沿岸技術研究センター論文集 No.6（2006）

ライフサイクルマネジメントを考慮した桟橋式構造物の維持補修の検討
Examination of Maintenance and Repair of Pier type structures which considered Life Cycle Management
足立雅樹*・深海正彦**・宮島 正悟***
ADACHI Masaki, FUKAMI Masahiko and MIYAJIMA Shogo* 前（財）沿岸技術研究センター

調査部 主任研究員** 前（財）沿岸技術研究センター*** 国土交通省

中部地方整備局

主幹兼企画部長

名古屋湾空港技術調査事務所

所長

The local corrosion was clarified right under the anti-corrosion measures part of steel piles of pier typestructures by check and diagnosis of the national harbor facilities. In this paper, I performed that I
examined of the actual situation of the local corrosion and investigaed the cause. And I examined theeffective maintenance method how I used general of life cycle management for.
Key Words:maintenance and repair, life cycle management

1. はじめに国有港湾施設の点検・診断によって桟橋式構造物の鋼管杭の防食対策部直下において局部腐食が明らかになった．本論文では，その局部腐食について実態の把握，原因究明，ライフサイクルマネジメント（以下，LCM）概念に基づいた効果的な維持補修方法の検討結果について報告する．

２．調査内容(1) 局部腐食の実態
管内の桟橋の鋼管杭で局部腐食が報告された名古屋港金城ふ頭について，局部腐食の実態を整理した．局部腐食の実態は表-1 に示す通りで，N.P.-1.0ｍ直下で 428 本のうち 10 本で腐食による貫通孔（以下，腐食穴）が見られた．また，発生位置は，海側１列目杭で９本，２列目杭で１本であった．さらに，平均干潮面よりも上の部分には塗覆装がなされているものの，海中部には電気防食が施されておらず，局部腐食は，この塗覆装下に発生していること等が確認された．
(2) 局部腐食に対する原因究明
一般的に，海洋環境における腐食因子としては，1)溶解成分，2)溶存酸素，3)流速，4)温度，および 5)ｐＨなどが挙げられる．そこで，当該エリアの腐食の原因を究明するため，既往の文献 1),2)から溶存酸素，塩分濃度，水温の変化を調べたが，これらの腐食因子がどの程度腐食に影響を及ぼしているかを確認することが出来なかった．
そこで本論では，局部腐食はこれらの腐食因子が複合して生じたものと捉えて，腐食原因の推定は腐食傾向の平面的，断面的な傾向を踏まえて上で，岸壁の利用状況等をもとにその原因を究明するものとした．
腐食傾向を把握する方法としては，既往の肉厚測定結果から平均腐食量をコンター図に示すものとした．その一例として，図-1 に１列目杭について平均腐食量と着船表-1 局部腐食の実態
局部腐食の実態表－1標準断面局 部 腐 食 の 実 態
・鋼管杭の腐食による貫通孔（以下，腐食穴）が 10 本発生していた。
水深：－12.0m

・発生位置は，海側 1 列目杭で 9 本，2 列目で 1 本であった。

経過年数：30 年

・発生深度は，ペトロラタムライニング直下(-1.0m 直下)であった。

電気防食：無し－ 1 －沿岸技術研究センター論文集 No.6（2006）

１列目杭
腐食量
(mm )
8～5～8
4～5
3～4
2～3
1.5～2
1～1.5
0.8～10.6～0.8
0.4～0.6
0.2～0.4
0～0.2～0

図-1 腐食コンター図と船舶の着船状況
船舶頻度の高い船を示す．コンター図と船舶の着船状況を照合した結果，船舶位置と腐食量の大きい箇所は一致している傾向が見られた．この結果から，局部腐食の発生原因のイメージを図-2 に示す．局部腐食の原因は，船舶のスクリュー，バウスラスター等の影響により酸素供給量が増えたこと，また，これらの噴流によって生じる流体の衝突によって，離着岸時に鋼材表面に付着している錆を除去し，船舶が着岸していないときに，再び錆が生じることを繰り返すことによって，局部腐食が発生したものと思われる．

ペトロラタムライニング
O2(3) 局部腐食に対する補修工法
局部腐食に対する対策工法としては，塗覆装・電気防食工法など腐食を防ぐ防食工法と，耐力低下した鋼材に強度を付加する補強工法に大別することができる．本論
文における LCC 算定対象としては，塗覆装工法としては，「有機ライニング（水中施工型）」，電気防食については「流電陽極方式」を適用するものとした．また，補強工法については，「鋼板溶接工法」，「鉄筋コンクリート噴流，流体の衝突など

