JPH1182810A - 埋設管土砂接触状況検査装置及び検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 埋設管敷設施工時に、埋設される管と埋め戻
された土砂との接触状況（空隙の有無）をリアルタイム
で検査できるようにする。 【解決手段】 開示される接触状況検査装置８Ａは、電
気インパルスを発生するパルス発生器９と、埋設管２に
機械的インパクトを加えてラム波Ｗの共振を起こさせる
加振器１０と、ラム波振動入力を電気振動出力に変換す
るピックアップ１１と、アナログ信号をデジタル信号に
変換するＡ／Ｄ変換器１２と、埋設管２の固体領域を伝
搬するラム波Ｗの振動速度を計測する振動速度計測部１
３と、機械アドミッタンス及びその共振のＱ値を算出す
る演算処理部１４と、表示装置１５と、キーボード等の
入力装置１６と、装置各部を制御する制御部１７とから
構成され、加振器１０とピックアップ１１とを埋設管２
の内周面に取り付けた状態で、埋設管２と埋め戻された
土砂３との接触状況を検査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、埋設管土砂接触
状況検査装置及び検査方法に係り、詳しくは、埋設管敷
設施工時に、掘削溝に埋設される管と埋め戻された土砂
との接触状況（空隙の有無）をリアルタイムで把握する
ための接触状況検査装置及び接触状況検査方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、埋設管は、上下水道管やガス管だ
けでなく、電力ケーブル保護管や通信ケーブル保護管等
としても、多用されている。ところで、上下水道管等の
埋設管を敷設するために、図１０に示すように、地面１
を掘削して配管２を埋め、土砂３を埋め戻すと、埋設管
２の周囲、特に管外周面下部側に、土砂３の充填が不十
分な部分（以下、空隙４という）ができやすくなる。こ
のような空隙４が存在すると、埋設管２に加わる圧力が
不均一となって、埋設管２の経時強度が著しく損なわれ
る。このため、盛土３を均等に締め固め、埋設管２の経
時強度を得ることは、安定したライフラインを実現する
上で、重要な要因と考えられている。

【０００３】従来、この種の盛土施工の締め固めを管理
する手段としては、ＪＩＳで定めた締め固め試験が知ら
れているが、土に孔を開ける作業等が必要であり、時間
と労力を要するため、近年の大規模盛土施工には適用し
づらくなってきている。そこで、この欠点を解消するも
のとして、例えば、特開昭６３−３０８５４９号公報や
特開昭６３−３０８５５０号公報等に記載されているよ
うに、散乱型ＲＩ密度水分計（以下、ＲＩ(radiosotop
e)計器という）を用いる方法が提案されている。このＲ
Ｉ計器には、図１１に示すように、コバルト−６０やカ
リフォルニウム−２５２等のＲＩ線源５が計器内部に検
出器６と共に配備されており、動作時には、ＲＩ線源５
から出たガンマ線や中性子等の放射線Ｒが、土砂３の中
を進行する過程で散乱を繰り返して、検出器６に戻って
くる散乱放射線Ｒを計数回路７で計数し、この計数値か
ら湿潤密度・含水量を求める。この方法によれば、穴開
けが不要であり、しかも、短時間で多点測定が可能であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＲＩ計
器を用いる上記従来の方法にあっては、土砂を完全に埋
め戻した後、地面の上からでしか計測できないため、如
何に短時間に、しかも、正確に測定できても、もしも、
施工後に空隙の存在が確認されれば、再度、掘削し直さ
なければならず、結果的に、多大の労力と時間とを要す
ることになって、著しく不都合である。このようなこと
から、埋設管敷設施工時に、リアルタイムで、埋設され
る管と埋め戻された土砂との接触状況を把握できる機器
の開発が望まれている。この種の機器開発の一環とし
て、埋設管設置作業中に、超音波トランスデューサを管
内面に当てて超音波ビームを管外の土砂に向けて発射
し、その反射波から配管周囲の土砂接触状況を把握しよ
うとする試みが過去になされたこともあるが、配管の音
響インピーダンスと周囲の土砂のそれとが著しく異なる
ため、超音波ビームが、管外壁と土砂との境界面でほと
んど反射してしまい、検査ができない、という結果に終
わっている。

