JP2014141805A - 薄層用幅広グラブバケット - Google Patents

Abstract

【課題】薄層用幅広グラブバケットにおいて、硬い地盤や障害物との衝突に対する強度を実現する。
【解決手段】互いに対向して配置された一対のシェル１，１と、一対のシェル１，１の開閉の支点となる主軸４と、下部フレーム３Ａと、上部フレーム２Ａと、主軸４から等距離に離間した各シェル上の連結点に連結された下端及び上部フレーム２Ａに連結された上端をそれぞれ備えた一対のタイロッド５，５と、を備え、上部フレーム２Ａに対して下部フレーム３Ａを上下移動させることにより一対のシェル１，１を開閉させる薄層用幅広グラブバケット１０において、シェル１を形成する板部材が、主軸４の周囲においてシェル主板１Ａと、シェル主板１Ａの両面上に重ねた一対のシェル腕板１Ｂ１，１Ｂ２と、少なくとも一方のシェル腕板１Ｂ１の片面上に重ねた1枚のシェル補強板１Ｃと、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、海底や湖底、川床等の堆積土砂を浚渫する際に使用するグラブバケットに関し、特に、維持浚渫のために、硬土質地盤や破砕岩浚渫された地盤上に堆積された薄層のヘドロを広い面積で掴み取る薄層用幅広グラブバケットに関する。

例えば港内の水深維持や航路、泊地の水深増大のための浚渫作業では、必要な水深まで掘削し、掘削された土砂を陸揚げする。このような浚渫方法の１つに、グラブ浚渫船等に設置されたクレーンにより吊下されたグラブバケットを用いる方法がある。グラブバケットは、互いに対向して配置された一対のシェルの開閉により浚渫を行うものである。

近年、港湾整備が進み、上記のような大々的な浚渫作業は少なくなってきた反面、これまでに整備した航路、泊地の維持浚渫が繰り返し行われている。しかし、維持浚渫における浚渫厚さは１ｍ未満の薄層であることが多く、その土質はヘドロ層であることが多い。このため、特許文献１又は特許文献２のように、軟弱なヘドロ層を薄く浚渫する薄層用かつ幅広タイプのグラブバケット（本明細書では「薄層用幅広グラブバケット」と称する）が開発されている。

薄層用のグラブバケットでは、１回の掘削による切取部分の穴の底面がほぼ平坦な形状となりその深さは最大でも１ｍ程度である。これに対し、通常のグラブバケットでは、切取部分の穴の底面が、中央部分が深く（２〜３ｍ程度）両側部分が浅い湾曲した形状となる。

また、幅広タイプのグラブバケットとは、シェルにおける開閉軸に平行な方向の長さが、通常のものに比べて長いものをいう。幅広グラブバケットは、通常のグラブバケットに比べて最大開口面積が大きい。このような幅広グラブバケットを仕上げ堀りに用いると、通常のグラブバケットに比べて一度に広い面積を掘削できるので、少ない回数で浚渫を完了することができる。

特許第３８８４０２８号公報 特開２０１０−１５９５４５号公報

維持浚渫の対象となる土質はヘドロ層であることが多いが、ヘドロ層の下は硬土質地盤（Ｎ値１５程度）の場合もある。場所によっては、破砕された岩盤の高さが計画水深付近となっている箇所もある。その場合、浚渫作業においてグラブバケットを閉める際にシェルの刃先がこの硬土質地盤に当たってしまう。特許文献１又は特許文献２のような軟土質層（Ｎ値５程度）を対象としたグラブバケットの場合、一箇所でも硬土質地盤に引っ掛かった状態でグラブバケットを閉めると、刃先に偏荷重がかかり、シェルに捻れや歪みを生じたり、グラブバケットが破損したりする可能性がある。

シェルの刃先がヘドロ層の下の硬い地盤に接触しないためには、ヘドロ層の最下部までの掘削を行わないようにする必要がある。この結果、ヘドロ層の最下部は残されることとなる。

また、ヘドロ層の下の地盤が軟らかかったとしても、長年使用されてきた港湾の海底面上には、船舶からの落下物や自然沈下した流木、石材等が堆積している場合がある。それらの障害物に当たった場合にも、シェルに捻れや歪みを生じたり、グラブバケットが破損したりする可能性がある。

