JP5037474B2 - 揚水管および揚水管の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、揚水管および揚水管の構築方法に関するものである。

従来、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）などの低温液化ガスを貯蔵するための地下タンクでは、周辺地盤から浸透してくる地下水を汲み上げるため、タンクに揚水管が一体化されてきた。

図４は、従来の地下タンク１０１の揚水管１０７付近の断面図である。図４に示すように、一般に、揚水管１０７は、地下タンク１０１の周囲に設けられる連続地中壁１０５内に設置される。揚水管１０７は、地下タンク１０１内の低温液化ガスの冷熱によって内部が凍結しないように、外管１１１と内管１１３とからなる二重管構造となっている。外管１１１と内管１１３との間には、断熱材１１７が配置される。

地下タンク１０１を構築するには、まず、地盤１０３に連続地中壁１０５を形成するための溝を掘削して外管１１１を建て込み、溝内にコンクリート等を打設して外管１１１を連続地中壁１０５に埋設する。次に、外管１１１の下部に排水管１０９を設置する。そして、外管１１１および排水管１０９を排水設備として使用しつつ、地下タンク１０１の本体を構築する。

その後、断熱材１１７を貼り付けた内管１１３を外管１１１の内部に挿入する。さらに、外管１１１と内管１１３との間の空間の下端に下蓋１２１を、上端に上蓋１２３を固定する。

断熱材１１７は、フォームグラス（泡ガラス）またはポリウレタンフォーム（ＰＵＦ）の整形品が用いられる。断熱材１１７は内管１１３に接着された後、スチールバンド（図示せず）で固定され、スチールバンドの外側が繊維補強樹脂（ＦＲＰ）や板金などの補強材１１９によって補強される。内管１１３の外周面には多数のスペーサ１１５が設けられる。スペーサ１１５は、断熱材１１７を貫通して断熱材１１７の表面から突出するように設けられる。スペーサ１１５は、内管１１３を外管１１１の内部に挿入する際に、断熱材１１７が外管１１１に接触して破損するのを防止する。

また、従来、低温流体を輸送する際などに、二重管構造の断熱管が用いられている。二重管構造の断熱管では、内管と外管との間を真空にする、内管と外管との間にパーライト粉末、ガラス微小中空球体を封入する等の方法で、内管と外管との間に断熱層が形成される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−８１１９２号公報

しかしながら、従来の地下タンク１０１の構築方法では、連続地中壁１０５のコンクリートの打設中に外管１１１に１０〜１５ｃｍ程度の曲がりが生じることがある。この場合、外管１１１に内管１１３を挿入する際に、スペーサ１１５を配置していても外管１１１に断熱材１１７が接触し、断熱材１１７が破損して断熱性能が低下するという問題点がある。

断熱材１１７の破損を防ぐため、あらかじめ外管１１１の曲がりを想定して径の大きな外管１１１を用いる方法があるが、工事費用が増大する。また、整形品の断熱材１１７は高価であるうえ、内管１１３への取付加工が煩雑であり、費用が嵩む。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、外管に曲がりが生じた場合にも内管および断熱材を確実かつ容易に設置でき、施工費用が安価である揚水管および揚水管の構築方法を提供することである。

前述した目的を達成するための第１の発明は、連続地中壁内に建て込まれた外管と、外周面にスペーサを有し、前記外管内に挿入された内管と、前記外管と前記内管との間に充填された粉体状または流体状の断熱材と、前記内管と前記外管との間の空間の上端部と下端部とをそれぞれ閉鎖する蓋と、前記外管の下端付近に、前記外管の内空と砕石層とが連通するように設けられた管と、を具備することを特徴とする地下構造物の揚水管である。

断熱材には、粉体状のパーライト、発泡スチロールビーズなどが用いられる。断熱材には、粉体状の断熱材とセメントミルクとを混合して流体状としたものを用いてもよい。この場合、セメントミルクが硬化すると断熱材は固体状となる。

第１の発明では、外管と内管との間に充填される断熱材として、粉体状または流体状のものを用いることにより、工事費用を抑えることができる。

第２の発明は、連続地中壁内に外管を建て込む工程（ａ）と、前記外管を排水設備として使用しつつ、前記連続地中壁内に地下構造物を構築する工程（ｂ）と、前記外管内に内管を挿入する工程（ｃ）と、前記外管と前記内管との間に、粉体状または流体状の断熱材を充填する工程（ｄ）と、を具備することを特徴とする地下構造物の揚水管の構築方法である。

第２の発明では、例えば、工程（ｃ）で、内管と外管との間の空間の下端が閉鎖するように下蓋を設置し、工程（ｄ）の後、内管と外管との間の空間の上端が閉鎖するように上蓋を設置する。また、工程（ｃ）では、内管の外周面に設けられたスペーサによって外管と内管との間に空間を確保しつつ、外管内に内管を挿入するのが望ましい。

