JP4822469B2

JP4822469B2 - 水中打設船

Info

Publication number: JP4822469B2
Application number: JP2010162470A
Authority: JP
Inventors: 恭一永瀬; 篤茅畑; 俊久畑野; 道夫後藤; 廣行阪本; 康孝中井; 孝文岸口; 秀浩杉; 嘉朗大森; 正富来; 正菊地; 常雄那須
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: JP2010275854A

Description

本発明は埋立地において、浚渫土砂などにセメント系等の固化材を添加した埋立て材を、浚渫土砂と固化材が分離することなく水中打設するようにした水中打設船に関する。

浚渫土砂などにセメント系等の固化材を添加し、固化していない状態のものは、埋立て材として使用可能であり、このような埋立て材を水中に打設して埋立てる工法として、（１）トレミー管またはシュートを介して埋立て材を水中に打設する工法、（２）垂直に吊ったケーシングの下端の打設口を、常に一定の深さで既埋立て土中に埋め込んで埋立て材を水中打設する工法（例えば、特公平６−６３２１４号や特公平６−６３２１５号など）が一般的である。

しかしながら、上述した従来の工法で埋立て材を水中打設する場合、次のような不具合がある。
上記（１）のトレミー管やシュートを用いる工法では、トレミー管やシュート内に水が充満しており、埋立て材が水底に到達する途中で浚渫土砂と固化材が分離し、埋立て材の品質を確保することができず、また、水質汚濁が生じる不具合があった。
上記（２）の垂直に吊ったケーシングの下端の打設口を常に一定の深さで既埋立て土中に埋め込む工法では、ケーシングの下端が常に既埋立て土中に埋め込まれている状態が維持される必要があり、そのため先に打設された既埋立て土をその内部から押し広げるような少量ずつの打設しか行えず、短時間で大量の土砂を打設することができない。
すなわち、短時間で大量の土砂を打設すると、ケーシングの下端の振動が大きくなり、また、ケーシングの下端から流出される埋立て材の勢い（流速）も大きくなる。そのため、ケーシングの下端で周囲の浮泥や先に打設された既埋立て土を撹乱させ、また、埋立て材は水底に当たってケーシングの径方向外方に勢いよく流出するため、ケーシングの下端が水中に露出すると共に埋立て材は水底上の広い範囲にわたって拡散される。その結果、水質汚濁が生じ、また、埋立て材が何処に打設されたかも不明となる。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、埋立て材の品質を確保でき、また、水質汚濁を最小限に抑えつつ大量の埋立て材を打設できる水中打設船を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明の水中打設船は、前後方向の長さを有する船体と、前記船体に設けられた水中打設装置とを備え、前記水中打設装置は、直線状に延在し前記船体の前後長さに対応した長い長さを有する管体と、前記管体の一端に設けられ埋立て材が投入されるホッパーと、前記管体の内部に回転可能に配設され回転することで埋立て材を密着した状態で管体内を押し進めるスクリュー羽根と、スクリュー羽根を回転駆動する駆動部と、前記管体の他端に設けられた水中打設具とで構成され、前記管体は、その長さ方向を船体の前後方向に向けて配設されると共に、前記一端側が船体の前部寄りまたは後部寄りの部分にフレーム部材を介して上下に揺動可能に結合され、前記管体を上下揺動させる揺動駆動手段が設けられ、前記水中打設具は、整流部材と筒状部材を備え、前記整流部材は、前記管体の下端の下方に臨み該下端から流出される埋立て材に衝当して埋立て材を管体の径方向外方に向けるように前記管体に取着され、前記筒状部材は、上下に開放状で上端が前記管体の他端よりも上位に位置すると共に下端が前記管体の他端よりも下方に位置して管体の他端部分および前記整流部材の周囲を囲むように前記管体に取着され、前記管体は複数本設けられ、前記整流部材は前記各管体の下端の下方に臨むようにそれぞれ配設され、前記筒状部材は単一でこれら複数本の管体の下端部分の周囲を囲むように配設されることを特徴とする。
また、本発明の水中打設船は、前後方向の長さを有する船体と、前記船体に設けられた水中打設装置と、前記水中打設装置を上下に揺動させる揺動駆動手段を備え、前記水中打設装置は、直線状に延在し前記船体の前後長さに対応した長い長さを有する管体と、前記管体の一端に設けられ埋立て材が投入されるホッパーと、前記管体の内部に回転可能に配設され回転することで埋立て材を密着した状態で管体内を押し進めるスクリュー羽根と、前記管体の一端側に設けられ前記スクリュー羽根を回転駆動する駆動部と、前記管体の他端に設けられた水中打設具とで構成され、前記揺動駆動手段は、船体上に配設されワイヤが巻回されたウィンチと、船体の外縁に設けられたワイヤ案内部と、前記ウィンチから引き出され前記ワイヤ案内部を経て端部が前記管体に連結されたワイヤとで構成され、前記管体は、その長さ方向を船体の前後方向に向けて配設されると共に、前記一端側が船体の前部または後部のうちの一方寄り部分にフレーム部材を介して上下に揺動可能に結合され、前記案内部は、前記船体の前部または後部のうちの他方に設けられ、前記水中打設具は、整流部材と筒状部材を備え、前記整流部材は、前記管体の下端の下方に臨み該下端から流出される埋立て材に衝当して埋立て材を管体の径方向外方に向けるように前記管体に取着され、前記筒状部材は、上下に開放状で上端が前記管体の他端よりも上位に位置すると共に下端が前記管体の他端よりも下方に位置して管体の他端部分および前記整流部材の周囲を囲むように前記管体に取着され、前記管体は複数本設けられ、前記整流部材は前記各管体の下端の下方に臨むようにそれぞれ配設され、前記筒状部材は単一でこれら複数本の管体の下端部分の周囲を囲むように配設されることを特徴とする。

