JP6554694B1 - 水中設置アンカーの強度試験方法 - Google Patents

Abstract

水中に設置したアンカーの設置強度を簡素な構成で検査できるようにする。アンカー１１に対して、水面１２に浮いた浮体１３の上から引き上げ方向の力を加えて、浮体１３を水中に沈み込ませる。浮体１３の沈み込み体積を、必要な設置強度に見合った引き上げ力を作用させる値に設定して、アンカー１１が不動であることを確認する。必要な設置強度に見合った引き上げ力を作用させる浮体１３の沈み込み体積は、浮体１３に作用する浮力に基づいて算出する。

Description

この発明は、例えば水上に浮かべる太陽光発電装置や養殖生簀、浮桟橋、水上競技施設などの様々な被係留体を係留したりするためのアンカーが所望の引張強を有するか否か試験する、水中設置アンカーの強度試験方法に関する。

アンカーの設置状態を検査する方法として、下記特許文献１に開示されているものがある。

この検査方法は、設置されたアンカーのロッド部を中空油圧ジャッキで引き上げて、油圧ゲージの示す荷重が所望の引き抜き耐力の値に至ることを確認するというものである。油圧ジャッキは、水面に浮く台船の下方で水底に接地する引上げ構造体に備えられている。

しかし、台船のほかに、水底に接地する引上げ構造体が必要であるとともに、この引上げ構造体に中空油圧ジャッキを備えるための構造も不可欠であって、検査のための装置が大掛かりである。

特許第６２５２８８２号公報

この発明は、より簡素な構成で検査が行えるようにすることを主な目的とする。

そのための手段は、水中に設置されたアンカーに対して、水面に浮いた浮体の上から引き上げ方向の力を加えて、前記浮体を水中に沈み込ませ、前記浮体の沈み込み体積を、必要な設置強度に見合った引き上げ力を作用させる値に設定して、前記アンカーが不動であることを確認する水中設置アンカーの強度試験方法である。

必要な設置強度に見合った引き上げ力を作用させる浮体の沈み込み体積は、浮体に作用する浮力に基づいて算出される。

この構成では、浮体の上からアンカーを引っ張って、浮体における水面より上に位置する部分を水中に沈み込ませて、アンカーに対して必要な設置強度に見合った引き上げ力を作用させても、アンカーの設置状態が維持できれば設置強度を有すると判断され、維持できなければ強度不足と判断される。強度不足の場合には、アンカーが引っ張り上げられることになるので浮体にはそのことが見た目にも動作にも明瞭に反映される。

この発明によれば、設置済みのアンカーを浮体の上から引っ張ることによって浮体を所定体積だけ水中に沈み込ませることで検査が行え、作業は簡単である。しかもそのための装置は少なくとも浮体と浮体の沈み込み体積を判断する装置があればよく、至極簡素に構成できる。

水中設置アンカーの強度試験方法を示す説明図。 浮体の斜視図。 沈み込み深さと沈み込み体積を説明する説明図。 アンカーの設置方法を示す説明図。

この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。

図１に、水中設置アンカーの強度試験方法を示す。すなわち、この試験方法は、埋め込みや打込みによって水中に設置されたアンカー１１に対して、水面１２に浮いた浮体１３の上から引き上げ方向の力、換言すれば鉛直上向きの力を加えて、浮体１３を水中に沈み込ませる。このときの沈み込み量、つまり沈み込み体積を必要な設置強度に見合った引き上げ力を作用させる値に設定する。そしてアンカー１１が不動であることを確認する、というものである。アンカー１１が不動であれば試験は合格、アンカー１１が引き抜き方向に動いてしまえば試験は不合格と判断される。

この方法を実現するためには、前述の浮体１３が必要である。浮体１３は、水面上に浮く、つまり浮体１３の下面部分が水面下に沈むものの、上面を含む部分が水面上に出ており、アンカー１１を前述の所定の力で引っ張る力を上から加えても浮体１３の全体が水面下に沈み込まない浮力が作用するものである。

