(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセストンネルを塞ぐために、内部にマンホールを内蔵してアクセストンネルの貯蔵施設端に設置される岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設におけるコンクリートプラグであって、貯蔵内圧と相対する岩盤面に貯蔵内圧による滑動力を受け持たせて設置するコンクリートプラグと、該コンクリートプラグの滑動方向と交角を持って配置されるアクセストンネルとから構成され、前記コンクリートプラグが、周面を岩盤と縁切りして構成されることを特徴とする岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設。
【請求項２】
アクセストンネルを塞ぐために、内部にマンホールを内蔵してアクセストンネルの貯蔵施設端に設置される岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設におけるコンクリートプラグであって、貯蔵内圧と相対する岩盤面に貯蔵内圧による滑動力を受け持たせて設置するコンクリートプラグと、該コンクリートプラグの滑動方向と交角を持って配置されるアクセストンネルとから構成され、前記コンクリートプラグが、周面に縁切りされた金属板を配置して構成されることを特徴とする岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設。
【請求項３】
アクセストンネルを塞ぐために、内部にマンホールを内蔵してアクセストンネルの貯蔵施設端に設置される岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設におけるコンクリートプラグであって、貯蔵内圧と相対する岩盤面に貯蔵内圧による滑動力を受け持たせて設置するコンクリートプラグと、該コンクリートプラグの滑動方向と９０度の交角を持って配置されるアクセストンネルとから構成されたものであることを特徴とする岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートプラグの長さを制限し、コンクリートの鉄筋構造を排除した岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設に関する。
【０００２】
【従来の技術】
我が国では、エネルギー貯蔵の必要性から高圧ガスや高圧液体を地上に建設した球形や円筒状の高圧タンクに貯蔵せずに地下の岩盤に貯蔵するためと、施設を設置する地域の減少や環境問題を解決するためにも、岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設が必要になっている。
【０００３】
特に、夜間に於ける余剰電力を貯蔵することによって、昼間の電力供給に振り向ける施設の一環として、夜間電力によって、空気等の気体や液体を地下の岩盤内に構築した貯蔵タンクに高圧で貯蔵しておき、電力需要のピーク時等にこれらを払い出すことで、発電機を運転して電力を供給する方式が注目されている。
【０００４】
高圧気体や液体のエネルギー貯蔵は、岩盤内に空洞を形成して空洞周辺の地下水圧によって高圧気体を貯蔵する方式も検討されたが、貯蔵する気体の内圧と地下水圧をバランスさせるためには１０００ｍ以上の深度に空洞を形成する必要があることと地下水の浸出対策等から、岩盤内に形成した空洞内に気密性を有する貯蔵タンクを構築して貯蔵する、気体や液体の内圧を周辺の岩盤で支持する方式の大規模な岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設によって行われている。
高圧の空気、ガス等を岩盤内に貯蔵する施設５０は、図１０に示すように岩盤内に高圧エネルギー貯蔵施設５１を築造しており、貯槽を築造する際に構築した地上施設５２から岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設５１に連絡しているアクセストンネル５３を、貯槽築造後に塞ぐためにコンクリート製のプラグ５４を設置している。
【０００５】
コンクリートプラグ５４は、図１１に示すように構成しており、貯蔵内圧５５による滑動をコンクリートプラグ５４と岩盤５６のせん断抵抗５７で受け持つために、中央部５８を膨大させて長い傾斜面５９を形成しており、中心部に受け払い用のマンホール６０を内蔵した洋梨形状を採用していることで、次のような問題点を抱えている。
【０００６】
▲１▼  貯蔵内圧の大きさ、コンクリートプラグを設置する位置の岩盤状態にもよるが、コンクリートプラグは非常に長く、使用するコンクリート量も多大になる。
【０００７】
▲２▼  コンクリートプラグに、岩盤のせん断抵抗によって発生する引張応力が作用するために、鉄筋コンクリート構造もコンクリートプラグの軸、半径及び円周の３方向に対しての鉄筋が必要になり複雑な配筋になる。
【０００８】
