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1 管路施設の改築マニュアル ( 案 ) 小口径管編 平成 29 年 7 月 神戸市建設局下水道部管路課

2 目 次 第 1 章総論 1. 目的 1 2. 適用 1 3. 改築の定義および適用範囲 用語の定義 改築の適用区分 事業種別 改築工法の分類 管きょ更生工法の概念 18 第 2 章設計編 1. 改築設計の流れ 基本方針 改築更新エリア の基本工法選定フロー 通常エリア の基本工法選定フロー 国費交付対象について 布設替え工法の設計 管きょ更生工法の設計 既設管路調査結果の判定 緊急度の判定 更生材の要求性能 更生管口の適切な処置 マンホールの設計 既設マンホールの調査結果の判定 既設マンホールの改築 修繕工法 マンホール蓋の取替えについて その他の措置 取付管および桝の設計 基本方針 改築工事における取付管 桝の基本的考え方 取付管の ますの実施方針 取付管の実施手法 ますの実施手法 更生管の構造計算 85

3 第 3 章施工管理編 1. 管きょ更生の施工管理 適用 総説 品質管理 更生材の品質確認 更生工法の選定について 更生材の保管および搬入 更生管の品質検査 施工管理 主任技術者及び監理技術者専門技術者の配置 専門技術者の配置 取付管口のせん孔について 事前調査および前処理工等 施工前試験 施工管理 出来形管理 更生管厚の測定 外観検査 安全 衛生管理および環境対策 施工管理基準 品質管理基準 出来形管理基準 写真管理基準 112

4 第 1 章総論

5 1. 目的 本マニュアル ( 案 ) は 本市の老朽化した下水道管路施設の機能を適正に維持するため 管路の状況に応じた改築を実施する考え方と手順等を示すことを目的とする 2. 適用 本マニュアル ( 案 ) は 本市の下水道施設のうち 自立管 ( 反転工法または形成工法 ) 複合管( 製管工法 ) で改築する際の設計および施工管理に適用し 既設管径 φ 800 mm未満のヒューム管および陶管の路線を対象とする 3. 改築の定義および適用範囲 改築の定義は 管きょ更生工法における設計 施工管理ガイドライン ( 案 ) ( 平成 23 年 12 月 ( 社 ) 日本下水道協会 ) に準じる 3-1. 用語の定義 改 築 更新 ( 布設替え工法 ) 老朽管の対策手法 長寿命化対策 ( 更生工法 ) 修 繕 維 持 図 1-1. 老朽管の対策手法 1

6 管きょ更生工法における設計 施工管理ガイドライン( 案 ) ( 以下 ガイドライン という ) ( 平成 23 年 12 月 ( 社 ) 日本下水道協会 ) 管更生の手引き( 案 ) ( 平成 13 年 6 月 ( 社 ) 日本下水道協会 ) および 管きょ更生工法における設計 施工管理の手引き ( 案 ) ( 平成 20 年 9 月 ( 社 ) 日本下水道協会 ) 等に記載されている改築と修繕に関連する用語の定義を次に示す (1) 改築 排水区域の拡張等に起因しない 対象施設 の全部または一部 ( 修繕に該当するものを除く ) の再建設あるいは取り替えを行うこと 1 更新 改築のうち 対象施設 の全部の再建設あるいは取り替えを行うこと 2 長寿命化対策 改築のうち 対象施設 の一部の再建設あるいは取り替えを行うこと (2) 修繕 対象施設 の一部の再建設あるいは取り替えを行うこと( ただし 長寿命化対策に該当するものを除く ) (3) 対象施設 一体として取り替える場合 他の施設や設備に影響を及ぼさない一個または一連の設備の集合で 表 1-1 に示す小分類 ( 下水道施設の改築について ( 平成 25 年 5 月 16 日付け国水下事第 7 号下水道事業課長通知 ( 以下 改築通知 という ) に定める小分類 ) 以上の単位をいう (4) 標準的耐用年数 下水道施設が通常の環境で適切な維持がなされた場合の標準的な耐用年数であり 対象施設ごとに 下水道施設の実態に即したものとして設定した耐用年数である 標準的耐用年数を表 1-1 に示す (5) 耐用年数 施設または設備の使用が不可能かまたは不適当となり 対象施設の全部または一部を再建設あるいは 取り替えるまでに要した期間をいい 1 物理的耐用年数 2 経済的耐用年数 3 機能的耐用年数 の 3 種類の耐用年数がある 1 物理的耐用年数地域特性または使用条件等により 随時その機能が減少し 通常の維持 修繕を行っても使用に耐えきれない状態になるまでの期間のことをいう 2 経済的耐用年数維持 修繕費が増大したため 再建設や取り替えをしたほうが経済的である状態になるまでの期間のことをいう 2

