JPH07166565A

JPH07166565A - 重力式海洋構造物の施工方法およびその構造物

Info

Publication number: JPH07166565A
Application number: JP5318142A
Authority: JP
Inventors: Fumio Nemoto; 文夫根本; Jiro Takase; 次郎高瀬
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1993-12-17
Filing date: 1993-12-17
Publication date: 1995-06-27
Anticipated expiration: 2012-10-27
Also published as: JP2669317B2

Abstract

(57)【要約】【目的】比較的大水深の設置位置に重力式海洋構造物
を構築するに際し、静穏な大水深の沿岸海域を確保でき
ない地域でも採用することができ、しかも大規模な駆動
装置を用いることなく、躯体を容易に伸長設置できるよ
うにする。【構成】ドライドックでフロートを兼ねるフーチング
２と、下部躯体３Ａに対して上部躯体３Ｂが上下動可能
な水中下部工３と、水中下部工３に対して上下動可能な
上部仮設フロート４を築造する。浅い沿岸海域でも大水
深用の構造物を築造できる。大水深の設置地点でフーチ
ング２にバラスト水Ｗ_bを注入し、上部仮設フロート４
を案内として水中下部工３を沈降させ、次いで上部仮設
フロート４に固定した上部躯体３Ｂに対して下部躯体３
Ａを伸長させる。フーチング着底後、水中下部工３の接
合部を固定し、必要に応じ中詰材をフーチング２または
水中下部工３に充填し、必要に応じ上部仮設フロート４
を撤去し、筒体３の上部に海上上部工を施工する。浮力
と重力の利用により、巨大な構造物を容易に沈設でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、大水深の海域に設置
する長大渡海橋の橋脚や石油（ガス）生産プラットフォ
ームなどに適用される重力式海洋構造物の施工方法およ
び重力式海洋構造物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、大水深の海域に設置する海洋構造
物の建設の需要が高まっている。海洋構造物の構造形式
は、重力式，有脚式あるいは浮体式に大別されるが、長
大渡海橋の橋脚や石油（ガス）生産プラットフォームな
どは、海底に強固に固定する必要があるため、重力式あ
るいは有脚式が基本となる。

【０００３】この発明で取り扱うのは、特に、要求性能
として躯体全体に高い剛性が求められる場合に最適な構
造様式の重力式であり、この重力式海洋構造物の施工方
法としては、通常、設置地点での長期間の危険な海上施
工を避けるために、躯体の大部分を陸上や静穏な沿岸海
域で構築し、好天を選んでこれを設置地点まで曳航し沈
設する急速施工が採られている。

【０００４】即ち、従来においては、ドライドック内に
おいて、ドライドックの喫水内でできる範囲内の躯体を
築造し、これをドック外へ浮上・引き出しを行った後、
設置地点水深と殆ど同等の沿岸静穏海域において、長期
間にわたる海上施工によって残りの躯体部分を浮上施工
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような従来の施工方法では、設置地点が大水深の場合、
躯体の大部分を構築するための静穏な沿岸海域も設置地
点と同等の水深を必要とする。従って、このような極め
て稀な条件を満たす地域、例えばフィヨルド海岸を持つ
北欧等では、大規模な重力式海洋構造物の建設に既に多
くの実績があるが、その他の地域では、沿岸に近い地点
において大水深で、しかも波浪，潮流等の自然条件の静
穏な海域を長期間確保することは不可能であった。

【０００６】このため、特定の地域を除いて大水深用に
重力式海洋構造物を採用できず、これが従来の重力式海
洋構造物の欠点となっている。

【０００７】なお、海洋構造物を問わず、各種の構造物
において、特定のエネルギーを用いた駆動装置により、
躯体を伸長あるいは収縮させて所要の形状とする方法は
既に様々のものがあるが、大水深に適用する場合、過酷
な自然条件（強大な静水圧・波力・潮流力・氷圧力・風
力・地震力など）に耐える必要があるため、陸上の構造
物と比較にならないぼどの規模と強度を必要とする。

【０００８】そのため、躯体はそれに耐えるために巨大
なものとなり、通常の機械的な駆動装置で伸縮させよう
とすると、多大のエネルギーを消費し、コストがかか
り、また駆動装置が大型化するなどから現状では不可能
に近い。

