JP2023139585A - 水底設置用筒状体の補強構造及び補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モノパイル式基礎や桟橋等を支持する鋼管杭等の筒状体を好適に補強し、容易に施工可能な水底設置用筒状体の補強構造及び補強方法の提供。
【解決手段】この水底設置用筒状体３の補強構造は、水底設置用筒状体３の内側に挿入された補強用筒体７と、水底設置用筒状体３の内周面に突設された複数の水底設置用筒状体側継手部材９，９…と、補強用筒体７の外周面に突設された複数の補強用筒体側継手部材１０，１０…とを備え、水底設置用筒状体側継手部材９と補強用筒体側継手部材１０とを介して水底設置用筒状体３と補強用筒体７とが剛的に連結されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、洋上風力発電設備の基礎や杭支持構造物の支持杭等に使用する筒状体を補強する水底設置用筒状体の補強構造及び補強方法に関する。

着床式洋上風力発電設備では、水底地盤に貫入させた筒状体からなるモノパイル式基礎に風車設備等を支持させるものが知られている。また、桟橋等の杭支持構造物では、水底地盤に貫入させた筒状体（鋼管杭）からなる下部工基礎に上部工を支持させたものが知られている。

この種の筒状体を設置する方法には、陸上の工場や製作ヤードで製作されたモノパイル等の筒状体を基地港に移送し、当該基地港において昇降式作業船（以下、ＳＥＰ船という）のクレーンを用いてＳＥＰ船上に積込み、ＳＥＰ船にて筒状体を設置海域まで海上輸送から設置までを行うものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。

具体的には、筒状体を積み込んだＳＥＰ船で設置海域まで海上輸送した後、設置海域にてＳＥＰ船のレグを降下して着底させ、レグに支持されたＳＥＰ船本体を水上に上昇させ、ＳＥＰ船本体を波浪等に対し安定した状態とする。

次に、ＳＥＰ船のクレーンを用いてＳＥＰ船上に積載されたモノパイル等の筒状体を吊り上げて起立させ、その状態で水底地盤まで吊り下ろし着底させる。

そして、水底地盤に着底させた筒状体の頭部をハンマ等で打ち込み、筒状体を水底地盤に貫入させて設置する。

特開２０１４－２２７９６６号公報

しかしながら、上述の如き従来の風車を支持するモノパイル式基礎を構成する筒状体や上部工を支持する筒状体（以下、水底設置用筒状体という）では、下部が水底地盤に貫入・支持されており、地震発生時等に大きな曲げモーメントやせん断力が作用することから、安全性を確保するため、当該曲げモーメントやせん断力に対抗できるよう水底設置用筒状体の外径や肉厚を大きくする必要がある。

また、近年では、風車等の風力発電装置や桟橋等の水中・水上構造物の大型化、設置場所の大水深化に伴い、風車を支持するモノパイル式基礎を構成する筒状体や上部工を支持する筒状体も大重量化・長尺化している。

よって、従来の技術では、大径化、大重量化した水底設置用筒状体の施工に際し、調達したＳＥＰ船のクレーンでは吊り上げ能力が不足し、船体への筒状体の積込み、積み込んだ筒状体の建て込み作業が困難となる場合があった。

その場合には、ＳＥＰ船のクレーンより吊り上げ能力が大きいクレーンを有する大型起重機船を別途手配する必要があり、その分、費用が嵩む、作業工程の調整が煩雑となる等、作業が大掛かりになる等の問題があった。

