JPH07122259B2 - スパッド式海洋構造物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、海洋都市、海洋ヘリポート、洋上プラント、
コミューター空港、海洋レジャーランド等を海洋に構築
するのに好適なスパッド式海洋構造物に関するものであ
る。

「従来の技術」 近年における陸上での用地難等にともない、海上空間の
有効利用を図った前記各種海洋施設の開発が進められて
いる。中でもたとえばコミューター空港は、近距離区間
の航空輸送の発達に伴って、その需要が増大している反
面、陸上での建設は用地難、騒音公害等の規制により実
質的な困難な状態にあるため、この種の施設を海上に建
設することが急務となっている。

ところで、このような海洋施設の構築法としては、たと
えば埋め立て工法が知られているが、埋め立て工法は、
タンブ公害、浅水深しか利用できない等の問題点がある
ため、近年では海洋構造物を利用した各種海洋施設の構
築が図られている。

従来、海洋構造物を洋上に構築する場合、構造物全体の
海洋上に浮かせて係留する浮体式方式と、デッキを支え
る柱脚にバラストタンクを設けて浮力と重量をバランス
させ、構造物の海底に軟着させる軟着底方式（例えば特
開昭60−85112号公報、特開昭60−70213号公報、特開昭
60−13811号公報等参照）の２つが提案されている。

ところが、前者の浮体式構造では、波による動揺を抑制
することが難しいため、居住性が低く、住人に不快感を
与えてしまい、また、設備に動揺抑制対策等をしておく
必要があるため、コスト高になるといった問題点があ
り、また、後者の軟着底構造では、係留装置等を省略す
ることができ、かつ、その居住性を向上できる反面、軟
着底構造であるが故に潮流等の水平力に対して若干の不
安があった。

そこで本発明者等は、従来の海洋構造物の有する前記問
題点を解決すべく鋭意研究した結果、海底に複数のスパ
ッドを打ち込み、洋上に前記各スパッドの外周にそれぞ
れ遊嵌される複数の脚体を備えた浮体部を係留させて、
浮体部のバラストを調整することにより、前記浮体部を
洋上の浮上させたり、海底に軟着底させたりすることの
できるスパッド式海洋構造物を提案した（たとえば特願
昭62−240443号等参照）。このようなスパッド式海洋構
造物は、第15図ないし第17図に示すような構造である。
すなわち、このスパッド式海洋構造物は、海底Ｇに下端
が埋め込まれた複数のスパッド１と、これらスパッド１
の外周にそれぞれ遊嵌される複数の脚体２を備えかつ上
部に建築物Ｂが構築されるトラス架構の浮体部３の主体
として構成されたもので、スパッド１の外周に一体に取
り付けられた架台４に浮体部３の脚体２を軟着底させる
ように構成されている。

また、前記浮体部３の脚体２は、第16図および第17図に
示すように、内部にタンク室Ｒを備えたバラストタンク
５を兼ねており、その下面には、スパッド１を遊嵌する
嵌合孔６が形成されている。この嵌合孔６の内周面に
は、嵌合孔６の周方向に沿って延びるゴム製の緩衝材７
が、嵌合孔６の軸方向に沿って等間隔に複数配設され、
また、スパッド１の外周および架台４の上面には同様の
緩衝材８が設けられている。

なお、前記スパッド式海洋構造物は、浮体部３のデッキ
部3a等の備えられた制御手段によりバラストタンク５の
バラスト量が調整されて軟着底構造なしいは浮体構造を
取るように制御されるものである。

「発明が解決しようとする課題」 前記したスパッド式海洋構造物によれば、バラストタン
ク５のバラスト量の調整によってデッキ部の様々な荷重
条件に対処することができ、また気象や地震等への対応
が自在となるので、その居住性を向上させることがで
き、さらに脚体２を架台４に載せることにより海底面の
地盤条件の影響をなくすことができる等の利点がある。
ところが、このようなスパッド式海洋構造物にあって
も、たとえば次のような点で解決すべき問題点が残され
ている。

すなわち、暴風時にバラスト量を調整し、架台上に浮体
部を軟着底させても、その固定が不完全であり、水平方
向の動く可能性があること。また、脚体２の嵌合孔６に
設けた緩衝材７が経年変化等によって劣化した場合に、
その交換作業に手間がかかるなど、そのメンテナンスが
悪い点である。

本発明は前記事情に鑑みて提案されたもので、その目的
とするところは、暴風時に、浮体部のスパッドへの固定
を確実にし、動揺がなく、さらにメンテナンス作業を良
好にできるスパッド式海洋構造物を提供することにあ
る。

