(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋設管の劣化状態を管内部から検査する方法であって、
管の厚みが異なる複数のコンクリート製の供試管について衝撃弾性波試験を行うことにより厚みデータを採取し、衝撃弾性波試験を実施した管に外圧強度試験を行うことにより荷重−変位曲線を取得し、この取得された荷重−変位曲線から供試管のひび割れ荷重および破壊荷重を求め、各荷重値と厚みデータとの相関関係を予め求めておき、
検査対象管に対して衝撃弾性波試験を行って、検査対象管の測定データを採取し、その実測の測定データを、前記ひび割れ荷重および破壊荷重と厚みデータとの相関関係を基に評価して、検査対象管の劣化度合を定量的に判定することを特徴とする埋設管の検査方法。
【請求項２】
請求項１に記載の埋設管の検査方法において、
前記検査対象管に対して衝撃弾性波試験を行って、検査対象管の測定データを採取し、その実測の測定データと、前記ひび割れ荷重および破壊荷重と厚みデータとの相関関係とから得られた管の厚み、ひび割れ荷重、破壊荷重の計算値を用いて、管のひび割れおよび破壊に対する耐荷能力を計算することを特徴とする埋設管の検査方法。
【請求項３】
請求項２に記載の埋設管の検査方法において、
前記耐荷能力を計算して得られた耐荷能力計算値と、既設管の埋設条件から得られた作用荷重値の値の比率を計算することにより、既設管の安全率を求めることを特徴とする埋設管の検査方法。
【請求項４】
請求項１に記載の埋設管の検査方法において、
前記厚みデータ、および実測の測定データは、衝撃弾性波試験を行って供試管および検査対象管の伝播波を測定し、伝播波の周波数スペクトルを解析して求めた、その周波数スペクトルにおける全周波数領域に対する高周波数領域の面積比であることを特徴とする埋設管の検査方法。
【請求項５】
請求項１または４に記載の検査方法により得られた実測の測定データを、前記供試管の厚みデータとひび割れ荷重および破壊荷重との相関関係を基に解析して、この解析結果を埋設管の更生設計に用いることを特徴とする埋設管の更生工法。
【請求項６】
請求項５に記載の埋設管の更生工法において、
請求項１に記載の検査方法により得られた管の厚みに基づいて複合管の断面設計を行うことを特徴とする埋設管の更生工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋設管の劣化状態を検査する埋設管の検査方法、および埋設管の更生工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水管路や農水管路においては、埋設管の経年に伴う腐食摩耗や破損により陥没や漏水などの事故が増加してきている。このため適切な劣化度診断とその調査結果に基づく、適切な修繕・更新が望まれている。
【０００３】
下水管路や農水管路の診断調査においては、一般に、修繕・改築工事の順番及び工事方法を決定するために、調査流域を構成する要素区域間の劣化進行度の順位付け、及び定量的な劣化レベルの進行度の把握が必要となる。
【０００４】
このため、従来では、目視やＴＶカメラを用いて外観調査を行い、必要となればコアを抜いて物性を調査するという方法が一般に行われている。しかし、このような手法では、目に見える劣化しか捉えることができず、管外周や内部の劣化については見逃されてしまい、劣化現象を適切に定量的に把握することが困難であった。また、定量的なデータを集めるためにはコアを大量に抜く必要があり、下水管路や農水管路の強度を損ねたり、作業に手間がかかるという欠点がある。
【０００５】
一方、コンクリート構造物で行われている検査方法の応用も考えられている。例えば、弾性波を利用したひび割れ幅及び深さを予測するシステムが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。しかし、この検査システムによれば、弾性波の伝播エネルギや、弾性波のカウント数（所定以上の振幅のカウント数）の減少を利用しているため、埋設管が埋設されている周囲状況の影響を受けやすく、検査精度が悪いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１４２２００号公報
【特許文献２】特開平０９−２６９２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたもので、下水管路や農水管路等を構築している埋設管の劣化度合を、埋設環境に影響されずに高精度で検査することが可能な埋設管の検査方法を提供することを目的とする。また、この検査方法に基づいて埋設管の更生を行うことが可能な埋設管の更生工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、管の厚みが異なる複数のコンクリート製の供試管について衝撃弾性波試験を行うことにより厚みデータを採取し、衝撃弾性波試験を実施した管に外圧強度試験を行うことにより荷重−変位曲線を取得し、この取得された荷重−変位曲線から供試管のひび割れ荷重および破壊荷重を求め、各荷重値と厚みデータとの相関関係を予め求めておき、検査対象管に対して衝撃弾性波試験を行って、検査対象管の測定データを採取し、その実測の測定データを、前記ひび割れ荷重および破壊荷重と厚みデータとの相関関係を基に評価して、検査対象管の劣化度合を定量的に判定することを特徴とする。
【００１２】
上記構成の埋設管の検査方法において、前記検査対象管に対して衝撃弾性波試験を行って、検査対象管の測定データを採取し、その実測の測定データと、前記ひび割れ荷重および破壊荷重と厚みデータとの相関関係とから得られた管の厚み、ひび割れ荷重、破壊荷重の計算値を用いて、管のひび割れおよび破壊に対する耐荷能力を計算することを特徴とする。
