PPS−21 下水圧送用各種管材の特性について 下水道圧送管路研究会 目 次 １． はじめに １ ２． 下水圧送用管材の基本事項 １ ３． 下水圧送用管材の要求性能 ４ ４． 下水圧送用各種管材の特性一覧表 ５ ５． 下水圧送用各種管材の特性総括表 １１ ６． おわりに １２ 1 １．はじめに 下水道施設は「はやく、やすく作って、ながく使う」のが理想です。特に、下水道整備 費の７∼８割を占めると言われる管路施設整備において、この「はやく、やすく、ながく」 で表現される「経済性」と「耐久性」は車の両輪のようにバランスの取れたものとする必 要があります。 下水道整備の主体が中小市町村に移行した現在では、整備効率の観点から、圧送式輸送 システムが極めて有効な整備手法であることは誰もが認めるところです。 さらに、下水処理水の再利用による清流やせせらぎ回復といった潤いのある生活環境作 りにおいても、圧送式輸送システムは管路施設整備の主役です。 しかしながら、いままで圧送式輸送システムの管材特性を一覧できる資料はあまりあり ませんでした。 本資料は、圧送式輸送システムに使用する圧送用管材を適正に選択するための基礎資料 となるようまとめたものです。適材適所の管材選定の御参考になれば幸いです。 ２．下水圧送用管材の基本事項 管路施設を用いた水輸送関連の公共事業として、下水道、上水道、農業用水などの分野 がありますが、各分野における使用管材の基本的な考え方および主な使用管材は 表-1 に示 すものとなっています。 このうち、上水道分野はほとんどが圧送管路、下水道分野は大半が無圧（自然流下）管 路となっており、農業用水分野は開水路による無圧部分と管路による圧送部分が混在して います。三分野共通の圧送用管材としては、金属系管材のダクタイル鋳鉄管および鋼管、 プラスチック系管材の硬質塩化ビニル管およびポリエチレン管が挙げられます。 2 表-1 分 分野別使用管材の基本的な考え方および主な使用管材 野 下 使用管材の 水 道 上 管きょは、用途に応 水 道 農 業 用 水 配水管には、「水道 管体および継手は、 基本的な考え方 じ て 内 圧 及 び 外 圧 に 施 設 の 技 術 的 基 準 を JIS またはその他の規 対して、十分耐える構 定める省令」に定めら 格品の中から、必要な 造 及 び 材 質 の も の を れた「浸出基準」を満 水理条件、構造条件お 使用する。 足するとともに水圧、 よ び 施 工 条 件 を 満 足 また、土質等による 外圧に対する安全性、 し、その特性が十分生 構造物、マンホールな 環境条件、施工条件を か せ る も の を 選 定 す ど 付 近 の 不 同 沈 下 ま 勘 案 し て 最 適 な も の る。 た 耐 震 対 策 を 考 慮 し を選定する。 （土地改良事業計画 て、可とう性継手の使 （ 水 道 施 設 設 計 指 針 設計基準 用 も 考 え る 必 要 が あ 2000 年版 P.453） 設計「パイ プライン」技術書 平成 10 年 P.119） る。 （下水道施設計画・設 計指針と解説 前編 2001 年版 P.202） 主な使用管材 （圧送用） ダクタイル鋳鉄管 ダクタイル鋳鉄管 (JSWAS G-1, G-2) 鋼 管 (JIS G3443,3442 等) 硬質塩化ビニル管 (JIS K6741) 強化ﾌﾟﾗｽﾁｯｸ複合管 ダクタイル鋳鉄管 (JWWA G113,114) 鋼 管 (JWWA G117,118 等) (JIS G5526,5527) 鋼 管 (JIS G3443,3442 等) ステンレス鋼管 硬質塩化ビニル管 (JWWA G115) (JIS K6741) 硬質塩化ビニル管 ポリエチレン管 (JIS A5350) (JWWA K127∼131) ポリエチレン管 水道配水用ﾎﾟﾘｴﾁﾚﾝ管 (JSWAS K-14) (JWWA K144,145) (JIS K6762) 強化ﾌﾟﾗｽﾁｯｸ複合管 (JIS A5350) （注） （社）日本下水道協会規格の圧送用管材規格としては、JSWAS G-1, G-2（下水道 用ダクタイル鋳鉄管）および K-14（下水道用ポリエチレン管）のみである。 管路のほとんどが圧送管である上水道分野の管材別実績として、口径範囲φ50∼φ1000 での（社）日本水道協会の平成 15 年度検査実績を 図-1 に示します。 実績数値は直管の みの協会検査本数の数値ですが、ダクタイル鋳鉄管が全体の 1/2、硬質塩化ビニル管が全体 の 1/3、残りは鋼管、ポリエチレン管の順となっています。 口径 mm 図-1 平成 15 年度 ＳＰ ＶＰ ＤＰ 管材別検査実績（日本水道協会） PE 50 65 75 80 100 125 150 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900 1000 平成１５年度水協検査実績（直管） 0 100000 200000 300000 400000 検査本数 本 500000 600000 700000 800000 3 4 管口径では、ポリエチレン管と鋼管はφ150 以下、硬質塩化ビニル管はφ200 以下、ダク タイル鋳鉄管は全口径範囲で使用されています。 ３．