JP4258008B2 - ポンプ浚渫土の排送方法および助勢装置 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ浚渫した浚渫土を排砂管を通して排砂地へ排送するポンプ浚渫土の排送方法および前記排砂管内の浚渫土に勢いを付与するポンプ浚渫土の助勢装置に関する。

例えば、ポンプ浚渫船で浚渫した土砂（ポンプ浚渫土）を、航路、泊地または船だまり（以下、これらを航路等という）を横切って陸上の排砂地へ排送する場合は、海上部分の海上管と、航路等の海底部分の海底管と陸上部分の陸上管とが必要となることから、排砂管の全長すなわち排送距離は長大となる。ところで、ポンプ浚渫・土捨工においては、排送距離、浚渫土の土質、浚渫土のＮ値等からポンプ浚渫船の規格が決められている（非特許文献１）。しかし、前記したように排送距離が長大（例えば、４〜５ｋｍ以上）となる場合は、前記規格内の最大級のポンプ浚渫船（鋼Ｄ８０００ＰＳ型）を用いたとしても、その能力限界に近いかその能力を超えてしまい（例えば、非特許文献１の３−１−７頁の表参照）、排砂管内で沈殿現象が生じて管内閉塞を引き起こす場合がある。

そこで従来、排送距離が長大となってポンプ浚渫船の実用限界を超える場合は、含泥率を下げて運転を行うか、主たるポンプ浚渫船に加えて中継ポンプ船を配置する（非特許文献１の３−１−１１頁の２−１−４ポンプ浚渫船の規格選定の（１）参照）、などの対策が採られていた。

「港湾土木請負工事積算基準」平成１５年度改訂版 第１部第３章１節 国土交通省港湾局監修 日本港湾協会発行

しかしながら、上記した含泥率を下げて運転を行う対策によれば、排送時間が増大して排泥効率が低下するため、工期の延長が避けられず、その上、排砂地の受入れ能力の制約もあって、実現性に乏しいものとなっていた。また、中継ポンプ船を追加する対策によれば、設備の投資コストに加えて運転コストの大幅な増加が避けられず、コスト負担が著しく増大する、という問題があった。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、排泥効率の低下やコスト負担の著しい増大を招くことなくポンプ浚渫土を長距離排送できる排送方法を提供し、併せて該排送方法の実施に向けて好適な助勢装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係るポンプ浚渫土の排送方法は、ポンプ浚渫土を排砂地へ排送する排砂管の途中から高含水の流体をポンプにより採取し、この採取した流体を、該ポンプにより前記採取箇所よりも上流側の排砂管内に再注入することを特徴とする。このように行うポンプ浚渫土の排送方法においては、排砂管内から採取した高含水の流体を排砂管内に再注入することにより、排砂管内の流速が増大して沈殿現象が抑制され、しかも、排砂管内に余分な水分が取込まれることがないので、排泥効率が低下することもない。また、前記高含水の流体の採取および再注入に用いるポンプとしては、小規模ポンプの使用で足りるので、コスト負担の増大はわずかとなる。

排砂管内を流れる浚渫土は、通常、排砂口に近づく程下側の高含泥層と上側の高含水層との２層流となり易いので、本排送方法においては、排砂管内の上部から高含水の流体を採取し、該流体を排砂管内の下部に再注入するのが望ましい。また、排砂管内から採取した高含水の流体を排砂管内に再注入するに際しては、浚渫土の排送方向へ向けて流体を注入するのが望ましく、これにより浚渫土により大きな勢いが付与される。

また、排砂管内の沈殿現象は、排砂管の立上り部分で生じ易いので、排砂管に立上り部分が存在する場合は、この立上り部分にできるだけ接近する区域で流体の採取および再注入を行うのが望ましい。さらに、排砂管に立上り部分が存在する場合は、該排砂管の立上り部分の始端側に圧縮エアを注入するようにしてもよい。この圧縮エアの注入により排砂管内の浚渫土はエアリフト効果によって円滑に立上り部分を上昇する。この場合、排砂管に存在する立上り部分はどの位置であってもよいが、特に排砂地を囲む堤体を乗越える排砂管の末端部分に存在する場合に、本発明の方法による助勢効果がきわめて有効に働く。

上記課題を解決するため、本発明に係るポンプ浚渫土の助勢装置は、排砂管の立上り部分に接近する箇所から高含水の流体をポンプにより採取すると共に、前記採取した流体を該ポンプにより前記採取箇所よりも数百メートル離れた上流側の排砂管内に再注入する液戻し回路と、前記排砂管の立上り部分の始端側にコンプレッサから圧縮エアを供給するエア供給回路とを備えていることを特徴とする。このように構成したポンプ浚渫土の助勢装置においては、ポンプを備えた液戻し回路とコンプレッサを備えたエア供給回路とを排砂管に付設するだけで、沈殿現象が生じ易い排砂管の立上り部分でポンプ浚渫土に勢いを付与することができる。

