JP3790452B2 - ジャケット構造体 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋脚などの水上に立設する構造物を建設する場合に、水底地盤に設置して用いられるジャケット構造体に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、橋梁基礎には、直接基礎、場所打ち杭基礎、鋼管杭基礎、ケーソン基礎などが従来から知られている。例えば、杭基礎によって建設された橋脚では、複数本の杭が海底地盤の軟弱地盤を貫通して支持地盤まで打ち込まれ、この各杭上に鉄筋コンクリートによってフーチングが構築され、このフーチングの上に橋脚を立設し、この橋脚がフーチング内に予め埋め込まれたアンカーフレームにアンカーボルトにより接合されている。また、ケーソン基礎によって建設された橋脚では、海底の支持地盤を所定広さ整地し、この地盤整地面に内部にコンクリートが打設されたケーソンを設置し、このケーソンの上に橋脚を立設し、この橋脚がケーソン内に予め埋め込まれたアンカーフレームにアンカーボルトにより接合されている。
【0003】
ところが、このような杭基礎の場合、比較的水深の大きい海底に橋脚を構築するときに、技術的に困難性が伴い、高コストとなってしまうという問題がある。また、ケーソン基礎の場合、水深数十m程度までの海底ならば問題ないが、それよりも深い海底にあっては、地盤整地面を形成するのに大規模な海上工事を必要とし、高コストで工事期間も長くなり、その間に航路を制限しなければならず、更に、支持地盤の上層に軟弱地盤があると、地盤改良工事も必要となってしまうという問題がある。
【0004】
そこで、海底地盤に鉄筋コンクリートによるフーチングを構築したり、内部にコンクリートが打設されたケーソンを設置するのを不要とすることで、建設工事の容易化や低コスト化を図ったものとしてジャケット式基礎を用いた技術がある。図12に従来のジャケット式基礎によって建設された橋脚の概略を示す。
【0005】
従来のジャケット式基礎によって建設された橋脚において、図12に示すように、海底の支持地盤001に対して、多数のガイドパイプ002が連結部材003によって連結されて構成されたジャケット構造体004を設置し、図示しない杭打ち機によって各ガイドパイプ002を用いて複数本の杭005が支持地盤001に打ち込まれている。そして、このジャケット構造体004上に鉄筋コンクリートによってフーチング006が構築されている。このフーチング006内には予めアンカーボルト007とアンカーフレーム008が埋め込まれており、このフーチング006の上に橋脚009が立設して接合されている。
【0006】
なお、このような技術は、例えば、特開昭61−57721号公報に「マルチパイルジャケット構造の水中基礎施工法」として開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来のジャケット式基礎施工法において、ジャケット構造体004を支持地盤001に水平状態で設置する必要から、予め、支持地盤001に受台を設置している。図13に従来のジャケット構造体の設置作業を表す概略を示す。まず、図13(a)に示すように、支持地盤001にセッティングパイル011を打設し、図13(b)に示すように、このセッティングパイル011の上部を切断して受台012を固定する。そして、複数の受台012が設置されたら、図13(c)に示すように、ジャケット構造体004を沈降してこの受台012上に載置し、前述した杭005の打ち込み作業を行う。
【0008】
このように支持地盤001に予め受台012を設け、この受台012上にジャケット構造体004を沈降して載置しているため、受台012の設置作業が水中での作業となり、作業性が悪く作業者にかかる負担が大きいという問題がある。また、受台012の高さによりジャケット構造体004の水平度を調整することから、このジャケット構造体004を高精度に姿勢調整することができないという問題がある。
【0009】
