JP2014094832A - 浚渫用グラブバケット - Google Patents

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Abstract

【課題】水底で掘削したときにグラブバケット内に取り込まれてしまう余水を削減可能な浚渫用グラブバケットを提供する。
【解決手段】この浚渫用グラブバケット10は、吊りワイヤW1で吊り下げられる支持体13と、支持体の下方に位置し左右に移動し開口部22を開閉する左右一対のシェル21,22と、左右一対のアーム14,15と、シェルを回動可能に連結する連結軸20と、を備え、連結軸を操作ワイヤW2で昇降させることでシェルを、支軸18,19を中心に回動させ左右に移動させて開口部を開閉させる。左右一対のシェルの内部に移動自在な左右一対の移動部材31,32を設け、移動部材は、開いたシェルが浚渫土砂を掘削しながら閉じる間に浚渫土砂が開口部からシェルの内部へ入り込むことで移動し、この移動により、シェルの内部の移動部材の移動方向に存在する水を押し出すように排出するとともに、移動部材がシェルの内部へと入り込んだ浚渫土砂を覆うように位置する。
【選択図】図1

Description

本発明は、主に湾岸・河川・湖沼などで使用される浚渫用グラブバケットに関する。
グラブバケットとは、互いに開閉する一対のシェルによりグラブを構成し、一対のシェルを開閉することで土砂を掘削し、揚土するもので、浚渫などに使用される。従来、浚渫作業時に発生する濁りが問題となっている。従来のグラブバケットでの浚渫作業では、グラブの下降・上昇時・掘削などで濁りが発生する。また、水面上での大きな濁りの発生の原因として「余水の水切」が大きく寄与している。すなわち、従来のグラブバケットでは、水中掘削すると土砂と一緒に余水まで掘削し、水を含んだ土砂を保持した状態でグラブが水面から上昇すると、その余水が水上での水切作業につながり、水面の濁りや施工ロスの原因になってしまう。
従来の余水・濁り対策として、「密閉型グラブバケット」や「ポンプ浚渫」などがあげられる(特許文献1〜4参照)。密閉型グラブバケットとは、各シェルの上部に下向き箱状又は板状の蓋が固定されており、シェルの掴み状態、即ち閉じ状態にあるときに、両シェルに固定されている蓋の先端部が互いに当接し、両シェルによって囲まれた内部の空間、即ちグラブの内部が密閉されて閉鎖状態となるように構成したものである。また、上記の対策を併用した技術が特許文献1,2に開示されている。特許文献1,2は、バックホウのグラブバケットの出入口に強制回動可能なフラップを取り付け、フラップは、出入口を開閉するとともにグラブバケット内を内方に向けて擦り動き、浚渫土を掻き上げ、その浚渫土は排送管を通して土運船に圧送されるようにしたものである。
特開2007-63935号公報 特開2008-45378号公報 特開2011-84372号公報 特開2010-255323号公報
しかし、密閉型グラブバケットは、グラブバケット自体を密閉し閉鎖することで内部に含まれる余水を排出しない方式であるため、グラブバケットを土運船上で開放したとき、余水が土運船に溜まってしまうことになり、土砂の含泥率が低下して施工効率が悪化してしまう。
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、水底で掘削したときにグラブバケット内に取り込まれてしまう余水を削減可能な浚渫用グラブバケット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、本実施形態による浚渫用グラブバケットは、吊りワイヤで吊り下げられる支持体と、前記支持体の下方に位置し左右に移動し開口部を開閉する左右一対のシェルと、前記支持体に回動可能に軸支される上端部と前記左右一対のシェルを回動可能に支軸で軸支する下端部とを有する左右一対のアームと、前記左右一対のシェルを回動可能に連結する連結軸と、を備え、前記連結軸を操作ワイヤで昇降させることで前記左右一対のシェルを、前記支軸を中心に回動させ左右に移動させて前記開口部を開閉させる浚渫用グラブバケットであって、前記左右一対のシェルの内部に移動自在な左右一対の移動部材を設け、前記移動部材は、前記シェルが開いた状態から浚渫土砂を掘削しながら閉じる間に前記掘削された浚渫土砂が前記開口部から前記シェルの内部へ入り込むことで移動し、この移動により、前記シェルの内部の前記移動部材の移動方向に存在する水を押し出すように排出するとともに、前記移動部材が前記シェルの内部へと入り込んだ前記浚渫土砂を覆うように位置することを特徴とする。
