JP2006207372A - 水底物の浚渫装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水底物、例えば水底に堆積された土砂の問題を解決するとともに、堆積された物を浚渫し、有用な砂を利用することができるようにする水底物の浚渫装置を提供する。
【解決手段】この発明の水底物の浚渫装置は、水上にある基台３６に設けられた運搬装置１４と、前記運搬装置１４に吊り下げられた水底物の撹拌浚渫機１６とを備え、前記撹拌浚渫機１６は、囲繞壁７６を有し、その内部が中空の函体７０と、前記函体７０の下部に設けられた撹拌翼７４と、前記函体７０の下部に設けられたウォータージェット噴出口と、最下部に近い位置に設けられ、砂を吸引する砂吸引装置とを備え、その自重により水ないし水底物内に沈むように形成されたものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、水底物の浚渫装置に関し、特にたとえば、ダム湖の湖底に堆積する堆積土砂を、分離し浚渫して陸上に揚げる、水底堆積土砂の浚渫装置に関する。

現在、日本全国に、多くのダムが設けられ、そのダムは、貯水、洪水等の災害対策が主たる目的であるが、それらは長い年月を経過するうちに、ダム湖内に大量の土砂の流入があり、ダムの機能が低下するとともに、次のような問題が発生している。
１．ダムの貯水量の維持ができない。
２．災害時の対応ができない。
３．ダム決壊の恐れが考えられる。
そこで、例えば、特開２０００−２５７１０８号公報の溜池や河川等の底に堆積する水中泥土の浚渫装置が提案されている。

特開２０００−２５７１０８号公報

しかしながら、このような従来の浚渫装置による浚渫方法では、水の濁り等の問題が生じる可能性が残り、浚渫土砂は、シルトと砂が混じっているため再生が不可能であるから、浚渫された土砂は、産業廃棄物となって、その処理コストが増大する問題がある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、水底物、例えば水底に堆積された土砂の問題を解決するとともに、堆積された物を浚渫し、有用な砂を利用することができるようにする水底物の浚渫装置を提供することである。

この発明の請求項１に記載の水底物の浚渫装置は、水上にある基台に設けられた運搬装置と、前記運搬装置に吊り下げられた水底物の撹拌浚渫機とを備え、前記撹拌浚渫機は、囲繞壁を有し、その内部が中空の函体と、前記函体の下部に設けられた撹拌翼と、前記函体の下部に設けられたウォータージェット噴出口と、最下部に近い位置に設けられ、砂を吸引する砂吸引装置と、函体の囲繞壁内の水および水底物の上層部を排出する排出口とを備え、その自重により水ないし水底物内に沈むように形成された、水底物の浚渫装置である。
この発明の請求項２に記載の水底物の浚渫装置は、前記基台は、船上に設けられ、前記運搬装置は、基台上に設けられた門型クレーンを備え、前記クレーンの下部には、水上ないし水中にまで貫通する開口部が形成され、前記撹拌浚渫機は、クレーンのワイヤに吊り下げられ、前記ワイヤは、前記開口部内に垂らされた、請求項１に記載の水底物の浚渫装置である。
この発明の請求項３に記載の水底物の浚渫装置は、撹拌浚渫機の函体は、それを構成する囲繞壁の天井部が密閉され、且つ囲繞壁の上部に囲繞壁内の水および水底物の上層部を排出するための排出口が形成された、請求項１または２に記載の水底物の浚渫装置である。
この発明の請求項４に記載の水底物の浚渫装置は、前記砂吸引装置は、サンドポンプを備え、該サンドポンプに連結された排出ホースは、船上に設けられたスクリーンに導かれ、サンドポンプにより吸引された土砂は、スクリーンを通過して排出される、請求項１ないし３のいずれかに記載の水底物の浚渫装置である。

この発明の水底物の浚渫装置によれば、撹拌浚渫機の撹拌翼が水底に達したとき、例えば、底質のシルト層より下にある砂の層にその自重により到達し、函体の下部に設けられた撹拌翼は、シルト層より下にある砂の層を撹拌することができ、且つウォータージェットによって砂の層を撹拌することができるので、砂のみを砂吸引装置により吸引することができ、水上に揚げることができる。
従って、底質を構成する他の堆積物と混じることなく、砂のみを揚げることができるので、他の用途、例えば、建設資材として用いることができる。
また、請求項２の発明によれば、例えば、ダム湖上に船を浮かべ、船上に設けられたクレーンにより撹拌浚渫機を湖底の底質にまで降ろし、水底堆積土砂の分離浚渫を行うことができる。
請求項３の発明によれば、底質の砂が、砂吸引装置により吸引排出されるとき、撹拌浚渫機の函体は、底質の下方に押し下げられるので、底質の上方のシルトは、函体上部の排出口から徐々に排出されることにより、水の濁りはほとんど発生しない。
請求項４の発明によれば、サンドポンプにより吸引された砂は、サンドポンプに連結された排出ホースから船上に設けられたスクリーンに導かれ、スクリーンにより砂は異物と選別され、有用な砂として建設資材等の他用途に用いることができる。

