JP4188021B2 - 土砂の輸送方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてポンプ式浚渫船により掘削した土砂を、排砂管内に水と一緒にスラリー状にして搬送する土砂の輸送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポンプ式浚渫船で掘削し、浚渫した土砂を埋立地へ排砂管によりスラリー輸送することが行なわれているが、その輸送距離が長くなったり、土砂の粒径が２mmから５mm程度で、シルトおよび粘土分を含まない砂礫の場合には、土砂が排砂管内で沈降して輸送できなくなってしまう。
【０００３】
このような場合には従来、排砂管の途中に中継ポンプを介在させることによって、スラリー輸送を可能にしていた。
【０００４】
しかしながら、場所的な制約があって中継ポンプが設置できない場合があり、また適切な能力の中継ポンプを新たに用意する場合には多大なコストが掛るという問題があり、より経済的な輸送方法が求められていた。
【０００５】
そこで、本発明者等は、上記のスラリー輸送に使用される排砂管内に圧縮空気を注入した場合、管内の掃除が良好に行なわれることに着目して、透明なアクリル管の排砂管内に土砂をスラリー状に送り、その排砂管内に圧縮空気を適度な間隔で送入する実験及び考察を繰り返した結果、排砂管内に土砂が堆積することなく良好に土砂の搬送ができることが確認され、本発明を案出した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、中継ポンプを使用せざるを得ない状況においても、中継ポンプに代る手段を用いて、より長距離に土砂を排砂管で輸送できると共に、土砂の粒径が２mmから５mm程度で、シルトおよび粘土分を含まない砂礫を沈降させずに搬送できる土砂の輸送方法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、排砂管内にまず水を送り、その管内に圧縮空気を徐々に注入して管内に水のみのプラグ流を発生させ、水のみのプラグ流が安定した状態でシルトおよび粘土分を含まない砂礫からなる土砂の浚渫を開始して排砂管内にシルトおよび粘土分を含まない砂礫からなる土砂スラリーを供給してシルトおよび粘土分を含まない砂礫からなるプラグ流で土砂を搬送する土砂の輸送方法からなり、また本発明は、排砂管内のシルトおよび粘土分を含まない砂礫からなる土砂をスラリー輸送する時に、シルトおよび粘土分を含まない砂礫からなる土砂が排砂管内に沈降して堆積層が形成されてシルトおよび粘土分を含まない砂礫からなる土砂の輸送がしにくくなった時に、シルトおよび粘土分を含まない砂礫からなる土砂の供給をやめ、送水を行い、排砂管内に圧縮空気を徐々に注入して管内にプラグ流を発生させて、プラグ流による流速増加と撹拌性を利用して、沈降した堆積層を破壊しながら排砂管内の土砂を排掃の後、圧縮空気の注入を止めて、再びシルトおよび粘土分を含まない砂礫からなる土砂をスラリー輸送する土砂の輸送方法からなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の土砂輸送方法の実施形態につき説明するが、図１はその一実施形態におけるポンプ式浚渫船で掘削した土砂を、土砂処分場まで搬送する土砂の排砂管路の配置側面図であり、ポンプ式浚渫船２で掘削された土砂３は、ポンプ式浚渫船２のポンプにより図１に示すような道路横断部４、鉄道高架橋５等の高低部に沿って匍匐して配設された長距離の配砂管１内を土砂スラリーとして搬送され、土砂処分場６まで輸送され、排出されるようになっている。
【０００９】
そこで、この一実施形態における本発明の輸送方法は、まず、この排砂管１内に水を送り、図１の排砂管１の圧縮空気注入部Ｘで、図２の平面図及び図３の側面図に示すように、斜めに配置された圧縮空気送入管７から圧縮空気Ａを徐々に管内に注入して、排砂管１内にプラグ流を発生させる。
【００１０】
上記のプラグ流が安定した状態で、土砂３の浚渫を開始し、排砂管１内に土砂スラリーを供給してプラグ流で土砂３を搬送する。
【００１１】
上記の実施形態においては、圧縮空気Ａの供給により流速が加速され、かつプラグ流が形成されることにより、土砂３が撹拌されながら輸送されるので、排砂管１内に土砂３が沈降することがなく、さらに長距離の搬送においても、また土砂３の粒径が２mmから５mm程度でシルトおよび粘土分を含まない砂礫の場合でも、土砂３を搬送することができ、この実施形態においてはその輸送効率は、従来に比して２０％以上向上することを確認している。
【００１２】
