第30回

夏季研修会論文集

2009/08/29

ライフサイクルマネジメントに基づく港湾施設の維持管理
土木設計室 富田真司
１．総 説
岸壁や防波堤等の港湾施設においては、厳しい自然環境の下に置かれていることや、高度経済成長期に集中的に整備されたことなどから、今後、施設の老朽化の進行による安全性の低下や改良・更新費等の増大が懸念されている。
そのため、今後は港湾の施設を計画的かつ適切に維持管理し、施設の安全性を確保するとともに、ライフサイクルコストの最小化を図りつつ長期にわたって有効に活用していくことが重要かつ不可欠となっている。平成 19 年 4 月 1 日には改正された『港湾の施設の技術上の基準を定める省令』が施行され、技術基準対象施設の維持に関する事項が明記されると伴に、『技術基準対象施設の維持に関し必要な事項を定める告示』も整えられ、施設の維持管理計画等を定める事等が規定された。
本論文は、ライフサイクルマネジメントに基づく港湾施設の維持管理について紹介するものである。
【省令】（技術基準対象施設の維持）
第四条 技術基準対象施設は、供用期間にわたって要求性能を満足するよう、維持管理計画等に基づき、適切に維持されるものとする。
２ 技術基準対象施設の維持に当たっては、自然状況、利用状況その他の当該施設が置かれている諸条件、構造特性、材料特性等を勘案するものとする。
３ 技術基準対象施設の維持に当たっては、当該施設の損傷、劣化その他の変状についての点検及び診断並びにその結果に基づく当該施設全体の維持に係る総合的な評価を適切に行った上で、必要な維持工事を適切に行うものとする。
４ 技術基準対象施設の維持に当たっては、当該施設及び当該施設周辺の施設を安全に利用できるよう、運用方法の明確化その他の危険防止に関する対策を適切に行うものとする。
５ 前各項に規定するもののほか、技術基準対象施設の維持に関し必要な事項は告示で定める。

２．維持管理方法
港湾施設の維持管理は、構造物あるいは部材・部位の変状（損傷および劣化）を適時適切な点検診断により的確に把握し、その結果を総合的に評価し、所要の対策工を施すという一連の手順により実施される。
その際、下図に示すように、ライフサイクルマネジメントの概念に基づく流れをとることが合理的かつ効率的な維持管理のために有効である。
尚、維持管理をより効率的かつ的確に実施するために、一連の維持管理の基本的な手順に沿って当該施設の維持についての基本的考え方、点検診断等の方法、内容、時期、頻度、手順等を維持管理計画書として維持管理の開始時点にあらかじめ定めておくことが標準となっている。
図 − ライフサイクルマネジメントに基づく維持管理の流れ
維持管理計画の検討

経過年数
施設利用状況
設計条件
環境条件

点 検 診

断総価

合 評

入力・参照

データベース

保有性能評価と将来予測

入力・参照

性能

現在

残存供用年数
施設利用計画・点検・予測
・対策

時間

入力・参照

対策工（工法・時期）

LCC の削減・維持管理業務の合理化

ライフサイクルマネジメントシステム

・維持管理レベル
港湾施設に求められる性能をどのように維持していくかについて、施設の設置目的、供用期間、要求性能、設計の考え方、施設代替性等の観点から下表に示す 3 つの維持管理レベルのうちいずれかをあらかじめ維持管理計画で定めることになる。
表 − 技術基準対象施設の維持管理レベル
分 類

損傷劣化に対する考え方

維持管理レベルⅠ

高い水準の損傷劣化対策を行うことにより、供用期間中に要求性能が満たされなくなる状態に至らない範囲に損傷劣化を留める。

維持管理レベルⅡ

損傷劣化が軽微な段階で、小規模な対策を頻繁に行うことにより、供用期間中に要求性能が満たされなくなる状態に至らないように性能の低下を予防する。

維持管理レベルⅢ

要求性能が満たされる範囲内で、損傷劣化に起因する性能低下をある程度許容し、供用期間中に 1〜2 回程度の大規模な対策を行うことにより、損傷劣化に事後的に対処する。

