低温液体貯蔵地下タンク
【課題】低温液体貯蔵地下タンクの側壁の頂部における凍結止水性が充分に期待できない場合において、周辺地盤から側壁への浸透水を有効に防止する。
【解決手段】ＬＮＧ等の低温液体を貯蔵するための地下タンクの側壁１に地表部付近に生じる不凍結領域を残してそれよりも深部に凍結領域が形成される場合、側壁の周囲地盤中に地表から地盤中に浸透した地中水を集水して排水するための排水層５を側壁を全周にわたって囲繞するように設け、その排水層の地盤中における深度を側壁に生じる凍結領域の最浅部の位置に設定した。
【解決手段】ＬＮＧ等の低温液体を貯蔵するための地下タンクの側壁１に地表部付近に生じる不凍結領域を残してそれよりも深部に凍結領域が形成される場合、側壁の周囲地盤中に地表から地盤中に浸透した地中水を集水して排水するための排水層５を側壁を全周にわたって囲繞するように設け、その排水層の地盤中における深度を側壁に生じる凍結領域の最浅部の位置に設定した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＮＧ等の低温液体を貯蔵するための地下タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、極低温の液体（ＬＮＧの場合には−１６２℃）を貯蔵するための地下タンクはその周辺地盤が凍結してしまうことから、周辺地盤が広範囲にわたって凍結してしまうことによる弊害を防止するための対策が必要とされ、たとえば特許文献１に示されるようにタンク周囲に砕石層を設けてそこに温水を通したり、あるいは特許文献２に示されるようにタンクを面状発熱体によって加温することにより、周辺地盤に凍結領域が不用意に成長してしまうことを防止することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１５８５２２号公報
【特許文献２】特開平８−２１１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の地下タンクの躯体は鉄筋コンクリート造とされることが通常であってそれ自体では充分な止水性が確保できないのであるが、運用開始後には躯体が貯蔵液体によって冷却されることによって自ずと凍結して止水性が確保されることから、この種の地下タンクの躯体はそのような凍結止水性能が発揮されることを前提として設計されることが通常である。
【０００５】
しかし、そのような躯体の凍結は地盤面下の深部では確実に生じるものの、地表部付近では外気温の影響を受けることから必ずしも充分に凍結しない場合がある。特に、図２に示しているように地下タンクの側壁１を構成する躯体の頂部はＬＮＧ等の低温液体の冷熱の影響に比べて外環境からの入熱の影響の方が大きいため、地表部付近の側壁頂部には壁厚全体にわたって全く凍結しない不凍結領域が残ってしまうことがある。
【０００６】
そして、側壁１の頂部にそのような不凍結領域が生じると、図示しているように地表面から地盤に浸透した雨水等の地中水が地盤面下において側壁１に浸透して側壁内面のメンブレン３にまで達してしまう事態も想定される。
そのため、従来一般には地表面に雨水集水枡４を設けたり、地表面に不透水性舗装を施すことで地中への雨水の浸透を抑制することが行われるが、そのような対策のみでは地中への雨水の浸透を完全に防止することは困難である。
また、より万全を期すために側壁頂部の地盤面下の接地面に止水鉄板を張り付けて側壁１への浸透を防止することも行われるが、そのためには少なからぬコストを要する。さらに、止水鉄板に代えて防水塗膜コーティングを施すことも行われるが、接地面への防水塗膜コーティングは施工性や保守性の点で問題があり、長期にわたる信頼性も必ずしも充分ではないので、有効な対策とはなり得ていない。
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明は低温液体貯蔵地下タンクの側壁頂部における凍結止水性が充分に期待できない場合において、周辺地盤から側壁への地中水の浸透を有効に防止することのできる構造の地下タンクを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はＬＮＧ等の低温液体を貯蔵するためのタンク本体が地中に設置され、該タンク本体の側壁を構成する躯体がその内部に貯蔵している低温液体により冷却されることによって、該側壁には地表部付近に生じる不凍結領域を残してそれよりも深部に凍結領域が形成される構造の地下タンクであって、前記側壁の周囲地盤中に、地表から該地盤中に浸透した地中水を集水して排水するための排水層を該側壁を全周にわたって囲繞するように設けるとともに、該排水層の地盤中における深度を前記側壁に生じる凍結領域の最浅部の位置に設定したことを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、前記排水層内に有孔管からなる集水管を敷設するとともに該集水管に排水管を接続し、前記排水層に集水した地中水を前記集水管および前記排水管を通して排水する構成とすれば良い。
