JP6894073B2

JP6894073B2 - 浚渫方法

Info

Publication number: JP6894073B2
Application number: JP2017120625A
Authority: JP
Inventors: 喬平長尾
Original assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Current assignee: Penta Ocean Construction Co Ltd
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2017-06-20
Publication date: 2021-06-23
Anticipated expiration: 2037-06-20
Also published as: JP2019007138A

Description

本発明は、港湾施設等の水底部に堆積した土砂を浚渫する浚渫方法に関する。

従来、港湾施設等の水底に堆積した土砂の浚渫には、グラブバケットを使用する方法が広く用いられている（例えば、特許文献１を参照）。

グラブバケットによる浚渫作業は、グラブ浚渫船を施工現場に移動させた後、クレーンを旋回させてグラブバケットを所定の掘削位置上まで移動させ、その位置で両シェルを開放した状態でグラブバケットを水底まで下降させ（グラブ下降工程）、刃先を水底部に食い込ませた状態から両シェルを閉じて水底部の土砂を掴み取る（掘削工程）。

そして、土砂を掴んだ状態でグラブバケットを水上まで引き上げ（グラブ上昇工程）、しかる後、クレーンを旋回させてグラブバケットを土運船上に移動させ、その位置でグラブバケットを開放して土運船に浚渫土を積み込む（土砂積み込み工程）。

この浚渫作業では、通常のグラブバケットを用いてグラブ下降工程から土砂積み込み工程までの一連の工程を繰り返し、所定範囲の粗掘りを行い、その後、同所定範囲において容量の小さな仕上げ用グラブバケットを用いてグラブ下降工程から土砂積み込み工程までの一連の工程を繰り返すことにより水底部の上層部を浅く掘削（薄層浚渫）し、所定の浚渫深さに水底部を仕上げるようになっている。

尚、粗掘り用の通常のグラブバケットと仕上げ用のグラブバケットとを用いる場合には、それぞれにグラブ浚渫船を用意すると、その分、工費が嵩むとともに、グラブ浚渫船の入れ替えなどに時間を要し、工期の長期化を招くという課題があった。

そこで、粗掘りから仕上げの薄層浚渫までを同一のグラブバケットで行う方法も用いられている。

特開２０１０−１５９５４５号公報

しかしながら、上述の如き従来の技術では、クレーンによるグラブバケットの昇降及びグラブバケットを掘削位置と土運船等との間で移動させるためのクレーン旋回に一定の時間を要するため、掘削毎に要する時間（サイクルタイム）が長くなる。水深が深い場所での浚渫作業は、サイクルタイムに占めるグラブバケットの昇降に要する時間の影響が大きく、作業効率が悪かった。

また、粗掘りから仕上げの薄層浚渫までを同一のグラブバケットで行う場合、粗掘りに適した大きめのグラブバケットを使用する必要があることから、掘削する土砂量が少ないにも関わらず、大きめのグラブバケットを引き上げる動力を有するクレーンを使用しなければならず、エネルギー効率が悪かった。

さらに、仕上げの薄層浚渫の際は、グラブバケットの容量に対して掘削する土砂量が少なく、その分グラブバケット内に土砂とともに取り込まれる余水量が多量になるという問題もあった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、グラブバケットによって効率的に浚渫作業を行うことができ、且つ、余水の低減を図ることができる浚渫方法の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、水底の土砂をグラブバケットで掘削する浚渫方法において、所定の掘削位置の土砂を前記グラブバケットで掘削した後、前記グラブバケットを水中で次の掘削位置に移動させ、該次の掘削位置でグラブバケットを開放して土砂を前記次の掘削位置に仮置きし、前記次の掘削位置の土砂を仮置きした土砂とともに前記グラブバケットで掘削することにある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記所定の掘削位置の土砂を掘削する作業と、前記グラブバケットを水中で次の掘削位置に移動させ、該次の掘削位置でグラブバケットを開放して土砂を仮置きする作業と、前記次の掘削位置の土砂を仮置きした土砂とともに掘削する作業と、前記グラブバケットを水上まで持ち上げ、該掘削した土砂を土運船に揚土する作業とを繰り返すことにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記グラブバケットは、開放時の土砂の拡散を防止する拡散防止手段を備えていることにある。

本発明に係る浚渫方法は、請求項１に記載の構成を具備することによって、浚渫作業に要する時間を大幅に短縮し、作業効率を向上させることができる。また、浚渫時にシェル内に取り込まれる余水量を低減することができる。

