JP2003042966A - 既設管きょの管内調査装置およびその装置を用いた管内調査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大口径・中口径の下水幹線に対して、下水流
量の多寡にかかわらず調査可能で、管きょ内を容易に移
動でき、換気や事前の洗浄・清掃の必要がなく、接触式
・非接触式の両方での管壁内面形状測定ができ、管きょ
内の硫化水素濃度等の環境測定も密閉状態でできて精度
のよい調査結果が得られる。 【解決手段】 管きょ内の状態を測定する測定手段を備
えた調査装置であって、管体に対する移動及び固定手段
として伸縮アーム13とタイヤなどの走行体14、管内流体
に対する浮体12とを設けた装置本体11にケーブル10を接
続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、劣化した既設の下
水管きょの管内を調査する調査装置およびその装置を用
いた管内調査方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】小口径の下水管きょ（枝線）において
は、比較的容易に下水の流下を一時停止する、あるいは
水替えすることができるため、ＴＶカメラロボットによ
る管内調査が広く実施されているが、大口径・中口径の
下水幹線は、常時下水が流下しているだけでなく、硫化
水素やメタンガスなどの有毒ガスが発生しており、人間
が入って調査するのは極めて危険な状態にあるため、大
半が調査されていないのが現実である。

【０００３】そこで、大口径・中口径の下水幹線につい
ても、下水幹線調査ロボットの開発が望まれていたが、
以下の理由により、有効な調査ロボットは開発されてい
ない。 （１）常時下水が流下していて容易に流水を止めたり、
水替えできない。 （２）この流水も下水流量が分流式か合流式かによって
その常時流量に大きな差異があり、分流式幹線では汚水
しか流さないために流量が比較的安定しているが、管き
ょ断面積に比して流量が多く、一方、合流式幹線では常
時流量が管きょ断面に比べて比較的少ないが、降雨時に
は急激に流量が増すなど、流量の変化が大きい。したが
って、下水流量の多さや変動に対応する調査ロボットと
する必要がある。

【０００４】（３）管きょ内の気相部（頂部）と液相部
（底部）の両方について測定可能である必要がある。一
般に劣化調査の基本となるのは目視観察であるが、これ
をＴＶカメラで代用しようとすると、気相部の撮影は可
能であっても、液相部は汚水（濁水）の中での撮影とな
り鮮明な画像が得られないという問題がある。

【０００５】（４）目視観察の次に必要なのは管壁内面
形状測定であるが、当該管きょ内が硫化水素によって腐
食している場合は、気相部の管壁表面では二水石膏が生
成されている可能性が大きい。水位変動のあるスプリン
グライン付近では、二水石膏に変化した部分は流水で剥
離・落下していることが多いが、頂部付近では二水石膏
が剥離せずにそのまま付着していることが多く、この場
合、非接触式の測定方法では、健全なコンクリート壁と
腐食して生成された二水石膏の区別ができない。そし
て、このように硫化水素によって腐食している場合は、
同一管きょの管壁でもその物性は異なる場合があるの
で、非接触方式による形状計測では正しい調査結果が得
られない。

【０００６】（５）接触式の測定方法により、形状測定
する場合、頂部（気相部）の二水石膏等の劣化物あるい
は底部（液相部）のスライム等の堆積物を除去する必要
がある。

【０００７】なお、管内調査装置として、従来、例え
ば、特開平4-151505号公報（従来例１）、特許第261382
4 号公報（従来例２）、特開平9-150121号公報（従来例
３）、特開平9-254781号公報（従来例４）、特開平9-25
4782号公報（従来例５）、特開平10-221258 号公報（従
来例６）、特開平11-304712 号公報（従来例７）、特開
2001-27629号公報（従来例８）、特開2001-27628号公報
（従来例９）、実開平1-84791 号公報（従来例10）、実
開平4-36409 号公報（従来例11）、実公平7-52587 号公
報（従来例12）などがある。

【０００８】これらの従来例１〜12には、個々的には、
管内の流量が多い場合、浮力を得て装置を移動する手
段、管内壁から反力を得て装置を固定、あるいは機械的
に移動する手段、管厚などの管壁内面形状を非接触また
は接触手段により計測し、液相部分と気相部分を比較し
て腐食状況を診断する手段、管内周面の撮影手段、管内
の硫化水素等のガス濃度を計測する手段のいずれかが記
載されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】大口径・中口径で常時
下水が流れ、流量も大きく変化する下水幹線に対して
は、前記した（１）から（５）の問題点の全てをクリア
する必要があるが、従来例の前記調査装置は、個々的に
は問題点をクリアするものの、全てをクリアするもので
はなく、かかる下水幹線に使用する調査装置としては有
効なものではない。

