特許 7619887 洗掘検知方法及び洗掘検知装置

(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】2025-01-14

(45)【発行日】2025-01-22

(54)【発明の名称】洗掘検知方法及び洗掘検知装置

(51)【国際特許分類】

   E01D 22/00 20060101AFI20250115BHJP

   E02B 3/02 20060101ALI20250115BHJP

   E01D 19/02 20060101ALI20250115BHJP

   G01C 13/00 20060101ALI20250115BHJP

【ＦＩ】

E01D22/00 A

E02B3/02 Z

E01D19/02

G01C13/00 S

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021085560

(22)【出願日】2021-05-20

(65)【公開番号】P2022178619

(43)【公開日】2022-12-02

【審査請求日】2023-09-22

(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】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122781

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 寛

(74)【代理人】

【識別番号】100182006

【弁理士】

【氏名又は名称】湯本 譲司

(72)【発明者】

【氏名】玉野 慶吾

(72)【発明者】

【氏名】岩前 伸幸

(72)【発明者】

【氏名】大窪 一正

(72)【発明者】

【氏名】平 陽兵

【審査官】荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１０８４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５７－０４６１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２５７５７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／１００５０９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】古川 靖 他５名，偏波ダイバーシティ技術と時間ゲート法を用いたブルリアン光相関領域反射計測法による距離２１kmでの歪み分布測定，電気学会論文誌Ａ，１３７巻，１号，日本，2017年01月01日，第５２－５７ページ

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０１Ｄ ２２／００

Ｅ０２Ｂ ３／０２

Ｅ０１Ｄ １９／０２

Ｇ０１Ｃ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水底の土砂に埋め込まれて構築される構造物の周辺の洗掘を検知する洗掘検知方法であって、
温度及び振動の少なくともいずれかを検出するセンサを、前記構造物の一部を構成する支持部材に支持する工程と、
前記構造物の周囲の土砂に前記支持部材を埋め込む工程と、
前記センサが前記構造物の周囲の水の温度及び振動の少なくともいずれかを検出する工程と、
を備え、
前記センサは、前記支持部材に貼り付けられる光ファイバケーブルと、温度検出部及び振動検出部を有する計測部とを含み、
前記温度検出部は、前記光ファイバケーブルによって温度変化を検出し、
前記振動検出部は、分布型音響センシングによって前記光ファイバケーブルを介して振動を検出し、
前記光ファイバケーブルは、歪みを検出する検出用光ファイバケーブルと、温度計測専用ファイバとを含み、前記温度計測専用ファイバは、光ファイバ心線と、前記光ファイバ心線を囲む管状部材とを備える、
洗掘検知方法。

【請求項2】

前記支持部材を埋め込む工程では、前記光ファイバケーブルが貼り付けられた前記支持部材を前記構造物の基礎を構築する前に前記土砂に埋め込む、
請求項１に記載の洗掘検知方法。

【請求項3】

前記支持部材に貼り付けられた前記光ファイバケーブルは、第１方向に延びる第１部分と、前記第１部分に連続しており前記第１方向に対して交差する第２方向に延びる第２部分と、を含む、
請求項１または請求項２に記載の洗掘検知方法。

【請求項4】

水底の土砂に埋め込まれて構築される構造物の周辺の洗掘を検知する洗掘検知装置であって、
温度及び振動の少なくともいずれかを検出するセンサと、
前記センサを支持すると共に前記構造物の一部を構成する支持部材と、
を備え、
前記センサが貼り付けられた前記支持部材が前記構造物の周囲の土砂に埋め込まれ、
前記センサは、前記支持部材に貼り付けられる光ファイバケーブルと、温度検出部及び振動検出部を有する計測部とを含み、
前記温度検出部は、前記光ファイバケーブルによって温度変化を検出し、
前記振動検出部は、分布型音響センシングによって前記光ファイバケーブルを介して振動を検出し、
前記光ファイバケーブルは、歪みを検出する検出用光ファイバケーブルと、温度計測専用ファイバとを含み、前記温度計測専用ファイバは、光ファイバ心線と、前記光ファイバ心線を囲む管状部材とを備える、
洗掘検知装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、構造物の周囲に発生する洗掘を検知する洗掘検知方法及び洗掘検知装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、水底に構築された構造物の周辺の洗掘を検知する方法及び装置としては種々のものが知られている。特開２０１６－２００４１６号公報には、光を送信及び受信する複数の検知ユニットを備えた洗掘検知システムが記載されている。各検知ユニットからは光ファイバケーブルが延出していて、光ファイバは橋梁の複数の橋梁支持体のそれぞれに配置された検知ボックスに収納されている。検知ボックスからは橋梁支持体に沿って光ファイバケーブルが下方に延び出しており、光ファイバケーブルの下端は水底に沈められた錘に連結されている。橋梁支持体の周囲において洗掘が生じると、錘が洗掘に伴って沈下する。具体的には、錘に取り付けられたワイヤがドラムに巻かれており、当該ドラムの回転をロータリーエンコーダで計測して、洗掘による錘の沈下を計測している。

【0003】

特許第４８３８０７８号公報には、洗掘計測装置が記載されている。洗掘計測装置は、水底に埋設された橋脚の周囲に配置される位置検出計と、位置検出計を橋脚に巻き付けるチェーンと、橋脚の上方に配置された受信機とを備える。位置検出計は自身の位置における水圧を示す発信信号を送信し、受信機は当該発信信号を受信する。橋脚の周囲において洗掘が生じると、位置検出計が沈下して水圧の上昇を検出する。位置検出計が水圧の上昇に伴う発信信号を受信機に送信することにより、受信機において洗掘が検知される。

【0004】

特開平６－７４７６８号公報には、河床洗掘監視方法が記載されている。河床洗掘監視方法では、地盤に埋設される流水センサと支持杭とが用いられる。流水センサは地表から地盤に埋設された支持杭まで延び出しており、流水センサの一部は支持杭に巻き付けられている。支持杭は河床の水底よりも下方に埋設されている。流水センサは、光ファイバと、電熱線と、光ファイバ及び電熱線を被覆する電気絶縁材とを有する長尺構造体である。洗掘が生じると、流水センサの上部が流水に接する。これに伴い、流水センサの上部の温度が低下し、流水センサの温度分布に差が生じる。流水センサがこの温度分布の差を検知することによって、河床における洗掘が検知される。

【0005】

特開２０１０－２１０３３４号公報には、橋脚洗掘判定方法、及び橋脚基礎の健全性評価システムが記載されている。健全性評価システムは、複数の橋脚のそれぞれに取り付けられた健全性評価装置と、表示装置とを備える。健全性評価装置は、橋脚の振動を検出する振動検出部と、橋脚の上端に固定された水位検出部とを備える。洗掘が生じると、橋脚の周囲の川底がえぐられることとなり、これに伴い橋脚に加わる振動の性状が変化する。この振動の性状の変化を振動検出部が検出することによって、洗掘が検知される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１６－２００４１６号公報

【文献】特許第４８３８０７８号公報

【文献】特開平６－７４７６８号公報

【文献】特開２０１０－２１０３３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

前述した洗掘検知システム及び洗掘計測装置では、光ファイバケーブルの先端に連結された錘、又は位置検出計等のセンサが水底に配置され、センサの沈下によって洗掘が検知される。しかしながら、センサを水底に配置してセンサが水底の沈下を検知する方法では、洗掘が生じてもセンサが沈下しないことがあるので、センサによって洗掘を高精度に検知できないという問題が生じうる。

