JP4219226B2 - 長管を用いた水底管敷設工法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、離島給水用の海底配管や河川・湖沼、湾内において水底管を敷設する工法に関する。
【０００２】
【従来技術と課題】
（１）従来の水底（海底）管の敷設工法の代表的なものとしては、（ａ）敷設船工法、（ｂ）浮遊曳航法、（ｃ）海底曳航法がある。これらの工法については、「新日鐵の海底配管」（発行：新日本製鐵株式会社）に紹介されているが、概要を示すと以下のとおりである。
【０００３】
（ａ）敷設船工法。
この工法は、短管を敷設船上で溶接しながら敷設船を移動して管を沈設する工法である。数十ｋｍ〜数百ｋｍの長大な海底配管の敷設に適したもので、石油・ガスの海底配管に多くの実績がある。作業能率を上げるために溶接、検査、防食等を多ステージとし、また水中において適切な敷設曲線を得るためテンショナーやスティンガーを備えた専用敷設船とされている。また、通常パイプ輸送船、タグボート、アンカーボートを加えた船団を組む。
【０００４】
（ｂ）浮遊曳航法。
この工法は、短管を多数接続して長管としたものを敷設ラインの一方側の陸上または海上の台船上で接合し、水面上に浮上した状態で対岸または沖合の曳船で曳き出した後、水底に沈設する。比較的小規模（数ｋｍ）な水底管敷設に対して経済的な工法である。
【０００５】
（ｃ）海底曳航法。
この工法は、陸上に長管製作ヤードを設け、ガイドローラーを配置した進水設備を通して対岸または曳船のウインチによって水底を曳航して敷設する工法で、比較的小規模（数ｋｍ）な水底管敷設に対して経済的な工法である。長管にしたものを曳きだし敷設するため能率がよく、また、比較的海気象条件に影響を受け難く、航路内等船舶の往来が頻繁な所にも適用できる。
【０００６】
（２）また、長尺管を高能率に水底に敷設する先行技術として、特開昭６４−５５００４号公報（特許文献１）に開示されたものがある。この水底管敷設工法はパイプを巻き取った大径のドラムを敷設船に搭載し、敷設船を移動しながらドラムを回転してパイプを解きながら繰り出し水面下に敷設するパイプラインの敷設方法である。
【０００７】
【非特許文献１】
「新日鐵の海底配管」新日本製鐵株式会社発行、１９８４．６版
【特許文献１】
６４−５５００４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来技術において、前記（ａ）の敷設船工法は、１２ｍまたは２４m程度の短尺のパイプを敷設船状で溶接接合しながら敷設するため能率が悪く、能率を上げるために溶接ステージを多数設けると設備コストが高額になる課題があった。また、敷設船の他にタグボート、アンカーボート等の船団を組む必要があり大掛かりな作業編成となる。
【０００９】
また、前記（ｂ）の浮遊曳航法は、長管にしたものを接合するため現地作業の能率はよいが、施工にあたっては敷設ルートを横断する船舶の往来を禁止する必要があり、船舶の往来が多い航路を横断するルートには適用できない課題があった。また敷設作業にあたっては、比較的静穏な海気象条件を要する。
【００１０】
また、前記（ｃ）の海底曳航法は、敷設ルートを横断して船舶の往来があっても支障ないが、敷設ラインの後背地に長管製作ヤードや進水設備を設置するスペースがないと採用できない課題があった。
【００１１】
また、特開昭６４−５５００４号公報に開示された先行技術は、設備が大掛かりとなる課題があると共に、ドラムに巻いたパイプが扁平座屈しないようにするため、ドラム径Ｄとパイプ径ｄの関係（ｄ／Ｄ）から実用的には１００ｍｍ以下の小径パイプに限定される。
【００１２】
