JP4196388B1

JP4196388B1 - 水中構造物の下地処理工法とその装置

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Publication number: JP4196388B1
Application number: JP2008121810A
Authority: JP
Inventors: 悟高森
Original assignee: 悟高森
Priority date: 2008-05-08
Filing date: 2008-05-08
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2028-05-08
Also published as: JP2009270340A

Abstract

【課題】
水中構造物の水中下地処理方法として現在おこなわれているサンドブラスト工法は、多量のブラスト材の砂と剥離物及び付着物が水中に広範囲に亘り拡散沈澱され作業中は悪視界を招くと共に環境汚染を引き起こしている、この工法の欠点を解消する代替え手段がないためそのまま実施施工されていることである。
【解決手段】
水中構造物の下地処理にサンドブラスト工法を使わず、現地の水をブラスト材として使うジェットウオーターブラスト工法を提案する。これは水を２０Ｍｐ〜１００Ｍｐの超高圧ジェット水にして潜水士が手軽に保持できる大きさの、超高圧水噴射下地処理装置で、水中構造物に吹き付け噴射水と剥離物及び付着物を回収し、余水を環境基準合わせた水にして、放水することができる下地処理工法で、従来工法に比べ安全で環境破壊を起こしにくい工法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、水中の鋼構造物およびコンクリート構造物の補修・補強・防食・塗装工事に関する工事施工に当り、水中鋼構造物及びコンクリート構造物の補修・補強・防食・塗装の施工面の、下地処理の施工方法とその装置である。

従来は、水中構造物およびコンクリート構造物の補修・補強・防食・塗装工事を行う下地処理は、水中で砂を空気で吹き付けて行うサンドブラスト工法が主な工法とされてきた、この工法は水中構造物に砂を空気で吹き付けその吹きけた砂で、水中構造物の表面に付いた牡蠣ガラ・コケ類・海苔などの付着物及び構造物劣化部の剥離除肉を行い、水中で補修・補強・防食・塗装の施工に必要な素地面を作る下地処工法である

他の水中での下地処理工法では、潜水士により、打撃工具・牡蠣落し工具・ケレン工具等を使い施工面の清掃をする工法がある。この工法では下地処理施工の劣化面の剥離・除肉までは行えず、施工できる範囲は付着物及びさびなどの除去程度までで、２種ケレン程度の仕上がりとなり、構造物についている錆・牡蠣ガラなどを簡単に落とすだけで、要求されている、すべての付着物や錆の完全な除去まで行う１種ケレン精度の下地処理施工は行えない工法である。

又、他の水中下地処理工法に、回転器具を使ったものがあるが、回転器具を使うと施工面がツルツルで凹凸のない磨いた鏡面のような状態となる、このような下地の仕上がり面では水中補修材が接着しにくく、補修・補強・防食・塗装の下地処理には適さない仕上がりとなり、要求される下地処理面とはならない工法である。

現在使われている水中で砂を空気で吹き付けて行う、サンドブラスト工法の欠点は、水中で空気を使用して砂を吹き付けることにより下地処理時にでる剥離物及びブラスト材の砂が噴射空気により、水中で攪拌されながら水面に上昇し、水中に拡散されることである。

剥離物及び砂は、広範囲に亘り水中に拡散した後、水底に沈降・堆積して環境を著しく阻害する産業廃棄物となる。堆積した剥離物及びブラスト材の砂をすべて回収するのは難しく、回収する場合でも時間と経費が下地処理費用以上多くかかるため放置されてきており、殆どが回収されていないのが現在の状況である。

剥離物などの水中での回収方法としては、下地処理終了後又は補修工事完了後、水中に拡散した剥離物及びブラスト材の砂が、自然沈降により水底に堆積するのを待ち、その後重機などの機械を使い他の堆積物と同時に浚渫して引き揚げる方法や、エアーポンプ及び水中ポンプを使い堆積土砂等を吸い揚げ回収する方法等が一般的である。又、重機などを使わず潜水士が水中ポンプ等を使い水と一緒に沈澱物等を吸引回収する方法や、水底にシート等を敷き、堆積した回収物を、袋に詰めて回収する方法などが行われている。

サンドブラスト工法施工時、水中は広範囲に渡り透明度が０ｃｍ近くとなり見えない危険な状態となる、このため下地処理作業後、濁りが沈降若しくは他へ拡散して、透明度が回復するまで危険なため、他の潜水作業が平行してできず、待たねばならない非効率な工法となっている。

水中では、付着生物が非常に早く水中構造物表面につき、特に防食・塗装工事においては、下地処理後すぐに施工を行わないと１２時間程度で下地処理面に付いた付着生物が、補修・塗装材の接着性を著しく阻害するようになる、このため下地処理後、塗装・防食工事の施工開始までに時間がかかった場合、付着物除去の再度の下地処理を行っている。

