(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-10
(45)【発行日】2024-09-19
(54)【発明の名称】線状体設置方法
(51)【国際特許分類】
G01D 5/353 20060101AFI20240911BHJP
G01B 11/16 20060101ALI20240911BHJP
【ＦＩ】
G01D5/353 B
G01B11/16 Z
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021112100
(22)【出願日】2021-07-06
(65)【公開番号】P2023008489
(43)【公開日】2023-01-19
【審査請求日】2023-12-19
(73)【特許権者】
【識別番号】000001373
【氏名又は名称】鹿島建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002468
【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】石井 雅子
(72)【発明者】
【氏名】黒川 紗季
(72)【発明者】
【氏名】宮嶋 保幸
【審査官】細見 斉子
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－１０９３９４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０６３７８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２１１２６６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許第４８０３４７２（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】特開２０２１－０７０９４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００９／１０４６８７（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｄ ５／３５３
Ｇ０１Ｄ ２１／００
Ｇ０１Ｂ １１／１６
Ｇ０２Ｂ ６／００， ６／０２
Ｇ０２Ｂ ６／２４５－６／２５
Ｇ０２Ｂ ６／４６－ ６／５４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、先端部に前記孔の径方向外側に拡径可能な拡径体が設けられ、外周面に前記線状体が軸方向に沿って取り付けられた中空のパイプ材を前記孔内に挿入する挿入工程と、
前記拡径体を径方向外側に拡径させて前記パイプ材の前記先端部を前記孔に対して固定する先端部固定工程と、
前記孔の開口端において前記パイプ材の基端部を前記孔に対して固定する基端部固定工程と、
充填ホースを通じて前記孔内に充填材を充填する充填工程と、を含み、
前記パイプ材は、内側と外側とを連通する連通孔を有し、
前記充填ホースの放出口は、前記連通孔よりも鉛直方向下方に配置され、
前記充填工程では、前記パイプ材の外周面と前記孔の内壁面との間に前記充填材が前記開口端側から充填されることにより、前記連通孔を通じて前記孔内の空気が前記孔外へと排出される、
線状体設置方法。
【請求項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、
先端部に前記孔の径方向外側に拡径可能な拡径体が設けられ、外周面に前記線状体が軸方向に沿って取り付けられた棒材を前記孔内に挿入する挿入工程と、
前記拡径体を径方向外側に拡径させて前記棒材の前記先端部を前記孔に対して固定する先端部固定工程と、
前記孔の開口端において前記棒材の基端部を前記孔に対して固定する基端部固定工程と、
充填ホースを通じて前記孔内に充填材を充填する充填工程と、を含み、
前記充填工程において前記孔内の空気を外部へ排出するための排気パイプが前記棒材に沿って設けられ、
前記充填ホースの放出口は、前記排気パイプの開口端よりも鉛直方向下方に配置され、
前記充填工程では、前記棒材の外周面と前記孔の内壁面との間に前記充填材が前記開口端側から充填されることにより、前記排気パイプを通じて前記孔内の空気が前記孔外へと排出される、
線状体設置方法。
【請求項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、
先端部に前記孔の径方向外側に拡径可能な拡径体が設けられ、外周面に前記線状体が軸方向に沿って取り付けられた中空のパイプ材を前記孔内に挿入する挿入工程と、
前記拡径体を径方向外側に拡径させて前記パイプ材の前記先端部を前記孔に対して固定する先端部固定工程と、
前記孔の開口端において前記パイプ材の基端部を前記孔に対して固定する基端部固定工程と、
充填ホースを通じて前記孔内に充填材を充填する充填工程と、を含み、
前記充填工程において前記孔内の空気を外部へ排出するための排気パイプが前記パイプ材に沿って設けられ、
