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用いて破損箇所の周囲を洗浄した。

④ 破損箇所周囲を乾燥させた(災害時はヘアドライアーを用いて補修箇所を乾燥させることを想定し、ホットガン(塩化ビニル材加工用)を用いた)。

⑤応急修理を行った[(1)樹脂の吹き付けによる応急対応(2)貼り付け補修シートによる応急対応]。

⑥ 净化槽に水を入れ、漏水の状況を確認した。

#### 2.2. 避難所等での活用を見据えた自立型浄化槽システムの確立

##### 2.2.1. 自立型浄化槽システムの基本設計

## (1) 自立型浄化槽システムの基本設計

避難所等における災害時の衛生環境の確保および生活環境の向上のため、特に、し尿を中心とした排水への対応を念頭に、被災時にも水洗トイレの使用を可能とする自立型浄化槽システムの基本設計を行った。

## (2) 避難所等への節水トイレの導入に関する検討

避難所等においては、台所や洗濯、風呂等の使用が限られているため、トイレ由来の水使用量が多いことが予想される。そのため、特に水洗トイレを節水型にすることは、節水効果の増大が期待される。そこで、既往研究等を調査し、節水トイレの導入による節水効果を検証し、得られた結果から、避難所等における原単位について検討を行った。

## (3) 冬期間における浄化槽の低水温化と処理水質

浄化槽や下水道といった汚水処理設備は生物処理を基本としているため、浄化槽内水温が低い場合や水温変動がある場合、その処理機能が悪化することがある $ ^{10} $ 。また、応急仮設住宅に設置された浄化槽は、地上設置である場合も多く、特に保温対策を取らなかった場合、地下埋設より、浄化槽内水温が低くなるという報告がある $ ^{11} $ 。本研究で想定している自立型浄化槽システムでは、浄化槽処理水を水洗トイレ洗浄水（中水）に利活用することを想定しているため、常に、良好な処理水質を得る必要があり、浄化槽内の低水温化や水温変動により、処理水質が悪化してはならないと考えられる。そこで、一般家庭に設置されている浄化槽の浄化槽内水温と処理水質を調査し、低水温期における浄化槽の処理水質について検証した。実験は、宮城県内における一般家庭（大人3名）における浄化槽（嫌気ろ床担体流動方式）の7人槽を対象に、その浄化槽内水温と処理水質を調査した。

##### 2.2.2. 処理水の水洗トイレ洗浄水（中水）への利活用に関する検討

本研究における自立型浄化槽システムでは、その浄化槽処理水を水洗トイレ洗浄水（中水）に利活用することを想定している。排水再利用に関する基準は、建築物衛生法施行規則に定められており、その基準値は表1に示すとおりである。表1で示す排水再利用の基準値において、従来、浄化槽処理水質の指標であり、知見の多いBOD, SS, T-N, T-P, 大腸菌群等とは異なり、臭気, 外観, 大腸菌等が指標とされている。浄化槽処理水に関するこれら臭気, 外観, 大腸菌等の項目に関する知見は、全般的に不足しているが、特に、大腸菌に関しては、これまで、浄化槽処理水の衛生指標としては、大腸菌群が用いられていたことから、知見が少なく、さらに、その大腸菌数をゼロとしなくてはならず、浄化槽処理水の再利用のためにボトルネックになると考えられた。

そこで、排水再利用のためのボトルネックと考えられた浄化槽処理水中の大腸菌数を調べるために、まず、既設浄化槽の処理水に含まれる大腸菌数を調査することとした。調査は、岩手県内にある浄化槽施設を20箇所ランダムに抽出し、浄化槽の法定検査時に処理水の水質分析用の採水とともに、大腸菌用の採水も実施した。実施時期は、既往研究 $ ^{10} $ において、処理水質が平均として、最も悪化していた5月と最も良好な11月に実施した。採水した処理水から、処理水質分析の他、大腸菌群数および大腸菌数も合わせて分析した。大腸菌群数と大腸菌数に関しては、それぞれ、Deso法および酵素基質選択培地法（クロモアガーECC）を用いて、分析を実施した。

次に、宮城県と茨城県にある浄化槽施設 2 施設において、浄化槽の処理水質、大肠菌群数および大肠菌数を、経日変化として調査した。大肠菌群数と大肠菌数に関しては、上記と同様、酵素基質選択培地法（クロモアガーECC）を用いて、分析を実施した。

##### 2.2.3. 避難所仕様浄化槽モデルによる試験
## (1) 試験用システムモデル

避難所仕様の自立型浄化槽システムの具体的な設計値を得るため、試験用の浄化槽モデルを構築した。本システムモデルは、以下の4ユニットから構成される。

## ①スクリーンユニット

スクリーンユニットは、自動微細目スクリーン（目幅 0.5 mm）により、流入水に含まれる生ごみ等の固形物を除去し、スクリーン通過水のみを後段の膜分離ユニットに導入する。これにより、膜分離ユニットのための夾雑物除去の効果も兼ねている。

また、スクリーンにより、生ごみ等の固形物を除去することは、後段の膜分離ユニットにおける固形物貯留負荷を低減することができ、付属の乾燥機により、除去された生ごみ等の固形物を乾燥させ、生ごみの衛生的な処理、減量、長期的な保管を行う。また、この乾燥機として、本研究では、電気エネルギーで駆動するヒーターを用いているが、実際には、コジェネレーションシステムで発生する排熱を想定している。

## ②膜分離ユニット

膜分離ユニットは、膜分離型浄化槽を用い、災害時におけるトイレ洗浄水（中水）への利活用を見据え、大肠菌ゼロを担保する装置として活用する。膜分離ユニットの仕様・外観は表2-2-1、図2-2-1に示すとおりである。また、低水温対策、災害時における急激な負荷増加に対する処理機能の確保、膜透過流束の低下防止、早期処理水質の確保等を図るために、膜ユニット槽内水を加温する。また、この膜ユニット槽内水の加温には、本研究では、電気エネルギーで駆動するヒーターを用いているが、実際には、コジェネレーションシステムから発生する排熱を想定している。

表2-2-1 膜分離ユニット（仕様）

分離膜	(株) コアサメンブレンシステム、MTS3011-58D、細孔径 : 0.4μm
運転方法	30 分間欠運転
吸引方法	水頭差 (重力式)
サイズ	Φ318mm×H580mm
膜面積	10.9 m²
透過流速	0.275 m³/m²·日

図2-2-1 膜分離ユニット

## ③活性炭ユニット

活性炭ユニットは、被災時におけるトイレ洗浄水（中水）への利活用のために、処理水の脱色等に利用することを想定している。活性炭ユニットの写真は、図2-2-2に示すとおりであり、粒子径10～32meshの破砕炭（GL-30S、株式会社ツルミコール製）を用いた。しかし、活性炭は、吸着反応であるため、運転開始後、早期な効果の発揮が期待できるとともに、消耗品となるため、通常時は不使用とする。活性炭ユニットに付属する貯留水槽には、災害時における急激なトイレ用水使用量の増加に対応する容量が必要である。

