JP7248545B2 - 掘削装置およびモノパイル基礎の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、地盤に円周溝を掘削するための掘削装置および洋上風力発電用のモノパイル基礎の施工方法に関するものである。

近年、再生可能エネルギーのひとつとして風力発電の建設が盛んになっている。風車の基礎形式の中で最も経済的で実績も多いモノパイル基礎は、一般的に油圧ハンマー等による打撃工法により地盤に打設される。

硬質地盤や岩盤などに基礎を打設する場合には、打撃工法での打設が困難であるため、基礎を建て込みながら先端の地盤を掘削する中掘り工法を併用するのが一般的である。また、立坑掘削機を用いて地盤に立坑を掘削し、立坑に井筒を順次継ぎ足して所定深度に自重沈下させ、井筒内から岩盤に対して支保を施して固定する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４－８４３３６号公報

しかしながら、モノパイル基礎の設計は風力や地震力といった水平力に支配されるため、硬質地盤や岩盤においてもある程度の根入れが必要である。そのため、中掘り工法を併用する方法や特許文献１記載の方法を用いると施工に時間を要する。また、発生土の処分にも負担がかかる。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、硬質地盤や岩盤にモノパイル基礎を効率よく建て込むことができる掘削装置およびモノパイル基礎の施工方法を提供することである。

前述した目的を達成するために第１の発明は、地盤に円周溝を掘削するための掘削装置であって、外管と内管とを有する二重管構造のケーシングと、前記ケーシングの下端に、前記ケーシングの周方向に間隔をおいて設けられたカッタビットと、前記外管と前記内管との間に設けられた注入用配管と、前記内管の内周面に設けられた螺旋状リブと、を具備し、前記螺旋状リブが、前記内管の下端から前記円周溝の掘削長に対応する高さ付近までの範囲に設けられ、前記螺旋状リブの上方において、前記内管の内周面に掘削ずりかき寄せ翼が設けられ、前記ケーシングを回転させて前記カッタビットで地盤を掘削して前記円周溝を形成しつつ、生じた掘削ずりと前記注入用配管から前記ケーシングの下端付近に注入された流体とを前記ケーシングを回転させることで前記螺旋状リブの間に取り込んで前記内管の内周面に沿って前記掘削ずりを上昇させ、前記内管の内周面に沿って上昇させた前記掘削ずりが、前記掘削ずりかき寄せ翼を用いて前記ケーシングの中央に向けてかき寄せられることを特徴とする掘削装置である。
第２の発明は、地盤に円周溝を掘削するための掘削装置であって、外管と内管とを有する二重管構造のケーシングと、前記ケーシングの下端に、前記ケーシングの周方向に間隔をおいて設けられたカッタビットと、前記外管と前記内管との間に設けられた注入用配管と、前記内管の内周面に設けられた螺旋状リブと、を具備し、前記螺旋状リブの幅が前記カッタビットの前記内管の内周面側への突出長さより小さく、前記ケーシングを回転させて前記カッタビットで地盤を掘削して前記円周溝を形成しつつ、生じた掘削ずりと前記注入用配管から前記ケーシングの下端付近に前記ケーシングの内側に向けて注入された流体とを前記ケーシングを回転させることで前記螺旋状リブの間に取り込んで前記内管の内周面に沿って前記掘削ずりを上昇させることを特徴とする掘削装置である。

第１、第２の発明の掘削装置によれば、掘削ずりと流体とを螺旋状リブを用いてケーシングの上方に移動させることにより、硬質地盤や岩盤といった溝壁の安定性が期待できる地盤に円周溝を形成することができる。

前記ケーシングから前記掘削ずりを排出するためのハンマーグラブをさらに具備することが望ましい。
第１の発明では、螺旋状リブを用いて回収した掘削ずりをケーシングの中央に集めてケーシングの外部に排出することができるので、掘削ずりの残留や落下による円周溝の閉塞を防止できる。

