水道配水用ポリエチレン管ご採用に向けた提案資料

はじめに
水道配水用ポリエチレン管（以下、｢ HPPE 管｣）は、兵庫県南部地震発生以後、ライフラインとしての水道管路の耐震性が強く求められる中、平成８年（1996年）に誕生しました。その後日本国内では地震活動が活発化する傾向にあり、耐震管路の重要性がさらに認識されてきています。
HPPE 管の特長は、管・継手類に使用される高性能の高密度ポリエチレン材料「 PE100」と、電気融着（Electro Fusion ）接合（以下、「 EF 接合」）で形成された一体構造管路に因るものです。
1980 年代後半に開発された「 PE100」材料は、圧力用管材に求められる高い強度や長期耐久性とともに、柔軟性、耐衝撃性､ 耐亀裂進展性能を併せ持っています。特に柔軟性に関しては、引張降伏歪みが８％以
上と金属材料に比べ大きく、降伏するまでは引張・圧縮による強度低下は殆ど無いという特長があります。
また、EF 接合により同一のポリエチレン材料で管路が構成されるため、地震による地盤歪みを管路の柔軟性で吸収して高い耐震性を発揮します。
本資料では、HPPE 管路の特長である耐震性と長期耐久性を中心に取り纏めました。
耐震性に関しては、最初に厚生労働省が推進してきた管路の耐震化施策における HPPE 管の位置付けや取り扱いについて整理しました。
さらに、これまで実施してきた HPPE 管の耐震性能評価の内容について、以下の項目毎にまとめました。
１）レベル２地震動に対する管路の耐震計算
２）モデル実験によるレベル２地震動および地盤変状時の管路の耐震性評価
３）実際に発生した地震における被害調査による検証
管路の耐震計算では、平成29 年（2017年）に開催した「水道用配水用ポリエチレン管の耐震性評価委員会」
において審議された内容を盛り込み、直管部のみならず、異形管や分岐部における耐震性についても照査し、その結果を記載しました。
また地震被害調査に関しては、多くの紙面を割き地震による逆断層変位が地表面に発生した「長野県神城断層地震」や、前震、本震と二度のレベル２地震が立て続けに発生した「平成 28年熊本地震」についても事業体協力の下、詳細な調査を実施致しましたので、その結果についても加筆しました。
長期耐久性に関しては、平成25 年（ 2013年）に発刊しました「水道配水用ポリエチレン管路の100 年寿命の検証」の概要を記載し、近年実施した経年管掘上調査による HPPE 管の経年変化についての調査・分析
結果から、寿命に対する見解を示しました。
また、更新計画策定で必要となる耐用年数に関する情報も記載させていただきました。
最終章には HPPE 管の課題に対する見解や対処法についても末尾に取り纏めました。合わせてご活用のほど、宜しくお願いいたします。
水道施設の更新に合わせ管路の耐震化や高寿命化を進められる中、本資料が HPPE 管の特性をご理解、評価いただく上での一助となれば幸いです。

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

3

第1 章

耐震性能

1.

水道配水用ポリエチレン管の「耐震管」としての位置付け …………………………………… 62.

厚生労働省 平成 25 年度管路の耐震化に関する検討会報告書 ……………………………… 7－検討報告書によるHPPE 管のポイント－

2 -1

水道配水用ポリエチレン管が耐震管として分類 ………………………………………………………………………… 7

2 -2

水道配水用ポリエチレン管に被害無し …………………………………………………………………………………… 7

2 -3

調査対象事業体は、16 / 116（ 14％ ）に留まっている …………………………………………………………………… 8

2 -4

液状化確認地区におよび人工改変確認地区は限定的なデータ ………………………………………………………… 8

2 5

平成18 年度の報告書だけでなく、平成25年度の検討結果を活用 ……………………………………………………… 83.

厚生労働省 水道の耐震化計画等策定指針（平成 27 年 6 月）…………………………………… 10－ POLITEC の視点によるポイント－

3 -1「注を付してあるものも、各水道事業体の判断により採用することは可能である」と明示 ……………………… 10

3 -2

耐震性区分で「耐震管」と明示 …………………………………………………………………………………………… 113 3埋設管路の被害想定「Cp：管種・継手補正係数を 0.0 」と明示 ……………………………………………………… 114.

重要給水施設管路のおける交付金対象 ……………………………………………………… 12

-

-

-

4 1

重要給水施設配水管とは ………………………………………………………………………………………………… 12

4 -2

北海道石狩市における事例 ……………………………………………………………………………………………… 125.

水道配水用ポリエチレン管 の耐震性能評価 ………………………………………………… 13-

5 1

レベル２地震動でも安全（耐震計算－地震応答解析）………………………………………………………………… 13

5 -2

HPPE 管の性能・引張降伏歪み ………………………………………………………………………………………… 14

5 -3

HPPE 管の性能・圧縮降伏歪み ………………………………………………………………………………………… 14

5 -4

レベル２地震動を想定した限界繰り返し伸縮性能 …………………………………………………………………… 15-

5 5

レベル２地震動に対する特性 …………………………………………………………………………………………… 16

5 -6

レベル２地震動を繰り返し受けた場合の特性 ………………………………………………………………………… 16-

5 7

金属継手の耐震性能 ……………………………………………………………………………………………………… 17

5 -8

地震時の地盤変状を想定した試験 ……………………………………………………………………………………… 18-

5 9

変形を受けた HPPE 管の長期耐久性能 ………………………………………………………………………………… 20

5 - 10液状化地盤内における HPPE 管路挙動に関する実験 ………………………………………………………………… 21

5 11 「水道配水用ポリエチレン管の耐震設計の手引き」について ………………………………………………………… 24-

水道配水用ポリエチレン管の地震被害調査 ………………………………………………… 266.
6 1

９大地震 に お け る 地 震 被 害 調 査 ー管路延長 2583.7km でも被害無しー … … … … … … … … … … … … … … …

6 -2

平成28年熊本地震の調査報告 …………………………………………………………………………………………… 27

6 -3

液状化確認地区での調査報告 …………………………………………………………………………………………… 30

6 -4

地盤変状確認地区での調査報告 ………………………………………………………………………………………… 32-

6 5

長野県神城断層地震における長野県白馬村での断層変位調査報告 ………………………………………………… 33

7.

参考（平成30年7月豪雨（西日本豪雨）被害調査報告）…………………………………… 38

7 -1

京都府福知山市 …………………………………………………………………………………………………………… 38

7 -2

京都府舞鶴市 ……………………………………………………………………………………………………………… 39

7 -3

京都府京丹波町 …………………………………………………………………………………………………………… 40-

7 4

広島県府中市 ……………………………………………………………………………………………………………… 41

7 -5

愛媛県大洲市 ……………………………………………………………………………………………………………… 428.

水道配水用ポリエチレン管 の耐震性能に関するまとめ …………………………………… 44

-

第2 章

耐久性能

水道配水用ポリエチレン管の耐久性 ………………………………………………………… 45

1.

4

26

-

1 1

水道配水用ポリエチレン管路の100 年寿命の検証 …………………………………………………………………… 45

1 -2

100 年寿命検証に関するまとめ ………………………………………………………………………………………… 50

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

水道配水用ポリエチレン管の掘上調査 ……………………………………………………… 512.
1

掘上調査の目的 …………………………………………………………………………………………………………… 51

2 -2

掘上調査の概要 …………………………………………………………………………………………………………… 51

2

-

2 -3

掘上管の性能調査 ………………………………………………………………………………………………………… 52

2 -4

掘上管調査のまとめ ……………………………………………………………………………………………………… 56

3.

管路の更新基準設定 …………………………………………………………………………… 57-

3 1

結論 ………………………………………………………………………………………………………………………… 57

3 -2

根拠 ………………………………………………………………………………………………………………………… 57-

3 3

厚生労働省の見解 ………………………………………………………………………………………………………… 58

3 -4

各事業体の設定事例 ……………………………………………………………………………………………………… 59

4.

日本水道協会水道施設更新指針 - 水道管路の更新診断に用いる水道配水用ポリエチレン管の係数について-… …… 60

4 -1

水道配水用ポリエチレン管の各種係数 ………………………………………………………………………………… 60

4 2係数の考え方について …………………………………………………………………………………………………… 60

-

第3 章

課題に対する POLITEC 見解

1.

水道施設設計指針（2012 年版）（日本水道協会）における水道配水用ポリエチレン管の特徴について … 62

1 -1

水道施設設計指針における水道配水用ポリエチレン管の特徴 ……………………………………………………… 62

1 -2

HPPE 管の「短所」に関するPOLITEC見解 …………………………………………………………………………… 62

2.

傷の評価 ……………………………………………………………………………………………… 64

2 -1

表面傷の影響 ……………………………………………………………………………………………………………… 64

2 -2

長期性能把握・耐圧性能確認試験………………………………………………………………………………………… 64

2 -3

引張・繰 返 し 伸 縮 試 験 … … … … … … … ………………………………………………………………………

3.

他工事による影響 －バックホーによる吊り上げの影響－ ………………………………………………… 67

3 -1

試験概要 …………………………………………………………………………………………………………………… 6764

4.

雨天及び湧水現場における施工対策 ……………………………………………………………… 69

4 -1

雨天時（または降雪時）のEF 接合 ………………………………………………………………………………………… 69

4 -2

水場での EF 接合…………………………………………………………………………………………………………… 695.

専用融着工具の対応 ………………………………………………………………………………… 70

5 -1

歩 掛について …………………………… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … …

70

-

5 2

ＥＦ接合 専 用 工 具 類 … … … … … … … …………………………………………………………………………

70

5 -3

レンタル シ ス テ ム に つ い て … … … … …………………………………………………………………………

72

第4 章

経済性

北海道石狩市の試算事例 ……………………………………………………………………… 73

1.
1 -1

試算条件 …………………………………………………………………………………………………………………… 73

1 2

試算結果 …………………………………………………………………………………………………………………… 73

2.

千葉県流山市の事例 …………………………………………………………………………… 74

-

-

2 1

流山市の概要 ……………………………………………………………………………………………………………… 74

2- 2

講演の概要 ………………………………………………………………………………………………………………… 74

2 3

試算条件 …………………………………………………………………………………………………………………… 74

-

第5 章

採用実績

1.

水道配水用ポリエチレン管（ HPPE 管）の実績 …………………………………………… 75

1- 1

HPPE 管の実績 …………………………………………………………………………………………………………… 75

1- 2

口径50mm～口径200mm・主要３管種（HPPE、DCIP、PVC）の布設距離比較 ……………………………

75

2.

耐震管（ダクタイル鋳鉄管（NS 形継手等）と HPPE 管）の延長距離実績推移 …………… 76

2 -1

単年度実績 ………………………………………………………………………………………………………………… 76

2 -2

累計実績 …………………………………………………………………………………………………………………… 76

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

5

第１章

耐震性能

1. 水道配水用ポリエチレン管の「耐震管」としての位置付け
水道配水用ポリエチレン管（以下、「 HPPE 管」）は、日本では平成８年（ 1996 年）から使用が開始され、平成８年（ 1996 年）に水道用ポリエチレンパイプシステム協会規格、平成９年（ 199 7年）に日本水道協会規格 JWWA K144（水道配水用ポリエチレン管）、JWWA K145（水道配水用ポリエチレン管継手）が制定されました。
その後、厚生労働省が、平成 16 年（ 2 00 4年）に今後の水道に関する重点的な政策課題とその課題に対処するための具体的な施策及びその方策、工程等を包括的に明示する「水道ビジョン」を公表、HPPE 管が耐震管と定義されました。
平成16 年度発表の水道ビジョン以降、HPPE 管が耐震管として示されている報告書や指針などを下記に
示します。

表１

時

期

指針など

位置付け

H16 年度（2004）

厚生労働省
水道ビジョン

耐震管の定義「耐震型継手を有する DCIP、溶接鋼管、ポリエチレン管」

H17 年度（2005）

日本水道協会
水道事業ガイドライン

事業体の業務指標として「管路の耐震化率」を定義
HPPE 管は耐震管ではあるが、＊マーク付き

H18 年度（2006）

厚生労働省
管路の耐震化に関する検討会報告書

レベル2 地震動（新潟中越地震）で、良い地盤：被害がなかった
悪い地盤：耐震性能を検証するには未だ時間が必要。

H21 年度（2009）

日本水道協会
水道施設耐震工法指針・解説
2009 版

HPPE 管の耐震計算法が「参考」として掲載された。
地震動レベル1、2 に対する安全性の照査のための許容歪み値（３％）も明記されている。

H25 年度（2013）

厚生労働省
管路の耐震化に関する検討会
報告書

調査の結果、HPPE 管の被害は無かった。
耐震管と耐震適合管の違いが明記され、HPPE 管は「耐震管」に分類された。

H27 年度（2015）

厚生労働省
水道の耐震化計画等策定指針（平成27 年６月）

「水道の耐震化計画策定ツールの解説と計画事例」では・耐震性区分で HPPE 管は「耐震管」とされている。
・表 C3−3 管路被害予測式と各種補正係数では「Cp：管種・継手係数が0.0」とされている。

厚生労働省
生活基盤施設耐震化等交付金

北海道石狩市において、緊急時給水拠点確保等事業（重要給水施設配水管）で HPPE 管が採用された。
※日本水道新聞2015 年12 月17 日より別表の採択基準には「基幹病院等の給水優先度が高い施設に水道水を配水する配水管であって、耐震機能を有するものを整備する」と示されている。

H27 年度（2015）

6

HPPE 管が「耐震管」として位置付けされてきた経緯

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

2. 厚生労働省 平成 25 年度管路の耐震化に関する検討会報告書－検討報告書による HPPE 管のポイント－

2-1

水 道 配水用ポリエチレン管 が 耐 震 管 と し て 分 類

管種・継手の被害状況分析は、耐震管（ NS 形継手等、溶接継手、融着継手）とそれ以外の管種・継手に分けて行っています。つまり、厚生労働省は、明確に水道配水用ポリエチレン管（以下、「 HPPE 管」）
を「耐震管」と位置付けています。
「管種・継手別の被害状況分析は、厚生労働省による「水道事業における耐震化の状況」（以下、厚生
労働省資料）において分類上、耐震管に区分されているダクタイル鋳鉄管（ NS 形継手等）、鋼管（溶接継手）、配水用ポリエチレン管（融着継手）とそれ以外の管種・継手に分けて行う。
」 （検討報告書 p.46 より抜粋）

2-2

水 道 配水用ポリエチレン管 に 被 害 無 し

HPPE 管の調査対象管路の延長は、全体で208.2km、レベル２地震動相当地域で 28km となっています。
調査対象管路は、細かく区分されていますが、どの区分でも被害が無く、管路被害率は「０箇所／km 」です。
表２ 〈表３.19

配水用ポリエチレン管（融着継手）の被害状況分析結果〉より抜粋

			（検討報告書 p.52より抜粋、加筆）

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

7

2-3

調 査 対象事業体は、1 6 /1 1 6（ 1 4 % ）に 留 ま っ て い る

調査対象事業体は災害査定を行った116 事業体中、16 事業体に留まっています。
「東日本大震災により、水道施設に被害が発生し災害査定を行った水道事業体は116事業体あるが、マッピングシステムが整備されていない等の理由から、本検討で対象とした水道事業体は16事業体に留まっている。」 （検討報告書 p.24 より抜粋）
16
宮城県、仙台市、涌谷町、石巻地方広域水道（企）、登米市、栗原市、大崎市、いわき市、須賀川市、茨城県、
事業体名 鹿嶋市、神栖市、稲敷市、那珂市、大田原市、千葉県（浦安市）
赤字は、HPPE 管採用事業体

2-4

液 状 化確認地区および人工 改 変 確 認 地 区 は 限 定 的 な デ ー タ

液状化確認地区は関東地方の千葉県と茨城県のみに限定しています。
「本検討において、液状化に関する調査等の確認を行ったところ、関東地方を調査対象とした「東北地方太平洋沖地震による関東地方の地盤液状化現象の実態解明報告書
東地方整備局

平成23 年８月

国土交通省関

公益社団法人地盤工学会」のみが得られた。

この資料は関東地方のみを対象とし、調査範囲も限られており、これ以外にも調査はされているものの、精査中等の状況から現時点でデータを入手することは困難である。」 （検討報告書 p.21 より抜粋）」
下水道管との同時施工部など埋戻し土が原因で発生した液状化箇所の調査は全くされていません。
「水道管を他事業との同時施工により布設している場合等において、山砂等の埋戻土の締固めが不十分なこと等が原因で地震により液状化した事例が多数確認されているが、本検討ではこのような事例
を液状化確認地区に含めることはできなかった。」（検討報告書 p.22 より抜粋）
人工改変確認地区は丘陵地等の人工改変確認地区のみを対象として分析しており、調査対象には HPPE管を採用している事業体はありません。
「本検討では丘陵地等の人工改変地区は水道事業者等を対象としてヒアリングを行い、位置・範囲等を確認できた地区（丘陵地等の人工改変確認地区）のみを対象として分析するが、限定的なデータであることに注意する必要がある。」（検討報告書 p.22 より抜粋）

2-5

平 成 18 年度の報告書だけ で な く、平 成 2 5 年 度 の 検 討 結 果 を 活 用

平成18 年度管路に耐震化に関する検討会（ 以下、「平成18 年度報告書」）において、HPPE 管には「注２）：
配水用ポリエチレン管（融着継手）は、良い地盤におけるレベル 2 地震（ 新潟県中越地震）で被害がなかった（ フランジ継手部においては被害があった）が、布設延長が十分に長いとは言えないこと、悪い地盤における被災経験がないことから、耐震性能が検証されるには末だ時間を要すると考えられる。」と注釈が付けられています。
しかし、平成25 年度管路の耐震化に関する検討会報告書（以下、「平成25 年度報告書」）では「耐震管」
として分類され、さらに下記の通り、平成18 年度報告書の耐震適合性（注有り）だけでなく、平成25 年度

8

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

報告書の検討結果を加えて、今後、管路の耐震化を推進することが必要と示されています。
一方、平成25 年度報告書では HPPE 管の調査事業体が16 事業体と少なく、液状化確認地区のデータも限定的であることから、POLITEC による独自調査データを本書で示しております。

「本検討では、東日本大震災における管路の被害状況分析を行った。水道事業者等においては、平成
18 年度検討会報告書における管路の耐震性評価に加え、本検討結果を参考にして、今後、管路の耐震化を推進する必要がある。」（検討報告書 p63 より抜粋）
備考：検討報告書では「配水用ポリエチレン管（融着継手）」と表記されています。一方で日本水道協会規格
JWWA K144 では「水道配水用ポリエチレン管」が正式名称であり、本書の表記も「水道配水用ポリエチレン管」とします。

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

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3. 厚生労働省 水道の耐震化計画等策定指針（平成27 年 6月）－ POLITEC の視点によるポイント－

平成 27 年（ 2015 年）6 月23 日、厚生労働省健康局水道課より「水道の耐震化計画等策定指針（平成 2 7 年6 月）」が改定され、都道府県等へ通知されました。
日本水道新聞社のホームページによると、同指針は「東日本大震災の経験や新たに得られた知見などを指針に反映したほか、中小規模事業体における計画策定を促進するため、様式シートにデータを入力すると老朽度や耐震性、計画期間における事業量や概算工事費などを自動計算する「水道の耐震化計画策定ツール（簡易ソフト）」と「同ツールの解説と計画策定事例」「水道の耐震化計画策定指針・資料編」も作成した。」とされています。
POLITEC から見た同指針における水道配水用ポリエチレン管（ 以下、「 HPPE 管」）のポイントは下記の通りです。

写真１ 厚生労働省 水道の耐震化計画等策定指針

写真２ 水道の耐震化策定指針ツールの解説と計画事例

3-1 「 注 を 付 し て あ る も の も、各 水 道 事 業 体 の 判 断 に よ り 採 用 す る こ と は可 能 である」と明示
表３

HPPE 管の記載文面−1

水道の耐震化計画策定ツールの解説と計画事例（水道の耐震化計画等策定指針・別資料）
頁数

タイプＡ

24

様式・表などPOLITECコメント

記載文面のポイント「平成18 年度管路の耐震化に関する検討会報告書」の評価を整理した表が掲載されています。
表 A3−3
管種・継手ごとの HPPE 管については、「※注を付してあるものも、各水道事業体の判断により耐震適合性採用することは可能である。」※となっています。