▲３▼  コンクリートプラグにマンホールを設置する必要があるために、鉄筋組み立て、マンホールの設置、コンクリートの打設等の困難な施工が多くなり、工期の長期化が避けられない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の問題点に鑑みてこれを解決するために考案されたものであり、コンクリートプラグの長さを短縮してコンクリート量を削減し、引張応力の作用を回避することで鉄筋の使用を排除して、コンクリートプラグの滑動に対して安全確実な構造から成る岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設を提供している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明である岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、アクセストンネルを塞ぐために内部にマンホールを内蔵してアクセストンネルの貯蔵施設端に設置される岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設におけるコンクリートプラグにおいて、貯蔵内圧と相対する岩盤面に貯蔵内圧による滑動力を受け持たせて設置するコンクリートプラグと、コンクリートプラグの滑動方向と交角を持って配置されるアクセストンネルから構成され、前記コンクリートプラグが、周面を岩盤と縁切りして構成され、コンクリートプラグに作用する貯蔵内圧による滑動力を周辺岩盤のせん断抵抗で受けずに相対する岩盤面への圧縮力として対応することで、コンクリート構造を鉄筋のない簡潔なものにしている。
【００１１】
また、コンクリートプラグからのせん断力が岩盤に殆ど伝達されないのでコンクリートプラグの躯体に引張応力の発生が無くなり、上記機能をさらに増進している。
【００１２】
請求項２に記載の発明である岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、アクセストンネルを塞ぐために、内部にマンホールを内蔵してアクセストンネルの貯蔵施設端に設置される岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設におけるコンクリートプラグであって、貯蔵内圧と相対する岩盤面に貯蔵内圧による滑動力を受け持たせて設置するコンクリートプラグと、該コンクリートプラグの滑動方向と交角を持って配置されるアクセストンネルとから構成され、コンクリートプラグの周面に、縁切りされた金属板を配置して構成されることを特徴としており、貯蔵内圧の作用が３軸圧縮状態を形成することでコンクリートプラグの躯体に無筋コンクリートの採用を可能にして、上記機能をさらに増進している。
【００１６】
請求項３に記載の発明である岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、アクセストンネルを塞ぐために、内部にマンホールを内蔵してアクセストンネルの貯蔵施設端に設置される岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設におけるコンクリートプラグであって、貯蔵内圧と相対する岩盤面に貯蔵内圧による滑動力を受け持たせて設置するコンクリートプラグと、該コンクリートプラグの滑動方向と９０度の交角を持って配置されるアクセストンネルとから構成されており、貯槽本体施工時における施工機械、器材の搬入等の条件を最小限に満たしながら、貯槽内圧に相対する岩盤面を構成する拡幅工事を容易にしている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、基本的に、アクセストンネルを塞ぐために内部にマンホールを内蔵してアクセストンネルの貯蔵施設端に設置され、貯蔵内圧と相対する岩盤面に貯蔵内圧による滑動力を受け持たせて設置するコンクリートプラグと、コンクリートプラグの滑動方向と交角を持って配置されるアクセストンネルから構成されている。
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１〜４は、本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設の実施の形態を説明するための断面図と部分詳細図である。図１は、図２の（１）−（１）矢視による平断面図、図２は、図１の（２）−（２）矢視による縦断面図であり、図３は、図１の（３）−（３）矢視によるコンクリートプラグの断面図である。そして、図４は、図３ａ部の拡大詳細図である。
【００１９】
各図面が示すように、岩盤１内に構築されている貯槽２の側面には、これに結合して地上施設からのアクセストンネル３が構築されている。本実施の形態では、アクセストンネル３は、貯槽２に結合する端部４において交角９０度の曲線形状に形成されている。
【００２０】
尚、貯槽２の形状については、本発明が目的にしているコンクリートプラグの構造に関係しないものであるから、本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、サイロ型、トンネル型等の各種貯槽に適用可能である。
【００２１】
端部４の交角部分はアクセストンネル形成後に拡幅されており、貯槽２の壁面５と直交して形成される拡幅壁面６とアクセストンネル３の接線方向に拡幅されて貯槽２の壁面５と平行な拡幅壁面７とが形成されている。
【００２２】
