JP5935203B2

JP5935203B2 - 防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンク

Info

Publication number: JP5935203B2
Application number: JP2011184480A
Authority: JP
Inventors: 石井　宏治; 宏治石井; 山本　明; 山本　　明; 窪田　勝; 勝窪田
Original assignee: 株式会社石井鐵工所
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2016-06-15
Anticipated expiration: 2031-08-26
Also published as: JP2013043688A

Description

この発明は、石油など危険物の液体を貯蔵する防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンクに関するものである。

一般的な平底円筒形鋼製の各種常圧タンク１は、従来例の図７に示すように、鋼製の底板２と鋼製の側板３と鋼製の屋根板４とからなり、そのタンクヤード５の周囲は矩形の防液堤６で囲われている。貯蔵液の出入管などの付属配管７は、側板３の下部から防液堤６を乗越えるように敷設されている。
このタンクヤード５の広さと防液堤６の高さは、地震などの災害や事故などによって貯蔵液が漏出する場合に備えて、タンク１内の貯蔵液全量を収容できるように設計されている。

コンクリート製貯槽に関する従来の出願特許がある。
例えば本出願による特許文献１（特開平０８−６０８９４号公報）「ＰＣ貯槽の頂部構造」には、従来例１の図８に示すように、コンクリート側壁内部の鉛直方向と円周方向にＰＣ鋼材７、８をそれぞれ配設するとともに、側壁内面にシールプレート１１を設けたＰＣ構造の側壁２と、該側壁上方に接続する鋼製屋根５を設けたＰＣ貯槽１において、上記側壁内面上縁部に側リング部材４を設け、該側リング部材４全体の外周側に位置するコンクリート側壁内部にＰＣ鋼材７、８を配設するとともに、該側リング部材４に屋根５を直接取付けて形成する構成が開示されている。

さらに、本出願人による特許文献２（特開平０９−１２０８９号公報）「タンク防液堤の保護構造」には、従来例２の図９に示すように、リング状のフロート１１と該フロート１１から上方に向かって設けた壁材１２とで防護堤３を形成し、該防護堤３を防液堤２の内側全周に隔接して非固定状態で地盤６に据え置いて設け、かつ上記防護堤３は、タンクから漏れた貯蔵液に対しては上記壁材１２であふれさせることなく受け止めた状態で沈み、水又は液状化した水を含む土砂等の流体に対しては浮かぶ浮力を生じるように、フロート１１の体積と防護堤３の重量を考慮して形成する構成が開示されている。

特許文献３（特開２００２−８００９１号公報）「地上タンクの防液堤」には、従来例３の図１０に示すように、地上タンクの周囲に配置して地上タンクを囲む防液堤１の堤部２の全周の平面配置形状を略円状にし、かつ全周の堤部２を底板３と筒壁４とで一体に形成して連続させた構成が開示されている。

特許文献４（特開２００４−４４７１２号公報）「地上タンクの補強構造」には、従来例４の図１１（ａ）に示す地上タンク１、および図１１（ｂ）に示す高床式の地上タンク１４に関して、地上タンク本体の側壁３の外周面に増し杭１２と補強底版１３に支持されたＰＣ防液堤１６を配置する構成が開示されている。

特許文献５（特開２００７−３０２２８１号公報）「地上構造物の津波対策工」には、従来例５の図１２に示すように、地上に設置された構造物１の外側に、自立式の津波防護柵２を、高さＨ１、Ｈ２に設定して設置することが開示されている。

特開平０８−６０８９４号公報特開平０９−１２０８９号公報特開２００２−８００９１号公報特開２００４−４４７１２号公報特開２００７−３０２２８１号公報

図７に示す従来一般的な鋼製タンク１のタンクヤード５の回りを囲う矩形の防液堤６は、漏出する貯蔵液の収容を想定してタンクヤード５の広さに応じて防液堤６の高さが定められているが、地震による地盤の液状化現象、豪雨や洪水などの災害、地震による津波で防液堤への災害は配慮が十分ではない。そのため、洪水や津波による防液堤の損傷や、タンク側板の変形や座屈、或いはタンクが浮いたり流されたりするなどの被害を生ずる心配があった。

