JPH05321508A - 地中タンクの構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 保護液を用いた竪孔内に浮力の利用によって
地中タンクを構築する方法であり、保護液の分離・老化
を防止でき、タンク板厚を減らせる方法を提供する。 【構成】 竪孔１１内の保護液１０を循環させる保護液
循環管３を地中タンク１の底蓋部２ａに取り付け、地上
の所定位置１６で胴体ユニット２を順次接合しながら、
地中タンク１を竪孔１１内に沈設する。この際、地中タ
ンク１内に浮力調整液９を注入、保護液循環管３に浮体
５を取り付け、浮力調整液面９ａと保護液面１０ａをほ
ぼ同一高さにしてタンク内外圧力差を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地中に掘削した竪孔内
に温水や冷水等の蓄熱用地中タンク、あるいは河川の流
出量調整用地中タンク等といった、各種の地中タンクを
構築する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地中タンクに温水や冷水等の液体を貯蔵
することは、地中地盤の断熱効果を利用でき、高額な土
地代を節減できるため、有効な手段であり、大深度にす
る程その効果は大きくなる。また、地中タンクにする
と、タンク内に貯蔵する液体の内圧と地下水の外圧とを
バランスさせることができるため、タンク板厚を薄くで
きる効果もある。

【０００３】特開昭６３−１４７０７０に開示された地
中タンクの構築方法では、図６に示したように、保護液
１０で孔壁を保護しながら掘削した竪孔１１内の保護液
中に地中タンク１の底蓋部２ａを浮かべ、該底蓋部２ａ
に地中タンク１の胴体ユニット２を接合し、所定長さの
地中タンク１が竪孔１１内に沈設されるまで所要個数の
胴体ユニット２を順次接合して行く。

【０００４】この沈設施工の過程において、胴体ユニッ
ト２の接合が地上の所定位置で行えるように、保護液１
０による浮力を一部減殺して地中タンク１の沈降量を調
整する浮力調整液９を構築途中の地中タンク１に注入
し、地中タンク１の全ての接合と沈設が終了した後、地
中タンク１の外周面と竪１１の孔壁面との隙間にグラウ
ト材１２を充填する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この従来の構築方法で
は、地中タンク１を浮上させる保護液１０が竪孔１１内
で静止しているため、時間の経過とともに保護液１０中
の粒子が分離してしまい、竪孔１１の上方部分と下方部
分とで比重差が生じ、孔壁の安定保護の効果を損なう。

【０００６】また、この構築方法では構築途中におい
て、地中タンク１内の浮力調整液面９ａと地中タンク１
外の保護液面１０ａとの間に水位差ｈが生じ、この水位
差ｈ分の圧力Ｐｈがタンク側壁に作用するので、この外
力に対応してタンク板厚を決定する必要がある。そのた
め、タンク板厚を薄くすることができず、地中タンクの
製造費の低減には一定の限界がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、地中タンクの構築途中においてもタンク側壁に過
大な外力が作用しないので、タンク板厚を薄くして地中
タンクの製造費を節減できると共に、保護液の分離と老
化を的確に防止して孔壁の安定確保を行なえる、地中タ
ンクの構築方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以下、添付図面中の参照
符号を用いて説明すると、本発明の構築方法では、保護
液１０で孔壁を保護しながら掘削した竪孔１１内の保護
液１０に地中タンク１の底蓋部２ａを浮かべ、所定長さ
の地中タンク１が竪孔１１内に構築されるまで所要個数
の胴体ユニット２の接合と沈設を繰り返し行なう。

【０００９】この沈設施工の過程で、胴体ユニット２の
接合が地上の所定位置で行えるように、保護液１０によ
る浮力を一部減殺して地中タンク１の沈降量を調整する
浮力調整液９を構築途中の地中タンク１に注入し、地中
タンク１の全ての接合と沈設が終了した後、地中タンク
１の外周面と竪孔１１の壁面との隙間にグラウト材１２
を充填する。

【００１０】本発明の要旨は上記構築方法において、実
質的に全工程にわたって竪孔１１内の保護液１０を連続
的または断続的に循環させ、地中タンク１内の浮力調整
液面９ａが地中タンク１外の保護液面１０ａとほぼ同等
になるように構築途中の地中タンク１に所要の浮体５を
直接または間接に装着することである。

【００１１】更に本発明の別の態様では、地中タンク１
の底蓋部２ａに保護液循環管３を取り外し可能に接続
し、胴体ユニット２の接合と沈設に対応して保護液循環
管３を地上の所定位置において順次継ぎ足し、所要の浮
体５を地上の所定位置において保護液循環管３に装着
し、グラウト材１２の充填後に地中タンク１から保護液
循環管３を取り外す。