この浚渫用グラブバケットによれば、開いたシェルが浚渫土砂を掘削しながら閉じる間にその浚渫土砂が開口部からシェルの内部へ入り込むことで移動部材がシェルの内部で移動することにより、シェルの内部の移動部材の移動方向に存在する水を押し出して排出するとともに、移動部材がシェルの内部へと入り込んだ浚渫土砂を覆うように位置する。このように、シェルの内部へと水が流入し難くなり、シェルの内部に水が存在する余地を減らすことができるので、水底で掘削したときにグラブバケット内に取り込まれてしまう余水を削減することができる。
上記浚渫用グラブバケットにおいて、前記移動部材の移動を、前記シェルの内部における下限位置と上限位置との範囲内に規制するための移動規制手段を有することが好ましい。
また、前記移動部材は、上方に移動したとき、その少なくとも一部が前記左右一対のシェルの上面から露出可能に構成されることで、シェルの内部の上方およびグラブバケットの上部に溜まった水を押し出し排出することができ、余水を削減することができる。
また、前記移動部材を、前記連結軸と平行でかつ同一方向に延びた支軸を中心に回動自在なフラップ部材から構成し、前記フラップ部材は前記掘削された浚渫土砂が前記開口部から前記シェルの内部へ入り込むことで回動するように構成することができる。
また、前記移動部材に重量調整手段を設け、水中における前記移動部材の重量の増減を調整するように構成することで、移動部材の重量を掘削対象の地山の性質(硬さ、N値)に適合させることができる。たとえば、移動部材の重量を増大させる場合は、重量調整手段として重量物を移動部材に取り付け、また、移動部材の重量を減少させる場合は、重量調整手段として浮力体を移動部材に取り付ける。
本発明によれば、水底で掘削したときにグラブバケット内に取り込まれてしまう余水を削減可能な浚渫用グラブバケットを提供することができる。
本実施形態によるグラブバケットを閉じた状態で概略的に示す正面図である。 図1のグラブバケットを開いた状態で概略的に示す正面図である。 図1のグラブバケットにおいてフラップ部材が回動し上部に位置するとともにシェルが閉じた状態を概略的に示す正面図である。 図1のグラブバケットにおけるフラップ部材の回動範囲を概略的に示す正面図である。 本実施形態のグラブバケットによる浚渫工程(a)〜(f)を説明するための図である。 図1のグラブバケットのフラップ部材に重量調整部材を設けた例を概略的に示す、図2と対応する正面図である。 図6のグラブバケットを概略的に示す、図3と対応する正面図である。 図6,図7のフラップ部材を単独で概略的に示す斜視図であって、フラップ部材に重量調整部材の取り付け部材を固定した状態を示す図(a)、重量物である重量調整部材を取り付けた状態を示す図(b)、および、浮力体である重量調整部材を取り付けた状態を示す図(c)である。
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。図1は本実施形態によるグラブバケットを閉じた状態で概略的に示す正面図である。図2は図1のグラブバケットを開いた状態で概略的に示す正面図である。
図1,図2に示すように、本実施形態による浚渫用のグラブバケット10は、吊りワイヤW1で吊り下げられる支持体13と、支持体13の下方に位置し左右に開閉する左右一対のシェル11,12と、支持体13に回動可能に支軸16,17で軸支される上端部14a,15aと左右一対のシェル11,12を回動可能に支軸18,19で軸支する下端部14b,15bとを有する左右一対のアーム14,15と、左右一対のシェル11,12を回動可能に連結する連結軸20と、を備える。
