JP2003138778A - ライニング容器の施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ライニング板の補強を自由に行うことができ、
かつ合理的なライニング容器の施工方法を提供する。 【解決手段】ライニング板は、コンクリート打設前に設
定されてコンクリート打設時にはコンクリート型枠とな
り、コンクリート硬化後はライニング容器のライニング
板であって、コンクリート打設前のライニング板には多
数の炭素鋼製スタッドが、コンクリート打設側に溶接さ
れ、このスタッドを介して躯体壁の相手側面のコンクリ
ート型枠との間にコンクリートを打設しているので、ラ
イニング板の補強を自由に行うことができ、かつライニ
ング板を損傷しないので、健全なライニング容器を簡単
な工程で建設することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射性廃液貯蔵
槽、復水貯蔵槽、放射性廃棄物貯蔵プール、使用済み燃
料プール等の放射性液体の保管容器に使用される各種ラ
イニング容器の施工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電設備や放射性物質処理設備に
おいて、各種の放射性液体の貯留はコンクリート躯体に
ステンレス鋼板（ライニング板）を内張りしたライニン
グ容器を用いて行われることが多く、また放射性物質ま
たは放射性物質付着物品等の固体物の保管はライニング
容器内に放射線遮蔽用の水を張ってその中に保管するこ
とが一般に行われている。ライニング容器は通常の円筒
形タンクにくらべると躯体内空間の使用容積効率が非常
に良いことから原子力関連施設では大規模に採用されて
いる。

【０００３】ところで、従来のライニング容器の施工法
は多数の補強材をライニング板に取り付けてコンクリー
トを打設するものである。またこのライニング容器の施
工手順は、工場でのライニング板に補強を付けた現地組
立単位の通称パネルといわれるものを製作してこれを現
地施工で組み立てるという手順で行われている。

【０００４】従来のライニング容器の施工手順を図１１
ないし図１３を参照して説明する。図１１及び図１２に
示すように、モルタル代打控え面ａの背面に鉄筋１０１
を立てて一次埋め込み金物１０２，１０３を取り付け、
ついで型枠取り付け用セパレータ１０４を介してコンク
リート型枠１０５を取り付け、端太材１０６で固定した
後躯体コンクリート１０７を打設して一次据付を終わ
る。

【０００５】次は図１３に示すように、第１の支持金物
１０３に槽内側に突出する第２の支持金物１０８を溶着
するとともに、この第２の支持金物１０８の先端にライ
ニング板１０９をモルタル充填型枠として利用して側壁
コンクリートとライニング板１０９の間にモルタル１１
０を打設し、二次打設とライニング板取り付けを同時に
行うことによって、ライニング壁を構築する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来の施工方
法では、一次埋め込み工程→コンクリート打設工程→二
次埋め込み工程→モルタル充填兼ライニング板溶接取り
付け工程のように工程が煩雑であって、大容量槽のライ
ニング工事では何段階にも分割して施工せざるを得ない
ため、プラント施設全体の工期が延引する一因ともなっ
ている。

【０００７】一方、従来のライニング施工方法は他にも
多くあり種々の工夫がなされてきた。すべてをここで述
べることはさけるが、従来技術の共通の問題は、ライニ
ング板に補強の溶接加熱が加わっているため、材質劣化
を招きやすく、また補強材の物量も大きく、決定的な合
理化ができないということである。いずれの方法も工程
が煩雑であって、大容量槽のライニング工事では何段階
にも分割して施工せざるを得ないため、プラント施設全
体の工期が延引する一因ともなっている。

【０００８】従来から種々の施工方法が提案され、実施
されてきたが、いずれも、長尺形鋼を大量に使用するこ
とから、物量増大と工程輻輳、ライニング板への不必要
な溶接等の問題があった。

