JPH02179492A - 既設管路外周の地中探査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、既設管路の周囲にある障害物等を既設管路の
内側からレーダで探査する方法と、該方法に有用な装置
に関するものである。本発明は、既設管路の置き換え工
事に先立ち、置き換えに必要な管の選定や施工方法の決
定のために、既設管路周りの障害物や他の既設管路の位
置を探査する場合に有効である。

［従来の技術］ 地中に埋設されている下水道管等においては、老朽化の
進行や、需要の増大による断面拡大の必要性から、既設
管路より大きな断面を有する管路に置き換える工事が行
なわれるようになっている。既設管路を置き換える場合
、既設管路を＠壊しながら同時に新設管路に置き換えて
いく方法や、既設管路全体を推進管の内部にのみ込んだ
状態で掘進していく本出願人の提案になる置き換え方法
等がある。いずれの方法を採用する場合においても、既
設管路周りの障害物や他の既設管路の位置を事前に探査
する必要があり、この探査結果によって置き換えに必要
な管の選定や施工方法の決定がなされるものである。

第４図及び第５図は、前述した障害物等の探査に用いら
れている従来の代表的な方法を例示する図であり、レー
ダを用いた従来の既設管路周りの地中探査方法を示して
いる。

第４図に示す方法は、送信部と受信部を兼ねた単指向性
のアンテナｌを地表面２に設けて地中の既設管路３の周
辺にパルス電波を放射し、地中からの反射波を地表面２
のアンテナ１で捕えて、既設管路３の周辺における障害
物４の有無乃至その位置を知ろうとするものである。ま
た、第５図に示す方法は、地中の既設管路３を挟むよう
にポーリング孔５を地表面２から削孔し、これらポーリ
ング孔５内に送信部と受信部を兼ねた無指向性のアンテ
ナ６を挿入して、両アンテナ６．６の間にある既設管路
３の周辺の障害物４を探査しようとするものである。

［発明が解決しようとする課題］ 第４図に示す地表面２からの探査方法によれば、地表面
２に極めて近い位置についてしか探査できず、また上下
方向に並んだ目標物の識別ができないことから既設管路
３の下方にある障害物４を探査できないという問題があ
った。また、第５図に示す探査方法によれば、既設管路
３の置き換えを行なう施工区域の全域にわたって多数の
ポーリング孔５を削孔しなければならず、ポーリング孔
５を削孔するためには障害物の有無を調査しなければな
らないという煩しさがあった。また、この方法によって
も、重複する目標の判定は困難であった。

本発明はこれらの問題点を解決するためになされたもの
であり、既設管路の周囲にある障害物を確実に探査でき
る地中探査方法及び同方法に有用な地中探査装置を提供
することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る既設管路外周の地中探査方法は、パルスレ
ーダのアンテナ部を既設管路の内部に設け、該アンテナ
部を既設管路内で移動させながら既設管路の外周方向に
パルスを放射することにより、既設管路外周の地中状況
を探査することを特徴としている。

また、本発明に係る既設管路外周の地中探査装置は、ア
ンテナ部を有するパルスレーダと、前記アンテナ部を既
設管路内に移動自在に保持する保持体と、前記保持体を
既設管路内で移動させる駆動手段とを具備することを特
徴としている。

［作　用］ パルスレーダのアンテナ部を備えた保持体を、既設管路
の内部に設ける。駆動手段を操作して前記保持体を既設
管路内で移動させていく。これと同時にパルスレーダを
作動させてアンテナ部から、既設管路の外周方向にパル
スを放射し、既設管路外周の地中状況を探査する。

［実施例］ まず、本発明の一実施例である地中探査装置の構成と簡
単な作用について第１図〜第３図によって説明する。

■パルスレーダ 地中探査装置１０のパルスレーダ２ｏは、幅の狭い立ち
上がりの鋭いパルス波を放射するレーダであり、第３図
に示すように操作部２１とアンテナ部２２と表示部２３
と録画部２４を有している。アンテナ部２２は、棒状の
半波長広帯域ダイポールアンテナ２５（アンテナ２５）
と送受信部２６を有している。このアンテナ２５は無指
向性であり、後述する既設管路の長手方向と直交する全
周方向にパルス（３号を放射できるものである。