図2-2-2 活性炭ユニット
④コジェネレーションシステム

上記、①～③に対して、必要な電力エネルギーおよび熱エネルギーを算出し、必要なコジェネレーションシステムに関するシミュレーションを行う。

システム概要を図2-2-2に示す。

図 2-2-2 自立循環型浄化槽システムモデルの概要

## (2) 処理水循環のための処理性能試験

実験は、上記で構築した自立循環型浄化槽システムモデル（膜分離ユニット 3.0 m³、活性炭ユニット（貯留水槽を含む）2.7 m³）を、冬期間を想定した13℃恒温室内に設置し、実生活排水1.0 m³/日、標準生ごみ1.25 kg/日¹²を、毎日、導入した。試験期間を通じて、自動微細目スクリーンにより回収した生ごみは、65℃の乾燥機において、乾燥させることとし、2週間に1回、乾燥生ごみを回収し、その体積および重量を測定した。また、コジェネレーションシステムの活用による排熱利用を想定し、試験途中より、膜分離ユニット内に設置したヒーターを稼動させ、膜分離槽内のみ、順に、20℃，30℃，40℃に加温した。また、上記、試験期間中における各温度での生物活性を調査するために、代表的に、各水温における硝化活性も測定した。硝化活性は、その試験時において、排水の流入、膜分離ユニットからの排出を停止し、バッチ式で実験を行い、NH₄⁻Nの減少速度およびその時の膜分離ユニット内のSSから、算出した。また、試験期間中、定期的に、膜分離ユニット内の污泥濃度（MLSS）の測定を行うとともに、試験終了時には、浄化槽内の夾雑物除去槽（污泥貯留槽）等に貯留されていた污泥量も調査した。水質分析は、一般水質項目であるBOD, SS, T-N, T-P, 大腸菌群の他、排水再利用水質項目である臭気, 外観, 色度、濁度および大腸菌も同時に分析した。一般水質項目に関しては、JIS K0102または下水試験方法に準拠して行った。また、臭気、外観、色度、濁度は、下水試験方法に準拠し、大腸菌群数と大腸菌数に関しては、これまでと同様、Deso法および酵素基質選択培地法（クロモアガーECC）の他、コリラートを用いて、分析を実施した。

表 2−2−2 標準生ごみの組成（(財）日本建築センター、ディスポーザによる生ごみリサイクルシステムの開発、(1999) $ ^{12)} $

組成	湿重量（g/人·日）
にんじん	45
キャベツ	45
バナナの皮	25
リンゴ	25
グレープフルーツの皮	25
鳥のモモの骨または手羽もとの骨	20
鰺の開き（干物）	25
卵殻	5
米飯	25
茶殻	10

## (3) ディスポーザ導入効果に関する検討

震災時においては、生ごみ回収車（パッカー車）の遅れも指摘されており、食料供給に伴い残飯等生ごみが発生した場合には、それら生ごみを長期的・衛生的に保管する必要がある。さらに、避難所等においては、上述したとおり、台所や洗濯、風呂等の使用が限られているために、トイレ由来の排水が多いことが想定されるため、ディスポーザ等を用いた浄化槽への生ごみの導入は、C/N比を整え、排水処理を良好に機能させるために有効であると考えられる。そのため、避難所等において、ディスポーザ等を用いた浄化槽への生ごみの導入は、生ごみの長期的・衛生的保管と排水処理機能維持の両面で有効であると考えられる。また、ディスポーザによる生ごみ破砕物を、直接、浄化槽に導入すると、浄化槽への生ごみ等固形物負荷が増加し、汚泥貯留機能に影響を及ぼすことが考えられた。そこで、生ごみ等固形物をディスポーザで破砕した後、スクリーンで回収することとし、回収した破砕物は乾燥機へ、スクリーンを通過した排水は浄化槽に導入することとした。

実験は、標準生ごみを用い、その標準生ごみ250 gを5 Lの流水とともに、ディスポーザで破砕した。ここで示した標準生ごみの組成、重量、流水量等は、「ディスポーザーによる生ごみリサイクルシステムの開発」により、1人/日用として設定されているものである $ ^{12} $ 。その後、破砕したディスポーザ排水を回収し、それを自動微細目スクリーン（目幅0.5 mm）を通過させることにより、その通過した排水の水質（BOD, SS, T-N, T-P）を分析し、流入水とスクリーン通過水の水質から、生ごみ除去効果を算定した。

次に、同様な方法で、トイレットペーパー3 g を 5 L の流水とともに、ディスポーザで破砕した。その後、破砕したトイレットペーパー排水を回収し、それを自動微細目スクリーン（目幅 0.5 mm）を通過させることにより、そのスクリーンを通過した排水の水質（SS）を分析し、流入水とスクリーン通過水の水質から、トイレットペーパー除去効果を算定した。

## (4) 自立循環型浄化槽システムモデルの電気・熱エネルギー使用量

本研究で実験に供した自立循環型浄化槽システムモデルの通常時（13℃）における浄化槽に係る電気エネルギー使用量および生ごみ乾燥機に係る熱エネルギー使用量を調査し、コジェネレーションシステムの適用について、検討を行った。また、コジェネレーションシステムは熱電併給装置であることから、その余剩熱の利用方法として、浄化槽槽内水を加温した際の熱エネルギー使用量について検証を行った。

#### 2.3. GIS による情報把握システムと災害時のし尿・汚泥輸送モデルの構築

##### 2.3.1. 浄化槽被害情報調査システムの構築

浄化槽等関連施設等の地理情報と機能情報をデジタルマッピング（地図上で可視化）し、状況をひと目で把握可能なシステム構築を検討した。具体的には、GISによる浄化槽設置情報・被害状況の把握のためのGIS浄化槽台帳への被災情報ルーチンの組み込み、被災情報のモバイル入力フォーマットの検討、情報端末モバイルの作り込みを行い、浄化槽台帳による情報集約化を目指し、浄化槽被害情報調査システムの構築を検討した。

##### 2.3.2. 地域に即した平常時・被災時の輸送モデルの構築

通常、発生したし尿・汚泥は、し尿処理施設へ車両で輸送されて適正処理されるが、災害によって当該施設が停止した場合は、他の施設での処理を要請し、輸送することとなる。その場合においても、圏内の各施設で受け入れられる量には制約があるため、他県の施設へ移送する必要性も想定される $ ^{13} $ 。そのような広域的輸送に際しては、効率的にし尿・汚泥を運搬するために、小型車両による個別収集と大型車両への積み替え・二次輸送という中継輸送が有効になると考えられる $ ^{14} $ 。このような災害時の対応については、平時において、想像力を最大限に働かせ、適切な災害時の協力協定などを進めておくこと
が重要である。研究の観点からも、災害研究 $ ^{15)} $ として被災前にシミュレーション用のモデルの作成を済ませ、平時より具体的な検討を重ねておくことである。