【０００９】従来技術の課題の第１は、埋め捨てとなる
補強形鋼の減少化要求である。ライニング板がコンクリ
ート打設圧を受けるとき、この打設圧は、単なる水圧の
ような圧力のほかに、コンクリート充填振動や、施工時
振動を受けるため、振動圧力が加わって非常に大きい圧
力となり、且つ振動に起因する圧力は算定のしにくい動
的圧力となって加わるので、ライニング板の補強は十分
な強度を与えるためにたくさんの長尺形鋼を縦横に細か
いピッチで配置していた。また、この長尺形鋼とライニ
ング板は、コンクリート打設圧力で剥離しないよう十分
な強度の溶接が必要であった。このため、ライニング板
への溶接溶け込みは深く、溶接長さもそれなりに長くな
り施工負担の大きいものであった。しかも本来のライニ
ング容器の機能には必要ではないコンクリート打設時の
ただ一度の荷重に耐える形鋼が大量に必要となり埋め込
まれたままとなっている。

【００１０】コンクリートを打設するとき、コンクリー
ト壁厚さを保持するためライニング板と対面するコンク
リート型枠はセパレータと呼ぶ寸法保持材で連結され
る。このセパレータはライニング側ではライニング板の
補強形鋼に溶接で取り付けられ、型枠側では型枠を貫通
してネジ止めされている。このセパレータは一般に縦横
６００ｍｍピッチ程度で配置されるため、長尺形鋼のピ
ッチもこれに合わせざるを得ず、ライニング板には多数
の形鋼が格子状に溶接配設されることになる。したがっ
て、部材の増加と施工手順の煩雑化を招き、工期の長期
化、建設費の増加を生じていた。

【００１１】従来技術の第２の課題はライニング板の健
全化要求である。ライニング板に補強を多くとると、本
来の容器機能を得るために必要なライニング板同士の溶
接以外に、容器機能から言えば不必要で、全く健全な平
板部分に溶接を行うことになり、ライニング板にとって
実は損傷となることである。そして、この溶接は、本来
の容器機能には全く寄与せず、一過性のコンクリート打
設圧に耐えるために、ライニング板を溶接加熱によって
いわば損傷させていることと同じ結果になっている。

【００１２】ライニング容器としての機能上必要な部材
はライニング板のみであって、溶接も、ライニング板同
士以外にはできる限り行わないことが望ましい。ライニ
ング板に本来は不必要な溶接箇所を与えることで、部分
的な材料の変質が起こり、経年劣化の原因を持ち込むこ
とになる。ライニング板同士の溶接部は裏面に漏洩検出
溝が設置されることが多く、万が一の漏洩も確実に検出
し、漏洩液も所定のルートで流出処理されるので問題は
ないが、平板部は漏洩検出溝がなく、漏洩した液体は、
非管理域に流れ出すおそれがないとは言えず望ましくな
かった。

【００１３】従来技術の第３の課題は施工の単純化要求
である。従来のライニング容器の施工法は、いずれの施
工法も、長尺形鋼を大量に使用することに変わりなく、
物量増大による工程輻輳、の問題がある。

【００１４】上記した課題をまとめると、ライニング容
器の基本に帰って必要機能と必要施工を見直せば、貯留
水を保持するライニング板の溶接と、コンクリート躯体
への固定とコンクリート打設が必要で、それ以外は本来
は不要なのである。しかも、工場製作におけるライニン
グ板に対する形鋼溶接が大きい負担となっており、合理
化が望まれていた。さらに、現地施工で大量の仮設資材
をコンクリート内に埋め込んでおり、最終的には埋め捨
てとなるもので、資材としても施工負担としても大きく
結果的には無駄であり合理化が望まれていた。

【００１５】本発明は、上記情況に鑑みてなされたもの
で、その課題はライニング板の補強を自由に行うことが
でき、かつ合理的なライニング容器の施工方法を提供す
ることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１は、コンクリート躯体にライニング板を内張
りしてなるライニング容器の施工方法において、前記ラ
イニング板は、コンクリート打設前に設定されてコンク
リート打設時にはコンクリート型枠となり、コンクリー
ト硬化後はライニング容器のライニング板であって、コ
ンクリート打設前のライニング板には鋼製スタッドが、
コンクリート打設側に溶接され、このスタッドを介して
躯体壁の相手側面のコンクリート型枠との間にコンクリ
ートを打設してなることを特徴とする。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載のラ
イニング容器の施工方法において、前記スタッドは溶接
端の反対側にネジを設けたことを特徴とする。請求項３
記載の発明は、請求項１または請求項２記載のライニン
グ容器の施工方法において、前記ライニング板の補強
は、前記スタッドを介して取り付けられることを特徴と
する。