7 3 機能的耐用年数 維持の省力化 合理化等のために旧施設を高機能の施設に取り替える必要 が生じるまでの期間のことをいう (6) 処分制限期間 改築通知 に記載されていて 設置後の経過年数が 適化法 第 14 条の規定に基づく処分制限期間を経過している下水道施設を改築する場合で かつ 当該施設が改築時において交付対象施設である場合は 改築に件う既施設の撤去 処分費用も含めて交付対象とすることができる この場合 残存価額の設置時補助率相当額を国庫に返還することは要しないが 撤去 処分にあたり発生物件が生じた場合は当該物件の売却価額の改築時補助率相当額を国庫に返還するものとする なお 国庫への返還は 当該改築事業における交付金額から当該返還額を控除する方法によることができる また 交付金により設置されたが 改築時においては交付対象とならない下水道施設を処分 撤去する場合の残存価額の補助率相当額については 上記処分制限期間を経過している場合 交付金の返還を要しない (7) 下水道長寿命化計画 改築通知 に定める 小分類 施設未満の規模に係る改築であり 下水道長寿命化支援制度に基づく 下水道長寿命化計画 に位置付けられた長寿命化対策は 交付対象とすることができる (6) の場合も 交付対象とする施設は 下水道長寿命化計画に位置付ける必要がある なお 下水道長寿命化計画における 長寿命化 対策とは 以下のとおりである 補助金等に係る予算の執行の適正化に関する法律施行令( 昭和 30 年政令第 255 号 ) 第 14 条の規定に基づき国土交通大臣が定める処分制限期間を経過した施設に対し 対策実施時点から数えて処分制限期間以上の使用年数を期待できる対策をいう 長寿命化対策を実施した場合において 長寿命化対策を実施しない場合よりも年平均費用が安価になる対策をいう (8) 更生工法 既設管きょに破損 クラック 腐食等が発生し 耐荷能力 耐久性の低下および流下能力が保持できなくなった場合 既設管内面に新たに管を構築して 既設管きょの更生および流下能力の確保を行うもの 管きょ更生工法の中には 自立管 ( 反転工法 形成工法 ) 複合管( 製管工法 ) 二層構造管( 反転工法 形成工法 ) さや( 鞘 ) 管工法がある 3

8 (9) 布設替え 既設管きょを新管と入れ替えるもの 布設替えの中には開削工法と改築推進 工法等がある 4

9 表 1-1. 標準的耐用年数と処分制限期間 大分類中分類小分類年数 管路施設 処分制限期間 鉄筋コンクリート 遠心力鉄筋コンクリート 陶 硬質塩化ビニル 管きょ FRPM ( マンホール間 ) 鋳鉄 ダクタイル鋳鉄鋼コンクリートレジンコンクリート ます コンクリート硬質塩化ビニル 硬質塩化ビニル 取付管 陶 遠心力鉄筋コンクリート 本体 ( コンクリート ) 本体 ( 硬質塩化ビニル ) マンホール 本体 ( レジンコンクリート ) 鉄ふた ( 車道部 ) 15 7 鉄ふた ( その他 ) 共通 内部防食 10 - 出典平成 15 年 6 月 19 日事務連絡国土交通省 5

10 3-2. 改築の適用区分 本市における改築は 調査結果を基に緊急度の判定や簡易耐震診断により適用工法の分類を決定する 以下に 下水道事業の各種事業制度に基づき事業種別の判定を示す 詳細は 3-3. 事業種別 に示す 対象施設のエリア 事業種別 3-3. 事業種別 に詳述事業採択台帳による判定 適用工法 改築更新エリア 通常エリア 下水道長寿命化支援制度に該当する幹線 枝線 No 下水道総合地震対策事業に該当する幹線 枝線 No その他の枝線 Yes Yes 下水道長寿命化支援事業 下水道総合地震対策事業 緊急度の判定を実施 台帳により簡易耐震診断の判定 開削工法 または 更生工法 ( 自立管 複合管 ) 図 1-2. 改築の事業区分 (1) 対象施設のエリアの定義 改築更新エリア: 面的なカメラ調査と地震の緊急補修が完了したエリアであるが ( 図 1-3 参照 ) 建設年度が古く 耐震性能不足や老朽化が進んでいる管きょが多く潜在しており 重点的に改築更新を進める必要がある 面的に全ての路線を改築対象とする 通常エリア : 改築更新エリア以外のエリアである 面的なカメラ調査を実施し 措置が必要な路線を改築対象とする 6