本発明に係るポンプ浚渫土の排送方法によれば、小規模のポンプを付加するだけでポンプ浚渫土を効率よく長距離排送できるようになり、航路、泊地、船だまり等を含むポンプ浚渫・排送工法に向けて好適となる。また、本発明に係るポンプ浚渫土の助勢装置によれば、特に沈殿現象が生じ易い排砂管の立上り部分でポンプ浚渫土に勢いを付与することができるので、揚程差が大きい場合でもポンプ土砂を円滑に長距離排送できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。

図２は、本発明が適用されるポンプ浚渫・土捨工の全体的な実施状況を示したものである。同図において、１はポンプ浚渫船、２は陸上の排砂地、３は、ポンプ浚渫船１から航路等（航路、泊地または船だまり）４を横切って排砂地２まで延ばされた排砂管である。ポンプ浚渫船１は、その船尾側に吸込管５を支持するラダー６を揺動可能に備えると共に、その船上およびラダー６上に吸引ポンプ７ａ，７ｂを搭載している。海底地盤Ｇ１上の土砂は、前記吸引ポンプ７ａ，７ｂの運転によりラダー６の先端から吸込管５を通じて船上に吸上げられると共に、排砂管３内へ圧送される。一方、排砂地２は、堤体８により囲まれており、前記排砂管３内へ圧送された土砂（浚渫土）は、排砂管３の先端開口から排砂地２内に放出され、排砂地２内に下側の高含泥層と上側の高含水層とに分れて２層に堆積する。

本実施形態において、上記排砂管３は、ポンプ浚渫船１側の海上管１１と、航路等４の海底部分の海底管１２と陸地Ｇ２の陸上管１３とを相互に連接管１４、１５を介して延長した形状となっており、その全長は長大（一例として、５ｋｍ以上）となっている。また、排砂管３（陸上管１３）の末端部分は、前記排砂地２を囲む堤体８を乗越える必要があることから、大きな揚程差Ｌ（一例として、６ｍ以上）を有する立上り部分１６となっている。

また、上記排砂管３の末端部分には、本発明に係る助勢装置２０が付設されている。この助勢装置２０は、図１によく示されるように、排砂管３（陸上管１３）の立上り部分１６に接近する箇所から流体を採取すると共に、この流体を前記採取箇所よりも数百メートル離れた上流側の排砂管３内に再注入する液戻し回路２１と、前記排砂管３の立上り部分１６の始端側に圧縮エアを供給するエア供給回路２２とを備えている。

上記液戻し回路２１は、排砂管３内の上部と排砂管３内の下部とを連絡する戻し管２３とポンプ（サンドポンプ）２４とを備えている。戻し管２３は、前記ポンプ２４を介装した本管部２３ａと、この本管部２３ａの一端と排砂管３内の上部とを連絡する取水部１３ｂと、本管部１３ａの他端と排砂管３内の下部と連絡する注水部１３ｃとからなっている。排砂管３内の浚渫土（ポンプ浚渫土）Ａは、図示のように下側の高含泥層Ｂと上側の高含水層Ｃとの２層流となっており、液戻し回路２１内のポンプ２４の運転に応じて、前記高含水層Ｃを形成する高含水の流体が、戻し管２３の取水部２３ｂからポンプ２４に吸込まれ、さらに戻し管２３の注水部２３ｃから排砂管３内に注入されるようになる。ここで、戻し管２３の注水部２３ｃは、浚渫土Ａの排送方向へ向けて前記流体を注入できるように排砂管３に対して傾斜して配置されている。

一方、上記エア供給回路２２は、複数台（ここでは、２台）のコンプレッサ２５と、各コンプレッサ２５と排砂管３の立上り部分１６とを連絡するエア給送管２６とからなっている。エア給送管２６は、浚渫土Ａの排送方向へ向けて圧縮エアを注入できるように排砂管３に対して傾斜して配置されている。

次に、上記した助勢装置２０を備えたポンプ浚渫土の排送方法について説明する。本排送方法の実施に際しては、ポンプ浚渫船１による浚渫開始から所定時間経過したタイミング、すなわち浚渫土Ａが排砂管３の末端側の立上り部分１６に到達するタイミングで液戻し回路２１内のポンプ２４およびエア供給回路２２内のコンプレッサ２５を作動させる。すると、排砂管３内の上部側の高含水層Ｃを形成する高含水の流体が、取水部２３ｂから戻し管２３内に取込まれ（採取され）、さらに戻し管２３の注水部２３ｃから排砂管３内の上流側の高含泥層Ｂに再注入される。この流体の注入により排砂管３内の高含泥層Ｂと高含水層Ｃとが大きく攪拌され、また、排砂管３の浚渫土Ａに勢いが付与される。この結果、排砂管３内の浚渫土Ａは、沈殿現象が抑制されると共に流速を増しながら下流側へ流動する。そして、下流側へ流動した浚渫土Ａは所定距離だけ流動することで沈静化し、前記戻し管２３の取水部２３ｂに到達する過程では、再び高含泥層Ｂと高含水層Ｃとの２層流となる。したがって、液戻し回路２１により高含水の流体を継続的に採取することができ、浚渫土Ａは、沈殿現象を起こすことなく排砂管３の末端側の立上り部分１６へ排送される。

