JP6339901B2 - 壁体の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は壁体の構築方法に関する。

LNG（液化天然ガス）、LPG（液化石油ガス）、石油、水などの液体を貯留する設備として、PC(プレストレストコンクリート)タンクがある。図７は、PCタンクとして、LNGを貯留するLNGタンク１００の例を示したものである。図７のLNGタンク１００は、地盤７中の杭４で支持された底版５上に防液堤２を設け、その内側に金属板等による内槽３ａと外槽３ｂを設置したものである。外槽３ｂの屋根部は鋼製または鉄筋コンクリート製であり、側部はライナープレート(薄鉄板)を防液堤２に貼り付けた形となっている。LNGは内槽３ａにて貯留し、内槽３ａと外槽３ｂの間で保冷を行う。

防液堤２は、内槽３ａが破損等した場合にもLNGの外部への液漏れを防ぐために設けられる壁体であり、通常円筒形である。防液堤２はLNGの液圧に耐え得る構造とする必要があり、そのため鉛直方向および周方向の緊張材（不図示）によりプレストレスが導入される。周方向のプレストレス力は、液圧作用時においても防液堤２に圧縮応力が残るように設計されるのが一般的である。

図８は、防液堤２の底部付近の概略を示す図である。図８に示すように、防液堤２では、上記の緊張材として鉛直方向PC鋼材１７ａと周方向PC鋼材１７ｂが設けられる。防液堤２には、補強用の鉛直方向鉄筋１９ａと周方向鉄筋１９ｂも設けられる。鉛直方向PC鋼材１７ａと鉛直方向鉄筋１９ａの下端は、底版５に埋設される。

液圧に対する耐力等の観点から、最近のPCタンクにおいては、防液堤底部を底版５に剛結合することが一般的である。一方、図８のａは周方向PC鋼材１７ｂによって導入するプレストレス力であるが、プレストレス導入時に防液堤底部が底版５に剛結合された状態だと、図８のｂに示すように、プレストレス力を圧縮応力に効率よく変換できない。

そのため、最近の傾向として、周方向のプレストレス導入時には防液堤底部の中心方向への移動（変位）を可能とし、プレストレスの導入後に防液堤底部を底版５に剛結合することが多くなっている（例えば特許文献１、２等）。これにより、周方向のプレストレス導入時に、図８のｃに示すようにプレストレス力を圧縮応力に効率よく変換でき、周方向のプレストレスの量（PC鋼材の量）を低減できる。

周方向のプレストレス導入時に防液堤底部を移動させる具体的な方法の例としては、（１）底版上に所定深さの敷砂およびビニールシートを上方へと順に配置し、その上にコンクリートを打設して防液堤を構築した後、敷砂およびビニールシートを除去し、周方向のプレストレスを導入する方法がある。ビニールシートの代わりに化粧合板を用いる場合もある。また、（２）底版に配置した桟木上に化粧合板を設置して底型枠とし、その上にコンクリートを打設して防液堤を構築した後、型枠を除去し、周方向のプレストレスを導入する方法もある。

特開2009-203787号公報 特開2013-217191号公報

前記した（１）の方法の場合、敷砂は底版の平坦性などを考慮して一般的には50〜80mmの厚さになる。敷砂の除去は、バキュームによる吸出しや高圧ジェット水による洗出しによって行われるが、どちらとも確実に敷砂を除去することは難しく、除去できたことの確認検査も難しい。さらに、ビニールシート等からコンクリートのセメントミルクが流出し敷砂に混じった場合には、硬化してしまい敷砂を除去することは一層難しくなる。加えてビニールシート等がコンクリートに食い込み、除去できなくなることもある。さらに、鉛直方向の緊張材や鉄筋が防液堤と底版の間を貫通していることから、ビニールシート等の完全な撤去は難しい。（２）の方法も同様に、例えば防液堤２の内外の鉄筋の間に配置されている化粧合板の完全な撤去が難しいという問題がある。