平成25 年度検討会では、「耐震管」に区分されています。更に、東日本大震災
における POLITEC 独自調査や、平成26
年11 月に発生しました長野県神城断層
地震（白馬村）での断層変位部（約80cm）
で漏水が無かったことが確認されるな
ど、水道事業体の判断により、「耐震管」
として何ら問題なくご採用いただくことが可能です。

備考：「平成26 年6月 平成25 年度管路の耐震化に関する検討会報告書」にも掲載されています。

10

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

3-2

耐 震 性区分 で「耐震管」と 明 示
表４

HPPE 管の記載文面−2

水道の耐震化計画策定ツールの解説と計画事例（水道の耐震化計画等策定指針・別資料）
頁数

タイプＡ

3-3

32

様式・表などPOLITECコメント

記載文面のポイント

P32 様式 A4-3「更新対象管路延長、概算 様式 A4-3 においては、①耐震管区分以工事費」の注）に（1）ダクタイル鋳鉄管 外の管で、耐用年数を超えている管は（NS 形等）、（2）鋼管（溶接継手）、（3）配 更新対象管となり更新費用が発生しま
様式 A4-3
更新対象管路延長、 水用ポリエチレン管（融着継手）とされ、 す。耐用年数は、建設年次等の資料か
表中の耐震性区分「①耐震管」の欄に、 ら設定するとなっています。HPPE 管
概算工事費
基幹管路及び基幹管路以外で「（1）（2） は POLITEC が行った調査で100 年以上（初期設定）（3）」となっており（3）HPPE 管が耐震 の長期性能を有すると検証されていま管となっています。
す。

埋 設 管路の被害想定「 Cp： 管 種 ・ 継 手 補 正 係 数 を 0 .0 」 と 明 示
表５

HPPE 管の記載文面−3

水道の耐震化計画策定ツールの解説と計画事例（水道の耐震化計画等策定指針・別資料）
頁数

タイプＣ

55

様式・表などPOLITECコメント

記載文面のポイント「本事例の様式 C3−3 について、配水用 HPPE は 平 成8 年 よ り 使 用 さ れ て お
ポリエチレン管（融着継手）は、東日本大 り、過去の大地震においても地震動に震災においても津波、道路法面崩壊等 よる被害はなく、東日本大震災では約以外の原因による被害は確認されてい 1,000km の管路で地震動による被害が
表 C3−3
ないことから、管種・継手補正係数を 無かったことを確認しており、「Cp：
管路被害予測式と0.0 としたが、上記の平成25 年度報告書 管種・継手補正係数0.0」を採用できま
各種補正係数では同震災において布設延長が十分で す。
ない等により再評価は行われておらず、「Cp：管種・継手補正係数0.0」は DIP（離ここでも新たな評価を行ったものでは 脱防止）、SP（溶接）（ 片面溶接管以外）ない」と同じです。

備考：タイプ A：最も容易な方法で管路の老朽度・耐震性から更新対象を設定、更新費用を策定
タイプ C：詳細な方法で、管路等の被害件数を予測し、断水人口・期間から耐震目標、更新計画策定

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

114. 重要給水施設管路における交付金対象
4-1

重 要 給水施設配水管とは

厚生労働省「平成27 年度生活基盤施設耐震化等交付金の取扱いについて」によると、「基幹病院等の給水優先度の特に高い施設に水道水を配水する配水管であって、耐震機能を有するものを整備する事業」とされています。

写真３

4-2

厚生労働省

平成27年度生活基盤施設耐震化等交付金の取扱いについて

北 海 道石狩市における事例

北海道石狩市で重要給水施設配水管に水道配水用ポリエチレン管（以下、「HPPE 管」）が 採用された事例を日本
水道新聞 2015 年（平成27 年）12 月17 日付け記事（抜粋、一部編集）よりご紹介します。

「交付金を活用し、PE 管を採用」「重要配水管を耐震化」
重要給水施設への配水管の耐震化事業の開始に先立ち、レベル２地震動に対応できる材料・継手などを条件に、耐震性能、地盤特性、被災実績、経済性などを総合的に判断して管種を選定。
HPPE 管は、試験採用した管路の事後評価や国の報告書の内容、独自の視点に基づく客観的な評価の結果から、寒冷地仕様に問題なく、耐震性があると評価し採用。
事業期間は平成26 年〜平成35 年度の10 年間、総事業費は約６億8000 万円、整備延長は口径75〜350 ミリまでの約９km。

12

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

写真４

日本水道新聞2 015年（平成27 年）
12 月17 日付け

5. 水道配水用ポリエチレン管の耐震性能評価
5-1

レ ベ ル２地震動でも安全（耐 震 計 算 － 地 震 応 答 解 析 ）水道配水用ポリエチレン管（以下、「 HPPE 管」）は一体構造管路であり、耐震性の照査は地震応答解析により行い、地震動と常時荷重により発生する管体歪みの合計が、許容歪み以下であれば耐震性があること
レベル２地震動でも安全（耐震計算－地震応答解析）

レベル２地震動でも安全（耐震計算－地震応答解析）になります。
水道配水用ポリエチレン管は一体構造管路であり、耐震性の照査は地震応答解析で、地震動と常時荷重にその結果、地震動での許容歪み３% に対し、レベル２地震動で発生する管体歪みは 常時荷重による管体より発生する管体歪みの合計が、許容歪み以下であれば耐震性があることになります。
歪みを加算しても1.6 2 4 % であり、安全であることが確認されました。
その結果、地震動に対する許容歪み 3%に対し、レベル２地震動で発生する管体歪みは 1.624%であり、安
１）耐震計算の方法
全性は高いことが評価されました。

HPPE 管の耐震計算は、「水道施設耐震工法指針・解説 200 9 年版」（日本水道協会）に基づいて鋼■耐震計算の方法

管と同様の一体構造管路として行います。なお、この考え方については、ライフライン施設の耐震ƺɜɤƺǫ~ ȉfȠɺȼȈg?
AƺɜƌȿȠɺņǃŷɪ¢ȻɄʉʑʏʏʖŒǠʊ
BʉƎƚƺɜî
設計・耐震解析の専門家である小池武・元京都大学教授より、「 HPPE 管を鋼管と同様の一体構造¿ʊeĚ_F`ɭȉbĀưf¤ÆƮɘȉɎbT`ȭFnV@dI?QfȟHƋe^F`g?}} ƌ
管路として耐震性の照査等を行うことは妥当である」との評価をいただいております。
ȿfȠɺȿȼ¢ȠɺȻƢfĹɰĳaEwĺƻƳ¢Ó´ɣĢĪƅźtv?
Aƺɜɤƺǫ~ ȉzɭȉbĀưf¤ÆƮɘȉɎbT`ȠɺŧfǜƧȃzȭGQbgĥŞaEwBb zFZ[F`IvnV@
２）計算結果
■計算結果

×ɖfȼȈʀǵ
共通の計算項目地震動ēɺå
表層地盤の平均せん断弾性波速度ȲĽēǴfőĕX{ƉŝŧǄɗŔ
表層地盤の固有周期
地震動の波長ȲĽēǴfčƖąƗ
速度応答スペクトルēɺåfǄɯ
地盤の水平変位振幅ɗŔťȅ
基準地盤歪みēǴfƺőğÂŹŎ
ĚǔēǴƵo
地震時の埋設管路管体歪み（η=2.0）
常時荷重による管体歪み
地震動＋常時荷重による管体歪みēɺƐfėȿȉɎȉÆƵoʉ;  ʊōƐȨɦetwȉÆƵo

３）
HPPE 管の許容歪みēɺåʌōƐȨɦetwȉÆƵo

0.6m

基準地盤歪み値は管種によらず共通で、レベル２地震動では0.502% となります。地盤が最も悪ĚǔēǴƵoÎgȉȂetuW×ɖa? ēɺåag  bdvnV@ēǴKƔrŨFȇůag?
い箇所では、地盤の不均一度係数η=２を掛けて1.
004 % が、管体歪みとなります。さらに、常時荷ēǴf©ĕ¤ŔÊƆ;zżO`  K?ȉÆƵobdvnV@Sue?ōƐȨɦetwȉÆƵo
 重による管体歪み0.62%を加算した1.624%
が HPPE 管に発生する管体歪みとなります。
zãȈTZ Kƺɜɤƺǫ~ȉeǰǪVwȉÆƵobdvnV@ʘēɺåfȼȈȒƣʙ             ʘēǴʙ
表６ 地震動の計算結果
SP?PEP?DCIP
SP、HPPE、DCIP
PEP
レベル２地震動ʑēɺåȉ
77.7m/sʉʐʏʏ} ʊ
77.7m/s
1.54s

194,2m
1.54s
1.00m/s
194,2m
0.31m
1.00m/s
0.502%
0.31m
HPPE
0.502%
1.004%0.62%
1.624%
 

備考１：地盤条件は、2009年版の耐震計算例に示されているものを用いた。
Ðȟ ʐ ēǴƞ»g?2009 ŒǠf
備考２：口径150mmでの計算
図１ 地盤モデルȠɺȼȈÈeǾSx`FwrfzǫFZ@ Ðȟ ʑ <150 afȼȈ 

HPPE 管に使用されているポリエチレン材料（ PE100）は、鋼管と比べ、引張強度は１/10 以下ですが、引張伸びが10 倍以上と大きく、管は柔軟で耐衝撃性に富むという特長を持っています。

■水道配水用ポリエチレン管の許容歪み８％程度になります。

応力（MPa）

HPPE 管を引張った場合の応力−歪み線図
降伏歪み：8〜10％30ƺɜɤƺǫ~ ȉeÇǫSx`Fw~ Ɯƈʉʊg?ɭȉbƸl?ŘśŜŔg
1/10 ¹を図２に示します。地震時の地盤変形速度
ネッキング現象の¨bÃFaVK?ŘśÁjK 10 Í¹§bĢLM?ȉgƥɐaȠȰƂŧeĵpbFGǢɯzŶ]`FnV@
25
開始点歪み 15％を考慮すると、HPPE 管の初期降伏歪みは
20
15

地盤変状に対する許容歪み：6％10

地震動に対する許容歪み：3％３％としています。これは「水道配水用ポ

5リエチレン管・継手に関する調査報告書」

レベル2地震動による
管体歪み：1.624％0ťâ MPa

地震動に対する許容歪みは、安全を見てƵo 15ʈ

ɴ¾ƵoʗȌ 8ʈ（平成10 年9 月 日本水道協会）で定められま
した。

0%

10%

20%

30%

歪 み

ēɺåeķVwɀĴƵoʗ3ʈ
図２ HPPE の応力−歪み線図 2 ēɺåetvǰǪVwƔĢƵoʗ1.624ʈ

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

Ƶ

o

13

5-2

HPPE 管の性能・引張降伏歪 み「水道配水用ポリエチレン管・継手に関する調査報告書）」（平成10 年9月 日本水道協会）に掲載されています応力 - 歪み線図を図3 に示します。これは口径 75mm、長さ1.5 m の直管の引張試験結果であり、引張速度を2.5cm/s ～100 cm/s（歪み速度は1.7%/s～ 66.7%/s ）までの4 段階に変化させています。
HPPE 管の引張降伏歪み7. 8% ～11% であり、特にレベル2 地震動に対する耐震性能を照査する場合に用いる速度応答スペクトル Sv ’を想定した100cm/s の速度での試験においても、降伏歪みは7. 8 %である
ことが確認できました。

歪み
歪み
歪み
歪み

歪み
図3 管軸方向引張試験結果

同報告書によりますと、 口径75mm、長さ5m の HPPE 管に8% 歪み（ 40cmの伸び）を与え、25cm 間隔の標線間ごとの伸び（歪み）を測定していますが、管軸方向の歪みが一点に集中せず、降伏点歪みに達するまでほぼ一様に伸びていると評価しています。
また、HPPE 管 の引張弾性率は、「水道施設耐震工法資料・解説 2009年版」（日本水道協会）に準じ
1, 000MPaとしています。

5-3

HPPE 管の性能・圧縮降伏歪 み

土木研究センターの報告書では、
管軸方向の圧縮試験に基づくHPPE管の圧縮性能が評価されています。
これは引張試験と同様に、HPPE 管の管軸方向に圧縮力が作用した際の管体応力と歪みの関係を求めています。
口径150 mm、長さ0.5m の直管の圧縮試験結果であり、圧縮速度を10mm/min～250mm/min（歪み速度は2 %/min～50%/min ）までの5 段階に変化させています。
試験結果を図4 に、試験の状況を写真 5 に示します。管の降伏歪み引張試験と同様に約8%～11% であり、圧縮に対しても引張と同様の挙動を示すことが確認できました。

14

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

歪み
歪み
歪み
歪み
歪み

歪 み（ ％ ）図4 管軸方向圧縮試験結果

5-4

写真5 管軸方向圧縮試験状況

レ ベ ル２地震動を想定した限 界 繰 り 返 し 伸 縮 性 能

地震動を想定した実管における繰り返し伸縮試験のデータ分布を図5 に示します。試験は 口径 15 0mm
有効長 250mm の供試管に1Hz の周波数で繰り返しの伸縮（両振幅）を与え、3.0%、4.5%、6.0%、8.0%、
10.0 % 歪み（それぞれ引張りと圧縮の両振幅）と破壊回数の関係を調べました。±10% 歪みでは22 回繰り返し伸縮で破断に至り、±6% 歪みでは87回の繰り返し伸縮で破断に至っています。また、HPPE 管の許容歪みに相当する±3% 歪みでは、600回以上の繰り返し伸縮にも耐え得ることが確認できました。
なお、高圧ガス導管耐震設計指針によりますと、レベル2 地震動の等価繰り返し伸縮回数は、回数の多い海溝型においても最大11. 24 回とされていることから、HPPE 管は地震動を想定した繰り返し伸縮に対して優れた性能を有していると言えます。

歪 み（ ％ ）歪み（両振幅）
歪み

加振回数

±3.0%

665

±4.5%

225

±6.0%

87

±8.0%

40

±10.0%

22

加 振 回 数（ N ）図5 繰り返し伸縮による限界性能（両振幅）

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

15

5-5

レ ベ ル２地震動に対する特性

5 - 4 では限界性能を把握するために破断に至るまで試験を実施しましたが、ここでは地震動の継続時間の長い海溝型のレベル２地震動を想定し、周期１秒の地震動が 30 秒継続すると仮定した実管による繰り返し伸縮試験を行い、試験後に JWWA 規格に準じた引張試験を行いました。
この結果、新管と同じ性能を維持しており、レベル２地震動を受けた後も物性の低下がないことを確認
しました。

歪み

写真6 6％繰り返し試験状況
図6 6％繰り返し試験結果
表7 繰り返し伸縮後の引張試験結果
歪み5-6

引張降伏強さ (MPa)

破断伸び (%)

0%（歪みなし）

23.7

760

3%

23.8

757

4.5%

23.8

747

6%

23.6

742

JWWA 規格値
引張降伏強さ20MPa 以上
引張破断伸び350% 以上

レ ベル２地震動を繰り返し 受 け た 場 合 の 特 性

レベル２地震動の再来を想定し、5 - 5 の繰り返し伸縮試験から24 時間後に同一サンプルを用いて同様の試験を行った結果、2 回目の繰り返し伸縮試験においても応力履歴曲線（ヒステリシスカーブ）に異常は見られませんでした。また、1 回目と2 回目の試験において引張応力と圧縮応力にも違いは見られず、レベル２地震動の再来に対しても耐震性能を保持していることを確認しました。

歪み

図7 6％繰り返し試験結果
（1回目）

16

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

歪み

図8 6％繰り返し試験結果（2 回目）

表8 ±6％繰り返し伸縮後の最大・最小応力比較結果
1 回目

単位：MPa

2 回目

引張側

圧縮側

引張側

圧縮側

1波

24.06

-26.73

23.94-26.46

10 波

21.85

-24.0621.51-23.62

20 波

20.30

-22.4019.94-21.99

30 波

18.82

-20.7618.49-20.39表 9 再度の繰り返し伸縮後の引張試験結果
歪み5-7

引張降伏強さ (MPa)

引張破断伸び (%)

0%( 歪みなし )

23.3

752

3%

23.1

765

4.5%

23.5

714

6%

24.7

744

JWWA 規格値
引張降伏強さ20MPa 以上
引張破断伸び350% 以上

金 属 継手の耐震性能

金属継手の接続部が管体と同等以上の接合部強度を有するか、またインナーコアの有無で接合部の性能に差が生じるか否かを確認するために高速引張試験を行いました。
その結果、インナーコアを設置した場合 、管体の降伏歪みを超えた10％歪みに対しても管の破断や金属継手の抜けは見られませんでした。
一方、インナーコアを設置しなかった場合は、2％前半の歪みで管のずれが生じはじめ、3％程度から離脱防止リングと管が局所的に接触することにより管破断が生じることを確認しました。
表10 引張試験結果
構造

インナーコア有

口径（mm）

供試体の状況

50

10% 歪みで、管の破断・抜けがない。

75

10% 歪みで、管の破断・抜けがない。

100

10% 歪みで、管の破断・抜けがない。

150

10% 歪みで、管の破断・抜けがない。

インナーコアインナーコア

金属継手の性能試験とインナーコア装着図
図9

金属継手の構造

配水用ポリエチレンパイプシステム協会17

写真7 管固定部と抜け止めリングの状況（インナーコア有）5-8

地震時の地盤変状を想定した試験「水道配水用ポリエチレン管・継手に関する調査報告書」（平成10 年9月 日本水道協会）には、以下のよ
うな「地盤変動時の管路挙動観察実験」が掲載されています。
１）地割れ試験
管路に大地震時に生じる地割れを想定した管軸方向の地盤変位を与え管路の変形挙動を調べます。
図10 に示すように長さ50mの土槽内に供試管口径150mm を EF 接合で配管・埋設し、水圧0.75MPaを負荷した状態で、土槽中央部に油圧ジャッキで模擬的な地割れ（最大地割れ量 50cm ）を発生させ、供試管の挙動を確認します。

図10 地割れ試験測定された管軸方向への歪み分布を図11に示します。 50cmの地割れを受けた際の最大発生歪みは約3. 2％であり、地盤変状に対する許容歪み（ 6％）以下でした。また、過度な変形や漏れ等の異常が見られず、大規模な地割れを想定した場合でも、十分な安全性を有していることが確認できました。

18

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

図11 管軸方向歪み分布２）段差沈下試験
管路に大地震時に生じる段差的地盤沈下を想定した管軸直角方向の地盤変位を与え管路の変形挙動を調べます。
図 12 に示すように長さ8 mの土槽内に供試管口径 100 mm をEF 接合で配管・埋設し、土槽底部に設置した電動式の沈下テーブルを片側4m 分だけ降下させることで模擬的に地盤の段差沈下を発生させて、供試管の挙動を確認します。

図12 段差沈下試験測定された管軸方向への歪み分布を図13 に示します。最大発生歪みは段差沈下境界部から沈下側へ約1m の位置に生じていますが、その値は50cm の段差沈下時でも約3.0％であり、地盤変状に対する許容歪み（ 6％）以下でした。
また、沈下終了後に2.5MPa の水圧を2 分間負荷したところ、漏れなどの異常は見られませんでした。

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

19管軸方向歪み
写真 8 50cm 沈下時の管路変形状況

5-9

図 13

管軸方向歪み分布

変 形 を受けた HPPE 管の長 期 耐 久 性 能「水道配水用ポリエチレン管・継手に関する調査報告書」（平成10 年9月 日本水道協会）では、地盤変状により HPPE 管に歪みが生じた場合の長期性能を評価するため、あらかじめ HPPE 管に2.5% ～10% の歪みを与えた状態で内圧クリープ試験により長期耐久性を評価した結果、10 % の歪みを与えた状態の管路でも長期性能に問題がないことが報告されています。
１）試験方法試験は口径75mm の HPPE 管を引張って図14 に示すように予め2.5%～10% の歪みを与えた状態
で、国際標準規格 ISO 908 0で規定する長期クリープ試験（ 20℃の温度条件）を行い、新管との性能差の有無を確認します。

