技−07

鋼矢板式岸壁点検装置の開発について

事業振興部

防災・技術センター

技術課

○浅沼陽介

長瀬禎

鈴木慶律

１．まえがき
漁港施設の鋼矢板式岸壁については、建設後かなりの年数が経過し、劣化が進行しているものも少なくない。
鋼矢板における腐食状況等の劣化確認は、目視による観察や残存肉厚の計測等による点検調査が行われているが、点検調査を行うには潜水作業が必要となり、地上で点検の指示を行う技師と、水中で実際に点検作業を行う潜水士との連携が重要であり、多大な労力及び時間を要する非効率な作業を行っているのが実態であ る （ 図 － １ ）。
そこで、鋼矢板式岸壁の腐食・劣化を、潜水士を必

図－１

潜水調査イメージ図

図－２

点検作業イメージ図要とせず簡易に非破壊で検査が出来るシステムの開発を 行 う （ 図 － ２ ）。
本報告は、基本条件の検討及び非破壊検査手法の適応性試験について報告をするものである。

２．基本条件の検討
各漁港及び港湾の実態調査を基に、鋼矢板の腐食状況として以下の条件下でのデータ取得を目標とした。
①腐食の形態：腐食孔／減肉腐食（面的・局部的）② 腐 食 の 位 置 ： 水 面 ～ L.W.L－ ２ ｍ 程 度③ 腐 食 の 深 さ ： ３ mm 以 上
ここで、以上の条件が妥当であるかを確認するため、実際に漁港で使用されていた既設鋼矢板を５枚抽出し、超音波厚み計により肉厚測定を行い、劣化状況の確認を行 っ た (写 真 － １ )。 鋼 矢 板 の 概 要 を 以 下 に 示 す 。
①施設水深：－２．５ｍ物揚場②供用年：昭 和 ５ ４ 年（ ２ ０ ０ ７ 年 時 で ２ ８ 年 経 過 ）③矢板諸元：ＦＳＰ－Ⅱ型、Ｌ＝６ｍ、ｔ＝１０．５ｍ
Yosuke Asanuma,Tadashi Nagase,Yoshinori Suzuki-1-写真－1

既設鋼矢板凸型３枚、凹型２枚の鋼矢板を測定した結果、凸型の鋼矢板に多くの腐食が見られる 傾 向 が あ っ た 。 特 に 水 中 部 （ 水 面 ～ L.W.L ～ ２ ｍ 程 度 ） に 集 中 し て お り 、 腐 食 の 激
し い と こ ろ で 腐 食 量 は ３ mm～ ６ mm で あ っ た 。 ま た 、 腐 食 形 態 は 腐 食 孔 や 全 面 腐 食などであった。
以上の結果より、目標とする腐食位置等が実際の現場と一致しており、上記の基本条件が妥当であることが確認できた。

３．非破壊検査手法の適応性の検討（１）非破壊検査手法の整理・検討
現状の非破壊検査技術を調査・整理し、鋼矢板式岸壁への適応性について机上検討を行った。表－１に一覧を示す。
表－１

非破壊検査手法の鋼矢板岸壁への適応性赤外線法

△○
○
○
×
○
○
○△×××
○××
△△×

○
○
○
△
○
○
○
○
○

○
○△△×××△××
○
×△×
○
×○
×

非破壊検査手法
電衝 レ
過磁撃
弾 ダ 流誘性 法 探導傷法
波法
法

放射線法

ＡＥ法

○
○××
○
○
○××××
△
△×××××ー

電気化学的方法

レザ法

磁粉探傷法

浸透探傷法

××××××××××××○×××××）

超音波法

ー① 腐食精度として、健全、腐食（大、小）程度の判定が可能② ダイバーを必要とせず遠隔操作にて実施可能③ 水中で背面に土砂が充填されている構造物が対象④ 簡易的でかつ専門技術者を必要としない検査⑤ 表面に貝殻等の付着物が貼り付いていても可能⑥ 送・受端子と検査体との離隔に対して厳密な精度を求めない⑦ 波浪による影響を受けない検査⑧ 比較的短い時間で広範囲の検査が可能
評価注） ○：良 △：比較的良 ×：難あり