本発明は、周方向のプレストレスを効率よく導入できるとともに完成時には壁体が底版に剛結合して固定され、かつ施工も容易な壁体の構築方法を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための本発明は、筒状の壁体を底版の上に構築する構築方法であって、前記底版から延びる線材を挿通する孔部を有する壁体底部を、せん断変形またはスライド可能な機構を有する高さ保持部材によって前記壁体底部の下面を支持しつつ、前記底版上で前記壁体の径方向に移動可能に設ける工程（ａ）と、前記壁体の周方向にプレストレスを導入し、前記プレストレスによって前記壁体底部が移動した後に、前記壁体底部とその下方の前記底版との間、及び前記孔部内に充填材を充填する工程（ｂ）と、を含み、前記線材は緊張材を含み、前記工程（ｂ）において、前記壁体底部とその下方の前記底版との間に充填材を充填した後、前記緊張材により前記壁体の鉛直方向にプレストレスを導入し、その後、前記緊張材を挿通した前記孔部に充填材を充填することを特徴とする壁体の構築方法である。

前記壁体底部に、前記孔部を有する管体が取付けられることが望ましい。また、前記緊張材を挿通した前記管体の下端部が前記底版に埋設されていることが望ましい。

前記高さ保持部材は、弾性部材であることが望ましい。前記弾性部材は、例えば硬質ゴムである。
前記高さ保持部材は、摺動板を備えることが望ましい。

また、前記壁体底部は埋設型枠を含み、前記工程（ｂ）の前に、前記埋設型枠の上方でコンクリートを打設して壁体を形成することが望ましい。

本発明により、緊張材などの線材が壁体と底版の間を貫通し、プレストレスが導入等される前において、壁体底部の一部分を高さ保持部材で支持して移動可能に配置し、その拘束がほとんど無い状態で容易に周方向のプレストレスを導入できる。結果、プレストレス力を効率よく周方向の圧縮応力に変換できる。また、プレストレス導入後には、充填材によって壁体底部を下方の底版に剛結合して固定し、壁体および底版の全体を一体化でき、液圧に対する耐力等の面で好ましい。さらに、敷砂や型枠等の撤去も必要ないので施工も容易である。

また、管体の上下を壁体底部と底版に取付けておき、緊張材をこの管体に通した状態で壁体の構築を行うことで、壁体底部と下方の底版の間に充填材を充填した後、壁体に鉛直方向のプレストレスを容易に導入でき、これにより壁体を補強できる。また、高さ保持部材としてせん断変形可能な硬質ゴムやスライド可能な摺動板を用いることで、壁体底部を好適に移動可能とできる。さらに、壁体底部に埋設型枠を用い、その上方にコンクリートを打設することで、壁体が容易に構築できる。

本発明により、周方向のプレストレスを効率よく導入できるとともに完成時には壁体が底版に剛結合して固定され、かつ施工も容易な壁体の構築方法を提供することができる。

第１の実施形態に係る壁体の構築方法の途中を示す図 防液堤２の構築手順について説明する図 防液堤２の構築手順について説明する図 防液堤２の構築手順について説明する図 防液堤２の構築手順について説明する図 第２の実施形態について説明する図 LNGタンク１００を示す図 周方向のプレストレス導入について説明する図

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

［第１の実施形態］
（１．プレキャスト型枠６１、硬質ゴム板６２等の配置）
図１は本発明の第１の実施形態に係る壁体の構築方法の途中を示す図である。図１（ａ）はプレキャスト型枠６１、硬質ゴム板６２等の配置を示す鉛直方向の断面図であり、図１（ｂ）はプレキャスト型枠６１上の平面図である。

本実施形態では、筒状の壁体として図７に示すLNGタンク１００の防液堤２を構築する際、図１に示すように、コンクリート等による底版５上に、硬質ゴム板６２（高さ保持部材）を介してプレキャスト型枠６１を設ける。

なお、図１（ａ）では、左側が防液堤２の径方向の内側（中心側）に対応し、右側が防液堤２の径方向の外側に対応する。また図１（ａ）の紙面法線方向は防液堤２の周方向に対応する。これは以降の図２〜６においても同様である。図１（ｂ）では、上下方向が防液堤２の周方向に対応する。

プレキャスト型枠６１は、プレキャストコンクリート（PCa）部材による型枠であり、上部にコンクリートを打設することによって防液堤２を構築するために用いられる。本実施形態では、プレキャスト型枠６１を埋設型枠として用いる。

硬質ゴム板６２は、防液堤２の周方向に間隔を空けて複数設けられる弾性部材である。硬質ゴム板６２は、防液堤２の径方向の内外２列に配置される。硬質ゴム板６２のサイズは、例えば、防液堤２の径方向の幅を70mm、防液堤２の周方向の長さを20cmとする。硬質ゴム板６２の厚さは30mm程度とし、底版５とプレキャスト型枠６１の間に30mm程度の空間を確保する。なお、図の硬質ゴム板６２は、説明のためプロポーションを変更している。

