(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋設管を被覆する防水材の漏水を電気的に検査する装置において、
防水材の外側に配置する外部電流電極と、
埋設管の鉄筋を利用した内部電流電極と、
内部電流電極と外部電流電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、
防水材の面近傍の電位を測定する測定電極とを備え、
測定電極で測定された防水材の面上の電位分布の歪みから防水材の漏水位置を求めることを特徴とする、
埋設管の漏水を検査する装置。
【請求項２】
請求項１に記載の埋設管の漏水を検査する装置において、
外部電流電極として、シールドマシーン本体を利用することを特徴とする、埋設管の漏水を検査する装置。
【請求項３】
請求項１に記載の埋設管の漏水を検査する装置において、
測定電極を埋設管のグラウト注入孔に配置することを特徴とする、
埋設管の漏水を検査する装置。
【請求項４】
請求項１に記載の埋設管の漏水を検査する装置において、
外部電流電極は、埋設管の外壁面に絶縁体を介して埋設管とは絶縁されて配置されていることを特徴とする、
埋設管の漏水を検査する装置。
【請求項５】
請求項１に記載の埋設管の漏水を検査する装置において、
外部電流電極は、シールドマシーンの外周に配置されていることを特徴とする、
埋設管の漏水を検査する装置。
【請求項６】
請求項１に記載の埋設管の漏水を検査する装置において、
測定電極は、セグメントの外周に配置されていることを特徴とする、
埋設管の漏水を検査する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、埋設管の漏水の検査に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、埋設管の漏水を検知する実用的な装置はないため、セグメントの継ぎ目などから水が噴き出したのを目視により確認し、グラウト注入口から止水剤を注入して長さ２０ｍ程の１防水区画全体を止水する対策を行っていた。
【０００３】
しかし、従来の方法では、以下のような問題点がある。
＜イ＞埋設管を被覆する防水シートが破損して漏水した場合、破損個所がセグメントの裏側になるため、破損個所が目視できない他、セグメントと遮水シートとの間に漏水した水が回り、止水の弱いセグメントの継ぎ目などから坑内に水が漏れ出すことになるため、長さ２０ｍ程度の間隔で設けた防水区画内の何れかの場所で漏水が発生しているのかを特定することはできない。
＜ロ＞また、防水シートに破損が発生した場合、坑内に流れ出る漏水の有無を目視により検査して発見する方法では、発生した漏水が、セグメントの継ぎ目など止水性の弱い箇所から坑内に流れ出るまで発見できないことから、施工中は発見できず、竣工後の周囲の水圧が上がるなどして、突然坑内に漏水が発生するなどの問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、埋設管の漏水位置を簡単に見い出せるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、埋設管を被覆する防水材の漏水を電気的に検査する装置において、防水材の外側に配置する外部電流電極と、埋設管の鉄筋を利用した内部電流電極と、内部電流電極と外部電流電極間に電圧を印加する電圧印加手段と、防水材の面近傍の電位を測定する測定電極とを備え、測定電極で測定された防水材の面上の電位分布の歪みから防水材の漏水位置を求めることを特徴とする、埋設管の漏水を検査する装置である。
【０００６】
【発明の実施の態様】
以下、図面を用いて本発明の実施の態様を説明する。
＜イ＞埋設管の漏水を検査する装置の概要
埋設管１０の漏水を検査する装置は、埋設管１０を被覆する防水シート３１などの防水材１１の破損の有無と破損個所１５を電気的に検知するものである。防水材１１は、一般的に電気絶縁性を示すことから、電気絶縁性を利用して破損を検知する。
