(57)【要約】【課題】想定以上の大地震が発生し、地下連結構造物補強部分の修復工事が必要となった場合においても、比較的容易に修復が行え、地震発生前の補強構造状態に修復できるようにする。【解決手段】地盤の掘削を建屋１，２の側壁１ｂ，２ｂに沿って行い、ジョイント部４、このジョイント部を挟む建屋地下部１ａ，２ａおよび地下連結構造物３の上側部分を表出させ、これら表出部分のうち、建屋地下部の側面と地下連結構造物とに一定以上の引張り荷重を支持し得る荷重支持部材８ａ，８ｂをジョイント部を跨ぐ配置で取付け、建屋地下部側の荷重支持部材と地下連結構造物側の荷重支持部材との間に地震振動を吸収可能な変形吸収材７を連結することにより、ジョイント部への荷重負荷を低減させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電プラントの隣り合う建屋間の地盤を掘削し、建屋地下部間を相対変位が可能なジョイント部によって連結されている地下連結構造物に補強材を付加する地下構造物補強工法であって、前記地盤の掘削を建屋の側壁に沿って行い、前記ジョイント部、このジョイント部を挟む前記建屋地下部および前記地下連結構造物の上側部分を表出させ、これら表出部分のうち、前記建屋地下部の側面と前記地下連結構造物とに一定以上の引張り荷重を支持し得る荷重支持部材を前記ジョイント部を跨ぐ配置で取付け、これら建屋地下部側の荷重支持部材と地下連結構造物側の荷重支持部材との間に地震振動を吸収可能な変形吸収材を連結することにより、前記ジョイント部への荷重負荷を低減させることを特徴とする地下構造物補強工法。
【請求項２】
前記変形吸収材を引張り材とし、この引張り材の一端側を前記建屋地下部側の荷重支持部材に接続する一方、前記引張り材の他端側を前記地下連結構造物側の荷重支持部材に接続する請求項１記載の地下構造物補強工法。
【請求項３】
前記引張り材の一端側を接続する前記建屋地下部側の荷重支持部材を前記地下連結構造物の外周よりも大径側に配置し、この建屋地下部側の荷重支持部材にローラ部を介して前記引張り材を当該ローラの周方向に屈曲可能とし、前記地下連結構造物をその外周側から揺動可能に支持させる請求項２記載の地下構造物補強工法。
【請求項４】
前記引張材および前記荷重支持部材を、土中に埋設したシース内に収容する請求項２または３記載の地下構造物補強工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は原子力発電プラントの地下構造物補強工法に係り、特に隣接する建屋の地下部とその間に連結されている地下連結構造物との連結部を補強する地下構造物補強工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントでは一般的に、耐震重要度が高い原子炉建屋などは直接基礎形式を採用して岩盤に直接構築され、大きな地震荷重にも耐え得る強固な構造設計がなされている。したがって、大地震が発生し、大きな地盤荷重が作用しても十分に耐え得る構造となっていることから、原子炉建屋などはそれ自体が大きく変形したり、変動することはない。
【０００３】
一方、原子炉建屋周辺に設置されるタービン建屋やコントロール建屋、原子炉補助建屋などは杭を軟弱地盤に貫通させたうえで、その先端を支持基盤に打ち込む杭基礎形式で構築される構造としているものもあり、原子炉建屋に比べて耐震性が低い構造設計なされているため、大地震が発生した場合には地盤荷重によって建屋が変形したり、変動する可能性がある。
【０００４】
このような状態において、原子炉建屋と周辺建屋とが地下連結構造物により連結されていると、地震時等において地盤荷重による構造物の挙動に違いが生じ、構造物間の相対変形によって建屋間の連結部の弱いところで損傷が生じる可能性がある。すなわち、原子炉建屋とタービン建屋または原子炉補助建屋とは、互いに隣接して構築されており、これらの建屋地下部においては、地震の際、その振動性状は、基礎形式の違いを含むそれぞれの重量や剛性に応じたものとなるため、固有周期や位相が互いに一致せず、地下連結構造物の間には相対変形が生じる
