JP2017009575A

JP2017009575A - グラウト充填度評価方法及びシステム

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Publication number: JP2017009575A
Application number: JP2016040628A
Authority: JP
Inventors: 博渡瀬; Hiroshi Watase; 明夫正司; Akio Shoji; 正道手塚; Masamichi Tezuka
Original assignee: Oriental Shiraishi Corp
Current assignee: Oriental Shiraishi Corp
Priority date: 2015-06-16
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2017-01-12

Abstract

【課題】既設のＰＣ鋼材のシース管に対してグラウト充填度を評価することができ、しかもシース管のかぶりが深い場合や、シース径が小さい場合においてもグラウト充填度を高精度に計測することが可能なグラウト充填度評価方法及びシステムを提供する。
【解決手段】ＰＣ構造物のシース管１１内へのグラウトの充填度を評価するためのグラウト充填度評価方法において、ＰＣ構造物の表面３０からシース管１１の表面に連続する孔３を削孔し、上記孔３に打撃導入具４を挿入し、打撃導入具４を介してシース管１１の表面に直接打撃を加え、シース管１１へ加えられた打撃に基づいて発生する弾性波を検出し、検出された弾性波に基づいてシース管１１内へのグラウトの充填度を評価する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＰＣ鋼材のシース管内へのグラウトの充填度を評価するためのグラウト充填度評価方法及びシステムに関するものである。

橋梁や高架橋、建築物等のＰＣ構造物におけるＰＣ鋼材のシース管内にはグラウトが充填される。このようなＰＣ鋼材のシース管内においてグラウトの充填不良が生じた場合には、これに起因するＰＣ鋼材の腐食、破断事故が生じる可能性がある。

このグラウトの充填度の調査方法としては、非破壊調査と、削孔調査とがある。このうち削孔調査は、シース管に対して実際に孔を開削し、ＣＣＤカメラやファイバースコープを削孔に挿入し、グラウトの充填状態及びＰＣ鋼材の損傷状態を確認する方法である。しかし、この削孔調査におけるシース管の開削では、工具をテコの原理を使って開削するため、削孔深さに応じた一定以上の径の削孔が必要になることで、少なからず構造物への損傷程度が危惧される。

このため、グラウトの充填度の調査方法としては、非破壊調査で行うことが望ましい。この非破壊によるグラウトの充填度の調査方法として、従来より、放射線透過法、広域超音波法、衝撃弾性波法（打音振動法、インパクトエコー法）、電磁波レーダー法等の方法が利用されている。何れの方法においても、計測対象となるシース管に対して何らかの波動を加え、その反射波又は透過波を解析することにより、シース管内のグラウトの充填状況を確認するものである。

しかしながらこれら従来の非破壊調査方法によれば、例えば弾性波を入力する場合においてそのノイズに関する情報が未知であり、或いはシース管の深さが明確でないことから、シース管のかぶりが深い場合や、シース径が小さい場合においては、シース内に形成された空洞に関する有効な情報を受信波から取り出すことが難しく、適用範囲が狭くなるという問題点があった。

特開２０１１−１８５８９２号公報

なお、グラウトの充填度の他の非破壊調査方法としては、例えば特許文献１に示すように、ＰＣ表面から鋼製シースに向かって弾性波を入射すると共に反射波を受信して周波数解析することによりグラウト充填度を判定する方法が提案されている。しかしながら、この特許文献１の開示技術によれば、シース管のかぶりが深い場合や、シース径が小さい場合においてシース内に形成された空洞に関する有効な情報を受信波から取り出すことが困難であった。

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、ＰＣ鋼材のシース管内におけるグラウトの充填度を評価するためのグラウト充填度評価方法及びシステムにおいて、既設のＰＣ鋼材のシース管に対してグラウト充填度を評価することができ、しかもシース管のかぶりが深い場合や、シース径が小さい場合においてもグラウト充填度を高精度に計測することが可能なグラウト充填度評価方法及びシステムを提供することにある。

第１発明に係るグラウト充填度評価方法は、ＰＣ構造物のシース管内へのグラウトの充填度を評価するためのグラウト充填度評価方法において、ＰＣ構造物の表面から上記シース管の外表面に連続する孔を削孔する削孔工程と、上記削孔工程において削孔された上記孔を介して上記シース管の表面に波動を直接印加する波動印加工程と、上記波動印加工程において上記シース管へ加えられた波動の伝搬挙動を検出する波動検出工程と、上記波動検出工程において検出された波動の伝搬挙動に基づいて上記シース管内へのグラウトの充填度を評価する評価工程とを有することを特徴とする。

