JP6284355B2 - 布設管の検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、布設管の検査方法に関するものであり、詳しくはＰＩＰ（パイプ イン パイプ）工法により施工した布設管の検査方法に関するものである。

近年、水道管等の既設管の老朽化に伴う更新・更生工法として、ＰＩＰ（パイプ イン パイプ）工法（以下、単にＰＩＰ工法という）が行われている。このＰＩＰ工法は、地中に埋設されている老朽化した既設管の内側に内挿管を布設するものであり、既設管と内挿管の間にモルタルやエアミルク等のグラウト材を充填して施工する工法である。

このＰＩＰ工法は、既設管の内径に近い内挿管を布設することが可能であるため、施工後においても既設管と同等の送水量が確保でき、さらに非開削で行えることから、特に市街地区において望ましい工法とされている。

このＰＩＰ工法には、内挿管として通常の鋼管を用いる他、巻込み鋼管が用いられている。ＰＩＰ工法に用いる巻込み鋼管としては、例えば、鋼板をベンディングロール等により拡管時の曲率半径より小さい曲率半径で、かつ曲率半径を順次変化させて所定の重ね代を有する巻込み鋼管を製作する技術により製造されたもの（例えば、特許文献１を参照）が用いられる。

このような巻込み鋼管は、既設管内に挿入し拡管して所定の径とした後、溶接して内挿管とする。即ち、巻込み鋼管の径が小さい状態で既設管内に挿入でき、挿入後に巻込み鋼管の径を拡管するため、作業性を良好にすることができる。

一方、内挿管を既設管内に挿入して設置する場合、既設管と内挿管の間にモルタルやエアミルク等のグラウト材を充填するために、内挿管の芯出しを正確に行い、既設管と内挿管の間隔を一定にする必要がある。しかしながら、特に、既設管がカーブしているような場所に内挿管を布設するような場合には、既設管と内挿管の間隔を一定にすること、即ち、グラウト材の厚みを一定にすることが困難な場合がある。また極端な場合には、既設管と内挿管の接触も懸念される。

また、通常、既設管のさらなる腐食等による劣化の進行に伴って、グラウト材の劣化も進行することが考慮されるが、内挿管の布設後の耐用年数等から、このような場合にあってもグラウト材の劣化は外側から均等に行われることが望ましい。

さらに、前記のように、グラウト材の厚みが部分的に薄くなっているような場合で、特に、施工地域が酸性の腐食性土壌地域であるような場合には、グラウト材に腐食性の高い酸性水等が浸透することがあり、厚みが薄い部分のグラウト材の劣化や、これに伴う内挿管の腐食も懸念される。そのためＰＩＰ工法により施工された管については、既設管と内挿管の接触に関する検査や、グラウト材の劣化の進行について検査やモニタリングが必要となっている。

しかしながら、これまでＰＩＰ工法により施工した布設管について、また、施工後に既設管の腐食等により酸性水等がグラウト材に浸透しているような場合には、既設管と内挿管の接触状態や、グラウト材の劣化状態を検査、モニタリングすることは想定されていなかった。

特開昭６２−１４４８２０号公報

本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、ＰＩＰ工法により施工した管における既設管と内挿管の接触状態及び、グラウト材の劣化状態を施工後に簡単に検査、モニタリングすることが可能な布設管の検査方法を提供することを課題としている。

即ち、本発明の布設管の検査方法は以下のことを特徴としている。

第１に、地中に埋設されている既設管の内側に内挿管を挿入し、その間にグラウト材を充填する工法により施工した布設管のグラウト材の検査方法であって、前記既設管と前記内挿管の間の抵抗値の測定結果から、前記既設管と前記内挿管の接触状態及び、前記グラウト材の劣化状態を検査することを特徴とする。

第２に、地中に埋設されている既設管の内側に内挿管を挿入し、その間にグラウト材を充填する工法により施工した布設管のグラウト材の検査方法であって、前記既設管と前記内挿管に一定の直流電流を印加して電圧値を測定し、その電圧値の測定結果から、前記既設管と前記内挿管の接触状態及び、前記グラウト材の劣化状態を検査することを特徴とする。