前記充填ホースの放出口は、前記排気パイプの開口端よりも鉛直方向下方に配置され、
前記充填工程では、前記パイプ材の外周面と前記孔の内壁面との間に前記充填材が前記開口端側から充填されることにより、前記排気パイプを通じて前記孔内の空気が前記孔外へと排出される、
線状体設置方法。
【請求項4】
前記基端部固定工程では、前記孔の開口端において、前記パイプ材または前記棒材の外周面と前記孔の内壁面との間に封止材が注入される、請求項１から３の何れか１つに記載の線状体設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地盤内に線状体を設置する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
トンネルや地下空洞を構築する際に、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。
【0003】
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内に挿入された光ファイバケーブルが所定の位置に位置するように、光ファイバケーブルが取り付けられたパイプの外周面に周方向及び軸方向に沿って位置決めスペーサが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００２－１５６２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に開示された方法では、位置決めスペーサが、光ファイバケーブルが設置される範囲にわたって設けられる。このため、ボーリング孔が長いほど、多くの位置決めスペーサをパイプに取り付ける必要があり、また、光ファイバケーブルを所定の位置に位置させるためには、周方向及び軸方向において位置決めスペーサをできるだけ均等に取り付ける必要がある。このため、光ファイバケーブルをボーリング孔内に挿入する前の準備工数が増大し、結果として、施工期間が長引くおそれがある。
【0006】
本発明は、地盤内に設置される線状体の位置決めを効率よく行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
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、先端部に前記孔の径方向外側に拡径可能な拡径体が設けられ、外周面に前記線状体が軸方向に沿って取り付けられた中空のパイプ材を前記孔内に挿入する挿入工程と、前記拡径体を径方向外側に拡径させて前記パイプ材の前記先端部を前記孔に対して固定する先端部固定工程と、前記孔の開口端において前記パイプ材の基端部を前記孔に対して固定する基端部固定工程と、充填ホースを通じて前記孔内に充填材を充填する充填工程と、を含み、前記パイプ材は、内側と外側とを連通する連通孔を有し、前記充填ホースの放出口は、前記連通孔よりも鉛直方向下方に配置され、前記充填工程では、前記パイプ材の外周面と前記孔の内壁面との間に前記充填材が前記開口端側から充填されることにより、前記連通孔を通じて前記孔内の空気が前記孔外へと排出される。
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、先端部に前記孔の径方向外側に拡径可能な拡径体が設けられ、外周面に前記線状体が軸方向に沿って取り付けられた棒材を前記孔内に挿入する挿入工程と、前記拡径体を径方向外側に拡径させて前記棒材の前記先端部を前記孔に対して固定する先端部固定工程と、前記孔の開口端において前記棒材の基端部を前記孔に対して固定する基端部固定工程と、充填ホースを通じて前記孔内に充填材を充填する充填工程と、を含み、前記充填工程において前記孔内の空気を外部へ排出するための排気パイプが前記棒材に沿って設けられ、前記充填ホースの放出口は、前記排気パイプの開口端よりも鉛直方向下方に配置され、前記充填工程では、前記棒材の外周面と前記孔の内壁面との間に前記充填材が前記開口端側から充填されることにより、前記排気パイプを通じて前記孔内の空気が前記孔外へと排出される。
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、先端部に前記孔の径方向外側に拡径可能な拡径体が設けられ、外周面に前記線状体が軸方向に沿って取り付けられた中空のパイプ材を前記孔内に挿入する挿入工程と、前記拡径体を径方向外側に拡径させて前記パイプ材の前記先端部を前記孔に対して固定する先端部固定工程と、前記孔の開口端において前記パイプ材の基端部を前記孔に対して固定する基端部固定工程と、充填ホースを通じて前記孔内に充填材を充填する充填工程と、を含み、前記充填工程において前記孔内の空気を外部へ排出するための排気パイプが前記パイプ材に沿って設けられ、前記充填ホースの放出口は、前記排気パイプの開口端よりも鉛直方向下方に配置され、前記充填工程では、前記パイプ材の外周面と前記孔の内壁面との間に前記充填材が前記開口端側から充填されることにより、前記排気パイプを通じて前記孔内の空気が前記孔外へと排出される。
