JP6531008B2 - 壁体構築方法および壁体 - Google Patents

Description

本発明は、筒状の壁体を構築する壁体構築方法および壁体に関する。

LNG（液化天然ガス）、LPG（液化石油ガス）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、その内側に鋼板等による内槽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鋼板と鉄筋コンクリートの複合構造であり、外槽３ｂの側部は鋼製のライナープレートを防液堤２に貼り付けた形となっている。外槽３ｂの底部は底版上にライナープレートを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の間に断熱材を配置して保冷を行う。

防液堤２は、内槽３ａが破損した場合にLNGの外部への液漏れを防ぐために設けられるコンクリート製の筒状の壁体であり、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、そのため周方向および縦方向の緊張材の緊張によりプレストレスが導入される。

図９は防液堤２の断面の例を示す図である。防液堤２に周方向の緊張材１１によるプレストレスを導入することで液圧に抵抗できるが、防液堤２は、常時はタンク内部から液圧がかかっていない状態にある。このため、防液堤２では周方向のプレストレスによる鉛直面内の曲げモーメントが加わる。縦方向の緊張材は主としてこの曲げモーメントに抵抗するため設けられ、防液堤２の下方部分２１から上方部分２２を通って頂部まで達する長い緊張材（不図示）と、防液堤２の下方部分２１に設ける短い緊張材１３を併用することが多い。これらの緊張材によって防液堤２に縦方向のプレストレスを偏心させて導入することで、上記した鉛直面内の曲げモーメントと逆方向の曲げモーメントを発生させ、鉛直面内の曲げモーメントを打ち消すことができる。

防液堤２に加わる液圧は概略下方部分２１で大きくなることから、周方向の緊張材１１は下方部分２１で多く、その上方部分２２では少なく配置される。結果、鉛直面内の曲げモーメントは防液堤２の下方部分２１において大きく、その上方部分２２では小さくなる。そのため、防液堤２の下方部分２１では短い緊張材１３を追加して縦方向の緊張材が密に配置される。防液堤２の上方部分２２では前記した長い緊張材が存在するが、短い緊張材１３が無い分緊張材の配置は比較的粗であり、場合によっては前記した長い緊張材を配置しないこともある。

防液堤２の下方部分２１の縦方向の緊張材１３の下端部は底版５に埋設した定着部１３１にて定着される。緊張材１３の上端部は防液堤２の途中の定着部１３１にて定着されるが、この定着部１３１は防液堤２の底端から3〜10ｍの範囲に設けられることが多い。従来は、この範囲のコンクリートを打設してその強度が発現した時点で緊張材１３を緊張して上端部を定着部１３１にて定着した後、この定着部１３１より上の防液堤２のコンクリートを打設していた。

他の方法として、特許文献１には、防液堤の下方部分の縦方向の緊張材の上端部を防液堤の外側側面の切欠き部に斜めに引き出し、切欠き部にて緊張材の緊張と上端部の定着を行った後、切欠き部をコンクリートで充填することが記載されている。

特開2007-303101号公報

従来の方法では、防液堤の下方部分にて縦方向の緊張材の緊張作業を行った後でないとその上の防液堤のコンクリートを打設できないため、緊張作業の分全体工期が延び、その期間は20万KLクラスのタンクで1.5〜2.0ヶ月となる。

また、防液堤は資機材の搬入等に使用する工事用開口部を下方部分に設けた状態で構築するが、この開口部は内槽の施工など防液堤の内部設備工を終えてからでないと閉じることができない。結果、防液堤を頂部まで構築してからコンクリートを打設して開口部を閉じ、その後緊張作業を行うことが多く、この場合緊張材は防液堤の頂部まで延ばして配置せざるを得ず無駄が多い。

特許文献１の方法であれば、緊張作業によって防液堤の構築を中断する必要がなく全体工期を短くでき、また工事用開口部の位置でも緊張材を短く配置できる可能性がある。しかしながら、特許文献１の方法では、緊張材の上端部を防液堤の外側側面の切欠き部に斜めに引き出して外側から緊張するために、緊張材の上端部を外側に曲げる必要が生じる。

