JPH081465B2 - 管内ライニング後の枝管開口部の探知システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、地下もしくは建物内に配管された老朽化し
た下水管、水道管、ガス管などを新設管でライニングし
た後に枝管の開口部を穿孔するための穿孔方法に関す
る。

（従来の技術） 近時、老朽化した下水管などを再生させて新設管を敷
設するために、例えば更生管工法とよばれているライニ
ング工法が用いられている。

この更生管工法とは、合成樹脂製の帯状体をスパイラ
ル状に巻きながら更新管として既設管内に製管してライ
ニングし、更新管と既設管の隙間に裏込剤を注入する工
法であるが、取付管（枝管）を有する既設管にそのよう
な更生管工法を採用した場合、前記裏込剤を注入した
後、枝管用の貫通穴を穿孔しなければならない。

従来、既設管が鉄などの磁性体で作られている場合に
は磁気センサを利用して枝管の開口部を検知し、更新管
内から枝管用の貫通穴を穿孔する方法が提案されている
（例えば、特開昭56−127420号公報参照）。

しかしながら、既設管がいわゆるヒューム管等のコン
クリート材からなる非磁性体で構成されている場合は、
上述した磁気センサを用いた穿孔方法を適用することが
できない。

これとは別に、枝管内に穿孔機を挿入して、枝管側か
ら穿孔する方法も考えられるが、枝管の配管状況によっ
ては穿孔機の挿入が困難な場合がある。

そこで出願人は、上記の問題を解決すべく、管内ライ
ニング後の枝管開口部の穿孔方法として先に画期的な方
法をいくつか提案した（例えば、特開平２−54088号公
報、特開平２−54089号公報参照）。

上記出願人が提案した穿孔方法は、ライニングによっ
て閉塞された枝管の開口部を本管側から穿孔する方法で
あって、アンテナコイルと共振体とから構成され該共振
体を励振する励振信号によって振動し、また該励振信号
の停止後は前記アンテナコイルから前記共振体に残留し
ている共振信号を放出する位置探知用マーカーが枝管管
軸と略同心状となる位置に配設されてなる止水栓をライ
ニング前に枝管開口部に挿着し、ライニングの後、前記
共振信号の極大値を検知するループアンテナと、前記共
振信号の極小値を検知するループアンテナとの両方又は
いずれか一方を備えるとともに穿孔手段を装備したロボ
ットを本管内に走行させ、これによって前記位置探知用
マーカーの位置を探知し、該マーカーの位置を目標にし
て穿孔手段を駆動し、前記枝管開口部を本管側から穿孔
する方法である。

（発明が解決しようとする課題） 上記の穿孔方法によれば、正確に枝管開口部の位置を
探知することができ、確実に枝管開口部を穿孔すること
ができる。しかし、本管（更新管）が、人が出入りでき
るほどの大口径（概ね600mm以上）のものとなると、位
置探知用マーカーの探知及び枝管開口部の穿孔を行うロ
ボットを地上から遠隔操作する上記方法よりも、作業者
が管内に入って直接位置探知用マーカー（止水栓）の位
置を探知して枝管開口部を穿孔する方が作業能率がよ
い。ところが、未だそれに好適な探知システムが提供さ
れていないのが現状であった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであっ
て、特に、作業者が管内に入って直接止水栓の位置を探
知するのに適したシステムを提供しようとするものであ
る。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明に係る管内ライニン
グ後の枝管開口部の探知システムは、枝管を有する本管
の内側をライニングして該本管を更生するに際し、ライ
ニングによって閉塞された前記枝管の開口部を本管側か
ら穿孔するのに先立って該開口部の位置を探知するシス
テムであって、アンテナコイルと共振体とから構成され
該共振体を励振する励振信号によって振動し、また該励
振信号の停止後は前記アンテナコイルから前記共振体に
残留している共振信号を放出する位置探知用マーカーが
設けられ、前記各枝管開口部に挿着される複数個の止水
栓と、前記励振信号を送信及び前記共振信号を受信する
探知用ループアンテナと、この探知用ループアンテナと
接続され、前記励振信号の発振及び前記共振信号の検知
を行うとともに、検知した共振信号の信号レベルの変化
を示すレベル検知信号を送信する信号処理装置と、管内
作業者によって携帯され、上記信号処理装置から送信さ
れる前記レベル検知信号に基いて前記位置探知用マーカ
ーの位置情報を該管内作業者に報知する報知手段とを備
えたものである。