特に、幅広タイプのグラブバケットは、通常のグラブバケットに比べて強度的に弱く、歪みを生じやすい。

現状では、薄層用幅広グラブバケットにおいて、硬土質地盤に適用可能な強度を備えたものはない。

以上の現状に鑑み本発明は、薄層用幅広グラブバケットにおいて、硬土質地盤（Ｎ値１５程度）や障害物等との衝突に対する強度を備えることにより、シェルの捻れや歪みを生じずグラブバケットが破損しないようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を提供する。なお、括弧内の数字は、後述する図面中の符号であり、参考のために付したものである。
本発明の態様は、互いに対向して配置された一対のシェル（１，１）と、前記一対のシェル（１，１）の開閉の支点となる主軸（４）と、前記主軸（４）が固定された下部フレーム（３Ａ）と、前記下部フレーム（３Ａ）の上方に配置された上部フレーム（２Ａ）と、前記主軸（４）から等距離に離間した各シェル上の連結点に回動自在に連結された下端及び前記上部フレーム（２Ａ）に回動自在に連結された上端をそれぞれ備えた一対のタイロッド（５，５）と、を備え、前記主軸（４）の方向において前記タイロッド（５，５）の下端の幅よりも前記シェルが両側に張り出しており、前記上部フレーム（２Ａ）に対して前記下部フレーム（３Ａ）を上下移動させることにより前記一対のシェル（１，１）を開閉させる薄層用幅広グラブバケット（１０）において、前記シェル（１）を形成する板部材が、前記主軸（４）の周囲においてシェル主板（１Ａ）と、前記シェル主板（１Ａ）の両面上に重ねた一対のシェル腕板（１Ｂ１，１Ｂ２）と、少なくとも一方の前記シェル腕板（１Ｂ１）の片面上に重ねたシェル補強板（１Ｃ）と、を有することを特徴とする。
上記態様において、前記タイロッド（５，５）の下端を各シェル（１，１）上の連結点に回動自在に連結するためのブラケット（７）を備え、前記ブラケット（７）を形成する板部材が、一対のブラケット主板（７Ａ１，７Ｂ１）と、各ブラケット主板（７Ａ１，７Ｂ１）の片面上に重ねたブラケット補強板（７Ａ２，７Ｂ２）と、を有することが、好適である。
上記態様において、前記シェル（１，１）の湾曲した底板（１Ｄ）の内面上に、湾曲に沿って立設された底板補強リブ（１Ｅ）を有することが、好適である。
上記態様において、前記シェル（１，２）の底板（１Ｄ）の刃先に着脱可能な爪（８，８）を備えたことが、好適である。

本発明による薄層用幅広グラブバケットは、シェルの開閉支点の周囲の板部材を肉厚とし、タイロッド下端を連結するためのブラケットの板部材を肉厚とし、シェルの底板の内面に底板補強リブを設けたことにより、シェルの剛性が向上する。この結果、Ｎ値１５程度の硬土質地盤に相当する大きな偏荷重がかかった場合にも、シェルに捻れや歪みを生じず、グラブバケットが破損しない。
また、着脱可能な爪を刃先に取り付けると、Ｎ値１５程度の硬土質地盤を薄層で掘削する場合に、刃先を硬土質地盤に効率的に進入させることができる。

図１（ａ）は、本発明の薄層用幅広グラブバケットの一実施例を概略的に示したシェル閉状態の正面図であり、図１（ｂ）はシェル開状態の部分正面図である。 図２は、図１（ａ）に対応する概略的な側面図である。 図３は、主軸の周囲におけるシェルの構成を概略的に示した外観斜視図である。 図４は、タイロッドの下端の連結部の構成を概略的に示した外観斜視図である。 図５は、シェルの底板内面の構成を概略的に示した外観斜視図である。

以下、一実施例を示した図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１（ａ）は、本発明の薄層用幅広グラブバケットの一実施例を概略的に示したシェル閉状態の正面図であり、図１（ｂ）はシェル開状態の部分正面図である。図２は、図１（ａ）に対応する概略的な側面図である。これらの図面を参照して、本発明の薄層用幅広グラブバケット１０の基本構成を説明する。

なお、前述の通り、「薄層用」とは、１回のシェル開閉による切取部分が、例えば１ｍ程度の深さの底面が平坦な穴となるグラブバケットを意味する。また、「幅広」とは、シェルにおける開閉軸に平行な方向の長さが通常のものに比べて長く、タイロッドの下端よりも両側に張り出しているグラブバケットを意味する。