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、先端部に前記孔の径方向外側に拡径可能な拡径体が設けられ、外周面に前記線状体が軸方向に沿って取り付けられた棒材を前記孔内に挿入する挿入工程と、前記拡径体を径方向外側に拡径させて前記棒材の前記先端部を前記孔に対して固定する先端部固定工程と、前記孔の開口端において前記棒材の基端部を前記孔に対して固定する基端部固定工程と、充填ホースを通じて前記孔内に充填材を充填する充填工程と、を含み、前記充填工程において前記孔内の空気を外部へ排出するための排気パイプが前記棒材に沿って設けられ、前記充填ホースの放出口は、前記排気パイプの開口端よりも鉛直方向下方に配置され、前記充填工程では、前記棒材の外周面と前記孔の内壁面との間に前記充填材が前記開口端側から充填されることにより、前記排気パイプを通じて前記孔内の空気が前記孔外へと排出される。
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、先端部に前記孔の径方向外側に拡径可能な拡径体が設けられ、外周面に前記線状体が軸方向に沿って取り付けられた中空のパイプ材を前記孔内に挿入する挿入工程と、前記拡径体を径方向外側に拡径させて前記パイプ材の前記先端部を前記孔に対して固定する先端部固定工程と、前記孔の開口端において前記パイプ材の基端部を前記孔に対して固定する基端部固定工程と、充填ホースを通じて前記孔内に充填材を充填する充填工程と、を含み、前記充填工程において前記孔内の空気を外部へ排出するための排気パイプが前記パイプ材に沿って設けられ、前記充填ホースの放出口は、前記排気パイプの開口端よりも鉛直方向下方に配置され、前記充填工程では、前記パイプ材の外周面と前記孔の内壁面との間に前記充填材が前記開口端側から充填されることにより、前記排気パイプを通じて前記孔内の空気が前記孔外へと排出される。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、地盤内に設置される線状体の位置決めを効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施形態に係る線状体設置方法により孔内に設置された線状体を示す図である。
【図2】本発明の実施形態に係る線状体設置方法を時系列に沿って示す図である。
【図4】本発明の実施形態に係る線状体設置方法の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
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。
【0011】
まず、図１から図３を参照して、本発明の実施形態に係る線状体設置方法によって、地盤に形成された孔内に線状体を設置する工程及び構成について説明する。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。
【0012】
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、また、トンネル等の地下空洞の掘削に伴って地盤に生じる緩み域の進展を把握することは、安定した状態で掘削を進めるためには重要であることから、地中の歪みや緩み域を検出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。
【0013】
ボーリング孔内に埋設された光ファイバケーブルは、地中の歪みや地盤の緩みに応じて歪みを生じることから、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や地盤の緩みを計測することができる。
【0014】
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。
【0015】
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や地盤の緩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。
【0016】
ここで、トンネル等の地下空洞を掘削する際には、地下空洞の上方や側方における地盤の状態を把握する必要が生じるが、この場合、光ファイバケーブルが挿入されるボーリング孔は、鉛直方向上方や水平方向よりも上方に向けて形成されることになる。つまり、光ファイバケーブルを鉛直方向上方や水平方向よりも上方に向かって挿入した上で、ボーリング孔内に埋設する必要がある。
【0017】
しかしながら、光ファイバケーブルは、一般的に撓みやすく、自立しにくいことから、鉛直方向上方や水平方向よりも上方に向かって形成されたボーリング孔内に１０ｍ以上の比較的長い距離にわたって光ファイバケーブルを単体で挿入することはほぼ不可能である。
【0018】
また、光ファイバケーブルを地盤と一体化させるために、光ファイバケーブルが挿入されたボーリング孔内に、セメントベントナイト等のグラウトが充填されるが、鉛直方向上方や水平方向よりも上方に向けて形成されたボーリング孔内に重力に逆らってグラウトを充填することが必要となる。