【００１３】
上記構成の埋設管の検査方法において、前記耐荷能力を計算して得られた耐荷能力計算値と、既設管の埋設条件から得られた作用荷重値の値の比率を計算することにより、既設管の安全率を求めることを特徴とする。
【００１４】
上記構成の埋設管の検査方法において、前記厚みデータ、および実測の測定データは、衝撃弾性波試験を行って供試管および検査対象管の伝播波を測定し、伝播波の周波数スペクトルを解析して求めた、その周波数スペクトルにおける全周波数領域に対する高周波数領域の面積比であることを特徴とする。
【００１５】
さらにまた本発明は、実測の測定データを、前記供試管の厚みデータとひび割れ荷重および破壊荷重との相関関係を基に解析して、この解析結果を埋設管の更生設計に用いることを特徴とする埋設管の更生工法である。
【００１６】
上記構成の埋設管の更生工法において、本発明の検査方法により得られた管の厚みに基づいて複合管の断面設計を行うことを特徴とする。
【００１７】
本発明を以下に詳細に説明する。
【００１８】
まず、鉄筋コンクリート管などの管体の剛性を評価する方法として、衝撃弾性波試験がある。この衝撃弾性波試験による検査方法とは、管に軽い衝撃を与えることにより管を振動させ、計測された波形の周波数分布を解析することにより対象物の状態を定量的に判定する手法である。
【００１９】
本発明は、鉄筋コンクリート製の管において、コンクリートの圧縮強度と衝撃弾性波試験により得られたデータと、管の厚みと衝撃弾性波試験により得られたデータとの間に相関関係があることを見出したものである（詳細は後述する）。
【００２０】
すなわち、上記したように、コンクリート圧縮強度と強度データとの相関関係および管の厚みと厚みデータとの相関関係を予め求めておき、検査対象管に対して衝撃弾性波試験を行って、検査対象管（既設の埋設管）の測定データを採取し、その実測の測定データを、前記コンクリート圧縮強度と強度データとの相関関係および管の厚みと厚みデータとの相関関係を基に評価して、検査対象管の劣化度合を定量的に判定することを特徴としている。
【００２１】
そして、この評価を行う方法として、伝播波の周波数スペクトルを解析する方法に着目してなされたものである。
【００２２】
ここで、本発明において、コンクリートの圧縮強度と衝撃弾性波試験により得られたデータ、管の厚みと衝撃弾性波試験により得られたデータとの間の相関を求める際の具体的な試験方法として、コンクリートの圧縮強度が異なる複数の供試管、管の厚みが異なる複数の供試管を作成し、衝撃弾性波試験をそれぞれに対して実施するという方法を採用する。
−衝撃弾性波試験−
本発明において、供試管及び検査対象管に実施する衝撃弾性波試験は以下のようにして行う。
【００２３】
［入力方法］
入力装置としてはハンマや鋼球またはインパルスハンマなどによる打撃具が使用できるが、打撃は常に同じ力で加えることが望ましいので、例えばシュミットハンマや、バネ、ピストン等を用いて一定の力でハンマ、鋼球等を打ち出す方法、または一定の高さから鋼球等を落下させる方法が望ましい。インパルスハンマを使用した際は、入力情報の数値データを計測しておき、解析時に反映させることができるようにしておくことが望ましい。
【００２４】
［受振方法］
受振子としては加速度センサやＡＥセンサ及び振動センサ等が使用できる。受振子のセット方法としては、テープや接着剤等で固定してもよいし、手や押さえ治具等を使って圧着させてもよい。
【００２５】
これらの入力装置や受振装置は、水や酸性水、塩基性水に接触することがあるためステンレスなどの耐食性に優れた材料で形成されていることが望ましい。
【００２６】
［計測方法」
インパルスハンマなどで管体内面に弾性波を入力し、一方で管内にセットした受振子により、管体を伝播した伝播波を計測し、記録装置により波形記憶を行わせる。また、入射位置と受振位置は相対的な位置が同じになるように設置するのが望ましい。
【００２７】
なお、上記入力、受振方法において、図７に示すような打撃部１を有する台車１０と受振部２を有する台車２０とを接続させた作業ロボットを用い、各台車１０、２０を所定距離を隔てて配置して、衝撃弾性波試験を実施すると、コンクリート厚みの推定精度が向上するので好ましい。
【００２８】
例えば、打撃部１と受振部２との間隔Ｌを、呼び径２００ｍｍないし３５０ｍｍの管に対しては、管の有効管長の７２．５％に設定し、呼び径４００ｍｍないし７００ｍｍの管に対しては、管の有効管長の９０．５％の長さに設定するのが好適である。
【００２９】
図８（Ａ）、（Ｂ）は、呼び径２００ｍｍで有効管長２０００ｍｍの管に対して打撃部１と受振部２との間隔Ｌを７５０ｍｍに設定した場合における高周波成分比と管の厚みを示すグラフ（図８（Ａ））、および打撃部１と受振部２との間隔を１４５０ｍｍに設定した場合における高周波成分比と管の厚みを示すグラフ（図８（Ｂ））である。
【００３０】
打撃部１と受振部２との間隔Ｌを１４５０ｍｍに設定した場合の方が、７５０ｍｍに設定した場合よりも測定データのバラツキが少なく、厚みの推定精度が向上することが確認できる。
【００３１】
また、図８（Ｃ）、（Ｄ）は、呼び径４５０ｍｍで有効管長２４３０ｍｍの管に対して打撃部１と受振部２との間隔Ｌを７５０ｍｍに設定した場合における高周波成分比と管の厚みを示すグラフ（図８（Ｃ））、打撃部１と受振部２との間隔Ｌを２２００ｍｍに設定した場合における高周波成分比と管の厚みを示すグラフ（図８（Ｄ））である。
