JPH06174837A - 地中埋設管の継手位置検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 地中埋設管の途中の継手の位置を地上から正
確に検知する。 【構成】 埋設物体検知装置１を地中埋設管２の上方の
地表３を移動させながら埋設物体検知装置１から順次電
波を地中４へ向かって放射し、地中４からの反射波を埋
設物体検知装置１で受信し、電波の放射時刻から反射波
の到達時刻までの時間を信号処理することにより、画面
上に地中埋設管１の反射像を表示する。地中埋設管２の
直上の地表を地中埋設管２の管軸方向と平行に移動させ
たときに地中埋設管２の継手２ａの位置で現れる画面上
の反射像における直線像の途中のふくらみの出現と、前
記ふくらみの位置に対応した地表における電波の放射位
置を通りかつ地中埋設管２を斜めに横断するように地表
を移動させたときに現れる画面上の反射像における円弧
像の歪の出現とを識別基準として地中埋設管２の継手２
ａの位置を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば都市ガス用等
の地中埋設管において、流体輸送を継続したままであっ
ても、地中埋設管の継手の位置を地上から非掘削で検知
できる地中埋設管の継手位置検知方法に関するもので、
地中に向けて放射した電波の反射を利用して地中埋設管
の継手位置を検知する方法である。

【０００２】地中埋設管には、ガス管の他に水道管もあ
り、これらは、例えば鋳鉄製など、埋設土壌とは電気的
特性が異なり、地中に電波を放射させたときに、地中埋
設管と埋設土壌との界面で反射が生じ、この反射が画像
処理したときに反射像として現れ、反射像の形状によっ
て、地中埋設管の途中の継手が検知できる。

【０００３】

【従来の技術】従来、都市ガス用の金属製の地中埋設管
において、埋設された継手の位置を管の外部から検知す
るのに、下記の（イ）項および（ロ）項の手法が実施ま
たは提案されていた。また、管内から検知するのに、下
記の（ハ）項の提案が実施されていた。

【０００４】（イ） ガス漏洩のほとんどが継手で生じ
ていることを利用し、ガス採集管を地中に挿入し、漏洩
ガスを検知したガス採集管の濃度分布から、濃度の濃い
位置付近に継手が存在すると判定する。 （ロ） 地上から埋設金属管に達する穴を掘削し、その
穴を通して超音波の発信子と受信子とを地中埋設管にセ
ットし、発信子から地中埋設管に発信した超音波を継手
の部分で反射させて受信子で受信し、発信から受信まで
の時間に基づいて穴から継手までの距離を求めることに
より、継手の位置を検知する。

【０００５】（ハ） 配管の一部を開放し、この開放し
た部分から管内テレビカメラを挿入し、管内の状態を目
視で検査して管の継手の位置を検知する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の（イ）項の従来
技術では、漏洩ガスが地中で不規則に流動するため、正
確に狭い範囲に限って継手の位置を検知することが実際
上不可能であり、継手の掘り出しに際して掘削範囲が広
くなり、掘削工事に多くの経費と時間を要するという問
題がある。

【０００７】また、上記の（ロ）項の従来技術では、埋
設金属管に錆が多いと、超音波の錆による減衰が大き
く、実用が困難であるという問題があった。さらに、上
記の（ハ）項では、配管を掘削、開放して、管内テレビ
カメラを挿入するため、規模の大きい掘削工事と配管工
事とが必要であり、多くの経費と時間とを要するという
問題がある。

【０００８】この発明の目的は、地中埋設管の途中の継
手の位置を地上から正確に検知することができる地中埋
設管の継手位置検知方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の地中埋設管の
継手位置検知方法は、地中埋設管の埋設状態を示す配管
図および工事データを参照し、電磁誘導式パイプロケー
タもしくは埋設物体検知装置（レーダロケータ）を利用
して、地中埋設管の埋設位置を予め求めておく。そし
て、地中埋設管の上方の地表を直線状に移動しながら順
次電波を地表から地中へ向かって放射し、電波の地中か
らの反射波を受信し、電波の放射から反射波の到達まで
の反射時間を計測して信号処理することにより、地表に
おける電波の放射位置を水平軸に対応させるとともに電
波の放射から反射波の到達までの反射時間（地中の埋設
物体の埋設深さに対応する）を垂直軸に対応させて画面
上に反射像として表示し、画面上の反射像の形状から地
中埋設管の継手の位置を検知する。

