JP7082912B2 - Dam dredging method - Google Patents
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Description
本発明は、ダム湖の湖底に堆積した浚渫物を浚渫するための浚渫技術に関する。 The present invention relates to a dredging technique for dredging a dredged object deposited on the bottom of a dam lake.
一般的なダムでは、ダム湖の底に堆積した泥や土砂、玉石、礫、沈木等の浚渫物を浚渫するための浚渫作業がダムの貯水能力維持のために必要である。特に、水力発電用のダムでは、取水口付近の浚渫物が問題となり、取水口付近の浚渫作業が適時実施される。
従来のダム浚渫工法としては、グラブバケットによって湖底の浚渫物をつかみ揚げ、土運船に積載するグラブ船を用いた浚渫工法や、浚渫用ポンプにより湖底の浚渫物を吸引するとともに送泥するポンプ浚渫船方式のダム浚渫工法が知られている。
In a general dam, dredging work for dredging mud, earth and sand, jade stones, gravel, sunken trees, etc. accumulated on the bottom of the dam lake is necessary to maintain the water storage capacity of the dam. In particular, in dams for hydroelectric power generation, dredging objects near the intake port become a problem, and dredging work near the intake port is carried out in a timely manner.
Conventional dam dredging methods include a dredging method using a grab ship that grabs and lifts the dredged material on the lake bottom with a grab bucket and loads it on a clay carrier, and a pump that sucks and sends mud from the dredged material on the lake bottom using a dredging pump. The dredging method of dam dredging is known.
これらのダム浚渫工法においては、グラブ船やポンプ浚渫船での浚渫作業において、特殊な技術を持った作業員を要するため、作業員の確保や技術継承が問題となる。また、浚渫工事のたびに、浚渫作業船を含む浚渫機器を陸上運搬してダム湖に配置しなければならないという問題がある。
このようなことから、例えば特許文献1では、浚渫用ポンプを用いて湖底に堆積した土砂等の浚渫物を、排砂連結管を介して土捨場に移送する固定式ダム浚渫工法が提案されている。
In these dam dredging methods, workers with special skills are required for dredging work on grab boats and pump dredging boats, so securing workers and passing on the skills are problems. In addition, there is a problem that the dredging equipment including the dredging work boat must be transported by land and placed in the dam lake every time the dredging work is carried out.
For this reason, for example, Patent Document 1 proposes a fixed dam dredging method in which a dredged material such as earth and sand deposited on the bottom of a lake is transferred to a dumping site via a sand draining connecting pipe using a dredging pump. There is.
しかし、特許文献1に記載の固定式ダム浚渫工法では、浚渫用ポンプが据えられた浚渫位置から土捨場まで湖底の浚渫物を圧送する配管として、湖底から湖上へ揚送する排砂管と、水上のフロータに付設されて水上での横引き搬送をおこなう排砂連結管と、水上から湖底への排出部とを設ける構成なので、浚渫物を一端湖上まで揚げてから、湖上の排砂連結管にて横引きし、その後に、土捨場の上部水面近傍から土捨場に向けて排出部から排砂することになる。
したがって、一端、湖底の浚渫物を水上まで上げる分だけ、浚渫物の吸込み口から湖上までの高さに応じた浚渫物と水との比重差分の揚程が必要となる。さらに、配管長もその分だけ長くなるので圧力損失の増大を招くという問題がある。また、土捨場の水上近傍から土捨場となる湖底に向けて排砂するので、湖水内部での浚渫物の拡散が顕著であり、湖水の懸濁を招くという問題がある。
However, in the fixed dam dredging method described in Patent Document 1, a sand drain pipe for pumping the dredged material from the bottom of the lake to the dumping ground from the dredging position where the dredging pump is installed and a sand removal pipe to be pumped from the bottom of the lake to the top of the lake are used. Since it is configured to have a sand drainage connecting pipe attached to the floater on the water for horizontal transportation on the water and a discharge part from the water to the bottom of the lake, the dredged material is once lifted to the top of the lake and then the sand removal connecting pipe on the lake. After that, sand will be discharged from the discharge section from the vicinity of the upper water surface of the dumping ground toward the dumping ground.
Therefore, it is necessary to raise the difference in the specific gravity between the dredged material and the water according to the height from the suction port of the dredged material to the water surface by the amount of raising the dredged material on the bottom of the lake to the water surface. Further, since the pipe length is also increased by that amount, there is a problem that the pressure loss is increased. In addition, since sand is discharged from the vicinity of the water surface of the dumping ground toward the bottom of the lake, which is the dumping ground, the diffusion of dredged material inside the lake water is remarkable, and there is a problem that the lake water is suspended.
そこで、本発明は、浚渫時のエネルギー効率を向上させるとともに浚渫によるダム湖の湖水の懸濁を抑制し得るダム浚渫方法を提供することを課題とする。 Therefore, it is an object of the present invention to provide a dam dredging method capable of improving energy efficiency at the time of dredging and suppressing suspension of lake water in a dam lake due to dredging.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るダム浚渫方法は、ダム湖の湖底の浚渫位置から湖底の土捨場に浚渫物を湖水中のみを通じて移送することを特徴とする。
本発明の一態様に係るダム浚渫方法によれば、ダム湖の湖底の浚渫位置から湖底の土捨場に浚渫物を湖水中のみを通じて移送するので、浚渫物を移送する配管を水上まで持ち上げて圧送する従来の工法と比較して、浚渫物の吸込み口から湖上までの高さに応じた浚渫物と水との比重差分の揚程が不要となり、また、配管長もその分短縮できるため、圧力損失を低減することができる。さらに、水上近傍から湖底の土捨場に向けて排砂する場合と比較して、排砂時のダム湖の湖水の懸濁を抑えることができる。
In order to solve the above problems, the dam dredging method according to one aspect of the present invention is characterized in that the dredged material is transferred from the dredged position on the bottom of the dam lake to the dumping ground on the bottom of the dam only through the lake water.
According to the dam dredging method according to one aspect of the present invention, the dredged material is transferred from the dredged position at the bottom of the dam lake to the dumping ground at the bottom of the dam only through the lake water. Compared to the conventional construction method, there is no need to raise the difference in specific gravity between the dredged material and water according to the height from the dredged material suction port to the lake, and the pipe length can be shortened accordingly, resulting in pressure loss. Can be reduced. Furthermore, the suspension of the lake water in the dam lake at the time of sand removal can be suppressed as compared with the case where sand is discharged from the vicinity of the water toward the dumping site at the bottom of the lake.
ここで、上記特許文献1に記載の固定式ダム浚渫工法では、浚渫用ポンプが固定式なので、限られた範囲での湖底土砂しか浚渫できないという問題もある。
これに対し、本発明の一態様に係るダム浚渫方法において、ダム湖の湖底に立設される浚渫用矢倉と、該浚渫用矢倉に設置された前記浚渫スラリ圧送用のポンプ機構を含む浚渫装置と、該浚渫装置のポンプ機構に接続された吐出配管と、を有する浚渫ステーションを用いることは好ましい。
Here, in the fixed dam dredging method described in Patent Document 1, since the dredging pump is a fixed type, there is also a problem that only the lake bottom sediment can be dredged in a limited range.
On the other hand, in the dam dredging method according to one aspect of the present invention, a dredging device including a dredging yakura installed on the bottom of a dam lake and a pump mechanism for dredging slurry pumping installed in the dredging yakura. It is preferable to use a dredging station having a discharge pipe connected to the pump mechanism of the dredging device.
このような構成であれば、浚渫用矢倉が、ダム湖の湖底に複数の支持脚で立設され、浚渫用矢倉には、浚渫用のポンプ機構が設置されているので、浚渫ステーションの設置および移動が容易であり、また、起伏の激しい湖底であっても、湖底の形状に対してポンプ機構を安定した姿勢で配置できる。そのため、浚渫範囲の設定自由度が向上するとともに、湖底の浚渫物を効率よく浚渫する上で好適である。
そして、前記浚渫ステーションを、湖上の船に設置された作業機に捲回されるワイヤを介して湖底の前記浚渫位置に吊り下げるとともに、前記吐出配管を湖底またはその近傍に沿って這わせた状態で該吐出配管先端の排出口を湖底の前記土捨場に配置し、前記ポンプ機構で採取した前記浚渫位置の浚渫物を浚渫スラリとして前記吐出配管を介して前記土捨場に排出することは好ましい。
With such a configuration, the dredging yakura is erected on the bottom of the dam lake with multiple support legs, and the dredging pump mechanism is installed in the dredging yakura, so the dredging station can be installed and the dredging station can be installed. It is easy to move, and even on a rugged lake bottom, the pump mechanism can be arranged in a stable posture with respect to the shape of the lake bottom. Therefore, the degree of freedom in setting the dredging range is improved, and it is suitable for efficiently dredging the dredged material on the bottom of the lake.