【００１８】請求項４記載の発明は、請求項１ないし請
求項３のいずれかに記載のライニング容器の施工方法に
おいて、前記ライニング板の裏面のコンクリート側に第
２のライニング板をおき、この第２のライニング板を貫
通して溶接されることを特徴とする。

【００１９】請求項５記載の発明は、請求項１ないし請
求項４のいずれかに記載のライニング容器の施工方法に
おいて、前記ライニング板同士の溶接施工は、コンクリ
ート打設後であって、ライニング板同士の合わせ目を施
工してライニング容器を完成させることを特徴とする。

【００２０】請求項６記載の発明は、請求項１ないし請
求項４のいずれかに記載のライニング容器の施工方法に
おいて、前記ライニング板同士の溶接施工は、コンクリ
ート打設前であってライニング同士の合わせ目を施工し
てコンクリート打設することでライニング容器を完成さ
せることを特徴とする。

【００２１】請求項１ないし請求項６によると、ライニ
ング板はコンクリート型枠としての機能を果たし、スタ
ッドはライニング板をコンクリート型枠として機能させ
るためのセパレータの機能を果たしている。コンクリー
ト流入時打設圧はまずライニング板にかかり、この荷重
はスタッド溶接部を経由してセパレータに引張り力とし
て伝播する。スタッド溶接部はライニング板の部分補強
の機能を果たし、平板に局部集中する大応力を小さく抑
えて分散させ、かつ応力を安全側配分とすることができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照して説明する。図１は本発明の第１実施形態の断面
図である。図に示すように、ライニング板１に大余盛り
（よもり）スタッド溶接法で頭付きスタッド２を多数溶
接し、これを躯体工事のコンクリート型枠として立設
し、躯体壁の一方のライニング板１が設置される側では
この頭付きスタッド２にセパレータ１６を連結して型枠
としての機能を果たさせ、かつ躯体壁のもう一方の通常
のコンクリート型枠１５が設置される側とライニング板
１の間を保持させる。ライニング板１同士の溶接１４を
行って、ここにコンクリート１８を打設することによ
り、ライニング板１の工事と躯体コンクリート工事を完
了させる。

【００２３】上記したように、コンクリート１８が打設
流入されると、型枠１５と型枠兼用のライニング板１に
打設圧がかかる。打設圧は型枠１５と型枠兼用のライニ
ング板１の間を広げようとする力であり、この力は一方
では型枠１５を、他方では型枠兼用のライニング板１を
躯体の外側に押しつけ、セパレータ１６を引張る力と平
衡している。

【００２４】ここで、コンクリート１８の打設圧が発生
する力と型枠１５の支持力が平衡安定するので、コンク
リート硬化を待てば所期の躯体が打ちあがり、型枠兼用
のライニング板１を設定してあった躯体表面側ではライ
ニング工事が完了する。

【００２５】本実施形態によれば、スタッドの軸まわり
に同心の余盛りが広く厚く生成される大余盛りスタッド
溶接法を適用してライニング板１に頭付きスタッド２を
相手側のコンクリート型枠１５に合わせて全面的に配置
したものをコンクリート型枠として使用しているので、
これにセパレータ１６を取り付けることができる。した
がって、躯体コンクリート１８の打設圧によるセパレー
タ１６の引張り力がライニング板１にかかるときスタッ
ド溶接部の余盛りの効果によって、ライニング板１にか
かる応力は通常では局部集中する大応力が、小さく抑え
られて分散させられ、かつ、作用応力である引張りと圧
縮のうち圧縮応力を主に母材即ちライニング板１側寄り
に、配分されることで応力が安全側の配分となってい
る。

