JPS5844814B2 - 海底用アンカ−及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は海洋浮体構造物、或いは浮力を利用する海中構
造物を型止するに際して使用する軟弱海底地盤に適する
海底アンカー及びその製造方法に関するものである。

一般に浮体構造物は、それ自身浮力を有する事から軟弱
海底海域にあ・いても本質的に大規模な構造物基礎及び
それに伴う巨額の軟弱地盤改良費を必要とせず、しかも
地震に対しても免震構造となし得ることから、軟弱海底
地盤、大水深構造物として安全性、経済性の面で明らか
に有利である。

又、海中構造物としてＳ、Ｂ、Ｂ（サブマージド、ボヤ
ンシイ・ベースメント）は、多くの用途があり極めて将
来性のあるものである。

然しなから、Ｓ、Ｂ、Ｂの如き海中構造物は潜在的余剰
浮力を持たせるべく浮体構造物を、強制的に直下に引き
沈める信頼性の高い巨大なアンカーを必要とするにも拘
わらず、在来技術では、殆んどこれに応することができ
なかった。

特に海底地盤が軟弱な場合、事実上計画不可能であった
。

本発明は、以上の事情に鑑みて開発されたものであり、
軟弱な海底において、充分な信頼性を有する巨大アンカ
ーを提供するのを目的とする。

本発明の軟弱海底用アンカーは、セメントスラリーを海
底地盤に混合し硬化して形成したセメント混線硬化ブロ
ックと、このブロック内に挿入せしめたアンカーライン
とより成り、前記アンカーラインは先端コーンと、この
先端コーンに連結したチェーンとにより形成されている
ことを特徴とする。

又本発明の軟弱海底用アンカーの製造方法は、海底地盤
にセメントスラリーと凝結遅緩剤を混合する工程と、前
記混合部に、先端コーンとこの先端コーンに連結したチ
ェーンとより成るアンカーラインを前記混合部の硬化前
にマンドレル鋼管によって打ち込む工程と、打ち込み終
了後前記マンドレル鋼管のみを前記混合部から引き抜く
工程とより成ることを特徴とする。

以下図面によって本発明の詳細な説明する。

本発明の軟弱海底用アンカーは第１図に示すセメント系
深層混合処理船１によって混練される巨大なソイルセメ
ントの硬化ブロック２をアンカーブロックとするもので
あり、海底に埋込１れた巨大なブロックとして従来にな
い強力な把駐力を発揮するものである。

型止アンカーラインとしてのチェーン１３は各種の金物
を介してこのブロック２に連結されアンカーシステムを
形成する。

即ち、第４図に示す如く、チェーン１３はチェーンシャ
ックル１６、型鋼頭補強部１５及び碇着用型鋼１４を通
じて錨碇作用をもった先端コーン１２に連なっている。

又場合によっては、第７図に示す如く、チェーン１３は
直接先端コーン１２に取り付けられる事もある。

、鎖孔補剤金物１１は、第４図、第５図、第６図ａに示
すように鋼管鎖孔から放射状に延びる板と円環とを電気
溶接により取り付けてなる金物であり或いはグリッド状
として立体的に組立てられる。

これは標準型を示すものであるが、異型のものも当然前
えられこれを第６図ｂｎｃに示す。

鎖孔補剤金物１１は海底面附近の硬化ブロック２内上部
に位置せしめ、チェーン１３の彎曲点に生ずる測圧によ
って生ずるセメント混線硬化ブロック２内部に作用する
応力を分散し、局部破壊の生ずるのを防ぐものであり、
本発明の構造の主要部分をなすものである。

次に本発明の海底用アンカーの製造方法について説明す
る。

この方法で最も重要なことは、セメントスラリー混線上
、即ちソイルセメントの凝結開始に先立って、１だやわ
らかい流動状態の時点のソイルセメント内に各種の連絡
されたアンカーラインをなす金物をマンドレル挿入状態
に組立てて速やかに挿入せねばならない事である。

若し、凝結が始１り硬化中のフィルセメント内に無理に
第２図、第３図に示すマンドレル鋼管２１を打設すると
すれば、チェーン等金物のフィルセメントとの耐着は悪
くなり、アンカーシステムとして失敗する。

従って、凝結遅緩剤を、第１図の深層混合処理船１上の
セメントスラリープラント３にかいて配合附加する。

凝結遅緩剤（或いは遅延剤）は、プラスター、及ヒリグ
ニンスルフオン酸カルシウムのほかカルボン酸系のグル
コン酸糖類などが使用され、現在すでに凝結開始時間を
１０時間遅らせるものが入手できるが、本発明では強力
な凝結遅緩剤の使用が必須である。

