JP6152768B2

JP6152768B2 - 海底パイプラインの敷設工法

Info

Publication number: JP6152768B2
Application number: JP2013206874A
Authority: JP
Inventors: 田中　俊哉; 俊哉田中
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2013-10-02
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2033-10-02
Also published as: JP2015072025A

Description

本発明は、海底にパイプラインを敷設する工法に関し、特に既設の海底ケーブルや海底パイプラインと交差して新規にパイプラインを敷設する際の工法に関するものである。

海底パイプラインの敷設は、あらかじめ重量調節用のコンクリートを管外面部にコーティングしたパイプ短管同士を敷設船上で溶接して延伸しながら、敷設船上に設置されたスティンガーと呼ばれるパイプライン（あるいはパイプ）を支持・案内するための構造物を通して海中に進水させ、海底に着底させていく、所謂、敷設船工法が採用されている。

同工法で着底部から敷設船に至る敷設中のパイプラインは、海中（一般に水深１００ｍ程度まで）中途で支持されることがないため、過度の変形をしないよう張力を加える機器（テンショナー）が敷設船に設置されている。このため海中のパイプラインがＳ字形状を描くことからＳ字工法とも呼ばれる。

ここで、敷設船上およびスティンガー上には、パイプラインの進水作業を滑らかに執り行うため、回転ローラー（以下、ローラーと記す）が設置されている。

一方、海底に敷設したパイプラインを保護する方法として、例えば特許文献１では、海底１に敷設するケーブルやパイプラインを船舶１０１による投錨等から保護することを主目的に、敷設ルートに沿って海底１に掘削した溝１０２内に該ケーブルやパイプラインを設置して埋め戻し、さらにその上部をグラウトマット１０３で覆う方法が提案されている（図６参照）。

特開平８−２６９９２９号公報

これに対して、この様な保護的措置を講じることなく、海底にケーブルやパイプラインが直置きされている場合もある。

このように直置きされた既設の海底ケーブルやパイプライン（以下、既設ラインという）に交差して新たにパイプラインを敷設する場合、既設ラインを保護するために通常は以下の措置を取る。

例えば、図７に示すような既設ライン７上に砂１１１と砕石１１２からなるマウンド１１３を造って、その上に新たなパイプライン２を敷設する方法、あるいは図８に示すようなコンクリート製あるいは鋼製等の防護構造物１２１をあらかじめ海底１の交差部前後に設置し、その上に新たにパイプライン２を敷設して既設ライン７を乗り越えることで、既設ライン７を保護しようとする方法である。

しかしながら、いずれの方法においても、通常は海底においてダイバーによる作業を伴うことからコストが掛かる事に加え、ダイバーが作業できる水深にも限界がある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、海底に直置きされた既設ラインに交差して新規にパイプラインを敷設するに際し、ダイバーによる海底作業を要せずに既設ラインを保護しながら新規にパイプラインを敷設することができる敷設工法を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。

［１］新規に海底パイプラインを敷設するに際し、海底に直置きされた既設のパイプラインやケーブルと交差する部分の前後に配置するパイプにあらかじめサポートを装着し、敷設船から前記サポートを装着したパイプラインを繰り出して沈降・着底させることで、前記パイプラインが前記サポートに支持されて既設ラインを上越しするようにすることを特徴とする海底パイプラインの敷設工法。

［２］前記サポートがパイプを軸として回転自在であり、サポートの重心が回転の軸心よりもサポートの下部側にあることを特徴とする前記［１］に記載の海底パイプラインの敷設工法。

［３］サポートのその下部側が上方となるように回転した状態で、サポートの最下端がコーティングしたパイプの下面の高さと略同一であることを特徴とする前記［２］に記載の海底パイプラインの敷設工法。

［４］前記［１］に記載の海底パイプラインの敷設工法に用いる海底パイプラインのサポートであって、サポートの下部側が上方となるように回転した状態で、サポートの最下端がコーティングしたパイプの下面の高さと略同一であり、さらにサポートの重心が回転の軸心よりもサポートの下部側にあることを特徴とした海底パイプラインのサポート。