【００３２】
打撃部１と受振部２との間隔を１４５０ｍｍに設定した場合の方が、７５０ｍｍに設定した場合よりも測定データのバラツキが少なく、厚みの推定精度が向上することが確認できる。
【００３３】
従来は、打撃部１と受振部２との間隔Ｌを７５０ｍｍに設定して測定を行っていたが、この間隔Ｌは使用する周波数帯域と波の伝播速度から計算された波長に近接する長さであった。このように測定長さと伝播する弾性波の波長がほぼ同じ距離であるため、誤差が発生し易いことが原因となり、データのバラツキが大きくなっていたと考えられる。一方、波長に対して測定距離（間隔Ｌ）を十分に大きくすると、データのバラツキが少なくなって測定データの精度が向上する。
【００３４】
［解析方法］
計測した波形データをＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理し、周波数スペクトルを描かせる。そして、得られた周波数スペクトル図より、全周波数成分を算出し、この全周波数成分に対する高周波数領域の面積比と、コンクリートの圧縮強度、管の厚みとの関係式を用いることで、検査対象管のコンクリート圧縮強度、管の厚みを算出する。
【００３５】
また、このようにして得られた検査対象管のコンクリート圧縮強度、管の厚みのデータに基づいて、検査対象管（埋設管）を更生する更生工法に適用することができる。
【００３６】
すなわち、例えば、両側縁部に接合部が形成された長尺状の帯状体を、埋設管内面に接合部を螺旋状に接合させながら製管機により製管するとともに、埋設管と新たに形成された螺旋管との隙間にモルタルを注入する更生工法に適用可能であり、本発明の検査方法によって、コンクリート圧縮強度、管の厚みの減少が算出できれば、この減少分を補強するように螺旋管を形成すれば良いことになる。
【００３７】
また、本発明の他の態様として、鉄筋コンクリート製の管において、管の厚みが異なる複数の供試管に衝撃弾性波試験を行い、この衝撃弾性波試験を実施した管に外圧強度試験を行うことにより荷重−変位曲線を取得し、この取得された荷重−変位曲線から供試管のひび割れ荷重および破壊荷重を求めることにより、衝撃弾性波試験により得られたデータとひび割れ荷重および破壊荷重との間に相関関係があることを見出したものである（詳細は後述する）。
【００３８】
すなわち、上記したように、衝撃弾性波試験により得られたデータとひび割れ荷重および破壊荷重との相関関係を予め求めておき、検査対象管に対して衝撃弾性波試験を行って、検査対象管（既設の埋設管）の測定データを採取し、その実測の測定データを、前記衝撃弾性波試験により得られたデータとひび割れ荷重および破壊荷重との相関関係を基に評価して、検査対象管の劣化度合を定量的に判定することを特徴としている。
【００３９】
そして、この評価を行う方法として、伝播波の周波数スペクトルを解析する方法に着目してなされたものである。
【００４０】
ここで、衝撃弾性波試験については、上記したものと同様である。また、外圧強度試験としては、ＪＩＳＡ５３７２記載の外圧試験を適用するのが好ましい。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の埋設管の検査方法によれば、管の厚みが異なる複数のコンクリート製の供試管について衝撃弾性波試験を行うことにより厚みデータを採取し、衝撃弾性波試験を実施した管に外圧強度試験を行うことにより荷重−変位曲線を取得し、この取得された荷重−変位曲線から供試管のひび割れ荷重および破壊荷重を求め、各荷重値と厚みデータとの相関関係を予め求めておき、検査対象管に対して衝撃弾性波試験を行って、検査対象管の測定データを採取し、その実測の測定データを、前記ひび割れ荷重および破壊荷重と厚みデータとの相関関係を基に評価して、検査対象管の劣化度合を定量的に判定するので、検査対象管が埋設されている周囲状況に影響されずに、劣化度合を高精度で定量的に数値として判定することが可能となり、これによって改築・修繕の方法・優先順位を決定することができる。
【００４４】
さらに、この検査方法により得られた管の厚み、ひび割れ荷重、破壊荷重の計算値を用いて、管のひび割れおよび破壊に対する耐荷能力を計算して得られた耐荷能力計算値と、既設管の埋設条件から得られた作用荷重値の値の比率を計算することにより、既設管の安全率を求めることができるので、安全性を検討し、その結果に基づいて最適な対策を講じることが可能である。
【００４５】
また、この検査方法によって得られた検査対象管の実測の測定データに基づいて埋設管の更生設計に用いることができる。
【００４６】
さらにまた、この検査方法により得られた管の厚みに基づいて複合管の断面設計を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本参考例でコンクリートの圧縮強度が異なる複数の供試管について衝撃弾性波試験を行って伝播波の波形データに基づく周波数スペクトル分布を示す図である。
【図２】供試管のコンクリート圧縮強度と図１に示す周波数スペクトル分布図の高周波成分比との関係を示すグラフである。
【図３】本参考例で管の厚みが異なる複数の供試管について衝撃弾性波試験を行って伝播波の波形データに基づく周波数スペクトル分布を示す図である。
【図４】供試管の管の厚みと図３に示す周波数スペクトル分布図の高周波成分比との関係を示すグラフである。
【図５】本発明で管の厚みが異なる複数の供試管について外圧強度試験を行って得た荷重−変位曲線を示す図である。