そのため、これらの損傷が発生しないように、隣接する建屋間を連結している地下連結構造物、例えば建屋間トレンチ等においては、構造的に縁を切ったジョイント部を設けることにより、ある程度の相対変形を吸収することができる構造としている。しかし、従来では、相対変形によって地下連結構造物に大きい土圧が作用し、地下連結構造物に破損が生じる懸念があった。
【０００５】
これに対し、従来の対策として、地下連結構造物が埋設されている軟弱地盤のうち、地表面近傍を変形吸収領域に置換するという提案がある（例えば、特許文献１参照）。この提案の概要としては、互いに隣り合う建屋間の地下連結構造物の埋設地盤領域に構造物の変形吸収領域を設け、構造物と構造物とをそれぞれの周期と位相で固有に振動させるようにし、その結果、両者の地下部分の間に相対変形が発生したとしても、かかる相対変形を変形吸収領域で吸収させ、建屋と地下連結構造物との間に相対変形に起因する土圧が作用しないようにするというものである。
【０００６】
構造物間の変形吸収領域には、変形吸収能に富んだ発泡スチロール等の緩衝材を使用するというものであり、地盤領域である軟弱地盤を掘り下げ、次いで、掘削除去された空間に発泡スチロール等の緩衝材を充填し変形吸収領域を形成するものである。
【特許文献１】特開平１１−３２３９６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
既設の原子力発電プラントにおいて、今後、大地震などが発生し、地盤の不等沈下による構造物間の相対変形や地盤の揺れによる地震時土圧が発生し、地下連結構造物に大きな荷重が作用して構造物に被害をもたらすことが考えられる。
【０００８】
原子炉建屋とタービン建屋などの周辺建屋とは、構造的には縁が切られているが、重要な配管類が構造物間を連絡しているため、建屋間トレンチなどの地下連結構造物により構造物同士が繋がっている。構造的に構造物間の縁が切られている部分には、ある程度の相対変形が吸収できるように可撓性のあるジョイント部、例えばＭ型止水ジョイント等が設けられている。
【０００９】
しかし、大地震が発生し、隣接する構造物間に想定以上の相対変形が生じたり、大きな地震時土圧を受けた場合には、その構造物間のジョイント部から被害を受け、重要な配管類の破断を招き、大きな被害が発生することが考えられる。
【００１０】
上述した被害の発生を未然に防ぐための対策としては、前述の公知文献に示された軟弱地盤の変形吸収領域化改造工事を行うことも考えられるが、建屋間地下連結構造物については、前記対策だけでは大きな相対変形や地震時土圧から構造物の健全性を確保することが難しく、また変形吸収領域化により改造工事自体を実施することは現実的には多大なコストおよび工期が必要となる。
【００１１】
すなわち、従来工法である、軟弱地盤改良工事（地盤強固化改良工事や変形吸収領域化改造工事）を行った場合には、広範囲の地盤改良となるため掘削物量が多くなり、また、広範囲の施工エリアが必要となるため、大掛かりな改造工事となる。また、建屋間トレンチの下部の基礎改良工事を行った場合においても、地下深くまで掘削する必要があることから、大掛かりな掘削機械が必要となり、また、掘削後の基礎改造工事も大掛かりとなるため、コストおよび工期が膨大となる。
【００１２】
公知技術例の問題点を解決するためには、掘削物量が少なく、簡易的に建屋間地下連結構造物の健全性を確保するための構造ないし工法が望まれる。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、原子力発電プラントにおける建屋間トレンチなどの地下連結構造物に対し、簡易な補強構造を施すだけで地下連結構造物を補強することができる地下構造物補強工法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】
【００１４】
前記の目的を達成するために、本発明は、原子力発電プラントの隣り合う建屋間の地盤を掘削し、建屋地下部間を相対変位が可能なジョイント部によって連結されている地下連結構造物に補強材を付加する地下構造物補強工法であって、前記地盤の掘削を建屋の側壁に沿って行い、前記ジョイント部、このジョイント部を挟む前記建屋地下部および前記地下連結構造物の上側部分を表出させ、これら表出部分のうち、前記建屋地下部の側面と前記地下連結構造物とに一定以上の引張り荷重を支持し得る荷重支持部材を前記ジョイント部を跨ぐ配置で取付け、これら建屋地下部側の荷重支持部材と地下連結構造物側の荷重支持部材との間に地震振動を吸収可能な変形吸収材を連結することにより、前記ジョイント部への荷重負荷を低減させることを特徴とする地下構造物補強工法を提供する。