【０００５】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、埋設管敷設施工時に、埋設される管と埋め戻さ
れた土砂との接触状況（空隙の有無）をリアルタイムで
検査できる埋設管土砂接触状況検査装置及び検査方法を
提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、埋設管敷設施工時に、掘削
溝に埋設される管と埋め戻された土砂との接触状況を検
査するための検査装置に係り、電気信号入力を加振力出
力に変換して、上記管を励振し、上記管の固体領域にラ
ム波を発生させるための加振器と、機械的振動入力を電
気信号出力に変換することで、上記ラム波を検出するた
めのピックアップと、該ピックアップから出力される電
気信号に基づいて、上記ラム波による上記管の固体領域
の振動速度を計測する振動速度計測手段と、上記加振器
によって上記管に加えられた加振力と、上記振動速度計
測手段によって計測された上記管の固体領域の振動速度
とに基づいて、上記管に蓄えられる音響エネルギ又は音
響エネルギ関係値を算出する演算手段とを備えてなるこ
とを特徴としている。

【０００７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の埋設管土砂接触状況検査装置に係り、上記演算手段
が、上記音響エネルギ関係値として、上記加振力と上記
ラム波による上記管の固体領域の振動速度の伝達関数で
ある機械アドミッタンスの共振又は反共振のＱ値を算出
することを特徴としている。

【０００８】また、請求項３記載の発明は、請求項１又
は２記載の埋設管土砂接触状況検査装置に係り、上記演
算手段によって算出された上記音響エネルギ又は音響エ
ネルギ関係値が、予め設定された基準値以下になったと
き、あるいは、上記音響エネルギ又は音響エネルギ関係
値の変化量が、予め設定された設定値以上になったと
き、上記埋設される管と上記埋め戻された土砂との接触
状況は良好であると判断する判断手段を備えてなること
を特徴としている。

【０００９】また、請求項４記載の発明は、埋設管敷設
施工時に、掘削溝に埋設される管と埋め戻された土砂と
の接触状況を検査するための検査方法に係り、電気信号
入力を加振力出力に変換する加振器と、機械的振動入力
を電気信号出力に変換するピックアップとを、上記埋設
される管の外周面又は内周面に、かつ、所定の位置にそ
れぞれ配置した状態で、上記加振器を駆動して上記管に
加振力を加えることで、上記管を励振し、上記加振器の
位置から上記管の固体領域を所定距離伝搬してきたラム
波を上記ピックアップで検知することで、上記ラム波の
振幅を検出し、検出された振幅に基づいて、上記ラム波
による上記管の固体領域の振動速度を計測し、得られた
上記管の固体領域の振動速度と、上記加振器によって上
記管に加えられた加振力とに基づいて、上記管に蓄えら
れる音響エネルギ又は音響エネルギ関係値を算出し、算
出された上記音響エネルギ又は音響エネルギ関係値に基
づいて、上記埋設される管と埋め戻された土砂との接触
状況を検査することを特徴としている。

【００１０】また、請求項５記載の発明は、請求項４記
載の埋設管土砂接触状況検査方法に係り、上記音響エネ
ルギ関係値として、上記加振力と上記ラム波による上記
管の固体領域の振動速度の伝達関数である機械アドミッ
タンスの共振又は反共振のＱ値を算出し、算出されたＱ
値に基づいて、上記埋設される管と埋め戻された土砂と
の接触状況を検査することを特徴としている。

【００１１】また、請求項６記載の発明は、請求項４又
は５記載の埋設管土砂接触状況検査装置に係り、上記音
響エネルギ又は音響エネルギ関係値が、予め設定された
基準値以下になったとき、あるいは、上記音響エネルギ
又は音響エネルギ関係値の変化量が、予め設定された設
定値以上になったとき、上記埋設される管と上記埋め戻
された土砂との接触状況は良好であると判断することを
特徴としている。

