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平成28年熊本地震について

~土木施設災害調査報告~


国土交通省 国土技術政策総合研究所

国立研究開発法人 土木研究所


キーワード:平成28年熊本地震、地震被害、土木施設

1.はじめに
平成28年4月14日21時26分、熊本県熊本地方でマグニチュード(M)6.5 の地震(以下:前震)が発生、続いて4月16日1時25分に同地方でM7.3の地震(以下:本震)が発生し、それぞれの地震において最大震度7 を観測した。気象庁はこれらの一連の地震を「平成28年(2016年)熊本地震」と命名した。
国土技術政策総合研究所(以下:国総研)、土木研究所(以下:土研)、建築研究所及び港湾空港技術研究所は、地震直後より連携して職員を現地に派遣し、被害状況調査や緊急技術支援を行うとともに、復旧・復興に向けた技術検討・技術支援を継続して行っている。
本稿ではこれらの取組の中で、土木施設に関係する国総研及び土研の活動のうち、主に被害状況調査について報告するものである。なお、本文中の数値等には調査時点のものがあることに留意していただきたい。


2.復旧・復興に向けた技術支援
国総研では、前震発生と同時に「非常体制」に入り、深夜にかけて災害対策本部会議を開いた(写真-1)。また、土研では、国土交通省の円滑な災害応急・復旧対策を支援する「非常支援体制」に入り、それぞれ、被害情報ならびに現場及び本省からの要請等を共有するための連携を図った。
発災翌日以降は、専門家及び国土交通省の緊急災害対策派遣隊(TEC-FORCE)として各分野の現地対応に参画するとともに、自主調査チームを編成し、6月17日までの間に、国総研では、延べ323人日、土研では、延べ218人日の職員を現地に派遣した。分野別の派遣者数を表-1に示す。
派遣職員は、全国から派遣されたTEC-FORCEが実施する災害調査に際し留意すべき点や緊急点検結果の技術的統一性・整合性の確保についての技術指導をするとともに調査・点検結果について自治体首長などへの説明を実施した。
その後、本災害からの復旧・復興に向けた事業が本格化していく中、事業を迅速、強力に推進していくために九州地方整備局が7月1日に設置した「熊本地震災害対策推進室」に国総研から技術統括官及び道路、砂防、河川の各分野の専門家として6名の職員が参画している。さらに、表-2 に示す、災害復旧にかかる各種委員会などにそれぞれの専門家として参画し、九州地方整備局、被災を受けた事務所、国総研、土研が連携しながら、復旧を推進している。



(国総研:土肥、長屋、土研:崎谷、城戸)


3.地震と地震動の特性
3.1 震源と震度分布
M7.3の本震の震度分布及び震央位置1)を図-1に示す。本震は、主に布田川断層帯の布田川区間の活動による2)とされており、図には当断層帯の位置も示している。本震では、益城町宮園及び西原村小森で震度7が、その周辺域で震度6弱以上の揺れが観測された。大分県中部では、本震の発生から約30秒後に、M5.7の別の地震が発生したため、当地域でも震度6弱が観測された。また、本震の約28時間前には、図-1に示した日奈久断層帯の高野―白旗区間の活動によりM6.5の前震が発生2)しており、益城町宮園では震度7が観測されていた。このため、同地点では震度7を2度観測したことになる。地震発生後、活発な余震活動が継続し、例えば、M3.5以上の地震の発生回数は234 回2)(5月11日13時30分時点)で、平成7年兵庫県南部地震以降に内陸や沿岸で発生した地震の中で最多となった。



3.2 地震動の特性
熊本地震で観測された地震動の加速度応答スペクトルを図-2に示す。図には、近年の代表的な被害地震による地震動の加速度応答スペクトルも示している。熊本地震で観測された地震動の加速度応答スペクトルには、一般に構造物への影響が大きいとされる固有周期0.5~2秒の周期帯で代表的な被害地震と同レベルの値を有しているものがあり(KiK-net 益城)、これまでの被害地震と比べても強い地震動が局所的に生じたことが分かる。
( 国総研:片岡)


