JP2005126942A - 浚渫方法及び浚渫システム - Google Patents

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Abstract

【課題】 水域をさほど占有せずに浚渫を船舶の航行の妨げないように行うことができ、しかも浚渫設備の移動が容易にできる浚渫方法及び浚渫システムを提供する。
【解決手段】 この浚渫方法は、浚渫対象域の水底に浚渫パイプを設置する工程と、水底の土砂を流動化させる工程と、流動化した土砂を浚渫パイプが吸込むことで浚渫を行う工程と、浚渫が終了してから浚渫パイプ内にエアーを送り込み浚渫パイプを浮上させる工程と、浮上した浚渫パイプを移動させる工程と、を含む。
【選択図】 図14

Description

本発明は、浚渫方法及び浚渫システムに関するものである。
従来、港湾等において、港外から漂流した土砂が港口に堆積することにより水深が浅くなり、船舶が航行できなくなること、漂砂の上手側の防波堤外側に土砂が堆積することにより水深が浅くなり、防波堤の機能を果たさなくなること、及びその漂砂の下手側では海岸が激しく浸食され、砂浜が減少していること等の理由から浚渫工事が行われている。
従来、かかる浚渫工事はグラブ浚渫やポンプ浚渫等により行われている。グラブ浚渫とは、堆積した土砂をグラブ式浚渫船から吊されたグラブで水底の土砂を浚渫し、浚渫土砂を底開式土運船で浸食された海岸へ運搬し投入するものである。また、ポンプ浚渫とは、堆積した土砂をポンプ式浚渫船で浚渫し、浚渫土砂を浸食された海岸へスラリー輸送し排砂するものである。
また、オーストラリア式サンドバイパスとして知られている浚渫方法は、恒久的な設備で堆砂区域から浸食区域へ土砂を移動させるものであり、堆砂区域に桟橋・サンドポンプ・ジェットポンプ等を設置し、浸食区域へスラリー輸送する。
上記グラブ浚渫は、水域を占有し、船舶の航行の妨げとなり、また、定期的に工事を行うこととなり、累積した費用が大きくなってしまう。また、上記ポンプ浚渫も、水域を占有し、船舶の航行の妨げとなり、定期的に工事を行うこととなり、累積した費用が大きくなってしまう。
また、オーストラリア式サンドバイパスとして知られている浚渫方法は、設備を移動できず、桟橋の周囲に堆砂しなくなった場合稼働できない。港内では船舶航行の妨げとなる。
特許第3424008号
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、水域をさほど占有せずに浚渫を船舶の航行の妨げないように行うことができ、しかも浚渫設備の移動が容易にできる浚渫方法及び浚渫システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明による浚渫方法は、浚渫対象域の水底に浚渫パイプを設置する工程と、前記水底の土砂を流動化させる工程と、前記流動化した土砂を前記浚渫パイプが吸込むことで浚渫を行う工程と、前記浚渫が終了してから前記浚渫パイプ内にエアーを送り込み前記浚渫パイプを浮上させる工程と、前記浮上した浚渫パイプを移動させる工程と、を含むことを特徴とする。
この浚渫方法によれば、浚渫パイプを浚渫対象域の水底に設置してから、水底の土砂を流動化させ、その流動化した土砂を浚渫パイプが吸込むことで浚渫を行うので、水域をさほど占有せずに船舶の航行の妨げずに浚渫を効率的に行うことができる。また、浚渫の前後に、浚渫パイプ内にエアーを送り込み浚渫パイプを浮上させ、浮上した浚渫パイプを移動させるので、浚渫対象域を変えるとき等に浚渫パイプを容易に移動できる。このように浚渫設備の移動を容易に行うことができる。
上記浚渫方法の前記設置工程において前記浚渫パイプ内に水を取り込むことで前記浚渫パイプを前記水底に沈降させることができる。これにより、浚渫パイプを容易に浚渫対象域の水底に設置できる。
また、前記流動化工程において前記浚渫パイプからジェット水を噴射することで水底の土砂を流動化させるようにできる。