そこで、今後の防災・減災に寄与すべく、平常時の輸送効率化を図れるとともに、災害時にはし尿・污泥の輸送・処理を滞りなく進めるための輸送計画について、中長期的および短期的の両視点から、広域輸送とその最適化について検討した。すなわち、輸送効率性 ton・km の最小化を目的とした最適輸送計画問題を解き、地域に即した輸送モデルを構築することにより、災害時の輸送効率を最小化した輸送計画を作成し、不足する輸送能力（収集輸送車台数）や域外に搬出する量を算定可能なシステム基盤の構築を検討した。

## (1) 最適輸送計画問題

各市町村から排出されたし尿・污泥を各処理施設へ効率的に輸送するため、線形計画法（LP：Linear Programming）を用いて輸送効率性 ton・km の最小化を目的とした最適輸送計画問題を解くこととした。また、中継基地の利用による広域的輸送計画モデルの提案については、混合整数計画法（MILP：Mixed Integer Linear Programming）によるモデル（以下、MILP モデルと定義する）を考案し、輸送費用および施設整備費用からなる総費用の最小化と、中継基地の配置箇所・必要容量の決定を目的とした広域的輸送計画について検討した。

## (2) ネットワークモデル

対象としたモデル地域は、沿岸地域を有するⅠ県とした。この地域は33の市町村から構成され、総面積は約15,200 km²、総人口は130万人程度の規模を有している。また、対象地域の東側は海に面しており、西側は他県と接している。現行の処理体制は、県内13箇所の施設（施設AからM）でし尿および浄化槽汚泥を処理しているが、広域的処理が実施される場合には、隣接する県に整備された9箇所の施設（施設NからV）も候補とした。

## (3) シナリオ設定

中長期的な視点から震災に備えた施設規模の在り方に関する検討を行うため、以下に述べる処理シナリオを設定した。なお、本稿では、既存の処理能力と多目的貯留槽の容量を合わせたものを「施設規模」と定義した上で、多目的貯留槽を整備すべき候補施設の把握を試みる。

震災の想定被害は、内陸部の県内施設 A が液状化によって処理停止に陥るものとし、さらに津波による被害を考慮し、県内に整備された施設のうち沿岸部に位置する施設 B、G、J、M が処理停止に陥った状況を想定した。

本稿で設定した災害時の処理シナリオを表2-3-1に示す。震災前の状況を仮定したcaseA-1では、県内の稼働13施設のみで処理するのものとし、全稼働施設に多目的貯留槽を設置できることを条件とした。震災後の想定として、caseA-2からcaseA-4の3ケースを設定した。caseA-2では、県外との協力処理は行わず、県内の稼働8施設のみで処理し、全稼働施設において多目的貯留槽が整備されている状況を設定した。caseA-3では、県内の稼働8施設および県外9施設での協力処理をし、県内の全稼働施設は多目的貯留槽が整備され、県外施設は当該施設の処理規模から現状の処理量を差し引いた余裕量分のみを受け入れる状況を想定した。caseA-4では、県内の8施設および県外9施設における協力処理を実施し、県内および県外の全稼働施設に多目的貯留槽が整備されている状況を想定した。なお、多目的貯留槽を設置した場合の施設許容量は、モデル地域の全発生量を受け入れられる十分な量を与えるものとし、輸送効率の向上を図る上で理想とされる施設規模を見出すこととした。
表 2-3-1 設定した災害時の処理シナリオ

県内施設	県外施設
県西部(8施設)	県東部(5施設)
震災前	caseA-1	○	○
震災後	caseA-2	○	×
caseA-3	○	×	△
caseA-4	○	×	○

※○: 多目的貯留槽. △: 余裕量分のみの受入れ. ×: 施設機能停止

#### 2.4. 災害対応を考慮した汚水処理施設整備の評価

##### 2.4.1. 汚水処理施設整備に関する東日本大震災の影響

公共下水道や農業集落排水施設のような集合処理施設の整備区域内の人口動態に及ぼす東日本大震災の影響を明らかにすることを目的として、震災前後の被災3県における住民基本台帳人口、各種污水処理施設の利用者(処理人口)数について、市町村毎の変化を調査した。

被災３県では、被災直後の平成２２年度末の汚水処理人口普及率は調査不能で未集計であるため、震災前の各種人口の動態については、平成１７年度末から平成２１年度末の４年間における年平均増減数と年平均増減率を、市町村ごとに算出することとした。一方、震災後の各種人口の動態については、平成２１年度末から平成２３年度末の２年間における年平均増減数と年平均増減率を、市町村ごとに算出した。

各期間における年平均増減数と年平均増減率は、下式より求めた。

$$ 年平均增减数 =(B-A)\big/n $$

$$ 年平均增减率 =[(B\ne A)^{n}-1]\times100 $$

ただし、A：震災前は平成17年度末の値、震災後は平成21年度末の値

B : 震災前は平成 21 年度末の値、震災後は平成 23 年度末の値

n : 震災前は4、震災後は2

年平均増減数（率）を求めた各種人口とは、住民基本台帳人口、各種汚水処理施設の処理人口の合計値（以後、汚水処理人口と表す。）、下水道整備区域内人口（以後、下水処理人口と表す。）、農業集落排水施設等整備区域内人口（以後、集落排水等処理人口と表す。）、浄化槽設置済み人口（以後、浄化槽処理人口と表す。）、およびコミュニティ・プラント整備区域内人口（以後、コミプラ処理人口と表す。）である。市町村ごとのそれぞれ値は各年度の「汚水処理人口普及率」より引用した。

なお、復興庁の発表によると、全国の避難者等の数は平成24年6月頃の34.7万人をピークに減少傾向にあり、平成25年2月7日現在、全国で約31.5万人となっている。岩手県、宮城県および福島県内で住宅等(公設、仮設、民間、病院含む)に入居している者の数は、それぞれ40,270人、108,599人および97,022人で合計約24.6万人である。自県外に避難等している者の数は福島県から57,135人、宮城県から7,981人、岩手県から1,627人の計66,743人である $ ^{16)} $ 。平成26年3月13日現在でも、岩手県で34,144人、宮城県で87,478人、福島県で84,221人の合計で約20.5万人に上り、8割以上の方が引き続き避難生活を余儀なくされている $ ^{17)} $ 。これら避難者は、住民基本台帳上の住所の変更がない限り、避難元の市町村の住民として取り扱われている。

なお、調査不能でデータの無い市町村があるため、岩手県については、陸前高田市と大槌町の2市町を除く31市町村、福島県については相馬市や原発周辺区域の11市町村を除く48市町村を対象とした。また、避難者は、住民基本台帳上の住所の変更がない限り、避難元の市町村の住民として取り扱われている。
##### 2.4.2. 災害時の復旧・復興を考慮した評価指標の検討

東日本大震災の教訓として学ぶべき点のひとつとして、汚水処理施設整備の評価に災害対応という観点を取り入れることが挙げられる。そこで、東日本大震災の被害状況解析等を元に、被災時のトイレ使用、病原性微生物、将来の被災時の復旧コスト・速度、環境負荷、事業性等の評価指標を議論・整理した。ここでは、特に①長期の事業性、②将来の被災時の復旧コスト・速度、③公衆衛生・環境負荷に着目して議論・整理した。

