JP2016141983A - 浮体式海洋構造物の海上構築方法および浮体式海洋構造物 - Google Patents
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このような規模の浮体式海洋構造物の施工にあたっては、例えば原子力発電所の建設等で使用するような超大型クレーンを浮体構造物に設置して施工することが一般的に考えられる。
すなわち、ジブクレーンを浮体構造物上に設置して所定の高さのタワー部の躯体を施工し、完成後に特許文献1に記載のような躯体の構築と海中への下降を順次繰り返して施工している。そのため、高層または超高層となるタワー部の場合には、外径寸法も大きくなり、1層あたりの施工に時間がかかることから、工期の短縮が求められており、その点で改善の余地があった。
本発明では、外周構造物を浮体構造物の上面付近(地上部)でタワー部に接合して構築する方法となるので、例えば外周構造物がタワー部の上部に位置するような構造物であっても、タワー部の浮力による引き上げ作業の途中で容易に施工することができる。つまり、高層による施工を無くすことができるので、大型クレーンが不要になるとともに、足場を減らすことができ、作業の効率化を図ることができる。
しかも、浮体構造物に設ける挿通孔の大きさは、外周構造物の大きさに関係なく、タワー部が昇降可能であればよいことになる。
また、複数の揚重手段を設けることで、1つの揚重手段あたりのタワー部の周方向の施工範囲を小さく抑えることができる。つまり、複数の揚重手段のそれぞれを適宜旋回させながらタワーブロックの組み立て作業を並行して行うことができることから、作業効率を向上させることができる。
洋上構造物1は、洋上に浮かべられた大規模な浮体構造物1Aと、浮体構造物1A上に支持される例えば高さが1000mに及ぶ超高層のタワー部1Bと、タワー部1Bの上部から上方に向かうに従い漸次、径方向の外側に広がるリング状空中部1C(外周構造物)と、タワー部1Bから浮体構造物1Aの外周側に向けて広がりとなる外周低層部1D(浮体構造物)と、を備えている。洋上構造物1は、住空間、オフィス空間、商業施設、公園等のレクリエーション施設等の備えたいわゆる「海上都市」として機能する構造物である。
また、浮体構造物1Aには、タワー部1Bの施工中において、タワー部1Bを上下方向に挿通可能に配置する平面視円形の挿通孔1aが形成されている。
タワー部1Bは、下部から上部に向かって1層を施工しつつ海中に向けて下降させる施工を繰り返してタワー部1B全体の施工が完了したときに、タワー部1B全体をリフトアップすることにより自立させて構築される。
外周低層部1Dのうち内周側の最上階の躯体上面には、タワー軸Oと同軸に設けられる2条の旋回レール34A,34Bがそれぞれリング状に敷設されている。旋回レール34A、34Bはそれぞれ径方向に間隔をあけて配置され、後述する組立ユニット3のユニット支持柱32が旋回レール34A、34Bに沿って移動可能な構成となっている。
図2および図5に示すように、海上施工システム10は、タワー部1Bの平面視中央部にタワー軸Oに同軸に設けられるとともにタワー部1Bのタワー内周躯体12aに対して昇降可能に支持されるステージ支持柱21を有する中央ステージ2と、中央ステージ2に対して周方向に旋回可能に支持され、かつ外周低層部1D上に昇降可能に支持される複数(ここでは3ユニット)の組立ユニット3(揚重手段)と、を備えている。
下段支持脚20Bは、ステージ支持柱21の下端に対して固定されている。一方、上段支持脚20Aは、ステージ支持柱21に対して固定、開放が可能な支柱係止部22に設けられている。上段支持脚20Aは、支柱係止部22の開放時においてステージ支持柱21に沿って摺動可能となる。
つまり、中央ステージ2は、タワー部1Bの鉄骨の組立の進捗に合わせて、上段支持脚20Aおよび下段支持脚20Bを順次、出し入れさせながら、尺取虫式で上昇、下降できる構成となっている。
第1径方向移動レール36Bと第2径方向移動レール37Bを直線上に一致させることで、第1ホイスト36Cおよび第2ホイスト37Cを双方の移動レール36B、37B間で行乗り移しさせることができ、組立エリアR1と搬入エリアR2との間で資材を受け渡しが可能となっている。
