JP2015034430A - Suction structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主としてサクションアンカーやスカートサクション基礎として海底地盤等に沈設されるサクション構造体に関する。 The present invention relates to a suction structure that is mainly laid on a seabed ground as a suction anchor or a skirt suction foundation.
浮体式の海洋構造物を海上の所定位置に保持するためには、ワイヤーやチェーンで構成された係留索あるいは係留鎖を介して海底のアンカーに係留し、あるいはテンドンと呼ばれる緊張索を介してアンカーに係留する必要があるが、このようなアンカーとしてサクションアンカーが知られている。 In order to hold a floating offshore structure at a predetermined position on the sea, it is moored to an anchor on the seabed via a mooring line or mooring chain composed of wires and chains, or via a tension line called tendon. Although it is necessary to moor at the ship, a suction anchor is known as such an anchor.
サクションアンカーは、筒状周壁部とその一端を塞ぐ天板部とで構成されたサクション構造体をアンカーとして利用するものであって、沈設の際には、筒状周壁部の開口側が下方となるようにサクション構造体を海底に設置した後、筒状周壁部内の水を排水してその内外で水圧差を生じさせ、その水圧差を押込み力として筒状周壁部を海底地盤に貫入することができるようになっているものであり、サクション構造体を設置するための起重機船やサクション力を与える排水ポンプさえあれば、それ以外は特殊な施工機械を使用せずに施工可能であるとともに、水平力に対しては、筒状周壁部の外周面に作用する海底地盤からの受動土圧が抵抗力となるため、工期短縮が可能でかつ強度特性に優れたアンカー方式として、北海油田の石油掘削プラットホーム等で採用されている。 The suction anchor uses a suction structure composed of a cylindrical peripheral wall portion and a top plate portion that closes one end thereof as an anchor, and when set up, the opening side of the cylindrical peripheral wall portion is downward. After the suction structure is installed on the seabed, the water in the cylindrical peripheral wall is drained to create a water pressure difference inside and outside, and the cylindrical pressure wall can be penetrated into the seabed ground using the water pressure difference as a pushing force. As long as there is a hoisting ship for installing the suction structure and a drainage pump that gives suction power, it can be constructed without using special construction machines, and horizontal For the force, the passive earth pressure from the seabed that acts on the outer peripheral surface of the cylindrical peripheral wall becomes the resistance force, so the construction period can be shortened and the oil drilling of the North Sea oil field is an anchor method with excellent strength characteristics. The It has been adopted by such Ttohomu.
ここで、温室効果ガスの排出抑制が可能で安全性にも優れたあらたなエネルギー源確保が急務となっている昨今、我が国においては洋上風力発電が有望視されているが、その沈設方法については、周辺海域の水深が比較的大きいことから、サクションアンカーを用いた浮体式の導入が検討されている。 Nowadays, there is an urgent need to secure a new energy source that can suppress greenhouse gas emissions and is excellent in safety. In Japan, offshore wind power generation is considered promising. Since the water depth in the surrounding sea area is relatively large, the introduction of floating bodies using suction anchors has been studied.
しかしながら、従来のサクションアンカーは、主として粘性地盤への沈設が想定されているところ、日本周辺の海底地盤は、砂質地盤で構成されている場合が多く、粘性地盤よりも引抜き抵抗が十分でない懸念があるという問題を生じていた。 However, conventional suction anchors are mainly supposed to be set on viscous ground, and the seabed ground around Japan is often composed of sandy ground, and there is a concern that the pullout resistance is not sufficient compared to viscous ground. There was a problem that there was.
一方、上述したサクション構造体を防波堤などの港湾構造物の基礎として利用されており、上述したと同様の手順でサクション構造体を海底に設置した後、該サクション構造体の上にケーソンを据え付けるようにすれば、予め海底に捨石マウンドを敷設してからケーソンを載置する従来の構築方法に比べ、サクションアンカーと同様、短工期での施工や強度の向上が期待できるが、このようなスカートサクション基礎においても、波、風、地震等による水平力で引き起こされる転倒に抵抗するためには、サクション構造体に十分な引抜き抵抗が必要になるため、サクションアンカーと同様の懸念が生じる。 On the other hand, the above-described suction structure is used as the foundation of a harbor structure such as a breakwater. After the suction structure is installed on the sea floor in the same manner as described above, a caisson is installed on the suction structure. If this is the case, compared to the conventional construction method in which the caisson is placed after the rubble mound has been laid in advance on the sea floor, construction and strength can be improved in the short construction period, as with the suction anchor. Even in the foundation, in order to resist a fall caused by a horizontal force caused by waves, winds, earthquakes, etc., a sufficient pulling resistance is required for the suction structure, and thus the same concern as a suction anchor arises.