## (1) 長期の事業性

震災後、地域によっては大きな人口動態の変化が見られた。また、同一自治体であっても、津波被害や地盤沈下による浸水等の影響から、高台移転の計画も進められていることなどを踏まえ、汚水処理施設整備の長期的な事業性について考察を行った。

## (2) 将来の被災時の復旧コスト・速度

インフラ整備の費用対効果を考える際、通常であれば、建設時の膨大なコストを使用年数で割り戻して考えるが、東日本大震災における甚大な被災状況を鑑みると、災害発生時の復旧コストについても考慮しておく必要があると考えられる。特に、大規模集中型の施設の場合、災害復旧には大変な費用と時間が必要となることから、被害が限定的で個々の復旧も迅速に対応可能な分散型の浄化槽による整備について、適切に評価しておくことが重要という考え方から、下水道災害査定等を参考に、費用対効果について考察した。

## (3) 公衆衛生・環境負荷

被災時の公衆衛生、環境負荷については、正確なデータは得られないものの、浄化槽については法定検査結果、下水道については公表資料を元に、その影響度合いを考察した。
### 3. 結果と考察

#### 3.1. 災害対応型浄化槽の構造・施工方法の確立

##### 3.1.1. 浄化槽の構造別の被害の詳細解析

災害対応型の浄化槽の構造を検討するため、東日本大震災における浄化槽の被害状況について詳細解析を行った。環境省の平成23年度東日本大震災浄化槽被害状況調査にある1,151施設のうち、津波による浸水がなかった施設でそれぞれの型式ごとに10施設以上調査された型式を抽出したところ、22型式、684施設であり、これらの型式は大きく3つの分類に整理できた。調査浄化槽数を表3-1-1、浄化槽の概要を表3-1-2、3に示す。また併せて、図3-1-1～3に型式ごとの被害の割合を、図3-1-4に被害状況ごとの異常が生じていた浄化槽の割合を示す。

表-3-1-1 調查数

型式	施設数(施設)
1	66
2	14
3	30
4	113
5	52
6	14
7	13
8	13
9	27
10	64
11	60
12	33
13	32
14	11
15	31
16	21
17	13
18	12
19	20
20	14
21	21
22	10

表-3-1-2 調査浄化槽の概要 1

型式	概要
1～5	処理水の BOD、T-N、SS が 10mg/L 以下で、槽の容積が嫌気ろ床接触ばつ気方式と同程度（高度処理型）
6～14	槽の容積が嫌気ろ床接触ばつ気方式の 7 割程度（コンパクト型）
15～22	嫌気ろ床接触ばつ気方式

表-3-1-3 調査施設の概要 2

型式	流量調整部(ピークカット部)
1	嫌気ろ床槽第1室・第2室	高度処理型
2	嫌気ろ床槽第1室・第2室	高度処理型
3	嫌気ろ床槽第1室・第2室	高度処理型
4	嫌気ろ床槽第1室・第2室	高度処理型
5	嫌気ろ床槽第1室	高度処理型
6	嫌気ろ床槽第1室・第2室	コンパクト型
7	嫌気ろ床槽第1室・第2室	コンパクト型
8	嫌気ろ床槽第1室・第2室(主に第1室)	コンパクト型
9	1次処理全体(ピークカット機能)	コンパクト型
図 3-1-1 高度処理型浄化槽の被害の割合
図 3-1-2 コンパクト型浄化槽の被害の割合
構造基準型(嫌気ろ床接触ばっ気方式)

図3-1-3 構造基準型(嫌気ろ床接触ばつ気方式)浄化槽の被害の割合
施設数

全損と判断される可能性

①浮上・沈下・水平狂い

⑤ろ材等の流失

②漏水·下部龟裂

⑥隔壁の亀裂・破損

③雨水/土砂流入

⑦槽内空気漏れ

⑧消毒機能不全

図3-1-4 各型式で生じた異常な現象の割合

詳細解析の結果、地震による被害は型式により異なる特徴が示された。例えば、高度処理型は型式5を除き、他の型式より「①浮上・沈下・水平の狂い」の割合が高い傾向が示された（図3-1-1）。これらのほとんどは浄化槽の浮上により生じたものであった。これらの型式はいずれも嫌気ろ床槽第1室および第2室の上部が流量調整部となっており、地震発生時の3時ごろには槽内水位が低水位であったと想定されることから、地盤に比べて浄化槽の浮力が高くなった可能性が考えられた。コンパクト型のなかで流量調整部を有する型式6～9（型式9はより容量の小さいピークカット部）は、いずれも「①浮上・沈下」と呼ばれる。
下・水平の狂い」の割合は高度処理型よりも低い傾向が示された。高度処理型である型式5およびコンパクト型である施設6～8に共通している構造は、流量調整部の水面積が型式1～4よりも狭いことであり、このような構造が浮上・沈下・水平狂いの要因となり得ることが示唆された。型式9においては消毒槽を除く他の単位装置の水位は同一となる構造である。以上のことから、地震による横方向のゆれが生じた際に、揺れる水面積が広く、かつ槽の一部分のみが揺れる場合に、浄化槽の重心が大きく変化しやすくなり、槽底部に液状化した土砂が侵入し、浄化槽を上方へ押し出すものと推測された。

型式 13 は、同一メーカーの旧型式 (型式 10) のマイナーチェンジ版であり、型式 10 で用いられている担体の仕様を変更した程度のおおむね同様一構造の型式である。型式 13 は①浮上・沈下・水平狂いが 10% 弱であったが、型式 10 はこれに加え、⑤ろ材等の流失、⑦槽内空気漏れおよび⑧消毒機能不全が 7% であり、③雨水/土砂流入が 20% 弱と最も高い被害率であった。このことは、それぞれの型式が設置された地盤や地震で受けたエネルギーが異なることも一因といえるが、設置が古い型式 10 では内部設備の老朽化が被害に影響していることも可能性として考えられた。

また、③および④を除けば、全体的にコンパクト型の方が被害率が低かった。③および④が高かった型式（型式7、9、14）は、いずれも躯体の材質がジシクロペンタジエン（メトン）製である。この材料（樹脂）はFRPと比較して柔軟性が高いことから、管きょと浄化槽の接続部等が地盤が変位した際に変形しやすく、接続部のフランジと躯体に隙間を生じる、あるいはその隙間から土砂が混入していた可能性が考えられた。

このように、高度処理型、コンパクト型および嫌気ろ床接触ばっ気方式とも、躯体および内部設備の破損(②～⑧)の割合が型式により異なっていたのは、それぞれの構造、部材の材質・強度および装置の組み立て(製造)方法により、破損した部分の強度が異なっていたものと考えられる。従って、減災を考慮すると、浮上・水平の狂いが生じ難い流量調整部の設定方法の検討および地震によるエネルギーを考慮した躯体・内部の検討が必要であるものと考えられた。

