JP2016196791A

JP2016196791A - 海底地盤の切土・盛土のシステム工法と工法に使用する載荷函体及び作業船。

Info

Publication number: JP2016196791A
Application number: JP2015087107A
Authority: JP
Inventors: 正佳近藤; Masayoshi Kondo
Original assignee: KONDO HIROKI
Current assignee: KONDO HIROKI
Priority date: 2015-04-03
Filing date: 2015-04-03
Publication date: 2016-11-24

Abstract

【課題】航路・泊地の水深維持において、水深確保は海底地盤の沈下に求め、搬出する海底土（浚渫土）の抑制を優先する。搬出土は最小とし、且つ、汚濁を出さずに圧縮（圧密）沈下で脱水減容化を図り所要の強度にして再使用することを実現する。
【解決手段】水深維持の海底地盤の圧縮沈下において、ドレーン及び減圧機能を有するタワー形式の載荷函体５を装備した作業船１を使い、水深維持工区では載荷函体５を海底地盤に押込み、大気圧・水圧の載荷重で海底土を圧縮減容化し、所定の強度で載荷函体５の底面を閉じて海底土を中詰め状態とする。これを受入れ工区まで水中運搬する。受入れ工区での海底盛土は載荷函体５を海底地盤まで下降させ、海底土を抜き出して盛土する。海底土は常に載荷函体５の中詰状態にある。
【選択図】図４

Description

本発明は船舶の航路・泊地の増深・水深維持における海底土の切土・運搬、そして海底土の再使用としての盛土に関する。

近年、船舶の大型化に伴い航路・泊地は大水深化が求められている。また、航路・泊地は常に流れ込む土砂（流入堆積土）によって水深が浅くなる。水深確保のために定常的に浚渫が行われ、大量の浚渫土が発生している。浚渫土は埋立地処分や干潟・浅場造成などに利用されてきたが、こうした処分地の確保が年々難しい状況になっている。

浚渫方法の主なものとしてポンプ浚渫、グラブ浚渫がある。ポンプ浚渫はポンプ浚渫船によって、ラダー（吸入管）を海底に降ろし、カッターを回転させて土砂を切り崩し、海水と共に大型ポンプで吸い込み、排砂管を使って運ぶ方式で、大規模の浚渫向きある。グラブ浚渫はグラブ浚渫船によって、グラブバケットで土砂をつかんで土運船に積み込み運ぶ方式で、中小規模の浚渫向きである。

海底土は高含水比の軟弱土が多いが浚渫土は超軟弱土である。浚渫土は人工的に作られた超軟弱土である。ポンプ浚渫は海底土を海水と共に大型ポンプで吸い込んだ土である。ポンプ浚渫土が処分地に投入される時の含水比は２，０００％程度といわれている。一方、グラブ浚渫は海中掘削で土運船に投入され、練りかえされた土である。リクレーマ船で揚土されたグラブ浚渫土の含水比は粘性土で２００％とか液性限界の２〜３倍程度といわれている。

わが国における沖積粘性土の含水比は３０〜１５０％，液性限界は５０〜１３０％程度である。

浚渫土の処分は海洋投入が可能であれば一番容易である。しかし、海洋投入処分は環境への取組から大幅に制限されている。国際的な海洋環境保全への取組として、廃棄物の海洋投棄による海洋汚染防止を目的として「ロンドン条約」がある。これを担保するため「海洋汚染等及び海上災害の防止に関する法律」が改正され、「浚渫土砂の海洋投入処分に係る技術指針」が示されている。

浚渫土の処分地の確保が困難なことから、近年、浚渫土のリサイクル利用が進められている。浚渫土は、高含水比の超軟弱土ある。粘性土の場合は特に著顕である。このため、プラントで脱水減容化、あるいは固化材（セメント等）を混合して十分な強度を持つ材料に改良してから、港湾・空港等の人工島埋立て資材等に利用されている。

廃棄物のリサイクル対策の優先順位は、抑制・再使用・再生利用である。浚渫土を使わなければならないほど埋立て資材に困窮しているならばともかく、浚渫土のリサイクル対策も同様でなければならない。現在の浚渫土のリサイクル対策は、発生の抑制がなく、いきなり再生利用である。なお、脱水減容化は浚渫土を搬出してプラントで行っているのであるから、抑制には当たらない。浚渫土のリサイクルは人工的に超軟弱土をつくり、これを人工的に再生資材としたものである。