（予歪みの引張り）（供試管の固定）

図14 初期変形品の供試管作製方法

２）試験結果初期変形を与えていない HPPE 管の内圧クリープ性能曲線および歪みを与えた管の長期性能試験
結果を図15 に示します。回帰線は新管の20℃における評価結果の97. 5 % 信頼下限を示すもので、全て長期クリープ曲線を上回る試験結果が得られており、今回行った2.5%～10% の管軸方向歪みが生じた管でも新管と比較して長期性能に差がないことが確認できました。

20

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

20
周方向応力(MPa)97.5%信頼下限(LPL)
2.50%
5%
7.50%
10%

10
10

100

1,000

10,000100,000

1,000,000

破壊時間（ｈｒ）
図15 内圧クリープ性能曲線と試験結果

5-10

液 状化地盤内における H P P E 管 路 挙 動 に 関 す る 実 験

HPPE 管は、柔軟で伸びが大きい材料特性に加えて、管と継手が一体となる EF 接合により優れた耐震性能を発揮した結果、近年発生した大規模地震においても地震動による被害は報告されていません。
また液状化が確認された箇所には、東日本大震災及び新潟県中越沖地震で計 7 . 9km（ POLITEC 調査結果）、熊本地震では計1. 5k m①の HPPE 管が布設されていましたが、接合部の離脱や管路の屈曲等による被害は見られませんでした。
一方、HPPE 管はみかけの比重が小さく（≒1 ）、液状化が生じた際に理論上は金属管と比較して浮上し易いと予想されますが、実際にどのような挙動を示すかは十分な知見を有していません。この為、液状時の管路挙動（浮上、構造物際での変形の影響、等）を把握することを目的に（株）大林組が保有する振動台及びせん断土槽を用いた振動台実験を行いました。
１）実験方法
せん断土槽（内寸：L2,500mm × W1,500mm × H1,944mm）を振動台に設置し、土槽内に表11 に示す特性を有する硅砂を相対密度60％目標として地盤を作製し、その中に3 本の試験体を設置しました。
試験体は、図16 に示すように① HPPE 管 口径 50mm 片側固定、② HPPE 管 口径 200mm 片側固定 及び ③ HPPE 管 口径 200mm 両端自由 という条件としました。写真9 に設置状況を示します。
次に、表12 及び図17 に示す条件で管軸方向に加振しました。
なお、地下水位は最も液状化し易い条件として地表面と同じ高さとしました。
加振時及び加振後の管路挙動や液状化発生の有無を確認する為に、ⅰ ) 管体発生歪み（片側固定の場合）、ⅱ ) 管体変位（浮上または沈下）
量、ⅲ ) 地盤加速度 及びⅳ ) 間隙水圧 を測定しました。

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

21

HPPE 管 口径50mm 片側固定

HPPE 管 口径200mm 両端自由

HPPE 管 口径200mm 片側固定

写真 9

表 11

せん断土槽概要

地盤条件

表 12

加振条件

土被り H

600mm

波

形

正弦波

試

硅砂7 号

振動数

4Hz

料

相対密度

Dr

60％

土粒子密度ρs2.648/㎥

飽和密度ρsat

1.871/㎥

数60 波②※

加速度

300cm/s2

波

備考：※主要：50波、前後テーパー：5波

固定架台

図16 配管方法

図17 せん断土槽加速度測定結果

２）実験結果及び考察
試験体毎に設置しました加速度計及び間隙水圧計による計測の結果、加振途中に加速度の減衰や間隙水圧の消散が見られ、液状化の再現③が確認できました。
①口径50mm 片側固定（試験体①）
図18 に示すように加振途中に固定端根元付近の管頂又は管底に発生した最大ひずみは662μ（＝
0.066% ）でした。
②口径200mm 片側固定
（試験体②）
図19 に示すように加振途中に固定端根元付近の管頂又は管底に発生した最大ひずみは647μ（＝0.065% ）でした。
③口径200mm 両端自由（試験体③）
図20 に示すように加振時における最大浮上量は 左：2 .43mm・右：4.00mm でした。
更に、加振後の供試管は沈降する傾向にあり、図21 に示すように加振終了から2 分経過した時点
で初期位置に戻ることが確認できました。

22

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

歪み

歪み

図 18

図 20

口径 50mm 片側固定

歪み測定結果口径 200mm 両端自由 変位量測定結果（加振開始～ 20s）

図19

図 21

口径 200mm 片側固定

歪み測定結果口径 200mm 両端自由 変位量測定結果（加振開始～ 170s）

３）まとめ
今回の実験から、以下のことが確認できました。
① 完全液状化を疑似した地盤条件下においても、口径 20 0mm 両端自由の浮上量は最大4mm 程度でした。
また、加振後は地盤の沈降に伴い、最終的には初期値よりも沈下する結果となりました。
②片側を拘束した管路における固定端に生じた加振時の歪みは約0 . 066％でした。HPPE 管の許容歪み 3％と比較して極めて小さい値であり、液状化浮力により管体が損傷を受ける可能性は非常に低いと推測されます。
〔参考文献〕① 平成29 年度水道研究発表会「液状化による配水管路被害予測法の熊本地震への適用と検証」（神戸大学 大学院工学研究科 鍬田泰子）
による。
②「2011 年東北地方太平洋沖地震における東京湾岸の液状化に関する等価繰返し回数」
国土技術政策総合研究所（第47 回地盤工学研究発表会、平成24 年7 月）③「高圧ガス導管液状化耐震設計指針」 社団法人日本ガス協会

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

235-11 「 水道配水用ポリエチレン管 の 耐 震 設 計 の 手 引 き 」 に つ い て
HPPE 管は耐震管として区分されているほか、平成 8 年（ 1996年）の採用開始以降の地震被害調査結果によると、地震動による被害は１件も発生していません。
しかし、「水道施設耐震工法指針・解説 200 9 年版」（日本水道協会）
では「耐震計算法を審議した総論専門委員会において検証していないので、関係業界から示された計算事例を参考として記載した」と記述されており、管種選択において水道事業者に逡巡が見られるケースもあります。
一方、都市ガスの分野では、直管部分の耐震性評価だけではなく、管路全体として耐震性を評価しているほか、地盤変状に対する耐震性も評価しています。水道分野においても、地盤と管路の境界に発生するすべりに関する研究、HPPE 管の直管部分だけではなく異形管やサドル付分水栓などの耐震性評価に関する研究が進み、評価も行われています。
そこで、POLITEC では、「水道配水用ポリエチレン管の耐震性評価検討委員会」を立ち上げ、これら研
究成果とこれまでの地震被害調査結果を踏まえて、HPPE 管が異形管や給水分岐用のサドル付分水栓も含めた管路全体として、レベル２地震動に十分に対応できる高い耐震性能を有することを明らかにするとともに、地盤変状に対する変形性能に関する検討を行い、直管だけでなく突起部も含めた総合的な耐震設計の手引きの作成に取り組んで参りました。
このたび、３回にわたる委員会での審議や分科会等での議論を重ね、「水道配水用ポリエチレン管の耐震設計の手引き」平成30 年（ 2018 年）を作成しました。

写真10 水道配水用ポリエチレン管の耐震設計の手引き

写真11 委員会の状況

この手引きのポイントは以下の通りです。
１）公的指針に定められた耐震性能を改めて実証
各種の試験を行い、許容歪みの妥当性をはじめ公的指針等に定められた耐震性能を改めて実証す
ると同時に、２回のレベル２地震動への耐久性など、HPPE 管の高い耐震性能を改めて実証しました。
２）HPPE 管の特性を考慮した耐震設計式を提案
地盤と管路の境界に発生するすべりを考慮するとともに、直管部だけでなく異形管や給水分岐などを含めた管路全体を対象とした耐震設計式を提案しました。

24

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

３）提案した計算式に基づく耐震設計事例も掲載
本手引きで提案した耐震設計式に基づく計算を行った結果、HPPE 管にはすべりが発生せず、各部位に発生する歪みは許容値内に収まっていることを確認しました。
４）多様なメンバーで徹底的に検証
上記の内容を様々な分野の学識経験者、水道事業体、水道関係団体及び大手地震研究所の方々に委員として参画、検証いただきました。

表13 委員会メンバー

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

25

6. 水道配水用ポリエチレン管の地震被害調査
6-1

９大 地震における地震被害 調 査 ー管 路 延 長 2583.7km で も 被 害 無し ー

POLITEC では、新潟県中越地震や東日本大震災、熊本地震など過去に発生した９大地震について水道配水ポリエチレン管（以下、「 HPPE 管」）の調査を行いました。東日本大震災は宮城、岩手、福島、茨城、千葉の５県 69 箇所の調査対象事業体で HPPE 管は総延長 995.7km が布設されていましたが、地震動による被害はありませんでした。また、熊本地震では熊本及び大分県内の調査対象事業体で HPPE 管は
70 9 . 3km が布設されていましたが、被害はありませんでした。９大地震の合計では、 2 583.7kmのHPPE管が布設され、地震動による被害のなかったことを確認しています。
表14 東日本大震災をはじめとする過去の９大地震における HPPE 管の管路延長・被害状況（ POLITEC 調査）

時期

最大震度

調査地域

管路延長

宮城県北部

平成15（2003）
年７月

６弱

宮城県鹿島台町

10km

十勝沖

平成15（2003）
年９月

６弱

北海道浦河町

2.6km

新潟県中越

平成16
（2004）
年10月

６強

新潟県小千谷市

11.4km

能登半島

平成19（2007）年３月

６強

石川県門前町２km

新潟県中越沖平成19（2007）年７月

６強

新潟県柏崎市13km

岩手 ･ 宮城内陸

平成20（2008）年６月

６強

岩手県奥州市

47.4km

被害状況

（岩手県）
（宮城県）
東日本大震災平成23（2011）
年３月

７

（福島県）
（茨城県）

被 害 無 し地震名

995.7km（千葉県）
熊本

平成28（2016）年4 月

７

熊本県 33 市町村
大分県 7 市709.3km

北海道胆振東部

平成30（2018）年9 月

７

北海道 26市町村

792.3km

POLITEC 過去の地震全調査合計

2583.7km

東日本大震災
岩手県

一関市、釜石市、奥州市、久慈市、大槌町、雫石町、一戸町、矢巾町、金ヶ崎町、平泉町、滝沢村（現 滝沢市）、八幡平市、洋野町、花巻市（現 岩手中部水道企業団）

宮城県

気仙沼市、松島町、涌谷町、岩沼市、名取市、柴田町、大河原町、亘理町、七ヶ浜町、大和町、大衝村、山元町、石巻地方広域水道企業団、登米市、栗原市、南三陸町、美里町、大崎市

福島県

郡山市、福島市、二本松市、本宮市、須賀川市、桑折町、国見町、伊達市、田村市、鏡石町

茨城県

結城市、高萩市、常陸大宮市、那珂市、東海村、守谷市、坂東市、つくばみらい市、常総市、小美玉市、筑西市、常陸太田市

千葉県

千葉市、流山市、我孫子市、木更津市、君津市、富津市、袖ヶ浦市、成田市、佐倉市、八街市、
長門川水道企業団、神崎町、山武郡市広域水道企業団、長生郡市広域町村圏組合、鴨川市

備考： ①赤字の調査地域は、国土交通省等の調査資料や POLITEC 調査などで液状化の発生が確認された地域を示します。
： ②新潟県中越地震では、フランジ部からの漏水は見られましたが管・EF 接合部に被害はありませんでした。
： ③東日本大震災では、津波による管路流出の被害はありましたが、地震動や地盤変状による被害はありませんでした。

26

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

6 -2

平 成２８年熊本地震の調査 報 告平成28 年（ 2016 年）4 月に発生した「平成28 年熊本地震」では、熊本県を中心に多数の水道管路被害が生じました。POLITEC では、HPPE 管の被害状況を確認するため、周辺水道事業体 へのヒアリング調査
及び管布設箇所の現地調査を行いました。
１）調査の概要① 水道事業体へのヒアリング調査
厚生労働省ホームページの「水道の被害状況①」にて管路被害が報告された市町村を対象に、聞き取り調査を行いました。
② HPPE 管布設箇所の現地調査
最大震度 7 を2 回観測した上益城群益城町を中心に、HPPE 管の布設箇所の現地調査を行いました。
２）調査結果① 水道事業体へのヒアリング調査
厚生労働省発行の「水道の被害状況」にて管路被害が報告された熊本県及び大分県内の水道事
業体では、計698km の HPPE 管が布設されていましたが、すべての調査箇所で被害が無いことを確認しました。
さらに、熊本県で震度6 強以上を観測した8 市町村のうち、HPPE 管をご採用頂いた7 市町村に布設された HPPE 管の延長は計147.7km でした。
4 月14 及び16日に計二回の震度 7を観測した益城町と、4 月15 日及び16 日に計二回の震度6 強を観測した宇城市には、合計17. 2km の HPPE 管が布設されていましたが、複数回に亘るレベル2 地
震動でも被害がないことが確認できました。

配水用ポリエチレンパイプシステム協会27表15 最大震度6 強以上が観測された事業体の HPPE 管布設延長及び被害確認結果

震度階
市町村名

HPPE管布設延長（m）
口径（mm）

HPPE管
被害確認

4/14

4/15

4/16

21:26

00:03

01:25

50

75

100

150

200

合計

７

2,535

７,036

1,685

2134

0

13,390

被 害 なし

益城町

７

熊本市

6弱

6弱

６強

72,931

7,530

3,860

1085

0

85,406

被 害 なし

宇城市

6弱

６強

６強

1,345

1,675

765

0

0

3,785

被 害 なし

菊池市

5強

６強

2,468

1,890

2,035

315

0

6,708

被 害 なし

宇士市

5強

６強

2,450

4,990

2,170

965

0

10,575

被 害 なし

③

5強

６強

8,862

9,534

8,292

783

0

27,471

被 害 なし

６強

70

85

210

35

0

400

被 害 なし9 0 ,661

32,74019,0175,317

0147,735

大津町

5強

南阿蘇村
合計

備考： ①気象庁 震度データベース検索より、最大震度6 強以上の市町村を掲載： ②布設延長は POLITEC 調べ： ③大津菊陽水道企業団の布設延長

益城町では図22に示す箇所にHPPE管が布設されており、周辺家屋等の被害は多数見られたものの、HPPE
管には被害はありませんでした。なお、HPPE管布設箇所では断層通過に伴う大規模な地盤変状は確認できませんでした。
a. 砥川地区
砥川地区の新川橋の前後にはHPPE管が布設されており、橋の前後では約50cmの垂直変位が見られました。
益城町水道課にご協力頂き供用中の管路の掘削調査を行ったところ、掘削箇所にはHPPE 管 口径 50mmが布設されており、掘削部分で 85mmの垂直変位が確認できました。この箇所では橋梁部近傍に伸縮可とう管が布設されていましたが、ここでは 112 mmの垂直変位が確認できました。
新川橋近傍で発生した地盤変状に対しては、橋梁添架管の継手の可とう性、伸縮可とう管及びHPPE管の柔軟性を活かすことで追従していたと考えられます。なお、HPPE管の外径寸法測定も行いましたが、2回のレベル2地震動や地盤変状を受けたにも関わらず、縮径等の異常は見られませんでした。
また、写真18に示す舗装面の損傷が見られた箇所には、道路に沿ってHPPE 管が布設されていましたが、被害は見られませんでした。
b. 惣領地区
県道 235号線に沿って HPPE管が布設されていましたが、被害は見られませんでした。避難所である益城町
保健福祉センターには、写真19に示す通りHPPE管からの仮設配管が施されており、地震発生後の早期給水に貢献できました。
益城町以外では、御船町の国道 445号線に沿ってHPPE管が布設されており、断層が国道に対して直角に交わっていましたが、HPPE管に被害は見られませんでした。なお、断層による舗装面の損傷は、垂直方向変位：
６cm、水平方向変位：７cm でした。

28

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

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図22

上益城郡益城町の地表亀裂分布及び HPPE 管布設位置（引用：国土地理院 平成28 年熊本地震に関する情報②）

新川橋 と90°曲管布設位置の垂直変位＝506mm

鋼管 , 伸縮可とう管布設箇所

垂直変位 =177mm

HPPE 管φ50 布設箇所
写真 12 新川橋近傍の沈下状況

写真 13 新川橋 橋梁添架管の変形状況（管種：鋼管）

HPPE 管垂直変位 =85mm
伸縮可とう管垂直変位 =112mm
写真14 HPPE 管の掘削状況

写真 15 伸縮可とう管の垂直変位測定状況

配水用ポリエチレンパイプシステム協会29

写真 16 掘削箇所の HPPE 管外径寸法測定状況

写真 17 EF ソケット状況

写真 18 舗装面の損傷状況（砥川地区）

写真19 HPPE 管からの仮設配管状況（露出部は他管種）

３）まとめ
今回の地震により、レベル２地震動を記録した７事業体に147.7km のH PPE 管が布設されていましたが、被害はありませんでした。さらに、複数回のレベル２地震動を受けた場合でも、HPPE 管には被害はなく、その優れた耐震性能を実証することができました。
また、現地調査の結果、大規模な断層変位が確認された箇所には HPPE 管は布設されていませんでしたが、今回確認した地表変位発生箇所や舗装面の損傷が確認された箇所の近傍においても、
HPPE 管の被害はなかったことから、高い地盤変位追従性は実証できたと考えます。
〔参考文献〕① 厚生労働省ホームページ 平成 28年熊本地震関連情報 水道の被害状況② 国土地理院 平成 28 年熊本地震に関する情報 地震による亀裂分布6-3

液 状 化確認地区での調査報 告１）東日本大震災における下水道管路の液状化被害について
国土交通省・下水道地震・津波対策技術検討委員会がとりまとめた「下水道地震・津波対策技術検討委員会報告書」（平成24 年３月）に下水道管路の被害延長が報告されています。これによると管渠被害延長384.55km のうち、約66% の253.41km が埋戻し部の液状化でした。

30

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

表16＜図Ⅰ⊖1⊖14

管路における被害要因割合および表Ⅰ⊖1⊖15

管渠被害延長（km）

管きょの被害要因

4.35%

0.12%

0.03%
5.11%

24.50%

都道府県

地震動

埋戻し部 周辺地盤の液状化 の液状化

津波

盛土の
変状

その他

地震動

岩手県

0.09

0.00

16.22

0.02

0.10

埋戻し部の液状化

宮城県

12.45 175.31 10.49

0.50

0.00

0.00

周辺地盤の液状化

福島県

0.30

39.90

1.05

0.00

0.44

0.00

津波

茨城県

6.80

31.58

26.38

0.00

0.00

0.00

盛土の変状

栃木県

0.00

0.31

0.00

0.00

0.00

0.00

千葉県

0.00

0.04

51.60

0.00

0.00

0.00

その他

65.90%

アンケート結果に基づく被害総括表【管路】＞より抜粋※被害延長をもとに作成

備考： 被害延長をもとに作成

4.97

東京都

0.00

0.00

4.70

0.00

0.00

0.00

新潟県

0.00

1.30

0.00

0.00

0.00

0.00

合計

19.63 253.41 94.23

16.72

0.46

0.10

総合計

384.55２）液状化被害を受けた下水道管と共同埋設されていた HPPE 管の調査結果
POLITEC では、上記結果を受けて埋戻し部の液状化について、独自の調査を行っています。厚生労働省 平成 25年度 管路の耐震化に関する検討会報告書では、液状化確認地区のHPPE 管の管路
延長は0.1km でしたが、東日本大震災及び新潟県中越沖地震で計7.9km（ POLITEC 調査）、熊本地
震では計1.5km①の HPPE 管が布設されていましたが、被害がなかったことを確認しています。

