WO1996025561A1

WO1996025561A1 - Structure souple de pose sur fond sous-marin et procede de mise en place

Info

Publication number: WO1996025561A1
Application number: PCT/JP1995/000221
Authority: WO
Inventors: Akio Nakase; Yoshio Ozawa; Noriaki Masaki; Kunio Isemura; Masaaki Terashi
Original assignee: Nikkensekkei Ltd.
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1995-02-17
Publication date: 1996-08-22
Also published as: SG64867A1; EP0810326B1; US5938374A; KR100254703B1; TW350891B; KR19980702272A; EP0810326A1; EP0810326A4

Description

明細書

〔発明の名称〕

軟着底構造物及びその設置方法

〔技術分野〕

この発明は海洋その他の水域の水底に沈下と浮上とが生じない状態に着地して設置される軟着底構造物とその設置方法に関するものであり、完成する軟着底構造物は陸上構造物と同等の機能を保有し、居住施設や娯楽施設としての他、生産基盤，海水淡水化施設，ゴミ処理プラント等のインフラストラクチャーとして利用される。

〔背景技術〕

洋上に構造物を構築する従来の方法は、埋立て予定地の海底の軟弱層に地盤改良を施しながらその外周区域を護岸で区切り、この護岸内に土砂等を埋め立てて造成した地盤上に構造物を建てる埋立て工法、浮体を海底から係留させたまま、浮力により洋上に単に浮遊させる浮体工法、及び遠浅の海岸線の沖合に堤防を築き、その内側の水を排出して海底を露出させ、この陸地に埋立て工法と同様の基礎工事を施す干拓工法とに大別される。

この中で、埋立て工法は造成された地盤を必要に応じて地盤改良した後、通常の陸上の構造物と同様の施工工程を経て完了するもので、構造物が地上構造物として完成することにより風や潮流等には強い反面、建築工事に至る以前に多くの時間と経費を要し、ェ期と工費上の損失が大きいことに加え、経年的な地盤沈下や地震時の液状化の危険性に直面する。また既存の埋立て地に隣接して埋立てを行うと、既存の埋立て地が引き込まれ、既存の施設に不同沈下が生じる恐れがあり、埋立て工法による規模の拡張は多大な困難を伴う。

浮体工法による構造物は海底から絶縁された状態にあることにより地震力を直接受けることはなく、また沈下の心配もないことから、地震に対する安全性は高いが、浮体であるために風や潮流により特有のロッキング振動を生じ易い等、安定性に難があり、最悪の事態には流される、あるいは沈没や転璦の恐れがある。また構造物の敷地面積を拡大することに伴い、相対的に構造物の剛性が低下するが、浮体である以上、常に潮流の影響を受けるため部分的に無秩序な運動を生じ易く、実質的に広範な敷地面積を与えることはできない。

干拓工法は地盤面が海面とほぼ同レベル，または海面下にあるため災害時の安全性は堤防の信頼性に依存することになるが、地震や高潮による堤防の决壌時には無防備であり、また埋立て工法と同じく予備工事てある築堤と排水に長期間を割かなければばらない。

以上の通り、従来の工法は浮体工法を除いてェ期の長期化が避けられない上、建築工事の完了後は現場を着工前の原状に復帰させることが不可能である等、環境保全上種々の問題を残している。

上記背景を踏まえ、出願人は従来工法の弱点を克服する構造物とその設置方法を特開平 4 -85410号で提案している。これはバラストとしての水によって自重を調節して適度の接地圧にした構造物を、根切りを施した海底面に設置することで、海底から浮上せず、沈下もしない状態で、なお且つ波や潮流、そして地震等による水平力に対しても安定な状態を維持するもので、ェ期ゃ工費上の利益が大きい上、海洋での安全性と安定性が高い利点を持つが、構造物が沈下しない条件や水平力に対する安定性が根切りの効果のみに依存するため、地盤条件，水位の変動の大きさや波圧の大きさ等の条件によっては相当程度の根切りを必要とするか、あるいは施工自体が成立しなくなる場合がある。

また曳航中，あるいは構築中の浮揚状態と完成後の着底状態での水平安定性は各バラストタンク内の水量の調節によって確保されるが、バラストタンクが 1方向に一対しかない場合には直交する方向の安定性の確保が難しい。

本発明は上記発明を派生させたもので、これとは異なる手法で安定した着底状態を維持する構造物とその設置方法を提案するものである。

〔発明の開示〕

本発明では構造物の接地圧をバラストとしての水で調節すると共に、設置対象水底地盤に地盤改良等の軽微な対策を施すことで、過大な根切りを要することなく特開平 4 -85410号と同様に、構造物を浮上もせず、有害な沈下もしない状態て水底に設置し、波浪や潮流，風，あるいは地震等の外力に対しても安定させ、水域に設置されることに伴う転倒や沈没，あるいは流失等の障害の発生を防止し、従来工法の問題点を全て解決する。水没して水底に設置された構造物が沈下しない条件は、構造物の接地圧に起因して地中に付加される応力と地盤の自重に起因する自重応力の和で定まる地中応力が、地盤の圧密降伏応力を超えないように設定することで確保される。地中応力を適度に設定する方法は、水が充満可能な複数のバラストタンクを備えた構造物に作用する浮力を任意に調整することと、必要に応じた根切りを組み合わせることで確保され、圧密降伏応力を地中応力より大きく保つことは、軽微な地盤改良，または地盤改良と根切りの組合せで確保される。