図８に示す特許文献１（特開平０８−６０８９４号公報）「ＰＣ貯槽の頂部構造」は、コンクリート側壁内部の鉛直方向と円周方向にＰＣ鋼材７、８をそれぞれ配設したＰＣ構造の側壁２の頂部構造について、構造が簡単で施工が容易で効率良く経済的に構築でき、かつ屋根等の荷重やモーメントに対して強い構造のＰＣ貯槽であるが、基礎底版から側壁全体、および配管設備まで全体の震災耐用性についての開示はない。

図９に示す特許文献２（特開平０９−１２０８９号公報）「タンク防液堤の保護構造」は、リング状のフロート１１と壁材１２とで防護堤３を形成することによって、地震発生時のタンクヤード地盤の液状化現象によって防液堤が沈下や傾斜、転倒、若しくは亀裂等損傷が生じても、タンクより漏洩した貯蔵液を外部に流出させないタンク防液堤の保護構造にしているが、地震による津波など防液堤外部からの災害に対応したものではなかった。

図１０に示す特許文献３（特開２００２−８００９１号公報）「地上タンクの防液堤」は、地上タンクを囲む防液堤１の堤部２で、地上タンクが破壊されて流れ出てくる貯蔵液を受け止めるようにして杭基礎による支持をなくし、防液堤の構築に係るコストを下げるようにしたものであるが、地震による津波など防液堤外部からの災害に対応したものではなかった。

図１１の（ａ）、（ｂ）に示す特許文献４（特開２００４−４４７１２号公報）「地上タンクの補強構造」は、地上タンク本体２の側壁３の外周面に増し杭１２と補強底版１３に支持されたＰＣ防液堤１６を配置して地上タンク１および高床式の地上タンク１４を改築もしくは耐震補強するものであって、低温液体を貯蔵する二重殻低温タンクからの低温液体の漏洩防止構造に関するものである。

図１２に示す特許文献５（特開２００７−３０２２８１号公報）「地上構造物の津波対策工」には、地上に設置された構造物１の外側に、高さＨ１、Ｈ２に設定されて設置される自立式の津波防護柵２、及びグランドアンカー、桁材、補強リブなどが開示されているが、タンク側面を覆うコンクリート壁体構造ではない。

このように、従来の技術は、いずれも貯蔵液の漏洩に対応し、貯蔵液を受け止める安全性を主体とするタンク防液堤の構造としたものであって、地震や津波、洪水などによるタンク防液堤外部からの災害に対してタンクを保護する構造としては充分ではなかった。

この発明は上述のような従来技術が有する問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、地震や津波、洪水などタンク防液堤の外部からの災害に対して、タンクの座屈変形の防止や浮上がりの防止を図り、タンクが浮いたり流されたりすることがなく、さらに火災や液漏洩などに対しても安全性を向上させた構造の防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンクを提供することにある。

請求項１の発明に係る防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンクは、地中へ打込んだ複数の杭と、該杭上に打設した平版状基礎のコンクリート底版と、該底版外周に立設した筒体状の防液堤兼用のコンクリート側壁とを一体化形成し、前記底版内面および前記側壁内面にライニング材を設け、前記側壁の上端縁に接続して上部を被覆する鋼製の屋根板を設けた防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンクにおいて、コンクリート側壁の内面に垂直方向に隔離して複数本の溝条を設け、この溝条に沿ってライニング材の溶接部を設けるとともに、この溝条の下部にタンク外部に至る漏洩検出口を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明に係る防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンクは、地中へ打込んだ複数の杭と、該杭上に打設した平版状基礎のコンクリート底版と、該底版外周に立設した筒体状の防液堤兼用のコンクリート側壁とを一体化形成し、前記底版内面および前記側壁内面にライニング材を設け、前記側壁の上端縁に接続して上部を被覆する鋼製の屋根板を設けた防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンクにおいて、コンクリート側壁の内面に内外二重張りのライニング材を設け、枠部材を介して内側のライニング材を溶接部で接続するとともに、この二重張ライニング材の下部にタンク外部に至る漏洩検出口を設けたことを特徴とする。

