JP5516105B2 - 杭基礎式タンクの施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の杭を地中に打設して基礎を構築する杭基礎式タンクの施工方法に関する。

上記杭基礎式タンクの一つとして、地上式低温タンク、例えば地上式ＬＮＧ（液化天然ガス）タンクや地上式ＬＰＧ（液化石油ガス）タンクが知られている。この地上式低温タンクは、外槽がコンクリート製で内槽が金属製の二重殻構造を有しており、外槽側壁は耐圧性能に優れたＰＣ（プレストレスコンクリート）として構築される。

例えば、下記非特許文献１、２には、上記杭基礎地上式ＰＣ低温タンクの一種である杭基礎地上式ＰＣＬＮＧタンクの施工手順が記載されている。杭基礎地上式ＰＣＬＮＧタンクの施工工事は、土木工事と機械工事とからなるものであり、敷地への杭の打設→杭上へのコンクリートスラブの構築→コンクート側壁の構築→コンクリート屋根の構築の手順を経て建設される。

（社）プレストレストコンクリート技術協会 Vol51 No6 2009 土木学会 土木建設技術シンポジウム2005 III-4

ところで、上記杭基礎地上式ＰＣＬＮＧタンクの建設工事は、上述した各工程が並行作業不可能な作業工程であり、これ故に並行作業による工期短縮が不可能である。すなわち、杭基礎地上式ＰＣＬＮＧタンクにおける従来の建築工事は、ある工程の工期が計画工期よりも延びた場合に、他の工程を並行して行うことにより工事全体を計画通り行うような対応ができない工事内容である。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、杭基礎式タンクの施工作業を並行作業可能なものとし、以て工期を従来工法よりも短縮することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明では、第１の解決手段として、複数の杭を地中に打設して基礎を構築し、該基礎上にスラブ、側壁及び屋根を構築する杭基礎式タンクの施工方法であって、少なくとも側壁下に位置する地中に初期杭を打設する第１工程と、屋根を構築する第２工程と、屋根を上方に持ち上げて当該屋根下に側壁の最上段部分を連設する第３工程と、最上段部分に下段部分を構築して上方に持ち上げることを繰り返すことにより側壁を完成させる第４工程と、当該第４工程と並行して側壁下以外の地中に追加杭を打設する第５工程と、初期杭及び追加杭を覆うようにスラブを構築する第６工程とを有する、という手段を採用する。

第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、屋根の外周あるいは側壁に沿って複数の油圧ジャッキを所定間隔で配置し、屋根あるいは側壁において油圧ジャッキとの係合部に補強処理を施して上方に持ち上げる、という手段を採用する。

第３の解決手段として、上記第１または第２の解決手段において、側壁はプレストレスコンクリートとして構築され、側壁へのプレストレスは、スラブの構築前に付与される
、という手段を採用する。

第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段において、杭基礎式タンクはＬＮＧ（液化天然ガス）を貯留する、という手段を採用する。

本発明によれば、側壁を完成させる作業と追加杭の打設作業とを並行して行うので、工期を従来工法よりも短縮することが可能である。

本発明の一実施形態に係る杭基礎地上式ＰＣＬＮＧタンクの施工手順を示す工程図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る杭基礎地上式ＰＣＬＮＧタンクの施工方法は、図１（ａ）〜（ｆ）に示す各工程からなる。なお、以下の説明では、施工対象である杭基礎地上式ＰＣＬＮＧタンクを簡略化してＬＮＧタンクという。

最初に完成品としてのＬＮＧタンクについて概要を説明する。このＬＮＧタンクは、図１（ｆ）に示すように、複数の杭１、円形スラブ２、側壁３及び屋根４を備える円筒形タンクである。なお、ＬＮＧタンクは、より詳細には二重殻構造を有するタンクであり、上記円形スラブ２、側壁３及び屋根４は、外殻（外槽）を構成するものである。図１には示されていないが、このような外殻（外槽）の内側に保冷剤を挟む状態で鋼製の内殻（内槽）が設けられる。

