(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装置において、
水上の作業台に設けられたポンプと、
前記ポンプにより水を吸い上げるための吸込管と、
前記ポンプの出口側に設けられ、前記ポンプによりベンチュリー器に供給される水の量を調節するための弁と、
前記ポンプの出口側に設けられ、前記ポンプにより供給される水の圧力を測定するための圧力計と、
前記ポンプにより加圧された水を供給するための排出管と、
サクションパイルの上部に設けられ、入口及び出口より中央の部分が狭く形成され、前記中央の部分から垂直延長した管が前記サクションパイルの上部の排出口と連通されていて、前記ポンプと排出管を通って加圧供給された水が前記入口に流入し前記中央の部分では速く流れることで前記サクションパイルの内部の水を前記出口から排出させることによって前記サクションパイルの内圧を外圧より低くするベンチュリー器とを含み、
前記サクションパイルの内圧と外圧との圧力の差により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装置。
【請求項２】
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ために、ポンプにより加圧された水をサクションパイルの内部に注入することができる注入管を更に備えている請求項１記載のサクションパイルの施工装置。
【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装置に関し、より詳しくは、水圧を用いて海底にパイルを施工するサクションパイルの施工装置に関する。
【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、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が使用される。
【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。このようなサクションパイルの施工原理は、既に公知の技術である。
【０００７】
前記のような従来のサクションパイルの施工装置においては、水中ポンプがサクションパイルの上部に設けられており、水中ポンプの吸上げ力を用いてサクションパイル内の水を直接外部に排出させる。しかし、サクションパイル内の水には、サクションパイルの貫入過程でサンドボイリング現象により砂が流入するため、サクションパイルから排出される水には相当量の異物が含まれる。かかる異物がサクションパイル内の水の排出過程で前記水中ポンプの内部に流入するため、水中ポンプの故障が頻繁に発生するという問題があった。
【０００８】
一方、サクションパイルの貫入過程でパイルの内面に沿って局部的なサンドボイリング現象が発生し、サクションパイル内に砂が流入する。このように砂がサクションパイルの内部に流入すると、サクションパイルの内部の上端に砂が累積し、結局のところ、排出口が塞がり、その結果、サクションパイルの内部の水の排出が円滑に行われなくなり、サクションパイルの貫入が難しくなる。また、サクションパイルにおいて完全に貫入しない領域が発生するという問題がある。
【０００９】
【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内部の水をパイルの外部に排出すると共にこの排出される水がポンプに流入しないようにし、またポンプを水上の作業台に配設し、ポンプの故障なしに水中に容易にパイルを施工することができるサクションパイルの施工装置を提供することである。
【００１０】
また、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装置を提供することである。
【００１１】
【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７を貫入して立設するサクションパイルの施工装置において、水上の作業台に設けられたポンプと、前記ポンプにより水を吸い上げるための吸込管と、前記ポンプの出口側に設けられ、前記ポンプによりベンチュリー器に供給される水の量を調節するための弁と、前記ポンプの出口側に設けられ、前記ポンプにより供給される水の圧力を測定するための圧力計と、前記ポンプにより加圧された水を供給するための排出管と、サクションパイルの上部に設けられ、入口及び出口より中央の部分が狭く形成され、前記中央の部分から垂直延長した管が前記サクションパイルの上部の排出口と連通されていて、前記ポンプと排出管を通って加圧供給された水が前記入口に流入し前記中央の部分では速く流れることで前記サクションパイルの内部の水を前記出口から排出させることによって前記サクションパイルの内圧を外圧より低くするベンチュリー器とを備え、前記サクションパイルの内圧と外圧との圧力の差によりサクションパイルを水底に貫入することを特徴とする。
【００１２】
かかる本発明による装置では、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ために、ポンプにより加圧された水をサクションパイルの内部に注入することができる注入管を更に備えることもできる。
【００１３】
【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装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明のサクションパイルの施工装置の一実施形態を概略的に示す構成図であり、図２は本発明の施工装置におけるベンチュリー器の一例を示す詳細図であり、図３は図１のサクションパイルの施工装置を用いてサクションパイルを施工する状態の一例を説明するための概略図である。
【００１５】
図１において、符号１は水上の作業台に設けられるポンプであり、符号２はポンプ１により水を吸い上げるための吸込管であり、符号３はポンプ１によりベンチュリー器に供給される水の量を調節するための弁である。符号４はポンプ１によりベンチュリー器に供給される水の圧力を測定するための圧力計であり、符号５はベンチュリー器に水を供給するための排出管であり、符号６はベンチュリー器であり、７は、サクションパイルである。
【００１６】
本発明によるサクションパイルの施工装置では、サクションパイル７の上部にベンチュリー器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を介してポンプ１と連結されている。ポンプ１は、水上の作業台、例えば、バージのようなところに設置される。
【００１７】