底版５には、線材である鉛直方向PC鋼材１７ａ（緊張材）や鉛直方向鉄筋１９ａ（図８参照。以下PC鋼材１７ａ、鉄筋１９ａという）の下端が埋設される。

プレキャスト型枠６１において、鉄筋１９ａに対応する平面位置にはシース管６３ａが取付けられる。シース管６３ａの上端には追加のシース管６３ｂが取付けられる。鉄筋１９ａは、シース管６３ａ、６３ｂの内側の孔部を通って上方へ延びる。シース管６３ｂの上端は閉塞している。閉塞方法は特に限定されない。例えばシース管の上端をテープ等で閉じればよい。

底版５には、シース管６４ａ（管体）の下部も埋設される。シース管６４ａの下端は閉塞している。シース管６４ａの上部はプレキャスト型枠６１に取り付けられる。シース管６４ａの上端には追加のシース管６４ｂが取付けられる。PC鋼材１７ａは、シース管６４ａ、６４ｂの内側の孔部を通って上方に延びる。シース管６４ｂは、PC鋼材１７ａの上端まで連続してPC鋼材の必要本数分複数配置される。

プレキャスト型枠６１の上方では、周方向PC鋼材１７ｂや周方向鉄筋１９ｂ（図８参照。以下PC鋼材１７ｂ、鉄筋１９ｂという）も配置される。PC鋼材１７ｂは、防液堤２の周方向に配置したシース管６５内に通される。

図１（ｂ）に示すように、プレキャスト型枠６１は防液堤２の周方向に分割して設けられる。隣り合うプレキャスト型枠６１間の隙間には、後述する防液堤２のコンクリート８０が打設時に下へと溢れ出るのを防ぐため、弾性を有するシール材７０が設けられる。

（２．防液堤２の構築手順）
次に、防液堤２の構築手順について説明する。防液堤２を構築するには、杭４（図７参照）および底版５を構築した後、まず図２（ａ）に示すように、底版５に、鉛直方向のPC鋼材１７ａおよび鉄筋１９ａの下端を埋設する。底版５にはシース管６４ａの下部も埋設する。PC鋼材１７ａはシース管６４ａに挿通されて上方に延びる。

次に、図２（ｂ）に示すように、プレキャスト型枠６１を前記の硬質ゴム板６２で支持して底版５上に配置する。プレキャスト型枠６１にはシース管６３ａが取り付けられており、このシース管６３ａの内側の孔部に鉛直方向の鉄筋１９ａが挿通される。また、シース管６４ａの上部をプレキャスト型枠６１の孔部に通して取り付ける。あるいは、予めプレキャスト型枠６１に取り付けておいたシース管に、シース管６４ａを接続するのでもよい。

次に、図３（ａ）に示すように、シース管６３ａ、６４ａの上端に前記のシース管６３ｂ、６４ｂを追加設置する。シース管６３ｂ、６４ｂはPC鋼材１７ａや鉄筋１９ａを挿通して配置される。シース管６３ｂの上端は閉塞される。なお、鉛直方向のPC鋼材１７ａや鉄筋１９ａは、各シース管の孔部の軸心より防液堤２の内側にずらして配置しておく。

プレキャスト型枠６１の上方では、周方向のPC鋼材１７ｂと鉄筋１９ｂ、並びにその他の必要な鉄筋等も配置される。PC鋼材１７ｂは周方向のシース管６５に通される。その後、コンクリート打設のための型枠設置を行う。

そして、図３（ｂ）に示すように、防液堤２のコンクリート８０を打設する。本実施形態では防液堤２の全高さ分のコンクリート８０を打設する。図３（ｂ）では、このうち防液堤底部に当たる部分が示されている。防液堤底部では、シース管６３ａ、６３ｂ、６４ａ、６４ｂ等がコンクリート８０に埋設されるかプレキャスト型枠６１に取付けられており、防液堤底部の下面（プレキャスト型枠６１の下面）の一部分が硬質ゴム板６２で支持されている。

