(57)【要約】【課題】埋設管の建設時における管路を正確かつ迅速に算出する計測装置、計測方法、計測プログラム及び、埋設管の応力解放方法を提供する。【解決手段】管路上の土砂を撤去し管路を露出させた状態において、磁気異方性センサにより一定間隔ごとに測定された管路の応力計測値σｍｉと、管路の鉛直方向高さＶｍｉに基づき有限要素法により解析された管路の応力算出値σｃｉを比較し、両応力値の差Δσｉを算出する。このΔσｉを０にするように、計算に供した管路の鉛直方向高さＶｍｉを補正し、応力計測値σｍｉと応力算出値σｃｉが一致する際の管路の鉛直方向高さＶｍｉを、管路沈下量Ｖｃｉとする。【選択図】図７
2008169902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路の鉛直方向高さ入力手段と、
前記管路の応力計測値入力手段と、
前記管路の鉛直方向高さに基づき、前記管路の応力算出値を算出する応力算出手段と、
前記応力計測値と前記応力算出値を比較する応力比較手段と、
前記応力算出値が前記応力計測値と一致するように、前記管路の鉛直方向高さを補正する鉛直方向高さ補正手段と、
前記管路の応力算出値と前記管路の応力計測値が一致する際の、前記補正後の管路の鉛直方向高さを、前記管路の建設時からの沈下量とする管路沈下量決定手段と、
前記管路沈下量を出力する出力手段と、
を具備することを特徴とする埋設管の建設時管路線形計測装置。
【請求項２】
前記応力算出手段は、
前記管路が置かれた地盤の鉛直方向高さ変化量に相当する空間を有するクリアランスを設定するクリアランス設定手段と、
前記管路の自重を荷重とする空中条件での変形解析により、管路の変位量を求める管路変位量算出手段と、
前記クリアランスと前期管路の変位量を比較する変位量比較手段と、
前記管路の全ての箇所が、前記クリアランス内に入るように、前記変位量がクリアランスを超えている箇所にばねを設けるばね設定手段と、
設定されたばねに基づき、前記管路の前記応力算出値を算出する管路応力算出手段と、
を具備することを特徴とする請求項1記載の埋設管の建設時管路線形計測装置。
【請求項３】
前記管路沈下量決定手段によって決定した管路の沈下量に土圧を加え、前記管路の沈下量をばね変位とし、弾性床上の梁理論に基づく解析により、埋設状態で発生する応力を算出する埋設管応力算出手段を更に具備することを特徴とする請求項1記載の埋設管の建設時管路線形計測装置。
【請求項４】
埋設されている管路上の土砂を取り除く工程（ａ）と、
前記管路の鉛直方向高さを計測する工程（ｂ）と、
前記管路の応力計測値を計測する工程（ｃ）と、
前記管路の鉛直方向高さに基づき、前記管路の応力算出値を算出する工程（ｄ）と、
前記応力計測値と前記応力算出値を比較する工程（ｅ）と、
前記応力算出値が前記応力計測値と一致するように、前記管路の鉛直方向高さを補正する工程（ｆ）と、
前記応力算出値と前記応力計測値が一致する際の、前記管路の鉛直方向高さを、前記管路の建設時からの沈下量とする工程（ｇ）と、
を具備することを特徴とする埋設管の建設時管路線形計測方法。
【請求項５】
前記工程（ｃ）は、磁気異方性センサにより前記応力計測値を計測することを特徴とする請求項４記載の埋設管の建設時管路線形計測方法。
【請求項６】
前記工程（ｄ）は、
前記管路が置かれた地盤の鉛直方向高さ変化量に相当する空間を有するクリアランスを設定する工程（ｊ）と、
前記管路の自重を荷重とする空中条件での変形解析により、管路の変位量を求める工程（ｋ）と、
前記クリアランスと前期管路の変位量を比較する工程（ｌ）と、
前記管路の全ての箇所が、前記クリアランス内に入るように、前記変位がクリアランスを超えている箇所にばねを設定する工程（ｍ）と、
前記設定されたばねに基づき、前記管路の前記応力算出値を算出する工程（ｎ）と、
を具備することを特徴とする請求項４記載の埋設管の建設時管路線形計測方法。
【請求項７】
前記工程（ｇ）により決定された前記管路の建設時からの沈下量に土圧を加え、前記管路の沈下量をばね変位とし、弾性床上の梁理論に基づく解析により、埋設状態で発生する応力を算出する工程を更に具備することを特徴とする請求項４記載の埋設管の建設時管路線形計測方法。
【請求項８】
埋設されている管路上の土砂を取り除く工程（ａ）と、
前記管路の鉛直方向高さを計測する工程（ｂ）と、
前記管路の応力計測値を計測する工程（ｃ）と、
前記管路の鉛直方向高さに基づき、前記管路の応力算出値を算出する工程（ｄ）と、
前記応力計測値と前記応力算出値を比較する工程（ｅ）と、
