(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部が広がり上部が窄まった多角錐台をその中心軸線の周りに捩ることで得られる立体を仮想の基本形状とし、その立体の斜めの各稜線に沿って直線状の脚材を配置することで、各脚材の中心線またはその延長線を、前記立体の中心軸線を中心とする仮想の円筒に接するように構成し、その仮想の円筒と前記各脚材の中心線の接点の近傍で前記脚材を接合部材によって相互連結すると共に、前記接合部材を配した高さレベルより下側の前記脚材によって囲まれた領域を開放空間として確保し、
前記接合部材として鉛直方向に沿った鉛直プレートを備え、該鉛直プレートを前記各脚材に対し鉛直方向に沿って接合することにより、前記脚材を相互連結し、
前記鉛直プレートが、円筒状または円錐筒状の鉛直筒状プレートであり、
前記接合部材として水平方向に沿った上下の水平プレートを備え、上側の水平プレートを前記鉛直プレートの上部に接合し、下側の水平プレートを前記鉛直プレートの下部に接合し、それら上下の水平プレートに形成した複数の貫通孔に前記脚材をそれぞれ貫通させて、その貫通部分で前記水平プレートと前記脚材を水平方向に沿って接合することにより、前記脚材を相互連結したことを特徴とする海洋構造物。
【請求項２】
請求項１に記載の海洋構造物であって、
前記接合部材は、前記鉛直筒状プレートの上下端に円板状の前記水平プレートを配したものであることを特徴とする海洋構造物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の海洋構造物であって、
前記接合部材は、前記鉛直筒状プレートと、その上下のリング状の前記水平プレートと、で構成され、
上側の前記水平プレートを下側の前記水平プレートよりも大径に構成していることを特徴とする海洋構造物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の海洋構造物の設置構造であって、
前記海洋構造物の脚材を外鋼管と該外鋼管の内部に挿入された内鋼管杭とで構成し、前記海洋構造物を海底に設置して前記内鋼管杭の下端を海底の地盤に挿入し、その状態で前記外鋼管と内鋼管杭とを一体に接合したことを特徴とする海洋構造物の設置構造。
【請求項５】
請求項４に記載の海洋構造物の設置構造であって、
前記内鋼管杭を、下端に羽根の付いた回転貫入杭により構成し、前記海洋構造物を海底に設置して前記回転貫入杭を回転させることでその下端を海底の地盤に貫入させ、その状態で前記外鋼管と前記回転貫入杭とを一体に接合したことを特徴とする海洋構造物の設置構造。
【請求項６】
請求項５に記載の海洋構造物の設置構造であって、
前記外鋼管と前記回転貫入杭との接合を解除可能となし、接合を解除することで、前記回転貫入杭を貫入時と逆方向に回転可能に構成したことを特徴とする海洋構造物の設置構造。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか一項に記載の海洋構造物の設置構造であって、
前記外鋼管と内鋼管杭の間の空間および前記内鋼管杭の内部の空間の少なくともいずれか一方の空間にコンクリートを充填することで、前記脚材を鋼管コンクリート構造としたことを特徴とする海洋構造物の設置構造。
【請求項８】
請求項７に記載の海洋構造物の設置構造であって、
前記充填されたコンクリートと前記外鋼管または内鋼管杭との接触面に、粘性体、粘弾性体、塑性体、または弾塑性体等の減衰率の高い材料を挿入したことを特徴とする海洋構造物の設置構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海底の地盤に支持をとって立設される海洋構造物、例えば、洋上風力発電機用の支持架台として海域に設置される海洋構造物、および、その設置構造と設置方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の海洋構造物として、モノポールタイプのものや櫓状のジャケットタイプのものが知られている。モノポールタイプのものは、地盤の水平反力と鋼管の曲げ耐力で水平力やモーメントに抵抗するため、鋼管を大径厚肉にしなくてはならず、重量が重くなる、大径鋼管の加工に大型設備を必要とし労力と時間がかかる、大径鋼管の海底地盤への貫入に大型設備を必要とし労力と時間がかかる、等の問題があり、コストも高くなる。また、固有周期の調整が困難であり、減衰率が低く、洋上風力発電機のように大きな振動を伴う装置の支持架台としては、重量の割に支持性能が低いという問題がある。