【図６】本発明で管の厚みが異なる複数の供試管について衝撃弾性波試験を行って得た高周波成分比と、図５の荷重−変位曲線により得たひび割れ荷重・破壊荷重との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の衝撃弾性波試験の実施において用いる作業ロボットを示す概略図である。
【図８】供試管の管の厚みと高周波成分比との関係を示すグラフである。
【図９】管の厚みが異なる複数の供試管について外圧強度試験を行って得た荷重−変位曲線を示す図である。
【図１０】供試管の管の厚みと周波数スペクトル分布図の高周波成分比との関係を示すグラフである。
【図１１】管の厚みと、図９の荷重−変位曲線により得たひび割れ荷重・破壊荷重との関係を示すグラフである。
【図１２】衝撃弾性波試験を行って伝播波の波形データに基づく周波数スペクトル分布を示す図である。
【図１３】複合管の断面形状の一例を示す概略断面図である。
【図１４】新管、減肉管、更生後新管、更生後減肉管についての荷重−変位曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
＜参考例＞
以下、本発明の参考例を図面に基づいて説明する。  
【００４９】
まず、この例に用いる供試管と各試験方法について説明する。
【００５０】
−供試管−
供試管は、ＪＩＳ規格を満たす呼び径３００ｍｍの鉄筋コンクリート製ヒューム管を用い、コンクリートの圧縮強度や管の厚みを変化させた。
（１）コンクリートの圧縮強度を変えた供試管
表１に示すように、コンクリート圧縮強度５０ＭＰａの供試管Ｓ１を基準管として作成し、この基準管Ｓ１に対してコンクリート圧縮強度が７５％、５０％、２５％である供試管Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４をそれぞれ作成した。
【００５１】
【表１】
0005735369.tif 000002
【００５２】
なお、管の厚みは各供試管ともに３０ｍｍとして、一定とした。
【００５３】
そして、これらの供試管Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４に対し、上方から荷重を載荷して変位計を用いて供試管Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に生じる変位を計測することにより、ひび割れ荷重と破壊荷重を計測し、表１に示した。
【００５４】
この結果、コンクリートの圧縮強度が減少するほど、管のひび割れ荷重および破壊荷重が小さくなることがわかる。
（２）管の厚みを変えた供試管
表２に示すように、管の厚み３０ｍｍの供試管Ｓ１（上記Ｓ１と同じ管）を基準管として作成し、この基準管Ｓ１に対して管の厚み（作成目標とする厚み）が２５ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍである供試管Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７をそれぞれ作成した。
【００５５】
【表２】
0005735369.tif 000003
【００５６】
なお、コンクリート圧縮強度は各供試管ともに５０ＭＰａとして、一定とした。
【００５７】
そして、これらの供試管に対し、荷重を上方から載荷して変位計を用いて供試管に生じる変位を計測することにより、ひび割れ荷重と破壊荷重を計測し、表２に示した。
【００５８】
この結果、管の厚みが減少するほど、管のひび割れ荷重および破壊荷重が小さくなることがわかる。
【００５９】
−衝撃弾性波試験−
この参考例において衝撃弾性波試験は以下のようにして行った。  
【００６０】
［入射及び受振位置］
入射装置と受振装置を配置して弾性波の入射及び伝播波の受振を行った。
【００６１】
［計測手順］
上記したように、コンクリート圧縮強度の異なる複数の供試管、管の厚みの異なる複数の供試管について、それぞれ弾性波の計測を行った。
【００６２】
［データ解析］
（１）コンクリートの圧縮強度の異なる供試管の場合
表１に示す供試管Ｓ１ないしＳ４について、衝撃弾性波試験を行い、伝播波の受振波形データをＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理すると、図１に示すスペクトル分布が得られる。
【００６３】
図１（Ａ）は、供試管Ｓ１（コンクリート強度５０ＭＰａ）、（Ｂ）は供試管Ｓ２（コンクリート強度３８ＭＰａ）、（Ｃ）は、供試管Ｓ３（コンクリート強度２５ＭＰａ）、（Ｄ）は供試管Ｓ４（コンクリート強度１２ＭＰａ）における結果を示している。
【００６４】
なお、図１に示すのは代表的な例であり、実際には各供試管につき衝撃弾性波試験を複数回行ってデータを採取している。
【００６５】
これらのスペクトル分布について、全周波数領域の面積値（積分値）と、高周波数領域の面積値（積分値）とを算出する。
【００６６】
ここで、全周波数領域とは、０．５ｋＨｚ〜７．０ｋＨｚの周波数領域のことをいう。この領域に設定する理由は、周波数が０．５ｋＨｚ未満の領域は、衝撃弾性波試験を行うシステムの関係上、管の振動とは関係のないデータが生じる場合があるために除外したものであり、一方、周波数が７．０ｋＨｚを超える領域は、インパルスハンマで入力される弾性波の周波数上限値が７．０ｋＨｚであることに基づいている。
【００６７】
また、高周波数領域とは、３．５ｋＨｚ〜７．０ｋＨｚの周波数領域のことをいう。これは、全周波数領域の上限値である７．０ｋＨｚの中間値として、３．５ＫＨｚを設定し、３．５ｋＨｚ〜７．０ｋＨｚの周波数領域を高周波数領域としたものである。
【００６８】
