JP3930211B2 - 既設貯水槽の不断水更新工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は上水道、工業用水、下水、農業用水等の既設貯水槽を新設貯水槽に更新する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、老朽化した上水道、工業用水等の既設貯水槽を更新する場合、通常は貯水槽の使用を中断することができないため老朽化した既設貯水槽の使用状態を確保しながら近傍に新設貯水槽を築造し、これが完成後に水源および供給先の配管をつなぎ替え、老朽化した既設貯水槽を取り壊していた。
【０００３】
この場合、新設貯水槽は設置場所の基礎地盤を地盤改良したりして地盤を強化した場所において、コンクリート製貯水槽の場合には、底面と側面に鉄筋を配筋し、型枠を設置した後にコンクリートを打設して築造され、また鋼製貯水槽の場合には、溶接接合により鋼板製の底板を設置後、側板を組立てると共に溶接により接合して製作・築造されていた。
【０００４】
また、既設貯水槽の更新を目的としたものではないが、関連する技術として以下のものが知られている。
既設貯水槽の使用を中断することなく、すなわち不断水で施工できる増設貯水槽を設けるものが、特開平１１―２５６８６５号公報に開示されている。この技術は、老朽既設タンクの更新とは異なるが、貯水量の増大ニーズに対応して貯水量の容量アップを図るもので、図９に示すように既設タンク（貯水槽）４１の側壁２３をそのままとして、側壁２３の外周に沿ってドーナツ状に新設タンク４３を設置するものである。
【０００５】
この技術によれば、既設タンク４１の側壁２３をそのままにしているため、タンク４１の使用状態を継続して新設タンク４３の工事を行うことができるとともに、増設タンク４３のスペースを最小とする他、メンテナンス性や耐震性の高いタンクとすることができる。
【０００６】
また、特開昭５７―９３９４号公報には、構築工期を短縮する二重殻タンクの構築方法が開示されている。これは図１０に示すように、外槽タンク４４の構築と並行して内槽タンク４５を製作し、水を張った外槽タンク４４内に内槽タンク４５を浮かせた後、水を徐々に抜いて内槽タンク４５を沈降させて二重殻タンクを構築するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術による更新方法は、既設貯水槽と別の場所に新設貯水槽を設けるため広大なスペースが必要となるとともに新設貯水槽を設置する場所の地盤４６の強化等の工事をともなうため工事期間が長くなり、工事費用が高くなる課題があった。
【０００８】
本発明は、貯水槽の使用状態を継続しながら既設貯水槽と同一場所に、経済的かつ短工期で新設貯水槽を構築する既設貯水槽の更新工法を提供することを目的としたものである。
【０００９】
本発明の目的の一部を達成する手段として、前記の関連する技術を利用することが考えられた。例えば「特開平１１―２５６８６５号公報」の技術を転用し、既設貯水槽の側壁外周に沿って新規に側壁を設ける方法である。この方法によれば工事中も既設貯水槽を使用できるが、既設貯水槽の底板の更新ができなく、また、既設貯水槽の外周に沿ったスペースが確保できない場合には採用できない。
【００１０】
また、「特開平５７―９３９４号公報」における外槽タンクを既設貯水槽として置換え、内槽タンクに相当する新設貯水槽を既設貯水槽内に浮上・沈降させることが考えられる。しかし、この技術は、内槽タンクを浮上・沈降させる手段として外槽タンクに張った水を抜くこととしたもので貯水槽を使用状態としながら更新工事を行うことができない。また、既設貯水槽内には給排水の流入口、流出口や立ち上がり部があり、そのまま新設貯水槽を既設貯水槽内に浮上・沈降させることはできない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願発明は従来技術および関連する先行技術にない新規な手段によって発明の目的を達成するものであって、その構成の要旨は以下のとおりである。