11 図 1-3 改築更新エリア位置図 7

12 (2) 幹線の定義幹線の定義は 下水道法施行令第 24 条の 2 第 1 項第 1 号及び第 2 号並びに第 2 項の規定に基づき定める件 第 6 項の別表に定められている 主要な管渠 とする 参考として 平成 27 年度の主要な管渠の定義を表 1-2 に示す 表 1-2. 分流式の公共下水道の汚水に係る主要な管渠 ( 参考 ) 指定都市 ( 甲 ) 予定処理区域の面積 (ha) 口径 (mm) 下水排除量 (m 3 / 日 ) 50 未満 300 以上 150 以上 50 以上 100 未満 300 以上 200 以上 100 以上 250 未満 300 以上 250 以上 250 以上 500 未満 300 以上 300 以上 500 以上 1000 未満 300 以上 400 以上 1000 以上 2000 未満 350 以上 600 以上 2000 以上 3000 未満 350 以上 1200 以上 3000 以上 350 以上 2400 以上 表 1-2 は 平成 27 年度の 下水道法施行令第 24 条の 2 第 1 項第 1 号及び第 2 号並びに第 2 項の規定に基づき定める件 第 6 項の別表を参考として示したものであるため 幹線の定義については 対象年度に確認することとする 該当する管径および汚水量は下記のとおりとする ( 平成 27 年度現在 ) 鈴蘭台処理区 口径:φ300 mm以上 計画時間最大汚水量:400m 3 / 日以上 加古川上流処理区 ポートアイランド処理区 口径:φ350 mm以上 計画時間最大汚水量:600m 3 / 日以上 武庫川処理区 口径:φ350 mm以上 計画時間最大汚水量:1200m 3 / 日以上 その他の処理区 口径:φ350 mm以上 計画時間最大汚水量:2400m 3 / 日以上 8

13 (3) 複合管の適用について更生工法の採用にあたっては 更生管きょの流下能力が計画流量を上回ることを確認する必要がある 表 1-3 に参考として φ200~φ700mm までの自立管と複合管の等価内径と流量検証結果を示す 複合管については φ450 mm以上で 既設管以上の流下能力が確保されることから φ450 mm以上を検討対象とする 表 1-3. 既設管の等価内径および更生後の流量検証 (mm) 既設管 等価内径 自立管 複合管 管径 更生後内径 厚み 判定 更生後内径 判定 φ200 φ182 φ190 (5.0) OK - - φ250 φ227 φ238 (6.0) OK φ210 OUT φ300 φ272 φ286 (7.0) OK φ260 OUT φ350 φ318 φ332 (9.0) OK φ310 OUT φ400 φ363 φ380 (10.0) OK φ360 OUT φ450 φ408 φ428 (11.0) OK φ410 OK φ500 φ454 φ476 (12.0) OK φ460 OK φ600 φ544 φ572 (14.0) OK φ550 OK φ700 φ635 φ666 (17.0) OK φ640 OK 9

14 3-3. 事業種別 事業種別の分類を下記に示す (1) 下水道長寿命化支援制度に該当する幹線 枝線 (2) 下水道総合地震対策事業に該当する幹線 枝線 (3) その他の管きょ ( 上記以外 ) 次頁より 各幹線 枝線についての説明を示す 10

15 (1) 下水道長寿命化支援制度に該当する幹線 枝線 下水道長寿命化支援制度に該当し 所定の管径および汚水量を有したものを対 象とする 下水道長寿命化支援制度 とは 日常生活や社会活動に重大な影響を及ぼす事故発生や機能停止を未然に防止するため 限られた財源の中で ライフサイクルコストの最小化の観点を踏まえ 耐震化等の機能向上も考慮した 長寿命化対策 を含めた計画的な改築を推進する 平成 20 年度に国土交通省都市 地域整備局下水道部において始められた事業制度である 長寿命化対策 とは 更生工法あるいは部分取替等により既存施設を活用し 耐用年数以上の使用年数が期待できる対策であり 対策を実施したほうが 実施しない場合よりライフサイクルコストが安価になる対策をいう 当制度では 下水道施設の点検 調査結果 ( 緊急度の判定 ) に基づき策定した 下水道長寿命化計画 やこれに 必要な点検 調査 加えて当計画に基づく 長寿命化対策 を含めた計画的な改築について交付対象事業としている 必要な点検 調査 とは 交付対象施設となる管路の計画的な改築を促進するために 当該管路と接続した管路であり かつ当該管路の整備時期とほぼ同時期 ( おおむね前後 10 年間 ) に整備された管路を含めた一体的な点検 調査および 点検 調査結果に関するデータのとりまとめ ( 電子化を含む ) をいう 当制度の猶予は平成 20 年度より 5 年間であることから 平成 25 年度以降の改築においては 下水道長寿命化計画 に位置づけられる事が交付対象の条件となる 詳細については 下水道長寿命化支援制度に関する手引き ( 案 ) 平成 21 年 6 月国土交通省都市 地域整備局下水道部 及び ストックマネジメント手法を踏まえた下水道長寿命化計画策定に関する手引き ( 案 ) ( 以下 長寿命化の手引き という ) を参照されたい (2) 下水道総合地震対策事業に該当する幹線 枝線 1 下水道総合地震対策事業 とは 近年の大規模地震に対して 早急な耐震化を図るために 平成 21 年度に国土交通省都市 地域整備局下水道部において創設された事業制度である 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 を組み合わせた総合的な地震対策を推進する事業である 下水道総合地震対策計画 を策定し 地震対策を重点的に推進する 平成 25 年度より 5 年間以内に原則として計画期間の 5 年以内の 下水道総合地震対策計画 を作成するものとするが 当該計画に位置付けられた 11