【００１２】

【作用】この発明の構成では、まず、掘削溝の中に埋設
しようとする管を下ろした後、測定地点の埋設管の内周
面に加振器とピックアップとを取り付ける。両者を１箇
所にまとめて取り付けても良く、互いに離隔して取り付
けても良い。ピックアップを加振器から離れた位置に取
り付ける場合には、ピックアップを、共振モードの腹部
に相当する位置又はその近傍に配置するのが好ましい。
また、両者の取付位置が、互いに同一円周上又はそれに
近い位置関係にあることが好ましい。次に、装置を動作
状態にして、掘削溝を土砂で埋め戻す。加振器は、入力
される電気信号に基づいて加振力を出力して、埋設管を
励振し、埋設管の固体領域にラム波（たわみ波）を発生
させる。ここで、入力される電気信号としては、埋設管
に共振を起こさせるものが、好ましい。このような好ま
しい信号としては、例えば、ラム波の円周方向共振周波
数よりも充分に低い周波数で繰り返される電気インパル
ス信号や、ラム波の円周方向共振周波数と同一の周波数
を含む所定の周波数帯域幅内で順次周波数変化する連続
正弦波信号等を挙げることができる。ピックアップは、
ラム波を検出して電気信号出力に変換する。振動速度計
測手段は、ピックアップから出力される電気信号に基づ
いて、上記ラム波による上記管の固体領域の振動速度を
計測する。演算手段は、加振器によって埋設管に加えら
れた加振力と、振動速度計測手段によって計測された上
記管の固体領域の振動速度とに基づいて、埋設管に蓄え
られる音響エネルギ又は音響エネルギ関係値（例えば、
共振時又は反共振時の機械アドミッタンス、機械アドミ
ッタンスの共振又は反共振のＱ値を算出する。

【００１３】埋設管は、土砂との接触が不充分なとき
は、負荷質量が小さく、土砂への音響エネルギの流出も
小さいため、共振時又は反共振時の機械アドミッタンス
や、機械アドミッタンスの共振又は反共振のＱ値（共振
又は反共振の鋭さ）が大きいが、土砂との接触が充分な
ときは、管外周面から周囲の埋め戻された土砂に音響エ
ネルギの流出が生じてくる。それゆえ、周囲の土砂との
接触が増すにつれて、音響エネルギの損失は大きくな
り、振動速度は小さくなって行く。共振又は反共振のＱ
値も小さくなって行く。

【００１４】それゆえ、検査者は、演算手段によって算
出された音響エネルギ又は音響エネルギ関係値（あるい
は、これらの変化量）が、予め設定された基準値以下に
なったときは、埋設管と埋め戻された土砂との接触状況
は良好であり、埋設管周囲には空隙が存在しないことを
認識する。これに対して、土砂がある程度埋め戻されて
も、音響エネルギ又は音響エネルギ関係値（あるいは、
これらの変化量）が、予め設定された基準値以下になら
ないときは、埋設管と埋め戻された土砂との接触状況は
不良であり、埋設管周囲には空隙が存在することを認識
する。そこで、作業者は、音響エネルギ又は音響エネル
ギ関係値（あるいは、これらの変化量）が、予め設定さ
れた基準値以下になるまで、途中まで埋め戻された土砂
をさらに充分に締め固める。それゆえ、この発明の構成
によれば、施工途中に接触不良（空隙）を発見でき、埋
設管周囲の空隙を検知したら、その都度、締め固め直す
ことで、接触不良を解消できるので、高い施工品質が得
られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用い
て具体的に行う。 ◇第１実施例 図１は、この発明の第１実施例である埋設管土砂接触状
況検査装置（以下、簡単に、接触状況検査装置という）
の電気的構成を示すブロック図、図２は、同接触状況検
査装置の管内使用状態を模式的に示す一部破砕斜視図、
図３は、埋設管の円周方向の共振を説明するための図、
また、図４は、同実施例の動作を説明するための周波数
−機械アドミッタンス特性曲線図である。この例の接触
状況検査装置８Ａは、同図に示すように、電気インパル
スを発生するパルス発生器９と、埋設管２に機械的イン
パクトを加えてラム波Ｗの共振を起こさせる加振器１０
と、ラム波振動入力を電気振動出力に変換するピックア
ップ１１と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器１２と、埋設管２の固体領域を伝搬するラム
波Ｗの振動速度を計測する振動速度計測部１３と、音響
エネルギ関係値を算出する演算処理部１４と、表示装置
１５と、キーボード等の入力装置１６と、装置各部を制
御する制御部１７とから構成され、加振器１０とピック
アップ１１とを埋設管２の内周面に取り付けた状態で、
埋設管２と埋め戻された土砂３との接触状況を検査する
装置である。