打音法
反発
硬度法

（点 検 対 象写
真撮
影法

△○△△○
○
○
○
○×
○
○
△×
○
○
○×

○
○
○
△
△
○
○
○
○

△
○
○
△
×
○
×
○
×

机上検討の結果、鋼矢板式岸壁の腐食調査において有効性が高いと判断された超音波法、衝撃弾性波法、電磁誘導法の３手法において適応性を確認するため、水槽により 予 備 試 験 を 行 っ た（ 図 － ３ ）。予 備 試 験 は 、気 中 及 び 水 中 で 行 っ た 。な お 、超 音 波 法に は 、 Ｓ Ｖ 波 （ 縦 波 ）・ Ｓ Ｈ 波 （ 横 波 ）・ ガ イ ド 波 （ 板 波 ） が あ る が 、 付 着 物 の 影 響 を受けにくいとされるＳＨ波を使用することとした。

2m

図－３

水槽モデル図50%平 面 腐 食

100%平 面 腐 食

写真－２

付着物設置

模擬腐食状況

試 験 で 使 用 し た 鋼 矢 板 は 厚 さ 6mm の 軽 量 鋼 矢 板 で 、 表 面 を 3mm 減 厚 さ せ た ５ ０ ％平面腐食、完全に穴を空けた１００％平面腐食等の模擬腐食を製作したものや、採取し た フ ジ ツ ボ を 接 着 さ せ た も の を 使 用 し た （ 写 真 － ２ ）。
-2-（２）予備試験概要
各非破壊検査手法について概要を以下に示す。
１）超音波法（表面ＳＨ波）
試験体の表面から持続時間の極めて短い超音波パルスを内部に送り、試験体表面部の異常により反射されてくるエコーを検出して、異常部分の大写真－３超音波法（ＳＨ波）

写真－４

衝撃弾性波法

写真－５

電磁誘導法

きさ等を推定する。また、超音波を送信してから戻ってくるまでの時間を測定し、異常部までの距離を求める。なお、ＳＨ波は振動方向が試験体表面に平行であるため、表面付着物の影響をあまり受けずに遠方まで伝搬できるものである（写真－３ ）。
２）衝撃弾性波法
音 響 収 集 マ イ ク を 衝 撃 箇 所 付 近 に 設 置 し 、打 撃 発
生器具により試験体表面を打撃する。この打撃により発生した弾性波はひび割れや空洞などの境界面で高周波数成分のみが反射するため、電気信号に変換された弾性波の電圧及び周波数から、部材厚さ、内部欠陥の有無、欠陥までの距離を測定する （ 写 真 － ４ ）。
３）電磁誘導法（渦流探傷法）
コ イ ル に 交 流 電 流 を 流 し て 試 験 体 に パ ル ス 磁 界（ 磁下 端 反 射 エコー束）を加え、その後パルス磁界をオフにすると、試
験体には渦電流が誘起され次第に減衰する。この渦電流の減衰傾向は試験体の厚さにより異なってくる。
この減衰傾向の違いを利用して測定部の肉厚変化を

図－４

健全鋼矢板（水中）

求 め る （ 写 真 － ５ ）。
腐 食 部 エコー

下 端 反 射 エコー（３）予備試験結果
１ ） 超 音 波 法 （ 表 面 SH 波 ） 測 定 結 果
健全な鋼矢板については下端部の反射エコーが明瞭 に 検 出 さ れ た（ 図 － ４ ）。５ ０ ％ 平 面 腐 食 に つ い て

図－５５０％平面腐食（水中）はエコーレベルは若干低いものの腐食部及び下端部の 反 射 エ コ ー が 検 出 さ れ た（ 図 － ５ ）。１ ０ ０ ％ 平 面

