特集各論

新潟県中越地震の教訓と対策

ライフラインの被害と復旧の考え方

安田

１．は じ め に
２００
４年新潟県中越地震では，上下水道，ガス，通信といったライフラインが甚大な被害を受けた。上水道は３５市町村の約１３万戸で断水になり，下水道は２２の市町村で管路被害を受けた。また都市ガスは，新潟県内の公営事業者を含む６事業者で，合計約５６，８００戸の需要家へのガス供給を停止した。これらの被害は甚大で，現在も本復旧作業が続いている。以上のうち，ここでは特に注目された被害として，下水道のマンホール浮上がり被害について述べる。

２．下水道施設の被害状況
災害査定結果によれば，下水道施設は新潟県および県内６市１２町３村の２２自治体で被害を受けた。被害総額は２０５億円である。下水道の被害のうち，管路施設の被害延長は１５２．
１Üに及んだ。被災を受けた地域は，震央から約３０Üの範囲内であった。被災地区内ではマンホールが２，７１９ヵ所で被災した。新潟県と下水道災害対策本部
による被災状況の一次調査結果によると，１，４５３個のマンホールが浮上がって路面から突出したと報告されている。筆者が見た範囲では，浮上がり量の最大は写真―１に示すように約１．
５mであった。
また，管路上の道路の陥没もひどく，写真―２に示すように多くの箇所で数十Úも陥没した。上述した一次調

写真―１＊YASUDA Susumu

２００５．１０

進＊

査結果によると，５，９０８ヵ所で路面異常が報告されている。このため，下水道の使用制限を行わざるを得なかっただけでなく，マンホールの突出や路面の陥没によって道路交通障害が発生した。マンホールに自動車がぶつかった箇所もあった。地震後に通行の注意を促すように，住民の方々によって浮上がったマンホールの上に花や標識が置かれた所も多くあった。管路上の道路の陥没は地震発生後も進行し，さらに地震後半年たった４月の雪解け時に陥没が生じていたところもあった。なお，被災地は豪雪地域であり，冬に除雪車を通すために突出したマンホールの頭は切られた。それでも除雪車がひっかけた箇所も生じた。
一方，下水処理場・ポンプ場の被害としては，６処理場および６ポンプ場で被害を受けた。そのうち最も被害が大きかった堀之内浄化センターでは、処理場への流入管の破断により処理機能が停止するとともに、水処理施設躯体の段差発生、連絡管の破断、消化タンク汚泥輸送管の破断、消化タンク本体の傾きなどの被害が発生した。
筆者は，地震発生後１ヵ月間の間に小千谷市，長岡市などの現地を見て回った１）。そのうち，小千谷市の関越自動車道沿いの桜町では，道路沿いに多くのマンホールが浮上がっていたため，その浮上がり量を大まかに測定してみた。その結果を図―１に示す。凡例に示すように，一般にマンホール自体の浮上がりとともに，周囲（埋戻し部）の地盤の沈下（S ）も生じるので，これらを考慮大きく浮上がったマンホール（小千谷市）写真―２ 管路上の道路の陥没（長岡市）

東京電機大学 理工学部 建設環境工学科 教授｜埼玉県比企郡鳩山町石坂

５３Ah ＝130
S ＝ 30
H＝100h ＝27
S＝ 0
H＝27

関越道・小千谷I.C.

