JP2020519798A - トンネル用プレキャストセグメントならびにそのようなプレキャストセグメントを作製および監視する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、補強材およびセメント凝集体を含む円弧状構造を備えた補強コンクリートトンネル用プレキャストセグメントに関する。該プレキャストセグメントは、その断面の一部に対応するモジュール用の構造的に繰り返される環状トンネルセグメントを覆うように設計される。円弧状構造は、互いに角度を付けて離間し且つトンネルの長手方向軸を通過する平面上にある互いに反対側の半径方向面と、長手方向軸に垂直な表面上にあり且つ長手方向軸に沿って離間する互いに反対側の周方向面と、長手方向軸に平行な表面上にある互いに反対側の長手方向面と、を備える。半径方向面は、環状トンネル部を形成するために、隣接するセグメントの対応する半径方向面に向けて移動するよう構成される。周方向面は、長手方向軸に沿ってトンネルの直線延長部を形成するために、隣接するセグメントの対応する周方向面に向けて移動するよう構成される。長手方向軸からの距離が内側の長手方向面よりも長い外側の長手方向面は、トンネルの地面と接触するように配置される。少なくとも１つの調査装置が、所定の構造的パラメータを検出するように、半径方向面、周方向面および長手方向面のうちの少なくとも１つから所定の距離だけ離間してプレキャストセグメントの円弧状構造に埋め込まれる。【選択図】図２

Description

本発明は、トンネル用プレキャストセグメント、ならびに対応する独立項の前文に記載された特徴を有する、該プレキャストセグメントに関連する作製および監視方法に関する。

現在、トンネルは、ＴＢＭまたはトンネルボーリングマシンとして知られている大型で高価な掘削機を使用して一般に円形断面を有するトンネル道を掘削し、作業が進むにつれて、このようにして掘削されたトンネル道の壁を補強コンクリート製のプレキャストセグメントで漸進的に覆うことで、形成される。完全なリングを形成するように互いに向けて移動され且つトンネル全体を覆うように連続して配置される円筒形リングのセクターを実際に形成するセグメントは、所定の位置に配置されると、損傷が生じた際に交換することができない。そのため、建設の初期段階およびその後の設置プロセスの段階において、これらの一体性（ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）を確認することが特に重要である。一体性が損なわれると、トンネル全体に重大な構造的な損傷をもたらす可能性がある。

この確認には、構造内に存在する張力、応力および変形を監視する必要がある。

知られているように、セグメントとは、トンネルの基本的なセメント構造と、そのトンネルの最も重要な構造的部分とを表す。

様々な要因によって、プレキャストセグメントは構造的に損なわれる。そのいくつかを以下に簡単に例示する。
・ セグメントの奥の層に位置する場合があるため、目視検査で検出することができない構造的な欠陥をもたらす、作製プロセス（コンクリート打設のステップまたは硬化のステップ）中に生じる問題。
・ 製造現場から設置現場への輸送のステップ中に加わる予期しない衝撃または応力。
・ トンネル内へのセグメントの設置中に加わる衝撃または応力。
・ セグメントの設置に続くプロセス中に加わる衝撃または応力。
・ 自然の外的要因（土砂災害、地震等）または人工的な外的要因（近隣における他のトンネルのためのボアホールの形成、トンネルの近傍における建物構造の基礎の構築等）によってセグメントが受ける衝撃または応力。

これに関連して、構造的な欠陥という用語は、構造内で生じ得るすべてのタイプの欠陥（例えば断続的な点における欠陥、線形欠陥、平面欠陥、組成関連欠陥等）を意味することに留意されたい。

上述した要因が１つまたは複数存在する場合、セメント構造内にひび割れや亀裂が発生する可能性があり、これは、構造的な観点から重大な結果に繋がるため、トンネル自体を利用できる時間やその安全性が著しく損なわれる可能性があることは明らかである。

現在、そのようなトンネルのセグメントの起こり得る構造的なひび割れや亀裂の検出は、困難である。これは、セグメントのサンプルは、主に特殊な実験室で機械的力（負荷試験等）および高温（耐火性試験等）に対する耐性に関して研究および試験が実施されるが、トンネルの実際の使用中のセグメントの挙動に限定して、作製段階から廃棄段階までのセグメントの挙動を継続的に監視するための試験がほとんど開発されていないためである。

実際、確認は、通常、予定された計画に従って（すなわちトンネル内での潜在的な危険状況とは無関係に）トンネル内で、または検出可能な表面損傷が示された後（すなわち損傷が本質的に遅れて現れる）に、実施される。

したがって、重度且つ有害な亀裂が生じた疑いのあるトンネルの大きなセクションにおける大きな動きを本質的且つ限定的に評価するために、確認の必要性が確立された後に実施される確認は、光学的および／または音響的な相互作用（例えば光ファイバまたは超音波センサを使用した確認）に基づいていることが多い。

このような調査フェーズでは、構造の一体性を検証するために使用される機器が存在するため、走行中の車両に対するトンネルの使いやすさを完全に欠落させるまたはトンネルが利用できる時間を低下させる場合があることに留意されたい。

このような分析には、以下で詳述する様々な欠点があることは明らかである。

まず、潜在的な構造的なハザードまたはリスクのある状況においてセグメントの分析を進める場合、構造の一体性の分析を開始すべきリスクレベルを定義する必要があるという固有の問題がある。これは、セグメントは、構造の沈下の可能性を評価する担当者に注意を喚起する必要があるほどの強度の自然現象または人工的な現象がなくても、構造的に損なわれる可能性があり、その結果、いくつかの現象が（トンネルの内側から簡単に分析できない部分において）ひび割れ、変形および亀裂を引き起こす可能性があることを意味する。この場合、結果として生じた損傷を修復するための介入が非常に遅くなる。

本技術分野で一般的に使用される技術に関連する別の欠点は、潜在的な沈下が示された後または以前に予定されたトンネルの構造の分析の後に、作業者が構造の分析を物理的に実施する必要があることである。これは、示された箇所に到達するためおよび実際に分析を実施するための膨大な時間の消費をもたらす。

このような分析方法では、構造的な沈下の疑いがある場合または構造的な沈下を示す情報がある場合、適切な時間で対応することができず、また、トンネルの安定性に関して危険な状況に発展する可能性がある構造的な状況を判別することもできないことは明らかである。

また、固体内の張力の測定には大きな困難が伴い、通常、構造を構成する要素の外面上の変形を測定して間接的にまたはその内部で直接的に得られることに留意されたい。変形の測定から張力の測定へ移行することは、測定対象の材料の基本的な法則に関する従来知識に基づいて行うことができる。時間に対して一定であり、構造自体の空間内で均一であり、正確に知られており、統計的散乱が低いという機械的特性を有する線形弾性材料では、この移行は、単純且つ信頼性が高い。このカテゴリの材料には、例えば、鋼やアルミニウム合金のような金属が含まれる。

例えばすべてのセメント凝集体の場合のように、空間的に均一でも時間に対して一定でもなく、一般に事前に正確に知られていない材料特性を有する構造内の張力を測定しようとすると、より大きな困難が伴う。セメント材料の粘弾性（一般に凝集体と相関することがある特性）に基づいておよび継続的に加えられる負荷に基づいて、さらなる困難が伴う。これは、短期間および長期間の変形および非一定の張力の状態の形態で現れる場合がある。したがって、トンネルの大きな部分のうちの１つまたは複数箇所の表面でのみ実施される分析は、セグメント内に実際に存在する変形と正確に相関することができない、およびセグメントが損なわれた実際の状態を表すものではない、および適切な時間でまたは有効性をもって行動／対応することができないという特定のリスクをもたらすことは明らかである。

本発明の目的は、従来技術が示す欠点を克服するトンネル用プレキャストセグメントおよびそれに関連する作製および製造方法を提供することである。

この目的の範囲において、本発明の目的は、その作製時からその完全活用時まで、トンネルのプレキャストセグメントの構造的な一体性を判定および継続的に且つ効率的に監視することができる製品および方法を提供することである。

本発明に従って作製された発明品は、補強材およびセメント凝集体を含む円弧状構造を備えた補強コンクリートトンネル用プレキャストセグメントである。該プレキャストセグメントは、その断面の一部に対応するモジュール用の構造的に繰り返される環状トンネルセグメントを覆うように設計される。

好ましくは、セグメントの円弧状構造は、互いに角度を付けて離間し且つトンネルの長手方向軸を通過する平面上にある互いに反対側の半径方向面と、長手方向軸に垂直な表面上にあり且つ長手方向軸に沿って離間する互いに反対側の周方向面と、長手方向軸に平行な表面上にあり且つ長手方向軸に関して半径方向に互いに離間する互いに反対側の長手方向面と、を備える。半径方向面は、環状トンネル部を形成するために、隣接するセグメントの対応する半径方向面に向けて移動するよう構成される。周方向面は、長手方向軸に沿ってトンネルの直線延長部を形成するために、隣接するセグメントの対応する周方向面に向けて移動するよう構成される。長手方向軸からの距離が内側の長手方向面よりも長い外側の長手方向面は、トンネルの地面と接触するように配置される。少なくとも１つの調査装置が、所定の構造的パラメータを検出するように、半径方向面、周方向面および長手方向面のうちの少なくとも１つから所定の距離だけ離間してプレキャストセグメントの円弧状構造に埋め込まれる。

