JP2003139272A - 水底下への管体敷設方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業による周辺水域の汚濁を防止でき、かつ
構成が簡易で能率的な水底地盤下への管体敷設方法を提
供する。 【解決手段】 前方にプラウを有し、かつ前記プラウの
後方に管体先端が連結されたプラウ式掘削機１を用い
て、プラウ式掘削機１の底面位置が水底面下の所定位置
となる状態で、プラウ式掘削機１を作業船９から高さ調
整可能に垂下された複数の吊り具１１により水中１２に
吊り下げ、陸上、水上または水底の固定点からの牽引力
（１３）によってプラウ式掘削機１を牽引して水底地盤
３に掘削溝４を形成し、プラウ式掘削機１に連結される
管体２を掘削溝４内に敷設することを特徴とする水底地
盤下への管体敷設方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、河川、海、湖沼等
の水底地盤下に各種配管等の管体を敷設する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】河川、海、湖沼等の水底地盤下に各種配
管等の管体を敷設する場合、（ａ）配管の敷設前にバケ
ット船等で水底地盤の掘削作業を行う事前掘削方式や、
（ｂ）管体を水底地盤上に敷設後、ジェットノズルを備
えたユニット浚渫機で既設管体周辺の土砂を既設管体側
方に吐き出して掘削溝を形成し、既設管体を掘削溝に沈
降させる敷設後掘削方式などが従来技術として存在す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、水底地盤下に
管体を敷設する場合には、まず第１に作業水域に生じる
汚濁を最小限に抑えることが環境保護の観点から要求さ
れる。この点で従来技術は作業水域に大量の土砂等が拡
散するため、特に作業水域付近に漁場等が存在する場合
にはその使用が制限されるという課題があった。

【０００４】一方、海底ケーブルや石油・ガスの海底管
体の敷設に既設管体周辺の水底地盤をプラウ式掘削機に
より掘削するものがあるが、これらは比較的深い水深用
でプラウ式掘削機の構成が複雑なため設備コストが高
く、操作が複雑であるため比較的浅い水深等に適用する
と不経済であった。また、従来方式のプラウ掘削機は自
重を水底地盤に支承させるため、水底地盤が軟弱である
場合には適用できなかった。

【０００５】本発明は、上記従来技術の欠点を除くため
にされたものであり、特に作業による周辺水域の汚濁を
防止でき、水底地盤が軟弱であっても施工可能で、かつ
構成が簡易で能率的な水底地盤下への管体敷設方法を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では以下のような水底地盤下への管体敷設方
法を提供する。 （Ａ） 第１の発明は、前方にプラウを有し、かつ前記
プラウの後方に管体先端が連結されたプラウ式掘削機１
を用いて、プラウ式掘削機１の底面位置が水底面下の所
定位置となる状態で、プラウ式掘削機１を作業船９から
高さ調整可能に垂下された複数の吊り具１１により水中
１２に吊り下げ、陸上、水上または水底の固定点からの
牽引力によってプラウ式掘削機１を牽引して水底地盤３
に掘削溝４を形成し、プラウ式掘削機１に連結される管
体２を掘削溝４内に敷設することを特徴とする。 （Ｂ） 第２の発明は、掘削刃２２の下端が接近するよ
うに傾斜した状態で、装置下面に２枚の掘削刃２２が対
向して、１組取付けられたプラウ式掘削機２０を用い
て、掘削刃２２の間に水底地盤３上の既設管体２ａが位
置し、かつプラウ式掘削機２０の掘削刃２２下端が水底
面下の所定位置となる状態で、プラウ式掘削機２０を作
業船から高さ調整可能に垂下された複数の吊り具１１に
より水中に吊り下げ、陸上、水上または水底の固定点か
らの牽引力によってプラウ式掘削機２０を既設管体２ａ
に沿って牽引し、既設管体２ａの側面または底面あるい
は側面および底面の土砂を掘削して水底地盤３に掘削溝
４を形成し、掘削溝４内に既設管体２ａを沈降させるこ
とを特徴とする。このとき、プラウ式掘削機２０の下側
に設けられた２枚の掘削刃２２を掘削機幅方向に傾動可
能とし、掘削刃下端を既設管体２ａ下方の水底地盤３内
に配置可能とするのが好ましい。 （Ｃ） 第３の発明は、２枚の掘削刃３３が装置下側に
平行配置され、かつ掘削刃３３相互の間隔が開閉動によ
り変更可能な掘削機３０を用いて、（１）掘削刃３３を
閉じて、掘削機３０の掘削刃３３下端が水底面下の所定
位置に、掘削機３０を作業船から高さ調整可能に垂下さ
れた複数の吊り具１１により水中に吊り下げ、（２）掘
削刃３３の間隔を敷設直角方向に押し広げて水底地盤３
に掘削溝４を形成し、（３）掘削機３０を吊り下げて作
業船を前進移動した後、（１）から（３）の工程を繰り
返して掘削溝４を延長し、掘削と同時に又は掘削完了後
に掘削溝４内に管体２を敷設することを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】＜第１実施形態＞以下、図面を参
照しつつ、本発明の第１実施形態を説明する。図１は、
本発明の第１実施形態の概要図である。第１実施形態
は、プラウ式掘削機１の後方に管体２の先端を連結し、
プラウ式掘削機１を牽引して水底地盤３に掘削溝４を形
成しつつ、管体２を掘削溝４内に敷設するものである。