上記杭１は、コンクリート製あるいは鋼製の棒状部材であり、円形の建設用敷地内に所定間隔で複数が設けられている。また、この杭１には、打設タイミングに応じて初期杭１ａと追加杭１ｂとがある。円形スラブ２は、上記複数の杭１を上から覆う床版として複数の杭１上に設けられる円形の鉄筋コンクリートである。側壁３は、円形スラブ２の周縁部に立設状態に設けられるＰＣ（プレストレス）コンクリートである。また、屋根４は、側壁３の上部を塞ぐように設けられる鉄筋コンクリートである。

次に、このようなＬＮＧタンクの施工方法について、図１を参照して詳しく説明する。
〔第１工程〕
第１工程では、建設用の敷地において後工程の第３、第４工程で側壁３を立設する場所つまり側壁３の直下に位置する地中に、図１（ａ）に示すように初期杭１ａを打設する。この初期杭１ａは、後工程で構築される側壁３及び屋根４の荷重を支えるために最初の工程である本第１工程で設けられる。なお、図１（ａ）では、外周と内周との２列に初期杭１ａを打設した状態を示しているが、初期杭１ａは側壁３及び屋根４の荷重を支えるためのものなので、当該荷重を支えるために必要な領域に必要本数が打設される。

〔第２工程〕
第１工程における初期杭１ａの打設が完了すると、図１（ｂ）に示すように、建設用敷地上にて円形の屋根４を構築する。すなわち、屋根４の周縁部が初期杭１ａの上に位置する位置関係で建設用敷地上に屋根４を構築する。なお、この屋根４は、仮支持した状態で建設用敷地上に構築されるものであり、初期杭１ａとの結合は、強固なものではない。

〔第３工程〕
第３工程では、図１（ｃ）に示すように、上記第２工程で構築された屋根４を上方に持ち上げ、当該屋根４の周縁部の直下に側壁３の最上段部分３ａを連設する。すなわち、第３工程では、屋根４の周縁部と初期杭１ａの上端との間に油圧ジャッキを所定間隔で複数介装することによって屋根４を初期杭１ａの上端から所望距離だけ上方に離間させ、この状態において屋根４の周縁部の直下に側壁３の最上段部分３ａを一体に構築する。この最上段部分３ａは、所定高さ寸法ｈ１を有するＰＣコンクリートである。

ここで、上記最上段部分３ａは、側壁３の一部位であり、屋根４の全周縁部に亘って設けられるものである。したがって、最上段部分３ａを構築する際に油圧ジャッキとの干渉が発生する。このような干渉を回避するためには、屋根４の周縁部から内側あるいは外側に多少オフセットした位置に油圧ジャッキを設けることが考えられる。また、屋根４の周縁部において油圧ジャッキの係合部には、荷重が局所的に作用するので、補強処理を施すことが好ましい。

〔第４工程〕
第４工程では、図１（ｄ）に示すように、最上段部分３ａに所定高さの下段部分３ｂを構築して上方に持ち上げることを繰り返すことにより側壁３を完成させる。すなわち、第４工程では、最上段部分３ａの下端部と初期杭１ａの上端との間に油圧ジャッキを所定間隔で複数介装することによって最上段部分３ａ及び屋根４を初期杭１ａの上端から所望距離だけ上方に離間させ、この状態において最上段部分３ａの直下に下段部分３ｂを連続状態に構築する。この下段部分３ｂは、所定高さ寸法ｈ２を有するＰＣコンクリートである。

そして、最初の下段部分３ｂの構築が完了すると、油圧ジャッキを下段部分３ｂの下端部と初期杭１ａの上端との間に移動させることによって一体構造物としての下段部分３ｂ、最上段部分３ａ及び屋根４を初期杭１ａの上端から所望距離だけ上方に離間させ、下段部分３ｂの直下に次の下段部分３ｂを連続状態に構築することを複数回繰り返すことにより、図１（ｅ）に示すように屋根４と一体化された側壁３を完成させる。なお、最上段部分３ａ及び下段部分３ｂにおいて油圧ジャッキの係合部には、荷重が局所的に作用するので、上記第３工程と同様に補強処理を施すことが好ましい。

〔第５工程〕
続いて、第５工程では、図１（ｄ）に示すように、上記第４工程と並行して側壁３下以外の地中に追加杭１ｂを打設する。すなわち、上記第４工程では油圧ジャッキによって屋根４が上方に順次移動するので、建設用敷地において側壁３（下段部分３ｂ及び最上段部分３ａ）によって囲まれた円形内部領域は、追加杭１ｂを打設するために必要な高さを確保できる状態となる。したがって、第４工程と並行して第５工程を行うことが可能となる。ただし、第４工程の初期状態では、屋根４が比較的低いので、低空頭下でも追加杭１ｂが打設できるような杭の種類や杭打ち機を選定する必要がある。

