熊本市水道局における内面エポキシ樹脂粉体塗装管の小口径全面採用

1
5
熊本市水道局技術部建設課
課長補佐園田
実
拡張係長中島博文
園田実
中島博文
1
. はじめに
る計画給水人口 69万 7千人、計画一日最大給
熊本市の上水道は、大正 1
3年に給水を開始
し、これまで、4次にわたる施設の拡張事業を行っ
幹施設等の整備を推進するものである。
てきた。しかし、平成 3年 2月に合併した、旧飽託
4町(北部、河内、飽田、天明)の水道事業を一
本化し、さらなる安定給水を確保するため必要と
なる水資源の確保、水の効率的運用、維持管理
体制の強化等により、広域水道システムの構築
を目指した事業計画が必要となり、平成 7年から
平 成 21年の 1
5ヶ年を事業期間とする第 5次 拡
張事業計画を策定した。これは、目標年次におけ
水 量3
1万 1千立方メートルに対処するための基
管路の整備に当たっては、呼び径300mm
以上
はすべて 3DkN(D:呼ひ、径 mm)以上の引張り
力に耐える離脱防止機構付き継手 (~300 ~~
450:NS形管， ~500 以上:改良 S形管)、また、呼び
径 200mm以下の小口径においては重要路線
に離脱防止機構付き継手 (NS
形管)を採用して
おり、災害に強 p 水 道 管 路 の 構 築 に 努 め て い
る
。
ダクタイル鉄管
1
6
6
. 6 第 75号
平 成1
図 1 第 5次 拡 張 事 業 計 画
門
口
1﹂
日孔
1干 恰
月引勺
判ー陀円 U U W耽け
7 2意
小山
hL 副 MU
成 成 引?
，
ィi
ν
u
，
平 平 出 回 MM同心
ヨ
ロ
直
口の
⋮量人後
日水水更
H 3給 給 変
・一仏大画商
十山市計計
工工費絵日費は
工画酒工量
着竣総計計総水
本保
α
α
r
r
J
@@⑨@@﹁L
一確
の源
業資
本水
道の出岡
水幼剖
山川計例化
問す点強消
園-託保拠用の解
本市では、昭和 40
年代前半から今日に至るまで
事品を給的体域
(1)背景
業冶確水運制の
径全面採用への経緯
昨叶水の率理区
町い給時効管水
刻併定寄の持給
ふ A口 安 災 水 維 未
圏
第⑮@@@@@
2
.内面エポキシ樹脂粉体塗装管の小口
ってきた。
このことが発端となり、再度、粉体管の採用検
討を行った結果、益々高まってきたの市民のお
p しい水・災害に強 p 水道への要求に応えてい
ダクタイル直管の内面仕様としてはモルタルライ
以下)
くために、この度、小口径(呼ひ、径200mm
ニング管を使用してきた。内面エポキシ樹脂粉体
を対象に平成 1
5年 1
1月より粉体管を全面採用
塗装管(以下、粉体管と p う。)が実用化されて
することにした。この決定に至った主な検討内容
から 2
5年が経過しており、本市においてもこれま
について以下に紹介する。
で幾度となく検討を繰り返してきたところである
が、粉体管の利点は十分認識するものの最終的
には経済的な理由で採用には室らなかった。
しかしながら、合併した河内地区において、近
(
2
)モルタルライニング管との性能比較
はじめに、各種文献調査により粉体管とモルタ
ルライニング、管との性能比較を行った。
年、残留塩素濃度が減少する集落が発生し、こ
1
)水 質 へ の 影 響
の対策を講じることが急務の課題として持ち上が
日本ダクタイル鉄管協会が行った戸町WAK135
熊本市水道局における内面エポキシ樹脂粉体塗装管の小口径全面採用の経緯について 性能比較と費用対便益試算一
1
7
「水道用液状エポキシ樹脂塗料塗装方法Jに基
づくエポキシ樹脂粉体塗装管の溶出試験結果 1)
ていることはもとより、特に pH上昇、残留塩素濃
度の減少率で、モルタルライニンクゃ管よりも格段に
によると、浸出試験項目の基準値を全て満足し
優れていた。
図 3 残留塩素濃度の経時変化の比較
図 2 pHの経時変化の比較
1
2
3
.
