特許 7421190 サクション基礎、供給装置、施工方法、および撤去方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-16

(45)【発行日】2024-01-24

(54)【発明の名称】サクション基礎、供給装置、施工方法、および撤去方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/52 20060101AFI20240117BHJP

   E02D 27/18 20060101ALI20240117BHJP

   E02D 23/08 20060101ALI20240117BHJP

   E02D 23/02 20060101ALI20240117BHJP

【ＦＩ】

E02D27/52 Z

E02D27/18

E02D23/08 Z

E02D23/02 D

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020050650

(22)【出願日】2020-03-23

(65)【公開番号】P2021147937

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2022-12-29

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２９年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「風力発電等技術研究開発／洋上風力発電等技術研究開発／洋上風力発電システム実証研究（サクションバケット基礎に係わる低コスト施工技術調査研究）」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000005119

【氏名又は名称】日立造船株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000222668

【氏名又は名称】東洋建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504132272

【氏名又は名称】国立大学法人京都大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】岡村 武俊

(72)【発明者】

【氏名】鳥飼 博史

(72)【発明者】

【氏名】木村 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】小野 泰明

(72)【発明者】

【氏名】泉 照久

(72)【発明者】

【氏名】傳 亮司

(72)【発明者】

【氏名】渦岡 良介

(72)【発明者】

【氏名】上田 恭平

【審査官】荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２４００６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１５８８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２３８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－００１８１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ２７／５２

Ｅ０２Ｄ ２７／１８

Ｅ０２Ｄ ２３／０８

Ｅ０２Ｄ ２３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に空間を形成する構造を有する躯体部であって、当該躯体部の一部が地盤中に埋没された躯体部を備え、
前記躯体部の、前記地盤から突出した部分における前記空間の一部は、前記地盤のうち前記躯体部の一部によって囲繞された内部地盤の表面によって画定されているとともに、粒状物が補充されており、
前記躯体部は、前記空間と外部とを互いに連通および遮断可能である開閉部を備え、
前記開閉部は、前記粒状物を送給する送給管が接続されて前記空間に前記粒状物を送入する送入開閉部と、前記空間から水を排出する通水開閉部とを含むことを特徴とするサクション基礎。

【請求項2】

内部に空間を形成する構造を有する躯体部であって、当該躯体部の一部が地盤中に埋没された躯体部を備え、
前記躯体部の、前記地盤から突出した部分における前記空間に、前記地盤とは異なって、粒子の集合物である粒状物が補充されており、
前記空間における前記粒状物が補充された補充部は、前記地盤に接触していることを特徴とするサクション基礎。

【請求項3】

前記躯体部は、
構造物が設置される上壁部と、前記上壁部の周縁から延び、前記地盤中に少なくとも一部が貫入されている側壁部とを有し、
前記補充部は、前記地盤の表面、前記上壁部の底面、および前記側壁部の内部側壁面のそれぞれの少なくとも一部に接触していることを特徴とする請求項２に記載のサクション基礎。

【請求項4】

前記粒状物は、砂分、または礫分を含むことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のサクション基礎。

【請求項5】

前記粒状物は、透水係数が１０^－７以上１０^－１以下であることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載のサクション基礎。

【請求項6】

前記躯体部は、前記空間と外部とを互いに連通および遮断可能な開閉部を備えていることを特徴とする請求項２または３に記載のサクション基礎。

【請求項7】

前記開閉部は、前記空間に前記粒状物を供給する送入開閉部と、前記空間から水を排出する通水開閉部とを備えていることを特徴とする請求項６に記載のサクション基礎。

【請求項8】

内部に空間を形成する構造を有する躯体部であって、当該躯体部の一部が地盤中に埋没された躯体部を備え、
前記躯体部の、前記地盤から突出した部分における前記空間に粒状物が補充されており、
前記躯体部は、前記空間と外部とを互いに連通および遮断可能な開閉部と、前記開閉部に挿入されて前記粒状物を送給する送給管の配置または移動を誘導する誘導部とを備えていることを特徴とするサクション基礎。

【請求項9】

前記空間における前記粒状物の占有割合が７０％以上であることを特徴とする請求項１～８の何れか１項に記載のサクション基礎。

【請求項10】

請求項１、６、７または８に記載のサクション基礎が備える前記開閉部に接続された送給管を通じて前記空間に前記粒状物を供給する供給装置であって、
連続的または断続的に前記送給管を引き出しつつ、前記粒状物を送給することを特徴とする供給装置。

