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公開番号2024089832
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-04
出願番号2022205286
出願日2022-12-22
発明の名称打込杭および打込杭の施工方法
出願人大成建設株式会社
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類E02D 27/12 20060101AFI20240627BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】杭の浮力を利用することでクレーン能力の範囲内に調整できることを可能とし、かつ施工の手間および費用の低減化を可能とした打込杭およびこの打込杭の施工方法を提案する。
【解決手段】水底に打ち込む打込杭2であって、中空筒体からなる杭本体3と、杭本体3の内部に配設される袋体4と、杭本体3の上部に設けられた抜け防止蓋5と、袋体4の上部に接続された送気管6と、袋体4の上部に接続された排気管7とを備えている。袋体4は、送気管6から圧入された気体により膨張し、排気管7から排気することにより抜け防止蓋5側に向かって収縮する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
水底に打ち込む打込杭であって、
中空筒体からなる杭本体と、
前記杭本体の内部に配設される袋体と、
前記杭本体の上部に設けられた抜け防止蓋と、
前記袋体の上部に接続された送気管と、
前記袋体の上部に接続された排気管と、を備えており、
前記袋体は、前記送気管から圧入された気体により膨張し、前記排気管から排気することにより前記抜け防止蓋側に向かって収縮することを特徴とする、打込杭。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
前記袋体は、収縮時に蛇腹状に折り畳まれることを特徴とする、請求項１に記載の打込杭。
【請求項３】
前記杭本体の上部側面に一対のトラニオンが固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の打込杭。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の打込杭を水底に打ち込む打込杭の施工方法であって、
前記打込杭を水上に浮かせた状態で所定の位置に曳航する杭移送工程と、
前記打込杭の上端側を吊り上げることにより前記打込杭を水中で建て起こす建て起こし工程と、
前記打込杭を水底に打ち込む打込工程と、を備えており、
前記杭移送工程では、前記送気管を介して前記袋体に気体を圧入して前記杭本体内で前記袋体を膨張させておき、
前記建て起こし工程では、前記排気管を介して前記袋体内の気体を排気するとともに、前記杭本体の下端から水を杭本体の内部に取り込むことを特徴とする、打込杭の施工方法。
【請求項５】
前記杭移送工程では、前記杭本体の側面に回転防止用浮袋が取り付けられていることを特徴とする、請求項４に記載の打込杭の施工方法。
【請求項６】
前記打込杭を水上に浮かせた状態で保管する水上保管工程をさらに備えていることを特徴とする、請求項４に記載の打込杭の施工方法。
【請求項７】
前記水上保管工程では、前記杭本体の水中側側面に水生生物付着防止用のカバー材を取り付けることを特徴とする、請求項６に記載の打込杭の施工方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水底に施工する打込杭および打込杭の施工方法に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
水上風力発電施設の基礎として、水底に設けられた１本の杭により風車塔を支持するモノパイル式基礎がある。
モノパイル式基礎では、既成杭を水底に打ち込むことにより設ける打設杭や、水底に形成された掘削孔に既成杭を埋設する埋込杭を使用する。
既成杭の施工方法として、クレーン船のクレーンを利用して既成杭を吊り下げるとともに、クレーン船に設けられたパイルグリッパーに既成杭をセットし、パイルグリッパーにより杭傾き等を制御した状態で施工を行う場合がある。このような既成杭の施工方法では、既成杭に対して十分な揚重能力を有しているクレーン船を使用する必要がある。一方、風力発電機の規格が大きくなるにつれて、モノパイル式基礎に使用する既成杭の重量も増加しており、既成杭を揚重可能なクレーン船を確保できないおそれがある。また、重量が増した杭の輸送にも手間がかかる。
そのため、既成杭を水上に浮かした状態で曳航し、所定の位置において建て起こすことで、杭の輸送および建て起こしに要する負担を軽減する施工方法が採用される場合がある。例えば、特許文献１に記載の施工方法は、鋼管杭の両端部をエアバッグによって密封した状態で、当該鋼管杭を水上に浮上させて輸送するものである。この特許文献１の施工方法では、鋼管杭を所定の位置に曳航した後、鋼管杭の両端をワイヤー等で吊持した状態で、エアバッグの空気を脱気して鋼管杭の内部に水を浸入させ、浮力を失った鋼管杭を沈めつつ建て起こしする。
