JP7404391B2 - 基礎のための被覆 - Google Patents

Description

本発明は、構造物、特に洋上構造物、を建てる、および／または固定する、ために役立つ、杭などの基礎を建設用地盤に挿入（独：Einbringen，英：driving-in）するための装置および方法に関する。

構造物を建てる、および／または固定する、ために、例えば振動杭（独：einvibrierte Pfaehle，英：vibratory piles）が使用されている。振動によって設置された杭は、打ち込み杭に比べ、軸線方向の、更には横方向の、耐荷力が小さいことも公知である。この理由により、杭は、通常、最後の数メートルにわたって（例えば、対応する杭直径のほぼ８倍の距離にわたって）衝撃によって打ち込まれる（独：eingerammt，英：driven in）。

陸上構造物または洋上構造物のための基礎に備えられている杭を振動杭打ち機によって建設用地盤に挿入するとき、杭を挿入する振動プロセスは、振動デバイスを停止させることによって中断できる。振動プロセスを続行するには、振動デバイスを再起動する必要がある。この中断中、例えば、杭に作用する重量を増やすことができる。

ただし、建設用地盤による杭の部分的拘束の故に振動挙動が変化し得るので、振動杭打ち機による更なる沈下が困難になるか、または最早不可能である。

更に、例えば、適した衝撃ハンマーが利用不能であるために、振動杭の打ち込みが最後の数メートルで不可能になる（または最早不可能である）適用例が複数存在し得る。

最終深さまでの杭の振動打ち込みが最後の数メートルで行えない場合は、または振動プロセスの中断がより長時間になり、過剰間隙水圧の低下などのセットアップ作用の故に、容易に再開できない場合は、再掘削が行われないか、または再掘削用のハンマーが用意されていないと、基礎を最終深さまで振動打ち込みさせるには建設用地盤のリスクが存在する。

何れにせよ、建設用地盤に打ち込まれた基礎に比べ、低い耐荷力が予想される。これは、通常、基礎を取り囲む地盤付近の解砕域に起因する。

これは、例えば、杭表面直近（独：unmittelbaren Pfahloberflaeche，英：immediate pile surface）の所謂近位層である。したがって、これは、打ち込み杭に比べ、このような完全に振動打ち込みされた杭の低い耐荷力の原因であり得る。
独国特許出願公開第１０ ２０１７ １２１ ０３７（Ａ１）号は、建設用地盤に挿入された異形材の耐荷力を向上させるための方法を開示している。これら異形材は、建設用地盤に振動貫入または挿入される。その体積が挿入後に増える材料が建設用地盤に接触する異形材の表面に施されている。更に、この特許文献は、建設用地盤に挿入するための異形材を開示している。この異形材は、建設用地盤に接触する表面を有し、その表面の少なくとも一部分が、その体積が挿入後に増える材料で被覆されている。
独国特許出願公開第１９７ ４０ ８００（Ａ１）号は、振動ラムの助けを借りて厚板、特にシートパイルまたはトレンチ堰板、を地盤に打ち込むための方法を開示している。この方法では、潤滑および瀉水剤としてのチキソトロピックベントナイト懸濁液と低～高周波数で動作する振動ラムとの同時使用によって、厚板を地盤に打ち込む。
独国特許出願公開第１０ ２０１７ １０３ ７５８（Ａ１）号は、管を下層土に挿入するための方法を開示している。この方法では、管の頭部に振動デバイスが配置されている。下層土への管の漸進的貫入は、振動デバイスが発生させた振動によって引き起こされる。管の根元部分に要素が配置されており、この要素がこの要素に隣接する管部分より外方に突出していることによって、管と管周囲の下層土との間に空間が生じる。管が地下に漸進的に貫入するに伴い、この空間に硬化媒体が導入される。

一欠点は、基礎（例えば杭）の振動打ち込み時に建設用地盤のリスクが存在するので、このような完全に振動打ち込みされた基礎は、例えば、打ち込まれた基礎に比べ、構造物を建てる、および／または固定する、ための耐荷力が低いことである。

この従来技術に基づき、本主題の目的は、振動打ち込みされた基礎の耐荷力を向上させるための解決策を提供することである。

本発明の第１の例示的態様によると、基礎に取り付けられた振動デバイスが発生させた高周波振動の導入によって、基礎を建設用地盤に振動打ち込みさせるための装置が提案される。この振動が建設用地盤を液状化させるので、基礎は建設用地盤に貫入する。本装置は、建設用地盤に貫入する基礎の端部が被覆を備えることを特徴とする。この被覆は、湿気および／または攪拌（独：Bewegung，英：agitation）への暴露によって潤滑被膜を形成する、および飽水後に硬化および／または膨張する。