h ＝42
S ＝17H＝25h ＝34
S＝ 5H＝29h ＝43
S ＝25
H＝18h ＝19S ＝16
H＝ 3h ＝80
S ＝40H＝40

図―１Savr.＝30h ＝49
S ＝40
H＝ 9h

写真―３ 若葉地区（図―１中のＡ地点）で１mほど浮上がったマンホール

Sh ＝53
S ＝37
H＝16h ＝44
S ＝29H＝15h ＝25
S ＝25
H＝ 0

浮上がり量 H＝h−S
単位：㎝100m

小千谷市若葉２丁目におけるマンホールの浮上がり量および近傍地盤の沈下量の大まかな測定結果１）

してマンホール自体の浮上がり量の絶対値（H ）を推定している。その結果，図に見られるようにこの地区の浮上がり量の絶対値の最大値は，写真―３に示したマンホールの１０６Úであり，その他数十Ú浮上がったものが多く発生していた。マンホール周囲の地盤の沈下量は最大で４０Úであり，２０〜３０Ú程度のものが多かった。なお，これを測定したのは地震発生８日後の１０月３１日である。
前述したように，今回の地震では時間とともに管路上の地盤の沈下量が増えていく傾向が多くの地区で見られた。
したがって，図―１の沈下量の値も，その後増えている可能性もある。
ところで，この地区は信濃川の左岸の河岸段丘に位置する。地質図２）を重ねてみると，関越自動車道の東側には完新世のT９段丘堆積物が，また西側にはT８段丘堆積物が堆積している。両者とも未固結の礫・砂およびシルトからなる堆積物である。ただし，その段丘を切る低地も樹枝状に形成され，そこに氾濫原堆積物が堆積している。図―２には樹枝状の低地の分布と，筆者たちがマンホールの浮上がりを多く見た区域，および後述する国土交通省の委員会における資料をもとにマンホールの隆起高さ分布図を重ねたものを示す。図に見られるように，小千谷市内でも市の中心から西にはずれた関越自動車道付近で，マンホールが多く浮上がった。このマンホールが浮上がった地区の原地盤には，液状化したような噴砂跡は見当らなかった。一方，管路上の地盤が陥没した箇所の一部では，噴砂らしき砂も見受けられた。したがって，この地区のマンホールの浮上がりの主な原因は，後５４Hh ＝15S＝ 5H＝10h ＝50
S ＝35H＝15h ＝24
S ＝20H＝ 4h ＝29
S ＝20H＝ 9h ＝28
S ＝25H＝ 3h ＝40
S ＝28H＝12h ＝61
S ＝15H＝46h ＝85
S ＝30H＝55

Savr.＝13h ＝25S ＝22H＝ 3h ＝89
S ＝42H＝47h ＝32S ＝23H＝ 9

若葉１丁目交差点

h ＝33
S ＝20H＝13h ＝55
S ＝30H＝25h ＝58
S ＝30H＝28h ＝20S＝ 0
H＝20φ＝84h ＝22S＝ 7
H＝15h ＝79
S ＝20H＝59h ＝44
S ＝12H＝32h ＝27
S＝ 0
H＝27h ＝53
S ＝12H＝41

Savr.＝49h ＝120
S ＝ 14
H＝106

下水道整備区域外
マンホール隆起高さ５㎝以下

５〜10㎝

10〜15㎝

15〜30㎝

30㎝以上
国土交通省の資料3）によるマンホールの浮上がりが顕著と感じられた区域1）
段丘を樹脂状にきる低地

図―２ 小千谷市におけるマンホールの浮上がり量の分布（参考文献３）による）と，浮上がりが特に顕著と感じられた地区１），および樹枝状の低地（参考文献２）による）（地形図は国土地理院の１／２５，０００による）基礎工

