JP2005299265A - 水中構造物の据付方法および水中構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】 基礎杭以外の仮設杭が不要で、製作時および架設時に上部構造物に歪みが生じても、確実に設置高さを調整し、各基礎杭に相応に荷重を配分して基礎杭と上部構造物とを一体化できる水中構造物の据付方法および水中構造物を提供すること。
【解決手段】 水底の地盤３に基礎杭５を設置し、ジャケットレグ７とトラス部１１からなるジャケット１を組み立てる。そして、ジャケット１に、鋼管２９やジャッキ１９等からなる高さ調整装置１３を、鋼管２９をジャケットレグ７内に挿入して設置する。次に、基礎杭５をジャケットレグ７に挿入し、鋼管２９のエンドプレート２７を基礎杭３上に載置して、基礎杭５でジャケット１を仮受けする。その後、高さ調整装置１３のジャッキ１９を伸縮させて、ジャケット１の設置高さを調整し、基礎杭３とジャケット１とを一体化する。
【選択図】 図７

Description

本発明は、水中構造物の据付方法および水中構造物に関するものである。

従来、水中構造物を構築するには、（１）水底に仮受杭を設置し、上部構造物を仮受杭上に設置した後、直杭および斜杭を水底に打ち込んで上部構造物を固定する方法がある。上部構造物は、仮受杭上に、水平に調整保持して設置される（例えば、特許文献１参照）。

また、（２）あらかじめ水底に本設の基礎杭を打設し、上部構造物のレグを基礎杭に挿入して、レグと基礎杭とをグラウト材で固定する方法もある。この場合、レグとブレースで構成された上部構造物のレグの適切な位置に、基礎杭の外径より大きい径の支持材を設ける。そして、レグを基礎杭に挿入した際、支持材を基礎杭上端に当接させる（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−４４１９９号公報 特許第３４２３３９４号公報

しかしながら、（１）の方法では、杭打設を２回（仮受杭、基礎杭）行う必要があるため、費用がかかり、工期が長くなる問題があった。また、基礎杭と上部構造物との連結工では、溶接工が杭頭まで降りる足場と作業床が必要である。

また、（２）の方法では、上部構造物の設置高さを支持材の固定位置で調整するため、上部構造物の取り付け作業中には高さ調整ができない。高さ調整ができず、上床面に必要な勾配が確保できない場合は、調整コンクリート等を用いることとなり、荷重が増える。また、レグを基礎杭に挿入する際、複数のレグに設けられた支持材が同時に杭に当たらない（極端な場合、杭に当たらない支持材がある）と、杭の負担する荷重にバラツキが生じる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、基礎杭以外の仮設杭が不要で、製作時および架設時に上部構造物に歪みが生じても、確実に設置高さを調整し、各基礎杭に相応に荷重を配分して基礎杭と上部構造物とを一体化できる水中構造物の据付方法および水中構造物を提供することにある。

前述した目的を達成するための第１の発明は、水底地盤に基礎杭を設置する工程（ａ）と、筒状の脚部と本体からなる上部構造物に、筒体および前記筒体と前記上部構造物との上下方向の位置関係の調整手段とからなる高さ調整装置を、前記筒体を前記脚部内に挿入して設置する工程（ｂ）と、前記基礎杭を前記脚部に挿入し、前記筒体を前記基礎杭上に載置して、前記基礎杭で前記上部構造物を仮受けする工程（ｃ）と、前記高さ調整装置を用いて、前記上部構造物の設置高さを調整する工程（ｄ）と、前記基礎杭と前記脚部とを一体化する工程（ｅ）とを具備することを特徴とする水中構造物の据付方法である。

高さ調整装置の筒体は、下端部にエンドプレートを設けるのが望ましい。このとき、工程（ｃ）では、エンドプレートを基礎杭の上端に載置する。また、高さ調整装置の筒体は、下端部に複数の切欠き部を有する。複数の切欠き部は、筒体の周方向に、適切な間隔をあけて設置される。このとき、工程（ｅ）では、切欠き部を用いて基礎杭と脚部との間にシムプレートを設置した後、高さ調整装置を撤去する。そして、脚部と基礎杭との間に充填材を注入する。

