9.7 配管設計
9.7.1 管割の手順
直管、異形管及び継手等を組み合わせる（管割設計）場合の手順を、図-9.7.1に示す。
図-9.7.1 管割設計の手順の概要
9.7.2 ジョイントスペース
管体の特質から、設計上ジョイントスペースを持たせる必要がある。
なお、ここでいうジョイントスペースとは、外力により管同士がぶつかり管が損傷することがある ため、これを防止する観点から可とう性を持たせるために必要な間隔をいい、ヒューム管及びPC管 において必要となる。
9.7.3 異形管
異形管は使用管種に適合したものを使用し、管種別に規定される規格品が使用可能な場合は原則 として規格品を用いるものとする。
ただし、製品の製作に要する期間、価格等を検討して有利なものを選定しなくてはならない。鋼板等 の異形管を用いる場合は、原則としてJIS G 3443-2 に定められた寸法及び製造方法のものを使用す る。ただし、口径 700mm 以上で屈曲 30°以下の場合、曲管（異形管）の代わりに、テーパ付き直管
（WSP A-101、102)を組み合わせて用いてもよい。
(1)曲 管
a.曲管の接角数
曲管の接角数は、偏角 により次の基準とする。
··· 口径 700mm 以上はテーパ付直管組合せ又は 2 ピース（1 折ベンド）
··· 口径 650mm 以下は 2 ピース（1 折ベンド）
直管及びジョイントスペースの設定 異形管の必要長さの仮定 変曲点、附帯工位置の決定
調整管（異形管）、継手の検討 スラスト力に対する保護工
及び附帯施設に必要な管路 の長さの検討
直管、異形管、継手の決定
30
≦
··· 3 ピース（2 折ベンド）
··· 4 ピース（3 折ベンド）
b.曲管の長さ
任意角度 の曲管の長さは、図-9.7.2 に示すように、式(9.7.1)により半径 を算出し、接 角数を考慮して求める。
··· (9.7.1) ここに、 ：JIS G 3443-2 の基準寸法
図-9.7.2 曲管の長さ
(2)調整管
PC 管やRC 管のように自由に切断できない管種を用いる場合に、工事の始点・終点及び管の 布設方向を変える点、さらには工区の区切点等には、一般に調整管が用いられる。
調整管は一般に伸縮継手が用いられるが、この種の継手は価格が高いので他に伸縮継手を必要 としている地点と兼用するか、又は、不同沈下のおそれのない地盤においては、伸縮継手を用い ずに溶接する場合もある。なお、定尺管を用いての切管とする場合には、管種・管径によっては 最小長に規定がある場合があるので注意する。
調整管の考え方の一例を示すと、次のとおりである。
①鋼管ライン
図-9.7.3 鋼管ラインの調整管例
②PC管ライン
図-9.7.4 PC管ラインの調整管例 60
≦ 30
90
≦ 60
R
)2 / tan(
/ ) (L 3 R
3
③ダクタイル鋳鉄管ライン
図-9.7.5 ダクタイル鋳鉄管ラインの調整管例
④FRPM管ライン
図-9.7.6 FRPM管ラインの調整管例
9.7.4 継 手
パイプラインには必要に応じて継手を設けるが、一般には切土と盛土の境界及び附帯施設との接 続には、不同沈下を吸収する目的で可とう継手等を設ける必要がある。また、管の両端が固定された 弁室等では、温度変化により管に生じる応力の解放及び吸収、施工時における機器類の最終取付け、
維持管理時の機器の取りはずし等を行うための余裕が必要であり、このような箇所には伸縮継手等 を用いる。
(1)温度変化による管の伸縮量及び継手の設置間隔
なお、管の伸縮量及び伸縮継手の設置間隔は、式(9.7.2)により求める。
Δ Δ Δ
/ L
T α
≦
・
＝
0
··· (9.7.2) ここに、
Δ ： 温度変化による伸縮量 ： 線膨張係数
鋼 管 1.2 ×10-5/℃（溶接）
ダクタイル鋳鉄管 1.15 ×10-5/℃（離脱防止継手のみ）
硬質ポリ塩化ビニル管 7 ×10-5/℃（接着等）
ポリエチレン管 12 ×10-5/℃（溶着等）
ガラス繊維強化ポリエチレン管 5 ×10-5/℃（溶着等）
：温度変化（℃）
0 ：継手の設置間隔（ｍ）
L
Δ ：継手 1 個当たりの許容される伸縮量（ｍ）
T
(2)管の釣合長及び伸縮量
管が連続一体となって埋設されている場合、温度変化による管の伸縮量は管表面の摩擦力によ って相殺される。その場合の釣合長さは、式(9.7.3)で表される（図-9.7.7参照）。
図-9.7.7 釣合長
2
・
・
＝
・
・
・
・
＝
・
・
・
＝
≧
2 2
/ /
T α
D π H w μ τ
T α E A P
τ P
t t
Δ
c S
s ··· (9.7.3)
ここに、
2 ： 釣合長（ｍ） ES ： 管材のヤング係数（短期）（kN/ｍ2）
（表-8.2.1参照）
： 伸縮力（kN） ： 摩擦係数
： 拘束力（kN/ｍ） ： 土の単位体積重量（kN/ｍ3） Δ ： 伸縮量（ｍ） ： 土かぶり（ｍ）
As ： 管実断面積（ｍ2） Dc ： 管外径（ｍ）
： 式(9.7.2)を参照
この場合、自由端のみにΔ を吸収する伸縮継手を設ければよい。また、この釣合長区間 に は、構造物を設けない方が望ましい。なお、この場合拘束部の区間に温度応力σt、式(9.7.4)が発 生するが、管体の強度計算に当たっては無視してよい。
T α E