【００１５】
本発明において、前記変形吸収材を引張り材とし、この引張り材の一端側を前記建屋地下部側の荷重支持部材に接続する一方、前記引張り材の他端側を前記地下連結構造物側の荷重支持部材に接続することが望ましい。
【００１６】
また、前記引張り材の一端側を接続する前記建屋地下部側の荷重支持部材を前記地下連結構造物の外周よりも大径側に配置し、この建屋地下部側の荷重支持部材にローラ部を介して前記引張り材を当該ローラの周方向に屈曲可能とし、前記地下連結構造物をその外周側から揺動可能に支持させることが望ましい。
【００１７】
さらに、前記引張材および前記荷重支持部材を、土中に埋設したシース内に収容することが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、既設原子力発電プラントの地下構造物補強工法において、掘削物量を従来工法より少なくすることができる。また、本発明によれば、従来工法に比べて掘削範囲、掘削物量、さらには施工範囲も少なくすることができる。これにより、工事物量を少なくすることができ、工事コスト削減および工期短縮を図ることができる。さらに、地下連結構造物の補強構造の信頼性を高めることができ、想定以上の大地震が発生して修復工事が必要となった場合においても、比較的容易に修復が行え、部品等の交換をすることによって大地震発生前の構造を短期間で回復することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る地下構造物補強工法の一実施形態について、図１ないし図３を参照して説明する。図１は、本実施形態による地下構造物補強工法の手順を示す工程図である。図２は図１に示した工程により地下構造物の補強を施した状態を示す縦断面図であり、図３は図２の平面図である。
【００２０】
まず、図１を参照して、本実施形態による地下構造物補強工法の手順を概略的に説明する。最初に、原子力発電プラントの隣り合う建屋間の地盤を建屋の側壁に沿って掘削し、建屋地下部と地下連結構造物との連結部であるジョイント部の略上側部分を表出させる（地盤掘削工程Ｓ１）。
【００２１】
建屋地下部、地下連結構造物およびジョイント部の略上側部分が表出した状態で、各建屋地下部と、地下連結構造物とにそれぞれ補強材取付け用の固着部を設定する（固着部設定工程Ｓ２）。
【００２２】
固着部設定後には、これらの固着部に引張材をそれぞれ設定し（引張材設定工程Ｓ３）、次いで引張材を緊張させる（引張材緊張工程Ｓ４）。引張材を緊張させた後、各引張材をそれぞれシース内に収容する（シース設定工程Ｓ５）。最後に、地盤を埋め戻す（地盤埋め戻し工程Ｓ６）。
【００２３】
次に、図２および図３を参照して、上記工程順に本実施形態による地下構造物補強工法について具体的に説明する。
【００２４】
図２および図３には一例として、原子炉建屋などの建屋１とタービン建屋や原子炉補助建屋などの建屋２とが地盤Ｇに互いに隣接して構築され、これら各建屋１，２の建屋地下部１ａ，２ａ間に地下連結構造物として建屋間トレンチ３が埋設され、これら各建屋地下部１ａ，２ａの側壁１ｂ，２ｂと建屋間トレンチ３の各端部とがジョイント部４を介して連結した状態が示してある。このジョイント部４は上述したように、ある程度の相対変形を吸収できる構造、すなわち構造的には縁が切られた構造とされている。これにより、ジョイント部４を介して建屋間トレンチ３の端部側と中央側との剛性が緩和され、基本的に地震荷重等に対応できる構成となっている。
【００２５】
なお、隣接する建屋１，２に対する本実施形態の補強構造は同一であり、以下の説明においては主に図２，図３の左側部分にのみ符号を付して説明する。
【００２６】
［地盤掘削工程Ｓ１］
