JP5948211B2 - 浚渫方法 - Google Patents

Description

本発明は、浚渫方法に関し、さらに詳しくは、水底地盤上に広範囲に堆積した汚泥をより効率的に水上に圧送できる浚渫方法に関するものである。

河川、湖沼や海などの水底地盤上には有害成分を含んだ汚泥が堆積していることがある。例えば、放射能汚染された汚泥が水底地盤上に堆積している場合は、水上に引き上げて適切な浄化処理をする必要がある。水底の汚泥を水上に引き上げる方法は種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１では、フード部の内周に沿って多数のジェットノズルを配置して、吸引ポンプに向かって水流を生じさせて汚泥を水上に圧送する水底有害物除去装置が提案されている。具体的には、フード部にリング状のジェットノズル用パイプが内設されて、このリング状パイプの内側の範囲にある汚泥がジェットノズルからの高圧水によって吸引ポンプの吸込み口に向かって巻き上げられる。巻き上げられた汚泥は吸引ポンプによる吸引によって水上に圧送される。この装置では、リング状パイプのリング外径が大きくなると対象となる汚泥の範囲が過大になり、ジェットノズルの高圧水による巻上げ水流が設定どおりに発生せずに、汚泥を十分に巻き上げることが困難になるという問題がある。

広い範囲を浚渫する場合には、フード部を頻繁に移動させて作業をする必要があるため、作業時間が増大するという問題がある。また、フード部の移動に伴って汚泥が巻き上げられて拡散し易くなるという問題も生じる。

特開２００７−９２４１０号公報

本発明の目的は、水底地盤上に広範囲に堆積した汚泥をより効率的に水上に圧送できる浚渫方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の浚渫方法は、吸引体として、多孔状の吸引口が平面状の底面の中央部に設けられたケーシングと、平面視で前記吸引口を中心にして湾曲して放射状に前記底面に突設される複数の板状のガイド板とを備えた吸引ヘッドを複数連結して構成したヘッド連結体を使用し、ベース船体の上下に貫通する投入部から吊具を介して前記吸引体を吊下げて、所定位置において前記吸引体を下方移動させて水底地盤に載置した状態にして、水底地盤上に堆積した汚泥を吸引ポンプに連通する前記吸引口から吸引して圧送管を通じて水上に圧送し、所定位置で汚泥の水上への圧送が終了した後は、前記吸引体を前記吊具を介して上方移動させ、水底地盤上に堆積した汚泥に接触させずに別の所定位置に移動させて、その別の所定位置において同じ手順で水底地盤上に堆積した汚泥を水上に圧送することを特徴とする。

本発明によれば、吸引体として、多孔状の吸引口が平面状の底面の中央部に設けられたケーシングと、平面視で吸引口を中心にして湾曲して放射状に前記底面に突設される複数の板状のガイド板とを備えた吸引ヘッドを複数連結して構成したヘッド連結体を使用するので、一度に広い範囲の汚泥を吸引して水上に圧送することができる。これにより、吸引体の移動回数を低減できるので、吸引体の移動に伴う汚泥の拡散を防止するには有利になる。

吸引体を水底地盤上に載置した際には、ケーシングの底面に突設されたガイド板により堆積した汚泥には切込みが入って細分化されるので、汚泥は流動し易くなる。また、ガイド板に沿った安定した水流が発生するので汚泥を吸引し易くなる。さらには、ガイド板に沿った湾曲した流路が形成されるので、湾曲していない場合に比して汚泥の流路が長くなる。流路が長くなることにより、汚泥が吸引される過程において重たい砂分等は沈み、吸引すべき汚泥のみを吸引し易くなる。加えて、ガイド板がケーシングの底面と水底地盤との間のスペーサとして機能するので、必要な層厚の汚泥を効率的に吸引するには有利になる。

ベース船体の上下に貫通する投入部から吊具を介して前記吸引体を吊下げて、吸引体の上下移動や所定位置から別の所定位置への水平移動を行なうので、吸引体を安定して移動させることができる。そして、吸引体を水底地盤上に堆積した汚泥に接触させずに別の所定位置に移動させるので、汚泥の拡散防止には益々有利になる。