本発明の製造方法においては笥ず、第１図に示すセメン
ト系深層混合処理船１によって海底軟弱地盤と凝結遅緩
剤を含むセメントスラリーを混練してフィルセメントを
ブロック２の形状に作り、その凝結開始前に、ただちに
第２図に示す杭打船４を直上に撃留し、第１０図の如く
マンドレル鋼管２１によりアンカーライン系諸金物をソ
イルセメント内の所定の深度１で垂直、或いは傾斜角を
もたせて挿入する。

５は混練予定部、６は海面、７は在来海底面（浮泥層）
、８はシルト層、９は砂質シルト層、１０は砂礫層であ
る。

挿入作業には、バイブレーションハンマー、ディーセル
ハンマー、スチームハンマー等の何しの杭打ちハンマー
を使用しても良いが、車重しくは静かに圧入する如く操
作すべきである。

マンドレル鋼管２１の挿入が終れば、直ちに９抜作業に
移る。

第１０図に示す如く先端コーン１２ば、マンドレル鋼管
の外径に比して大きく作られていて、しかもマンドレル
鋼管引抜きの際に容易にマンドレル先端から離脱し、所
定の位置に残るように構造的に配慮されている。

第３図、第１０図に明示されている通り、マンドレル鋼
管２１に附属したブラケット翼２２と下端開放スリット
２３ば、アンカーラインとしての型鋼１４、チェーン１
３及び鎖孔補剤金物１１をソイルセメント内の所定の位
置に存置するのに役立つ。

必要あれば、ブラケット翼２２と鎖孔補剤金物１１との
間に簡単な遠隔操作着脱装置（図示せず）を具備せしめ
ても良い。

鎖孔補剤金物１１の中心部鎖孔内径は、マンドレル鋼管
外径より若干大きくしてあり、第１０図に見られる如く
挿入作業に先立って組立てられる。

マンドレル鋼管を杭打船４によって引抜けば、第５図の
断面図に示す如き、本発明の軟弱海底用アンカーが完成
する。

但し、アンカーライン、即ち先端コーン１２、型鋼１４
、チェーン１３などによる一連の錨碇ラインは、未硬化
のフィルセメント内で実際上は、若干蛇行しているもの
であるが、好寸しくない。

特に複数のアンカーを束として硬化ブロック２上部で結
合する場合などは硬化前のフィルセメント内でラインの
整型を行なうべきである。

第１１図には３本のアンカーを束ねる把駐力３０００ｔ
の巨大アンカーラインを示す。

問題点として、３本の子アンカーが均等に張力を負担す
るかどうかの疑問点があり、設計では偏寄荷重を予期し
て余裕のあるサイズのチェーンを採用する。

さらに重要なことは、未硬化の時のフィルセメント内で
チェーンラインが若干蛇行しているのを直線的に引伸し
ておくことで、これはアンカーが１個の場合でも必要で
あるし、複数の場合は、さらに重要である。

このために本発明方法では、凝結前の時点で、チェーン
にプレテンションを作用させる。

ラインの整形が目的であるから張力を作用させる時間は
短時間で良いが、引張荷重は簡易作業で行なわれる限り
なるべく犬きくすることが車重しい。

第２図に示される船上ウィンチ２５と刷方向引張りワイ
ヤーロープ２６ば、チェーンラインにプレテンションを
作用させるものである。

本発明アンカーにち・けるセメント混線硬化ブロック２
は、海底に埋込寸れ、水平、或いは劇上方或いは鉛直上
方などの設計上要求される引張方向に対して、自重及び
受働土圧により抵抗し、転倒滑動を起こさないサイズに
計画されるものであるが、通常の設計例では、この点で
は相当な余裕がある。

更に整正用チェーン１３の引張力によって生ずるあらゆ
る応力に耐え、チェーン端部を確実に碇着すると同時に
、これ等の応力を広く硬化ブロック２内に伝達して、一
体としてアンカーブロックの役目をはたさねばならない
。

第１図に示すセメント系深層混合処理船１ば、土に対し
重量比で約１０咎のセメントを添加混練するのが地盤改
良作業として普通であり、その場合のセメント代金が工
事費代金の中で占める割合は１５係内外である。

約１０％のセメントを加え混練したときのフィルセメン
トは４週圧縮強度として２０〜５０ｋｇ／Ｃｒｎ２を示
すことが多いが、これは在来地盤の土性に左右され含水
比の低い粘度の場合７０〜９０ｋｇ／ｃｒｎ２ を示す
例もある。

この程度の圧縮強度で地盤改良の目的は充分達せられる
ものである。

不発明アンカーに１けるフロック施工にあっては、添加
セメント量を増加せしめる。

約２倍量のセメントの添加によって在来海底土の性質次
第ではあるが、容易に圧縮強度１００ｋｇ／ｃｒｆＬ２
以上のものが作られ、これは実質上通常のコンクリート
とあ１り違わない強固なフィルセメントであり、価格も
セメントの増量についていえば、僅かな増額ですむので
ある。