一方、排砂管３の末端側の立上り部分１６の底部側には、エア供給回路２２内のエアコンプレッサ２５からエア給送管２６を通じて圧縮エアが供給されている。この圧縮エアの供給により、立上り部分１６内の浚渫土Ａは、再び攪拌されると共に、排砂管３内を膨張しながら上昇するエアの流れに乗って上昇する。すなわち、排砂管３内の浚渫土Ａは、エアリフト効果により立上り部分１６を勢いを増しながら流動し、排砂管３の先端開口から排砂地２内へ勢いよく放出される。

このように本ポンプ浚渫土の排送方法によれば、排送管３内に沈殿現象が生じ易い部分で、浚渫土Ａに勢いが付与されるので、浚渫土Ａは、沈殿現象を起こすことなく円滑に排砂地２へ排送される。また、排砂管３内から採取した流体を、そのまま排砂管３内に再注入するので、排泥効率が低下することはなく、しかも、ポンプ浚渫船１側の吸引ポンプ７ａ，７ｂに余分な負荷がかかることもない。さらに、排砂管３内からの流体の採取および排砂管３内への流体の注入には、大きなポンプ圧を必要としないので、液戻し回路２１内に装備するポンプ２４としては、小規模のもの（一例として、２００ｋＷ程度）で足りる。

因みに、この種のポンプ浚渫・土捨工においては、浚渫土Ａが砂質土で、しかも排砂管３の末端部に比較的揚程差の大きい（６ｍ以上）立上り部分１６が存在する場合、ポンプ浚渫船１として最大級のもの（鋼Ｄ８０００ＰＳ型）を使用したとしても、その実質的な排送限界はせいぜい４ｋｍ程度となる。したがって、上記した実施形態のように排砂管３の全長が５ｋｍ以上にも達する場合は、ポンプ浚渫船１だけの能力で、排泥地２まで浚渫土Ａを排送することは困難である。

なお、上記実施形態においては、助勢装置２０を構成する液戻し回路２１を１系列だけ設けたが、この液戻し回路２１の設置数は任意であり、２系列以上設けてもよい。また、上記実施形態においては、助勢装置２０を構成するエア供給回路２２を２系列設けたが、このエア供給回路２２の設置数も任意であり、１系列だけ設けても、あるいは３系列以上設けてもよい。

本発明に係る助勢装置の設置構造と該助勢装置を利用して行う排泥方法の実施状況とを示す模式図である。 本発明が適用されるポンプ浚渫・土捨工の全体的な実施状況を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ ポンプ浚渫船
２ 排砂地
３ 排砂管
８ 堤体
１６ 排砂管の立上り部分
２０ 助勢装置
２１ 液戻し回路
２２ エア供給回路
２３ 戻し管
２３ｂ 戻し管の取水部
２３ｃ 戻し管の注水部
２４ ポンプ
２５ コンプレッサ
２６ エア給送管

Claims (7)

1. ポンプ浚渫土を排砂地へ排送する排砂管の途中から高含水の流体をポンプにより採取し、この採取した流体を、該ポンプにより前記採取箇所よりも上流側の排砂管内に再注入することを特徴とするポンプ浚渫土の排送方法。
2. 排砂管内の上部から流体を採取し、該流体を排砂管内の下部に再注入することを特徴とする請求項１に記載のポンプ浚渫土の排送方法。
3. 浚渫土の排送方向へ向けて流体を再注入することを特徴とする請求項１または２に記載のポンプ浚渫土の排送方法。
4. 排砂管の立上り部分に接近する区域で流体の採取および再注入を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のポンプ浚渫土の排送方法。
5. 排砂管の立上り部分の始端側に圧縮エアを注入することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のポンプ浚渫土の排送方法。
6. 排砂管の立上り部分が、排砂地を囲む堤体を乗越える末端部分であることを特徴とする請求項４または５に記載のポンプ浚渫土の排送方法。
7. 排砂管内を流れるポンプ浚渫土に勢いを付与する助勢装置であって、排砂管の立上り部分に接近する箇所から高含水の流体をポンプにより採取すると共に、前記採取した流体を該ポンプにより前記採取箇所よりも数百メートル離れた上流側の排砂管内に再注入する液戻し回路と、前記排砂管の立上り部分の始端側にコンプレッサから圧縮エアを供給するエア供給回路とを備えていることを特徴とするポンプ浚渫土の助勢装置。
   
   

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