【０００３】
また、従来の櫓状のジャケットタイプのものは、形状が複雑な割に固有周期の調整が困難であり、減衰率が低く、洋上風力発電機のように大きな振動を伴う装置の支持架台としては、支持性能が低いという問題がある。
【０００４】
そこで、下記特許文献１に、中心支柱として大径鋼管よりなる中央シャフトを立設し、その中央シャフトを囲むように複数本の直線状の脚材を、下部が広がり上部が窄まった多角錐台をその中心軸線の周りに捩ることで得られる仮想の立体の斜めの各稜線に沿ってそれぞれ配置し、中央シャフトから斜め上方および下方に枝状に延ばした支持材を各脚材に連結することで各脚材を支持するようにした海洋構造物が開示されている。
【０００５】
この海洋構造物によれば、脚材が互いに捩れた位置関係にあることで、固有振動数の調整が容易になると共に、減衰率を高くできるため、洋上風力発電機のように大きな振動を伴う装置の支持架台としての支持性能を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１４４５７０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された海洋構造物は、複数本の脚材で囲まれた領域の中央に中央シャフトが立設されているため、鋼材使用量や鋼材重量が増加する上、構造が複雑化し組み立てや施工に労力や時間がかかり、高コストになるという問題がある。また、脚材によって囲まれた領域に中心シャフトという障害物が存在することにより、波浪エネルギーや潮流エネルギーの影響を大きく受けやすいという問題もあった。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮し、固有振動数の調整が容易で減衰率を高くすることができると共に、シンプルな構造で低コスト化を図ることができ、しかも、波浪エネルギーや潮流エネルギーの影響の軽減を図ることができて、洋上風力発電機のように大きな振動を伴う装置の支持架台として有効な支持性能を発揮できる海洋構造物およびその設置構造と設置方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１の発明の海洋構造物は、下部が広がり上部が窄まった多角錐台をその中心軸線の周りに捩ることで得られる立体を仮想の基本形状とし、その立体の斜めの各稜線に沿って直線状の脚材を配置することで、各脚材の中心線またはその延長線を、前記立体の中心軸線を中心とする仮想の円筒に接するように構成し、その仮想の円筒と前記各脚材の中心線の接点の近傍で前記脚材を接合部材によって相互連結すると共に、前記接合部材を配した高さレベルより下側の前記脚材によって囲まれた領域を開放空間として確保し、前記接合部材として鉛直方向に沿った鉛直プレートを備え、該鉛直プレートを前記各脚材に対し鉛直方向に沿って接合することにより、前記脚材を相互連結し、前記鉛直プレートが、円筒状または円錐筒状の鉛直筒状プレートであり、前記接合部材として水平方向に沿った上下の水平プレートを備え、上側の水平プレートを前記鉛直プレートの上部に接合し、下側の水平プレートを前記鉛直プレートの下部に接合し、それら上下の水平プレートに形成した複数の貫通孔に前記脚材をそれぞれ貫通させて、その貫通部分で前記水平プレートと前記脚材を水平方向に沿って接合することにより、前記脚材を相互連結したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の海洋構造物であって、前記接合部材は、前記鉛直筒状プレートの上下端に円板状の前記水平プレートを配したものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の海洋構造物であって、前記接合部材は、前記鉛直筒状プレートと、その上下のリング状の前記水平プレートと、で構成され、上側の前記水平プレートを下側の前記水平プレートよりも大径に構成していることを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の海洋構造物の設置構造であって、前記海洋構造物の脚材を外鋼管と該外鋼管の内部に挿入された内鋼管杭とで構成し、前記海洋構造物を海底に設置して前記内鋼管杭の下端