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1. は じ めに

東 日 本大 震 災 給 水 装 置 被害 状 況 報 告書 に よ る と 地 震 動の 影 響 で給水 装 置 引 き 込 み 部 に 2,500件

以 上 の 被 害が 確 認 さ れ て お り ， 当 該 部 分の 耐 震 性 向 上 が 重 要 課 題 と 指摘 さ れ て い る ． ま た ，給 水

装 置 引 き 込み 部 に 関 し て は 耐 震 設 計 法 が確 立 さ れ て お ら ず ， そ れ ぞ れの 給 水 管 の 耐 震 性評 価 も 定

ま っ てい な い こ と か ら 今後 の 研 究 の進 展 が 望 ま れ る とさ れ て い る １）

．

給 水 装 置 引き 込 み 部 の 耐 震 性 評 価 に 関 して は ， 配 水 管 の 管 軸 方 向 に 地震 動 が 作 用 す る 場 合 の 評

価 （ 配 水 管に 発 生 す る 滑 り が 給 水 分 岐 部に 及 ぼ す 影 響 ） と ， 給 水 管 の管 軸 方 向 に 地 震 動 が 作 用 す

る 場 合 の 評価 が あ る ．本 稿 で は ， ま ず 配水 管 に 発 生 す る 滑 り に着 目 し， 給 水 装 置 引 き 込 み 部 に 給

水 用 高密 度 ポ リ エ チ レ ン管（ 以 降，給 水 青 ポ リ 管）を 使 用 し た 耐震 性 評 価 を 行 っ たの で 報 告 する ．

2. 実 験 概要

(1) 想 定 する 地 盤 変 位

想 定す る 地 盤 変 位 は ，図-1 に示 す モ デ ル に お いて 地

盤 変 位 Ⅰ と す る ． 地 盤 変 位 Ⅰ に 関 し て は ， 地 震 時 に 配

水 管 と 地 盤 と の 境 界 で 滑 り が 発 生 す る こ と で 給 水 管 お

よ び 給 水 分 岐 部 に 応 力 集 中 す る こ と が 明 ら か と な っ て

い る

2)

．こ れ ま での 研 究 で は ，配水 管 が 水 道 配 水用 ポ リ

エ チ レ ン 管 の 場 合 ， 管 自 身 の 伸 縮 で 地 盤 に 追 従 す る た

め ， 分岐 部 へ の 影 響 が 小さ い こ と が報 告 さ れ て い る

3)

．

本 稿 でも ， そ の 挙 動 を 踏ま え た 評 価と す る ．

(2) 実 験 装置

実 験 は，写 真-1に示 す 鋼 製 土 槽 内（2.0m×1.35m×0.9m）に 青 ポ リ 管 φ200を 埋 設 し ，サ ド ル 付

分 水 栓 を 設置 ・ 穿 孔 し た 後 ， 給 水 青 ポ リ管 用 金 属 継 手 （ 以 降 ， 金 属 継手 ） を 用 い て 給 水 青 ポ リ 管

φ20を 配 管 す る ．管 路 に は ， 水圧0.5MPaを 負 荷し た 状 態 で ， 軸方 向 に 油 圧 ジ ャ ッキ で 管 と 地盤

と の 相対 変 位 が 100mm に 達 す る まで 強 制 変 位 さ せ る． ま た ， 載荷 中 の 荷 重 お よ び変 位 を 管 端部

に 設 置し た ロ ー ド セ ル ，変 位 計 で 測定 す る （写 真-2）．

給 水 青ポ リ 管 は ， サ ド ル付 分 水 栓 で分 岐 し た 後 直 線 的に 約 1.5m 配 管 し ， 土 槽 外 に 突 き 出 させ

る （写 真-3）． 載 荷 中 の 管 路 変 形 を 把 握 す る た め ， 軸 方 向 の 管 側 部 には ひ ず み ゲ ー ジ を 設 置 す る ．

ま た ， 実 験で 使 用 し た 埋 戻 し 土 は 青 ポ リ管 の 埋 戻 し で 標 準 的 に 使 用 され る 川 砂 を 用 い ， 浅 層 埋 設

の 最 小土 被 り60cmと な る よ う に 埋め 戻 す. 締 固め は ，RI測 定 器を 用 い て 締 固 度90%以 上 と なる

よ う に管 理 を 行 っ た ．

0.9m

写 真-3 配 管 状 況

写 真-1 土槽 全 景

載 荷 方向 金 属 継手

給 水 青ポ リ 管(φ20) サ ド ル付 分 水 栓(φ200×20)