本発明の浚渫方法を実施している状態を側面視で例示する説明図である。 本発明の浚渫方法を実施している状態を平面視で例示する説明図である。 図１の吸引体を例示する側面図である 図１の吸引体を例示する平面図である。 吸引体を構成する吸引ヘッドの内部を縦断面で例示する説明図である。 図５の吸引ヘッドの底面図である。 汚泥を吸引している図５の吸引ヘッドを底面視で例示する説明図である。 吸引体を別の所定位置に移動させている状態を側面視で例示する説明図である。 吸引体の別の実施形態を例示する側面図である。

本発明の浚渫方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１〜図４に例示するように本発明に用いる吸引体１は、複数の吸引ヘッド２を連結して構成されたヘッド連結体である。吸引ヘッド２は基本的にすべて同じ仕様であり、
吸引ヘッド２どうしは連結部材１０により連結されている。この実施形態では、４個の吸引ヘッド２を外嵌するように設けられた帯状の鋼板が連結部材１０として用いられている。連結部材１０はその他の部材、手段を用いることができ、特に限定されない。連結部材１０と吸引ヘッド２とは、例えば、溶接やボルト固定等により固定される。

連結する吸引ヘッド２は複数であり、必要に応じて連結する数が決定される。例えば、２個から１０個程度の吸引ヘッド２が連結される。連結する際の吸引ヘッド２の配置も適宜決定される。この実施形態では、２行２列（２×２）で配置されているが、１行４列（１×４）、４行１列（４×１）の配置にすることもできる。６個の吸引ヘッド２を連結する場合は、１行６列（１×６）２行３列（２×３）、３行２列（３×２）、６行１列（６×１）のいずれかの配置にする。

それぞれの吸引ヘッド２は、図５、図６に例示する構造であり、上部ケーシング３Ａと下部ケーシング３Ｂとを組付けた中空のケーシング３を有している。ケーシング３は平面視で円形であるが四角形やその他の形状を採用することもできる。ケーシング３の外径は、例えば１．５ｍ程度を中心にして１ｍ〜４ｍ程度であるが、この範囲に限定されるものではない。

ケーシング３の底面３ａは平面状である。底面３ａの全範囲を平面状にすることもできるが、この実施形態のように底面３ａの外縁部が正面視で円弧状に形成されていることが好ましい。底面３ａの中央部には吸引ポンプ９に連通する多数の貫通孔４ａで構成された吸引口４が設けられている。ケーシング３に内設された吸引ポンプ９の吸引側には吸引口４に接続され、吸引ポンプ９の吐出側には水上に延びる圧送管８が接続されている。

尚、底面３ａの中央部とは、底面３ａの中心から所定長さまでの範囲であり、この所定長さとは、ケーシング３（底面３ａ）の外径の１０％〜３０％程度である。また、底面３ａの外縁部とは、底面３ａの中心から所定長さ以上外周側の範囲であり、この所定長さとは、ケーシング３（底面３ａ）の外径の８０％程度である。

吸引ポンプ９としては、サンドポンプやウォータジェットポンプを用いることができる。この実施形態では、吸引ポンプ９をケーシング３に内設しているが、設置位置はこれに限定されず、ケーシング３の外部、例えばベース船体１１の上や陸上に設置して圧送管８に取付けるようにしてもよい。

貫通孔４ａの大きさは、例えば直径相当で１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。すべての貫通孔４ａは同じ大きさにすることもできるが、異なる大きさの貫通孔４ａを混在させることもできる。貫通孔４ａの数は、適宜決定されるが、例えば５〜１００個程度である。

吸引ヘッド２にはさらに、平面視で吸引口４を中心にして湾曲して放射状に底面３ａに突設される複数の板状のガイド板５と、底面３ａに設置される複数のジェットノズル６とが設けられている。

ガイド板５は基本的にすべて同じ仕様であり、底面３ａの中央部（中央部の外縁）から外縁部にまで延びている。この実施形態ではガイド板５の枚数が１２枚であるが、枚数はこれに限らず、例えば、４枚〜１６枚程度にする。ガイド板５は周方向に等間隔で配置することが好ましいが、不等間隔で配置することも可能である。

