JP2016217061A - 浚渫装置及び浚渫方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水の流れがある場所でも汚濁拡散を抑制すると共に効率良くポンプ浚渫を行う浚渫装置及び浚渫方法を提供する。【解決手段】浚渫装置１は、水底に着底されて水平方向水流遮蔽領域Ｒ１を備えた筒状のケーシング２と、水底に堆積した土砂をケーシング２内に浮上させるジェットノズルと、ケーシング２の下方を浮遊する土砂を揚水するサンドポンプ３と、を備えている。サンドポンプ３とジェットノズルとは、水平方向水流遮蔽領域Ｒ１内に収容されている。【選択図】図１

Description

本発明は、水底に堆積した土砂を浚渫する浚渫装置及び浚渫方法に関し、特に、水流がある場所で浚渫を行う際に汚濁拡散の発生を抑制する浚渫装置及び浚渫方法に関するものである。

河川、ダム及び海等の水底に堆積した土砂を浚渫するものとして、ポンプ浚渫やグラブ浚渫等が知られている。特に、水底地盤がＮ値の高い砂質土層や粘着力の高い粘性土層等の硬質である場合には、地盤を解しながら浚渫を行う必要がある。

特許文献１には、リング状に配置された噴射ノズルが圧力水を噴射して土砂を巻き上げ、この巻き上げられた土砂を含む含水土砂をサンドポンプで吸い上げる浚渫装置が開示されている。

登録実用新案第３１５２４３８号公報

しかしながら、特許文献１記載の浚渫装置では、河川部や取水中のため池等の水流が存在する場所では、噴射ノズルが巻き上げた土砂で汚濁が不用意に拡散する虞があった。また、汚濁が拡散することにより、効率良く浚渫することができないという問題があった。

浚渫装置の周囲にシルトフェンスを設けて汚濁の拡散を抑制することも考えられるが、水流が激しい施工現場では、シルトフェンスを所望の姿勢に維持させにくいといったシルトフェンスの管理上の問題があった。

そこで、水の流れがある場所で汚濁拡散を抑制すると共に効率良く浚渫を行うために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、水底に堆積した土砂を浚渫する浚渫装置であって、前記水底に着底され、下端から所定範囲に亘って形成された水平方向水流遮蔽領域を備えた筒状のケーシングと、前記水平方向水流遮蔽領域内に収容され、前記土砂を前記ケーシング内に浮上させる土砂浮上手段と、前記水平方向水流遮蔽領域内に収容され、前記ケーシングの下方を浮遊する前記土砂を揚水する揚水手段と、を備えている浚渫装置を提供する。

この構成によれば、ケーシング外の水平方向の水流を遮断する水平方向水流遮蔽領域内で、土砂は、土砂浮上手段によって浮上して揚水手段で揚水されるため、水流に起因する汚濁拡散を抑制すると共に効率良く浚渫を行うことができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の浚渫装置の構成に加えて、前記ケーシングは、前記水平方向水流遮蔽領域の上方に設けられた通水領域を備えている浚渫装置を提供する。

この構成によれば、水平方向水流遮蔽領域内の水収支に応じて、ケーシング外部の清水が通水領域を介して水平方向水流遮蔽領域に流入可能なことにより、揚水手段は水平方向水流遮蔽領域内の土砂を連続的に揚水可能なため、水流に起因する汚濁拡散を抑制すると共に効率良く浚渫を行うことができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の浚渫装置の構成に加えて、前記土砂浮上手段は、ジェット水を吐出するジェットノズルである浚渫装置を提供する。

この構成によれば、ジェットノズルが硬質の水底に堆積した土砂を解しながら浮上させるため、浚渫を更に効率的に行うことができる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の浚渫装置の構成に加えて、前記揚水手段の揚水量は、ジェットノズルの吐出量より大きく設定されている浚渫装置を提供する。

この構成によれば、揚水手段の揚水量がジェットノズルの吐出量より大きく設定されていることにより、ケーシングの水平方向水流遮蔽領域内に供給されたジェット水は揚水手段に吸引されるため、汚濁拡散を更に抑制することができる。

