洋上設備撤去時の吊り上げ：重量、切断、荷重解放

撤去時の吊り上げが据付時より難しい理由

廃止措置の規模

OSPARの2023年の北東大西洋一覧には、石油・ガス設備が1,948基あり、そのうち1,144基は海底構造物です。このうち1,385基が稼働中、277基が操業停止または解体中、171基が廃止済み、10基がOSPARの完全撤去原則の適用除外により現地に残置されています。

英国では、North Sea Transition Authorityの2026年八月の更新で、残る計画の費用は£43.4 十億ポンド（2025年価格）と見積もられ、そのうち約£21 十億ポンドが2032年までに発生するとされています。2026年から2031年に173の施設が生産を終了する見込みで、2025年にはトップサイド10基と下部構造物8基の撤去が記録されました。同庁の指標では、3,000 tを超える大型ジャケットやトップサイドの撤去費用は、大型起重機船に対する世界的な需要とともに上昇しています。ノルウェー大陸棚については、Offshore Norgeの2026年二月の見通しが、2025年から2034年に廃止措置を予定する31の施設を対象としています。この期間に生産終了を予定するものが21あり、撤去対象はトップサイド約190,500 t、ジャケット約107,500 tです。

トップサイドの撤去方法は、次の三つ、またはその組み合わせです。洋上で小片に切断してコンテナで搬出する方法、据付と逆の順序で大型起重機船を使いモジュールごとに撤去する方法、トップサイド全体を一度で吊り上げる方法です。最大の一括吊り上げ船は、60,000 tまでのトップサイドを扱えます。どの方法にも固有の吊り上げ作業があり、各作業にはそれぞれの重量、切断手順、荷重移行があります。

重量：規格が求めること

吊り上げ作業の設計では、重量に不確かさに応じた余裕係数を乗じます。公表されている係数は、重量の把握方法によって異なります。

DNV-ST-N001 は2016年にこれらの文書に取って代わりました（現行版は2023年十二月、吊り上げは第16節）。また、 DNV-RP-N102 は撤去に関する推奨基準に取って代わりました。プロジェクトでは契約で指定された版の係数を適用します。旧文書は、係数が根拠資料に応じてどう変わるかを示しています。

撤去に関するDNVのガイダンスには、供用期間中に加わるものとして、機器や構造物の改造、新しい配管とケーブル、コンクリート充填、浸水した部材、タンク残留物が挙げられています。海洋付着生物の重量は調査に基づき、恒久荷重として扱います。可能な場合は計量を推奨し、保守的な係数だけでは不十分なことが多いと警告しています。重心位置の極値、考え得る最低重量、実現可能な最大浮力についても吊り上げ作業を確認します。海底構造物内に滞留した水は、水面から出るときにフック荷重を大きく増加させることがあり、事前に構造物へ排水孔を設けることが一つの対策です。スカートのない構造物を粘土質海底から引き離すには、少なくとも水中重量に等しい追加の力が必要です。詳しくは 海底からの回収.

公表された完了報告書では、トップサイドの重量は概ね推定どおりだった一方、ヤードに到着した海洋付着生物は推定よりはるかに少なかったとされています。2017年に一括吊り上げで撤去された23,500 tのトップサイドは、吊り上げ時に記録された重量との差が0.25 %以内で、廃止措置計画の推定値を約600 t（3 %未満）下回りました。北海の大型ジャケット三基では、海洋付着生物はジャケット重量の6～10 %と推定されましたが、切断や吊り上げの間に脱落し、輸送中に乾燥するため、ヤードに届く量はずっと少なくなります。吊り上げ計画には岸壁到着時の量ではなく、推定値を用います。

切り離し：荷重解放

DNVの撤去ガイダンスは、吊り上げ前に切断の完了を確認することを求めており、独立した二つの方法による確認を求める場合もあります。完全に切断すると不安定になるおそれのある構造物は、部分的に切断した状態にとどめるか、固定します。吊り上げ基準は、吊り上げ前の固縛切断を対象とし、切断後に鉛直方向の拘束を残さないこと、残存接続があれば吊り上げを停止できるようクレーン運転者に荷重をリアルタイムで表示することを求めています。撤去ガイダンスはさらに、±5 %より高い精度でのクレーン荷重監視と、過荷重の表示に対する対応手順を求めています。撤去解析で検討するケースの一つが、切断未完了による予測不能な反力です。

動的挙動は、最後の支持部がどのように外れるかによって決まります（図1）。クレーンを接続した状態で最後の切断を行う場合、クレーンには事前に荷重がかかり、残りの重量を支持部が負担しています。その支持部が一気に外れると（吊り下がった部材や片持ち部材、引張を受ける接合部、または荷が滑り落ちたり落下したりできる切断面の場合）、残りの荷重が突然フックへ移り、 吊り具の荷重は超過し ます。減衰がなければ、新たな静荷重を超える増分は、移った荷重と同じ大きさになり得ます。

減衰率5 %の単純モデルでは、クレーンに真の重量の90 %の荷重を事前にかけた場合、例えば推定重量が10 %小さかった場合、フック荷重は一時的に約109 %になります。事前荷重が70 %の場合は約126 %です（図2）。切断面に載った荷は落下せず、クレーンが吊り上げるまでそこに残ります。その場合、荷重移行は後述する吊り上げ開始時に起こります。 吊り具に組み込んだ衝撃吸収装置は 、設定値が想定される最大重量を上回り、装置に残りストロークがある限り、代わりに設定値付近の力でストロークします。

したがって、最後の切断を荷重がかかった状態で行う場合、根拠資料が許す範囲で事前荷重を真の重量に近づけます。ただし、想定される最低重量を超えてはいけません。超えると切断が完了した瞬間に荷が上方へ跳ねます。荷重解放時のピークはクレーンと吊り具の確認に含めます。一方、多くの撤去作業では先に切断を済ませ、荷の自重、切断面の摩擦、仮設の拘束で支持しておき、吊り上げ開始時に荷重を移します。2017年の一括吊り上げもこの方法でした。脚部は数か月前に切断されていました。船は約1.5時間かけてバラストを排出し、23,500 tのトップサイド重量のほぼ全量を受けた後、15秒間の高速吊り上げで切断済み脚部との間に1.5 mの間隔を確保しました。これは クイックリフトと同じ考え方です。荷重解放前に荷重を受け、解放後すばやく離隔を確保します。

構造物からの吊り上げ開始と台船への着地

固定式プラットフォームや台船から吊り上げる起重機船では、吊り上げ対象の構造物とクレーン先端の動きが異なります。 DNV-RP-N103 では、この吊り上げ開始をスナップ荷重として扱います。スナップ速度は巻き上げ速度と、対象物とクレーン先端の相対鉛直速度の和です。スナップ荷重は巻き上げ系の剛性の平方根に比例して増加します。吊り上げ開始後、台船のヒーブによって荷が再び甲板に接触したり、クレーン先端が下がってプラットフォームに接触したりすることがあります。台船への据え下ろしでは甲板が荷に向かって上昇することがあるため、接触速度は下降速度と甲板の上昇速度の和になります。当社の 移載吊り上げ の記事では、両方を詳しく説明しています。

ヒーブ補償装置や衝撃吸収装置が役立つ場面

どの装置も静荷重を変えたり、吊り点の妥当性を証明したり、切断を完了させたりはしません。重量の根拠と荷重伝達経路を確定した後、吊り上げモデルに基づいて装置を選定します。 CONSTELLATION では、装置あり・なしの荷重解放、吊り上げ開始、着地をモデル化し、ピーク荷重、使用ストローク、離隔を報告します。