グラブバケット10は、操作ワイヤW2と連結軸20との間に配置された連結体20aを介して連結軸20を操作ワイヤW2で昇降させることで左右一対のシェル11,12を、支軸18,19を中心に回動させて左右に開閉させるように構成されている。
左右一対のシェル11,12からグラブ21が構成される。グラブバケット10は、図1,図2の紙面垂直方向に所定長さに構成される。
左右一対のシェル11,12は、図1,図2の紙面垂直方向に延びて開口が形成されている開口部22を有し、図1のようにグラブ21が閉じた状態で開口部22が互いに合わせられて閉じる。また、図2のようにグラブ21が開いた状態で開口部22が開放する。左右一対のシェル11,12の側面24は閉じ、上面25は開いた構造となっている。シェル11,12の側面24は円弧状になっている。
図1のように、左右一対のシェル11,12が支軸18,19を中心にして回動しグラブ21が閉じた状態で、グラブ21の内部に浚渫土砂が保持される。図1のグラブ21が閉じた状態から、操作ワイヤW2を鉛直方向下向きに下降させることで、図2のように左右一対のシェル11,12が支軸18,19を中心にして回動しグラブ21が開いた状態になる。
図2のグラブ21が開いた状態から、操作ワイヤW2を鉛直方向上向きに上昇させることで、図1のように左右一対のシェル11,12が支軸18,19を中心にして回動しグラブ21が閉じる状態になる。この開いた状態から閉じるまでの間に水底で掘削が行われる。
図1,図2のように、グラブバケット10は、左右一対のシェル11,12の内部にそれぞれ支軸31a、32aを中心に回動自在に構成されたフラップ部材31,32を備える。支軸31a、32aは、連結軸20と図1のシェル11,12の下端との間に位置し、連結軸20と平行でかつ同一方向に延びている。フラップ部材31,32は、支軸31a、32aからシェル11,12の略半径方向に延びる第1側面部31c,32cと、同じく第2側面部31d,32dと、シェル11,12の円弧状側面24の内側の周面に沿うように円弧状に構成された外周部31b,32bと、を有し、支軸31a、32aを中心にした扇形状に構成され、その内部は密閉された空洞になっている。
図2のように、左右一対のシェル11,12は、その開口部22の近傍に下側ストッパ33を有し、支軸18,19を中心にして回動しグラブ21が開いた状態になっても、フラップ部材31,32は、第1側面部31c,32cの一部がストッパ33に当接して回動が下限位置で規制されて開口部22から外部に突き出さないようになっている。
図3は、図1のグラブバケットにおいてフラップ部材が回動し上部に位置するとともにシェルが閉じた状態を概略的に示す正面図である。図4は、図1のグラブバケットにおけるフラップ部材の回動範囲を概略的に示す正面図である。
図3に示すように、グラブバケット10において、シェル11,12が閉じ、シェル11,12の内部に浚渫土砂が入り込んでフラップ部材31,32が上部へ回動した場合、第1側面部31c,32cがほぼ一直線に水平方向を向くとともに第2側面部31d,32dがシェル11,12の上面25から外部に露出する。このとき、第2側面部31d,32dの一部に当接する上側ストッパ34が図3のシェル11,12の上部に設けられている。この上側ストッパ34の回動規制により、フラップ部材31,32は、シェル11,12の内部に浚渫土砂が入り込んで上部へ回動しても図3の上限位置よりも上部へは回動しない。
図4に示すように、グラブバケット10において、フラップ部材31,32は、下側ストッパ33と上側ストッパ34とによる回動規制で、破線で示す下限位置と、一点鎖線で示す上限位置との間の範囲内で回動可能である。なお、下側ストッパ33と上側ストッパ34の各取り付け位置をずらすことで、フラップ部材31,32が回動したときの下限位置、上限位置を調整することができる。
次に、図1〜図4の浚渫用のグラブバケット10を用いた浚渫工程について図5を参照して説明する。図5は本実施形態のグラブバケットによる浚渫工程(a)〜(f)を説明するための図である。