【０００８】図２、図３は、第１実施形態で用いられる
プラウ式掘削機１を示した図であり、プラウ式掘削機１
は、前方から後方に向けて広がる略Ｖ字形状のプラウ本
体５に、底板６、反力体７、支持架８を取付けて構成さ
れる。なお、反力体７はプラウ掘削機１の重量が不足す
る場合は、錘を兼ねたものとしてもよい。

【０００９】プラウ本体５の前面は下端側が底面に対し
て鋭角に傾斜しており、この傾斜角はプラウ本体５の前
方から後方に向けて垂直に接近するように広がってい
く。プラウ本体５の先頭傾斜部および下端部には土砂掘
削のためのエッジが形成されている。またプラウ本体５
の先頭部付近の傾斜面は内向きの弓状に緩やかに湾曲し
ており、プラウ式掘削機１の牽引時には、湾曲面にかか
る土圧抵抗でプラウ式掘削機１が押し下がるようになっ
ている。なお、プラウ本体５の先頭傾斜部の上側には牽
引ワイヤ連結部５ａが設けられている。

【００１０】プラウ本体５の裏面にはプラウ本体５の下
端に沿って底板６が固定されている。底板６上には管体
２を牽引する反力体７が設けられており、反力体７には
プラウ本体５の後方に向けて管体用連結部７ａが設けら
れている。一方、プラウ本体５の上部には、プラウ本体
５の幅方向に延長した状態で支持架８が、間隔をおいて
２本取付けられている。支持架８上面の両端には、それ
ぞれ吊り具用連結部８ａが設けられている。

【００１１】ここで、第１実施形態の管体敷設方法を順
を追って説明する。 （Ａ１）作業船９上のウインチ１０に一端が固定された
ロープ付吊り具１１を、プラウ式掘削機１に設けられた
複数の吊り具用連結部８ａにそれぞれ連結する。そし
て、複数のロープ付吊り具１１により作業船９からプラ
ウ式掘削機１を水中１２に吊り下げる。このとき、プラ
ウ式掘削機１後方の管体用連結部７ａには敷設する管体
２の先端を連結する。プラウ式掘削機１前面の牽引ワイ
ヤ連結部５ａには、陸上、水上または水底に設けた管体
敷設ウインチ１３から延長される牽引ワイヤ１４を連結
する。

【００１２】（Ａ２）次に、作業船９上のウインチ１０
でロープ付吊り具１１のロープ長さを調整しつつ、プラ
ウ式掘削機１の底面レベルが水底地盤３の掘削予定位置
となるようにプラウ式掘削機１をセットする。