##### 3.1.2. 浄化槽埋め戻し土に関する締固め実験

実験に用いた試料の粒度分布を測定した結果を図3-1-5に示す。砂利では、粒径2.0～4.75mmのものが61.6％と最も多く、4.75mm以上のものが37.2％であり、計98.8％が粒径2.0mm以上であった。一方、砂の粒径は0.075～0.297mmのものが35.0％と最も多く、その他、1mm以上のものが19.4%、0.425～0.850mmのものが27.3%であり、これらで全体の81.7%であった。このような試料を用いて、浄化槽を埋め戻す際の水締め・締固めの効果について実験を行った。その結果を図3-1-6に示す。各RUNの条件は研究方法（表2-1-1）に示した通りである。ここで、埋め戻し土を充填した結果として、空隙率の小さい方法がより締め固め状態が良いと判断した。

砂利の粒子径割合

試験砂の粒径分布

図 3-1-5 試験に用いた砂利および砂の粒径分布

乾燥砂利を用いた試験では、単に充填した場合（RUN1）の充填量は1,480gであり、その空隙率は42.3%
であった。また、砂利を充填した後、水を投入した際にもみかけ容積に変化は認められなかった。突き固めを行ったRUN2および水締め・突き固めを行ったRUN3における空隙率は37.8％および38.5％であり、いずれもRUN1に比べ空隙率が4％程度低い値を示した。すなわち、砂利による埋め戻しでは、水締めの効果はほとんど認められず、締固めを行いながら埋め戻す場合が、最も低い空隙率となり、この方法により浄化槽の構造が複雑な部分にまで砂が充填できれば効果的であるものと考えられた。

砂を用いた場合、RUN4における充填量は1,500gであり、その空隙率は38.3%であった。水を投入した際には、砂の見かけ容積が5%程度減少した。RUN5およびRUN6における空隙率は33.2%および30.3%であり、締固めを行うほど空隙率が低下する傾向が認められた。このように、砂による埋め戻しでは、水締めの効果はほとんど認められないことから、締固めを行いながら埋め戻すことが効果的であるものと考えられた。

図 3-1-6 各種充填方法における空隙率

##### 3.1.3. 浄化槽の躯体形状による影響

地震による浄化槽の浮上および破損のメカニズムを解明するため、液状化が生じた場合の槽の浮上に関する基礎的知見を得ることを目的として、浄化槽の設置条件をミニモデルで再現し、振幅器により地盤に振動を与えることにより、ミニモデルの浄化槽の举動を解析した。

モデル槽が浮上を始める振幅数（サイクル）と平均振幅速度を表3-1-4に示す。立方体形状のモデル槽1および逆三角錐形状のモデル槽2は平均振幅速度が20cm/秒程度でモデル槽が揺れはじめるとともに浮上が生じた。一方、三角錐形状のモデル槽3は同程度の振幅速度では浮上せず、モデル槽1および2に比べ25%程度高い振幅速度においても浮上し難い傾向が示された。また、モデル槽1にリブを設けたモデル槽4の場合は、平均振幅速度28.8cm/秒でモデル槽が揺れ始めるとともにゆっくり浮上した。

表 3-1-4 躯体形状と浮上時のサイクル・平均振幅速度

モデル槽	サイクル(回/秒)	平均振幅速度(cm/秒)	浮上時の状況
1	2.50	20.0	モデル槽が僅かに揺れ浮上も僅かに認められる。
2	2.63	21.1	モデル槽が僅かに揺れ始め浮上。
3	3.31	25.0	モデル槽の水平移動が認められ、やがて揺れ始め、かなりゆっくり浮上。
4(1にリブを付けたもの)	3.57	28.6	モデル槽の水平移動が認められ、やがて揺れ始め、かなりゆっくり浮上。

このような浮上時の状況から、槽の浮上は、槽が揺れて傾くことにより砂がモデル槽の底板の下に入り込み、槽を持ち上げる方向に力が働くことが大きな要因となっているものと考えられた。すなわち、モデル槽3は重心が最も低いために振幅により槽内水が揺れても浮上しづらく、立方体形状にリブを設けたモデル槽4では、リブが抵抗となることでモデル槽が揺れ難く、かつ浮上する抵抗となっていたも
のと考えられる。

以上のことから、浄化槽の外形は、振幅により地盤が液状化しても、重心を低く保つことができる形状および砂と槽との間に抵抗があるほど浮上し難いものと考えられた。

ここで、埋め戻し方法が槽の浮上に及ぼす影響について同様の実験を行った結果を表3-1-5に示す。水締めと締固めを行った場合は、水締め・締固めを行わなかった場合に比べ、50%程度早い振幅に対しても浮上し難いことが明らかとなった。これは、リブを設けた場合よりも浮上防止に有効であった。東日本大震災時には、同一地区において浮上を生じた浄化槽と生じなかったものがあった。仮に浮上を生じた浄化槽では充分に締固めを行った工事が行われていなかったと仮定すると、現在の浄化槽の形状でも、工事の適正化により、地震によって浮上して使用不能となる浄化槽の割合は低減できるものと考えられる。

表 3-1-5 埋め戻し方法の違いと浮上時のサイクル・平均振幅速度

Run	埋め戻し方法	サイクル (回/秒)	平均振幅速度 (cm/秒)	浮上時の状況
1	水締め・突き固め 無し	2.50	20.0	躯体が僅かに揺れ、浮上も僅かに認められる。
2	砂を入れた後に水締め・突き固め	3.57	28.6	躯体の水平移動が認められ、やがて揺れ始め、かなりゆっくり浮上。
3	砂入れ3cm毎に水締め・突き固め	3.95	31.6	地盤1cm程度低下、ゆっくり浮上。

同様に、浄化槽の底板の形状が槽の浮上に及ぼす影響についての試験結果を表3-1-6に示す。モデル槽が浮上を始める振幅数（サイクル）と平均振幅速度を表3-4に示す。底板を凹凸構造（Run2、3）とした場合は、開口の向きに関係なく、凹凸のないRun1よりも低い振幅速度で浮上することが明らかとなった。

なお、凹凸を振幅方向に対し0度（流れに対し開口部を設けた）としたRUN2の方が、凹凸を振幅方法に対し90度（流れに対し開口部がない）としたRUN3よりも、高い振幅速度でも浮上し難い傾向を示した。このことから、浄化槽の底板は浄化槽の基礎との間に隙間が生じないような構造あるいは施工とする方が、液状化した場合における浮上防止に有効であると考えられる。

表 3-1-6 净化槽底板の形状と浮上時のサイクル・平均振幅速度

Run	浄化槽底板の形状	サイクル
(回/秒)	平均振幅速度(cm/秒)	浮上時の状況
1	平滑	3.95	31.6	モデル槽が僅かに揺れ、浮上も僅かに認められる。
2	凹凸を振幅方向に対して0度(流れに対して開口)	2.78	22.2	表面に水が浮き、ゆっくり浮上。
3	凹凸を振幅方向に対して90度(流れに対して閉口)	2.21	17.6	表面に水が浮き、ゆっくり浮上。