構造物等による外力の作用していない地盤中の、ある深さの地中応力はその上部の地盤の自重によって定まる。構造物を建設することで地表面に応力（接地圧 ) を付加すると、構造物の設置面近傍で地中応力は付加応力分だけ増加する。一方、地表面に加えられた付加応力は地中を伝播するため、構造物からの距離（深さ）と共に設置面積より広い範囲に作用するようになり、構造物下の地盤中の付加応力は深さと共に滅少し、地中応力の増加は小さくなる。構造物が原因となつて地中応力が建設以前の値より増加しても、その地中応力がある値に達するまで地盤は沈下を開始しない。沈下を開始する応力を圧密降伏応力という。地質学的に若い地盤ではこの限界の値である圧密降伏応力が地盤の自重に起因する地中応力にほぼ等しいため、僅かな付加応力で沈下を開始する。地質学的に古い地盤では圧密降伏応力が地盤の自重に起因する地中応力よりも大きく、ある程度の付加応力では沈下を開始しない場合がある。

すなわち、水底に設置した構造物が沈下しない条件は、何等かの方法で建設後の地中応力をその地盤の圧密降伏応力を超えない範囲に留めるか、事前に地盤に何等かの対策を施して建設後の地中応力よりも圧密降伏応力を増加させることで達成されるが、両者の組合せが最も効果的である。

設置箇所の水位に変動がある場合、水位の上昇に応じて浮力が増加するため接地圧が低下し、水位の低下に応じて接地圧が増加するため、上記の地中応力と圧密降伏応力のバランスに変化が生じる。このバランスの変化に対しては、バラストタンク内の水量を水位変動に連動して変化させることにより構造物の接地圧を一定に保つか、または水位変動に伴い、接地圧が変化する範囲内で上記の諸条件が満足されるように地中応力と地盤の圧密降伏応力の間に余裕をもたせることで対応できる。本文では以後、この余裕を持たせた接地圧を適度の接地圧と呼び、余裕を持たせた圧密降伏応力を適度の圧密降伏応力と呼ぶ。

上記の通り、適度の地中応力は、水が充満可能な複数のバラストタンクを備えた構造物に作用する浮力を任意に調整することで、またはバラストの調整と根切りとの組合せで確保される。一方、適度の圧密降伏応力は、軽微な地盤改良，または地盤改良と根切りの組合せで確保される。地盤の圧密降伏応力を高めるための地盤改良としてはブレロード工法，化学的固化工法，締め固め砂杭工法等の地盤改良方法の内のいずれかを単独，または複数組み合わせて、あるいは根切りと組み合わせて用いられる《

水没して水底に設置された構造物が、波浪等の水平力によって水平方向に滑動する等の不安定な挙動を生じない条件は、構造物の設置面で、地盤が必要十分な抵抗力を有することで確保される。この条件は、地盤改良または地盤改良と軽度の根切りで設置面の強度を確保することと、その面に適度の接地圧で構造物が着地することで達成される。

構造物が適度の接地圧で適度の強度の水底地盤に設置されることにより、基本の構造物は前記のように風や波浪，潮流による外力に対しては着底面における摩擦力で抵抗し、滑動や揺れの発生を回避する一方、特開平 4 - 85410号の構造物と同様に、地震等の外力に対しては相対的に小さい摩擦力で設置底面との間に適度の滑り、あるいは地中に適度のせん断変形を生じることによりこれを铯緣して入力を低滅し、単独であらゆる外乱に対して安定すると同時に、高い安全性を確保し、転倒や沈下，沈没，あるいは流失等の障害発生の蓋然性を最小に抑えることができる。

本発明では上記のように、事前に地盤の圧密降伏応力を高めるための軽度の地盤改良等を施す一方、バラストタンク内の水量を調節し、適度の接地圧を得ることで水没した構造物が沈下しない条件を確保している。埋立て工法では、埋立て土砂の重量による付加応力、すなわち水底地盤への接地圧が大きいため地中応力は地盤の圧密降伏応力を大きく超過する。この超過量は海底面から埋立て地の表面までの厚さ分の土の重量と、埋立て過程での海底面の沈下量に相当する厚さ分の土の重量の和による圧力であるため土に作用する浮力を差し引いてもなお膨大である。この対策として事前に地盤の圧密降伏応力を高めるために地盤改良を行えばその経費は膨大となり、且つェ期の長期化は避けられない。更に埋立て面積が大きい場合には、地中応力の増加する深さが増大し、深部の地質学的に古い地盤でも地中応力が地盤の圧密降伏応力を超えることとなるが、深部の地盤改良は不可能であるため長期に亘つて大きな沈下が継続することとなる。

これに対し、軟着底構造物は設置水深の大小に拘わらず、バラストの調整で構造物による付加応力を必要最小限に留めることができるため、地盤の圧密降伏応力を僅かに増加させるだけの地盤改良，または地盤改良と軽度の根切りの組合せで済み、埋立て工法の場合の地盤改良に比べ、経費は著しく低滅され、ェ期も短縮される。更に地中深部の古い年代の地盤の圧密降伏応力を超えない範囲に接地圧を調節することで深部の地盤の長期に亘る沈下を回避することができる。

