JP6105044B2

JP6105044B2 - 海上風力、橋および海上建造物用部分浮体式海上プラットホーム、および施工方法

Info

Publication number: JP6105044B2
Application number: JP2015504834A
Authority: JP
Inventors: カルロスウォン，; リーチアンチェン，
Original assignee: CBJ CONCRETE OCEAN PLATFORM ENGINEERING (SHANGHAI) CORP; Cbj Concrete Ocean Platform Engineering Shanghai Corp
Current assignee: CBJ CONCRETE OCEAN PLATFORM ENGINEERING (SHANGHAI) CORP; Cbj Concrete Ocean Platform Engineering Shanghai Corp
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2032-04-11
Also published as: AU2012313196B2; JP2015519489A; AU2012313196A1

Description

本特許出願は概して、固定した土台の海上プラットホーム技術に関し、特に、風力タービン、橋および建造物を支持する杭を有する、又は有していない元応力を付与されたコンクリートプラットホーム用の技術であり、フロータとして大径中空円筒形カラムを用い、プラットホームのカラムを海底にしっかりと固定する独自の円錐体整合技術を用いたプラットホーム技術であって、必要に応じてフロータの内部に小径杭を取り付けることもできる技術に関する。

海上プラットホームの土台は３つのタイプに分類することができる。重力式、杭支持式、および浮体式であり、これらはそれぞれ浅い領域、中間の深度の領域、および深い領域に用いられる。風力タービンおよび橋を含む構造物の場合、構造物の自重が軽いため、風、波、高潮、および地震の水平方向の力が制御負荷となりがちである。しかし構造物を建造する場合は、重力負荷が比較的大きいため、この限りではない。設計を制御する水平方向の力の場合、土台の自重を増すためにはバラストよりも引張杭を用いる方が有効である。但し、土台の支持層が強力である、すなわち岩盤である場合は、支持層がバラスト構造物の重量を支持することができる。他方、設計を制御する垂直方向の力の場合は、土台層が海底表面に近いならば重力式土台の使用が有効であり、軟性材料を大量に掘削することがない。重力式が有利である。土台層の強度に対する要件を低減するためには、接触面を拡大するか、あるいは負荷を低減させる。杭式土台の場合は、海上での杭打ち作業と水中でのパイルキャップの建造が課題となる。

本特許出願はこれらの課題に取り組み、中空円筒形フロータを用いて一時的および／または恒久的に重力負荷の一部を補償する円錐体整合技術と、海上での高価な杭打ちをする必要なく作業を達成するフロータ内での杭打ちとを提供する。

本発明の重要な革新的技術は以下を含む。通常の垂直杭またはカラムを中空の円筒（フロータと呼ぶ）にすることにより、フロータのみまたはフロータとプラットホームのユニットを水中で浮かせる浮力を提供すること、フロータが提供する浮力によって土台層に対する軸受圧力を一時的または恒久的に低減させること、独自の円錐体整合技術によってフロータを容易に海底に固定できるようにすること、およびフロータ内の空間が大きいため、フロータ内に小径杭を取り付けてパイプキャップを構築することにより杭付き土台が実現でき、しかもこれらをすべて乾燥した作業環境で行えること。

本特許出願は、海上風力タービン、橋および建造物用部分浮体支持式海上プラットホーム、ならびに施工方法に向けられている。

海上風力タービン、橋および建造物用部分浮体支持式海上プラットホームは、複数の梁とフロータと呼ばれる中空円筒形カラムとを含み、これらがプラットホームを形成している。フロータは、両端を板で塞がれた中空部分である。底板は単一または複数の円錐体で構成され、円錐体の頂点は下方を向いている。フロータは、フロータ自体が浮揚することを可能にする浮力を提供し、プラットホームが水中にあるときにプラットホームの自重の一部または全部を補償する。

プラットホーム構造体を形成するフロータおよび梁は、セグメント整合鋳造建造方法によって建造される。これは、工場または造塊場で、フロータ、梁、およびデッキ（必要であれば）を複数の整合するセグメントという形態で鋳造することを含む。その後港またはドック近傍でセグメントを接合して、水中で浮くことのできるプラットホームを形成する。

フロータの数が１つである特定の局面では、プラットホームは、垂直に設けられて両端を板で塞がれた中空円筒体を含む。底板は単一または複数の円錐体で構成され、円錐体の頂点は下方を向いている。

別の局面では、フロータは基部でテーパ状になっていてもよく、土台地層に対する軸受圧力は重力式フロータにとって小さい値まで最小化することができる。同じテーパ状のフロータには、容易に斜杭を取り付けることができ、杭付きフロータとなる。