本発明においては、新規に海底パイプラインを敷設するに際し、海底において既設ラインと交差する部分の前後のパイプにあらかじめサポートを装着し、このサポートを装着したパイプラインを敷設船から繰り出して沈降・着底させることで、ダイバーによる海底作業を要せずに既設ラインを保護しながら、新規に海底パイプラインを効率的に敷設することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る海底パイプライン敷設工法の全体図である。本発明の一実施形態に係る既設ラインとの交差部の説明図である。本発明の一実施形態に係るサポートの説明図である。本発明の一実施形態に係るサポートの説明図である。本発明の他の実施形態に係るサポートの説明図である。従来技術の説明図である。従来技術の説明図である。従来技術の説明図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態において海底１にパイプライン２を敷設している状況を示す全体図である。敷設船３上でパイプ４を溶接して延伸しながら、海面９付近でパイプライン２を支持・案内するスティンガー５を通して進水させ、敷設船３を徐々に進行させながら海底１にパイプライン２を敷設する。敷設船３上およびスティンガー５上には、パイプライン２を滑らかに送り出すためのローラー６が設けられている。パイプライン２には、海底１の既設ライン７と交差する部分の前後にサポート８（８ａ、８ｂ）が取り付けられており、パイプライン２と共に海中を沈降し海底１に着底する。

図２は、本発明の一実施形態においてパイプライン２の設置が完了した後の海底１での状況を示す説明図である。パイプライン２は既設ライン７（海底ケーブルあるいは海底パイプライン）を上越ししている。サポート８はパイプライン２を部分的に海底１から持ち上げ、その場所が既設ライン７を挟んで前後に２箇所配置することから、パイプライン２の剛性もあいまってパイプライン２は既設ライン７の上方を越えて敷設される。この作用によって、パイプライン２は既設ライン７には接触せず、また何ら荷重を掛けることがなく、つまり既設ライン７に影響を与えていない。

図３は、パイプライン２およびサポート８をより詳しく示す説明図であり、図３（ａ）は側面断面図、図３（ｂ）は正面図（図３（ａ）のＡ−Ａ矢視図）である。

パイプライン２を構成するパイプ４は、鋼管１０とその外面を覆うコンクリートコーティング１１で構成される。コンクリートコーティング１１は、鋼管１０の保護ならびにパイプライン２を海底１に沈降させるための重量調整を目的している。

サポート８はパイプライン２のコンクリートコーティングされていない部分で鋼管外面全周を包むように支える支柱部１２と、その下方に接続されている脚部１３で構成されており、両脇のコンクリートコーティング１１によってパイプライン２の軸方向の移動が拘束されている。

この図では、サポート８がパイプ４同士を溶接で接合する溶接部１４を覆うように配置されており、この場合は敷設船３上でパイプ４同士を溶接によって接合した後に、半割状に形成された支柱部１２をボルトもしくは溶接等の手段により接合すれば良い。なお、サポート８はパイプ４同士の接合部に必ずしも配置させる必要はなく、例えば、地上の工場で鋼管１０にサポート８を通してから、その左右をコンクリートコーティングすることにより、パイプ４の略中央部に配置させてもよい。また、サポート８は鋼管１０の外面に配置することに限らず、例えば鋼管１０の外面全周に薄いコンクリートコーティングを施してその外側にサポート８を配置し、その後、サポート８が支えている部分以外を更にコンクリートコーティングしてもよい。

