給水装置の耐震化長寿命化とは? わかりやすく解説

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給水装置の耐震化・長寿命化 (給水管・給水システムの耐震化・長寿命化)

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2022/05/29 13:39 UTC 版)

水道管」の記事における「給水装置の耐震化・長寿命化 (給水管給水システム耐震化長寿命化)」の解説

基幹管路に於いてはダクタイル鋳鉄管(NS形、GX形)、配水ポリエチレン管(融着継手)、溶接鋼管など「耐震管」に定義される管種により更新耐震化進みつつあるが、現状給水管路では大地震毎に大きな被害発生している。しかし、その耐震化具体策に関しては、東日本大震災後までは、あまり言及されて来なかった。 給水管現状使用されている、塩ビ管(TS継手)、鉛管ポリエチレン二層管(冷間継手)は、ともに配水管分野では、H18年度検討会の報告書および、「管路耐震化に関する検討報告書(案)2014.3」で「耐震適合性はなし」と評価されている。給水分野一部採用されている管種としては、水道高密度ポリエチレン管-融着継手-(青ポリ)のみが「耐震管」の扱いである。東京都など大都市部で採用されている給水用のステンレス管についても東京都資料では漏水改善確認されており(従来管種との比較)、耐震適合性にも優れていると言われているが、耐震管である「溶接鋼管」ではない。※ステンレス鋼管の継手プレス継手などの耐震性のないものもあり、伸縮継手抜け止め構造ではない。また、報告書において、あまり詳しい記載はない(データ一部鋼管含まれている)。 H18年度検討会の報告書では、比較新し管種についての扱い苦慮しており、「被災経験が十分ではないことから、十分に耐震性能が検証されるには未だ時間要する考えられる」等の付記付けられるケースがあった(前回検証でのポリエチレン管(融着継手)の場合)が、 東日本大震災の被災地においては「各水道事業者判断により」採用されていたポリエチレン管(融着継手)の採用地区における被災事例多数出来今回震災において事故発生していない。 新水ビジョンやH25年度の報告書管路技術開発とその利用においては前記通り「高い耐震性能などを有する新たな製品」の採用検討促している。 また厚生労働省では、「平成26年度 水道耐震化計画策定指針検討会」で、新水ビジョン平成25年度管路耐震化に関する検討報告書踏まえ水道耐震化計画策定指針改定作業進め、「水道耐震化計画策定指針」(H27.6)を策定したこの中で給水装置耐震化に関しては、旧指針(平成20年発行)と比べ大幅な記載事項修正が行われている。新指針では配水本管同様の表記で「管種継手耐震化」について記載しており、 「耐震性の低い管種継手」を耐震性の高いものに更新する 公道下等給水装置配水管更新工事合わせて耐震性の高いものに更新する(解説文中) ことについて検討する、としている。 過去大地震において給水装置毎回多く被災確認されており、公益財団法人給水工事技術振興財団より「東日本大震災水道施設被害状況調最終報告書 平成25年3月」および、「熊本地震 給水装置被害状況調査報告書 平成30年8月」では、塩ビ管(TS継手)、鉛管、古いタイプ低密度ポリエチレン一層管(黒ポリ)、低密度ポリエチレン二層管の冷間継手部位などに多く被害報告されている。また、ポリには年代毎に色々な改良経ているが同じ「黒色」のために被災時に新旧見分けがつきにくい事を問題視している。 サドル分水栓の被害極めて高く構造上の問題材料劣化腐食)が事故主な要因として指摘されており、地震時には腐食した部位応力集中することで破損発生しやすいとしている。また、サドル分水栓部は「配水管」の耐震性能に因らず単体として事故発生している。本管がたとえ耐震管であっても分岐部」を含めた給水管路まで安心と言えない熊本地震エリアでは、東日本大震災調査結果比較すると、給水管部の鋼管水道メーター部の被害増加塩ビ管被害件数減少(塩ビ管使用割合が低いため)が挙げられている。これについては2021年3月、「埋設給水ポリエチレン管経時変化健全性評価に関する検討報告書について」が同財団から刊行されている。ここでは熊本市給水管堀上試験結果から、漏水した管が破損した原因は、下記2点複合要因よるものとの推定されている。 ①製造時点樹脂長期性能及び管設計により、使用限界に近い管が存在すること。 ②埋設環境により使用限界早める影響があること。 さらにこのことを踏まえ、「今回提供され供試体試験した結果によれば経年給水PE管の更新対象としては、PE管の長期性能規定JIS定めた1998年より以前規格生産され製品とすることが望ましいと考えられました。」とし、1998年以前PE材料使用した管路については更新促すとともに今回結果精度上げるための追加研究を行うとし、継続した調査研究続け意向とみられるまた、塩化ビニル管比べて新しタイプ低密度ポリエチレン二層管の比率高く、この二層管にも被害(17件)が確認されており、管体破損被害(14件)も確認された事から、被害原因究明求めている。 