本発明はこのような問題を解決するものであって、姿勢調整を容易に且つ高精度に行うことで設置作業の作業性の向上を図ったジャケット構造体を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項1の発明のジャケット構造体は、水底地盤に設置して構造物を建設するジャケット構造体において、連結部材によって複数の杭ガイド部材が一体に連結され、下端部に前記水底地盤に対する高さ調整を行う高さ調整手段が設けられ、前記高さ調整手段が、前記杭ガイド部材の下端部に装着された取付架台と、該取付架台に装着された複数の油圧ジャッキと、該各油圧ジャッキによって上下移動する複数の脚部とを有したことを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0016】
図1に本発明の第1実施形態に係るジャケット構造体を用いた設置された橋脚の概略、図2に本実施形態のジャケット構造体の概略、図3に本実施形態の高さ調整装置の正面視、図4に図3のIV−IV断面、図5及び図6にジャケット構造体による橋脚の構築作業を表す概略、図7に高さ調整装置によるジャケット構造体の姿勢調整作業を表す概略を示す。
【0017】
図1に示すように、本実施形態のジャケット構造体11は、上部の軟弱地盤と下部の支持地盤とから構成される図示しない水底地盤上に設置して構造物としての橋桁31の橋脚32を建設するためのものである。即ち、このジャケット構造体11は、連結部材12によって連結された複数の杭ガイド部材(レグ)13,14と、この各杭ガイド部材13,14の上端集合部に装着された中空形状をなすフーチング15とから構成されている。
【0018】
このジャケット構造体11について詳細に説明すると、図1及び図2に示すように、フーチング15は上鋼板16と下鋼板17と4枚の外周鋼板18により矩形箱型形状に形成されており、中央部寄りに直杭用の4つの杭ガイド部材13の上端部が貫入し、外側に斜杭用の4つの杭ガイド部材14の上端部が貫入している。この杭ガイド部材13,14は所定長さの円筒形状をなし、杭ガイド部材13に対して杭ガイド部材14は下部が外方に広がっており、各杭ガイド部材13,14同志が複数の連結部材12によって一体に連結されている。この杭ガイド部材13,14は、ジャケット構造体11が水底地盤上に設置されたときに、ガイドとして直杭19及び斜杭20をこの水底地盤に打ち込むためのものである。
【0019】
各杭ガイド部材13,14の上端部はフーチング15の上鋼板16及び下鋼板17に貫入して上方に開口しているが、このフーチング15の内部には図示しない複数の縦梁部材が格子状に配設され、杭ガイド部材13,14がフーチング15の内面に連結支持されている。また、フーチング15内には橋脚32の下部が貫入し、縦梁部材に連結支持され、フーチング15から上方に向けて橋脚32が立設されることとなる。
【0020】
また、このジャケット構造体11が水底地盤に設置されたとき、フーチング15が飛沫帯に位置するように構成されており、このフーチング15の外周部に防食処理が施されており、この防食処理としては、例えば、表面にチタン合金などの高耐食性金属を固定したり、被覆コンクリートを介して犠牲鋼板を固定するようにしている。
【0021】
更に、ジャケット構造体11にて、4本の杭ガイド部材13の下端部には水底地盤Gに対して高さ調整を行う高さ調整装置21が設けられている(図2には、1つの杭ガイド部材13にだけ高さ調整装置21を記載)。この高さ調整装置21において、図3及び図4に示すように、杭ガイド部材13の下端部にはリング形状をなす取付架台22が相対移動自在に嵌合し、複数の取付ボルト23により杭ガイド部材13に取付けられている。この取付架台22の下端部にはフランジ24が固定され、4つのリブ25により補強されている。一方、水底地盤Gに設置される支持架台26はリング形状をなし、上端部にフランジ27が固定され、4つのリブ28により補強されており、下端部にリング形状の支持板29が固定されている。そして、取付架台22のフランジ24には4本の油圧ジャッキ30が装着されており、駆動ロッド30aの先端部が支持架台26のフランジ27に連結されている。
【0022】