特開平 4 - 85410号では、水底に根切りを施すこととバラストの調整とにより、構造物の接地圧を根切り土の自重により発生していた圧力よりも小さく制御することで、根切り底以深の地盤の地中応力の増加を防ぎ、それによつて地中応力が圧密降伏応力を超えない条件を確保している。但し、このように定めた根切り底の地盤の強度が構造物に作用する水平力に抵抗するに不十分と考えられる場合や、水位の変動が大きい場合は、沈下を抑止するのに必要な根切りよりも更に大きな根切りを必要とするため、結果的に構造物の高さが不必要に増加し、経費の增大を招く場合がある。本発明では、地盤の圧密降伏応力を高めるための地盤改良によって併せて地盤の強度を高めることができるため、水平力に対する安定の確保も舍めて事前に、自在に地盤の条件を改善することができる。このため、根切りの必要がない、または軽微の根切りで済む。

水底に適度の接地圧で着地して完成する軟着底構造物（Sof t Land ing S truc tu re :以下単に構造物，または S L Sと呼ぶ） 1 (もしくは 3 , または 4 :番号は図面に対応する）は、その一部，あるいは大部分が水中に埋没し、水底に着地して設置される構造物であり、この構造物（S L S 1 , 3 , 4 ) には水が充満可能て、その量が調節自在なバラストタンクが付属する。

構造物（S L S 1 , または S L S 3 ) の着底前の浮揚状態と着底状態での水平安定性は水平 2方向のそれぞれに複数個のバラストタンクを付属させることにより確保される。

基本となる構造物（単一の S L S 1 , または単一の S L S 3 , もしくは S L S 1 と S L S 3の組み合わせ：以下 S L S 1 and/or S L S 3と記述する）は水底に着地することによって下部構造となり、その上に水上に露出する上部構造が載ることにより生産機能や居住性等を保有し得る構造物を完成させる。

基本の構造物（S L S 1 ) . または上部構造が付属した構造物（ S L S 3 ) は複数個集合し、互いに連結されることにより各種施設を収容する能力の高い人工島を構成する。特に基本の構造物（ S L S 1 and/or S L S 3 ) が 1方向，または 2方向に平面的に連結される場合には構造物（ S L S 1 and/or S L S 3 ) の連結と切り離しが自由に行えるため人工島として完成した後に任意にその規模の拡張と縮小を行うことが可能であり、多様な用途を持つ構造物として生産機能を始め、各種のィンフラストラクチャ一の建設に対応できる。また環状等に複数個連結することにより静穏な内水域を持った人工島を構成し、水域の多様な用途に対応する。

また構造物（ S L S 1 and/or S L S 3 ) が平面上、井桁状，あるいは環状に組み合わせられた場合には構造物（S L S 4 ) の設置水域を内水域と外水域とに仕切ることができ、静穏な内水域を海洋牧場や海洋性リクリエーション等の用途に供し得る。特に環状に閉じた状態で連結された場合には、閉じた構造物（S L S 4 ) で囲まれた内水域の水位を構造物（S L S 4 ) の外水域の水位より低く設定することにより各隣接する基本の構造物（S L S 1 , または S L S 3 ) 間に互いに圧接しあう力（フープコンプレツション）が、また構造物（S L S 4 ) の内周面が円弧状に連続することにより水圧等の外力を周方向に分散させる力（アーチ作用）が働き、構造物（S L S 4 ) の外力に対する安定性が一層高められる。以下、構造物（S L S 1 , 3, 4 ) の設置方法を解説する。

構造物（S L S) の設置場所へ構造物（S L S ) を曳航する際に構造物（S L S) が水面に浮遊する条件は、構造物（ S L S ) を所定の深さまで水中に沈めたとき構造物（ S L S) の全重量に見合う浮力が得られる形状であることと、曳航する水域が上記所定の深さ以上の水深を有していることである。一方、水底に設置できる条件、すなわち水底から浮上しない条件は、構造物（S L S) の全重量が設置水深で構造物（S L S) に作用する浮力より大きいことである。上記の両条件を同一構造物（S L S ) で満足させる条件は、水を充満可能な複数のバラストタンクを備え、構造物（S L S) に作用する浮力を任意に調整できることで確保される。

請求項 1並びに請求項 2記載の軟着底構造物（S L S 1 ) 、またはこれらを下部構造として上部構造が付属する請求項 3記載の軟着底構造物（S L S 3 ) を設置する一の方法は、これらの構造物（S L S 1 and/or S L S 3 ) 設置完了時に発生する地中応力を余裕を持って凌ぐ、必要な適度の大きさの圧密降伏応力を地盤が備えるように、水底面下の地盤に地盤改良，または地盤改良と軽度の根切りを施す一方、陸上，あるいは水上で構築され、設置対象水域まで曳航された、または設置対象水域で構築された構造物（S L S 1 and/or S L S 3 ) を、適度の接地圧となるように調節しながら、バラストタンク内に水を充塡して着底させる、という要領で行われる。

下部構造に上部構造が付属する構造物（ S L S 3 ) を設置する一の方法は、構造物（S L S 3 ) 設置完了時に発生する地中応力を余裕を持って凌ぐ、必要な適度の大きさの圧密降伏応力を地盤が備えるように、水底面下の地盤に地盤改良，または地盤改良と軽度の根切りを施す一方、陸上、あるいは水上で構築され、設置対象水域まで曳航された、または設置対象水域で構築された、下部構造の一部乃至下部構造の全体、あるいは上部構造の一部を付属させた下部構造を、バラストタンク内に水を充塡して一旦着底させた後、バラストタンク内の水量を調節して適度の接地圧を保ちながら、残余の構造を構築して水底に着底した構造物（S L S 3 ) を完成させる、という要領で行われる。複数の構造物（S L S 3 ) で構成される構造物（S L S 4 ) もこの手順の操り返しによって完成させることができる。

