JP4896256B2 - 水中打設工法 - Google Patents

Description

本発明は埋立地において、浚渫土砂などにセメント系等の固化材を添加した埋立て材を、浚渫土砂と固化材が分離することなく水中打設するようにした水中打設工法に関する。

浚渫土砂などにセメント系等の固化材を添加し、固化していない状態のものは、埋立て材として使用可能であり、このような埋立て材を水中に打設して埋立てる工法として、（１）トレミー管またはシュートを介して埋立て材を水中に打設する方法、（２）垂直に吊ったケーシングの下端の打設口を、常に一定の深さで既埋立て土中に埋め込んで埋立て材を水中打設する工法が一般的である。

特開平４−５５５１４号公報 特開昭６４−５８７１６号公報

しかしながら、上述した従来の工法で埋立て材を水中打設する場合、次のような不具合がある。
上記（１）のトレミー管やシュートを用いる工法では、トレミー管やシュート内に水が充満しており、埋立て材が水底に到達する途中で浚渫土砂と固化材が分離し、埋立て材の品質を確保することができず、また、水質汚濁が生じる不具合があった。
上記（２）の垂直に吊ったケーシングの下端の打設口を常に一定の深さで既埋立て土中に埋め込む工法では、ケーシングを上下鉛直方向に移動することによりケーシングの下端の打設口の高さを常に管理する必要があり、この管理は面倒で、また、干満潮時などのように、水深が変化する場合には、例えば、埋立て材の供給口が高くなるなどしてケーシングへの埋立て材の供給に難がある。また、船を移動させながら埋立て材を連続的に打設することができない。また、砂分が多い場合などのように、埋立て材によってはケーシング内に圧力上昇が発生するなど、施工管理が難しい。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、埋立て材の品質を確保でき、また、水質汚濁を最小限に抑制でき、また、水深が変化しても埋立て材の供給を支障なく行なえ、さらには、船を移動させながら埋立て材を連続的に打設することができる水中打設工法を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明の水中打設工法は、管体の一方の端部側に、該管体の長さ方向に沿って延在するフレーム部材を設け、前記管体を、前記一方の端部が常に水面上に位置するように、前記フレーム部材を介して船体で上下に揺動可能に支持し、前記管体に挿入されるスクリュー羽根の回転用のモータを前記スクリュー羽根の端部に連結すると共に前記モータを前記フレーム部材上に前記管体の長手方向に移動可能に配設し、前記フレーム部材に、前記モータおよびスクリュー羽根を前記管体の延在方向に沿ってスライドさせる油圧シリンダを設け、水底の深さの変化に対応させ、前記管体の他方の端部が常に水底から所定の距離だけ離れた箇所に臨むように前記管体を上下に揺動させ、前記管体の一方の端部から埋立て材を供給し、前記管体の内部でスクリュー羽根を回転させ埋立て材を密着した状態で管体内を押し進め、水底上に打設するようにし、メンテナンス時に、前記油圧シリンダにより前記モータおよびスクリュー羽根を前記管体の延在方向に沿ってスライドさせ、前記埋立て材の打設は、水底の深さの変化に対応させて前記管体を上下に揺動させ、船体を移動させつつ連続して行われることを特徴とする。

本発明によれば、埋立て材が、管体の内部を密着した状態で押し進められるので、埋立て材が分離する虞は少なく、したがって、埋立て材の品質を確保でき、また、水質汚濁を最小限に抑制できる。
また、管体を揺動させることで、干満潮時などのように水深が変化しても簡単に対応できる。
また、高さが不均一な海底上に埋立て材を連続して打設して行くことも可能となる。

水中打設船の平面図である。 埋立て材を水中打設している状態の水中打設船の正面図である。 水中打設装置の正面図である。 水中打設装置の平面図である。 水中打設船の移動時の正面図である。 水中打設船と固化処理船と固化材プラント船と土運搬船との位置関係の説明図である。