4.下水道施設
4. 1 下水道施設の被害の概要
下水道管路施設の被害は、八代北部流域下水道、熊本市、宇土市、宇城市、阿蘇市、御船町、益城町、嘉島町の1流域下水道7市町において約84㎞(11月14日付け国土交通省発表)となっている。
平均的な管路被害率(被害延長/ 管路延長)は2.6%であり、震源地に近い益城町と嘉島町では約10%と高くなっている。また、熊本市では、被害率は約2%と低いが、全体の被害延長の6割にあたる約50㎞が被害を受けている。
処理施設は9市町13処理場で被害が報告されたが、直ちに復旧し、水処理は通常運転している。
以下に、被害の大きかった益城町における調査結果の概要を示す。



4.2  益城町における管路施設被害の特徴
益城町では、益城町浄化センターに流入する主要な幹線管きょで、地盤の液状化に起因し、マンホールの浮上や、周辺路面の陥没等、交通に影響を与える陥没や舗装亀裂等の路面変状が発生した。開削工法により施工された幹線の一部では、管きょ埋め戻し部が縦断的(300m以上)に大きく陥没した(写真-2)。周辺が軟弱地盤で地下水位が浅く、かつ土被りが深いという点で、平成20年岩手・宮城内陸地震の際に栗原市築館で見られた被害と類似性が認められた。また、推進工法で施工した幹線の一部では管きょに被害は見られないが、マンホール部の周辺地盤が沈下している状況が多く見られた。
また、家屋倒壊が激しい熊本県道28号熊本高森線(以下:県道28号)寺迫~惣領間及び県道235号益城菊陽線の惣領、それぞれの周辺については、県道28号沿いではマンホール周辺の陥没、秋津川沿いで側方流動が原因と見られる管路施設周辺の路面陥没が見られた。



4. 3 益城町における管路の耐震化効果
益城町は、昭和61年頃から管路整備を始めており、平成16年新潟県中越地震時に設置された下水道地震対策技術検討委員会による埋め戻し部の液状化対策に関する緊急提言を受けて、本格的な液状化対策に着手した。
被害路線と布設年度を整理すると(図-3)、平成15年度以前に施工された未耐震化エリアで被害が集中していることが分かった。
平成16年度以降に施工された路線では、砕石が路盤下まで充填されており、過剰間隙水圧の消散効果により被害が抑制されたものと考えられる。



5.河川管理施設
5. 1 河川堤防等
九州地方整備局の要請を受け、緑川水系及び白川水系の河川堤防、特殊堤、樋門・樋管等の被災状況を調査した。
河川堤防については、緑川の8k付近から13k付近にかけ、比較的大きな変状が集中的に生じている。変状箇所の周辺で、噴砂等の液状化の痕跡が確認された箇所もある(写真-3)。これらの痕跡は、液状化が堤防の変状に影響した可能性を示唆するものである。代表的な被災状況は、天端舗装に亀裂・段差、全体的な沈下となっている(写真-4)。亀裂深さが2mを超える所もあった。
また、場所によっては、のり面のはらみ出し、のり尻の側方移動がみられた。
特殊堤については、河川堤防と同様に液状化によると推定される特殊堤の盛土部分の変形に伴い、天端の沈下が発生している事例がみられた(写真-5)。その他にも、パラペットの接合部のズレがみられた。
樋門・樋管については、今回の地震動によると推定されるひび割れが門柱に発生した樋管や、周辺の河川堤防の沈下等により函体の抜け上がりが発生している事例がみられた(写真-6)。