第２発明に係るグラウト充填度評価方法は、ＰＣ構造物のシース管内へのグラウトの充填度を評価するためのグラウト充填度評価方法において、ＰＣ構造物の表面から上記シース管の外表面に連続する孔を削孔する削孔工程と、上記削孔工程において削孔された上記孔に打撃導入具を挿入する挿入工程と、上記挿入工程において挿入された上記打撃導入具を介して上記シース管の表面に直接打撃を加える打撃工程と、上記打撃工程において上記シース管へ加えられた打撃に基づいて発生する弾性波を検出する弾性波検出工程と、上記弾性波検出工程において検出された弾性波に基づいて上記シース管内へのグラウトの充填度を評価する評価工程とを有することを特徴とする。

第３発明に係るグラウト充填度評価方法は、第２発明において、上記挿入工程では、ワイヤー下端に磁性体が取り付けられ、さらにその磁性体の下側に鋼球がその磁力により取り付けられた打撃導入具を挿入し、上記打撃工程では、上記打撃導入具における磁性体と上記シース管内に配設されているＰＣ鋼材との引力に基づいて上記鋼球によりシース管に打撃を加えることを特徴とする。

第４発明に係るグラウト充填度評価方法は、ＰＣ構造物のシース管内へのグラウトの充填度を評価するためのグラウト充填度評価方法において、ＰＣ構造物の側面又は底面から上記シース管の外表面に連続する孔を削孔する削孔工程と、上記削孔工程において削孔された上記孔に打撃導入具を挿入する挿入工程と、上記挿入工程において挿入された上記打撃導入具を介して上記シース管の表面に直接打撃を加える打撃工程と、上記打撃工程において上記シース管へ加えられた打撃に基づいて発生する弾性波を検出する弾性波検出工程と、上記弾性波検出工程において検出された弾性波に基づいて上記シース管内へのグラウトの充填度を評価する評価工程とを有し、上記挿入工程では、バネの弾発力により鋼球を発射する打撃導入具を挿入し、上記打撃工程では、上記打撃導入具により前記鋼球を発射して上記シース管に直接前記鋼球を当接させて打撃を加えることを特徴とする。

第５発明に係るグラウト充填度評価方法は、第２ないし第４発明のいずれかの発明において、上記弾性波検出工程では、ＰＣ構造物の表面において上記シース管の長手方向に沿った複数箇所において上記弾性波を検出することを特徴とする。

第６発明に係るグラウト充填度評価システムは、ＰＣ鋼材のシース管内へのグラウトの充填度を評価するためのグラウト充填度評価システムにおいて、ＰＣ構造物の表面から上記シース管の表面に連続する孔と、上記孔に挿入され、上記シース管の表面に波動を直接印加する波動印加手段と、上記波動印加手段により上記シース管へ加えられた波動の伝搬挙動を検出する波動検出手段と、上記波動検出手段により検出された波動の伝搬挙動に基づいて上記シース管内へのグラウトの充填度を評価する評価手段とを備えることを特徴とする。

第７発明に係るグラウト充填度評価システムは、ＰＣ鋼材のシース管内へのグラウトの充填度を評価するためのグラウト充填度評価システムにおいて、ＰＣ構造物の表面から上記シース管の表面に連続する孔と、上記孔に挿入され、上記シース管の表面に直接打撃を加える打撃導入手段と、上記打撃導入手段により上記シース管へ加えられた打撃に基づいて発生する弾性波を検出する弾性波検出手段と、上記弾性波検出手段により検出された弾性波に基づいて上記シース管内へのグラウトの充填度を評価する評価手段とを備えることを特徴とする。

第８発明に係るグラウト充填度評価システムは、第７発明において、上記打撃導入手段は、ワイヤー下端に取り付けられた磁性体と、上記磁性体の下側にその磁力により取り付けられた鋼球とを有し、上記磁性体と上記シース管内に配設されているＰＣ鋼材との引力に基づいて上記鋼球によりシース管に打撃を加えることを特徴とする。

第９発明に係るグラウト充填度評価システムは、ＰＣ鋼材のシース管内へのグラウトの充填度を評価するためのグラウト充填度評価システムにおいて、ＰＣ構造物の側面又は底面から上記シース管の外表面に連続する孔と、上記孔に挿入され、上記シース管の表面に直接打撃を加える打撃導入手段と、上記打撃導入手段により上記シース管へ加えられた打撃に基づいて発生する弾性波を検出する弾性波検出手段と、上記弾性波検出手段により検出された弾性波に基づいて上記シース管内へのグラウトの充填度を評価する評価手段と、を備え、上記打撃導入手段は、バネの弾発力により鋼球を発射して上記鋼球により上記シース管に打撃を加えることを特徴とする。

第１０発明に係るグラウト充填度評価システムは、第７ないし第９発明のいずれかの発明において、上記弾性波検出手段は、ＰＣ構造物の表面において上記シース管の長手方向に沿った複数箇所に配設されていることを特徴とする。

