JP2010038829A - ライニング材で補修した管路のひずみ計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ライニング硬化材によって補修された補修済み管路において、変形・損傷箇所等のひずみを計測する技法を提供する。
【解決手段】本発明による管路ひずみ計測方法は、既設管路(2)内をライニング材(5)で補修する際に既設管路(2)とライニング材(5)との間に少なくとも１本の光ファイバ(6)を配設し、光ファイバ(6)にパルス光を入射して、既設管路(2)のひずみを計測することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ライニング材で補修した管路のひずみを計測する方法に関する。

ケーブルが収容されていない不良管路には、錆の成長や土砂の流入などに起因しケーブルが布設できないものや、建設年度が古く耐震性能が劣る老朽化した弱体管路（これ以降、「老朽弱体管路」と称する）がある。それらを補修する技術として、ライニング補修技術がある。このライニング補修技術は、既設の老朽弱体管路の内部に、樹脂系の硬化材を含む補修用ライニング材（これ以降「ライニング硬化材」と称する）を挿入し、新たに３ｍｍ程度の厚みを持った樹脂膜を形成するものである。このライニング補修技術を適用すれば、強度不足などで使用できなかった老朽弱体管路を再生可能なため、管路を撤去し新設するよりも安価である。

このライニング補修は、補修用ライニング硬化材を空気圧又は水圧によって反転繰り出し挿入後、温水又は蒸気などで硬化させ管路を補修するものである（例えば、特許文献１を参照）。補修用ライニング硬化材の硬化状況の管理は、温水、加熱空気及びスチームなどの循環的な流れを連続的に発生させる循環装置によって、温度を測定しながら行う。補修用ライニング硬化材による管路の補修は、新たに管路を構築するより安価なことから、今後適用が増加してくると思われる。

特開平５−１６２３８号公報

補修用ライニング硬化材によって補修された上記補修済み管路においても、補修完了後に、経年劣化、自然災害、人災、近接施工又はその他の外的要因による変形及び損傷等のひずみが生じるおそれがある。従来、このようなひずみの特定・計測には、管路内部に挿入したパイプカメラなどでその位置や状態を確認する方法が取られている。しかしながら、補修済み管路は、補修用のライニング硬化材によって内径が縮小し、さらに内部にケーブルが設置されること等から、パイプカメラを挿入するスペースが確保できず、補修済み管路内のひずみを計測するのは困難である。補修済み管路における上記変形・損傷箇所の把握は必須であるが、その状況を把握する方法は提案されていない。

従って、本発明の目的は、上述のような諸問題を解決し、ライニング硬化材によって補修された補修済み管路において、変形・損傷箇所等のひずみを計測する技法を提供することにある。

上述した課題を解決すべく、本発明による管路ひずみ計測方法は、
既設管路内を（硬化性樹脂を含む）ライニング材で補修する際に（同時に）前記既設管路と前記ライニング材との間に少なくとも１本の光ファイバを配設し、（パルス試験機によって）当該光ファイバにパルス光を入射して、前記既設管路のひずみを計測する、ことを特徴とする。

また、本発明の実施態様に係る管路ひずみ計測方法は、
前記光ファイバは空孔付単一モード光ファイバである、ことを特徴とする。

また、本発明の別の実施態様に係る管路ひずみ計測方法は、
前記光ファイバのブリルアン散乱光から測定される前記光ファイバ内のひずみ分布に基づき、前記既設管路のひずみを計測する、ことを特徴とする。

また、本発明の他の実施態様に係る管路ひずみ計測方法は、
前記既設管路内をライニング材で補修した際に予め測定した前記光ファイバ内のひずみ分布との差から、前記既設管路のひずみを計測する、ことを特徴とする。

さらに、本発明のさらなる実施態様に係る管路ひずみ計測方法は、
前記ライニング材は、（空圧、水圧等の）圧送により前記既設管路内に反転（繰り出し）挿入し、前記光ファイバは、反転前の前記ライニング材の内部に予め挿入し、（前記ライニング材の一端と前記光ファイバの一端とを前記既設管路の開口部に固定して、）前記既設管路内に反転挿入される前記ライニング材に伴い、前記既設管路の内壁と前記ライニング材との間に配設する、ことを特徴とする。

上述したように本発明の解決手段を方法として説明してきたが、本発明はこれらの方法に実質的に相当するプログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。その際、方法やプログラムの各ステップは、データの処理においては必要に応じて、ＣＰＵ、ＤＳＰなどの演算処理装置を使用するものであり、入力したデータや加工・生成したデータなどをＨＤＤ、メモリなどの記憶装置に格納するものである。

