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水処理コラム

COLUMN

水処理に関する用語

インフラ老朽化の本質とは?下水道管の劣化メカニズムから考える

インフラ 老朽化

日本のインフラは、いま更新の時代に入っています。

高度経済成長期に整備された道路や橋梁、水道などのインフラ施設が同時期に老朽化を迎えていることは、国土交通省のデータからも明らかです。

※詳しくはこちら>「日本のインフラの現状とは?老朽化が進む社会基盤の実態」

こうした老朽化問題の中でも、特に状況が見えにくいのが地下インフラです。下水道管は地中に埋設されているため、劣化が進んでも外からはほとんど確認できません。道路陥没や管破損といった事故は、内部で進んだ劣化が限界を超えたときに初めて表面化します。

実際、下水道管の破損による道路陥没は各地で発生しています。弊社セイスイ工業でも、八潮市の下水道管破損による道路陥没事故で現地対応を行うなど、下水や排水トラブルの現場に関わる機会が増えています。

老朽化したインフラには、計画的な点検や補修といった対策が不可欠です。限られた予算や人材の中で維持管理を進めるには、管理の効率化や新技術の導入も重要になります。

なぜ下水道管は劣化するのか。その内部では何が起きているのか。本記事では、下水道管の劣化メカニズムを例に、インフラ老朽化問題の本質と対策の視点を解説します。


👉 この記事でわかること

  • インフラ老朽化が「古さ」ではなく、劣化メカニズムによって進む理由
  • 下水道管で起きる 硫化水素腐食・コンクリート劣化・地盤影響などの具体的な劣化プロセス
  • 老朽化時代に求められる 予防保全と“止めない仕組み”によるインフラ管理の考え方

目次

インフラ老朽化はなぜ進むのか

設計寿命という前提

前の記事で見てきたように、日本のインフラの多くは高度経済成長期に整備されました。いま、それらが一斉に更新期を迎えています。

多くのコンクリート構造物は、一般に約50年程度を一つの設計目安としてつくられています。ただしこれは「50年で壊れる」という意味ではなく、「想定した条件のもとで安全性を確保する期間」を示すものです。

問題は、その想定と現実の環境が必ずしも一致しないことです。交通量の増加、排水環境の変化、気候変動による豪雨の増加など、使用条件は時間とともに変化します。

つまり、設計寿命は安全を保証する期間ではなく、管理の出発点にすぎないのです。

設計寿命という前提

供用年数の延伸と想定外の使用環境

供用年数の延伸と想定外の使用環境

実際には、更新予定の時期を過ぎても多くの施設が使い続けられています。問題なのは「長く使うこと」ではなく、長く使う前提での管理が十分かどうかです。

例えば下水道では、

  • 流量の増加
  • 生活排水や産業排水の変化
  • 硫化水素の発生増加

など、設計時には想定していなかった条件が加わることがあります。

さらに日本では、地震や豪雨といった外的ストレスも大きな要因です。こうした負荷が微細なひび割れを拡大させ、劣化を加速させます。そこに点検不足や補修の遅れが重なると、小さな損傷は見逃され、劣化は静かに進行していきます。

老朽化は“突然”起きない

道路陥没や管破損は突然発生するように見えます。しかし実際には、その前段階として小さな劣化が長い時間をかけて蓄積しています。

コンクリート内部の中性化、鉄筋腐食、微細なひび割れ。これらは外から見えにくいものの、内部では確実に進行しています。岩城一郎氏の著書『日本のインフラ危機』(講談社)でも指摘されているように、インフラ事故は突発的な出来事ではなく、点検体制や予算制約など構造的な問題の積み重ねの結果として表面化します。

老朽化とは、ある日突然起きる現象ではありません。時間と環境条件が重なり、見えない劣化が限界を超えたときに、事故として現れるのです。

下水道管の老朽化とは

日本のインフラの中でも、特に問題が見えにくいのが地下インフラです。下水道管は地中に埋設されているため、劣化が進んでも地上からはほとんど確認できません。しかし内部では、水分や有機物、ガスにさらされる過酷な環境の中で劣化が進んでいます。

