JPH0739662B2 - 滑動免震式海洋構造物およびその施工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はドライドックなどで建造し、曳航後、沈設し
て、据付けを行う海洋建造物に適用されるものである。
具体的な構造物の例としては、海洋石油開発プラットフ
ォーム、海洋レジャー施設、発電・メタノール・パルプ
などの産業用プラントバージなどが挙げられる。

〔従来の技術〕

海洋石油開発用プラットフォームなど、海洋建造物の一
般的な建設方法は以下の手順からなる。

ドライドック内で構造物本体を構造する。

ドライドックに注入して構造物本体を浮遊状態とし
て、設備を艤装する。

浮遊状態の構造物を現地へ曳航する。

構造物を沈設し、据付ける。

波、潮流、風、地震、氷圧力などの水平外力に対
し、滑動しないよう注水した後、砂バラストの投入、コ
ンクリートバラストの打設などにより、重量を付加して
滑動抵抗を増す。

なお、手順はドライドック内で行う場合もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のような重力式海洋構造物を、日本など地震域の沿
岸または沖合いの海に建設しようとする場合、以下のよ
うな問題がある。

（ａ）従来の方法では、地震に対し滑動しないよう重量
を付加するため、地震慣性力が増し、十分な滑動の安全
率を確保することが難しい。

（ｂ）海洋構造物は陸上構造物に比べ浮力を受けてお
り、さらに地震時には、まわりの海水による動水圧も受
けることになり、滑動の安全率を確保することが容易で
ない。

（ｃ）海底地盤が軟弱である場合、地盤改良など工費が
嵩むばかりでなく、重力式の海洋構造物の建設が不可能
となる場合もある。

本発明は従来技術における上述のような課題を解決する
ことを目的としたものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の滑動免震式海洋構造物は、重力式海洋構造物に
おいて、次のような基準により設計される。

（１）バラストを含めた構造物の重量を軽量化する。た
だし、生起頻度の高い波、潮流、風に対しては、重力に
よる滑動抵抗で滑動しない程度とする。

（２）設計地震（構造物の応力度が降伏点以下または短
期許容応力度以下となるよう設計される対象の地震）に
対しては、滑動を許す。

（３）事故荷重（歴史的にまた地質学的に考え得る最大
級の地震または船舶の衝突などの事故荷重）に対して
は、滑動を許すと同時に、構造物は致命的破壊に到らな
いように設計する。

以上を可能とするため、本発明では構造物の基礎底版部
を２重底版構造として、２つの底版間で滑動し、滑動抵
抗をコントロールするようにした。

すなわち、本発明の滑動免震式海洋構造物は構造物本体
内部のバラストの重量などにより、海底面上に設置され
る重力式海洋構造物において、底版部分を基礎側底版と
本体側底版とに分離し、上述の設計地震など所定以上の
水平外力に対しては、基礎側底版と本体側底版との接触
面での滑動を許容するよう構成したものである。この基
礎側底版と本体側底版との接触面は、金属、プラスチッ
ク、タイル、石材、セントモルタル、コンクリートなど
の平滑に仕上げられた面とすることにより、滑動抵抗係
数を把握し、滑動挙動の予測解析を容易にすることがで
きる。

また、上述した事故荷重に対しては、基礎側底版の周辺
部に立上り壁を設け、構造物本体との間に所定の間隙を
形成し、必要に応じゴムまたは木材などからなる防衝装
置を設け、あるいは立上り壁の構造的強度を構造物本体
より弱く設計することにより、仮に局部的な破壊があっ
ても、滑動する構造物本体の変位をある程度拘束し、運
動エネルギーを吸収することにより、本体側の致命的破
壊を防ぐ構造が考えられる。

底版部分を基礎側底版と本体側底版とに分離した場合の
海洋構造物の施工方法としては、例えばドライドック内
で建造した海洋構造物の基礎側底版をテンションボルト
で本体側底版に緊結した状態で、ドライドックへの注水
などにより浮遊させ、曳航して所定位置の海底面上に沈
設するといった方法が利用できる。滑動抵抗は、従来の
重力式海洋構造物と同様、バラストの重量などにより与
えられるが、設計地震以上の水平外力に対しては、基礎
側底版上での構造物本体の滑動を許容するため、バラス
トの重量を軽減することができ、その分、構造物の軽量
化が図れる。

