特開 2024-172776 コンクリートの打設高さの計測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024172776

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】コンクリートの打設高さの計測方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 7/00 20060101AFI20241205BHJP

   E21D 11/10 20060101ALI20241205BHJP

   E04G 21/02 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

G01B7/00 101Z

E21D11/10

E04G21/02 103Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023090737

(22)【出願日】2023-06-01

(71)【出願人】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(71)【出願人】

【識別番号】523070388

【氏名又は名称】ＥＳＥコンサルティング合同会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】鵜山 雅夫

(72)【発明者】

【氏名】古賀 和正

(72)【発明者】

【氏名】犬走 望

(72)【発明者】

【氏名】▲榊▼ 利博

【テーマコード（参考）】

2D155

2E172

2F063

【Ｆターム（参考）】

2D155AA02

2D155AA07

2D155AA08

2D155LA13

2D155LA15

2E172AA05

2E172DB13

2E172HA03

2F063AA14

2F063BA14

2F063CA10

2F063DA01

2F063DA05

2F063HA04

(57)【要約】

【課題】打設高さを容易に計測可能なコンクリートの打設高さの計測方法を提供する。
【解決手段】コンクリートＣ１の打設高さＨ１の計測方法は、トンネル１の内周面１Ｓと型枠２との間の打設領域３において、上方から下方に向けてセンサーケーブル２０を配置し、打設領域３にコンクリートＣ１を打設しながらセンサーケーブル２０を用いてＴＤＲ波形を取得し、ＴＤＲ波形において、コンクリートＣ１の打設面ＣＳ１における空気とコンクリートＣ１との間の誘電特性の差異による変化に基づいて、コンクリートＣ１の打設高さＨ１を計測する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネルの内周面と型枠との間の打設領域において、上方から下方に向けてセンサーケーブルを配置し、
前記打設領域にコンクリートを打設しながら前記センサーケーブルを用いてＴＤＲ波形を取得し、
前記ＴＤＲ波形において、前記コンクリートの打設面における空気と前記コンクリートとの間の誘電特性の差異による変化に基づいて、前記コンクリートの打設高さを計測する
ことを特徴とするコンクリートの打設高さの計測方法。

【請求項2】

前記ＴＤＲ波形の取得と並行して前記ＴＤＲ波形の下降変曲点を検出し、前記下降変曲点の値に基づいて前記打設高さを表示する
ことを特徴とする請求項１に記載のコンクリートの打設高さの計測方法。

【請求項3】

前記打設領域は、前記トンネルの天端を境として幅方向の一方の側に位置する第１打設領域と、前記幅方向の他方の側に位置する第２打設領域と、を含み、
前記センサーケーブルは、前記第１打設領域に配置される第１センサーケーブルであり、
前記第２打設領域の上方から下方に向けて第２センサーケーブルを配置し、
前記第１打設領域及び前記第２打設領域の両方に前記コンクリートを打設しながら、前記第１センサーケーブルを用いて第１ＴＤＲ波形を取得するとともに、前記第２センサーケーブルを用いて第２ＴＤＲ波形を取得し、
前記第１ＴＤＲ波形に基づいて、前記第１打設領域における前記コンクリートの打設高さを計測するとともに、前記第２ＴＤＲ波形に基づいて、前記第２打設領域における前記コンクリートの打設高さを計測する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のコンクリートの打設高さの計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンクリートの打設高さの計測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

トンネル覆工では、トンネルの内周面とセントル（型枠）との間の打設領域にコンクリートが充填される。トンネル覆工では、コンクリートが空洞等を発生させることなく確実に充填されたか否かを把握する必要がある。例えば、特許文献１には、トンネルの覆工の未充填箇所を特定するための未充填箇所の検出装置が記載されている。

【0003】

特許文献１の検出装置は、被覆導線と、測定装置本体と、を備える。被覆導線は、トンネルの内周面に沿って周方向にほぼ一周に亘って配置される。測定装置本体は、被覆導線にパルス波を印加するとともに、当該パルス波が反射した反射パルス波を検出する。特許文献１の検出装置では、コンクリートと空気との誘電特性の違いによる特性インピーダンスの変化によってパルス波の一部が反射した反射パルス波を検出することで、空気溜まりを検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実用新案登録第３２０４６０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、トンネル覆工では、打設領域におけるコンクリートの打設高さを計測することが要求される。打設高さの計測のために、特許文献１のようにトンネルの周方向の一周に亘って被覆導線を配置すると、空気と比較してコンクリートのパルス波の損失係数が大きいため、トンネルが大きくなる程パルス波の減衰が大きくなる。この場合、特性インピーダンスの変化による反射パルス波を検出することが困難になる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するコンクリートの打設高さの計測方法は、トンネルの内周面と型枠との間の打設領域において、上方から下方に向けてセンサーケーブルを配置し、前記打設領域にコンクリートを打設しながら前記センサーケーブルを用いてＴＤＲ波形を取得し、前記ＴＤＲ波形において、前記コンクリートの打設面における空気と前記コンクリートとの間の誘電特性の差異による変化に基づいて、前記コンクリートの打設高さを計測する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、コンクリートの打設高さを容易に計測できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、トンネルの軸方向と直交する断面構造を示す模式図である。