なお、本発明において、全周波数領域、高周波数領域の定義は上記のものをいう。
【００６９】
次いで、（高周波数領域の面積値）／（全周波数領域の面積値）を算出して、全周波数領域に対する高周波数領域の面積比（以下、「高周波成分比」という。）を求める。
【００７０】
図１に示すスペクトル分布では、（Ａ）における高周波成分比は、０．７１１（７１．１％）、（Ｂ）における高周波成分比は、０．６３７（６３．７％）、（Ｃ）における高周波成分比は、０．６０６（６０．６％）、（Ｄ）における高周波成分比は、０．４５６（４５．６％）であった。
【００７１】
そして、以上のようにして求めた高周波成分比のうち、各供試管の境界値（上記図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）における値）を横軸とし、コンクリート圧縮強度を縦軸として各計測点での結果をプロット（図２の黒丸）したところ、図２に示すように、下記の数式で近似される曲線関係にあることが判明した。
【００７２】
ｙ１＝０．９１６ｅｘｐ５．６４４ｘ
ただし、ｘ：高周波成分比、ｙ１：コンクリート圧縮強度（ＭＰａ）である。
【００７３】
なお、各供試管の境界値とは、実際に実験して採取した複数のデータのうちの最小値を採用している（図１に示す例）。ここで、最小値のデータを採用したのは、例えば平均をとって相関関係を求めると、平均値未満のものは、たとえ新管であっても強度が小さいと判定されることがあり、実情に合致しないケースが生じることを考慮したからである。
【００７４】
（２）管の厚みの異なる供試管の場合
表２に示す供試管Ｓ１、Ｓ５、Ｓ６，Ｓ７について、衝撃弾性波試験を行い、伝播波の受振波形データをＦＦＴ処理（高速フーリエ変換）すると、図３に示すスペクトル分布が得られる。
【００７５】
図３（Ａ）は、供試管Ｓ１（管の厚み３０ｍｍ）、（Ｂ）は供試管Ｓ５（管の厚み２５(実測２４．３)ｍｍ）、（Ｃ）は、供試管Ｓ６（管の厚み２０(実測２４．１)ｍｍ）、（Ｄ）は供試管Ｓ７（管の厚み１５(実測２０．４)ｍｍ）における結果を示している。
【００７６】
なお、図３に示すのは代表的な例であり、実際には各供試管につき衝撃弾性波試験を複数回行ってデータを採取している。
【００７７】
これらのスペクトル分布について、全周波数領域の面積値（積分値）と、高周波数領域の面積値（積分値）とを算出する。
【００７８】
次いで、（高周波数領域の面積値）／（全周波数領域の面積値）を算出して、全周波数領域に対する高周波数領域の面積比（以下、「高周波成分比」という。）を求める。
【００７９】
図３に示すスペクトル分布では、（Ａ）における高周波成分比は、０．７１１（７１．１％）、（Ｂ）における高周波成分比は、０．５２９（５２．９％）、（Ｃ）における高周波成分比は、０．５４１（５４．１％）、（Ｄ）における高周波成分比は、０．３４６（３４．６％）であった。
【００８０】
そして、以上のようにして求めた高周波成分比のうち、各供試管の境界値（上記図３（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）における値）を横軸とし、管の厚みを縦軸として各計測点での結果をプロット（図４の黒丸）したところ、図４に示すように、下記の数式で近似される曲線関係にあることが判明した。
【００８１】
ｙ２＝１３．８２ｅｘｐ１．０９４ｘ
ただし、ｘ：高周波成分比、ｙ２：管の厚み（ｍｍ）である。
【００８２】
なお、各供試管の境界値とは、実際に実験して採取した複数のデータのうちの最小値を採用している（図３に示す例）。ここで、最小値のデータを採用したのは、例えば平均をとって相関関係を求めると、平均値未満のものは、たとえ新管であっても厚みが小さいと判定されることがあり、実情に合致しないケースが生じることを考慮したからである。
【００８３】
［劣化度合いの判定方法］
以上のことから、検査対象管に対して衝撃弾性波試験を行い、周波数スペクトルを解析し、その周波数スペクトルにおける全周波数領域に対する高周波数領域の面積比と、コンクリート圧縮強度、管の厚みとを関係付けることができる。
【００８４】
したがって、検査対象管（埋設管）について、衝撃弾性波試験を実施することによる周波数スペクトルを解析して得られたその周波数スペクトルにおける全周波数領域に対する高周波数領域の面積比（高周波成分比ｘ）を上記した相関関数[ｙ１＝０．９１６ｅｘｐ５．６４４ｘ]を用いてコンクリート圧縮強度ｙ１（ＭＰａ）に換算し、また、相関関数[ｙ２＝１３．８２ｅｘｐ１．０９４ｘ]を用いて管の厚みｙ２（ｍｍ）に換算することによって、検査対象管の劣化度合を数値で把握することが可能になる。
【００８５】
具体的な判定方法について、以下に説明する。
【００８６】
上記のように検査対象管（埋設管）に対し衝撃弾性波試験を実施して、周波数スペクトルにおける全周波数領域に対する高周波数領域の面積比（高周波成分比）から、コンクリート圧縮強度の換算値、管の厚みの換算値を算出することにより、コンクリート圧縮強度、管の厚みを推定することができる。
【００８７】
例えば、高周波成分比が０．５（５０％）の場合、コンクリート圧縮強度の推定値は１５ＭＰａ、管の厚みの推定値は２４ｍｍとなる。この場合において、ＴＶカメラで管内部を撮影した映像によると腐食が著しい場合、「腐食（コンクリート圧縮強度低下および管厚み減肉）」と判定されることになる。
【００８８】
このように、高周波成分比から推定したコンクリート圧縮強度・管の厚みの推定値とＴＶカメラで管内部を撮影した映像による情報を統合することで、より正確で具体的な検査対象管（埋設管）の劣化診断が可能になる。
【００８９】