上述した構成からなる本発明によれば、シース管内におけるグラウト充填度を非破壊調査で判別することが可能となる。即ち、シース管に孔を開ける必要がなくなるため、シースが深い位置に埋設されていても大口径で削孔する必要がなく、構造物への損傷を軽減できる。

これに加えて、本発明では孔をＰＣ構造物の表面からシース管に向けて直接削孔し、この孔を介して打撃導入具によりシース管に直接打撃を加える。このため、シース管のかぶりが深い場合や、シース管の径が小さい場合においても孔をＰＣ構造物の表面からシース管に連続させることにより、グラウト充填度を評価することが可能となる。

また、シース管のかぶり深さが不明な場合においても、周知の手段によりシース管の平面的な位置さえ把握できれば、孔をＰＣ構造物の表面からシース管に連続させることにより、グラウト充填度を評価することが可能となる。

更に本発明によれば、シース管内のグラウト充填度を評価するためにＰＣ構造物の新設時に特別な装置を配設する必要も無く、事後的にＰＣ構造物の表面からシース管に向けて孔を削孔することにより、グラウトの充填度を評価することができる。このため既設のＰＣ鋼材のシース管の殆どに対して、グラウトの充填度を評価することができる。また、ＰＣ構造物の新設時に、グラウト充填度を評価するための特別な装置を配設する必要も無くなり、ＰＣ構造物の施工、維持管理費用を抑えることが可能となる。

それに加え、本発明によれば、ＰＣ構造物の側面又は底面からシース管の外表面に連続する孔を削孔するとともに、打撃導入具により鋼球を発射してシース管に直接前記鋼球を当接させて打撃を加えるので、車両の通行止め等を行わないで橋として使用しながらシース管内におけるグラウト充填度を判別することが可能となる。

本発明を適用したグラウト充填度評価システムの構成を示す図である。孔に挿入される打撃導入具の詳細について説明するための図である。打撃導入具を介してシース管に打撃を加えた場合の挙動について説明するための図である。シース管の長手方向に沿った複数箇所にＡＥセンサを設置する例を示す図である。本発明を適用したグラウト充填度評価システムにおいてマイクロフォンにより弾性波を検出する例について説明するための図である。本発明の第２実施形態に係る打撃導入具の構成を示す構成説明図であり、（ａ）が打撃導入具４’を係止軸の軸方向に沿って見た正面図、（ｂ）が正面図方法と直交する方向から見た側面図である。同上の打撃導入具を用いて鋼球を発射し、シース管の表面に直接打撃を加える打撃工程を示す工程説明図であり、（ａ）が同上の正面図、（ｂ）が同上の側面図である。本発明を適用したグラウト充填度評価システムにおいて波動を印加する構成について説明するための図である。

以下、本発明を実施するための形態として、ＰＣ鋼材のシース管内へのグラウトの充填度を評価するためのグラウト充填度評価システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明を適用したグラウト充填度評価システム１の構成を示している。このグラウト充填度評価システム１は、ＰＣ構造物２中に設けられたシース管１１と、ＰＣ構造物の表面３０に設けられたＡＥ（Acoustic Emission）センサ１２と、このＡＥセンサ１２に接続された増幅アンプ１３と、増幅アンプ１３に接続された波形収録装置１４と、波形収録装置１４に接続された評価装置１５と、ＰＣ構造物の表面３０からシース管１１の表面に連続する孔３と、孔３に挿入される打撃導入具４とを備えている。

シース管１１は、内部にＰＣ鋼棒又は多数のＰＣ鋼線等を初めとするこの図示しないＰＣ鋼材が緊張状態で、しかも当該シース管１１の内壁面から離間する形で配設される。ちなみに、本実施の形態においては、ポストテンション方式のＰＣ構造物２を対象としていることから、かかる場合にはＰＣ構造物２中にシース管１１を配置した後にコンクリートを充填並びに硬化させ、その後にシース管１１内に図示しないＰＣ鋼材を挿入して引張応力を負荷する。更にその後、シース管１１内にグラウトを充填して硬化させる。

ＡＥセンサ１２は、測定対象物に対して発生したＡＥを検出し、これを電気信号に変換するセンサである。なお、このＡＥセンサ１２の代替としては、測定対象物において生じている振動を検出し、その振動を電気信号に変換可能な、圧力センサ、加速度センサ、変位計等により代替されるものであってもよい。ＡＥセンサ１２は、変換した電気信号を増幅アンプ１３へと出力する。