実験による検討結果、このような１００ ｋｇ／ｃｒｎ
２を越える圧縮強度を示すフィルセメント硬化体は、許
容剪断応力度、許容附着応力度の圧縮強度に対する割合
は、セメントコンクリートに非常に似た結果を示すこと
がわかった。

結論的に云えば、混練硬化ブロック２内のアンカーライ
ンの許容剪断応力度、許容附着応力度は、普通のコンク
リート１ のそれの−〜−程度に採る事ができるのである。

３ 鉄筋コンクリートポンツ・−ンによるわが国最犬ノ浮防
波堤ハ、径６ｏｍ７ｍのスタッドチェーンを使用してい
て、ＪＩＳによる電気溶接スタッドチェーン規格によれ
ば、その破断荷重ば２８２ｔである。

この場合必要な普通コンクリート内の埋込長さを安全率
をとっても、僅か２ｍで足りるのである。

ＪＩＳ規格による最大径のスタッドチェーンは１５２ｍ
／ｍ径であり破断荷重は１４７１ｔである。

普通のコンクリートに碇長埋込するとすれば安全率をと
って６ｍになる。

従って、深層混合によるフィルセメント内には安全剛ニ
考えて３倍の埋込長さが必要であるとすると、埋込長さ
１８ｍとなる。

本発明アンカーは、この程度の最大径級のチェーンを使
用するものとして設計されていて１本のチェーンに作用
せしめる把駐力は直上を含む３次元的全方向について約
１０００ｔである。

又、図中硬化ブロック２の寸法は不必要な程大きく画か
れていて、実際にはさらに小さな寸法のブロックになる
ものである。

図中ブロック２の奥行き、即ちブロックの幅は狭いもの
で良い。

第１１図に示す３本のチェーンを束にしたアンカーはす
でに述べたように３０００ｔの把駐力を有するものであ
るが、これだけの把駐力があれば（現在の最大級は海底
地盤条件が良い場合でも１５００ ｔである。

）、海洋構造物、海中構造物に対して充分であり、今迄
にない応用の道がひらけるものである。

第１図に示す七メント系深層混合処理船１は、水面下６
２ｍ１での混線能力をすでに有し、例えば−４０ｍの海
底に一６０ｍ１での高さ２０ｍの硬化ブロック２を作り
、上記のＪＩＳ規格規格最後のチェーンを確実に碇着す
ることができる。

若し、第１１図に示す様に３本束とすれば、３０００ｔ
の把駐力に耐えるが、それ用の特別の規格外大型スタッ
ドチェーンを作る必要がある。

一方で硬化ブロック２０寸法は、すでに充分の余裕があ
り若干大きくするだけで事足りる。

次に重要な事は、硬化ブロック２上部のチェーン変曲点
附近に作用する局部応力であり、チェーンの大きな測圧
によって硬化したソイルセメントが局部的に破壊するち
・それがある。

本発明アンカーではこの部分に第４図及び第５図に明示
される鎖孔補剤金物１１を配置して応力を分散せしめ安
全を期するものである。

セメントの添加量の多い圧縮強度１００ｋｇ／Ｃ７１？
！を越えるソイルセメントは、もはや通常のコンクリー
トに近い性状を示し、鎖孔補剤金物１１はあたカモ鉄筋
コンクリートでのフープ型用心鉄筋としての働きをする
ものである。

金物１１の中で中心部の鎖孔は特に厚い鋼板で作られ、
周辺の補剛材とは溶接によって単体に作られる。

又、鐸孔補剛金物１１は、マンドレル鋼管２１によって
挿入される際マンドレル外部に露出しているものなので
、貫入抵抗の少ない型状が望１れ、第６図ａに示される
平面型のものが標準型であり第６図ｂ３Ｃなどはその変
型である。

倒れにしてもこれ等補剤金物１１は、鎖孔周辺の硬化し
たフィルセメントに広い範囲に応力を分散させるのに効
果があり、チェーン変曲点附近の局部応力によりフィル
セメントが破壊するのを防止するもので、本発明アンカ
ーの主要な部分を占めるものである。

第８図に示す海洋構造物は典型的Ｓ、Ｂ、Ｂであり、沖
合港湾構造物、沖合プラント、海上空港連絡浮橋、或い
は浮体式石油備蓄油槽などとして広く採用できるもので
あって、直下に強制的に弓き沈めるアンカーを附加する
のが特徴である。

又図示された中間シンカー３１は、信頼性の高いアンカ
ーと併用した場合、極めて有効である。

即ち、在来技術としての海底据置型の古いアンカーの把
駐力は、取付部の鎖の水平面となす角度が３度以上にな
ったときには著しく減少するものであったから中間シン
カー３１は有用であるにもかかわらず使用されることが
ほとんどなかった。