これに関連して、凝集体という用語は、結合剤（例えばセメント、アスファルト、石灰、ポリマー樹脂等）と、結合材料（例えば砂、砂利、粘土、ケイ質粉末、ガラス繊維、スチール繊維、炭素繊維、アラミド繊維等）と、を含む材料を意味することに留意されたい。

本発明の特徴によって、所望の特性をリアルタイムで確認および監視して、上述したセグメントの一体性の状態を継続的に判定および監視することができることに留意されたい。

有利には、調査装置は、加速度計、伸び計、傾斜計、容量センサ、熱センサ、光学センサ、音響センサ、または当該技術分野で知られている別のタイプのセンサであり得る。したがって、所定の構造的パラメータは、例えば、特定の点で検出された張力、特定の点で検出された変形、配向、温度、機械的構造特性の変化である。

一実施形態によれば、調査装置は、少なくとも１つの変形計が配置された変形可能本体を備える。少なくとも１つの変形計は、互いに対して配向された少なくとも３つの変形測定値を検出するよう構成され、これにより、調査装置内の張力は、３つの変形測定値の組み合わせに比例する。

好ましくは、変形可能本体は、少なくともセメント凝集体の構造において許容される応力に関して、粘性または粘弾特性を欠く、純粋に弾性的な挙動を有する。このようにして、装置の外側（セグメント）ではなく、装置の内側（すなわちセグメント内）で生じる変形に関連する張力を検出することができる。変形可能本体が調査装置内の乱れのない領域に配置され、変形計が弾性的な固体である装置の変形を検出し、弾性挙動を有する上記変形可能本体が省略された場合に生じるような粘性現象の影響を受けない且つ加えられた外部作用にのみ相関する測定値を提供するため、上記のような特性は、大きな技術的利点を提供する。

これに関連して、組み合わせという用語は、上述した値の数学的な組み合わせを意味する。具体的には、その値が線形ベクトル空間に関連する場合、上述した組み合わせは、線形ベクトル空間に関連する３つの変形測定値の線形組み合わせによって表すことができる。

また、これに関連して、作用（ａｃｔｉｏｎ）は、構造内の応力および／または変形の状態を引き起こすことができる要因または要因のセットとして定義される。作用は、実施される方法に従って、以下のように分類することができる。
・ 集中した力、または固定または可動分散負荷によって引き起こされる直接的な作用。
・ 押された動き、温度および湿度の変化、収縮、事前圧縮、沈下の拘束、および粘性の影響によって引き起こされる間接的な作用。外部作用とは、明示的な作用（または直接的な作用）および暗黙的な作用（または間接的な作用）を意味する。

好ましい一実施形態において、セメント凝集体と変形可能本体との間の接触の不規則性を減少させて均一化できるように、変形可能本体は、変形可能本体が埋め込まれるセメント凝集体から作製された円弧状構造の弾性係数と等しいまたはそれよりも厳密に大きい弾性係数を有する材料を使用して作製される。

有利には、変形可能本体は、経時的に安定であり且つ経時的に劣化または変化することなく凝集体内で維持されるような化学的および機械的特性を有する材料から形成される。使用することができる材料の例として、金属タイプ（ステンレス鋼等）またはセラミック材料（アルミナ等）が挙げられる。

この技術的解決策によって、正確に知られており且つ経時的に予見可能な化学的、物理的および機械的特性を有する材料を用いて、より正確且つ信頼性を有する張力の読み取りを実行することができるというさらなる技術的利点を得ることができる。当該技術分野における従来技術では、実際、特性が完全に知られているか完全に知られていないか、または経時的且つ潜在的に一時的である材料に応じて、予測できる正確さのレベルを得ることができない。

任意選択で、変形可能本体は、その内部に、負荷を受けるときは粘性挙動を示しながら、変形可能本体全体の実質的な弾性挙動に関してごくわずかな粘性を与えるように寸法決めされた要素を備えることができる。

好ましくは、このような粘性要素は、例えばスペーサ（カプトン）または接着剤（ポリマー樹脂）として使用されるポリマー材料の層を含むポリマー材料を使用して形成され得る。

好ましくは、調査装置は、補強材に拘束される。

このようにして、コンクリート打設のステップ中およびその硬化期間中に、調査装置が最初に配置された初期位置から移動することを防止することができる。これにより、（加えられた作用に対する耐性の観点から）調査装置が読み取った信号と、プレキャストセグメントが示す表面または挙動の兆候との間の空間的な相関の正確な判別が損なわれることを防止することができる。

一実施形態によれば、変形可能本体は、少なくともセメント凝集体の構造において許容される応力に関して弾性挙動を有し、２つの表面を備える。表面のより小さい寸法は、セメント凝集体に含まれる結合材料の最大公称直径以上である。また、変形可能本体は、変形可能本体内で張力の乱れのない領域が得られるように、２つの一般的な次元に関して実質的に平らな形状を有する。該領域には、少なくとも１つの変形計が配置される。

この技術的特徴によって、調査装置を囲むプレキャストセグメントのセメント凝集体内に存在する粘弾性の影響を受けることなく、調査装置内の張力の測定値を得ることができる（より詳細な説明については、参考文献ＩＴ１０２０１６００００３７３１４を参照）。

このようにして、実質的に平らな形状を定義する表面に垂直な方向に作用する張力に関する、時間に基づいた正確な情報を得ることができ、また、その情報が、調査装置に含まれる変形可能本体内の張力の乱れのない領域で検出される３つの変形の簡単な組み合わせによって算出することができるため、このような技術的解決策の利点は明らかである。

特に好ましくは、変形可能本体は、２つの表面を備える。表面のより小さい寸法は、凝集体に含まれる結合材料または不活性材料の最大公称直径以上であり、具体的には凝集体の結合材料または不活性材料の最大公称直径以上の最小横方向寸法（例えば円筒形の形状の場合の直径）を有する。

２つの一般的な次元に関して実質的に平らな形状を有する変形可能本体は、本体自体内の２つの一般的な次元に直交する張力の張力場をごくわずかに乱すことに留意されたい。これにより、１次または２次の粘性現象の影響を受けない張力の乱れのない領域が生成される。物理学において、場とは、任意の点において物理的変数が適切な法則によって定義される空間の領域である（場は、その性質に応じてスカラー場、ベクトル場、テンソル場等として定義される）。物理的変数は、温度（スカラー場の一例）、力（ベクトル場の一例であり、重力場、電場または磁場）、または本願の技術分野に関連するような張力であり得る。

これに関連して、ごくわずかに乱すという用語は、変形可能本体の実質的に平らな形状が、所定の値未満の張力の張力場における乱れを有する可能性があることを意味する。特に、そのような所定の値は、張力場の局所的な値の１０％に等しい。

好ましい実施形態において、互いに対して配向された少なくとも３つの変形測定値は、乱れのない領域に含まれ、張力は、上述した３つの変形測定値の組み合わせに比例する。

また、これに関連して、実質的に平らな形状は、好ましくは３次元目に関して２つの一般的な次元に沿って１次展開される３次元構造を画定する。その例として、２つの一般的な次元によって定義され且つ２つの一般的な次元におけるものよりも低い高さを有する３次元目に沿って互いに離間する２つの基部を有するプリズム状または円筒形または層状のモデルが挙げられる。

好ましくは、プレキャストセグメントは、互いに反対側の半径方向面および円弧状構造の中間領域にそれぞれ配置された第１、第２および第３の調査装置を備える。

このようにして、上述したプレキャストセグメント内で生じ得る亀裂、ひび割れまたは変形の最適化された分析および監視を行うことができる。

特に、互いに反対側の半径方向面にそれぞれ配置された第１および第２の調査装置によって、トンネル内のセグメントを使用するステップ中に、２つのセグメント間の互いに向かう動きの領域の近傍における張力の変化を評価することができる。

このようなタイプの張力は、膜張力として定義され、セグメント間の純粋に表面に関連する相互作用に相関する。

さらに、円弧状構造の中間領域に第３の調査装置を設置することで、第１および第２の調査装置が提供したデータの変化を比較することができる。これにより、ひび割れまたは変形または亀裂がどのようにして２つの半径方向面の間の中間領域で発生するかを理解することができる。

好ましくは、プレキャストセグメントは、プレキャストセグメントの内部のひび割れを検出するために、円弧状構造に含まれた少なくとも１つの容量センサを備える。

実際、上述したプレキャストセグメントが完全に滑らかな表面を有さず、作製プロセス中またはその後の輸送／設置のステップ中に本質的に作製される微細な突起が設けられた表面を有することが知られている。