第３の発明は、洋上風力発電用のモノパイル基礎の施工方法であって、外管と内管とを有する二重管構造のケーシングと、前記ケーシングの下端に、前記ケーシングの周方向に間隔をおいて設けられたカッタビットと、前記外管と前記内管との間に設けられた注入用配管と、前記内管の内周面に設けられた螺旋状リブと、を具備する掘削装置を用い、前記ケーシングを回転させて前記カッタビットで水底の地盤を掘削して円周溝を形成しつつ、生じた掘削ずりと前記注入用配管から前記ケーシングの下端付近に注入された流体とを前記ケーシングを回転させることで前記螺旋状リブの間に取り込んで前記内管の内周面に沿って前記掘削ずりを上昇させる工程ａと、前記ケーシングを前記円周溝から引き抜く工程ｂと、前記円周溝にモノパイルを建て込む工程ｃと、を具備することを特徴とするモノパイル基礎の施工方法である。

第３の発明によれば、円周溝を形成することで、地盤の掘削を最小限に留めて作業時間を短縮し、残土処分費を削減し、モノパイルを効率よく建て込むことができる。また、打撃を伴わずにモノパイルを建て込むため、騒音や振動を抑えることができるとともに打撃によって生じるモノパイルへの負担も軽減できる。

前記工程ａで、前記内管の内周面に沿って地表付近まで上昇してきた前記掘削ずりを、ハンマーグラブを用いて前記ケーシングの外部に排出することが望ましい。
また、前記螺旋状リブが、前記内管の下端から前記円周溝の掘削長に対応する高さ付近までの範囲に設けられ、前記螺旋状リブの上方において、前記内管の内周面に掘削ずりかき寄せ翼が設けられ、前記工程ａで、前記円周溝の全長を掘削した後、前記内管の内周面に沿って地表付近まで上昇してきた前記掘削ずりを、前記掘削ずりかき寄せ翼を用いて前記ケーシングの中央に向けてかき寄せ、前記ハンマーグラブを用いて前記ケーシングの外部に排出することが望ましい。
これにより、螺旋状リブを用いて地表付近に回収した掘削ずりをケーシングの中央に集めてケーシングの外部に排出することができるので、掘削ずりの残留や落下による円周溝の閉塞を防止できる。

前記工程ｃで、前記円周溝に注入されたグラウト材が硬化するまで前記モノパイルを所定の位置に保持することが望ましい。この場合、例えば、前記工程ｂで、前記ケーシングを前記円周溝から引き抜きつつ、前記ケーシングの下端付近から前記グラウト材を前記円周溝に注入し、前記工程ｃで、前記グラウト材が硬化する前に、前記円周溝に前記モノパイルを建て込む。
これにより、モノパイルを適切な姿勢で固定することができる。

前記工程ａで、前記ケーシングの上方に据え付けられた全周回転掘削機を用いて、前記ケーシングの上端に連結された前記ケーシングより小径で前記全周回転掘削機による把持及び回転が可能なケーシングパイプを介して、前記ケーシングを回転させつつ前記地盤に圧入することが望ましい。
これにより、既存の全周回転掘削機に適用される小径のケーシングパイプよりも大径でモノパイルを建て込む余裕を有する幅の円周溝を掘削することができる。

前記工程ｃの後に、前記モノパイルの頂部にトランジッションピースを取り付ける工程ｄをさらに具備してもよい。
円周溝にモノパイルを建て込むことにより、トランジッションピースを取り付けるタイプのモノパイル、トランジッションピースを省略したプラットフォーム一体型のモノパイルの双方の採用が可能となる。

本発明によれば、硬質地盤や岩盤にモノパイル基礎を効率よく建て込むことができる掘削装置およびモノパイル基礎の施工方法を提供できる。

掘削装置１を示す図。 掘削装置１のケーシング３を示す図。 大型ＳＥＰ３５を曳航する工程を示す図。 ケーシング３を設置する工程を示す図。 張出部３９に全周回転掘削機１５を据え付ける工程を示す図。 地盤３１を掘削する工程を示す図。 ケーシング３の下端付近を示す図。 地盤３１付近の鉛直方向の断面を示す図。 円周溝５３にグラウト材５１を充填する工程を示す図。 モノパイル４５を建て込む工程を示す図。 モノパイル４５を固定する工程を示す図。 トランジッションピース５５を取り付ける工程を示す図。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１は掘削装置１を示す図、図２は掘削装置１のケーシング３を示す図である。図２（ａ）は、図１の線Ａ－Ａによる断面図、図２（ｂ）は、図１の線Ｂ－Ｂによる断面図である。