緊張材に用いるPC鋼材は最小R=3m程度の曲率でしか曲げ配置できず、定着部近傍は直線配置になることから、当該PC鋼材が切欠き部付近で防液堤内の周方向の緊張材やその他の補強用鉄筋と干渉しないようにする必要があり設計が難しくなる。またこのような干渉を避けるため干渉範囲の周方向の補強用鉄筋を一旦切断し、当該範囲の補強を事後的に行うこともあるが、その範囲も大きくなり施工も手間が掛かる。また、緊張材を曲げて配置すると緊張時の摩擦抵抗力が大きく、導入力が小さくなることから、結果的に割増した緊張材を配置しなければならない。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、プレストレスを導入した壁体を迅速に構築でき、設計や施工上の問題も少ない壁体構築方法等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、縦方向の緊張材によるプレストレスが下方部分に導入されたコンクリート製の筒状の壁体を構築する壁体構築方法であって、側面に穴部を有し、且つ前記穴部から上方に延びる貫通孔を設けた壁体を形成し、前記穴部に前記緊張材の少なくとも一方の端部を突出させる工程（ａ）と、前記端部を前記貫通孔に通した引張材により引張って前記緊張材を緊張し、前記端部を前記穴部にて定着する工程（ｂ）と、前記穴部を充填材で充填する工程（ｃ）と、前記貫通孔を充填材で充填する工程（ｄ）と、を有することを特徴とする壁体構築方法である。

本発明では、壁体を形成した後でも、壁体側面の穴部に端部を突出させた壁体の下方部分の緊張材を穴部の上方の貫通孔に通した引張材により引張って緊張を行うことができるので、緊張材の緊張作業によって壁体の構築を中断する必要が無く、全体工期が短縮可能となる。また、前記したように緊張材を曲げて外側側面に引き出し外側から緊張する必要もないので、壁体内部の周方向の緊張材や補強用鉄筋等との干渉が起きにくく、設計が容易である。また干渉範囲の周方向の補強用鉄筋を一旦切断する場合も、その範囲を小さくできる。

前記貫通孔は前記穴部から前記壁体の頂部まで縦方向に設けられ、前記工程（ｂ）において、前記壁体の頂部に設けた引張装置で前記引張材を引張ることが望ましい。
引張材は例えば壁体の頂部に設けた引張装置で引張ることができ、これにより緊張作業が容易にできる。

前記工程（ａ）において、前記穴部が前記壁体の外側側面に設けられることが望ましい。
これにより、緊張材の緊張時に壁体の外側から各種の作業を行うことができ、内部設備工など壁体の内側で行う作業と干渉することがない。

また、前記緊張材は略Ｕ字状に配置され、両端部が前記壁体の側面の穴部に突出し、前記工程（ｂ）において、前記緊張材の一方の端部を前記穴部に固定した状態で他方の端部を緊張することが望ましい。
緊張材を略Ｕ字状に配置し上記のように緊張を行うことで、緊張作業を効率化できる。

第２の発明は、縦方向の緊張材によるプレストレスが下方部分に導入されたコンクリート製の筒状の壁体であって、充填材が充填された穴部を側面に有し、前記穴部から上方に延び、充填材が充填された貫通孔が設けられ、前記緊張材の少なくとも一方の端部が、前記穴部の下面の定着部において定着され、前記定着部の平面位置と前記貫通孔の平面位置が対応することを特徴とする壁体である。

本発明により、プレストレスを導入した壁体を迅速に構築でき、設計や施工上の問題も少ない壁体構築方法等を提供することができる。

防液堤２ａを示す図 防液堤２ａの構築方法を示す図 穴部２０を示す図 工事用開口部２３における防液堤２ａの構築方法を示す図 工事用開口部２３における防液堤２ａの構築方法を示す図 防液堤２ｂを示す図 穴部の別の例を示す図 LNGタンク１００を示す図 防液堤２を示す図

