値 29.5kN/m に対して 1.6kN/m と布設時の 5% 程度であり管耐力についても耐震性のない ことを確認した 2-4. マンホールマンホール形状は 多くが円形でありその構造はレンガを積上げたもので鉄筋が入っていないことから 耐震性を期待できない ( 写真 2) 矩形マンホールは 鉄筋が確

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1 中核市における下水道総合地震対策事業計画の事例報告 極東技工コンサルタント中部支社 寺西寿弘 1. はじめにわが国は非常に地震の多い国である 平成 7 年 (1995 年 ) 兵庫県南部地震 ( 阪神 淡路大震災 ) 以降 活断層型 海溝型 火山性も含めて 人的被害を伴う震度 6 弱以上の地震は 平成 23 年 (2011 年 ) の東北地方太平洋沖地震 ( 東日本大震災 ) をはじめ 全国各地で 30 回以上 ( 平成 24 年 8 月現在 ) 発生し 国民生活に多大な影響を及ぼしている 下水道施設においては 兵庫県南部地震の被害を踏まえ耐震基準が見直されたが 平成 9 年度以前に施工された施設の耐震化は十分進んでおらず 地震のたびに 甚大な被害をもたらしているのが現状である これを踏まえ 国土交通省では現在 重要な下水道施設の耐震化を図る 防災 被災を想定して被害の最小化を図る 減災 を組み合わせた 下水道総合地震対策事業 を基幹事業として推進している 本稿では 中核市における下水道管路施設 ( 汚水管路 :φ150mm~φ1,600mm) を対象とした 下水道総合地震対策事業計画の検討事例について報告する 2. 処理区域の概要表 1 対象施設の概要 2-1. 処理区域処理面積 625 ha 対象の地区は 処理場を有する中核都市の一処理区で 処処理人口 43,180 人理面積 管きょ延長などは表 1 のとおりである 管きょ延長 161,000 m 2-2. 経過年数マンホール数 3,800 箇所対象処理区の管路施設は 昭和 12 年度以前より整備が始まり 昭和 38 年度に完了している 幹線管きょの整備は概ね戦前に完成しており 管きょ埋設以来 60 年以上経過し 耐用年数を大幅に超えている状況である 管路施設の老朽化は 流下能力を損なうだけでなく 浸入水や道路陥没の原因ともなるため 計画的な維持管理計画のもとに改築 修繕を行うことが必要である 2-3. 管路対象処理区の管路は そのほとんどが布設後 60 年以上経過しており 継手は差込み継手ではないなど耐震性に劣っている また 過去に布設替えした際に撤去した既設管について外圧強度試験 ( 写真 1) を行ったところ 管の残存強度は規格写真 1 既設管写真 ( 外圧強度試験 )

2 値 29.5kN/m に対して 1.6kN/m と布設時の 5% 程度であり管耐力についても耐震性のない ことを確認した 2-4. マンホールマンホール形状は 多くが円形でありその構造はレンガを積上げたもので鉄筋が入っていないことから 耐震性を期待できない ( 写真 2) 矩形マンホールは 鉄筋が確認されたマンホールもあったが 耐震計算の結果 耐震性のないことが確認された 写真 2 既設マンホール内部写真 3. 対象施設 下水道総合地震対策事業の対象となる管路施設は 以下のとおりである 1 防災拠点 避難地 および高齢者 障害者等要援護者関連施設と終末処理場とを接続 する管路施設 2 緊急輸送路 避難路 および軌道の下に埋設されている管路施設 3 防災拠点 避難地 並びに高齢者 障害者等要援護者関連施設が存在する排水区域に おける下水排除面積が一定規模以上の貯留 排水施設 本処理区において下水道総合地震対策事業の対象となる管路施設は 表 2 のとおりであ る 表 2 対象施設の概要 処理区全体 地震対策対象 管きょ延長 161,000 m 10,500 m マンホール数 3,800 箇所 220 箇所 4. 優先度の検討耐震対策は 管路施設の重要度によって優先順位を設定した 施設の重要度の設定にあたっては 1 布設条件 2 計画汚水量 3 施設の構造 4 施設の位置づけ 5 液状化による影響の 5 つの項目について重要度を設け これに重要度補正係数を乗じた合計を施設重要度 ( 評価値 ) とした 各項目の重要度は以下により決定した 表 3 対象施設の概要優先度検討項目 1 布設条件緊急輸送路に埋設されている管路施設や 復旧の困難な軌道や河川を横断するもの 2 計画汚水量現況の管径が大きいもの 3 施設の構造サイフォンや圧送管などの特殊な構造の施設を重要度が高いもの 4 施設の位置づけ防災拠点や避難所からの排水を受ける管路施設を重要度が高いもの 5 地盤の液状化による評価液状化の危険度を示す PL 値が高いほど重要度が高いもの