腐 食 部 エコー

下 端 反 射 エコー

腐食では腐食部及び下端部の反射エコーが明瞭に検出 さ れ た （ 図 － ６ ）。 付 着 物 を 接 着 さ せ た 矢 板 で は 、付着物の影響はなく下端部の反射エコーが検出された。また、気中測定と水中測定の違いが見受けられなかったことから、水の影響はほとんどないと判断
-3-

図－６

１００％平面腐食（水中）された。
２）衝撃弾性波法測定結果
健 全 な 鋼 矢 板 は 、気 中 で 測 定 し た 平 均 周 波 数 に比べ、水中では大幅に減衰した（図－７、図－８ ）。ま た 、１ ０ ０ ％ 平 面 腐 食 の 鋼 矢 板 で は 、健全部と比較しても周波数の変動パターンが不明
瞭であることから腐食の評価は困難な結果とな

図－７健全鋼矢板（気中）図－８健全鋼矢板（水中）っ た （ 図 － ８ 、 図 － ９ ）。

３）電磁誘導法（渦流探傷法）測定結果
１ ０ ０ ％ 腐 食 部 分 の 測 定 結 果 は 、気 中・水 中 ともに判定可能な値が得られたが、５０％平面腐食では気中では判定可能な値が得られないなど、電圧値のばらつきが見られた。特にセンサーの設置条件や腐食形状などの影響因子が多く、安定 し た 結 果 は 得 ら れ な か っ た （ 図 － １ ０ ）。
図－９（４）予備試験結果評価

１００％平面腐食（水中）鋼矢板下端からの距離+1.35m+1.025m

各実験における結果及び評価を表－２に示す。

+0.7m

0

検出率は弾性波法が全く検出されず０％、超音-0.2②健全②健全②減肉50%-0.4
電圧値（ｍｖ）

波法と電磁誘導法はそれぞれ７５％、６７％と同程度であった。しかし、電磁誘導法は超音波法に比べ水中での影響を受けやすいこと、一度に測定-0.6-0.8-1-1.2-1.4できる範囲が狭いこと、測定時間が長いことなど-1.6の 理 由 に よ り 、 超 音 波 法 （ SH 波 ） の 有 効 性 が 最

図－１０も高いと判断された。
表－２

◆気中部

■水中部

５０％平面腐食予備試験結果①超音波法②衝撃弾性波法③電磁誘導法

１．測定結果の評価

検出率75％△ 検出率0％× 検出率67％△

２．気中、水中の信号受信影響度

影響小○ 影響大× センサーの水密性を要す△

３．信号の伝播距離及び範囲

1地点接触で全域を網羅

４．鋼矢板1枚の測定箇所数、時間 1箇所、約1分
５．付着物の影響度
総合評価

影響小○ 1地点打撃で近傍のみ把握

× 1地点接触で近傍のみ把握

×○ 複数箇所、約5分△ 複数箇所、約3分△○ 打撃部で影響あり○△ 付着物の厚さによる隔離の影響大
×××

４．波形データサンプリング試験・解析（１）波形データサンプリング試験概要
予備試験の結果より有効性が認められた超音波法（ＳＨ波）を用い、水中部において背後から土圧を受ける状態の水槽モデルにて適応性の検証を行った（図-4-

写真－７水槽モデル

－ １ １ 、 写 真 － ７ ）。
50mm

図－１１水槽モデル図

10mm

t’=3m

t’=3m

直線腐食

円形腐食

写真－８

追加腐食パターン

腐食部エコー
下端反射エコー

試験鋼矢板は予備試験での腐食形態に加え、割れや孔食をそれぞれ模擬した５０％直線腐食や５０ ％ 円 形 腐 食 を 追 加 し た （ 写 真 － ８ ）。
（２）波形データサンプリング試験測定結果