ライフラインの被害と復旧の考え方
40

被害あり（路面異常・隆起沈下）

35

被害あり（その他被害）

30

被害なし

６メッシュ

１メッシュ
２メッシュ

被害メッシュ数25
20
15105５メッシュ

10メッシュ

３メッシュ

４メッシュ
２メッシュ
６メッシュ
23メッシュ
３メッシュ
８メッシュ

0
地下水高い
（GL−2.00m未満）
液状化地盤
（砂質土）

19メッシュ

19メッシュ

15メッシュ
１メッシュ
１メッシュ

地下水低い
（GL−2.00m以上）
液状化地盤
（砂質土）

地下水高い
（GL−2.00m未満）
砂・砂礫地盤地下水低い（GL−2.00m以上）
砂・砂礫地盤地下水高い（GL−2.00m未満）
粘性土地盤

地下水低い
（GL−2.00m以上）
粘性土地盤

周辺地盤

図―３

被害と周辺地盤の土質，地下水位の関係３）120

３．下水道管渠およびマンホールの被災原因および復旧
今回の地震で被災した下水道施設について，本復旧を行うための技術的緊急提言を行うとともに，現行の地震対策の内容について，被害の実態を踏まえさまざまな角度から検証するために，国土交通省では「下水道地震対策技術検討委員会」が設置された。そして２００
４年１１月２０日に開かれた第２回委員会において，「管路施設の本復旧にあたっての技術的緊急提言」が行われた。そこでは，管路被害の原因は管路敷設埋戻し部の液状化現象にあると考えられた。そして，被害の再発防止も考慮し，本復旧の埋戻しに当っては，マンホール周辺を含め，地盤の特性，施工条件など現地特性，管材，工期などを勘案し，A埋戻し部の締固め，B砕石による埋戻し，C埋戻し部の固化，のいずれかの対策を行うことが望ましいとされた。そして，これらの施工管理にあたっては，締固めで対策をとる場合には良質な砂または埋戻しに適した現地発生土を用いて，締固め度を９０％程度以上とすることとされた。また，砕石の場合は液状化しないような大きな粒径とするため，平均粒径が１０Ù以上かつ１０％粒径が１Ù以上の砕石を用いて，締固め度が９０％以上とすることとされた。そして固化による場合は一軸圧縮強度が現場強度として５０〜１００kPa出ることとされた。
この委員会での提言に基づき各自治体で復旧方法が検討された。そのうち長岡市では「管路施設復旧委員会」が設けられて具体的な復旧方法が検討され「管路施設震災復旧マニュアル」としてまとめられた。このマニュア
ルでは環境への配慮を重視し，復旧にあたって発生した土を改良して再利用する埋戻し工法が提唱された。そし２００５．１０100

被害率（％）

述するように１９９３年釧路沖地震や２００３年十勝沖地震と同様に，埋戻し土の液状化にあるのではないかと考えられた。

粘性地盤
砂質地盤

8060402001970

1975198019851990
布設年度

199520002005

図―４ 管路の布設年度と被害率の関係３）て市内の２箇所にグラビア下水道下の写真に示す改良土プラントを設置し，復旧にあたって掘削した土（発生土）をこのプラントに運搬して，高炉セメントzを２０è／m３の割合で添加し，その改良土を埋戻し材として利用することが行われている。グラビア下水道中央の写真には長岡市町田町での復旧状況を示す。手前に見える下水道管は地震時に浮き上がった管で，奥の深い所に新しい管が敷設されている。なお，本稿ではマンホールの浮き上がりに着目して述べてきているが，このようにマンホールだけでなく管渠も多く浮き上がっていた。
さて，前述した国土交通省の委員会では，また，被害発生箇所の特性の分析や代表的な被災・無被災箇所の詳細な調査等が行われてきている３）。被害発生箇所の特性に関しては，全域における地質，地下水位，基盤深度，地震動の強さなどと被害の関係が調べられ，さらに長岡市と小千谷市をモデル地区として選定して，詳しい分析が行われた。モデル地区での分析では対象地区をメッシュに分け，いくつかの要因と被害の関係が調べられた。
図―３は被害と周辺地盤の土質，地下水位の関係を示している。これに見られるように，地下水が高いところで被害が多く発生している。また，粘性土地盤と液状化地盤（ここではN 値が１５以下の砂・砂礫地盤が液状化地盤と見なされている）とで被害の発生が多くなっている。
５５

表―１
項
管路深度までの地山部

埋戻し部

被害目

代表的な地点において行われた地盤調査結果（参考文献３）より抜粋）

長 岡 市 中 沢
変状地区

小 千 谷 市 桜 町

無変状地区

口町

変状地区

無変状地区

変状地区

無変状地区

シルト

砂質シルト

シルト混り砂，砂質シルト

粘性土

砂質土，粘性土

２０〜５

１――

土

質

シルト，シルト質砂

N

値

２〜４

土

質

礫混り砂

砂質礫

細粒分混り礫質砂細粒分質礫質砂

細粒分混り礫質砂細粒分混り砂

地下水位

GL−０．
６５m

管路より下方

GL−１．
１m

GL−１．
３８m

GL−０．
２m

GL−０．
９m

１１〜１４―

―――

―

締固め度

―

―

７４％

７８〜８２％

８１％

―

相対密度

３８〜４１％―――――N状値

況

マンホールの浮上がり４０Ú程度，路面陥没３０Ú程度

マンホール， マンホールの浮上が マンホール，路面 マンホールの浮上 マンホール，路路面とも無変 り８〜２０Ú程度，路 とも無変状，ただ がり２４Ú程度，路 面とも無変状
状
面陥没２０Ú程度し，管渠は垂直に 面陥没２３Ú程度
８Ú蛇行

