JPH0358606B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、海底堆積土や湖底ヘドロ等の水面
下における堆積土を吸引管により吸引して回収す
る装置に関するものである。

［従来の技術］ この種の堆積土の回収は、主として土砂やヘド
ロ等の堆積により浅くなつた水深を深くするため
に行われているが、堆積土の回収の際、従来より
一般に使用されている装置として、第１２図に示
すように、土砂吸引管１の下端吸引口１ａ付近か
ら上方へ向けてジエツト水ａ及び空気ｂを吹き込
み、前記吸引口１ａより堆積土Ａ表面付近の土砂
をその周辺の水と共に吸引して、所定場所へ搬送
することにより堆積土を回収する装置がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記した従来の堆積土の回収装置によると、土
砂を吸引する際、堆積土上方の水が吸引管内に大
量に流入し、吸引管内へ吹き込まれる吸引力発生
用の水と共に吸引管を通つて搬送されるため、回
収される土砂（固形分）に比べて水分の割合が３
〜５倍と大幅に増え、回収後の水処理に広大な土
地や多量の処理剤を要して工費が膨大になり、ま
た、土砂を吸引する際に吸引管へ流入する水流に
より、吸引口付近の堆積土が巻き上げられて周辺
の水域が汚濁され、環境汚染が生じる等の問題が
あつた。

この発明は上述の点に鑑みなされたもので、上
記した従来の回収装置に比べて、回収される水量
が少なく、堆積土の回収効率及び含泥率が高く、
後処理が簡単で工費が安く、しかも、堆積土中で
土砂を回収できて堆積土回収の際の水質汚染が生
じない水面下における堆積土の回収装置を提供し
ようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記した目的を達成するためにこの発明の堆積
土の回収装置は、(a)水面下の堆積土表面より所定
深さ下方の堆積土中に下端部を貫入させて使用さ
れる土砂吸引管を備えた堆積土の回収装置であつ
て、(b)前記土砂吸引管の下端吸引口の周囲に、複
数のジエツト水噴射ノズルを設け、(c)各噴射ノズ
ルの向きを吸引管の中心軸延長線上で且つ吸引口
からやや離間した位置に設定している。

また請求項２記載のように、(d)前記土砂吸引管
を、その周囲に下端を閉塞した圧縮空気流路を備
えた同心円状の二重管とし、(e)前記吸引口の周囲
の圧縮空気流路の下端閉塞部に、複数の同心円状
の二重の噴射ノズルを設け、(f)該噴射ノズルの内
側のノズルに、ジエツト水供給管を前記圧縮空気
流路を通して接続するとともに、外側のノズル
に、前記圧縮空気流路を連通させ、(g)各噴射ノズ
ルの向きを吸引管の中心軸延長線上で且つ吸引口
からやや離間した位置に設定することが望まし
い。

さらに請求項３記載のように、(h)前記吸引口
に、逆円錐状の篭型ガードを下向きに装着しても
よい。

［作用］ 上記構成を有するこの発明の回収装置（請求項
１）によれば、堆積土表面より所定深さ下方の堆
積土中において、吸引管の中心軸延長線上で且つ
吸引口からやや下方へ離間した位置へ向けてジエ
ツト水が噴射されることにより、吸引口周辺の堆
積土が破砕されて流動化する。こうした堆積土の
流動化は、堆積土中で行われるので、堆積土表面
付近の水域が汚濁されない。また流動化された堆
積土（土砂など）がジエツト水と共に吸引される
ので、吸引管の吸引口が閉塞されない。しかも、
堆積土の吸引は、吸引管に接続された負圧吸引源
（吸引ポンプなど）の吸引作用によつて行われる
ので、吸引管内に上向きに汲上用ジエツト水を噴
射させることにより吸引口に発生する吸引力の作
用で堆積土を吸引する場合に比べて、回収土に含
まれる水分量が大幅に削減される。このため、堆
積土の回収後の水処理が容易になる。

請求項２記載の回収装置では、ジエツト水と同
時に圧縮空気が噴射されるので、ジエツト水の噴
射距離が大幅に増大し、堆積土に対する破壊作用
が向上する。また空気の一部が吸引管内の泥水中
に混入し、エアリフト的な作用をするので、堆積
土の吸引能力が増大する。