【００１０】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、大口径・中口径の下水幹線に対して、下水流量の多
寡にかかわらず調査可能で、管きょ内を容易に移動で
き、換気や事前の洗浄・清掃の必要がなく、接触式・非
接触式の両方での形状測定ができ、管きょ内の硫化水素
濃度等の環境測定も密閉状態でできて精度のよい調査結
果が得られる既設管きょの管内調査装置およびその装置
を用いた管内調査方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、装置として、第１に、管きょ内の状態を測定
する測定手段を備えた調査装置であって、管体に対する
移動及び固定手段と、管内流体に対する浮体とを設けた
装置本体に、ケーブルを接続したことを要旨とするもの
である。

【００１２】第２に、管内の劣化部分や堆積物を除去す
る清掃手段を有することを要旨とするものである。

【００１３】第３に、ケーブルは、管きょに連通する立
坑内に設置した発進基地に設置の支持装置で支持され、
地上に設置のケーブルドラムから引き出されること、第
４に、ケーブルには、周囲に浮きを取り付けることを要
旨とするものである。

【００１４】第５に、管体に対する移動及び固定手段
は、装置本体に複数本設けた伸縮アームの先端に取り付
けられることを要旨とするものである。

【００１５】第６に、調査方法として、請求項１から請
求項５のいずれかに記載の調査装置を用いて、管きょ内
を密閉状態にして調査することを要旨とするものであ
る。

【００１６】請求項１記載の本発明によれば、下水幹線
の流量が多い場合は浮力を利用して水中移動手段で管き
ょ内を移動し、流量が少ない場合は管壁から反力を得て
管壁移動手段で移動し、任意の調査箇所まで移動したな
らば、その場で固定手段を動作すれば、調査箇所におい
て装置本体を固定でき、非接触式だけでなく接触式の調
査も可能となる。また、ケーブルは地上から引き出すよ
うにしたから、ケーブルの長さに実質的な制限がなくな
り、長い管きょでも調査が可能となる。

【００１７】請求項２記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、そして、調査箇所の管壁だけを清掃手段で清
掃することで、調査に先行して管内清掃作業を行う必要
がなくなった。

【００１８】請求項３記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、ケーブルは、既設管きょに連通する立坑内に
設置した発進基地に設置の支持装置で支持されるから、
ケーブルに張力を与えることができる。また、発進基地
は立坑内に設置したから、ケーブルのみを通過させ上方
出入口の蓋を閉じた状態で調査ができ、管きょ内の硫化
水素等のガス濃度をはじめとして管きょ内環境の正確な
測定が可能となる。

【００１９】請求項４記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、ケーブルには、周囲に浮きを取り付けること
で、管きょ内の汚水上に浮遊するからケーブルの牽引抵
抗を小さくでき、装置本体の移動が容易になる。

【００２０】請求項５記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、装置本体に複数本設けた伸縮アームを交互に
伸縮して先端に取り付けたキャタピラやタイヤなどの走
行体を管壁に押しつけ管壁から反力をとることで、容易
に移動でき、また、任意の調査箇所で伸縮アームを伸長
した状態で管壁に押しつければ、伸縮アームが突っ張り
として機能し、当該調査箇所に装置本体を静止できるか
ら、接触式の調査も可能となる。浮力を利用して本体を
移動した場合も同様にして任意の調査箇所に固定でき
る。

【００２１】請求項６記載の本発明によれば、調査方法
として、上方出入口の蓋を閉じた状態で調査ができ、管
きょ内の硫化水素等のガス濃度をはじめとして管きょ内
環境の正確な測定が可能となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１は本発明の既設管きょの
管内調査装置およびその装置を用いた管内調査方法の実
施形態を示す説明図、図２は本発明の既設管きょの管内
調査装置が設置された調査設備の全体説明図で、調査設
備の全体構成から説明する。

【００２３】図中１はロボットタイプの管内調査装置を
示し、既設管きょ２内に走行自在に配置されるものであ
り、既設管きょ２の立坑３に該管内調査装置１の発進基
地４を設置する。この管内調査装置１および発進基地４
は、通常の立坑３の上方出入口18の直径６０ｃｍを通過
できる大きさに分解可能となっており、立坑３内で組み
立てられる。

