JP2005036410A - 底質層耕耘装置及びその耕耘方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】海底、湖底、河川等の水底における上層の底質層と下層の土又は砂等を深度まで耕耘する。
【解決手段】底質層耕耘装置10は、水底の上層の底質層と下層の土又は砂とを耕耘する装置であって、耕耘装置本体21に回転可能に、螺旋状の羽根が連続して設けられたオーガ25、25aを有し、このオーガ25、25aの螺旋状の羽根の斜面に、オーガ25、25aの軸線と平行な方向に直列状に開口部26を形成し、螺旋状の羽根の斜面に沿って持ち上げられた下層の土又は砂の一部をこの開口部26を介して循環移動させる。
【選択図】 図3
【解決手段】底質層耕耘装置10は、水底の上層の底質層と下層の土又は砂とを耕耘する装置であって、耕耘装置本体21に回転可能に、螺旋状の羽根が連続して設けられたオーガ25、25aを有し、このオーガ25、25aの螺旋状の羽根の斜面に、オーガ25、25aの軸線と平行な方向に直列状に開口部26を形成し、螺旋状の羽根の斜面に沿って持ち上げられた下層の土又は砂の一部をこの開口部26を介して循環移動させる。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海底、湖底、河川等の水底における上層の底質層と下層の土又は砂等を耕耘する底質層耕耘装置及びその耕耘方法に関する。更に詳しくは、海底、湖底、河川等の水底における上層の底泥と下層の土又は砂等を、斜面に開口部を設けたオーガにより撹拌混合して耕耘させ、底棲生物の生息環境を改善する底質層耕耘装置及びその耕耘方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、河川、ダム湖、港湾、海底等の底は、底泥、不溶性の有機物等を含む汚泥の堆積が多くなっている。この汚泥は底棲生物の生息に悪影響を及ぼし、海の場合、貝類やエビ類等の減少に結びつく。環境破壊になるので、河川、ダム湖、港湾等の底は浄化され自然に近い状態を維持することが望ましい。このため、一般に悪影響を及ぼす汚泥等を浚渫等により取り除くことが行われている。
【0003】
即ち、グラブバケットやショベル等を用いて浚渫した汚泥等を空気圧送で地上の所定位置に搬送し、この汚泥等は、環境に悪影響を及ぼさない処理をされ例えば埋め立て等に再利用されている。また、軟泥土の場合には固化剤を添加し固化する等の処理もなされている。
【0004】
更に、水底にあるヘドロを陸上に移送することなく、水底にあるがまま薬剤により硬化せしめ、ヘドロを水中に拡散させないものがあった(例えば、特許文献1)。
【0005】
しかし、地上における貯留場所の確保が難しいこと、また、地上に貯留することで、周囲環境に悪影響を及ぼすおそれがあることなどの問題点がある。更に、元々、自然に堆積していた土等を取り出すことは、水底の自然生態系を破壊することにもなる等の解決すべき問題点もある。
【0006】
また、エアレーションを行う手段に上昇渦流を発生させる機能と汚泥を掻揚げる機能を具備させ、溶存酸素の増加と撹拌汚泥への酸素の混入率の向上を行うものもあった(例えば、特許文献2)。しかしながら、この技術は汚泥の表面を掻き揚げるだけであり、土壌の深度まで、効率的に改善が図れないおそれがあった。
【0007】
本出願人も、水底における上層の底質層と下層の土又は砂を確実に耕耘するための技術を開示している(特許文献3、特許文献4)。しかしながら、特許文献2から4に記載された技術のように、掘削する過程で高圧流体(例えば、高圧の水、海水、空気)を水底側に向けて噴射させると、底棲生物を死滅させるおそれがあるという問題点が生じた。そのため、高圧流体を噴出しないで上層の底質層と下層の土又は砂を満遍なく確実に耕耘できる装置及びその方法の開発が要望されていた。
【0008】
【特許文献1】特公昭53−6771号公報
【特許文献2】特許第2642894号公報
【特許文献3】特開2002−306001号公報
【特許文献4】特開2003−82640号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の耕耘においては、前述の開示例にも示されるようにオーガの外の底質層耕耘は問題ないが、オーガの中心付近の耕耘に問題があって、対象とする底質層全体について均等に効果的に耕耘が行われていなかった。本発明は、このような社会的、技術的背景に基づいてなされたものであり、次のような目的を達成する。
【0010】
本発明の目的は、環境への悪影響を最小限に押さえて底棲生物の生存しやすい環境が再生できる底質層耕耘装置とその耕耘方法の提供にある。
