JP2006214263A - 浚渫装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 掘削手段によって水底から掘削された掘削土砂を排土する際に、掘削土砂に含まれている枝や石等の夾雑物が、排土手段に詰まってしまうことを防ぐことができ、土砂を効率良く浚渫することができる浚渫装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 水底の土砂を掘削するカッタ１０と、カッタ１０の上方に設けられた筒体部２０と、カッタ１０と筒体部２０の底部を閉塞している隔壁２２との間に形成されたチャンバ３０と、カッタ１０に設けられた開口部を通じて、チャンバ３０内に取り込まれた掘削土砂をサンドポンプ４１（移送ポンプ）によって排出する排土手段４０とを備えていることを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ダム湖や港湾等の水底から土砂を浚渫するための浚渫装置に関する。

ダム湖や港湾或いは池沼等の水底に堆積した土砂を浚渫するための浚渫装置としては、二重管の外管の下端部にカッタを取り付け、水上の台船に設けられた回転装置によって外管を回転させるように構成された浚渫装置がある。
この浚渫装置では、台船から二重管を吊り下げて、外管を回転させることにより、水底に堆積した土砂をカッタによって掘削することができる。そして、台船に設けられた移送ポンプを用いて、内管から掘削土砂を水と共に吸い上げて排土するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

また、前記浚渫装置のカッタでは、外管に取り付けられた複数の垂直板の下端部にビットが取り付けられた構成となっており、各垂直板が外管の回転方向に湾曲した形状となっている。これにより、掘削時には、掘削土砂が垂直板に案内されてカッタの中央部に集められた後に、内管から吸い上げられて排土されることになる。

このような構成の浚渫装置では、グラブによって水底の土砂を掬い取る浚渫装置と比較して、切削時に土砂が水中に撒き上がる量を削減することができるとともに、グラブを水上に引き上げる必要がないため、水中への土砂の拡散を防ぐことができ、濁水の発生を少なくすることができる。また、内管から掘削土砂を吸い上げて移送させており、内管を延長させることにより、掘削土砂の搬送距離を長くすることができる。
さらに、移送ポンプによって水底の土砂を直接吸い上げる浚渫装置と比較して、土砂の吸引効率が高まるため、排出される泥水の含泥率を高めることができる。
特開２００３−１６６２６２号公報（段落００２３、図２）

しかしながら、前記浚渫装置では、カッタの中央部に集められた掘削土砂が内管の下端口から吸い上げられるように構成されているため、掘削土砂に含まれている枝や石等の夾雑物が吸い上げられてしまう場合があり、この夾雑物が移送ポンプに詰まってしまうという問題がある。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、掘削手段によって水底から掘削された掘削土砂を排土する際に、掘削土砂に含まれている枝や石等の夾雑物が、排土手段に詰まってしまうことを防ぐことができ、水底の土砂を効率良く浚渫することができる浚渫装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、浚渫装置であって、水底の土砂を掘削するカッタと、カッタの上方に設けられた筒体部と、カッタと筒体部の底部を閉塞している隔壁との間に形成されたチャンバと、カッタに設けられた開口部を通じて、チャンバ内に取り込まれた掘削土砂を移送ポンプによって排出する排土手段とを備えていることを特徴としている。

このように、本発明の浚渫装置では、カッタに設けられた開口部を通じて掘削土砂が取り込まれるように構成されており、掘削土砂に含まれている枝や石等の夾雑物が開口部に引っ掛かって除去されるため、夾雑物が排土手段に詰まってしまうことを防ぐことができ、掘削効率を高めることができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の浚渫装置であって、カッタに設けられた開口部は、網状部材によって塞がれていることを特徴としている。

このように、本発明の浚渫装置では、カッタに設けられた開口部が網状部材によって塞がれており、掘削土砂が開口部を通じてチャンバ内に取り込まれる際に、掘削土砂に含まれている小枝や小石等の小さな夾雑物が網状部材に引っ掛かって除去されるため、夾雑物が排土手段に詰まってしまうことを確実に防ぐことができる。
なお、網状部材とは、開口部に設けられた鋼製のスリットや網状のフィルタであり、その網の目は、掘削土砂に含まれている小さな夾雑物が引っ掛かる程度の間隔に設定されている。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の浚渫装置であって、カッタには、開口部の一部または全部を覆うカバー部材が着脱自在に設けられていることを特徴としている。

このように、本発明の浚渫装置では、カッタの開口部の一部または全部を覆うカバー部材を着脱することにより、開口部の開口率をカッタの掘削面の面積に対して１０％や２０％等に変化させることができる。そして、水底の土砂の粒径や、その土砂に含まれている夾雑物の大きさに対応させて、開口部の開口率を設定することにより、掘削土砂を効率良く取り込むことができるとともに、夾雑物を効果的に除去することができる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の浚渫装置であって、筒体部の内部には、カッタの駆動装置と、排土手段の移送ポンプとが設けられていることを特徴としている。

