JP5174361B2

JP5174361B2 - 管内調査装置

Info

Publication number: JP5174361B2
Application number: JP2007046336A
Authority: JP
Inventors: 範行荒川; 孝浩石原; 毅史原
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2007-02-27
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2027-02-27
Also published as: JP2008209239A

Description

本発明は管内調査装置に関し、特に、既設管の内部に新管を挿入するパイプインパイプ工法において、既設管内への新管の挿入時の状況を事前に調査するための管内調査装置に関する。

この種の事前調査の方法として、既設管内に新管の模擬管を通過させて、既設管の特に継手部における新管の通過の可否を判断している（特許文献１）。

しかし、継手部において既設管どうしが屈曲していたり段差が発生していたりする場合に、その部分を通過する新管の挙動を明らかにすることができない。

このため、新管の仕様は、新管どうしが最大限に屈曲して、管の周方向に沿った一部分のみで片当たりした状態で既設管への挿入すなわち押し込みが行われても、そのときの推力に耐えるように設定されている。したがって仕様が過剰になりやすく、不経済になっているのが実状である。すなわち、既設管の屈曲の程度が不明確である場合は、新管の敷設工事中のトラブルを回避するために安全サイドでの検討を行うと、過剰な仕様となりやすく、不経済となりやすい。一方、事前に既設管の屈曲の程度がわかれば、それに合わせた仕様の新管を適用することができるので、経済的にみて合理的な工事を行うことが可能になる（特許文献２）。
特開昭５８−２１９４０１号公報特開２００５−３５１４２９号公報

そこで本発明は、このような課題を解決し、パイプインパイプ工法における既設管内への挿入時の新管の挙動を事前に調査できるようにすることを課題とする。

この課題を解決するために本発明は、既設管の内部に新管が挿入されるパイプインパイプ工法における前記既設管の内部を調査するための管内調査装置であって、前記新管に対応した外径を有するとともに互いに接合された状態で既設管の内部に挿入される第１および第２の模擬管と、第１の模擬管と第２の模擬管との相対的な姿勢を検査する検査装置とを備え、前記検査装置には、一方の模擬管内の円周方向に沿った９０度間隔の４箇所に配置された第１〜第４の変位計と、他方の模擬管内の円周方向に配置された被検出部材とが設けられ、前記第１〜第４の変位計により被検出部材までの管軸方向の変位Ｚ１〜Ｚ４および管軸心から変位計までの半径Ｒに基づいて、第１の模擬管の軸心と第２の模擬管の軸心とのなす角度θを下記の式１によって求めるとともに、（但し、変位Ｚ１と変位Ｚ３とは円周方向に１８０度だけ隔たった位置で測定されたものであり、変位Ｚ２と変位Ｚ４とは円周方向に１８０度だけ隔たった位置で測定されたものである）

変位Ｚ１〜変位Ｚ４のうちの任意の３つの値Ｚａ，Ｚｂ，Ｚｃを用いて下記の式２によって求め、

前記式１によって求めた１つの角度θの値と、前記式２によって求めた４つの角度θの値とがほぼ同じ値になるかどうかを確認可能に構成したことを特徴とするものである。

このような構成であると、検査装置によって第１の模擬管と第２の模擬管との相対的な姿勢を検査することで、既設管内への挿入時における模擬管すなわち新管の挙動を調べることができ、これによって新管の仕様を適切に決定することができる。

図１は、本発明の実施の形態の管内調査装置を示す。ここで、１１は第１の模擬管、１２は第２の模擬管で、これらの模擬管１１、１２は、パイプインパイプ工法において既設管の内部に挿入されるダクタイル鋳鉄製の新管と同じ構成となるようにされている。すなわち、新管に対応した外径つまり新管と同径に形成されるとともに、望ましくは新管と同長に形成されている。換言すると、その新管を、模擬管１１、１２として用いることができる。

各模擬管１１、１２は、その一端に受口１３を有するとともに他端に挿口１４を有し、第１の模擬管１１の挿口１４を第２の模擬管１２の受口１３に同心状に挿入した状態で既設管の管内調査に供される。

第１の模擬管１１における受口１３側の内部には固定板１５が設けられ、この固定板１５は、管径方向に位置された状態で模擬管１１の内面に固定される。この固定板１５の中心部にはＵボルトなどを利用した環体１６が設けられ、この環体１６には、第２の模擬管１２の挿口１４の開口から模擬管１２、１１の内部に挿入されたワイヤロープ１７が結び付けられている。したがって、ワイヤロープ１７に引張力を作用させると、それによって第１の模擬管１１に牽引力が付与され、かつ、第１の模擬管１１の挿口１４の先端面１８が第２の模擬管１２の受口１３の奥端面１９に当たることで、第２の模擬管１２にも牽引力が付与される。これによって、第１および第２の模擬管１１、１２を、第１の模擬管１１から第２の模擬管１２へ推進力が伝達されるという実際の新管の挿入時の態様で、既設管の中に挿入することができる。

