JP2005082976A - Semi-underground flat bottom cylindrical liquid storage tank and construction method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、地盤を掘削してその掘削底面上に平底円筒形状タンクを構築し、更に前記掘削土その他の土をタンク躯体の外周面に接して内向きの圧力を働くように盛り土を築いてなる半地下形式で平底円筒形状の液体貯蔵用タンク及びその構築方法の技術分野に属する。 The present invention excavates the ground, constructs a flat bottom cylindrical tank on the bottom of the excavation, and further lays the embankment so that the excavated soil and other soils are in contact with the outer peripheral surface of the tank housing to exert inward pressure. It belongs to the technical field of a flat-bottom cylindrical liquid storage tank and its construction method.
液化天然ガス(LNG)などの低温液体を貯蔵する既存の平底円筒形液体貯蔵用タンクは、図3に例示した地下式タンクと、図4に例示した地上式タンクのほか、下記の特許文献1、2に開示されているような半地下式タンクに大別される。 An existing flat bottom cylindrical liquid storage tank for storing a low-temperature liquid such as liquefied natural gas (LNG) includes the underground tank illustrated in FIG. 3 and the above-ground tank illustrated in FIG. 2 is roughly divided into semi-underground tanks as disclosed in FIG.
図3に例示した地下式タンクは、鉄筋コンクリート造の地中連続壁1を山留めとして構築し、その内部地盤を所定の深さまで掘削した後、その掘削底面上に先ず鉄筋コンクリート造の底板2を構築する。次いでタンク側壁3を構築し、それぞれの内面部に保冷材4と金属製のメンブレン5を取り付けて平底円筒形タンクを完成している。貯蔵液6は金属製メンブレン5で収容するが、万が一貯蔵液6が金属製メンブレン5から漏れ出した場合のバリアとして、凍結した底板2やタンク側壁3、及び地中連続壁1、更には地中連続壁1の外周の凍結地盤7で保持する構造となっている。外周地盤中には凍結領域を制御するヒーター8が埋設されている。
The underground tank illustrated in FIG. 3 is constructed by using a reinforced concrete underground continuous wall 1 as a mountain stop, excavating the internal ground to a predetermined depth, and then first constructing a reinforced
図4に例示した地上式タンクは、その中でもPCLNGタンクと呼ばれる構造形式のもので、直下の地盤中に支持杭9…を堅固な支持地盤に届く深さまで打設し、その上に鉄筋コンクリート造の基礎版10とプレストレストコンクリート製のPC防波堤11を構築している。前記PC防波堤11の内部に金属製の内槽12を構築し、タンク外槽13との間に保冷層14が形成されている。基礎版10の中には底部ヒーター15が敷設されている。通常貯蔵液6は金属製の内槽12で収容しているが、万が一内槽12から貯蔵液が漏れ出した場合のバリアとして、PC防波堤11と基礎版10が貯蔵液を保持する構造となっている。
The above-ground tank illustrated in FIG. 4 is of a structural type called a PCLNG tank, and a
次に、下記の特許文献1に開示された半地下低温液体貯蔵タンクは、低温液体を貯蔵する内設タンクの外周に、同内設タンクを取り囲む配置でタンク貯蔵液の流出及び漏洩を防止するコンクリート製の側壁と底壁から成るハイダイクを設けている。そして、前記ハイダイクがコンクリート肌をむき出しにする外観上の違和感を解消するため、側壁外周に盛り土を行った構成である。前記ハイダイク側壁が低温収縮し、盛り土が凍結すると両者間に間隙を生ずる不都合を解消するため、前記間隙中に膨脹性物質、例えば膨脹コンクリートを圧入充填する旨の記載も認められる。 Next, the semi-underground cryogenic liquid storage tank disclosed in the following Patent Document 1 prevents the outflow and leakage of the tank storage liquid in an arrangement surrounding the internal tank on the outer periphery of the internal tank that stores the cryogenic liquid. A high dyke consisting of a concrete side wall and a bottom wall is provided. And in order to eliminate the discomfort in the appearance that the high dyke exposes the concrete skin, the outer periphery of the side wall is filled. In order to eliminate the inconvenience that a gap is formed between the high dyke side wall and the embankment freezes when the embankment shrinks at a low temperature, it is also recognized that an inflatable substance, for example, expanded concrete is press-fitted into the gap.