このような表面に関連する突起部によって、２つの隣接するセグメントの互いに向けて移動される２つの面（好ましくは周方向面）の間に作用する負荷が、セグメント自体に重大な構造的な損傷をもたらすような均一な分散ではなく、断続的な点で分散されることを保証することができる。

さらに、この技術的な配置によって、プレキャストセグメントの円弧状構造内における「分裂」現象を評価および検出することができる。

これに関連して、分裂現象は、負荷（恒久的または一時的）を加えることに関連する。これは、第１の対象領域における圧縮力および前述の加えられた圧縮力に対する材料の反応によって引き起こされる第２の対象領域における張力を引き起こす。

張力が存在することで、材料が破損して内部のひび割れの分裂が生じる可能性がある。これにより、新しく内部表面を形成することで蓄積されたエネルギーが、部分的に放散される場合がある。

したがって、分裂現象の影響を受けたこれらの領域に容量センサを挿入すると、補強材の間の距離の変化に相関する前述のセンサの静電容量の変化によって、この現象の潜在的な開始時を瞬時に検出することができる。

有利には、これらのタイプの応力すなわち欠陥による影響を最も受ける面は、外側部分において外側の長手方向面とトンネルとに近い地形の重みと、内側部分において内側の長手方向面に近い作業機器によって加えられる負荷とを支持する長手方向面である。

好ましくは、少なくとも１つの容量センサは、周方向面上または内側の長手方向面上に画定される、トンネルボーリングマシンのジャックの支承領域または配置領域に収容される。支承領域または配置領域は、移動のステップ中にトンネルボーリングマシンを載置するために使用され得る。

この技術的解決策によって、特定の支承領域に載置されたトンネルボーリングマシンによって負荷が加えられている間または加えられた後の、分裂現象の監視を最適化することができる。実際、本出願人は、ひび割れ現象が主に移動のフェーズ中にトンネルボーリングマシンが載置された領域またはジャックが配置された領域で生じることを確認した。

例えば、内側の長手方向面上に画定される支承領域の対応は、トンネルの長手方向軸とトンネルボーリングマシンの載置領域とを繋ぐ半径方向の直線セグメントを、外側の長手方向面に到達するまでトレースし続けることで定義することができる。前述のセグメントのこのような連続性は、対象の支承領域に実質的に配置された領域を表す。

一実施形態によれば、少なくとも１つの容量センサは、内側の長手方向面から、ジャックの２つの配置領域の間のピッチの約半分に等しい距離だけ離間して収容される。

このようにして、少なくとも１つの容量センサは、潜在的なひび割れ現象がより大きな範囲で発生する適切な領域に配置される。

実際、本出願人は、このようなタイプの亀裂のほとんどが発生する距離は、トンネルボーリングマシンの接触ジャックが配置される２つの連続する領域の間の段において、約０．５または０．６に等しいことを確認した。好ましくは、プレキャストセグメントは、円弧状構造内または円弧状構造上に配置され且つプレキャストセグメントのオーバライゼーションの変化を検出するよう構成された少なくとも１つの傾斜計を備える。

このようにして、設置後のセグメントの傾斜または配向の「大きな」変化の評価をさらに実施することができる。

このような変化は、通常、土砂災害や地震等のような自然現象の後、または既存のトンネルの近傍での別のトンネルのボアホールの形成や建物構造の基礎の構築等のような人工的な現象の後に生じる可能性がある。

本発明に従って作製されたプレキャストセグメントは、特定の情報に特化した以下の３つの異なるタイプのセンサを含むことができることは興味深い。
・ 好ましくは膜張力に関する局所的な情報を提供する変形計。
・ 好ましくはひび割れ／分裂現象に関する局所的な情報を提供する容量センサ。
・ 好ましくは構造的な沈下後のセグメントの傾斜／配向の変化に関連する現象に関する情報を提供する傾斜計。

従来の監視手順のほとんどは、一般に、分析におけるトンネルの変形レベルに関する情報を提供する。しかしながら、これらの手順では、コンクリート内の張力を測定することができず、地形に作用する推力を評価するために逆分析を実施することもできないことに留意されたい。ここで提案するアルゴリズムおよび監視手順では、好ましくは２つのタイプの器具（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ）の構造上への同時設置と、有利にはアドホック分析のためのアルゴリズムの開発とによって、上述した欠点を克服することができる。

有利には、トンネルは、リングに挿入された応力センサを具備する。張力センサは、トンネルのセグメント（スマートセグメント）の作製のステップにおいて設置することができ、または、既存の構造内に後から設置することができる。上述したように、事前作製のステップでセンサを設置する場合、センサを具備するセグメントは、建設のステップにおいてトンネルで引き起こされた膜応力に関するデータを提供する。

トンネル建設のステップの最後に、（トンネルの形状および半径に基づいて決定される最小数で）傾斜計のセットが空洞の内輪部に搭載される。これにより、空洞の変形プロセスを詳細に示すことができる。センサのリーダは、使用されるセンサのみのために開発されたデータ処理アルゴリズムによって、外部の環境要因または測定誤差の影響を受けない。傾斜計の読み取り値は、トンネルの各点での回転を示し、それに基づいて、トンネルの経時的なオーバライゼーションを計算することができる。オーバライゼーションが認識されると、トンネルのＦＥＭモデリングによって、トンネルが受ける曲げ応力を確認することができる。好ましくは構造に埋め込まれた応力センサは、トンネルセグメントの軸方向応力の状態に関する情報を提供する。張力センサと傾斜計とを設けることで、各トンネルセクションの圧縮曲げの状態を完全に再現することができる。

監視された変形現象に基づいておよびトンネルの内側応力の状態に基づいて、解決策に到達するまで後ろから前に作業する逆分析手順によって、トンネルに作用する地形の外部負荷を推定することができる。

一実施形態によれば、プレキャストセグメントは、動作可能に相互接続され且つ長手方向軸を横断する方向に沿って所定の段で収容された第１の複数の横方向傾斜計、および／または動作可能に相互接続され且つ長手方向軸に平行な方向に沿って所定の段で収容された第２の複数の長手方向傾斜計を備える。

このようにして、トンネルの軸に対する横方向または長手方向の寄与を参照して、より多くの点でセグメントの傾斜／配向の発生を比較および監視することができる。

好ましくは、第１の複数の横方向傾斜計および第２の複数の長手方向傾斜計は、複数のセグメントに収容される。これにより、収集されるデータの量と、トンネルの一体性に相関させることができる情報の量とを増加させることができる。

一実施形態によれば、第１の複数の横方向傾斜計または第２の複数の長手方向傾斜計は、可撓性ストリップ内または可撓性ストリップ上に配置される。

有利には、可撓性ストリップが第１の複数の横方向傾斜計を備える場合、長手方向軸を横断する方向に配置され、可撓性ストリップが第２の複数の長手方向傾斜計を備える場合、長手方向軸に平行な方向に配置される。

好ましくは、可撓性ストリップは、セメントモルタル、ポリマー接着剤、結合システム、釘またはねじ、または同様の技術的解決策によって、セグメントの一部および／またはトンネルの一部に取り付けられる。一実施形態によれば、可撓性ストリップは、連結装置によって、プレキャストセグメントの円弧状構造の外部に取り付けられる。

以下の表１に示すように、好ましくは、セグメント内に搭載された変形センサおよび／または変形計は、様々な作業フェーズに応じて、異なるデータ量を生成する。

フェーズ１における変形センサおよび／または変形計に電力を供給するバッテリは、表１に記載するタイミングに従って収集されたデータの測定、保存および通信を有利に保証する必要がある。なお、フェーズ２におけるサンプリング頻度の高さによってエネルギーの消費が大きくなるため、関連するセンサをそのフェーズの開始時に起動して、終了時に停止することが好ましいことに留意されたい。

一実施形態によれば、ＴＢＭおよびセグメントにおける試験が良好な成果をもたらす場合、データの収集およびセンサのモードの起動は、ＬｏＲａ無線を使用して実施される。

好ましくは、上述した起動機構は、リードリレーを作動させる磁石システムによって実装される。このリレーは、コンクリートに入れられたボックスに含まれる。有利には、システムが起動すると、システムは「準備完了」状態になり、ＬｏＲａ無線を介して通信する。

このシステムの代替として、１３．５ＭＨｚでのＲＦＩＤの使用が挙げられる。

好ましくは、使用されるＲＦＩＤリーダは、ＡＴＥＸタイプのものである。

上述した両方の状況において、起動は、「リーダ」の読み取り／問い合わせシステムをセグメントに向けて実行される（これは、セグメントがＴＢＭ内に輸送される直前、または例えばセグメントを固定するためのねじを挿入している間のＴＢＭ自体の使用中に、トンネルの外側から実装することができる）。

さらに、本明細書におけるセグメントという用語は、リングを形成する目的で他の隣接するセグメントに向けて移動するよう構成され且つその半径方向面が単一の中心または軸に収束する円弧状構造を備えたプレキャスト構造を意味する。

