JP5713552B2 - 原子力施設の建屋の基礎版および基礎版の建造方法 - Google Patents

Description

本発明は、原子炉格納容器等の原子力施設の建屋の土台となる原子力施設の建屋の基礎版および基礎版の建造方法に関するものである。

従来、このような基礎版として、地盤上に構築された下部基礎版と、免震装置を介して下部基礎版の上側に構築された上部基礎版とを備えた構造物の基礎構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この基礎構造において、上部基礎版は、底鋼板と側鋼板とからなる鋼板型枠内にコンクリートを打設して構築されている。このため、構造物の基礎構造は、コンクリート型枠のような組み立てと解体作業を省略できるため、現場施行の大幅な省力化と工期の大幅な短縮化を図ることが可能となっている。

特開２０００−２６５４７９号公報

ところで、従来のような基礎構造において、上部基礎版は、所定の強度を得るべく、鋼板型枠内に上端筋（鉄筋）が配設され、この後、コンクリートが打設されている。しかしながら、鋼板型枠内に上端筋を組み込む作業は煩雑な作業であるため、多くの人手が必要となることから、工期のさらなる短縮化を図ることは難しく、また、基礎構造も複雑な構造となる。特に、従来の基礎構造を、原子力施設の建屋の基礎版に適用した場合、原子力施設の建屋の基礎版は巨大であるため、鉄筋組込み等の煩雑な建造作業は、原子力施設の工期の長期化を招く虞がある。

そこで、本発明は、所定の強度を確保しつつ、工期の短縮化を図り、且つ簡易な構造とすることができる原子力施設の建屋の基礎版および基礎版の建造方法を提供することを課題とする。

本発明の原子力施設の建屋の基礎版は、地盤上に設けられた下部基礎版と、免震装置を介して下部基礎版の上方に設けられた上部基礎版と、を備え、上部基礎版は、有底の鋼板型枠と、鋼板型枠内に配設された船殻構造部と、鋼板型枠内に充填されたコンクリート部と、を有していることを特徴とする。

この構成によれば、鋼板型枠内に簡易な構造となる船殻構造部を設けることができるため、上部基礎版は、上端筋および下端筋を廃した構成とすることができる。これにより、上部基礎版の建造時において、煩雑な建造作業となる鉄筋の組み込み作業を行う必要がないため、工期の短縮化を図ることができる。

この場合、船殻構造部は、鋼板型枠の底部に延設された横断補強リブ、および鋼板型枠の底部に横断補強リブに直交して延設された縦断補強リブのうち、少なくともいずれか一方を有していることが、好ましい。

この構成によれば、船殻構造部を横断補強リブおよび縦断補強リブの少なくともいずれか一方で構成することができるため、上部基礎版を強固に構成することができる。

この場合、鋼板型枠は、複数の部分鋼板型枠を結合して構成されていることが、好ましい。

この構成によれば、鋼板型枠が大きい場合、複数の部分鋼板型枠を搬入・設置した後、複数の部分鋼板型枠を結合することにより、鋼板型枠を構成することができる。このため、鋼板型枠が巨大であっても、複数の部分鋼板型枠を結合することにより、鋼板型枠を好適に設置することができる。

この場合、上部基礎版には、設置される原子力施設の建屋の基端部に沿って形成された嵌合溝が設けられ、上部基礎版は、建屋の基端部を嵌合溝に嵌め込んで構成されることが、好ましい。

この構成によれば、上部基礎版と原子力施設の建屋の基端部とを一体に構成することができるため、原子力施設を強固な構造とすることができる。

この場合、上部基礎版には、原子力施設の建屋が配設され、建屋は、船殻構造部を有する壁体で構成された原子炉格納容器であることが、好ましい。

この構成によれば、原子炉格納容器を船殻構造とすることで、原子炉格納容器の構造を強固なものとすることができる。また、基礎版と原子炉格納容器とを建造するにあたり、建造方法の共通化や、使用する部品の共通化を図ることが可能となる。

本発明の原子力施設の建屋の基礎版の建造方法は、下部基礎版と、免震装置を介して下部基礎版の上方に設けられた上部基礎版と、を備え、原子力施設の建屋の土台となる基礎版の建造方法において、建造した下部基礎版に架台を設置する架台設置工程と、設置した架台上に、内部に船殻構造部が設けられた有底の鋼板型枠を設置する鋼板型枠設置工程と、鋼板型枠内にコンクリートを充填するコンクリート充填工程と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、煩雑な建造作業となる鉄筋の組み込み作業を行う必要がないため、工期の短縮化を図ることができ、また、鋼板型枠内には、簡易な構造となる船殻構造部が設けられるため、強固な上部基礎版を建造することができる。