本発明の他の目的は、構造を簡素にし、オーガ中心部、深部まで底質層耕耘を満遍なく確実に行うことができる底質層耕耘装置とその耕耘方法の提供にある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
発明1の底質層耕耘装置は、
水底の上層の底質層と下層の土又は砂とを耕耘する装置において、耕耘装置の本体と、この本体に回転可能に、螺旋状の羽根が連続して設けられたオーガと、このオーガの螺旋状の羽根の斜面に、前記オーガの軸線と平行な方向に直列状に形成され、前記螺旋状の羽根の斜面に沿って持ち上げられた前記下層の土又は砂の一部を循環移動させるための開口部と、前記オーガを回転駆動する回転駆動装置とを備えている。
【0012】
発明2の底質層耕耘装置は、
発明1の底質層耕耘装置において、前記オーガは、対称の位置に少なくとも一対設けられ、この一対のオーガは、逆の向きの螺旋になっていることを特徴としている。
【0013】
発明3の底質層耕耘装置は、
発明1又は2の底質層耕耘装置において、前記開口部は、略扇状の開口に形成されているものであることを特徴としている。
【0014】
発明4の底質層耕耘装置は、
発明1から3のいずれかの底質層耕耘装置において、前記開口部は、前記オーガの軸線に対して対称な位置に少なくとも二個設けられているものであることを特徴としている。
【0015】
発明5の底質層耕耘方法は、
水底の上層の底質層と下層の土又は砂とを耕耘する方法において、螺旋状の羽根が連続して設けられるとともに、前記螺旋状の羽根の斜面に軸線と平行な方向に直列状に開口部が形成されたオーガにより、前記底質層より下層の土又は砂を掘削し、前記螺旋状の羽根の斜面に沿って前記オーガの上部側に持ち上げる工程と、前記オーガの上部側に持ち上げられた前記下層の土又は砂の一部を、前記オーガの開口部を通して下降させる工程と、前記オーガの上部側に持ち上げられた前記下層の土又は砂の残りを前記オーガの外周より下降させる工程とからなっている。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。図1は、本発明の底質層耕耘装置を水底側に吊り下げ、底質層を耕耘する台船の全体構成を示す図、図2は、本発明の底質層耕耘装置の平面図、図3は、図2をIII−III線で矢視した断面図、図4は、オーガの平面図、図5は、土、砂等の循環路をイメージとして示した説明図、図6は、底質層耕耘を行う工程図で、オーガ、撹拌翼が回転し水底に送られる前の段階を示す図、図7は、底質層耕耘を行う工程図で、オーガ、撹拌翼が回転し下層の所定の位置まで掘削した段階の状態を示す図である。
【0017】
図1の台船の全体構成図は、底質層耕耘装置10を機能させるための各種装置を搭載したものである。台船1は起重機2等で底質層耕耘装置を吊り下げ維持し、駆動力を与えるための機材、装置等を搭載し、作業員が乗船して作業を行う船である。
台船1上には、オーガ25、25aを回転させるための動力源である油圧ユニット3,及びその電源である油圧ユニット用発電機4が搭載されている。台船1は、底質層耕耘装置10を作業現場まで運ぶための移動手段であり、推進動力を備えた曳舟で索引するもので、それ自体は自力で海上を航行できない。なお、底質層耕耘装置10を、自力で航行できる船に設けてもよい。起重機2は、一端が機体13に軸支持されたトラス構造のクレーン5を備え、このクレーン5はロッド8の進退で起伏角度位置を調節できる。
【0018】
このクレーン5の先端からロープ6を垂らし、このロープ6は機体13に固定された巻き取りドラム(図示せず)に巻かれている。後述する底質層耕耘装置10はロープ6の先端のフック9にワイヤ14を介して吊り下げられる。起重機2の機体13は、水平面内で旋回可能な旋回台7上に搭載されている。旋回台7は、台船1上に固定されている。従って、起重機2は、機体13の旋回機能、クレーン5の伏仰機能等により位置を任意に変えることができるので、底質層耕耘装置10を所定位置に位置決めができる。
【0019】
この起重機2の構造、機能の詳細については周知であり説明を省略する。油圧ユニット3で発生された圧油は、回転方向切り換え弁11,油圧ホース12を通して底質層耕耘装置10に供給され、後述するオーガ25、25aを回転駆動するための動力として使用される。
【0020】
回転方向切り換え弁11は、圧油を供給する方向を切り換えて、オーガ25、25aの回転方向を正転方向、又は、逆転方向に切り換えるためのものである。例えば、油圧ホース12a側に圧油を送ると、オーガ25は正転方向に、オーガ25aは逆転方向に回転する。また、油圧ホース12b側に圧油を送ると、オーガ25は逆転方向に、オーガ25aは正転方向に回転する。この回転方向切り換え弁11は、底質層耕耘装置10側に設けてもよい。油圧ユニット用発電機4は、油圧ユニット3内の油圧ポンプを駆動するための発電機であり、動力発生源のエンジンであるデイーゼルとこれを駆動させる発電機とからなる。