【００１２】

【作用】保護液１０を用いて掘削した竪孔１１内に地中
タンク１を構築する際、地中タンク１の底蓋部２ａに接
続した保護液循環管３を通して竪孔１１内の保護液１０
を循環させ、これによって保護液１０の分離と老化を防
止する。

【００１３】地中タンク１の胴体ユニット２の接合作業
を地上の所定位置で行ない、かつ構築途中の地中タンク
１に過大な外力が作用するのを防ぐために、浮力調整液
９が地中タンク１内に注入される。この注入は、地中タ
ンク１内の浮力調整液面９ａが地中タンク１外の保護液
面１０ａとほぼ同等になるように行なわれる。

【００１４】このように浮力調整液９を注入しながら、
胴体ユニット２の接合と沈設が順次行なわれ、地中タン
クの長さが増大するに従って、保護液面１０ａと浮力調
整液面９ａには、もはや浮力調整液９の注入だけでは解
消できない液位差が生じて来る。このような液位差が生
じて来たら、または予めなされた浮力計算に基づいて、
地中タンク１内の浮力調整液９中に位置する保護液循環
管３に対し浮体５を取り付ける。

【００１５】この浮体５による浮力の増加と浮力調整液
９の注入により、前記条件（即ち、胴体ユニット２の接
合位置が地上の所定位置になるように地中タンク１の沈
降量を調整すること、および、地中タンク内外に過大な
圧力さが生じないように浮力調整液面９ａと保護液面１
０ａをほぼ同一高さにすること）を充足しながら、竪孔
１１内に地中タンク１を構築する。

【００１６】竪孔１１内に所定長さの地中タンク１を構
築し、竪孔１１の壁面と地中タンク１の外周面間の隙間
にグラウト材１２を充填した後、地中タンク１から浮体
５を撤去することによって、地中タンク１が完成する。
地中タンク１の完成後は、地中タンク１１内の貯蔵液体
１３による内圧と、地中タンク１の外周面に作用する地
下水圧とが均衡する。

【００１７】

【実施例】図１から図３の実施例図に基づいて、本発明
による地中タンクの施工手順を以下に説明する。まず、
泥水やベントナイ液等の保護液１０で孔壁の崩壊を防ぎ
ながら、大深度の竪孔１１を地盤に掘削する。地中タン
ク１の底蓋部２ａの内側に設けた保護液の流入口部４に
は、適宜長さの保護液循環管３を予め地上でねじ込み接
続して置く。

【００１８】次に、底蓋部２ａ単独または底蓋部２ａに
最下位の胴体ユニット２を予め接合して置いたものを、
竪孔１１内の保護液１０に浮かべる。この構築途中の地
中タンク１内に所要量の浮力調整液９を注入し、保護液
１０による浮力と地中タンク１の自重とをバランスさせ
ながら、次の胴体ユニット２の接合を行ない易い地上の
所定位置１６まで沈設する。この胴体ユニット２の接合
と沈設に並行して、保護液循環管３の継ぎ足しが行なわ
れる。以下、同様にして胴体ユニット２の接合と沈設お
よび保護液循環管３の継ぎ足しを繰り返すことによっ
て、地中タンク１を構築して行く（図１および図２参
照）。

【００１９】地中タンク１の構築が進むに従い、地中タ
ンク１の自重が増すので、必要浮力が大きくなる。その
ため、地中タンク１内の浮力調整液面９ａと地中タンク
１外の保護液面１０ａとの間には液位差が生じ、地中タ
ンク１への内外圧力差が増大する。このように浮力調整
液面９ａと保護液面１０ａに差が生じて来たら、その内
外圧力差が完成時の地中タンク１の構造強度を超えるも
のとならないように、浮力タンク等で構成される浮体５
を保護液循環管３に連結材１６で連結し、浮力調整液面
９ａが保護液面１０ａにほぼ等しくなるように沈設施工
を行なう。

【００２０】保護液１０の循環は保護液循環管３の継ぎ
足し作業を行なう時に短時間中断されるが、それ以外の
時には保護液１０の循環は連続して循環される。すなわ
ち、胴体ユニット２の接合時、地中タンク１の沈設時、
次の胴体ユニット２の接合準備時などにおいては、図示
していない保護液ミキサーと保護液ポンプの運転によっ
て、保護液の注排出管７と保護液循環管３を介して竪孔
１１内の保護液１０の循環が行なわれる。この保護液１
０の循環は、地中タンク１と竪孔１１間のグラウト材１
２の充填の直前まで行われる。

