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図面 (7)

目的

凍土内地構造物施工方法係り、凍土の性質を積極的に利用して地下構造物構築の容易化を図る。

構成

凍土Xを掘削する掘削工程と、掘削された凍土内壁面4aを被覆するように環状の側壁5を構築し該側壁5の自重を凍土Xに支持させる側壁形成工程とを具備し、これらの工程の繰り返しによって筒状の側壁6を漸次下方に延長形成することにより、構築された環状の側壁5によって凍土内壁面4aの山留めを行いつつ掘削を進め、別個山留壁を構築する工数およびコストを削減する。

概要

背景

地下構造物の一つに、例えば、LNGLPG等の極低温状態の液化ガス貯蔵するために地盤内埋設状態構築される地下タンクがある。この地下タンクは、一般に、地盤円筒状のコンクリート地中連続壁を構築した後に、該地中連続壁を山留壁として地盤の崩落を防止しつつその内部を掘削して形成された凹部内に構築される。したがって、このようにして構築される地下タンクは、内部に貯留される液化ガスを地盤によって外部から有効に断熱することができるとともに、地中構造物であるために耐震性能が優れるという利点を有している。

概要

凍土内地構造物施工方法係り、凍土の性質を積極的に利用して地下構造物の構築の容易化を図る。

凍土Xを掘削する掘削工程と、掘削された凍土内壁面4aを被覆するように環状の側壁5を構築し該側壁5の自重を凍土Xに支持させる側壁形成工程とを具備し、これらの工程の繰り返しによって筒状の側壁6を漸次下方に延長形成することにより、構築された環状の側壁5によって凍土内壁面4aの山留めを行いつつ掘削を進め、別個の山留壁を構築する工数およびコストを削減する。

目的

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、凍土を有効に利用して地下構造物を容易に構築することができる施工方法を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

凍土掘削する掘削工程と、掘削された凍土内壁面被覆するように環状の側壁構築し該側壁の自重を凍土に支持させる側壁形成工程とを具備し、これらの工程の繰り返しによって筒状の側壁を漸次下方に延長形成することを特徴とする凍土内地構造物施工方法

技術分野

周囲に残存する凍土によって、構築された地下構造物止水性能を向上することができる。

背景技術

0001

本発明は、凍土内地構造物施工方法に関するものである。

発明が解決しようとする課題

0002

地下構造物の一つに、例えば、LNGLPG等の極低温状態の液化ガス貯蔵するために地盤内埋設状態に構築される地下タンクがある。この地下タンクは、一般に、地盤円筒状のコンクリート地中連続壁を構築した後に、該地中連続壁を山留壁として地盤の崩落を防止しつつその内部を掘削して形成された凹部内に構築される。したがって、このようにして構築される地下タンクは、内部に貯留される液化ガスを地盤によって外部から有効に断熱することができるとともに、地中構造物であるために耐震性能が優れるという利点を有している。

0003

ところで、このような地下タンクにおいては、長期に亙る使用による老朽化等に伴ってその改修工事が必要となることがある。また、液化ガスの需要増大に伴う貯蔵容量不足を解消するために、貯蔵容量の大きな地下タンクに改築する必要が生じる場合がある。

0004

しかしながら、長期に亙って液化ガスを貯留してきた地下タンク周囲の地盤には、極低温状態の液化ガスの冷熱によって、広範囲に亙る凍土部が形成されているので、この凍土部に山留壁としての地中連続壁を構築するにあたって、掘削時の安定液凍結防止対策やコンクリートの養生条件の確保等の問題を解決しなければならないという難点がある。かかる凍土の難点は、上記地下タンクに限られるものではなく、寒冷地等の凍土地盤内に構築されている地下構造物全般あるいは超軟弱地盤凍結工法によって構築される地下構造物全般において共通するものであるが、その一方において、凍土には通常の地盤よりも強度および剛性が高いという性質があるので、この性質を積極的に利用した有効な凍土内地下構造物の施工方法の開発が要望されている。

課題を解決するための手段

0005

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、凍土を有効に利用して地下構造物を容易に構築することができる施工方法を提供することを目的としている。

0006

上記目的を達成するために、本発明は、凍土を掘削する掘削工程と、掘削された凍土内壁面被覆するように環状の側壁を構築し該側壁の自重を凍土に支持させる側壁形成工程とを具備し、これらの工程の繰り返しによって筒状の側壁を漸次下方に延長形成する凍土内地下構造物の施工方法を提案している。