下水圧送用管材の要求性能 下水道管路施設の建設においては、敷設溝の掘削・埋戻しや舗装の撤去・復旧といった 仮設的な工事費用の割合が７割以上になると言われており、したがって管路建設費のコス ト縮減は、浅層埋設などによる仮設的費用の削減が最も有効であるわけです。 この観点から見た場合、下水圧送用管材に要求される性能は下記の５点に集約されると 考えられます。 ①管体強度 管体は送水に伴う内圧や埋設に伴う土荷重や活荷重などの外圧、さらに、地震時荷重 に対して破損しないものであること。 ②継手水密性 継手は送水に伴う内圧に対して、不同沈下や地震動などにより屈曲伸縮した場合も漏 水を生じないものであること。 ③実績 管は、敷設条件での長期的な使用に対して、腐食や強度低下などの経年劣化を起こさ ずに、多くの実績を有していること。 ④施工性・維持管理性 管は、敷設時の施工性や供用後の維持管理性に優れていること。 ⑤経済性 管は、敷設条件に対して長期間の耐久性を有した上で経済的であること。 5 ４．下水圧送用各種管材の特性一覧表 圧送式輸送システムに用いられる管材として、ダクタイル鋳鉄管、水輸送用塗覆装鋼管、硬質塩化ビニル管、強化プラスチック複合管、下水道用ポリエチレン管およびポリエチレン管（黒ポリ管）の６管種の 特性一覧表を 表-2 に示します。 表-2 管 種 項 目 １．圧力管規格 ダクタイル鋳鉄管 下 水 圧 送 用 各 種 管 材 の 特 性 一 覧 表 (1) 水輸送用塗覆装鋼管 JSWAS G-1 「下水道用ダクタイル 鋳鉄管」 JIS G 3443 鋼管」 「水輸送用塗覆装 ２．適用呼び径 φ75∼φ2600 φ80∼φ300 (STW290) φ80∼φ300 (STW370) φ350∼φ3000 (STW400) ３．継手種類 ポリエチレン管 （黒ポリ管） JIS K 6741 「硬質塩化ビニル管」 JIS A 5350 「強化プラスチック JSWAS K-14 「下水道用ポリエチレ 公的規格無し（メーカー規格） （JSWAS規格があるが自然流下用の 複合管」 ン管」 (財）下水道新技術推進機構の建設 無圧管規格） 技術審査証明書 2003年3月6日取得 （JSWAS規格があるが自然流下用 の無圧管規格） 硬質塩化ビニル管 強化プラスチック複合管 下水道用ポリエチレン管 φ200∼φ3000 φ50∼φ250（片受け直管） φ50∼φ300（ﾌﾟﾚｰﾝｴﾝﾄﾞ直管、カ ラー） φ50∼φ300（ﾌﾟﾚｰﾝｴﾝﾄﾞ直管） ただし、審査証明書取得以外で、 1600mm(ISO外径寸法）まで ・メカニカル形、プッシュオン形お ・溶接継手が一般的。 接着継手、ゴム輪継手 よびフランジ形継手がある。 ・一部フランジ形やメカニカル形継 手もある。 ゴム輪継手 ＥＦ継手 ＥＦ継手：63∼630mm(ISO外径寸法) バット融着：90∼1600mm(ISO外径寸 法) ４．使用圧力 ・保証水圧は4.6MPa∼10.0MPa（口 ・直管：呼び厚さにより異なるが 径・管種による） 2.5MPaから2.9MPaとしている。 ・直管の保証水圧は、管の計算破壊 水圧の70％（ただし、最高10MPa） とする。なお、正規に接合された継 手の保証水圧も管と同様である。 圧力管として使用する場合には、Ｖ Ｐ種、ＶＭ種、ＶＵ種別に、最大使 用内圧は、 ＶＰ種 ： 1.0 MPa ＶＭ種 ： 0.8 MPa ＶＵ種 ： 0.6 MPa 圧力管として使用する場合には、内 圧管（１種∼５種）となる。 最大設計内圧は 内圧1種：1.30MPa 内圧2種：1.05MPa 内圧3種：0.70MPa 内圧4種：0.50MPa 内圧5種：0.25MPa 圧送管路としての使用圧力は、規格 ＰＥ100、20℃、ＳＤＲ13.6の条件 書の中には明記されていない。 で設計圧力は1.0MPa、使用圧力は ・水圧試験で破壊水圧として3.4MPa 0.75MPa以下となる。 以上 ・管の厚さは車道下における埋設強 度と内圧等を考慮して、SDR（外径/ 厚さ）をISO 3607に準じて 13.6と している。 ・Nadayの式で計算すると設計圧力 は1.02MPa、使用圧力は0.77MPa以下 となる。 ５．試験項目 ・引張試験（引張強さ、伸び） ・硬さ試験（硬さ） ・黒鉛球状化判定試験（黒鉛球状化 率） ・水圧試験（漏れの有無） ・分析試験（化学成分） ・引張試験（引張強さ、伸び） ・へん平試験（きず、割れの有無） ・非破壊検査または水圧試験（欠陥 または漏れの有無） ・引張試験（引張強さ） ・内圧試験（漏れの有無） ・耐圧試験（漏れ、その他の欠点の ・外圧試験（基準たわみ外圧値、試 有無） 験外圧での破壊の有無） ・偏平試験（割れ、ひびの有無） ・耐薬品性試験（質量変化度） ・ビカット軟化温度試験（ビカット 軟化温度） ・接合部耐圧試験（漏れ、その他の 欠点の有無） ・引張試験（引張強さ） ・偏平試験（線荷重） ・水圧試験（破壊水圧値、破損状 態） ・偏平負圧試験（圧力変化、その他 の欠点の有無） ・耐薬品性試験（質量変化度） ・環境応力き裂試験（ひび、割れ、 その他の欠点の有無） ・熱間内圧クリープ試験（割れ、そ の他の欠点の有無） ・ピーリング試験（ＥＦ接合部の残 存長さ） ・引張試験（引張強さ） ・偏平試験（線荷重） ・水圧試験（破壊水圧値、破損状 態） ・偏平負圧試験（圧力変化、その他 の欠点の有無） ・耐薬品性試験（質量変化度） ・環境応力き裂試験（ひび、割れ、 その他の欠点の有無） ・熱間内圧クリープ試験（割れ、そ の他の欠点の有無） ・ピーリング試験（ＥＦ接合部の残 存長さ） ・耐摩耗試験 ・接続部の試験（引張・水圧・熱 間） ６．