従って、4本の杭ガイド部材13の下端部に取付架台22が複数の取付ボルト23により取付けられ、支持架台26の支持板29が水底地盤Gに設置された状態で、各油圧ジャッキ30を同期して伸縮することで、支持架台26に対して取付架台22を介して杭ガイド部材13を上下移動し、その高さを調整することができる。この場合、各油圧ジャッキ30の作動制御はジャケット構造体11の上方から遠隔操作により可能となっている。
【0023】
ここで、上述したジャケット構造体11を用いた橋桁31及び橋脚32の建設工法について、図5乃至図7を用いて説明する。
【0024】
図5(a)に示すように、ジャケット構造体11は所定の工場のドック41にて製作され、予め、杭ガイド部材13の下端部に高さ調整装置21を装着しており、製作が完了するとドック41内に海水を入れてこのジャケット構造体11を浮上させる。この場合、図5(b)に示すように、ジャケット構造体11は中空形状をなすフーチング15により浮力を得ると共に、各杭ガイド部材13,14内に上端部から圧力空気を供給(圧気)することで浮力を得て、ジャケット構造体11を海上42に浮かべて全体のバランスをとっている。そして、前後一対の曵船43によって海上42に浮かんだジャケット構造体11を牽引し、設置場所まで運搬する。
【0025】
そして、ジャケット構造体11が設置場所まで曳航されると、図6(a)に示すように、杭ガイド部材13,14内へ注水を行うことで、ジャケット構造体11のバランスをとりながら沈めていき、水底地盤Gに位置決め載置し、ジャケット構造体11の姿勢、つまり、水平度を調整する。即ち、図7(a)に示すように、ジャケット構造体11の4つの杭ガイド部材13の下端部にはそれぞれ高さ調整装置21が装着されており、各高さ調整装置21の支持架台26が水底地盤Gに設置している。ジャケット構造体11には水準器が搭載されており、水底地盤Gが傾斜しているときには、この高さ調整装置21を作動して傾いている杭ガイド部材13を上昇する。この場合、図7(b)に示すように、各油圧ジャッキ30を同期して伸長することで、支持架台26に対して取付架台22と一体の杭ガイド部材13を上昇してその高さを調整し、ジャケット構造体11の水平度を調整する。
【0026】
このようにジャケット構造体11が水底地盤Gの所定の位置に位置決めされて水平度が調整されるると、図6(a)に戻り、まず、このジャケット構造体11の上部に搭載した杭打ちハンマ44を用いてジャケット構造体11の杭ガイド部材13内に直杭19を挿入し、この杭打ちハンマ44により直杭19を水底地盤Gへ打ち込んでいく。次に、図6(b)に示すように、杭打ちハンマ44を用いてジャケット構造体11の杭ガイド部材14内に斜杭20を挿入し、この杭打ちハンマ44により斜杭20を水底地盤Gへ打ち込んでいく。
【0027】
そして、この杭打ち作業により各杭ガイド部材13,14を介して直杭19及び斜杭20が水底地盤Gへ打ち込まれると、杭ガイド部材13,14と各杭19,20とを溶接等により連結固定し、内部にコンクリートを打設することで、ジャケット構造体11を水底地盤Gに固定することができる。その後、杭打ち作業が完了して多数の杭19,20によってジャケット構造体11が水底地盤Gに設置されると、図6(c)に示すように、ジャケット構造体11の上部に橋桁31を建設する。
【0028】
このように本実施形態にあっては、連結部材12によって複数の杭ガイド部材13,14を連結すると共に、杭ガイド部材13の下端部に高さ調整装置21を装着してジャケット構造体11を構成し、このジャケット構造体11を海上42から沈降して水底地盤Gに載置し、このときに高さ調整装置21を作動してジャケット構造体11の姿勢(水平度)を調整した後、杭19,20を杭ガイド部材13,14を通して水底地盤Gに打ち込んで固定している。
【0029】
