JP2000073349A - 回転圧入鋼管杭を用いたジャケットとその施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 引抜き抵抗力が大きく、撤去移設可能なジャ
ケットを提供する。 【解決手段】 レグ２とブレース３からなるジャケット
本体１を水底４に立設して据付固定する鋼管杭６が、先
端部に螺旋状の回転翼５を有し前記レグ２内を通して水
底地盤中７に回転圧入され、レグ２に結合されているこ
とを特徴とする回転圧入鋼管杭を用いたジャケット。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は石油・ガス採掘用プ
ラットフォーム、防波堤、消波堤、護岸や水中基礎等に
用いられるジャケット構造および、据付並びに撤去する
施工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記ジャケットは図9 に示すように鉛直
（斜め）方向の複数の鋼管製のレグ２と、これを結合す
る水平・斜めブレース３で構成される立体骨組のジャッ
ケト本体１を陸上ヤードや、ドックで建造して据付箇所
まで海上輸送した後、水底地盤４上に立設し前記鋼管製
のレグ２を通して鋼管杭１８を水底地盤中７に打設し、
レグ２と鋼管杭１８を結合して据付・固定されるもので
ある。

【０００３】従来のジャッケトは図９に示すように、レ
グ２より数cm小径のストレート鋼管を杭１８として用い
これをレグ２内に挿通して、作業船に搭載したオフショ
アハンマー１９や陸上で用いられている一般的な杭打機
を使用して水底地盤中７に打設した後、鋼管杭１８とレ
グ２の隙間にモルタルやセメントミルク等のグラウト材
を充填するか、またはレグ頂部を鋼管杭と固定部材で溶
接して据付け固定されていた。

【０００４】また、最近は設備投資抑制やリサイクルニ
ーズの高まりから既設のジャケットを撤去・移設して再
利用するケースもでてきている。この場合は図１０に示
すように、既設の鋼管杭１８を水中切断機や水中爆薬に
よって水底部で切断（これを切断部２０で示す）してジ
ャケットを撤去・移設し、レグ頂部の鋼管杭との溶接結
合部を切断してレグ内の鋼管杭を抜き取って再利用可能
な状態とし、新たな鋼管杭を用いて別の場所に新設と同
様な方法で設置されている。なお、ジャケット撤去場所
には水底地盤中に水底で切断された鋼管杭が残されたま
まとなっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ジャケット構造は、主
として波浪や地震時の水平外力に対して鋼管杭の押し込
み、引き抜き抵抗で耐えるように設計される。従来のス
トレート鋼管の鋼管杭は通常、支持層まで根入れ（貫
入）されるため押し込み抵抗についてはあまり問題にな
らないが、引き抜き抵抗は鋼管杭の周面摩擦力に依存す
るため根入れ長さを十分長くする必要がある。しかし、
水底地盤中の比較的浅い深さに打設困難な硬質地盤があ
ると必要十分な根入れが得られず、杭先端部を掘削して
根固めするような対策を講じる必要がある。また、軟弱
地盤では引き抜き抵抗に見合った周面摩擦力を確保する
ため根入れ長が相当長くなってしまう課題があった。

【０００６】また、従来のジャケットの据付施工は通
常、ジャケットに隣接して係留した作業船のオフショア
ハンマーを使用して鋼管杭の打込み作業を行う場合が多
く、海象条件が悪いと作業船が動揺して施工が困難にな
るとともに危険であった。また、ジャケット上に杭打機
を搭載して施工する場合は重機の走行を可能とするため
ジャケット上に覆工板等の大規模な仮設工事が必要とな
る。また、海岸から離れた洋上ではあまり問題ないが、
人家に近接した海岸等では杭打機の騒音が課題となる。

【０００７】以上のように、従来のストレート鋼管杭を
用いたジャケットは構造面においては根入れ長が長くな
ったり、引き抜き抵抗力確保のための対策を要するため
不経済な設計となる課題があった。また、施工面では杭
打ちのための作業船や大規模な仮設工事を要するため不
経済で、しかも作業が海象条件に左右されたり、騒音公
害の課題もあった。

