JP4619105B2 - Construction method of geothermal facilities - Google Patents
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Description
本発明は、地熱を利用して建物の冷暖房を行うための地熱発電設備を効率的に施工するための方法に関するものである。 The present invention relates to a method for efficiently constructing a geothermal power generation facility for cooling and heating a building using geothermal heat.
地下10m以深の部分は、一年を通じて10〜20℃程度の温度を保っている。それゆえ、近年では、特許文献1の如く、そのような地下の熱(いわゆる地熱)を利用して建物の冷暖房を低コストで行う地熱発電について検討されている。
The part deeper than 10m underground maintains a temperature of about 10-20 ° C throughout the year. Therefore, in recent years, as disclosed in
ところが、地熱発電を行うためには、地下10m以深の部分にまで至る配管を何本も地中に埋設しなければならないため、かかる配管の埋設工事に多大な手間とコストとを要してしまう。それゆえ、従来の地熱発電設備の施工方法では、低コストで建物の冷暖房を行うという地熱発電のメリットを十分に発現させることができなかった。 However, in order to perform geothermal power generation, it is necessary to embed a number of pipes extending to a depth of 10 m or deeper in the ground, so that a great amount of labor and cost are required for such pipe burying work. . Therefore, the conventional construction method of geothermal power generation facilities cannot sufficiently exhibit the merit of geothermal power generation that cools and heats buildings at low cost.
本発明の目的は、上記従来の地熱発電設備の施工方法が有する問題点を解消し、非常に容易にかつ安価に地熱発電設備を施工することが可能な施工方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a construction method capable of solving the problems of the conventional geothermal power generation facility construction method and constructing the geothermal power generation facility very easily and inexpensively.
本発明の内、請求項1に記載された発明の構成は、重機を用いて地盤改良工事を施した後に建物を建設する際に並行して行う地熱利用設備の施工方法であって、前記地盤改良工事に使用した重機を再度利用して縦孔を掘削する掘削工程と、前記縦孔内にU字状で複数のパイプを埋設する埋設工程と、前記複数のパイプ同士、および、パイプとヒートポンプとを接続する接続工程とを含んでおり、前記地盤改良工事が、重機を用いて地盤に縦孔を掘削してその縦孔内に鋼管杭を埋設し、その鋼管杭の基端の上に建物の基礎を作るものであり、前記埋設工程が、U字状で複数のパイプとしてフレキシブルステンレスパイプを用いるものであり、前記接続工程が、縦孔内に埋設されたパイプ同士を地中(地表部付近)にて接続するものであるとともに、前記埋設工程において埋設されるU字状のパイプの下端を、前記地盤改良工事において埋設される鋼管杭の下端よりも上方に位置させることを特徴とするものである。
Of the present invention, the configuration of the invention described in
請求項2に記載された発明の構成は、請求項1に記載された発明において、地盤改良工事が、重機により掘削した縦孔に杭を埋設させることにより地盤を強化するものであることにある。なお、縦孔に埋設させる杭としては、いわゆる鋼管杭やコンクリート杭等を用いることができる。
The structure of the invention described in
請求項3に記載された発明の構成は、請求項1、または請求項2に記載された発明において、U字状のパイプを埋設させるための縦孔を掘削する際に、重機のオーガーを所定方向に回転させて所定の深さまで掘り下げた後に、オーガーを前記所定方向と反対方向に回転させながら掘り下げた位置から所定の高さだけ上方まで引き抜いた後に、オーガーの回転を停止させた状態で、オーガーを引き抜くことにある。 According to a third aspect of the present invention, in the invention according to the first or second aspect, when the vertical hole for embedding the U-shaped pipe is excavated, the auger of the heavy machine is predetermined. In a state where the rotation of the auger is stopped after the auger is pulled up to a predetermined height from the position dug down while rotating in the direction opposite to the predetermined direction after being rotated in the direction and digging to a predetermined depth, To pull out the auger.
請求項1に記載された発明によれば、U字状のパイプを埋設するための縦孔が、地盤改良工事に利用する重機を用いて掘削されるため、重機を何度も搬送する手間が掛からないので、非常に容易にかつ安価に地熱利用設備を施工することが可能となる。また、請求項1に記載された発明によれば、U字状のパイプがフレキシブルなものとなるので、地震等があった場合でも、埋設されたU字状のパイプに亀裂が入ったりする心配がない。
According to the invention described in
請求項2に記載された発明によれば、建物が建設される地盤が強固なものとなるので、地震等があった場合でも、施工された地熱発電設備が損傷する心配がない。 According to the second aspect of the present invention, since the ground on which the building is constructed is strong, there is no concern that the constructed geothermal power generation facility will be damaged even in the event of an earthquake or the like.