本発明に従って作製された発明品は、トンネルリングである。トンネルリングは、リングを形成するために、互いに反対側の半径方向面上で２つずつ互いに向けて移動される少なくとも５つのプレキャストセグメントを備える。プレキャストセグメントのうちの少なくとも３つは、補強材およびセメント凝集体を含む円弧状構造を備えた補強コンクリートトンネル用プレキャストセグメントである。該プレキャストセグメントは、その断面の一部に対応するモジュール用の構造的に繰り返される環状トンネルセグメントを覆うように設計される。円弧状構造は、トンネルの長手方向軸に関して半径方向の表面上にある互いに反対側の半径方向面と、長手方向軸に垂直な表面上にある互いに反対側の周方向面と、長手方向軸に平行な表面上にある互いに反対側の長手方向面と、を備える。半径方向面は、環状トンネル部を形成するために、隣接するセグメントの対応する半径方向面に向けて移動するよう構成される。周方向面は、長手方向軸に沿ってトンネルの直線延長部を形成するために、互いに向けて移動するよう構成される。長手方向軸からの距離が内側の長手方向面よりも長い外側の長手方向面は、トンネルの地面と接触するように配置される。少なくとも１つの調査装置が、半径方向面、周方向面および長手方向面のうちの少なくとも１つから所定の距離だけ離間してプレキャストセグメントの円弧状構造に埋め込まれる。

このようにして、トンネルのセグメントの総数に対して、調査装置を具備するプレキャストセグメントの数を最適化することができる。これにより、トンネル自体の一体性の状態の効果的な監視を保証することができる。

好ましくは、各リングの圧力に関して１８個のセクションが監視される。これは、１つセグメントに対して２つである。

器具を有するリングは、計画段階で提供され且つ伸び計によって既に監視されている部分の近傍に配置される。

好ましくは、１つのリングに対して、８つの横方向傾斜計および２つの長手方向傾斜計が設けられる。

一実施形態によれば、器具を備えたプレキャストセグメントは、従来のセグメントと同様に、ＴＢＭによって所定の位置に配置される。

器具を有するセグメントは、次に示す追加要件に従う必要がある。ボックスはセグメントと同一直線にあり、セグメントを移動させる吸引カップの周囲に（カバー全体が周囲の内側に収まるように、またはカバー全体が周囲の外側にあるように）わたるカバーとは同一直線にないため、コンクリート内に完全に「入れられた」器具を有するセグメントによって供給された電子部品は、ＡＴＥＸ３認定を必要としない。さらに、電力が供給された電子機器を含むセグメントのボックスは、敷設段階に生じるガスの侵入を防ぐために、防水である必要がある。

好ましくは、電子機器を有するボックスの内側は、完全に発泡している。これにより、時間の経過とともに放電したバッテリから腐食性液体が漏れ出すことを防止することができる。

好ましくは、プレキャストセグメントは、バッテリ電源システムおよび／または２３０ＶのＡＣ電源システムを備える。

電源がバッテリによって提供される場合、電子部品および／または変形センサおよび／または変形計を収容するボックスは、プレキャストセグメントの任意の面から少なくとも４ｃｍに等しい距離だけ離間してセグメントに埋め込まれる。

この技術的解決策によって、ＡＴＥＸ要件を保証することができる。有利には、処理ユニット、バッテリ、およびその他の電子部品が含まれる電子機器の寸法は、５０＊１３６＊１２０ｍｍに等しい。

好ましくは、電子機器が挿入されるボックスは、外側（カバー５０×１３６ｍｍ）からセグメント（１２０ｍｍ）の内側に向けて上下方向に配置され、ボックス内で短手方向のガイドに沿って延在する。センサのケーブルは、ボックスに入り、コネクタが配置された点まで延在する。このようにして、ボードの保守および起こり得る交換が容易になる。監視システムが実現されると、カバーは取り外され、傾斜計と接続されるデータバスのケーブルと、ボックス内のボードとが設けられた別のカバーに交換される。

好ましくは、ジャンクションボックスは、上下方向に配置されるように、５０×１３６×１２０ｍｍの指定寸法を有する。これにより、鉄（ｉｒｏｎｓ）と干渉することなく電源ケーブルを挿入することができる。

一実施形態によれば、セルラーネットワークとの接続部を具備する１次制御ユニットに加えて、１４個の２次制御ユニットが、路面の下のケーブルダクトに５００ｍごとに１つ、路面の上のトンネルと接続するための井戸内に配置される。

好ましくは、これらの制御ユニットは、光ファイバ（単峰性）によって接続され、電力線モデムを含む。

有利には、調査装置に提供され且つ相関する電子機器を収容するように設計されたボックスの数は、１セグメントに対して４つである。これらは、セグメントの半径方向面の近傍に配置され、互いに直列に接続される。好ましくは、２つの中間ボックスは、異なる電子機器を物理的に分離する直列接続を生成することができる電子機器を収容するための２つの別個の内側領域を有する。

一実施形態によれば、少なくとも１つのボックスは、プレキャストセグメントの面と一致する配線面を有する。有利には、少なくとも１つのボックスの配線面によって、ボックスと、隣接するプレキャストセグメント内の別のボックスとをケーブルを介して動作可能に接続することができる。

有利には、調査装置を具備するプレキャストセグメントは、移動のフェーズ中にトンネルボーリングマシンが載置されるものである。

実際、本出願人は、ひび割れ、亀裂、変形および構造的な沈下の生成を引き起こす可能性がある重大な負荷に最も頻繁にさらされる領域の監視がこのようにして最適化されることを確認した。

本発明のプロセスおよび方法を定義するプレキャストセグメントの動作モードは、以下に記載するステップを含む。好ましくは、セメント製のプレキャストセグメントを作製および監視するプロセスは、コンクリート打設を受けるための型枠を提供するステップと、型枠内に少なくとも１つの調査装置を収容するステップと、少なくとも１つの調査装置と、少なくとも１つの調査装置が収集したデータを処理することができる処理ユニットとを動作可能に接続するステップと、プレキャストセグメントの円弧状構造を形成するために、少なくとも１つの調査装置を埋め込んで、型枠内でコンクリート打設を実行するステップと、コンクリート打設に続くステップ中に、収集または処理されたデータの変化を分析することにより処理ユニットが処理したデータを監視するステップと、を含む。

好ましくは、補強コンクリート製のプレキャストセグメントを作製および監視するプロセスは、コンクリート打設を受けるための型枠内に補強材を提供するステップと、補強材に少なくとも１つの調査装置を取り付けるステップと、少なくとも１つの調査装置と、少なくとも１つの調査装置が収集したデータを処理することができる処理ユニットとを動作可能に接続するステップと、プレキャストセグメントの円弧状構造を形成するために、少なくとも１つの調査装置を埋め込んで、型枠内でコンクリート打設を実行するステップと、コンクリート打設に続くステップ中に、張力の変化を分析することにより処理ユニットが処理したデータを監視するステップと、を含む。

このようにしてセグメントの形成の初期段階から調査装置を挿入することで、以降の硬化のステップ中および（任意で）トンネル内にセグメントを輸送および設置するステップ中に、張力の変化を分析および監視することができる。

一実施形態によれば、作製および監視プロセスは、コンクリート打設を実行する前に、支持体または補強材に少なくとも１つの容量センサを拘束するステップと、少なくとも１つの容量センサと、少なくとも１つの容量センサが収集したデータを処理することができる処理ユニットとを動作可能に接続するステップと、コンクリート打設に続くステップ中に、少なくとも１つの容量センサによって検出された構造的な変化を分析することにより処理ユニットが処理したデータを監視するステップと、を含む。

このようにして、プレキャストセグメントのひび割れ現象の存在を分析および監視することができる。

好ましくは、支持体は、打設領域を画定する表面上に配置され且つ容量センサの安定した取り付け手段として機能することができる３次元構造（例えば金属またはポリマー構造）である。

好ましくは、作製および監視プロセスは、コンクリート打設が実行されたときから所定の硬化時間が経過した後に、円弧状構造の外側に少なくとも１つの傾斜計を拘束するステップと、少なくとも１つの傾斜計と、少なくとも１つの傾斜計が収集したデータを処理することができる処理ユニットとを動作可能に接続するステップと、コンクリート打設に続くステップ中に、少なくとも１つの傾斜計によって検出された傾斜の変化を分析することにより処理ユニットが処理したデータを監視するステップと、を含む。

このようにして、変形現象の存在および／またはプレキャストセグメントの移動を分析および監視することができる。

一実施形態によれば、作製および監視プロセスは、プレキャストセグメントの円弧状構造のための硬化時間中に待機するステップと、トンネル内にプレキャストセグメントを設置するステップと、検出された構造的な変化を分析することにより処理ユニットが処理したデータを監視するステップと、を含む。