図２は、その浮体１３の一例を示す斜視図である。浮体１３は、発泡スチロールを用いて形成された平面視方形の厚板状であり、発泡スチロールからなる浮板部３１と、浮板部３１の上面に敷設された金属板などからなる硬質の保護板部３２で構成されている。浮板部３１は、厚板状の発泡スチロール板を組み合わせて中実に構成される。

浮体１３は、水中に対する沈み込み深さ又は沈み込み体積を示すゲージ３３を備えている。ゲージ３３は、沈み込み深さを示すものとする方が簡素に構成できるので良い。

図２に例示したゲージ３３は、上下方向、つまり浮体１３の厚み方向の長さ（高さ）を示す目盛を備えた目盛板３４である。目盛板３４の固定位置は適宜設定されるが、例えば４つの角部分に形成されるとよい。見やすいうえに、目盛板３４を硬質の材料で構成すれば、浮体１３の角部を保護することもできる。

ここで、必要な設置強度に見合った引き上げ力を作用させる浮体１３の沈み込み体積について図３を用いて説明する。

浮体１３に働く浮力の大きさは、重力加速度をｇ［ｍ／ｓ^２］、水の密度ρ［ｋｇ／ｍ^３］とし、浮体１３における水面１２より下に沈んだ部分の体積をＶ［ｍ^３］とした場合、
浮体１３に働く浮力の大きさはρＶｇ［Ｎ］となる。

質量ｍ［ｋｇ］の浮体１３には重力もはたらき、その大きさｍｇ［Ｎ］は浮力と釣り合う（ρＶｇ＝ｍｇ）ことから、
水面下に沈んだ部分の体積をＶは、
Ｖ＝ｍ／ρ
となって、浮体１３は水面下にｍ／ρ［ｍ^３］沈んでいることが判る。

そして、浮力は水面下に沈み込んでいる体積に比例するので、必要な設置強度に見合った引き上げ力をもたらすのに必要な沈み込み体積Ｖ１［ｍ^３］が得られ、その沈み込み体積と浮体１３の大きさから、例えば２ｔ（トン）の引き上げ力をもたらすには１０ｃｍなどと、浮体１３における沈み込み深さＨが得られる。

浮体１３には、水中に設置されたアンカー１１を引っ張るための装置が必要であるが、アンカー１１を引っ張る装置には、図１に仮想線で示したように、油圧ショベルなどの建設機械１５を用いる。建設機械１５はアームの先端に杭打ちアタッチメント１６を取り付けて使用される。

杭打ちアタッチメント１６を取り付けた建設機械１５は、図４に示したように、アンカー１１の打込みや埋設にも使用されるものである。そしてこの建設機械１５を水上に位置させる作業用台船１７として、前述の浮体１３が使用される。つまり強度試験に用いられる浮体１３は、アンカー１１を設置する際に使用した作業用台船１７でもある。

このような浮体１３と建設機械１５を用いたアンカー１１の設置強度試験は、アンカー１１の設置と一連の流れで行われる。

すなわち、作業用台船１７としても用いられる浮体１３に建設機械１５を乗せて、浮体１３を水上におけるアンカー設置位置に曳航する。そこで、図４に示したように、建設機械１５にアンカー１１の上端部を保持させて、アンカー１１を水底１８に打ち込んで、アンカー１１の設置を完了する。

このあと、アンカー１１の上端部を保持した状態のまま、建設機械１５でアンカー１１を引っ張る。すると、アンカー１１は水底１８に打ち込まれているので容易に引き抜かれることはなく、図１に実線で示したように、浮体１３における水面１２より上に出ていた部分が水面下に沈み込む。

この沈み込みでは、引っ張りにより沈み込むことになる沈み込み体積を前述した所定の引き上げ力を作用させる値にするが、浮体１３の沈み込み体積は浮体１３に備えたゲージ３３で判定する。

具体的には、沈み込み前の水面１２の位置をゲージ３３としての目盛板３４で確認しておき、例えば設置強度に見合った引き上げ力として２ｔ（トン）を作用させるための沈み込み深さが１０ｃｍだとした場合、沈み込み前の水面１２の位置から１０ｃｍ沈み込むまで、アンカー１１に引き上げ力を加える。目盛板３４の確認は、浮体１３の上から行ってもよいが、アンカー１１の設置には水中に入るダイバーも要るので、ダイバーに行わせることができる。