従って、水底地盤Gが傾斜していても、複数の杭ガイド部材13に装着された所定の高さ調整装置21を遠隔により作動して高さ調整を行うことで、ジャケット構造体11の姿勢を調整して容易に水平状態に位置決めすることができる。そのため、作業者による水中での作業が不要となって作業性が向上すると共に、各油圧ジャッキ30の伸縮量をそれぞれ調整することで、ジャケット構造体11の水平度を微調整することができ、ジャケット構造体11を高精度に姿勢調整することができる。そして、高さ調整装置21は支持架台26の支持板29が水底地盤Gに設置されるため、軟弱地盤であっても支持架台26は杭ガイド部材13を介してジャケット構造体11を支持することができる。なお、水底地盤Gが軟弱地盤の場合は、水底地盤G上に面圧シートを敷設し、この面圧シート上に高さ調整装置21を介してジャケット構造体11を設置してもよい。
【0030】
また、水中にコンクリートを打設する必要がなくなって作業が簡素化されると共に作業期間も短くなり、また、ジャケット構造体11の小型軽量化が図れると共に、フーチング15の重量が軽減されて転倒モーメントが減少し、構造物を安定して支持でき、更に、フーチング15上に橋脚32を容易に立設して製造コストを低減できると共に作業性を向上できる。
【0031】
更に、工場から設置場所への運搬時にその浮力によって海上42を曳航し、杭ガイド部材13,14等に注水することで沈下させればよく、運搬用の大型クレーン船や台船が不要となると共に、設置時の吊上げ・吊下げ作業も不要となり、コスト低減、作業時間の短縮による作業効率の向上が図れる。また、このフーチング15が密閉中空形状であるために、ジャケット構造体11の設置後に浮力が作用し、橋脚32からジャケット構造体11に作用する荷重を低減することができ、ジャケット構造体11を支持する杭19,20の本数を減少してジャケット構造体11の小型軽量化が図れる。また、連結部材12により杭ガイド部材13,14を連結し、フーチング15内でこの杭ガイド部材13,14を縦梁部材21を介して連結したことで、振動に対してこのジャケット構造体11全体が撓んでその揺れを吸収することで、コンクリートなどの剛体に対して耐震性に優れている。
【0032】
図8に本発明の第2実施形態に係るジャケット構造体に装着された高さ調整装置の正面視、図9に高さ調整装置によるジャケット構造体の姿勢調整作業を表す概略、図10に本発明の第3実施形態に係るジャケット構造体に装着された高さ調整装置の正面視、図11に高さ調整装置によるジャケット構造体の姿勢調整作業を表す概略を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【0033】
図8に示すように、第2実施形態の高さ調整装置51において、杭ガイド部材13の下端部には円筒形状をなす取付架台52が相対移動自在に嵌合し、複数の取付ボルト53により杭ガイド部材13に取付けられている。この取付架台52の上端部には取付フランジ54が固定され、4つのリブ55により補強されている一方、取付架台52の下端部には2つの支持フランジ56が固定されている。また、取付架台52の取付フランジ54に4本の油圧ジャッキ57が装着されており、各駆動ロッド58の先端部は連結フランジ59を介して脚部60が固定され、各脚部60は支持フランジ56を貫通して下方に延出している。
【0034】
従って、図9(a)に示すように、4本の杭ガイド部材13の下端部に複数の取付ボルト53により取付架台52を取付けた状態で、ジャケット構造体11を沈降させたとき、水底地盤Gが傾斜していると高さ調整装置51が水底地盤G上に適正に設置されたない。この場合、図9(b)に示すように、傾斜した水底地盤Gに応じて各油圧ジャッキ57の伸長量を異ならせることで、各脚部59の下端部が水底地盤Gに適正に設置して杭ガイド部材13を支持することができると共に、その高さを調整することができる。
【0035】
図10に示すように、第3実施形態の高さ調整装置61において、ジャケット構造体11の下端部の四方には枠体62によりゴム製の伸縮タンク63が装着される一方、ジャケット構造体11の上部にはエアポンプ64及び操作弁65が搭載されており、このエアポンプ64及び操作弁65はエアホース66により各伸縮タンク63に接続されている。なお、伸縮タンク63に水(海水)を供給して伸縮するようにしてもよい。
【0036】