を海底の地盤に挿入し、その状態で前記外鋼管と内鋼管杭とを一体に接合したことを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項４に記載の海洋構造物の設置構造であって、前記内鋼管杭を、下端に羽根の付いた回転貫入杭により構成し、前記海洋構造物を海底に設置して前記回転貫入杭を回転させることでその下端を海底の地盤に貫入させ、その状態で前記外鋼管と前記回転貫入杭とを一体に接合したことを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項５に記載の海洋構造物の設置構造であって、前記外鋼管と前記回転貫入杭との接合を解除可能となし、接合を解除することで、前記回転貫入杭を貫入時と逆方向に回転可能に構成したことを特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項４〜６のいずれか一項に記載の海洋構造物の設置構造であって、前記外鋼管と内鋼管杭の間の空間および前記内鋼管杭の内部の空間の少なくともいずれか一方の空間にコンクリートを充填することで、前記脚材を鋼管コンクリート構造としたことを特徴とする。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項７に記載の海洋構造物の設置構造であって、前記充填されたコンクリートと前記外鋼管または内鋼管杭との接触面に、粘性体、粘弾性体、塑性体、または弾塑性体等の減衰率の高い材料を挿入したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の第１参考例の発明は、複数の脚材を有する海洋構造物の設置方法であって、前記脚材を外鋼管と該外鋼管の内部に挿入された内鋼管杭とで構成する共に、該内鋼管杭を、下端に羽根の付いた回転貫入杭で構成し、該回転貫入杭を回転する回転貫入機械を前記海洋構造物に装着すると共に、該海洋構造物をクレーンで吊り下げて海底に設置し、その吊り下げ支持した状態を維持しながら前記回転貫入機械により前記回転貫入杭を回転させることで該回転貫入杭の下端を海底の地盤に貫入させ、海底の地盤による支持が確立した段階でクレーンによる海洋構造物の吊り下げを解除すると共に前記外鋼管と前記回転貫入杭とを一体に接合することを特徴とする。
【００１９】
本発明の第２参考例の発明は、第１参考例の海洋構造物の設置方法であって、前記回転貫入杭を海底の地盤に貫入している途中および／または貫入した後で、前記回転貫入杭にジャッキの支持を取り、該回転貫入杭の下端の羽根の引き抜き抵抗および押し込み抵抗を反力にして、前記ジャッキを用いて前記外鋼管を上下動させることにより、前記海洋構造物を上下方向にレベル調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１の海洋構造物によれば、各中心線が仮想の円筒に接するように配された複数の脚材は互いに交わる交点を有さないため、脚材と脚材の間に十分な作業スペースを確保することができ、脚材を順次繋いで長い継ぎ杭を作ることが容易にできる。また、この構造物では、前記立体の中心軸線に直交する面上で各脚材の中心点が構成する円の半径が、前記仮想の円筒と各脚材の中心線の接する高さにおいて最小となり、その接点から下方向および上方向にそれぞれ行くほど徐々に大きくなるので、上方向に行くほど円の半径が大きくなる高さレベルに構造物の頂部を配置することによって、構造物の頂部における作業スペースの確保が容易にできるようになる。また、構造物の下部に向かうほど脚材の間隔が広がるので、構造物の下部での脚材の踏ん張り距離の確保が容易にできるようになる。
【００２１】
また、前記仮想の円筒に各中心線が接するように各脚材を配置するだけで各脚材の角度は自由に設定することができるので、軸力と曲げ力の理想的な配分を容易に設定することができる。また、脚材が捩れた関係に位置しているので、捩れ変形を利用して構造物の固有周期の調整が容易にできるようになり、風力発電用の風車などの振動する機械を搭載する場合にも振動応答性を低減することができるし、地震動に対する振動応答性も低減することができき、振動に対する減衰率を高めることができる。また、前記仮想の円筒と各脚材の中心線の接点の近傍、つまり、脚材の間隔が最小となる位置の近傍で、脚材を接合部材によって相互連結するので、接合部材のサイズを小さくすることができる。