図１（ａ）に示すように、薄層用幅広グラブバケット（以下、単に「グラブバケット」と称する）１０は、凹形状の内面が互いに対向するように配置された左右一対のシェル１、１を有する。一対のシェル１、１の各々の一端部は、共通の１つの主軸４に回動自在に連結されている。一対のシェル１、１は、主軸４を蝶番のように開閉の支点として開閉可能である。主軸４は、下部フレーム３Ａに固定されている。下部フレーム３Ａの上方に離間して、上部フレーム２Ａが配置されている。

さらに、グラブバケット１０は、左右一対のタイロッド５、５を有する。左側のタイロッド５の下端は、左側のシェル１の連結点に回動自在に連結され、右側のタイロッド５の下端は、右側のシェル１の連結点に回動自在に連結されている。シェル１、１上の連結点は、それぞれ主軸４から等距離に離間した位置にある。タイロッド５、５の下端の連結軸を符号６Ａ、６Ａで示す。一方、左側のタイロッドの上端は、上部フレーム２Ａの左端部に回動自在に連結され、右側のタイロッド５の上端は、上部フレーム２Ａの右端部に回動自在に連結されている。タイロッド５、５の上端の連結軸を符号６Ｂ、６Ｂで示す。

上部フレーム２Ａの下部には上シーブ２Ｂ、２Ｂが設けられ、上部フレーム３Ａの上部には下シーブ３Ｂが設けられている。図示しないが、上シーブ２Ｂ、２Ｂと下シーブ３Ｂの間には開閉ワイヤーが掛けられ、この開閉ワイヤーは上部フレーム２Ａを貫通して上方に延在し、グラブ浚渫船等の操作部に連結されている。開閉ワイヤーを操作することにより、上部フレーム２Ａと下部フレーム３Ａの間の距離を変えることができる。図１（ａ）のシェル１、１の閉状態の位置から、下部フレーム３Ａを降下させると、図１（ｂ）に示すようにシェル１、１が開いて開状態となる。下部フレーム３Ａを上昇させると、再び閉状態となる。上部フレーム２Ａに対して下部フレーム３Ａを相対的に上下移動させることにより一対のシェル１、１を開閉させることができる。

グラブバケット１０は、上部フレーム２Ａの上面に設けた吊環９を用いて、グラブ浚渫船等に設置されたクレーンから吊下される。

シェル１、１の刃先には、複数の爪８、８が突出して取り付けられている。好適には、これらの爪８、８はボルト及びナットを用いて着脱可能である。ヘドロ層や軟弱地盤の浚渫時には爪８、８を取り外し、硬土質地盤や障害物のあるヘドロ層等の浚渫時には爪８、８を取り付ける。図２の側面図に示すように、左右のシェル１、１の爪８、８は互い違いに設けられている。

また、図２に示すように、グラブバケット１０は、幅広タイプであるので、側面視にてタイロッド５の下端の幅よりもシェル１の幅が長く、タイロッド５の下端よりも両側に張り出している。通常のタイプでは、タイロッドの幅とシェル１の幅が同程度である。

図３〜図５を参照して、図１及び図２に示したグラブバケット１０の補強構造を説明する。

図３は、主軸４の周囲におけるシェル１の構成を概略的に示した外観斜視図である。シェル１の一端部には、主軸４（ここでは図示しない）に回動自在に連結するための連結部が設けられている。主軸４との連結部は、シェル１の本体から一体的に延びている板部材であり、主軸４を貫通させるための環状部分を有する。板部材は、中央の１枚のシェル主板１Ａと、シェル主板１Ａ両面上にそれぞれ重ねた一対のシェル腕板１Ｂ１、１Ｂ２とからなる３層構造を備えている。さらに、主軸４の周囲の環状部分を特に強化するために、少なくとも一方のシェル腕板１Ｂ１の片面上に１枚のシェル補強板１Ｃを重ねて４層構造としている。

主軸との連結部における各板の厚さは、いずれも３０ｍｍとすることが好ましい。通常のグラブバケットではシェルを形成する部材の板厚は２２〜２５ｍｍであり、本発明では厚さを増すことで２０〜３５％強度が増している。また、通常のグラブバケットではシェルを形成する部材に一般構造用圧延鋼材ＳＳ４００を用いるが、本発明では、耐摩耗鋼ＨＡＲＤＯＸ（登録商標）４００を用いることが好ましい。これにより、偏荷重がかかってもシェル１と主軸４との連結部が破損しない程度の強度が得られる。