【０００９】この発明は、前述のような事情に鑑みてな
されたもので、その目的は、比較的大水深の設置位置に
重力式海洋構造物を構築するに際し、静穏な大水深の沿
岸海域を確保できない地域でも採用することができ、し
かも特定のエネルギーによる駆動装置を用いることな
く、躯体を容易に伸長設置することのできる重力式海洋
構造物の施工方法およびその重力式海洋構造物を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る施工方法
は、重力式海洋構造物を比較的大水深の海域に設置する
に際し、ドライドック内で重力式海洋構造物の中空のフ
ーチングを築造し、ドライドックあるいは浅海域海上ヤ
ードにおいて前記フーチング上に重力式海洋構造物の伸
縮可能な水中下部工と、この水中下部工に対して上下動
可能な上部仮設フロートとを築造し、これらフーチング
・水中下部工・上部仮設フロートからなる躯体全体を設
置位置まで曳航し、設置地点で浮遊静止したフーチング
にバラスト水を注入してフーチングを沈降させることに
より、浮体となった上部仮設フロートを案内として水中
下部工を沈降させ、次いで水中下部工の上部分を上部仮
設フロートに固定して下部分を伸長させ、フーチングが
着底後、水中下部工の接合部を固定し、必要に応じフー
チングまたは水中下部工に中詰材を充填し、上部仮設フ
ロートを撤去する。

【００１１】フーチング・水中下部工・上部仮設フロー
トの躯体構造は、鋼製，コンクリート製またはこれらを
合成したハイブリッド製などを使用することができる。
水中下部工は、単体でもよいし、複数配設してもよい。
フーチング上の水中下部工などは、ドライドック内で築
造するが、浅海域海上ヤードで築造することも可能であ
る。

【００１２】この発明に係る重力式海洋構造物は、浮力
を発生可能でバラスト水を充填可能な中空のフーチング
と、このフーチング上に築造され、フーチング上に固定
された下部躯体に対して上部躯体が伸縮可能な水中下部
工と、この水中下部工に対して上下動可能にフーチング
上に設けられる上部仮設フロートと、この上部仮設フロ
ートに設けられ、水中下部工を把持可能な把持装置から
構成する。また、上部仮設フロートとフーチングとは、
伸長調整装置で連結しておく。

【００１３】

【作用】以上のような構成において、躯体の築造に際し
て、フーチングがフロートとして働き、このフーチング
の上で水中下部工・上部仮設フロートを築造することに
より、躯体全体をドライドックまたは浅海域海上ヤード
で全て構築することができる。これにより、静穏で大水
深の沿岸海域海上ヤードを確保できない地域において
も、大水深に設置する重力式海洋構造物を構築すること
ができる。

【００１４】築造されたフーチング・水中下部工・上部
仮設フロートからなる躯体全体を大水深の設置位置へ曳
航し、フーチングにバラスト水を注入するだけで、浮体
となった上部仮設フロートを案内として水中上部工が沈
降し、次いで水中上部工の上部躯体が上部仮設フロート
に固定されて下部躯体が自動的に伸長し、浮力と重力を
利用して沈降に必要な巨大な力を容易に得ることができ
る。

【００１５】

【実施例】以下、この発明を図示する実施例に基づいて
説明する。これは、長大渡海橋の橋脚を想定したコンク
リート製の重力式海洋構造物の例である。図１，図２は
この重力式海洋構造物の一例を示す概略縦断面図、部分
詳細図、図３〜図５は、この重力式海洋構造物の施工法
を順に示した概略断面図である。

【００１６】図１において、重力式海洋構造物１は、フ
ーチング２と、水中下部工３と、上部仮設フロート４
と、把持装置５と、伸長調整装置６とから構成されてい
る。

【００１７】フーチング２は、中空でフロートを兼ね、
かつバラスト水の注入により沈降可能な躯体であり、中
空内部に例えば外版と同心状の内版と、放射状の隔壁を
設けて分割・補強する。また、図１に示すように、遠隔
操作される注水弁７によりバラスト水を内部に注入可能
とし、さらに遠隔操作により開閉可能な投入口８を設け
て中詰材を充填可能とする。

【００１８】水中上部工３は、フーチング２上に構築さ
れる筒状躯体であり、一方が他方内に挿入される鞘管状
の下部躯体３Ａと上部躯体３Ｂとから構成する。下部躯
体３Ａは、フーチング２上に一体的に築造して固定と
し、上部躯体３Ｂを分離築造して上下移動可能とする。
これにより水中上部工３がフーチング２に対して伸縮可
能となる。

【００１９】上部躯体３Ｂは、下部躯体３Ａ内に収めた
状態で上部が所定長さで突出するようにし、上部躯体３
Ｂの上端どうしを、一体的に築造した台座９により連結
する。

【００２０】上部仮設フロート４は、中空の浮体であ
り、水中下部工３が挿通可能な貫通孔１０が形成され、
水中下部工３が上部仮設フロート４に対して上下動可能
となる。

