JP2006169838A

JP2006169838A - 地下式低温タンクの施工方法

Info

Publication number: JP2006169838A
Application number: JP2004364694A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Yoneyama; 一幸米山; Kuniichirou Miyashita; 国一郎宮下
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】空洞内に残留する氷塊の発生を低減し、空洞内に貯蔵された低温液化燃料等の貯蔵物を阻害されることなく適正に送り出すとともに、氷塊による設備機器の損傷および貯蔵物の品質低下を防ぐことを目的としている。
【解決手段】地下に空洞１を形成する掘削工程と、空洞１周辺の地盤Ｇ´を冷却材Ｒによって冷却して空洞周囲の地盤Ｇ´中に含まれる地下水を凍結させるプレクーリング工程とを備える地下式低温タンクの施工方法において、プレクーリング工程の前に、空洞１内の気圧Ｐａを地下水の水圧Ｐｗと同程度にする加圧工程を行い、プレクーリング工程の際、その気圧Ｐａを保ち続ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＰＧやＤＭＥ，ＬＮＧ等の低温液化燃料、またはその他の低温の液体や気体を貯蔵するための地下式低温タンクの施工方法に関する。

一般に、ＬＮＧ等の低温液化燃料は、一定の低温状態で保存する必要があるため、低温液化燃料の貯蔵には、温度変化の少ない地中（岩盤中）に構築された地下式低温タンクが用いられる。地下式低温タンクには、岩盤中に空洞（貯蔵槽）を形成し、この空洞の内壁にライニング材やコンクリート覆工を設けることで構築されるものがある。この地下式低温タンクは、ライニング材等により空洞の気密性が確保されている（例えば、特許文献１，２参照。）。

また、近年、ライニング材や覆工を設けずに、空洞の気密性が確保された地下式低温タンクが提供されている。この地下式低温タンクは、空洞周辺の岩盤内にある地下水を、液体窒素や液体空気などの冷却液を用いて凍結させることで、透水経路となる亀裂や空隙を閉塞し、これによって、空洞周辺の岩盤の透水性・透気性を低下させ、空洞の気密性を確保するものである。

この地下式低温タンクの施工手順としては、まず、岩盤中に空洞を形成する工程を行い、その後、空洞周辺の岩盤内にある地下水を凍結させるプレクーリング工程を行う。プレクーリング工程は、空洞を形成した後に、空洞壁面（天井面および側面）に沿って配管を設置し、この配管から冷却液を空洞壁面に噴射し、空洞壁面の岩盤を所定温度まで冷却して凍結させる。また、噴射された冷却液は空洞の底に溜まり、底に溜まった冷却液によって空洞底盤の岩盤も冷却されて凍結する。プレクーリング工程の後、空洞底に溜まった冷却液を気化させて空洞の外に排出し、空洞内が気体のみの状態になったら貯蔵する低温液化燃料の蒸気にパージする。そして、最後に、低温液化燃料を空洞内に流入させて収容する。

この地下式低温タンクによれば、空洞の内壁に吹付けコンクリート程度の支保を施工するだけで十分であり、ライニング材やコンクリート覆工を設ける地下式低温タンクに比べて建設費を大幅に低減させることが可能である（例えば、特許文献３参照。）。
特開平７−５４３６６号公報特開２００２−１９３３８４号公報特開平６−２３４４０４号公報

しかしながら、上記した従来のプレクーリングによる地下式低温タンクでは、プレクーリング工程の過程において、冷却開始初期の段階では、岩盤中の地下水が凍結されていないため、空洞内に地下水が湧出されて空洞底に湧水が溜まり、この湧水が、空洞底に溜まる冷却液中で凍結して氷塊となり、この氷塊が、冷却液の気化・排出およびパージ後も融解せずに空洞内に残留するという問題が存在する。空洞底に残留する氷塊は、空洞内に貯蔵された低温液化燃料を外に送り出すときに、燃料送出用の配管中に流入して当該燃料の流通を阻害するとともに、配管などの設備を損傷させる虞がある。また、空洞底に残留する氷塊は、空洞内に貯蔵される低温液化燃料の不純物となり、当該燃料の品質を低下させることになる。

また、地下式低温タンクの建設に当っては、品質管理（性能保証）の観点により、地下式低温タンクの気密試験を実施することが好ましいが、従来の地下式低温タンクでは、地下式低温タンクの建設が完了した後に完成検査として気密試験を行うこととなり、当該試験にかかる費用が相当にかかるため、コストが嵩むという問題がある。

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、空洞内に残留する氷塊の発生を低減し、空洞内に貯蔵された低温液化燃料等の貯蔵物を阻害されることなく適正に送り出すとともに、氷塊による設備機器の損傷および貯蔵物の品質低下を防ぐことを目的としている。
また、地下式低温タンクの気密試験を地下式低温タンクの施工と兼ねて実施することで、全体コストの合理化を図ることを目的としている。