既設貯水槽１に収容可能な形状の新設貯水槽２を製作し、貯槽内に水を貯溜した使用状態の既設貯水槽１内に新設貯水槽２を吊り込み挿入し、貯溜水３上に浮上させ、新設貯水槽２内に貯溜水３を注水して浮力を調整しながら徐々に沈降させる。この間、既設貯水槽１の流入口４から流入した水は流出口１６から排出され使用状態が継続される。そして、新設貯水槽２が既設貯水槽１内の底板１３上に着底する直前に新設貯水槽２の流入口と流出口を開放して流入水１０を新設貯水槽２内を通して流出させ、貯水槽の使用状態を中断することなく継続させる。
その後、既設貯水槽１の内周面と新設貯水槽２の外周面の隙間１８にモルタル等のグラウト材２４を充填して新設貯水槽２を止水・固定して更新貯水槽を完成する。
【００１２】
また請求項２の発明においては、請求項１記載の既設貯水槽の不断水更新工法において、流出管１６が貯水槽内に立上がり部２６を有する既設貯水槽１において、既設貯水槽１の流出口１６に対向する新設貯水槽２の底板５の所定の位置に孔６を明け、既設の流出立上がり部２６より大きい内径の流出口筒体２８を設けて既設貯水槽１内に新設貯水槽２を挿入可能とし、該筒体２８の上端には着脱可能な蓋２９を備えたことを特徴とする。
さらに請求項３の発明においては、請求項２記載の既設貯水槽の不断水更新工法において、流出口筒体２８の上端に設ける蓋２９に既設貯水槽１の貯溜水３を新設貯水槽１内に注排水可能な弁１１を設け、流出口１６と注排水口１２と兼用としたことを特徴とする。
さらにまた請求項４の発明においては、請求項１または請求項２のいずれかに記載の既設貯水槽の不断水更新工法において、新設貯水槽２の流入口部の筒体７および注排水口１２または流出口筒体２０，２８の取付け位置の底板の裏面に環状の止水パッキン２１，２２を設けたことを特徴とする。
なおまた請求項５の発明においては、請求項１または請求項２のいずれかに記載の既設貯水槽の不断水更新工法において、流入口４または流出口１６の立上がり部７，２６と蓋８，２９を外した筒体９，２８の上端間にシール部材３１を設け、シール部材３１でシールされた既設貯水槽１の底板１３との間隙に、注入時に流動性を有し時間経過とともに水中固化するシール材３４を充填したことを特徴とする。
【００１３】
本発明に使用する新設貯水槽はいくつかの条件が必要となる。
通常、既設貯水槽は底部に貯溜水を受入れる立ち上がり部を有する流入口と流出口が設けられている。したがって、新設貯水槽はこの流入口と流出口の機能を維持したまま支障なく新設貯水槽を挿入可能としなければならない。なお、新設貯水槽の底部には浮力調整用の弁付きの注排水口を設けておく必要がある。
【００１４】
【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ながら説明する。
図１は地下のピット１５に流出口１６を設けた屋根１７付きの既設貯水槽１を本発明によって更新した実施例の完成図で、図２〜図７はその作業工程を示すものである。
本発明に使用する新設貯水槽２は、図１または図４に示すように、平面形状が既設貯水槽１に収容可能な形状とした鋼製のものを既設貯水槽外の近傍で製作する。新設貯水槽２は既設のものより若干小径となるため容量を既設貯水槽１と同等にするにはその分高さを高くすればよく、必要に応じ、さらに高くして容量アップすることもできる。
【００１５】
