(57)【要約】【課題】人力に依らず、十分な強度を持つ洋上風力発電装置の基礎の構築方法を提案する。また、メンテナンスを容易とする洋上風力発電装置の地下構造を提案する。【解決手段】海上にセップ１０を設置し、立坑掘削機を用いて所定口径の立坑を掘削し、この立坑に井筒３０を順次継ぎ足して所定深度に自重沈下させ、井筒３０内から岩盤に対してロックボルト３５、ロックアンカー３７等の支保を施して固定し、井筒３０の上端を海面から突出してタワー４５の基礎とする。また、陸上から坑道を掘削し、立坑と連通させる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海上にセップ１０を設置し、立坑掘削機を用いて所定口径の立坑を掘削し、この立坑に井筒３０を順次継ぎ足して所定深度に自重沈下させ、井筒３０内から岩盤に対してロックボルト３５、ロックアンカー３７等の支保を施して固定し、井筒３０の上端を海面から突出してタワー４５の基礎とする洋上風力発電装置の基礎の構築方法。
【請求項２】
立坑掘削機がシャフトボーリング機２０である請求項１に記載の洋上風力発電装置の基礎の構築方法。
【請求項３】
陸上から坑道（斜坑４７、水平坑道４８）を掘削し、請求項１に記載の立坑と連通させた洋上風力発電装置の地下構造。
【請求項４】
請求項３に記載の坑道に対して、立坑掘削機としてレイズボーリング機を用いて立坑を掘削する請求項１に記載の洋上風力発電装置の基礎の構築方法。
【請求項５】
井筒３０の壁内に軸方向に挿通する送気パイプ３３を周に沿って複数配管し、所定の高さ間隔で外壁面に噴出口３４を開口し、この送気パイプ３３に空気又は泡沫を上端から供給して外壁面に噴出し、滑性を増して井筒３０の降下を促進させる請求項１、２又は４に記載の洋上風力発電装置の基礎の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、洋上に建設する風力発電装置の建設において、タワー（塔）を支える基礎の構築方法、及びこうして建設される洋上風力発電装置の地下構造に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
近年、風車の回転で発電機を駆動し、風力エネルギーを電気エネルギーに変換する風力発電は、化石燃料に依存しない省エネ性から、地球温暖化問題を解決するためのエネルギー手段として積極的な開発利用が推進されている。構造物としての風力発電装置は、発電機を収納したナセルと、このナセル先端に回転自在に取り付けられる風車とを、基礎に立設したタワーで所定の地上高に支持して建設される。
【０００３】
かかる風力発電装置において、安定した電力の供給を得るために、ブレードの長尺化、タワーの高度化、発電機の高出力化等の装置の大型化が図られ、装置の複数設置による大規模な開発が行われている。また、動力源の風力エネルギーは風速の３乗に比例するので、風力発電装置の建設には風況に優れた立地が条件とされ、沿岸・港湾などの海岸域がこれに適し、騒音被害が及ばない洋上での建設が検討されている。
【０００４】
こうした洋上風力発電装置の建設には、風車、発電機、タワーを支えるに十分な強度の基礎の構築と、そのコストの削減が求められ、塩害への対策、機材の運搬や点検・取替等のメンテナンスなど、陸上設置とは異なる洋上特有の課題がある。従来、海上施設の基礎は、ケーソン工法によって高気圧下での人力により一般に構築されているが、これは、加圧された環境の中での極めて過酷な作業である。
【０００５】
この発明は、これらの課題を解決することを目的とするもので、人力に依らない安全な洋上風力発電装置の基礎の構築方法を提案し、脆弱地盤な立地においても、大型の洋上風力発電装置の荷重に耐える十分な強度の基礎の構築を目的とするものである。また、洋上風力発電装置のメンテナンスを容易とするとともに、塩害を防止し、様々な利用法方法が可能な洋上風力発電装置の地下構造を提案するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
こうした目的を達成するため、この発明の洋上風力発電装置の基礎の構築方法は、海上にセップ（ｓｅｌｆ−ｅｌｅｖａｔｉｎｇ　ｐｌａｔｆｏｒｍ：ＳＥＰ、自己昇降式プラットホーム）を設置し、立坑掘削機を用いて所定口径の立坑を掘削し、この立坑に井筒を順次継ぎ足して所定深度に自重沈下させる。そして、井筒内から岩盤に対してロックボルト、ロックアンカー等の支保を施して堅固に固定し、井筒の上端を海面から突出して洋上風力発電装置の基礎を構築するものである。立坑掘削機としてはシャフトボーリング機を用いることができ、いわゆる「吊り掘り」により直下方向へ削孔すると同時に、井筒を自重沈下させる。
