JP3905103B2 - 塔状建造物の架設方法および架設装置 - Google Patents

Description

本発明は、風力発電タワーや高架水槽など、タワー本体の頂部に、タワー本体によって支持される設備や構造物等の設置物を有する塔状建造物の架設方法および架設装置に関する。

タワー本体の頂部に設置物が設置された塔状建造物の一例として、風力発電タワーが挙げられる。風力発電タワーは、発電設備を構成するナセルおよびブレードが、タワー本体の頂部に設置された構成を有している。タワー本体は、強度や耐久性の観点からコンクリート製とされ、また、施工性の観点から、予め作製された複数のプレキャストセグメントを組み合わせて構成される場合が多い。

従来、この種の塔状建造物の架設方法としては、以下に示す方法が知られている。

（１）移動式クレーンによる方法：
この方法は、大型クレーン車両を用いて、セグメントを下から順次組み上げていってタワー本体を構築し、最後に、ナセルおよびブレードをタワー本体の頂部に設置する方法である。

（２）ウインドリフト工法：
この方法では、まず、架設すべき塔状建造物周囲を囲むような、クライミング装置付きのタワーマストを仮設する。そして、タワーマストに付属するクライミング装置を用いて、タワーマストに囲まれた空間内にセグメントを下から順次組み上げていく。タワー本体の頂部に設置されるナセルおよびブレードは、最後に、やはりクライミング装置を用いて持ち上げ、タワー本体の頂部に設置する。

（３）リフトアップ工法：
この方法では、タワー本体の基礎部に、リフトアップ機能を内蔵した仮設ガイドタワーを設置し、これを使用してセグメントを上部より順次接続しながら地上付近でせり上げてタワー本体を組立てる。

上述した方法はいずれも地上からの設備によりタワー本体を架設するものであるため、以下に述べるような問題点がある。例えば、移動式クレーンによる方法では、タワー本体の高さが高くなると、セグメントや設置物の重量だけでなく吊り上げ高さによっても使用するクレーンの機種が制限されるので、超大型クレーン車が必要となる。この方法ではクレーン車を全架設期間にわたって占用しなければならないので、このような超大型クレーン車を使用する場合は、使用場所が制限されるとともに、架設コストが増大する。ウインドリフト工法やリフトアップ工法では、架設用の設備自身が大掛かりであり、また、設備の組立てや解体に時間を要し、結果的に架設コストが増大する。特に、リフトアップ工法では、タワー本体の頂部への設置物の設置にクレーン車が用いられるので、タワー本体の高さが高い場合は、超大型クレーン車が必要となる。

そこで、こういった地上の設備を用いてタワー本体を架設することによる問題点を解消するために、特許文献１には、昇降機構およびクランプ部を有する基台にジブクレーンを備えたクライミングクレーン装置を、架設すべきタワー本体の基部に取り付け、ジブクレーンによるセグメントの設置と、昇降機構によるクライミングクレーン装置の上昇とを繰り返すことによってタワー本体を架設し、最後に、ジブクレーンによってナセルおよびブレードを取り付けることが開示されている。
特開平１１−８２２８５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、ナセルやブレードの吊り上げをクライミングクレーンが備えるジブクレーン装置で行うので、ジブクレーンの性能（吊り上げ能力や作業半径等）は、セグメントの重量だけでなく、ナセルやブレードの重量も考慮して決定しなければならない。ナセルやブレードは、タワー本体のセグメントと比べて重量が大きい場合が多く、したがって、ジブクレーンも大型のものが必要となり、さらには基台についても、基台をタワー本体に支持させるためのクランプ部を、クライミングクレーン自身およびナセル等の重量を受けるのに十分な構造とする必要がある。結果的に、クライミングクレーンが大型のものとなるとともに、クライミングクレーンそのものの製作費が高価になる。

また、特許文献１に開示された方法をはじめ、前述した従来の技術ではいずれも、タワー本体の頂部に設置される設置物は、タワー本体の完成後に、地上から持ち上げてタワー本体の頂部に設置される。上記のように、タワー本体の頂部に設置される設置物は重量物であることが多く、このような重量物を地上から持ち上げて高所で設置作業を行うには慎重な作業が要求され、作業安全性の確保に多大な労力を必要とする。

そこで本発明は、タワー本体とその頂部に設置される設置物とを有する塔状建造物を架設するのに好適に用いられる、簡易な構造でかつ安全性が確保された架設装置、およびその架設装置を用いた塔状建造物の架設方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の塔状建造物の架設方法は、複数のセグメントが積み重ねられて構成されるタワー本体の頂部に塔頂設置物が設置された塔状建造物の架設方法であって、
架設すべきタワー本体の周囲を取り囲むように構成された本体構造と、前記本体構造を前記タワー本体に支持させるための本体支持部と、塔頂設置物を含む塔頂部構造を支持する塔頂部構造支持部と、セグメントを揚重するための揚重部とを有する架設装置を用い、
前記本体支持部によって、架設途中のタワー本体の最上部に前記架設装置を支持させる工程と、
タワー本体に支持された前記架設装置の塔頂部構造支持部に、前記塔頂部構造を支持させる工程と、
前記塔頂部構造を支持した前記架設装置の揚重部によって、前記セグメントを揚重し、架設途中のタワー本体の最上部に接合する工程と、
前記架設装置をクライミングさせる工程と、
前記セグメントを接合する工程を、前記架設装置をクライミングさせる工程を間に入れつつ、最後のセグメントを接合するまで繰り返す工程と、
前記最後のセグメントを設置した後、最後のセグメント上に前記塔頂部構造を接合する工程とを有する。