（作用） ライニングに先立ち、位置探知用マーカーが設けられ
た止水栓を枝管開口部に挿着しておく。

本管の内側のライニングが完了したならば、管内作業
者は、探知用ループアンテナと、報知手段としての携帯
無線機とレベルメータの両方又はいずれか一方とを持っ
て本管内に入る。信号処理装置は地上又は管路中のマン
ホール内に設置しておく。

まず、信号処理装置を励振信号発振モードとし、止水
栓の位置探知用マーカーの共振体を励振させる励振信号
を発振する。これにより探知用ループアンテナからは励
振信号が送信されるので、管内作業者は探知用ループア
ンテナを持って本管内を所定距離進む。すると、その通
過したところに位置する止水栓の位置探知用マーカー
が、探知用ループアンテナから送信される励振信号を受
信して、該マーカーの共振体が一定の共振周波数で振動
し、この振動レベルに対応した共振信号がアンテナコイ
ルから発振される。

次に、信号処理装置を励振信号発振モードから共振信
号検知モードに切り換えるとともに、管内作業者は探知
用ループアンテナを、そのループ面が位置探知用マーカ
ーのアンテナコイルの軸芯と平行になるように持って、
先程進んできたところを戻る。

止水栓に近づくと、位置探知用マーカーからの共振信
号が探知用ループアンテナによって受信され、信号処理
装置により共振信号が検知される。信号処理装置はその
共振信号の信号レベルの変化を示すレベル検知信号を、
管内作業者の携帯無線機及びレベルメータに送信する。
このときの共振信号の信号レベルの変化は、探知用ルー
プアンテナのループ面が上記共振体のアンテナコイルの
軸芯と平行していることから、第６図に示すように、探
知用ループアンテナが位置探知用マーカーに接近するに
したがって大となり、やがて極大値に達したのち、探知
用ループアンテナが位置探知用マーカーの軸線上に達す
ると同時に極小（ほぼ零）となる。この信号レベルの変
化は極めて急峻である。

このとき、携帯無線機のスピーカからは上記信号レベ
ルの変化に応じて大きさ又は周波数（音程）の異なる音
声が出力される。これと同時に、レベルメータの指針が
信号レベルの変化に応じて振れる。管内作業者は上記音
声の変化を聞き分けるとともにレベルメータの指針の振
れ具合を見て止水栓の本管管軸方向の位置を知る。

次に、本管管軸方向の位置を探知したところで探知用
ループアンテナをそのループ面が位置探知用マーカーの
アンテナコイルの軸芯と直交するようにして、本管の内
壁面に沿って周方向に動かしていく。

今度は、探知用ループアンテナのループ面が位置探知
用マーカーのアンテナコイルの軸芯と直交していること
から、探知用ループアンテナによって受信される共振信
号の信号レベルは、第７図に示すように、探知用ループ
アンテナが位置探知用マーカーに接近するにしたがって
大となり、やがて極大となる。この変化は、上記と同
様、携帯無線機とレベルメータとによって管内作業者に
報知され、管内作業者は位置探知用マーカーの本管周方
向における存在位置を知ることになる。

以上で止水栓の位置が探知されたことになる。このあ
とは探知した位置に印を付けておき、その印を目標にし
て適宜の穿孔装置で穿孔を行う。これにより、枝管開口
部が本管側から穿孔される。なお、止水栓は穿孔によっ
て破壊された本管内に流される。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

本発明の管内ライニング後の枝管開口部の穿孔システ
ムは、複数個の止水栓10…と、探知用ループアンテナ11
と、信号処理装置12と、携帯無線機13と、レベルメータ
14とを備えたものである。