【０００７】
また、この発明の洋上風力発電装置の地下構造は、陸上から坑道（斜坑、水平坑道）を掘削し、これを上記の立坑と連通させるもので、陸上から坑道を通って各洋上風力発電装置へのアクセスを可能とするとともに、坑道の様々な利用方法を図るものである。予め坑道が掘削されている場合は、立坑掘削機としてレイズボーリング機を用いることができ、上記と同様に海上にセップを設置して立坑を掘削する方法が効率的である。
【０００８】
さらに、この発明の洋上風力発電装置の基礎の構築方法は、井筒の壁内に軸方向に挿通する送気パイプを周に沿って複数配管し、所定の高さ間隔で外壁面に噴出口を開口し、この送気パイプに空気又は泡沫を上端から供給して外壁面に噴出し、滑性を増して井筒の降下を促進させるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
洋上風力発電装置の建設に当たっては、我が国には遠浅の海は少なく、沿岸・離島から海深１０ｍから３０ｍの洋上にかけて、複数を建設することになると思われる。そこで、各洋上風力発電装置のタワー４５を支える基礎の構築方法として、海上から４から５ｍ程度の口径の立坑を掘削し、同時に井筒３０を自重沈下させる井筒沈下工法を採用する。
【００１０】
図１は、大口径立坑掘削機としてシャフトボーリング機２０を用いた掘削方法の概略を示す。海上にセップ１０を接地し、四隅の脚１１を海底面に降ろし、波の影響を受けない高さに作業足場１２を支持する。
【００１１】
作業足場１２には掘削櫓１５が組まれ、いわゆる「吊り掘り」によりシャフトボーリング機２０で所定口径の立坑を掘削する。作業台１２に設置した掘削装置２１でドリルパイプ２２を回転させ、ビットボディ２４の底面に設けた拡底型ローラーカッター２５が接地面を掘削し、シャフトボーリング機２０は直下方向へと削孔する。
【００１２】
井筒３０は、内外壁を鋼板３１でライニング補強した鉄筋コンクリート製で、外壁の鋼板３１には不錆塗装を施すか、滑性の強い樹脂で被覆する。井筒３０の底面（下端面）には周に沿って鋼製のシュー３２が装着され、シュー３２は削孔の下端に位置し、井筒３０は自重で沈下する。
【００１３】
井筒３０の壁内に送気パイプ３３が軸方向に挿通され、井筒３０の外壁面に所定の高さ間隔で噴出口３４を開口している。この送気パイプ３３は、周に沿って等分の間隔で複数配管されている（図３参照）。この送気パイプ３３に空気又は泡沫（空気と非公害の潤滑用液の泡）を上端から供給して外壁面に噴出し、滑性を増して井筒３０の降下を促進する。岩層との摩擦の大きさで降下が妨げられる場合は、井筒３０上端から負荷を加えたり、噴出口３４からの空気又は泡沫の噴出壁面の高さを上げ、井筒３０の降下を助ける。井筒３０は、現場での沈下進行に合わせて順次継ぎ足す。
【００１４】
図２、３に、このようにして所定の支持層まで沈下した井筒３０を示す。井筒３０内から岩盤に対してロックボルト３５、ロックアンカー３７の支保を施し、井筒３０は岩盤に固定される。ロックボルト３５は、井筒３０の下端から岩層の略全域に亘って多数が施され、ボルト用削孔３６に挿通し、削孔３６内の全部又は部分的に樹脂又はセメンモルタル等で固定し、その頭部をワッシャ、ナットで固定する（図４参照）。このロックボルト３５は、鉄筋コンクリート用鉄筋材等を必要な寸法に切断したものを用いてもよい。ロックアンカー３７は、井筒３０の下端部に複数が施され、その素材はＰＣ鋼撚線（ケーブル）で、アンカー用削孔３８に挿通し、削孔３８内先端のアンカー定着部３９に先端を固定し、その頭部をくさび及び支圧板等の定着具４０で所定の緊張力（引張力）を加えて固定する（図５参照）。
【００１５】
井筒３０内には鉄塔４３が組まれ、削孔底部のフーティング４２は、必要に応じて鉄筋コンクリートを上部へ打設され、フーティング４２の底部には、ロックボルト３５、ロックアンカー３７が下方の岩盤に向かって施されている。このようにして堅固に固定した井筒３０で洋上風力発電装置の基礎が構築され、この基礎上にタワー４５を建設する。
【００１６】