本発明の第２の例示的態様によると、基礎に取り付けられた振動デバイスが発生させた高周波振動を導入することによって、建設用地盤を液状化させて基礎を建設用地盤に振動貫入させる方法が開示される。本方法は、
－ 建設用地盤に貫入する基礎の端部に被覆を施すステップであって、この被覆は湿気および／または攪拌への暴露によって潤滑被膜を形成する、および飽水後に硬化および／または膨張する、ステップを含む。

本主題の一例示的態様によると、本発明の第２の態様による方法を実施および／または制御するように構成された、または本発明の第２の態様による方法のステップを実施および／または制御するためのそれぞれの手段を備えた、装置が提案される。この点に関して、本方法の全てのステップが制御され得る、または本方法の全てのステップが実施され得る、または１つ以上のステップが制御され得る、および１つ以上のステップが実施され得る、の何れかである。これら手段のうちの１つ以上の実施および／または制御も同じユニットによって行われ得る。

本発明のこれら２つの態様は、とりわけ、以下に記載の諸特徴を有する。これら特徴のうちの一部は例示的である。

例えば、特に洋上構造物の基礎のための、杭設置の場合、例えば砂質地盤の場合、振動打ち込みとも称される振動によって、杭周囲の地盤の液状化が起こることが認識されている。このような液状化によって、杭は、その自重により、地盤に沈下または貫入し得る。

特に洋上基礎の設置、例えば、所謂モノパイル、ジャケット、または他の基礎種別のための杭の打ち込みは、例えば付随する雑音の発生の故に、海洋哺乳類の障害を招きかねないため、論争の余地がないわけではないので、本ケースにおいては、振動打ち込みにも拘らず、基礎の耐荷力を向上させることを意図している。

振動デバイスは、振動機または振動ラム（独：Vibrationsbaer，英：vibrating bear）とも称される。

本主題の意味における高周波振動とは、基礎が建設用地盤に挿入されるときに、例えば、被覆摩擦と建設用地盤のピーク抵抗との両方に打ち勝つように、すなわち、基礎（例えば杭）の外形根元の前面にある建設用地盤がほぼ液状化し、その結果として基礎がその自重の故に建設用地盤に貫入するように、建設用地盤内で伝播可能な振動である。

例えば、本主題の意味における高周波振動とは、約５Ｈｚ～１５０Ｈｚ、好ましくは１０Ｈｚ～５０Ｈｚ、の周波数帯内の振動と理解されたい。

この文脈において、地盤への基礎の貫入プロセスとは、基礎がその意図された最終深さまで地盤に挿入されるプロセスであると理解されたい。このプロセスは、貫入プロセスとも称される。杭が完全に振動打ち込みされた場合、打ち込みに比べ、例えば、杭の荷重限界、特に軸方向および／または横方向の荷重限界、が低くなり得る。これは、例えば、とりわけ液状化ゾーンの形成によって引き起こされる。本ケースにおいては、この荷重限界を決定的に向上させることができる。これは、とりわけ、被覆の硬化および／または膨張によって引き起こされる。これにより、特に、基礎の外壁と基礎の周囲地盤（例えば土壌）との間の結合によって更なる固定が保証される。

本主題の意味における潤滑被膜とは、特に、表面（例えば、地盤に貫入する基礎、例えば杭、の端部の被覆）に、比較可能な物体（例えば、基礎の被覆されていない端部、例えば被覆されていない杭）の摩擦抵抗より低い摩擦抵抗が存在することと理解されたい。

本発明の全ての態様による一例示的実施形態では、基礎は杭である、および／または、基礎は洋上構造物および／または陸上構造物を建てる、または固定する。

基礎は、例えば、１つ以上の管セグメントを備える、または１つ以上の管セグメントから成る。これら１つ以上の管セグメントは、例えば杭（基礎杭とも呼称）を形成する。基礎は、例えば、下方に開口している。例えば、地盤に貫入する基礎の端部は、下方に、すなわち地盤への貫入方向に、開口している。

基礎は、例えば、シートパイル壁、シートパイル異形材、の形態に、例えば杭、特にモノパイル用基礎杭、の形態に、または、例えば陸上風力タービンまたは洋上風力タービンの基礎のための、例えば任意のデザインの異形材の形態に、することができる。

建設用地盤に貫入する基礎の端部（例えば杭端部）は、例えば、基礎の内部への（例えば中空杭の内部への）（例えば、変位された基礎土壌の侵入による）物質輸送が支援されるように、設計される。

あるいは、地盤に貫入する基礎の端部は、例えば、基礎の内部への物質輸送が低減または防止されるように、設計される。

洋上構造物および／または陸上構造物は、幾つかの非限定例を挙げると、風力タービン、石油掘削装置、生産プラットフォーム、変電所、および／またはリサーチプラットフォーム、パイプライン、またはこれらの組み合わせである。

