JP2020094335A - ドレーン材打込作業船 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の動力でスパッドを昇降させることができて、軽量化及び低コスト化を図ることができるドレーン材打込作業船を提供する。【解決手段】台船１１に、走行軌道１２に沿って移動して軟弱地盤１または浚渫土中に鉛直ドレーン材を打設するドレーン材打設機と、自重で下降して軟弱地盤１に着地されるスパッド４５と、を備えたドレーン材打込作業船１０であって、スパッド４５とドレーン材打設機の移動台車２１とをスパッド昇降用ワイヤ４４で着脱自在に連結し、ドレーン材打設機の移動台車２１の移動によりスパッド４５を台船１１の作業台４０に対して上昇するようにした。【選択図】図４

Description

本発明は、埋め立て軟弱地盤又は浚渫土中に複数の鉛直ドレーン材を打ち込み、これら複数の鉛直ドレーン材の上端を水平ドレーン材にそれぞれ接続して、軟弱地盤又は浚渫土中の水をドレーン材を用いて排水する地盤改良のためのドレーン材打込作業船に関する。

例えば、昇降可能なスパッドを水底まで降下させて固定するようにした作業台船が、特許文献１に開示されている。この特許文献１で開示された作業台船は、スパッド用ワイヤと複数台のスパッド用ウィンチ等を用いてスパッドを昇降動するようにしてあり、作業台船を移動させる際には、スパッドを上昇させておき、また、作業台船を位置決め後に固定する際には、スパッドを下降させて、その下端部を水底の地盤に固定している。

特開２００９−２８７３５６号公報

しかしながら、前記従来の作業台船では、スパッドをスパッド専用の複数台のウィンチを用いて昇降動させているため、その分、高重量及び高コストであった。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、作業船上にある既存の動力でスパッドを昇降させることができて、軽量化及び低コスト化を図ることができるドレーン材打込作業船を提供することを目的とする。

本発明は、台船に、走行軌道に沿って移動して軟弱地盤または浚渫土中に鉛直ドレーン材を打設するドレーン材打設機と、自重で下降して前記軟弱地盤に着地されるスパッドと、を備えたドレーン材打込作業船であって、前記スパッドと前記ドレーン材打設機とをスパッド昇降用ワイヤで着脱自在に連結し、前記ドレーン材打設機の移動により前記スパッドを前記台船に対して上昇するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、スパッドとドレーン材打設機とをスパッド昇降用ワイヤで着脱自在に連結し、ドレーン材打設機の移動でスパッドを台船に対して上昇するようにしたことにより、スパッドをドレーン材打設機が横行移動する際に用いる既存の動力で昇降させることができ、スパッド専用のウィンチが不要となって、その分、軽量化及び低コスト化を図ることができる。

本発明の一実施形態のドレーン材打込作業船を示す側面図である。 上記ドレーン材打込作業船の作業足場周辺を示す概略平面図である。 (ａ)は上記ドレーン材打込作業船の作業足場の部分を示す側面図、（ｂ）は同作業足場の部分を真空圧密工法で使用する場合の側面図である。 （ａ）は上記ドレーン材打込作業船のスパッドを有する小型フロート台船の側面図、（ｂ）は同小型フロート台船の背面図である。 上記スパッド周辺の小型フロート台船の部分拡大平面図である。 上記スパッドをドレーン材打設機の移動により上昇させる際の説明図である。 上記スパッドが下降した状態を示す小型フロート台船の側面図である。 上記ドレーン材打込作業船による泥上施工の作業状態を示す側面図である。 上記ドレーン材打込作業船による泥上施工の作業状態を示す平面図である。 上記ドレーン材打設機のケーシングパイプを軟弱地盤に貫入した状態を示す説明図である。 上記ケーシングパイプを介して鉛直ドレーン材を軟弱地盤中に打設した状態を示す説明図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態のドレーン材打込作業船を示す側面図、図２はドレーン材打込作業船の作業足場周辺を示す概略平面図、図３(ａ)は同作業足場の部分を示す側面図、図３（ｂ）は同作業足場の部分を真空圧密工法で使用する場合の側面図、図４（ａ）はドレーン材打込作業船のスパッドを有する小型フロート台船の側面図、図４（ｂ）は同小型フロート台船の背面図、図５はスパッド周辺の小型フロート台船の部分拡大平面図、図６はスパッドをドレーン材打設機の移動により上昇させる際の説明図、図７はスパッドが下降した状態を示す小型フロート台船の側面図、図８はドレーン材打込作業船による泥上施工の作業状態を示す側面図、図９はドレーン材打込作業船による泥上施工の作業状態を示す平面図、図１０はドレーン材打設機のケーシングパイプを軟弱地盤に貫入した状態を示す説明図、図１１は同ケーシングパイプを介して鉛直ドレーン材を軟弱地盤中に打設した状態を示す説明図である。