材料の特性 管材はFCD（420-10） ・引張強さ 420N/㎜2以上 ・曲げ強さ 600N/㎜2以上 ・圧縮強さ 840N/㎜2以上 ・伸び 10%以上 ・弾性係数 150∼170kN/㎜2 ・密度 7.15 管材STW400で、 ・引張強さ 400N／㎜2 以上 ・曲げ強さ 400N／㎜2 以上 ・伸び 18%以上 ・弾性係数 200kN／㎜2 ・密度 7.85 ・引張強さ 49N/mm2 以上 (15 ℃) ・曲げ強さ 78∼98N/mm2 ・伸び 50∼150% ・弾性係数 78∼98N/mm2 ・密度 1.43 ・管はPE100に準ずる高密度ポリエ チレンに青紫色の顔料を配合した材 料。 23℃の時、 ・引張降伏強さ 20N/mm2以上 ・引張破断伸び 350％以上 ・曲げ弾性係数 980N/mm2 ・密度 0.96 ・管はPE100に分類される高密度ポ リエチレンにカーボンブラックを配 合した材料。 23℃の時、 ・引張降伏強さ 20N/mm2以上 ・引張破断伸び 350％以上 ・曲げ弾性係数 980N/mm2 ・密度 0.96 φ13∼φ300（ＶＰ種） φ350∼φ500（ＶＭ種） φ40∼φ800（ＶＵ種） ・引張強さ 周方向 216∼314 N/mm2、軸方向 15∼59 N/mm2 ・弾性係数 15∼22 KN/mm2 ・密度 2.00 6 表-2 管 種 項 目 ７．設計安全率 ダクタイル鋳鉄管 下 水 圧 送 用 各 種 管 材 の 特 性 一 覧 表 (2) 水輸送用塗覆装鋼管 硬質塩化ビニル管 強化プラスチック複合管 ポリエチレン管 （黒ポリ管） ・長期クリープ性能評価で、20℃、 ・長期クリープ性能評価で、20℃、 50年後のＭＲＳ（最小要求強度）＝ 50年後のＭＲＳ（最小要求強度）＝ 9.6MPa 10MPa ・安全率1.5で設計。 ・安全率1.25で設計。 下水道用ポリエチレン管 ・静水圧に対し2.5、水撃圧に対し ・許容応力度を用いた設計であり、 2.3以上 2.0、土かぶりによる土圧に対し 安全率約1.8以上を確保している。 2.0、活荷重による土圧に対し2.0と している。 ３以上 ・管の流量計算はヘーゼンウィリア ムス式を採用。 ・流速係数は、C=110（屈曲部損失 を除く場合は、C値を130とする。） ・管の流量計算は呼び径75以上につ いてはヘーゼンウィリアムス式を採 用（流速係数C=140）、呼び径50以 下についてはウェストン式を採用。 ・一般的に内圧管路の設計は、「土 ・管の流量計算はヘーゼンウィリア ・管の流量計算はヘーゼンウィリア 地改良事業計画設計基準 設計「ﾊﾟｲ ムス式を採用。流速係数は、呼び径 ムス式を採用。流速係数は、呼び径 ﾌﾟﾗｲﾝ」 基準書 技術書」（農林水 150以下C=140、呼び径200以上C=150 150以下C=140、呼び径200以上C=150 産省構造改善局）に準じ行われてい る。 ・管の流量計算はヘーゼンウィリア ムス公式が採用され、流速係数の標 準値は150とされている。 ・高水圧に耐える。 ・高水圧に耐える。 ・正規に接合された継手部も同じで ・継手部も本管と同等である。 ある。 ・高水圧に適さない。 ・高水圧に適さない。 ・高水圧に適さない。 ・ポンプ圧送管路としての実績は少 ・20℃、50年の強度に対して安全率 1.5になるように内圧による周方向 ない｡ 引張応力は6.4MPa以下で設計する。 （２）外圧 ・使用条件に応じて、1種∼5種の管 厚を選定できる。 ・曲げ強度が大きいため、大きな荷 重に耐える。 ・管体は弾性に富んだとう性管であ り、衝撃荷重にも強い。 ・許容たわみ率を3%としている。 ・外圧強度が高く薄肉である。 ・周辺の土と一体となり変形に抵抗 する。 ・許容たわみ率を5%としている。 ・管の強度が小さく変形しやすい。 特に衝撃に対して弱く、細心の注意 が必要である。 ・許容たわみ率を5%としている。 ・下水道、上水道等の重要圧送管路 ・管の強度が小さく変形しやすい。 ・管の強度が小さく変形しやすい。 ・許容たわみ率を4%としている。 ・許容たわみ率を4%としている。 での使用実績はほとんど無い。 ・「土地改良事業計画設計基準 設 計「ﾊﾟｲﾌﾟﾗｲﾝ」 基準書 技術書」 （農林水産省構造改善局）による と、許容たわみ率を3%（基礎材料が 礫質土の場合は4%）としている。 （３）耐摩耗性 ３年間のスラリー通水試験で、エポ キシ樹脂粉体塗装：0.05㎜、ポリエ チレン樹脂ライニンク：0.1㎜、モ ルタルライニング：1.0㎜/4ヶ月で あった。 ・内面はエポキシ系塗料0.3㎜∼0.5 ㎜が一般的。 ・高い耐摩耗性が要求される場合 は、ガラスフレーク入りエポキシ系 塗料が使用されるケースもある。 ・水と砂の混合液による摩耗確認の 結果、遠心力鉄筋コンクリート管お よび厚陶管と同等程度であることを 確認している。 ・羽根車回転式磨耗試験機を用いた ・サンドスラリーでの撹拌摩耗試験 ・隙間噴流法という独自な試験を 促進磨耗試験結果によると、強化ﾌﾟ 100hrで推定の摩耗量は0.033mm/yの 行っている。 ﾗｽﾁｯｸ複合管の水中での磨耗量は、 結果である。 質量比で塗装鋼管の約1/4、コンク リート管の1/12程度とされている。 「強化ﾌﾟﾗｽﾁｯｸ複合管の特性に関す る研究報告書」（農林水産省農業土 木試験場）より。 （４）耐震性 ・地震時の応力および変位を管体強 度と継手の伸縮可とう性で吸収でき る。 ・地震によって大きな地盤変動が起 こることが予想される地域において は、大きな伸縮性と可とう性を有 し、さらに離脱防止機構も有する鎖 構造継手を用いる。 ・鎖構造継手には、ＮＳ形、Ｓ形、 ＵＳ形がある。 ・溶接継手により一体構造管路を形 ・管体強度が低く、地盤の歪みを継 ・継手に伸縮可とう性があるため、 成し、管路としての変形能力の大部 手で吸収できないため、地震による ある程度の耐震性がある。 分を管体材料に持たせるもので、地 損傷を受けやすい。 震力に対して管体の材料強度および 変形性能で対応しようとする配管構 造である。 ・構造物の取り合いなど相対変位の 大きいところでは一般的に伸縮可と う管を設置する。 ８．流体特性 ９．耐久性 （１）内圧 ・管の流量計算はヘーゼンウイリア ムス式が一般的。 ・流速係数は、C=110（屈曲部損失 を除く場合は、C値を130とする。） ・高水圧に適さない。 ・20℃、50年の強度に対して安全率 1.25になるように内圧による周方向 引張応力は８MPa以下で設計する。 ・地震を想定した試験（管および接 ・管は地震に耐え得る特性を有して 合部の強制変位試験、管体高速引張 いるとしている。 り試験、管体疲労試験）により、管 は地震に耐え得る特性を有している としている。 7 表-2 管 種 項 目 （５）耐食性 下 水 圧 送 用 各 種 管 材 の 特 性 一 覧 表 (3) ダクタイル鋳鉄管 水輸送用塗覆装鋼管 ・内面：下水道管路の複雑な腐食条 件に幅広く対応できる内面防食仕様 として、エポキシ樹脂粉体塗装が標 準化されている。（JSWAS G-1 付属 書２） ・外面：ダクタイル管を埋設する場 合、埋設環境が管に対して腐食性で あるか否かを評価し、腐食性である 場合はポリエチレンスリーブ法が適 用されている。土壌の評価方法とし ては簡易判定評と、土壌分析をする 方法がある。 ・内面：エポキシ系塗料により防食 をしている。 ・外面：管体はプラスチック被覆に より防食をしている。溶接部はジョ イントコートにより防食をしてい る。 ・塗覆装に欠陥があると、マクロセ ル腐食や電食の影響を受ける場合が ある。 硬質塩化ビニル管 強化プラスチック複合管 ・耐食性はよい。 ・耐食性はよい。 ・ベンゼン、トルエン等の有機薬品 類は塩ビ分子間に浸透し膨潤させた り溶解させたりするため、注意が必 要である。 ポリエチレン管 （黒ポリ管） ・耐食性はよい。 ・耐食性はよい。 ・DIN8075より抜粋されたポリエチ ・DIN8075より抜粋されたポリエチ レン管の耐薬品性が示されている。 レン管の耐薬品性が示されている。 下水道用ポリエチレン管 （６）耐候性 ・露出配管や水中配管など、長年の ・用途、環境に適した塗装を施す。 ・耐候性に問題があるので、屋外配 ・耐候性に問題があるので、屋外配 ・耐候性に問題があるので、屋外配 ・カーボンブラック配合により耐候 経験に基づき JSWAS G-1付属書２ ・屋外配管の場合、概ね10年程度で 管として使用する場合は、外面に紫 管として使用する場合は、外面に紫 管としての実績は少ない。 性は向上していると考えられ、屋外 外線の防護対策が必要である。 外線の防護対策が必要である。 により、標準的な塗装仕様が決めら 塗替えを行う。 配管の使用実績はある。 れている。 ・ゴムは、紫外線、熱などに直接さ らされると劣化するので、ゴム輪は 屋内（乾燥した冷暗所が望ましい） に保管し、梱包ケースから取り出し たあとはできるだけ早く使用するこ と。また、未使用品は、かならず梱 包ケースに戻して保管する。 （７）外部からの損傷 ・管体は弾性に富んでおり、衝撃に 対し優れている。 ・塗装損傷がある場合は、補修用塗 料を用いて補修を行う。 ・管体は強度が高く、延性・靭性に 富み、衝撃に対しても優れている。 ・塗覆装の損傷が生じた場合には、 現地にて補修を行う。 ・衝撃により損傷しやすい。 ・衝撃により損傷しやすい。 ・木材の防腐剤として使用されるｸﾚ ｵｿｰﾄに直接触れ、外力が加わるとひ び割れを発生することがある。 （８）浸透・滲出 ・浸透・滲出はない。 ・浸透・滲出はない。 ・灯油・ガソリン等の有機溶剤によ ・灯油・ガソリン等の有機溶剤によ ・灯油・ガソリン等の有機溶剤によ ・灯油・ガソリン等の有機溶剤によ る浸透・滲出が起こり、管の強度劣 る浸透・滲出は少なく、管の強度劣 る管の強度劣化はないが、浸透・滲 る管の強度劣化はないが、浸透・滲 化があるので、必要であればさや管 化はない。 出が生じる。 出が生じる。 等の防護が必要である。 （９）流体温度 ・管体は問題ないが、ゴム輪や内面 ・特に使用上の制限はない。 