次にサポート８それ自体について、より詳しく説明する。サポート８は図３（ａ）に示すようにパイプの軸方向に対称に、また図３（ｂ）に示すように正面から見た場合にも左右対称となるように構成されている。サポート８の支柱部１２には鋼管１０の外径よりも僅かに大きな内径を有する貫通穴１５が設けられており、その中を鋼管１０が通るようになっている。つまり、鋼管１０と貫通穴１５の間には隙間があり、この隙間の存在によってサポート８は鋼管１０を軸にして回転自在となっている。ここで、本実施形態での回転の摺動面に、回転を円滑に執り行うための公知の技術を適用することは妨げられない。すなわち、例えばパイプ４側あるいはサポート８側の相手と接する面に樹脂製の部材を取り付けることで金属同士の接触を避けることも可能である。ただし、サポート８がパイプ４を中心に回転する回数はせいぜい１〜２回転と極めて少ないので、本実施形態に示すように極めて簡単な構造を採用することが多い。

サポート８の上面１６はコンクリートコーティング１１を施されたパイプ４の上面４ａと略同一の高さとなるように寸法が設定されており、さらにサポート８の重心Ｇは貫通穴１５の中心Ｃよりも低い位置にある。サポート８の材質は、例えば鋼製であっても良いし、コンクリート製であっても良い。さらにはこれらの組み合わせであっても良く、つまりはサポート８自身の構造的強度や耐久性等を加味して選定され設計されるものである。

次に施工の方法について説明する。図４は敷設船上のパイプライン２およびサポート８の状態を示す説明図であり、図４（ａ）は側面断面図、図４（ｂ）は正面図（図４（ａ）のＢ−Ｂ矢視図）である。敷設船３上では、パイプライン２は敷設船３および敷設船３に設置されたスティンガー５上に固定されたローラー６の上に載っている。これは、パイプライン２を滑らかに敷設船３から海中に繰り出すためである。このとき、サポート８はその下部側（脚部１３側）が上方になるように回転して設置されることによって、サポート８はその天地が逆になっており、前記サポート８の上面１６（この状態では最下端に位置する）はパイプ４に施されたコンクリートコーティング１１の下面４ｂと略同一の高さとなっているので、ローラー６の上を何ら支障なく通過することができる。ここで、略同一の高さとは、サポート８の上面１６とパイプの下面４ｂとの高さの差が大きくともローラー６の半径未満であり、好ましくはローラー６の半径の５０％以下、より好ましくはローラー６の半径の１５％以下であることを示す。

なお、場合によっては、サポート８の通過にともなって、順次、サポート８との干渉が予測される位置のローラー６を手動または自動で下方や横方向に退避させて、サポート８との干渉を回避し、サポート８が当該ローラー６の位置を通過し終わったら、当該ローラー６を元の位置に復帰させるようにしてもよい。

そして、この例ではサポート８の脚部１３（この状態では上方に位置する）をクレーンによってロープ２０で吊り上げることで天地を逆としているが、特にこの方法に拘るものではなく、一時的に天地を逆にしてその状態を保持できる他の手段によることも含まれる。

次に、スティンガー５を通過して海中あるいは海面９付近に到達したサポート８は、天地を逆にしていた拘束を解くことによってパイプ４を軸に回転する。これはサポート８の重心Ｇとサポート８の貫通穴１５の中心Ｃとの前記位置関係による作用であり、サポート８の低部１７が海底の方向に向いた状態のまま、パイプライン２と共に沈降し着底する。

ここで、サポート８の重心Ｇの位置について更に述べると、重心Ｇの位置は、サポート８に開けられた貫通穴１５の中心Ｃを貫きサポート８の底部１７に垂直な軸Ｙ上で中心Ｃと底部１７の間にある。沈降中にサポートの底部１７を確実に海底１の方向に向けるためには、重心Ｇの垂直方向の位置はなるべく底部１７に近い方が望ましく、また水平方向の位置は、軸Ｙからなるべく左右にずれない位置に設定するほうが良い。

なお、ここでサポート８の天地を逆にしていた状況を解除する手段は、天地を逆にしていた方法により異なることとなる。例えば、クレーンによってロープ２０で吊りあげていたのであればそのロープ２０を外せば良いし、それ以外の一時的な拘束手段によっているのであれば、その拘束手段を解けばよい。そのための作業を行う場所は、敷設船３上あるいは海面９に近い海中が考えられるが、仮に海中でのダイバー作業を必要とする手法によったとしても、あくまでも海面９に近いところでの作業に限れることから、海底１でのダイバー作業を必要とする従来技術と比較して格段に労力が少なく、すなわちコストを削減することができる。