複数の構造物（ S L S land/orS L S 3 ) を連結して構成される軟着底構造物 (S L S 4 ) を設置する一の方法は、この構造物（S L S 4 ) の設置完了時に発生する地中応力を余裕を持って凌ぐ、必要な適度の大きさの圧密降伏応力を地盤が備えるように、水底面下の地盤に地盤改良，または地盤改良と軽度の根切りを施す一方、陸上、あるいは水上で構築され、設置対象水域まで曳航された、または設置対象水域で構築された、下部構造となる請求項 1 , または請求項 2の構造物（ S L S 1 ) 、もしくは請求項 3の構造物（ S L S 3 ) の一部乃至全体を、バラストタンク内の水量の調整で浮揚させた状態のままで連結した後に、バラストタンクに水を充塡して一旦着底させ、更にバラストタンク内の水量を調節して適度な接地圧を保ちつつ、残余の構造を構築して水底に着底した構造物（S L S 4 ) を完成させる、という要領で行われる。

本発明の施工方法は従来の埋立て工法等とは異なり、自然の水底地盤に対して部分的に地盤改良するのみで、水底地盤をほとんどそのままの状態で利用する一方、水中に埋没する下部構造を陸上や水上て予めュニット化して構築しておけるため、その設置後は水上での施工に依存でき、全体的に施工工程が滅ると共に、現場施工が簡素化され、水域の構造物としての規模に対して工費の節減とェ期の短縮化を図ることが可能である。

また構造物（S L S 1 and/or S L S 3 ) が水域に設置されること、水底に着地して設置されること、及び（S L S 1 , または S L S 3 ) の構築場所が陸上、あるいは水上のドックであることから、構造物（S L S ) としての耐用期間が経過した場合、または構造物（S L S) としての役目を終えた場合には、これを施工と逆の工程で解体し、撤収することにより現場を設置以前の原状に復帰させることができ、工事中を含め、完成後も設置場所付近の環境を阻害することなく、これを保全することができる。

〔図面の簡単な説明〕

図 1は水面下に必要とする空間の大きさに比べて水深が大きい場合に使用されるタイプの S L S 1であり、バラストの機能を特徴的に示した斜視図、図 2は図 1の S L S 1を単独で用いた S L S 3の設置状態を示す断面図、図 3は図 1の S L S 1が複数個連結された S L S 4の設置状態を示す断面図、図 4は図 3の平面図、図 5は個々の S L S 1の有する空間を連結して利用可能となる S L S 4を示す平面図、図 6は図 5の S L S 4に使用される複数の S L S 1の特徴を示す概要図、図 7は隣接する S L S 1の構造体間の連結例を示す断面図である。

図 8は図 1に示すタイブの S L S 1の複数のバラストタンクの、水上での接合を示す立面図、図 9は図 8の接合された複数のバラストタンク上への構造体構築の様子を示す立面図、図 10は水底への地盤改良の様子を示す立面図、図 11は S L S 1相互の水上での連結を示す立面図、図 12は図 11の S L S 4の着底時の様子を示す立面図、図 13は S L S 1上への上部構造の構築例を示す立面図、図 14は図 13 の一部拡大図、図 15は上部構造をプレキャスト化する場合の構造体の施工の流れを示す断面図、図 16は水底地盤に軽度の根切りを併用した場合の S L S 4の構築例を示す断面図、図 17は図 16の平面図である。

図 18は S L S 3着底時の各部の荷重と浮力及び接地圧の閬係を示す概要図、図 19は S L S 1 and/or S L S 3を井桁状に組み合わせた場合の S L S 4を示す平面図、図 20は S L S I , または S L S 3を環状に組み合わせた場合の S L S 4を示す平面図、図 21は図 20の断面図、図 22は環状に組み合わせた他の S L S 4を示す平面図、図 23は図 19, 図 20, 図 22等に示す S L S 4に安全確保用の部材を補助的に付加した様子を示す断面図である。

図 24はバラストタンクが構造体内に組込まれたタイプの S L S 1を示す斜視図、図 25は図 24の S L S 1を下部構造とし、環状に連結した S L S 4を示す鳥瞰図、図 26は図 25の断面透視図である。

〔発明を実施するための最良の形態〕

請求項 1記載の発明から請求項 4記載の発明をまとめて説明する。

請求項 1記載発明の軟着底構造物 1 (以下 S L S 1と呼称する）を図 1 , 図 24 に例示する。水深が小で、構造物の水底地盤まで利用可能な空間を確保したい場合は図 24に例示するように水が充満可能で、その量の調節が自在なバラストタンクのための空間（以下バラストタンクと呼ぶ） 12 ' と、利用可能空間を構造物の内部に併せ持つ S L S 1となる。

一方、水深が大で、利用可能空間に余裕のある場合は図 1に例示するように水が充満可能で、その量の調節が自在なバラス卜の機能のみを有するバラストタンク 12を下部に持ち、その上部に利用可能空間を内包する構造体 11を持つ S L S 1 となる。後者の S L S 1は図 2に例示するように必要に応じて構造体 11の中にもバラストタンク 12 'を持つことがある。