本発明の架設方法では、塔頂部構造を支持する架設装置を用い、架設装置をクライミングさせながら、架設装置によってセグメントを揚重し、下から順次接合していく。そして、最後のセグメントの接合が終了したら、架設装置に支持されている塔頂部構造と最後のセグメントとを接合することで、塔状建造物が完成する。したがって、塔頂部構造を最後に地上から揚重してタワー本体の頂部に設置する必要はなく、そのために地上に大型のクレーン装置を用意したり、架設装置に大型のクレーン装置を備えたりする必要はなくなる。また、塔頂設置物を服務塔頂部構造は、地上からの高さが低い段階で揚重されて架設装置に支持されるので、塔頂設置物の揚重に伴う危険性が大幅に減少する。

本発明の架設装置は、複数のセグメントが積み重ねられて構成されるタワー本体の頂部に塔頂設置物が設置された塔状建造物を架設するのに用いられる架設装置であって、
架設すべきタワー本体の周囲を取り囲むように構成された本体構造と、
前記本体構造を前記タワー本体に支持させるための本体支持部と、
塔頂設置物を含む塔頂部構造を支持する塔頂部構造支持部と、
セグメントを揚重するための揚重部と、
前記本体構造を前記タワー本体に沿って昇降させるための昇降機構とを有する。

本発明の架設装置を用いることにより、本発明の架設方法を容易に実施することができる。また、架設装置はそれ自身がクライミングするので、架設すべきタワー本体の全高にわたる高さは不要であり、架設装置の小型化が達成される。しかも、架設装置の各構成要素は、鋼材や汎用の機器等を用いて構成することができるので、架設装置自身の構成も簡易なものとなる。

上述のように、本発明によれば、タワー本体の高さに対して十分に低く、小型で簡易な架設装置を用いて塔状建造物を架設することができ、結果的に塔状建造物の架設コストを低減することができる。また、塔頂設置物は架設中のタワー本体の高さが低い段階で揚重されて架設装置に支持されるので、塔頂設置物の揚重に伴う危険性が大幅に減少し、作業の安全性を確保することができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１を参照すると、本発明の一実施形態による架設装置１０の正面図および側面図が示される。図１に示す架設装置１０は、頂部に設置物が設置された塔状建造物の一つである風力発電タワーの架設に好適に用いられる。

この架設装置１０を用いて架設される風力発電タワーの一例は、図６に示されるとおりである。すなわち、風力発電タワー１は、地盤に打設された基礎２の上に形成されたタワー本体３と、タワー本体３の頂部に設置された塔頂設置物である発電装置５とを有する。タワー本体３は、円筒状に形成された複数のセグメント４を上下に積み重ねることによって形成されている。セグメント４は、コンクリート製とすることができるが、金属製であってもよい。発電装置５は、タワー本体３の最頂部を構成するセグメント４（以下、他のセグメント４と区別する場合はヘッドセグメント４”と称する）に水平面内で回転可能に取り付けられたナセル６と、ナセル６に取り付けられたローダーヘッド７と、ローダーヘッド７に取り付けられた複数のブレード８とを備える。

以下、本実施形態の架設装置１０について図１を参照して詳細に説明する。

架設装置１０は、本体フレーム１１と、この本体フレーム１１に設けられて、セグメント４を地上から吊り上げ、既に接合されているセグメント４の上に載せるための揚重部２０と、本体フレーム１１の下部に設けられた支持部３０とを有する。また、本体フレーム１１の上端部には、この架設装置１０によって架設される風力発電タワー１（図６参照）のナセル６が取り付けられたヘッドセグメント４”が支持される塔頂部構造支持部である支持梁１５が設けられている。支持梁１５は互いに間隔をおいて平行に配設されている。ヘッドセグメント４”の底面には、これら支持梁１５をそれぞれ収めることができる切り欠きが形成されており、ヘッドセグメント４”は、支持梁１５が切り欠きに嵌め込まれた状態で支持される。切り欠きの深さは支持梁１５の高さよりも深く、支持梁１５上にヘッドセグメント４”が支持された状態では、支持梁１５の底面はヘッドセグメント４”の底面から突出しない。

本体フレーム１１は、架設中のタワー本体（図６参照）のセグメント４の周囲を取り囲むように鋼材を組み合わせることによって構成されている。本体フレーム１１の高さは、本体フレーム１１が支持部３０によってセグメント４に支持された状態で本体フレーム１１の内側空間に次のセグメント４を収容するのに必要な寸法とされる。