請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の浚渫装置の構成に加えて、前記揚水手段は、平面視で前記ケーシングの中央に配置され、複数の前記ジェットノズルは、平面視で前記揚水手段の周囲に配置されている浚渫装置を提供する。

この構成によれば、揚水手段の周囲に配置されたジェットノズルが水底に堆積した広範囲の土砂を浮上させ、中央に配置された揚水手段が土砂を四方から均一に吸引することにより、土砂が水平方向水流遮蔽領域内で局所的に滞留することが抑制されるため、浚渫を更に効率的に行うことができる。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の何れか１項記載の浚渫装置の構成に加えて、前記揚水手段は、筒状の振動ふるい内に収容されている浚渫装置を提供する。

この構成によれば、揚水手段は、振動ふるいを通過した土砂を吸引することにより、振動ふるいのメッシュサイズに応じて土砂が分級されたり、メッシュサイズ以上の異物が除去されるため、浚渫を更に効率的に行うことができる。

請求項７記載の発明は、水底に堆積した土砂を浚渫する浚渫方法であって、下端から所定範囲に亘って形成された水平方向水流遮蔽領域を備えた筒状のケーシングを前記水底に着底させる工程と、前記遮蔽領域内に収容された土砂浮上手段が前記土砂を前記ケーシング内に浮上させる工程と、前記遮蔽領域内に収容された揚水手段が前記ケーシングの下方を浮遊する前記土砂を揚水する工程と、を含む浚渫方法を提供する。

この構成によれば、ケーシング外の水平方向の水流を遮断する水平方向水流遮蔽領域内で、土砂は、土砂浮上手段によって浮上して揚水手段で揚水されるため、水流に起因する汚濁拡散を抑制すると共に効率良く浚渫を行うことができる。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の浚渫方法の構成に加えて、前記ケーシングを着底させる前に前記揚水手段を起動させる浚渫方法を提供する。

この構成によれば、揚水手段がケーシングの着底時に舞い上がる土砂を吸引するため、ケーシングが着底する際の衝撃に起因した汚濁拡散を抑制することができる。

本発明は、ケーシング外の水平方向の水流を遮断する水平方向水流遮蔽領域内で、土砂は、土砂浮上手段によって浮上して揚水手段で揚水されるため、水流に起因する汚濁拡散を抑制すると共に効率良く浚渫を行うことができる。

本発明の一実施例に係る浚渫装置を示す図であり、（ａ）はケーシングを示す図であり、（ｂ）はケーシング内に収容されるサンドポンプ及び振動ふるいを示す図である。 図１の浚渫装置に用いられるジェットノズルを示す側面図。 図２のジェットノズルを示す平面図。 浚渫装置を水底に着底させた状態を示す模式図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は縦断面図である。

本発明に係る浚渫装置は、水の流れがある場所で汚濁拡散を抑制すると共に効率良く浚渫を行うという目的を達成するために、水底に堆積した土砂を浚渫する浚渫装置であって、水底に着底され、下端から所定範囲に亘って形成された水平方向水流遮蔽領域を備えた筒状のケーシングと、水平方向水流遮蔽領域内に収容され、土砂をケーシング内に浮上させる土砂浮上手段と、水平方向水流遮蔽領域内に収容され、ケーシングの下方を浮遊する前記土砂を揚水する揚水手段と、を備えていることで実現した。

また、本発明に係る浚渫方法は、水の流れがある場所で汚濁拡散を抑制すると共に効率良く浚渫を行うという目的を達成するために、水底に堆積した土砂を浚渫する浚渫方法であって、下端から所定範囲に亘って形成された水平方向水流遮蔽領域を備えた筒状のケーシングを水底に着底させる工程と、水平方向水流遮蔽領域内に収容された土砂浮上手段が土砂をケーシング内に浮上させる工程と、水平方向水流遮蔽領域内に収容された揚水手段がケーシングの下方を浮遊する土砂を揚水する工程と、を含むことで実現した。

以下、本発明の一実施例に係る浚渫装置１について、図面に基づいて説明する。なお、以下の実施例において、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。