本発明の軟弱海底用アンカーは、この様なＳ、Ｂ、Ｂ構
造物に使用して卓効がある。

特に直上方向の引抜力にも充分耐えられる。

海中構造物の応用例として第９図に海中トンネルをあげ
る。

円型チューブ状海底型止海中トンネルは経済的連設法と
して約１５午前欧州で提唱されたものである。

これには斜下方に引張るアンカーが必要で、鋼管杭など
を使用するパイルアンカー及び重錘などが考えられてい
たが、軟弱地盤中で信頼性のあるパイルアンカーなどを
計画する事は困難である。

本発明の海底用アンカーはこのような場合にも応用でき
る。

以上、軟弱地盤を対称とした海底用アンカー及びその製
造方法を説明したが、本発明は、必らずしも軟弱地盤に
のみ適用される訳ではない。

即ち第１図に示すセメント系深層混合処理船１は、回転
翼による撹拌混線機構の外に、その削孔降下時に硬い中
間砂層を掘９抜く事と、さらに深層部の砂礫層にソイル
セメントを確実に着底せしめるために、下部の回転翼に
は砂礫或いは対軟岩用の切削刃を有し、砂層上の中でも
掘進降下する能力がある。

従って、本発明の海底用アンカーは粘土、シルト等の軟
弱海底地盤のみならず、砂質土で構成される海底に釦い
ても適用可能である。

又、本発明の海底用アンカーは、大きな把駐力を要求さ
れる巨大構造物を対称にしているが、小型の場合はその
製造方法はさらに簡単であり、例えば、セメント系深層
混合処理船１によ・いて混線機の引抜きを行なった直後
に、比較的安価なスクリューオーガー、或いはブレード
を有するシャフトを未硬化状態のフィルセメント内に回
転トルクを与えて貫入せしめ、それをその１渣残し、ア
ンカーとして使用する方法も当然考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は深層混合処理船による硬化ブロックの施工説明
断面図、第２図は本発明アンカー製造方法の説明図、第
３図はマンドレル鋼管の側視図、第４図は本発明アンカ
ーを構成する先端コーン、型鋼、チェーン及び鎖孔補剤
金物の側視図、第５図は本発明アンカーの断面図、第６
図ａは鎖孔補剛金物の平面図、第６図すはその他の実施
例にかける平面図、第６図Ｃは更に他の実施例にあ・け
る平面図、第７図はチェーンを直接先端ローンに取り付
けた例を示す断面図、第８図は多目的海洋プラットホー
ムの断面図、第９図は海中トンネルの断面図、第１０図
はマンドレル鋼管挿入時のアンカーライン諸金物組立の
側視図、第１１図は複数アンカー束による巨大アンカー
ラインの側視図である。 １・・・深層混合処理船、２・・・硬化ブロック、３・
・・セメントスラリープラント、４・・・杭打船、５・
・・混練予定部、６・・・海面、７・・・在来海底面、
８・・・シルト層、９・・・砂質シルト層、１０・・・
砂礫層、１１・・・鎖孔補剤金物、１２・・・先端コー
ン、１３・・・チェーン、１４・・・碇着用型鋼、１５
・・・型鋼頭補強部、１６・・・チェーンシャックル、
２１・・・マンドレル鋼管、２２・・・ブラケット翼、
２３・・・下端開放スリット、２５・・・船上ウィンチ
、２６・・・ワイヤーロープ３１・・・中間シンカー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セメントスラリーを海底地盤に混合し硬化して形成
   したセメント混練硬化ブロックと、このブロック内に挿
   入せしめたアンカーラインとより成り、前記アンカーラ
   インは先端コーンと、この先端コーンに連結したチェー
   ンとにより形成されていることを特徴とする海底用アン
   カー。 ２ セメントスラリーを海底地盤に混合し硬化して形成
   したセメント混線硬化ブロックと、このブロック内に挿
   入せしめたアンカーラインとより成り、前記アンカーラ
   インは先端コーンと、この先端コーンに連結したチェー
   ンとにより形成されてかり、更に前記チェーンが彎曲さ
   れるようになる前記ブロック内の上部に前記チェーンを
   取り巻くよう配置した補剤金物を有することを特徴とす
   る海底用アンカー。 ３ 海底地盤にセメントスラリーと凝結遅緩剤を混合す
   る工程と、前記混合部に、先端コーンとこの先端コーン
   に連結したチェーンとより成るアンカーラインを前記混
   合部の硬化前にマンドレル鋼管によって打ち込む工程と
   、打ち込み終了後前記マンドレル鋼管のみを前記混合部
   から引き抜く工程とより成る海底用アンカーの製造方法
   。