JP2020023233A

JP2020023233A - 緊張係留式浮体構造物の撤去方法

Info

Publication number: JP2020023233A
Application number: JP2018148115A
Authority: JP
Inventors: 浩長田; Hiroshi Osada
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2018-08-07
Publication date: 2020-02-13
Anticipated expiration: 2038-08-07
Also published as: JP7116621B2

Abstract

【課題】天候等の影響を受け難く、安全に緊張係留式浮体を撤去することができる緊張係留式浮体の撤去方法の提供。【解決手段】緊張係留式浮体構造物の撤去方法は、浮体構造物６の側方に作業用台船１２，１２を配置し、浮体構造物６を構成するコラム９の外周に作業用台船１２より繰り出された水平拘束用ワイヤ１４を掛け回すとともに、その先端を作業用台船１２に固定した後、浮体構造物６に設けられた沈下用注水部２１内に注水して浮体構造物６を沈下させることによって緊張係留索５を弛緩させ、その状態で緊張係留索５を切断する。【選択図】図２

Description

本発明は、洋上風力発電装置等の設置に使用されるものも含めた浮体式の緊張係留式浮体構造物の撤去方法に関する。

従来、洋上風力発電装置の設置方式には、その一つの手段として浮体式のものが知られており、浮体式の一形態として浮体と水底に設置された水底アンカー体との間にあらかじめ大きな初期張力を鉛直方向に作用させた状態で係留する緊張係留浮体（ＴＬＰ：テンション・レグ・プラットホーム）が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。

この緊張係留浮体を構築するには、ワイヤ―リールに緊張係留索（テンドン）を巻き付け、その下端に事前に水底アンカー体を取り付けておき、所定の位置へ浮体と水底アンカー体とを移動させた後、ワイヤ―リールを繰り出し、水底アンカー体を水底に固定する。

次に、その状態から緊張係留索（テンドン）をワイヤ―リール等の緊張装置によって緊張させるとともに、その状態で緊張係留索の上端部を浮体に固定する。尚、緊張係留索の上端を固定した後は、ワイヤ―リール等の緊張装置を撤去する。

そして、浮体のバラスト機能を調節して浮体に浮力を作用させることによって、緊張係留索に張力を作用させた状態となり、浮体が緊張係留索に設定した初期張力を付与した状態で水底アンカー体に係留される。

特開２０１０−３０３７９号公報

現状において、緊張係留式浮体の設置については、種々検討され、実際の実施事例が増加している。しかしながら、緊張係留式浮体の撤去方法については、未だ確立されておらず、緊張係留索によって係留された浮体をどのように緊張係留索から安全に切り離すかが課題となっている。

即ち、この種の緊張係留式浮体は、緊張係留索を浮体に定着させた後、ワイヤ―リール等の緊張装置が撤去されるため、緊張した状態のままの緊張係留索を切断すること以外に浮体を緊張係留索から離脱させる方法が見出せていないのが現状であった。

張力が作用した状態で緊張係留索を切断する場合、浮体がその浮力の復元によって転覆するおそれがあることから、切断時に起重機船によって浮体を吊り上げる等して浮体の変位を抑制することも考えられている。

しかしながら、この起重機船を使用した方法では、緊張係留索の切断作業を行う間、長期間起重機船により浮体の吊り上げを継続しなければならず、その間の海洋の荒天等によっては起重機船及び浮体の安全を確保することが困難であった。

また、緊張係留索の切断を緊張した状態で行わなければならず、根本的な解決策にはなっていない。

一方、浮体を沈下させることによって緊張係留索を弛緩させ、その状態で緊張係留索を切断することも考えられるが、緊張係留索が弛緩すると緊張係留索による下方向への引っ張りが作用しなくなるため、沈下の過程で浮体が不安定となる喫水域が存在し、横波を受けると浮体が転覆するおそれがあった。

