JP6574395B2 - 構造物の施工方法および作業台船 - Google Patents

Description

本発明は、構造物の施工方法および作業台船に関するものである。

従来、洋上や河川内に設置する橋梁や風力発電施設の基礎として重力式ケーソンを用いる場合は、陸上（岸壁上）やフローティングドック内で製作した鉄筋コンクリート製のケーソンを大型クレーン船で吊り上げて所定の水域で沈設する工法や、浮体として安定するような形状としたケーソンを水上に浮かべてタグボートなどで所定の水域まで曳航して沈設する工法が用いられている。

また、海上の船に設置されたクレーンで吊り荷の移動を行う際に、波浪による吊り荷の動揺を抑制するために、動揺を吸収したり抑制したりする装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開２００３−２２０９９４号公報 特許第３２０６２４８号公報

ケーソンを吊り上げて沈設する工法では、サイズが大きく重いケーソンを用いる場合、吊り上げ能力が大きいクレーン船を用いる必要がある。しかし、大型のクレーン船は、船体前方にクレーンが固定された形式のものが一般的であり、波浪条件が厳しいと動揺量が大きくなるため、作業に危険が伴う。また、クレーンが旋回しない前方固定式のクレーン船では、揚重作業における自由度が少ないという問題点もある。一方、揚重作業における自由度が高い旋回型クレーンを搭載した船は、吊り上げ能力が小さく、大型ケーソンを吊り上げることができない。

ケーソン本体を浮かせて曳航する工法では、ケーソン本体を浮上させるため、ケーソンの形状が浮上時の安定性が高い円筒状や箱状となる。このような形状のケーソンは、設置後に大きな波力を受けるため、本来必要なサイズより大きくする必要があり、製作費が嵩む。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、船に搭載されたクレーンの吊り上げ能力以上の大型の構造物を安定して曳航し、水底に設置できる構造物の施工方法および作業台船を提供することである。

前述した目的を達成するために第１の発明は、作業台船の船体上に設置されたクレーンのワイヤに構造物に接続した吊り治具を連結し、前記構造物を吊り下げる工程ａと、前記クレーンを用いて、前記船体上に設置されたフレーム構造の架設用櫓内に前記構造物を配置する工程ｂと、前記架設用櫓の垂直フレームに設置されるカウンターウェイトと前記吊り治具とを連結する工程ｃと、前記作業台船を移動させて前記構造物を所定の水域に運搬する工程ｄと、前記構造物を水底に沈める工程ｅと、を具備することを特徴とする構造物の施工方法である。

前記工程ｃと前記工程ｄとの間には、前記ワイヤを前記吊り治具から取り外し、前記カウンターウェイトで前記構造物を支持させる工程ｆをさらに具備してもよい。
前記カウンターウェイトと前記船体との間には、動揺吸収装置を設けてもよい。

第１の発明では、作業台船の船体上に設置されたクレーンのワイヤに構造物に接続した吊り治具を連結し、クレーンで構造物を吊り下げて船体上に設置されたフレーム構造の架設用櫓内に構造物を配置した後、架設用櫓の垂直フレームに設置されるカウンターウェイトと吊り治具とを連結することによって、荷重の一部をカウンターウェイトで支持させてクレーンの負担を減らすことができる。これにより、クレーンの吊り上げ能力以上の大型の構造物を安定して曳航し、水底に設置することが可能となる。

第１の発明において、工程ｃと工程ｄとの間にワイヤを吊り治具から取り外し、カウンターウェイトで構造物を支持させれば、クレーンの負担をなくすことができる。カウンターウェイトのみで構造物を支持させれば、架設用櫓で構造物を保持した状態でクレーンを用いて別の作業を行うことができる。
また、カウンターウェイトと船体との間に動揺吸収装置を設ければ、波浪等による構造物の動揺を低減することができる。