掘削装置１は、地盤に円周溝を掘削するための装置である。掘削装置１は、ケーシング３、カッタビット５、注入用配管７、螺旋状リブ９、掘削ずりかき寄せ翼１１、ケーシングパイプ１３、全周回転掘削機１５、ハンマーグラブ１７等からなる。

ケーシング３は、外管１９と内管２１とを有する鋼製の二重管構造である。ケーシング３の直径は陸上で杭の打設に用いる一般的なケーシングパイプの最大直径である３ｍ程度より大きく、例えば４～８ｍ程度である。

カッタビット５は、ケーシング３の下端２３に、ケーシング３の周方向に間隔をおいて設けられる。カッタビット５は例えばダイヤモンドビットである。カッタビット５は、図２（ａ）の左半部に示すように、外管１９の外周面２６側と内管２１の内周面２５側にそれぞれ突出し、外周面２６側より内周面２５側の方が突出長さが大きい。外周面２６側の突出は外管１９と地盤との摩擦を軽減すること（フリクションカット）を目的とし、内周面２５側の突出は掘削ずりの取り込みを目的とする。

注入用配管７は、外管１９と内管２１との間の空間内に、ケーシング３の周方向に間隔をおいて設けられる。外管１９と内管２１の下端２３は閉塞するものとするが、注入用配管７の先端は、ケーシング３の下端２３付近に位置し露出させるものとする。

螺旋状リブ９は、内管２１の内周面２５に沿って上昇するように設けられる。螺旋状リブ９は、ケーシング３の内管２１の下端２３から円周溝の掘削長２７に対応する高さ付近までの範囲に設けられる。螺旋状リブ９の幅１０は、カッタビット５の内周面２５側への突出長さより若干小さめとする。

掘削ずりかき寄せ翼１１は、螺旋状リブ９の上方において、内管２１の内周面２５に設けられる。図２（ｂ）に示すように、掘削ずりかき寄せ翼１１は掘削ずりをかき寄せやすいように平面視において湾曲していてもよい。

ケーシングパイプ１３は、ケーシング３の上端２４に連結される。ケーシングパイプ１３はケーシング３より小径である。ケーシングパイプ１３とケーシング３とは中心軸が一致し、内空が連通している。ケーシングパイプ１３は一般に使用される全周回転掘削機１５で使用可能なものとし、上方に継ぎ足し可能である。

全周回転掘削機１５は、ケーシングパイプ１３を介してケーシング３を回転させる。ハンマーグラブ１７は、内部の掘削ずりを排出するためにケーシングパイプ１３を通してケーシング３の内部に出し入れされる。

次に、洋上風力発電用のモノパイル基礎の施工方法について説明する。図３は、大型ＳＥＰ３５を曳航する工程を示す図であり、図３（ａ）は鉛直方向の断面図、図３（ｂ）は上方から見た図である。

図３に示すように、大型ＳＥＰ３５は、本体３６、レグ３７、張出部３９、挿入用ガイド４１、クレーン４３等を有する。レグ３７は、本体３６に対して上下方向に移動可能である。張出部３９は本体３６から水平方向に張り出した部分であり、図３（ｂ）に示すように本体３６に一方の端部が固定された２本の横架材４０の他方の端部によって形成される。挿入用ガイド４１は、張出部３９上に設置されたり本体３６上に退避したりする。クレーン４３は本体３６上に設置される。

図３に示す工程では、ケーシング３、全周回転掘削機１５、モノパイル４５等を載せた大型ＳＥＰ３５を、モノパイル基礎の建込予定位置まで曳船３３で曳航する。曳航時には、レグ３７は水底の地盤３１に接触しない高さに固定される。