また、地表面上に突出している側壁頂部の外周面には防水層を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、地表面から側壁の周囲地盤に浸透した地中水は排水層により集水されて速やかに排水されてしまい、したがって側壁の周囲地盤に地中水が滞留したり、地中水が被圧状態で側壁に接触するようなことが防止され、それにより地中水が側壁に浸透することを有効に防止し得て、従来のように側壁頂部の不凍結領域に地中水が浸透してメンブレンにまで到達してしまうといった事態を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態である地下タンクの要部を示す図である。
【図２】従来の地下タンクの要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態を図１に示す。これは図２に示した従来の地下タンクと同様に側壁１が鉄筋コンクリート造からなる躯体により構成されたもので、その側壁１の頂部はＬＮＧ等の低温液体の冷熱の影響に比べて外環境からの入熱の影響の方が大きいためそこでは凍結領域が形成されない（不凍結領域が残される）ものであることから、その不凍結領域への雨水の浸透を防止するための排水設備を周囲の地盤中に設けたものである。
【００１３】
すなわち、側壁１の周囲地盤中には側壁１を全周にわたって囲繞するように排水層５が設けられており、その排水層５の深度は側壁１に生じる凍結領域の最浅部の位置に設定されている。
そして、排水層５には砕石が充填されているとともに、その水下側には有孔管からなる集水管６が排水層５の全周（つまり側壁１の全周）にわたるように敷設され、集水管６の要所には排水管７が接続されて外方に向けて敷設され、排水管７の先端は排水枡８（あるいは雨水枡）に接続されている。
【００１４】
上記のような排水設備を側壁の周囲地盤中に設けたことにより、図中の矢印で示しているように地表から地盤中に浸透した雨水等の地中水は自ずと排水層５に流入してそこに集水されてしまい、排水層５から集水管６、排水管７、排水枡８を通して速やかに系外に排水されてしまう。
したがって、側壁１の周囲地盤には地中水が滞留することがなく、少なくとも地中水が被圧状態で側壁１に接触するようなことはなく、それにより地中水が側壁１に浸透することが有効に防止され、従来のように側壁頂部の不凍結領域に地中水が浸透してメンブレン３にまで到達してしまうといった事態を未然に防止することができる。
【００１５】
以上のように、本実施形態の地下タンクは、側壁１の周囲地盤中に地中水を集水して排水するための排水層５を設けることのみで、側壁頂部の不凍結領域への地中水の浸透を防止できるものであり、この種の地下タンクの信頼性を極めて簡単な手法により充分に高めることが可能である。
【００１６】
なお、上記のような効果を得るためには、排水層５の深度を上述のように凍結領域の最浅部の位置、つまり図示しているように側壁１の内面の位置において凍結が生じている範囲のうち最も高い位置、換言すると壁厚全体にわたって凍結していない範囲の最も低い位置とすべきである。勿論、そのような排水層５の最適位置は、貯蔵液体の液位と液温、側壁および地盤の熱的特性、建設地の年間を通じた気象条件等を考慮することにより、設計段階で予め決定することができる。
排水層５の位置がそれよりも浅いと、地中水が排水層５を万一通過した場合には側壁１に浸透しメンブレン３に到達する余地が残るので好ましくない。排水層５の位置がそれよりも深い場合には、地中水が排水層５を通過して側壁１に浸透してもそこでは少なくとも内面側に凍結領域が形成されているのでメンブレン３に到達する余地はないが、地中水が地盤中を流下して排水層５に集水されるまでの時間が徒に長くなってしまうし、この排水設備全体の施工が地中の深部に及ぶのでコスト高となり、やはり好ましくない。
但し、凍結領域での最浅部の位置は厳密なものではなく、例えば凍結領域最浅部位置よりも若干上方位置にあったとしても地中水が側壁に浸透しない範囲であればこのような位置を含むものであり、若干下方位置にあったとしても地中水の流下時間やコストの若干の違いの範囲内であればこのような位置も含むものである。
勿論、排水層５の幅寸法や層厚は、想定される地中水の水量やその浸透範囲を考慮して地中水を有効に集水して排水できる範囲で必要最小限に設定すれば良く、必要以上に広範囲にわたって設けることはないしその層厚も充分に薄くて良い。
【００１７】
また、本発明においても、従来と同様に地表面に雨水集水枡４を設けたり、地表面を不透水性舗装とすることによって地中への雨水の浸透を防止することが好ましいが、それら地表の設備による地中への雨水の浸透を有効に防止できない場合であっても地中水を排水層５を通して確実に排出できることから、そのような地表の設備は従来より軽減ないし省略することも可能である。
【００１８】
また、上述したようにこの種の地下タンクには周辺地盤を加温してその凍結を防止することが通常であることから、本実施形態ではそのためのヒータ（図示略）を設置するとともにその保守のためのピット（マンホール）９を要所に設けており、そのピット９からの排水を上記の排水層５を通して行うようにしている。
