JP4875461B2

JP4875461B2 - 浚渫装置

Info

Publication number: JP4875461B2
Application number: JP2006300103A
Authority: JP
Inventors: 徳明小島; 武俊前田
Original assignee: Kojimagumi Co Ltd
Current assignee: Kojimagumi Co Ltd
Priority date: 2006-11-06
Filing date: 2006-11-06
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2026-11-06
Also published as: JP2008115610A

Description

本発明は、海底、川底、湖底などに堆積する土砂などの浚渫土を、水中への散乱を抑制しながら、高い含砂率のまま連続的に浚渫できるようにした浚渫装置に関する。

従来、海底、川底、湖底などに堆積する土砂などの浚渫土を浚渫するのに、作業機としてのバックホウのバケットを用いて行なうようにすることは良く知られている（非特許文献１参照）。
図書「土木施工管理必携」 III 土木工学編・下巻財団法人全国建設研修センター建設研修調査会編集・発行２００３年１２月２０日第１６章５浚渫

ところで、バックホウなどの作業機は、俯仰作動可能に設けた作業腕の先端にバケットが装着されており、浚渫作業を行なうにあたっては、海底、川底、湖底などに堆積する、土砂などの浚渫土を掴んだバケットを、そのまま作業腕の仰起作動により海中、水中を持ち上げて浚渫するようにしているので、浚渫土を連続的に浚渫することができず、浚渫能率が悪いという課題があり、また、バケットにより土砂などの浚渫土を掴む際、あるいは、それを持ち上げる際に、海底、川底、湖底などに堆積している浚渫土や、バケットからこぼれ落ちた浚渫土が海中、水中に散乱して、海水、川水、湖水の汚染の原因になり、特に土砂などの浚渫土中に含まれるダイオキシンなどの有害成分の散乱により環境破壊を引き起こすという課題がある。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、含砂率の高い土砂などの浚渫土の水中への散乱を抑制しながら連続的に能率よく浚渫できるようにした、新規な浚渫装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、浚渫区域の水面上に停泊する作業台船と、この作業台の船上に搭載される作業機とを備え、
前記作業機に俯仰可能に設けられる作業腕の先端に、上下に回動可能に設けられるバケットにより、その内部に収容した浚渫土を揚土して集積場に移送するようにした、浚渫装置であって、
前記作業機の作業腕にジェットポンプ手段を備え、このジェットポンプ手段のポンプハウジングに混合チャンバを設け、この混合チャンバの上流端と下流端には、その内部を流れる浚渫土の流れ方向に沿って導入口と排出口とを対向して開口し、前記混合チャンバの途中に給水管を接続し、その給水管の先部に設けられる噴射ノズルを、混合チャンバ内に挿入して浚渫土の流れ方向に沿ってエルボ状に屈曲させ、その噴射ノズルの噴口を前記排出口に臨ませ、その排出口に排出管を接続し、
さらに、前記導入口に接続される吸上管の下端の吸込口を、その吸込口に向かって徐々に絞られたバケットの後端に進退自在に水密に嵌挿し、吸上管の吸込口は、その近傍に堆積、滞留する浚渫土を崩すべくバケット内を進退調節可能であり、
前記噴射ノズルから混合チャンバの排出口に向けて噴出されるジェット噴流により、バケット内の浚渫土を混合チャンバ内に吸い上げると共に該混合チャンバ内で混合された水と浚渫土とを前記排出管に送給するようにしたことを特徴としている。

上記目的を達成するために、請求項２の発明は、前記請求項１のものにおいて、前記排出管には、空気導入管が接続され、該空気導入管より排出管に噴入される加圧空気により、水と浚渫土との混合体の排出が助成されることを特徴としている。

上記目的を達成するために、請求項３の発明は、前記請求項１または２のものにおいて、前記バケットの開口前面には、土砂の掻き集め用兼土砂の拡散防止用蓋板が開閉可能に設けられていることを特徴としている。

上記目的を達成するために、請求項４の発明は、前記請求項１、２または３のものにおいて、前記給水管には、該給水管内の水圧を調整するための圧力調整弁が介装されていることを特徴としている。

請求項各項の発明によれば、噴射ノズルからのジェット噴流に因り、ジェットポンプ内に発生する負圧で、バケット内の、浚渫土を吸上管を通して揚土することができるので、浚渫土の散乱による水の汚染を可及的に低減することができる。また、浚渫に際してバケットを上下に大きく移動させないで済むので、その浚渫作業を能率良く行なうことができる。また、含砂率の高い浚渫土でも連続的に安定して揚土することができる。