【請求項11】

請求項１～９のいずれか１項に記載のサクション基礎を施工する施工方法であって、
前記躯体部を前記地盤中に貫入させる貫入工程と、
前記空間に前記粒状物を補充する補充工程と、を含むことを特徴とするサクション基礎の施工方法。

【請求項12】

請求項１～９のいずれか１項に記載のサクション基礎を撤去する撤去方法であって、
前記粒状物に対して流動体を送入することにより、前記サクション基礎を撤去する撤去工程を含むことを特徴とするサクション基礎の撤去方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、サクション基礎およびその工法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、海底等の水底地盤に施工されて水上構造物を支持する基礎となる基礎構造物が知られている。そのような基礎構造物の一種であるサクション基礎は、例えば、上版部の周縁から下方に延設された筒状周壁部（スカート部）を、サクション力によって水底地盤中に貫入させて構築される（例えば特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－３３９６９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、サクション基礎を施工するに際して、各種要因によって、上記筒状周壁部が水底地盤中に完全に貫入せず、サクション基礎の安定性が低下する場合がある。この場合、特許文献１に記載されているように、サクション基礎の内部にグラウト材（コンクリート等）を注入して当該グラウト材を固化させることにより、サクション基礎の安定性を向上させることが行われている。

【0005】

しかしながら、固化した上記グラウト材を含むサクション基礎を、例えば耐用年数の経過により完全撤去する場合には、水中でのサクション基礎の解体、およびグラウト材の回収、といった困難な作業を行うことを要する。

【0006】

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、外力に対する抵抗力を有するとともに撤去時の作業を容易化することができるサクション基礎およびその工法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様におけるサクション基礎は、内部に空間を形成する構造を有する躯体部であって、当該躯体部の一部が地盤中に埋没された躯体部を備え、前記躯体部の、前記地盤から突出した部分における前記空間に粒状物が補充されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一態様によれば、外力に対する抵抗力を有するとともに撤去時の作業を容易化することができるサクション基礎およびその工法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態１におけるサクション基礎を概略的に示す模式図である。

【図2】上記サクション基礎の概略的な平面図である。

【図3】本発明の実施形態１におけるサクション基礎を施工する施工方法について説明するための概略的な模式図である。

【図4】本発明の実施形態２におけるサクション基礎を構築するための躯体部を概略的に示す模式図である。

【図5】本発明の実施形態３におけるサクション基礎を撤去する撤去方法について説明するための概略的な模式図である。

【図6】本発明の実施形態４におけるサクション基礎を概略的に示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本出願における各図面に記載した構成の形状および寸法（長さ、幅等）は、実際の形状および寸法を必ずしも反映させたものではなく、図面の明瞭化および簡略化のために適宜変更している。また、本明細書では、鉛直方向における下方をＺ軸の正方向とし、Ｘ軸、およびＹ軸を水平方向として、３次元空間における互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を規定して説明する。

【0011】

〔実施形態１〕
本発明の一実施形態について、図１～３を用いて説明すれば、以下のとおりである。

【0012】

本実施形態では、海上に設置される着床式の水上構造物の、単独型の基礎として構築されたサクション基礎を例示して説明する。なお、本発明の一態様におけるサクション基礎は、海底地盤に構築されるものに限定されず、川底、湖底、池底、等の各種の水底地盤に構築されてもよい。サクション基礎は、水底地盤の状態（強度、平坦度、等）が適合すれば、水深の比較的浅い場所であっても構築することができる。また、本発明の一態様におけるサクション基礎は、複数個設置されて、複数分離型の基礎となっていてもよい。

【0013】

（サクション基礎の構成）
本実施形態におけるサクション基礎１Ａの構成について、図１および図２を参照して以下に説明する。図１は、海底地盤（地盤）Ｇに構築された状態のサクション基礎１Ａを概略的に示す模式図である。図２は、サクション基礎１Ａの平面図である。図１では、水上構造物２がサクション基礎１Ａによって支持された状態を示しており、図２では、水上構造物２を省略して示している。