また、高周波成分比が０．６５（６５％）であって、ＴＶカメラで管内部を撮影した映像では判定不可能な場合、高周波成分比から推定したコンクリート圧縮強度の推定値が３６ＭＰａとなることから、コンクリート圧縮強度の減少と捉えて「強度減（コンクリート圧縮強度低下）」と判定されることになる。
【００９０】
つまり、例えば、ＴＶカメラによる管の内面映像によって腐食による減肉が確認されれば管厚み減肉と判定し、そうでなければコンクリート圧縮強度減と捉えることにより、劣化診断を行うことが可能である。
【００９１】
さらに、検査対象管（埋設管）が微細なクラックだけの劣化である場合も予想されるが、この場合についても高周波成分比が減少することから、上記のコンクリート圧縮強度低下、および管の厚み減に含まれると判定される。したがって、本願発明による検査方法によれば、クラックによる影響も取り込んた劣化診断を行うことができる。
【００９２】
[埋設管の更生工法の設計への応用方法]
また、上記のようにして得られた検査対象管のコンクリート圧縮強度、管の厚みの推定値を、検査対象管（埋設管）を更生する更生設計に用いることができる。
【００９３】
すなわち、例えば、両側縁部に接合部が形成された長尺状の帯状体を、埋設管内面に接合部を螺旋状に接合させながら製管機により製管するとともに、埋設管と新たに形成された螺旋管との隙間にモルタルを注入する更生工法に適用可能であり、本発明の検査方法によって、コンクリート圧縮強度、管の厚みの減少が算出できれば、この減少分を補強するように螺旋管を形成すれば良いことになる。
【００９４】
なお、本発明による検査方法を用いた更生設計は、上記した螺旋管による更生工法に限  定されるものではなく、埋設管を補強するその他の方法にも適用することができる。
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
【００９５】
この第１実施形態による埋設管の検査方法は、管の厚みが異なる複数のコンクリート製の供試管について衝撃弾性波試験を行うことにより厚みデータを採取し、衝撃弾性波試験を実施した管に外圧強度試験を行うことにより荷重−変位曲線を取得し、この取得された荷重−変位曲線から供試管のひび割れ荷重および破壊荷重を求め、各荷重値と厚みデータとの相関関係を予め求めておき、この相関関係に基づいて検査対象管の劣化度合を定量的に判定する点が上記した参考例と異なっている。
【００９６】
ただし、衝撃弾性波試験の実施方法や伝播波の受振データをＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理してスペクトル分布を得て、高周波成分比を求める点などは、参考例で説明したものと同様である。
【００９７】
したがって、同じ部分についての説明は省略し、異なる部分についてのみ詳細に述べる。
−供試管−
供試管は、ＪＩＳ規格を満たす呼び径４５０ｍｍのコンクリート製ヒューム管を用いた。
−外圧強度試験−
衝撃弾性波試験を実施した供試管の軸方向に沿って伸びる形状の線荷重を供試管に対して上方から載荷し、供試管に線荷重を加えたときの供試管の変位（管頂変位）を計測して、図５に示す荷重−変位曲線を得た。
【００９８】
［計測手順］
上記したように、管の厚みの異なる複数の供試管について、それぞれ弾性波の計測を行った。
【００９９】
［データ解析］
複数の供試管について、衝撃弾性波試験を行い、参考例と同じ方法により、（高周波数領域の面積値）／（全周波数領域の面積値）を算出して、全周波数領域に対する高周波数領域の面積比（以下、「高周波成分比」という。）を求める。
【０１００】
一方、この衝撃弾性波試験を実施した各供試管について、上記荷重−変位曲線に基づいて、ひび割れ荷重および破壊荷重を求める。
【０１０１】
次に、高周波成分比を横軸とし、荷重を縦軸として各計測点での結果をプロットしたところ、図６に示すように、下記の数式で近似される直線関係にあることが判明した。
【０１０２】
すなわち、破壊荷重ｙ３は、
ｙ３＝９４．９３５ｘ＋０．６９８
ただし、ｘ：高周波成分比、ｙ３：荷重（ｋＮ／ｍ）である。
【０１０３】
また、ひび割れ荷重ｙ４は、
ｙ４＝４２ｘ＋５．８８９４
ただし、ｘ：高周波成分比、ｙ４：荷重（ｋＮ／ｍ）である。
【０１０４】
［劣化度合いの判定方法］
以上のことから、検査対象管に対して衝撃弾性波試験を行い、周波数スペクトルを解析し、その周波数スペクトルにおける全周波数領域に対する高周波数領域の面積比（高周波成分比）と、ひび割れ荷重および破壊荷重とを関係付けることができる。
【０１０５】
したがって、検査対象管（埋設管）について、衝撃弾性波試験を実施することによる周波数スペクトルを解析して得られたその周波数スペクトルにおける全周波数領域に対する高周波数領域の面積比（高周波成分比ｘ）を上記した相関関数[ｙ３＝９４．９３５ｘ＋０．６９８]を用いて破壊荷重ｙ３（ｋＮ／ｍ）に換算し、また、相関関数[ｙ４＝４２ｘ＋５．８８９４]を用いてひび割れ荷重ｙ４（ｋＮ／ｍ）に換算することによって、検査対象管の劣化度合を数値で把握することが可能になる。
【０１０６】
[埋設管の更生工法の設計への応用方法]
また、上記のようにして得られた検査対象管のひび割れ荷重、破壊荷重の推定値を、検査対象管（埋設管）を更生する更生設計に用いることができる。
【０１０７】
すなわち、例えば、両側縁部に接合部が形成された長尺状の帯状体を、埋設管内面に接合部を螺旋状に接合させながら製管機により製管するとともに、埋設管と新たに形成された螺旋管との隙間にモルタルを注入する更生工法に適用可能であり、本発明の検査方法によって、ひび割れ荷重、破壊荷重が推定されると、これらの荷重値を考慮しながら螺旋管を形成すれば良いことになる。