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。

（１．防液堤２ａ）
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る防液堤２ａを示す図である。防液堤２ａは図８で説明したLNGタンクの防液堤であり、底版５上に固定して設けられるコンクリート製の筒状の壁体である。防液堤２ａは例えば略円筒形である。防液堤２ａ以外のLNGタンクの構成は図８で説明したものと同様とする。

防液堤２ａには前記した周方向の緊張材１１や補強用鉄筋（不図示）のほか、周方向の緊張材１１によるプレストレスに伴う鉛直面内の曲げモーメントに抵抗するため、縦方向の緊張材として、防液堤２ａの下方部分２１から上方部分２２を通って頂部まで達する長い緊張材（不図示）と、防液堤２ａの下方部分２１に設ける短い緊張材１３ａが配置される。緊張材１１、１３ａは対応するシース管３０に通して配置される。緊張材１１、１３ａとシース管３０の間の隙間にはセメントミルクなどの充填材が充填される。

防液堤２ａの下方部分２１（底部）はその上方部分２２に対し外側に拡幅しており、本実施形態では下方部分２１の外側側面が下方に行くにつれ外側へと向かうように略直線状に傾斜したテーパー状になっている。なお、外側とはタンクの外側をいうものとし、タンクの中心側は内側というものとする。

防液堤２ａの下方部分２１には縦方向の緊張材１３ａが配置されるが、この緊張材１３ａの上端部は防液堤２ａの外側側面に設けられた穴部２０にて定着部１３１で定着される。

穴部２０の鉛直方向の断面は略コ字状であり、穴部２０における定着部１３１の位置は、上方部分２２に配置される縦方向のシース管３０の平面位置に対応する。このシース管３０は、後述する引張材の挿入に用いた後、充填材３０１で充填されたものである。

防液堤２ａの下方部分２１において、緊張材１３ａは下方に行くにつれ外側へと向かうように下方部分２１の外側側面の傾斜に沿って傾斜配置される。防液堤２ａの下方部分２１では、緊張材１３ａが下方部分２１の厚さ方向の中心線（図の点線参照）よりも外側に偏心して配置され、外側側面に対するかぶりは20〜25cm程度となっている。緊張材１３ａの下端部は底版５内の定着部１３１にて定着される。

緊張材１３ａとしては、PC鋼棒、PC鋼線（シングルストランド）、PC鋼撚り線、アンボンドPC鋼撚り線などのPC鋼材が適用できる。アンボンドPC鋼撚り線を用いる場合はシース管３０を省略することも可能である。

図１（ｂ）は防液堤２ａの下方部分近傍を外側から見たものである。本実施形態では緊張材１３ａごとに穴部２０が形成される。各穴部２０はコンクリートやモルタル等の充填材２０１で充填される。

（２．防液堤２ａの構築方法）
防液堤２ａを構築する際は、例えば図２（ａ）に示すように、底版５を構築した後防液堤２ａのコンクリートを下から上へと順に打設してゆく。

底版５には緊張材１３ａの下端部を定着するための定着部１３１が埋設され、底版５と防液堤２ａのコンクリートには緊張材１１、１３ａ、および後述する引張材を通すためのシース管３０が埋設される。シース管３０には、必要に応じて充填材の注入口とエアー抜き兼充填確認用のホース（不図示）を設けておく。

防液堤２ａの外側側面の所定箇所には緊張材１３ａの上端部を定着するための穴部２０を箱抜き等により形成する。上方部分２２の後述する引張材を通すためのシース管３０（貫通孔）は、穴部２０から上方に延び防液堤２ａの頂部まで至るように縦方向に配置される。

なお本実施形態では、防液堤２ａのコンクリート打設前に緊張材１３ａを対応するシース管３０内に予め配置し、下端部を底版５内の定着部１３１に取付けておく。緊張材１３ａの上端部は穴部２０に突出するようにしておく。

