JP2012522912A - 支柱又はパイルを設置する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

支柱又はパイルを支持面に直立した状態で設置する方法において、設置しようとする支柱又はパイルを支持船から降下せしめて前記支持面と接触せしめる段階と、前記支柱又はパイルの下方又は足端をドリルとして用い、前記支柱又はパイルの回転により穴を前記支持面に形成し、前記穴の中に前記支柱又はパイルの下方部分を設置する段階と、穴あけ作業の完了の後に前記支持面に形成した前記穴の現場に前記支柱又はパイルを残しておく段階とを包含する。

Description

本発明は、支柱又はパイル、特に、水中支柱又はパイルを設置する方法及び装置に関する。

より詳細には、本発明は特定の設備を水面の上方又は下方に設置するための支持体として働くようにしている、直立した支柱又はパイルを設置することに関する。このような設置は、多くの目的のために、例えば、水で駆動される水中タービン装置及び／又は風で駆動されるタービン装置を支持するために行うことができる。

炭化水素物質の燃焼以外の源から動力を発生せしめる方法及び装置が知られており、特に、海又は川の水流からの動力の発生及び風タービンの使用により空気の動きからの動力の発生においては、海又は川の底から直立する支柱又はパイルによって関連する風又は水駆動タービン／ロータ装置を設置することが行われていることに注目することは有益なことである。

このような動力発生において、水中水駆動タービン及び空気駆動タービンのどちらかが用いられるにかかわらず、これらのタービンが取り付けられる支柱又はパイルを、水又は空気の流れによって支柱又はパイルに課せられる力に耐えることができるようにするために、その直立した状態で非常にしっかりと定着させる必要がある。

支柱又はパイルを水中に設置する場合において、その作業がかなり困難であることは明らかである。

上述した観察は動力発生に関連した支柱又はパイルの設置に関連して述べられたけれども、例えば、水中支柱又はパイルは他の形の設備、例えば橋のための支持支柱と関連して用いることができることに注目することは有益なことである。

本発明の第１の態様によれば、１本又はそれ以上の支柱又はパイルを湖、海又は川の底により形成されている支持面に直立した状態で設置する方法において、設置しようとする支柱又はパイルを支持船から降下せしめて前記支持面と接触せしめる段階と、前記支柱又はパイルの下方又は足端をドリルとして用い、前記支柱又はパイルの回転により穴を前記支持面に形成し、前記穴の中に前記支柱又はパイルの下方部分を設置する段階と、穴あけ作業の完了の後に前記支持面に形成した前記穴の現場に前記支柱又はパイルを残しておく段階とを包含する方法が提供される。

もし所望するならば、逆進流体循環を穴あけ作業中に行うことができ、これにより、フレキシブルなアンビリカルによって前記支持船から得られた圧縮空気の流れを用いることにより穴あけ切削岩くずが前記支柱又はパイルの頭部から水中に放出される。

また、所望するならば、前進流体循環を穴あけ作業中に行うことができ、これにより、フレキシブルなアンビリカルによって前記支持船から供給された流体の流れを用いることにより穴あけ切削岩くずが穴あけが行われている水の底における水中に放出される。

好適には、前記支持面に植設しようとする１本又はそれ以上の前記支柱又はパイルを設置するために水沈可能な穴あけ機が用いられ、前記穴あけ機は前記支持面上に置かれるように前記水上支持船から配置され、それから前記穴あけ機へ動力を供給すると共に前記穴あけ機の作動を制御する１本又はそれ以上のアンビリカルによって１つ又はそれ以上の穴あけ機構が前記支持船から遠隔操作され、それから、所要の穴あけ作業に続いて前記穴あけ機が前記支持船により回収され、前記支持面から直立する１本又はそれ以上の前記支柱又はパイルが残される。