【0019】
さらに、光ファイバケーブルが挿入されたボーリング孔内にグラウトを充填することができたとしても、光ファイバケーブルがボーリング孔内で曲がりくねった状態で埋設されてしまうと、ボーリング孔の内壁面と光ファイバケーブルとの間にほとんど隙間がない箇所や隙間が大きすぎる箇所が生じることとなる。このようにボーリング孔の内壁面と光ファイバケーブルとの間の間隔がばらついてしまうと、地山から光ファイバケーブルへと伝達される歪みにもばらつきが生じ、結果として、光ファイバケーブルにより地盤の状態を正確に把握することができなくなるおそれがある。
【0020】
このような課題を解決するために、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（孔）内に、棒材１０とともに光ファイバケーブル５０（線状体）を挿入した後、棒材１０の先端部と基端部とをボーリング孔２に対して固定することによって、ボーリング孔２内における光ファイバケーブル５０の位置決めを効率よく行い、ボーリング孔２がどのような方向に向けて掘削されている場合であっても、ボーリング孔の内壁面と光ファイバケーブルとの間の間隔が軸方向においてばらつかないようにしている。図１は、本実施形態に係る線状体設置方法によって、ボーリング孔２内に設置された光ファイバケーブル５０及び光ファイバケーブル５０の一部を保持する保持ユニット１００の状態を模式的に示した概略図であり、図２の（Ａ）～（Ｃ）及び図３の（Ａ）～（Ｃ）は、本実施形態に係る線状体設置方法を時系列に沿って示した図である。
【0021】
まず、図１を参照し、後に詳述する線状体設置方法によって、ボーリング孔２内に設置された光ファイバケーブル５０及び光ファイバケーブル５０を保持する保持ユニット１００について説明する。なお、以下ではボーリング孔２が鉛直方向上方に向かって掘削されている場合について説明する。
【0022】
保持ユニット１００は、光ファイバケーブル５０が軸方向に沿って取り付けられた棒材１０（パイプ材１０）と、棒材１０（パイプ材１０）の先端側に取り付けられ、ボーリング孔２の径方向外側に拡径可能な拡径体２０と、棒材１０（パイプ材１０）に沿って設けられた充填ホース３０と、を有する。棒材１０は、ボーリング孔２の内径よりも十分に小さい外径を有する長尺部材であり、図１に示されるような中空のパイプ材１０であることが好ましい。
【0023】
パイプ材１０は、ポリ塩化ビニル等の樹脂で形成された中空の管状部材であり、軸方向に貫通して形成された内部通路１１と、内部通路１１の内周面において一端が開口しパイプ材１０の内側と外側とを連通する連通孔１２と、を有する。連通孔１２は、保持ユニット１００がボーリング孔２内に挿入された状態において、パイプ材１０の先端側に形成されており、後述の充填工程において、ボーリング孔２内の空気をボーリング孔２外へ排出する排出口として機能する。
【0024】
拡径体２０は、供給される流体の圧力に応じて径方向外側に向かって膨張する膨張部２２と、膨張部２２を径方向内側において支持する支持部２１と、加圧された流体を供給する供給パイプ２４と、を有する。図１には、膨張部２２がボーリング孔２の径方向外側に向かって膨張し、ボーリング孔２の内壁面を膨張部２２が押圧している状態が示されている。このように膨張部２２が膨張した状態において、膨張部２２の軸心と支持部２１の軸心とは、ほぼ一致しており、これらは同心円状に配置される。
【0025】
膨張部２２は、外形が樽状または筒状に形成されたゴム製または金属製の部材であって、支持部２１と膨張部２２との間に形成される図示しない空間に供給される流体の圧力に応じて径方向外側へと膨張するよう支持部２１により支持されている。
【0026】
拡径体２０に供給される流体は、例えば、加圧された水であり、膨張部２２は、水圧に応じた荷重でボーリング孔２の内壁面を押圧する。なお、拡径体２０に供給される流体は、水に限定されず、圧縮空気や加圧された作動油であってもよい。
【0027】
支持部２１は、軸方向に貫通して形成された貫通孔２１ａを有する筒状部材であり、軸方向一端部は、パイプ材１０の先端部に図示しない結合部材を介して結合されている。支持部２１がパイプ材１０に結合されることで支持部２１の貫通孔２１ａとパイプ材１０の内部通路１１とは連通した状態となる。
【0028】
一方、支持部２１の軸方向他端面２１ｂは、図１に示されるように、保持ユニット１００がボーリング孔２内に挿入される際に、ボーリング孔２の底面２ａに押し当てられる。つまり、支持部２１の軸方向他端面２１ｂは、ボーリング孔２内へ挿入される保持ユニット１００の長さを規制する規制面として機能する。
【0029】
供給パイプ２４は、パイプ材１０に軸方向に沿って取り付けられており、その一端２４ａは、支持部２１と膨張部２２との間に形成される空間に開口している。供給パイプ２４の他端２４ｂは、加圧された流体が供給パイプ２４を通じて膨張部２２に供給される前の段階では、ボーリング孔２の外において、図示しないポンプ等の流体供給源に接続され、膨張部２２への流体の供給が完了した段階では、図１に示されるように、ボーリング孔２内に収容される。なお、一旦膨張した膨張部２２の膨張状態を保持するために、供給された流体の逆流を防止する逆流防止弁が供給パイプ２４上に設けられてもよい。