このように、本発明の浚渫装置では、カッタの駆動装置と、排土手段の移送ポンプとが筒体部の内部に設けられており、水底の土砂を掘削する際に、カッタに対して駆動装置や移送ポンプの荷重が作用し、カッタが土砂に押し付けられた状態になるため、掘削効率を高めることができる。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の浚渫装置であって、チャンバ内には、給水手段が設けられていることを特徴としている。

このように、本発明の浚渫装置では、チャンバ内に給水手段が設けられており、給水手段からチャンバ内に給水することにより、掘削土砂は水と混合されてチャンバ内で泥水となり、この泥水が排土手段によって排出されることになる。このとき、給水手段からの給水量を調節して、泥水に含まれている土砂や夾雑物の濃度を低下させることにより、排土手段に土砂や夾雑物が詰まってしまうことを防ぐことができ、掘削効率を高めることができる。
さらに、給水手段からの給水量を調節して、チャンバ内の泥水に含まれている土砂や夾雑物の濃度を安定させることにより、排土手段は一定の吸引力で泥水を排出することができるため、排出作業の途中で移送ポンプの吸引力を切り替える必要がなくなる。これにより、泥水を連続して安定的に排出することができるため、掘削効率を高めることができる。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５に記載の浚渫装置であってカッタは、掘削面が掘進方向の軸周りに回転するように構成され、カッタの掘削面には、回転中心から外縁部に向けて、複数のビットが一列に配列されたビット列が取り付けられており、ビット列が円弧状に湾曲していることを特徴としている。

このように、本発明の浚渫装置では、カッタの掘削面の回転中心から外縁部に向けてビット列が取り付けられており、カッタが地中の岩石や硬質の土砂に当たった場合であっても、ビット列によって確実に切削することができるため、掘削作業を継続することができる。また、ビット列が円弧状に湾曲しており、掘削時に土砂からビット列全体に作用する掘削抵抗を小さくすることができるため、カッタを低出力で回転させて、水底の土砂を効率良く掘削することができる。

また、請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の浚渫装置であって、カッタは、掘削面が掘進方向の軸周りに回転するように構成され、カッタの掘削面には、複数のビットが回転方向に配列されたビット列が取り付けられていることを特徴としている。

ここで、複数のビットが回転方向に配列されたビット列とは、例えば、掘削面の回転中心に対して同心円となるように配列した構成や、カッタの回転中心を基準として螺旋状に配列した構成などがある。

このように、本発明の浚渫装置では、カッタの掘削面の回転方向にビット列が取り付けられており、カッタが地中の岩石や硬質の土砂に当たった場合であっても、ビット列によって確実に切削することができるため、掘削作業を継続することができる。また、ビット列が回転方向に配列されており、掘削時に土砂からビット列全体に作用する掘削抵抗を小さくすることができるため、カッタを低出力で回転させて、水底の土砂を効率良く掘削することができる。

また、請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の浚渫装置であって、チャンバ内には、このチャンバ内に取り込まれた掘削土砂および夾雑物を粉砕するための粉砕手段が設けられていることを特徴としている。

このように、本発明の浚渫装置では、チャンバ内に取り込まれた掘削土砂および夾雑物を粉砕するための粉砕手段が設けられており、チャンバ内で掘削土砂および夾雑物を粉砕して細かくすることができるため、掘削土砂や夾雑物が排土手段に詰まってしまうことを防ぐことができ、掘削効率を高めることができる。

なお、粉砕手段としては、粉砕刃をチャンバ内で回転させる構成や、排土手段の吸引口に粉砕刃を取り付ける構成など、その構成は限定されるものではない。また、複数の粉砕刃を設けて、夾雑物を確実に細かく粉砕することが好ましい。

また、請求項９に記載の発明は、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の浚渫装置であって、筒体部の外側面には、掘進方向に向かって噴水する噴水ノズルが設けられていることを特徴としている。

このように、本発明の浚渫装置では、掘進方向に向かって噴水する噴水ノズルが筒体部の外側面に設けられており、この噴水ノズルからの噴水によってカッタ周辺の土砂を掘削することができるため、掘削効率を高めることができる。

また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の浚渫装置であって、噴水ノズルの噴水方向が、筒体部の外方に向かって斜めに設定されていることを特徴としている。

このように、本発明の浚渫装置では、噴水ノズルの噴水方向が、筒体部の外方に向かって斜めに設定されているため、噴水ノズルによるカッタ周辺の掘削領域を拡張することができる。これにより、浚渫装置の掘削位置を順次に変更して所定領域を掘削する際に、掘削位置の変更回数を少なくすることができる。また、掘進距離当たりの掘削量が多くなるため、掘削効率を高めることができる。

また、請求項１１に記載の発明は、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の浚渫装置であって、カッタは、掘進方向の軸周りに回転するように構成され、筒体部の下方に複数のカッタが設けられており、一方向に回転する前記カッタと、他方向に回転するカッタとが同数設けられていることを特徴としている。