本発明によれば、埋立て材の品質を確保でき、また、水質汚濁を抑制しつつ短時間で大量の埋立て材を確実に打設することができる。

水中打設船の平面図である。埋立て材を水中打設している状態の水中打設船の正面図である。水中打設装置の正面図である。水中打設装置の平面図である。水中打設船の移動時の正面図である。（Ａ）は水中打設具の断面正面図、（Ｂ）は同平面図である。水中打設具を用いて埋立て材を打設する際の説明図である。（Ａ）は別の実施の形態に係る水中打設具の断面正面図、（Ｂ）は同平面図である。（Ａ）は別の実施の形態に係る水中打設具の断面正面図、（Ｂ）は同平面図である。水中打設船と固化処理船と固化材プラント船と土運搬船との位置関係の説明図である。

以下、本発明の水中打設船を添付図面にしたがって説明する。
図１０は水中打設船と固化処理船と固化材プラント船と土運搬船との位置関係の説明図を示す。
図１０に示すように、例えば、海上に、水中打設船１２と固化処理船１４と固化材プラント船１６とがそれぞれアンカーを介して配置され、図１０において符号Ｒはアンカロープを示す。
固化処理船１４に土運船１８から浚渫土砂が運ばれ、固化材プラント船１６で作られたセメントミルクが固化処理船１４に供給され、固化処理船１４で浚渫土砂とセメントミルクが攪拌混合され埋立て材とされる。そして、この埋立て材は海上配管Ｈを介してエアーにより水中打設船１２に圧送され、水中打設船１２により海底に打設される。

図１は水中打設船の平面図、図２は埋立て材を水中打設している状態の水中打設船の正面図、図３は水中打設装置の正面図、図４は水中打設装置の平面図、図５は水中打設船の移動時の正面図を示す。
図１に示すように、水中打設船１２は船体２０を備え、船体２０には、海上配管Ｈを介して圧送されてくる埋立て材から空気を分離するサイクロン２２と、空気が分離された埋立て材を貯溜する貯泥槽２４と、貯泥槽２４から供給される埋立て材を水中打設する水中打設装置２６と、水中打設装置２６を上下に揺動させる揺動駆動手段２８を備えている。
船体２０は前後方向の長さが左右方向の幅よりも大きい平面視長方形に形成され、図１において、符号２００２はアンカロープＲの巻き上げ繰り出しを行なう送船ウィンチ、２００４は操作室、２００６は制御室を示す。

