(57)【要約】【課題】設置時に充填材を間詰め注入しても、注水によって簡単に撤去することができるサクション基礎構造体を提供する。【解決手段】上部構造物２と接続される頂版部３と、頂版部３から下方に向けて延設されたスカート部４とを備えたサクション基礎構造体１であって、頂版部３の下面から下方に向け、スカート部４を水底地盤の所定深度まで沈設した設置状態において下端部が水底地盤に貫入される長さで延設され、頂版部３、スカート部４及び水底地盤によって画成された画成領域Ａを区画して、頂版部３の直下の外縁部に充填材Ｇを間詰め注入する充填領域Ｂを画成する充填領域画成壁５と、充填領域Ｂに連通された充填管６と、充填領域Ｂとして区画されない画成領域Ａに連通された配水管７とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部構造物と接続される頂版部と、前記頂版部から下方に向けて延設されたスカート部とを備えたサクション基礎構造体であって、
前記頂版部の下面から下方に向け、前記スカート部を水底地盤の所定深度まで沈設した設置状態において下端部が前記水底地盤に貫入される長さで延設され、前記頂版部、前記スカート部及び前記水底地盤によって画成された画成領域を区画して、前記頂版部の直下の外縁部に充填材を間詰め注入する充填領域を画成する充填領域画成壁と、
前記充填領域に連通された充填管と、
前記充填領域として区画されない前記画成領域に連通された配水管とを具備することを特徴とするサクション基礎構造体。
【請求項２】
前記頂版部の下面には、前記充填領域に向けて突出する差筋が設置されていることを特徴とする請求項１記載のサクション基礎構造体。
【請求項３】
前記充填領域画成壁には、前記設置状態において、前記配水管を介して前記画成領域に注水すると、前記画成領域から前記充填領域で硬化した前記充填材と前記水底地盤との境目への水みちとなる通水路が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のサクション基礎構造体。
【請求項４】
前記通水路は、前記設置状態において、前記水底地盤に埋設される位置に形成されていることを特徴とする請求項３記載のサクション基礎構造体。
【請求項５】
前記スカート部は、円筒状の外周部を備え、
前記充填領域画成壁は、前記外周部と同心の円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のサクション基礎構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スカート部を備えたサクション基礎構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中に基礎構造物を構築する工法の一種として、サクション基礎工法が知られている（例えば、特許文献１参照）。サクション基礎工法では、洋上風車等の上部構造物と接続される頂版部と、頂版部から下方に向けて一体に延設された筒状のスカート部とを備えたサクション基礎構造体を用いる。スカート部の先端を水底地盤中に貫入させた状態で、頂版部とスカート部と水底地盤とで画成された領域（以下、画成領域と称す）から水を排出し、サクション荷重を作用させ、サクション基礎構造体を所定深度まで沈設する。その後、画成領域にグラウトやモルタルなどの充填材を間詰め注入する。これにより、充填材の硬化後は、上部構造物の荷重が水底地盤に伝達され、サクション基礎構造体の安定化が図られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３９６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、供用期間が経過した後に撤去することが前提である場合、画成領域に充填材を間詰め注入できないという問題点があった。すなわち、サクション基礎構造体は、画成領域にポンプを用いて注水し、正圧状態とすることで、無振動・無騒音で撤去することが可能である。特許文献１のように画成領域に充填材を間詰め注入した場合、この撤去手法を用いることができない。
【０００５】
画成領域に充填材を間詰め注入しない場合、波浪や強風により上部構造物に対して水平方向に大きな繰返し荷重が作用しても、画成領域内の水の体積は、圧縮されずに移動するだけなので、繰返し荷重に対する面的な抵抗力として期待できない。従って、スカート部の根入れ長及び水平抵抗幅を大きくして、繰返し荷重が極限先端支持力や極限周面摩擦力を超えないようにする必要があるが、スカート部の寸法・構造を大規模にしなければならず、経済的でない。
【０００６】
