(57)【要約】  本発明は、所定の直径および深さの空洞（１４）を形成するために岩地（６）を掘削することと、空洞を粒状材料（１８）で満たすことと、空洞内に存在する粒状材料を振動によって整理することと、空洞内にパイルを設置することと、を連続的に備える、岩地に管状の金属パイル（２８）を設置する方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
岩地に管状の金属パイル（２８）を設置する方法であって、
所定の直径および深さの空洞（１４）を形成するために岩地（６）を掘削することと、
前記空洞を粒状材料（１８）で満たすことと、
前記空洞内に存在する前記粒状材料を振動によって整理することと、
前記空洞内に前記パイルを設置することと、を連続的に備える方法。
【請求項２】
前記パイルは、海において岩の多い海底に設置される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記パイルは、岩地において陸上に設置される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記空洞内の前記粒状材料を整理することは、前記パイルの設置中に達成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記空洞内の前記粒状材料を整理することは、前記パイルの設置前に達成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記空洞内の前記粒状材料を整理することは、振動圧縮によって達成される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記空洞内の前記粒状材料を整理することは、動的圧縮によって達成される、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記パイルは、前記粒状材料で満たされた前記空洞内に振動埋め込みすることによって設置される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記粒状材料で満たされた前記空洞に打ち込むことによって前記パイルは設置される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記空洞内に前記パイルを設置することは、ガイド（３０）を設置することと、該ガイドを通して前記パイルを垂直に挿入することと、前記空洞内に前記パイルを設置することと、を連続的に含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記粒状材料は、前記岩地の掘削から得られた材料に由来する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特に、海において岩の多い海底における岩地に金属パイルを設置する一般的な分野に関する。本発明の応用分野の１つは、洋上風力発電所の基礎を設置することである。
【背景技術】
【０００２】
洋上風力タービンは、岩の多い海底に約３０メートルの深さで挿入される、典型的には直径７〜８ｍ程度の非常に大きな直径の管状の金属モノパイルからなる基礎によって海に設置される。
【０００３】
一般に、そのようなパイルの設置は、基本的に、パイルを設置するために、岩の多い海底に所定の直径と深さのボアを掘削することからなる。この掘削は、掘削及びセメント設備を支えるバージから行われる。次に、パイルをボアに埋め込むために、ボアにセメントが注がれる。このように設置されたパイルの支持力がセメントの作用によって確保されると、パイルが解放され、掘削及びセメント設備を支持するバージを次の風力タービンの位置まで移動できるようになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、洋上風力発電所の基礎を設置するこの手法には多くの欠点がある。特に、ボアを掘削してその中にパイルを配置すると、ボアの壁が不安定になるリスクがある。さらに、この技術は、パイルを海底に埋め込む際にセメントの過剰消費を引き起こす。さらに、セメントの特性は、海洋環境や、パイルにかかるうねりや風力の周期的な条件下で劣化する傾向がある。さらに、この手法では、パイルの埋め込み時にパイルの垂直性および挙動を確保する必要があり、かなりのツールと時間が必要になる。
【０００５】
したがって、本発明の主要な目的は、そのような欠点を持たない金属パイルの設置方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、この目的は、所定の直径および深さの空洞を形成するために岩地を掘削することと、前記空洞を粒状材料で満たすことと、前記空洞内に存在する前記粒状材料を振動によって整理することと、前記空洞内に前記パイルを設置することと、を連続的に備える、岩地に管状の金属パイルを設置する方法によって達成される。
【０００７】