Then, the dredging station is suspended at the dredging position on the bottom of the lake via a wire wound around a working machine installed on a ship on the lake, and the discharge pipe is laid along the bottom of the lake or its vicinity. It is preferable that the discharge port at the tip of the discharge pipe is arranged in the dumping ground at the bottom of the lake, and the dredged material at the dredging position collected by the pump mechanism is discharged to the dumping ground through the discharge pipe as a dredging slurry.
このような構成であれば、浚渫ステーションのプラットフォームが、ダム湖の水上に設けられる船に取り付けられた作業機に捲回されるワイヤを介して湖上の船に連結されるので、湖底がどのような形状であっても、浚渫ステーションの転倒を確実に防止できる。よって、湖底の浚渫物を浚渫用のポンプ機構で安定して浚渫する上でより好適である。
さらに、前記浚渫装置は、前記浚渫用矢倉の枠内に上下動および左右スライド可能に設置されているものを用いることは好ましい。このような構成であれば、浚渫用矢倉に、上下動および左右スライド可能にポンプ機構が設置されることで、湖底に堆積した泥や土砂等の浚渫物を広範囲に浚渫する上でより好適である。
With such a configuration, the platform of the dredging station is connected to the ship on the lake via a wire wound around a working machine attached to the ship installed on the water of the dam lake, so what is the bottom of the lake? Even if the shape is large, the dredging station can be reliably prevented from tipping over. Therefore, it is more suitable for stably dredging the dredged material on the bottom of the lake with the dredging pump mechanism.
Further, it is preferable to use the dredging device which is installed in the frame of the dredging yakura so as to be vertically movable and slidable from side to side. With such a configuration, a pump mechanism that can move up and down and slide left and right is installed in the dredging yakura, which is more suitable for dredging a wide range of dredged objects such as mud and sediment accumulated on the bottom of the lake. be.
また、本発明の一態様に係るダム浚渫方法において、前記吐出配管は、可撓性ホースと、前記浚渫物を圧送時の荷重が相殺されるように前記可撓性ホースに所定間隔で装着される複数のフロータと、前記可撓性ホース先端の排出口近傍に設けられたウエイトと、を有するものを用いることは好ましい。
さらに、湖底の土捨場に可撓性ホース先端の排出口を位置させた状態で、湖上の船に設置された作業機に捲回されるワイヤで吐出配管を吊り下げて保持しつつ、ポンプ機構で採取した堆積土砂等を含む浚渫物を浚渫スラリとして土捨場に排出することは好ましい。
Further, in the dam dredging method according to one aspect of the present invention, the discharge pipe is attached to the flexible hose and the flexible hose at predetermined intervals so that the load at the time of pumping the dredged material is offset. It is preferable to use a floater having a plurality of floaters and a weight provided in the vicinity of the discharge port at the tip of the flexible hose.
Furthermore, with the discharge port at the tip of the flexible hose positioned in the dumping ground at the bottom of the lake, the pump mechanism is used to suspend and hold the discharge pipe with a wire wound around a work machine installed on a ship on the lake. It is preferable to discharge the dredged material including the sediment collected in the above as a dredged slurry to the dumping site.
このような構成であれば、ポンプ機構からの吐出配管を可撓性ホースで構成し、該吐出配管の圧送時の荷重が相殺される程度のフロータを所定間隔で可撓性ホースに装着し、さらに、可撓性ホース先端の排出口近傍にウエイトを設けているので、吐出配管を湖底またはその近傍に沿って這わせた状態で延設配置するに際し、吐出配管の延設配置時の姿勢を安定させる上でより好適である。よって、このような構成を用いれば、浚渫時のエネルギー効率を向上させるとともに浚渫によるダム湖の湖水の懸濁を抑制し得るダム浚渫方法として好適である。 In such a configuration, the discharge pipe from the pump mechanism is composed of a flexible hose, and floaters to the extent that the load at the time of pumping the discharge pipe is offset are attached to the flexible hose at predetermined intervals. Furthermore, since a weight is provided near the discharge port at the tip of the flexible hose, when the discharge pipe is extended along the bottom of the lake or its vicinity, the posture of the discharge pipe when it is extended is changed. It is more suitable for stabilizing. Therefore, if such a configuration is used, it is suitable as a dam dredging method capable of improving the energy efficiency at the time of dredging and suppressing the suspension of the lake water of the dam lake due to the dredging.
さらに、本発明の一態様に係るダム浚渫方法において、前記浚渫装置は、破砕機と、該破砕機の上部に設置される前記ポンプ機構と、を備え、前記破砕機は、上下二段に配置されるとともにそれぞれが一対のドラムカッタを有する二基の二軸破砕機から構成され、上段の二軸破砕機は、前記ポンプ機構の吸込み側に対向する位置に一対のドラムカッタが設けられ、下段の二軸破砕機は、前記上段二軸破砕機の一対のドラムカッタに対して前記ポンプ機構の吸込み側とは反対の側に自身の一対のドラムカッタが設けられているものを用いることは好ましい。 Further, in the dam dredging method according to one aspect of the present invention, the dredging device includes a crusher and the pump mechanism installed on the upper part of the crusher, and the crusher is arranged in two upper and lower stages. The upper twin-screw crusher is composed of two twin-screw crushers, each of which has a pair of drum cutters, and the upper twin-screw crusher is provided with a pair of drum cutters at positions facing the suction side of the pump mechanism. It is preferable to use a twin-screw crusher having its own pair of drum cutters on the side opposite to the suction side of the pump mechanism with respect to the pair of drum cutters of the upper-stage twin-screw crusher. ..
このような構成であれば、浚渫物に玉石や沈木が含まれる場合であっても、二段構えの二軸破砕機による破砕工程により、設置されている浚渫用のポンプ機構で浚渫スラリとして吸引・吐出できる大きさまで浚渫物をより確実に破砕できる。よって、湖底の浚渫物を効率よく破砕しつつ確実に浚渫する構成としてより好適である。 With such a configuration, even if the dredged material contains boulders or sunken trees, it is sucked as a dredging slurry by the pump mechanism for dredging installed by the crushing process by the two-stage crusher. -The dredged material can be crushed more reliably to the size that can be discharged. Therefore, it is more suitable as a configuration for reliably dredging while efficiently crushing the dredged material on the bottom of the lake.
上述のように、本発明によれば、浚渫時のエネルギー効率を向上させるとともに浚渫によるダム湖の湖水の懸濁を抑制できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to improve the energy efficiency at the time of dredging and suppress the suspension of the lake water of the dam lake due to the dredging.
以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。本実施形態のダム浚渫方法は、ダム浚渫に際し、ダム湖の湖底に立設されて浚渫物を掘削しつつ浚渫する浚渫ステーションと、ダム湖の湖上に配置される本船と、を備える浚渫システムを用いて浚渫する例である。
なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The dam dredging method of the present embodiment provides a dredging system including a dredging station that is erected on the bottom of the dam lake and dredged while excavating a dredged object, and a ship that is placed on the lake of the dam lake. This is an example of using and dredging.
The drawings are schematic. Therefore, it should be noted that the relationship, ratio, etc. between the thickness and the plane dimension are different from the actual ones, and there are parts where the relationship and ratio of the dimensions are different between the drawings. Further, the embodiments shown below exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention describes the material, shape, structure, and arrangement of constituent parts. Etc. are not specified in the following embodiments.
まず、第一実施形態の浚渫システムの全体構成について図1を参照しつつ説明する。
同図では、同図右側にダム堤体Dが設けられ、同図左側には、取水口Wを有する取水設備Gがダムの適所に設けられているイメージを示している。取水設備Gのゲート前面には、防塵用浮標やスクリーン等が設けられる。取水設備Gで取水された水は、不図示の発電設備へと送られる。
この浚渫システムは、同図に示すように、ダム湖の湖上SLに配置される本船1Aと、ダム湖の湖底SBに立設配置される浚渫ステーション50と、土捨場となる湖底SBの移設位置Mの湖上SLに配置される支援船1Bと、を備えて構成される。本実施形態の浚渫ステーション50には、浚渫装置100が装備されている。
First, the overall configuration of the dredging system of the first embodiment will be described with reference to FIG.
In the figure, the dam body D is provided on the right side of the figure, and the intake facility G having the intake port W is provided in the appropriate place of the dam on the left side of the figure. A dustproof buoy, a screen, and the like are provided on the front surface of the gate of the water intake facility G. The water taken in by the water intake facility G is sent to a power generation facility (not shown).