図－１２

５０％平面腐食

５０％平面腐食についてはエコーレベルは若干低いものの、腐食部エコーが検出された（図－１

腐食部エコー
下端反射エコー２ ）。割 れ を 模 擬 し た ５ ０ ％ 直 線 腐 食 に つ い て は 腐食部エコーが検出された（図－１３）が、孔食を模擬した５０％円形腐食については腐食部の反射
エ コ ー は 検 出 さ れ な か っ た （ 図 － １ ４ ）。
下端エコーが検出されており、背後土砂による図－１３

５０％直線腐食減衰はほとんど見受けられなかったことから、大きな障害とはならないと判断できる。

下端反射エコー

５０％直線腐食が検出されたのに対し、平面・円形の５０％腐食の検出結果が良好でなかった要因として、腐食の平面形状や断面形状が腐食部エコーに影響を及ぼすことが考えられた。

図－１４

５０％円形腐食

そこで、超音波探触子の検出感度を向上させる方法を検討し、測定結果が良好でなかった５０％平面腐食と５０％円形腐食に注目し、以下の方法で測定を実施した。
①マッチングコイルによるインピーダンスの調
図－１５

整２連探触子並列測定②探触子 2 連並列測定（図－１５）③ 探 触 子 の 大 型 化 （ 40mm× 40mm） の 採 用 （ 既存 探 触 子 ： 20mm× 20mm）（ 写 真 － ９ ）
測定の結果、マッチングコイルによりインピーダンスを調整し、感度を上げた探触子は平面腐食と円形腐食が検出可能となり、性能向上が図られ
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写真－９
大型探触子（ 40mm×40mm）

た （ 図 － １ ６ 、 １ ７ ）。
また、探触子 2 個を並列に配置することにより性能向上が図られたが、探触子 1 個と 比 べ 性 能 向 上 は わ ず か で あ っ た た め 、 今 後 の 検 討 が 必 要 で あ る （ 図 － １ ８ ）。
大 型 探 触 子 は 、５ ０ ％ 円 形 腐 食 が 検 出 可 能 と な り 、性 能 向 上 が 図 ら れ た（ 図 － １ ９ ）。

腐食部エコー

腐食部エコー

下端反射エコー

図－１６５０％平面腐食

図－１７

探 触 子 1 個 （ ｲﾝﾋﾟｰﾀﾞﾝｽ調 整 ）腐食部エコー

図－１８下端反射エコー

５０％円形腐食

探 触 子 1 個 （ ｲﾝﾋﾟｰﾀﾞﾝｽ調 整 ）腐食部エコー

下端反射エコー

図－１９５０％円形腐食

下端反射エコー

５０％円形腐食大型探触子

探触子２個５．まとめ
今回の検討では、非破壊検査技術の中から鋼矢板式岸壁の点検調査に有効な方法について検討し、その適用性について水槽モデルにより試験を行った。予備試験の結果を 基 に 超 音 波 法・衝 撃 弾 性 波 法・電 磁 誘 導 法 の ３ 種 の 方 法 か ら 超 音 波 法（ 表 面 Ｓ Ｈ 波 ）を選定した。この超音波法を用い水槽モデルで様々な模擬腐食パターンについて試験を行い良好な結果を得たが、腐食形態によっては検出しにくいものがあるという結果であった。探触子の種類や組合せ、インピーダンスの調整により検出精度の向上が図られたが、さらなる検知精度向上のために今後も検討が必要である。

６．あとがき
漁港及び港湾構造物は陸上にある一般構造物とは異なり、その構造物のほとんどが水中に没しているため、点検調査の多くは潜水士の主観に頼らざるを得ない状況にある。本装置の開発は定量性・客観性の確立により、効率的な点検調査を行うことを目的とし検討を行っている。今後は超音波法（表面ＳＨ波法）について、さらなる検出精度向上、架装装置の検討及び実際に使われていた鋼矢板での試験を行っていく予定である。

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