水中打設装置２６は、船体２０の左右方向の端部に位置する船体２０の側部に配設されている。
水中打設装置２６は、船体２０の前後長さに対応した長い長さを有する管体３０と、管体３０の一端に設けられ埋立て材が投入されるホッパー３２と、管体３０の内部に回転可能に配設され回転することで埋立て材を密着した状態で管体３０内を押し進めるスクリュー羽根３４と、管体３０の一端側に設けられスクリュー羽根３４を回転駆動する駆動部３６と、管体３０の他端（先端または下端）に配設された水中打設具５０とで構成されている。

前記管体３０は、直線状に延在し後述するように船体２０側により揺動可能に支持される管体本体部３００２と、管体本体部３００２の先端に屈曲部３００４を介して設けられ管体本体部３００２を水平に向けたときに前記屈曲部３００２から斜め下向きに直線状に延在する管体先部３００６により構成されている。
管体３０は、船体２０の前後長さに対応した長い長さを有し、その長さ方向を船体２０の前後方向に向けて配設されている。この場合、管体３０の長さは、船体２０の前後長さよりも長くてもよく、あるいは、短くてもよく、あるいは、ほぼ同じでもよいが、要するに、管体３０の長さは、船体２０の前後長さと比べる程度に十分に長い長さを有している。
本実施の形態では、管体３０は互いに平行に延在するように２本併設して設けられ、各管体３０にそれぞれスクリュー羽根３４が配設され、各管体本体部３００２の先端までスクリュー羽根３４が延在している。

また、２本の管体３０（管体本体部３００２）の一端の上面には前記ホッパー３２が設けられている。
ホッパー３２は単一で、このホッパー３２に貯泥槽２４から埋立て材が投入され、ホッパー３２から２本の管体３０に埋立て材が投入される。
本実施の形態では、埋立て材がホッパー３２から管体３０に均等に投入されるように、図３に示すように、ホッパー３２の底部に攪拌機３２０２が配設されている。また、管体３０（管体本体部３００２）の傾斜の如何に拘わらず埋立て材が貯泥槽２４からホッパー３２に円滑に投入されるように、ホッパー３２の開口３２０４は前後に長く形成され、この開口３２０４の中央に貯泥槽２４の投入口２４０２が臨んでいる。

２本の管体３０（管体本体部３００２）の一端の下面には、管体３０（管体本体部３００２）の延長上を延在するようにフレーム部材４０が設けられ、このフレーム部材４０は、船体２０に固定されたブラケット２０１０、ブラケット２０１０とフレーム部材４０に挿通されたピン２０１２を介して船体２０で支持され、ピン２０１２は船体２０の前部寄りの部分に位置している。これにより管体３０（管体本体部３００２）は、ホッパー３２が常に水面上に位置するように、ピン２０１２を支点として船体２０の前部寄り箇所で揺動可能に支持されている。
前記駆動部３６は油圧式あるいは電動式のモータで構成され、スクリュー羽根３４に対応して２つ設けられている。そして、各スクリュー羽根３４の上端はそれぞれモータに連結され、各モータはフレーム部材４０上に管体３０の長手方向に沿って移動可能に配設されている。
また、前記フレーム部材４０の端部には油圧シリンダ４２が２つ設けられ、各油圧シリンダ４２のピストンロッドは対応するモータに連結され、油圧シリンダ４２の伸縮作動により、スクリュー羽根３４およびモータは管体３０（管体本体部３００２）の延在方向に沿ってスライドするように構成されている。このように管体３０（管体本体部３００２）に対してスクリュー羽根３４をスライドさせることにより、目詰まりなどを除去するメンテナンス時に大変便利となる。

