(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留するタンク本体と、前記タンク本体を支持する底版とを備えたタンクであって、
前記底版は、
地盤に固定される基部と、
前記基部の周縁から延設され、前記地盤に埋設される根入れ部と
を備え、
前記根入れ部は、
波による前記地盤の洗掘によって形成される前記地盤の洗掘部から前記基部の底面側への波の浸入を阻止する止水壁と、
前記止水壁に連なって配置される浸透路壁と
を備え、
前記地盤は、前記根入れ部の外周側に位置付けられる外地盤と、前記基部の底面側で前記止壁部に囲まれた内地盤とに区別され、
波の水頭の発生により、前記外地盤よりも前記内地盤の方が低圧になることにより発生するパイピング現象によって、前記洗掘部から前記基部の底面に向かう浸透水の浸透路が前記浸透路壁の表面に沿って形成されたとき、前記浸透路壁は、前記洗掘部から前記浸透路を経た前記基部の底面側への前記浸透水の到達を阻止する、タンク。
【請求項２】
前記止水壁は、前記地盤中において鉛直方向に延設されている、請求項１に記載のタンク。
【請求項３】
前記浸透路壁は、前記地盤中において水平方向に延設されている、請求項１又は２に記載のタンク。
【請求項４】
前記浸透路壁は、前記地盤中において鉛直方向に延設されている、請求項１又は２に記載のタンク。
【請求項５】
前記浸透路壁は、
前記地盤中において水平方向に延設される水平壁部と、
水平壁部に連なって配置されて、前記地盤中において鉛直方向に延設される鉛直壁部と
を含む、請求項１又は２に記載のタンク。
【請求項６】
前記底版は、前記基部の底面側の地盤と前記タンクの外部とを連通する連通孔を有し、
前記連通孔は、前記基部の底面側の地盤から前記タンクの外部への前記浸透水の流れのみを許容する逆止弁を有する、請求項１乃至５の何れか１項に記載のタンク。
【請求項７】
前記基部の前記底面には、前記連通孔に連通するとともに、前記底面の中央部から前記底面の外周側に向かう連通溝が形成されている、請求項６に記載のタンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、地中に打ち込んだ複数の杭と、これらの杭上に打設した平版状基礎のコンクリート底版と、底版の外周に立設した筒体状の防液堤兼用のコンクリート側壁とを一体化して形成したコンクリートタンクが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−４３６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
東日本大震災では、海岸近くに設置された多くのタンクが津波で倒壊して流され、海上を漂流するタンクから石油、ＬＮＧ、ＬＰＧ等の可燃性の液体が漏洩し、いわゆる津波火災が発生した。内部の液量が少ないタンクであれば、大型であっても質量が比較的小さいため、地震による地盤の揺れや、津波の波力による衝撃により倒壊して流される可能性がある。一方、内部が満液に近い大型タンクは質量が比較的大きいため、地震による地盤の揺れや、津波の波力による衝撃により倒壊して流される可能性は低いと想定され易い。しかし、実際には、このような大型タンクも津波で流され、大規模な津波火災を引き起こした。
【０００５】
この原因には、津波により繰り返される押し波及び引き波によって、タンクの基礎部の周囲の地盤が深く洗掘され、基礎部の底面側に波が浸入することが考えられる。また、基礎部の底面から波の頂までの距離である水頭（水が持つエネルギ）によって、浸透水が洗掘された地盤から地盤中を浸透して基礎部の底面側に入り込むことも考えられる。こうした地盤の洗堀及び浸透水の入り込みによって基礎部の底面に浮力が作用し、タンクが浮き上がって流されたことが判明している。
【０００６】
前記特許文献１に記載されたタンクは、杭、基礎、側壁が一体化された構造であるため、津波の水平波力及び鉛直波力によるタンクの滑動、転倒、浮き上がり、座屈等を防止することができるとされている。しかし、当該タンクでは、前述した地盤の洗掘に起因したタンクの浮き上がり現象を防止することについて格別な配慮がなされていないため、津波によるタンクの倒壊及び流失、ひいては津波火災を確実に防止するには依然として課題が残されている。