5.2 ダム
九州地方整備局からの要請を受け、地震発生直後の臨時点検において変状の報告があったダムのうち、堤体の変状が報告された2ダムについて、調査を実施した。
緑川ダム(国土交通省管理、最寄り地点震度6弱)では、主ダム(重力式コンクリートダム、堤高76.5m)では特に変状が認められなかったが、脇ダム(中央土質遮水壁型ロックフィルダム、堤高35.0m)の天端道路舗装面において、縦断方向のほぼ全長にクラックが確認された。しかし、クラック幅が最大約20㎜と余り大きくないこと、上下流方向のクラックや上下流面のはらみ等その他外観上の変状は認められず、変位測量で堤体に沈下が僅かに認められるものの漏水量に異状は認められなかった。
地蔵原ダム(アースダム、堤高21.8m、九州電力管理、最寄り地点震度5強)では、堤体天端の沈下や堤体上流面のコンクリート遮水壁のクラック等の変状が認められた(写真-7)。しかし、下流面では外観上の変状が認められず、地震前後で堤内水位の変化も殆どなかった。
このように両ダムとも、ダムの安全性に直ちに影響を及ぼす問題は無いと判断されたが、現地調査後、管理者において監視を継続しつつ変状範囲を確認するための各種調査(一部開削によるクラック深さ調査等)が実施されている。今後、その結果を踏まえて、変状箇所の補修(本復旧)が予定されている。

(国総研:福島、金銅、田中、土研:石原、古賀、山口)


6.土砂災害
前震と本震により、益城町、西原町、南阿蘇村、阿蘇市等の区域では大小さまざまな規模の土砂災害が多数発生し、一部は深刻な人的被害や阿蘇大橋付近に見られるような大規模崩壊が発生している。
11月14日現在、土砂災害合計は190件、うち土石流が57件、地すべりは10件、がけ崩れが123件となっている。
その特徴は、国総研、土研や砂防学会による緊急調査3)により以下の①~③に要約される。

①カルデラ壁の急斜面における崩壊の多発。この中には大規模な発生も見られる。(阿蘇大橋付近の斜面等)
②中央火口丘周辺における緩勾配斜面の崩壊や地すべり(高野台地区等)の発生。
③中央火口丘周辺では崩土が流動化し、土石流となり下流まで流出。

これらの特徴は、阿蘇火山地域におけるおよそ27万年前以降の度重なる火山活動による地形・地質構造が深く関与しているものとみられる。



6.1  代表的な地区の調査結果
前述のとおり、前震発生直後から職員を派遣し、九州地方整備局が実施する応急対策やTECFORCE活動、熊本県が実施する土砂災害危険箇所の緊急点検を支援した。特に被害の大きかった南阿蘇村地域では、被災市町村支援の一環として現地を調査した。中でも、特に土砂移動形態や被害規模について特徴的な図-4に示す3事例について、概要を述べる。


6.1.1  阿蘇大橋付近の斜面崩壊
南阿蘇村の阿蘇大橋上流右岸のカルデラ壁では、崩壊幅約200m、崩壊長約700m、崩壊土量約50万m3に達する大規模な斜面崩壊が発生した(写真-8)。今回崩壊が発生した範囲は、地震発生前の地形図を見るとやや凸状の地形を呈しており、この範囲を含めて地震動により崩壊したと推定される。なお崩壊斜面の地質は輝石安山岩・玄武岩の分布域にあたる。崩壊斜面の頂部付近には、馬蹄形状に亀裂の分布が認められた他、その後の調査により隣接する尾根部にも亀裂が発見されたことから、今後の余震や降雨により拡大・新規崩壊が発生する危険性が考えられた。
そのため、亀裂の監視体制の整備、斜面対策や道路復旧等の工事実施上の安全確保、対策工法の計画に関する留意点について、九州地方整備局に助言し、実際の対策の計画検討に反映された。