前記応力算出値が前記応力計測値と一致するように、前記管路の鉛直方向高さを補正する工程（ｆ）と、
前記応力算出値と前記応力計測値が一致する際の、前記管路の鉛直方向高さを、前記管路の建設時からの沈下量とする工程（ｇ）と、
前記管路の建設時からの沈下量を管路持ち上げ量とし、管路を持ち上げる工程（ｈ）と、
前記管路高さが維持されるように、管路を埋め戻す工程（ｉ）と、
を具備することを特徴とする、埋設管の応力解放方法。
【請求項９】
コンピュータを請求項１から請求項３のいずれかに記載の埋設管の建設時管路線形計測装置として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋設管の建設時における管路線形を正確かつ迅速に算出する計測装置及び計測方法及び計測プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、埋設管が地盤沈下などの影響を受け、埋設管に応力が発生すると、この応力が一定値を超えないように、適宜管路上の土砂を取り除き、管路の沈下分を持ち上げて、応力を低減する応力解放工事が行われる。
【０００３】
地盤沈下等による埋設管の応力を推定する方法としては、建設時点における管路線形からの変化を、管路に一定間隔で取り付けられた沈下棒などを介して、管路の鉛直方向変位を計測し、地盤をばねに置き換えた弾性床上の梁理論に基づく有限要素法により算出する方法がある。
【０００４】
図１０は、沈下棒の概略を示す図である。地中に埋設された埋設管６７には、一定間隔で鞍付きクランプ６９が設置される。鞍付きクランプ６９は、埋設管６７と沈下棒６５を接続するためのものである。鞍付きクランプ６９と埋設管６７の隙間には、緩衝材としてゴム板７１が挿入される。鞘管６３は、沈下棒６５と地盤との接触を避けるため、地面６１から鞍付きクランプ６９まで垂直方向に設置され、内部に沈下棒６５が挿入される。沈下棒６５は、鞍付きクランプ６９を介して埋設管６７と接合され、他端は、鞘管６３内を垂直方向に地面近傍まで伸びている。
【０００５】
地盤沈下等の影響で埋設管６７が沈下すると、沈下棒６５もそれに伴い下方へ沈下する。すなわち、沈下棒６５の沈下量を測定することで、埋設管６７の沈下量を知ることができる。
【０００６】
図１１は、弾性床上の梁解析における、埋設管６７と地盤とのモデルを示した図である。地盤の沈下量ｗ１〜ｗ８、埋設管６７の沈下量をｖ１〜ｖ８として、地盤からのばね定数ｋのばねにより力を受けるというモデル化により、有限要素法を用いて埋設管の応力を解析する。
【０００７】
特に精度の高い解析のために、埋設管を円筒形でモデル化し、有限個のシェル領域の各交点に、半径方向ばね、接線方向ばね、軸線方向ばねを接続し地盤をモデル化し、管路の鉛直方向変位をばね変位として解析する方法がある（特許文献１）。
【０００８】
また、前記解析のモデルとして、地盤の沈下前後の垂直方向変位差であるクリアランスを有する鞘管を設定し、鞘管内に管路が置かれているとして、鞘管と管路との接触点に地盤に相当するばねで支持されているというモデルにて解析を行う方法がある（特許文献２）
【０００９】
地盤沈下等による埋設管の応力を推定するもう一つの方法としては、磁気異方性センサを用いて、非破壊で直接管路の応力を計測する方法がある（特許文献３）。
【特許文献１】特開平９−２６９０８５号公報
【特許文献２】特開２００５−１８８６８３号公報
【特許文献３】特開平１１−３０５５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
管路の応力を知るためには、前述の通り沈下棒により管路の変位量を計測する方法が一般的である。しかし、沈下棒によって測定される管路の変位は、建設時点からの変位を正確に反映しない場合がある。例えば、建設時点と沈下量測定開始時点に時間的なずれが生じる場合や、管路近傍で他の工事がある場合等に、既存の沈下棒の間に沈下棒を増設する場合である。
【００１１】
しかし、特許文献１、特許文献２に記載された手法では、建設時点からの管路の変位量に基づいて応力を算出する。従って、解析のために入力する管路の変位量が正確でなければ、管路の変位量をばね変位として求めた管路の応力算出値も実際に発生している応力値とは乖離が生じることとなる。このため、管路の沈下により発生した応力解放工事の際に、管路の持ち上げ量が正確に分からず、管路の持ち上げ量を細かく刻みながら解放工事を行わなければならず、作業時間が長くなるとともに、工事後も管路の応力が完全に解放されない場合がある。
【００１２】