【0008】

前述した河床洗掘監視方法では、地盤に埋設される流水センサが用いられ、流水センサは、光ファイバと、電熱線と、光ファイバ及び電熱線を被覆する電気絶縁材とによって構成されている。この河床洗掘監視方法では、上記のような特殊なセンサを構造物とは別に作製しなければならないので、センサの設置を容易に行うことができないという問題が生じうる。

【0009】

前述した橋脚基礎の健全性評価システムでは、振動検出部が橋脚の振動の変化を検出することによって洗掘を検知する。しかしながら、振動センサが橋脚の振動の変化を検出する方法では、橋脚の振動の微小な変化までは取得できない場合がある。従って、橋脚の周囲の洗掘の発生に伴う振動の変化を精度良く検出できないことがあるので、洗掘の検知の精度の点で改善の余地がある。

【0010】

本開示は、設置を容易に行うことができると共に洗掘を高精度に検知することができる洗掘検知方法及び洗掘検知装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本開示に係る洗掘検知方法は、水底の土砂に埋め込まれて構築される構造物の周辺の洗掘を検知する洗掘検知方法であって、温度及び振動の少なくともいずれかを検出するセンサを、構造物の一部を構成する支持部材に支持する工程と、構造物の周囲の土砂に支持部材を埋め込む工程と、センサが構造物の周囲の水の温度及び振動の少なくともいずれかを検出する工程と、を備え、センサは、支持部材に貼り付けられる光ファイバケーブルと、温度検出部及び振動検出部を有する計測部とを含み、温度検出部は、光ファイバケーブルによって温度変化を検出し、振動検出部は、分布型音響センシングによって光ファイバケーブルを介して振動を検出し、光ファイバケーブルは、歪みを検出する検出用光ファイバケーブルと、温度計測専用ファイバとを含み、温度計測専用ファイバは、光ファイバ心線と、光ファイバ心線を囲む管状部材とを備える。

【0012】

この洗掘検知方法では、センサが支持された支持部材は構造物の周囲の土砂に埋め込まれる。構造物の周囲の土砂がえぐられて洗掘が生じたときに、土砂に埋め込まれた支持部材の一部が水中に露出する。水中に露出した支持部材のセンサが当該水中の温度及び水流の少なくともいずれかを検出することによって当該洗掘が検知される。従って、土砂に埋設された支持部材に支持されたセンサが水中への露出を検知することにより、構造物の周囲の洗掘を高精度に検知することができる。温度及び振動の少なくともいずれかを検出するセンサは、構造物の一部を構成する支持部材に支持される。従って、構造物の一部を構成する支持部材に支持されたセンサが土砂に埋設されるので、構造物とは別にセンサを作製する必要がない。すなわち、構造物の支持部材を用意する過程でセンサを支持部材に支持すればよい。従って、センサの設置を容易に行うことができる。

【0013】

支持部材に光ファイバケーブルを貼り付けて光ファイバケーブルが温度及び振動の少なくともいずれかを計測する。従って、線状の光ファイバケーブルを支持部材に貼り付けて光ファイバケーブルをはりめぐらせることにより、１本の光ファイバケーブルで広範囲にわたって温度又は振動の計測を行うことができる。よって、光ファイバケーブルの設置を容易に行うことができると共に、広範囲にわたって洗掘の検知を高精度に行うことができる。

【0014】

支持部材を埋め込む工程では、光ファイバケーブルが貼り付けられた支持部材を構造物の基礎を構築する前に土砂に埋め込んでもよい。この場合、構造物の基礎を構築する前に、光ファイバケーブルが貼り付けられた支持部材を土砂に埋め込む。従って、基礎の構築の前からセンサ付きの支持部材が土砂に埋め込まれるので、基礎の構築のときから洗掘の検知を始めることができる。

【0015】

支持部材に貼り付けられた光ファイバケーブルは、第１方向に延びる第１部分と、第１部分に連続しており第１方向に対して交差する第２方向に延びる第２部分と、を含んでもよい。この場合、光ファイバケーブルは、第１方向に延びる第１部分と、第１方向とは異なる第２方向に延びる第２部分とを有することにより、ジグザグ状又は螺旋状に光ファイバケーブルを配置することが可能となる。従って、直線状に光ファイバケーブルを配置する場合と比較して、例えば、支持部材の鉛直方向単位長さに対して、より長い光ファイバケーブルを配置できるので、より高い位置分解能で温度又は振動を検出することができる。

【0016】

本開示に係る洗掘検知装置は、水底の土砂に埋め込まれて構築される構造物の周辺の洗掘を検知する洗掘検知装置であって、温度及び振動の少なくともいずれかを検出するセンサと、センサを支持すると共に構造物の一部を構成する支持部材と、を備え、センサが貼り付けられた支持部材が構造物の周囲の土砂に埋め込まれ、センサは、支持部材に貼り付けられる光ファイバケーブルと、温度検出部及び振動検出部を有する計測部とを含み、温度検出部は、光ファイバケーブルによって温度変化を検出し、振動検出部は、分布型音響センシングによって光ファイバケーブルを介して振動を検出し、光ファイバケーブルは、歪みを検出する検出用光ファイバケーブルと、温度計測専用ファイバとを含み、温度計測専用ファイバは、光ファイバ心線と、光ファイバ心線を囲む管状部材とを備える。

【0017】

この洗掘検知装置では、温度及び振動の少なくともいずれかを検出するセンサを備え、このセンサによって水底の土砂に埋め込まれた構造物の周辺の洗掘が検知される。センサは支持部材に支持されており、センサを支持した支持部材は構造物の周囲の土砂に埋め込まれる。従って、構造物の周囲の土砂がえぐられて洗掘が生じたときに支持部材の一部が水中に露出するので、水中に露出した支持部材のセンサが当該水中の温度及び振動の少なくともいずれかを検出することによって当該洗掘が検知される。よって、前述した洗掘検知方法と同様、構造物の周囲の洗掘を高精度に検知することができる。また、構造物の一部を構成する支持部材に支持されたセンサが土砂に埋設されるので、構造物とは別にセンサを作製する必要がない。従って、構造物の支持部材を用意する過程でセンサを支持部材に支持すればよいので、センサの設置を容易に行うことができる。

【発明の効果】

【0018】

本開示によれば、設置を容易に行うことができると共に洗掘を高精度に検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態に係る洗掘検知方法及び洗掘検知装置が適用される構造物の例を示す斜視図である。

【図2】構造物及び洗掘検知装置を示す断面図である。

【図3】図２の構造物に洗掘が生じた状態を模式的に示す断面図である。

【図4】洗掘検知装置のセンサとして光ファイバケーブルを用いた場合の態様を模式的に示す図である。

【図5】実施形態に係る洗掘検知方法及び洗掘検知装置が適用される構造物の例を示す斜視図である。

【図6】構造物の一部である支持部材に対するセンサの支持構造の例を示す斜視図である。

【図7】（ａ）及び（ｂ）は、支持部材に貼り付けられた光ファイバケーブルの例を示す図である。

【図8】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、支持部材への光ファイバケーブルの取付構造の例を示す断面図である。