従って、ジャケット構造体11の下端部に伸縮タンク63を取付けた状態で、ジャケット構造体11を沈降させると、各高さ調整装置91は、図11(a)に示すように、伸縮タンク63が収縮状態で水底地盤Gに設置している。ジャケット構造体11の高さを調整する場合には、エアポンプ64を作動して操作弁65を開放し、エアホース66を通して所定の伸縮タンク63にエアを供給すると、図11(b)に示すように、伸縮タンク63が膨張することで杭ガイド部材13,14を上昇し、その高さを調整してジャケット構造体11の水平度を調整することができる。
【0037】
なお、上述した各実施形態において、各高さ調整装置21,51を杭ガイド部材13の下端部に装着したが、杭ガイド部材14の下端部や連結部材12であってもよい。
【0038】
また、上述の実施形態では、ジャケット構造体11のフーチング15を矩形箱型形状に形成したが、その形状に限定されるものではなく、円形箱型形状でもよい。また、図1に詳細に示すように、2つのジャケット構造体11を並設して設置し、門型をなす橋脚32を支持して吊り橋としたが、斜張橋であってもよい。
【0039】
【発明の効果】
以上、上述した実施形態によって詳細に説明したように請求項1の発明のジャケット構造体によれば、連結部材によって複数の杭ガイド部材を一体に連結して構成し、下端部に水底地盤に対する高さ調整を行う高さ調整手段を設け、前記高さ調整手段が、前記杭ガイド部材の下端部に装着された取付架台と、該取付架台に装着された複数の油圧ジャッキと、該各油圧ジャッキによって上下移動する複数の脚部とを有したので、水底地盤が傾斜していても高さ調整装置により高さ調整を行うことで、ジャケット構造体の姿勢を調整して容易に水平状態に位置決めすることができ、作業者による水中での作業を不要として作業性を向上することができると共に、水平度を微調整することで高精度に姿勢調整することができる。さらに、傾斜した水底地盤に応じて各油圧ジャッキを個別に作動して伸長量を異ならせることで、各脚部の下端部が水底地盤に適正に設置して杭ガイド部材を支持することができ、ジャケット構造体11を安定して支持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るジャケット構造体を用いた設置された橋脚の概略図である。
【図2】本実施形態のジャケット構造体の概略図である。
【図3】本実施形態の高さ調整装置の正面図である。
【図4】図3のIV−IV断面図である。
【図5】ジャケット構造体による橋脚の構築作業を表す概略図である。
【図6】ジャケット構造体による橋脚の構築作業を表す概略図である。
【図7】高さ調整装置によるジャケット構造体の姿勢調整作業を表す概略図である。
【図8】本発明の第2実施形態に係るジャケット構造体に装着された高さ調整装置の正面図である。
【図9】高さ調整装置によるジャケット構造体の姿勢調整作業を表す概略図である。
【図10】本発明の第3実施形態に係るジャケット構造体に装着された高さ調整装置の正面図である。
【図11】高さ調整装置によるジャケット構造体の姿勢調整作業を表す概略図である。
【図12】従来のジャケット式基礎によって建設された橋脚の概略図である。
【図13】従来のジャケット構造体の設置作業を表す概略図である。
【符号の説明】
11 ジャケット構造体
12 連結部材
13 杭ガイド部材
15 フーチング
19 直杭(鋼管杭)
20 斜杭(鋼管杭)
21 高さ調整装置
22 取付架台
26 支持架台
29 支持板
30 油圧ジャッキ
31 橋桁
32 橋脚(構造物)
51 高さ調整装置
52 取付架台
57 油圧ジャッキ
60 脚部
61 高さ調整装置
63 伸縮タンク
64 エアポンプ
G 水底地盤

Claims (1)

  1. 水底地盤に設置して構造物を建設するジャケット構造体において、連結部材によって複数の杭ガイド部材が一体に連結され、下端部に前記水底地盤に対する高さ調整を行う高さ調整手段が設けられ、前記高さ調整手段が、前記杭ガイド部材の下端部に装着された取付架台と、該取付架台に装着された複数の油圧ジャッキと、該各油圧ジャッキによって上下移動する複数の脚部とを有したことを特徴とするジャケット構造体。
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