本発明の第２の態様によれば、１本又はそれ以上の基礎支柱又はパイルを湖、川又は海の底に設置する装置において、１つ又はそれ以上の穴あけ機構を包含している水沈可能な穴あけ機であって、水上支持船の助けによって、前記湖、川又は海の底により十分に支持することができるように前記湖、川又は海の底に置くことができるように配置することができる穴あけ機と、前記穴あけ機へ動力を供給すると共に前記穴あけ機を制御する１本又はそれ以上のフレキシブルなアンビリカルによって、前記１つ又はそれ以上の穴あけ機構を前記水上支持船から遠隔操作する手段と、所要の穴あけ作業に続いて前記穴あけ機を前記水上支持船により回収させることができる手段であって、これにより前記、湖、川又は海の底から直立する前記１本又はそれ以上の基礎支柱又はパイルを残すようにする手段とを包含することを特徴とする装置が提供される。

好適には、前記穴あけ機はテレスコピックレッグ又は関節部材を包含し、これにより、前記穴あけ機を水平にしてその穴あけ機構が前記支持面に垂直穴を作ることができるように前記穴あけ機の作業位置が前記支持面に関して調節可能である。

もし所望するならば、前記穴あけ機は位置調節アクチュエータ、例えば、液圧シリンダ、空気圧シリンダ、バッグ、ブラダー又は同種の手段を包含することができる。

好適な構成において、設置しようとする前記基礎支柱又はパイルは円筒形であって、その下方又は足端に岩又は土カッタを包含し、前記基礎支柱又はパイルがその長手方向軸線のまわりを回転することにより、前記基礎支柱又はパイルが回転ドリルとして有効に働き、また、前記穴あけ機が穴あけ作業を行うために前記基礎支柱又はパイルを回転させる手段を包含する。

他の好適な構成において、前記穴あけ機は前記穴あけ機を全体として移動させることなしに、その前記穴あけ手段を穴あけ作業の位置から次に続く穴あけ作業の位置にまで位置割出しすることができるようにする手段を包含し、これにより、前記穴あけ機の全体を移動させることなしに、前記基礎支柱又はパイルの予め決めた配列を確立することができる。

更に他の好適な構成において、前記穴あけ機は前記水上支持船に回収可能であり、これにより、前記穴あけ機に他の基礎支柱又はパイルを備えて、この穴あけ機をその異なる位置へ戻すことができるようにし、これにより、前記穴あけ機の全体を移動させることなしに、複数本の基礎支柱又はパイルを予め決めた配列で設置できる。

更に他の好適な構成において、前記穴あけ機に複数の穴あけ機構が設けられ、これにより、基礎支柱又はパイルの予め決めた配列の穴あけが容易に行われる。

更に他の好適な構成において、前記穴あけ機は、その付近における水の流れを利用して、前記穴あけ機を前記湖、川又は海の底上に保持する状態での重力を助ける正味力を作り出す手段、例えば、水中翼を包含する。

本発明をより良く理解するためにまた本発明を実際にどのように実施するかを示すために、以下添付図面が参照される。

支柱又はパイルを湖、海又は川の底に設置する装置の第１の実施形態の連続する作業段階を概略的に示す図である。 支柱又はパイルを湖、海又は川の底に設置する装置の第２の実施形態を概略的に示す図である。 支柱又はパイルを湖、海又は川の底に設置する装置の第３の実施形態を概略的に示す図である。

次に、図面、特に図１ａを参照する。この図１ａは、直立する支柱又はパイル４を設置することが必要とされている海又は川の底３の場所２の付近に位置されている水上船１を概略的に示す。

図１ａに示されているように、水上船１は海又は川の底３に設置しようとする１本又は数本の支柱又はパイル４をのせて運ぶ。図１ａにおいて、支柱又はパイル４は水上船１の船尾端５に置かれている。

デリック又はクレーン装置６が、水上船１の船首端７に装備されて、穴あけ機８を支持している。穴あけ機８は歯形脚１１を有する複数のテレスコピックレッグ１０を取り付けるメインプラットホームセクション９を包含し、歯形脚１１は所要の場所２の付近の湖、海又は川の底３と係合するようにされている。穴あけ機８は、ケーブル１２及び関連するウインチ装置１３の手段により水中に吊り下げられて配置される。