このようにして、トンネル内にプレキャストセグメントを設置している間および設置した後に、変形、ひび割れまたは亀裂の存在またはプレキャストセグメントの移動を分析および監視することができる。

したがって、この動作モードによって、分析されたセグメントの一体性と、危険な構造的な欠陥が存在する場合の適切な対応性とを保証できる、効果的且つ継続的な監視が可能になる。

好ましくは、トンネルを作製および監視する方法は、地形に穴を形成するステップと、トンネルリングを形成するように、互いに反対側の半径方向面を２つずつ互いに向けて移動して、互いに反対側の半径方向面上にプレキャストセグメントを複数設置するステップと、を含む。複数のプレキャストセグメントのうちの少なくとも１つは、調査装置を備え、これにより、処理ユニットと接続された後、ならびにトンネル内にプレキャストセグメントを設置している間および設置した後に、処理されたデータを監視することができる。

このようにして、本出願人は、設置されたプレキャストセグメントのうちの少なくとも１つが検出された構造的なデータを分析および監視できるよう構成されたトンネルを、安全に構築することができることを確認した。

好ましくは、本方法は、トンネルの穴を形成するため、および少なくとも１つが処理ユニットと接続された調査装置を含む複数のプレキャストセグメントを設置するために、トンネルボーリングマシンを使用するステップと、トンネル内に、少なくとも１つが調査装置を含む複数のプレキャストセグメントを設置している間および設置した後、ならびに該複数のプレキャストセグメントと接触するようにトンネルボーリングマシンを前進させている間または前進させた後に、処理されたデータを監視するステップと、を含む。

このようにして、トンネルボーリングマシンによるトンネル形成のステップ中およびセグメントの相互設置のステップ中に、少なくとも１つの調査装置を含むプレキャストセグメントの構造的な一体性を分析および監視することができる。本出願人は、これらのステップが、セグメントの構造的な一体性に関して特に重大であり、したがって分析および監視において特に重要な瞬間を含むことを確認した。

有利には、本方法は、少なくとも１つのプレキャストセグメントにトンネルボーリングマシンを載置して、トンネルの長手方向軸に沿ってトンネルボーリングマシンを前進させるステップと、トンネルボーリングマシンを載置するステップ中およびステップ後に、処理されたデータの起こり得る変化を監視するステップと、を含む。

本出願人は、移動中にトンネルボーリングマシンによってセグメント上に生成された推力フェーズが、非常に高い負荷がかかる瞬間を示すことを確認した。これは、プレキャストセグメントに重大な損傷を引き起こす傾向がある。この意味において、本発明の特徴を有するプレキャストセグメントに含まれる調査装置およびセンサが提供したパラメータを分析および監視することで、トンネルの一部における一体性の欠落を適切に検出する目的で構造の監視を最適化することができる。

本発明の特徴および利点は、非限定的な一例として提供される好ましい実施形態の詳細な説明および添付の図面からより明らかになるであろう。
補強コンクリート製のトンネル用プレキャストセグメントの斜視図である。 図１のプレキャストセグメントに含まれる補強材の斜視図である。 トンネル内で互いに隣接するように配置された複数のプレキャストセグメントを下から見た図である。 半径方向面上で２つずつ互いに向けて移動される複数のプレキャストセグメントから構成されたトンネルリングの斜視図である。 調査装置と、それに相関する変形および張力とを示す斜視図である。 凝集体の構造に関連付けることができる調査装置の斜視図である。

図において、参照符号１は、本発明に従って作製された補強コンクリートトンネル用プレキャストセグメント１を示す。該プレキャストセグメント１は、プレキャストセグメント、およびそのプレキャストセグメントを備えるトンネルを作製および監視するプロセスおよび方法を実行するように設計される。

好ましくは、プレキャストセグメント１は、補強材３およびセメント凝集体を含む円弧状構造２を備える。

一実施形態によれば、プレキャストセグメント１は、その断面の一部に対応するモジュール用の構造的に繰り返される環状トンネルセグメントを覆うように設計される。円弧状構造２は、トンネルの長手方向軸Ｘに関して半径方向の表面上にある互いに反対側の半径方向面２ａ，２ｂと、長手方向軸Ｘに垂直な表面上にある互いに反対側の周方向面２ｃ，２ｄと、長手方向軸Ｘに平行な表面上ある互いに反対側の長手方向面２ｅ，２ｆと、を備える。

有利には、半径方向面２ａ，２ｂは、環状トンネル部を形成するために、隣接するセグメントの対応する半径方向面に向けて移動され、周方向面２ｃ，２ｄは、長手方向軸Ｘに沿ってトンネルの直線延長部を形成するために、互いに向けて移動するよう構成されており、外側の長手方向面２ｆの長手方向軸Ｘからの距離は、内側の長手方向面２ｅの長手方向軸Ｘからの距離よりも長く、内側の長手方向面は、トンネルの地面と接触するように配置され、少なくとも１つの調査装置４が、半径方向面２ａ，２ｂ、周方向面２ｃ，２ｄおよび長手方向面２ｅ，２ｆのうちの少なくとも１つから所定の距離Ｄだけ離間してプレキャストセグメント１の円弧状構造２に埋め込まれる。

好ましくは、円弧状構造は、２〜６メートルの範囲の長さ、３０〜８０センチメートルの範囲の厚さ、および２〜３メートルの範囲の幅を有する。

一実施形態によれば、距離Ｄ（図示せず）は、特定の要件に基づいて、ユーザが任意に定義することができる。有利には、距離Ｄは、半径方向面によって定義され、０〜２０ｃｍの範囲である。

図１を参照すると、好ましくは、プレキャストセグメント１は、実質的に湾曲した台形の形状を有する互いに反対側の周方向面２ｃ，２ｄを有し、その他の面２ａ，２ｂ，２ｅ，２ｆは、実質的に長方形の形状を有する。

一実施形態によれば、調査装置４は、少なくとも１つの変形計Ｒｉが配置された変形可能本体５を備える。少なくとも１つの変形計Ｒｉは、互いに対して配向された少なくとも３つの変形測定値Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を検出するよう構成される。これにより、調査装置４内の張力ＳＹＹは、３つの変形測定値Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の組み合わせに比例する（図５参照）。

好ましくは、変形計Ｒｉは、少なくとも３つの電気的または光学的な伸び計を含む装置である。

好ましい実施形態において、変形計Ｒｉは、少なくとも３つの抵抗器（ひずみゲージ、ピエゾ抵抗等）を備える。これにより、電気抵抗の変化を監視することで変形値を容易に検出することができる。代替的にまたは追加的に、変形計Ｒｉは、容量性コンデンサを備えることができる。これにより、静電容量の変化を監視することで変形値を容易に検出することができる。このような実施形態は、例示的且つ非限定的であることが意図されており、当業者は、本発明の目的を実現する目的で、容易且つ既知の方法を用いて、同様の変形センサに適合させるまたは交換することができる。

好ましい一実施形態において、変形計Ｒｉは、所定の３軸システムに従って個別に配向された３つの変形センサＲ１，Ｒ２，Ｒ３を備える。変形センサＲ１，Ｒ２，Ｒ３は、３つの変形値Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を測定することができる。これらの値の組み合わせに基づいて、張力ＳＹＹが計算される。張力は、乱れのない領域Ａ２で作用し、３つの変形測定値Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の組み合わせに比例し、したがって変形可能本体５内で生成された粘性現象の影響を受けることなく、加えられた外部作用（例えば負荷Ｐ）のみに比例する（図５参照）。

特に、少なくとも１つの変形計Ｒｉは、所定の直交トリオに従って個別に配向された３つの変形センサＲｖ，Ｒｒ，Ｒｃを備える。変形センサＲｖ，Ｒｒ，Ｒｃは、互いに対して直交するように配向され且つ乱れのない領域Ａ２に含まれる３つの変形値Ｅｖ，Ｅｒ，Ｅｃを測定することができる。張力ＳＹＹは、互いに対して直交するように配向された３つの変形測定値Ｅｖ，Ｅｒ，Ｅｃの組み合わせに比例する。例えば調査装置を囲むセメント凝集体の一部と調査装置４とに関する軸対称形の仮説において、また基準軸に沿って負荷Ｐが加えられた場合において、普遍的な上下方向、半径方向および周方向の円筒座標ｖ，ｒ，ｃに従って定義される直交トリオは、上下方向、半径方向および周方向の変形の３つのセンサＲｖ，Ｒｒ，Ｒｃ、互いに対応する上下方向、半径方向および周方向の３つの変形値Ｅｖ，Ｅｒ，Ｅｃ、および上下方向、半径方向および周方向の３つの張力Ｓｖ，Ｓｒ，Ｓｃの配向もそれぞれ定義する（図５参照）。また、使用される軸対称近似において、上下方向、半径方向および周方向の３つの変形値Ｅｖ，Ｅｒ，Ｅｃはゼロでないが、切削変形値Ｅｒｖ，Ｅｒｃ，Ｅｖｃはゼロまたはごくわずかである。これは、次式（１）による軸対称状態の仮説において、上下方向の張力Ｓｖと一致する軸方向の張力ＳＹＹの計算に、変形可能本体５が作られる材料の弾性線形の構成的結合を適用することで、単純化することができる。