円錐体整合法は本出願独自のものであり、海底にプラットホームを固定するために用いる。
海底に対して垂直に設けられたフロータ底の円錐体の位置に対応する位置において、該フロータ底の円錐体に対応する形状を有し逆円錐体と呼ばれるものがコンクリートベッドに形成される。コンクリートベッドは、海底の軟性材料を除去して土台層を露出させることによってできたポットホール内の大型コンクリート堆積物である。コンクリートベッド内に逆円錐体を形成する好ましい工程は以下を含むが、これらに限定されない。
海底におけるフロータ底の円錐体に対応する位置で、軟性材料を掘削、浚渫、または吸引して、プラットホームの予想負荷に耐えることができる堅い材料層を露出させる。
プラットホームをフロートインし、同時にコンクリートベッドを用意する。コンクリートベッドの用意は、確立された海中コンクリート技術によって海底まで降ろした杭を用い、海底の掘削によってできたポットホールに建設船からのコンクリートを充填することによって行う。
コンクリートベッドに用いるコンクリートの量は、プラットホームが設計高さに位置し、底板の円錐体が完全にコンクリートベッド内に収まるような量である。
コンクリートベッド内でコンクリートが硬化する前に、フロータの底板円錐体が完全にコンクリートベッド内に収まるまで、水を取り入れて浮力を調整することによりプラットホームを降下させる。
コンクリートがセットし始めるまで、すなわち硬化し始めるまで、プラットホームの高さおよび位置を維持し、高圧水を用いて２つの面、すなわちフロータの底板の面とコンクリートベッドの面とを分離し、その後プラットホームを持ち上げる。これにより逆円錐体が形成される。
コンクリートが設計強度に達すると、プラットホームを逆円錐体まで再び降下させる。これによりすでに形成している整合位置にプラットホームを案内する。
プラットホームの高さと方位を維持し、２つの円錐体面間に隙間があれば、フロータ本体内に予め取り付けたグラウト杭を介してグラウトを注入する。これによりプラットホームの取り付けが完了する。

別の局面では、フロータ内に加圧杭打ちシステムを取り付け、フロータ底部の開口から高圧水ジェット流およびセメントグラウトを流す。杭打ち機はフロータ内にあってもよいし、外部の建設船内にあってもよい。

さらなる実施形態によると、フロータの円錐端部用のコンクリート土台地層が、さらなる負荷に耐えられない場合に、土台に杭打ちを行う。その場合杭打ちは、以下を含む好ましい実施形態で用いられる。
フロータの空間内に取り付けられた複数の小径杭、
必要に応じて斜杭を取り付ける、
フロータの底端部でパイルキャップを鋳造する。

小径杭を取り付ける好ましい工程は以下の通りであるが、これに限られない。
底板のうち、杭打ち位置に対応する位置にスチールバーのない孔を形成する。
水の進入に対する対処ができるときに、フロータの上部または底部に載置された小型杭打ちプラントを用い、確立された杭打ち技術を用いてボーリング／ドリリング／打ち込みのいずれかによって杭を取り付ける。杭は孔、コンクリートベッド、および土／砂層を貫通し、最終的に岩に押し込まれる。
フロータの底までコンクリートを噴出させることによりフロータから水を除去してコンクリートプラグを形成し、水が染みこむのを止め、作業環境を乾燥状態にする。
杭を必要な高さに切断して良好な杭頭部を形成し、確立された工程によりパイルキャップを鋳造する準備をする。
パイルキャップの強化バーを、フロータの壁に埋め込まれたバーコネクタに連結し固定する。
パイルキャップを鋳造して取り付けを完了する。

さらなる局面では、土層の軸受応力を低減させるために、必要に応じて堅いリング状板をフロータの底板に接合して軸受け領域を広げる。

別の局面では、フロータまたは堅いリング状板の最外径よりも大きい直径を有する掘削ポットホールに円形底なしスチールを落とす。強化バーをコンクリートベッドの下部内面に溶接することによりコンクリートを閉じこめてコンクリートベッドを強化してもよい。

別の局面では、底なしスチール缶の使用に代えてポットホールの縁に石および砂利を落としてコンクリートを閉じこめてもよい。

さらに別の実施形態では、フロータの底板とその下のコンクリートベッドにポストドリル孔を形成し、グラウトで固めたスチールロッドを介してこれらを接合し、剪断キー機能を提供してもよい。

