JP6339902B2 - 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８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８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９は防液堤２の底部付近の概略を示す図である。図９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９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９のｂに示すように、プレストレス力を周方向の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。これにより、周方向のプレストレス導入時に、図９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。

例えば特許文献１には、底版の周方向に円環状の隙間を設け、その外側の底版と当該底版上の側壁を移動可能とした状態で側壁に周方向のプレストレスを導入し、その後、上記の隙間にコンクリートを打設し一体化する工法が記載されている。

特開昭59−21875号公報

特許文献１の方法では、側壁等の移動に対する拘束が弱い状態で周方向のプレストレスを導入することから、完全拘束する場合に比べると効果的に周方向の圧縮応力を入れることができる。しかし、側壁下の底版は杭で支持された環状であるので、やはりある程度の拘束が残った状態でプレストレスを導入することになり、プレストレス力を周方向の圧縮応力に100％変えることはできない。結果、側壁や底版に周方向のPC鋼材を追加してプレストレスを導入することが多くなり、PC鋼材の量が増えることになる。

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る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第１の発明は、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第１の管体を有する壁体底部を、前記底版に設けられ前記線材が挿通された第２の管体で前記第１の管体を支持しつつ、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、及び前記第１、第２の管体内に充填材を充填する工程（ｂ）と、を含み、前記線材は緊張材であり、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、前記第１、第２の管体内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。

また、前記工程（ａ）において、前記壁体底部とその下方の前記底版の間に除去式型枠が配置されており、前記工程（ｂ）において、前記除去式型枠を取り除き、前記壁体底部とその下方の前記底版との間に前記充填材を充填することが望ましい。

前記第１の管体の下端部と、前記第２の管体の上端部にはそれぞれフランジが設けられることが望ましい。
また、前記第１の管体の下端部と、前記第２の管体の上端部の間に、弾性部材が配置されることが望ましい。前記弾性部材は、ゴム板であることが望ましい。
さらに、前記第１の管体の下端部と、前記第２の管体の上端部の間に、摺動板が配置されることも望ましい。

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ている場合にも、線材を挿通した管体を用い壁体底部を移動可能に配置し、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壁体の周方向の圧縮応力に変えることができる。また、プレストレスの導入後には、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。

また、緊張材を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。加えて、上下の管体のフランジ部の面を合わせて配置することで、下方の管体で上方の管体を好適に支持できる。さらに、上下の管体間に弾性部材を設けることにより、管体内を外部からシールできる。且つ周方向のプレストレス導入時には弾性部材がせん断変形するので、壁体底部の移動を妨げることもない。また上下の管体間に摺動板を設ける場合、壁体底部の移動を好適に行うことができる。

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る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 パイプ６４ａ、６４ｂ、およびゴム板６６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．除去式型枠６１、フランジ付きパイプ６４ａ、６４ｂ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、除去式型枠６１、フランジ付きパイプ６４ａ、６４ｂ等の配置を示す鉛直方向の断面図であり、図１（ｂ）は捨型枠６２上の平面図である。

本実施形態では、筒状の壁体として図８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、除去式型枠６１、捨型枠６２を下から順に設ける。除去式型枠６１は敷砂等であり、捨型枠６２はその上にモルタル等で形成される。

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３〜７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。

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９参照。以下PC鋼材１７ａ、鉄筋１９ａという）の下端が埋設される。

鉄筋１９ａに対応する平面位置では、シース管６３の下端が除去式型枠６１内に埋設される。鉄筋１９ａはシース管６３の内側の孔部を通って上方へ延びる。シース管６３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、管体であるフランジ付きパイプ６４ａ（以下パイプ６４ａという）の下部も埋設される。パイプ６４ａの下端は閉塞している。パイプ６４ａの上端にはゴム板６６（弾性部材）が配置される。ゴム板６６の上にはフランジ付きパイプ６４ｂ（以下パイプ６４ｂという）の下端が配置される。パイプ６４ａの上端、ゴム板６６、およびパイプ６４ｂの下端は、除去式型枠６１内に設置される。パイプ６４ｂの上端には、追加のシース管６４ｃが取付けられる。