また、ジェットポンプ手段の混合チャンバ内に連続的に吸い上げられた浚渫土は、混合チャンバ内を流れたのち、ジェット噴流の水と混合して前記排出管へと送給されるので、浚渫土は、噴射ノズルからのジェット噴流により抵抗少なく混合チャンバに吸い上げられて水と混合することができ、含砂率の高い浚渫土を連続的に安定して一層能率よく揚土することができる。また、バケットは、その内壁が、前記吸込口に向かって徐々に狭められているので、バケット内の含砂率の高い浚渫土でも、連続的に安定して吸込口へ吸い込むことができ、浚渫土の揚土能率が高められる。さらに、バケットの吸込口は該バケット内を進退調節可能であるので、吸込口近傍の浚渫土を崩しながら吸い込むことができ、含砂率の高い浚渫土を連続的に能率よく吸い込むことができる。

さらに、請求項２の発明によれば、排出管内には、空気導入口より加圧空気を導入できるので、浚渫土の移送抵抗を助成することができる。

さらに、請求項３の発明によれば、浚渫土をバケット内に能率よく掻き込むことができ、また、浚渫土を浚渫する際の、浚渫土の水中への散乱を効果的に抑制することができる。

さらにまた、請求項４の発明によれば、給水管内に圧入調整弁が介装されているので、給水管内の水圧を、最適な値に調整することができる。

本発明の実施の形態を、添付図面に例示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。

添付図面において、図１は、浚渫装置の全体側面図、図２は、図１の２矢視仮想線囲い部分の拡大図、図３は、図１の３矢視仮想線囲い部分の拡大図、図４は、図３の４矢視のバケットの斜視図である。

図１において、浚渫区域の水面上に作業台船ＢＳ（非自航船であって、図示しない繋留索条により繋留）が停泊する。

前記作業台船ＢＳ上には、従来公知の高深度バックホウＢＨが搭載されている。このバックホウＢＨは、自走可能な走行体１上に、鉛直軸回りに３６０°旋回可能な旋回台２が搭載されている。旋回台２の前部には、作業腕３が俯仰可能に設けられ、この作業腕３の先端に下向きのバケットＶが上下方向（上向きおよび下向き）に回動可能に支持されている。作業腕３は、基部作業腕３Ａ、中間部作業腕３Ｂおよび先部作業腕３Ｃを屈折かつ伸縮可能に連結して構成されており、図１に実線位置と鎖線位置に示すように俯仰作動される。そして、先部作業腕３Ｃの先部には、後に述べるように、バケットＶが上下方向に回動可能に支持されている。

なお、作業腕３は従来公知のものであるので、その詳細な説明を省略する。

前記先部作業腕３Ｃには、水底の土砂などの浚渫土を、高い含砂率のまま揚土して集積場５まで連続的に強制搬送するジェットポンプ手段ＪＰが備えられる。

以下、主に図２を参照して、このジェットポンプ手段ＪＰの構成について説明する。

作業機３の先部作業腕３Ｃの適所には、ジェットポンプ手段ＪＰのポンプハウジング７が固定されている。このポンプハウジング７内には、混合チャンバ８が形成されており、この混合チャンバ８には、後述する、給水管１２、排出管２１および吸上管２５が接続されている。混合チャンバ８の途中には、給水管１２が接続され、この給水管１２の先部に設けられる噴射ノズル１０は混合チャンバ８内に挿入されており、この噴射ノズル８は混合チャンバ８を流れる浚渫土の流れ方向に沿ってエルボ状に屈曲され、その噴射ノズル１０の噴口は、混合チャンバ８の排出口２０に臨んでいる。

給水管１２は、可撓性のホースよりなり、図１に示すように、作業腕３に支持され、上方に延長されて作業台船ＢＳ上に達しており、その端部が作業台船ＢＳに設けた給水ポンプ１３に接続されている。この給水ポンプ１３は、水を吸い上げるためのものであり、この実施例では、作業台船ＢＳの停泊する水域の水を吸い上げるように、その吸込側１４は、その水中内に浸漬される。給水管１２のジョイント１１には、圧力調整弁１５が接続されていて、給水管１２を流れる水の圧力を調整するようにされている。

給水ポンプ１３により吸い上げられた水は、給水管１２を通ってジェットポンプ手段ＪＰに至り、ここで噴射ノズル１０より、混合チャンバ８内にジェット噴流となって噴出されて混合チャンバ８内に負圧力を発生させることができ、この負圧力は、後に述べるように、バケットＶ内の土砂などの浚渫土を混合チャンバ８内に連続的に吸い上げることができる。