増幅アンプ１３は、このＡＥセンサから送られてくる電気信号を増幅し、これを波形収録装置１４へと出力する。

波形収録装置１４は、増幅アンプ１３から送られてきた電気信号を受信し、これを記憶するための装置である。この波形収録装置１４は、電気信号を記憶するためのサーバー、ハードディスク等のストレージ、ＣＤ、ＤＶＤ等の記録媒体、メモリ等で構成されている。波形収録装置１４は、ＡＥセンサ１２からの電気信号を受信してこれらを時系列的に記憶することにより、ＡＥセンサ１２により検出されたＡＥ波形そのものを記憶することが可能となる。

評価装置１５は、例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）やスマートフォン、タブレット型端末、ウェアラブル端末等の電子機器で構成されている。この評価装置１５は、波形収録装置１４において記憶されているＡＥ波形を解析することにより、シース管１１内におけるグラウトの充填度を評価する。この評価装置１５は、ＡＥ波形についてＦＦＴ（Fast Fourier Transform）変換を施すことにより、時間軸の波形データを周波数軸のスペクトラムデータに変換する。あるいは、ウェーブレット変換を施すことにより、時間―周波数軸のスペクトラムデータに変換する。これにより評価装置１５は、所望の周波数領域におけるスペクトルの有無を介して、シース管１１内におけるグラウト充填度の評価を行うことが可能となる。

この評価装置１５は、例えば図示しないディスプレイ等からなる表示部を介して各データを表示することができる。また評価装置１５は、これら各データをストレージ内に記録し、ユーザによる命令に基づいてこれらデータを表示部へ表示し、又は携帯型メモリにこれらデータを書き込むことができる。ユーザは、この携帯型メモリを評価装置１５から取り外して自由に持ち運びすることが可能となる。更に評価装置１５は、これら各データを公衆通信網を介して他の電子機器へ転送することも可能となる。

削孔３は、ＰＣ構造物の表面３０からシース管１１に至るまでほぼ鉛直方向に削孔された孔である。孔３の径は、打撃導入具４を挿入可能な程度まで拡径されている必要がある。

勿論、削孔３は、ＰＣ構造物２の外表面からシース管１１に至るまでほぼ水平に削孔されるか、又はＰＣ構造物２の下面からほぼ鉛直方向上向き削孔された孔であってもよい。また、削孔作業の時間短縮及びＰＣ構造物の損傷軽減の観点からは、ＰＣ構造物２の外表面からシース管１１に至るできるだけ最短距離となるルートで削孔された孔であることが望ましい。

孔３に挿入される打撃導入具４は、図２に示すようにワイヤー５３と、ワイヤー５３の下端に取り付けられた磁性体５２と、磁性体５２の下側に取り付けられた鋼球５１とを有している。

磁性体５２は、強磁性を帯びた永久磁石等で構成され、その磁力により鋼鉄を着脱自在に取り付け可能とされている。鋼球５１は、球形とされた鉄製の球であり、磁性体５２による磁場に基づく引力により、当該磁性体５２の下側に取り付けられる。

次に、上述した構成からなるグラウト充填度評価システム１を利用して実際にグラウト充填度を評価する方法について説明をする。

先ず作業員は、孔３の削孔を行う。この孔３の削孔は、電磁波レーダー等の手法によりシース管１１の埋設位置を確認し、そのシース管１１の直上から略鉛直方向に向けて掘り進める。そして、位置を確認したシース管１１の直上から孔３を削孔し、当該孔３がシース管１１まで到達した段階で削孔を停止する。

なお、道路橋などの橋梁のＰＣ構造物２では、車両の通行止め等を行わないで橋として使用しながらＰＣ鋼材の腐食の有無やグラウト充填状況の確認をする必要がある。このため、電磁波レーダー等の手法によりシース管１１の埋設位置を確認した後、シース管１１の真横から略水平方向に向けて掘り進めることも有効である。また、シース管１１及びそれに挿通されるＰＣ鋼材は、ＰＣ構造物２に引張力が作用する箇所に設けられるため、上下に蛇行して設置される。このため、橋梁の端部側などＰＣ構造物２における位置によっては、シース管１１の埋設位置の直上からの削孔が困難な箇所もある。その場合は、ＰＣ構造物の外表面であるシース管１１の直下の底面から略鉛直方向上向き掘り進めることも有効である。

また、ＰＣ構造物２が箱桁橋の場合は、桁上での通行を妨げずに削孔可能なため、箱桁の内部から外側へ向け、即ち、箱桁の内部から略鉛直上向き又は下向き、水平方向外側へ削孔してもよい。要するに、本発明に係る削孔工程では、ＰＣ構造物の外表面又は内表面からコンクリートの躯体内に削孔すればよい。さらに、橋として使用しながら短時間で削孔するには、電磁波レーダー等で確認したシース管１１の埋設位置まで、ＰＣ構造物の外表面又は内表面からの距離が最短距離となる直近のＰＣ構造物の表面から削孔することが望ましい。

