JP5843341B1 - 水底土砂除去装置および水底土砂除去工法 - Google Patents

Abstract

【課題】土砂移送管のどの位置であっても円滑に土砂の移動を行うことができると共に、大きな層厚の土砂除去が可能となる水底土砂除去装置および水底土砂除去工法を提供する。【解決手段】複数の土砂流入口と複数の水噴出口が長手方向に配設された土砂移送管と、該土砂移送管の概略中央に搭載した吸引ポンプにより前記土砂移送管内に水流を発生させると共に、前記水噴出口から水ジェットを噴出させて、前記土砂流入口から前記土砂移送管内に土砂を流入させ、かつ該土砂を前記水流に乗せて外部へ排出する水底土砂除去装置において、前記土砂移送管が、吸引ポンプの取り付け位置を中心に略Ｖ字形をなし、該Ｖ字形の突出側を下向きにしている。【選択図】図１

Description

本発明は、海底、河底、湖底等の水底に堆積した土砂を除去する浚渫を行うための水底土砂除去装置および水底土砂除去工法に関する。

従来より、浚渫を行う水底土砂除去装置は、種々の形態が知られており、例えば特許文献１に記載された水底土砂除去装置が知られている。

特許文献１に記載された水底土砂除去装置は、複数の土砂流入口が長手方向に配設された土砂移送管と複数の水噴出口が長手方向に配設された給水管とを並設してなる複合管を水底の堆積土砂中に沈設し、前記土砂移送管に搭載した吸引ポンプにより該土砂移送管内に水流を発生させると共に、前記水噴出口から水ジェットを噴出させて、前記土砂流入口から土砂移送管内に土砂を流入させ、かつ該土砂を前記水流に乗せて外部へ排出する水底土砂除去装置において、前記吸引ポンプを前記土砂移送管の中央に配置すると共に、前記給水管を前記土砂移送管の上部側に配置し、前記給水管の水噴出口は、該給水管から前記土砂移送管内を貫通して下方へ延ばした枝管の先端に開口させ、かつけん引方式により前記土砂移送管を水底上で平行移動させるという構成を備えている。

このような水底土砂除去装置によれば、土砂移送管の中央に吸引ポンプを配置しているので、その左右の重量バランスがよくなり、牽引式で土砂移送管を安定して平行移動させることができる。また、土砂移送管の上部側に給水管を配置し、該給水管から土砂移送管内を貫通して下方へ延ばした枝管の先端に水噴出口を開口させているので、土砂移送管を平行移動させる際、給水管の枝管の先端部のみに土砂抵抗がかかるだけとなり、給水管にかかる土砂抵抗が大幅に低減して土砂移送管の移動が円滑となる。

特許第４９９８６８８号公報

このような水底土砂除去装置は、土砂移送管内に取り込んだ土砂を吸引ポンプまで移動させる作用は、吸引ポンプによる吸引力だけで行われているので、吸引ポンプから離れた位置、例えば土砂移送管の先端部位では、土砂を吸引ポンプまで移動させる力が弱くなり、十分に吸引を行うことができないという課題があった。

また、特許文献１に記載された水底土砂除去装置は、土砂移送管が水平面内において牽引方向の前方向に開いたＶ字形となっているため、土砂を深くあるいは深い層厚で除去することができないという課題があった。

また、特許文献１に記載された水底土砂除去装置は、給水管と土砂移送管とが並設してなる複合管を備えているので、土砂移送管の長さを容易に変更することができず、土砂除去の範囲に応じた土砂移送管の長さの調整を行うことが難しいという問題があった。

そこで、本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、土砂移送管のどの位置であっても円滑に土砂の移動を行うことができると共に、大きな層厚の土砂除去が可能となる水底土砂除去装置および水底土砂除去工法を提供することを目的とする。

本発明に係る水底土砂除去装置は、複数の土砂流入口と複数の水噴出口が長手方向に配設された土砂移送管と、該土砂移送管の概略中央に搭載した吸引ポンプにより前記土砂移送管内に水流を発生させると共に、前記水噴出口から水ジェットを噴出させて、前記土砂流入口から前記土砂移送管内に土砂を流入させ、かつ該土砂を前記水流に乗せて外部へ排出する水底土砂除去装置において、前記土砂移送管が、吸引ポンプの取り付け位置を中心に略Ｖ字形をなし、該Ｖ字形の突出側を鉛直方向に対して下向きにしていることを特徴とする。