また、この方法の場合、通常、浮体に装備されているバラストタンクの容量によっては、安全に緊張係留索を切断できる喫水位置まで浮体を沈下させることができないおそれがあった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、天候等の影響を受け難く、安全に緊張係留式浮体を撤去することができる緊張係留式浮体の撤去方法の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、水底に設置される水底アンカー構造体と、該水底アンカー構造体に複数の緊張係留索を介して係留された浮体構造物とを備え、該浮体構造物の浮力により前記緊張係留索が緊張された状態にある緊張係留式浮体構造物の撤去方法において、前記浮体構造物の側方に水底に係留された作業用台船を配置し、該浮体構造物の外周又は前記浮体構造物を構成する構成部材の外周に前記作業用台船より繰り出された水平拘束用ワイヤを掛け回すとともに、その先端を前記作業用台船に固定し、前記浮体構造物の水平方向移動を規制した後、前記浮体構造物に設けられた沈下用注水部内に注水して前記浮体構造物を沈下させることによって前記緊張係留索を弛緩させ、その状態で前記緊張係留索を切断することにある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記前記水平拘束用ワイヤは、前記浮体構造物の外周又は前記浮体構造物を構成する構成部材の外周に掛け回される部分が摩擦低減被覆材で覆われていることにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記浮体構造物は、水中に配置されるロワーハルと、水上に配置されるアッパーハルと、前記ロワーハルと前記アッパーハルとを連結する複数のコラムとを備え、該各コラムの外周に前記水平拘束用ワイヤを掛け回すようにしたことにある。

請求項４記載の発明の特徴は、請求項１〜３の何れか一の構成に加え、前記浮体構造物に水位測定装置を設置し、計測された水位に基づき前記沈下用注水部への注水量を調整することにある。

請求項５記載の発明の特徴は、請求項４の構成に加え、前記水位測定装置で計測された水位に基づき前記作業用台船からの前記水平拘束ワイヤの繰り出し量を調整することにある。

本発明に係る緊張係留式浮体構造物の撤去方法は、請求項１に記載の構成を具備することによって、緊張係留式浮体構造物の応答特性を利用し、緊張係留索を弛緩させ、安全な状態で緊張係留索の切断作業を行うことができる。また、浮体構造物の水平方向変位を規制しつつ、円滑に浮体構造物の沈下作業を行うことができる。

また、本発明において、請求項２に記載の構成を具備することによって、水平拘束用ワイヤを好適に設置し、水平拘束用ワイヤを弛緩させることなく、安定した状態で緊張係留式浮体構造物の水平変位を規制することができる。

また、本発明において、請求項３に記載の構成を具備することによって、水平拘束用ワイヤを安定した状態に設置することができる。

また、本発明において、請求項４に記載の構成を具備することによって、沈下時の浮体構造物の安定性を確認しつつ、好適に沈下用注水部への注水を行うことができる。

また、本発明において、請求項５に記載の構成を具備することによって、水平拘束用ワイヤの緊張状態を維持した状態で作業用台船に水平拘束用ワイヤを介して浮体構造物の水平変位を規制させることができる。

本発明に係る緊張係留式浮体構造物の撤去方法の実施態様を示す斜視図である。同上の断面図である。同上の平面図である。図中の水平拘束用ワイヤの設置状態を示す側面図である。同上の平面図である。摩擦低減被覆材の取り付け状体を示す断面図である。本発明方法の手順を示す断面図であって、（ａ）は緊張係留式浮体構造物の通常設置状態、（ｂ）は同作業用台船を配置した状態、（ｃ）は浮体構造物を沈下させた状態を示す図である。

次に、本発明に係る緊張係留式浮体の撤去方法の実施態様を図１〜図７に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１は緊張係留式浮体、符号２は、水底、符号３は水面である。

緊張係留式浮体１は、水底２に設置される水底アンカー構造体４と、水底アンカー構造体４に複数の緊張係留索５，５…を介して係留された浮体構造物６とを備え、浮体構造物６の浮力により緊張係留索５，５…が緊張された状態で水底アンカー構造体４に係留されている。

浮体構造物６は、水中に配置されるロワーハル７と、水上に配置されるアッパーハル８と、ロワーハル７とアッパーハル８とを連結する複数の柱状のコラム９，９…とを備え、アッパーハル８上に風力発電設備等（図示せず）が設置されるようになっている。

ロワーハル７及びコラム９，９…は、中空構造に形成され、浮力を発生させるようになっており、ロワーハル７及びコラム９，９…の浮力によってアッパーハル８を水面３上の所定の高さに支持するようになっている。

ロワーハル７は、内部にバラストタンク７ａを備え、バラストタンク７ａに対し注排水することによって浮力を調節できるようになっている。

コラム９，９…は、上下が閉鎖された中空柱状に形成され、所定の高さに内部に挿通させた緊張係留索５，５…の上端が定着される定着部１０を備えている。尚、図中符号１１は定着部１０に緊張係留索５，５…を定着させるコーン等の定着具である。

また、浮体構造物６には、水位測定装置（図示せず）が設置され、浮体構造物６の喫水位置を測定できるようになっており、本実施例では、コラム９，９…の少なくとも一つに水位測定装置が設置されている。