また、前記浚渫工程において前記浚渫パイプ内に設けられた土砂排出のための排砂管内の含泥率を最適に調整しながら浚渫することが好ましい。
また、前記浚渫工程において前記浚渫パイプの下部の土砂を浚渫して前記浚渫パイプが前記水底の土砂内に沈み込むことで所定深さまで浚渫するようにできる。浚渫パイプの下部の土砂を浚渫することで浚渫パイプが自重で沈み込み、所定深さまで深く浚渫を行うことができる。
本発明による浚渫システムは、外面の土砂吸込口から吸い込んだ土砂の排出のための排砂管と外面のノズル口からジェット水を外部に噴射するためのジェット配管とが内部に配置された浚渫パイプと、前記排砂管内の土砂を排出するために吸引する吸引手段と、前記ジェット配管にジェット水を供給するためのジェット水供給手段と、前記浚渫パイプ内にエアーを送り込むためのエアー送込手段と、を備え、浚渫対象域の水底に設置された前記浚渫パイプ内のジェット配管を通してジェット水を前記ノズル口から噴射することで前記水底の土砂を流動化させ、前記流動化した土砂を前記土砂吸込口から吸い込み前記浚渫パイプ内の排砂管を通して排出することで浚渫を行い、前記浚渫の前後等に前記浚渫パイプ内にエアーを前記エアー送込手段から送り込み前記浚渫パイプを浮上させて移動させることを特徴とする。
この浚渫システムによれば、上記浚渫方法を実行でき、浚渫パイプを浚渫対象域の水底に設置してから、水底の土砂を流動化させ、その流動化した土砂を浚渫パイプが吸込むことで浚渫を行うので、水域をさほど占有せずに船舶の航行の妨げずに浚渫を効率的に行うことができる。また、浚渫の前後等に、浚渫パイプ内にエアーを送り込み浚渫パイプを浮上させ、浮上した浚渫パイプを移動できるので、浚渫対象域を変えるとき等に浚渫パイプを容易に移動できる。このように浚渫設備の移動を容易に行うことができる。なお、複数本の浚渫パイプを連結して用いてもよい。
上記浚渫システムにおいて前記土砂吸込口及び前記ノズル口をそれぞれ複数設け、前記各土砂吸込口の近傍に前記各ノズル口を配置することが好ましい。これにより、浚渫を効率的に行うことができるとともに、各ノズル口で流動化させた土砂をその近傍にある土砂吸込口から効率的に吸い込むことができる。なお、土砂吸込口とノズル口は同数であってよいが、異なる数であってもよい。
また、前記各土砂吸込口と前記排砂管との間にそれぞれ設けられた複数のバルブと、前記排砂管に連結され外部から水を前記排砂管内に取り込む水取込部と、前記排砂管と前記吸入部との間に配置された含泥率調整バルブと、を更に備え、前記各バルブと前記含泥率調整バルブとの各開度を調整することで前記排砂管内の含泥率を最適に制御することが好ましい。
また、前記複数の土砂吸込口は前記浚渫パイプの長手方向に所定の間隔で形成されかつ前記浚渫パイプが水底に設置されたとき土砂に接近できるように配置されていることが好ましい。これにより、浚渫パイプの下部の土砂を浚渫することができ、浚渫パイプが自重で沈み込むので、所定深さまで深く浚渫を行うことができる。
また、前記吸引手段と前記ジェット水供給手段と前記エアー送込手段とが内部に配置された機器室を水底に設置し、前記機器室と前記浚渫パイプとを弾性スリーブで連結することが好ましい。または、前記吸引手段と前記ジェット水供給手段とを水底に設置し、前記浚渫パイプと弾性スリーブで連結してもよい。
また、前記浮上した浚渫パイプの一端に船等の移動手段を連結し、前記移動手段により前記浚渫パイプを移動させることができる。
また、前記浚渫パイプ内に水を取り込むことで前記浚渫パイプを前記水底に沈降させることが好ましい。これにより、浚渫パイプを容易に浚渫対象域の水底に設置できる。
本発明の浚渫方法及び浚渫システムによれば、水域をさほど占有せずに浚渫を船舶の航行の妨げないように行うことができ、しかも浚渫設備の移動が容易にできる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。図1は本実施の形態による浚渫システムの全体を概略的に示す図である。図2は図1の浚渫システムのポンプ室及びその近傍を示す図である。図3は図1の浚渫パイプの要部を示す図である。図4は図3の浚渫パイプの要部断面図である。
