JP3997932B2 - 塔状構造物の構築方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高さの大きい塔状建物を複数ユニットに分割して構築する塔状建物の構築方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、環境保護等の観点から、有害物を一切放出せずに発電することのできる風力発電装置が注目されており、既に多くの風力発電装置が稼動している。図1は、風力発電装置1の構成を示す。同図に示すように、風力発電装置1は、発電塔3の頂部に発電機5を搭載して構成される。
【0003】
風力発電装置1を構築工法としては、発電塔3を複数の構成ユニット11に分割し、最下段の構成ユニット11の上に、その上段の構成ユニット11をクレーンにより揚重して順次積み上げることにより発電塔3を構築した後、この発電塔3の頂部へ発電機5を揚重して据え付ける方法が一般的である。その際、特に発電機5は重量が極めて大きいため、クレーンとして例えば300トン級以上の大型クレーンが必要である。
【0004】
しかし、そのような大型クレーンは台数が少ないために確保が難しいうえ、使用料金も高価である。また、風力発電の建設地は、山間や海岸等の僻地であることが一般的であり、建設地へ至る道路は大型クレーンが通過できるほど整備されたものでないことが多い。このため、大型クレーンを分解した状態で建設現場へ搬入し、大型クレーンを組み立てて揚重作業を行った後、再分解して現場から搬出する必要がある。このような大型クレーンの組み立てと分解には時間がかかるため、揚重作業が例えば半日程度であっても、大型クレーンの実際の拘束時間は数日に及び、実作業量の割にクレーン使用料金が著しく嵩んでしまう。
【0005】
これに対して、大型クレーンを用いずに風力発電装置のような塔状構造物を構築し得る方法として、特許文献1に開示される方法が知られている。この方法では、地面の基礎上に、発電塔を構成する第1のブロック構造物を構築した後、これを取り囲むようにガイドタワーを組み立てる。次に、ガイドタワーにリフトアップ装置(昇降装置)を取り付ける。リフトアップ装置は伸縮機構を備えており、尺取虫のようにガイドタワーに沿って上下に移動できる。このリフトアップ装置により第2のブロック構造物を吊り上げて、第1のブロック構造物の上に据え付ける。次に、仮設基礎部に台を設置し、この台に反力をとってリフトアップの伸縮機構を伸長させることにより、ガイドタワー全体を持ち上げる。こうしてガイドタワー全体を持ち上げた状態で、ガイドタワーの底部から継ぎ足し枠の取り付けを行うことで、ガイドタワーを高くする。そして、高くなったガイドタワーに沿ってリフトアップ装置を上昇させ、次のブロック構造物を吊り上げて第2のブロック構造物の上に据え付ける。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−242483号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、特許文献1に記載の方法では、ガイドタワーをその底部から継ぎ足す構成であるため、タワー全体を持ち上げることが必要である。このため、ガイドタワーの高さが一定以上(例えば70m程度以上)になると、不安定になってガイドタワーを持ち上げることができず、高さの大きい塔状構造物を構築する場合には適用が難しくなってしまう。
【0008】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、大型クレーンを用いることなく高さの大きい塔状構造物を構築することが可能な塔状構造物の構築方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項1に記載された発明は、塔状構造物を上下に複数の構成ユニットに分割して、これら構成ユニットを下側から順次積み上げることにより前記塔状構造物を構築する方法であって、
2本のガイドタワーを、これら2本のガイドタワーを結ぶ直線が前記塔状構造物の構築位置から外れるように、又は、前記塔状構造物の構築位置がこれら2本のガイドタワーを結ぶ直線上となるように設け、あるいは、3本のガイドタワーを前記塔状構築物の構築位置を取り囲むように設ける工程と、
