水道技術経営情報
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付帯設備 Equipment

付帯設備とは,施設や建物を運用するために必要な,扉や窓などの設備一般を指します。建築構造物であれば建築付帯設備といいます。

【参考】
まずは場所からだったんですが,結構成長しました。


付帯配管

(1) 一般事項

1)構造物内配管の設置位置

 躯体内に配管を設置する場合の一般的な条件は以下のとおりです。

  • 配管を壁に沿わせて転がす場合,壁面つらから管体外面まで必ず300以上離します。(ボルトを締めるトルクレンチ代)
  • 壁面を抜く場合はフランジ面から150程度離すことが必要です。(手が入る程度)
  • 片方の端を固定とする場合,もう一端はメカニカルジョイントやルーズフランジなどを用い,取り外しの可能な構造としましょう。
  • バルブはかならず躯体から500以上離し,短管1号など角度の調整ができるメカ継ぎ手をできるだけかませることです。
  • 構造物内には,作業用に人が入れる幅として,壁面つらから管体外面まで,極力600以上離すこと。800あれば御の字です。

 なお,特殊な材料を使用した場合は,見積もりといっしょに必ずカタログを取り寄せて保管しておきましょう。

  • 配管位置表示標(マーカー)

 浄水場場内など人や交通の立ち入りがなく,管の構成が複雑なケースなどでは,写真のようなマーカーの設置を義務づける場合があるようです。地上で管の位置が把握しやすいメリットがありますが,設置できる条件はかなり限られますので,お好みでどうぞ。

2)露出配管の防凍工

 露出配管部分には,水道水が凍結するのを防ぐために配管に服を着させてあげましょう。これを防凍工といいます。小口径の管でかつ重要なものであれば忘れてはなりませんが,九州の平野部や沖縄などでは不要な場合もあります。

 いくつかの製品が開発されていますが,建設物価などに掲載されているものから選ぶとよいでしょう。簡易なものであればグラスウールなど,きっちりやりたければポリエチレンフォームSUS被覆などの工法を採用します。また,保温管(温泉用鋼帯がい装管など)を利用する手もあります。

3)池内管の管種

 水道水を満たした池は,塩素の影響によりさびやすくなっています。そこで,池内に設置する管は,NCP,PCPなどの全面コーティング管を使用することが多くなります。ただ,施設が大規模だったり,浄水過程で塩素の影響がないのであれば,口径当りの単価で有利なDCIPなどを使用することもあります。

4)配管の固定

 躯体内に設置する配管の固定にはいくつかの方法があります。

  • 壁抜き
     壁を抜く地点で壁に管が埋まります。必ずひび割れ防止用のリング筋や補強筋を入れましょう。
  • 管受け台
     高い水圧や水撃圧がかかる状態の曲管などは,管を半分から全部コンクリートで巻きたて,管をしっかり固定します。特に大きな管であればこのような固定が絶対必要なことが多いです。
  • 配管固定金具
     あまり水圧がかからないケースや架空で荷重をかけられない場合は配管固定金具を使用します。管にバンドをまわして三角形のバンドで壁に固定します。管に応力がなるべくかからないように配慮してください。
  • 非固定
     ピット内に管を這わせる場合など,外力がかからないのであれば特に固定しなくてもよい場合があります。
  • 埋設
     土中に埋設します。基本的には最も安定しますが,舗装や土間コンなどを破壊しないと修正できないので,後後での変更は基本的に不可です。

5)可撓管

 わが国は地震国で地震時に水道施設がどのように影響を受けるか考慮しておくことが求められますが,実は一番脆弱なのが管路。構造物が重くて動きにくいのに対し,そこから突起のように出っ張っている管設備は,実は地震時にもっとも応力が集中する部位なのです。場内配管を地震による応力や,液状化による変位などからどうやって護るか,しっかりとした設計思想が求められます。