〔実施例〕

次に、図示した実施例について説明する。

第１図および第２図は一実施例として、海洋石油開発プ
ラットフォームに本発明を適用した場合を示したもので
ある。

図に示すように中空の構造物本体１の下部底版部分が基
礎側底版２と本体側底版３とに分離されている。構造物
本体１は中央にドライ区画４を有し、ドライ区画４の外
側に水バラスト５および砂バラスト６を注入または投入
し、重力式構造物として波、潮流、風や中小の地震に対
し、滑動しないようになっている。また、構造物本体１
上には、居住施設、作業設備などの上載設備７が構築さ
れている。

第２図は底版部分の詳細を示したもので、基礎側底版２
と本体側底版３との接触面には、それぞれステンレス鋼
板あるいはテフロン加工鋼板などからなる基礎側ベース
プレート2aと本体側滑動プレート3aがコンクリート表面
に一体化されており、プラットフォームに所定以上の水
平外力、例えば前述した設計地震が作用した場合、構造
物本体１が基礎側底版２に対し、滑動するようになって
いる。

また、本実施例において、基礎側底版２の周辺部には、
下向きの基礎スカート部８と、上向きの立上り壁９とが
形成されている。基礎スカート部８は海底面10内に貫入
され、基礎側底版２を海底面10に対し定着させている。
立上り壁９は設計地震あるいは事故荷重などにより、構
造物本体１が滑動した場合の滑動を制限するものであ
り、構造物本体１側の対向面には遊びδをおいて防衝装
置11が設けられている。本実施例における防衝装置11は
合成ゴムなどからなる円筒形ゴム防舷材などを利用した
ものである。設計地震に対しては遊びδの範囲で滑動
し、防衝装置11は働かない。すなわち、防衝装置11は事
故荷重または破壊的地震にのみ有効に作動し、運動エネ
ルギーの一部を吸収する。防衝装置11の保護のため、構
造物本体１と立上り壁９間の間隙には、例えば発泡スチ
ロールなど滑動を拘束しない充填材12が充填され、その
上面には異物侵入防止のためのシール材13が取付けられ
ている。

図中、14は後述するように曳航時、基礎側底版２を構造
物本体１に緊結するためのテンションボルトである。ま
た、15,15aは後からテンションボルト14を撤去する場合
などに利用する監査廊である。

第３図は防衝装置11の他の実施例を示したもので、主防
衛装置11aの他に、基礎側底版２の立上り壁９との間の
遊び部分に小型の副防衝装置11bを設けたものである。
主防衝装置11aに比べ柔らかい副防衝装置11bを使用し、
設計地震時は副防衝装置11bのみが変形する。事故荷重
に対しては副防衝装置11bはつぶれ（圧潰してもよ
い）、主防衝装置11aが作動する。この実施例では、設
計地震以後、水バラストを抜いて構造物本体を軽くすれ
ば、副防衝装置11bの復元力により、滑動による残留変
位を修正し、構造物本体をもとの位置に戻すことができ
る。

第４図は防衝装置11のもう一つの実施例を示したもの
で、副防衝装置11bとして、ゴムガスケットを使用した
場合である。このゴムガスケットには沈埋函（沈埋トン
ネル）の函体接合部に使われているような軟質のゴムか
らなるガスケットを利用し、第３図の実施例における副
防衝装置11bと同様に機能させることができる。

次に、本発明における海洋構造物を建造および曳航する
際に、構造物本体１と基礎側底版２を一体化する方法に
ついて説明する。

第５図は前述のテンションボルト14による緊結部分の具
体例を示したものである。テンションボルト14は下端が
基礎側底版２内にアンカーされ、基礎側ベースプレート
2a、本体側滑動プレート3aおよび本体側底版３を貫通さ
せた状態で緊結ナット21を締付け、基礎側底版２と本体
側底版３を一体化している。本体側底版３にはあらかじ
め、スリーブ22が埋め込まれており、テンションボルト
14との間にはゴムパッキング23が装着されている。ま
た、緊結ナット21の回りには、ドーナツ型のパッキング
25を介して、防水ふた24がボルト26により取付けられて
いる。