〔第６工程〕
第６工程では、図１（ｆ）に示すように、初期杭１ａ及び追加杭１ｂを覆うように円形スラブ２を構築する。すなわち、第５工程が完了すると、建設用敷地において側壁３（下段部分３ｂ及び最上段部分３ａ）によって囲まれた円形内部領域には、複数の杭１（初期杭１ａ及び追加杭１ｂ）が所定の間隔で打設された状態となり、複数の杭１が上から作用する荷重を均等に受け持つことが可能な状態となる。円形スラブ２は、このような複数の杭１上にコンクリート床版として設けられ、複数の杭１とともにＬＮＧタンクの基礎を構成する。

なお、第５工程が完了すると、第６工程に先立って、ＰＣコンクリート製の側壁３にプレストレスが付与される。すなわち、側壁３は、円筒状の鉄筋コンクリートの高さ方向の複数個所に、周方向に延在するＰＣストランドを挿通させたＰＣコンクリートであり、各ＰＣストランドの両端部を引っ張って所望の張力を付与することにより円筒状の鉄筋コンクリートにプレストレスを付与する。

このような本実施形態によれば、第５工程を第４工程と並行して実施することが可能なので、従来工法とは異なり並行作業が不可能ではなく、よってＬＮＧタンクの施工工期を従来工法よりも大幅に短縮することが可能である。
また、本実施形態によれば、側壁３が完成すると、第５工程に係る円形スラブ２の構築工事の前段階で側壁３にプレストレスを付与する作業を行うので、円形スラブ２の構築工事の後で側壁３にプレストレスを付与する作業を行う場合よりも施工工期を短縮することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、杭基礎地上式ＰＣＬＮＧタンクを施工対象とする場合について説明したが、本発明は、これ以外の杭基礎式タンクにも適用可能である。例えば、本発明は、ＬＰＧ（液化石油ガス）を貯留する杭基礎地上式ＰＣＬＰＧタンクにも適用可能である。また、施工対象は、地上式やＰＣ方式、さらには二重殻構造に限定されない。

（２）上記実施形態では、側壁３が完成した後に円形スラブ２を構築するようにしたが、第５工程に係る追加杭１ｂの打設工事が側壁３の完成前に完了した場合には、側壁３の完成前の段階で第５工程に係る円形スラブ２の構築工事を開始しても良い。このような対応をすることによって、ＬＮＧタンクの施工工期をさらに短縮することができる。

１…杭、１ａ…初期杭、１ｂ…追加杭、２…円形スラブ、３…側壁、３ａ…最上段部分、３ｂ…下段部分、４…屋根

Claims (4)

1. 複数の杭を地中に打設して基礎を構築し、該基礎上にスラブ、側壁及び屋根を構築する杭基礎式タンクの施工方法であって、
   少なくとも側壁下に位置する地中に初期杭を打設する第１工程と、
   屋根を構築する第２工程と、
   屋根を上方に持ち上げて当該屋根下に側壁の最上段部分を連設する第３工程と、
   最上段部分に下段部分を構築して上方に持ち上げることを繰り返すことにより側壁を完成させる第４工程と、
   当該第４工程と並行して側壁下以外の地中に追加杭を打設する第５工程と、
   初期杭及び追加杭を覆うようにスラブを構築する第６工程と
   を有することを特徴とする杭基礎式タンクの施工方法。
2. 屋根の外周あるいは側壁に沿って複数の油圧ジャッキを所定間隔で配置し、屋根あるいは側壁において油圧ジャッキとの係合部に補強処理を施して上方に持ち上げることを特徴とする請求項１記載の杭基礎式低温タンクの施工方法。
3. 側壁はプレストレスコンクリートとして構築され、側壁へのプレストレスは、スラブの構築前に付与されることを特徴とする請求項１または２記載の杭基礎式タンクの施工方法。
4. 杭基礎式タンクはＬＮＧ（液化天然ガス）を貯留することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の杭基礎式タンクの施工方法。

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