S L S 1は水が充満可能で、その量の調節が自在なバラストタンク 12, 12 'を持ち、水底下の地盤に対する地盤改良，または地盤改良と根切り、並びにバラストタンク 12, 12 '内の水量の調節により、浮力による浮上と、地盤の圧密による沈下のいずれも生じない状態を維持したまま水底に着地して設置され、水域の固定構造物となるものである。

請求項 2記載の発明は S L S 1が特にその浮揚状態と着底状態での水平 2方向の安定性を得るために、水平 2方向のそれぞれに複数個のバラストタンク 12を持つ場合であり、図 1 はこの要件を満たす最小の S L S 1を示している。以下、 S L S 1は請求項 1記載発明と請求項 2記載発明を舍む。

S L S 1は請求項 3記載発明である、上部構造 2が構築されて完成する軟着底構造物 3 (以下 S L S 3と呼ぶ）と、その組み合わせからなる軟着底構造物 4 ( 以下 S L S 4 と呼ぶ）の最小単位となる。

請求項 3記載の S L S 3は請求項 1記載の S L S 1を下部構造とし、この S L S 1上に上部構造 2を構築して完成する構造物であり、 S L S 1の重量に上部構造 2とバラストとしての水の重量を舍めた全自重が水底に着地した状態における浮力より大きく、且つ浮力が変動しても着底した状態で地盤沈下を生じさせず、なお且つ水平力による変形に耐える範囲の適度の接地圧で着底するように、バラストタンク 12, 12 '内の水量が調節された状態で水底地盤上に設置されるものである。図 2は図 1に示す S L S 1を用いた S L S 3の構築例を示す。

請求項 4記載発明の S L S 4は請求項 1 , または請求項 2発明の S L S 1 , もしくは請求項 3記載発明の S L S 3を基本とし、複数個の S L S I , または S L 3 3を 1方向、または 2方向に組み合わせ、互いに連結して構成されるものである。図 3〜図 5 , 図 13は S L S 4の構築例を示す。後述の請求項 5記載発明の S L S 4は概念上は請求項 4記載発明に舍まれる。

S L S 1 は平面上の中心に 1箇所の、または図 1に示すように水平 2方向のそれぞれに均等に複数個のバラストタンク 12を持つ。 1個の S L S 1が持つバラストタンク 12が 1個の場合にもその内部が隔壁で複数の空間に仕切られていれば複数個のバラストタンク 12を持つことと同等である。バラストタンク 12の数、及びバラストタンク 12と構造体 11の位置関係は上部構造 2を舍む S L S 3と、それから構成される S L S 4の構造物としての用途に応じて決まる。

図 1に例示する S L S 1を基本とする S L S 4の構成を以下に説明する。 S L S 1の構造体 11は鉄筋コンクリート造（プレキャストコンクリートを舍む ) ゃ鐧構造、または両者の合成構造で構築され、バラストタンク 12も同様の構造で、または鐧製の殻をコンクリ一トで被覆した構造で構築される。

図 1に示す S L S 1は図 3 , 図 4に示すようにその浮力の調整に必要とする数のバラストタンク 12を結合部材 13によって互いに連結し、その上に構造体 11を構築することにより製作される。

S L S 1は図 7に示すように構造体 11, 11部分で互いに連結されることにより図 5に示すように 1方向、あるいは 2方向に拡張し得る自由な平面形状の、請求項 4乃至請求項 6記載発明の S L S 4を構成する。図 6は図 5に示す S L S を構成する S L S 1のパターンを示す。なお、 S L S 4が水面下の空間の連結を必要としない場合は、上部構造 2 , 2の部分で連結することも可能である。

図 1に示す S L S 1の構造体 11は底版 111 と側壁 112 からなるが、側壁 112 は図 6に示すように S L S 1の平面上の位置と、内部空間の動線や空間の使用目的に応じ、隣接する S L S 1 , 1間で連絡する部位では部分的に切り欠かれる、あるいは不在になる。図 6に示す 6バターンある S L S 1は図 5においてそれぞれの符号に対応する符号の位置に配置される。瞵接する S L S I , 1間の構造体 11 . 11間の突き合わせ面には止水带 14が敷設され、止水が施される。また構造体 11 自身が底版 111 と側壁 112 から箱形の形状をすることにより、 S L S 1は周囲からの水圧に抵抗する構造をするため内部空間と上部構造 2は外力の影響を考慮することなく構築される。

隣接する S L S I , 1の各構造体 11, 11の連結部分は図 3の一部拡大図である図 7に例示するように両者を連結し、引張力を負担する引張材 15と、両者間に充塡されるコンクリート 16によって引張力と圧縮力の伝達が行える状態に連結され、この連結状態によって S L S 1 , 1間の無秩序な挙動が防止される。 S L S 1 が連続する方向の、互いに突き当たる向きには周囲から平常時、連結状態を維持させようとする水圧が作用し、分離しょうとする向きには波浪や強風等によって連結状態を解除させようとする引張力が作用するが、連結部分では水圧にコンクリート 16が抵抗し、引張力には引張材 15が抵抗する。