前記のPC鋼材１７ａは、これらパイプ６４ａ、ゴム板６６、パイプ６４ｂ、シース管６４ｃの内側の孔部を通って上方に延びる。シース管６４ｃ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。

図２は、パイプ６４ａ、６４ｂ、およびゴム板６６を示す図である。

パイプ６４ａ、６４ｂは、円筒部６４１の軸方向の端部に楕円板状のフランジ部６４２を設けたものであり、円筒部６４１とフランジ部６４２の間で連続する孔部６４３が設けられる。

パイプ６４ａはフランジ部６４２を上にして配置され、パイプ６４ｂはフランジ部６４２を下にして配置される。パイプ６４ａ、６４ｂはフランジ部６４２の位置を合わせて配置される。

この時、上方のパイプ６４ｂの孔部６４３の軸心は、下方のパイプ６４ａの孔部６４３の軸心から防液堤２の外側にずらして配置される。両パイプ６４ａ、６４ｂの孔部６４３は平面において一部重複し、この重複部分にPC鋼材１７ａ（図１参照）が通される。

ゴム板６６は、パイプ６４ａ、６４ｂのフランジ部６４２と同様の楕円板状の形状を有し、両パイプ６４ａ、６４ｂのフランジ部６４２の間に配置される。ゴム板６６には、両パイプ６４ａ、６４ｂの孔部６４３の平面範囲を包含する楕円状平面の孔部６６３が設けられる。

ゴム板６６は、パイプ６４ａ、６４ｂの内部を外部から封止するシール材としての役割を有し、且つせん断変形によりパイプ６４ａ、６４ｂの相対移動を許容するものである。

図１（ａ）に示すように、捨型枠６２の上方では、周方向PC鋼材１７ｂや周方向鉄筋１９ｂ（図９参照。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、捨型枠６２は防液堤２の周方向に分割して設けられる。隣り合う捨型枠６２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８参照）および底版５を構築した後、まず図３（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にはパイプ６４ａの下部も埋設する。PC鋼材１７ａはパイプ６４ａに挿通されて上方に延びる。

次に、図３（ｂ）に示すように、パイプ６４ａの上端のフランジ部６４２（図２参照）にゴム板６６を配置する。また、ゴム板６６上にパイプ６４ｂのフランジ部６４２（図２参照）を載せて、パイプ６４ｂを配置する。パイプ６４ｂの上端には、前記したようにシース管６４ｃを取り付ける。

ゴム板６６、パイプ６４ｂ、シース管６４ｃは、鉛直方向のPC鋼材１７ａを挿通して設置される。PC鋼材１７ａは、パイプ６４ｂやシース管６４ｃの孔部の軸心より防液堤２の内側にずらして配置される。

また、底版５上には敷砂等の除去式型枠６１を配置する。パイプ６４ａの上端、ゴム板６６、およびパイプ６４ｂの下端は、除去式型枠６１内に埋設される。

さらに、前記したシース管６３の下端が、除去式型枠６１内に挿入される。ここでは、シース管６３の下端を除去式型枠６１の中に30mm程度挿入する。

シース管６３は、鉛直方向の鉄筋１９ａを挿通して設置される。鉄筋１９ａはシース管６３の孔部の軸心より防液堤２の内側にずらして配置される。シース管６３の上端は閉塞される。

除去式型枠６１の上には、モルタル等による捨型枠６２が形成される。捨型枠６２の上方では、図４（ａ）に示すように、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する。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４（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４（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。防液堤底部ではパイプ６４ｂやシース管６３、６４ｃ等がコンクリート８０内に埋設されており、前記のパイプ６４ａによってパイプ６４ｂが支持されている。