尚、緊張係留索５，５…の定着位置は、上述の実施例に限定されず、アッパーハル８やロワーハル７に定着させてもよい。

水底アンカー構造体４は、コンクリート等で形成される重量物であり、水底２に沈められ自重により水底２に固定され、重力式アンカーとして機能するようになっている。なお、水底アンカー構造体４は、杭により水底２地盤に固定されるようにしてもよい。

緊張係留索５，５…は、鋼製の鎖やワイヤによって構成され、鉛直方向に向け、上端部が浮体構造物６に定着され、下端部が水底アンカー構造体４に定着されている。

この緊張係留索５，５…は、浮体構造物６のバラスト機能を調節して浮体構造物６を設置時よりも沈下させた状態でワイヤ―リール等の緊張装置によって長さが調節され、その状態で上端部を浮体構造物６に定着させた後、浮体構造物６のバラスト機能を調節し、浮体構造物６の浮力を復元させることによって、常時鉛直方向で緊張した状態となっている。

この浮体構造物６を撤去するには、先ず、図７（ａ）〜図７（ｂ）に示すように、浮体構造物６の相対する両側方に作業用台船１２，１２を配置し、この作業用台船１２，１２上に設置されたウインチ１３ａより係留用ワイヤ１３，１３…を繰り出し、各係留用ワイヤ１３，１３…を水底に定着させることによって作業用台船１２，１２を水底２に係留させる。

次に、図１〜図３に示すように、浮体構造物６を構成する各コラム９，９…（構成部材）の外周に作業用台船１２，１２より繰り出された水平拘束用ワイヤ１４を掛け回すとともに、その先端を作業用台船１２，１２に固定し、浮体構造物６の水平方向移動を規制する。

水平拘束用ワイヤ１４は、作業用台船１２，１２上に設置されたウインチ１５より水平方向に向けて繰り出され、水平ローラー１６に掛け回し、コラム９，９…の外周に掛け回した後、先端が作業用台船１２，１２上の係留ピース１７に定着される。

尚、この水平拘束用ワイヤ１４は、コラム９，９…の外周に掛け回される部分が摩擦低減被覆材１８で養生されている。

摩擦低減被覆材１８は、例えば、図４〜図６に示すように、帯状の鋼板を半円弧状に屈曲させた被覆材本体１９と、被覆材本体１９を水平拘束用ワイヤ１４に固定する複数の固定具２０，２０…とを備え、被覆材本体１９を水平拘束用ワイヤ１４とコラム９，９…の外周との間に介在させて固定するようになっている。

固定具２０は、被覆材本体１９の表面より上下幅方向に間を置いて突出させた一対の固定用ボルト２０ａ，２０ａと、両端に固定用ボルト２０ａが挿通される把持プレート２０ｂとを備え、把持プレート２０ｂの両端部に固定用ボルト２０ａ、２０ａを挿通させた状態でナット２０ｃを締結することによって、被覆材本体１９と把持プレート２０ｂの間に水平拘束用ワイヤ１４が把持されるようになっている。

尚、摩擦低減被覆材１８は、上述の実施例に限定されず、例えば、水平拘束用ワイヤ１４の外側に被せられるチューブ材によって構成されてもよい。

そして、まず、浮体構造物６のバラストタンク7ａに注水して満水状態とし、次に、コラム９，９に設けられた沈下用注水部２１，２１…内に注水して浮体構造物６を緊張係留索５からの切り離しに必要な喫水まで沈下させる。符号２２は注水された水である。

尚、浮体構造物６への注水作業、即ち、バラストタンク７ａ及びコラム９に設けた沈下用注水部２１，２１…に注水する際には、浮力構造物６（本実施例では少なくともコラム９，９の何れか一つに）に設置した水位測定装置（図示せず）で喫水を自動計測し、その計測データを随時出力する。

沈下用注水部２１，２１…は、浮体構造物６の設置時に使用したバラストタンク7ａとは別に備え、本実施例では、本来は注水部として使用されないコラム９内部の中空部分を沈下用注水部２１として使用する。

沈下用注水部２１，２１…への注水は、例えば、水中ポンプ（図示せず）を使用して周辺の海水をコラム９，９…上面より強制的に内部に注水する。

この浮体構造物６への注水作業中は、緊張係留索５，５による下方への引張り作用がなくなるため浮体構造物６が不安定となる。

そこで、水位測定装置によって自動計測された水位の計測データに基づき、沈下時の浮体構造物６の安定性を確認しつつ、沈下用注水部２１，２１…への注水量を調整するとともに、計測データに基づいてウインチ１５を動作させ、水平拘束用ワイヤ１４の繰り出し量を調節することによって、水平拘束用ワイヤ１４の緊張状態を維持した状態で作業用台船１２，１２に水平拘束用ワイヤ１４を介して浮体構造物６の水平変位を規制させる。