0007

本発明に係る凍土内地下構造物の施工方法によれば、掘削工程において凍土を掘削した後に、側壁形成工程において凍土内壁面を被覆する環状の側壁を構築しつつ該側壁を凍土に支持させることにより、掘削深さに応じた高さの側壁が凍土の支持力によって落下しないように保持される。これにより、側壁が凍土の崩落を防止する山留壁となって、該側壁の下方にさらに掘削を行うことが可能となり、前記掘削工程および側壁形成工程を繰り返すことによって側壁が漸次下方に延長形成され、筒状の側壁が構築され、該側壁を利用した地下構造物を構築することが可能となる。

0008

以下、本発明に係る凍土内地下構造物の施工方法について、図面を参照して説明する。以下の各実施例における地下構造物としては、液化ガス貯蔵用の地下タンクを例に採って説明する。図1は、凍土内地下タンク1の施工方法の第1実施例を示している。本実施例の施工方法は、まず、既設地下タンク2の周囲に形成されている凍土Xの上部にリング状のスラブ3を構築する。該スラブ3は、凍土X上部の地盤を既設地下タンク2とともに掘削除去することによって(掘削工程)、既設地下タンク2よりも広い横断面積を有する円形の凹部4を形成した後に、該凹部4の内壁面4aに沿って全周に亙ってコンクリートを打設することによりリング状に構築される(側壁形成工程)。スラブ3の構築にあたっては、比較的浅い掘削深さでよいので、地盤の崩落を考慮しなくて済む。また、地盤が凍土Xである場合には、該凍土X自体の強度によって崩落が回避される。このようにして構築されたスラブ3は、その下面を凍土Xに密接状態に形成され、凍土Xによって下方から確実に支持されるようになっている。

0009

次に、構築されたリング状のスラブ3の下方の凍土Xをさらに掘削する(掘削工程)。掘削内径は、前記スラブ3の外径寸法よりも小さくかつスラブ3の内径寸法よりも所定寸法だけ大きくなるように設定される。掘削深さは、前記スラブ3の高さ寸法と同程度であり、また、掘削内面4aが凍土Xによって構成されるので、上記同様地盤の崩落を考慮しなくて済む。この後に、掘削内面4aを被覆するようにコンクリートを打設することにより、スラブ3の下方にスラブ3と同等の内径寸法を有する円環状側壁5を構築するとともに、該円環状側壁5を前記スラブ3に接合する(側壁形成工程)。これにより、円環状側壁5は、その自重をスラブ3を介して凍土Xに支持させることができ、該円環状側壁5下方の凍土Xをさらに掘削除去することが可能となる。また、このように円環状側壁5が掘削内面4aを被覆するように構築されるので、該円環状側壁5を山留壁として利用することができ、地盤の崩落防止効果をさらに向上させることができる。

0010

以下、上記掘削工程および側壁形成工程を複数回繰り返すことにより、側壁6が順次下方に延長形成され、円筒状の地下タンク1の側壁6が構築されていく。そして、側壁6が所望の高さに達した時点で、側壁6下部の内側に床付けおよび底版7の施工を行うことにより、新たな地下タンク1が構築されることになる。

0011

したがって、本実施例の地下タンク1の施工方法によれば、順次構築される円環状側壁5の自重をスラブ3を介して凍土Xに支持させるので、高剛性を有する凍土Xを積極的に利用して容易に地下タンク1を構築することができる。また、順次構築される円環状側壁5が掘削内面4aを被覆するように形成され、山留壁として機能するので、凍土Xの溶解等に伴う地盤の崩落を有効に防止することができ、別個の山留壁を設ける必要がないので、工数およびコストの低減を図ることができる。また、この施工方法により構築される地下タンク1は、凍土X内に構築されるので、凍土Xによって止水性能が向上されるとともに、既設地下タンク2よりも大径に形成され、しかも、その深さが任意に調整できるので、貯蔵容量の増大を容易に図ることができる。

0012

図2は、凍土内地下タンク1の施工方法の第2実施例を示している。本実施例の施工方法は、まず、既設地下タンク2の周囲に形成されている凍土Xの上部を掘削して該凍土Xを既設地下タンク2とともに掘削除去することによって、既設地下タンク2よりも広い横断面積を有する円形の凹部4を形成する(掘削工程)。この場合に、本実施例では、掘削内面4aを下方に向かって漸次縮径するテーパ内面状に形成する。地盤の掘削に当たっては、比較的浅い掘削深さとすることにより、また、地盤が凍土Xである場合には凍土X自体の強度によって、地盤の崩落が防止されるので、掘削時の山留めを考慮しなくて済む。