載 荷 方向 ロ ー ドセ ル

油 圧 ジャ ッ キ

写 真-2 載 荷 位 置 詳 細

地震時における給水用高密度ポリエチレン管の耐震性評価

○ 西川 源 太 郎 （京 都大 学 ）

塩 浜 裕 一 （ 積 水 化 学 工業 株 式 会 社）

鈴 木 剛 史 （ 積 水 化 学 工業 株 式 会 社）

清 野 純 史 （ 京 都 大学 ）

図-1 モ デ ル 配 管 と 地 盤変 位

3. 実 験 結果

給 水管 に 発 生 し た 軸 ひず み を図-2，図-3に示 す ． ひ ず み ゲ ー ジは図-4に 示 す ① ～⑤ の 位 置 に，

給 水 管の 流 れ 方 向 に 対 して 右 側 （R 側 ） と 左 側 （L側 ） の 管 側 それ ず れ 面 に 設 置 した ． 結 果 は，

金 属 継手 根 元 か ら20mmの 位 置 に 設置 し た ひ ず み ①-Lで 最 大 ひ ずみ が 生 じ ，ひ ず み ③以 降 は ほと

ん ど ひず み が 発 生 し て いな い こ と がわ か る ．こ れ は ，写 真-4の変 形 状 態 か ら も 確認 で き ，サ ド ル

取 り 出し か ら700mm程 度 か ら ひ ずみ は ほ と ん ど 発 生し て い な い．

レ ベル2地 震 動 を 想 定 し た場 合 ， 青ポ リ 管 の 滑 り 開 始変 位 δ_crは20mmで あ り ， 滑 り が 生 じ る

場 合 の最 大 変 位 量 は，配水 管 φ200の 場 合 で δ_crに 滑 り 量12.5mm加 え た32.5mmと な る 結 果 を得

て い る

3)

．今 回 の 実 験で は ，よ り 滑り 量 の 大 き い 管 材を 想 定 し た100mmの 変 位 量 に お い て も金 属

継 手 およ び 給 水 青 ポ リ 管か ら の 漏 水は 無 く ， 通 水 機 能を 継 続 で きる こ と を 確 認 し た．

表-1は ，上 記 それ ぞ れ の 変 位 量 に おけ る 最 大 発 生 ひ ずみ（ ひ ず み① の 値 ）を 示す ．い ず れ の 数

値 も 青 ポ リ 管 の 降 伏 ひ ず み 約 8%に 対 し て 小 さ く ， 給 水 管 の 変 形 性 能 で 配 水 管 の 管 軸 方 向 地 盤 変

位 を 吸収 で き る こ と が わかっ た ．

4. ま と め

配 水 管 の 軸方 向 地 盤 変 位 が 青 ポ リ 給 水 管に 与 え る 影 響 を 評 価 し た 結 果， 給 水 管 の 柔 軟 性 で 地 盤

変 位 （管 と 地 盤 と の 滑 り） に 追 従 し， 可 撓 管 が な く とも 耐 震 性 を確 保 で き る こ と がわ か っ た ．

参 考 文献

(1) (公 財)給 水 工 事 技 術 振 興財 団 ： 東 日本 大 震 災 給 水 装 置被 害 状 況 調査 報 告 書 ，2016．

(2) 小 池 武 ： 埋 設 パ イ プ ラ イ ン の 地 震 時 ひ ず み 評 価 ， 土 木 学 会 論 文 報 告 集 No.331，pp13-pp24，

1983．

(3) 西 川 源太 郎 他：水 道 配 水 用ポ リ エ チレ ン 管 の 地 震 動 に対 す る 耐 震性 評 価 に 関 す る 研究 ，土 木

学 会 論文 集Vol.72 No. 4，I_424-I_433 ，2016．

ひずみゲージ（番号）

2

75

9

00

2,000

ｘ軸

GL 土槽上面－50mm

440 1,560

0

4

42

① ⑤

PE 200

② ③ ④

20 355

20

45

変位量

最大引張ひずみ (①- L)

最大圧縮ひずみ (①- R)

20mm 1.1% -0.8%

32.5mm 1.9% -1.0%

100mm 4.2% -1.6%

図-2 軸 ひ ず み （R側 ） 図-3 軸 ひ ず み （L側 ）

表-1 最 大 ひ ず み

図-4 給 水 管 と ひ ず み 位置 写 真-4 100mm変 位 時 （ 堀 上 時 ）

-5.0% -3.0% -1.0% 1.0% 3.0% 5.0%

0 500 1000 1500 2000

ひ

ず

み

（

％

）

給水管の軸方向（mm）_R側

10mm 20mm

32.5mm 50mm

80mm 100mm

① ②

③ ④

⑤

-5.0% -3.0% -1.0% 1.0% 3.0% 5.0%

0 500 1000 1500 2000

ひ

ず

み

（

％

）

給水管の軸方向（mm）_L側

10mm 20mm 32.5mm 50mm 80mm 100mm

①

② ③ ④ ⑤