O2
錆層の連続剥離

酸素供給量増

腐食促進

摩耗的腐食

図-2 局部腐食の発生原因のイメージ図

表-2 局部腐食に対する補修工法
有機ライニング工法

電気防食工法（水中施工型）

流電陽極方式

ＲＣを鋼管杭に被覆する

水中施工が可能な材料を被覆

Ａｌ陽極からの防食電流にことにより補強する工法

することにより鋼材の腐食をよって防食する工法

鋼板溶接工法

ＲＣ被覆工法鋼板を巻き直接溶接する
ことにより補強する工法

工法概念

工法の原理

抑制する工法
施工性

・溶接部残存肉厚は 5 ㎜以・同左

・複雑な形状でも施工可能

上 3)必要。

・同左

・湿潤部と水中部で材料を使い・水中溶接のため下地処理・水中不分離コンクリートなどが重要。
本検討での安全性の限界（断面減少率適用箇所45％）を超過する箇所に適分ける必要がある。などが重要。
・構造物の規模に関係なく適用でき，施工が容易の本質管理が重要。
同 左・水中溶接のため下地処理

鋼板溶接箇所に適用（溶接部の全鋼管杭の防食に適用腐食を抑制する）

用
耐用年数
補修費*)

(施工費含)

30 年 4)30 年 4)

15 年 3)20 年（陽極 20 年を使用）

100,000 円／ｍ2

150,000 円／ｍ2

58,000 円／ｍ2

1,900 円／ｍ2*)当該岸壁に対して算出－ 2 －沿岸技術研究センター論文集 No.6（2006）

断面減少率 45％

断面減少率 45％

断面減少率 45％a) 無対策（撤去・新設）b) 対策Ⅰ―残存耐用年数が短い場合に有効－c) 対策Ⅱ，Ⅲ－小規模補修を繰り返す－－大規模補修を 1 回－

図-3 ライフサイクルを考慮した補修の考え方 5)
確率分布関数にあてはめ
30年後（-1.0m)（発生応力／降伏応力）0.9 となり，安全断面減少率45％5

腐食量(mm)0.6

0.8
超過確率 P1

累 積累積確率
確率10

確率密度

頻 度
15t1 年後0.2380.220

安全性の限界値：
断面減少率が 45％

0.4

25性の限界となるものとした．

超過確率 Pn断面減少率 45％になった時点で応力 比1.0

耐 力 指 標 値 の 設 定

30年後（-1.0m)
頻度分布
30

腐食量予測（全測点）

0510腐食量(㎜)1520

超過確率 P20.00

確率密度

t2 年後

0510腐食量(㎜)1520腐食量(mm)

確率密度t3 年後
超過確率 P3腐食量(mm)

劣化面積＝対象面積×超過確率

LCC＝劣化面積×補修単価

L C Cの算定

劣 化 面 積 の 算 定

超 過 確 率 の 算 定

Ｃ2A1

Ｃ1
t2

t3

P3P2

超過確率

Ｃ3

t1

A2

劣化面積コスト（円）

A3

P1
t2

t1t3

経過年数（年）

経過年数 (年）

t1t2t3

経過年数（年）図－4 LCC 算定フロー被覆工法（以下，RC 被覆）」を対象とした．各工法の特徴を表-2 に示した．LCC を検討する際の維持管理シナ
リオは，図-3 に示すライフサイクルを考慮した補修の考え方 5) および表-2 の工法の特徴から以下のとおり設定した．
a)無対策 撤去・新設b)対策Ⅰ 鋼板溶接＋有機ライニングc)対策Ⅱ 鋼板溶接＋有機ライニング＋流電陽極d)対策Ⅲ ＲＣ被覆＋流電陽極(4) 維持補修を考慮した補修方策
本論文におけるＬＣＣの算定フローを図-4 に示した．本手法では，まず，全測点に対して腐食量を算定し，将来の腐食量の頻度分布を予測した．次に，断面－ 3 －沿岸技術研究センター論文集 No.6（2006）