【０００８】また、ジャケットを再利用しようとする場
合、従来技術では鋼管杭を水底部で切断する手段を用い
ているため作業が困難であり、特に水中爆薬を使用して
切断作業を行う場合は危険が伴う困難なものであった。
さらに水底地盤中には水底で切断された鋼管杭が残され
たままとなるため、将来の工事障害となる課題があっ
た。

【０００９】本発明はこれらの従来技術の課題を解消し
て、構造面、施工面で有利なジャケットとその施工法を
提供することを目的としたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明では以下の構成とした。 （１）ジャケットの構造において、レグ２とブレース３
からなるジャケット本体１を水底４に立設して据付固定
する鋼管杭６が、先端部に螺旋状の回転翼５を有し前記
レグ内を通して水底地盤中７に回転圧入され、レグ２に
結合されていることを特徴とする回転圧入鋼管杭を用い
たジャケット。 （２）なお、鋼管杭６をレグ頂部１１で切り離し可能な
手段で結合しておくこととして、容易にジャケツトの撤
去移設を可能とした。 （３）また、施工手段においては、陸上でレグ２とブレ
ース３からなる立体骨組をプレハブ製作したジャケット
本体１のレグ２内に、先端部に螺旋状の回転翼５を有す
る鋼管杭６をあらかじめ挿通しておき、据付場所に輸送
してジャケット本体１を水底４に立設した後、前記レグ
２の頂部１１に着脱可能な回転圧入装置１２を装着し、
回転圧入装置１２で前記レグ２を反力として回転・圧入
力を作用させて前記鋼管杭６を水底地盤中７に貫入せし
めた後、前記レグ２と鋼管杭６を結合して据付け固定す
ることを特徴とする回転圧入鋼管杭を用いたジャケット
の施工方法。 （４）また、既設ジャケットを撤去・移設する施工方法
において、先端部に螺旋状の回転翼５を有する鋼管杭６
をレグ２内を通して水底地盤中７に回転圧入してレグ頂
部１１にて切断可能に結合されている既設のジャケット
のレグ２と鋼管杭６との結合を切断し、レグ２の頂部１
１に鋼管杭６に回転力と引き抜き力を与える着脱可能な
回転引き抜き装置を装着し、レグ２を反力として前記鋼
管杭６を回転・引き抜き力を作用させて鋼管杭６を引き
抜き、ジャケットを移設することを特徴とする回転圧入
鋼管杭６を用いたジャケットの施工方法とした。

【００１１】

【作用】本発明の要点のひとつは、ジャケットの構造に
おいて、ジャケット本体１を据付固定（支持）する鋼管
杭６として先端部に螺旋状の回転翼５を有した回転圧入
鋼管杭を用いた点である。すなわち、鋼管杭先端部に設
けた螺旋状の回転翼５は回転力を与えることによってね
じこむ作用が生じて鋼管杭６を水底地盤中７に貫入させ
ることができる。しかも貫入した鋼管杭６の引き抜き抵
抗力は局面摩擦の他に螺旋状の回転翼５部分の投影面積
分大きな支圧（剪断力）抵抗が加わることにより、スト
レート鋼管に較べ水底地盤への根入れ長さを著しく短く
できる。これは押し込み抵抗力の増大にも同様な作用を
呈する。

【００１２】また、本発明の施工面においてジャケット
を据付け固定する場合は、ジャケット本体１を支持する
鋼管杭６をレグ２内を通して水底地盤中７に貫入する
際、鋼管杭６に回転力と圧入力を同時に作用させる必要
があるが、本発明ではこの回転力と圧入力を作用させる
反力として大きな自重を有するジャケット本体１の構成
の一部であるレグ２を利用したものである。すなわち、
回転圧入装置１２を鋼管杭６に近接したレグ２の頂部に
装着固定するのみでジャケット本体１の水底地盤との接
地圧と自重により確実に反力をとって回転圧入装置１２
により鋼管杭６を水底地盤中７に回転、圧入して貫入さ
せることができる。

