(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
潮位変動のある水面に配置された半潜水式構造物と、その周囲に構築された係留装置と、下端側を半潜水式構造物に連結し、上端側を水面よりも高い位置において係留装置に連結した引張材とを備え、半潜水式構造物を係留装置に前記引張材によって、潮位が最低で且つ半潜水式構造物への積載加重が最大のとき、引張材の引張力が最大となり、潮位が最高で且つ半潜水式構造物への積載加重が最小のとき、引張材の引張力が最小となるように、軽く吊り下げ支持してあることを特徴とする吊り型半潜水式構造物。
【請求項２】
半潜水式構造物が、常に水面下に位置する水平面積の大きい下部構造物と、常に水面よりも上方に位置する水平面積の大きい上部構造物と、両者を連結する水平面積の小さい複数本のコラム部分とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の吊り型半潜水式構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吊り型半潜水式構造物に関し、例えば、沖合人工島に建設した飛行場や港湾に隣接して構築されるターミナル施設のような建物や臨海埋め立て地盤に隣接して構築される建物の免震・沈下対策として利用される。
【０００２】
【従来の技術】
近年、沖合人工島が多く計画されているが、飛行場や港湾のターミナル施設のような大型の建物は、一般に、人工島の軟弱な地盤上に構築されるため、地震や地盤沈下の影響を受けやすい。このため、地震対策や不同沈下対策が重要な技術課題となっており、地盤改良やジャッキアップ工法の採用等、基礎構造への配慮によって、工期および工費の増大を招いている。
【０００３】
建物を浮体構造とすることは、水の持つ免震効果により地震による影響を軽減でき地盤沈下の影響も小さくなる等々の利点があり、上記の欠点を解消し得る有力な方法であるが、浮体構造物は潮位変動や積載荷重の変動、風や波浪による影響を受けるため、潮位変動等に起因する浮体構造物の変位を小さくし、周辺地盤との取り合いの段差をできるだけ小さくしなければ、交通手段の乗り入れやライフラインの接続に支障を来たし、使用に供し得ない工法でもある。
【０００４】
浮体構造物の周りに遮水壁を設けて潮位変動による影響をなくす方法も提案されているが、沖合人工島に建設した飛行場に隣接するターミナル施設のように大規模な建物では、遮水壁の構築に莫大な費用が必要である上、膨大な量の土砂で埋め立て造成された人工島の荷重による地盤沈下の影響が大きいので、長期にわたる遮水壁の不同沈下によって、遮水壁が破損する可能性が大で、遮水壁が破綻した場合の対処も困難である。
【０００５】
石油採掘プラットホームのような浮体構造物では、特開昭６１−４９０２９号公報に見られるように、杭と地盤の摩擦抵抗を利用したもので、周囲に複数の円筒状杭固定部材を備えた基礎本体を水底に設置し、基礎本体の中央部に引張材の下端を連結し、その引張材の上端を浮体構造物に連結し、各円筒状杭固定部材に挿通して水底地盤に打設された既製杭の頭部と円筒状杭固定部材との間に結合用グラウト材を注入充填し、前記引張材により浮体構造物の下部を強制的に水中に沈み込ませて、潮位変動や積載荷重の変動、風や波浪による影響を受けないようにした牽引型浮体構造物も提案されているが、水底地盤が軟弱な場合には、採用が困難であった。即ち、既製杭を打ち込む水底地盤が沖積粘性土のような軟弱地盤である場合には、杭の周面摩擦耐力が小さいため、杭の本数や杭長を著しく増大する必要があり、しかも、干潮と満潮の繰返しにより、杭に大きな引抜力が周期的に作用するので、沖積粘性土のような軟弱地盤では、この周期荷重により杭周辺の地盤が劣化して、摩擦耐力が低下し、杭の抜けが発生する可能性が大きいからである。
【０００６】
また、浮体構造物を水底に軽く着底させ、干潮時の浮力減少分（即ち、鉛直荷重増大分）を水底地盤で受ける軟着底方式も考えられるが、これによる場合は、水の免震効果により地震による影響を軽減し得るという浮体構造物本来の利点が阻害され、不同沈下に対する対策も困難になることが予想される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の諸問題を踏まえてなされたものであって、その目的とするところは、水底地盤が沖積粘性土のような軟弱地盤であっても採用することが可能であり、潮位変動や積載荷重の変動、風や波浪の影響による半潜水式構造物の変位・動揺を確実に抑制でき、地震力による影響が少なく、地盤の不同沈下にも容易に対処できるようにした吊り型半潜水式構造物を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明が講じた技術的手段は、次のとおりである。即ち、本発明による吊り型半潜水式構造物は、潮位変動のある水面に配置された半潜水式構造物と、その周囲に構築された係留装置と、下端側を半潜水式構造物に連結し、上端側を水面よりも高い位置において係留装置に連結した引張材とを備え、半潜水式構造物を係留装置に前記引張材によって、潮位が最低で且つ半潜水式構造物への積載加重が最大のとき、引張材の引張力が最大となり、潮位が最高で且つ浮体構造物への積載加重が最小のとき、引張材の引張力が最小となるように、軽く吊り下げ支持してあることを特徴としている。
