JPH0430004A - 路面及び床面の凍上防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は積雪寒冷地や高所山岳地及び臨海工業地の精密
機械工場、冷凍庫、液化天然ガス基地等の路面、または
床面に発生する凍上被害を防止する方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、凍上は寒冷地でよくみられる現象であり、冬期に
気温が０℃以下になると、地表面付近の土中の間隙水が
凍結しはじめ、凍結面が時間と共に土中に向かって下方
に進行し、その際、土質や土壌水分等の条件によって凍
結面に水が移動したり、凍結することによって氷層が地
表面に水平に形成され、未凍結部分から凍結面に水分が
吸収されたり、土壌中の水が凍結することにより地盤の
膨れ上がる現象が凍上である。このため道路等の舗装面
に亀裂が入り、この亀裂に日中の雪融水が浸み込み、夜
間にこの水が凍結して体積が膨れ、亀裂をさらに大きく
広く拡大し、ついには路面に亀甲状の亀裂がひろがり路
面が破損されるようになる。

しかし、近年道路の消雷除雪技術がすすみ、完全滑雪や
完全除雪がゆきとどいてきたために積雪地帯の道路にお
いても、冬でもほとんど雪が無く。

路面は常に冷たい外気にさらされているため、路面から
常に熱が奪われて凍上による被害が積雪地帯や高所山岳
地域の随所で見られるようになってきた。しかもこのよ
うな凍上による被害が積雪寒冷地の道路だけでなく、高
所山岳地域に立地する精密機械工場の床面や臨海地域の
大型冷凍庫、または液化天然ガスの貯蔵タンク等の地下
でも起こり早急な対策が望まれていた。

このような被害に対してこれまでに行われてきた凍上防
止対策としては当該地域の凍結深度までの深さの在来上
を含水比の小さい砂や粒状材料に置き換え、路盤の下部
には凍上抑制層を設ける置換工法や、路盤と路床の間に
複数の断熱材をいれて路床の熱が地表面に奪われること
を防いだり、さらには路盤材を格子状の高分子樹脂製ネ
ットで覆い路盤材とネットが一体となって凍上刃に抵抗
し、凍上を均一的に行わせて路面の局所的な盛り上がり
を防ぎ、路面に発生する亀甲状の亀裂の発生を防止しよ
うとの試みが行われてきたが完全に凍上を防止するまで
には至っていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、路床の
熱が地表から奪われ、路床が冷却されて凍結し、凍上現
象が起こって路面が盛り上がり、路面に亀裂が生じて次
第々々に拡大し、亀甲状の亀裂が路面等に拡がってつい
には道路等の破損に至るのを防止したり、またタンクの
下の土中の熱がタンク内の液化ガス等の冷たい液体によ
って奪われ、床面が冷却されて凍結し、凍上現象が起こ
って床面が盛り上がりタンクが傾斜したり、亀裂が生じ
て破損にいたるのを防止し、かつ凍上による路面や床面
の破損を防止し、安全で維持管理が容易で、かつ耐久性
のある路面や床面をつくることをめざした凍上防止方法
を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するための路面及び球面の凍上
防止方法であり、路床内に加熱管を埋設し、該路床の温
度がＯ”Ｃに低下すると該加熱管の中に温水または熱交
換後の不凍液を通し、冷たい外気により路面が冷却され
て地表面から熱が奪われる際に、前記加熱管内を流れる
温水または熱交換後の不凍液が路床を温めて蓄熱すると
共に地表面から受ける路床の冷却作用に抗して路床の凍
結を防ぎ、路床の凍上により路面または床面に発生する
亀裂を防止する方法であり、また、タンク下の基礎下部
の土中に加熱管を埋設し、該土中の温度が０℃に低下す
ると該加熱管の中に温水または熱交換後の不凍液を通し
、タンク内の冷たい液体によりタンク基礎が冷却されて
タンクの底面から熱が奪われる際に、前記加熱管内を流
れる温水または熱交換後の不凍液がタンク下の基礎下部
の土を温めて蓄熱すると共にタンク内の冷たい液体によ
って受ける基礎部分の冷却作用に抗して前記基礎下部の
土の凍結を防ぎ、タンク基礎の凍上を防止することを特
徴とする床面の凍上防止方法である。

〔作用〕

本発明の路面の凍上防止方法は長時間にわたって外気が
Ｏ”Ｃに以下に冷えたり、冷たい風が吹いて路面から熱
が奪われつづけたりすると地中の熱が地表面から奪われ
続け、ついに当該地域の所定深さに設けである路床まで
冷やされ０℃以下に達してしまう。この際路床内に設置
した加熱管の中に温水または熱交換後の不凍液を通して
路床を温めて蓄熱すると、路床上部には熱伝導率の低い
路盤があるため、加熱管内の温水または熱交換後の不凍
液の熱は上方には伝わりにくく、効果的に路床を温めて
蓄熱することになり、路床の凍結による凍上被害を未然
に防ぐことができ、路面に発生する亀裂を防止する。