【００２２】
また、接合部材を配した高さレベルより下側の脚材によって囲まれた領域を開放空間として確保しており、従来例のように脚材によって囲まれた領域の中央に中心シャフトを配置しないで、全部の脚材を一体に結合しているので、中央シャフトがある従来例に比べて、鋼材使用量や鋼材重量を減らすことができる。また、脚材によって囲まれた領域の中央に中心シャフトがないことで、波浪エネルギーや潮流エネルギーをその開放空間で逃がすことができるので、それらのエネルギーによる影響を軽減することができる。また、脚材で囲まれた領域に中央シャフトがない分だけ、構造がシンプルになるので、施工が容易になりコスト低減を図ることができる。
【００２３】
請求項１の海洋構造物によれば、鉛直プレートを各脚材に対し鉛直方向に沿って接合することにより脚材を相互連結したので、トラス構造にして脚材を相互連結する場合に比べて、少ない鋼材使用量で容易に必要な強度を得ることができる。
【００２４】
請求項１の海洋構造物によれば、円筒状または円錐筒状の鉛直筒状プレートを用いて脚材を相互連結したので、構造物の軸方向の剛性強化を図ることができる。
【００２５】
請求項１の海洋構造物によれば、上下の水平プレートに形成した複数の貫通孔に脚材をそれぞれ貫通させて、その貫通部分で水平プレートと脚材を水平方向に沿って接合することにより、脚材を相互連結したので、トラス構造にして脚材を相互連結する場合に比べて、少ない鋼材使用量で容易に必要な強度を得ることができる。また、水平プレートの上面を作業デッキとして利用することができる。
【００２６】
請求項４の海洋構造物の設置構造によれば、脚材を外鋼管と内鋼管杭とで構成し、海洋構造物を海底に設置して、内鋼管杭の下端を海底の地盤に挿入し、その状態で外鋼管と内鋼管杭とを一体に接合しているので、海洋構造物を海底の地盤によって強固に支持することができる。また、施工に当たっては、外鋼管の内部に挿入された内鋼管杭の下端を海底の地盤に挿入するだけであり、外鋼管をガイドにして内鋼管杭を挿入することができるので、施工が容易にできる。
【００２７】
請求項５の海洋構造物の設置構造によれば、下端に羽根の付いた回転貫入杭を内鋼管杭として海底の地盤に貫入させるので、下端の羽根により内鋼管杭の引き抜き抵抗を大きくすることができる。従って、内鋼管杭の根入を少なくしても、海洋構造物の頂部に水平荷重やモーメントが働いた場合に十分な抵抗力を発揮することができる。また、回転貫入杭は、海底の地盤に貫入させることによって大きな引き抜き抵抗や押し込み抵抗を発揮することができるので、回転貫入杭の上部に支持を取ったジャッキを利用することにより、海洋構造物の上下方向のレベル調整を容易に行うことができ、高精度の施工が可能となる。
また、羽根の付いた回転貫入杭は予め外鋼管の内部に挿入しておくことができるので、外鋼管をガイドとしながら内鋼管杭である回転貫入杭を海底の地盤に貫入させることができ、現場施工の効率化と高精度化を図ることが可能となる。また、回転貫入杭は、回転貫入機械で回転させることによって地盤に挿入することができるから、施工の際に、打撃杭のような騒音や振動が発生せず、環境にやさしい施工が可能となる。また、回転貫入杭は、海洋構造物を吊った状態のまま反力を相殺しながら安全に地盤に挿入できるので、施工管理がたやすくできる。また、回転貫入杭は、施工時と逆方向に回転させることにより地盤から容易に引き抜くことができるので、海洋構造物の撤去も容易であり撤去費用も少なくて済む。
【００２８】
請求項６の海洋構造物の設置構造によれば、回転貫入杭と外鋼管の接合を解除して回転貫入杭を貫入時と逆方向に回転させることにより、回転貫入杭を地盤から容易に引き抜くことができ、海洋構造物の撤去が容易にできる。
【００２９】
請求項７の海洋構造物の設置構造によれば、脚材を鋼管コンクリート構造にすることにより、外鋼管の外径を大きくすることができると共に薄肉化することが可能となり、重量を増大させないで座屈耐力を向上させることができる。従って、水平材、斜材、筋交い材等の補強材を最小限にした単純な構造を実現することができるし、スパイラル鋼管や電縫鋼管の使用によりコスト低減を図ることもできる。
【００３０】