さらに述べるならば、本実施形態では、サポート８の天地を逆にした状態でパイプライン２をハンドリングすることで、敷設船３およびスティンガー５に設置されているローラー６とサポート８の干渉を避けているが、他の実施形態として、図５（ａ）に側面断面図、図５（ｂ）に正面図（図５（ａ）のＣ−Ｃ矢視図）を示すように、例えばパイプ４の高さ位置から水平方向左右両側にローラー６の幅（ローラー６の長手方向の長さ）よりも長く補助部材２１を伸ばし、その補助部材２１の端部から下方に向かって支柱部１２を設けるようにすれば、サポート８の天地を逆にしないでローラー６との干渉を避けることができる。なお、この場合も、サポート８に貫通穴１５を設けておき、その貫通穴１５を鋼管１０が通るようにして、サポート８が鋼管１０を軸にして回転自在になるようにしておくとよい。それによって、パイプライン２の敷設時におけるパイプライン２の軸廻りのねじれ、またはサポート８が着底する場所の傾斜等の影響を吸収することができる。

つまりは、敷設船３やスティンガー５の周囲のスペース、ローラー６の構造等を総合的に勘案して最も合理的なサポート８の構造を採用すれば良く、あらかじめ船上でサポート８をパイプライン２に装着してから海中を沈降させて海底１に着底させるという本発明の骨子が、採用されるサポート８の具体的な構造によって制限されるものではない。

このように、本発明の実施形態においては、新規に海底パイプラインを敷設するに際し、海底１において既設ライン７と交差する部分の前後のパイプ４にあらかじめサポート８を装着し、このサポート８を装着したパイプライン２を敷設船３から繰り出して沈降・着底させることで、ダイバーによる海底作業を要せずに既設ライン７を保護しながら、新規に海底パイプラインを効率的に敷設することができる。

１海底
２パイプライン
３敷設船
４パイプ
５スティンガー
６ローラー
７既設ライン
８サポート
９海面
１０鋼管
１１コンクリートコーティング
１２支柱部
１３脚部
１４溶接部
１５貫通穴
１６上面
１７底部
２０ロープ
２１補助部材
１０１船舶
１０２溝
１０３グラウトマット
１１１砂
１１２砕石
１１３マウンド
１２１防護構造物
Ｇ重心
Ｃ中心
Ｙ軸

Claims

新規に海底パイプラインを敷設するに際し、海底に直置きされた既設のパイプラインやケーブルと交差する部分の前後に配置するパイプにあらかじめ敷設船の船上でサポートを装着し、前記敷設船から前記サポートを装着したパイプラインを通過させながら繰り出して沈降・着底させることで、前記パイプラインが前記サポートに支持されて既設ラインを上越しするようにすることを特徴とする海底パイプラインの敷設工法。
前記パイプラインは、敷設船から海中へとローラーの上を通過しながら送り出され、
前記パイプラインを送り出す際の、前記サポートと前記ローラーとの干渉が回避されることを特徴とする請求項１に記載の海底パイプラインの敷設工法。
前記サポートがパイプを軸として回転自在であり、サポートの重心が回転の軸心よりもサポートの下部側にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の海底パイプラインの敷設工法。
サポートがその下部側が上方となるように回転した状態で、サポートの最下端がコーティングしたパイプの下面の高さと略同一であることを特徴とする請求項３に記載の海底パイプラインの敷設工法。
請求項１に記載の海底パイプラインの敷設工法に用いる海底パイプラインのサポートであって、サポートの下部側が上方となるように回転した状態で、サポートの最下端がコーティングしたパイプの下面の高さと略同一であり、さらにサポートの重心が回転の軸心よりもサポートの下部側にあることを特徴とした海底パイプラインのサポート。