【０００９】
上記の構成によれば、潮位の変動、積載荷重の変動、台風時の波浪等により半潜水式構造物に大きな浮力が作用するが、半潜水式構造物を水に完全に浮かすのではなく、周囲に構築された係留装置に引張材によって、潮位が最低で且つ半潜水式構造物への積載加重が最大のとき、引張材の引張力が最大となり、潮位が最高で且つ半潜水式構造物への積載加重が最小のとき、引張材の引張力が最小となるように、軽く吊り下げ支持してあるので、半潜水式構造物は、潮位が最高で且つ半潜水式構造物への積載加重が最小になっても（換言すれば、半潜水式構造物が最も軽くなったときにも）浮き上がることがなく潜水しており、潮位が最低で且つ半潜水式構造物への積載加重が最大になっても（換言すれば、半潜水式構造物が最も重くなったときにも）沈下することがなく、常に一定のレベルに保たれることになる。
【００１０】
従って、係留装置には、半潜水式構造物の浮力による引抜力が作用せず、係留装置を水底地盤に打ち込んだ既製杭で構成した場合でも、杭に作用する周期荷重によって杭の抜けが発生する可能性が原理的になくなり、安全性、信頼性を著しく高めることができる。
【００１１】
また、軽く吊り下げ支持されているとは言え、基本的には大きな浮力を利用した浮遊構造物であるから、水の持つ免震効果によって、地震による影響を軽減できる。
【００１２】
水底地盤や周辺地盤の圧密沈下による係留装置の不同沈下に対しては、係留装置に対する引張材の上端側の固定を緩めて引張材の長さ調整を行うことにより対処できる。この場合、引張材の上端側を水面よりも高い位置において係留装置に連結してあるため、水面より高い位置で引張材の長さ調整を行うことになり、不同沈下対策が容易である。
【００１３】
尚、請求項２に記載の発明のように、半潜水式構造物を、常に水面下に位置する水平面積の大きい下部構造物と、常に水面よりも上方に位置する水平面積の大きい上部構造物と、両者を連結する水平面積の小さい複数本のコラム部分とから構成すれば、潮位変動による浮力の変動をできるだけ小さくすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜図４は本発明に係る吊り型半潜水式構造物の一例を示す。図１において、１は、先行して埋め立て造成された臨海埋め立て地盤２と、遅れて埋め立て造成された臨海埋め立て地盤３との間に形成された水路である。図４において、Ｌ1 は干潮時の水面（最低の潮位）、Ｌ2 は満潮時の水面、Ｌ3 は台風時の高潮や吹き寄せ、波浪等による異常に高い水面（最高の潮位）を示す。
【００１５】
この吊り型半潜水式構造物は、以上のような潮位変動（Ｌ1 〜Ｌ3 ）のある水面に半潜水式構造物４を配置し、当該半潜水式構造物４を、その周囲に構築された係留装置５に、ＰＣ鋼より線、ＰＣ鋼棒等の引張材６で、潮位が最低Ｌ1 で且つ半潜水式構造物４への積載加重が最大のとき、引張材６の引張力が最大となり、潮位が最高Ｌ3 で且つ半潜水式構造物４への積載加重が最小のとき、引張材の引張力が最小（ゼロ又はそれに近い値）となるように、軽く吊り下げ支持したもので、引張材６の下端側は水面下で半潜水式構造物４に連結してあるが、引張材６の上端側は水面よりも高い位置において係留装置５に連結してある。ａは、両側の臨海埋め立て地盤２，３との連絡通路である。
【００１６】
係留装置５は、水底地盤７に鋼管杭やＰＣ杭などの既製杭８を打ち込み、水面より上方に突き出た杭頭部に支持台９を築造して構成したものである。図示しないが、半潜水式構造物４の水平方向での変位（動揺）を抑制するために、係留装置５と半潜水式構造物４との間に、防舷材や油圧機構を利用した引張方式又は圧縮方式の水平変位阻止機構を設けてもよい。
【００１７】
半潜水式構造物４は、潮位変動による浮力の変動をできるだけ小さくするために、常に水面下に位置する水平面積の大きい下部構造物（浮力を確保するための排水量が大きい部分）４Ａと、常に水面よりも上方に位置する水平面積の大きい上部構造物４Ｂと、両者４Ａ，４Ｂを連結する水平面積の小さい複数本の細いコラム部分（潮位が変化しても、排水量の変動が少なくて済む柱状の部分）４Ｃとから構成されている。図示の半潜水式構造物４は、防食・耐久性の観点から、プレストレストコンクリート製とされているが、防食・耐久性やコストに問題がなければ、鋼製であってもよい。