このように、本発明の浚渫装置では、カッタが掘進方向の軸周りに回転するように構成されており、一方向に回転するカッタと、他方向に回転するカッタとが同数設けられているため、掘削時に各カッタの回転力が打ち消し合わされることになる。これにより、各カッタが装置全体に与えるモーメントを小さくすることができるため、装置全体を簡易な構成にすることができるとともに、各カッタが安定した状態で土砂を掘削することができるため、掘削効率を高めることができる。

また、請求項１２に記載の発明は、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の浚渫装置であって、カッタは、掘進方向の軸周りに回転するように構成され、筒体部の下方に複数のカッタが設けられており、隣り合う各カッタが掘進方向に互いにずれて配置され、各カッタの外周側部には、外方に向かって突出しているオーバーカッタが取り付けられていることを特徴としている。

このように、本発明の浚渫装置では、隣り合う各カッタが掘進方向に互いにずれて配置されており、各カッタを回転させた際に、各カッタの外周側部から突出しているオーバーカッタの接触を防ぐことができる。そのため、隣り合う各カッタが近接して配置されている場合であっても、各カッタにオーバーカッタを取り付けることができ、オーバーカッタによってカッタの掘削領域を拡張することができる。これにより、浚渫装置の掘削位置を順次に変更して所定領域を掘削する際に、掘削位置の変更回数を少なくすることができる。また、掘進距離当たりの掘削量が多くなるため、掘削効率を高めることができる。

また、請求項１３に記載の発明は、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の浚渫装置であって、カッタは、掘進方向の軸周りに回転するように構成され、筒体部の下方に複数のカッタが設けられており、隣り合う各カッタが同期して回転するように構成され、各カッタの外周側部には、外方に向かって突出しているオーバーカッタが取り付けられていることを特徴としている。

このように、本発明の浚渫装置では、隣り合う各カッタが同期して回転するように構成されており、隣り合う各カッタのオーバーカッタが、各カッタの間を通過するタイミングをずらすことにより、各カッタを回転させた際に、各カッタの外周側部から突出しているオーバーカッタの接触を防ぐことができる。そのため、隣り合う各カッタが近接して配置されている場合であっても、各カッタにオーバーカッタを取り付けることができ、オーバーカッタによってカッタの掘削領域を拡張することができる。これにより、浚渫装置の掘削位置を順次に変更して所定領域を掘削する際に、掘削位置の変更回数を少なくすることができる。また、掘進距離当たりの掘削量が多くなるため、掘削効率を高めることができる。

本発明の浚渫装置によれば、水底の土砂を掘削するカッタに設けられた開口部を通じてチャンバ内に掘削土砂が取り込まれる際に、掘削土砂に含まれている枝や石等の夾雑物が開口部に引っ掛かって除去されることになる、これにより、夾雑物が排土手段に詰まってしまうことを防ぐことができ、掘削効率を高めることができるため、従来と比較して、施工期間を短縮することができるとともに、施工費用を低減することができる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の浚渫装置を示した部分断面図である。図２は、本実施形態の浚渫装置を示した底面図である。図３は、本実施形態の浚渫装置を示した側面図である。図４は、本実施形態の浚渫装置を用いた浚渫システムを示した概略図である。
なお、本実施形態において、左右方向とは図１の左右方向に対応している。
本実施形態では、ダム湖の水底に堆積した土砂を浚渫するための浚渫装置、およびその渫装置を用いた浚渫システムを例として説明する。

（浚渫装置の構成）
浚渫装置１は、図１および図４に示すように、ダム湖の水底に堆積した土砂（以下、「堆積土砂」という場合がある。）を掘削し、その掘削土砂を水上に排土するものであり、堆積土砂を掘削する２体のカッタ１０，１０と、各カッタ１０，１０の上方に設けられた筒体部２０とを備えており、ダム湖に浮かんでいる台船Ｄ上のクレーンＫから筒体部２０が吊り下げられることにより、各カッタ１０，１０が水底の堆積土砂に当接するように構成されている。

筒体部２０は、図１から図３に示すように、鋼製の箱体であり、密閉された内部には、各カッタ１０，１０の駆動装置である油圧モータ２１，２１と、掘削土砂を水上に移送するためのサンドポンプ４１（特許請求の範囲における「移送ポンプ」）とが収容されている。
なお、筒体部２０の底部を閉塞している隔壁２２は、筒体部２０の下端縁よりも僅かに上方に取り付けられている。

カッタ１０は、図１から図３に示すように、水底の堆積土砂を掘削するための切削部材であり、逆円錐形状に形成された皿状の部材からなり、２体のカッタ１０，１０が筒体部２０の下方で左右方向に並設されている。

カッタ１０の下面である掘削面１０ａには、中央部から外縁部に向けて、複数のビット１１・・・が直線状に配列されたビット列１１Ａが取り付けられており、４列のビット列１１Ａ・・・が放射状（本実施形態では十字状）に取り付けられている。そして、一列のビット列１１Ａの円周方向に隣接する部位には、ビット列１１Ａに沿って開口部１２が貫通しており、１体のカッタ１０には複数（本実施形態では４箇所）の開口部１２・・・が設けられている。これにより、各カッタ１０，１０の底面と、筒体部２０の隔壁２２との間の空間であるチャンバ３０内には、各開口部１２・・・を通じて掘削土砂が取り込まれることになる。