As shown in the figure, this dredging system is the relocation position of the
そして、本実施形態の浚渫システムは、浚渫ステーション50が取水設備Gの近傍の浚渫位置Sに配置され、浚渫装置100で浚渫された浚渫スラリ(浚渫物)を、浚渫ステーション50が配置された浚渫位置Sから、水中に延設された吐出配管7を介して湖底またはその近傍の水中で移設位置Mに湖水中のみを通じて移送するように構成されている。
詳しくは、本実施形態の例では、本船1Aが、湖上SLにて取水設備Gの近傍の目的とする位置に停泊される。本実施形態の本船1Aは、浚渫ステーション50を湖上SLから吊り下げた状態で運搬(水中での移送)し、ダム湖の湖底SBに架設配置するための配置用母船を兼ねている。
In the dredging system of the present embodiment, the
Specifically, in the example of the present embodiment, the
本船1Aには、浚渫ステーション50をダム湖の湖底SBに架設配置するためのウインチやクレーン等を含む作業機6Aと、発電機2と、油圧源として内燃機関で駆動される可変容量タイプの油圧ポンプ3と、制御手段を構成する管理コンピュータ9と、が装備されている。
本船1Aは、ダム湖の所定位置まで浚渫ステーション50を水上にて曳航ないし自走により搬送し、作業機6Aのワイヤ5Aで浚渫ステーション50を垂下して湖底SBの浚渫位置Sに立設する。なお、本実施形態の本船1Aには、浮体本体4にムーンプール4mが形成されており、このムーンプール4mを介して浚渫ステーション50を昇降させることで、自身を安定した姿勢で浚渫ステーション50の昇降動作を行えるようになっている。
The
The
管理コンピュータ9および発電機2並びに油圧ポンプ3は、アンビリカブルケーブル8を介して湖底SBの浚渫位置Sに配置された浚渫ステーション50に接続され、本船1A側から、浚渫ステーション50および浚渫装置100の作動に必要な電力や制御信号の供給並びに圧油の供給が可能になっている。
アンビリカブルケーブル8は、給排用の各油圧ホースと、電力ケーブルと、信号用ケーブルと、を可撓性ケーブルベア(ケーブルベアは登録商標)により一体的に囲繞保持してなるハイブリット構造を有する。なお、給排用の各油圧ホースと、電力ケーブルと、信号用ケーブルと、をそれぞれを別箇に配線および配管してもよい。
The
The
支援船1Bは、水中に吐出配管7を延設する作業を行うとともに、移設位置Mの湖上SLに停泊されて、必要な監視作業を行うための支援を行う比較的に小型の船舶である。
本実施形態の支援船1Bには、吐出配管7をダム湖の湖底SBに延設配置するためのウインチやクレーン等を含む作業機6Bと、発電機等の必要な機器(不図示)と、が装備されている。
これにより、本実施形態の支援船1Bは、作業機6Bのワイヤ5Bで吐出配管7を垂下しつつ、吐出配管7の吐出口部分を湖上SLから吊り下げた状態で運搬(水中での移送)して、ダム湖の湖底SBに対して、吐出配管7を湖底またはその近傍に沿って這わせた状態で吐出配管先端の排出口を湖底の土捨場となる移設位置Mまで延設配置できる。
The
The
As a result, the
本実施形態の吐出配管7は、図1に示すように、吐出配管本体である可撓性ホース7aと、土砂等の浚渫スラリ圧送時の荷重が相殺されるように可撓性ホース7aの延在方向で所定間隔に装着される複数のフロータ7bと、可撓性ホース7aの先端の排出口近傍に設けられたウエイト7cと、を有して構成されている。本実施形態の例では、ワイヤ5Bの先端がウエイト7cに固定されている。
As shown in FIG. 1, the
次に、上記浚渫ステーション50について、図2~図6を適宜参照しつつ詳しく説明する。この浚渫ステーション50は、上記浚渫装置100と、X方向およびY方向へ自走可能な浚渫用矢倉52と、を備えるダム湖の湖底浚渫物浚渫用の自走式浚渫機械である。
この浚渫ステーション50は、図2(b)に示すように、浚渫装置100には、破砕機10、20と、破砕機10、20の上部に設けられた浚渫スラリ圧送用のポンプ機構である浚渫用ポンプ30とが装備されており、浚渫物が堆積するダム湖の湖底SBに対し、破砕機10、20で湖底SBの浚渫物を掘削するとともに浚渫用ポンプ30により、掘削されて泥水とともに浚渫スラリとされた浚渫物を浚渫可能に構成されている。
Next, the
As shown in FIG. 2B, the
詳しくは、図2に示すように、本実施形態の浚渫ステーション50は、複数の矩形枠体を有するプラットフォーム51と、プラットフォーム51を構成する上下の枠体の四隅を支持する複数(この例では8脚)の支持脚66と、ジャッキ機構69と、を有する浚渫用矢倉52を備える。各支持脚66は、ジャッキ機構69を介してプラットフォーム51に昇降可能に固定されている。
浚渫用矢倉52を構成するプラットフォーム51は、平面視が矩形枠状をなす上部フレーム(Upper frame)51Xと、平面視が矩形枠状をなす下部フレーム(Lower frame)51Yと、両プラットフォーム51X、51Yの中間に設けられ平面視が矩形枠状をなす中間フレーム(Middle frame)51Mと、を有する。
Specifically, as shown in FIG. 2, the
The
この例では、上部フレーム51Xには、図3に示すように、Y方向に沿って二つのX移動フレーム53が張り渡されている。各X移動フレーム53の両端は、X方向用移動機構53Xを介して上部フレーム51Xの上面にそれぞれ支持される。X方向用移動機構53は、不図示のモータ、減速機構およびラック・ピニオン機構を有し、モータで減速機構を介してラック・ピニオン機構を駆動することにより、二つのX移動フレーム53を上部フレーム51Xに沿ってX方向に同時にスライド移動可能になっている。
In this example, as shown in FIG. 3, two
二つのX移動フレーム53の上部には、Y移動フレーム54が張り渡されて載置されている。Y移動フレーム54は、Y方向用移動機構54Yを介してX移動フレーム53の上面に支持され、浚渫装置100のY方向の送り機構を構成している。Y方向用移動機構54は、不図示のモータ、減速機構およびラック・ピニオン機構を有し、モータで減速機構を介してラック・ピニオン機構を駆動することにより、浚渫装置100をX移動フレーム53の延在方向に沿って(つまりY方向に沿って)スライド移動可能になっている。
また、浚渫装置100は、Y移動フレーム54の下面に設けられて浚渫装置100のZ方向の送り機構を構成する昇降装置90を介して昇降可能に支持されており、Y移動フレーム54の下面から吊下げられた姿勢で配置される。
Further, the
昇降装置90は、Y移動フレーム54の側部に設けられた左右一対の駆動部92と、各駆動部92に対して垂直に挿通された姿勢で立設された昇降用ラック91と、を備える。駆動部92は、不図示のモータ、減速機構および昇降用ラック91と歯合するラック・ピニオン機構を有し、モータで減速機構を介してラック・ピニオン機構を駆動することにより、浚渫装置100を昇降用ラック91に沿って(つまりZ方向に沿って)スライド移動可能になっている。
さらに、Y移動フレーム54の上部には、制御ユニット60が設けられている。制御ユニット60には、上記アンビリカブルケーブル8が接続される。
The elevating
Further, a
制御ユニット60には、図3に示すように、浚渫ステーション50および浚渫装置100を駆動するために、浚渫用矢倉52の歩行動作を含む浚渫ステーション50全体の作動を制御する制御部であるコントローラ61が内蔵されている。
これにより、浚渫ステーション50は、本船1Aからアンビリカブルケーブル8を介して必要な圧油の供給、並びに、電力や管理コンピュータ9の制御信号の供給を制御ユニット60に受ける。制御ユニット60のコントローラ61は、本船1A側の管理コンピュータ9の指令に基づいて、各ジャッキ機構69の駆動により、浚渫ステーション50の姿勢を制御する制御部として機能する。
As shown in FIG. 3, the
As a result, the
次に、図4~図6に基づき、浚渫ステーション50の水平移動機構を詳しく説明する。なお、図4~図6は、上記本船1Aからダム湖の湖底SBに浚渫ステーション50が着底させられる時の浚渫用矢倉52の着底準備姿勢を示すもので、浚渫用矢倉52は、着底準備姿勢にあっては、上部フレーム51X、中間フレーム51Mおよび下部フレーム51Yの水平面内の中心(重心)Gが一致している。なお、図5において符号CLは、各支持脚66の中心軸線を示している。
上部フレーム51Xは、図4に示すように、平面視が矩形枠状をなし、X方向に離隔して互いに並行に設けられた矩形筒状をなす一対の縦ガーダーXbと、Y方向に離隔して互いに並行に設けられた矩形筒状をなす一対の横ガーダーXaとを有する。2つの横ガーダーXaの各外側面には、横ガーダーXaの延在方向に沿って、X移動用ラックRxが、中央から左右対称にそれぞれ取付けられている。
Next, the horizontal movement mechanism of the
As shown in FIG. 4, the
また、下部フレーム51Yは、同図に示すように、平面視が矩形枠状をなし、X方向に離隔して互いに並行に設けられた矩形筒状をなす一対の横ガーダーYbと、Y方向に離隔して互いに並行に設けられた矩形筒状をなす一対の縦ガーダーYaとを有する。2つの縦ガーダーYaの外側面には、縦ガーダーYaの延在方向に沿って、Y移動用ラックRyが、中央から左右対称にそれぞれ取付けられている。
中間フレーム51Mは、図6に示すように、平面視が矩形枠状をなし、X方向に離隔して互いに並行に設けられた矩形筒状をなす一対の縦ガーダーMbと、Y方向に離隔して互いに並行に設けられた矩形筒状をなす一対の横ガーダーMaとを有する。
Further, as shown in the figure, the
As shown in FIG. 6, the
中間フレーム51Mの各横ガーダーMaの延在方向の中央の位置には、横ガーダーMaの矩形筒内に、X駆動モータMxがそれぞれ配置されている。また、中間フレーム51Mの各縦ガーダーMbの延在方向の中央の位置には、縦ガーダーMbの矩形筒内に、Y駆動モータMyがそれぞれ配置されている。
図4に示すように、上下のフレーム21X、21Yは、4本の支持脚66と、各支持脚66を昇降可能なジャッキ機構69と、をそれぞれ有する。そして、中間フレーム51Mと上下のフレーム21X、21Yとは、不図示の直動案内機構を介してスライド移動可能に支持されるとともにラック&ピニオン機構を介して係合され、水平面で互いに直交するX方向およびY方向に相対的スライド移動可能に構成されている。