また、本発明において、請求項２に記載の構成を具備することによって、２回分の浚渫作業を１回の工程で効率よく行うことができる。また、水上までグラブバケットを引き上げる作業が減り、その分、水切りによる汚濁拡散の機会も減る。

更に、本発明において、請求項３に記載の構成を具備することによって、土砂を仮置きする際の土砂の拡散を防止し、隣接する既掘削箇所への埋め戻しを防止し、確実に仮置き土砂を次の掘削位置の土砂とともにグラブバケットで掴むことができる。

本発明に係る浚渫方法に使用するグラブバケットの一例を示す正面図である。同上の側面図である。（ａ）は本発明に係る浚渫方法の手順を示すフローチャート、（ｂ）は従来の浚渫方法の手順を示すフローチャートである。本発明に係る浚渫方法を説明するための概略平面図である。（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る浚渫方法の１回目の浚渫作業の各工程を説明するための部分破断断面図である。（ｄ）〜（ｆ）は同上の仮置き作業の各工程を説明するための部分破断断面図である。（ｇ）〜（ｉ）は同上の２回目の浚渫作業の各工程を説明するための部分破断断面図である。

次に、本発明に係る浚渫方法の実施態様を図１〜図７に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１はグラブバケットである。

グラブバケット１は、図１、図２に示すように、吊りワイヤ２，２に支持された支持体３と、支持体３に回動可能に支持された一対のシェル４，４と、シェル４，４を開閉方向に動作させるグラブ開閉機構とを備え、両シェル４，４が開閉可能なグラブを形成している。

尚、グラブバケット１は、浚渫作業における粗掘りに適した容量のグラブバケットであって、このグラブバケット１によって粗掘り及び仕上げの薄層浚渫作業を行うようになっている。

支持体３は、吊りワイヤ２，２に支持された上部ブロック５と、上部ブロック５下に配置された下部ブロック６と、上端が上部ブロック５に回動可能に支持され、下端がシェル４，４の側面部に回動可能に連結されたアーム７，７とを備え、各シェル４，４は、その上端が下部ブロック６に支軸８を介して回動可能に支持されるとともに、側部がアーム７，７を介して上部ブロック５に連結されている。

上部ブロック５は、吊りワイヤ２，２を介してバケット移動手段であるクレーン９に吊り持ちされ、クレーン９によってグラブバケット１全体が上下方向及び水平方向に移動できるようになっている。

下部ブロック６は、操作ワイヤ１０の繰り出し・巻取り動作によって上部ブロック５に対して相対的に昇降するようになっている。

そして、各シェル４，４は、上部ブロック５に対する相対的な下部ブロック６の昇降に連動して開閉動作、即ち、下降することにより両シェル４，４がグラブ開放方向に回動し、上昇することにより両シェル４，４がグラブ閉鎖方向に回動するようになっている。

各シェル４，４は、円弧状のシェル底板部４ａと、シェル底板部４ａの両側縁に連結された前後のシェル側板部４ｂ，４ｂとを備え、シェル側板部４ｂ，４ｂの上端が下部ブロック６に支軸８を介して回動可能に支持され、両シェル４，４が閉じられた状態、即ち、グラブが掴み状態にある場合には、シェル底板部４ａ下縁の刃先部及び両シェル側板部４ｂ，４ｂの相手側縁部が互いに密着し、グラブが閉鎖されるようになっている。

また、このグラブバケット１は、シェル４，４開放時の土砂の拡散を防止する拡散防止手段を備えている。

拡散防止手段は、例えば、シェル４，４側板の外側に配置された拡散防止板１１を備え、拡散防止板１１が連結部材１２，１２を介して下部ブロック６に連結されている。

拡散防止板１１は、幅方向（短辺方向）を上下に向けた板状に形成され、グラブバケット１の下降に伴い、水底土砂に差し込まれるようになっている。尚、拡散防止板１１の形状は、矩形状に限定されない。

連結部材１２，１２は、その上端が下部ブロック６に固定され、下端側が拡散防止板１１の外面に固着されている。尚、連結部材１２，１２の態様は、特に限定されず、例えば、棒状、板状、綱状等を適宜採用することができる。

また、連結部材１２，１２は、上下方向の衝撃を吸収するスライド機構等からなる緩衝手段を備え、拡散防止板１１が水底土砂から受ける抵抗を緩和できるようにしてもよい。

次に、このグラブバケット１を使用した浚渫方法を図３に示す手順に基づいて説明する。尚、本実施例は、粗掘りを終えた後、所定の深さで薄層浚渫によって仕上げ掘りする場合を例に説明し、図中符号１３は水底部である。