「課題を解決するための手段」 そこで本発明にかかるスパッド式海洋構造物は、海底に
上端が海底面よりも突出した状態で設置された複数のス
パッドと、これら各スパッドの外周にそれぞれ遊嵌させ
る複数の脚体を備えた浮体部と、前記浮体部に設けられ
たバラストタンクと、前記バラストタンクのバラスト量
を調整する制御手段とを具備し、かつ、前記脚体のスパ
ッドを遊嵌する嵌合孔の内周面に、スパッドの外周面に
当接する緩衝材を着脱自在に設けるとともに、前記嵌合
孔の緩衝材を臨む上面に、緩衝材を嵌合孔より取り出す
取替え孔を設けたことを特徴とするものである。

さらに、前記スパッドの先端および該スパッドを遊嵌す
る嵌合孔のうち一方に、外面が先端に行くに従い縮小す
る形状の嵌合凸部を、他方に前記嵌合凸部に面接触する
嵌合凹部をそれぞれ設けたものである。

「作用」 前記構成のスパッド式海洋構造物は、浮体部上におい
て、脚体の嵌合孔の開口する取替え孔を介し緩衝材の着
脱作業を実施することができるので、メンテナンスを良
好にすることができる。

また、浮体部を降ろすと、嵌合凸部と嵌合凹部とが凹凸
嵌合し、これらの凹凸嵌合によって浮体部のスパッドへ
の固定が確実になり、浮体部の動揺がなくなる。

「実施例」 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する
と、本発明にかかるスパッド式海洋構造物も基本的に
は、第１図および第２図などに示すように、海底に下端
が埋め込また複数のスパッド10と、これらスパッド10の
外周にそれぞれ遊嵌される複数の脚体11を備えかつ上部
に建築物が構築される浮体部12とを主体として構成され
た構造が採用される。

しかし、本発明においては、脚体11の下面のスパッド10
を遊嵌する嵌合孔14の内周面に、ゴム、合成樹脂等から
なる緩衝材15を、嵌合孔14の軸線方向に沿って着脱自在
に設け、前記嵌合孔14の前記緩衝材15を臨む上面（第１
図上面）に該緩衝材15を嵌合孔14より浮体部12上に取り
出す取替え孔16を設けたことを特徴としている。

まず、スパッド10について説明すると、このスパッド10
は、第３図および第４図などに示すように、鋼製中空も
しくは内部にコンクリートを充填した円筒形の密閉構造
とされ、その先端（上端）には、外面が先端に行くに従
って縮小する形状（図示例ではテーパ状）の嵌合凸部10
Aが設けられており、また、スパッド10の下端外周面に
は、縦リブ10aにより補強された円板状のフランジ板10b
が突設され、さらに必要に応じて第４図に示すように、
コンクリートＣ中に埋設される部分にスタッドボルト10
cが取り付けられるようになっている。そして、このス
パッド10は、アンカー杭20を介して海底Ｇに固定された
基礎部21のコンクリートＣを介して一体化されている。
なお、図示例の場合、スパッド10を海底Ｇに一体化させ
る基礎部21は、四辺形状に組まれた鋼製の型枠22と、こ
の型枠22を埋め込むようにして根切り孔21aに打設され
たコンクリートＣと主体として構成され、また、前記型
枠22にはアンカー杭20の挿入されるガイド孔22aが形成
されている。

次いで、本発明にかかるスパッド式海洋構造物の最大の
特徴部分である脚体11について述べる。

まず、各脚体11にはバラストタンク25が設けられてい
る。このバラストタンク25は、第３図などに示すよう
に、脚体11の外面を形成する外部筒体11aと、脚体11の
底面を形成する底板部11bとにより囲まれたタンク室Ｒ
を備えており、また、このバラストタンク25には海水等
の流体の注入・排出するポンプ手段が付設されている。
これらポンプ手段はそれぞれ別個に作動されて、各バラ
ストタンク25内に注水および排水される流体の量をタン
ク毎に調整できるようになっていることは勿論であり、
これにより、浮力と自重とのバランスを確保して全体も
しくは部分的に様々な荷重条件や水深に対応することが
可能になるものである。

次いで、脚体11の嵌合孔14について述べれば、嵌合孔14
は脚体11の底板部11bの中央に形成され、その上面に前
記スパッド10の先端の嵌合凸部10Aに面接触するテーパ
状の嵌合凹部14Aが形成され、その内面にスパッド10の
上端に当接する緩衝材15Aが取り付けられている。ま
た、嵌合孔14の下端内周面には、第５図に示すように、
複数のチャンネル状支持部材26が、その長さ方向を嵌合
孔14の軸線方向に沿わせた状態で周方向に沿って等間隔
に取り付けられ、それら支持部材26の間に緩衝材15を取
り付けるための取付け溝27が形成され、さらに、この取
付け溝27の下端には、緩衝材15の載せる載置部材28が設
けられている（第３図参照）。