写真20 大崎市での液状化確認地区

写真21 柏崎市での液状化確認地区（下水マンホール）

HPPE管

下水道管

写真22 柏崎市での液状化確認地区
表17

事業体
呼び径
50
75
100
150
200
合計

宮城県
大崎市
－
－
280
－
－

② HPPE管に被害は無かったが、下水道管の復旧
工事に邪魔なので撤去し再施工① 下水道管が地震で被害を受けた

図23 柏崎市西山町のHPPE 管埋設状況

埋戻し部の液状化における HPPE 管の管路延長（POLITEC 調査）

東日本大震災
福島県
茨城県
須賀川市
高萩市
－
－
490
239
－
142
1,250
－
－
－
5.6km

茨城県
那珂市
393
1,475
1,275
60
4

新潟県中越沖地震
新潟県柏崎市
（西山町）
452
697
881
131
155
2.3km

単位：m

平成28年熊本地震
熊本市

1.5km

合計

9.4km

備考：① 平成29 年度水道研究発表会「液状化による配水管路被害予測法の熊本地震への適用と検証」（神戸大学 大学院工学研究科 鍬田泰子）
による。

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

31

6-4

地 盤 変状確認地区での調査報 告

人工改変地区で盛土部地盤変状が発生した箇所や軟弱地盤における地盤沈下が発生した箇所でも HPPE
管に被害はありませんでした。東日本大震災において地盤変状が発生した箇所に HPPE 管が埋設されていた事例として、宮城県富谷町（現 富谷市）と千葉県長門川水道企業団の事例をご紹介します。
１）宮城県富谷町（現 富谷市）の盛土部地盤変状
仙台市のすぐ北に位置する宮城県富谷町（現 富谷市）は、丘陵が 多く一般的に地盤が良いとされている地区です。
地盤変状のあった箇所は、丘陵部を切り盛りした住宅造成地で、盛土部分が地盤変状を起こし、道路が約30cm 沈下しました。ここに埋設されていた下水道管路は被害を受けましたが、HPPE 管
口径150mmには被害はありませんでした。
また、HPPE 管の状況を掘削して確認しましたが、管および管継手やサドル付分水栓（鋳鉄サドル）にも異常はありませんでした。

写真23

掘り返した部分の HPPE 管、サドル付分水栓の状況

２）千葉県印旛沼周辺の軟弱地盤地区における地盤沈下
地盤変状があった千葉県印旛沼周辺は沼地、湖沼が多く非常に地盤が悪い地区です。震災により道路が100 m に渡って最大１m 沈下しました。道路の両側は沼地であり、道路全体が両側の沼地に向かって沈み込んだと考えられます。
ここに埋設されていた HPPE 管口径10 0 mmも道路沈下に伴い大きく変形したと考えられますが漏水などの被害はありませんでした。ここで管が円弧上に変形したと仮定すると最大 2 .7％の歪みが生じていると予想されます。

道路の両側が沼地

約1m の沈下

写真2432

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

埋設道路の沈下状況（茶線は HPPE 管推定位置）

6-5

長 野 県神城断層地震におけ る 長 野 県 白 馬 村 で の 断 層 変 位 調 査 報 告

POLITEC では平成 2 7 年（ 2015 年）５月８及び９日の２日間、長野県白馬村上下水道課と株式会社落田の協力を得て、長野県神城断層地震における逆断層変位により、地表面で約80cm の隆起と約30cm の左横ずれが確認された塩島地区の村道に埋設された HPPE 管の掘上げ調査を行いました。
１）長野県神城断層地震の概要
平成26 年（ 2 014 年）11 月22 日に長野県白馬村を震源とした地震は、マグニチュード 6.7、最大震
度６弱を長野市、小谷村で観測し、白馬村の最大震度は５強でした。また、最大加速度は589 ガル（ K–NET 白馬観測点（白馬村）での測定）でした。白馬村内ではこの地震による地表変位（地震断層）が多数見られ、これらの箇所に布設された水道管路や下水道管路にも多数の被害が生じました。
２）調査の概要①地盤の状況
断層は村道を横断するように存在しており、写真25 に示す約80cm の垂直変位及び約30cm の水平変位が観測されました。この断層付近を掘上げたところ、写真26 に示すように旧地表面（舗装前の表層：茶色く変色した層）が S 字（クランク）状に変形しており、この垂直変位も地表の変位と同様に約80cm の逆断層であることが確認できました。
②水道管（ HPPE 管）の状況
本地区では村道に沿って HPPE 管（ 口径75mm：平成10 年（ 1998 年）頃）が布設されていましたが、震災後も断水や水圧低下は見られず、そのまま供用されていました。また、掘上げ時のH PPE 管は、
写真27 及び 28に示すとおり緩やかに変形していることが確認できました。HPPE 管の管頂部高さを測量した結果、図24に示すとおり断層境界から約300 cm の範囲で変形が集中しており、垂直変位差は69. 8cm で地表の変位に近い値でした。

旧地表面

写真25

塩島地区地表変位 ( 垂直変位約80cm）

写真26

掘削時に確認できた旧地表面の変位

旧地表面

写真27 塩島地区 HPPE 管掘上げ状況（左側が旧地表面）

写真28

塩島地区 HPPE 管掘上げ状況

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

33

図24

HPPE 管の垂直方向変位（管頂部での測量）

写真29

HPPE 管の垂直方向変位測量状況③下水道管（鉄筋コンクリート管）の状況
HPPE 管の下部には村道に沿って鉄筋コンクリート管（口径450mm）が布設されていましたが、
写真30 に示すとおり断層通過部付近で管の中央付近が円周方向に破断し、残りの上流側の半分が破損していました。また、受口部には挿し口が食い込んでおり、管頂部では受口端面から挿し
口部端部までは約3 0cm（標準差込長さは95mm ）であり、20cm 以上押し込まれていることが確認できました。
さらに、管頂高さを測定した結果（写真31 ）、垂直変位は79 .5 cm であり、地表の変位と同等の変位が働いたことが確認できました。これら管路の破砕状況からも、管軸方向圧縮を伴う逆断層
変位を受けたものと推察されます。

管中央付近で破断

管の半分が
大きく破損

写真30

塩島地区鉄筋コンクリート管掘上げ状況

写真31 塩島地区鉄筋コンクリート管垂直変位測量状況

３）調査の考察
地表面で観察された変位及び下水道管の垂直変位が約80 cm であったことから、HPPE 管にも同様の変位が働いたことは間違いないと考えられます。また、旧地表面の断層部形状はＳ字（クランク）に屈曲していることや、定尺 2 . 43 m の下水道管の約半分の区間で 8 0cm の垂直変位が確認されたことから、管軸方向の圧縮方向変位も80cm 程度は発生したものと推測されます。
HPPE 管は、管軸方向への圧縮変位を与えた場合、管体歪みが 約 8％までは座屈を生じることなく圧縮されることが実験的に確認されています。図24に示す管路変位計測の結果、非常に緩やかな曲げ変形に留まっています。これは、管体のしなやかさによるものと推定されます。

34

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

４）掘上げ後（供用中）の外径寸法測定結果
写真32 に掘上げた HPPE 管の外径寸法の測定状況を、写真33 に管を回収した際の断面の状況を示します。
だ円度は最大でも1. 25mm であり、通水に悪影響を及ぼすような過度な断面変形は見られませんで
した。

写真32

外径寸法測定状況

写真33 掘上管回収時の断面状況

表18

外

掘上げ後の外径測定測定結果

径

単位：mm

断層通過部
からの距離(cm)

上下

左右

+230

91.15

91.70

0.55

+130

91.80

91.65

0.15

+30

91.85

91.60

0.25

0

91.55

91.90

0.35

−70

91.55

91.65

0.10

−170

91.20

92.45

1.25

だ円度

JWWA
だ円度規格

1.8

５）掘上管の回収作業
写真34 に掘上管を切断しその変位量を測定した状況を示します。掘上げ直後は S 字部の変位量は175mm でしたが、回収後約２週間経過した後の変形量は 35mm まで戻っていました。
これは圧縮方向の応力が時間と共に解放されていたことによるものと考えられます。

写真34

回収後約２週間経過した掘上管

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

356 ）掘上管の性能確認試験用供試体採取位置
回収した掘上管の性能を確認するために写真35 に示すように切断し、各種性能確認用供試体を採取しました。

写真35

掘上管の性能確認試験用供試体採取位置

７）掘上管の性能確認
表19 に示すように掘上管について、耐圧性、破壊水圧強さ、引張試験として降伏強さ及び破断伸びを測定、さらに内圧クリープ性能を確認しました。
表19

試 験 項 目耐圧性
破壊水圧強さ
引張降伏強さ引張破断伸び
内圧クリープ性

掘上後の性能確認

性能試験条件性能
常温の水で2.5MPa の圧力を加えて2 分間保持する。
漏れ、破損があってはならない。
管が破壊するまで一定速度で加圧し、最大圧力を測定する。 4.0MPa 以上
引張降伏強さ20MPa 以上
管から試験片を作製し、引張速度25mm/min で引張る。
伸び350% 以上
80℃の熱水中で水圧1.08MPa の水圧を165 時間負荷する。 漏れ、破損があってはならない。
80℃の熱水中で水圧1.00MPa の水圧を1,000 時間負荷する。 漏れ、破損があってはならない。

①耐圧性、破壊水圧強さ結果掘上げた２本について、新管で規定する規格値を満足することが確認できました。
試 験 項 目耐圧性
破壊水圧強さ性

掘上げ管の性能確認試験結果

能

規

定

試

2.5MPa ×2 分間で漏れ、破損があってはならない。
破壊水圧4.0MPa 以上

写真36

36

表20

耐圧性、破壊水圧試験

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

No.1

写真 37

験

No.1
No.2
No.1
No.2

耐圧性、破壊水圧試験

結 果
漏れ、破損無し〃
5.0MPa〃No.2

②引張試験結果
断層通過部を通過した個所から試験片を採取し、降伏強さ・破断伸びともに、新管と同等の値であることが確認できました。
表21

試 験 項 目性能

規引張試験結果

試

定

験

結

果

上

下

右

左

平均

引張降伏強さ

引張降伏強さ20MPa 以上

23.2

23.1

23.3

22.8

23.1

引張破断伸び

引張破断伸び350% 以上

700

744

722

722

722

写真38

写真39

引張試験状況

引張試験片（試験後）③内圧クリープ試験結果
約70cm の変位が生じた箇所から採取した管を用いて、80℃で 1.08 MPa ×165 時間の試験を行いましたが、漏れ、破損は見られませんでした。
表22

試 験 項 目

内圧
クリープ性

性

能

規

内圧クリープ試験結果

定80℃、1.08MPa ×165 時間で、漏れ、破損があってはならない。
80℃、1.00MPa ×1,000 時間で、漏れ、破損があってはならない。

写真40

内圧クリープ試験 No.1

試
No.1
No.2
No.1
No.2

験

結

果

1.08MPa ×179 時間で、漏れ、破損無し。
（1.08MPa ×179 時間経過後）
1.00MPa ×4,000 時間で漏れ、破損無し。
試験継続中。

写真41

内圧クリープ試験 No.2

8 ）まとめHPPE 管は塩島地区で発生したような断層変位にも柔軟に追従することが確認でき、その高い耐震性能が実証されたものと考えます。

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

37

7. 参考（平成３０年７月豪雨（西日本豪雨）被害調査報告）
POLITECでは平成 3 0 年（ 2018 年）7月に発生した西日本を中心とした豪雨による被害調査を実施し、洪水や土砂災害等で水道配水用ポリエチレン管が露出している現場を確認しております。ただ、管路の通水状態を維持できた多くの事例があり、以下に参考としてご紹介いたします。

7-1

京 都 府福知山市

日本水道新聞 2018 年（平成30年）8月30日付け記事（抜粋38

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

一部編集）よりご紹介します。

7-2

京 都 府舞鶴市

日本水道新聞 2018 年（平成30年）8月30日付け記事（抜粋

一部編集）よりご紹介します。

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

39

7-3

京 都 府京丹波町

日本水道新聞 2018 年（平成30年）8月30日付け記事（抜粋40

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

一部編集）よりご紹介します。

7-4

広 島 県府中市

日本水道新聞 2018 年（平成30年）8月30日付け記事（抜粋

一部編集）よりご紹介します。

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

41

7-5

愛 媛 県大洲市

平成30年（ 2018年）7 月に発生しました西日本豪雨では、愛媛県大洲市肱川町宇和川の国道197 号線の道
路盛土に大規模な変状が生じました。豪雨により肘川上流のダムの放流を開始した結果、国道197 号線付
近まで水位が上昇しました。当該地域はＥＰＳ盛土工法により車道幅員が拡幅されておりました。ＥＰＳ工法で用いるブロックは、軽量且つ圧縮強度に優れているという特長を有しますが、河川の増水により浮上し、その後沈下するという挙動を示したことにより地盤災害の要因となりました。
このＥＰＳ工法により拡幅された箇所を含めた国道197 号線の歩道部には、ＥＰＳ工法部は30 cm、その他は60cm の土被りで HPPE 管口径 75mm が布設されていました。
豪雨による道路の変状により2 箇所で管路が露出し、最大で1,045mm の垂直変位が見られましたが、管路は破断せずに約半年経過した後も問題なく供用されていました。調査地域の概要及び、道路盛土の変状箇所の様子を写真42 に示します。写真43 の奥側に肱川が存在し、右側が上流側です。上流側と下流側の2箇所に管路露出部があり、段差状の地盤変状を受けています。
HPPE 管路露出部その1 の状況を写真44 及び図25 に示します。土被りを地盤部で 60cm、EPS 施工部で30cm と変化させる為に、45 度曲管を用いて高低差を付けており、露出部ではこの曲管が伸びる形で変形していましたが、材料の降伏以降に生じる白化なども見られず、漏水も生じていませんでした。
また、HPPE 管露出部その2 の状況を写真45 及び46 に示します。この箇所では EF 受口付直管を含めた
直線部で1,045mm の垂直変位を受けましたが、この箇所も白化等の異常は見られませんでした。
今回の調査箇所は特殊な地盤災害の事例ですが、HPPE 管に1m を超える垂直変位が作用したにも関わらず、柔軟に追従することが確認でき、改めてその高い地盤変位追従性能が実証できたものと考えられます。

写真 42 調査現場概要（ドローンによる撮影）

42

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

写真 43 HPPE 管露出箇所（ドローンによる撮影）

写真 44 露出部その１状況

写真 45 露出部その２状況

写真 46 露出部その２状況（ドローンによる撮影）

PE挿し口付仕切弁

図 25

2,410

露出部その１HPPE 管変形状況

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

43

8. 水道配水用ポリエチレン管の耐震性能に関するまとめ
水道配水用ポリエチレン管（以下、「 HPPE 管」）は、柔軟なポリエチレン材料と EF 接合による一体構造
管路構造により高い耐震性を持っています。この耐震性は、耐震計算やモデル実験、数々の地震調査で被害が無かったことで検証されました。
耐震計算においては、新たに地震動による HPPE 管と地盤とのすべり挙動を実験で検証しました。それらに基づ き、レベル2 地震動によって直管に発生する歪みを応答変位法によって算出した結果、最大 1 . 6％となり、HPPE 管の許容ひずみ 3% に対し十分小さい値であることが確認されました。また異形管部における相対変位による発生ひずみも、許容ひずみに対し小さいことが検証されました。また分岐部や付属品等の金属材料とポリエチレン管との接合部強度もこれらの相対変位に対し、十分であることも確認できました。
耐震モデル実験では、レベル2 地震動を想定した限界繰返し伸縮試験により、許容ひずみとして設定した3% が十分であることが確認され、レベル2 地震動を繰り返し受けた場合の材料特性に変化がないことも立証できました。また地割れ実験、段差沈下実験及び初期変形品の内圧クリープ試験などで、地震動や地盤変状による管路に対する影響や地震を受けた後の長期耐水圧性能などを確認しましたが、いずれも問題が無く、高い耐震性能を継続して有することがわかりました。
実際の地震においても、新潟県中越沖地震、東日本大震災や熊本地震の被害調査を行っていますが、地震動による管路の被害は無く、津波や地盤崩落のような極端な事例を除いて地盤変状や液状化による被害も無いことが確認できました。さらに長野県神城断層地震のように断層にほぼ直角に配管され、大きな地盤変状を受けた管路もその変位を材料特性で吸収できることが確認されました。またこれらの地震で被害がないことは、管路そのものの耐震性を立証するとともに、施工品質においても高いレベルにあることを示唆するものです。

44

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

耐久性能

第2章

1. 水道配水ポリエチレン管の耐久性
1-1

水道配水用ポリエチレン管路の100 年 寿 命 の 検 証

１）水道配水用ポリエチレン管の寿命要因
水道管路の寿命を水道管路が有するべき性能・機能を十分に満足できない限界状態に至る時期と定義し、道路下に埋設された水道配水用ポリエチレン管路が寿命に至る要因を以下に抽出しました。
水道配水用ポリエチレン管（以下、「 HPPE 管」）のような樹脂管は、金属管のような腐食がない一方、
長い時間一定の力を加え続けると次第に変形が進行するクリープという挙動がみられます。そこで、１つ目の寿命要因として、埋設管路に作用する内圧・外圧を挙げました。
２つ目の寿命要因としては、これまでに水道管路に甚大な被害を発生させている地震を挙げ、特にレベル２地震動に対して10 0 年寿命を検証しました。ここでの検証では、地震に対してHPPE 管路が耐えられるか（耐震性）ということだけでなく、地震によるダメージが管の耐久性に与える影響についても評価しました。
３つ目の寿命要因としては、水道水中の残留塩素を挙げました。1970 年代後半、一部の都市で黒色の単層低密度ポリエチレン管を布設して数年以上経過すると、配管の内面に水泡が発生し、稀な例として水接面管壁が薄片状に剥離して漏水が発生しました。原因の一つとして、管材料に配合されたカーボンブラックが触媒として作用し、ポリエチレンと残留塩素の反応が促進されたことが明らかになりました。HPPE 管・継手は、接水面にカーボンブラックを含有しないものであり、日本水道協会規格 JWWA K144 及び JWWA K145 の性能規定項目「耐塩素水性」に関わる「規定条件での水泡発生がないこと」を満足していますが、今回は耐塩素水性を100 年という長期期間に対して検証しました。
２）100 年寿命の検証における想定条件
HPPE 管路の10 0 年寿命を検証するにあたり、想定条件は以下の通りとしました。
表1
寿命要因

内圧・外圧

地震

残留塩素

100 年寿命の検証における想定条件
想定条件

・設計水圧：1.0MPa（静水圧0.75MPa ＋水撃圧0.25MPa）
・使用温度範囲：０℃〜40℃
・埋設深さ：土被り60cm 以上
・輪荷重：25t トラック車両が繰返し通過・許容傷深さ：管厚の10% 以下
・許容曲げ半径：管外径の75 倍以上
・地震動レベル２の地震を少なくとも１回経験

・残留塩素濃度１ppm（水圧負荷状態）

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

45

３－１－１．限界状態の分類
照査で必要な許容応力σc を算出するに際し、管路の寿命に至る形態によって許容応力の大きさは異なると考えられるので、本照査では管路の寿命に至る形態（以下、限界状態とする）の分類をおこなった。図 3-1 に示すように、埋設された水道配水用ポリエチレン管路に作用すると考えられる荷重の特性から、限界状態を下記の３つに分類した。
3 ）各寿命に対する10 0 年寿命の検証《限界状態の分類》《荷重の分類》①内圧・外圧に対する検証
短期的な荷重a) 照査手順
荷重

終局限界状態 ：延性破壊

地震 荷 重 等

水圧
内圧
HPPE 管路に作用する内圧・外圧を図1に示します。HPPE 管路が内圧・外圧により寿命に長期継続的に生じる荷重
クリープ状態 ：クリープ破壊
３－１－３．照査基準 外圧
土圧