【図2】図２は、センサーケーブルの断面図である。

【図3】図３は、計測システムのブロック図である。

【図4】図４は、コンクリート打設時のＴＤＲ波形を示すグラフである。

【図5】図５は、図４のＴＤＲ波形を微分した微分波形を示すグラフである。

【図6】図６は、トンネル内の軸方向の構成を示す模式図である。

【図7】図７は、表示部に表示される画面の一例を示す模式図である。

【図8】図８は、コンクリートを打設する前のＴＤＲ波形を示すグラフである。

【図9】図９は、コンクリート打設時のＴＤＲ波形とコンクリートを打設する前のＴＤＲ波形との差分波形を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、コンクリートの打設高さの計測方法の一実施形態について図１～図９を参照して説明する。
［トンネル及び型枠の構成］
図１に示すように、コンクリートの打設高さの計測方法の一実施形態では、トンネル１の内周面１Ｓに対してコンクリートＣ１を覆工する際のコンクリートＣ１の打設高さＨ１を計測する。トンネル１の内周面１Ｓは、例えば、断面視で半円状などの任意の形状を有する。コンクリートＣ１は、トンネル１の内周面１Ｓと型枠２との間の打設領域３に打設される。型枠２は、例えば、トンネル覆工に用いられるセントルである。型枠２は、トンネル１の内周面１Ｓに対して所定の間隔を空けて配置される。型枠２の形状は、トンネル１の内周面１Ｓの形状や内周面１Ｓを覆うコンクリートＣ１に要求される厚さに応じて決定される。

【0010】

打設領域３は、第１打設領域３Ａと、第２打設領域３Ｂとを含む。第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３Ｂは、トンネル１のトンネル軸方向と直交する断面視において、トンネル１の天端１Ｔを境とした２つの領域である。第１打設領域３Ａは、トンネル１の天端１Ｔを境として、トンネル１の幅方向の一方の側（紙面左側）に位置する。第２打設領域３Ｂは、トンネル１の天端１Ｔを境として、トンネル１の幅方向の他方の側（紙面右側）、すなわち、第１打設領域３Ａと反対側に位置する。

【0011】

型枠２は、複数の圧入口２Ａを備える。打設領域３には、圧入口２Ａを介してコンクリートＣ１が打設される。例えば、複数の圧入口２Ａは、上下方向において互いに異なる位置に配置される。打設領域３には、高さの異なる圧入口２ＡからコンクリートＣ１が打設される。また、型枠２には、第１打設領域３Ａに面する圧入口２Ａと、第２打設領域３Ｂに面する圧入口２Ａとが配置される。したがって、第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３Ｂに対して同時にもしくは各別にコンクリートＣ１を打設できる。なお、型枠２は、上下方向だけでなくトンネル１のトンネル軸方向においても、複数の箇所に圧入口２Ａを備えてもよい。

【0012】

［計測システム］
コンクリートＣ１の打設高さＨ１は、計測システム１０によって計測される。コンクリートＣ１の打設高さＨ１は、打設領域３の最下部からコンクリートＣ１が備える打設面ＣＳ１までの距離である。計測システム１０は、センサーケーブル２０と、接続ケーブル３０と、切換部３１と、計測部４０と、制御端末５０と、を備える。

【0013】

センサーケーブル２０は、一例として、フィーダーケーブルである。センサーケーブル２０は、第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３Ｂの各々において、トンネル１の内周面１Ｓに沿って上方から下方に向けて配置されている。以下では、第１打設領域３Ａに配置されたセンサーケーブル２０を第１センサーケーブル２０Ａとし、第２打設領域３Ｂに配置されたセンサーケーブル２０を第２センサーケーブル２０Ｂとする。また、第１センサーケーブル２０Ａと第２センサーケーブル２０Ｂとを区別しない場合には、単にセンサーケーブル２０とする。

【0014】

センサーケーブル２０は、例えば、トンネル１の内周面１Ｓに沿って貼り付けられている。センサーケーブル２０は、上端２０Ｕと、下端２０Ｌとを備える。上端２０Ｕは、打設領域３におけるトンネル１の天端１Ｔの近傍に配置される。上端２０Ｕは、センサーケーブル２０の基端である。下端２０Ｌは、打設領域３の下端近傍に配置される。下端２０Ｌは、センサーケーブル２０の先端である。センサーケーブル２０は、上端２０Ｕにおいて接続ケーブル３０に接続される。センサーケーブル２０には、接続ケーブル３０を介して計測部４０からのパルス波が印加される。

【0015】

接続ケーブル３０は、センサーケーブル２０よりも外部の誘電率の変化の影響を受けにくい給電線である。接続ケーブル３０は、一例として、同軸ケーブルである。接続ケーブル３０は、切換部３１を介して、センサーケーブル２０と計測部４０とを繋ぐ。接続ケーブル３０は、一端が打設領域３内でセンサーケーブル２０と接続され、かつ、他端が打設領域３の外部において切換部３１に接続される。以下では、第１センサーケーブル２０Ａに接続される接続ケーブル３０を第１接続ケーブル３０Ａとし、第２センサーケーブル２０Ｂに接続される接続ケーブル３０を第２接続ケーブル３０Ｂとする。また、第１接続ケーブル３０Ａと第２接続ケーブル３０Ｂとを区別しない場合には、単に接続ケーブル３０とする。

【0016】

切換部３１には、第１接続ケーブル３０Ａ及び第２接続ケーブル３０Ｂと計測部４０とが接続される。切換部３１は、計測部４０からのパルス波が第１接続ケーブル３０Ａに印加される状態と、計測部４０からのパルス波が第２接続ケーブル３０Ｂに印加される状態と、を切り換える。切換部３１は、例えば、高周波リレーである。