【００１６】さらに詳述すれば、上記パルス発生器９
は、埋設管２の固体領域に発生するラム波（たわみ波）
Ｗの円周方向共振周波数よりも充分に低い周波数で電気
インパルス信号を繰り返し生成して加振器に入力する。
電気インパルス信号の生成は、制御部１６の指示により
行われる。ここで、埋設管２の円周方向共振周波数は、
埋設管２の材質や口径により異なるが、長さには依存せ
ず、例えば、ＦＲＰＭ管（ガラス繊維強化プラスチック
(ＦＲＰ)と樹脂モルタルとの積層管）について言えば、
口径１５０ｍｍでは、７００Ｈｚ程度（１次の共振モー
ド、以下において同じ）、口径６００ｍｍでは、５０Ｈ
ｚ程度であることが実験により確認されている。加振器
１０は、埋設管２の円周方向共振周波数よりも充分に低
い繰り返し周波数で、パルス発生器９から入力される電
気インパルス信号に応答して機械的インパクトを加振力
ｆ(t)として出力し、埋設管２を励振して共振を起こさ
せ、埋設管２の固体領域にラム波Ｗの強い振動を発生さ
せる。ピックアップ１１は、加振器１０の位置から埋設
管２の固体領域を伝搬してきたラム波Ｗの振動を電気振
動に変換する。

【００１７】Ａ／Ｄ変換器１２は、ピックアップ１１か
ら出力されるアナログの電気振動をデジタルのラム波検
出信号に変換する。振動速度計測部１３は、Ａ／Ｄ変換
器１２から出力されるデジタルのラム波検出信号に基づ
いて、具体的には、ラム波検出信号の中に含まれるピッ
クアップ１１の電気出力の振幅情報に基づいて、埋設管
２の固体領域を伝搬するラム波Ｗの振動速度ｖ(t)を計
測する。なお、振動速度計測部１３は、具体的には、図
示せぬＣＰＵ（中央処理装置）とＲＯＭとＲＡＭと外部
記憶装置とから概略構成され、外部記憶装置の記録媒体
には、上述の処理手順をＣＰＵに実行させる振動速度計
測プログラムが記憶されている。演算処理部１４は、加
振器１０によって埋設管２に加えられた加振力ｆ(t)
と、振動速度計測部１３において計測されたラム波Ｗの
振動速度ｖ(t)とに基づいて、埋設管２に蓄えられる音
響エネルギの関係値として、管円周方向共振時の機械ア
ドミッタンスＹm(f)やその共振のＱ値を算出する。演算
処理部１４も、上述のＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭと外部記
憶装置とから構成され、外部記憶装置の記録媒体には、
加振力ｆ(t)と振動速度ｖ(t)の伝達関数である機械アド
ミッタンスＹm(f)及びその共振のＱ値を算出する処理を
ＣＰＵに実行させる機械アドミッタンス算出プログラム
が記憶されている。

【００１８】機械アドミッタンスＹm(f)は、加振力ｆ
(t)と振動速度ｖ(t)とから、式（１）により与えられ
る。また、機械アドミッタンスＹm(f)の共振のＱ値は、
共振曲線から求められる共振周波数ｆ0と半減値△ｆと
から式（２）で与えられる。共振のＱは、共振のモード
に固有の質量ｍ、コンプライアンスｃｍ、粘性抵抗ｒの
３つのファクタに主に影響され、埋設管２に蓄えられる
音響エネルギが大きいほど共振のＱは大きくなる。

【００１９】

【数１】

【００２０】

【数２】

【００２１】表示装置１５は、ＣＲＴやＬＣＤ等からな
り、演算処理部１４の処理結果をテーブル形式やグラフ
（波形）形式で表示できる。また、入力装置は、操作者
が、予め計測又は算出された２点間距離や埋設管２の円
周方向共振周波数等のデータを入力する際に用いられ
る。なお、制御装置１７も、上述のＣＰＵとＲＯＭとＲ
ＡＭと外部記憶装置とから構成されている。つまり、こ
の例では、振動速度計測部１３、演算処理部１４及び制
御部１７は、パーソナルコンピュータ１８で実現されて
いる。