新設貯水槽２には、既設貯水槽１の流入口４に対向する底板５の所定の位置に孔６を開設し、前記孔６に連通し、既設貯水槽１の流入立上がり部７より大きい内径で、上端にボルト挿通用透孔を有するフランジ３０を備えていると共に、これに着脱可能にボルトにより固定される蓋８を備えた筒体９を底板５に立設するように設ける。該筒体９は既設貯水槽１内に新設貯水槽２を挿入設置する際に支障なく挿入できると共に、流入口４から流入する水１０を蓋８をした状態で筒体９内の筒体内面９ａと流入口外面４ａの隙間１８を通じて流出口１６に流通可能な内径の大きさとする。
【００１６】
該筒体９と離れた位置において新設貯水槽２の底板５には、既設貯水槽１の貯溜水３を浮力調整のため注水したり、新設貯水槽２内に貯溜した水１０を流出するための弁１１付きの注排水口１２を設けておく。この注排水口１２は流出口１６と兼用にしてもよい。注排水口１２を筒体９と離れた位置に設けるのは貯水槽内に滞留させない（死に水を生じさせなくする）ためで、弁１１を設けるのは新設貯水槽２の沈降速度を調整するため注水量を制御するためのものである。この弁１１は完成後取外してもよい。
この新設貯水槽２は既設貯水槽１に隣接したスペースの地上で製作するか、または既設貯水槽１の上部に仮設ステージを組立てて製作してもよい。
【００１７】
以下、既設貯水槽１内に新設貯水槽２を挿入設置する工程について説明する。
▲１▼まず、図３に示すように既設貯水槽１の屋根１７を撤去し、既設貯水槽１内に設けられているタラップ（図示せず）等を取外し、新設貯水槽２を挿入可能なように事前準備を行う。
【００１８】
▲２▼次に図４に示すように、前記新設貯水槽２における注排水弁１１を閉じ筒体９の上端に蓋８をした状態で、貯水状態の既設貯水槽１内に複数のクレーンによる相吊り（図示せず）によって前記新設貯水槽２を吊り下ろし水面上に浮上させる。なお、既設貯水槽１の上部に仮設ステージを組立てて製作する場合は、新設貯水槽２の吊り下ろしは仮設ジャッキを使用して行う。
貯水状態の既設貯水槽１内に新設貯水槽２を吊り下ろして浮上させる際、既設貯水槽１内の貯溜水３は水位が高まるがオーバーフロー管１９を通じて排水される。
▲３▼次に図４および図５に示すように、既設貯水槽１の流入口４に対向する上方に新設貯水槽２の筒体９を位置決めし、新設貯水槽２の注排水弁１１を開いて注排水口１２から新設貯水槽２内に既設貯水槽１内の水３を取入れて新設貯水槽２の浮力を減じて徐々に沈降させる。注排水弁１１の開き加減で沈降速度を調整できる。注排水弁１１の操作については、ダイバーによる手動かまたは貯水槽外から遠隔操作によって適宜行う。
【００１９】
この間、既設貯水槽１の流入口４から流入する水１０は、既設貯水槽１の中を通って流出口１６に流れ使用状態が確保されている。新設貯水槽２の沈降が進むと、既設貯水槽１の流入口立ち上がり部７が新設貯水槽２の筒体９内に入り、流入水１０は筒体９内を通じ新設貯水槽２の底面下方を流れて流出口１６から流出される。
【００２０】
▲４▼新設貯水槽２の底板５が既設貯水槽１の底板１３上に近ずいたら、図６に示すようにダイバー作業にて筒体９の蓋８を外し、既設貯水槽１の流入口４から新設貯水槽２内に水を流入させて、新設貯水槽２を既設貯水槽１の底板１３上に到達させると共に、注排水弁１１を全開状態として流入水１０を新設貯水槽２内に貯溜し、流出可能な使用状態とする。
なお、新設貯水槽２の流入口部の筒体９および注排水口１２または流出口筒体２０の取付け位置の底板５の裏面（下面）に、環状の止水パッキン２１，２２を設けておくと、新設貯水槽２が既設貯水槽１の底板１３の上面に着底した際、流入口部４の筒体９および注排水口１２または流出口筒体部２０を確実にシールすることができる。
【００２１】
▲５▼次に既設貯水槽１の側壁２３の内面と新設貯水槽２の側壁１４の外面との間隙１８にグラウト材２４を充填する。使用するグラウト材２４は、間隙１８が狭い場合にはセメントミルクやモルタル等を使用し、間隙１８が広い場合にはコンクリート等を用いることができる。グラウト材２４を注入する場合は、前記間隙１８をドライにして行うか、または貯溜水３が存在する状態で水中打設する。なお、水中打設の場合はトレミー管を使用して底部から打設する（図示を省略した）。