請求項８の海洋構造物の設置構造によれば、コンクリートと外鋼管または内鋼管杭との接触面に、粘性体、粘弾性体、塑性体、または弾塑性体等の減衰率の高い材料を挿入したので、外鋼管や内鋼管杭とコンクリートとの間の相対変位が可能であり、前記粘性体や粘弾性体などの材料が剪断変形することにより、構造物の減衰率を高めることができる。また、コンクリートと回転貫入杭の間に前記粘性体や粘弾性体などの材料を挿入することにより、コンクリートと回転貫入杭とをアンボンド化することができ、その結果、回転貫入杭を逆回転して引き抜くことが容易に可能となり、構造物の撤去の容易化を図ることができる。
【００３１】
第１参考例の海洋構造物の設置方法によれば、外鋼管の内部に挿入した回転貫入杭を回転貫入機械で回転させることにより、クレーンで海洋構造物を吊り下げながら回転貫入杭を精度良く海底の地盤に貫入させることができる。そして回転貫入杭の貫入後に、外鋼管と回転貫入杭を一体に接合することにより、海底の地盤に確実な支持を取りながら海洋構造物を海洋上に設置することができる。従って、海洋上での施工が簡単にでき、コストの低減と工期の短縮を図ることができる。
【００３２】
第２参考例の海洋構造物の設置方法によれば、海底の地盤に貫入した回転貫入杭にジャッキの支持を取り、ジャッキを用いて海洋構造物を上下方向にレベル調整するので、精度の良い安定した施工が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態の海洋構造物の概略構成を示す斜視図である。
【図２】同海洋構造物の脚材の配置を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態の海洋構造物の概略構成を示す斜視図である。
【図４】前記第１実施形態の海洋構造物を海域に施工する場合の工程の説明図である。
【図５】図４の次の工程の説明図である。
【図６】図５の次の工程の説明図である。
【図７】図６の次の工程の説明図である。
【図８】図７の次の工程の説明図である。
【図９】図８の次の工程の説明図である。
【図１０】図９の次の工程の説明図である。
【図１１】図１０の次の工程の説明図である。
【図１２】図１１の次の工程の説明図である。
【図１３】図１２の次の工程の説明図である。
【図１４】図１３の次の工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は第１実施形態の海洋構造物の概略構成を示す斜視図、図２は同海洋構造物の脚材の配置を示す斜視図である。
【００３５】
図１に示す第１実施形態の海洋構造物１は、洋上風力発電機の支持架台として海底の地盤に設置されるもので、図２に示すように、下部が広がり上部が窄まった多角錐台（本実施形態では三角錐台を示すが、四角錐台以上の多角錐台でも可）をその中心軸線Ｌの周りに捩ることで得られる立体（特に図示せず）を仮想の基本形状とし、その立体の斜めの各稜線に沿って直線状の脚材２を３本配置することで、各脚材２の中心線Ｓまたはその延長線を、前記立体の中心軸線Ｌを中心とする仮想の円筒１０に接するように構成している。そして、その仮想の円筒１０と各脚材２の中心線Ｓの接点１１の近傍で、図１に示すように、脚材２を上部接合部材２０によって相互に連結し、上部接合部材２０を配した高さレベルより下側の脚材２によって囲まれた領域を、従来例の中央シャフトのようなものが何も存在しない開放空間５として確保している。また、間隔の開いた３本の脚材２の下端を、三角形状の下部接合部材３０で相互に連結している。
【００３６】
図１に示すように、上部接合部材２０としては、鉛直方向に沿った円筒状の鉛直筒状プレート２１の上下端に円板状の水平プレート２２を配したものを用いており、鉛直筒状プレート２１は各脚材２に対し鉛直方向に沿って接合し、上下端の水平プレート２２は、プレート上に形成した複数の貫通孔２２ａに脚材２をそれぞれ貫通させた状態で、その貫通部分で水平プレート２２と脚材２を水平方向に沿って円周状に接合することにより、３本の脚材２を相互に連結している。また、下部接合部材３０は、脚材２の下端と下端を繋ぐ３枚のプレート状の梁材３１により構成されている。
【００３７】
このように構成された海洋構造物１によれば、各中心線Ｓが仮想の円筒１０に接するように配された複数（本実施形態では３本）の脚材２は互いに交わる交点を有さないため、脚材２と脚材２の間に十分な作業スペースを確保することができ、後述するように脚材（内鋼管杭３）を順次繋いで長い継ぎ杭を作ることが容易にできる。
【００３８】
