成果報告書詳細
管理番号20100000000208
タイトル平成20年度成果報告書 新エネベンチャー技術革新事業/我が国の地域特性に合致した地震に強い風力発電施設の基礎の技術開発
公開日2010/3/9
報告書年度2008 - 2008
委託先名有限会社サクラ工業
プロジェクト番号P07015
部署名研究開発推進部 技術革新・基盤技術グループ
和文要約洋上風力発電設備の基礎の液状化対策は、設置条件より、狭隘な場所で短時間での施工を完了する必要があり、多機能かつ高性能の施工方法が求められる。本工法は、硬質地盤に杭を打設する工法として実績のある二重管式分離型ドーナツオーガーの内管部に砂を供給し砂杭が構築できるように改造したもので、障害物が介在する液状化地盤でも、1台の装置で最短時間で砂杭を構築し高密度の地盤に改良することが可能である。また、海上施工においても、外管が内管での締固め時の反力を地盤に伝達するため、洋上施工で問題になっている反力確保が容易に対応できる。本工法は、国内初の試みであり、様々な問題点を有しており、1/20の模型を製作し稼働確認を行ない、問題点を抽出した。1)二重管式分離型ドーナツオーガーの改良で、内管部から材料が供給可能になるか。2)内管の上下動で締め固めに対応できるストロークを確保できるか。3)内管と外管を接続する油圧シリンダーの着脱は容易に行えるか。4)外管を回転しながら引き抜き、内管を逆回転し上下動が行えるか。5)全体の装置バランスは。尚、本模型は各機械装置の連動性の確認や追随性、改良仕様の確認のためにアクリル仕様としており、実際の土中貫入、杭体造成は実機による実地盤での確認が必要となる。『模型による確認及び問題点の把握』 1)内管シャフトの径を400 程度にすることで、材料供給は可能であることが判明した。材料の性状により管内でアーチアクションを起こし詰まる場合があり、対策が必要 2)内管の上下動のストロークは100cm 程度まで可能である。(50mmのストローク)接続する油圧シリンダーのストロークにより上下動のストロークは決定される。材料を十分に土中に供給するためにも、100cm 程度が必要となる。(過去の実績による)3)模型であり、人力で容易に取外しが可能であるが、実際は数t/本の重量物になる。自動着脱のジョイントを考案する必要がある。4)外・内管を正(時計回り)逆(反時計回り)回転し、回転しながら内管を上下動することも可能であった。内管シャフトのスクリューと外管の隙間を十分に確保する必要がある。また、締め固め時には、外管は逆回転、内管も逆回転しながら材料に土中でねじりを加えながら供給が可能でより密度の高い造成杭が構築可能であることが推測される。5)回転部が最上部にありバランス的にはトップヘビーになるので走行時には注意を要す。模型により、装置の連動性、追随性等は実機にスライドしても十分に対応できるものと考えられる。さらに実用機では、土中貫入用の穿孔ビットの検討、材料供給時のアーチアクション防止、排出口の形状の検討、大水深下の長尺施工の装置の対応方法等の検討が必要になる。施工設備は、20m×40m の広さですべての装置が搭載可能である。施工コストは、従来の方法の1/2 以下、施工時間も1/2 以下となる。また、本工法は無振動無騒音であり施工時の環境への影響も最小限となる。
英文要約In countering the liquefaction of the foundation of a wind power system on the ocean,the construction must be completed quickly in a small space due to the installation requirements, and thus versatile, advanced construction techniques are required. This construction method uses double-pipe, discrete-type doughnut augers-a proven construction technique that drives piles into hard soil - with a modification to allow sand pile construction by filling the inner pipe of the auger with sand. This method can change even liquefied soil with obstructions to denser soil by driving sand piles in the minimum time with a single piece of equipment. For construction on the ocean as well, the outer pipe transfers the force of the reaction generated by the inner pipe tamping into the soil, which allows the force of the reaction to be easily secured and which is inherently difficult in construction on the ocean. Since this construction technique will be attempted for the first time in Japan and has many problems, we created a 1/20-scale model of the equipment to verify the operation and identify any problems:(1) Is it possible to supply materials from the inner pipe by improving the double-pipe,discrete-type doughnut auger- (2) Is it possible to use the vertical movement of the inner pipe to secure a stroke adaptable to the tamping- (3) Is it easy to attach and remove the hydraulic cylinder that connects the inner and outer pipes- (4) Is it possible to rotate the outer pipe to pull it out and rotate the inner pipe in reverse to move it up and down- (5) How about the balance of all the equipment- It should be noted that the model was made of acrylic to verify the interlocks between components, trackability, and improvements. The actual soil penetration and pile construction must be verified with the actual equipment and soil. [Points verified and problems identified using the model] (1) It turned out that the inner pipe shaft with a diameter of about 400 allowed materials to be supplied. Depending on the material properties, arch action may occur inside the pipes, causing clogging. This must be countered. (2) It is possible to secure a stroke of up to about 100 cm for vertical movement inside the pipe (stroke of 50 mm). The stroke of the connected hydraulic cylinder determines the stroke of the vertical movement. To supply sufficient materials into the soil, a stroke of 100 cm or so is required (based on the past results). (3) For the model, it is easy to remove the cylinders manually. Actually, however, each cylinder weighs several tons. A joint for automatic attachment and removal must be devised. (4) It turned out possible to rotate the inner and outer pipes clockwise and counterclockwise and to move the inner pipe up and down while rotating it. Sufficient clearance must be provided between the inner pipe shaft screw and the outer pipe. In addition, it is expected that denser pile construction can be provided because, at the time of tamping, materials can be supplied into the soil with a twist applied to them by rotating both the outer and inner pipes in reverse. (5) Because the rotary part is located at the top, the equipment has a top-heavy structure; attention is required when the equipment is in operation.
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