【００２１】竪孔１１内への地中タンク１の沈設完了
後、地中タンク１と竪孔１１間にモルタル等のグラウト
材１２を注入する。グラウト材１２の充填は、地中タン
ク１に過大な充填圧力が作用しないように数段に分けて
行われる。最後に、地上部から図示していない治具を使
用して、保護液循環管３を回転させ、底蓋部２ａの保護
液流入口部４から保護液循環管３を取り外す。地上部か
ら保護液循環管３を順次引き揚げて、保護液循環管３と
保護液循環管３に装着した浮体５を回収する（図３参
照）。

【００２２】この回収と同時に、地中タンク１内へ浮力
調整液９を補充注入することによって、地中タンク１内
の浮力調整液面９ａの低下を防止する。以上のようにし
て所定長さの地中タンク１の構築を完成した後、最上位
の胴体ユニット２に所要のタンク頂壁部１７を接合す
る。なお、浮体５を浮力タンクで構成したときには、遠
隔操作可能な注・排水バルブを浮力タンクに設けて置
き、保護液循環管３を回収する際には、上方への飛び出
しを防止するために浮力タンクに注水して浮力を減じて
置くのが望ましい。

【００２３】図４は本発明によって構築された地中タン
ク１に浮力調整液９と置換して温水または冷水１３を貯
蔵し、この温水または冷水１３を熱交換用配管１５を通
じて熱交換器１４に送ることによって、その熱エネルギ
ーを冷暖房等に利用する例を示している。

【００２４】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、保護液循環管は地中タンクの底蓋部の内側に接続
しないで、底蓋部や胴体ユニットの外側に取り付けるこ
ともできる。また、保護液循環管は地中タンクのいずれ
の箇所にも取り付けず、地中タンクとは別個に竪孔内に
挿入して置くこともできる。一本の長い保護液循環管ま
たは所要長さに予め接続された保護液循環管を地中タン
クから独立させて竪孔内の最深部に挿入して置く場合に
は、胴体ユニットの接合と沈設に並行して保護液循環管
を継ぎ足す必要がないので、竪孔内の保護液の循環は全
工程にわたって連続的になされる。

【００２５】更にまた、浮体５は保護液循環管３に装着
することには限定されず、地中タンク１の胴体ユニット
２に直接装着することもできる。例えば、図５に示した
ように、浮体５の下面側に複数本の屈曲バネ脚体１８を
等間隔に固着して置き、屈曲バネ脚体１８の下端部の外
向き突起１９を胴体ユニット２の内周面の係止用溝板２
０に弾性係合させることによって、浮体５を胴体ユニッ
ト２に着脱可能に装着することができる。

【００２６】各屈曲バネ脚体１８の傾斜部分１８ａに
は、解除用円環板２１が嵌められており、保護液循環管
３の引き揚げ時に連結材６が円環板２１を突き上げるこ
とによって、各屈曲バネ脚体１８が内向きに弾性変形
し、前記外向き突起１９が係止用溝板２０から脱出す
る。これによって浮体５は胴体ユニット２から撤去さ
れ、保護液循環管３と一緒に回収される。なお、屈曲バ
ネ脚体１８が大きな浮力に対抗して外向き突起１９と係
止用溝板２０との係合を維持するためには、脚体１８の
弾性を比較的小さく設定する必要があるが、その場合に
は、撤去時の解除操作力が大きくなる。そのため、浮体
５に強大な浮力が作用する施工例では、係止用脚体を剛
性の高い伸縮部材で構成し、空気圧シリンダ等で伸縮駆
動して係止用溝部等と係脱させることもできる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明の構築方法では、構
築途中の地中タンク１内の浮力調整液９の液面９ａが地
中タンク１外の保護液１０の液面１０ａとほぼ同等にな
るように、地中タンク１に所要の浮体５を直接または間
接に装着するので、沈設時に地中タンク１に作用する内
外圧力差を小さく抑えることができる一方、地中タンク
１の完成後は地中タンク１内の貯蔵流体による内圧と地
中タンク１の外周面に作用する地下水圧とが均衡するの
で、地中タンク１には構築から完成後に至るまで過大な
内外圧力差が生じない。そのため、タンク板厚を薄くし
て地中タンクの製造費を低減させることができる。

【００２８】本発明の構築方法では、実質的に全工程に
わたって竪孔１１内の保護液１０を連続的または断続的
に循環させたので、保護液１０が適度に攪拌されること
になり、保護液１０の分離と老化を的確に防止して、竪
孔１１の孔壁の安定を確保することができる。

