JP2016114211A - 低温地下式貯槽および低温地下式貯槽の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易かつ安価に構築することができ、なおかつ、周辺地盤の凍結領域を確実に制御する低温地下式貯槽および低温地下式貯槽の施工方法を提案する。
【解決手段】側壁３の周囲に連続地中壁５が形成された低温地下式貯槽１であって、連続地中壁５には側部ヒーター７が配設されており、側部ヒーター７は、連続地中壁５に所定の間隔で縦向きに配管された複数の保護管７１と、保護管７１内に配設されたヒーター管７２とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、低温地下式貯槽および低温地下式貯槽の施工方法に関する。

低温地下式貯槽は、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の低温液化ガスを貯蔵するものである。低温地下式貯槽の周辺地盤は、低温液化ガスの冷熱により凍結する。
周辺地盤が凍結すると、凍結に伴う膨張圧力（凍結土圧）が低温地下式貯槽や周辺の構造物等に作用して影響を及ぼすおそれがある。

そのため、低温地下式貯槽では、周辺地盤の凍結領域を制御する必要がある。
凍結領域の制御方法として、例えば特許文献１には、図３の（ａ）に示すように、低温地下式貯槽１００の周囲の地盤Ｇ内に側部ヒーター１０１を設ける構成が開示されている。
また、特許文献２には、図３の（ｂ）に示すように、低温地下式貯槽の周囲に構築される連続地中壁１１０内に温度調節自在なヒーター管１１１を蛇行させた状態（ジグザグ状あるいや波形状）で配設することで、周辺地盤の凍結を制御する低温地下式貯槽が開示されている。

特開平１０−３３２０９５号公報 特開平１０−３３２０９７号公報

特許文献１記載の側部ヒーター１０１は、貯槽躯体から離れた位置に設置されている。したがって、凍結線位置を貯槽躯体の近くにコントロールするためには、側部ヒーター１０１の温度を高く設定する必要がある。
また、貯槽躯体の施工後に、地盤を削孔して側部ヒーター１０１を設置するため、工期短縮化の妨げとなっていた。

特許文献２記載の低温地下式貯槽は、連続地中壁１１０の鉄筋籠内にヒーター管１１１を蛇行させた状態で配設（配管）する作業に手間がかかっていた。

このような観点から、本発明は、簡易かつ安価に構築することができ、なおかつ、周辺地盤の凍結領域を制御することができる低温地下式貯槽および低温地下式貯槽の施工方法を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、側壁の周囲に連続地中壁が形成された低温地下式貯槽であって、前記連続地中壁には側部ヒーターが配設されており、前記側部ヒーターは、前記連続地中壁内に縦向きに配管された複数の保護管と、前記保護管内に配設されたヒーター管とを備えていることを特徴としている。

かかる低温地下式貯槽によれば、連続地中壁内に側部ヒーターが設けられているため、連続地中壁周辺の凍結を抑制することができ、ひいては、周辺地盤の凍結に伴う膨張圧力（凍結圧力）の影響を抑制することができる。
また、周辺地盤に側部ヒーターを配設する従来の構造と比較して、側部ヒーターの温度を下げることが可能となり、ランニングコストが安い。
また、縦向きに配管された保護管内にヒーター管を配設する構成であるため、ヒーター管の設置作業が容易である。

底部の排水層に接続する排水ピットを、前記連続地中壁の前記保護管の外側に形成するとよい。このようにすると、排水ピットの凍結を防止することができるため、排水ピットの凍結を防止するための断熱材を省略することができる。

複数の前記ヒーター管をつなぐヘッダー管を、地上において前記側壁の外面に配管するとよい。このようにすると、メンテナンスが容易となる。また、ヘッダー管を地中に設置すると、メンテナンス用のマンホールが必要になるが、ヘッダー管を地上に配管すれば、マンホールが不要になるため、コストを削減することができる。

