JP2016079742A - 杭式海洋構造物の上部工、及び杭式海洋構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】耐食性を確保しつつ、輸送時の損傷を抑制可能な杭式海洋構造物の上部工、及び、上部工を備える杭式海洋構造
杭式海洋構造物を提供する。
【解決手段】海底に嵌入された杭１５が挿入されて固定される下端部鋼管６と、下端部鋼管６が下部に設けられた本体部５と、下端部鋼管６の外周面を覆うように設けられた耐食性金属を材料とした被覆部材７と、下端部鋼管６の下面に直接固定されて、被覆部材７よりも下方に突出するように設けられた耐食性金属を材料とする端部保護部材８と、を備えることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、海上に設けられる杭式海洋構造物の上部工、及び、この上部工を備える杭式海洋構造物に関する。

従来、離島などの遠隔地や海上領域で、海底に打設した杭に上部工を固着することで、施工される杭式の海洋構造物が提案されている。

特許文献１には、このような海洋構造物を施工する方法が開示されている。この施工方法では、まず海上の所定位置に上部工となる躯体を曳航し、スパッドと呼ばれる脚を海底に打設して躯体を海面の上方に上昇させる。その後、躯体から杭を海底に打設して躯体と杭とを接合することで海洋構造物が施工されるようになっている。

ここで上部工では、躯体の本体部分から下方に突出し、杭が挿入されて接合される鋼管が躯体と一体に設けられている。そしてこの鋼管には、海洋上での厳しい腐食環境に耐えることができるように、防食対策として耐食性の金属材料からなるシートが被覆されている。このようなシートによる被覆は、５０年以上の耐用年数を要求される海洋構造物においてメンテナンスの低減を図ることができる点で、塗装による防食対策に比べて優れているといえる。また、耐食性金属のシートは、上記の鋼管の外周面を覆うとともに、内周面の一部も覆うように鋼管の下端部で折り返されるようにして巻き付けられて設けられることが一般的である。

そして、このような鋼管を有する上部工は工場等で別途製作され、台船上に設置されたゴム板等の緩衝部材に上記の鋼管が載置された状態で、海上の所定位置まで曳航される。

特開２０１３−２０４３９９号公報

しかしながら、上記のシートは上部工の鋼管に巻き付けられるようにして設けられているため、台船による上部工の輸送時には、シートが上記の緩衝部材に接触した状態になる。このため、輸送時に上部工の自重の影響や、台船の揺れの影響を受けてシートが損傷を受けたり、シートが鋼管から剥がれたりする可能性がある。また、シートを鋼管に巻き付けて設置しているため、シートを鋼管に溶接して鋼管からの剥がれを抑制することは施工上、非常に困難であった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、耐食性を確保しつつ、輸送時の損傷を抑制可能な杭式海洋構造物の上部工、及び、この上部工を備える杭式海洋構造物を提供する。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
即ち、本発明の一の態様に係る杭式海洋構造物の上部工は、海底に嵌入された杭が挿入されて固定される下端部鋼管と、前記下端部鋼管が下部に設けられた本体部と、前記下端部鋼管の外周面を覆うように設けられた耐食性金属を材料とした被覆部材と、前記下端部鋼管の下面に直接固定されて、前記被覆部材よりも下方に突出するように設けられた耐食性金属を材料とする端部保護部材と、を備えることを特徴とする。

このような上部工によると、下端部鋼管の下面に被覆部材よりも下方に突出する端部保護部材が設けられている。このため、上部工の輸送時に被覆部材が輸送用の台船に直接接触してしまうことがなくなる。また、端部保護部材は耐食性金属を材料としているため、長期間にわたって、海洋上での厳しい腐食環境に耐えることが可能となる。

また、上記の上部工では、前記端部保護部材は、前記下端部鋼管の下面に肉盛溶接された耐食性金属によって形成されていてもよい。

このように、端部保護部材が肉盛溶接によって形成されていることで鋼管への端部保護部材の密着性が高くなる。

また、上記の上部工では、前記端部保護部材は、層状に肉盛溶接されて形成されていてもよい。

このように層状に端部保護部材を形成することで、地鉄である鋼管へ、端部保護部材の耐食性金属が拡散してしまう希釈作用の影響を低減することができる。即ち、鋼管に近接する側の層で希釈作用が生じても、複数層に端部保護部材を設けることで、その影響が外側の層まで及びにくくなる。