軸対称の仮説を放棄したい場合は、より複雑な計算式を用いて、変形および張力の６つの成分を使用する材料の完全な構成的関係を適用する必要がある。ただし、実質的には同じ結果が得られる（式（２）参照）。

ここで、

であり、νはポアソン比、Ｅはヤング率である。

いずれの仮説においても式（３）が得られる。

調査装置４および上述した特徴によって、装置のモデルがたとえ軸対称でなくても、変形可能本体５内に乱れのない領域Ａ２を定義することができる。ここで、張力Ｓｖは、変形可能本体５内で生成された粘性現象や力線の偏差の影響を受けることなく、加えられた外部作用のみに比例する（図５および図６参照）。

この場合、張力の値を得るために必要な計算は、上述したように、変形可能本体５が作られる材料の完全な構成的結合を使用する必要がある。

好ましい一実施形態において、加えられた外部負荷Ｐが一定である場合、上述した式（３）の組み合わせは一定である。これは、ＳＹＹの値も一定であることを示す。

好ましくは、調査装置４は、（例えば結合、溶接、接着等によって）補強材３に取り付けられる。

一実施形態によれば、変形可能本体５は、少なくともセメント凝集体の構造において許容される応力に関して弾性挙動を有する。

有利には、変形可能本体５は、２つの表面Ａ，Ｂを備える。表面のより小さい寸法は、セメント凝集体に含まれる結合材料の最大公称直径以上である。

好ましくは、変形可能本体５は、変形可能本体５内で張力ＳＹＹの乱れのない領域Ａ２が得られるように、２つの一般的な次元に関して実質的に平らな形状を有する。該領域には、少なくとも１つの変形計Ｒｉが配置される。

図５および図６を参照すると、また表面ＡおよびＢ（ベース表面とも呼ぶ）の最小寸法と変形可能本体５の高さｈ１との間の比Ｒの関数として、乱れのある領域は、表面ＡおよびＢの大なり小なりの広範囲で、空間的に制限される。ただし、このような乱れは、半径の一部に等しい延在部における変形可能本体５の外側の円筒形頂上部（ｃｒｏｗｎ）Ａ１にのみ関係する（図５および図６に示す円筒形装置の場合、そのような延在部は変形可能本体５の半径の約１／３である）。

したがって、変形可能本体５内の領域、すなわち１次および２次の粘性現象によって乱されない且つ面ＡおよびＢに直交する張力Ｓｖ＝ＳＹＹを受ける且つ外部から作用する因子（例えば図５に示す負荷Ｐ）のみに比例する乱れのない領域Ａ２を画定することができる。

特に、面ＡおよびＢに直交する張力Ｓｖ＝ＳＹＹは、上述した乱れのない領域Ａ２内の複数の変形値の組み合わせに比例する。

図５を参照すると、好ましくは、乱れのない領域Ａ２は、約２０ｍｍに等しい直径Ｄ２の基部を有する変形可能本体５内の円筒において、画定することができる。

好ましくは、少なくとも１つの変形計Ｒｉは、２つの表面Ａ，Ｂのうちの少なくとも１つから距離ｈ２だけ離間して配置される（図５参照）。

さらに好ましくは、距離ｈ２は、凝集体内に存在し得る大きな気泡の寸法以上である。実際、上述した変形計Ｒ１をそのように配置することで、変形可能本体５が作られる材料は、凝集体内に存在する気泡によって引き起こされる測定値の局所的な乱れを低減させることができる。

一実施形態によれば、変形計Ｒｉは、２つの面ＡとＢとの間に等距離で配置される。

代替的に、変形計Ｒｉは、その一部と、大きな気泡の寸法よりも大きい面ＡまたはＢとの間の最小距離を維持しながら、変形可能本体内に非対称であるように配置される。

図２を参照すると、好ましくは、プレキャストセグメント１は、互いに反対側の半径方向面２ａ，２ｂ，２ｃおよび円弧状構造２の中間領域Ｍにそれぞれ配置された第１、第２および第３の調査装置４ａ，４ｂ，４ｃを備える。

好ましくは、第１、第２および第３の調査装置４ａ，４ｂ，４ｃは、半径方向に並ぶようにトンネルの長手方向軸Ｘに沿って配置され、第１および第２の装置は、それらが収容される対応する半径方向面に実質的に平行である。

有利には、第１、第２および第３の調査装置４ａ，４ｂ，４ｃは、互いに反対側の半径方向面２ａ，２ｂおよび円弧状構造２の中間領域Ｍにそれぞれ収容された複数の調査装置である。

一実施形態によれば、調査装置４の第１、第２または第３の調査装置４ａ，４ｂ，４ｃは、調査装置が収集したデータを処理することができる処理ユニット５０と動作可能に接続される。この動作可能な接続は、ケーブル（好ましくは防水コネクタを具備する）または無線データ転送システムを介して確立することができる。

さらに、調査装置および／または処理ユニットには、バッテリ、または外部電力線との電気接続を介して、電力が供給され得る。

このような接続は、規格ＩＰ６８に従って保証され且つＡＴＥＸパラメータを満たすケーブルまたはコネクタを介して確立される。

好ましくは、プレキャストセグメント１は、プレキャストセグメント１の内部のひび割れを検出するために、円弧状構造２に含まれた少なくとも１つの容量センサ１０を備える。

当業者は、本発明の要件に最適に適用できる市販の容量センサのタイプを選択することができるであろう。

好ましい一実施形態によれば、容量センサ１０と、センサからのデータを処理することができる処理ユニット５０とが動作可能に接続される。この動作可能な接続は、ケーブル（好ましくは防水コネクタを具備する）または無線データ転送システムを介して確立することができる。

さらに、容量センサおよび／または処理ユニットには、バッテリ、または外部電力線との電気接続を介して、電力が供給され得る。

一実施形態によれば、少なくとも１つの容量センサ１０は、周方向面２ｃ，２ｄ上また内側の長手方向面２ｅ上に画定される載置領域Ｓ１に収容される。載置領域Ｓ１は、移動のフェーズ中にトンネルボーリングマシンを載置するために使用され得る。

好ましくは、少なくとも１つの容量センサ１０は、内側の長手方向面２ｅから、トンネルボーリングマシンの２つの接触ジャックの２つの連続する配置領域Ｓ１，Ｓ２の間のピッチの約半分に等しい距離Ｆ（図示せず）だけ離間して円弧状構造内に収容される。

実際、本出願人は、周方向面２ｃ，２ｄまたは内側の長手方向面２ｅの表面上に載置されることで動きが生じるよう構成されたトンネルボーリングマシンから負荷が加わると、セグメント自体の内部および特に支承点として使用されるトンネルボーリングマシンのジャックにおいて、ひび割れ現象が引き起こされることを実証した。一実施形態によれば、２つの配置領域Ｓ１，Ｓ２の間の段は約１．２０ｍであり、したがって距離Ｆは、約０．６０ｍに等しい。

一実施形態によれば、プレキャストセグメント１は、円弧状構造２内または円弧状構造２上に配置され且つプレキャストセグメント１のオーバライゼーションの変化を検出するよう構成された少なくとも１つの傾斜計２０を備える。

好ましくは、傾斜計２０は、内部に傾斜センサが収容された防水ボックスを備える。

有利には、傾斜計２０は、ブラケットまたは同様の技術的解決策によって、円弧状構造２の外部から取り付けられる。これにより、傾斜計を好ましい配向で有利に固定することができる。

一実施形態によれば、傾斜計２０は、トンネルの内部に向けて延在する内側の長手方向面２ｅに拘束される。

当業者は、本発明の要件に最適に適用できる市販の傾斜計のタイプを選択することができるであろう。

好ましい一実施形態によれば、傾斜計２０と、傾斜計から受け取ったデータを処理することができる処理ユニット５０とが動作可能に接続される。この動作可能な接続は、ケーブル（好ましくは防水コネクタを具備する）または無線データ転送システムを介して確立することができる。

さらに、傾斜計２０および／または処理ユニットには、バッテリ、または外部電力線との電気接続を介して、電力が供給され得る。

好ましくは、プレキャストセグメント１は、動作可能に相互接続され且つ長手方向軸Ｘを横断する方向に沿って所定の段で収容された第１の複数の横方向傾斜計２１、および／または動作可能に相互接続され且つ長手方向軸Ｘに平行な方向に沿って所定の段で収容された第２の複数の長手方向傾斜計２２を備える。