図１、図８、図９に示すように、ドレーン材打込作業船１０は、複数の小型フロート台船１１Ａを並列に一体的に連結することで作業船本体としての台船１１を構成しており、その甲板上に一対のレール（走行軌道)１２，１２が長手方向に平行に設けられている。そして、この一対のレール１２，１２に沿って泥沼地、浚渫地、浅水地等の軟弱地盤１中に鉛直ドレーン材２を打設するドレーン材打設機２０が走行移動するようになっている。

図１に示すように、ドレーン材打設機２０は、一対のレール１２，１２を走行する移動台車２１と、この移動台車２１の前側に起立し、ケーシングパイプ（打設管）２７を軟弱地盤１中に貫入させる際にこれを保持するリーダ２６と、移動台車２１の後側に設けられた施工管理室２８と、移動台車２１の中央に設けられ、鉛直ドレーン材２を巻き付けた鉛直ドレーン材供給用リール２９と、を備えている。

図１、図６に示すように、移動台車２１の両側の前後には、移動機構部２２がそれぞれ設けられている。この各移動機構部２２は、各レール１２を走行する車輪２４を有し、モータ等の駆動源（図示省略）により駆動する車輪駆動軸２３と、この車輪駆動軸２３に固定されて各レール１２に併設されたラック１３に噛合するピニオン２５と、を備えている。

また、図２、図３（ａ）に示すように、台船１１のドレーン材打設機２０の前方には、軟弱地盤１中に複数打設された鉛直ドレーン材２の上端（地表面側突出端）２ａと軟弱地盤１の地表面側に配置された水平ドレーン材６とを接続する作業等の各種作業を行う作業足場３０が複数の支持腕３５を介して取り付けられている。この台船１１と作業足場３０との間は、ドレーン材打設機２０のケーシングパイプ２７が入る打設空間Ｋとなっている。

図２、図３（ａ）に示すように、作業足場３０は、台船１１の船首の外側に複数の支持腕３５を介して取り付けられ、複数の鉛直ドレーン材２の上端２ａと水平ドレーン材６の接続作業等を行う主足場３１と、この主足場３１より外側へ突出するように取り付けられ、水平ドレーン材６の先端部の養生作業等を行う船首張出足場（張出足場）３２、及び、主足場３１の両端側より外側へ突出する一対の渡足場３３，３３と、を備えている。

即ち、図２、図６、図９に示すように、台船１１の船首両側に渡足場３３が台船１１から外側へ突出するようにそれぞれ設置され、この両渡足場３３，３３間に主足場３１が渡されており、主足場３１は台船１１より突出した支持腕３５により補強されている。

図２に示すように、台船１１と主足場３１との間には、打設空間（隙間）Ｋが設けられ、鉛直ドレーン材２の打設に支障をきたさないようになっていると共に、図３（ａ）に示すように、主足場３１の板の裏面の台船１１側には、水平ドレーン材６を懸架するＬ字形のドレーン用フック３６が複数並設されている。

また、図２に示すように、主足場３１の外側の片側には、船首張出足場３２が突出して設置されている。図３（ａ）に示すように、主足場３１と船首張出足場３２は、台船１１の甲板より低い位置に設けられており、船首張出足場３２は、水平ドレーン材６の先端部を養生する等の作業を主足場３１より突出した場所で行うようにした小型の足場である。主足場３１の外側の側面には、全面に渡り転落防止用の手摺り３４が設置されているが、必要に応じて取り外し、船首張出足場３２への出入りができるようになっている。