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、砂質地盤であっても十分な引抜き抵抗を確保することが可能なサクション構造体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a suction structure capable of ensuring sufficient pulling resistance even in sandy ground.
上記目的を達成するため、本発明に係るサクション構造体は請求項1に記載したように、筒状周壁部とその一端を塞ぐ天板部とで構成するとともに該天板部に排水孔を形成したサクション構造体において、
前記筒状周壁部が水底地盤に貫入された状態において引抜き力が作用したとき、該引抜き力に対する抵抗力が前記水底地盤から作用するように、前記筒状周壁部の周面に、鍔状、リブ状、螺旋状その他の凸部を設けたものである。
In order to achieve the above object, the suction structure according to the present invention comprises a cylindrical peripheral wall portion and a top plate portion that closes one end thereof, and a drain hole is formed in the top plate portion. In the suction structure
When a pulling force is applied in a state in which the cylindrical peripheral wall portion is penetrated into the water bottom ground, the peripheral surface of the cylindrical peripheral wall portion has a bowl shape so that a resistance force against the pulling force acts from the water bottom ground. Ribbed, spiral or other convex portions are provided.
また、本発明に係るサクション構造体は、前記凸部を前記筒状周壁部の他端近傍に設けたものである。 In the suction structure according to the present invention, the convex portion is provided in the vicinity of the other end of the cylindrical peripheral wall portion.
また、本発明に係るサクション構造体は、前記凸部を前記筒状周壁部の周面のうち、少なくとも外周面に設けたものである。 Moreover, the suction structure which concerns on this invention provides the said convex part in the outer peripheral surface at least among the surrounding surfaces of the said cylindrical surrounding wall part.
また、本発明に係るサクション構造体は、係留手段を連結可能な連結部を前記天板部の上面に設けたものである。 In the suction structure according to the present invention, a connecting portion capable of connecting the mooring means is provided on the upper surface of the top plate portion.
また、本発明に係るサクション構造体は、前記天板部の上面を、護岸、防波堤、橋梁の主塔その他の港湾構造物又は海洋構造物が載置可能となるように構成したものである。 In the suction structure according to the present invention, the top surface of the top plate is configured such that a seawall, a breakwater, a main tower of a bridge, and other port structures or marine structures can be placed thereon.
本発明に係るサクション構造体においては、筒状周壁部が水底地盤に貫入された状態において引抜き力が作用したとき、該引抜き力に対する抵抗力が水底地盤から作用するように、筒状周壁部の周面に、鍔状、リブ状、螺旋状その他の凸部を設けてあり、水底地盤に沈設する際には、従来と同様、筒状周壁部の開口側が下方となるように水底に設置した後、天板部に形成された排水孔を介して内部の水を排水する。 In the suction structure according to the present invention, when a pulling force is applied in a state where the cylindrical peripheral wall portion is inserted into the water bottom ground, the resistance of the cylindrical peripheral wall portion is such that a resistance force against the pulling force acts from the water bottom ground. The peripheral surface is provided with projections such as bowls, ribs, spirals, etc., and when settling on the bottom of the water bottom, it is installed on the bottom of the water so that the opening side of the cylindrical peripheral wall is downward as in the past. Thereafter, the internal water is drained through drain holes formed in the top plate.
このようにすると、サクション構造体の自重(浮力分は除く)及びその内外で生じる水圧差が、筒状周壁部を水底地盤に貫入する際の押込み力となるが、その水圧差は同時に、筒状周壁部の周囲に拡がる水底から該筒状周壁部の下端を回り込んでその内側の水底へと向かう浸透流を水底地盤内に生じさせ、それによって地盤の有効応力が低下して筒状周壁部下端での貫入抵抗が小さくなるので、筒状周壁部の周面に設けた凸部が水底地盤への貫入の妨げとなるおそれはない。 In this way, the weight of the suction structure (excluding buoyancy) and the difference in water pressure between the inside and outside of the suction structure becomes the pushing force when penetrating the cylindrical peripheral wall into the water bottom ground. The perimeter of the cylindrical peripheral wall part extends from the bottom of the water to the bottom of the cylindrical peripheral wall part and creates an osmotic flow in the bottom of the water, thereby reducing the effective stress of the ground. Since the penetration resistance at the lower end of the part is reduced, there is no possibility that the convex part provided on the peripheral surface of the cylindrical peripheral wall part hinders penetration into the water bottom ground.