前述のサンドブラスト工法の欠点である、補修・補強・塗装・防食工事の下地処理で、砂・剥離物・濁水の拡散が起きず、剥離物及び付着物の回収が容易で、視界と安全が確保でき、下地処理後すぐに補修・補強・塗装・防食工事ができる性能を持つ、下地処理装置と、工法が望まれている。

特開平９−１９６０００「ウオータージェットによる表層剥離物除去方法と装置」に代表される陸上部での下地処理工法では、超高圧水の噴射で下地処理を行う技術が一般的である。これらの技術は陸上部、空気中で使用することを前提に開発された技術であり水中で使用するには、環境条件などが違うため適していない技術である。

特開平５−１２４３９８「塗膜はく離装置」に代表されるような、下地処理工法は、処理対象構造物が広く平面化しているので、効率を高めるため、大型機械で施工されているのが一般的であるが、水中構造物は、複雑な構造の物が多く、広く平面化しているところが少ないので、塗膜はく離装置のような大型機械で施工すると、施工できない部分が発生してしまうため使用できない。

特開平５−８７６８「壁面剥離ロボット」に代表される技術で、剥離物などの回収方法は、エアー吸引によるバキューム方式で負圧を利用して行なう回収方法が一般的であるが、水中で吸引を行なうと、吸い込むのはすべて水となり、吸引タンクがすぐ水で満タンとなり負圧が発生しない、別途負圧を発生させる方法を加えないと、水中では利用できない技術である。

特開平５−１１５８５９「管内自動清掃装置」に代表される技術で、水噴射を使った回収方法は、水噴射で発生した剥離物等を押し流す方法が一般的であるが、水中で水噴射を行うと、水の抵抗を受け噴射圧が減衰されると共に濁水も拡散されてしまい水中では利用できない技術である。

特開２００３−９４３９４「ウオータージェット回収型表面処理工法及びこれに用いる処理システム」に代表される回収技術の方法では、水を噴射し、水と一緒に剥離物が落下するのを受け止め、吸引と併用して回収する方法が一般的であるが、この方法も水中では剥離物・噴射水が水中に広く放出されるため落下が極めて少く、エアー吸引も（００１３）に述べた理由で水中では利用できない技術である。

特開平８−１１６８２６「水中清掃ロボット」・登録実用新案第３０４２２８０号「水中高圧ウオータージェットガン」に代表される高圧水噴射による反力の打ち消し方では、噴射水と逆方向にジェット水を噴射することで反力を打ち消している技術が一般的である。超高圧水の噴射水は高圧となっており非常に危険である、人が体を近づけると少し触れただけで大けがをすることが予想され、完全な防御対策及び安全対策を講じなければ使えない技術である。

特開平８−１１６８２６「水中清掃ロボット」に代表される高圧水噴射による清掃技術では清掃を目的とした技術であるが、構造物の補修・補強・塗装・防食に必要な劣化部の除肉及び下地処理を行うことを目的としていないもので、対象構造物の表面の清掃を行う、超高圧水を使用しない一般的な高圧水噴射の技術・工法である。

特開平９−１９６０００「ウオータージェットによる表層物除去方法と装置」に代表される、高圧水の噴射により構造物表層面の除肉を行なう技術であるが、ウオータージェットによる表層物の下地処理としては一般的な技術でありロボット化されたものの代表である、記載に高圧水の伝達衝撃領域が広く高能率な、となっているが、水中では、衝撃範囲が広がると水抵抗により圧力低下を起こし下地処理能力が著しく低下して施工不能となる、剥離物の回収方法もエアー吸引で作られる負圧を利用して、剥離物を吸上げ、回収する方法を行っている、このような技術は水中を想定しておらず気中のみで、水中では利用できない技術である。当発明の、水中で超高圧水を構造物に接近して噴射し、伝達衝撃範囲を限定して下地処理を行う方法は有効であり、効率を高めるため回転ノズル等を使い噴射の衝撃領域を円状に広げて行う、下地処理工法も有効である、又、ジェット水噴射や水中ポンプ吸引により負圧を発生させ、回収を行う方法も有効である。

特開平５−１２４３９８「塗膜剥離装置」に防食塗膜の剥離まで行える技術があるが、超高圧水を使った技術で下地処理能力では特筆すべきものである、しかし大型の機械であり、施工できる範囲も底面部と、側面部でも下部の角部分までしか施工することができない、補修などを対象とする水中構造物の多くは壁面及び天井等の部分であり、この機械では対象とする構造物の構造が違うため施工することが出来ない、当発明は、人が水中で保持できる水中構造物の、壁面・天井などの下地処理を行ない、剥離物及び付着物を回収する工法まで含む装置である。

