JP2011256698A

JP2011256698A - 海底地盤内に基礎要素を据え付けるための方法及びシステム

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Publication number: JP2011256698A
Application number: JP2011125043A
Authority: JP
Inventors: Kasper Jung Baudouin; バウデウェイン・カスペル・ユング; Albert Westerberg Jan; ヤン・アルベルト・ウェステルベーク
Original assignee: IHC Holland lE BV
Current assignee: IHC Holland lE BV
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2011-12-22
Anticipated expiration: 2031-06-03
Also published as: CN102296607A; US20110299938A1; US8734057B2; CN102296607B; JP5801103B2; EP2395156A1

Abstract

【課題】本発明は、打込装置によって海底地盤に基礎要素を据え付けるための方法に関する。
【解決手段】本発明は、打込装置（４）によって、基礎要素、特に（モノ）パイル（２）を海底地盤（３）に据え付けるための方法であって、基礎要素（２）を海底地盤（３）に設置し、水上艦艇に取り付けられたグリッパ（１０）によって基礎要素（２）を所定位置に保持するステップと、打込装置（４）からの騒音を低減させるためのスリーブ（６）を基礎要素（２）を中心として配設するステップと、グリッパ（１０）との係合を解除するステップと、スリーブ（６）を海底地盤（３）に降下させるステップと、打込装置（４）を基礎要素（２）の頂部に載置するステップと、を備えている方法において、少なくともグリッパ（１０）との係合が解除された場合に、水上艦艇に取り付けられたガイド（１１）によって、スリーブ（６）を少なくとも横方向において保持する方法に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば液圧式打込装置のような打込装置によって海底地盤に基礎要素を、特に（モノ）パイルを据え付けるための方法に関する。当該方法は、基礎要素を海底地盤に配設するステップと、水上艦艇に取り付けられたグリッパによって基礎要素を所定位置に保持するステップとを備えている。打込装置から周囲の水に伝播する騒音を低減させるための遮音スリーブが、基礎要素を中心として配設され、海底地盤に降下される。その後に、打込装置が基礎要素の頂部に載置され、基礎要素が適切な深さに至るまで打ち込まれる。

特許文献１にて説明されるように、沖合での杭打ち作業は、例えばドリリングプラットフォーム及び風量タービンのための基礎を構築するために水中下において実施される。風力タービンのために、４メートルよりも大きな直径を有している大きなモノパイルが海底に打ち込まれる。このような杭打ちによって、海洋動物相に悪影響を与える海中の騒音が実質的に発生する。特許文献２における方法及び装置では、海中の騒音を低減するために、杭打ちされるべき用具が、浸水した固定式スリーブによって囲まれている。優位には、スリーブはサンドイッチ構造になっている。特許文献２の図１に表わす実施例では、スリーブは、パイルを案内するための遮音性を有している少なくとも１つのガイド要素を有している。

非特許文献１は、２４インチのパイルを収容しているＨＤＰＥパイプスリーブであって、水面上方の地点から水面下方の地盤高（ground elevation）に到達するＨＤＰＥパイプスリーブを開示する。上述のスリーブの直径及び壁厚はそれぞれ、３４インチ及び１３／８インチである。

欧州特許出願公開公報第１９８９３５８号明細書欧州特許第１９８９３５８号明細書特開昭６０−１５９２１８号公報独国特許第１７８４３９６号明細書

T.J. Carlson et al., "Hydroacoustic Measurements During Pile Driving at the Hood Canal Bridge, 'September Through November 2004"

最初の段落で述べた方法では、最初にグリッパとの係合が解除しなければ、スリーブを海底に降下させることができない。グリッパとの係合を解除することによって、基礎要素が不支持状態になる。このことは、強力な流れにおいて、又は例えば４ｍ以上の直径及び５０ｍ以上の長さを有しているモノパイルのような大型の基礎要素の場合に特に危険であることを示す。

本発明の目的は、打込装置が発生させる騒音を低減させるためのスリーブを含んでいる方法及びシステムであって、据付中に、特にスリーブを設置する際に、好ましくは基礎要素を海底に打ち込む際に基礎要素を支持する方法及びシステムを提供することである。