0013

次いで、掘削された凹部4の内壁面4aに沿って全周に亙ってコンクリートを打設することにより、テーパ筒状の円環状側壁5を形成する(側壁形成工程)。この円環状側壁5は、凍土Xに形成されたテーパ内面状の掘削内面4aに密接状態に配されるので、凍土Xによって下方から支持されるとともに、該凍土Xを被覆するように形成されるので、山留壁として機能することになる。

0014

以下、上記掘削工程および側壁形成工程を複数回繰り返すことにより、側壁6が順次斜め下方に延長形成され、テーパ円筒状の地下タンク1の側壁6が構築されていく。そして、側壁6が所望の高さに達した時点で、側壁6下部の内側に床付けおよび底版7の施工を行うことにより、新たな地下タンク1が構築されることになる。

0015

したがって、本実施例の地下タンク1の施工方法によれば、第1実施例と同様に、高剛性の凍土Xを積極的に利用して地下タンク1の構築の容易化、工数およびコストの低減を図ることができ、また、優れた止水性能を有する地下タンク1を構築することができる。

0016

図3は、凍土内地下タンク1の施工方法の第3実施例を示している。本実施例の施工方法は、まず、既設地下タンク2の周囲に形成されている凍土Xの上部を掘削して該凍土Xを既設地下タンク2とともに掘削除去することによって、既設地下タンク2よりも広い横断面積を有する円形の凹部4を形成する(掘削工程)。この場合に、本実施例の施工方法では、掘削内面4aに地盤の掘削に当たっては、比較的浅い掘削深さとすることにより、また、地盤が凍土Xである場合には凍土X自体の強度によって、地盤の崩落が防止されるので、掘削時の山留めを考慮しなくて済む。

0017

次いで、形成された掘削内面4aに凍結管8を配設する。該凍結管8は、掘削内面4aの全周に亙りかつ上下方向に間隔を空けて複数配され、それぞれの内部に、例えば−20〜0℃程度の冷媒流通させるようになっている。そして、凍結管8を配設した掘削内面4aに沿って全周に亙ってコンクリートを打設することにより、円環状側壁5を構築するとともに、凍結管8内に冷媒を流通させて凍土Xの凍結度を向上させ、円環状側壁5と凍土Xとの付着力を向上させる(側壁形成工程)。これにより、円環状側壁5の自重が付着力によって凍土Xに支持され、その下方の凍土Xを掘削除去しても、該円環状側壁5が落下しないように保持されることになる。

0018

以下、上記掘削工程および側壁形成工程を複数回繰り返すことにより、側壁6が順次下方に延長形成され、円筒状の地下タンク1の側壁6が構築されていく。そして、側壁6が所望の高さに達した時点で、側壁6下部の内側に床付けおよび底版7の施工を行うことにより、新たな地下タンク1が構築されることになる。

0019

このように、本実施例の凍土内地下タンク1の施工方法によれば、第1、第2実施例と同様に、高剛性の凍土Xを積極的に利用して地下タンク1の構築の容易化、工数およびコストの低減を図ることができる。また、凍結管8によって地下タンク1の側壁5に密着する凍土Xの凍結度を向上するので、上記第1、第2実施例と比較して、さらに止水性能を向上した地下タンク1を構築することができるという利点がある。

0020

なお、本実施例の施工方法においては、図3に示すように、地盤に形成された凍土Xの側方地表Gからヒートフェンス9を植え込んで加温することにより、前記凍結管8の冷熱による凍土Xの拡大を防止することにしてもよい。この場合に、ヒートフェンス9に、約0℃の流体を流通させることにすれば、凍土Xの溶解を防止して、凍土Xを健全に維持することができる。また、掘削工程において形成される掘削内面4aの形状を上下方向に沿う波形状としておくことにより、凍土Xによる円環状側壁5の支持力を向上することができる。

0021

図4は、凍土内地下タンク1の施工方法の第4実施例を示している。本実施例の施工方法は、円環状側壁5を凍土Xに密着させる手段としての凍結管8に代えて、ジベル筋10を採用している点において上記第3実施例と相違している。つまり、本実施例の施工方法は、まず、既設地下タンク2の周囲に形成されている凍土Xの上部を掘削して該凍土Xを既設地下タンク2とともに掘削除去することによって、既設地下タンク2よりも広い横断面積を有する円形の凹部4を形成する(掘削工程)。

