JP4403530B2 - 高圧気体貯蔵施設の開放点検方法および高圧気体貯蔵施設 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤内を掘削して設置された貯槽に高圧気体を貯蔵する高圧気体貯蔵施設に対して適用されて、貯槽の開放点検を行うための方法、および、このような方法が適用可能な高圧気体貯蔵施設に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、岩盤内に空洞を形成し、この空洞内を圧縮空気や天然ガスなどを貯蔵する貯槽として利用する施設が近年実現している。
図5に、このような高圧気体貯蔵施設1の例を示す。この高圧気体貯蔵施設1は、岩盤G内を掘削することにより形成された空洞2内をライニング材3により被覆し、このライニング材3の内方を高圧気体を貯蔵するための貯槽4として形成するとともに、ライニング材3と岩盤Gとの間に裏込めコンクリートCを充填したものである。この高圧気体貯蔵施設1においては、岩盤Gが、貯槽4の内部に貯蔵される気体の貯蔵圧を、裏込めコンクリートCを介して負担し、その一方、ライニング材3が貯槽4の気密性を保つ機能を発揮するようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
こうした高圧気体貯蔵施設1の特徴から、ライニング材3には、不必要な力が作用しないことが望まれる。ここで、貯槽4内に高圧気体が貯蔵されている状態においては、図6(a)に示すように、ライニング材3は、貯槽4内の内圧Pに対して、裏込めコンクリートCを通じて周辺岩盤Gから反力Psおよび間隙水圧Pwを得て、内圧Pと釣り合い状態にある。
【0004】
しかし、貯槽4を開放点検する際には、図6(b)に示すように、内圧Pおよび反力Psが作用せず、裏込めコンクリートC内の間隙水圧Pwが主要な外圧として作用することとなる。このため、不必要な力がライニング材3に作用し、特に、図7(a)のように、裏込めコンクリートCにクラック5が生じている箇所などでは、岩盤Gの水圧がライニング材3に直接的に作用し、図7(b)に示すように、ライニング材3に座屈や貯槽4内側の変位(剥離)などの損傷箇所3aが発生することが危惧される。さらに、こうした施設では、内圧P作用時に貯槽4が膨張し、減圧時には収縮するために、貯槽4内部を大気圧状態にまで減圧した場合に、収縮によりライニング材3に面外変形が生じやすくなっている。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、従来に比較して安全に貯槽の開放点検を行うことができるような方法、および、このような方法を適用するのに好適な高圧気体貯蔵施設を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明においては以下の手段を採用した。
すなわち、請求項1記載の高圧気体貯蔵施設の開放点検方法は、地盤を掘削して空洞を形成するとともに、前記空洞の周囲をライニング材により被覆し、前記ライニング材の内方を高圧気体を貯蔵するための貯槽として形成した構造の高圧気体貯蔵施設に対して適用されて、前記貯槽の開放点検を行うための方法であって、
前記貯槽の点検を行うにあたって、前記ライニング材の外側の地盤内の地下水および空気を吸引することにより、前記ライニング材の外側の地盤内の間隙を負圧状態としておき、しかる後に、前記貯槽内を開放することを特徴としている。
ここで、地盤には、ライニング材の外側に位置する領域、例えば、ライニング材の外側に充填された裏込めコンクリートを含むものとする。
また、負圧とは、大気圧(1気圧)より低い圧力をいい、例えば、−Pvの負圧は、絶対圧であらわすと(1−Pv)気圧となる。
【0007】
請求項2記載の高圧気体貯蔵施設は、地盤を掘削して空洞を形成するとともに、前記空洞の周囲をライニング材により被覆し、前記ライニング材の内方を高圧気体を貯蔵するための貯槽として形成した構造の高圧気体貯蔵施設であって、
前記ライニング材の外側に配置される裏込め材と前記地盤との間に有孔パイプが設置され、
前記有孔パイプには、前記有孔パイプ内の水を排水可能な排水ポンプと、前記有孔パイプ内の空気を吸引可能な真空ポンプとが接続され、
前記排水ポンプおよび真空ポンプには、吸引した水および空気を地上に排水および排気可能な排水・排気設備が接続されていることを特徴としている。
【0008】
請求項3記載の高圧気体貯蔵施設は、請求項2記載の高圧気体貯蔵施設であって、
前記排水ポンプは、前記貯槽の下部に設けられていることを特徴としている。
【0009】
請求項4記載の高圧気体貯蔵施設は、請求項2または3記載の高圧気体貯蔵施設であって、
前記ライニング材の周囲の地盤のうち、他の部分に比較して透水性の高い高透水性領域に対して、グラウトが施されていることを特徴としている。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施の形態を模式的に示す図であり、図中、符号11は