支持部３０は、本体フレーム１１をセグメント４に支持させるための構造であり、本体フレーム１１に、本体フレーム１１の中心軸線に対して進退移動可能に設けられた複数のピン３１を備えている。図１およびこの図１のＡ−Ａ断面である図２を参照すると、ピン３１は、水平面内で互いに対向する方向、かつ上下２段に、合計４本設けられている。上下に配置されたピン３１の中心間の間隔は、セグメント４の高さと等しい。

セグメント４には、その周面に２つの貫通孔４ａが互いに対向して形成されている。各ピン３１は、それぞれ上下に隣接する２つのセグメント４の各貫通孔４ａに挿入され、これにより、架設装置１０がセグメント４に支持される。ピン３１の進退移動は、作業員が手動で行ってもよいし、油圧装置や電動装置などを用いて行なってもよい。また、図２に示すように、互いに対向する２組の油圧ジャッキ３２が、本体フレーム１１の四隅に設けられている。油圧ジャッキ３２は、そのピストンの伸縮方向が本体フレーム１１の中心軸線へ向かう方向になるように設置されており、各油圧ジャッキ３２でセグメント４の周面を支持することで、ピン３１による架設装置１０の支持を補助し、架設装置１０をより安定して支持することができる。このような油圧ジャッキ３２は、本実施形態のように発電装置５といった非常に重量の大きい設置物を架設装置１０上に載せる場合に特に好ましく用いることができる。

また本実施形態では、ナセル６のローダーヘッド７が設けられている側を前側、それと反対側を後側としたとき、発電装置５は前後方向の寸法が幅方向（水平面内で前後方向と直角な方向）の寸法と比べて非常に大きく、また、詳しくは後述するがセグメント４も後側で吊り上げる構造となっている。したがって、架設装置１０には、幅方向に比べて前後方向に大きなモーメントが作用する。このような状況において、ピン３１の対向する方向を、より大きなモーメントが作用する前後方向と直角な方向である幅方向とし、かつ、ピン３１を上下に配することで、前後方向に作用するモーメントに対して良好に対抗することができる。

ピン３１を貫通孔４ａに挿入することによって架設装置１０の荷重を支持した状態では、ピン３１がセグメント４と接触している箇所においてセグメント４に集中荷重が作用する。そこで、図３に示すように、セグメント４の貫通孔４ａに鋼製のリング４ｂを嵌め込み、荷重を分散させることが好ましい。なお、ピン３１の数および配置については、本体フレーム１１を、発電装置５およびヘッドセグメント４”が載置された状態でセグメント４に支持することができれば、本実施形態で示した数および配置に限られず、任意に定めることができおる。

再び図１を参照すると、揚重部２０は、本体フレーム１１の上部に固定されて後方に向かって水平に延びた２本のガイドレール２１と、各ガイドレール２１に沿って移動可能に設けられた電動チェーンブロック２２と、電動チェーンブロック２２でセグメント４吊り上げる際にセグメント４に取り付けられる吊り上げユニット２４とを有する。電動チェーンブロック２２を駆動するための電源（不図示）は架設装置１０に備えられている。電源から電動チェーンブロック２２への電力の供給は、ケーブル（不図示）介して行ってもよいし、ガイドレール２１をトロリーとして構成し、このトロリーを介して行ってもよい。

吊り上げユニット２４は、図４の平面図に示すように、互いに間隔をあけて平行に設けられた一対の吊り上げ梁２５と、各吊り上げ梁２５をその両端部でそれぞれ連結する連結梁２６と、各吊り上げ梁２５を跨ぐようにして吊り上げ梁２５に取り付けられ、両端部にそれぞれピン２８（図４では片方のみ示している）が着脱可能に設けられたピンブラケット２７とを有する。

ピン２８は、セグメント４の貫通孔４ａに対応しており、各ピン２８を貫通孔４ａに挿入することによって吊り上げユニット２４にセグメント４が保持される。各吊り上げ梁２５にはワイヤ取付け部２５ａが設けられており、ここに取り付けられたワイヤ２３を、図１に示すように電動チェーンブロック２２のフックに引っ掛けることによって、吊り上げユニット２４に保持されたセグメント４を吊り上げることができる。吊り上げられたセグメント４は、電動チェーンブロック２２をガイドレール２１に沿って本体フレーム１１側へ移動させることによって、本体フレーム１１の内側空間内に引き込ませることができる。そのために、本体フレーム１１には、電動チェーンブロック２２および電動チェーンブロック２２によって吊り上げられたセグメント４が通過できる程度の開口面積を持つ開口部１１ａが形成されている。

架設装置１０は、それ自身がクライミングしながらセグメント４を積み上げていく。そのため、架設装置１０は、昇降機構を備えている。本実施形態では、架設装置１０のクライミングは、上述した吊り上げユニット２４を利用して行なう。すなわち、吊り上げユニット２４は、昇降機構の一部を構成している。架設装置１０をクライミングさせるための構成として、吊り上げユニット２４はセンターホールジャッキ２９を備えている。センターホールジャッキ２９は、各吊り上げ梁２５の両端部にそれぞれ１本ずつ固定されている。