また、近年では、耐震性等の基準が厳格化される傾向にあり、既設の水底設置用筒状体がこの種の基準に満たない場合に補強する方法が確立されていないという問題もある。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、モノパイル式基礎や桟橋等を支持する鋼管杭等の筒状体を好適に補強し、容易に施工可能な水底設置用筒状体の補強構造及び補強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、水底地盤に貫入された状態で前記水底地盤に立設される水底設置用筒状体を補強する水底設置用筒状体の補強構造であって、前記水底設置用筒状体の内側に挿入され、下側が前記水底地盤の所定の深さまで貫入され、上側が前記水底地盤の表面より所定の高さだけ突出している補強用筒体と、前記水底設置用筒状体の内周面に突設された複数の水底設置用筒状体側継手部材と、前記補強用筒体の外周面に突設され、前記水底設置用筒状体側継手部材とそれぞれ筒本体軸方向に摺動可能に係合する複数の補強用筒体側継手部材とを備え、前記水底設置用筒状体側継手部材と前記補強用筒体側継手部材とを介して前記水底設置用筒状体と前記補強用筒体とが剛的に連結されていることにある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記補強用筒体の内側に補強部材が固定されていることにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、水底地盤に貫入された状態で前記水底地盤に立設される水底設置用筒状体を補強する水底設置用筒状体の補強構造であって、前記水底設置用筒状体の外側に被せられ、下側が前記水底地盤の所定の深さまで貫入され、上側が前記水底地盤の表面より所定の高さだけ突出している補強用筒体と、前記水底設置用筒状体の外周面に突設された複数の水底設置用筒状体側継手部材と、前記補強用筒体の内周面に突設され、前記水底設置用筒状体側継手部材とそれぞれ筒本体軸方向に摺動可能に係合する複数の補強用筒体側継手部材とを備え、前記水底設置用筒状体側継手部材と前記補強用筒体側継手部材とを介して前記水底設置用筒状体と前記補強用筒体とが剛的に連結されていることにある。

請求項４に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、前記水底設置用筒状体側継手部材と前記補強用筒体側継手部材との隙間に充填材が充填されていることにある。

請求項５に記載の発明の特徴は、請求項１～４の何れか一の構成に加え、前記水底設置用筒状体側継手部材と前記補強用筒体側継手部材は、周方向に間隔をおいて少なくとも３か所に設置することにある。

請求項６に記載の発明の特徴は、請求項１～５の何れか一の構成に加え、前記水底設置用筒状体側継手部材より鉛直上方向に前記水底設置用筒状体の内側又は外側に前記補強用筒体側継手部材を前記水底設置用筒状体側継手部材までガイドする導入ガイドを少なくとも周方向に間隔を置いて２カ所備えていることにある。

請求項７に記載の発明の特徴は、請求項６の構成に加え、前記導入ガイドは、前記水底設置用筒状体側継手部材より鉛直上方向に間隔を置いて配置された複数のガイド部材で構成されていることにある。

請求項８に記載の発明の特徴は、請求項１～７の何れか一の構成に加え、前記水底設置用筒状体側継手部材又は前記補強用筒体側継手部材の何れか一方は、他方側に水底設置用筒状体軸方向に延びるスリットが形成された筒状に形成され、前記水底設置用筒状体側継手部材又は前記補強用筒体側継手部材の何れか他方は、基端側が前記水底設置用筒状体又は前記補強用筒体に支持され、前記スリットに挿通される支持部と、該支持部の先端に支持された係合部とを備えていることにある。

請求項９に記載の発明の特徴は、請求項１～８の何れか一の構成に加え、前記水底設置用筒状体と前記補強用筒体との間に筒間充填材が充填されていることにある。

請求項１０に記載の発明の特徴は、請求項９の構成に加え、前記水底設置用筒状体及び／又は前記補強用筒体の互いに対向する周面にシアキーが突設されていることにある。

請求項１１に記載の発明の特徴は、水底地盤に貫入された状態で前記水底地盤に立設される水底設置用筒状体を補強する水底設置用筒状体の補強方法であって、前記水底設置用筒状体の内側又は外側に補強用筒体を配置するとともに、前記水底設置用筒状体の内周面又は外周面に突設された水底設置用筒状体側継手部材に前記補強用筒体の外周面又は内周面に突設された補強用筒体側継手部材を摺動可能に係合させた後、前記水底設置用筒状体の内側又は外側に配置した打設用治具の下端を前記補強用筒体の上端面に当接させ、前記打設用治具の頭部を打突して前記補強用筒体の下側を前記水底地盤の所定の深さまで貫入させ、前記補強用筒体を上側が前記水底地盤の表面より所定の高さだけ突出した状態に打設し、しかる後、前記水底設置用筒状体側継手部材と前記補強用筒体側継手部材とを介して前記水底設置用筒状体と前記補強用筒体とを剛的に連結することにある。