【００２４】地上には、立坑３近傍に巻き上げ装置を装
備したケーブルドラム５、管内調査装置１の遠隔操作お
よびモニタリング装置６、電源装置７、コンプレッサー
８、給水装置９を配設する。

【００２５】そして、前記ケーブルドラム５に巻回した
ケーブル10の一端は、管内調査装置１に接続されてい
る。また、ケーブル10は、ケーブルドラム５と管内調査
装置１の間に位置する立坑３内に設置した発進基地４で
支持されている。支持手段として例えば立坑３の壁に例
えばステーとガイドローラなどによる突っ張りをとっ
て、これによりケーブル10の張力を支えるようにし、地
上から取り込んだケーブル10を既設管きょ２内に送り出
す。

【００２６】管内調査装置１は、管体に対する移動及び
固定手段と、管内流体に対する浮体12とを設けた装置本
体11に、地上から引き出したケーブル10を接続し、管壁
の清掃手段と撮影手段と調査機器とを搭載したもので、
以下、図１について詳しく説明する。

【００２７】装置本体11の移動手段として、水中移動手
段と管壁移動及び固定手段とを設ける。水中移動手段
は、管内調査装置１に取り付けた浮体12により既設管き
ょ２内の水から浮力を得て移動する手段で、水流だけで
移動することもできるが、水流が弱いような場合の補助
手段としてスクリューまたは水ジェット噴射などの移動
手段を浮体12に取付けておくこともできる。

【００２８】管壁移動及び固定手段は、既設管きょ２の
内壁から反力を得て機械的に移動する手段であり、装置
本体11から複数本の伸縮アーム13を管きょの周方向に放
射状に突設し、この伸縮アーム13の先端にキャタピラや
タイヤなどの走行体14を取り付けたものである。そし
て、この複数本の伸縮アーム13を交互に伸縮することで
移動手段として機能させ、伸縮アーム13の全てを伸長し
て管壁に突っ張りとして作用させることで固定手段とし
て機能させる。

【００２９】なお、浮体12は、前記水中移動手段、さら
に後述するようにケーブル10の牽引によって装置本体11
が移動する際の抵抗を軽減するためのもので、装置本体
11に突設したが、その形状や数、装置本体11への設置箇
所等は本実施形態に限定されない。

【００３０】管壁の清掃手段（図示省略）は、例えば調
査機器用アーム19に取り付けられ前記した地上に設置し
たコンプレッサー８、給水装置９にケーブル10を介して
接続され、調査箇所の管壁に存在する劣化部分や堆積物
等を除去（清掃）するもので、ウォータージェットやエ
アジェット方式によるものとする。

【００３１】撮影手段は、例えば装置本体11から突設し
た伸縮アーム13に取り付けたＴＶカメラ15で構成する。

【００３２】調査機器16は、装置本体11から突設した調
査機器用アーム19の先端に取り付けるもので、例えば管
内の硫化水素等のガス濃度を計測するガス検知器、管壁
の内面形状（管厚）を計測する超音波測定器、電磁波反
射法や打音法などによる非接触方式の形状測定装置、管
内温湿度測定器等が取り付けられている。

【００３３】また、ケーブル10は周囲を発泡体による浮
き17を巻回して、既設管きょ２内の汚水上を浮遊するよ
うに構成する。なお、ケーブル10は、管内調査装置１に
よる調査工事に不可欠な動力用、調査データ送信用等の
ケーブルをひとまとめにしたものである。また、本実施
形態ではケーブル10は、浮体12を介して装置本体11に接
続されているが、これに限定されるものではない。

【００３４】次に既設管きょ２の管内調査方法を説明す
る。まず、立坑３の上方出入口18の蓋を開け、この時点
で立坑３内の硫化水素濃度を計測する。その後、立坑３
内の換気を行いながら、分解した状態でロボットタイプ
の管内調査装置１と発進基地４とを立坑３内に搬入し、
ここで管内調査装置１と発進基地４とを組み立てる。こ
の発進基地４は、調査箇所の上流側に設置する。

【００３５】組立が完了したならば、ケーブル10のみが
通過するように立坑３の上方出入口18の蓋を再び閉じて
既設管きょ２内を密閉状態として、既設管きょ２内の硫
化水素が逃げないようにする。

【００３６】この状態で、装置本体11に設置の硫化水素
濃度を計測するガス検知器（調査機器16）で立坑３内の
硫化水素濃度を計測する。計測値は調査データ送信用の
ケーブル10によってモニタリング装置６に表示される。
計測値が立坑３の上方出入口18の蓋を開けた当初の値に
回復した後、調査を開始する。これにより、立坑３の上
方出入口18の蓋を閉じたままの状態での調査、特に硫化
水素濃度の正確な計測が可能となり、硫化水素による腐
食の将来予測を行う上での貴重なデータを得ることがで
きる。