この目的を達成するために、本発明における方法は、少なくともグリッパとの係合が解除された場合に、水上艦艇に取り付けられたガイドと共にスリーブを少なくとも横方向において保持することを特徴とする。一の実施例では、基礎要素はスリーブによって所定位置に保持されている。従って、スリーブを配設する際における基礎要素の支持が阻害されない。

一の実施例では、スリーブが基礎要素に沿って海底地盤上に降下される一方、ガイドの内部に保持される。すなわち、ガイドは降下中にもスリーブを支持している。

さらなる実施例では、安定性をさらに高めるために、基礎要素は、スリーブが配設され及び／又は第１のグリッパとの係合が解除される前に、打込装置によって比較的短い距離で、例えば基礎要素の直径の２倍未満の距離で海底地盤内に打ち込まれる。このような実施例では、打込装置が最大衝撃エネルギの２０％未満で動作することが望ましい。

さらに、本発明は、基礎要素、特に（モノ）パイルを海底地盤内に据え付けるためのシステムであって、打込装置と、水上艦艇と、基礎要素を所定位置に保持するためのグリッパであって、水上艦艇に取り付けられているグリッパと、基礎要素を打ち込む際に打込装置からの騒音を低減するために、基礎要素を中心として海底地盤に設置されるべきスリーブと、を備えているシステムに関する。当該システムは、スリーブを少なくとも横方向において保持するために水上艦艇に取り付けられているガイドをさらに備えている。

一の実施例では、スリーブが、騒音が打込装置からスリーブに伝播することを低減させるために、例えばゴムのような騒音減衰材料を備えている１つ以上のガイド要素を備えていることが望ましい。

ガイド性能を向上させるために、ガイド要素が、特にスリーブを降下させ基礎要素を打ち込む際に、少なくともスリーブの底部近傍に及びスリーブの上側半分に配置されていることが望ましい。

さらなる実施例では、システムを様々な直径を有している基礎要素及びスリーブに適合させるために、スリーブのためのガイドの有効内径及び／又はスリーブの内側に配設されたガイド要素の有効内径が調整可能とされる。例えば、ガイドの一部分及び／又はガイド要素が径方向において延長可能とされるか、又は異なる大きさの部品又は要素と相互交換可能とされる。

万全を期すために、以下の先行技術に留意すべきである。

特許文献３は、弾性材料から形成された蛇腹状の遮音筒を備えているパイルハンマー用遮音装置を開示する。遮音筒は、パイルハンマーに固定されている。

特許文献４は、テレスコピック式遮音スリーブを備えているパイル掘進ハンマーを開示する。

本発明におけるテンプレート及び方法に関する好ましい実施例を表わす図面を参照しつつ、本発明について詳述する。

実際には、図面は概略的であり、本発明を理解するために不要な詳細部分については省略されていることに留意すべきである。

本発明における基礎要素を据え付けるためのシステム、及び据付の第１の段階を表わす。据付の第２の段階を表わす。据付の第３の段階を表わす。据付の第４の段階を表わす。据付の第５の段階を表わす。第３の段階（図３参照）にある場合のシステムの詳細図である。

図１は、海底地盤３、例えば海底にモノパイル２を据え付けるための本発明におけるシステム１の一の実施例を表わす。当該実施例では、モノパイル２の断面は円状であり、モノパイル２の直径は５メートルであり、モノパイル２は据付後に風力タービンの基礎として機能するようになっている。

システム１は、例えばジャッキアップバージ（図示しない）のような水上艦艇の舷側において油圧ユニットに接続されている液圧式打込装置４、例えばＩＨＣ社製ｈｙｄｒｏｈａｍｍｅｒ（登録商標）Ｓ−１８００と、打込装置をモノパイルに堅固に取り付けるための打込スリーブ５と、打込装置４が発生させた衝撃エネルギをモノパイルに伝達させるためのアンビル（図面では打込スリーブに隠れている）とを備えている。

システムは、液圧式打込装置から周囲の水に伝播する騒音を低減させるために基礎要素を中心として海底地盤に配設されるべき、例えば鋼材から作られている遮音スリーブ６を備えている。当該実施例では、遮音スリーブは二重壁構造になっており、遮音スリーブの断面は円状であり、遮音スリーブの内径は６メートルである。二重壁構造になっているので、空気又は多孔質材料のための１つ以上のチャンバ７（図６参照）が形成されており、遮音スリーブには浮力が作用する。一般に、遮音スリーブが自重によって海底に過剰に埋没することを低減するために又は実質的に解消するために、浮力すなわち排斥される水の重量は、本発明におけるシステムにおいては遮音スリーブの重量の少なくとも６０％、好ましくは少なくとも８０％であることが望ましい。