【0014】

図１に示すように、サクション基礎１Ａは、水上構造物２を設置するための基礎であって、海底地盤Ｇに沈設される。サクション基礎１Ａによって支持される水上構造物２としては、特に限定されないが、例えば風車（風力発電機）、ケーソン躯体、橋脚、等が挙げられる。ケーソン躯体は、例えば防波堤、岸壁、等に適用することもできる。サクション基礎１Ａによって支持される構造物は、水上構造物２に限定されず、海４の海面から突出していない、海中に設置された水中構造物であってもよい。

【0015】

図１および図２に示すように、サクション基礎１Ａは、躯体部１０を備えている。躯体部１０は、サクション基礎１Ａを構築する前の時点における構築用部材であって、水上構造物２が設置される略円盤状の上壁部１１と、上壁部１１の周縁から延びる略円筒状の側壁部１２と、を含む。躯体部１０は、天井側が閉塞され且つ底側が開放された形状であって、換言すれば有底の容器（バケット）形状である。躯体部１０は、その一部が海底地盤Ｇ中に埋没されている。

【0016】

上壁部１１は、例えば鉄筋コンクリート製である。上壁部１１は、水上構造物２を設置可能な強度および形状となっていればよく、具体的な材質および形状は特に限定されない。上壁部１１は、例えば、プレストレストコンクリート、鋼材、またはその他の材料で構成されていてもよい。上壁部１１は、例えば、平面視したときに、方形状、多角形状、等となるような形状に形成されていてもよい。

【0017】

側壁部１２は、上壁部１１と同じ材料であり、上壁部１１と一体に構成されている。側壁部１２は、上壁部１１と異なる材料で構成されていてもよい。側壁部１２は、躯体部１０が有底の容器状となるように、高さ方向における一方が上壁部１１によって密閉され、他方が開放した、中空の形状であればよく、円筒形状に限定されない。

【0018】

ここで、躯体部１０は、（ｉ）予め調査した海底地盤Ｇの状態（強度等）、並びに、（ｉｉ）水上構造物２の形状および重量、等の施工条件に基づいて設計された仕様に従って製造される。すなわち、上壁部１１および側壁部１２は、サクション基礎１Ａとして要求される強度等に応じて、直径、高さ、壁厚、等が設定される。そして、側壁部１２の高さは、海底地盤Ｇ中に貫入されるべき深さに対応するように設計される。側壁部１２は、高さが部分的に変動するような形状であってもよい。

【0019】

サクション基礎１Ａを構築する際には、例えばクレーンを用いて、水上構造物２の設置を計画している場所に躯体部１０を沈降させ、サクション作用によって側壁部１２を海底地盤Ｇ中に貫入させる（施工方法について詳しくは後述する）。

【0020】

このとき、海底地盤Ｇの状態について予め解析を行っているとしても、側壁部１２を海底地盤Ｇ中に完全に貫入させることは容易では無い。例えば、海底地盤Ｇ中に事前の解析結果と異なる強度の地盤層が存在する、等の要因によって、躯体部１０の貫入が不完全（不十分）となる場合がある。この場合、不完全に貫入された躯体部１０は、その内部の空間のうち、海底地盤Ｇによって満たされた部分と、それ以外の部分である残余空間ＲＳと、を有する状態となる。

【0021】

海底地盤Ｇのうち側壁部１２によって囲まれている（囲繞されている）部分を内部地盤ＩＧとすると、残余空間ＲＳは、内部地盤ＩＧの表面、上壁部１１の底面、および側壁部１２の内部側壁面、によって３次元空間的に画定された部分である。換言すれば、残余空間ＲＳは、躯体部１０の、海底地盤Ｇから突出した部分における内部の空間である。残余空間ＲＳには、海水、または海水と海底地盤Ｇとの混合物、が満たされている。

【0022】

残余空間ＲＳは、サクション基礎の安定性を低下させる。そのため、従来、グラウト材を残余空間ＲＳに注入して、サクション基礎の安定性を向上させることが行われている。このことは、将来的に、固化したグラウト材を含むサクション基礎を撤去する際、多大に困難な作業を要するという問題を生じさせる。

【0023】

そこで、本実施形態におけるサクション基礎１Ａは、残余空間ＲＳに粒状物ＧＭを補充することにより形成された補充部１３を有している。補充部１３は、内部地盤ＩＧの表面に接触しているとともに、上壁部１１の底面（鉛直下方側の面）、および側壁部１２の内部側壁面の一部（内部地盤ＩＧから突出している部分）にも接触している。