また、本発明の床面の凍上防止方法は長期間にわたって
タンク内の液化ガスによってタンク底面から熱が奪われ
つづけると地中の熱がタンク基礎面から奪われ続け、つ
いに所定深さに設けであるタンク基礎下部の土まで冷や
され０℃以下に達してしまう、この際土中に設置した加
熱管の中に温水または熱交換後の不凍液を通して基礎下
部の土を温めて蓄熱すると、加熱管内の温水または熱交
換後の不凍液の熱は、効果的に基礎下部の土を温めて蓄
熱することになり、その部分の凍結による凍上被害を未
然に防ぐことができ、タンク下部に発生する亀裂を防止
する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面によって説明する。

（第１実施例） 第１図はこの発明の第１実施例を示す模式断面図であり
１図において路面はアスファルトやコンクリート等の舗
装体ｌからなり、その下部に粒状材料からなる路盤２が
あり路盤の下面は路床３と接し、路盤と路床の境界面ま
たは路床内には加熱管４と、自動操作盤５に接続した路
床温度検知器６が設置しである。

このように構成された第１実施例において、冬期に機械
除雪を行って路面に雪が無くなり路面が冷たい外気によ
って冷却されて、路床の温度が０℃以下に低下すると路
床温度検知器６が路床３の温度を検知し、自動操作盤５
が働いて、図示しない熱源のポンプを運転して加熱管４
の中に温水または熱交換後の不凍液を通し、路床３を温
めて蓄熱し路床の凍結を防止する。つづいて路床が経済
性及び省エネルギー性を考慮した所定温度に上昇すると
前記路床温度検知器６と自動操作盤５の働きにより施設
の運転が停止する。

そして、加熱管内を流れる温水または熱交換後の不凍液
による路床の加熱の際は、路盤は粒状材料の充填層から
なっており空隙が多いので熱伝導率が低く、そのため加
熱管内を流れる温水または熱交換後の不凍液の熱は上方
には伝わりにくく、路床を効果的に温めて蓄熱し、路床
の凍結による路面または床面の凍上による被害を未然に
防止することができる。

また、加熱管の材質、口径、設置形態、設置間隔、地表
面からの設置深さ等を特に限定するものではなく、これ
らは当該地域の気象条件や路床の土質条件さらには経済
性等を考慮して適宜選べばよく、また、特にパイプを用
いなくとも内部に多数の通水孔を有した加熱板を用いて
もよく、加熱管の設置位置は、好ましくは路床内である
が路盤内でも舗装体内でもよい。

また、熱源としては地下水、トンネルからの湧水、温泉
水、温泉戻湯、ボイラーの燃焼による加温水、海水、工
場温廃水等を直接通水する場合にはこれらの熱源水の腐
食性と各種加熱管の耐食性を考慮して適宜選んで組み合
せればよい、また、上述の熱源の点に加うるにトンネル
内の排気ガス熱、冷凍庫を冷凍した後の廃熱、雪熱、液
化天然ガスの気化熱等を熱源とする場合にはそれぞれの
熱源の温度レベルに応じて熱交換器を用いたり、場合に
よってはヒートポンプを用い、凍結防止に寄与しうる所
望温度まで昇温しで不凍液に伝えればよく、不凍液の種
類や濃度も適宜設定すればよい。また、これまでは温水
や熱交換後の不凍液等について述べたが、加熱空気や圧
縮された温かい空気を加熱管に送ってもよく、この場合
には加熱管からの漏水によるトラブルが発生しないこと
になる。

また、特に地下水を熱源とする場合には、一般的に地下
１５ｍ近辺で当該地域の年平均気温を反映する温度の地
下水が得られ、それより１００ｍ深くなるにつれて約３
℃ずつ水温が上昇するため、所望される温度の地下水を
得るためには、これらのことを考慮して地下水の取水深
度を決めればよい。さらに地下水や温泉水は貴重な天然
資源であるために、凍上防止を行った後の冷水は、好ま
しくは別に設けた井戸から地下に還元する。

また、地下水を熱源として熱交換器で採熱し、二次側の
不凍液に熱を伝える場合には、該熱交換器を井戸の内部
に設置することにより、外気による冷却がおこらず設置
スペースも不要となり効果的である。

さらに、舗装体内には鉄網を入れることにより、凍上に
よる路面の亀裂発生防止効果は一屡高まる。

以上詳述したように加熱管、熱源、熱交換器、ヒートポ
ンプ、不凍液、加熱空気、鉄網等の点は以下に述べる第
２実施例においても同様である。

（第２実施例） 第２図はこの発明の第２実施例を示す断面図であり、図
において地上に低温で貯蔵する液化天然ガス等のタンク
７があり、このタンクの下部に基礎８を設け、さらにそ
の下部の土中３に加熱管４を適宜な間隔で埋設し、その
土中には地中温度検知器６ａを設けて、地上の自動操作
盤５と連結しである。