特開平５−８７６８「壁面剥離ロボット」の超高圧水噴射による壁面剥離の技術があるが吊り下げ式で移動し、吸着は吸着リングがエアーバキュームにより壁面に吸着する方法がとられている、水中では壁面の周りは水でありエアーバキュームを使うと多量の水を吸い込み、吸込みポンプが動かなくなる、水中で吸着がない状況でジェット水の噴射を行なうと、通常は噴射水の反力で（当発明の場合噴射量は毎分１５リットル噴射で１ノズル当たり４ｋｇ程度の反力が発生する）壁面から機械が離れてしまい、壁面の剥離工事ができない状態となってしまう。又、凹凸が多い複雑な形状の水中構造物は、吊り下げ式壁面剥離ロボットでは、下地処理ができない部分が多く発生し、この工法のみで下地処理工事が完了できない、水中構造物の下地処理は人が保持できる小型の下地処理機でなければ処理できない所が多く、剥離機の構造・吸着方法ともに壁面ロボットと大きな違いがある、当発明の吸着方法は、逆噴射により負圧を発生させて吸着させる、噴射水と反対方向に水を噴射させ当接させる、吸引ポンプの吸引装置により周りの水を吸い込み吸着させる、潜水士が手で軽く保持し押しつけて当接させる、などいろいろな方法で当接および吸着をさせ、施工面に超高圧ジェット水を効率よく噴射させる、剥離物及び付着物の除去方法を考案している。

特開平５−１１５８５９「管内自動清掃装置」の剥離物回収装置では、ジェット水を噴射して負圧を発生させ、落下剥離した回収物を回収する技術が記載されているが、水流により吸引する回収技術ではなく、水を噴射し押流して回収する技術である。水中では落下剥離した回収物は広範囲に広がり、ジェット水の噴射ですべてを吸引場所に集めて回収するのはきわめて困難である、この技術は極めて狭い閉鎖区域でのみ利用できる技術であり、当発明では対象とする水中構造物と対象区域がおおきくかわり、剥離物及び付着物の回収方法では、ジェットウオーターブラスト機を覆って剥離物及び付着物の拡散を極力防ぎ、当接部隙間より拡散する少量の剥離物及び付着物も周囲の水の抵抗を受け、ブラスト機周辺にあるうちに、吸引装置やジェット水の噴射で、負圧を発生させ、周辺の水と一緒に吸引回収させている。

特開２００３−９４３９４「ウオータージェット回収型表面処理工法及びこれに用いる処理システム」の人が保持可能なもので、超高圧水を噴射して剥離し、低圧水を噴射して清掃を行い、処理水・剥離物を吸引回収することができる構造を特徴とする装置は注目すべき点が多くある。図による装置では人が手に持てる大きさで、超高圧水を噴射して除肉・剥離ができる装置で、超高圧噴射水と剥離物を吸引する装置と剥離物処理時に低圧水を噴射し洗浄を行う装置等が装備されている。しかし、超高圧水を図のように噴射すると人が手で保持し続けることが難しいと思われる反力が発生する点、剥離除肉終了部分の凹凸部と弱通気性をもつ当接帯隙間より超高圧水が噴き出し、漏れ及び拡散が発生する点、吸引による回収をエアーバキュームで行っている点に大きな違いがある。当発明では、ジェット水の逆噴射及び吸引送水装置の吸引などで、負圧を発生させ反力吸収を行っている点、当接部の隙間より噴出する噴射水・剥離物の拡散を押さえるのに遮蔽を二重構造として勢いをそぎ水の抵抗を利用して拡散を防止している点、回収方法ではエアーバキュームを使わないで水の吸引力及びジェット水の噴射による負圧を利用して吸引している点が大きく違う、又、当工法の対象物は水中構造物であり、使用する場所は水中なのでジェット水噴射時に同時に清掃が行え、再度剥離面清掃の必要がないなど施工環境なども大きく違う。

特開平５−２１４７４１「水中掘削機」では、剥離物の回収を行う方法として、大型の水中サンドポンプで回収を行う方法が記載されているが、吸い上げ回収のみを目的としており、吸着、拡散防止の対策が確立されていない、又、吊り下げ式で、自重で反力を打ち消しており、施工対象の部分も水中構造物ではなく岩盤の浮いた部分の除肉を対象としており、水中構造物の下地処理装置としては大型で操作しにくく、壁面などの処理ができないため、使用できない技術である。

特開平８−１１６８２６「水中清掃ロボット」では、水中で加圧水を噴射して構造物を清掃し逆噴射で、発生する反力を抑える注目すべき点があるが、これは加圧水を噴射して下地処理を行なうだけで、剥離物などはそのまま水中に放置され、剥離時に発生する濁りもそのままである、当発明は、潜水士が手に持って下地処理するもので、逆噴射も回収ホース内に噴射して反力防止を行うだけでなく、負圧を発生させ剥離物及び剥離物の拡散防止を行っている点、施工管理も濁りがないため潜水士が目視で管理している点、剥離物及び付着物の回収を行っている点などで大きな違いがある。