なお、各開口部１２・・・は、網状部材１３によって塞がれており、所定の大きさ以上の物体が通過することができないように構成されている。この網状部材１３は、鋼製のスリットや網状のフィルタであり、その網の目は、堆積土砂に含まれている小枝や小石等の夾雑物が通過することができない程度の間隔に設定されており、施工現場に応じて適宜に設定されるものである。

また、カッタ１０の上面（掘削面１０ａの裏面）の中央部１０ｂには、筒体部２０から下方に突出している垂直軸２３の下端部が取り付けられており、カッタ１０は垂直軸２３と共に軸周りに回転自在となっている。
垂直軸２３は、筒体部２０の隔壁２２に設けられた貫通孔２２ａに挿通されおり、上端部には軸周りに歯面が形成された従動ギヤ２４が取り付けられている。
そして、筒体部２０内には、垂直軸２３の従動ギヤ２４に噛み合っている駆動ギヤ２５を備えた油圧モータ２１が設けられており、油圧モータ２１を駆動させて駆動ギヤ２５を回転させることにより、垂直軸２３の従動ギヤ２４が回転し、カッタ１０が垂直軸２３と共に軸周りに回転するように構成されている。
なお、本実施形態では、左右の各カッタ１０，１０が互いに反対方向に回転するように構成されている。

また、筒体部２０内には、図１に示すように、水中に設けられた水中ポンプＰ（図４参照）に基端部が接続されている送水管２６の先端部が突出しており、この送水管２６の先端部は筒体部２０内で二股に分岐されている。
ここで、浚渫装置１には、図１から図３に示すように、筒体部２０の外側面に設けられた複数の噴水ノズル２６ａ・・・と、チャンバ３０内に設けられた複数の給水管２６ｂ・・・（特許請求の範囲における「給水手段」）と、各垂直軸２３内を通じてカッタ１０の下面から噴水する噴水ノズル２６ｃと、各カッタ１０，１０の間で筒体部２０から下方に突出している４本の噴水ノズル２６ｄ・・・が設けられており、送水管２６の下端部に接続された分流管２６ｅ・・・を通じて、送水管２６から各噴水ノズル２６ａ，２６ｃ，２６ｄおよび給水管２６ｂに給水されるように構成されている。なお、本実施形態では、各噴水ノズル２６ａ，２６ｃ，２６ｄから下方に向けて垂直に噴水するように構成されている。
このように、浚渫装置１では、各噴水ノズル２６ａ，２６ｃ，２６ｄから堆積土砂に水を噴きつけることができるとともに、チャンバ３０内に設けられた給水管２６ｂからチャンバ３０内に水を供給することができる。
また、各噴水ノズル２６ａ，２６ｃ，２６ｄから噴水される水圧を調整するための水圧調整手段（図示せず）が筒体部２０内に設けられている。

さらに、筒体部２０内には、図１に示すように、チャンバ３０内の掘削土砂を水上に移送するための排土手段４０が設けられている。
この排土手段４０は、土砂を吸引して送出するサンドポンプ４１と、サンドポンプ４１に接続された吸引管４２および送出管４３とから構成されている。

サンドポンプ４１は、吸引口から泥水を吸引して送出口から送出する既存の移送ポンプであり、筒体部２０内の略中央部に配置されている。
吸引管４２は、上端口がサンドポンプ４１の吸引口に連通しており、左右方向に向けて二股に分岐している下端部が隔壁２２を貫通してチャンバ３０内に突出している。
送出管４３は、上端口が台船Ｄ（図４参照）上に配置されており、下端口はサンドポンプ４１の送出口に連通している。

このような排土手段４０によれば、水底の堆積土砂を各カッタ１０，１０によって掘削した際に、各カッタ１０，１０の各開口部１２・・・からチャンバ３０内に取り込まれ、チャンバ３０内で水と混合された掘削土砂が、サンドポンプ４１によって水と共に泥水として吸引管４２の各下端口から吸引されることになる。そして、サンドポンプ４１から送出管４３に送出された泥水が、送出管４３を通じて水上の台船Ｄ（図４参照）上に搬送されることになる。

（浚渫システムの構成）
次に、本実施形態の浚渫装置１を用いた浚渫システムについて説明する。
浚渫システムは、図４に示すように、水底の堆積土砂を掘削して排土する浚渫装置１と、水上に配置された台船Ｄと、台船Ｄ上から浚渫装置１を吊り下げているクレーンＫと、浚渫装置１から排土された掘削土砂を泥水と砂利や礫とに選別する円筒状の篩であるトロンメルＴと、トロンメルＴを通過した泥水を凝縮して水と砂とに分級する遠心分離機である湿式サイクロンＣと、湿式サイクロンＣから排出された砂を脱水する分級機であるハイメッシュセパレータＨとから構成され、トロンメルＴ、湿式サイクロンＣ、ハイメッシュセパレータＨが台船Ｄ上に配置されており、ハイメッシュセパレータＨから排出された砂を搬送する運搬船Ｓが水上に配置されている。
なお、クレーンＫ、トロンメルＴ、湿式サイクロンＣおよびハイメッシュセパレータＨは、既存の装置を用いているため、本実施形態では詳細な説明を省略する。