【００１３】（Ａ３）そして、管体敷設ウインチ１３を
駆動させてプラウ式掘削機１を牽引することで水底地盤
３を掘削する。この際、特に水底地盤３がヘドロ堆積層
または浮遊泥層等の場合には、掘削する速度を調整して
土砂等の飛散を防止する。また、プラウ式掘削機１を吊
り下げた作業船９はプラウ式掘削機１の牽引に従って移
動し、作業船９上のウインチ１０でロープ長さを調整す
ることでプラウ式掘削機１の姿勢を制御する役目を果た
す。なお、作業船９をプラウ式掘削機１と等速で移動さ
せてもよい（牽引・自航）。一方、プラウ式掘削機１の
後方に連結された管体２は、プラウ式掘削機１の牽引に
より形成された掘削溝４に敷設されてゆく。掘削溝４に
敷設された管体２は自然堆積される土砂で覆われて水底
面下に埋設される。なお、敷設される管体２の長尺化
は、水上に設けられた接合バージまたは陸上の接合ヤー
ドの上で行われる（図示を省略する）。

【００１４】＜第２実施形態＞次に本発明の第２実施形
態を説明する。第２実施形態は、水底地盤３に予め敷設
された既設管体２ａ底面付近の土砂を、プラウ式掘削機
２０で掘削して掘削溝４を形成しつつ、既設管体２ａを
掘削４溝内に敷設するものである。なお、以下の実施形
態では、先の実施例と重複する部分はその説明を省略す
る。

【００１５】図４、図５は、第２実施形態で用いられる
プラウ式掘削機２０を示した図である。プラウ式掘削機
２０は、進行方向と直交する方向に延長した複数（図中
では４本）の支持架２１の下面に２枚の掘削刃２２を取
付けて構成される。進行方向に対して先頭および最後尾
の支持架２１の上面には吊り具用連結部２１ａが設けら
れている。また進行方向に対して先頭の支持架２１に
は、進行方向側面中央に牽引ワイヤ連結部２１ｂが設け
られている。

【００１６】掘削刃２２は、進行方向側の側辺が内向き
の弓状に湾曲し、かつこの湾曲側辺が下底辺に対して鋭
角に傾斜した略台形状に形成されており、上底辺と下底
辺とが反り返るように緩やかに全体が湾曲している。掘
削刃２２の進行方向側に位置する湾曲側辺部および下底
辺部には土砂掘削のためのエッジが設けられている。ま
た、掘削刃２２の上端には、係止ピン２３の挿通孔が開
孔された連結片２２ａが複数突設されている。なお、第
２実施形態の２枚の掘削刃２２には、線対称の関係にあ
る１組の掘削刃が用いられる。

【００１７】１組の掘削刃２２は、掘削刃２２の湾曲面
凸部が内側に対向する状態で、湾曲側辺部を先頭にして
後方へ広がるハ字状で支持架２１の下面に取付けられ
る。また、１組の掘削刃２２は、装置前面からみて掘削
刃２２の下端が接近するように傾斜した状態で、かつ中
立軸に対して対称に支持架２１に取付けられている。ま
た、連結片２２ａに挿通された係止ピン２３により、掘
削刃２２は支持架２１にピン結合されている。

【００１８】また、各掘削刃２２の支持架２１との連結
部の内側には、掘削刃２２と支持架２１とを連結する流
体圧シリンダ２４が設けられている。流体圧シリンダ２
４が伸縮することで、支持架２１と掘削刃２２との傾斜
角が調整可能となっている。

【００１９】ここで、第２実施形態の管体敷設方法を順
を追って説明する。 （Ｂ１）まず、水底曳航工法、浮遊曳航法、敷設船工法
等の公知の方法で水底地盤３上に管体２ａを敷設する。

【００２０】（Ｂ２）作業船上のウインチに一端が固定
されたロープ付吊り具１１を、プラウ式掘削機２０に設
けられた複数の吊り具用連結部２１ａにそれぞれ連結す
る。そして、複数のロープ付吊り具１１により作業船か
らプラウ式掘削機２０を水中１２に吊り下げる。このと
き、プラウ式掘削機２０の牽引ワイヤ連結部２１ｂに
は、陸上、水上または水底に設けた管体敷設ウインチか
ら延長される牽引ワイヤ１４を連結する。