また、上記の上部工では、前記端部保護部材は、前記下端部鋼管として、外周面の下端縁が面取りされた下端部鋼管に肉盛溶接されて形成されていてもよい。

このように、端部保護部材を、下端縁が面取りされた下端部鋼管に形成するため、端部保護部材と下端部鋼管との接触面積を増大させることができる。従って、鋼管への端部保護部材の密着性がさらに高くなる。

また、上記の上部工では、前記被覆部材は、前記端部保護部材の一部を覆う位置まで下方に延設され、溶接によって該端部保護部材と固定されていてもよい。

このように、被覆部材と端部保護部材とが固定されていることで、端部保護部材の脱落、及び、被覆部材の剥離を抑制できる。

また、上記の上部工は、前記下端部鋼管の内周面を覆うように設けられた耐食性金属を材料とした内側被覆部材をさらに備え、前記内側被覆部材は、前記端部保護部材の一部を覆う位置まで下方に延設され、該端部保護部材と溶接により固定されていてもよい。

このように、内側被覆部材が設けられ、かつ、この内側被覆部材が端部保護部材に固定されていることで、鋼管表面の露出の可能性をさらに低減できる。さらに、内側被覆部材と端部保護部材との溶接によって、端部保護部材の脱落、及び、被覆部材の剥離を抑制できる。

さらに、本発明の一の態様に係る杭式海洋構造物は、上記の上部工と、海底に嵌入されるとともに、前記上部工における下端部鋼管が挿入されて固定される杭と、を備えることを特徴とする。

このような杭式海洋構造物によれば、上部工に端部保護部材が設けられていることで、上部工の輸送時に被覆部材が輸送用に台船に直接接触してしまうことがなくなる。また、端部保護部材は耐食性金属を材料としているため、長期間にわたって、海洋上での厳しい腐食環境に耐えることが可能となる。

請求項１の上部工によれば、耐食性を確保しつつ、輸送時に、自重や揺れによる被覆部材の損傷を抑制することができる。

また、請求項２の上部工によれば、端部保護部材の鋼管からの脱落を抑制でき、耐食性をさらに高めることができる。

また、請求項３の上部工によれば、端部保護部材の耐久性向上によって、耐食性をさらに向上することができる。

また、請求項４の上部工によれば、端部保護部材の鋼管からの脱落を、さらに抑制可能であり、耐食性を高めることができる。

また、請求項５の上部工によれば、耐食性をさらに高めることができる。

また、請求項６の上部工によれば、耐食性をさらに高めることができる。

さらに、請求項７の杭式海洋構造物によれば、上部工を備えることで、耐食性を確保しつつ、上部工の輸送時に、上部工の自重や揺れによる被覆部材の損傷を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る杭式海洋構造物における上部工を示す図であって（ａ）は側面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図を示す。

以下、本実施形態の杭式海洋構造物１について、図面を参照して説明する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、杭式海洋構造物１は海底に嵌入された下部工である杭１５と、この杭１５に固定された上部工２とを備えている。

杭１５は、鋼管によって形成され、海底に複数（本実施形態では８本）が打設されることで嵌入されている。

上部工２は、杭１５に固定される下端部鋼管６と、下端部鋼管６の上部に設けられた本体部５と、下端部鋼管６を覆う被覆部材７、及び内側被覆部材９と、下端部鋼管６の下面に設けられた端部保護部材８とを備えている。

下端部鋼管６は、上部工２を杭１５に固定する際に、杭１５が設けられた位置に対応するように、杭１５と同数が設けられている。さらに、下端部鋼管６の外周面の下端縁は面取りがされて面取り部６ａが形成されている。面取り部６ａはＣ面取りによって形成されてもよいし、Ｒ面取りによって形成されてもよい。
なお、本実施形態の下端部鋼管６の肉厚は、４０ｍｍ程度となっている。

本体部５は、例えば、鋼材の骨組みを有する長方形枠状をなしており、各々の下端部鋼管６の内側に連続するように、本体部５を上下に貫通し、杭１５が挿通可能な複数の孔５ａが形成されている。