実用新案出願平９−３８５７「水中用高圧ウオータージェットガン」では、砂を使わずに高圧水で水中の構造物の下地処理を行い、反力対策として高圧水を逆噴射する注目すべき技術があるが、水の抵抗による圧力減衰対策として空気を椀型の高圧ウオータージェット水の中に噴射しているため、空気が濁りと剥離物の拡散を行うことになり、（０００５）（０００６）（０００８）（０００９）に述べられている、サンドブラスト工法の吹き出し空気による、剥離物及び付着物により発生する濁りの拡散の欠点が改善されてない、ブラスト材の砂が高圧水となっただけで、サンドブラスト工法の欠点の解決には至っていない。又、視界不良の状態でジェット水を逆噴射すると噴射口のジェット水に体やホースが触れ怪我をする恐れがあり、吹き出し口の安全対策にも配慮がされていない。当発明でも、逆噴射により反力を押さえているが、噴射水は回収ホース内の隔離された安全な場所に放出しており、潜水士が超高圧水に触れないように対策を行なっている、又、反力対策としても、ただ逆噴射するだけでなくホース内の噴射位置を考慮することにより吸引送水装置と併用して負圧を発生させ、噴射水や剥離物及び当接部隙間より洩れ出た濁水までも吸引回収する機能を持たせている。さらに噴射ジェット水が遮蔽版に当る際に起きる負圧をも利用してより吸着するなどの対策を行い、同時に剥離物及び付着物の回収を陸上部で行う構造としており下地処理システムとして一体化して組み込んでいる点に大きな違いがある。

特許公開平９−１９６０００「ウオータージェットによる表層物除去方法と装置」特許公開平５−１２４３９８「塗膜剥離装置」特許公開平５−８７６８「壁面剥離ロボット」特許公開平５−１１５８５９「管内自動清掃装置」特許公開２００３−９４３９４「ウオータージェット回収型表面処理工法及びこれに用いる処理システム」特許公開平５−２１４７４１「水中掘削機」特許公開平８−１１６８２６「水中清掃ロボット」実用新案出願平９−３８５７「水中用高圧ウオータージェットガン」

現在橋脚及び港湾設備で共用されている水中部の、構造物及び鋼構造物で老朽化及び劣化が進んできているものは、従来であれば新しく作り変えられてきていたが、近年は補修及び補強を行い、延命処置を施して使用するようになってきた。

耐震強度の見直しによる既設の橋脚補強工事において、陸上部の橋脚はほとんど補強工事が終了し、近年は河川及び港湾部にある橋脚部（橋脚が水中にある施設）の補強工事が開始され始めている、又補強を行う主な対象構造物は、現在供用されている施設がほとんどで、施工に当っては台船を用いた水面からの施工のため、使用できる作業エリアは台船上のみで狭く、濁水及び廃棄物の処理などに関する環境問題も規制が厳しくなり、この為施工技術も限られて来ている、これに加え河川では出水による被災防止のため、施工時期も渇水期のみと短く限られている場合が多く、出水期を含む長期間にわたる補強・補修工法の工事施工が難しくなっている。

橋脚水中部の補強工事のほとんどは、橋脚を鋼矢板で囲い、水抜きを行った後、ドライ状態にして補強工事を行っている。この工法では水抜きのための締め切りによる仮設工事部分の占める割合が非常に大きく、仮設工事に工費・工期の大部分がとられており、このため工期の短縮が図れ、工費の安い水中で行う工法が各方面から、近年提案されるようになってきた。

現在水中で行う補修・補強・防食・塗装工事の下地処理工法として主に使われているサンドブラスト工法は砂を空気で対象構造物に吹きつけ除肉清掃を行う下地処理方法である、このサンドブラスト工法の欠点は、多量の砂を使用するので広い作業場所が必要なこと、砂の吹き付けに空気を使用するため、砂放出後、空気の上昇によりブラスト材の砂と剥離物が水中に広範囲に亘り拡散されること、水底に剥離物及び付着物とブラスト材の砂を、広範囲に亘り沈ませること、施工近辺の水中を拡散物で濁水とし（透明度３０ｃｍ以下）汚染すること、などが作業を行なうのに障害となっているが、現在もその問題が解決されていない水中下地処理工法である。このため環境破壊をおこし、作業者の安全が阻害されるような、サンドブラスト工法の欠点を補う下地処理工法が新しく開発されることが望まれている。

対象とする水中構造物の下地処理面の形状は複雑な構造を有している場合が多い、このため補修・補強・防食・塗装の下地処理の場合、大型機械で施工することが難しく、現在の主な下地処理のサンドブラスト工法でも潜水士が手作業で行う簡易な方法で、下地処理作業が行われている。水中で使用する下地処理の工具は、人が手に持って操作できるもので、噴射水放出などを行なう場合でも反力がなく、視界を損なわず、剥離物及び付着物も回収できる、環境に配慮された下地処理装置が望まれている。

