新着情報 [流動化処理土]

無電柱化に向けたケーブル地中化技術 -流動化処理土-

2019.08.09

防災、景観・観光、安全・快適の観点から、都市部での「無電柱化」が推進されている今

電柱が乱立しているイメージ

路上の電線や電柱は景観を損なうだけではなく、歩行者や車いすの通行の妨げとなり、地震や台風などの災害時には電柱の倒壊で、緊急車両等の通行に支障をきたすなど、防災、景観・観光、安全性の観点から様々な課題があります。こういった課題を解決するため、主に都市部において「無電柱化」に向けた議論や取り組みが加速しています。
国内における無電柱化事業は昭和61年(1986年)からの「第1期電線類地中化計画(昭和61年~平成2年)」をもって全国的な推進が開始されましたが、仙台市においてはその動きよりも一足早く無電柱化の取組みが開始され、主に仙台駅周辺においては電線管理者による地中化が行われています。

「無電柱化」国分町通(宮城県 仙台市)の事例

「無電柱化の推進に関する法律」が施行、埋設手法の低コスト化や施工性の向上が必須

仙台市の上位計画における方向性

2016年(平成28年)12月に施行された「無電柱化の推進に関する法律」に基づき、仙台市では新たな無電柱化推進計画を策定していくこととしており、その基本的な考え方を示すものとして、2019年度(令和元年度)から2028年度(令和10年度)までの、10か年を計画期間とする仙台市無電柱化推進計画【基本方針】が作成されました。

しかし、課題として、今後は土地区画整理などの大規模な面整備は減少する見通しであり、こうした面整備に併せた無電柱化の推進が難しくなってくることも想定されます。また、無電柱化には多額のコストや長い事業期間を要し、工事や地上機器の設置場所に対する沿道住民の合意形成など課題も多く、特に従来方式の電線共同溝の整備費には 5.3 億円/km(うち道路管理者負担分は約 3.5 億円/km)を要するともいわれています。計画を実現するためには、限られた財源の中で効果的かつ効率的に無電柱化を推進していくことが必要不可欠であり、さらなる埋設手法の低コスト化や施工性の向上、さらには災害に強い施工法が求められています。

出典:仙台市無電柱化推進計画 https://www.city.sendai.jp/jigyokekaku/keikaku/mudentyu03.html

トレンチャーを使用した掘削が効率的であることが施工試験から実証

トレンチャーは溝掘機の一種で、比較的幅が狭くて深い溝を掘る機械

すでに無電柱化が広く進んでいる諸外国では、ケーブル埋設用掘削機械「トレンチャー」などを使用して、短時間に低コストで施工している事例が数多くあり、そうした事例を参考に、国内各地で「トレンチャー」を使用した検証が進められています。「トレンチャー」は溝掘機の一種で比較的幅が狭くて深い溝を掘る機械です。日本では見慣れませんが、バックホウと比べると掘削速度が大幅に早く、諸外国では開発・販売メーカーも多いため入手が容易で、無電柱化の工事に広く使用されています。

京都市と関西電力が行った「トレンチャー」を使用した掘削の実証実験では、京都大学正門前(東大路通と東一条通が接する交差点の西側)の掘削を約2分で完了できたという結果が出ています。今後さらなる検証が実施されると思いますが、海外での実績やこれまでの国内の検証から「トレンチャー」による掘削は、無電柱化に向けたケーブル地中化を推進するにあたっては必要不可欠な技術だといえます。

  • 【動画】京都大学正門前のトレンチャー実証実験
    NPO法人 電線のない街づくり支援ネットワークより

出典:NPO法人 電線のない街づくり支援ネットワーク https://nponpc.net/

幅の狭い掘削溝は締固めが困難になるケースも想定され、締固め機械による施工は人件費増

幅の狭い掘削溝は締固めが困難になる場合も想定され、締固め機械による施工は人件費増

トレンチャーでの掘削後、発生土は両側に積み上げられた状態になり、バックホウなどで山を崩し埋め戻す方法が想定されますが、発生土を埋め戻した後に一般的な締固め機械(タンパやランマ)で幅の狭い掘削溝を締固めるには、困難になるケースも考えられ、掘削溝が深い条件で締固め施工を行う場合には、相応の人員確保が必要になります。さらに、作業を行った場合には作業者の疲労が大きく長距離の施工は困難になる可能性も考えられます。条件によってはスピード、コスト、安全性など様々な視点を考慮して十分な検討が必要になります。