この場合、鋼板型枠内部に設けられた船殻構造部には、建屋の基端部に沿って形成された嵌合溝が設けられ、鋼板型枠設置工程後、嵌合溝に建屋の基端部を嵌め込む建屋嵌め込み工程を、さらに備えたことが、好ましい。

この構成によれば、上部基礎版と原子力施設の建屋の基端部とを一体に構成することができるため、原子力施設を強固な構造とすることができる。

本発明の原子力施設の建屋の基礎版および基礎版の建造方法によれば、鋼板型枠内に簡易な構造となる船殻構造部を設けることができるため、上端筋および下端筋を廃した構成とすることができ、また、強固な構造とできることから、所定の強度を確保しつつ、工期の短縮化を図ることができる。

図１は、本実施例に係る基礎版を適用した原子力施設の断面模式図である。 図２は、本実施例に係る基礎版を適用した原子力施設の部分断面模式図である。 図３は、上部基礎版の上面模式図である。 図４は、本実施例に係る基礎版の建造方法における架台設置工程を表した説明図である。 図５は、本実施例に係る基礎版の建造方法における鋼板型枠設置工程を表した説明図である。 図６は、本実施例に係る基礎版の建造方法における格納容器嵌め込み工程を表した説明図である。 図７は、本実施例に係る基礎版の建造方法におけるコンクリート充填工程を表した説明図である。 図８は、複数の部分鋼板型枠により構成された鋼板型枠を表した模式図である。 図９は、分割された複数の分割鋼板型枠により構成された鋼板型枠を表した模式図である。 図１０は、免震装置周りを表した模式図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明に係る原子力施設の建屋の基礎版および基礎版の建造方法について説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

本実施例に係る基礎版は、原子力施設の建屋の土台となるものであり、免震装置を備えた構成となっている。ここで、原子力施設の建屋としては、例えば、原子炉格納容器や、核燃料の再処理施設等があるが、以下では、原子力施設の建屋として原子炉格納容器を適用した場合について説明する。まず、基礎版の説明に先立ち、原子力施設について説明する。

図１に示すように、原子力施設１は、地盤７上に設けられた基礎版５と、基礎版５上に設けられた原子炉格納容器６と、で構成されている。原子炉格納容器６は、その内部に原子炉を格納可能に構成されており、原子炉としては、例えば、加圧水型原子炉が用いられている。

原子炉格納容器６は、船殻構造部２２を有する壁体１０で構成されており、基礎版５上に設置された円筒部１５と、円筒部１５上に配設されたドーム部１６とで一体に構成されている。円筒部１５は、円筒形状に形成されており、基礎版５側からドーム部１６側へ向かってストレートに形成され、ドーム部１６は、中空半球状に形成されている。

次に、図１および図２を参照して、原子炉格納容器６の壁体１０について説明するに、原子炉格納容器６の壁体１０、すなわち、円筒部１５およびドーム部１６の壁体１０は、内壁面となるライナプレート２０と、外壁面となる外壁鋼板２１と、外壁鋼板２１の内壁側に付設された船殻構造部２２と、ライナプレート２０と外壁鋼板２１との間に打設されたコンクリート部２３と、を有している。

ライナプレート２０は、鋼板で構成されており、原子炉格納容器６を気密に保持している。ライナプレート２０の外壁側には、マトリクス状に配置された複数のライナ用アンカー２５が付設されている。これにより、複数のライナ用アンカー２５は、コンクリート部２３に対しライナプレート２０を剥離させることなく、ライナプレート２０をコンクリート部２３へ好適に固定することができる。

外壁鋼板２１は、ライナプレート２０と同様に、鋼板で構成されており、外壁鋼板２１の内壁側には、船殻構造部２２が溶接により付設されている。船殻構造部２２は、水平方向に延在するように配設された複数の水平補強リブ２６（図１参照）と、鉛直方向に延在するように配設された複数の鉛直補強リブ２７（図３参照）とで格子状に構成されている。そして、各水平補強リブ２６および各鉛直補強リブ２７は、断面Ｔ字状に形成されたＴ字鋼を用いて構成されている。

コンクリート部２３は、ライナプレート２０と外壁鋼板２１との間にコンクリートが充填されることにより形成される。

続いて、図１ないし図３を参照して、地盤７上に配設された基礎版５について説明する。基礎版５は、例えば、横方向における長さおよび縦方向における長さが８０ｍ〜１２０ｍとなる大きなものであり、上記した原子炉格納容器６を設置可能に構成されている。基礎版５は、地盤７上に配設された下部基礎版３０と、下部基礎版３０の鉛直方向上方に間を空けて配設された上部基礎版３１と、下部基礎版３０と上部基礎版３１との間に介設された免震装置３２と、で構成されている。