図1、図2に示すように、浚渫システム1は、サクションポンプ21とジェットポンプ22とエアコンプレッサ30とが内部に配置されたポンプ室10と、ゴムスリーブ等からなる連結管11bで連結された浚渫パイプ11,11と、浚渫パイプ11とポンプ室10のパイプ33とを連結しゴム材料等から構成されて弾性変形が可能なスリーブ12と、を備える。
浚渫パイプ11,11は、下部近傍に例えば数mおきに多数の土砂吸込口14が設けられ、浚渫対象域の堆砂等の土砂9のある水底Gに設置され、ポンプ室10が例えば浚渫対象域の岸に近い水底Gに設置される。浚渫パイプ11,11は、浚渫対象域の広さ等によりそのトータル長さが設定されるが、例えば300m程度の長さに構成できる。
図3,図4に示すように、浚渫パイプ11の内部空間11aには、小径の排砂管16と、小径のジェット配管17とが浚渫パイプ11の長手方向に延びて配置されている。図3のように浚渫パイプ11の外面には長手方向に所定間隔でほぼ直線上に並んで複数の土砂吸込口14a、14b、14c、14dが設けられ、図4のように長手方向の各断面位置でほぼ同一円周方向に2つずつ配置されている。
また、図3のように、浚渫パイプ11の外面には各土砂吸込口14a乃至14dの近傍に並ぶようにしてノズル口15a、15b、15c、15dが設けられている。各土砂吸込口14a乃至14dは、浚渫パイプ11が水底Gに設置されたとき、下部近傍に位置し、また図4のように各土砂吸込口14aの円周方向上部側の近傍にノズル口15aがそれぞれ水底Gに向くように配置されている。
なお、図4は土砂吸込口14a及びノズル口15aを示すが、図3の他の土砂吸込口14b〜14d及びノズル口15b〜15dも同様に構成されており、図1の各土砂吸込口14及びその近傍のノズル口も同様である。
図1〜図4のように、各土砂吸込口14aはそれぞれバルブ16aを介して排砂管16に接続されており、排砂管16は浚渫パイプ11、スリーブ12及びパイプ33内で延びてポンプ室10のサクションポンプ21に配管23を介して接続され、各土砂吸込口14から吸い込んだ土砂がバルブ16aを介して排砂管16内でサクションポンプ21により吸引されて排出され、配管24を通して埋め立て地や浚渫土の保管場所等の別の場所に送られる。
また、各ノズル口15aはそれぞれ管17aを介してジェット配管17に接続されており、ジェット配管17は浚渫パイプ11、スリーブ12及びパイプ33内で延びてポンプ室10のジェットポンプ22に配管26を介して接続されている。ジェットポンプ22により、ポンプ室10の側面の取水口25から取り込んだ海水がジェット配管17を通して供給され各ノズル口15a乃至15から水底Gに向けて噴射する。
また、ポンプ室10に配置されたエアコンプレッサ30からパイプ33及びスリーブ12を通して浚渫パイプ11内に圧縮エアが圧送され、浚渫パイプ11の内部空間11aから海水を押し出し、内部空間11aをエアに置換できる。このエア置換により、浚渫パイプ11を水面Sに自動的に浮上させることができる。
また、図2のジェットポンプ22の配管26が浚渫パイプ11内に設けられた切替バルブ(図示省略)に接続され、この切替バルブにより配管26とジェット配管17との接続を切り替えることで、取水口25からの海水を浚渫パイプ11の内部空間11aに送り、エアを押し出しながら内部空間11aを海水で満たすことができる。内部空間11aに海水を満たすことで浚渫パイプ11を水中に沈降させて浚渫対象域の水底Gに設置できる。
図1,図3のように、ポンプ室10の反対側の先端11cにおいて浚渫パイプ11内の排砂管16が浚渫パイプ11の端面を貫通して外部に水取込管18として位置している。水取込管18は含泥率調整バルブ19を介して外部から水を排砂管16内に取り込むことができる。
