JP2003268791A - 浮き基礎の浮体を沈下させる方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 浮き基礎を浮体の浮力に抗して水面下にあ
るその最終位置まで沈下させるときに必要である潜水作
業員の作業を大幅に低減する。 【解決手段】 本発明は、水面から突出する建造物２
を支持する浮き基礎の浮体１を、水面２７の下方にある
その最終位置に沈下させ、この最終位置に固定する方法
に関する。ケーブル１３が浮体１の貫通孔８と、その上
に取付けられた管１４を通って案内される。このケーブ
ルは前もってあるいは続いて地盤１１に取付けられたア
ンカー１２に接続される。管１４の上端の範囲には、ケ
ーブル１３に作用する引張り装置２５が設けられてい
る。浮体１は引張り装置２５によって浮体１の浮力に抗
して水面２７下のその最終位置に沈下され、浮体１の最
終位置でケーブル１３が浮体１に対して固定され、浮体
１における固定部の上方にあるケーブル１３の部分が除
去され、貫通孔８の上方に突出する管１４が取り外され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤にアンカーが
取付けられ、浮体がアンカーに接続されたケーブルまた
はロッドによって保持される、水面から突出する建造物
を支持する浮き基礎の浮体を、水面下にあるその最終位
置に沈下させ、最終位置に固定するための方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば海上掘削基地で使用されるような
浮き基礎が知られている。このような浮き基礎は浮力体
を備えている。この浮力体は水面から突出する建造物の
重量を支持する。建造物は水面下にある部分と、水面か
ら突出する部分を有する。この水面から突出する部分は
海上掘削基地の場合にはボーリング塔を含んでいる。浮
き基礎の浮力体の浮力と建造物の水面下部分によって生
じる浮力の合計は、全体構造物の重量に一致している。
すなわち、構造物全体が水の中で浮いている。この場
合、浮き基礎の浮力体は水面の下方にある。海底の上方
の設定位置を維持するために、浮き基礎はケーブルまた
はロープまたは鋼索を介して地盤と相対的に水平に移動
しないように固着される。その際、このケーブルまたは
ロープは浮き基礎から垂線に対して例えば約４５°の角
度をなして地盤まで延び、慣用のいわゆるアンカーによ
ってこの地盤に固定されている。

【０００３】このようなアンカーは地盤に応じて異なる
ように形成され、例えば岩盤用の岩盤アンカーや砂礫地
盤用の引張りアンカーが知られている。慣用の実施形で
は、ケーブルを形成するストランドがケーブルの端部で
開放している（ほぐれて房状になっている）。ケーブル
は地盤に穿設された穴に挿入される。この場合、注入管
がケーブルの前端まで延び、この注入管によってモルタ
ルが圧入される。このモルタルは地盤内で固着を行う。
このようなアンカーの他の実施形が知られており、この
実施形は折畳み機構等によってこのアンカーを純機械的
に固着する。

【０００４】地盤に固定されたアンカーに取付けられた
ケーブルまたは鋼索によって保持される、水面下に配置
された浮体を備えた浮き基礎は公知である（例えば特許
文献１参照）。更に、水面から突出する構造体が知られ
ている（例えば特許文献２参照）。この構造体のベース
は水面下にある。構造体は同様にケーブルまたは鋼索に
よってその位置を保持されている。ケーブルまたは鋼索
は地盤の中に固着されたアンカーに固定されている。

【０００５】更に、水面から突出する建造物のための浮
き基礎が提案されている（例えば特許文献３参照）。こ
の浮き基礎は地盤内に固着された締付け固定装置によっ
て、少なくとも１個の浮力体の浮力に抗して下方に、水
面下にあるその最終位置に付勢されている。この場合、
浮体の浮力は、浮体の最終位置で構造体全体の浮いた状
態を維持するために必要な浮力よりも大きい。すなわ
ち、浮力体はその浮力の大きさに基づいて締付け固定装
置に抗して付勢されている。これは浮き基礎の安定性を
向上させることになる。浮き基礎によって支持された建
造物と共に浮き基礎は浮かべた状態で使用場所まで搬送
される。その次に行われる、最終位置への浮き基礎の沈
下の際に、かなりの水中作業が必要である。これには膨
大なコストがかかる。