例えば「洋上構造物および／または陸上構造物」という意味での「および／または」という組み合わせは、特に、１本の杭が陸上にあり、同じ構造物の別の杭が洋上にある、複数の杭によって建てられた構造物を含む。

本発明の全ての態様による一例示的実施形態では、被覆は、建設用地盤に貫入する基礎の少なくとも端部の周囲に被せられる、および／または当該端部に施される。

本主題の意味において、被覆が基礎の貫入端にほぼ固定的に配設されているとき、建設用地盤に貫入する基礎の端部は被覆されている、および／または少なくとも貫入端に被覆が施されている。特に、基礎が建設用地盤に貫入するとき、被覆は、計画どおり、基礎に対して大きくずれない（例えば５０ｃｍ未満）。

被覆が基礎を覆う場合、例えば、被覆は、地盤に貫入する基礎の端部の製作の一環として、地盤に貫入する基礎の端部に配置され得る。例えば、被覆は、可撓性マットまたはこれに類するものの形態であり、地盤に最初に貫入する基礎の部分に巻き付けられる。その後、被覆は１つ以上のマットの形態で固定されるので、特に、建設用地盤への基礎の（振動による）貫入中に、被覆は（例えば、基礎の長手延在方向の鉛直方向に）ずれない。あるいは、杭の外側に加えて、または外側の代わりに、杭の内側を被覆してもよい。

被覆が基礎に施される場合、被覆は、例えば、加工可能な材料、例えば、液体または粉末の形態、であり、懸濁液のように基礎の端部に（例えば、ワニス塗布のように）施されるので、被覆は、その後、基礎に分離不能に接合される。これにより、特にその後の地盤への基礎の（振動による）貫入中に、被覆が（例えば、基礎の長手延在部分の鉛直方向に）ずれない、および／または、基礎から剥がれない、ことを保証できる。

本発明の全ての態様による一例示的実施形態では、被覆は、液状化可能（流動可能とも呼称）材料を備える、または当該材料から成る。

本主題の意味における液状化可能材料または流動可能材料とは、振動の影響下で、および／または流動可能材料と異なる第２の材料、特に水、の追加によって、少なくとも部分的に液状化する材料であると理解されたい。特に、このような流動可能材料は、第１の状態で固体であり、水に接触した材料の少なくとも１つの表面が液状化するので、少なくとも水に接触した表面に潤滑被膜が形成されることを特徴とする。このような流動可能材料とは、例えば、水を含浸させることができるので、漸次（ほぼ）完全に液状化することを理解されたい。

流動可能材料を備えた、または流動可能材料から成る、被覆によって、水との接触時に（例えば、地盤への基礎の挿入中に水を追加することによって、および／または地盤内に既に存在する水（例えば地下水）によって）、および／または振動への暴露時に、被覆の表面に潤滑被膜の形成が可能になる。更に、被覆は、例えば、地盤に最初に貫入する基礎の下方領域に、配置されるので、地盤への基礎の挿入時に発生する摩擦を減らすことができる。

本発明の全ての態様による一例示的実施形態では、建設用地盤への貫入中に液状化可能材料と建設用地盤との間に潤滑被膜が形成されるので、建設用地盤への基礎の貫入速度が液状化可能材料によって向上する。

被覆は、水との接触によって少なくとも部分的に液状化し、それによって、被覆の少なくとも表面に潤滑被膜が形成される。これは、基礎と地盤との間に発生する摩擦を減らすことによって、地盤への基礎の貫入を容易にする。これは、基本的に潤滑被膜によって引き起こされる。

基礎がその最終深さまたは総深さに達し、被覆が少なくとも部分的に液状化すると、被覆は少なくとも部分的に直近環境内に膨張する、または、特に、振動プロセスの終了後、振動によって誘起される液状化が阻止され、材料はその固体状態に戻るという事実によって、直近環境において硬化する、ことを理解されたい。すなわち、基礎の端部は、周囲の地盤内に固定される。

本発明の全ての態様による一例示的実施形態では、挿入プロセス前または挿入プロセス中に、基礎の外面に被覆を施すことができる。

基礎の製作中にすでに被覆を施す代わりに、またはそれに加えて、挿入プロセス中に、すなわち基礎の振動打ち込み中に、このような被覆が基礎に施され得る。

この目的のために適した被覆は、例えば、液状化形態で入手可能であり、その後に基礎に施されるものである。これは、例えば、被覆を（例えば建設用地盤内の）施す箇所に移送でき、その後、そこで施すことができる噴射用ノズルなどの外部補助手段によって実現できる。