【0017】

計測部４０は、ＴＤＲ（Time Domain Reflectometry：時間領域反射率測定法）測定装置である。計測部４０は、打設領域３にコンクリートＣ１が打設されている最中に、切換部３１及び接続ケーブル３０を介してセンサーケーブル２０にパルス波を印加するとともに、センサーケーブル２０において当該パルス波が反射した反射パルス波を検出する。計測部４０からのパルス波は、センサーケーブル２０の基端側である上端２０Ｕ側から先端側である下端２０Ｌ側に向けて印加される。計測部４０は、上端２０Ｕから下端２０Ｌまでの間で反射された反射パルス波を測定することで、パルス波がコンクリートＣ１の打設面ＣＳ１を通過することに起因する局所的な反射を検出する。

【0018】

制御端末５０は、例えば、ラップトップ型のコンピュータであるが、タブレット等の持ち運び可能な他の端末であってもよい。制御端末５０は、計測部４０が検出した反射パルス波の強度に基づいてＴＤＲ波形を取得する。制御端末５０は、ＴＤＲ波形に基づいて、コンクリートＣ１の打設高さＨ１を計測する。制御端末５０において、打設高さＨ１の計測は、ＴＤＲ波形の取得と並行して行われる。制御端末５０は、計測した打設高さＨ１を表示する表示部５４を備える。制御端末５０は、計測した打設高さＨ１をリアルタイムで表示部５４に表示する。

【0019】

［センサーケーブル］
図２に示すように、センサーケーブル２０は、帯状を有する長尺の電線である。センサーケーブル２０は、一例として、３００Ωの特性インピーダンスを有するフィーダーケーブルである。センサーケーブル２０は、一対の芯線２１と、各芯線２１を覆う一対の被覆部２２と、被覆部２２同士を繋ぐ連結部２３とを備える。

【0020】

芯線２１は、銅線などの金属線である。一対の芯線２１は、一定の間隔Ｗ１で離間した状態で互いに平行に配置される。なお、センサーケーブル２０の先端である下端２０Ｌでは、一対の芯線２１が相互に接続されていない開放端となるように構成されている。例えば、センサーケーブル２０の下端２０Ｌには、一対の芯線２１が互いに導通しないように絶縁性のテープ等が設けられている。

【0021】

被覆部２２及び連結部２３は、例えば、絶縁性の樹脂によって一体に構成される。被覆部２２は、径方向の厚さがほぼ均一な円筒状を有する。被覆部２２は、芯線２１を通過するパルス波の減衰を抑制する。連結部２３は、例えば、被覆部２２の外径よりも厚さが小さい偏平な帯状を有する。なお、連結部２３が省略されて被覆部２２同士が直接繋がれてもよい。

【0022】

センサーケーブル２０には、所定のパルス波が印加されることにより、周囲に電磁界領域が形成される。被覆部２２の内部には、最も強い電磁界領域が形成される。そのため、パルス波エネルギーの大部分が被覆部２２内を伝播することで、パルス波が有するエネルギーの減衰が抑制される。

【0023】

被覆部２２の外側の近傍には、第１電磁界領域２４が形成される。第１電磁界領域２４の外側には、第１電磁界領域２４よりも電磁力が弱い第２電磁界領域２５が形成される。第２電磁界領域２５は、一例として、一対の芯線２１の間隔Ｗ１の２倍程度の範囲まで分布している。

【0024】

パルス波が進行する際に、第１電磁界領域２４や第２電磁界領域２５において誘電特性が異なる箇所が存在する場合には、当該箇所において反射パルス波が生じる。打設されたコンクリートＣ１と空気との間では、誘電特性に大きな差異がある。打設領域３に配置されたセンサーケーブル２０にパルス波が印加されると、コンクリートＣ１と空気との境界である打設面ＣＳ１の近傍を通過する際に反射パルス波が生じる。

【0025】

［計測部］
図３に示すように、計測部４０は、印加部４１と、検出部４２とを備える。印加部４１は、センサーケーブル２０の上端２０Ｕにパルス波を発生させる電圧を接続ケーブル３０に印加する。検出部４２は、センサーケーブル２０の上端２０Ｕから下端２０Ｌまでの間で反射された反射パルス波の強度を検出する。

【0026】

印加部４１は、切換部３１によって、第１センサーケーブル２０Ａと第２センサーケーブル２０Ｂとに対して各別にパルス波を印加する。印加部４１が第１接続ケーブル３０Ａを介して第１センサーケーブル２０Ａにパルス波を印加するとき、検出部４２は、第１センサーケーブル２０Ａで生じた反射パルス波の強度を時間軸で検出する。印加部４１が第２接続ケーブル３０Ｂを介して第２センサーケーブル２０Ｂにパルス波を印加するとき、検出部４２は、第２センサーケーブル２０Ｂで生じた反射パルス波の強度を時間軸で検出する。

【0027】

［制御端末］
図３に示すように、制御端末５０は、制御部５１と、記憶部５２と、操作部５３と、表示部５４と、通信部５５とを備える。

【0028】

制御部５１は、例えば、制御端末５０が備える各部の動作を制御する。さらに、制御部５１は、切換部３１のスイッチングや、計測部４０の印加部４１及び検出部４２の動作を制御する。制御部５１は、例えば、ＣＰＵやＭＰＵ等、ソフトウェアによって各種の処理を実行するプロセッサを含む。

【0029】

記憶部５２は、一時メモリと、不揮発性メモリとを備える。一時メモリは、制御端末５０が処理するデータを一時的に記憶する。一時メモリは、一例として、ＲＡＭである。不揮発性メモリは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ、またはＳＳＤである。