【００３７】そして、管内調査装置１を既設管きょ２内
に送り出す。この場合、既設管きょ２内の流量が多いと
きは、既設管きょ２内の水から浮力を得て、浮体12に取
付けられたスクリューまたは水ジェット噴射などの移動
手段と、ケーブル10の送り出しによって水上または水中
を移動する。流速が特に大きい場合は、スクリューまた
は水ジェット噴射などの移動手段を使用せずにケーブル
10の牽引を緩めるだけで、管内調査装置１は浮遊状態で
管内を下流側へと移動できる。

【００３８】流量が少ない場合は、複数本の伸縮アーム
13を交互に伸長し、キャタピラやタイヤなどの走行体14
を管壁に押しつけ管壁に反力をとって管壁を伝って移動
する。

【００３９】管内調査装置１の移動時、ケーブル10には
浮き17が取り付けてあるから、汚水上を浮遊し、管底を
引きずることがなく、牽引抵抗が少なく、装置本体11が
ケーブル10を牽引するのに負荷がかからないですむ。そ
して、管内調査装置１の移動は、ケーブルドラム５の巻
き取り装置を操作しながら、水中移動手段または管壁移
動手段を用いて行うことになるから、容易に移動制御で
きる。

【００４０】また、管内調査装置１の移動時、装置本体
11に設置のＴＶカメラ15で管内前方の障害物を探索す
る。

【００４１】所定の調査箇所に到達したならば、浮力を
利用して、またはスクリュー・水ジェット噴射などの移
動手段を補助的に使用し、水流にのって装置本体11を移
動させた場合は、ケーブルドラム５の回転を停止すれ
ば、装置本体11はケーブル10で係留された状態となり、
当該調査箇所で移動が停止する。そして、複数の伸縮ア
ーム13の全てを伸長し、先端の走行体14を管壁に突っ張
れば、装置本体11を調査箇所に固定できる。管壁移動手
段を用いた場合も同様にして固定する。

【００４２】調査機器16による管壁の調査は、まず、非
接触方式の形状計測装置（超音波計測器）によって管壁
の内面形状計測を行う。次に、同一調査箇所を水噴射ま
たはエア噴射により清掃し、二水石膏やスライム等を除
去した後、非接触式または接触式で管壁の内面形状計測
を行う。ここで清掃を行うのは管体の強度の寄与しない
二水石膏等の劣化物あるいはスライム等の堆積物を除去
して、精度良く既存管体の診断を行うためである。

【００４３】コンクリート管体が硫化水素によって腐食
する場合、液相部分は腐食が進行しないことが明らかと
なっている上に、ほとんどの管体は遠心力成形によって
製造された規格品であるから、液相部と気相部の内面形
状計測を実施することによって、管壁の腐食状況が明ら
かとなり、管体の残存厚さ、ひいては管体の残存強度が
推定できる。

【００４４】さらに詳細に管壁の状態を調査するには、
電磁波反射法あるいは打音法などによって管壁の残存厚
さを非破壊調査することができる。また、管体の弾性波
速度を計測することにより残存するコンクリート管体の
剛性を非破壊調査することもできる。

【００４５】管壁の調査と同時に、管きょ内の硫化水素
濃度等の環境測定も実施する。この場合、立坑３の上方
出入口18の蓋は閉じた状態にあるから、調査箇所の腐食
度合と硫化水素濃度等の環境条件を同時に調査でき、腐
食の将来予測がより正確に行える。

【００４６】かかる調査を行っている間、ＴＶカメラ15
で調査箇所の表面状態を撮影記録するとともに調査作業
を監視する。また、計測されたデータは、データ送信用
のケーブル10によって地上に設置されたデータ収録装置
（図示省略）に記録される。場合によっては、管内調査
装置１にもデータ収録装置を設置し、計測データの一部
が記録されるようにしてもよい。

【００４７】必要な計測が終了すれば、伸縮アーム13を
縮めて次の計測点まで移動する。移動方法は前記と同様
であり、これを繰り返して既設管きょ２内の所定の調査
箇所を調査する。なお、立坑３の上方出入口18が道路上
にある場合、道路占用する立坑３の上方出入口18は上流
側の一か所ですみ、さらに、ケーブル10の長さが十分で
あれば、一か所の立坑３の上方出入口18を基地にして複
数区間の管きょの調査を行うことも可能である。