##### 3.1.4. 地震の際の槽内水のフラッシング

定性的な実験として浄化槽の模型に所定の水位まで水を張り、振幅させた（図3-1-7）。平面積が広く、ろ材あるいは接触材等の充填物が充填（固定）されていない部分ほど振幅による波（水の移動）が大きくなる傾向が認められた。大きな波は槽の安定に影響し、結果的に槽の浮上のしやすさに影響するほか、仕切り板、躯体および内部設備を破損させる要因となるものと考えられることから、地震発生時における槽内水の揺動を軽減させる、あるいは破損しない強度を考慮した装置の設計をすることが望ましいものと考えられる。
図3-1-7 浄化槽のミニモデル(嫌気ろ床生物ろ過方式)による振幅実験の様子

##### 3.1.5. 地震による浄化槽に対する土圧および間隙水圧に関する実験

水平振幅の際に地盤が浄化槽に及ぼす影響を明らかにするため、大きさの異なる3つの地盤槽を用い、圧力センサによって土圧特性を解析した結果を以下に示す。

## (1) 振幅時の土圧および間隙水圧の変化

振幅が地盤槽下部側面に及ぼす圧力変化の例として、地盤槽2（WHD：230×300×100 mm）を用い、砂と水で深埋めし、平均振幅速度15.9cm/秒（振幅数2回/秒）の場合における土圧および間隙水圧を図3-1-8に示す。なお、図中および以下に示す「横から土圧」は水平方向への土圧、「下から土圧」は上方向に対する、「横から間隙水圧」は水平方向への間隙水圧、「下から間隙水圧」は上方向に対する間隙水圧を示す。

図 3-1-8 土圧・間隙水圧の変化例

この条件における地盤槽下部の地盤の状態は、目視では大きな流動は認められなかったが、それぞれの圧力は振幅ごとに正圧から負圧にほぼ同様な値での振幅を繰り返していた。横から土圧の圧力変化が下から土圧に比べて大きく、正圧および負圧の絶対値は正圧の場合の方が僅かに高くなる傾向が認められる。
れ、間隙水圧も土圧の変化に追従して変化する傾向が認められた。このことから、槽に対する圧力の多くは、間隙水の移動によるものであることが明らかとなった。

他の実験条件においても、この例と同様に、振幅ごとに正圧から負圧にほぼ同様な値で圧力変化を繰り返す傾向が認められており、浄化槽が地盤の振幅により外部から受ける最大圧力は、それぞれの絶対値の最大値が最も高い値となっている時であると考えられる。したがって、以後、それぞれの圧力の最大値を用いて地盤等の違いによる土圧および間隙水圧の特徴を解析した。

## (2) 地盤槽の違いが土圧・間隙水圧に及ぼす影響

液状化が生じ難かった砂を締固めた地盤の実験においても、振幅速度が早くなると目視でも僅かに液状化現象が確認できたことから、各実験に共通し最も早い振幅速度で実験を行うことができた平均振幅速度（25cm/秒程度）での土圧および間隙水圧を比較した。地盤槽1～3（地盤槽1については幅方向のほか奥行き方向に振幅させた実験も行った）を用いて、砂を深埋めした場合の横および下からの土圧と間隙水圧を測定した。その最大値と地盤槽の幅（センサとその反対側との距離）の関係を図3-1-9に示す。

地盤槽の形状(地盤の幅)と圧力の関係:上

地盤槽の形状(地盤の幅)と圧力の関係:上

地盤槽の形状(地盤の幅)と圧力の関係:下

地盤槽の形状(地盤の幅)と圧力の関係:下

図 3-1-9 土圧・間隙水圧と地盤の幅の関係（平均振幅速度：約 25cm/秒）

## 1 ）横からの土圧・横からの間隙水圧

地盤槽の幅が30cm以下の場合には、地盤槽の形状に関係なく最大圧力は2kPa程度を生じ、44cm以上の場合は、上部では他の地盤槽の場合よりも低い土圧および間隙水圧を示めす傾向が認められ、下部では他の地盤槽と同程度の圧力を示した。

2）下からの土圧・下からの間隙水圧

上部について、地盤槽の幅が30cm以下の場合には、地盤槽の形状に関係なく0.5kPa程度と横から土圧より低い圧力を生じた。44cm以上の場合においては、他の地盤槽の場合よりも低い土圧および間隙水
圧を示す傾向が認められた。一方、下部については、地盤槽の幅が20cm以上の場合、土圧および間隙水圧は地盤槽の幅が長い場合程高い圧力を示す傾向が認められ、とくに幅が長くなるほど土圧の上昇が著しいことが示された。

これらの結果および土圧および間隙水圧の最低値はそれぞれの最大値に-1を乗じた値とほぼ同値であったことから、横揺れにより基本的に横からの土圧および間隙水圧が加わるが、地盤槽の幅が広いほど下部において上下動が大きくなるものと考えられる。しかし、よりスケールアップした場合においては、振幅による共振の仕方等が異なるものと考えられることから実スケールによる検討を行う必要があると考えられる。

## (3) 施工の違いによる影響

地盤槽 1（WHD：290×290×150 mm）を用いて施工方法の異なる3つのケース（砂を水締めした場合、砂利を水締めした場合、砂を水締め・締固めした場合）について、平均振幅速度である25cm/秒程度での横および下からの土圧と間隙水圧を計測した結果を図3-1-10に示す。

図 3−1−10 地盤ごとの土圧・間隙水圧 （地盤槽 1、深埋め）

砂を水締めしたケースでは、上部においては横土圧および横間隙水圧が低いことが示された。一方、砂利を水締めしたケースでは、下から土圧および下から間隙水圧が極めて高くなることが示された。下部においては横からの土圧および間隙水圧と下からの土圧は砂利の場合の方が低い値を示した。また、砂利の場合には、横からおよび下からの間隙水圧は、それぞれの土圧と同値を示したことから、主に砂利の空隙に充填した水が流動し、砂利自体の動きはなかったものと考えられる。

砂を水締め・締固めした場合では、上部においては、横および下からの土圧が1.5kPaを示したのに対し、それぞれの間隙水圧は0.3kPa程度と土圧に対し低い値を示した。一方、下部における土圧および間隙水圧は、いずれの方向の場合とも砂および砂利で埋め戻した場合に比べて低い値を示し、下部の地盤は揺れを生じても比較的安定していたものと考えられる。

これらのことから、砂による埋め戻しは、水締め・締固めを行うことが浄化槽被害を防ぐために重要な工程であるといえる。砂利を用いたモデル槽の浮上実験では、水締め・締固めた場合よりも実験槽が浮上し易い傾向が見られた。しかし、砂利による埋設においても、間隙水は揺れに対して揺動するものの、砂利自体の移動は少ないのであれば、砂利と浄化槽の接触抵抗を増加させる対策を施すことで、地震により浄化槽が浮上する確率をより低下させることができるものと考えられる。

## (4) 深さの影響

地盤槽 1 に砂と水で埋め戻したケースで、平均振幅速度で 25cm/秒程度での深埋め時の深さ沖
び下からの土圧および間隙水圧を測定した（図3-1-11）。深さ方向における浄化槽に及ぼす土圧および間隙水圧の特徴について検討したところ、上下については、地盤槽の違いによる実験結果と同様な傾向であり、中間深さの場合は、上部とおおむね同様な値を示した。