【0024】

粒状物ＧＭは、詳しくは後述するように、送給装置および送給管によって残余空間ＲＳ内に補充される。粒状物ＧＭは、粒子の集合物であって、補充部１３が透水性を有するように残余空間ＲＳ内に補充可能であれば、具体的な成分は特に限定されない。粒状物ＧＭは、自然界に存在しない人工的な粒子の集合物であってもよいが、自然界から産出される自然物である粒子の集合物（例えば、土）であることが好ましい。自然物である粒子を用いることにより、内部地盤ＩＧに与える環境負荷を低減することができる。粒状物ＧＭは、例えば、砂分または礫分を含んでいてもよく、それらの混合物であってもよい。粒状物ＧＭは、粗粒土または細粒土を含んでいてもよい。粒状物ＧＭの粒度は、例えばＪＩＳ Ａ １２０４に基づく試験を行うことにより測定することができる。

【0025】

本明細書において、粗粒土とは、細粒分を含んでいてもよく、細粒分まじり礫、細粒分まじり砂、等を意味している。また、細粒土とは、シルト、粘土、有機質土（例えば、有機質粘土、有機質火山灰土）、火山灰質粘性土（例えば、火山灰粘性土Ｉ型、火山灰粘性土ＩＩ型）、等を意味している。砂分とは、粒径が０．０７５ｍｍ以上２ｍｍ以下の土粒子である。礫分とは、粒径が２ｍｍを超え７５ｍｍ以下の土粒子である。粒状物ＧＭは、粒状物ＧＭを送給する管の内径の大きさ、および取扱いの容易性、等の観点から、粒径が４０ｍｍ以下の粒子（土粒子）を主体とすることが好ましい（つまり、礫分を含む場合、礫分としては粒径が２ｍｍを超え４０ｍｍ以下の土粒子であることが好ましい）。

【0026】

粒状物ＧＭは、適正な透水性を有するとともに有機質の含量が少ないことが好ましい。粒状物ＧＭは、砕屑物であることが好ましく、珪砂であることがより好ましい。有機質の含量が少ない粒状物ＧＭを用いる場合、有機物が分解されることによって補充部１３における粒状物ＧＭの存在比率が低下するという事態の生じる可能性を低減することができる。

【0027】

なお、粒状物ＧＭは、上壁部１１からの応力を地盤に伝達可能な地耐力を有することが必要であり、サクション基礎１Ａの撤去時まで固化しない物質であって、下層地盤（内部地盤ＩＧ）と相性の良い透過性のある物質で構成される。粒状物ＧＭは、サクション基礎１Ａの上に搭載する水上構造物２の重量を地盤に伝えることができるように補充部１３を形成可能であるとともに、サクション基礎１Ａの撤去時に補充部１３に水を供給してサクション基礎１Ａ内部を加圧可能となるような性状を有する補充部１３を形成可能な物質であることが好ましい。また、サクション基礎１Ａ内部（すなわち補充部１３および内部地盤ＩＧの表面）と、水底地盤よりも下の地盤と、を含めた領域の透水性について事前検討することが好ましい。このように、粒状物のＧＭの構成は、内部地盤ＩＧの性状（上記領域の透水性）、および、補充部１３に補充された粒状物ＧＭを通じた内部地盤ＩＧへの応力伝達度合い、等に応じて適宜選択されるものであってよく、特に限定されるものではない。

【0028】

上述のように、粒状物ＧＭは、内部地盤ＩＧとは異なる、粒子の集合物であって、内部地盤ＩＧに接触して、残余空間ＲＳ内に補充されている。

【0029】

図２に示すように、上壁部１１は、その内部空間と外部（すなわち海４）とを互いに連通可能および遮断可能な開閉部を２つ備えている。２つの開閉部のうち一方は、残余空間ＲＳに粒状物ＧＭを供給（送入）するために用いられる送入開閉部１４であり、他方は、躯体部１０の内部空間から水を排出するために用いられる通水開閉部１５である。

【0030】

本実施形態におけるサクション基礎１Ａは、送入開閉部１４を通じて粒状物ＧＭが残余空間ＲＳ内に補充されるとともに、通水開閉部１５を通じて海水が残余空間ＲＳから排出されることにより形成された補充部１３を有する。なお、補充部１３には海水または内部地盤ＩＧの底質が残存し得る。そのため、補充部１３には、粒状物ＧＭと海水と内部地盤ＩＧの底質とが混在していてもよい。補充部１３は、大部分が粒状物ＧＭによって満たされている。