【図9】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、支持部材への光ファイバケーブルの取付構造の例を示す断面図である。

【図10】（ａ）及び（ｂ）は、支持部材への光ファイバケーブルの取付構造の例を示す断面図である。（ｃ）は、支持部材への光ファイバケーブルの取付構造の例を示す斜視図である。

【図11】洗掘検知方法及び洗掘検知装置が適用される構造物の例を示す断面斜視図である。

【図12】（ａ）及び（ｂ）は、洗掘検知方法及び洗掘検知装置が適用される構造物の例を示す断面斜視図である。

【図13】（ａ）及び（ｂ）は、洗掘検知方法及び洗掘検知装置が適用される構造物の例を示す断面斜視図である。

【図14】ジグザグ状の光ファイバケーブルを支持する支持部材の例を模式的に示す斜視図である。

【図15】洗掘検知方法及び洗掘検知装置が適用される構造物の例を示す断面図である。

【図16】洗掘検知方法及び洗掘検知装置が適用される構造物の例を示す断面図である。

【図17】変形例に係る洗掘検知装置及び構造物を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下では、図面を参照しながら本開示に係る洗掘検知装置及び洗掘検知方法の実施形態について説明する。図面の説明において同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、図面は、理解の容易化のため一部を簡略化又は誇張して描いている場合があり、寸法比率等は図面に記載のものに限定されない。

【0021】

図１は、本実施形態に係る洗掘検知装置１及び洗掘検知方法が適用される構造物の一例である橋梁Ｂを模式的に示す斜視図である。図２は、洗掘検知装置１及び橋梁Ｂを模式的に示す断面図である。図１及び図２に示されるように、橋梁Ｂは、例えば、海洋又は河川を横断する横断橋である。

【0022】

一例として、橋梁Ｂは、海洋又は河川の水面Ｓの上に構築された道路橋である。橋梁Ｂは、橋梁Ｂの延在方向Ｄ１に沿って並ぶ複数の橋脚Ｂ１と、複数の橋脚Ｂ１を掛け渡すと共に延在方向Ｄ１に沿って延在する主桁Ｂ２とを備える。主桁Ｂ２には、一例として道路Ｒが設けられる。しかしながら、主桁Ｂ２には鉄道のレールが設けられていてもよく、橋梁Ｂの種類は特に限定されない。

【0023】

橋脚Ｂ１の下部は水中Ｗに設けられており、橋脚Ｂ１の下端は水底Ｔの土砂Ｈに埋設されている。洗掘検知装置１は、水底Ｔの土砂Ｈに埋め込まれて構築された構造物である橋脚Ｂ１の洗掘を検知する。洗掘検知装置１は、橋脚Ｂ１の周囲における土砂Ｈの洗掘を検知する。

【0024】

例えば、洗掘検知装置１は、温度及び振動の少なくともいずれかを検出するセンサ１０を備える。一例として、センサ１０は、光ファイバケーブル１１と、光ファイバケーブル１１の一端が接続された計測器１５とを含む。計測器１５は、例えば、温度検出部１６と振動検出部１７とを備える。

【0025】

光ファイバケーブル１１は、光ファイバ心線と、光ファイバ心線を被覆する樹脂製の被覆層とによって構成されている。光ファイバケーブル１１の直径は、一例として、０．９ｍｍ程度である。例えばセンサ１０の計測器１５が温度検出部１６及び振動検出部１７を有することによって、センサ１０において温度及び振動の少なくともいずれかを検出することが可能となる。

【0026】

洗掘検知装置１は、センサ１０を支持する支持部材１２を備える。支持部材１２は、例えば、橋脚Ｂ１を構成する部材である。支持部材１２には、例えば、センサ１０の光ファイバケーブル１１が貼り付けられており、光ファイバケーブル１１が貼り付けられた支持部材１２は橋脚Ｂ１の周囲の土砂Ｈに埋設されている。計測器１５は、例えば、地上に設けられる。光ファイバケーブル１１は、例えば、分布型光ファイバセンサであり、光ファイバケーブル１１の周囲で生じた歪み、温度又は振動を検出する。支持部材１２に支持された光ファイバケーブル１１は、土砂Ｈ及び水中Ｗの歪み、温度又は振動を検出する。

【0027】

図３は、センサ１０が洗掘を検知している状態の例を模式的に示すセンサ１０及び橋脚Ｂ１の断面図である。図２及び図３に示されるように、洗掘が生じない状態では支持部材１２に支持された光ファイバケーブル１１が土砂Ｈに埋まっているので光ファイバケーブル１１は水中Ｗの歪み、温度又は振動を検出しない。このように支持部材１２に支持された光ファイバケーブル１１が水中Ｗの歪み、温度又は振動を検出しないことによって、センサ１０は橋脚Ｂ１の洗掘を検知しない。

【0028】

一方、橋脚Ｂ１に洗掘が生じると、橋脚Ｂ１の周囲の土砂Ｈがえぐれて支持部材１２の一部が水中Ｗに露出する。このとき、光ファイバケーブル１１の少なくとも一部において水中Ｗの歪み、温度又は振動が検出される。例えば、光ファイバケーブル１１は、温度又は振動の鉛直分布を計測し、水中Ｗと土砂Ｈとでの温度又は振動特性の違いから水底Ｔの位置を検出し、その位置の変化から洗掘の発生を検知する。

【0029】

図４は、センサ１０の光ファイバケーブル１１及び計測器１５を模式的に示す図である。図４に示されるように、計測器１５は、例えば、光ファイバケーブル１１にパルス光である計測光Ｋ１を一定の周期で繰り返し入力する。前述したように、一例として、光ファイバケーブル１１は分布型の光ファイバセンサである。光ファイバケーブル１１が分布型光ファイバセンサである場合、歪み、温度又は振動の詳細な分布を把握できる。従って、温度検出部１６による温度検出、及び振動検出部１７による振動検出を高精度に行うことができる。

【0030】

計測器１５（温度検出部１６及び振動検出部１７）は、例えば、光ファイバケーブル１１を用いてレイリー計測によって温度及び振動の少なくともいずれかを計測する。しかしながら、計測器１５は、光ファイバケーブル１１を用いて、ブリルアン計測によって温度及び振動の少なくともいずれかを計測してもよい。計測器１５が光ファイバケーブル１１に計測光Ｋ１を入力すると、光ファイバケーブル１１において後方散乱光Ｋ２が生じる。後方散乱光Ｋ２のスペクトル（周波数ごとの強度）は、歪み、温度又は振動によって変化する。

【0031】

後方散乱光Ｋ２の強度は計測光Ｋ１の強度よりも小さい。レイリー計測では、後方散乱光Ｋ２のスペクトルの変化を計測することによって、光ファイバケーブル１１に生じた温度及び振動を検出する。後方散乱光Ｋ２を用いたレイリー計測は、精度が高く、光のロスに強いという利点がある。

【0032】

光ファイバケーブル１１では、例えば、１μの歪み、及び０．１℃の温度といった精度で水中Ｗに露出した支持部材１２の変化の検知が可能である。水底Ｔにおいて、水中Ｗの温度は土砂Ｈの中の温度よりも高く、水中Ｗの温度と土砂Ｈの中の温度との温度差は０．５℃程度であることが知られている。従って、本実施形態に係る温度検出部１６は、光ファイバケーブル１１によって０．１℃の温度変化を検出できるので、洗掘の結果、支持部材１２が水中Ｗに露出した状態を確実に検出することが可能である。