別の局面では、複数のプラットホームを接合して大型プラットホームを形成してもよい。

プラットホームの別の実施形態では、部分浮体支持式海上プラットホームを組み立てる、以下の好ましい工程が提供されるが、これらに限られない。
工場でフロータおよび梁のセグメント整合鋳造を行う。
フロータのセグメントを組み立て港まで運び、組み立て場所まで曳く。
フロータの位置で、少なくとも３本の案内杭を海底に打ち込む必要があり、これら案内杭はセグメントを持ち上げるオーバーヘッドフレームを支持することができる。
フロータの位置にセグメントを載置し、複数のセグメントのうち第１のセグメントが水に浮かぶことを確かめる。この際、案内杭を用いて位置を調整する。
梁に連結されたセグメントの場合、オーバーヘッドフレーム／トラスを用いてフロータ部をぶら下げ、連結が海面より上で行えるようにする。しかしフロータ部が適切な浮力を有するならば、オーバーヘッドフレーム／トラスは不要である。
連結用の梁を荷船によってフロートインし、または持ち込み、案内杭による一時的支持を用いて連結用梁を持ち上げ適切な位置に一時的に固定する。その後フロータと梁との間の隙間を固定し、フロータおよび梁を両端のスチールバーと重ね、シャッタ型枠を立てて継ぎ手をコンクリートで鋳造する。
完成したプラットホームはそれ自体で浮かぶように設計されている。案内杭を除去してプラットホームを自由にする。これによりプラットホームは自由に曳くことができる。

海上風力タービン、橋および建造物用の部分浮体支持式海上プラットホームの利点は、様々な水深および様々な海底状態に適合することである。
海底に近い浅い領域、岩盤または土台地層の場合、単一の重力式フロータを用い、上記の円錐体と逆円錐体とを整合させる技術を用いて、海底にプラットホームを固定することができる。
中間深さの領域の場合、小径のドリルイン杭またはドリルインスチールＨ杭と共に単一または複数のフロータを有するプラットホームを用いることができる。小型の杭打ち機をプラットホーム上に載置し、乾燥状態で海面より上で杭打ち作業を行う。そのため大型で高価な海上杭打ち船は不要である。

さらに、人が海中で作業をすることに関連する危険が排除される。

別の実施形態では、プラットホームの取り付け自体が以下の好ましい工程で完了するが、これらに限られない。
プラットホームをフロートインし、その座標および方位を調整し、その位置を維持して、水を取り入れることにより海底に沈める。プラットホームが海底にしっかりと位置している場合、岩盤表面が露出するか、あるいは設計した土台層が露出するまで底板のノズルからの高圧ジェット流を流して軟性材料を除去する。フロータ内の内蔵トレミーコンクリート下管を用いて、水ジェット流で空にしたポットホールに湿ったコンクリートを注入し、同時にプラットホームの位置および高さを調整してその位置を維持し、注入したコンクリートでフロータの円錐板を埋め、堅いリング状板（使用可能であれば）で平坦にする。コンクリートが硬化した後、水バラストを減少させることによりプラットホームを持ち上げる。これにより、コンクリートベッドが、波および流れの影響を受けずに硬化できるようになる。プラットホームがコンクリートベッド内に残っていれば、波および流れはプラットホームによってコンクリートベッド上を移動する。その後の工程は上記したものと同様であるので繰り返さない。

図１は、本特許出願の風力タービン用３フロータ型杭付きプラットホームを示す図である。図２Ａは、本特許出願の内部配管を示す概念図である。図２Ｂは、本特許出願のフロータの底板に予め形成された孔を示す概念図である。図２Ｃは、本特許出願のフロータの上板に予め形成された孔を示す概念図である。図３は、本特許出願の３フロータ型プラットホームの平面図である。図４は、本特許出願の３フロータ型プラットホームの側面図である。図５は、海洋環境における浚渫作業を示す側面図であって、海底を掘削する工程を説明する図である。図６は、海洋環境において海底でコンクリートベッドを形成する工程を示す側面図である。図７Ａは、本特許出願の施工方法を示す概念図である。図７Ｂは、本特許出願の施工方法を示す概念図である。図８Ａは、本特許出願の施工方法を示す概念図である。図８Ｂは、本特許出願の施工方法を示す概念図である。図９Ａは、本特許出願の施工方法を示す概念図である。図９Ｂは、本特許出願の施工方法を示す概念図である。図１０Ａは、本特許出願の施工方法を示す概念図である。図１０Ｂは、本特許出願の施工方法を示す概念図である。図１１は、本特許出願の施工方法を示す概念図である。図１２は、本特許出願の橋脚の取り付けを示す概念図である。図１３は、本特許出願の海上建造物の構造形態を示す概念図である。図１４は、本特許出願の複数プラットホームスキームを示す概念図である。

本特許出願に開示する海上風力タービン、橋および建造物用の部分浮体支持式海上プラットホーム１０の好ましい実施形態を詳細に述べ、例を以下に記載する。本特許出願に開示する海上風力タービン、橋および建造物用の部分浮体支持式海上プラットホーム１０の例示的実施形態を詳細に述べるが、明瞭化のため、部分浮体支持式海上プラットホーム１０の理解に特に重要でない特徴の中には示さないものもあることは当業者には明らかである。

