（一社）建設コンサルタンツ協会近畿支部第48回（平成27年度）研究発表会論集一般発表論文 №112 管渠の老朽化に起因した道路陥没原因推定と対策検討日本工営株式会社大阪支店技術第一部吉田裕二日本工営株式会社大阪支店技術第一部大久保有芳日本工営株式会社大阪支店技術第一部 ○中川貴博論文要旨日常生活や社会活動に重大な影響を及ぼす、下水道管路の老朽化に起因した道路陥没を未然に防止するため、Ａ市の汚水幹線を対象に実施した水中ロボットによる管内調査、地中レーダ空洞調査、路面変状調査の方法を紹介するとともに、それら調査結果の関連性を見出し、道路陥没の危険度（リスク）を予測することによって、今後の予防保全対策及び維持管理の方向性を示したものである。キーワード：管路の老朽化、道路陥没、予防保全、水中ロボット、空洞調査まえがき２．汚水幹線の概要下水道整備の進展にともない、下水道ストックが増大す対象となる汚水幹線は、昭和 33 年から 36 年頃にかけてるなかで、管路施設の老朽化等に起因した道路陥没は、平建設されたものであり、流末の処理場に直結した重要幹線成 25 年度に約 3,500 件も発生しており、日常生活や社会である。活動に重大な影響を及ぼしている。このようなことから、道路陥没事故を未然に防止するための“予防保全対策”が（１）施設規模（図-2 参照）急務となっている。 ① 総延長：約 1,300m 本稿では、こうした背景を踏まえ、Ａ市の汚水幹線を対 ② 断面寸法（内寸）：上底 2.7m、下底 2.1m、高さ 1.6m 象に実施した管渠調査業務について紹介する。程度 ③ 土被り（深さ）：地表面から 3～5m ④ 構造形式：RC 三面張り+蓋掛け渠図-1 道路陥没件数の推移１．業務の目的図-2 汚水幹線の断面図Ａ市の汚水幹線は、供用から 50 年以上経過しており、また、沿線では幹線の老朽化に伴う道路陥没が発生してい（２）道路状況ることから、現状においても道路陥没リスクを潜在的に有当幹線が埋設されている道路状況であるが、ほぼ中間地していると考えられた。そのため、予防保全的な補修対策点の北側については、道路幅員 15m 程度の片側 2 車線の幹工の検討・実施に当り、必要となる諸元を把握するための線道路であり、交通量は非常に多く、また周辺が工場地帯調査を行い、今後の対策および維持管理の方向性を示すこであることから、大型車両の混入率が高い。中間地点からとが目的であった。南側については、道路幅員 4～5m 程度の狭い市道であるが、－ 51 －（一社）建設コンサルタンツ協会近畿支部第48回（平成27年度）研究発表会論集幹線道路への抜け道になっていることから比較的交通量一般発表論文 №112 （２）地中レーダ空洞調査が多い。このような状況から、道路陥没事故による交通および周辺住民、また社会活動への影響は多大であることが地中レーダ探査機を用いて、幹線管渠上部の空洞の有無を地表面から確認した。予測された。まず、幹線上を縦断方向にレーダ探査を行なって空洞を抽出し、更にその空洞箇所を横断方向にレーダ探査を行な（３）沿線での道路陥没事故状況って空洞の範囲を推定した。当幹線の沿線では、昭和 47 年 10 月から平成 23 年 3 月にかけて、道路陥没事故が 12 回発生していた。３．事前調査管内調査を実施するに当り、調査計画をより現実的なものにするために事前調査を行い、以下に示す幹線の状況を確認した。 ① 幹線内の濁度 ② 幹線内水位・流速・流量 ③ マンホール蓋開放の可否写-1 地中レーダ空洞調査状況 ④ 調査資機材搬入の可否（３）管内調査水中ロボットを用いて、幹線内の劣化状況および変状を ①～④の調査結果を整理したところ、幹線内の水位が想定以上に高く、また流速も早かったため、通常の TV カメ撮影した。水中ロボットをマンホールより幹線内に投入し、ラ調査に用いる機材では、管内調査が困難であることが判マンホールからマンホールまでの区間を潜航させ、蓋掛明した。したがって、水中ロボットを使用し、水中を潜航（頂版部）および蓋掛と側壁、接合部付近の顕著な変状（開させて管内の状況を撮影する方法で調査を実施することき、段差、ひび割れ、破損）を対象に水中撮影を行った。にした。４．調査内容・方法（１）路面調査後述する地中レーダ空洞調査結果および水中ロボット調査による幹線内の劣化状況との関連性を検証することを目的として、幹線上道路の地表面クラックおよび変状を確認した。また、路面変状部を対象に 4 ヵ月後に再調査を行い、変状量の比較を行った。写-2 水中ロボット写-3 水中撮影状況汚水幹線５．調査結果における考察（１）路面調査クラックおよび路面変状ともに、幹線上の道路に点在し図-3 路面変状部横断図ており、全て小規模なものであった。また、時間経過によ－ 52 －（一社）建設コンサルタンツ協会近畿支部第48回（平成27年度）研究発表会論集一般発表論文 №112 る変動が確認できたのは 1 箇所のみであったことから、変（３）管内調査状の進行は遅いと考えられた。水中ロボット調査を実施した結果、緊急性が高いと思われる変状として「部材欠損・背面土砂崩落」、「ひび割れ」表-1 変状量比較番号当初測量時（mm）再測量時（mm）変化量（mm）を確認した。