請求項１２に記載の発明の特徴は、請求項１１の構成に加え、前記補強用筒体を打設した後、前記水底設置用筒状体側継手部材と前記補強用筒体側継手部材との隙間を洗浄し、該隙間に充填材を充填することにある。

請求項１３に記載の発明の特徴は、請求項１１又は１２の構成に加え、前記補強用筒体を打設した後、前記水底設置用筒状体と前記補強用筒体との間に筒間充填材を充填することにある。

本発明に係る水底設置用筒状体の補強構造は、請求項１の構成を具備することによって、水底設置用筒状体の断面剛性を強化することができ、地震時に作用する曲げモーメントやせん断力が大きくなる条件においても、水底設置用筒状体の外径や肉厚を大きくすることなく、安全性を確保することができる。

また、本発明において、請求項２の構成を具備することによって、補強用筒体の強度を増大させ、更なる強化をすることができる。

また、本発明において、請求項３の構成を具備することによって、水底設置用筒状体の断面剛性を強化することができ、地震時に作用する曲げモーメントやせん断力が大きくなる条件においても、水底設置用筒状体の外径や肉厚を大きくすることなく、安全性を確保することができる。また、補強用筒体を水底設置用筒状体の外側に配置することで、その部分の水底設置用筒状体の見かけの杭径が拡大することになり、横方向地盤反力を大きく取ることができる

また、本発明において、請求項４の構成を具備することによって、水底設置用筒状体側継手部材と補強用筒体側継手部材とを強固に固定することができる。

また、本発明において、請求項５の構成を具備することによって、水底設置用筒状体と補強用筒体とを互いに支持させ、作用するモーメントやせん断力を分担させることができる。

また、本発明において、請求項６の構成を具備することによって、水底設置用筒状体に対し補強用筒体を円滑に所定の位置まで誘導することができる。

また、本発明において、請求項７の構成を具備することによって、補強用筒体の姿勢を維持しつつ、継手部材間の摩擦を軽減することができる。

また、本発明において、請求項８の構成を具備することによって、継手部材間を好適に係合させることができるとともに、補強用筒体を円滑に所定の位置まで貫入することができる。

また、本発明において、請求項９乃至１０の構成を具備することによって、水底設置用筒状体と補強用筒体とを一体化することができる。

本発明に係る水底設置用筒状体の補強方法は、請求項１１の構成を具備することによって、水底設置用筒状体と補強用筒体との長さに差がある場合であっても好適に施工することができ、地震時に作用する曲げモーメントやせん断力が大きくなる条件においても、水底設置用筒状体の外径や肉厚を大きくすることなく、安全性を確保することができる。

また、本発明において、請求項１２の構成を具備することによって、水底設置用筒状体側継手部材と補強用筒体側継手部材とを強固に固定することができる。

また、本発明において、請求項１３の構成を具備することによって、水底設置用筒状体と補強用筒体との隙間を確実に形成し、筒間充填材を充填することによって水底設置用筒状体と補強用筒体とを一体化し、より剛性を強くすることができる。

本発明に係る水底設置用筒状体の補強構造の実施態様を示す部分破断正面図である。 （ａ）は同上の補強部分を示す部分拡大縦断面図、（ｂ）は同Ａ－Ａ線矢視拡大断面図である。 （ａ）は同上の継手部を示す拡大横断面図、（ｂ）は継手の他の態様を示す拡大横断面図、（ｃ）は継手の他の態様を示す拡大横断面図である。 は本発明に係る水底設置用筒状体の補強方法における水底設置用筒状体の設置作業の状態を示す部分拡大縦断面図である。 は同上の補強用筒体の位置合わせ作業の状態を示す部分拡大縦断面図である。 は同上の補強用筒体の挿入作業の状態を示す部分拡大縦断面図である。 同上の補強用筒体の貫入作業の状態を示す部分拡大縦断面図である。 同上の補強用筒体を水底地盤に貫入した状態を示す部分拡大縦断面図である。 （ａ）は本発明に係る水底設置用筒状体の補強構造の他の実施態様を示す補強部分の部分拡大縦断面図、（ｂ）は同Ａ－Ａ線矢視拡大断面図である。