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、地盤の洗掘に起因したタンクの浮き上がり現象を防止することにより、津波によるタンクの倒壊及び流失、ひいては津波火災を確実に防止することができるタンクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様は、液体を貯留するタンク本体と、タンク本体を支持する底版とを備えたタンクであって、底版は、地盤に固定される基部と、基部の周縁から延設され、地盤に埋設される根入れ部とを備え、根入れ部は、波による地盤の洗掘によって形成される地盤の洗掘部から基部の底面側への波の浸入を阻止する止水壁と、止水壁に連なって配置されて、基部の底面から波の頂までの距離である水頭によって、基部の底面に向かう浸透水の浸透路が表面に沿って形成される浸透路壁とを備え、地盤は、根入れ部の外周側に位置付けられる外地盤と、基部の底面側で止壁部に囲まれた内地盤とに区別され、波の水頭の発生により、外地盤よりも内地盤の方が低圧になることにより発生するパイピング現象によって、洗掘部から基部の底面に向かう浸透水の浸透路が浸透路壁の表面に沿って形成されたとき、浸透路壁は、洗掘部から浸透路を経た基部の底面側への浸透水の到達を阻止する。
【０００９】
本発明の第２の態様では、止水壁は、地盤中において鉛直方向に延設されている。
本発明の第３の態様では、浸透路壁は、地盤中において水平方向に延設されている。
本発明の第４の態様では、浸透路壁は、地盤中において鉛直方向に延設されている。
本発明の第５の態様では、浸透路壁は、地盤中において水平方向に延設される水平壁部と、水平壁部に連なって配置されて、地盤中において鉛直方向に延設される鉛直壁部とを含む。
【００１０】
本発明の第６の態様では、底版は、基部の底面側の地盤とタンクの外部とを連通する連通孔を有し、連通孔は、基部の底面側の地盤からタンクの外部への浸透水の流れのみを許容する逆止弁を有する。
本発明の第７の態様では、基部の底面には、連通孔に連通するとともに、底面の中央部から底面の外周側に向かう連通溝が形成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のタンクによれば、止水壁により、波による地盤の洗掘によって形成される地盤の洗掘部から基部の底面側への波の直接の浸入を阻止することができる。しかも、波の水頭の発生により、外地盤よりも内地盤の方が低圧になることにより発生するパイピング現象によって、洗掘部から基部の底面に向かう浸透水の浸透路が浸透路壁の表面に沿って形成されたとき、浸透路壁は、洗掘部から浸透路を経た基部の底面側への浸透水の到達を阻止する。これにより、基部の底面近傍に浸透水が溜まることはない。従って、地盤の洗掘に起因したタンクの浮き上がり現象を防止することができ、津波によるタンクの倒壊及び流失、ひいては津波火災を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るタンクの概略構成を示す断面図である。
【図２】図１の底版の底面図である。
【図３】（ａ）図１の根入れ部近傍を拡大して示した断面図、（ｂ）図１の浸透路壁の上面、外側面、下面、内側面の最短となる合計の長さとして規定される表面長を表す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るタンクの概略構成を示す断面図である。
【図５】図４の底版の底面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るタンクの概略構成を示す断面図である。
【図７】図６の底版の底面図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る根入れ部の近傍を拡大して示した断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態に係る底版の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づき本発明の一実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るタンク１の概略構成と、タンク１が白抜きの矢印方向から高波（波）２に曝された状態を示す断面図である。
図１に示すように、タンク１は、例えば、円筒形状をなすＰＣタンク（Pre-stressed Concrete Tank）である。タンク１は、石油、ＬＮＧ、ＬＰＧ等の可燃性の液体を貯留するタンク本体４、タンク本体４を支持する基礎である底版６、タンク本体４の外周を囲む側壁８、及びタンク本体４の上方を覆う屋根１０から概略構成されている。
【００１４】