本発明は、上記従来技術の課題を解消して、高能率且つ低コストで水底管を敷設可能とする長管を用いた水底管敷設工法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）短管を複数本接合した長管を水底にアンカーされた台船の後方に移送し、前記長管の前部を台船に配設した複数のガイドローラー上に引き込み、前記長管の前端と既設の長管後端とを前記台船に設けた溶接ステージにて溶接接合した後、既設の長管前端に取り付けた曳索に張力を加えて敷設ラインに沿って移動する作業を繰り返して水底管を敷設延長する長管を用いた水底管敷設工法であって、前記複数のガイドローラーと溶接ステージは、台船の舷側に配設し、各ガイドローラーの高さを敷設曲線に合せて設定し、且つ溶接ステージを敷設曲線の最上位置に設け、台船の舷側に配設した前記複数のガイドローラーと溶接ステージは、舷側上端コーナーに係止したＬ字形の架台に取り付ける。
【００１４】
【作用】
本発明では、（１）海気象条件に左右されやすい海上作業の期間を短縮するために、長管を用いて現地における溶接接合時間を数分の１〜十分の１程度に減らし現地作業の能率を著しく向上させることができる。
（２）また、従来の浮遊曳航法や海底曳航法においては、長管製作ヤードが敷設ラインの後背地に特定されていたが、本発明では、水底管の敷設ラインとは無関係な場所で製作した長管を移送して接合延長して敷設するようにし、敷設ラインの後背地にスペースがない場合でも長管敷設を可能としている。
（３）水底管敷設作業に際しては、台船の後方に浮上させた長管を、台船の舷側に配設した敷設曲線に合せて高さを設定した複数のガイドローラーでガイドしながら管の敷設ができるので、管の曲げ応力を許容応力内に管理しながら敷設可能としている。
ガイドローラーおよび溶接ステージはＬ字形の架台に取り付け、台船の舷側上端コーナーに前記架台を係止するようにしているため、特に水没部への設置等、台船への取り付け・取り外しが容易に出来る。
【００１５】
また、各ガイドローラーを取り付けるＬ字形の架台の垂直材高さＨと配置間隔Ｂを選択することによって所望の敷設曲線を容易に設定できる。
さらに、ガイドローラーを台船の舷側に設けているため、長管の敷設完了時や工事中の台風襲来時などの緊急避難時に敷設途中の長管を水底に降ろす際にクレーンで吊上げて舷側から容易に降ろせる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る水底管の敷設方法の施工手順を説明する。
【００１７】
（長管の製作）
（１）工場内、ドックまたは陸上ヤード等で多数の短管（単管と同意で、例えば、８ｍ、１２ｍ、１６ｍ、２４ｍ等の定尺管）を直列に約１０本〜２０本程度溶接接続して長管を製作する。長管の長さは長くする程、現地作業の能率を高めることができるが、あまり長くしすぎると移送が困難となるため、１００ｍ〜２００ｍ程度にするのが望ましい。溶接接続部は加熱収縮チューブ等によって防食被覆を行っておく。
【００１８】
（２）長管を浮上曳航して現地に移送する場合は、長管の前後に管内を密封可能な蓋を取り付けて中空状態とする。長管の前後に取り付ける前記蓋には前方の長管を敷設する際、後方の長管を引き込むための連結具を連結するための連結材を設けておく。
【００１９】
（敷設設備の準備）
（１）水底管の敷設計画ラインの一方に、図１に示すような台船１をアンカー２し、他方（対岸または沖合の曳船）には、長管３を水底曳航するウインチ等の牽引設備（図示省略）を配置する。
（２）台船１の舷側４には、長管３を敷設する際に許容曲げ応力内に収まるよな敷設曲線を描くように位置決めした複数のガイドローラー５を間隔をおいて配置し、前記敷設曲線の最上位置に溶接ステージ６を設ける。各ガイドローラー５は、図２に示すように水平ガイドローラー７と左右に配置した縦ガイドローラー８を備えた構成とするか、または２本のガイドローラーをＶ字形に配置したＶ字形ガイドローラー（図示を省略した）としてもよい。
【００２０】