【0021】
次に、本発明に関わる底質層耕耘装置10の実施の形態について説明する。本実施の形態の底質層耕耘装置10は、オーガ25、25aにより水底の上層の底質層とその上を覆う砂の層イと下層の土や砂(シルト層をロ、砂層をハとする)とを撹拌・混合して入れ替えるためのものである(図6参照)。なお、シルト層を構成するシルトは、砂より小さく、粘土よりあらい堆積土である。
【0022】
底質層耕耘装置10の基体は、溝形鋼のフレーム21で構成されている。このフレーム21は矩形状に枠組みされたものである。更に、フレーム21の上部には図示していないが、ワイヤ取り付け部材が設けられていて、前記フック9に巻き掛けられた吊り用のワイヤ14の一端が取り付けられるようになっている。
【0023】
周囲に螺旋(スパイラル)状の羽根が連続して設けられたオーガ25、25aの軸体23は、フレーム21に設けられた軸受部27、27を介して回転可能に支持されている。オーガ25、25aの羽根の斜面には、略扇状に形成された開口部26(図4参照)が軸体23の軸線と平行な方向に連続して形成されている。すなわち、開口部26が軸線と平行な方向に直列状に設けられている。また、開口部26は、オーガ25、25aの軸体23の軸線に対して対称な位置の2箇所に設けられている。
【0024】
そして、斜面に沿って、持ち上げられてきた土、砂等の一部が自重等により、開口部26から下降することが可能となっている。軸体23の水底側先端は水底側に突き出し剣先24を構成し、掘削の際オーガの振れを防止するように構成され、先端は尖っている。フレーム21上には、軸体23を回転させるための油圧モータ29が各軸体23に個別に設けられ、軸体23に連結手段を介して連結されている。
【0025】
なお、本実施の形態では油圧モータ29を各軸体23に個別に設けているが、歯車等伝達機構を介して各軸体23を連動させても良く、又は一つの油圧モータ29の駆動力を、歯車等伝達機構を介して各軸体23に伝達するものであっても良い。また、開口部26の形状を略扇状と説明しているが、他の形状であっても良い。すなわち、斜面に沿って持ち上げられてきた土、砂等がこの開口部26を介して、下降することで、循環できる形状であればよい。
【0026】
この油圧モータ29には、前記油圧ユニット3から所定の圧力に加圧された圧油が、油圧ホース12を介して供給される。油圧モータ29には正転用と逆転用のポートがあり、前記回転方向切り換え弁11の切り換えによって圧油がどちらかに供給され、油圧モータ29の回転方向を変えるようになっている。油圧モータ29の駆動により、オーガ25、25aは掘削された土、砂等を下部側から上部へ持ち上げ移送する。オーガ25、25aの外周側の斜面によって持ち上げられた土、砂等は、オーガ25、25a上部からオーガ25、25aの外方に循環する第1の循環路30のように循環移動する。
【0027】
オーガ25の内周側の斜面によって持ち上げられた土、砂等は、オーガ25、25aの開口部26、26を通って循環する第2の循環路31のように循環移動する(図5参照)。すなわち、従来の開口部を形成していないオーガ50では、図8に示すように、オーガ50の外方側を通る循環路51しかないため、外周側は上層の底質層と下層の土、砂等の耕耘を深部まで行うことができるが、回転中心側の耕耘、特に深部の耕耘を効率よく行うことができなかった。
【0028】
しかしながら、本実施の形態の開口部26、26が形成されたオーガ25、25aで耕耘することによって、オーガ25、25aの外周部、中心部を問わず、上層の底質層と下層の土又は砂等とを深部まで、確実に、効率よく耕耘することができる。更に、このフレーム21の上部には、作業のため、作業員が乗るための保護カバー28が設けられている。この保護カバー28は、底質層耕耘装置10を起重機2に吊り下げる等の作業のためにも用いられる。
【0029】
[底質層耕耘装置10の耕耘方法]
以下、底質層耕耘装置10の耕耘方法を説明する。台船1を曳舟で移動させ耕耘しようとする海域に錨を降ろして台船1を固定する。起重機2を操作して、ロープ6の先端のフック9で底質層耕耘装置10に固定されたワイヤ14を吊り上げる。底質層耕耘装置10は、起重機2の操作により、水底まで降ろされ、底質層の耕耘を行う。このように、底質層耕耘装置10は、水底への上げ下げを繰り返しながら上層の底質層と下層の土や砂とを耕耘していく。底質層耕耘装置10を吊り下げた状態で、油圧モータ29、29を起動し2つのオーガ25、25aを回転させる。
【0030】