【００１０】この際、地中埋設管の直上の地表を地中埋
設管の管軸方向と平行に移動させたときに継手の位置で
現れる画面上の反射像における直線像の途中のふくらみ
の出現と、上記ふくらみの位置に対応した地表における
電波の放射位置を通りかつ地中埋設管を斜めに横断する
ように地表を移動させたときに現れる画面上の反射像に
おける円弧像の歪の出現とを継手の位置の検知基準とす
る。

【００１１】

【作用】地中埋設管の直上の地表を地中埋設管の管軸方
向に移動し、このときの反射像を表示する。この反射像
は、途中にふくらみを有する直線像となり、直線像の部
分は地中埋設管の継手以外の位置に対応し、直線像の途
中に現れるふくらみは継手の部分の段差に対応する。つ
まり、地中埋設管の継手以外の位置は地表からの距離が
一定であるので、電波を放射してから反射波が戻ってく
るまでの反射時間が一定となり、反射像が直線となる。
ところが、継手の部分は継手以外の部分よりも、例えば
フランジ分だけ径が大きくなって地表からの距離が短く
なり、電波を放射してから反射波が戻ってくるまでの反
射時間も短くなり、継手の部分では反射像がふくらむ状
態となる。したがって、反射像において、直線像中のふ
くらみの有無を識別することで、継手の位置を検知する
ことができる。

【００１２】つぎに、地中埋設管を斜めに横断するよう
に地表を移動し、このときの反射像を表示する。この反
射像は、地中埋設管の断面形状が長円形状となることか
ら、円弧像となり、この円弧像の曲率は、地中埋設管を
横断する角度が浅いほど、地中埋設管の断面形状の長径
が大きくなることから、小さくなる。地中埋設管の継手
以外の部分を斜めに横断して得られる反射像は、地中埋
設管の横断面の断面形状が凹凸のない長円形状となるた
め、歪のない円弧像となるのに対して、地中埋設管の継
手の部分を通るように斜めに横断して得られる反射像
は、地中埋設管の横断面（継手と斜めに交差する）の断
面形状が凹凸のある長円形状となるため、歪を含んだ円
弧像となる。

【００１３】したがって、画面上の反射像における直線
像の途中のふくらみの位置に対応した地表における電波
の放射位置を通りかつ地中埋設管を斜めに横断するよう
に地表を移動し、このときの反射像を表示し、反射像と
して現れる地中埋設管に対応した円弧像の歪の有無を判
定することで、継手の有無を確認することができる。な
お、画面上の反射像における直線像の位置に対応した地
表における電波の放射位置を通りかつ地中埋設管を斜め
に横断するように地表を移動し、このときの反射像を表
示し、反射像として現れる地中埋設管に対応した歪のな
い円弧像も表示し、両円弧像を比較すれば、円弧像の歪
の有無をより明確に判定して、継手の位置の判定精度が
高められる。

【００１４】また、地中埋設管の直上を管軸方向と直交
するように垂直横断したときにも、反射像として円弧像
が表示されるが、この場合、地中埋設管の継手の位置と
継手以外の位置とで円弧像の位置が多少異なるものの、
継手の部分の段差が反射像に現れず、形状的には異なる
ものとはならず、垂直横断では、継手の位置を判定でき
ない。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の一実施例の地中埋設管の継
手位置検知方法を図面を参照しながら説明する。この地
中埋設管の継手位置検知方法は、地表から非掘削で地中
埋設管の埋設位置を検知する、例えば大阪ガスエンジニ
アリング株式会社製の「レーダマン」等の埋設物体検知
装置（いわゆる、レーダロケータ）を使用して、地中埋
設管の継手の位置を検知する方法である。