【００２２】次に、この例の動作について説明する。ま
ず、検査者は、入力装置１６を操作して、予め計測又は
算出された２点間距離や埋設管２の円周方向共振周波数
等のデータをＣＰＵに入力する。入力されたデータは、
一旦ＲＡＭに記憶される。次に、図２に示すように、掘
削溝Ｍの中に埋設しようとする埋設管（この例では、Ｆ
ＲＰＭ管）２を下ろした後、測定地点の埋設管２の内周
面に加振器１０とピックアップ１１とを取り付ける。両
者を１箇所にまとめて取り付けても良く、互いに離隔し
て取り付けても良いが、この例では、加振器１０を埋設
管２の内周面の最下部に、ピックアップ１１を（１次の
共振モードの腹部ｈに相当する）埋設管２の内周面の最
上部にそれぞれ取り付ける。両者の取付位置が、互いに
同一円周上又はそれに近い位置関係にあることが好まし
い。この後、接触状況検査装置８Ａを動作状態にする。
パルス発生器９は、ラム波Ｗの埋設管円周方向共振周波
数よりも充分に低い周波数で電気インパルス信号を繰り
返し生成して加振器に入力する。加振器１０は、入力さ
れる電気インパルス信号に応答して機械的インパクトを
加振力ｆ(t)として出力して、埋設管２を励振すると、
埋設管２に共振が起き、図３に示すように、埋設管２の
固体領域にラム波Ｗの強い振動が発生する。最も低次の
共振モードでは、同図に示すように、振動の腹ｈと節ｎ
が４箇所ずつ現れる。

【００２３】ピックアップ１１は、加振器１０の位置か
ら埋設管２の内周の長さの半分の距離を伝搬してきたラ
ム波Ｗの振動を電気振動に変換する。Ａ／Ｄ変換器１２
は、ピックアップ１１から出力されるアナログの電気振
動をデジタルのラム波検出信号に変換する。振動速度計
測部１３は、Ａ／Ｄ変換器１２から出力されるデジタル
のラム波検出信号に基づいて、埋設管２の固体領域を伝
搬するラム波Ｗの振動速度ｖ(t)を計測する。演算処理
部１４は、加振器１０によって埋設管２に加えられた加
振力ｆ(t)と、振動速度計測部１３において計測された
ラム波Ｗの振動速度ｖ(t)とに基づいて、機械アドミッ
タンスＹm(f)（図４参照）やその共振のＱ値を算出す
る。表示装置１５は、図４に示すように、演算処理部１
４が作成した周波数−機械アドミッタンス特性曲線図を
表示する。また、図には示さないが、共振のＱ値も表示
される。埋設管２は、土砂３との接触が不充分なとき
は、負荷質量が小さく、土砂への音響エネルギの流出も
小さいため、共振時の機械アドミッタンスＹm(f)や共振
のＱ値（共振の鋭さ）が大きい。それゆえ、掘削溝Ｍを
土砂３で埋め戻す前は、図４の曲線（イ）が表示され
る。

【００２４】次に、徐々に、掘削溝Ｍを土砂３で埋め戻
して行くと、埋設管円周方向に伝搬するラム波Ｗの一部
が埋設管２の外周面から周囲の埋め戻された土砂３に漏
洩し音響エネルギの損失が生じてくるので、共振時の機
械アドミッタンスＹm(f)は徐々に低下して行き、共振の
Ｑ値も小さくなって行く。

【００２５】それゆえ、土砂３がある程度まで埋め戻さ
れたときの共振時の機械アドミッタンスＹm(f)や共振の
Ｑ値が、予め設定された基準値以下にまで低下したとき
は、検査者は、埋め戻された土砂３は、しっかりと締め
固められており、埋設管２の周囲には空隙４が存在しな
いことを認識する。このときは、同図の周波数−機械ア
ドミッタンス特性曲線図には、曲線（ハ）が表示され
る。これに対して、土砂３がある程度埋め戻されても、
共振時の機械アドミッタンスＹm(f)や共振のＱ値が、予
め設定された基準値以下に低下しないときは、検査者
は、埋め戻された土砂３の締め固めが不充分で、埋設管
２と埋め戻された土砂３との間に空隙４が存在すること
を認識する。このときは、同図の周波数−機械アドミッ
タンス特性曲線図には、曲線（ロ）が表示される。そこ
で、作業者は、共振時の機械アドミッタンスＹm(f)や共
振のＱ値が、予め設定された基準値以下に低下するま
で、埋め戻された土砂３を締め固め直す。