The X drive motor Mx is arranged in the rectangular cylinder of the horizontal girder Ma at the center position of each horizontal girder Ma of the
As shown in FIG. 4, the upper and lower frames 21X and 21Y each have four
より詳しくは、浚渫用矢倉52は、図4に示すように、上部フレーム51Xの矩形状の枠体の四隅それぞれと、下部フレーム51Yの矩形状の枠体の四隅それぞれとに支持脚66を有する。各支持脚66には、Z方向のスライド移動機構であるジャッキ機構69が昇降用のジャッキングユニットとして設けられている。
ジャッキ機構69は、各支持脚66の両側に1基ずつ、計二基が装備され、各支持脚66には、図3に示すように、Z移動用ラックRzが、各支持脚66の軸方向に沿って周方向で対向する位置にそれぞれ取付けられている。
More specifically, the dredging
The
ジャッキ機構69は、不図示のモータ、減速機構およびラック・ピニオン機構を有する。ラックは支持脚66の軸方向に沿って形成されている。ジャッキ機構69は、モータで減速機構を介してラック・ピニオン機構を駆動することにより、支持脚66を上下方向(Z方向)にスライド移動可能に且つその移動位置の保持が可能になっている。
なお、ジャッキ機構69の駆動用のモータとしては、流体圧による駆動(例えば油圧駆動)であっても、電力による駆動(例えば電磁式モータ)であってもよい(以下、他の駆動用のモータにおいて同様)。
The
The motor for driving the
各Z移動用ラックRzに対応するジャッキ機構69は、不図示のZ駆動モータと、Z駆動モータの出力軸に装着されたピニオンと、ピニオンに噛合された上記Z移動用ラックRzを有してラック&ピニオン機構が構成される。これにより、各支持脚66は、自身が装着された上下の各フレーム21X、21Yに対しZ方向に相対的スライド移動して、複数の支持脚66の協働によって、上下のフレーム21X、21Yの上昇および下降が可能になっている。
上部フレーム51Xの直動案内機構は、上部フレーム51Xの横ガーダーXa底面に、横ガーダーXaの延在方向に沿って取付けられた不図示のスキッディングレールを有する。スキッディングレールの上下は不図示のベアリングプレートで案内される。スキッディングレールは、上部フレーム51Xの横ガーダーXaに沿って上部フレーム51Xの端から端まで取り付けられている。
The
The linear motion guide mechanism of the
ベアリングプレートは、中間フレーム51Mの横ガーダーMaの角部上面に取り付けられる。また、スキッディングレールを左右から覆うように、ベアリングプレートの配置位置と同じ位置に、不図示のホールディングクローが取り付けられる。ホールディングクローは、上部フレーム51XがX方向に移動する時に、その落下を防ぐようにスキッディングレールを両側から支持する。
上記X駆動モータMxの駆動軸には、不図示のX移動用ピニオンが装着され、X移動用ラックRxのラック面に対向する位置に張り出している。X移動用ピニオンは、X移動用ラックRxに噛合され、X駆動モータにより同期駆動されて、上部フレーム51XをX方向にスライド移動可能に構成されている。
The bearing plate is attached to the upper surface of the corner of the lateral girder Ma of the
An X-moving pinion (not shown) is mounted on the drive shaft of the X-driving motor Mx and projects to a position facing the rack surface of the X-moving rack Rx. The X-moving pinion is meshed with the X-moving rack Rx and is synchronously driven by the X-driving motor so that the
一方、下部フレーム51Yの直動案内機構は、下部フレーム51Yの縦ガーダーYa上面に、縦ガーダーYaの延在方向に沿って取付けられた不図示のスキッディングレールを有する。スキッディングレールは、下部フレーム51Yの縦ガーダーYaの端から端まで取り付けられている。
下部フレーム51Yは、上部フレーム51Xと同様に、中間フレーム51Mの縦ガーダーMbの角部下面に、不図示のベアリングプレートが取付けられ、ベアリングプレートによりスキッディングレールの上下を案内している。また、ベアリングプレートの配置位置と同じ位置に、スキッディングレールを左右から覆うように、ホールディングクローが取り付けられ、下部フレーム51YがY方向に移動する時に、その落下を防ぐようにスキッディングレールを両側から支持している。
On the other hand, the linear motion guide mechanism of the
Similar to the
上記Y駆動モータMyの駆動軸には、Y移動用ピニオンPyが装着され、Y移動用ラックRyのラック面に対向する位置に張り出している。Y移動用ピニオンPyは、それぞれY移動用ラックRyに噛合され、Y駆動モータMyにより同期駆動されて、下部フレーム51YをY方向にスライド移動可能に構成されている。
なお、浚渫用矢倉52の中間フレーム51Mと上下のフレーム51X、51Yとは、ラック&ピニオン機構を介して水平方向への移動が可能な例を示すが、浚渫用矢倉52の移動機構はこれに限定されず、水平方向への移動が可能な移動機構であれば、種々の移動機構を採用可能である。
A Y-moving pinion Py is mounted on the drive shaft of the Y-driving motor My, and projects to a position facing the rack surface of the Y-moving rack Ry. The Y-moving pinion Py is meshed with the Y-moving rack Ry, and is synchronously driven by the Y-driving motor My, so that the
The
例えば、油圧シリンダ方式でスライドさせる移動機構を用いることができる。同様に、各支持脚66は、ラック&ピニオン機構を介してZ方向に相対的スライド移動が可能な例を示すが、これに限定されず、例えば油圧シリンダ方式でスライドさせる移動機構とすることができる。また、油圧駆動に限定されず、電気駆動式としてもよい。
さらに、この浚渫ステーション50は、管理コンピュータ9の管理下、コントローラ61によるX方向用移動機構53およびY方向用移動機構54の駆動制御により、浚渫装置100をプラットフォーム51の所定区画内でX方向およびY方向に移動するとともに、浚渫用ポンプ30の駆動により、浚渫物とともに取水した泥水を高圧の浚渫スラリとして吐出配管7から排出可能になっている。
For example, a moving mechanism that slides in a hydraulic cylinder system can be used. Similarly, each
Further, in the
これにより、浚渫ステーション50は、上下のフレーム21X、21YをX方向およびY方向にスライド移動させる水平スライド移動機構、並びに各支持脚66をZ方向にスライド移動させるスライド移動機構により、歩行制御処理の手順に従い、予定浚渫区域をX方向およびY方向それぞれに浚渫用矢倉52により歩行するとともに、浚渫装置100をX方向およびY方向に移動させて、所定区画を順次に浚渫可能になっている。
ここで、ダム湖の湖底SBにおいて、浚渫ステーション50は、ダム湖の湖底に堆積する軟弱な地盤や、傾斜や起伏に対応する必要がある。これに対し、本実施形態の浚渫ステーション50は、図3に示すように、制御ユニット60が、浚渫用矢倉52のプラットフォーム51の随時の姿勢を検出する姿勢検出センサとしての慣性センサ80を有する。
As a result, the
Here, in the bottom SB of the dam lake, the
また、本実施形態では、各支持脚66を駆動するジャッキ機構69には、不図示のトルク検出器が装備されている。各トルク検出器は、対応する各ジャッキ機構69のラック&ピニオン機構のピニオンを駆動する各駆動モータのトルクを検出可能なトルク計である。各トルク検出器は、各駆動モータの随時のモータトルクを検出し、検出したトルク情報を制御ユニット60のコントローラ61に出力可能になっている。
コントローラ61は、コンピュータと、姿勢制御処理を実行するためのプログラムとを含み、浚渫用矢倉52の歩行制御処理および浚渫用矢倉52の姿勢制御処理、並びに、浚渫ステーション50の浚渫制御処理およびその他必要な処理を実行する。
Further, in the present embodiment, the
The
コントローラ61は、浚渫ステーション50の姿勢制御処理が実行されると、慣性センサ80の出力に基づいて、浚渫ステーション50自体の姿勢の不均衡の程度を判定し、ジャッキ機構69のラック&ピニオン機構のピニオンを駆動する各駆動モータの調整により、姿勢安定を維持する姿勢安定制御を行う。
特に、本実施形態の浚渫ステーション50は、ダム湖の湖底に堆積する軟弱な地盤や、傾斜や起伏に対応する必要がある上、大きな礫や沈木がバラ積みされた湖底を歩くので、礫や沈木の崩れ等により生じる動的姿勢変化を加速度計およびジャイロスコープ等の角加速度計を含めた慣性センサ80で計測する。
When the attitude control process of the
In particular, the
なお、静的姿勢を計る傾斜センサを併せて用いることもできる。また、姿勢制御用として、スラスタやウォータジェットを用いて姿勢の安定性を維持する制御を行ってもよい。コントローラ61は、慣性センサ80の姿勢検出情報に基づいて、浚渫ステーション50の姿勢が水平になるように各支持脚66の脚長を調整する。これにより、浚渫ステーション50は、ダム湖の湖底に安定した姿勢で着底できる。
An inclination sensor for measuring a static posture can also be used. Further, for attitude control, a thruster or a water jet may be used to control the attitude to maintain stability. The
次に、上記浚渫ステーション50の浚渫用矢倉52に装備された浚渫装置100について図7および図8を参照しつつ詳しく説明する。