次に、本発明に係る水底設置用筒状体の補強構造の実施態様を図１～図３に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１は水底地盤、符号２は水面である。

本実施例は、水底設置用筒状体３として、洋上風力発電設備４のモノパイル式基礎を例に説明する。

洋上風力発電設備４は、図１に示すように、水底地盤１に貫入された状態で水底地盤１に立設されてなる水底設置用筒状体３（モノパイル式基礎）と、水底設置用筒状体３に支持された中空塔型の塔本体部５と、塔本体部５の上端部に支持された風車設備（ナセル・ロータ）６とを備え、水底設置用筒状体３と塔本体部５とで塔型を成している。

水底設置用筒状体３は、鋼管等によって構成され、上下端が開口した内径が一定の円筒状等の筒状に形成されている。尚、水底設置用筒状体３の態様は、円筒状に限定されず、例えば、角筒状等であってもよい。

この水底設置用筒状体３は、図１、図２に示すように、下側が所定の深さまで水底地盤１に貫入され、上側が所定の高さ分だけ水面２より突出した状態で打設されている。

また、この水底設置用筒状体３は、水底設置用筒状体３の内側に挿入され、下側が水底地盤１の所定の深さまで貫入され、上側が水底地盤１の表面より所定の高さだけ突出している補強用筒体７を備え、継手を介して水底設置用筒状体３と補強用筒体７とが剛的に連結され、断面剛性が強化されている。

補強用筒体７は、水底設置用筒状体３よりも小径の鋼管などによって構成されている。尚、補強用筒体７の形状は、水底設置用筒状体３内に挿入できるものであれば円筒状に限定されず、角筒状などであってもよい。

補強用筒体７の長さは、補強が必要な箇所、一般的にせん断力や曲げモーメントが卓越する海底地盤面の上下１０～２０ｍ程度に合わせて設定されている。尚、補強用筒体７の長さは、洋上風力発電設備４全体、又は水底設置用筒状体３に作用する曲げモーメント及びせん断力を、構造解析用モデル等を用いて解析し、その解析結果から所定の曲げモーメント及びせん断力を超える範囲に基づいて設定するようにしてもよい。また、補強用筒体７の水底地盤１への貫入長さは、水底地盤１上に突出した部分の２倍程度とすることが好ましい。

また、補強用筒体７の肉厚等は、補強用筒体７に求められる曲げモーメント及びせん断力強度に基づき決定する。

また、補強用筒体７内には、補強部材８が固定され、補強用筒体７自体が補強されている。

補強部材８は、両側縁が補強用筒体７の内側面に溶接等によって固定され、互いに直角方向に交差した一対の鋼板等の板材８ａ，８ａによって構成され、両板材８ａ、８ａによって平面視十字状を成している。尚、補強用筒体７内の補強部材８の設置位置は、上端開口部に加え、鉛直方向に間隔をおいて複数設けることが望ましいが、補強用筒体７の全長に亘って設けるようにしてもよい。

水底設置用筒状体３と補強用筒体７とを連結する継手は、図２（ｂ）及び図３に示すように、水底設置用筒状体３の内周面に突設された複数の水底設置用筒状体側継手部材９と、補強用筒体７の外周面に突設された複数の補強用筒体側継手部材１０とを備え、水底設置用筒状体側継手部材９と補強用筒体側継手部材１０とが水底設置用筒状体３軸方向で摺動可能に係合するようになっている。

この継手は、周方向に間隔をおいて少なくとも３か所に互いに係合する雌雄の継手部材が向かい合うように設置され、継手を介して水底設置用筒状体３と補強用筒体７とが互いに支持され、剛的に連結されるようになっている。

この継手には、鋼管矢板の継手構造として用いられている継手構造を使用することができ、図３（a）～（ｃ）に示す、Ｐ－Ｔ型、Ｐ－Ｌ型、Ｐ-Ｐ型を適宜選択して使用する（本実施例では、Ｐ－Ｔ型を例に説明する）。