これらについては、このまま放置した場合、土砂崩落の発生・拡大に進展する可能性があり、道路陥没考　察変1 8 15 +7 変2 40 40 0 変化なし若干ではあるが変状が進行している可能性あり変3 41 41 0 〃変4 30 30 0 〃変5 74 0 -74 舗装打替えによる回復変6 23 0 -23 〃変7 28 28 0 変化なし変8 22 22 0 〃変9 13 13 0 〃変10 4 4 0 〃変11 9 9 0 〃を引き起こす恐れがあった。表-3 幹線内の主な変状（２）地中レーダ空洞調査路面変状が道路陥没を引き起こす予兆となり得るため、地中レーダによる空洞調査を実施した。その結果、縦断方向の測線に対して、異常信号を 1 箇所確認したため、横断方向の探査を実施し、空洞の規模を推定した。また、空洞深さを推定するためドリル削孔を実施した結果、長さ 0.9m、幅 0.4m、深さ 0.2m の空洞があると推定した。空洞の規模としては小さいが、深さ方向については、削孔穴から挿入写-4 部材欠損・背面土砂崩落した検尺棒（1.5m）が全て空洞下の地中に埋まるほどであったため、深部までゆるみが拡大している可能性があった。写-5 ひび割れ６．調査結果の関連性管内調査において確認した「部材欠損・背面土砂崩落」図-4 レーダ探査結果について、路面調査および地中レーダ空洞調査との関連性表-2 空洞規模について検証した。写-6 に変状が発生している位置を示しているが、「部材欠損」発生位置の地表面において、変状（沈下）が確認できた。これは、「部材欠損」から幹線内へ土砂が流入し、上部の土砂がゆるんだことが原因で、地表面の変状（沈下）を招いていると確信した。幹線内の変状がすでに地表面にまで影響をおよぼしていることから、道路陥没のリスクが最も高く、緊急に対策が必要であると判断した。－ 53 －（一社）建設コンサルタンツ協会近畿支部第48回（平成27年度）研究発表会論集一般発表論文 №112 ８．対策工の検討（１）対策工の抽出路面変状との関連性こそ無かったものの、幹線内には今後道路陥没の要因になり得るクラックや抜け落ち等の劣化が全体的に見られた。したがって、道路陥没事故を未然に防ぐことを目的とした幹線全体の対策を講じる必要があった。対策工としては、以下の方法が考えられた。写-6 変状発生位置 ① 布設替えによる対策：現位置もしくは別ルート ② 管更生による対策：複合管もしくは自立管 ③ 部分取り替えによる対策：床版のみを取り替え〔平面図〕（２）各対策工の問題点１）布設替えによる対策：現位置案幹線の土被りが約 3～5ｍと深いため、開削工法による布設替えは困難であった。したがって、オープンシールド工法により既設函渠を取り壊しながら布設替えする方法が考えられた。〔断面図〕図-5 変状部概要図図-6 オープンシールド施工概要図７．道路陥没の原因推定地中レーダ空洞調査において確認した空洞と管内調査２）管更生による対策当幹線のような既設構造物に耐荷能力が無い場合に用において確認した部材欠損・背面土砂崩落・ひび割れの原いられる管更生工法として、製管工法と自立管工法が考え因を推定した。られた。表-4 主な変状と考えられる原因調　査変　状考えられる原因地中レーダ空洞調査空洞 ■　幹線の破損管内調査部材欠損背面土砂崩落ひび割れ ■　施工不良 ■　硫化水素による腐食 ■　表面保護材の劣化 ■　流水による摩耗・洗掘 ■　交通量の増加等図-7 製管工法施工概要図当汚水幹線は、供用開始から 50 年以上経過しており、上表に示す原因により各変状が発生している可能性があると推定した。過去に道路陥没が発生した箇所については、幹線の破損や施工不良、硫化水素による腐食、流水による摩耗・洗掘が発生・進行し、道路陥没事故に至ったと推定した。さらに車載重量および交通量の増加など道路交通事情の著しい変化により、建設当時の設計荷重を超過したことも原因図-8 自立管工法施工概要図の一つとして考えられた。－ 54 －（一社）建設コンサルタンツ協会近畿支部第48回（平成27年度）研究発表会論集一般発表論文 №112 ３）部分取り替えによる対策劣化が進行した床版のみを部分的に取り替える方法が考えられた。図-9 部分取り替え概要図（３）対策工の選定対策工①～③について上述した問題点も踏まえて比較検討を行った結果、施工時の周辺・道路交通への影響および水替えの施工性を考慮し、ミニシールド工法もしくは推進工法を用いた『布設替えによる対策：別ルート案』を推奨した。９．本業務の成果本業務では、路面調査、地中レーダ空洞調査、水中ロボットによる管内調査を実施したが、これらの調査結果を個別に見ても、道路陥没のリスクを評価することが困難であるが、関連性を検証することで、より説得力のあるリスク評価が可能となった。上述した最も道路陥没リスクが高い変状については、すでに緊急対策が実施されており、リスクを回避することができた。１０．あとがきＡ市のみならず、全国には道路陥没のリクスにさらされた箇所が多数存在する。今後は、本稿で紹介した調査手法を用いて、予防保全対策がなされることを期待する。また、リスク評価の精度を向上させるためにも、調査手法、調査精度のさらなる発展に努めたい。最後に、本稿を執筆するにあたり、助言、協力等を頂いた方々に深く感謝の意を表します。１１．参考文献・国土交通省ＨＰ「計画的な改築・維持管理」－ 55 －