オーガ25、25aは互いに反対方向(図6の矢印方向)に回転しており、下層の砂層ハの方向に送られる(図6参照)。このとき、オーガ25,25aが土、砂等を螺旋状の羽根の斜面により上方に持ち上げ移送している。オーガ25、25aが互いに逆向きに回転するのは、バランスを保つためである。
【0031】
オーガ25、25aの上部から、第1の循環路30、第2の循環路31を通って砂、土等は流出する。所定の深さ位置まで掘削を行ったなら、所定の時間その位置に停止し、底泥と、土又は砂の撹拌、混合を行い底質層の耕耘を行う(図7参照)。所定の時間経過後、回転方向切り換え弁11を操作して油圧モータ29、29の回転方向を切り換えて、オーガ25、25aの回転方向を逆方向にしながら引き上げる。
【0032】
このようにしてこの底質層耕耘装置10が水底に下ろされた区域の上層イの底質層、それを覆う砂と下層のシルト層ロ、砂層ハの土、砂等の耕耘を行うことができる。区域が広い場合は、引き上げられた底質層耕耘装置10を起重機2で持ち上げ、別の区域に移動させ前述同様な工程を繰り返す。以上、実施の形態の構成について説明したが、実際の現場において実施する場合は、現場の状況に応じて条件を変えて行うことになるので、数字上の確定すべき設定はできず、また限定されるものではない。
【0033】
また、前述した実施の形態は底質層耕耘装置10として説明したが、浚渫に対して適用することも可能である。ただし、この場合は底質層で耕耘した後のフレームを水面上に持ち上げることになるので、フレーム内の耕耘した底質層を保持する等の処置が必要となる。更に、比較的浅い場所においては、耕耘作業中フレームが水面上に出るが、全く問題は生じない。
【0034】
【実施例】
本発明の方法により試験を行った結果の例を次に示す。
1、オーガ開口部形状
形状は略扇状、図4に示す平面図で開口率が略20%の面積を有する穴
2、試験方法
1)実験槽(L×W×H:1100×1600×600mm)に深さ485mmまで泥土(海底土)を投入し、その上に改善材(比重1.7)を15mm敷き詰める。
2)深さ500mmのうち上から300mmをオーガにて耕耘する。
3)貫入(10秒)・保持(30秒)を正転、引き抜き(10秒)は逆転で行う。
4)耕耘後、三地点からコアサンプリングを行う。
・オーガ外周部
・オーガ中心部
・耕耘機機外部
5)コア(直径50mm)の、長さ10cm毎に含まれる改善材の量を測定する。改善材の分布状況によって耕耘の具合をみる。
3、試験結果
改善材の量(g)
【表1】
4、考察
従来のオーガに比し、穴開オーガの中心部の分布に偏りがなく改善されていることを確認した。
【0035】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の底質層耕耘装置及びその耕耘方法は、上層の底泥、汚泥と、下層の土、砂等を効率的に深度まで耕耘することができる。また、高圧の圧力流体の噴出を行わないので、底棲生物を死滅させるようなことが生じない。更に、斜面に開口部を設けたオーガで上層の底質層と下層の土、砂等の撹拌、混合及び循環等を行うことにより底質層の耕耘を行う簡素なものであり、構成も簡素で、耕耘も深部まで確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施の形態の底質層耕耘装置を使用して耕耘作業を行う台船の全体構成を示した図である。
【図2】図2は、底質層耕耘装置の平面図である。
【図3】図3は、図2のIII−III線で矢視した断面図である。
【図4】図4は、オーガの平面図である。
【図5】図5は、本実施の形態のオーガによる土、砂等の循環をイメージとして示した説明図である。
【図6】図6は、底質層耕耘を行う工程図で、撹拌翼が回転し水底に送られる前の段階の状態を示す図である。
【図7】図7は、底質層耕耘を行う工程図で、撹拌翼が回転し下層の所定位置まで達した段階の状態を示す図である。
【図8】図8は、従来のオーガによる土、砂等の循環をイメージとして示した説明図である。
【符号の説明】
1…台船
2…起重機
3…油圧ユニット
4…油圧ユニット用発電機
10…底質層耕耘装置
11…回転方向切り換え弁
21…フレーム
23…軸体
24…ビット
25、25a…オーガ
26…開口部
29…油圧モータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、海底、湖底、河川等の水底における上層の底質層と下層の土又は砂等を耕耘する底質層耕耘装置及びその耕耘方法に関する。更に詳しくは、海底、湖底、河川等の水底における上層の底泥と下層の土又は砂等を、斜面に開口部を設けたオーガにより撹拌混合して耕耘させ、底棲生物の生息環境を改善する底質層耕耘装置及びその耕耘方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、河川、ダム湖、港湾、海底等の底は、底泥、不溶性の有機物等を含む汚泥の堆積が多くなっている。この汚泥は底棲生物の生息に悪影響を及ぼし、海の場合、貝類やエビ類等の減少に結びつく。環境破壊になるので、河川、ダム湖、港湾等の底は浄化され自然に近い状態を維持することが望ましい。このため、一般に悪影響を及ぼす汚泥等を浚渫等により取り除くことが行われている。