揺動駆動手段２８は、船体２０上に配設されたウィンチ２８０２と、ウィンチ２８０２に巻回されたワイヤ２８０４と、船体２０の後部で幅方向の外縁に設けられたワイヤ案内部２８０６とを備えている。
ウィンチ２８０２から引き出されたワイヤ２８０４は、ワイヤ案内部２８０６を経て端部が管体３０（管体本体部３００２）の先端寄り箇所に連結され、ウィンチ２８０２の駆動により水中打設装置２６がピン２０１２を支点として上下に揺動するように構成されている。そして、管体３０（管体本体部３００２）を船体２０の側部で水平に吊り上げられるように、前記ワイヤ案内部２８０６は、所定の高さの支柱２８０６Ａと、この支柱２８０６Ａの上端に配設されワイヤ２８０４を案内する滑車２８０６Ｂから構成されている。

前記水中打設具５０は、図６（Ａ）、（Ｂ）で示すように、整流部材５２と筒状部材５４を備えている。
前記整流部材５２は、前記管体先部３００６の先端（下端）３０１０の下方に臨むように、複数本のロッド５６を介して管体先部３００６に取着されている。
そして、整流部材５２が管体先部３００６の先端３０１０に臨む面は、先端３０１０から流出される埋立て材に衝当して埋立て材を管体先部３００６の径方向外方に向けるように、中央が先端３０１０側に突出した円錐面で形成されている。

前記筒状部材５４は鋼製で、２本の管体先部３００６の先端３０１０の外側を囲むように横長の楕円状に形成され、上下部は開放されている。
前記筒状部材５４は、管体先部３００６が鉛直方向で下方に向いた状態で、その上端が管体先部３００６の下端３０１０よりも上位に位置すると共に下端が管体先部３００６の下端３０１０よりも下方に位置するように、両側部が各管体先部３００６にそれぞれ可撓可能な３本の細長状の部材５８により管体３０に取着されている。なお、このような可撓可能な細長状の部材５８として鎖やワイヤを用いることができる。
本実施の形態では、管体先部３００６の下端３０１０が、筒状部材５４の高さのほぼ中央に位置するように配設されている。

次に、水中打設船１２により埋立て材を海底に打設する場合について説明する。
水中打設船１２では、管体３０の下端に設けられた筒状部材５４の下端が海底Ｂに付くように（載置されるように）、ウィンチ２８０２、ワイヤ２８０４を介して管体３０の揺動角度、すなわち水中打設装置２６の揺動角度が調節される。
そして、筒状部材５４の下端が海底Ｂに付くと、海底Ｂに堆積された浮泥の中に筒状部材５４の下端が沈み、筒状部材５４の下端の開口は閉塞される。

埋立て材は海上配管Ｈを介して固化処理船１４から水中打設船１２のサイクロン２２に供給され、サイクロン２２で空気が分離された後、埋立て材は貯泥槽２４に貯溜され、貯泥槽２４からホッパー３２に供給され、攪拌機３２０２を経てスクリュー羽根３４上に埋立て材が供給される。分離された空気は空気排出管Ｊを通じ安全に放出される。
そして、駆動部３６によりスクリュー羽根３４が回転駆動され、管体３０の内部に海水が充満しているものの、埋立て材は、管体３０の内部をスクリュー羽根３４により密着した状態で押し進められ、管体３０の先端３０１０から筒状部材５４の内側の海水中に押し出される。この場合、埋立て材は、管体３０の内部を密着した状態で押し進められるので、先端３０１０に至る前に管体３０の内部で浚渫土砂と固化材が分離することがない。

図７に示すように、前記管体３０の下端３０１０から押し出された埋立て材は、整流部材５２に衝当して筒状部材５４の内面に向きが変えられ、筒状部材５４の内面に衝当する。これにより先堀が防止され、また、管体３０の下端３０１０から押し出された埋立て材の勢い（流速）が、筒状部材５４の内側で減衰され、筒状部材５４の下端の開口が閉塞されていることから、埋立て材は筒状部材５４の内部で下から上へ充填されていく。
そして、埋立て材は管体先部３００６の外周面と筒状部材５４の内周面で形成される環状空間を上昇していき、筒状部材５４の上端から筒状部材５４の外側へ、勢い（流速）が減衰された埋立て材が溢れ出し、筒状部材５４の首位の海底Ｂ上において勢い（流速）が減衰された埋立て材があたかも広がりつつ順次積み重ねられていき、これにより筒状部材５４の周囲の海底Ｂ上に埋立て材が打設されていく。