前記2本又は3本のガイドタワーのそれぞれに沿って昇降する昇降装置と、これら昇降装置の間に架け渡されるフレームと、このフレームに取り付けられる第1および第2のクレーンとを設ける工程と、
前記第1のクレーンにより前記構成ユニットを吊り下げた状態で、前記昇降装置を上昇させることにより前記構成ユニットを揚重する工程と、
該揚重した構成ユニットを下段の構成ユニットの上に据え付ける工程と、
前記構成ユニットと前記ガイドタワーとの間に控えを設ける工程と、
前記第2のクレーンにより、前記ガイドタワーを構成する構造体を吊り上げて当該ガイドタワーの頂部に継ぎ足す工程と、を備えることを特徴とする。
【0010】
本発明によれば、第1クレーンにより塔状構造物の構成ユニットを吊り下げた状態で昇降装置を上昇させることにより、当該構成ユニットを揚重する。このため、大型クレーンを用いることなく構成ユニットを揚重して塔状構造物を構築することができる。また、第2のクレーンによりガイドタワーの上部から継ぎ足していくので、ガイドタワー全体を持ち上げる必要はない。このため、ガイドタワーの高さの制限が少なくなり、より高い塔状構造物を構築できる。
【0011】
また、請求項2に記載された発明は、請求項1記載の塔状構造物の構築方法において、前記第1のクレーンとしてテレスコ式クレーンを用い、前記第2のクレーンとしてジブクレーンを用いることを特徴とする。このようにすれば、汎用的なテレスコ式クレーンおよびジブクレーンにより高さの大きい塔状構造物を構築できる。
【0012】
また、請求項3に記載された発明は、請求項1または2記載の塔状構造物の構築方法において、2本の前記ガイドタワーを、これら2本のガイドタワーを結ぶ直線が前記塔状構造物の構築位置から外れるように配置し、前記構成ユニットを前記2本のガイドタワーを結ぶ直線上の位置で揚重して、当該揚重した構成ユニットを前記第1のクレーンにより下段の構成ユニットの上まで移動させて据え付けることを特徴とする。このようにすれば、2本のガイドタワーの間隔を十分にとれない場合にも、構成ユニットの揚重位置を確保して揚重作業を行うことができる。
【0013】
また、請求項4に記載された発明は、請求項1または2記載の塔状構造物の構築方法において、2本のガイドタワーを、前記塔状構造物の構築位置がこれら2本のガイドタワーを結ぶ直線上となるように、一方のガイドタワーを前記構築位置に近接させて配置し、前記構成ユニットを前記直線上の他方のガイドタワーに近い位置で揚重して、当該揚重した構成ユニットを前記第1のクレーンにより下段の構成部材の上まで移動させて据え付けることを特徴とする。このようにすれば、2本のガイドタワーの間で構成ユニットの揚重および据え付けを行うことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図2〜図4は、本発明を図1に示す風力発電装置1の構築に適用した場合の第1の実施形態の概要を示すものであり、図2は正面図、図3は側面図、図4は平面図である。
【0015】
図4の平面図に示すように、本実施形態では、2本のガイドタワー10を設け、この2本のガイドタワー10を結ぶ直線から外れた位置に風力発電装置1を構築する。各ガイドタワー10には昇降装置12が取り付けられている。昇降装置12は、フレーム14a〜14cと、フレーム14a〜14cを接続する伸縮部材16とを備えている。フレーム14a〜14cはガイドタワー10の周囲を取り囲むように設けられ、不図示のピンによりガイドタワー10に固定できるようになっている。伸縮部材16は油圧アクチュエータを含んで構成されており、油圧により上下に伸縮することができる。したがって、各フレーム14a〜14cのガイドタワーへの固定および固定解除と伸縮部材16の伸縮とを同期させて行うことで、尺取虫の機構により昇降装置12をガイドタワー10に沿って昇降させることができる。例えば、昇降装置12を上昇させる場合、最上部のフレーム14cの固定を解除して上側の伸縮部材16を伸長させた後、フレーム14cを再度固定し、中央のフレーム14bの固定を解除して上側の伸縮部材16を収縮させると共に下側の伸縮部材16を伸長させた後、フレーム14bを再度固定し、最下部のフレーム14aの固定を解除して下側の伸縮部材16を収縮させた後、フレーム14aを再度固定する。また、昇降装置12を下降させる場合は、最下部のフレーム14aの固定を解除して下側の伸縮部材16を伸長させた後、フレーム14aを再度固定し、中央のフレーム14bの固定を解除して下側の伸縮部材16を収縮させると共に上側の伸縮部材16を伸長させた後、フレーム14bを再度固定し、最上部のフレーム14cの固定を解除して上側の伸縮部材16を収縮させた後、フレーム14cを再度固定する。