この段階において、海又は川の底３に設置しようとする支柱又はパイル４は穴あけ機８上の穴あけ位置に垂直に位置して配置される。換言すれば、支柱又はパイル４は穴あけ機８に予め配置される。

穴あけ機８は、設置作業を実施するために穴あけ機８により担持されている支柱又はパイル４を回転させるための装置を包含する。穴あけ機８を作動せしめる装置は、穴あけ機８と水上船１に設けられている、関連する制御装置（図示せず）との間に接続されているフレキシブルなアンビリカルコネクタ１５，１６の形で設けられている。

水上船１は、適当な船位置決め装置、例えば係留ケーブル及び／又は動的船位置決めシステム（図示せず）により穴あけ作業の間中その所要の作業位置に維持される。

水上船１を所要の支柱又はパイル設置場所２へ移動する間、穴あけ機８はウインチ装置１３によって水上船１の船内に位置させられ、支柱又はパイル４を設置することが必要とされている湖、海又は川の底３の所要の場所２に水上船１が到着すると、穴あけ機８はウインチ装置１３によりセッティング位置へ動かされ、このセッティング位置でウインチ装置１３により穴あけ機８を海又は川の底３における、図１ｂに示されている位置に降下させることができることを理解されよう。

穴あけ機８の降下のこの段階において、湖、海又は川の底３は平坦ではないので、穴あけ機８は水平ではなく、穴あけ機８の重さは、穴あけ機８が湖、海又は川の底３上に置かれることによって全体的に支持されることを理解されよう。この状態において、ウインチ装置のケーブル１２は、アンビリカルコネクタ１５，１６と同じように、たるむようにされている。この状態は、水上船１への風、潮及び波の動きから生じる水上船の起こり得る移動及び激しい動きに適応する。穴あけ機８のこのような配置の間、水上船１は、穴あけ機８が湖、海又は川の底３における、支柱又はパイルを設置しようとする所要の場所２に可能な限り正確に置かれることを保証するように位置決めされることを理解されよう。この正確な位置決めは、実際に、特に１本以上の支柱又はパイル４が大きな支柱又はパイルのためのベースサポートユニットの設置において用いられる場合に重要なことである。

穴あけ機８が湖、海又は川の底３に置かれると、穴あけ機８のプラットホーム９のレべリングを調節することが必要とされ、これにより、プラットホーム９は水平とされ、湖、海又は川の底に植設しようとする支柱又はパイル４は所要の設置位置の真上に位置される。このレべリングは、プラットホーム９の下に突出するテレスコピックレッグ１０の長さを適当に調節することにより行われる。

このレべリング作業は、図１ｃと関連して説明される。図１ｃから、湖、海又は川の底３の支柱又はパイル４が設置される場所２の上に支柱又はパイル４を位置させて、穴あけ機８のプラットホーム９が安定して位置することを保証するために、プラットホーム９が横位置の調節と一緒にレッグ１０の適当な高さ調節により水平の作業セッティングにセットされていることを理解されよう。上述したように、穴あけ機８のこの位置調節はアンビリカルコネクタ１５，１６により水上船１から制御される液圧又は電気アクチュエータ（図示せず）を使用することにより行うことができる。

実際に、水流及び波の作用により穴あけ機に及ぼされた横力は摩擦によってレッグ１０を通して湖、海又は川の底へ伝達される。

図示されている実施形態において、支柱又はパイルを受け入れるソケット又は孔１７がドリルビットとして支柱又はパイル４の下方又は足端１８を使用する回転穴あけ作業により作り出される。この目的のために、支柱又はパイル４の下方又は足端１８には予想した湖、海又は川の底の状態に適当であると思われたカッタが設けられている。必要とされる回転穴あけトルクは、回転ドリルドライブ２０により支柱又はパイルに加えられる。穴あけ回転中に支柱又はパイルを下向きに動かすのに必要とされる必要な力は、支柱又はパイルの重さにより与えられる。もし、実際上、これが不十分である場合には、支柱又はパイルは支柱又はパイルへおもりを追加することにより、重量を加えることができる。もし必要ならば、追加の力は液圧シリンダ２１から得ることができる。