16 管きょ等の耐震化事業に係る工期が 5 年を超える場合は 計画期間は 10 年以内とする 2 該当する幹線 枝線の定義該当する幹線 枝線は 本市の耐震設計における 重要な幹線等 と同義とする 次頁より 重要な幹線等 の定義とイメージ図を示す 12

17 表 1-4. 本市における 重要な幹線等 の定義 参考 : 下水道施設の耐震対策指針と解説 年版 -の考え方ポンプ場および処理場に直結する幹線管路河川 軌道等を横断する管路で地震被害によって二次災害を誘発するおそれのあるもの および復旧が極めて困難と予想される幹線管路等被災時に重要な交通機能への障害を及ぼすおそれのある緊急輸送路等に埋設されている管路防災拠点や避難所 または地域防災対策上必要と定めた施設等からの排水をうける管路その他 下水を流下収集させる機能面から見てシステムとして重要な管路 呼び径 350mm 以上 神戸市の考え方 河川 運河の下越し部 軌道 (JR 各私鉄 地下鉄等の下越し ) を横断 縦断する管路 河川 運河の下越し管路 ( 水管橋含む ) 軌道 (JR 私鉄 地下鉄等) の下越し管路 復旧が極めて困難と予想される管路 推進 シールド トンネル工法等により施工された管路国道 緊急輸送路を横断 縦断する管路 緊急輸送路を縦横断する管路 防災拠点や避難所 または地域防災対策上必要と定めた施設等からの排水をうける管路 以下の重要施設からの流末管路 防災中枢拠点( 市役所 ) 防災総合拠点( 区総合庁舎 消防署 ) 神戸市災害関係機関( 各局出先機関 ) 防災行政機関( 警察署 指定地方行政機関 ) ライフライン関係機関 救急医療機関 指定収容避難所 要援護者用避難所 要援護者関連施設その他 下水を流下収集させる機能面から見てシステムとして重要な管路 下水道ネットワーク幹線 埋立地または岩岡ポンプ場等 他と分断された処理区を連絡する幹線管路 流域下水道に直接接続する管路 (1スパンのみを対象とする ) 光ファイバーが敷設されている管路 その他 地域特性から重要と考えられる管路 出典 神戸市総合地震対策計画 13

18 図 1-4. 重要な幹線等 のイメージ図 3 重要な幹線等 の耐震性能レベル 1 地震動に対して設計流下能力を確保するとともに レベル 2 地震動に対して流下機能を確保する ( 緊急輸送路等を縦横断する路線では 車輌交通に支障を及ぼさない対策を図る (3) その他の管きょ 下水道長寿命化支援制度に該当する幹線 枝線 下水道総合地震対策事業に該当する幹線 枝線 以外の管きょとする 14

19 3-4. 改築工法の分類 構造形式 工法分類 自立管 反転工法 更生工法 複合管 二層構造管 形成工法 製管工法 反転工法 改築 形成工法 さや ( 鞘 ) 管工法等 布設替工法 開削工法 改築推進工法等 本市参考扱いとする 出典 : 管きょ更生工法における設計 施工管理ガイドライン ( 案 ) ( 平成 23 年 12 月 ( 社 ) 日本下水道協会 ) 図 1-5. 改築工法の分類 15