先ず、グラブ浚渫船１４を施工現場に移動させ、図４に示すように、その位置でクレーン９を旋回（旋回角度Ｒ）させてシェル４，４を開放した状態のグラブバケット１を所定の掘削位置ｐ１上に移動させる（クレーン旋回工程）。

次に、図５（ａ）に示すように、その位置で吊りワイヤ２，２を繰り出してグラブバケット１を下降させる（グラブ下降工程）。

グラブバケット１は、水中を下降し、図５（ｂ）に示すように、拡散防止板１１が水底土砂に差し込まれるとともに、シェル４，４の着底に伴いグラブバケット１の自重によって両シェル４，４の刃先が水底部１３に食い込む。

次に、その状態から操作ワイヤ１０を巻き取り、上部ブロック５に対し下部ブロック６を相対的に上昇させると、図５（ｃ）に示すように、両シェル４，４が閉鎖方向に動作し、両シェル４，４が水底部１３に堆積した土砂１５ａを余水ｗとともに掴み、水底部１３の土砂を所定の深さｔに掘削する（１回目掘削工程）。

次に、図６（ｄ）に示すように、１回目の浚渫土砂１５ａを掴んだ状態でグラブバケット１を水中で若干（例えば、Ｄ_１：約１ｍ）上昇させ（グラブ微上昇工程）、図４に示すように、クレーン９を角度Ｒ_１（Ｒ１＜Ｒ）だけ微旋回させてグラブバケット１を水中で次の掘削位置ｐ２（図６（ｄ）中の紙面奥側）上に水平移動させ（クレーン微旋回工程）、しかる後、図６（ｅ）に示すように、グラブバケット１を拡散防止板１１の下端が水底部１３に差し込まれるまで下降させる。

そして、図６（ｆ）に示すように、次の掘削位置ｐ２において、上部ブロック５に対し下部ブロック６を相対的に下降させ、両シェル４，４を開放方向に回動させ、バケット内の浚渫土砂１５ａを所定の掘削位置ｐ２の水底面上に仮置きする（グラブ開放（仮置き）工程）。

その際、両シェル４，４の開放に伴い、両シェル４，４間から水平方向に土砂１５ａが流出しようとするが、土砂１５ａが拡散防止板１１に堰き止められ、拡散せずに次の掘削位置ｐ２上に重ね上げられる。

次に、図７（ｇ）に示すように、シェル４，４を開放した状態で下降させ、両シェル４，４の刃先を次の掘削位置ｐ２において水底部１３に食い込ませる（グラブ微下降工程）。

そして、その状態から操作ワイヤ１０を巻き取り、上部ブロック５に対し下部ブロック６を相対的に上昇させると、図７（ｈ）に示すように、両シェル４，４が閉鎖方向に動作し、両シェル４，４が次の掘削位置ｐ２の土砂１５ｂを仮置きした土砂１５ａとともに掴み、所定の深さｔに掘削する（グラブ閉鎖（２回目掘削）工程）。

その際、両シェル４，４内に仮置きした土砂１５ａと次の掘削位置ｐ２の土砂１５ｂとが取り込まれることによって、取り込まれた土砂量が多い分、1回分の土砂を掴んだ場合に比べ、両シェル４，４内に取り込まれる余水ｗ量が少なくなる。

次に、図７（ｉ）に示すように、グラブバケット１を水中で上昇させ（グラブ上昇工程）、水切りした後、図４に示すように、水上でクレーン９を旋回させてグラブバケット１を土運船１６上まで移動させ（クレーン旋回工程）、その位置で両シェル４，４を開放して土運船１６に浚渫土砂を揚土する（グラブ開放（浚渫土積み込み）工程）。

そして、位置を変えて一連の作業を繰り返し、所定範囲の浚渫作業を終えた後、グラブ浚渫船を移動させ、同様の作業を繰り返す。

次に、図４に示すような隣接する２区間の土砂を浚渫する場合において、従来工法の作業時間と本願発明に係る浚渫方法の作業時間とを比較する。

従来工法による２区画の浚渫に要する作業時間Ｃ_ｍは、図３（ｂ）の手順で１区画の土砂を浚渫する作業時間の２倍に相当し、Ｃ_ｍ＝（ｃ１×２＋ｃ２＋ｃ３＋ｃ４＋ｃ５）×２（秒）となる。

一方、本発明方法の作業時間Ｃ_ｍ´は、図３（ａ）の手順を踏むことによって２区画の土砂を浚渫するので、Ｃ_ｍ´＝ｃ１×２＋ｃ２＋ｃ３×２＋ｃ４＋ｃ５×２＋ｃ６＋ｃ７（秒）となる。