【００２６】このように、この例の構成によれば、施工
途中随時に、埋設される管２と埋め戻された土砂３との
接触不良（空隙）を発見でき、埋設管２周囲の空隙を検
知したら、その都度、埋め戻された土砂３を締め固め直
すことで、接触不良を解消できるので、高い施工品質が
得られる。

【００２７】◇第２実施例 図５は、この発明の第２実施例である接触状況検査装置
の管外使用状態を模式的に示す斜視図である。この第２
実施例が、上述の第１実施例と大きく異なるところは、
第１実施例では、加振器１１及びピックアップ１１を埋
設管２の管内に取り付けるようにしたが（図２）、この
第２実施例では、加振器１１及びピックアップ１１を埋
設管２の外表面の最上部に取り付けるようにした点で、
上述の第１実施例における使用状態と相違する。この第
２実施例の使用方法によれば、加振器１１及びピックア
ップ１１を挿入するのが困難な小口径の埋設管２に対す
る測定作業が容易となる。

【００２８】◇第３実施例 図６は、この発明の第３実施例である接触状況検査装置
の電気的構成を示すブロック図である。この第３実施例
の接触状況検査装置８Ｂの構成が、上述した第１実施例
のそれと大きく異なるところは、共振時の機械アドミッ
タンスＹm(f)、あるいは共振のＱ値が、予め設定された
基準値以下にまで低下したときは、埋め戻された土砂３
がしっかりと締め固められて空隙４は存在しないと判断
する接触状況判断部１９を設けるようにした点である。
これ以外の点では、第１実施例の構成と略同様であるの
で、図６において、図１の構成部分と同一の各部には同
一の符号を付してその説明を省略する。なお、接触状況
判断部１９の判断結果は、表示装置１５に表示される。

【００２９】この第３実施例の構成によれば、音響エネ
ルギに関する専門知識を必要としないので、検査者の負
担を軽減でき、使い勝手が良くなる。

【００３０】◇第４実施例 図７は、この発明の第４実施例である接触状況検査装置
の電気的構成を示すブロック図である。この第４実施例
の接触状況検査装置８Ｃでは、パルス発生器９に代え
て、連続正弦波発生器２０を用いるようにした点、及び
演算処理部１４で実行される演算のアルゴリズムが異な
る点以外は、上述の第１実施例と略同様である。連続正
弦波発生器２０は、ラム波Ｗの管円周方向共振周波数を
含む所定の周波数帯域幅内で、連続正弦波の電気信号を
生成し、かつ、周波数を順次変化させて加振器１０に入
力する。例えば、口径１５０ｍｍのＦＲＰＭ管（共振周
波数概略７００Ｈｚ）を埋設する場合には、周波数帯域
として、６００〜８００Ｈｚが設定される。振動速度計
測部１３では、周波数毎のラム波Ｗの振動速度が計測さ
れる。この第４実施例によれば、連続正弦波を用いるの
で、測定精度が向上する。

【００３１】◇第５実施例 図８は、この発明の第５実施例である接触状況検査装置
の管内使用状態を模式的に示す模式的断面図である。こ
の例の接触状況検査装置８Ｄは、加振器及びピックアッ
プ兼用の送受波器２１が、埋設管２内を走行できる台車
２２に搭載され、送受波器２１は、伸縮自在のポール２
３の上端に取着されている。この台車２２は、ラジコン
駆動でもケーブル駆動でも良い。この第５実施例の構成
によれば、検査者が入れない口径の小さな埋設管にも適
用できるばかりか、走行測定も可能となる。

【００３２】◇第６実施例 図９は、この発明の第６実施例である接触状況検査装置
の管内外用状態を模式的に示す模式的断面図である。こ
の例の接触状況検査装置８Ｅが、上述した第５実施例の
それと大きく異なるところは、加振器２４及びピックア
ップ２５が、埋設管２の外で、かつ、埋設管２に沿って
（同図中紙面と垂直方向に）走行できる台車２６に伸縮
調整可能なアーム２７で機械的に結合されることで、埋
設管２の外表面上部を摺動できるようになっている点で
ある。

