JP5464510B2 - 洋上構造物用水底基礎構造及びその構築方法 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、洋上に設置する風力発電装置の支柱等の洋上構造物を支持させるための水底基礎であって、水底地盤に支持杭を立設することによって構築される洋上構造物用水底基礎構造及びその構築方法に関する。
近年、洋上における風力発電装置の構築例が多くなっている。風力発電装に作用する荷重としては、自重、風荷重、地震時荷重が考えられるが、洋上建設の場合は陸上に建設される場合には不要な波浪荷重を考慮する必要があり、こうした荷重に対して構造安定性が確保されるように設計しなければならない。
従来、この種の洋上構造物の構築に際し、その基礎として杭を水底地盤内に打設し、この杭に洋上構築物を支持させる方法が開発されている(例えば特許文献1)。
特開2007−120470号公報
一般に、水底地盤は、図7に示すように支持地盤1とその上に土砂等が堆積することによって形成された表層地盤2から構成されているが、このような地盤条件下において前述した杭3による水底基礎を設置する際には、従来、杭の根入れ深さは、次式によって求められるβ値を用い、3/βで決定されていた。ここで、β値は杭の特性値である。

Figure 0005464510
例えば、図7に示すように表層地盤1のN値を10、表層地盤1の深さが15mであり、杭の外径その他の条件が次の如くである場合、杭3の根入れ長は、前述の3/βで決定される。
β算出例
鋼管杭φ 4300×t45
E=2.0×108(kN/m
I=1.36(m
ks=15,000(kN/m3
D=4.3(m)
3/β≒24.5
表層地盤
変形係数E=28,000(kN/m
ポアソン比ν=0.33
支持地盤
変形係数E=142,000(kN/m
ポアソン比ν=0.25
この例では、3/β=24.5mであるので、この場合の根入れ長さは、計算上N値10の表層地盤1の最下端深度15mから更に深くN値50以上の硬い支持地盤2に9.5mまでの深さまで設置する必要がある。
一般的には、硬い支持地盤に杭を設置する場合は、大型の掘削機械などを用いてあらかじめ杭を挿入するための孔を削孔する必要があり、深い表層地盤下にある支持地盤内への杭設置深さが大きくなればなる程、大幅にコストが増加するという問題があった。
本発明は、このような従来の問題にかんがみ、支持地盤に対する杭の根入れ深さを極力浅くし、且つ、従来の杭による基礎構造と同様の方法によって得られる洋上構造物用水底基礎構造及びその構築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し、所期の目的を達成するための本発明の特徴は、水底の表層地盤下にこれより硬質の支持地盤が存在する水底地盤に、複数本の杭を、それぞれの杭の下端を前記支持地盤内に根入れした状態に設置し、該複数本の杭の上端に床版を支持させ、前記杭の下端の支持地盤に対する根入れ長さを該杭の外径以下の深さとし、且つ、該各杭の周囲の前記表層地盤を、地盤改良工法によって支持地盤と同程度の強度に改良された改良地盤とし、該改良地盤を掘削形成した杭挿入孔に前記各杭を挿入し、該杭と杭挿入孔との隙間をグラウト等の充填材が充填されて杭と改良地盤が一体化されている洋上構造物用水底基礎構造の構築に際し、
前記杭設置位置の表層地盤を、前記杭の周囲の一定範囲において前記支持地盤と同程度の強度となるようにセメント系の地盤改良材を使用した深層混合により改良処理し、該改良処理後の改良地盤が所望の最終強度に達する前に、該改良地盤の中央に円筒状の鋼管ケーシングを押し込みつつ内部土砂を排出した後、該ケーシングを抜き取ることにより杭挿入孔を形成し、該杭挿入孔を通じて前記支持地盤に根入れ長さが該杭の外径以下の杭下端挿入孔を形成し、然る後、前記杭挿入孔内に杭を挿入しその下端を支持地盤の杭下端挿入孔に挿入して、該杭外周の隙間にグラウト等の充填材を充填する洋上構造物用水底基礎の構築方法にある。
上述したように、本発明においては、水底の表層地盤下にこれより硬質の支持地盤が存在する水底地盤に、杭の下端を前記支持地盤内に根入れした状態に設置し、その上に洋上構築物を支持させる洋上構造物用水底基礎の構築に際し、杭設置位地の表層地盤を、前記杭の周囲の一定範囲において前記支持地盤と同程度の強度となるように地盤改良された改良地盤を形成し、その中心の杭挿入孔に杭を挿入するとともに支持地盤に対して該杭の外径以下の長さに根入れした状態で固定した構造とすることにより、従来に比べて支持地盤に対する根入れ長さが著しく短いにも拘わらず、十分な杭支持力が得られ、このため施工コストが著しく削減されることとなったものである。
