高速道路のグラウンドアンカーに光ファイバーを用いた張力計測システムを初適用、鹿島：導入事例

鹿島建設は、住友電工スチールワイヤーやヒエンとともに開発した「光ファイバーを用いた張力計測システム」を、神奈川県足柄上郡山北で施工を進める「東名高速道路上石山地区切土のり面補強工事」のグラウンドアンカー更新工事に適用した。光ファイバーを用いた張力計測システムの高速道路切土法面への本格的な適用は初めてとなる。

[BUILT]

　鹿島建設は、2016年に住友電工スチールワイヤーやヒエンとともに開発した「光ファイバーを用いた張力計測システム」を、神奈川県足柄上郡山北で施工を進める「東名高速道路上石山地区切土のり面補強工事（中日本高速道路発注）」におけるグラウンドアンカー更新工事に適用したことを2022年8月24日に発表した。

グラウンドアンカー全長の張力分布を高精度に可視化

　高速道路では、切土法面で構成されている区間が数多く存在する。こういった区間では、地山の長期的な動きや大雨、地震などで法面が崩壊しないように高速道路の安全性を確保する対策が求められている。

　対策工の1つとして、地山内部にストランドと呼称される高強度な鋼により線を定着させ補強する「グラウンドアンカー工法」が使用されている。しかし、経年劣化や自然災害などによる地山の変状が、グラウンドアンカーの健全性を損ね、高速道路の維持管理を行う上でリスクとして顕在化している区間もある。

　一方、地中と地上に設置したグラウンドアンカーの劣化状況を把握することは難しく、従来の健全性評価手法では、主にグラウンドアンカー頭部への荷重計の配置やグラウンドアンカー頭部をジャッキで引っ張るリフトオフ試験による張力計測が行われていた。だが、こういった試験も切土法面内部の変状まで推定することは困難で、荷重計の耐久性とリフトオフ試験の作業性や安全性にも課題があった。

　そこで、鹿島建設は、住友電工スチールワイヤーやヒエンと共同で光ファイバーを用いた張力計測システムを開発した。

　光ファイバーを用いた張力計測システムは、適用することで、従来よりも簡便かつ安全にグラウンドアンカー全長の張力分布を高精度に調べられる。これにより、グラウンドアンカーの健全性を見える化するとともに、切土法面の変状を随時検知できるようになる。張力計測システムで利用する光ファイバーは通信分野でも活用されている、汎用性が高い廉価なものを使う。

光ファイバーを用いた張力計測システム概念図（左）と光ファイバー計測システム施工完了後（右）　出典：鹿島建設プレスリリース

　システムの核となる光ファイバー計測技術は、汎用性が高い光ファイバーを延長することで、遠く離れた地点の測定が行える他、この利点を生かし、広範囲に存在するグラウンドアンカーで補強された切土法面を遠隔で一元的にモニタリング・管理することも可能。

東名高速道路の「上石山地区切土法面補強工事」　出典：鹿島建設プレスリリース

　今回の工事では、高速道路の切土法面で初めて、光ファイバーを用いた張力計測システムをグラウンドアンカー更新工事に適用した。さらに、計測管理対象のグラウンドアンカー21本に張力計測システムと荷重計を併用している。

　加えて、計測管理対象となるグラウンドアンカーの全てに張力計測システムを適用するため、荷重計が故障した場合のリフトオフ試験が不要になるとともに、張力の変動要因となる地山内部の変状を面的に把握する。

　今後は、グラウンドアンカーだけでなく、橋梁（きょうりょう）やトンネル、舗装などにも光ファイバーを設け同一の計測システムに統合することで、道路構造物を構成するインフラの状況を光ファイバーで網羅的に把握することも目指す。

上石山地区切土法面補強工事の概要

　上石山地区切土法面補強工事の場所は神奈川県足柄上郡山北町山北で、規模はグラウンドアンカー工385本（うち光ファイバー張力計測システム採用は21本）、セメントモルタル吹付工は1192平方メートルなど。施工は鹿島建設が担当し、工期は2020年8月〜2022年11月。