一方、筒状周壁部の水底地盤への根入れ完了に伴って排水操作を停止した後は、上述した浸透流も消滅し、水底地盤は元の状態に戻る。 On the other hand, after the drainage operation is stopped with the completion of the rooting of the cylindrical peripheral wall portion into the water bottom ground, the above-described osmotic flow disappears and the water bottom ground returns to the original state.
そのため、かかる状態でサクション構造体に引抜き力が作用すると、凸部を筒状周壁部の内周面に設けた構成においては、筒状周壁部の内部に水底地盤の土砂が中詰めされた状態で引き抜かれるため、土砂が中詰めされずに水底地盤に残置される場合と比べれば、筒状周壁部に中詰めされた土砂の重量があらたな抵抗力として加わるため(内周面での周面摩擦力は除外)、引抜きに対するサクション構造体の耐力をある程度向上させることが可能となる。 Therefore, when a pulling force acts on the suction structure in such a state, in the configuration in which the convex portion is provided on the inner peripheral surface of the cylindrical peripheral wall portion, the bottom of the bottom soil is filled in the cylindrical peripheral wall portion. Therefore, the weight of the earth and sand filled in the cylindrical peripheral wall part is added as a new resistance compared to the case where the earth and sand are not filled in the ground but left on the bottom of the bottom. The surface friction force is excluded), and the strength of the suction structure against pulling can be improved to some extent.
また、凸部を筒状周壁部の外周面に設けた構成においては、凸部によって筒状周壁部の外周面に周辺土砂が一体化されるため、筒状周壁部の外周面が水底地盤から離脱して引き抜かれる従来構成の場合と比べれば、筒状周壁部の外周面に一体化された地盤領域の重量があらたな抵抗力として加わるが、該地盤領域とその周囲の水底地盤との境界面(せん断面)における摩擦力が十分な大きさを有しており、この摩擦力があらたな抵抗力として加わるため、筒状周壁部の外周面が水底地盤から離脱しようとする際に生じる従来構成の周面摩擦力を差し引いても、引抜きに対するサクション構造体の耐力は大幅に向上する。 Moreover, in the structure which provided the convex part in the outer peripheral surface of the cylindrical peripheral wall part, since the surrounding earth and sand are integrated with the outer peripheral surface of the cylindrical peripheral wall part by the convex part, the outer peripheral surface of the cylindrical peripheral wall part is separated from the water bottom ground. Compared to the case of the conventional configuration in which it is pulled out and pulled out, the weight of the ground area integrated on the outer peripheral surface of the cylindrical peripheral wall part is added as a new resistance force, but the boundary between the ground area and the surrounding water bottom ground The frictional force on the surface (shear surface) has a sufficient magnitude, and this frictional force is added as a new resistance force. Even if the peripheral frictional force of the configuration is subtracted, the proof stress of the suction structure against pulling out is greatly improved.
具体的に説明すると、凸部を設ける筒状周壁部の周面としては、
(a) 内周面のみ
(b) 外周面のみ
(c) 内周面及び外周面
の3つの形態が想定されるが、凸部が存在しない従来構成において、引抜き時に筒状周壁部だけが水底地盤から抜け出す形で引抜き破壊する場合には(以下、引抜き破壊モードI)、内周面及び外周面に作用する周面摩擦力及びサクション構造体の自重が引抜きに対する抵抗力となるだけである。
Specifically, as the peripheral surface of the cylindrical peripheral wall portion provided with the convex portion,
(a) Inner peripheral surface only
(b) Outer surface only
(c) Although three forms of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface are assumed, in the conventional configuration in which there is no convex portion, when pulling and breaking in the form that only the cylindrical peripheral wall portion is pulled out from the water bottom ground at the time of extraction (hereinafter referred to as In addition, the pulling failure mode I), the peripheral surface frictional force acting on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface, and the own weight of the suction structure only become a resistance force against the pulling.