下部基礎版３０は、コンクリート型枠内に下端筋および上端筋を組み込んだ後、コンクリート型枠内にコンクリートを充填して構成された鉄筋コンクリート構造（ＲＣ構造）となっており、長方体状に構成されている。

上部基礎版３１は、鋼板型枠４０内にコンクリートを充填して構成された鋼板コンクリート構造（ＳＣ構造）となっており、長方体状に構成されている。具体的に、上部基礎版３１は、鋼板により構成された鋼板型枠４０と、鋼板型枠４０内に付設された船殻構造部４１と、鋼板型枠４０内に充填されたコンクリート部４６と、で構成されている。

鋼板型枠４０は、方形状の底部鋼板４０ａと、底部鋼板４０ａの四方に設けられた側部鋼板４０ｂと、で有底の箱状に形成されている。

船殻構造部４１は、図３に示すように、鋼板型枠４０の底部鋼板４０ａに延設された複数の横断補強リブ４２と、各横断補強リブ４２に直交するように鋼板型枠４０の底部鋼板４０ａに延設された複数の縦断補強リブ４３とで格子状に構成されている。そして、各横断補強リブ４２および各縦断補強リブ４３は、断面Ｔ字状に形成されたＴ字鋼を用いて構成されている（図５参照）。

このとき、船殻構造部４１には、上部基礎版３１に設置される原子炉格納容器６の基端部が嵌合可能な嵌合溝４５が形成されている。具体的に、嵌合溝４５は、船殻構造部４１の各横断補強リブ４２および各縦断補強リブ４３を、原子炉格納容器６の基端部の円筒形状に沿って分断するように環状に形成されている。

そして、図２に示すように、船殻構造部４１の嵌合溝４５に嵌め込まれた原子炉格納容器６の基端部、すなわち、ライナプレート２０の基端部および外壁鋼板２１の基端部は、鋼板型枠４０の底部鋼板４０ａに当接し、この当接部分をそれぞれ溶接により接合する。

コンクリート部４６は、鋼板型枠４０内にコンクリートを充填することで形成される。このとき、図２に示すように、原子炉格納容器６の内部におけるコンクリート部４６の高さは、原子炉格納容器６の外部におけるコンクリート部４６の高さに比して低く構成されている。そして、原子炉格納容器６の内部におけるコンクリート部４６の上面には、底部ライナプレート５０が配設され、底部ライナプレート５０は、原子炉格納容器６のライナプレート２０に溶接により接合される。これにより、原子炉格納容器６の内側は、ライナプレート２０と底部ライナプレート５０とにより覆われるため、原子炉格納容器６は気密に保持される。また、底部ライナプレート５０の上方には、原子炉格納容器６内のフロア面となるグラウト５１がコンクリートを打設して構成されており、グラウト５１の高さは、原子炉格納容器６の外部におけるコンクリート部４６の高さと、ほぼ同じ高さとなっている。

免震装置３２は、周知の構成であり、下部基礎版３０の上面に設けられた下部突起部６０と、上部基礎版３１の下面に設けられた上部突起部６１と、下部突起部６０と上部突起部６１との間に設けられた免震部６２と、で構成されている。下部突起部６０は、円柱状のコンクリートで構成され、下部基礎版３０上にコンクリートを打設して形成されている。上部突起部６１は、円柱状の鋼材で構成され、鋼板型枠４０の下面に溶接により接合されている。免震部６２は、円盤状のゴム材と円盤状の鋼板とを交互に積層した多層構造となっており、その一端を下部突起部６０の上面に固定し、その他端を上部突起部６１の下面に固定して配設されている。

従って、基礎版５は、免震装置３２を介して下部基礎版３０に上部基礎版３１が配設されているため、地震等により地盤７が振動した場合、下部基礎版３０からの振動を免震装置３２によって抑制することができ、上部基礎版３１の振動が抑制される。

次に、図４ないし図７を参照して、上記した基礎版５を建造する一連の作業工程について、具体的に説明する。基礎版５の建造方法は、下部基礎版建造工程と、架台設置工程と、鋼板型枠設置工程と、格納容器嵌め込み工程と、コンクリート充填工程と、底部ライナ配設工程と、グラウト配設工程と、免震装置配設工程と、架台撤去工程と、を備えている。