【0030】
充填ホース３０は、後述の充填工程においてボーリング孔２内に充填されるグラウト４０が流通するホースであり、グラウト４０を放出する放出口３０ａが、ボーリング孔２内において開口するようにパイプ材１０に沿って取り付けられている。放出口３０ａの位置は、図１に示すように、保持ユニット１００がボーリング孔２内に挿入された状態において、パイプ材１０に形成された連通孔１２よりも鉛直方向下方に設定されている。なお、放出口３０ａは、連通孔１２よりも鉛直方向下方に配置されていればよく、例えば、ボーリング孔２の開口端２ｂ付近に配置されていてもよい。充填ホース３０の他端は、ボーリング孔２の外において、図示しないグラウト送出ポンプに接続される。
【0031】
保持ユニット１００により保持される光ファイバケーブル５０は、図示しない複数の光ファイバと鋼製線材とが樹脂材で覆われた断面形状が扁平状の線状部材であり、光ファイバケーブル５０の先端部５０ａは、先端面において反射が生じないように油脂、シリコン等のシール材によって閉塞処理されている。断面形状が扁平状の光ファイバケーブル５０を用いることにより、内部の光ファイバに捩じれが生じてしまうことを避けつつ、パイプ材１０の表面に沿って光ファイバケーブル５０を一直線上に這わせることができる。
【0032】
光ファイバケーブル５０の先端部５０ａは、パイプ材１０に形成された連通孔１２を通じてパイプ材１０の内部通路１１及び支持部２１の貫通孔２１ａ内に挿入され、支持部２１の軸方向他端面２１ｂ近傍に接着剤、シリコン等により固定される。ボーリング孔２は予め設定された所定の深さまで掘削されており、ボーリング孔２の底面２ａに当接する軸方向他端面２１ｂは、ボーリング孔２の最深部に位置することになることから、光ファイバケーブル５０の先端部５０ａを軸方向他端面２１ｂの近傍に固定しておくことによって、先端部５０ａをボーリング孔２に沿った地盤１の歪みを計測する際の基準点とすることができる。
【0033】
一方、光ファイバケーブル５０の他端は、ボーリング孔２の外において、計測装置６０に接続される。
【0034】
なお、ボーリング孔２内に光ファイバケーブル５０が挿入される際に、閉塞処理された先端部５０ａが傷付いたり破損してしまったりすることを防止するために、支持部２１の貫通孔２１ａは、軸方向他端面２１ｂ側において閉塞されていてもよい。
【0035】
また、支持部２１内には、光ファイバケーブル５０の先端部５０ａではなく、光ファイバケーブル５０の折り返し部が固定されていてもよく、この場合、計測装置６０には、光ファイバケーブル５０の両端部が接続される。
【0036】
パイプ材１０の外周面に軸方向に沿って設けられる光ファイバケーブル５０と供給パイプ２４と充填ホース３０との３つの部材は、固定テープ１４によってパイプ材１０に固定される。固定テープ１４は、軸方向において所定の間隔で複数設けられる。
【0037】
また、保持ユニット１００は、ボーリング孔２の開口端２ｂにおいて、パイプ材１０の基端部をボーリング孔２に対して固定するためのフランジ１６をさらに有する。
【0038】
フランジ１６は、保持ユニット１００がボーリング孔２内に挿入された状態において、ボーリング孔２の外側に突出するパイプ材１０の基端部を支持するために設けられた板状部材であり、パイプ材１０とパイプ材１０の周りに設けられる光ファイバケーブル５０及び充填ホース３０とが挿通可能な挿通孔１６ａと、ボーリング孔２の開口部を取り囲むように地盤１に埋め込まれたアンカーボルト４が挿通する複数のボルト孔１６ｂと、を有する。
【0039】
フランジ１６は、アンカーボルト４に螺合されたナット５が締め付けられることによって、ボーリング孔２に対して固定された状態となる、なお、フランジ１６に形成される挿通孔１６ａ及びボルト孔１６ｂの位置やアンカーボルト４が埋め込まれる位置は、挿通孔１６ａに挿入されるパイプ材１０の軸心がボーリング孔２の軸心とほぼ一致するように予め設定される。
【0040】
フランジ１６の挿通孔１６ａは、パイプ材１０とパイプ材１０の周りに設けられる光ファイバケーブル５０及び充填ホース３０とが余裕をもって挿通可能な内径を有している。このため、フランジ１６の挿通孔１６ａの内周面と、パイプ材１０の外周面や光ファイバケーブル５０及び充填ホース３０と、の間には隙間が生じる。この隙間は、図示しないエポキシ系接着剤や超速硬セメント等のシール剤によって封止される。
【0041】
また、フランジ１６には、一端がボーリング孔２内において開口する図示しない封止材注入孔が設けられる。後述の基端部固定工程において、封止材注入孔を通じてボーリング孔２内のフランジ１６近傍にウレタン材等の封止材１８が注入されることによって、ボーリング孔２の開口端２ｂが閉塞され、ボーリング孔２内の空間は外部に対して遮断された状態となる。
【0042】