特許文献３に記載の手法では、磁気異方性センサによって直接管路の応力を測定するため、管路に発生する応力を正確に知ることはできるが、応力解放工事の際に、どの位置をどの程度持ち上げれば良いかを事前に明らかにすることはできない。また、磁気異方性センサにて管路の応力を確認しながら管路の持ち上げ工事を行うことも可能ではあるが、磁気異方性センサの測定は、一箇所につき数十分かかるため、管路の長さ方向を細かく測定しながら工事を行うには相当の工数を要し、現実的ではない。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、埋設管の建設時における管路線形を正確かつ迅速に算出する計測装置、計測方法、計測プログラム及び、埋設管の応力解放方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】
【００１４】
前述した目的を達成するため、第１の発明は、管路の鉛直方向高さ入力手段と、前記管路の応力計測値入力手段と、前記管路の鉛直方向高さに基づき、前記管路の応力算出値を算出する応力算出手段と、前記応力計測値と前記応力算出値を比較する応力比較手段と、前記応力算出値が前記応力計測値と一致するように、前記管路の鉛直方向高さを補正する鉛直方向高さ補正手段と、前記管路の応力算出値と前記管路の応力計測値が一致する際の、前記補正後の管路の鉛直方向高さを、前記管路の建設時からの沈下量とする管路沈下量決定手段と、前記管路沈下量を出力する出力手段と、を具備することを特徴とする埋設管の建設時管路線形計測装置である。
【００１５】
前記応力算出手段は、前記管路が置かれた地盤の鉛直方向高さ変化量に相当する空間を有するクリアランスを設定するクリアランス設定手段と、前記管路の自重を荷重とする空中条件での変形解析により、管路の変位量を求める管路変位量算出手段と、前記クリアランスと前期管路の変位量を比較する変位量比較手段と、前記管路の全ての箇所が、前記クリアランス内に入るように、前記変位量がクリアランスを超えている箇所にばねを設けるばね設定手段と、設定されたばねに基づき、前記管路の前記応力算出値を算出する管路応力算出手段と、を具備してもよい。
【００１６】
前記管路沈下量決定手段によって決定した管路の沈下量に土圧を加え、前記管路の沈下量をばね変位とし、弾性床上の梁理論に基づく解析により、埋設状態で発生する応力を算出する埋設管応力算出手段を更に具備してもよい。
【００１７】
第１の発明によれば、管路に発生した応力の実測値に基づいて、建設時からの管路の変位量を算出するため、埋設管の建設時における管路を正確かつ迅速に算出可能な計測装置を提供することができる。
【００１８】
第２の発明は、埋設されている管路上の土砂を取り除く工程（ａ）と、前記管路の鉛直方向高さを計測する工程（ｂ）と、前記管路の応力計測値を計測する工程（ｃ）と、前記管路の鉛直方向高さに基づき、前記管路の応力算出値を算出する工程（ｄ）と、前記応力計測値と前記応力算出値を比較する工程（ｅ）と、前記応力算出値が前記応力計測値と一致するように、前記管路の鉛直方向高さを補正する工程（ｆ）と、前記応力算出値と前記応力計測値が一致する際の、前記管路の鉛直方向高さを、前記管路の建設時からの沈下量とする工程（ｇ）と、を具備することを特徴とする埋設管の建設時管路線形計測方法である。
【００１９】
前記工程（ｃ）は、磁気異方性センサにより前記応力計測値を計測してもよい。
【００２０】
前記工程（ｄ）は、前記管路が置かれた地盤の鉛直方向高さ変化量に相当する空間を有するクリアランスを設定する工程（ｊ）と、前記管路の自重を荷重とする空中条件での変形解析により、管路の変位量を求める工程（ｋ）と、前記クリアランスと前期管路の変位量を比較する工程（ｌ）と、前記管路の全ての箇所が、前記クリアランス内に入るように、前記変位がクリアランスを超えている箇所にばねを設定する工程（ｍ）と、前記設定されたばねに基づき、前記管路の前記応力算出値を算出する工程（ｎ）と、を具備してもよい。
【００２１】
前記工程（ｇ）により決定された前記管路の建設時からの沈下量に土圧を加え、前記管路の沈下量をばね変位とし、弾性床上の梁理論に基づく解析により、埋設状態で発生する応力を算出する工程を更に具備してもよい。
【００２２】
第２の発明によれば、管路に発生した応力の実測値に基づいて、建設時からの管路の変位量を算出するため、埋設管の建設時における管路を正確かつ迅速に得ることができる。
【００２３】