図４は、ケーシング３を設置する工程を示す図であり、図４（ａ）は鉛直方向の断面図、図４（ｂ）は上方から見た図である。図４に示す工程では、まず、モノパイル基礎の建込予定位置まで曳航してきた大型ＳＥＰ３５のレグ３７を水底の地盤３１に着底させる。そして、大型ＳＥＰ３５の本体３６を水上の所定高さに固定する。地盤３１は硬質地盤または岩盤であるので、全てのレグ３７を地盤３１上に着底させることにより、大型ＳＥＰ３５を安定して据え付けることができる。

大型ＳＥＰ３５を所定高さに固定したら、挿入用ガイド４１を張出部３９上に移動させて固定する。そして、クレーン４３でケーシング３を揚重し、挿入用ガイド４１の筒状部４２に沿って挿入する。ケーシング３の位置が決まったら、図示しない把持手段を用いてケーシング３の位置を仮固定する。

図５は、張出部３９に全周回転掘削機１５を据え付ける工程を示す図であり、図５（ａ）は鉛直方向の断面図、図５（ｂ）は上方から見た図である。図５に示す工程では、まず、ケーシング３の位置を仮固定した状態で挿入用ガイド４１を張出部３９上から本体３６上に移動させる。そして、張出部３９上に掘削機用架台４７を載せて全周回転掘削機１５を据え付ける。全周回転掘削機１５は、ケーシング３の上方に据え付けられ、ケーシングパイプ１３の上端部が挿入される。

図６は、地盤３１を掘削する工程を示す図であり、図６（ａ）は掘削中の状態の鉛直方向の断面図、図６（ｂ）は掘削が完了した状態の鉛直方向の断面図である。図７は、ケーシング３の下端付近を示す図であり、図７（ａ）は図６（ａ）に示す範囲Ｃの拡大図、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す線Ｆ－Ｆによる断面図である。図８は、地盤３１付近の鉛直方向の断面を示す図であり、図８（ａ）は図７（ａ）に示す範囲Ｄの拡大図、図８（ｂ）は図７（ｂ）に示す範囲Ｅの拡大図である。

図６（ａ）に示す工程では、全周回転掘削機１５を用いてケーシングパイプ１３を介してケーシング３を回転させつつ地盤３１に圧入する。このとき、掘削に伴ってケーシングパイプ１３を上端に継ぎ足していく。

ケーシング３を回転させつつ地盤３１に圧入すると、図７に示すようにカッタビット５が地盤３１を掘削し、円周溝５３が形成される。上述したようにカッタビット５はケーシング３の内周面２５側および外周面２６側に突出しているので、円周溝５３の幅５４は、ケーシング３の厚さ５０よりも内周面２５側の余掘り部４９ｂと外周面２６側の余掘り部４９ａの分だけ大きくなる。このように余掘り部４９ａ、４９ｂを形成することにより、円周溝５３の壁面とケーシング３の内周面２５および外周面２６との間の摩擦が低減される。

地盤３１をある程度掘削したら、ケーシング３の下端２３付近に位置する注入用配管７の先端からケーシング３の内側に向けて図示しない流体を注入する。流体は清水、泥水または空気であり、カッタビット５で掘削された掘削部に充填される。ケーシング３を掘削方向（カッタビットの刃先方向）に回転させながら流体を注入すると、ケーシング３の内部に螺旋状の流れが発生する。そして、発生した流れで地盤３１の掘削によって生じた掘削ずり５７と掘削部に充填された流体とが上に押し上げられ、螺旋状リブ９の間に取り込まれ、図７（ａ）の矢印に示すように内管２１の内周面２５に沿って上昇する。こうして掘削ずり５７を上昇させることにより、ケーシング３をさらに圧入して掘削を進めることができる。なお、掘削ずり５７を確実に上昇させるために、必要に応じて圧入を停止して回転のみを実施してもよい。

ケーシング３で地盤３１を掘削している間は、図８（ａ）に示すように、ケーシング３の内側において地盤３１の表面付近をすり鉢状とし、内管２１の内周面２５に沿って地盤３１の表面付近まで上昇してきた掘削ずり５７がケーシング３の中央部に落ちて集まるようにする。そして、中央部に集まった掘削ずり５７をハンマーグラブ１７ですくってケーシング３の外部に排出する。