狭く深い掘削溝の埋戻しは「流動化処理土」の活用が期待

流動化処理土による施工例

狭く深い掘削溝の埋戻しに発生土をそのまま利用するのが困難な場合は、代替するひとつの資材として「流動化処理土」があげられます。「流動化処理土」は高い流動性を持つ特性から、均一に充填されるため締固めが難しい狭い場所や空間などに充填し、固化後に発揮される強度と高い密度により品質を確保する土工材料です。
国内の無電柱化を推進し低コスト化手法や技術開発の啓蒙と推進に取り組んでいる「NPO法人電線のない街づくり支援ネットワーク」によると、台北(台湾)では無電柱化の埋め戻しに「流動化処理土」が既に使われており、今後は日本国内においても「流動化処理土」の活用が検討される可能性があるということでした。

オデッサ・テクノスの流動化処理土について https://www.odessa-t.co.jp/service02/about-fluidization-process
流動化処理土 導入実績 https://www.odessa-t.co.jp/works/index

ライフラインとして重要な電線の地中化「無電柱化」は液状化対策も必須

ライフラインとして重要な電線の地中化には、災害に強く安心・安全な都市空間の形成も同時に求められます。過去に発生した大地震では、ライフラインの液状化被害が多く多発した地域もあり、発生後は上下水道管に曲げや座屈の力が生じ破損、マンホールの浮き上がりや管の浮き沈みが発生した事例もあります。場合によっては緊急車両や工事車両等が通行できず、人命の確保や復旧作業の遅れが生じることもありえるため、液状化を発生させずにライフラインを破損させないことが重要です。その点「流動化処理土」での施工を行った場合には、強度と高い密度により液状化を防げるうえ、再掘削が可能な強度に設定ができます。
また、国土交通省水管理・国土保全局下水道部が実施した「下水道の社会実験」においては、施工断面の見直しによるコスト縮減と仮復旧の省略によるコスト縮減効果が期待されています。

液状化現象(軟弱地盤と流動化処理土の導入比較)

液状化対策に「流動化処理土」 https://www.odessa-t.co.jp/service02/service/service02/ekijoka

低コスト・高効率・災害に強い地中化技術の選択が急務

「無電柱化の推進に関する法律」が施行され、法整備が整い、計画が策定される段階に入っていますが、これまでの非合理的な掘削の方法や技術自体を見直したうえで、さらなる低コスト・高効率の地中化技術の検討を進めると同時に、災害時に液状化によってライフラインや道路を破損させない施工技術や資材の導入検討についても一層議論が必要になるかと思います。

 

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農業分野における「流動化処理土」の活用事例

2019.07.23

流動化処理土を用いた幹線用水路の改修(北海道での事例)

北海道浦臼町

昨今の農業農村整備事業の実施にあっては、社会経済情勢の変化と環境への関心の高まりから、農業用水利施設としての基本性能の確保を原則とし、併せて、建設コストの縮減や環境保全への配慮が求められています。

(図1:浦臼地区)

そういった状況にある中で、北海道の国営造成土地改良施設整備事業浦臼うらうす地区(図1:浦臼地区 北海道空知総合振興局)は、浦臼幹線用水路を改修する事業において、建設副産物(発生土/建設汚泥など)の有効活用が可能となる「流動化処理土」を採用し、建設副産物の発生抑制と一時仮置土などに必要な工事使用地の縮減、既設撤去から掘削、埋設を行う従来工法と比較して、10%程度の工事費を軽減できたいう実績が「札幌開発建設部 樺戸農業開発事業所」から公表されています。

今回のコラムでは、その実績と公表内容から「農業分野における流動化処理土の活用事例」として幹線用水路の改修経緯と概要、工法比較をご紹介します。

幹線用水路の改修経緯と概要

地区の基幹的な用水施設である浦臼幹線用水路等は、建設以来30年以上経過していることから、老朽化に伴う施設機能の低下により、取水不能となる事態が発生するなど、農業用水の供給に支障を来たしている状況にありました。このため、複数に分散されていた機能を統合するとともに、浦臼幹線用水路等を改修して施設機能を回復させることにより、農業用水の安定供給と維持管理費の軽減を図ることを目的に計画・実行されました。