断熱材には、粉体状のパーライト、発泡スチロールビーズなどが用いられる。断熱材には、粉体状の断熱材とセメントミルクとを混合して流体状としたものを用いてもよい。この場合、セメントミルクが硬化すると断熱材は固体状となる。

第２の発明では、断熱材を貼付していない内管を外管に挿入するため、外管に曲がりが生じた場合にも内管を確実かつ容易に設置できる。また、外管と内管との間に充填される断熱材として、粉体状または流体状のものを用いることにより、工事費用を抑えることができる。

第３の発明は、第２の発明の揚水管の構築方法を用いて構築されたことを特徴とする地下構造物の揚水管である。

本発明によれば、外管に曲がりが生じた場合にも内管および断熱材を確実かつ容易に設置でき、施工費用が安価である揚水管および揚水管の構築方法を提供できる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、地下タンク１の垂直方向の断面図である。図１に示すように、地下タンク１は、連続地中壁５、揚水管７、排水管９、底版１３、側壁１５等からなる。

連続地中壁５は、地盤３内に筒状に形成される。揚水管７は、連続地中壁５の内部に設置される。側壁１５は連続地中壁５の内周に沿って形成される。底版１３は、側壁１５の下端に形成される。底版１３の下方の地盤３には、砕石層１１が形成される。排水管９は、揚水管７の下端付近と砕石層１１とが連通するように設置される。

揚水管７は、外管１７、内管１９、断熱材２１、上蓋２３、下蓋２５等からなる。外管１７は、連続地中壁５に埋設される。外管１７の上端は地盤３の上方に配置される。内管１９は、外管１７の内側に配置される。内管１９の下端は外管１７の内部に、上端は外管１７の上端よりも上方に配置される。内管１９は、外周面４３に所定の間隔をおいて複数のスペーサ３３が設けられる（図２（ｂ）図）。

断熱材２１は、外管１７と内管１９との間に充填される。上蓋２３は、外管１７と内管１９との間の空間３５（図２（ｂ）図）の上端部を閉鎖するように設置される。下蓋２５は、外管１７と内管１９との間の空間３５（図２（ｂ）図）の下端部を閉鎖するように設置される。

断熱材２１は、粉体状のパーライト（真珠岩系パーライト、黒曜石系パーライト）、発泡スチロールビーズ等である。断熱材２１には、粉体状のパーライトや発泡スチロールビーズ等とセメントミルクとを混合して流体状としたものを用いてもよい。この場合、セメントミルクの硬化後は断熱材２１は固体状となる。

次に、地下タンク１を構築する方法について説明する。図２は、地下タンク１の連続地中壁５付近の拡大断面図である。図２（ａ）図は、連続地中壁５内に外管１７を建て込んだ状態を示す図である。地下タンク１を構築するには、図２（ａ）図に示すように、まず、連続地中壁５の形成予定位置の地盤３に溝２７を掘削し、溝２７内に外管１７を建て込む。そして、溝２７にコンクリート２９等を打設して、連続地中壁５内に外管１７を埋設する。外管１７は、内周面４５の下部に下蓋２５が溶接固定される。次に、外管１７の下部に排水管９を設置する。

図２（ｂ）図は、外管１７内に内管１９を挿入した状態を示す図である。図２（ｂ）図に示す工程では、仮設ポンプ（図示せず）を設置して外管１７および排水管９を仮排水設備として使用しつつ、連続地中壁５の内側に底版１３、側壁１５等を構築する。なお、排水管９は、底版１３の下方に形成された砕石層１１と外管１７とが連通するように設置される。

次に、外管１７内に内管１９を挿入する。上述したように、内管１９の外周面４３には、軸方向および周方向に所定の間隔をおいて複数のスペーサ３３が固定される。図２（ｂ）図に示す工程では、スペーサ３３によって外管１７と内管１９との間に空間３５を確保しつつ、外管１７内に内管１９を挿入する。

外管１７内に内管１９を挿入した後、内管１９の下端部３１を下蓋２５に溶接により固定する。下蓋２５は、内管１９と外管１７との間の空間３５の下端を閉鎖する。

図２（ｃ）図は、空間３５に断熱材２１を充填した状態を示す図である。図２（ｃ）図に示す工程では、外管１７と内管１９との間の空間３５（図２（ｂ）図）に、断熱材２１を充填する。パーライトや発泡スチロールビーズ等の粉体状の断熱材２１を用いる場合、外管１７と内管１９との間の空間３５に、上方から直接投入する。また、空気を利用して断熱材２１を投入する場合もある。