また、昇降装置38による組立ユニット3の昇降と、中央ステージ2の昇降とを同調させることで、組立ユニット3の枠材35を水平に上下させることが可能になる。
ここで、上述した枠材35、第1揚重設備36、第2揚重設備37、およびカバー体39を組立ユニット本体30(図5参照)という。
搬送システム6は、組立ユニット3の直下で、かつ外周低層部1Dの最下層の内側に配置される受渡し部Pにおいて径方向の外側に向けて配置される水平搬送部を備えている。
図2に示すように、先ず、陸上の製作ヤード(ドック)で製作した浮体構造物10を洋上に浮かべて係留索(図示省略)により係留する。浮体構造物10は施工途中および完成後の洋上構造物1全体を安定に支持し得るものであり、タワー部1Bおよびリング状空中部1Cの建設前にその全体を完成させておいても良いし、あるいは洋上構造物1の建設と並行して順次拡大していくことでも良い。いずれにしてもタワー部1Bの施工開始時点ではその施工位置に海上施工システム10を設置できる状態(本実施の形態では外周低層部1Dの内側部分が構築された状態)に設けておく。
このとき、浮沈架台4と浮体構造物1Aとをケーブル5(図10(a)参照)により連結しておき、後工程において浮沈架台4の浮力の調整のみでは施工済みのタワー部1Bを支持できなくなった時点において、ケーブル5により浮沈架台4を介してタワー部1Bを浮体構造物1Aから吊り支持する。
先ず、図8(a)に示すように、ステップS1(Astep1)において、各組立ユニット3のそれぞれの位置における組立エリアR1で1層分(例えば高さ50m)のタワーブロック11の躯体を組み立てる。この組み立ての完了後に、図5に示す組立ユニット3の旋回用支持柱31の第1走行車輪31aおよび複数のユニット支持柱32の第2走行車輪32aを同時に駆動させ、組立ユニット3を周方向の一方向に向けて略中心角15°で旋回させ、周方向に隣接するタワーブロック11の組立エリアR1に第1揚重設備36が配置するように組立ユニット3を位置させる。そして、この位置で先行して施工したタワーブロック11に接合するようにして新たなタワーブロック11の組み立てを行う。
具体的には、図7に示す昇降装置38の上段把持部38Aをユニット支持柱32から開放し、昇降ジャッキ38Cを収縮させて組立ユニット本体30を降下させることで中央ステージ2も降下する。これに合わせて、中央ステージ2を支持するステージ支持柱21に固定されるタワー部1Bが降下される。このときの1回あたりの降下可能な高さは、昇降ジャッキ38Cの伸縮長によって決まるが、昇降装置38の把持部38A、38Bの把持、開放と、昇降ジャッキ38Cの伸縮を順次、繰り返して尺取虫方式の要領で1層分の高さだけタワー部1Bを下降させる。このとき、組み立てたタワー部1Bの最上層の上端が外周低層部1Dの内周部の上端と高さを一致させ、タワー部1Bが外周低層部1Dに対して動かないように仮に固定しておく。
なお、タワー部1Bを海中に沈める際には、浮沈架台4にバラストを導入してその浮力を調整することにより海面下に降下させていき、施工したタワー部1Bの躯体の高さ相当分だけ降下させた位置で支持する。
タワー部1Bの降下が完了したら、海上施工システム10を撤去する。
先ず、図10(a)、(b)に示すように、ステップS1(Bstep1)およびステップS2(Bstep2)において、浮沈架台4からバラストを抜いて浮力を与え、かつケーブル5を巻き上げていくことにより、浮沈架台4とともにタワー部1B全体を浮上させていき、それに伴って高層部の躯体を浮体構造物1Aの挿通孔1aおよび外周低層部1Dの内周開口1bを通して外周低層部1D上に立ち上げる。
そして、複数に分割したリング状空中部1Cの単体ブロック(タワーブロック11)をリング状空中部1Cの内周側から外周側の順で段階的に組み立てることで、リング状空中部1Cの全体を施工する。つまり、順次、基端側から径方向の外側に向けて延ばすようにしてリング状空中部1Cを完成させる。
そして、図12(b)に示すステップS6(Bstep6)において、残りのタワー部1Bを引き上げて浮体構造物1A上に自立させて一連の施工が完了となる。
なお、タワー部1Bは、リフトアップとともに順次、外装や内装その他の諸工事を行うようにする。