【００１６】この地中埋設管の継手位置検知方法にて用
いる埋設物体検知装置は、アンテナ部，制御部，表示部
および操作部から構成されている。そして、この埋設物
体検知装置による埋設物体の検知は、地表を直線状に移
動しながらアンテナ部から地中に向けてパルス状の電磁
波を放射し、地中埋設管等の埋設物体からの反射波を受
信し、受信信号を信号処理することにより、横軸を移動
距離に対応させるとともに縦軸を埋設深さに対応させ
て、画面上に地中の各埋設物に対応した反射像を表示さ
せることにより行う。この際、画面上の反射像に基づい
て埋設物体の有無および埋設深さを検知することができ
る。

【００１７】図１（ａ），（ｂ）は地中に埋設した地中
埋設管と地表を移動する埋設物体検知装置を示し、
（ａ）は地中埋設管の直上の地表を地中埋設管の管軸方
向に埋設物体検知装置が移動している状態を示す概略断
面図で、（ｂ）は地中埋設管を横断するように地中埋設
管の直上の地表を埋設物体検知装置が移動している状態
を示す概略断面図である。図１（ｃ）は同図（ａ）のよ
うに地中埋設管の直上の地表を地中埋設管の管軸方向に
埋設物体検知装置が移動している状態で得られる信号を
処理して得た地中埋設管の反射像を示している。図１
（ｄ）は同図（ｂ）のように地中埋設管を横断するよう
に地中埋設管の直上の地表を埋設物体検知装置が移動し
ている状態で得られる信号を処理して得た地中埋設管の
反射像を示している。

【００１８】図１において、１は埋設物体検知装置、１
ａ，１ｂは埋設物体検知装置１に付属した送信アンテナ
および受信アンテナである。２は地表３からの深さＬ
（０．５〜１．５ｍ）の地中４に埋設された鋳鉄管（直
径１００〜３００mm程度）等の地中埋設管である。２ａ
は地中埋設管２の継手であり、他の部分より７０mm程度
直径が大きい。矢符Ａ₁ ，Ａ₂ は埋設物体検知装置１の
移動方向を示している。また、矢符Ｂ₁ ，Ｂ₂ はパルス
状の電波の照射と地中埋設管２による電波の反射とを示
している。

【００１９】この地中埋設管の継手位置検知方法は、地
中埋設管の埋設状態を示す配管図および工事データを参
照し、電磁誘導式パイプロケータもしくは埋設物体検知
装置１を利用して、地中埋設管の埋設位置を予め求めて
おく。そして、図１（ａ），（ｂ）に示すように、埋設
物体検知装置１を地中埋設管２の上方の地表３を矢符Ａ
₁ またはＡ₂ で示すように直線状に移動させながら埋設
物体検知装置１から順次電波を地表３から地中４へ向か
って放射し、電波の地中４の地中埋設管２等の埋設物体
からの反射波を埋設物体検知装置１で受信し、埋設物体
検知装置１で電波の放射時刻から反射波の到達時刻まで
の反射時間を計測して信号処理することにより、地表３
における電波の放射位置を水平軸に対応させるとともに
電波の放射時刻から反射波の到達時刻までの反射時間
（地中４の地中埋設管２等の埋設物体の埋設深さに対応
する）を垂直軸に対応させて画面上に反射像として表示
し、画面上の反射像の形状から地中埋設管２の継手２ａ
の位置を検知する。

【００２０】この際、まず図１（ａ）に示すように、地
中埋設管２の直上の地表３を地中埋設管２の管軸方向と
平行に埋設物体検知装置１を移動させて埋設物体検知装
置１の画面上に反射像を表示させ、地中埋設管２の継手
２ａの位置で現れる画面上の反射像（図１（ｃ）参照）
における直線像の途中のふくらみの出現を検知する。つ
ぎに、図１（ｂ）に示すように、画面上の反射像におけ
る直線像の途中のふくらみの位置に対応した地表３にお
ける電波の放射位置を通りかつ地中埋設管２を斜めに横
断するように地表３を埋設物体検知装置１を移動させて
埋設物体検知装置１の画面上に反射像を表示させ、画面
上の反射像における円弧像の歪の出現を検知する。

