(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底にサクションパイルを貫入して立設するサクションパイルの施工方法において、
前記サクションパイルの上端の相互に対向する位置にかけられたワイヤを水上のクレーンから下降させることによってサクションパイルを水底に当て、
前記サクションパイルの内圧が外圧より小さくなり、サクションパイルの内圧と外圧との差で発生した力により前記サクションパイルをその垂直状態を保持しながら水底に貫入するように、前記サクションパイルが水底に当たる瞬間から前記サクションパイルの内部の水を前記サクションパイルの外部に排出させ、
前記サクションパイルの貫入過程で前記サクションパイルの内部の上端に累積する砂を除去するために、前記サクションパイルの内圧と外圧とが同一になるようにサクションパイルから排出される水の量に対応する水をサクションパイルの内部に注入することによってサクションパイルの内部の砂を撹乱させてサクションパイルの外部に排出させるステップと、水の注入を中断しサクションパイルの内部の水を継続的に排出させるステップとを繰り返してサクションパイルを水底に貫入することを特徴とするサクションパイルの施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サクションパイルの施工方法に関し、より詳しくは、パイルの内圧と外部の空気圧または水圧との差を用いて水底にサクションパイルを貫入し、このサクションパイルを立設する施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、海上に構造物を構築するための基礎パイルを施工するに際して、遮水工事を通じて海水を塞き止めた状態で一般の陸地での施工過程と同様に基礎パイルを施工する方法を使用する。
【０００３】
かかる従来の施工方法は、水深がそれほど深くない海ではその施工に困らないが、水深の深い海では、この施工方法を使用することが至難であり、またかかる施工方法は、施工時間とコストがかかり過ぎるという短所がある。
【０００４】
かかる従来の施工方法を改善するための技術として提案されたものがサクションパイルを用いる施工方法である。サクションパイルを用いる従来の施工方法は、次のような過程を通じて行われる。
【０００５】
先ず、下部は開放され、上部は密閉されたサクションパイルに水中ポンプを設けるが、この水中ポンプは、サクションパイルの上部に設けられる。また、水上には、バージ（barge）または一般の船舶を用いて作業台が設けられるが、この作業台には、サクションパイルの立設のためのクレーン装置及び水中の位置を測定するための位置測定装置（ＧＰＳ装置）等が設けられる。
【０００６】
サクションパイルをクレーンを用いて水中の適当な位置に位置させた後、水中ポンプを作動させパイル内部の水を外部に排出させると、水中とサクションパイルの内部との間に圧力の差が生じ、この圧力の差によりサクションパイルが水底に貫入する。
【０００７】
図１は、本発明者が韓国で特許出願したサクションパイルの施工装置の概略図である。同図では、説明の便宜のために、サクションパイル７を断面にして示している。図２は、図１におけるサクションパイル７の詳細を示す図である。
【０００８】
図１に示すように、海上にはバージの脚部８によって支持される作業台９が設けられている。サクションパイル７は、作業台９または水上の船舶等に設けられたクレーン装置等により水底（必ずしも海に限定されることではなく、川底、湖底等を含む）に垂直に立設される。
【０００９】
前記サクションパイル７の上部にはベンチュリー器６が設けられている。また、このサクションパイル７の上部は、前記ベンチュリー器６と連通する排出口２１を除いては閉鎖されている。前記ベンチュリー器６は、排出管５を介して作業台９に位置するポンプ１と連結されている。
【００１０】
前記ポンプ１は吸込管２を通じて水を吸い上げる。作業者は、圧力計４を見ながら弁３を操作することで排出管５を通じてサクションパイル７の上部に設けられたベンチュリー器６に水を加圧供給することができる。符号１０は、吸込管２の端部に設けられた、吸込管２に異物が流入することを防止するためのフィルタ体を示す。
【００１１】
ベンチュリー器６に加圧供給された水は、ベンチュリー器６の中央部分を通るときにその流動速度が速くなり、ベンチュリー原理によりサクションパイル７内部の水が排出口２１を通って吸い出され、加圧供給された水とともにベンチュリー器６の出口から排出される。サクションパイル７の内部の水が継続して排出されることによりサクションパイル７の内圧と外圧とに圧力の差が発生する。この圧力の差により発生した力によってサクションパイル７が水底に向けて押圧され、水底に貫入する。