最初に、建屋１，２の側壁１ｂ，２ｂに沿って地盤Ｇの掘削を行う。すなわち、地盤Ｇの表面から建屋間トレンチ３のうち、ジョイント部４の周りを建屋間トレンチ３の上下方向略中間高さ位置まで掘削する。これは、掘削物量が極力少なくなるように、かつ地下連結構造物４の上部側の少ない空間を利用して補強構造を設定するように配慮したものである。これにより、ジョイント部４を挟む建屋地下部１ａ，１ｂおよび建屋間トレンチ３の上側部分を表出させる。
【００２７】
［固着部設定工程Ｓ２］
次に、表出部分のうち、建屋地下部１ａの側面と建屋間トレンチ３の上半部とに対し、ジョイント部４を跨ぐ配置でそれぞれ一定以上の引張り荷重を支持し得る荷重支持部材としての固着部８ａ，８ｂを複数箇所に設定する。これらの固着部８ａ，８ｂは、下記の引張材７であるＰＣ鋼棒等を固定する治具部を構成するものであり、緊張定着部構造（支圧板でくさびが引っかかるような構造）とされている。具体的には、リングまたはフック状頭部を有するロックボルト等を適用し、これらを建屋地下部１ａの側面と建屋間トレンチ３の上半部とに分散して固定する。
【００２８】
固着部８ａ，８ｂの固定手段としては、例えば打ちアンカなどにより、建屋地下部１ａの側面および建屋間トレンチ３にロックボルト等を固着する。なお、設計上、強度的に固定度を高める必要がある場合には、建屋地下部１ａおよび建屋間トレンチ３の一部をはつり、そのはつり部分にアンカボルトを設定して、コンクリートを充填したものに固着部８ａ，８ｂを取付ける。
【００２９】
また、固着部８ａ，８ｂの設定箇所は、建屋間トレンチ３が沈下するのを防止するため、建屋間トレンチ３の上部に分散して配置する。これは、図２に矢示したように、上下地盤荷重ｗ１や、図３に矢示したように、水平地盤荷重ｗ２により地盤６が緩むなどにより、建屋地下部１ａと建屋間トレンチ３とが別位相で挙動したり、構造物間において相対変形を生じたり、建屋間トレンチ３が建屋地下部１ａと相対的に沈下することを防止するためである。
【００３０】
［引張材設定工程Ｓ３］
固着部８ａ，８ｂを建屋地下部１ａと建屋間トレンチ３とに固着させた後、引張材７を建屋地下部１ａ側の固着部８ａと、建屋間トレンチ３側の固着部８ｂとに亘らせて、各引張材７の端部をそれぞれ止着する。引張材７には、例えば建築構造物で使用されているＰＣ鋼棒などを適用する。なお、この引張材設定工程の段階では引張材７を緊張前の状態（仮設定）とし、一定の緩みを与えておく。
【００３１】
ＰＣ鋼棒などの各引張材７は、建屋地下部１ａ側の固着部８ａと建屋間トレンチ３側の固着部８ｂとの間に地震振動を吸収可能な変形吸収材として機能するものであり、ジョイント部４への荷重負荷を低減させる。建屋間トレンチ３と建屋地下部１ａ，２ａとに相対変形が生じた場合、その変形エネルギーを吸収するものとなる。
【００３２】
建屋地下部１ａと建屋間トレンチ３との引張材７の繋げ方については、建屋地下部１ａから引張材７により直接斜めに建屋間トレンチ３を吊るような方式でも良い。
【００３３】
また、図２に示すように、建屋間トレンチ３が比較的地表面Ｆから浅く埋め込まれていて、直接斜めに建屋間トレンチ３を吊ることが不可能な場合には、ローラ部材５を介して吊る方式とする。このローラ部材５は建屋地下部１ａの側面から突出させて固定したローラ支持部材９により、引張材７の軸方向に沿って回転可能に支持したものであり、例えば建屋地下部１ａの側面から水平に引出された引張材７をローラ部材５の上面を介して下方に導き、下向き傾斜状態として引張材７の先端を建屋間トレンチ３の固着部８ｂに固着してある。
【００３４】
［引張材緊張工程Ｓ４］
固着部８ａ，８ｂに引張材７を仮設定した後には、建屋地下部１ａと建屋間トレンチ３との各構造物の固着部８ａ，８ｂにおいて、引張材７を長さ方向の一端側もしくは両端側から緊張させる。
【００３５】
また、建屋地下部１ａと建屋間トレンチ３に対する引張材７の連結方法としては、建屋地下部１ａから引張材７により直接斜めに建屋間トレンチ３を吊るような方式でも良い。但し、建屋間トレンチ３が比較的地表面Ｆから浅く埋め込まれていて、直接斜めに建屋間トレンチ３を吊ることが不可能な場合には、上述したように、ローラ部材５を介して吊る方式で緊張させる。
【００３６】