塩ビ管被害では、材料劣化による被害発生しておらず、TS継手接続における「施工確実性確認できない」ものと、「地震動追従できなかった」もの、特にエルボなどの異形管部に集中する応力とひずみに対し塩ビ管可撓性不足が被害原因とされている。 厚生労働省による「重要給水施設管路耐震化計画策定の手引」(H29.5)では、重要給水装置における給水装置などについて、この水道耐震化計画策定指針に従って耐震化計画策定するものとしている。 また、給水工事技術振興財団からH28年度に発行された「東日本大震災給水装置被害状況調査報告書によれば東日本震災での事故多く硬質塩化ビニル管TS接合方式のものであるとされている。こちらは前述した水道耐震化計画策定指針改定においても既に更新対象とされている。 次にサドル分岐部の事故についてそれぞれの報告書では次のように報告されている。 ボルトはじめとする本体部破損給水管接続部被害報告。(東日本大震災) 金属部の腐食事故原因多く占めサドル分水本体損壊は、この部分応力歪み集中し被害つながった。 これに対し、「求められる性能」として次のような提言なされている。 材料劣化対策としては、ボルトをはじめ本体腐食対策が重要 (東日本大震災) サドル分水栓を新たに使用する際には耐久性の高い構造・材質選択する事が重要 また、地震対策としては、 配水管サドル分水栓の接合部のずれ防止対策 (熊本地震) 地震動追従出来柔軟な管材採用 給水管接合部可撓性の向上が重要 としている。 こうした報告内容をふまえ、給水装置耐震性向上と望ましい維持管理として、次のようにまとめられている。 水道事業者におかれては、先回東日本大震災被害調査結果および今回熊本地震被害調査結果踏まえ長期寿命、高耐震性施工確実性経済性発揮観点から適切な構造・材質選択しまた、新たな技術開発積極的に評価し耐震性の向上と漏水事故縮減、有収率の向上を目指しいただきたい考える。 「水道配水用ポリエチレン管耐震設計の手引き」H30.8ではレベル2地震動対す配水ポリエチレン管の高い耐震性報告しているほか、異形管給水分岐含めた管路全体耐震性検証している。特に、十分に耐震性現地検証されつつも、強靭性のある管種(ダクタイル鋳鉄管)と可とう性のある管種(配水ポリエチレン管)という「全く異なる」特性により地震耐える事が示されているパイプライン挙動それぞれに解析している。配水ポリエチレン管場合地盤変状時において、地盤境界での「すべり」が発生しない(地震時の地盤のひずみを直管部で受け持つ)事により、異形管付帯設備への応力集中軽減し管路全体として耐震性有するに至る事が報告されている。 また、下記参考】のガス分野においては宅地内までの一体管路構造地震、「液状化対す設備対策として有効である」ことが確認報告されている。 このように今後本管耐震性だけではなく給水管サドル分水栓も含めた給水装置システム全体の「耐震性向上」と「さらなる長寿命化」が望まれる時代になってくる。水道での参考事例は、埼玉県坂戸鶴ヶ島水道企業団広報紹介されているような事例がある。 【参考ガス管場合(給水装置耐震化参考となる前例) 「東日本大震災踏まえた都市ガス供給災害対策検討報告書 H24.3」によれば都市ガス管路においても、阪神・淡路大震災以降耐震化進んでおり、東日本大震災においてはその「管路耐震化促進等」の設備投資効果により過去の地震被害比較して「相当程度被害率が低くなっていることが報告されている。一方で東日本大震災の「液状化地区」では、中低ガス導管耐震設計指針規定する標準設計地盤変位の5cmを超える大きな地盤変位生じたものと推測され耐震性の高い機械的接合抜け出し防止有り継手相当数被害生じた。「従って、今後液状化による著し地盤変位生じ可能性の高い地区導管新設する際には、継手部において耐震性の高いPE管および溶接鋼管使用することが液状化対す設備対策として有効である。」との記載がある。ガス管材において、水道における給水管相当する供給管」は、サドル分岐含めポリエチレン管による一体化構造による耐震化行っており、一体構造PE管および溶接鋼管は、阪神・淡路大震災以降震災において、製品起因による被災発生していない。因みに、本報告書における東日本大震災において供給区域内に震度5弱以上の震度記録した事業者低圧ガス導管(本支管)の総延長は約83,000kmであるが、地震による被害773箇所であったまた、供内管本支管被害において、液状化を除く地震による被害670箇所であり、このうち地盤変状よるもの45箇所斜面崩壊よるものが7箇所であった液状化被害103箇所であったPE管および溶接鋼管は、製品起因による被災発生していない。また、熊本地震でも「平成 28 年熊本地震踏まえた都市ガス供給地震対策検討報告 H29.3」にて同様の報告なされている。

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