【0033】

振動検出部１７は、一例として、分布型音響センシング（ＤＡＳ：DistributedAcoustic Sensing）によって光ファイバケーブル１１を介して振動を検出する。振動検出部１７は、洗掘の結果、水中Ｗに露出した支持部材１２への水流による振動を検出する。ＤＡＳでは、長さ５０ｋｍにわたる振動分布を０．２ｍ（２０ｃｍ）間隔で高密度に出力することが可能である。一例として、光ファイバケーブル１１は２０ｃｍごとに検出部を有し、各検出部において振動が検出された結果が振動検出部１７に入力される。

【0034】

振動検出部１７は、光ファイバケーブル１１に加わる振動に応じて変化する後方散乱光Ｋ２の位相を検出することによって当該振動を検出する。振動検出部１７は、光ファイバケーブル１１への光の伝搬距離によって異なる光の往復時間を測定して光ファイバケーブル１１の位置情報を取得してもよく、例えば、各位置の計測信号に対して数Ｈｚ～２．５ｋＨｚのレートでサンプリングを行うことで光ファイバケーブル１１に沿って振動分布が出力されてもよい。

【0035】

図５は、橋脚Ｂ１の一部を構成する支持部材１２の例を模式的に示す斜視図である。図５に示されるように、例えば、支持部材１２は鋼矢板であってもよい。一例として、支持部材１２は、仮土留めに用いたシートパイルであって基礎（橋脚Ｂ１）に接合されるシートパイル基礎工法で用いられる部材であってもよい。この場合、シートパイル基礎工法で用いられる鋼矢板を光ファイバケーブル１１の支持部材１２として有効利用することができる。なお、複数の光ファイバケーブル１１のそれぞれが複数の支持部材１２のそれぞれに支持されていてもよい。この場合、洗掘が生じた位置又は範囲をより特定しやすくすることができる。

【0036】

図６は、支持部材１２に対する光ファイバケーブル１１の支持構造の例を示す斜視図である。図６に示されるように、一例として、光ファイバケーブル１１は、２種類の光ファイバを含んでいてもよい。この例の場合、光ファイバケーブル１１は、歪み（温度又は振動）を検出する検出用光ファイバケーブル１１ｂと、温度計測専用ファイバ１１ｃとを含む。

【0037】

検出用光ファイバケーブル１１ｂは、支持部材１２を介して、前述したように温度及び振動の少なくともいずれかを検出する。温度計測専用ファイバ１１ｃは、例えば、光ファイバ心線１１ｄと、光ファイバ心線１１ｄを囲む管状部材１１ｆとを備える。管状部材１１ｆは、例えば、鋼管である。一例として、管状部材１１ｆの材料は硬質材料（例えばＳＵＳ：Steel Use Stainless）である。しかしながら、管状部材１１ｆの材料は特に限定されない。

【0038】

光ファイバケーブル１１（例えば検出用光ファイバケーブル１１ｂ及び温度計測専用ファイバ１１ｃ）は、例えば、接着剤１３によって支持部材１２に貼り付けられる。例えば、支持部材１２の長手方向Ｄ２に直交する平面で切断した支持部材１２の断面は台形状を呈する。この場合、支持部材１２は、長手方向Ｄ２に沿って延在するウェブを構成する底面１２ｂと、底面１２ｂの幅方向の両端のそれぞれから斜めに延在するフランジを構成する一対の傾斜面１２ｃと、各傾斜面１２ｃの底面１２ｂとは反対側の端部において折り曲げられた一対の折り曲げ部１２ｄとを有する。

【0039】

例えば、光ファイバケーブル１１は、支持部材１２の底面１２ｂに沿って延在するように底面１２ｂに貼り付けられる。一例として、検出用光ファイバケーブル１１ｂ及び温度計測専用ファイバ１１ｃは底面１２ｂの幅方向に沿って並ぶように配置される。このように配置された光ファイバケーブル１１に接着剤１３が塗布されることによって光ファイバケーブル１１が支持部材１２に支持される。

【0040】

図７（ａ）及び図７（ｂ）のそれぞれは、光ファイバケーブル１１及び支持部材１２の構成の変形例を示している。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるように、支持部材１２に貼り付けられた光ファイバケーブル１１は、第１方向Ａ１に延びる第１部分１１Ａと、第１部分１１Ａに連続しており第１方向Ａ１に対して交差する第２方向Ａ２に延びる第２部分１１Ｂとを含む。例えば、第１方向Ａ１は鉛直方向であり第２方向Ａ２は水平方向である。しかしながら、第１方向Ａ１は鉛直方向以外の方向であってもよいし、第２方向Ａ２は水平方向以外の方向であってもよい。

【0041】

図７（ａ）の例では、光ファイバケーブル１１は複数の第１部分１１Ａ及び複数の第２部分１１Ｂを含んでおり、支持部材１２において光ファイバケーブル１１がジグザグ状に（光ファイバケーブル１１が波形形状となるように）設置されている。図７（ｂ）の例では、管状の支持部材１２の内面に沿って光ファイバケーブル１１が螺旋状に延びるように光ファイバケーブル１１が支持部材１２に設置されている。

【0042】

以下では、支持部材１２に対する光ファイバケーブル１１の支持構造の種々の例について説明する。図８（ａ）に示されるように、支持部材１２の底面１２ｂに１本の光ファイバケーブル１１が支持されていてもよい。図８（ｂ）に示されるように、複数の光ファイバケーブル１１が支持部材１２に支持されてもよい。

【0043】

例えば、支持部材１２の底面１２ｂ及び傾斜面１２ｃのそれぞれに光ファイバケーブル１１が貼り付けられてもよい。これらの例では、Ｕ形の鋼矢板のウェブ又はフランジに光ファイバケーブル１１が設置されており、光ファイバケーブル１１が当該鋼矢板の長手方向（打ち込み方向、図８の紙面に直交する方向）に延在している。

【0044】

図８（ａ）の例では、Ｕ形の鋼矢板である支持部材１２の内面１２ｆに光ファイバケーブル１１が設置されている。しかしながら、支持部材１２の外面１２ｇに光ファイバケーブル１１が設置されていてもよい。支持部材１２の内面１２ｆ及び外面１２ｇの一方は、地盤掘削のときに露出する面（掘削面）である。この地盤掘削のときに光ファイバケーブル１１を損傷させないために、光ファイバケーブル１１は、支持部材１２の掘削面とは反対側の面に設置されることが好ましい。

【0045】

図８（ｃ）に示されるように、支持部材１２は、光ファイバケーブル１１を保持する保持部１２ｈを備えていてもよい。保持部１２ｈは、例えば、支持部材１２の傾斜面１２ｃに固定されている。保持部１２ｈは、一例として、光ファイバケーブル１１が入り込むＬ字部材１２ｊと、光ファイバケーブル１１が入り込んだＬ字部材１２ｊに充填される樹脂層１２ｋとを有する。なお、保持部１２ｈは、Ｌ字部材１２ｊに代えてＵ字部材を有していてもよい。