第３の発明は、埋設されている管路上の土砂を取り除く工程（ａ）と、前記管路の鉛直方向高さを計測する工程（ｂ）と、前記管路の応力計測値を計測する工程（ｃ）と、前記管路の鉛直方向高さに基づき、前記管路の応力算出値を算出する工程（ｄ）と、前記応力計測値と前記応力算出値を比較する工程（ｅ）と、前記応力算出値が前記応力計測値と一致するように、前記管路の鉛直方向高さを補正する工程（ｆ）と、前記応力算出値と前記応力計測値が一致する際の、前記管路の鉛直方向高さを、前記管路の建設時からの沈下量とする工程（ｇ）と、前記管路の建設時からの沈下量を管路持ち上げ量とし、管路を持ち上げる工程（ｈ）と、前記管路高さが維持されるように、管路を埋め戻す工程（ｉ）と、を具備することを特徴とする、埋設管の応力解放方法である。
【００２４】
第３の発明によれば、管路に発生した応力の実測値に基づいて、建設時からの管路の変位量を算出し、算出された変位量を埋設管応力解放工事の際の管路持ち上げ量として設定するため、埋設管の応力解放工事を正確かつ迅速に行うことができる。
【００２５】
第４の発明は、コンピュータを前記第１の発明にかかる埋設管の建設時管路線形計測装置として機能させるプログラムである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、埋設管の建設時における管路線形を正確かつ迅速に算出する計測装置、計測方法、計測プログラム及び、埋設管の応力解放方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係る埋設管の管路線形計測装置１を実現するコンピュータのハードウェア構成図である。埋設管の管路線形計測装置１は、制御部３、記憶部５、メディア入出力部７、通信制御部９、入力部１１、表示部１３、周辺機器Ｉ／Ｆ部１５等が、バス１７を介して接続される。
【００２８】
制御部３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。
ＣＰＵは、記憶部５、ＲＯＭ、記録媒体等に格納されるプログラムをＲＡＭ上のワークメモリ領域に呼び出して実行し、バス１７を介して接続された各装置を駆動制御し、埋設管の管路線形計測装置１が行う後述する処理（図３、図６参照）を実現する。
【００２９】
ＲＯＭは、不揮発性メモリであり、コンピュータのブートプログラムやＢＩＯＳ等のプログラム、データ等を恒久的に保持している。
ＲＡＭは、揮発性メモリであり、記憶部５、ＲＯＭ、記録媒体等からロードしたプログラム、データ等を一時的に保持するとともに、制御部３が各種処理を行う為に使用するワークエリアを備える。
【００３０】
記憶部５は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）であり、制御部３が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（オペレーティングシステム）等が格納される。プログラムに関しては、ＯＳ（オペレーティングシステム）に相当する制御プログラムや、後述の処理に相当するアプリケーションプログラムが格納されている。
これらの各プログラムコードは、制御部３により必要に応じて読み出されてＲＡＭに移され、ＣＰＵに読み出されて各種の手段として実行される。
【００３１】
メディア入出力部７（ドライブ装置）は、データの入出力を行い、例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、ＣＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、ＲＷ等）、ＤＶＤドライブ（−ＲＯＭ、−Ｒ、−ＲＷ等）、ＭＯドライブ等のメディア入出力装置を有する。
【００３２】
通信制御部９は、通信制御装置、通信ポート等を有し、コンピュータとネットワーク１９間の通信を媒介する通信インタフェースであり、ネットワーク１９を介して、他のコンピュータ間との通信制御を行う。
【００３３】
入力部１１は、データの入力を行い、例えば、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、テンキー等の入力装置を有する。
入力部１１を介して、コンピュータに対して、操作指示、動作指示、データ入力等を行うことができる。
【００３４】
表示部１３は、ＣＲＴモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置、ディスプレイ装置と連携してコンピュータのビデオ機能を実現するための論理回路等（ビデオアダプタ等）を有する。
【００３５】