さらに本特許出願に開示する海上風力タービン、橋および建造物用の部分浮体支持式海上プラットホーム１０は、以下の詳細な実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば保護を請求する思想または範囲から逸脱しない限り、様々な変更および改変を行うことができることが理解されるべきである。例えば開示範囲内で、様々な例示的実施形態中の要件および／または特徴を組み合わせること、および／または互いに置換することも可能である。

本特許出願の意図を明確に説明するために、以下の詳細な記載を行う。

（実施形態１）
本実施形態１の目的は、３ＭＷ水平軸風力タービン５を支持するために、本特許出願に記載のプラットホーム１０を深さ２５ｍの外海に取り付けることである。

本特許出願により構成されるプラットホーム１０は、浮力によって自重の最大１／２を相殺し得るというフロータ１の利点を有する。フロータ１内の水バラストは構造物の基底周波数を変更して最大風力エネルギースペクトル地震エネルギーを回避することができる。

図１は、本特許出願のプラットホーム１０を示す。プラットホーム１０は、垂直に設けられた３つのフロータ１を含み、フロータ１は部分的に浮力によって支持されている。フロータ１の底に小径杭２７が取り付けられている。

杭は岩盤４０または土台地層１４に固定されている。フロータ１の底板には頂点が下方を向いた円錐体２が備わっている。

図１、図２、図４に示すように、フロータ１の底板の内面は円形孔３９を有する。杭２７は孔に案内されて海底６のコンクリートベッド９および土／砂層１３に挿入され、最終的に岩盤４０または土台地層１４に押し込まれている。図３に示すように、３つのフロータ１は互いに連結されてプラットホーム１０を形成している。うち１つのフロータ１に水平軸風力タービン５が取り付けられる。図９Ｂに示すように、１つのフロータ１を用いてプラットホーム１０を形成することも可能である。単一のフロータ１を含むプラットホームは、垂直に設けられたフロータ１と、フロータ１の底の堅いリング状板４とを含み、小径杭２７を含む場合もある。複数のフロータを含むプラットホームでは、垂直に設けられたフロータ１を梁によって連結することにより空間構造物が形成されている。一群の小径杭２７がフロータ１の底に固定されていてもよいし、いなくてもよい。図１は、平面視三角形のプラットホーム１０を示す。このプラットホームは三角形であるが、同じ原理で他の形状を有してもよく、例えば正方形、矩形、五角形などであってもよい。フロータ１の断面も円形以外に多角形であってもよい。

本実施形態では、構成要件の寸法およびサイズは以下の通りである。フロータ１の高さ：３０ｍ、フロータ１の壁厚：０．３５ｍ、上板厚み：０．３５ｍから０．５ｍ、底部円錐板２の厚み：０．３５ｍから０．６ｍ。

図２ではプラットホーム１０のフロータ１は中空円筒形である。あるいはフロータ１は底部が上部より大きいテーパ状であってもよく、その場合、安定性が上昇し支持層に対する軸受圧力が低下する。加えて、軸受圧力をさらに低下させるためにフロータ１の底に堅いリング状板４を追加して面積をさらに増やしてもよい。

図１に示すように、プラットホームはフロータ１の上方に、風力タービンを支持する規制タワー部３をさらに含む。規制タワー部３の高さは設計最大波高より上であるべきである。

本実施形態の実施例、例えば図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃに示す例では、フロータ１の内部に圧力管３７がすでに取り付けられている。圧力管３７は、その入口が水ポンプまたはコンクリート／セメントグラウトプラントと連結することにより、フロータ１の底の水側に向けて高圧水およびセメントグラウトを噴出させる。圧力管の出口は底板の水側にある。海底から余分な物質を除去するため、およびフロータ１の底部錐体板２とコンクリートベッド９との間の物質を除去して隙間を空けるために水管を用いる。

フロータ１を安定させるために、必要に応じてフロータ１に水または砂を充填してフロータ１の自重を増すこともできる。

３ＭＷ水平軸風力タービン用に、スチールタワー５は６５ｍの高さを有する。タワー上にナセルが載置され、その重量は４００ｔである。

実施形態１では、風力タービンを支持するプラットホーム１０を設計する際に重要な点は、非常に大きな転倒モーメントがフロータ１内に誘発する持ち上げ力に対して抵抗力を供給することである。計算では、小径杭２７は高圧でグラウトを注入されたミニ杭であり、０．３ｍで、岩盤への埋め込み長さが３ｍ、強化バーが３×５０ｍｍである。水平負荷は堅い底部円錐板２による抵抗を受ける。底部円錐板２は力をコンクリートベッド９に移し、コンクリートベッド９はその力を支持層１３に移す。