例えば、建設用地盤への基礎の振動打ち込み中、基礎（例えば杭）が、ひいては被覆（例えば、外装の形態の被覆）も、更に振動される。振動は、例えば、被覆の液状化を少なくとも部分的に支援するので、基礎の（例えば、外装の形態の）被覆が流動化する。

本発明の全ての態様による一例示的実施形態では、挿入プロセス前または挿入プロセス中に、被覆に水を含浸させ得る。

杭または被覆が振動されるので、被覆は流動化する、または被覆の液状化が振動によって支援される。これは、例えば、振動の結果として、被覆に水がより強力に含浸され得るという事実によって実現される。

被覆、または被覆によって包囲された流動可能材料、は、例えば、ビンガム体として、またはチキソトロピック（例えば、定剪断下で時間の経過と共に粘度が低下し、剪断応力の終了後、時間に応じて粘度が再び上昇する非ニュートン流体）または揺変性（独：rheopexe，英：rheopexic）（例えば、連続的な機械的応力の結果として粘度（粘性）が上昇し、剪断応力の終了後、粘度が上昇しない非ニュートン流体における流動特性の時間依存性）特性を有する材料として、挙動する。

ビンガム流体は、例えば、規定の降伏点の最小剪断応力を超えたときにのみ流動し始める非ニュートン流体である。これより下では、このような流体の挙動は、硬質固形物のようである。

本発明の全ての態様による一例示的実施形態では、被覆は１つ以上のベントナイトマットおよび／またはベントナイトセメントマットを備える、またはこれらの少なくとも一方から成る。

例えば、建設用地盤に貫入する基礎（例えば、杭）の端部は、飽水後に被覆が硬化および／または膨張するように、被覆され得る。例えば、被覆は、ベントナイトマットおよび／またはベントナイトセメントマットを備える、またはこれらの少なくとも一方から成る。

このようなベントナイトセメントマットは、例えば、増殖する反応性骨材、例えば、幾つかの非限定例を挙げると、エトリンガイト、硫酸、またはアルカリシリカドリフト、を備えている。

更に、例えば、ＣＳＡ（カルシウムサルフォアルミネート）セメントをさまざまな割合で有する複数のマットを被覆として使用できる。

本発明の全ての態様による一例示的実施形態では、被覆は、被覆の硬化および／または膨張を遅らせる反応性添加剤を備えている。

このような反応性添加剤は、例えば、例えば水の、上昇を伝播するので、被覆の硬化（または凝固）および／または膨張は、液体（例えば水）との接触後、著しく遅延される。すなわち、初めに、基礎は地盤に完全に貫入でき、基礎がその最終深さまたは総深さに達した後に、被覆の硬化および／または膨張が起こる。その結果、被覆のこの硬化および／または膨張は、基礎を建設用地盤内に保持するための強度を高める。その後、この基礎は、振動のみで建設用地盤に挿入された基礎に比べ、（例えば、横方向および／または軸方向の）耐荷力の向上を可能にする。例えば、重量がより大きい、および／または付随する動荷重（風荷重など）がより大きい、構造物を本主題の基礎によって建てる、または固定する、ことができる。

本発明の全ての態様による一例示的実施形態では、建設用地盤に貫入する基礎の端部は、基礎の端部の膨張が可能であるような、および材料の膨張によって基礎の端部が周囲の建設用地盤に押し当てられる、および／または当該地盤に対して圧縮される、ような、材料で少なくとも部分的に充填される。

この材料は、例えば、反応性物質である。このような反応性物質は、例えば湿気への暴露によって、および／または水との接触によって、例えば膨張する。このような反応性物質は、例えば杭として形成された基礎の、例えば建設用地盤（例えば海底）に貫入する端部内で、膨張可能であるので、反応性物質の膨張は、半径方向に作用する力、または半径方向に作用する圧力、を建設用地盤に貫入する端部に発生させる。建設用地盤に貫入する基礎（または杭）の端部は、例えば、その後、周囲の建設用地盤、例えば海底、に押し当てられる、または当該地盤に対して圧縮される。これにより、地盤（例えば海底）における基礎（または杭）の安定性が高まる。

代わりに、または加えて、建設用地盤への基礎の挿入後、例えば、基礎（または杭）の下端、すなわち建設用地盤に貫入する端部に、グラウトを充填することもできる。これにより、基礎の地盤に貫入している端部を（例えば直接）取り囲んでいる地盤に当該端部を押し当てる、および／または押し付ける、という同じ効果をもたらすことができる。これは、例えば、半径方向の圧力または力によって引き起こすこともできる。この半径方向の圧力または力は、地盤に貫入している基礎（または杭）の端部のこのようなグラウチングによって生じさせることができる。

