JP7015749B2 - Dredging device and method - Google Patents

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Description

本発明は、水底に堆積した土砂を浚渫する浚渫装置及び方法に関するものである。 The present invention relates to a dredging device and a method for dredging sediment deposited on the bottom of the water.

河川、ダム及び海等の水底に堆積した土砂を浚渫するものとして、ポンプ浚渫やグラブ浚渫等が知られている。特に、浚渫時の浚渫層厚が薄い薄層浚渫では、水底表面を薄く均一に浚渫することが要求される。このような薄層浚渫を行う浚渫装置として、特許文献1には、油圧ショベルの先端に設けられた集泥装置を水底に降ろし、水底に対して所定角度だけ傾斜した状態で集泥装置の下端の掘削爪を水底に貫入し、集泥装置が水平に移動するようにラダーを操作することにより、集泥室内に泥土を掻き入れるものが開示されている。 Pump dredging and grab dredging are known for dredging sediment accumulated on the bottom of rivers, dams, and the sea. In particular, in the case of thin-layer dredging in which the dredging layer thickness at the time of dredging is thin, it is required to dred the bottom surface thinly and uniformly. As a dredging device for performing such thin-layer dredging, in Patent Document 1, a mud collecting device provided at the tip of a hydraulic excavator is lowered to the bottom of the water, and the lower end of the mud collecting device is tilted by a predetermined angle with respect to the water bottom. It is disclosed that the mud is scraped into the mud collecting chamber by penetrating the excavation claws of the excavator into the bottom of the water and operating the rudder so that the mud collecting device moves horizontally.

特許第3900532号公報Japanese Patent No. 3900532

しかしながら、特許文献1記載の浚渫装置では、油圧ショベルを用いて集泥装置の下端を水底に降ろす必要があり、浚渫装置が重量化、大型化しがちであるという問題があった。 However, in the dredging device described in Patent Document 1, it is necessary to lower the lower end of the mud collecting device to the bottom of the water using a hydraulic excavator, and there is a problem that the dredging device tends to be heavy and large.

そこで、大型の重機を用いることなく水底に堆積した土砂を浚渫するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。 Therefore, a technical problem to be solved for dredging the earth and sand accumulated on the bottom of the water without using a large heavy machine arises, and an object of the present invention is to solve this problem.

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、本発明に係る浚渫装置は、水底に堆積した土砂を浚渫する浚渫装置であって、前記水底に着底されて閉鎖領域を形成する浚渫ロッドと、前記浚渫ロッド内の水を外部に排水する排水手段と、前記浚渫ロッド内に水を供給する給水手段と、前記浚渫ロッドを水底に貫入させる際の貫入抵抗に応じた押込力である前記浚渫ロッド内外の差圧を生じさせるように前記排水手段の排水量と前記給水手段の送水量とを制御して制御手段と、を備えている。 The present invention has been proposed to achieve the above object, and the dredging device according to the present invention is a dredging device for dredging sediment accumulated on the bottom of the water, and is landed on the bottom of the water to form a closed region. Dredging rod, drainage means for draining water in the dredging rod to the outside, water supply means for supplying water in the dredging rod, and pushing force according to the penetration resistance when the dredging rod is penetrated into the water bottom. The dredging rod is provided with a control means for controlling the amount of drainage of the drainage means and the amount of water supply of the water supply means so as to generate a differential pressure inside and outside the dredging rod.

この構成によれば、浚渫ロッドの閉鎖領域内に負圧を発生させ、水底の貫入抵抗より大きい押込力を生じさせることにより、重機等を用いることなく浚渫ロッドの下端を水底に貫入させることができる。また、浚渫ロッド内に給水して閉鎖領域内を昇圧することにより、重機等を用いることなく浚渫ロッドを水底から簡便に引き抜くことができる。 According to this configuration, a negative pressure is generated in the closed region of the dredging rod to generate a pushing force larger than the penetration resistance of the water bottom, so that the lower end of the dredging rod can penetrate into the water bottom without using heavy machinery or the like. can. Further, by supplying water to the dredging rod and boosting the pressure in the closed region, the dredging rod can be easily pulled out from the bottom of the water without using a heavy machine or the like.

また、本発明に係る浚渫装置は、前記排水手段が、前記水底に堆積した土砂を浚渫するポンプであることが好ましい。 Further, in the dredging device according to the present invention, it is preferable that the drainage means is a pump for dredging the earth and sand accumulated on the water bottom.

この構成によれば、水底に堆積した土砂を浚渫するポンプを排水手段として兼用することにより、新たな装置を追加することなく浚渫ロッド内の水を排水できるため、浚渫装置の構成を簡素化することができる。 According to this configuration, by using a pump for dredging the sediment accumulated on the bottom of the water as a drainage means, the water in the dredging rod can be drained without adding a new device, which simplifies the configuration of the dredging device. be able to.