【０００６】

【特許文献１】米国特許第５，９６４，５５０号明細書

【０００７】

【特許文献２】特開平０６−２５５５７３号公報

【０００８】

【特許文献３】欧州特許出願第０２０１５３９５．３号
明細書

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、先ず
最初に水面に浮かぶ浮き基礎を、浮体の浮力に抗して水
面下にあるその最終位置まで沈下させることができ、そ
の際必要な潜水作業員の作業が大幅に低減される、冒頭
に述べた方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題は本発明に従
い、請求項１記載の方法によって解決される。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の他の効果および詳
細を、添付の図に基づいて説明する。

【００１２】浮き基礎の浮体１をその上に建てられる建
造物と共に使用現場に運ぶために、浮体１は図１から明
らかなように水面に浮かんでいる。浮体１は複数の浮力
室３を備えている。この浮力室は図示した実施の形態の
場合下側が開放している。しかし、閉鎖された浮力室も
使用可能である。図示した実施の形態の場合、浮体１は
円形のカバープレート４を備えている。このカバープレ
ートの外側エッジに沿って、リング状の側壁５が延びて
いる。個々の浮力室３は半径方向に延びる中間壁６と、
リング状に延びる内側の中間壁７によって互いに画成さ
れている。しかし、カバープレートの輪郭形状およびま
たは浮力室３の形状を異なるように形成してもよい。図
に示した浮体は単に象徴的なものであり、図示した壁厚
は縮尺どおりに示されていない。

【００１３】浮き基礎によって支持される建造物２は例
えば風力エネルギー装置の風タワーである。図にはこの
風タワーの下側部分だけが示してある。

【００１４】浮体１の外周に沿って、側壁５を貫通する
複数の貫通孔８が設けられている。浮体１上に配置され
たボーリング機械９と、各々の貫通孔８を通過する穿孔
装置１０とによって、ボーリング穴が地盤、特に海底に
穿孔され、続いてこのボーリング穴内にアンカー１２、
例えば岩盤アンカーまたは引張りアンカーが設けられ
る。

【００１５】このアンカー１２には可撓性のケーブル１
３（または鋼索、大綱）または多少堅牢なロッドが固定
される。このケーブルは図２〜４において一点鎖線で示
してある。ケーブルは同様に可撓性の被覆管によって取
り囲むことができる。

【００１６】浮体１上に配置されたボーリング機械９に
よるアンカー１２の図示した取付けの代わりに、このア
ンカー１２は浮体１に関係なく取付け可能である。例え
ば浮体１をその使用個所に運ぶ前に取付け可能である。

【００１７】各々の貫通孔８の上方において、上向きに
突出する管１４が浮体に固定される。これは例えば図７
に概略的に示すように行うことができる。各々の貫通孔
８（管１５によって画成可能である）の上方に、組立て
ブラケット１６がカバープレート４に固定される。この
組立てブラケット１６はカバープレート４に固定するた
めに、ボルト１７によってカバープレート４に固定され
るフランジ板１８を備えている。このフランジ板１８に
は、上方に突出する支柱１９が溶接されている。この支
柱の上端には、中央の切欠きを有するフランジ円板２０
が固定されている。このフランジ円板２０には管１４
が、この管の下端に溶接された基板２１と、フランジ円
板２０と基板２１を貫通するボルト２２とによって固定
されている。支柱１９の間には組立て穴２３が設けられ
ている。