本発明は前記の問題を解決するため、水中で人が手に持って操作することができ、剥離物および付着物を水中に放出することなく回収し,コンクリート構造物および鋼構造物の補修・補強・防食・塗装の下地処理が出来る、環境にやさしい、水中構造物の下地処理工法とその装置である。

下地処理作業エリアにある水を汲み上げ、その水が２０Ｍｐ〜１００Ｍｐの超高圧ジェット水として使用できる,ろ過設備などの機能を備えた、超高圧水ジェットウオーター発生装置。

水中構造物の表面にある付着物及びコンクリートであれば劣化部分、鋼構造物であれば電食により発生した腐食部分の除去及び除肉を行える超高圧水噴射装置と、拡散防止装置と噴射水の反力吸収と発生物回収の機能を備えたジェットウオーター機。

噴射水と剥離物及び付着物を噴射装置近辺の水と一緒に吸い込み、剥離物及び付着物を剥離物回収装置に送り込む機能を備えた吸引送水装置。

陸上部に設置され、吸引送水装置により送り込まれてきた剥離物及び付着物の回収を行い、余剰水を放出できる機能を備えた、剥離物回収装置。

水中部にある資機材の軽減及び濁水沈殿槽を水面に簡易に設置できる機能を備えた、資機材を水面に浮かせる装置

水面に設置された設備で、剥離物回収装置より出てくる、濁水を受入れて沈殿させ、その沈澱物の回収が容易に行える構造を持つ設備で、回収水がアルカリ分を含んでいる場合、濁水沈殿設備から水を汲み上げ、アルカリ水が浄化できる浄化システム装置を組み込むことができる濁水沈殿槽設備。

本発明に係る、水中ジェットウオーターブラスト工法による下地処理方法は、現地にある水を下地処理に使うブラスト材として使用し、施工時に発生する剥離物なども拡散させず回収することにより、従来のサンドブラスト工法に比べ資材・工費・工期・の削減と作業員の安全が図れる。

下地処理に従来工法であるブラスト材の砂を使わないため、水中構造物に付着している付着物と剥離物だけが回収物となり、従来工法に比べ産業廃棄物の発生は大幅に減少し回収処理費用が削減される。

水中に噴射水と剥離物及び付着物を放出しないため、環境破壊が起こりにくく、視界が確保されるので下地処理作業中に同時並行で塗装・防食などの水中作業が行え、工期短縮と効率の良い高品質な補修工事ができるようになる。

吸引送水装置により、ジェットウオーターブラスト機が下地処理対象物にみずから吸着及び当接するため、人が手に持って簡単に動かせ、ジェットウオーターブラスト機の水中重量も浮力体を使い軽くするため、潜水士の負担が少ない作業となる。

噴射水と剥離物及び付着物を固形物と濁水に分け、固形物は陸上部の剥離物回収装置で回収、濁水は水面設置の水中にある濁水沈澱設備に送水し沈殿した沈降物のみ回収するため、従来工法に比べ回収費用の大幅な削減と、回収が安易に確実に行えるようになる。

濁水沈殿設備を水面に設置するため、大量の濁水の処理が簡単な設備で、作業区域周辺の水中で沈澱処理することができ、作業場所及び設備の大幅な削減が図れる。

以下に、本発明の実施に関する形態を、図を参照して説明する。

図１は、ジェットウオーターブラスト機を使い、水中構造物の下地処理の施工を行うシステムとしての概念図である。符号１の超高圧水ジェットウオーター発生装置は作業エリアの水を汲み上げ濾過を行い、その水で超高圧水を作り、符号２のジェットウオーターブラスト機に超高圧水を供給する。符号１の超高圧水ジェットウオーター発生装置より送られて来た超高圧水を、符号１１の潜水士が符号２のジェットウオーターブラスト機を手で持って使い、超高圧水を噴射して水中構造物にあて、補修・補強・塗装・防食に必要な下地処理を行う。下地処理時に発生した、符号２のジェットウオーターブラスト機の中にある剥離物及び付着物と噴射水を符号３の吸引送水装置を利用して外部に拡散させることなく内部に回収し、符号３の吸引送水装置を使い符号５の剥離物回収装置に送る。符号５の剥離物回収装置に送られてきた回収物を、剥離物及び付着物の大きなものと小さなもの（濁水）とに分離し、符号５の剥離物回収装置で剥離物及び付着物の大きなものだけを回収し、濁水を、符号８の濁水送水ホースで、符号６の濁水沈殿設備に送る。符号５の剥離物回収設備より送られて来た濁水を、符号６の濁水沈殿設備で沈殿させている、概念図である。

図１中に示した符号１は、超高圧水ジェットウオーター発生装置である、ゴミ及び不純物が入ると超高圧水を作る場合故障の原因となりやすい、現地の水を利用して使用できるろ過装置を備え、海水や塩分を含んだ水を使用する場合でも腐食及び故障が発生しない材質を使った設備で、２０Ｍｐ〜１００Ｍｐの圧力の超高圧水を発生させて、ジェットウオーターブラスト機に超高圧水を送ることができる特徴と機能を備えている設備である。