第２の模擬管１２の先端の挿口１４の部分には、受口１３のみにて構成された短管２０が被せられている。この短管２０は、第２の模擬管１２の挿口１４の部分の管路の外径を、実際の新管による管路の外径に合わせるために用いられるものである。また短管２０は、模擬管を既設管に挿入するときの先導スレイとしても機能するとともに、既設管への挿入時における第２の模擬管１２の挿口１４の浮き上がり防止部材としても機能する。

第２の模擬管１２における受口１３よりもやや奥側の管内には、管１２の内周面に固定される環状の変位計取付け部材２２が設けられている。この取付け部材２２における管の周方向に沿った３箇所以上の位置には、管軸方向の変位を測定可能な変位計２３が取り付けられている。

第１の模擬管１１における挿口１４の開口端部の管内には、管１１の内周面において管径方向の姿勢で固定される環状の被検出部材２４が設けられている。変位計２３は、その検出プローブ２５の先端が被検出部材２４に接触するように設置される。

第１の模擬管１１の管底部には、変位計２３を用いた距離の測定を行うための計測器と、計測器などに電源を供給するためのバッテリーとが設置され、これらは、防塵・防水カバー２６にて覆われている。２７はケーブルである。防塵・防水カバー２６で覆われる計測器とバッテリーとは、第２の模擬管１２の管底部に設置することもできる。

変位計２３が設置されている様子を、図２〜図４を参照して詳細に説明する。変位計取付け部材２２には、管径方向に配置された環状板２９が設けられており、この環状板２９の周方向に沿った４箇所の位置には、それぞれブラケット３０が取り付けられている。各ブラケット３０は、断面Ｌ字形に形成されて、Ｌ字を構成する一方の脚部３１は環状板２９に沿って配置され、他方の脚部３２は第２の模擬管１２の内面に沿って配置されている。そして、脚部３１がボルト３３によって環状板２９に固定されるとともに、脚部３２がボルト３３によって第２の模擬管１２の内面に固定されることで、環状板２９が、第２の模擬管１２に対して心出しされた状態で管径方向に設置されている。

変位計２３は、環状板２９の周方向に沿った４箇所の位置であって、ブラケット３０の取付け位置を避けた位置において、この環状板２９に取り付けられている。詳細には、円柱形状の変位計２３が内ばめされるスリーブ３４と、スリーブ３４以外の位置で変位計２３を収容する横断面コ字形の収容部３５とを備えた変位計ホルダ３６が、ボルト３７によって環状板２９に取り付けられている。スリーブ３４には押しねじとして機能する蝶ねじ３８が設けられており、これによって、変位計２３を、管軸方向に沿って位置決めした状態でホルダ３６により保持可能である。また、環状板２９に対するブラケット３０の位置を微調整することで、変位計２３を、管軸方向の姿勢で、第２の模擬管１２に対して心出しされたピッチ円周上に位置決めした状態で設置することができる。

被検出部材２４は、環状の箱状体３９と、この箱状体３９を第１の模擬管１１の内周面に固定するためのブラケット３０とを有している。ブラケット３０は、変位計取付け部材２２において用いられているものと同じ構成で、一方および他方の脚部３１、３２と、固定用のボルト３３とを備えている。箱状体３９は、管径方向に設置される環状板部４０を有する。被検出部材２４は、環状板部４０が第１の模擬管１１の挿口１４の先端面１８を含む平面内に位置するように位置決めされて固定される。

変位計取付け部材２２および被検出部材２４がこのような構成であることにより、図５において模式的に示すように、変位計２３は、第１の模擬管１１の挿口１４の先端面１８を含む平面内に位置する環状板部４０の表面の位置を、第２の模擬管１２と同心状のピッチ円４１に沿った９０度おきの場所で測定することが可能である。

