報 告

ゲート設備・ポンプ設備の被災状況調査（土研独自調査）
藤野健一＊ 田中義光＊＊ 上野仁士＊＊＊

１．調査目的片野 浩司＊＊＊＊

山口 和哉＊＊＊＊＊

４．被災状況

東日本大震災時に、仙台市、石巻市、南三陸町にお４．１

折立川防潮水門

いて被災した防潮水門、水門、排水ポンプ設備を調査

ダム・堰施設技術協会調査によると、遠方操作で３し、被災状況、その後の復旧方法など現状を確認する

門閉鎖し津波に被災した。現状では、左岸側１門を除とともに、今後の維持管理手法検討の基礎資料としてき２門は開状態である（写真－１）。機側操作盤や電動活用するものである。

機が完全に冠水したと考えられるが、ラック自体に大きな損傷が見られなかったことから、内水排除及び河川断面確保のために手動操作で開扉した。

２．実施日
平成23年９月14日（水）～ 16日（金）（寒地土木研究所は、９月15日（木）から参加）
３．実施概要以下のとおり。また各設備の位置を図－１に示す。

写真－１

折立川防潮水門

河川は左右岸とも被災、特に左岸側が激しい。海側のパラペットは左右岸とも倒れ、防潮機能は低下している。直上流にある橋は流出したが仮設橋が既に供用されている。
左岸側に設置された操作室（操作制御設備、遠方操作設備、非常用発電機を格納した建て屋）は、地震と津波によって大きく傾斜し、ドア・窓は完全に破壊されている（写真－２）。
操作室とゲート設備を結ぶＦＥＰ管及び内部の電図－１

調査設備箇所図

源・制御ケーブルは引きちぎれ、当該箇所で発火跡が見られる（写真－３）。近傍の堤防は崩れ、外水（海水）が浸潤している。

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寒地土木研究所月報特集号

ておらず、開放している２門だけ上流側へ曲がっている。
４．２

水尻川防潮水門

本防潮水門は、右岸側堤防が被災しており、海側と上流側を遮るものがなく、ゲートは３門とも閉鎖された状態である。
３門全ての開閉装置（屈曲ラック）及び開閉装置用の管理橋は流出しており、各ゲートのラックは全て破断している。
当該管理橋は、海側からの津波で上流側へ落ちたこ
写真－２とが被災直後に確認されている。門柱に残存している

傾いた操作室梯子が上流側へ曲がっている（写真－７）。

操作室内の盤類は外板が剥がれ、内部の PLC 基盤は操作室外まで流出しているものがある（写真－４）。

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写真－３

ケーブル破断箇所

写真－４

操作室内部

最上部にある開閉装置管理橋の手摺は海側に、その

写真－７

水尻川防潮水門下の扉体上部に設けられた黄色い手摺は２門だけ上流側に曲がっている。海側に曲がっている手摺が戻り津ラックの破断（写真－８）は、扉体との接続部、屈曲波によるものであれば、その高さが開閉装置管理橋上機構の接続ピン部分あるいは端部のラック部の破損がを越流したと考えられる。

原因である。

屈曲ラックカバーには見た目で大きな損傷はない

右岸側１門の扉体は、左岸側へ若干傾斜しているが、が、機側操作盤は海側に倒れ、昇降用の梯子は門柱に戸当たりで引っかかりがあるのか、下部戸当り構造に押しつけられるように変形している（写真－５）。

変化が生じているのかは不明である。左岸側及び右岸側ゲートにおける上部及びカーテンウォール裏側戸当たりの二次コンクリートが、数カ所剥落しているが、

写真－５

機側操作盤

写真－６

ゲート部管理橋

左岸側から見たゲート部管理橋（黄色）（写真－６）
は、閉鎖している１門の箇所は海側へ湾曲しているが、開状態にある２門のゲート部分は変形がない。これは左岸のゲート部だけ、戻り津波時に圧力が高かったか、浮遊物が衝突した可能性があると考えられる。
また、ゲート上端の手摺りは閉鎖したものは曲がっ
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写真－８

破断した屈曲ラック67この原因は断定できない、剥落した位置から考慮してt 土嚢によって応急開状態にあった扉体の主ローラが当たって生じた可能対策がとられている性が高いと推定する（写真－９）。

（写真－13）。右岸側に設置されている操作室は流出していなਥ䊨䊷䊤䈮䉋䉎೸㔌

いが、内部の状況は他の２箇所と同様である。

写真－13

左岸の土嚢

現状においては、開閉装置が流出しなかった右岸側２門は全開した状態になっている。開状態の２門は、開閉装置及びラックが大きな損傷なくそのまま存置しているため、内水排除及び河川断面確保のために手動操作で開扉した。
写真－９

扉体上の手摺り

また、扉体に取り付けられた手摺が中央部だけ上流側へ倒れ、左右岸の門扉は海側へ倒れているが、津波流出した管理橋が載っていた門柱上部のコンクリー
トは、管理橋が流されたときに損傷したと考えられ、開閉装置のアンカーや巻立てたコンクリートの鉄筋が露出している箇所がある（写真－14）。