請求項３記載の回収装置では、吸引管を堆積土
中の所定深さまで貫入する際に、逆円錐状のガー
ドが抵抗を減らすので、スムーズに貫入し、また
ガードが吸引口の周囲の噴射ノズルを保護する。

［実施例］ 以下、この発明の堆積土の回収装置の実施例を
図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の実施例にかかる回収装置を示
す全体概要説明図、第２図ａ〜ｅは堆積土の回収
態様を示す要部断面図である。

第１図において、１は管周囲に圧縮空気流路２
（第４図及び第６図参照）を有する同心円状二重
管からなる土砂吸引管で、その下端吸引口１ａに
は逆円錐状の篭型ガード３（第７図参照）が装着
されている。

また、吸引口１ａ周囲の管下端閉塞面には、円
周方向に等間隔に噴射ノズル４が取着され、各噴
射ノズル４は、第４〜６図に示すように吸引管１
の中心軸延長線上で且つ吸引口１ａからやや離間
した位置へ向けられている。

更に、各噴射ノズル４は、同心円状の二重ノズ
ルからなり、内側のノズルがジエツト水噴射ノズ
ル４ａに、また外側のノズルが圧縮空気噴射ノズ
ル４ｂにそれぞれ形成されている。なお、前記吸
引管１はその上端がワイヤーやチエーン１ｂ等に
よつて吊持され、垂直状態である程度上下動可能
に保持されている。

そして、各圧縮空気噴射ノズル４ｂは前記圧縮
空気流路２に連通しており、また、各ジエツト水
噴射ノズル４ａにはそれぞれジエツト水供給管２
ａの一端が接続されており、更に、各ジエツト水
供給管２ａは圧縮空気流路２内を通して、後述す
るパルス発生装置９へ導かれている。

５は振動発生装置で、この振動発生装置５は前
記吸引管１の上端に配備され、吸引管１を堆積土
Ａ中に貫入させる際に使用される。

６は吸引タンクで、吸引ポンプ７により吸引タ
ンク６は負圧に保持されており、また、この吸引
タンク６は前記吸引管１の上端と接続管６ａを介
して接続されている。

８は高圧水発生用ポンプで、このポンプ８の吐
出口側は、パルス発生装置９を介して前記各ジエ
ツト水供給管２ａに接続され、また、ポンプ８の
吸引口側には、給水管８ａの一端が接続され、給
水管８ａの他端は水面下に導かれている。なお、
第１１図はパルス発生装置９の実施例を示す説明
図で、９ａは４接点タイマーで、この４接点タイ
マー９ａによりジエツト水供給管２ａに介装され
た電磁弁９ｂが開閉操作される構造になつてい
る。１０は圧縮空気発生用コンプレツサで、前記
吸引管１上端の圧縮空気流路２に接続管１０ａを
介して接続されている。

次に、上記実施例の回収装置による堆積土の回
収態様を説明する。

第２図ａ〜ｂにおいて、 吸引管１の下端を水面下の堆積土Ａまで挿入
し、振動発生装置５により吸引管１を上下に振
動させながら、堆積土Ａの所定深さ（堆積土を
回収しても堆積土表面域が崩壊しない深さで、
堆積土の性状によつて異なるため、その性状に
合わせて設定される）まで吸引管１の下端を貫
入させる（同図ａ，ｂ）。なお、吸引管１の貫
入の際、その下端部が土中に貫入した状態で前
記ジエツト水噴射ノズル４ａからジエツト水ａ
を噴射させれば、貫入作業が一層スムーズにな
る。

吸引管１の下端を堆積土中の所定深さに貫入
した状態で、圧縮空気ｂの噴射と共に噴射ノズ
ル４ａからジエツト水ａを間欠的に（例えば
0.4秒毎に噴射と停止を繰り返す）噴射させる
と同時に、吸引管１による吸引を開始する（同
図ｃ）。

