[2020/12/10]
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躯体のわずかなひずみも见逃さない
光ファイバによる高精度なリアルタイム管理システムを开発
沈設中のケーソンの挙動を見える化し、高品質で周辺环境に優しい施工を実現
小欧视频（社長：押味至一）は、ニューブレクス株式会社（本社：神戸市中央区、社長：岸田欣増）と共同で、
ケーソン構築工事において沈設時に起きるケーソンのひずみを、光ファイバで高精度かつリアルタイムにモニタリングする管理システムを開発しました。本システムの適用により、沈設中に生じるケーソン全体の微小なひずみ分布をリアルタイムでモニタリングできるため、地盤との摩擦などで生じるわずかなひずみもピンポイントかつ瞬時に捉えられるようになります。これによって沈設時のトラブルの予兆を事前に検知できるようになり、ケーソンの沈設施工において、高品質で周辺环境に優しい施工を実現します。
今般、本システムを施工中の立坑工事に适用し、その有効性を确认しました。
光ファイバセンサによるケーソンの沉设施工管理システム
开発の背景
ケーソン工法は、躯体底盤の下部を掘削することで、自重や圧入力によりケーソンを沈設させて地中構造物を構築する工法です。沈設の際、周辺地盤からの圧力による締付けや、偏心による過大な摩擦が生じると、沈設できず宙吊り状態になり、ケーソンにひび割れができてしまうおそれがあります。このような場合、ケーソンの沈設を促進するため滑剤を注入しますが、注入する位置やタイミングは、熟練作業員の経験に頼らざるを得ないのが現状です。また、注入時にケーソンが急激に沈下し、ケーソン自体が破損したり、振動によって周辺环境への悪影響が発生するリスクもあります。
本システムの概要と特长
本システムは、ケーソンの側壁に、通信等で用いられている汎用性の高い、廉価な光ファイバケーブルをケーソン全体に張り巡らすように敷設し、これを新たに開発した最新式のレイリー計測式光アナライザ（測定器）で計測することにより、ケーソンの挙動をモニタリングします。このアナライザを用いることで、光ファイバケーブル全長に生じるわずかなひずみを、数cm ピッチで高精度かつリアルタイムに検知できるため、ケーソン全体のひずみの分布状況を常に見える化することができます。
本システムの特长は以下のとおりです。
- 従来は5分以上かかっていた光ファイバ1本あたりの计测时间が、约5秒へ大幅に短缩できるため、リアルタイムなモニタリングが可能です。
- ブリルアン散乱を計測する従来の光ファイバ計測では、ひずみの計測精度は100μ（マイクロ） 程度でしたが、今回、レイリー散乱を計測することで、１μ以下の微小なひずみも検知できるようになり、コンクリート構造物から岩盤?地盤まで適用先が圧倒的に拡がります。
- 数肠尘ピッチでひずみを计测できるため、异常なひずみが生じている箇所をピンポイントに特定できます。
- アナライザ1台で复数の光ファイバケーブルの计测が可能です。
- 设定した閾値を超えるひずみを検出した际は警报を表示します。
- 计测结果は即时にグラフ化されクラウド上に送られることで、ケーソン操作室、远隔地にある本支店の管理部门からも常に最新のデータを共有?确认できます。
新しい光ファイバセンサで用いる散乱光
适用事例および効果
本システムを适用した工事では、ケーソン（内径约17.8尘）内侧の铅直方向に光ファイバを8测线敷设し、2020年2～5月の约4ヵ月间、ケーソンの挙动を常时计测しました。その结果、躯体构筑に伴うケーソンの自重増加による圧缩ひずみをとらえるなど、表面のひずみの様子を高精度かつリアルタイムにモニタリングできることが确认できました。また、摩擦の発生を示唆するような引张倾向のひずみを検出した际には、滑剤を注入することで、引张ひずみの急速な低减が认められるなど、トラブルの予兆を事前に検知する本システムの有効性が确认できました。
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光ファイバセンサの敷设构成の例 |
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敷设状况と计测结果の一例 |
今后の展开
既開発の「硬質地盤の沈下掘削を可能とする水中掘削機」や「掘残し幅計測システム」との組合せにより、オープンケーソン工法およびニューマチックケーソン工法における安定したケーソン沈設の実現ならびに周辺环境に対する影響の抑制効果が期待されることから、今後、本システムの積極的な活用を図っていきます。
また、光ファイバ计测を活用した本システムは、従来方法に比べて格段に计测速度、精度が优れていることから、汎用性が极めて高く、様々な工种への展开が可能です。さらに、光ファイバは施工管理への利用だけでなく、构造物内にそのまま残置すれば维持管理のモニタリングにも利用できます。引き続き、インフラ管理の多様なフェーズでの光ファイバセンシングの活用を目指します。
小欧视频は今后も、安全?安心なインフラの実现に向け、技术开発を进めていきます。
（参考）
础滨技术を活用したニューマチックケーソン工法における掘残し幅计测システムを开発
（2019年7月18日プレスリリース）
硬质地盘の沉下掘削を可能とする水中掘削机を开発
（2020年6月24日プレスリリース）
プレスリリースに记载された内容（価格、仕様、サービス内容等）は、発表日现在のものです。
その后予告なしに変更されることがありますので、あらかじめご了承ください。