ガイド板５の高さ（底面３ａからの突出高さ）は、吸引する汚泥Ｇの層厚に応じて決定されるが、例えば、５ｃｍｍ〜２０ｃｍ程度、或いは、５ｃｍ〜１０ｃｍ程度である。そして、少なくとも底面３ａの平面に対応する位置では、ガイド板５の高さは一定になっている。ガイド板５の高さを長手方向全長において一定にすることもできる。

ジェットノズル６は基本的にすべて同じ仕様になっている。この実施形態では、ジェットノズル６の個数が６個であり、周方向に隣り合うガイド板５の間に１つおきに配置されている。ジェットノズル６の個数はこれに限らず、例えば、ガイド板５の枚数に応じて２個〜１６個設置する。周方向に隣り合うガイド板５の間に２つおきに配置することも、隣り合うガイド板５の間のすべてに配置することもできる。ジェットノズル６は周方向に等間隔で配置することが好ましいが、不等間隔で配置することも可能である。

ジェットノズル６からは高圧水供給源から供給される高圧水が噴出されるが、この噴出方向は平面視でガイド板５の湾曲面に対する外接線方向であり、その外接線方向のうちの吸引口４に向かう側に設定されている。

ジェットノズル６は、底面３ａのなるべく外周側に設置されるのが好ましい。この実施形態では、ジェットノズル６が底面３ａの外縁部に設置され、その噴出方向が正面視で外縁部の円弧の外接線方向に設定されている。即ち、正面視では、ジェットノズル６の噴出方向は、水平よりも下側に傾斜した向きにするのが好ましい。

吸引体１は、連結部材１０やケーシング３に設けられた吊部１７ａに係止したワイヤ等の吊具１４を介して水上のベース船体１１から吊下げられる。ベース船体１１は、例えば、複数の台船１１ａを連結することにより形成される。この実施形態では、８艘の台船１１ａが連結されているが、連結する台船１１ａの数は適宜決定される。台船１１ａは、ベース船体１１が上下に貫通する投入部１３を具備するように配置されて連結される。或いは、複数の台船１１ａを連結することなく、上下に貫通する投入部１３を有する単独のベース船体１１を用いることもできる。

ベース船体１１の上には、吊具１４を支持する櫓状の吊具支持部１７が設けられている。この吊具支持部１７に設置されたウインチ１５による吊具１４の繰出しおよび巻取りによって吸引体１は上下移動される。複数本の吊具１４により吸引体１を吊下げることにより、吸引体１の姿勢制御をし易くなる。吊具支持部１７には、それぞれの吊具１４の繰出し量および巻取り量を検知する線長計（ロータリーエンコーダ）１６が設けられている。

ベース船体１１の上には、投入部１３の延設方向に沿ってスライド部１２が延設されている。吊具支持部１７は、溝やレール等からなるスライド部１２にガイドされて、スライド部１２（投入部１３）に沿ってスライド移動できる構成になっている。

この吸引体１を用いた本発明の浚渫方法は以下のとおりである。

図１、図３に例示するように、吸引体１を吊具１４を介してベース船体１１の投入部１３から吊下げて、所定位置において吸引体１を下方移動させて水底地盤Ｂに載置する。即ち、吊具１４には吸引体１による荷重を負担させることなく、吸引体１を水底地盤Ｂの上に置いた状態にする。この工程中、ベース船体１１はアンカー等によって一定位置に固定させておく。

この状態で、図５、図６に例示するように、ジェットノズル６から高圧水を噴出するとともに、吸引ポンプ９の吸引により、水底地盤Ｂ上に堆積している放射能等によって汚染された汚泥Ｇを吸引口４から吸引する。吸引体１を水底地盤Ｂ上に載置した際に、ケーシング３の底面３ａから突出するガイド板５によって、堆積した汚泥Ｇには切込みが入って細分化される。この汚泥Ｇの細分化と、形成された切り込みが水の流路になることにより、ジェットノズル６から高圧水を噴出すると汚泥Ｇは流動し易くなり、吸引口４を中心にした渦巻き状の流れになって汚泥Ｇが吸引される。