特許文献2に開示された地中タンクは、鋼管パイルを円形配置に打って構築した山留め壁の内側に、鉄筋コンクリート造のタンク側壁部を地表面に突き出す高さに構築し、これらを山留めに利用して掘削を行う。そして、前記鋼管パイルの外周に、前記掘削土を使用した盛り土を行う。更に、前記盛り土の土圧が加わることによりタンク側壁部の最下端に働くモーメントが過大にならないように、換言すれば、地表面部の位置に作用する盛り土のモーメントが零となるように、前記盛り土の中に水平方向内向きのアンカーを設置した構成とされている。
The underground tank disclosed in
図3に例示した地下式タンクの場合は、景観の保持性には優れるけれども、当該タンクの構築に際して、タンクの深さ(地下15メートル〜70メートル)に相当する地盤の掘削が必要である。必然、仮設構造物である地中連続壁1を構築しなければならない上に、地盤を掘削した掘削残土が大量に発生するので、これを現今の厳しい環境保全基準に照らして適法、適正に処理しなければならないという大きな問題がある。
図4に例示した地上式のPCLNGタンクの場合は、景観の保持が難しい上に、タンク構築に際して大量の支持杭9…を支持地盤に届く深さまで打設しなければならないので、施工に伴う騒音や振動の問題、及び施工効率の低下が懸念される。また、プレストレストコンクリート製のPC防波堤11にはプレストレスを導入しなければならないので、施工が難しく、手間がかかるという問題点もある。
In the case of the underground tank illustrated in FIG. 3, the retainability of the landscape is excellent, but when the tank is constructed, excavation of the ground corresponding to the depth of the tank (15 to 70 meters underground) is necessary. Inevitably, the underground continuous wall 1 that is a temporary structure must be constructed, and a large amount of excavated residual soil is generated by excavating the ground. This is legally and appropriately treated according to the current strict environmental conservation standards. There is a big problem that has to be done.
In the case of the above-ground PCLNG tank illustrated in FIG. 4, it is difficult to maintain the landscape, and a large amount of
次に、上記特許文献1に記載された半地下低温液体貯蔵タンクは、低温液体を貯蔵する内設タンクの外周に同内設タンクを取り囲む配置でタンク貯蔵液の流出及び漏洩を防止するコンクリート製のハイダイク(側壁と底壁)を設けた点、及びハイダイクがコンクリート肌をむき出しにする外観上の違和感を解消する目的で側壁外周に盛り土を行った構成を注目できる。しかし、盛り土の土圧は直接内設タンクに働くものではなく、ハイダイクの側壁に働く構成である。ハイダイクの側壁が低温収縮し、盛り土が凍結すると、両者間に間隙を生ずる。この不都合を解消するため、前記間隙中に膨脹性物質(膨脹コンクリート)を圧入充填する旨の記載から明らかなように、盛り土の土圧を常時有効にハイダイクの側壁に作用させることが難しい構成である。 Next, the semi-underground cryogenic liquid storage tank described in the above-mentioned Patent Document 1 is a concrete made of a concrete which prevents outflow and leakage of the tank storage liquid in an arrangement surrounding the internal tank on the outer periphery of the internal tank that stores the cryogenic liquid. It is possible to pay attention to the structure in which the outer periphery of the side wall is filled in order to eliminate the discomfort in the appearance that the high dyke bares the concrete skin. However, the earth pressure of the embankment does not work directly on the internal tank but works on the side walls of the high dyke. When the side wall of the high dyke shrinks at a low temperature and the embankment freezes, a gap is formed between them. In order to eliminate this inconvenience, it is difficult to apply the earth pressure of the embankment to the side wall of the high dyke at all times, as is clear from the description that the expansive substance (expanded concrete) is press-fitted into the gap. is there.