【0016】
2つの昇降装置12の最上部のフレーム14cは一体化されており、その上面にはジブクレーン18が設置されている。また、フレーム14cの下面にはテレスコ式クレーン20が設けられている。テレスコ式クレーン20は図3および図4に矢印で示す如く前後に移動できるように構成されている。
【0017】
本実施形態では、ガイドタワー10を構成する鉄骨構造体をジブクレーン18により吊り上げてガイドタワー10の頂部に継ぎ足していきながら、テレスコ式クレーン20により、風力発電装置1の構成ユニット11bや、最上段の構成ユニットとしての発電機5を揚重して据え付けていく。
【0018】
なお、風力発電装置5の発電塔3の構成ユニット11は一般にはプレキャストコンクリート製であるが、これに限らず、構成ユニット11が鉄骨造であってもよい。
【0019】
図5〜図8は、風力発電装置1の構築工程をより詳細に示す正面図である。先ず、図5に示すように、地面上にガイドタワー10の最下部の鉄骨構造体10aを一対設置し、各ガイドタワー10に昇降装置12を取り付けると共に、ジブクレーン18およびテレスコ式クレーン20を設置する。
【0020】
次に、図6に示すように、ジブクレーン18によりガイドタワー10の2段目の鉄骨構造体10bを地上から吊り上げて、1段目の鉄骨構造体10aの頂部に継ぎ足す。そして、2本のガイドタワー10を結ぶ直線上の中央位置に2段目の構成ユニット11bを立て起こし、この構成ユニット11bにテレスコ式クレーン20からワイヤを掛け、昇降装置12をガイドタワー10に沿って上昇させることにより、図7に示すように2段目の構成ユニット11bを揚重する。また、各鉄骨構造体10aから控え22を設けて、設置済みの構成ユニット11aをその両側から支える。構成ユニット11bがその設置高さに達するまで上昇したら、上記図3の側面図に示すように、テレスコ式クレーン20により構成ユニット11bを水平に移動させて、下段の構成ユニット11aの位置に合わせ、その状態で両者の接合作業を行う。構成ユニット11a,11bの接合作業は、例えば、ガイドタワー10に足場を設けることにより行う。
【0021】
こうして2段目の構成ユニット11bの据え付けが完了すると、図6の場合と同様に、ガイドタワー10の3段目の鉄骨構造体10cをジブクレーン18で吊り上げて2段目の鉄骨構造体10bの頂部に継ぎ足したうえで、図8に示すように、発電機5をテレスコ式クレーン20で吊り上げて、構成ユニット11bの頂部に据え付ける。
【0022】
以上のように風力発電装置1を構築した後、昇降装置12を下降させながら、ガイドタワー10の鉄骨構造体10c,10b,10aを順次上から取り外してジブクレーン18で吊り下ろすことによりガイドタワー10を解体し、最終的にはジブクレーン18およびテレスコ式クレーン20も取り外して、構築作業は完了する。
【0023】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図9〜図11は、本発明の第2の実施形態の概要を示すものであり、図9は正面図、図10は側面図、図11は図9のXI−XI断面図である。なお、本実施形態において、上記第1の実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【0024】