本実施形態の浚渫装置100は、図7および図8に示すように、直方枠体状の筐体38と、筐体38の枠体内部に設けられた、浚渫用ポンプ30および二基の二軸破砕機10、20と、を備える。
二基の二軸破砕機10、20は、浚渫用ポンプ30の吸込口36の側に設けられ、筐体38の長手方向に沿って上下2段に配置されている。筐体38の上部は、図3に示すように、Y移動フレーム54の下面の位置に、昇降装置90を介して昇降可能に支持され、昇降装置90の駆動により、左右の昇降用ラック91に沿ってZ方向にスライド移動可能になっている。
Next, the
As shown in FIGS. 7 and 8, the
The two twin-
本実施形態の浚渫用ポンプ30は、水中サンドポンプを採用している。
浚渫用ポンプ30は、ポンプ駆動部31と、ポンプ駆動部31の下部に設けられたケーシング34とを備える。ケーシング34には、底面に吸込口36が設けられ、吸込口36には、下方に向けて拡径するサクションホッパ40が装着されている。ケーシング34の側面には排水管37が接続され、排水管37は、湖底に沿って延設された可撓性を有する吐出配管7に連結されている。
ポンプ駆動部31には水中モータ32が内蔵されている。ポンプ駆動部31の上部には、制御ユニット60からキャプタイヤケーブル39が接続され、湖上の本船1Aに設けられた発電機2から供給される電力が、制御ユニット60からキャプタイヤケーブル39を介して水中モータ32に供給される。
The
The
The
水中モータ32の駆動軸33は、駆動軸33上下が軸受41A、41Bで回転自在に支持されるとともに、駆動軸33下端が、ケーシング34の上部中央から下方に向けて突設されている。ケーシング34内には、駆動軸33の先端にインペラ35が同軸に装着されている。なお、ポンプ駆動部31とケーシング34との間は、水中モータ32の駆動軸33の周囲の位置にメカニカルシールやオイルシール等の軸封部42が設けられている。
これにより、本実施形態の浚渫用ポンプ30は、水中モータ32が駆動されると、インペラ35が所定方向に回転してケーシング34内で渦流を発生させ、湖底側を向くサクションホッパ40からポンプ排水量に応じて破砕された浚渫物とともに泥水を吸引し、吸込口36から排出管37を介して吐出配管38に排出可能になっている。
In the
As a result, in the
本実施形態の二基の二軸破砕機10、20は、スリットカッタ方式で破砕する二軸破砕機をそれぞれ採用している。
二基の二軸破砕機10、20のうち、下段二軸破砕機10は、その一対のドラムカッタ12、13が、礫や沈木等の浚渫物の掻き込み機能と荒破砕機能を有する。これに対し、上段二軸破砕機20は、その一対のドラムカッタ22、23が、所定寸法以下の大きさに更に細かく破砕する破砕するツイン・スリットカッタによる細破砕機能を有する。
The two twin-
Of the two twin-
詳しくは、図8に示すように、下段二軸破砕機10は、筐体38を立ち上げた姿勢でその下端部のフレーム45内の下段に、互いに平行な一対をなす2本の水平回転軸14,15がフレーム45にそれぞれ支持されるとともに、各水平回転軸14,15に一対をなす円柱状のドラムカッタ12、13が装着される。両回転軸11、12の先端は、軸受19を介してフレーム45に回転自在に支承されている。中空円筒状の回転軸11、12の基端部には、両回転軸11、12を回転駆動する油圧モータ11が装着されている。
Specifically, as shown in FIG. 8, the lower
一対のドラムカッタ12、13は、各々複数枚の破砕刃16が、軸方向で密着状態の環状のスペーサ17を介して一定間隔に交互に嵌装され固定キー18で固定されている。破砕刃16は、略円盤状をなすとともに、その外周部に複数の爪が一定間隔で設けられている。一対のドラムカッタ12、13相互は、各破砕刃16を他方のスペーサ17の位置に構成される環状溝に嵌合する位置で水平姿勢で並設されている。
そして、一対のドラムカッタ12、13相互は、両回転軸11、12の回転駆動によりフレーム45内に掻き込まれた浚渫物を両軸の破砕刃16が噛み合う部分にて常時密接してせん断するスリットカッタ方式で破砕するようになっている。これにより、両破砕刃16が正回転時に浚渫物を掻き込む作用と、相対するスペーサ17の外周面に摺接するように接近して剪断作用により浚渫物を破砕する作用を奏する。そして、浚渫物は、両破砕刃16によってケーシングの下方から掻き込まれ、スリットカッタの剪断作用によって破砕されつつ上方の上段二軸破砕機20に向けて移動するようになっている。
In each of the pair of
Then, the pair of
同様にして、上段二軸破砕機20は、上記フレーム45内の上段に、互いに平行な一対をなす2本の水平回転軸24,25がフレーム45にそれぞれ支持されるとともに、各水平回転軸24,25に一対をなす円柱状のドラムカッタ22、23が装着される。両回転軸21、22の先端は、軸受29を介してフレーム45に回転自在に支承されている。中空円筒状の回転軸21、22の基端部には、両回転軸21、22を回転駆動する油圧モータ21が装着されている。
そして、一対のドラムカッタ22、23相互は、両回転軸21、22の回転駆動によりフレーム45内に掻き込まれた浚渫物を両軸の破砕刃26が噛み合う部分にて常時密接してせん断するスリットカッタ方式で破砕するようになっている。
Similarly, in the upper
Then, the pair of
これにより、両破砕刃26が正回転時に浚渫物を掻き込む作用と、相対するスペーサ27の外周面に摺接するように接近して剪断作用により浚渫物を破砕する作用を奏する。そして、浚渫物は、両破砕刃26によってケーシングの下方から掻き込まれ、スリットカッタの剪断作用によって破砕されつつ上方の浚渫用ポンプ30のサクションホッパ40に向けて移動するようになっている。
ここで、本実施形態の浚渫用破砕機では、下段二軸破砕機10の一対のドラムカッタ12,13は、浚渫物を隣接する破砕刃間の環状溝に通過させる大きさまで粗破砕(一次破砕)するように各部の寸法が設定されている。そして、上段二軸破砕機20の一対のドラムカッタ22,23は、その粗破砕した浚渫物を所定寸法以下の大きさに更に細かく細破砕(二次破砕)するように各部の寸法が設定されている。
As a result, both crushing
Here, in the dredging crusher of the present embodiment, the pair of
なお、上段二軸破砕機20の一対のドラムカッタ22,23には、図7に示すように、破砕刃26およびスペーサ27に対向する位置に、スクレーパ44が設けられている。スクレーパ44は、フレーム45の側部から破砕刃26とフレーム45内面との隙間を埋めるように突設して配置され、一対のドラムカッタ22,23の両破砕刃26に挟まった浚渫物をかき取るようになっている。
ここで、本実施形態の下段二軸破砕機10は、水平回転軸14、15の回転速度および回転方向を変えられるように構成され、また、上段二軸破砕機20は、水平回転軸24、25の回転速度および回転方向を変えられるように構成されている。
As shown in FIG. 7, the pair of
Here, the lower twin-
詳しくは、本実施形態の二基の二軸破砕機10,20の各駆動部は、一対のドラムカッタ12、13、および22、23を駆動する駆動モータとして、図8に示すように、可変容量タイプの油圧モータ11、21をそれぞれ備える。
各油圧モータ11、21は、不図示の斜板が設けられ、この斜板を傾転させることにより、吐出する圧油の流れ方向を変えるとともに、圧油の吐出流量を変えられるようになっている。さらに、本船1Aの油圧ポンプ3側から供給する圧油の圧力を制御することでトルク制御が可能であり、また、油圧ポンプ3側から供給する流量を制御することで出力(回転速度)制御が可能になっている。
Specifically, each drive unit of the two twin-
Each
これにより、本実施形態の二基の二軸破砕機10,20では、破砕抵抗が大きい浚渫物が掻き込まれたときは、自動的に回転数が低下して、破砕に必要な出力トルクが大きくなるように制御され、破砕抵抗が小さい浚渫物が掻き込まれたときは、自動的に回転数が上昇して、破砕に必要な出力トルクを保ちながら回転速度が大きくなるように各油圧モータ11、21が定馬力制御される。
As a result, in the two twin-
次に、上述した浚渫ステーション50、本船1Aおよび支援船1Bを備える浚渫システムによって、上記吐出配管7を湖水中に敷設する手順、および、ダム湖の湖底SBから浚渫物を浚渫スラリとして浚渫する手順、並びにこの浚渫システムおよび浚渫装置100によるダム浚渫方法の作用・効果について説明する。
まず、吐出配管7を湖水中に敷設する際は、図9に示すように、浚渫ステーション50を収容した状態の本船1Aおよび支援船1Bを湖上にて所定位置にそれぞれ停泊させる。このとき、本船1Aは、浚渫位置Sの湖上SLの目的とする位置に停泊させ、支援船1Bは、移設位置(土捨場)Mの湖上SLの目的とする位置に停泊させる。
Next, a procedure for laying the
First, when the
本船1Aおよび支援船1Bを湖上にて所定位置にそれぞれ配置するとき、同時に、同図に示すように、本船1Aと支援船1Bとの間で吐出配管7を湖上にて浮かせた状態で引き延ばす。このときの吐出配管7は、内部が空の状態とされるとともに複数のフロータ7bが所定間隔に装着されているので、安定した姿勢で湖上にて容易に引き延ばすことができる。
湖上に浮かべられた吐出配管7は、可撓性ホース7aの基端部が浚渫ステーション50内部に設置された浚渫用ポンプ30に連結され、ウエイト7cが装着された可撓性ホース7aの先端は、吐出配管7を誘導するための支援船1Bの作業機6Bに装備されたウインチに繋がるワイヤ5Bと連結されている。
When the
In the
次いで、同図に示す状態にて浚渫用ポンプ30を起動させ、可撓性ホース7aに湖水を注入して湖水を可撓性ホース7aの内部に充填させる。これにより、吐出配管7全体として中性浮力状態となり水中姿勢が安定する。
次いで、図10に示すように、本船1Aの作業機6Aに装備されたウインチの駆動により、ワイヤ5Aで浚渫ステーション50を吊り下げた状態で水中に降下させるとともに、支援船1Bの作業機6Bに装備されたウインチの駆動により、ワイヤ5Bで水平姿勢を保ちながら、ウエイト7cの付いた可撓性ホース7aの先端部を水中に降下させていく。このとき、吐出配管7全体が中性浮力状態とされているので、吊り下げつつ水中に降下させるときの水中姿勢を安定させつつ降下させることができる。
Next, the
Next, as shown in FIG. 10, by driving the winch equipped on the working