高さ調整装置の調整手段は、例えば、一方の端部を筒体に固定し、他方の端部を上部構造物に接触させたジャッキである。このとき、工程（ｄ）では、ジャッキを伸縮させて、筒体に対する上部構造物の上下方向の位置を調整する。なお、ジャッキの他方の端部は、脚部の上端部または本体の上端部に固定される。

高さ調整装置は、工程（ｂ）で、上部構造物の仮受けの目的で、脚部のうち少なくとも４箇所に設置される。さらに、工程（ｃ）と工程（ｄ）との間に、脚部の残りの箇所に設置される。

第２の発明は、第１の発明の水中構造物の据付方法を用いて構築された水中構造物である。

本発明によれば、基礎杭以外の仮設杭が不要で、製作時および架設時に上部構造物に歪みが生じても、確実に設置高さを調整し、各基礎杭に相応に荷重を配分して基礎杭と上部構造物とを一体化できる水中構造物の据付方法および水中構造物を提供できる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、一体化される前のジャケット１および基礎杭５の立面図、図２は、ジャケット１を上方から見た平面図である。図１は、図２の矢印Ｂに示す方向から見た図である。

水中構造物を据付けるには、まず、図１に示すように、水５３の底の地盤３に基礎杭５を設置する。また、図１および図２に示すように、上部構造物であるジャケット１を組み立てる。

ジャケット１は、トラス部１１、ジャケットレグ７、ブレース９等からなる。トラス部１１は、ジャケット１の本体である。ジャケットレグ７は、ジャケット１の脚部であり、トラス部１１から下方に伸びるように配置され、トラス部１１に固定される。ブレース９は、ジャケット１を補強するためにジャケットレグ７の間に固定される。

基礎杭５は、鋼管杭、鋼管コンクリート杭等である。基礎杭５の本数および設置位置は、ジャケット１のジャケットレグ７の本数および設置位置に合わせて決定される。

ジャケット１では、少なくとも４本のジャケットレグ７の上端部に、高さ調整装置１３を設置する。また、高さ調整装置１３を設置しないジャケットレグ７ａに対応する基礎杭５ａの上端部には、ガイドキャップ４９を設置する。

図３は、ジャケットレグ７の上端部付近の垂直断面図を示す。図３は、図１のＡに示す部分の拡大断面図である。図４は、ジャケットレグ７の上端部付近の平面図および水平断面図を示す。図４の（ａ）図は、図３の矢印Ｃに示す方向から見た平面図である。図４の（ｂ）図は、図３の矢印Ｄ−Ｄによる断面図である。図３、図４に示すように、高さ調整装置１３は、鋼管２９、ジャッキ１９、固定治具１７、固定治具２１、反力板１５等で構成される。

図３および図４の（ａ）図に示すように、ジャッキ１９は、上端部に固定治具２１が、下端部に固定治具１７が連結される。固定治具２１は、鋼管２９の上端部に固定される。固定治具１７は、反力板１５に固定される。ジャッキ１９には、荷重計４７が設けられる。ジャッキ１９は、鋼管２９の周方向の４ヶ所に、適切な間隔をあけて配置される。

図３および図４の（ｂ）図に示すように、鋼管２９は、下端部に、切欠き部である開口部２５を有する。開口部２５は、鋼管２９の周方向の４ヶ所に、適切な間隔をあけて設けられる。鋼管２９の下端部の開口部２５を除く部分には、エンドプレート２７が固定される。また、開口部２５に挟まれた部分の内周面３１には、鋼管２９の軸方向に沿って、補強のためのスティフナ２３が固定される。さらに、開口部２５に挟まれた部分の外周面３３とエンドプレート２７との接合部には、補強のためのスティフナ３５が固定される。

図３、図４に示すように、高さ調整装置１３は、鋼管２９をジャケットレグ７に挿入して、ジャケット１に設置される。高さ調整装置１３の反力板１５は、ジャケット１上に載置され、ジャケット１の本体１１の上面またはジャケットレグ７の上端部に固定される。

図５は、基礎杭５にジャケットレグ７を挿入した状態での立面図を、図６は、ジャケットレグ７の上端部付近の垂直断面図を示す。図６は、図５のＥに示す部分の拡大断面図である。