なお、スカート部に水平変位が発生し、回転して一部持ち上げられて初めて負圧（サクション圧）が作用し引抜き抵抗力が増大する。しかし、サクション圧を基礎の抵抗力として機能させるには、水平変位を許容することになり、危険である。すなわち、繰返し荷重が作用し、サクション基礎構造体に水平変形が生じると、水平変位が累積してしまう。これにより、基礎としての性能（スカート部の周面摩擦力や先端支持力）が低下し、最悪の場合、上部構造物が傾斜して倒壊してしまう虞がある。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、上述の課題を解消し、設置時に充填材Ｇを間詰め注入しても、注水によって簡単に撤去することができるサクション基礎構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のサクション基礎構造体は、上部構造物と接続される頂版部と、前記頂版部から下方に向けて延設されたスカート部とを備えたサクション基礎構造体であって、前記頂版部の下面から下方に向け、前記スカート部を水底地盤の所定深度まで沈設した設置状態において下端部が前記水底地盤に貫入される長さで延設され、前記頂版部、前記スカート部及び前記水底地盤によって画成された画成領域を区画して、前記頂版部の直下の外縁部に充填材を間詰め注入する充填領域を画成する充填領域画成壁と、前記充填領域に連通された充填管と、前記充填領域として区画されない前記画成領域に連通された配水管とを具備することを特徴とする。
さらに、本発明のサクション基礎構造体において、前記頂版部の下面には、前記充填領域に向けて突出する差筋を設置しても良い。
さらに、本発明のサクション基礎構造体において、前記充填領域画成壁には、前記設置状態において、前記配水管を介して前記画成領域に注水すると、前記画成領域から前記充填領域で硬化した前記充填材と前記水底地盤との境目への水みちとなる通水路を形成しても良い。
さらに、本発明のサクション基礎構造体において、前記通水路は、前記設置状態において、前記水底地盤に埋設される位置に形成しても良い。
さらに、本発明のサクション基礎構造体において、前記スカート部は、円筒状の外周部を備え、前記充填領域画成壁は、前記外周部と同心の円筒状に形成しても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、設置時に充填領域に充填材を間詰め注入しても、配水管を介して充填領域として区画されない画成領域に注水することで、簡単に撤去することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るサクション基礎構造体の実施形態の構成を示す側断面図である。
【図２】図１に示すサクション基礎構造体を水底地盤の所定深度まで沈設した状態を示す側断面図である。
【図３】図１に示すサクション基礎構造体の構成を示す下面図である。
【図４】図３に示す充填領域画成壁の他の形状例を示す図である。
【図５】図３に示すスリットの構成例を示す図である。
【図６】図１に示すサクション基礎構造体の設置工法を説明する説明図である。
【図７】図１に示すサクション基礎構造体の設置工法を説明する説明図である。
【図８】図１に示すサクション基礎構造体の撤去工法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。
本実施形態のサクション基礎構造体１は、図１及び図２を参照すると、洋上風車等の上部構造物２と接続される頂版部３と、頂版部３から下方に向けて一体に延設されたスカート部４を備えたコップ状の凾体である。なお、頂版部３は、上部構造物２の底版であっても良い。なお、図２は、サクション基礎構造体１を水底地盤の所定深度まで沈設した状態（以下、設置状態と称す）である。
【００１２】
スカート部４は、頂版部３の下端外周縁から下方に向けて一体に延設された筒状の外周部４１と、外周部４１の内側に架け渡された隔壁部４２とを備えている。
【００１３】
本実施形態において、図３に示すように、頂版部３は円板状であり、外周部４１は円筒状である。これにより、頂版部３及び外周部４１によって上方及び外周が画成され、下方が解放された円柱状の画成領域Ａが形成されている。なお、頂版部３は矩形等の多角形であっても良い。この場合、外周部４１は、頂版部３の形状に応じた多角形筒状に構成される。
【００１４】
また、本実施形態において、図３に示すように、隔壁部４２は、下方から見て十字状に構成されている。従って、画成領域Ａは、隔壁部４２によって４つの画成小領域ａに区画される。なお、隔壁部４２は、サクション基礎構造体１の強度を確保するために設けたものであり、外周部４１のみで強度が確保される場合には、省略しても良い。また、隔壁部４２によって、３以下もしくは５以上の画成小領域ａに区画するようにしても良い。