0
1
1
什
¥、
1
0
切
QU
同
門
凶
! 2.0
幽
製
綿
騨
患
1
.0
7
湛水時間(日)
1
4
0
.
0
30
7
1
4
30
潟水時間(臼)
また、他都市で実施された粉体管路の配水ブ
ロックとモルタルライニング討、管路の配水ブロックの
後の残留塩素濃度は粉体管の方が約 15%
高く
残留塩素濃度の計測結果 2)では、 1
0時 間 経 過
素保持性能が確認できた。
なっており、実管路においても粉体管の残留塩
図 4 実管路の残留塩素濃度調査結果
。
(
切自
H¥
司
、t
it
!.
島
嶋
崎
蝶縦割担感
)Mm
h
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当
0.
40
0
.
2
0
0
.
0
0
o1 2 3 4
再管路
イ
￨
ニ
￨
ン
グ
￨
管
￨
路i
5678 9 1
01
11
21
31
41
51
61
71
8 1920 2
12
22
32
4
滋水時間(日)
2
)耐 久 性
他都市および日本ダクタイル鉄管協会が実施し
た以下の各種試験・調査結果において、粉体管は
モルタルライニング管よりも耐久性に優れていた。
②耐摩耗試験
1
)
水と珪砂を混ぜたスラリーを約 2.5m/秒 の 高
流速で流す厳しい耐摩耗試験において、ほと
んど摩耗は認められず良好で、あった。
①侵食水による通水試験1)
侵食性の強い地下水(遊離炭酸濃度=約
60ppm、pH=5.8、ランゲリア指数=ー2
.
6
)を
約1
2年間にわたり流した通水試験において、
異常がなく良好で、あった。
③管体の掘り上げ調査
3
)
供用開始から約 1
1年が経過した粉体管路
(ロ乎び、径 100mm，呼び、径 150mm)の 内 面 調 査
結果において、
発錆や塗膜劣化は認められず、良好であった。
ダクタイル鉄管
1
8
平 成1
6
. 6 第7
5号
写 真 1 掘り上げ管の内面の状況
④ 塗 膜 の 密 着 性 1)
塗膜の密着力測定試験においてモルタルラニング管よりも格段に優れていた。
表 1 密着力測定結果
密着力 (N/mm2)
内面仕様
エポキシ樹脂粉体塗装
9~10 以上
2
.
0
モルタルライニング
3
)通 水 断 面 積
粉体塗装は厚みが O.3mm程度とモルタルライ
が少なくなり水理性能が向上する。 3
種管につ
ニング厚(呼び径 150mmの 場 合 4mm)に比べ
いて計算したところ、約 10%~20% 断面積が増
て薄く通水断面積が拡大されるため、圧力損失
加することがわかった。計算結果を表 2に示す。
表 2 通水断面積の増加率 (
3種管の場合)
呼び径
(mm)
外径
(mm)
管厚
ライニング厚 粉体管断面積
(m2)
(mm)
(mm)
モルタルライニング管
断面積 (m2)
(%)
75
93
6
4
0
.
0
0
5
1
5
0
.
0
0
4
1
9
23
100
118
6
4
0
.
0
0
8
8
2
0
.
0
0
7
5
4
1
7
150
169
6
4
0
.
0
1
9
3
6
0
.
0
1
7
4
4
1
1
200
220
6
4
0
.
0
3
3
9
8
0
.