端部保護部材８は、下端部鋼管６の下面に肉盛溶接された耐食性金属によって形成されている。即ち、端部保護部材８は、下端部鋼管６の下面に直接固定されて設けられていることになる。ここで、下端部鋼管６には、面取り部６ａが形成されているため、端部保護部材８は、下端部鋼管６の下面を覆うベース部１１と、面取り部６ａを覆うようにベース部１１から上方に突出するように形成された突出部１２とを有している。

ここで、耐食性金属としては、特に耐孔食係数（ＰＲＥＮ値）が４０以上の材料を用いることが好ましい。この耐孔食係数は、下記の式（１）で表される。
ＰＩ＝Ｃｒ（質量％）＋３．３×Ｍｏ（質量％）＋１６×Ｎ（質量％）・・・（１）
この耐孔食係数が４０以上である場合には、海洋上での使用に対して優れた防食性を示し、５０年以上の耐用年数が期待される。
具体的な材料としては、表１に成分を示すインコネル６２５（登録商標）や、ハステロイＣ２７６（登録商標）に用いられる溶接材料等が使用される。

また本実施形態では、この端部保護部材８は二層の肉盛溶接によって形成されており、その肉厚は６ｍｍ以上となっている。

被覆部材７は、下端部鋼管６の外周面を覆うように設けられた厚さ０．４ｍｍ〜２ｍｍ程度のシート状をなしている。

この被覆部材７の材料としてはステンレス鋼やニッケル基合金等の耐食性金属が使用される。具体的な材料としては、表１に成分を示すＳＵＳ３１２Ｌ等が使用される。

さらに、この被覆部材７は、下端部鋼管６の外周面の全域を覆うとともに、端部保護部材８の一部を覆うように端部保護部材８の厚さ方向の中途位置まで延設され、端部保護部材８と溶接によって固定されている。溶接には例えばＴＩＧ溶接が用いられる。

なお、本実施形態では、被覆部材７は、本体部５の側面も覆うように設けられている。

内側被覆部材９は、被覆部材７と同様の耐食性金属を材料としたシート状をなしており、下端部鋼管６の内周面を覆うように設けられている。また本実施形態では、この内側被覆部材９は、内周面全域ではなく、下端部鋼管６の下部にのみ設けられている。さらに、内側被覆部材９は、端部保護部材８の一部を覆うように端部保護部材８の厚さ方向の中途位置まで延設され、端部保護部材８と溶接によって固定されている。溶接には例えばＴＩＧ溶接が用いられる。

次に、杭式海洋構造物１の施工方法の一例について説明する。
杭式海洋構造物１を設置する際には、陸上で製作された上部工２を、シンキングバージと呼ばれる台船の上に設けられたゴム板等の緩衝部材に載置した状態で、海上の所定位置に曳航される。

その後、台船を沈下させ、海上の所定位置で上部工２を海上に浮遊させるとともに、上部工２における一部の孔５ａ、及び下端部鋼管６を通じてスパッドと呼ばれる杭を上部工２に嵌挿し、このスパッドを海底に嵌入する。なお、このスパッドはあらかじめ上部工２に設けられた状態で、海上の所定位置まで台船によって運ばれる。

その後、スパッドに設けられた昇降装置によって、スパッドに対して本体部５を上昇させて、本体部５を海面から離間した位置に配置する。

そして、スパッドが設けられていない上部工２における孔５ａ、及び、下端部鋼管６を通じて杭１５を海底に打設する。打設には、本体部５上に配されたクレーン等を使用する。杭１５と下端部鋼管６との間、杭１５と本体部５との間にはグラウト等が充填されることで、杭と上部工２とが固定される。

最後に、スパッドを引き抜き、スパッドが嵌挿されていた孔５ａ、及び下端部鋼管６を通じて杭１５を海底に打設し、同様に、杭と上部工２とが固定される。

このような杭式海洋構造物１によると、上部工２における下端部鋼管６の下面には、被覆部材７よりも下方に突出する端部保護部材８が設けられている。このため、上部工２の輸送時に、被覆部材７が台船の緩衝部材に直接接触してしまうことがなくなる。

また、端部保護部材８は耐食性金属を材料としているため、長期間にわたって、海洋上での厳しい腐食環境に耐えることが可能となる。

また、端部保護部材８は、下端部鋼管６に肉盛溶接によって形成されているため、端部保護部材８を別部材で製作して下端部鋼管６に取り付ける場合に比べて、端部保護部材８の下端部鋼管６への密着性を向上できる。