特許第４９９６８８３号（特願２００６−１６６６５７）

特許文献１は水深の維持・確保を浚渫に依らず、粘性土地盤を急速に圧密沈下させる方法（特許文献１の工法と称する）である。粘性土地盤の圧密沈下の促進要素は、沈下量と圧密時間である。沈下量は圧密荷重の大きさ、圧密時間の短縮は排水距離の短縮（Ｈ^２則）である。圧密荷重に大気圧を利用する方法が真空圧密工法で、これを海底地盤で実施するとさらに水圧が加わる。そして、圧密時間の短縮として海底にバーチィカルドレーンを打設する。特許文献１の工法は圧密静荷重（大気圧＋水圧）に小さな繰り返し荷重（圧密静荷重のわずか６％）を加えて過剰間隙水圧の波動を発生させると大幅な圧密沈下促進となることを実験で示した。

特許文献１の工法による水深の維持は海底地盤の圧密沈下で、浚渫土の発生はなく完全抑制である。この工法は粘性土地盤に限定され、粘性土と砂質土の中間土地盤、砂質土地盤は不向きである。しかし、浚渫土の再生利用で厄介なのは粘性土である。ただし、低塑性粘土の場合は、圧縮性が小さいので大水深化に伴う大きな増深には不向きである。この工法は現行の浚渫土処分方法に比べれば浚渫土の完全抑制であるから、経済的・環境的に優位なのは明白である。

特開平１１−２６８６８３号

特許文献２はスパッド式作業船において、１基は船体固定、２基は船体軸線方向の往復可動機能を持たせたスパッドを操作することにより、船体の安定に加え、船体軸線方向の船体移動を可能にした。（特許文献２の作業船と称する）

航路・泊地の水深確保・維持において、海底土（浚渫土）の搬出の抑制を優先として全ての海底地盤に適用できる工法が望まれる。しかも、海底土の搬出が発生する場合はこれを最小とし、且つ、発生場所で海水汚濁を起こさずに脱水減容化を図り、所要の強度に高めて資材として再使用することが肝要である。このためには汚濁を起こさずに水深確保ができ、搬出土の減容化・強度増加が図れる海底地盤の圧縮沈下を最大限に活用する。

特許文献１の工法は、粘性土地盤に限定される。それは搬出する海底土の発生があっても運搬手段を持たないからである。海底地盤を圧縮沈下させても沈下不足分を従来工法で浚渫したのでは意味がない。

そもそも特許文献１の工法は主に港湾施設の地盤の残留沈下対策として開発されたものである。地盤の全粘性土層が対象となるから大きな深度となることが多い。従って、海底地盤にバーチィカルドレーンを打設し、サンドマットを敷く先行工程が必要になる。また、残留沈下はほとんどが二次圧密で長時間に及ぶ。これに対して、航路・泊地の水深確保は、圧密増加荷重の減少で残留沈下には関係ない。如何に短時間で海底地盤をより大きく沈下をさせるかにある。これは相反することで、どこかで折合をつける必要がある。

ポンプ浚渫方式は大規模の浚渫向きで、グラブ浚渫は、中小規模の浚渫向きである。望まれる工法は浚渫土の抑制方式で規模の大小を問わず効率的なものである。

土の強度を高める方法は、密度を増加させることが基本的な方法である。砂の密度増加方法は振動または衝撃による動的締固めが知られている。繰り返し圧縮荷重においても同様の効果が認められる。一方、特許文献１の工法から知れるように、沖積粘土は、適切な繰り返し荷重を加えると、圧密が促進される。そうすると、飽和土は、いずれも静荷重と繰返し荷重の併用によって密度増加が図られる。

これは海底土（流入体積土含む）の搬出場所で脱水減容化して資材として再生していることにほかならない。そして、これは粘性土、砂質土、中間土のいずれの軟弱地盤にも対応でき、全ての海底地盤にも適用できる。従って、全ての海底地盤に適用できる工法としての課題は、搬出海底土がある場合はこれを最小とし、如何にして所要の強度に高めた海底土をそのまま保持して、切土・運搬し、再使用するかの課題に帰結する。
ここで、粘土のように透水性の低い土の圧縮は時間の遅れを伴う。これを圧密と呼んでいるが，ここでは全ての海底地盤を対象としているので、以降、圧縮沈下に統一して使う。