この場合、(a)の構成を選択すれば、引抜き破壊モードは、筒状周壁部の内部に水底地盤の土砂が中詰めされた状態で筒状周壁部が水底地盤から引き抜かれるモード(以下、引抜き破壊モードII)に移行し、上述したように筒状周壁部に中詰めされた土砂の重量があらたな抵抗力として加わるため(内周面での周面摩擦力は除外)、引抜きに対するサクション構造体の耐力をある程度向上させることができるとともに、筒状周壁部の外周面に凸部が形成されないことから、サクション構造体の全体寸法を抑えることが可能となり、搬送その他の取り扱いを容易にすることができる。 In this case, if the configuration of (a) is selected, the pull-out failure mode is a mode in which the cylindrical peripheral wall portion is pulled out from the bottom bottom ground in a state where the sediment of the bottom bottom ground is filled in the inside of the cylindrical peripheral wall portion (hereinafter, Since the transition to the pulling failure mode II) and the weight of the earth and sand filled in the cylindrical peripheral wall as described above is added as a new resistance force (excluding the peripheral frictional force on the inner peripheral surface), the suction against the pulling out The yield strength of the structure can be improved to some extent, and since the convex portion is not formed on the outer peripheral surface of the cylindrical peripheral wall, the overall size of the suction structure can be suppressed, and transportation and other handling are facilitated. be able to.
一方、(c)の構成を選択すれば、引抜き破壊モードは、筒状周壁部の内部に水底地盤の土砂が中詰めされかつ筒状周壁部の外周面に水底地盤の土砂が一体化した状態で該筒状周壁部が水底地盤から引き抜かれる引抜き破壊モード(以下、引抜き破壊モードIII)へと移行し、(a)の構成による作用に加えて、上述したように筒状周壁部の外周面に一体化された地盤領域の重量があらたな抵抗力として加わるのみならず、該地盤領域とその周囲の水底地盤との境界面(せん断面)における摩擦力が十分な大きさを有しており、この摩擦力があらたな抵抗力として加わるため、引抜きに対するサクション構造体の耐力を大幅に向上させることが可能となる。 On the other hand, if the configuration of (c) is selected, the pulling failure mode is a state in which the sediment of the bottom bottom is filled in the inside of the cylindrical peripheral wall and the soil of the bottom bottom is integrated on the outer peripheral surface of the cylindrical peripheral wall. In addition to the action of the configuration of (a), the outer peripheral surface of the cylindrical peripheral wall portion is shifted to the pulling failure mode (hereinafter referred to as the pulling failure mode III) in which the cylindrical peripheral wall portion is pulled out from the bottom ground. Not only does the weight of the ground area integrated into the surface add a new resistance, but the frictional force at the boundary surface (shear surface) between the ground area and the surrounding water bottom ground is sufficiently large. Since this frictional force is added as a new resistance force, it is possible to greatly improve the proof stress of the suction structure against pulling.
また、凸部が存在しない従来構成において引抜き破壊モードが引抜き破壊モードIIである場合、(b)の構成を選択すれば、引抜き破壊モードは引抜き破壊モードIIIへと移行し、上述したように筒状周壁部の外周面に一体化された地盤領域の重量があらたな抵抗力として加わるのみならず、該地盤領域とその周囲の水底地盤との境界面(せん断面)における摩擦力が十分な大きさを有しており、この摩擦力があらたな抵抗力として加わるため、引抜きに対するサクション構造体の耐力を十分に向上させることが可能となる。 Also, in the conventional configuration where there is no convex portion, when the pulling failure mode is the pulling failure mode II, if the configuration (b) is selected, the pulling failure mode shifts to the pulling failure mode III. Not only does the weight of the ground area integrated into the outer peripheral surface of the peripheral wall part add as a new resistance force, but also the frictional force at the boundary surface (shear surface) between the ground area and the surrounding water bottom ground is sufficiently large Since this frictional force is added as a new resistance force, it is possible to sufficiently improve the proof stress of the suction structure against drawing.
凸部は、サクション構造体に引抜き力が作用したときに該引抜き力に対する抵抗力が水底地盤から作用する限り、具体的にどのように構成するかは任意であって、例えば、鍔状、リブ状、螺旋状に構成することが可能であるし、必ずしも全周にわたって連続的に構成する必要はなく、離散的に配置するようにしてもかまわない。 As long as the pulling force acts on the suction structure when the pulling force acts on the suction structure, it can be arbitrarily configured as long as the resistance against the pulling force acts from the bottom of the ground. However, it is not always necessary to continuously form the entire circumference, and it may be arranged discretely.