前記洋上構造物用水底基礎構造の構築に際し、前記杭設置位置の表層地盤を、前記杭の周囲の一定範囲において前記支持地盤と同程度の強度となるようにセメント系の地盤改良材を使用した深層混合により改良処理し、該改良処理後の改良地盤が所望の最終強度に達する前に、該改良地盤の中央に円筒状の鋼管ケーシングを押し込みつつ内部土砂を排出した後、該ケーシングを抜き取ることにより杭挿入孔を形成するようにしたことにより杭挿入孔が容易に形成できる。
次に本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る洋上構造物用水底基礎の構築方法により構築した洋上構造物用水底基礎の概略構成を示しており、図において1は水底の表層地盤、2は表層地盤下の支持地盤、10は両地盤の支持させた水底基礎である。11は例えば4隅を水底基礎10によってそれぞれ支持させた床版であり、この床版11上に例えば風力発電装置などの設備が設置される。
各水底基礎10には杭12が使用されている。各杭12は、表層地盤1を地盤改良した改良地盤13の中心の杭挿入孔14内に挿入され、その周囲の隙間がグラウト等の充填材15によって埋められている。改良地盤13は縦向き筒状または矩形状をしており、その中心が杭挿入孔14となっている。杭12には鋼製品やプレキャストコンクリート製品等の杭が利用できる。
杭12の下端は、支持地盤2の表面に形成された杭下端挿入孔16内に挿入され、その周囲の隙間が、前述したグラウト等の充填材15によって埋められている。
このようにこの構成される杭12を使用した水底基礎は、杭12の下端を支持地盤2の表面の杭下端挿入孔16内に挿入することによって杭下端の水平方向の滑りが阻止され、これによって改良地盤13の横滑りが防止されるようになっている。
また、杭12の上端側の移動は、主として改良地盤13の水平方向の反力によって受け持たせている。
支持地盤2のN値は50以上であり、改良地盤13は、支持地盤2と同程度のN値となるように、セメント系の地盤改良材を使用して地盤改良している。この地盤改良には、例えば、回転軸の外周に地盤を撹拌する撹拌翼が放射状に突設された地盤撹拌軸を、回転させながら表層地盤1中に挿入し、撹拌翼に備えた固化材吐出ノズルから固化材を吐出させつつ地盤を撹拌する所謂深層混合工法が使用できる。
次に、上記水底基礎の構築方法について説明する。図2(a)に示すように、水底基礎10を構築する水底地盤の表層地盤1に地盤改良を施し、柱状の改良地盤13を造成する。この地盤改良は前述したように例えば深層混合工法によって改良する。
各改良地盤13の改良処理終了後、図2(b)に示すように、それぞれの中心に杭挿入孔14を形成する。この杭挿入孔14は、例えば、改良地盤13が所望の最終強度に達する前に、図3に示すように円筒状の鋼管ケーシング21を地盤中に押し込みつつ内部土砂をバケット22によって排出し、然る後図2(b)に示すようにケーシングを抜き取ることによって容易に形成することができる。
このようにして表層地盤1における改良地盤13の中心部分に杭挿入孔14を形成した後、ケーシング21を通して掘削バケット22により支持地盤2表面に杭下端挿入孔16を形成し、その作業終了後にケーシング21を抜き取る。
このようにして杭挿入孔14及び杭下端挿入孔16を形成した後、図2(c)に示すように、杭12を挿入し、鉛直度を調整した後、図2(d)に示すように周囲の隙間にグラウト等の充填材15を充填する。この充填材は例えば注入ホースを使用して杭下端部外周から順次上方に打設する。充填材には、水中セメントを使用したセメントミルク、水中モルタル、水中セメント等が使用できる。
このようにして必要数の杭12を立設した後、図1に示すように、その上端に支持させて洋上構造物を設置するための床版11を構築する。
また、本発明は、上述の洋上風力発電装置用の基礎の他、橋梁の杭式基礎構造等、各種の洋上構造物基礎に適用することができる。
数値解析
図4に、前述した従来の杭基礎(図7)と本発明に係る基礎構造の性能に関する数値解析モデルを示す。ここでは杭は鋼管杭としている。
この数値解析は従来の方法と本発明の基礎構造の2ケースについて実施した。なお、本発明の数値解析は、杭基礎の周辺の表層地盤の水平方向の全改良範囲を杭中心より杭径の1、2、3及び4倍とした4種類行った。
深度方向は、表層地盤は全面改良するものとした。なお、荷重は杭頭部に鉛直荷重Vと水平荷重Hを作用させた。水平荷重Hは地震力を想定し、鉛直荷重Vの1/2を作用させた。杭基礎構造の性能評価は、杭頭部の水平変位で評価した。
図5は従来の基礎構造と本発明の基礎構造の性能を比較したものである。図の縦軸は、(本発明の杭頭水平変位)/(従来方法の杭頭水平変位)である。横軸は従来方法及び水平方向の全地盤改良範囲が杭径Dの1、2、3と4倍である。図より、従来の方法と性能がほぼ同等の本発明の水平方向の地盤改良範囲は、概ね杭径Dの2倍であると判断される。
図6は従来の基礎構造と本発明の基礎構造の直接工事費を比較したものである。図の縦軸は、(本発明の直接工事費)/(従来方法の直接工事費)である。横軸は図5と同じである。図6から、従来の方法とほぼ同等の性能を有する本発明の水平方向の改良範囲2×Dでの直接工事は、従来の方法に比較して約3割低減していることがわかる。