請求項3に記載された発明によれば、U字状のパイプを埋設させるための縦孔の周囲が強固に固められるため、U字状のパイプを埋設させる際に、縦孔が埋まって再度掘削しなければならなくなる、という事態が生じたりしない。
According to the invention described in
以下、本発明に係る地熱発電設備の施工方法の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of a construction method for a geothermal power generation facility according to the present invention will be described in detail based on the drawings.
地熱発電設備を施工する際には、まず、地盤の改良(軟弱地盤の強化)の目的で、地盤中に所定の間隔で複数本の鋼管杭が埋設される。図1は、地盤に鋼管杭を埋設する様子を示したものであり、鋼管杭1の埋設は、重機2によって鋼管杭1を回転させながら地盤Gの中に貫入させることによって行われる(図1(a)参照)。なお、埋設される鋼管杭1は、中空状になっており、先端際に、略一周に亘って螺旋翼3が設けられている。また、各鋼管杭1,1・・は、先端が硬い地盤Hまで食い込み、基端が地表よりも30cm程度下方に位置するように埋設される(図1(b)参照)。なお、そのような埋設状態にするために、別の鋼管杭1,1・・を継ぎ足すことも可能である。図2は、鋼管杭1,1・・が埋設された地盤Gを上から見た図であり、区画された地盤Gには、所定の間隔の格子状に鋼管杭1,1・・が埋設されている。
When constructing a geothermal power generation facility, a plurality of steel pipe piles are first buried in the ground at predetermined intervals for the purpose of improving the ground (strengthening the soft ground). FIG. 1 shows a state in which a
次に、上述の如く、鋼管杭1,1・・が埋設された地盤Gに、地熱発電用のU字状パイプを埋設させるための複数の縦孔が掘削される。図3は、かかる縦孔を掘削する様子を示したものであり、縦孔の掘削においては、まず、上記の如く鋼管杭1,1・・を貫入させた重機2のアダプターがオーガー4に交換される。そして、そのオーガー4を正回転(たとえば、時計回りの回転)させながら、図3(a)の如く、所定の長さL1まで貫入させる(すなわち、掘り下げる)。しかる後、貫入させたオーガー4を逆回転(たとえば、反時計回りの回転)させながら引き上げ(図3(b)の状態)、図3(c)の如く、所定の長さL2(50cm〜1m程度)だけ引き上げられた後には、オーガー4の回転を停止させた状態で、オーガー4を地盤Gの中から引き上げることによって、縦孔5を形成する(図3(D)の状態)。このような工程でU字状パイプ埋設用の縦孔5を掘削することによって、縦孔5の周囲の土壌が固められ、地盤G上の衝撃によって縦孔5が埋まってしまう、という事態が発生しないようになる。なお、縦孔5の深さは、4〜10mの範囲内で、必要に応じて適宜調整される。図4は、縦孔5,5・・が掘削された地盤Gを上から見た図であり、地盤Gには、所定の間隔の格子状に縦孔5,5・・が掘削されており、埋設された鋼管杭1,1・・と千鳥格子を形成した状態になっている。
Next, as described above, a plurality of vertical holes for burying U-shaped pipes for geothermal power generation are excavated in the ground G in which the steel pipe piles 1, 1,. FIG. 3 shows a state in which such a vertical hole is excavated. In the excavation of the vertical hole, first, the adapter of the
しかる後、掘削された各縦孔5,5・・に、図5の如く、U字状パイプ10,10・・を埋設する。図6は、埋設するU字状パイプの断面の様子を示したものであり、U字状パイプ10は、所定の厚み(たとえば、2〜5mm)のフレキシブルステンレスパイプ6の外周を、所定の厚み(たとえば、0.3〜2mm)を有する耐食性の高い塩化ビニル7で覆ったものである。各縦孔5,5・・にU字状パイプ10,10・・を埋設した後には、各U字状パイプ10,10・・の両端を、それぞれ、隣り合うU字状パイプ10の端縁と接続することによって、各縦孔5,5・・に埋設されたU字状パイプを一連のパイプとする。なお、各縦孔5,5・・に埋設されたU字状パイプ10,10・・同士の接続は、U字状パイプ10,10・・と同一の塩化ビニル7で被覆されたフレキシブルステンレスパイプ6を用いて行われる。図6(a)は、各U字状パイプ10,10・・が接続された状態の地盤Gを上から見た図であり、U字状パイプ10,10・・は、一つの角の部分(斜線を付した円形Bの部分)を除いて一連に繋がった状態になっている(以下、一連のパイプPという)。また、U字状パイプ10,10・・同士は、地盤Gに埋設した鋼管杭1,1・・の上に建物の基礎を施工する際に邪魔になったり、美観が損なわれたりしないように、図6(b)の如く、地中にて接続されている。
After that, as shown in FIG. 5,
そして、上記の如く、U字状パイプ10,10・・が埋設されて接続された後には、埋設された各鋼管1,1・・の上に、建物の基礎が作られる。図7(a)は、基礎工事を完了した地盤Gを上から見た図であり、図7(b)は、図7(a)におけるA−A線断面を示したものである。建物の基礎8は、埋設された鋼管杭1,1・・を繋ぐように掛け渡された状態になっている。