水底設置用筒状体側継手部材９は、Ｔ型の雄継手で構成され、鋼材によって一体に形成され、水底設置用筒状体３の内側面に突設された突条状の支持部９ａと、支持部９ａの先端に支持された板状の係合部９ｂとを備え、支持部９ａと係合部９ｂとが断面Ｔ字状を成している。

この水底設置用筒状体側継手部材９は、補強用筒体７が設置される位置に合わせて断面Ｔ字状が補強用筒体７の長さとほぼ同じ長さで連続して、又は軸方向に間隔をおいて設けられている。尚、水底設置用筒状体側継手部材９の長さ（継手長）は、水底設置用筒状体３と補強用筒体７とが確実に所定の間隔を全長に亘って維持でき、且つ、剛的な連結状態が維持されるように、補強用筒体７の全長より長く、且つ、補強筒体７が連結される範囲よりも上下方向に余裕を持たせて長くすることが好ましい。

また、この水底設置用筒状体３の内周面には、少なくとも周方向に間隔を置いて少なくとも２カ所に導入ガイド１４が設けられ、この導入ガイド１４に補強用筒体７に固定された補強用筒体側継手部材１０を係合させ、補強用筒体７の補強用筒体側継手部材１０が水底設置用筒状体側継手部材９と係合するように補強用筒体７を軸方向で案内させるようになっている。

この導入ガイド１４は、水底設置用筒状体側継手部材９の断面形状と同一の断面Ｔ字状に形成された複数のガイド材１４ａ，１４ａ…を備え、水底設置用筒状体側継手部材９の上方で各ガイド部材１４ａ，１４ａ…が杭軸方向に間隔を置いて断続的に配置されている。

この導入ガイド１４は、各ガイド部材１４ａ，１４ａ…を断続的に配置したことにより、補強用筒体７を下降させる際のガイド部材１４ａと補強用筒体側継手部材１０との接触抵抗を抑え、補強用筒体７をガイドしつつ円滑に所定の位置で下降させられるようになっている。

尚、導入ガイド１４は、水底設置用筒状体側継手部材９の周方向での設置位置の内少なくとも２か所のものを水底設置用筒状体３の上端まで延長し、補強用筒体側継手部材１０自体を導入ガイドと兼用させるようにしてもよい。

また、上述の実施例では、周方向に間隔をおいた２カ所において各ガイド部材１４ａ，１４ａ…が杭軸方向に間隔を置いて断続的に配置した導入ガイド１４について説明したが、導入ガイド１４は、周方向に間隔をおいて２カ所に設置するガイド部材１４a、１４aを杭軸方向で所定の間隔毎に周方向で異なる設置位置、例えば、２カ所の水底設置用筒状体側継手部材９と他の２カ所の水底設置用筒状体側継手部材９の位置に合わせて杭軸方向で所定の間隔毎に交互に設置するようにしてもよい。

尚、Ｌ－Ｔ型継手では、水底設置用筒状体側継手部材９が上述の実施例と同様のＴ型の雄継手で構成され、Ｐ－Ｐ型継手では、図３（ｃ）に示すように、水底設置用筒状体側継手部材９が軸方向に延びるスリット９ｃを有する鋼管等からなる円筒状に形成される。

補強用筒体側継手部材１０は、Ｐ型の雌継手で構成され、鋼管等によって円筒状に形成され、水底設置用筒状体３軸方向に延びるスリット１０ａが水底設置用筒状体３側の周面に上端から下端まで連続して形成され、スリット１０ａに水底設置用筒状体側継手部材９の支持部９ａが通され、係合部９ｂが補強用筒体側継手部材１０の内側に挿入され、両継手部材９，１０が互いに係合されるようになっている。

尚、Ｌ－Ｔ型継手では、補強用筒体側継手部材１０が図３（ｂ）に示すように、互いに対向して配置された一対のＬ型鋼１３，１３によって構成され、両Ｌ型鋼１３，１３間に形成されたスリット１３ａに支持部９ａが通されるようになっている。