管水路の布設方法に「流動化処理土」を採用

管水路の布設は、実施設計において、水路の規模及び基礎地盤の強度、経済性などを勘案し「流動化処理土」が採用されました。

- 管水路埋戻し工法の比較 -

工法名称 エアモルタル 受台基礎 流動化処理土
断面図 エアモルタル充填 断面図 受台基礎 断面図 流動化処理土 断面図
既設水路の側壁
嵩上げ
×
10cmの嵩上げが必要
×
10cmの嵩上げが必要

必要なし
既設水路に対する影響
エアモルタル硬化後は
既設水路に影響なし

なし

流動化処理土硬化後は
既設水路に影響なし
管体保護
既設水路内へ
水の浸入

無筋コンクリート蓋継目部からの水の浸入が予想される

FRP製蓋の継ぎ目部(幅600mmのため継ぎ目が多い)から水の浸入が予想される。

アスファルト処理を行い、既設水路内は流動化処理土で緊密となるため水の浸入は無い
維持管理・冬期劣化
無筋コンクリート(T=10cm)と無筋コンクリート嵩上げ部について、経年的な凍害劣化・ひび割れが予想される。
エアモルタルの気泡内部や管とエアモルタルの隙間に水が浸入し、凍結融解現象によってエアモルタルの劣化が進行する恐れが予想される

無筋コンクリート嵩上げ部について、経年的な凍害劣化・ひび割れが予想される。固定バンドの金物が経年的に腐食(サビ)することが予想される。

アスファルト舗装及び流動化処理土により水が浸入する恐れは無い。流動化処理土が経年的に変形しても、アスファルトは追従性がある。
アスファルト舗装にひび割れ等が発生しても、補修材パッチ等で補修が容易。アスファルトは凍害劣化が発生しない。
経済性
(m当り概算金額)

2位 258千円/m

3位 344千円/m

1位 237千円/m
評価
△~1点
○~2点
◎~3点
【7点】
経年的な劣化・維持管理性で劣る。エアモルタルの劣化は管の沈下や管体への集中荷重の発生が懸念される。
【6点】
経済性、嵩上げに対する施工性・経年的な維持管理性で劣る。
【12点】
経済性、施工性、経年的な維持管理性で優れている。

新たな取り組みを通じた建設コスト縮減と地域資源の有効利用の実績についての総括

本取り組みを通じた建設コスト縮減と地域資源の有効利用の実績をまとめると、以下のとおりです。

  • 既設水路の利用と流動化処理工法の組合せにより、既設水路の取壊しに伴うコンクリート殻約120㎥/100m の建設副産物の発生を抑制し、浦臼地区の他工事で発生した約700tの建設発生土の再利用を実現。
  • 掘削による管水路布設に比して、一時仮置土などに必要な工事使用地を縮減
  • 既設水路と管水路は、固化した充填材により一体的な構造となり、全体として強度が増す。このため、埋設管の管種を下げることが可能となった。(FRPM管→FRPM 薄肉管)
  • 従来工法に比して施工日数の短縮を可能とした。既設水路の利用と流動化処理工法を組合せたことにより、従来工法の88日(概数)に比して約2/3の56 日となった
  • 以上より、既設撤去、掘削、埋設を行う従来工法に比較して、10%程度の工事費を軽減

 

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道路分野における「流動化処理土」の利用について

2019.04.25

道路分野における流動化処理土の利用ケース

道路分野における流動化処理土の適用用途としては、道路下の構造物の埋戻し工事、特に躯休周辺部など掘削面との隙間が狭く、締固め施工が困難な箇所での使用、また路面下やトンネル覆工裏などに生じる空洞充填などでの使用事例が多くみられます。 現在、流動化処理士は、用途が多様でまとまった需要を見込める大都市部において、現場から最寄りの製造工場もしくは現場に設置する移動式プラントで製造・供給される仕組みとなっています。しかし今後、流動化処理士が建設発生土や建設汚泥のリサイクル工法としてさらに全国に普及するためには、地方部でも需要が見込める物件を多数発掘し、多目的な工事用の材料として製造拠点や供給設備の整備が進む状況をつくる必要があります。

人口減少、厳しい財政事情等などにより下水道整備の低コスト化、迅速な整備手法が必要

近年多発している下水管老朽化に起因した道路陥没事故の対策や、下水道の整備水準の地域格差が顕著である点、特に普及の遅れている中小市町村等、多くの地方公共団体が人口減少、高齢化の進展や厳しい財政事情等、下水道整備を進めるにあたって極めて困難な状況におかれています。
そのような中、国土交通省では、平成19年度に「下水道未普及解消クイックプロジェクト社会実験制度」(現:下水道クイックプロジェクト)※1を創設し、地域の実状に応じた低コストでかつ迅速に整備が可能となる新たな整備手法について、性能や効果を検証して有効な技術を一般化することで、未普及対策のみならず改築対策へも活用を図り、全国の各地方公共団体における下水道事業を支援する動きが始まりました。