【0046】

図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）及び図９（ｄ）は、支持部材１２の底面１２ｂに対する光ファイバケーブル１１の支持構造の例を示す断面図である。図９（ａ）に示されるように、支持部材１２は、支持部材１２に光ファイバケーブル１１を固定する固定部１２ｐを有する。

【0047】

固定部１２ｐは、底面１２ｂにおいて光ファイバケーブル１１を覆う第１樹脂層１２ｑと、第１樹脂層１２ｑを覆うガラスクロス１２ｒと、ガラスクロス１２ｒを覆う第２樹脂層１２ｓとを有する。ガラスクロス１２ｒは、光ファイバケーブル１１を保護する保護部材として機能する。

【0048】

この固定部１２ｐによれば、第１樹脂層１２ｑ、ガラスクロス１２ｒ及び第２樹脂層１２ｓにより、外力から光ファイバケーブル１１から保護されるので、光ファイバケーブル１１の損傷の可能性が一層低減される。その結果、例えば支持部材１２が地盤に打ち込まれるときであっても、光ファイバケーブル１１を損傷しにくくすることができる。

【0049】

図９（ｂ）に示されるように、支持部材１２は、支持部材１２に光ファイバケーブル１１を固定する固定部材１２ｔを備えていてもよい。例えば、固定部材１２ｔは、光ファイバケーブル１１に塗布される接着剤１２ｖと、光ファイバケーブル１１及び接着剤１２ｖを覆う両面テープ１２ｗと、両面テープ１２ｗに載せられるケーブル保護部材１２ｘとを有する。

【0050】

接着剤１２ｖが光ファイバケーブル１１及び底面１２ｂに塗布されることによって光ファイバケーブル１１が底面１２ｂと一体化する。なお、接着剤１２ｖは省略されてもよい。両面テープ１２ｗは、底面１２ｂと一体化された光ファイバケーブル１１を覆うように光ファイバケーブル１１に貼り付けられる。

【0051】

ケーブル保護部材１２ｘは、一例として、アルミニウム製である。この場合、ケーブル保護部材１２ｘが軽量であるため、作業性を良好にできる。光ファイバケーブル１１に対向するケーブル保護部材１２ｘの対向面にはＶ溝１２ｙが形成されている。Ｖ溝１２ｙが光ファイバケーブル１１を覆うことにより、光ファイバケーブル１１及び両面テープ１２ｗの盛り上がった部位がＶ溝１２ｙに収まることとなり、収まりが良好となる。

【0052】

図９（ｃ）に示されるように、支持部材１２は、支持部材１２に光ファイバケーブル１１を設置する設置部材１２ｚを備えていてもよい。設置部材１２ｚは、光ファイバケーブル１１を内部に収容する筒状部材１２ｂ１と、光ファイバケーブル１１が収容された筒状部材１２ｂ１の内部に注入される接着剤１２ｂ２とを有する。設置部材１２ｚは、例えば、底面１２ｂに溶接によって固定されてもよいし、接着によって底面１２ｂに固定されてもよいし、両面テープ等によって底面１２ｂに貼り付けられてもよい。

【0053】

支持部材１２に光ファイバケーブル１１を支持する設置部材の構成は、上記の設置部材１２ｚに限られず適宜変更可能である。図９（ｄ）は変形例に係る設置部材１２ｂ３を示している。設置部材１２ｂ３は、底面１２ｂの幅方向に沿って並ぶ一対の溶接ビード１２ｂ４と、一対の溶接ビード１２ｂ４の間に充填される接着剤１２ｂ５とを備える。

【0054】

光ファイバケーブル１１は、一対の溶接ビード１２ｂ４の間に配置される。一対の溶接ビード１２ｂ４の間に配置された光ファイバケーブル１１に対して接着剤１２ｂ５が充填される。一対の溶接ビード１２ｂ４の間に充填されて硬化した接着剤１２ｂ５が光ファイバケーブル１１を覆うことにより、支持部材１２に光ファイバケーブル１１を強固に支持することができる。

【0055】

図１０（ａ）に示されるように、支持部材１２が光ファイバケーブル１１を収容する収容溝１２ｂ６を有していてもよい。収容溝１２ｂ６は支持部材１２の底面１２ｂにおいてＶ字状に窪んでいるＶ溝である。収容溝１２ｂ６は、底面１２ｂに切削加工されて形成されてもよいし、支持部材１２の圧延時に形成されてもよい。

【0056】

支持部材１２は、更に、収容溝１２ｂ６に収容された光ファイバケーブル１１に塗布される接着剤１２ｂ７を備える。収容溝１２ｂ６に収容された光ファイバケーブル１１に塗布された接着剤１２ｂ７が硬化することにより、支持部材１２に光ファイバケーブル１１が強固に支持される。

【0057】

図１０（ｂ）に示されるように、支持部材１２は、光ファイバケーブル１１が入り込む溝１２ｂ９を有する溝支持部材１２ｂ８を備えていてもよい。溝支持部材１２ｂ８は、例えば前述したケーブル保護部材１２ｘと同様、アルミニウム製である。溝支持部材１２ｂ８は、支持部材１２の底面１２ｂに溶接によって固定されてもよいし、接着によって底面１２ｂに固定されてもよいし、両面テープ等によって底面１２ｂに固定されてもよい。

【0058】

前述した各例と同様、溝支持部材１２ｂ８の溝１２ｂ９に光ファイバケーブル１１が収容された状態で溝１２ｂ９に接着剤１２ｂ７が塗布される。溝１２ｂ９及び光ファイバケーブル１１に充填された接着剤１２ｂ７が硬化することにより、支持部材１２に光ファイバケーブル１１が強固に保持される。

【0059】

図１０（ｃ）に示されるように、支持部材１２は、光ファイバケーブル１１を保護する保護部材１２ｃ１を備えていてもよい。保護部材１２ｃ１は、例えば、鋼製である。保護部材１２ｃ１は、支持部材１２に支持された光ファイバケーブル１１から見て支持部材１２の打ち込み方向側に配置される。すなわち、支持部材１２は、保護部材１２ｃ１が設けられる側から地盤等に打ち込まれる。

【0060】

保護部材１２ｃ１は、地盤等への支持部材１２の打ち込み時における支持部材１２への抵抗を低減する抵抗低減部材として機能する。保護部材１２ｃ１は、打ち込み方向に向かって保護部材１２ｃ１の厚みが小さくなるように傾斜するテーパ面１２ｃ２を有する。テーパ面１２ｃ２は、支持部材１２の側方から見て、打ち込み方向に向かうに従って底面１２ｂからの高さが低くなる三角形状を呈する。

【0061】

支持部材１２が以上の保護部材１２ｃ１を備えることにより、支持部材１２の地盤等への打ち込み時において、地盤等に対する光ファイバケーブル１１の干渉をより確実に低減できる。更に、保護部材１２ｃ１がテーパ面１２ｃ２を有することにより、支持部材１２の地盤等への打ち込み時における抵抗を低減させることができる。

【0062】

以上、図８～図１０を参照しながら、支持部材１２への光ファイバケーブル１１の支持構造の種々の例について説明した。このように、支持部材１２に対する光ファイバケーブル１１の支持構造としては種々の構造を採用することができる。また、図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）、図９（ｄ）、図１０（ａ）、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）の複数が組み合わされた支持構造によって光ファイバケーブル１１が支持部材１２に支持されてもよい。