【００２２】
▲６▼前記グラウト材２４の注入作業の前後のいずれかで、屋根１７付きの貯水槽の場合は、新設貯水槽２の上部に屋根１７ａを取り付け、新設貯水槽２の越流口２５ａと越流管１９を短管４８等により連結する。
以上の工程で既設貯水槽１内に不断水にて新設貯水槽２を挿入設置した貯水槽の更新を完成する。
【００２３】
図７の場合は、流出口１６が流入口１４と同様に既設貯水槽１内に立ち上がる立上がり部２６を有する既設貯水槽１に、本発明を適用した実施形態である。この場合は、既設貯水槽１の流出口１６に対向する新設貯水槽２における底板５の所定の位置に孔２７を明け、前記の流入口４に対向するように設けた筒体９と同様な筒体２８を前記孔２７に連通するように底板５に立設して、既設貯水槽１内に新設貯水槽２を挿入可能とし、既設貯水槽１の貯溜水３を新設貯水槽２内に注排水可能な弁１１付きの注排水口１２を設けておく。 なお、この実施形態では弁１１付き注排水口１２は、流出口筒体２８の上端に設ける蓋２９に設け、流出口１６と注排水口１２と兼用としているが、流入口４の筒体９から離れた位置に独立して設けてもよい。
【００２４】
なお、両実施形態において、流入口４または流出口１６の立上がり部７，２６のシールを確実にする場合は、図８に示すように、筒体９，２８の蓋８，２９の取付けフランジ３０を流入口４または流出口１６の立上がり部７，２６より低くしておき、また蓋８，２９を前記立上がり部７，２６を収納するための下向き開口凹部８ａおよび取り付けフランジ８ｂを備えた形状にしておき、前記蓋８，２９を取外した後に、柔軟性のある板状または筒状のシール部材３１の一端側を立上がり部７，２６の外周面に当接してバンド３２により水密に締付け固定し、他端側を筒体９，２８のフランジ３０に鋼製環状押え座金４９およびこれらの透孔に挿通されたボルト５０およびナットにより固定した後、筒体９，２８と流入口４または流出口１６の立上がり部７，２６とシール部材３１と底板１３の間隙１８ａに、新設貯水槽２の上端まで配管したシール材注入パイプ３３からシール材３４を注入すると共に、水抜きパイプ５１から排水するようにしてもよい。使用するシール材３４としては、注入時に流動性を有し時間経過とともに水中固化する水中硬化型樹脂やセメントミルク等のシール材を用いる。
【００２５】
本発明を適用する既設貯水槽１としては、鋼製、コンクリート製、ＦＲＰ製等のいずれでもよい。
【００２６】
（実施例）
以下、本発明を老朽化した上水道用の既設貯水槽の更新に適用した実施例について説明する。
更新対象の既設貯水槽１は、図１または３に示すものと同じで、底板１３および側壁２３を構成する側板３８が板厚6mm〜11mmの鋼板を溶接して製作されている。形状は内径18m、高さ12mの円筒状の既設貯水槽１でドーム型の屋根１７付きである。このドーム型屋根１７は更新工事に先立ち撤去される。
【００２７】
既設貯水槽１内には水源から配管されている径350mmの流入管（給水管）３５の端部が垂直に折り曲げられた１ｍ高さの立上がり部７が設けられ、この上端は上方に向かって拡径するように開口するラッパ状の流入口（貯水槽内への水の出口）が形成されている。また、既設貯水槽１の底板１３の中央部は開口されて地下ピット１５に連通し、この地下ピット１５には、水の供給先に給水する流出管（送水管）３６の流出口１６と排泥管３７が設けられている。排泥管３７は通常、途中に設けられた弁３９が閉じられており、既設貯水槽１を清掃する時のみ泥水を流す。
【００２８】
また、既設貯水槽１の側板３８の上部には、貯溜水３のオーバーフロー水を逃がす越流口２５が設けられ越流管１９を通じて前記の排泥管３７に接続されている。
【００２９】