図１は、浚渫装置の斜視図解図であり、図２及び図３は、ダム湖の湖底の堆積土砂の浚渫装置を用いた浚渫工法の施工状況を示す図解図である。図４は、撹拌浚渫機の断面図解図であり、図５は、撹拌浚渫機の底面図解図である。図６は、撹拌浚渫機の一例を示す斜視図解図である。図７は、浚渫装置の制御方法を示す図解図である。図８は、別の浚渫機を示す底面図解図である。

このダム湖の湖底堆積土砂の浚渫装置１０は、浚渫船１２ａと運搬船１２ｂとを備え、該浚渫船１２ａは、湖底堆積土砂を浚渫する船であり、船上に運搬装置１４が設けられている。運搬船１２ｂは、砂を運搬する船であり、浚渫船１２ａより送られる砂を送るスロープ１８をもって浚渫船１２ａと連結される。

浚渫船１２ａに設けられた運搬装置１４は、湖底の堆積土砂を浚渫するための撹拌浚渫機１６を吊り上げこれを水平に移動することができる装置である。

運搬装置１４は、門型クレーン３０を備え、クレーン３０の門型架構３２の先端からワイヤー３４を垂らし、そのワイヤー３４の先端に撹拌浚渫機１６を動力を用いて吊り上げ、門型架構３２を直線レール状基台３６上を移動させて、該撹拌浚渫機１６を垂直および水平に運搬するように構成されている。

運搬装置１４は、内臓された深度計（図示せず）により、撹拌浚渫機１６の深度を計測し、パーソナルコンピュータ５０により、デジタルデータ管理をすることができるように構成されている。
すなわち、深度計による深さ測定は、運搬装置１４の内部に装備しているワイヤー３４を巻くドラム３８の回転数を計測し、その回転数によってワイヤー３４の下降している長さを測定して撹拌浚渫機１６の深さ測定をし、さらに、パーソナルコンピュータ５０により、デジタル化して深さの管理をするように構成されている。

クレーン３０を水平方向に移動させるための基台３６の間には、浚渫船１２ａの胴部にクレーン３０側表面から水上または水中に至る開口部２０が形成されている。
この、開口部２０内に、クレーン３０のワイヤー３４が垂れ下げられ、その先に撹拌浚渫機１６が吊るされている。

水送り装置２２は、浚渫船１２ａの船上に固定されたジェットポンプ４０を含み、該ジェットポンプ４０と撹拌浚渫機１６とを結ぶ第１のホース４２を介して、高圧に加圧された水が撹拌浚渫機１６に送られるように構成されている。

撹拌浚渫機用油圧ユニット２４は、前記撹拌浚渫機１６を構成する、後述する撹拌装置を作動させる流体の圧力エネルギーを付与するための装置である。

発電機２６は、運搬装置１４および後述するパーソナルコンピュータ５０、移動局装置５２などに電力を供給する装置である。

浚渫船１２ａは、ＧＰＳ（全地球測位システム）の移動局装置５２を備え、このＧＰＳを使用し、浚渫船１２ａの位置を１ｃｍ単位の精度で管理し、且つ前記深度計によって水深管理をするためのデータと連動させて、浚渫船１２ａと撹拌浚渫機１６の位置および撹拌浚渫機１６の深さの数値をデジタル化したデータを、パーソナルコンピュータ５０と連動させることにより、底質の浚渫の施工の管理を行うよう構成されている。パーソナルコンピュータ５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）と、移動局装置５２からの信号により浚渫船１２ａおよび撹拌浚渫機１６の位置を制御する位置制御手段と、深度計と連動して撹拌浚渫機１６の深さを制御する深度制御手段と、前記手段のソフトウェアおよびデータを記憶する記憶手段とを備え、浚渫船１２ａと撹拌浚渫機１６の位置及び撹拌浚渫機１６の深さを制御するように構成されている。