【００１８】浮体１から上方に突出する管１４の上端の
範囲において、各々１個の作業台２４が管１４に固定さ
れている（図６参照）。アンカー１２に連結されたケー
ブル（鋼索またはロープ）１３またはロッドが管１４を
通過し、管の上端の上方まで延びている。そのために、
例えば、管１４を浮体１に固定する前に、ケーブル１３
またはロッドが管１４に挿通される。管１４の上端には
それぞれ、特に油圧装置２６によって操作可能な引張り
装置２５が設けられている。このような引張り装置２５
は例えば“プレテンションプレス”または“昇降油圧装
置”の名称で知られており、市販されている。この引張
り機器２５によって、ケーブル１３またはロッドは管１
４から引き出すことができる。その結果、ケーブル１３
を同時に引っ張ると、浮体１は水面２７の下方に引っ張
られ、しかも浮体１の浮力に抗して、図３に示した最終
位置に達するまで引っ張られる。

【００１９】下方への浮体１の引張りを容易にするため
に、この工程の間、浮体の浮力を低下させることができ
る。これは、浮力室３内の空気容積を縮小することによ
って行われる。しかし、沈下は必ず、構造体の重量を上
回る浮体１の浮力に抗して行われる（沈下の他の進行過
程では、少なくとも水面の下方にある建造物部分と関連
して）。浮力室内の水位は図において線２８によって概
略的に示してある。浮体１がその浮力に抗して沈下させ
られるので、沈下時に浮体は或る程度安定させられる。

【００２０】図３に示した浮体の最終位置では、管１４
の上端が必ず水面２７から上方に突出している。従っ
て、浮体１の沈下は水面２７の上方で作業台２４から行
うことができる。

【００２１】次に、ケーブル１３またはロッドが図７に
概略的に示したクランプ装置２９によって浮体１に対し
て固定される。このクランプ装置によって、組立てブラ
ケット１６内の組立て穴２３はケーブル１３のクランプ
止めのために閉鎖可能である。ケーブル１３またはロッ
ドはクランプ装置２９の上方で切断され、管１４は組立
てブラケットから取り外される。次に、ケーブル１３の
上端を水密に封止するために、組立て穴２３と、組立て
ブラケット１６のフランジ円板２０内の貫通孔を閉鎖
し、組立てブラケット１６に発泡材が充填される。これ
らの作業は潜水作業員によって行われる。

【００２２】浮き基礎の安定性を更に高めるために、ほ
ぼ垂直に延びるロッドまたはケーシング１３（垂線に対
して１０°以下の角度をなす）のほかに、垂線に対して
傾斜したロッドまたはケーブルが設けられる。この場
合、傾斜角度は例えば２５〜４５°の範囲である。斜め
に延びるこのロッドまたはケーブル３１（または大綱）
のためのアンカー３０を取付けるために、建造物２の下
側範囲においてケーソンのような水のない範囲が形成さ
れる。そのために、建造物２の外周壁３２は少なくとも
この下側範囲において外周を閉鎖され、水密に形成さ
れ、そして更に水密または気密の中間天井３３が設けら
れている。この空間３４には、浮体１を貫通し、垂線に
対して傾斜した貫通孔が開口している。この貫通孔は例
えば浮体を通過する管３５の開口によって形成される。
この管が浮体１の中間壁６に挿入されていると有利であ
る。浮体１を水面下に沈下させる際、空間３４が完全に
シールされていないときあるいは作業機器が中間天井３
３の穴を通って降下されるときに、水の侵入を防止する
ために、管をシールすることができる。沈下した位置で
は管３５が開放され、気密の空間３４はその中の空気圧
によって水が侵入することがない。

【００２３】空間３４内のカバープレート４上で、１個
または複数のボーリング機械を使用することができる。
このボーリング機械はアンカー３０を取付けるために、
この管３５を通って適当な穿孔装置によって地盤１１に
穿孔する。アンカー３０にケーブル３１またはロッドが
連結される。このケーブルまたはロッドは管３５を通っ
て延び、浮体１に固定される。従って、アンカー３０と
ロッドまたはケーブル３１を取付けるための作業は、潜
水作業員によって行う必要がない。潜水作業員によって
行う作業が最小限に抑えられる。