図６（ｂ）に示すようにケーシング３による掘削深さが掘削長２７に達したら、掘削を完了する。掘削が完了したら、ケーシング３を圧入せずに掘削方向に回転させる。掘削ずり５７は螺旋状リブ９との間の摩擦が大きく流体よりも上昇させやすいと考えられるので、ケーシング３を圧入せずに回転させると、螺旋状リブ９上の掘削ずり５７が地表近くまで回収されても流体は円周溝５３内に残留する。そのため、掘削ずり５７の回収が終了すると、円周溝５３内は流体で置換される。

掘削ずり５７の回収が終了したら、図８（ｂ）に示すように、内管２１の内周面２５に沿って地盤３１の表面付近まで上昇してきた掘削ずり５７を掘削ずりかき寄せ翼１１を用いてケーシング３の中央に向けてかき寄せる。かき寄せた掘削ずり５７は、ハンマーグラブ１７を用いてケーシング３の外部に排出する。

図９は、円周溝５３にグラウト材５１を充填する工程を示す図であり、図９（ａ）は鉛直方向の断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す線Ｇ－Ｇによる断面図である。図９に示す工程では、ケーシング３の下端２３付近からグラウト材５１を円周溝５３に注入しながら、ケーシング３を円周溝５３から引き抜く。グラウト材５１は注入用配管７を通るものであり、例えば遅延型の水中不分離性モルタル等である。グラウト材５１の注入量は、ケーシング３の引き抜き速度に応じて調整される。引き抜いたケーシング３は、図示しない把持装置を用いて仮固定する。グラウト材５１は、円周溝５３の形成後、別の方法で円周溝５３内の流体と置換してもよい。

ケーシング３を引き抜く際に掘削ずり５７が円周溝５３内に落下すると円周溝５３が閉塞する可能性があるので、ケーシング３内の掘削ずり５７は掘削完了後に残さず排出しておく。掘削完了後にケーシング３内の掘削ずり５７を排出しきれなかった場合には、ケーシング３の螺旋状リブ９同士の間に掘削ずり５７が残るが、残った掘削ずり５７はケーシング３を引き抜くことによってケーシング３ごと円周溝５３から撤去する。

図１０は、モノパイル４５を建て込む工程を示す図である。図１０に示す工程では、クレーン４３を用いて、図９に示す全周回転掘削機１５および掘削機用架台４７を張出部３９上から移動させ、仮固定されたケーシング３およびケーシングパイプ１３を大型ＳＥＰ３５上に戻す。そして、張出部３９上に挿入用ガイド４１を設置し、クレーン４３でモノパイル４５を揚重して挿入用ガイド４１に通し、グラウト材５１が硬化する前にモノパイル４５を円周溝５３内に吊り降ろして建て込む。

建て込み時、モノパイル４５が円周溝５３の壁面に接触して削れた地盤３１が円周溝５３内に落下すると、モノパイル４５を建て込む際に円周溝５３内で高止まりする可能性がある。そのため、図１や図６（ｂ）に示す掘削長２７を設定する際に、モノパイル４５の根入れ深さに深さ方向の余掘り部５９を加えることが望ましい。

円周溝５３の幅５４は、モノパイル４５の厚さよりも大きい。そのため、円周溝５３のゆがみ等によって誤差が生じた場合でも、モノパイル４５をスムーズに建て込むことができる。

図１１は、モノパイル４５を固定する工程を示す図である。図１１に示す工程では、モノパイル４５を円周溝５３の所定の深さまで挿入して位置決めし、グラウト材５１が硬化するまでモノパイル４５を保持する。これにより、モノパイル４５が傾かないように適切な姿勢で固定することができる。

図１２は、トランジッションピース５５を取り付ける工程を示す図である。図１２に示す工程では、図１１に示す挿入用ガイド４１を移動させ、クレーン４３を用いてモノパイル４５の頂部にトランジッションピース５５を取り付けて、洋上風力発電用のモノパイル基礎の施工を完了する。その後、トランジッションピース５５の上部に風車を設置する。