マッドスクリーン６０は、撹拌浚渫機１６から揚げられてきた砂を清浄し分別するために設けられ、粗い目のものと細かい目のものとの２段階構成になっている。

撹拌浚渫機１６は、図４ないし図６において示すように函体７０を備え、該函体７０は、２つの撹拌翼７４を備える。

図４及び図５を参照しながら、函体７０についてさらに説明する。撹拌浚渫機１６の函体７０は、４角筒状の囲繞壁を有するケージ７６を含む。ケージ７６は、後述する各部材を保持するとともに、施工領域の周囲を取り囲むためのものである。
ケージ７６の天井部は、天井板７８をもって密閉され、その上部には原動機８０が設置される。原動機８０にはたとえばパイプ状の回転軸８２の一端が鉛直方向に垂下されて接続される。原動機８０によって、回転軸８２はその中心軸周りに回転される。回転軸８２の中間部は、軸受け８４によって回転自在に保持される。軸受け８４は、桟部材８６を介してケージ７６の内壁に固定される。

回転軸８２の下端部には撹拌羽根ユニットが連結される。撹拌翼７４は、回転軸８２の下端の周囲に回転軸８２の中心軸と略直交する方向へ張り出し設けられる。この撹拌翼７４は、たとえば３枚の羽根を有し、それらの羽の先端は環状部材８８で取り囲まれている。環状部材８８の水底に面する縁部はジクザグ状に加工されている。また、撹拌翼７４の先端部に固着された環状部材８８とケージ７６の内壁との間には、湖底の礫の直径よりも大きな間隔が開けられる。これにより、湖底の底質を改良施工する際に、撹拌翼７４の先端とケージ７６との間に礫が挟まって、撹拌翼７４の回転を妨げることがない。この実施の形態では、撹拌翼７４同士の間、および撹拌翼７４とケージ７６との間に、それぞれ２０ｃｍ以上の間隔を設けた。

撹拌羽根ユニットの回転軸８２には、ウォータージェット噴出口たる高圧水噴出ノズル９０が設けられる。高圧水噴出ノズル９０は、回転軸８２の回転に伴い高圧水の噴出方向を３６０°変化させながら、水底の底質へ向かって高圧にした水を噴出させるためのものである。この実施の形態では、高圧水噴出ノズル９０から、回転軸８２の中心軸に対してたとえば略４５°斜め下方へ、高圧水が噴出されるよう設けられている。高圧水噴出ノズル９０への高圧水の供給は、回転軸８２内に設けられた供給パイプにより行われるが、その供給は、ジェットポンプ４０と連結された第１のホース４２と連結された供給パイプから高圧水噴出ノズル９０へとなされる。なお、高圧水噴出ノズル９０の角度は、本発明の目的を達成するために適宜の角度が選択できる。

撹拌羽根ユニットの下端には、槍状の突出部９４が設けられる。突出部９４は水底の底質に突き刺さり、施工時に撹拌浚渫機１６の位置決めを行うためのものである。

ケージ７６の上部にはケージ７６の内部と外部とに通じる貫通孔からなる水の排出孔９６が設けられる。
函体７０は、後述するサンドポンプ１００により、撹拌翼７４の回転及び高圧水噴出ノズル９０のウォータージェットにより撹拌された砂が吸引排出されるときに、下方（湖底の深部に向かう方向）に押し下げられるので、湖底の上部のシルト層はこの排出孔９６より外部に排出される。

ケージ７６内の撹拌翼７４の間に、サンドポンプ１００が設けられている。
サンドポンプ１００は、湖底の砂を吸引しサンドポンプ１００に連結されたホース１０２により浚渫船１２ａの船上に揚げるためのものであり、砂を吸引する砂吸引口１００ａが撹拌翼７４の最下部近傍に位置するようにケージ７６に固定されている。
サンドポンプ１００によって揚げられた砂は、浚渫船１２ａの船上に設けられたマッドスクリーン６０上に送り込まれる。
マッドスクリーン６０に送り込まれた砂は、スロープ１８を経て、運搬船１２ｂに運搬される。

次に、この湖底堆積土砂の浚渫装置１０を用いた湖底の底質特に堆積土砂の浚渫工法について、図２及び図３を参照しながら説明する。
この湖底堆積土砂の浚渫装置１０は、ダム湖などの湖底の底質、特に堆積土砂を分離し砂を吸引し水上に揚げるために用いるのに適する。
まず、この湖底堆積土砂の浚渫装置１０を、すなわち浚渫船１２ａを図７に示すＧＰＳの指示に基づき目的とする施工水域にまで移動させ、目的とする施工水域に至ると、運搬装置１４によって撹拌浚渫機１６を湖水中に投入する。

まず、ＧＰＳに従い、パーソナルコンピュータ５０によって運搬装置１４を基台３６上において移動させて、施工エリアの中心に撹拌浚渫機１６を移動させ、運搬装置１４の基台３６上における位置によりスポットを選定し、且つ運搬装置１４を作動させて、ワイヤー３４を伸長させ、撹拌浚渫機１６を湖水中に投入させ、撹拌浚渫機１６の函体７０を底質まで下ろす（第１ステップ）。