維持管理レベルは本来、施設全体に対して設定されるものであるが、施設全体の性能の経時変化を予測することが難しい場合やすべての部材や附帯設備等に対して同一の維持管理レベルを設定することが合理的でない場合がほとんどである。したがって、当該施設を構成する部材の保有性能の経時変化に関する検討を実施し、この結果に加えて、点検診断および維持工事等の難易度、当該施設の重要度等についても勘案しながら、当該施設全体として維持管理のシナリオを描きつつ、施設を構成する部材ごとに適切な維持管理レベルを設定する。
部材の劣化予測に基づく維持管理レベルの考え方は、下表の通りである。

３．点検診断（１）点検診断の種類と概要
点検診断の種類、維持補修全体の中における点検診断の各段階の位置付けを以下のフローに示す。
目視・簡易計測による実施

高度な方法による実施

初回点検
維持管理計画策定時に現状を確認する

日常点検

一般定期点検診断
詳細定期点検診断合・一般定期点検診断では実施困難な部分を含めて高度な方法により実施する・比較的長い間隔で実施する

総・海面上の部分を対象とした目視・簡易計測を主体とする方法により実施する
・短い間隔で実施する

評
価

異 常 時

一般臨時点検診断
地震時や荒天時の直後の出来るだけ早い時期に、変状の有無や程度について確認する

維 持 補 修 対 策

通 常 時

日常の巡回時に変状の有無・変状の程度の確認をする

詳細臨時点検診断
一般・詳細定期点検診断、一般臨時点検診
断の結果、特段の異常が確認された場合に、状況に応じて特別な点検診断を実施する。

：特段の異常が確認された場合（2）点検診断の実施頻度
一般定期点検診断の実施頻度は、変状の性質や発生・進展の傾向を十分に理解し対象施設ごとに適切に定める必要があるが、変状の経時変化を把握するため、概ね 1〜2 年に 1 回の頻度で計画的に実施する。詳細定期点検診断の実施頻度は、一般定期点検診断と同様に変状の性質や発生・進展の傾向を十分に理解し適切に定める必要があるが、一般定期点検診断の結果から必要と判断される場合を除き、概ね下表の通りとする。
表 − 詳細定期点検診断の実施時期および実施頻度の考え方
対象施設

実施時期および実施頻度

水域施設

新規供用（管理委託）して 5 年以内に 1 回目を行い、その後は概ね 10 年間隔で実施する。
ただし、埋没の進行またはその恐れのある施設については、概ね 5 年間隔で実施する。

外郭施設

新規供用（管理委託）して 5 年以内に 1 回目を、その 10 年後に 2 回目を供用 20 年後に3 回目を行い、これ以降は変状の発生・進展状況を踏まえつつ、概ね 5 年間隔で実施する。

係留施設

新規供用（管理委託）して 5 年以内に 1 回目を、その 10 年後に 2 回目を供用 20 年後に3 回目を行い、これ以降は変状の発生・進展状況を踏まえつつ、概ね 5 年間隔で実施する。

臨港交通施設（橋梁、トンネル）

新規供用（管理委託）して概ね 10 年ごとに 1 回実施する。

（3）点検項目及び点検方法
維持管理技術マニュアルには施設別に点検方法・判定基準の標準が示されており、原則これに従って点検診断を実施することとする。
（実態にそぐわない部分については追加・修正）
一般定期点検診断は主に目視調査によるため、点検項目の全てに対して判定基準を定め、客観性の高い結果が統一的に得られるように実施する。例として矢板式係船岸の一般定期点検診断様式の一部を示す。
詳細定期点検診断は、一般定期点検診断では実施困難な部分を含めて高度な方法により実施する。矢板式係船岸では、潜水士によって鋼材腐食状況を把握する潜水調査や、超音波厚み計を用いて鋼材の厚みを把握する肉厚測定などを実施することになる。機器などを活用した測定などを伴う詳細調査の場合は、その測定値自体を記録・保存することが重要であるため、特に判定基準は設けない。
一般定期点検診断様式の例（点検項目及び判定基準：矢板式係船岸の一部抜粋）
点検項目