0
3
1
4
2
8
4
)管 重 量
粉体管はモルタルライニングがない分管重量が
軽くなるため、管の取り扱いが若干軽減される。
K形 3種管について計算したところ、約 15%重 量
が軽くなることがわかった。計算結果を表 3に示
す。
熊本市水道局における内面エポキシ樹脂粉体塗装管の小口径全面採用の経緯について~性能比較と費用対便益試算~
1
9
表3 管重量の低減率
K形 3種 管 1
本当たり
呼び径
(mm)
鉄 部 重 量 ライニング重量 粉 体 管 重 量 モルタルライニング管重量 重 量 減 少 率
(
k
g
f
)
(
k
g
f
)
(%)
(
k
g
f
)
(
k
g
f
)
7
5
5
2
.
1
8
.
9
3
5
2
.
1
0
61
.0
3
1
4
1
0
0
6
7
.
0
1
.9
0
1
6
7
.
0
0
7
8
.
9
0
1
5
1
5
0
1
1
9
.
0
2
2
.
6
0
1
1
9
.
0
0
.6
0
1
41
1
5
2
0
0
1
5
7
.
0
3
0
.
3
0
1
5
7
.
0
0
1
8
7
.
3
0
1
6
5
)性能比較のまとめ
③工区延長
以上の検討結果より、粉体管はモルタルライ
④一日当り排水時間:
ニング管に比べて優れた性能を有していること
:250m直線管路とした。
時
呼び径に関わらず一律 3
が確認できた。
間とした。
(
3
)費 用 対 便 益 試 算
(準備・片付け・移動時聞を含
次に、モルタルライニング管から粉体管ヘ切り
替えることによる費用対便益を以下の考え方で
めて半日作業とした。)
⑤水の単価
3(平 成 1
:
1
7
1円 / m
4年 度
⑥労務単価
:建設物価 (2003年 1
2月)熊
⑦材料単価
:建設物価 (2003年 12月)
試算したので一例として紹介する。
前項の性能比較から粉体管はモルタルライニ
の実績)
ング管よりも優れている乙とはわかったが、塩素
注入量の低減にしても通水断面の拡大による流
本県単価
量増にしても、いずれの便益もある程度長期的
上・下水道材 (p225、
226)
に採用し、粉体管路として構築しなければ日に
見えてはでてこない。そこで、発注工区単位での
2
)一日当り排水費
粉体管採用による便益として、通水試験の時間
①排水量の設定
短縮による工事費の低減に着目した。
呼び、径 200mmは排水 T字管からの排水と
粉体管採用事業体にヒアリングを行った結果、
し、排水量は水道施設設計指針 2000年 版 の
モルタルライニングρ管に比べて粉体管は、吸水お
排 水 管 排 水 量 概 算 表 (p519)の 排 水 管 口 径
よび pHの上昇がないため、水圧試験・水質試
100mm、本管水圧0.
40MPa
、開度 1/8の値を
験に係る時間が大幅に短縮されることがわかっ
適用した。また、呼び、径 75mm~150mm は消
た。よって、以下のように通水試験の時間短縮に
火栓(呼ひ、径 65mm)からの排水とし、その排
よる排水費および、人件費の低減額を試算し、材
水 量 は 排 水 管 口 径 100mmの値に断面積の
料費の増加額と比較した。
比を乗じて算定した。
1
)試 算 条 件
②試算結果
①呼び径
:75mm~200mm
②比較管種
:K形 3種粉体管と K形 3種
モルタルライニング管
試算結果を表 4に示す。
ダクタイル鉄管
2
0
平 成1
6
. 6 第 75号
表 4 一日当り排水費
本管呼び径
(mm)
排水管呼び径 単位時間当り排水量
(mm)
分)
(m3I
排水時間
(時間)
水の単価
m3)
(
円1
一日当り排水費
(円/日)
7
5
6
5
0
.
6
6
3
1
7
1
2
0，
3
1
5
1
0
0
6
5
0
.
6
6
3
1
7
1
3
1
5
2
0，
1
5
0
6
5
0
.