また、各土砂吸込口14aと排砂管16との間に配置された各バルブ16a及び含泥率調整バルブ19は、それぞれ独立で開閉可能でありかつ開度センサを有し、各開度センサの検出結果に基づき開度の調整が可能であり、開度の調整により各バルブ16a、19の流量を調整できる。
各バルブ16aと含泥率調整バルブ19との各開度を調整して各流量を調整することで排砂管16内の含泥率を最適に制御することができる。
次に、図1乃至図4の浚渫システム1による浚渫方法について図6乃至図13を参照して説明する。
図6乃至図11は図4と同様の断面図であって、浚渫の各工程を示す図である。図12は、図1と同様の図であって、浚渫開始時(a)、浚渫終了時(b)、及び浚渫パイプの浮上時(c)をそれぞれ示す図である。図13は図12(c)の水面に浮上した浚渫パイプの平面図である。図14は浚渫の各工程を説明するためのフローチャートである。
図14を参照して、まず、図12(c)、図13のように浚渫パイプ11内にポンプ室10のエアコンプレッサ30から圧縮エアを送り込んで水面Sに浮上させた状態で、浚渫パイプ11を海上で浚渫対象域まで移動させる(S01)。
次に、エアコンプレッサ30からの圧縮エアの供給を停め、ポンプ室10のジェットポンプ22から浚渫パイプ11内に海水を送り(S02)、浚渫パイプ11の内部空間11a内を海水で満たす。これにより、浚渫パイプ11が海中を沈降することで、図6,図12(a)のように、浚渫パイプ11を浚渫対象域の水底Gに設置する(S03)。このとき、図6のように、浚渫パイプ11の下部の各土砂吸込口14aが水底Gに接近した位置にある。
次に、ポンプ室10のジェットポンプ22によりジェット配管17を通してジェット水を供給し(S04)、図7のように、ジェット水を各ノズル口15aから水底Gに向け噴射させることで水底G近傍の土砂9を掻き乱し流動化させる(S5)。
そして、排砂管16のバルブ16aを開け、図8のように、ポンプ室10のサクションポンプ21により、各土砂吸込口14a、バルブ16a、排砂管16を通して流動化した土砂を吸込み浚渫する(S06)。このとき、排砂管16のバルブ16aと、水取込管18の含泥率調整バルブ19の各開度を調整することにより、排砂管16内の含泥率を最適にしながら浚渫する。
上述のようにして、浚渫パイプ11の下部の土砂9を浚渫するので、図9のように、水底Gに凹状部8が形成され、浚渫パイプ11は土砂9内の凹状部8に自重で沈み込むが、更に浚渫を続けることで、更に深く浚渫を行い、図10、図12(b)のように、水底Gから所定の浚渫深さdまで浚渫する(S07)。
次に、図12(b)の浚渫終了後、ポンプ室10のエアコンプレッサ30から浚渫パイプ11内に圧縮エアを送り込み(S08)、内部空間11aから海水を押し出しエアに置換することで、図11のように浚渫パイプ11を浮上させる(S09)。これにより、浚渫パイプ11が図12(c)のように水面Sまで浮上する。
次に、次の浚渫を行う場合には(S10)、上記工程S01に戻り、次の浚渫対象域に浚渫パイプ11を移動し、上記と同様の各工程を実行することで浚渫作業を続ける。また、浚渫を行わない場合(S10)、中止し次回の浚渫に備えるか、または、浚渫完了のときは浚渫パイプ11及びポンプ室10を撤去する(S11)。
なお、上記工程S10で次の浚渫を行う場合、浚渫パイプ11がポンプ室10と弾性のあるスリーブ12で連結されているので、図13のように、浚渫パイプ11は、ポンプ室10がその位置のままでも、ポンプ室10をほぼ中心にして扇状に所定の角度範囲A,B内で平面的に移動可能である。このため、次の浚渫対象域が図13の所定角度範囲A,B内にあるときは、浚渫パイプ11の先端11c近傍を船(図示省略)等で引っ張りながら、浚渫パイプ11を水面S上で所定角度範囲A,B内の任意の位置まで移動させるだけで、ポンプ室10を移動させずに容易に次の浚渫対象域に移動させることができる。
また、上記工程S07で所定の浚渫深さdまでの浚渫する工程の管理は、浚渫パイプ11に設けた深さセンサによる測定、浚渫時間、または排砂管16から排出される汚泥率等に基づいて行うことができる。