【００１２】
このような従来のサクションパイルの施工方法において、サクションパイル７が水底に位置した瞬間にサクションパイル７が自重によってある程度貫入する。このとき、自重によるサクションパイル７の瞬間的な過多沈下が生じ、その結果、サクションパイル７の内圧が上昇して浮揚力が発生する。このような浮揚力によりサクションパイル７が浮き上がり、サクションパイル７が傾く場合が発生する。また、水底の地盤の非均質性等によりサクションパイル７が傾く場合がある。このように、サクションパイル７が傾いた場合には、サクションパイル７の立て直しが難しくなる。
【００１３】
さらに、サクションパイル７を垂直に立設し、サクションパイル７の内圧と外圧との差を適正に保持するとしても、図２に示すように、パイルの内面に沿って局部的にサンドボイリング（ｓａｎｄ ｂｏｉｌｉｎｇ）現象１１が発生し、サクションパイルの内部に砂が流入する。
【００１４】
このように砂がサクションパイル７の内部に流入すると、サクションパイル７の内部の上端に砂が累積し、結局のところ、排出口２１が塞がり、その結果、サクションパイル７の内部の水の排出が円滑に行われなくなり、サクションパイル７の貫入が難しくなる。また、サクションパイル７において完全に貫入しない領域１２が発生する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のような従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、サクションパイルの初期設置時においてサクションパイルを垂直に保持しながら立設することができ、且つサクションパイルを水底に完全に貫入することができるサクションパイルの施工方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記のような目的を達成するための本発明は、水底にサクションパイルを貫入して立設するサクションパイルの施工方法であって、前記サクションパイルの上端の相互に対向する位置にかけられたワイヤを水上のクレーンから下降させることによってサクションパイルを水底に当て、前記サクションパイルの内圧が外圧より小さくなり、サクションパイルの内圧と外圧との差で発生した対称する力により前記サクションパイルをその垂直状態を保持しながら水底に貫入するように、前記サクションパイルが水底に当たる瞬間から前記サクションパイルの内部の水を前記サクションパイルの外部に排出させ、前記サクションパイルの貫入過程で前記サクションパイルの内部の上端に累積する砂を除去するために、前記サクションパイルの内圧と外圧とが同一に保持されるようにサクションパイルから排出される水の量に対応する水をサクションパイルの内部に注入することによってサクションパイルの内部の砂を撹乱させてサクションパイルの外部に排出させるステップと、水の注入を中断しサクションパイルの内部の水を継続的に排出させるステップとを繰り返してサクションパイルを水底に貫入することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら、本発明に係るサクションパイルの施工方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図３は、本発明の一実施形態に係るサクションパイルの施工方法の各ステップを説明するための概略図である。作業台９上にクレーン１３が設置されているという点と、後述するように、使用されるサクションパイル７の構成が異なるという点を除いては、その構成が、前述した図１に示す従来の技術と実質的に同じである。従って、図１で説明した構成と同じものについては、その説明を省略する。
【００１９】
図４は、本発明の施工法に使用し得るサクションパイル７の構成を示す図であって、図４（ａ）は、サクションパイル７の断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すサクションパイル７の平面図である。
【００２０】
図３に示すように、サクションパイル７を水底に立設する際にはたとえばクレーン１３を利用する。クレーン１３の牽引ワイヤ１４をサクションパイル７の上端の両側の対向位置にかけ、このワイヤ１４を下降させることでサクションパイル７を水底に下降させる。このように、牽引ワイヤ１４をサクションパイル７の上端の両側の対向位置にかける理由は、サクションパイル７を水底に下降させる時にサクションパイル７の均衡をとるためである。
【００２１】