【００１３】なお、ジャケットを撤去移設する施工時
は、圧入時の回転圧入装置１２の圧入機構を引き抜き機
構に替え、回転方向を逆回転にするのみでよい。この場
合、回転力と引き抜き反力はジャケット本体１の水底面
接地圧でとることになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は本発明の回転圧入鋼管杭を用いたジ
ャケット構造の実施例である。鋼管製のレグ２と鋼管ま
たは型鋼等を用いた水平ブレース３, 斜めブレース３の
立体骨組からなるジャケット本体１が水底に立設し、こ
のジャケット本体１のレグ２には図２に示すような先端
部に螺旋状の回転翼５を有する鋼管杭６がレグ２内を通
して水底地盤中７に回転圧入により貫入されている。そ
してレグ２と鋼管杭６の隙間には図３に示すようなモル
タルやセメントミルク等の固化材８が充填されて結合さ
れジャケット本体１を螺旋状回転翼付き鋼管杭で支持し
ている。

【００１５】レグ２と鋼管杭６の結合手段はジャケット
を再利用する計画がなければ、前記のような固化材８を
用いて完全に固定してもよいが、将来ジャケットを撤去
・移設して再利用する計画がある場合は、ジャケット本
体１のレグ２と鋼管杭６を切り離し可能に結合しておく
必要がある。図４（ａ）、図４（ｂ）はレグ２と鋼管杭
６を切り離し可能に結合する１例であって、レグ頂部１
１と鋼管杭６の隙間に鋼板の固定部材９を４箇所差込み
さらに上蓋を配設し溶接している。レグ２と鋼管杭６の
結合部はジャケットに作用する外力を鋼管杭６に伝達し
て確実に支持するに必要な結合設計とする必要がある。
なお、鋼管杭６の上端は、ジャケットを撤去する際に回
転引き抜き装置を直ちに装着できるように図のようにレ
グ頂部１１よりも上方に突出させておいたほうが望まし
い。

【００１６】鋼管杭６の先端部に設ける螺旋状の回転翼
５は、図に示すように１段でもよいが間隔をおいて複数
段配置したものとしてもよい。

【００１７】なお、本発明に用いる回転圧入杭の螺旋状
の回転翼５の螺旋形状、サイズ等についてはすでに開示
されている特開平8 −226124, 特開平8 −291518を参照
して決定することができる。

【００１８】次に本発明の回転圧入鋼管杭６を用いたジ
ャケットの施工方法に関し、図５〜図８を参照して説明
する。図５は陸上ヤードやドックで建造されたレグ２と
ブレース３からなる立体骨組のジャケット本体１のレグ
２内にあらかじめ先端部に螺旋状の回転翼５を有する鋼
管杭６を挿通した状態で海上輸送して設置場所の水底に
ジャケット本体１を立設した状況を示すものである。

【００１９】図６は最初のレグ２の頂部１１に後述する
着脱可能な回転圧入装置１２を装着し、レグ２を反力と
して回転圧入装置１２により鋼管杭６に回転・圧入力を
作用させて水底地盤中７に貫入させている状況である。
このレグ２内に所定深度まで鋼管杭６の貫入が終われ
ば、次のレグ２に回転圧入装置１２を移動して同様な作
業を繰り返して全てのレグ２内を通して鋼管杭６の貫入
を完了する。（図は２本のレグ２しか表していないが実
際のジャケットは立体骨組であり奥行き方向にも複数の
レグ２が存在する。）鋼管杭６の貫入が完了すれば前記
のようにレグ２と鋼管の隙間に固化材８を充填するか、
または固定部材９を溶接してレグ２と鋼管杭６を結合す
る。

【００２０】図７は本発明の回転圧入鋼管杭を水底地盤
に貫入する回転圧入装置１２の例である。この回転圧入
装置１２はレグ頂部１１を着脱白在に締付け固定するレ
グクランプ１３と、これに連結されたベースフレーム１
４と、フレーム２１に連結された複数の押引きジャッキ
１５と、前記フレーム２１に設けたピニオン２２を有す
る油圧モータ２０とからなる回転駆動機構１６と、鋼管
杭６の外周を遠隔操作で締付け・解放可能とし、回転・
押引き力の伝達手段を備え、前記ピニオン２２と噛み合
う歯車２３を備えた鋼管杭クランプ１７とで構成されて
いる。すなわち、上記の構成によって、レグ２を反力と
してフレーム２１に設けた回転駆動機構１６と、押引き
ジャッキ１５の回転・圧入力を鋼管杭６を締付けた鋼管
杭クランプ１７に伝達し、先端部に螺旋状の回転翼５を
有する鋼管杭６を回転圧入することができる。