特許文献2に開示された地中タンクも半地下式であり、山留め壁の内側の鉄筋コンクリート造タンク側壁部を地表面に突き出す高さに構築し、山留め壁の外周に、前記掘削土を使用した盛り土を行う点が注目される。しかし、前記盛り土はタンク保安の規則上必要とされるタンク貯蔵液の漏出防止用突堤の代替え手段にすぎないものである。そして、前記盛り土の土圧が加わることによりタンク側壁部の最下端に働くモーメントが過大にならないように、つまり地表面部の位置に作用する盛り土のモーメントが零となるように前記盛り土の中に水平方向内向きのアンカーを設置した構成が注目されるにすぎない。
The underground tank disclosed in
本発明の目的は、第一に、タンク躯体に接して内向きに土圧を働く盛り土をすべり面の上に構築して積極的に活用し、タンク躯体に内側から作用する貯蔵液に起因する水平力(液圧)に対する抵抗力に利用して貯液性能を高めること、第二に、半地下式タンクの特徴を生かして盛り土量と地盤の掘削土量をバランスさせ、掘削土を盛り土に消費することで掘削残土の処理の問題を解決すること、第三に、仮設構造物である地中連続壁の構築を無用にすることにより工期の短縮と工費の削減を達成し、更に環境負荷の軽減、景観の維持性能に優れた半地下式の平底円筒形液体貯蔵用タンクの構築方法及び半地下式の平底円筒形液体貯蔵用タンクを提供することである。 The object of the present invention is primarily due to the storage liquid acting on the tank housing from the inside by constructing and actively utilizing the embankment that works the earth pressure in contact with the tank housing on the sliding surface. Improve liquid storage performance by using resistance to horizontal force (hydraulic pressure). Second, make use of the characteristics of semi-underground tanks to balance the amount of embankment with the amount of excavated soil. By using it, the problem of disposal of excavated soil will be solved. Thirdly, the construction period will be shortened and the construction cost will be reduced by eliminating the construction of the underground continuous wall, which is a temporary structure. It is intended to provide a semi-underground flat-bottom cylindrical liquid storage tank and a semi-underground flat-bottom cylindrical liquid storage tank that are excellent in reducing landscape and maintaining landscape.
上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項1に記載した発明に係る半地下式の平底円筒形液体貯蔵用タンクの構築方法は、
半地下式となる程度の深さまで地盤20を掘削し、その掘削底面上に低温液体貯蔵用の平底円筒形状タンク21を構築し、前記タンクの外周にすべり面23を形成し、その上に前記掘削土等を用いタンク躯体の外周面に接して内向きに土圧を働く盛り土24を一定の高さまで築くことを特徴とする。
As a means for solving the above-described problems of the prior art, a method for constructing a semi-underground flat bottom cylindrical liquid storage tank according to the invention described in claim 1 is as follows:
The
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した半地下式の平底円筒形液体貯蔵用タンクの構築方法において、
タンク躯体の底版2又は10の中には水平面状の配置で、及びタンク躯体の外周面に接して内向きに土圧を働く盛り土24の中にはタンク躯体の外周を取り囲む垂直面状の配置でそれぞれ、直下地盤及び盛り土24の凍結領域を制御するヒーター25又は26を設置することを特徴とする。
The invention described in
A horizontal plane arrangement in the
請求項3に記載した発明は、請求項1に記載した半地下式の平底円筒形液体貯蔵用タンクの構築方法において、
掘削底面地盤がタンク重量を十分安全に支持できない場合には、杭基礎を構築し、その上に低温液体貯蔵用の平底円筒形状タンク21を構築することを特徴とする。
The invention described in claim 3 is the construction method of the semi-underground flat bottom cylindrical liquid storage tank according to claim 1,
When the excavation bottom ground cannot sufficiently support the tank weight, a pile foundation is constructed, and a flat bottom
請求項4に記載した発明は、請求項1に記載した半地下式の平底円筒形液体貯蔵用タンクの構築方法は、
盛り土24のすべり面23は掘削法面に内部摩擦角の小さい砂の層を敷設して、又はシートを複数枚重ね合わせたものを敷設して形成し、同盛り土24の表面は補強土工法によって安定化させ、又は植物を植えて緑化させることを特徴とする。