図3-1-11 深さごとの土圧および間隙水圧（地盤槽1深埋め）

## (5) 平均振幅速度と土圧の関係

地盤槽 1 を用いた場合における平均振幅速度と横からの土圧の関係（上部、下部）を図 3-1-12、13 に示す。砂と水、砂利と水および砂と水で締固めたそれぞれの地盤における土圧は、平均振幅速度が高いほど高くなる傾向が認められ、その上昇の程度はそれぞれの地盤ともおおむね同様な傾向を示した。これらの結果から液状化すると、加わる圧力は主に間隙水圧であり、土圧には砂あるいは砂利の粒子径はあまり影響されないものと考ええられた。

図 3-1-12 平均振幅速度と上部の横方向からの土圧の関係

一方下部でも平均振幅速度が高くなるほど、高い土圧が検出される傾向が認められたが、上部の場合よりも、砂と水による地盤の場合が、土圧が高くなり始める平均振幅速度が遅かった。これらの結果から、砂と水による地盤が、下部においても液状化が進みやすく、液状化すると上部からの圧力も受け、最大土圧が上昇し易かったものと考えられた。
図 3-1-13 平均振幅速度と下部の横方向からの土圧の関係

##### 3.1.6. 東北被災 3 県における被災浄化槽の補修に関するヒアリング調査

浄化槽の特長のひとつである補修の容易性に着目し、大規模地震に対する減災対策や迅速な復旧体制の確保に資することを目的として、岩手県（平成25年2月18日～20日）、宮城県（平成25年2月25日～27日）、福島県（平成25年2月12～14日）において、東日本大震災における浄化槽の被害と補修状況に関する自治体、業者等へのヒアリング調査を行った。

例として、福島県における調査対象浄化槽の情報を表3-1-7～9に示す。ヒアリングでは様々な情報が得られたが、主な内容は以下の通りである。浄化槽の被害防止についてこれまで有効と認識されてきた支柱工事や浮上防止バンドの設置は、浄化槽の浮上を抑制する効果は認められるものの、躯体や内部設備の破損は認められており、必ずしも有効な対策ではないことが明らかとなった。本体が浮上した場合は躯体の破損が極端に少なく、浮上しないと漏水・内部破損が多い傾向が認められた。応急対応や復旧工事を考えた場合、本体浮上と本体漏水のどちらを優先し防ぐべきなのかを含め、改めて掘削土の利用（材質を考慮した上で）など施工方法の検討についても行なう必要があると考えられた。

配管の破断等、軽微な破損については、保守点検業者が応急対応・修理を行っていたが、躯体や仕切り板の破損等、大掛かりで技術を要する修理については、専門業者に委託される場合も多かった。このほか、修理費用の問題で、修繕されないまま長期間使用され、公衆衛生の観点からも問題であると考えられる場合があったことから、浄化槽管理者に対する資金援助等に関する検討も必要であると考えられる。

これまでの東日本大震災における浄化槽の被害調査結果や今回のヒアリング調査の結果、躯体の材質がFRPの場合、型式により特定の箇所が破損する傾向が強いことや、小容量型では漏水等の被害が少ない傾向が認められた。また、ジシクロペンタジエンの場合は躯体の破損がほとんど見られない(漏水の被害率はFRPの1/50～1/100)との意見が多かったことから、浄化槽の材質を検討することも必要であると考えられる。

発災後に必要となったものとして、ガソリンや発電機などが挙げられた。ガソリンはその後携行缶で備蓄をはじめた維持管理業者もあった。また、配管の補修材料やポンプ、ブロワが応急対応に必要とされたが、震災以前からある程度確保している維持管理業者もあり、被害の範囲にもよるが、通常業務における在庫の範囲でも一定の交換・補修等の作業が可能であることがわかった。さらに、ヒアリングを通して、災害に強く、補修の容易な浄化槽の開発や浄化槽の耐震基準に関する要望が寄せられた。
表 3-1-7 ヒアリング調査の対象となった浄化槽一覧

No	ヒアリング対象者	処理方式	人槽	支柱工事	補修内容
1	A市下水道課	合併	7	有	放流ポンプ槽の入替え
2	合併	7	有	放流ポンプ槽の入替え
3	合併	7	有	放流ポンプ槽の入替え
4	合併	7	有	槽本体の入替え
5	合併	7	有	槽本体の補修
6	株式会社B	合併	7	無	槽本体の入替え
7	合併	5	無	槽本体及び仕切板の補修
8	合併	7	有	送気管の破損
9	合併	340	無	仕切板及び内部配管の破損
10	合併	140	無	移流管の補修
11	合併	201	無	槽本体及び仕切板の補修
12	合併	70	無	槽本体及び仕切板の補修
13	单独	25	無	槽本体及び仕切板の補修
14	单独	6	無	放流管渠の補修
15	单独	22	無	槽本体及び仕切板の補修
16	株式会社C	单独	10	無	固定具の補修(接触材浮上)
17	单独	50	有	固定具の補修(接触材浮上)
18	单独	25	無	内部設備の補修
19	单独	25	有	槽本体の補修(流入部の破損)
20	合併	10	無	内部設備の補修(仕切・材受け・槽内送気管の破損)
21	合併	10	無	内部設備の補修(仕切・材受けの破損)
22	合併	25	有	内部設備の補修(担体流出防止ネット破損)
23	合併	10	無	内部設備の補修(槽内送気管破損)
24	合併	7	有	内部設備の補修(材浮上)
25	合併	10	無	内部設備の補修(仕切)
26	合併	25	無	内部設備の補修(仕切)
27	合併	5	無	槽本体の入替え
28	合併	7	無	槽本体の再設置(浮上による)
29	合併	7	無	槽本体の再設置(浮上による)
30	合併	7	無	槽本体の再設置(浮上による)
31	合併	50	無	槽本体及び原水槽の再設置及び入替え
32	有限会社D	单独	-	無	槽本体の入替え(破損・変形による)
33	单独	-	無	内部設備の補修(仕切)
34	单独	50	無	槽本体の補修
35	合併	10	無	槽本体及び内部設備の補修
36	合併	無	槽本体の補修
37	合併	200	無	槽本体の補修
表 3-1-8 処理方式別の被害状況

処理方式・人槽被害区分	単独	合併	合計
～10人槽	11人槽～	～10人槽	11人槽～	～10人槽	11人槽～	計
内部の破損(仕切板・支持具・固定具・送気管等)	1	3	5	3	6	6	12
槽本体及び仕切板の破損	0	2	2	2	2	4	6
槽本体の破損	0	2	0	3	0	5	5
槽本体の入替え(全損扱い)	1	0	3	0	4	0	4
槽本体の再設置	0	0	3	1	3	1	4
ポンプ槽の入替え	0	0	3	0	3	0	3
その他(槽外の移流管や送気管、管渠破損)	1	0	1	1	2	1	3
計	3	7	17	10	20	17	37