 もっとも一般的な方法はこの「可撓管」を利用して,管にかかる応力や変位を逃がす方法です。

 可撓管にはいくつかの種類がありますが,メカ式,ゴム式,フレキシブル管等が多く用いられるようです。(一般名称などは最近最前線にいないのでちょっと調査中っす)以下に簡単にそれぞれの特徴を。

  • メカ式
     鋳鉄などしっかりとした管体に,機械的に可動するような機構を組み込んだ方式。信頼性が高く安心ですが,重くて大きいため施工が大変になりやすく,他の簡易な方式よりも高価であることが多いです。
  • ゴム式
     ごく小さな変位の吸収,特に振動対策や電気的な遮断に向いています。ポンプ室内などで使用する場合はこれがいいでしょう。
  • ベローズ式
     ベローズ(管の一部が掃除機のチューブみたいに波打ってるやつ)で管の変位を逃がす方式。曲げには強いですが伸び縮みは苦手。水道管の内圧は他の用途よりもかなり強い(ハンマになることもある)ので,変形防止加工など仕様上の能力確保をしっかりとする配慮が求められます。

 水道で使用する場合のコツは以下のとおり。

  • 基本的には伸縮性のあるものを選んだ方がよいと思います。可撓管に伸縮性がない場合は別途そのための装備を。
  • 吸収可能な変位量を確認しましょう。基本線は経験的に20cmの変位に耐えられるものとすべきで,地盤が軟弱な場合はそれ以上の能力を。
  • PE管のように,管そのものの可撓性も上手に利用するのもひとつの方法です。どこでも使えるわけではないのですが。

【備考】


(2)各管の設置方法

1)流入管

 他の管と異なり,流入管の設置位置はタンク内の水の挙動に大きな影響を与えます。流入管の口の向きは用途や設計意図によって,上向き,下向き,横向ききなどがあります。

 一番ポピュラーなのは,HWL近くまで流入管を立ち上げる方法です。これは,特に配水池などで逆流を防ぐという重要な役割を担っているためです。小規模施設など,常に運転管理員がついているわけではない施設については,このような構造であることは必須です。

 また,大きな浄水場の着水井のように,流入量が非常に大きい割にタンクの容量が小さい場合,流入管を上向けにして水流のパワーを逃がす設計をすることもあり,これによって構造上有利になる(横向きの応力を壁ではなく底版で支えることができる)とされています。ただ,水流が強すぎると,上向きであふれてしまうケースもあるようで,これを防ぐために下向きに設置した,という話も聞いたことがあります...

 横向きに設置するのは,流出,流入の両方の能力を要求される場合などで,ヘッダータンクやサージタンクのように水圧の安定を目的としたタンクで利用される場合があります。この場合,常に流入管がタンクの水に入っている形なので,逆流の与える影響を,運用時,掃除時など,様々な使用形態でチェックしなければなりません。

 また,流入水の勢いを槽内の水の滞留防止に活用できるという研究成果の発表を聞き,感銘を受けたことがあります。詳しくは下をどうぞ。

  • 規模PCタンク内の水流に関する模型実験(リンク切れ)
     第52回水研での印象深い発表から。

 また,特殊なケースとして落としこみ方式(躯体に穴をあけず,躯体をまたいで上から落とす方法)があります。これは,既存の躯体に新しい流入管などを安価で設ける場合に用いられ,着水井のように,新たに系統を追加することの多い場合などでは有効な方法でしょう。

2)流出管

 流出管の設置位置については設計指針に目安があり,管心をLWLより2D程度下とすることを推奨されています。ただ,これをそのまま取り入れると,必ず流出管のピットが必要になります。通常,浄水場や配水池内の施設であれば,LWL付近での運用をすることはあまりありませんので,どうしても設計上不利ならこれは多少舐っても仕方ないでしょう。ちなみに,小さな流出/ドレンピットで500角程度ですが,管の設置スペースを考慮すれば十分です。

 流出管の口径は,水理計算で計算される配水管,送水管の口径と同じにすればよいのですが,ポンプ圧送の場合はポンプの吸込管口径がこれより大きくなるので,1ランク大きくなるのが普通です。また,流出管の出口にはラッパ口を必ず設け,渦流による空気の吸い込みなどをなるべく防止しましょう。

