第35回 夏季研修会論文集 2014/11/08

計画的・効率的な維持管理の重要性 〜事後保全管理から予防保全管理へ〜
土木設計室 富田真司
近年、土木施設の高齢化が注目され施設の維持管理・更新も進みつつあるが、耐用年数を迎える施設は今後加速して増加していく傾向にあり、それに伴う維持管理費・更新費も増大することが懸念されている。又、高齢化施設の割合が増加することにより、致命的損傷や重大事故等が発生するリスクも高まる。今後いかに適切に経済性と安全性のバランスを確保できるかが重要となってくる。
維持管理における現在の状況や今後の展望、および効率的に維持管理調査を進めるための近年の調査技術についても紹介する。
1．土木施設の高齢化
現在までに建設された施設は、高度経済成長期に集中的に整備されており、今後、これらの施設が耐用年数を迎え高齢化施設が急速に増加する。下図は、50 年以上経過する各土木施設の割合を示しているが、現状(H24 年度)と 20 年後を比較すると急増していることがわかる。県や市町村の施設も、同時期に整備されているものも多いことから、同じような割合で急増すると想定される。
図 − 建設後 50 年以上経過する施設の割合（国交省資料：平成 24 年）
H24 年度

H34 年度

H44 年度

道路橋(橋長 2m 以上)

約 16%

約 40%

約 65%

トンネル

約 18%

約 31%

約 47%

河川管理施設
（水門等）

約 24%

約 40%

約 62%

下水道管きょ

約 2%

約 7%

約 23%

港湾岸壁
(-4.5m 以深)

約 7%

約 29%

約 56%

2．維持管理・計画策定の現状
下表は、長寿命化・老朽化対策の進捗状況である。平成 20 年までの進捗率はいずれの施設も低い状況にあったが、急速に対策されつつある。又、平成 24 年に発生した中央自動車道笹子トンネル事故以降、それにも増して集中的に点検、必要な修繕等を実施しているようであり、下表から大幅に進捗している可能性が高い。ただし、自治体によっては資金、人材の不足などの理由から、進捗していないところも見られるようである。下表以外の比較的小さな施設も施設数が多く、進捗率は高くないものと考えられる。
表 − 長寿命化・老朽化対策の進捗率（国交省資料：平成 22 年）
全国道路橋の長寿命化修繕計画策定率 ※全国の 15m 以上の道路橋

約 63%

下水道施設の長寿命化計画策定率 ※計画策定した自治体数／耐用年数超過施設を管理する自治体数

約 24%

河川管理施設の長寿命化率 ※長寿命化が図られた施設数／H20〜H24 年度に耐用年数を迎える施設数

約 47%

港湾施設の長寿命化計画策定率 ※重要港湾以上の主な係留施設

約 70%

海岸保全施設の老朽化対策が実施されている割合 ※S42 年以前の建設施設で機能確保している施設延長／施設延長

約 52%※H21 ﾃﾞｰﾀ

3．維持管理における今後の課題
近年までの施設管理は、発生した変状等に対して事後的、個別に対処する『事後保全管理』をしてきた。
しかし今後、高齢化施設の割合が急速に増加していくなかで、このような管理手法を続ければ、将来、財政面などから管理が追いつかない施設も増えることになり、致命的損傷や重大な事故等が発生するリスクも急激に高まる。
又、施設高齢化に伴って維持管理・更新費も増大することが見込まれており、国交省所管施設を対象に過去の投資実績等から維持管理・更新費を推計した結果によると、維持管理・更新に関して従来通りの事後的な対応をした場合 2011 年から 2060 年までの 50 年間に必要な更新費は約 190 兆円と推計され、そのうち更新できないストック量が約 30 兆円と試算されている。
今後いかに適切に経済性と安全性のバランスを確保し管理していけるかが重要な課題となる。

4．計画的・効率的な維持管理の重要性
上記課題を解決していくには、施設を定期的に点検・診断し、常に施設状況を把握した上で異常の確認
もしくは予測された場合は致命的損傷が発生する前に措置するという『予防保全管理』へと早急に移行する必要がある。予防保全の考え方にたった計画的・効率的な維持管理を実施し、長期にわたって安全性を確保するとともに施設を延命化させ、更新費を抑えることでライフサイクルコストの低減を図っていくことが重要となる。
前述した国交省維持管理・更新費推計によると、予防保全管理を強化したケースの推計は、更新できないストック量が 2060 年までに約 6 兆円（従来対応は約 30 兆円）となり大幅に減少すると試算されており、予防保全管理を早急に行う必要性があることがわかる。
予防保全管理への移行期においては、事後保全管理の段階で健全性を確保できなかったツケ分も払わなければならず、初期投資額はどうしても高くなる傾向にあるが、今、先送りすれば将来的なコスト増大、高齢化施設増加に対処できなくなることを忘れてはならない。将来に目を向けた計画的な管理をおこなっていく必要がある。