また、本発明の低温地下式貯槽の施工方法は、連続地中壁を構築する工程と、前記連続地中壁の内側に側壁および底版を構築する工程とを備えており、前記連続地中壁の鉄筋籠建て込み時に側部ヒーターの保護管を縦向きに建て込んでおき、連続地中壁を構築した後に、保護管内にヒーター管を挿入することを特徴としている。

かかる低温地下式貯槽の施工方法によれば、地盤削孔作業を要することなく側部ヒーターを構築できるため、地盤状況による影響を受けることがなく施工することができるとともに、工期短縮化を図ることができる。

また、連続地中壁内に側部ヒーターを設けると、連続地中壁周辺の地盤の凍結を制御することができ、ひいては、膨張圧力（凍結圧力）の影響を抑制することができる。

本発明の低温地下式貯槽および低温地下式貯槽の施工方法によれば、簡易かつ安価に構築することができ、なおかつ、周辺地盤および側壁内部の凍結領域を確実に制御することが可能となる。

本実施形態の低温地下式貯槽の一部を示す横断面図である。 図１に示す低温地下式貯槽の平断面図である。 （ａ）は側部ヒーターが配設された従来の低温地下式貯槽を示す断面図、（ｂ）は地中壁内にヒーター管が配管された従来の低温地下室貯槽の一部を示す斜視図である。

本実施形態の低温地下式貯槽１は、図１に示すように、底版２と、底版２に立設された側壁３と、側壁３により囲まれた空間の頂部を遮蔽する屋根４と、側壁３の周囲に形成された連続地中壁５と、連続地中壁５の外側に沿って形成された排水ピット６とを備えている。なお、底版２、側壁３および屋根４は、低温地下式貯槽１の本体部１０を構成するものである。

底版２は、本体部１０の下面を覆うように形成されたコンクリート版であって、内部には、底部ヒーター２１が埋設されている。
底部ヒーター２１は、底版２を温めることで、低温地下式貯槽１の下側の地盤が凍結することを防止している。

本実施形態では、底部ヒーター２１として、底版２の全体を加熱することが可能となるように、電熱線がらせん状あるいは蛇行させた状態で埋設されている。なお、底部ヒーター２１を構成する材料は限定されるものではなく、例えば、温水を送水するヒーター管であってもよい。

底版２の下方には、排水層１１が形成されている。
排水層１１は、砕石等を敷き詰めることにより形成されていて、排水ピット６に接続されている。
なお、排水層１１は、必要に応じて形成すればよい。また、排水層１１の構成は限定されるものではない。

側壁３は、本体部１０の外周囲を覆うように、底版２の縁部に立設されたコンクリート部材である。本実施形態の側壁３は、図２に示すように、平面視円形を呈しているが、側壁３の平面形状は限定されるものではなく、本体部１０の形状に応じて適宜形成すればよい。また、側壁３の壁厚や壁高も、適宜設定すればよい。

屋根４は、側壁３の上端に形成されていて、本体部１０の上面を覆っている。
屋根４の縁部は、側壁３の上端部に固定されている。
本実施形態では屋根４が鋼製部材により形成されているが、屋根４は、例えばコンクリート部材により形成されていてもよい。

連続地中壁５は、側壁３の外周囲を囲うように形成されている。
連続地中壁５は、上端が側壁３の上端よりも低くなるように構成されているとともに、下端は底版２の下方の難透水層に到達している。
なお、連続地中壁５の高さや深さ方向の位置は限定されない。

連続地中壁５には、側部ヒーター７が配設されている。
側部ヒーター７は、連続地中壁５に縦向きに配管された複数の保護管７１と、各保護管７１内に配設されたヒーター管７２と、複数のヒーター管７２をつなぐヘッダー管７３と、ヘッダー管７３が接続されたヒーター本体（図示せず）とを備えている。