請求項１記載の発明は、地下に空洞を形成する掘削工程と、空洞周辺の地盤を冷却材によって冷却して空洞周囲の地盤中に含まれる地下水を凍結させるプレクーリング工程とを備える地下式低温タンクの施工方法において、プレクーリング工程の前に、空洞内の気圧を地下水の水圧と同程度にする加圧工程を行い、プレクーリング工程の際、前記気圧を保ち続けることを特徴としている。

このような特徴により、プレクーリング工程の過程において、空洞内の気圧が地下水の水圧よりも高くなるため、地下水が空洞方向に流れず、空洞内に湧出する湧水は殆どなくなり、空洞底に溜まる湧水の量が低減される。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の地下式低温タンクの施工方法において、プレクーリング工程の後に、空洞の気密状態を検査する気密試験工程を行うことを特徴としている。

このような特徴により、気密試験のために改めて空洞内の気圧を上昇させる必要がなく、湧水防止のための加圧と気密試験のための加圧とを兼ねて加圧工程が行われる。

請求項１記載の発明に係る地下式低温タンクの施工方法によれば、地下に空洞を形成する掘削工程の後、空洞内を地下水の水圧以上の気圧にする加圧工程を行い、その後、その気圧を保持しつつ、空洞周辺の地盤を冷却材によって冷却して空洞周囲の地盤中に含まれる地下水を凍結させるプレクーリング工程を行うため、プレクーリング工程の過程において、空洞内に湧出する湧水は殆どなくなり、空洞底に溜まる湧水の量が低減され、空洞内に残留する氷塊の発生を低減することができる。これによって、空洞内に貯蔵された低温液化燃料等の貯蔵物を阻害されることなく適正に送り出すことができるとともに、氷塊による設備機器の損傷および貯蔵物の品質低下を防ぐことができる。

また、請求項２記載の発明に係る地下式低温タンクの施工方法によれば、プレクーリング工程の後に、加圧工程によって上昇した気圧を保持しつつ空洞の気密状態を検査する気密試験工程を行うため、湧水防止のための加圧と気密試験のための加圧とを兼ねて加圧工程が行われるため、全体コストの合理化を図ることができる。

以下、本発明に係る地下式低温タンクの施工方法の実施の形態について、図面に基いて説明する。

図１に示すように、まず、岩盤Ｇ中に空洞１を形成する掘削工程を行う。具体的には、発破工法や割岩工法等によって岩盤Ｇ中に空洞１を掘削する。このとき、空洞１の底部に、空洞１内に湧出する湧水を集水する釜場２を形成しておく。

次に、釜場２内に、ポンプ３を設置するとともに、空洞１内に、液体窒素などの冷却液Ｒを噴射させる複数の冷却液管４を空洞１の壁面に沿ってそれぞれ配管する配管工程を行う。具体的には、ポンプ３を釜場２内に据え付け、空洞１内から地上まで配管された排水管５に接続させる。また、複数の冷却液管４を、空洞１の軸線方向と平行にそれぞれ延在させるとともに、冷却液Ｒが空洞１の天井面および両側面にそれぞれ満遍無く吹き付けられるように空洞１壁面の全範囲に亘って配設する。

次に、空洞１内の気圧Ｐａを、空洞１周囲の岩盤Ｇ´内に含まれて亀裂Ｃ内を流れる地下水の水圧Ｐｗと同程度にする加圧工程を行う。具体的には、コンプレッサー等の図示せぬ加圧装置によって、冷却液Ｒを気化させた窒素ガス等の冷却気体を、空洞１内に徐々に封入し、空洞１内の気圧Ｐａを地下水の水圧Ｐｗと同程度まで上昇させる。そして、空洞１の壁面からの湧水が無くなったことを確認した後、ポンプ３を稼動させて空洞１底に溜まった湧水を空洞１外に排出する。

次に、空洞１内の気圧Ｐａを高い状態に保持したまま、空洞１の壁面を冷却液Ｒによって冷却して空洞１周囲の岩盤Ｇ´中に含まれる地下水を凍結させるプレクーリング工程を行う。具体的には、図示せぬ加圧装置により空洞１内の気圧Ｐａを地下水の水圧Ｐｗと同程度に調整しつつ、複数の冷却液管４から冷却液Ｒを空洞１の天井面および両側面にそれぞれ噴射し、周辺岩盤Ｇ´を冷却する。空洞１の天井面や両側面に噴射された冷却液Ｒは下方に流れて空洞１底に溜まり、この溜まった冷却液Ｒによって空洞１底盤も冷却する。