第３に、前記第２の発明の布設管の検査方法において、前記既設管と前記内挿管に印加する一定の直流電流が、電流密度で１〜２００ｍＡ／ｍ^２の範囲であることが好ましい。

第４に、前記第２又は第３の発明の布設管の検査方法において、前記電圧値の時間的な変化を測定することが好ましい。

第５に、前記第１から第４の発明の布設管の検査方法において、前記内挿管が巻込み鋼管であることが好ましい。

本発明の布設管の検査方法によれば、ＰＩＰ工法により施工した布設管における既設管と内挿管の接触状態及び、グラウト材の劣化状態を施工後に簡単に検査、モニタリングすることができる。

実施例で用いた試験体Ａの写真である。 実施例で用いた試験体Ｂの写真である。 実施例１の測定装置の構成を示す概略斜視図である。 実施例２の測定装置の構成を示す概略斜視図である。 実施例２で測定した試験体Ａの時間に対する電圧値の変化を示すグラフである。 実施例２で測定した試験体Ｂの時間に対する電圧値の変化を示すグラフである。

本発明の布設管の検査方法は、ＰＩＰ工法により施工された布設管における既設管と内挿管の接触状態及び、グラウト材の劣化状態を、既設管と内挿管の間の抵抗値又は電圧値を測定することにより検査する方法である。

まず、既設管と内挿管の間の抵抗値を測定する検査方法の実施形態について説明する。

本発明の布設管の検査方法が適用可能なＰＩＰ工法で施工した管は、主に水道管として用いられるものであり、既設管及び内挿管が共に通電する金属管からなるものである。これらの材料としては、例えば鉄管、銅管、ステンレス管、ダクタイル鋳鉄管等を挙げることができる。また、挿入管としては、通常の鋼管の他、巻込み鋼管を用いることができ、作業性の観点から特に巻込み鋼管を好適に用いることができる。

ＰＩＰ工法では、通常、既設管の内側に内挿管を挿入し、既設管と内挿管の間にモルタル、エアミルク等のグラウト材を充填して施工する。既設管と内挿管の間に充填したモルタルやエアミルクは、固化後には高抵抗体となるため、通常、既設管と内挿管の間には電気は流れにくい。しかしながら、既設管と内挿管の間に金属的な接触があったり、あるいは、既設管が腐食や破損等により、グラウト材に水が浸透するなどしてグラウト材の電気抵抗が低下するような場合には電気が流れる。

本発明の検査方法では、このような既設管と内挿管の間の抵抗値を測定することにより、その測定結果から既設管と挿入管の接触状態や、グラウト材の劣化状態を検査、モニタリングするものである。

具体的な検査は、既設管からの引き出し導線と、内挿管からの引き出し導線に抵抗計を接続して抵抗値を測定する。

このようにして抵抗値を測定した場合、既設管と内挿管の間に金属接触があると、ほぼ管材料の抵抗値である数Ω程度の低い数値が測定され、金属接触がない正常な場合には、乾燥したモルタルやエアミルク等のグラウト材が介在した大きな抵抗値が測定される。また、例えば、既設管の一部に腐食や損傷があり、水が染み込んでいるような場合には、乾燥したグラウト材の抵抗値よりも下がる傾向があるためこの測定値からグラウト材の劣化状態を推定、評価することが可能となる。

次に、本発明の既設管と内挿管の間の電圧値を測定する検査方法の実施形態について説明する。

電圧値の測定は、既設管からの引き出し導線と、内挿管からの引き出し導線を、一定の直流電流を流すための装置に接続して通電し、電圧値を測定する。一定の直流電流を流すための装置としては、直流安定化電源を好適に用いることができる。