目盛板３４が沈み込み深さを認識させる目盛を有するものであるので、アンカー１１に引上げ力を加えた際に浮体１３が傾く場合であっても、４つの角部に備えた目盛板３４の目盛から各部の沈み込み深さを知ることができ、所定の沈み込み体積を容易に算出することができる。

沈み込み深さが所定深さに達してから、その状態を適宜の時間継続する。つまり、浮体１３の沈み込みを、所定の沈み込み体積の状態で継続する。継続する時間は、アンカー１１の用途や必要な設置強度、水中環境などによって適宜設定されるが、いたずらに長くする必要はなく、必要な設置強度を確認できる、例えば数分から十数分、好ましくは５分程度でよい。

アンカー１１を引っ張り続けた結果、アンカー１１が不動であれば、試験は合格であり、アンカー１１が持ち上がるようであれば、試験は不合格であって、即座に、アンカー１１を設置し直す。アンカー１１の設置が不十分な場合には、アンカー１１が持ち上がるので、水中で作業するダイバーが見てもわかるうえに、建設機械１５を操作している作業員にも、機械に表示されるデジタル数字ではなく感覚を通じて容易に確認できる。

以上のように、アンカー１１を浮体１３の上から引っ張ることによって浮体１３を所定体積だけ水中に沈み込ませることで検査が行え、作業は簡単である。浮体１３の沈み込み体積は浮体１３に備えたゲージ３３で判定するので、ゲージ３３を確認しながらアンカー１１を引っ張ればよく、この点でも作業は容易である。

しかも、そのための装置は、ゲージ３３を備えた浮体１３があればよく、前述のように建設機械１５を用いてアンカー１１の引っ張りを行うので、アンカー１１を引っ張るための専用の装置（図示せず）を固定的に備えずともよい。このため浮体１３の構成の簡素化を図れ、ひいては試験に必要な装置全体の簡素化が図れる。

特に、浮体１３はアンカー１１を設置する際に使用した作業用台船１７でもあるので、より一層の簡素化・単純化を図れる。

また、アンカー１１の設置から設置強度の試験までを一連に行えるので、作業性が極めて良く、設置後に時間をおいて検査する場合に比べて、設置強度の信ぴょう性を高められる。

信ぴょう性の高さは、設置強度試験における浮体１３の沈み込みを、所定値の沈み込み体積の状態にするだけではなく、その状態で継続することによって増長される。

以上の構成はこの発明を実施するための一形態の構成であって、この発明は前述の構成のみに限定されるものではなく、その他の構成を採用することもできる。

ゲージ３３としては、前述のように沈み込み深さが認識できる目盛を有するもののほか、例えば水面１２に浮くフロートを備えて現実に沈み込んだ深さを、目盛を媒介にせずに感覚的に認識できる機構を有する装置など、他の構成であってもよい。ほかに、水中に沈んだ部分を外観の変化で示す部材を用いてゲージ３３を構成することもできる。

１１…アンカー
１２…水面
１３…浮体
１７…作業用台船
３３…ゲージ

Claims (4)

1. 水中に設置されたアンカーに対して、水面に浮いた浮体の上から引き上げ方向の力を加えて、前記浮体を水中に沈み込ませ、
   前記浮体の沈み込み体積を、必要な設置強度に見合った引き上げ力を作用させる値に設定して、前記アンカーが不動であることを確認する
   水中設置アンカーの強度試験方法。
2. 前記浮体の沈み込みを、前記値の沈み込み体積の状態で継続する
   請求項１に記載の水中設置アンカーの強度試験方法。
3. 前記浮体の沈み込み体積を前記浮体に備えたゲージで判定する
   請求項１または請求項２に記載の水中設置アンカーの強度試験方法。
4. 前記浮体として、前記アンカーを設置する際に使用した作業用台船を用いる
   請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の水中設置アンカーの強度試験方法。

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