その後、図11に示すように、本船1Aに設置されているクレーン等の作業機6Aを用い、浚渫ステーション50を湖底の浚渫位置Sに向けて降下させつつ、支援船1Bに設置されているクレーン等の作業機6Bを用い、可撓性ホース7aの先端部が移設位置(土捨場)Mの上部に到達するまでワイヤ5Bで吊り下げていく。
次いで、浚渫ステーション50を水中の浚渫位置Sにて着底させ、浚渫ステーション50が図1に示す配置となるようにダム湖の湖底SBの浚渫位置Sに設置する。また、支援船1Bにより、作業機6Bのワイヤ5Bで吐出配管7を垂下しつつ、吐出配管7の吐出口部分を湖上SLから吊り下げて、図1に示したように、ダム湖の湖底SBに吐出配管7を移設位置(土捨場)Mまで延設配置する。
After that, as shown in FIG. 11, the crane installed on the
Next, the
本実施形態では、浚渫物と水との高さに応じた比重差分の揚程を可及的に抑えるべく、ダム湖の湖底SBに対して、吐出配管7を湖底SBまたはその近傍に沿って這わせた状態で吐出配管先端の排出口を湖底の土捨場となる移設位置Mまで延設配置する。
浚渫ステーション50の稼動時は、本船1Aからアンビリカブルケーブル8を介してコントローラ61に必要な圧油の供給、並びに、電力や制御信号を供給し、浚渫ステーション50および浚渫装置100を駆動する。
In the present embodiment, in order to suppress the lift of the specific gravity difference according to the height of the dredged object and the water as much as possible, the
When the
これにより、本実施形態の浚渫ステーション50によれば、掘削された浚渫物を泥水とともに吸引して浚渫スラリとし、その浚渫スラリを、浚渫ステーション50の浚渫位置Sから、水中にて湖底またはその近傍に沿って這わせた状態で配設された吐出配管7を介して湖底の土捨場となる移設位置Mに湖水中のみを通じて移送することができる。
より詳しくは、浚渫ステーション50のコントローラ61は、管理コンピュータ9から浚渫開始命令を受けると、中間フレーム51Mの内側の所定領域を浚渫装置100により浚渫する。なお、以下、この中間フレーム51Mの内側の所定領域を「一の区画」とも称する。
As a result, according to the
More specifically, when the
本実施形態では、まず、プラットフォーム51に対して浚渫装置100の垂直姿勢を確実に保持した状態で浚渫を開始する。浚渫装置100は、二基の二軸破砕機10,20の対をなすドラムカッタの動きにより、ダム湖の湖底SBを略長方形断面に掘削しつつ浚渫用ポンプ30によりの駆動により、浚渫物とともに取水した泥水を高圧の浚渫スラリとして吐出配管7から排出する。浚渫後には「一の区画」に掘削溝VHが地中に形成される。
ここで、ダム湖の湖底SBにおいては、湖底に堆積する軟弱な地盤や傾斜や起伏に対応する必要がある。これに対し、本実施形態によれば、各支持脚66を個別に昇降可能なので、湖底に堆積する軟弱な地盤や傾斜や起伏に対応しつつ、浚渫用矢倉52に対して浚渫装置100の垂直姿勢を確実に保持した状態で安定して掘削できる。
In the present embodiment, first, the dredging is started in a state where the vertical posture of the
Here, in the bottom SB of the dam lake, it is necessary to deal with the soft ground, slopes and undulations deposited on the bottom of the lake. On the other hand, according to the present embodiment, since each
浚渫装置100は、いずれの二軸破砕機10,20も、使用時には、各軸に設けられ互いに噛合する破砕刃は、ともに内方に向かって回転(正転)している。すなわち、対向する一対の破砕刃は、両軸が互いに逆方向に回転している。下段二軸破砕機10により浚渫物がフレーム45内に掻き込まれると、下段二軸破砕機10の一対の破砕刃が浚渫物を一次破砕しつつ上部の上段二軸破砕機20に向けて送り出す。
このように、本実施形態の浚渫装置100によれば、二基の二軸破砕機10,20を上下2段に構成し、下段二軸破砕機10の一対のドラムカッタは、礫や沈木等の浚渫物の掻き込み機能と荒破砕機能を有し、上段二軸破砕機20の一対のドラムカッタは、所定寸法以下の大きさに破砕するツイン・スリットカッタによる細破砕機能を有するので、浚渫物に玉石や沈木が含まれる場合でも、上段二軸破砕機20の上部に設置されている浚渫用ポンプ30で吸引・吐出できる大きさまで確実に浚渫物を破砕できる。よって、浚渫用ポンプ30の閉塞を防止または抑制する上で優れている。
In the
As described above, according to the
次いで、浚渫装置100を、XおよびY移動フレーム53、54によるXないしY方向への移動により、浚渫装置100を最初の浚渫位置から特定距離だけ一の区画内で移動する。その後に、二軸破砕機10,20の昇降による垂下浚渫、並びに、XおよびY移動フレーム53、54によるXないしY方向への水平移動浚渫による手順を繰り返すことにより一の区画内での浚渫を継続することができる。
区画内での浚渫以降の浚渫において、各支持脚66を立設する位置は、掘削溝VHの幅やダム湖の湖底状況に応じて適宜昇降させる。つまり、図2において、掘削溝VHの溝幅が狭いときや溝幅が拡がったとき、掘削溝VHの幅やダム湖の湖底状況に応じて、浚渫用矢倉52の着底姿勢が安定するように各支持脚66を接地させる。
Next, the
In the dredging after the dredging in the section, the position where each
そして、浚渫ステーション50の姿勢が安定している状態で、垂下浚渫工程から水平浚渫工程による浚渫手順を繰り返すことにより、一の区画内での浚渫を安定して継続できる。さらに、各支持脚66の昇降動作位により浚渫用矢倉52の高さを調整し、垂下浚渫工程から水平浚渫工程による浚渫手順を繰り返すことで、一段下の高さにて、上述した各工程での浚渫を継続することができる。
そして、上述した二基の二軸破砕機10、20による掘削と同時に、浚渫用ポンプ30が駆動されることにより、掘削された浚渫物の浚渫スラリを、排水管37から吐出配管7を介して湖底での所定の移設位置Mに連続して移動させることができる。
Then, by repeating the dredging procedure from the dredging step to the horizontal dredging step in a state where the posture of the
Then, at the same time as excavation by the two twin-
浚渫ステーション50は、一の区画において、浚渫装置100の最大浚渫深度まで浚渫したら、浚渫装置100を後退した後に、浚渫ステーション50自身をX-Y平面で移動して、次の区画でのX-Y平面全体を走査するように順次に浚渫を行う。このようにして、この浚渫装置100によれば、一の区画において、ダム湖の湖底SBにて浚渫物の浚渫を継続できる。
一の区画でのX-Y平面での移動および移動後の浚渫は、コンピュータ(上記管理コンピュータ9、およびコントローラ61等)により自動的に行ってもよいし、浚渫ステーション50の状況をオペレータが湖上の本船1Aから監視しつつ、オペレータの手動操作によって行ってもよい。
The
The movement in the XY plane in one section and the dredging after the movement may be automatically performed by a computer (the
このように、本実施形態のダム浚渫方法によれば、ダム湖の湖底SBの浚渫位置Sから湖底SBの土捨場となる移設位置Mに浚渫スラリを湖水中のみを通じて移送するので、配管を水上まで持ち上げて圧送する従来の浚渫工法と比べて、浚渫物の吸込み口から湖上までの高さに応じた浚渫物と水との比重差分の揚程が不要となり、また、配管長もその分短縮できる。そのため、土砂等の浚渫スラリ圧送時の圧力損失を低減できる。さらに、水上近傍から土捨場の湖底に向けて排砂する場合と比較して、排砂時の湖水の懸濁を抑えることができる。 As described above, according to the dam dredging method of the present embodiment, the dredging slurry is transferred from the dredging position S of the bottom SB of the dam lake to the relocation position M which is the dumping ground of the bottom SB, so that the pipe is watered. Compared to the conventional dredging method in which the dredged material is lifted up to and pumped up, it is not necessary to raise the difference in specific gravity between the dredged material and water according to the height from the suction port of the dredged material to the lake, and the pipe length can be shortened accordingly. .. Therefore, it is possible to reduce the pressure loss during dredging slurry pumping of earth and sand. Further, the suspension of the lake water at the time of sand discharge can be suppressed as compared with the case where sand is discharged from the vicinity of the water toward the bottom of the dump.