図４は、タイロッド５の下端の連結部の構成を概略的に示した外観斜視図である。タイロッドの下端を貫通する連結軸６Ａ（ここでは図示しない）は、シェル１の連結点上に設けられたブラケット７により軸支される。一対の板部材から構成されるブラケット７の間にタイロッド５の下端が配置される。一方の板部材は、ブラケット主板７Ａ１とブラケット補強板７Ａ２を重ねた２層構造であり、他方の板部材は、ブラケット主板７Ｂ１とブラケット補強板７Ｂ２を重ねた２層構造である。

ブラケット７における各板の厚さはいずれも３０ｍｍとすることが好ましく、耐摩耗鋼ＨＡＲＤＯＸ（登録商標）４００を用いることが好ましい。通常のグラブバケットではブラケット補強板が無いので、本発明のブラケット７は、通常よりも２２０％強度が増している。これにより、偏荷重がかかってもシェル１とタイロッド５との連結部が破損しない程度の強度が得られる。

図５は、シェル１の底板内面の構成を概略的に示した外観斜視図である。シェル１、１の底板１Ｄの内面は湾曲した凹部を形成している。底板１Ｄの内面の湾曲に沿って複数の底板補強リブ１Ｅが立設されている。また、底板１Ｄの厚さは、２２ｍｍとすることが好ましく、それにより通常より１５％強度を増している。

刃先に爪８を取り付けた場合、爪８が引っ掛かると偏荷重を生じるが、シェル１は十分な強度を備えているので、偏荷重がかかってもシェル１が捻れたり歪んだりすることがない。

１０ グラブバケット
１ シェル
１Ａ シェル主板
１Ｂ１ シェル腕板
１Ｂ２ シェル腕板
１Ｃ シェル補強板
１Ｄ 底板
１Ｅ 底板補強リブ
２Ａ 上部フレーム
２Ｂ 上シーブ
３Ａ 下部フレーム
３Ｂ 下シーブ
４ 主軸
５ タイロッド
６Ａ タイロッド下端連結軸
６Ｂ タイロッド上端連結軸
７ ロッド下端ブラケット
７Ａ１、７Ｂ１ ブラケット主板
７Ａ２、７Ｂ２ ブラケット補強板
８ 爪
９ 吊環

Claims (4)

1. 互いに対向して配置された一対のシェル（１，１）と、前記一対のシェル（１，１）の開閉の支点となる主軸（４）と、前記主軸（４）が固定された下部フレーム（３Ａ）と、前記下部フレーム（３Ａ）の上方に配置された上部フレーム（２Ａ）と、前記主軸（４）から等距離に離間した各シェル上の連結点に回動自在に連結された下端及び前記上部フレーム（２Ａ）に回動自在に連結された上端をそれぞれ備えた一対のタイロッド（５，５）と、を備え、前記主軸（４）の方向において前記タイロッド（５，５）の下端の幅よりも前記シェルが両側に張り出しており、前記上部フレーム（２Ａ）に対して前記下部フレーム（３Ａ）を上下移動させることにより前記一対のシェル（１，１）を開閉させる薄層用幅広グラブバケット（１０）において、
   前記シェル（１）を形成する板部材が、前記主軸（４）の周囲においてシェル主板（１Ａ）と、前記シェル主板（１Ａ）の両面上に重ねた一対のシェル腕板（１Ｂ１，１Ｂ２）と、少なくとも一方の前記シェル腕板（１Ｂ１）の片面上に重ねたシェル補強板（１Ｃ）と、を有することを特徴とする薄層用幅広グラブバケット。
2. 前記タイロッド（５，５）の下端を各シェル（１，１）上の連結点に回動自在に連結するためのブラケット（７）を備え、前記ブラケット（７）を形成する板部材が、一対のブラケット主板（７Ａ１，７Ｂ１）と、各ブラケット主板（７Ａ１，７Ｂ１）の片面上に重ねたブラケット補強板（７Ａ２，７Ｂ２）と、を有することを特徴とする請求項１に記載の薄層用幅広グラブバケット。
3. 前記シェル（１，１）の湾曲した底板（１Ｄ）の内面上に、湾曲に沿って立設された底板補強リブ（１Ｅ）を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の薄層用幅広グラブバケット。
4. 前記シェル（１，２）の底板（１Ｄ）の刃先に着脱可能な爪（８，８）を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄層用幅広グラブバケット。

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