また、凸部は、筒状周壁部のうち、端部近傍を除く中間部位に設けるようにしてもかまわないが、筒状周壁部の他端近傍、すなわち天板部の反対側に位置する端部近傍に設けた構成とするならば、サクションによる貫入作業を行っている間、浸透流による有効応力低下が最も大きい箇所に凸部が常に位置することになるため、貫入抵抗を確実に小さくすることができるとともに、貫入が完了した状態においては、水底から最も深い位置に凸部が埋設されることになるため、筒状周壁部に一体化される周辺土砂の重量が最大となり、引抜きに対する耐力を十分に高めることが可能となる。 Further, the convex portion may be provided in an intermediate portion of the cylindrical peripheral wall portion except for the vicinity of the end portion, but the end located near the other end of the cylindrical peripheral wall portion, that is, on the opposite side of the top plate portion. If the structure is provided in the vicinity of the part, since the convex part is always located at the place where the effective stress reduction due to the permeation flow is the largest during the penetration work by the suction, the penetration resistance is surely reduced. In addition, when the penetration is completed, the convex portion is buried at the deepest position from the bottom of the water, so the weight of the surrounding earth and sand integrated into the cylindrical peripheral wall portion is maximized, and the resistance to pulling out. Can be sufficiently increased.
本発明に係るサクション構造体は、海底地盤をはじめ、湖沼の水底地盤に沈設することが可能である。 The suction structure according to the present invention can be submerged in the bottom of the lake, including the seabed.
また、本発明に係るサクション構造体は、水平力及び引抜き力に対し、十分な抵抗力を保有した状態で水底地盤に沈設する必要がある全ての構造物に適用可能であるが、典型的にはサクションアンカー又はスカートサクション基礎への適用が想定されるものであり、前者の場合には、係留手段を連結可能な連結部を天板部の上面に設ける構成とし、後者の場合には、天板部の上面を、護岸、防波堤、橋梁の主塔といった港湾構造物又は海洋構造物が例えばケーソンの形で載置可能となるように構成すればよい。 Further, the suction structure according to the present invention is applicable to all structures that need to be sunk in the bottom of the ground with sufficient resistance to horizontal force and pulling force. Is assumed to be applied to a suction anchor or a skirt suction foundation. In the former case, a connecting part to which the mooring means can be connected is provided on the top surface of the top plate part, and in the latter case, the top part is provided. What is necessary is just to comprise the upper surface of a board part so that harbor structures or marine structures, such as a seawall, a breakwater, and the main tower of a bridge, can be mounted in the form of a caisson, for example.
以下、本発明に係るサクション構造体の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of a suction structure according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明に係るサクション構造体をサクションアンカーに適用した例を示したものである。同図でわかるように、本実施形態に係るサクションアンカー1は、筒状周壁部3とその一端を塞ぐ天板部2とで構成してあり、筒状周壁部3は円筒形に、天板部2は円形にそれぞれ形成してある。
FIG. 1 shows an example in which a suction structure according to the present invention is applied to a suction anchor. As can be seen in the figure, the
サクションアンカー1は、鉄筋コンクリート、プレストレストコンクリート、鋼材その他の材料で適宜構成することが可能であり、水平力及び引抜き力に対して要求される強度や耐力に応じて、例えば直径を数m〜10m程度、高さをその3〜4倍程度に設定すればよい。
The
天板部2には排水孔5を形成してあり、該排水孔にサクションホース7の先端を接続するとともにその基端側に接続されたサクションポンプ(図示せず)を作動させることで、筒状周壁部3と天板部2で囲まれた内側空間6に拡がる水を排水できるようになっている。