底版６は、地盤１２を掘削した後、コンクリートを現場打ちして施工した鉄筋コンクリート構造をなしている。底版６は、タンク１の直径、満液時のタンク１の質量、及びタンク１が設置される地盤１２の支持力（反力）等に応じた形状、高さ、及び直径を有して形成されている。
【００１５】
底版６は、地盤１２に固定される基部１４と、基部１４と一体に形成された根入れ部１６とを備えている。基部１４は、その上面１４ａと高さ方向の一部とが地盤１２から露出し、上面１４ａにはタンク本体４が図示しないアンカーボルト等で固定されている。根入れ部１６は、基部１４の周縁１４ｂから下方に延設され、地盤１２に埋設されている。
【００１６】
側壁８は、例えば、壁体をなす複数のプレキャストパネル（図示しない）をタンク本体４の周囲に沿って並べ、側壁８の下端部を底版６の基部１４の上面１４ａにＰＣ鋼材及びコーキングを介して立設することにより形成される。これらのパネル間にコンクリートを現場打ちし、パネル同士を圧縮しながら接合することにより、高強度のコンクリート製の側壁８が形成される。
【００１７】
屋根１０は、例えば、湾曲した複数のプレキャストパネル（図示しない）をドーム状に組み立て、これらのパネル間にコンクリートを現場打ちし、パネル同士を圧縮しながら接合することにより、高強度のコンクリート製の屋根１０が形成される。
図２は底版６の底面図である。図２に示すように、根入れ部１６は基部１４の周縁１４ｂの全周に亘って形成されている。本実施形態では、根入れ部１６は、地盤１２中で鉛直方向に延設される止水壁１８と、地盤１２中で水平方向に延設される浸透路壁２０とから構成されている。
【００１８】
図３（ａ）は、図１の根入れ部１６近傍を拡大して示した断面図である。便宜上、地盤１２を根入れ部１６の外周側に位置付けられる外地盤１２ａと、基部１４の底面１４ｃ側で止水壁１８に囲まれた内地盤１２ｂとに区別する。外地盤１２ａには、根入れ部１６近傍に高波２による洗掘により浸食された洗掘部２２が形成されている。止水壁１８は、その鉛直方向の長さＬ１が、高波２の波高、波力、及び外地盤１２ａの地質等に応じて想定される洗掘部２２の最大深さＤｍよりも長く規定されている。
【００１９】
浸透路壁２０は、止水壁１８から基部１４の反対側となる外方に向けて水平方向に延設されている。浸透路壁２０には、基部１４の底面１４ｃに向かう高波２の浸透水２４の水みちたる浸透路２６が浸透路壁２０の表面２８に沿って形成されている。
【００２０】
詳しくは、浸透路壁２０の表面２８には、微小隙間を存して土砂が接しており、この状態において、基部１４の底面１４ｃから高波２の頂までの距離として規定された水頭Ｈｗ（水の持つエネルギ）によって、外地盤１２ａよりも内地盤１２ｂの方が低圧となる。これにより、いわゆるパイピング現象が発生し、外地盤１２ａの土砂が内地盤１２ｂ側に浸透水２４とともに表面２８に沿って徐々に吸引されて移動し、浸透路２６が形成される。
【００２１】
浸透水２４は、水頭Ｈｗの発生により、先ず、深く掘られて海水が浸透し易い洗掘部２２から外地盤１２ａに浸透し、浸透路壁２０の表面２８に到達する。次に、浸透水２４は、浸透路壁２０の表面２８に沿って、一点鎖線で示す矢印方向に浸透路２６を形成しながら内地盤１２ｂ、ひいては基部１４の底面１４ｃに向けて移動する。
【００２２】
ここで、本実施形態の浸透路壁２０は、水頭Ｈｗが発生しても、浸透水２４が基部１４の底面１４ｃに到達するのを阻止し得る表面長Ｌを有している。
詳しくは、図３（ｂ）に示すように、表面長Ｌは、表面２８を構成する浸透路壁２０の上面２８ａ、外側面２８ｂ、下面２８ｃ、及び内側面２８ｄの最短となる合計の長さとして規定されている。
【００２３】
以上のように本実施形態では、洗掘部２２が形成されても、止水壁１８により内地盤１２ｂへの高波２の直接の浸入を阻止することができる。しかも、浸透路壁２０は、水頭Ｈｗが発生しても、浸透水２４が基部１４の底面１４ｃに到達するのを阻止し得る表面長Ｌを有しているため、浸透路２６が形成されても、基部１４の底面１４ｃ近傍に浸透水２４が溜まることはない。従って、外地盤１２ａの洗掘に起因したタンク１の浮き上がり現象を防止することができ、高波２によるタンク１の倒壊及び流失、ひいては津波火災を確実に防止することができる。
【００２４】
特に本実施形態では、浸透路壁２０が地盤１２中において水平方向に延設されていることから、底版６を形成する際、杭等を埋設する場合に比して、地盤１２を掘削する深さを浅くすることができる。従って、底版６、ひいてはタンク１の施工コストを大幅に低減することができる。
【００２５】
＜第２実施形態＞