港湾等において浚渫を行うためグラブバケット10を、図5(a)のように、図2の開放状態として、クレーン船等のクレーン(図示省略)によって吊りワイヤW1で吊り下げ、水中を下降させる。
次に、図5(b)のように、浚渫対象領域の水底Gにグラブバケット10が着底すると、左右一対のシェル11,12の下端がグラブバケット10の自重により水底Gから浚渫地盤内へのめり込み、その圧力により浚渫土砂がシェル11,12の開口部22から内部に入り込むことで、フラップ部材31,32が支軸31a、32aを中心にして矢印(破線で示す)の回動方向rへ上側に回動する。
次に、操作ワイヤW2を鉛直方向上向きに上昇させることで、図5(c)のように、シェル11,12を閉じる方向に移動させ、この移動の間にシェル11,12は水底Gを掘削する。その掘削圧力により、掘削された浚渫土砂がシェル11,12の開口部22から内部に入り込むことで、フラップ部材31,32が上側にさらに回動する。このようにしてフラップ部材31,32の回動とともにシェル11,12の内部に浚渫土砂が容れ込まれる。
次に、操作ワイヤW2を鉛直方向上向きにさらに上昇させることで、図5(d)のように、シェル11,12をさらに閉じる方向に移動させ、シェル11,12は開口部22で合わせられて閉じられ、掘削が終了する。この閉じられるまでの移動によって、浚渫土砂がさらに掘削され、その掘削圧力により、シェル11,12の開口部22から内部に入り込むことで、フラップ部材31,32が上側にさらに回動し、その一部(第2側面部31d,32dなど)がシェル11,12の上面25から露出するとともに、浚渫土砂が入り込んだシェル11,12の内部では、その第1側面部31c、32cが浚渫土砂を覆う位置になる。
上述のようにして、フラップ部材31,32の回動とともにシェル11,12の内部に浚渫土砂が容れ込まれてフラップ部材31,32が浚渫土砂を覆うとともに、フラップ部材31,32の一部がシェル11,12の上面25から露出することで、シェル11,12の内部の水を排出する。
次に、図5(e)のように、シェル11,12が閉じて内部に浚渫土砂を保持したグラブバケット10を吊りワイヤW1で水中を上昇させて水面から吊り上げる。
次に、図5(f)のように、グラブバケット10をたとえば、近くに停船中の土運船(図示省略)へと移動させてから、操作ワイヤW2を鉛直方向下向きVに下降させることでシェル11,12を開き、内部の浚渫土砂Dを船上に落下させて積み込む。シェル11,12が図5(f)のように開き、内部から浚渫土砂Dが排出されると、フラップ部材31,32は、自重で支軸31a、32aを中心にして下側に回動し、図2の元の下限位置にもどる。
次に、グラブバケット10を次の浚渫対象位置へと移動させて、上述と同様の各工程を繰り返す。
本実施形態のグラブバケット10によれば、開いたシェル11,12が浚渫土砂を掘削しながら閉じる間にその浚渫土砂が開口部22からシェル11,12の内部へ入り込むことでフラップ部材31,32がシェル11,12の内部で回動する。これにより、シェル11,12の内部のフラップ部材31,32の回動方向に存在する水を上面25へと押し出し、上面25から排出するとともに、フラップ部材31,32がシェル11,12の内部へと入り込んだ浚渫土砂を覆うことで、シェル11,12の内部へと水が流入し難くなり、シェル11,12の内部に水が存在する余地を減らすことができる。このようにして、水底で掘削したときにグラブバケット10内に取り込まれてしまう余水を削減することができる。
以上のように、浚渫時にグラブバケット10内に取り込まれてしまう余水を削減できるので、土砂を保持したグラブバケット10が水面から上昇したとき、余水の水切が発生し難くなる。このため、水面の濁りを防止できるとともに、余水が土運船に溜まってしまい土砂の含泥率が低下して施工効率が悪化するという施工ロスを防止できる。
また、本実施形態のグラブバケット10では、下側ストッパ33と上側ストッパ34とを設けることで、フラップ部材31,32が下限位置および上限位置から外側に回動してしまうことを防止している。すなわち、シェル11,12が開いたとき、下側ストッパ33により、フラップ部材31,32は、自重でシェル11,12の外部へと回動して外部に露出しないので、シェル11,12による掘削動作の邪魔にならない。また、グラブバケットが掘削時に浚渫土砂を掴み過ぎた場合、上側ストッパ34により、グラブバケットの上面25から浚渫土砂が漏れることを防止する。