【００２１】把持装置５は、前記貫通孔１０内に設置さ
れ、上部躯体３Ｂの外周を把持できるようにされてい
る。この把持装置５は、水中下部工３に対して進退自在
に支持された上下一対のグリップ５Ａと、これを水平に
進退移動させる駆動装置とを貫通孔１０に複数組配設
し、グリップ５Ａの摩擦力で水中下部工３を保持する。

【００２２】伸長調整装置６は、水中上部工３の伸長時
にフーチング２を移動可能に支持する装置であり、シー
ブ１１と、ワイヤロープ１２と、制動装置１３などから
構成する。

【００２３】シーブ１１は、図１に示すように、フーチ
ング２の上面と、上部仮設フロート４の側部に取り付
け、図２に示すように、一端をフーチング２に固定した
ワイヤロープ１２を下部シーブ１１Ａと上部シーブ１１
Ｂに巻き掛け、他端にブレーキ等を備えた制動装置１３
に取り付ける。

【００２４】以上のような構成において、次のように重
量式海洋構造物の施工を行う（図３〜図５参照）。

【００２５】(1) 図３に示すように、海に接した陸域
に、次工程でフーチングの浮上曳航が可能な深さのドラ
イドック２０を築造し、このドライドック２０内でフー
チング２・水中上部工３・上部仮設フロート４を築造す
る。上部仮設フロート４は水中上部工３とは分離独立し
てフーチング２上に築造される。また、把持装置５と伸
長調整装置６を取り付けておく。なお、後述する設置地
点での海底（あるいはマウンド）着定時にスカートやダ
ウェル等が必要な場合には、この時点でこれらをフーチ
ング２の下面に設けておく。

【００２６】(2) 築造が終了すると、ドライドック２０
内に注水してフーチング２を浮上させ、ゲート２１を開
いて躯体全体をドライドック外へ引き出す。ここで、フ
ーチング２の喫水Ｄで、躯体全体の総重量Ｗと等しい浮
力Ｆが得られる。従って、ドライドック２０および沿岸
の浅海域２２は、この喫水Ｄより大きい深さがあればよ
い。

【００２７】また、ドライドック２０内でフーチング２
のみを築造し、これより深い浅海域海上ヤード２２にお
いて残りの躯体を築造することも可能である。

【００２８】(3) タグボート等により躯体全体を設置地
点２３へ曳航する。この工程は好天を選んで行う。図４
に示すように、設置地点２３には、必要に応じて海底を
掘削または盛り立てすることにより水平で所定の強度を
持ったマウンド２４を築造しておき、この上に躯体全体
をアンカー等で係留して浮遊静止させる。

【００２９】(4) フーチング２内にバラスト水Ｗ_bを注
入し、躯体全体の重量Ｗ₁が僅かにその浮力Ｆ₁より大
きい状態にして緩やかに沈降を開始させる。このバラス
ト水深ｄ₁は、フーチング２と下部躯体３Ａが水没する
ことによる浮力上昇分より僅かに大きくしておけばよ
い。

【００３０】ここで、フーチング２が沈降を開始する
と、上部仮設フロート４が浮体となり、この後この上部
仮設フロート４を案内として下部躯体３Ａが沈降してい
く。この際、伸長調整装置６を適宜緩めてワイヤロープ
１２を伸ばし、沈降状態を調整する。なお、この水中下
部工３の沈降に際しては、浮心と重心との位置を調整
し、躯体全体が安定した状態で沈降できるようにする。

【００３１】(5) フーチング２にさらにバラスト水Ｗ_b
を注入し、下部躯体３Ａの上端が上部仮設フロート４を
離れると、把持装置５による把持を上部躯体３Ｂに作用
させ、上部躯体３Ｂの上部所定位置を把持装置５で把持
して上部仮設フロート４に固定する。

【００３２】(6) 図５に示すように、フーチング２にさ
らにバラスト水Ｗ_bを注入し、上部仮設フロート４を浮
体とし、上部仮設フロート４に固定された上部躯体３Ｂ
に対して下部躯体３Ａを重力で伸長・沈降させる。把持
装置５は把持固定を維持し、伸長調整装置６のワイヤロ
ープ１２は、適宜緩めて伸ばし、沈降状態を調整する。