図１に示すように、基礎杭５を地盤３に設置し、ジャケット１を組み立てた後、ジャケット１を起重機船等で吊り、ジャケットレグ７と基礎杭５の平面位置を合わせる。次に、図５に示すように、基礎杭５をジャケットレグ７に挿入する。そして、図６に示すように、基礎杭５の上端を、高さ調整装置１３の鋼管２９の下端に固定されたエンドプレート２７に接触させ、基礎杭５にジャケット１を仮受けさせる。なお、製作時や架設時にジャケット１に生じた歪等の影響により、高さ調整装置１３が設置されたジャケットレグ７の一部でジャケット１を仮受けする場合もある。

ジャケット１を仮受けした後、基礎杭５ａの上端部に設置されたガイドキャップ４９を撤去する。次に、高さ調整装置１３をジャケットレグ７に設置した際と同様にして、ジャケットレグ７ａの上端部に高さ調整装置１３ａを設置する。そして、全てのジャケットレグ７に設置された高さ調整装置１３を用いて、ジャケット１の設置高さを調整する。

図７は、ジャッキ１９を伸長した状態を示す図である。ジャケット１の設置高さを調整するには、高さ調整装置１３を用いて、ジャケット１を上下に移動させる。ジャケット１を下降させるには、図７に示すように、矢印Ｆの方向にジャッキ１９を伸長させ、エンドプレート２７と接触した基礎杭５を反力体として、矢印Ｇの方向にジャケット１を押し下げる。

ジャケット１を上昇させるには、ジャッキ１９を縮め、ジャケット１を吊り上げる。ジャケット１の高さを調整する際、必要に応じて、高さ調整装置１３の鋼管２９と基礎杭５とが、溶接結合や、引張り強度に耐え得る機械的結合（ロッド等）によって結合される。

なお、ジャケット１の設置高さの調整と並行して、ジャッキ１９に設けられた荷重計４７を用いて設計上の支持荷重を確認し、全体の支持状況を確認する。

図８は、シムプレート３７を設置したジャケットレグ７の垂直断面図および水平断面図を示す。図８の（ａ）図は、ジャケットレグ７を、開口部２５を通る垂直面で切断した断面図である。図８の（ｂ）図は、図７のＨ−Ｈおよび図８の（ａ）図のＩ−Ｉによる断面図である。

高さ調整装置１３を用いてジャケット１の設置高さを調整した後、図８に示すように、鋼管２９の下端部に足場３９を設置する。作業員および作業装置は、ジャケット１の上面側から、鋼管２９内を通って足場３９に到達する。そして、足場３９を作業場として用いて、図７および図８に示すように、開口部２５の位置で、基礎杭５とジャケットレグ７との間にシムプレート３７を設置する。シムプレート３７は、基礎杭５とジャケットレグ７の双方に溶接される。これにより、ジャケット１の設置高さが固定される。

図９は、ジャケットレグ７と基礎杭５との間にグラウト４５を注入した状態を示す図である。ジャケット１の設置高さを固定した後、図９に示すように、高さ調整装置１３を撤去する。次に、ジャケットレグ７の下端部と基礎杭５との間に、パッカ等のグラウトシール４３を設置する。そして、ジャケットレグ７と基礎杭５との間に、グラウト４５ａを一次注入し、さらに、グラウト４５ｂを二次注入する。これにより、ジャケット１と基礎杭５とが一体化されて、ジャケット構造物５１が完成する。

このように、本実施の形態によれば、高さ調整装置１３を用いてジャケット１の設置高さを調整することにより、基礎杭５以外の仮設杭が不要となり、経費を削減でき、工期を短縮できる。また、製作時および架設時にジャケット１に歪みが生じても、上面に調整コンクリートを設置する必要がなく、荷重を軽減できる。さらに、ジャケット１の荷重を、各基礎杭５に確実に伝えられる。

本実施の形態では、高さ調整装置１３の鋼管２９の下端部にエンドプレート２７を固定するため、鋼管２９に基礎杭５を挿入した際、高さ調整装置１３を基礎杭５上に確実に載せることができる。また、鋼管２９の下端部に開口部２５を設けたため、開口部２５を介して、鋼管２９の内側から、基礎杭５とジャケットレグ７との間にシムプレート３７を溶接することができる。