このように構成された第２実施例においてタンク７の内
部には低温の液化ガス９が満たされているために周囲の
熱を奪いタンク内の液化ガスは次第々々に温度が上昇し
てゆく。この周囲から熱を奪う作用はタンク下の基礎下
部の土中でも起こるため、その土中の温度が０℃に低下
すると、地中温度検出器が土中の温度を検出して自動操
作盤に信号を送り、図示しないポンプの作動によって前
記加熱管の中に温水または熱交換後の不凍液を送り、基
礎下部の土を温めて蓄熱し、この土の温度が所定温度に
達すると、地中温度検出器と自動操作盤の働きにより図
示しないポンプの運転が停止される。このようにしてタ
ンク基礎下部の土を０℃以上の所定温度に保っておくの
で、基礎下部の凍結を防止し、凍上によりタンク下部に
発生する亀裂を未然に防止することができる。

なお、本実施例においては液化ガスを極低温に保ってお
くための冷凍機から出る廃熱を熱源としたり、加熱装置
によって加温された液体を加熱管に通して凍上防止を行
っても良い。

〔発明の効果〕

本発明は以上説明したとおりの構成を有しているから次
のような効果を奏する。

本発明に係る路面及び床面の凍上防止方法は路床の温度
が所定温度以下に下がると、路床内に設置した加熱管の
中に温水または熱交換後の不凍液を通して路床を効果的
に温め路床内に蓄熱し、路床を一定温度に保つから、路
床の凍結を防いで凍上による路面や床面に発生する亀裂
を未然に防止することができる。

さらに、路面下の路盤は粒状材料の充填層からなり、空
隙が多くて熱伝導率が低いので、路盤の下部に位置する
路床の中に加熱管を設置することにより、地表からの冷
却作用が路床まで及びにくく、かつ、加熱管内を流れる
温水または熱交換後の不凍液の熱が効果的に蓄熱されて
、地表から受ける冷却作用に抗するため、路床を効果的
に温めて蓄熱し、路床を一定温度に保つから路床の凍結
を防いで凍上による路面の亀裂発生を未然に防止するこ
とができる。

また、従来積雪地域や高所山岳地域での道路等の建設の
際には、路盤の下にさらに人工的な凍上抑制層を設けて
いたが、路床内に加熱管を設置し、この加熱管の中に温
水や熱交換後の不凍液を通して路床を一定温度に保って
凍上を防ぐから、凍上抑制層が不要となり建設費の低減
と建設期間の短縮が可能となり、路面や床面に亀裂が発
生しないので施設の寿命延長が可能となる。

さらに、路面や床面に亀裂が発生しないので精密機械工
場では床面を移動するロボットの歩行に支障が生じない
ため生産性が向上し、また、液化天然ガス等の極低温貯
蔵施設では凍上か発生しないので、タンクが傾斜したり
、亀裂が発生しないために安全性が高まる等の多くの効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す模式断面図、第２
図はこの発明の第２実施例を示す模式断面図である。 １・・・ ３・・・ ５・・・ ６・・・ ６　ａ・・・ ７・・・ ９・・・ 路面（舗装体）、 路床、 自動操作盤、 路床温度検知器、 地中温度検知器。 タンク、 液化ガス。 ２・・・路盤、 ４・・・加熱管、 ８・・・タンク基礎、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）路床内に加熱管を埋設し、該路床の温度が０℃に
   低下すると該加熱管の中に温水または熱交換後の不凍液
   を通し、冷たい外気により路面が冷却されて地表面から
   熱が奪われる際に、前記加熱管内を流れる温水または熱
   交換後の不凍液が路床を温めて蓄熱すると共に地表面か
   ら受ける路床の冷却作用に抗して路床の凍結を防ぎ、路
   床の凍上により路面に発生する亀裂を防止することを特
   徴とする路面の凍上防止方法。
2. （２）タンク下の基礎下部の土中に加熱管を埋設し、該
   土中の温度が０℃に低下すると該加熱管の中に温水また
   は熱交換後の不凍液を通し、タンク内の冷たい液体によ
   りタンク基礎が冷却されてタンク基礎の底面から熱が奪
   われる際に、前記加熱管内を流れる温水または熱交換後
   の不凍液がタンク下の基礎下部の土を温めて蓄熱すると
   共にタンク内の冷たい液体から受ける基礎部分の冷却作
   用に抗して前記基礎下部の土の凍結を防ぎ、タンク基礎
   部の凍上を防止することを特徴とする床面の凍上防止方
   法。