また、混合チャンバ８の上流端と下流端には、その内部を流れる浚渫土の流れ方向に沿って導入口２３と排出口２０が対向して開口され、排出口２０は、噴出ノズル１０に対向している。この排出口２０は、ポンプハウジング７に接続される排出管２１に連通されている。この排出管２１は可撓性のホースよりなり、図１に示すように作業腕３に支持されて、作業台船ＢＳを縦走し、水面を浮遊したのち護岸ＰＲを乗り越えて集積場５まで延長されており、後に述べるように、混合チャンバ８内の浚渫土を、そこに混合される水と共に集積場５まで搬送する。

図２に示すように、混合チャンバ８に、前記排出口２０に対向して開口される導入口２３は、ジョイント２４を介して吸上管２５に接続されている。吸上管２５は、可撓性のホースよりなり、作業腕３に沿うように水中に延長されていて、先部作業腕３ｃ先部に支持されるバケットＶに接続される。

図３，４に示すように、前記バケットＶは、互いに平行な左右側壁３０，３１と、それらの側壁３０，３１を継ぐ縦断面Ｖ字状の上下壁３２とを有して、その前面に出入口３３が開口されており、その出入口３３に対向する最後部に、吸上管２５の下端の吸込口３４がバケットＶ内に対して進退可能に水密に挿嵌されている。バケットＶの上下壁３２は吸込口３４に向かって断面Ｖ字状に漸次絞られており、この上下壁３２によって、バケットＶ内の土砂などの浚渫土が吸込口３４に向かって連続的に導かれるようにされている。バケットＶの後端と吸上管２５の端部との間には、吸上管２５をバケットＶに対して強制的に進退移動させるアクチュエータ３６が設けられる。このアクチュエータ３６は、一対の伸縮シリンダ３６ｃ，３６ｃにより構成されており、これらの伸縮シリンダ３６ｃ，３６ｃの基端は、吸上管２５の外側にピン連結され、またそれらの先端は、バケットＶの後端外側にピン連結される。一対の伸縮シリンダ３６，３６ｃの同調伸縮作動によれば、図３矢印ａに示すように、吸上管２５の吸込口３４をバケットＶ内に向かって進退移動させることができ、これにより、バケットＶ内の吸込口３４近傍に堆積、滞留した土砂などの浚渫土を崩しながら吸い込むことが可能となり、含砂率の高い浚渫土を、安定して能率よく吸上管２５へと吸い込むことができる。

図３，４に示すように、先部作業腕３Ｃの先端には、バケットＶの上部が前後に揺動可能に軸支４０されると共に、これと同軸上にバケットＶの出入口３３を開閉制御する蓋板３８が開閉可能に軸支４０され、この蓋板３８の外面には、先部作業腕３Ｃに軸支される開閉シリンダ４５の先端がピン連結４６され、開閉シリンダ４５の伸縮作動によれば、蓋板３８が開閉される。蓋板３８の周縁部およびバケットＶの前面の下縁には、複数の掻込爪３９が設けられる。またバケットＶの上部と作業腕３の先部作業腕３Ｃには、リンク４ａ，４ｂの一端がそれぞれピン連結４１，４２され、それらのリンク４ａ，４ｂの他端は集合されて伸縮シリンダ４４の先端にピン連結４３されており、この伸縮シリンダ４４の伸縮作動によれば、リンク４ａ，４ｂを介してバケットＶは軸支４０部まわりに起伏回動される。

つぎに、この実施例の作用について説明する。

(1) 図１に示すように、バックホウＢＨを搭載した作業台船ＢＳを、浚渫すべき水域に停泊させる。

(2) ここで、バックホウＢＨの作業腕３を俯伏作動して、該作業腕３の先部を、バケットＶと共に水中に進入させる。このとき、バケットＶは上向きに回動させて、その出入口３３を下向きとする。

作業腕３の俯伏作動に伴い、バケットＶの下面は水底に着地され、その出入口３３を土砂などの浚渫土内に食い込ませ、蓋板３８の回動により浚渫土をバケットＶ内に掻く込む。

(3) つぎに、圧力調整弁１５を開弁制御し、給水ポンプ１３を稼働する。これにより、水は給水管１２を通ってジェットポンプ手段ＪＰに至り、噴射ノズル１０より混合チャンバ８内に噴出される。混合チャンバ８内では噴射ノズル１０より勢いよく噴出されるジェット噴流は、排出口２０に向けて噴出され、これによるエゼクタ効果により、混合チャンバ８内に負圧力を発生させ、これにより、吸上管２５を通してバケットＶ内に吸引力を発生させる。バケットＶ内の浚渫土は、吸込口３４より吸上管２５を通ってジェットポンプ手段ＪＰの混合チャンバ８内に吸い上げられる。このとき、バケットＶの上下壁３２の内壁面は、吸込口３４に向かって漸次絞られる案内面を形成しているので、バケットＶの浚渫土は、その内壁面に案内されて、その吸込口３４に向けて連続的に円滑に導かれる。また、吸込口３４は、アクチュエータ３６によりバケットＶ内を強制的に進退制御することにより、バケットＶ内の吸込口３４近傍に堆積、滞留する土１砂などの浚渫土を崩しながらその吸込が可能であり、高含砂率の浚渫土でも、抵抗少なく連続的に吸い込むことができる。