【００２６】応力配分については図９と図１０を参照し
て説明するが、応力説明は、残留応力の平衡化に係わる
部分と、圧力による発生応力に係わる部分とに分けて説
明する。

【００２７】まず、残留応力の平衡化について説明す
る。溶接部の残留応力は通常溶接側で引張り応力、母材
側で圧縮応力となる。本溶接方法では溶池が大きくでき
る分、他の溶接法に対して母材側の圧縮応力を大きくと
ることができる。もちろん他の溶接法で溶池を大きくと
ることはできるが、そのとき、母材側への溶け込み深さ
が大きくなって、母材に大きい熱影響部を残すため却っ
て材質的に良くない事態を生じてしまい、実際的に溶池
をスタッド溶接と同じくすることはできない。溶接棒を
用いる溶接法では溶池が大きくなることなく、小さい溶
池が順次移動して大きい余盛りを生成するので、溶解と
凝固の部分ができて、残留応力が溶解部と凝固部で相互
影響してしまう。また、大きい溶融池を造ろうとしても
深く溶け込んでしまいスタッド溶接のように、広い溶融
池部対母材の単純な２層の内部応力平衡関係を作れな
い。

【００２８】しかし本スタッド溶接法の利点は他の溶接
棒を使用する溶接法のように母材材質を損なうものでは
なく、また母材側に損傷を与えないで浅く広い溶池を得
ることができる。このスタッド溶接法において通電引き
上げを主とする時間制御の適正化を行えば、所要の溶融
池を時間順の順次溶解ではなく一時に全面溶解の状態で
得られる。この溶融池の制御が即ち形状における余盛り
の制御であり、応力において分層化制御であるので、溶
接部の付加厚さを決定するものとなる。この分層化が母
材部には圧縮応力を発生させてライニング容器の健全化
の働きをなしている。なお、圧縮応力を発生させること
が、容器の健全化に寄与することは自明なのでここでは
説明を省く。

【００２９】図９（ａ）に示すように、ライニング板１
へのスタッド２の溶接部の余盛り３、即ち厚さ付加によ
って同図（ｂ）に示すように圧縮応力と引張り応力の厚
さ方向の配分を適正に二層化している。同図（ｃ）は溶
接部の余盛りの小さいときの応力分布である。このよう
なスタッド溶接施工によるライニング板１の変形モード
を例示的に示すと、図４（ａ）の正面図、図４（ｂ）の
側面図のようになる。

【００３０】ところで、母材厚のみの場合は溶融池の凝
固による引張り応力と母材部分の圧縮応力の平衡関係が
非常に不安定である。これは、スタッド側ではわずかな
外部力で割れや剥離が起こることを示しており、母材側
では圧縮応力は小さいことを示している。

【００３１】余盛りが多い場合は溶融池の凝固による引
張り応力と母材部分の圧縮応力の平衡関係が非常に安定
している。これは、スタッド側では大きな外部力で局部
割れや剥離が起こらないことを示しており、母材側では
圧縮応力は大きいことを示している。大余盛りのスタッ
ド溶接法はこの応力の二層化配分設計によってはじめ
て、実用的に使えるものとなる。この応力配分は、目視
で確認できないためみすごされることが多く、その重要
度が理解されにくいが、実は、溶接部の健全性と安全性
を左右するもので溶接設計の根幹を成す大切なものであ
る。

【００３２】次に、圧力による発生応力の配分について
説明する。コンクリート打設圧を受けたときの発生応力
を図１０に示した。余盛りが小さい場合は同図（ａ）に
示すように、最大応力はスタッドの付け根部分で応力集
中によって局部的に大きくなる。一方、余盛りが大きい
場合は同図（ｂ）に示すように最大応力は小さくなって
いる。この図は断面であらわしているから、この最大応
力部は実体においては円形の大応力部を生じることを示
している。言い換えれば、スタッド付け根部分で円形に
割れ易く、破壊時には円状の穴が明くことを示してい
る。実はこのことこそがスタッド溶接の欠点であったも
ので、肝心の固定アンカとしてのスタッド付け根がもっ
とも弱くなるので、大きい力をかけることができなかっ
たのである。その故に、従来の施工法ではスタッドにセ
パレータを取り付けても実用的な荷重をかけることがで
きなかったのである。