さらに、図３（ｂ）に示すように、主足場３１の外側には、鉛直ドレーン材２の上端２ａに取り付けられている気密キャップ付きの排水ホース４の先端に接続された集水管５を保持する集水管保持部材３９が取り付けられている。この気密キャップ付きの排水ホース４は、真空圧密工法で使用される。この真空圧密工法は、軟弱地盤１内に打設された鉛直ドレーン材２の上端２ａに取り付けられている排水ホース４を集水管５に接続し、この集水管５を図示しないヘッダーラインを介して図示しない真空吸引ポンプに接続し、該ポンプの稼働により、軟弱地盤１中の間隙水を吸引すると共に、負圧を作用させることで地盤の圧密を促進する工法であり、この工法においては、集水管５がサンドマットの代替材となり、さらに、浚渫土処分場等では、サンドマットが不要な分だけ受入土量を増大できる利点がある。

さらに、図２に示すように、一方の渡足場３３には、水平ドレーン材６を巻き付けた水平ドレーン材供給用リール３８が設けられている。

また、図４〜図７、図９に示すように、台船１１の両側に位置する一対の小型フロート台船１１Ａ，１１Ａの船尾側には、自重で下降して軟弱地盤１に着地・貫入されるＨ形棒状の鋼材から成るスパッド４５を備えている。即ち、この一対の小型フロート台船１１Ａ，１１Ａの船尾には、四角筒状（筒状）の支持体４１を備えた作業台４０が外側に張り出すように取り付けられている。図５に示すように、作業台４０には矩形の孔部４０ａが設けられており、この孔部４０ａの上にスパッド４５を自立できるように支持する四角筒状の支持体４１が取り付けられている。そして、図４（ａ）、図６に示すように、一端部４４ａがスパッド４５の下端４５ｂに結合されたスパッド昇降用ワイヤ４４を、四角筒状の支持体４１の上部に取り付けられた上方滑車４２と、作業台４０の下側に設けられた下方滑車４３及び台船１１の船尾の甲板の下に取り付けられた方向変換用の下方滑車１４及び上方滑車１５とにそれぞれ掛け渡して、その他端部４４ｂがドレーン材打設機２０の移動台車２１のフック部２１ａに着脱自在に連結されるようになっている。これにより、図６に示すように、ドレーン材打設機２０が一対のレール１２，１２に沿って矢印Ｙ方向に移動することで、スパッド４５が小型フロート台船１１Ａの船尾に作業台４０を介して取り付けられた四角筒状の支持体４１に対して上昇するようになっている。尚、スパッド昇降用ワイヤ４４の他端部４４ｂには、図示しない接続機構が取り付けられており、この接続機構により移動台車２１のフック部２１ａに着脱自在に連結されるようになっている。

また、図４（ｂ）に示すように、Ｈ形棒状の鋼材から成るスパッド４５の中央部には、等間隔毎に貫通孔４５ｃが複数形成してあり、この各貫通孔４５ｃに円柱状のスパッド固定用ピン４６を貫通させて四角筒状の支持体４１のピン受け部としての上端４１ａに係止させることで、四角筒状の支持体４１に対するスパッド４５の位置を上下の複数段の位置で固定できるようになっている。また、図４（ａ），（ｂ）及び図７に示すように、スパッド４５は、その上端に取り付けられたストッパ４５ａにより四角筒状の支持体４１内から落下しないようになっている。

さらに、図８、図９に示すように、ドレーン材打込作業船１０は、小型フロート台船１１Ａを複数連結して台船１１としているため、例えば、泥沼地の軟弱地盤１の泥上施工に用いて好適である。この場合、複数の小型フロート台船１１Ａや分解したドレーン材打設機２０等を複数のトラックに分けて現場へ陸送し、現場にて、連結・組み立てしてドレーン材打設機２０等を載置した台船１１を軟弱地盤１の泥上に浮かべ、陸上の複数のウィンチ装置８でもって複数の操船用ワイヤ９で泥上の施工現場まで牽引する。

次に、前記実施形態のドレーン材打込作業船１０による泥上施工の手順を説明する。

まず、図示しないＧＰＳ測定装置位置決めモニタを見ながら無線で陸上のウィンチ装置８を動かし、図８、図９に示すように、ドレーン材打込作業船１０の台船１１を地盤改良位置（打設位置）に移動させる。このとき、台船１１上のドレーン材打設機２０は所定位置にて待機状態となる。また、台船１１の船尾の両側のスパッド４５，４５を上げた状態で台船１１を打設位置まで移動する。