前に３門とも閉鎖していたことから、大きく上流側へ曲げられた中央部分の手摺以外は、戻り津波によって逆に海側へ曲げられたと考えられる。操作室は流出していないが、内部の操作卓は倒れ（写真－10）、非常用発電機も完全に水没し、修理が困難な状態になっている（写真－11）
。

写真－14

門柱上部の被災

また、ラックの破断箇所は、屈曲部の接続ピンであ
写真－10
４．３

倒れた操作卓

写真－11

発電装置被災

八幡川防潮水門

本防潮水門についても、地震後全４門閉鎖したのちる。左岸側が津波の勢いが強かったと考えられ、右岸側堤防の損傷は左岸より少なく、操作室も残っている。
管理橋が流出しているため、扉体や戸当り近傍の様子は確認できなかった。

津波を受け、左岸側２門の開閉装置（屈曲式ラック）及び開閉装置用管理橋が津波によって上流側へ流出している（写真－12）。水門の左岸側堤防は大きく崩れ、１４．４

閖上水門

閖上水門は、名取川からの内水側（貞山運河側）への逆流防止水門である（写真－15）。今回の震災時には、全開状態で津波が来襲した。門柱上部の建屋内に砂の痕跡があり、建屋の壁下部が一部被災しているため（写真－16）、津波は門柱上部まで到達した可能性が高い。
扉体、開閉装置に大きな損傷は見られないが、堤防上にあった非常用発電機室は流出したため、被災直後は開閉不可能な状態であったが、調査時は発電機により電源を供給すれば開閉が可能である（東北地方太平洋

写真－1268

八幡川防潮水門沖地震を踏まえた河口堰・水門等技術検討委員会資料）。
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本ゲート設備は設計水位を遙かに上回る津波を受けたが、電源喪失以外には大きな損傷が見られない。と確認できた（写真－19）。上部ケーシングは、現場へ置かれた状態であったが、津波によって主原動機とともに上流側へ流された。
その他の２台の横軸ポンプは、真空系統や主原動機が被災しており、現状において稼働できる状態ではな
く、右岸側の自然排水路ゲートを閉鎖し、左右岸に仮設水中ポンプを設置して内水排除を行っている。

写真－15

閖上水門

写真－18

写真－16
４．５

横軸ポンプ

操作室の被災

二郷堀排水機場

二郷堀の排水ポンプ設備である（写真－17）。主ポン
プは横軸軸流ポンプ３台（排水量2.9m3/s、口径1200㎜、ディーゼル駆動）（写真－18）、立軸軸流ポンプ１台（排3

水量1.3m /s、口径800㎜、電動機駆動）である。

写真－19

被災した整備中のポンプ

一方、立軸ポンプも大きく被災している。電動機は完全に冠水しており、電動機と連結している主ポンプポンプ設備は完全に冠水しているだけでなく、横軸の主軸が大きく曲がっている。さらに、ケーシングはポンプ３台のうち１台は上部ケーシング及び内部主上流側へ倒れ、基礎ボルトの多くは破断している（写軸・羽根車・軸受、さらに主原動機がない。当該ポン

真－20）。

プは、被災時にポンプの整備を行っていたもので、羽自然排水路には、３門の排水樋管が設置されている

根車、主軸、軸受は事前に取り外された状態であったが、津波によって開閉装置及びスピンドルが上流側へ
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写真－17
寒地土木研究所月報特集号 

二郷堀排水機場

写真－20

立軸ポンプの被災
69倒れた状態になっており、操作不能である。海側には、普段から配線ピット内の異物（燃焼する可能性のある油圧開閉式のフラップゲートが設置されており、閉鎖もの）の除去など徹底するとともに、延焼しやすいもされた状態で水路の排水が行われている。のを当該箇所近傍に設置しないなどの方策をとるべきである。
・電源設備、電動機・油圧ユニットを含む開閉装置、機側操作盤は、当該施設の最も高い位置に設置することで、想定範囲内の津波による被災リスクを著しく低下させることができる。想定した津波に対応する堤防の内水側に操作施設を設置する場合も注意が必要である。今回の津波において明らかなように、震源からの距離や河川の線形によっては津波の持つ運動エネルギーによって、堤防を駆け上がることも考えられる。具体的には、これらの機器を門柱上部の操作台に集約できることが理想である。これまで、景観を重視して「よ写真－21

排水路樋管ゲートり小さく」設計する傾向があった門柱上部の操作台面積を広めにとり、風雨を避ける建屋を設けることを徹底すべきである。これらの事項は、一般的な洪水時に５．考察おける機能喪失リスクも低下させることができる。
５．１

ゲート設備全般の考察

・ワイヤロープ式、ラック式等開閉装置の操作方法は・今回の津波はこれまで経験した最大クラスのものでほぼ統一されていることから、電動機容量に対する構あることから、このレベルの津波に対して「被災しな成機器の差異はあるものの同じ操作回路を採用できるい」設計を目指すことは現実的でない。従って、個別ものについては、機側操作盤の仕様を統一すべきであの施設について設計上の津波レベルが決定された上る。これによって、通常時の調達コストを低下させるで、必要となる対策が講じられるべきである。今回のことができるとともに、万一故障した場合に迅速な調津波のように、設計を超える津波を受けた場合につい達 を 実 現 で き る。 た だ し、 遠 方 操 作 を 行 う 場 合 にては、復旧に焦点を置いた危機管理の検討を行っておPLC や伝送装置等を導入するケースが多く、これらくべきである。具体的には、採用機器の標準化推進（調の機器を運用するためには、メーカ間で使用するソフ達の容易性向上）などが考えられる。