コンクリートプラグ１０は、貯槽２の壁面５に開放して一端８を形成しており、拡幅して形成された拡幅壁面７に密に接合させて他端９を形成している。又、拡幅壁面６とアクセストンネル３の部分にはコンクリートプラグ１０の周面１１が形成されている。
【００２３】
コンクリートプラグ１０には、中央部分に受払用のマンホール１２が配置されており、マンホール１２の一端１３は貯槽２に対して開口している。マンホール１２の他端１４は、アクセストンネル３に臨んで開口するものであるが、本実施の形態では、コンクリートプラグ１０の長手方向でアクセストンネル３側に露出している周面１１の適切な位置に形成されている開放穴１５に開口することでアクセストンネル３に臨んでいる。
【００２４】
貯槽２に高圧エネルギーが保管された場合には、貯槽２の壁面５に発生する貯蔵内圧１６によって、コンクリートプラグ１０にも同様の圧力が加えられる。この圧力に対して、従来のコンクリートプラグでは、コンクリートプラグの周面と岩盤とのせん断応力で対処していたが、本発明では上記の構成によって、この貯蔵内圧１６をこれに相対している拡幅壁面７において受け持っている。
【００２５】
このことから、コンクリートプラグ１０の躯体に加えられる応力は、引張応力ではなく全て圧縮応力である。加えて、コンクリートプラグの躯体に加えられる圧縮力は、コンクリートプラグ１０の３軸方向に全て圧縮力として伝達され、この押圧力は、全てにおいて周辺の岩盤によって受け持たれるものであるから、コンクリートプラグのコンクリート構造は、無筋コンクリートでも充分な強度を保持できることになる。
【００２６】
図３、４は、以上の根拠から構築されたコンクリートプラグを断面図によって詳細に示している。
【００２７】
即ち、本実施の形態では、コンクリートプラグ１０を施工するに当たって、岩盤掘削面の強度と平滑性を確保するために、岩盤１の各壁面に吹付けコンクリート１７を施工している。そして、吹付けコンクリート１７の表面に縁切材１８を貼着してからコンクリートプラグ１０を施工することで、コンクリートプラグ１０と岩盤１との間にせん断応力を殆ど発生させないようにしている。
【００２８】
そして、コンクリートプラグの躯体には、図示のようにコンクリートプラグ自体のひび割れを防止するためにひび割れ防止鉄筋１９を配筋するのみで、コンクリートプラグを補強するための配筋は全く施されていない。
【００２９】
図５〜８は、本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設における他の実施形態を説明するための断面図と部分詳細図である。
【００３０】
図５は、図６の（５）−（５）矢視による平断面図、図６は、図５の（６）−（６）矢視による縦断面図であり、図７は、図５の（７）−（７）矢視によるコンクリートプラグの断面図である。そして、図８は、図７ａ部の拡大詳細図である。
【００３１】
各図面が示すように、岩盤１内に構築されている貯槽２と、これに結合されて地上施設からのアクセストンネル３が構築され、アクセストンネル３が端部４において交角９０度の曲線形状に形成されている点と、端部４の交角部分がアクセストンネル形成後に拡幅されて、貯槽２の壁面５と直交して形成される拡幅壁面６と貯槽２の壁面５と平行な拡幅壁面７とが形成されている点は、上記実施の形態と同様である。
【００３２】
コンクリートプラグ２０は、拡幅後のアクセストンネル３に設置した円筒形状の鉄板２１中にコンクリートを流込んだ無筋コンクリート２２として構成している。鉄板２１としては、水力発電所の内張管に類似した構造等も考えられるが、材質的には通常の鉄板で充分である。
【００３３】
コンクリートプラグ２０は、貯槽２の壁面５に開放して一端を形成しており、拡幅して形成された拡幅壁面７に密に接合させて他端を形成している。又、拡幅壁面６とアクセストンネル３の部分にはコンクリートプラグ２０の周面２３が形成されている。
【００３４】
コンクリートプラグ２０には、中央部分に受払用のマンホール２４が配置されており、マンホール２４の一端２５は貯槽２に対して開口している。無筋コンクリート２２中に内蔵されたマンホール２４の他端２６は、途中から曲線状に形成しており、コンクリートプラグ１０の長手方向でアクセストンネル３側に露出している周面２３の適切な位置に開口することでアクセストンネル３に臨んでいる。
【００３５】
尚、本実施の形態におけるマンホール２４の形状は、これに限定されるものでなく、上記実施の形態と同様にマンホール２４の曲線形状を回避して、コンクリートプラグ２０の長手方向でアクセストンネル３側に露出している周面２３の適切な位置に開放穴を形成することで、その開放穴に直線部を開口させることでアクセストンネル３に臨ませることもできる。
【００３６】
本実施の形態の場合も、貯槽２に高圧エネルギーが保管された場合には、貯槽２の壁面５に発生する貯蔵内圧１６によって、コンクリートプラグ２０に同様の圧力が加えられるが、貯蔵内圧１６に相対している拡幅壁面７において、これを受け持っている。
【００３７】
従って、鉄板２１で周辺を保持された無筋コンクリート２２は３軸圧縮状態にに成ることで高耐力を発揮すると共に、その押圧力は、鉄板２１を介しながら周辺の岩盤によって受け持たれるものであり、コンクリートプラグ２０は、無筋コンクリートでも充分な強度を保持できる。