図示は省略するが、下部基礎版建造工程では、地盤７上にコンクリート型枠を設置し、上端筋および下端筋を型枠内に組み込んだ後、コンクリートを充填することで、地盤７上に下部基礎版３０を建造する。図４に示すように、架台設置工程では、建造後の下部基礎版３０上に複数の架台７０を設置する。

図５に示すように、鋼板型枠設置工程では、内部に船殻構造部４１が付設された鋼板型枠４０を架台７０上に設置する。なお、原子炉格納容器６の基礎版５は、上記したように大きなものであるため、図９に示すように、鋼板型枠４０を複数の分割鋼板型枠８１に分割して、搬入および設置を行い、この後、複数に分割された分割鋼板型枠８１を接合材８２を介して溶接により繋ぎ合わせることで鋼板型枠４０を構成しても良い。この場合、船殻構造部４１の複数の横断補強リブ４２および複数の縦断補強リブ４３は、接合後の鋼板型枠４０に設置して、溶接により鋼板型枠４０に付設することが好ましい。このとき、船殻構造部４１に環状の嵌合溝４５を形成すべく、各横断補強リブ４２および各縦断補強リブ４３は、設置される原子炉格納容器６の基端部を避けて付設される。

図６に示すように、格納容器嵌め込み工程では、船殻構造部４１に形成された嵌合溝４５に原子炉格納容器６の基端部を嵌め込んで、鋼板型枠４０の底部鋼板４０ａと原子炉格納容器６の基端部とを当接させた後、当接部分を溶接により繋ぎ合わせている。

図７に示すように、コンクリート充填工程では、鋼板型枠４０内にコンクリートを充填する。このとき、原子炉格納容器６の内部に充填されるコンクリートの高さが、原子炉格納容器６の外部に充填されるコンクリートの高さに比して低くなるように、コンクリートを充填する。

図示は省略するが、底部ライナ配設工程では、原子炉格納容器６の内部に充填したコンクリートの硬化後、硬化した原子炉格納容器６の内部のコンクリート部４６の上面に、底部ライナプレート５０を配設し、原子炉格納容器６のライナプレート２０と底部ライナプレート５０とを溶接により接合する。グラウト配設工程では、配設した底部ライナプレート５０上にコンクリートを打設することで、フロアとなるグラウト５１を形成する。

免震装置配設工程では、鋼板型枠４０の設置後、下部基礎版３０の上面に下部突起部６０を配設すると共に、鋼板型枠４０の下面に上部突起部６１を配設し、この後、下部突起部６０と上部突起部６１との間に免震部６２を配設する。架台撤去工程では、免震装置３２の配設が完了し、鋼板型枠４０内に充填したコンクリートが硬化した後、下部基礎版３０に設置した架台７０を撤去する。

以上の構成によれば、鋼板型枠４０内に簡易な構造となる船殻構造部４１を設けることができるため、上部基礎版３１は、上端筋および下端筋を廃した構成とすることができる。これにより、上部基礎版３１の建造時において、煩雑な建造作業となる鉄筋の組み込み作業を行う必要がないため、工期の短縮化を図ることができる。

また、船殻構造部４１を、複数の横断補強リブ４２と複数の縦断補強リブ４３とで格子状に構成したため、上部基礎版３１を強固に構成することができる。

さらに、上部基礎版３１に原子炉格納容器６の基端部を嵌め込むことができるため、上部基礎版３１と原子炉格納容器６を一体とすることができ、原子力施設１を強固な構造とすることができる。

また、上部基礎版３１および原子炉格納容器６に船殻構造部２２，４１をそれぞれ設けたため、建造方法の共通化や部品の共通化を図ることができ、原子力施設１の建造コストを抑制することが可能となる。

なお、本実施例では、底部鋼板４０ａに、免震装置３２の上部突起部６１を付設したが、これに限らず、図１０に示すように、底部鋼板４０ａに下方へ突出する突出部を形成することで、免震装置３２の上部突起部６１に相当する構造を形成しても良い。また、免震装置３２は、上部突起部６１を廃すると共に底部鋼板４０ａと下部突起部６０との間に免震部６２を配設した構成としても良い。

さらに、本実施例では、原子炉格納容器６の壁体１０を船殻構造としたが、これに限らず、鉄筋とコンクリートからなる鉄筋コンクリート構造（ＲＣ構造）の原子炉格納容器を採用しても良い。