また、本発明に係る浚渫装置は、前記給水手段が、ジェット水を吐出するジェットノズルであることが好ましい。 Further, in the dredging device according to the present invention, it is preferable that the water supply means is a jet nozzle for discharging jet water.

この構成によれば、水底土砂を拡散するジェット水を給水手段として兼用することにより、新たな装置を追加することなく浚渫ロッド内に水を供給できるため、浚渫装置の構成を簡素化することができる。 According to this configuration, by using the jet water that diffuses the bottom sediment as a water supply means, water can be supplied into the dredging rod without adding a new device, so that the configuration of the dredging device can be simplified. can.

また、本発明に係る浚渫装置は、前記排水手段が、平面から視て前記浚渫ロッドの略中央に配置され、前記給水手段が、平面から視て前記浚渫ロッドの周縁に略等間隔で複数設けられていることが好ましい。 Further, in the dredging device according to the present invention, the drainage means is arranged substantially in the center of the dredging rod when viewed from a plane, and a plurality of the water supply means are provided on the peripheral edge of the dredging rod at substantially equal intervals when viewed from a plane. It is preferable that the dredging is done.

この構成によれば、給水手段が浚渫ロッドの周縁から水を供給し、排水手段が浚渫ロッドの略中央で排水を行うことにより、浚渫ロッドの外側から内側に向かって水がバランス良く流れるため、水平状態を維持したまま浚渫ロッドを水底に貫入することができる。 According to this configuration, the water supply means supplies water from the peripheral edge of the dredging rod, and the drainage means drains water at the substantially center of the dredging rod, so that the water flows from the outside to the inside of the dredging rod in a well-balanced manner. The dredging rod can be penetrated into the bottom of the water while maintaining the horizontal state.

また、本発明に係る浚渫装置は、前記浚渫ロッド内外の差圧を測定する差圧測定手段をさらに備えていることが好ましい。 Further, it is preferable that the dredging device according to the present invention further includes a differential pressure measuring means for measuring the differential pressure inside and outside the dredging rod.

この構成によれば、差圧測定手段が浚渫ロッド内外の差圧を測定することにより、浚渫ロッド内の負圧を正確に把握できるため、浚渫ロッドの押込力を適切に管理することができる。 According to this configuration, the differential pressure measuring means can accurately grasp the negative pressure inside the dredging rod by measuring the differential pressure inside and outside the dredging rod, so that the pushing force of the dredging rod can be appropriately managed.

また、本発明に係る浚渫装置は、前記浚渫ロッドが、水面に浮遊するフロートに吊り下げられていることが好ましい。 Further, in the dredging device according to the present invention, it is preferable that the dredging rod is suspended from a float floating on the water surface.

この構成によれば、浚渫ロッドをスムーズに移動させることができるため、浚渫範囲を任意に設定することができる。 According to this configuration, the dredging rod can be moved smoothly, so that the dredging range can be arbitrarily set.

また、本発明に係る浚渫装置は、前記浚渫ロッドの開口部が、平面から視て略矩形状に形成されていることが好ましい。 Further, in the dredging device according to the present invention, it is preferable that the opening of the dredging rod is formed in a substantially rectangular shape when viewed from a plane.

この構成によれば、施工範囲を浚渫ロッドの開口部に応じた略矩形状に設定することにより、隣り合う施工範囲が重複することなく且つ隙間なく設定できるため、水底を連続且つ効率的に浚渫することができる。 According to this configuration, by setting the construction range to a substantially rectangular shape according to the opening of the dredging rod, the adjacent construction ranges can be set without overlapping and without gaps, so that the water bottom can be dredged continuously and efficiently. can do.

また、本発明に係る浚渫方法は、水底に堆積した土砂を浚渫する浚渫方法であって、前記水底に浚渫ロッドを着底されて閉鎖領域を形成する着底工程と、前記浚渫ロッド内の水を排水手段で外部に排水する排水量を前記浚渫ロッド内に水を供給する供給量以上に設定し、前記浚渫ロッドを水底に貫入させる際の貫入抵抗に応じた押込力である前記浚渫ロッド内外の差圧を生じさせ、前記浚渫ロッドを水底に貫入させる貫入工程と、前記浚渫ロッド内を浚渫する浚渫工程と、前記浚渫ロッドを水底に貫入させた状態で前記供給量を前記排水量以上に設定し、前記浚渫ロッドを水底から引き抜く引抜工程と、を含む。 Further, the dredging method according to the present invention is a dredging method for dredging sediment accumulated on the water bottom, in which a dredging rod is landed on the water bottom to form a closed region, and water in the dredging rod. The amount of drainage to be drained to the outside by the draining means is set to be equal to or greater than the supply amount of water supplied into the dredging rod, and the pushing force corresponding to the penetration resistance when the dredging rod is penetrated into the water bottom is inside and outside the dredging rod. The penetration step of generating a differential pressure and penetrating the dredging rod into the water bottom, the dredging step of dredging the inside of the dredging rod, and the supply amount being set to be equal to or higher than the drainage amount with the dredging rod penetrating into the water bottom. , The drawing step of pulling out the dredging rod from the bottom of the water.