したがって、短時間で大量の土砂を打設しても、管体３０から流出される埋立て材の勢いにより海底Ｂ上の浮泥や周囲の埋立て材を撹乱させることが抑制される。
また、管体３０（管体先部３００６）の振動が大きくなったとしても、この振動は筒状部材５４により減衰されるので、振動により海底Ｂ上の浮泥や周囲の埋立て材を撹乱させることが抑制される。
したがって、水質汚濁を生じることなく、筒状部材５４の周囲の限定された箇所に大量の埋立て材を短時間で確実に打設することが可能となる。

また、揺動駆動手段２８により管体３０を揺動させることで、管体３０の先端部３００６および筒状部材５４の深さ（海底からの高さ）を変えることができるので、干満潮時などのように水深が変化しても簡単に対応できる。
また、管体３０を、その長さ方向を船体２０の前後方向に向けて配設し、管体３０の一端側を船体２０の前部寄り部分でピン２０１２を介して上下に揺動可能に支持し、かつ、管体３０の他端側に連結されたワイヤ２８０４の荷重を受けるワイヤ案内部２８０６を船体２０の後部に配設したので、長尺で重量大なる水中打設装置２６の重量を船体２０の前後部全体で受けることができ、図２で示すように、打設作業中の船体２０の安定性を高め、また、図５で示すように、管体３０を海面上で水平状態として移動する際の船体２０の走行安定性を高める上でも極めて有利となる。

筒状部材５４の周囲に所望量の埋立て材が打設されたならば、スクリュー羽根３４による管体３０内の埋立て材の移送を停止し、管体３０を上方に揺動させて筒状部材５４を海底から離し、次の打設箇所に船体２０を移動させ、前記と同様に埋立て材を打設していく。この場合の船体２０の移動は、例えば、船体２０を前方に移動させる場合には、船体２０の後部に配置された送船ウィンチ２００２においてアンカロープＲを繰り出し、また、船体２０の前部に配置された送船ウィンチ２００２においてアンカロープＲを巻き上げることで行われる。なお、筒状部材５４の下端は開放されているので、管体３０を上方に揺動させると、筒状部材５４の内部に埋立て材が残留することはなく、筒状部材５４の内部に残留した埋立て材の荷重が管体３０に影響を及ぼすことはない。

なお、実施の形態では、船体２０の幅方向の側部に水中打設装置２６を配設した場合について説明したが、船体の前端または後端を除く部分で船体を幅方向に分割し、これら分割した船体間に水中打設装置を配設することも可能である。
また、実施の形態では、管体３０が２本の場合について説明したが、管体３０の本数は１本でもよく、あるいは、３本以上であってもよい。管体３０が１本の場合には、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、筒状部材５４は平面視した場合、円形となり、筒状部材５４の中心に管体先部３００６が位置することになる。
また、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、筒状部材５４の上端から突出しつつ筒状部材５４の周方向に延在する壁部６０を設け、周方向に延在する筒状部材５４の部分の高さを他の部分よりも高く形成すると、埋立て材の打設時に、筒状部材５４の上端から筒状部材５４の外側へ、勢いが減衰された埋立て材が溢れ出す方向を特定の方向に向けることができ、限定された狭い箇所のみに埋立て材を打設する場合などに有利となる。