また、この海洋構造物１では、図２に示すように、前記立体の中心軸線Ｌに直交する面上で各脚材２の中心点ａが構成する円Ａの半径が、仮想の円筒１０と各脚材２の中心線Ｓの接する接点１１の高さにおいて最小となり、その接点１１から下方向および上方向にそれぞれ行くほど徐々に大きくなるので、上方向に行くほど円Ａの半径が大きくなる高さレベルに海洋構造物１の頂部を配置することによって、海洋構造物１の頂部における作業スペースの確保が容易にできるようになる。
【００３９】
また、海洋構造物１の下部に向かうほど脚材２の間隔が広がるので、海洋構造物１の下部での脚材２の踏ん張り距離の確保が容易にできるようになる。また、前記仮想の円筒１０に各中心線Ｓが接するように各脚材２を配置するだけで各脚材２の角度は自由に設定することができるので、軸力と曲げ力の理想的な配分を容易に設定することができる。
【００４０】
また、脚材２が捩れた関係に位置しているので、捩れ変形を利用して海洋構造物１の固有周期の調整が容易にできるようになり、風力発電用の風車などの振動する機械を搭載する場合にも振動応答性を低減することができるし、地震動に対する振動応答性も低減することができ、振動に対する減衰率を高めることができる。また、前記仮想の円筒１０と各脚材２の中心線Ｓの接点１１の近傍、つまり、脚材２の間隔が最小となる位置の近傍で、脚材２を上部接合部材２０によって相互連結するので、上部接合部材２０のサイズを小さくすることができる。
【００４１】
また、上部接合部材２０を配した高さレベルより下側の脚材２によって囲まれた領域を開放空間５として確保しており、従来例のように脚材によって囲まれた領域に中心シャフトを配置しないで、全部の脚材２を一体に結合しているので、中央シャフトがある従来例に比べて、鋼材使用量や鋼材重量を減らすことができる。また、脚材２によって囲まれた領域の中央に中心シャフトがないことで、波浪エネルギーや潮流エネルギーをその開放空間５で逃がすことができるので、それらのエネルギーによる影響を軽減することができる。また、脚材２で囲まれた領域に中央シャフトがない分だけ、構造がシンプルになるので、施工が容易になりコスト低減を図ることができる。
【００４２】
また、本実施形態の海洋構造物１によれば、上部接合部材２０に鉛直筒状プレート２１と水平プレート２２を設け、鉛直筒状プレート２１を各脚材２に対し鉛直方向に沿って接合し、水平プレート２２に形成した複数の貫通孔２２ａに脚材２をそれぞれ貫通させて、その貫通部分で水平プレート２２と脚材２を水平方向に沿って接合しているので、トラス構造にして脚材２を相互連結する場合に比べて、少ない鋼材使用量で容易に必要な強度（特に軸方向の剛性強度）を得ることができる。また、水平プレート２２の上面を作業デッキとして利用することもできる。
【００４３】
図３は本発明の第２実施形態の海洋構造物１Ｂの概略構成を示す斜視図である。
この第２実施形態の海洋構造物１Ｂでは、三角錐台を第１実施形態よりも更に捩った形状の仮想の立体の各稜線に沿って脚材２を配置すると共に、脚材２の中心線Ｓの接する仮想の円筒（本図では図示せず）を第１実施形態よりより径の大きいものとして脚材２同士の間隔を広めに保ち、更に、上部接合部材２０Ｂを、円錐筒状の鉛直筒状プレート２１Ｂと、その上下のリング状の水平プレート２２、２３とで構成し、上側の水平プレート２３を下側の水平プレート２２よりも大径に構成している。それ以外の構成は第１実施形態と同じである。円筒状の鉛直筒状プレート２１の代わりに円錐筒状の鉛直筒状プレート２１を用いたのは、脚材２が上方に向けて徐々に広がる部分に上部接合部材２０Ｂを配置する関係からである。上側の水平プレート２３を大径化したのも同じ理由からである。この実施形態の海洋構造物１Ｂにおいても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。更に、脚材２の間隔を広げたので、作業スペースの確保がより容易にできるようになり、作業デッキも広めにすることができる等の効果が得られる。
【００４４】
次に上記の構成の海洋構造物１（第２実施形態の海洋構造物１Ｂでもよい）を海底に設置する場合の設置方法と、それにより得られる設置構造について、図４〜図１４図を参照しながら説明する。
【００４５】
この海洋構造物１を海底に設置する場合は、各脚材２を、外鋼管と該外鋼管の内部に挿入された内鋼管杭とで構成する。以下の図においては、外鋼管を符号２（便宜上、図１〜図３における脚材と同じ符号とする）で示し、内鋼管杭（回転貫入杭）を符号３で示す。