本発明による設置方法は、岩地を粒状材料（例えば砂）で置き換えることを可能にし、その力学特性が整理ステップ中に改善されるという点で優れている。次に、パイルは、この粒状材料で満たされた空洞内に設置される。
【０００８】
したがって、本発明による方法は多くの利点を有する。特に、
・粒状材料をボアに充填し、その力学特性を改善することにより、ボアの壁が不安定になるリスクが規制される。
【０００９】
・セメントによるパイルの埋め込みが排除され、これにより、このタイプの埋め込みに固有の欠点が排除される（特に、硬化時間と、セメントの特性が時間の経過とともに劣化するリスクとが排除される）。
【００１０】
したがって、本発明による方法は、より優れた信頼性、従来技術の設置方法と比較して大幅な時間の節約、および複数の設置設備の適応性を同時に有する。
本発明による方法は、水域環境（例えば、洋上風力タービンの基礎の設置のため）または陸上環境（例えば、電気通信マスト、陸上風力タービン、電力網サポート／パイロン、ケーブルカーパイロンの設置のため）のいずれかにおいて、岩地で使用することができる。
【００１１】
前記空洞内の前記粒状材料を整理することは、前記パイルの設置中に達成され得る。代替的には、前記空洞内の前記粒状材料を整理することは、前記パイルの設置前に達成される得る。この場合、前記空洞内の前記粒状材料を整理することは、振動圧縮または動的圧縮によって達成される。
【００１２】
前記パイルは、前記粒状材料で満たされた前記空洞に振動埋め込みすることによって設置され得る。代替的には、前記粒状材料で満たされた前記空洞に打ち込むことによって前記パイルは設置され得る。
【００１３】
前記空洞内に前記パイルを設置することは、ガイドを設置することと、該ガイドを通して前記パイルを垂直に挿入することと、前記空洞内に前記パイルを設置することと、を連続的に含むことが好ましい。
【００１４】
また、前記粒状材料は、前記岩地の掘削から得られた材料に由来することが好ましい。
本発明の他の特徴および利点は、限定されることなくその例示的な実施形態を示す添付の図面を参照して、以下に与えられる説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１Ａ】本発明の方法による掘削段階の異なる連続するステップを概略的に示す図。
【図１Ｂ】本発明の方法による掘削段階の異なる連続するステップを概略的に示す図。
【図１Ｃ】本発明の方法による掘削段階の異なる連続するステップを概略的に示す図。
【図１Ｄ】本発明の方法による掘削段階の異なる連続するステップを概略的に示す図。
【図１Ｅ】本発明の方法による掘削段階の異なる連続するステップを概略的に示す図。
【図１Ｆ】本発明の方法による掘削段階の異なる連続するステップを概略的に示す図。
【図２Ａ】本発明の方法による、粒状材料の充填および整理段階の異なる連続するステップを概略的に示す図。
【図２Ｂ】本発明の方法による、粒状材料の充填および整理段階の異なる連続するステップを概略的に示す図。
【図２Ｃ】本発明の方法による、粒状材料の充填および整理段階の異なる連続するステップを概略的に示す図。
【図２Ｄ】本発明の方法による、粒状材料の充填および整理段階の異なる連続するステップを概略的に示す図。
【図２Ｅ】本発明の方法による、粒状材料の充填および整理段階の異なる連続するステップを概略的に示す図。
【図２Ｆ】本発明の方法による、粒状材料の充填および整理段階の異なる連続するステップを概略的に示す図。
【図３Ａ】本発明の方法によるパイルの設置段階の異なる連続するステップを概略的に示す図。
【図３Ｂ】本発明の方法によるパイルの設置段階の異なる連続するステップを概略的に示す図。
【図３Ｃ】本発明の方法によるパイルの設置段階の異なる連続するステップを概略的に示す図。
【図３Ｄ】本発明の方法によるパイルの設置段階の異なる連続するステップを概略的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明による方法は、３つの主要なステップ、すなわち、空洞を掘削する主要なステップと、空洞を満たす及び整理する主要なステップと、空洞内にパイルを設置する実際の主要なステップとを含む。
【００１７】
図１Ａ〜図１Ｆは、空洞を掘削する主要なステップの例示的な実施の異なる連続するシーケンスを概略的に示す。
この例示的な実施形態では、管状の金属パイルは、海において岩の多い海底に設置される（その金属パイルは、例えば、洋上風力タービンの基礎パイルであり得る）。もちろん、本発明による方法のステップは、管状の金属パイルを岩地における陸上設置にも適用される。
【００１８】
第１のシーケンス（図１Ａ）の間には、掘削設備４を支持するプラットフォーム２が岩の多い海底６に垂直に運ばれる。
プラットフォーム２はジャッキアップタイプである。つまり、プラットフォーム２は、プラットフォーム２を海面から持ち上げることができるように岩の多い海底６を支える支柱８を備える。次に、掘削設備のデリック１０が下げられる（図１Ｂ）。
【００１９】
次に、掘削ヘッド１２がデリック１０内に下げられ、所定の直径および深さの空洞１４を形成するために、岩の多い海底６の掘削が開始される（ステップ１Ｃ）。