図9に示すように、本実施形態では、2本のガイドタワー10を、その間に2本の構成ユニット11a,11bを余裕をもって設置できる程度の広めの間隔で設ける。各ガイドタワー10に取り付けられた昇降装置12の最上部のフレーム14cは、他方のガイドタワー10側へ延びており、テレスコ式クレーン20の移動レールとして機能する。2つの昇降装置12が同じ高さにある状態でフレーム14c同士を連結して、テレスコ式クレーン20を一方のガイドタワー10側から他方のガイドタワー10側へ移動させることができる。ただし、これらの最上部のフレーム14cを一体化して、2つの昇降装置12の高さを同一に保ちながら両者を昇降させる構成としてもよい。
【0025】
昇降装置12の上側には、ジブクレーン18を支持する支持フレーム24が、2本のガイドタワー10の間に架設されている。この支持フレーム24は、ガイドタワー10に沿って上下に移動できるように構成されており、昇降装置12によって昇降する。
【0026】
本実施形態では、最下段の構成ユニット11aを、2本のガイドタワー10を結ぶ直線上の、一方のガイドタワー10(図9では図中左側のガイドタワー10)に近い位置に立設し、このガイドタワー10の鉄骨構造体10aから控え50を設けて構成ユニット11aを支える。次に、ジブクレーン18により各ガイドタワー10の2段目の鉄骨構造体10bを継ぎ足すと共に、2段目の構成ユニット11bを他方のガイドタワー10に近い位置に立て起こした状態で、この構成ユニット11bを、昇降装置12を上昇させながらテレスコ式クレーン20で吊り上げる。そして、構成ユニット11bの設置高さまで吊り上げると、テレスコ式クレーン20によって構成ユニット11bを最下段の構成ユニット11aの上まで水平に移動させて、両者の接合作業を行う。
【0027】
次に、ガイドタワー10の最上段の鉄骨構造体10cを継ぎ足した後、図12に示すように、発電機5をテレスコ式クレーン20で吊り上げて、構成ユニット11bの頂部に据え付ける。以後、上記第1実施形態の場合と同様に、昇降装置12を下降させながら、ガイドタワー10の鉄骨構造体10c,10b,10aを順次上からとりはずしてガイドタワー10を解体し、ジブクレーン18およびテレスコ式クレーン20も取り外して、構築作業は完了する。
【0028】
以上説明した本発明の第1および第2の実施形態によれば、汎用的なガイドタワー10、昇降装置12、ジブクレーン18、およびテレスコ式クレーン20を用いて、構成ユニット11a,11bや発電機5等の重量物を揚重する。このため、風力発電装置1の構築にあたり、確保するのが難しい大型クレーンを用いることは不要となり、建設設備の調達が容易となる。また、大型クレーンは利用料金が高いため、そのような大型クレーンの使用が不要となることで、建設コストの低減を図ることもできる。
【0029】
また、上記各実施形態では、ガイドタワー10に沿って昇降する昇降装置12を用いてジブクレーン18を昇降させ、このジブクレーン18によりガイドタワー10を上方から継ぎ足していく。このため、ガイドタワー10を下から継ぎ足す場合のように、ガイドタワー10全体を持ち上げることによる高さの制限がなくなるため、より高い風力発電装置1を構築することが可能となる。
【0030】
また、上記各実施形態では、テレスコ式クレーン20により重量の大きい構成ユニット11a,11bや発電機5を真下に吊り下げた状態で揚重する。したがって、大型クレーンを用いる場合に比べて揚重時の吊り代が短くなるので、風の影響を受け難くなり、安定した揚重作業を行うことができる。
【0031】
さらに、上記各実施形態では、昇降装置12がガイドタワー10に沿って上昇する際の力によって、構成ユニット11a,11bや発電機5等の重量物を揚重する。すなわち、ガイドタワー10を継ぎ足すためのジブクレーン18の昇降と、重量物の揚重とを共通の昇降装置12により行う構成であるため、重量物を揚重するための装置を別途設けることが不要となり、装置全体を簡単化できる。
【0032】
なお、上記各実施形態では、2本のガイドタワー10を設ける構成としたが、本発明はこれに限らず、3本のガイドタワー10を設けることとしてもよい。3本のガイドタワー10を設けた場合、夫々から風力発電装置3の構成ユニット11への控えを取ることができ、設置した構成ユニット11の安定性を高めることができる。また、構成ユニット11を取り囲むように足場を設けることが可能となるので作業性も向上する。
【0033】