次に、本発明の他の実施形態の土砂の輸送方向につき説明するが、その実施形態では見掛け含泥率１０％程度で通常通り土砂の粒径が２mmから５mm程度でシルトおよび粘土分を含まない砂礫からなる土砂３を限界流速より速い流速でスラリー輸送したものであり、図４は排砂管１内に圧縮空気を注入する前の固液２相流状態の状況図で、図５は図４のＢ−Ｂ方向の正断面図である。
【００１３】
土砂３は排砂管１内でその底部に静止状態の沈殿した堆積層１０と、その上部に摺動流送域９、さらに混合流送域８が形成され、しだいに堆積層１０の厚さが大きくなり、土砂３の輸送がしにくくなってきた時に、土砂３の供給をやめ、送水を続けて図１に示す排砂管１への圧縮空気注入部Ｘからの圧縮空気Ａを徐々に注入してプラグ流を発生させる。
【００１４】
この場合の初期プラグ流状態を図６及びそのＣ−Ｃ方向の正断面図である図７に示しており、プラグ１１内流速が大きいため図４の沈殿した堆積層１０が全体的に巻き上がり、前側は沈殿粒子をとりこみ、後側は粒子を置いてきてプラグ１１通過後摺動流送域９は残る。
【００１５】
しばらくすると定常プラグ流状態となり、これを図８及びそのＤ−Ｄ方向の正断面図である図９に示しており、プラグ１１内は流速が早いため乱流状態を維持して粒子が流れる。
【００１６】
プラグ１１の通過に伴い前側で摺動状態粒子を取り込み、後側でプラグ１１から遅れた粒子が沈殿するが摺動状態は維持する。プラグ１１内濃度は図６の初期プラグ流より低く、定常状態となる。
【００１７】
上記のごとく発生させたプラグ１１による流速増大と撹拌性を利用して、沈降した堆積層１０を破壊しながら土砂３を搬送し、排砂管１内を排掃する。
その後、圧縮空気Ａの注入をとめて、再び土砂３をスラリー輸送する。
【００１８】
上記本発明の実施形態では、土砂３が排砂管１内に沈降して搬送しにくくなった時に、圧縮空気Ａを注入してプラグ流で沈降した土砂を排除する方法であり、従来の水で排掃する場合に比べ、作業時間が１／３程度に短縮され、また前述した実施形態の本発明に比べ圧縮空気Ａを注入する時間が短いので、その分だけより経済的である。
【００１９】
【発明の効果】
以上に説明した本発明の土砂の輸送方法によれば、ポンプ式浚渫船で浚渫した土砂を埋立地へ排砂管により長距離搬送する際に、中継ポンプを使用せずに土砂が沈降することなく、しかも粒径が２mmから５mm程度でシルトや粘土分を含まない砂礫を効率良く搬送でき、しかも中継ポンプを設置する必要がないので経済的である。
【００２０】
また、土砂が排砂管内に沈降し、堆積して搬送しにくくなくなった時にも、圧縮空気を注入してプラグ流で沈降した土砂を排除し、管内を排掃するので、従来の水で排掃する場合より作業時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の土砂の輸送方法の一実施形態における浚渫した土砂を土砂処分場まで搬送する排砂管の配置側面図である。
【図２】図１の排砂管の圧縮空気注入部の要部拡大平面図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】本発明の土砂の輸送方法の他の実施形態を説明する排砂管内の圧縮空気注入前の固液２相状態を示す側面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ方向の正断面図である。
【図６】図４の排砂管の初期プラグ流の状態を示す側面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ方向の正断面図である。
【図８】図６の排砂管の定常プラグ流状態を示す側断面図である。
【図９】図８のＤ−Ｄ方向の正断面図である。
【符号の説明】
１ 排砂管
３ 土砂
１０ 堆積層
１１ プラグ
Ａ 圧縮空気

Claims (2)

1. 排砂管内にまず水を送り、その管内に圧縮空気を徐々に注入して管内に水のみのプラグ流を発生させ、水のみのプラグ流が安定した状態でシルトおよび粘土分を含まない砂礫からなる土砂の浚渫を開始して排砂管内にシルトおよび粘土分を含まない砂礫からなる土砂スラリーを供給してシルトおよび粘土分を含まない砂礫からなるプラグ流で土砂を搬送する土砂の輸送方法。
2. 排砂管内のシルトおよび粘土分を含まない砂礫からなる土砂をスラリー輸送する時に、シルトおよび粘土分を含まない砂礫からなる土砂が排砂管内に沈降して堆積層が形成されてシルトおよび粘土分を含まない砂礫からなる土砂の輸送がしにくくなった時に、シルトおよび粘土分を含まない砂礫からなる土砂の供給ををやめ、送水を行い、排砂管内に圧縮空気を徐々に注入して管内にプラグ流を発生させて、プラグ流による流速増加と撹拌性を利用して、沈降した堆積層を破壊しながら排砂管内の土砂を排掃の後、圧縮空気の注入を止めて、再びシルトおよび粘土分を含まない砂礫からなる土砂をスラリー輸送する土砂の輸送方法。

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