以下、本発明の水中打設工法を添付図面にしたがって説明する。
図６は水中打設船と固化処理船と固化材プラント船と土運搬船との位置関係の説明図を示す。
図６に示すように、例えば、海上に、水中打設船１２と固化処理船１４と固化材プラント船１６とがそれぞれアンカーを介して配置され、図６において符号Ｒはアンカロープを示す。
固化処理船１４に土運船１８から浚渫土砂が運ばれ、固化材プラント船１６で作られたセメントミルクが固化処理船１４に供給され、固化処理船１４で浚渫土砂とセメントミルクが攪拌混合され埋立て材とされる。そして、この埋立て材は海上配管Ｈを介してエアーにより水中打設船１２に圧送され、水中打設船１２により海底に打設される。

図１は水中打設船の平面図、図２は埋立て材を水中打設している状態の水中打設船の正面図、図３は水中打設装置の正面図、図４は水中打設装置の平面図、図５は水中打設船の移動時の正面図を示す。
図１に示すように、水中打設船１２は船体２０を備え、船体２０には、海上配管Ｈを介して圧送されてくる埋立て材から空気を分離するサイクロン２２と、空気が分離された埋立て材を貯溜する貯泥槽２４と、貯泥槽２４から供給される埋立て材を水中打設する水中打設装置２６と、水中打設装置２６を上下に揺動させる揺動駆動手段２８を備えている。
船体２０は前後方向の長さが左右方向の幅よりも大きい平面視長方形に形成され、図１において、符号２００２はアンカロープＲの巻き上げ繰り出しを行なう送船ウィンチ、２００４は操作室、２００６は制御室を示す。

水中打設装置２６は、船体２０の左右方向の端部に位置する船体２０の側部に配設されている。
水中打設装置２６は、直線状に延在し船体２０の前後長さに対応した長い長さを有する管体３０と、管体３０の一端に設けられ埋立て材が投入されるホッパー３２と、管体３０の内部に回転可能に配設され回転することで埋立て材を密着した状態で管体３０内を押し進めるスクリュー羽根３４と、管体３０の一端側に設けられスクリュー羽根３４を回転駆動する駆動部３６とで構成されている。

管体３０は、船体２０の前後長さに対応した長い長さを有し、その長さ方向を船体２０の前後方向に向けて配設されている。この場合、管体３０の長さは、船体２０の前後長さよりも長くてもよく、あるいは、短くてもよく、あるいは、ほぼ同じでもよいが、要するに、管体３０の長さは、船体２０の前後長さと比べる程度に十分に長い長さを有している。
本実施の形態では、管体３０は互いに平行に延在するように２本併設して設けられ、各管体３０にそれぞれスクリュー羽根３４が配設され、各管体３０の先端までスクリュー羽根３４が延在している。
また、本実施の形態では、管体３０の他端に、ゴムなどのような可撓可能な材料からなる可撓管３８が管体３０と同軸状に延在するように取着されている。スクリュー羽根３４は、各管体３０の先端まで延在しているが、この可撓管３８の内部には延在していない。このように可撓管３８を管体３０の先端に設けることで、管体３０が海底に接触することにより生じる水中打設装置２６の損傷を最小限に抑えるように構成されている。

また、２本の管体３０の一端の上面には前記ホッパー３２が設けられている。
ホッパー３２は単一で、このホッパー３２に貯泥槽２４から埋立て材が投入され、ホッパー３２から２本の管体３０に埋立て材が投入される。
本実施の形態では、埋立て材がホッパー３２から管体３０に均等に投入されるように、図３に示すように、ホッパー３２の底部に攪拌機３２０２が配設されている。また、管体３０の傾斜の如何に拘わらず埋立て材が貯泥槽２４からホッパー３２に円滑に投入されるように、ホッパー３２の開口３２０４は前後に長く形成され、この開口３２０４の中央に貯泥槽２４の投入口２４０２が臨んでいる。