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
【０１０８】
この第２実施形態による埋設管の検査方法は、検査対象管に対して衝撃弾性波試験を行って、検査対象管の測定データを採取し、その実測の測定データと、前記ひび割れ荷重および破壊荷重と厚みデータとの相関関係とから得られた管の厚み、ひび割れ荷重、破壊荷重の計算値を用いて、管のひび割れおよび破壊に対する耐荷能力を計算する点に特徴があり、上記した参考例、第１実施形態と異なっている。
【０１０９】
ただし、衝撃弾性波試験の実施方法や伝播波の受振データをＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理してスペクトル分布を得て、高周波成分比を求める点などは、参考例で説明したものと同様である。
【０１１０】
したがって、同じ部分についての説明は省略し、異なる部分についてのみ詳細に述べる。
−供試管−
供試管は、ＪＩＳ規格を満たす呼び径６００ｍｍのコンクリート製ヒューム管を用いた。
−外圧強度試験−
衝撃弾性波試験を実施した供試管の軸方向に沿って伸びる形状の線荷重を供試管に対して上方から載荷し、供試管に線荷重を加えたときの供試管の変位（管頂変位）を計測して、図９に示す荷重−変位曲線を得た。
【０１１１】
［計測手順］
管の厚みの異なる複数の供試管について、それぞれ弾性波の計測を行った。
【０１１２】
［データ解析］
複数の供試管について、衝撃弾性波試験を行い、参考例と同じ方法により、（高周波数領域の面積値）／（全周波数領域の面積値）を算出して、全周波数領域に対する高周波数領域の面積比（以下、「高周波成分比」という。）を求める。
【０１１３】
そうすると、管の厚みと高周波成分比との間には、図１０に示すように下記の数式で近似される一定の直線関係にあることが得られた。
【０１１４】
すなわち、厚みｙ５は、
ｙ５＝４９．９９３ｘ＋１１．３９８
ただし、ｘ：高周波成分比、ｙ５：厚み（ｍｍ）である。
【０１１５】
一方、この衝撃弾性波試験を実施した各供試管について、上記荷重−変位曲線に基づいて、ひび割れ荷重および破壊荷重を求める。
【０１１６】
次に、厚みを横軸とし、荷重を縦軸として各計測点での結果をプロットしたところ、図１１に示すように、下記の数式で近似される直線関係にあることが判明した。
【０１１７】
すなわち、破壊荷重ｙ６は、
ｙ６＝１．６６５７ｙ５−３０．３９
ただし、ｙ５：厚み（ｍｍ）、ｙ６：荷重（ｋＮ／ｍ）である。
【０１１８】
また、ひび割れ荷重ｙ７は、
ｙ７＝０．８１２５ｙ５−１１．５６２
ただし、ｙ５：厚み（ｍｍ）、ｙ７：荷重（ｋＮ／ｍ）である。
【０１１９】
［劣化度合の判定方法］
以上のことから、検査対象管に対して衝撃弾性波試験を行い、周波数スペクトルを解析し、その周波数スペクトルにおける全周波数領域に対する高周波数領域の面積比（高周波成分比）と厚み、および厚みとひび割れ荷重および破壊荷重とを関係付けることができる。
【０１２０】
したがって、検査対象管（埋設管）について、衝撃弾性波試験を実施することによる周波数スペクトルを解析して得られたその周波数スペクトルにおける全周波数領域に対する高周波数領域の面積比（高周波成分比ｘ）を上記した直線関係に基づいて破壊荷重およびひび割れ荷重を数値で把握することが可能になる。すなわち、相関関数［ｙ５＝４９．９９３ｘ＋１１．３９８］を用いて厚みｙ５に換算し、相関関数[ｙ６＝１．６６５７ｙ５−３０．３９]を用いて破壊荷重ｙ６（ｋＮ／ｍ）に換算し、また、相関関数[ｙ７＝０．８１２５ｙ５−１１．５６２]を用いてひび割れ荷重ｙ７（ｋＮ／ｍ）に換算することによって、検査対象管の劣化度合を数値で把握することが可能になる。
【０１２１】
このように得られた管の厚み、ひび割れ荷重および破壊荷重の計算値を用いて、管のひび割れおよび破壊に対する耐荷能力を計算する方法について次に説明する。
【０１２２】
まず、ＪＳＷＡＳ  Ａ−１（日本下水道協会）記載の管の耐荷力算定式に、上記厚み、ひび割れ荷重および破壊荷重の計算値を代入すれば、埋設条件下における安全性を検討することが可能になる。
【０１２３】
例えば、下記算定式に、上記各計算値などを代入することにより、管のひび割れ耐荷荷重および管の破壊耐荷荷重を算出することができ、これらの耐荷荷重に基づいて管のひび割れおよび破壊に対する耐荷能力を計算することができる。
【０１２４】
【数１】
0005735369.tif 000004
【０１２５】
【数２】
0005735369.tif 000005
【０１２６】
ここで、ＱCは管のひび割れ耐荷荷重（ｋＮ／ｍ2）、ＱBは管の破壊耐荷荷重（ｋＮ／ｍ2）であり、ＰCは衝撃弾性波試験に基づいて得られた管のひび割れ荷重（ｋＮ／ｍ）、ＰBは衝撃弾性波試験に基づいて得られた管の破壊荷重（ｋＮ／ｍ）である。また、ｒは、管厚中心半径（ｍ）、Ｗは管の自重（ｋＮ／ｍ）であって、これらの値は、衝撃弾性波試験の結果から算出できる値である。さらに、ｋは、支承条件による係数であって、管の施工条件から決定される値である。
【０１２７】
次に、上記した耐荷能力の考え方に基づき、実際の計算例について説明する。
【０１２８】
まず、呼び径６００ｍｍのコンクリート製ヒューム管において、ＴＶカメラで管内部を撮影した映像により腐食の程度を判断し、腐食の程度が異なる管Ａ，Ｂ，Ｃについて調査した。
【０１２９】