次に、図1〜図4の浚渫用のグラブバケットのフラップ部材に重量調整部材を設けた例について図6〜図8を参照して説明する。図6は、図1のグラブバケットのフラップ部材に重量調整部材を設けた例を概略的に示す、図2と対応する正面図である。図7は、図6のグラブバケットを概略的に示す、図3と対応する正面図である。図8は、図6,図7のフラップ部材を単独で概略的に示す斜視図であって、フラップ部材に重量調整部材の取り付け部材を固定した状態を示す図(a)、重量物である重量調整部材を取り付けた状態を示す図(b)、および、浮力体である重量調整部材を取り付けた状態を示す図(c)である。
図6,図7のように、浚渫用のグラブバケット10においてフラップ部材31,32の図の上側の側面31d、32dに重量物である重量調整部材41を取り付ける。重量調整部材41は、たとえば、重量のある鋼板等の金属材料からなり、重量があるので、フラップ部材31,32の重量を増すことができる。重量調整部材41の重量を調整することで、フラップ部材31,32の全体重量の増加量を調整できる。
また、図6、図7のフラップ部材31,32の側面31d、32dにおける重量調整部材41の位置に、浮力体である重量調整部材42(図8(c))を取り付ける。重量調整部材42は、たとえば、浮き輪のような内部が空洞となったフロータからなり、水中でフロータに生じる浮力により、水中での掘削時にフラップ部材31,32の重量を減らすことができる。重量調整部材42であるフロータの体積を調整することで、水中におけるフラップ部材31,32の全体重量の減少量を調整できる。
なお、フラップ部材31,32の側面31d、32dにおける重量調整部材41,42の位置は、フラップ部材31,32の支軸31a、32aからもっとも離れた外周部31b、32bに近い部分が好ましく、フラップ部材31,32における回転モーメントの変化が大きい。このため、重量調整部材41の重量、重量調整部材42の体積が大きくなりすぎない。
次に、図6,図7の重量調整部材41,42をフラップ部材31,32に取り付ける取り付け機構について図8を参照して説明する。まず、図8(a)のように、フラップ部材32の外周部32b近くの側面32d上に重量調整部材の取り付け部材としてボルト45を溶接で固定しておく。次に、図8(b)のように、重量調整部材41(重量物)として一定重量の孔付き鋼板をボルト45に通してから押さえ板43を介してナット44で締め込んで固定する。この場合、取り付ける鋼板の枚数により重量調整部材41の重量を調整することができる。また、サイズを変えた鋼板を用意しておき、これにより重量を調整するようにしてもよい。
また、図8(c)のように、重量調整部材42(浮力体)として一定体積のドーナッツ型フロータをボルト45に通してから押さえ板43を介してナット44で締め込んで固定する。この場合、取り付けるフロータの個数により水中での重量調整部材42の浮力を調整することができる。また、体積を変えたフロータを用意しておき、これにより浮力を調整するようにしてもよい。
上述のように、フラップ部材31,32に重量調整部材41,42を取り付けることで、フラップ部材31,32の全体重量の増加・減少を調整できるので、フラップ部材の重量を地山の性質(硬さ、N値)に追従させることができる。なお、重量調整部材41,42をフラップ部材31,32に取り付ける取り付け機構は、図8の構成に限定されるものではなく、他の構成であってもよいことはもちろんであり、たとえばバンドで取り付ける構成であってもよい。