基礎が杭として設計されている場合、または杭が地盤に貫入する基礎の端部を形成している場合、これは、例えば、円筒体の横断面を有する。一例として、建設用地盤への杭の挿入後、反応性物質の膨張または拡大の故に、杭の外壁が周囲の建設用地盤（例えば海底）に押し当てられる、および／または当該地盤に対して圧縮される、と言える。

本課題は、基礎に取り付けられた振動デバイスが発生させた高周波振動の導入によって基礎を建設用地盤に振動打ち込みさせる方法によっても解決される。この振動は、建設用地盤の液状化を引き起こすので、基礎は、上記デバイスを使用して、建設用地盤に貫入する。この場合、基礎の挿入前に、基礎に、特に下端の領域に、被覆が施される。

本方法によると、建設用地盤に貫入する基礎の端部に、飽水後に硬化および／または膨張する被覆が施される。

本発明の全ての態様による一例示的実施形態では、被覆は、建設用地盤への基礎の貫入中に、基礎の外面に施される。

本発明の全ての態様による一例示的実施形態では、建設用地盤への基礎の貫入前または貫入中に、被覆に水を含浸させる。

例えば、挿入プロセスの前または中に、例えば、更に追加の水を被覆に含浸させ得る。このような追加の水は、例えば、地下水ではない。

本発明の全ての態様による一例示的実施形態では、地盤に貫入する基礎の端部に外装を配置することによって、被覆が基礎の端部に施される。

加えて、例えば、挿入プロセス中に振動周波数を変化させることができる。

更に、挿入プロセス中に、挿入に使用される杭打ち要素の質量を変化させ得る、および／または振動デバイスの質量を変化させ得る。

加えて、例えば、挿入プロセス中、基礎（例えば杭）を追加的に打ち込むことができる。

代わりに、または加えて、挿入プロセス中、例えば、基礎（例えば杭）を地盤に食い込ませる（独：eingebohrt，英：drilled into）ことができる。

代わりに、または加えて、挿入プロセス中、例えば、基礎（例えば杭）の内側の、ジャケットの内側に、例えばジャケットの近くに、存在する（理想的には）地際下の水中に空気が吹き込まれ得る。代わりに、または加えて、空気が基礎の外殻面にも噴射され得る。これにより、例えば、液状化ゾーンが拡大するので、基礎はより高速で地盤に貫入できる。

圧力、貫入速度、および／または振動周波数、および／またはハンマーエネルギーおよび／または衝撃周波数の変化は、１つ以上の測定パラメータに応じて記録可能である。その後、例えば空気の吹き込みによって貫入速度の制御および／または調節を可能にするために、例えば、これらパラメータを評価できる。

本発明の全ての態様による一例示的実施形態では、飽水後に被覆の硬化および／または膨張が遅延されるように、被覆に反応性添加剤が備えられる。

更に、挿入される杭に堅固に（または規定された剛性で）接続された、修正ＣＰＴ（コーン貫入試験）などの圧力および／または摩擦を検出する手段を設けることができる。圧力および／または摩擦を検出する手段によって検出されたパラメータは、例えば、貫入速度の制御および／または調節にも使用可能である。

特に図に関連付けられた、一部の例示的実施形態の以下の詳細な説明から更なる有利な例示的実施形態が見出されるはずである。ただし、これらの図は、解明のみを目的としたものであり、保護範囲を決定するためのものではない。これらの図は同じ縮尺ではなく、一般概念を例として反映することを意図しているだけである。特に、これらの図に含まれている諸特徴は、決して必須部分とは見做されないものとする。

本主題の方法によって建設用地盤に振動打ち込みされている本主題の基礎の一例示的実施形態の図である。 本主題の方法によって建設用地盤に振動打ち込みされている本主題の基礎の別の例示的実施形態の図である。 本主題の基礎を建設用地盤に挿入する方法の一例示的実施形態の流れ図である。

以下においては、複数の例示的実施形態を参照して、本主題を説明する。

原則として、本方法では、洋上基礎および陸上基礎を区別していない。

図１は、本主題の方法によって建設用地盤に振動打ち込みされている本主題の基礎の一例示的実施形態の図を示す。

図１において、基礎は杭１によって表されている。杭１は、基礎によって包囲されている、または基礎を表している。杭は建設用地盤、このケースでは海底ＭＢ、に挿入されている。したがって、図１の基礎は、例えば、風力タービンなどの洋上構造物用である。

海底ＭＢに貫入している杭１の端部６を取り囲む液状化ゾーン２が示されている。海底ＭＢの液状化は、例えば基礎に取り付けられた振動デバイス８が発生させた高周波振動の導入によって、海底ＭＢに貫入している杭１の端部６の直近周囲で発生する。これは、本願明細書においては液状化ゾーン２と称され、網掛けで示されている。このような液状化によって、基礎１は、その自重の故に、場合によっては更なる質量９の追加荷重の故に、海底ＭＢに貫入できる。