以上のように、図1乃至図4の浚渫システム1によれば、移動式浚渫・採砂設備を簡単に構成でき、水域をさほど占有せずに浚渫対象域の水底に容易に設備を設置でき、船舶が航行するための水深を維持し船舶の航行を妨げることはない。また、浮上して容易に移動させることができる。このため、浚渫対象域を一箇所に限定しなくともよく、設備を広範囲な領域で使用でき、少量の浚渫を行うことが簡単にでき、また、漂砂の多いような一定領域に常時設置しておいて繰り返して使用する場合にも適している。
また、海底の堆砂等の土砂をジェット水などで流動化し、排砂管で吸込むことで海底の土砂を浚渫しながら、自ら沈み込むことによって自動的に更に深く浚渫することができるので、水底の土砂9が厚く大量の浚渫を行う場合にも適している。
以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、浚渫対象域の水底に設置する浚渫パイプの本数は、図1では2本を連結したが、1本でもよく、3本(またはそれ以上)を連結してもよいことは勿論である。また、浚渫パイプの断面形状は円形だけでなく、長方形や正方形等でもよい。
また、浚渫パイプ11の土砂吸込口の一断面の円周方向における個数は、図4では2個としたが、例えば、図5に示す変形例のように、土砂吸込口14aを1個として水底Gに対し浚渫パイプ11の真下に位置するように配置してもよく、1個〜3個程度が好ましい。また、土砂吸込口やノズル口の向きも、左右上下などにしてもよい。
また、図4等で、ジェット配管17とノズル口15aとの間にジェット水調整バルブを配置し、各土砂吸込口の位置に応じてノズル口から噴射される海水の圧力を変えるようにしてもよい。
また、図2のポンプ室を省略し、ポンプ類を水中に設置可能な水中型としてもよい。例えば、図15に示すように、水中サクションポンプ21aと水中ジェットポンプ22aとを固定した共通架台32を水底Gに設置し、エアコンプレッサ30を陸上の護岸31に設置する。水中サクションポンプ21a、水中ジェットポンプ22a及びエアコンプレッサ30からの各配管をパイプ33及びスリーブ12内を通して図1の浚渫パイプ11と接続する。
本実施の形態による浚渫システムの全体を概略的に示す図である。 図1の浚渫システムのポンプ室及びその近傍を示す図である。 図1の浚渫パイプの要部を示す図である。 図3の浚渫パイプの要部断面図である。 図4の浚渫パイプの変形例を示す要部断面図である。 同様の断面図であって、浚渫パイプの設置工程を示す図である。 図4と同様の断面図であって、水底での土砂の流動化工程を示す図である。 図4と同様の断面図であって、流動化した土砂を吸い込み浚渫を行う工程を示す図である。 図4と同様の断面図であって、浚渫により浚渫パイプが沈み込む工程を示す図である。 図4と同様の断面図であって、所定深さまで浚渫した工程を示す図である。 図4と同様の断面図であって、浚渫パイプを浮上させる工程を示す図である。 図1と同様の図であって、浚渫開始時(a)、浚渫終了時(b)、及び浚渫パイプの浮上時(c)をそれぞれ示す図である。 図12(c)の水面に浮上した浚渫パイプを示す平面図である。 図1乃至図4の浚渫システムによる浚渫の各工程を説明するためのフローチャートである。 図2の浚渫システムのポンプ類を水中型とした変形例を示す図である。
符号の説明
1 浚渫システム
8 凹状部
9 土砂
10 ポンプ室
11 浚渫パイプ
11a 内部空間
11b 連結管
11c 先端
12 スリーブ
14 土砂吸込口
14a〜14d 土砂吸込口
15a〜15d 各ノズル口
16 排砂管
16a バルブ
17 ジェット配管
18 水取込管
19 含泥率調整バルブ
21 サクションポンプ
22 ジェットポンプ
25 取水口
21a 水中サクションポンプ
22a 水中ジェットポンプ
30 エアコンプレッサ
A,B 所定角度範囲
G 水底
S 水面
d 深さ

Claims (13)