止水栓10は、第５図に示すように、スチロール、ウレ
タンなどの発泡体を材料としたもので、本例では枝管Ａ
の内周形状と同じ形状の円盤状の止水本体15と、該止水
本体15の周囲から垂下する脚片16と、該脚片16の先端に
形成された鍔部17とからなる帽子形状になされている。
このようになる止水栓10は、更新管Ｄと共に穿孔されて
被覆されてしまうものであるので、独立気泡を有した中
実の発泡体からなる安価なものが好ましいが、例えば非
発泡性樹脂からなる中空、中実もしくは腕形状のもので
あってもよい。

上記止水栓10の止水本体15の中央部であって、この止
水本体15が枝管Ａの開口部に挿着された時に、枝管Ａの
管軸と略同心状となる位置には位置探知用マーカー19が
埋め込まれている。この位置探知用マーカー19は、図示
しないアンテナコイルと共振体とから構成されたもの
で、枝管Ａの管軸と略同心上となる位置に、つまりアン
テナコイルの軸芯が該管軸と一致するように配される。
上記共振体としては、例えば水晶振動子等の圧電振動体
が用いられる。このように共振体に圧電振動体を用いた
場合、これに蓄積されるエネルギー量が多いため、励振
信号に対する共振信号を大きくとることができ、アンテ
ナコイルの巻数をせいぜい数回とすることができ、マー
カー19自体を小型化することができる。なお、位置探知
用マーカー19は、一般的なLC共振回路で構成されていて
もよい。ところで、このようになる位置探知用マーカー
19は、必ずしも止水本体15の中央部に埋め込まれていな
ければならないものではなく、枝管Ａの管軸と略同心状
となる位置にあれば、止水本体15の頭部に装着されてい
ても、あるいは底部に貼着されていてもよい。

なお、上記止水栓10は本管Ｂ側から枝管Ａの開口部に
挿着するタイプのものであるが、枝管Ａ側から例えばロ
ープ等で吊り下げて挿着する場合には、止水栓10は膨張
可能なタイプのものである必要がある。この場合、縮径
状態にある止水栓10を所定箇所まで到達させた後、空気
等の流体を送り込んで拡径させたり、あるいは止水本体
15を構成する水膨張性樹脂に注入することにより拡径さ
せる必要がある。

前記探知用ループアンテナ11は、止水栓10の位置探知
用マーカー19に対する励振信号の送信と、位置探知用マ
ーカー19から送信される共振信号の受信とを行うための
ものである。この探知用ループアンテナ11は、第２図及
び第３図に示すように、非磁性体からなる円盤状のケー
ス本体20内に収納されている。ケース本体20の一方の面
にはグリップ部21が該本体20の直径方向に沿って設けら
れている。

前記信号処理装置12は、第４図に示すように、励振信
号の発振及び共振信号の検知を行う発振・検知回路22
と、この発振・検知回路22によって検知された共振信号
の信号レベルの変化を示すレベル信号検知信号を生成す
るレベル検知信号生成回路23と、このレベル検知信号生
成回路23によって生成された信号を音声信号に変換して
送出するスピーカ24と、上記各回路に電源を供給する電
池25とを具備するものである。このようになる信号処理
装置12は、前記探知用ループアンテナ11と送受信ケーブ
ル26を介して接続されている。また、上記スピーカ24に
近傍には、このスピーカ24から送出される音声信号を受
けてこれを前記携帯無線機13に送信する無線送信機27が
セットされている。

前記携帯無線機13及びレベルメータ14は、本発明にお
ける報知手段を構成するもので、管内作業者Ｐによって
携帯される。携帯無線機13は上記無線送信機27から送信
される信号を受信するためのものであり、レベルメータ
14は、信号処理装置12のレベル検知信号生成回路23によ
って生成されたレベル検知信号のレベル変化を示すため
のものである。このレベルメータ14と信号処理装置12の
レベル検知信号生成回路23とは、前記送受信ケーブル26
と併走して設けられた通信ケーブル28を介して接続され
ており、その指針が視認し易いように、前記探知用ルー
プアンテナ11に近接した箇所に設けられている。また、
このレベルメータ14には、指針照明用のランプ（図示省
略）が設けられており、暗い本管Ｂ内でも視認すること
ができるように図られている。