また、Ｐ－Ｐ型継手では、図３（ｃ）に示すように、補強用筒体側継手部材１０が杭軸方向に延び、水底設置用筒状体側継手部材９のスリット９ｃと対向するスリット１０ｂを有する鋼管等からなる円筒状に形成される。

尚、水底設置用筒状体側継手部材９と補強用筒体側継手部材１０との隙間には、モルタル等の充填材１１が充填され、両継手部材９，１０が強固に固定されるようになっている。

また、水底設置用筒状体３と補強用筒体７との間には、モルタル等の筒間充填材１２を充填させ、水底設置用筒状体３と補強用筒体７とを一体化させてもよく、筒間充填材１２と水底設置用筒状体３及び／又は補強用筒体７との付着強度を高めるために、水底設置用筒状体３及び／又は補強用筒体７の互いに対向する周面にシアキー（図示せず）を突設してもよい。

次に、本発明に係る水底設置用筒状体３の補強方法について図２、図４～図７に基づいて説明する。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。

先ず、事前準備として陸上の工場や製作ヤードにおいて、モノパイル等の水底設置用筒状体３及び補強用筒体７を製作し、水底設置用筒状体３の内周面に水底設置用筒状体側継手部材９及びガイド部材１４ａ，１４ａ…を設置し、補強用筒体７の外周面に補強用筒体側継手部材１０を設置しておく。

次に、特に図示しないが、陸上の工場や製作ヤードで製作されたモノパイル等の水底設置用筒状体３及び補強用筒体７を基地港に移送し、当該基地港において昇降式作業船（以下、ＳＥＰ船という）のクレーンを用いてＳＥＰ船上に積込む。

次に、水底設置用筒状体３及び補強用筒体７を積み込んだＳＥＰ船で設置海域まで海上輸送した後、設置海域にてＳＥＰ船のレグを降下して着底させ、レグに支持されたＳＥＰ船本体を水上に上昇させ、ＳＥＰ船本体を波浪等に対し安定した状態とする。

次に、ＳＥＰ船のクレーンを用いてＳＥＰ船上に積載された水底設置用筒状体３を吊り上げて起立させ、その状態で水底地盤１まで吊り下ろし着底させる。

そして、図４に示すように、水底地盤１に着底させた水底設置用筒状体３の頭部をハンマ等で打ち込み、水底設置用筒状体３を水底地盤１に貫入させて設置する。尚、図中符号２０は打設用の受け台、符号２１はハンマである。

次に、図５に示すように、ＳＥＰ船のクレーンで補強用筒体７を吊り上げて起立させ、水底設置用筒状体３上に移動させ、補強用筒体側継手１０を水底設置用筒状体側継手部材９の鉛直方向上方に配置された複数のガイド部材１４ａ，１４ａ…からなる導入ガイド１４の位置に合わせ、導入ガイド１４に補強用筒体側継手１０を介して補強用筒体７をガイドさせる。尚、図中符号２２は吊りワイヤである。

導入ガイド１４に補強用筒体側継手１０を介して補強用筒体７をガイドさせたら、その状態で補強用筒体７を吊り下ろすと、所定の高さで水底設置用筒状体側継手部材９に補強用筒体側１０が摺動可能に係合し、さらに吊り下ろすと、補強用筒体７が導入ガイド１４及び水底設置用筒状体側継手部材９にガイドされつつ補強用筒体７の下端が水底地盤１に着底する。

その際、水底設置用筒状体側継手部材９の鉛直方向上方に配置された複数のガイド部材１４ａ，１４ａ…からなる導入ガイド１４に補強用筒体側継手部材１０をガイドさせるので、補強用筒体７が水底設置用筒状体３内の所定の位置に配置される。

次に、図７に示すように、水底設置用筒状体３の内側にヤットコ等の打設用治具２３を挿入して配置し、打設用治具２３の下端を補強用筒体７の上端面に当接させる。

そして、図７～図８に示すように、打設用治具２３の頭部をハンマ２１等で打突して補強用筒体７の下側を水底地盤１の所定の深さまで貫入させ、補強用筒体７を上側が水底地盤１の表面より所定の高さだけ突出した状態に打設する。