【００３３】この第６実施例の構成によれば、第５実施
例と略同様に、検査者が入れない口径の小さな埋設管２
にも適用できるばかりか、走行測定も可能となる。加え
て、埋設管２の内部に重量のある台車２６を入れるの
は、台車２６が埋設管２の共振に悪影響を与える虞があ
るので、第５実施例の構成よりも、第６実施例の構成の
方が、好ましい。

【００３４】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、埋め戻さ
れるものは土砂に限らず、コンクリートでも良い。ま
た、上述の実施例では、機械アドミッタンスＹm(f)やそ
の共振のＱ値を、接触状況の良き指標としたが、音響エ
ネルギそのものを指標としても良い。埋設管の円周方向
共振周波数は、１次の共振周波数に限らず、２次以上の
共振周波数でも良い。また、上述の実施例では、１次の
共振モードを利用するため、加振器を埋設管の外周面又
は内周面の最下部に、ピックアップ１１を（１次の共振
モードの腹部に相当する）埋設管の外周面又は内周面の
最上部にそれぞれ取り付けるようにしたが、高次の共振
モードを利用する場合であって、ピックアップを加振器
から離れた位置に取り付ける場合には、ピックアップ
を、利用する共振モードの腹部に相当する位置又はその
近傍に配置するのが好ましい（共振モードの腹部が埋設
管の外周面又は内周面の最上部に生じるとは限らな
い）。また、上述の実施例では、加振器を、埋設管の内
外周面の最下部に取り付ける場合について述べたが、取
付位置は、任意であり、取付易いところで良い。また、
上述の実施例では、共振時の機械アドミッタンス（反共
振時の機械インピーダンス）、あるいは、機械アドミッ
タンスの共振のＱ値（機械インピーダンスの反共振のＱ
値）が、予め設定された基準値以下になるか否かで、接
触状況の良否を判断したが、これらの変化量が、設定値
以上になるか否かで判断しても良い。

【００３５】また、反共振時（反共振周波数励振時）の
機械アドミッタンス（共振時の機械インピーダンス）、
あるいは、機械アドミッタンスの反共振のＱ値（機械イ
ンピーダンスの共振のＱ値）の上昇でも空隙を検知する
ことができるので、共振時の機械アドミッタンス、ある
いは、機械アドミッタンスの共振のＱ値に代えて、反共
振時の機械アドミッタンス、あるいは、機械アドミッタ
ンスの反共振のＱ値が、予め設定された基準値以下にな
るか否かで、接触状況の良否を判断するようにしても良
い。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、施工途中に接触不良（空隙）を発見でき、埋設
管周囲の空隙を検知したら、その都度、締め固め直すこ
とで、接触不良を解消できるので、高い施工品質が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例である接触状況検査装置
の電気的構成を示すブロック図である。