高圧水は正面視では底面３ａに沿って流れ、平面視ではガイド板５の湾曲に沿って流れる。これにより図７に例示するように、汚泥Ｇは高圧水と混合してガイド板５に沿って吸引口４（貫通孔４ａ）に向かって吸引される。ガイド板５に沿って安定した水流が発生するので汚泥Ｇを吸引し易くなる。

また、ガイド板５に沿った湾曲した汚泥Ｇの流路が形成されるので、湾曲していない場合に比して汚泥Ｇの流路が長くなる。流路が長くなることにより、汚泥Ｇが吸引される過程において重たい砂分等は沈み、吸引すべき汚泥Ｇのみを吸引し易くなる。

ガイド板５は、ケーシング３の底面３ａと水底地盤Ｂとの間のスペーサとして機能するので、必要な層厚の汚泥Ｇを効率的に吸引するには有利になる。そのため、ガイド板５の高さは、吸引する汚泥Ｇの層厚と同等にするとよい。

そこで、それぞれのケーシング３の底面３ａに着脱自在で高さの異なる複数種類のガイド板５のセットを用意しておくとよい。これらセットの内から、吸引する汚泥Ｇの層厚に応じて最適な高さ（吸引する汚泥Ｇの層厚に一番近い高さ）の一種類のセットを選択する。そして、選択した一種類のセットのガイド板５をそれぞれのケーシング３の底面３ａに突設する。

吸引された汚泥Ｇは、ケーシング３から水上に延設された圧送管８を通じて水上に圧送される。その所定位置の汚泥Ｇの水上への移送が終了した後は、図８に例示するように、吸引体１を吊具１４を介して水底地盤Ｂ上に堆積した汚泥Ｇに接触しない位置まで上方移動させ、次いで、吸引体１を別の所定位置に移動させる。この実施形態では、吊具支持体１７をスライド部１２に沿ってスライドさせるだけで、吸引体１を別の所定位置に円滑に安定して移動させることができる。吸引体１を移動させた別の所定位置においては、上述した同じ手順で水底地盤Ｂ上に堆積した汚泥Ｇを水上に圧送する。この工程を繰り返し行なって汚泥Ｇを浚渫する。

吸引体１を投入部１３の延設方向に順次移動させて、ベース船体１１を固定した位置での所定領域の浚渫が完了した後は、ベース船体１１を次の場所に移動させる。ベース船体１１の移動には例えば、曳き船を用いる。或いは、陸上に設置したウインチに巻かれたワイヤをベース船体１１に取付けて、陸上のウインチを巻き取ることによりベース船体１１を移動させる。ベース船体１１を次の場所に移動させた後、その場所にベース船体１１を固定する。そして、その場所において、上述したように吸引体１を投入部１３の延設方向に順次移動させて汚泥Ｇを浚渫する。

本発明によれば、吸引ヘッド２を複数連結して構成したヘッド連結体を吸引体１として使用するので、一度に広い範囲の汚泥Ｇを吸引して水上に圧送することができる。それ故、１つの吸引ヘッド２を用いて浚渫する場合に比して、吸引体１の移動回数を低減できるので、吸引体１の移動に伴う汚泥Ｇの拡散防止には有利になる。また、吸引ヘッド２が上述した特別な構造をしているので、汚泥Ｇを吸引し易くなるとともに、必要な層厚の汚泥Ｇを効率的に吸引するには有利になる。

また、ベース船体１１の投入部１３から吊具１４を介して吸引体１を吊下げて、吸引体１の上下移動や所定位置から別の所定位置への水平移動を行なうので、吸引体１を安定して移動させることができる。そして、吸引体１を水底地盤Ｂ上に堆積した汚泥Ｇに接触させずに別の所定位置に移動させるので、汚泥Ｇの拡散防止には益々有利になる。