また、本発明に係る水底土砂除去装置において、前記土砂移送管は、前記土砂流入口と前記水噴出口が形成された一対の土砂移送管体と、前記土砂移送管体を連結すると共に前記吸引ポンプが取り付けられる連結管とを備えると好適である。

また、本発明に係る水底土砂除去装置において、前記土砂移送管は、前記水底土砂除去装置を水平方向に牽引せしめる牽引部を備えると好適である。

また、本発明に係る水底土砂除去工法は、上述したいずれかの水底土砂除去装置を自重により水底の堆積土砂中に沈設することを特徴とする、

また、本発明に係る水底土砂除去工法において、前記水底土砂除去装置を牽引することにより水底上で水平方向へ移動させると好適である。

上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。

本発明に係る水底土砂除去装置は、土砂移送管が吸引ポンプの取り付け位置を中心に略Ｖ字形をなし、該Ｖ字形の突出側を下向きに配置しているので、水底土砂除去装置の自重によるくさび効果によって、より深い土砂層までの沈下が可能となり、より大きな層厚の土砂除去が可能となる。また、鉛直面内において、土砂移送管が傾斜しているため、土砂流入口から流入した土砂が該傾斜によって吸引ポンプの方向に流れ込む力を生じ、吸引ポンプから離れた位置においても土砂が円滑に吸引ポンプに移動することが可能となる。

また、本発明に係る水底土砂除去装置は、土砂移送管が、一対の土砂移送管体と、該土砂移送管体を連結するとともに吸引ポンプが取り付けられた連結管とを備えているので、土砂移送管体を交換することで、土砂除去の範囲に応じた土砂移送管の長さの調整を行うことができる。

また、本発明に係る水底土砂除去装置は、土砂移送管に水底土砂除去装置を水平方向に牽引する牽引部を備えているので、より広い範囲の土砂除去を可能とする。さらに、くさび効果によって水底土砂除去装置の沈下が進行した結果、より深い地盤に達するにつれて土圧が大きくなり土砂の除去が困難になった場合であっても水平方向に牽引することで土砂の除去を続行することが可能となる。

また、本発明に係る水底土砂除去工法は、水底土砂除去装置を自重により水底の堆積土砂中に沈設するので、より深い土砂層まで土砂の除去を可能とすることに加え、土砂除去を行った後は、土砂除去跡が周囲の地盤と比較してより深くなることから、その水域の波浪や潮流の作用によって該土砂除去跡に土砂が流れ込み易い状況となり、水底土砂除去装置の水平移動範囲が狭い場合でも該流れ込みの作用によって大量の土砂を除去することが可能となる。

また、本発明に係る水底土砂除去工法は、水底土砂除去装置を牽引することで水底上で水平方向に移動させるので、くさび効果によって水底土砂除去装置の沈下が進行した結果、より深い地盤に達するにつれて土圧が大きくなり土砂の除去が困難になった場合であっても水平方向に牽引することで土砂の除去を続行することが可能となる。

本実施形態に係る水底土砂除去装置の構成を説明するための正面図。 本実施形態に係る水底土砂除去装置に用いられる土砂移送管体の正面図。 図２におけるＡ−Ａ断面図。 本実施形態に係る水底土砂除去装置を使用した水底土砂除去工法を説明するための概略図。 本実施形態に係る水底土砂除去装置を使用した水底土砂除去工法を説明するための概略図。 本実施形態に係る水底土砂除去装置を使用した水底土砂除去工法を説明するための概略図。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る水底土砂除去装置の構成を説明するための正面図であり、図２は、本実施形態に係る水底土砂除去装置に用いられる土砂移送管体の正面図であり、図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図であり、図４から６は、本実施形態に係る水底土砂除去装置を使用した水底土砂除去工法を説明するための概略図である。

図１に示すように、本実施形態に係る水底土砂除去装置１は、概略Ｖ字形に形成された土砂移送管１０と、土砂移送管１０の概略中央部に搭載した吸引ポンプ３０とを備えている。吸引ポンプ３０は、土砂排送ホースの一端が接続されるように形成されており、土砂排送ホースの他端は土砂集積地へとつながっている。また、土砂移送管１０は、一対の土砂移送管体１０ａ，１０ａと、該土砂移送管体１０ａ，１０ａを連結する連結管２０とを備えている。

図２に示すように、土砂移送管体１０ａは、一端に連結管２０と連結されるフランジ１６が形成された中空の筒状部材である土砂移送管本体１５を備えている。土砂移送管本体１５の外周には、長手方向に配列された複数の土砂流入口１１が形成されている。土砂流入口１１は、土砂移送管本体１５の外周壁に形成された貫通孔であり、土砂移送管本体１５の内部と外部とを連通している。土砂流入口１１は、土砂を土砂移送管体１０ａ内に流入させる。なお、土砂流入口１１は、土砂移送管本体１５の端部にも形成されていると好適である。