6.1.2 山王谷川
南阿蘇村の中央火口丘南西斜面を流域に有する山王谷川では、上流で発生した崩壊が土石流化し、約2km を流下し、下流の耕地や住宅地に氾濫した(写真-9)。氾濫した土砂は、1m程度の厚さを維持しながら流下し、末端では30°程度の勾配で停止していたことからある程度の高い濃度を保った状態で流下したと考えられる。



6.1.3 夜峰山
南阿蘇村の夜峰山は、中央火口丘の南側斜面に位置し、その南側斜面では複数の崩壊が土石流化し下流に流下している。崩壊斜面頂部周辺や頂上付近の稜線には、多数の亀裂が見られることから、今後の降雨により、拡大崩壊や新規崩壊の発生が懸念された。


6.2 今後の留意点
崩壊斜面周辺やそれ以外の斜面においても、多数の亀裂が確認され、地震後の降雨により、拡大崩壊や土石流の発生も確認された。今後の降雨により土砂災害の危険性が引き続き懸念される状況にある。このため、すでに着手済みではあるが亀裂や崩壊斜面内、渓流内に残存する不安定土砂の移動に対する監視体制の強化、斜面対策工事等が重要である。
(国総研:萬徳)


7.道路施設
道路構造物関係の調査は、被災状況を把握するだけではなく、応急復旧等について道路管理者に助言する観点のほか、震災経験を踏まえて技術基準の高度化を図るために必要となる知見を得る観点からも進めてきた。調査結果は、社会資本整備審議会道路分科会・道路技術小委員会(委員長:三木千壽 東京都市大学学長)に報告し、課題や対応方針等について検討頂いた4)。ここでは、紙面に限りがあるため、これらの調査活動を通じて得られた知見のうち、道路構造物の被害概要を紹介する。


7.1 道路橋
熊本、大分両県内の震度6弱以上を観測した地域において、橋梁取り付け部に生じた段差等の軽微な損傷を含む何らかの被害が生じた橋梁は182橋となる(地方公共団体が管理する橋梁の被災は5月末時点の災害申請に基づく)。このうち、国総研と土研で約100橋の調査を実施している。以下では、その中から特徴的な被害を紹介する。
熊本県内の高速道路を跨ぐ橋では、4橋が被災し、このうち1橋が落橋している(写真-10)。落橋した橋の橋脚は、上下端がヒンジ構造の柱で構成されていた。橋脚単独では自立せず、水平方向に作用する上部構造慣性力に対して抵抗することができない特殊な橋脚(ロッキング橋脚)を有する橋であった。この橋は、橋台部に横変位拘束構造が設置されていたが、大きな地震力により破壊し、上部構造の水平変位が制限できなくなった。これに伴い、上部構造の水平変位が増加してロッキング橋脚が大きく傾斜し、中間支点としての鉛直支持を失い、落橋に至ったと考えられる。
地盤変状による被災としては、大規模な斜面崩落に伴って落橋した阿蘇大橋や、落橋は免れたものの地盤変状に伴って橋台が沈下し、復旧に長期間を要する被害が生じた阿蘇長陽大橋の事例等が挙げられる。また、兵庫県南部地震以降の基準を適用していたが、ゴム支承の破断等により早期機能回復に支障を来した道路橋が3橋あった(写真-11)。これらの橋では、支承が設置されている下部構造毎にゴム支承の破壊形態や残留変位の方向が異なることを確認しており、これらの被害は地震動による影響だけではなく、地盤変状に伴う下部構造の移動が加わって生じたと推定される。




7.2 道路土工構造物・斜面等
熊本、大分、宮崎3県の震度5強以上の地域を中心に道路土工の被害が生じ、県道以上の道路で93カ所が通行止めとなった。このうち斜面崩壊が78カ所と多く、切土のり面崩壊や盛土崩壊も発生した。
盛土の崩壊は、沢部や段丘縁辺部、ならびに水辺に接する箇所で見られた。強い地震動による基礎地盤の変状が原因と考えられる。