この例では、鋼管杭を使用した場合を示しているが、本発明は、この他プレキャストコンクリート杭や場所打ちコンクリート杭等、各種の杭を使用する場合においても適用できる。
本発明に係る洋上構造物用水底基礎の構築方法により構築した洋上構造物用水底基礎の概略を示す断面図である。 本発明方法の施工工程を示すもので(a)は、表層地盤を地盤改良した状態の断面図、(b)改良地盤に杭挿入孔を形成した状態の断面図、(c)は杭を立て込んだ状態の断面図、(d)はグラウト完了状態を示す断面図である。 同施工工程における杭挿入孔の形成例を示す断面図である。 従来の杭基礎と本発明に係る基礎構造の性能に関する数値解析モデルである。 図7の従来の基礎構造と本発明の基礎構造の性能を比較したグラフである。 従来の基礎構造と本発明の基礎構造の直接工事費を比較したグラフである。 従来の杭を使用した水底基礎を示す縦断面図である。
1 表層地盤
2 支持地盤
10 水底基礎
11 床版
12 杭
13 改良地盤
14 杭挿入孔
15 充填材
16 杭下端挿入孔
21 鋼管ケーシング
22 バケット

Claims (1)

  1. 水底の表層地盤下にこれより硬質の支持地盤が存在する水底地盤に、複数本の杭を、それぞれの杭の下端を前記支持地盤内に根入れした状態に設置し、該複数本の杭の上端に床版を支持させ、前記杭の下端の支持地盤に対する根入れ長さを該杭の外径以下の深さとし、且つ、該各杭の周囲の前記表層地盤を、地盤改良工法によって支持地盤と同程度の強度に改良された改良地盤とし、該改良地盤を掘削形成した杭挿入孔に前記各杭を挿入し、該杭と杭挿入孔との隙間をグラウト等の充填材が充填されて杭と改良地盤が一体化されている洋上構造物用水底基礎構造の構築に際し、
    前記杭設置位置の表層地盤を、前記杭の周囲の一定範囲において前記支持地盤と同程度の強度となるようにセメント系の地盤改良材を使用した深層混合により改良処理し、該改良処理後の改良地盤が所望の最終強度に達する前に、該改良地盤の中央に円筒状の鋼管ケーシングを押し込みつつ内部土砂を排出した後、該ケーシングを通じて前記支持地盤に根入れ長さが該杭の外径以下の杭下端挿入孔を形成し、然る後、前記ケーシングを抜き取ることにより杭挿入孔を形成し、前記杭挿入孔内に杭を挿入しその下端を支持地盤の杭下端挿入孔に挿入して、該杭外周の隙間にグラウト等の充填材を充填することを特徴とする洋上構造物用水底基礎の構築方法。
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101364069B1 (ko) 2011-12-13 2014-02-20 재단법인 포항산업과학연구원 풍력 발전기용 고정 장치 및 그 설치 방법
CN103061353B (zh) * 2013-01-05 2015-01-07 台山市宁华电力设计有限公司 防风加固的砼杆套筒基础
CN104499500B (zh) * 2014-12-02 2016-02-17 瑞风能源(武汉)工程技术有限公司 一种风电基础后灌浆补强防水系统
CN104452795B (zh) * 2014-12-12 2016-08-17 北京筑福国际工程技术有限责任公司 一种老旧住宅外加电梯基础结构及其施工方法
EP3411595B1 (en) * 2016-02-05 2020-10-28 Vestas Wind Systems A/S Method of replacing anchor bolts in wind turbine foundations
KR102323225B1 (ko) * 2020-04-27 2021-11-08 한국해양과학기술원 풍력터빈 타워 플랜지 앵커링 기초 보수 보강 공법
CN114277856B (zh) * 2022-01-21 2023-09-01 中国长江三峡集团有限公司 基于马赛克水下胶结堆石的单桩基础防冲刷施工方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6055107A (ja) * 1983-09-05 1985-03-30 新日本製鐵株式会社 多柱基礎防護装置
JPS62202125A (ja) * 1986-02-26 1987-09-05 Sumitomo Metal Ind Ltd 鋼板セルを用いた水中基礎工法
JP4606086B2 (ja) * 2004-08-09 2011-01-05 株式会社竹中土木 風力発電施設のモノパイル式基礎構造
JP4664636B2 (ja) * 2004-09-16 2011-04-06 株式会社竹中土木 モノパイル式基礎の構築方法

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