周辺機器Ｉ／Ｆ（インタフェース）部１５は、コンピュータに周辺機器を接続させるためのポートであり、周辺機器Ｉ／Ｆ部１５を介してコンピュータは周辺機器とのデータの送受信を行う。周辺機器Ｉ／Ｆ部１５は、ＵＳＢやＩＥＥＥ１３９４やＲＳ−２３２Ｃ等で構成されており、通常複数の周辺機器Ｉ／Ｆを有する。周辺機器との接続形態は有線、無線を問わない。
【００３６】
バス１７は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。
【００３７】
次に、図２を参照しながら、埋設管の管路線形計測装置１の構成について説明する。図２は、埋設管の管路線形計測装置１の概略構成図である。なお、管路線形とは、管頂ラインの形状を指す。
【００３８】
埋設管の管路線形計測装置１は、管路の鉛直方向高さ入力手段２１、管路の応力計測値入力手段２３、クリアランス設定手段２５、管路変位量算出手段２７、変位量比較手段２９、ばね設定手段３１、管路応力算出手段３３、応力比較手段３５、管路鉛直方向高さ補正手段３７、管路沈下量決定手段３９、管路沈下量出力手段４１、埋設管応力算出手段４３、埋設管応力出力手段４５、埋設管情報データベース２８を備える。
【００３９】
管路の鉛直方向高さ入力手段２１は、基準高さからの沈下後の埋設管の鉛直方向高さの測定値Ｖｍｉを入力する。詳細は図４の説明にて後述する。データの入力は、入力部１１を介して行っても良い。また、メディア入出力部７を用いても良い。また、ネットワーク１９を介して、他のコンピュータからデータを送信しても良い。
【００４０】
管路の応力計測値入力手段２３は、管路５３に発生している応力計測値σｍｉを入力する。詳細は、図４の説明にて後述する。データの入力は、入力部１１を介して行っても良い。また、メディア入出力部７を用いても良い。また、ネットワーク１９を介して、他のコンピュータからデータを送信しても良い。
【００４１】
クリアランス設定手段２５は、基準高さと沈下後の地盤高さとの差をクリアランスＳｉとして設定する。詳細は、図４の説明にて後述する。
【００４２】
管路変位量算出手段２７は、埋設管情報データベース２８を参照し、管路５３が計算の対象とする沈下部長さＬの両端で支持され、自重としてかかっている空中条件での変形解析を行う。すなわち、沈下後の地盤ライン５７が存在しないとして、管路５３がどのように垂れ下がるかを解析し、変位量ｄｉを算出する。詳細は図５の説明にて後述する。
【００４３】
変位量比較手段２９は、前述したクリアランスＳｉと変位量ｄｉを比較し、最も差の大きい部位を算出する。詳細は、図５の説明にて後述する。
【００４４】
ばね設定手段３１は、前述した変位量比較手段により算出された、クリアランスＳｉと変位量ｄｉの差が最も大きな部位に、所定のばねを設定する。詳細は、図５の説明にて後述する。
【００４５】
管路応力算出手段３３は、埋設管情報データベース２８を参照し、前述したばね設定後の管路の応力算出値σｃｉを解析する。すなわち、自重による管路５３の変位に対して、地盤からいくつかのばねにより支えられているモデルを設定し、ばねから受ける応力により管路５３に発生する応力算出値σｃｉを算出する。詳細は、図５の説明にて後述する。
【００４６】
応力比較手段３５は、前述した管路の応力算出値σｃｉと応力計測値σｍｉとを比較し、それらの差Δσｉを算出する。詳細は、図６、図７の説明にて後述する。
【００４７】
管路鉛直方向高さ補正手段３７は、管路の応力算出値σｃｉと応力計測値σｍｉが一致するように、沈下後埋設管高さＶｍｉの値を補正する。すなわち、応力算出値σｃｉが応力計測値σｍｉと一致するように沈下後埋設管高さＶｍｉの値に補正値を与える。詳細は、図６、図８の説明にて後述する。
【００４８】
管路沈下量決定手段３９は、応力算出値σｃｉが応力計測値σｍｉと一致する際の補正後の沈下後埋設管高さＶｍｉの値を管路沈下量Ｖｃｉとして決定する。詳細は、図６、図８の説明にて後述する。
【００４９】
管路沈下量出力手段４１は、管路沈下量Ｖｃｉを出力する。データの出力は、表示部１３を介してディスプレイ装置に表示しても良い。また、適当なファイル形式によるファイルに出力しても良い。また、ネットワーク１９を介して、他のコンピュータにデータの送信を行っても良い。
【００５０】
埋設管応力算出手段４３は、土圧を加えた状態において、Ｖｃｉをばね変位として、弾性床上の梁理論に基づき解析する。すなわち、埋設状態での管路５３に発生する応力を算出する。詳細は図６の説明にて後述する。
【００５１】
埋設管応力出力手段４５は、埋設状態での管路５３に発生する応力を出力する。データの出力は、表示部１３を介してディスプレイ装置に表示しても良い。また、適当なファイル形式によるファイルに出力しても良い。また、ネットワーク１９を介して、他のコンピュータにデータの送信を行っても良い。