【００３３】従来の施工法ではスタッドにセパレータを
取り付けるときは、セパレータに対してスタッドは相当
に太くしなければ付け根部強度とセパレータ強度とのバ
ランスが取れなかった。スタッドを溶接する板もスタッ
ドの増径に応じて厚さを増さなければならないので各部
材が大きくなってしまい、結局は実用性がなく基本工法
としては採用できなかった。従来のライニング板補強が
形鋼の直接溶接で行われていたのはこのスタッド付け根
部の相対的な弱さによってスタッドが実際的には使えな
いからである。

【００３４】しかしながら、本発明によるスタッド付け
根部分は大余盛りによって補強されたことによって応力
集中を緩和し従来に比べ格段に強度を増している。この
ことは図１０に示す余盛りをスタッド径とライニング板
厚さとの関係に注目して見ればこの効果は明らかであろ
う。

【００３５】図３（ａ）〜（ｄ）は本発明に係るスタッ
ド溶接、即ちライニング板１に頭付きスタッド２を溶接
する施工順を示した図である。この工程は同図（ａ）の
接触時初期通電する工程と、同図（ｂ）の通電時引き離
しによるアークを発生し引き離し中母材表面に溶融池を
適正な大きさになるまでアーク電流を微小時間だけ供給
する工程と同図（ｃ）の母材の溶融池にスタッドを圧着
する工程の３工程を経て同図（ｄ）の保持冷却が完了す
ることでスタッド溶接法が完結する。なお、フェルール
５の処理等、ここで説明の技術に関与しない工程の記載
は省略している。この第２工程で電流と引き離し、時間
の制御を行って溶融池の円形の形状の広さと深さを適正
に制御することで、最終的には適当な余盛りが得られ
る。

【００３６】図５は本発明の第２実施形態の断面図であ
る。本実施形態は、図１の第１実施形態のライニング板
１に頭付きスタッド２を溶接するのではなく、ライニン
グ板１にネジ付きスタッド４を溶接した構成に特徴があ
る。このようにネジ付きスタッド４を溶接することで、
セパレータ１６ａとの取り付けが容易となるため、現地
の施工を合理化できる。

【００３７】図６は本発明の第３の実施形態の断面図、
図７は図６のライニング板と補強形鋼の取り付けた正面
図である。本実施形態は、ライニング板１を直接補強形
鋼２１で補強しないで、頭付きスタッド２に補強形鋼２
１を溶接している。ライニング板１は枠組み構成された
補強形鋼２１とスタッドを介して一体化されて合成強度
を大きくしてコンクリート１８の打設圧に耐えるように
構成されている。ステー２０を形鋼９と補強形鋼２１に
溶接して固定することで、ライニング板１と頭付きスタ
ッド２に力を直接かけないで固定し、コンクリート１８
の打設による浮き上がりを防止している。

【００３８】ここで特に注目すべきことは、補強形鋼２
１が格子状に枠組みされたことである。従来の補強も格
子状枠組みで行われており補強物そのものは何ら革新性
はないが、その取り付けが、従来の直接ライニング板１
との溶接ではなく頭付きスタッド２に溶接されている点
で、ライニング板１の熱損傷がなく任意の強度を合成体
としてえられることである。施工は、コンクリート打設
高さを大きく設定できることから相当な能率向上をはか
ることができる。これにより難しかった大型の、深い、
即ちコンクリート打設高さの高いライニング容器壁の打
設継ぎ回数を減少させて施工能率を大きく向上できる。
本実施形態では箱状組み立て状態のライニング容器をコ
ンクリート打設で一挙に完成させて現地の施工能率を大
きく向上させることができる。