本実施の形態では、図5に示すように、組立ユニット3によって所定の施工範囲において所定高さのタワーブロック11を施工した後、組立ユニット3を中央ステージ2のタワー軸O回りに旋回させて隣接する施工範囲に次のタワーブロック11を施工することができ、順次繰り返すことで、全周にわたって所定高さのタワー部1Bを施工することができる。その後、ステージ支持柱21をタワー内周躯体12aに固定させた状態で、外周低層部1Dに反力をとって中央ステージ2を降下させることで、組み上がったタワー部1Bを浮体構造物1Aの挿通孔1aを通して海中に沈めることができる。
しかも、浮体構造物1Aに設ける挿通孔1aの大きさは、リング状空中部1Cの大きさに関係なく、タワー部1Bが昇降可能であればよいことになる。
そのため、作業員や資材を高層部に搬送する必要がなくなり、常時、地上部で施工を行うことができ、しかもクレーンの高所への移設作業が不要となる。これにより、タワー部の高さが高くなることに伴う揚重時間の増加がなくなり、作業効率を向上させることができ、工期の短縮を図ることができる。
さらに、揚重手段として本実施の形態では組立ユニット3(3A、3B、3C)を採用しているが、例えば通常使用するジブクレーンを揚重手段とすることも可能である。
1A 浮体構造物
1B タワー部
1C リング状空中部(外周構造物)
1D 外周低層部
2 中央ステージ
3、3A、3B、3C 組立ユニット(揚重手段)
4 浮沈架台
5 ケーブル
6 搬送装置
10 海上施工システム
11 タワーブロック
20 支持脚
20A 上段支持脚
20B 下段支持脚
21 ステージ支持柱
22 支柱係止部
23 案内ガイドレール
30 組立ユニット本体
31 旋回用支持柱
32 ユニット支持柱
34A、34B 旋回レール
35 枠材
36 第1揚重設備
37 第2揚重設備
38 昇降装置
38A、38B 把持部
38C 昇降ジャッキ
39 カバー体
O タワー軸
R1 組立エリア
R2 搬入エリア
Claims (5)
- 海上に浮かぶ浮体構造物と、該浮体構造物に支持され、平面視で中心に中空部を有する筒状のタワー部と、該タワー部の外周部に径方向の外側に広がる外周構造物と、を備えた浮体式海洋構造物の海上構築方法であって、
前記タワー部を上下方向に挿通可能に配置する挿通孔が形成された前記浮体構造物を水面上に浮かべて係留する第1工程と、
前記挿通孔において、前記タワー部における所定高さの躯体を施工する作業、および施工した前記タワー部を下降させて海面下に沈める作業を順次繰り返し、前記タワー部の全体を施工し、該タワー部の上部を残して海面下に沈降させる第2工程と、
前記第2工程の後に、施工済みの前記タワー部を浮力により引き上げ、前記タワー部における前記外周構造物の接合部分が前記浮体構造物上に浮上した状態で引き上げを停止し、該浮体構造物に前記外周構造物を施工する第3工程と、
該外周構造物の全体を施工した後に、残りの前記タワー部を引き上げて前記浮体構造物上に自立させる第4工程と、
を有することを特徴とする浮体式海洋構造物の海上構築方法。 - 前記外周構造物は、該タワー部の上部から上方に向かうに従い漸次、径方向の外側に広がるリング状空中部であって、
前記第3工程において、複数に分割した前記リング状空中部の単体ブロックを前記リング状空中部の内周側から外周側の順で段階的に組み立てることで、前記リング状空中部の全体を施工することを特徴とする請求項1に記載の浮体式海洋構造物の海上構築方法。 - 前記タワー部のタワー内周躯体に固定され、前記浮体構造物に反力をとって前記タワー部を降下させる昇降装置が設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の浮体式海洋構造物の海上構築方法。
- 該浮体構造物上に前記タワー部のタワー軸回りに旋回可能な揚重手段が配置され、
前記タワー部は、複数の前記揚重手段により複数箇所が並行で施工されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の浮体式海洋構造物の海上構築方法。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の海上構築方法を用いて施工されたことを特徴とする浮体式海洋構造物。
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