また、送受信部２６においては、操作部２１から供給さ
れるトリガパルスによってパルス発生回路２７が幅の狭
いパルス信号を発生するようになっており、このパルス
はＴＲ回路２８を介して前記アンテナ２５のみに選択的
に与えられるようになっている。また、前記アンテナ２
５が受信した反射エネルギはＴＲ回路２８を経てサンプ
リング回路２９に入るようになっており、同サンプリン
グ回路２９は操作部２１から供給される走査信号によっ
て送信パルスと同期した掃引を行なうように構成されて
いる。次に、録画部２４は例えばテープレコーダによっ
て構成されており、受信した信号出力をテープに記録す
ることができる。また表示部２３は例えばグラフィック
レコーダによって構成されており、受信した信号出力に
基づいて地中の状況を画像表示することができる。なお
、第１図に示すように、パルスレーダ２０のアンテナ部
２２以外は、地上に設けられて操作されるようになって
いる。また、本パルスレーダ２０の放射する電波の周波
数等の条件については、後述する方法の発明において併
せて詳述する。

■保持体 次に、この地中探査装置１０は、前記パルスレーダ２０
のアンテナ部２２を保持する保持体３０を有している。

図中３１は保持部３０の本体である円筒管であり、その
内部に前記アンテナ部２２を挿入保持できるようになっ
ている。第２図に示すように、この円筒管３１の前部と
後部の外周面には、二分割形のリング３２がそれぞれ着
脱自在に取付けられている。各リング３２の外周面には
、周長さを４等分する４位置に受金具３３がそれぞれ設
けられており、これらの受金具３３にはばね３４を介し
て支持脚３５が円筒管３１の中心に対して放射状となる
ように設けられている。

そして、各支持脚３５の先端には、任意の方向に転勤自
在とされた回転球体を有するキャスタ３６が設けられて
いる。即ち、この保持体３０を既設管路５０の内部に挿
入すると、各支持脚３５のキャスタ３６が管内面に接触
して円筒管３１及びアンテナ部２２を管５０のほぼ中心
に支える。

０駆動手段 次に、この地中探査装置１０は、既設管路５０の内部に
挿入された前記保持体３０を、同管路５０内で移動させ
るための駆動手段として巻取り機４０を有している。こ
れら巻取り機４０は地上に設置されており、回転速度を
調整できる巻取りドラム４１と、巻取りドラム４１に一
端が固定されて巻装されたワイヤ４２とを有している。

このワイヤ４２の他端は、マンホール５１から既設管路
５０内に導入されて前記保持体３０の先端及び後端にそ
れぞれ取付けられている。

以上の構成において、アンテナ部２２を装備した保持体
３０を既設管路５０の内部に挿入すると、該保持体３０
は伸縮自在の支持脚３５によって管のほぼ中心に支えら
れる。そして、巻取り機４０を駆動することにより、保
持体３ｏ及びアンテナ部２２は、既設管路５０の内部を
キャスタ３６の転勤によって自在に移動できる。

般に既設管路５０の内面は滑らかではなく、ある程度の
凹凸があると考えられる。また、既設管路５０には、部
分的に圧縮されて断面積が小さくなっているところも想
定される。本実施例の装置は、キャスタ３６付きの伸縮
する支持脚３５を有していることから、このような部分
も支障なく通過することができる。

そして、移動しながら、後述する所定周波数範囲のパル
スを既設管路５０の全周方向に放射することにより、既
設管路外周の所定範囲を探査していく。

次に、以上説明した地中探査装置を用いて行なう地中探
査方法について説明する。まず、本方法を完成するに到
った簡単な経緯と、その内容の概略を説明する。

第１図及び第２図において、５０は例えば下水道管等の
既設管路である。この既設管路５０を、より径の大きい
管路に置き換えるためには、前述した通り既設管路の外
周付近の障害物調査を行なわねばならない。本願発明の
発明者は、既設管路５０の内部にレーダアンテナを設け
て土中の探査を行なうという新規な着想を得たが、この
既設管路５０が鉄筋入りのコンクリート管である場合に
は、その内部にレーダアンテナを設けて電波を放射して
も、鉄筋に遮蔽されてしまうために電波がほとんど土中
に浸透しないだろうという考え方も成り立つ。ところが
、本発明者が実験等から得た知見によって、既設管路の
構造（ｍち、コンクリートの厚さや鉄筋の太さ及び間隔
）や土質条件等にもよるが、放射する電波の周波数によ
っては十分に有効な探査を行なえることが判明したもの
である。