A
筒状周壁部3の他端、すなわち天板部2と反対側の端部には、凸部としての鍔状突起4を外方に延設してある。
On the other end of the cylindrical
図2は、本実施形態に係るサクションアンカー1を海底地盤14に沈設する様子を示した施工図である。サクションアンカー1を海底地盤14に沈設するには、同図(a)に示すようにまず、筒状周壁部3の開口側が下方となるようにサクションアンカー1を海底11に設置する。
FIG. 2 is a construction diagram showing a state in which the
設置作業は、起重機船12に搭載したクレーン(図示せず)を適宜用いればよい。
For the installation work, a crane (not shown) mounted on the hoist
次に、天板部2の排水孔5とサクションポンプ13とをサクションホース7を介して連通接続し該サクションポンプを作動させることにより、サクションアンカー1の内側空間6に拡がる水を排水する。
Next, the water spreading in the
このようにすると、サクションアンカー1の内側空間6及びそれに連通するサクションホース7内の水は、周辺海域よりもδhだけ水位が低下し、その水位低下に相当する水圧差δPは、サクションアンカー1の自重(浮力分は除く)とともに、サクションアンカー1の筒状周壁部3を海底地盤14に貫入する押込み力となる。
In this way, the water in the
ここで、水圧差δPは同時に、筒状周壁部3の周囲に拡がる海底11から該筒状周壁部の下端を回り込んでその内側の海底へと向かう浸透流を海底地盤14内に生じさせ、それによって海底地盤14の有効応力が低下して筒状周壁部3下端での貫入抵抗が小さくなる。
Here, the water pressure difference δP simultaneously causes an osmotic flow in the seabed ground 14 from the
そのため、筒状周壁部3は、その下端外周面から外方に延設された鍔状突起4に妨げられることなく、同図(b)に示すように海底地盤14に貫入される。
Therefore, the cylindrical
筒状周壁部3の海底地盤14への貫入が完了した後は、サクションポンプ13による排水操作を終了するが、それに伴って上述した浸透流も消滅するため、海底地盤14は元の状態に戻る。
After the penetration of the cylindrical
なお、サクションポンプ13による排水完了後は、サクションアンカー1が筒状周壁部3の開口側以外から外部と連通しないように排水孔5を閉じる。
In addition, after the drainage by the
図3は、サクションアンカー1を沈設した後、該サクションアンカーに引抜き力が作用した場合のサクションアンカー1の作用を示した説明図である。同図(a)に示したように、サクションアンカー1の天板部2の上面には連結部32を設けてあるとともに、該連結部には、洋上風力発電等の浮体構造物(図示せず)から延びる係留手段としての係留索31が連結してあり、サクションアンカー1は、浮体構造物の係留アンカーとして機能する。
FIG. 3 is an explanatory view showing the action of the
ここで、浮体構造物が波力や風力を受けると、サクションアンカー1には、係留索31を介して引張力が作用するが、該引張力のうち、水平方向成分については、筒状周壁部3の外周面に作用する海底地盤14からの受動土圧が抵抗力となって、サクションアンカー1を安定に保持する。
Here, when the floating structure is subjected to wave force or wind force, a tensile force acts on the
一方、鉛直上向きの成分、すなわち引抜き力に対しては、筒状周壁部3の下端に設けられた鍔状突起4の上方に拡がる領域であって筒状周壁部3の外径を内径とし、鍔状突起4の直径を外径とする円筒状の地盤領域33が、筒状周壁部3に一体化される。
On the other hand, with respect to the vertically upward component, that is, the pulling force, the outer diameter of the cylindrical
すなわち、鍔状突起4が存在しない従来構成の場合、引抜きによる破壊時のモードが引抜き破壊モードIIであるときには、同図(b)に示すように、中詰め土砂の重量、サクションアンカーの自重(いずれも浮力分は除く)及び外周面に作用する周面摩擦力が引抜きに対する抵抗力となるが、本実施形態の場合においては、同図(c)に示すように、円筒状の地盤領域33が筒状周壁部3に一体化され、引抜き破壊モードは引抜き破壊モードIIIへと移行する。
That is, in the case of the conventional configuration in which the hook-
そして、本実施形態においては、筒状周壁部3の外周面に一体化された地盤領域33の重量があらたな抵抗力として加わるのみならず、該地盤領域とその周囲の海底地盤14との境界面(せん断面)における摩擦力が十分な大きさを有しており、この摩擦力があらたな抵抗力として加わる。
And in this embodiment, not only the weight of the ground area |
なお、図3(b),(c)においては、引抜き破壊の違いがよくわかるように引抜き破壊後の様子を描いてあるが、引抜き力とそれに応答した抵抗力との関係は、引抜き破壊前の状態で説明するものとする(以下、同様)。 In FIGS. 3 (b) and 3 (c), the state after the pulling failure is drawn so that the difference between the pulling failures can be clearly understood. The relationship between the pulling force and the resistance force in response thereto is shown in FIG. (The same applies hereinafter).