このように、バラストタンク７ａとは別の沈下用注水部２１，２１…内に注水することによって、バラストタンク７ａへの注水のみでは到達不可能な位置、即ち、十分に緊張係留索５，５…が弛緩する位置まで浮体構造物６を沈下させることができる。

浮体構造物６は、沈下時に最大で水深の１０％程度の水平変位が発生し、鉛直変位は殆ど発生しない応答特性を持っているので、水平拘束用ワイヤ１４を介して作業用台船１２，１２に水平方向の変位を規制させることによって、転覆を防止することができる。

そして、浮体構造物６を所定の位置まで沈下させることによって緊張係留索５，５…を弛緩させ、その状態で緊張係留索５，５…を切断する。

各緊張係留索５，５…を切断した後は、浮体構造物６を曳航によって撤去してもよく、必要に応じてそのまま沈下用注水部２１，２１への注水を行い、水底２に沈設してもよい。

尚、浮体構造物６の態様は、上述の実施例に限定されず、例えば、中央に配置された水面を貫通する柱状のコラムと、水中に配置されたこのコラムと連結された状態で水中に配置される浮力体とを有する所謂「ミニ・テンション・レグ・プラットホーム（ミニＴＬＰ）」であってもよい。

また、上述の実施例では、コラム９の内部を沈下用注水部２１とした例について説明したが、バラストタンク７ａの注水許容量が大きく、バラストタンク７ａへの注水によって十分な沈下量が確保できる場合には、浮体構造物６に設置されたバラストタンク７ａのみを沈下用注水部として使用してもよい。また、バラストタンク７ａの他に設けた他の沈下用注水部（例えば、コラム９の内部）とバラストタンク７ａとを沈下用注水部として併用してもよい。また、沈下用注水部として、中空状の注水可能な部材を浮体構造物６に外付けしてもよい。

１緊張係留式浮体
２水底
３水面
４水底アンカー構造体
５緊張係留索
６浮体構造物
７ロワーハル
７ａバラストタンク
８アッパーハル
９コラム
１０定着部
１１定着具
１２作業用台船
１３係留用ワイヤ
１３ａウインチ
１４水平拘束用ワイヤ
１５ウインチ
１６水平ローラ
１７係留ピース
１８摩擦低減被覆材
１９被覆材本体
２０固定具
２１沈下用注水部

Claims

水底に設置される水底アンカー構造体と、該水底アンカー構造体に複数の緊張係留索を介して係留された浮体構造物とを備え、該浮体構造物の浮力により前記緊張係留索が緊張された状態にある緊張係留式浮体構造物の撤去方法において、
前記浮体構造物の側方に水底に係留された作業用台船を配置し、該浮体構造物の外周又は前記浮体構造物を構成する構成部材の外周に前記作業用台船より繰り出された水平拘束用ワイヤを掛け回すとともに、その先端を前記作業用台船に固定し、前記浮体構造物の水平方向移動を規制した後、
前記浮体構造物に設けられた沈下用注水部内に注水して前記浮体構造物を沈下させることによって前記緊張係留索を弛緩させ、その状態で前記緊張係留索を切断することを特徴とする緊張係留式浮体構造物の撤去方法。
前記前記水平拘束用ワイヤは、前記浮体構造物の外周又は前記浮体構造物を構成する構成部材の外周に掛け回される部分が摩擦低減被覆材で覆われている請求項１に記載の緊張係留式浮体構造物の撤去方法。
前記浮体構造物は、水中に配置されるロワーハルと、水上に配置されるアッパーハルと、前記ロワーハルと前記アッパーハルとを連結する複数のコラムとを備え、該各コラムの外周に前記水平拘束用ワイヤを掛け回すようにした請求項１又は２に記載の緊張係留式浮体構造物の撤去方法。
前記浮体構造物に水位測定装置を設置し、計測された水位に基づき前記沈下用注水部への注水量を調整する請求項１〜３の何れか一に記載の緊張係留式浮体構造物の撤去方法。
前記水位測定装置で計測された水位に基づき前記作業用台船からの前記水平拘束ワイヤの繰り出し量を調整する請求項４に記載の緊張係留式浮体構造物の撤去方法。