JP3424008B2 - 水底土砂除去工法、及び水底土砂除去装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水底付近の堆積土
砂の除去を行う水底土砂除去工法、及び水底土砂除去装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】海底、河底、湖底等の水底付近に土砂が
堆積すると、航路や泊地の水深が浅くなり、船舶の利用
に支障が生じる。このため、航路や泊地の水深が所定の
値よりも浅くなった場合には、水底付近の推進土砂を掘
り取る作業である「浚渫」が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た浚渫を行っても、土砂は周辺部から水流等によって移
動してくるため、浚渫後、時間が経過すると再び水底付
近に土砂が堆積することになる。このため、浚渫工事は
何度も繰り返される場合が多い。浚渫工事は、大規模な
工事であり、多大な工事費が必要となる。したがって、
浚渫工事を何度も繰り返すことは、費やした労力と費用
が生かされないこととなり、非効率的かつ非経済的であ
る、という問題がある。

【０００４】また、従来の浚渫工事は、浚渫船を用いて
水底の土砂を機械的に一度浚い、浚った土砂を輸送する
ため、大規模な装置と多大な労力が必要であり、より小
型で簡易な工法が望まれていた。

【０００５】また、既存の航路や泊地で浚渫工事を行う
と、航行する船舶の大きな障害となるため、船舶航行の
支障とならない浚渫工法に対する要請も多かった。

【０００６】また、浚渫工事は、水底の土砂を撹乱させ
ることが多く、浚渫工事箇所の水の汚濁が環境上の問題
となる場合もあった。

【０００７】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、本発明の解決しようとする課題は、小
型かつ簡易で適宜時期に低廉な費用で水底土砂の除去が
可能で船舶航行や環境への支障の少ない水底土砂除去工
法及び水底土砂除去装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載した水底土砂除去工法は、上部に複
数の土砂流入孔が長手方向に並設された土砂移送管を水
底付近の堆積土砂中に設置し、前記土砂流入孔から前記
土砂移送管の内部へ前記堆積土砂を落下・流入させ、前
記土砂移送管の一端から他端へ向けて移送用流体を流す
ことにより前記土砂移送管内に流入した土砂を前記他端
へ向けて移送し、移送された土砂を前記土砂移送管の他
端から取り出し、前記堆積土砂の除去を行うことを特徴
とする。

【０００９】また、請求項２記載の水底土砂除去工法
は、請求項１記載の水底土砂除去工法において、複数の
流体噴出孔が長手方向に並設された混合促進管を前記土
砂移送管の内部に設置し、前記混合促進管の一端から他
端へ向けて混合用流体を送り込んで前記流体噴出孔から
前記混合促進管の外部でかつ前記土砂移送管の内部へ前
記混合用流体を噴出させることにより、前記土砂移送管
内の土砂と前記移送用流体の混合を促進させ、前記土砂
移送管内での土砂の移送を円滑化することを特徴とす
る。

【００１０】また、請求項３記載の水底土砂除去工法
は、請求項１記載の水底土砂除去工法において、前記移
送用流体の流動に伴って駆動される移動部材を前記土砂
流入孔の内部に設置し、前記移動部材の動きにより前記
土砂流入孔の内部を攪拌し、前記土砂流入孔の目詰まり
を防止することを特徴とする。

【００１１】また、請求項４記載の水底土砂除去工法
は、請求項１記載の水底土砂除去工法において、流体噴
出管を前記土砂移送管の下部に設置し、前記流体噴出管
から前記土砂移送管の下部に向けて土砂除去用流体を噴
出させることにより、前記土砂移送管の設置箇所付近の
堆積土砂を除去し、前記土砂移送管を前記水底付近の前
記堆積土砂中に設置することを特徴とする。