そして、水平ドレーン材６を作業足場３０の一方の渡足場３３にある水平ドレーン材供給用リール３８より引き出し、作業足場３０の主足場３１の裏側に並設された複数のドレーン用フック３６上に主足場３１の全長に亘り敷設する。

また、水平ドレーン材６を一方の渡足場３３の水平ドレーン材供給用リール３８より反対側の他方の渡足場３３まで更に引き出し、この他方の渡足場３３上にて水平ドレーン材６の端部を、隣接する既打設域（施工済みエリア）の水平ドレーン材６の端部と係合連結して接続する。このとき、接続した水平ドレーン材６が操船用ワイヤ９の上を跨ぐように設置する。

さらに、ドレーン材打設機２０の移動台車２１を、台船１１の水平ドレーン材供給用リール３８側及び作業台４０側の近くまで移動させ、スパッド昇降用ワイヤ４４の他端部４４ｂを移動台車２１のフック部２１ａに連結し、図６に示すように、移動台車２１をスパッド４５が僅かに上昇するように、図６中矢印Ｙ方向に移動させ、スパッド固定用ピン４６をスパッド４５の貫通孔４５ｃから引き抜く。

そして、ドレーン材打設機２０の移動台車２１を上記Ｙ方向と逆方向に移動させることにより、図７に示すように、スパッド４５が自重で下降して軟弱地盤１中に貫入される。他端側の小型フロート台船１１Ａの作業台４０にある他方のスパッド４５も、ドレーン材打設機２０の移動台車２１を他端側の小型フロート台船１１Ａに移動させて、同様の操作により軟弱地盤１中に貫入させる。この後で、ドレーン材打設機２０を打設開始端である他端側（水平ドレーン材供給用リール３８の反対側）の小型フロート台船１１Ａに移動させて打設を開始する。

即ち、ドレーン材打設機２０のケーシングパイプ２７の上方からケーシングパイプ２７内を通って下端に導かれた鉛直ドレーン材２に共上がり防止のためのアンカー３（図１１に示す）を取り付け、図８、図１０、図１１に示すように、ケーシングパイプ２７と共に、鉛直ドレーン材２を軟弱地盤１に所定の深度まで打ち込む。この後、ケーシングパイプ２７を引き抜き、鉛直ドレーン材２の残置を確認して、図３（ａ）に示すように、原地盤上に鉛直ドレーン材２を１００ｃｍ以上露出させた位置で鉛直ドレーン材２を切断する。

次に、作業足場３０の主足場３１上で、鉛直ドレーン材２の上端２ａと水平ドレーン材６の所定位置の接続（接合）し、軟弱地盤１上に落とし込む。これら鉛直ドレーン材２の打設作業と接続作業を、打設終了端側までドレーン材打設機２０を所定のピッチづつ移動させ、各打設位置にセットしながら打設終了端まで順次行う。そして、複数の鉛直ドレーン材２の接続作業が終了した水平ドレーン材６は、主足場３１の下側に取り付けられたドレーン用フック３６から順次外され、地表面に敷設される。

また、鉛直ドレーン材２の打設が全て終了すると、水平ドレーン材供給用リール３８より水平ドレーン材６を切断する。この時、隣り合う水平ドレーン材６との接続代を十分に取る。さらに、鉛直ドレーン材２の打設完了と同時に、作業足場３０の船首張出足場３２上では、先に施工したレーンの水平ドレーン材６の先端部がループ状となるように粘着テープで結束され養生される。

また、図３（ｂ）に示すように、真空圧密工法を採用した場合には、水平ドレーン材６を用いず、各レーン間の各鉛直ドレーン材２に接続の気密キャップ付きの排水ホース４を集水管５で接続するが、この作業も作業足場３０の主足場３１上にて行う。