遮音スリーブ６の内壁には、複数のガイド要素が設けられている。当該実施例では、該ガイド要素は、二組のガイドホイール８であり、例えばゴムのような騒音減衰材料から作られており、図６に詳細に表わすように、遮音スリーブの底部近傍と、遮音スリーブの上側半分の任意の位置、当該実施例では遮音スリーブの上側リムから数メートルの地点との両方に、遮音スリーブの（内）周に沿って環状に配置されている。軸線方向において二組のガイド要素を離隔することによって、十分なガイド長さが得られるので、安定性がさらに向上する。

遮音スリーブの上側リムには、取り外し可能なエクステンダ９が設けられている。該エクステンダは、基礎要素を据え付けられるべき位置における水深に対して遮音スリーブの有効長さを調整するために利用される。一般に、遮音スリーブは、一旦適切な位置に据え付けられた場合に海底地盤から海上に至るまで延伸していることが望ましい。

ジャッキアップバージは、モノパイル２及び遮音スリーブ６を揚重し操作するためのクレーンと、選択された方向において、一般には垂直方向においてモノパイル２を保持するためのグリッパ１０と、遮音スリーブ６のためのガイド１１とを備えている。ガイド１１は、環状の形態をしており、横方向においてモノパイル２を受容するための側面開口部１２を備えている。ガイド１１の内壁の少なくとも上側部分は、遮音スリーブがガイド１１内部に降下された場合に遮音スリーブ６を中心とするように、上方に向かって拡径している。当該実施例では、ガイド１１の内壁は、ポリエチレン、例えばＵＨＭＰＥのような低摩擦材料から成るガイドブロック１３を備えている。

モノパイルは、例えば以下のように据え付けられる。モノパイルを浮揚させるために両端部がキャップによって閉じられたモノパイルが、クレーンの到達範囲内の所定位置に牽引される。キャップのうち一方のキャップが取り外され、これによりモノパイル内に水が侵入し、モノパイルが立向姿勢に持ち上げられる。クレーンのケーブルがモノパイルの上端部に取り付けられ、モノパイルが、オープングリッパ内部の所定位置に至るように操作される。モノパイルは海底に降下され、状況次第で必要とあれば、自重を作用させて海底に埋没させることができる。グリッパが閉じられ、クレーンのケーブルが解放され、遮音スリーブの頂部又は（両）側部に取り付けられる。その時点において、遮音スリーブは甲板上又は海中に配置されている場合がある。ガイドは、バージから延在しており、モノパイルを中心として位置決めされている。打込装置は、図２に表わすようにモノパイルに取り付けられている。

この段階において、モノパイルは、モノパイルをさらに安定させるために、海底内部に向かって約１０メートルの深さに至るまで打ち込まれる。この段階の際には、騒音が周囲の水に過度に伝播することを防止するために、打込装置は、一般に最初の数メートルの埋め込みに十分な自身の最大衝撃エネルギの１０％で動作する。遮音スリーブは、モノパイルとモノパイルの頂部に配設された打込装置との上方に揚重され、ガイド上に降下される。代替的には、図３に表わすように、遮音スリーブは最初に揚重されガイド内に降下され、その後に打込装置が遮音スリーブの内部に且つモノパイルの頂部に配設される。

これらステップの際には、基礎要素は、グリッパによって所定位置に保持されており、水中の強力な流れに耐え、例えばさらなる制御されていない埋め込みに起因して沈み込むことを防止するのに十分な安定性を維持している。

グリッパは、モノパイルの頂部に取り付けられた打込装置と、ガイド内部に固定された遮音スリーブと、遮音スリーブ内部に固定されたモノパイルとの係合を解除され、遮音スリーブが水中に降下され、バルクヘッドが海上に１メートル〜５メートル延在している状態において海底に到達する。

その後に、モノパイルは、図４に表わすように、海底内部に向かって所望の深さに至るまで打ち込まれる。モノパイルを打ち込む際には、遮音スリーブがモノパイルを完全に囲んでおり、周囲の水に伝播する騒音を低減することができる。