3)越流管(オーバーフロー)

 越流管は流入管よりも小さいのが普通です。指針では最大φ300としていたような気がしますが,同じ径とすると失敗がないのでこれも一つの方法でしょう。非常時はドレンを併用すればいいとも言えますが,そんなに銭を食う設備でもないのでケチる必要はないんではないでしょうか。

 なお,越流管は水位の揺動などを考慮して,HWLよりも50mmほど高い位置にラッパ口を設置します。

4)排泥管(ドレン)

 排泥管とは,池状構造物の底にピットを設置し,ここからすべての水を抜けるようにした管のことです。水理的には底抜きが理想ですが,そんなにしょっちゅう使うものでもないですし,また構造上は不利なので,横抜きで設置するのが一般的です。ただ,必要に応じて捨てコンを打ち,底版に埋め込みます。

 ドレンの口径は以下の要領で決定します。

  • 詰まらないことが重要です。流入管よりも一ランク以上小さいものがよいというのが目安ですが,最低でもφ150を下回らないことにしましょう。(あんまり小さい池ではドレンだけ大きいのもみっともないですが)石や異物などを流してしまえるだけのパワーが必要なためです。
  • ある程度大規模な池の場合は,池内の水の全量抜き取りに要する時間からドレンの口径を決定します。連通管,ビルジポンプも同様の考え方で設置します。水抜きに確保する時間については維持管理担当者の趣味にもよりますが,前の日の夕方にドレンを抜いて翌日朝から作業することを想定すると,大体12時間が目安でしょうか。
  • 古い指針に口径の基準が載っているとの噂が(わたしゃ知らんから91年版より前か)。

 弁室のような簡易な施設では,雨水がたまるのを防ぐため,排水管を設置して水を抜くことがあります。簡易なのでよく使用されますが,現場をよく確認せずに設計したのでしょう,逆に排水管から雨水が流れ込むケースもあるようです。注意。

 また,主要施設に近くて維持管理が十分為される環境下であって,小さい水槽や室で地下水位が高くて自然排水ができない場合などでは,500角程度のピットのみを設置し,必要に応じて排水ポンプを運び込む場合もあります。

  • 排水ポンプの事例

 この現場はドレンピット内ではないのですが,こういうヤツを持ち込んで排水するわけです。青いチューブみたいなのを側溝とかに落とし込みます。

5)連通管

 各種の水槽は通常維持管理や非常時を想定して2槽に分割されていますが,その2槽をつなぐのが連通管です。流入管が通通な場合で池が小さいのであれば大体において機能的には不要なんですが,原則設置しているようです。

 連通管に使用する弁は常に水中になるので,仕様上の工夫が必要でしょう。水圧はほとんどかからないので,全樹脂製のものなどを使用するのも一つの手でしょうか。ただ,水中に弁を設置することを嫌って,一端躯体を出る場合もあります。

6)非常給水用消火栓

 配水池内の水を非常時に給水車に供給するため,場内の余裕を持てる地点に消火栓を設置することがあります。

【備考】


付帯設備

 構造物に付帯する設備についての概要です。

1)搬入口,搬入扉

 設備,機器の搬入・搬出のための方法はいくつかありますが,小規模施設では,通常,中に入る機器よりも200〜300高い高さの扉を設けます。よく用いられるのが親子ドアです。2階以上の場合は荷重を考慮した吊り込み場を設置し,シャッターなどを使用して搬出入の容易を図ります。

 井戸など,搬出入する設備に長さがある場合は特に注意しましょう。どうしてもスペースの都合がつかない場合,天井に搬出口を設けたり,トップライトを取り外して搬出入する場合もあります。

 付帯設備として,ホイストレールや吊フックは必須です。ある程度の広さがある場合は前者(ホイスト自体は業者搬入でも構わない),小さな施設では後者(0.5〜1トン吊と明記)を設置します。