架設装置１０のクライミングは、接合したセグメント４上で、ワイヤ２３による電動チェーンブロック２２と吊り上げユニット２４との連結を解除し、ピン２８を貫通孔４ａから引き抜くことによってセグメント４の上に吊り上げユニット２４を載せた状態で行われる。実際にセグメント４の上に載せられるのは吊り上げ梁２５であり、吊り上げユニット２４をセグメント４の上に載せることができるようにするために、吊り上げ梁２５の間隔は、セグメント４の外径よりも小さくされている。この状態で、センターホールジャッキ２９のピストンには、外周面にネジ溝が形成された鋼棒（図１では不図示）が、ピストンを貫通してねじ込まれる。一方、本体フレーム１１の適宜箇所には、ねじ込まれた鋼棒の下端が固定される鋼棒固定部が設けられており、この鋼棒固定部に鋼棒の下端を固定するとともに、支持部３０の各ピン３１をセグメント４の貫通孔４ａから引き抜き、その後、センターホールジャッキ２９のピストンを上昇させることで、架設装置１０の本体フレーム１１全体を上昇させることができる。この架設装置１０のクライミング動作について詳しくは後述する。

次に、上述した架設装置１０を用いた風力発電タワーの架設手順について、図５Ａ〜図５Ｉを参照しつつ説明する。

まず、図５Ａに示すように、地盤に基礎２を打設する。基礎２は、フーチング付きとすることが好ましい。そして、打設した基礎２の上に、１つのセグメント４を接合する。ここで、「接合する」とは、単に置くだけでなく、動かないように強固に固定することを意味する。基礎２には、上述した架設装置の支持部に設けられたピン３１（図２参照）を挿入するための孔２ａが形成されており、基礎２の上にセグメント４を接合することにより、架設装置を支持することが可能となる。この工程は、架設装置を支持させるための準備を行う工程であるので、基礎２に孔２ａが上下２段に形成されている場合は、この工程でセグメント４を接合する必要はない。また、基礎２に孔２ａを形成しない場合は、この工程でセグメント４を２段接合する。セグメント４の接合は、地上のクレーンによって行うことができる。この工程では高さはセグメント４の吊り上げ高さは低いので、比較的小型のクレーンを用いることができる。

次いで、図５Ｂに示すように、架設装置１０を基礎２および接合したセグメント４に設置する。架設装置１０の設置は、基礎２の孔２ａおよびセグメント４の貫通孔４ａにそれぞれピン３１を挿入し、架設装置１０を支持することによって行う。

架設装置１０を設置したら、図５Ｃに示すように、架設装置１０の支持梁１５にヘッドセグメント４”を設置し、さらにその上に、ナセル６を取り付ける。ヘッドセグメント４”にはナセル６を取り付けるための部材（不図示）が設けられており、この工程でヘッドセグメント４”とナセル６とを連結する。ナセル６は、風力発電タワーを構成する各ユニットの中で最も重いユニットの一つであるが、まだこの段階ではナセル６の取付け位置はそれほど高くないので、ナセル６の取付け作業は比較的容易である。

次いで、図５Ｄに示すように、吊り上げユニット２４に次のセグメント４を装着し、揚重部２０の電動チェーンブロック２２によって、セグメント４が装着されている吊り上げユニット２４を吊り上げる。吊り上げユニット２４へのセグメント４の装着は、吊り上げユニット２４のピン２８をセグメント４の貫通孔４ａ（図１（ａ）参照）に挿入することによって行う。

セグメント４を吊り上げていき、吊り上げられているセグメント４の下端の位置が、既に接合されているセグメント４の上端の位置よりも高くなるまでセグメント４が吊り上げられたら、電動チェーンブロック２２によるセグメント４の上昇を停止し、図５Ｅに示すように、電動チェーンブロック２２をガイドレール２１に沿って本体フレーム１１側へ向けて移動させる。さらに移動を続け、セグメント４が開口部１１ａ（図１（ａ）参照）を通過して本体フレーム１１の内側空間に入り、既に接合されているセグメント４の真上に位置したら、図５Ｆに示すように、電動チェーンブロック２２の移動を停止し、その後、電動チェーンブロック２２によってセグメント４を降下させる。そして、降下させたセグメント４を既に接合されているセグメント４の上に接合する。

セグメント４を接合したら、図５Ｇに示すように、架設装置１０を１つのセグメント４の高さ分だけ上昇（クライミング）させる。以下に、架設装置１０のクライミング手順について図７〜図１１を参照して説明する。なお、図７〜図１１では、各構造の位置関係等をわかりやすくするため、一部を断面でまたは省略して示している。

まず、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ワイヤ２３（図１（ｂ）参照）による電動チェーンブロック２２と吊り上げユニット２４との連結を切り離すとともに、吊り上げユニット２４のピンをセグメント４から引き抜く。これにより、吊り上げユニット２４の吊り上げ梁２５が最上位置のセグメント４上に載せられ、吊り上げユニット２４はそのセグメント４上に支持される。のその後、前述した鋼棒４１を各センターホールジャッキ２９に取付け、その鋼棒４１の下端部を、架設装置１０の本体フレームの一部に設けた鋼棒固定部３３に固定する。鋼棒４１は、センターホールジャッキ２９のピストンの上下端において、鋼棒４１にナットを螺合することにより、ピストンに対して位置調整可能に取り付けられる。鋼棒４１は、架設装置１０のクライミングの都度、センターホールジャッキ２９に取り付けたり取り外したりするので、予め架設装置１０の適宜箇所に仮止めしておく。