【００２４】図８には、貫通孔９の下側端部分の範囲の
有利な形成が詳細に示してある。ケーブル１３を大切に
扱うと共に浮体１の或る程度の運動を可能にするため
に、貫通孔の下端部分が外側に円錐状に広がるように形
成されている。この場合、円錐状に広がる範囲３６は湾
曲部（曲率半径部）３７を経て貫通孔８の上側の部分に
接続し、円錐状に広がる範囲３６の開口範囲には、開口
を広げる他の湾曲部３８が設けられている。

【００２５】浮体の下側の最終位置で、浮力ひいてはロ
ッドまたはケーブル１３，３１に対する付勢力を更に高
めるために、空気を浮力室３に供給することができる。
浮体１の浮力は最終位置で、浮体によって支持され水面
から突出する建造物２を備えた浮体の浮いた状態を維持
するために必要な浮力よりも、少なくとも１０％、好ま
しくは少なくとも２０％だけ大きいことが望ましい。こ
れにより、きわめて安定した浮き基礎が形成される。

【００２６】貫通孔８は他の実施の形態では浮体上の他
の位置に設けることができ、異なる数だけ設けることが
できる。いかなる場合でも、仮想三角形の角に配置され
た少なくとも３つの貫通孔８が設けられる。この仮想三
角形は浮体１の中央の範囲を覆っていると有利である。
更に、ケーブル１３またはロッドのための貫通孔を４
つ、６つまたはそれ以上設けることができ、この貫通孔
の上方にそれぞれ１本の管１４が固定される。この場
合、貫通孔８の数は浮体の大きさに依存する。アンカー
３０に固定され貫通孔３５を通過する、垂線に対して傾
斜したケーブル３１の数は任意である。このようなケー
ブル３１またはロッドを少なくとも３本設けることが望
ましい。その際、ケーブルまたはロッドは仮想ピラミッ
ドの側方エッジに沿って延びている。垂線に対して傾斜
して延びるこのようなロッドを６本、８本またはそれ以
上設けることができる。

【００２７】次に、本発明の幾分変形された実施の形態
を、図９〜１１に基づいて説明する。図９，１０は浮体
１を通過する貫通孔８を形成するために浮体に挿入され
る管の一部を示している。管３９にはそれぞれ側方の接
続管（接続シャフト）４０が取付けられている。この接
続管は貫通孔８と浮力室３の間に接続口４１を形成す
る。接続管４０の自由端には固定フランジ４２が取付け
られている。この固定フランジには穴が設けられ、それ
によって閉鎖板４３をボルト止めすることができる。

【００２８】水面の下方の浮体の最終位置で、ケーブル
１３または鋼索またはロッドを固定するために、先ず最
初に貫通孔８が接続口４１の上方でシールされる（例え
ば発泡合成樹脂によって）。次に、後続の作業を行うそ
れぞれの浮力室３内の水面が、必要に応じて接続口４１
の下方に位置するように下降させられる。隣接する両浮
力室３内の水面は、釣り合わせのために適当に上昇させ
ることができる。そして、閉鎖板４３を取り外すことに
よって接続口が開放されるので、貫通孔８を通って延び
るケーブル１３に、浮力室３からアクセス可能である。

【００２９】好ましくは浮体の製造時に既に挿置されて
いる、図９〜１１に示していないクランプ装置により、
ケーブル（鋼索）１３またはロッドを挟持し、クランプ
装置の上方で切断することができる。この範囲は例えば
発泡合成樹脂によって水密にシール可能である。

【００３０】従って、クランプ作業は乾燥した範囲で行
うことができる。この場合、塩水が切断された付勢ケー
ブルに入ることができない。それによって、作業が容易
であり、腐食の危険が低下する。

【００３１】貫通孔８は接続口４１の下方でもシールす
ることができる。接続口４１からの作業を終了した後
で、その隙間を閉鎖板４３によって再び閉鎖することが
できる。