前記ガイドローラー５と溶接ステージ６は、図２，図３に示すようにＬ字形の架台９を用いるとその下辺に容易に取り付けることができ、また、各Ｌ字形の架台９は、台船１における舷側４のコーナー部１０のデッキ１１上に溶接した固定具１２に、架台９の水平部９ｂ先端フランジ等をボルト止め１３して、容易に取り付けることができるため、Ｌ字形の架台９を介して前記ガイドローラー５と溶接ステージ６を台船１の舷側４に容易に取り付けることができる。各ガイドローラー５は取り付けるＬ字形の架台９の垂直材９ａの高さＨと配置間隔Ｂを組み合わせることによって所望の敷設曲線に容易に設定できる。
【００２１】
（３）また、台船１の前方には、図１に示すように敷設途中の水底管１４の敷設曲線における台船１の最前端ガイドローラー５ａと水底１５との間に水中フローター１６とアンカー錘１７で位置保持した水中ガイドローラー１８を配置する。この水中ガイドローラー１８は、図４に示すように、前記の台船１に配置したガイドローラー５と同様な構成の水平ガイドローラー１８ａと縦ガイドローラー１８ｂとを備えたものを水中フローター１６の浮力とアンカー錘１７で水中の所定深さに保持している。この水中フローター１８は，水深が深い場合は複数配置し浅い場合は省略することができる。
【００２２】
また、水中ガイドローラーの代わりに敷設船工法に用いるスティンガーを台船１に取り付けてもよい。
【００２３】
（水底管の敷設施工）
（１）長管の移送：
陸上ヤード等で製作した長管３の前後に、孔付連結材２６を備えた密閉蓋１９を取り付けて中空状態とし（図５参照）、水上に浮上して敷設場所に曳航して移送する。なお、水中重量が重くて沈む場合は図５に示すように適宜間隔毎にフローター２０を取り付ける。管内２１が中空状態で水面に浮上するような大径管の場合はフローターは不要である。長管３を浮上曳航する場合、複数本の長管３を並列状に固縛していかだ状として移送してもよい。
【００２４】
また、長管３の製作場所と敷設場所が遠い場合や途中の海域の曳航条件が厳しい場合は、多数の長管３をまとめて台船１に搭載して移送してもよい。
【００２５】
（２）長管の敷設作業
１本目の長管３を台船１の後方（Ｒ）に適宜移送して配置し、クレーンやウインチを用いて長管３の前端を舷側４のガイドローラー５上に呼び込み、水中ガイドローラー１８を通過して水底面１５に到達させる。
【００２６】
水底面１５に達したらダイバー作業によって長管３の前端に水底曳航用の曳索（ワイヤロープ）２２を連結し、敷設ラインの対岸または、途中に配置した作業船からウインチ等の牽引設備（図示省略した）によって張力を加えることによって、長管３をガイドローラー５上および水底面１５上を移動させて敷設する。
【００２７】
１本目の長管３の後端部３ｂが台船１の後部１ｂに近づいたら２本面の長管３を敷設ラインの後方に配置し、前端３ａを１本目の長管３の後端に図６に示すような着脱自在な連結具２４で連結する。そして、前記牽引設備によって２本目の長管３をガイドローラー５上に引き込む。１本目長管３と２本目の連結部２５が溶接ステージ部６に到達したら連結具２４を取り外し、両方の長管３，３の端部を切断して端部同士を引き寄せ芯合せクランプした状態で溶接接合Ｗする。
以下、同様にして全ての長管を敷設する。
【００２８】
また、本発明を台船１の前方に向かって牽引敷設する場合と後方に向かって牽引敷設する場合にそれぞれに適用してもよく、例えば、台船１の前方に牽引敷設された水底管１４の後端部と、台船１の後方に牽引敷設された水底管の前端部を溶接接合する形態に適用してもよい。
【００２９】