即ち１本発明者の知見によれば、鉄筋入りコンクリート
管の構造にもよるが、一般に５０゜ＭＨｚよりも低い周
波数では、鉄筋に遮蔽されて電波は土中に浸透しない。

また、一般に、レーダによる土中の探査においては、電
波の周波数を高くすると、分解能は高くなるが地中への
浸透性が悪くなって探査範囲が狭くなる。逆に周波数を
低くすると、地中への浸透性は良くなるが、分解能は悪
化する。従って、管内からレーダ探査を行なう場合には
、５００ＭＨｚより高い周波数の電波を使用する必要が
あるが、要求される探査範囲等に応じて上限の周波数を
定めなければならない。例えば、内径５０ｃｍ程度の既
設管路の置き換え工事のために、註既設管路の中心から
半径１００ｃｍ程度の範囲内を探査する必要がある場合
には、１００１００Ｏ以下の電波を使用すると好結果を
得ることができ、これより高い周波数では到達距離が短
かすぎる。

また、電波の土中への浸透性は、既設管路の構造や電波
の周波数だけでなく、土質の比誘電率にも関係し、比誘
電率の低い土質だと浸透性が良く、比誘電率が高いと浸
透性が悪くなる。このように、既設管路内からのレーダ
探査に要求される周波数の条件は、既設管路の構造、土
質、要求探査範囲、要求分解能等によって異なってくる
が、前述したように本発明者の知見によれば、少くとも
５００ＭＨｚを越え、例えば１００１００Ｏ以下であれ
ば、十分に有効な探査を行なえることがわかった。

ここで、本発明による地中探査方法について説明する。

０本装置１０の保持体３０を既設管路５０内に装入する
。

０巻取り機４０を駆動し、既設管路５０の一端から他端
まで保持体３０を移動させる。

■上記保持体３０の移動に伴ってパルスレーダ２０を作
動させ、５００ＭＨｚ−１０００ＭＨｚの範囲内の周波
数を有するパルス電波を既設管路５０の全周方向に放射
し、既設管路５０を包含する円柱形状の領域を３６０°
の範囲にわたって探査する。

■上記探査結果により、既設管路５０の外周から所定の
範囲内にある土中の障害物等を探査することができる。

■■で得られる障害物の位置は、地表面と垂直な視線で
観察した場合の平面的な位置であり、既設管路５０に対
する障害物の位置をより詳しく測定する必要があるなら
ば、アンテナ部２２を取換えて再探査を行なえばよい。

この場合のアンテナは単指向性のアンテナであり、図示
しない探査パイプの内側に放射面を周面側に向けて取付
ける。そして、この探査パイプを既設管路５０内に挿入
して障害物のある位置にアンテナを設定する。そして、
探査バイブを回転させながらアンテナから単指向性のパ
ルス電波を放射し、当該位置における既設管路５０の外
周を３６０°にわたって探査する。これによって、障害
物と既設管路５０の立体的な位置関係を知ることができ
る。なお、単指向性のアンテナを操作するために探査バ
イブを用いたが、前記保持体３０を用いてもよい。この
場合、保持体３０自体を既設管路５０内で回転できるよ
うにしてもよいし、円筒管３１内に設けたアンテナを回
転できるようにしてもよい。

実施例の説明は以上の通りであるが、パルスレーダの構
成は実施例の■の記載に限定されるものではない。例え
ば、特公昭５５−４４９１６号公報に記載された広帯域
装置としてのアンテナを有するレーダ装置を用いること
ができる。

［発明の効果］ 本発明の方法及び装置によれば、既設管路内にパルスレ
ーダのアンテナを挿入し５既設管路の内部から既設管路
の周囲を探査できる。従って、既設管路が大深度にあっ
ても、その外周を確実に探査でき、地表からの探査と異
なって管の下方も確実に探査できる。即ち、既設管路の
置き換え工事に際し、既設管路外周の障害物や他の既設
管路を確認した場合にはこれらを事前に撤去することが
できるので、事故や工事の停滞を未然に防ぐことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図の■−■切断線における拡大断面図、第３図は同実施
例のパルスレーダのブロック図、第４図及び第５図はレ
ーダを用いた従来の地中探前方法を示す概念図である。 １０−一地中探査装置（装置）、 ２０−・・パルスレーダ、　　２２・−アンテナ部、３
０−・保持体、 ４０−・・駆動手段としての巻取り機、５０−・・既設
管路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、パルスレーダのアンテナ部を既設管路の内部に設け
   、該アンテナ部を既設管路内で移動させながら既設管路
   の外周方向にパルスを放射することにより、既設管路外
   周の地中状況を探査することを特徴とする既設管路外周
   の地中探査方法。 ２、アンテナ部を有するパルスレーダと、前記アンテナ
   部を既設管路内に移動自在に保持する保持体と、前記保
   持体を既設管路内で移動させる駆動手段とを具備するこ
   とを特徴とする既設管路外周の地中探査装置。