（浚渫システムによる浚渫作業）
次に、本実施形態の浚渫装置１を用いた浚渫システムによる浚渫作業について説明する。
まず、図４に示すように、台船Ｄ上のクレーンＫによって、浚渫装置１を水中に降下させ、各カッタ１０，１０を堆積土砂に当接させる。

そして、図１に示すように、浚渫装置１の各油圧モータ２１，２１を駆動させ、各カッタ１０，１０を回転させることにより、各カッタ１０，１０によって堆積土砂（図４参照）を掘削する。
このとき、カッタ１０の掘削面１０ａには、その中央部から外縁部に向けて一列に配列されたビット列１１Ａが、放射状（十字状）に４列取り付けられているため、地中の岩石や硬質の土砂にカッタ１０が当たった場合であっても、各ビット列１１Ａ・・・によって確実に切削することができ、掘削作業を継続することができる。

また、各カッタ１０，１０は互いに反対方向に回転しており、掘削時に各カッタ１０，１０の回転力が打ち消し合わされるため、各カッタ１０，１０が装置全体に与えるモーメントが小さくなっている。さらに、各カッタ１０，１０が安定した状態で堆積土砂を掘削することができるため、掘削効率が高くなっている。

さらに、各油圧モータ２１，２１およびサンドポンプ４１が筒体部２０内に収容されており、水底の堆積土砂を掘削する際に、各カッタ１０，１０に対して各油圧モータ２１，２１およびサンドポンプ４１の荷重が作用して、各カッタ１０，１０が堆積土砂に押し付けられた状態になるため、掘削効率が高くなっている。

また、筒体部２０の外側面に設けられた各噴水ノズル２６ａ・・・、カッタ１０の下面から噴水する噴水ノズル２６ｃ、および各カッタ１０，１０の間で突出している噴水ノズル２６ｄによって堆積土砂に水を噴きつけることにより、各カッタ１０，１０周辺の土砂を掘削することができるため、掘削効率が高くなっている。さらに、水圧調整手段（図示せず）操作して、送水ノズル２６ａ，２６ｃ，２６ｄから噴射される水の圧力を、堆積土砂の硬度に応じて調整することにより、硬質の堆積土砂であっても確実に掘削することができる。

各カッタ１０，１０によって掘削された掘削土砂は、各カッタ１０，１０に設けられた各開口部１２・・・からチャンバ３０内に取り込まれる。そして、チャンバ３０内の掘削土砂が、各給水管２６ｂ・・・から給水された水と混合されることにより、チャンバ３０内に泥水が貯留される。

このとき、各カッタ１０，１０の各開口部１２・・・は、網状部材１３によって塞がれており、掘削土砂が開口部１２を通じてチャンバ３０内に取り込まれる際に、掘削土砂に含まれている小枝や小石等の小さな夾雑物が網状部材１３に引っ掛かって除去され、夾雑物がサンドポンプ４１、吸引管４２、送出管４３等の排土手段４０に詰まってしまうことが防止されているため、堆積土砂を効率良く浚渫することができる。

そして、チャンバ３０内の泥水は、サンドポンプ４１によって吸引管４２から吸引され、サンドポンプ４１から送出管４３を通じて台船Ｄ上のトロンメルＴに供給される。このようにして、カッタ１０，１０によって掘削された堆積土砂が海上に排出される。
浚渫装置１から泥水が供給されたトロンメルＴでは、泥水から砂利や礫を選定して除去した後に、泥水を湿式サイクロンＣに供給するとともに、選定された砂利や礫を水上の運搬船Ｓに供給する。
トロンメルＴから泥水が供給された湿式サイクロンＣでは、泥水を凝縮して水と砂に分級した後に、砂をハイメッシュセパレータＨに供給する。なお、本実施形態では、湿式サイクロンＣから排出された水を浚渫装置１の送水管２６に供給するように構成されている。
湿式サイクロンＣから砂が供給されたハイメッシュセパレータＨでは、供給された砂を脱水し、水をダム湖の水中に排出するとともに、砂を水上の運搬船Ｓに供給して搬送する。