【0063】

次に、本実施形態に係る洗掘検知方法の工程について説明する。本実施形態に係る洗掘検知方法は、構造物の構築後ではなく、構造物の構築と共に実行される。まず、例えば図６に示されるように、支持部材１２に光ファイバケーブル１１を貼り付ける（支持部材に光ファイバケーブルを貼り付ける工程）。

【0064】

このとき、光ファイバケーブル１１は接着剤１３によって支持部材１２に貼り付けられる。具体的には、支持部材１２の底面１２ｂに沿って延在するように光ファイバケーブル１１を底面１２ｂに貼り付ける。このように支持部材１２に光ファイバケーブル１１を支持する（支持部材に光ファイバケーブルを支持する工程）。

【0065】

しかしながら、支持部材１２に光ファイバケーブル１１を支持する方法は、上記に限られず、例えば、図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）、図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）、図９（ｄ）、図１０（ａ）、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）の少なくともいずれかの方法によって行われてもよい。また、支持部材１２への光ファイバケーブル１１の支持の方法としては、図７（ａ）又は図７（ｂ）に示されるように、第１部分１１Ａ及び第２部分１１Ｂを有するように光ファイバケーブル１１を蛇行させて（又は螺旋状にして）支持部材１２に支持してもよい。

【0066】

支持部材１２に光ファイバケーブル１１を支持した後には、図５に示されるように、構造物（例えば橋梁Ｂの橋脚Ｂ１）の周囲の土砂Ｈに支持部材１２を埋め込む（支持部材を埋め込む工程）。「構築物の周囲の土砂」とは、構築物が構築される予定の場所の周囲に位置する土砂を示しており、本実施形態では構造物が構築される部分の隣接位置の土砂Ｈに支持部材１２が埋め込まれる。例えば、光ファイバケーブル１１が貼り付けられた支持部材１２と共に、光ファイバケーブル１１が貼り付けられていない支持部材１２を順次土砂Ｈに打ち込んでいく。その後、橋脚Ｂ１の基礎を構築し（構造物の基礎を構築する工程）、橋梁Ｂを構築する。

【0067】

図２及び図３に示されるように、光ファイバケーブル１１の一端が接続された計測器１５の設置を行い、計測器１５を含むセンサ１０によって橋脚Ｂ１の周囲の温度及び振動の少なくともいずれかを検出する（温度及び振動の少なくともいずれかを検出する工程）。このとき、計測器１５は支持部材１２が水中Ｗに露出しているか否かを検出する（水中に露出しているか否かを検出する工程）。具体的には、温度検出部１６が光ファイバケーブル１１を介して支持部材１２の温度を検出し、振動検出部１７が光ファイバケーブル１１を介して支持部材１２に付与された振動の有無を検出する。

【0068】

例えば、光ファイバケーブル１１は、温度又は振動の鉛直分布を計測し、水中Ｗと土砂Ｈとでの温度又は振動特性の違いから水底Ｔの位置を検出し、その位置の変化から洗掘の発生を検知する。このとき、計測器１５は、光ファイバケーブル１１を介して温度又は振動の鉛直分布を計測し、水中Ｗと土砂Ｈとでの温度又は振動特性の違いから水底Ｔの位置を検出する。そして、計測器１５は、検出した水底Ｔの位置が変化していないと判定した場合に、洗掘が生じていないと判定する。

【0069】

一方、一例として洗掘が生じて支持部材１２の一部が水中Ｗに露出している場合には、温度検出部１６が光ファイバケーブル１１を介して支持部材１２に伝達された水の温度を検出し、振動検出部１７は水中Ｗにおける水流を振動として検出する。このとき、計測器１５は、光ファイバケーブル１１を介して温度又は振動の鉛直分布を計測し、水中Ｗと土砂Ｈとでの温度又は振動特性の違いから水底Ｔの位置を検出する。そして、計測器１５は、検出した水底Ｔの位置が変化していると判定した場合に、洗掘が生じていると判定する。以上の洗掘の発生有無の判定は、常時行ってもよいし、一定期間ごとに行ってもよい。一定期間ごとに行う場合、例えば、数ヶ月ごと（又は季節ごと）に行う。

【0070】

次に、本実施形態に係る洗掘検知方法及び洗掘検知装置１から得られる作用効果について詳細に説明する。まず、従来の洗掘検知システムでは、ドラムからのワイヤの巻き出しという機械的な動作を検知するセンサを備えるため、河川水又は海水の飛沫帯に近い環境下における長期間の使用では、ドラムが作動せずに錘が沈下しないこと、又はロータリーエンコーダの計測不良等が懸念される。これに対し、本実施形態に係る洗掘検知方法及び洗掘検知装置１は、機械的な動作部を有しないので、上記の問題を回避することができる。また、光ファイバケーブル１１の光ファイバ自体は高耐久で計測器１５は遠方に配置することが可能である。更に、水中Ｗに動作部又は電気を扱う機械を配置する必要がないので、高耐久な洗掘検知装置１とすることができる。

【0071】

また、従来の河床洗掘監視方法では、電熱線を有する特殊なセンサを構造物とは別に作製しなければならないので、センサの設置を容易に行うことができないという問題が生じうる。更に、電熱線の部分の絶縁不良による故障、又は熱を加えることによる環境への影響が懸念される。これに対し、本実施形態に係る洗掘検知方法及び洗掘検知装置１では、電熱線が不要であるため上記の問題は生じない。更に、本実施形態に係る洗掘検知方法及び洗掘検知装置１では、温度だけでなく同じセンサで振動を計測することが可能であるため、高精度な洗掘の検知が可能となる。

【0072】

また、従来の洗掘検知装置として、橋脚の振動数の変化から洗掘を検知するものが知られている。しかしながら、この洗掘検知装置の場合、橋脚の振動数が変化するほど洗掘が進行したときにしか洗掘を検知することができないことがあるので、洗掘の予兆（例えば、構造物への影響が出ていない洗掘が生じている状態）を確実に検知できないという問題がある。これに対し、本実施形態に係る洗掘検知方法及び洗掘検知装置１では、軽微な洗掘が生じた段階でも洗掘の検知が可能となるので、洗掘の予兆を検知することも可能である。

【0073】

本実施形態に係る洗掘検知方法及び洗掘検知装置１では、センサ１０が支持された支持部材１２は橋脚Ｂ１の周囲の土砂Ｈに埋め込まれる。橋脚Ｂ１の周囲の土砂Ｈがえぐられて洗掘が生じたときに、支持部材１２の水中Ｗに露出する範囲が変化する。計測器１５が支持部材１２に支持された光ファイバケーブル１１を介して温度又は振動の鉛直分布を計測し、水中Ｗと土砂Ｈとでの温度又は振動特性の違いから水底Ｔの位置を検出し、その位置の変化から洗掘の発生を検知する。