【００３８】
図７、８は、構築されたコンクリートプラグ２０を断面図によって詳細に示している。
【００３９】
本実施の形態では、コンクリートプラグ２０を施工するに当たって、岩盤１の各壁面に吹付けコンクリート１７を施工している。そして、吹付けコンクリート１７と構築されたコンクリートプラグ２０との間には、裏込コンクリート２７が充填されており、相互間を密接に結合することで応力の伝達を円滑にしている。前述のように、コンクリートプラグ２０は、円筒形の鉄板２１中にコンクリートを流込んだ無筋コンクリート２２として構成しているが、鉄板２１の内側にはアスファルト等の縁切材２８を貼着してから無筋コンクリート２２を施工しており、貯蔵内圧１６を受ける無筋コンクリート２２と鉄板２１との間にせん断応力を殆ど発生させないようにしている。
【００４０】
以上のように、本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、内部にマンホールを内蔵してアクセストンネルの貯蔵施設端に設置され、貯蔵内圧と相対する岩盤面に貯蔵内圧による滑動力を受け持たせて設置するものであるから、コンクリートプラグに作用する貯蔵内圧による滑動力を、周辺岩盤のせん断抵抗で受けることなく、相対する岩盤面への圧縮力として対応することで、コンクリートプラグのコンクリート構造を鉄筋のない簡潔なものにしている。
【００４１】
次に、本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設の施工方法について説明する。
【００４２】
本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設の施工方法は、貯槽に臨むアクセストンネルの端部を貯槽にほぼ９０度の交角を持たせて掘削してから、アクセストンネルの端部を拡幅して貯槽内圧に相対する岩盤面を形成するものであり、しかる後に、アクセストンネルの端部と拡幅岩盤面とに貯蔵内圧による滑動力を受け持たせてコンクリートプラグを施工している。
【００４３】
図９は、本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設の施工方法を、各工程に沿って説明するために示す施工平断面図である。
【００４４】
図９（ａ）は、貯槽本体を施工するために構築するアクセストンネルの断平面図であり、貯槽２と接合するアクセストンネル３の端部４は、図示のように貯槽内圧と交角（Ｗ）の方向に掘削されており、本実施の形態では交角（Ｗ）を９０度の円弧形状に形成させている。
【００４５】
平面線形を従来の直線形でなく曲線形にするのは、本発明の目的であるコンクリートプラグを貯蔵内圧と相対する岩盤面で受け持たす拡幅施工を容易にするためである。従って、交角（Ｗ）は、９０度を最善にして諸般の条件を勘案して任意の角度に設定しており、円弧半径（Ｒ）は、貯槽本体を施工する際に施工機械、器材の搬入等で決められる諸条件を満足させる最小値に設定されている。
【００４６】
貯槽２の本体施工が完了すると、アクセストンネル３の端部４は造築するコンクリートプラグの構造に併せて、図９（ｂ）のように円弧部２７を拡幅している。本実施の形態では、拡幅施工が円弧部２７の接線方向に沿って直線上に推進されており、貯槽２の壁面５と直交して形成される拡幅壁面６と、貯槽２の壁面５と平行に形成される拡幅壁面７とが形成されている。拡幅後の掘削壁面にはモルタルを吹き付けて吹付けコンクリート１７を形成している。
【００４７】
コンクリートプラグの造築は、上記実施の形態で示したコンクリートプラグのそれぞれの形態によって異なってくるが、図９（ｃ）には、上記した他の実施の形態で説明したコンクリートプラグ２０の例を示している。
【００４８】
コンクリートプラグ２０の造築は、拡幅後のアクセストンネル３内に円筒形状の鉄板２１を設置してから、鉄板２１の内部にマンホール２４を据え付けて行われる。次いで、鉄板２１の内面にアスファルト等を塗布してコンクリートとの縁切材２８を設置してから、鉄板２１の内部に無筋コンクリート２２を打設することでコンクリートプラグ２０を構築している。
【００４９】
コンクリートプラグ２０は、その後にアクセストンネルの壁面との間に裏込コンクリートを打設して造成を完了しているが、以上の工程において、鉄板２１内の無筋コンクリート２２は、貯蔵内圧が作用するコンクリートプラグの端面と反対側になる端面を、貯蔵内圧に相対する拡幅壁面７に密着させている。
【００５０】
以上のように、本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設の施工方法は、貯槽本体施工時における施工機械、器材の搬入等の条件を最小限に満たしながら、貯槽内圧に相対する岩盤面を構成する拡幅工事を容易にすると共に、貯蔵内圧による滑動力を貯槽内圧に相対する岩盤面で直接的に受け持たせながら、内蔵するマンホールをアクセストンネルに臨ませるコンクリートプラグの施工を確実にしている。