【0003】
即ち、グラブバケットやショベル等を用いて浚渫した汚泥等を空気圧送で地上の所定位置に搬送し、この汚泥等は、環境に悪影響を及ぼさない処理をされ例えば埋め立て等に再利用されている。また、軟泥土の場合には固化剤を添加し固化する等の処理もなされている。
【0004】
更に、水底にあるヘドロを陸上に移送することなく、水底にあるがまま薬剤により硬化せしめ、ヘドロを水中に拡散させないものがあった(例えば、特許文献1)。
【0005】
しかし、地上における貯留場所の確保が難しいこと、また、地上に貯留することで、周囲環境に悪影響を及ぼすおそれがあることなどの問題点がある。更に、元々、自然に堆積していた土等を取り出すことは、水底の自然生態系を破壊することにもなる等の解決すべき問題点もある。
【0006】
また、エアレーションを行う手段に上昇渦流を発生させる機能と汚泥を掻揚げる機能を具備させ、溶存酸素の増加と撹拌汚泥への酸素の混入率の向上を行うものもあった(例えば、特許文献2)。しかしながら、この技術は汚泥の表面を掻き揚げるだけであり、土壌の深度まで、効率的に改善が図れないおそれがあった。
【0007】
本出願人も、水底における上層の底質層と下層の土又は砂を確実に耕耘するための技術を開示している(特許文献3、特許文献4)。しかしながら、特許文献2から4に記載された技術のように、掘削する過程で高圧流体(例えば、高圧の水、海水、空気)を水底側に向けて噴射させると、底棲生物を死滅させるおそれがあるという問題点が生じた。そのため、高圧流体を噴出しないで上層の底質層と下層の土又は砂を満遍なく確実に耕耘できる装置及びその方法の開発が要望されていた。
【0008】
【特許文献1】特公昭53−6771号公報
【特許文献2】特許第2642894号公報
【特許文献3】特開2002−306001号公報
【特許文献4】特開2003−82640号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の耕耘においては、前述の開示例にも示されるようにオーガの外の底質層耕耘は問題ないが、オーガの中心付近の耕耘に問題があって、対象とする底質層全体について均等に効果的に耕耘が行われていなかった。本発明は、このような社会的、技術的背景に基づいてなされたものであり、次のような目的を達成する。
【0010】
本発明の目的は、環境への悪影響を最小限に押さえて底棲生物の生存しやすい環境が再生できる底質層耕耘装置とその耕耘方法の提供にある。
本発明の他の目的は、構造を簡素にし、オーガ中心部、深部まで底質層耕耘を満遍なく確実に行うことができる底質層耕耘装置とその耕耘方法の提供にある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
発明1の底質層耕耘装置は、
水底の上層の底質層と下層の土又は砂とを耕耘する装置において、耕耘装置の本体と、この本体に回転可能に、螺旋状の羽根が連続して設けられたオーガと、このオーガの螺旋状の羽根の斜面に、前記オーガの軸線と平行な方向に直列状に形成され、前記螺旋状の羽根の斜面に沿って持ち上げられた前記下層の土又は砂の一部を循環移動させるための開口部と、前記オーガを回転駆動する回転駆動装置とを備えている。
【0012】
発明2の底質層耕耘装置は、
発明1の底質層耕耘装置において、前記オーガは、対称の位置に少なくとも一対設けられ、この一対のオーガは、逆の向きの螺旋になっていることを特徴としている。
【0013】
発明3の底質層耕耘装置は、
発明1又は2の底質層耕耘装置において、前記開口部は、略扇状の開口に形成されているものであることを特徴としている。
【0014】
発明4の底質層耕耘装置は、
発明1から3のいずれかの底質層耕耘装置において、前記開口部は、前記オーガの軸線に対して対称な位置に少なくとも二個設けられているものであることを特徴としている。
【0015】
発明5の底質層耕耘方法は、