液状化ゾーン２の内側では、発生させた振動が杭１を介して海底ＭＢに伝達されることによって引き起こされた構造の軟化によって、海底ＭＢが緩められる。

本ケースにおいて、杭として形成された基礎は、海底に貫入する端部６の領域がベントナイトマット４の形態の被覆４で覆われている。このベントナイトマットは、基礎１が海底ＭＢに振動打ち込みするときに基礎１が海底ＭＢから鉛直に滑り抜け得ないように、基礎１の外壁５に配置されている。

被覆４は、または、本ケースにおいて、ベントナイトマット４は、例えば海水Ｗとの接触によって、水が吸収された飽水後、規定時間後に、硬化および／または膨張するように、設計されている。この規定時間は、杭１が最終深さに振動打ち込みされるための十分な時間を与える。杭が完全に振動打ち込みされているとき、杭は、打ち込みに比べ、例えば、荷重限界、特に横方向の荷重限界、が低い。この低い荷重限界は、例えば、とりわけ液状化ゾーン２の形成によって、引き起こされる。本ケースにおいては、この荷重限界を決定的に高めることができる。これは、とりわけ、被覆４（このケースではベントナイトマット４）の硬化および／または膨張によって引き起こされる。これにより、特に杭１の外壁５とそれを取り囲む地盤（このケースでは海底ＭＢ）との間の結合によって更なる固定が保証される。

被覆４は、更なる機能を実現する。それによると、杭１が振動中に建設用地盤に貫入するとき、水との接触の故に、被覆４がオプションとして備えている液状化可能材料と海底との間に潤滑被膜が形成される。この潤滑被膜は、杭と海底ＭＢとの間の摩擦を減らす。１つの結果は、差し当たって（独：gegenstaendlich，英：for the present）、海底ＭＢへの杭１の貫入速度が向上し、ひいては、このような基礎の設置がより迅速に行えることである。

図２は、本主題の方法によって建設用地盤に振動打ち込みされている本主題の基礎の更なる例示的実施形態の図を示す。

図１による実施形態に加え、図示の基礎構成は、コンプレッサ１０を更に備える。コンプレッサ１０は、例えばホースを介して、１つ以上の噴射用ノズルまたは塗布手段１１に接続されている。コンプレッサ１０の位置は、例えば、図１に示されていない設置船上である。塗布手段１１は、杭１の外壁５に配置されている。海底ＭＢへの杭１の挿入後、塗布手段１１を取り外すことができる。塗布手段１１によって、例えば海底ＭＢへの杭１の振動打ち込み中、例えば、ベントナイト懸濁液が杭１の外壁５に塗付され得る。したがって、被覆４は、杭１の貫入中に初めに生成され得る、および／または、海底ＭＢへの杭１の貫入中に追加の被覆４が施され得る。

図３は、本主題の基礎を建設用地盤（例えば、海底）に挿入する方法の一例示的実施形態のフローチャート３００を示す。

フローチャート３００は、例えば、１つ以上の方法ステップを実行および／または制御するための手段をそれぞれ含む、図１および図２に示されている基礎構成によって実施され得る。この点に関して、１つの手段は、複数の方法ステップを実施および／または制御し得る、および／または、（単一の）方法ステップを実施および／または制御するために、複数の手段が必要とされ得る。

第１ステップ３０１において、基礎（例えば、図１または図２の基礎１）の挿入のために、高周波振動が導入される。これにより、基礎の貫入端の周囲に液状化ゾーンが生じるので、基礎は設置場所の建設用地盤に貫入できる。

第２ステップ３０２において、被覆（例えば、図１または図２の被覆４）が施される。この被覆は、建設用地盤に貫入する基礎の端部に施される。

ステップ３０１および３０２は、順次または並行して実施され得る。例えば、被覆は、基礎の製作中に、したがって地盤への基礎の挿入、振動打ち込み、の前に、施され得る。代わりに、または加えて、ステップ３０２はステップ３０１と並行して実施され得るので、基礎が建設用地盤に振動打ち込みされているときに、被覆が、または製作中に基礎に既に施されている被覆に施される被覆が、施され得る。

任意使用の第３ステップ３０３において、地盤への基礎の挿入プロセス中に振動周波数を変化させる。例えば、図１または図２による振動デバイス８によって引き起こされる、振動周波数を変化させることによって、ステップ３０１によって引き起こされる液状化ゾーンを縮小または拡大させることができる。