【０００７】
漏水の有無と箇所の検知の概要を図１に示す。防水材１１は、通常、埋設管１０（シールドトンネルの場合はセグメント３０）の外側に配置されることから、防水材１１は、埋設管１０と地盤１３にサンドイッチされた状態になる。地盤１３もセグメント３０も導体（十分に水を含んだ地盤１３の場合：１〜１００Ωｍ、吸水状態のコンクリート１２の場合：２０〜１００Ωｍ）であるため、電気的には絶縁体が導体にサンドイッチされた状態になる。両側の導体である地盤１３とセグメント３０間に電圧を印加しても、防水材１１が絶縁体であるため、防水材１１に破損がなければ電流が流れない。
【０００８】
ところが、図２の原理に示すように、外部電流電極２１と内部電流電極２２である鉄筋１４の間に電源２６により電圧を印加し、流れる電流を電流計２７で測定する。そして、防水材１１に破損が発生して穴が開くと、この穴（破損個所１５）を介して地盤１３とセグメント３０が直接接触する、又は水を介して間接的に接触するため、地盤１３とセグメント３０間に電流が流れる。この電流が発生すると電流が流れ出ている箇所、つまり破損個所１５を中心とした電位分布の歪みが発生する。
【０００９】
この状況を図３〜図４に示す。図３は、防水材１１に破損がない場合の電位分布を示しており、電流が防水材１１の内外に流れないため電位分布の歪みがなく、防水材１１の内部又は外部では殆ど同電位になる。
【００１０】
ところが、図４に示すとおり、防水材１１に破損がある場合は、破損個所１５を通って電流が内外に流れるため、破損個所１５を中心とした電位分布の歪みが発生する。この電位分布の歪みを、セグメント３０の防水材１１側にメッシュ状に配置した電位測定電極２５で捕らえることで、破損の位置を検知することができる。
【００１１】
また、破損の有無だけであれば、地盤１３とセグメント３０間に流れる電流と電位差を求めることで、その間の絶縁抵抗がわかり、防水材１１が破損しているかどうかの判断をすることも可能である。
【００１２】
更に、セグメント３０と地盤１３間（防水材１１の内外）に電流を流すことで発生する地盤１３とセグメント３０間の電位差を測定しない場合、つまり防水材１１の破損の有無を判定しない場合は、外部基準電極２３を設けなくとも、電位測定電極２５に発生した電位差を測定する方法で、破損の有無と破損位置を検知できる。
【００１３】
＜ロ＞電極の配置
電位分布の測定方法には、幾つかの方法がある。例えば、
▲１▼多数の電位測定電極２５に対して内部基準電極２４を設置し、内部基準電極２４の電位を基準に各電位測定電極２５の電位を測定装置２０で求める方法で、この場合、各電位測定電極２５の測定電圧をプロットするだけで、図４の等電位図を描くことができる。
▲２▼各電位測定電極２５間の電位を測定し、それぞれの測定値の積分値を取ることで、図４の電位分布を得ることができる。
【００１４】
また、破損の有無だけであれば、防水材１１を通して流れる電流の大きさから判断することも可能である。つまり、防水材１１の固有抵抗は予め測定しておくことでわかるので、防水材１１の厚さ、面積によって破損がない場合に、どの程度の電流が流れるか予測できる。
【００１５】
防水材１１に破損がない場合、内部電流電極２２と外部電流電極２１間に流れる電流は、以下の式１から予測することができる。
【００１６】
【式１】
0003740585.tif 000002
【００１７】
それに対して、防水材１１に破損があると、破損の個所からかなり多くの電流が流れる。そこで、所定の電流値を決めて、それより多くの電流が流れると、防水材１１が破損していると判断できるようにする。この方法で破損の有無が分かるので、破損が有ると判断した場合に、破損個所１５を知るための電位分布の測定を行う。このように、破損の有無の測定と破損個所１５の測定のように２段階の測定方法を取れば、効率的な測定を行うことができる。
【００１８】
【実施例】
以下に、図面を用いて実施例を説明する。