図示形態においては、次に、作業員は、打撃導入具４を孔３に挿入する。このような打撃導入具４を孔３に挿入する際には、作業員又は専用治具によりワイヤー５３を把持し、鋼球５１及び磁性体５２を孔３の内部に挿入する。次にこの鋼球５１及び磁性体５２を孔３内部において徐々に下降させていく。

次に、この打撃導入具４により、シース管１１の表面に直接打撃を加える。実際に打撃導入具４によりシース管１１に打撃を加える際には、このワイヤー５３の下端に取り付けられた磁性体５２をシース管１１に対して近接させる。その結果、磁性体５２とシース管１１内に配設されているＰＣ鋼材との引力が作用し、磁性体５２はシース管１１に向けて引き寄せられる。そして、磁性体５２の下端に取り付けられている鋼球５１がシース管１１に衝突することにより打撃が直接加えられることとなる。

このようにしてシース管１１に対して打撃が加えられると、図３に示すように、シース管１１を起点とした弾性波が発生することとなる。弾性波は、シース管１１からＰＣ構造物２中の伝搬し、ＡＥセンサ１２により検出されることとなる。弾性波は、ＡＥセンサ１２により検出され、更に電気信号に変換されることとなる。変換された電気信号は、増幅アンプ１３へ送信されて増幅される。更にこの増幅された電気信号は、波形収録装置１４へ送られ、記憶されることとなる。

評価装置１５は、この波形収録装置１４に記憶されている電気信号に基づく波形にＦＦＴ変換を施すことにより解析を行う。その結果、シース管１１内のグラウトの充填率に応じて、解析した波形の高周波成分に差異が現れる。この高周波成分の差異を検出することにより、シース管１１内のグラウトの充填率を判別することとなる。

シース管１１内にグラウトが高い容積率を以って充填されている場合には、打撃導入具４により打撃を加えた場合においてもシース管１１自体があまり振動しない。これに対して、シース管１１内に充填されているグラウトの容積率が低い場合には、打撃導入具４により打撃を加えることによりシース管１１自体がよく振動することとなる。このような打撃を加えることによるシース管１１の振動の差異が弾性波の周波数成分の差異となって現れることになり、これをＦＦＴ変換した場合における高周波成分の特有のピークの有無、或いは特有のピークの高さとなって現れる。これを評価装置１５により検出することにより、シース管１１の振動の程度を把握することができ、更にはシース管１１内におけるグラウトの充填度合についても同様に把握することが可能となる。

このようにして、本発明によれば、シース管１１内におけるグラウト充填度を非破壊調査で判別することが可能となる。即ち、シース管に孔を開ける必要がなくなるため、シースが深い位置に埋設されていても大口径で削孔する必要がなく、構造物への損傷を軽減できる。

これに加えて、本発明では孔３をＰＣ構造物の表面３０からシース管１１に向けて直接削孔し、この孔３を介して打撃導入具４によりシース管１１に直接打撃を加える。このため、シース管１１のかぶりが深い場合や、シース管１１の径が小さい場合においても孔３をＰＣ構造物の表面３０からシース管１１に連続させることにより、グラウト充填度を評価することが可能となる。

また、シース管１１のかぶり深さが不明な場合においても、周知の手段によりシース管１１の平面的な位置さえ把握できれば、孔３をＰＣ構造物の表面３０からシース管１１に連続させることにより、グラウト充填度を評価することが可能となる。

更に本発明によれば、シース管１１内のグラウト充填度を評価するためにＰＣ構造物２の新設時に特別な装置を配設する必要も無く、事後的にＰＣ構造物の表面３０からシース管１１に向けて孔３を削孔することにより、グラウトの充填度を評価することができる。このため既に地中に埋まっている既設のＰＣ鋼材のシース管１１の殆どに対して、グラウトの充填度を評価することができる。また、ＰＣ構造物２の新設時に、グラウト充填度を評価するための特別な装置を配設する必要も無くなり、ＰＣ構造物２の施工、維持管理費用を抑えることが可能となる。

図４は、シース管１１の長手方向に沿った複数箇所にＡＥセンサ１２を設置する例を示している。シース管１１における打撃箇所から弾性波が各方向に伝搬することとなるが、これをシース管１１の長手方向に沿った複数箇所にてＡＥセンサ１２により検出することができる。これによりシース管１１の長手方向においてグラウト充填度を評価することができる。