以上説明したように、本実施形態に係るサクションアンカー1によれば、鍔状突起4によって筒状周壁部3に一体化される地盤領域33の重量分のみならず、地盤領域33とその周囲の海底地盤14との境界面(せん断面)における摩擦力から外周面における周面摩擦力を差し引いた分が引抜き時の抵抗力に上乗せされるため、引抜きに対するサクションアンカー1の耐力を十分に向上させることが可能となる。
As described above, according to the
そのため、サクションアンカー1の高さや本数を抑えることが可能となり、製造から運搬さらには沈設に至るコストを大幅に軽減することができる。 As a result, the height and number of the suction anchors 1 can be suppressed, and the cost from manufacturing to transportation and further sinking can be greatly reduced.
また、本実施形態に係るサクションアンカー1によれば、鍔状突起4を筒状周壁部3の他端近傍、すなわち天板部2の反対側に位置する端部近傍に設けた構成としたので、サクションによる貫入作業を行っている間、浸透流による有効応力低下が最も大きい箇所に鍔状突起4が常に位置することになるため、貫入抵抗を確実に小さくすることができるとともに、貫入が完了した状態においては、海底11から最も深い位置に鍔状突起4が埋設されることになるため、筒状周壁部3に一体化される周辺土砂である地盤領域33の重量や地盤領域33とその周囲の海底地盤14との境界面における摩擦力が最大となり、かくして引抜きに対する耐力を十分に高めることが可能となる。
Further, according to the
本実施形態では、引抜き破壊時において、海底地盤14内に形成されるせん断面が鍔状突起4の先端縁部から鉛直上方に形成されるものとしたが、これは、引抜き時における鍔状突起4の海底地盤14への支圧範囲が概ね鍔状突起4の上方のみに限定されると考えた場合であり、図4に示すように、鍔状突起4の先端縁部から斜め上方に延びる面まで支圧が及ぶと考えることができる場合には、引抜き破壊時に筒状周壁部3に一体化される地盤領域は、円筒状の地盤領域33ではなく、逆円錐台状の地盤領域33′となり、この場合には引抜きに対する抵抗力が大幅に増加する。
In the present embodiment, the shear surface formed in the seabed ground 14 is formed vertically upward from the tip edge portion of the hook-shaped
また、本実施形態では、従来構成における引抜き破壊モードが引抜き破壊モードIIであることを想定したが、従来構成における引抜き破壊モードが引抜き破壊モードI、すなわち引抜き破壊時に筒状周壁部だけが海底地盤から引き抜かれるモードである場合には、サクションアンカー1に代えて、図5(a)に示すように筒状周壁部3とその一端を塞ぐ天板部2とで構成して該筒状周壁部の他端に鍔状突起4を外方に延設するとともに、同じく凸部としての環状突起4bを内方に延設してなるサクションアンカー1bを用いることができる。
Further, in the present embodiment, it is assumed that the pulling failure mode in the conventional configuration is the pulling failure mode II, but the pulling failure mode in the conventional configuration is the pulling failure mode I, that is, only the cylindrical peripheral wall portion at the time of the pulling failure is the seabed ground. In the mode of being pulled out from the pipe, instead of the
鍔状突起4及び環状突起4bが存在しない従来構成の場合、引抜きによる破壊時のモードが引抜き破壊モードIであるときには、図5(b)に示すように、サクションアンカーの自重(浮力分は除く)及び内外周面に作用する周面摩擦力が引抜きに対する抵抗力となるだけであるが、本変形例の場合においては、同図(c)に示すように、環状突起4bにより、筒状周壁部3の内側空間6に海底地盤14の土砂が中詰め土砂として保持されるとともに、鍔状突起4により、円筒状の地盤領域33が筒状周壁部3に一体化されるため、引抜き破壊モードは、引抜き破壊モードIIIへと移行する。
In the case of the conventional configuration in which the hook-
したがって、環状突起4bによって筒状周壁部3に中詰めされた土砂の重量があらたな抵抗力として加わるとともに、上述の実施形態と同様、鍔状突起4によって筒状周壁部3に一体化される地盤領域33の重量分のみならず、地盤領域33とその周囲の海底地盤14との境界面(せん断面)における摩擦力から外周面における周面摩擦力を差し引いた分が引抜き時の抵抗力に上乗せされるため、引抜きに対するサクションアンカー1の耐力を大幅に向上させることが可能となる。
Therefore, the weight of the earth and sand packed in the cylindrical
なお、図5に示した変形例の鍔状突起4を省略し、図6に示したサクションアンカー1cを採用することも可能である。
Note that it is also possible to omit the hook-
かかる構成においては、引抜き破壊モードは、引抜き破壊モードIから引抜き破壊モードIIへ移行するにとどまるものの、上述したように筒状周壁部3に中詰めされた土砂の重量があらたな抵抗力として加わるため(内周面での周面摩擦力は除外)、引抜きに対するサクション構造体の耐力をある程度向上させることができるとともに、筒状周壁部3の外周面に凸部が形成されないことから、サクションアンカー1cの全体寸法を抑えることが可能となり、搬送その他の取り扱いを容易にすることができる。