次に、鉛直ドレーン材２の打設が全て終了した後で、スパッド昇降用ワイヤ４４の他端部４４ｂをドレーン材打設機２０の移動台車２１のフック部２１ａに連結し、移動台車２１をスパッド４５と反対側に移動させ、スパッド４５を所定の高さまで持ち上げる。そして、スパッド４５の貫通孔４５ｃにスパッド固定用ピン４６を貫通させ、スパッド４５を四角筒状の支持体４１に固定する。次に、台船１１の船尾の他端側にセットされたスパッド４５も同様の方法で持ち上げた状態で固定させ、台船１１を次の打設位置まで移動させる。

このように、ドレーン材打込作業船１０によれば、作業足場３０を、台船１１に打設空間Ｋを介して取り付けられた主足場３１と、この主足場３１より外側へ突出するように取り付けられた船首張出足場３２及び渡足場３３と、で構成し、主足場３１及び船首張出足場３２を台船１１の甲板より低い位置に設けたことにより、鉛直ドレーン材２と水平ドレーン材６の接続作業や、鉛直ドレーン材２の切断、アンカー３の取り付け作業、水平ドレーン材６の養生作業の各種作業を用途に応じた足場で効率良くスムーズに簡潔に行うことができる。これにより、作業性の向上をより一段と図ることができる。

また、作業足場３０の主足場３１の下側の台船１１側に水平ドレーン材６を懸架するドレーン用フック３６を設けたことにより、水平ドレーン材６を鉛直ドレーン材２の打設に先立ち、主足場３１の下に延伸した状態で懸架させることができ、水平ドレーン材６の捩れなどのトラブルが起こらず、効率的に水平ドレーン材６の敷設作業ができる。さらに、主足場３１を支持する支持腕３５の下に水平ドレーン材６を懸架するので、そのまま水平ドレーン材６を地表面に落とし込み敷設することが可能となる。

さらに、台船１１の反対側にさらに突出した船首張出足場３２を有しているので、鉛直ドレーン材２の打設時に水平ドレーン材６の先端部の養生作業を平行して行うことができる。

また、ドレーン材打込作業船１０によれば、ドレーン材打設機２０の移動台車２１とスパッド４５をスパッド昇降用ワイヤ４４で着脱自在に連結し、ドレーン材打設機２０の移動台車２１の移動でスパッド４５を台船１１の作業台４０の四角筒状の支持体４１に対して上昇するようにしたことにより、スパッド４５をドレーン材打設機２０の横行移動装置という既存動力を利用することで昇降させることができ、従来のようなスパッド専用のウィンチが不要となるため、その分、軽量化及び低コスト化を図ることができる。これにより、ドレーン材打設機２０による鉛直ドレーン材２の打設中に台船１１をスパッド４５で確実に固定することができる。特に、水深がある施工エリアで大きな効果が得られる。さらに、泥上の施工では、軟弱地盤１の表面が傾斜していて台船１１の位置決めが難しく、施工中に位置がずれてしまうが、台船１１をスパッド４５で確実に固定できるため、軟弱地盤１の表面が傾斜していても施工中に台船１１の位置がずれることはない。

また、スパッド４５を自重で下降させて軟弱地盤１に着地・貫入するようにしたことにより、余分な動力源を必要としない。さらに、スパッド昇降用ワイヤ４４の一端部４４ａをスパッド４５の下端で連結させたことにより、大掛かりな支持体を必要としない。これらにより、台船１１の総重量を大幅に増やすことがないので、従来のウィンチ装置８を使用することができ、台船１１の船体を補強することも不要となる。さらに、スパッド４５をＨ形棒状の鋼材で形成したことにより、その分、スパッド４５の軽量化を図ることができる。

さらに、台船１１の位置決め操作において、台船１１を回転させたいときには、片側のスパッド４５を軟弱地盤１中に打ち込み、反対側に張られた操船用ワイヤ９をウィンチ装置８で引くことにより、台船１１を回転させることができ、打設位置への移動時の位置調整等を簡単かつ短時間で行うことができる。

さらに、スパッド４５に複数の貫通孔４５ｃを形成し、この複数の貫通孔４５ｃにスパッド固定用ピン４６を貫通させて四角筒状の支持体４１の上端４１ａに係止させるようにしたことにより、スパッド４５を四角筒状の支持体４１の所定位置に簡単かつ確実に固定させることができる。