【００１２】また、請求項５記載の水底土砂除去装置
は、上部に複数の土砂流入孔が長手方向に並設されると
ともに水底付近の堆積土砂中に設置される土砂移送管
と、前記土砂移送管の適宜箇所に設置される流体駆動手
段と、前記土砂流入孔から前記土砂移送管の内部へ前記
堆積土砂を落下・流入させ、前記流体駆動手段によって
前記土砂移送管の一端から他端へ向けて移送用流体を流
すことにより前記土砂移送管内に流入した土砂を前記他
端へ向けて移送し、移送された土砂を前記土砂移送管の
他端から取り出し、前記堆積土砂の除去を行うことを特
徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１及び図２は、本
発明の第１実施形態である水底土砂除去装置の構成を示
したものである。図１、２に示すように、この水底土砂
除去装置１Ａは、土砂移送管３を備えている。図１にお
ける符号１６は、海底へ沈降する土粒子を示している。

【００１４】土砂移送管３は、海底に堆積した土砂２の
内部に設置されている。この土砂移送管３の上部には、
複数の土砂流入孔４が開設されている。また、土砂流入
孔４は、土砂移送管３の長手方向についても、複数個の
孔が並設されている。

【００１５】したがって、図１、２に示すように、土砂
流入孔４を通って、土砂移送管３の内部へ、海底堆積土
砂２が落下し流入する。

【００１６】また、土砂移送管３の一端（図１における
左端）１７から他端（図１における右端）１８へ向けて
は、移送用水５が流されている。移送用水５は、移送用
流体に相当している。

【００１７】このため、土砂流入孔４から土砂移送管３
の内部に落下・流入した土砂２は、移送用水５と混合さ
れた状態の流れ（土砂水流）となって土砂移送管３の内
部を流動し、土砂移送管３の他端（図１における右端）
１８へ向けて移送される。

【００１８】移送用水５とともに移送された土砂は、土
砂移送管３の他端（図１における右端）１８から取り出
される。土砂移送管３の他端（図１における右端）１８
は、土砂が堆積しても支障のない水域（対象水域外）に
設置されている。これにより、土砂移送管３の設置され
ている対象水域の海底堆積土砂２の除去が行われる。

【００１９】上記した水底土砂除去装置１Ａによる水底
土砂除去工法によれば、以下のような利点がある。

【００２０】（ａ）海底堆積土砂２中の土砂移送管３の
内部には、海底堆積土砂２が連続的に流入するため、土
砂除去効果が継続的に発揮される。

【００２１】（ｂ）最初は、土砂移送管３を海底堆積土
砂２中に設置する工事が必要であるが、それ以外には特
別な労力や装置は不要であり、従来の浚渫に比べて費用
が低廉である。

【００２２】（ｃ）最初に土砂移送管３を海底堆積土砂
２中に設置した後は、船舶航行への支障はない。また、
海底面上の設置物がないため、底引き網漁業への障害
や、船舶のアンカー（錨）による破損のおそれも少な
い。

【００２３】（ｄ）海底面の下方の土砂移送管３の内部
を土砂が流動するため、水の汚濁の発生は最小限に抑え
られる。

【００２４】図３は、本発明の第２実施形態である水底
土砂除去装置の構成を示したものである。図３に示すよ
うに、この水底土砂除去装置１Ｂは、土砂移送管３を備
えている。この第２実施形態は、土砂移送管３内に流す
移送用水５の駆動力を自然力によって得る例を示してい
る。

【００２５】第２実施形態の水底土砂除去装置１Ｂで
は、土砂移送管３の土砂排出端（図３における右端）１
８において、波浪、潮汐作用、潮流、河川流などによる
自然力Ｆが有効に利用できる場合には、これらを利用し
て土砂移送管３内に流す移送用水５の駆動力とする。

【００２６】また、土砂移送管３の一端（図３における
左端）１７の位置を、土砂移送管３の土砂排出端（図３
における右端）１８の位置よりも高くして土砂移送管３
に勾配をつけ、重力を利用して土砂移送管３内に流す移
送用水５の駆動力としてもよい。