0022

次いで、形成された掘削内面4a全体に複数のジベル筋10を植え込む。そして、ジベル筋10を配設した掘削内面4aに沿って全周に亙ってコンクリートを打設することにより、ジベル筋10を外周面から差し込んだ状態の円環状側壁5を構築する(側壁形成工程)。円環状側壁5は、凍土Xの掘削内面4aに密接するように構築されるので、該掘削内面4aを貫通するように凍土Xと円環状側壁5とに亙って配されるジベル筋10のせん断力によって、その自重が凍土Xに支持され、その下方の凍土Xを掘削除去しても、該円環状側壁5が落下しないように保持されることになる。

0023

以下、上記掘削工程および側壁形成工程を複数回繰り返すことにより、側壁6が順次下方に延長形成され、円筒状の地下タンク1の側壁6が構築されていく。そして、側壁6が所望の高さに達した時点で、側壁6下部の内側に床付けおよび底版7の施工を行うことにより、新たな地下タンク1が構築されることになる。

0024

したがって、本実施例の凍土内地下タンク1の施工方法によれば、第1〜第3実施例と同様に、高剛性の凍土Xを積極的に利用して地下タンク1の構築の容易化、工数およびコストの低減を図り、優れた止水性能を有する地下タンク1を構築することができる。この場合に、円環状側壁5を機械的強度の高いジベル筋10によって凍土Xに接合するので、凍土Xによる支持をより確実なものとすることができる。

0025

図5は、凍土内地下タンク1の施工方法の第5実施例を示している。本実施例の施工方法は、まず、既設地下タンク2の周囲に形成されている凍土Xの上部を掘削して該凍土Xを既設地下タンク2とともに掘削除去することによって、既設地下タンク2よりも広い横断面積を有する円形の凹部4を形成する(掘削工程)。この場合に、比較的浅い掘削深さあるいは凍土X自体の強度によって、掘削時の山留めを考慮しなくて済む点は上記各実施例と同様である。

0026

次いで、上記掘削工程において形成された掘削内面4aに沿ってコンクリートを打設することにより、該掘削内面4aを被覆する円環状側壁5を構築する(側壁形成工程)。構築された円環状側壁5を掘削内面4aの山留壁として使用する点も上記と同様である。そして、この後に、下方に向かってさらに掘削する以降の掘削工程において、本実施例では、上記により構築された円環状側壁5の真下の凍土Xを掘削除去することなく、該円環状側壁5の内径と同等の掘削内径をもって掘削を行い(掘削工程)、該掘削内面4aを被覆する円環状側壁5を構築する(側壁形成工程)。これにより、上記円環状側壁5は、その下方に残存されている凍土Xによって下方からその自重を支持されるので、高剛性を有する凍土Xによって落下しないように保持されることになる。

0027

そして、上記掘削工程および側壁工程を複数回繰り返すことにより、側壁6が階段状に順次下方に延長形成され、地下タンク1の側壁6が構築されていく。そして、側壁6が所望の高さに達した時点で、側壁6下部の内側に床付けおよび底版7の施工を行うことにより、図5に示す形状の新たな地下タンク1が構築されることになる。したがって、本実施例の凍土内地下タンク1の施工方法によれば、第1〜第8実施例と同様に、高剛性の凍土Xを積極的に利用して地下タンク1の構築の容易化、工数およびコストの低減を図り、優れた止水性能を有する地下タンク1を構築することができる。また、円環状側壁5の内径と同等の掘削内径をもって掘削するので、掘削作業が容易であるという利点がある。

0028

なお、本実施例においては、上側の円環状側壁5内面下部と下側の円環状側壁5外面上部とを相互に重複させることにより接合するが、該接合部は構造的ピン構造となるので、両者の間に止水板止水シート等の止水対策(図示略)を施すこととしてもよい。

0029

図6は凍土内地下タンク1の施工方法の第6実施例を示している。本実施例の施工方法は、基本的に、第4実施例と同様であるが、円環状側壁5の自重を凍土Xに支持させる部材として、ジベル筋10に代えてアンカー11を使用している点が相違している。すなわち、本実施例の施工方法は、まず、既設地下タンク2の周囲の凍土X上部を既設地下タンク2とともに掘削除去することによって、既設地下タンク2よりも広い横断面積を有する円形の凹部4を形成する(掘削工程)。

