ、さらには、設置孔90に対して地中変位計80をスムーズに設置することができる。 In the measuring equipment installation method shown in the figure, the box-punching member 91 is provided with a guide tube 92 for guiding the drilling machine that constructs the installation hole 90 to the planned drilling position and for guiding the underground displacement meter 80 to the installation hole 90. This allows the installation hole 90 to be constructed at the desired planned drilling position, and further allows the underground displacement meter 80 to be smoothly installed in the installation hole 90.
また、一次吹付け21の一次吹付け面21aに対して、鋼製支保工22と金網50(もしくは支持棒)と箱抜き部材91が一体とされている、支保工ユニット70を建て込んだ後、支保工ユニット70を巻き込むようにして二次吹付け23を施工することにより、計測機器85が効果的に防護された防護構造100を効率的に施工することができる。 Furthermore, after erecting the support unit 70, which is composed of a steel support 22, wire mesh 50 (or support rods), and box punch member 91 integrated onto the primary spray surface 21a of the primary spray 21, the secondary spray 23 can be constructed so as to encase the support unit 70, thereby efficiently constructing a protective structure 100 in which the measuring equipment 85 is effectively protected.
さらに、箱抜き空間43の坑内側の開口を防護板42にて閉塞し、防護板42に開設されている複数のアンカー孔42aを介してアンカー52を二次吹付け23に対して打ち込んで防護板42を二次吹付け23に固定することにより、アンカー52の打ち込みによる防護板42の破損を防止しながら、アンカー52による二次吹付け23に対する防護板42の確実な固定を実現できる。 Furthermore, by blocking the opening of the box-removal space 43 on the inside of the tunnel with a protective plate 42 and fixing the protective plate 42 to the secondary blast 23 by driving anchors 52 into the secondary blast 23 through multiple anchor holes 42a opened in the protective plate 42, it is possible to prevent damage to the protective plate 42 due to the driving of the anchors 52, while also ensuring that the protective plate 42 is securely fixed to the secondary blast 23 by the anchors 52.
所定の計測が終了し、二次吹付け23の内側に不図示の二次覆工を施工するに当たり、ユニット体30を再利用に供するべく、防護板42を取り外して箱抜き空間43からユニット体30が回収される。ユニット体30が回収された箱抜き空間43には、図6に示すようにモルタル45が充填されることにより閉塞され、防護板42が再度取り付けられることにより後仕舞い処理される。 After the required measurements are completed, when secondary lining (not shown) is constructed inside the secondary spraying 23, the protective plate 42 is removed and the unit body 30 is retrieved from the box removal space 43 in order to reuse the unit body 30. As shown in Figure 6, the box removal space 43 from which the unit body 30 has been retrieved is filled with mortar 45 to close it, and the protective plate 42 is reattached for disposal.
尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 Note that other embodiments may be possible in which other components are combined with the configurations described in the above embodiments, and the present invention is in no way limited to the configurations shown here. In this regard, changes can be made without departing from the spirit of the present invention, and can be determined appropriately depending on the application form.