【００３２】同様に、斜めに延びるケーブル３１または
ロッドのためのクランプ作業を、管３５内の接続口を経
て浮力室から行うことができる。

【００３３】本発明の範囲を逸脱することなく、図示し
た実施の形態のいろいろな変形が考えられかつ可能であ
る。例えば、浮体１は互いに連結された（例えば棒によ
って）複数の部分によって形成することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】浮き基礎の沈下および固定の際の段階を示す概
略的な断面図である。

【図２】浮き基礎の沈下および固定の際の他の段階を示
す概略的な断面図である。

【図３】浮き基礎の沈下および固定の際の他の段階を示
す概略的な断面図である。

【図４】浮き基礎の沈下および固定の際の他の段階を示
す概略的な断面図である。

【図５】浮き基礎を下側から見た概略図である。

【図６】図２のＡ部分の拡大図である。

【図７】図２のＢ部分の拡大図である。

【図８】図２のＣ部分の拡大図である。

【図９】浮力室に通じる閉鎖可能な接続口を有する貫通
孔を形成するための管の側面図である。

【図１０】浮力室に通じる閉鎖可能な接続口を有する貫
通孔を形成するための管の斜視図である。

【図１１】貫通孔の接続口の範囲内の浮体の部分の概略
的な横断面図である。

【符号の説明】

１ 浮体 ２ 建造物 ３ 浮力室 ４ カバープレート ５ 側壁 ６ 中間壁 ７ 中間壁 ８ 貫通孔 ９ ボーリング機械 １０ 穿孔装置 １１ 地盤 １２ アンカー １３ ケーブル １４ 管 １５ 管 １６ 組立てブラケット １７ ボルト １８ フランジ板 １９ 支柱 ２０ フランジ円板 ２１ 基板 ２２ ボルト ２３ 組立て穴 ２４ 作業台 ２５ 引張り装置 ２６ 油圧装置 ２７ 水面 ２８ 水位 ２９ クランプ装置 ３０ アンカー ３１ ケーブル ３２ 外周壁 ３３ 中間天井 ３４ 空間 ３５ 管 ３６ 範囲 ３７ 湾曲部 ３８ 湾曲部 ３９ 管 ４０ 接続管 ４１ 接続口 ４２ 固定フランジ ４３ 閉鎖板