複数個の S L S 1からなる S L S 4の連結から着底までの施工要領を図 1の S L S 1を用いた場合の施工例を示す図 8〜図 12により説明する。

図 1に例示した S L S 1の場合には、適当な陸上のドック等で S L S 1 として完成後に設置水域に曳航することも可能であるが、図 8に例示するごとく静穏水域で、あるいは設置水域でバラストタンク 12, 12を浮揚状態で連結し、一旦着底させ、あるいは図 9に示すように更に浮揚状態でその上に構造体 11を構築することも可能である。

複数の S L S 1は単独で着底させた後に相互に連結することも可能であるが、図 11に例示するように浮揚したまま相互に連結することもできる。

S L S 1は単独で、あるいは複数個集合し、バラストタンク 12内に水が充塡されることにより沈下し、図 12，図 3に示すように互いに連結された状態で着底する。着底時のバラストタンク 12内の水量は水の重量を舍めたュニット 1の全重量を着底した状態における浮力より大きく、且つ浮力が変動しても着底した状態で地盤の沈下を生じさせず、なお且つ水平力による変形に耐える範囲の適度の接地圧で着底するように調節される。

これに対して、水底地盤に必要な適度の圧密降伏応力や必要強度は、水底地盤の地盤改良，または地盤改良と軽度の根切りの組み合わせで得ることができる。地盤改良は地上構造物の軟弱な支持地盤に対して行われる締め固め工法，脱水ェ法，固結工法の他、置換工法や化学的安定材の混合工法のいずれか、または組み合わせによって実施される。

図 10は軟着底構造物の設置対象水底にサンドマット 5を敷くと共に、サンドパィル 6を形成し、サンドマツト 5上に載荷土砂ゃ捨石 7を敷設することで水底に荷重を加えるサンドドレーン工法の例を示すが、本発明では水底面における構造物の接地圧が後述のようにバラストとしての水の重量の調整によって最小限の適度な大きさに抑えられるため、埋立て工法等の地盤改良に比べて軽度の地盤改良で良い。地盤改良は前述のその他の方法でも実施され、地盤改良の方法は水底の土質の条件によって任意に選択される。図 10に示す場合、地盤改良は捨石 7を均して必要期間放置することで終了する。

必要な適度の圧密降伏応力や強度は上記方法の他に、地盤改良と共に部分的な根切りや杭の打込みを補足的に行うことによつても確保される。その場合、地盤改良後に根切りや杭の打込みを行うことになる力 <、埔助的であるため地上での施ェより軽微で済み、また特開平 4 -85410号の方法を単独で行う程の根切りは要さない。図 16, 図 17は水底に軽度の根切りを併用した場合の S L S 4の構築例を示す。

着底時の S L S 3の、水底との間の接地圧は以下の条件を満足する範囲内で設定される（図 18参照）。

上部構造 2の構築によって完成する S L S 3と水底地盤の接地圧は、下部構造である S L S 1 自身の全重量 W, と、ユニット 1に付属するバラストタンク 12の内部に充塡された水の重量 W₂ 、及び上部構造 2の全重量 W₃ の合計（W,+W₂+ W₃ ) と、 S L S 3の着底時における水中部分に働く浮力 r _w Vとの差（W, + W ₂+W₃ ) - r _w Vを、 S L S 1の設置面積 Aで割った値で表される。この値が S L S 1上への上部構造 2の完成時に水位の変動に関わらず正であることが浮上しない条件となる。ここに、 7 _W は水の単位体積重量、 Vは S L S 3が水中に漬かる体積である。

接地圧 Pは上記のように（W. + Wz+Wa - r w V) /Aとして算定される。地盤が圧密沈下しない条件は、 Pに起因して発生する地中応力の増加分 Δびと、土の自重により定まる地中の自重応カ。の和が圧密降伏応力 _{tf y} よりも小さいこと、び。十くび _y で満足される。水位の変動により Vが変化する場合は、 p の最大値に対応する応力の増加分 Δ „_ax とび。の和が圧密降伏応力 ff _y よりも小さいこと、び。 +A tf _max < ff y が沈下を生じさせない条件となる。適度の接地圧，適度の圧密降伏応力は、上記の関係を満足するように地盤改良，または地盤改良と軽度な根切りの組み合わせとバラスト（バラストタンク 12内への水量）の調整で得ることとなる。

一方、 S L S 1 , または上部構造 2が付属した S L S 3は、風や波浪，潮流程度の荷重作用時の水平移動に対しては、地盤改良，または地盤改良と軽度の根切りの併用で得られる設置面の地盤強度で容易に抵抗できる。波力等の水平力の大きさは力の作用する構造物側面の面積に比例して定まるが、抵抗は構造物の設置面積に比例して定まるため規模の拡大に伴い、安全性が増す特徴がある。

なお、地震等の大規模の荷重作用時には水底地盤の適度のせん断変形やすべりで外力を回避し、常に水底との接触状態を維持しながら安定状態を獲得する。

S L S 1への上部構造 2の構築の進行に伴い、鉛直荷重が水平面内で偏心する可能性がある場合には、各バラストタンク 12内の水量をそれぞれに調節することによって全体重量の配分を平面上、均等に保持し、不同沈下や傾斜，転倒を回避する。