水底の上層の底質層と下層の土又は砂とを耕耘する方法において、螺旋状の羽根が連続して設けられるとともに、前記螺旋状の羽根の斜面に軸線と平行な方向に直列状に開口部が形成されたオーガにより、前記底質層より下層の土又は砂を掘削し、前記螺旋状の羽根の斜面に沿って前記オーガの上部側に持ち上げる工程と、前記オーガの上部側に持ち上げられた前記下層の土又は砂の一部を、前記オーガの開口部を通して下降させる工程と、前記オーガの上部側に持ち上げられた前記下層の土又は砂の残りを前記オーガの外周より下降させる工程とからなっている。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。図1は、本発明の底質層耕耘装置を水底側に吊り下げ、底質層を耕耘する台船の全体構成を示す図、図2は、本発明の底質層耕耘装置の平面図、図3は、図2をIII−III線で矢視した断面図、図4は、オーガの平面図、図5は、土、砂等の循環路をイメージとして示した説明図、図6は、底質層耕耘を行う工程図で、オーガ、撹拌翼が回転し水底に送られる前の段階を示す図、図7は、底質層耕耘を行う工程図で、オーガ、撹拌翼が回転し下層の所定の位置まで掘削した段階の状態を示す図である。
【0017】
図1の台船の全体構成図は、底質層耕耘装置10を機能させるための各種装置を搭載したものである。台船1は起重機2等で底質層耕耘装置を吊り下げ維持し、駆動力を与えるための機材、装置等を搭載し、作業員が乗船して作業を行う船である。
台船1上には、オーガ25、25aを回転させるための動力源である油圧ユニット3,及びその電源である油圧ユニット用発電機4が搭載されている。台船1は、底質層耕耘装置10を作業現場まで運ぶための移動手段であり、推進動力を備えた曳舟で索引するもので、それ自体は自力で海上を航行できない。なお、底質層耕耘装置10を、自力で航行できる船に設けてもよい。起重機2は、一端が機体13に軸支持されたトラス構造のクレーン5を備え、このクレーン5はロッド8の進退で起伏角度位置を調節できる。
【0018】
このクレーン5の先端からロープ6を垂らし、このロープ6は機体13に固定された巻き取りドラム(図示せず)に巻かれている。後述する底質層耕耘装置10はロープ6の先端のフック9にワイヤ14を介して吊り下げられる。起重機2の機体13は、水平面内で旋回可能な旋回台7上に搭載されている。旋回台7は、台船1上に固定されている。従って、起重機2は、機体13の旋回機能、クレーン5の伏仰機能等により位置を任意に変えることができるので、底質層耕耘装置10を所定位置に位置決めができる。
【0019】
この起重機2の構造、機能の詳細については周知であり説明を省略する。油圧ユニット3で発生された圧油は、回転方向切り換え弁11,油圧ホース12を通して底質層耕耘装置10に供給され、後述するオーガ25、25aを回転駆動するための動力として使用される。
【0020】
回転方向切り換え弁11は、圧油を供給する方向を切り換えて、オーガ25、25aの回転方向を正転方向、又は、逆転方向に切り換えるためのものである。例えば、油圧ホース12a側に圧油を送ると、オーガ25は正転方向に、オーガ25aは逆転方向に回転する。また、油圧ホース12b側に圧油を送ると、オーガ25は逆転方向に、オーガ25aは正転方向に回転する。この回転方向切り換え弁11は、底質層耕耘装置10側に設けてもよい。油圧ユニット用発電機4は、油圧ユニット3内の油圧ポンプを駆動するための発電機であり、動力発生源のエンジンであるデイーゼルとこれを駆動させる発電機とからなる。
【0021】
次に、本発明に関わる底質層耕耘装置10の実施の形態について説明する。本実施の形態の底質層耕耘装置10は、オーガ25、25aにより水底の上層の底質層とその上を覆う砂の層イと下層の土や砂(シルト層をロ、砂層をハとする)とを撹拌・混合して入れ替えるためのものである(図6参照)。なお、シルト層を構成するシルトは、砂より小さく、粘土よりあらい堆積土である。
【0022】
底質層耕耘装置10の基体は、溝形鋼のフレーム21で構成されている。このフレーム21は矩形状に枠組みされたものである。更に、フレーム21の上部には図示していないが、ワイヤ取り付け部材が設けられていて、前記フック9に巻き掛けられた吊り用のワイヤ14の一端が取り付けられるようになっている。
【0023】
周囲に螺旋(スパイラル)状の羽根が連続して設けられたオーガ25、25aの軸体23は、フレーム21に設けられた軸受部27、27を介して回転可能に支持されている。オーガ25、25aの羽根の斜面には、略扇状に形成された開口部26(図4参照)が軸体23の軸線と平行な方向に連続して形成されている。すなわち、開口部26が軸線と平行な方向に直列状に設けられている。また、開口部26は、オーガ25、25aの軸体23の軸線に対して対称な位置の2箇所に設けられている。
【0024】
そして、斜面に沿って、持ち上げられてきた土、砂等の一部が自重等により、開口部26から下降することが可能となっている。軸体23の水底側先端は水底側に突き出し剣先24を構成し、掘削の際オーガの振れを防止するように構成され、先端は尖っている。フレーム21上には、軸体23を回転させるための油圧モータ29が各軸体23に個別に設けられ、軸体23に連結手段を介して連結されている。