次いで、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、支持部３０のピン３１をセグメント４の貫通孔４ａから引き抜く。ピン３１を引き抜くことで、本体フレーム１１はセグメント４に支持されなくなるが、本体フレーム１１の一部は鋼棒４１を介して、最上位置のセグメント４上に支持された吊り上げユニット２４と連結されている。つまり、架設装置１０は、最上位置のセグメント４上に支持されている。

この状態で、センターホールジャッキ２９のピストンを上昇させる。これにより、鋼棒４１が上昇し、それに伴って本体フレーム１１も上昇する。本体フレーム１１は、最終的には、図９に示すように、１つのセグメント４の高さ分だけ上昇させる。

通常、セグメント４の高さは２ｍ以上であるのに対し、センターホールジャッキ２９のストロークは４０〜５０ｃｍ程度である場合が多い。そのため、１回のセンターホールジャッキ２９の動作では、本体フレーム１１を図９に示す位置まで上昇させることができない。そこで、本実施形態においては、鋼棒４１が貫通するとともに鋼棒４１をセンターホールジャッキ２９に固定するためのナットのストッパとなるプレート等を有する盛り替えブラケット４２を吊り上げ梁２５に設けている。センターホールジャッキ２９のピストンを上昇させたら、下側のナットの位置を調整してこの盛り替えブラケット４２に鋼棒４１の荷重を盛り替えてピストンを戻し、その後、両側のナットにより鋼棒４１をセンターホールジャッキ２９のピストンに固定し、再度ピストンを上昇させる。この動作を何回か繰り返すことにより、図９に示す位置まで本体フレーム１１を上昇させることができる。

なお、図２に示したように、セグメント４の外周面は、支持部３０の油圧ジャッキ３２によって支持されている。したがって、本体フレーム１１の移動（上昇および下降）時には、油圧ジャッキ３２によるセグメント４の支持を解除する。または、油圧ジャッキ３２のピストンの先端部にローラ（不図示）を回転自在に取り付け、このローラを常にセグメント４の外周面に押し付けながら本体フレーム１１を移動させることにより、本体フレーム１１を常に安定して支持することができ、しかも本体フレーム１１の移動の都度、油圧ジャッキ３２を動作させる必要もなくなる。油圧ジャッキ３２に取り付けるローラの材質としては、セグメント４を損傷させないように樹脂製とすることが好ましい。

本体フレーム１１が図９に示す所定の位置まで上昇したら、図１０に示すように、最上位置およびその下段の２つのセグメント４の貫通孔４ａに、ピン３１を挿入する。その後、鋼棒固定部３３への鋼棒４１の固定を解除し、架設装置１０の荷重を支持部３０のピン３１に盛り替える。架設装置１０の荷重を盛り替えたら、センターホールジャッキ２９から鋼棒４１を取り外す。

次いで、図１１に示すように、電動チェーンブロック２２によって吊り下げユニット２４をワイヤ２３で吊り、地上へ降下させる。

以降は、図５Ｄ〜図５Ｆに示した手順によるセグメント４の接合と、図７〜図１１に示した手順による架設装置１０のクライミングとを繰り返し、タワー本体３（図６参照）を下から順に架設していく。

タワー本体３が所定の高さまで架設されたら、図５Ｈに示すように、地上からのクレーン作業によって、ナセル６にローダーヘッド７を取り付け、さらに、ローダーヘッド７にブレード８を取り付け、発電装置５を完成させる。この「所定の高さ」とは、ブレード８を取付けるのに必要な高さであり、まだこの段階では高さはそれほど高くないので、ブレード８の取り付け作業は容易である。

図５Ｃに示した段階ではなくこの段階で発電装置５を完成させるのは、図５Ｃに示した段階ではブレード８を取付けるのに十分な高さではなく、その一方で、最も重量の大きいナセル６は作業の安全性確保の観点からもできるだけ高さの低い位置で設置したいという理由によるものである。したがって、ナセル６の設置とブレード８の取り付けを別の工程で行うことは本発明において本質的なことではなく、この図５Ｈに示した段階で、架設装置１０にナセル６を設置し、さらにローダーヘッド７およびブレード８を取付けてもよい。また、塔頂設置物がブレード８のような塔頂部から下方に延びる部分を含むものではない場合は、先に示した図５Ｃの段階で塔頂設置物を完成させてもよい。

発電装置５の完成後、再び、上述した手順に従って、図５Ｉに示すように、架設装置１０によってセグメント４を下から順次接合していく。そして、最後のセグメント４の接合が終了したら、最後のセグメント４の上にヘッドセグメント４”を接合し、最後に、架設装置１０を撤去することで、図６に示す風力発電タワー１が完成する。