これらの管Ａ，Ｂ，Ｃに対して衝撃弾性波試験を行い、高周波成分比を求めると、図１２（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、それぞれ、Ａ：４０．７％、Ｂ：５０．３％、Ｃ：６６．２％であった。
【０１３０】
この衝撃弾性波試験に基づく結果から、上記した算定式を用いてひび割れ荷重などを算出すると下記表３が得られる。
【０１３１】
【表３】
0005735369.tif 000006
【０１３２】
なお、上記破壊荷重およびひび割れ荷重の規格値は、ＪＳＷＡＳ  Ａ−１に記載された値に基づいている。
【０１３３】
続いて、ＪＳＷＡＳ  Ａ−１を参照した作用荷重の計算について説明する。
【０１３４】
作用荷重Ｑ（ｋＮ／ｍ2）は、ＪＳＷＡＳ  Ａ−１を参照すると、
Ｑ＝ｐ１＋ｐ２となる。
【０１３５】
ｐ１は埋め戻し土による鉛直土圧（ｋＮ／ｍ2）であり、ｐ１＝γＨで表される。ここで、γは、土の単位体積重量（ｋＮ／ｍ3）、Ｈは、埋設深さ（ｍ）である。
【０１３６】
また、ｐ２は活荷重（ｋＮ／ｍ2）であり、ｐ２＝〔２Ｐ（１＋ｉ）β〕／〔Ｃ（α＋２Ｈｔａｎθ）〕で表される。ここで、Ｐは、Ｔ荷重（後輪１００Ｎ）、αは、車輪設置長さ（ｍ）、Ｈは、土かぶり（ｍ）、Ｃは車体占有幅（ｍ）、θは分布角（４５°）、ｉは衝撃係数、βは低減係数（０．９）である。
【０１３７】
なお、衝撃係数ｉは、土かぶりＨが、１．５ｍ未満のときは、ｉ＝０．５、Ｈが１．５ｍ以上で６．５ｍ未満のときはｉ＝０．６５−０．１Ｈ、Ｈが６．５ｍ以上のときは、ｉ＝０となる。
【０１３８】
次に、上記のようにして求めた作用荷重と耐荷荷重とを比較し、その計算結果として表４を得た。
【０１３９】
【表４】
0005735369.tif 000007
【０１４０】
この計算結果をもとに作用荷重に対して検討を行うにあたり、ひび割れ耐荷力の計算値と作用荷重の値の比率、および破壊耐荷力の計算値と作用荷重の値の比率を安全率として用いる。表４で説明すると、右端の二つの項目が安全率に相当する。
【０１４１】
そこで、ＪＳＷＡＳ  Ａ−１を参照すると、以下のように判定される。
【０１４２】
すなわち、安全率が１．２５以上：○  （安全）、安全率が１．０以上で１．２５未満：△（安全性は必ずしも確保されていない）、安全率が１．０以上で１．０未満：×（安全とは言えない）。
【０１４３】
これを上記した管Ａ，Ｂ，Ｃについて検討すると、表５のような結果となる。
【０１４４】
【表５】
0005735369.tif 000008
【０１４５】
つまり、管Ａは、ひび割れ、破壊のいずれについても安全性が確保されないため、対策が必要と判断される。管Ｂは、ひび割れについては安全ではないために対策必要と判断されるが、破壊については安全である。管Ｃは、ひび割れおよび破壊のいずれについても、現状では安全と判断される。
【０１４６】
このように安全性を判断することが可能であるから、例えば、算出された安全率に基づいて、ランクを定めておき、緊急度を決めて対策を講じるといった対応をとることが可能である。
【０１４７】
[埋設管の更生工法の設計への応用方法]
また、上記のようにして得られた検査対象管のひび割れ荷重、破壊荷重の推定値を、検査対象管（埋設管）を更生する更生設計に用いることができる。
【０１４８】
すなわち、例えば、両側縁部に接合部が形成された長尺状の帯状体を、埋設管内面に接合部を螺旋状に接合させながら製管機により製管するとともに、埋設管と新たに形成された螺旋管との隙間にモルタル（裏込め材）を注入する更生工法に適用可能であり、本発明の検査方法によって、ひび割れ荷重、破壊荷重が推定されると、これらの荷重値を考慮しながら螺旋管を形成すれば良いことになる。
【０１４９】
また、腐食した老朽管（減肉管）の厚みを本実施形態による方法で推定し、例えば図１３に示す断面形状を有する複合管（既設管と更生管とが一体に構成された管）モデルを設計することが可能である。つまり、更生管の外径等を含む複合管の断面形状をどのように設計すればＪＳＷＡＳ規格値を満たし、新管の破壊荷重値を満足することができるかを、確認することができる。
【０１５０】
例えば、減肉管を複合管に更生することにより、図１４中の矢印で示すように、耐荷能力を向上させることができる。
【０１５１】
なお、本発明による検査方法を用いた更生設計は、上記した螺旋管による更生工法に限定されるものではなく、埋設管を補強するその他の方法にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１５２】
本発明の検査方法は、下水管路や農水管路などの埋設管において、修繕・改築工事の順番及び工事方法を決定するに際して、調査流域を構成する要素区域間の劣化進行度を正確に把握するのに有効に利用できる。
【符号の説明】
【０１５３】
１  打撃部
２  受振部
【図１】
0005735369.tif 000009
【図２】
0005735369.tif 000010
【図３】
0005735369.tif 000011
【図４】
0005735369.tif 000012
【図５】
0005735369.tif 000013
【図６】
0005735369.tif 000014
【図７】
0005735369.tif 000015
【図８】
0005735369.tif 000016
【図９】
0005735369.tif 000017
【図１０】
0005735369.tif 000018
【図１１】
0005735369.tif 000019
【図１２】
0005735369.tif 000020
【図１３】
0005735369.tif 000021
【図１４】
0005735369.tif 000022