図２に示すように、複数の保護管７１は、連続地中壁５の周方向に等しい間隔を開けて配設されている。
保護管７１の上端は、図１に示すように、地表面において開口しており、保護管７１の下端は、底版２の上面よりも低い位置に到達している。

ヒーター管７２には、ヒーター本体から送水された温水が通流される。
保護管７１の周囲は、ヒーター管７２により輸送された温水により暖められる。
ヒーター管７２は、内管と外管とを備える二重管からなる。なお、ヒーター管７２の構成は限定されない。

ヒーター管７２の内管の下端は、保護管７１（外管）の底部で開口している。ヒーター本体から送水された温水は、内管を介してヒーター管７２の底部に送水された後、外管を介してヒーター管７２の上部に送水される。
ヒーター管７２の内管および外管の上端部は、保護管７１の上端から突出してヘッダー管７３に接続されている。

ヘッダー管７３は、ヒーター本体から延設された管材であって、側壁３の外周囲に沿って配管されている。
本実施形態では、ヒーター本体から排出された温水をヒーター管７２（保護管７１内）に送る送水用のヘッダー管７３と、ヒーター管７２（保護管７１内）から排水された温水をヒーター本体に送る排水用のヘッダー管７３とを備えている。

ヒーター本体は、温水の温度を調節する装置である。ヒーター本体は、ヘッダー管７３を介して返送された温水を、所定の温度に暖めるとともに、ヘッダー管７３およびヒーター管７２を介して、連続地中壁５に送水する。
すなわち、ヒーター本体から送水された温水は、ヒーター管７２およびヘッダー管７３を介してヒーター本体と連続地中壁５との間を循環する。

排水ピット６は、図２に示すように、保護管７１の外側に形成されている。本実施形態では、一対の排水ピット６が、本体部１０を挟んで対向する位置に形成されている。なお、排水ピット６の数および配置は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。

排水ピット６は、底版２の下側に形成された排水層１１に接続されている。排水層１１に流れ込んだ地下水は、排水ピット６を介して排水される。低温地下式貯槽１は、排水ピット６を介して地下水を排水することで、地下水圧により浮力が作用することが防止されている。

次に、低温地下式貯槽１の施工方法について説明する。
本実施形態の低温地下式貯槽の施工方法は、地中壁構築工程と、本体部構築工程と、側部ヒーター設置工程とを備えている。

地中壁構築工程は、連続地中壁５を構築する工程である。
連続地中壁５は、本体部１０の形成予定地の周囲を囲うように溝を形成し、この溝の内部に鉄筋籠を建て込んだ後、コンクリートを打設することにより形成する。連続地中壁５は、難透水層に到達するように形成する。

連続地中壁５の鉄筋籠建て込む際に、側部ヒーター７の保護管７１を縦向きに建て込んでおく。
また、連続地中壁５には、排水層１１と排水ピット６とを連結する開口部５１を形成しておく。

地中壁構築工程では、排水ピット６も形成する。
排水ピット６を施工するタイミングは限定されるものではなく、連続地中壁５の施工と同時に行ってもよいし、連続地中壁５を構築した後に行ってもよい。

本体部構築工程は、連続地中壁５の内側に底版２、側壁３および屋根４を構築する工程である。
まず、連続地中壁５の内側の掘削を行う。
床付け面まで掘削したら、砕石等を敷き均し、排水層１１を形成する。排水層１１は、連続地中壁５に形成された開口部５１に接続させる。

次に、底版２を形成する。このとき、底部ヒーター２１を埋設しておく。
続いて、連続地中壁５の内面に沿って側壁３を形成する。
側壁３を形成したら、屋根４を形成し、本体部１０の上面を遮蔽する。