防液堤２ａのコンクリートは数ロットに分けて打設するが、中断することなく頂部まで連続して順次打ち上げていく。緊張材１３ａについては、基本的には穴部２０の高さまでの範囲のコンクリート強度が発現し所定の値に達した時点で緊張作業を行うことが可能になり、いつ緊張するかの自由度は高い。本実施形態では、防液堤２ａの頂部から後述する引張材を介して緊張を行うため、防液堤２ａの頂部までのコンクリートが所定の強度に達した後緊張作業を行う。

緊張作業時には、図２（ｂ）に示すように引張材６０を防液堤２ａの頂部からシース管３０内に挿入し、その下端部を穴部２０内で緊張材１３ａの上端部に接続具７０で接続する。引張材６０としてはテンションロッドや緊張作業用PC鋼材などの棒材を用いることができる。

防液堤２ａの頂部には引張材６０を引張るための引張装置５０が配置される。引張装置５０としては特開2008-115575号公報に示すようなセンターホールジャッキを用いることができる。

図３（ａ）はこの時の穴部２０を示す図であり、本実施形態では定着部１３１が支圧板１３１ａとナット１３１ｂで構成される。緊張材１３ａの上端部は、支圧板１３１ａの孔（不図示）を通って穴部２０内に突出するように配置される。緊張材１３ａの上端部には雄ネジが設けられており、雄ネジと螺合させてナット１３１ｂが取付けられる。

引張材６０の下端部にも雄ネジが設けられており、引張材６０の下端部と緊張材１３ａの上端部は、内周面に雌ネジを設けた筒状の接続具７０で接続される。

図２（ｂ）の矢印Ａに示すように引張装置５０により引張材６０を引張って緊張材１３ａを緊張すると、これに伴い図３（ｂ）に示すようにナット１３１ｂが浮き上がる。そのため、ナット１３１ｂを矢印Ｂに示すように回転させて締め込むことで図３（ｃ）に示すようにナット１３１ｂを支圧板１３１ａに密着させる。

引張装置５０による引張力を解放すると緊張材１３ａの上端部が定着部１３１にて定着されるので、引張装置５０と引張材６０、および接続具７０を撤去して緊張材１３ａとシース管３０との間の隙間に充填材の充填を行う。

なお、定着部１３１としてナット１３１ｂの代わりにウェッジ（くさび）を用いて定着を行うことも可能であるが、定着部１３１が若干大きくなる虞はある。また本実施形態では、引張材６０による緊張作業を終え引張材６０を撤去した後、この引張材６０を転用して別の緊張材１３ａを上記と同様に緊張し、緊張材１３ａを順次緊張してもよいし、引張材６０を多数使用し多数の緊張材１３ａを一斉に緊張することも可能である。いずれにせよ緊張作業はクリティカル工種では無くなっており、全体工期には大きく影響しない。

その後、図２（ｃ）に示すように緊張材１１を対応するシース管３０に配置し、穴部２０を充填材２０１で充填するとともに引張材６０を通していたシース管３０にも充填材３０１の充填を行い、緊張材１１を緊張することにより防液堤２ａにプレストレスを導入する。緊張材１１とシース管３０の間の隙間には充填材が充填される。なお、前記の引張材６０を撤去せずそのままシース管３０内に残置し、当該シース管３０内に充填を行っても良い。また引張材６０として緊張材を用い、これにより防液堤２ａの上方部分２２に緊張力を導入することも可能である。

図３（ｄ）はこの時の穴部２０を示す図である。図３（ｄ）の３０１はシース管３０内の充填材を示す。周方向の緊張材１１については、例えば防液堤２ａの外側側面に設けたピラスター（不図示）にて両端部の緊張と定着が行われる。なお、前記した縦方向の長い緊張材（不図示）については従来通り防液堤２ａの構築中にシース管（不図示）内への配置と緊張を行うことができるので、ここでは説明を省略した。