穴あけ機８に設けられた案内管２２の内部には、支柱又はパイル４が挿入される。案内管２２は、穴あけ作業の間中、支柱又はパイル４を垂直状態に維持せしめる働きをする。実際に、穴あけ作業のための動力及び穴あけ作業のための制御はアンビリカル１５，１６により水上船１から得られる。更に、穴あけにより生じる岩くず又は切削くずを取り除くための流体、例えば圧縮空気を、水上船１と穴あけ機８との間のアンビリカル１５，１６により供給することができる。

次に、図１ｄを参照するに、この図１ｄは支柱又はパイル４が湖、海又は川の底３内の所要深さに進められている段階を概略的に示す。この段階では、支柱又はパイル４の挿入部分のまわりに穴あけ作業により形成された環状隙間１７Ａを、支柱又はパイル４が適所にしっかりと固着されることを保証するためにグラウトで充填することを必要とする。このグラウトは、水上船１上で混合することができ、そして、空気をポンプで供給するために用いられているアンビリカル１５により環状隙間１７Ａに供給することができる。環状隙間１７Ａがグラウトで充填された後は、アンビリカル１５，１６を解放して水上船に回収することができる。

湖、海又は川の底３に１本以上の支柱又はパイル４を例えば互いに接近した関係で植立することが必要とされる場合においては、穴あけユニット２０、支柱又はパイル案内管２２、トルクドライブ及び関連する液圧シリンダ２１を湖、海又は川の底に植立しようとする次の支柱又はパイル４のための所要場所に移動することができる。

この移動は、多くの異なる方法、例えば図１ｅに示されているように、穴あけユニット２０を新しい位置に移動せしめるためのヨードライブを使用することにより行うことができる。新しい支柱又はパイル４は、それから、水上船１から案内管２２内に降下せしめることができる。最初に設置された支柱又はパイル４は、湖、海又は川の底に関しての穴あけ機８の新しい位置への配置から区別されることを理解されよう。この場合において、穴あけ機は、支柱又はパイル４を適所に有することなしに、配置することができる。すなわち、図１ｅから見ることができるように、穴あけ機８の移動により案内管２２が、次の支柱又はパイル４が湖、海又は川の底３に植設される位置２の上方にセットされると、植設しようとする次の支柱又はパイル４が水上船１から降下されて案内管２２内に入れられる。

図１ｅに示されているように、穴あけ機８は図１ｃ及び図１ｄに示されている位置よりも右側に配置されている。換言すれば、案内管２２及び関連する穴あけユニット２０は駆動ユニット２３により穴あけ機のプラットホーム９に関して動かすことができ、駆動ユニット２３は案内管２２をプラットホーム９に関連する多数の可能な作業位置のうちの選択したひとつの位置に動かす。

図１ｆは、最初の支柱又はパイル４が湖、海又は川の底３に植設され、また案内管２２が次の所要の位置に動かされ、更に湖、海又は川の底３に設置しようとする次の支柱又はパイル４が図１ｃ及び図１ｄと関連して述べたような方法で設置され、更にグラウトが穴あけ作業により湖、海又は川の底３中に形成された環状隙間１７Ａに注入されている設置段階を示す。

上述した作業は、湖、海又は川の底３に設置しようとする支柱又はパイル４の各々に繰り返しされる。

支柱又はパイルの設置が完了すると、穴あけ機８を水上船１上に再び置くために穴あけ機８はウインチ装置１３により引き上げられる。これは、図１ｇに示されている。図１ｇから、一連の支柱又はパイル４が湖、海又は川の底３から直立していることを見ることができよう。