この構成によれば、浚渫ロッドの閉鎖領域内に負圧を発生させ、水底の貫入抵抗より大きい押込力を生じさせることにより、重機等を用いることなく浚渫ロッドの下端を水底に貫入させることができる。また、浚渫ロッド内に給水して閉鎖領域内を昇圧することにより、重機等を用いることなく浚渫ロッドを水底から簡便に引き抜くことができる。 According to this configuration, a negative pressure is generated in the closed region of the dredging rod to generate a pushing force larger than the penetration resistance of the water bottom, so that the lower end of the dredging rod can penetrate into the water bottom without using a heavy machine or the like. can. Further, by supplying water to the dredging rod and boosting the pressure in the closed region, the dredging rod can be easily pulled out from the bottom of the water without using a heavy machine or the like.

また、本発明に係る浚渫方法は、前記排水手段が、前記浚渫ロッドが着底する前に揚水を開始することが好ましい。 Further, in the dredging method according to the present invention, it is preferable that the drainage means starts pumping before the dredging rod has landed.

この構成によれば、浚渫ロッドが水底に着底する前に、浚渫ロッド内の排水を開始することにより、浚渫ロッドが着底した衝撃で水底に堆積した土砂を周囲に飛散することが抑制することができる。 According to this configuration, by starting drainage in the dredging rod before the dredging rod reaches the bottom of the water, it is possible to prevent the sediment accumulated on the bottom of the water from scattering to the surroundings due to the impact of the dredging rod landing on the bottom. be able to.

本発明によれば、浚渫ロッドの閉鎖領域内に負圧を発生させ、水底の貫入抵抗より大きい押込力を生じさせることにより、重機等を用いることなく浚渫ロッドの下端を水底に貫入させることができる。また、浚渫ロッド内に給水して閉鎖領域内を昇圧することにより、重機等を用いることなく浚渫ロッドを水底から簡便に引き抜くことができる。 According to the present invention, by generating a negative pressure in the closed region of the dredging rod and generating a pushing force larger than the penetration resistance of the water bottom, the lower end of the dredging rod can be penetrated into the water bottom without using a heavy machine or the like. can. Further, by supplying water to the dredging rod and boosting the pressure in the closed region, the dredging rod can be easily pulled out from the bottom of the water without using a heavy machine or the like.

本発明の一実施例に係る浚渫装置を示す正面図。The front view which shows the dredging apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示す浚渫装置の側面図。A side view of the dredging device shown in FIG. 1. 図1に示す浚渫装置の平面図。The plan view of the dredging apparatus shown in FIG. 本発明に係る浚渫装置を用いた浚渫方法の手順を示す模式図。The schematic diagram which shows the procedure of the dredging method using the dredging apparatus which concerns on this invention. 押込力及び貫入抵抗を算出する際の各種数値を示す模式図。The schematic diagram which shows various numerical values when calculating a pushing force and a penetration resistance.

本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, when the number, numerical value, quantity, range, etc. of the components are referred to, the number is limited to the specific number unless it is explicitly stated or the principle is clearly limited to the specific number. It is not a thing, and it may be more than or less than a specific number.

また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。 In addition, when referring to the shape and positional relationship of components, etc., unless otherwise specified or when it is considered that it is not clearly the case in principle, those that are substantially similar to or similar to the shape, etc. are used. include.

また、図面は、特徴を分かり易くするために特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。 In addition, the drawings may be exaggerated by enlarging the characteristic parts in order to make the features easy to understand, and the dimensional ratios and the like of the components are not always the same as the actual ones. Further, in the cross-sectional view, hatching of some components may be omitted in order to make the cross-sectional structure of the components easy to understand.

図1は、浚渫装置1の正面図である。図2は、浚渫装置1の側面図である。図3は、浚渫装置1の平面図である。浚渫装置1は、ため池、河川域、湖沼、河口域、ダム及び海等の水底に堆積した土砂を浚渫する装置である。浚渫の目的に応じて、浚渫装置1が浚渫する深さや浚渫する土砂の粒径等は異なる。 FIG. 1 is a front view of the dredging device 1. FIG. 2 is a side view of the dredging device 1. FIG. 3 is a plan view of the dredging device 1. The dredging device 1 is a device for dredging sediment accumulated on the bottom of a reservoir, a river area, a lake, an estuary, a dam, the sea, or the like. Depending on the purpose of dredging, the depth of dredging by the dredging device 1 and the particle size of the sediment to be dredged differ.