図３は、粉体状の断熱材２１を空気を利用して充填する方法を示す図である。図３に示す方法では、一端を送風機３９に接続したホース３７を外管１７と内管１９との間の空間３５に挿入し、送風機３９から送った矢印Ａの方向の空気にのせて、ホース３７の途中に設けた断熱材貯蔵部４１から断熱材２１を空間３５内に運搬する。そして、ホース３７を空間３５の下端から順次引き上げつつ、断熱材２１を空間３５内に充填する。

断熱材２１には、粉体状のパーライトや発泡スチロールビーズ等とセメントミルクとを混合して流体状としたものを用いてもよい。流体状の断熱材２１を用いる場合、外管１７と内管１９との間の空間３５に断熱材２１を上方から直接投入する。また、モルタルポンプを用いて投入してもよい。

図２（ｃ）図に示す工程では、空間３５に断熱材２１を充填した後、外管１７の上端部３２（図２（ｂ）図）と内管１９の外周面４３に上蓋２３を溶接固定する。上蓋２３は、内管１９と外管１７との間の空間３５の上端を閉鎖する。上蓋２３を固定した後、仮設ポンプ（図示せず）を本設ポンプ（図示せず）に入れ替え、地下タンク１を完成する。

本実施の形態では、連続地中壁５のコンクリート打設時に外管１７に曲がりが生じても、内管１９に取り付けたスペーサ３３により外管１７と内管１９との間に空間３５を確保しつつ、内管１９を外管１７内に容易に挿入することができる。また、内管１９の挿入後に断熱材２１を設置するため、外管１７に内管１９を挿入する際に断熱材２１が破損せず、断熱性能の低下がない。さらに、外管１７と内管１９との隙間が従来よりも狭くても内管１９を問題なく挿入できるため、径が小さい外管１７を用いることができ、工事費用を削減できる。

本実施の形態で断熱材２１として用いた粉体状のパーライト（真珠岩系パーライト、黒曜石系パーライト）の熱伝導率は、従来から用いてきたフォームグラスやポリウレタンフォームとほぼ同等である。外管１７と内管１９との間の空間３５の幅が従来と同等である場合、本実施の形態では空間３５の全体に断熱材２１が充填されるため、従来と比較してより高い断熱性能を確保できる。

また、粉体状のパーライトは従来から用いてきたフォームグラスやポリウレタンフォームと比較して安価であり、設置に特別な技術が必要でないため、全体の工事費用を抑えることができる。さらに、工事が簡単にできるため、工期を短縮できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる揚水管および揚水管の構築方法の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

地下タンク１の垂直方向の断面図 地下タンク１の連続地中壁５付近の拡大断面図 粉体状の断熱材２１を空気を利用して充填する方法を示す図 従来の地下タンク１０１の揚水管１０７付近の断面図

符号の説明

１………地下タンク
５………連続地中壁
７………揚水管
９………排水管
１７………外管
１９………内管
２１………断熱材
２３………上蓋
２５………下蓋
３３………スペーサ
３５………空間

Claims (7)

1. 連続地中壁内に建て込まれた外管と、
   外周面にスペーサを有し、前記外管内に挿入された内管と、
   前記外管と前記内管との間に充填された粉体状または流体状の断熱材と、
   前記内管と前記外管との間の空間の上端部と下端部とをそれぞれ閉鎖する蓋と、
   前記外管の下端付近に、前記外管の内空と砕石層とが連通するように設けられた管と、
   を具備することを特徴とする地下構造物の揚水管。
2. 前記断熱材が、粉体状の断熱材とセメントミルクとを混合したものであることを特徴とする請求項１記載の地下構造物の揚水管。
3. 連続地中壁内に外管を建て込む工程（ａ）と、
   前記外管を排水設備として使用しつつ、前記連続地中壁内に地下構造物を構築する工程（ｂ）と、
   前記外管内に内管を挿入する工程（ｃ）と、
   前記外管と前記内管との間に、粉体状または流体状の断熱材を充填する工程（ｄ）と、
   を具備することを特徴とする地下構造物の揚水管の構築方法。
4. 前記工程（ｃ）で、前記内管と前記外管との間の空間の下端が閉鎖するように下蓋を設置し、
   前記工程（ｄ）の後、前記内管と前記外管との間の空間の上端が閉鎖するように上蓋を設置することを特徴とする請求項３記載の地下構造物の揚水管の構築方法。
5. 前記工程（ｃ）で、前記内管の外周面に設けられたスペーサによって前記外管と前記内管との間に空間を確保しつつ、前記外管内に前記内管を挿入することを特徴とする請求項３または請求項４記載の地下構造物の揚水管の構築方法。
6. 前記断熱材が、粉体状の断熱材とセメントミルクとを混合したものであることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれかに記載された地下構造物の揚水管の構築方法。
7. 請求項３から請求項６のいずれかに記載された揚水管の構築方法を用いて構築されたことを特徴とする地下構造物の揚水管。

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