本実施形態において、前記サクションパイル７は、図４ａ及び４ｂに示すように、その上部に排出口２１以外に複数個の注入口２２が形成されている。前記排出口２１は、図１を参照して前述した通り、サクションパイル７の内部の水をベンチュリー器６に排出するための孔である。前記注入口２２は、サクションパイル７の外部の水をサクションパイル７の内部に注入するための孔であり、注入管１５を介して前記ポンプ１に連結されている（図３参照）。前記注入口２２は、前記サクションパイル７の円周近くに形成されることがのぞましいが、必ずしもこれに限定されることではない。
【００２２】
クレーン１３を用いて前記サクションパイル７を水底にゆっくり下降させる。水上の作業台９には、位置測定装置（例えば、ＧＰＳ装置）が設けられており、これを用いてサクションパイル７の立設位置等を確認する。
【００２３】
サクションパイル７が水底に当たる瞬間から作業台９のポンプ１を所定の時間作動させ、排出管５を通してサクションパイル７の上部に設けられたベンチュリー器６に水を加圧供給する。
【００２４】
ベンチュリー器６に加圧供給された水は、ベンチュリー器６の中央部分を通りながらその流動速度が速くなり、ベンチュリー原理によりサクションパイル７内部の水が排出口２１を通ってベンチュリー器６の出口から排出される。
【００２５】
このように、サクションパイル７が水底に当たる瞬間からサクションパイル７の内部の水が排出されることにより、サクションパイル７の内部の浮揚力の発生が回避され、サクションパイル７の内圧と外圧との圧力の差によりサクションパイル７が傾くことなく垂直の状態で水底に向けて押圧され、水底に貫入する。
【００２６】
このような過程を通じてサクションパイル７が垂直に貫入し始まると、ポンプ１を一定の圧力で稼動させ、サクションパイル７の内部の水を外部に排出させることにより、サクションパイル７を継続して水底に貫入する。サクションパイル７の継続した貫入に伴い、サンドボイリング現象によってサクションパイル７の内部の上端には砂が累積しようとする。しかし、本実施形態では、ポンプ１を稼動させて注入管１５に水を供給し、サクションパイル７の上部に形成されている注入口２２を通ってサクションパイル７の内部に水を供給する。この時、注入口２２を通って注入される水の量と排出口２１を通って排出される水の量を適切に調節することにより、サクションパイル７の内圧を外圧と同一圧力の状態にする。その結果、サクションパイル７の上端に累積された砂は、注入される水により撹乱され、この撹乱された砂は、排出口２１を通って水と共に排出される。従って、サクションパイル７の貫入工程でサクションパイル７の内部の上端に砂が累積することにより排出口２１が塞がるという現象を防止できる。
【００２７】
砂を排出し始めてから一定の時間が経過した後、水の注入を中断し、サクションパイル７の内部の水を外部に排出させ、サクションパイル７を再度貫入する。また、一定の時間が経過したか、若しくはサクションパイル７が所定の深さに貫入した後、またはサクションパイル７の内部の上端に砂が累積してサクションパイル７の貫入が遅延する場合、再度水をサクションパイル７の内部に注入すると共に、水を排水することで砂をサクションパイル７の外に排出させる。かかる過程を繰り返してサクションパイル７を水底に貫入し、その設置を完了する。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によると、サクションパイル７の設置の初期時においてサクションパイル７が傾くことを防止して、垂直に立設することができる。
【００２９】
また、サクションパイル７の貫入過程でサクションパイル７の上端の内部に砂が累積することを防止することができる。従って、砂の累積によりサクションパイル７が不完全に貫入することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明者が提案したサクションパイルの施工装置の概略的な構成図である。
【図２】サクションパイルの施工時に発生する砂の累積現象を示すサクションパイルの断面図である。
【図３】本発明のサクションパイルの施工方法の一実施形態を示す概略図である。
【図４】本発明の施工方法に適用されるサクションパイルの一例を示す図であって、図４（ａ）は、サクションパイルの平面図であり、図４（ｂ）は、サクションパイルの縦断面図である。
【符号の説明】
１    ポンプ
３    弁
４    圧力計
５    排出管
６    ベンチュリー器
７    サクションパイル
９    作業台
１０    フィルタ体
１３    クレーン
１４    牽引ワイヤ
１５    注入管
２１    排出口
２２    注入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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