(57)【要約】【課題】簡易に施工でき低コストな配管構造を提供する。【解決手段】配管構造１は発電所のタービンの冷却用の海水を通水させるためのものであり、地中に埋設される。配管構造１は、略水平方向の鋼管１１と、鋼管１１の周囲に設けられたコンクリート１３と、鋼管１１の周囲に配置され、コンクリート１３に埋設された補強用鋼材１７と、鋼管１１から外側に突出するように鋼管１１の長手方向、周方向に複数設けられ、コンクリート１３に埋設されたアンカー部材１５と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設された配管構造であって、
略水平方向の管体と、
前記管体の周囲に設けられたコンクリートと、
前記管体の周囲に配置され、前記コンクリートに埋設された補強用鋼材と、
前記管体から外側に突出するように設けられ、前記コンクリートに埋設されたアンカー部材と、
を有することを特徴とする配管構造。
【請求項２】
前記アンカー部材は前記管体の周方向に複数設けられることを特徴とする請求項１記載の配管構造。
【請求項３】
前記補強用鋼材は、前記管体の長手方向の鉄筋と前記管体の周方向の鉄筋を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の配管構造。
【請求項４】
前記コンクリートの前記管体の長手方向と直交する方向の断面は略四角形状であ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配管構造。
【請求項５】
前記管体を設置する架台を有し、
前記管体は略円筒状であり、
前記架台は、上面に前記管体の外周形状に対応する略円弧状の窪みを有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の配管構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中埋設配管の配管構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電所では、タービンの冷却のために大量の海水を使用するものがある。この海水の流れを簡単に示すと、海域⇒取水口⇒取水路⇒取水ピット⇒ポンプ⇒循環水配管⇒タービン⇒循環水配管⇒放水ピット⇒放水路⇒放水口⇒海域となる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このうち循環水配管は内径4m〜5.5m程度の太径のものが多く、土被り3m〜8m程度で地中に埋設されていることが多い。循環水配管には鋼管が用いられることが一般的であり、例えば内径4.7mの場合、35〜50mm程度の肉厚のものになる。また鋼管の内外面には防食塗装が施される。
【０００４】
一般的に、鋼管の設置時には地盤を掘削して掘削底面に砕石層を形成し、その上にH形鋼やプレキャストコンクリートによる架台を配置する。鋼管は架台上に設置し、複数の鋼管が溶接によって長手方向に接合される。鋼管の設置後は掘削土等で埋戻しを行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2014-228148号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
鋼管の肉厚は、内部からの水圧の他、外部からの土圧、水圧、車両等の上載荷重を考慮して決められる。鋼管が太径となってくると、その肉厚は後者のような外部からの荷重による座屈によって決まることが多い。
【０００７】
鋼管はこのような座屈を防ぐため上記したように35〜50mm程度の厚肉のものが必要になり、鋼材量が増えることから材料費、工事費が高くなる。また、厚肉鋼管の溶接にも時間がかかり、コストアップ要因となる。
【０００８】
また、鋼管は中空部材であるため、地下水による浮力に対する抵抗力が小さい。そのため土被りを大きくする、アンカーをとるなど別途浮き上がり防止のための対策が必要となることが多く、施工に手間がかかる。
【０００９】
さらに、鋼管の内面の防食塗装のメンテナンスは鋼管内をドライアップした後で容易に行うことができるが、外面の防食塗装についてはメンテナンスが容易でなく、重防食や電気防食（流電陽極方式）が必要となり初期コストや維持管理費が大きくなる。