以上の説明で明らかなように本発明の水中打設船によれば、埋立て材の品質を確保でき、また、水質汚濁を抑制しつつ大量の埋立て材を確実に打設できる。

１２水中打設船
２０船体
２６水中打設装置
３０管体
５０水中打設具
５２整流部材
５４筒状部材

Claims

前後方向の長さを有する船体と、
前記船体に設けられた水中打設装置とを備え、
前記水中打設装置は、直線状に延在し前記船体の前後長さに対応した長い長さを有する管体と、前記管体の一端に設けられ埋立て材が投入されるホッパーと、前記管体の内部に回転可能に配設され回転することで埋立て材を密着した状態で管体内を押し進めるスクリュー羽根と、スクリュー羽根を回転駆動する駆動部と、前記管体の他端に設けられた水中打設具とで構成され、
前記管体は、その長さ方向を船体の前後方向に向けて配設されると共に、前記一端側が船体の前部寄りまたは後部寄りの部分にフレーム部材を介して上下に揺動可能に結合され、
前記管体を上下揺動させる揺動駆動手段が設けられ、
前記水中打設具は、整流部材と筒状部材を備え、
前記整流部材は、前記管体の下端の下方に臨み該下端から流出される埋立て材に衝当して埋立て材を管体の径方向外方に向けるように前記管体に取着され、
前記筒状部材は、上下に開放状で上端が前記管体の他端よりも上位に位置すると共に下端が前記管体の他端よりも下方に位置して管体の他端部分および前記整流部材の周囲を囲むように前記管体に取着され、
前記管体は複数本設けられ、前記整流部材は前記各管体の下端の下方に臨むようにそれぞれ配設され、前記筒状部材は単一でこれら複数本の管体の下端部分の周囲を囲むように配設される、
ことを特徴とする水中打設船。
前後方向の長さを有する船体と、
前記船体に設けられた水中打設装置と、
前記水中打設装置を上下に揺動させる揺動駆動手段を備え、
前記水中打設装置は、直線状に延在し前記船体の前後長さに対応した長い長さを有する管体と、前記管体の一端に設けられ埋立て材が投入されるホッパーと、前記管体の内部に回転可能に配設され回転することで埋立て材を密着した状態で管体内を押し進めるスクリュー羽根と、前記管体の一端側に設けられ前記スクリュー羽根を回転駆動する駆動部と、前記管体の他端に設けられた水中打設具とで構成され、
前記揺動駆動手段は、船体上に配設されワイヤが巻回されたウィンチと、船体の外縁に設けられたワイヤ案内部と、前記ウィンチから引き出され前記ワイヤ案内部を経て端部が前記管体に連結されたワイヤとで構成され、
前記管体は、その長さ方向を船体の前後方向に向けて配設されると共に、前記一端側が船体の前部または後部のうちの一方寄り部分にフレーム部材を介して上下に揺動可能に結合され、
前記案内部は、前記船体の前部または後部のうちの他方に設けられ、
前記水中打設具は、整流部材と筒状部材を備え、
前記整流部材は、前記管体の下端の下方に臨み該下端から流出される埋立て材に衝当して埋立て材を管体の径方向外方に向けるように前記管体に取着され、
前記筒状部材は、上下に開放状で上端が前記管体の他端よりも上位に位置すると共に下端が前記管体の他端よりも下方に位置して管体の他端部分および前記整流部材の周囲を囲むように前記管体に取着され、
前記管体は複数本設けられ、前記整流部材は前記各管体の下端の下方に臨むようにそれぞれ配設され、前記筒状部材は単一でこれら複数本の管体の下端部分の周囲を囲むように配設される、
ことを特徴とする水中打設船。
前記管体は、直線状に延在して前記船体に揺動可能に結合される管体本体と、前記管体本体の端部に屈曲部を介して連結され前記管体本体に対して斜めに延在し前記管体の他端を構成する管体先部とで構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の水中打設船。
前記管体の船体への結合は、船体側で支持されたピンで前記フレーム部材が回転可能に支持されることで行われていることを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の水中打設船。
前記駆動部はスクリュー羽根の上端に連結されたモータで構成され、前記スクリュー羽根およびモータは前記管体の延在方向に沿ってスライド可能に配設され、前記フレーム部材に前記モータおよびスクリュー羽根を前記管体の延在方向に沿ってスライドさせる油圧シリンダが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４に何れか１項記載の水中打設船。
前記ホッパーは、船体の前後方向に長い埋立て材投入用の開口を備えることを特徴とする請求項１乃至５に何れか１項記載の水中打設船。
前記筒状部材は、可撓可能な複数の細長状の部材により前記管体に取着されていることを特徴とする請求項１乃至６に何れか１項記載の水中打設船。
前記筒状部材の周方向に延在する上端部分は、他の上端部分よりも高く形成されていることを特徴とする請求項１乃至７に何れか１項記載の水中打設船。