なお、ジャケット１に固定されるジャケットレグ７の本数は、６本に限らない。高さ調整装置１３は、ジャケットレグ７の本数に関わらず、ジャケット１を基礎杭５に仮受けさせる前に、少なくとも４本のジャケットレグ７に設置すればよい。また、高さ調整装置１３のジャッキ１９の設置数、鋼管２９に設けられる開口部２５の数は、４ヶ所に限らない。開口部２５の形状は、図３に示すものでなくてよい。さらに、高さ調整装置１３において、交換２９とジャッキ１９は、固定治具２１で固定される必要はなく、例えば、回転可能かつ着脱可能な構造にしてもよい。

本実施の形態では、ジャケット１と基礎杭５とを一体化してジャケット構造物５１を構築したが、同様の方法を、ジャケット１以外の上部構造物と基礎杭とを一体化して水中構造物を構築する際にも適用できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる水中構造物の据付方法および水中構造物の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

一体化される前のジャケット１および基礎杭５の立面図 ジャケット１を上方から見た平面図 ジャケットレグ７の上端部付近の垂直断面図 ジャケットレグ７の上端部付近の平面図および水平断面図 基礎杭５にジャケットレグ７を挿入した状態での立面図 ジャケットレグ７の上端部付近の垂直断面図 ジャッキ１９を伸長した状態を示す図 シムプレート３７を設置したジャケットレグ７の垂直断面図および水平断面図 ジャケットレグ７と基礎杭５との間にグラウト４５を注入した状態を示す図

符号の説明

１………ジャケット
３………地盤
５………基礎杭
７………ジャケットレグ
１１………トラス部
１３………高さ調整装置
１５………反力板
１９………ジャッキ
２５………開口部
２７………エンドプレート
２９………鋼管
３７………シムプレート
４５………グラウト
４７………荷重計
５１………ジャケット構造物

Claims (7)

1. 水底地盤に基礎杭を設置する工程（ａ）と、
   筒状の脚部と本体からなる上部構造物に、筒体および前記筒体と前記上部構造物との上下方向の位置関係の調整手段とからなる高さ調整装置を、前記筒体を前記脚部内に挿入して設置する工程（ｂ）と、
   前記基礎杭を前記脚部に挿入し、前記筒体を前記基礎杭上に載置して、前記基礎杭で前記上部構造物を仮受けする工程（ｃ）と、
   前記高さ調整装置を用いて、前記上部構造物の設置高さを調整する工程（ｄ）と、
   前記基礎杭と前記脚部とを一体化する工程（ｅ）と、
   を具備することを特徴とする水中構造物の据付方法。
2. 前記筒体は下端部にエンドプレートを有し、前記工程（ｃ）で、前記エンドプレートを前記基礎杭の上端に載置することを特徴とする請求項１記載の水中構造物の据付方法。
3. 前記調整手段は、一方の端部を前記筒体に固定し、他方の端部を前記上部構造物に接触させたジャッキであり、前記工程（ｄ）で、前記ジャッキを伸縮させて、前記筒体に対する前記上部構造物の上下方向の位置を調整することを特徴とする請求項１記載の水中構造物の据付方法。
4. 前記他方の端部が、前記脚部の上端部または前記本体の上端部に固定されることを特徴とする請求項３記載の水中構造物の据付方法。
5. 前記筒体は下端部に複数の切欠き部を有し、前記工程（ｅ）では、前記切欠き部を用いて前記基礎杭と前記脚部との間にシムプレートを設置した後、前記高さ調整装置を撤去し、前記脚部と前記基礎杭との間に充填材を注入することを特徴とする請求項１記載の水中構造物の据付方法。
6. 前記工程（ｂ）で、前記脚部のうち少なくとも４箇所に前記高さ調整装置を設置し、前記工程（ｃ）と前記工程（ｄ）との間に、前記脚部の残りの箇所に前記高さ調整装置を設置することを特徴とする請求項１記載の水中構造物の据付方法。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載された水中構造物の据付方法を用いて構築されたことを特徴とする水中構造物。

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