近年、携わっている県内の港湾・漁港施設の維持管理においては、計画策定や初回点検診断がある程度進捗している状態であるため、今後は計画に沿った維持管理（補修対策や定期的な点検）を実施していくことが重要となる。現状把握のみで事後保全管理へ戻ることのないように、予防保全の考え方にたった計画的・効率的な維持管理を行い、将来的なコスト削減に繋げる必要がある。

5．効率的な維持管理調査・・・・進歩している調査技術の活用施設の維持管理調査を効率的に進めていくためには、近年、進歩している調査技術の活用が必要不可欠であると考えられる。又、維持管理調査の初期調査は、目視調査や打音調査等が基本であるがこれらは調査者による個人差があるため、経験からの判定だけでなく、物理調査等を併せることで定量的に把握することが出来る。近年行われている維持管理調査における調査技術の一部を紹介する。
a）画像（写真）調査：画像処理技術
画像処理技術を活用した調査分野は、近年、急速に進歩しており、迅速で効率的な点検が期待できる為、今後さらに拡がっていくと思われる。代表的な例として、トンネル点検などで活用されはじめているコンクリートひび割れ検出システムが挙げられる。これは、撮影点検車（ビデオカメラ車載）で走行しながら撮影し（走行時速 10km でひび割れ 0.5mm 程度まで判別可）、この動画データから一連した撮影画像を生成、その後の解析でひび割れ自動検出、変状図等の作成を行うものである。
又、撮影技術も、様々な機材が開発されており、橋梁点検カメラシステム（橋梁下面側面などの撮影を行うロボットカメラ）や工業用ファイバースコープ、パイプカメラ、マルチコプター（ラジコンヘリ）による撮影など、高所、地中部、管内、水中部など様々な場所で撮影が可能となってきている。
b）3 次元レーザースキャナー計測調査
レーザーを使用した 3 次元計測技術で、短時間で詳細な 3 次元座標を得られることから、測量分野で注目されているが、維持点検にも活用されつつある。構造物や地形の移動、沈下、崩壊などの変状を短時間で詳細に計測でき、定期的な観測や連続的な観測等にも活用できる。
c）地中レーダー探査
地中の空洞などの変状を電磁波の反射、屈折、透過現象を利用して地表から非破壊で調査する。異常反射が認められた場合は、ファイバースコープなどを用いて変状を確認する。機材は手押しの小型のものから、専用車両に探査機を車載した地中レーダー探査車もあり、広範囲の探査も可能。最近では RC 版下の空洞なども確認できる改良機も開発されている。
d）熱赤外線映像法
コンクリート構造物や吹付モルタルなどは、経年劣化によって内部亀裂や空洞等の隙間が生じることがある。隙間は熱を伝えにくい空気層であるため、暖められる日中や、冷えていく夜・朝には健全箇所と比べて、温度の上昇下降の程度が異なる。撮影した後、この温度差、温度変化を解析し、目視で発見できない劣化箇所の分布を判別することができる。
e）超音波厚み計による鋼材肉厚測定
鋼構造物における腐食状態を把握するための鋼材厚さを非破壊で測定できる。水中部も測定可能である
ことから、現在、港湾・漁港施設の鋼管杭、鋼矢板等の鋼構造物については、この方法により調査を実施している。上下水道などの管材点検にも用いられている。
ｆ）既存構造物の把握調査
・鉄筋探査
鉄筋コンクリート構造物の鉄筋状況が不明である場合は、電磁誘導法などの探査にて、配筋状態、鉄筋直径、かぶり厚を非破壊で測定できる。コア抜き等の前に実施するケースが多い。
・基礎杭、矢板等根入れ調査
既存の基礎杭、矢板等の根入れ位置が不明である場合は、弾性波速度検層、磁気検層、インテグリティ試験、ボアホールレーダー探査などの調査方法により、根入れ位置を測定できる。