【００１０】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、簡易に施工でき低コストな配管構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述した課題を解決するための本発明は、地中に埋設された配管構造であって、略水平方向の管体と、前記管体の周囲に設けられたコンクリートと、前記管体の周囲に配置され、前記コンクリートに埋設された補強用鋼材と、前記管体から外側に突出するように設けられ、前記コンクリートに埋設されたアンカー部材と、を有することを特徴とする配管構造である。
【００１２】
本発明では、管体の周囲のコンクリートによって外部からの荷重に抵抗し、管体の座屈を防止できる。そのため管体については内部の水圧のみを考慮すればよく、薄肉とできる。結果、鋼材量を少なくした低コストな構造となり、材料費、工事費を大幅に削減できる。
【００１３】
また管体の単位長さ当りの重量が低減できることから、管体一本当たりの長さを大きくすることができ、運搬、設置の手間が減り現地での管体の接合作業も軽減できる。加えてコンクリートによって地下水による浮力に抵抗できるので管体の浮き上がり防止対策が不要となり、簡易に施工できる。
【００１４】
さらに、管体がアンカー部材によってコンクリートに一体化され、補強用鋼材によってコンクリートが補強されるのでより大きな荷重に耐えることができる。また補強用鋼材によってコンクリートのひび割れが防止され、ひび割れからの水分等の侵入による管体の外面の腐食も防止できる。
【００１５】
前記アンカー部材は前記管体の周方向に複数設けられることが望ましい。
これにより、管体の周方向の座屈長が短くなり、より座屈しにくい構造とできる。
【００１６】
前記補強用鋼材は、前記管体の長手方向の鉄筋と前記管体の周方向の鉄筋を有することが望ましい。
これにより、補強用鋼材を管体の周囲を囲む籠状のものとし、コンクリートを好適に補強できる。
【００１７】
前記コンクリートの前記管体の長手方向と直交する方向の断面は略四角形状であることが望ましい。
本発明では、コンクリートを現場打設により略四角形状に容易に構築できる。予めコンクリートを管体に巻いたものを運搬、設置する場合その重量が大きくなり大変な作業となるが、コンクリートを現場打設する場合そのような必要はない。
【００１８】
本発明の配管構造は、前記管体を設置する架台を有し、前記管体は略円筒状であり、前記架台は、上面に前記管体の外周形状に対応する略円弧状の窪みを有することが望ましい。
これにより、管体の配置が安定し、その自重による変形も防止できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、簡易に施工でき低コストな配管構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】配管構造１を示す図。
【図２】配管構造１を示す図。
【図３】配管構造１の構築方法について説明する図。
【図４】配管構造１の構築方法について説明する図。
【図５】配管構造１の構築方法について説明する図。
【図６】配管構造１の構築方法について説明する図。
【図７】アンカー部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
（１．配管構造）
図１、２は本発明の実施形態に係る配管構造１を示す図である。図１は配管構造１の長手方向の鉛直断面を示す図であり、図２は配管構造１の長手方向と直交する方向の鉛直断面を示す図である。図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１の線Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂにおける断面を示す。
【００２３】
本実施形態の配管構造１は地盤２に埋設される。この配管構造１は、前記したように発電所のタービンの冷却用の海水を通水させるためのものとする。
【００２４】
配管構造１は、鋼管１１、コンクリート１３、アンカー部材１５、補強用鋼材１７、架台１９等を有する。
【００２５】
鋼管１１は、両端が開放された略円筒状の鋼製の管体であり、比較的大きな径（例えば内径4m〜10m程度）を有する。鋼管１１は略水平方向に配置される。鋼管１１は配管構造１の長手方向に沿って複数配置され、長手方向において隣り合う鋼管１１同士が接合される。鋼管１１の接合は、その端部同士を溶接することによって行われる。鋼管１１の肉厚は内部の水圧に耐え得るように決定でき、薄肉（例えば肉厚13mm程度）のものとできる。
【００２６】
コンクリート１３は、鋼管１１の外面に直に接するように鋼管１１の周囲に設けられる。コンクリート１３は鋼管１１の全長に亘って設けられる。本実施形態ではコンクリート１３が現場打設され、鋼管１１の長手方向と直交する方向の断面は略四角形状となる。図２の例では略矩形状であるが、下辺が上辺より短い略台形状などであってもよい。
