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路面下の空洞化は地盤沈下・道路陥没に発展!
~空洞調査でBCP対策~

インフラ整備事業 2024.02.21

地盤沈下・道路陥没発生は空洞から始まる!?

都市部や地方の道路などで路面下の「空洞化」が、道路陥没発生の原因となっていることをご存知ですか?
この問題は、地下に存在する空洞が道路・路面上の安定性を損ない、最終的には大規模な陥没を引き起こす可能性があることから、都市計画と災害対策の観点において深刻な課題となっています。


これは公道(道路)に限ったことではなく、工場の敷地内(工場建物内含む)、駐車場、建物外構、私有地の敷地内などすべての路面下に起こりうる問題です。
地盤沈下・道路陥没のリスクを最小限に抑えるために、地下インフラのストックマネジメントの一環として適切な予防策、定期的な調査が必要となります。

今回のコラムでは、空洞発生のメカニズムと空洞調査の必要性をお伝えし、今後のストックマネジメント計画策定や危機管理対策(BCP対策)としてご紹介いたします。

空洞化から陥没がなぜ起こる?(空洞発生のメカニズム)

冒頭でもお伝えしましたが、陥没は路面下の「空洞」が大きく影響しています。
様々な原因で地下の空間が形成されてしまい、降雨や地下水上昇により徐々に空洞が拡大、地表面近くまで到達すると、陥没が発生します。

陥没の原因と陥没が起きやすい時期や状況

  主な理由
自然生成 ・自然に発生した空洞
・地下水の浸透
・水みち
・パイピング
人工空洞 ・地下工事やトンネル建設
・地下埋設物(排水管、下水管)などインフラ施設の老朽化や破損
・埋設物・管渠の老朽化による土砂の流失
・埋め戻し材の締固め不良などの人為的ミス など
発生しやすい時期 夏季、降雨時・降雨後
発生しやすい状況

地震発生時
※地震が発生した後の液状化などで空洞範囲が広がり、新たな空洞が発生。

 

埋設管布設30年で陥没リスク拡大

陥没や空洞化の発生原因の多くは「埋設管・管路の老朽化」といわれています。
供用後25~30年以上経過した管での陥没発生事例が多く、さらに下水管敷設後30年を経過すると道路陥没のリスクも拡大します。

管渠の軽微な損傷でも陥没が起こりやすい

特に起きやすい箇所は「陶管、次にコンクリート管、取付管、またその接続部」です。

降雨が地表から浸透し、埋設管の破損部分より水とともに土砂が流入する

地下水位が上昇し、地盤部分が不安定になり埋設管内に地下水が流入する

管内が地下水で満水となり、降雨が落ち着くと、管内の水が管外へ流出し、ゆるくなった地盤と空洞で路面陥没が発生する

もし陥没した場合、埋め戻しや補修工事等の復旧時間やお金がかかるだけでなく、
交通の混乱や周辺施設への被害に発展し、地域全体に影響を及ぼします。
残念なことに、空洞の状況は直接見ることができません。
それを見つけるために一番最適な方法が「空洞調査」です。

見えない路面下の空洞を見つける「空洞調査」

地盤陥没の発生を未然に防ぐためには、定期的かつ効果的な空洞調査が不可欠です。
最新の地下調査技術(マッピングシステム)を活用し、地下構造や地盤の変動を的確に把握することで、問題の早期発見と予防が可能となります。

  • 空洞や危険箇所の早期発見
  • 陥没事故につながる前の減災対策
  • 被害損失の最小化
  • 事後の復旧に関わるコスト・時間の減少
  • 安全の確保、交通・物流の確保

空洞調査方法

①高解析度センサーを搭載した空洞探査車でマイクロ波を投射したり、レーダー機器にて路面下のデータを取得します。
②空洞の位置の特定や空洞の厚みを確認できます。

※路面下空洞探査車での調査資料見本
※空洞の位置の特定や空洞の厚みを可視化

状況や要望に応じた調査方法を選択

1.路面下空洞探査車

・探査速度:最高60km/h(自走式)
・探査深度:0~1.5m
・探 査 幅:2.5m
・探査能力:
(縦)0.5m×(横)0.5m×(厚)0.1m 以上の空洞
・路面映像撮影装置搭載

 

 

2.小型探査装置

・探査速度:最高5km/h(手押し式)
・探査深度:0~1.5m
・探査幅:1.0m
・探査能力:(縦)0.5m×(横)0.5m×(厚)0.1m 以上の空洞

 

 

 

3.ハンディ型地中レーダ

・探査速度:最高5km/h(手押し式)
・探査深度:0~1.5m
・探 査 幅:0.5m
・探査能力:(縦)0.5m×(横)0.5m×(厚)0.1m 以上の空洞

 

【調査箇所】
基本的にはあらゆる所で調査可能です。
舗装されていない砂地、芝生、土などでも調査できます。
※ただしレーダの性質上、路面に滞水がある区間は不可、鉄筋コンクリート舗装区間・スラブ路盤区間(状況による)については探査精度が落ちる場合があります。

空洞以外にも、地中の埋設管やケーブルなどの調査にも同じ技術が活用されています。
埋設管状況を三次元に調査することで不明管・不明経路の埋設管マッピングを実用化しています。

 

調査から補修までの期間を大幅に短縮!

従来の調査方法は、下記の図①のように補修までの工程が多く、対応に遅れがでます。
マッピングシステム手法は工程が少ないので、補修までの対応が早く、さらに大幅なコストダウンも見込めます。

図①

 

調査結果に応じて更生・補修工事で現状回復!

調査結果次第で、修繕計画を決めます。
空洞のみもしくは埋設物がない場合は、掘削し、埋め戻し工事を行います。
埋設物がある場合は、二次調査のTVカメラ調査を実施し、不良が見つかった場合は更生・補修工事を行います。

 

TVカメラ調査(二次調査)

管内の異常箇所を特定するためにTVカメラ車を使用します。
管内調査で、より明確な不良状況や場所を確認できます。

【適用範囲】幅広いサイズの管径に対応
Φ150mm ~Φ2200mm

 

更生工事は耐震化にも有効です!

オメガライナー工法やSPR工法などの更生工事は管の耐震化にも有効です。


管の不良状態に合わせて非開削、開削での部分修繕、各種更生工事を選ぶことができます。
▼詳しくは下記コラムをご覧ください。

まとめ

地下インフラの安全性向上とストックマネジメントの観点から重要な役割を果たす「空洞調査」。
空洞情報や地盤の変動パターンなど調査データを活用しながら、地下空間に潜む潜在的な危険要因を可視化(リスクマップ作成)することで、適切なストックマネジメント計画策定に役立てることが可能です。
短期的ではなく、長期的に予防措置の徹底と定期的な保守管理を実施し、周辺環境や職場環境の安全を確保していきましょう!

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