トウェアも異なるなど簡単に共通仕様化できない。従・常時開状態にあるゲート設備では、地震によって扉って、管理者、メーカ等ステークホルダによる技術的体の主ローラやサイドローラが上部戸当りに当たり、な検討が早急に必要である。例えば、信号の受け渡し主ローラ踏摺面に凹みや曲がり、ひいては上部戸当りルールなどゲート設備構成に合わせてある程度共有で基礎ボルトの破断を起こすケースもある。これに対しきる環境を整備する必要があると思料する。て、門柱に着眼すると L2地震を考慮していない場合
でも、実績ベースで被災後大きな損傷を受けるケース５．２が少ない。従って、各ゲート設備については L2照査

・今回の震災において、震度６クラスの揺れを受けたを速やかに行い、適応できるものについては、上部戸揚排水機場が、揺れが原因の故障で稼働不能となった当りが破損しないような補強を行うことが得策である

事例は確認されていない。排水機場のポンプ設備を稼と考える。

働・制御するには、主原動機、系統機器における多く・電源ケーブルが地震や津波で破断すると、当該箇所のセンサ類、電動機など冠水した場合に使用不能となで発火する可能性が高い。ケーブルの破断が予測できる機器・部品の防水対策が必要である。今回調査したる箇所として、水門や樋管本体基礎とその他の構造物

機場においては、津波によってこれらの機器が冠水しを横断する箇所、引き込み柱と引き込み計器盤の間なており、稼働できない状態となっている。機場の本質どが考えられる。当該箇所の配管には、可撓性の高い安全を確保するためには、最大クラスの津波に備えたものを採用する、ケーブル余長を充分にとるなどの対高さに設置するか、堤防を構築するしか方法がない。

策とともに、破断してしまった場合の防火対策として、しかしながら、土木構造のコスト・立地、施工方法や70

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排水機場における考察

寒地土木研究所月報特集号

ポンプとしての吸い込み性能などを勘案すると現実的生していないと推察する。復旧に要するコスト構成をでないため、設計に反映すべき津波レベルを想定した勘案した上で、センサ類の防水化、機器交換方法の容上で、建屋のＲＣ化、水密扉の採用などを検討すると易化などを検討するべきである。

ともに、本災害の実態をもとに予備品の選定・用意（特に近隣でありながら被災しにくい保管場所が望まし６．おわりにい）を行うなど危機管理方策を検討すべきである。
・機場自体の基礎構造物に対して周辺地盤の沈下が大

本報告書は、つくば中央研究所先端技術チームと共きい事例が多い。主ポンプ吐出配管や系統機器の配管同で調査を実施した報告書の抜粋であり、詳細な報告に採用される可撓管の許容沈下量は200㎜程度のもの

はつくば中央研究所先端技術チームＨＰに掲載されてが多いが、今回の被災地では200㎜以上地盤が沈下しいる。ている箇所も多いことから、今後の設計において別基礎構造との受け渡し部は、これ以上の可撓量を有する

URL は次のとおりである。
（http://www.pwri.go.jp/team/advanced/pdf/setubi2011.pdf）

製品の採用も検討すべきである。
・今回の津波で致命的に被災したポンプ設備において謝辞

は、未だ復旧に至った事例は少ないことから、今後復平成23年東北地方太平洋沖地震の機械設備被災状況

旧に向けてどのような機器の交換が必要になり、コス調査に当たって、国土交通省東北地方整備局、宮城県トがどの程度必要になったか事例から明らかにしてい東部土木事務所、宮城県仙台地方振興事務所、宮城県く必要がある。
上屋が流出したポンプ設備においては、気仙沼土木事務所、仙台市をはじめとする関係諸機関

主原動機及び各系統機器が致命的に破壊されているケには、災害対応でご多忙の中にもかかわらず、多大なースが多いが、主ポンプについては内部の被害状況がご協力をいただいた。

確認できていない。構造から考えると大きな故障は発

藤野健一＊

田中義光＊＊

Kenichi FUJINO

Yoshimitu TANAKA

つくば中央研究所
技術推進本部
先端技術チーム
主席研究員

つくば中央研究所
技術推進本部
先端技術チーム
主任研究員
技術士（総監、建設）

山口

ここに記して、深甚なる謝意を表する。

上野仁士＊＊＊

Hitoshi UENO

つくば中央研究所
技術推進本部
先端技術チーム
研究員

片野浩司＊＊＊＊

kouji KATANO

寒地土木研究所
技術開発調整監
寒地機械技術チーム
総括主任研究員

和哉＊＊＊＊＊

Kazuya YAMAGUCHI
寒地土木研究所
技術開発調整監
寒地機械技術チーム
主任研究員
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