なお、フランジ１６は、単一の板状部材である必要はなく、互いに部分的に重なり合うことにより挿通孔１６ａを形成する複数の部材によって構成された分割フランジであってもよい。また、封止材注入孔をフランジ１６に形成することに代えて、封止材１８を注入するための注入ホースを挿通孔１６ａに別途挿入してもよい。
【0043】
封止材１８が開口端２ｂに注入されることによって遮断されたボーリング孔２内の空間に、充填ホース３０を通じてセメントベントナイト等のグラウト４０（充填材）が充填されることにより、光ファイバケーブル５０は、パイプ材１０とともにボーリング孔２内に埋設され、地盤１とほぼ一体化された状態となる。なお、グラウト４０が充填される際、ボーリング孔２内の空気は、パイプ材１０の連通孔１２及び内部通路１１を通じてボーリング孔２の外へと排出される。
【0044】
【0045】
まず、光ファイバケーブル５０が取り付けられたパイプ材１０を、ボーリング孔２内に挿入する挿入工程が行われる。
【0046】
この工程では、図２（Ａ）に示すように、上記構成の保持ユニット１００が鉛直方向上方に向かってボーリング孔２内へと徐々に挿入される。なお、この時点では、拡径体２０の膨張部２２は、膨張しておらず、拡径体２０の外径はボーリング孔２の内径よりも小さい状態となっている。挿入工程は、拡径体２０の支持部２１の軸方向他端面２１ｂがボーリング孔２の底面２ａに当接した時点で完了する。
【0047】
挿入工程が完了すると、続いて、ボーリング孔２内に挿入されたパイプ材１０の先端部をボーリング孔２に対して固定する先端部固定工程が行われる。
【0048】
この工程では、図２（Ｂ）に示すように、拡径体２０を径方向外側に拡径させることによって、拡径体２０が設けられたパイプ材１０の先端側の部分がボーリング孔２に対して固定される。
【0049】
具体的には、供給パイプ２４を通じて膨張部２２に加圧水を供給し、膨張部２２を径方向外側に向かって膨張させる。膨張部２２がボーリング孔２の内壁面を押圧する荷重を生じることによって、拡径体２０を介してパイプ材１０の先端部は、ボーリング孔２の略中央に固定された状態となる。換言すれば、保持ユニット１００のうち、拡径体２０が設けられた部分は、径方向へ移動することができない状態となっている一方、保持ユニット１００のうち、ボーリング孔２の開口端２ｂ付近に位置する部分は、まだ径方向への移動が可能な状態となっている。
【0050】
このように先端部固定工程が完了すると、続いて、ボーリング孔２の開口端２ｂにおいてパイプ材１０の基端部をボーリング孔２に対して固定する基端部固定工程が行われる。
【0051】
この工程では、図２（Ｃ）に示すように、ボーリング孔２の外側に突出するパイプ材１０の基端側の部分が、フランジ１６を介して、ボーリング孔２に対して固定される。
【0052】
具体的には、まず、フランジ１６の挿通孔１６ａにパイプ材１０とパイプ材１０の周りに設けられる光ファイバケーブル５０及び充填ホース３０とが挿入されるとともに、フランジ１６のボルト孔１６ｂに地盤１に埋め込まれたアンカーボルト４が挿入される。なお、光ファイバケーブル５０と共にパイプ材１０に沿って取り付けられた供給パイプ２４は、先端部固定工程において膨張部２２への加圧水の供給が完了すると、ボーリング孔２の開口端２ｂ付近で切断され、切断端となる供給パイプ２４の他端２４ｂは、挿通孔１６ａに挿入されることなく、ボーリング孔２内に収容される。
【0053】
そして、アンカーボルト４に螺合されたナット５が締め付けられることによって、フランジ１６は、ボーリング孔２に対して固定される。
【0054】
フランジ１６がボーリング孔２に対して固定されることにより、後述の充填工程において充填材が充填されるパイプ材１０の外周面とボーリング孔２の内周面との間の空間は、フランジ１６によってほぼ閉塞された状態となる。つまり、フランジ１６は、ボーリング孔２の内に充填される充填材が外部に漏れ出ることを防止する遮蔽部材として機能する。
【0055】
また、フランジ１６がボーリング孔２に対して固定されることによって、パイプ材１０の基端部は、ボーリング孔２の略中央において径方向への移動が規制された状態、すなわち、ボーリング孔２に対して固定された状態となる。
【0056】
このようにパイプ材１０の先端部と基端部とがボーリング孔２に対して固定された時点で、パイプ材１０に軸方向に沿って取り付けられた光ファイバケーブル５０と、ボーリング孔２の内壁面と、の間の間隔は、軸方向においてほぼ同じ大きさとなる。つまり、パイプ材１０の先端部と基端部とがボーリング孔２に対して固定されることによって、ボーリング孔２に対する光ファイバケーブル５０の位置決めが完了する。
【0057】
また、基端部固定工程では、ボーリング孔２内にグラウト４０を充填する充填工程の準備工程として、ボーリング孔２の開口端２ｂに封止材１８を注入する注入工程が併せて行われる。注入工程は、後述の充填工程においてボーリング孔２内に充填されるグラウト４０が、ボーリング孔２の開口端２ｂから外部へと漏れ出てしまうことを防止するために行われる。
【0058】
注入工程では、図３（Ａ）に示すように、フランジ１６に設けられた図示しない封止材注入孔を通じて、ボーリング孔２内にウレタン材等の封止材１８が注入される。