ここで、本実施形態のダム浚渫方法における水中圧送の場合(図1参照)と、水上圧送の場合(図12参照)との全揚程の比較として、以下に、Hazen Willamsの式による配管抵抗および全揚程の計算結果を表1に併せて示す。この例は、吐出配管7の吸込み口から湖水上までの垂直距離を50m、吐出配管7の水平距離を700m、配管の呼び径200Aを条件とした場合の比較結果である。
hf=10.67・L・Q1.85/C1.85・d4.87
但し、hf:配管長さLでの圧力損失(m)、L:配管長さLでの圧力損失(m)、Q:流量(m3/s)、d:配管の内径(m)、C:流量係数、である。
Here, as a comparison of the total head in the case of underwater pumping in the dam dredging method of the present embodiment (see FIG. 1) and in the case of water pumping (see FIG. 12), the piping resistance according to the Hazen Willams equation and The calculation results of the total head are also shown in Table 1. This example is a comparison result when the vertical distance from the suction port of the
hf = 10.67 ・ L ・ Q 1.85 / C 1.85・ d 4.87
However, hf: pressure loss at the pipe length L (m), L: pressure loss at the pipe length L (m), Q: flow rate (m 3 / s), d: inner diameter of the pipe (m), C. : Flow coefficient.
この場合では、表1に示すように、図12に比較例として示す水上圧送の場合は、その全揚程が29.9mであるのに対し、本実施形態のダム浚渫方法における水中圧送の場合の全揚程は18.6mとなる。よって、本実施形態のダム浚渫方法によれば、水中圧送によって全揚程を大幅に低減できることがわかる。このように、本実施形態のダム浚渫方法によれば、土砂圧送時の大幅なエネルギー削減が可能となる。 In this case, as shown in Table 1, in the case of the water pumping shown as a comparative example in FIG. 12, the total head is 29.9 m, whereas in the case of the underwater pumping in the dam dredging method of the present embodiment. The total head is 18.6m. Therefore, according to the dam dredging method of the present embodiment, it can be seen that the total head can be significantly reduced by underwater pumping. As described above, according to the dam dredging method of the present embodiment, it is possible to significantly reduce energy during sediment pumping.
なお、浚渫物と水との高さに応じた比重差分の揚程を抑える上では、吐出配管7を湖底SBに沿って這わせた状態で延設配置することが望ましいが、湖底SBの状態によっては湖底SBの近傍に沿って這わせた状態としてもよい。また、状況によって、湖底SBの近傍に沿って這わせることが困難な場合には、湖水中のみを通じて移送するように配管されていれば、水面下にて湖底SBまたはその近傍よりも高い位置に配管することは許容される。
また、吐出配管7は、湖底SBの浚渫位置Sから土捨場となる移設位置Mまで浚渫物を湖水中のみを通じて直接移送することが好ましいが、これに限らず、浚渫物を湖水中のみを通じて移送する構成であれば、例えば延設距離が長いような場合であれば、吐出配管7の途中部分に中継点を設けてよい。中継点では、補助ポンプを介装してもよい。
In order to suppress the lift of the specific gravity difference according to the height of the dredged object and water, it is desirable to extend the
Further, it is preferable that the
ここで、本実施形態の吐出配管7は、可撓性ホース7aと、可撓性ホース7aの延在方向で所定間隔に装着される複数のフロータ7bと、可撓性ホース7aの先端の排出口近傍に設けられたウエイト7cと、を有するものを用いているので、ダム湖の湖底SBに対して、吐出配管7を湖底またはその近傍に沿って這わせた状態で吐出配管先端の排出口を湖底の土捨場となる移設位置Mまで延設配置したときに、その吐出配管の延設配置時の姿勢を安定させることができる。
特に、本実施形態では、可撓性ホース7aに湖水を注入して湖水を可撓性ホース7aの内部に充填させたときに、吐出配管7全体として中性浮力状態となるように浮力設定されているため、水中姿勢を安定させる上で好適である。
Here, the
In particular, in the present embodiment, when the lake water is injected into the
また、本実施形態のダム浚渫方法にて採用している浚渫ステーション50およびこれを用いた浚渫システムによれば、浚渫用矢倉52がダム湖の湖底SBに複数の支持脚66で立設され、この浚渫用矢倉52に上下および左右にスライド可能に二軸破砕機10、20が設置されるとともに、その上部に浚渫用ポンプ30が設置されているので、起伏の激しい湖底SBであっても、湖底の形状に対して二軸破砕機10、20を正確に追従移動させることができる。そのため、湖底SBの浚渫物を効率よく破砕しつつ浚渫できる。
また、本実施形態のダム浚渫方法にて採用している浚渫ステーション50およびこれを用いた浚渫システムによれば、浚渫用矢倉52が、ダム湖の水上に設けられる本船1Aに装備された作業機6Aに捲回されるワイヤ5Aを介して本船1Aに連結されているので、湖底SBがどのような形状であっても、浚渫ステーション50の転倒を確実に防止できる。
Further, according to the
Further, according to the
なお、本発明に係るダム浚渫方法およびこれに採用する浚渫装置、浚渫ステーション並びに浚渫システムは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
例えば、上記実施形態では、湖底を歩くことができる浚渫ステーションを例に説明したが、これに限定されず、ダム湖の湖底SBにて浚渫可能な装置であれば、種々の装置を採用できる。
但し、ダム湖の湖底に堆積する軟弱な地盤や、傾斜や起伏に対応可能とし、大きな礫や沈木がバラ積みされた湖底を移動しつつ浚渫可能とする構成として、上記実施形態に例示した浚渫ステーションを用いることは好ましい。
The dam dredging method according to the present invention, the dredging device, the dredging station, and the dredging system adopted therein are not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Of course.
For example, in the above embodiment, the dredging station capable of walking on the bottom of the lake has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and various devices can be adopted as long as the device can be dredged on the bottom SB of the dam lake.
However, the dredging exemplified in the above embodiment is configured as a configuration that can cope with the soft ground deposited on the bottom of the dam lake, slopes and undulations, and can be dredged while moving on the bottom of the lake in which large gravel and sunken trees are piled up in bulk. It is preferable to use a station.
