(57)【要約】      （修正有）【課題】水平荷重を与えることなく貫入時の傾斜を修正することができるサクション構造体を提供する。【解決手段】筒状周壁部２と、筒状周壁部２の一端を塞ぐ天板部３とで構成され、筒状周壁部内２の水の排出によって水底地盤に貫入されるサクション構造体１であって、筒状周壁部２に配管され、筒状周壁部２の開放端に開口する複数の吐出管５と、高圧水が供給される注水口６と、注水口６と吐出管５とを接続する、水通路の開閉を行う止水弁が設けられた連通管７とを具備し、複数の吐出管５は、筒状周壁部２の中心軸Ｐに対して１２０ｄｅｇ毎にグループ化されたＡ〜Ｃの３系統からなり、連通管７は、系統毎にそれぞれ設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状周壁部と、当該筒状周壁部の一端を塞ぐ天板部とで構成され、前記筒状周壁部内の水の排出によって水底地盤に貫入されるサクション構造体であって、
前記筒状周壁部に配管され、前記筒状周壁部の開放端に開口する複数の吐出管と、
高圧水が供給される注水口と、
前記注水口と前記吐出管とを接続する、水通路の開閉を行う止水弁が設けられた連通管とを具備し、
複数の前記吐出管は、前記筒状周壁部の中心軸に対して所定角度毎にグループ化された３以上の系統からなり、
前記連通管は、前記系統毎にそれぞれ設けられていることを特徴とするサクション構造体。
【請求項２】
複数の前記吐出管の開口は、前記筒状周壁部の開放端に等間隔で配置されていることを特徴とする請求項１記載のサクション構造体。
【請求項３】
隣り合う前記吐出管の開口の間隔は、前記筒状周壁部の壁厚よりも短く設定されていることを特徴とする請求項２記載のサクション構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サクションアンカーやスカートサクション基礎として水底地盤等に沈設されるサクション構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒状周壁部とその一端を塞ぐ天板部とで構成され、天板部に形成された排水口から筒状周壁部内の水を排出し、そのサクション力によって筒状周壁部を海底地盤に貫入するサクション構造体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
単体のサクション構造体を水中地盤に貫入する場合、地層の傾斜・地盤強度の不均一性により、貫入抵抗が異なるため、貫入中の傾斜が避けられなかった。そこで、従来は、タグボート等の船舶によってサクション構造体を水平に引っ張ることにより傾斜を修正していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−３４４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、サクション構造体を水平に引っ張ることにより傾斜を修正する方法は、船舶の調達コストが余分にかかると共に、微調整が困難なこと、さらにスカートサクションに過大な水平荷重を与えることから、施工性及び構造強度に課題があった。
【０００６】
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、水平荷重を与えることなく貫入時の傾斜を修正することができるサクション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】
【０００７】
本発明のサクション構造体は、筒状周壁部と、当該筒状周壁部の一端を塞ぐ天板部とで構成され、前記筒状周壁部内の水の排出によって水底地盤に貫入されるサクション構造体であって、前記筒状周壁部に配管され、前記筒状周壁部の開放端に開口する複数の吐出管と、高圧水が供給される注水口と、前記注水口と前記吐出管とを接続する、水通路の開閉を行う止水弁が設けられた連通管とを具備し、複数の前記吐出管は、前記筒状周壁部の中心軸に対して所定角度毎にグループ化された３以上の系統からなり、前記連通管は、前記系統毎にそれぞれ設けられていることを特徴とする。