なお本発明は、弾性波を検出する手段として、ＡＥセンサ１２を用いる場合を例にとり説明をしたが、これに限定されるものではない。このＡＥセンサ１２の代替として、例えばマイクロフォンにより弾性波を検出するようにしてもよい。図５は、マイクロフォン２１により弾性波を検出するグラウト充填度評価システム１´の例を示している。このグラウト充填度評価システム１´において上述した図１に示すグラウト充填度評価システム１と同一の構成要素、部材については、同一の符号を付することにより、以下での説明を省略する。

マイクロフォン２１は、波形収録装置１４に直接接続される。マイクロフォン２１は、音波を集音し、これを電気信号に変換して波形収録装置１４へ送信する。波形収録装置１４は、このマイクロフォン２１から送信されてきた電気信号（波形）を記憶し、同様に評価装置１５は、この波形収録装置１４に記憶されている波形を解析していくこととなる。評価装置１５による波形の解析方法は、上述と同様である。

このようにして弾性波の検出手段としてＡＥセンサ１２以外のマイクロフォン２１を用いた場合においても同様にシース管１１内のグラウト充填の有無を判別することが可能となる。

なお、このマイクロフォン２１を介して弾性波を検出する際においても、図４のＡＥセンサ１２の例と同様に、シース管１１の長手方向に沿った複数箇所にて行うことで、当該シース管１１の長手方向におけるグラウトの充填度を高精度に評価できる。

なお、本発明を適用したグラウト充填度評価システム１は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、孔３をＰＣ構造物の表面３０からシース管１１に向けて直接削孔し、この孔３を介して打撃導入具４によりシース管１１に直接打撃を加え、これに基づく弾性波を検出するものであればいかなる方法で具現化するものであってもよい。いわゆる衝撃弾性波法に加えて、超音波法等に基づいて弾性波を検出し、これを解析することでシース管１１内のグラウト充填度を評価するようにしてもよい。

次に、図６、図７を用いて、前述の打撃導入具４とは別の実施形態に係る打撃導入具及びその打撃導入具を用いた打撃工程ついて説明する。先ず、図６を用いて、第２実施形態に係る打撃導入具４’の構成について説明する。図６は、第２実施形態に係る打撃導入具４’の構成を示す構成説明図であり、（ａ）が打撃導入具４’を係止軸の軸方向に沿って見た正面図、（ｂ）が正面図方法と直交する方向から見た側面図である。

図６に示すように、第２実施形態に係る打撃導入具４’は、導入具全体の筐体である導入具本体４０’と、この導入具本体４０’に装填された鋼製の球体である鋼球４１’と、この鋼球４１’に弾発力を付与するスプリング４２’と、導入具の発射スイッチであるソレノイドスイッチ４３’など、から構成されている。また、導入具本体４０’は、鋼棒４４’の先端に取り付けられている。

この導入具本体４０’は、一端が閉塞された鋼製の円筒体からなり、この円筒体の開放された端部から切り込まれた一対の溝が形成されている。これらの溝は、円筒体の軸方向に沿ったガイド溝４０ａ’と、このガイド溝４０ａ’と連通し、円筒体の周方向に沿った停止溝４０ｂ’とからなる。この溝には、後述の鋼球４１’の突出軸４１ａ’が挿通される。

鋼球４１’は、導入具本体４０’の円筒体の内周面に丁度収まる大きさの球体であり、球体を貫通するように球体中心から両側へ突出する突出軸４１ａ’が形成されている。この突出軸４１ａ’は、軸芯が鋼球４１’の球体中心を通るように形成されている。

スプリング４２’は、鋼線がつる巻き状に曲げ加工されたいわゆるコイルバネであり、導入具本体４０’の閉塞端と鋼球４１’との間に介装されて、バネの弾発力で鋼球４１’を発射する機能を有している。

ソレノイドスイッチ４３’は、導電体のソレノイド（図示せず）と、ソレノイド内に挿通された磁石からなるピストン軸４３ａ’を有している。このソレノイドスイッチ４３’は、リード線４３ｂ’を通じて電源に電気的に接続され、ソレノイドへの通電をオン又はオフすることでピストン軸４３ａ’を突出又は後退させる電磁作用を利用したスイッチである。

次に、この打撃導入具４’を用いた打撃工程ついて説明する。打撃導入具４’は、打撃前の状態においては、鋼球４１’がスプリング４２’の反発力に抗して導入具本体４０’の閉塞端側へ押し込まれた上、停止溝４０ｂ’に突出軸４１ａ’が掛け止められている。

そして、打撃導入具４’による打撃を開始する場合は、先ず、ソレノイドスイッチ４３’に通電してピストン軸４３ａ’を突出させる。すると、このピストン軸４３ａ’の先端で突出軸４１ａ’が押し出されて、停止溝４０ｂ’に沿って突出軸４１ａ’がスライド移動するとともに、鋼球４１’が導入具本体４０’内で回転して行く。