【００２１】そして、先の直線像の途中のふくらみの出
現と円弧像の歪の出現とを基準として地中埋設管２の継
手２ａの位置を検知する。以下、埋設物体検知装置１を
移動させて反射像を得る手順についてもう少し詳しく説
明する。まず、地中埋設管の埋設状態を示す配管図およ
び工事データを参照し、電磁誘導式パイプロケータもし
くは埋設物体検知装置１を利用して、地中埋設管の埋設
位置を予め求めておく。

【００２２】つぎに、地中埋設管２の直上の地表３を地
中埋設管２の管軸方向に埋設物体検知装置１を移動さ
せ、このときの反射像を表示させる。この反射像は、途
中にふくらみを有する直線像となり、直線像の部分は地
中埋設管２の継手２ａ以外の位置に対応し、直線像の途
中に現れるふくらみは継手２ａの部分に対応する。つま
り、地中埋設管２の継手２ａ以外の位置は地表３からの
距離が一定であるので、電波を放射してから反射波が戻
ってくるまでの反射時間が一定となり、反射像が直線と
なる。ところが、継手２ａの部分は継手２ａ以外の部分
よりも、例えばフランジ分だけ径が大きくなって地表３
からの距離が短くなり、電波を放射してから反射波が戻
ってくるまでの反射時間も短くなり、継手２ａの部分で
は反射像がふくらむ状態となる。したがって、反射像に
おいて、直線像中のふくらみの有無を判定することで、
継手２ａの位置を検知することができる。

【００２３】つぎに、地中埋設管２を斜めに横断するよ
うに地表３を移動させ、このときの反射像を表示させ
る。この反射像は、地中埋設管２の断面形状が長円形状
となることから、円弧像となり、この円弧像の曲率は、
地中埋設管２を横断する角度が浅いほど、地中埋設管２
の断面形状の長径が大きくなることから、小さくなる。
地中埋設管２の継手２ａ以外の部分を斜めに横断して得
られる反射像は、地中埋設管２の横断面の断面形状が凹
凸のない長円形状となるため、歪のない円弧像となるの
に対して、地中埋設管２の継手２ａの部分を通るように
斜めに横断して得られる反射像は、地中埋設管２の横断
面（継手２ａと斜めに交差する）の断面形状が凹凸のあ
る長円形状となるため、歪を含んだ円弧像となる。

【００２４】したがって、画面上の反射像における直線
像の途中のふくらみの位置に対応した地表３における電
波の放射位置を通りかつ地中埋設管２を斜めに横断する
ように地表３を移動させ、このときの反射像を表示さ
せ、反射像として現れる地中埋設管２に対応した円弧像
の歪の有無を判定することで、継手２ａの有無を確認す
るすることができる。

【００２５】この際、円弧像の歪の有無を明確にするた
めに、画面上の反射像における直線像の位置に対応した
地表３における電波の放射位置を通りかつ地中埋設管２
を斜めに横断するように地表３を移動させ、このときの
反射像を表示させ、反射像として現れる地中埋設管２に
対応した歪のない円弧像も表示させ、両円弧像を比較す
ることにより、円弧像の歪の有無をより明確に判定する
ことができ、継手２ａの位置の判定精度が高められる。

【００２６】図２は、埋設物体検知装置が地中埋設管を
横断する角度を種々変化させた場合について、地中埋設
管の継手以外の部分（継手のない部分）を埋設物体検知
装置が横断したときと地中埋設管の継手の部分を通るよ
うに埋設物体検知装置が横断したときとの各状態におい
て、埋設物体検知装置の地中埋設管に対する横断角度と
そのときに得られる反射像の例とを示している。

【００２７】同図（ａ）は地中埋設管の継手以外の部分
を地中埋設管の管軸方向に対して９０度の角度で横断す
る状態、およびそのときに得られる反射像を示してい
る。同図（ｂ）は地中埋設管の継手の部分を地中埋設管
の管軸方向に対して９０度の角度で横断する状態、およ
びそのときに得られる反射像を示している。同図（ｃ）
は地中埋設管の継手以外の部分を地中埋設管の管軸方向
に対して４５度の角度で横断する状態、およびそのとき
に得られる反射像を示している。同図（ｄ）は地中埋設
管の継手の部分を地中埋設管の管軸方向に対して４５度
の角度で横断する状態、およびそのときに得られる反射
像を示している。