水底への地盤改良や根切りは図 8 , 図 9に示す S L S 1の製作と並行して、または図 11に示す S L S 1 , 1の連結までの作業と並行して行われ、地盤改良や根切りの完了した設置水域まで S L S 1 , または上部構造 2が未完成の S L S 4を曳航し、バラストタンク 12内に水を充塡することにより図 12に示すように S L S の全体を沈下させ、あるいは上部構造 2を構築しながら S L S 4の全体を沈下させ、着底させる。各 S L S 1を独立して曳航する場合は図 11に示すように地盤改良済みの水底上で S L S 1 , 1の連結が行われる。

S L S 1の製作は地上のドライドックの他、図 8 , 図 9に示すように静穏水域の製作ヤードで行えることから、 S L S 1の設置対象水域の付近に製作ヤードを設定すれば長距離曳航が不要になり、曳航の工程が省略される上、 S L S 1の製作と地盤改良が並行して実施できるためェ期の短縮が図られる。

図 15は S L S 1上での上部構造 2の構築の流れを示すが、 EU4に示すように上部構造 2をプレキャストコンクリートで構成する場合には、図 15に示すように S L S 1 の構造体 11上で生コンクリートの生産からプレキャストコンクリート部材の製作と、その組み立てまでの作業を実施することにより陸上からの部材の搬入が不要になるためェ期上の利益が得られる。

請求項 5記載の発明は図 19に示すように請求項 1 , または請求項 3記載の複数個の S L S 1 (または S L S 3 ) を平面上、井桁状に連結して構成される S L S 4であり、 S L S 4の存在によって閉じた内水域を外水域と铯緣して静穏な水域を形成し、この静穏水域の活用を図るものである。静穏な内水域は海洋牧場ゃ浼礁の他、海水浴場等の娯楽施設に供される。

請求項 6記載の発明は図 20. 図 22に示すように請求項 1 , または請求項 3記載の複数個の S L S I ( 3 ) を平面上、環状に閉じた状態に連結して構成される S L S である。図 20は閉じて構成される S L S 4で囲まれた内側の水域の水位を図 21に示すように S L S の外側の水域の水位より低く設定することにより各隣接する S L S I ( 3 ) , S L S 1 ( 3 ) 間に互いに圧接しあう力（フープコンプレツシヨン）を作用させる場合、図 22は S L S I ( 3 ) , S L S 1 ( 3 ) 間に水圧等の外力を周方向に分散させる力（アーチ作用）を作用させる場合で、共に外力に対する安定性が高められる。

前者の場合、 S L S 4で区分される外側の水圧が内側の水圧より大きくなり、その圧力差の分だけ常に S L S 1 ( 3 ) に外側より内側に向かって圧力が作用する状態が保たれ、隣接する S L S I ( 3 ) , S L S 1 ( 3 ) が互いに圧接し合うフープコンプレツション（たが張り応力）が働く。後者の場合は S L S 4の平面上の外周が方形状でありながらも、内周が円弧状に連続することにより外水域から内水域へ向かう水圧が内周に沿って働くアーチ作用によって周方向に分散され、フーブコンプレツションと同様に隣接する S L S 1 ( 3 ) , S L S 1 ( 3 ) 力互いに圧接し合う。

図 19〜図 22に示す実施例では、 S L S 1 ( 3 ) が線状に連結される結果、平面状に連結される場合より連係関係が低下する可能性があることから、大地震時等における万一の事態に備え、図 23に示すように S L S 1 ( 3 ) の底面下にせん断キ一81やアンカー 82を埋設する、または S L S I ( 3 ) の外にストツバ 83を設置する、あるいは外水域にドルフィン 84を設置する等の安全策が必要に応じて付加される。図 23は図 20の実施例に適用した場合を示す。

図 25は図 24に示す S L S 1を用いて円環状の S L S 4を構成した様子を、図 26 はその断面を示す。

請求項 Ί〜請求項 9記載発明は請求項 1〜請求項 6記載発明を水底に設置する方法である。

請求項 7記載の発明は請求項 1乃至請求項 3記載の S L S 1 ( 3 ) 、例えば図 1に例示する S L S 1を下部構造とし、図 2に示すようにこの下部構造の上方に上部構造 2を構築して形成される S L S 4の基本的な設置方法である。すなわち、請求項 1乃至請求項 3記載の S L S 1 ( 3 ) を陸上，または水上で構築して設置対象水域まで曳航し、または設置対象水域で構築し、バラストタンク 12に水を充塡し、適度の接地圧で水底に接地して完成させる方法である。請求項 8記載の発明は S L S 1を下部構造とし、この下部構造に上部構造 2とバラストタンク 12内の水の重量を舍めた全重量が浮力より大きく、且つ浮力が変動しても着底した状態で地盤の沈下を生じさせず、なお且つ水平力による変形に耐える範囲の適度な接地圧で着底するように、水底地盤に地盤改良，または地盤改良と軽度の根切りを施す一方、陸上，あるいは水上で構築され、設置対象水域まて'曳航された、または設置対象水域で構築された S L S 1を、バラストタンク 12内に水を充堪して一旦着底させた後、その上方に上部構造 2を構築しながら、水の重量を舍めた全重量が前記設定範囲内に納まるよう、バラストタンク 12内の水量を調節し、上部構造 2が付属した S L S 3 , または S L S 4を完成させながら水底に設置する方法である。