（実施形態２）
図１２は、プラットホーム１０上に支持された橋脚３５、３６を示す。プラットホーム１０は２つのフロータ１と小径杭２７とを含むシステムによって支持されている。フロータ１の直径は８ｍであり、高さは３０ｍであり、水深３０ｍの位置での壁厚は０．４ｍであり、土／砂層は２５ｍであり、小径杭２７は岩盤４０に押し込まれている。

（実施形態３）
図１３は、グリッド型プラットホーム１０を示し、ノードにフロータ１が設けられている。主要構造物であるフレームはフロータ１を連結することによって形成される。この際、上部では主要梁３２を用い、下部では必要に応じて主要梁３４を用いて連結する。建造物のレイアウトに合うように第２の梁３３が分岐している。

海上建造物プラットホームの基本モジュールは、４つの円筒形フロータ１を含む。これら円筒形フロータ１は、全部で３０ｍ×３０ｍのグリッド状梁を支持している。複数の基本モジュールを組み合わせることによってプラットホームのサイズを大きくすることができる。本実施形態では、構造物の構成要件の寸法およびサイズは以下の通りである。
水深：３０ｍ、土／砂層：２０ｍ、フロータ１の直径：８ｍ、高さ：３０ｍ、壁厚：０．４から０．５ｍ、上板および下板：０．４から０．６ｍ。

（実施形態４）
図５から図１１は、海底に固定されたテーパ状フロータを１つ含むプラットホームの取り付けを示す。

図５は、浚渫船２３を用いて海底６を掘削し、海底６の掘削ポットホール１５内で土台地層１４を露出させる様子を示す。

図６は、工作船２６がトレミーコンクリート管３１を用いてポットホール１５内にコンクリートを注入し、粗石マウント７で閉じこめたコンクリートベッド９を形成する様子、および同時にプラットホーム１０が浮揚する様子を示す。

図７Ａは、コンクリートが硬化する前に、海底６のコンクリートベッド９にプラットホーム１０を降下させる様子を示す。

図７Ｂは、プラットホーム１０が設計高さにあって、まだ湿っているコンクリートベッド９内に底部円錐板が完全に収まっている状態を示す。

図８Ａは、コンクリートベッド内でコンクリートがセット（硬化）された後にプラットホーム１０を持ち上げる様子、およびその結果コンクリートベッド９が、プラットホーム１０の底部円錐板２に対応した凹部を有する逆円錐体１１を有する様子を示す。

図８Ｂは、プラットホーム１０を再び降下させてコンクリートベッド９上に載せたときに、底部円錐板がコンクリートベッド９の逆円錐体１１とうまく適合している様子を示す。この後、両面間の隙間をグラウト１２で埋める。

図９Ａは、小径杭２１に小型ボーリングプラント２４が取り付けられる様子を示す。この際、小径杭２１をフロータ１の底に載置して、底部円錐板２、コンクリートベッド９および土／砂層１３を貫通させ、最終的に岩盤４０に押し込む。

図９Ｂは、杭２１を切断して適切な高さにし、パイルキャップ１７をフロータ１の底部で鋳造する様子を示す。

図１０Ａは、ボーリングプラント２４が、プラットホーム１０の上端から保護管２５を用いて杭用の穴を開ける様子を示す。

図１０Ｂは、杭打ちプラントがプラットホーム１０の上部から杭２７を打ち込む様子を示す。

図１１は、一群の小径杭２７が取り付けられて、短い杭保護管がパイルキャップ１７内でグラウト１２により固定されている様子を示す。

（実施形態５）
海底６でのコンクリートベッド９の鋳造は、海底６の地質状態が好ましいものであれば、上記のように堀削船を用いなくても行うことができる。

これに適用されるプラットホーム１０は、高圧水ジェット流および底板の水側に向けて開口したコンクリート管を備える。軟性材料の比較的薄い層を有する海底における浅い岩盤４０の場合、海底のコンクリートベッド９はプラットホーム自体によって形成することができる。

プラットホームをフロートインし、その座標および方位を調整し、その位置を維持して、水を取り入れることにより海底に沈める。プラットホームが海底にしっかりと位置している場合、岩盤４０が露出するか、あるいは設計した土台層が露出するまで底板のノズルからの高圧ジェット流を用いて軟性材料を除去する。フロータ１内の内蔵トレミーコンクリート下管を用いて、水ジェット流で空にしたポットホール１５に湿ったコンクリートを注入し、同時に位置および高さを調整してその位置を維持し、注入したコンクリートでフロータ１の円錐板を埋め、堅いリング状板４（使用可能であれば）で平坦にする。コンクリートが硬化した後、水バラストを減少させることによりプラットホームを持ち上げる。これにより、コンクリートベッド９が、波および流れの影響を受けずに硬化できるようになる。プラットホームがコンクリートベッド９内に残っていれば、プラットホームは波および流れを受けることになる。