2)点検口,マンホール

 点検口には蓋を設けて転落防止対策をとります。空気の出入りや下を見られる必要がある場合はグレーチング蓋を,水密性を確保したりごみなどの進入を嫌う場合はマンホール蓋を使用します。池内など特殊な場合は,重工屋さんに頼んでハッチを作ってもらう場合もありますが,これはえらく金がかかります。

 場内の場合,重機などの荷重がかからない場合はFRP製が軽くてよいです。ただ,搬入口を兼ねていて大きくしたい場合などに強度的に問題が生ずる場合があるようで,コストにはねかえってしまいます。このような場合はできればグレーチングなど軽いものを使用するよう,設計思想でカバーしましょう。場内や道路内など,強度が必要な場合は鋳鉄製のものを使用するのが一般的です。

 点検口からは中に進入するために足掛(あしがかり)が必要です。ステップ,タラップ,階段,の3段階があります。

 足掛金物(あしかけかなもの=ステップ)は市販品(たとえば300×200ポリプロピレン被覆品を@200で設置)でよく,施工の柔軟性もあって安価ですし,場所を取りません。ただ,特に背の高い建物(一般に3m以上の高さがある場合)などでは,転落防止柵付きのタラップ(製作品,耐塩素を考慮してSUSが一般的)とした方がいいでしょう。さらに,荷物を運ばなければならなかったり,足元がよくない場合などは,なるべく階段を設置します。通常はコンクリート工事で躯体といっしょに製作しますが,場所がない場合は円形階段という手もあります。踊り場を忘れないようにしましょう。

3)採光窓

 採光は窓や電灯によって行います。天井にトップライトを設けるのも効果的(一般に面積比で窓の5倍の効果)です。ただし,原水条件などによっては,室内にこけが生えたり池内が汚れたりする原因になるケースもありますのでご注意くださいませませ。

4)空気抜 Air Intake

 空気抜きとは,配水池など水位が大きく変化する施設において,水の出入りに伴ってできる空間に空気を取り入れるための設備です。缶入りのジュースを出すときには穴を二つあけますね,あの二つ目の穴の役割を果たす装備です。

 空気抜きは,水の出入りをスムーズにするために欠かせない装備ですが,そんなに大きなものは必要ありません。千m3程度までの容量であれば,φ150くらいのベンチレータを池の数だけ取りつければ十分です。

 ただ,この部分は空気の出入りに伴って,虫や小動物が侵入する経路になるケースがあります。塩ビやSUS管などを雨水が入らない形状に設置し,網を張るなどの方法でこれを防ぎますが,鋳鉄などで製作された専用のものも販売されているので,こちらを使用されるのもよいかと思います。

5)整流壁

 整流壁というのは,乱流状態を層流に変更させるための壁です。(なんかひどい説明ですが...レイノルズうんちゃらについて語る気にはなれないので),パンチ穴が均等に空いた壁を水の中に立て,ここを流すことで水の流れが均等になる,ということです。

 整流壁は荷重を受けないためにRCの200程度の壁を立てれば十分(パンチ穴には紙製円筒型枠を使用)です。ただ,配水池などで,水の滞留を防ぐために整流壁を設ける場合は,水が押し出し流れになるように整流壁を配置する工夫をします。

 ...なんか説明になってないなぁ...

6)角落とし

  • 角落としの事例(ちょっとでかいが)

 角落としとは,水路状の上がオープンな構造物に溝を切っておき,そこに「角落とし」という板を落としこんで水をせき止める設備です。

 構造が簡単で故障しにくく撤去時の水路幅が大きいメリットがありますが,完全遮水や微調整ができず,通常作業員の負担が大きいデメリットもあります。

 角落としは水よりも比重が大きいことが必要ですが,あまり大きいと設置撤去が大変です。材質は以前は木材でしたが,最近では加工性のよい擬木(合成木材,のこぎりで加工可能)やFRPのものが主流と聞いております。