なお、以下において、「上」、「下」の語は、上下方向における上方、下方に対応するものとする。

図１（ａ）は浚渫装置１のケーシング２を示す図である。図１（ｂ）はケーシング２内に収容されるサンドポンプ３及び振動ふるい５を示す図である。図２は、カバー２２ａ内に収容されたジェットノズル４を示す側面図である。図３は、ジェットノズル４と振動ふるい５との配置関係を示す平面図である。浚渫装置１は、水底に堆積した土砂を浚渫する。浚渫の目的に応じて、浚渫する深さや浚渫する土砂の粒径等は異なる。例えば、セシウム等の放射性物質が付着した細粒分を除去する場合には、浚渫する土砂の粒径の閾値を０．０７５ｍｍ程度に設定することが考えられる。浚渫装置１は、ため池、河川域、湖沼、河口域、海域等で用いることができるが、特に、河川部、取水中のため池、海域等の流れがある場所での浚渫に好適である。

浚渫装置１は、ケーシング２と、揚水手段としてのサンドポンプ３と、土砂浮上手段としてのジェットノズル４と、を備えている。また、浚渫装置１は、選別手段としての振動ふるい５を備えている。振動ふるい５は、ケーシング２に入れ子にして収容される。

ケーシング２は、筒状に形成されており、下部開口部２１と、フレーム２２と、遮蔽板２３と、パンチングメタル２４と、を備えている。

フレーム２２は、施工現場の水深より上下方向Ｖに長く形成されている。したがって、ポンプ浚渫時には、フレーム２２の一部は水面から露出する。フレーム２２は、筒状に形成されたカバー２２ａと、カバー２２ａに立設された４本の縦フレーム２２ｂと、縦フレーム２２ｂを連結する横フレーム２２ｃと、を備えている。ケーシング２は、縦フレーム２２ｂ間に、遮蔽板２３及びパンチングメタル２４を取り付けることにより、断面矩形状に形成されている。フレーム２２の上部には、吊環２５が設けられており、図示しないクレーン等でフレーム２２を吊り上げることができる。

遮蔽板２３は、無孔板状に形成されている。遮蔽板２３の高さは、後述するように汚濁拡散を抑制可能な範囲で任意に設定可能であり、例えば、ケーシング２の下部開口部２１から１ｍ程度に設定することが考えられる。水平方向Ｈに対向する２枚の遮蔽板２３は、互いに所定間隔だけ離間して配置されており、２枚一組の遮蔽板２３、２３を２組組み合わせることにより、カバー２２ａと４枚の遮蔽板２３で囲まれた水平方向水流遮蔽領域Ｒ１が形成されている。

パンチングメタル２４は、鋼板に円状の通水孔２４ａを多数穿設したものである。パンチングメタル２４が通水する割合を示す透過率は、通水孔２４ａの数や大きさによって適宜変更することができる。本実施例では、通水孔２４ａの直径を２ｍｍ、通水孔２４ａの設置間隔を３．２ｍｍの６０°千鳥配置、パンチングメタル２４の透過率を３５．４％にそれぞれ設定した。水平方向Ｈに対向する２枚のパンチングメタル２４、２４は、互いに所定間隔だけ離間して配置されており、２枚一組のパンチングメタル２４、２４を２組組み合わせることにより、水平方向水流遮蔽領域Ｒ１の上部に４枚のパンチングメタル２４で囲まれた通水領域Ｒ２が形成されている。

サンドポンプ３は、振動ふるい５の底部に取り付けられており、振動ふるい５がケーシング２内に収容された状態では、側面視で水平方向水流遮蔽領域Ｒ１内に収まるように配置されている。サンドポンプ３から吸引した土砂を含む泥水は、排水管３１を介して浚渫装置１外に排水される。

ジェットノズル４は、図２に示すように、下部開口部２１の上方に配置されている。ジェットノズル４に清水管４１を介して供給されるジェット水は、ジェットノズル４の吐出口４２から吐出される。ジェットノズル４の吐出口４２は、下部開口部２１に向けられている。また、図３に示すように、８つのジェットノズル４は、ケーシング２の側面に隣接するように配置されており、平面視で振動ふるい５を囲むように配置されている。ジェット水を送る図示しない高圧ポンプは、インバータ制御されており、水底の状態に応じてジェット水の水圧を任意に調整することができる。