浚渫装置1は、水面に浮遊する台船フロート2の中央に配置されている。台船フロート2は、平面視で略矩形状に形成されており、その中央には開口部21が設けられている。 The dredging device 1 is arranged at the center of the pontoon float 2 floating on the water surface. The pontoon float 2 is formed in a substantially rectangular shape in a plan view, and an opening 21 is provided in the center thereof.

浚渫装置1は、浚渫ロッド3と、排水手段としての排水ポンプ4と、給水手段としてのジェットノズル5と、を備えている。 The dredging device 1 includes a dredging rod 3, a drainage pump 4 as a drainage means, and a jet nozzle 5 as a water supply means.

浚渫ロッド3は、平面から視て開口部21に対応する位置に配置され、台船フロート2に設置された架台22に吊設されている。浚渫ロッド3と架台22との間には、ウインチ23が介装されている。浚渫ロッド3は、上端が閉塞された筒状の上部ケーシング31と、上部ケーシング31の下部に連続する底部スカート32と、を備えている。底部スカート32は、下端に開口部33が形成されている。開口部33は、略矩形状に形成されている。 The dredging rod 3 is arranged at a position corresponding to the opening 21 when viewed from a plane, and is suspended on a gantry 22 installed on the pontoon float 2. A winch 23 is interposed between the dredging rod 3 and the gantry 22. The dredging rod 3 includes a cylindrical upper casing 31 whose upper end is closed, and a bottom skirt 32 which is continuous with the lower portion of the upper casing 31. The bottom skirt 32 has an opening 33 formed at the lower end. The opening 33 is formed in a substantially rectangular shape.

排水ポンプ4は、浚渫ロッド3の下部中央に設けられている。排水ポンプ4が揚水した土砂を含む泥水は、排水管41を通って外部に排水される。なお、排水ポンプ4の排水量は、任意に変更可能である。 The drainage pump 4 is provided in the center of the lower part of the dredging rod 3. The muddy water containing the earth and sand pumped by the drainage pump 4 is drained to the outside through the drainage pipe 41. The amount of drainage of the drainage pump 4 can be arbitrarily changed.

ジェットノズル5は、浚渫ロッド3内に複数台設けられている。ジェットノズル5は、図示しない給水源から給水管51を介して供給されるジェット水を吐出する。なお、ジェットノズル5は、ジェット水を水平又は斜め下方に向けて吐出する。ジェットノズル5は、平面から視て浚渫ロッド3内の周縁に略等間隔に配置されるのが好ましい。これにより、ジェット水が浚渫ロッド3の周縁から内側に向かって均等に行き渡る。なお、ジェット水の水圧や吐出量は、任意に変更可能である。 A plurality of jet nozzles 5 are provided in the dredging rod 3. The jet nozzle 5 discharges jet water supplied from a water supply source (not shown) via a water supply pipe 51. The jet nozzle 5 discharges jet water horizontally or diagonally downward. It is preferable that the jet nozzles 5 are arranged at substantially equal intervals on the peripheral edge of the dredging rod 3 when viewed from a plane. As a result, the jet water is evenly distributed inward from the peripheral edge of the dredging rod 3. The water pressure and discharge amount of the jet water can be arbitrarily changed.

また、浚渫ロッド3の内部には、ミキサー6が設けられている。2台のミキサー6は、排水ポンプ4を挟んで反対側に配置されている。ミキサー6は、浚渫ロッド3内の泥水を攪拌するものである。 Further, a mixer 6 is provided inside the dredging rod 3. The two mixers 6 are arranged on opposite sides of the drainage pump 4. The mixer 6 stirs the muddy water in the dredging rod 3.

また、浚渫ロッド3には、圧力センサ7が設けられている。圧力センサ7は、浚渫ロッド3内外の差圧を計測するものである。 Further, the dredging rod 3 is provided with a pressure sensor 7. The pressure sensor 7 measures the differential pressure inside and outside the dredging rod 3.

浚渫装置1は、制御装置8によって動作制御されている。制御装置8は、例えば台船フロート2に搭載されたパーソナルコンピュータである。制御装置8は、図示しない入力部及び出力部を備えており、台船フロート2に乗船したオペレータが制御装置8を操作したり浚渫ロッド3の水中位置を確認することができる。 The operation of the dredging device 1 is controlled by the control device 8. The control device 8 is, for example, a personal computer mounted on the pontoon float 2. The control device 8 includes an input unit and an output unit (not shown), and an operator on board the pontoon float 2 can operate the control device 8 and confirm the underwater position of the dredging rod 3.

次に、浚渫装置1で水底に堆積した土砂を浚渫する手順について、図4、5に基づいて説明する。なお、後述する工程の順番は一例に過ぎず、各工程の先後は適宜変更可能である。 Next, the procedure for dredging the earth and sand deposited on the water floor with the dredging device 1 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. The order of the steps described later is only an example, and the order of each step can be changed as appropriate.