【００１９】
＜イ＞実施例１
セグメント３０の鉄筋１４を内部電流電極２２として利用し、シールドマシーン４０の本体（特にテール部）を外部電流電極２１として利用し、グラウト注入孔に電位測定電極２５をセットする例を図５〜図６に示す。
【００２０】
外部基準電極２３を立坑３４内に設置し、電位測定電極２５は、測定範囲内のセグメント３０のグラウト注入孔を利用してメッシュ状にセットする。図７のようにグラウト注入孔がセグメント３０の鉄筋１４と接触しない金属の金具３６でできている場合は、注入孔そのものを電位測定電極２５として利用する。それ以外の場合、例えば図８のように、電位測定電極２５をグラウト注入口３２に挿入する。
【００２１】
立坑３４内に設置した外部基準電極２３と測定装置２０とは、測定装置２０を載せた後方台車４３が、レール４１上をシールドマシーン４０の掘進と共に進むため、電線ドラム２８を介して接続する。また、外部電流電極２１として使用するシールドマシーン４０の本体とは直接電線で結ぶ。内部電流電極２２として使用するセグメント３０の鉄筋１４への接続と、グラウト注入孔への電位測定電極２５の設置は、測定毎に行う。セグメント３０の鉄筋１４への接続は、セグメント３０間を接続する金具が鉄筋１４と溶接されていることから、接続金具に電線を接続して行う。
【００２２】
漏水測定範囲間（防水区画３３間）の絶縁は、セグメント３０間に防水材、例えば防水シートを挟むことで行う。この時、セグメント３０を接続するボルトが、防水区画３３の防水シートを貫通することになるので、防水区画３３間の絶縁を確保するため、防水シートを貫通する接続ボルトは絶縁ボルト（樹脂がコーティングされたボルト）を用いる。この他、防水区画３３を縦断する配管やレール４１なども、セグメント３０と電気的に絶縁する。例えば、配管電線類４５は、絶縁フック４４で受けることでセグメント３０と絶縁し、レール４１は、枕木４２とセグメント３０との間にゴムなどの枕木絶縁材４６を挟むことで絶縁する。なお、３５は仮セグメントである。
【００２３】
以上の準備を行い、漏水（防水シート破損）の検査を行う。検査は、内部電流電極２２（セグメント３０の鉄筋１４）と外部電流電極２１（シールドマシーン４０の本体）に電流を流し、内部基準電極２４（何れかの電位測定電極２５）と外部基準電極２３に一定の電圧が発生するように内外に流す電流を制御する。この状態で式１を用いて、内外に流れる電流と、内外電圧（設定値）、防水シート面積から、単位面積当たりの防水シート３１の絶縁抵抗を求め、その固有値と比較することで、防水シート３１が絶縁破壊、つまり破損しているかどうかを判断する。防水シート３１に破損があると、絶縁抵抗が防水シート３１固有の絶縁抵抗よりも著しく低下する。
【００２４】
次に、この状態（内外に電流を流している状態）でセグメント３０の外側に、メッシュ状に配置した電位測定電極２５を用いて電位分布を測定し、電位分布の歪みから破損位置を特定する。漏水検知の測定は、内外電流量から防水シート破損の有無を判断する測定と、破損位置を特定するための測定がある。内外電流量の測定には、メッシュ状に設置する電位測定電極２５を使う必要がないため、内外電流の測定だけを行い、防水シート破損の有無を判断し、破損の可能性がある場合だけ、電位測定電極２５を設置して、破損位置を特定する測定方法もある。
【００２５】
＜ロ＞実施例２
セグメント３０中に電位測定電極２５と内部電流電極２２をセットした専用セグメント３０を使用する例を図９〜図１０に示す。シールドマシーン４０の本体の両側面（或いは上下外側の面）に外部電流電極２１と外部基準電極２３を本体と絶縁層４７を介して最低１組取り付ける。この時、電極と絶縁層４７の表面はシールドマシーン４０の本体と同一曲面として平滑化を図る。また、絶縁層４７は両方の電極がシールドマシーン４０の本体を介してショートしない為のもので、どりらか一方を省略することも可能である。内部電流電極２２は、図１１に示すように、セグメント３０の外面に設置する。この時、電極表面とセグメント３０外面が同一曲面になるように平滑な外面とする。内部電流電極２２は１回の測定範囲となる防水区画３３内に最低１箇所（できれば２箇所）設置し、電位測定電極２５は、電位分布を測定するためにメッシュ状に複数箇所設置する。