すなわち、この種のピット９を設ける場合にはその底部から排水を行う必要があるので、通常はそのための排水設備を別途設ける必要があるが、本実施形態ではピット９を排水層５の直上位置に配置してピット９の底部から排水層５に水抜管１０を直接接続することにより、ピット用の排水設備を省略したものとなっている。
【００１９】
さらに、地表面上に突出している側壁頂部の露出面には、防水塗膜コーティング等による防水層１１を形成することが好ましく、それにより降雨時に雨水が側壁頂部の露出面から側壁１に対して直接浸透してしまうことも防止することができる。そのような防水塗膜コーティングを地表面下の接地面に形成することは保守性の面で問題が残るが、上記のように地表面上の露出面に対して形成することは何ら問題がない。
それから、上記実施形態では、排水層５は平面視広がりを持った構造となっているが、地表面付近から凍結領域最浅部位置までの間のタンク側壁全周にわたって囲繞するように、所定厚みのドレーンシート等の排水層５を側壁に張り付けるような形態で設け、前記ドレーンシートの下端部に集水管６や排水管７をつなげることでも良い。
【符号の説明】
【００２０】
１ 側壁（躯体）
２ 屋根面
３ メンブレン
４ 雨水集水枡
５ 排水層
６ 集水管
７ 排水管
８ 排水枡
９ ピット
１０ 水抜管
１１ 防水層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＮＧ等の低温液体を貯蔵するための地下タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、極低温の液体（ＬＮＧの場合には−１６２℃）を貯蔵するための地下タンクはその周辺地盤が凍結してしまうことから、周辺地盤が広範囲にわたって凍結してしまうことによる弊害を防止するための対策が必要とされ、たとえば特許文献１に示されるようにタンク周囲に砕石層を設けてそこに温水を通したり、あるいは特許文献２に示されるようにタンクを面状発熱体によって加温することにより、周辺地盤に凍結領域が不用意に成長してしまうことを防止することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１５８５２２号公報
【特許文献２】特開平８−２１１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の地下タンクの躯体は鉄筋コンクリート造とされることが通常であってそれ自体では充分な止水性が確保できないのであるが、運用開始後には躯体が貯蔵液体によって冷却されることによって自ずと凍結して止水性が確保されることから、この種の地下タンクの躯体はそのような凍結止水性能が発揮されることを前提として設計されることが通常である。
【０００５】
しかし、そのような躯体の凍結は地盤面下の深部では確実に生じるものの、地表部付近では外気温の影響を受けることから必ずしも充分に凍結しない場合がある。特に、図２に示しているように地下タンクの側壁１を構成する躯体の頂部はＬＮＧ等の低温液体の冷熱の影響に比べて外環境からの入熱の影響の方が大きいため、地表部付近の側壁頂部には壁厚全体にわたって全く凍結しない不凍結領域が残ってしまうことがある。
【０００６】
そして、側壁１の頂部にそのような不凍結領域が生じると、図示しているように地表面から地盤に浸透した雨水等の地中水が地盤面下において側壁１に浸透して側壁内面のメンブレン３にまで達してしまう事態も想定される。
そのため、従来一般には地表面に雨水集水枡４を設けたり、地表面に不透水性舗装を施すことで地中への雨水の浸透を抑制することが行われるが、そのような対策のみでは地中への雨水の浸透を完全に防止することは困難である。
また、より万全を期すために側壁頂部の地盤面下の接地面に止水鉄板を張り付けて側壁１への浸透を防止することも行われるが、そのためには少なからぬコストを要する。さらに、止水鉄板に代えて防水塗膜コーティングを施すことも行われるが、接地面への防水塗膜コーティングは施工性や保守性の点で問題があり、長期にわたる信頼性も必ずしも充分ではないので、有効な対策とはなり得ていない。
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明は低温液体貯蔵地下タンクの側壁頂部における凍結止水性が充分に期待できない場合において、周辺地盤から側壁への地中水の浸透を有効に防止することのできる構造の地下タンクを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はＬＮＧ等の低温液体を貯蔵するためのタンク本体が地中に設置され、該タンク本体の側壁を構成する躯体がその内部に貯蔵している低温液体により冷却されることによって、該側壁には地表部付近に生じる不凍結領域を残してそれよりも深部に凍結領域が形成される構造の地下タンクであって、前記側壁の周囲地盤中に、地表から該地盤中に浸透した地中水を集水して排水するための排水層を該側壁を全周にわたって囲繞するように設けるとともに、該排水層の地盤中における深度を前記側壁に生じる凍結領域の最浅部の位置に設定したことを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、前記排水層内に有孔管からなる集水管を敷設するとともに該集水管に排水管を接続し、前記排水層に集水した地中水を前記集水管および前記排水管を通して排水する構成とすれば良い。