【0059】
具体的には、まず、封止材１８がボーリング孔２の外に漏れ出ることを防止するために、フランジ１６の挿通孔１６ａの内周面と、パイプ材１０の外周面や光ファイバケーブル５０及び充填ホース３０と、の間の隙間に、シール剤として超速硬セメント（急結セメント）等が塗布される。なお、シール剤の塗布は、挿通孔１６ａにパイプ材１０等が挿入される際に行われてもよいし、挿通孔１６ａにパイプ材１０等が挿入された後に行われてもよい。また、フランジ１６と地盤１との接触面にもシール剤を塗布しておいてもよい。
【0060】
塗布されたシール剤が固化した時点で、フランジ１６に設けられた封止材注入孔を通じて封止材１８の注入が行われる。予め設定された量の封止材１８の注入が完了すると、封止材注入孔は図示しないプラグ材によって封止される。
【0061】
ボーリング孔２内に注入された封止材１８は、ボーリング孔２の開口端２ｂを閉塞するようにして固化する。これによりボーリング孔２内の空間は外部に対してほぼ遮断された状態、すなわち、ボーリング孔２内にグラウト４０を充填しても、ボーリング孔２の開口端２ｂからグラウト４０が外部へと漏れ出ることを抑制可能な状態となる。
【0062】
続いて、注入工程を含む基端部固定工程が完了し、注入された封止材１８が固化した時点、すなわち、開口端２ｂに注入された封止材１８が固化したことによってパイプ材１０の外周面とボーリング孔２の内周面との間の空間が外部に対して遮断された状態になった時点でボーリング孔２内にグラウト４０を充填する充填工程が行われる。
【0063】
この工程では、図３（Ｂ）に示すように、充填ホース３０を通じて、ボーリング孔２内にグラウト４０が充填材として注入される。
【0064】
具体的には、図示しない圧送ポンプから圧送されたグラウト４０は、充填ホース３０内を通り、放出口３０ａからボーリング孔２内へと放出される。ボーリング孔２内に放出されたグラウト４０は、重力により鉛直方向下方に向かって流れ落ち、ボーリング孔２内の空間は、開口端２ｂ側から徐々にグラウト４０で満たされる。
【0065】
ボーリング孔２の開口端２ｂ側は、上述のように封止材１８によって閉塞されているため、ボーリング孔２の開口端２ｂからグラウト４０が外部へと漏れ出ることは防止される。
【0066】
また、上述のように、パイプ材１０には、パイプ材１０の内側と外側とを連通する連通孔１２が設けられていることから、ボーリング孔２内にグラウト４０が充填されるのに伴って、ボーリング孔２内の空気は、連通孔１２及び内部通路１１を通じてボーリング孔２の外部へと排出される。
【0067】
そして、ボーリング孔２内にグラウト４０がさらに充填されると、やがてグラウト４０の液面は、図３（Ｃ）に示すように、連通孔１２に至る。
【0068】
充填されたグラウト４０が連通孔１２に到達すると、グラウト４０の一部は、連通孔１２及び内部通路１１を通じてボーリング孔２の外部へと漏れ出る。このようにグラウト４０がパイプ材１０を通じて漏れ出たことが確認された時点で、充填ホース３０を通じたグラウト４０の圧送が停止され、充填工程が完了する。
【0069】
上述のように先端部固定工程及び基端部固定工程が完了した時点で、ボーリング孔２に対する光ファイバケーブル５０の位置決めは完了しており、充填工程の間においても光ファイバケーブル５０の位置は保持される。特に、パイプ材１０の先端部及び基端部の何れか一方ではなく、先端部及び基端部の両方がボーリング孔２に対して固定されることで、ボーリング孔２に対する光ファイバケーブル５０の位置は、グラウト４０の圧送の影響を受けて変位してしまうことなく、所定の位置に確実に保持される。
【0070】
このため、充填工程において充填されたグラウト４０が固化すると、光ファイバケーブル５０は、図１に示すように、ボーリング孔２の内壁面との間の間隔が軸方向においてばらつくことなく、ほぼ同じ大きさとなっている状態でボーリング孔２内に埋設されることとなる。
【0071】
このように光ファイバケーブル５０が埋設されたボーリング孔２の周囲の地中の歪みは、ボーリング孔２の内壁面から固化したグラウト４０を介して光ファイバケーブル５０へとばらつきを生じることなく伝達される。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５０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精度よく計測することができる。
【0072】
なお、地盤１と光ファイバケーブル５０との間に介在するグラウト４０の強度及び剛性は、地中の歪み等の光ファイバケーブル５０への伝達性を考慮し、地盤１の強度及び剛性と同程度か、それよりも小さく調整される。
【0073】
以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
【0074】
本実施形態に係る線状体設置方法によれば、先端部固定工程では、光ファイバケーブル５０が軸方向に沿って取り付けられたパイプ材１０の先端部がボーリング孔２に対して固定され、基端部固定工程では、ボーリング孔２の開口端２ｂにおいてパイプ材１０の基端部がボーリング孔２に対して固定される。