課題を解決するための手段の基本は作業船及び載荷函体の機構・機能である。載荷函体の機構は真空圧密工法に対応し、載荷面の気密を確保できるようにしている。載荷函体の剛性載荷板には水の出入りを制御する自動弁を設け、底面全体には微小厚の空間（ドレーン層）と剛性フィルターを２段に設け、底面外周には外周壁を接合し、上面中心部には海底面まで届く高さの載荷タワーを取付けたタワー形式の載荷函体である。載荷タワーには繰り返し載荷装置が装備される。また、載荷函体の機能は昇降機能、これが気密状態における減圧機能、海底地盤の載荷機能、気密の解除機能及び加圧機能を有する。ここで、載荷函体を海底地盤に押込み、気密状態で減圧すると載荷函体に大気圧・水圧が載荷されて海底地盤伝達される。気密状態を解除して圧気を送ると載荷函体内部の中詰状態の海底土が加圧される。この機能は海底土を抜き出すときに使われる。この載荷函体の機構・機能は、特許文献１の工法の加圧函体と基本的には同じである。

作業船の機構は、浮体となる複数（２ないし４隻）の台船とこれのガイドタワー及びタワー形式の載荷函体から構成され、複数の台船は載荷函体の１辺が納まる間隔で立体的に連結され、連結立体骨組にはガイドタワーを複数配列して固定される。ガイドタワーにはそれぞれタワー形式の載荷函体が組み込まれている。載荷函体の水平断面積の基本形は正方形である。

浚渫土の抑制方式で規模の大小を問わず効率的な工法。この課題に対しては、最初に、沈下する粘土層の深度の影響から解決する。その手段は作業工程の一部を削除する。地盤沈下の対象は浅い層に限定することで、バーチィカルドレーンは載荷函体に機能させる。

航路・泊地の水深確保は、いかに短時間（限定された時間）でより大きい沈

して小さくなっていく。また、圧密増加荷重による沈下の大きさは、土被り圧

に大きくなるので対数値は深さ方向に小さくなる。深い層は沈下の寄与の割合が小さい。従って、航路・泊地の水深の確保は、深い層を外して浅い層に限定する。これにより、バーチィカルドレーンは短いものでよい。真空圧密工法は載荷面を気密にする必要がある。このため、海底地盤の載荷板は載荷函体の構造となって気密機能を担っている。バーチィカルドレーンの長さは載荷函体の外周壁の高さで十分である。載荷函体内部に必要な間隔で格子状に隔壁を設けて外周壁の内面及び隔壁の両面にドレーン機能を持たせる。

脱水減容化して所要の強度に高めた海底土をそのまま保持して、切土・運搬・再使用する。この課題に対しては、載荷函体の底面が水平に開閉する底板を設置する。そして、底面が閉じるときの海底土の強度保持である。
底板用のシャッター（鎧戸）を隔壁で区分された外周壁及び隔壁の一方向面に鉛直収納する。このシャッターによる載荷函体の底面としての開閉は、シャッターを両壁の刃先の頂部直近で水平に向きを変えて載荷函体の底面に水平に出し入れする。これの底板としての支持は、シャッターの出し入れ方向と平行の外周壁・隔壁の刃先天端の一部がこれの両端を鉛直支持の可動支承とする。そのイメーは載荷函体の内部にある圧縮された海底土を底板があたかも固めの羊羹を静かに切断するかのように水平移動して底面を閉じる。

次に海底土の運搬時の強度保持である。海底土が詰まったままの状態の載荷函体を上昇させて作業船の水面下の所定の位置で停止固定する。特許文献１の工法の場合は台船の直下であるが、本発明は台船と並列の位置である。これは運搬を意図したもので、喫水を抑えるためである。また、位置を水面下としてあるのは、載荷函体の内部の海底土砂の浮力を残すことで底板の負担を軽減するためである。

次に海底土の再使用時の強度保持である。ここでは藻場造成の再使用とする。盛土は載荷函体を海底地盤まで下降接地させ、載荷函体に圧気を送り内部の海底土を押さえつけて、載荷函体を上昇させることにより海底土を抜き出して盛土する。
以上が載荷函体で海底土の脱水減容化を図り、所定の強度に上げて、切土・運搬・盛土の一連の作業を行う。海底土を常に載荷函体の中詰状態で行い、海底土と海水との接触を抑制して強度を保持し，且つ，海水汚濁の発生を抑えることを特徴とする海底地盤の切土・盛土のシステム工法の概略である。