振動ふるい５は、有底円筒状に形成されたメッシュかご５１と、メッシュかご５１を振動させる振動体５２と、メッシュかご５１と一体に取り付けられて振動体５２を載置するフレーム５３と、を備えている。振動ふるい５の断面コ字状のフランジ５３ａが、図示しない防振ゴムを介してケーシング２のフレーム２２に係合することにより、ケーシング２と振動ふるい５とが一体に連結される。振動ふるい５のメッシュサイズは、任意に変更して構わない。例えば、土砂を所定の粒径で分級したい場合には、分級の粒径閾値に応じたメッシュサイズを採用することも可能である。また、メッシュサイズを調整することで、サンドポンプ３が植物根やゴミ等の比較的大きな異物を吸引することを抑制できる。

次に、浚渫装置１を用いた浚渫方法について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、ケーシング２を水底に着底させる。ケーシング２は、水底に堆積した土砂を浚渫する所望の深さに応じて下端が水底内に沈む。一回のポンプ浚渫の施工範囲は、下部開口部２１の開口面積と一致する。本実施例では、下部開口部２１は６０ｃｍ四方である。

なお、サンドポンプ３を起動させた状態で、ケーシング２を着底させるのが好ましい。これにより、ケーシング２が着底する際の衝撃で水底に堆積していた土砂が不用意に舞い上がった場合であっても、サンドポンプ３が土砂を直ちに吸引するため、ケーシング２の外部に汚濁が拡散することを抑制できる。

次に、図４（ｂ）に示すように、ジェットノズル４を起動させると、ジェットノズル４は、水底に向けてジェット水を吐出して、水底に堆積した土砂を解しながら舞い上げる。本実施例では、８つのジェットノズル４から吐出されるジェット水の総吐出量は、２００Ｌ／分である。ジェット水の吐出流量や時間は、浚渫する水底からの深さに応じて任意に変更可能である。

次に、サンドポンプ３で土砂を含む泥水を排水する。サンドポンプ３は、所望の深さを浚渫するまで土砂を含む泥水を揚水し続ける。本実施例では、サンドポンプ３の揚水量は、３００Ｌ／分である。このように、サンドポンプ３の揚水量をジェットノズル４の総吐出量よりも大きく設定することにより、ケーシング２内に舞い上がった土砂は、漏れなくサンドポンプ３に吸引される。また、サンドポンプ３がジェットノズル４に囲まれるように配置されていることにより、サンドポンプ３は、水平方向水流遮蔽領域Ｒ１内を浮遊する土砂を四方から均一に吸引する。

浚渫装置１外部の清水は、下部開口部２１から水平方向水流遮蔽領域Ｒ１内に流入することは制限されるが、上下方向Ｖの上方からの水平方向水流遮蔽領域Ｒ１内への流入は可能である。したがって、サンドポンプ３の揚水量とジェットノズル４の総吐出量との差は、通水領域Ｒ２を介して水平方向水流遮蔽領域Ｒ１内に流入する清水により補われる。このように、通水領域Ｒ２は、適宜清水を補給可能であれば良く、必ずしもパンチングメタル２４で囲む必要はなく、例えば、フレーム２２間は隙間であっても構わない。

また、サンドポンプ３が、ジェットノズル４よりも上方に配置されていることにより、ジェット水で舞い上げられた土砂のうち、粒径が小さく沈降速度が遅い細粒分を優先的に吸引することができる。

また、通水領域Ｒ２、サンドポンプ３及びジェットノズル４が、上方からこの順で配置されていることにより、ジェット水で舞い上げられた土砂を含む泥水が、サンドポンプ３に吸引され易く、更にサンドポンプ３より上方に舞い上がりそうになった土砂を含む泥水は、通水領域Ｒ２から流入する清水で封鎖され、汚濁が流出しないようになっている。

また、サンドポンプ３で土砂を吸引する際には、本実施例ではメッシュサイズ０．５ｍｍの振動ふるい５で土砂を分級している。これにより、水底土砂に含まれる比較的大きな粒径の粗粒分を水底に戻してサンドポンプ３の排水量を減容化できると共に、水底土砂に含まれる細粒分のみを効率的に吸引することができる。