【0030】

不揮発性メモリには、例えば、トンネル１の断面形状についてのデータであるトンネル断面情報が記憶されている。不揮発性メモリには、打設高さ計測プログラムが記憶されている。制御部５１は、打設高さ計測プログラムを実行することで、切換部３１や計測部４０の動作を制御する。

【0031】

制御部５１は、打設高さ計測プログラムを実行することで、演算部５１Ａとして機能する。演算部５１Ａは、計測部４０が検出した反射パルス波の強度に基づいてＴＤＲ波形を取得するとともに、ＴＤＲ波形に基づいて打設高さＨ１を計測する。

【0032】

演算部５１Ａは、打設面ＣＳ１における空気とコンクリートＣ１との間の誘電特性の差異によるＴＤＲ波形のなかの変化に基づいて打設高さＨ１を計測する。言い換えれば、演算部５１Ａは、ＴＤＲ波形において、打設面ＣＳ１における空気とコンクリートＣ１との間の誘電特性の差異による反射パルス波の強度の変化に基づいて打設高さＨ１を計測する。なお、ＴＤＲ波形において、反射パルス波の強度は、入射パルス波の強度に対する反射パルス波の強度の比である反射係数ρに換算されてもよい。

【0033】

操作部５３は、キーボードやポインティングデバイス等、作業者が制御端末５０を操作するための入力デバイスである。表示部５４は、各種情報を表示するディスプレイである。制御端末５０は、一例として、操作部５３及び表示部５４が一体となったタッチパネルを備えてもよい。通信部５５は、有線または無線通信を介して切換部３１や計測部４０との通信を担う。

【0034】

［ＴＤＲ波形］
図４に示すように、グラフ１００の波形１０１は、演算部５１Ａが取得するＴＤＲ波形の一例である。グラフ１００の波形１０１は、打設領域３にコンクリートＣ１を打設しながら取得されるコンクリートＣ１の打設時のＴＤＲ波形である。グラフ１００の縦軸は、入射したパルス波の振幅に対する反射パルス波の振幅の比である反射係数ρを表す。グラフ１００の横軸は、計測部４０からの距離Ｄ、すなわち、接続ケーブル３０及びセンサーケーブル２０内の位置を表す。したがって、波形１０１では、計測部４０が検出した反射パルス波の強度を表す反射係数ρが、接続ケーブル３０及びセンサーケーブル２０内の位置に対応付けられている。

【0035】

なお、横軸の計測部４０からの距離Ｄは、パルス波の伝播時間と、センサーケーブル２０及び接続ケーブル３０の各々におけるパルス波の伝播速度とに基づいて算出される。制御端末５０には、センサーケーブル２０におけるパルス波の伝播速度と、接続ケーブル３０におけるパルス波の伝播速度とが予め設定されている。例えば、センサーケーブル２０におけるパルス波の伝播速度及び接続ケーブル３０におけるパルス波の伝播速度は、記憶部５２に記憶されている。パルス波の伝播時間は、計測部４０によって取得される。

【0036】

波形１０１における点Ｐ０から点Ｐ１までの部分は、接続ケーブル３０内の反射係数ρを表す。点Ｐ０は、接続ケーブル３０と切換部３１との接続部分に対応する。点Ｐ１は、接続ケーブル３０とセンサーケーブル２０の上端２０Ｕとの接続部分に対応する。計測部４０から接続ケーブル３０に印加されたパルス波は、接続ケーブル３０に対応する点Ｐ０から点Ｐ１の間において、反射パルス波をほとんど生じさせずにセンサーケーブル２０の上端２０Ｕに向かって伝播する。

【0037】

波形１０１における点Ｐ１から点Ｐ３までの部分は、センサーケーブル２０内の反射係数ρを表す。波形１０１における点Ｐ１と点Ｐ３との間の点Ｐ２は、センサーケーブル２０において、コンクリートＣ１の打設面ＣＳ１と同じ高さに位置する部分である。点Ｐ３は、センサーケーブル２０の先端である下端２０Ｌに対応する。

【0038】

波形１０１における点Ｐ１から点Ｐ２までの部分は、センサーケーブル２０において、コンクリートＣ１の打設面ＣＳ１の上方に位置する部分の反射係数ρを表す。点Ｐ１から点Ｐ２までの間において、センサーケーブル２０の電磁界領域には、空気が存在している。接続ケーブル３０を伝播するパルス波がセンサーケーブル２０の上端２０Ｕ（点Ｐ１）に達すると、センサーケーブル２０と接続ケーブル３０との誘電特性の違いにより反射係数ρが増加する。波形１０１は、点Ｐ１の近傍で急峻な立ち上がりを示した後、点Ｐ２に近づくにつれて緩やかに反射係数ρが増加していく。

【0039】

波形１０１における点Ｐ２から点Ｐ３までの部分は、センサーケーブル２０において、コンクリートＣ１の打設面ＣＳ１の下方に位置する部分の反射係数ρを表す。点Ｐ２から点Ｐ３までの間において、センサーケーブル２０の電磁界領域には、コンクリートＣ１が存在している。センサーケーブル２０を伝播するパルス波がコンクリートＣ１の打設面ＣＳ１（点Ｐ２）に達すると、空気とコンクリートＣ１との誘電特性の差異による特性インピーダンスの変化によって反射係数ρが減少する。すなわち、点Ｐ２は、パルス波がコンクリートＣ１の打設面ＣＳ１に達した際に、打設面ＣＳ１における空気とコンクリートＣ１との間の誘電特性の差異によって、ＴＤＲ波形の縦軸の値（反射係数ρ）が変化する変化点である。