高圧気体貯蔵施設を示す。この高圧気体貯蔵施設11は、上述の高圧気体貯蔵施設1と同様に、岩盤(地盤)G内を掘削することにより形成された空洞12内をライニング材13により被覆し、このライニング材13の内方を高圧気体を貯蔵するための貯槽14として形成するとともに、ライニング材13と岩盤Gとの間に裏込めコンクリートCを充填したものである。
【0011】
そして、この高圧気体貯蔵施設11においては、上述の高圧気体貯蔵施設1と同様に、裏込めコンクリートCと岩盤Gとの間に、図2に示すような有孔パイプ15が設置された構成となっている。このような有孔パイプ15は、図3に示すように、貯槽14の外周面全体に亘って張り巡らされている。
【0012】
また、この高圧気体貯蔵施設11においては、図1、図3に示すように、それぞれの有孔パイプ15が貯槽14の下部に集結して、貯槽14の下部に設けられた排水ポンプ16および真空ポンプ17に対して接続された構成となっている。
【0013】
これらのうち、排水ポンプ16は、有孔パイプ15内の水を吸引して排水するためのものであり、真空ポンプ17は、排水ポンプ16によって有孔パイプ15内の水を排水した後に、有孔パイプ15内の空気を吸引して有孔パイプ15内を負圧状態とすることができるものである。ここで、負圧とは、大気圧(1気圧)より低い圧力をいい、例えば、−Pvの負圧は、絶対圧であらわすと(1−Pv)気圧となる。
また、これら排水ポンプ16および真空ポンプ17は、地上にまで至る接続管18を有するとともに吸引した水および空気を地上に排水・排気可能な排水・排気設備19に対して接続されている。
【0014】
さらに、この高圧気体貯蔵施設11においては、ライニング材13の周囲の岩盤G内に、断層、破砕帯などによって、他の部分に比較して透水性の高い高透水性領域21が存在する場合に、高透水性領域21を含む一定領域22にコンクリートグラウト23が施された構成となっている。
【0015】
次に、この高圧気体貯蔵施設11における開放点検方法について説明する。
この高圧気体貯蔵施設11において、貯槽14の開放点検を行う必要がある場合には、貯槽14を開放するに先だって、まず、排水ポンプ16を稼働させ、これにより有孔パイプ15内に滞留する地下水を、排水・排気設備19を通じて地上に排出する。そして、有孔パイプ15内の水が排水されたら、今度は真空ポンプ17を駆動することにより、有孔パイプ15内の空気を地上に排出する。
【0016】
これにより、ライニング材13の外側の岩盤G内および裏込めコンクリートC内においては、滞留する地下水が、図1中矢印Wで示すように岩盤G内および裏込めコンクリートC内を移動して地上に排出されるとともに、間隙水圧Pvが負圧にまで低減される。そして、この状態で、貯槽14の内部を減圧して開放状態とし、さらに、貯槽14の点検を行うようにする。
【0017】
図4は、ライニング材13の外側の岩盤G内および裏込めコンクリートC内の間隙水圧Pvを負圧とし、さらに貯槽14の内部を開放状態とした際において、ライニング材13に作用する力の釣り合い状態を示した図である。この場合、貯槽14内の圧力は大気圧であり、また、岩盤Gと裏込めコンクリートCには、負圧の間隙水圧−Pvが作用する。これに伴い、ライニング材13には、裏込めコンクリートC側に圧力−Pvが作用することとなる。そして、この圧力−Pvに対して裏込めコンクリートCから作用する反力Psが対抗し、ライニング材13における力の釣り合いが保たれる。
【0018】
この場合、ライニング材13には、裏込めコンクリートC側への圧力−Pvが作用するために、貯槽14からライニング材13に貯蔵気体の内圧Pが作用する場合と同様の力の釣り合い状態が実現されることとなり、従って、ライニング材13が、岩盤Gおよび裏込めコンクリートCの間隙水圧により貯槽14の内方に押圧される心配が無い。しかも、貯槽内圧が大気圧であるにも関わらず、裏込めコンクリートCおよびライニング材13に対して、貯槽14の外方側へ圧力−Pvを作用させることができるために、貯槽14内を減圧した際に生じる貯槽14の収縮を抑制することができる。これにより、ライニング材13に面外変形が生じることを防止することができ、貯槽14を開放した際に懸念されるライニング材13の損傷を未然に防ぐことができる。
【0019】
このようなライニング材13の損傷防止機能は、ライニング材13の周囲の岩盤Gおよび裏込めコンクリートCの間隙水圧を低減させることにより効果を期待するものであり、排水ポンプ16により多量の地下水を揚水する必要はない。しかし、岩盤Gに透水性が高い領域が存在する場合には、揚水量が多大になるものの、十分に間隙水圧を低減できない懸念がある。
【0020】