【００４６】
図４に示すように、予め工場や船上で第１実施形態の海洋構造物１を組み立て、これを台船１００上に寝かせて設置海域に搬送し、クレーン１１０などを用いて外鋼管２（第１実施形態の脚材２に相当）の内部に内鋼管杭３を挿入する。最初の内鋼管杭３としては、下端に羽根３ａの付いた回転貫入杭３を使用する。ここでは、下端に羽根があるかないかの違いだけであるので、回転貫入杭も、その上に継ぎ足す内鋼管杭も、同じ符号３で示す。
【００４７】
次に回転貫入杭３を外鋼管２に仮固定した状態で、図５に示すように海洋構造物１を起立させ、外鋼管２の上端部に、回転貫入杭３を回転させることができるように回転貫入機械１２０を取り付けると共に、図６に示すように、回転貫入杭（内鋼管杭）３の上端に次の内鋼管杭３を溶接して継ぎ足す。このような作業の際に、脚材２が互いに捩られた関係で配置されていることにより交点を有しないので、内鋼管杭３の継ぎ足しが無理なく可能になると共に、作業スペースの確保が容易にできる。
【００４８】
次に図７に示すように、油圧ポンプ１３０のホース１３２を各回転貫入機械１２０に繋いで準備を完了する。油圧ポンプ１３０は、図７に示すように台船１００上に配置してもよいが、海洋構造物１の上（海底に設置したときに海面上に出る部分）に配置してもよい。また、継ぎ足す内鋼管杭３は１本でも２本でも何本でもよい。まとめて取り付ける場合は、治具を用いるのがよい。また、台船１００上で内鋼管杭３の継手部を溶接してもよいが、後述のように予め仮付けしておいて、据え付け時などの本溶接してもよい。
【００４９】
そして、図８および図９に示すように、海洋構造物１をクレーン１１０により台船１００上から海上に吊り下ろして海底２００に着床させる。外鋼管２の下端が海底２００に到達した時点やその前後に、吊り下げた状態のまま、海洋構造物１を位置決めしたり水平レベル調整を行ったりする。その後、海底の地盤２０１に荷重が十分に伝達されるまで吊り下ろす。この段階で回転貫入杭３の下端の羽根３ａは、自重で地盤２０１に少し貫入される。
【００５０】
次に回転貫入機械１２０を台船１００上から遠隔コントロールして、図１０に示すように、回転貫入杭３を海洋構造物１の倒壊の危険性が無くなるまで地盤２０１に貫入する。安定性が確保できたら、その段階で海洋構造物１の上に作業員が移動して、クレーン１１０のワイヤを取り外し、図１１に示すように、回転貫入機械１２０に装着されている図示略の上下加圧ジャッキで海洋構造物１の第１回目の上下方向のレベル調整を行い、更に回転貫入杭３を回転させて貫入させる。このとき、レベル調整に止まらず、必要に応じて、脚材２の長さ調整を個々に行なうことにより、上部接合部材２０の水平度の調整も同時に行なう。このレベル調整と回転貫入を何度か繰り返し、図１２に示すように、回転貫入杭３の下端が支持層２１０に到達したことをトルクで確認し、必要トルクまたは必要根入量の確保をした上で打ち止めする。
【００５１】
この場合の回転貫入杭３を海底の地盤２０１に貫入している途中および／または貫入した後の海洋構造物１の上下方向のレベル調整は、回転貫入杭３にジャッキの支持を取り、回転貫入杭３の下端の羽根３ａの引き抜き抵抗および押し込み抵抗を反力にして、ジャッキを用いて外鋼管２を上下動させることにより行う。このように繰り返し海洋構造物１を上下方向にレベル調整するので、精度の良い安定した施工が可能となる。
【００５２】
その後、図１３に示すように、回転貫入機械１２０を取り外し、内鋼管杭３と外鋼管２の接合を行う。なお、この接合を、後で解除できるようにしておくことにより、海洋構造物１の撤去作業が楽に行えるようになる。更に次の工程で、図１４に示すように、コンクリート（狭義のコンクリートの他にグラウト材を含む）６を打設する。この際、外鋼管２と内鋼管杭３の間の空間および内鋼管杭３の内部の空間の少なくともいずれか一方の空間にコンクリート６を打設充填する。そうすることで、海洋構造物１の脚材（外鋼管２または／および内鋼管杭３）を鋼管コンクリート構造とすることができる。また、充填されたコンクリート６と外鋼管２または内鋼管杭３との接触面に、粘性体、粘弾性体、塑性体、または弾塑性体等の減衰率の高い材料を挿入することもできる。そして、以上により全部の工程を終了し、海洋構造物１の設置構造ができ上がる。
【００５３】