また、排出管２１内には、エアポンプＡＰからの空導入管１８を通して空気導入口１７を通して圧力空気が導入され、水と浚渫土との混合体の搬送を助成することが可能となる。

ところで、混合チャンバ８内では、混合チャンバ８内の導入された浚渫土は、前記噴射ノズル１０からのジェット噴流となって流れ、その水と混合され、混合チャンバ８内を抵抗少なく円滑に流れて、浚渫土と水との混合体を排出管２１へ連続的に排出することができる。また、浚渫土と水との混合体は、空気導入口１７から排水管２１への加圧空気の導入によりにその搬送が助成される。

また、前記浚渫作業において、蓋体３８は、その開閉作動により、浚渫土をバケットＶ内に能率良く掻き集めて浚渫作業能率を高めることができ、また、浚渫土の拡散を低減することができる。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

たとえば、前記実施例では、本発明浚渫装置をバックホウに実施した場合を説明したが、これを他の作業機にも実施できることは勿論である。

本発明浚渫装置の全体側面図図１の２矢視仮想線囲い部分の拡大図図１の３矢視仮想線囲い部分の拡大図図３の４矢視のバケットの斜視図

ＢＨ・・・作業機（バックホウ）
ＪＰ・・・ジェットポンプ手段
ＢＳ・・・・作業台船
Ｖ・・・・バケット
３・・・・作業腕
５・・・・集積場
７・・・・ポンプハウジング
８・・・・混合チャンバ
１０・・・噴射ノズル
１２・・・給水管
１３・・・給水ポンプ
１５・・・圧力調整弁
１８・・・空気導入管
２０・・・排出口
２１・・・排出管
２３・・・導入口
２５・・・吸上管
３４・・・吸込口
３６・・・アクチュエータ
３８・・・蓋板

Claims

浚渫区域の水面上に停泊する作業台船（ＢＳ）と、この作業台船（ＢＳ）上に搭載される作業機（ＢＨ）とを備え、
前記作業機（ＢＨ）に俯仰可能に設けられる作業腕（３）の先端に、上下に回動可能に設けられるバケット（Ｖ）により、その内部に収容した浚渫土を揚土して集積場（５）に移送するようにした、浚渫装置であって、
前記作業機（ＢＨ）の作業腕（３）にジェットポンプ手段（ＪＰ）を備え、このジェットポンプ手段（ＪＰ）のポンプハウジング（７）に混合チャンバ（８）を設け、この混合チャンバ（８）の上流端と下流端には、その内部を流れる浚渫土の流れ方向に沿って導入口（２３）と排出口（２０）とを対向して開口し、前記混合チャンバ（８）の途中に給水管（１２）を接続し、その給水管（１２）の先部に設けられる噴射ノズル（１０）を、混合チャンバ（８）内に挿入して浚渫土の流れ方向に沿ってエルボ状に屈曲させ、その噴射ノズル（１０）の噴口を前記排出口（２０）に臨ませ、その排出口（２０）に排出管（２１）を接続し、
さらに、前記導入口（２３）に接続される吸上管（２５）の下端の吸込口（３４）を、その吸込口（３４）に向かって徐々に絞られたバケット（Ｖ）の後端に進退自在に水密に嵌挿し、吸上管（２５）の吸込口（３４）は、その近傍に堆積、滞留する浚渫土を崩すべくバケット（Ｖ）内を進退調節可能であり、
前記噴射ノズル（１０）から混合チャンバ（８）の排出口（２０）に向けて噴出されるジェット噴流により、バケット（Ｖ）内の浚渫土を混合チャンバ（８）内に吸い上げると共に該混合チャンバ（８）内で混合された水と浚渫土とを前記排出管（２１）に送給するようにしたことを特徴とする、浚渫装置。
前記排出管（２１）には、空気導入管（１８）が接続され、該空気導入管（１８）より排出管（２１）に噴入される加圧空気により、水と浚渫土との混合体の排出が助成されることを特徴とする、前記請求項１記載の浚渫装置。
前記バケット（Ｖ）の開口前面には、土砂の掻き集め用兼土砂の拡散防止用蓋板（３８）が開閉可能に設けられていることを特徴とする、前記請求項１または２記載の浚渫装置。
前記給水管（１２）には、該給水管（１２）内の水圧を調整するための圧力調整弁（１５）が介装されていることを特徴とする、前記請求項１、２または３記載の浚渫装置。