最後のセグメント４へのヘッドセグメント４”の接合手順について、図１２〜図１６を参照して説明する。なお、以下の説明では、最後に接合するセグメントを、初期工程で架設装置１０上に設置しておいたヘッドセグメント４”およびその他のセグメント４と区別して、最終セグメント４’と称す。

まず、図１２に示すように、前述したのと同じ手順で最終セグメント４’を接合する。最終セグメント４’は、これまでに接合したセグメント４とは異なり、吊り上げユニットの吊り上げ梁２５が上方から収容される切り込み４ｂが、最終セグメント４’の上面に形成されている。切り込み４ｂの深さは、吊り上げ梁２５が切り込み４ｂに収容された状態で、吊り上げ梁２５の上面が最終セグメント４’の上面から突出しない程度の深さとされる。最終セグメント４’の接合は、吊り上げ梁２５を切り込み４ｂ内に収容した状態で行う。最終セグメント４’の接合が終了したら、吊り上げユニットを、吊り上げ梁２５およびセンターホールジャッキ２９のみ残して解体し、地上へ降ろす。

次いで、図１３に示すように、センターホールジャッキ２９に鋼棒４１を取り付け、鋼棒４１の下端部を鋼棒固定部３３に固定する。それとともに、ヘッドセグメント４”と最終セグメント４’とが対向する空間に部材が存在する場合は、その部材も撤去し地上へ降ろす。次いで、図１４に示すように、ピン３１をセグメント４の貫通孔４ａから引き抜き、架設装置１０の荷重を吊り上げ梁２５に盛り替える。

次いで、図１５に示すように、センターホールジャッキ２９を用いて本体フレーム１１を降下させる。本体フレーム１１の降下によってヘッドセグメント４”も降下し、最終的には、図１６に示すようにヘッドセグメント４”が最終セグメント４’の上に載る。この際、ヘッドセグメント４”は支持梁１５上に支持され、かつ、最終セグメント４’の上には吊り上げ梁２５が置かれているが、支持梁１５はヘッドセグメント４”の切り込み内に収められており、かつ吊り上げ梁２５も最終セグメント４’の切り込み内に納められているので、これら支持梁１５および吊り上げ梁２５が、ヘッドセグメント４”を最終セグメント４’の上に載せるのに障害にはならない。センターホールジャッキ２９の１回の動作でヘッドセグメント４”を最終セグメント４’の上に載せることができない場合は、架設装置１０の上昇時と同様に、盛り替えブラケット４２に鋼棒４１の荷重を盛り替えながら本体フレーム１１を降下させていく。ヘッドセグメント４”が最終セグメント４’の上に載るまで本体フレーム１１が降下したら、ヘッドセグメント４”を最終セグメント４’に接合する。

最後に、架設装置１０を解体し、各部材を地上へ降ろし、図６に示した風力発電タワー１を完成させる。支持梁１５および吊り上げ梁２５はそれぞれ横方向に引き抜くことで、取り外すことができる。架設装置１０には、各部材を降下させるのに用いるウインチ（不図示）等の降下装置が予め備えられており、の各部材を地上へ降ろす際は、電動チェーンブロック２２を利用できる場合は電動チェーンブロック２２を利用するが、電動チェーンブロック２２を利用できない場合は、この降下装置を利用する。

通常、風力発電設備において、発電装置５のメンテナンスのために作業員が発電装置５にアクセスできるように、タワー本体３（図６参照）には、タラップや昇降用のリフトが備えられている。架設装置１０の各部材を降下させるのに用いた降下装置は、このタラップやリフトを利用して地上へ降ろすことができる。また、タラップやリフトは、架設装置１０の各部材の降下にも利用することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、架設装置１０は、それ自身が架設中のタワー本体３をガイドとして上昇しながら、セグメント４を地上から揚重し、積み上げていく。したがって、架設装置１０は、架設すべきタワー本体３の全高にわたる高さは不要であり、架設装置１０の小型化が達成される。しかも、架設装置１０は本体フレーム１１や吊り上げユニット２４等を構成する鋼材、および汎用の電動チェーンブロック２２等を用いて構成することができるので、架設装置１０自身の構成も簡易なものとなる。また、架設装置１０は、ナセル６を搭載した状態でセグメント４を下から順次積み上げていく、すなわち、先に基礎２と塔頂設置物（または塔頂設置物とタワー本体の最上部を構成するセグメントとを組み合わせた塔頂部構造）とを作っておき、塔頂設置物を持ち上げながら、それらの間のタワー本体３を下から順次架設していくように構成されている。その結果、塔頂設置物を最後に地上から揚重してタワー本体３の頂部に設置する必要がなくなる。したがって、塔頂設置物を地上から揚重するために、地上に大型のクレーン装置を用意したり、架設装置１０に大型のクレーン装置を備え付けたりする必要はない。以上のことから、タワー本体３の高さに対して十分に低く、小型で簡易な架設装置１０を用いて風力発電タワー１を架設することができ、結果的に風力発電タワー１の架設コストを低減することができる。さらに、重量の重い塔頂設置物はタワー本体３の高さが比較的低い段階で揚重されて架設装置１０に載せられるので、塔頂設置物の揚重に伴う危険性が大幅に減少し、作業の安全性が確保される。