次に、上記のようになる探知システムの動作について
説明する。

まず、止水栓10…を持ってライニング前の既設管Ｃ内
に入り、各枝管Ａ…の開口部に止水栓10…を挿着してい
く。

止水栓10…の挿着作業を完了したならば、更生管工法
等任意の工法によってライニングを行う。第１図はライ
ニング後の状態を示している。図中の符号Ｓは既設管Ｃ
と更生管Ｄとの間に注入されたモルタルなどからなる裏
込剤を示している。この更生管工法を用いた場合には、
枝管Ａの開口部の隙間にも裏込剤Ｓが注入されるととも
に該裏込剤Ｓが止水栓10を枝管Ａ側へ押し上げるので、
止水栓10が枝管Ａの開口部を強固に密閉して水漏れが防
止され、また、裏込剤Ｓが枝管Ａ側に漏れることがな
い。

ライニングが完了したならば、管内作業者Ｐは、探知
用ループアンテナ11と、携帯無線機13とレベルメータ14
の両方又はいずれか一方とを持って本管Ｂ内に入る。信
号処理装置12は地上又は管路中のマンホールＭ内に設置
しておく。本管Ｂ内に携帯無線機13とレベルメータ14の
両方を持って入るか又はいずれか一方を持って入るか
は、本管Ｂの口径の大小に応じて適宜選択される。すな
わち、本管Ｂの口径が、管内作業者Ｐが立って入れない
ような場合には、レベルメータ14が見にくくなるので、
音声で探知できる携帯無線機13のみを使用するとよく、
管内作業者Ｐが充分に立って入れる場合には、携帯無線
機13とレベルメータ14の両方を持って入る方が操作性の
点からよい。図示例は、携帯無線機13とレベルメータ14
の両方を持って本管Ｂ内に入った場合を示している。

次に、信号処理装置12を励振信号発振モードとし、止
水栓10…の位置探知用マーカー19…の共振体を励振させ
る励振信号を発振する。これにより探知用ループアンテ
ナ11からは励振信号が送信されるので、管内作業者Ｐは
探知用ループアンテナ11を持って本管Ｂ内を所定距離進
む。すると、その通過したところに位置する止水栓10の
位置探知用マーカー19が、探知用ループアンテナ11から
送信される励振信号を受信して、該マーカー19の共振体
が一定の共振周波数で振動し、この振動レベルに対応し
た共振信号がアンテナコイルから発振される。

続いて、信号処理装置12を励振信号発振モードから共
振信号検知モードに切り換えるとともに、管内作業者Ｐ
は探知用ループアンテナ11を、そのループ面が位置探知
用マーカー19のアンテナコイルの軸芯と平行になるよう
に持って、先程進んできたところを戻る。

止水栓10に近づくと、位置探知用マーカー19からの共
振信号が探知用ループアンテナ11によって受信され、送
受信ケーブル26を介して信号処理装置12に送られる。信
号処理装置12に送られた上記共振信号は発振・検知回路
22において検知される。信号処理装置12内のレベル検知
信号生成回路23は、それに基いて共振信号の信号レベル
の変化を示すレベル検知信号を生成する。このレベル検
知信号はスピーカ24に出力され、該スピーカ24から音声
として送出される。この音声は、無線送信機27によって
拾われ、無線送信機27はこれを本管Ｂ内の携帯無線機13
に送信する。また、それと同時に、レベル検知信号生成
回路23から通信ケーブル28を介してレベルメータ14にレ
ベル検知信号が送信される。このときの共振信号の信号
レベル変化は、探知用ループアンテナ11のループ面が上
記共振体のアンテナコイルの軸芯と平行していることか
ら、第６図に示すように、探知用ループアンテナ11が位
置探知用マーカー19に接近するにしたがって大となり、
やがて極大値に達したのち、探知用ループアンテナ11が
位置探知用マーカー19の軸線上に達すると同時に極小
（ほぼ零）となる。この信号レベルの変化は極めて急峻
である。

このとき、携帯無線機13のスピーカからは上記信号レ
ベルの変化に応じて大きさ又は周波数（音程）の異なる
音声が出力される。これと同時に、レベルメータ14の指
針が信号レベルの変化に応じて振れる。管内作業者Ｐは
上記音声の変化を聞き分けるとともにレベルメータ14の
指針の振れ具合を見て止水栓10の本管管軸方向の位置を
知る。