【００５２】
埋設管情報データベース２８は、例えば管路の外径、管路の内径、管路の重量、管路の弾性係数等を保持する。
【００５３】
次に、図３から図８を参照しながら、埋設管の管路線形計測装置１の動作の詳細について説明する。図３、図６は、埋設管の管路線形計測装置１の処理手順を示すフローチャートである。
【００５４】
図３に示すように、制御部３は、管路の鉛直方向高さＶｍｉを入力する（ステップ１０１）。管路の鉛直方向高さＶｍｉは、事前に測定されたものである。図４は管路の鉛直方向高さＶｍｉの計測について示す図である。
【００５５】
図４（ａ）は、土砂５１に埋設された管路５３を示し、図４（ｂ）は、地盤沈下等の影響により地盤が沈下した状態を示す。沈下時の管路線形は、予め沈下棒にて測定される。使用される沈下棒は、図１０に示すものと同様である。沈下量を沈下棒で測定し、小掘削により管路の一部の応力を磁気異方性センサ等で測定し、規定値を超える場合は、応力解放工事がなされる。すなわち、管路上の土砂を撤去し管路５３を露出させる。
【００５６】
図４（ｃ）は管路上の土砂を撤去し管路５３を露出させた状態を示す。鉛直方向高さＶｍは、この状態での基準高さから管路の鉛直方向高さを一定間隔ごとに測定した値である。すなわち、Ｖｍｉは点ｘｉにおける基準高さからの管路の鉛直方向高さである。基準高さは特に規定しないが、たとえば管路埋設時仮想ラインを設定する。測定間隔は特に規定しないが、測定点が少なすぎると精度が落ち、多すぎれば測定工数が多くかかる。
【００５７】
測定間隔は、埋設管の口径によって変える事が必要である。すなわち、以下の式で求まるβを用い、π／βの１／１０程度の測定間隔を目安として測定する事が望ましい。
β＝（ＫＤ／４ＥＩ）１／４  、
但し、Ｋはばねのばね係数、Ｅは管のヤング率、Ｄは管の外径、Ｉは管の断面二次モーメントを示す。
【００５８】
次に、制御部３は、管路の応力計測値σｍｉを入力する（ステップ１０２）。管路の応力計測値σｍｉは事前に磁気異方性センサにより一定間隔ごとに測定されたものである。測定間隔は特に規定しないが、測定点が少なすぎると精度が落ち、多すぎれば測定工数が多くかかる。よって、ピーク応力値を得られれば、他は１０ｍ間隔程度での測定でも良い。
【００５９】
次に、制御部３は、地盤の鉛直方向Ｖｍｉに相当する空間を有するクリアランスＳｉを設定する（ステップ１０３）。図４（ｄ）は、図４（ｃ）におけるＡ部を抽出した図で、クリアランスＳｉを示す図である。クリアランスＳｉは、管路埋設時仮想ライン５５と地盤高さ５７の差である。以下の解析（ステップ１０４〜１０９）においては、クリアランスＳｉを有する中空の鞘管５９を設定し、鞘管５９内に管路５３が置かれており、鞘管５９と管路５３の接触部では、ばねＢで管路５３が支持されるというようにモデル化する。ここで、クリアランスＳｉの設定に際しては、沈下後の埋設管高さＶｍｉを沈下後の地盤高さ５７として近似して設定してもよい。
【００６０】
次に、制御部３は、管路５３の自重による空中条件での変位量ｄｉを算出する（ステップ１０４）。図５（ａ）は、空中条件での変位量ｄｉを示す図である。図５（ａ）において、ｄは管路５３の変位を表す。すなわち、ｄｉは点ｘｉにおける管路埋設時仮想ライン５５からの管路の鉛直方向高さである。制御部３は、地盤沈下部に相当する長さＬの管路を両端で支持し、管路の自重が荷重としてかかっている空中状態での変形解析により行う。なお、計算手法としては、有限要素法を用いることができる。
【００６１】
次に、制御部３は、クリアランスＳｉと管路の変位量ｄｉを比較する（ステップ１０５）。
【００６２】
次に、制御部３は、管路の全ての位置において、変位量ｄｉの値がクリアランスＳｉ以下であるかを確認する（ステップ１０６）。全ての位置で変位量ｄｉの値がクリアランスＳｉ以下であれば、ステップ１０９に進む。一部でも変位量ｄｉの値がクリアランスＳｉ以上であれば、ステップ１０７に進む。
【００６３】
次に、制御部３は、変位量ｄｉがクリアランスＳｉ以上である箇所の内、最大変位箇所に所定のばねＢを設定する（ステップ１０７）。所定のばねＢとは、ばねＢ設定後に、その箇所の管路５３の変位ｄｉがクリアランスＳｉと一致するばねを意味する。
【００６４】
次に、制御部３は、ばねＢ設定後の管路５３の変位量ｄｉを再度変形解析する（ステップ１０８）。図５（ｂ）は、ばねＢｉ設定後の管路５３の変形状態を示す。なお、計算手法としては、有限要素法を用いることができる。
【００６５】