請求項 9記載の発明は、下部構造に上部構造 2と水の重量を舍めた全重量が浮力より大きく、且つ浮力が変動しても着底した状態で地盤の沈下を生じさせず、なお且つ水平力による変形に耐える範囲の適度の接地圧で着底するように、水底地盤に地盤改良，または地盤改良と軽度の根切りを施す一方で、下部構造となる請求項 1 , または請求項 2記載の S L S 1を陸上，または水上で構築し、設置対象水域まで曳航した後、もしくは請求項 1 , または請求項 2記載の S L S 1を設置対象水域で構築した後、バラストタンク 12内の水を調節して浮遊させた状態でその上方に上部構造 2の一部または全部を構築しながら、 S L S 1 , 1を相互に連結し、バラストタンク 12へ注水して一旦着底させ、水の重量を舍めた全重量が前記設定範囲内に納まるようバラストタンク 12内の水量を調節しつつ、上部構造 2が付属した請求項 4乃至請求項 6の S L S 4を水底に設置する方法である。この発明の手順は図 8〜図 12に示す通りである。

Claims

請求の範囲

(1) 地盤改良，または地盤改良と軽度の根切りが施された水底地盤上に設置されて完成する構造物であり、水が充満可能で、その量の調節が自在なバラストタンクを持ち、設置水域の水位が変動しても、バラストタンク内に充塡される水の重量を舍めた全重量が着底した状態で地盤の沈下を生じさせず、なお且つ水平力に耐える適度の接地圧で着底するように、バラストタンク内の水量が調節された状態で水底地盤上に設置される軟着底構造物。

(2) 水平方向 2方向のそれぞれに複数個のバラストタンクを持つ請求項 1記載の軟着底構造物。

(3) 地盤改良，または地盤改良と軽度の根切りが施された水底地盤上に設置され、請求項 1 , もしくは請求項 2記載の構造物を下部構造とし、この下部構造上に上部構造を構築して完成する構造物であり、設置水域の水位が変動しても、上部構造並びに下部構造とバラストタンク内に充塡される水の重量を舍めた全重量が着底した状態における浮力より大きく、着底した状態で地盤の沈下を生じさせず、なお且つ水平力に耐える適度の接地圧で着底するように、バラストタンク内の水量が調節された状態で水底地盤上に設置される軟着底構造物。

(4) 請求項 1乃至請求項 3記載のいずれかの軟着底構造物を基本とし、複数個の軟着底構造物を 1方向，または 2方向に互いに連結して構成され、規模の拡張及び縮小が自在な軟着底構造物。

(5) 複数個の軟着底構造物を平面上、井桁状に組み合わせ、互いに連結して構成される請求項 4記載の軟着底構造物。

(6) 請求項 1乃至請求項 3記載のいずれかの軟着底構造物を基本とし、複数個の钦着底構造物を平面的に、環状の形に閉じた状態で互いに連結し、静穏な内水面を形成するように構成される軟着底構造物。

(7) 水底地盤に地盤改良，または地盤改良と軽度の根切りを施す一方、請求項 1 乃至請求項 3記載のいずれかの軟着底構造物を陸上，または水上で構築して設置対象水域まで曳航し、もしくは請求項 1乃至請求項 3記載のいずれかの軟着底構造物を設置対象水域で構築し、設置水域の水位が変動しても、上部構造並びに下部構造とバラストタンク内に充壊される水の重量を含めた全重量が着底した状態における浮力より大きく、着底した状態で地盤の沈下を生じさせず、なお且つ水平力に耐える適度の接地圧で着底する範囲内に納まるように、バラストタンク内に水を充塡しながら軟着底構造物を水底に設置し、請求項 1乃至請求項 3のいずれかの軟着底構造物を完成させる軟着底構造物の設置方法。

(8) 水底地盤に地盤改良，または地盤改良と軽度の根切りを施す一方、下部構造となる請求項 1 , または請求項 2記載の軟着底構造物の一部，もしくは全部を陸上，または水上で構築して設置対象水域まで曳航し、もしくは請求項 1 , または請求項 2記載の軟着底構造物の一部. または全部を設置対象水域で構築し、バラストタンクに水を充塡して一旦着底させた後、その上方に残余の下部構造と上部構造を構築しながらバラストタンク内に充塡される水の重量を舍めた全重量が着底した状態における浮力より大きく、着底した状態で地盤の沈下を生じさせず、なおかつ水平力に耐える適度の接地圧で着底する範囲内に納まるように、バラストタンク内の水量を調節し、上部構造が付属した請求項 3乃至請求項 6の軟着底構造物を完成させる軟着底構造物の設置方法。

(9) 水底地盤に地盤改良，または地盤改良と軽度の根切りを施す一方、請求項 1

. または請求項 2記載の軟着底構造物の一部，または全部を陸上，または水上で構築して設置対象水域まで曳航し、もしくは請求項 1 , または請求項 2記載の軟着底構造物の一部，または全部を設置対象水域で構築し、バラストタンク内の水を調節して浮遊させた状態で、請求項 1 , または請求項 2の軟着底構造物を相互に連結しながらバラストタンクに水を充塡して一旦着底させた後、その上方に残余の下部構造と上部構造を構築しながらバラストタンク内の水の重量を舍めた全重量が着底した状態における浮力より大きく、着底した状態で地盤の沈下を生じさせず、なお且つ水平力に耐える適度の接地圧で着底する範囲内に納まるように、バラストタンク内の水量を調節し、上部構造が付属した請求項 4乃至請求項 6 のいすれかの軟着底構造物を完成させる钦着底構造物の設置方法。