[着底工程]
図4(a)に示すように、まずは、台船フロート2を航行させて、浚渫を行う水底の上方に浚渫ロッド3を移動させる。このとき、浚渫ロッド3は水面より上方に巻き上げられてもよく、または浚渫ロッド3の下端が水中に浸かっていても構わない。
[Bottoming process]
As shown in FIG. 4A, first, the pontoon float 2 is navigated, and the dredging rod 3 is moved above the bottom of the water to be dredged. At this time, the dredging rod 3 may be wound above the water surface, or the lower end of the dredging rod 3 may be submerged in water.

次に、ウインチ23を巻き下げて浚渫ロッド3を水底まで降ろし、底部スカート32の下端を着底させる。浚渫ロッド3が水底に着底すると、浚渫ロッド3内は外部から隔絶された閉鎖領域となる。なお、浚渫ロッド3が水底に着底する前に、排水ポンプ4を起動させて、浚渫ロッド3内の排水を開始するのが好ましい。これにより、浚渫ロッド3が着底した衝撃で飛散した土砂を回収することができる。 Next, the winch 23 is wound down, the dredging rod 3 is lowered to the bottom of the water, and the lower end of the bottom skirt 32 is landed. When the dredging rod 3 lands on the bottom of the water, the inside of the dredging rod 3 becomes a closed area isolated from the outside. It is preferable to start the drainage pump 4 to start drainage in the dredging rod 3 before the dredging rod 3 reaches the bottom of the water. As a result, the earth and sand scattered by the impact of the dredging rod 3 landing on the bottom can be recovered.

[貫入工程]
次に、図4(b)に示すように、制御装置8は、排水ポンプ4の排水量及びジェットノズル5の吐出量を調整し、浚渫ロッド3内外で水圧差を生じさせて、この水圧差に起因する負圧で浚渫ロッド3を水底に貫入させる。
[Penetration process]
Next, as shown in FIG. 4B, the control device 8 adjusts the drainage amount of the drainage pump 4 and the discharge amount of the jet nozzle 5 to generate a water pressure difference inside and outside the dredging rod 3, and the water pressure difference is changed to this water pressure difference. The resulting negative pressure causes the dredging rod 3 to penetrate the bottom of the water.

具体的には、浚渫ロッド3を貫入させる場合には、上述した負圧による押込力Fpが浚渫ロッド3を貫入させる際の貫入抵抗FRを上回るように、排水ポンプ4の排水量をジェットノズル5の吐出量より多く設定する。一般的な押込力Fp及び貫入抵抗FRの算出式は、例えば、「サクション基礎構造物技術マニュアル」(財団法人沿岸開発技術研究センター著)等に記載がある。以下では、一様な粘性土層に1m程度貫入させる場合を例に説明する。押込力Fpは、数式1によって算出される。

Figure 0007015749000001
Specifically, when the dredging rod 3 is penetrated, the drainage amount of the drainage pump 4 is increased by the jet nozzle 5 so that the pushing force Fp due to the negative pressure described above exceeds the penetration resistance FR when the dredging rod 3 is penetrated. Set more than the discharge amount. The calculation formulas for the general pushing force Fp and penetration resistance FR are described in, for example, the "Suction Foundation Structure Technology Manual" (written by the Coastal Development Technology Research Center). In the following, a case of penetrating a uniform cohesive soil layer by about 1 m will be described as an example. The pushing force Fp is calculated by the formula 1.
Figure 0007015749000001

また、大気圧を0とした場合のサクション圧pは、数式2によって算出される。

Figure 0007015749000002
Further, the suction pressure p when the atmospheric pressure is 0 is calculated by the mathematical formula 2.
Figure 0007015749000002

水の単位堆積重量γwは9.8kN/m3であり、浚渫ロッド3内外の水位差hsを1mとすると、数式2より、サクション圧pは9.8kN/m2と算出される。なお、水位差hsは、例えば圧力センサ7の測定値に基づいて設定されてもよいし、揚水ポンプ4の排水量及びジェットノズル5の吐出量から演算しても構わない。 The unit accumulation weight γw of water is 9.8 kN / m3, and assuming that the water level difference hs inside and outside the dredging rod 3 is 1 m, the suction pressure p is calculated to be 9.8 kN / m2 from Equation 2. The water level difference hs may be set based on, for example, the measured value of the pressure sensor 7, or may be calculated from the drainage amount of the pump 4 and the discharge amount of the jet nozzle 5.