２本の管体３０の一端の下面には、管体３０の延長上を延在するようにフレーム部材４０が設けられ、このフレーム部材４０は、船体２０に固定されたブラケット２０１０、ブラケット２０１０とフレーム部材４０に挿通されたピン２０１２を介して船体２０で支持され、ピン２０１２は船体２０の前部寄りの部分に位置している。これにより管体３０は、ホッパー３２が常に水面上に位置するように、ピン２０１２を支点として船体２０の前部寄り箇所で揺動可能に支持されている。
前記駆動部３６は油圧式あるいは電動式のモータで構成され、スクリュー羽根３４に対応して２つ設けられている。そして、各スクリュー羽根３４の上端はそれぞれモータに連結され、各モータはフレーム部材４０上に管体３０の長手方向に沿って移動可能に配設されている。
また、前記フレーム部材４０の端部には油圧シリンダ４２が２つ設けられ、各油圧シリンダ４２のピストンロッドは対応するモータに連結され、油圧シリンダ４２の伸縮作動により、スクリュー羽根３４およびモータは管体３０の延在方向に沿ってスライドするように構成されている。このように管体３０に対してスクリュー羽根３４をスライドさせることにより、目詰まりなどを除去するメンテナンス時に大変便利となる。

揺動駆動手段２８は、船体２０上に配設されたウィンチ２８０２と、ウィンチ２８０２に巻回されたワイヤ２８０４と、船体２０の後部で幅方向の外縁に設けられたワイヤ案内部２８０６とを備えている。
ウィンチ２８０２から引き出されたワイヤ２８０４は、ワイヤ案内部２８０６を経て端部が管体３０の先端寄り箇所に連結され、ウィンチ２８０２の駆動により水中打設装置２６がピン２０１２を支点として上下に揺動するように構成されている。そして、管体３０を船体２０の側部で水平に吊り上げられるように、前記ワイヤ案内部２８０６は、所定の高さの支柱２８０６Ａと、この支柱２８０６Ａの上端に配設されワイヤ２８０４を案内する滑車２８０６Ｂから構成されている。

次に、水中打設船１２により埋立て材を海底に打設する場合について説明する。
水中打設船１２では、管体３０の先端、すなわち、可撓管３８が海底から所定の距離だけ離れた箇所に臨むように、ウィンチ２８０２、ワイヤ２８０４を介して管体３０の揺動角度、すなわち水中打設装置２６の揺動角度が調節される。
埋立て材は海上配管Ｈを介して固化処理船１４から水中打設船１２のサイクロン２２に供給され、サイクロン２２で空気が分離された後、埋立て材は貯泥槽２４に貯溜され、貯泥槽２４からホッパー３２に供給され、攪拌機３２０２を経てスクリュー羽根３４上に埋立て材が供給される。分離された空気は空気排出管Ｊを通じ安全に放出される。

そして、駆動部３６によりスクリュー羽根３４が回転駆動され、管体３０の内部に海水が充満しているものの、埋立て材は、管体３０の内部をスクリュー羽根３４により密着した状態で押し進められ、可撓管３８から海底に打設される。
この場合、埋立て材は、管体３０の内部を密着した状態で押し進められるので、海底に至る前に管体３０の内部で浚渫土砂と固化材が分離することがない。
また、可撓管３８が海底から所定の距離だけ離れた箇所に臨むように、揺動駆動手段２８により管体３０の揺動角度が調節されるので、可撓管３８から押し出された埋立て材が海底上で浚渫土砂と固化材に分離する虞は少なく、また、海水を汚濁する虞も少ない。すなわち、埋立て材の品質を確保でき、また、水質汚濁を最小限に抑制できる。本実施の形態では、ホッパー３２から可撓管３８までの長さが約３０ｍ程度であり、可撓管３８と海底との間に２ｍ程度の距離を開けるので、３０ｍ程度の海底まで埋立て材を打設することができる。