鋼矢板等

上部工

防舷材

鋼材の腐食,亀裂,損傷等

ｺﾝｸﾘｰﾄの劣化，損傷

本 体 の 損
傷，破損，取付金具の状態

点検方法
目視・穴あきの有無
・水面上鋼材の腐食・表面の傷の状況
・継手の腐食状況

目視
・ひび割れ，剥離，損傷・鉄筋腐食
・劣化の兆候など

目視
・ゴムの損傷・取付金具の錆や傷判定基準a□ 腐食による開孔や変形、その他著しい損傷がある。
□ 裏埋材が流出している兆候がある。

b□ 孔食がある。
□ 全体的に発錆がある。

c□ 部分的に発錆がある。

d□ 変状なし。

a□ 係船岸の性能を損なうような損傷がある。

b□ 幅 3mm 以上のひび割れがある。
□ 広範囲にわたり鉄筋が露出している。

c□ 幅 3mm 未満のひび割れがある。
□ 局所的に鉄筋が露出している。

d□ 変状なし。

a□ 本体（ゴム）：欠落、永久変形がある。
□ 取付金具：ゆるみ、抜け、曲がり、切断がある。

b―――c□ 本体（ゴム）：欠損、亀裂、チッピングがある。
□ 取付金具：発錆がある。

d□ 変状なし。

（4）劣化進行予測
劣化予測は、対象とする部位・部材あるいは構造物に該当する劣化機構を推定し、適切なモデルにより行う必要がある。劣化機構が不明な場合や、あるいは劣化機構は分かっているがモデル化が難しい場合等においては、マルコフ連鎖という確率論的モデルを用いることで、構造物の劣化状況の推移に関する将来予測を行うことができる。マルコフ連鎖という確率論的モデルとは、「状態」と「推移」という 2 つの概念を用い、物事がある「状態」から、ある「推移確立」で次の「状態」へと移行する様子を確率論的に捉える統計手法である。

４．総合評価総合評価においては、はじめに各部材・部位の点検診断結果を総括し、施設全体としてどのような損傷、劣化等の変状が発生・進展しているか工学的知見・判断から整理して総合的に評価する。この評価結果を踏まえて、維持補修に対して財政面、利用度、重要度、将来計画等から見た現場的・行政的判断からの評価を行い、施設の維持管理に関する基本方針を決定する。
（１）対象施設の変状の状態に対する工学的知見・判断に基づく評価
各部材・部位それぞれの点検診断項目に対する診断結果が全ブロックで得られ、その発生状況を整理する。
又、劣化予測を行った部材の劣化進行状況も整理する。
その後、維持補修の緊急性を判定する為に変状の発生・進行状況から施設の性能低下度を評価する事になるが、港湾施設には様々な種類の変状が発生・進行しこれらが複雑に絡み合いながら当該施設の性能に影響を及ぼす事から、施設の性能低下度の判定基準を体系化・標準化することは難しく判定基準を画一的に定めたものは現状では存在しない。
現段階では維持管理技術マニュアルに示される評価の考え方の試案を参考に評価を行っている。次頁に試案を示す。

施設性能低下度の判定方法

表C −評価方法 【評価の考え方の試案】
・点検項目を施設の性能、特に安全性に及ぼす影響の観点から、表Bに示す3種類に分類し、表Cに示す考え方により、表Aの施設ごとの評価結果（A，B，C，D）を得るものである。表
Cにおける評価スキーム【1】、【2】、【3】のうち、原則として、最も厳しい評価結果となったものを採用する。
表A−