さらに、固着部８ａ，８ｂおよび引張材７の設定箇所については、図３に示したように、特に水平地盤荷重ｗ２により、建屋地下部１ａと建屋間トレンチ３とが水平方向に別位相で挙動し、建屋間トレンチ３が建屋地下部１ａと相対変形を生じることに対しては、建屋間トレンチ３の両側の側面に固着部８ａ，８ｂおよび引張材７を配置することが効果的である。
【００３７】
［シース設定工程Ｓ５］
固着部８ａ，８ｂおよび引張材７の設置が完了し、引張材７を緊張した後には、地盤の埋め戻しを行うことになる。その場合、固着部８ａ，８ｂおよび引張材７は土中に埋まることになる。そこで、これらの腐食に対し、設計上配慮する必要がある場合には、腐食防止対策として、固着部８ａ，８ｂおよび引張材７をそれぞれ可撓性のあるシース１２に納める方法を取る。引張材７をシース１２に納めることにより、その後の引張材７のメンテナンスや取替え工事が、直接土中に埋込まれた場合に比して施工し易くなる。
【００３８】
［地盤埋め戻し工程Ｓ６］
シース１２設定後には、最終工程として地盤Ｇの埋め戻しを行なう。すなわち、固着部８ａ，８ｂおよび引張材７の設置が完了し、引張材７を緊張した後に、最終工程としての地盤の埋め戻しを行うものである。これにより、地下構造物補強工法が完了する。
【００３９】
以上の工程（Ｓ１−Ｓ６）を備えた本実施形態によれば、既設の原子力発電プラントにおける地下連結構造物の改造工事を施工するに当り、地下構造物補強工法を採用することによって地表面から掘削する物量を少なくすることができ、補強部分も建屋間トレンチのうち、ジョイント部の周りのエリアに限られることから、施工エリアが狭くなる各建屋間の敷地でも補強工事の施工が可能となる。
【００４０】
従来工法である、軟弱地盤改良工事（地盤強固化改良工事や変形吸収領域化改造工事）を行った場合には、広範囲な地盤改良となるため掘削物量が多くなり、また、広範囲な施工エリアが必要となるため、大掛かりな改造工事となる。また、建屋間トレンチ部の下部の基礎改良工事を行った場合においても、地下深くまで掘削する必要があることから、大掛かりな掘削機械が必要となり、また、掘削後の基礎改造工事も大掛かりとなるため、コストも工期も膨大となる。
【００４１】
これに対し、本実施形態によれば、想定以上の大地震が発生し、地下連結構造物補強部分の修復工事が必要となった場合においても、比較的容易に修復が行え、特に引張材の代わりに変形吸収材を採用する工法では、その部分を取替えさえすれば、地震発生前の補強構造状態に修復することができる。
【００４２】
（他の実施形態）
本発明の他の実施形態として、引張材７に代えて変形吸収能力を有する変形吸収材を採用することが可能である。変形吸収材を適用した場合には、大きな地震が発生し、建屋間トレンチ３と建屋地下部１ａとに相対変形が生じた場合であっても、その変形エネルギーを変形吸収材が吸収することにより、ジョイント部４の損傷を回避することができ、建屋間トレンチ内の重要な配管類の破損も防止することができる。
【００４３】
引張材７に代えて使用する変形吸収材としては、建築構造物の免震装置に採用されているダンパーまたは鋼製のプレートガータ構造のように、変形に対して靱性のあるものを採用することが望ましい。但し、変形吸収材を各構造物に設定する固定部８ａ，８ｂについては、引張材７の緊張定着部構造よりも固定度の高い剛結合とする必要がある。
【００４４】
なお、本発明の対象は、建屋間トレンチ３だけでなく、図示省略の建屋跳ね出し部分にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態による施工手順を示す工程図。
【図２】本発明の一実施形態による施工方法を示す側面図。
【図３】図２の平面図。
【符号の説明】
【００４６】
１，２‥建屋、１ａ，２ａ‥建屋地下部、１ｂ，２ｂ‥側壁、３‥建屋間トレンチ、４‥ジョイント部、５‥ローラ部材、７‥引張材、８ａ，８ｂ‥固着部、９‥ローラ支持部材、１２‥シース、Ｇ‥地盤、Ｆ‥地表面、ｗ１‥上下地盤荷重、ｗ２‥水平地盤荷重。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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