【００２７】
コンクリート１３は、外部からの荷重に抵抗し、鋼管１１の座屈を防止する役割を有する。そのため、鋼管１１については上記のように内部の水圧のみを考慮すればよく、薄肉とできる。鋼管１１内の水圧は、鋼管１１の周囲のコンクリート１３や、コンクリート１３の外側に接する地盤２などによっても負担される。
【００２８】
アンカー部材１５は、鋼管１１の外面から外側へと鋼管１１の径方向に突出するように設けられ、鋼管１１の周囲のコンクリート１３に埋設される。アンカー部材１５は鋼管１１の周方向および長手方向に間隔を空けて複数設けられる。アンカー部材１５にはスタッドボルトなどが用いられる。
【００２９】
アンカー部材１５によって鋼管１１がコンクリート１３に一体化される。また鋼管１１の周方向の複数のアンカー部材１５によって鋼管１１がコンクリート１３に固定されることで鋼管１１の周方向の座屈長が短くなり（座屈長がアンカー部材１５の鋼管１１の周方向の間隔になり）、鋼管１１が座屈しにくい構造となる。
【００３０】
補強用鋼材１７は、鋼管１１を囲むように鋼管１１の周囲に配置され、コンクリート１３に埋設される。補強用鋼材１７は、鋼管１１の長手方向に沿った直線状の鉄筋１７１と、鋼管１１の周方向に沿った円周状の鉄筋１７３により籠状に構成される。補強用鋼材１７は、アンカー部材１５の先端よりも内側に配置される。
【００３１】
鉄筋１７１は鋼管１１の周方向に間隔を開けて複数本配置され、鉄筋１７３は鋼管１１の長手方向に間隔を開けて複数本配置される。鉄筋１７３の間隔は例えば20cm程度とする。これらの鉄筋１７１、１７３が引張力を負担することで補強用鋼材１７によってコンクリート１３が補強される。また補強用鋼材１７によってコンクリート１３のひび割れが防止されるので、ひび割れからの水分等の侵入による鋼管１１の外面の腐食が防止される。
【００３２】
架台１９は鋼管１１を設置するために設けられる受け架台であり、プレキャストコンクリート等により形成される。架台１９は鋼管１１の長手方向に間隔を開けて砕石層３上に複数配置される。架台１９の間隔は例えば5m程度とする。架台１９の下面は平らであるが、上面は鋼管１１の外周形状に対応して略円弧状に窪んだ形となっており、鋼管１１の外周がこの窪みの円弧の全長に亘って窪みと接するように鋼管１１が架台１９上に載せられる。窪みの円弧の長さは、例えば鋼管１１の外周の円周角90°以上120°以下の範囲に対応する長さとするが、これに限ることはない。なお、上記のアンカー部材１５や補強用鋼材１７は架台１９を避けて配置される。
【００３３】
（２．配管構造１の構築方法）
次に、図３〜図６を参照して配管構造１の構築方法について説明する。図３〜図６において、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１、図２（ａ）に対応する断面を示す図である。
【００３４】
本実施形態では、まず地盤を鋼管１１の設置位置以深まで掘削した後、図３に示すように掘削底面に砕石層３を形成し、その上に架台１９を配置する。そして、架台１９上に鋼管１１を設置し、隣り合う鋼管１１同士の接合箇所の位置合わせを行った後、溶接にて鋼管１１同士の接合作業を行う。
【００３５】
なお、鋼管１１は薄肉であることから略水平方向に寝かせると自重により上下方向につぶれやすい。そのため、必要に応じて丸鋼等の幅止め材（不図示）を鋼管１１内の鋼管１１の径方向に沿った2方向あるいは3方向に配置し、その状態で鋼管１１を現地に搬入して架台１９上への据付を行ってもよい。この幅止め材は、鋼管１１の設置後の適当な段階、例えば後述するコンクリート１３の打設後に撤去できる。
【００３６】
こうして鋼管１１の設置作業を行った後、図４に示すように鋼管１１の外面にアンカー部材１５を設置する。ここでは、例えば鋼管１１の外面に予めアンカー設置用の金物（不図示）を取付けておき、鋼管１１を架台１９に据え付けた後、当該金物にアンカー部材１５を取付ける。ただしこれに限ることはなく、溶接等によりアンカー部材１５を取付けてもよい。
【００３７】
次に、図５に示すように鋼管１１の周囲に補強用鋼材１７を配置する。補強用鋼材１７の鉄筋１７１、１７３はアンカー部材１５に結び付けるなどして固定し配筋できる。
【００３８】
そして、鋼管１１の側方に型枠（不図示）を設置し、図６に示すようにコンクリート１３の打設を行う。最後にコンクリート１３の側方や上方を掘削土等で埋戻すと、図１、２等で説明した配管構造１が構築される。