図１Ｄは、実際の掘削作業の終了を表す。空洞１４は、その最終寸法（直径および深さ）にある。すなわち、掘削された空洞の直径および深さは、それぞれ、パイルの埋設の直径および最終深さよりも大きい。例えば、洋上風力タービンのモノパイル基礎の設置への適用の場合、空洞は、２５〜３５ｍの深さに対して７〜８ｍの直径を有し得る。
【００２０】
次のシーケンス（図１Ｅ）の間には、掘削ヘッド１２がプラットフォーム上に引き上げられ、環状のガイド１６が空洞１４の上端に取り付けられる。このようなガイドは、必要に応じて空洞の上部を安定させる機能と、パイルを入れる及び配置する作業をガイドする機能とを備えた機能的な設備である。
【００２１】
最後に、掘削設備のデリック１０を引き上げ、支柱８を持ち上げ（図１Ｆ）、プラットフォーム２は別のパイルの設置場所に運ばれる。
図２Ａ〜図２Ｆは、前もって形成された空洞を満たす及び整える主要なステップの例示的な実施の異なる連続するシーケンスを概略的に示す。
【００２２】
このステップは、空洞１４の上に、粒状材料１８を輸送するための船１７を配置することを必要とする。この粒状材料は、例えば、輸入砂であることができ、または、前処理で行われた岩地の掘削から得られた材料から直接得ることができる。
【００２３】
第１のシーケンス（図２Ａ）の間には、船１７が、輸送された（または、それが掘削材料である場合、船１７に戻されて保管された）粒状材料１８を空洞１４内に注ぐ。この作業は、例えば、空洞の底部を船に接続するダクト１９によって実行される。
【００２４】
空洞が粒状材料でほぼ完全に満たされると、ダクト１９は船上に引き上げられ、この粒状材料の整理が実行される（図２Ｂ）。例えば、この整理は、粒状材料の振動圧縮または動的圧縮によって達成される。
【００２５】
振動圧縮は、空洞に充填された粒状材料の整理を発生させるための既知の技術である。この方法は、粒子を再整理して空洞を満たした材料を高密度化するために、粒状材料で満たされた空洞にバイブレータ２０（または振動針）を沈めて振動を放出することからなる一括処理である。
【００２６】
動的圧縮（図示略）は、高エネルギーの入力の影響下で、空洞内に存在する粒状材料の沈下を発生させるための別の既知の手法である。通常、空洞内に高エネルギーの波を発生させるために、数トンの塊が粒状材料上に数回落下される。
【００２７】
整理作業が完了すると、空洞１４内に存在する粒状材料の高さは、この作業の前よりも低くなる。
次のシーケンス（図２Ｃ）の間には、シンクホール２２が空洞１４の上端に取り付けられ、残りの部分を別の粒状材料、例えば、砂利２４（図２Ｄ）で満たすのを助ける。
【００２８】
次に、砂利２４は、例えば、図２Ｅに示されるようなバイブレータ２０によって、上記のような整理作業（振動圧縮または動的圧縮）を受ける。空洞の上部の砂利はより排水性の高い素材であり、「排水効果」によって水が流れ易い。このシーケンスの終わりには、空洞１４の上部に存在する砂利２４の高さは、この作業の前よりも低くなり、その後、船１７は、別のパイルの設置場所に移動することができる（図２Ｆ）。
【００２９】
空洞内の粒状材料の整理のシーケンスは、（上記のように）パイルの設置ステップの前に実行でき、または、以下に説明するようにパイルの設置ステップの間に実行できることに留意されたい。
【００３０】
図３Ａ〜図３Ｄは、前もって形成されて整理された空洞内にパイルを設置する実際の主要なステップの例示的な実施の異なる連続するシーケンスを概略的に示す。
このステップは、空洞１４の上に、金属製で、管状で、中空のパイル２８を設置するための船２６（前もって別の場所に運ばれた粒状材料を輸送するための船）を配置することを必要とする。
【００３１】
第１のシーケンスは、空洞１４の上端にガイド３０を設置することからなり得る（図３Ａ）。このガイド３０は、パイルの設置中にパイルをガイドするのに役立つ。
次に、管状で中空の金属パイル２８が空洞内に挿入され（図３Ｂ）、垂直に案内されて（図３Ｃ）、所定の深さまでその中を突き進む。パイルは中空であるため、空洞内に存在する粒状材料は、パイルと空洞との間、およびパイルの内部の両方に収容される。
【００３２】
整理された粒状材料で満たされた空洞へのパイルの挿入は、振動埋め込みまたは打ち込みによって実行される。振動埋め込みは、高周波および低振幅の振動によってパイルを埋め込む技術として建設業界や公共事業で知られている。打ち込みは、衝撃や振動の動的効果によってパイルを地面に埋め込むことからなる別の既知の技術である。衝撃は一般に、パイルキャップへのドロップハンマの落下、及びバイブレータまたはパイルハンマと呼ばれる配置による振動によって得られる。
【００３３】
そして、所望の挿入深さに達するとパイルの挿入が停止され、船２６が別のパイルの設置場所に移動される（図３Ｄ）。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【国際調査報告】
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