連結管２０は、略Ｖ字状に形成された中空管体であり、両端部に土砂移送管体１０ａ，１０ａをそれぞれ取り付ける取付口２１，２１が形成され、略中央部に吸引ポンプ３０を取り付ける吸引ポンプ口２２が形成されている。

また、土砂移送管体１０ａの外周には、長手方向に沿って水噴射口１２が配列されている。図３に示すように、水噴射口１２は、図示しない給水ポンプなどの給水源に接続された給水ホースが取り付けられる給水プラグ１３と連通して土砂移送管本体１５を貫通するように配置されている。このように、水噴射口１２は、給水プラグ１３を介して給水源から給水した水を噴出することができるように構成されている。なお、給水ホースは、図示しない給水ポンプに給水プラグ１３と同数だけ取り付けられており、後述するように土砂移送管本体１５の長さを変更した場合に適宜給水ホースを付け替えて必要な給水ホースの数を準備しやすいようになっている。

土砂移送管本体１５の外周には、水平方向に延出する牽引部１４ａが形成されている。牽引部１４ａは、土砂移送管本体１５のフランジ１６の反対端に位置する先端側に配置されており、土砂移送管本体１５の概略中央部には、同様の形状の牽引部１４ｂが形成されている。なお、牽引部１４ａ，１４ｂは、後述する牽引ワイヤーを取り付けることができるように取付孔１７が形成されている。

以下、本実施形態に係る水底土砂除去装置１を用いて行う水底土砂除去工法について説明を行う。

図４に示すように、水底土砂除去装置１は、上方より図示しないワイヤー等で吊り下げられている。水底土砂除去装置１は、水底の堆積土砂Ｄに向かって、下方が土砂移送管１０の突出側となるように配置される。この状態で、水底土砂除去装置１を徐々に降下させると、水底の堆積土砂Ｄの中に沈下しながら、土砂を除去していく。

次に、吸引ポンプ３０及び給水ポンプを作動させて土砂移送管１０内にその両端から吸引ポンプ３０が取り付けられた中央部に向かう水流が発生し、ベルヌーイの定理によって土砂流入口１１から土砂移送管１０の内部に土砂が流入し、この土砂は管内の水流に乗って吸引ポンプ３０によって移送される。

このとき、吸水ポンプを同時に作動させているので、水噴出口１２から水ジェットＷが噴出され、該水ジェットＷにより流動化した土砂が水噴出口１２に隣接する土砂流入口１１から土砂を土砂移送管１０の内部に円滑に流入せしめることが可能となり、土砂の除去効率が向上する。また、土砂移送管１０は、下方に突出側を向けたＶ字形状に配置されているので、土砂移送管１０の先端側に形成された土砂流入口１１から流入した土砂は土砂移送管体１０ａが中央に向けて傾斜しているので、土砂移送管１０の先端側で吸引ポンプ３０の吸引力が落ちた場合であっても、効率的に土砂の移送を行うことができる。

さらに、水底土砂除去装置１の下側の土砂が除去されることで、水底土砂除去装置１の沈下が促進され、水底土砂除去装置１の自重及び水底土砂除去装置１のＶ字形状によるくさび効果と相まって、連続的に沈下しながら土砂の除去を行うことが可能となる。

このように、土砂の除去が進んでいくと、図６に示すように水底土砂除去装置１による土砂の除去跡Ｄｗが周囲の地盤より深くなることで、周囲の地盤より土砂が水底土砂除去装置１のある土砂の除去跡Ｄｗに流入してくることで、周囲の土砂の除去も可能となる。

さらに、水底土砂除去装置１の沈下が進行してより深い地盤に達するにつれて土砂の土圧が大きくなり土砂の除去が困難になり沈下が止まる状態となることが考えらえる。そのような状況となった場合に、図５に示すように、水底土砂除去装置１に形成された牽引部１４ａ，１４ｂに予め取り付けておいた牽引ワイヤーＬ１，Ｌ２を、水平方向にけん引することにより土砂の除去を続行することが可能となる。