ジエツト水ａ及び圧縮空気ｂの噴射並びに吸
引管１による吸引の開始当初は、吸引口１ａ近
傍の土砂と噴射されたジエツト水及び圧縮空気
の噴射領域が拡大されていき、土砂の吸引量も
増加していく。この現象は、回収予定の堆積土
が水面下にあり、含水率が高くて地盤としての
強度が弱いために、ジエツト水が噴射されるこ
とにより、堆積土が破砕され、同時にジエツト
水流による衝撃力を受けて流動化（詳しくは、
砂質土では液体化現象によつて、また、粘性土
では一種のシキソトロピー現象によつて）し、
この流動化して吸引管１を通過可能になつた土
砂が吸引口１ａより吸引されることに基づくも
のである。

上記作業を継続しながら、流動化した土砂を
吸引管１により吸引して、前記吸引ポンプ６へ
搬送する（同図ｄ）。なお、吸引口１ａ周辺の
土砂が吸引され外部に排出されることにより、
堆積土Ａ中に空洞が生じてその周辺の土砂が吸
引口１ａに引き寄せられるので、回収される堆
積土の領域が徐々に拡大されることになると同
時に、吸引管１自体も堆積土Ａ中に引き寄せら
れて沈降することになる。

そして、予定の堆積土の回収が終了した後、
ジエツト水ａ及び圧縮空気ｂの噴射並びに吸引
管１による吸引を中止する。

吸引管１の下端部を堆積土Ａ中から引き抜
き、次の堆積土回収予定場所へ吸引管１を移動
して、前記〜の作業を行う。

このようにして、堆積土Ａの各所（例えば、数
メートル間隔）で上記した回収作業を繰り返すこ
とにより、堆積土Ａの表面相が未崩壊状態に維持
された状態で下方へ沈下する（同図ｅ）。

ところで、上記した回収装置は下記の実験結果
に基づいて案出されたものであるので、その実験
方法を説明する。第１０図は実験設備を示すが、
同図において、前記回収装置の各構成部材と共通
する部材は同一の各符号を用いて示している。な
お、符号１１は吸引管１をワイヤー１ｂを介して
吊持するウインチ、１２は滑車である。また、実
験槽１３内には、粗砂45重量％、細砂45重量％、
粘土10重量％からなる試料土が収容され、この試
料土の上方には常に一定の高さの水が水槽から補
給されるようになつている。従つて、この試料土
は堆積土Ａに相当するものである。

実験方法は、上記実験設備において、口径５セ
ンチ、長さ10メートルの吸引管１を試料土Ａ中に
１メートル貫入して、真空圧600mm／Ｈｇで試料
土Ａを吸引すると同時に、水圧20Kg／cm²でジエツ
ト水を連続噴射した場合と、真空圧600mm／Ｈｇ
で試料土Ａを吸引すると同時に、水圧20Kg／cm²で
ジエツト水を間欠噴射（0.4秒毎に噴射と停止を
繰り返す）した場合の２通りで行つた。なお、そ
の後、ジエツト水の噴射を中止して、吸引管１に
よる吸引だけで試料土Ａを吸引しようとしたが、
回収できなかつた。

第８図は間欠噴射と連続噴射の場合の試料土回
収量とジエツト水量の関係を示すグラフである
が、間欠噴射は連続噴射の場合に比べて、試料土
回収量が多く、しかも、バラツキが少なくて安定
していることがわかる。ところで、この間欠噴射
による効果が生じる理由は、ジエツト水噴射時に
拡大された堆積土Ａ中の空洞圧減（第３図に一点
鎖線で示した領域）が、噴射中止時における吸引
管１による吸引作用で空洞内圧が低下して、内方
の縮小域（第３図に破線で示した領域）まで収縮
し、この収縮作用により周辺地盤がバランスを失
つて弛み、周辺の堆積土が内方へ崩壊し易くなる
ことによるものと考えられる。この発明の回収装
置では、原理的に、ジエツト水を間欠噴射させる
場合だけでなく、連続噴射させても実施できる
が、上記第８図の実験結果から間欠噴射が堆積土
の回収に極めて有効であるといえる。また、間欠
噴射の場合は、噴射間隔を変更することにより堆
積土の回収量を調節できるという利点もある。

また、第９図は上記間欠噴射の場合において回
収した試料土の含泥率とジエツト水量の関係を示
すグラフである。この実験結果からジエツト水量
が増加すれば含泥率が下がることが分かるが、前
記第８図の実験結果を考慮した場合、ジエツト水
量を増加すれば、試料土（堆積土）の回収量が増
加するといえる。