図４は、本発明の第２実施形態に係るタンク３０の概略構成と、タンク３０が矢印方向から高波２に曝された状態を示す断面図であり、図５はタンク３０の底版３２の底面図である。なお、第１実施形態と同じ部分及び同じ内容については説明を省略する。
図４及び図５に示すように、本実施形態の底版３２の根入れ部１６は、地盤１２中で鉛直方向に延設された止水壁１８と、止水壁１８と一体に鉛直方向に延設された浸透路壁３４とを備えている。
【００２６】
浸透路壁３４は止水壁１８と連続した筒形状をなし、浸透路壁３４の表面３６は、水頭Ｈｗが発生しても、浸透水２４が基部１４の底面１４ｃに到達するのを阻止し得る表面長Ｌを有している。表面長Ｌは、表面３６を構成する浸透路壁３４の外側面３６ａ、下面３６ｂ、内側面３６ｃの最短となる合計の長さとして規定されている。
本実施形態の場合にも、第１実施形態の場合と同様に、洗掘部２２が形成されても、止水壁１８により基部１４の底面１４ｃ側への高波２の直接の浸入を阻止することができる。
【００２７】
しかも、浸透路２６が形成されても、基部１４の底面１４ｃ近傍に浸透水２４が溜まることはない。従って、外地盤１２ａの洗掘に起因したタンク３０の浮き上がり現象を防止することができ、高波２によるタンク３０の倒壊及び流失、ひいては津波火災を確実に防止することができる。
特に本実施形態では、底版３２の形状を簡素化することができるため、底版３２の施工コストを大幅に低減することができる。
【００２８】
＜第３実施形態＞
図６は、本発明の第３実施形態に係るタンク３８の概略構成と、タンク３８が矢印方向から高波２に曝された状態を示す断面図であり、図７はタンク３８の底版４０の底面図である。なお、第１及び第２実施形態と同じ部分及び同じ内容については説明を省略する。
【００２９】
図６及び図７に示すように、本実施形態の底版４０の根入れ部１６は、地盤１２中で鉛直方向に延設された止水壁１８と、止水壁１８と一体に連なる浸透路壁４２とから構成されている。そして、浸透路壁４２は、地盤１２中で水平方向に延設される水平壁部４２ａと、水平壁部４２ａと一体に連なって配置されて、地盤１２中で鉛直方向に延設される鉛直壁部４２ｂとから構成されている。
【００３０】
すなわち、浸透路壁４２は、第１及び第２実施形態のそれぞれの浸透路壁２０、３４を合体させた形状をなしている。浸透路壁４２の表面４４は、水頭Ｈｗが発生しても、浸透水２４が基部１４の底面１４ｃに到達するのを阻止し得る表面長Ｌを有している。表面長Ｌは、表面４４を構成する浸透路壁４２の上面４４ａ、上段外側面４４ｂ、上段下面４４ｃ、下段外側面４４ｄ、下段下面４４ｅ、内側面４４ｆの最短となる合計の長さとして規定されている。
【００３１】
本実施形態の場合にも、第１及び第２実施形態の場合と同様に、止水壁１８により基部１４の底面１４ｃ側への高波２の直接の浸入を阻止することができ、しかも、浸透路壁４２により基部１４の底面１４ｃ近傍に浸透水２４が溜まることはない。従って、外地盤１２ａの洗掘に起因したタンク３８の浮き上がり現象を防止することができ、高波２によるタンク３８の倒壊及び流失、ひいては津波火災を確実に防止することができる。
【００３２】
特に本実施形態では、浸透路壁４２が水平壁部４２ａと鉛直壁部４２ｂとから構成される複雑な形状を有しているため、底版４０の全体の容積を小さくしながらも、十分な表面長Ｌを確保することができる。従って、底版４０の材料コストを大幅に低減することが可能である。
【００３３】
＜第４実施形態＞
図８は、本発明の第４実施形態に係る根入れ部１６の近傍を拡大して示した断面図である。なお、本実施形態は第１実施形態を前提としており、第１実施形態と同じ部分及び同じ内容については説明を省略する。
図８に部分的に示すように、本実施形態の底版６は、基部１４の底面１４ｃ近傍とタンク１の外部とを連通する連通孔４６を備えている。連通孔４６は、基部１４の底面１４ｃ側では底面１４ｃに面して開口され、タンク１の外部、すなわち外気側では基部１４の周縁１４ｂ近傍で開口されている。また、連通孔４６は、底版６において高波２の押し寄せ方向と反対側に配置されている。
【００３４】
また、連通孔４６には逆止弁４８が設けられ、逆止弁４８は、基部１４の底面１４ｃ側からタンク１の外部に向かう矢印方向の流れのみを許容する。
本実施形態において、何らかの原因により浸透水２４が基部１４の底面１４ｃ近傍に溜まり、万一、内地盤１２ｂ側の圧力が外地盤１２ａ側の圧力よりも上昇した場合を想定する。この場合であっても、底版６が連通孔４６を有することにより、図８に示すように、連通孔４６を介して浸透水２４をタンク１の外部に逃がし、内地盤１２ｂ側の圧力を開放することができる。