第２の発明は、船体と、前記船体上に設置されたクレーンと、前記船体上に設置されたフレーム構造の架設用櫓と、前記架設用櫓内に配置される吊り治具と、前記架設用櫓の垂直フレームに設置され、前記吊り治具に連結されるカウンターウェイトと、を具備することを特徴とする作業台船である。

前記架設用櫓は、前記船体の中央付近に設置されることが望ましい。
前記カウンターウェイトと前記船体との間には、動揺吸収装置を設けてもよい。

第２の発明では、船体上に設置されたフレーム構造の架設用櫓内に配置される吊り治具にカウンターウェイトを連結することによって、吊り治具に連結した吊り荷の荷重の一部をカウンターウェイトで支持させてクレーンの負担を減らすことができる。これにより、クレーンの吊り上げ能力以上の大型の構造物を安定して曳航し、水底に設置することが可能となる。

第２の発明において、架設用櫓を船体の中央付近に設置すれば、作業時に船体の動揺の影響を受けにくいため、安定して作業が行える。
また、カウンターウェイトと船体との間に動揺吸収装置を設ければ、波浪等による構造物の動揺を低減することができる。

本発明によれば、船に搭載されたクレーンの吊り上げ能力以上の大型の構造物を安定して曳航し、水底に設置できる構造物の施工方法および作業台船を提供できる。

風車基礎１を製作する工程を示す図 クレーン９で風車基礎１を吊り下げる工程を示す図 図２に示す矢印Ａの方向から作業台船７を見た図 クレーン９で風車基礎１を吊り下げる工程を示す図 架設用櫓１７内に風車基礎１を配置する工程を示す図 架設用櫓１７内に風車基礎１を配置する工程を示す図 架設用櫓１７内に風車基礎１を配置する工程を示す図 風車基礎１を水底３９に沈める工程を示す図 ２台の架設用櫓１７を有する作業台船７ａを上方から見た図

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、風車基礎１を製作する工程を示す図である。図１に示す工程では、水面５に浮遊するフローティングドック３内で、鉄筋コンクリート製等の風車基礎１を製作する。

図２および図４は、クレーン９で風車基礎１を吊り下げる工程を示す図、図３は、図２に示す矢印Ａの方向から作業台船７を見た図である。図４は、図２を上方から見た図である。図２から図４に示すように、作業台船７は、クレーン９、フレーム構造の架設用櫓１７、吊り治具１１、カウンターウェイト２３、動揺吸収装置２９等からなる。

クレーン９は作業台船７の船体８上の端部付近に設置される。クレーン９は旋回式であり、ジブ１５から吊り下げられたワイヤ１３に吊り治具１１が着脱可能に連結される。

架設用櫓１７は、作業台船７の船体８上の中央付近に設置される。架設用櫓１７は、コの字状の水平フレーム１９、水平フレーム１９と一部の部材を共有して一体に形成されたコの字状の垂直フレーム２１、水平フレーム１９の下方に設けられた把持部３１、垂直フレーム２１および水平フレーム１９を補強する斜材３２および斜材３３等からなる。水平フレーム１９は、内側に吊り治具１１を配置できるものとする。把持部３１は、開閉可能であり、風車基礎１を囲んで位置ずれを防ぐ部材である。

カウンターウェイト２３は、架設用櫓１７の垂直フレーム２１に設置される。カウンターウェイト２３には、ワイヤ２５およびワイヤ２７が接続される。動揺吸収装置２９は船体８上に設置され、ワイヤ２７を介してカウンターウェイト２３に連結される。動揺吸収装置２９は、既知の構成のものを用いる。

図２および図４に示す工程では、作業台船７の船体８上に設置されたクレーン９のワイヤ１３に、構造物である風車基礎１に接続した吊り治具１１を連結し、クレーン９で風車基礎１を吊り下げる。