ケーシング２直下の浚渫が終わったら、ケーシング２を次の施工場所、すなわち、浚渫終了エリアに隣接するエリアに移動させて浚渫を開始する。ケーシング２の移動量を下部開口部２１の一辺の長さ以下（例えば、５０ｃｍ）に設定することにより、隣接するエリア同士で一部が重複するため、施工漏れ（掘り残し）を抑制することができる。以後、これを繰り返す。なお、ケーシング２を次の施工場所に水平移動させる際には、サンドポンプ３は起動させ続けるのが好ましい。

このようにして、本発明に係る浚渫装置１および浚渫方法は、ケーシング２外の水平方向Ｈの水流を遮断する水平方向水流遮蔽領域Ｒ１内で、水底に堆積した土砂が、ジェット水で浮上させられた後にサンドポンプ３で吸引されるため、水流に起因する汚濁拡散を抑制すると共に効率良く浚渫を行うことができる。

また、水平方向水流遮蔽領域Ｒ１内の水収支に応じて、ケーシング２外部の清水が通水領域Ｒ２を介して水平方向水流遮蔽領域Ｒ１に流入可能なことにより、サンドポンプ３は水平方向水流遮蔽領域Ｒ１内の土砂を連続的に揚水可能なため、水流に起因する汚濁拡散を抑制すると共に更に効率良く浚渫を行うことができる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなることができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。

１ ・・・ 浚渫装置
２ ・・・ ケーシング
２１・・・ 下部開口部
２２・・・ （ケーシングの）フレーム
２３・・・ 遮蔽板
２４・・・ パンチングメタル
２４ａ・・・通水孔
２５・・・ 吊環
３ ・・・ サンドポンプ（揚水手段）
３１・・・ 排水管
４ ・・・ ジェットノズル（土砂浮上手段）
４１・・・ 清水管
４２・・・ 吐出口
５ ・・・ 振動ふるい（選別手段）
５１・・・ メッシュかご
５２・・・ 振動体
５３・・・ （振動体の）フレーム
５３ａ・・・フランジ
Ｒ１・・・ 水平方向水流遮蔽領域
Ｒ２・・・ 通水領域

Claims (8)

1. 水底に堆積した土砂を浚渫する浚渫装置であって、
   前記水底に着底され、下端から所定範囲に亘って形成された水平方向水流遮蔽領域を備えた筒状のケーシングと、
   前記水平方向水流遮蔽領域内に収容され、前記土砂を前記ケーシング内に浮上させる土砂浮上手段と、
   前記水平方向水流遮蔽領域内に収容され、前記ケーシングの下方を浮遊する前記土砂を揚水する揚水手段と、
   を備えていることを特徴とする浚渫装置。
2. 前記ケーシングは、前記水平方向水流遮蔽領域の上方に設けられた通水領域を備えていることを特徴とする請求項１記載の浚渫装置。
3. 前記土砂浮上手段は、ジェット水を吐出するジェットノズルであることを特徴とする請求項１又は２記載の浚渫装置。
4. 前記揚水手段の揚水量は、ジェットノズルの吐出量より大きく設定されていることを特徴とする請求項３記載の浚渫装置。
5. 前記揚水手段は、平面視で前記ケーシングの中央に配置され、
   複数の前記ジェットノズルは、平面視で前記揚水手段の周囲に配置されていることを特徴とする請求項３又は４記載の浚渫装置。
6. 前記揚水手段は、筒状の振動ふるい内に収容されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の浚渫装置。
7. 水底に堆積した土砂を浚渫する浚渫方法であって、
   下端から所定範囲に亘って形成された水平方向水流遮蔽領域を備えた筒状のケーシングを前記水底に着底させる工程と、
   前記遮蔽領域内に収容された土砂浮上手段が前記土砂を前記ケーシング内に浮上させる工程と、
   前記遮蔽領域内に収容された揚水手段が前記ケーシングの下方を浮遊する前記土砂を揚水する工程と、
   を含むことを特徴とする浚渫方法。
8. 前記ケーシングを着底させる前に前記揚水手段を起動させることを特徴とする請求項７記載の浚渫方法。