至る場合、一般に荷重の特性により寿命に至る形態（以下、限界状態とする）が異なります。そ水道施設設計指針 2000 では、水道配水用ポリエチレン管については内圧に対する安全性検討と外圧
内圧
水撃 圧
こで表 2 に示すように、荷重の特性により長期継続的に生じる繰返荷重
疲労３つの限界状態に分類しました
限界状態 ：疲労破壊に対する安全性検討を別個に行う方法（内外圧分離の考え方）を適用することになっている。よって、
外圧

輪圧

内圧及び外圧に対する 100 年寿命の検証は、(式 3.2）と(式 3.3)を別個に照査した。
表2【100 年寿命の照査基準】

荷重の特性による限界状態の分類

荷重
100 年後の許容応力σ（式限界状態
3.2）
・内圧による算出応力σ×形状係数Ｃf ×素材係数Ｃm ＜荷重の特性
c（式 3.3）・外圧による算出応力σ×形状係数Ｃf ×素材係数Ｃ
水圧
m ＜ 100 年後の許容応力σc
短期的な荷重水撃圧・地震荷重 等

終局限界状態（延性破壊）（式 3.2）、（式 3.3）のそれぞれについて、表 3-1 に示すように、発生応力の方向として管周方向と
土圧

輪圧

管軸方向、さらに３つの限界状態について照査することになる。
表 3-1
荷重

内圧

・水圧（内圧）
長期継続的に・土圧（外圧）
生じる一定荷重
各限界状態における照査基準
・輪圧（外圧）

照査基準

発生応力
地震

方向

クリープ状態（クリープ破壊）

長期継続的にクリープ状態・水撃圧（内圧） 疲労限界状態
疲労限界状態
生じる繰返荷重 ・輪圧（外圧）（疲労破壊）

終局限界状態

σic × Cf × Cm< σc2

σic × Cf × Cm< σc3

図管軸方向3-1．水道配水用ポリエチレン管路に作用する荷重
図 1 HPPE
σil ×管路に作用する内圧・外圧
Cf × Cm< σc1
σil × Cf × Cm< σc2

σil × Cf × Cm< σc3

管周方向

σic × Cf × Cm< σc1(σ年以上の寿命を有することを証明するには、各限界状(σfc + σtc ) × Cf × Cm < σc3
管周方向(σfc + σtc ) × Cf × Cm < σc1 100
fc + σtc ) × Cf × Cm < σc2
HPPE 管路が内圧・外圧に対して
管軸方向(σf l+ σtl ) × Cf × Cm < σc1(σf l+ σtl ) × Cf × Cm < σc2 0 (σf l+ σtl ) × Cf × Cm < σc3態において、管路に作用する荷重により発生する有効応力が10年の寿命を担保する許容応力

外圧
３－１－２．有効応力の解析方法

管路に作用する荷重により発生する応力は、一般に表 3-2 に示す応力計算式によって算出できる。しかし実際の埋設管路では、継手部や異形部があったり、管路に傷が発生したり、素材にばらつきがあっ（以下、100 年許容応力とする）を上回らないことを示せばよいことになります。なお、100 年許σ ：内圧 P により管周方向に発生する応力

σc1：終局限界状態の許容応力

ici

たりするなど、応力に影響を及ぼす因子が考えられる。そこで、本照査においては、有効応力の算出に

容応力は、限界状態毎に設定される値です。
σil：内圧 Pi により管軸方向に発生する応力
σc2：クリープ状態の許容応力

あたり、これまで十分に考慮されていなかった下記の３因子を考慮した。

σfc：土圧により管周方向に発生する応力
有効応力の算出にあたっては、従来十分考慮されていなかった継手部や異形部の形状による
σc3：疲労限界状態の許容応力
11σfl：土圧により管軸方向に発生する応力
応力集中、傷の影響、使用される素材や成形時のばらつきをすべて考慮しました。内圧及び外σtc：輪圧により管周方向に発生する応力
圧により管路に作用する管周方向と管軸方向の応力は、従来から提案されている応力計算式で
σtl：輪圧により管軸方向に発生する応力算出できます。有効応力は応力計算式で算出した値に、応力集中を数値化した形状係数とばらつきを数値化した素材係数を乗じて求めました。HPP E 管路 の100 年寿命を照査する手順を図３－１－４．照査手順
2 に示します。
以上、水道配水用ポリエチレン管路の100 年寿命を照査する手順は、以下のようになる。
［限界状態の分類］①終局限界状態②クリープ状態③疲労限界状態

応力計算式により形状係数、素材係数

発生応力を算出を実験により決定

限界状態ごとに有効応力を算出

100 年照査用許容応力を実験により決定

算出応力×形状係数×素材係数

外圧と内圧を別個に 100 年寿命の照査をおこなう
許容応力
図2

46

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

＞

有効応力

HPPE 管路の100 年寿命照査手順13

ンであることが規定されている。
長い時間、一定の力を加え続けると次第に変形が進行する現象をクリープといい、高温になるにつれてクリープは生じやすく、程度も大きくなる。一般に樹脂管は金属管に比べてクリープが大きい。上水

道用途に使用される管については、管内水圧のために管壁には常時一定範囲の周応力が発生しているたb ） 各限界状態での100 年許容応力の設定および形状係数の設定
め、長期にわたって使用した場合、クリープ現象により短期的な破壊圧力よりも小さな圧力で管が破壊する材料は ISO 9080（1992 年制定、2003 年・2012 年改訂）の外挿
クリープ状態の100年許容応力の設定は、管に発生する周方向応力と破壊時間の相関を測定することがある。
従って、水道配水用ポリエチレン管の管厚設計にはクリープ特性を十分考慮している。
定、2009 年改訂）の分類表で PE 100 に分類される高密度ポリエチレ
する内圧クリープ試験（図3 参照）を実施し、国際標準規格 ISO9080 及び ISO12162 に基づいてクリープ特性の評価方法は
ISO9080「プラスチック配管及び管路システム－管形状の熱可塑性材料の

レン管の材料特性：ＰＥ１００

試料（ＰＥ管）図1-3 熱間内圧クリープ試験の概要

内圧(水or窒素)

9080「プラスチック配管及び管路システム－管形状の熱可塑性材料の
水圧：Ｐ
１

水圧：Ｐ２
」に規定されている。この評価方法では、熱間内圧クリープ試験を行恒温水槽（低温T1，高温T2）
水圧：Ｐ３
６水準
耐え得る周方向応力（長期静水圧強度または最小要求強度：Minimum 時間 ｔ
水圧：Ｐ
４

以上

試料（ＰＥ管）水圧：Ｐ５記す）を算出する方法が規定されている。PE
100 に分類されるポリ水圧：Ｐ６以上を有している。

時間 t熱間内圧クリープ試験の概要
図 1-3

破壊

各試験温度で、一定の内圧を負荷し続け、破壊するまでの時間を下のグラフのようにプロットする。
破壊
年後のクリープ強度を外挿により求める。
低温T1，高温T12年以上の試験結果を用いて、50）
時間 ｔ

料（ＰＥ管）

破壊

1-3

図3

図4. 図 クリープ線図（ISO9080に基づく）
4 クリープ線図（ISO 9080に基づく）

内圧クリープ試験の概要

熱間内圧クリープ試験の概要

MRS

次に疲労限界状態については、繰返荷重として水撃圧と輪圧を評価しました。水撃圧に相当し続け、破壊するまでの時間を下のグラフのようにプロットする。
する応力を一定応力として負荷した場合と繰返応力として負荷した場合の破壊特性を比較した
年後のクリープ強度を外挿により求める。
結果、疲労破壊が促進されないことを確認しました。また輪圧については、100 年に相当する載荷回数では破壊に至らないことを繰返し偏平実験で確認しました。これらの結果より、クリー
プ状態が管路の寿命に最も影響することを明らかにしました。
継手部の応力集中による形状係数は、電気融着継手で接合した管で図3 のような内圧クリーMRS

プ試験を実施し、その結果から算出しました。
c ） 照査結果
以上の手順により、代表例として口径10 0mm の管路に対して10 0 年以上の耐久性を有するかどうかの照査結果を表3 にまとめました。すべての有効応力が 100 年許容応力以下であるこ
図 1-4 熱間内圧クリープ曲線とを確認し、HPPE 管路は内圧・外圧に対して10 0 年以上の耐久性を有していることを検証しま
5
した。
表3

内圧・外圧に対する 100 年寿命の照査結果

項目

単位

終局限界状態

クリープ状態

疲労限界状態

100 年許容応力

MPa

18

8

8

内圧

MPa

9.417：安全6.278：安全6.278：安全外圧

MPa4.438：安全1.525：安全1.525：安全内圧

MPa4.708：安全3.139：安全3.139：安全外圧

MPa3.073：安全1.444：安全1.444：安全

図 1-4 熱間内圧クリープ曲線

有効応力

5 ・形状係数＝1.20
・素材係数＝1.05

管周
方向
管軸
方向

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

47

め、長期にわたって使用した場合、クリープ現象により短期的な破壊圧力よりも小さな圧力で管が破壊

内圧(水or窒素)

恒温水槽（低温T1，高温T2） 時間 ｔ

用ポリエチレン管の管厚設計にはクリープ特性を十分考慮している。

することがある。従って、水道配水用ポリエチレン管の管厚設計にはクリープ特性を十分考慮している。

クリープ特性の評価方法はISO9080「プラスチック配管及び管路システム－管形状の熱可塑性材料の外挿法による長期水圧強さの測定」に規定されている。この評価方法では、熱間内圧クリープ試験を行って、管が20℃で50年間の使用に耐え得る周方向応力（長期静水圧強度または最小要求強度：Minimum

Required Strength：以降MRSと記す）を算出する方法が規定されている。PE 100に分類されるポリエチレン樹脂はMRSが10MPa以上を有している。

水圧：Ｐ１
水圧：Ｐ２
水圧：Ｐ３ ６水準
水圧：Ｐ４ 以上
水圧：Ｐ５
水圧：Ｐ６

各試験温度で、一定の内圧を負荷し続け、破壊するまでの時間を下のグラフのようにプロットする。

外挿法による長期水圧強さの測定」に規定されている。この評価方法では、熱間内圧クリープ試験を行行いました。クリープは温度が高いほど促進され、ISO9080 によると80℃、１年間の内圧クリーると次第に変形が進行する現象をクリープといい、高温になるにつれって、管が 20℃で50 年間の使用に耐え得る周方向応力（長期静水圧強度または最小要求強度：Minimum
プ試験で破壊の変曲点がなければ20℃のクリープ線図を100 年後まで外挿できます（図 4 参照）。
大きくなる。一般に樹脂管は金属管に比べてクリープが大きい。上水Required Strength：以降MRSと記す）を算出する方法が規定されている。PE100に分類されるポリ
なお、試験は世界の有力な PE100 認定機関であるスウェーデンのEXOVA社に依頼しました。
、管内水圧のために管壁には常時一定範囲の周応力が発生しているた
エチレン樹脂は MRS が 10MPa 以上を有している。
、クリープ現象により短期的な破壊圧力よりも小さな圧力で管が破壊

② 地震（レベル２地震動）に対する検証HPPE 管路を布設して10 0 年の間にレベル２地震動を少なくとも１回は経験するものと仮定し、HPPE 管路のレベル２地震動に対する耐震性能を計算により、さらにはその地震によるダメージ
が HPPE 管の耐久性に与える影響を実験により評価しました。
まず、表 4４－２－２．地震によるダメージが管の耐久性に与える影響に「水道施設耐震工法指針・解説 200 9 年版」（日本水道協会）に基づいて行ったレベル２地震動に対する耐震計算の結果を示します。設計内圧、自動車荷重等の常時作用する管軸方
水道配水用ポリエチレン管・継手に関する報告書（平成 10 年 日本水道協会）に記載されている初向歪みと地震動による管軸方向歪みの合計は最大1.7％程度であり、許容歪み３％以下であること
変形品の内圧クリープ試験の結果を示す。
（１）試験方法から安全であると言えます。

図 4-1 に示すように、管を引張試験機に設置し、所定の変位になるまで引張った後、図 4-2 に示す

表 4 レベル 2 地震動に対する耐震計算結果
うに供試体を固定し、軸方向に伸縮しない状態で予歪を与えたものの内圧クリープ試験を実施した。

口径（mm）
管発生歪み︵％︶

50

75

100

150

200

設計内圧（1.0MPa）

0.216

0.219

0.218

0.219

0.219

自動車荷重（T－25）

0.185

0.155

0.131

温度変化（Dt＝25℃）

0.260
0.219
変位を1時間保持
0.180
0.180

0.180

0.180

0.180

不同沈下

0.014

0.014

0.013

供試体
0.013

0.012

レベル２地震動（h＝2.0）

1.00

1.00

1.00

0.99

0.99

1.67…
供試体

1.63…

1.60

1.56

1.53 テンションバー

合計

HPPE管の許容歪み（%）

固定ジグ

3.0

図 4-1 変位保持装置模式図
図 4-2 供試体の固定方法
次に、地震によるダメージが HPPE 管の耐久性に与える影響を評価するために、5-9 変形を受
（２）試験条件
けた HPPE 管の長期耐久性能による評価を実施しました。歪みを与えた
HPPE 管の破壊点はいず① 管の軸方向予歪み：2.5%、5%、7.5%、10%
れも歪みを与えていない
HPPE 管のクリープ線図の97. 5 % 信頼限界を上回る結果となり、地震に② 試験温度：20℃
よるダメージで管の耐久性が低下することはないことが確認できました。
（３）試験結果

管の 97.5%信頼下限（予歪なし）と、今回試験の結果を図 4-3 に示す。すべての条件において、97.
信頼下限を上回る結果が得られた。

20

歪みなし（97.5%
信頼下限）
97.5%信頼下限(LPL)
歪み
2.5％
2.50%

周方向応力(MPa)

歪み5% 5.0％

供試体

7.50%
歪み
7.5％

10%10.0％
歪み

10

供試体

10
10
テンションバー

図5

固定治具

102
100

103
1,000

104
10,000105
100,000

106
1,000,000

破壊時間（ｈｒ）

図 4-3

初期変形品の内圧クリープ試験結果
図 6 試験結果

試験概要図（４）照査結果

レベル２地震動で発生しうる管の発生歪は最大２％であるため、レベル 2 地震動の影響で管の耐久が低下することはない。

今回の試験結果からは、レベル２地震動の最大発生歪の 5 倍（10%）の歪を与えた場合でも、熱間48リープ試験の 97.5%信頼下限を上回る結果となったため、さらなる安全性も確認できた。

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

③残留塩素に対する検証
水道管路の寿命は水道管路が有するべき性能・機能を十分に満足できない限界状態に至る時期と定義しましたが、残留塩素による寿命は判断が難しいので、水泡が発生する時点を寿命としました。なお想定条件として、塩素濃度は水質管理目標の上限値である１ppm、使用温度は20℃としました。
残留塩素に対する寿命が100 年以上有するかどうかの検証は実験により行い、JWWA K 144 に準拠し、温度を上げるとともに塩素濃 度を50 0〜 3000ppm に濃縮して試験を促進し、塩素水に浸漬した試験片の水泡発生時間を測定しました。実験で得られた結果を温度によって化学反応の速度を予測する式（アレニウスの式）に照合して一般式を求め、さらに重回帰分析により水泡発生
寿命式を導きました。その計算の結果、図 ７に示すとおり97. 5 % 信頼限界での耐塩素水寿命は529 年となりました。
続いて、一般に応力が負荷されると反応は促進されることから、試験片を図 ８に示す治具により強制的に偏平させて応力を負荷した状態で、塩素水濃度2000ppm、6 0℃の条件で反応を促進
５－３－２．応力負荷状態
させて水泡発生時間を評価しました。このとき、初期偏平時の曲げ歪みは材料の降伏歪みを超え、水泡発生は応力負荷に影響されると考えられる為、応力を付加した状

試験 片は 弾 塑性状態になっていました。この場合も無負荷の場合と同様に実験結果と水泡寿命（１）試験方法

発生式により、極 端に大きな応力が負荷した状態でも耐塩素水寿命は282年と推定でき、100年を水泡発生は応力負荷に影響されると考えられる。その効果を見るため（３）水泡発生予測結果
十分上回りました。

図 5-5 に水泡発生時間と、97.5%信頼下限をしめす。

下で治具により強制的に扁平させた負荷試験片（図 5-6,図-7 参照）とＡ社管は、20℃、1ppm の条件で、早ければ 464 万 hr(529 年)に水泡が発生することが予測される。
験温度 60℃、塩素濃度 2000 (ppm)の条件の浸漬により水泡発生時間を調

63
D=

70℃
60℃

継続中

1,000

R

10,000θ
t=約5.8塩素濃度(ppm)

40℃
20℃
100
70℃
97.5%信頼下限

60℃

40℃

20℃

10

1,000

10,000100,000

約40mm×40mm（ブランク）（ジグ矯正変形）

図 5-6 評価サンプル形状

100年

529年

1,000,000

10,000,000 （２）ジグ矯正品の初期応力の算出

1100

約40mm×40mm

水泡発生時間(hr)

図 7 Ａ社管の耐塩素水性能（水泡発生時間の予測）
水泡発生時間（無負荷状態）の結果と予測
図 5-5

図

図 5-6 より、下記の通りである。
中心半径 R=(D-t)/2、孤の中心長さ
L=R・θ＝(D-t)/2・θ、
図 8 応力負荷のための治具
内径半径 R’=(D-2t)/2、孤の内側の長さ L’=R’・θ

（４）考察

である。

さらに10 0 年以上の長期間にわたり塩素水の影響をうけた HPPE 管路が、水質に影響を及ぼさこれが直線に伸ばされ、L が同じとすると、管内面に発生する歪（εε＝(L-L’)/L’＝((D-t)-(D-2t))/(D-2t)=t/(D-2t)
塩素水濃度と水泡発生時間との関係を(式 5.6)より得られる 97.5%信頼下限線とともに図 5-5 に示しないことを確認するため、塩素水濃度 2 000ppm、60℃の条件で 168 時間浸漬したサンプルを用い、た。これらの関係より使用条件を塩素濃度 1ppm、使用温度 20℃とすると、供試管（A 社管）は、早けれ
今、D=63mm、t=5.8mm より、初期曲げ歪εb は 11.3%となり、PE100 材
ば 464 万時間(529年，97.5%信頼下限値)に水泡が発生することが予測される。また、協会に加盟する他は弾塑性状態にある。
JWWA
K 144 の浸出試験を実施しました。塩素水濃度 2 000ppm、60℃での168
時間は、加速比の社管の水泡発生寿命も（式 5.6）の結果に良く合うことも確認されている。

関係より１ppm、20 ℃では 247 年に相当します。浸出試験の結果、水質基準に影響を与える変化（３）試験結果は認められず、水質衛生性についても100年以上の安全性を検証できました。
無負荷品と負荷品の水泡発生時間を表 5-2 に、試験前後の写真を表 5
表 5-2

試験結果（水泡発生時間）

Ａ社管
無負荷品
負荷品
360hr

192hr

Ｂ社管
無負荷品
負荷品
360hr
360hr
発生な

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

49

1-2

10 0 年寿命検証に関するま と め

本研究では、HPPE 管路に対して下記３つの寿命要因に対して100 年寿命の検証を試みました。
①管路に作用する内圧・外圧②レベル２地震動③水道水中の残留塩素
その結果、a ）形状因子や外面傷による応力集中、また素材や成形のばらつきを考慮した上で、３つの限界状態（終局限界状態、クリープ状態、疲労限界状態）について照査した結果、最も影響の大きな荷重は内外圧にかかるクリープ状態ですが、この応力値も100年後の許容応力以下であり安全である。
b ）内圧、自動車荷重等により常時発生する歪みとレベル２地震動による管軸方向歪みの合計が許容歪み以下であり、安全である。また地震によるダメージにより管の耐久性が低下することはない。
c ）塩素濃度１ppm、温度20℃の条件下では、応力無負荷状態で500年以上、また水圧等、応力負荷状態で200年以上の耐塩素水性能を有している。
等が、確認できました。
以上のことから、HPPE 管路が100 年以上の寿命を十分有しているということが言えます。