【００２１】（Ｂ３）次に、作業船上のウインチでロー
プ付吊り具１１のロープ長さを調整しつつ、掘削刃２２
の間に既設管体２ａが位置し、かつ掘削刃２２の下端が
既設管体２ａ下方の水底地盤３内に配置されるように、
プラウ式掘削機２０をセットする。プラウ式掘削機２０
の配置は、まず流体圧シリンダ２４の伸長により支持架
２１に対する掘削刃２２の傾斜角を大きくした状態で、
掘削刃２２が既設配管２ａを跨ぐようにする。その後、
流体圧シリンダ２４を収縮させて支持架２１に対する掘
削刃２２の傾斜角を小さくして、掘削刃２２の下端が既
設配管２ａの下側に回りこむようにする。なお、水底地
盤が軟弱である場合は、掘削刃２２を既設配管２ａの側
方のみに位置させてもよい。

【００２２】（Ｂ４）そして、陸上、水上または水底に
設けた管体敷設ウインチを駆動させ、既設管体２ａに沿
ってプラウ式掘削機２０を牽引する。図５に示すよう
に、プラウ式掘削機２０の牽引により、既設管体２ａの
底面付近の土砂が掘削されて、既設管体２ａより下側に
掘削溝４が形成される。そして、既設管体２ａが自重に
より掘削溝４内に沈降することで、掘削溝４内に既設管
体２ａが敷設される。なお、プラウ式掘削機２０を吊り
下げた作業船はプラウ式掘削機２０の牽引に従って移動
し、作業船上のウインチでロープ長さを調整することで
プラウ式掘削機２０の姿勢を制御する役目を果たす。

【００２３】＜第３実施形態＞次に本発明の第３実施形
態を説明する。図６、図７は、本発明の第３実施形態で
用いられる掘削機３０を示した図である。第３実施形態
の掘削機３０は、支持架台３１とジャッキボックス３２
と２枚の掘削刃３３とから構成される。

【００２４】支持架台３１は、管体敷設方向に平行な２
本の枠材３１ａの両端上面に、管体敷設方向に直交して
掛け渡された板状体３１ｂを固定して構成され、長方形
の矩形開口部が中央に形成される。また、支持架台上部
の４隅には吊り具用連結部３１ｃが設けられている。

【００２５】支持架台３１の上部には、支持架台３１の
矩形開口部を覆うようにしてジャッキボックス３２が固
定されている。ジャッキボックス３２内部には、管体敷
設方向に直交する掘削刃支持梁３２ａが架設されてい
る。また、管体敷設方向と直交方向に伸縮する流体圧シ
リンダ３２ｂが、両方の側壁内側に複数設けられてい
る。

【００２６】掘削刃３３は、管体敷設方向に長尺な長方
形の掘削刃本体３３ａの上部にジャッキ取付部３３ｂが
突出しており、全体として長方形を組み合わせた略凸状
に形成されている。掘削刃本体３３ａの管体敷設方向長
さは枠材３１ａの長さと略等しく設定されている。掘削
刃本体３３ａの縦断面は下端に向けて先細となる倒立三
角形状であり、掘削刃本体３３ａの下端部にはエッジが
形成されている。

【００２７】また、ジャッキ取付部３３ｂの管体敷設方
向長さは支持架台３１の矩形開口部長さより若干短く設
定されている。ジャッキ取付部３３ｂには、掘削刃支持
梁３２ａの取付穴が掘削刃幅方向に開孔されている。な
お、第３実施形態では同一形状の２枚の掘削刃３３を対
向配置して用いる。

【００２８】第３実施形態の掘削機３０では、支持架台
３１の下側に２枚の掘削刃３３が管体敷設方向へ平行に
配置される。掘削刃のジャッキ取付部３３ｂは、支持架
台３１の矩形開口部を通ってジャッキボックス３２内に
配置される。ジャッキボックス３２では、掘削刃支持梁
３２ａが２枚の掘削刃３３の取付穴を挿通した状態とな
っている。また、２枚の掘削刃３３の外側には、それぞ
れ流体圧シリンダ３２ｂの一端が取付けられている。