【0075】
このようにパイプ材１０の先端部と基端部とがボーリング孔２に対して固定されることによって、パイプ材１０に軸方向に沿って取り付けられた光ファイバケーブル５０と、ボーリング孔２の内壁面と、の間の間隔は、軸方向においてほぼ同じ大きさとなる。つまり、パイプ材１０の先端部と基端部とがボーリング孔２に対して固定されることによって、ボーリング孔２に対する光ファイバケーブル５０の位置は所定の位置で確実に保持される。
【0076】
したがって、上述の線状体設置方法によれば、ボーリング孔２内における光ファイバケーブル５０の位置決めを効率よく行うことが可能である。
【0077】
そして、ボーリング孔２の内壁面との間の間隔が軸方向においてほぼ同じ大きさとなった状態で光ファイバケーブル５０がボーリング孔２内に埋設されることによって、ボーリング孔２の周囲の地中の歪みは、ボーリング孔２の内壁面から固化したグラウト４０を介して光ファイバケーブル５０へとばらつきを生じることなく伝達される。したがって、ボーリング孔２内に設置された光ファイバケーブル５０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精度よく計測することができる。
【0078】
なお、次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。
【0079】
上記実施形態では、供給パイプ２４及び充填ホース３０が、光ファイバケーブル５０と共にパイプ材１０の外周面に軸方向に沿って設けられている。これに代えて、供給パイプ２４及び充填ホース３０は、図４に示す変形例のように、パイプ材１０の内部通路１１を通して設けられていてもよい。
【0080】
具体的には、供給パイプ２４は、支持部２１と膨張部２２との間の空間に接続される一端が、連通孔１２を通じてパイプ材１０の外側へと引き出され、充填ホース３０は、放出口３０ａが連通孔１２を通じてパイプ材１０の外側へと引き出される。なお、放出口３０ａは、連通孔１２よりも鉛直方向下方に位置するように固定テープ１４によってパイプ材１０に固定される。
【0081】
この変形例では、フランジ１６の挿通孔１６ａには、パイプ材１０と光ファイバケーブル５０とだけが実質的に挿入されることになるため、挿通孔１６ａの内周面とパイプ材１０等との間の隙間をシール剤によって容易に封止することが可能となる。
【0082】
また、上記実施形態では、光ファイバケーブル５０が取り付けられる棒材１０として中空のパイプ材１０が用いられている。これに代えて、棒材１０は、中実の棒状部材であってもよい。この場合、充填工程においてボーリング孔２内の空気を外部へ排出するための排気パイプが、棒材１０に沿って別途設けられる。
【0083】
また、上記実施形態では、拡径体２０は、供給される流体の圧力に応じて径方向外側に向かって拡径する。これに代えて、拡径体２０は、ボーリング孔２への挿入が完了した時点で拡径可能な構成を有していればどのような形式ものであってもよく、例えば、ボーリング孔２の底面２ａに当接することで機械的に拡径するものや、底面２ａへの当接またはスイッチ操作に応じて膨張部２２を膨張させるガスを発生するガス発生器を備えたものであってもよい。
【0084】
また、上記実施形態では、線状体が光ファイバケーブル５０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。
【0085】
また、上記実施形態では、ボーリング孔２が鉛直方向上方に向かって掘削された場合について説明したが、ボーリング孔２は、鉛直方向下方に向かって掘削されていてもよいし、水平方向または水平方向から所定の角度だけ上方または下方に向かって掘削されていてもよい。このようにボーリング孔２が掘削される場合であっても上述の方法によって、ボーリング孔２内における光ファイバケーブル５０の位置決めを効率よく行うことが可能である。
【0086】
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。
【符号の説明】
【0087】
１・・・地盤
２・・・ボーリング孔（孔）
２ａ・・・底面
２ｂ・・・開口端
１０・・・棒材（パイプ材）
１１・・・内部通路
１２・・・連通孔
１６・・・フランジ
１８・・・封止材
２０・・・拡径体
３０・・・充填ホース
４０・・・グラウト（充填材）
５０・・・光ファイバケーブル（線状体）
６０・・・計測装置
１００・・・保持ユニット
２・・・ボーリング孔（孔）
２ａ・・・底面
２ｂ・・・開口端
１０・・・棒材（パイプ材）
１１・・・内部通路
１２・・・連通孔
１６・・・フランジ
１８・・・封止材
２０・・・拡径体
３０・・・充填ホース
４０・・・グラウト（充填材）
５０・・・光ファイバケーブル（線状体）
６０・・・計測装置
１００・・・保持ユニット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】