請求項１の発明に係る防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンクは、地中へ打込んだ複数の杭と、該杭上に打設した平版状基礎のコンクリート底版と、該底版外周に立設した筒体状の防液堤兼用のコンクリート側壁とを一体化形成し、前記底版内面および前記側壁内面にライニング材を設け、前記側壁の上端縁に接続して上部を被覆する鋼製の屋根板を設けた防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンクにおいて、コンクリート側壁の内面に垂直方向に隔離して複数本の溝条を設け、この溝条に沿ってライニング材の溶接部を設けるとともに、この溝条の下部にタンク外部に至る漏洩検出口を設けたので、
地震による津波、洪水で浮いたり流されたりする移動によって、タンク側板が変形や座屈、象脚型座屈などの損傷を生じることがなく、海岸、埋め立て地、低地、河川、湖沼など、地盤が良くない場所においても、地震や津波、洪水などによって損傷を受けることがない。
また、溝条内に溶接の裏当て材を設けたり、シールドガスを通したりして液密に確りとライニング形成することができる。
さらに、タンク供用中であっても貯蔵液の漏洩を検出してメンテナンスを行うことができる。
さらにまた、漏洩検出口を使用した漏洩検査により、円周方向に区分された範囲について、タンク供用中に貯蔵液の漏洩の有無を検査することが可能とな
る。

請求項２の発明に係る防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンクは、地中へ打込んだ複数の杭と、該杭上に打設した平版状基礎のコンクリート底版と、該底版外周に立設した筒体状の防液堤兼用のコンクリート側壁とを一体化形成し、前記底版内面および前記側壁内面にライニング材を設け、前記側壁の上端縁に接続して上部を被覆する鋼製の屋根板を設けた防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンクにおいて、コンクリート側壁の内面に内外二重張りのライニング材を設け、枠部材を介して内側のライニング材を溶接部で接続するとともに、この二重張ライニング材の下部にタンク外部に至る漏洩検出口を設けたので、
地震による津波、洪水で浮いたり流されたりする移動によって、タンク側板が変形や座屈、象脚型座屈などの損傷を生じることがなく、海岸、埋め立て地、低地、河川、湖沼など、地盤が良くない場所においても、地震や津波、洪水などによって損傷を受けることがない。
また、内側のライニング材は貯蔵液を収容し、外側のライニング材はコンクリート内壁面の液密性を確保して、二重安全のライニング構造となる。
さらに、タンク供用中であっても貯蔵液の漏洩を検出してメンテナンスを行うことができる。
さらにまた、漏洩検出口を使用した漏洩検査により、円周方向に区分された範囲について、タンク供用中に貯蔵液の漏洩の有無を検査することが可能とな
る。

本発明に係る防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンクの全体側面説明図である。常圧タンクに津波の荷重が働く状況を示す説明図である。コンクリート防液堤の概要を示す一部を欠除した説明図である。側壁下部近傍の第１の事例を示す一部を欠除した説明図である。側壁下部近傍の第２の事例を示す一部を欠除した説明図である。側壁上部近傍を示す一部を欠除した説明図である。従来一般の常圧タンクを示す説明図である。従来例１を示す説明図である。従来例２を示す説明図である。従来例３を示す説明図である。従来例４を示す説明図である。従来例５を示す説明図である。

本発明に係る防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンクの実施形態例について図１から図６を参照しながら説明する。本発明は下記の実施形態にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で下記の実施形態に変更（例えば構成要素の省略または付加、構成要素の形状の変更等）を加えることが出来るのはもちろんである。なお、図は概略を示すもので、一部のみを描き詳細構造は省略した。また、この構造は、新規のタンクに形成した場合を示すが、既設のタンクに採用しても良い。

図１は防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンク１の全体側面説明図で、２は杭、３は底版、４は側壁、５は屋根板を示す。
複数の杭２を地中へ打込み、この杭２上に平版状基礎のコンクリート底版３を打設し、この底版３外周に筒体状の防液堤兼用のコンクリート側壁４を立設して一体化形成する。
底版３の内面３ａに底部ライニング材６を張設し、側壁４の内面４ａに側部ライニング材７を設けて液密構造とする。この側壁４の上端縁に、上部を気密に被覆する屋根板５を接続して設ける。

貯蔵液８は石油などの危険物であるため、屋根板５には放爆構造５ａを設けて、タンク内圧が上昇した時に爆発が生じないように、屋根板５の一部が開口する構造とする。
また、払い出すポンプ１０はサブマージドポンプなどを使用し、側壁４を開口することなく屋根５から液を払い出し、異状時のサイホン化現象を防止するための緊急遮断弁１１を設ける。