The invention described in claim 4 is a method for constructing a semi-underground flat-bottom cylindrical liquid storage tank according to claim 1,
The
請求項5に記載した発明に係る半地下式の平底円筒形液体貯蔵用タンクは、
半地下式となる程度の深さまで地盤20を掘削した掘削底面上に低温液体貯蔵用の平底円筒形状タンク21を構築して成り、前記タンクの外周に、すべり面23を形成した上に前記掘削土等を用いタンク躯体の外周面に接して内向きに土圧を働く盛り土24を一定の高さまで築いていることを特徴とする。
A semi-underground flat bottom cylindrical liquid storage tank according to the invention described in
A flat bottom
請求項1〜4に記載した発明に係る半地下式の平底円筒形液体貯蔵用タンクの構築方法および前記方法により構築される請求項5に記載した発明に係る半地下式の平底円筒形液体貯蔵用タンクによれば、盛り土24の土圧を積極的に、且つ直接タンク躯体へ常時働かせる構成であるから、タンク躯体に導入する内側から作用する貯蔵液6に起因する水平力(液圧)に対する抵抗力として利用でき、タンク躯体にプレストレスを軽微なものとするか、又は導入しないでも貯液性能を高めることができる。
人工的にすべり面23を形成しその上に盛り土24を築いているから、盛り土24の土圧は確実に(積極的に)効率よくタンク躯体に働くから、前記貯液性能の向上に資するところが大である。盛り土の土圧は、地震時にタンク躯体及びその中の貯蔵液に作用する水平力に対しても抵抗するので、耐震性の向上も期待できる。
A semi-underground flat bottom cylindrical liquid storage tank according to the invention described in claims 1 to 4 and a semi-underground flat bottom cylindrical liquid storage according to
Since the sliding
また、半地下式タンクの特徴を生かして盛り土量と地盤の掘削土量をバランスさせることにより、地盤の掘削土を全部盛り土24に使い切り、掘削残土の処理の問題を合理的に、ほとんど外注コスト(場外処分費、購入土費用など)を必要とすることなく解決でき、環境保全にも寄与する。しかも半地下式タンクの特徴を生かして地盤を掘削することにより仮設構造物である地中連続壁の構築を無用にできるから、その費用と手間(工期)を削減できる。
In addition, by taking advantage of the characteristics of the semi-underground tank to balance the amount of embankment with the amount of excavated soil, all the excavated soil in the ground is used up for the
その上、掘削底面が直接基礎構造のための地耐力が不足して杭基礎が必要である場合でも、地上式タンクに比較すれば、支持層までの距離が短縮され、掘削に起因する杭コストの低減が図れるし、地下水位が高い場合にはその浮力を設計荷重に考慮できる。
勿論、タンク貯蔵液の冷熱により盛り土24が凍結すると、これを貯蔵液6が漏れ出した場合のバリアとして利用できる。但し、盛り土24を含む地盤の凍結が無闇に拡大する不都合は、盛り土24及び底版10の中に配置したヒータ25及び26(請求項2)で制御し解決することができる。
半地下式のタンクで、しかもその外周に盛り土24をするから、景観の保持性能にも優れる。盛り土24は法面を補強土工法により安定性を高めるほか、植物を植えて緑化する(請求項4)ことにより景観の維持、保持性能を一層高められる。
In addition, even when the foundation of the excavation is not sufficient for the foundation structure and the pile foundation is necessary, the distance to the support layer is reduced compared to the above-ground tank, and the cost of the pile due to excavation is reduced. The buoyancy can be taken into consideration in the design load when the groundwater level is high.
Of course, when the
Since it is a semi-underground tank and the
半地下式となる程度の深さまで地盤20を掘削し、その掘削底面上に低温液体貯蔵用の平底円筒形状タンク21を構築する。そして、前記タンク21の外周にすべり面23を形成し、その上に前記掘削土等を用いタンク躯体の外周面に接して内向きに土圧を働く盛り土24を一定の高さまで築く。盛り土24の表面は補強土工法によって安定化させ、又は植物を植えて緑化させる。
The
図1に示した半地下式の平底円筒形液体貯蔵用タンクは、建設地の地盤20をタンクが半地下式となる程度の深さ(例えば5m〜15mぐらい)まで、山留めを必要としないぐらいに法勾配を充分に確保して広く掘削し、その掘削底面上に低温液体貯蔵用の平底円筒形状タンク21を構築した例を示している。因みに当該タンク21は、既往の技術(例えば図3)と同様に、鉄筋コンクリート造の底版2と側壁3を構築し、各々の内面部に低温液体6を貯蔵する内槽を形成する保冷材4と金属製のメンブレン5を取り付けてタンク躯体が構築されている。
なお、掘削底面が図示した直接基礎構造ではタンク重量を支持する地耐力を十分安全に得られない場合には、掘削底面の下にタンク重量を支持する杭基礎を構築し、その上に低温液体貯蔵用の平底円筒形状タンク21を構築する(請求項3に記載した発明)。この場合、地上式タンクに比較すれば、支持層までの距離が短縮され、杭長が短いから、杭コストの低減が図れる。地下水位が高い場合にはその浮力を設計荷重に考慮に入れることができる。