また、上述したように本発明の解決手段を方法として説明してきたが、本発明はこれらの方法を実行する装置としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

本発明によれば、ライニング硬化材によって補修された補修済み管路において、パイプカメラが挿入不可能な箇所でも、変形・損傷箇所等のひずみを計測することが可能となる。

以下、諸図面を参照しながら、本発明の実施例について詳細に説明する。

図１は、本発明による管路ひずみ計測方法において、光ファイバを管路内に配設する方法を説明する概略図である。図１のように、本発明は、人孔１間を結ぶ既設管路（老朽弱体管路）２を樹脂系の硬化材である補修用のライニング硬化材５で補修する際に、光ファイバ６を同時に設置し、その光ファイバ６によって既設管路２のひずみを計測する。送り込み装置４は、空気圧又は水圧を送出する。反転機３は、送り込み装置４から送り込まれる水圧又は空気圧を用いてライニング硬化材５を圧送し、既設管路２内にライニング硬化材５を反転繰り出し挿入する。図１のように、光ファイバ６は、反転前のライニング硬化材５内に予め挿入しておき、ライニング硬化材５が反転繰り出し挿入されるのに伴い、ライニング硬化材５を既設管路２内に配置するのと同時に、既設管路２の内壁とライニング硬化材５との間に配設する。なお、光ファイバ６としては、空孔付単一モード光ファイバを用いるのが好適である。空孔付単一モード光ファイバは、所定の屈折率分布を有する単一モード光ファイバに対して多数の空孔部を付与した構造であり、曲げ損失特性及び曲げ耐性に優れていることが知られている（例えば、国際公開第２００４／０９２７９３号を参照）。従って、ライニング硬化材を圧送にて反転繰り出し挿入することによって光ファイバ６を管路に配設する際に、光ファイバ６を図１に示すように折り曲げても、光ファイバ６の性能が劣化することがない。

図２は、ライニング硬化材の硬化処理を説明する図である。図２に示すように、ライニング硬化材５が既設管路２の端部にまで繰り出されると、ライニング硬化材を切断し、既設管路２の端部を閉塞する。その際、光ファイバ６は、既設管路２の内壁とライニング硬化材５との間、及び既設管路２の内部に延在している。図３に、図２におけるＡ−Ａ′の断面図を示す。図に示すように、既設管路２の内壁に沿って、ライニング硬化材５が被膜され、既設管路２の内壁とライニング硬化材との間に、光ファイバ６が配設されている。既設管路２とライニング硬化材５との間の光ファイバ６は、補修後の既設管路２のひずみ計測に用いる。また、光ファイバ６は、既設管路２の内部にも存在している。既設管路２の内部に存在する光ファイバ６は、後述するライニング硬化材５の硬化時に、管路２内の温度を測定するのに用いる。

図２の説明に戻る。送り込み装置４′は、温水、加熱空気又はスチーム等を、閉塞された既設管路２の内部に送出する。この際、パルス試験機７、信号処理部８、及び既設管路２の内部に存在する光ファイバ６を用いて、既設管路２内部の温度を、ライニング硬化材５が硬化する条件を満たすように管理する。温度管理の方法としては、例えば、パルス試験機７から入射したパルス光の反射光に基づき、信号処理部８によって所定の処理を行って温度を測定することで行う。ライニング硬化材５が硬化すると、既設管路２の補修が完了する。図４に、補修完了後の既設管路２及び光ファイバ６の概略図を示す。図４のように、補修が完了すると、既設管路２の内部に存在する光ファイバ６は取り除かれ、既設管路２の内壁と硬化したライニング硬化材５との間の光ファイバ６のみが残置される。なお、補修後の既設管路２が、自然災害、人災、地下構造物の近接施工又はその他の外的要因により、離脱、変形又は損傷をうけひずみが生じることが想定される。図５に、ひずみが生じた場合の既設管路２を示す。本発明によれば、このひずみの有無や発生箇所を特定することが可能となる。

ここで、光ファイバ６のひずみ分布計測について説明する。図４及び図５のように、既設管路２とライニング硬化材５との間の光ファイバ６に、パルス試験機７に接続された光ファイバ６′を接続する。パルス試験機７によって、計測用のパルス光を光ファイバ６′の一端から入射し、それによって光ファイバ６で発生したブリルアン散乱光を入射端で観測する。ブルリアン散乱光の周波数は、光ファイバ６の長さ方向に生じているひずみに比例してシフトする。この現象を利用して、光ファイバ６のひずみの有無を求め、パルス光を入射してからブルリアン散乱光を観測するまでの時間から、散乱光の発生源、すなわちひずみの位置を求めることができる（成瀬 央、“光ファイバひずみ計測システムの開発と実用化”、日本機会学会誌、平成１５年７月、第１０６巻，第１０１６号，ｐ．５５１ を参照）。なお、信号処理部８は、パルス試験機７によって得られた情報に基づき、上述の演算処理を行う。