図６に、井筒３０を基礎とした洋上風力発電装置４６を、所定の間隔で複数建設した風力発電施設の概略を示す。こうした洋上風力発電施設としては、風況に優れた沿岸・離島等が選定され、各洋上風力発電装置４６を風車の直径×１０以上の間隔を目安として建設する。条件が適すれば、陸上にも風力発電装置４６ａを建設するものとする。この陸上風力発電装置４６ａは、陸上に直に櫓を組み、洋上での建設と同様に、大口径立坑掘削機を用いて立坑を掘削し、井筒３０を自重沈下させ、ロックボルト３５、ロックアンカー３７等の支保を施して堅固に固定し、これを基礎として建設することができる。
【００１７】
洋上風力発電装置４６の基礎を構築する立坑は、海面から２００ｍ程度の深度に設定するものとし、一方、陸上から斜坑４７、水平坑道４８の坑道を掘削し、この坑道を、各洋上風力発電装置４６の立坑と連通させる。これらの坑道は、発破を用いたドリルジャンボ機によりアーチ型断面形状に掘削され、図６に示すように、坑道（斜坑４７）の両端で陸上に開口する他、各洋上風力発電装置４６の立坑を連絡して周回するように配置することもできる。
【００１８】
坑道が既に掘削されていて、これに海上から立坑を掘削して洋上風力発電装置４６の基礎を構築する場合は、立坑掘削機としてレイズボーリング機を用いたレイズボーリング工法が適している。この場合は、海上にセップ１０を設置し、坑道に対して小口径のパイロット孔を導孔し、坑道において拡口ビットに取り替え、これを上方へ引き上げながら所定口径の立坑を掘削する。この立坑に井筒３０を自重沈下させ、ロックボルト３５、ロックアンカー３７等の支保を施して堅固に固定し、基礎を構築する。
【００１９】
図７に、このようにして水平坑道４８を立坑の下端に連通した洋上風力発電装置４６の地下構造を示す。坑道の支保工は、全面吹付けコンクリート４９と、ロックボルト３５、ロックアンカー３７を使用したナトム工法（Ｎｅｗ　Ａｕｓｔｒｉａｎ　Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ：ＮＡＴＭ）を適用している。
【００２０】
なお、この発明の洋上風力発電装置の基礎の構築方法及び洋上風力発電装置の地下構造においては、立坑の深度、口径、井筒の壁厚、立坑掘削機の機種（シャフトボーリング機、レイズボーリング機、グラブバケット等）は、条件に応じて最適なものを選定するものとし、ロックボルト３５、ロックアンカー３７等の支保の種類、寸法、間隔、本数、緊張度合い等も、条件に応じて任意に設定可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、この発明の洋上風力発電装置の基礎の構築方法は、海上にセップ１０を設置し、シャフトボーリング機やレイズボーリング機等の立坑掘削機を用いて所定口径の立坑を掘削し、この立坑に井筒３０を自重沈下させて基礎を構築するもので、人力に依らずに安全な工事で基礎を構築することができる。また、ロックボルト３５、ロックアンカー３７等の支保を施して井筒３０を堅固に固定し、脆弱地盤な立地においても、大型の洋上風力発電装置の荷重に耐える十分な強度の基礎が構築され、工事の機械化、自動化で工期の短縮とコストの削減を図ることができる。
【００２２】
また、洋上風力発電装置４６を複数建設した風力発電施設において、この発明の洋上風力発電装置の地下構造を適用すれば、陸上から坑道を通って各洋上風力発電装置４６へ簡単にアクセスすることができ、機材の運搬や点検・取替等のメンテナンスが極めて容易となる。また、坑道は、制御装置の設置、送電・通信の配線、水道の配管等に用いられ、これらを地下に設けることで、塩害による被害を防止することができる。さらに、地下の坑道と洋上風力発電装置４６との高度差に伴う温度差で、自然通気による冷暖房が図られ、坑道を農作物、海産物等の格納に使用するなど、様々な利用方法が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の洋上風力発電装置の基礎の構築方法の実施例で、シャフトボーリング機を用いた立坑の掘削方法の説明図。
【図２】基礎の断面図。
【図３】基礎の平面図。
【図４】ロックボルトの説明図。
【図５】ロックアンカーの説明図。
【図６】この発明の洋上風力発電装置の地下構造の実施例で、全体概略図。
【図７】地下構造の断面図。
【符号の説明】
１０　セップ
２０　シャフトボーリング機
３０　井筒
３５　ロックボルト
３７　ロックアンカー
４５　タワー
４７　斜坑
４８　水平坑道
３３　送気パイプ
３４　噴出口
【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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