図５から図７は、架設用櫓１７内に風車基礎１を配置する工程を示す図である。図５から図７に示す工程では、図２および図４に示す工程で吊り治具１１を介してクレーン９で吊り下げた風車基礎１をフローティングドック３内から浮力を作用させて荷重を軽減した状態で吊り上げる。そして、浮力を作用させた状態でクレーン９を図４に示す矢印Ｂの方向に旋回させて、風車基礎１を移動させる。その後、作業台船７の船体８上に設置されたフレーム構造の架設用櫓１７内に、風車基礎１を配置する。このとき、吊り治具１１は、水平フレーム１９内に配置される。また、風車基礎１の円筒部分は、位置ずれしないように把持部３１で囲まれる。

図５から図７に示す工程では、架設用櫓１７内に風車基礎１を配置した後、一端がカウンターウェイト２３に接続されたワイヤ２５の他端を吊り治具１１に接続する。ワイヤ２５は、滑車３５、滑車３７により方向転換されて、架設用櫓１７の垂直フレーム２１に設置されたカウンターウェイト２３と、吊り治具１１とを連結する。

図５から図７に示す工程では、ワイヤ２５でカウンターウェイト２３と吊り治具１１とを連結した後、クレーン９のワイヤ１３を吊り治具１１から取り外す。これにより、浮力をかけた状態の風車基礎１は、架設用櫓１７のカウンターウェイト２３のみで支持され、クレーン９の負担がなくなる。

図５から図７に示す工程の後、架設用櫓１７のカウンターウェイト２３で風車基礎１を支持した状態で、作業台船７を移動させて風車基礎１を所定の水域に運搬する。このとき、作業台船７のバラストを調整することで、作業台船７の片側にのみ風車基礎１を支持させた状態でも、作業台船７を安定することができる。なお、必要に応じて、風車基礎１を支持する側とは反対側に、他のカウンターウェイトを設けてもよい。また、船体８の動揺量に合わせて、動揺吸収装置２９によってカウンターウェイト２３と動揺吸収装置２９との間のワイヤ２７を伸縮させることにより、風車基礎１の動揺を低減することができる。

図８は、風車基礎１を水底３９に沈める工程を示す図である。作業台船７を移動させて風車基礎１を所定の水域に運搬した後、クレーン９のワイヤ１３を風車基礎１に接続した吊り治具１１に再度連結する。そして、カウンターウェイト２３に連結されたワイヤ２５を吊り治具１１から取り外す。これにより、架設用櫓１７のカウンターウェイト２３と風車基礎１との連結が解除され、浮力をかけた状態の風車基礎１がクレーン９のみで支持される。

次に、図８に示すように、クレーン９で風車基礎１を基礎マウンド４１の上方に移動させて吊り降ろし、水底３９に沈める。そして、風車基礎１を水底３９の基礎マウンド４１上に設置する。

このように、本実施の形態では、風車基礎１を、作業台船７の船体８上に設置されたクレーン９で吊り下げて移動させて船体８上に設置されたフレーム構造の架設用櫓１７内に配置した後、架設用櫓１７の垂直フレーム２１に設置されるカウンターウェイト２３と風車基礎１に接続した吊り治具１１とをワイヤ２５で連結し、クレーン９のワイヤ１３を風車基礎１に接続した吊り治具１１から取り外す。これにより、風車基礎１の荷重を架設用櫓１７のカウンターウェイト２３のみで支持させてクレーン９の負担をなくすことが可能となり、クレーン９の吊り上げ能力以上の大型の風車基礎１を安定して曳航し、水底３９に設置することができる。

また、カウンターウェイト２３と船体８との間に動揺吸収装置２９を設けることにより、架設用櫓１７のカウンターウェイト２３で風車基礎１を支持しつつ曳航する際に、波浪等による風車基礎１の動揺を低減することができる。

なお、本実施の形態では、１台の架設用櫓１７を有する作業台船７について説明したが、作業台船７の構成はこれに限らない。図９は、２台の架設用櫓１７を有する作業台船７ａを上方から見た図である。図９に示すように、作業台船７ａは、船体８ａの中央付近の両側に架設用櫓１７ａ、１７ｂが設けられる。架設用櫓１７ａ、１７ｂは、図２から図７に示す架設用櫓１７と同様の構成である。