このように、本実施形態の浚渫システムでは、水底の堆積土砂を効率良く掘削して排出することができるため、従来と比較して、施工期間を短縮することができるとともに、施工費用を低減することができる。そして、排出された泥水を水と土砂とに分別することにより、堆積土砂を有効に再利用することができる。
また、浚渫装置１によって堆積土砂を掘削する際に、掘削土砂が水中に撒き上がる量が非常に少ないため、自然環境に与える影響を抑制することができる。
さらに、堆積土砂を各カッタ１０，１０で掘削した後に、サンドポンプ４１を用いて掘削土砂を吸引しているため、排出される泥水中の含泥率が高くなっており、排土効率が高くなっている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。図５は、本実施形態の浚渫装置の他の構成を示した図で、（ａ）は開口部にカバー部材を取り付けた構成の底面図、（ｂ）は筒体部を下方から見た図である。図６は、本実施形態の浚渫装置の他の構成を示した図で、（ａ）は湾曲しているビット列が取り付けられているカッタの底面図、（ｂ）は湾曲しているビット列が取り付けられているカッタにおいて、開口部にカバー部材を取り付けた構成の底面図、（ｃ）は螺旋状のビット列が取り付けられているカッタの底面図である。図７は、本実施形態の浚渫装置の他の構成を示した図で、（ａ）は粉砕装置が設けられている構成の側断面図、（ｂ）は粉砕装置が設けられている構成の筒体部を下方から見た図、（ｃ）は粉砕装置が設けられている構成のカッタを上方から見た図である。図８は、本実施形態の浚渫装置の他の構成を示した図で、噴水ノズルの噴水方向が筒体部の外方に向かって斜め下方に設定されている構成の側面図である。図９は、本実施形態の浚渫装置の他の構成を示した図で、オーバーカッタを取り付けた構成の側断面図である。

例えば、本実施形態では、図２に示すように、カッタ１０の開口部１２を網状部材１３によって塞いでいるが、掘削土砂に含まれている夾雑物が、開口部１２を通過することができない大きさである場合には、網状部材１３を取り付けなくてもよい。この構成では、夾雑物は開口部１２に引っ掛かって除去される。

また、図５（ａ）に示すように、開口部１２の一部を覆うカバー部材１２ａを、カッタ１０の掘削面１０ａに着脱自在に取り付け、このカバー部材１２ａによって、カッタ１０の掘削面１０ａの面積に対する開口部１２の開口率を変化させるように構成してもよい。この構成では、堆積土砂の粒径や、その土砂に含まれている夾雑物の大きさに対応させて、開口部１２の開口率を、カッタ１０の掘削面１０ａの面積に対して１０％や２０％等に変化させることにより、掘削土砂を開口部１２から効率良く取り込むことができるとともに、開口部１２によって夾雑物を効果的に除去することができる。なお、複数の開口部１２・・・のうち、数箇所の開口部１２をカバー部材１２ａによって完全に塞ぐことによって、カッタ１０の掘削面１０ａに対する開口部１２の開口率を設定してもよい。

さらに、本実施形態では、図２に示すように、各カッタ１０，１０の間から４本の噴水ノズル２６ｄ・・・を下方に突出させているが、この各噴水ノズル２６ｄ・・・を取り外し、図５（ｂ）に示すように、チャンバ３０内に突出している２本の給水管２６ｆ，２６ｆを、各カッタ１０，１０の間となる位置に設けてもよい。この構成では、各噴水ノズル２６ｄ・・・（図２参照）に水を供給していた分流管２６ｅ（図１参照）を各給水管２６ｆ，２６ｆに接続し、掘削時に各給水管２６ｆ，２６ｆからチャンバ３０内に給水することによって、チャンバ３０内への給水量を増加させることができる。これにより、チャンバ３０内の泥水に含まれている土砂や夾雑物の濃度を低下させることができるため、排土手段４０に土砂や夾雑物が詰まってしまうことを防ぐことができ、掘削効率を高めることができる。

また、チャンバ３０内の各給水管２６ｂ，２６ｆからの給水量を調節して、チャンバ３０内の泥水に含まれている土砂や夾雑物の濃度を安定させることにより、サンドポンプ４１が一定の吸引力で泥水を排出することができるため、排出作業の途中でサンドポンプ４１の吸引力を切り替える必要がなくなる。これにより、泥水を連続して安定的に排出することができるため、掘削効率を高めることができる。
なお、各給水管２６ｆ，２６ｆの下端部の内径を絞り込み、下端部の給水口から排出される水の流速を高めることにより、土砂や夾雑物が均一に混合されるように構成することが好ましい。

また、本実施形態では、図２に示すように、カッタ１０の掘削面１０ａには、中央部から十字状に４列のビット列１１Ａ・・・が取り付けられているが、ビット列１１Ａの配列形態は限定されるものではなく、図６（ａ）に示すように、カッタ１０の中央部から外縁部に向かうに連れて、カッタ１０の回転方向の後方に向けて円弧状に湾曲させたビット列１１Ｂを取り付けてもよい。このように、ビット列１１Ｂを円弧状に湾曲させることにより、掘削時に土砂からビット列１１Ｂ全体に作用する掘削抵抗を小さくすることができるため、カッタ１０を低出力で回転させて、堆積土砂を効率良く掘削することができる。

なお、図６（ａ）に示した構成では、開口部１２が八箇所に設けられており、カッタ１０の掘削面１０ａに対して、開口部１２・・・の開口率が２０％となっているが、図６（ｂ）に示すように、ビット列１１Ｂが取り付けられていない四箇所の開口部１２・・・をカバー部材１２ａによって塞ぐことにより、開口率を１０％に設定することができる。このように、掘削する堆積土砂の粒径や、その土砂に含まれる夾雑物の大きさに対応させて、開口部１２の開口率を変化させ、掘削土砂を開口部１２から効率良く取り込むことができるように構成することが好ましい。