図１に示したように、付属配管９は屋根５からとり、石油類の貯蔵液８は、タンク内に設置された油払出装置、例えばサブマージドポンプ１０で屋根５より排出する。
このように、配管類は屋根５から立上げてとり、コンクリート側壁４には一切開口部を設けないようにするため、コンクリート側壁４には一切開口部がなく、側壁４の防液堤からの石油類、危険物の流出がない。
さらに、屋根５より立上がった配管６には、貯蔵液８がサイホン現象によって流出することがないように緊急遮断弁１１を設置する。或いはサイホン切れをさせるための遠隔操作可能な開放弁を設置する。

常圧タンクに隣接させる防液堤兼用側壁４は、内外からの荷重に強く、耐火性能を有するコンクリートを使用する。
コンクリート製の防液堤兼用側壁４は強度部材となり、その内面に鋼製側板ライニング材７、例えば厚さ３．２ミリメートル以上の鋼板を取り付け、液密及び気密機能を持たせる。
このように、鋼製のライニング材７とコンクリート構造の側壁４とで貯蔵液に対する気密性と液密性と耐久性を確保するとともに、内外からの荷重に対する防液堤としての機能をも確保させる。
従来のタンクの防液堤を、タンク側板に隣接する防液堤兼用の側壁４に形成したことで、石油類が直接に外部大気中へ漏洩することがない。

さらに、杭２、基礎の底版３、側壁４を内部荷重に強いプレストレスト・コンクリートを使用して一体化した場合には、貯蔵液の荷重を支持するとともに、津波や洪水、風圧などの外圧を受けても耐久性があり、被害を防止することができる。
プレストレスト・コンクリート構造の側壁４は強度部材で貯蔵液を収容する機能を有するとともに、漏洩時の防液堤としての貯油機能を兼務しているため、周囲の保有空き地、タンクヤードを少なくすることができる。さらに、耐火性能として、例えば耐火時間２時間程度を有するので、隣接火災に対しても有効である。

図２は、常圧タンクに津波の荷重が働く状況、地震による津波と側壁への水平波力の関係を示す。
１２は津波、１３は水平波力、１４は鉛直波力である。
図の実線矢印のように、外部荷重として、例えば津波１２が側壁４へ働いた場合、津波高さ（ηmax）が、タンク側壁正面で数倍に増幅され外圧、水平波力１３（αηmax）として作用する。さらに、図の破線のように、タンクにかかる外圧は、津波高さ（ηmax）が、タンク側壁正面で数倍に増幅され、タンクを真上に引き上げる鉛直波力１４（βηmax）が作用する。
この津波１２による外圧、水平波力１３（αηmax）と鉛直波力１４（βηmax）によって、タンクが滑動、転倒、浮き上がり、座屈などの事例が報告されている。

プレストレスト・コンクリート側壁の常圧タンクでは、側壁部に導入されたＰＣ鋼材の緊張力によって外圧に強いコンクリート強度部材となっているので、津波１２の被害を防止することができる。
外圧に強いプレストレスト・コンクリート側壁を、通常設置されている高さ、例えば１メートルより高く貯蔵液高さ１０メートル程度とすることで、津波高さ（ηmax）が増幅された外圧、水平波力１３（αηmax）にも耐えられる。この水平波力１３（αηmax）によって、タンクには転倒モーメントが発生するが、杭２、基礎３、プレストレスト・コンクリート製側壁４が一体化された構造であるため、津波１２に耐えられる。
さらに、従来の鋼製で小規模な常圧タンクでは、底板には浮き上がり防止用固定アンカーボルトを取り付けていないので簡単に浮いてしまい大きな災害となる恐れがあるが、プレストレスト・コンクリート製常圧タンクでは、杭２、基礎３、プレストレスト・コンクリート製側壁４が一体化された構造であるため、津波による鉛直波力１４（βηmax）に十分耐えることができる。

図３は、コンクリート防液堤の概要を示す。
コンクリート製よりなる側壁４は、内外の荷重に強い強度部材であると同時に、例えば耐火時間２時間程度の耐火性能を有する。このため、隣接火災及び万が一発生する自己火災に対しても十分の耐用性を有する。
コンクリート側壁の内面には、図のように、例えば垂直方向に隔離して複数本の溝条１５を設け、この溝条１５の下端部近傍には漏洩検出口１６を設ける。

図４は、側壁下部近傍の第１の事例を示す。
コンクリート側壁４の内面４ａの溝条１５に沿って側部ライニング材７を溶接する。溝条１５の内部には、側部ライニング材７、７を突合せ溶接するための裏当材を収容させる。この溶接部１７の下端部で底版３より上方位置に、側壁４を貫通してタンク外部に至る漏洩検出口１６を設ける。