既設管と内挿管の間の電流値は、測定する管の大きさ等に応じて適宜設定することができるが、通常、電流密度として１〜２００ｍＡ／ｍ^２、好ましくは１０〜１００ｍＡ／ｍ^２が考慮される。なお、通電する電流の向きは、通電による挿入管の電食等を考慮して、既設管を陽極、挿入管を陰極となるように設定するのが好ましい。

この条件で通電した場合、既設管と内挿管の間に金属接触があると、抵抗値が小さいため、電流を流すために必要な電圧は小さくなり、小さい電圧値が測定される。一方、既設管と内挿管の間に金属接触のない正常な場合には、乾燥したモルタルやエアミルク等のグラウト材が介在するため抵抗値は大きくなり、電流を流すためにはより大きい電圧が必要となるため、大きい電圧値が測定される。

また、本発明では、電圧の時間的変化を記録することが好ましい。この場合、一定の直流電流を流すための装置にサンプリングレコーダー等を接続して、測定したデータを記録することができる。

このように、電圧の時間的変化を記録した場合、既設管と内挿管の間に金属接触や、その他の電気的接触があると、通電時から一定の時間的変化をしない電圧値が観測される。一方、既設管と内挿管の間に金属接触や、その他の電気的接触がない場合には、電流を流した直後の電圧値は時間とともに増大する現象が観測される。これは、既設管とグラウト材及び、内挿管とグラウト材の界面における分極によって生じるものと推察される。

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変更、応用が可能である。

例えば、掘削しない状態で、既設管からの導線と挿入管からの導線の端子を予め地表面に露出させておき、継時的に測定・記録するようにしてもよい。このように、同一地点の管について継時的に測定・記録したデータを蓄積することにより、精度の高い検査を行うことができる。

本発明の布設管の検査方法は、上記の構成の検査方法を採用したことにより、ＰＩＰ工法により施工した管における既設管と内挿管の接触状態や、グラウト材の劣化状態を施工後に簡単に検査することが可能となる。

以下に、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
＜実施例１＞
（既設管と挿入管の間の抵抗値の測定）
既設管を模擬した外側管として、横浜市内に実際に埋設されていた給水用のダクタイル鋳鉄管（呼び径１００ｍｍ）を用いた。この既設管を１８ｃｍに切断して管内面の錆をケレンして取り除いた。また、巻込み鋼管を模擬した内挿管として、ＳＴＫＭ（機械構造用炭素鋼鋼管、外径７６ｍｍ）を長さ１６ｃｍに切断して用いた。

これを２セット用意して、１セットは、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように外側管と内挿管の間隔をほぼ同一になるように配置し、エアミルクを充填して固化させ、円板状に切り出した板材で両端をカバーして試験体Ａを作成した。

エアミルクは、表１に示す材料を用意し、まず、起泡剤と希釈水を混合して気泡を作り、ポルトランドセメントにこの気泡を混練して調整した。

他の１セットは、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、外側管の内面の一部と内挿管の一部を接触させ、さらに接触を確実にするために、外側管と内挿管の接触部を管両端から中央の位置でボルト締めした。そして、試験体Ａと同様に、表１に示す組成のエアミルクを充填して固化させ、円板状に切り出した板材で両端をカバーして試験体Ｂを作成した。

次に、試験体Ａ、Ｂのそれぞれ、図３に示すように、外側管１１と内挿管１２から導線を引き出し、深さ５ｃｍの土を入れた容器２に試験体Ａ、Ｂを別々に載置して、各試験体の上５ｃｍまで土を敷き詰めて試験体を埋設した。この状態で、引き出した導線を抵抗計３に接続し、抵抗値を測定した。その結果を表２に示す。