20 (1) 反転工法 ( 自立管 二層構造管 ) 反転工法は 熱または光等で硬化する樹脂 ( 熱硬化性樹脂 1 ) を含浸 2 させた材料を既設のマンホールから既設管きょ内に反転加圧させながら挿入し 既設管きょ内で加圧状態のまま樹脂が硬化することで管を構築するものである 反転挿入には 水圧または空気圧等によるものがあり 硬化方法も温水 蒸気 温水と蒸気の併用 光等がある ただし 目地ズレ たるみ等を更図 1-6. 反転工法イメージ図生させるのではなく あくまでも既設管の形状を維持する断面を更生することとなる 1. 熱硬化性樹脂 : 加熱すると網状構造となって 不溶不融の状態に硬化する合成樹脂をいう 更生材に使用されている樹脂には 不飽和ポリエステル樹脂 エポキシ樹脂 ビニルエステル樹脂等がある 2. 含侵 : 多孔質に液状物質をしみこませること 更生材の場合 硬化性樹脂を含侵用基材 ( ガラス繊維 有機繊維 ) にしみこませる工程をいう (2) 形成工法 ( 自立管 二層構造管 ) 形成工法は 熱硬化性樹脂を含浸させたライナーや熱可塑性樹脂 3 ライナー等を既設管きょ内に引込み 水圧または空気圧等で拡張 圧着させた後に硬化することで管を構築するものである 形成工法には 更生図 1-7. 形成工法 ( 光硬化 ) イメージ図材を管内径まで加圧拡張したまま温水 蒸気 光等で既設管きょに圧着硬化または加圧拡張したまま冷却硬化する工法がある ただし 目地ズレ たるみ等を更生させるのではなく あくまでも既設管の形状を維持する断面を更生す図 1-8. 形成工法 ( 熱形成 ) イメージ図ることとなる 3. 熱可塑性樹脂 : 加熱すると塑性的に変形を生じ 冷却すると可逆的に固化する性質を持つ合成樹脂 更生材に使用されている樹脂には 硬質塩化ビニル樹脂 高密度ポリエチレン樹脂等がある 16

21 (3) 製管工法 ( 複合管 ) 製管工法は 既設管きょ内に硬質塩化ビニル材等をかん合させながら製管し 既設管きょとの間隙にモルタル等を充填することで複合管として一体化した更生管を構築する方式である 流下量が少量であれば下水を流下させながらの施工が可能である 図 1-9. 製管工法イメージ図多少の目地ズレ等は 更生管径がサイズダウンすることにより解消できるが 不陸 蛇行がある場合には 原則として既設管の形状どおりに更生される (4) 鞘管工法鞘管工法は 既設管きょより小さな管径で製作された管きょ ( 新管 ) を牽引挿入し 間隙に充てん材を注入することで管を構築するものである 更生管が工場製品であり 仕上がり後の信頼性が高い 既設管きょの断面形状が維持されており 物理的に管きょが挿入できる程度の破損であれば施工可能である 図 鞘管工法イメージ図 (5) 布設替え工法 ( 開削工法 ) 地盤を地上から掘削し 所定の位置に管きょを築造する工法である 本工法は掘削地山が自立可能な地盤や岩盤等の特殊条件を除き 通常 土圧 地下水圧に対抗し 掘削断面の崩壊を防止するための山留め工を施工する 図 布設替え工法 ( 開削工法 ) イメージ図 17

22 3-5. 管きょ更生工法の概念 (1) 自立管自立管は 更生材単独で自立できるだけの強度を発揮させ 新設管と同等以上の耐荷能力および耐久性を有するものである 施工方法上の分類として 工場または現場で樹脂等を配合し 既設管きょ内部に硬化させる反転工法 形成工法等がある (2) 二層構造管 二層構造管は 残存強度を有する既設管きょとその内側の樹脂等で二層構造を構築するものであり 施工法上の分類として 工場または現場で樹脂等を配合し 既設管きょ内部に硬化させる反転工法 形成工法がある 既設管で土圧を 更生 材で水圧を負担する考え方である 神戸市では原則使用しない 更生材 ( 樹脂 繊維 フィルム等 ) 既設管 図 自立管 二層構造管概念図 (3) 複合管複合管は 既設管きょと更生材が構造的に一体となって 新設管と同等以上 の耐荷能力および耐久性を有するものである これには 製管材を既設管きょ内部で製管し 既設管きょとの間隙にモルタルなどの裏込め材を充てん注入する製管工法がある 帯板状等の接合用嵌合部材更生材充填材充填材 : 製管工法で既設管内面と製管されたパイプ外面の空隙部に充填する材料 既設管 図 複合管の概念図 本市参考扱い 出典 : 管きょ更生工法における設計 施工管理ガイドライン ( 案 ) 社団法人日本下水道協会平成 23 年 12 月 P3~4 18

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