さらに、本発明のサクション構造体において、複数の前記吐出管の開口は、前記筒状周壁部の開放端に等間隔で配置されていても良い。
さらに、本発明のサクション構造体において、隣り合う前記吐出管の開口の間隔は、前記筒状周壁部の壁厚よりも短く設定されていても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、３以上の複数系統の吐出管から水ジェットを選択的に噴射させることにより、水平荷重を与えることなく貫入時の傾斜を修正することができ、低コストで、貫入後の鉛直性に優れたサクション構造体の構築が可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係るサクション構造体の実施の形態の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１に示すサクション構造体を開放端側から見た図である。
【図３】図２に示す開放端の拡大図である。
【図４】図１に示す注水口及び連通管の構成を示す図である。
【図５】図１に示す連通管及び吐出管の構成を示す図である。
【図６】図１に示すサクション構造体の傾きを制御する傾斜制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
本実施形態のサクション構造体１は、図１を参照すると、筒状周壁部２と、筒状周壁部２の一端を塞ぐ天板部３とで構成されている。本実施形態では、筒状周壁部２は、円筒形に、天板部３は、略半球面形にそれぞれ形成されている。なお、サクション構造体１（筒状周壁部２）の断面形状は、円形に限定されることなく、多角形であっても良い。また、天板部３は、必ずしも曲面である必要はなく、平板であっても良い。
【００１２】
筒状周壁部２及び天板部３は、鉄筋コンクリート、プレストレストコンクリート、鋼等の材料で適宜構成することが可能であり、水平力及び引抜き力に対して要求される強度や耐力に応じて、直径、高さ、壁厚が適宜設定される。
【００１３】
天板部３には排水口４が形成されている。排水口４に図示しないサクションホースの先端を接続すると共に、その基端側に接続されたサクションポンプを作動させることで、筒状周壁部２及び天板部３で囲まれた内側空間Ｘ内の水を排出できるようになっている。
【００１４】
また、筒状周壁部２には、開放端に開口する吐出管５が配管されている。そして、天板部３には、注水口６が設けられていると共に、吐出管５と注水口６と接続する連通管７が配管されている。
【００１５】
注水口６に図示しない高圧ホースの先端を接続すると共に、その基端側に接続されたコンプレッサを作動させ、高圧水を注水口６に供給する。高圧水は、連通管７経由で吐出管５に導かれ、筒状周壁部２の開放端から水ジェットとして噴射される。
【００１６】
筒状周壁部２には、複数の吐出管５が配管されており、図２を参照すると、複数の吐出管５は、筒状周壁部２の開放端において、一定の間隔で開口している。図２では、４５本の吐出管５が筒状周壁部２の開放端に一定の間隔で開口している例が示されている。
【００１７】
図３を参照すると、筒状周壁部２の開放端における隣接する吐出管５（開口）の間隔Ｚは、筒状周壁部２の壁厚Ｙよりも短く設定されている。
【００１８】
図４を参照すると、注水口６には、３本の連通管７が注水口６を中心として放射状に接続され、１本の各連通管７は、図５に示すように、隣接する１５本（４５本／３）の吐出管５に分岐して接続されている。そして、３本の連通管７には、水通路の開閉を行う止水弁８がそれぞれ設けられている。本実施形態の止水弁８は、レバーを用いた開閉操作によって水通路の開閉を行うように構成されている。
【００１９】
これにより、筒状周壁部２の開放端に開口する吐出管５は、図２に示すように、筒状周壁部２の中心軸Ｐに対して１２０ｄｅｇ毎にグループ化されたＡ〜Ｃの３系統からなり、止水弁８が開操作された系統の吐出管５から水ジェットが噴射される。換言すると、系統毎に設けられた連通管７の止水弁８を操作することにより、Ａ〜Ｃの３系統の吐出管５から選択的に水ジェットを噴射させることができる。
【００２０】