尚、前記実施形態によれば、ドレーン材打込作業船を泥沼地の軟弱地盤の泥上施工に用いた場合について説明したが、ドレーン材打込作業船を水深の比較的浅い軟弱地盤の超浅水面・浅水面施工や浚渫土の施工に適用しても良い。

また、前記実施形態によれば、一端部がスパッドの下端に結合されたスパッド昇降用ワイヤを、筒状の支持体の上部に取り付けられた上方滑車を介して、スパッドをその下端側より持ち上げるようにしてコンパクトにしたが、スパッドの上方に上方滑車を配設して、スパッドの上端に結合されたスパッド昇降用ワイヤにより、スパッドをその上端側より持ち上げるようにしても良い。

１ 軟弱地盤
２ 鉛直ドレーン材
１０ ドレーン材打込作業船
１１ 台船
１２，１２ 一対のレール（走行軌道）
１４，１５ 滑車
２０ ドレーン材打設機
４０ 作業台
４１ 四角筒状の支持体（筒状の支持体）
４２ 上方滑車（滑車）
４３ 下方滑車（滑車）
４４ スパッド昇降用ワイヤ
４５ スパッド
４５ｃ 貫通孔
４６ スパッド固定用ピン

本発明は、台船に、走行軌道に沿って移動して軟弱地盤または浚渫土中に鉛直ドレーン材を打設するドレーン材打設機と、自重で下降して前記軟弱地盤に着地されるスパッドと、を備えたドレーン材打込作業船であって、前記スパッドと前記ドレーン材打設機の前記走行軌道を走行移動する移動台車とにスパッド昇降用ワイヤの両端部を着脱自在にそれぞれ連結し、前記ドレーン材打設機の前記移動台車の走行移動により前記スパッドを前記台船に対して上昇するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、スパッドとドレーン材打設機の走行軌道を走行移動する移動台車とにスパッド昇降用ワイヤの両端部を着脱自在にそれぞれ連結し、ドレーン材打設機の移動台車の走行移動でスパッドを台船に対して上昇するようにしたことにより、スパッドをドレーン材打設機の移動台車が走行移動する際に用いる既存の動力で昇降させることができ、スパッド専用のウィンチが不要となって、その分、軽量化及び低コスト化を図ることができる。

１ 軟弱地盤
２ 鉛直ドレーン材
１０ ドレーン材打込作業船
１１ 台船
１２，１２ 一対のレール（走行軌道）
１４，１５ 滑車
２０ ドレーン材打設機
２１ 移動台車
４０ 作業台
４１ 四角筒状の支持体（筒状の支持体）
４２ 上方滑車（滑車）
４３ 下方滑車（滑車）
４４ スパッド昇降用ワイヤ
４４ａ，４４ｂ 両端部
４５ スパッド
４５ｃ 貫通孔
４６ スパッド固定用ピン

Claims (3)

1. 台船に、走行軌道に沿って移動して軟弱地盤または浚渫土中に鉛直ドレーン材を打設するドレーン材打設機と、自重で下降して前記軟弱地盤に着地されるスパッドと、を備えたドレーン材打込作業船であって、
   前記スパッドと前記ドレーン材打設機とをスパッド昇降用ワイヤで着脱自在に連結し、前記ドレーン材打設機の移動により前記スパッドを前記台船に対して上昇するようにしたことを特徴とするドレーン材打込作業船。
2. 請求項１記載のドレーン材打込作業船であって、
   前記台船の一端側に筒状の支持体を備えた作業台を設け、
   前記筒状の支持体に前記スパッドを昇降動自在に支持し、
   前記筒状の支持体に設けられた滑車と、前記作業台に設けられた滑車及び前記台船に設けられた滑車とに前記スパッド昇降用ワイヤを掛け渡して、前記ドレーン材打設機の移動により前記スパッドを前記筒状の支持体に対して上昇するようにしたことを特徴とするドレーン材打込作業船。
3. 請求項２記載のドレーン材打込作業船であって、
   前記スパッドに複数の貫通孔を形成し、前記複数の貫通孔にスパッド固定用ピンを貫通させて前記筒状の支持体に係止させることで、該筒状の支持体に対する前記スパッドの位置を上下の複数段の位置で固定自在にしたことを特徴とするドレーン材打込作業船。

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