6
6
3
1
7
1
3
1
5
2
0，
2
0
0
1
0
0
1
.5
7
3
1
7
1
3
2
5
4
8，
3
)一日当り通水試験費(人件費等)
記載されている通水試験工(既設管と連絡して
平 成 15改 訂 版 水 道 事 業 実 務 必 携 (p177)に
給水車が不要の場合)に準拠し算出した。
器具損料及諸雑費
(
%
)
7
0
0
1
3，
3
一日当り計
円
価引
員一単仔
業
一
作﹁￨￨
普7
.
人(
︻数)
人
1
4，
1
0
0
3
通
一
表 5 一日当り通水試験費(人件費等)
2
0
1
0
0，
0
8
0
験のうちモルタルライニング管と粉体管の時間
4
)通水試験の時間短縮による低減額
①通水試験日数の設定
差となるモルタルライニングへの吸水による再
モルタルライニング管および粉体管の通水
加圧作業および水質検査合格のための排水
試験日数(工区延長 250m)を表 6のように設
作業は半日程度の作業になるため、一日当り
定した。これより、粉体管に切り替えた場合に
通 水 試 験 費 用 は 上 記 表 5の 50%として計算
短縮される日数を 3日と設定した。なお、通水試
した。
表 6 通水試験日数の設定
作業項目
モルタルライニング管
粉体管
充水・水圧試験
(モルタルライニングへの吸水
時間・再加圧時間を含む。)
1
.5日
0
.
5日
洗管・水質試験
(pHの上昇が落ち着くまで
の排水作業時聞を含む。)
2
.
5日
0
.
5日
4日
1
日
計
②試算結果
試算結果を表 7に示す。
熊本市水道局における内面エポキシ樹脂粉体塗装管の小口径全面採用の経緯について 性能比較と究用対便益試算-
2
1
表 7 通水試験の時間短縮による低減額
呼び径
(mm)
排水費
(円/日)
通水試験費(人件費等)
(円/日)
通水試験の低減額
(円)
短縮日数
(日)
75
20，
315
50，
040
3
211，
065
100
20，
315
50，
040
3
211，
065
150
20，
315
50，
040
3
211，
065
200
48，
325
50，
040
3
295，
095
管に切り替えた場合の材料費(直管，接合材料
5)材 料 費 の 増 加 額
K形 3種モルタルライニング管から K形 3種 粉 体
を含む。)の増加額を表 8に示す。
表 8材 料 費 の 増 加 額
呼び径
(mm)
本数
K形 3種粉体管 K形 3種モルタルライニング 管 差額
(円/本) (本)
(円/本)
(円/本)
F
材料費の増加額
(円)
75
190
14，
1
2，
190
2，
000
63
126，
000
100
18，
180
1
5，
680
2，
500
63
157，
500
150
31，
800
27，
400
4，
400
50
220，
000
200
41，
580
35，
680
5，
900
50
295，
000
6
)費 用 対 便 益 試 算
以上により算出した通水試験の時間短縮によ
上、呼び、径 150mmはわず、かに1.0に届かなかっ
る費用便益比を表 9に示す。これによると、呼び
たが、初期費用において材料費の増加分がほ
径 75mm、100mm、200mmはB/Cが1.0以
ぼ回収で、きることがわかった。
表 9 通水試験の時間短縮による費用便益比
呼び径
(mm)
通水試験の時間短縮による低減額
B(円)
材料費の増加額
C(円)
費用便益比
B/C
75
211，
065
126，
000
1
.68
1
0
0
211，
065
157，
500
1
.34
1
5
0
211，
065
220，
000
0
.