このように施工することにより、海洋構造物１を海底の地盤２０１や支持層２１０によって強固に支持することができる。また、施工に当たっては、外鋼管２の内部に挿入された内鋼管杭３の下端を海底の地盤２０１や支持層２１０に挿入するだけであり、外鋼管２をガイドにして内鋼管杭３を挿入することができるので、施工が容易にできる。
【００５４】
特に、下端に羽根３ａの付いた回転貫入杭３を内鋼管杭３として海底の地盤２０１や支持層２１０に貫入させるので、下端の羽根３ａにより内鋼管杭３の引き抜き抵抗を大きくすることができる。従って、内鋼管杭３の根入を少なくしても、海洋構造物１の頂部に水平荷重やモーメントが働いた場合に十分な抵抗力を発揮することができる。また、回転貫入杭３は、海底の地盤２０１に貫入させることによって大きな引き抜き抵抗や押し込み抵抗を発揮することができるので、回転貫入杭３の上部に支持を取ったジャッキを利用することにより、海洋構造物１の上下方向のレベル調整並びに水平度の調整を容易に行うことができ、高精度の施工が可能となる。
【００５５】
また、羽根３ａの付いた回転貫入杭３は、予め外鋼管２の内部に挿入しておくことができるので、外鋼管２をガイドとしながら内鋼管杭３である回転貫入杭３を海底の地盤２０１に貫入させることができ、現場施工の効率化と高精度化を図ることが可能となる。また、回転貫入杭３は、回転貫入機械１２０で回転させることによって地盤２０１に挿入することができるから、施工の際に、打撃杭のような騒音や振動が発生せず、環境にやさしい施工が可能となる。また、回転貫入杭３は、海洋構造物１をクレーンで吊った状態のまま反力を相殺しながら安全に地盤２０１に挿入できるので、施工管理がたやすくできる。
【００５６】
また、脚材を鋼管コンクリート構造にすることにより、外鋼管２の外径を大きくすることができると共に薄肉化することが可能となるので、重量を増大させないで座屈耐力を向上させることができる。従って、水平材、斜材、筋交い材等の補強材を最小限にした単純な構造を実現することができるし、スパイラル鋼管や電縫鋼管の使用によりコスト低減を図ることもできる。
【００５７】
また、コンクリート６と外鋼管２または内鋼管杭３との接触面に、粘性体、粘弾性体、塑性体、または弾塑性体等の減衰率の高い材料を挿入した場合は、外鋼管２や内鋼管杭３とコンクリート６との間の相対変位が可能となるため、前記粘性体や粘弾性体などの材料が剪断変形することにより、構造物の減衰率を高めることができる。また、コンクリート６と回転貫入杭３の間に前記粘性体や粘弾性体などの材料を挿入することにより、コンクリート６と回転貫入杭３とをアンボンド化することができ、その結果、回転貫入杭３を逆回転して引き抜くことが容易に可能となり、構造物の撤去の容易化を図ることができる。
【００５８】
また、後からの撤去の容易化を図る場合は、外鋼管２と回転貫入杭３との接合を解除可能なものとしておくと共に、接合を解除することで、回転貫入杭３を貫入時と逆方向に回転できるようにしておくのがよい（例えば、鋼管とコンクリートをアンボンド化しておく等）。そうしておくことで、回転貫入杭３と外鋼管２の接合を解除して回転貫入杭３を貫入時と逆方向に回転させることにより、回転貫入杭３を地盤２０１から容易に引き抜くことができて、海洋構造物１の撤去が容易にできるようになり、撤去費用も少なくて済む。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更等も含まれる。
例えば、前記実施形態では、脚材２を相互連結する接合部材として、円筒状の鉛直プレートを用いた例に付いて説明したが、これに限られることなく、単なる平板上のプレート、あるいはねじれた形状のプレートによって隣り合う脚材同士を連結しても良い。また、水平プレートとしては上下２枚の水平プレートに限られることなく、上下３枚以上の水平プレートを利用しても良い。
【符号の説明】
【００６０】
１  海洋構造物
２  脚材、外鋼管
３  内鋼管杭、回転貫入杭
３ａ  羽根
５  開放空間
１０  仮想の円筒
１１  接点
２０  上部接合部材
２１  円筒状の鉛直筒状プレート
２２，２３  水平プレート
２２ａ  貫通孔
２００  海底
２０１  地盤
２１０  支持層
Ｌ  中心軸線
Ｓ  中心線
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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