特に本実施形態では、架設装置１０はナセル６をヘッドセグメント４”と連結させた状態で搭載する構造となっている。したがって、慎重な作業を必要とするナセル６の連結作業を高所ではなく地上付近で行うことができるので、ナセル６の連結作業を容易に行うことができる。このことによっても作業の安全性が確保される。

上述した実施形態では、架設装置１０は、塔頂設置物を本体フレーム１１の最上部に搭載するように構成されていたが、塔頂設置物の支持構造は、架設装置の上昇時においても塔頂設置物を安定して支持することができる構造であれば任意の構造とすることができる。

図１７に、塔頂設置物の支持構造が異なる架設装置の一変形例を示す。図１７に示す架設装置５０は、本体フレーム５１を図１に示したものと比べてさらに上方に延ばし、本体フレーム５１の上部でナセル６を側方から抱え込むような構造を有している。その他は図１に示したものと同様に構成される。このように本体フレーム５１の一部でナセル６を抱え込むような構造とすることで、ナセル６をより安定して支持することができる。また、ナセル６をより安定して支持できることにより、ナセル６を単体で支持することも可能となる。

また、上述した実施形態では、センターホールジャッキを用いて架設装置のクライミングを行う例を示したが、架設装置のクライミング機構はこれに限られるものではない。例えば、図４に示す吊り上げユニット２４において、センターホールジャッキ２９の代わりに、吊り上げ用の電動チェーンブロック２２（図１（ｂ）参照）とは別の電動チェーンブロック（不図示）を吊り上げ梁２５に取り付け、この電動チェーンブロックで架設装置の本体フレームを直接または間接的に引き上げることによって、架設装置をクライミングさせることができる。あるいは、セグメント４の貫通孔４ａに対して進退可能なピンを備えたピストンを有するジャッキを架設装置自身に組み込んでおき、このジャッキのピンに荷重を盛り替えて、ジャッキの動作で本体フレームを持ち上げることによっても、架設装置をクライミングさせることができる。

さらに、上述した実施形態では、架設する建造物として風力発電タワー１（図６参照）を例に挙げて説明したが、本発明は、風力発電タワー１の架設のみに適用されるのではなく、特定の機能や構造を有する構造物あるいは設備が塔頂部に設置された塔状建造物、別の言い方をすれば、特定の機能や構造を有する構造物あるいは設備がタワー本体の頂部に支持された塔状建造物であれば、いかなる塔状建造物にも適用できる。その例としては、図１８に示すような、支柱１０１の頂部にタンク１０２が設置された高架水槽や、図１９に示すような脚部１１１の頂部に主桁柱頭部１１２が設置された、道路や鉄道における橋脚や、図示しないが、タワー本体の頂部に送受信アンテナが設置された電波塔などが上げられる。これらも、タンク１０２、主桁柱頭部１１２、あるいは送受信アンテナを架設装置に支持させた状態で、架設装置自身をクライミングさせながら、支柱１０１、脚部１１１、あるいはタワー本体のセグメントを下から順次接合していき、最後に、最終セグメント上にタンク１０２、主桁柱頭部１１２、あるいは送受信アンテナを設置することによって架設することができる。

本発明の一実施形態による架設装置を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 図１に示す架設装置のＡ−Ａ線断面図である。 ピンによってセグメントに作用する荷重を分散させるように構成したセグメントの貫通孔部分の拡大図である。 図１に示す吊り上げユニットの平面図である。 図１に示す架設装置を用いた風力発電タワーの架設手順の一例を説明する図である。 図１に示す架設装置を用いた風力発電タワーの架設手順の一例を説明する図である。 図１に示す架設装置を用いた風力発電タワーの架設手順の一例を説明する図である。 図１に示す架設装置を用いた風力発電タワーの架設手順の一例を説明する図である。 図１に示す架設装置を用いた風力発電タワーの架設手順の一例を説明する図である。 図１に示す架設装置を用いた風力発電タワーの架設手順の一例を説明する図である。 図１に示す架設装置を用いた風力発電タワーの架設手順の一例を説明する図である。 図１に示す架設装置を用いた風力発電タワーの架設手順の一例を説明する図である。 図１に示す架設装置を用いた風力発電タワーの架設手順の一例を説明する図である。 本発明によって架設される塔状建造物の一例である風力発電タワーの側面図である。 図１に示す架設装置のクライミング手順を説明する図である。 図１に示す架設装置のクライミング手順を説明する図である。 図１に示す架設装置のクライミング手順を説明する図である。 図１に示す架設装置のクライミング手順を説明する図である。 図１に示す架設装置のクライミング手順を説明する図である。 最終セグメントへのヘッドセグメントの接合手順を説明する図である。 最終セグメントへのヘッドセグメントの接合手順を説明する図である。 最終セグメントへのヘッドセグメントの接合手順を説明する図である。 最終セグメントへのヘッドセグメントの接合手順を説明する図である。 最終セグメントへのヘッドセグメントの接合手順を説明する図である。 本発明による架設装置の他の例の側面図である。 本発明によって架設される塔状建造物の他の例である高架水槽の側面図である。 本発明によって架設される塔状建造物のさらに他の例である、橋梁の橋脚部の側面図である。