0030

次いで、掘削内面4aに沿って該掘削内面4aを被覆するように円環状側壁5を構築し、構築された円環状側壁5を貫通してその外面に密着している凍土Xに亙る植え込み穴(図示略)を複数形成する。そして、該植え込み穴にアンカー11を打込むとともに、該アンカー11先端の雄ネジ(図示略)にナット(図示略)を螺合して締結する(側壁形成工程)。これにより、アンカー11の締結力によって円環状側壁5と凍土Xとの付着力が向上され、該円環状側壁5の下方の凍土Xをさらに掘削除去することが可能となる。

0031

以下、上記掘削工程および側壁形成工程を複数回繰り返すことにより、側壁6が順次下方に延長形成され、円筒状の地下タンク1の側壁6が構築されていく。そして、側壁6が所望の高さに達した時点で、側壁6下部の内側に床付けおよび底版7の施工を行うことにより、新たな地下タンク1が構築されることになる。

0032

したがって、本実施例の凍土内地下タンク1の施工方法によれば、第1〜第5実施例と同様に、高剛性の凍土Xを積極的に利用して地下タンク1の構築の容易化、工数およびコストの低減を図り、優れた止水性能を有する地下タンク1を構築することができる他、第4実施例と同様に、円環状側壁5を機械的強度の高いアンカー11の締結力によって凍土Xに接合するので、凍土Xによる支持をより確実なものとすることができる。なお、本実施例によれば、アンカー11打込み用の植え込み穴が円環状側壁5に形成されるので、円環状側壁5の内面に、前記アンカー11の端部を収容する凹部(図示略)を設けておき、側壁6形成完了後に該凹部に中詰めモルタル等を充填硬化させて植え込み穴を閉塞することとしてもよい。

0033

また、上記各実施例においては、凍土X内に構築される地下構造物として、長期使用によって周囲に凍土Xが形成された液化ガス貯蔵用の既設地下タンク2を改築する場合を例に採って説明したが、これに代えて、例えば、寒冷地の凍土Xに構築される他の地下構造物や、超軟弱地盤に採用される凍結工法によって、凍土X内に構築される任意の地下構造物に本発明の施工方法を適用してもよいことは言うまでもない。さらに、上記各実施例では、掘削内面4aを被覆するように構築される環状の側壁として円環状のものを想定しているが、任意形状、例えば、四角形の環状の側壁を構築することとしてもよい。したがって、最終的に構築される地下構造物の側壁も円筒状のものに限られるものではない。

図面の簡単な説明

0034

以上詳述したように、本発明に係る凍土内地下構造物の施工方法は、凍土を掘削する掘削工程と、掘削された凍土内壁面を被覆するように環状の側壁を構築し該側壁の自重を凍土に支持させる側壁形成工程とを具備し、これらの工程の繰り返しによって筒状の側壁を漸次下方に延長形成するので、以下の効果を奏する。
掘削工程において形成された凍土内壁面を被覆するように環状の側壁を構築するので、該側壁を山留壁としても機能させることができ、別個の山留壁を構築する工数およびコストを削減することができる。
環状の側壁を形成する際に、筒状の側壁の自重を凍土に支持させるので、環状側壁の下方の掘削作業を容易に行うことができる。

--

0035

図1本発明に係る凍土内地下構造物の施工方法の第1実施例に係る地下タンクの施工方法を示す縦断面図である。
図2本発明に係る凍土内地下構造物の施工方法の第2実施例に係る地下タンクの施工方法を示す縦断面図である。
図3本発明に係る凍土内地下構造物の施工方法の第3実施例に係る地下タンクの施工方法を示す縦断面図である。
図4本発明に係る凍土内地下構造物の施工方法の第4実施例に係る地下タンクの施工方法を示す縦断面図である。
図5本発明に係る凍土内地下構造物の施工方法の第5実施例に係る地下タンクの施工方法を示す縦断面図である。
図6本発明に係る凍土内地下構造物の施工方法の第6実施例に係る地下タンクの施工方法を示す縦断面図である。

0036

X凍土
1地下タンク(地下構造物)
4a掘削内面(凍土内壁面)
5円環状側壁(環状の側壁)
6 側壁(筒状の側壁)

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