【００４８】よって、都市部において立坑３の上方出入
口18付近の道路占用が困難な場合でも、地上の交通障害
を小さくすることができる。この場合、ケーブルドラム
５は地上に設置したから、実質的にはケーブル10の長さ
には制限が無くなった。

【００４９】全ての調査が完了したならば、ケーブル10
の牽引または水中移動・管壁移動によって管内調査装置
１を発進基地４まで戻し、立坑３内で管内調査装置１お
よび発進基地４の解体・回収を行って調査工事を終了す
る。この場合、ケーブル本体に繊維補強を施しておけ
ば、管内調査装置１一式を牽引するのに十分な強度をケ
ーブル10に付与できる。なお、本実施形態ではケーブル
10のケーブルドラム５には巻き上げ装置（図示省略）が
装備されているから、これを用いてケーブル10の巻き取
りが行われる。

【００５０】なお、管内調査装置１の操作は、データ送
信用のケーブル10によって地上から操作員により遠隔操
作することもできるが、管内調査装置１を自律型のロボ
ットとして予め組み上げられたプログラムにしたがって
自動制御することが望ましい。

【００５１】この場合は、まず遠隔操作によって管内調
査装置１を調査区間全域にわたって管きょ内を走行さ
せ、調査の障害となるようなもの、例えば、既設管きょ
２の変形や木根等の異物侵入がないかを確認し、障害が
ないと認められたならば、最初の調査地点に戻り、設定
された調査プログラムにしたがって自動制御で調査す
る。

【００５２】

【発明の効果】以上述べたように本発明の既設管きょの
管内調査装置およびその装置を用いた管内調査方法は、
大口径・中口径の下水幹線に対して、流量が多い場合は
浮力を利用して管内を移動する手段を設け、流量が少な
い場合は管壁を伝って移動する手段を設けたから、下水
流量の多寡にかかわらず調査可能で、管きょ内を容易に
移動でき、換気や事前の洗浄・清掃の必要がなく、接触
式・非接触式の両方での内面形状測定ができ、管きょ内
の硫化水素濃度等の環境測定も密閉状態で行うことがで
き、精度のよい調査結果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の既設管きょの管内調査装置およびその
装置を用いた管内調査方法の実施形態を示す説明図であ
る。

【図２】本発明の既設管きょの管内調査装置が設置され
た調査設備の全体説明図である。

【図３】本発明の既設管きょの管内調査装置のケーブル
の斜視図である。

【符号の説明】

１…管内調査装置 ２…既設管きょ ３…立坑 ４…発進基地 ５…ケーブルドラム ６…モニタリング装
置 ７…電源装置 ８…コンプレッサー ９…給水装置 10…ケーブル 11…装置本体 12…浮体 13…伸縮アーム 14…走行体 15…ＴＶカメラ 16…調査機器 17…浮き 18…上方出入口 19…調査機器用アーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F069 AA24 AA51 AA60 BB40 CC02 DD13 DD17 GG01 GG04 GG06 GG07 GG09 GG43 GG59 GG65 HH09 HH27 JJ06 JJ22 KK01 KK05 MM04 MM17 MM32 RR01 RR07 2G051 AA82 AB01 AB03 AC19 CA04

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管きょ内の状態を測定する測定手段を備
   えた調査装置であって、管体に対する移動及び固定手段
   と、管内流体に対する浮体とを設けた装置本体に、ケー
   ブルを接続したことを特徴とする既設管きょの管内調査
   装置。
2. 【請求項２】 管内の劣化部分や堆積物を除去する清掃
   手段を有する請求項１記載の既設管きょの管内調査装
   置。
3. 【請求項３】 ケーブルは、管きょに連通する立坑内に
   設置した発進基地に設置の支持装置で支持され、地上に
   設置のケーブルドラムから引き出される請求項１または
   請求項２に記載の既設管きょの管内調査装置。
4. 【請求項４】 ケーブルには、周囲に浮きを取り付ける
   請求項１から請求項３のいずれかに記載の既設管きょの
   管内調査装置。
5. 【請求項５】 管体に対する移動及び固定手段は、装置
   本体に複数本設けた伸縮アームの先端に取り付けられる
   請求項１から請求項４のいずれかに記載の既設管きょの
   管内調査装置。
6. 【請求項６】 請求項１から請求項５のいずれかに記載
   の調査装置を用いて、管きょ内を密閉状態にして調査す
   ることを特徴とする既設管きょの管内調査方法。