この場合、例えば、前方に牽引敷設された水底管１４の後端部を台船１におけるガイドローラー５または溶接ステージ６の横方向あるいは台船上に退避移動させるか、長管３の並列可能なガイドローラー５または溶接ステージ６を備えたＬ字形の架台９を予め使用し、水中ガイドローラー１８を後方に配置すると、台船１の前方に水底管１４を牽引敷設した後、台船１の向きを変えないで、前方から後方Ｒに向かって水底管を敷設すべく、新たな長管を順次台船１における溶接ステージ６上で接続した後、前記実施形態と同様に、台船１の後方に向かって牽引移動する敷設作業を繰り返して後方Ｒに向かって水底管を敷設し、前方に移動して敷設した水底管の後端部と、後方に移動して敷設した水底管の前端部とを、台船１における溶接ステージ６上で適宜切断して、芯合わせした後、溶接接合してもよい。
【００３０】
本発明のように一台の台船１の舷側４に、ガイドローラー５と溶接ステージ６を備えていると、既設の水底管１４または長管３の後端部と新たに接続すべき長管３の先端部は、同じ台船１に支承されているので、芯合わせおよび溶接接合が容易になる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果がある。
（１） 長管にして敷設するため現地作業の能率がよい。
（２） 敷設曲線を描くように配設した複数のガイドローラー上に引き込み、既設の敷設管後端と溶接ステージにて突き合せ溶接接合して敷設するため、最初の長管をガイドローラー上にセットする以降はクレーンなしで長管の敷設延長作業ができる。
（３） 台船の舷側に複数のガイドローラーと溶接ステージを設けると、敷設曲線を描くようしたガイドローラーの位置、溶接ステージの高さを低く設置できる。また、長管の延長接合を完了後、水底に降ろす際にクレーンで吊上げて舷側から容易に降ろせる。
（４） 舷側上端コーナーに係止したＬ字形の架台を用いると、舷側の水没部にも容易にセットすることができる。敷設曲線を描くように複数のガイドローラーを配設する場合、各ガイドローラーを取り付けるＬ字形の架台の垂直材高さＨと配置間隔Ｂを選択することによって所望の敷設曲線に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水底管の敷設方法を説明する全体図。
【図２】台船の舷側に取付けたガイドローラーを示す図。
【図３】溶接ステージを示す図。
【図４】台船の前方の水中に配置した水中ガイドローラーを示す図。
【図５】長管を浮上させるフローターを取付け図である。
【図６】長管を連結する連結具によって長管相互を連結した状態を示す図。
【符号の説明】
１ 台船
２ アンカー
３ 長管
４ 舷側
５ ガイドローラー
５ａ 最前端ガイドローラー
６ 溶接ステージ
７ 水平ガイドローラー
８ 縦ガイドローラー
９ Ｌ字形の架台
９ａ 垂直材
９ｂ 水平部
１０ コーナー部
１１ デッキ
１２ 固定具
１３ ボルト止め
１４ 敷設途中の水底管
１５ 水底
１６ 水中フローター
１７ アンカー錘
１８ 水中ガイドローラー
１８ａ 水平ガイドローラー
１８ｂ 縦ガイドローラー
１９ 密閉蓋
２０ フロ−ター
２１ 管内
２２ 曳索
２４ 連結具
２５ 連結部
２６ 孔付連結材
Ｗ 溶接

Claims (1)

1. 短管を複数本接合した長管を水底にアンカーされた台船の後方に移送し、前記長管の前部を台船に配設した複数のガイドローラー上に引き込み、前記長管の前端と既設の長管後端とを前記台船に設けた溶接ステージにて溶接接合した後、既設の長管前端に取り付けた曳索に張力を加えて敷設ラインに沿って移動する作業を繰り返して水底管を敷設延長する長管を用いた水底管敷設工法であって、前記複数のガイドローラーと溶接ステージを台船の舷側に配設し、各ガイドローラーの高さを敷設曲線に合せて設定し、且つ溶接ステージを敷設曲線の最上位置に設け、台船の舷側に配設した前記複数のガイドローラーと溶接ステージは、舷側上端コーナーに係止したＬ字形の架台に取り付けたことを特徴とする長管を用いた水底管敷設工法。

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