【0040】

波形１０１は、点Ｐ２の近傍で急峻な立ち下がりを示した後、略一定の反射係数ρを維持したまま点Ｐ３に達する。そして、センサーケーブル２０の下端２０Ｌが開放端となっていることから、パルス波が下端２０Ｌに達すると反射パルス波が生じるため、点Ｐ３以降では反射係数ρが増加する。

【0041】

以上より、波形１０１において、センサーケーブル２０のなかで反射係数ρが減少した点Ｐ２における距離Ｄの値を特定することで、打設領域３内の打設面ＣＳ１の位置、すなわち、コンクリートＣ１の打設高さＨ１を算出できる。例えば、演算部５１Ａは、センサーケーブル２０の全長とトンネル断面情報とを対応させたうえで、センサーケーブル２０において点Ｐ２と対応する位置を特定することで、コンクリートＣ１の打設高さＨ１を算出する。

【0042】

［下降変曲点の検出］
波形１０１の点Ｐ２は、ＴＤＲ波形としての波形１０１の下降変曲点に相当する。詳細には、波形１０１の点Ｐ１から点Ｐ２までの部分は、上に凸の形状を有する。波形１０１の点Ｐ２から点Ｐ３までの部分は、下に凸の形状を有する。言い換えれば、波形１０１は、点Ｐ２において、上に凸の形状から下に凸の形状に切り替わる。演算部５１Ａは、波形１０１の下降変曲点を検出することで、パルス波がコンクリートＣ１の打設面ＣＳ１に達した際の距離Ｄの値を特定することができる。

【0043】

図５に示すグラフ２００の波形２０１は、グラフ１００の波形１０１を距離Ｄで微分した微分波形である。波形１０１の点Ｐ２において反射係数ρが減少すると、波形２０１では、反射係数ρを微分した縦軸の値が最小値を示す。言い換えれば、波形２０１において、反射係数ρを微分した値が最小値を示す点Ｐ４における距離Ｄの値が、波形１０１の点Ｐ２における距離Ｄの値に対応する。

【0044】

波形１０１を微分した波形２０１において、反射係数ρを微分した縦軸の値が最小値を示す点Ｐ４を検出することで、グラフ１００の波形１０１の下降変曲点を検出できる。そして、下降変曲点における距離Ｄの値に基づいて、コンクリートＣ１の打設高さＨ１を算出できる。

【0045】

［コンクリートの打設高さの測定方法］
以下、計測システム１０を用いたコンクリートＣ１の打設高さＨ１の測定方法を説明する。

【0046】

まず、打設領域３において、上方から下方に向けてセンサーケーブル２０を配置する。詳細には、第１接続ケーブル３０Ａが接続された第１センサーケーブル２０Ａを第１打設領域３Ａの上方から下方に向けて配置する。そして、第２接続ケーブル３０Ｂが接続された第２センサーケーブル２０Ｂを第２打設領域３Ｂの上方から下方に向けて配置する。

【0047】

センサーケーブル２０は、接続ケーブル３０に接続される上端２０Ｕが天端１Ｔの近傍に位置するように、トンネル１の内周面１Ｓに取り付けられる。接続ケーブル３０は、天端１Ｔの近傍からトンネル１のトンネル軸方向に沿って打設領域３の外側に導出されて打設領域３の外側に位置する切換部３１に接続される。なお、打設領域３において、トンネル１の内周面１Ｓは、樹脂製の被覆シートによって覆われてもよい。この場合、センサーケーブル２０は、内周面１Ｓを覆う被覆シートに対して取り付けられる。

【0048】

次に、打設領域３にコンクリートＣ１を打設しながら、計測システム１０を用いて打設高さＨ１の計測を行う。詳細には、第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３Ｂの両方において、下方に位置する圧入口２Ａから順にコンクリートＣ１を打設する。例えば、第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３Ｂには、同時にコンクリートＣ１が打設される。制御部５１は、第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３Ｂの各々における打設高さＨ１の計測を行う。

【0049】

制御部５１は、切換部３１及び印加部４１を制御することで、第１センサーケーブル２０Ａ及び第２センサーケーブル２０Ｂの何れか一方にパルス波を印加する。演算部５１Ａは、検出部４２が検出した反射パルス波の強度に基づいてＴＤＲ波形を取得する。演算部５１Ａは、ＴＤＲ波形の取得と並行して、ＴＤＲ波形における下降変曲点を検出することで、下降変曲点の距離Ｄの値に基づいて打設高さＨ１を計測する。制御部５１は、計測した打設高さＨ１を表示部５４に即時に表示する。

【0050】

なお、制御部５１は、打設領域３へのコンクリートＣ１の打設開始から、打設領域３の全体にコンクリートＣ１が打設されるまで、打設高さＨ１の計測を継続して行う。制御部５１は、打設高さＨ１の計測結果が更新される度に、表示部５４に表示する打設高さＨ１の計測結果を更新する。

【0051】

制御部５１は、切換部３１を制御することで、第１打設領域３Ａの打設高さＨ１の計測と、第２打設領域３Ｂの打設高さＨ１の計測とを交互に行う。言い換えれば、制御部５１は、切換部３１を制御することで、第１打設領域３Ａの打設高さＨ１を計測する状態と、第２打設領域３Ｂの打設高さＨ１を計測する状態と、を所定の時間ごとに切り替える。これにより、第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３Ｂの両方にコンクリートＣ１を打設しながら、第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３Ｂの両方の打設高さＨ１を計測できる。