【００２１】この回転圧入装置１２は掘削用のケーシン
グパイル等を貫入する「ケーシングドライバー」や「ケ
ーシングジャッキ」の名称で市販されているものにレグ
クランプ１３を付加して用いることができる。通常、こ
の装置はベースフレーム１４を重機に連結したりカウン
ターウエイトを載せたり、または反力用スクリュー杭に
連結して回転・圧入時の反力をとっていたが、本発明で
はこのベースフレーム１４をレグ２を締付け固定するレ
グクランプ１３に連結して回転・圧入時の反力とするも
のである。

【００２２】なお、回転圧入装置１２は鋼管杭６の側面
から装着できるように側部を開閉可能とした方がよい。
また、鋼管杭クランプ１７、押引きジャッキ１５を２セ
ット装備するとストローク動作をほぼ連続して行うこと
ができる。

【００２３】次に回転圧入装置１２を用いて鋼管杭６を
貫入する作業手順について説明する。まず、水底に立設
されたジャケット本体１のレグ頂部１１に前記の回転圧
入装置１２を装着し、レグクランプ１３でレグ外周を締
付け固定する。次に押引きジャッキ１５のシリンダーを
延ばした状態で鋼管杭６の外周を鋼管杭クランプ１７で
締付けクランプし、回転駆動機構１６の油圧モーター２
０を駆動するとともに押引きジャッキ１５を作動させて
鋼管杭６に回転力と押込み力（圧入力）を与えて貫入さ
せる。押引きジヤツキ１５の１ストローク分貫入を終え
たら鋼管杭クランプ１７を解放して、押引きジャッキ１
５のシリンダーを延ばして鋼管杭６の外周を鋼管杭クラ
ンプ１７で再び締付けクランプし、同様の操作を繰り返
す。なお、軟らかい地盤では自重で鋼管杭６が自沈する
場合や回転力だけで貫入できることがある。このような
場合は押引きジャッキ１５に上向きの荷重を作用させた
り、フリーの状態にする。

【００２４】図８は、既設のジャケットを撤去・移設す
るため既設の鋼管杭６を引き抜いている状態を示したも
のである。既設の鋼管杭６を引き抜く場合はレグ２と鋼
管杭６の結合を切断した後、レグ頂部１１に回転引き抜
き装置を装着して鋼管杭６に圧入する場合と逆方向の回
転力を与えながら引き抜き力を作用させればよい。

【００２５】回転引き抜き装置は、圧入と逆方向の回転
ができる回転駆動機構１６を備えた前記の回転圧入装置
１２と同様のものを使用することができる。引き抜き作
業は押引きジャッキ１５のシリンダーを縮めた状態で鋼
管杭クランプ１７で鋼管杭６を締付けクランプし、押引
きジャッキ１５で鋼管杭６に上向きの引き抜き力を加え
ながら回転駆動機構１６で圧入と逆方向（引き抜き方
向）の回転力を作用させる。押引きジャッキ１５の１ス
トローク分の作業を終えたら鋼管杭クランプ１７を解放
してシリンダーを縮め同様の操作を繰り返す。

【００２６】なお、ジャケットの構造が将来撤去移設す
る計画にもとずいて図８のように鋼管杭６の上端を突出
させてあれば、この突出部の鋼管杭６を鋼管杭６クラン
プ１７で容易にクランプ１７することができるが、突出
部がない場合は鋼管杭クランプ１７でクランプできるよ
うに鋼管杭６とほぼ同サイズの鋼管を溶接接合しておく
必要がある。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、ジャケットを構成する
鋼管杭の先端部に螺旋状の回転翼を備えている構造とし
ているため、この回転翼によって鋼管杭の貫入・引き抜
き作用を利用できるとともに、ジャケット本体に作用す
る外力に対して鋼管杭の引き抜き並びに押込み抵抗力を
増大できるため、鋼管杭の長さを短くすることができ経
済的である。

【００２８】また、レグ頂部においてレグと鋼管杭の結
合を切り離し可能としておけば、 既設の鋼管杭を地中
に残存させることなく全長に亘って引き抜き、ジャケッ
トを撤去移設して再利用することができる。