このように、本実施形態では、全周回転掘削機１５に適用される小径のケーシングパイプ１３をケーシング３の上端に連結した掘削装置１を用いることにより、地盤３１が硬質地盤や岩盤であっても、ケーシングパイプ１３よりも径が大きい円周溝５３を地盤３１に形成することができる。円周溝５３を形成することで、地盤３１の掘削を最小限に留めて作業時間を短縮し、掘削ずり５７の処分費を削減し、モノパイル４５を効率よく建て込むことができる。また、打撃を伴わずにモノパイル４５を建て込むため、騒音や振動を抑えることができるとともに打撃によって生じるモノパイルへの負担も軽減できる。

掘削装置１では、掘削ずり５７と注入用配管７から注入された流体とをケーシング３を回転させることで螺旋状リブ９の間に取り込んで内管２１の内周面２５に沿って上昇させる。また、所定の掘削長２７まで掘削した後は、掘削ずりかき寄せ翼１１を用いて地盤３１の表面付近の掘削ずり５７をケーシング３の中央に集める。地盤３１の表面付近に集まった掘削ずり５７は、ハンマーグラブ１７によってケーシング３の外部に排出される。これにより、掘削ずり５７の残留や落下による円周溝５３の閉塞を防止できる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、本実施形態では地盤３１に固定したモノパイル４５の頂部にトランジッションピース５５を取り付けたが、トランジッションピースを省略したプラットフォーム一体型のモノパイルを円周溝５３に建て込んでもよい。

本実施形態ではグラウト材５１を円周溝５３に注入しながらケーシング３を円周溝５３から引き抜いたが、上記したようにグラウト材５１の注入方法はこれに限らない。ケーシング３を円周溝５３から引き抜いた後にグラウト材５１を円周溝５３に注入し、グラウト材５１が固化する前にモノパイル４５を建て込んでもよい。また、ケーシング３を円周溝５３から引き抜いた後に充填用の孔を設けたモノパイル４５を建て込み、充填用の孔からモノパイル４５と円周溝５３との間にグラウト材５１を注入してもよい。

１………掘削装置
３………ケーシング
５………カッタビット
７………注入用配管
９………螺旋状リブ
１０、５４………幅
１１………掘削ずりかき寄せ翼
１３………ケーシングパイプ
１５………全周回転掘削機
１７………ハンマーグラブ
１９………外管
２１………内管
２３………下端
２４………上端
２５………内周面
２６………外周面
２７………掘削長
３１………地盤
３３………曳船
３５………大型ＳＥＰ
３６………本体
３７………レグ
３９………張出部
４０………横架材
４１………挿入用ガイド
４２………筒状部
４３………クレーン
４５………モノパイル
４７………掘削機用架台
４９ａ、４９ｂ、５９………余掘り部
５０………厚さ
５１………グラウト材
５３………円周溝
５５………トランジッションピース
５７………掘削ずり

Claims (10)