新設貯水槽２は鋼製貯水槽で、図１または図４に示すように、鋼板を溶接接合して製作され、既設貯水槽１内に円滑に挿入設置できるように、既設貯水槽１の内壁との間隙１８を500mmとし、外径17mとされている。高さは13.5mとし、既設貯水槽１より径が小さくなった分高くして、既設貯水槽１とほぼ同等の容積を確保している。
【００３０】
流入管３５の立上がり部７に対向して設ける筒体９は、流入水１０が筒体９内を通じて流下できるように、内径600mm、高さ1.5mとし、筒体９の上端のフランジ３０にボルト４７により固定した蓋８が取付けられている。
【００３１】
また、底板１３の中央部の地下ピット１５上には、浮力調整のための弁１１付きの注排水口１２が設けられている。この注排水口１２は新設貯水槽２の完成後においては貯流水３の流出口として使用する。
【００３２】
地下ピット１５上の底板部５は地盤の支持がないため型鋼等を使用した縦リブ４０を溶接して補強されている。また、新設貯水槽２の側板上方のオーバーフロー位置には越流口２５が明けられている。
【００３３】
前記筒体９の取付け部および地下ピット１５の開口縁に対向する新設貯水槽２の底板５の裏面（下面）には、ゴム製等の止水パッキン２１，２２が接着剤等により貼り付け固定してある。この止水パッキン２１，２２は、既設貯水槽１の内壁と新設貯水槽２の間隙１８にグラウト材２４を充填する際、ドライにして行う場合必要となり、貯溜水３が存在する状態で充填する場合は不要である。
【００３４】
前記既設貯水槽１内に新設貯水槽２を前述の工程で挿入設置することにより不断水で図１に示すような既設貯水槽１を新設貯水槽２に更新することができる。
【００３５】
本発明の場合は、既設貯水槽１を、新設貯水槽２を築造する時に、新設貯水槽２の躯体の一部およびグラウト材２４を打設する時の型枠として利用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、不断水で既設貯水槽１の更新ができるため、貯水槽の使用状態を中断することがなく、工事期間であっても給水ユーザーに対して影響を与えることがない。
また、新設貯水槽２は既設貯水槽１内に設置するため、新規な設置スペースを要せず、新設場所の地盤強化等の工事が不要となり、大幅な工期短縮と経済効果がある。
また、既設貯水槽１内への新設貯水槽２の挿入作業に貯溜水３の浮力を利用するためクレーン等の揚重機の使用は最初の吊り込みだけでよく、使用期間を少なくでき、揚重機の使用料を軽減できるとともに危険作業の期間を短縮できるため安全である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の方法によって更新した既設貯水槽の実施形態を示す一部縦断側面図である。
【図２】図１の一部横断平面図である。
【図３】既設貯水槽の事前準備作業を示すもので、既設貯水槽の屋根の解体撤去作業をしている状態を示す一部縦断側面図である。
【図４】既設貯水槽内に新設貯水槽を挿入浮上させた状態を示す一部縦断側面図である。
【図５】新設貯水槽の沈降状況を示す一部縦断側面図である。
【図６】既設貯水槽底面に新設貯水槽を着底させた状態を示す一部縦断側面図である。
【図７】他の形式の既設貯水槽に適用した本発明の第２実施形態を示すものであって、新設貯水槽の沈降状況を示す一部縦断側面図である。
【図８】流入立上がり管と筒体のシール方法を示す説明図である。
【図９】第１従来例を示す縦断側面図である。
【図１０】第２従来例を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１ 既設貯水槽
２ 新設貯水槽
３ 貯溜水
４ 流入口
５ 新設貯水槽の底板
６ 新設貯水槽の孔
７ 流入立上がり部
８ 蓋
９ 筒体
１０ 流入する水
１１ 注排水可能な弁
１２ 注排水口