【0074】

従って、土砂Ｈに埋設された支持部材１２に支持されたセンサ１０が支持部材１２の水中Ｗへの露出を検知することにより、橋脚Ｂ１の周囲の洗掘を高精度に検知することができる。温度及び振動の少なくともいずれかを検出するセンサ１０は、橋脚Ｂ１の一部を構成する支持部材１２に支持される。従って、橋脚Ｂ１の一部を構成する支持部材１２に支持されたセンサ１０が土砂Ｈに埋設されるので、橋脚Ｂ１とは別にセンサを作製する必要がない。すなわち、橋脚Ｂ１の支持部材１２を用意する過程でセンサ１０を支持部材１２に支持すればよい。従って、センサ１０の設置を橋脚Ｂ１の構築と共に容易に行うことができる。

【0075】

センサ１０は、支持部材１２に貼り付けられる光ファイバケーブル１１を含んでもよい。この場合、支持部材１２に光ファイバケーブル１１を貼り付けて光ファイバケーブル１１が歪み、温度及び振動の少なくともいずれかを検出する。具体的には、計測器１５が光ファイバケーブル１１によって歪み又は温度を計測する場合、光ファイバケーブル１１に光を入射して散乱光が戻ってくるまでの経過時間を測定し、散乱光の周波数シフトを歪み又は温度データに変換する。計測器１５が光ファイバケーブル１１によって振動を検出する場合、一定の周期で繰り返し入力したパルス光に対し、後方散乱光の位相変化を振動データに変換する。以上のように、計測器１５は、光ファイバケーブル１１によって歪み、温度又は振動を計測することができる。線状の光ファイバケーブル１１を支持部材１２に貼り付けて光ファイバケーブル１１をはりめぐらせることにより、１本の光ファイバケーブル１１で広範囲の箇所の後方散乱光の変化を計測できるので、広範囲にわたって歪み、温度又は振動の検出を行うことができる。従って、光ファイバケーブル１１の設置を容易に行うことができると共に、広範囲にわたって洗掘の検知を高精度に行うことができる。

【0076】

支持部材１２を埋め込む工程では、光ファイバケーブル１１が貼り付けられた支持部材１２を橋脚Ｂ１の基礎を構築する前に土砂Ｈに埋め込んでもよい。この場合、橋脚Ｂ１の基礎を構築する前に、光ファイバケーブル１１が貼り付けられた支持部材１２を土砂Ｈに埋め込む。従って、基礎の構築の前からセンサ１０付きの支持部材１２が土砂Ｈに埋め込まれるので、基礎の構築のときから洗掘の検知を始めることができる。

【0077】

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示されるように、支持部材１２に貼り付けられた光ファイバケーブル１１は、第１方向Ａ１に延びる第１部分１１Ａと、第１部分１１Ａに連続しており第１方向Ａ１に対して交差する第２方向Ａ２に延びる第２部分１１Ｂと、を含んでもよい。この場合、光ファイバケーブル１１は、第１方向Ａ１に延びる第１部分１１Ａと、第１方向Ａ１とは異なる第２方向Ａ２に延びる第２部分１１Ｂとを有することにより、ジグザグ状又は螺旋状に光ファイバケーブル１１を配置することが可能となる。従って、直線状に光ファイバケーブル１１を配置する場合と比較して、より広い箇所に光ファイバケーブル１１を配置できるので、より広い箇所に配置された光ファイバケーブル１１からより高精度に歪み、温度又は振動を検出することができる。より具体的には、ジグザグ状又は螺旋状に光ファイバケーブル１１が配置されることによって、より広範囲に光ファイバケーブル１１をはりめぐらせることができるので、広範囲を計測できると共に洗掘計測の位置分解能を高めることができる。

【0078】

以上、本開示に係る洗掘検知方法及び洗掘検知装置の実施形態について説明した。しかしながら、本開示に係る洗掘検知方法及び洗掘検知装置は、前述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した要旨の範囲内において適宜変形することが可能である。すなわち、洗掘検知方法の工程の内容及び順序、並びに、洗掘検知装置の各部の構成、形状、大きさ、数、材料及び配置態様は、前述した実施形態に限られず上記の要旨の範囲内において適宜変更可能である。

【0079】

例えば、前述の実施形態では、センサ１０が設置される構造物が橋梁Ｂの橋脚Ｂ１である例について説明した。しかしながら、構造物は、橋梁以外のものであってもよく、本発明に係る洗掘検知方法及び洗掘検知装置は、種々の構造物に適用可能である。以下では、種々の構造物の変形例について説明する。

【0080】

図１１に示されるように、変形例に係る洗掘検知方法及び洗掘検知装置１は鋼管矢板基礎２１に適用されてもよい。鋼管矢板基礎２１は、例えば、複数の鋼管矢板２２ｂが平面視において環状に配置されて構成される矢板井筒２２（鋼管井筒、仕切り）と、矢板井筒２２の内部空間に打設される鉄筋コンクリート基礎版２３とを備える。

【0081】

鋼管矢板基礎２１は、例えば、鉄筋コンクリート基礎版２３の上に橋脚２４が構築される橋梁基礎である。この鋼管矢板基礎２１において、例えば、複数の鋼管矢板２２ｂの少なくともいずれかに光ファイバケーブル１１が配置されることによって鋼管矢板基礎２１にセンサ１０が設置される。この場合、前述と同様、土砂Ｈがえぐれたときに矢板井筒２２の光ファイバケーブル１１が貼り付けられた部分が水中Ｗへの鋼管矢板２２ｂの露出を検知することにより、洗掘を検知することができる。

【0082】

図１２（ａ）は、変形例に係る構造物３１の基礎３２及びセンサ１０を示している。基礎３２は、直接基礎である。基礎３２は、土砂Ｈに埋設されるフーチング３３と、フーチング３３から上方に延在する橋脚３４とを備える。例えば、フーチング３３に沿って鉛直方向に延びるように光ファイバケーブル１１が支持された支持部材１２が埋設されている。光ファイバケーブル１１が橋脚３４の隣接位置における水中Ｗへの支持部材１２の露出を検出することにより、センサ１０によって構造物３１の洗掘が検知される。

【0083】

図１２（ｂ）は、変形例に係る構造物であるケーソン基礎４１及びセンサ１０を示している。ケーソン基礎４１は、底版コンクリート４２と、底版コンクリート４２から鉛直上方に延在する筒状の側壁４３と、側壁４３の上端に位置する頂版４４と、頂版４４から鉛直上方に突出するピアー４５とを備える。例えば、側壁４３に沿って鉛直方向に延びるように光ファイバケーブル１１が支持された支持部材１２が土砂Ｈに埋設されている。光ファイバケーブル１１が側壁４３の隣接位置における水中Ｗへの支持部材１２の露出を検出することにより、センサ１０によってケーソン基礎４１の洗掘が検知される。

【0084】

図１３（ａ）は、変形例に係る構造物である杭基礎５１及びセンサ１０を示している。杭基礎５１は、複数の基礎杭５２と、複数の基礎杭５２の上端に位置するフーチング５３と、フーチング５３から鉛直上方に延在する橋脚５４とを備える。図１３（ｂ）は、変形例に係る構造物である地中連続壁基礎６１及びセンサ１０を示している。地中連続壁基礎６１は、連続地中壁６２と、連続地中壁６２の上端に位置するフーチング６３と、フーチング６３から鉛直上方に延在する橋脚６４とを備える。杭基礎５１及び地中連続壁基礎６１において、光ファイバケーブル１１がフーチング５３，６３の隣接位置における水中Ｗへの支持部材１２の露出を検出することにより、センサ１０によって杭基礎５１又は地中連続壁基礎６１の洗掘が検知される。