続いて図５（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、パイプ６４ａ、６４ｂ間のゴム板６６がせん断変形してパイプ６４ｂがパイプ６４ａに対してスライドし、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がパイプやシース管の内面に当たり、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をパイプ６４ｂやシース管６４ｃの孔部の軸心から内側にずらして配置し、鉄筋１９ａをシース管６３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のパイプや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移動してもPC鋼材１７ａや鉄筋１９ａがパイプや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、強度の面で問題となることはない。

以上のように周方向のプレストレスを導入した後、除去式型枠６１を除去し、図５（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６３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捨型枠６２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６３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６３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６（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６（ｂ）に示すように、鉛直方向のPC鋼材１７ａとパイプ６４ａ、６４ｂ、ゴム板６６、およびシース管６４ｃと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パイプ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、パイプ６４ａの下端から上方へと順にセメントミルク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６４ｃ、６５は不要であり、パイプ６４ａ、６４ｂ、ゴム板６６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の間を貫通している場合にも、パイプ６４ａでパイプ６４ｂを支持して防液堤２を移動可能に配置し、底部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PC鋼材１７ｂの量を減らすことができる。

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、鉛直方向のPC鋼材１７ａをパイプ６４ａ、６４ｂ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。ただし、パイプ６４ａ、６４ｂ内にPC鋼材に代え鉛直方向の鉄筋を挿通することも考えられる。

また、本実施形態では、上下のパイプ６４ａ、６４ｂのフランジ部６４２の面を合わせて配置し、これにより下方のパイプ６４ａで上方のパイプ６４ｂを好適に支持できる。さらに、上下のパイプ６４ａ、６４ｂ間にゴム板６６を設けることにより、パイプ６４ａ、６４ｂ間をシールでき、且つゴム板６６のせん断変形により、周方向のプレストレス導入時の防液堤２の移動も許容される。

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、本実施形態では防液堤２を場所打ちコンクリートで構築したが、防液堤２をプレキャスト部材で構築することも可能である。その場合、必要に応じて、プレキャスト部材に前記のパイプ６４ｂやシース管６３、６４ｃ、６５が埋め込まれる。プレキャスト部材の荷重は、前記と同様、底版５に埋設したパイプ６４ａとプレキャスト部材に埋設したパイプ６４ｂによって支持できる。

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７（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、パイプ６４ａ、６４ｂの間に、前記のゴム板６６と同様の形状を有する摺動板６８を設けたものである。摺動板６８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。

前記の周方向のプレストレス導入時には、図７（ｂ）に示すように、摺動板６８上のパイプ６４ｂが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でき、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；除去式型枠
６２；捨型枠
６３、６４ｃ、６５；シース管
６４ａ、６４ｂ；フランジ付きパイプ
６６；ゴム板
６８；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 (6)

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第１の管体を有する壁体底部を、前記底版に設けられ前記線材が挿通された第２の管体で前記第１の管体を支持しつつ、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、及び前記第１、第２の管体内に充填材を充填する工程（ｂ）と、
   を含み、
   前記線材は緊張材であり、
   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、前記第１、第２の管体内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. 前記工程（ａ）において、前記壁体底部とその下方の前記底版の間に除去式型枠が配置されており、
   前記工程（ｂ）において、前記除去式型枠を取り除き、前記壁体底部とその下方の前記底版との間に前記充填材を充填することを特徴とする請求項１に記載の壁体の構築方法。
3. 前記第１の管体の下端部と、前記第２の管体の上端部にはそれぞれフランジが設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の壁体の構築方法。
4. 前記第１の管体の下端部と、前記第２の管体の上端部の間に、弾性部材が配置され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. 前記弾性部材がゴム板であることを特徴とする請求項４記載の壁体の構築方法。
6. 前記第１の管体の下端部と、前記第２の管体の上端部の間に、摺動板が配置される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。

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