パイルラン保護

海洋杭打ち工事中、大きな鋼製杭はガイドフレームを通して下ろされ、油圧ハンマーを使用して海底に駆動されます。土壌抵抗は駆動中の杭の重量をサポートします。ただし、杭の先端が弱層または軟質層——ゆるい砂または軟質粘土のような——に遭遇すると、抵抗が突然低下し、杭は重力の下で下向きに加速します。

この自由落下イベントはパイルランとして知られています。杭は数秒で数メートル落下でき、より硬い層または軟質層の端に到達すると、激しく減速します。結果的な衝撃は、ハンマー、ガイドフレーム、クレーンワイヤを通して、クレーンブームと船舶構造に伝達されます。

保護なしに、これらの衝撃荷重はクレーンの安全作業荷重を5倍以上超過し、クレーンの構造的破損、ワイヤ破裂、または杭打ち機械への損傷のリスクがあります。

クレーン衝撃吸収装置は、クレーンのリフティング システムに設置されています — 通常はクレーン フックと負荷の間の直列に — パイル ラン イベントのエネルギーを吸収するために。パッシブ ヒーブ コンペンセーターと同じガス スプリング原理で動作しますが、パイル ランに特有の高エネルギー短期間の負荷向けに特別に設計されています。

パイル ランが発生すると、ワイヤ速度の急激な増加により、ショック アブソーバーが急速に圧縮され、ガス チャージを圧縮し、落下している杭の運動エネルギーを吸収します。クレーンに伝わるピーク力は、ショック アブソーバーの最大抵抗力に制限されます——剛体接続で発生するもののほんの一部です。

主要な設計パラメーター:

• エネルギー容量 — ボトムアウトなしで、最悪のパイル ランシナリオの完全な運動エネルギーを吸収する必要があります。
• ピーク力 — ストローク中の最大抵抗力で、クレーンのピーク荷重を決定します。
• ストローク — 予想されるパイル ラン距離に十分である必要があります。

衝撃吸収のエネルギー バランスについては、クレーン衝撃吸収に関するページを参照してください。

Norwegian DynamicsのPOLARISは、パイルラン保護を含むクレーン操作用に特別に設計された軽量ショックアブソーバーです。容量は75トンから4,000トン、ストロークは1.0〜8.0メートルで、POLARISは海洋杭打ち応用の全範囲をカバーしています。

POLARIS設計の主な特徴:

• 軽量構造 — クレーンの荷重図表への影響を最小化し、ペイロード用のリフティング容量を保持します。
• 高速エネルギー吸収 — チューニング済みガススプリングとダンピング特性は、パイルラン イベントの短期間の高エネルギー負荷に最適化されています。
• シンプルで堅牢な設計 — 電子機器、センサー、外部電力なし。過酷な海洋環境で確実に動作します。

パイルラン リスクは、地盤工学データを使用して杭打ち工事の設計段階中に評価されます。土壌ボーリングと圧入試験(CPT)は、パイルランが発生する可能性がある潜在的な弱層を識別します。杭の重量、土壌抵抗プロフィール、ハンマー エネルギーに基づいて、予想されるパイルラン距離と速度が計算されます。

これらの計算により、ショックアブソーバー仕様が決定されます——エネルギー容量、ピーク力、ストローク。ショックアブソーバーは、予想されるケースではなく最も信頼できるパイルランシナリオを処理するようにサイズ設定する必要があります。過小サイズの結果は深刻です。

パイル ラン保護は風力発電所の設置にも関連があり、モノパイルは潜在的に可変的な土壌条件で海底に駆動されます。POLARISはこのアプリケーションで広く使用されており、効果的な保護と高容量クレーン操作に必要な軽量設計を組み合わせています。反復設置キャンペーンの効率を向上させるための関連技術については、高速リフティングも参照してください。