【００２７】また、土砂移送管３内に流れが流入する方
向とは逆方向に自然力Ｆが作用する場合は、土砂移送管
３内の水圧が高くなり、土砂移送管３の土砂流入孔４か
ら外部へ逆に噴出するように作用する。この水の噴出に
より、土砂流入孔４付近における土砂移送管３の外部の
海底堆積土砂に水分が供給され、この部分の海底堆積土
砂を揉みほぐし、土砂移送管３への流入を促進する効果
が期待できる。

【００２８】なお、自然力Ｆが、土砂移送管３内での土
砂移送作用を阻害するように、逆方向に働く場合には、
土砂移送管３の土砂排出端（図３における右端）１８付
近に図示しない逆止弁（図３の左から右へ向かう土砂排
出方向には開き、図３の右から左へ向かう逆方向には閉
じるように構成された弁）を設け、逆流を防止するよう
にしてもよい。

【００２９】自然力Ｆが、土砂移送管３内を移動する土
砂水流を図３の右方向へ吸引し土砂排出を助ける方向に
作用する場合には、土砂移送管３の土砂排出端（図３に
おける右端）１８からの土砂排出を促進する作用だけで
なく、土砂流入孔４から土砂移送管３内へ堆積土砂２を
吸引する効果も期待できる。

【００３０】堆積している土砂が、土粒子の粒径が小さ
いシルトのような流動性が高いものである場合には、自
然力Ｆのみだけで十分な動力源となることが考えられ
る。

【００３１】図４は、本発明の第３実施形態である水底
土砂除去装置の構成を示したものである。図４に示すよ
うに、この水底土砂除去装置１Ｃは、土砂移送管３と、
吸引ポンプ６を備えている。この第３実施形態は、土砂
移送管３内に流す移送用水５の駆動力として自然力が有
効に利用できない条件の場合の一つの例を示している。

【００３２】この第３実施形態の水底土砂除去装置１Ｃ
では、土砂移送管３の土砂排出端（図４における右端）
１８付近に、吸引ポンプ６を設けて吸引する。これによ
り、負圧が生じ、土砂移送管３内の土砂水流を土砂移送
管３の土砂排出端（図４における右端）１８の方向へ駆
動することができる。ここに、吸引ポンプ６は、流体駆
動手段に相当している。

【００３３】第４実施形態の水底土砂除去装置１Ｃのよ
うに、土砂移送管３の土砂排出端（図４における右端）
１８付近に、吸引ポンプ６を設けて吸引する方式は、土
粒子の粒径の大きな砂質土のように、流動性の低い堆積
土砂の場合に効果的であると考えられる。

【００３４】図５は、本発明の第４実施形態である水底
土砂除去装置の構成を示したものである。図５に示すよ
うに、この水底土砂除去装置１Ｄは、土砂移送管３と、
供給ポンプ７を備えている。この第４実施形態は、土砂
移送管３内に流す移送用水５の駆動力として自然力が有
効に利用できない条件の場合の他の例を示している。

【００３５】この第４実施形態の水底土砂除去装置１Ｄ
では、土砂移送管３の端部（図５における左端）１７付
近に、供給ポンプ７を設け、水を注入する。これによ
り、土砂移送管３内の土砂水流を土砂移送管３の土砂排
出端（図５における右端）１８の方向へ駆動することが
できる。ここに、供給ポンプ７は、流体駆動手段に相当
している。なお、供給ポンプ７により供給するものは、
水のほか、空気であってもよい。供給ポンプ７により供
給するものは、移送用流体に相当している。

【００３６】土砂移送管３内で土砂が堆積したり、土砂
移送管３の目詰まりが起こりやすい場合には、移送用流
体である水や空気に圧力を加えて高圧水、又は高圧空気
として注入すれば、土砂移送管３内での土砂堆積や目詰
まりを解消することができる、と考えられる。