（３．工事用開口部における防液堤２ａの構築方法）
本実施形態の手法は、防液堤２ａの下方部分２１の工事用開口部に対応する位置においても適用可能である。

この場合も、図４（ａ）に示すように工事用開口部２３を設けた状態で防液堤２ａを頂部まで形成する。工事用開口部２３は資機材の搬入等に用いるため、内部設備工の施工中はシース管３０等を配置できない。そのため、シース管３０ａを工事用開口部２３を避けて底版５と開口部上方のコンクリートに埋設しておく。

本実施形態では、工事用開口部２３を閉じる際、図４（ｂ）に示すように工事用開口部２３に相当する部分のシース管３０ｂを上下のシース管３０ａに繋ぎ込む。緊張材１３ａはシース管３０ａ、３０ｂに通して配置され、下端部が底版５内の定着部１３１に取付けられ、上端部が穴部２０内に突出する。なお周方向の緊張材１１を通すためのシース管についても同様の繋ぎ込み処理が行われる。

図５（ａ）に示すように工事用開口部２３にコンクリート等の充填材２０２を充填して強度が発現した後、前記と同様の手順で緊張材１３ａの緊張と定着を行う。以降の手順も前記と同様であり、緊張材１１の緊張、定着等を行うことにより、図５（ｂ）に示すように工事用開口部２３に対応する位置の防液堤２ａが構築される。この場合、工事用開口部２３であっても縦方向の緊張材１３ａは従来のように頂部まで配置する必要はなく、その長さは工事用開口部２３以外の部分と同様でありコストアップにはならない。

以上説明したように、本実施形態によれば、防液堤２ａを形成した後でも、防液堤２ａの外側側面の穴部２０に上端部を突出させた緊張材１３ａを穴部２０の上方のシース管３０に通した引張材６０により引張って緊張を行うことができるので、緊張材１３ａの緊張作業によって防液堤２ａの構築を中断する必要が無く、全体工期が短縮可能となる。例えば20万KLクラスのLNGタンクの防液堤の場合、従来のように緊張作業によって防液堤の構築作業を中断するケースでは防液堤の構築に10.5〜11ヶ月程度かかるが、本実施形態ではこれを1.5〜2.0ヶ月程度短縮し、9ヶ月程度にまで抑えることができる。

また、本実施形態では前記したように緊張材１３ａを曲げて外側側面に引き出し外側から緊張する必要もないので、防液堤２ａ内部の周方向の緊張材１１や補強用鉄筋等との干渉が起きにくく、設計が容易である。また干渉範囲の周方向の補強用鉄筋を一旦切断する場合も、その範囲を小さくできる。

また本実施形態では、引張材６０を通すのにシース管３０を利用するので、防液堤２ａを効率良く構築できる。このシース管３０は穴部２０から上方に延び防液堤２ａの頂部まで縦方向に設けられ、当該頂部に設けた引張装置５０で引張材６０を引張ることで、緊張作業が容易にできる。

また穴部２０は防液堤２ａの外側側面に設けられるので、緊張材１３ａの緊張時に引張材６０と緊張材１３ａの接続その他の作業を防液堤２ａの外側から行うことができ、防液堤２ａの内部設備工などとの干渉も起こらない。ただし、場合によっては同様の穴部を防液堤２ａの内側側面に設けることも可能である。

本実施形態では、防液堤２ａの下方部分２１の外側側面を上方部分２２に対して外側へとテーパー状に拡幅させ、この傾斜に沿って緊張材１３ａを略直線状に傾斜配置し、防液堤２ａの下方部分２１において厚さ方向の中心よりも外側に偏心させた。これは、前記した鉛直面内の曲げモーメントに抵抗させるための緊張材１３ａの配置として効果的であるが、下方部分２１の形状や緊張材１３ａの配置はこれに限らない。例えば下方部分２１は上方部分２２に対し外側へと段状に拡幅してもよいし、下方部分２１が上方部分２２に対し拡幅しなくてもよい。また緊張材１３ａについても上記のように外側に偏心配置するものに限らない。

その他、本実施形態では緊張材１３ａの下端部を底版５内に定着したが、例えば図６（ａ）の防液堤２ｂに示すように、緊張材１３ａ’を略Ｕ字状に配置し、底版５内での定着を行わない例も考えられる。図６（ｂ）は防液堤２ｂを内側から見たものであり、緊張材１３ａ’等を点線で図示している。