【0031】

補充部１３は、粒状物ＧＭを送入する前の残余空間ＲＳの体積を基準として、残余空間ＲＳにおける粒状物ＧＭの占有割合が７０％以上であることが好ましく、この場合、残存する３０％未満の空間（以下、未補充空間ＵＳと称する）には以下のような対処を行えばよい。例えば、サクション基礎１Ａに搭載する水上構造物２（風車等）の自重および通水開閉部１５を通じて水を再吸引（再排出）することにより、未補充空間ＵＳを低減してサクション基礎１Ａを設置することができる。また、例えば、場合によっては、バイブレータ（地盤の土と側壁部１２との摩擦力を振動により低減させる）等の補助工法を組み合わせることにより、未補充空間ＵＳを低減してサクション基礎１Ａを設置することもできる。そして、上記例示した手段に適宜組み合わせて、粒状物ＧＭを追加補充してもよい。

【0032】

補充部１３は、残余空間ＲＳにおける粒状物ＧＭの占有割合が略１００％であることがより好ましい。

【0033】

そして、本実施形態におけるサクション基礎１Ａは、撤去する際に、送入開閉部１４または通水開閉部１５を通じて、補充部１３に液体（例えば水）を注入することにより、躯体部１０を容易に撤去することができるようになっている。

【0034】

この点において、本実施形態における粒状物ＧＭは、補充部１３における透水係数が１０^－７以上１０^－１以下であることが好ましい。上記透水係数は、補充部１３と同様の条件として室内試験を行うことより測定することができる。地盤の性状との適合性等を考慮し、補充部１３に適切な粒状物ＧＭを充填すればよい。

【0035】

粒状物ＧＭの透水係数が１０^－７以上１０^－１以下であることによれば、残余空間ＲＳに粒状物ＧＭが適切に補充された補充部１３とすることができる。これにより、サクション基礎１Ａの安定性を効果的に向上させつつ、サクション基礎１Ａの撤去時に、補充部１３に液体が浸透し易くすることができる。

【0036】

補充部１３に注入する液体は、溶媒（水）に溶質が溶けているものでもよく、例えば海水であってもよい。また、流動性の高い（粘度の低い）液体を用いてもよい。

【0037】

なお、サクション基礎１Ａは、補充部１３に流動体を送入することによって、躯体部１０を容易に撤去することができるようになっていてもよい。流動体は、液体であってもよく、気体であってもよい。また、流動体は、液体および気体の混合物であってもよい。流動体は、分散質として固体を含んでいてもよい。

【0038】

以上のように、本実施形態におけるサクション基礎１Ａは、補充部１３を有することにより、残余空間ＲＳ内が水等で充満された状態に比べて支持力および水平抵抗力を高めることができ、安定性を向上させることができる。そして、サクション基礎１Ａを撤去する際には、補充部１３に流動体を送入して比較的容易に撤去することができる。さらに、補充部１３に補充される粒状物ＧＭ、および前記流動体に含まれる固体（分散質）として、自然界に存在する物質、または環境を汚濁・汚染しない物質を利用することにより、粒状物ＧＭおよび前記固体を回収する作業を不要とすることができる。よって、本実施形態におけるサクション基礎１Ａは、外力に対する抵抗力を有するとともに撤去時の作業を容易化することができる。

【0039】

（その他の構成）
送入開閉部１４および通水開閉部１５は、それぞれ、躯体部１０の内部空間と外部とを互いに連通する状態と遮断する状態とを切替可能となっていればよく、具体的な構造は特に限定されるものではない。送入開閉部１４および通水開閉部１５の構造としては、公知の構造を採用することができる。

【0040】

また、再び図２を参照して、サクション基礎１Ａは、上壁部１１を平面視したときの中心（中心点Ｃ）を通る線分によって上壁部１１の上面を等しい面積で２分割したときの一方の領域内に、送入開閉部１４および通水開閉部１５の両方が設けられている。典型的には、送入開閉部１４を通じて残余空間ＲＳ内に挿入した送給管を用いて粒状物ＧＭが供給される（後述の施工方法を参照）。上記のように配置された通水開閉部１５から海水を排出しつつ、送入開閉部１４を通じて粒状物ＧＭを供給する。