一方、図示例では、緩衝材15を取り替える取替え孔16
は、第６図などに示すように、脚体11のタンク室Ｒを貫
通する２重壁30a,30bと、これら２重壁30a,30bの間に設
けられた複数の垂直隔板30cによって水密に仕切られて
なり、その上端が水面よりも上方の脚体11の上端に達し
開口した構成となっている。

そして、緩衝材15は、前記取替え孔16内にワイヤＷ等を
介して吊られた状態で、支持部材26の間の取付け溝27に
セットされ、デッキ部12上において、ワイヤＷを操作
（巻き上げ操作、巻き降ろし操作）することによって着
脱できるように構成されている。なお、図示例では、第
５図に示すように、緩衝材15は横断面台形状に形成され
て、取付け溝27内から抜け落ちることがないようにセッ
トされている。

なお、この海洋構造物には、たとえばバラストタンク25
のバラスト量を調整する制御手段が設けられて、構造物
の姿勢制御が行なわれるようになっている。この制御手
段としては、例えば脚体11等に生じる荷重等を検出する
センサー（圧力センター等）と、前記センサーに接続さ
れたコンピューターとから構成され、前記コンピュータ
ーからの出力と、海洋構造物のバランス条件とを比較監
視すること等により構造物全体を制御するもの等が挙げ
られる。

また、第７図には、海上に完成したスパッド式海洋構造
物の斜視図を示しており、図示例では、浮体部12は、コ
ンクリートあるいは鋼板等によりなる全体が平板状のデ
ッキ部12aの備えており、また該デッキ部12aの上面に
は、ヘリポート30aを備えた建屋30、トラス構造の屋根
を備えたイベント広場31および公園32、水族館30Aなど
が設けられ、さらにデッキ部12aの下側には船の発着場3
3が設けられるとともに、周囲には浮桟橋34を持つヨッ
トハーバーが形成されている。

なお、前記デッキ部12aな井桁状に組まれたデッキガー
ダーにより全体に支持され、かつ、前記デッキガーダー
の各交点の下面にスパッド10の外周に遊嵌される前記脚
体11が垂設されている。

そして、互いに隣接する脚体11間には、これら脚体11を
連結する支持梁35が脚体11の下部に位置して設けられる
とともに、これら各支持梁35により囲まれた内側には図
面では分からないが筋かい梁が配設され、かつ、前記支
持梁35とデッキガーダー12aとの間にはブレース材36が
設けられている。

なお、前記バラストタンク25の設計にあたっては、暴風
時スパッド10に水平外力による転倒モーメントや波によ
る揚力を考えても常に僅かながらの押し込み力を与える
ことが可能な容量のものを設計し、また環境荷重により
スパッド10に過大な押込み力等が作用しないようなバラ
ンシングが可能な構造のものを設計する。

なお、浮体部12を構成するデッキ部12aの位置は前記最
高潮位時にも波浪の影響を受けない高さに設定するとと
もにデッキ部12aと海面間の距離に臨海感を持てるもの
にする。

次いで、以上のように構成されたスパッド式海洋構造物
の作用について説明する。

第７図などに示すように前記構成のスパッド式海洋構造
物を海上に構築するには、たとえば第８図に示すよう
に、ドッグ40内で脚体11、デッキ部12aおよびデッキ部1
2a上に構築される建築物の主要部を建造するとともに、
脚体11の嵌合孔14にスパッド10を挿入した状態で固定し
ておく。このスパッド10の固定手段としては、一般的な
ボルトナットによる方法で嵌合孔14の内周面に固定する
手段などが挙げられるが、取替え孔16を利用して、スパ
ッド10を吊り下げるような手段を採ることもできる。

次いで、第９図に示すように、脚体11の下部を海中に沈
めて水平な状態で浮体部12を曳船41によって設置海域ま
で曳航する。この際、浮体部12は、バラストタンク25内
への水バラストの充填によって、重心が下方に位置し、
直立した安定な状態となっているので、波浪、風等の受
けやすい海域における曳航作業を良好にすることができ
る。