【００２６】
測定装置２０は、シールドマシーン４０の掘進と共に進む、後方台車４３に搭載し、シールドマシーン４０の外面に取り付けた外部電流電極２１と外部基準電極２３とは直接電線で測定装置２０と結ぶ。セグメント３０に取り付けた電位測定電極２５と内部電流電極２２との接続は、測定が防水区画３３毎になるため、測定毎に接続する。
【００２７】
測定範囲間（防水区画３３間）の絶縁は、実施例１と同様にセグメント３０間に防水シート３１を挟むことで行い、この間を貫くセグメント接続ボルトは絶縁ボルト（樹脂がコーティングされたボルト）を用いる。この他に、防水区画３３を縦断する配管やレール４１なども実施例１と同様に、セグメント３０と電気的に絶縁する。
【００２８】
漏水検知の測定は、実施例１と同様に行い、内部電流電極２２と外部電流電極２１間に電流を流し、内部の何れかの電位測定電極２５と外部基準電極２３に一定の電圧が発生するように内外に流す電流を制御する。この状態で内外に流れる電流と、内外電圧（設定値）と防水シート面積とから、単位面積当たりの防水シート３１の絶縁抵抗を求め、この値と防水シート固有の絶縁抵抗とを比較して、防水シート３１の絶縁破壊、つまり破損しているかどうかを判断する。防水シート３１が破損していると、絶縁抵抗が固有値と比較して著しく低下する。この状態でセグメント３０の外管にメッシュ状に設置した電位測定電極２５と用いて電位分布を測定し、電位分布の歪みが防水シート３１の破損位置を中心に発生することを利用して破損位置を特定する。
【００２９】
なお、以上の実施例では、内外基準電極２４、２３間に一定の電圧が発生するように内外電流電極２２、２１間に流す電流を制御したが、これに限らず、一定の電流を内外電流電極２２、２１間に流し、内外基準電極２４、２３間に発生した電圧を測定する方法によっても原理的には全く同じ効果が期待できる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、次のような効果を得ることができる。
＜イ＞測定範囲内（防水区画内）の何れの場所で漏水が発生しているか、その位置を正確に特定できる（電位測定電極設置間隔の１０％程度の位置測定精度）。このため、従来のように、漏水検知された防水区画３３全体を止水する必要がなく、局所的な止水対策で漏水を止めることができる。
＜ロ＞漏水の発生がなくても防水シートが破損すれば、その破損の有無と位置を即座にに検知できる。このため、素早い対策が行えるほか、検査後に漏水が発生するというような問題が起こらない。特に、従来、２次覆工後に漏水が発見された場合には、漏水個所をカットしてコーキングなどで止水工事が行われるが、防止シートからの漏水を直接止める対策でないため、完全に止水することは難しかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】埋設管の漏水検査をする説明図
【図２】埋設管の拡大図
【図３】防水シートに破損箇所がない場合の電位分布図
【図４】防水シートに破損箇所がある場合の電位分布図
【図５】シールドマシーンによる掘削時の漏水検査の説明図
【図６】セグメントの軸に垂直方向の断面図
【図７】グラウト注入口の金属を電極に利用する説明図
【図８】グラウト注入口を利用して電極を配置する説明図
【図９】他のシールドマシーンによる掘削時の漏水検査の説明図
【図１０】シールドマシーンの外周の電極の配置図
【図１１】セグメントの軸方向の断面図
【図１】
0003740585.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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