 常識的な形状は擬木で0.1m厚さ×2.0m幅×1.0高さ×1.1(比重)[t/m3]=220kg程度です...重いっす。FRPだとさらに比重が1.8〜1.9程度になりますが,破壊強度が大きいので厚さは薄くできます。角落としの後ろ側にFRP製のサポートを設置するなどして角落としを薄くする工夫をする例もあります。

 設置部分には通常チャンネル材を入れ,ここに落としこむ形としたうえで,上に作業用の足場を設定します。

7)センサーピット

 池内設置型の水位計などは,池の上から落としこむ形で設置しますので,池の上にセンサーを吊り下げるだけの孔が必要です。また,雨水が入りこまないように,孔の周囲は必ず立ち上げておきます。

 小口径でもφ200程度,大きなものですとφ600程度の防波管を伴うので,設計時に忘れないように注意しないといけません。

8)電気工事との取り合わせ

 配水池などの池構造物は,水位計などの計装設備の動力用に電気の引きこみがまず必ず発生します。特に小さな引きこみであれば家庭用の吊下盤のようなものでもいいですが,できればハンドホールを設置するようにしましょう。ハンドホールの位置は,電柱位置の制約や電線位置,引きぬきコルゲート管ベルマウスの本数などをちゃんと考慮して設定するため,配線の位置をおこしておくことです。特に,機械工事,電気工事の取り合わせではトラブルが発生しやすいので要注意です。

9)シンダー

 一般に,建築構造物などでは,構造物として必要な床を築造したあとに,シンダーなどと呼ばれるコンクリートを50−100mm程度打ちます。床を均して美しく仕上げ,配水勾配をつけるなどの役割をもっていますが,建築工事でシンダーを打ってしまうと,機械工事でドレンやケーブルピットが設置できないなど,後で困ることがありますので注意しましょう。なお,入り口のたたきなど(土間コン)でも同じことがいえます。

【備考】
まだまだたくさんあるんですが...まあいずれ整理しましょう。


騒音対策

 施設の設置場所によっては騒音対策が重要になってきます。水道施設で大きな音を発するのは,ポンプやミキサのように電動機がある設備,流調弁など水流を阻害する設備,着水井など水の奔流のある施設です。

 音の減衰には距離を取ることが最重要ですので,敷地の広いことが多い浄水場の設備では騒音の問題はある程度カバーしやすいのですが,市街地など住宅密集地にポンプ場を設ける場合には,騒音対策に注意しないといけないケースがあります。

 騒音規制は騒音規制法に準拠しますが,特に地域によって許される騒音値には注意が必要です。40db以下の音なんて耳をすまさなければ聞こえないような音(ほとんど暗騒音レベル)です。

 発生する騒音を本格的に分析する場合,ポンプの位置に75db程度の音源を設定してシミュレーションしますが,設計時点ではかなり特殊なノウハウが必要なので,私自身,あまり自信がありません(学生時代に学んだ程度のレベル)。ただ,騒音の発生を想定して対策を取っておくのは別に難しいことではありません。一般的な騒音対策装備について以下にリストアップします。

  • 窓からは音が漏れるのでなるべく減らすか,もしくは厚手のガラスとする。
  • シャッターは防音効果が低いので,鋼製扉などにする。
  • 空調をクーラーで行う。(少しブルジョワか)
  • 思いきって壁式構造物にしてしまう。壁厚を200−250程度にすると効果的。
  • 施設内配管にDCIPなど重量がある管材を使用する。
  • 屋外露出配管を避け,管を伝達する固体伝播音を防ぐ。
  • ゴム製の可撓管(振動吸収用ボール型)を設ける。
  • 管受け台などはゴム製の吸音材でカバーする。
  • ポンプ基礎を大きめにする。井戸などでは独立基礎とする。

【備考】



目次

付帯配管
構造物内に納める配管類です。

付帯設備
外構を構成する構造部品一般について。

騒音対策
施設の設置場所によっては重要な項目です。


備考・出典


更新履歴

  • 120809 新様式で作成。


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