50

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

2. 水道配水用ポリエチレン管の掘上調査
2-1

掘 上 調査の目的

POLITEC では、熊本市上下水道局および日向市上下水道局と共同で供用開始後２０年近く使用した HPPE
管の掘上調査を行い、掘上げた管について、以下の項目を評価いたしました。
・JWWA K144 に規定する試験を行い、新管と比較して強度低下の有無を確認する。また、耐震性能試験を行い、耐震管として要求される性能を有するかを確認する。
・EF 接合、メカニカル接合及びサドル付分水栓（鋳鉄サドル）の接続可否を確認し、維持管理が確実に行えるかを確認する。
・管路の寿命に大きな影響を与えるクリープ特性と管表面の微視的観察を行い、長期耐久性について新管と比較評価する。

2-2

掘 上 調査の概要

２－２－１

熊本県熊本市平成９年（1997 年）
２月に熊本市内に試験的に布設した HPPE 管（供用開始後19 年経過）の掘上調査を行いました
１）調査現場の状況①埋設場所： 熊本市南区海路口町②掘上日：平成2 7 年（ 2 015 年）9 月20日
③掘上管：口径150mm（ 1996 年11月製造）④使用状況：静水圧 0.6MPa（夜間の最大値）
調査現場は、有明海に面した干拓地であり塩分を含んだ
地下水の水位が高いことから、過去にも既設金属管からの漏水が発生していました。
（写真1 ）

写真 1

調査現場の状況

２）掘上管の状況
掘上管の外観を観察した結果、擦り傷は見られたものの、管体の性能に悪影響を及ぼすような傷（許
容深さ：管厚の10% 以下）は見られませんでした。また、内面は新管同様に平滑であり、付着物等も見られませんでした。

写真 2 掘上管の状況

写真 3

掘上管の管表面状況

写真 4

掘上管の管内面状況

３）掘上部の新管への更新
掘上調査は直線区間の11m 分に加えて、分岐部（フランジ、ベンド等）の継手を切断し、新管への更新を行いました。新管部は予め地上で EF 継手により接合し、人力により掘削溝への据付が可能でした。溝内での作業は既設管とのメカニカル接合のみで、４時間の断水時間内にスムーズに更新することができました。

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

51

２－２－２宮崎県日向市

日向市で船舶給水用に平成10 年（ 1998 年）2 月に布設された HPPE 管の掘上調査を行いました。
１）調査現場の状況①埋設場所：宮崎県日向市竹島町（細島港岸壁）②掘上日：平成29 年（ 2017 年）9 月14 日③掘上管 ：口径75mm（ 1997年9月生産品）④使用状況：静水圧 0.58MPa（掘上直前の測定値）
管は港岸壁に沿って設けられたＵ字溝内に配管されており（写真5 ）、鉱滓スラグで埋め戻していましたが、雨水や海水の浸入等によりスラ
写真 5

グの一部が洗い流され、露出している部分がありました。
（写真6 ）

掘上現場

２）掘上管の状況
掘上管は EF ソケット5 個を含む直線部 21ｍ分を切断し、採取しました。管内面は新管同様に平滑であり、付着物等も見られませんでした。
（写真7 ）
３）掘上部の新管への更新
新管への更新は、予め地上で EF 継手により接合し、掘削溝へ据え付けた後、既設管と EF 接合しました。
（写真8 ）

写真 6

2-3

埋設状況

写真 7

掘上管の内外面

写真 8

新管とのＥＦ接合

掘上管の性能調査

１）性能試験結果（対象：熊本市堀上管、日向市掘上管）
掘上管について、表5及び 表 6 示す性能試験を行なった結果、新管で規定する性能を満足することが確認できました。
表5

掘上管の性能確認試験結果（JWWA K 144 規定）

試験項目

試験条件

性能

引張降伏強さ管から試験片を作製し、引張速度25mm/min
で引張る。
20℃の水中で水圧2.48MPa の水圧を100 時間負荷する。

漏れ、破損があってはな

引張破断伸び

長期内圧性能※＜内圧クリープ性＞

80°C の熱水中で水圧
1.08MPa の水圧を 165 時間
付加する※ EF 接合部も含めた掘上管で性能試験を実施した。

52

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

試験結果
熊本市掘上管

日向市掘上管

20MPa 以上

24.2MPa

24.2MPa

350% 以上

777%

643%

漏れ、破損なし

漏れ、破損なし

漏れ、破損なし

漏れ、破損なし

らない
漏れ、破損があってはな
らない

表6

掘上管の性能確認試験結果（POLITEC 独自基準）
試験結果

試験項目

試験条件

性能

耐震性能その1

供試管を10%/s の速度で引張る。

歪み8% でネッキングや破断等の異常があってはならない。

＜高速引張＞
耐震性能その2＜管軸方向圧縮＞
耐震性能その3＜繰返し伸縮＞

熊本市掘上管

日向市掘上管

ネッキングや破断等の異常なし

ネッキングや破断等の異常なし

供試管を25mm/min で圧縮する。

降伏歪みは約7～12% 程

降伏歪み

降伏歪み

度であること。

11.7～11.9%

7.93％

供試管を周波数1Hz で歪み±3% の伸縮を30 回繰返す。

破断等の異常がないこ

破断等異常なし

破断等異常なしと。

特に耐震性能について、図9 に示す通り地震動による許容歪みを3%、側方流動等の地盤変状に対する許容歪みを6% と設定していますが、今回の試験結果では引張・圧縮共にこれらの許容歪みを十分満足することが確認できました（図10 は高速引張試験結果）。

図9

HPPE の応力−歪み線図

図 10

日向市掘上管の高速引張試験結果

2 ）メカニカル継手及びサドル付分水栓との接合性能（対象：熊本市掘上管）
掘上調査時には、メカニカル継手が問題なく接続可能なことが確認できたことに加え、別途 EF接合についても可能なことも確認しました。また、サドル付分水栓（鋳鉄サドル）（ 口径150mm ×
50 mm ）の接続確認を行い、水密性に問題ないことを確認しました。さらに掘上管に HPPE 管の許容歪みに相当する3% の引張歪みを与えた状態でも水密性が確保可能なことも確認しました。

写真 9

既設管とのメカニカル接合

写真 10サドル付分水栓を接続した
掘上管の引張試験

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

533 ）内圧クリープ特性（対象：熊本市掘上管、日向市掘上管）
管の寿命に大きな影響をあたえる限界状態の一つであるクリープ現象を新管と掘上管の場合で比較評価し、クリープの進行レベル等を確認しました。
①評価方法
80℃環境下おいて、管（継手接合部を含む）に内圧を負荷し、破壊に至るまでの時間を測定しました。
その結果と材料特性（初期値）として外部機関で評価した長期静水圧強度の結果（クリープ線図）と比較しました。
②評価結果
図11 に応力と破壊に至った時間をプロットし新管で測定したクリープ線図を合せて示します。掘上管の破壊時間は、新管の破壊線上にあり、新管と同等のクリープ特性を有することが確認できま
した。

図 11

80℃における内圧クリープ特性4 ）管表面の微視的観察（対象：熊本市掘上管、日向市掘上管）
HPPE 管の材料である高密度ポリエチレンは化学的に非常に安定な材料であり、通常の埋設状態
において、化学的変化は極めて小さく、管の寿命には影響を及ぼさないとされています。今回あらためて掘上管表面の分子量分布や酸化の状態を測定し、影響の有無を検証しました。
○管表面の分子量分布①評価方法
掘上管の内外表面から試料をサンプリングし、ゲル浸透クロマトグラフィー（ GPC ）で分子量分布を測定しました。比較対象（ブランク）として、生産直後の管（新管）についても同様の評価を行いました。
②評価結果
掘上管および新管の管外表面の分子量分布測定結果
を図12～14 に示します。全領域にわたり分子量分布に差がなく、高分子の主鎖切断による分子量の低下を示す
結果はみられませんでした。また管内表面の分子量分布についても、新管との差異はないことが確認できました。

図 12

54

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

管表面から採取した試料の分子量分布（熊本市掘上管）

図 13

管外表面から採取した試料の分子量分布（日向市掘上管）

図 14

管内表面から採取した試料の分子量分布（日向市掘上管）○管表面の酸化状態①評価方法
管 の 内 外 面 か ら 試 験 片 を 切 り出 し、 フ ー リ エ 変 換 赤 外 分 光 光 度 計（ FTIR ）を 用 い て 管 表
面 の 吸 収 ス ペ ク ト ル を 測 定 し、 表 面 に 存 在 す る 分 子 の 構 造 や 官 能 基 に 関 す る 情 報 か ら、 酸化 物等の有 無を評 価しました。試 験 片は SAICAS（ 微 少 切削法）を用いてできるだけ浅い位
置で段差を付け、表層以外にも異なった深さを測定できる形状に作製しました。
②評価結果
図15～20 に 熊 本 市 掘 上 管 の 管 外 表 面 の IR ス ペ ク ト ル の 比 較 結 果 を 示 し ま す。 図15 は 新
管 の IR ス ペ ク ト ル で あ り、 高 密 度 ポ リ エ チ レ ン に 典 型 的 な 波 数 に ピ ー ク が 観 ら れ ま し た。
一 方、 図16 に 示 す 掘 上 管 の ス ペ ク ト ル に は、 新 管 の ピ ー ク に は な か っ た C=O 結 合 や Si=O
結 合 を 示 す ピ ー ク も 得 ら れ ま し た。C=O 結 合 は 酸 化 物 に よ る も の と 推 定 さ れ ま す。 ま た
Si=O は土壌中のケイ素が付着したものと考えられます。
さらに表層面から深さ17 μ m におけるスペクトルを測定しました（図17 ）。その結果、表層面 で 観られ た C=O 結 合 等 の吸 収 スペクトルはなく、新 管と同 様 な典 型 的なピークが 観 測されました。このことから、酸化は管の表層面（管肉厚の0.1% 以下）にのみ発生していると推測されます。
また管内面の評価結果（図18～20 ）のにおいても、同様の現象が確認できました。

図 15

新管（外表面）のIRスペクトル（表層面）

図 16 掘上管（外表面）の IRスペクトル（表層面）

図17 掘上管（外表面）の IRスペクトル（深さ 17μm）

配水用ポリエチレンパイプシステム協会55

図 18 新管（内表面）のIRスペクトル
（表層面）

図19

掘上管
（内表面）のIRスペクトル
（表層面）

図20

掘上管
（内表面）のIRスペクトル（深さ 17 μ m）

図19～ 21 に日向市掘上管の管外表面の IR スペクトルの比較結果（試料数3 ）を示します。埋設 部 の 一 部 に 土 壌 中 の ケ イ 素 の 付 着 と 思 わ れ る Si=0 結 合 を 示 す ピ ー ク が 確 認 さ れ ま し たが、酸化を示す C=O 結合のピークはありませんでした。

図 21

2-4

新管の IR ｽﾍﾟｸﾄﾙ

図 22

掘上管(埋設部 )のIR ｽﾍﾟｸﾄﾙ

図23

掘上管 (露出部)のIR ｽﾍﾟｸﾄﾙ

掘 上 管調査のまとめ

今 回 の 掘 上 調 査 か ら、 布 設 か ら 約20 年 間 使 用 さ れ た HPPE 管 に つ い て 以 下 の こ と が 確 認 で きました。
1 ）引張性能、長期内圧性能（内圧クリープ性）試験結果より、EF 接合部も含めて強度の低下は認められなかった。また、高速引張試験などから耐震性能についても新管と同等の性能を有していた。
2 ）新 管 と 同 様 に EF 接 合、 メカ ニ カ ル 接 合 及 び サド ル 付 分 水 栓（ 鋳 鉄 サド ル ）の 接 続 が 可 能 であり、維持管理が適切に行えることを確認しました。
3 ）今 回 の 使 用 環 境 下 で は、 管 の 寿 命 に 大 き く 影 響 す る ク リ ー プ 現 象 は ほ と ん ど 発 生 し て お らず、新管と同レベルの長期耐久性を有していました。
4 ）経 年 に よ る 高 分 子 の 分 子 構 造 に よ る 変 化 は 確 認 さ れ ま せ ん で し た。 ま た 化 学 的 変 化 と し て
管 表 層 面 が 酸 化 す る 場 合 も 確 認 さ れ ま し た た が、 そ の 厚 み は17 μ m あ り、 強 度 に 影 響 を 与えるレ ベルものではなく、電 気 融 着 接 合 で 実 施 するスクレープ 作 業（ 約0.2mm の 切 削 ）で 十分除去できるものでした。

56

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

3. 管路の更新基準設定
3 -1

結論

POLITEC は水道配水用ポリエチレン管（以下、「 HPPE 管」）の実使用年数として「 100 年以上」をご提案
します。

3- 2

根拠

１）100 年寿命の検証
POLITE Cでは平成 20年（2008年）から4年に亘って100年寿命をもつための評価検討を行ってきました。
検討の結果、HPPE 管路が100 年を超えても管路性能を維持できることを確認し、この成果を技術報告
書「水道配水用ポリエチレン管路の100 年寿命の検証」として平成25 年（2013 年）3 月にまとめています。
平成25 年（ 2013 年）第 64 回水道研究発表会において、POLITEC 検討ワーキングに参画していただきま
した、プラスチック材料で著名な山形大学の栗山教授に「水道配水用ポリエチレン管路の10 0 年寿命の検証－最終報告－」としてご発表していただいています。
2 ）経年管の掘上調査
平成 9年（19 9 7年）に日本水道協会JWWA K 144及びK14 5が 制定されましたが、この前後に埋設された、日本国内での供用時間が長い管路の掘上調査を実施しています。調査の結果、掘上管に材料劣化は見られず、各種性能数値は新管と同等であることから、長期耐久性能に何ら問題もないことを確認しています。

表7

掘上調査

実施一覧

事業体

供用期間

口径（mm）①熊本市上下水道局

19 年

150

②長野県白馬村上下水道課

17 年

75

③宮崎県日向市上下水道局

20 年

75

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

57

3- 3

厚 生 労働省の見解

厚生労働省がホームページで公表している。
「簡易支援ツールを使用したアセットマネジメント実施マ
ニュアル Ver.2.0 」57 頁に掲載されている「実使用年数の設定例」によると、HPPE 管は「高密度、熱融着継手を有するポリエチレン管」として「60年」と設定されています。
その後、平成 28 年（ 2016 年）9 月15 日付け

厚生労働省

医薬・生活衛生局

生活衛生・食品安全部

水道課の文書で、上述の設定例に関し、以下の通り追加説明がされています。

2016 年9 月15 日

管路の更新基準の設定の一案の考え方について
厚生労働省

医薬 · 生活衛生局

生活衛生・食品安全部

水道課

簡易支援ツールを使用したアセットマネジメント実施マニュアル Ver. 2.0 のP.57 に掲載している参考表−6 の「更新基準としての一案」については、資料に記載しているとおり、あくまで更新基準の一案を示しているものにすぎず、管路の標準的な更新基準を示しているものではありません。
あくまでも設定例ですので、水道事業者等の実情（施設の重要度、劣化状況、維持管理状況、管路の布設環境等）、使用実績、管路の耐久試験結果等を踏まえ、管路の更新基準を設定して頂く必要があります。

上記文書の通り、「管路の耐久性試験結果等を踏まえ・・・」と示されているように、POLITEC が技術報告書として示している「水道配水用ポリエチレン管路の100 年寿命の検証」や、熊本市、白馬村、日向市での経年管の掘上調査結果により、事業体様において実使用年数を「 100 年以上」と設定することを
POLITEC では提案します。

58

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

3- 4

各 事 業体の設定事例

HPPE 管をご採用頂いている事業体の実使用年数設定事例を以下の通りご紹介します。
1 ）Ａ市水道局
平成 27 年（ 2015 年）に作成されました中長期計画で、「基本耐用寿命：維持管理情報をもとに管種毎に設定した使用年数」で10 0 年と設定されています。
さらにご採用されている配水支管の口径50～75mm では、「重要度係数：管路の機能と能力を重要度により評価した係数」が1.15 と「更新周期」＝「基本耐用寿命」×「重要度係数」より、100 年×1.15 ＝115年とされています。
2 ）Ｂ市上下水道局
平成27 年（ 2015年）に実施された上下水道事業のアセットマネジメントにおいて、使用年数基準として100 年を設定されています。
使用年数の設定根拠として、「非鉄金属であり，信頼度の高い融着接合を施しているため，100 年以上の使用は可能」とされています。

配水用ポリエチレンパイプシステム協会59

4. 日本水道協会 水道施設更新指針 - 水道管路の更新診断に用いる水道配水用ポリエチレン管の係数について平成17 年（ 2005 年）5 月に発行された「水道施設更新指針」（日本水道協会）では、管路施設の総合評価を行う際に用いる管種別の各係数が記載されております。
水道配水用ポリエチレン管（以下、「 HPPE 管」）については本指針に反映されておりませんが、POLITEC
では下表に示す係数が妥当と考えておりますので、以下にその根拠を示します。

4-1

水道配水用ポリエチレン管の各種係数
表8 HPPE 管の管路施設評価に用いる各種係数一覧

4-2

係数

HPPE 管の考え方

備考

CY 経年化係数

ダクタイル鋳鉄管と同等※管種を構成する鋳鉄管 ( ダクタイル鋳鉄管含む )比率が 60% 以上の場合の計算式を用いる

1）

CF 事故危険度係数

0.0

2）

CE 有効率係数-( 事業体毎に異なる値 )3）

CH 水理機能係数

1.0( 増圧を考慮しない場合 )4）

CP 耐震性強度係数

0.0

5）

CQ 水質保持機能係数1.0( 埋設条件が環境基準値以下の場合 )6）係数の考え方について

１）経年化係数（ C Y ）POLITEC では平成20 年より4 年間にわたる評価検討の結果、HPPE 管路が 100 年を超えても管路性能を維持できることを確認しました。
備考：詳細は技術報告書「水道配水用ポリエチレン管路の100 年寿命の検証」をご参照ください。

水道施設更新指針では、鋳鉄管比率が 60％未満の場合は25 年経過した段階で経年化が加速し、鋳鉄管比率が60％以上の場合は 40 年経過後に経年化が加速すると想定しています。
この考えから鋳鉄管比率が60％以上の場合と未満の場合でＣＹ値を算出する計算式を使い分けています。
HPPE 管の耐用年数は、上記の通り100 年以上であることから、ＣＹ値は「鋳鉄管比率60％以上の計算式」が適用できます。
ＣＹ＝ -0.0018 ×Ｔ＋1.0（ 0 ≦Ｔ≦30 ）ＣＹ＝0.945-0.0105 × exp（ 0.1312 ×（Ｔ - 30 ））（ 30 ＜Ｔ≦60 ）Ｔ：経過年数（年）

2 ）管路の事故危険度係数（ＣＦ ）平常時に発生する管路事故の危険度を定量評価する為に、主な既往資料から管種別の平均的な事
故率を設定し、それを事故危険度係数としています。
水道施設更新指針では、表 - 6. 2 . 4 の注3 ）にて「離脱防止機構付き継手を有するダクタイル鉄管のＣＦ値については、表 - 6.2.10 の地震時の補正係数ＣＰと同様0 とした。
」と記載されています。
HPPE 管の地震時補正係数ＣＰ値については、「水道の耐震化計画等策定指針（平成 27 年 6 月 厚生
労働省健康局水道課）」の別資料「水道の耐震課計画策定ツールの解説と計画事例」にて、0.0 と記載されています（表 C3-3 ）。
このため、HPPE 管の事故危険度係数ＣＦも、ＣＰと同様に0.0 と言えます。