図―４は管路の布設年度と被害率の関係を示しているが，砂質地盤，粘性地盤とも布設年度が新しいほど被害率が高くなっている。次に，長岡市，小千谷市，川口町で被害が発生した箇所と近傍の無変状箇所で地盤調査が行われた結果のうち，主要な結果を表―１に示す。これに見られるように，変状箇所における埋戻し土の締固め度
DCは７４〜８１％程度，相対密度は４０％程度と大変緩いものであった。
埋戻し土内の地下水位もGL−０．
２m〜１．
１mと大変浅かった。また，管路埋設深さまでの地山はN 値が０〜５程度と軟弱な粘性土であった。なお，長岡市の無変状地区では地下水位が深かった。小千谷市では無変状地区といえども，埋戻し土は液状化したのではないかと考えられている。また，川口町では無変状地区は変状地区より地下水位が深かった。

４．マンホールの浮上に関する他の地震被害との比較
新潟県中越地震の後，２００
５年３月に福岡県西方沖地震が発生した。この地震では，埋立地の多くの箇所で液状化が発生した。ところが，マンホールの浮上がりはほとんど見られなかった。筆者は１０Ú前後浮上がったものを２ヵ所で見ただけである。１９９５年兵庫県南部地震でもほとんど浮上がらなかったため，過去のいくつかの地震の際にマンホールが浮上がったかを大まかに比較してみると，表―２のようになる。このように浮上がりが多数発生した地震とそうでない地震が分かれている。
マンホールの浮上がりが大きく注目されたのは，１９９３年に発生した釧路沖地震である４）。この地震では，下水道のマンホールが人の背丈ほど浮上がった。この下水道のマンホールの浮上がりの原因解明のために，建設省土木研究所により掘削調査を含む詳細な地盤調査が釧路町の被災現場で行われた。これによるとマンホールだけでなく，下水道管も浮上がっていた。地盤調査の結果，ここでは表土の下に３〜４m程度の泥炭層と粘土層があり，その下部に沖積砂層があった。
５６川

表―２ 過去の地震時におけるマンホールの浮上がり被害の概要
年

地

１９６４新震

名

１９８３

日本海中部

１９９３

釧

１９９３北海道南西沖

長万部町で多数浮上がり

１９９４北海道東方沖

標津町などで多数浮上がり

１９９５

兵庫県南部

ほとんどなし

２０００

鳥取県西部

ほとんどなし２００３

十豊頃町などで多数浮上がり

２００５

福岡県西方沖潟路

勝沖

沖

マンホールの浮上がり状況
２地区だけで浮上がり通信のマンホールが八郎潟で浮上がったのみ
釧路町で多数浮上がり

ほとんどなし同年には北海道南西沖地震も発生し，長万部でまた下水道のマンホールが浮上がった。長万部全体を見渡してみると，マンホールが浮上がった地区と浮上がらなかった地区とが分かれていることがわかってきた。地盤調査
結果と対比すると，原地盤が泥炭地盤の所が最も大きく浮上がり，密な砂礫地盤では浮上がっていなかった５）。
翌年に発生した北海道東方沖地震では，中標津町や標津町の泥炭地盤でマンホールの大きな浮上がりが発生した。
釧路沖地震から１０年経った２００
３年に十勝沖地震が発生し，またまた下水道のマンホールが豊頃町と音別町で大きく浮上がった。ただし，音別町では町の東側ではマンホールが浮上がったのに対し，西側では浮上がらなかった。表層の地盤条件を比較してみると，東側は泥炭や粘土地盤であったのに対し，西側では砂礫地盤であった。
また，豊頃町でも海岸近くの大津地区では１つのマンホールを除いて浮上がり量はあまり大きくなかった。こ
こでは表層に砂質土が主に堆積していた６）。
以上の被災事例を見てみると，地山（原地盤）が軟弱な粘性土地盤や泥炭地盤において，浮上がり被害が多く発生していると感じられる。その原因を少し考察してみたい。
振動台による模型実験の結果によると，地盤が液状化するとマンホールや埋設管の模型は浮力により，まず少し浮上がろうとする。その後，大きく浮上がっていくた
基礎工ライフラインの被害と復旧の考え方
マンホールや管路埋戻し土
原地盤②浮上がり続けるために周囲の液状化した土の回り込み①液状化による浮力発生→浮上がりの起動力