表２の結果より、試験体Ａの抵抗値は１１４．２Ωと大きいのに対して、試験体Ｂの抵抗値は０．１８５Ωと小さく、４桁の差が確認され、金属接触の有無を判断することが可能であることが確認された。
＜実施例２＞
（既設管と挿入管の間の電圧値の測定）
上記実施例１で作成して埋設した試験体Ａ、Ｂについて、埋設した状態で導線を、図４に示すように、ポテンシオガルバノスタット４（東方技研社製）に接続した。なお、このポテンシオガルバノスタット４は、所定の電流を通電する機能と、印加電圧を測定する機能を併せ持つ測定器である。このポテンシオガルバノスタット４から出力される電流値と電圧値のデータを取り込んで記録するために、さらに、高速サンプリングレコーダー５（キーエンス社製）に接続した。なお、ポテンシオガルバノスタット４と導線の接続は、内挿管１２の電食を考慮して外側管１１を陽極、内挿管１２を陰極となるように接続した。

通電条件は、通電電流を１ｍＡ（電流密度：約２３ｍＡ／ｍ^２）とし、約３０秒待機した後約６０秒間通電した。その結果を図５、図６のグラフに示す。

図５に示す、金属接触が無い試験体Ａを用いた場合では、電流を通電する前の電圧が−８２ｍＶであった。これは、エアミルクに接触した外側管１１と内側管１２のそれぞれの電位の間に８２ｍＶの差があること、マイナスの値であることは、外側管１１の電位が内側管１２の電位より低かったことを示している。

次に、１ｍＡ（電流密度：約２３ｍＡ／ｍ^２）の電流をステップ状に通電すると、電圧変化が認められた。電圧は、通電した後、緩やかに増大した。通電開始から６０秒後には＋１５７ｍＶとなった。電圧の変化は２３９ｍＶ（１５７ｍＶ−（−８２ｍＶ））であった。

このように、金属接触が無い試験体Ａを用いた場合では、電圧が時間とともに増大する現象（分極現象）が確認された。また、分極量が大きいことから、エアミルクに接触した鋼表面は不動態化していることが示唆される。

次に、図６に示す、金属接触がある試験体Ｂを用いた場合では、電流を通電する前の電圧が０ｍＶであった。これは、外側管１１と内側管１２が金属接触していることを示している。また、１ｍＡ（電流密度：約２３ｍＡ／ｍ^２）の電流をステップ状に通電しても、電圧変化は認められなかった。

前述したように、試験体Ｂの抵抗の実測値は０．１８５Ωであることから、１ｍＡの通電で計算上求められる電圧は、１ｍＡ×０．１８５Ω＝０．１８５ｍＶである。電圧の変化が１ｍＶよりも小さかったために電圧変化は測定されなかったと考えられる。また、通電後の電圧は時間とともに変化せず一定であった。

これらの結果から、一定の電流を印加した状態で測定した電圧値及び電圧変化から金属接触の有無を判断することが可能であることが確認された。

１１ 外側管
１２ 内側管
２ 容器
３ 抵抗計
４ ポテンシオガルバノスタット
５ 高速サンプリングレコーダー

Claims (5)

1. 地中に埋設されている既設管の内側に内挿管を挿入し、その間にグラウト材を充填する工法により施工した布設管のグラウト材の検査方法であって、前記既設管と前記内挿管の間の抵抗値の測定結果から、前記既設管と前記内挿管の接触状態及び、前記グラウト材の劣化状態を検査することを特徴とする布設管の検査方法。
2. 地中に埋設されている既設管の内側に内挿管を挿入し、その間にグラウト材を充填する工法により施工した布設管のグラウト材の検査方法であって、前記既設管と前記内挿管に一定の直流電流を印加して電圧値を測定し、その電圧値の測定結果から、前記既設管と前記内挿管の接触状態及び、前記グラウト材の劣化状態を検査することを特徴とする布設管の検査方法。
3. 前記既設管と前記内挿管に印加する一定の直流電流が、電流密度で１〜２００ｍＡ／ｍ^２の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の布設管の検査方法。
4. 前記電圧値の時間的な変化を測定することを特徴とする請求項２又は３に記載の布設管の検査方法。
5. 前記内挿管が巻込み鋼管であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の布設管の検査方法。