また、図６（ｃ）に示すように、カッタ１０の掘削面１０ａには、カッタ１０の回転中心を基準として、複数のビット１１・・・が回転方向の螺旋状に配列されたビット列１１Ｃを取り付けてもよい。この構成においても、掘削時に土砂からビット列１１Ｃ全体に作用する掘削抵抗を小さくすることができるため、カッタ１０を低出力で回転させて、堆積土砂を効率良く掘削することができる。なお、複数のビット１１・・・が回転方向に配列されたビット列１１Ｃの他の構成としては、例えば、カッタ１０の回転中心に対して同心円となるように複数のビット１１・・・を配列した構成があり、堆積土砂の地質に対応させて、適宜に変更することが好ましい。

また、図７（ａ）に示すように、チャンバ３０内に取り込まれた掘削土砂や、開口部１２を通過してチャンバ３０内に取り込まれてしまった夾雑物を粉砕するための粉砕手段を設けてもよい。この粉砕手段は、筒体部２０の隔壁２２の下面に垂設された複数の上ブレード５１・・・と、各カッタ１０，１０の上面に垂設された複数の下ブレード５２・・・とからなり、上ブレード５１の下端縁と、下ブレード５２の上端縁との間に僅かな間隔が空くように構成されている。
上ブレード５１は、図７（ｂ）に示すように、各垂直軸２３，２３に対して６枚づつ設けられており、各上ブレード５１・・・は垂直軸２３から放射状に均等間隔で配置されている。
下ブレード５２は、図７（ｃ）に示すように、各垂直軸２３，２３に対して４枚づつ設けられており、各下ブレード５２・・・が垂直軸２３から放射状に均等間隔で配置されている。各下ブレード５２・・・は、垂直軸２３の側面に取り付けられており、垂直軸２３の下部にスクリュを構成するように湾曲している。

このように、チャンバ３０内に粉砕手段を設けた構成では、チャンバ３０内に取り込まれた掘削土砂および夾雑物が、筒体部２０に固定されている上ブレード５１と、カッタ１０と共に回転している下ブレード５２との間に挟まれて粉砕されるため、掘削土砂および夾雑物を細かくすることができる。これにより、掘削土砂や夾雑物が排土手段４０に詰まってしまうことを確実に防ぐことができるため、掘削効率を高めることができる。

なお、前記した粉砕手段では、一方のカッタ１０に対して、４枚の上ブレード５１と、６枚の下ブレード５２とを配置しているが、掘削土砂や夾雑物を細かく粉砕することができるのであれば、その枚数は限定されるものではない。また、粉砕手段としては、サンドポンプ４１（図１参照）の吸引管４２の下端口に回転式の粉砕刃を取り付ける構成を用いてもよく、掘削土砂や夾雑物を細かく粉砕することができるのであれば、その構成は限定されるものではない。

また、本実施形態では、図３に示すように、筒体部２０の外側面に設けられた複数の噴水ノズル２６ａ・・・は、下方に向けて垂直に噴水するように構成されているが、図８に示すように、各噴水ノズル２６ａ・・・の噴水方向を、筒体部２０の外方に向かって斜め下方（図８では３０°の角度）に設定してもよい。この構成では、各噴水ノズル２６ａ・・・によるカッタ周辺の掘削領域を拡張することができるため、浚渫装置１の掘削位置を順次に変更して所定領域を掘削する際に、掘削位置の変更回数を少なくすることができる。さらに、掘進距離当たりの掘削量を多くなるため、掘削効率を高めることができる。

また、本実施形態では、図１および図２に示すように、２体のカッタ１０，１０を互いに反対方向に回転させているが、カッタ１０の数は限定されるものではなく、多数のカッタ１０・・・を設けることができるが、一方向に回転するカッタ１０と反対方向に回転するカッタ１０とを同数、すなわち、カッタ１０の総数を偶数にして、半数ごとに回転方向を反対に向けることにより、カッタ１０の回転力を打ち消すことが好ましい。

また、図９に示すように、各カッタ１０，１０の外周側部に、外方に向かって突出しているオーバーカッタ６０を複数取り付け、各オーバーカッタ６０・・・によって各カッタ１０，１０の周辺の堆積土砂を掘削することにより、各カッタ１０，１０による掘削領域を拡張するとともに、掘削量を増加させてもよい。この構成では、隣り合う各カッタ１０，１０を高さ方向（掘進方向）に互いにずらして配置することにより、各カッタ１０，１０に取り付けられているオーバーカッタ６０・・・の接触を防いでいる。これにより、隣り合う各カッタ１０，１０が近接して配置されている場合であっても、各カッタ１０，１０にオーバーカッタ６０を取り付けることができ、浚渫装置１の掘削位置を順次に変更して所定領域を掘削する際に、掘削位置の変更回数を少なくすることができる。さらに、掘進距離当たりの掘削量が多くなるため、掘削効率を高めることができる。なお、図９に示す構成では、左側のカッタ１０と垂直軸２３との間にアタッチメント２３ａを介設することによって、左側のカッタ１０の位置を右側のカッタ１０よりも下方に配置している。