【００３５】
また、連通孔４６は、底版６において高波２の押し寄せ方向と反対側に位置付けられているため、高波２の直接的な影響は受け難い。また、連通孔４６に逆止弁４８を設けたことにより、タンク１の外部から基部１４の底面１４ｃ近傍への海水等の逆流を確実に阻止することができる。従って、タンク１の浮き上がり現象をより一層確実に防止することができ、高波２によるタンク１の倒壊及び流失、ひいては津波火災を確実に防止することができる。
【００３６】
＜第５実施形態＞
図９は、本発明の第５実施形態に係る底版６を示した平面図である。なお、本実施形態は第１及び第４実施形態を前提としており、第１及び第４実施形態と同じ部分及び同じ内容については説明を省略する。
図９に示すように、基部１４の底面１４ｃには、連通孔４６に連通するとともに、底面１４ｃの中央部から底面１４ｃの外周側に向かう連通溝５０が形成されている。
【００３７】
詳しくは、連通溝５０は、例えば３つの環状溝５０ａと、隣接する環状溝５０ａに放射状にそれぞれ角度をずらして接続された接続溝５０ｂとから構成されている。最外周に位置する環状溝５０ａには、図８で説明した逆止弁４８を有する連通孔４６が連通している。
【００３８】
本実施形態では、何らかの原因により基部１４の底面１４ｃ近傍に溜まった浸透水２４が底面１４ｃの中央部やその他の場所に偏って滞留した場合を想定する。この場合であっても、底面１４ｃに連通溝５０を形成することにより、底版６が底面１４ｃに溜まった浸透水２４をその滞留域から内地盤１２ｂ側の圧力とともに連通孔４６ひいてはタンク１の外部に導いて確実に排出することができる。従って、タンク１の浮き上がり現象をより一層確実に防止することができ、高波２によるタンク１の倒壊及び流失、ひいては津波火災を確実に防止することができる。
【００３９】
本発明は前記各実施形態に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、根入れ部１６の形状は、止水壁が基部の底面側への波の浸入を阻止し、浸透路壁が所望の表面長Ｌを有するのであれば、前記各実施形態の形状に限定されない。具体的には、海岸線側のみに根入れ部１６を形成しても良い。また、例えば、内陸側では地盤１２の洗掘が生じにくいことを考慮し、内陸側の止水壁は低くする等、止水壁及び浸入路壁の形状を基部１４の周縁１４ｂで部分的に変更しても良い。
【００４０】
ただし、根入れ部１６を基部１４の周縁１４ｂの全周に亘って形成することにより、高波２がタンク１に衝突した後に内陸側に廻り込み、或いは、引き波の影響によって、タンク１の内陸側の地盤１２が洗掘されたとしても、タンク１の浮き上がり現象を確実に防止することができる。
また、第４及び第５実施形態では、逆止弁４８を有さない連通孔４６を設けても良い。
【００４１】
また、第４実施形態の連通孔４６及び逆止弁４８を第２実施形態のタンク３０や第３実施形態のタンク３８に設けても良いし、第５実施形態の連通溝５０を第２実施形態のタンク３０や第３実施形態のタンク３８に設けても良い。
また、前記各実施形態では、本発明のタンクがＰＣタンクである場合について説明したが、基部と根入れ部とを有する底版でタンク本体を支持するタンクであれば、ＰＣタンク以外のタンクにも本発明を適用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１    タンク
２    高波（波）
４    タンク本体
６    底版
１２    地盤
１４    基部
１４ｂ    周縁
１４ｃ    底面
１６    根入れ部
１８    止水壁
２０    浸透路壁
２４    浸透水
２６    浸透路
２８    表面
３０    タンク
３２    底版
３４    浸透路壁
３６    表面
３８    タンク
４０    底版
４２    浸透路壁
４２ａ    水平壁部
４２ｂ    鉛直壁部
４４    表面
４６    連通孔
４８    逆止弁
５０    連通溝
【図１】
0006465276.tif 000002
【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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【図８】
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【図９】
0006465276.tif 000010