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水面から突出する建造物（２）を支持す
   る浮き基礎の浮体（１）を、水面（２７）の下方にある
   その最終位置に沈下させ、この最終位置に固定するため
   の方法であって、地盤（１１）にアンカー（１２）が取
   付けられ、浮体（１）がアンカー（１２）に接続された
   ケーブル（１３）またはロッドによって保持される、上
   記方法において、先ず最初に、水面（２７）に浮く浮体
   （１）が、仮想の三角形の角に配置された少なくとも３
   つの貫通孔（８）を有し、この各貫通孔（８）の上方
   で、上向きに突出する管（１４）が浮体に固定され、ケ
   ーブル（１３）またはロッドが各貫通孔（８）とこの貫
   通孔（８）の上方に配置された管（１４）を通って案内
   され、このケーブルまたはロッドが前もってあるいは次
   に地盤（１１）に取付けられたアンカー（１２）に接続
   され、ケーブル（１３）またはロッドに作用する引張り
   装置（２５）が各々の管（１４）の上端の範囲に設けら
   れ、浮体（１）がケーブル（１３）またはロッドに作用
   する引張り装置（２５）によって、浮体（１）の浮力に
   抗して水面（２７）の下方のその最終位置まで沈下さ
   れ、浮体（１）の最終位置でケーブル（１３）またはロ
   ッドが浮体（１）に対して固定され、浮体（１）におけ
   る固定部の上方にあるケーブル（１３）またはロッドの
   部分が除去され、貫通孔（８）の上方に突出する管（１
   ４）が取り外されることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 管（１４）の長さが、最終位置における
   浮体（１）と水面（２７）の間隔よりも大きいことを特
   徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 管（１４）が浮体に固定された組立てブ
   ラケット（１６）に固定され、この組立てブラケットが
   組立て開口（２３）を有し、浮体（１）がその最終位置
   に沈下した状態で、ケーブル（１３）またはロッドを浮
   体（１）に固定するためのクランプ装置（２９）が前記
   組立て開口から操作可能であることを特徴とする請求項
   １または２記載の方法。
4. 【請求項４】 浮体（１）のエッジ範囲に配置された少
   なくとも４つ、好ましくは少なくとも６つの貫通孔
   （８）が、浮体（１）の外周に沿って設けられ、この貫
   通孔の上方に、上向きに突出する管（１４）が固定され
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載
   の方法。
5. 【請求項５】 アンカー（１２）を地盤（１１）に取付
   けるために、浮体（１）のカバープレート（４）に立設
   されたボーリング機械（８）が使用され、このボーリン
   グ機械が浮体（１）の貫通孔（８）を通って案内される
   穿孔装置（１０）によって、アンカー（１２）用のボー
   リング穴を地盤（１１）に形成することを特徴とする請
   求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
6. 【請求項６】 ほぼ垂直に延び、アンカー（１２）に連
   結されたケーブル（１３）またはロッドのほかに、垂線
   に対して傾斜したケーブル（３１）またはロッドが設け
   られ、この傾斜角度が好ましくは２５〜４０°であるこ
   とを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の方
   法。
7. 【請求項７】 垂線に対して傾斜したケーブル（３１）
   またはロッドのアンカー（３０）のためのボーリング穴
   を地盤（１１）に形成するために、建造物（２）の下側
   範囲に、ケーソンが形成され、このケーソンからボーリ
   ング穴がボーリング機械によって形成され、ボーリング
   機械の穿孔装置が浮体（１）の貫通孔を通って案内され
   ることを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 アンカー（３０）に連結された、垂線に
   対して斜めに延びるケーブル（３１）またはロッドの固
   定が、同様に前記ケーソンで行われることを特徴とする
   請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】 浮体（１）を沈めるために、浮体の浮力
   が最終位置の浮力よりも低下させられることを特徴とす
   る請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
10. 【請求項１０】 浮体（１）の各々の貫通孔（８）と浮
    体（１）の浮力室（３）との間に、ケーブル（１３，３
    １）またはロッドを浮体（１）に固定する作業を行うた
    めの閉鎖可能な接続口（４１）が設けられていることを
    特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。
11. 【請求項１１】 貫通孔（８）が接続口（４１）の上方
    およびまたは下方でシールされ、各々のケーブル（１
    ３，３１）または各々のロッドを固定する際に貫通孔
    （８）内の水位がクランプ装置の下方に下げられること
    を特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 【請求項１２】 ケーブル（１３，３１）またはロッド
    を固定するための作業を行うために、度作業を行うその
    都度の浮力室（３）内の水位が下げられ、好ましくは隣
    接する少なくとも１つの浮力室（３）内の水位が釣り合
    わせのために上昇させられることを特徴とする請求項１
    ０または１１記載の方法。
13. 【請求項１３】 浮体（１）の貫通孔（８）が浮体
    （１）内に入れられた管（３９）によって形成されるこ
    とを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載の
    方法。
14. 【請求項１４】 地盤（１１）にアンカー（１２）が設
    けられ、浮体（１）がアンカー（１２）に連結されたケ
    ーブル（１３）またはロッドによって保持される、水面
    から突出する建造物を支持する浮き基礎の浮体を、水面
    下にあるその最終位置に沈下させるための装置におい
    て、浮体を通過する貫通孔（８）の上方に管（１４）が
    配置され、この管の上端に引張り装置（２５）が配置さ
    れ、この引張り装置によって、アンカー（１２）に固定
    され貫通孔（８）と管（１４）を通って延びるケーブル
    （１３）またはロッドが管（１４）から引出し可能であ
    ることを特徴とする装置。
15. 【請求項１５】 管（１４）の上端の範囲にそれぞれ、
    この管によって支持された作業台（２４）が設けられて
    いることを特徴とする請求項１４記載の装置。