そのプロジェクトでは、流動化処理土の管きょ施工への利用について、詳細な検証実験が行われ、平成24年度末に検証が完了し、一般化した技術のひとつとして「流動化処理土の管きょ施工への利用」技術評価書が発表されました。

※1 下水道クイックプロジェクトとは
国土交通省では、平成19年度に「下水道未普及解消クイックプロジェクト社会実験制度」(現:下水道クイックプロジェクト)を創設し、地域の実状に応じた低コスト、早期かつ機動的な整備が可能となる新たな整備手法について、性能や効果を検証して有効な技術を一般化することで、未普及対策のみならず改築対策へも活用を図り、全国の各地方公共団体における下水道事業を支援しています。

「下水道クイックプロジェクト」における流動化処理土の技術評価

技術名称 流動化処理土の管きょ施工への利用
検証期間 平成 19~20 年度
検証箇所 静岡県浜松市(天竜地区、雄踏地区)

1.技術の概要

人口密集地帯においては、家屋が近接し、狭小な道路が入り組んでいる状況が見られる(写真-1)。このような場所においては、浄化槽の設置は不可能であり、また工事のための重機等の出入りも制限されるため、作業の大半を人力に頼らざるを得ない。よって、このような場所の工事にあたっては、土砂の出し入れを少なくさせる他、人力作業をさせないような工夫が必要となる。近年、公共工事で採用事例が増えている流動化処理土は、流動性と自硬性を有するというその特徴から、狭小な空間の埋め戻しや軟弱地盤の埋め戻しに適しており、各地で効果を上げている。特に、転圧が不要、現場付近の空きスペースからホース等で土砂の投入が可能であり、下水道整備そのものが困難な、先の人口密集地帯の下水道整備への適用が期待されている。

流動化処理土の導入イメージ

2.適用範囲

本技術(流動化処理土)の採用が可能な、または適している箇所は、下記の通りである。

  • 大型重機の侵入が困難な狭小道路。
  • 工事用車両(土砂運搬用ダンプなど)の出入りに関し台数制限を受ける地区。
  • 機械転圧が困難な箇所(埋設物が輻輳している箇所、騒音対策のため機械転圧ができない箇所など)。
  • 軟弱地盤対策が必要な地区。
  • 地震による液状化対策が必要な路線。
  • 流動化処理土製造プラントに近い地区。

3.期待される効果

本技術(流動化処理土)の採用により期待される効果は、下記の通りである。

  • 大型重機の侵入が困難な狭小道路では、通常の管きょ施工方法より低コストかつ短工期での施工が可能である。
  • 舗装の仮復旧を省略することが可能であり、施工時の交通への影響を軽減することができる。
  • 転圧が不要であるとともに、管きょの側面や底部へ確実に土砂を充填できるため、施工不良が発生しにくい。
  • 転圧不要のため、掘削部内での人力作業がほとんど発生せず、掘削断面の縮小化が図れるほか、安全対策の面からも有効である。
  • ポンプ打設が可能であり、大型重機の進入が困難な場所、工事用車両の出入りが制限される場所等、人力作業に頼らざるを得ない場所で効果がある。
  • 軟弱地盤における埋め戻しに適している(施工後の路面沈下が小さい)。
  • 固化による発現強度が大きいため、地震時の液状化対策としても効果がある。
  • 遮水性を有することから、河川堤防への埋設時に効果的である(河川管理者と十分協議すること)。
  • 建設汚泥の有効利用が図れる。

発表された技術評価書では、検証結果から得られたデータを元に技術概要、適用範囲、具体的に期待される効果などが詳細にまとめられており、今後導入する際の貴重な裏付けデータとなっており、流動化処理土を導入する際に必要な計画・設計、施工にあたっての適用基準にもなり、今後、道路分野に流動化処理土を導入する際の貴重なデータとなっています。

オデッサ・テクノス株式会社では、流動化処理土の道路分野への利活用についても積極的に推進しています。流動化処理土のご質問や、導入をご検討の場合は弊社までお気軽にお問合せください。

 

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