続いて図４（ａ）に示すように、周方向のPC鋼材１７ｂを緊張して周方向のプレストレスを導入する。すると、硬質ゴム板６２はせん断変形し、底部を含む防液堤全体が、防液堤２の径方向の内側(中心方向)へ向かって移動する。

本実施形態では、プレストレス導入時の上記の移動によって鉛直方向のPC鋼材１７ａや鉄筋１９ａがシース管内面に当たり、移動を拘束しないようにしておく。前記したようにPC鋼材１７ａや鉄筋１９ａをシース管の孔部の軸心から内側にずらして配置したのはこのためである。

防液堤２の移動量はプレストレス量、タンクの半径、壁厚、コンクリートの強度等によって異なるが、例えば1〜2cm程度であり、PC鋼材１７ａや鉄筋１９ａのシース管内での配置は、これに1cm程度の余裕を持たせて防液堤２の3cm程度の移動が許容できるように定める。即ち、防液堤２が3cm程度移動してもPC鋼材１７ａや鉄筋１９ａがシース管の内面に当たらないように定める。

なお、鉛直方向の鉄筋１９ａは、底版５への埋設部分とコンクリート８０への埋設部分の間で傾斜するが、傾斜の程度は小さく、強度の点で問題になることはない。また、シース管６４ａは可とう性を有しており、底版５への埋設部分とプレキャスト型枠６１との間で若干傾斜する。

以上のように周方向のプレストレスを導入した後、図４（ｂ）に示すように、防液堤底部とその下方の底版５との間、および鉛直方向の鉄筋１９ａを通したシース管６３ａ、６３ｂ内に充填材であるモルタル７１を充填する。

モルタル７１の充填時には、例えば、図示しないホースの先端をプレキャスト型枠６１と底版５との間の隙間に挿入し、当該ホースを用いてモルタル７１を注入する。これにより、隙間の下部からシース管６３ｂの上端までモルタル７１の充填が上方へと順に行われる。シース管６３ｂの上端には図示しないホースを（コンクリート８０の打設前に）予め接続しておき、これにより空気抜きや充填状況の確認を行うとよい。

モルタル７１の硬化後、図５（ａ）の矢印に示すように鉛直方向のPC鋼材１７ａを緊張し、防液堤２に鉛直方向のプレストレスを導入する。

その後、図５（ｂ）に示すように、PC鋼材１７ａとシース管６４ａ、６４ｂの間の隙間に充填材であるセメントミルク７３を充填する。

セメントミルク７３の充填については、例えば、底版５の構築時に図示しないホースをシース管６４ａの下端に予め接続しておき、これを用いてセメントミルク７３を注入し、シース管６４ａの下端から上方へとセメントミルク７３の充填を行うことができる。

ここでは、周方向のPC鋼材１７ｂとシース管６５の間の隙間にも同じくセメントミルク７３が充填される。なお、PC鋼材１７ａ、１７ｂにアンボンドケーブルを使用している場合は、シース管６４ｂ、６５は不要であり、シース管６４ａのみにセメントミルク７３を注入する。

以上説明したように、本実施形態では、鉛直方向のPC鋼材１７ａや鉄筋１９ａなどの線材が防液堤２と底版５の間を貫通し、プレストレスが導入等される前において、防液堤底部の一部分を硬質ゴム板６２で支持して移動可能に配置し、その拘束がほとんど無い状態で容易に周方向のプレストレスを導入できる。結果、プレストレス力を防液堤２の周方向の圧縮応力にほぼ100％変えることができる。このようにプレストレス力を効率よく周方向の圧縮応力に変換することで、周方向のPC鋼材１７ｂの量を減らすことができる。また敷砂や型枠の撤去も必要ないので施工も容易である。

プレストレス導入後には、充填材によって防液堤底部を下方の底版５に剛結合して固定し、防液堤２および底版５の全体を一体化できるので、供用後に作用する液圧の一部が底版５で負担され、液圧による防液堤２の周方向の引張応力が小さくなるので耐力面で好ましい。また、タンク内部からの漏液防止およびタンク内部への水分侵入防止の点でも好適である。

また、シース管６４ａの上下を防液堤底部と底版５に取付けておき、鉛直方向のPC鋼材１７ａをシース管６４ａ等に通した状態で防液堤２の構築を行うことで、防液堤底部と下方の底版５の間にモルタル７１を充填した後、防液堤２に鉛直方向のプレストレスを容易に導入でき、これにより防液堤２の補強ができる。また、本実施形態では、高さ保持部材としてせん断変形可能な硬質ゴム板６２を用いることで、防液堤底部を好適に移動可能とできる。加えて、硬質ゴム板６２によって底版５上の不陸を吸収できる効果もある。なお、硬質ゴム板６２の代わりに、せん断変形可能な他の弾性部材を用いることも可能である。