また、上記各実施形態では、風力発電装置1の発電塔3が2つの構成ユニット11に分割されているものとしたが、これに限らず、3つ以上の構成ユニット11に分割されていてもよい。その場合も、上記実施形態と同様に、構成ユニット11を1段ずつ、ガイドタワー10を上方に継ぎ足しながらテレスコ式クレーン20および昇降装置12により揚重すればよい。
【0034】
また、上記各実施形態では、本発明が風力発電装置の構築に適用された場合について説明したが、本発明は風力発電装置に限らず、各種タワー等の塔状構造物一般の構築に適用が可能である。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、大型クレーンを用いることなく高さの大きい塔状構造物を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】風力発電装置の構成を示す図である。
【図2】本発明を風力発電装置の構築に適用した場合の第1の実施形態の概要を示す正面図である。
【図3】図2の側面図である。
【図4】図2のIV−IV断面図である。
【図5】本実施形態における風力発電装置の構築工程をより詳細に示す図(その1)である。
【図6】本実施形態における風力発電装置の構築工程をより詳細に示す図(その2)である。
【図7】本実施形態における風力発電装置の構築工程をより詳細に示す図(その3)である。
【図8】本実施形態における風力発電装置の構築工程をより詳細に示す図(その4)である。
【図9】本発明の第2の実施形態の概要を示す正面図である。
【図10】図9の側面図である。
【図11】図9のXI−XI断面図である。
【図12】本実施形態において発電機を設置する工程を示す図である。
【符号の説明】
1 風力発電装置
3 発電塔
5 発電機
10(10a,10b,10c) ガイドタワー
11(11a,11b) 構成ユニット
12 昇降装置
18 ジブクレーン
20 テレスコ式クレーン
Claims (4)
- 塔状構造物を上下に複数の構成ユニットに分割して、これら構成ユニットを下側から順次積み上げることにより前記塔状構造物を構築する方法であって、
2本のガイドタワーを、これら2本のガイドタワーを結ぶ直線が前記塔状構造物の構築位置から外れるように、又は、前記塔状構造物の構築位置がこれら2本のガイドタワーを結ぶ直線上となるように設け、あるいは、3本のガイドタワーを前記塔状構築物の構築位置を取り囲むように設ける工程と、
前記2本又は3本のガイドタワーのそれぞれに沿って昇降する昇降装置と、これら昇降装置の間に架け渡されるフレームと、このフレームに取り付けられる第1および第2のクレーンとを設ける工程と、
前記第1のクレーンにより前記構成ユニットを吊り下げた状態で、前記昇降装置を上昇させることにより前記構成ユニットを揚重する工程と、
該揚重した構成ユニットを下段の構成ユニットの上に据え付ける工程と、
前記構成ユニットと前記ガイドタワーとの間に控えを設ける工程と、
前記第2のクレーンにより、前記ガイドタワーを構成する構造体を吊り上げて当該ガイドタワーの頂部に継ぎ足す工程と、を備えることを特徴とする塔状構造物の構築方法。 - 前記第1のクレーンとしてテレスコ式クレーンを用い、前記第2のクレーンとしてジブクレーンを用いることを特徴とする請求項1記載の塔状構造物の構築方法。
- 2本の前記ガイドタワーを、これら2本のガイドタワーを結ぶ直線が前記塔状構造物の構築位置から外れるように配置し、前記構成ユニットを前記2本のガイドタワーを結ぶ直線上の位置で揚重して、当該揚重した構成ユニットを前記第1のクレーンにより下段の構成ユニットの上まで移動させて据え付けることを特徴とする請求項1または2記載の塔状構造物の構築方法。
- 2本のガイドタワーを、前記塔状構造物の構築位置がこれら2本のガイドタワーを結ぶ直線上となるように、一方のガイドタワーを前記構築位置に近接させて配置し、前記構成ユニットを前記直線上の他方のガイドタワーに近い位置で揚重して、当該揚重した構成ユニットを前記第1のクレーンにより下段の構成部材の上まで移動させて据え付けることを特徴とする請求項1または2記載の塔状構造物の構築方法。
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