また下端部鋼管６には面取り部６ａが形成されており、これにより端部保護部材８がベース部１１と突出部１２とを有し、端部保護部材８と下端部鋼管６との接触面積を増大させることができ、鋼管への端部保護部材８の密着性をさらに高めることができる。

ここで、下端部鋼管６へ肉盛溶接による端部保護部材８を設けた場合には、地鉄である下端部鋼管６へ、端部保護部材８の耐食性金属が拡散することによる希釈作用が生じる場合がある。この点、本実施形態では、二層に肉盛溶接を行って端部保護部材８を形成しているため、仮に一層目に希釈作用が生じた際であっても、この影響が二層目まで及び難い。このため端部保護部材８への希釈作用の影響を低減することができる。

また、被覆部材７は、端部保護部材８と溶接されて固定されているため、端部保護部材８の脱落、及び被覆部材７の剥離を抑制できる。
同様に、内側被覆部材９が端部保護部材８と溶接されて固定されて設けられているため、端部保護部材８の脱落、及び内側被覆部材９の剥離を抑制でき、下端部鋼管６の表面の露出の可能性をさらに低減できる。

この際、端部保護部材８の厚さ寸法（上下方向の寸法）を６ｍｍ以上とすることで、被覆部材７、及び内側被覆部材９の、端部保護部材８との「溶接しろ」を確保できる。このため、被覆部材７及び内側被覆部材９と端部保護部材８との接合状態を良好なものとすることができ、端部保護部材８の脱落、被覆部材７及び内側被覆部材９の剥離をより効果的に抑制できる。

本実施形態の杭式海洋構造物１によると、上部工２における下端部鋼管６に端部保護部材８を直接固定するようにしたことで、耐食性を確保しつつ、輸送時に、上部工２の自重や揺れによる被覆部材７の損傷を回避することができる。

以上、本発明の杭式海洋構造物の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態で示した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができる。
例えば、端部保護部材８は、肉盛溶接によって形成されていなくともよく、耐食性金属を材料とするリング状の部材を、下端部鋼管６の下面に直接固定してもよい。

また、肉盛溶接は二層以上の層状に形成されてもよいし、層状に形成されなくともよい。さらに、下端部鋼管６には面取り部６ａが必ずしも形成されなくともよい。即ち、端部保護部材８がベース部１１に相当する形状となっていてもよい。

また、内側被覆部材９は必ずしも設けられなくともよい。

１…杭式海洋構造物 ２…上部工 ５…本体部 ５ａ…孔 ６…下端部鋼管 ６ａ…面取り部 ７…被覆部材 ８…端部保護部材 ９…内側被覆部材 １１…ベース部 １２…突出部 １５…杭

Claims (7)

1. 海底に嵌入された杭が挿入されて固定される下端部鋼管と、
   前記下端部鋼管が下部に設けられた本体部と、
   前記下端部鋼管の外周面を覆うように設けられた耐食性金属を材料とした被覆部材と、
   前記下端部鋼管の下面に直接固定されて、前記被覆部材よりも下方に突出するように設けられた耐食性金属を材料とする端部保護部材と、
   を備えることを特徴とする杭式海洋構造物の上部工。
2. 前記端部保護部材は、前記下端部鋼管の下面に肉盛溶接された耐食性金属によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の杭式海洋構造物の上部工。
3. 前記端部保護部材は、層状に肉盛溶接されて形成されていることを特徴とする請求項２に記載の杭式海洋構造物の上部工。
4. 前記端部保護部材は、前記下端部鋼管として、外周面の下端縁が面取りされた下端部鋼管に肉盛溶接されて形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の杭式海洋構造物の上部工。
5. 前記被覆部材は、前記端部保護部材の一部を覆う位置まで下方に延設され、溶接によって、該端部保護部材と固定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の杭式海洋構造物の上部工。
6. 前記下端部鋼管の内周面を覆うように設けられた耐食性金属を材料とした内側被覆部材をさらに備え、
   前記内側被覆部材は、前記端部保護部材の一部を覆う位置まで下方に延設され、該端部保護部材と溶接により固定されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の杭式海洋構造物の上部工。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の上部工と、
   海底に嵌入されるとともに、前記上部工における下端部鋼管が挿入されて固定される杭と、
   を備えることを特徴とする杭式海洋構造物。

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