一実施形態によれば、第１の複数の横方向傾斜計２１または第２の複数の長手方向傾斜計２２は、可撓性ストリップ内または可撓性ストリップ上に配置される。

本発明に従って作製された発明品は、トンネルリング１００である。トンネルリング１００は、リングを形成するために、互いに反対側の半径方向面２ａ，２ｂ上で２つずつ互いに向けて移動される少なくとも５つのプレキャストセグメントを備える。プレキャストセグメントのうちの少なくとも３つは、その断面の一部に対応するモジュール用の構造的に繰り返される環状トンネルセグメントを覆うように設計されたプレキャストセグメント１として形成される。円弧状構造２は、トンネルの長手方向軸Ｘに関して半径方向の表面上にある互いに反対側の半径方向面２ａ，２ｂと、長手方向軸Ｘに垂直な表面上にある互いに反対側の周方向面２ｃ，２ｄと、長手方向軸Ｘに平行な表面上にある互いに反対側の長手方向面２ｅ，２ｆと、を備える。有利には、半径方向面２ａ，２ｂは、環状トンネル部を形成するために、隣接するセグメントの対応する半径方向面に向けて移動される。周方向面２ｃ，２ｄは、長手方向軸Ｘに沿ってトンネルの直線延長部を形成するために、互いに向けて移動するよう構成される。長手方向軸Ｘからの距離が内側の長手方向面２ｅよりも長い外側の長手方向面２ｆは、トンネルの地面と接触するように配置される。少なくとも１つの調査装置４が、半径方向面２ａ，２ｂ、周方向面２ｃ，２ｄおよび長手方向面２ｅ，２ｆのうちの少なくとも１つから所定の距離Ｄだけ離間してプレキャストセグメント１の円弧状構造２に埋め込まれる。

本発明のプロセスおよび方法を定義するプレキャストセグメントの動作モードは、以下に記載するステップを含む。

好ましくは、セメント製のプレキャストセグメント１を作製および監視するプロセス２００は、コンクリート打設を受けるための型枠を提供するステップと、型枠内に少なくとも１つの調査装置４を収容するステップと、少なくとも１つの調査装置４と、少なくとも１つの調査装置４が収集したデータを処理することができる処理ユニット５０とを動作可能に接続するステップと、プレキャストセグメント１の円弧状構造２を形成するために、少なくとも１つの調査装置４を埋め込んで、型枠内でコンクリート打設を実行するステップと、コンクリート打設に続くステップ中に、収集または処理されたデータの変化を分析することにより処理ユニット５０が処理したデータを監視するステップと、を含む。

これに関連して、セメントという用語は、補強コンクリートの（したがって補強材を具備する）構造と、補強コンクリート材（したがってコンクリート自体の機械的特性を増大させることができる金属またはセラミック繊維を含む）との両方を意味する。

好ましくは、補強コンクリート製のプレキャストセグメント１を作製および監視するプロセス２００は、コンクリート打設を受けるための型枠内に補強材３を提供するステップと、補強材３に少なくとも１つの調査装置４を取り付けるステップと、少なくとも１つの調査装置４と、少なくとも１つの調査装置４が収集したデータを処理することができる処理ユニット５０とを動作可能に接続するステップと、プレキャストセグメント１の円弧状構造２を形成するために、補強材３および少なくとも１つの調査装置４を埋め込んで、型枠内でコンクリート打設を実行するステップと、コンクリート打設に続くステップ中に、張力の変化を分析することにより処理ユニット５０が処理したデータを監視するステップと、を含む。

好ましくは、作製および監視プロセス２００は、コンクリート打設を実行する前に、支持体または補強材３に少なくとも１つの容量センサ１０を拘束するステップと、少なくとも１つの容量センサ１０と、少なくとも１つの容量センサ１０が収集したデータを処理することができる処理ユニット５０とを動作可能に接続するステップと、コンクリート打設に続くステップ中に、少なくとも１つの容量センサ１０によって検出された構造的な変化を分析することにより処理ユニット５０が処理したデータを監視するステップと、を含む。

一実施形態によれば、作製および監視プロセス２００は、コンクリート打設が実行されたときから所定の硬化時間Ｔｃが経過した後に、円弧状構造２の外側に少なくとも１つの傾斜計２０を拘束するステップと、少なくとも１つの傾斜計２０と、少なくとも１つの傾斜計２０が収集したデータを処理することができる処理ユニット５０とを動作可能に接続するステップと、コンクリート打設に続くステップ中に、少なくとも１つの傾斜計２０によって検出された傾斜の変化を分析することにより処理ユニット５０が収集または処理したデータを監視するステップと、を含む。

好ましくは、硬化時間Ｔｃは、８週間の期間内で構成される。

一実施形態によれば、作製および監視プロセス２００は、プレキャストセグメント１の円弧状構造２のための硬化時間Ｔｃ中に待機するステップと、トンネル内にプレキャストセグメント１を設置するステップと、検出された構造的な変化を分析することにより処理ユニット５０が処理したデータを監視するステップと、を含む。

好ましくは、トンネルを作製および監視する方法３００は、地形に穴を形成するステップと、トンネルリングを形成するように、互いに反対側の半径方向面２ａ，２ｂを２つずつ互いに向けて移動して、互いに反対側の半径方向面２ａ，２ｂ上にプレキャストセグメントを複数設置するステップと、を含む。複数のプレキャストセグメントのうちの少なくとも１つは、調査装置４を備え、これにより、処理ユニット５０と接続された後、ならびにトンネル内にプレキャストセグメントを設置している間または設置した後に、処理されたデータを監視することができる。

一実施形態によれば、方法３００は、トンネルの穴を形成するため、および少なくとも１つが調査装置４を含む複数のプレキャストセグメント１を設置するために、トンネルボーリングマシンを使用するステップを含む。

次に、複数のプレキャストセグメントと接触するようにトンネルボーリングマシンを前進させることで、調査装置４は、処理ユニット５０と接続される。プレキャストセグメントのうちの少なくとも１つが調査装置４を含み、トンネル内にプレキャストセグメントを設置している間および設置した後に、処理されたデータを監視するステップを含む。調査装置４から動作可能に転送され且つ処理ユニット５０によって処理されたデータは、ＡＳＣＩＩ型または生データ型等である。これにより、データは、セメント構造の技術分野で知られている力／変形比モデル等に従って、処理ユニットによって処理および表示され得る。

一実施形態によれば、トンネルボーリングマシンは、上述したプレキャストセグメント１の周方向面２ｃ，２ｄ上または内側の長手方向面２ｅ上に画定されるジャックの支承領域または配置領域を押しながらトンネルに沿って移動される。

好ましくは、方法３００は、少なくとも１つのプレキャストセグメント１にトンネルボーリングマシンを載置して、トンネルの長手方向軸Ｘに沿ってトンネルボーリングマシンを前進させるステップと、トンネルボーリングマシンを載置するフェーズ中およびフェーズ後に、処理されたデータの変化を監視するステップと、を含む。

このようにして、ひび割れ、亀裂または変形が生じることでプレキャストセグメント１によって提供される構造的反応の変化を、リアルタイムで評価することができる。

Claims (21)