また、揺動駆動手段２８により管体３０を揺動させることで、管体３０の先端の深さ(海底からの高さ)すなわち可撓管３８の深さ(海底からの高さ)を変えることができるので、干満潮時などのように水深が変化しても簡単に対応できる。
また、海底の深さに応じて揺動駆動手段２８により管体３０を揺動させつつ船体２０を移動させれば、高さが不均一な海底上に埋立て材を連続して打設して行くことも可能となる。なお、この場合の船体２０の移動は、例えば、船体２０を前方に移動させる場合には、船体２０の後部に配置された送船ウィンチ２００２においてアンカロープＲを繰り出し、また、船体２０の前部に配置された送船ウィンチ２００２においてアンカロープＲを巻き上げることで行われる。
また、管体３０を、その長さ方向を船体２０の前後方向に向けて配設し、管体３０の一端側を船体２０の前部寄り部分でピン２０１２を介して上下に揺動可能に支持し、かつ、管体３０の他端側に連結されたワイヤ２８０４の荷重を受けるワイヤ案内部２８０６を船体２０の後部に配設したので、長尺で重量大なる水中打設装置２６の重量を船体２０の前後部全体で受けることができ、図２で示すように、打設作業中の船体２０の安定性を高め、また、図５で示すように、管体３０を海面上で水平状態として移動する際の船体２０の走行安定性を高める上でも極めて有利となる。

なお、前記の実施の形態では、船体２０の幅方向の側部に水中打設装置２６を配設した場合について説明したが、船体の前端または後端を除く部分で船体を幅方向に分割し、これら分割した船体間に水中打設装置を配設することも可能である。

以上の説明で明らかなように本発明の水中打設工法によれば、埋立て材の品質を確保でき、また、水質汚濁を最小限に抑制でき、また、水深が変化しても埋立て材の供給を支障なく行なえ、さらには、船を移動させながら埋立て材を連続的に打設することも可能となる。
また、メンテナンス時に、油圧シリンダ４２の伸縮作動により、スクリュー羽根３４およびモータを管体３０の延在方向に沿ってスライドできるので、目詰まりなどを除去でき大変便利となる。

１２ 水中打設船
２０ 船体
２２ サイクロン
２４ 貯泥槽
２６ 水中打設装置
２８ 揺動駆動手段
３０ 管体
３２ ホッパー
３４ スクリュー羽根
３６ 駆動部

Claims (3)

1. 管体の一方の端部側に、該管体の長さ方向に沿って延在するフレーム部材を設け、
   前記管体を、前記一方の端部が常に水面上に位置するように、前記フレーム部材を介して船体で上下に揺動可能に支持し、
   前記管体に挿入されるスクリュー羽根の回転用のモータを前記スクリュー羽根の端部に連結すると共に前記モータを前記フレーム部材上に前記管体の長手方向に移動可能に配設し、
   前記フレーム部材に、前記モータおよびスクリュー羽根を前記管体の延在方向に沿ってスライドさせる油圧シリンダを設け、
   水底の深さの変化に対応させ、前記管体の他方の端部が常に水底から所定の距離だけ離れた箇所に臨むように前記管体を上下に揺動させ、
   前記管体の一方の端部から埋立て材を供給し、前記管体の内部でスクリュー羽根を回転させ埋立て材を密着した状態で管体内を押し進め、水底上に打設するようにし、
   メンテナンス時に、前記油圧シリンダにより前記モータおよびスクリュー羽根を前記管体の延在方向に沿ってスライドさせ、
   前記埋立て材の打設は、水底の深さの変化に対応させて前記管体を上下に揺動させ、船体を移動させつつ連続して行われる、
   ことを特徴とする水中打設工法。
2. 前記管体は、前記船体の前後長さに対応した長い長さを有し、前記管体は、その長さ方向を船体の前後方向に向けて配設されると共に、前記フレーム部材が船体の前部または後部のうちの一方寄りの部分に揺動可能に結合され、前記管体の上下揺動はこの結合部分を支点として船体の前部または後部のうちの他方の部分から吊り下げたワイヤを介して行われることを特徴とする請求項１記載の水中打設工法。
3. 前記埋立て材は、浚渫土砂にセメント系等の固化材を添加したものであることを特徴とする請求項１または２記載の水中打設工法。

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