最後に、打込装置が取り外され、遮音スリーブがガイドを通じて揚重され、甲板又は海に再配置され、設備が完成する。

当該実施例では、モノパイルが、モノパイルがグリッパによって固定された瞬間から設備の完成に至るまで保持され続ける。特に遮音スリーブが設置されている間、モノパイルの安定した設置の阻害が防止される。

本発明は、上述の実施例に制限される訳ではなく、本発明の技術的範囲内において多様な態様に変化させることができる。

１システム
２モノパイル
３海底地盤
４打込装置
５打込スリーブ
６遮音スリーブ
７チャンバ
８ガイドホイール
１０グリッパ
１１ガイド
１２側面開口部
１３ガイドブロック

Claims

打込装置（４）によって、基礎要素（２）を、特に（モノ）パイルを海底地盤（３）に据え付けるための方法であって、
前記基礎要素（２）を前記海底地盤（３）に配設し、水上艦艇に取り付けられたグリッパ（１０）によって前記基礎要素（２）を所定位置に保持するステップと、
前記打込装置（４）が発生させる騒音を低減させるためのスリーブ（６）を前記基礎要素（２）を中心として配設するステップと、
前記グリッパ（１０）との係合を解除するステップと、
前記スリーブ（６）を前記海底地盤（３）に降下させるステップと、
前記打込装置（４）を前記基礎要素（２）の頂部に載置するステップと、
を備えている方法において、
少なくとも前記グリッパ（１０）との係合が解除された場合に、前記水上艦艇に取り付けられたガイド（１１）によって、前記スリーブ（６）を少なくとも横方向において保持することを特徴とする方法。
前記基礎要素（２）が、前記スリーブ（６）によって所定位置に保持されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記スリーブ（６）が、前記ガイド（１１）の内側に保持されている際に降下されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
前記ガイド（１１）が、前記スリーブ（６）によって係合される前に、前記基礎要素（２）を中心として横方向に載置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
前記スリーブ（６）が前記基礎要素（２）を中心として設置される前に、及び／又は前記グリッパ（１０）との係合が解除される前に、前記基礎要素（２）が、前記打込装置（４）によって、好ましくは前記打込装置の最大衝撃エネルギの２０％未満で比較的短い距離で前記海底地盤内に打ち込まれることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
水が、打込中の一時期において、少なくとも前記打込装置（４）が空隙によって前記海底地盤（２）の内壁から隔離されているように、前記スリーブ（６）から除去されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
前記ガイド（１１）が、前記グリッパ（１０）の上方に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
基礎要素（２）を、特に（モノ）パイルを海底地盤に据え付けるためのシステム（１）であって、
打込装置（４）と、水上艦艇と、前記基礎要素（２）を所定位置に保持するためのグリッパ（１０）であって、前記水上艦艇に取り付けられている前記グリッパ（１０）と、前記打込装置（４）が発生させた騒音を低減するために、前記基礎要素（２）を中心として前記海底地盤に設置されるべきスリーブ（６）と、
を備えている前記システムにおいて、
ガイド（１１）が、前記スリーブ（６）を少なくとも横方向において保持するために前記水上艦艇に取り付けられていることを特徴とするシステム（１）。
前記スリーブ（６）が、前記スリーブの内壁に１つ以上のガイド要素（８）を備えていることを特徴とする請求項８に記載のシステム（１）。
前記ガイド要素（８）が、騒音減衰材料を備えていることを特徴とする請求項９に記載のシステム（１）。
前記ガイド要素（８）が、少なくとも前記スリーブ（６）の底部近傍に、及び前記スリーブ（６）の上側半分に配置されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載のシステム（１）。
前記スリーブ（６）のための及び／又は前記スリーブ（６）の内側に配設された前記ガイド要素（８）のための前記ガイド（１１）の有効内径が、調整可能とされることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載のシステム（１）。
前記ガイド（１１）が、略環状の形態をしており、前記基礎要素を横方向において受容するための開口部（１２）を備えていることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項に記載のシステム（１）。
前記システム（１）が、前記スリーブ（６）の有効長さを調整するために、取り外し可能なエクステンダ（９）を備えていることを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一項に記載のシステム（１）。
前記スリーブ（６）が、前記スリーブに浮力を付与する１つ以上のチャンバ（７）を備えていることを特徴とする請求項８〜１４のいずれか一項に記載のシステム（１）。