図１ｈは、上記図１ａ-図１ｇと関連して上述した方法で予め設置された支柱又はパイル４に取り付けられているタービン及びロータ装置２５を概略的に示す。

次に図２ａ及び図２ｂを参照するに、これらの図２ａ及び図２ｂは穴あけ機８の第２の実施形態を示す。この実施形態において、上記図１ａ-図１ｈのプラットホーム９が密封ブラストタンク２６に置換されている。密封ブラストタンク２６は、空気で充填されているときには水中に浮くことができ、その結果、制御船１によって曳航されることにより穴あけ機８を所要の穴あけ場所にまで移動することができる。

この実施形態によれば、穴あけ機８が支柱又はパイル４を設置するための所要の場所に位置させられると、ブラストタンク２６及び関連する穴あけ機８がわずかの負浮力を表わすまでブラストタンク２６は部分的に水で満たされ、その結果、穴あけ機８をウインチ装置１３によって湖、海又は川の底３にまで降下させることができる。穴あけ機８が湖、海又は川の底３上に位置し、それから穴あけ機８がレべリングされて、ブラストタンク２６が水平となって、案内管２２が垂直になると、ブラストタンク２６は水で完全に満たされ、これにより、穴あけ機８の水中重さ及びそれ故、湖、海又は川の底３との、穴あけ機８の摩擦係合を最大にする。所要数の支柱又はパイル４が湖、海又は川の底３に設置された後に、水はブラストタンク２６から排出され、穴あけ機８を容易に上昇せしめて水上船１へ戻すことができる。

図３は、穴あけ機８の第３の実施形態を概略的に示す。この実施形態において、湖、海又は川の底３上に置かれた穴あけ機８を安定させるために必要とされる重さが減少される。この目的のために、穴あけ機８には位置が調節可能な水中翼が設けられ、これらの水中翼は降下力を潮又は川の流れによって生じせしめるようにセット可能であり、これにより穴あけ機の脚１１と湖、海又は川の底３との間の必要摩擦を増大せしめ、これにより穴あけ機における水流ドラグを打ち消すのに役立つ。

Claims (14)