また、図４では、牽引ワイヤーＬ１，Ｌ２を土砂移送管１０の左右の先端部に形成された牽引部１４ａ及び中央部に形成した牽引部１４ｂに取り付けて水底土砂除去装置１の姿勢を固定して牽引する場合について説明を行ったが、水底土砂除去装置１の姿勢を図４に示すように鉛直方向に直立した状態で牽引すると、より深い地盤の土砂まで除去可能となるが、土砂を除去した除去跡Ｄｗは、図６に示すように深いＶ字形状となる。

以上説明したように、上述した本実施形態に係る水底土砂除去装置１は、鉛直方向に直立した状態で水底土砂の除去を行う場合について説明を行ったが、土砂の除去跡をなるべく平坦な形状に仕上げたい場合には、中央部に位置する牽引部１４ｂに取り付けた牽引ワイヤーＬ２の長さを長くして水底土砂除去装置１を前傾した状態で牽引を行うこともできる。

また、より深い地盤の土砂まで除去する場合には、左右の土砂移送管１０の長さを短くすると好適である。具体的には、連結管２０に取り付けた土砂移送管本体１５をより短いものに交換することで、極端な場合では吸引ポンプ３０の幅程度まで左右の広がりを狭めることで、土砂の抵抗が小さくなりより深い地盤の土砂まで除去することが可能となる。

さらに、別の実施形態として、牽引ワイヤーは、土砂移送管１０の左右の先端部に形成された牽引部１４ａだけに取り付けて牽引する方法がある。その状態では水底土砂除去装置１の姿勢は固定されず、状況に応じて姿勢を変化させて土砂除去を行うことが可能となる。

この状態で、牽引力を大きくすると、水底土砂除去装置１がより前傾姿勢となる。また、地盤が固い場合には水底土砂除去装置１の沈下は小さくなることで前傾姿勢となり、地盤が柔らかい場合には、水底土砂除去装置１の沈下は大きくなり姿勢は垂直に近くなる。したがって、地盤の状態に応じて水底土砂除去装置１の姿勢を変化させることができるため、土砂除去の効率がより一層高まる。

なお、牽引状態における土砂移送管１０内への土砂の吸入を円滑にするために、牽引状態における水底土砂除去装置１の姿勢も考慮して、土砂流入口１１及び水噴出口１２の配置列は、土砂移送管１０の真下方向よりも前方向に配置しても構わないし、真下方向と真下方向よりも前方向の複数列を配置しても構わない。また、これらの複数の配列形態を実現するために、土砂移送管本体１５には、複数列の土砂流入口１１及び水噴出口１２を形成し、必要に応じてこれらを閉塞することで土砂流入口１１の開口方向及び水噴出口１２から噴出される水ジェットの噴出方向を調整することができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ 水底土砂除去装置，
１０ 土砂移送管，
１０ａ 土砂移送管体，
１１ 土砂流入口，
１２ 水噴出口，
１３ 給水プラグ，
１４ａ，１４ｂ 牽引部
１５ 土砂移送管本体,
１６ フランジ，
１７ 取付孔，
２０ 連結管，
２１ 取付口，
２２ 吸引ポンプ口，
３０ 吸引ポンプ，
Ｄ 堆積土砂
Ｄｗ 土砂除去跡
Ｗ 水ジェット。

Claims (5)

1. 複数の土砂流入口と複数の水噴出口が長手方向に配設された土砂移送管と、該土砂移送管の概略中央に搭載した吸引ポンプにより前記土砂移送管内に水流を発生させると共に、前記水噴出口から水ジェットを噴出させて、前記土砂流入口から前記土砂移送管内に土砂を流入させ、かつ該土砂を前記水流に乗せて外部へ排出する水底土砂除去装置において、
   前記土砂移送管が、前記吸引ポンプの取り付け位置を中心に略Ｖ字形をなし、該Ｖ字形の突出側を鉛直方向に対して下向きにしていることを特徴とする水底土砂除去装置。
2. 請求項１に記載の水底土砂除去装置において、
   前記土砂移送管は、前記土砂流入口と前記水噴出口が形成された一対の土砂移送管体と、前記土砂移送管体を連結すると共に前記吸引ポンプが取り付けられる連結管とを備えることを特徴とする水底土砂除去装置。
3. 請求項１又は２に記載の水底土砂除去装置において、
   前記土砂移送管は、前記水底土砂除去装置を水平方向に牽引せしめる牽引部を備えることを特徴とする水底土砂除去装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の水底土砂除去装置を自重により水底の堆積土砂中に沈設することを特徴とする水底土砂除去工法。
5. 請求項４に記載の水底土砂除去工法において、
   前記水底土砂除去装置を牽引することにより水底上で水平方向へ移動させることを特徴とする水底土砂除去工法。

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