【００１５】
頂版部３の下面には、充填領域画成壁５が下方に向けて一体に延設されている。充填領域画成壁５は、設置状態において、下端部から所定長Ｌ１が水底地盤に貫入される長さに設定され、頂版部３と外周部４１と水底地盤とで、頂版部３直下の外縁部にグラウトやモルタルなどの充填材Ｇを間詰め注入する充填領域Ｂを画成する。そして、充填領域Ｂは、隔壁部４２によって４つの充填小領域ｂに区画されている。そして、頂版部３には、設置状態の４つの充填小領域ｂ（充填領域Ｂ）とそれぞれ連通する充填管６が配管されている。
【００１６】
本実施の形態では、外周部４１の内側に、外周部４１と同心の円筒状の充填領域画成壁５を形成した。これにより、外周部４１の内側に隣接させ、全方位で均一な充填領域Ｂが形成される。なお、充填領域画成壁５は、図４（ａ）に示すような四角形筒状等の多角形筒状や、図４（ｂ）に示すような楕円筒状に形成しても良い。
【００１７】
なお、設置状態において、充填領域画成壁５よりも内側の領域は、充填領域Ｂとして区画されない４つの画成小領域ａからなる画成領域Ａとして確保される。そして、頂版部３には、設置状態の４つの画成小領域ａ（画成領域Ａ）とそれぞれ連通する配水管７が配管されている。
【００１８】
図５（ａ）を参照すると、充填領域画成壁５の下端部には、充填領域画成壁５を横断するスリット５１が通水路として形成されている。スリット５１の深さは、下端部から所定長Ｌ１以内に設定されている。これにより、設置状態において、スリット５１は設置状態において水底地盤に埋設されるため、充填領域Ｂに充填された充填材Ｇが、画成領域Ａに流れ出すことがない。なお、スリット５１の代わりに、図５（ｂ）に示すような、充填領域画成壁５を貫通する貫通孔５１ａを通水路として下端部から所定長Ｌ１以内に設けるようにしても良い。
【００１９】
また、頂版部３の下面には、４つの充填小領域ｂ（充填領域Ｂ）に向けて突出する差筋８が設置されている。差筋８の本数は、充填領域Ｂの大きさに応じて適宜設定される。
【００２０】
次に、サクション基礎構造体１の設置工法について図６乃至図７を参照して詳細に説明する。
ドック等で製作したサクション基礎構造体１を設置地点まで曳航船などにより運搬し、充填管６に設けられたバルブ６１と配水管７に設けられたバルブ７１とを開けた状態で、スカート部４の下端部を水底に接地させる。これにより、図６（ａ）に示すように、サクション基礎構造体１の自重によって、スカート部４の下端部が水底地盤に貫入され、４つの画成小領域ａ（画成領域Ａ）は、内部に水が満たされた状態で下方が水底地盤によって塞がれる。なお、カウンターウエイトの載置等によってバラスト荷重を作用させ、スカート部４の下端部が水底地盤に貫入させても良い。また、上部構造物２の全部もしくは一部を接続した状態で、スカート部４の下端部を水底地盤に貫入させても良い。
【００２１】
次に、図６（ｂ）に示すように、充填管６に設けられたバルブ６１を閉じ（配水管７に設けられたバルブ７１は開）、図示しないポンプによって配水管７を介して４つの画成小領域ａ（画成領域Ａ）内の水を強制排水する。すると、強制排水によりサクション基礎構造体１の内外に圧力差が発生する。この圧力差に伴うサクション荷重を作用させて、図７（ａ）に示すように、サクション基礎構造体１を水底地盤中の所定深度まで沈設する。サクション基礎構造体１が水底地盤中の所定深度まで沈設された設置状態では、充填領域画成壁５の下方端が水底地盤に貫入され、４つの充填小領域ｂ（充填領域Ｂ）が画成される。
【００２２】
なお、強制排水による圧力差で、サクション基礎構造体１内の水底地盤にも負圧が作用し、上向きの浸透流が発生する。従って、サクション基礎構造体１の先端抵抗及び周面抵抗より大きな押込力を確保しつつ、浸透流によって水底地盤が破壊しないようにサクション荷重を管理しながら、サクション基礎構造体１を沈設する。
【００２３】
次に、配水管７に設けられたバルブ７１を閉じると共に、充填管６に設けられたバルブ６１を開け、充填管６から４つの充填小領域ｂ（充填領域Ｂ）に充填材Ｇを間詰め注入する。
【００２４】
充填材Ｇの硬化後は、図７（ｂ）に示すように、波力や風力によって水平方向に大きな繰返し荷重が作用しても、サクション基礎構造体１の先端支持による抵抗及び受働抵抗に加えて、硬化した充填材Ｇが面的に支持して抵抗する。従って、繰返し荷重による累積変位を大幅に低減できる。さらに、大規模地震等による傾斜・転倒の抑制に大きく貢献する。
【００２５】