また、フラップ部材31,32の内部の空洞に水を流入・排出する構造とすることによって重量調整を行うこともできる。しかし、この水の流入・排出構造では、内部の空洞を水で満タンにするというような特別な場合を除いて、正確な重さがわからず、重量管理が難しく、また、水の流入・排出には手間がかかり、また、水の流入・排出だけでは、フラップ部材の重量を増やすだけで、水中でフラップ部材が重過ぎて回転できないような問題に対処できない。これに対し、図6〜図8のようにフラップ部材31,32に重量調整部材41(重量物)または重量調整部材42(浮力体)を設けることで、フラップ部材の重量の増減を簡易にかつ正確に調整することができ、掘削対象の地盤の性質(硬さ、N値)の変化対策に有効である。すなわち、地盤の性質(硬さ、N値)に対応できる理想的なフラップ部材の重量を算出し、この重量になるように重量調整部材41,42によってフラップ部材の重量を調整する。
また、地盤の性質(硬さ、N値)とフラップ部材の重量とのバランスを図ることができ、水中にグラブバケットを投下した際に浮力によってフラップ部材が回転しないようにフラップ部材の重量を重く調整する、また、フラップ部材が重すぎることで浚渫土が掘削時にプラップ部材を押し出すように回動させることができないことを防ぐためにフラップ部材の重量を軽く調整する、といったことが可能である。
また、重量調整部材42(浮力体)としてフロータを用いたが、これに限定されず、他の手段を用いてもよく、重量調整部材42(浮力体)を、たとえば、発泡スチロールなどの軽量材料から構成し、体積を変えることで浮力を調整することができる。
以上のように本発明を実施するため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、本実施形態のフラップ部材31,32は、これに限定されず、たとえば、板状体等であってもよいが、厚みを増やすことで、グラブバケット上部の余水を押し出すことができる。
10 グラブバケット
11,12 左右一対のシェル、シェル
21 グラブ
22 開口部
24 側面、円弧状側面
25 上面
31,32 フラップ部材(移動部材)
31a,32a 支軸
31b,32b 外周部
31c,32c 第1側面部
31d,32d 第2側面部
33 下側ストッパ
34 上側ストッパ
41,42 重量調整部材(重量調整手段)
D 浚渫土砂
G 水底
W1 吊りワイヤ
W2 操作ワイヤ

Claims (5)

  1. 吊りワイヤで吊り下げられる支持体と、前記支持体の下方に位置し左右に移動し開口部を開閉する左右一対のシェルと、前記支持体に回動可能に軸支される上端部と前記左右一対のシェルを回動可能に支軸で軸支する下端部とを有する左右一対のアームと、前記左右一対のシェルを回動可能に連結する連結軸と、を備え、前記連結軸を操作ワイヤで昇降させることで前記左右一対のシェルを、前記支軸を中心に回動させ左右に移動させて前記開口部を開閉させる浚渫用グラブバケットであって、
    前記左右一対のシェルの内部に移動自在な左右一対の移動部材を設け、
    前記移動部材は、前記シェルが開いた状態から浚渫土砂を掘削しながら閉じる間に前記掘削された浚渫土砂が前記開口部から前記シェルの内部へ入り込むことで移動し、この移動により、前記シェルの内部の前記移動部材の移動方向に存在する水を押し出すように排出するとともに、前記移動部材が前記シェルの内部へと入り込んだ前記浚渫土砂を覆うように位置することを特徴とする浚渫用グラブバケット。
  2. 前記移動部材の移動を、前記シェルの内部における下限位置と上限位置との範囲内に規制するための移動規制手段を有する請求項1に記載の浚渫用グラブバケット。
  3. 前記移動部材は、上方に移動したとき、その少なくとも一部が前記左右一対のシェルの上面から露出可能に構成されている請求項1または2に記載の浚渫用グラブバケット。
  4. 前記移動部材を、前記連結軸と平行でかつ同一方向に延びた支軸を中心に回動自在なフラップ部材から構成し、
    前記フラップ部材は前記掘削された浚渫土砂が前記開口部から前記シェルの内部へ入り込むことで回動する請求項1,2または3に記載の浚渫用グラブバケット。
  5. 前記移動部材に重量調整手段を設け、水中における前記移動部材の重量の増減を調整するように構成した請求項1乃至4のいずれか1項に記載の浚渫用グラブバケット。
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