図１中に示した符号２は、ジェットウオーターブラスト機である、人が手で持てる大きさと重量のもので、超高圧水ジェットウオーター発生装置より超高圧水の供給を受け、超高圧水を噴射して下地処理できるノズルと下地処理を行ったときに発生する、剥離物及び付着物の拡散を抑える装置と、超高圧水噴射により発生する１ノズル当たり約４ｋｇ程度の反発力の吸収を行う装置および吸引送水装置による過剰吸着を防止する吸着防止の設備を備え剥離物及び付着物と噴射水を回収する機能を備えている装置である。

図１中に示した符号３は、吸引送水装置である、剥離物および付着物と噴射水を符号２のジェットウオーターブラスト機周辺の水と同時に吸引し剥離物回収装置まで送水する装置で、噴射水量の１０倍以上の水を吸引することにより、符号２のジェットウオーターブラスト機周辺に漏れ出た剥離物及び付着物を吸引し回収する機能と、吸水することにより発生する吸引力を利用して、水中構造物に符号２のジェットウオーターブラスト機を吸着させ、回収した剥離物及び付着物と噴射水を符号７の剥離物回収ホースで符号５の剥離物回収装置まで送る機能を備えている装置である。

図１中に示した符号４は、資機材を水面に浮かせる装置である、水中にある符号３の吸引送水装置及び符号６の濁水沈殿槽を浮かべるものであり、一つが５ｋｇ〜１０００ｋｇの浮力を持った大きさのもので形も大きさも様々であり、取り付ける設備に応じて使い分けられる、回収ホース及び送水ホースにもとりつけができ、対象装置及び対象物の軽減を図ることにより簡単に移動させることができる機能を備えている。

図１中に示した符号５は、剥離物回収装置である、符号３の吸引送水装置で送り込まれてきた剥離物及び付着物と濁水を受け入れ、剥離物回収装置を使い固形物と濁水とに分離し固形物だけを回収し、濁水を符号８の濁水送水ホースで符号６の濁水沈殿設備に送り込む機能を備えている。

図１中に示した符号６は、濁水沈澱装置である、大きさは任意でできるが、噴射水が毎分２０リットルでその約１０倍程度の水を吸引送水装置で吸引する場合、１日当たり必要貯水量は０．２２ｍ^３×６０分×６時間＝約８０ｍ^３となり、沈殿槽の大きさは５ｍ×５ｍ×４ｍ＝１００ｍ^３となり水面に簡単に設置することができる、この沈殿槽の囲い部分は不織布の布でできており、符号４の資機材を水面に浮かせる装置で水面に浮かび、符号５の剥離物回収装置より符号８の濁水送水ホースで濁水を受け入れ、濁りを水底に沈殿させると共に濁水の拡散を防ぐ機能を備えており、底部分は沈殿した沈殿物が回収できる構造となっている、又、回収水にアルカリ分などが含まれている場合、貯留水を汲み上げ、中和して放流する装置が組み込める特徴も備えた装置である。

図１中に示した符号７は、剥離物回収ホースである、フレキシブルなもので曲がりなどに耐えられる柔軟性がある構造であり、符号４の浮力体を取り付けることにより、任意の場所及び水面などに浮かべることができるので移動が容易であり、符号３の吸引送水装置で剥離物および付着物を水と同時に吸引し符号５の剥離物回収装置に無理なく送れる機能を持つ。

図１中に示した符号８は、濁水送水ホースである、符号７の剥離物回収ホースと同じ機能と性能を持ち、符号５の剥離物回収装置で出た濁水を符号6の濁水沈殿装置に送れる機能を持つ。

図１及び図５中に示した符号９は、水中簡易仮設足場である、仮設資材で出来ており、設置及び解体が容易に行えるものである、符号１１の潜水士が符号２のジェットウオーターブラスト機を使い下地処理するのに、体を簡単に固定させることができる強度と性能を持つ設備である。

図１中に示した符号１０は、符号６の濁水沈殿装置の外周部の汚濁防止膜である、布状のもので出来ており濁水を受け入れても濁りを出さないため濁りの拡散がなく、剥離物回収装置から送られてきた濁水の拡散を防ぐ機能を持つ。

図１中に示した符号１１は、水中で下地処理する潜水士である、陸上との連絡手段を持っており符号１の超高圧水ジェットウオーター発生装置より超高圧水の供給を受けた符号２のジェットウオーターブラスト機を使い超高圧水を噴射しながら、水中構造物の下地処理及び、剥離物及び付着物の回収業務を行なう。