1. １本又はそれ以上の支柱又はパイル（４）を湖、海又は川の底により形成されている支持面（３）に直立した状態で設置する方法において、設置しようとする支柱又はパイル（４）を支持船（１）から降下せしめて前記支持面（３）と接触せしめる段階と、前記支柱又はパイル（４）の下方又は足端（１９）をドリルとして用い、前記支柱又はパイル（４）の回転により穴（１７）を前記支持面（３）に形成し、前記穴（７）の中に前記支柱又はパイル（４）の下方部分を設置する段階と、穴あけ作業の完了の後に前記支持面（３）に形成した前記穴（１７）の現場に前記支柱又はパイル（４）を残しておく段階とを包含する方法。
2. 請求項１記載の方法において、穴あけ作業中に逆進流体循環を行う段階を包含し、これにより、フレキシブルなアンビリカル（１５，１６）によって前記支持船（１）から得られた圧縮空気の流れを用いることにより穴あけ切削岩くずが前記支柱又はパイル（４）の頭部から水中に放出されるようにした方法。
3. 請求項１記載の方法において、穴あけ作業中に前進流体循環を行う段階を包含し、これにより、フレキシブルなアンビリカル（１５，１６）によって前記支持船（１）から供給された流体の流れを用いることにより穴あけ切削岩くずが穴あけが行われている水の底（３）における水中に放出されるようにした方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法において、前記支持面（３）に植設しようとする１本又はそれ以上の前記支柱又はパイル（４）を設置するための水沈可能な穴あけ機（８）を用いる段階と、前記穴あけ機（８）が前記支持面（３）上に置かれるように前記穴あけ機（８）を前記水上支持船（１）から配置する段階と、前記穴あけ機（８）へ動力を供給すると共に前記穴あけ機（８）の作動を制御する１本又はそれ以上のアンビリカル（１５，１６）によって１つ又はそれ以上の穴あけ機構を前記支持船（１）から遠隔操作する段階と、所要の穴あけ作業に続いて前記穴あけ機（８）を前記支持船（１）により回収し、前記支持面（３）から直立する１本又はそれ以上の前記支柱又はパイル（４）を残すようにした段階とを包含する方法。
5. １本又はそれ以上の基礎支柱又はパイル（４）を湖、川又は海の底（３）に設置する装置において、１つ又はそれ以上の穴あけ機構（２０）を包含している水沈可能な穴あけ機（８）であって、水上支持船（１）の助けによって、前記湖、川又は海の底（３）により十分に支持することができるように前記湖、川又は海の底（３）に置くことができるように配置することができる穴あけ機（８）と、前記穴あけ機（８）へ動力を供給すると共に前記穴あけ機（８）を制御する１本又はそれ以上のフレキシブルなアンビリカル（１５，１６）によって、前記１つ又はそれ以上の穴あけ機構（２０）を前記水上支持船（１）から遠隔操作する手段と、所要の穴あけ作業に続いて前記穴あけ機（８）を前記水上支持船（１）により回収させることができる手段（１３）であって、これにより前記湖、川又は海の底（３）から直立する前記１本又はそれ以上の基礎支柱又はパイル（４）を残すようにする手段（１３）とを包含することを特徴とする装置。
6. 請求項５記載の装置において、前記穴あけ機（８）がテレスコピックレッグ又は関節部材（１０，１１）を包含し、これにより、前記穴あけ機（８）を水平にしてその穴あけ機構（２０）が前記支持面（３）に垂直穴を作ることができるように前記穴あけ機（８）の作業位置が前記支持面（３）に関して調節可能であることを特徴とする装置。
7. 請求項５又は６記載の装置において、前記穴あけ機（８）が位置調節アクチュエータを包含することを特徴とする装置。
8. 請求項７記載の装置において、前記位置調節アクチュエータが液圧シリンダ、空気圧シリンダ、バッグ、ブラダー又は同種の手段から成ることを特徴とする装置。
9. 請求項５〜８のいずれか一項に記載の装置において、設置しようとする前記基礎支柱又はパイル（４）が円筒形であって、その下方又は足端に岩又は土カッタ（１９）を包含し、前記基礎支柱又はパイル（４）がその長手方向軸線のまわりを回転することにより、前記基礎支柱又はパイル（４）が回転ドリルとして有効に働き、また、前記穴あけ機（８）が穴あけ作業を行うために前記基礎支柱又はパイル（４）を回転させる手段（２０）を包含することを特徴とする装置。
10. 請求項５〜９のいずれか一項に記載の装置において、前記穴あけ機（８）が、前記穴あけ機（８）を全体として移動させることなしに、その前記穴あけ手段（２０）を穴あけ作業の位置から次に続く穴あけ作業の位置にまで位置割出しすることができるようにする手段を包含し、これにより、前記穴あけ機（８）の全体を移動させることなしに、前記基礎支柱又はパイル（４）の予め決めた配列を確立することができるようにしたことを特徴とする装置。
11. 請求項５〜１０のいずれか一項に記載の装置において、前記穴あけ機（８）が前記水上支持船（１）に回収可能であり、これにより、前記穴あけ機（８）に他の基礎支柱又はパイルを備えて、この穴あけ機をその異なる位置へ戻すことができるようにし、これにより、前記穴あけ機（８）の全体を移動させることなしに、複数本の基礎支柱又はパイルを予め決めた配列で設置できるようにしたことを特徴とする装置。
12. 請求項５〜１１のいずれか一項に記載の装置において、前記穴あけ機（８）に複数の穴あけ機構（２０）が設けられ、これにより、基礎支柱又はパイル（４）の予め決めた配列の穴あけが容易に行われることを特徴とする装置。
13. 請求項５〜１２のいずれか一項に記載の装置において、前記穴あけ機（８）が、その付近における水の流れを利用して、前記穴あけ機（８）を前記湖、川又は海の底（３）上に保持する状態での重力を助ける正味力を作り出す手段（２８）を包含することを特徴とする装置。
14. 請求項１３記載の装置において、前記手段が水中翼（２８）から成ることを特徴とする装置。

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