また、地表面上に突出している側壁頂部の外周面には防水層を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、地表面から側壁の周囲地盤に浸透した地中水は排水層により集水されて速やかに排水されてしまい、したがって側壁の周囲地盤に地中水が滞留したり、地中水が被圧状態で側壁に接触するようなことが防止され、それにより地中水が側壁に浸透することを有効に防止し得て、従来のように側壁頂部の不凍結領域に地中水が浸透してメンブレンにまで到達してしまうといった事態を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態である地下タンクの要部を示す図である。
【図２】従来の地下タンクの要部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態を図１に示す。これは図２に示した従来の地下タンクと同様に側壁１が鉄筋コンクリート造からなる躯体により構成されたもので、その側壁１の頂部はＬＮＧ等の低温液体の冷熱の影響に比べて外環境からの入熱の影響の方が大きいためそこでは凍結領域が形成されない（不凍結領域が残される）ものであることから、その不凍結領域への雨水の浸透を防止するための排水設備を周囲の地盤中に設けたものである。
【００１３】
すなわち、側壁１の周囲地盤中には側壁１を全周にわたって囲繞するように排水層５が設けられており、その排水層５の深度は側壁１に生じる凍結領域の最浅部の位置に設定されている。
そして、排水層５には砕石が充填されているとともに、その水下側には有孔管からなる集水管６が排水層５の全周（つまり側壁１の全周）にわたるように敷設され、集水管６の要所には排水管７が接続されて外方に向けて敷設され、排水管７の先端は排水枡８（あるいは雨水枡）に接続されている。
【００１４】
上記のような排水設備を側壁の周囲地盤中に設けたことにより、図中の矢印で示しているように地表から地盤中に浸透した雨水等の地中水は自ずと排水層５に流入してそこに集水されてしまい、排水層５から集水管６、排水管７、排水枡８を通して速やかに系外に排水されてしまう。
したがって、側壁１の周囲地盤には地中水が滞留することがなく、少なくとも地中水が被圧状態で側壁１に接触するようなことはなく、それにより地中水が側壁１に浸透することが有効に防止され、従来のように側壁頂部の不凍結領域に地中水が浸透してメンブレン３にまで到達してしまうといった事態を未然に防止することができる。
【００１５】
以上のように、本実施形態の地下タンクは、側壁１の周囲地盤中に地中水を集水して排水するための排水層５を設けることのみで、側壁頂部の不凍結領域への地中水の浸透を防止できるものであり、この種の地下タンクの信頼性を極めて簡単な手法により充分に高めることが可能である。
【００１６】
なお、上記のような効果を得るためには、排水層５の深度を上述のように凍結領域の最浅部の位置、つまり図示しているように側壁１の内面の位置において凍結が生じている範囲のうち最も高い位置、換言すると壁厚全体にわたって凍結していない範囲の最も低い位置とすべきである。勿論、そのような排水層５の最適位置は、貯蔵液体の液位と液温、側壁および地盤の熱的特性、建設地の年間を通じた気象条件等を考慮することにより、設計段階で予め決定することができる。
排水層５の位置がそれよりも浅いと、地中水が排水層５を万一通過した場合には側壁１に浸透しメンブレン３に到達する余地が残るので好ましくない。排水層５の位置がそれよりも深い場合には、地中水が排水層５を通過して側壁１に浸透してもそこでは少なくとも内面側に凍結領域が形成されているのでメンブレン３に到達する余地はないが、地中水が地盤中を流下して排水層５に集水されるまでの時間が徒に長くなってしまうし、この排水設備全体の施工が地中の深部に及ぶのでコスト高となり、やはり好ましくない。
但し、凍結領域での最浅部の位置は厳密なものではなく、例えば凍結領域最浅部位置よりも若干上方位置にあったとしても地中水が側壁に浸透しない範囲であればこのような位置を含むものであり、若干下方位置にあったとしても地中水の流下時間やコストの若干の違いの範囲内であればこのような位置も含むものである。
勿論、排水層５の幅寸法や層厚は、想定される地中水の水量やその浸透範囲を考慮して地中水を有効に集水して排水できる範囲で必要最小限に設定すれば良く、必要以上に広範囲にわたって設けることはないしその層厚も充分に薄くて良い。
【００１７】