【0041】

このように、本実施形態におけるサクション基礎１Ａは、送入開閉部１４および通水開閉部１５を互いに近い位置に設けられており、この場合、通水開閉部１５は、残余空間ＲＳ内への粒状物ＧＭの充填が最終的に行われる箇所の近傍に位置する。これにより、残余空間ＲＳ内への粒状物ＧＭの充填中に通水開閉部１５から流出する粒状物ＧＭの量を、通水開閉部１５が送入開閉部１４から離れた位置に設けられている場合に比べて低減することができる。

【0042】

なお、送入開閉部１４および通水開閉部１５は、上述のような配置関係であることに限定されるものではなく、互いに離れて配置されていてもよい。

【0043】

また、送入開閉部１４を通じて残余空間ＲＳ内に挿入した送給管は、一方の端部が残余空間ＲＳ内に挿入され、他方の端部が粒状物ＧＭを供給する供給装置に接続されている。送給管の両端部の間の位置であって例えば上記供給装置の近傍には、当該送給管の巻き取り装置が設けられている。

【0044】

＜施工方法＞
本実施形態におけるサクション基礎１Ａを施工する施工方法について、図３を用いて以下に説明する。図３は、サクション基礎１Ａの施工方法を説明するための模式図である。図３における符号３００１で示す図は、躯体部１０を海底地盤Ｇに貫入させる前の状態を概略的に示す模式図である。図３における符号３００２で示す図は、躯体部１０を海底地盤Ｇ中に貫入させる貫入工程について説明するための模式図である。図３における符号３００３で示す図は、残余空間ＲＳに粒状物ＧＭを補充する補充工程について説明するための模式図である。

【0045】

先ず、図３の符号３００１に示すように、水上構造物２の設置を計画している場所における海底に、躯体部１０を沈降させる。この例では、水上構造物２が上壁部１１に取り付けられている状態を例示して説明するが、水上構造物２は、サクション基礎１Ａを構築した後に上壁部１１に取り付けられてもよい。躯体部１０は、プレキャストされて輸送されたものであってもよく、例えば船上で組み立てられたものであってもよい。

【0046】

躯体部１０には、海底に沈降させる前に、送入開閉部１４に送給管６が接続されている。送給管６は、送入開閉部１４とは反対側において供給装置２０に接続されている。送給管６は、送入開閉部１４に挿入されて、一部が躯体部１０の内部空間に入り込んでいてもよい。送給管６は、例えば直径が８０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の、柔軟性を有するホースである。

【0047】

供給装置２０は、粒状物ＧＭを供給するための装置である。供給装置２０は、粒状物供給用バンカ２１と、圧送ポンプ２２と、クレーン２３と、を備えている。粒状物供給用バンカ２１は、粒状物ＧＭを貯蔵する装置である。圧送ポンプ２２は、圧力差を利用して粒状物ＧＭを吸い上げて、送給管６を通じて躯体部１０の内部空間に粒状物ＧＭを圧送する装置である。クレーン２３は、送給管６を支持するとともに、長尺の送給管６を収容する収容部を備えている。クレーン２３は、当該収容部から送給管６を送り出したり、収容部に送給管６を巻き取ったりするためのウインチを備えている。

【0048】

また、躯体部１０には、海底に沈降させる前に、通水開閉部１５に通水管７が接続されている。通水管７は、通水開閉部１５とは反対側において水圧ポンプ３０に接続されている。水圧ポンプ３０は、圧力差を利用して水を吸い上げて吐出する装置である。

【0049】

次いで、図３の符号３００２に示すように、躯体部１０を海底地盤Ｇ中に貫入させる（貫入工程）。躯体部１０における側壁部１２の一部（先端部）を海底地盤Ｇ中に自重により貫入させた後、水圧ポンプ３０を用いて、躯体部１０の内部空間から海水を吸い上げる。これにより、サクション力を生じさせて、躯体部１０を海底地盤Ｇ中にさらに貫入させる。

【0050】

側壁部１２が海底地盤Ｇ中に完全に貫入可能な場合、すなわち上壁部１１の底面と内部地盤ＩＧとが互いに接触するまで躯体部１０が海底地盤Ｇ中に貫入可能な場合、以下の作業を行う。すなわち、送給管６の一部が躯体部１０の内部空間に入り込んでいる場合、上壁部１１の底面が内部地盤ＩＧに設置する直前に、送給管６を巻き取る。この場合において構築されるサクション基礎は、補充部１３を備えていない。