符号の説明

１ 風力発電タワー
２ 基礎
３ タワー本体
４ セグメント
４ａ 貫通孔
５ 発電装置
６ ナセル
７ ローダーヘッド
８ ブレード
１０，５０ 架設装置
１１，５１ 本体フレーム
１５ 支持梁
２０ 揚重部
２１ ガイドレール
２２ 電動チェーンブロック
２４ 吊り上げユニット
２５ 吊り上げ梁
２８，３１ ピン
２９ センターホールジャッキ
３０ 支持部
３２ 油圧ジャッキ
４１ 鋼棒
１０１ 支柱
１０２ タンク
１１１ 脚部
１１２ 主桁柱頭部

Claims (10)

1. 複数のセグメントが積み重ねられて構成されるタワー本体の頂部に塔頂設置物が設置された塔状建造物の架設方法であって、
   架設すべきタワー本体の周囲を取り囲むように構成された本体構造と、前記本体構造を前記タワー本体に支持させるための本体支持部と、塔頂設置物を含む塔頂部構造を支持する塔頂部構造支持部と、セグメントを揚重するための揚重部とを有する架設装置を用い、
   前記本体支持部によって、架設途中のタワー本体の最上部に前記架設装置を支持させる工程と、
   タワー本体に支持された前記架設装置の塔頂部構造支持部に、前記塔頂部構造を支持させる工程と、
   前記塔頂部構造を支持した前記架設装置の揚重部によって、前記セグメントを揚重し、架設途中のタワー本体の最上部に接合する工程と、
   前記架設装置をクライミングさせる工程と、
   前記セグメントを接合する工程を、前記架設装置をクライミングさせる工程を間に入れつつ、最後のセグメントを接合するまで繰り返す工程と、
   前記最後のセグメントを設置した後、最後のセグメント上に前記塔頂部構造を接合する工程とを有する、塔状建造物の架設方法。
2. 前記揚重部は、前記セグメントに着脱可能に連結される吊り上げユニットと、前記吊り上げユニットを吊り上げ、既に接合されているセグメントの上方へ移動させる吊り上げ機構とを有し、
   前記架設装置をクライミングさせる工程は、接合した前記セグメント上に前記吊り上げユニットを載せ、前記セグメント上に載せられた吊り上げユニットに前記本体構造の荷重を盛り替えた状態で、前記本体構造をクライミングさせることを含む、請求項１に記載の塔状建造物の架設方法。
3. 複数のセグメントが積み重ねられて構成されるタワー本体の頂部に塔頂設置物が設置された塔状建造物を架設するのに用いられる架設装置であって、
   架設すべきタワー本体の周囲を取り囲むように構成された本体構造と、
   前記本体構造を前記タワー本体に支持させるための本体支持部と、
   塔頂設置物を含む塔頂部構造を支持する塔頂部構造支持部と、
   セグメントを揚重するための揚重部と、
   前記本体構造を前記タワー本体に沿って昇降させるための昇降機構とを有する架設装置。
4. 前記揚重部は、前記セグメントに着脱可能に連結される吊り上げユニットと、前記吊り上げユニットを吊り上げ、既に接合されているセグメントの上方へ移動させる吊り上げ機構とを有する請求項３に記載の架設装置。
5. 前記吊り上げ機構は、前記本体構造に固定され水平方向に延びたガイド部材と、前記ガイド部材に沿って移動可能に設けられた電動チェーンブロックとを有する請求項４に記載の架設装置。
6. 前記セグメントの側面には孔が形成されており、
   前記吊り上げユニットは、前記セグメントの上に支持可能に配置された梁部材と、前記梁部材に取付けられ、前記セグメントとの連結のために前記孔に挿入される吊り上げ用ピンとを有し、
   前記昇降機構は、前記梁部材が前記セグメントの上に支持された状態で前記梁部材と前記本体構造とを連結し、前記梁部材に対して前記本体構造を昇降させる、請求項４または５に記載の架設装置。
7. 前記昇降装置は、前記梁部材に取り付けられたセンターホールジャッキを有する請求項６に記載の架設装置。
8. 前記セグメントのうち最後に接合されるセグメントの上面には切り込みが形成されており、
   前記梁部材は、最後に接合されるセグメントの上面から突出せずに前記切り込み内に収容される寸法を有する請求項６または７に記載の架設装置。
9. 前記支持部は、前記セグメントの孔に挿入可能に設けられたピンを有する請求項６ないし８のいずれか１項に記載の架設装置。
10. 前記塔頂部構造の底面には切り欠きが形成されており、
    前記塔頂部構造支持部は、前記塔頂部構造の底面から突出せずに前記塔頂部構造の切り欠きに嵌合し、これによって前記塔頂部構造を支持する支持梁を有する請求項３ないし９のいずれか１項に記載の架設装置。

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