上記タンク21の外周には、地盤の掘削法面に、当該地盤20のすべり線に沿って所謂すべり面23を人工的に形成する。その上に、先の地盤掘削で発生した掘削土をそのまま用い、又は掘削土を人工的な補強材で強化した強化土を用い、前記タンク21の躯体(前記側壁3)の外周面に接して常時内向きに土圧を働く盛り土24を一定の高さまで築いている(以上、請求項1に記載した発明)。
The semi-underground flat-bottom cylindrical liquid storage tank shown in FIG. 1 does not require mounting of the
If the ground foundation that supports the tank weight cannot be obtained sufficiently safely with the direct foundation structure shown on the bottom of the excavation, a pile foundation that supports the tank weight is constructed below the bottom of the excavation, and the cryogenic liquid is A flat bottom
On the outer periphery of the
上記盛り土24のすべり面23は、具体的には、内部摩擦角の小さい砂を適度な厚さに敷いた砂層として、又は合成樹脂シートなどを複数枚重ね合わせて敷いた構成で人工的に形成される(請求項4に記載した発明)。したがって、盛り土24の自重作用により前記すべり面23には常時すべり破壊が生ずるので、盛り土24の内向きの土圧がタンク躯体に圧縮応力として常時作用する。その結果、タンク躯体にはプレストレスを導入したと同様に、前記の圧縮応力が、内槽に収容した低温液体6の液圧(外向き水平力)に対抗(抵抗)して働き、常時の安全性と貯液性能の向上が達成されるのである。
しかも設計段階で地盤20の掘削土量と盛り土量とをバランスさせることにより、盛り土24の築造に地盤の掘削土が丁度使いきられると、掘削残土を場外へ運び出して処理する費用、あるいは外部から盛り土用土を購入する費用を不要に出来るから、経済性が高く、環境保全に資するところも大である。
Specifically, the
Moreover, if the excavated soil of the ground is used up completely for the construction of the
上記盛り土24の表面は補強土工法によって安定化させるほか、必要に応じて植物を植えて緑化させる(請求項4に記載した発明)。
タンクの完成後にLNG等の低温液体6を入れて貯蔵させると、同低温液体6の冷熱により、タンク躯体である鉄筋コンクリート造の底版2、側壁3はもとよりのこと、その直下の地盤や外周の盛り土24が漸次凍結する。これらが凍結すると、貯液性能を期待することが可能であり、万一の低温液体6の漏洩に対するバリア効果を期待でき、タンクの安全性が向上する。
もっとも、前記直下地盤や盛り土24の凍結領域は、人為的に制御しないと限りなく拡大してゆく。そのためタンクの底版2の中、及びタンク躯体の外周面に接して内向きに土圧を働く盛り土24の中に、凍結領域を制御するヒーター25及び26を設置する(請求項2に記載した発明)。底版2のヒータ26は水平面状に、盛り土24のヒータ25はタンク躯体の外周を取り囲む垂直筒状の配置で設置する。
The surface of the
When the
However, the freezing area of the direct base board and the
図2に示した半地下式の平底円筒形液体貯蔵用タンク21は、図4に例示した既往のPCLNGタンクと類似する構造形式の実施例である。これもやはり建設地の地盤20をタンクが半地下式となる程度の深さまで、山留めを必要としないぐらいの法勾配を充分に確保して広く掘削し、その掘削底面上に鉄筋コンクリート造の低温液体貯蔵用の平底円筒形状タンク21を構築している。
タンク21は、上記掘削底面の上に鉄筋コンクリート造の基礎版10とプレストレストコンクリート製のPC防波堤11を構築し、前記PC防波堤11の内部に金属製の内槽12を構築し、タンク外槽13との間に保冷層14が形成されている。基礎版10には底部ヒーター26が敷設されている。低温液体6は金属製の内槽12で貯蔵している。
The semi-underground flat bottom cylindrical
The
掘削底面が、図示した直接基礎構造でタンク重量を支持する地耐力を得られない場合にはやはり、掘削底面の下にタンク重量を支持する杭基礎を構築し、その上に低温液体貯蔵用の平底円筒形状タンク21を構築する(請求項3に記載した発明)。
そして、上記タンク21の外周に、先ず地盤の掘削法面に当該地盤20のすべり線に沿うすべり面23を人工的に形成する。その上に、先の地盤掘削で発生した掘削土を用い前記タンク21の躯体(前記側壁3)外周面に接して内向きに土圧を働く盛り土24を一定の高さまで築いていることは、上記の実施例1と同様である。
If the bottom of the excavation cannot obtain the earth bearing capacity to support the tank weight with the direct foundation structure shown in the figure, a pile foundation that supports the tank weight is constructed below the bottom of the excavation, and a cryogenic liquid storage is built on it. A flat bottom
Then, on the outer periphery of the
20 地盤
21 平底円筒形状タンク
23 すべり面
24 盛り土
25、26ヒーター
20
23 Sliding
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