底質まで下ろされた撹拌浚渫機１６は、自重により底質のシルト層より下の砂の層に到達する。
そして函体７０の最下部が砂の層に到達した時点で、高圧水噴出ノズル９０よりウォータージェットを噴射し且つ撹拌翼７４を回転させることにより砂層を撹拌する（第２ステップ）。

撹拌された砂は、サンドポンプ１００により吸引され、ホース１０２によって浚渫船１２ａ上に揚げられマッドスクリーン６０に送られる（第３ステップ）。
このようにして撹拌された砂がサンドポンプ１００により吸引、排出されるに従って、函体７０は、底質のより下方（深部）に押し下げられるので、上方のシルト層は、ケージ７６上部に設けられた排出孔９６より徐々にケージ７６外に排出される。

一方排出された砂は、マッドスクリーン６０によって分別され、運搬船１２ｂにスロープ１８を介して積み込まれる。
運搬船１２ｂに積み込まれた砂は、岸壁から揚土され脱水処理が施される。
このようにして処理された砂は、建設資材等に利用される。

この発明にかかる浚渫装置は、前記実施の形態に限定されず、例えば、図８に示すように、該函体７０は２つのユニット７２を連結してなるものとしてもよい。この実施の形態の各ユニット７２は、２つの撹拌翼７４を備え、装置全体としては合計４つの撹拌翼７４を備える。

浚渫装置の斜視図解図である。 ダム湖の湖底の堆積土砂の浚渫装置を用いた浚渫工法の施工状況を示す図解図である。 ダム湖の湖底の堆積土砂の浚渫装置を用いた浚渫工法の施工状況を示す図解図である。 撹拌浚渫機の断面図解図である。 撹拌浚渫機の底面図解図である。 撹拌浚渫機の一例を示す斜視図解図である。 浚渫装置の制御方法を示す図解図である。 別の浚渫機を示す底面図解図である。

符号の説明

１０ 湖底堆積土砂の浚渫装置
１２ａ 浚渫船
１２ｂ 運搬船
１４ 運搬装置
１６ 撹拌浚渫機
１８ スロープ
２０ 開口部
２２ 水送り装置
２４ 撹拌浚渫機用油圧ユニット
２６ 発電機
３０ クレーン
３２ 門型架構
３４ ワイヤー
３６ 基台
３８ ドラム
４０ ジェットポンプ
４２ 第１のホース
５０ パーソナルコンピュータ
５２ 移動局装置
６０ マッドスクリーン
７０ 函体
７２ ユニット
７４ 撹拌翼
７６ ケージ
７８ 天井板
８０ 原動機
８２ 回転軸
８４ 軸受け
８６ 桟部材
８８ 環状部材
９０ 高圧水噴出ノズル
９４ 突出部
９６ 排出孔
１００ サンドポンプ
１００ａ 砂吸引口
１０２ ホース

Claims (4)

1. 水上にある基台に設けられた運搬装置と、
   前記運搬装置に吊り下げられた水底物の撹拌浚渫機とを備え、
   前記撹拌浚渫機は、
   囲繞壁を有し、その内部が中空の函体と、
   前記函体の下部に設けられた撹拌翼と、
   前記函体の下部に設けられたウォータージェット噴出口と、
   最下部に近い位置に設けられ、砂を吸引する砂吸引装置と、
   函体の囲繞壁内の水および水底物の上層部を排出する排出口とを備え、
   その自重により水ないし水底物内に沈むように形成された、水底物の浚渫装置。
2. 前記基台は、船上に設けられ、
   前記運搬装置は、基台上に設けられた門型クレーンを備え、
   前記クレーンの下部には、水上ないし水中にまで貫通する開口部が形成され、
   前記撹拌浚渫機は、クレーンのワイヤに吊り下げられ、
   前記ワイヤは、前記開口部内に垂らされた、請求項１に記載の水底物の浚渫装置。
3. 撹拌浚渫機の函体は、それを構成する囲繞壁の天井部が密閉され、且つ囲繞壁の上部に囲繞壁内の水および水底物の上層部を排出するための排出口が形成された、請求項１または２に記載の水底物の浚渫装置。
4. 前記砂吸引装置は、サンドポンプを備え、
   該サンドポンプに連結された排出ホースは、船上に設けられたスクリーンに導かれ、
   サンドポンプにより吸引された土砂は、スクリーンを通過して排出される、請求項１ないし３のいずれかに記載の水底物の浚渫装置。

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