【００１８】
吊り型半潜水式構造物の施工手順を説明すると、次のとおりである。半潜水式構造物４は、工期短縮のために、造船ドック等で、小ブロックに分割して製造され、それらを建設地点まで適宜曳航し、建設地点でこれらを結合して構築する。
【００１９】
水路１の仮締切りが不可能な場合、水路１の所定位置に一部の係留装置５を構築する一方、半潜水式構造物４を建設地点で構築した後、残りの係留装置５を構築して、半潜水式構造物４を取り囲み、当該半潜水式構造物４を係留装置５に引張材６で連結した後、半潜水式構造物４の内部に、機械装置を含むバラストを載置して、半潜水式構造物４を所定位置まで沈め、係留装置５に引張材６で軽く吊り下げ支持させる。
【００２０】
水路１の仮締切りが可能な場合、先ず、水路１の所定位置に必要個数の係留装置５を構築し、次に、水路１の仮締切りを行い、排水後、係留装置５に囲まれた作業ヤード（仮設ドック）に必要な厚さの敷砂を行い、作業基盤を造成する。
【００２１】
作業基盤上で半潜水式構造物４を製造し、半潜水式構造物４に引張材６の一端を取り付けた後、作業ヤード（仮設ドック）に注水し、半潜水式構造物４を浮上させる。
【００２２】
しかる後、引張材６の他端を係留装置５に仮止めした状態で、半潜水式構造物４の上部建物（図示せず）を構築し、引張材６を係留装置５にしっかりと固定した後、半潜水式構造物４の内部に、機械装置を含むバラストを載置して、半潜水式構造物４を所定位置まで沈め、係留装置５に引張材６で軽く吊り下げ支持させるのである。
【００２３】
上記の構成によれば、潮位の変動、積載荷重の変動、台風時の波浪等により半潜水式構造物４に大きな浮力が作用するが、半潜水式構造物４を水に完全に浮かすのではなく、周囲に構築された係留装置５に引張材６で、潮位が最低Ｌ1 で且つ半潜水式構造物４への積載加重が最大のとき、引張材６の引張力が最大となり、潮位が最高Ｌ3 で且つ半潜水式構造物４への積載加重が最小のとき、引張材６の引張力が最小（ゼロ又はそれに近い値）となるように、軽く吊り下げ支持してあるので、半潜水式構造物４は、潮位変動や積載荷重の変動、風や波浪の影響によって、浮き上がったり、沈下したりせず、この範囲では常に一定のレベルに保たれることになる。
【００２４】
従って、係留装置５には、半潜水式構造物４の浮力による引抜力が作用せず、係留装置５を水底地盤７に打ち込んだ既製杭８で構成しているにもかかわらず、杭に作用する周期荷重は常に圧縮であるので、これによって杭の抜けが発生する可能性が原理的になくなり、安全性、信頼性を著しく高めることができる。
【００２５】
また、軽く吊り下げ支持されているとは言え、基本的には大きな浮力を利用した浮体に近い構造物であるから、水の持つ免震効果によって、地震による影響を軽減できる。水底地盤７や両側の臨海埋め立て地盤２，３の圧密沈下による係留装置５の不同沈下に対しては、係留装置５に対する引張材６の上端側の固定を緩めて引張材６の長さ調整を行うことにより対処できる。この場合、引張材６の上端側を水面よりも高い位置において係留装置５に連結してあるため、水面より高い位置で引張材６の長さ調整を行うことになり、不同沈下対策が容易である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、上述した構成よりなり、水底地盤が沖積粘性土のような軟弱地盤であっても採用することが可能であり、潮位変動や積載荷重の変動、風や波浪の影響による浮体構造物の変位・動揺を確実に抑制でき、地震力による影響が少なく、地盤の不同沈下にも容易に対処できるようにした吊り型半潜水式構造物を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す吊り型半潜水式構造物の概略平面図である。
【図２】上記吊り型半潜水式構造物の概略側面図である。
【図３】上記吊り型半潜水式構造物の要部の平面図である。
【図４】上記吊り型半潜水式構造物の要部の縦断側面図である。
【符号の説明】
４…半潜水式構造物、５…係留装置、６…引張材、Ｌ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 …潮位。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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