任意使用の第４ステップ３０４において、（追加の）質量（例えば、図１または図２の質量９）を変化させる。これにより、例えば、杭打ち要素の有効質量が増加する。これは、基礎を建設用地盤に貫入させるための重量力を増加または減少させ得る。これは、例えば、意図された場所での基礎の設置中、地盤への基礎の貫入速度を変化させ得る。

任意使用の第５ステップ３０５において、基礎の挿入プロセス中に空気が吹き込まれる。基礎への空気の吹き込みによって液状化ゾーンを変化させる。空気の吹き込みは、例えば、基礎に空気を吹き込む手段によって、行われる。このような手段は、図１および図２にそれぞれ示されている基礎構成には不図示である。このような空気吹き込み手段は、例えば、基礎（例えばモノパイル）の内側に空気を吹き込み得る。このような空気吹き込み手段は、例えば、１つ以上の（空気）噴射用ノズルとして形成される。幾つかの非限定例を挙げると、例えば、基礎（例えば杭）自体に、または支持枠を介して、このような噴射用ノズルが１つ以上取り付けられ得る。例えば空気吹き込み手段が発生させる、空気の吹き込みによって、例えば、建設用地盤（例えば、海底）内の基礎の下縁の上方（例えば、杭の下縁の上方）約０．５ｍに気泡が生じる。したがって、例えば、噴射用ノズルによって、基礎の下縁の上方（例えば、杭の下縁の上方）約０．５ｍの建設用地盤（例えば、海底）に空気が当てられる。気泡を発生させるための空気圧は、例えばコンプレッサによって、生じさせる。例えば、このようなコンプレッサは、設置船に備えられ得る。これにより、気泡の上昇の結果として、基礎の内側（例えば杭の内側）の建設用地盤構造（例えば地盤構造）を脱固結化できるので、建設用地盤への基礎の挿入、または基礎（例えば杭）の貫入、の簡素化が可能になる。

第６ステップ３０６において、飽水後、被覆の硬化および／または膨張が生じる。被覆の硬化および／または膨張は、例えば、基礎が意図された最終深さまたは総深さに達した後にのみ、起こる。被覆の硬化および／または膨張によって、特に、基礎の外壁と周囲の建設用地盤との間の結合が強化されるので、本主題の被覆が施されていない完全に振動打ち込みのみの基礎に比べ、本主題の振動打ち込みされた基礎の荷重限界を決定的に高めることができる。地盤に貫入する基礎の端部を被覆が取り囲む面域のサイズによっては、基礎のように膨張または硬化によって基礎が更に固定される。

特に各図に関連付けられた、一部の例示的実施形態の以下の詳細な説明から更なる有利な例示的実施形態が見出される。ただし、これらの図は、解明を目的としたものであり、保護の範囲を決定するためのものではない。これらの図は同じ縮尺ではなく、一般概念を例として判定することを意図しているだけである。特に、各図に含まれている特徴は、決して必須部分とは見做されないものとする。

本願明細書に記載の本発明の各実施形態およびこれらに関してそれぞれのケースで示されている任意の特徴および特性は、互いのあらゆる組み合わせで開示されていると理解されるものとする。特に、一例示的実施形態に含まれている一特徴の説明は、明示的に別様に記述されていない限り、本願明細書においては、当該実施形態例の機能のために当該特徴が不可欠または必須であることを意味するとは理解されないものとする。本願明細書において、個々のフローチャートに記載されている方法ステップの順序は必須ではなく、これら方法ステップの別の順序もあり得る。方法ステップはさまざまな方法で実現可能であり、例えば、ソフトウェア（プログラム命令による）、ハードウェア、またはこれらの組み合わせによる実現も方法ステップの実現のために考えられる。

特許請求の範囲に使用されている「を備えた（独：umfassen，英：comprising）」、「を有する（独：aufweisen，英：having）」、「を含む（独：beinhalten，英：including）」、「を含有する（独：enthalten，英：containing）」などの用語は、更なる要素またはステップを排除しない。「少なくとも部分的に（独：zumindest teilweise，英：at least in part）」という表現は、「部分的に（独：teilweise，英：in part）」の場合と「全体的に（独：vollstaendig，英：in full）」の場合の両方を含む。「および／または（独：und/oder，英：and/or）」という表現は、二者択一と組み合わせの両方を開示していると理解されるものとする。したがって、「Ａおよび／またはＢ」は、「（Ａ）または（Ｂ）あるいは（ＡおよびＢ）」を意味する。不定冠詞の使用は、複数形を除外しない。単一のデバイスは、特許請求の範囲に挙げられている複数のユニットまたはデバイスの機能を実施し得る。特許請求の範囲に示されている参照符号は、使用される手段およびステップを限定するとは見做されないものとする。