次に、突出軸４１ａ’がガイド溝４０ａ’まで到達すると、図７に示すように、鋼球４１’がスプリング４２’の弾発力で押し出されて、突出軸４１ａ’がガイド溝４０ａ’に沿ってスライド移動していくこととなる。これにより、スプリング４２’の弾発力で発射された鋼球４１’がシース管１１の外表面に直接衝突し、シース管１１に打撃が加えられることとなる。なお、本打撃工程以降の弾性波検出工程等は、前述と同様である。

以上説明した２実施形態に係る打撃導入具４’によれば、スプリング４２’の弾発力で鋼球４１’を発射するので、前述の打撃導入具４と相違して任意の方向に打撃可能である。このため、削孔工程で削孔した孔３が水平方向へ開口していたり、鉛直方向下方にのみ開口したりしている場合であっても、所定の打撃力でシース管１１の外表面を直接打撃することが可能である。

また、本発明によれば、孔３をＰＣ構造物の表面３０からシース管１１に連続させた上で、その孔３を介してシース管１１に対して直接打撃を加える場合に限定されるものではない。この孔３を介してシース管１１の表面に対して振動を直接印加し、その振動に基づいて発生する波動を検出するものであればよい。

図８は、その波動を印加する場合におけるグラウト充填度評価システム１のシステムブロック例を示している。このシステムブロックにおいて、上述した図１に示すシステムブロックと同一の構成要素、部材については、同一の符号を付することにより、以下での説明を省略する。

このグラウト充填度評価システム１のシステムブロックでは、ＰＣ構造物の表面３０に設置された制御部８１及び波動検出部８３と、この制御部８１に接続された波動印加部８２とを更に有している。

制御部８１は、印加すべき波動を生成するための各種制御を行う。この制御部８１は、その波動の波長や強度、印加の開始タイミング、印加の終了タイミング等の制御を行う。なお、この制御部８１を設ける代わりに、波形収録装置１４にその役割を担わせるようにしてもよい。

波動印加部８２は、制御部８１により制御された波動をシース管１１に対して印加する。この波動印加部８２を介して印加される波動としては、例えば赤外線、電磁波、光、弾性波、その他いかなる振動、波動であってもよい。

このようにしてシース管１１に印加された波動は、グラウトの充填度に応じてその伝搬挙動が変化することとなる。例えば、シース管１１内のグラウトの充填度が高い場合には、波動に振動が多く加わることがなくなり、一方、シース管１１内のグラウトの充填度が低い場合には、波動に振動が多く加わり、それぞれ伝搬挙動が変化することとなる。

このようにして、シース管１１内のグラウト充填度に応じて伝搬挙動が変化した波動は、波動検出部８３により検出される。波動検出部８３は、印加される波動の種類に応じた検出機能を有するものであり、例えば波動印加部８２から印加される波動が赤外線であれば、赤外センサとして具現化されるものであり、波動印加部８２から印加される波動が光であれば光センサとして具現化されるものである。

このようにして波動検出部８３を介して検出された波動は、波形収録装置１４に格納され、評価装置１５により解析されることとなる。この解析対象の波動は、シース管１１内のグラウトの充填度に応じた伝搬挙動からなる波動であるため、例えばＦＦＴ変換等を施すことで、グラウトの充填度に応じた周波数成分の差異が現れる場合が多い。その差異を検出することでシース管１１内のグラウト充填度を評価することが可能となる。

１グラウト充填度評価システム
２ＰＣ構造物
３孔
４打撃導入具
１１シース管
１２ＡＥセンサ
１３増幅アンプ
１４波形収録装置
１５評価装置
２１マイクロフォン
３０ＰＣ構造物の表面
５１鋼球
５２磁性体
５３ワイヤー
８１制御部
８２波動印加部
８３波動検出部
４’ 打撃導入具
４０’ 導入具本体
４０ａ’ ガイド溝
４０ｂ’ 停止溝
４１’ 鋼球
４１ａ’ 突出軸
４２’ スプリング
４３’ ソレノイドスイッチ
４３ａ’ ピストン軸
４３ｂ’ リード線
４４’ 鋼棒