大規模浚渫工事で浚渫土の抑制方式の効率的な工法。この課題に対しては作業船の能力から解決する。
浚渫工事の規模に対応する作業船の能力は、載荷函体の大きさ、すなわち載荷面積の大きさが基本となる。大規模浚渫には作業船の能力を高める必要がある。その解決手段の１つが載荷面積の拡大である。当該作業船の機構は載荷函体の複数配列である。

今、作業能力がｎ倍の作業船を用意するものとする。載荷面積はｎ倍になり、それぞれの機能もｎ倍の能力の装置が必要となる。ここで、使用されている既成装置が最大級のものであったとすると、通常は装置を複数連結することで解決される。しかし、ここでの載荷機能は圧密静荷重（大気圧＋水圧）と繰り返し荷重の両荷重の載荷となる。繰り返し載荷装置は複数の連結はできない。つまり、複数の繰り返し載荷装置の偏心モーターの位相を合わせる必要があるがそれは不可能である。従って、ｎ組の載荷装置・載荷函体を用意する。

浚渫土の抑制方式で規模の大小を問わず効率的な工法。この課題に対しては作業速度、作業精度から解決する。その手段は作業船の外周上を走行式スパッドである。

作業船上を船体軸線方向に往復可動するスパッドを装備する作業船として特許文献２の作業船がある。この作業船の自行移動の機能は、従来の浚渫船の作業移動に適したものである。従来の浚渫船の作業軌跡は、例えれば線が移動して面積になる。つまり、作業速度に合わせて短い進行移動が繰り返されればよい。本発明の作業船の作業軌跡は最初から面積である。それも横幅２５ｍ、縦幅５０〜１００ｍの規模である。本発明の作業船には相応の船体移動の機能が必要である。

作業船が係留するスパッド装置を作業船の外周４辺に設けた軌道（２本のレール）上を自走する４脚の車輪を備えた立体構造の台車４基に船外に向けて固定し、これの転倒防止は複数の台船の立体骨組みの連結材の水平材に水平支持の可動支承を取ることで安定して速く正確に走行できるスパッドを構成する。この移動式・スパッドは地盤の支持杭状態で走行すると作業船が移動し、地盤支持杭の解除状態では移動式スパッドが移動する。
本発明の移動式・スパッドは作業船の自行移動に特化している。作業船の外周を走行する台車の軌道は広く取れない。このため、偏心の大きい立体台車の転倒防止には台船の立体骨組に反力を取って軌道を狭く小型化している。また、各立体骨組の台車にはジェネレーターを搭載しモーター駆動の自走行となる。

作業船及び載荷函体の機構において、載荷函体は作業船に固定の巨大なスパッドである。
海上作業は潮流、波浪の影響を受けやすい。しかし、当該作業船はタワー形式の載荷函体が巨大なスパッドの役目を果たし、その影響を軽減する。当該作業船にもスパッドを装備するが目的は作業船の正確で自在な自行移動である。

バーチィカルドレーンは載荷函体に機能させる。
特許文献１の工法はバーチィカルドレーンの海底打設及びサンドマット敷設の作業船が先行し、急速圧密沈下の地盤改良船がこれに続く。これの先行工事が削除される。その効果は先行工事の工事費削減である。作業時間は先行作業と改良作業が並行作業となるので大幅な作業時間の短縮とはならない。しかし、本線航路の船舶の航行は非常に多く、先行作業船による工程が減ることは航行安全上からも大きな利点である。

海底土の切土の手段は載荷函体に水平に開閉する底板を設置する。
特許文献１の工法は、全ての海底地盤に対し、脱水減容化を図る機能をすでに有していた。しかしながら、再使用における搬出手段を持たないため、最小限の海底土の搬出もできず、適用地盤が限定されていた。これを根本的に変えたのが載荷函体の底面を水平に開閉する底板である。
航路・泊地の流入堆積土は、間隙の大きな状態にあり圧縮性が大きい。とはいえ、大きな荷重で載荷しても堆積土厚がゼロにはならないから、不足分を在来海底地盤の沈下に求める。航路・泊地の水深維持管理は定常的に続くのであるから、何度も繰り返していくうちに在来地盤の沈下が限界に達する。高塑性粘土地盤であっても、将来は海底土の搬出を余儀なくされる。