【００３９】
本実施形態ではコンクリート１３を１回で打設するが、コンクリート１３の打設に伴う鋼管１１の浮き上がり、径方向の変形等の防止について考慮し、２回あるいは３回など、複数回に分けてコンクリート１３を打設することも可能である。アンカー部材１５によって打設が済んだ範囲のコンクリート１３に鋼管１１が固定されるので、次回以降のコンクリート打設に伴って鋼管１１が浮き上がったり径方向に変形したりするのを防止できる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態によれば、鋼管１１の周囲のコンクリート１３によって外部からの荷重に抵抗し、鋼管１１の座屈を防止できる。そのため鋼管１１については内部の水圧のみを考慮すればよく、薄肉とできる。結果、鋼材量を少なくした低コストな構造となり、材料費、工事費を大幅に削減できる。
【００４１】
また鋼管１１の単位長さ当りの重量が低減できることから、鋼管１１一本当たりの長さを大きくすることができ、運搬、設置の手間が減り現地での鋼管１１の接合作業も軽減できる。例えば肉厚35mm、長さ5m/本の鋼管の代わりに肉厚13mm、長さ15m/本の鋼管を用いると、運搬、設置や接合作業の労力が大幅に軽減できる。加えてコンクリート１３によって地下水による浮力に抵抗できるので鋼管１１の浮き上がり防止対策が不要となり、簡易に施工できる。
【００４２】
さらに、鋼管１１がアンカー部材１５によってコンクリート１３に一体化され、補強用鋼材１７によってコンクリート１３が補強されるのでより大きな荷重に耐えることができる。さらに、補強用鋼材１７によってコンクリート１３のひび割れが防止され、ひび割れからの水分等の侵入による鋼管１１の外面の腐食も防止できる。そのため、鋼管１１の外面の電気防食等も不要であり、維持管理費も軽減できる。
【００４３】
また、アンカー部材１５は鋼管１１の周方向に複数設けられ、鋼管１１がこれらのアンカー部材１５によってコンクリート１３に固定されるので、鋼管１１の周方向の座屈長が短くなって鋼管１１をより座屈しにくい構造とできる。
【００４４】
また、補強用鋼材１７は、鋼管１１の長手方向の鉄筋１７１と周方向の鉄筋１７３によって鋼管１１の周囲を囲む籠状に構成されるので、補強用鋼材１７によってコンクリート１３を好適に補強できる。
【００４５】
さらに、本実施形態では、コンクリート１３を現場打設により略四角形状に容易に構築できる。予めコンクリート１３を鋼管１１に巻いたものを運搬、設置するのはその重量が大きく大変な作業となるが、コンクリート１３を現場打設する場合そのような必要はない。
【００４６】
しかしながら、本発明はこれに限ることはない。例えば本実施形態ではアンカー部材１５としてスタッドボルトを用いたが、この他、図７（ａ）のアンカー部材１５ａに示すように不等辺山形鋼（長手方向に直交する方向の断面の２辺の長さが異なる山形鋼）を用いたり、図７（ｂ）のアンカー部材１５ｂに示すようにCT形鋼を用いたりすることも可能である。また図７（ｃ）の例ではアンカー部材１５ｃとして異形鉄筋を用いている。このように、鋼管１１に取付けるアンカーとしては様々なものが考えられる。
【００４７】
また架台１９の形状も特に限定されない。ただし、前記のように鋼管１１の外周形状に対応する略円弧状の窪みを上面に設ければ、鋼管１１の配置が安定してその自重による変形も防止でき、鋼管１１の設置直後に前記の幅止め材を撤去することも可能になる。
【００４８】
また鋼管１１は略円筒状のものとしたが、これに限ることはなく、場合によっては角筒状とすることなども可能である。さらに、コンクリート１３の内部に補強用鋼材１７以外の補強鉄筋をさらに埋設してもよい。
【００４９】
また本実施形態では配管構造１を発電所のタービンの冷却用の海水を通水させるものとしたが、配管構造１はこれに限ることはなく、各種の地中埋設配管に適用することが可能である。
【００５０】
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。
【符号の説明】
【００５１】
１：配管構造
２：地盤
３：砕石層
１１：鋼管
１３：コンクリート
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ：アンカー部材
１７：補強用鋼材
１９：架台
１７１、１７３：鉄筋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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