【００３３】なお、下部躯体４Ａには通水孔１４を設け
て海水が自然に流入できるようにしてもよい。

【００３４】(7) 沈降がさらに進むと、フーチング２が
着底する。なお、着底後、海底（あるいはマウンド）と
フーチングとの間には、必要に応じてグラウト等を行
い、過度の局所接地圧の発生を防止する。躯体の着底後
は、水中下部工３の接合部を固定し、完成時の要求性能
を満足させるだけの中詰材（砂，砂利など）１５をフー
チング２あるいは水中下部工３Ａ・３Ｂ内に投入して躯
体の安定，強度を確保する。引き続き、必要に応じ上部
仮設フロート４を撤去し、台座９の上に所定の海上上部
工３０を施工して完成させる。

【００３５】なお、下部躯体３Ａと上部躯体３Ｂとの接
続部には、所定の強度となるように固定工を施し、また
上部仮設フロート４と水中下部工３を把持装置５，伸長
調整装置６などにより固定する。

【００３６】なお、フーチング２の平面形状は円形, 方
形，多角形など任意の平面形状とすることができる。ま
た、図６に示すように、水中下部工３のフーチング上の
平面配置も単数から複数まで任意に対応できるととも
に、筒体の形状も円形，方形，多角形など任意に対応で
きる。なお、水中下部工３は３段以上にすることもでき
る。

【００３７】以上は長大渡海橋の橋脚を想定した例につ
いて説明したが、その他の大規模な重力式海洋構造物に
も本発明を適用できることはいうまでもない。

【００３８】

【発明の効果】前述の通り、この発明は、ドライドック
または浅海域海上ヤードで、フロートを兼用するフーチ
ング上に、水中下部工・上部仮設フロートを築造し、大
水深の設置地点で上部仮設フロートを案内として水中下
部工を沈降させ、次いで水中下部工の下部躯体を上部躯
体に対して伸長させ、フーチングを着底させて設置する
ように構成したため、次のような効果を奏する。

【００３９】(1) 大水深の設置地点と同等の水深で、静
穏な沿岸地域を確保できない地域においても、大水深の
重力式海洋構造物を構築することが可能となる。

【００４０】(2) 躯体全体の沈降と水中下部工の伸長に
海水の浮力と重力を利用することにより巨大な力を得る
ことができ、大規模な駆動装置を必要とすることなく、
従来不可能であった巨大な重力式海洋構造物を容易に設
置することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る重力式海中構造物の一例を示す
概略縦断面図である。

【図２】図１の重力式海中構造物の伸長調整装置を示す
概略側面図である。

【図３】この発明に係る重力式海洋構造物の施工法（そ
の１）を示す概略図である。

【図４】この発明に係る重力式海洋構造物の施工法（そ
の２）を示す概略図である。

【図５】この発明に係る重力式海洋構造物の施工法（そ
の３）を示す概略図である。

【図６】この発明に係る重力式海洋構造物の躯体形状，
筒体配置の例を示す平面図である。

【符号の説明】

１…重力式海洋構造物２…フーチング３…水中下部工３Ａ…下部躯体３Ｂ…上部躯体４…上部仮設フロート５…把持装置５Ａ…グリップ６…伸縮調整装置７…注水弁８…投入口９…台座１０…開口１１…シーブ１２…ワイヤロープ１３…制動装置１４…通水孔１５…中詰材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重力式海洋構造物を比較的大水深の海域
に設置するに際し、ドライドック内で重力式海洋構造物
の中空のフーチングを築造し、ドライドックあるいは浅
海域海上ヤードにおいて前記フーチング上に重力式海洋
構造物の伸縮可能な水中下部工と、この水中下部工に対
して上下動可能な上部仮設フロートとを築造し、これら
フーチング・水中下部工・上部仮設フロートからなる躯
体全体を設置位置まで曳航し、設置地点で浮遊静止した
フーチングにバラスト水を注入してフーチングを沈降さ
せることにより、浮体となった上部仮設フロートを案内
として水中下部工を沈降させ、次いで水中下部工の上部
分を上部仮設フロートに固定して下部分を伸長させ、フ
ーチングが着底後、水中下部工の接合部を固定し、必要
に応じフーチングまたは水中下部工に中詰材を充填し、
必要に応じ上部仮設フロートを撤去することを特徴とす
る重力式海洋構造物の施工方法。
【請求項２】比較的大水深の海域に設置する重力式海
洋構造物であって、浮力を発生可能でバラスト水を充填
可能な中空のフーチングと、このフーチング上に築造さ
れ、フーチング上に固定された下部躯体に対して上部躯
体が伸縮可能な水中下部工と、この水中下部工に対して
上下動可能にフーチング上に設けられる上部仮設フロー
トと、この上部仮設フロートに設けられ、水中下部工を
把持可能な把持装置を備えていることを特徴とする重力
式海洋構造物。