1. 補強材（３）およびセメント凝集体を含む円弧状構造（２）を備え且つその断面の一部に対応するモジュール用の構造的に繰り返される環状トンネルセグメントを覆うように設計された補強コンクリートトンネル用プレキャストセグメント（１）であって、
   前記円弧状構造（２）は、互いに角度を付けて離間し且つ前記トンネルの長手方向軸（Ｘ）を通過する平面上にある互いに反対側の半径方向面（２ａ，２ｂ）と、前記長手方向軸（Ｘ）に垂直な表面上にあり且つ前記長手方向軸に沿って離間する互いに反対側の周方向面（２ｃ，２ｄ）と、前記長手方向軸（Ｘ）に平行な表面上にある互いに反対側の長手方向面（２ｅ，２ｆ）と、
   を備え、
   前記半径方向面（２ａ，２ｂ）は、環状トンネル部を形成するために、隣接するセグメントの対応する半径方向面に向けて移動するよう構成され、
   前記周方向面（２ｃ，２ｄ）は、前記長手方向軸（Ｘ）に沿って前記トンネルの直線延長部を形成するために、隣接するセグメントの対応する周方向面に向けて移動するよう構成され、
   前記長手方向軸（Ｘ）からの距離が内側の前記長手方向面（２ｅ）よりも長い外側の前記長手方向面（２ｆ）は、前記トンネルの地面と接触するように配置され、
   少なくとも１つの調査装置（４）が、所定の構造的パラメータを検出するように、前記半径方向面（２ａ，２ｂ）、前記周方向面、（２ｃ，２ｄ）および前記長手方向面（２ｅ，２ｆ）のうちの少なくとも１つから所定の距離（Ｄ）だけ離間して前記プレキャストセグメント（１）の前記円弧状構造（２）に埋め込まれる、
   プレキャストセグメント（１）。
2. 前記調査装置（４）は、少なくとも１つの変形計（Ｒｉ）が配置された変形可能本体（５）を備え、前記少なくとも１つの変形計（Ｒｉ）は、互いに対して配向された少なくとも３つの変形測定値（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）を検出するよう構成され、これにより、前記調査装置（４）内の張力（ＳＹＹ）は、前記３つの変形測定値（Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３）の組み合わせに比例する、
   請求項１に記載のプレキャストセグメント（１）。
3. 前記変形可能本体（５）は、少なくとも前記セメント凝集体の構造において許容される応力に関して、純粋に弾性的な挙動を有する、
   請求項２に記載のプレキャストセグメント（１）。
4. 前記変形可能本体（５）は、２つの表面（Ａ，Ｂ）を備え、前記表面のより小さい寸法は、前記セメント凝集体に含まれる結合材料の最大公称直径以上であり、前記変形可能本体（５）は、前記変形可能本体（５）内で前記張力（ＳＹＹ）の乱れのない領域（Ａ２）が得られるように、２つの一般的な次元に関して実質的に平らな形状を有し、前記領域には、前記少なくとも１つの変形計（Ｒｉ）が配置される、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のプレキャストセグメント（１）。
5. 前記調査装置（４）は、前記補強材（３）に拘束される、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載のプレキャストセグメント（１）。
6. 前記互いに反対側の半径方向面（２ａ，２ｂ）および前記円弧状構造（２）の中間領域（Ｍ）にそれぞれ配置された第１、第２および第３の調査装置（４ａ，４ｂ，４ｃ）を備える、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載のプレキャストセグメント（１）。
7. 前記プレキャストセグメント（１）の内部のひび割れを検出するために、前記円弧状構造（２）に含まれた少なくとも１つの容量センサ（１０）を備える、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載のプレキャストセグメント（１）。
8. 前記少なくとも１つの容量センサ（１０）は、前記周方向面（２ｃ，２ｄ）上または前記内側の長手方向面（２ｅ）上に画定される当接領域（Ｓ１）の近傍に収容され、前記当接領域（Ｓ１）は、移動のステップ中にトンネルボーリングマシンを載置するために使用される、
   請求項７に記載のプレキャストセグメント（１）。
9. 前記少なくとも１つの容量センサ（１０）は、前記内側の長手方向面（２ｅ）から、前記トンネルボーリングマシンの２つの接触ジャックの２つの連続する配置領域（Ｓ１，Ｓ２）の間のピッチの約半分に等しい距離（Ｆ）だけ離間して収容される、
   請求項８に記載のプレキャストセグメント（１）。
10. 前記円弧状構造（２）内または前記円弧状構造（２）上に配置され、前記プレキャストセグメント（１）のオーバライゼーションの変化を検出するように設計された少なくとも１つの傾斜計（２０）を備える、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載のプレキャストセグメント（１）。
11. 動作可能に相互接続され、前記長手方向軸（Ｘ）を横断する方向に沿って所定の段で収容された第１の複数の横方向傾斜計（２１）、および／または
    動作可能に相互接続され、前記長手方向軸（Ｘ）に平行な方向に沿って所定のピッチを有するように収容された第２の複数の長手方向傾斜計（２２）
    を備える、
    請求項１０に記載のプレキャストセグメント（１）。
12. 前記第１の複数の横方向傾斜計（２１）または前記第２の複数の長手方向傾斜計（２２）は、可撓性ストリップ内または可撓性ストリップ上に配置される、
    請求項１１に記載のプレキャストセグメント（１）。
13. トンネルリング（１００）であって、
    前記リングを閉鎖するために、互いに反対側の半径方向面（２ａ，２ｂ）上で２つずつ互いに向けて移動される少なくとも５つのプレキャストセグメントを備え、
    前記プレキャストセグメントのうちの少なくとも３つは、請求項１〜１２に記載の特徴に従って形成される、
    トンネルリング（１００）。
14. セメント製のプレキャストセグメント（１）を作製および監視する方法（２００）であって、
    ・ コンクリート打設を受けるための型枠を提供するステップと、
    ・ 前記型枠内に少なくとも１つの調査装置（４）を収容するステップと、
    ・ 前記少なくとも１つの調査装置（４）と、前記少なくとも１つの調査装置（４）が収集したデータを処理することができる処理ユニット（５０）と、を動作可能に接続するステップと、
    ・ 前記プレキャストセグメント（１）の円弧状構造（２）を形成するために、前記少なくとも１つの調査装置（４）を埋め込んで、前記型枠内で前記コンクリート打設を実行するステップと、
    ・ 前記コンクリート打設に続くステップ中に、収集または処理されたデータの変化を分析することにより前記処理ユニット（５０）が処理した前記データを監視するステップと、
    を含む、
    作製および監視方法（２００）。
15. ・ 前記コンクリート打設を受けるための型枠内に補強材（３）を提供するステップと、
    ・ 前記補強材（３）に前記少なくとも１つの調査装置（４）を取り付けるステップと、
    ・ 前記少なくとも１つの調査装置（４）と、前記少なくとも１つの調査装置（４）が収集したデータを処理することができる処理ユニット（５０）と、を動作可能に接続するステップと、
    ・ 前記プレキャストセグメント（１）の円弧状構造（２）を形成するために、前記補強材（３）および前記少なくとも１つの調査装置（４）を埋め込んで、前記型枠内で前記コンクリート打設を実行するステップと、
    ・ 前記コンクリート打設に続くステップ中に、張力の変化を分析することにより前記処理ユニット（５０）が処理したデータを監視するステップと、
    を含む、
    請求項１４に記載の作製および監視方法（２００）。
16. ・ 前記コンクリート打設を実行する前に、支持体または前記補強材（３）に少なくとも１つの容量センサ（１０）を拘束するステップと、
    ・ 前記少なくとも１つの容量センサ（１０）と、前記少なくとも１つの容量センサ（１０）が収集したデータを処理することができる前記処理ユニット（５０）と、を動作可能に接続するステップと、
    ・ 前記コンクリート打設に続くステップ中に、前記少なくとも１つの容量センサ（１０）によって検出された構造的な変化を分析することにより前記処理ユニット（５０）が処理したデータを監視するステップと、
    を含む、
    請求項１４または１５に記載の作製および監視方法（２００）。
17. ・ 前記コンクリート打設が実行されたときから所定の硬化時間（Ｔｃ）が経過した後に、前記円弧状構造（２）の外側に少なくとも１つの傾斜計（２０）を拘束するステップと、
    ・ 前記少なくとも１つの傾斜計（２０）と、前記少なくとも１つの傾斜計（２０）が収集したデータを処理することができる前記処理ユニット（５０）と、を動作可能に接続するステップと、
    ・ 前記コンクリート打設に続くステップ中に、前記少なくとも１つの傾斜計（２０）によって検出された傾斜の変化を分析することにより前記処理ユニット（５０）が処理したデータを監視するステップと、
    を含む、
    請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の作製および監視方法（２００）。
18. ・ 前記プレキャストセグメント（１）の前記円弧状構造（２）のための前記硬化時間（Ｔｃ）中に待機するステップと、
    ・ トンネル内に前記プレキャストセグメント（１）を設置するステップと、
    ・ 検出された構造的な変化を分析することにより前記処理ユニット（５０）が収集したデータまたは処理したデータを監視するステップと、
    を含む、
    請求項１４〜１８のいずれか１項に記載の作製および監視方法（２００）。
19. トンネルを作製および監視する方法（３００）であって、
    ・ 地形に穴を形成するステップと、
    ・ トンネルリングを形成するように、互いに反対側の半径方向面を２つずつ互いに向けて移動して、前記互いに反対側の半径方向面上にプレキャストセグメントを複数設置するステップと、
    を含み、
    前記複数のプレキャストセグメントのうちの少なくとも１つは、調査装置（４）を備え、これにより、処理ユニット（５０）と接続された後、ならびに前記トンネル内に前記プレキャストセグメントを設置している間および設置した後に、処理されたデータを監視することができることを特徴とする、
    方法（３００）。
20. ・ 前記トンネルの穴を形成するためおよび少なくとも１つが前記調査装置（４）を含む前記複数のプレキャストセグメントを設置するために、トンネルボーリングマシンを使用するステップと、
    ・ 前記調査装置（４）と、処理ユニット（５０）とを接続するステップと、
    ・ 前記トンネルボーリングマシンが、少なくとも１つが前記調査装置（４）を含む前記複数のプレキャストセグメントと接触するように、前記トンネルボーリングマシンを前進させるステップと、
    ・ 前記トンネル内に前記プレキャストセグメントを設置している間および設置した後に、処理されたデータを監視するステップと、
    を含む、
    請求項１９に記載の方法（３００）。
21. ・ 前記少なくとも１つのプレキャストセグメント（１）に前記トンネルボーリングマシンを載置して、前記トンネルの長手方向軸（Ｘ）に沿って前記トンネルボーリングマシンを前進させるステップと、
    ・ 前記トンネルボーリングマシンを載置するステップ中およびステップ後に、処理されたデータの起こり得る変化を監視するステップと、
    を含む、
    請求項２０に記載の方法（３００）。

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