【００３９】図８は本発明の第４の実施形態の断面図で
ある。本実施形態は、図１の第１の実施形態のライニン
グ板１のみではなくて、このライニング板１の裏面のコ
ンクリート側にもう一枚のバックアップライニング板
（第２のライニング板）２２を配置し、二重ライニング
壁を構成した点に特徴がある。このバックアップライニ
ング板２２を配置したライニングの二重化は単なるスタ
ッド溶接の貫通施工で達成されたものであるので、何ら
特別の器具及び施工を必要としなくて実施されたもので
ある。したがって、安全性に優れたライニング容器を通
常の施工とほとんど変わりない工程で建設することがで
きる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ライニング板の補強を自由に行うことができ、かつライ
ニング板を損傷しないので、健全なライニング容器を簡
単な工程で建設することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の断面図。

【図２】図１のライニング板と頭付きスタッドを溶接し
た図。

【図３】図１のスタッド溶接施工順を示す図。

【図４】図１のライニング板の変形モード図。

【図５】本発明の第２実施形態の断面図。

【図６】本発明の第３実施形態の断面図。

【図７】図６のライニング板に補強形鋼の取り付けた正
面図。

【図８】本発明の第４実施形態の断面図。

【図９】図１の局部断面の応力分布図。

【図１０】図１のスタッド溶接部まわりの応力分布断面
図。

【図１１】従来工法の全体断面図。

【図１２】図１の壁断面図。

【図１３】図１のライニング板と補強形鋼の取り付け
図。

【符号の説明】 １…ライニング板、２…頭付きスタッド、３…余盛り、
４…ネジ付きスタッド、５…フェルール、６…チャッ
ク、７…アーク、８…金具、９…形鋼、１０…つなぎ形
鋼、１１…裏当て金、１２…樋、１３…漏洩検出溝、１
４…溶接、１５…コンクリート型枠、１６，１６ａ…セ
パレータ、１７…鉄筋、１８…コンクリート、１９…支
柱、２０…ステー、２１…補強形鋼、２２…裏側ライニ
ング板、１０１…鉄筋、１０２，１０３…一次埋め込み
金物、１０４…セパレータ、１０５…コンクリート型
枠、１０６…端太材、１０７…コンクリート、１０８…
支持金物、１０９…ライニング板、１１０…モルタル。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンクリート躯体にライニング板を内張
   りしてなるライニング容器の施工方法において、前記ラ
   イニング板は、コンクリート打設前に設定されてコンク
   リート打設時にはコンクリート型枠となり、コンクリー
   ト硬化後はライニング容器のライニング板であって、コ
   ンクリート打設前のライニング板には鋼製スタッドが、
   コンクリート打設側に溶接され、このスタッドを介して
   躯体壁の相手側面のコンクリート型枠との間にコンクリ
   ートを打設してなることを特徴とするライニング容器の
   施工方法。
2. 【請求項２】 前記スタッドは溶接端の反対側にネジを
   設けたことを特徴とする請求項１記載のライニング容器
   の施工方法。
3. 【請求項３】 前記ライニング板の補強は、前記スタッ
   ドを介して取り付けられることを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２記載のライニング容器の施工方法。
4. 【請求項４】 前記ライニング板の裏面のコンクリート
   側に第２のライニング板をおき、この第２のライニング
   板を貫通して溶接されることを特徴とする請求項１ない
   し請求項３のいずれかに記載のライニング容器の施工方
   法。
5. 【請求項５】 前記ライニング板同士の溶接施工は、コ
   ンクリート打設後であって、ライニング板同士の合わせ
   目を施工してライニング容器を完成させることを特徴と
   する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のライニ
   ング容器の施工方法。
6. 【請求項６】 前記ライニング板同士の溶接施工は、コ
   ンクリート打設前であってライニング同士の合わせ目を
   施工してコンクリート打設することでライニング容器を
   完成させることを特徴とする請求項１ないし請求項４の
   いずれかに記載のライニング容器の施工方法。