図２・図３は、符号２のジェットウオーターブラスト機の内部構造を示すものである、符号１２の剥離物拡散防止装置が、下地処理対象構造物に当接し、符号１３のジェットウオーター水噴射ノズルより噴射された超高圧水で付着物及び劣化部の除去・除肉を行い補修・補強・防食・塗装に必要な下地処理を行ったのち、符号１２の剥離物拡散防止装置及び符号１７の拡散防止ブラシに当たり、噴射水及び発生した剥離物などが回収される模様と、水の動きなどを示した、ジェットウオーターブラスト機断面の概念図である。

図４は図２・図３と同様の性能と機能を持つ符号２のジェットウオーターブラスト機の内部構造を示すもので、２ヵ所の超高圧水噴射口があり、回転しながら動くため下地処理施工面が図２・図３のジェットウオーターブラスト機より大きな面となり効率よく施工できる機構の概念図である。

図２・図３・図４中に示す符号１２は、剥離物拡散防止装置である、符号２のジェットウオーターブラスト機に内蔵され、下地処理対象物に当接するように設置されているもので、符号１７の拡散防止ブラシを併設し、符号１３のジェットウオーター水噴射ノズルより噴射される超高圧水と剥離物及び付着物のほとんどを、拡散させない機能を持つ。

図２・図３・図４中に示す符号１３は、ジェットウオーター水噴射装置である、２０Ｍｐ〜１００Ｍｐまでの超高圧水を噴射できる装置で、水中構造物に下地処理適した超高圧水を噴射して下地処理できる機能を持つ。

図２・図３・図４中に示す符号１４は噴射水と剥離物及び付着物の流れを示す、符号１３のジェットウオーター水噴射ノズルより噴射された噴射後の水の動きや符１２の剥離物拡散防止装置及び符号１６の拡散防止ブラシより漏れ出た噴射水と剥離物及び付着物の動きを矢印で示す。

図２・図３・図４中に示す符号１５は、ジェットウオーターブラスト機周辺の水の流れである、符号３の吸引送水装置で発生した負圧により、符号２のジェットウオーターブラスト機当接部ブラシと下地処理面との隙間より漏れ出た、一部の噴射水と剥離部及び付着物が周辺の水と同時に吸い込まれる動きを矢印で示す。

図２・図３・図４中に示す符号１６は、拡散防止ブラシである、当接部より漏れ出る噴射水及び剥離物と付着物の勢いを削ぐ役割と、符号２のジェットウオーターブラスト機当接部周辺にある水をブラシの隙間より吸い込める機能を持つ。

図５は、現在主に行われている、水中下地処理のサンドブラスト工法による施工方法である。符号２２の作業員が、符号１７のサンドブラスト機の釜に、サンドブラスト材の砂を入れ、符号２３のエンジンコンプレッサーで作られた圧縮空気で、符号２０のサンドブラスト機のノズルより水中構造物に、圧縮空気と同時にブラスト材の砂を吹き付けて、補修・補強・防食・塗装の下地処理作業を行っている、このとき符号２４の汚濁防止膜で囲われた作業エリアである符号２１の閉鎖水域の中に符号１１の潜水士がいる、作業エリアである閉鎖区域の水中部はサンドブラストとの砂と剥離物及び付着物により攪拌され視界不良状態となり、符号１１の潜水士は目の不自由な状態で作業を行っている、又産業廃棄物となった符号１９の下地処理後のサンドブラストの砂と剥離物及び付着物は、符号２３の汚濁防止膜でおおわれた閉鎖区域全体の水底に拡散して沈澱し、回収されていない状態の概念図である。

図５中に示した符号１７は、サンドブラスト機の釜である、サンドブラスト工法で行うブラスト材の砂を符号２２の作業員により受け入れ、５０Ｐｓ以上の能力のある符号２３のエンジンコンプレッサーから約７ｋｇ／ｃｍ^２の圧縮空気を受けて、エアーエジェクターの原理によりサンドブラスト材の砂を吸い込み、符号２０のサンドブラスト機に砂を送り出す装置である。

図５中に示した符号１８は、サンドブラスト用の珪砂である、水中で行うサンドブラスト工法の場合１ｍ^２り施工するのに約９０ｋｇ程度消費する、1日の施工面積が約５０ｍ^２程度なので消費は約４．５トンになり、現地には少なくとも１０トン以上のブラスト材の砂の貯蔵が必要となり１０トン単位で作業現場に砂が運び込まれので、広い砂置き場が必要となっている。又、少しでも砂が湿ると送り込む時に固まって詰ってしまい吸い込まなくなるので屋外でも湿らないように保管に留意する必要があり、作業区域内での砂の保管場所や保管方法にも制限ができ、一度に多量のブラスト砂を持ち込めない場合が多い。

図５中に示した符号１９は、下地処理後のサンドブラストの砂及び付着物・剥離物である、産業廃棄物となったこれらの物はすべて回収することが必要なので、水底にシートなどを敷設して剥離物及ぶ付着物と砂など沈澱物の回収を行う努力をしているが、現状は流速や水底の状況などにより拡散が激しく又、回収に時間と多額の費用がかかるため、ほとんどが回収出来ていないのが現状である。