尚、各工程に要する作業時間ｃ１〜ｃ８は、下記表1に示す計算式（(社)日本埋立浚渫協会、全国浚渫業協会「グラブ浚渫船の標準仕様」，平成２１年１０月）に基づいて計算する。また、具体的数値については、表２に示す公称揚土量算定表（(社)日本埋立浚渫協会、全国浚渫業協会「グラブ浚渫船の標準仕様」，平成２１年１０月）を使用して計算し、その結果を表３に示す。

本発明に係る浚渫方法は、従来方法と比べ、グラブ下降工程、グラブ上昇工程及び１往復のクレーン旋回工程をそれぞれ１回分省略することができ、それに要する時間分を短縮することができる。

一方、本願発明に係る浚渫方法では、グラブ微上昇からグラブ微下降までの各工程からなる仮置き作業を必要とするが、それに要する時間は、グラブ下降工程、グラブ上昇工程のいずれの工程に要する時間よりも短い。

よって、表３に示すとおり、本発明に係る浚渫方法は、従来工法に比べ作業時間を大幅（約２６〜３６％）に短縮することができ、時間当たりの浚渫能力が大幅に向上する。

特に、水深が深い場所での浚渫作業においては、グラブバケット１の上昇及び下降に要する時間の影響が大きく、時間短縮効果が顕著に顕れる。

また、本発明に係る浚渫方法では、グラブバケット１を水上に引き上げる回数が減少するので、水切りに伴う汚濁拡散の回数も減り、その分汚濁が拡散し難くなる。

更に、浚渫作業においては、重量の嵩むグラブバケット１をクレーン９で引き上げる際に最も動力を必要とすることから、グラブ上昇工程の回数が減ることで、その分の動力が不要となりエネルギー効率の向上も図ることができる。

また、本発明に係る浚渫方法は、グラブバケット１の開放時の土砂拡散を防止する拡散防止手段（拡散防止板１１）を備えていることによって、仮置き時の土砂１５ａの拡散を防止し、確実に２回分の土砂１５ａ及び１５ｂを同時に掴むことができる。

尚、上述の実施例では、作業効率の観点から、所定の掘削位置ｐ１と次の掘削位置ｐ２とを互いに隣接する位置に設けることが好ましいが、所定の掘削位置ｐ１と次の掘削位置ｐ２との間に間隔を設けてもよい。

また、上述の実施例では、２回分（２区画）の土砂を揚土する場合について説明したが、掘削工程と土砂仮置き工程とを繰り返し、掴む土砂の量がバケット容量を超えない限り、３回（３区画）分以上の土砂を揚土するようにしてもよい。

また、上述の実施例では、拡散防止手段として、連結部材１２，１２を介して下部ブロック６に連結された拡散防止板１１を使用する例について説明したが、拡散防止手段の態様は上述の実施例に限定されない。

さらに、上述の実施例では、薄層浚渫による仕上げ掘りに適用した例について説明したが、粗掘り等の通常の浚渫作業に適用してもよい。

また、上述の実施例では、土運船１６上に揚土する場合について説明したが、陸上に揚土するようにしてもよい。

１グラブバケット
２吊りワイヤ
３支持体
４シェル
５上部ブロック
６下部ブロック
７アーム
８支軸
９クレーン
１０操作ワイヤ
１１拡散防止板
１２連結部材
１３水底部
１４グラブ浚渫船
１５ａ，１５ｂ土砂
１６土運船

Claims

水底の土砂をグラブバケットで掘削する浚渫方法において、
所定の掘削位置の土砂を前記グラブバケットで掘削した後、
前記グラブバケットを水中で次の掘削位置に移動させ、該次の掘削位置でグラブバケットを開放して土砂を前記次の掘削位置に仮置きし、
前記次の掘削位置の土砂を仮置きした土砂とともに前記グラブバケットで掘削することを特徴とする浚渫方法。
前記所定の掘削位置の土砂を掘削する作業と、
前記グラブバケットを水中で次の掘削位置に移動させ、該次の掘削位置でグラブバケットを開放して土砂を仮置きする作業と、
前記次の掘削位置の土砂を仮置きした土砂とともに掘削する作業と、
前記グラブバケットを水上まで持ち上げ、該掘削した土砂を土運船に揚土する作業と、
を繰り返す請求項１に記載の浚渫方法。
前記グラブバケットは、開放時の土砂の拡散を防止する拡散防止手段を備えている請求項１又は２に記載の浚渫方法。