Claims

ＰＣ構造物のシース管内へのグラウトの充填度を評価するためのグラウト充填度評価方法において、
ＰＣ構造物の表面から上記シース管の外表面に連続する孔を削孔する削孔工程と、
上記削孔工程において削孔された上記孔を介して上記シース管の表面に波動を直接印加する波動印加工程と、
上記波動印加工程において上記シース管へ加えられた波動の伝搬挙動を検出する波動検出工程と、
上記波動検出工程において検出された波動の伝搬挙動に基づいて上記シース管内へのグラウトの充填度を評価する評価工程とを有すること
を特徴とするグラウト充填度評価方法。
ＰＣ構造物のシース管内へのグラウトの充填度を評価するためのグラウト充填度評価方法において、
ＰＣ構造物の表面から上記シース管の外表面に連続する孔を削孔する削孔工程と、
上記削孔工程において削孔された上記孔に打撃導入具を挿入する挿入工程と、
上記挿入工程において挿入された上記打撃導入具を介して上記シース管の表面に直接打撃を加える打撃工程と、
上記打撃工程において上記シース管へ加えられた打撃に基づいて発生する弾性波を検出する弾性波検出工程と、
上記弾性波検出工程において検出された弾性波に基づいて上記シース管内へのグラウトの充填度を評価する評価工程とを有すること
を特徴とするグラウト充填度評価方法。
上記挿入工程では、ワイヤー下端に磁性体が取り付けられ、さらにその磁性体の下側に鋼球がその磁力により取り付けられた打撃導入具を挿入し、
上記打撃工程では、上記打撃導入具における磁性体と上記シース管内に配設されているＰＣ鋼材との引力に基づいて上記鋼球によりシース管に打撃を加えること
を特徴とする請求項２記載のグラウト充填度評価方法。
ＰＣ構造物のシース管内へのグラウトの充填度を評価するためのグラウト充填度評価方法において、
ＰＣ構造物の側面又は底面から上記シース管の外表面に連続する孔を削孔する削孔工程と、
上記削孔工程において削孔された上記孔に打撃導入具を挿入する挿入工程と、
上記挿入工程において挿入された上記打撃導入具を介して上記シース管の表面に直接打撃を加える打撃工程と、
上記打撃工程において上記シース管へ加えられた打撃に基づいて発生する弾性波を検出する弾性波検出工程と、
上記弾性波検出工程において検出された弾性波に基づいて上記シース管内へのグラウトの充填度を評価する評価工程とを有し、
上記挿入工程では、バネの弾発力により鋼球を発射する打撃導入具を挿入し、
上記打撃工程では、上記打撃導入具により前記鋼球を発射して上記シース管に直接前記鋼球を当接させて打撃を加えること
を特徴とするグラウト充填度評価方法。
上記弾性波検出工程では、ＰＣ構造物の表面において上記シース管の長手方向に沿った複数箇所において上記弾性波を検出すること
を特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載のグラウト充填度評価方法。
ＰＣ鋼材のシース管内へのグラウトの充填度を評価するためのグラウト充填度評価システムにおいて、
ＰＣ構造物の表面から上記シース管の表面に連続する孔と、
上記孔に挿入され、上記シース管の表面に波動を直接印加する波動印加手段と、
上記波動印加手段により上記シース管へ加えられた波動の伝搬挙動を検出する波動検出手段と、
上記波動検出手段により検出された波動の伝搬挙動に基づいて上記シース管内へのグラウトの充填度を評価する評価手段とを備えること
を特徴とするグラウト充填度評価システム。
ＰＣ鋼材のシース管内へのグラウトの充填度を評価するためのグラウト充填度評価システムにおいて、
ＰＣ構造物の表面から上記シース管の表面に連続する孔と、
上記孔に挿入され、上記シース管の表面に直接打撃を加える打撃導入手段と、
上記打撃導入手段により上記シース管へ加えられた打撃に基づいて発生する弾性波を検出する弾性波検出手段と、
上記弾性波検出手段により検出された弾性波に基づいて上記シース管内へのグラウトの充填度を評価する評価手段とを備えること
を特徴とするグラウト充填度評価システム。
上記打撃導入手段は、ワイヤー下端に取り付けられた磁性体と、上記磁性体の下側にその磁力により取り付けられた鋼球とを有し、上記磁性体と上記シース管内に配設されているＰＣ鋼材との引力に基づいて上記鋼球によりシース管に打撃を加えること
を特徴とする請求項７記載のグラウト充填度評価システム。
ＰＣ鋼材のシース管内へのグラウトの充填度を評価するためのグラウト充填度評価システムにおいて、
ＰＣ構造物の側面又は底面から上記シース管の外表面に連続する孔と、
上記孔に挿入され、上記シース管の表面に直接打撃を加える打撃導入手段と、
上記打撃導入手段により上記シース管へ加えられた打撃に基づいて発生する弾性波を検出する弾性波検出手段と、
上記弾性波検出手段により検出された弾性波に基づいて上記シース管内へのグラウトの充填度を評価する評価手段と、を備え、
上記打撃導入手段は、バネの弾発力により鋼球を発射して上記鋼球により上記シース管に打撃を加えること
を特徴とするグラウト充填度評価システム。
上記弾性波検出手段は、ＰＣ構造物の表面において上記シース管の長手方向に沿った複数箇所に配設されていること
を特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載のグラウト充填度評価システム。