サクション構造体１を水底地盤に沈設する際には、筒状周壁部２の開放端側が下方となるように水底に設置した後、天板部３に形成された排水口４を介して内側空間Ｘから水を排出する。
【００２１】
水の排出によってサクション構造体１の内外で生じる水圧差と、サクション構造体１の自重とが、筒状周壁部２を水底地盤に貫入する際の押込み力となる。また、その水圧差は同時に、筒状周壁部２の周囲に拡がる水底から筒状周壁部２の開放端を回り込んでその内側の水底へと向かう浸透流を水底地盤内に生じさせ、それによって地盤の有効応力が低下して筒状周壁部２の開放端での貫入抵抗が小さくなる。
【００２２】
サクション構造体１を水底地盤に沈設する際に、筒状周壁部２の開放端が当接する地盤強度が不均一な場合、サクション構造体１が傾いてしまう。すなわち、地盤強度が大きい箇所の貫入抵抗が、地盤強度が小さい箇所に比べて大きくなってしまうため、地盤強度が大きい箇所では、貫入速度が遅くなってしまう。
【００２３】
そこで、本実施形態では、地盤強度が大きい箇所に対向する系統（Ａ〜Ｃ）の吐出管５から水ジェットを噴射させ、地盤を緩めて、貫入抵抗を他の箇所よりも低減させる。これにより、サクション構造体１の傾きが修正されることになる。サクション構造体１の傾きを修正する方向は、止水弁８の開閉操作によって水ジェットが噴射される系統（Ａ〜Ｃ）を選択することで制御可能である。例えば、系統Ａの吐出管５からから水ジェットを噴射させることで、系統Ａの方向に傾きが修正され、系統Ａ及び系統Ｂの吐出管５から水ジェットを噴射させることで、系統Ａと系統Ｂとの間の方向に傾きが修正される。また、複数の止水弁８を開き、止水弁８の開き具合で水ジェットの噴射量を調整し、サクション構造体１の傾きを修正する方向を微調整することも可能である。例えば、系統Ａを全開で、系統Ｂを半開でそれぞれ水ジェットを噴射させるようにしても良い。なお、水ジェットの噴射によって低下された地盤強度は、時間と共に回復する。
【００２４】
吐出管５からの水ジェットの噴射は、あくまでサクション構造体１の傾きを修正するために用いられ、筒状周壁部２の壁厚Ｙを越えた広範囲の地盤に影響を及ぼすことは好ましくない。そこで、吐出管５から噴射される水ジェットの圧力は、筒状周壁部２の壁厚Ｙの範囲の地盤に影響を及ぼす程度に設定される。なお、本実施形態では、上述のように、筒状周壁部２の開放端における隣接する吐出管５（開口）の間隔Ｚは、筒状周壁部２の壁厚Ｙよりも短く設定されている。これにより、筒状周壁部２の開放端が当接する地盤全周にわたってまんべんなく水ジェットを作用させ得ることができ、地盤強度が大きい箇所がどこにあっても傾きを修正することができる。
【００２５】
なお、本実施形態では、複数の吐出管５が筒状周壁部２の中心軸Ｐに対して１２０ｄｅｇ毎にグループ化されたＡ〜Ｃの３系統からなる例について説明したが、複数の吐出管５を筒状周壁部２の中心軸Ｐに対して所定角度毎の４以上の系統にグループ化し、系統毎に水ジェットの噴射を制御可能にしても良い。
【００２６】
また、吐出管５の開口、管内への土砂の侵入を防止するフィルターを設けるようにしても良い。フィルターとしては、土粒子よりも目が細かい不織布等を用いることができる。
【００２７】
また、図６に示すように、止水弁８として設けた電磁弁９ａ、９ｂ、９ｃと、傾斜センサ１０と、弁開閉制御部１１とからなる傾斜制御装置によって、サクション構造体１の傾きを自動で修正するようにしても良い。
【００２８】
傾斜センサ１０は、サクション構造体１に取り付けられ、サクション構造体１の鉛直方向からの傾きを検出し、傾斜方向と傾斜角とを弁開閉制御部１１に出力する。
【００２９】
弁開閉制御部１１は、傾斜センサ１０から入力される傾斜角が予め設定された制御開始閾角を越えると、傾斜方向に応じて電磁弁９ａ、９ｂ、９ｃを選択的に開操作することで、サクション構造体１の傾きを修正する。そして、弁開閉制御部１１は、傾斜センサ１０から入力される傾斜角が予め設定された制御停止閾角（＜制御開始閾角）を下回ると、電磁弁９ａ、９ｂ、９ｃを閉操作する。
【００３０】