コンクリートベッド９（底部円錐板の形状に対応した凹部を有する）が設計強度に達した後、プラットホームを降下させてコンクリートベッド９に載置し、ｋの底部円錐板がコンクリートベッド９の逆円錐体に摺動するようにする。その後、あらかじめ取り付けた圧力管を用いてセメントグラウトを注入し、フロータ１とコンクリートベッド９との間の隙間１２を埋める。これによりフロータ１を海底６上に固定する。

部分浮体支持式海上プラットホーム１０は以下のように組み立てることができるが、これに限られない。
工場または造塊場でフロータ１のセグメント整合鋳造を行う。
工場または造塊場で連結部材のセグメント整合鋳造を行う。
港においてフロータ１の位置で、フロータ１つにつき少なくとも３本の案内杭を取り付ける。フロータ１のセグメントを適切な位置に閉じこめてオーバーハンドフレーム／トラスによってフロータ１のセグメントの重量を支持するために上記案内杭を用いる。
フロータ１のセグメントを港のサイトまで運ぶ。
浮揚クレーンまたはその他の手段を用いて、案内杭で案内しながら底部セグメントを適切な位置まで持ち上げる。案内杭は自重およびそのすぐ上のセグメントに抗して浮揚可能であるはずである。
次のセグメントを完成した部分まで持ち上げ、元応力を用いて該次のセグメントを接合する。最後のセグメントまでこのプロセスを繰り返す。
完成したフロータ１の長さが梁を連結する継手を含む場合、その長さ部分はオーバーヘッドフレーム／トラスからぶら下がり、案内杭によって規制される。
梁のセグメントをサイトまで運び、連結して梁を形成する。
梁を持ち上げて案内杭上で、またはオーバーヘッドフレーム／トラスによって一時的に支持させる。
フロータ１および梁からのスチールバーを固定して重ねる。
現場のコンクリートで継手を鋳造する。
すべてのセグメントが固定されると、すべての閉じこめ機構を除去してプラットホームをそれ自体で浮揚させる。
オーバーヘッドフレーム／トラスおよび案内杭を除去する。プラットホームをフロートアウトする。これでプラットホームの組み立てが完了する。
必要に応じて風力タービンを取り付ける。

１フロータ
２底部円錐板
３規制タワー部
４堅いリング状板
５風力タービンタワー
６海底
７粗石壁／マウント
８海面
９コンクリートベッド
１０部分浮体支持式海上プラットホーム
１１逆円錐体
１２セメントグラウトまたは単にグラウト
１３土／砂層
１４土台地層
１５ポットホール
１７パイルキャップ
２１小径杭
２２浚渫アーム
２３浚渫船
２４ボーリングプラント
２５保護管
２６工作船
２７小径杭
２８杭打ちプラント
３１トレミーコンクリート管
３７圧力管
３８バルブ
３９孔
４０岩盤