次に、本管管軸方向の位置を探知したところで探知用
ループアンテナ11をそのループ面が位置探知用マーカー
19のアンテナコイルの軸芯と直交するようにして、本管
Ｂの内壁面に沿って周方向に動かしていく（第５図にお
いて一点鎖線で示す。）。

今度は、探知用ループアンテナ11のループ面が位置探
知用マーカー19のアンテナコイルの軸芯と直交している
ことから、探知用ループアンテナ11によって受信される
共振信号の信号レベルは、第７図に示すように、探知用
ループアンテナ11が位置探知用マーカー19に接近するに
したがって大となり、やがて極大となる。この変化は、
上記と同様、携帯無線機13とレベルメータ14とによって
管内作業者Ｐに報知され、管内作業者Ｐは位置探知用マ
ーカー19の本管周方向における存在位置を知ることにな
る。

これで止水栓10の位置が探知されたことになる。以
下、上記操作を繰り返し、残りの各止水栓10…の位置を
順次探知していく。探知した位置には印を付けておき、
その印を目標にして適宜の穿孔装置、例えばホルソー等
の穿孔カッタ又はウォータージェット装置等を用いて穿
孔を行う。これにより、枝管Ａ開口部が本管Ｂ側から穿
孔される。この穿孔工程時において、止水栓10は破壊さ
れて本管Ｂ内へ流される。

なお、本例では、ライニング方法として更生管工法の
場合を例示したが、これに限るものでなく、マンホール
Ｍの開口部分をさらに大きく開削して新設管を地中まで
直接降ろし、この新設管を順次横送りするライニング方
法や、いわゆる反転工法（例えば、特開昭55−15852号
公報参照）においても適用できる。また、信号処理装置
12と、この信号処理装置12のスピーカ24から送出される
音声を本管Ｂ内の携帯無線機13に送信する無線送信機27
とを別体としているが、これらを一体としてもよい。さ
らに、管内作業者Ｐが携帯する携帯無線機13を有線のレ
シーバに代えてもよい。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、ライニング後の
枝管の開口部を本管側から極めて正確に探知することが
できる。したがって、ライニングにより閉塞された枝管
の開口部を、他の箇所を損傷することなく確実に穿孔す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る管内ライニング後の枝管開口部の探
知システムの一実施例を示し、第１図は探知システムの
使用状況を示す断面図、第２図は探知用ループアンテナ
を示す底面図、第３図は同正面図、第４図は探知システ
ムの電気的構成を示すブロック図、第５図は探知操作を
説明するための断面図、第６図及び第７図は探知用ルー
プアンテナと共振体との位置関係の変化に伴う共振信号
の信号レベルの変化状態を説明するための図である。 10…止水栓 11…探知用ループアンテナ 12…信号処理装置 13…携帯無線機（報知手段） 14…レベルメータ（報知手段） 19…位置探知用マーカー Ａ…枝管 Ｂ…本管 Ｃ…既設管 Ｄ…更新管 Ｐ…管内作業者

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】枝管を有する本管の内側をライニングして
   該本管を更生するに際し、ライニングによって閉塞され
   た前記枝管の開口部を本管側から穿孔するのに先立って
   該開口部の位置を探知するシステムであって、 アンテナコイルと共振体とから構成され該共振体を励振
   する励振信号によって振動し、また該励振信号の停止後
   は前記アンテナコイルから前記共振体に残留している共
   振信号を放出する位置探知用マーカーが設けられ、前記
   各枝管開口部に挿着される複数個の止水栓と、 前記励振信号を送信及び前記共振信号を受信する探知用
   ループアンテナと、 この探知用ループアンテナと接続され、前記励振信号の
   発振及び前記共振信号の検知を行うとともに、検知した
   共振信号の信号レベルの変化を示すレベル検知信号を送
   信する信号処理装置と、 管内作業者によって携帯され、上記信号処理装置から送
   信される前記レベル検知信号に基いて前記位置探知用マ
   ーカーの位置情報を該管内作業者に報知する報知手段と
   を備えた管内ライニング後の枝管開口部の探知システ
   ム。