評

価

ｽｷｰﾑ

評価結果の導入方法
点検項目

評価結果の分類
施設の状態

【1】

Ⅰ類

施設の性能が低下している状態

A

放置した場合に、施設の性能が低下する恐れがある
状態
施設の性能にかかわる変状は認められないが、継続して観察する必要がある状態

B
C

表B − 施設の安全性に及ぼす影響に基づく点検項目の分類
点検項目
施設の性能に及ぼす影響の分類
aが1個から数個あると、施設の安全性に影響をⅠ 類
及ぼす−

点検項目の分類（矢板式係船岸の場合）

A

B

Ⅰ類
C

D

「aが1個か 「aまたはb A，B，D すべてdのもの
ら数個の項 が1個から数 以外目」があり、 個の項目」が既に施設の性 あり、そのま能が低下して ま放置すると施設の性能がいる。
低下する恐れがある。

【岸壁法線】凹凸，出入り【エプロン】吸出し，空洞化，沈下，陥没【鋼 矢 板】鋼材の腐食，亀裂，損傷【海底地盤】洗掘，土砂堆積
Ⅱ類【エプロン】ｺﾝｸﾘｰﾄ舗装などの劣化，損傷

異常は認められず、十分な性能を保持している状態

D

表
評価結果

【2】

Ⅱ類

「aが多数を 「aが数個あ A，B，D すべてdのもの占めている項 る項目」,「a 以外目」，「a＋ ＋bが多数をbがほとんど 占めている項を占めている 目」があり、項目」があ そのまま放置り、既に施設 すると施設のの性能が低下 性能が低下すしている。 る恐れがある。
―類

aが数多くあると、施設の安全性に影響を及ぼす

【3】

Ⅲ類

施設の安全性に直接的には影響を及ぼさない※上表の『多数』とは概ね5割，『ほとんど』とは概ね8割と考える。

D以外【鋼 矢 板】被覆防食工
Ⅲ類
上記以外

すべてdのものⅡ

Ⅲ類【上 部 工】ｺﾝｸﾘｰﾄの劣化，損傷（２）対象施設の維持補修に対する現場的・行政的判断に基づく評価
対応すべき維持補修の実施にあたって問題点を整理し、財政面や利用面、施設重要度等から見た早期対応の可能性、対応困難な場合の代替案（応急措置、利用制限等）について検討する。
（３）総合評価の方針
変状状況に対する工学的知見・判断に基づく評価結果、および維持補修に対する現場的・行政的判断に基づく評価結果より施設の維持管理に関する基本方針を決定する。
総合評価の際、施設の維持管理に関する方針として以下の項目について検討する。
・緊急的に補修あるいは補強を行う部材・部位、および基本的な工法の決定
・計画的に補修あるいは補強を行う部材・部位、および基本的な工法の決定
・当面経過の観察をする必要のある部位・部材の決定
・供用制限、供用停止等の措置の要否・点検診断計画の変更（次回実施時期や方法等）の要否・更新あるいは撤去の判断
・その他、必要な応急措置の要否

5．維持補修対策
総合評価の結果に基づき、必要に応じて、対策工を適切に実施する。施設の総合評価の結果、現在あるいは将来に何らかの対策が必要とされた場合には、今後の供用期間を考慮した上で、維持補修計画を検討する必要がある。尚、点検診断では、一般に対策工の必要性を判断するための基礎資料を得ることが目的であるので、対策工の実施に当たっては、対策工設計のための調査を必要に応じて実施する。下表に想定される対策工の例を示す。
表 − 想定される対策工の例
対策工の種類
経過観察
点検診断計画変更対策の内容
点検項目・頻度は従来通りで今後も継続する場合
点検項目・頻度を変更する場合

補 修

性能や耐久性を当初レベルまで回復する場合

補 強

性能や耐久性を当初レベル以上に向上させる場合

更 新

補修、補強よりも更新が合理的な場合

撤 去

施設が不要となった場合

参考文献
・港湾の施設の技術上の基準・同解説
平成 19 年 7 月
・港湾の施設の維持管理技術マニュアル 平成 19 年 10 月（社）日本港湾協会（財）沿岸技術研究センター