【0052】

例えば、まず、制御部５１は、切換部３１を制御することで、第１センサーケーブル２０Ａにパルス波を印加して取得された第１ＴＤＲ波形に基づいて第１打設領域３Ａの打設高さＨ１を計測する。次に、制御部５１は、第２センサーケーブル２０Ｂにパルス波を印加して取得された第２ＴＤＲ波形に基づいて第２打設領域３Ｂの打設高さＨ１を計測する。このような処理を繰り返すことにより、第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３Ｂの両方の打設高さＨ１を１つの計測部４０を用いて計測できる。

【0053】

図６に示すように、トンネル１の覆工は、トンネル１がトンネル軸方向に所定の長さで区切られた打設区間ごとに行われる。図６では、打設領域３へのコンクリートＣ１の打設が完了した第１打設区間Ｓ１と、打設領域３にコンクリートＣ１を打設している状態の第２打設区間Ｓ２とを図示している。なお、図６では、トンネル１のトンネル軸方向の構成として、打設領域３内のコンクリートＣ１、センサーケーブル２０、及び、接続ケーブル３０のトンネル軸方向の位置を模式的に表している。各打設区間において、センサーケーブル２０は、打設領域３におけるトンネル軸方向の中央に配置される。

【0054】

打設領域３へのコンクリートＣ１の打設が完了した第１打設区間Ｓ１では、コンクリートＣ１の内部にセンサーケーブル２０及び接続ケーブル３０が埋められている。また、接続ケーブル３０のなかで打設領域３から外部に導出された部分は、コンクリートＣ１の打設が完了した後に切断される。したがって、計測システム１０を用いた計測方法では、打設区間ごとに新たなセンサーケーブル２０及び接続ケーブル３０が用いられる。

【0055】

［表示部］
図７には、コンクリートＣ１の打設中において、表示部５４に表示される画像の一例を示す。表示部５４に表示される画像は、例えば、計測時間表示領域５４Ａと、打設高さ表示領域５４Ｂと、トンネル断面表示領域５４Ｃとを備える。

【0056】

計測時間表示領域５４Ａには、打設高さＨ１の計測が行われた時刻が表示される。打設高さ表示領域５４Ｂには、第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３Ｂの打設高さＨ１が各別に表示される。トンネル断面表示領域５４Ｃには、トンネル断面情報に基づいたトンネル１の断面形状が表示される。トンネル断面表示領域５４Ｃには、トンネル１の断面形状に加えて、トンネル１の断面内での打設面ＣＳ１の位置を示す打設面表示部５４Ｄが表示される。なお、打設高さＨ１の計測結果が更新されると、表示部５４に表示される画像も更新される。したがって、表示部５４には、打設高さＨ１の計測結果がリアルタイムで表示される。

【0057】

［実施形態の作用］
打設領域３において、センサーケーブル２０を上方から下方に向けて配置することで、印加部４１からのパルス波がセンサーケーブル２０の上方から下方に向けて入力される。したがって、センサーケーブル２０において、パルス波の損失係数が小さい空気側からパルス波の損失係数が大きいコンクリートＣ１側に向かってパルス波の減衰が少ない状態で伝播する。

【0058】

［実施形態の効果］
上記実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）打設領域３において、上方から下方に向けて配置されたセンサーケーブル２０を用いてＴＤＲ波形を取得することで、パルス波がコンクリートＣ１の打設面ＣＳ１に達するまでのパルス波の減衰を低減することができる。仮に、センサーケーブル２０の下端２０Ｌに接続ケーブル３０を接続するとともに、パルス波をセンサーケーブル２０の下方から上方に向けて入力した場合、打設されたコンクリートＣ１側からパルス波が伝播する。この場合、空気と比較してコンクリートＣ１におけるパルス波の損失係数が大きいため、パルス波の強度が低下することによって、パルス波がコンクリートＣ１の打設面ＣＳ１に達した際のＴＤＲ波形の変化が小さくなる。したがって、上記実施形態によれば、ＴＤＲ波形において、パルス波がコンクリートＣ１の打設面ＣＳ１に達した際のＴＤＲ波形の変化を容易に捉えることができる。

【0059】

（２）トンネル１の天端１Ｔから下方に向けて、トンネル１の内周面１Ｓに沿ってセンサーケーブル２０を取り付けることで、天端１Ｔの近傍においても、トンネル１の内周面１Ｓ側までコンクリートＣ１が充填されたことを確認できる。

【0060】

（３）ＴＤＲ波形における下降変曲点の検出によって、パルス波がコンクリートＣ１の打設面ＣＳ１に達した際のＴＤＲ波形の変化をより正確に捉えることができる。また、ＴＤＲ波形における下降変曲点の検出をＴＤＲ波形の取得と並行して行うことで、リアルタイムでの打設高さＨ１の表示が可能となる。

【0061】

（４）第１打設領域３Ａに第１センサーケーブル２０Ａを配置するとともに、第２打設領域３Ｂに第２センサーケーブル２０Ｂを配置することで、第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３Ｂの両方において、コンクリートＣ１の打設高さＨ１を計測できる。

【0062】

（５）切換部３１を設けることで、１つの計測部４０を用いて複数のセンサーケーブル２０のＴＤＲ波形を取得することができる。これにより、第１打設領域３Ａと第２打設領域３Ｂとで同時にコンクリートＣ１の打設を行う場合でも、第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３Ｂの各々におけるコンクリートＣ１の打設高さＨ１を、１つの計測部４０によって計測できる。

【0063】

（６）センサーケーブル２０と計測部４０との間に接続ケーブル３０を設けることで、計測部４０から印加されたパルス波が打設領域３に達するまでに、パルス波の強度が減衰することを抑制できる。