地震により、テンションボルト14がせん断された場合に
は、バラスト水を排水することにより、海洋構造物本体
を浮上させ、曳航、再利用することができる。

テンションボルト14がせん断されない状態で移設する必
要が生じた場合には、以下の手順で構造物本体を浮上さ
せる。

防水ふた緊結ボルト26をゆるめ、防水ふた24をはず
す。

テンションボルト14の緊結ナット21をはずす。

再度、防水ふた24を取付ける。

構造物本体のバラスト水を排水する。

なお、テンションボルト14は本体側底版３に接するドラ
イ区画または監査廊に取付け、作業員のアプローチが可
能な構造としている。

〔発明の効果〕

（１）設計地震に対しては、海洋構造物本体が基礎側底
版上を滑動することにより、地震エネルギーを吸収し、
免震効果を発揮する。

（２）事故荷重に対しては、滑動により運動エネルギー
を吸収すると同時に、基礎側底版の周辺部に立上り壁を
設けるなどして、防衝装置あるいは立上り壁の変形によ
るひずみエネルギーの形で、運動エネルギーを吸収し、
海洋構造物本体にとって有害な変位を起こさないように
すると同時に本体にとって致命的な破壊を防ぐことがで
きる。

（３）基礎側底版および本体側底版間の滑動面は金属、
プラスチック、タイル、石材、セメントモルタル、コン
クリートなどの平滑に仕上げられた面とするため、滑動
抵抗係数を把握しやすく、滑動挙動の予測解析を容易に
することができる。

（４）テンションボルトは浮遊曳航する際、基礎側底版
を海洋構造物本体に緊結する働きをする。現地に据付け
た後は、撤去しても、そのままでもよい。

（５）基礎側底版は「重ね版構造」として、本体側底版
と協力して曲げモーメントに抵抗する。

（６）地震荷重などにより、滑動した場合、バラスト調
整により、底版間の接触圧を減らすこと、また再浮上さ
せることにより、位置修正が可能である。

（７）バラスト調整により、再浮上させ、修理のために
ドックインさせたり、または他の地点へ移設することが
可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の滑動免震式海洋構造物をプラットフォ
ームに適用した場合の一実施例を示す鉛直断面図、第２
図はその要部の拡大図、第３図および第４図はそれぞれ
防衝材の変形例を示す鉛直断面図、第５図はテンション
ボルトによる基礎底版部の一体化の具体例を示す鉛直断
面図である。 １…構造物本体、２…基礎側底版、2a…基礎側ベースプ
レート、３…本体側底版、3a…本体側滑動プレート、４
…ドライ区画、５…水バラスト、６…砂バラスト、７…
上載設備、８…基礎スカート部、９…立上り壁、10…海
底面、11…防衝装置、12…充填材、13…シール材、14…
テンションボルト、15…監査廊、21…緊結ナット、22…
スリーブ、23…ゴムパッキング、24…防水ふた、25…パ
ッキング、26…ボルト、

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】海底面上に設置される重力式海洋構造物に
   おいて、前記海洋構造物の底版部分を基礎側底版と本体
   側底版とに分離し、前記基礎側底版と本体側底版との接
   触面を平滑に仕上げ、構造物本体内のバラストの重量に
   より滑動抵抗をコントロールすることで、構造物の応力
   度が降伏点以下または短期許容応力度以下となる設計地
   震に対し、前記基礎側底版と本体側底版との接触面での
   滑動を許容するよう構成するとともに、前記基礎側底版
   の周辺部に立上り壁を設け、構造物本体との間に所定の
   間隙を形成することで、歴史的にまた地質学的に考え得
   る最大級の地震または船舶の衝突などの事故荷重に対
   し、前記立上り壁により滑動する構造物本体の変位を拘
   束しつつ運動エネルギーを吸収するよう構成したことを
   特徴とする滑動免震式海洋構造物。
2. 【請求項２】前記基礎側底版と本体側底版との接触面に
   はそれぞれ表面が平滑な基礎側ベースプレートと本体側
   ベースプレートを一体化してある請求項１記載の滑動免
   震式海洋構造物。
3. 【請求項３】前記立上り壁と構造物本体との間隙部分に
   は前記立上り壁と前記構造物本体との相対移動を制限す
   る防衝装置が設けられている請求項１または２記載の滑
   動免震式海洋構造物。
4. 【請求項４】前記立上り壁の構造的強度を構造物本体よ
   り弱くし、事故荷重による構造物本体の変位をある程度
   拘束しつつ、立上り壁の局部的な破壊により運動エネル
   ギーを吸収するようにした請求項３記載の滑動免震式海
   洋構造物。
5. 【請求項５】前記基礎側底版をテンションボルトで本体
   側底版に緊結し、浮遊状態で設置現場まで曳航し、所定
   の海底面上に沈設した後、バラストにより所定の滑動抵
   抗を与えることを特徴とする請求項1,2,3または４記載
   の滑動免震式海洋構造物の施工方法。