１ 杭
２ 液状化ゾーン
３ 洋上構造物
４ 被覆
５ 杭の外壁
６ 建設用地盤に貫入している杭の端部
７ 気泡
８ 振動デバイス
９ 質量
１０ コンプレッサ
１１ 塗布手段
ＭＢ 海底
Ｗ 水位

Claims (13)

1. 基礎（１）に取り付けられた振動デバイス（８）が発生させた高周波振動を導入することによって建設用地盤（ＭＢ）に振動打ち込みする基礎（１）であって、前記振動は前記建設用地盤（ＭＢ）を液状化させるので、前記基礎（１）は前記建設用地盤（ＭＢ）に貫入する、基礎（１）において、
   前記建設用地盤（ＭＢ）に貫入する前記基礎（１）の端部（６）が被覆（４）を備え、前記被覆（４）は湿気および／または攪拌への暴露によって潤滑被膜を形成し、
   前記被覆（４）は、飽水後、硬化および／または膨張し、
   前記被覆（４）は、前記建設用地盤（ＭＢ）に貫入する前記基礎（１）の少なくとも前記端部（６）を覆い、前記建設用地盤（ＭＢ）に貫入する前記基礎（１）の前記端部（６）の製作中に、前記端部（６）に配置される、
   ことを特徴とする基礎（１）。
2. 前記基礎（１）は杭である、および／または前記基礎は洋上構造および／または陸上構造（３）を建てる、または固定させる、請求項１に記載の基礎（１）。
3. 前記被覆（４）は、液状化可能材料を備える、または液状化可能材料から成る、請求項１または２に記載の基礎（１）。
4. 前記建設用地盤（ＭＢ）への貫入中に前記液状化可能材料と前記建設用地盤（ＭＢ）との間に潤滑被膜が形成されるので、前記液状化可能材料によって前記建設用地盤（ＭＢ）への前記基礎（１）の貫入速度が上がる、請求項３に記載の基礎（１）。
5. 前記被覆（４）は、前記高周波振動による前記建設用地盤（ＭＢ）への前記基礎（１）の挿入プロセスの前または中に、前記基礎（１）の外面（５）に施され得る、請求項１～４の何れか一項に記載の基礎（１）。
6. 前記被覆（４）は、前記挿入プロセスの前または中に、飽水可能である、請求項５に記載の基礎（１）。
7. 前記被覆（４）は、１つ以上のベントナイトマットおよび／またはベントナイトセメントマットを備える、または１つ以上のベントナイトマットおよび／またはベントナイトセメントマットから成る、請求項１～６の何れか一項に記載の基礎（１）。
8. 前記被覆（４）は、前記被覆（４）の硬化および／または膨張を遅延する反応性添加剤を備えている、請求項１～７の何れか一項に記載の基礎（１）。
9. 前記建設用地盤（ＭＢ）に貫入する前記基礎（１）の前記端部（６）は、材料であって、前記材料の膨張によって前記基礎（１）の前記端部（６）が周囲の前記建設用地盤（ＭＢ）に押し付けられる、または前記建設用地盤（ＭＢ）に対して圧縮される、ような材料で少なくとも部分的に充填される、請求項１～８の何れか一項に記載の基礎（１）。
10. 基礎（１）に取り付けられた振動デバイス（８）が発生させた高周波振動を導入することによって前記基礎（１）を建設用地盤（ＭＢ）に振動打ち込みさせる方法であって、前記振動は前記建設用地盤（ＭＢ）を液状化させるので、前記基礎（１）は前記建設用地盤（ＭＢ）に貫入する、方法において、
    － 前記建設用地盤（ＭＢ）に貫入する前記基礎の端部（６）に被覆（４）を施すステップであって、前記被覆（４）は、湿気および／または攪拌への暴露によって潤滑被膜を形成し、および前記被覆（４）は飽水後に硬化および／または膨張し、前記被覆（４）は、前記建設用地盤（ＭＢ）に貫入する前記基礎（１）の前記端部（６）に外装を施すことによって、前記基礎（１）の前記端部（６）に施され、前記建設用地盤（ＭＢ）に貫入する前記基礎（１）の前記端部（６）の製作中に、前記端部（６）に施される、ステップ、
    を含む方法。
11. 前記被覆（４）は、前記建設用地盤（ＭＢ）への前記基礎（１）の貫入中に、前記基礎（１）の外面（５）に施される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記建設用地盤（ＭＢ）への前記基礎（１）の貫入中に、前記被覆（４）に水を含浸させる、請求項１０または１１に記載の方法。
13. 飽水後に前記被覆（４）の硬化および／または膨張が遅延されるように、前記被覆（４）は反応性添加剤を備えている、請求項１０～１２の何れか一項に記載の方法。

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