次に、制御部３は、再びステップ１０５に戻り、変位解析後の管路の各点の変位量ｄｉとクリアランスＳｉを比較し、管路の全ての位置において、変位量ｄｉの値がクリアランスＳｉ以下であるかを確認する。図５（ｂ）に示した状態のように、変位量ｄｉの値がクリアランスＳｉを超える箇所がある場合は、再度ステップ１０７〜１０８の処理を行う。
【００６６】
図５（ｃ）は、あらたにばねＢｊを設定した際の管路５３の変形状態を示す。このように、制御部３は、管路の全ての位置において、変位量ｄｉの値がクリアランスＳｉ以下となるまで、ステップ１０５〜１０８を繰り返す。図５（ｄ）は更にばねＢｋを設定した際の管路５３の変形状態を示す。図５に示す例では、この状態において管路５３の全ての位置において、変位量ｄｉの値がクリアランスＳｉ以下となっている。以上の処理で重要な事は、管を支えるばねは、ほとんど伸縮していない状態であることである。
【００６７】
次に、制御部３は、管路の応力算出値σｃｉを算出する（ステップ１０９）。すなわち、管路の全ての位置において、変位量ｄｉの値がクリアランスＳｉ以下となるようばねＢを設定し、この状態における、管路５３に発生する応力算出値σｃｉを算出する。なお、計算手法としては、有限要素法を用いることができる。
【００６８】
次に、制御部３は、管路の応力算出値σｃｉと応力計測値σｍｉを比較する（ステップ１１０）。
【００６９】
次に、制御部３は、管路の応力算出値σｃｉと応力計測値σｍｉが一致するかを確認する（ステップ１１１）。図７は、各点ｘにおける管路の応力算出値σｃｉと応力計測値σｍｉとを示す図である。通常は、両応力値は一致せず、図に示すようにずれを生じる。両応力値の差Δσｉが、一定の値以下であれば、両応力値は一致したとして、ステップ１１３に進む。
【００７０】
次に、制御部３は、管路の鉛直方向高さＶｍｉを補正する（ステップ１１２）。すなわち、管路の応力算出値σｃｉと、応力計測値σｍｉが一致するように、管路の鉛直方向高さＶｍｉに補正値を与える。補正方法は特に規定しないが、例えば点ｘｉにて、Ｖｍｉに一定の補正値を加減し、補正前後のΔσ各点の総和が小さくなる符号の補正値を与える。同様に点ｘｉ＋１にてＶｍｉ＋１に一定の補正値を加減し、補正前後のΔσ各点の総和が小さくなる符号の補正値を与える。これを各点で管路の応力算出値σｃｉと、応力計測値σｍｉが一致するまで繰り返し行う。制御部３は、補正された管路の鉛直方向高さＶｍｉに基づき、ステップ１０５〜１０９の解析を繰り返す。
【００７１】
次に、制御部３は、管路の鉛直方向高さＶｍｉを管路沈下量Ｖｃｉとして決定する（ステップ１１３）。すなわち、制御部３は、管路の応力算出値σｃｉと、応力計測値σｍｉが一致する際の管路の鉛直方向高さＶｍｉを管路沈下量Ｖｃｉとみなす。図８は、最初に計測した管路の鉛直方向高さＶｍｉと管路沈下量Ｖｃｉとを示す図である。図８においては、管路の鉛直方向高さＶｍｉに補正値ａｉを与えることで、管路の応力算出値σｃｉと、応力計測値σｍｉが一致する。この補正後の管路の鉛直方向高さを、管路沈下量Ｖｃｉとする。
【００７２】
次に、制御部３は、管路沈下量Ｖｃｉを出力する（ステップ１１４）。データの出力は、表示部１３を介してディスプレイ装置に表示しても良い。また、適当なファイル形式によるファイルに出力しても良い。また、ネットワーク１９を介して、他のコンピュータにデータの送信を行っても良い。
【００７３】
次に、制御部３は、土圧を加えた状態において、Ｖｃｉをばね変位として、弾性床上の梁理論に基づき解析する（ステップ１１５）。すなわち、管路沈下量Ｖｃｉを、図１１におけるｖ１〜ｖ８として与え、管路５３に管路沈下量Ｖｃｉと地盤反力の積に比例する荷重を入力し、弾性床上の梁理論式から方程式の解を求める。
【００７４】
次に、制御部３は、埋設状態で管路に発生する応力を算出する（ステップ１１６）。なお、計算手法としては、有限要素法を用いることができる。
【００７５】
次に、制御部３は、埋設管応力を出力する（ステップ１１７）。データの出力は、表示部１３を介してディスプレイ装置に表示しても良い。また、適当なファイル形式によるファイルに出力しても良い。また、ネットワーク１９を介して、他のコンピュータにデータの送信を行っても良い。
【００７６】
以上、詳細に説明したように、本発明の実施の形態によれば、正確な測定が困難である管路沈下量Ｖｃｉを、実際に管路５３に発生している応力計測値σｍｉに基づき算出するため、正確な管路沈下量Ｖｃｉを得ることができる。また、応力計測値σｍｉの計測は、必要以上に細かな間隔で行わなくても良いため、迅速に管路沈下量Ｖｃｉを得ることができる。更に、得られた管路沈下量Ｖｃｉに基づいて、管路５３の沈下部長さＬ全長にわたる応力分布を正確に知ることができる。