【0025】
なお、本実施の形態では油圧モータ29を各軸体23に個別に設けているが、歯車等伝達機構を介して各軸体23を連動させても良く、又は一つの油圧モータ29の駆動力を、歯車等伝達機構を介して各軸体23に伝達するものであっても良い。また、開口部26の形状を略扇状と説明しているが、他の形状であっても良い。すなわち、斜面に沿って持ち上げられてきた土、砂等がこの開口部26を介して、下降することで、循環できる形状であればよい。
【0026】
この油圧モータ29には、前記油圧ユニット3から所定の圧力に加圧された圧油が、油圧ホース12を介して供給される。油圧モータ29には正転用と逆転用のポートがあり、前記回転方向切り換え弁11の切り換えによって圧油がどちらかに供給され、油圧モータ29の回転方向を変えるようになっている。油圧モータ29の駆動により、オーガ25、25aは掘削された土、砂等を下部側から上部へ持ち上げ移送する。オーガ25、25aの外周側の斜面によって持ち上げられた土、砂等は、オーガ25、25a上部からオーガ25、25aの外方に循環する第1の循環路30のように循環移動する。
【0027】
オーガ25の内周側の斜面によって持ち上げられた土、砂等は、オーガ25、25aの開口部26、26を通って循環する第2の循環路31のように循環移動する(図5参照)。すなわち、従来の開口部を形成していないオーガ50では、図8に示すように、オーガ50の外方側を通る循環路51しかないため、外周側は上層の底質層と下層の土、砂等の耕耘を深部まで行うことができるが、回転中心側の耕耘、特に深部の耕耘を効率よく行うことができなかった。
【0028】
しかしながら、本実施の形態の開口部26、26が形成されたオーガ25、25aで耕耘することによって、オーガ25、25aの外周部、中心部を問わず、上層の底質層と下層の土又は砂等とを深部まで、確実に、効率よく耕耘することができる。更に、このフレーム21の上部には、作業のため、作業員が乗るための保護カバー28が設けられている。この保護カバー28は、底質層耕耘装置10を起重機2に吊り下げる等の作業のためにも用いられる。
【0029】
[底質層耕耘装置10の耕耘方法]
以下、底質層耕耘装置10の耕耘方法を説明する。台船1を曳舟で移動させ耕耘しようとする海域に錨を降ろして台船1を固定する。起重機2を操作して、ロープ6の先端のフック9で底質層耕耘装置10に固定されたワイヤ14を吊り上げる。底質層耕耘装置10は、起重機2の操作により、水底まで降ろされ、底質層の耕耘を行う。このように、底質層耕耘装置10は、水底への上げ下げを繰り返しながら上層の底質層と下層の土や砂とを耕耘していく。底質層耕耘装置10を吊り下げた状態で、油圧モータ29、29を起動し2つのオーガ25、25aを回転させる。
【0030】
オーガ25、25aは互いに反対方向(図6の矢印方向)に回転しており、下層の砂層ハの方向に送られる(図6参照)。このとき、オーガ25,25aが土、砂等を螺旋状の羽根の斜面により上方に持ち上げ移送している。オーガ25、25aが互いに逆向きに回転するのは、バランスを保つためである。
【0031】
オーガ25、25aの上部から、第1の循環路30、第2の循環路31を通って砂、土等は流出する。所定の深さ位置まで掘削を行ったなら、所定の時間その位置に停止し、底泥と、土又は砂の撹拌、混合を行い底質層の耕耘を行う(図7参照)。所定の時間経過後、回転方向切り換え弁11を操作して油圧モータ29、29の回転方向を切り換えて、オーガ25、25aの回転方向を逆方向にしながら引き上げる。
【0032】
このようにしてこの底質層耕耘装置10が水底に下ろされた区域の上層イの底質層、それを覆う砂と下層のシルト層ロ、砂層ハの土、砂等の耕耘を行うことができる。区域が広い場合は、引き上げられた底質層耕耘装置10を起重機2で持ち上げ、別の区域に移動させ前述同様な工程を繰り返す。以上、実施の形態の構成について説明したが、実際の現場において実施する場合は、現場の状況に応じて条件を変えて行うことになるので、数字上の確定すべき設定はできず、また限定されるものではない。
【0033】
また、前述した実施の形態は底質層耕耘装置10として説明したが、浚渫に対して適用することも可能である。ただし、この場合は底質層で耕耘した後のフレームを水面上に持ち上げることになるので、フレーム内の耕耘した底質層を保持する等の処置が必要となる。更に、比較的浅い場所においては、耕耘作業中フレームが水面上に出るが、全く問題は生じない。
【0034】
【実施例】
本発明の方法により試験を行った結果の例を次に示す。
1、オーガ開口部形状
形状は略扇状、図4に示す平面図で開口率が略20%の面積を有する穴
2、試験方法