図―５

マンホールが浮上がるメカニズム

めには，図―５に示すように，液状化した周囲の地盤がマンホールや埋設管の下に回り込むことが必要である。
このため，液状化が継続していると浮上がり量は大きくなる。このような浮上がりのメカニズムをもとにすると，浮上がり量に影響を与える要因には以下のようなものがあるのではないかと考えられる。
A埋戻し土自体の特性：締固め密度，粒径，エイジング
B地山が埋戻し土の液状化に与える影響：透水性（埋戻し土で発生する過剰間隙水圧の地山へ向かっての消散のしやすさ），地震応答性
C地下水位
D地震動
Eマンホールや埋設管自体の特性：埋設深度，比重，形状
F地震時の管渠のはずれによる土砂の流入の有無
これらのうちBの要因を考えた場合，まず透水性から見て，地山が砂質土よりは粘性土の場合が埋戻し土が非排水状態になり液状化しやすく，また継続時間も長くなることになる。そして粘性土の中でも，硬い粘性土よりは軟弱な方が地盤全体が大きくせん断変形するため，その中の埋戻し土も強制的に大きくせん断変形させられ，液状化が発生しやすくなることになる。
また，一般的に軟弱な粘性土地盤は湿地や沼・池といった箇所に多く，地下水位も浅い。さらに，このような軟弱地盤の宅地化が進んできているのは最近のことのため，下水道管を布設してから時間が経っていなく，埋戻し土の液状化強度に与えるAのエイジング効果も，まだあまり発揮されていない。これらのことにより，軟弱な粘性土地盤や泥炭地盤で埋戻し土の液状化による浮上がり被害が，多く発生するのではないかと考えられる。
ただし，このほかにも施工時に軟弱な粘性土地盤では，

２００５．１０

埋戻し土が緩んでしまうようなことが発生するのではないかとも考えられる。例えば，埋戻し土に対して地山の軟弱粘土の単位体積重量が小さいため，土留め工を引抜く際に埋戻し土が軟弱粘土に向かって孕み出し，そのために埋戻し土が緩んでしまうのではないかといったことである。

５．あ と が き
新潟県中越地震によるライフラインの被害のうち，下水道のマンホールの浮上がりに焦点をあて，その被災状
況と被災原因，復旧方法などを述べた。被災原因が埋戻し土の液状化にあることは明らかになってきているが，そのような被害が発生する条件に関しては，まだはっきりとした結論が出ていない。この条件がはっきりすると，既往の施設も対策するべき箇所を絞ることができるのではないかと考えられる。今のところ，軟弱な粘性土地盤や泥炭地盤で発生しやすいのではないかと筆者には思われる。このような箇所は，液状化に対するハザードマッ
プでは液状化しない地区になっていることも留意する必要があろう。さらに，十勝沖地震では豊頃町，新潟県中越地震では柏崎で見られたように，埋戻し土の液状化による被害は埋設物だけでなく，住宅などでも発生してきている。したがって，このような被害を防ぐための一般市民の方への広報も大切ではないかと思われる。
なお，図―３などは下水道地震対策技術検討委員会資料３）を参考にさせていただいた。関係各位に感謝する次第である。
〔参 考 文 献〕
１） 安田進，規矩大義：９．２ 下水道施設の被害，土木学会新潟県中越地震第１次調査団報告書，２００５．
２） 柳沢幸夫，小林巖雄，竹内圭史，立石雅昭，茅原一也，加藤碵一：５万分の１地質図幅「小千谷」，地質調査所，１９８６．
３） 国土交通省：第６回下水道地震対策技術検討委員会資料，
２００５．
４） 安田進：１０．３ 下水道の被害，１９９３年釧路沖地震・能登半島沖地震災害調査報告書，１９９４．
５） 安田進，山田桂介：北海道南西沖地震による長万部町の下水道被害に関する考察，第３０回土質工学研究発表会講演集，pp.
９
７３〜９７４，１９９５．
６） 安田進，宮島昌克，規矩大義：１
１．１ 上下水道の被害，２００３
年十勝沖地震地盤災害調査報告書，地盤工学会２００
３年十勝沖地震地盤災害調査委員会，p.１
１１〜１２０，２００４．

５７