塗装の種類に応じた使用制限があ る。 5℃∼35℃ ・連続使用温度：45℃ ・一時的使用温度：60℃ ・低温連続使用温度：-20℃ ・管は傷がつきやすいので、取扱に ・管は傷がつきやすいので、取扱に は注意が必要である。 は注意が必要である。 ・損傷深さが管厚の10%以内であれ ば、ノッチによる応力集中の影響下 においても十分なクリープ強さを有 していることが試験で確認されてい る。 0℃∼40℃ ・管体設計の標準温度は20℃であ り、設計温度が上がると使用可能水 圧が低下するので注意が必要であ る。 20℃：0.77MPa 30℃：0.67MPa 40℃：0.57MPa 0℃∼40℃ ・管体設計の標準温度は20℃であ り、設計温度が上がると使用可能水 圧が低下するので注意が必要であ る。 20℃：0.75MPa 30℃：0.65MPa 40℃：0.56MPa 8 表-2 下 水 圧 送 用 各 種 管 材 の 特 性 一 覧 表 (4) ダクタイル鋳鉄管 水輸送用塗覆装鋼管 硬質塩化ビニル管 強化プラスチック複合管 下水道用ポリエチレン管 ポリエチレン管 （黒ポリ管） ・管の取り扱いについては管の変 形、外面塗装の損傷、モルタルライ ニングの亀裂やはく離などを生じさ せないよう慎重に、取り扱う。 ・玉掛けはナイロンスリングによる ２点吊りを原則とし、管の重心の位 置に注意するとともに吊り具が直接 ライニング部に当らないようクッ ション材を使用する。 管重量（ＮＳ形３種） φ150×5m ： 133 kg/本 φ200×5m ： 174 kg/本 ・輸送中の振動、衝撃などにより内 外面塗覆装を損傷しないようにワイ ヤロープ、支持枠、当て板などによ り安定した積荷の保持対策を講ず る。 管重量（STW290） φ150×5.5m ： 109 kg/本 φ200×5.5m ： 166 kg/本 ・管重量が小さく施工性は良い。 ・衝撃によって損傷を受けやすく細 心の注意が必要である。 管重量（ＶＰ種） φ150×4m ： 26.8 kg/本 φ200×4m ： 40.5 kg/本 ・管重量が小さく施工性は良い。 ・ポリエステル樹脂のため衝撃に よって損傷を受けやすく、細心の注 意が必要である。 管重量（Ｃ形） φ200×4m ： 39.0 kg/本 ・管重量が小さく施工性は良い。 ・衝撃によって損傷を受けやすく細 心の注意が必要である。 管重量（プレーエンド直管） φ150×5m ： 35.7 kg/本 φ200×5m ： 68.5 kg/本 ・管重量が小さく施工性は良い。 ・衝撃力によって損傷を受けやすく 細心の注意が必要である。 管重量（プレーエンド直管） φ150×10m ： 140 kg/本 φ200×10m ： 170 kg/本 (2) 管の保管 ・管の下には枕木を敷き、できるだ ・当て傷、曲りなどによる損傷が生 ・管の反り、変形を防止するため ・管の保管は、平坦な場所を選び、 け受口および挿し口を交互にして積 じないよう、管端部および塗覆装部 に、屋内に井桁積み、または千鳥積 角材の上に並べる。転がらないよう み、受口部フランジで隣の管を傷つ の保護に万全を講じる。 みにて保管する。 に端止めを行う。 けないようにする。 ・屋外で保管する場合には、管の反 ・管の保管は、原則として1段とす ・両端には必ず歯止めをする。 り、変形を防止するために、簡単な る。やむを得ず管を積み重ねる場合 屋根を設けるか、不透明シートをか は、管径500mm以下は高さ1.5m程 けて直射日光を避けるようにする必 度、管径600∼1000mmは2段を限度と 要がある。シートがけの場合には、 する。 風とうしが良くなるように注意する 必要がある。 ・保管場所は原則として屋内とし、 屋外に保管する場合は不透明のシー トで直射日光を避ける。 ・平坦な場所に枕木を1m間隔に置 き、不陸が生じないように管を置 く。 ・受口付き直管の場合は、千鳥積み とし受口部には雨がかからないよう にする。 ・管の温度が45℃以上となるような 場所では保管しない。 ・保管場所は原則として屋内とし、 屋外に保管する場合は不透明のシー トで直射日光を避ける。 ・平坦な場所に枕木を1m間隔に置 き、不陸が生じないように管を置 く。 ・管の温度が45℃以上となるような 場所では保管しない。 (3) 管の接合 ・簡単な工具を使用するだけです み、高度な技術を必要とせず短時間 で接合できる。 ・雨天、水場での作業ができ、湧水 や気象条件に左右されない。 ・EF接合のみ。 ・専用の融着機を使用して接合す る。 ・雨天、水場での作業は難しい。 ・呼び径によりＥＦ接合とバット融 着接合がある。 ・専用の融着機を使用する。 ・雨天、水場での作業は難しい。 ・バット溶着は高度の技術を要す る。 (4) 異種管接続 ・各種の接続継手があり、市中在庫 ・メカニカル挿し口短管、フランジ ・ＶＣジョイント等を使用して接合 ・他管種との間に鋼製異形管を使用 ・ポリエチレン管付きの異種管継手 ・専用の異種管継手はない。 で接合する。 ・一般にフランジ接合となる。 もある。 等により接合する。 する。 して接合する。 (5) 施工管理 ・接合は接合要領書に従って行う。 ・溶接部は放射線透過検査、塗覆装 ・接合後、ゴム輪が正常な位置にあ ・一般的に圧力管路の場合は、「土 ・施工要領書に従って接合を行う。 ・施工要領書に従って接合を行う。 ・施工管理はチェックシートの記入 部はピンホールテストにより施工管 るか全集確認を行う。 木工事施工管理基準」（農林水産省 により行う。 理を行う。 農村振興局整備部設計課）に準じた 管理を行う。 管 種 項 目 10．施工性 (1) 管の運搬 ・溶接接合 （被覆アーク溶接が多 ・プッシュオンタイプの継手のた ・プッシュオンタイプの継手のた く用いられる） め、施工は容易である。 め、施工は容易である。多少の水場 ・現地溶接部は内外面の塗覆装を行 ・多少の水場でも作業可能である。 でも作業可能である。 う。 9 表-2 管 種 ダクタイル鋳鉄管 項 目 (6) 掘削、埋戻し ・掘削幅は、接合作業が容易にでき 埋戻しに際して土砂が管底部まで十 分に回るよう、土質、管種などに応 じて増減する。 ・原則として砂(塩分の少ないもの) あるいは良質土を使用する。 ・掘削土を埋戻し土に使用する場合 は、良質土で土塊や転石、異物など を除去したものを使用する。 ・管および構造物に損傷を与えた り、移動を生じさせないよう慎重に 施工する。 ・管の両側から管底部に向け砂をい れ、片寄って埋戻しすることなく、 両側から均等に埋戻しする。 ・埋戻しは数段に分けて行い、各段 ごとに十分締め固め（転圧、水締め など）を行う 下 水 圧 送 用 各 種 管 材 の 特 性 一 覧 表 (5) 水輸送用塗覆装鋼管 硬質塩化ビニル管 強化プラスチック複合管 下水道用ポリエチレン管 ・溶接部は会所堀りにより作業ス ペースを確保し、掘削溝底は十分地 均しして平坦に仕上げると共に必要 に応じて砂と入替えを行う。 ・埋戻しは、下層より数回に分けて 各層ごとにランマー等を用いて十分 に締め固めを行う。埋戻しには良質 な砂または良質土砂を用いる。 ・原則として全周砂基礎を用いる。 ・埋戻しは管の変形や曲りを生じな いよう入念に行い、撓みを少なくす るよう十分な施工管理を行う。 ・管周囲の突き固めは、特に入念に 行う必要がある。埋戻し方法が不十 分な場合、過大な撓みが生じ漏水の 原因となる。 ・管底基礎には砂､砕石､ソイルセメ ントを用いる。 ・埋戻しは管の変形や曲りを生じな いよう入念に行う必要がある。 ・砂を用いて30cmづつ埋戻しを行 い、撓みを少なくするよう十分な施 工管理が要求される。 ・管周囲の突き固めは十分に行う必 要がある。 埋戻し方法が不十分な 場合、過大な撓みが生じ漏水の原因 となる。 ・掘削は設計図書に基づいて行う。 ・管床部の砂（粒径20mm以上のれき を含まないもの）の厚さは、10∼ 20cmとする。 ・管の接合が完了した後、砂を投入 して、抱き基礎を作る。 ・管上30cmまでの埋戻土は、粒径 20mm以上のれきを含まないものと し、石、がれきなど、管に影響を及 ぼすような固形物を一緒に埋め込ん ではならない。 ・管上30cmから地表面までの埋戻し 土は良質土とする。 ・道路復旧工事仕様書に基づいて各 埋戻し層ごとに振動コンパクタなど で十分締め固める。 ・ローラーで埋戻し土を転圧する場 合は、管上50cm以上まで埋戻してか ら行う。 ・降雨や湧水による管の浮き上がり や落下物等による管の損傷を防ぐた め、敷設後は速やかに地表面まで埋 戻す。 ポリエチレン管 （黒ポリ管） ・掘削は設計図書に基づいて行う。 ・管床部の砂（粒径20mm以上のれき を含まないもの）の厚さは、10∼ 20cmとする。 ・管の接合が完了した後、砂を投入 して、抱き基礎を作る。 ・管上30cmまでの埋戻土は、粒径 20mm以上のれきを含まないものと し、石、がれきなど、管に影響を及 ぼすような固形物を一緒に埋め込ん ではならない。 ・管上30cmから地表面までの埋戻し 土は良質土とする。 ・道路復旧工事仕様書に基づいて各 埋戻し層ごとに振動コンパクタなど で十分締め固める。 ・ローラーで埋戻し土を転圧する場 合は、管上50cm以上まで埋戻してか ら行う。 ・降雨や湧水による管の浮き上がり や落下物等による管の損傷を防ぐた め、敷設後は速やかに地表面まで埋 戻す。 ・専用工具が必要である。 ・専用の冶工具が必要である。 (7) 施工用機材 ・継手種類ごとに必要工具が異なる ・溶接機等が必要である。 ので接合要領書に従う。 ・荷締機、挿入機を使用して接合す ・レバーブロック、ワイヤーロー る。 プ、バタ角等により施工する。 (8) 施工の難易度 ・継手接合作業に特別な資格は必要 ・被覆アーク溶接に従事する者は、 ・継手接合作業に特別な資格は必要 ・特殊な技能は必要ない。普通作業 ・1日間の施工講習会受講で接合作 ない。 JIS Z 3801（溶接技術検定における ない。 業は可能である。 員で施工可能である。 試験方法並びにその判定基準）に規 定された試験合格した者、または、 それと同等以上の有資格者でなけれ ばならない。 (9) 完成検査 ・小口径：管路水圧試験 ・水圧試験 ・大口径：テストバンドによる継手 水圧試験 ・水圧試験 ・管を埋戻す前に真空試験を行う。 ・メーカー施工のため不明。 ・小口径：水圧試験 ・大口径：テストバンドによる継目 ・圧送管としての用途の場合は、水 圧試験でもよい。 