1)実験槽(L×W×H:1100×1600×600mm)に深さ485mmまで泥土(海底土)を投入し、その上に改善材(比重1.7)を15mm敷き詰める。
2)深さ500mmのうち上から300mmをオーガにて耕耘する。
3)貫入(10秒)・保持(30秒)を正転、引き抜き(10秒)は逆転で行う。
4)耕耘後、三地点からコアサンプリングを行う。
・オーガ外周部
・オーガ中心部
・耕耘機機外部
5)コア(直径50mm)の、長さ10cm毎に含まれる改善材の量を測定する。改善材の分布状況によって耕耘の具合をみる。
3、試験結果
改善材の量(g)
【表1】
4、考察
従来のオーガに比し、穴開オーガの中心部の分布に偏りがなく改善されていることを確認した。
【0035】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の底質層耕耘装置及びその耕耘方法は、上層の底泥、汚泥と、下層の土、砂等を効率的に深度まで耕耘することができる。また、高圧の圧力流体の噴出を行わないので、底棲生物を死滅させるようなことが生じない。更に、斜面に開口部を設けたオーガで上層の底質層と下層の土、砂等の撹拌、混合及び循環等を行うことにより底質層の耕耘を行う簡素なものであり、構成も簡素で、耕耘も深部まで確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の実施の形態の底質層耕耘装置を使用して耕耘作業を行う台船の全体構成を示した図である。
【図2】図2は、底質層耕耘装置の平面図である。
【図3】図3は、図2のIII−III線で矢視した断面図である。
【図4】図4は、オーガの平面図である。
【図5】図5は、本実施の形態のオーガによる土、砂等の循環をイメージとして示した説明図である。
【図6】図6は、底質層耕耘を行う工程図で、撹拌翼が回転し水底に送られる前の段階の状態を示す図である。
【図7】図7は、底質層耕耘を行う工程図で、撹拌翼が回転し下層の所定位置まで達した段階の状態を示す図である。
【図8】図8は、従来のオーガによる土、砂等の循環をイメージとして示した説明図である。
【符号の説明】
1…台船
2…起重機
3…油圧ユニット
4…油圧ユニット用発電機
10…底質層耕耘装置
11…回転方向切り換え弁
21…フレーム
23…軸体
24…ビット
25、25a…オーガ
26…開口部
29…油圧モータ
Claims (5)
- 水底の上層の底質層と下層の土又は砂とを耕耘する装置であって、
耕耘装置の本体と、
この本体に回転可能に、螺旋状の羽根が連続して設けられたオーガと、
このオーガの螺旋状の羽根の斜面に、前記オーガの軸線と平行な方向に直列状に形成され、前記螺旋状の羽根の斜面に沿って持ち上げられた前記下層の土又は砂の一部を循環移動させるための開口部と、
前記オーガを回転駆動する回転駆動装置と
を備えた底質層耕耘装置。 - 請求項1に記載された底質層耕耘装置であって、
前記オーガは、対称の位置に少なくとも一対設けられ、前記一対のオーガは逆の向きの螺旋になっていることを特徴とする底質層耕耘装置。 - 請求項1又は2に記載の底質層耕耘装置において、
前記開口部は、略扇状の開口に形成されているものであることを特徴とする底質層耕耘装置。 - 請求項1から3のいずれかの項に記載された底質層耕耘装置であって、
前記開口部は、前記オーガの軸線に対して対称な位置に少なくとも二個設けられているものであることを特徴とする底質層耕耘装置。 - 水底の上層の底質層と下層の土又は砂とを耕耘する方法であって、
螺旋状の羽根が連続して設けられるとともに、前記螺旋状の羽根の斜面に軸線と平行な方向に直列状に開口部が形成されたオーガにより、
前記底質層より下層の土又は砂を掘削し、前記螺旋状の羽根の斜面に沿って前記オーガの上部側に持ち上げる工程と、
前記オーガの上部側に持ち上げられた前記下層の土又は砂の一部を、前記オーガの開口部を通して下降させる工程と、
前記オーガの上部側に持ち上げられた前記下層の土又は砂の残りを前記オーガの外周側より下降させる工程と
からなる底質層耕耘方法。
Priority Applications (1)
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JP2003197378A JP2005036410A (ja) | 2003-07-15 | 2003-07-15 | 底質層耕耘装置及びその耕耘方法 |
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-
2003
- 2003-07-15 JP JP2003197378A patent/JP2005036410A/ja active Pending
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