【００５１】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設とその施工方法は、上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは当然のことである。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、貯蔵内圧と相対する岩盤面に貯蔵内圧による滑動力を受け持たせて設置するコンクリートプラグと、コンクリートプラグの滑動方向と交角を持って配置されるアクセストンネルから構成されているので、コンクリートプラグに作用する貯蔵内圧による滑動力を周辺岩盤のせん断抵抗で受けずに相対する岩盤面への圧縮力として直接対応することで、以下の効能を発揮させて安全性の向上とコスト低減、工期短縮を図る効果を奏している。
（１）アクセストンネルの配置を、必要最小半径の交角にしてコンクリートプラグのコンクリート量を低減できる。
（２）コンクリートプラグに引張応力を発生させないので、コンクリート補強配筋を不要にできる。
（３）コンクリートプラグの滑動に安全、確実に対応できる。
【００５３】
本発明の岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、上述の岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設において、コンクリートプラグの周面を、岩盤と縁切りして構成することにより、コンクリートプラグからのせん断力が岩盤に殆ど伝達されずにコンクリートプラグには引張応力の発生が無くなり、上記効果をさらに増進する効果を発揮している。
【００５４】
本発明の岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、上述の岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設において、コンクリートプラグの周面に、縁切りされた金属板を配置して構成されることにより、貯蔵内圧の作用がコンクリートプラグに３軸圧縮状態を形成して無筋コンクリートの採用を可能にする上記効果をさらに増進する効果を発揮している。
【００５８】
本発明の岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設は、上述の岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設において、アクセストンネルを、コンクリートプラグの滑動方向と９０度の交角を持たせて形成することを特徴としているので、上記効果に加えて、貯槽本体施工時における施工機械、器材の搬入等の条件を最小限に満たしながら、貯槽内圧に相対する岩盤面を構成する拡幅工事を容易にする効果を発揮している。
【図面の簡単な説明】
【  図１】本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設の平断面図
【  図２】図１の（２）−（２）矢視によるコンクリートプラグの縦断面図
【  図３】図１の（３）−（３）矢視によるコンクリートプラグの断面図
【  図４】図３ａ部の拡大詳細図
【  図５】本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設の他の実施形態の平断面図
【  図６】図５の（６）−（６）矢視によるコンクリートプラグの縦断面図
【  図７】図５の（７）−（７）矢視によるコンクリートプラグの断面図
【  図８】図７ａ部の拡大詳細図
【  図９】本発明による岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設の施工工程図
【  図１０】従来の岩盤内高圧エネルギー貯蔵施設図
【  図１１】従来のコンクリートプラグの断面図
【符号の説明】
１  岩盤、  ２  貯槽、  ３  アクセストンネル、
４  アクセストンネルの端部、  ５  貯槽の壁面、  ６、７  拡幅壁面、
８、９コンクリートプラグの各端、  １０、２０  コンクリートプラグ、
１１  周面、  １２  マンホール、  １３、１４  マンホールの各端、
１５  開放穴、  １６  貯蔵内圧、  １７  吹付けコンクリート、
１８  縁切材、  １９  ひび割れ防止鉄筋、  ２１  鉄板、
２２  無筋コンクリート、  ２３  周面、  ２４  マンホール、
２５、２６  マンホールの各端、  ２７  円弧部、  ２８  縁切材
５０  施設、  ５１  高圧エネルギー貯蔵施設、  ５２  地上施設、
５３  アクセストンネル、  ５４  コンクリートプラグ、  ５５  貯蔵内圧、
５６  岩盤、  ５７  せん断抵抗、  ５８  コンクリートプラグの中央部、
５９  傾斜面、  ６０  マンホール、
【図１】
0004392571.tif 000002
【図２】
0004392571.tif 000003
【図３】
0004392571.tif 000004
【図４】
0004392571.tif 000005
【図５】
0004392571.tif 000006
【図６】
0004392571.tif 000007
【図７】
0004392571.tif 000008
【図８】
0004392571.tif 000009
【図９】
0004392571.tif 000010
【図１０】
0004392571.tif 000011
【図１１】
0004392571.tif 000012