図５中に示した符号２０は、サンドブラスト機である、一般に陸上で使われている機械で符号１７のサンドブラスト機の釜から送られてきた圧縮空気とブラスト材の砂を、符号１１の潜水士が手で保持しながら、サンドブラスト機のノズルの先端より水中構造物に近接させて当て、砂と圧縮空気を同時に噴出し、補修・補強・塗装・防食を行うための下地処理を行う装置である。

図５中に示した符号２１は、サンドブラスト作業中の閉鎖水域である、汚濁防止膜に囲まれた閉鎖水域で、サンドブラスト工法による下地処理中この水域は濁りにより透明度は３０ｃｍ以下の視界不良となる。符号１１の潜水士は視界不良で目の不自由な人状態となり、施工位置しか見えない極めて危険な作業環境となる、又他の潜水士は危険なため近づくことが出来なくなりサンドブラスト下地処理が終了し、視界が回復するまで補修・補強・塗装・防食の作業に取り掛かれない効率の悪い作業工法となっている。

図５中に示した符号２２は、サンドブラスト材の珪砂を投入する作業員である、1日に約４．５トン近くのブラスト用の砂をブラスト釜に投入する重作業と並行して水中に投入するブラスト材の砂をエアーと同時に送り出すサンドブラスト機釜の操作も行う。

図５中に示した符号２３は、エンジンコンプレッサーである、５０Ｐｓ以上の能力を持ち、符号２２のサンドブラスト機の釜に約７ｋｇ／■の圧縮空気を送り込む、機能を持った装置である。

図５中に示した符号２４は、汚濁防止膜である、サンドブラスト工法で発生した剥離物及び付着物の拡散を防ぐものである。

近年需要が増している水中構造物の補強・補修・塗装・防食および橋脚部の耐震補強工事において、従来の下地処理工法欠点である、安全対策と環境汚染や工期短縮及び公費節減などの問題がについて解決する手段が確立されていなかった、これらの問題を当発明が解決するため、当発明は産業上利用可能性が非常に高いものと考えられる。

ジェットウオーターブラスト機で補修・補強・防食・塗装の下地処理をしている概念図ジェットウオーターブラスト機の内部の構造と水の動きを表した断面の概念図ジェットウオーターブラスト機のノズルの断面の概念図ジェットウオーターブラスト機のノズルが２個ある構造の断面の概念図従来のサンドブラスト機で下地処理している概念図

符号の説明

１超高圧水ジェットウオーター発生装置
２ジェットウオーターブラスト機
３吸引送水装置
４資機材を水面に浮かせる装置
５剥離物回収装置
６濁水沈澱装置
７剥離物回収ホース
８濁水送水ホース
９水中簡易仮設足場
１０濁水沈殿装置の汚濁防止膜
１１下地処理する潜水士
１２剥離物拡散防止装置
１３ジェットウオーター水噴射ノズル
１４噴射水と剥離物及び付着物の流れ
１５ジェットウオーターブラスト機周辺の水の流れ
１６拡散防止ブラシ
１７サンドブラスト機の釜
１８サンドブラスト用の珪砂
１９下地処理後のサンドブラスとの砂・付着物・剥離物
２０サンドブラスト機
２１サンドブラスト作業中の悪視界となる閉鎖水域
２２サンドブラスト材の珪砂を投入する作業員
２３エンジンコンプレッサー
２４汚濁防止膜

Claims

超高圧水ジェットウオーター発生装置（１）、（１）よりジェット水の供給を受け、人が手に持てて、剥離物・噴射水を回収する機能を備えたジェットウオーターブラスト機（２）、（２）の噴射水と剥離物を吸引し回収装置まで送れる吸引送水装置（３）、（３）の装置より送られてきた剥離物のうち固形物を回収できる剥離物回収装置（４）、（４）の剥離物回収装置で回収できなかった濁水を、浮力体で水面に浮かべた布製の仮設沈殿槽で回収する、濁水沈澱装置（５）、を含む水中構造物下地処理設備
水中構造物の下地処理材に現地の水を使い、噴射水と剥離物及び付着物の回収と濁水の拡散防止を行い、陸上部で剥離物を回収し、濁水を水面上に浮かべた濁水沈殿装置で沈澱させ余水を環境基準合わせた水にして、放水することができる特徴をもつ水中構造物の下地処理工法。
水中で超高圧水（２０Ｍｐ〜１００Ｍｐ）を噴射しても、人が水中で保持して操作でき、噴射水による噴射時に発生する反力を、吸引送水装置で吸引時に発生する負圧を利用して吸着させ、噴射時の反力を安全に打ち消す機能と、当接面の隙間より漏れ出た噴射水と剥離物及び付着物を吸引送水装置の吸引力を使い周囲の水と一緒に、回収できる機能を特徴とした、水中構造物の下地処理が行えるジェットウオーターブラスト機。