次に海底土の運搬時の手段は載荷函体の位置は台船と並列で水面下である。これの効果は、喫水を抑えて運行時の水の抵抗を抑え、載荷函体の内部の海底土砂の浮力を残すことで底板の負担を軽減する。ちなみに、圧縮された海底粘性土の飽和単位体積重量は１６．０ｋＮ／ｍ^３程度で、水の単位体積重量は９．８１ｋＮ／ｍ^３であるから、水中単位体積重量は６．１９ｋＮ／ｍ^３で約６０％強の重量軽減となる。

次に海底土の再使用時（盛土）の手段は海底面まで届く高さの載荷タワーと載荷函体の加圧機能である。本発明のシステム工法の盛土作業は海底土を海中落下させるものではない。所要の強度に高めた海底土をそのまま保持して海底盛土面に直接盛土する。
土工事としての効果は、盛土材としての強度があるので所定の盛土勾配を確保する。必要に応じて後付けで法面防護工を行えばよい。従来の浚渫土は液性限界を超えているので盛土勾配が形成できない。従って、先行して潜堤工事が必要になる。
環境面の効果は海水汚濁を発生させないことにある。海藻類はその生存のために光エネルギーを必要とする。水深が深くなるほど透過する光量は低下する。特に透明度が低下すると光量は激減する。海水汚濁・浮泥発生は既存の天然藻場を衰退させる。藻場造成で既存の藻場を衰退させては意味がない。

土工事・環境の両面の効果は水深が極端に深くなければ変わることなく確実に施工できることにある。
海藻類はその生存のために最低限の必要な光量が得られる水深・保障点深度がある。水の透明度によって異なり、通常内部の湾では数メートルから十数メートルといわれている。この程度の浅場は埋立ての対象になることが多く藻場の減少を著しく引き起こしている。ここに、保障点深度を超えた深度の海底を対象に藻場造成を計画する。天然の良好な藻場の上に人工藻場を造成するのでは結果的に単なる土捨て場になりかねない。

載荷函体が複数配列に装備された作業船。
これの効果は、複数の載荷函体の配列は工事規模に応じた能力の作業船を容易に準備できる。また、複数のタワー形式の載荷函体の配列は巨大なスパッドの配列となり、海気象条件に強い作業船となる。また、複数の載荷函体の配列はスパッドの走行機能を使ってシステム工法として多様なバリエイションが可能になる。例えば、載荷函体の二段階載荷がある。

作業船外周の走行機能を持ったスパッドを装備した作業船。
作業船は自ら前後・左右自在に平行移動することができる。その移動距離は作業船の全長・全幅である。また、スパッド１基を海底地盤の支持杭とし残り３基を操作することで正確な回転が可能である。これらの効果は、作業船の外周位置と載荷函体の外周位置の相互関係から海底地盤の圧縮改良が終了・未了の境界が明確となり、次の所定の作業位置に正確に速く移動できることである。また境界をおさえて正確に移動できることで、工区内の切土・盛土による海底地盤の高さ調整及び２段階載荷のシステム工法が容易となる。
浚渫作業は作業船が作業位置を順次移動する繰り返し作業である。従って、移動速度、移動精度は重要で、施工能率から工期・工事費を大きく左右する。長い移動（５０ｍ〜１００ｍ）は、通常は押船等の附属船を使って移動するが、当該作業船は必要としない。また，押船等による作業船の移動は正確性に欠ける。

図１は本発明の作業船による１実施例を示す側面図、図２は同平面図である。作業船１の構成は台船２、これを立体的に結合する台船結合立体骨組３、この立体骨組３と一体構造のガイドタワー４、これに組み込まれるタワー形式の載荷函体５及び作業船１の移動手段となる移動式スパッド６から成る。図１、図２に示す作業船１は台船２が４隻、載荷函体５が２基で構成された例である。また、作業船１の外周４辺には２本のレールの軌道７とそれぞれの辺に１基の移動式スパッド６が配置されている。ただし，図２の平面図には立体骨組３が省いてある。また、図中の１２は海水面、１３は海底地盤面である。

図３は作業船の側面図であるが図３（ａ）はタワー形式の載荷函体５を分離した作業船の側面図である。図３（ｂ）はタワー形式の載荷函体５の単独の側面図である。載荷函体５の構造は剛性載荷板５ａに水の出入りを制御する自動弁５ｂを設置し、剛性載荷板５ａの上面中心部には海底面まで届く高さの載荷タワー５ｃを取付け、底面全体には微小厚の空間５ｄ（ドレーン層）と剛性フィルター５ｅを２段に設け、底面外周には外周壁５ｆを接合し、さらに剛性載荷板５ａの底面下に格子状にドレーン機能を持つ隔壁５ｇを接合したタワー形式の載荷函体５である。載荷タワー５ｃには繰り返し載荷装置８が装備される。また、附属設備として真空ポンプ９、コンプレッサー１０がある。また、自走式スパッド６はスパッド６ａ、立体骨組みの台車６ｂ、と水平支持の可動支承６ｃからなる。