特許文献１の施工方法では、杭の浮力を失わせた状態で、クレーンにより杭を建て起こすため、クレーンへの負担が大きい。また、複数のクレーンを使用して杭の両端部をそれぞれ支持するため、工事の煩雑化や費用の高騰化が懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開昭５０－１５６１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、杭の浮力を利用することでクレーン能力の範囲内に調整できることを可能とし、かつ施工の手間および費用の低減化を可能とした打込杭およびこの打込杭の施工方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための本発明の打込杭は、中空筒体からなる杭本体と、前記杭本体の内部に配設される袋体と、前記杭本体の上部に設けられた抜け防止蓋と、前記袋体の上部に接続された送気管と、前記袋体の上部に接続された排気管とを備えている。前記袋体は、前記送気管から圧入された気体により膨張し、前記排気管から排気することにより前記抜け防止蓋側に向かって収縮する。
この打込杭を水底に打ち込む打込杭の施工方法は、前記打込杭を水上に浮かせた状態で所定の位置に曳航する杭移送工程と、前記打込杭の上端側を吊り上げることにより前記打込杭を水中で建て起こす建て起こし工程と、前記打込杭を水底に打ち込む打込工程とを備えている。そして、前記杭移送工程では前記送気管を介して前記袋体に気体を圧入して前記杭本体内で前記袋体を膨張させておき、前記建て起こし工程では、前記排気管を介して前記袋体内の気体を排気するとともに、前記杭本体の下端から水を杭本体の内部に取り込む。
かかる打込杭および打込杭の施工方法によれば、打込杭を建て起こす際に、杭本体の下端から内部に水を浸入させると、袋体が抜け防止蓋側に向かって収縮し、打込杭の下端側に作用する浮力が小さくなるため、打込杭の下端側が水中に沈んで打込杭が傾くようになる。そのため、打込杭が建て起こしやすくなり、クレーンへの負荷を最小限に抑えることができる。また、打込杭を建て起こす際は、打込杭の上端側を支持すればよく、１台のクレーンによる施工も可能となるため、施工の手間および費用を軽減できる。
【０００６】
なお、前記袋体が収縮時に蛇腹状に折り畳まれるものであれば、袋体が無秩序に収縮することを防ぐことができるので、袋体の脱着が容易になり、他の打込杭に転用し易くなる。
また、前記杭本体の上部側面に一対のトラニオンが固定されていれば、打込杭の移送や建て起こす際のワイヤーなどを取り付け易く、また、打込杭を建て起こす際の回転軸となるため、バランスよく打込杭を建て起こすことができる。
また、前記杭移送工程において前記杭本体の側面に回転防止用浮袋が取り付けられていれば、横倒し状態の打込杭を移送する際に打込杭の回転（主として中心軸回りの回転）を抑制し、曳航用のワイヤー等にねじれが発生することを防止できる。
さらに、前記打込杭を水上に浮かせた状態で保管する水上保管工程を備えていてもよい。打込杭を水上に保管すれば、打込杭を保管するための用地や、船を別途設ける必要がない。また、保管スペースへの移送や、保管スペースからの移送に要する手間を要しない。このとき、前記杭本体の水中側側面に水生生物付着防止用のカバー材が取り付けられていれば、打込杭に生物が付着することを抑制できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の打込杭およびこの打込杭の施工方法によれば、杭の浮力を利用することでクレーン能力の範囲内に調整できることを可能とし、かつ施工の手間および費用の低減化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の実施形態に係る水上風力発電施設を示す正面図である。
打込杭を示す断面図である。
打込杭の施工方法を示すフローチャートである。
準備工程を示す側面図である。
水上保管工程を示す側面図である。
カバー材の例を示す斜視図である。
杭移送工程を示す側面図である。
建て起こし工程を示す図であって、（ａ）は建て起こし作業中の状況を示す正面図、（ｂ）は建て起こし後の側面図である。
パイルグリッパーへの打込杭の設置例を示す斜視図であって、（ａ）は打込杭挿入時、（ｂ）は打込杭設置後である。
打込工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本実施形態では、水上風力発電施設１の基礎構造を施工する場合について説明する。図１に本実施形態の水上風力発電施設１を示す。図１に示すように、本実施形態の水上風力発電施設１は、杭基礎１３に風車１１の支柱１２が支持されたいわゆるモノパイル基礎からなる。
水上風力発電施設１の基礎構造（杭基礎１３）は、杭（打込杭２）を水底ＧＬ（地盤Ｇ）に打ち込むことにより形成する。
【００１０】
図２に打込杭２を示す。打込杭２は、図２に示すように、杭本体３と、袋体４と、抜け防止蓋５と、送気管６と、排気管７とを備えている。
杭本体３は、中空筒体（例えば鋼管）からなる。杭本体３の側面には一対のトラニオン３１，３１が固定されている。一対のトラニオン３１，３１は、高さ方向中央よりも上側において、杭本体３を挟んで対向する位置に配置されている。杭本体３の上部は、上端に行くに従って縮径している。一方、杭本体３のその他の部分では、同一の直径を有している。
（【００１１】以降は省略されています）

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