また、例えば上記実施形態では、ダム湖の湖底SBに、大きな礫や沈木がバラ積みされたような状態の浚渫物を含む浚渫を行う例として、浚渫用ポンプ30の他、二基の二軸破砕機10,20を備える例を示したが、これに限定されず、浚渫物として大きな礫や沈木が問題とならず、また、細粒の土砂が想定されるような場合であれば、破砕機を有しない浚渫装置を採用することも可能である。
具体的には、図13に第二実施形態を示す浚渫装置100Bのように、二基の二軸破砕機10,20を有しておらず、浚渫用ポンプ30のみを有する浚渫装置100Bを備える構成とすることができる。なお、第二実施形態に示す浚渫装置100Bは、二基の二軸破砕機10,20に替えて、レーキ装置10Rを装着している点以外は、基本的に上記第一実施形態の浚渫装置100と同様の構成を有するので詳細な説明は省略する。
Further, for example, in the above embodiment, as an example of performing dredging including a dredged object in a state where large gravel and sunken trees are piled up in bulk on the bottom SB of the dam lake, the
Specifically, unlike the
このように、第二実施形態の浚渫システムによれば、浚渫ステーション50Bが、破砕機の有無以外は、上記第一実施形態と共通する構成を有するので、湖上SLの目的とする位置に停泊後は、浚渫ステーション50Bを作業機6Aのワイヤ5Aで垂下し、その後、浚渫ステーション50の浮体71に注水した後に、上記第一実施形態同様に、浚渫ステーション50Bを、作業機6Aのワイヤ5A繰り出して吊り下げ、ダム湖の湖底SBに立設することができる。
そして、上記第一実施形態同様に、浚渫用ポンプ30の駆動により、ダム湖の湖底SBの浚渫位置Sから湖底SBの土捨場となる移設位置Mに浚渫スラリを吐出配管7を介して湖水中のみを通じて移送することができる。また、湖底SBの形状に対して浚渫用ポンプ30を正確に追従移動させることができる。
As described above, according to the dredging system of the second embodiment, the
Then, as in the first embodiment, by driving the
特に、この例では、レーキ装置10Rを装着しているので、起伏の激しい湖底SBであっても、湖底SBの形状に対して浚渫用ポンプ30を正確に追従移動させる上で好適である。そのため、湖底の浚渫物を効率よく浚渫用ポンプ30のみを有する浚渫装置100Bで浚渫できる。
また、本船1Aは、浚渫ステーション50Bを、ワイヤ5Aを介して昇降可能な作業機6Aを有するので、湖底SBがどのような形状であっても、浚渫ステーション50Bの転倒を確実に防止できる。
In particular, in this example, since the
Further, since the
また、上記第一ないし第二実施形態では、浚渫用ポンプ30として、水中サンドポンプを採用している例で説明したが、これに限らず、また、破砕機の有無に限らず、浚渫用ポンプ30には種々のポンプを採用することができる。例えば、図14に第三実施形態の浚渫装置100Cを示すように、浚渫用ポンプ30Cとして、水中サンドポンプに替えて、ジェットポンプを用いることができる。
同図に示すように、この浚渫用ポンプ30Cは、先端に噴射ノズル36Cが設けられて高圧流体を送り込む高圧流体供給管35Cと、高圧流体供給管35Cの噴射ノズル36Cが連通する混合室34Cが途中部分に形成された排水管37Cとを有し、排水管37Cの下部にはサクションホッパ40Cが設けられ、排水管37Cの上部には吐出配管7が接続されている。
Further, in the first and second embodiments described above, an example in which a submersible sand pump is used as the
As shown in the figure, the
このような構成であっても、高圧流体供給管35Cの噴射ノズル36Cから高圧流体を混合室34C内に噴射し、これによって混合室34Cに発生した圧力差で、サクションホッパ40Cからダム湖の湖底SBの浚渫位置Sの浚渫スラリ(浚渫物)を排水管37Cに吸い上げ、吐出配管7を介して湖底SBの土捨場となる移設位置Mに浚渫スラリを湖水中のみを通じて移送することができる。
Even with such a configuration, high-pressure fluid is injected into the mixing chamber 34C from the injection nozzle 36C of the high-pressure
1A 本船
1B 支援船
2 発電機
3 油圧ポンプ(浚渫スラリ圧送用のポンプ機構)
5A、5B ワイヤ
6A、6B 作業機
7 吐出配管
7a 可撓性ホース
7b フロータ
7c ウエイト
8 アンビリカブルケーブル
9 管理コンピュータ(制御手段)
10 下段二軸破砕機
11 油圧モータ
12 ドラムカッタ
13 ドラムカッタ
14 水平回転軸
15 水平回転軸
16 破砕刃
17 スペーサ
18 固定キー
19 軸受
20 上段二軸破砕機
21 油圧モータ
22 ドラムカッタ
23 ドラムカッタ
24 水平回転軸
25 水平回転軸
26 破砕刃
27 スペーサ
28 固定キー
29 軸受
30 浚渫用ポンプ
31 ポンプ駆動部
32 水中モータ
33 駆動軸
34 ケーシング
35 インペラ
36 吸込口
37 排水管
38 筐体
39 キャプタイヤケーブル
40 サクションホッパ
41A、41B 軸受
42 軸封部
44 スクレーパ
45 (破砕機の)フレーム
46 制御バルブ部
47 モータ部
48 駆動部
50 浚渫ステーション
51 プラットフォーム
51X 上部フレーム
51Y 下部フレーム
51M 中間フレーム
52 浚渫用矢倉
53 X移動フレーム
53X X方向用移動機構
54 Y移動フレーム
54Y Y方向用移動機構
60 制御ユニット
61 コントローラ
66 支持脚
69 ジャッキ機構
80 慣性センサ
90 昇降装置
91 昇降用ラック
92 駆動部
100 浚渫装置
D ダム堤体
G 取水設備
SL ダム湖の湖上
SB ダム湖の湖底
S 浚渫位置
M 移設位置(土捨場)
5A,
10 Lower twin-
Claims (5)
前記浚渫用矢倉は、上部フレーム、下部フレームおよびこれら上下のフレーム間に配置される中間フレームを有するプラットフォームと、水平面で互いに直交するX方向およびY方向の少なくとも一方に前記プラットフォームを移動可能な水平移動機構と、前記上下のフレームそれぞれに設けられるとともに垂直移動機構を介してZ方向に個別に相対的スライド移動が可能に構成されて各支持脚がダム湖の湖底に着底される複数の支持脚と、を有し、前記水平移動機構が、前記中間フレームと前記上部フレームとを、X方向およびY方向のうち水平方向への移動機構を介して一の方向に相対的スライド移動が可能に構成され、前記中間フレームと前記下部フレームとを、水平方向への移動機構を介して前記一の方向と直交する他の方向に相対的スライド移動が可能に構成されているものを用い、
前記浚渫装置は、破砕機と、該破砕機の上部に設置される前記ポンプ機構と、を備え、
前記破砕機は、上下二段に配置されるとともにそれぞれが一対のドラムカッタを有する二基の二軸破砕機から構成され、上段の二軸破砕機は、前記ポンプ機構の吸込み側に対向する位置に一対のドラムカッタが設けられ、下段の二軸破砕機は、前記上段二軸破砕機の一対のドラムカッタに対して前記ポンプ機構の吸込み側とは反対の側に自身の一対のドラムカッタが設けられ、前記下段の二軸破砕機の一対のドラムカッタが、浚渫物を掻き込む掻き込み機能と、浚渫物を粗く破砕する粗破砕機能とを有し、前記上段の二軸破砕機の一対のドラムカッタが、下段の二軸破砕機で粗く破砕後の浚渫物をより細かく破砕する細破砕機能を有するものを用いて、ダム湖の湖底の浚渫位置から湖底の土捨場に浚渫物を湖水中のみを通じて移送することを特徴とするダム浚渫方法。 The dredging yakura installed on the bottom of the dam lake, the dredging device including the pump mechanism for dredging material pumping installed in the dredging yakura, and the discharge pipe connected to the pump mechanism of the dredging device. It is a method of dredging a dam using the dredging station that you have.
The dredging Yakura is a horizontal movement capable of moving the platform in at least one of the X and Y directions orthogonal to each other in a horizontal plane with a platform having an upper frame, a lower frame and an intermediate frame arranged between these upper and lower frames. A plurality of support legs provided on each of the upper and lower frames and capable of relative slide movement individually in the Z direction via a vertical movement mechanism, and each support leg is landed on the bottom of the dam lake. And, the horizontal movement mechanism is configured to enable relative slide movement of the intermediate frame and the upper frame in one direction via a horizontal movement mechanism in the X direction and the Y direction. The intermediate frame and the lower frame are configured to be relatively slidable in another direction orthogonal to the one direction via a horizontal movement mechanism.
The dredging device comprises a crusher and the pump mechanism installed on top of the crusher.
The crusher is composed of two twin-screw crushers arranged in two upper and lower stages and each having a pair of drum cutters, and the upper twin-screw crusher is located at a position facing the suction side of the pump mechanism. The lower twin-screw crusher has its own pair of drum cutters on the side opposite to the suction side of the pump mechanism with respect to the pair of drum cutters of the upper twin-screw crusher. The pair of drum cutters of the lower twin-screw crusher provided has a scraping function for scraping the dredged object and a coarse crushing function for roughly crushing the dredged object, and the pair of the upper twin-screw crusher. The drum cutter of the above is a two-axis crusher in the lower stage, which has a fine crushing function to crush the dredged material after being roughly crushed. A dam dredging method characterized by transporting only through the inside.
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