【００２８】同図（ｅ）は地中埋設管の継手以外の部分
を地中埋設管の管軸方向に対して３０度の角度で横断す
る状態、およびそのときに得られる反射像を示してい
る。同図（ｆ）は地中埋設管の継手の部分を地中埋設管
の管軸方向に対して３０度の角度で横断する状態、およ
びそのときに得られる反射像を示している。図２（ａ）
〜（ｆ）において、Ｃ₁ 〜Ｃ₆ は埋設物体検知装置の横
断角度を示している。

【００２９】上記において、埋設物体検知装置１が地中
埋設管２を横断する角度は、例えば地中埋設管２の管軸
方向に対して４５度の角度あるいは３０度の角度に設定
しているが、この角度はこれらに限定されることはな
く、埋設物体検知装置１が地中埋設管２を交差する角度
であればよい。また、３種以上の角度で横断させて反射
像を得ることで、継手２ａの位置の検出精度を一層高め
ることができる。当然、１種の角度のみの反射像だけで
も、十分に継手２ａの位置を検出することができる。

【００３０】なお、地中埋設管２の直上を管軸方向と直
交するように垂直横断したときにも、反射像として円弧
像が表示されるが、この場合、地中埋設管２の継手２ａ
の位置と継手２ａ以外の位置とで円弧像の位置が多少異
なるものの、継手２ａの部分の段差が反射像に現れず、
形状的には異なるものとはならず、垂直横断では、継手
２ａの位置を判定できない。

【００３１】ここで、埋設物体検知装置１の構成および
動作について詳しく説明する。図３は埋設物体検知装置
１の外観斜視図を示している。図３において、１１は埋
設物体検知装置本体で、下面に移動のための車輪１２が
取り付けられ、上部には把手１３が取り付けられてい
る。そして、埋設物体検知装置本体１１の下部には、フ
ェライト板で囲まれた送信アンテナおよび受信アンテナ
が収納されていて、パルス状の電波を地中に向けて放射
するとともに地中からの反射波を受けるようになってい
る。また、埋設物体検知装置本体１１の上部にはＣＲＴ
表示装置およびプリンタ等の収納されていて、反射像を
表示したり、プリントアウトできるようになっている。
また、各種操作部も、埋設物体検知装置本体１１の外壁
あるいは把手１３に設けられている。

【００３２】図４は埋設物体検知装置１の回路ブロック
図を示している。図４において、２０は操作部で、手元
操作部２１，本体操作部２２，表示操作部２３および微
調操作部２４からなる。３０は信号表示部で、ＣＲＴコ
ントローラ３１，内部記憶部（フレームメモリ）３２お
よびＣＲＴ表示管３３からなり、外部装置としてハード
コピー装置３４が接続されている。

【００３３】４０は本体制御部で、コントローラ４１，
プログラムメモリ４２，Ａ／Ｄ変換器４３およびフィル
タ・低周波増幅器４４からなり、外部装置としてコンピ
ュータ４５が接続されている。５０はアンテナ制御部
で、パルス発生回路５１，パルサ５２，高圧電源５３，
サンプラ５４およびセンシティビティタイムコントロー
ル回路５５からなる。

【００３４】６０はアンテナ部で、送信アンテナエレメ
ント６１，受信アンテナエレメント６２，バラン６３，
６４および距離マーカ６５と、送信アンテナエレメント
６１，受信アンテナエレメント６２およびバラン６３，
６４を包囲する一面開放のフェライトボックス６６から
なる。７０は電源部で、バッテリユニットからなる。