3 これらの評価基準は 重要度に合わせ評価点を設定し また各評価項目自体の影響度を 勘案し 1 布設条件 >2 計画汚水量 >3 施設の構造 >4 施設の位置づけ>5 液状化による影響度として表 3 に示すとおり重み付けを行った 重み付けは 緊急物資を輸送する経路の確保や管路の破損による二次災害を防ぐことを最優先に評価することとした ここで 液状化による影響度については PL 値による定量的な耐震性の検討を行なっているが 評価要素としては二次災害への影響が定性的であることから 重み付けを低く設定している 表 4 施設重要度の設定 評価要素重要度評価基準 A 評価点 B 重要度補正係数 C 施設重要度 ( 評価値 ) [C=A B] a 緊急輸送路 軌道 河川下 布設条件 b 上記以外の国道 県道 小規模河川 ( 水路 ) 下 c 上記以外の市道 その他道路下 a 管径 φ800mm 以上 計画汚水量 b 管径 φ800mm 未満 600mm 以上 c 管径 φ600mm 未満 施設の構造 a サイフォン 圧送管 水管橋等 b 上記以外の管路 施設の位置づけ a 防災拠点 避難所からの排水を受ける管路 b 上記以外の管路 液状化による影響 a PL 度 b 15> PL (PL 値 ) c 5> PL 計 15.00~0.00 緊急度は 施設重要度 ( 評価値 ) の合計に応じてⅠ~Ⅳとした ( 表 4) 緊急度 Ⅰは最も緊急性が高く 早急な対策が必要であるため 総合地震対策の対象となる 緊急度 Ⅱ Ⅲ は 管路施設として耐震性能を有していないが 緊急度 Ⅰほどの緊急性は低いと判断し 中長期計画として対策を行う 表 5 施設重要度 ( 評価値 ) と緊急度の関係施設重要度 ( 評価値 ) 緊急度 Ⅰ 以上緊急度 Ⅱ 5.00 以上 ~10.00 未満緊急度 Ⅲ 5.00 未満緊急度 Ⅳ 緊急度の判定は 緊急度の判定フロー ( 図 1) に従う 耐震診断において対象とする地震動はレベル 2 地震動を原則とするが レベル 1 地震動においても設計流下能力を確保するよう使用限界状態設計法によっても耐震性の確認を行う

4 S T A R T 重要な施設 NO 耐震性無 耐震計算 YES 耐震診断 ( 簡易判定 ) ( ) 耐震性有 以上 レベル 2 に対しての流下能力 OUT 施設重要度 5.00 以上 未満 OK 5.00 未満 耐震診断結果 ( レヘ ル 1) 緊急度 Ⅰ 緊急度 Ⅱ 緊急度 Ⅲ 緊急度 Ⅳ ( 地震後の点検で対応 ) 耐震化が必要な施設 図 1 緊急度の判定フロー 5. 地震対策 5-1. 下水道総合地震対策の必要な施設本処理区の施設のうち 前述の施設重要度から緊急度の状況を考慮した結果 下水道総合地震対策の必要となる施設は図 2 および表 5 のとおりである OUT OK 緊急度 Ⅳ 緊急度 Ⅲ 緊急度 Ⅱ 緊急度 Ⅰ 8000 (m) 地震対策の必要な施設 地震対策の必要な施設 ( 基 ) 表 5 総合地震対策の必要な施設 耐震対策検討数量 対策が必要となる数量 管きょ延長 10,500(m) 9,600(m) マンホール基数 220( 基 ) 190( 基 ) 0 管路延長 1 マンホール基数 1 図 2 下水道総合地震対策対象施設