１３ 既設貯水槽の底板
１４ グラウト
１５ ピット
１６ 流出口
１７ 屋根
１８ 隙間（または間隙）
１８ａ 間隙
１９ オーバーフロー管（または越流管）
２０ 流出口筒体
２１ 止水パッキン
２２ 止水パッキン
２３ 側壁
２４ グラウト材
２５ 越流口
２６ 立上がり部
２７ 孔
２８ 筒体
２９ 蓋
３０ フランジ
３１ シール部材
３２ バンド
３３ シール材注入パイプ
３４ シール材
３５ 流入管（給水管）
３６ 流出管
３７ 排泥管
３８ 側板
３９ 弁
４０ リブ
４１ 既設タンク
４４ 外槽タンク
４５ 内槽タンク
４６ 基礎地盤
４７ ボルト
４８ 短管
４９ 鋼製環状押え金具
５０ ボルト
５１ 水抜きパイプ

Claims (5)

1. 平面形状が既設の貯水槽に収容可能な新設貯水槽を既設貯水槽外の近傍で製作し、既設貯水槽内に存在する貯溜水の浮力を利用して新設貯水槽を既設貯水槽内に挿入設置する既設貯水槽の不断水更新工法であって、
   既設貯水槽外の近傍で製作する新設貯水槽は、既設貯水槽の流入口に対向する底板位置に孔を明け既設の流入立上がり部より大きい内径で上端に着脱可能な蓋を備えた筒体を設け、該筒体は既設貯水槽内に新設貯水槽を挿入設置する際に流入口から流入する水を筒体内を通じて流出口に流通可能な大きさとし、また、該筒体と離れた位置に既設貯水槽の貯溜水を新設貯水槽内に注排水可能な弁付きの注排水口を設けておき、使用状態のまま既設貯水槽内に新設貯水槽を挿入設置するに際して、
   ▲１▼まず、既設貯水槽に新設貯水槽を挿入可能なように事前準備を行った後、貯水状態の既設貯水槽内に前記新設貯水槽を吊り下ろして水中に浮遊させ、既設貯水槽の流入口に対向する上方に新設貯水槽の筒体を位置決めし、新設貯水槽の前記弁を開いて注排水口から新設貯水槽内に既設貯水槽内の水を取入れて新設貯水槽を徐々に沈降させる工程と、
   ▲２▼次に新設貯水槽の底板が既設貯水槽の底板上に近ずいたら、前記筒体の蓋を外し、既設貯水槽の流入口から新設貯水槽内に水を流入させ新設貯水槽を既設貯水槽の底板上に到達させるとともに前記弁を開弁状態として流入水を新設貯水槽内に貯溜・流出可能な使用状態とする工程と、
   ▲３▼さらに既設貯水槽と新設貯水槽の間隙にグラウト材を充填し、貯水槽の使用状態を中断することなく既設貯水槽内に新設貯水槽を設置する工程
   以上工程▲１▼と工程▲２▼と工程▲３▼とよりなることを特徴とする既設貯水槽の不断水更新工法。
2. 流出管が貯水槽内に立上がり部を有する既設貯水槽において、既設貯水槽の流出口に対向する新設貯水槽の底板の所定の位置に孔を明け、既設の流出立上がり部より大きい内径の流出口筒体を設けて既設貯水槽内に新設貯水槽を挿入可能とし、該筒体の上端には着脱可能な蓋を備えたことを特徴とする請求項１記載の既設貯水槽の不断水更新工法。
3. 流出口筒体の上端に設ける蓋に既設貯水槽の貯溜水を新設貯水槽内に注排水可能な弁を設け、流出口と注排水口と兼用としたことを特徴とする請求項２記載の既設貯水槽の不断水更新工法。
4. 新設貯水槽の流入口部の筒体および注排水口または流出口筒体の取付け位置の底板の裏面に環状の止水パッキンを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の既設貯水槽の不断水更新工法。
5. 流入口または流出口の立上がり部と蓋を外した筒体上端間にシール部材を設け、シール部材でシールされた既設貯水槽の底板との間隙に、注入時に流動性を有し時間経過とともに水中固化するシール材を充填したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の既設貯水槽の不断水更新工法。

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