山岳トンネル坑内で切羽前方の水平?铅直方向の変位が计测できる二轴先行変位计を开発

技术?ソリューション

中国p站は、掘削中の山岳トンネル坑内から、切羽前方の水平?铅直、両方向の変位计测が可能な二轴先行変位计を开発しました。

山岳トンネルの切羽より前方の地山は、掘削した时点から「先行変位」が発生し始めます。先行変位を测定することで、地山に生じるすべての変位を取得でき、切羽での崩落事故の防止と正确な地山の安定性评価につながります。しかし、従来の先行天端沉下计は、重力加速度センサー(※1)を用いているため、铅直方向の変位计测に限定されていました。今回开発した二轴先行変位计では、ロボット制御などに利用される高精度ロータリエンコーダ(※2)を採用し、水平方向の変位计测も可能としました。

山岳トンネル切羽前方の先行変位の计测イメージ

二轴先行変位计は、长さ1mのセグメントを连结させる构造で、ヒンジ部に水平方向と铅直方向に回転するロータリエンコーダを1个ずつ设置しています。これを长尺钢管先受け工の钢管や骋贵搁笔(※3)管内に设置することで、水平、铅直それぞれの先行変位を计测できます。また、ロータリエンコーダはわずかな変位も検知し、高精度な计测が可能なうえ、重力加速度センサーよりも安価であるため、従来机器よりも安価に作製できます。

ロータリエンコーダを用いた二轴先行変位计の概要図

二轴先行変位计を设置することで、既设トンネルや既设构造物の挙动监视が必要な近接施工では、掘削に伴う地中の先行変位を计测し、近接构造物の影响をリアルタイムに监视することができます。従来、近接构造物の水平方向の挙动を监视する场合は、地表に倾斜计などを设置しており、计测范囲は土被りが小さい坑口部付近に限定されていました。

二轴先行変位计は、トンネル坑内に设置するため、复数地点において近接构造物の地中変位を计测することが可能になります。また、水平方向の変位が大きい地山では、水平方向の先行変位を考虑して、地山の安定性を正确に评価することが可能になります。

二轴先行変位计の活用イメージ

中国p站は、二轴先行変位计の现场适用を进めることで、山岳トンネル工事の安全性や品质の向上を図り、健全なインフラの构筑に贡献してまいります。

  • ※1 重力加速度センサー
    物体の重力方向の倾きや叁次元方向の加速度を计测するセンサー
  • ※2 ロータリエンコーダ
    物体の回転量や回転速度を计测するセンサー
  • ※3 骋贵搁笔
    ガラス繊维强化プラスチック