次に、上記した空洞１内の加圧状態を維持し、空洞１内の一定時間内の圧力（気圧）変動を計測するガス加圧法によって、空洞１の気密状態を検査する気密試験工程を行う。具体的には、図示せぬ加圧装置の運転を停止させて空洞１内を所定の加圧状態で静置し、図示せぬ気圧計によって一定時間の間、空洞１内の気圧Ｐａを計測する。そして、一定時間内における圧力変動を観ることによって、空洞１の気密状態を検査する。

次に、空洞１内の気体を空洞１外へ排出して空洞１内を減圧する工程を行う。その後、空洞１底に溜まった冷却液Ｒを気化させて空洞１外へ排出する工程を行い、空洞１内の冷却液Ｒが全て気化されて空洞１内が気体のみの状態になった後、空洞１内に貯蔵される低温液化燃料の蒸気にパージする工程を行い、最後に、低温液化燃料を空洞１内に流入させる工程を行う。

上記した構成からなる地下式低温タンクの施工方法によれば、地下に空洞１を形成する掘削工程の後、空洞１内の気圧Ｐａを地下水の水圧Ｐｗ以上にする加圧工程を行い、その後、その気圧Ｐａを保持しつつ、空洞１の壁面を冷却液Ｒによって冷却して空洞１周囲の岩盤Ｇ´中に含まれる地下水を凍結させるプレクーリング工程を行うため、プレクーリング工程の過程において、空洞１内に湧出する湧水は殆どなくなり、空洞１底に溜まる湧水が無くなり、空洞１内に残留する氷塊の発生を防止することができる。これによって、空洞１内に貯蔵された低温液化燃料を送出用の配管を通して送り出すとき、氷塊が配管に詰まって低温液化燃料の送り出しを阻害することがなく、低温液化燃料を適正に送り出すことができる。また、氷塊が配管に詰まることに起因する設備機器の損傷を防止することができる。さらに、貯蔵された低温液化燃料中に氷塊が無くなるため、氷塊による低温液化燃料の品質低下を防ぐことができる。

また、プレクーリング工程の後に、加圧工程によって上昇した気圧を利用して、ガス加圧法によって空洞１の気密状態を検査する気密試験工程を行うため、気密試験のために改めて加圧作業を行う必要がなく、湧水防止のための加圧と気密試験のための加圧とを兼ねて加圧工程を行うことができる。したがって、地下式低温タンクの施工全体のコストの合理化を図ることができる。

以上、本発明に係る地下式低温タンクの施工方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、空洞１壁面に沿って冷却液管４を配管し、冷却液管４から冷却液Ｒを空洞１壁面に吹き付けており、これによって、空洞１周辺の岩盤Ｇ´を冷却しているが、本発明は、その他の手段で空洞壁面に冷却材を吹き付けてもよく、例えば冷却材吹付装置によって空洞壁面に冷却材を吹き付けてもよく、或いは冷却材を空洞内に充満させることで空洞周辺の地盤を冷却してもよい。

また、上記した実施の形態では、岩盤Ｇ中に地下式低温タンクを構築する場合について説明しており、発破工法や割岩工法による掘削工程が行っているが、本発明は、その他の地盤中に地下式低温タンクを構築する場合でもよく、その地盤に適した掘削工法によって掘削工程を行ってもよい。

また、上記した実施の形態では、低温液化燃料を貯蔵するための地下式低温タンクについて説明しているが、本発明は、その他の低温の液体や気体を貯蔵するための地下式低温タンクであってもよい。
さらに、上記した実施の形態では、液状の冷却液Ｒを空洞１の壁面に吹き付けることで周辺岩盤Ｇ´を冷却しているが、本発明はミスト状の冷却体でもよく、周辺地盤を冷却することができる冷却体であれば如何なる性状のものでもよい。

また、上記した実施の形態では、プレクーリング工程の後に気密試験工程を行っているが、本発明は、気密試験工程を行わなくてもよく、プレクーリング工程の後、直ぐに空洞内の気体を排出して減圧する工程を行ってもよい。

本発明に係る地下式低温タンクの施工方法の実施の形態を説明するための断面図である。

符号の説明

１空洞
Ｇ，Ｇ´ 岩盤（地盤）
Ｒ冷却液（冷却材）
Ｐａ気圧
Ｐｗ水圧

Claims

地下に空洞を形成する掘削工程と、空洞周辺の地盤を冷却材によって冷却して空洞周囲の地盤中に含まれる地下水を凍結させるプレクーリング工程とを備える地下式低温タンクの施工方法において、
プレクーリング工程の前に、空洞内の気圧を地下水の水圧と同程度にする加圧工程を行い、プレクーリング工程の際、前記気圧を保ち続けることを特徴とする地下式低温タンクの施工方法。
請求項１記載の地下式低温タンクの施工方法において、
プレクーリング工程の後に、空洞の気密状態を検査する気密試験工程を行うことを特徴とする地下式低温タンクの施工方法。