そして、第10図に示すように、スパッド10を固定する前
に予め設置海域の海底Ｇに基礎部21を構築しておく。こ
の基礎部21の施工としては、まず、スパッド10を建てる
位置を深く掘って建込み用の根切りを行い、型枠22を設
置して、この型枠22のガイド孔22aにアンカー杭20の挿
入しつつこれをガイドとして海底Ｇにアンカー20を打ち
込み、型枠22を固定する。なお、型枠22を固定したなら
ば、その後この型枠22上のＨ型鋼からなる架台13を載置
し、脚体11を載せる準備をする（第10図参照）。

次いで、係留索42によって構造物の位置調整を行いなが
ら、前記型枠22の上面に脚体11の嵌合孔14を臨ませ、嵌
合孔14内にスパッド10を固定した状態で脚体11のバラス
トタンク25内に水バラストを注入し、浮体部12を沈降さ
せ、スパッド10の下端を型枠22内に挿入するとともに、
脚体11を架台13上に載せる。そして、型枠22内に水中コ
ンクリートＣを打設して、スパッド10をアンカー杭20と
一体化させる。

スパッド10をこのようにして海底Ｇに固定したならば、
バラストタンク25内の水バラストを調整して姿勢制御を
行いながら、浮体部12を浮上させ、架台13を基礎部21上
から取り外し、脚体11の嵌合孔14内にスパッド10を遊嵌
させ、艤装を施すと、第７図に示すような、コミュータ
ー空港が完成する。

前記海洋構造物の構築は、ほとんどドッグ40内で工場施
工することができ、また、基礎の施工も、予め海底Ｇに
基礎部21を造って、この基礎部21にスパッド10を固定す
るので、精度良くスパッド10を据え付けることができ、
その施工性を向上することができ、工期短縮を図ること
ができる。

なお、スパッド10と基礎部21との一体化は、実施例のよ
うに型枠22を利用したコンクリートＣによる一体化に限
らず、コンクリート製の基礎部21にスパッド10を強固に
ボルト止めするような構成としても良い。

このような構成をなすスパッド式海洋構造物にあって
は、たとえば第12図ないし第14図に示すように、バラス
トタンク25への注排水を調整することにより、天候や地
震等への対応が自在となる。

たとえば、第12図に示す通常使用状態（構造物を浮かし
た状態）では、バラストタンク25内の水バラストが排水
されて、浮体部12は洋上に浮かんだ状態となっており、
浮体部12は、潮流、風等による水平移動に対して緩衝材
15とスパッド10との当接による規制を受けながら潮汐に
追従して上下動することになる。この状態で地震が起こ
ったとしてもスパッド10と浮体部12は緩衝材15を介して
接しているので、地盤からの影響は減じ、地震時の対応
が可能となる。

また、暴風波浪時の場合には、バラストタンク25内にバ
ラストを注水し、デッキ部12を下げて、第13図に示すよ
うに、スパッド10に脚体11をあずけ、浮体部12をスパッ
ド10に載せ、たとえば制御手段によって、常に、潮汐、
風、波を考慮してスパッド10の鉛直方向に押し込み力を
作用させるようにバラスト量を制御すると、脚体11はス
パッド10上に安定した状態で載置され、浮体部12は潮汐
に追従することなく、海底Ｇに固定される。この結果、
浮体部12は、その上下動は勿論、水平動も拘束されて暴
風、波浪に対する影響が減じ、居住性が損なわれること
がなくなるものである。

実施例においては、構造物全体を海上に浮かした場合、
浮体部12を潮汐に追従させることができるので、その親
水性を確保できる。また、実施例でば前記バラストタン
ク25を、デッキ部12の脚体11に配置したので、タンク25
による浮力の調整を容易にすることができ、かつ構造物
のコンパクト化を図ることができるが、バラストタンク
25を脚体11と別個に浮体部12に設けて、浮力の調整を図
るようにしても良い。

ところで、脚体11の嵌合孔14にセットされた緩衝材15を
取り替える必要が生じた場合、実施例においては、前記
緩衝材15の交換手段として、脚体11のタンク室Ｒを貫通
する二重壁30a,30bの間に水密に仕切られた取替え孔16
を、嵌合孔14の上面に開口させ、さらに、この取替え孔
16を介してワイヤＷにより支持部材26の間に位置する緩
衝材15を吊っているので、第２図に示すように、ワイヤ
Ｗを脚体11の上面まで巻き取ってデッキ部12上で新しい
ものと交換すれば良い。

そして再び緩衝材15を吊り降ろせば、緩衝材15は、取替
え孔16を通って取付け溝27に嵌合しセットされることに
なる。

この交換操作は、ワイヤＷを巻き上げて緩衝材15をデッ
キ部12上で交換し、再度取替え孔16を通して吊り降ろす
単純作業であり、水中作業を省略できるので、緩衝材15
のメンテナンスが良好でランニングコストの低下を図る
ことができるものである。