【００３７】なお、上記した土砂移送管３の設計諸元、
例えば、土砂移送管３の直径、土砂移送管３を複数本設
置する場合の設置間隔、土砂流入孔の直径、土砂流入孔
の配置位置、土砂流入孔の配置密度（例えば、土砂移送
管の外表面積当りの本数など）、土砂移送管３内に土砂
水流を発生させるための負圧又は移送用流体の圧力等に
ついては、土砂移送管３を設置する水域（対象水域）に
おける土砂の堆積量（ｃｍ／年）、土砂の性質（シルト
質土か砂質土か等）の条件に依存する。

【００３８】一般に、土砂の堆積量が少なく、流動性の
高い細かなシルト質の土砂の場合には、土砂移送管３の
配置間隔は広く、土砂移送管３の直径は小さい値として
よい。また、土砂の流動性が高いことから、土砂移送管
３内での目詰まり（閉そく）が起こるおそれは小さいこ
とから、設計の自由度は高い、と考えられる。

【００３９】一方、土砂の堆積量が多く、流動性の低い
砂質の土砂の場合には、土砂移送管３の配置間隔は密に
し、土砂移送管３の直径を大きくしたり、吸引負圧等も
大きな値とする必要がある。また、土砂の流動性が小さ
いことから、土砂移送管３内での目詰まり（閉そく）が
起こるおそれは大きいと考えられ、設計の自由度は小さ
くなると考えられる。

【００４０】また、土砂移送管３の土砂流入孔４の位置
は、図２に示すように、土砂移送管３の断面において
は、土砂２の堆積で土砂移送管３が閉そくしないよう
に、土砂移送管３の上端位置よりもやや外れた肩の部分
とすることがよいと考えられる。

【００４１】また、土砂移送管３の土砂流入孔４の位置
は、平面的には、例えば土砂移送管３の長手方向におい
て、左右交互に設け、土砂移送管３の同じ側に土砂が偏
ることがないように配慮し、土砂移送管３内に流入した
土砂が土砂水流等によって円滑に搬送されるようにする
必要がある。

【００４２】図６は、本発明の第５実施形態である水底
土砂除去装置の構成を示したものである。図６に示すよ
うに、この水底土砂除去装置１Ｅは、土砂移送管３と、
混合促進管８を備えている。

【００４３】混合促進管８は、土砂移送管３の内部に設
置されている。混合促進管８の上部には、複数の流体噴
出孔９が開設されている。また、流体噴出孔９は、混合
促進管８の長手方向についても、複数個の孔が並設され
ている。

【００４４】混合促進管８の一端（例えば、図１等にお
ける左端）から他端（例えば、図１等における右端）へ
向けては、高圧の水又は高圧の空気（以下、「混合用流
体」という。）２１が送り込まれる。混合用流体２１
は、混合促進管８内を移動するとともに、流体噴出孔９
ら混合促進管の外部、すなわち土砂移送管３の内部へ噴
出する。これにより、土砂移送管３内の土砂２と移送用
流体の混合が促進され、土砂移送管３内での土砂の移送
が円滑化される。

【００４５】図７は、本発明の第６実施形態である水底
土砂除去装置の構成を示したものである。図７に示すよ
うに、この水底土砂除去装置１Ｆは、土砂移送管３と、
移動部材１０を備えている。

【００４６】この土砂移送管３の土砂流入孔４の内部に
は、移動部材１０が設置されている。移動部材１０は、
移送用流体の流動に伴って揺動するなどして駆動され
る。また、移動部材１０には羽根部材１１が取り付けら
れており、移動部材１０の動きにより、土砂流入孔４の
内部が攪拌される。これにより、土砂流入孔４の目詰ま
りが防止される。

【００４７】土砂移送管３を海底堆積土砂中に設置する
方法としては、あらかじめ浚渫船等により設置場所の海
底を浚渫しておき、その後に土砂移送管３を設置する方
法があるが、この場合には浚渫費用が必要である。以下
に、浚渫工事費の低廉な土砂移送管設置方法を説明す
る。