図５は側壁下部近傍の第２の事例を示す。
コンクリート側壁４の内面４ａに内外二重張りの側部ライニング材７ａ、７ｂを設け、枠部材１８を介して内側の側部ライニング材７ａを溶接部１７で接続する。この内外二重張りのライニング材７ａ、７ｂの間隙下部の底版３より上方位置に、側壁４を貫通してタンク外部に至る漏洩検出口１６を設ける。

図６は側壁上部近傍を示す。
タンク屋根板５の要所に、タンク内圧によって開放させる扉状、或いは昇圧で一部開口する当て板状に形成した放爆構造５ａを設ける。この放爆構造５ａを設けることによって、貯槽内の圧力が急激に上昇した異常時に、圧力を速やかに逃がして、タンクの爆発や急激な火災、タンクの崩壊を防止する。
また、側壁４の頂部に消火剤配管１９を設け、タンク屋根５の内部に向けて消火剤の放出口２０を設ける。
手摺り２１には堰板２２を設け、その下部には雨水２３を排出するための排水口２４を設ける。火災の際には、堰板２２によって泡消火剤や消火放水は内側へ堰き止められるため、屋根板５上部に燃え上がる火炎に対して、消火を促進することができる。
さらに、コンクリート製の側壁４は、耐火性能を有し、自己火災に対しても周囲に拡大することなく垂直方向の火炎となるため、消防車が周囲に近づくことが可能なため消防放水による消火活動もやり易くなる。

コンクリート側壁４の内面に取付けられる鋼製のライニング材７は、コンクリート打設前に、自立させて組み立て施工するため、板材同士の溶接部に対しては放射線透過試験などの非破壊検査を実施して溶接部の健全性を確認することができる。
コンクリート側壁４の外面の目視確認、ひび割れや油漏洩の検査によって、メンテナンス、修復対応を適宜行うことができる。
また、図４および図５に示した漏洩検出口１６を使用した漏洩検査により、円周方向に区分された範囲について、タンク供用中に貯蔵液の漏洩の有無を検査することが可能となる。
さらに、タンク内部状態の確認は、貯蔵液を抜いて開放検査を行う。この際には、タンク底部及び側部の板厚測定や溶接部の磁粉探傷試験などを行い、タンク使用の安全性を確認する。

上記防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンクは、従来の常圧タンクの防液堤に替えて採用するばかりでなく、地震時のタンクの耐震性能の向上、殊に外部からの津波対策などが望まれる貯蔵庫などの構築物にも適用することができる。

１タンク
２杭
３底版
４側壁
５屋根板
６底部ライニング材
７側部ライニング材
８貯蔵液
９配管
１０ポンプ
１１緊急遮断弁
１２津波
１３水平波力
１４鉛直波力
１５溝条
１６漏洩検出口
１７溶接部
１８枠部材
１９消火剤配管
２０消火剤放出口
２１手摺り
２２堰板
２３雨水
２４排水口

Claims

地中へ打込んだ複数の杭と、該杭上に打設した平版状基礎のコンクリート底版と、該底版外周に立設した筒体状の防液堤兼用のコンクリート側壁とを一体化形成し、前記底版内面および前記側壁内面にライニング材を設け、前記側壁の上端縁に接続して上部を被覆する鋼製の屋根板を設けた防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンクにおいて、コンクリート側壁の内面に垂直方向に隔離して複数本の溝条を設け、この溝条に沿ってライニング材の溶接部を設けるとともに、この溝条の下部にタンク外部に至る漏洩検出口を設けたことを特徴とする防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンク。
地中へ打込んだ複数の杭と、該杭上に打設した平版状基礎のコンクリート底版と、該底版外周に立設した筒体状の防液堤兼用のコンクリート側壁とを一体化形成し、前記底版内面および前記側壁内面にライニング材を設け、前記側壁の上端縁に接続して上部を被覆する鋼製の屋根板を設けた防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンクにおいて、コンクリート側壁の内面に内外二重張りのライニング材を設け、枠部材を介して内側のライニング材を溶接部で接続するとともに、この二重張ライニング材の下部にタンク外部に至る漏洩検出口を設けたことを特徴とする防液堤一体型鋼板ライニング常圧コンクリートタンク。