表 3-1-9 被害区分別の補修工事費

処理方式・人槽
被害区分	単独	合併
～10人槽	11人槽～	～10人槽	11人槽～
内部の破損
(仕切板・支持具・固定具・送気管等)	23,000	230,000	20,000	753,000
槽本体及び仕切板の破損	-	556,500	89,250	1,575,000
槽本体の破損	-	非公開	495,600	非公開
槽本体の入替え
(全損扱い)	非公開	-	1,317,750	-
槽本体の再設置	-	-	222,000	3,200,000
ポンプ槽の入替え	-	-	498,750	-
その他
(槽外の移流管や送気管、管渠破損)	89,250	-	105,000	205,800

なお参考資料として、巻末に被災3県におけるヒアリング結果（詳細）を県ごとに記載する。
##### 3.1.7. 減災に有効な施工方法（埋め戻し方法）の検討

## (1) 埋戻し土を固化させる方法

埋め戻し土を固化することにより、液状化による浮上や水平狂い等の被害を抑制することができると考えられることから、研究方法の表2-1-5に示した1～5の条件で埋め戻し土の固化方法について検討を行った。

湿潤条件における強度試験結果を図3-1-14に示す。DCバインダーは添加を増加させても崩壊加重が低くなる傾向を示した。クリコートにおける崩壊加重は、添加量に関係なく無添加の場合と同程度の値を示した。マグランドは、添加条件3までは崩壊加重が上昇する傾向が認められたが、より添加量を多くしても崩壊荷重は添加条件3と同程度であった。一方ポルトランドセメントは添加量の増加に伴い崩壊荷重が上昇する傾向が認められた。

図 3-1-14 添加条件と崩壊加重の関係（湿润条件 7 日後）

自然乾燥条件における強度試験の結果をみると、クリコートおよびDCバインダーは図3-1-15（左）に示されるように添加量の増加に伴い崩壊荷重が上昇する傾向が認められた。また、粒子間が粘着したままテストピースの形状が変形するような崩壊となった。マグランドは、図3-1-15（右）に示されるように、湿润条件の場合と同様に添加条件3までは崩壊加重が上昇する傾向が認められたが、より添加量を多くしても崩壊荷重は添加条件3と同程度であり、崩壊荷重についても湿潤条件の場合と同程度であった。

図 3-1-15 添加条件と崩壊加重の関係（自然乾燥 7 日後）

一方、ポルトランドセメントは添加条件 5 の場合における崩壊荷重が 2,510 kg/cm² と湿润条件の場合よりも高いを示し挫屈崩壊したのに対し、これよりも低下量が少ない条件における崩壊荷重は低い値で
あり、テストピース全体が2 mm程度の粒子径で分散崩壊した。すなわち、ポルトランドセメントを用いた場合、添加量が少ないほど強度が弱いことから小規模な地震等による破壊が生じないか検討する必要があり、添加量を多くして強度を高めると挫屈崩壊しないよう配筋する等の対応が必要になるものと考えられる。

以上のことから、埋め戻した砂を自然乾燥させるような工事を行うことができれば、樹脂(高分子)系のクリコートあるいはDCバインダーにより埋め戻す砂を固化する方が望ましいものと考えられる。

なお、クリコートは現在の仕様のままでは時間経過とともに地中で次第に劣化してしまうことから、DCの方が実用の可能があると考えられる。そこで、自然乾燥の程度を含水率を測定することにより、乾燥の程度と崩壊荷重の関係について検討した。DCバインダーを10v％添加した場合、20v％の場合とも、0.1w％になると図3-1-16に示すように崩壊荷重が高い値を示した。

図 3-1-16 DC バインダーを添加した砂の含水率と崩壊荷重の関係

また、これと同じ手法でテストピースの砂に含浸させるDCバインダー溶液の濃度を変え、含水率が0.1w%以下となるまで自然乾燥させたそれぞれのテストピースにおけるDCバインダーと崩壊荷重の関係について確認した。図3-1-17に示されるように濃度が高いほど強度が増すことが明らかとなった。

図 3-1-17 テストピースの強度と添加濃度の関係
このような埋め戻し土の固化について、費用に関するケーススタディを行った。2012年度において最も設置基数が多かった小型浄化槽CFⅡ型を嵩上げなしで設置(余り掘は各掘削面に対し、それぞれ200mm)とした場合における埋め戻しに要する砂はおおよそ3.43m³となる。DCバインダー20v%溶液1.26m³で水締めした場合のDCバインダーの必要量は256L；DCバインダーの価格を18L当たり14,000円とした場合（18L缶を小売で購入した場合の価格）における費用は約199,000円、とかなり高額となり、リスク回避に対する費用としての妥当性を十分に検討する必要があると考えられた。

図 3-1-17 ケーススタディに使用した浄化槽の形状

## (2) 埋戻し土に砕石を使用する方法

液状化し難い大きな粒子径の碎石を埋め戻し土とする方法が考えられるが、FRP製転体の浄化槽の場合、碎石による埋め戻しは、転体が角張った碎石との接触（極めて狭い点）によって起こる応力集中により亀裂・破損を生じる可能性が高まる。そこで、圧力緩衝材を用いた場合における圧力の分散効果を検証することを目的とし、浄化槽と埋め戻し土の間に緩衝材としてウレタンフォーム（フォームエース：古河電気工業（株）製）を入れた場合の転体に対する圧力の伝播特性を検討した。フォームエースの仕様・物性を表3-1-10に示す。

表 3-1-10 フォームエースの仕様・物性（メーカー資料）

製品タイプ	グレード	発泡倍率(倍)	厚さ(mm)	巾(m)	製品単位(m/巻)
フォームエース	SN-500	5	5	0.9	50
SN-1000	10	5	1	50
10	1	25
SN-1500	15	5	1	50
10	1	50
架橋品	SN-2000	20	5	1	100
ポリエチレンフォームシート	10	1	50
15	1	50
SN-3000	30	5	1	100
10	1	50
15	1	50
SN-4000	40	4*	1	100

* 印は、スライス品

項目	SN500	SN1000	SN1500	SN2000	SN3000	SN4000
発泡倍率	5	10	15	20	30	40
密度	kg/m³	201	91	61	44	29	26
引張強さ	kPa	縦	1,613	662	472	330	204	218
横	1,305	584	398	275	167	150
伸び	%	縦	171	153	162	158	88	92
横	189	171	171	178	108	109
引裂強さ	N/cm	縦	120	50	32	21	14	11
横	127	51	34	21	14	13
25%圧縮硬さ	kPa	394	133	80	57	35	31
25%圧縮永久歪	%	2.4	1.7	0.9	3.2	7.2	9.0
熱伝導率(0℃)	W/(m·k)	0.062	0.047	0.042	0.038	0.036	0.034
加熱寸法変化率(70℃)	%	縦	±1.5	±1.5	±1.5	±3.0	±3.0	±3.0
横	±1.0	±1.0	±1.0	±1.0	±1.5	±1.5
吸水率(A法)	mg/cm²	0.18	0.27	0.27	0.33	0.48	0.21

注1 数值は標準特性値です。

注2試験方法はJIS K 6767によります。

ただし、反発特性は JIS K 6401 および熱伝導率は JIS A 1412 の試験方法によります。