【0051】

一方、側壁部１２が海底地盤Ｇ中に完全に貫入されず、躯体部１０の内部に残余空間ＲＳが存在する状態となった場合、以下の作業を行う。

【0052】

すなわち、図３の符号３００３に示すように、供給装置２０を用いて、送給管６を通じて粒状物ＧＭを残余空間ＲＳに送給することにより、補充部１３を形成する（補充工程）。残余空間ＲＳが存在する状態となった場合における、側壁部１２の海底地盤Ｇから突出している部分の高さは、例えば１ｍ未満である。

【0053】

なお、サクション基礎１Ａは、躯体部１０の、海底地盤Ｇからから突出した部分の高さ（すなわち、海底地盤Ｇの表面から上壁部１１の表面までの高さ）としては、海底地盤Ｇの状態および躯体部１０の大きさに応じて決定されてよく、特に限定されない。サクション基礎１Ａの安定性の観点から、上記高さは５０ｃｍ以下であることが好ましい。

【0054】

（検査方法）
本実施形態におけるサクション基礎１Ａが構築された後において、外観から、以下のことを確認することは難しい。すなわち、外観上、（ｉ）躯体部１０の内部に補充部１３を有するサクション基礎１Ａと、（ｉｉ）残余空間ＲＳにコンクリート等が充填された従来のサクション基礎と、は互いに同じで有り得る。

【0055】

サクション基礎１Ａについて確認する検査方法の一例について説明すれば以下のとおりである。例えば、送入開閉部１４または通水開閉部１５を開状態とすることによって、補充部１３の存在を確認することができる。また、例えば、躯体部１０の内部に、外部と通信可能な荷重計などのセンサを予め設置しておくことにより、躯体部１０の内部を外部から計測可能としてもよい。この場合、上記センサから送信される情報に基づいて、躯体部１０の内部に補充部１３を有するか、コンクリート等が充填されているか、を確認することができる。

【0056】

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0057】

図４は、本実施形態におけるサクション基礎１Ｂを構築するための構築用部材である躯体部１０Ｂを概略的に示す模式図である。図４における符号４００１で示す図は、補充部１３を形成する前の時点における躯体部１０ＢをＺ軸の正方向側からみた状態における図である。図４における符号４００２で示す図は、符号４００１で示す図のＡ－Ａ’線における断面図である。図４における符号４００３で示す図は、送給管６を引き出しつつ補充部１３を形成している状態について概略的に示す模式図である。

【0058】

図４において符号４００１および符号４００２で示すように、本実施形態におけるサクション基礎１Ｂが備える躯体部１０Ｂは、上壁部１１Ｂの底面に誘導部１６が形成されている。誘導部１６は、送給管６の配置または移動を誘導する。本実施形態では、誘導部１６は、螺旋状に設けられている。ただし、誘導部１６の具体的な形状は特に限定されない。

【0059】

躯体部１０Ｂにおける誘導部１６に送給管６を予め配置した状態において、躯体部１０Ｂの上壁部１１を海底地盤Ｇに貫入させる貫入工程を実施する。次いで、本実施形態におけるサクション基礎１Ｂの補充部１３を形成するための補充工程を実施する。この補充工程について説明すれば、以下のとおりである。

【0060】

図４において符号４００３で示すように、補充工程において、送給管６は、誘導部１６に誘導されて引き抜かれつつ、残余空間ＲＳに粒状物ＧＭを補充する。供給装置２０は、クレーン２３におけるウインチを用いて送給管６を連続的または断続的に引き出しつつ、送給管６を通じて粒状物ＧＭを送給する。これにより、残余空間ＲＳ内に粒状物ＧＭを略均等に補充して補充部１３を形成することができる。

【0061】

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0062】

図５における符号５００１、５００２、および５００３は、本実施形態におけるサクション基礎１を撤去する撤去方法の概略を示す図である。サクション基礎１は、前記実施形態１におけるサクション基礎１Ａであってもよく、前記実施形態２におけるサクション基礎１Ｂであってもよい。

【0063】

図５において符号５００１で示すように、通水管７の一端側を水圧ポンプ３０に接続し、通水管７の他端側を通水開閉部１５に接続する。そして、水圧ポンプ３０により補充部１３に水を送入する。これにより、躯体部１０の内部の水圧を高めることができる。