Claims

海上風力タービン、橋および海洋建造物用の、海洋環境の５ｍより深い海中に適合した部分浮体支持式海上海洋プラットホームであって、
テーパ状の下端を有し、前記海洋環境中で垂直に設けられた少なくとも１つの中空円筒形浮力管を含み、
前記テーパ状の下端が、頂点が下方の海底方向を向いた円錐形底板として具現化されており、
前記少なくとも１つの浮力管の前記円錐形底板が、前記海底で鋳造されたコンクリートベッドに固定されており、前記海洋環境内において風力タービン、橋および海洋建造物のうちの１つを前記海洋プラットホーム上に支持している、海洋プラットホーム。
上端が前記円錐形底板に取り付けられて前記海底方向に延び、下端が前記海底下の岩盤に取り付けられた複数の細長い杭であって、前記円錐形底板に取り付けられた前記杭が、前記少なくとも１つの浮力管の持ち上げ力と平衡する対抗力を提供する複数の細長い杭をさらに含む、請求項１に記載の海洋プラットホーム。
複数の水平梁により相互連結されて三角形の海洋プラットホームを形成する複数の浮力管をさらに含み、前記浮力管のうちの１つがその上に垂直に設けられた風力タービンを支持している、請求項１に記載の海洋プラットホーム。
前記浮力管の前記下端において前記円錐形底板から外方に延びて表面積を増加させ、それによって軸受圧力をさらに低下させる堅いリング状板をさらに含む、請求項１に記載の海洋プラットホーム。
前記少なくとも１つの浮力管の上端に取り付けられた、垂直に設けられた規制タワー部であって、前記規制タワー部はそれ自体の上に設けられた風力タービンを支持し、前記規制タワー部の高さが、前記規制タワー部の少なくとも一部が前記海洋環境内の所定の最大波高よりも上まで延びるように構成されている、規制タワー部をさらに含む、請求項１に記載の海洋プラットホーム。
前記少なくとも１つの浮力管の中空内部に取り付けられた加圧杭打ちシステムと、
前記少なくとも１つの浮力管の上端に設けられた１以上のバルブであって、前記加圧杭打ちシステムに連結されており、前記加圧杭打ちシステムを通して高圧水ジェット流を噴出させることにより前記海底の軟性材料を除去し前記円錐形底板の面と前記コンクリートベッドの面との間の物質を除去して隙間を空け、前記円錐形底板と前記コンクリートベッドとの間の前記隙間にグラウトを圧入する高圧水源に連結可能である、１以上のバルブと、
をさらに含む、請求項１に記載の海洋プラットホーム。
前記少なくとも１つの浮力管に砂および水の一方が充填されて前記海洋プラットホームの自重を増加させ、風の負荷によって前記プラットホームに対して付与される持ち上げ力に対抗する、請求項１に記載の海洋プラットホーム。
請求項１に記載の海洋プラットホームを海洋環境内に設置して海上風力タービン、橋および海洋建造物を支持するようにする施工方法であって、
前記プラットホームの前記少なくとも１つの浮力管を立てる位置で、浚渫法、吸入法およびフラッシュ法のうちの１つを用いて前記海底の軟性材料を掘削し、前記海底にポットホールを形成する工程と、
重力法およびコンクリート噴出法のうちの１つを用いて、前記コンクリートベッドを形成するための湿ったコンクリートを前記ポットホール内に注入する工程と、
前記コンクリートベッドを形成する前記湿ったコンクリートが初期硬化する前に、前記少なくとも１つの浮力管の前記円錐形底板が前記コンクリートベッド内に収まるまで前記プラットホームを降下させ、それによって前記円錐形底板が、前記コンクリートベッドの前記湿ったコンクリート内に鏡像の逆円錐形凹部を形成する工程と、
前記コンクリートベッドを形成する前記湿ったコンクリートが硬化し始める初期硬化状態となるまで、前記プラットホームの位置を維持する工程と、
前記円錐形底板と、前記コンクリートベッド内に形成された前記逆円錐形凹部との間の物質を流体により除去することにより前記円錐形底板と前記逆円錐形凹部とを分離し、これらの間に隙間を形成する工程と、
前記除去する工程が終了すると前記プラットホームを持ち上げる工程と、
再び前記プラットホームを降下させて、前記円錐形底板と、前記海底の前記コンクリートベッド内に形成された前記逆円錐形凹部とが前記隙間を有しつつ接するようにする工程と、
前記少なくとも１つの浮力管の前記円錐形底板と前記コンクリートベッド内に形成された前記逆円錐形凹部との対向面間の隙間にグラウトを圧入して、最終的に前記海洋プラットホームを前記コンクリートベッドに固定する工程と、
を含む方法。
請求項１に記載の海洋プラットホームを海洋環境内に取り付けて海上風力タービン、橋および海洋建造物を支持するようにする施工方法であって、前記海洋プラットホームが、前記少なくとも１つの浮力管の中空内部に取り付けられた加圧杭打ちシステムと、前記少なくとも１つの浮力管の上端に設けられた１以上のバルブとをさらに含み、前記１以上のバルブが、前記加圧杭打ちシステムに連結されており、前記加圧杭打ちシステムを通して高圧水ジェット流を噴出させる高圧水源に連結可能であり、前記加圧杭打ちシステムを通してセメントグラウトを噴出させるセメントグラウト源に連結可能である、施工方法であって、
前記海洋プラットホームを前記海洋環境内の適切な位置に浮揚させ、前記プラットホームの前記少なくとも１つの浮力管が、前記海底の軟性材料より上の所望の位置に浮かぶようにする工程と、