【0064】

（７）センサーケーブル２０としてフィーダーケーブルを用いることで、コンクリートＣ１の打設面ＣＳ１における空気とコンクリートＣ１との誘電特性の差異を、フィーダーケーブルの周囲に形成される電磁界領域によって検出することができる。

【0065】

［変更例］
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0066】

・センサーケーブル２０は、フィーダーケーブルに限定されず、コンクリートＣ１の打設面ＣＳ１における先行充填物質（空気）とコンクリートＣ１との誘電特性の差異を検出できるケーブルであればよい。

【0067】

・第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３Ｂの両方に対して同時にコンクリートＣ１を打設するのではなく、第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３Ｂの一方にコンクリートＣ１を打設した後、他方にコンクリートＣ１を打設してもよい。この場合、第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３ＢのうちコンクリートＣ１が打設される方の打設領域３に配置されたセンサーケーブル２０に接続された接続ケーブル３０を、切換部３１を介さず計測部４０に直接繋いでもよい。すなわち、切換部３１を省略してもよい。

【0068】

・第１接続ケーブル３０Ａ及び第２接続ケーブル３０Ｂを、切換部３１を介して計測部４０に接続する構成に代えて、第１接続ケーブル３０Ａと第２接続ケーブル３０Ｂとを、各別の計測部４０に接続してもよい。この場合、センサーケーブル２０の本数と同数の計測部４０が用いられる。この場合、第１打設領域３Ａの打設高さＨ１の計測と、第２打設領域３Ｂの打設高さＨ１の計測とを交互に行う必要が無くなる。すなわち、第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３Ｂの各々において、打設開始から打設完了までの工程の全体で打設高さＨ１の計測を行うことができる。

【0069】

・第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３Ｂの両方にセンサーケーブル２０を配置する場合を例示したが、第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３Ｂのうち一方にのみセンサーケーブル２０を配置してもよい。

【0070】

・ＴＤＲ波形の下降変曲点の値に基づいた打設高さＨ１の計測方法を例示したが、これに限定されず、ＴＤＲ波形において、センサーケーブル２０に対応する部分のなかで反射係数ρが減少する距離Ｄの値を特定できればよい。

【0071】

・パルス波がコンクリートＣ１の打設面ＣＳ１に達した際のＴＤＲ波形の変化をより正確に捉えるために、ＴＤＲ波形に補正を行ってもよい。図８、図９を参照してＴＤＲ波形に補正を行う例を示す。

【0072】

図８に示すように、グラフ３００の波形３０１は、打設領域３にコンクリートＣ１を打設する前に取得されるＴＤＲ波形である。グラフ３００の縦軸は、打設領域３にコンクリートＣ１を打設する前の状態の反射係数ρである初期反射係数ρ０を表す。グラフ３００の横軸は、計測部４０からの距離Ｄを表す。波形３０１では、点Ｐ１から点Ｐ３までの間において、波形１０１における点Ｐ２のような反射係数ρの減少は見られない。

【0073】

図９に示すように、グラフ４００の波形４０１は、コンクリートＣ１の打設時のＴＤＲ波形である波形１０１と、コンクリートＣ１を打設する前のＴＤＲ波形である波形３０１との差分を表す差分波形である。グラフ４００の縦軸は、波形１０１における反射係数ρから波形３０１における初期反射係数ρ０を減算した値（ρ－ρ０）表す。グラフ４００の横軸は、計測部４０からの距離Ｄを表す。波形４０１中に示す点Ｐ５は、コンクリートＣ１の打設面ＣＳ１に相当する距離Ｄの値を有する。

【0074】

波形４０１では、点Ｐ５に達するまで反射係数ρと初期反射係数ρ０とが等しいため、ρ－ρ０の値は０となる。波形４０１では、点Ｐ５に達すると、波形１０１における点Ｐ２から点Ｐ３までの間に生じる反射係数ρの減少により、ρ－ρ０の値が減少する。したがって、波形４０１では、点Ｐ５に達すると縦軸が負の値をとる。このように、コンクリートＣ１の打設時のＴＤＲ波形を、コンクリートＣ１を打設する前のＴＤＲ波形によって補正することで、波形１０１における点Ｐ２から点Ｐ３までの間に生じる反射係数ρの減少が波形４０１中に明瞭に表れる。したがって、波形１０１のなかで反射係数ρが減少した点Ｐ２における距離Ｄの値を、より正確に検出することができる。

【0075】

・トンネル１の内周面１Ｓに沿ってセンサーケーブル２０を配置する場合を例示したが、これに代えて、型枠２の頂部から下方に向けて型枠２の外周面に沿ってセンサーケーブル２０を取り付けてもよい。この場合、センサーケーブル２０の電磁界領域内に型枠２の金属部分が入り込まないように、型枠２の一部を樹脂製としてもよいし、型枠２とセンサーケーブル２０との間に他の部材を介在させてもよい。この場合、型枠２を脱枠する際に、型枠２とともにセンサーケーブル２０もコンクリートＣ１から外すことができるため、センサーケーブル２０の再利用が可能となる。また、トンネル１の内周面１ＳとコンクリートＣ１との間にセンサーケーブル２０が配置されないため、トンネル１の内周面１Ｓに対するコンクリートＣ１の密着性を高めることができる。

【0076】

・計測時の作業性や計測部４０及び制御端末５０等の機器の設置に支障が無ければ、接続ケーブル３０を設けずにセンサーケーブル２０と計測部４０（または切換部３１）とを直接繋いでもよい。