また、各カッタ１０，１０にオーバーカッタ６０を取り付けた構成において、各カッタ１０，１０を同期して回転させ、各カッタ１０，１０の各オーバーカッタ６０・・・が、各カッタ１０，１０の間を通過するタイミングをずらすことにより、各カッタ１０，１０の高さが同一であっても、各オーバーカッタ６０・・・の接触を防ぐことができる。

さらに、本実施形態の浚渫システムでは、図４に示すように、浚渫装置１から排出された泥水を分別して再利用しているが、泥水を分別することなくダム下流の河川や自然沈殿湖に放流してもよく、自然環境を考慮して適宜に定めることができる。

本実施形態の浚渫装置を示した部分断面図である。 本実施形態の浚渫装置を示した底面図である。 本実施形態の浚渫装置を示した側面図である。 本実施形態の浚渫装置を用いた浚渫システムを示した概略図である。 本実施形態の浚渫装置の他の構成を示した図で、（ａ）は開口部にカバー部材を取り付けた構成の底面図、（ｂ）は筒体部を下方から見た図である。 本実施形態の浚渫装置の他の構成を示した図で、（ａ）は湾曲しているビット列が取り付けられているカッタの底面図、（ｂ）は湾曲しているビット列が取り付けられているカッタにおいて、開口部にカバー部材を取り付けた構成の底面図、（ｃ）は螺旋状のビット列が取り付けられているカッタの底面図である。 本実施形態の浚渫装置の他の構成を示した図で、（ａ）は粉砕装置が設けられている構成の側断面図、（ｂ）は粉砕装置が設けられている構成の筒体部を下方から見た図、（ｃ）は粉砕装置が設けられている構成のカッタを上方から見た図である。 本実施形態の浚渫装置の他の構成を示した図で、噴水ノズルの噴水方向が筒体部の外方に向かって斜め下方に設定されている構成の側面図である。 本実施形態の浚渫装置の他の構成を示した図で、オーバーカッタを取り付けた構成の側断面図である。

符号の説明

１ 浚渫装置
１０ カッタ
１２ 開口部
１３ 網状部材
２０ 筒体部
２２ 隔壁
３０ チャンバ
４０ 排土手段
４１ サンドポンプ

Claims (13)

1. 水底の土砂を掘削するカッタと、
   前記カッタの上方に設けられた筒体部と、
   前記カッタと前記筒体部の底部を閉塞している隔壁との間に形成されたチャンバと、
   前記カッタに設けられた開口部を通じて、前記チャンバ内に取り込まれた掘削土砂を移送ポンプによって排出する排土手段とを備えていることを特徴とする浚渫装置。
2. 前記カッタに設けられた前記開口部は、網状部材によって塞がれていることを特徴とする請求項１に記載の浚渫装置。
3. 前記カッタには、前記開口部の一部または全部を覆うカバー部材が着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の浚渫装置。
4. 前記筒体部の内部には、前記カッタの駆動装置と、前記排土手段の前記移送ポンプとが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の浚渫装置。
5. 前記チャンバ内には、給水手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の浚渫装置。
6. 前記カッタは、掘削面が掘進方向の軸周りに回転するように構成され、
   前記カッタの掘削面には、回転中心から外縁部に向けて、複数のビットが一列に配列されたビット列が取り付けられており、前記ビット列が円弧状に湾曲していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の浚渫装置。
7. 前記カッタは、掘削面が掘進方向の軸周りに回転するように構成され、
   前記カッタの掘削面には、複数のビットが回転方向に配列されたビット列が取り付けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の浚渫装置。
8. 前記チャンバ内には、前記チャンバ内に取り込まれた掘削土砂および夾雑物を粉砕するための粉砕手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の浚渫装置。
9. 前記筒体部の外側面には、掘進方向に向かって噴水する噴水ノズルが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の浚渫装置。
10. 前記噴水ノズルの噴水方向が、前記筒体部の外方に向かって斜めに設定されていることを特徴とする請求項９に記載の浚渫装置。
11. 前記カッタは、掘進方向の軸周りに回転するように構成され、
    前記筒体部の下方に複数の前記カッタが設けられており、
    一方向に回転する前記カッタと、他方向に回転する前記カッタとが同数設けられていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の浚渫装置。
12. 前記カッタは、掘進方向の軸周りに回転するように構成され、
    前記筒体部の下方に複数の前記カッタが設けられており、隣り合う前記各カッタが掘進方向に互いにずれて配置され、
    前記各カッタの外周側部には、外方に向かって突出しているオーバーカッタが取り付けられていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の浚渫装置。
13. 前記カッタは、掘進方向の軸周りに回転するように構成され、
    前記筒体部の下方に複数の前記カッタが設けられており、隣り合う前記各カッタが同期して回転するように構成され、
    前記各カッタの外周側部には、外方に向かって突出しているオーバーカッタが取り付けられていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の浚渫装置。

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