【００２９】請求項２の発明では、竪孔１１のほぼ中央
部に沈設される地中タンク１の底蓋部２ａに保護液循環
管３が接続されているので、地中タンク１の周囲の保護
液１０は部分的な偏りなく、ほぼ均等に循環させられ、
保護液１０の分離と老化はより効果的に防止される。

【００３０】また、本発明の構築方法は、液面調整用の
浮体５および保護液１０による浮力と、地中タンク１
（請求項２の発明では地中タンク１並びに保護液循環管
３）および浮力調整液９の重量による沈降力とのバラン
スを適度に調整しながら、地中タンク１を竪孔１１内に
徐々に沈設して行くため、施工面において比較的簡便な
構築方法であり、能力の大きい重機を必要としないので
経済的である。

【００３１】請求項２に記載の発明では、地中タンク１
の胴体ユニット２の接合に加えて、保護液循環管３の継
ぎ足しと保護液循環管３への浮体５の装着がいずれも地
上の所定位置で行えるため、全体の作業性が良く、作業
者の安全確保ができる。

【００３２】また、請求項２の発明では、地中タンク１
の底蓋部２ａに保護液循環管３を取り外し可能に接続
し、該保護液循環管３に浮体５を装着しているので、グ
ラウト材１２の充填後に地中タンク１から保護液循環管
３を取り外したときには、浮体５が地中タンク１から直
ちに離脱されることになるため、地中タンク１からの浮
体５の撤去作業を別個に実施する必要がなく、作業の簡
便性に優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構築方法の実施例図であり、構築途中
の地中タンクが竪孔内の中間部付近まで沈設され、最上
部の保護液循環管に最初の浮体が装着された状態を示し
ている。

【図２】本発明の構築方法の実施例図であり、順次継ぎ
足された保護液循環管に合計３個の浮体が装着され、所
定長さの地中タンクが竪孔内の最深部まで沈設された状
態を示している。

【図３】本発明の構築方法の実施例図であり、グラウト
材を充填した後、浮体付きの保護液循環管を地中タンク
の底蓋部から取り外した状態を示している。

【図４】本発明の構築方法による地中タンクを温水また
は冷水の貯蔵用タンクとして使用したときの実施例図で
ある。

【図５】本発明の構築方法の別の実施例図であり、浮体
が地中タンクに直接装着されている状態を示している。

【図６】従来の構築方法で地中タンクを竪孔内に沈設す
るときの例図である。

【符号の説明】

１ 地中タンク ２ａ 地中タンクの底蓋部 ２ 地中タンクの胴体ユニット ３ 保護液循環管 ４ 保護液の流入口部 ５ 浮体 ６ 浮体の連結材 ７ 保護液の注排出管 ８ 浮力調整液の注入管 ９ 浮力調整液 １０ 保護液 １１ 竪孔 １２ グラウト材 １３ 貯蔵液体 １４ 熱交換器 １５ 熱交換用配管 １６ 胴体ユニットの接合位置 １７ 地中タンクの頂壁部 １８ 屈曲バネ脚体 １９ 外向き突起 ２０ 係止用溝板 ２１ 解除用円環板 Ｐ タンク内外圧力差

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 隆史 神奈川県相模原市西橋本５−９−１ 新日 本製鐵株式会社鉄構海洋事業部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 保護液で孔壁を保護しながら掘削した竪
   孔内の保護液に地中タンクの底蓋部を浮かべ、所定長さ
   の地中タンクが竪孔内に構築されるまで所要個数の胴体
   ユニットの接合と沈設を繰り返して行く過程で、胴体ユ
   ニットの接合が地上の所定位置で行えるように、保護液
   による浮力を一部減殺して地中タンクの沈降量を調整す
   る浮力調整液を構築途中の地中タンクに注入し、地中タ
   ンクの全ての接合と沈設が終了した後、地中タンク外周
   面と竪孔壁面の隙間にグラウト材を充填する構築方法に
   おいて、実質的に全工程にわたって竪孔内の保護液を連
   続的または断続的に循環させ、地中タンク内の浮力調整
   液面が地中タンク外の保護液面とほぼ同等になるように
   構築途中の地中タンクに所要の浮体を直接または間接に
   装着することを特徴とする地中タンクの構築方法。
2. 【請求項２】 地中タンクの底蓋部に保護液循環管を取
   り外し可能に接続し、地中タンクの胴体ユニットの接合
   と沈設に対応して保護液循環管を地上の所定位置におい
   て順次継ぎ足し、所要の浮体を地上の所定位置において
   保護液循環管に装着し、グラウト材の充填後に地中タン
   クから保護液循環管を取り外すことを特徴とする、請求
   項１に記載の地中タンクの構築方法。