【００７７】
次に、図９を参照しながら、埋設管の応力解放方法について説明する。なお、管路沈下量Ｖｃｉを算出する方法については、前述した方法の通りであるため、重複した説明を避ける。図９（ａ）は、沈下後の管路５３上の土砂５１を撤去し、管路５３を露出させ、管路沈下量Ｖｃｉを算出した状態を示す図である。
【００７８】
応力解放工事は、管路５３を一定間隔でワイヤ等で吊り上げ、所定の量を持ち上げることで行われる。所定の持ち上げ量とは、管路の応力計測値σｍｉが解放される持ち上げ量を意味する。すなわち、管路沈下量Ｖｃｉを持ち上げ量とすれば、持ち上げ後の管路５３の応力計測値σｍｉは解放される。ここで、通常、持ち上げ後の管路５３は、当初基準とした管路埋設時仮想ライン５５とは一致しない。従って、当初測定した管路の鉛直方向高さＶｍｉを持ち上げ量とする応力解放方法では、適切に管路５３の応力計測値σｍｉを解放することはできない。
【００７９】
次に、管路５３を吊り上げた状態で、土砂５１で管路５３を埋め戻し、応力解放工事を終了する。
【００８０】
以上本発明の実施の形態によれば、応力解放工事を実施する際に、管路５３の持ち上げ量として、管路沈下量Ｖｃｉを設定する。したがって、管路の持ち上げ量を細かく刻み、応力値を確認しながら解放工事を行う必要がなく、一度に応力が解放する変位量に相当する持ち上げ量を持ち上げることができるため、工期を著しく短縮することができる。また、工事後の応力が適切に解放されるため、その後の沈下進行に対する管路の応力管理の信頼性が向上する。
【００８１】
なお、管路の応力解析の処理は、本発明の実施の形態に限定されない。管路の変位量に基づく応力解析を行う方法は、既にいくつか知られている。例えば、有限要素法において、管路を円筒形でモデル化してもよく、また、有限個のシェル領域の各交点に、半径方向ばね、接線方向ばね、軸線方向ばねを接続し地盤をモデル化し、管路の鉛直方向変位をばね変位として解析してもよい。管路の変位に対して応力分布が算出できれば良い。
【００８２】
また、図３、図６に示す処理を行うプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に保持させて流通させても良いし、通信回線を介して送受信することもできる。
【００８３】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】埋設管の建設時管路線形計測装置１を実現するコンピュータのハードウェア構成図。
【図２】埋設管の建設時管路線形計測装置１の概略構成図。
【図３】埋設管の建設時管路線形計測装置１の処理手順を示すフローチャート。
【図４】埋設管の建設時管路線形計測装置１の解析におけるモデル化を示す図。
【図５】埋設管の建設時管路線形計測装置１の応力解析の過程を示す図。
【図６】埋設管の建設時管路線形計測装置１の処理手順を示すフローチャート。
【図７】各点ｘにおける管路の応力算出値σｃｉと応力計測値σｍｉとを示す図。
【図８】管路の鉛直方向高さＶｍｉと管路沈下量Ｖｃｉとを示す図。
【図９】管路の応力解放工事の手順を示す図。
【図１０】沈下棒の構造を示す図。
【図１１】弾性床上の梁解析における、埋設管と地盤とのモデルを示した図。
【符号の説明】
【００８５】
１………埋設管の建設時管路線形計測装置
３………制御部
５………記憶部
７………メディア入出力部
９………通信制御部
１１………入力部
１３………表示部
１５………周辺機器Ｉ／Ｆ部
１７………バス
１９………ネットワーク
５３………管路
５５………管路埋設時仮想ライン
５７………沈下後の地盤ライン
５９………鞘管
６１………地面
６３………鞘管
６５………沈下棒
６７………埋設管
６９………鞍付きクランプ
７１………ゴム板
７３………管路埋設時ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008169902.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008169902.tif 000008
【図７】
2008169902.tif 000009
【図８】
2008169902.tif 000010
【図９】
2008169902.tif 000011
【図１０】
2008169902.tif 000012
【図１１】
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