弁開閉制御部１１による傾斜方向に応じた電磁弁９ａ、９ｂ、９ｃの開操作について説明する。図６に示すように、筒状周壁部２の中心軸Ｐに対して０〜１２０ｄｅｇに配置されたＡ系統の吐出管５に高圧水を供給する連通管７に電磁弁９ａが、筒状周壁部２の中心軸Ｐに対して１２０〜２４０ｄｅｇに配置されたＢ系統の吐出管５に高圧水を供給する連通管７に電磁弁９ｂが、筒状周壁部２の中心軸Ｐに対して２４０〜３６０ｄｅｇに配置されたＣ系統の吐出管５に高圧水を供給する連通管７に電磁弁９ｃがそれぞれ取り付けられている。
【００３１】
弁開閉制御部１１は、傾斜方向が１６０〜２１０ｄｅｇの場合に電磁弁９ａ、９ｃを開操作してＡ系統及びＣ系統の吐出管５から水ジェットを噴射させ、傾斜方向が２７０〜３３０ｄｅｇの場合に電磁弁９ａ、９ｂを開操作してＡ系統及びＢ系統の吐出管５から水ジェットを噴射させ、傾斜方向が３０〜９０ｄｅｇの場合に電磁弁９ｂ、９ｃを開操作してＢ系統及びＣ系統の吐出管５から水ジェットを噴射させる。また、弁開閉制御部１１は、傾斜方向が９０〜１６０ｄｅｇの場合に電磁弁９ｃを開操作しＣ系統の吐出管５から水ジェットを噴射させ、傾斜方向が２１０〜２７０ｄｅｇの場合に電磁弁９ａを開操作しＡ系統の吐出管５から水ジェットを噴射させ、傾斜方向が３３０〜３０ｄｅｇの場合に電磁弁９ｂを開操作してＢ系統の吐出管５から水ジェットを噴射させる。
【００３２】
また、弁開閉制御部１１は、電磁弁９ａ、９ｂ、９ｃの開き具合を制御可能に構成することもできる。例えば、弁開閉制御部１１は、傾斜方向が１８０〜２１０ｄｅｇの場合に電磁弁９ａを全開に、電磁弁９ｃを半開に開操作して、Ａ系統の吐出管５から強い水ジェットを、Ｃ系統の吐出管５から弱い水ジェットをそれぞれ噴射させる。このように、電磁弁９ａ、９ｂ、９ｃの開き具合を制御することで、サクション構造体１の傾きを修正する方向を微調整することができる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態は、筒状周壁部２と、当該筒状周壁部２の一端を塞ぐ天板部３とで構成され、筒状周壁部２内の水の排出によって水底地盤に貫入されるサクション構造体１であって、筒状周壁部２に配管され、筒状周壁部２の開放端に開口する複数の吐出管５と、高圧水が供給される注水口６と、注水口６と吐出管５とを接続する、水通路の開閉を行う止水弁８が設けられた連通管７とを具備し、複数の吐出管５は、筒状周壁部２の中心軸Ｐに対して１２０ｄｅｇ毎にグループ化されたＡ〜Ｃの３系統からなり、連通管７は、系統毎にそれぞれ設けられている。
この構成により、３系統の吐出管５から水ジェットを選択的に噴射させることにより、水平荷重を与えることなく貫入時の傾斜を修正することができ、低コストで、貫入後の鉛直性に優れたサクション構造体１の構築が可能になる。
【００３４】
さらに、本実施形態において、複数の吐出管５の開口は、筒状周壁部２の開放端に等間隔で配置されている。
この構成により、貫入抵抗の大きい硬い地盤がどの方向に存在しても、３系統の水ジェットを選択的に用いることにより、貫入時の傾斜を修正することができる。
【００３５】
さらに、本実施形態において、隣り合う吐出管５の開口の間隔Ｚは、筒状周壁部２の壁厚Ｙよりも短く設定されている。
この構成により、筒状周壁部２の開放端が当接する地盤全周にわたってまんべんなく水ジェットを作用させることができる。例えば、径が筒状周壁部２の壁厚Ｙ程度の障害物（岩等）が貫入の妨げになっている場合でも、この障害物に水ジェットを作用させることができ、障害物を筒状周壁部２の貫入方向から避けることができる。
【００３６】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、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】
【００３７】
１  サクション構造体
２  筒状周壁部
３  天板部
４  排水口
５  吐出管
６  注水口
７  連通管
８  止水弁
９ａ、９ｂ、９ｃ  電磁弁
１０  傾斜センサ
１１  弁開閉制御部
【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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