60

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

3 ）管路の有効率係数（ＣＥ ）有効率は使用上有効と見られる水量の割合で、100％から漏水率を差し引いた値にほぼ等しく、有効率が高い程、管路からの漏水が少なく管路機能が優れていると言えます。
事業体毎に目標値が異なっており、また計算は直近の有効率から算出する為、特に HPPE 管独自の係数は設定していません。
4 ）管路の水理機能係数（ＣＨ ）水理機能係数（ＣＨ ）は、老朽化による水理特性の変化を管種・内面ライニング別に示しています。
水道施設更新指針では、経年化による管内面の錆こぶによる水圧低下や出水不良を考慮して腐食が懸念される管種は 0.1、その他は0.2～1.0 と記載されています。
HPPE 管については腐食による水理機能低下の心配が全くないことから、増圧の影響を考慮しな
い場合、水理機能係数ＣＨに1.0 を採用しても問題ないと言えます。
一方、鋳鉄管及び鋼管の金属管以外の管種は、材料強度が低い為、「増圧が難しく直結給水サービ
スの提供に支障が出る」という理由で係数が低く設定されていますが、設計水圧1.0 MPa（使用水圧0.75MPa＋水撃圧0.25MPa）の範囲で使用される場合は、この影響を考慮する必要はないと考えます。
5 ）管路の耐震性強度係数（ＣＰ 値）
3）に記載の通り、HPPE 管の地震時補正係数ＣＰ値については「水道の耐震化計画等策定指針（平成27 年6 月 厚生労働省健康局水道課）」の別資料「水道の耐震課計画策定ツールの解説と計画事例」
にて、0.0 と記載されています
6 ）管路の水質保持機能係数（ＣＱ 値）
水質保持機能係数ＣＱ値は、管種や内面ライニングによって異なります。HPPE管と同じプラスチッ
ク管材である硬質塩化ビニル管は、以下の理由により0.3 と記載されています。
・有機溶剤浸透による水質汚染（埋設環境条件による）・水質基準改正に伴う鉛（添加剤）
対応
HPPE 管は、有機溶剤によって膨潤したり、劣化することはありません。日本水道協会規格（ JWWA K
144/145 ）や「水道施設設計指針 2 0 12 年版」（日本水道協会）などで、「多量に灯油、ガソリンなどの有機溶剤を扱う場所などでの管及び継手の布設は、水質に悪影響を及ぼす場合があるので、土の汚染度の確認、非汚染土による埋め戻し、さらに影響の受けにくい経路の検討などを行う。
」と記されています。
布設しようとする土壌の汚染度が「水質汚濁に係る環境基準などで設定されている指針値」を著しく超える場合、HPPE 管を布設することを避ける必要がありますが、環境基準値以下であれば水質に悪影響を及ぼすことはありません。
また、添加剤として鉛も使用していないことから、埋設環境条件が環境基準値以下の場合は、「ダクタ
イル鋳鉄管 CL あり」と同様に1.0 を採用しても問題ないと考えます。

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

61

第3章

課題に対するPOLITEC見解（日本水道協会）における
1. 水道施設設計指針（2012 年版）
水道配水用ポリエチレン管の特徴について

1- 1

水 道 施設設計指針における水道配水用ポリエチレン管の特徴

配水管の管種の特徴比較は、「水道施設設計指針 2012 年版」（日本水道協会 「） 7 . 配水施設 7. 5. 3 管種
表 - 7. 5 . 1 配水管に使用する主な管種の特徴」で示されています。水道配水用ポリエチレン管（以下、「 HPPE管」）の特徴が以下の通り示されています。
表1

配水管に使用する主な管種の特徴（HPPE管のみ抜粋）

材質別

1- 2

HPPE 管長所(1) 耐食性に優れている。
(2) 重量が軽く施工性が良い。
(3) 融着継手により一体化でき、管体に柔軟性があるため地盤変動に追従できる。
(4) 内面粗度が変化しない。

短所(1) 管体強度は金属管に比べ小さい。
(2) 熱、紫外線に弱い。
(3) 有機溶剤による浸透に注意する必要がある。
(4) 融着継手では、雨天時や湧水地盤での施工が困難である。
(5) 融着継手の接合には、コントローラや特殊な工具を必要とする。
(6) 悪い地盤における被災経験がないことから、使用に当たっては十分な耐震性能の検証が必要である。

H P P E 管の「短所」に関する POLITEC 見解

１）管体強度は金属管に比べ小さい①埋設管として使用する際の内圧は使用圧力（ 0.75MPa ）、外圧は一般的な埋設深さでは問題はありません。
②樹脂管であることから傷による内外圧強度、耐震性能への影響を指摘されることがありますが、「水道配水用ポリエチレン管に関する調査報告書」（平成10 年9 月 日本水道協会）で管厚の10 % までの深さの傷であれば影響がないことが確認されています。
２）熱、紫外線に弱い
プラスチックの特性としての指摘ですが、水道管として以下の見解です。
①熱に関してはJWWAK144 解説により、使用温度範囲は0～50℃と示されており、水道の一般的な使用範囲であれば何ら問題ないものと考えます。
②紫外線に関しては、POLITEC にて2年間の屋外露出配管も可能としています。ただし、屋外露出
配管は仮設配管に限定しています。
３）有機溶剤による浸透に注意する必要がある
有機溶剤の浸透には注意が必要ですが、POLITEC の見解は以下の通りです。

62

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

①令和元年（ 2019 年）5 月現在で HPPE 管の有機溶剤浸透事故報告は把握していません。
②最も肉厚の薄い口径 50mmHPPE 管を用いた検証実験報告を行っています。
最も浸透しやすい溶剤の１つであるトリクロロエチレンが水質基準の100倍の濃度かつ、管内の水道水が24 時間滞留したと想定したものでも、管内水のトリクロロエチレン濃度は基準値以内であることを実験及び理論計算で検証①しています。
また管内部に水を封入した HPPE 管を灯油に浸し、1 年間にわたり24 時間封水した管内の水を採取し臭気試験を行ない、臭気が確認されなかったことを報告③しています。
備考：①平成16年度 水道研究発表会「水道配水用ポリエチレン管への有機溶剤浸透挙動に関する研究」②平成17年度 水道研究発表会「水道配水用ポリエチレン管への灯油浸透挙動に関する研究」③溶剤浸透防護スリーブをあらたに POLITEC 規格として制定し、溶剤浸透が懸念される場所での対策が可能です。
４）融着継手では、雨天時や湧水地盤での施工が困難である継手の選定や工法により対応できると考えます。
①雨天時は、仮設テント等を設置し、EF 接合部及びコントローラが濡れないように対応していただ
くことで施工は可能です。
②湧水地盤では、ポンプアップや接合部を浮かして接合するなど工法による対策と、メカニカル継手の使用などの対応が可能です。
５）融着継手の接合には、コントローラや特殊な工具を必要とする①現在、POLITEC 会員にはコントローラ及び工具メーカー、それに融着工具レンタル会社が数社入会しており、施工業者が購入かもしくはレンタルを選択ができる体制を整えてします。こういった状況の中、POLITEC では融着工具が準備できずに工期内に完了しなかったという情報は把握していません。
②施工業者への施工トレーニングとして施工講習会を全国で実施し、令和元年（ 2019 年）6月末日現
在で47,633名が受講しています。また、初めて施工する施工業者様への配管指導を会員会社が実施
し、正しい施工を指導しています。
６）悪 い 地 盤 に お け る 被 災 経 験 が な い こ と か ら、 使 用 に 当 た っ て は 十 分 な 耐 震 性 能 の 検 証 が 必
要である①平成 25年度（ 2013年）厚労省管路の耐震性能に関する検討会において「耐震管」として位置付けています。
② POLITEC では東日本大震災で 5.6km、新潟県中越沖地震で2.3km、熊本地震で1.5km ③合計 9.4kmの使用実績を確認し、被害が無かったことを確認しています。
※詳細については、本書第１章をご覧ください。

配水用ポリエチレンパイプシステム協会63

2. 傷の評価
配水管材として普及の進んできた HPPE 管ですが、下水道工事などの他工事で管を損傷させる事が懸念されます。万が一誤って、バックホーやスコップなどで管に傷が生じた場合や、バックホーで管を引っ掛けた際にどの程度の影響を及ぼすかについて確認するため、以下の検証を行っております。

2- 1

表 面 傷の影響

管表面に発生した傷の影響について確認するために、以下の試験を行いました。
１）長期性能把握・耐圧性能確認試験
２）引張・繰返し伸縮試験

2- 2

長 期 性能把握・耐圧性能確認試験「水道配水用ポリエチレン管・継手に関する調査報告書」（平 成10 年 9月 日本水道協会）に記載されているように、表面傷の影響について以下の性能を確認しております。
１）管 表 面 に 管 厚 の 20％ 程 度 ①の深さ の ノッチ が つ い て い る 場 合 で も、傷 が つ い て い な い HPPE
管と同等の長期性能（内圧クリープ試験による）を有することを確認できました。
２）重錘で窪みをつけた HPPE 管の耐圧を調べたところ、窪みの無い HPPE 管とほぼ同等でした。
備考：①傷の許容限度としては、安全を見込んで管厚の10％までとしています。

2- 3

引 張・繰返し伸縮試験

スコップやバックホーによる打撃など、作為的に傷をつけた管に引張・繰返し伸縮の強制変位が作用した HPPE 管の性能について、以下の試験を行いました。
１）引張試験
①供試管
口径 75mm（厚さ8.2mm ）、長さ1500 mm②試験方法
図1 に試験方法の概要を示します。HPPE 管の片端を反力壁に固定し、他端を油圧アクチュエー
タに接続して、引張方向に強制変位を作用させます。

③試験条件

図1

引張試験の概要

引張速度：100m/s（ 100kine ）
変位量 ：200mm
負荷水圧：0.754 MPa（初期値）、傷の無い管は0.0MP a
実験温度：23℃

64

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

④計測項目
引張荷重：ロードセル（油圧アクチュエータに内蔵）
変位量 ： 変位計
（油圧アクチュエータに内蔵）⑤想定する傷 ②の種類
a. バックホーの爪を叩きつけたもの（円周方向3cm、深さ2mm ）b. バックホーで踏みつけたもの
軸：応力（MPa）に単位を変更する。
MPa）に単位を変更する。
縦軸：応力（MPa）に単位を変更する。
c. スコップの先端を叩きつけたもの（円周方向3cm、深さ2mm ）数字は1.0
10
2.0
→
20
3.0
→
30
→ 10 2.0d.→
→
20
3.0
30
数字は1.0→10
2.0→→40に変更願います。
20 4.03.0→→40に変更願いま
30 4.0 → 40に
落錘衝撃を加えたもの（深さ5mm ） 4.0
e. パイプカッタで傷をつけたもの（全周深さ2mm ）a. バックホー爪による傷
c. スコップによる傷
e. パイプカッタによる傷
バックホー爪による傷
c.スコップによる傷
e.パイプカッタによる傷
よる傷
c.スコップによる傷
e.パイプカッタによる傷
a.バックホー爪による傷
c.スコップによる傷
e.パイ
写真1

試験片

備考： ②傷の付き方や深さは条件よって異なります。バックボーの爪やスコップが接触した場合、上記写真よりも深い傷が生じることや、場合によって管が破断する可能性もあります。使用可否の判断はあくまでも10％以内の深さとしてください。

⑥試験結果
図2 に各供試管の応力−歪みの関係を示します。バックホーで踏みつけたもの、落錘衝撃を加えたもの及びパイプカッタ円周方向に傷をつけたものについては破断しませんでした。バックホーの爪を叩きつけたものと、スコップの先端を叩きつけたものについては HPPE 管の破断が生じましたが、その際の歪み量は、いずれも HPPE 管の降伏歪み＝８％を上回っていました。よって今回の試験結果から、バックホーなどで管厚の約20％程度の傷がついた管が引っ張られた場合においても、降伏点歪み値（８％）
までは傷の影響はないものと考えられます。
35
350

2
応力（kgf/cm
応力（MPa））

30
300
25
250

破断

20
200

破断

15
150

傷無し（水圧０MPa）
バックホー爪バックホー踏みつけ
スコップ爪
落錘衝撃
パイプカッタ一部

10
100
5

50

0

0

0

0

5

5
図2

10
10
歪み
（％）

15

15

20

20

歪み（％）
応力ー歪みの関係（引張試験）

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

65２）繰返し伸縮試験について①供試管
口径75mm（厚さ8.2mm ）、長さ300mm②試験方法
図3 に試験方法の概要を示します。供試管の片端を反力壁に固定し、他端を油圧式サーボアク
チュエータに接続して、軸方向に繰り返し伸縮変位を作用させます。

図3

繰返し伸縮試験の概要③試験条件
管軸方向歪み：±３％（ 300mm 管を用い±９mm の変位伸縮を与える）
加振周波数 ：１Hz 加振回数：50 回 負荷水圧：0.75MPa 試験温度：23℃④想定する傷の種類
a. バックホーの爪を叩きつけたもの（円周方向約３cm、深さ２mm ）b. バックホーで踏みつけたもの
c. スコップの先端を叩きつけたもの（円周方向3cm、深さ2mm ）d. 落錘衝撃をくわえたもの（深さ５mm ）e. パイプカッタにて傷をつけたもの（全周、深さ２mm ）※引張試験と同様。

⑤試験結果
試験終了後に全ての供試管を観察しましたところ、何れもネッキング（管の一部が局部的に縮径する）や破断及び漏水等の異常はみられませんでした。このため、HPPE 管の地震動に対する許容歪み値である±３％の範囲内であれば、傷による影響はないものと考えられます。

66

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

3. 他工事による影響 －バックホーによる吊り上げの影響－
バックホーなどで HPPE 管を引っ掛けて、吊り上げた場合の HPPE 管の性能について以下の実験を行い、確認しました。

3- 1

試 験 概要図4 に示すように、長さ８ｍの埋設ピット内に土被り60cm で HPPE 管 口径75mm を埋設しました。その後、HPPE 管の中央部に、幅50cm 及び幅100cm の掘削溝を設け、この部分の HPPE 管を露出させ、管中央部に吊り上げ板を用いて HPPE 管を上方に吊り上げました。
HPPE 管には中央部から50cm 間隔で管頂部と管底部に歪みゲージを取り付け、HPPE 管の引き上げに伴う管軸方向歪みを測定しました。また、HPPE 管の両端はロードセル（引張り）を介して側壁に固定し、軸方向荷重を計測しました。吊上げは、管中央部に設置した吊上げ板に油圧ジャッキを接続し、最大50cm まで行いました。
単位：mm

図4

埋設吊り上げ載荷実験の概要

１）発生歪み掘削幅 5 0cm での吊り上げに伴う管の歪みを図5 に示します。また試験状況を写真2 及び、写真 3に示します。
HPPE 管の歪中央部が最も大きく、吊り上げ量が増えるにつれ増加し、50cm 吊り上げ時で最大８～９% と測定されました。
その後、吊り上げを解放すると歪みは最大値の約60％まで低減しました。また、中心部から離れた箇所では、HPPE 管の歪みが急激に低下することが確認できました。さらに、中央部から15 0cm 以内の範囲では、圧縮歪みが確認されました。この範囲では地盤を崩しながら HPPE 管が曲げられたと考えられます。

吊り上げ部からの距離（cm）
図5

吊り上げにともなう管の歪み

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

67

-4
-200

-100

0

100

吊上げ部からの距離(cm)

写真2

吊り上げ状況
（幅100㎝）

写真3

掘り起こした管の変形状況

２）試験実施後の管の補修作業
吊り上げ試験を実施した HPPE 管を掘り起こした後、管中央部から両側150cm の箇所を切断し、メカニカル継手による補修を実施しました。
切断部分の管寸法は基準値を確保しており補修作業に問題はありませんでした。また、補修した
HPPE 管に2 .5 MPaの水圧を２分間かけましたが、漏水等の異常は見られませんでした。
３）吊上げ部分の長期性能
上記２）で切断した管中央部の長期性能確認試験（内圧クリープ試験）を実施しました。その結果、吊り上げ部でも性能の低下はほとんど見られませんでした。
他工事で、50cm 程度 HPPE 管が吊り上げられた場合でも、HPPE 管に傷、白化などの大きな損傷が見られない場合は長期性能に問題ないと考えられます。
４）まとめバックホーなどで吊り上げられた場合の外力による HPPE 管への影響は、埋設地盤や外力の強さ等
により様々な状況が考えられますが、概ね HPPE 管路が曲がり変形した部分以外は、HPPE 管路に発生する歪みは許容値内と考えられます。

68

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

200

4. 雨天及び湧水現場における施工対策
4- 1

雨 天 時（または降雪時）の E F 接合

清掃後の EF 接合部に水がかかると通電部の温度上昇の妨げや水蒸気の発生により融着不良となるおそれがあります。また、EF コントローラが濡れた状態で作業を行うと感電や装置の故障の原因となります。
従って、傘やテント等を用いて、EF 接合部や機器が水に濡れない状態にして接合を行ってください。また、
大雨の時は、EF 接合を中止するなどの検討を行ってください。

写真4

4- 2

仮設テントによる雨天時施工事例

写真5

ビニールシートを利用した雨天時施工事例

水 場 で の E F 接合

雨天時（または降雪時）と同様、地下水位が高い水場では、継手掘りを行い、ポンプなどにより排水を十分に行うか、HPPE 管の柔軟性を活かして溝内から EF 接合部を引き上げるなどの対策をとり、EF 接合部
や機器が水に濡れない状態にして接合しなければなりません。水を回避できない場合は、EF 継手を使用
せず HPPE 管用メカニカルソケットを用いて接合を行ってください。

写真6

水中ポンプを使用した事例

写真7

EF 接合部を持ち上げ作業事例

配水用ポリエチレンパイプシステム協会69

5. 専用融着工具の対応
HPPE 管は簡単な操作で管と継手が組織的に一体化構造となるＥＦ（エレクトロフュージョン）接合方式を採用していますが、「水道施設設計指針 2012 年版」（日本水道協会 ）の管種の特徴 ① では、HPPE の短所として「融着継手の接合には、コントローラや特殊な工具を必要とする」（融着工具）と明記されています。
POLITEC 会員会社には融着工具の製造販売を手掛ける企業や、融着工具をレンタルする企業などがあり、新しい工具の開発やレンタルシステムの充実などにより、既に融着工具は「特殊工具」から「汎用工具」になっています。
備考：①「7. 配水施設 7.5.2 管種 表 -7.5.1 配水管に使用する主な管種の特徴」

5- 1

歩 掛 について

水道事業実務必携＜令和元年度改訂版＞（全国簡易水道協議会）では、機械器具損料として「労務費の8.5% 」を計上することが明記されています。
１）歩掛
表2 水道事業業務必携＜令和元年度改訂版＞（全国簡易水道協議会）
第2-1 表ポリエチレン管（融着接合（EF接合））布設工
据付工（10m当り）

継手工（1箇所当り）

口径（mm）

配管工
（人）

普通作業員
（人）

配管工
（人）

普通作業員
（人）

50

0.10

0.18

0.04

0.04

75

0.10

0.18

0.05

0.05

100

0.12

0.20

0.07

0.07

150

0.18

0.26

0.09

0.09

200

0.25

0.49

0.13

0.13

諸経費
（機械器具損料及び消耗品）

労務費の8.5%

備考：1. 継手工は 2 口継手を標準とする。
2. 継手工において、1 口の場合は本表の 70％とする。
3. 歩掛は、20m 程度の現場内小運搬を含む。
4. 諸雑費には、機械器具損料及び消耗品を含む。

5- 2

Ｅ Ｆ 接合専用工具類

１）ＥＦコントローラ①共用型ＥＦコントローラの開発
POLITEC では平成18 年（ 2006 年）に会員会社すべてのＥＦ継手に対応可能なバーコード方式を採用した「共用型ＥＦコントローラ」を開発しました。共用型ＥＦコントローラにより、施工現場
で各継手メーカーのＥＦ継手が混在しても、アダプタを取り換えるだけで使用することができます。
施工現場で会員会社の継手が混在する場合や、災害時において復旧応援部隊が準備したＥＦコ
ントローラと継手システムとの不一致によるトラブルもありません。
②小口径対応コントローラの開発
すべての口径（口径50 mm～200mm ）に対応したタイプに加え、口 径 5 0 mm～75mm または口径 50mm～100mm のＥＦコントローラとしてタイプもラインナップされています。