【0085】

図１４は、例えば図１３（ｂ）の地中連続壁基礎６１に設置可能な変形例の支持部材６５を示している。図１３（ｂ）及び図１４に示されるように、光ファイバケーブル１１がジグザグ状に配置された支持部材６５が連続地中壁６２の側面に設けられてもよい。例えば、鉛直方向１ｍあたりの範囲に数ｍの光ファイバケーブル１１が位置することにより、洗掘計測の位置分解能を高めることができる。

【0086】

図１５は、変形例に係る構造物である橋台基礎７１及びセンサ１０を示している。橋台基礎７１は、複数の杭基礎７２と、杭基礎７２から上方に延在する躯体７３と、躯体７３の上端に位置するパラペット７４とを備える。パラペット７４には、例えば、支承を介して主桁７５が構築される。橋台基礎７１において、光ファイバケーブル１１が杭基礎７２の隣接位置における水中Ｗへの支持部材１２の露出を検出することにより、センサ１０によって橋台基礎７１の洗掘が検知される。

【0087】

図１６は、変形例に係る構造物である洋上風力基礎８１及びセンサ１０を示している。洋上風力基礎８１は、海洋に設けられる風力発電機８０を構成している。しかしながら、風力発電機８０は、例えば、湖、河川、沿岸又は港湾等、海洋とは異なる水中Ｗに設けられてもよい。

【0088】

風力発電機８０は、洋上風力基礎８１に固定されたタワー８２と、タワー８２の上部に設置されたナセル８３と、ナセル８３に取り付けられたブレード８４とを備える。洋上風力基礎８１は、水中Ｗに打設されたモノパイルである支持杭８１ｂと、支持杭８１ｂから上方に延びると共にタワー８２の下端に接続されたトランジションピース８１ｃとを備える。なお、洋上風力基礎８１は、モノパイルの基礎形式に代えて、重力式又はジャケット式の基礎形式を備えていてもよい。

【0089】

水底Ｔにおける支持杭８１ｂの周辺には洗掘防止工８５が設けられており、洗掘防止工８５により、水底Ｔの支持杭８１ｂの周辺における土砂Ｈの洗掘が防止されている。更に、洋上風力基礎８１において、光ファイバケーブル１１が支持杭８１ｂの隣接位置における水中Ｗへの支持部材１２の露出を検出することにより、センサ１０によって洋上風力基礎８１の洗掘が検知される。このように、既存の洗掘防止工８５とセンサ１０とを併用することも可能である。

【0090】

図１７は、更なる変形例に係る洗掘検知装置１を示す断面図である。図１７に示されるように、支持部材１２の上端の高さは水底Ｔの高さより高くてもよい。例えば、図１７に示される洗掘検知装置１では、計測器１５が支持部材１２の全長にわたって土中の挙動と水中の挙動を計測する。そして、計測器１５は、土中の挙動と水中の挙動との境界が洗掘によって移動・推移していくことを計測する。従って、変形例に係る洗掘検知装置１の場合であっても前述した各例と同様、高精度に洗掘を検知できると共に洗掘の予兆を検知することができる。

【0091】

以上、センサ１０が適用可能な種々の構造物について例示した。しかしながら、センサ１０は更に別の構造物に適用させることも可能である。例えば、港湾施設、海洋施設又は河川施設の隣接位置における水中Ｗへの支持部材１２の露出を光ファイバケーブル１１が検出することにより、センサ１０によって港湾施設、海洋施設又は河川施設の洗掘が検知可能である。

【0092】

前述した実施形態では、鋼矢板である支持部材１２に光ファイバケーブル１１が支持されて支持部材１２が構造物の隣接位置に埋め込まれる例について説明した。しかしながら、光ファイバケーブル１１は鋼管に支持されていてもよく、光ファイバケーブル１１が支持された鋼管が基礎の近傍に圧入されてもよい。

【0093】

また、基礎（フーチング）に光ファイバケーブル１１が直接設置されてもよい。更に、ケーソンのように、複数のブロックが段階的に構築される場合には、構築されたブロックに余長を残しつつ光ファイバケーブル１１が設置され、ブロックの構築、及び余長を残しながらの光ファイバケーブル１１の設置が繰り返されてもよい。このように、光ファイバケーブル１１の設置方法及び設置構造は適宜変更可能である。

【0094】

前述した実施形態では、センサ１０が支持部材１２に貼り付けられる光ファイバケーブル１１を含む例について説明した。しかしながら、センサ１０は、光ファイバケーブル１１を含まなくてもよい。例えば、センサは、光ファイバケーブル１１に代えて、温度差を測定する熱電対等の温度センサ又は振動センサを備えていてもよい。

【符号の説明】

【0095】

１…洗掘検知装置、１０…センサ、１１…光ファイバケーブル、１１Ａ…第１部分、１１ｂ…検出用光ファイバケーブル、１１Ｂ…第２部分、１１ｃ…温度計測専用ファイバ、１１ｄ…光ファイバ心線、１１ｆ…管状部材、１２…支持部材、１２ｂ…底面、１２ｂ１…筒状部材、１２ｂ２…接着剤、１２ｂ３…設置部材、１２ｂ４…溶接ビード、１２ｂ５…接着剤、１２ｂ６…収容溝、１２ｂ７…接着剤、１２ｂ８…溝支持部材、１２ｂ９…溝、１２ｃ…傾斜面、１２ｃ１…保護部材、１２ｃ２…テーパ面、１２ｄ…折り曲げ部、１２ｆ…内面、１２ｇ…外面、１２ｈ…保持部、１２ｊ…Ｌ字部材、１２ｋ…樹脂層、１２ｐ…固定部、１２ｑ…第１樹脂層、１２ｒ…ガラスクロス、１２ｓ…第２樹脂層、１２ｔ…固定部材、１２ｖ…接着剤、１２ｗ…両面テープ、１２ｘ…ケーブル保護部材、１２ｙ…Ｖ溝、１２ｚ…設置部材、１３…接着剤、１５…計測器、１６…温度検出部、１７…振動検出部、２１…鋼管矢板基礎、２２…矢板井筒、２２ｂ…鋼管矢板、２３…鉄筋コンクリート基礎版、２４…橋脚、３１…構造物、３２…基礎、３３…フーチング、３４…橋脚、４１…ケーソン基礎、４２…底版コンクリート、４３…側壁、４４…頂版、５１…杭基礎、５２…基礎杭、５３…フーチング、５４…橋脚、６１…地中連続壁基礎、６２…連続地中壁、６３…フーチング、６４…橋脚、７１…橋台基礎、７２…杭基礎、７３…躯体、７４…パラペット、７５…主桁、８０…風力発電機、８１…洋上風力基礎、８１ｂ…支持杭、８１ｃ…トランジションピース、８２…タワー、８３…ナセル、８４…ブレード、８５…洗掘防止工、Ａ１…第１方向、Ａ２…第２方向、Ｂ…橋梁、Ｂ１…橋脚、Ｂ２…主桁、Ｄ１…延在方向、Ｄ２…長手方向、Ｈ…土砂、Ｋ１…計測光、Ｋ２…後方散乱光、Ｒ…道路、Ｓ…水面、Ｔ…水底、Ｗ…水中。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】