LNG地下タンク設計・施工技術
大容量化・工期短縮を実現する鹿島のLNG地下タンク設計・施工技術
LNG（液化天然ガス）は輸送や貯蔵が便利なクリーンエネルギーとして注目されています。鹿島はLNG貯槽の可能性を探り、これまでに国内のLNG地下式貯槽の約半数を建設。その間、凍結土圧や地震に対する安全性、大深度地中連壁、超高性能コンクリート、施工管理等の技術開発を進め、より安全で機能的な構造、効率的で工期短縮につながる設計・施工技術を常に追求してきました。
LNGの新たな可能性、大容量タンク化に向け、今後も技術開発の研鑽につとめ高度なノウハウを提供していきます。
平成7年度土木学会 技術賞
2001年6月日本ガス協会 論文賞
LNG地下タンク
- キーワード
- LNG、液化天然ガス、大容量化、急速施工、凍結土圧、耐震性、大深度地中連壁、高性能コンクリート、エネルギー、低温タンク
LNG地下タンクの設計技術 ～低温技術
低温特性の研究に積極的な取組み
コンクリート構造に関する低温試験
極低温の地下タンクでは使用される材料の低温特性を把握し、これを設計に反映させることが重要となります。
このため1960年台からコンクリート・鉄筋・PC鋼材の低温特性や、鉄筋コンクリート・プレストレストコンクリートの低温特性の研究に積極的に取り組んできました。
鉄筋の低温引張試験
RC梁の低温曲げ試験
凍土の力学的特性、メカニズムを解明
凍土に関する試験
タンク周辺の地盤の凍結時に発生する凍結膨張量や凍結膨張圧の把握は重要です。
このため、凍土の力学的性質や凍結膨張のメカニズムに関する研究を行い、タンクの設計・施工に反映させています。
2次元モデルによる凍土試験
3次元モデルによる凍土試験
LNG地下タンクの設計技術 ～解析技術
構造物の安定性を評価
3次元ソリッドモデルによる一体解析
LNG地下タンクでは、低温荷重や地震力等の特殊な荷重を考慮し、それらを適切に評価した高度な解析・設計技術が必要となります。
そのため、側壁及び底版を3次元ソリッド要素でモデル化したFEM解析を行い、合理的な構造設計を実現しています。
3次元ソリッド要素による解析モデル図
多角的な解析技術で安全を設計
地震観測と解析
LNG地下タンクの耐震設計は、豊富な地震観測データをベースにした多角的な解析に基づき、貯槽や周辺地盤の地震時の挙動特性や、地震力の算定などを明確にしてきました。これらの解析データはより高度な耐震構造設計に活かされています。
地表と貯槽頂部の加速度
- 地表の加速度は基盤の加速度に対し、小さな地震で3～5倍、大きな地震で2～3倍となります。（地盤のひずみ依存性）
- 貯槽頂部の加速度は、離れた地表の加速度の半分以下となります。（貯槽の剛性が大きく、貯槽下部が支持層に入っているため、地表と同じ程度には動きません）
地盤と貯槽各部の加速度波形
LNG地下タンクの設計技術 ～「大容量化」「急速施工」
天候に影響されずに工期を短縮化
全天候型急速施工法
従来の地下タンクの建設では、土木工事を先行した後、内槽工事の施工を行ってきました。本工法は側壁躯体構築前に屋根構造の組立を完了し、側壁構築と保冷・メンブレン工事を並行作業することで、工期短縮・急速施工を図るものです。また底版工事は先行構築した屋根により、全天候方式の施工が可能となります。
地下空間と地上空間を有効利用
地下＋PC金属地上型
従来の地下タンクの側壁上部にPC金属地上タンクを構築し、一体化します。地下と地上の両方を活用できることから、同じスペースでより大容量タンクの建設が可能となります。
内径拡大に対応
鋼＋コンクリート製屋根型式
タンクの大容量化にともなって内部のガス圧が大きくなることから、鋼製屋根で対応できるタンクの内径は80m程度までとなります。本形式は、鋼製屋根の外周部に鉄筋コンクリート製屋根を設けタンク内径を大きくすることで、内径100mクラスの大容量化を図るものです。
直接地盤にタンク本体を建設
自動化大型ニューマチックケーソン工法
LNG地下タンクの建設において、山留め・止水壁を施工することなしに、躯体を構築できる形式です。適切な不透水層がない地盤にも建設が可能です。沈設作業はリモートコントロールの全自動掘削システムで施工します。
LNG地下タンクの施工技術
LNG地下タンクにおける安全で快適な作業環境の確保は、省力化、施工の効率化を図る上で重要なポイントです。鹿島は、これまでのノウハウと技術をもとに、新しい発想の自動化技術を開発。LNG地下タンク建設の随所で自動化ロボットを有効に活用し、安全かつ効率的な施工を行います。更に、これまで開発した数々の開発技術（エアサポート工法、スーパークリート工法、薄型連壁掘削機、昇降足場、鉄筋組立・建込装置）を結集させることで、近年大容量化しているLNG地下タンク建設を、『安全に、より早く、より経済的に』建設することを可能にします。
適用実績
鹿島では、地上式PCタンクの設計・施工に対しても、満足いただけるソリューションを提供しています。
知多緑浜工場No.2LNGタンク
場所：愛知県知多市
竣工年：2009年11月
発注者：東邦ガス
規模：20万kl
扇島工場TL21LNG地下式貯槽
場所：神奈川県横浜市
竣工年：2000年9月
発注者：東京ガス
規模：20万kl
根岸工場TL42LNG地下式貯槽
場所：神奈川県横浜市
竣工年：1996年7月
発注者：東京ガス
規模：20万kl
袖ケ浦工場LNG地下タンク
場所：千葉県袖ケ浦市
竣工年：1985年7月
発注者：東京ガス
規模：5.8万kl～13.0万kl（5基）
川越火力発電所 LNG設備LNG基礎
場所：三重県
竣工年：1997年1月
発注者：中部電力
規模：12万kl（高床式二重LNG地上タンク）
大分油化興産（昭電）LPG貯槽
場所：大分県
竣工年：1981年10月
発注者：大分油化興産
規模：6.7万kl 6.8万kl（PC低温地上タンク）
学会論文発表実績
- 「20万KlLNG地下式貯槽の水圧試験」第55回土木学会年次学術講演会，2000年9月
- 「高炉スラグ粗骨材を用いたコンクリートの火力発電所設備への適用について（その1～その6）」，第55回土木学会年次学術講演会，2000年9月
- 「高強度コンクリート連続地中壁のカッティング工法による施工」，土木施工，2000年1月号
- 「東京電力富津火力発電所LNG地下式貯槽建設工事」，基礎工，1999年12月号
- 「大規模円形地中連続壁の設計・施工実績及び計測管理」，地盤工学会中部支部，第17回調査・設計・施工技術報告会, 2008年6月