前記加圧杭打ちシステム内の杭を通った前記高圧水ジェット流を用いて、土台層に達するまで所望の位置の前記軟性材料を除去し、それによって前記土台層を露出させるポットホールを前記海底に形成する工程と、
前記海洋環境内でさらに前記海洋プラットホームを降下させて、前記海底に形成された前記ポットホールの真上に位置するようにする工程と、
重力法およびコンクリート噴出法のうちの１つを用いて、前記コンクリートベッドを形成するための湿ったコンクリートを前記ポットホール内に注入する工程と、
前記コンクリートベッドを形成する前記湿ったコンクリートが初期硬化する前に、前記少なくとも１つの浮力管の前記円錐形底板が前記コンクリートベッド内に収まるまで前記プラットホームを降下させ続け、それによって前記円錐形底板が、前記コンクリートベッドの前記湿ったコンクリート内に鏡像の逆円錐形凹部を形成する工程と、
前記コンクリートベッドを形成する前記湿ったコンクリートが硬化し始める初期硬化状態となるまで、前記プラットホームの位置を維持する工程と、
前記加圧杭打ちシステム内の前記杭を通る前記高圧水ジェット流を用いて、前記円錐形底板と、前記コンクリートベッド内に形成された前記逆円錐形凹部との間の物質を除去することにより前記円錐形底板と前記逆円錐形凹部とを分離し、これらの間に隙間を形成する工程と、
前記除去する工程が終了すると前記プラットホームを持ち上げる工程と、
再び前記プラットホームを降下させて、前記円錐形底板と、前記海底の前記コンクリートベッド内に形成された前記逆円錐形凹部とが前記隙間を有しつつ接するようにする工程と、
前記加圧杭打ちシステム内の前記杭を用いて、前記少なくとも１つの浮力管の前記円錐形底板と前記コンクリートベッド内に形成された前記逆円錐形凹部との対向面間の前記隙間にグラウトを圧入して、最終的に前記海洋プラットホームを前記コンクリートベッドに固定する工程と、
を含む方法。
前記海洋プラットホームの前記少なくとも１つの浮力管を前記コンクリートベッドに固定した後、前記少なくとも１つの浮力管の中空内部に水または砂を充填することによって前記少なくとも１つの浮力管を安定させる工程をさらに含む、請求項８または９に記載の施工方法。
前記海底に前記ポットホールを形成した後、前記ポットホールの周囲に石を落とすことにより粗石壁を形成し、前記コンクリートベッドを形成するために注入されたコンクリートを含ませる工程をさらに含む、請求項８または９に記載の施工方法。
海洋環境において海上風力タービン、橋、および海洋建造物を支持するために用いる海洋プラットホームを港のサイトで組み立てる方法であって、
工場または造塊場で、前記海洋環境において垂直に設けられる中空円筒形浮力管に組み立てられる複数の第１セグメントのセグメント整合鋳造を行う工程であって、組み立てられた前記海洋プラットホームは複数の前記浮力管を含む、工程と、
工場または造塊場で、互いに隣接する前記浮力管を連結する細長い水平梁に組み立てられる複数の第２のセグメントのセグメント整合鋳造を行う工程であって、組み立てられた前記海洋プラットホームは複数の前記水平梁を含む、工程と、
港のサイトにおいて、前記浮力管を組み立てる位置で前記浮力管１本について少なくとも３つの案内杭を取り付け、前記第１セグメントを適切な位置に閉じこめてオーバーヘッドフレーム／トラスによってその重量を支持する閉じこめ機構として前記案内杭が用いられる、工程と、
前記複数の第１セグメントを前記港のサイトまで運ぶ工程と、
浮揚クレーンを用いて、組み立てる前記浮力管の底部セグメントとなる第１セグメントを前記案内杭で案内しながら適切な位置まで持ち上げる工程であって、前記底部第１セグメントが自重およびそのすぐ上の第１セグメントの重量に抗して浮揚可能である、工程と、
前記底部第１セグメント上まで次の第１セグメントを持ち上げ、元応力を用いて前記次の第１セグメントを前記底部第１セグメントに接合する工程と、
次に続く第１セグメントを持ち上げて接合するプロセスを反復して前記浮力管の組み立てを完了する工程であって、前記組み立てられた浮力管の各々が１以上の前記水平梁に連結する１以上の継手を含む工程と、
前記完成した浮力管をぶら下げて、前記オーバーヘッドフレーム／トラスから垂直に延びて前記案内杭に規制されるようにする工程と、
前記複数の第２セグメントを前記港のサイトまで運ぶ工程と、
前記元応力を用いて前記第２セグメントを組み立て接合して水平梁を形成する工程と、
浮揚クレーンを用いて、前記形成された水平梁の各々を前記案内杭上の一時的支持体上まで持ち上げる工程と、
前記浮力管内のスチールバーと前記水平梁とを固定して、その後スチールバーを重ねる工程と、
前記水平梁の端部と前記浮力管の端部とが対向する位置の前記継手を現場のコンクリートで鋳造して、すべての前記梁が前記浮力管に固定するようにする工程と、
前記オーバーヘッドフレーム／トラスおよび前記案内杭を除去する工程と、
前記組み立てた前記海洋プラットホームを前記海洋環境にフロートアウトする工程と、
必要に応じて前記プラットホームの前記浮力管のうちの１つの上に風力タービンを取り付ける工程と、
を含む、方法。