【0064】

躯体部１０の内部の水圧が、補充部１３の外部（海４）の水圧と略同一、または補充部１３の外部（海４）の水圧よりも高くなるようにすると、躯体部１０に作用するサクション力が低下する。そのため、図５において符号５００２で示すように、海底地盤Ｇから躯体部１０を引き抜くことができる。

【0065】

その後、図５において符号５００３で示すように、躯体部１０を海底地盤Ｇから完全に引き抜くことにより、サクション基礎１を撤去することができる（撤去工程）。なお、上記撤去工程では、水圧ポンプ３０から空気等の気体を圧送することによって補充部１３に流動体（水および／または空気）を送入してもよい。

【0066】

〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態１～３にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0067】

本発明の一態様におけるサクション基礎は、浮体式の水上構造物のアンカーとして適用することもできる。なお、本明細書では、サクションアンカーのようなサクション構造物もサクション基礎と称する。

【0068】

本実施形態では、浮体式の水上構造物に適用される基礎（アンカー）として構築されたサクション基礎について説明する。水上構造物は、係留鎖によってアンカーと接続されており、例えばカテナリー係留されることにより位置固定される。本発明の一態様におけるサクション基礎は、各種の浮体方式（セミサブ形式、スパー形式等）におけるアンカーとして用いることができる。

【0069】

本実施形態におけるサクション基礎１Ｃの構成について、図６を参照して以下に説明する。図６は、海底地盤（地盤）Ｇに構築された状態のサクション基礎１Ｃを概略的に示す模式図である。浮体４０は複数のサクション基礎１Ｃによって多点係留されており、図６では、１つのサクション基礎１Ｃについて示している。

【0070】

図６に示すように、サクション基礎１Ｃは、上壁部１１に連結部８が設けられている。上記連結部８には係留鎖５０の一方の端部が連結されている。係留鎖５０の他方の端部は、水上構造物２が設置される浮体４０におけるコラム４１に連結されている。係留鎖５０としては、公知の素材を使用することができ、弾性を有する素材で形成されていることが好ましい。サクション基礎１Ｃは、例えば水深５０ｍ以上の海底に設置される。

【0071】

サクション基礎１Ｃは、典型的には、斜め方向の外力を受ける。斜め方向の外力のうち、鉛直方向における上方向（Ｚ軸の負方向）の成分（すなわち引抜き力）によって、サクション基礎１Ｃには、海底地盤Ｇによって側壁部１２に摩擦力が生じるとともに、受働サクションが生じる。この受働サクションは、躯体部１０の内部圧力が静水圧以下となることにより生じる。

【0072】

ここで、躯体部１０の内部に流入する海水の量を低減することができれば、受働サクションを大きくすることができる。しかし、一般に、海底面近くの緩い砂質土地盤では粒子間の間隙が比較的大きく、透水性が比較的高い場合がある。

【0073】

本実施形態におけるサクション基礎１Ｃは、躯体部１０の内部に補充部１３を有している。例えば、細粒分を含む粒状物ＧＭによって補充部１３を形成することにより、内部地盤ＩＧの表面における土粒子間の間隙を上記細粒分によって埋めることができる。

【0074】

そのため、サクション基礎１Ｃは、外力に対して発生する受働サクションを増大させることができる。また、地震などによる内部地盤ＩＧの液状化を低減することができる。

【0075】

サクション基礎１Ｃは、斜め方向の外力を受ける場合、鉛直方向の引抜き力に加えて、水平方向の外力を受ける。水平方向の外力を受けると、サクション基礎１Ｃには、土圧による抵抗力が生じる。

【0076】

サクション基礎１Ｃは、補充部１３を有することにより、補充部１３に補充された粒状物ＧＭを通じ、内部地盤ＩＧへ応力伝達が可能となる。その結果、サクション基礎１Ｃは、水平方向の外力に対する抵抗力を増大させることができる。

【0077】

そして、前記実施形態１～３におけるサクション基礎１・１Ａ・１Ｂと同様に、サクション基礎１Ｃは、容易に撤去することができる。よって、サクション基礎１Ｃは、外力に対する抵抗力を有するとともに撤去時の作業を容易化することができる。

【0078】

〔附記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0079】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ サクション基礎
６ 送給管
１０、１０Ｂ 躯体部
１４ 送入開閉部（開閉部）
１５ 通水開閉部（開閉部）
１６ 誘導部
２０ 供給装置
Ｇ 海底地盤（地盤）
ＧＭ 粒状物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】