【図２】同接触状況検査装置の管内使用状態を模式的に
示す一部破砕斜視図である。

【図３】埋設管の円周方向の共振を説明するための図で
ある。

【図４】同実施例の動作を説明するための周波数−機械
アドミッタンス特性曲線図である。

【図５】この発明の第２実施例である接触状況検査装置
の管外使用状態を模式的に示す斜視図である。

【図６】この発明の第３実施例である接触状況検査装置
の電気的構成を示すブロック図である。

【図７】この発明の第４実施例である接触状況検査装置
の電気的構成を示すブロック図である。

【図８】この発明の第５実施例である接触状況検査装置
の管内使用状態を模式的に示す模式的断面図である。

【図９】この発明の第６実施例である接触状況検査装置
の管内外用状態を模式的に示す模式的断面図である。

【図１０】従来の技術を説明するための図である。

【図１１】従来における接触状況検査装置の構成及び動
作を説明するための図である。

【符号の説明】

２ 埋設管（埋設される管） ３ 埋め戻された土砂 ８Ａ〜８Ｅ 接触状況検査装置（埋設管土砂接触状
況検査装置） ９ パルス発生器（電気パルス信号発生器） １０，２４ 加振器 １１，２５ ピックアップ １３ 振動速度計測部（振動速度計測手段） １４ 演算処理邸（演算手段） １９ 接触状況判断部（判断手段） ２０ 連続正弦波発生器（正絃波信号発生器） ２１ 送受波器 ２２，２６ 台車（移動手段） ２７ アーム Ｗ ラム波 Ｍ 掘削溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷川 寛 京都市伏見区竹田段川原町４−１ 技研ト ラステム株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 埋設管敷設施工時に、掘削溝に埋設され
   る管と埋め戻された土砂との接触状況を検査するための
   検査装置であって、 電気信号入力を加振力出力に変換して、前記管を励振
   し、前記管の固体領域にラム波を発生させるための加振
   器と、 機械的振動入力を電気信号出力に変換することで、前記
   ラム波を検出するためのピックアップと、 該ピックアップから出力される電気信号に基づいて、前
   記ラム波による前記管の固体領域の振動速度を計測する
   振動速度計測手段と、 前記加振器によって前記管に加えられた加振力と、前記
   振動速度計測手段によって計測された前記管の固体領域
   の振動速度とに基づいて、前記管に蓄えられる音響エネ
   ルギ又は音響エネルギ関係値を算出する演算手段とを備
   えてなることを特徴とする埋設管土砂接触状況検査装
   置。
2. 【請求項２】 前記演算手段は、前記音響エネルギ関係
   値として、前記加振力と前記ラム波による前記管の固体
   領域の振動速度の伝達関数である機械アドミッタンスの
   共振又は反共振のＱ値を算出することを特徴とする請求
   項１記載の埋設管土砂接触状況検査装置。
3. 【請求項３】前記演算手段によって算出された前記音響
   エネルギ又は音響エネルギ関係値が、予め設定された基
   準値以下になったとき、あるいは、前記音響エネルギ又
   は音響エネルギ関係値の変化量が、予め設定された設定
   値以上になったとき、前記埋設される管と前記埋め戻さ
   れた土砂との接触状況は良好であると判断する判断手段
   を備えてなることを特徴とする請求項１又は２記載の埋
   設管土砂接触状況検査装置。
4. 【請求項４】 埋設管敷設施工時に、掘削溝に埋設され
   る管と埋め戻された土砂との接触状況を検査するための
   検査方法であって、 電気信号入力を加振力出力に変換する加振器と、機械的
   振動入力を電気信号出力に変換するピックアップとを、
   前記埋設される管の外周面又は内周面に、かつ、所定の
   位置にそれぞれ配置した状態で、 前記加振器を駆動して前記管に加振力を加えることで、
   前記管を励振し、前記加振器の位置から前記管の固体領
   域を所定距離伝搬してきたラム波を前記ピックアップで
   検知することで、前記ラム波の振幅を検出し、検出され
   た振幅に基づいて、前記ラム波による前記管の固体領域
   の振動速度を計測し、 得られた前記管の固体領域の振動速度と、前記加振器に
   よって前記管に加えられた加振力とに基づいて、前記管
   に蓄えられる音響エネルギ又は音響エネルギ関係値を算
   出し、算出された前記音響エネルギ又は音響エネルギ関
   係値に基づいて、前記埋設される管と埋め戻された土砂
   との接触状況を検査することを特徴とする埋設管土砂接
   触状況検査方法。
5. 【請求項５】 前記音響エネルギ関係値として、前記加
   振力と前記ラム波による前記管の固体領域の振動速度の
   伝達関数である機械アドミッタンスの共振又は反共振の
   Ｑ値を算出し、算出されたＱ値に基づいて、前記埋設さ
   れる管と埋め戻された土砂との接触状況を検査すること
   を特徴とする請求項４記載の埋設管土砂接触状況検査方
   法。
6. 【請求項６】 前記音響エネルギ又は音響エネルギ関係
   値が、予め設定された基準値以下になったとき、あるい
   は、前記音響エネルギ又は音響エネルギ関係値の変化量
   が、予め設定された設定値以上になったとき、前記埋設
   される管と前記埋め戻された土砂との接触状況は良好で
   あると判断することを特徴とする請求項４又は５記載の
   埋設管土砂接触状況検査方法。