In such a configuration, the pulling failure mode only shifts from the pulling failure mode I to the pulling failure mode II. However, as described above, the weight of the earth and sand packed in the cylindrical
また、本実施形態では、鍔状突起4を、筒状周壁部3に直交する方向に延設したが、これに代えて、図7(a)に示すように、筒状周壁部3と反対の側に斜めに延設してなる鍔状突起4cとしてもかまわないし、図示しないが、筒状周壁部3と同一の側に斜めに延設してなる鍔状突起を採用することも可能である。
In the present embodiment, the hook-
また、本実施形態では、鍔状突起4を、筒状周壁部3の全周にわたって設けるようにしたが、これに代えて、図7(b)に示すように、弓状の突片4dを互いに離間するように筒状周壁部3の下端外周面に沿って外方に複数延設するようにしてもかまわない。
Further, in the present embodiment, the hook-
なお、凸部を斜めに延設して構成する上述の変形例と凸部を複数の突片で構成する上述の変形例は、環状突起4bについても同様に適用することが可能であるとともに、それらの変形例を任意に組み合わせることも可能である。
In addition, while the above-described modified example in which the convex part is configured to extend obliquely and the above-described modified example in which the convex part is configured with a plurality of projecting pieces can be similarly applied to the
また、本実施形態及びその変形例では、本発明に係るサクション構造体をサクションアンカーとして利用する場合について説明したが、上述したサクションアンカー1,1b,1c及びそれらの変形例はいずれも、スカートサクション基礎として利用することが可能である。 Further, in the present embodiment and its modified examples, the case where the suction structure according to the present invention is used as a suction anchor has been described. However, the above-described suction anchors 1, 1b, 1c and their modified examples are all skirt suctions. It can be used as a basis.
図8は、一例としてサクションアンカー1cと同一構成のスカートサクション基礎73を上述の実施形態と同様に海底地盤14に沈設した例であって、スカートサクション基礎73を列状に複数配置するとともに、該スカートサクション基礎の配置列に沿うようにその天板部2の上にケーソン71を載置して防波堤としてあり、ケーソン71は、スカートサクション基礎73の天板部2であって陸地側に立設されたずれ止め72にその脚部を当接させてある。
FIG. 8 shows an example in which a
かかる構成においても、スカートサクション基礎73は、サクションアンカー1cと同様、引抜きに対して大きな抵抗力を有するため、波浪によるケーソン71の転倒を未然に防止することができる。
Even in such a configuration, the
1,1b,1c サクションアンカー(サクション構造体)
2 天板部
3 筒状周壁部
4 鍔状突起(凸部)
4b 環状突起(凸部)
4c 鍔状突起(凸部)
4d 突片(凸部)
5 排水孔
14 海底地盤(水底地盤)
31 係留索(係留手段)
32 連結部
73 スカートサクション基礎(サクション構造体)
1,1b, 1c Suction anchor (suction structure)
2
4b Annular protrusion (convex part)
4c Spider-like protrusion (convex part)
4d Projection (convex part)
5
31 Mooring line (Mooring means)
32
Claims (5)
前記筒状周壁部が水底地盤に貫入された状態において引抜き力が作用したとき、該引抜き力に対する抵抗力が前記水底地盤から作用するように、前記筒状周壁部の周面に、鍔状、リブ状、螺旋状その他の凸部を設けたことを特徴とするサクション構造体。 In the suction structure formed with a cylindrical peripheral wall portion and a top plate portion that closes one end thereof, and formed a drainage hole in the top plate portion,
When a pulling force is applied in a state in which the cylindrical peripheral wall portion is penetrated into the water bottom ground, the peripheral surface of the cylindrical peripheral wall portion has a bowl shape so that a resistance force against the pulling force acts from the water bottom ground. A suction structure having ribs, spirals, or other convex portions.
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