図４は載荷函体５を海底地盤に押込んだ状態の側面図である。このとき，載荷函体５の内部は気密状態である。
載荷函体５の形状・寸法の一例を示すと，剛性載荷板５ａは２４ｍ×２４ｍの正方形，厚さは微小厚の空間５ｄと剛性フィルター５ｅを含めて０．５ｍ。外周壁５ｆの高さ３．５ｍ，隔壁５ｇの高さ３．０ｍ。隔壁の一方の間隔４．０ｍ，他方の間隔を１．０ｍ。これの載荷函体５の内部に詰まった海底土の水平排水距離は０．５ｍである。

航路・泊地の水深確保の海底土工事（浚渫工事）における本発明のシステム工法について順を追って説明する。
作業船１を水深維持の切土工区（浚渫工区）の所定の位置に曳航する。載荷函体５の位置関係は水面直下で図１の状態である。次に載荷函体５を海底地盤に押込む。図４の状態である。載荷函体５の内部を減圧することで、大気圧・水圧の載荷重を加え、流入堆積土・在来海底土を同時に圧縮させる。沈下が所定の浚渫深さに達したならば、載荷函体５に圧気を送り内部の海底土を押さえつけて、載荷函体５を上昇させることにより海底土を残存させる。この位置での作業は圧縮沈下だけで完了である。海底土の搬出はゼロである。

沈下が所定の水深に達しなければ、沈下不足分を海底土の搬出で補う。ただし、このときの搬出される海底土は強度が高められ減容化された再生土（資材）となっている。海底土の搬出は切土そして受け入れ工区までの運搬となる。

切土は載荷函体５の底板用シャッター１１ａを水平に閉じることで行う。図５，図６は載荷函体５の鉛直断面図である。ただし，載荷タワー５ｃと載荷函体５の中央部を省いて両側を拡大した鉛直断面図である。
載荷函体５の外周壁５ｆ・隔壁５ｇには底板用シャッター１１ａが鉛直に収納してある。格子状の隔壁５ｇの間隔は一方が４．０ｍで他方が１．０ｍである。４ｍ間隔の隔壁５ｇと直行する外周壁５ｆと隔壁５ｇの鉛直面に底板用シャッター１１ａが収納される。図５は１ｍ間隔の隔壁５ｇが正面となる向きで、底板用シャッター１１ａはこれの背面に鉛直に収納された図である。シャッター１１ａの大きさは、おおよそ長さ１．ｍ幅４ｍである。図６は４ｍ間隔の隔壁５ｇが正面となる向きで、１ｍ間隔の隔壁５ｇは鉛直の断面として示されている。

図７は載荷函体５の底面開閉システム装置１１の説明用の立面図である。このシステム装置１１の構成は複数のシャッター１１ａ、これを移動させる２基の駆動装置１１ｂ（複動型油圧シリンダー）、これを繋ぐ索状物１１ｃ（チェイン，ワイヤーロープ等）、向きを変える２種類の定滑車１１ｄである。このシステムは気密状態が保てる載荷函体５の内部で完結させる。

図７ａはシャッター１１ａが収納されていて載荷函体５の底面が開かれた状態である。底面開閉システム装置１１は索状物１１ｃで連結されて載荷函体５の内部を一周している。
底面開閉システム装置１１は外周壁５ｆ内側の一方の駆動装置１１ｂから始まり、定滑車１１ｄａで水平に向きを変えて載荷函体５の内部上面を通過し、対面の外周壁５ｆの定滑車１１ｄａで下方に向きを変えてシャッター１１ａに連結され、再び外周壁５ｆの底部の定滑車１１ｄｂで水平に向きを変えて載荷函体５の内部底面を通過し、元の外周壁５ｆの定滑車１１ｄｂで上方に向きを変えて方向の異なる他方の駆動装置１１ｂに連結される。２基の駆動装置１１ｂの設置は、索状物１１ｃが張力しか伝達できないことによる。
各隔壁５ｇにもシャッター１１ａが収納されている。これらを載荷函体５の内部を一周している索状物１１ｃに連動させる必要がある。各隔壁５ｇの二つの定滑車１１ｄａ、１１ｄｂと索状物１１ｃで連結している。ここで，載荷函体５の底部の定滑車１１ｄはシャッター１１ａが通過するので、長尺の定滑車１１ｄｂである。