屋根４は、まず、側壁３に囲まれた空間内において、底版２上で組み立てる。次に、内部の気圧を上昇させることで、屋根４を持ち上げて、側壁３の上端部に固定する。

側部ヒーター設置工程では、連続地中壁５に建て込まれた保護管７１にヒーター管７２を挿入する。また、側壁３の外面に沿ってヘッダー管７３を配管するとともに、ヘッダー管７３とヒーター管７２とを接続する。
なお、ヒーター管７２の保護管７１への挿入するタイミングは限定されるものではなく、本体部１０の施工と同時、施工前、または、施工後に行ってもよい。

本実施形態の低温地下式貯槽１によれば、連続地中壁５内に側部ヒーター７が設けられているため、低温地下式貯槽１内の貯蔵液の冷熱によって連続地中壁５周辺の凍結を抑制することができる。すなわち、側部ヒーター７により、凍結線（０℃線）の位置を連続地中壁５内、もしくは、連続地中壁５の近傍位置となるようにすることで、周辺地盤の凍結に伴う膨張圧力（凍結圧力）の影響を抑制することができる。

また、低温地下式貯槽１の周辺地盤の凍結を抑制しているため、周辺地盤の凍結による側圧が連続地中壁５（側壁３）に作用することがない。そのため、側壁３や連続地中壁５の壁厚を最小限に抑えることができる。

また、側部ヒーター７は、本体部１０に隣接しているため、側部ヒーター７の設定温度を地中（周辺地盤）に埋設する場合よりも低く設定することができる。側部ヒーター７の設定温度が下がれば、ランニングコストを下げることができる。
また、側部ヒーター７を連続地中壁５の内部に設置しているので、側部ヒーター７を設置するために個別に地盤削孔作業をする必要がない。したがって、低温地下式貯槽１を構築するための全体的な工期を短縮することが可能となる。

ヘッダー管７３が、地上において側壁５の外面に配管されているため、側部ヒーター７のメンテナンスが容易となる。なお、ヘッダー管７３を地中に設置すると、メンテナンス用のマンホールが必要になるが、本実施形態では、ヘッダー管７３を地上に配管しているので、マンホールを施工するための手間や費用を削減することができる。

側部ヒーター７は、連続地中壁５内に縦向きに配管された保護管７１内にヒーター管７２を配設する構成であるため、ヒーター管７２の設置作業が容易である。
また、排水ピット６は、側部ヒーター７（ヒーター管７２）の外側に形成するため、排水ピット６の凍結を防止することができる。そのため、排水ピット６の凍結を防止するための断熱材を省略することができ、ひいてはコスト削減が可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

例えば、ヘッダー管の設置個所は限定されるものではなく、地中に配管してもよい。
また、側部ヒーターのヒーター液として、温水を利用する場合について説明したが、ヒーター液は必ずしも温水である必要はない。

１ 低温地下式貯槽
１０ 本体部
１１ 排水層
２ 底版
３ 側壁
４ 屋根
５ 連続地中壁
６ 排水ピット
７ 側部ヒーター
７１ 保護管
７２ ヒーター管
７３ ヘッダー管

Claims (4)

1. 側壁の周囲に連続地中壁が形成された低温地下式貯槽であって、
   前記連続地中壁には、側部ヒーターが配設されており、
   前記側部ヒーターは、前記連続地中壁に縦向きに配管された複数の保護管と、前記各保護管内に配設されたヒーター管とを備えていることを特徴とする、低温地下式貯槽。
2. 底部の排水層に接続する排水ピットが、前記連続地中壁の前記保護管の外側に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の低温地下式貯槽。
3. 複数の前記ヒーター管をつなぐヘッダー管が、地上において前記側壁の外面に配管されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の低温地下式貯槽。
4. 連続地中壁を構築する工程と、
   前記連続地中壁の内側に側壁および底版を構築する工程と、を備える低温地下式貯槽の施工方法であって、
   前記連続地中壁の鉄筋籠建て込み時に、側部ヒーターの保護管を縦向きに建て込んでおき、前記連続地中壁を構築した後に前記保護管内にヒーター管を挿入することを特徴とする、低温地下式貯槽の施工方法。

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