【００３５】図４の回路ブロックの動作は、埋設物体検
知装置が『レーダマン』等として既に市販されており、
その動作も周知であるので、動作の詳しい説明は省略す
るが、パルサ５２からバラン６３および送信アンテナエ
レメント６１を通してパルス状の電波を地中に向けて放
射し、地中からの反射波を受信アンテナエレメント６２
で受信し、バラン６４を通してセンシティビティタイム
コントロール回路５５に加え、センシティビティタイム
コントロール回路５５にて受信信号のレベルを時間の経
過とともに増大させるレベル補正をした後、サンプラ５
４でサンプリングして低周波に変換する。そして、低周
波変換された受信信号をフィルタ・低周波増幅器４４を
通した後、Ａ／Ｄ変換器４３でデジタル信号にし、コン
トローラ４１において、プログラムメモリ４２の記憶内
容にしたがって信号処理をし、ＣＲＴ表示管３３に反射
像として表示したり、ハードコピー装置３４にてプリン
トアウトする。

【００３６】この地中埋設管の継手位置検知方法による
と、地中埋設管２の直上の地表３を地中埋設管２の管軸
方向と平行に移動させたときに地中埋設管２の継手２ａ
の位置で現れる画面上の反射像における直線像の途中の
ふくらみの出現と、画面上の反射像における直線像の途
中のふくらみの位置に対応した地表３における電波の放
射位置を通りかつ地中埋設管２を斜めに横断するように
地表を移動させたときに現れる画面上の反射像における
円弧像の歪の出現とを検知基準として地中埋設管２の継
手２ａの位置を検知するので、地中埋設管２の途中の継
手２ａの位置を地上から正確に検知することができる。

【００３７】

【発明の効果】この発明の地中埋設管の継手位置検知方
法によれば、地中埋設管の直上の地表を地中埋設管の管
軸方向と平行に移動させたときに地中埋設管の継手の位
置で現れる反射像における直線像の途中のふくらみの出
現と、上記ふくらみの位置に対応した地表における電波
の放射位置を通りかつ地中埋設管を斜めに横断するよう
に地表を移動させたときに現れる反射像における円弧像
の歪の出現とを検知基準として地中埋設管の継手の位置
を検知するので、地中埋設管の途中の継手の位置を地上
から正確に検知することができる。

【００３８】以上の結果、継手の位置を正確に検出し
て、地中に埋設された継手に対して、シール材として高
分子材料を埋設継手の周囲の土壌中に脈動注入する埋設
導管の補修方法が効率よく行うことができる。また、継
手の周囲の土壌を大幅に掘り返すことなく作業を進める
ことができるため、掘削工事、埋め戻し工事、掘削土砂
や埋め戻し土砂の処置に、多大の経費と労力と工期を要
する必要がなくなる。また、作業に伴う道路占有スペー
スを小さくすることが可能であり、経済性、作業性、汎
用性において優れた埋設継手の位置検知方法を確立でき
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の地中埋設管の継手位置検知方法を説
明する説明図である。

【図２】埋設物体検知装置によって得られる各種反射像
の例を示す概略図である。

【図３】埋設物体検知装置の外観斜視図である。

【図４】埋設物体検知装置の構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ 埋設物体検知装置 ２ 地中埋設管 ２ａ 継手 ３ 地表 ４ 地中

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中埋設管の上方の地表を直線状に移動
   しながら順次電波を地中へ向かって放射して地中からの
   反射波を受信し、前記電波の放射から前記反射波の到達
   までの反射時間を計測し、前記電波の放射位置を水平軸
   に対応させるとともに前記反射時間を垂直軸に対応させ
   て画面上に反射像として表示し、前記反射像の形状から
   前記地中埋設管の継手の位置を検知する地中埋設管の継
   手位置検知方法であって、 前記地中埋設管の直上の地表を管軸方向と平行に移動し
   たときに前記継手の位置で現れる前記反射像における直
   線像の途中のふくらみの出現と、前記ふくらみの位置に
   対応した前記電波の放射位置を通りかつ前記地中埋設管
   を斜めに横断するように前記地表を移動したときに現れ
   る前記反射像における円弧像の歪の出現とを前記継手の
   位置の検知基準とすることを特徴とする地中埋設管の継
   手位置検知方法。