試験 (10) 施工所要時間 ・Ｔ形φ100 １分以内（２名） ・Ｔ形φ250 １分以内（２名） ・NS形φ75 2分（２名） ・NS形φ250 2分（２名） ・K形φ500 ７分（２名） ・K形φ1200 16分（２名） 口径 溶接時間 塗覆装時間 100A 20分 15分 150A 30分 25分 200A 45分 30分 （X線検査時間は含まない） ・口径により異なる。 ・口径により異なる。 ＥＦ継手の場合（管と管の接合） 口径 融着時間 冷却時間 φ200 １０分 １５分 ＥＦ継手の場合（管と管の接合） 口径 融着時間 冷却時間 φ200 １０分 １５分 (11)施工上の制約 ・一般的にはない。 ・塗装や溶接施工時の温度制限があ ・一般的にはない。 る。（溶接時は−１５度以上、塗装 時は５度以上等） ・雨天、水場の溶接は困難である。 ・一般的にはない。 ・雨天や水場の施工は制約をうけ る。 ・コントローラは 環境温度-10℃ ∼40℃で使用可能である。 ・雨天や水場の施工は制約をうけ る。 ・コントローラは 環境温度-10℃ ∼40℃で使用可能である。 ・接合作業は製造メーカーが責任施 工で実施している。 ・バット溶着には熟練を要すため、 メーカーの品質責任施工のみが認め られており、施工講習会なども開か れていない。 10 表-2 管 種 項 目 11.工法の種類 (1)埋設配管 ダクタイル鋳鉄管 ・管の強度が大きいため、路面荷重 に対しても安全性が高く、条件に よっては浅埋設も可能である。 ・浅埋設にすることによって、土工 費節減、工期短縮および土留めの簡 素化が可能である。 下 水 圧 送 用 各 種 管 材 の 特 性 一 覧 表 (6) 水輸送用塗覆装鋼管 硬質塩化ビニル管 ・管の強度が大きいため、路面荷重 ・埋設配管がほとんどである。 に対しても安全性が高く、条件に よっては浅埋設も可能である。 ・浅埋設にすることによって、土工 費節減、工期短縮および土留めの簡 素化が可能である。 強化プラスチック複合管 ・埋設配管がほとんどである。 ポリエチレン管 （黒ポリ管） 下水道用ポリエチレン管 ・埋設配管がほとんどである。 ・埋設配管がほとんどである。 (2) シールド内・ トンネル内配管 ・内面接合タイプの継手を用いた実 ・実績は多数ある。 績が多数ある。 ・小口径では立抗で接合したものを 引込み施工する。 ・大口径では引込んだ後に溶接する ため、曲がりにも対応できる。 ・実績は少ないが、メーカー協会の ・実績は少ない。 ・実績は少ない。 ・実績は少ない。 ・空隙充填を行う場合は、硬化熱の 規格として内挿用圧力管規格を制定 ・管の固定用に設置する架台やバン ・管の固定用に設置する架台やバン 上昇による管体座屈に注意を要す している。 ド等による管材の経年劣化に注意す ド等による管材の経年劣化に注意す る。 る必要がある。 る必要がある。 (3) 屋外配管 ・実績多い。 ・実績多い。 ・実績は少ない。 (4) 推進 ・実績多い。 ・長距離、カーブ施工が可能であ る。 ・推進用鋼管が用いられている。 ・推進用塩ビ管が用いられている。 ・下水道推進工法用の協会規格があ ・実績少ない。 るが、実績はほとんどない。 ・施工時の塗覆装等の損傷は現地で 補修できる。 ・管体損傷は交換が原則である。 ・漏水時は開削し管を取り替える。 ・施工時の塗覆装等の損傷は現地で ・管体損傷は交換が原則である。 ・漏水時は開削し管を取り替える。 補修できる。 ・部分的な管体の損傷は現地で補修 できる。 ・漏水時は開削しメカニカル接合で 管を取り替える。 １2．維持管理 (1) 管の補修および事 故 時の緊急対応 (2) 管路更新 引用文献 ・開削による敷設替え ・開削による敷設替え ・既設管へのパイプインパイプ工法 ・既設管への挿入工法 ・非開削による置換え工法 ①JSWAS G-1 下水道用ダクタイル鋳 鉄管 ②JDPA T30 下水道用ダクタイル管 路 設計と施工 ③JDPA T48 下水道推進工法用ダク タイル鉄管 (GS形管・GSS形管） ④JDPA T26 ダクタイル管路のてび き ・開削による敷設替え ①「水輸送用塗覆装鋼管」 JIS G ①「水道用硬質塩化ビニル管 技術 資料<規格・設計編>」塩化ビニル 3443 管・継手協会 ②「水道用塗覆装鋼管」 JWWA G 117 ③「水道用鋼管」 日本水道鋼管協 会（WSP） ④「技術資料」 日本水道鋼管協会 （WSP） ・屋外配管の実績は少ない。 ・管体損傷は交換が原則であるが、 軽微なものは現地積層による補修が 可能である。 ・漏水時は開削しメカニカル形鋼継 ぎ輪を用いて管を取り替える。 ・耐候性に問題があるので、実績は ・カーボンブラック配合により耐候 少ない。 性は向上していると考えられるが、 実績は少ない。 ・管体損傷は交換が原則である。 ・漏水時は開削し水道用配水用ポリ エチレン管のメカニカル継手を流用 して管を取り替える。（ただし、φ 200以下のみ） ・不明 ・管体損傷は交換が原則である。 ・漏水時は開削し水道用配水用ポリ エチレン管のメカニカル継手を流用 して管を取り替える。