As described above, after the
建物の基礎8が作られた後には、その基礎8の上に、建物9が建設される。一方、建物9の内部には、地中熱を利用して建物の内部の温度コントロールをするためのヒートポンプ11が設置され、そのヒートポンプ11と一連のパイプPとが、地盤Gの角の開放部分において接続される。なお、ヒートポンプ11としては、コンプレッサと熱交換機とを備えた公知の地熱発電用のものを好適に使用することができる。このように施工されたヒートポンプ11および一連のパイプPからなる地熱発電設備によれば、一年を通じて10〜20℃程度の温度を保つ地下の熱(いわゆる地熱)を、水等の媒体を介して利用することにより、安価かつ効率的に建物9の冷暖房をすることが可能となる。
After the
上記実施形態の如き施工方法によれば、U字状パイプ10,10・・を埋設するための縦孔5,5・・が、地盤改良工事に利用された重機2を用いて掘削されるため、重機2を何度も搬送する手間が掛からないので、非常に容易にかつ安価に地熱発電設備を施工することが可能となる。
According to the construction method as in the above embodiment, the
また、上記実施形態の如き施工方法によれば、建物9が建設される地盤Gが強固なものとなるので、地震等があった場合でも、施工された地熱発電設備が損傷する心配がない。
Further, according to the construction method as in the above embodiment, since the ground G on which the
さらに、上記実施形態の如き施工方法によれば、U字状パイプ10,10・・を埋設させるための縦孔5,5・・の周囲が強固に固められるため、U字状パイプ10,10・・を埋設させる際に、縦孔5,5・・が埋まって再度掘削しなければならなくなる、という事態が生じたりしない。
Furthermore, according to the construction method as in the above embodiment, the periphery of the
また、上記実施形態の如き施工方法によれば、U字状パイプ10,10・・の強度が非常に高いものとなるので、地震等があった場合でも、埋設されたU字状パイプ10,10・・に亀裂が入ったりする心配がない。
Further, according to the construction method as in the above embodiment, the strength of the
加えて、上記実施形態の如き施工方法によれば、施工後長期間経過した後でも、土壌に含まれる各種の物質によってU字状パイプ10,10・・が浸食される、という事態が生じない。
In addition, according to the construction method as in the above embodiment, even when a long time has elapsed after construction, there is no situation in which the
なお、本発明に係る地熱発電設備の施工方法は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で適宜変更することが可能である。たとえば、地盤中に埋設する鋼管杭の個数や配置、U字状パイプ同士の接続のレイアウト等は、改良する地盤の形状等に応じて適宜変更することができる。 In addition, the construction method of the geothermal power generation equipment which concerns on this invention is not limited to the aspect of the said embodiment at all, It is possible to change suitably in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, the number and arrangement of steel pipe piles to be embedded in the ground, the layout of connection between U-shaped pipes, and the like can be changed as appropriate according to the shape of the ground to be improved.
たとえば、地熱発電設備のU字状パイプを埋設するための縦孔の掘削は、上記実施形態の如く、地盤改良工事の後に行う必要はなく、地盤改良工事と同時に進行させることも可能であるし、場合によっては、地盤改良工事に先立って行うことも可能である。 For example, the excavation of the vertical hole for embedding the U-shaped pipe of the geothermal power generation facility does not need to be performed after the ground improvement work as in the above embodiment, and can be performed simultaneously with the ground improvement work. In some cases, it may be performed prior to ground improvement work.