また、充填材Ｇの硬化により、頂版部３直下の外縁部に、差筋８等によりサクション基礎構造体１と一体化された固化体が構築され、サクション基礎構造体１の隅角部が補強される。これにより、頂版部３の外周部４１に作用する応力度も低減するため、サクション基礎構造体１の規模縮小・軽量化（頂版部３の厚さのスリム化等）により、製作費の低減だけでなく起重機船の小型化により、経済的となる。また、画成領域Ａの全域ではなく一部分のみに充填材Ｇを打設することになるため、経済的である。
【００２６】
次に、サクション基礎構造体１の撤去工法について図８を参照して詳細に説明する。
供用期間が経過すると、図８に示すように、配水管７に設けられたバルブ７１を開け、図示しないポンプによって配水管７を介して４つの画成小領域ａ（画成領域Ａ）内の水を注水して、充填領域画成壁５の内側の画成領域Ａに正圧が発生させ、サクション基礎構造体１を撤去する。
【００２７】
なお、充填領域画成壁５の内側の画成領域Ａに正圧が発生すると、充填領域画成壁５に設けられたスリット５１が水みちとなって、４つの充填小領域ｂ（充填領域Ｂ）で固化した充填材Ｇと水底との境目に水が流れ込む。これにより、サクション基礎構造体１の断面積全体で注水による正圧を作用させることができる。従って、注水設備は従来と同等のものを使用しても、サクション基礎構造体１の無振動・無騒音で撤去することができる。なお、硬化した充填材Ｇは、差筋８によりサクション基礎構造体１と一体化されているため、サクション基礎構造体１と共に撤去される。
【００２８】
なお、本実施形態では、配水管７によって設置時の排水と撤去時の注水を行うように構成したが、排水管と注水管とを個別に設けても良い。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態は、上部構造物２と接続される頂版部３と、頂版部３から下方に向けて延設されたスカート部４とを備えたサクション基礎構造体１であって、頂版部３の下面から下方に向け、スカート部４を水底地盤の所定深度まで沈設した設置状態において下端部が水底地盤に貫入される長さで延設され、頂版部３、スカート部４及び水底地盤によって画成された画成領域Ａを区画して、頂版部３の直下の外縁部に充填材Ｇを間詰め注入する充填領域Ｂを画成する充填領域画成壁５と、充填領域Ｂに連通された充填管６と、充填領域Ｂとして区画されない画成領域Ａに連通された配水管７とを備えている。
この構成により、設置時に充填領域Ｂに充填材Ｇを間詰め注入しても、配水管７を介して充填領域Ｂとして区画されない画成領域Ａに注水することで、簡単に撤去することができる。
【００３０】
さらに、本実施形態において、頂版部３の下面には、充填領域Ｂに向けて突出する差筋８が設置されている。
この構成により、硬化した充填材Ｇがサクション基礎構造体１と一体化されるため、硬化した充填材Ｇをサクション基礎構造体１と共に撤去することができる。
【００３１】
さらに、本実施形態において、充填領域画成壁５には、設置状態において、配水管７を介して画成領域Ａに注水すると、画成領域Ａから充填領域Ｂで硬化した充填材Ｇと水底地盤との境目への水みちとなるスリット５１が通水路として形成されている。
この構成により、サクション基礎構造体１の断面積全体で注水による正圧を作用させることができる。従って、注水設備は従来と同等のものを使用しても、サクション基礎構造体１を無振動・無騒音で撤去することができる。
【００３２】
さらに、本実施形態において、通水路として形成されたスリット５１は、設置状態において、水底地盤に埋設される位置に形成されている。
この構成により、充填領域Ｂに充填された充填材Ｇが、画成領域Ａに流れ出すことがない。
【００３３】
さらに、本実施形態において、スカート部４は、円筒状の外周部４１を備え、充填領域画成壁５は、外周部４１と同心の円筒状に形成されている。
この構成により、外周部４１の内側に隣接させ、全方位で均一な充填領域Ｂが形成される。この充填領域Ｂに充填材Ｇを間詰め注入することで、全方位における水平方向の繰返し荷重に対して均一に抵抗することができる。
【００３４】
以上、実施形態をもとに本発明を説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００３５】
１  サクション基礎構造体
２  上部構造物
３  頂版部
４  スカート部
５  充填領域画成壁
６  充填管
７  配水管
８  差筋
４１  外周部
４２  隔壁部
５１  スリット
５１ａ  貫通孔
６１  バルブ
７１  バルブ
Ａ  画成領域
Ｂ  充填領域
Ｇ  充填材
ａ  画成小領域
ｂ  充填小領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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