【0077】

・第１打設領域３Ａ及び第２打設領域３Ｂの各々において、トンネル軸方向に複数のセンサーケーブル２０を配置してもよい。この場合、センサーケーブル２０の本数に応じて複数の計測部４０を使用してもよいし、切換部３１を介して複数のセンサーケーブル２０を計測部４０に接続してもよい。

【0078】

・打設領域３の高さ方向において、製造ロットが異なるコンクリートＣ１を打設してもよい。この場合、制御部５１は、計測した打設高さＨ１に基づいて、打設領域３の高さ方向の位置と、使用したコンクリートＣ１の製造ロットとを対応付けて記憶させてもよい。これにより、例えば、打設されたコンクリートＣ１に異常が認められた場合に、異常が認められたコンクリートＣ１の製造ロットを特定することができる。また、例えば、異常が認められたコンクリートＣ１と同一の製造ロットのコンクリートＣ１が打設された箇所を、表示部５４において色等で区別して表示することでより容易に特定することができる。

【0079】

・図１では、打設高さＨ１が打設領域３の最下部から打設面ＣＳ１までの垂直方向の距離である場合を例示した。これに代えて、打設領域３の最下部から打設面ＣＳ１までのトンネル１の周方向の長さＬ１（図１参照）を打設高さとしてもよい。例えば、トンネル１の周方向において、打設領域３の最下部から打設面ＣＳ１までのトンネル１の内周面１Ｓに沿う長さを打設高さとしてもよい。例えば、トンネル１の周方向において、打設領域３の最下部から打設面ＣＳ１までの型枠２の外周面に沿う長さを打設高さとしてもよい。

【0080】

［付記］
上記実施形態及びその変更例によれば、さらに以下の技術的思想が導き出される。
（付記１）
トンネルの内周面と型枠との間の打設領域において、前記トンネルの天端から下方に向けて前記トンネルの内周面に沿ってセンサーケーブルを配置し、
前記打設領域にコンクリートを打設しながら前記センサーケーブルを用いてＴＤＲ波形を取得し、
前記ＴＤＲ波形において、前記コンクリートの打設面における空気と前記コンクリートとの間の誘電特性の差異による変化に基づいて、前記コンクリートの打設高さを計測する
ことを特徴とするコンクリートの打設高さの計測方法。

【0081】

上記付記１によれば、トンネルの天端からトンネルの内周面に沿ってセンサーケーブルを配置することで、天端近傍においてもトンネルの内周面側までコンクリートが充填されたことを確認できる。

【0082】

（付記２）
トンネルの内周面と型枠との間の打設領域において、前記型枠の頂部から下方に向けて前記型枠に沿ってセンサーケーブルを配置し、
前記打設領域にコンクリートを打設しながら前記センサーケーブルを用いてＴＤＲ波形を取得し、
前記ＴＤＲ波形において、前記コンクリートの打設面における空気と前記コンクリートとの間の誘電特性の差異による変化に基づいて、前記コンクリートの打設高さを計測する
ことを特徴とするコンクリートの打設高さの計測方法。

【0083】

上記付記２によれば、型枠の頂部から型枠に沿ってセンサーケーブルを配置することで、トンネルの内周面とコンクリートとの間にセンサーケーブルが配置されないため、トンネルの内周面に対するコンクリートの密着性を高めることができる。

【0084】

（付記３）
トンネルの内周面と型枠との間の打設領域において、上方から下方に向けてセンサーケーブルを配置し、
前記打設領域にコンクリートを打設しながら前記センサーケーブルを用いてＴＤＲ波形を取得し、
前記ＴＤＲ波形において、前記コンクリートの打設面における空気と前記コンクリートとの間の誘電特性の差異による変化に基づいて、前記コンクリートの打設高さを計測する計測方法であって、
前記センサーケーブルは、一定の間隔で離間した状態で平行に配置される一対の芯線と、前記一対の芯線を覆う被覆部と、を備えるフィーダーケーブルである
ことを特徴とするコンクリートの打設高さの計測方法。

【0085】

上記付記３によれば、センサーケーブルとしてフィーダーケーブルを用いることで、コンクリートの打設面における空気とコンクリートとの誘電特性の差異を、フィーダーケーブルの周囲に形成される電磁界領域によって検出することができる。

【符号の説明】

【0086】

ρ…反射係数、ρ０…初期反射係数、Ｃ１…コンクリート、ＣＳ１…打設面、Ｄ…距離、Ｈ１…打設高さ、Ｌ１…長さ、Ｐ０～Ｐ５…点、Ｓ１…第１打設区間、Ｓ２…第２打設区間、Ｗ１…間隔、１…トンネル、１Ｓ…内周面、１Ｔ…天端、２…型枠、２Ａ…圧入口、３…打設領域、３Ａ…第１打設領域、３Ｂ…第２打設領域、１０…計測システム、２０…センサーケーブル、２０Ａ…第１センサーケーブル、２０Ｂ…第２センサーケーブル、２０Ｌ…下端、２０Ｕ…上端、２１…芯線、２２…被覆部、２３…連結部、２４…第１電磁界領域、２５…第２電磁界領域、３０…接続ケーブル、３０Ａ…第１接続ケーブル、３０Ｂ…第２接続ケーブル、３１…切換部、４０…計測部、４１…印加部、４２…検出部、５０…制御端末、５１…制御部、５１Ａ…演算部、５２…記憶部、５３…操作部、５４…表示部、５４Ａ…計測時間表示領域、５４Ｂ…打設高さ表示領域、５４Ｃ…トンネル断面表示領域、５４Ｄ…打設面表示部、５５…通信部、１００，２００，３００，４００…グラフ、１０１，２０１，３０１，４０１…波形。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】