なお、本発明は前記の実施例に制約されるものではな
く、たとえばスパッド10の上面に嵌合凹部を形成し、嵌
合孔14のスパッド10の嵌合凹部を臨む内面にスパッド10
の嵌合凹部に嵌合する嵌合凸部を突設するようにして、
これらを凹凸嵌合させるようにしても良い。

「発明の効果」 以上説明したように本発明にかかるスパッド式海洋構造
物は、海底に上端が海底面よりも突出した状態で設置さ
れた複数のスパッドと、これら各スパッドの外周にそれ
ぞれ遊嵌される複数の脚体を備えた浮体部と、前記浮体
部に設けられたバラストタンクと、前記バラストタンク
のバラスト量を調整する制御手段とを具備し、かつ、前
記脚体のスパッドを遊嵌する嵌合孔の内周面に、スパッ
ドの外周面に当接する緩衝材を着脱自在に設けるととも
に、前記嵌合孔の緩衝材を臨む上面に、緩衝材を嵌合孔
より取り出す取替え孔を設けたので、この取替え孔を利
用して水中作業を行うことなく、緩衝材の交換作業を実
施でき、このメンテナンスを良好にすることができるの
で、ランニングコストの低減を図ることができる。

さらに、スパッドの先端および該スパッドを遊嵌する嵌
合孔のうち一方に外面が先端に行くに従い縮小する形状
の嵌合凸部を、他方に前記嵌合凸部に面接触する嵌合凹
部をそれぞれ設けたので、制御手段によるバラストタン
クへの注排水を制御して、嵌合凸部と嵌合凹部とを凹凸
嵌合させることによって、暴風時に、浮体部のスパッド
への固定を確実にすることができ、この結果、浮体部の
動揺がなくなり、洋上での居住性を向上できるなど各種
海洋施設への適用性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を説明するために示したもので、
第１図および第２図は脚体の構造を示す正面図、第３図
は施工時における脚体の下端と基礎部を示す断面図、第
４図はその平面図、第５図は第３図Ｖ−Ｖ線に沿う矢視
断面図、第６図は第３図VI−VI線に沿う矢視断面図、第
７図はコミューター空港として完成した状態のスパッド
式海洋構造物を示す斜視図、第８図ないし第11図は施工
方法を工程順に示すもので、それぞれ正面図、第12図な
いし第14図は作用を説明するために示したもので、第12
図（ａ）および（ｂ）は海洋構造物の通常使用状態を示
す正面図および断面図、第13図（ａ）および（ｂ）は海
洋構造物をスパッドに固定した状態を示す正面図および
断面図、第14図（ａ）および（ｂ）は地震時に対応した
状態を示す海洋構造物の正面図および断面図、第15図な
いし第17図は、先行技術のスパッド式海洋構造物の一構
造例を示すもので、第15図は正面図、第16図および第17
図は脚体の断面図である。 10……スパッド、11……脚体、12……浮体部、12a……
デッキ部、13……架台、14……嵌合孔、15……緩衝材、
16……取替え孔、20……アンカー杭、21……基礎部、22
……型枠、25……バラストタンク、26……支持部材、27
……取付け溝、Ｇ……海底、Ｃ……コンクリート。

フロントページの続き (72)発明者 宮川 典久 東京都千代田区丸の内２丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 田淵 一郎 千葉県千葉市さつきが丘１―36―29

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】海底に上端が海底面よりも突出した状態で
   設置された複数のスパッドと、これら各スパッドの外周
   にそれぞれ遊嵌される複数の脚体を備えた浮体部と、前
   記浮体部に設けられたバラストタンクと、前記バラスト
   タンクのバラスト量を調整する制御手段とを具備し、か
   つ、前記脚体のスパッドの遊嵌する嵌合孔の内周面に
   は、スパッドの外周面に当接する緩衝材が着脱自在に設
   けられるとともに、前記嵌合孔の緩衝材を臨む上面に
   は、緩衝材を嵌合孔より取り出す取替え孔が設けられて
   いることを特徴とするスパッド式海洋構造物。
2. 【請求項２】前記スパッドの先端および該スパッドを遊
   嵌する嵌合孔のうち一方には、外面が先端に行くに従い
   縮小する形状の混合凸部が、他方には前記混合凸部に面
   接触する嵌合凹部がそれぞれ設けられている請求項１記
   載のスパッド式海洋構造物。