この場合、緊張材１３ａ’の両端部が穴部２０内に突出して定着部１３１により定着され、Ｕ字の折返し部１３２が底版５に埋設される。緊張材１３ａ’は両端部から同時に緊張してもよいが、一方の端部を穴部２０の定着部１３１に固定し、他方の端部のみを緊張してプレストレスを導入することもできる。これにより緊張作業を効率化できる。

また本実施形態では図１（ｂ）に示したように穴部２０を緊張材１３ａごとに設け、且つ各穴部２０が防液堤２ａの周方向に一列に並ぶようにしているが、これに限ることはない。例えば、緊張材１３ａの配置が密であり隣り合う緊張材１３ａが近接する場合は、図７（ａ）に示すように防液堤の周方向（図の左右方向に対応する）に連続するスリット状の穴部２０ａを設けてもよい。さらに、緊張材１３ａの上端部の定着位置を上下複数段とする場合は、図７（ｂ）に示すように上下複数段に定着用の穴部２０を設けても良い。

また本実施形態ではLNGタンクの防液堤２ａを構築する例を説明したが、本発明はこれに限ることはなく、LPGタンクなどその他のタンクの防液堤に適用することが可能であり、また筒状の壁体であればタンク以外でも適用可能である。また本実施形態ではコンクリートの現場打設により防液堤２ａを構築したが、プレキャストブロックにより防液堤を構築する場合でも適用可能である。この場合、緊張材１３ａ等を通すための貫通孔や穴部２０など必要なものは予めプレキャストブロックに形成しておく。

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、２ａ、２ｂ；防液堤
３ａ；内槽
３ｂ；外槽
４；杭
５；底版
７；地盤
１１、１３、１３ａ、１３ａ’；緊張材
２０、２０ａ；穴部
２１；下方部分
２２；上方部分
２３；工事用開口部
３０、３０ａ、３０ｂ；シース管
５０；引張装置
６０；引張材
７０；接続具
１３１；定着部
１３１ａ；支圧板
１３１ｂ；ナット
２０１、２０２、３０１；充填材

Claims (5)

1. 縦方向の緊張材によるプレストレスが下方部分に導入されたコンクリート製の筒状の壁体を構築する壁体構築方法であって、
   側面に穴部を有し、且つ前記穴部から上方に延びる貫通孔を設けた壁体を形成し、前記穴部に前記緊張材の少なくとも一方の端部を突出させる工程（ａ）と、
   前記端部を前記貫通孔に通した引張材により引張って前記緊張材を緊張し、前記端部を前記穴部にて定着する工程（ｂ）と、
   前記穴部を充填材で充填する工程（ｃ）と、
   前記貫通孔を充填材で充填する工程（ｄ）と、
   を有することを特徴とする壁体構築方法。
2. 前記貫通孔は前記穴部から前記壁体の頂部まで縦方向に設けられ、
   前記工程（ｂ）において、前記壁体の頂部に設けた引張装置で前記引張材を引張ることを特徴とする請求項１記載の壁体構築方法。
3. 前記工程（ａ）において、前記穴部が前記壁体の外側側面に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の壁体構築方法。
4. 前記緊張材は略Ｕ字状に配置され、両端部が前記壁体の側面の穴部に突出し、
   前記工程（ｂ）において、前記緊張材の一方の端部を前記穴部に固定した状態で他方の端部を緊張す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構築方法。
5. 縦方向の緊張材によるプレストレスが下方部分に導入されたコンクリート製の筒状の壁体であって、
   充填材が充填された穴部を側面に有し、
   前記穴部から上方に延び、充填材が充填された貫通孔が設けられ、
   前記緊張材の少なくとも一方の端部が、前記穴部の下面の定着部において定着され、
   前記定着部の平面位置と前記貫通孔の平面位置が対応することを特徴とする壁体。

Images