加えて、地盤改良工事は、上記実施形態の如く、縦孔に鋼管杭を埋設することのみによって地盤を強化する工事に限定されず、埋設した鋼管杭の内部に地盤を固化させるためのセメントミルクを流し込む工事等に変更することも可能である。また、地盤の表層(深さ約30cm〜1m程度の部分)を掘削し、その掘削部分を、掘削された土(いわゆる現状土)とセメント系固化材との混合撹拌物によって埋め戻して重機で転圧する工事(いわゆる表層地盤改良工事)等に変更することも可能である。そのような構成を採用した場合でも、地盤改良工事に利用する重機を用いてU字状パイプを埋設するための縦孔が掘削されるため、重機を何度も搬送する手間が掛からないので、非常に容易にかつ安価に地熱発電設備を施工することが可能となる。 In addition, the ground improvement work is not limited to the work of strengthening the ground only by embedding the steel pipe pile in the vertical hole as in the above embodiment, but cement milk for solidifying the ground inside the buried steel pipe pile. It is also possible to change to construction that pours in. Also, excavate the surface layer of the ground (about 30 cm to 1 m in depth) and refill the excavated part with a mixed agitation of the excavated soil (so-called current soil) and cement-based solidified material. It is also possible to change to rolling work (so-called surface ground improvement work). Even when such a configuration is adopted, since the vertical hole for embedding the U-shaped pipe is excavated using a heavy machine used for ground improvement work, it does not take time to transport the heavy machine many times. It becomes possible to construct a geothermal power generation facility very easily and inexpensively.
本発明に係る地熱発電設備の施工方法は、上記の如く優れた効果を奏するものであるので、種々のタイプの地熱発電設備の施工に、好適に用いることができる。 Since the construction method of the geothermal power generation facility according to the present invention has excellent effects as described above, it can be suitably used for construction of various types of geothermal power generation facilities.
1・・鋼管杭、2・・重機、4・・オーガー、5・・縦孔、6・・フレキシブルステンレスパイプ、7・・塩化ビニル、9・・建物、10・・U字状パイプ、G・・地盤。 1. Steel pipe piles, 2. Heavy machinery, 4. Augers, 5. Vertical holes, 6. Flexible stainless steel pipes, 7. Vinyl chloride, 9. Buildings, 10. U-shaped pipes, G. ·ground.
Claims (3)
前記地盤改良工事に使用した重機を再度利用して縦孔を掘削する掘削工程と、前記縦孔内にU字状で複数のパイプを埋設する埋設工程と、前記複数のパイプ同士、および、パイプとヒートポンプとを接続する接続工程とを含んでおり、
前記地盤改良工事が、重機を用いて地盤に縦孔を掘削してその縦孔内に鋼管杭を埋設し、その鋼管杭の基端の上に建物の基礎を作るものであり、
前記埋設工程が、U字状で複数のパイプとしてフレキシブルステンレスパイプを用いるものであり、
前記接続工程が、縦孔内に埋設されたパイプ同士を地中にて接続するものであるとともに、
前記埋設工程において埋設されるU字状のパイプの下端を、前記地盤改良工事において埋設される鋼管杭の下端よりも上方に位置させることを特徴とする地熱利用設備の施工方法。 It is a construction method of geothermal utilization equipment that is performed in parallel when building a building after performing ground improvement work using heavy machinery ,
A drilling step of drilling a longitudinal hole by using heavy equipment used in the soil improvement works again, the embedding step of embedding a plurality of pipes in U-shape in the longitudinal hole, the plurality of pipes to each other, and the pipe And a connection process for connecting the heat pump,
The ground improvement work is to dig a vertical hole in the ground using a heavy machine, embed a steel pipe pile in the vertical hole, and make the foundation of the building on the base end of the steel pipe pile,
The embedding process uses a flexible stainless steel pipe as a plurality of pipes in a U shape,
While the connecting step is to connect the pipes embedded in the vertical hole in the ground,
A construction method of a geothermal utilization facility , wherein a lower end of a U-shaped pipe buried in the embedding step is positioned above a lower end of a steel pipe pile buried in the ground improvement work .
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