7.3 トンネル
熊本、大分の両県で震度6弱以上を観測した地域に存在する234 本のトンネルのうち、県道28号の俵山トンネル及び南阿蘇トンネルで被害が生じた。俵山トンネルでは、空間自体が大きく閉塞するような崩壊は見られなかったが、延長約3mにわたる盤ぶくれや(写真-12)、トンネル天端から両側壁にわたる覆工コンクリートの崩落等が認められた。これらの損傷は、トンネル縦断方向に地震力が顕著に作用することにより、周辺地山や支保工が大きく変形し、その変形に覆工コンクリートが追従できずに崩落を生じたことがひとつの原因と見られる。被害はトンネル全線にわたり発生したものでなく、過去の記録等によると、地山の不良箇所であることを確認している。
南阿蘇トンネルでは、輪切り状のひび割れが生じている。これについても過去に断層・破砕帯の兆候があったことが記録されている。



7.4 電柱の倒壊・傾斜
熊本市内の国道3号等の無電柱化された区間では、地上機器等には被害は見られなかった。一方、緊急輸送道路である県道28 号の益城町内区間では、電柱が多数傾斜していた。益城町の住宅地では、電柱の倒壊・傾斜や電線の垂れ下がりによる通行障害等が数カ所で確認され、住民から「避難の際に危険」、「倒壊家屋の撤去に支障」との話が聞かれた。また、液状化で電柱が地面に数十cm沈み込む現象が益城町や熊本市南区で見られた。
(国総研:井上、星隈、間渕、久保、土研:佐々木(靖)、佐々木(哲)、宮武、藪、砂金、七澤、玉越、大住、石田)


8.公園施設
前震発生直後の4月15日より、熊本市内、益城町内の都市公園において、公園施設の被害及び利用状況を調査した。


8.1 被害状況
熊本城公園において、天守の瓦の落下、石垣の崩落、櫓や長塀の倒壊・損壊等が確認された(写真-13)。他の公園でも、園路広場の亀裂・隆起・陥没やトイレ、モニュメント、柵等の倒壊・損壊等、様々な公園施設の被害が認められた。





8.2 利用状況
熊本県民総合公園等において、公園が近隣住民の緊急避難、一時的な避難生活、被災者への救援活動の場等として利用されていることが確認された。
なお、車両での避難が多くみられたが(写真-14)、これは強い余震活動が継続し、建物での宿泊をためらったためと思われた。また、迅速な救援活動は、事前締結済みの自治体間の災害支援協定が有効に機能した結果であると見受けられた(写真-15、写真のトラックは福井市のもの)。
以上の調査結果は、別途関係団体と実施した住民ヒヤリングの結果と併せ、現在改訂中の防災公園の計画設計・管理運営に関するガイドラインの内容に反映していく予定である。
(国総研:舟久保)


9.おわりに
以上、熊本地震に関する国総研及び土研の活動のうち、主に被害状況調査について報告した。紙面の都合で触れられなかった土木施設以外の分野も含め、活動状況の詳細については、各研究機関のホームページ5)、6)において順次公開しているので参照いただきたい。
今回の地震により生じた被害等を精査し、今後の地震防災に関わる施策や研究開発に反映させていく所存である。


謝 辞
本報告のとりまとめにあたり、国土交通省本省、同九州地方整備局及び熊本県をはじめとする関係諸機関には多大なご協力をいただいた。ここ記して感謝の意を表するとともに、国総研・土研における地震防災に関する今後の研究への引き続きのご支援、ご協力を改めてお願い申し上げる次第である。


参考文献
2)地震調査研究推進本部ホームページ:http://www.jishin.go.jp/
4)社会資本整備審議会道路分科会道路技術小委員会:http://www.mlit.go.jp/policy/shingikai/s204_dourogijyutsu01.html
5)国土技術政策総合研究所ホームページ:http://www.nilim.go.jp/lab/bcg/kumamotojishin2016.html
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