図９に例示するように、吸引体１の下部の外周部分にゴム等で形成された可撓性のスカート部７を垂下して設置することもできる。このスカート部７により、高圧水と混合して吸引される汚泥Ｇがスカート部７の外側に拡散することを防止できる。また、スカート部７で囲まれた内側領域が閉じた領域となるので、汚泥Ｇを効率的に吸引し易くなる。

スカート部７の下端位置は、ガイド板５の下端位置を同じに設定するとよい、この実施形態では、多数の四角形状のゴム板を吸引体１の外周面に周方向にすき間なく環状に並べてスカート部７を形成しているが、１枚の長尺状のゴム板を周方向に巻き付けてスカート部７を形成することもできる。

本発明においては、既述したジェットノズル６を設けない仕様の吸引ヘッド２を用いることもできる。その他の構成は先の実施形態に使用した吸引ヘッド２と同じにする。この仕様の吸引ヘッド２を用いて浚渫する場合は、ジェットノズル６から高圧水を噴出することを除いて先の実施形態と同様である。汚泥Ｇが柔らかい場合（ふわふわした汚泥Ｇ）には、この仕様の吸引ヘッド２を用いるとよい。

１ 吸引体（ヘッド連結体）
２ 吸引ヘッド
３ ケーシング
３Ａ 上部ケーシング
３Ｂ 下部ケーシング
３ａ 底面
４ 吸引口
４ａ 貫通孔
５ ガイド板
６ ジェットノズル
７ スカート部
８ 圧送管
９ 吸引ポンプ
１０ 連結部材
１１ ベース船体
１１ａ 台船
１２ スライド部
１３ 投入部
１４ 吊具
１５ ウインチ
１６ 線長計
１７ 吊具支持部
１７ａ 吊部
Ｂ 水底地盤
Ｇ 汚泥

Claims (6)

1. 吸引体として、多孔状の吸引口が平面状の底面の中央部に設けられたケーシングと、平面視で前記吸引口を中心にして湾曲して放射状に前記底面に突設される複数の板状のガイド板とを備えた吸引ヘッドを複数連結して構成したヘッド連結体を使用し、ベース船体の上下に貫通する投入部から吊具を介して前記吸引体を吊下げて、所定位置において前記吸引体を下方移動させて水底地盤に載置した状態にして、水底地盤上に堆積した汚泥を吸引ポンプに連通する前記吸引口から吸引して圧送管を通じて水上に圧送し、所定位置で汚泥の水上への圧送が終了した後は、前記吸引体を前記吊具を介して上方移動させ、水底地盤上に堆積した汚泥に接触させずに別の所定位置に移動させて、その別の所定位置において同じ手順で水底地盤上に堆積した汚泥を水上に圧送することを特徴とする浚渫方法。
2. 前記ベース船体の上に前記投入部の延設方向に沿ってスライド部を延設し、前記吊具を支持する吊具支持部を前記スライド部に沿ってスライドさせることにより、前記吸引体を別の所定位置に移動させる請求項１に記載の浚渫方法。
3. それぞれの前記ケーシングの底面に複数のジェットノズルを設置し、このジェットノズルの噴出方向を、平面視で前記ガイド板の湾曲面に対する外接線方向で前記吸引口に向かう側に設定し、これらジェットノズルから高圧水を噴出しながら汚泥を吸引する請求項１または２に記載の浚渫方法。
4. それぞれの前記ケーシングの底面の外縁部を正面視で円弧状に形成し、この外縁部に前記ジェットノズルを設置し、その噴出方向を正面視で前記外縁部の円弧の外接線方向に設定する請求項３に記載の浚渫方法。
5. 前記吸引体の下部の外周部分に可撓性のスカート部を垂下して設置する請求項１〜４のいずれかに記載の浚渫方法。
6. それぞれの前記ケーシングの底面に着脱自在で高さの異なる複数種類のガイド板のセットを用意し、これらセットの内から、吸引する汚泥の層厚に応じて最適な高さの一種類のセットを選択し、この選択した一種類のセットのガイド板をそれぞれのケーシングの底面に突設する請求項１〜５のいずれかに記載の浚渫方法。

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