10:山岳トンネル
11:切羽
12:坑口
13:坑壁
21:一次吹付け
21a:一次吹付け面
22:鋼製支保工(H形鋼)
22a:上フランジ
23:二次吹付け(吹付けコンクリート)
23a:坑内側面
30:ユニット体
31:データロガー
32:第一通信器(LPWAの子機、通信器)
33:通信アンテナ
39:データケーブル
41:弾性防護材(硬質スポンジ)
42:防護板
42a:アンカー孔
43:箱抜き空間
44:固定ボルト
45:モルタル
50:金網
51:結束線
52:アンカー(全ネジボルト)
53:座金
54:ナット
60:通信親機
61:第二通信器(LPWAの親機)
62:タブレットPC
63:通信アンテナ
70:支保工ユニット
80:地中変位計(センサー)
85:計測機器
90:設置孔
91:箱抜き部材
92:ガイド管
95:番線
100:計測機器の防護構造(防護構造)
200:地山計測システム
G:地山
G1:掘り込み
B:ボーリング孔
10: Mountain tunnel 11: Face 12: Tunnel entrance 13: Tunnel wall 21: Primary spraying 21a: Primary spraying surface 22: Steel support (H-shaped steel)
22a: Upper flange 23: Secondary spraying (sprayed concrete)
23a: Mine surface 30: Unit body 31: Data logger 32: First communication device (LPWA slave, communication device)
33: Communication antenna 39: Data cable 41: Elastic protective material (hard sponge)
42: Protective plate 42a: Anchor hole 43: Box-opening space 44: Fixing bolt 45: Mortar 50: Wire mesh 51: Binding wire 52: Anchor (fully threaded bolt)
53: Washer 54: Nut 60: Communication base unit 61: Second communication device (LPWA base unit)
62: Tablet PC
63: Communication antenna 70: Support unit 80: Underground displacement meter (sensor)
85: Measuring equipment 90: Installation hole 91: Box cutter 92: Guide tube 95: Wire 100: Protective structure for measuring equipment (protective structure)
200: Ground measurement system G: Ground G1: Excavation B: Borehole
Claims (7)
前記山岳トンネルにおける掘削された切羽と側面に施工された一次吹付けのうち、該側面に施工されている該一次吹付けの一次吹付け面に対して建て込まれている、H形鋼からなる鋼製支保工と、該一次吹付け面におけるセンサーの設置位置に設けられている、箱抜き空間と、
前記鋼製支保工と前記箱抜き空間を巻き込むようにして施工されている、二次吹付けと、
前記箱抜き空間から地山の途中まで延設している設置孔の内部に設置され、地中変位計もしくはロックボルト軸力計である、前記センサーと、
前記箱抜き空間を覆うように配設されている、防護板とを有し、
前記防護板が、少なくとも前記二次吹付けに対して打ち込まれているアンカーにより取り付けられていることを特徴とする、計測機器の防護構造。 A protective structure for measuring equipment that protects measuring equipment that measures quantitative data as mountain tunnels are excavated,
Among the primary sprayings applied to the excavated face and sides of the mountain tunnel, a steel support made of H-shaped steel is erected against the primary spraying surface of the primary spraying applied to the side, and a box-out space is provided at the installation position of a sensor on the primary spraying surface;
A secondary spraying that is constructed so as to involve the steel support and the box-out space;
The sensor is installed inside an installation hole extending from the box-out space to partway through the natural ground, and is an underground displacement meter or a rock bolt axial force meter;
A protective plate is provided to cover the box-opening space,
A protective structure for measuring equipment, characterized in that the protective plate is attached by anchors that are driven into at least the secondary spray.
前記山岳トンネルにおける掘削された切羽と側面に施工された一次吹付けのうち、該側面に施工された該一次吹付けの一次吹付け面に対して、H形鋼からなる鋼製支保工を建て込むとともに、前記センサーに含まれる地中変位計もしくはロックボルト軸力計の設置予定位置に箱抜き部材を設置する、A工程と、
前記鋼製支保工と前記箱抜き部材を巻き込むようにして二次吹付けを施工する、B工程と、
前記箱抜き部材を介して地山の途中まで削孔して設置孔を施工し、該設置孔の内部に前記センサーを設置し、前記箱抜き部材を取り外して箱抜き空間を形成し、該箱抜き空間を覆うように防護板を配設し、少なくとも前記二次吹付けに対してアンカーを打ち込んで該防護板を取り付ける、C工程とを有することを特徴とする、計測機器の設置方法。 A method for installing measuring equipment that includes at least a sensor and that measures quantitative data as a mountain tunnel is excavated, comprising:
Process A: erecting a steel support structure made of H-shaped steel against the primary spraying surface of the primary spraying applied to the side of the excavated face and side of the mountain tunnel, and installing a box-out member at the planned installation position of the underground displacement meter or rock bolt axial force meter included in the sensor;
A process B in which a secondary spraying is carried out so as to encase the steel support and the box-punched member;
A method for installing measuring equipment, comprising the steps of: drilling an installation hole partway through the ground using the box-punching member, installing the sensor inside the installation hole, removing the box-punching member to form a box-punching space, arranging a protective plate to cover the box-punching space, and driving anchors into at least the secondary spraying to attach the protective plate.
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