また、浚渫装置1の内面積Aは、底部スカート32の水平方向断面積(1.8m四方)から上部ケーシング31の水平方向断面積(0.5m四方)を減じた数値(2.99m2)である。有効重量Wは、浚渫装置1の重量(6.0kN)とする。また、浚渫装置1は浚渫ロッド3を貫入させるための重機を用いないため、荷重Qはゼロとする。したがって、数式1より、押込力Fpは35.3kNと算出される。 The inner area A of the dredging device 1 is a numerical value (2.99 m2) obtained by subtracting the horizontal cross-sectional area (0.5 m square) of the upper casing 31 from the horizontal cross-sectional area (1.8 m square) of the bottom skirt 32. be. The effective weight W is the weight (6.0 kN) of the dredging device 1. Further, since the dredging device 1 does not use a heavy machine for penetrating the dredging rod 3, the load Q is set to zero. Therefore, from Equation 1, the pushing force Fp is calculated to be 35.3 kN.

次に、貫入抵抗FRは、数式3によって算出される。

Figure 0007015749000003
Next, the intrusive resistance FR is calculated by the mathematical formula 3.
Figure 0007015749000003

また、数式2中の周面抵抗Pf(周面抵抗Pfi、Pfo)は、数式4によって算出される。

Figure 0007015749000004
Further, the peripheral resistance Pf (peripheral resistance Pfi, Pfo) in the mathematical formula 2 is calculated by the mathematical formula 4.
Figure 0007015749000004

付着力係数αcは土層の粘着力Cuに応じて決定する数値であり、例えば、粘着力Cuが2kN/m2の場合、数式4より、周面抵抗Pfは1.2kN/m2となる。 The adhesive force coefficient αc is a numerical value determined according to the adhesive force Cu of the soil layer. For example, when the adhesive force Cu is 2 kN / m2, the peripheral surface resistance Pf is 1.2 kN / m2 according to the mathematical formula 4.

また、数式2中の先端抵抗qtは、数式5によって算出される。

Figure 0007015749000005
Further, the tip resistance qt in the mathematical formula 2 is calculated by the mathematical formula 5.
Figure 0007015749000005

土層の粘着力Cuと同様に、粘着力C0が2kN/m2と仮定すると、数式5より、先端抵抗qtは10.3kN/m2となる。 Assuming that the adhesive force C0 is 2 kN / m2 as in the case of the adhesive force Cu of the soil layer, the tip resistance qt is 10.3 kN / m2 according to the mathematical formula 5.

このようにして、数式3の周面抵抗Pfi、Pfoが1.2kN/m2であり、先端抵抗qtが10.3kN/m3と算出される。そして、底部スカート32の周面積Afi、Afoを7.2m2、底部スカート32の先端面積を0.07m2とすると、数式3より、貫入抵抗FRは18.0kNと算出される。 In this way, the peripheral resistances Pfi and Pfo of Equation 3 are calculated to be 1.2 kN / m2, and the tip resistance qt is calculated to be 10.3 kN / m3. Assuming that the peripheral areas Afi and Afo of the bottom skirt 32 are 7.2 m2 and the tip area of the bottom skirt 32 is 0.07 m2, the penetration resistance FR is calculated to be 18.0 kN from Equation 3.

すなわち、一様な粘性土層の水底に着底した状態から浚渫ロッド3内に1m程度の水頭差を発生させるだけで、重機等を用いることなく、浚渫ロッド3を水底から1m貫入させることができる。なお、排水ポンプ4の排水量とジェットノズル5の吐出量を制御して浚渫ロッド3の貫入量を適宜調整することにより、過度な貫入及び過掘を抑制することができる。 That is, it is possible to allow the dredging rod 3 to penetrate 1 m from the water bottom without using a heavy machine or the like only by generating a head difference of about 1 m in the dredging rod 3 from the state of landing on the water bottom of a uniform cohesive soil layer. can. By controlling the drainage amount of the drainage pump 4 and the discharge amount of the jet nozzle 5 to appropriately adjust the penetration amount of the dredging rod 3, excessive penetration and over-digging can be suppressed.

[浚渫工程]
浚渫ロッド3が土層に貫入した後に、水底の浚渫を行う。具体的には、ジェットノズル5から吐出されたジェット水が、水底の土砂を浚渫ロッド3内に舞い上がらせる。また、ミキサー6で浚渫ロッド3内の泥水を攪拌することにより、水底の土砂を浚渫ロッド3内に拡散することができる。そして、排水ポンプ4で浚渫ロッド3内の泥水を外部に排水することにより、水底の浚渫が行われる。
[Dredging process]
After the dredging rod 3 has penetrated into the soil layer, the bottom of the water is dredged. Specifically, the jet water discharged from the jet nozzle 5 causes the earth and sand on the bottom of the water to fly up into the dredging rod 3. Further, by stirring the muddy water in the dredging rod 3 with the mixer 6, the earth and sand on the bottom of the water can be diffused in the dredging rod 3. Then, the dredging of the bottom of the water is performed by draining the muddy water in the dredging rod 3 to the outside by the drainage pump 4.