このような構成の管内調査装置を用いて既設管の内部を調査する方法について説明する。詳細には、図１などに示す構成の管内調査装置を、ワイヤロープ１７によって牽引することで、既設管の内部に挿入する。その場合において、既設管は必ずしも真直ではなく、特にその継手部において屈曲していることがある。この既設管の屈曲した継手部を通過するときには、図示の管内調査装置における第１の模擬管１１の挿口１４と第２の模擬管１２の受口１３とによって構成される継手部４２も、それに対応して屈曲する。この屈曲状態を調査することで、新管が既設管の屈曲部を通過するときのこの新管の継手部４２の屈曲角を測定して、第１の模擬管１１と第２の模擬管１２との相対的な姿勢を検査することができる。

その測定原理は、次の通りである。すなわち、図５に示すように、ピッチ円４１の半径をＲとし、ピッチ円４１の円周方向に沿って９０度おきに設けられた４つの変位計によって検出される変位をＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４とする。ここで、Ｚ１の変位とＺ３の変位は円周方向に１８０度だけ隔たった位置で測定されたものであり、Ｚ２の変位とＺ４の変位も、同様に円周方向に１８０度だけ隔たった位置で測定されたものであるとする。また、継手部４２が屈曲しておらず、挿口１４の先端面１８と受口１３の奥端面１９とが全周で接しているとき、すなわち第１の模擬管１１と第２の模擬管１２とが同軸上に一直線状に並んでいるときに各変位計で検出される変位を、基準の変位、たとえば「０」であるとする。すると、Ｚ１〜Ｚ４は変位計２３の検出プローブ２５の伸びの量として検出することができる。こうしたときに、継手部４２の屈曲角、すなわち第１の模擬管１１の軸心と第２の模擬管１２の軸心とがなす角をθとすると、θは、下記の式によって求めることができる。

換言すると、θは、第２の模擬管１２における管径方向の仮想的な面に対する、第１の模擬管１１における管径方向の仮想的な面、つまり具体的には被検出部材２４の環状板部４０の面の傾き角を表わす。

上記の（ｉ）式では、Ｚ１〜Ｚ４の４つの値すなわち円周方向に沿った４箇所における値を用いてθの値を求めている。これに対しθの値は、下記の（ｉｉ）式を用いればＺ１〜Ｚ４のうちの任意の３つの値つまり円周方向に沿った３箇所における値を用いて求めることができる。

そこで、（ｉ）式により求められる１つの値と、（ｉｉ）式により求められる４つの値とがほぼ同じ値になるかどうかにより、θの値の確かさを確認することができる。

そして、管内検査装置を既設管の内部で移動させながら、模擬管１１、１２どうしの継手部４２の屈曲角θを連続的なデータとして取得することで、既設管の全長にわたって、継手部４２の屈曲角θがどのようになるかを調査することができる。それにより、既設管の内部に挿入するダクタイル鋳鉄製の新管の有効長、推力伝達の方式、推力値などを求めることができて、新管の仕様についての最適設計を行うことができる。このため、施工の安全性を図ることができるとともに、管材料費についてのコストダウンを図ることができる。

本発明の実施の形態の管内調査装置の全体図である。図１における要部の詳細図である。図２における被検出部材の側面図である。図２における変位計取付け部材の側面図である。屈曲角の計算に使用する値について示す図である。

符号の説明

１１第１の模擬管
１２第２の模擬管
２２変位計取付け部材
２３変位計
２４被検出部材
４２継手部

Claims

既設管の内部に新管が挿入されるパイプインパイプ工法における前記既設管の内部を調査するための管内調査装置であって、
前記新管に対応した外径を有するとともに互いに接合された状態で既設管の内部に挿入される第１および第２の模擬管と、第１の模擬管と第２の模擬管との相対的な姿勢を検査する検査装置とを備え、
前記検査装置には、一方の模擬管内の円周方向に沿った９０度間隔の４箇所に配置された第１〜第４の変位計と、他方の模擬管内の円周方向に配置された被検出部材とが設けられ、
前記第１〜第４の変位計により被検出部材までの管軸方向の変位Ｚ１〜Ｚ４および管軸心から変位計までの半径Ｒに基づいて、第１の模擬管の軸心と第２の模擬管の軸心とのなす角度θを下記の式１によって求めるとともに（但し、変位Ｚ１と変位Ｚ３とは円周方向に１８０度だけ隔たった位置で測定されたものであり、変位Ｚ２と変位Ｚ４とは円周方向に１８０度だけ隔たった位置で測定されたものである）、

変位Ｚ１〜変位Ｚ４のうちの任意の３つの値Ｚａ，Ｚｂ，Ｚｃを用いて下記の式２によって求め、

前記式１によって求めた１つの角度θの値と、前記式２によって求めた４つの角度θの値とがほぼ同じ値になるかどうかを確認可能に構成した
ことを特徴とする管内調査装置。