【００２９】すなわち、第３実施形態の掘削機３０は、
掘削刃３３の外側に位置する流体圧シリンダ３２ｂの伸
縮により、掘削刃支持梁３２ａにしたがって掘削刃３３
が管体敷設直交方向に前後動し、２枚の掘削刃３３の間
隔が開閉するようになっている。

【００３０】ここで、第３実施形態の管体敷設方法を順
を追って説明する。 （Ｃ１）まず、作業船上のウインチに一端が固定された
ロープ付吊り具１１を、掘削機３０に設けられた複数の
吊り具用連結部３１ｃにそれぞれ連結する。そして、複
数のロープ付吊り具１１により作業船から掘削機３０を
水中１２に吊り下げる。一方、水底地盤３上には、陸
上、水上または水底に設けた管体敷設ウインチから延長
される牽引ワイヤ１４を予め張設する。牽引ワイヤ１４
の端部は敷設する管体２の先端と連結する。

【００３１】（Ｃ２）次に、作業船上のウインチでロー
プ付吊り具１１のロープ長さを調整しつつ、掘削刃３３
を閉じた状態で、掘削刃３３の下端が水底地盤３下の掘
削位置となるように掘削機３０をセットする。このと
き、水底地盤３上の牽引ワイヤ１４は、閉状態にある２
枚の掘削刃３３の間に位置するようにする［図８（ｂ）
参照］。

【００３２】（Ｃ３） そして、掘削刃３３を管体敷設
直角方向に押し広げて、水底地盤３に掘削溝４を形成す
る［図８（ｃ）参照］。その後、牽引ロープ１４を牽引
することで掘削溝内に管体２を引き込む。

【００３３】（Ｃ４）そして、管体敷設方向に作業船を
移動させて上記（Ｃ２）および（Ｃ３）の工程を繰り返
す。これにより、掘削溝４が管体敷設方向に延長される
と同時に、掘削溝４内に管体２が敷設されてゆく。な
お、上記例では、水底地盤の掘削と管体の引き込みを同
時進行で行うが、掘削機により水底地盤に掘削溝を形成
した後に、別途、水底曳航工法等の公知の方法で掘削溝
内に管体を敷設するようにしてもよい。

【００３４】なお、以上により説明した本発明の実施形
態の変形例として、以下の事項が挙げられる。例えば、
水底地盤がヘドロ堆積層または浮遊泥層等の場合には、
掘削に伴う作業水域の汚濁が特に懸念されるため、飛散
防止ネットを掘削機の周囲に取付けるようにしてもよ
い。

【００３５】

【発明の効果】本発明の管体敷設方法に用いられる掘削
機はいずれも簡易かつ小型であり、従来のユニット浚渫
機や海底掘削用のプラウと比べてコスト面で優れてい
る。しかも掘削機は小型であることに加えて、水底地盤
の土砂等を静的に押しのけて水底地盤を掘削するもので
あるため、作業水域における土砂等の飛散を最小限にす
ることができる点で優れた効果を奏する。特に水底地盤
がヘドロ堆積層または浮遊泥層等の場合には、その効果
が顕著である。さらに、本発明の管体敷設方法では、掘
削機を作業船から吊り下げて水底との位置を調節し、プ
ラウ式掘削機の自重を水底地盤に支承させないため、軟
弱な水底地盤を含む不均一な地盤条件にも対応可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の概要図である。

【図２】第１実施形態で用いられるプラウ式掘削機の平
面図と側面図である。

【図３】第１実施形態で用いられるプラウ式掘削機の使
用状態における斜視図である。

【図４】第２実施形態で用いられるプラウ式掘削機の平
面図と側面図である。

【図５】第２実施形態で用いられるプラウ式掘削機の使
用状態における側面図と正面図である。

【図６】第３実施形態で用いられる掘削機の斜視図であ
る。

【図７】（ａ）図は第３実施形態で用いられる掘削機の
一部切り欠き平面図であり、（ｂ）図は（ａ）図のＡ−
Ａ断面図である。

【図８】（ａ）図は、第３実施形態の掘削機の使用状態
を表した側面図であり、（ｂ）図は、掘削刃が閉状態に
おける掘削機の正面図であり、（ｃ）図は、掘削刃が開
状態における掘削機の正面図である。