[引抜工程]
水底の浚渫が終了した後に、浚渫ロッド3内外の水圧差を解消するように、排水ポンプ4の排水量及びジェットノズル5の吐出量を制御することにより、浚渫ロッド3を水底から土層から引き抜くことができる。なお、引き抜き時の抵抗は、先端抵抗が減り、装置内側の浚渫による粘性力が低下して、貫入時の略半分程度まで小さくなることから、貫入時に比べて浚渫ロッド3を比較的容易に引き抜くことができる。
[Pulling process]
After the dredging of the water bottom is completed, the dredging rod 3 is pulled out from the soil layer by controlling the drainage amount of the drainage pump 4 and the discharge amount of the jet nozzle 5 so as to eliminate the difference in water pressure inside and outside the dredging rod 3. Can be done. The resistance at the time of pulling out is relatively easy to pull out the dredging rod 3 as compared with the time of penetrating because the tip resistance is reduced and the viscous force due to the dredging inside the device is reduced to about half of the resistance at the time of penetrating. be able to.

そして、図4(c)に示すように、ウインチ23を巻き上げて浚渫ロッド3を引き揚げて次の浚渫場所まで台船フロート2を移動させる。 Then, as shown in FIG. 4 (c), the winch 23 is wound up, the dredging rod 3 is pulled up, and the pontoon float 2 is moved to the next dredging place.

なお、底部スカート32が平面視で略矩形状であることから、開口部33に対応する浚渫範囲も略矩形状に設定されるため、水底を隙間なく且つ効率的に浚渫することができる。 Since the bottom skirt 32 has a substantially rectangular shape in a plan view, the dredging range corresponding to the opening 33 is also set to have a substantially rectangular shape, so that the bottom of the water can be dredged efficiently without any gaps.

このようにして、本実施形態に係る浚渫装置1は、浚渫ロッド3内の水を排水ポンプ4の排水量とジェットノズル5の吐出量とを調整して、浚渫ロッド3の閉鎖領域内に負圧を発生させ、水底の貫入抵抗より大きい押込力を生じさせることにより、重機等を用いることなく浚渫ロッド3を水底に貫入させることができる。また、浚渫ロッド3の閉鎖領域内に給水して昇圧させることにより、重機等を用いることなく浚渫ロッド3を簡便に引き抜くことができる。 In this way, the dredging device 1 according to the present embodiment adjusts the drainage amount of the drainage pump 4 and the discharge amount of the jet nozzle 5 to the water in the dredging rod 3 and negative pressure in the closed region of the dredging rod 3. By generating a pushing force larger than the penetration resistance of the water bottom, the dredging rod 3 can be penetrated into the water bottom without using a heavy machine or the like. Further, by supplying water to the closed region of the dredging rod 3 and boosting the pressure, the dredging rod 3 can be easily pulled out without using a heavy machine or the like.

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。 It should be noted that the present invention can be modified in various ways as long as it does not deviate from the spirit of the present invention, and it is natural that the present invention extends to the modified ones.

例えば、本発明は、汚染土壌の除去やレアアース泥やメタンハイドレード等の海底資源の回収に適用することもできる。 For example, the present invention can also be applied to the removal of contaminated soil and the recovery of seabed resources such as rare earth mud and methane hydrate.

1 ・・・浚渫装置
2 ・・・台船フロート
21 ・・・開口部
22 ・・・架台
23 ・・・ウインチ
3 ・・・浚渫ロッド
31 ・・・上部ケーシング
32 ・・・底部スカート
33 ・・・開口部
4 ・・・排水ポンプ(排水手段)
41 ・・・排水管
5 ・・・ジェットノズル(給水手段)
51 ・・・給水管
6 ・・・ミキサー
7 ・・・圧力センサ(差圧測定手段)
8 ・・・制御装置
1 ・ ・ ・ Dredging device 2 ・ ・ ・ Pump float 21 ・ ・ ・ Opening 22 ・ ・ ・ Stand 23 ・ ・ ・ Winch 3 ・ ・ ・ Dredging rod 31 ・ ・ ・ Top casing 32 ・ ・ ・ Bottom skirt 33 ・ ・・ Opening 4 ・ ・ ・ Drainage pump (drainage means)
41 ・ ・ ・ Drainage pipe 5 ・ ・ ・ Jet nozzle (water supply means)
51 ・ ・ ・ Water supply pipe 6 ・ ・ ・ Mixer 7 ・ ・ ・ Pressure sensor (differential pressure measuring means)
8 ・ ・ ・ Control device

Claims (9)