1. 地盤に円周溝を掘削するための掘削装置であって、
   外管と内管とを有する二重管構造のケーシングと、
   前記ケーシングの下端に、前記ケーシングの周方向に間隔をおいて設けられたカッタビットと、
   前記外管と前記内管との間に設けられた注入用配管と、
   前記内管の内周面に設けられた螺旋状リブと、
   を具備し、
   前記螺旋状リブが、前記内管の下端から前記円周溝の掘削長に対応する高さ付近までの範囲に設けられ、
   前記螺旋状リブの上方において、前記内管の内周面に掘削ずりかき寄せ翼が設けられ、
   前記ケーシングを回転させて前記カッタビットで地盤を掘削して前記円周溝を形成しつつ、生じた掘削ずりと前記注入用配管から前記ケーシングの下端付近に注入された流体とを前記ケーシングを回転させることで前記螺旋状リブの間に取り込んで前記内管の内周面に沿って前記掘削ずりを上昇させ、前記内管の内周面に沿って上昇させた前記掘削ずりが、前記掘削ずりかき寄せ翼を用いて前記ケーシングの中央に向けてかき寄せられることを特徴とする掘削装置。
2. 地盤に円周溝を掘削するための掘削装置であって、
   外管と内管とを有する二重管構造のケーシングと、
   前記ケーシングの下端に、前記ケーシングの周方向に間隔をおいて設けられたカッタビットと、
   前記外管と前記内管との間に設けられた注入用配管と、
   前記内管の内周面に設けられた螺旋状リブと、
   を具備し、
   前記螺旋状リブの幅が前記カッタビットの前記内管の内周面側への突出長さより小さく、
   前記ケーシングを回転させて前記カッタビットで地盤を掘削して前記円周溝を形成しつつ、生じた掘削ずりと前記注入用配管から前記ケーシングの下端付近に前記ケーシングの内側に向けて注入された流体とを前記ケーシングを回転させることで前記螺旋状リブの間に取り込んで前記内管の内周面に沿って前記掘削ずりを上昇させることを特徴とする掘削装置。
3. 前記ケーシングから前記掘削ずりを排出するためのハンマーグラブをさらに具備することを特徴とする請求項１または請求項２記載の掘削装置。
4. 洋上風力発電用のモノパイル基礎の施工方法であって、
   外管と内管とを有する二重管構造のケーシングと、
   前記ケーシングの下端に、前記ケーシングの周方向に間隔をおいて設けられたカッタビットと、
   前記外管と前記内管との間に設けられた注入用配管と、
   前記内管の内周面に設けられた螺旋状リブと、
   を具備する掘削装置を用い、
   前記ケーシングを回転させて前記カッタビットで水底の地盤を掘削して円周溝を形成しつつ、生じた掘削ずりと前記注入用配管から前記ケーシングの下端付近に注入された流体とを前記ケーシングを回転させることで前記螺旋状リブの間に取り込んで前記内管の内周面に沿って前記掘削ずりを上昇させる工程ａと、
   前記ケーシングを前記円周溝から引き抜く工程ｂと、
   前記円周溝にモノパイルを建て込む工程ｃと、
   を具備することを特徴とするモノパイル基礎の施工方法。
5. 前記工程ａで、前記内管の内周面に沿って地表付近まで上昇してきた前記掘削ずりを、ハンマーグラブを用いて前記ケーシングの外部に排出することを特徴とする請求項４記載のモノパイル基礎の施工方法。
6. 前記螺旋状リブが、前記内管の下端から前記円周溝の掘削長に対応する高さ付近までの範囲に設けられ、
   前記螺旋状リブの上方において、前記内管の内周面に掘削ずりかき寄せ翼が設けられ、
   前記工程ａで、前記円周溝の全長を掘削した後、前記内管の内周面に沿って地表付近まで上昇してきた前記掘削ずりを、前記掘削ずりかき寄せ翼を用いて前記ケーシングの中央に向けてかき寄せ、前記ハンマーグラブを用いて前記ケーシングの外部に排出することを特徴とする請求項５記載のモノパイル基礎の施工方法。
7. 前記工程ｃで、前記円周溝に注入されたグラウト材が硬化するまで前記モノパイルを所定の位置に保持することを特徴とする請求項４から請求項６のいずれかに記載のモノパイル基礎の施工方法。
8. 前記工程ｂで、前記ケーシングを前記円周溝から引き抜きつつ、前記ケーシングの下端付近から前記グラウト材を前記円周溝に注入し、
   前記工程ｃで、前記グラウト材が硬化する前に、前記円周溝に前記モノパイルを建て込むことを特徴とする請求項７記載のモノパイル基礎の施工方法。
9. 前記工程ａで、前記ケーシングの上方に据え付けられた全周回転掘削機を用いて、前記ケーシングの上端に連結された前記ケーシングより小径で前記全周回転掘削機による把持及び回転が可能なケーシングパイプを介して、前記ケーシングを回転させつつ前記地盤に圧入することを特徴とする請求項４から請求項８のいずれかに記載のモノパイル基礎の施工方法。
10. 前記工程ｃの後に、前記モノパイルの頂部にトランジッションピースを取り付ける工程ｄをさらに具備することを特徴とする請求項４から請求項９のいずれかに記載のモノパイル基礎の施工方法。

Images