しかしながら、本実施の形態の高圧気体貯槽施設11においては、ライニング材13の外側の岩盤Gのうち、高透水領域21を含む一定領域22にグラウトが施され、この部分の透水性が低下されるために、有孔パイプ15から排水を行った際に、周囲の岩盤Gから多量の地下水がライニング材13の近傍に流入することを防ぐことができる。これにより、ライニング材13の周囲の岩盤Gの間隙水圧を十分に低下させ、ライニング材13の損傷防止機能を確保することが可能となる。
【0021】
さらに、上述の高圧気体貯蔵施設11においては、有孔パイプ15と排水・排気設備19との間に設けられた排水ポンプ16を貯槽14の下部に設けたので、貯槽14の下部に自然流下した地下水を、排水ポンプ16により排水することができる。これにより、地下水の排水と岩盤G内の間隙水圧の低下を速やかに実現することが可能である。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に係る高圧気体貯蔵施設の開放点検方法および請求項2に係る高圧気体貯蔵施設によれば、ライニング材の外側の(裏込め材を含む)地盤を負圧状態とすることによって、貯槽からライニング材に貯蔵気体の内圧が作用する場合と同様の力の釣り合い状態が実現することができる。したがって、貯槽内を減圧した場合に、ライニング材が、地盤(および裏込め材)の間隙水圧により貯槽の内方に押圧される心配が無く、しかも、この場合の貯槽の収縮を抑制することができる。これにより、ライニング材に面外変形が生じることを防止し、ライニング材の損傷を未然に防ぐことができる。
【0023】
請求項3に係る高圧気体貯蔵施設によれば、貯槽の下部に自然流下した地下水を、排水ポンプにより排水することによって排水を行うことができ、これにより、地下水の排水と地盤および裏込め材内の間隙水圧の低下とを速やかに実現することが可能である。
【0024】
請求項4に係る高圧気体貯蔵施設によれば、有孔パイプ内を排水した際に、周囲の岩盤から多量の地下水がライニング材の近傍に流入することを防ぐことができる。これにより、ライニング材の周囲の岩盤の間隙水圧を十分に低下させ、ライニング材の損傷防止機能を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態を模式的に示す高圧気体貯蔵施設の立断面図である。
【図2】 図1に示した高圧気体貯蔵施設に用いられた有孔パイプを拡大して示す斜視図である。
【図3】 図1に示した高圧気体貯蔵施設の外周面の立面図である。
【図4】 図1に示した高圧気体貯蔵施設において、貯槽の開放点検を行う際に、ライニング材に作用する力の釣り合いを示すための貯槽の要部拡大立断面図である。
【図5】 従来の高圧気体貯蔵施設の立断面図である。
【図6】 図5に示した高圧気体貯蔵施設において、ライニング材に作用する力の釣り合いを示すための図であって、(a)は、貯槽に内圧が作用する場合、(b)は貯槽内部を開放した場合の貯槽の要部拡大立断面図である。
【図7】 同、裏込めコンクリートにクラックが生じている場合のライニング材に作用する力の釣り合いを示すための図であって、(a)は、貯槽に内圧が作用する場合、(b)は貯槽内部を開放した場合の貯槽の要部拡大立断面図である。
【符号の説明】
11 高圧気体貯蔵施設
12 空洞
13 ライニング材
14 貯槽
15 有孔パイプ
16 排水ポンプ
17 真空ポンプ
19 排水・排気設備
21 高透水領域
Claims (4)
- 地盤を掘削して空洞を形成するとともに、前記空洞の周囲をライニング材により被覆し、前記ライニング材の内方を高圧気体を貯蔵するための貯槽として形成した構造の高圧気体貯蔵施設に対して適用されて、前記貯槽の開放点検を行うための方法であって、
前記貯槽の点検を行うにあたって、前記ライニング材の外側の地盤内の地下水および空気を吸引することにより、前記ライニング材の外側の地盤を負圧状態としておき、しかる後に、前記貯槽内を開放することを特徴とする高圧気体貯蔵施設の開放点検方法。 - 地盤を掘削して空洞を形成するとともに、前記空洞の周囲をライニング材により被覆し、前記ライニング材の内方を高圧気体を貯蔵するための貯槽として形成した構造の高圧気体貯蔵施設であって、
前記ライニング材の外側に配置される裏込め材と前記地盤との間に有孔パイプが設置され、
前記有孔パイプには、前記有孔パイプ内の水を排水可能な排水ポンプと、前記有孔パイプ内の空気を吸引可能な真空ポンプとが接続され、
前記排水ポンプおよび真空ポンプには、吸引した水および空気を地上に排水および排気可能な排水・排気設備が接続されていることを特徴とする高圧気体貯蔵施設。 - 請求項2記載の高圧気体貯蔵施設であって、
前記排水ポンプは、前記貯槽の下部に設けられていることを特徴とする高圧気体貯蔵施設。 - 請求項2または3記載の高圧気体貯蔵施設であって、
前記ライニング材の周囲の地盤のうち、他の部分に比較して透水性の高い高透水性領域に対して、グラウトが施されていることを特徴とする高圧気体貯蔵施設。
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