【００４８】図８は、本発明の第７実施形態である水底
土砂除去装置の設置方法を示す概念図である。図８に示
すように、この場合には、土砂移送管３の下部に、流体
噴出管１９が設置されている。

【００４９】流体噴出管１９の下部には、流体噴出孔２
０が設けられている。この流体噴出孔２０から、土砂移
送管３の下部に向けて高圧の水又は高圧の空気（以下、
「土砂除去用流体」という。）２２を噴出させることに
より、土砂移送管３の設置箇所付近の堆積土砂を除去す
ることができる。この際、ワイヤー（図示せず）等によ
り、土砂移送管３を海面上から支持し、海底へ降下させ
つつ土砂除去用流体を噴出させ、付近の堆積土砂を除去
しながら、土砂移送管３を海底付近の堆積土砂中に吊り
降ろし、所定の深度位置に設置する。

【００５０】また、土砂移送管３の他の設置方法とし
て、土砂移送管３の土砂流入孔４を下向きにし、この土
砂流入孔４を利用して土砂除去用流体を噴出させながら
海底へ向けて降下させ、土砂移送管３を所定深度位置に
設置した後、土砂移送管３を回転させ、土砂流入孔４が
上方位置となるようにしてもよい。

【００５１】なお、土砂移送管３の他の設置方法として
は、土砂移送管３が鋼管等の剛な部材の場合には、扱い
易い適当な部材長さの部分管を適宜つなぎ合わせた構造
とする。つなぎ合わされる各部分管の接合部は、例え
ば、上部をヒンジ構造とし、接合端にゴム等からなるパ
ッキン材を設けておき、土砂移送管３を設置するときに
多少の位置のずれが生じた場合にも対応できるようにし
ておく。

【００５２】また、部分管の端部に、隣接する部分管と
の接合が円滑化されるように、ガイド（レール）等を設
けておき、海面より部分管を吊り降ろしていくだけで所
定の隣接位置に設置できるようにしておく方法も可能で
ある。

【００５３】また、土砂移送管３を、柔軟性のある連続
した長い部材としておき、海面上から土砂移送管３を連
続的に垂れ降ろして設置していく方法も可能である。

【００５４】なお、本発明は、上記各実施形態に限定さ
れるものではない。上記各実施形態は、例示であり、本
発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的
に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、
いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含され
る。

【００５５】例えば、上記各実施形態においては、海底
の堆積土砂中に設置される水底土砂除去装置を例に挙げ
て説明したが、本発明はこれには限定されず、海底以外
の他の箇所、例えば、湖、池、沼等の内水部の水底の堆
積土砂中に配置された場合でも、堆積土砂を移送して除
去することが可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜５記載
の発明によれば、上部に複数の土砂流入孔が長手方向に
並設された土砂移送管を水底付近の堆積土砂中に設置
し、土砂流入孔から土砂移送管の内部へ堆積土砂を落下
・流入させ、土砂移送管の一端から他端へ向けて移送用
流体を流すことにより土砂移送管内に流入した土砂を他
端へ向けて移送し、移送された土砂を土砂移送管の他端
から取り出し、堆積土砂の除去を行うようにしたので、
海底堆積土砂中の土砂移送管の内部には、海底堆積土砂
が連続的に流入し、土砂除去効果が継続的に発揮され
る、という利点がある。また、最初は、土砂移送管を海
底堆積土砂中に設置する工事が必要であるが、それ以外
には特別な労力や装置は不要であり、従来の浚渫に比べ
て費用が低廉である、という利点も有している。また、
最初に土砂移送管を海底堆積土砂中に設置した後は、船
舶航行への支障はなく、海底面上の設置物がないため、
底引き網漁業への障害や、船舶のアンカー（錨）による
破損のおそれも少ない、という利点も有している。ま
た、海底面の下方の土砂移送管の内部を土砂が流動する
ため、水の汚濁の発生は最小限に抑えられる、という利
点も有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である水底土砂除去装置
の構成を示す第１の概念図である。