表-3 LCC 算定条件

対策時期
対策箇所

維持管理費
防食効果
リスク，便益効果
現在価値換算1000

20 年，40 年
無対策：撤去・新設
対策Ⅰ：鋼板溶接工法＋有機ライニ
ング
対策Ⅱ：鋼板溶接工法＋有機ライニ
ング＋流電陽極
対策Ⅲ：ＲＣ被覆工法＋流電陽極
対策Ⅰ：10 年間隔
対策Ⅱ，Ⅲ：平成 16 年度に実施
補強：腐食により断面減少率 45％となった箇所
塗覆装：鋼板溶接箇所
電気防食：全鋼管杭対策Ⅰ：対策前に肉厚測定
対策Ⅱ，Ⅲ：電位測定（1 回／2 年）
電気防食後の腐食の進行はない
考慮しない
割引率，物価上昇率は考慮しない

対策Ⅰ
対策Ⅱ
対策Ⅲ

800

コスト（千円/ｍ)

予定供用年数
維持管理シナリオ

撤去・新設：7,500（直工費 千円/m）

600

400

200

001020304050

経過年数（年）図-5 LCC の算定結果

減少率 45％になった時点を安全性の限界 6)とした上で，将来の腐食量分布を確率分布関数にあてはめた．そして，断面減少率が 45％超過する確率を算定した．なお，
この超過確率は，安全性の限界を超える確率を意味する．この超過確率に対象面積を乗じることにより，安全性の限界を超えた劣化面積を算定することができる．
最後に，この劣化面積に各対策工法の施工単価を乗じることによって，LCC の算定を行った．表-3 に LCC の算定条件を示す．図-4 および表-3 の LCC 算定フローにしたがって LCC を算定した．その結果を図-5 に示す．
図-5 から，20 年程度と予定供用期間が短ければ，経年的に劣化箇所を補修するという対策も有り得るが，長期になるにつれて，電気防食工法(流電陽極方式)を実施する方が経済的であることがわかった．現在，平
均干潮面以下の防食対策は，電気防食が標準となっている．本事例では，LCC の観点からこれを再認識する結果となった．また，予定供用期間が長期の場合，わずかではあるが鋼板溶接工法併用の対策Ⅱよりも，RC被覆工法併用の対策Ⅲの方が有利となった．ただし，これらの判断は，詳細な腐食状況，施工性などを考慮して判断する必要がある．

劣化予測を実施する方法を考案した．本手法を用いることにより，現在のばらつきを将来も考慮することができ，今後データを蓄積することにより，手法の高度化が期待できる．
(3)20 年程度と予定供用期間が短かければ，経年的に劣化箇所を補修するという対策も有り得るが，長期になるにつれて，電気防食工法(流電陽極方式)を実施する方が経済的となることがわかった．

４．今後の課題①本論文では，維持補修費に直接かかるコストのみを対象とした LCC の最小化について検討したが，実際，対策にあたる場合には，予算に制約があることから，複数の施設から対策の優先順位を策定する必要がある．その判断材料として，リスク回避効果，便益効果を考慮することも必要である．
②技術的な課題のほかに,岸壁利用者の利用状況も重要な要素であり，これらを考慮することも必要である．

参考文献
1) 実用軟弱地盤対策技術総覧編集：実用軟弱地盤対策技術総覧，産業技術サービスセンター，1281p.，1993．

３．まとめ

2) 杉山陽一・依田眞・原田一利：名古屋港の貧酸素水塊に(1)局部腐食を含めた腐食状況の実態の把握は，既往の腐食データをコンター図に示すことにより，桟橋固有の腐食状況を簡便かつ視覚的に把握することができた．
(2)海中部における鋼材の腐食量は，環境によって大きくばらつくことが多く，腐食量の予測を行う際に“どの値を代表値とするか”という問題が生じる．本論
文では，これを考慮するために確率論的手法により，関する現地調査，海岸工学論文集，第 48 巻，2001．
3) (財)沿岸開発技術研究センター：財港湾鋼構造物物防食・補修マニュアル(改訂版),1997.4.
4) ヒアリングより
5) 千葉賢・杉山陽一・松尾直規：名古屋港の夏季の流況と貧酸素化に関する研究，海岸工学論文集，第 50 巻，2003
6) 古玉悟，田邉俊郎，横田弘，濱田秀則，岩波光保，日比智也：桟橋の維持補修マネジメントシステムの開発，港湾技研資料 No,1001，2001.6．

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