次に、水底設置用筒状体側継手部材９と補強用筒体側継手部材１０との隙間にウォータジェットを噴射して隙間を洗浄し、図２（ｂ）に示すように、隙間にモルタル等の充填材１１を充填して水底設置用筒状体側継手部材９と補強用筒体側継手部材１０とを介して水底設置用筒状体３と補強用筒体７とを剛的に連結する。

その後、必要に応じて、水底設置用筒状体３と前記補強用筒体７との間にモルタル等の筒間充填材１２を充填し、作業が完了する。

このように構成された水底設置用筒状体３の補強方法では、水底設置用筒状体３の内側に補強用筒体７が設置され、水底設置用筒状体３と補強用筒体７とが継手を介して剛的に連結されることにより、大きな曲げモーメントやせん断力が作用する部分の断面積を大きくすることができ、曲げモーメントやせん断力に対し高い耐力を得ることができる。

よって、水底設置用筒状体３の外径や肉厚を大きくすることなく、安全性を確保することができるので、水底設置用筒状体３の新設に際し、吊り上げ能力が大きいクレーンを有する大型起重機船を別途手配せずとも、調達したＳＥＰ船のクレーンでは吊り上げ能力で対応することができ、その分、施工費用を抑え、効率的に作業を行うことができる。

尚、上述の実施例では、補強用筒体７を水底設置用筒状体３の内側に設置する場合について説明したが、図９に示すように、筒状体本体の外側に被せられ、下側が前記水底地盤１の所定の深さまで貫入され、上側が水底地盤１の表面より所定の高さだけ突出している補強用筒体７を備え、水底設置用筒状体３の外周面に突設された複数の水底設置用筒状体側継手部材９と、補強用筒体７の内周面に突設された複数の補強用筒体側継手部材１０とを軸方向に摺動可能に係合させ、水底設置用筒状体側継手部材９と補強用筒体側継手部材１０とを介して水底設置用筒状体３と補強用筒体７とが剛的に連結されるようにしてもよい。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。

また、図３に記載した水底設置用筒状体側継手部材９と補強用筒体側継手部材１０の形状は、雄雌が逆であってもよい。

洋上風力発電設備４のモノパイル基礎を例に説明したが、本願発明は、桟橋等の杭支持構造物を支持する鋼管杭等にも適用することができる。

１ 水底地盤
２ 水面
３ 水底設置用筒状体
４ 洋上風力発電設備
５ 塔本体部
６ 風車設備
７ 補強用筒体
８ 補強部材
９ 水底設置用筒状体側継手部材
１０ 補強用筒体側継手部材
１１ 充填材
１２ 筒間充填材
１３ Ｌ型鋼
１４ 導入ガイド
２０ 受け台
２１ ハンマ
２２ 吊りワイヤ
２３ 打突用治具

Claims (13)