【図２】本発明の第１実施形態である水底土砂除去装置
の構成を示す第２の概念図である。

【図３】本発明の第２実施形態である水底土砂除去装置
の構成を示す概念図である。

【図４】本発明の第３実施形態である水底土砂除去装置
の構成を示す概念図である。

【図５】本発明の第４実施形態である水底土砂除去装置
の構成を示す概念図である。

【図６】本発明の第５実施形態である水底土砂除去装置
の構成を示す概念図である。

【図７】本発明の第６実施形態である水底土砂除去装置
の構成を示す概念図である。

【図８】本発明の第７実施形態である水底土砂除去装置
の設置方法を示す概念図である。

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｆ 水底土砂除去装置 ２ 海底堆積土砂 ３ 土砂移送管 ４ 土砂流入孔 ５ 移送用水（移送用流体） ６ 吸引ポンプ（流体駆動手段） ７ 供給ポンプ（流体駆動手段） ８ 混合促進管 ９ 流体噴出孔 １０ 移動部材 １１ 羽根部材 １２ 土砂水流 １５ 海面 １６ 土粒子 １７ 土砂移送管端部 １８ 土砂排出端 １９ 流体噴出管 ２０ 流体噴出孔 ２１ 混合用流体 ２２ 土砂除去用流体 Ｆ 自然力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02F 7/00 E02F 7/10 E02F 5/00 E02F 5/28 E02F 3/88 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部に複数の土砂流入孔が長手方向に並
   設された土砂移送管を水底付近の堆積土砂中に設置し、
   前記土砂流入孔から前記土砂移送管の内部へ前記堆積土
   砂を落下・流入させ、前記土砂移送管の一端から他端へ
   向けて移送用流体を流すことにより前記土砂移送管内に
   流入した土砂を前記他端へ向けて移送し、移送された土
   砂を前記土砂移送管の他端から取り出し、前記堆積土砂
   の除去を行うことを特徴とする水底土砂除去工法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の水底土砂除去工法におい
   て、 複数の流体噴出孔が長手方向に並設された混合促進管を
   前記土砂移送管の内部に設置し、前記混合促進管の一端
   から他端へ向けて混合用流体を送り込んで前記流体噴出
   孔から前記混合促進管の外部でかつ前記土砂移送管の内
   部へ前記混合用流体を噴出させることにより、前記土砂
   移送管内の土砂と前記移送用流体の混合を促進させ、前
   記土砂移送管内での土砂の移送を円滑化することを特徴
   とする水底土砂除去工法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の水底土砂除去工法におい
   て、 前記移送用流体の流動に伴って駆動される移動部材を前
   記土砂流入孔の内部に設置し、前記移動部材の動きによ
   り前記土砂流入孔の内部を攪拌し、前記土砂流入孔の目
   詰まりを防止することを特徴とする水底土砂除去工法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の水底土砂除去工法におい
   て、 流体噴出管を前記土砂移送管の下部に設置し、前記流体
   噴出管から前記土砂移送管の下部に向けて土砂除去用流
   体を噴出させることにより、前記土砂移送管の設置箇所
   付近の堆積土砂を除去し、前記土砂移送管を前記水底付
   近の前記堆積土砂中に設置することを特徴とする水底土
   砂除去工法。
5. 【請求項５】 上部に複数の土砂流入孔が長手方向に並
   設されるとともに水底付近の堆積土砂中に設置される土
   砂移送管と、 前記土砂移送管の適宜箇所に設置される流体駆動手段
   と、 前記土砂流入孔から前記土砂移送管の内部へ前記堆積土
   砂を落下・流入させ、前記流体駆動手段によって前記土
   砂移送管の一端から他端へ向けて移送用流体を流すこと
   により前記土砂移送管内に流入した土砂を前記他端へ向
   けて移送し、移送された土砂を前記土砂移送管の他端か
   ら取り出し、前記堆積土砂の除去を行うことを特徴とす
   る水底土砂除去装置。