さらに、防液堤底部にてプレキャスト型枠６１を埋設型枠として用い、その上方にコンクリート８０を打設することで、防液堤２が容易に構築できる。

しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、本実施形態では、防液堤２のコンクリート８０を全ロット（防液堤２の全高さ分）打設した後に周方向のプレストレスを導入したが、防液堤２の途中の高さまで数ロットのコンクリート８０を打設した後、対応する分のPC鋼材１７ｂによって周方向のプレストレスを導入してもよい。

また、本実施形態では、プレキャスト型枠６１を置いての場所打ちコンクリートにより防液堤２を構築したが、プレキャスト型枠６１の代わりに鋼製型枠等を用いてもよい。あるいは、防液堤２自体をプレキャスト部材で構築することも可能である。この場合は、必要に応じてプレキャスト部材にPC鋼材１７ａ等を通すためのシース管を埋め込む。

また、本実施形態では壁体として防液堤２を構築する例を示したが、筒状の壁体であれば特に限定されない。例えば防液堤２以外のタンク側壁等の壁体にも適用可能である。

[第２の実施形態]
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と異なる点について主に説明し、同様の点については図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。

図６（ａ）は第２の実施形態について説明する図である。第２の実施形態は、硬質ゴム板６２の上面に、プレキャスト型枠６１側と硬質ゴム板６２側の上下２枚の摺動板６６を重ねて配置し、これによりプレキャスト型枠６１の下面を支持するものである。摺動板６６は特に限定されないが、例えば、フッ素樹脂板等を用いることができる。

前記した周方向のプレストレス導入時には、図６（ｂ）に示すように、上側の摺動板６６が下側の摺動板６６に対しスライドすることにより、前記と同様、底部を含む防液堤全体が内側に向かって移動し、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示し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。

２；防液堤
３ａ；内槽
３ｂ；外槽
４；杭
５；底版
７；地盤
１７ａ；鉛直方向PC鋼材
１７ｂ；周方向PC鋼材
１９ａ；鉛直方向鉄筋
１９ｂ；周方向鉄筋
６１；プレキャスト型枠
６２；硬質ゴム板
６３ａ、６３ｂ、６４ａ、６４ｂ、６５；シース管
６６；摺動板
７０；シール材
７１；モルタル
７３；セメントミルク
８０；コンクリート
１００；LNGタンク

Claims (7)

1. 筒状の壁体を底版の上に構築する構築方法であって、
   前記底版から延びる線材を挿通する孔部を有する壁体底部を、せん断変形またはスライド可能な機構を有する高さ保持部材によって前記壁体底部の下面を支持しつつ、前記底版上で前記壁体の径方向に移動可能に設ける工程（ａ）と、
   前記壁体の周方向にプレストレスを導入し、前記プレストレスによって前記壁体底部が移動した後に、前記壁体底部とその下方の前記底版との間、及び前記孔部内に充填材を充填する工程（ｂ）と、
   を含み、
   前記線材は緊張材を含み、
   前記工程（ｂ）において、前記壁体底部とその下方の前記底版との間に充填材を充填した後、前記緊張材により前記壁体の鉛直方向にプレストレスを導入し、その後、前記緊張材を挿通した前記孔部に充填材を充填することを特徴とする壁体の構築方法。
2. 前記壁体底部に、前記孔部を有する管体が取付けられることを特徴とする請求項１記載の壁体の構築方法。
3. 前記緊張材を挿通した前記管体の下端部が前記底版に埋設されていることを特徴とする請求項２に記載の壁体の構築方法。
4. 前記高さ保持部材は、弾性部材であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の壁体の構築方法。
5. 前記弾性部材が硬質ゴムであることを特徴とする請求項４に記載の壁体の構築方法。
6. 前記高さ保持部材は、摺動板を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の壁体の構築方法。
7. 前記壁体底部は埋設型枠を含み、
   前記工程（ｂ）の前に、前記埋設型枠の上方でコンクリートを打設して壁体を形成することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の壁体の構築方法。

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