1. 水底地盤に貫入された状態で前記水底地盤に立設される水底設置用筒状体を補強する水底設置用筒状体の補強構造であって、
   前記水底設置用筒状体の内側に挿入され、下側が前記水底地盤の所定の深さまで貫入され、上側が前記水底地盤の表面より所定の高さだけ突出している補強用筒体と、前記水底設置用筒状体の内周面に突設された複数の水底設置用筒状体側継手部材と、前記補強用筒体の外周面に突設され、前記水底設置用筒状体側継手部材とそれぞれ筒本体軸方向に摺動可能に係合する複数の補強用筒体側継手部材とを備え、
   前記水底設置用筒状体側継手部材と前記補強用筒体側継手部材とを介して前記水底設置用筒状体と前記補強用筒体とが剛的に連結されていることを特徴とする水底設置用筒状体の補強構造。
2. 前記補強用筒体の内側に補強部材が固定されている請求項１に記載の水底設置用筒状体の補強構造。
3. 水底地盤に貫入された状態で前記水底地盤に立設される水底設置用筒状体を補強する水底設置用筒状体の補強構造であって、
   前記水底設置用筒状体の外側に被せられ、下側が前記水底地盤の所定の深さまで貫入され、上側が前記水底地盤の表面より所定の高さだけ突出している補強用筒体と、前記水底設置用筒状体の外周面に突設された複数の水底設置用筒状体側継手部材と、前記補強用筒体の内周面に突設され、前記水底設置用筒状体側継手部材とそれぞれ筒本体軸方向に摺動可能に係合する複数の補強用筒体側継手部材とを備え、
   前記水底設置用筒状体側継手部材と前記補強用筒体側継手部材とを介して前記水底設置用筒状体と前記補強用筒体とが剛的に連結されていることを特徴とする水底設置用筒状体の補強構造。
4. 前記水底設置用筒状体側継手部材と前記補強用筒体側継手部材との隙間に充填材が充填されている請求項1～３の何れか一に記載の水底設置用筒状体の補強構造。
5. 前記水底設置用筒状体側継手部材と前記補強用筒体側継手部材は、周方向に間隔をおいて少なくとも３か所に設置する請求項１～４の何れか一に記載の水底設置用筒状体の補強構造。
6. 前記水底設置用筒状体側継手部材より鉛直上方向に前記水底設置用筒状体の内側又は外側に前記補強用筒体側継手部材を前記水底設置用筒状体側継手部材までガイドする導入ガイドを少なくとも周方向に間隔を置いて２カ所備えている請求項１～５の何れか一に記載の水底設置用筒状体の補強構造。
7. 前記導入ガイドは、前記水底設置用筒状体側継手部材より鉛直上方向に間隔を置いて配置された複数のガイド部材で構成されている請求項６に記載の水底設置用筒状体の補強構造。
8. 前記水底設置用筒状体側継手部材又は前記補強用筒体側継手部材の何れか一方は、他方側に水底設置用筒状体軸方向に延びるスリットが形成された筒状に形成され、
   前記水底設置用筒状体側継手部材又は前記補強用筒体側継手部材の何れか他方は、基端側が前記水底設置用筒状体又は前記補強用筒体に支持され、前記スリットに挿通される支持部と、該支持部の先端に支持された係合部とを備えている請求項１～７の何れか一に記載の水底設置用筒状体の補強構造。
9. 前記水底設置用筒状体と前記補強用筒体との間に筒間充填材が充填されている請求項１～８の何れか一に記載の水底設置用筒状体の補強構造。
10. 前記水底設置用筒状体及び／又は前記補強用筒体の互いに対向する周面にシアキーが突設されている請求項９に記載の水底設置用筒状体の補強構造。
11. 水底地盤に貫入された状態で前記水底地盤に立設される水底設置用筒状体を補強する水底設置用筒状体の補強方法であって、
    前記水底設置用筒状体の内側又は外側に補強用筒体を配置するとともに、前記水底設置用筒状体の内周面又は外周面に突設された水底設置用筒状体側継手部材に前記補強用筒体の外周面又は内周面に突設された補強用筒体側継手部材を摺動可能に係合させた後、
    前記水底設置用筒状体の内側又は外側に配置した打設用治具の下端を前記補強用筒体の上端面に当接させ、
    前記打設用治具の頭部を打突して前記補強用筒体の下側を前記水底地盤の所定の深さまで貫入させ、前記補強用筒体を上側が前記水底地盤の表面より所定の高さだけ突出した状態に打設し、
    しかる後、前記水底設置用筒状体側継手部材と前記補強用筒体側継手部材とを介して前記水底設置用筒状体と前記補強用筒体とを剛的に連結することを特徴とする水底設置用筒状体の補強方法。
12. 前記補強用筒体を打設した後、
    前記水底設置用筒状体側継手部材と前記補強用筒体側継手部材との隙間を洗浄し、該隙間に充填材を充填する請求項１１に記載の水底設置用筒状体の補強方法。
13. 前記補強用筒体を打設した後、前記水底設置用筒状体と前記補強用筒体との間に筒間充填材を充填する請求項１１又は１２に記載の水底設置用筒状体の補強方法。

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