図７ｂはシャッター１１ａが引き出されて載荷函体５の底面が閉じた状態である。
図７ａと図７ｂの違いは載荷函体５の底面の開閉によるシャッター１１ａの位置、これに連動して２基の駆動装置１１ｂの状態、そして各隔壁５ｇのシャッター１１ａを連結する索状物１１ｃのズレである。

図８は外周壁５ｆの下部とこれの刃先５ｆａの側面図である。図８ａの外周壁５ｆはシャッター１１ａを収納、図８ｃは駆動装置１１ｂが設置されている。図８ｂの外周壁５ｆは図８、図９の壁に直行する壁で、これの刃先５ｆａの天端の一部が底板用シャッター１１ａの両端を鉛直支持の可動支承となる。

図９は隔壁５ｇの下部とこれの刃先５ｇａの側面図である。図９ａの隔壁５ｇはシャッター１１ａが収納され、その下端をシャッター１１ａが通過する。図９ｂの隔壁５ｇは図９ａの壁に直行する壁で、これの刃先５ｇａの天端の一部が底板用シャッター１１ａの両端を鉛直支持の可動支承となる。

図１０は載荷函体５の内部を減圧することで大気圧・水圧の載荷重で海底土を圧縮沈下させて所定の強度まで高めた状態の側面図である。沈下が所定の浚渫深さに達しなければ、沈下不足分の海底土を搬出（切土・運搬）する。切土は載荷函体５の底板用シャッター１１ａを水平に閉じることで行う。

次に、載荷函体５の気密状態を解除して大気圧・水圧を除荷し、海底土が中詰め状態の載荷函体５を上昇させて作業船１の水面下の所定の位置で停止する。載荷函体５の位置は図１の状態である。海底土の運搬は水中運搬する。

次に、盛土工区では載荷函体５を海底地盤まで下降接地させる。図１１は下降接地の状態の側面図である。次に載荷函体５の底面を開き、中詰め状態の海底土を加圧すると共に載荷函体５を上昇させることで海底土を抜き出して盛土する。

海底土の搬出は施工効率上載荷函体５の中詰め容量を一杯にして利される。載荷函体５の中詰め海底土を全て搬出すると深堀となる。この場合，帯状に海底土を搬出して切り盛りで深さの調整をする。図１２は浚渫区域内における切り盛りによる高さ調整の説明用の側面図である。図のＡ−Ａラインは現況海底高、Ｂ−Ｂラインは浚渫地盤高、Ｃ−Ｃラインは圧縮沈下地盤高である。

沈下が所定の浚渫深さに達しないが、海底土の搬出先の都合がつかない場合は２段階載荷で所定の浚渫深さを確保する。図１３は２基の載荷函体５を使った２段階載荷システムの説明図である。図中のライン高は図１２に同じである。

図１３ａはＡ−Ａラインの現況海底高がすでにＣ−Ｃラインの圧縮沈下地盤高であるがＢ−Ｂラインの浚渫地盤高に到達していない。そこで、先行の載荷函体５は海底土を中詰め状態で上昇、横移動した状態にある。

図１３ｂは先行の載荷函体５の跡の切土地盤に後行の載荷函体５を押し込んだ状態である。この状態はＣ−Ｃラインの圧縮沈下と先行の載荷函体５の切土の深さが加わった水深の位置にある。沈下量１ｍ，隔壁５ｇの高さ３．０ｍとすると水圧による圧縮増加荷重は約４０ｋＮ／ｍ^２である。２段階載荷の意味がここにある。

図１３ｃは後行の載荷函体５が圧縮増加荷重を得て，さらに圧縮沈下した状態である。そして、函体内部の海底土を残して、先行の載荷函体５の中詰め海底土で埋め戻す。垂直切土部が少々崩れても問題は生じない。先行の載荷函体５の海底土で埋め戻すとき、再度圧縮して整形される。これは本発明の作業船１が正確に移動可能できることによる。これにより海底土の搬出を抑制する。
以上が海底土の強度の増加、切土・運搬・盛土までの一連の作業において、海底土を常に載荷函体の中詰状態で行うことで強度を保持し、海水汚濁の発生を抑えることを特徴とする海底地盤の切土・盛土のシステム工法の概要である。