70

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

全口径対応タイプ

口径75㎜以下対応タイプ

全口径・小口径

A社

B社
各社継手に対応

図6 EF コントローラの互換性 ( イメージ )２）ＥＦ工具のモデルチェンジ
スクレーパ（ EF 接合時に管表面を切削する工具）は当初、切削刃の回転は手動式のみでしたが、新たに電動式（手動兼用）がラインナップされ、さらに単一の口径にしか対応できなかったものから、複数の口径が兼用できる複数口径対応タイプへとモデルチェンジしています。複数口径対応タイプ
により、必要工具数が減少、購入費やレンタル費の低減に繋がっています。
３）清掃材料施工業者が融着工具を準備する際に備えて、ペーパータオル（キムワイプ、JK ワイパー④など）
やエ
タノールの販売をレンタル会社が開始。融着工具のレンタルと同時に申し込むことにより、手配が簡便になっています。
備考：④日本製紙クレシア株式会社の商品名

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

71

5- 3

レ ン タルシステムについて

１）レンタル体制の整備
レンタル事業を手掛ける POLITEC 会員では平成14 年（ 2002年）からの実績と、全国ネットワーク
により、「いつでも、どこでもレンタルできる体制」が整備され、全国の施工業者様から毎年約20,000
件を超えるご利用をいただき、HPPE 管の施工業者様にとっては一般的なレンタル会社となっています。
２）メンテナンス体制の整備
ＥＦ接合において、施工手順の遵守とともに工具のメンテナンスは非常に重要な作業であり、POLITEC では「水道配水用ＥＦコントローラ・専用工具点検のお願い」を施工マニュアルに掲載しています。さらにレンタル事業では、専門家による点検及びメンテナンス、万が一のトラブルの際も修理や交換を迅速に対応できるなどのメリットがあります。
３）幅広いレンタルタイプ
レンタル会社により、レンタルタイプ（レンタル制度：単品セット、複数口径セットなど）が幅広く準備されています。詳しくは会員会社へお問い合わせください。

表 3 レンタルタイプのイメージ

分類

レンタルタイプ ( 制度 )

工具単位

配管口径

レンタル期間説明単品

スクレーパだけ、クランプだけなどのレンタル

セット

融着工具一式のレンタル

単一口径

一つの口径のみ ( 例 : 口径 75 mm のみ )複数口径

二つ以上の口径 ( 例 : 口径 75mm と100mm)

短期

-

長期

-

４）レン タル品、レンタルタイプのアドバイス
初めて HPPE を施工するにあたり、融着工具をレンタルされる施工業者へ、ご使用される継手品
種に合わせた適切な融着工具のアドバイスやレンタルタイプのご提案を致します。
なお、会員会社によって対応する工具がことなりますので、詳しくは会員会社へお問い合わせく
ださい。

72

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

経済性

第4章

HPPE 管の採用時の検討や採用後の検証にあたり、事業体様が試算された事例をご紹介します。

1. 北海道石狩市の試算事例
北海道石狩市が管種選定において平成28年（ 2016 年）に実施した経済比較（試算結果）
をご紹介します。

1- 1

試 算 条件
表 1 試算条件
HPPE 管EF 受口付直管
HPPE（片受）

管種

ダクタイル鋳鉄管 GX 形
S 種モルタルライニング
DCIP（GX）

管口径（mm）

75・100・150

土被り（m）

1.0

ダクタイル鋳鉄管 NS 形
3 種モルタルライニング
DCIP
（NS）

掘削幅（m）

0.55

0.55

0.70

ポリスリーブ

−

有

有

配管モデル

市街地型モデル100m

DCIP
（GX）
DCIP
（NS）

HPPE（片受）

配管図

図 1 配管図

試 算 結果

表 2 石狩市試算結果
ダクタイル鋳鉄管 GX 形
S 種モルタルライニング
DCIP
（GX）

HPPE 管EF 受口付直管
HPPE（片受）

口径（mm）

ダクタイル鋳鉄管 NS 形
3 種モルタルライニング
DCIP
（NS）

75

24,00034,20039,600100

28,70043,40044,600150

41,00052,40052,80060,000材料

50,000労務

土工

40,00030,00020,000

DCIP（NS）

DCIP（GX）

HPPE（片受）100

管口径（㎜）

DCIP（NS）

DCIP（GX）

HPPE（片受）75

DCIP（NS）

0

DCIP（GX）

10,000
HPPE（片受）配管コスト（円/m）

1- 2

150

配水用ポリエチレンパイプシステム協会73

2. 千葉県流山市の事例
千葉県流山市において、HPPE 管のご採用により管路整備費を約15 億円コスト縮減された事例をご紹介します。
下記スライドは平成30 年（ 2018 年）
度 POLITEC 主催水道講演会（高松）において流山市上下水道局①が講演された際に使用されたスライドから抜粋したものです。

2- 1

流 山 市の概要

面積：35.32ｋ㎡

2- 2

人口：186,863 人（平成3 0 年（ 2018 年）4 月1 日現在）

講 演 の概要

つくばエキスプレス沿線の土地区画整理事業に伴い、水道水の安定供給を目的として水道の再構築に着手し、事業費縮減のために水道配水用ポリエチレン管を口径150mm 以下の管路に平成17 年（ 2005年）
より全面的に採用。従前のダクタイル鋳鉄管に比べ約15 億円（区画整理地：7.6 億円）の縮減を達成。

図2 平成30年（2018年）
度 POLITEC 主催水道講演会（高松）の流山市発表スライドの抜粋（備考：①本書へのスライド掲載は流山市承諾済み）

2- 3

74

試 算 条件

表 3 試算条件

HPPE 管
採用前の管種・ダクタイル鋳鉄管 K 形3 種エポキシ粉体塗装
・水道用ゴム輪形硬質ポリ塩化ビニル管（耐衝撃性）

HPPE 管採用口径

50mm、75mm、100mm、150mm

HPPE 管布設延長

約210km

HPPE 管布設期間

平成17年（2005 年）度から平成29 年（2017 年）度までの13 年

コスト縮減試算結果

HPPE 管を上記期間で布設した同じ延長を、ダクタイル鋳鉄管 NS 形3 種エポキシ粉体塗装で布設した場合の費用を試算し、約15 億円のコスト削減となった。

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

採用実績

第5章

1. 水道配水用ポリエチレン管（ HPPE 管）の実績
HPPE 管の実績

1- 1

3,528
2,614

（平成10年度〜平成30年度）

2,430

日本水道協会検査実績より算出
日本水道協会検査実績より

1,799
1,233
734

（km）

182

213

781

887

3,610

3,578

3,680

3,679

3,015

総延長42,698km

延
長
距
離

3,568

2,503

2,024

1,418

806

415

H10年度 H11年度 H12年度 H13年度 H14年度 H15年度 H16年度 H17年度 H18年度 H19年度 H20年度 H21年度 H22年度 H23年度 H24年度 H25年度 H26年度 H27年度 H28年度 H29年度 H30年度（1998年）（1999年）（2000年）（2001年）（2002年）（2003年）（2004年）（2005年）（2006年）（2007年）（2008年）（2009年）（2010年）（2011年）（2012年）（2013年）（2014年）（2015年）（2016年）（2017年）（2018年）

出典：日本水道協会水協雑誌 水道用品検査実績「配水用ポリエチレン管」
より
備考：パイプ1本を5mと仮定し算出

図1

1-2

HPPE 管実績延長距離

口径50mm～口径200mm・主要３管種（HPPE、
DCIP、PVC）の布設距離比較

8,000
6,000

HPPE

4,000

DCIP

2,000
0

PVC
H19

H20

H21

H22

H23

H24

H25

H26

H27

H28

H29

H30

H19

H20

H21

H22

H23

H24

H25

H26

H27

H28

H29

H30

HPPE

1,775

1,996

2,395

2,568

2,484

2,933

3,449

3,666

3,539

3,672

3,626

3,728

DCIP

6,768

6,245

4,934

4,622

4,810

5,153

5,169

4,796

4,056

3,983

3,606

3,431

PVC

5,164

4,439

3,644

2,809

2,801

2,361

2,353

2,148

1,668

1,486

1,427

1,292

HPPE

12,9％ 15.7％ 21.8％ 25.7％ 24.6％ 28.1％ 31.4％ 34.6％ 38.2％ 40.2％ 41.9％ 44.1％

DCIP

49.4％ 49.3％ 45.0％ 46.2％ 47.6％ 49.3％ 47.1％ 45.2％ 43.8％ 43.6％ 41.6％ 40.6％

PVC

37.7％ 35.0％ 33.2％ 28.1％ 27.7％ 22.6％ 21.4％ 20.2％ 18.0％ 16.3％ 16.5％ 15.3％

口径50〜200（超）Km

構成率

備考：①水道協会雑誌の毎年の10月号に掲載の「主要水道用品呼び径別検査実績」による。
（1年分：3月～翌年2月合計）②本数を距離に換算する場合、HPPEとPVCは定尺長5ｍ。DCIPは口径50㎜から口径100㎜は定尺長4ｍで口径150㎜、口径200㎜は同5ｍ。
③ H27 年度以降、口径200㎜には口径200㎜超を含んだ数値。H28 年度口径40㎜は DCIP 対比ができないので外した。

図2 主要３管種の布設距離比較

配水用ポリエチレンパイプシステム協会75

2. 耐震管（ダクタイル鋳鉄管（NS 形継手等）と HPPE 管）の
延長距離実績推移

191125_参考資料１_耐震管延長対比表（距離）_改2.xlsx

耐震管（耐震継手付きDCIPとHPPE管）の距離（Ｋm)実績推移（日水協検査実績：水協雑誌10月号より算出）
2 - 1 単 年 度実績
単年度実績
6,000

5,562

5,000

3,000

3,099

3,083

4,385

2,973

2,758

2,747

1,800

0

0

0

0

H7年度

H8年度

H9年度

740

435

215

172

885

782

3,728

耐震継手付きDCIP

2,484

HPPE管

1,439

1,196

1,086

4,252

3,626

1,996

1,775

1,000

3,676

3,539

2,933
2,568

2,395
2,000

3,666

3,449

3,285

3,225

4,743

4,705

4,445

3,691
3,169

5,533

4,886

4,621

4,590

4,000

5,666

5,238

5,127

800

H10年度 H11年度 H12年度 H13年度 H14年度 H15年度 H16年度 H17年度 H18年度 H19年度 H20年度 H21年度 H22年度 H23年度 H24年度 H25年度 H26年度 H27年度 H28年度 H29年度 H30年度

191125_参考資料１_耐震管延長対比表（距離）_改2.xlsx

H7年度 H8年度 H9年度 H10年度 H11年度 H12年度 H13年度 H14年度 H15年度 H16年度 H17年度 H18年度 H19年度 H20年度 H21年度 H22年度 H23年度 H24年度 H25年度 H26年度 H27年度 H28年度 H29年度 H30年度
備考：耐震継手付きダクタイル鋳鉄管管路延長は、平成28
年（2016 年）6 月27 日 日本水道新聞掲載の ( 一社 ) ダクタイル鉄管協会調べの「耐震管のHPPE管 普及状況」数値及び協会
0% 0% 0% 5% HP7%より算出。
12% 19% 21% 22% 20% 24% 24% 26% 28% 34% 37% 34% 35% 38% 40% 43% 44% 45% 47%
耐震管（耐震継手付きDCIPとHPPE管）の距離（Ｋm)実績推移（日水協検査実績：水協雑誌10月号より算出）(参考：DCIP耐震率)
7.3%
12.2%
18.3%
21.0%
19.7%
22.2%
24.0%
27.4%
31.1%
34.4%
43.3%
51.5%
62.5%
67.7%
72.9%
75.8%
80.7%
86.6%
87.4%
91.0%
91.6%
93.8%
94.6%
95.4%
単年度実績

図3 耐震管の単年度実績※耐震継手付きダクタイル鋳鉄管管路延長は、2016年6月27日 日本水道新聞掲載の(一社)ダクタイル鉄管協会調べの「耐震管の普及状況」数値及び協会HPより算出。

単年度実績
6,000
累計実績

表1 単年度実績において
HPPE の占める割合
5,238
5,127

5,562

100,000
5,000
90,000

単年度実績

H7年度

H8年度

70,000

HPPE管

0%

0%

3,000
60,0002,747

80,0004,000

50,000

3,169

7.3%

3,285

3,225

2,973

12.2%

3,691

0%
18.3%

5%

7%

21.0%

HPPE管

12%

19%
54,9352,568

50,491
2,39524.0%
22.2%
45,87019.7%

94,66890,41621%

65,38359,821

2,933

2,484

27.4%

71,0503,449

76,583
3,666

3,539

22%

20%

31.1%

34.4%

3,676

3,728

3,626

24%

24%
耐震継手付きDCIP

43.3%

1,996

40,632
1,775

35,504
1,439

単年度実績

4,743

4,705

86,031 4,385
4,445
H9年度 H10年度 H11年度 H12年度 H13年度
H14年度 H15年度 H16年度
H17年度4,252H18年度
81,2881,800

30,0001,086
1,000
20,000

0

3,083

2,758

(参考：DCIP耐震率)

2,000
40,00010,000
0

3,099

5,533

4,886

4,621

4,590

5,666

35,145

51.5%HPPE管
耐震継手付きDCIP

42,49938,771

HPPE管

31,46930,914
H19年度 H20年度 H21年度 H22年度
H28年度
H29年度 H30年度
1,196 H23年度 H24年度 H25年度 H26年度 H27年度
27,930

172
8,801

26%

215
11,559435
14,657740
17,74028%

23,939885

782
20,71327,223
800

34%

37%

72.9%

75.8%

19%

22%

34%

35%

38%

15,398

12,83010,435

17,882

20,81540%

24,264

43%

44%

91.6%

93.8%

34%

38%

45%

47%

0
0
0
8,439
6,664
5,632
5,225
4,029
3,229
2,886
2,344
1,562
1,0860 H8年度
822 H13年度
387 H12年度
0 H9年度 0 H10年度172 H11年度
H7年度
H14年度 H15年度 H16年度 H17年度 H18年度 H19年度 H20年度 H21年度 H22年度 H23年度 H24年度 H25年度 H26年度 H27年度 H28年度 H29年度 H30年度(参考：DCIP耐震率)

62.5%

67.7%

80.7%

86.6%

87.4%

24%

28%

91.0%

94.6%

95.4%

H7年度 H8年度 H9年度 H10年度 H11年度 H12年度 H13年度 H14年度 H15年度 H16年度 H17年度 H18年度 H19年度 H20年度 H21年度 H22年度 H23年度 H24年度 H25年度 H26年度 H27年度 H28年度 H29年度 H30年度
単年度実績
H7年度 H8年度 H9年度 H10年度 H11年度 H12年度 H13年度 H14年度 H15年度 H16年度 H17年度 H18年度 H19年度 H20年度 H21年度 H22年度 H23年度 H24年度 H25年度 H26年度 H27年度 H28年度 H29年度 H30年度

HPPE管

0%

0%

0%

5%

7%

12%

21%

20%

24%

26%

34%

37%

35%

40%

43%

44%

45%

47%

(参考：DCIP耐震率)
7.3%
累計実績(構成率) H7年度

12.2% H9年度
18.3% H10年度
21.0% H11年度
19.7% H12年度
22.2% H13年度
24.0% H14年度
27.4% H15年度
31.1% H16年度
34.4% H17年度
43.3% H18年度
51.5% H19年度
62.5% H20年度
67.7% H21年度
72.9% H22年度
75.8% H23年度
80.7% H24年度
86.6% H25年度
87.4% H26年度
91.0% H27年度
91.6% H28年度
93.8% H29年度
94.6% H30年度
95.4%
H8年度
※耐震継手付きダクタイル鋳鉄管管路延長は、2016年6月27日 日本水道新聞掲載の(一社)ダクタイル鉄管協会調べの「耐震管の普及状況」数値及び協会HPより算出。

0%
0% 2%
2HPPE管- 2 累0%計12.2%
実績
18.3%
21.0%

(参考：DCIP耐震率)
7.3%
累計実績

3%

5%

8%

10%

12%

13%

14%

16%

17%

19%

20%

22%

23%

24%

25%

27%

28%

29%

30%

31%

19.7%

22.2%

24.0%

27.4%

31.1%

34.4%

43.3%

51.5%

62.5%

67.7%

72.9%

75.8%

80.7%

86.6%

87.4%

91.0%

91.6%

93.8%

94.6%

95.4%

※耐震継手付きダクタイル鋳鉄管管路延長は、2016年6月27日 日本水道新聞掲載の(一社)ダクタイル鉄管協会調べの「耐震管の普及状況」数値及び協会HPより算出。
100,000

耐震継手付 DCIP の H18 年度までの延長距離は35,504km

90,00080,00076,58390,416

94,66865,383

HPPE の H30 年度までの延長距離は
42,499km

60,00050,00040,00030,00020,000086,031

71,05070,00010,00081,2881,0860

2,886
0

5,632
0

H7年度

H8年度

H9年度

8,801

172

11,55914,657387

822

17,74023,93920,713

1,562

3,229

2,344

30,91427,223

4,029

5,225

35,504

40,632

6,664

8,439

45,87050,491

10,43554,935

15,398

12,83059,821

17,882

20,81524,26427,93031,46935,14538,77142,499耐震継手付きDCIP
HPPE管

H10年度 H11年度 H12年度 H13年度 H14年度 H15年度 H16年度 H17年度 H18年度 H19年度 H20年度 H21年度 H22年度 H23年度 H24年度 H25年度 H26年度 H27年度 H28年度 H29年度 H30年度

備考：耐震継手付きダクタイル鋳鉄管管路延長は、平成28
年（2016年）6H18年度
月27H19年度
日 日本水道新聞掲載の( 一社H24年度) ダクタイル鉄管協会調べの「耐震管の累計実績(構成率)
H7年度 H8年度 H9年度 H10年度 H11年度 H12年度 H13年度 H14年度 H15年度
H16年度 H17年度
H20年度 H21年度 H22年度 H23年度
H25年度 H26年度 H27年度 H28年度 H29年度 H30年度

HPPE管普及状況」数値及び協会
0% 0% 0% 2% HP3%より算出。
5% 8%(参考：DCIP耐震率) 7.3%

12.2%

18.3%

21.0%

19.7%

22.2%

10%

24.0%

27.4%

12% 13% 14% 16% 17% 19%
31.1%
34.4%
43.3%
51.5%
62.5%
67.7%
図4 耐震管の累計実績

20%

22%

23%

24%

25%

27%

28%

29%

30%

31%

72.9%

75.8%

80.7%

86.6%

87.4%

91.0%

91.6%

93.8%

94.6%

95.4%

※耐震継手付きダクタイル鋳鉄管管路延長は、2016年6月27日 日本水道新聞掲載の(一社)ダクタイル鉄管協会調べの「耐震管の普及状況」数値及び協会HPより算出。

表2 累計実績において HPPE の占める割合
累計実績(構成率)

H7年度

H8年度

HPPE管

0%

0%

0%

2%

3%

5%

8%

10%

12%

13%

14%

16%

(参考：DCIP耐震率)

7.3%

12.2%

18.3%

21.0%

19.7%

22.2%

24.0%

27.4%

31.1%

34.4%

43.3%

51.5%

累計実績(構成率)76

H9年度 H10年度 H11年度 H12年度 H13年度 H14年度 H15年度 H16年度 H17年度 H18年度

H19年度 H20年度 H21年度 H22年度 H23年度 H24年度 H25年度 H26年度 H27年度 H28年度 H29年度 H30年度

HPPE管

17%

19%

20%

22%

23%

24%

25%

27%

28%

29%

30%

31%

(参考：DCIP耐震率)

62.5%

67.7%

72.9%

75.8%

80.7%

86.6%

87.4%

91.0%

91.6%

93.8%

94.6%

95.4%

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

水道配水用ポリエチレン管ご採用に向けた提案資料
平成28 年（ 2016 年）10 月

初版

平成29 年（ 2017 年）２月

第２版

令和元年（ 2019 年）10 月

第３版

令和２年（ 2020 年）２月

第４版

編集発行

配水用ポリエチレンパイプシステム協会

発 行 所

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