また、本発明においても、従来と同様に地表面に雨水集水枡４を設けたり、地表面を不透水性舗装とすることによって地中への雨水の浸透を防止することが好ましいが、それら地表の設備による地中への雨水の浸透を有効に防止できない場合であっても地中水を排水層５を通して確実に排出できることから、そのような地表の設備は従来より軽減ないし省略することも可能である。
【００１８】
また、上述したようにこの種の地下タンクには周辺地盤を加温してその凍結を防止することが通常であることから、本実施形態ではそのためのヒータ（図示略）を設置するとともにその保守のためのピット（マンホール）９を要所に設けており、そのピット９からの排水を上記の排水層５を通して行うようにしている。
すなわち、この種のピット９を設ける場合にはその底部から排水を行う必要があるので、通常はそのための排水設備を別途設ける必要があるが、本実施形態ではピット９を排水層５の直上位置に配置してピット９の底部から排水層５に水抜管１０を直接接続することにより、ピット用の排水設備を省略したものとなっている。
【００１９】
さらに、地表面上に突出している側壁頂部の露出面には、防水塗膜コーティング等による防水層１１を形成することが好ましく、それにより降雨時に雨水が側壁頂部の露出面から側壁１に対して直接浸透してしまうことも防止することができる。そのような防水塗膜コーティングを地表面下の接地面に形成することは保守性の面で問題が残るが、上記のように地表面上の露出面に対して形成することは何ら問題がない。
それから、上記実施形態では、排水層５は平面視広がりを持った構造となっているが、地表面付近から凍結領域最浅部位置までの間のタンク側壁全周にわたって囲繞するように、所定厚みのドレーンシート等の排水層５を側壁に張り付けるような形態で設け、前記ドレーンシートの下端部に集水管６や排水管７をつなげることでも良い。
【符号の説明】
【００２０】
１ 側壁（躯体）
２ 屋根面
３ メンブレン
４ 雨水集水枡
５ 排水層
６ 集水管
７ 排水管
８ 排水枡
９ ピット
１０ 水抜管
１１ 防水層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＮＧ等の低温液体を貯蔵するためのタンク本体が地中に設置され、該タンク本体の側壁を構成する躯体がその内部に貯蔵している低温液体により冷却されることによって、該側壁には地表部付近に生じる不凍結領域を残してそれよりも深部に凍結領域が形成される構造の地下タンクであって、
前記側壁の周囲地盤中に地表から該地盤中に浸透した地中水を集水して排水するための排水層を該側壁を全周にわたって囲繞するように設けるとともに、該排水層の地盤中における深度を、前記側壁に生じる凍結領域の最浅部の位置に設定したことを特徴とする低温液体貯蔵地下タンク。
【請求項２】
請求項１記載の低温液体貯蔵地下タンクであって、
前記排水層内に有孔管からなる集水管を敷設するとともに該集水管に排水管を接続し、前記排水層に集水した地中水を前記集水管および前記排水管を通して排水する構成としたことを特徴とする低温液体貯蔵地下タンク。
【請求項３】
請求項１または２記載の低温液体貯蔵地下タンクであって、
地表面上に突出している側壁頂部の外周面に防水層を形成したことを特徴とする低温液体貯蔵地下タンク。
【請求項１】
ＬＮＧ等の低温液体を貯蔵するためのタンク本体が地中に設置され、該タンク本体の側壁を構成する躯体がその内部に貯蔵している低温液体により冷却されることによって、該側壁には地表部付近に生じる不凍結領域を残してそれよりも深部に凍結領域が形成される構造の地下タンクであって、
前記側壁の周囲地盤中に地表から該地盤中に浸透した地中水を集水して排水するための排水層を該側壁を全周にわたって囲繞するように設けるとともに、該排水層の地盤中における深度を、前記側壁に生じる凍結領域の最浅部の位置に設定したことを特徴とする低温液体貯蔵地下タンク。
【請求項２】
請求項１記載の低温液体貯蔵地下タンクであって、
前記排水層内に有孔管からなる集水管を敷設するとともに該集水管に排水管を接続し、前記排水層に集水した地中水を前記集水管および前記排水管を通して排水する構成としたことを特徴とする低温液体貯蔵地下タンク。
【請求項３】
請求項１または２記載の低温液体貯蔵地下タンクであって、
地表面上に突出している側壁頂部の外周面に防水層を形成したことを特徴とする低温液体貯蔵地下タンク。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−２８１４２８（Ｐ２０１０−２８１４２８Ａ）
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３７３２６（Ｐ２００９−１３７３２６）
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月８日（２００９．６．８）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
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