本発明の作業船１による１実施例を示す側面図である。同じく作業船１の平面図である。載荷函体５を分離した作業船１の側面図である作業船１の載荷函体５を海底地盤に押し込んだ状態の側面図である。載荷函体５の一方の拡大側面図である。同じく載荷函体５の他方の拡大側面図である。載荷函体５の底面開閉システム装置１１の説明用の立面図である。外周壁５ｆの下部と刃先５ｆａの側面図である。隔壁５ｇの下部と刃先５ｇａの側面図である。作業船１の載荷函体５で海底土を圧縮沈下させた状態の側面図。載荷函体５で運搬した海底土を，盛土海底地盤に降下接地した状態の側面図浚渫区域内の切り盛りによる高さ調整の説明用の側面図である。２基の載荷函体５を使った２段階載荷システムの説明用の側面図である。

１作業船
２台船
３台船結合立体骨組
４ガイドタワー
５タワー式載荷函体
５ａ剛性載荷板，５ｂ水の出入りを制御する自動弁，５ｃ載荷タワー
５ｄ微小厚の空間，５ｅ剛性フィルター，５ｆ外周壁，５ｇ隔壁
６移動式スパッド
６ａスパッド，６ｂ立体骨組の台車，６ｃ水平支持の可動支承
１１底面開閉システム装置
１１ａシャッター，１１ｂ駆動装置（複動型油圧シリンダー），
１１ｃ索状物（チェイン，ワイヤーロープ等），１１ｄ定滑車
１２海水面
１３海底地盤面

Claims

海底地盤の切土・盛土工事において、剛性載荷板の上面中心部には海底面まで届く高さの載荷タワーを取付け、底面外周には外周壁を接合したタワー形式の載荷函体を装備した作業船を使って、水深維持の切土工区では載荷函体を海底地盤に押し込み載荷函体内部を気密状態で減圧することで、大気圧・水圧の載荷重で海底地盤を所定の圧縮沈下をさせ、海底土の減容化を図り所定の強度まで高めたならば、載荷重を除荷して載荷函体の底面を閉じ、海底土が中詰め状態の載荷函体を上昇させて作業船の水面下の所定の位置で停止させ、海底土の運搬は載荷函体で水中運搬し、盛土工区では載荷函体を海底地盤まで下降させ、中詰め状態の海底土を加圧すると共に載荷函体を上昇させて海底土を抜出し盛土することで、海底土は常に載荷函体の中詰状態として、海水汚濁を発生させずに地盤の圧縮沈下・海底土の減容化・強度増加、再使用の盛土まで行うことを特徴とする海底地盤の切土・盛土のシステム工法。
請求項１の切土・盛土のシステム工法に使用される載荷函体において、載荷函体の内部空間に格子状に隔壁を設け、且つ外周壁の内側及び隔壁の両側にはドレーン機能を持たせたタワー形式の載荷函体。
請求項１の作業船において、当該作業船の主構造は浮体となる複数の台船とガイドタワー及び請求項１のタワー形式の載荷函体から構成され、複数の台船は載荷函体の１辺が納まる間隔で立体的に連結され、連結材の骨組にはガイドタワーを複数配列固定し，ガイドタワーにはそれぞれにタワー形式の載荷函体を組み込むことで複数の載荷函体を有する海底地盤の切土・盛土のシステム工法に使用される作業船。
請求項２の載荷函体において、底板用のシャッターを隔壁で区分された外周壁及び隔壁の一方向面に鉛直収納し、当該シャッターによる載荷函体の底面としての開閉は、シャッターを両壁の刃先の頂部直近で水平に向きを変えて載荷函体の底面に水平に出し入れし、これの底板としての支持は、シャッター出し入れ方向と平行の外周壁・隔壁の刃先天端の一部がこれの両端を鉛直支持の可動支承とする載荷函体底面の開閉機能を有するタワー形式の載荷函体。
請求項３の作業船において、作業船が係留するスパッド装置を作業船の外周４辺に設けた軌道上を自走する４脚の車輪を備えた立体構造の台車４基に船外に向けて固定し、これの転倒防止は台船の立体骨組みの連結材の水平材に水平支持の可動支承で取り、当該スパッドは地盤の支持杭状態で走行すると作業船が移動し、地盤支持杭の解除状態ではスパッドが移動することで作業船が正確に速く作業船の全長・前幅の長さを自在に移動することを特徴とする移動式スパッドを装備した作業船。