5 5-2. 地震対策の概要管路の地震対策としては 主に布設替え 更生工法による改築や修繕工法による補強が考えられる 布設替えによる改築は 同じ道路内に雨水管や電気 通信ケーブルなどが埋設されていることにより仮設配管ができないケースが多い 今回 更生工法により改築を計画している管きょは 対象処理区での最重要幹線であり 下水量が多く水位が高いため 現況では複合管方式においても更生できない 更生工法を採用するには 仮設配管が必要であるが 前述の理由から仮設配管も困難な状況である よって 本業務では 既設管の耐震化を図るためにバイパス管を計画した バイパス管を採用した理由は以下のとおりである バイパス管は 既設の幹線とは別の道路内に設けるため 問題となっていた他の埋設物への影響が少ない 他の埋設物を支障とするよりも経済的である 既設幹線の下水量が減るため 更生工法や布設替えが可能となる また 新設するバイパス管路は 既設管の改築が可能な水位となるよう 上流からの流量の半分以上 もしくは全てを流下させることとした また バイパス管であるため 通過する区域の汚水は取り込まない ( 図 3) 避難所 上流流量 Q 1 を新設バイパス管へ流入 Q1 Q1 新設バイパス管 Q2-Q3 既設管路施設 Q2 処理場 上流流量 Q 2 のうち 流量 Q 3 を新設バイパス管へ流入 Q1+Q3 図 3 流量配分図 5-3. 管路の地震対策既設管路の耐震化は バイパス管の新設後に行う 一部の幹線は 上流からの流入量の全て もしくは半分以上を新設バイパス管へ流下するため バイパス管布設前よりも小さ

6 い管径で流下能力を得ることが可能である よって 本処理区の管きょの耐震化は 管更生工法よりも経済性に優れる 既設管内に塩化ビニル管などを挿入する方法 ( さや管工法 ) を採用した 採用例 : 既設管 φ1600mm~φ700mm に対して バイパス管布設後必要径 φ800mm~φ 250mm を挿入する ( 図 4) さや管工法を採用することで 既設管が逆勾配などの適切な勾配を有していない場合でも 対応可能となった 図 4 さや管工法概要図 5-4. マンホールの地震対策現場打ちマンホールについては 前述の施工法による管きょ断面の縮小を考慮し 既設マンホール内に組立マンホールを設置する経済的な方法を採用した 例として 円形 φ1,200mm や 矩形 1,200mm 1,200mm の既設マンホール内に 1 号組立マンホールを内造する概要図を図 5 に示す 図 5 マンホール耐震化の概要図 ただし 既設マンホールが 1 号より小さい場合や 挿入管径が大きい場合など 組立マンホールを内造できない場合は 既設マンホールは撤去 復旧とした

7 6. 事業費の算定 本処理区の下水道総合地震対策における事業計画は 下記のとおりである 表 6 事業計画 事業計画 緊急度 管きょ延長マンホール新設既設管基数バイパス管 (m) (m) ( 基 ) 概算事業費 ( 百万円 ) 事業内容 ( 耐震化工法 ) 緊急整備 Ⅰ 2,000 3, ,150 中期計画 Ⅱ 4,200 1, ,940 長期計画 Ⅲ 3, ,170 測量試験費バイパス管布設さや管工法管きょ布設替えマンホール補強対策マンホール撤去復旧 計 9,600 5, , まとめ平成 9 年度以前に施工された管きょの耐震診断には 既設管きょの残存強度が重要となる 今回の本市における下水道総合地震計画では 撤去した既設管きょの強度試験が行われていたため詳細な耐震診断が行え 適切な対策工法を選定することができた 今後の下水道総合地震対策事業計画だけでなく 管路の下水道長寿命化計画を策定するに当たっても 対象施設の適切な選定には 既設管路の残存強度の確認方法の確立が 重要な位置付けとなっている 8. おわりに本稿は 下水道施設のストック増加に伴い 同じような規模の都市における築造後 60 年以上経過した老朽管路の耐震化として好事例であると考える また 少子高齢化や税収入の増加が見込まれない今後において 社会基盤施設の耐震化は緊急かつ早急な対応の進め方が課題である 近い将来に発生するといわれている関東直下型地震 東海 東南海 南海地震を前に 下水道総合地震対策計画として緊急性の高い下水道施設の抽出と耐震性の高い施設への対策を含む 防災 減災両面からの対策を総合的かつ効率的に行う必要がある 参考文献 下水道総合地震対策事業 国土交通省 下水道地震対策緊急整備計画策定の手引き( 案 ) 平成 18 年 4 月国土交通省