σt＝ S・・ （kN/ｍ2） ··· (9.7.4)
9.7.5 管路の曲線布設
屈曲や分岐箇所は、パイプラインの弱点となりやすく、したがって、漏水事故のおそれが多いので、
ここには条件に適合する曲管、T字管等の異形管を使用しなければならない。
曲管の既製品を使用する場合は、異なる曲管を組み合わせてできるだけ現場の線形に近い角度を 作り出す。既製の曲管を用いた場合や角度の小さな屈曲点を可とう性継手を用いて調整する場合の 継手の設計曲げ角度は、その継手の最大許容曲げ角度の 1/2 以内とする。
〔参考〕 可とう性継手による曲げ配管工法
可とう性継手を用いた管路の曲線布設は、近年、継手性能の向上が図られ、実証実験により特定の 管種（強化プラスチック複合管及びダクタイル鋳鉄管）について安全性が確認されている。
本工法を適用する場合には現場条件等を考慮し、許容曲げ角度や屈曲部の偏心量等の許容値を満 Pt
w
H
T、
2
足するよう、適切に設計を行うものとする。また、設計に際しては関連技術書等（「可とう性継手に よる曲げ配管工法 設計・施工指針（案）平成 19 年 3 月」（独）農業・食品産業技術総合研究機構 農村工学研究所）を参考に適切に検討する必要がある。
なお、基準 7（運用 7-9）に定める強化プラスチック複合管及びダクタイル鋳鉄管以外の管種につ いては、可とう性継手を用いた管路の曲線布設は行わないものとするが、当該管種の特徴を踏まえ、
強化プラスチック複合管で行われた実証実験内容と同等の検証を行い、継手部の安全性が確認され た場合には、現場条件や許容値等について十分に検討の上、本工法を適用してもよい。
図-9.7.8 管路の曲線布設
9.7.6 管種が異なる場合の接続
配管設計において、管種の異なる管を接続する必要がある場合には、接続する管の外径、厚さ及び 特性を考慮した特殊継手又は異形管を用いて行う。なお、肉盛り、切り管等の加工、調整を必要とす る場合がある。
9.7.7 構造物と管体の接続
弁室、水槽、スラストブロック等のコンクリート構造物と管体との接続は、不同沈下や管に抜け出 し力が作用しても安全なように設計する必要がある。
(1)構造物と管体の接続
コンクリート構造物と管体を接続する場合、構造物と管路の間に異形管（短管）、特殊継手又は 可とう性継手で接続することが望ましい。（図-9.7.9参照）
=施工性、管種、口径等を考慮した長さ 図-9.7.9 構造物と管体との接続例
(2)構造物と管体の取付け
弁室や水槽等のコンクリート構造物に管体を取付ける場合、コンクリート壁を貫通する管には スティフナーを設け、管がずれたりしないよう配慮する必要がある。（図-9.7.10参照）
ただし、マクロセル腐食を防止する意味から鉄筋には接しないようにする必要がある。
図-9.7.10 構造物と管体の取付け例
9.7.8 管況計算及び合成角計算
配管計画を行うに当たっては、管況計算書及び合成角計算書を作成し、これにより配管計画を進め る。また、これらの計算書は詳細水頭損失計算書に利用される。
次に図-9.7.11による管況計算（表-9.7.1）及び合成角計算（表-9.7.2）の計算例を示す。
図-9.7.11 パイプライン模式図
表-9.7.1管況計算書 標 高水平距離標高差勾配管長 管径流量Q分水量q EL(m)Lh(m)Lv(m)tanφ°L(m)(mm)(m3 /s)(m3 /s) 40.00 P-135.001,600.00 -5.00-0.003 0°10′45″0°10′19″1,600.010°0′26″22°0′0″22°0′0″19001.00 P-234.9710.00 -0.03-0.003 0°10′19″1°36′25″10.001°26′7″1°26′7″19001.000.300 P-310.00890.00 -24.97-0.028 1°36′25″0°0′0″890.351°36′25″45°0′0″45°1′21″18000.70 P-410.00300.00 0.000.0000°0′0″0°0′0″300.000°0′0″30°0′0″30°0′0″18000.70 P-510.0010.00 0.000.0000°0′0″0°0′0″10.000°0′0″0°0′0″18000.700.300 P-610.0010.00 0.000.0000°0′0″0°46′27″10.000°46′27″0°46′27″15000.40 P-730.001,480.00 20.000.0140°46′27″0°0′0″1,480.140°46′27″0°46′27″15000.40 30.00500.00 0.000.0000°0′0″0°0′0″500.000°0′0″0°0′0″15000.40 P-235.00 P-835.00800.00 0.000.0000°0′0″0°0′0″800.000°0′0″0°0′0″15000.30 P-510.00 P-910.0010.00 0.000.0000°0′0″0°0′0″10.000°0′0″0°0′0″15000.30
その他の事項 構造物
片 側 上or下 =1 両 側 上or下 =2Ｃ
合 成 角 Ｘ
平面偏角 EP
垂直偏角 αv 吐出水槽
φ°Aφ°B
測点上流傾斜角下流傾斜角
表-9.7.2合成角計算書