また、原子炉格納容器６の基礎版５は、上記したように大きなものであるため、例えば、図８に示すように、鋼板型枠４０を、複数の部分鋼板型枠８０で構成し、複数の部分鋼板型枠８０を接合することで構成しても良い。ここで、各部分鋼板型枠８０は、底部鋼板８０ａと、底部鋼板８０ａの四方に設けられた側部鋼板８０ｂと、で有底の箱状に形成され、その内部には船殻構造部４１が付設されている。これにより、鋼板型枠設置工程において、鋼板型枠４０を設置する際には、複数の部分鋼板型枠８０を搬入し設置した後、設置した複数の部分鋼板型枠８０の間を溶接により接合することで、鋼板型枠４０を構成する。

以上のように、本発明に係る原子力施設の建屋の基礎版および基礎版の建造方法は、原子炉格納容器の土台となる基礎版に用いることが有用であり、特に、上部基礎版の構成を簡易な構成とする場合に適している。

１ 原子力施設
５ 基礎版
６ 原子炉格納容器
７ 地盤
１０ 壁体
１５ 円筒部
１６ ドーム部
２０ ライナプレート
２１ 外壁鋼板
２２ 原子炉格納容器の船殻構造部
２３ 原子炉格納容器のコンクリート部
２５ ライナ用アンカー
２６ 水平補強リブ
２７ 鉛直補強リブ
３０ 下部基礎版
３１ 上部基礎版
３２ 免震装置
４０ 鋼板型枠
４０ａ 底部鋼板
４０ｂ 側部鋼板
４１ 上部基礎版の船殻構造部
４２ 横断補強リブ
４３ 縦断補強リブ
４５ 嵌合溝
４６ 上部基礎版のコンクリート部
５０ 底部ライナプレート
５１ グラウト
６０ 下部突起部
６１ 上部突起部
６２ 免震部
７０ 架台
８０ 部分鋼板型枠
８０ａ 部分鋼板型枠の底部鋼板
８０ｂ 部分鋼板型枠の側部鋼板
８１ 分割鋼板型枠
８２ 接合材

Claims (3)

1. 地盤上に設けられた下部基礎版と、
   免震装置を介して前記下部基礎版の上方に設けられた上部基礎版と、を備え、
   前記上部基礎版は、底部鋼板を有する有底の鋼板型枠と、前記鋼板型枠内に配設された船殻構造部と、前記鋼板型枠内に充填されたコンクリート部と、を有し、
   前記船殻構造部は、前記鋼板型枠の底部に延設された横断補強リブ、および前記鋼板型枠の底部に前記横断補強リブに直交して延設された縦断補強リブのうち、少なくともいずれか一方を有しており、
   前記横断補強リブおよび前記縦断補強リブは、断面Ｔ字状に形成されたＴ字鋼であり、
   前記上部基礎版には、原子力施設の建屋として、船殻構造部を有する壁体で構成された原子炉格納容器が配設され、
   前記上部基礎版には、設置される前記原子炉格納容器の基端部に沿って形成された嵌合溝が設けられ、
   前記上部基礎版は、前記原子炉格納容器の基端部が前記嵌合溝に嵌め込まれ、
   前記原子炉格納容器の基端部は、前記鋼板型枠の前記底部鋼板に当接し、当接部分が溶接により接合されることを特徴とする原子力施設の建屋の基礎版。
2. 前記鋼板型枠は、複数の部分鋼板型枠を結合して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の原子力施設の建屋の基礎版。
3. 下部基礎版と、免震装置を介して前記下部基礎版の上方に設けられた上部基礎版と、を備え、船殻構造部を有する壁体で構成された原子力施設の建屋である原子炉格納容器の土台となる基礎版の建造方法において、
   建造した前記下部基礎版に架台を設置する架台設置工程と、
   設置した前記架台上に、内部に船殻構造部が設けられた底部鋼板を有する有底の鋼板型枠を設置する鋼板型枠設置工程と、
   前記鋼板型枠設置工程後、前記鋼板型枠内部に形成された嵌合溝に、前記原子炉格納容器の基端部を嵌め込んで、前記原子炉格納容器の基端部と前記鋼板型枠の前記底部鋼板とを当接させた後、当接部分を溶接により接合する建屋嵌め込み工程と、
   前記鋼板型枠内にコンクリートを充填するコンクリート充填工程と、を備え、
   前記船殻構造部は、前記鋼板型枠の底部に延設された横断補強リブ、および前記鋼板型枠の底部に前記横断補強リブに直交して延設された縦断補強リブのうち、少なくともいずれか一方を有しており、
   前記横断補強リブおよび前記縦断補強リブは、断面Ｔ字状に形成されたＴ字鋼であることを特徴とする原子力施設の建屋の基礎版の建造方法。

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