（ただし、φ 200以下のみ） ・開削による敷設替え ・開削による敷設替え ・開削による敷設替え ・既設管へのパイプインパイプ工法 ・既設管へのパイプインパイプ工法 ・既設管へのパイプインパイプ工法 ①「土地改良事業計画設計基準 設 ①JSWAS K-14 下水道用ポリエチレ 計「ﾊﾟｲﾌﾟﾗｲﾝ」 基準書 技術書」農 ン管 （社）日本下水道協会 林水産省構造改善局 ②「土木工事施工管理基準」農林水 産省農村振興局整備部設計課 ③「強化ﾌﾟﾗｽﾁｯｸ複合管 圧力管路用 技術資料」強化ﾌﾟﾗｽﾁｯｸ複合管協会 ①建設技術審査証明（下水道技術） 報告書 「下水道用高密度ポリエチ レン管WE」 (財）下水道新技術推 進機構 ②「高密度ポリエチレン管WE-1(ISO 規格） カタログ、三井金属エンジ ニアリング(株) 11 ５．下水圧送用各種管材の特性総括表 各種管材の制限事項を整理・検討し、適材適所的に総括したものを、表-3 に示します。 表-3 管 種 制 限 事 下水圧送用管材の特性総括表 項 適切な用途・環境 （注１） 注意を要する用途・環境 ダクタイル鋳鉄管 （ＤP） ・内外面の腐食に対する対策が必要 ・汚水、雨水、汚泥、処理水の圧送管路 ・ポンプ圧送、自然圧送（水槽間圧送）の管路 ・高水圧管路 ･埋設管路 ・露出（屋外）管路 ・シ−ルド内、トンネル内管路 ・推進工法による河川、道路横断管路 ・地盤変位を生じる埋設管路 ・腐食性の強い地盤での埋設管路 ・硫化水素起因の内面腐食が予想される管路 水輸送用塗覆装鋼管 （ＳP） ・内外面の腐食に対する対策が必要 ・φ600以下の管では現地溶接部の内面塗装が不可能で、 その部分が腐食しやすい ・迷走電流による電食を生じやすい ・溶接接合は特別な技術と熟練を要する ・処理水の圧送管路 ・ポンプ圧送、自然圧送（水槽間圧送）の管路 ・高水圧管路 ･埋設管路 ・露出（屋外）管路 ・汚水、雨水、汚泥の圧送管路 ・腐食性の強い地盤での埋設管路 ・硫化水素起因の内面腐食が予想される管路 ・迷走電流による電食が予想される管路 硬質塩化ビニル管 （VP） ・管口径はφ300以下 ・設計圧力はＶＰ種で1.0MPa以下 ・流体温度は35℃以下 ・衝撃や隣接工事による損傷を受けやすい ・溶剤による材料劣化を生じる ･紫外線による材料劣化を生じる ・流体中の固形物による摩耗を受けやすい ・浮力による影響を受けやすい ・埋設位置や漏水の確認が困難である ・φ200以下の汚水、雨水の圧送管路 ・設計水圧 0.5MPa以下のポンプ圧送管路（ＶＰ種管） ・主要道路でない埋設管路 ・汚泥、処理水の圧送管路 ・設計水圧 0.5MPaを越える圧送管路 ・流体温度が20℃を越える圧送管路 ・露出（屋外）管路 ・地盤変位を生じる管路 ・主要道路下の埋設管路 ・汚染地盤での埋設管路 強化プラスチック複合管 （ＦＲＰＭ） ・管口径はφ200以上 ・設計水圧は１種管で1.3MPaであるが、実績的には 0.5 MPa （４種管）まで ・流体温度は45℃以下 ･紫外線による材質の劣化が起こる ・酸性土壌や硫化水素起因の硫酸による応力腐食割れが生じる 可能性がある ・衝撃や隣接工事による損傷を受けやすい ・撓みやすいため、基礎、埋戻しを十分行う必要がある ・浮力による影響を受けやすい ・埋設位置や漏水の確認が困難である ・φ200以上の汚水の圧送管路 ・設計水圧 0.5MPa以下の自然圧送（水槽間圧送）の管路 ・主要道路でない埋設管路 ・汚泥の圧送管路 ・ポンプ圧送管路 ・設計水圧 0.5MPaを越える圧送管路 ・露出（屋外）管路 ・主要道路下の埋設管路 下水道用ポリエチレン管 （ＰＥ） ・管口径はφ300以下 ・設計水圧は20℃で1.02MPa以下 ・流体温度は40℃以下 ･紫外線による材質の劣化が起こる ・溶剤等の浸透、滲出が起こる ・雨天時や水場の接合が難しい ・隣接工事による損傷を受けやすい ・事故時の補修対応が難しい ・融着接合は、特別な技術と熟練を要する ･管の基礎、埋戻しを十分に行う必要である ・浮力による影響を受けやすい ・埋設位置や漏水の確認が困難である ・φ150i以下の汚水の圧送管路 ・設計水圧 0.5MPa以下のポンプ圧送管路 ・主要道路でない埋設管路 ・汚泥の圧送管路 ・設計水圧 0.5MPaを越える圧送管路 ・流体温度が20℃を越える圧送管路 ・露出（屋外）管路 ・主要道路下の埋設管路 ・汚染地盤での埋設管路 ポリエチレン管 ［メーカー規格品］ （黒ポリ） 下記２項目以外、下水道用ポリエチレン管と同様と思われる ・カーボンブラックの添加により、紫外線劣化に対する 改良が図られている。 ・公的規格や技術資料がない。 下水道用ポリエチレン管と同様と思われる 下水道用ポリエチレン管と同様と思われる （注１） 硬質塩化ビニル管、下水道用ポリエチレン管およびポリエチレン管【メーカー規格品】 （黒ポリ管）は、最大設計水圧を 2.0 で除した値を設計水圧の推奨値とした。 12 ６．おわりに 水輸送管路に用いられる管材に「はやく、やすく、ながく」を完璧に満足するものは 存在しません。それぞれの管材で、長所と短所を併せ持っています。 各種管材の特性を良く理解いただき、本資料が「はやく、やすく、ながく」の下水道 施設設計の参考となれば幸いです。
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