前記ポンプ１は、吸込管２を通じて水を吸い上げ、この水を排出管５を通してサクションパイル７の上部に設けられているベンチュリー器６に加圧供給する。符号１０は、吸込管２の端部に設けられ、この吸込管２に異物が流入することを防止するためのフィルタ体である。ポンプ１の排出口には弁３が設けられており、弁３の後端には圧力計４が設けられている。従って、作業者は圧力計４を見ながら弁３を操作することで水を加圧供給することができる。
【００１８】
ベンチュリー器６は、図２に示すように、サクションパイル７に連結されている中央部分６３が入口６１及び出口６２より狭く形成されている。前記中央部分には垂直に延長した管６４が一体に形成されており、前記延長した管６４はサクションパイル７の上端に形成された排出口２１と連通する。
【００１９】
図２に示す実施の形態において、ベンチュリー器６の入口６１には排出管５と螺合するために螺旋が形成されている。しかし、ベンチュリー器６と排出管５との連結は必ずしもネジ止めに限定されることではなく、多様な方法により互いに連結することができる。従って、ベンチュリー器６の入口６１に形成された螺旋は、本発明の必須構成要素ではない。
【００２０】
必要に応じては、サクションパイル７の内部に水を供給しなければならない場合がある。この際、ベンチュリー器６の出口６２を閉鎖するためにこの出口６２にシール部材（図示せず）が設けられる。かかるシール部材の設置のために図２に示す実施の形態では、ベンチュリー器６の出口６２にシール部材をネジ止めするための螺旋が形成されている。しかし、出口６２の螺旋は本発明の必須構成要素ではない。
【００２１】
図３を参照して、本発明によるサクションパイルの施工装置の配設状態及び作動方法を説明する。
【００２２】
同図に示すように、海上にはバージの脚部８により支持される作業台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１３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。クレーン１３を利用してサクションパイル７を水底に下降させるとき、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ることにより、サクションパイル７の均衡をとる。
このように、サクションパイル７が水底に当たると、ポンプ１を稼動し、水を加圧して排出管５を通してベンチュリー器６に供給する。この際、弁３と圧力計４とを用いて加圧される水の圧力を適切に調節する。
【００２３】
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の狭い中央部分を通るときには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内部の水が吸い出され、加圧供給された水とともに排出口２１を通ってベンチュリー器６の出口から排出される。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の内圧が外圧より低くなり、その結果、内圧と外圧との圧力の差が生じる。かかるサクションパイル７の内外の圧力の差によりサクションパイル７を水底に向けて押圧する力が発生し、かかる押圧力によりサクションパイル７が水底に貫入する。
【００２４】
次いで、本発明による施工装置の他の実施の形態について説明する。
【００２５】
図４は、本発明による施工装置の他の実施の形態を用いてサクションパイルを施工する状態を示す概略図である。図５は、図４に示す実施の形態に使用されるサクションパイル７を示すものであって、図５（ａ）は、サクションパイル７の断面図であり、図５（ｂ）は、サクションパイル７の平面図である。
【００２６】
図４、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示す実施の形態において、このサクションパイル７の上面には、複数個の注入口２２が形成されている。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。
【００２７】
前記の実施の形態によると、サクションパイル７の継続的な貫入過程でサンドボイリング現象によりサクションパイル７の内部の上端に砂が累積することがある。この場合、ポンプ１を稼動させて注入管１５から水を供給し、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。このとき、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し、サクションパイル７の内圧と外圧とが同一の圧力となるようにする。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って排出口２１が塞がるという現象が防止できる。
【００２８】
【発明の効果】
前述した本発明によると、従来の施工装置のように水中ポンプを用いてサクションパイルの内部の水を直接排出することではなく、サクションパイルの内部の水は、ベンチュリー器を用いて排出するため、異物を含むサクションパイルの内部の水がポンプ内に流入しなく、その結果、ポンプの故障を防止することができる。
【００２９】
また、従来の施工装置では、サクションパイルの施工完了後、サクションパイルの上部に設置された水中ポンプの解体が困難であったが、本発明では、ポンプがサクションパイルの上部に直に取り付けられていないため、従来の技術における水中での煩わしいポンプ作業が不要となる。
また、サクションパイルの貫入過程で発生するサクションパイル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】本発明のサクションパイルの施工装置の一実施形態を概略的に示す構成図である。
【図２】本発明の施工装置におけるベンチュリー器の一例を示す詳細図であり、図１のＡ部拡大図である。
【図３】図１のサクションパイルの施工装置を用いてサクションパイルを施工する状態の一例を説明するための概略図である。
【図４】本発明のサクションパイルの施工装置の他の実施形態を用いてサクションパイルを施工する状態を説明するための概略図である。
【図５】図４に示す実施形態に適用されるサクションパイルを示す図であって、図５（ａ）はサクションパイルの平面図であり、図５（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
２  吸込管
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
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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【図５】
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