こうした見えない劣化の進行が、道路陥没などの事故につながることもあります。近年の八潮市の道路陥没事故も、地下インフラの老朽化リスクを示した事例の一つです。

硫化水素腐食のメカニズム

下水道管の代表的な劣化要因が硫化水素腐食です。

下水中の有機物が分解される過程で硫化水素(H₂S)が発生し、管内の上部に滞留します。このガスが壁面に付着し、酸素や細菌の作用によって硫酸へと変化します。

生成された硫酸はコンクリート表面を侵食し、管の上部から腐食が進行します。天井部分のコンクリートが徐々に薄くなり、剥離や破損に至ることもあります。

>硫化水素について、詳しくはこちら

硫化水素腐食のメカニズム

コンクリート劣化と鉄筋腐食

コンクリート劣化と鉄筋腐食

コンクリートはアルカリ性を保つことで内部の鉄筋を守っています。しかし時間の経過とともに中性化が進むと、鉄筋を保護する力が弱まります。

そこに水分が入り込むと、鉄筋が腐食し始めます。鉄筋は錆びると体積が膨張し、内部からコンクリートを押し広げます。

その結果、

  • ひび割れの拡大
  • 表面の剥離
  • 強度の低下

といった現象が起こります。こうして構造耐力は徐々に低下していきます。

地盤沈下・外力による損傷

下水道管は地中にあるため、地盤環境の影響も受けます。地盤沈下や土砂流出、交通荷重の増加などが管に負荷を与え、破損の原因になります。

また地震による継手のずれや破損から地下水が流入する「I/I(浸入水)」が発生すると、管内流量が増え、さらに負荷が高まります。

下水道管の老朽化は、化学的腐食、構造劣化、地盤環境の変化が重なって進行します。見えない場所で進むことが、この問題の難しさなのです。

地盤沈下・外力による損傷

下水道管老朽化が引き起こすリスク

下水道管の劣化は地下で静かに進みます。しかし、その影響は地上に現れた瞬間、都市機能に直結します。インフラ事故は突然起きるのではなく、見えない劣化の蓄積が表面化したものです。

道路陥没の発生メカニズム

老朽化した管にひび割れや破損が生じると、周囲の土砂が少しずつ管内へ流れ込みます。これが続くと管の周囲に空洞ができ、やがて地盤が支えきれなくなり道路が陥没します。

管破損→土砂流出→空洞化→地盤崩落

この連鎖は地中で進むため、地上からはほとんど分かりません。近年の八潮市の道路陥没事故も、地下インフラの老朽化リスクを示した事例の一つです。都市部では地下にガス管や通信ケーブルも集中しています。陥没が起これば、交通障害だけでなく広範囲のインフラに影響が及びます。

生活機能の停止

下水道は生活排水を処理場へ送る“動脈”です。管が破損すれば、下水処理の滞り、ポンプ場の停止、処理能力の低下が起こります。場合によっては汚水の逆流や未処理排水の流出につながることもあります。これは単なる設備トラブルではなく、公衆衛生や都市機能に関わる問題です。

災害時の二次被害

豪雨や地震の際、老朽化した管はさらに大きなリスクを抱えます。ひび割れや継手の破損から地下水が流入すると、浸入水の増加で処理能力を超えることがあります。

その結果、汚水が未処理のまま流出する恐れもあります。災害時は復旧作業も難航するため、老朽化を放置しないこと、そして万一に備えた応急対応の体制を整えておくことが重要になります。下水道管の老朽化は単なる設備の問題ではありません。都市の安全と生活基盤に直結するリスクなのです。

下水道管老朽化が引き起こすリスク

事後保全から予防保全へ

「壊れてから直す」の限界

下水道管の維持管理は、これまで「壊れたら直す」事後対応が中心でした。しかし、破損が表面化した時点で、道路陥没や処理停止といった社会的影響はすでに発生しています。

緊急工事は費用もかさみ、住民生活への影響も大きい。事故対応型の管理は、結果としてコストと損失を拡大させます。

実際、2018年に国土交通省が所管するインフラの将来の維持管理費を試算したところ、事後対応型を続けた場合、年間費用は2018年度の5.2兆円から、2048年度には約2.4倍の12.3兆円に増えると見込まれています。

「壊れてから直す」の限界

一方、予防対応型へ転換した場合、2048年度の年間費用は約6.5兆円に抑えられるとされています。30年間の累計費用でも、事後対応型は約280兆円に達するのに対し、予防対応型では約190兆円と、約3割減少する見通しです。

予防保全とアセットマネジメント

重要なのは、劣化が深刻化する前に手を打つことです。

  • 点検データの活用
  • リスクの高い箇所の優先順位付け
  • 計画的な更新

限られた予算の中で、どこを守るかを判断する。これが予防保全とアセットマネジメントの基本です。

応急対応という、もう一つの備え

ただし、計画更新だけでは不十分です。工事中や災害時に処理機能が止まれば、影響は広がります。そのため、仮設設備による一時的な処理能力の補完など、止めないためのバックアップ体制も重要になります。

セイスイ工業の取り組み

セイスイ工業は、仮設水処理プラントを活用し、

  • メンテナンス時の処理能力補完
  • 消火水・濁水・下水トラブル対応

などを支援しています。予防保全に加え、「止めない仕組み」を持つこと。それが、老朽化時代のインフラ管理に求められています。

まとめ:老朽化の本質は「見えない劣化」にある

インフラの老朽化は、ある日突然起きるものではありません

見えない場所で劣化が進み、限界を超えたときに事故として表面化します。だからこそ重要なのは、壊れてから対応するのではなく、劣化の兆候を捉えて管理することです。予防保全と計画的な更新が、これからのインフラ管理の基本になります。

同時に、工事やトラブルの際に機能を止めない備えも欠かせません。セイスイ工業では、仮設水処理プラントによってメンテナンス時やトラブル時の処理能力を補完し、インフラ機能を止めないための支援を行っています。老朽化の本質を理解し、予防と備えの両方を整えること。それが、これからのインフラ管理に求められています。

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