水底に堆積した土砂を浚渫する浚渫装置であって、
前記水底に着底されて閉鎖領域を形成する浚渫ロッドと、
前記浚渫ロッド内の水を外部に排水する排水手段と、
前記浚渫ロッド内に水を供給する給水手段と、
前記浚渫ロッドを水底に貫入させる際の貫入抵抗に応じた押込力である前記浚渫ロッド内外の差圧を生じさせるように前記排水手段の排水量と前記給水手段の送水量とを制御し、前記浚渫ロッドを水底から引き抜く際の引抜抵抗に応じて前記浚渫ロッド内を昇圧させるように前記排水手段の排水量と前記給水手段の送水量とを制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする浚渫装置。
It is a dredging device that dredges the sediment accumulated on the seabed.
A dredging rod that is landed on the bottom of the water to form a closed area,
A drainage means for draining the water in the dredging rod to the outside,
A water supply means for supplying water into the dredging rod,
The drainage amount of the drainage means and the water supply amount of the water supply means are controlled so as to generate a differential pressure inside and outside the dredging rod, which is a pushing force according to the penetration resistance when the dredging rod is penetrated into the water bottom, and the dredging is performed. A control means for controlling the drainage amount of the drainage means and the water supply amount of the water supply means so as to increase the pressure inside the dredging rod according to the pull-out resistance when the rod is pulled out from the bottom of the water .
A dredging device characterized by being equipped with.
前記排水手段は、前記水底に堆積した土砂を浚渫するポンプであることを特徴とする請求項1記載の浚渫装置。 The dredging device according to claim 1, wherein the drainage means is a pump for dredging the earth and sand accumulated on the water bottom. 前記給水手段は、ジェット水を吐出するジェットノズルであることを特徴とする請求項1又は2記載の浚渫装置。 The dredging device according to claim 1 or 2, wherein the water supply means is a jet nozzle for discharging jet water. 前記排水手段は、平面から視て前記浚渫ロッドの略中央に配置され、
前記給水手段は、平面から視て前記浚渫ロッドの周縁に略等間隔で複数設けられていることを特徴とする請求項1から3の何れか1項記載の浚渫装置。
The drainage means is arranged substantially in the center of the dredging rod when viewed from a plane.
The dredging device according to any one of claims 1 to 3, wherein a plurality of the water supply means are provided on the peripheral edge of the dredging rod at substantially equal intervals when viewed from a plane.
前記浚渫ロッド内外の差圧を測定する差圧測定手段をさらに備えていることを特徴とする請求項1から4の何れか1項記載の浚渫装置。 The dredging device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a differential pressure measuring means for measuring the differential pressure inside and outside the dredging rod. 前記浚渫ロッドは、水面に浮遊するフロートに吊り下げられていることを特徴とする請求項1から5の何れか1項記載の浚渫装置。 The dredging device according to any one of claims 1 to 5, wherein the dredging rod is suspended from a float floating on a water surface. 前記浚渫ロッドの開口部が、平面から視て略矩形状に形成されていることを特徴とする請求項1から6の何れか1項記載の浚渫装置。 The dredging device according to any one of claims 1 to 6, wherein the opening of the dredging rod is formed in a substantially rectangular shape when viewed from a plane. 水底に堆積した土砂を浚渫する浚渫方法であって、
前記水底に浚渫ロッドを着底されて閉鎖領域を形成する着底工程と、
前記浚渫ロッド内の水を排水手段で外部に排水する排水量を前記浚渫ロッド内に水を供給する供給量以上に設定し、前記浚渫ロッドを水底に貫入させる際の貫入抵抗に応じた押込力である前記浚渫ロッド内外の差圧を生じさせ、前記浚渫ロッドを水底に貫入させる貫入工程と、
前記浚渫ロッド内を浚渫する浚渫工程と、
前記浚渫ロッドを水底から引き抜く際の引抜抵抗に応じて前記浚渫ロッド内を昇圧させるように、前記浚渫ロッドを水底に貫入させた状態で前記供給量を前記排水量以上に設定し、前記浚渫ロッドを水底から引き抜く引抜工程と、
を含むことを特徴とする浚渫方法。
It is a dredging method for dredging the earth and sand accumulated on the bottom of the water.
A bottoming step of landing a dredging rod on the bottom of the water to form a closed region,
The amount of drainage to drain the water in the dredging rod to the outside by the drainage means is set to be equal to or larger than the supply amount to supply water into the dredging rod, and the pushing force corresponding to the penetration resistance when the dredging rod is penetrated into the water bottom is used. A penetration step of creating a differential pressure inside and outside the dredging rod to penetrate the dredging rod into the bottom of the water.
The dredging process of dredging the inside of the dredging rod and
The supply amount is set to be equal to or higher than the drainage amount with the dredging rod penetrated into the water bottom so as to increase the pressure inside the dredging rod according to the withdrawal resistance when the dredging rod is pulled out from the water bottom. The drawing process of pulling out from the bottom of the water and
A dredging method characterized by including.
前記排水手段は、前記浚渫ロッドが着底する前に揚水を開始することを特徴とする請求項8記載の浚渫方法。 The dredging method according to claim 8, wherein the drainage means starts pumping before the dredging rod has landed.
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