図９に示す作業台船７ａでは、クレーン９を用いて架設用櫓１７ａ内に風車基礎１を配置した後、クレーン９から吊り治具１１を取り外して架設用櫓１７ａのカウンターウェイトのみで風車基礎１を支持した状態で、クレーン９を用いて架設用櫓１７ｂ内にも風車基礎１を配置する。そして、架設用櫓１７ｂにおいても、カウンターウェイトのみで風車基礎１を支持させる。その後、作業台船７ａで２台の風車基礎１を所定の水域に曳航し、架設用櫓１７ａのカウンターウェイトで風車基礎１を支持した状態で、架設用櫓１７ｂ内に配置されていた風車基礎１をクレーン９を用いて水底に吊り降ろす。さらに、必要に応じて作業台船７ａを移動させた後、架設用櫓１７ａ内に配置されていた風車基礎１をクレーン９を用いて水底に吊り降ろす。

図９に示す作業台船７ａを用いれば、架設用櫓１７ａ、１７ｂのカウンターウェイト２３で風車基礎１を支持することにより、２台の風車基礎１を一度に曳航し、クレーン９を用いて順次水底に設置できる。

なお、本実施の形態では、作業台船７での曳航時にクレーン９と風車基礎１との連結を解除して、架設用櫓１７のカウンターウェイト２３のみで風車基礎１を支持したが、クレーン９と風車基礎１とを連結したままとしてもよい。この場合、風車基礎１の荷重を、クレーン９と架設用櫓１７のカウンターウェイト２３の両方で分散して支持することとなる。

本実施の形態では、カウンターウェイト２３と船体８との間に動揺吸収装置２９を設けたが、動揺吸収装置２９は必須ではない。また、構造物として三角フラスコ型の風車基礎１を例示したが、構造物は風車基礎１に限らない。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………風車基礎
３………フローティングドック
７、７ａ………作業台船
８、８ａ………船体
９………クレーン
１１………吊り治具
１３、２５、２７………ワイヤ
１７、１７ａ、１７ｂ………架設用櫓
１９………水平フレーム
２１………垂直フレーム
２３………カウンターウェイト
２９………動揺吸収装置
３９………水底
４１………基礎マウンド

Claims (6)

1. 作業台船の船体上に設置されたクレーンのワイヤに構造物に接続した吊り治具を連結し、前記構造物を吊り下げる工程ａと、
   前記クレーンを用いて、前記船体上に設置されたフレーム構造の架設用櫓内に前記構造物を配置する工程ｂと、
   前記架設用櫓の垂直フレームに設置されるカウンターウェイトと前記吊り治具とを連結する工程ｃと、
   前記作業台船を移動させて前記構造物を所定の水域に運搬する工程ｄと、
   前記構造物を水底に沈める工程ｅと、
   を具備することを特徴とする構造物の施工方法。
2. 前記工程ｃと前記工程ｄとの間に、前記ワイヤを前記吊り治具から取り外し、前記カウンターウェイトで前記構造物を支持させる工程ｆをさらに具備することを特徴とする請求項１記載の構造物の施工方法。
3. 前記カウンターウェイトと前記船体との間に、動揺吸収装置が設けられることを特徴とする請求項１または請求項２記載の構造物の施工方法。
4. 船体と、
   前記船体上に設置されたクレーンと、
   前記船体上に設置されたフレーム構造の架設用櫓と、
   前記架設用櫓内に配置される吊り治具と、
   前記架設用櫓の垂直フレームに設置され、前記吊り治具に連結されるカウンターウェイトと、
   を具備することを特徴とする作業台船。
5. 前記架設用櫓が、前記船体の中央付近に設置されたことを特徴とする請求項４記載の作業台船。
6. 前記カウンターウェイトと前記船体との間に動揺吸収装置が設けられたことを特徴とする請求項４または請求項５記載の作業台船。

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