  1. 浚渫対象域の水底に浚渫パイプを設置する工程と、
    前記水底の土砂を流動化させる工程と、
    前記流動化した土砂を前記浚渫パイプが吸込むことで浚渫を行う工程と、
    前記浚渫が終了してから前記浚渫パイプ内にエアーを送り込み前記浚渫パイプを浮上させる工程と、
    前記浮上した浚渫パイプを移動させる工程と、を含むことを特徴とする浚渫方法。
  2. 前記設置工程において前記浚渫パイプ内に水を取り込むことで前記浚渫パイプを前記水底に沈降させることを特徴とする請求項1に記載の浚渫方法。
  3. 前記流動化工程において前記浚渫パイプからジェット水を噴射することで水底の土砂を流動化させることを特徴とする請求項1または2に記載の浚渫方法。
  4. 前記浚渫工程において前記浚渫パイプ内に設けられた土砂排出のための排砂管内の含泥率を最適に調整しながら浚渫することを特徴とする請求項1,2または3に記載の浚渫方法。
  5. 前記浚渫工程において前記浚渫パイプの下部の土砂を浚渫して前記浚渫パイプが前記水底の土砂内に沈み込むことで所定深さまで浚渫することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の浚渫方法。
  6. 外面の土砂吸込口から吸い込んだ土砂の排出のための排砂管と外面のノズル口からジェット水を外部に噴射するためのジェット配管とが内部に配置された浚渫パイプと、
    前記排砂管内の土砂を排出するために吸引する吸引手段と、
    前記ジェット配管にジェット水を供給するためのジェット水供給手段と、
    前記浚渫パイプ内にエアーを送り込むためのエアー送込手段と、を備え、
    浚渫対象域の水底に設置された前記浚渫パイプ内のジェット配管を通してジェット水を前記ノズル口から噴射することで前記水底の土砂を流動化させ、
    前記流動化した土砂を前記土砂吸込口から吸い込み前記浚渫パイプ内の排砂管を通して排出することで浚渫を行い、
    前記浚渫パイプ内にエアーを前記エアー送込手段から送り込み前記浚渫パイプを浮上させて移動させることを特徴とする浚渫システム。
  7. 前記土砂吸込口及び前記ノズル口をそれぞれ複数設け、前記各土砂吸込口の近傍に前記各ノズル口を配置したことを特徴とする請求項6に記載の浚渫システム。
  8. 前記各土砂吸込口と前記排砂管との間にそれぞれ設けられた複数のバルブと、前記排砂管に連結され外部から水を前記排砂管内に取り込む水取込部と、前記排砂管と前記吸入部との間に配置された含泥率調整バルブと、を更に備え、前記各バルブと前記含泥率調整バルブとの各開度を調整することで前記排砂管内の含泥率を最適に制御することを特徴とする請求項7に記載の浚渫システム。
  9. 前記複数の土砂吸込口は前記浚渫パイプの長手方向に所定の間隔で形成されかつ前記浚渫パイプが水底に設置されたとき土砂に接近できるように配置されていることを特徴とする請求項7または8に記載の浚渫システム。
  10. 前記吸引手段と前記ジェット水供給手段と前記エアー送込手段とが内部に配置された機器室を水底に設置し、前記機器室と前記浚渫パイプとを弾性スリーブで連結したことを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載の浚渫システム。
  11. 前記吸引手段と前記ジェット水供給手段とを水底に設置し、前記浚渫パイプと弾性スリーブで連結したことを特徴とする請求項6乃至9のいずれか1項に記載の浚渫システム。
  12. 前記浮上した浚渫パイプの一端に移動手段を連結し、前記移動手段により前記浚渫パイプを移動させることを特徴とする請求項6乃至11のいずれか1項に記載の浚渫システム。
  13. 前記浚渫パイプ内に水を取り込むことで前記浚渫パイプを前記水底に沈降させることを特徴とする請求項6乃至12のいずれか1項に記載の浚渫システム。

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