更に、上記した本発明の実施例では、ジエツト
水と共に圧縮空気を噴射させたが、ジエツト水の
みを噴射させても同様に実施できる。しかしなが
ら、圧縮空気を同時に噴射すれば、ジエツト水の
噴射距離が大幅に増大し、堆積土に対する破壊効
果が向上する上に、該空気の一部が吸引管１内の
泥水中に混入し、エアリフト的役割を果たすの
で、土砂の吸引能力を増大させるため、本発明に
おける堆積土の回収装置としては極めて有効であ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明の堆積土の回収
装置は上記した構成からなるから、下記のような
効果を奏する。

(1) 水面下の堆積土中において土砂を吸引するの
で、水底の堆積土表面層が崩壊されて水中に巻
き上げられることがなく、泥濁や水質汚染が防
止される。

(2) 堆積土の吸引回収の際、上方の水を堆積土と
一緒に吸引して回収しないので、回収泥水の含
泥率が重量比で60％以上（第９図参照）と上記
した従来の回収装置による含泥率18〜25％より
もかなり高く、従つて、固液分離処理等の回収
後の水処理や固化処理が簡単で、処理に必要な
設備や土地が少なくて済み、工費の大幅な削減
ができ、しかも、回収効率が高いので、作業期
間の短緒ができる。

(3) 請求項２記載の回収装置は、ジエツト水と同
時に噴射される圧縮空気によつて、ジエツト水
の噴射距離が大幅に増大し、堆積土に対する破
壊効果が向上すると共に、圧縮空気の一部が吸
引管内の泥水中に混入することにより、エアリ
フト的な効果が生じる。

(4) 請求項３記載の回収装置は、吸引管を堆積土
中の所定深さまで貫入する際に、スムーズに貫
入させることができ、またガードが吸引口の周
囲の噴射ノズルを保護するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかる回収装置の全
体概要説明図、第２図ａ〜ｅは堆積土の回収態様
を示す要部断面図、第３図は間欠ジエツト水によ
る堆積土の破砕態様を示す断面図、第４図は吸引
管の吸引口部分の断面図、第５図は第４図の底面
図、第６図は第５図の一部拡大断面図、第７図は
吸引管の吸引口にガードを取り付けた状態の正面
図、第８図は間欠噴射と連続噴射の場合の試料土
回収量とジエツト水量の関係を示すグラフ、第９
図は間欠噴射の場合において回収した試料土の含
泥率とジエツト水量の関係を示すグラフ、第１０
図は実験設備の全体概要説明図、第１１図はパル
ス発生装置９の実施例を示す説明図、第１２図は
従来の堆積土の回収装置を示す全体概要説明図と
その一部拡大図である。 １……吸引管、１ａ……吸引口、２ａ……ジエ
ツト水噴射管（供給管）、４ａ……ジエツト水噴
射ノズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水面下の堆積土表面より所定深さ下方の堆積
   土中に下端部を貫入させて使用される土砂吸引管
   を備えた堆積土の回収装置であつて、 前記土砂吸引管の下端吸引口の周囲に、複数の
   ジエツト水噴射ノズルを設け、 各噴射ノズルの向きを吸引管の中心軸延長線上
   で且つ吸引口からやや離間した位置に設定したこ
   とを特徴とする堆積土の回収装置。 ２ 前記土砂吸引管が、その周囲に下端を閉塞し
   た圧縮空気流路を備えた同心円状の二重管からな
   り、 前記吸引口の周囲の圧縮空気流路の下端閉塞部
   に、複数の同心円状の二重の噴射ノズルを設け、 該噴射ノズルの内側のノズルに、ジエツト水供
   給管を前記圧縮空気流路を通して接続するととも
   に、外側のノズルに、前記圧縮空気流路を連通さ
   せ、 各噴射ノズルの向きを吸引管の中心軸延長線上
   で且つ吸引口からやや離間した位置に設定した請
   求項１記載の堆積土の回収装置。 ３ 前記吸引口に、逆円錐状の篭型ガードを下向
   きに装着した請求項１又は２記載の堆積土の回収
   装置。