【００２９】本発明の施工方法においては、鋼管杭の圧
入または引き抜き時に作用させる回転、圧入または引き
抜き力の反力を近接したレグでとっているため確実に反
力をとることができるとともに、回転圧入・引き抜き装
置をコンパクトにでき、作業が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のジャケット構造の側面図。

【図２】鋼管杭の先端部にに設けた螺旋状の回転翼の実
施形態の斜視図。

【図３】レグと鋼管杭の固化材による結合例の縦断側面
図。

【図４】図（ｂ）は、レグと鋼管杭の結合を切り離し可
能とした例の縦断側面図、図（ａ）は、同図（ｂ）のイ
ーイ断面図。

【図５】本発明の施工例で、ジャケット本体レグ内先端
部に螺旋状の回転翼を有する鋼管杭を押通した状態で水
底にジャケット本体を立設した状況の側面図。

【図６】本発明の施工例で、レグの頂部に回転圧入装置
を装着して鋼管杭を回転圧入している状況の側面図。

【図７】回転圧入装置の側面図。

【図８】本発明の施工例で、既設ジャケットを撤去する
ため既設の鋼管杭を引き抜いている状況の側面図。

【図９】従来のジャケットとオフショアハンマーを使用
した施工例の側面図。

【図１０】従来の既設ジャケットの撤去例の側面図。

【符号の説明】

１ ジャッケト本体 ２ レグ ３ ブレース３ ５ 回転翼５ ６ 鋼管杭６ ７ 水底地盤中 ８ 固化材 ９ 固定部材 １０ 上蓋 １２ 回転圧入装置 １３ レグクランプ １４ ベースフレーム １５ 押引きジャッキ １６ 回転駆動機構 １７ 鋼管杭クランプ １８ 鋼管杭 １９ オフショアハンマー ２０ 油圧モータ ２１ フレーム ２２ ピニオン ２３ 歯車

フロントページの続き (72)発明者 盛高 裕生 東京都千代田区大手町二丁目６番３号 新 日本製鐵株式会社内 (72)発明者 佐伯 英一郎 東京都千代田区大手町二丁目６番３号 新 日本製鐵株式会社内 (72)発明者 小松 章 東京都千代田区大手町二丁目６番３号 新 日本製鐵株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水底に立設したレグとブレースからなる
   ジャケット本体と、ジャケット本体を支持する鋼管杭か
   らなるジャケットの構造において、前記鋼管杭が先端部
   に螺旋状の回転翼を有し、前記レグ内を通して水底地盤
   中に回転圧入されレグに結合されていることを特徴とす
   る回転圧入鋼管杭を用いたジャケット。
2. 【請求項２】 回転圧入鋼管杭がレグ頂部にて切り離し
   可能に結合されており、ジャッケトを撤去移設できるよ
   うにしたことを特徴とする請求項１記載の回転圧入鋼管
   杭を用いたジャケット。
3. 【請求項３】 陸上でレグとブレースからなる立体骨組
   をプレハブ製作したジャケット本体のレグ内に、先端部
   に螺旋状の回転翼を有する鋼管杭をあらかじめ挿通して
   おき、据付場所に輸送してジャケット本体を水底に立設
   した後、前記レグの頂部に鋼管杭に回転力と圧入力を与
   える着脱可能な回転圧入装置を装着し、レグを反力とし
   て回転圧入装置により前記鋼管杭を回転・圧入力を作用
   させて水底地盤中に貫入せしめた後、前記レグと鋼管杭
   を結合して据付け固定することを特徴とする回転圧入鋼
   管杭を用いたジャケットの施工方法。
4. 【請求項４】 先端部に螺旋状の回転翼を有する鋼管杭
   がレグ内を通して水底地盤中に回転圧入され、レグ頂部
   にて鋼管杭がレグと切断可能に結合されている既設のジ
   ャケットの、レグ頂部の結合を切断し、レグの頂部に鋼
   管杭に回転力と引き抜き力を与える着脱可能な回転引き
   抜き装置を装着し、レグを反力として前記鋼管杭に回転
   ・引き抜き力を作用させて引き抜き、ジャケットを移設
   することを特徴とする回転圧入鋼管杭を用いたジャケッ
   トの施工方法。