9
6
200
295，
095
000
295，
1
.00
7
)-1 NS形 3種粉体管と K形 3種モルタルライ
ニングの費用対便益試算
本市では数年前から災害対策として小口径に
イニングの費用対便益についても同様に試算し
おいても重要路線に NS形管を使用しており、そ
形管から NS
形管に変更する場合は異形管類の
の使用率が年々増加傾向にあること、また昨年度
差額が加わることでもう少し材料費の増加額が
にNS形粉体直管の価格が値下げされ、 3種 管 で
上がることになるが、この場合でも初期費用にお
形モルタルライニング、直管と同額となってい
はNS
いて材料費の増加分の大部分が回収でさること
ることから、 NS
形3
種粉体管と K形 3
種モルタルラ
がわかった。
た。試算結果を表 10に示す。
当試算は直管材料のみの単純試算であり、 K
平 成1
6
. 6 第7
5号
ダクタイル鉄管
2
2
表 10 NS形 3種粉体管と K形 3種モルタルライニング‘管の場合の通水試験の時間短縮による費用便益比
呼び径
(mm)
通水試験の時間短縮による低減額
材料費の増加額
費用便益比
B(円)
C(円)
B/C
75
065
211，
132，
930
1
.59
100
211，
065
165，
060
1
.28
150
211，
065
225，
000
0
.
9
4
200
295，
095
301，
000
0
.
9
8
7)-2 ライフライン機能強化(耐震化)に対す
る費用対便益試算
さらに、前述した長期的便益を加味した一例と
して社団法人日本水道協会の「水道事業の費
用対効果分析マニュアル(案)4
)J
により、 NS
形
益比を算出した。
既 設 の 鋳 鉄 管 呼 び 径 75 m m~ 200mmX約
148kmをNS
形管で更新した場合の試算結果を
表 11に示す。これによれば、 B / Cは 21
.94とな
り、高い便益効果が示された。
管とした場合の耐震性の向上に対-する費用便
表 11 ライアライン機能強化(耐震化)に対する費用対便益比
項目
￨管路更新費用
費用
合計
総費用/総便益
費用/便益
換算係数
a
b
aXb
9，
034，
688千円
1
.1
0
9，
938，
157千円
9，
034，
688千円
9，
938，
157千円
合計 (C)
断水被害額の減少
便益
9，
938，
157千円
481，
295，
610千円
0.
43
206，
957，
112千円
復旧工事費の減少分
69，
800千円
0.
43
30，
014千円
漏水損失額の低減額
292，
917千円
21
.48
6，
291，
857千円
維持管理費の低減額
223，
002千円
21
.48
4，
790，
083千円
合計 (B)
持用便益比
3.おわりに
以上のように粉体管とモルタルライニング管との
性能比較および費用対便益について検討し、本
局技術委員会で審議した結果、小口径(呼び径
200mm以下)を対象に平成 15年 11月より粉体
管を全面採用することにした。
形管も積極的に使用していくことで、
さらに、 NS
被災時にも水道の持つ幅広い機能(飲料水・生
活用水・医療用水・消火用水)が確保できる高機
能ダクタイル管￨離脱防止機構付き継手 (3DkN
以上、 D
:呼 び 径 mm)、内面エポキシ樹脂粉体
塗装￨のポリエチレンスリーブ防食により水道ライフ
ラインを構築していきたいと考えている。
最後に、本報告が粉体管の採用検討時の参
考となれば幸いである。
218，
069，
066千円
21
.94
BjC
<参考文献>
1
)社団法人日本ダクタイル鉄管協会「内面エポ
キシ樹脂粉体塗装について」ダクタイル鉄管
第 51号 平 成 3年 10月
2)豊 中 市 水 道 局
1(5-49)小ブロックにおける残
塩 調 査 」 第 50回 全 国 水 道 研 究 発 表 会 平 成
1
1年 5月
3
)豊 中 市 水 道 局 1
(
519)エポキシ樹脂粉体塗
同
装管の掘り上げ調査」第 42回 全 国 水 道 研
究 発 表 会 平 成 3年 5月
4
)社 団 法 人 日 本 水 道 協 会 「 水 道 事 業 の 費 用
対効果分析マニュアル(案)く改訂版 >
J平
成 14年 3月