本発明によれば、既設管路２の補修直後（図４）に、予め光ファイバ６内のひずみ分布を計測しておく。そして、例えば地下鉄、管路の新設等の地下構造物の近接施工による影響の有無を計測すべく近接施工後に、又は定期検査時に、図５のように、再度ブルリアン散乱光を計測する。図６に、観測されたブルリアン散乱光のグラフの一例を示す。図において、横軸は光ファイバ距離、縦軸はブルリアン散乱光の情報変化量（振幅）である。図６（ａ）は、既成管路２の補修直後（図４）に計測した場合、同図（ｂ）は、補修後の管路２にひずみが生じた場合（図５）のブルリアン散乱光である。図６のように、補修直後に計測したブルリアン散乱光と、ひずみが生じた場合のブルリアン散乱光との間には差異（例えば、ピークＰ１）があり、この差異に基づき、補修後の管路２にひずみが発生したか否か、及びその位置を把握することが可能となる。

本発明の特徴及び効果を再度述べる。本発明は、ライニング硬化材によって補修され、補修時に同時に光ファイバを配設した補修済み管路において、補修直後に予め光ファイバによって管路のひずみを計測しておき、補修直後のひずみの計測値と、その後の定期検査時や近接施工の影響を調査する際の計測値とを比較することによって、管路のひずみの有無及び位置を計測する。本発明によれば、ライニング硬化材によって内径が狭まり、パイプカメラを挿入できない管路においても、ひずみを計測することが可能となる。また、光ファイバとして、曲げ損失特性及び曲げ耐性に優れた空孔付単一モード光ファイバを用いるため、ライニング硬化材を管路内に反転繰り出し挿入するのに伴い、同時に、既設管路の内壁とライニング硬化材との間に光ファイバを配設することができる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。なお、図４及び図６（ａ）の例では、補修時に管路にひずみがない場合を説明したが、本発明によれば、補修直後の管路２にひずみがある場合でも、補修直後に上述のように光ファイバ６によってひずみ分布を予め測定しておくため、補修後に新たに発生したひずみの位置を、上述した方法によって把握することができる。また、図において、光ファイバは１本のみ示したが、本発明はこれに限られるものではなく、複数の光ファイバを、上述した方法によって配設することができる。

光ファイバを管路内に配設する方法を説明する概略図である。 ライニング硬化材の硬化処理を説明する図である。 図２におけるＡ−Ａ′の断面図である。 補修完了後の既設管路２及び光ファイバ６の概略図である。 ひずみが生じた場合の既設管路である。 （ａ）補修直後に観測されるブルリアン散乱光のグラフの一例である。 （ｂ）ひずみが生じた場合に観測されるブルリアン散乱光のグラフの一例である。

符号の説明

１ 人孔
２ 既成管路（老朽弱体管路）
３ 反転機
４、４′ 送り込み装置
５ ライニング硬化材
６、６′ 光ファイバ（空孔付単一モード光ファイバ）
７ パルス試験機
８ 信号処理部
Ｐ１ ピーク

Claims (5)

1. 既設管路内をライニング材で補修する際に前記既設管路と前記ライニング材との間に少なくとも１本の光ファイバを配設し、当該光ファイバにパルス光を入射して、前記既設管路のひずみを計測する、
   ことを特徴とする管路ひずみ計測方法。
2. 前記光ファイバは空孔付単一モード光ファイバである、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の管路ひずみ計測方法。
3. 前記光ファイバのブリルアン散乱光から測定される前記光ファイバ内のひずみ分布に基づき、前記既設管路のひずみを計測する、
   ことを特徴とする、請求項１または２に記載の管路ひずみ計測方法。
4. 前記既設管路内をライニング材で補修した際に予め測定した前記光ファイバ内のひずみ分布との差から、前記既設管路のひずみを計測する、
   ことを特徴とする、請求項３に記載の管路ひずみ計測方法。
5. 前記ライニング材は、圧送により前記既設管路内に反転挿入し、前記光ファイバは、反転前の前記ライニング材の内部に予め挿入し、前記既設管路内に反転挿入される前記ライニング材に伴い、前記既設管路の内壁と前記ライニング材との間に配設する、
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の管路ひずみ計測方法。

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