【符号の説明】

１ プラウ式掘削機 ２ 管体 ２ａ 既設管体 ３ 水底地盤 ４ 掘削溝 ５ プラウ本体 ５ａ 牽引ワイヤ連結部 ６ 底板 ７ 反力体 ７ａ 管体用連結部 ８ 支持架 ８ａ 吊り具用連結部 ９ 作業船 １０ ウインチ １１ ロープ付吊り具（吊り具） １２ 水中 １３ 管体敷設ウインチ １４ 牽引ワイヤ ２０ プラウ式掘削機 ２１ 支持架 ２１ａ 吊り具用連結部 ２１ｂ 牽引ワイヤ連結部 ２２ 掘削刃 ２２ａ 連結片 ２３ 係止ピン ２４ 流体圧シリンダ ３０ 掘削機 ３１ 支持架台 ３１ａ 枠材 ３１ｂ 板状体 ３１ｃ 吊り具用連結部 ３２ ジャッキボックス ３２ａ 掘削刃支持梁 ３２ｂ 流体圧シリンダ ３３ 掘削刃 ３３ａ 掘削刃本体 ３３ｂ ジャッキ取付部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 誠 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 桐山 和晃 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 宮本 明 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前方にプラウを有し、かつ前記プラウの
   後方に管体先端が連結されたプラウ式掘削機を用いて、
   前記プラウ式掘削機の底面位置が水底面下の所定位置と
   なる状態で、前記プラウ式掘削機を作業船から高さ調整
   可能に垂下された複数の吊り具により水中に吊り下げ、
   陸上、水上または水底の固定点からの牽引力によって前
   記プラウ式掘削機を牽引して水底地盤に掘削溝を形成
   し、前記プラウ式掘削機に連結される管体を掘削溝内に
   敷設することを特徴とする水底地盤下への管体敷設方
   法。
2. 【請求項２】 掘削刃の下端が接近するように傾斜した
   状態で、装置下面に２枚の掘削刃が対向して１組取付け
   られたプラウ式掘削機を用いて、前記掘削刃の間に水底
   地盤上の既設管体が位置し、かつ前記プラウ式掘削機の
   掘削刃下端が水底面下の所定位置となる状態で、前記プ
   ラウ式掘削機を作業船から高さ調整可能に垂下された複
   数の吊り具により水中に吊り下げ、陸上、水上または水
   底の固定点からの牽引力によって前記プラウ式掘削機を
   既設管体に沿って牽引し、既設管体の側面または底面あ
   るいは側面および底面の土砂を掘削して水底地盤に掘削
   溝を形成し、掘削溝内に既設管体を沈降させることを特
   徴とする水底地盤下への管体敷設方法。
3. 【請求項３】 プラウ式掘削機の下側に設けられた２枚
   の掘削刃を掘削機幅方向に傾動可能とし、掘削刃下端を
   既設管体下方の水底地盤内に配置可能としたことを特徴
   とする請求項２に記載の水底地盤下への管体敷設方法。
4. 【請求項４】 ２枚の掘削刃が装置下側に平行配置さ
   れ、かつ前記掘削刃相互の間隔が開閉動により変更可能
   な掘削機を用いて、（１）掘削刃を閉じて、前記掘削機
   の掘削刃下端が水底面下の所定位置に、前記掘削機を作
   業船から高さ調整可能に垂下された複数の吊り具により
   水中に吊り下げ、（２）前記掘削刃の間隔を敷設直角方
   向に押し広げて水底地盤に掘削溝を形成し、（３）掘削
   機を吊り下げて作業船を前進移動した後、（１）から
   （３）の工程を繰り返して掘削溝を延長し、掘削と同時
   に又は掘削完了後に掘削溝内に管体を敷設することを特
   徴とする水底地盤下への管体敷設方法。