JP6674672B2 - ポンプ浚渫船の汚濁拡散抑制装置及び汚濁拡散抑制方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ浚渫においてカッタヘッドによる掘削の際に生じる汚濁を抑制するためのポンプ浚渫船の汚濁拡散抑制装置及び汚濁拡散抑制方法に関する。

従来、港湾等の水底部を浚渫する方法としては、ポンプ浚渫船を使用した浚渫方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

ポンプ浚渫船１は、図８、図９に示すように、浚渫船本体２から先端側を水底部Ａに向けて水中に挿入されるラダー３と、浚渫船本体２とともにラダー３を旋回させる旋回手段４と、ラダー３先端部に配置されたカッタヘッド５と、ラダー３先端部に吸引口６ａを開口させた輸送管路６と、輸送管路６に接続された吸引ポンプ７とを備えている。尚、図中符号８はスパット、符号９はラダーを上下動させる昇降手段である。

そして、ポンプ浚渫船１による浚渫作業は、スパット８を水底部Ａに打ち込み、このスパット８を軸に旋回手段４によって浚渫船本体２とともにラダー３を旋回させつつラダー先端のカッタヘッド５により水底部Ａの土砂を掘削し、その掘削した土砂を周囲の海水とともに輸送管路６を通して吸引ポンプ７により吸い上げ、ポンプ圧送により土捨て場等に直接移送する作業をポンプ浚渫船の移動毎に繰り返すようになっている。

図中符号４ａは、旋回手段４を構成する旋回用ワイヤであって、船首部に設けられた各ウインチ（図示せず）で旋回用ワイヤ４ａ，４ａを繰り出し・巻き取り動作することにより、スパット８を支点としてラダー３を浚渫船本体２とともに水平方向に旋回（スイング）させるようになっている。

しかしながら、このようなポンプ浚渫船による浚渫作業では、カッタヘッドによる掘削及び旋回に伴い、粒子の小さな粘土等からなる汚濁因子が浮遊し、それが汚濁となって周囲に拡散するという問題があり、周辺環境を鑑み、このような汚濁の拡散は、抑制することが好ましい。

そこで、従来では、カッタヘッドの外周側を覆うフードと、フード内と輸送管路とを連通させる汚泥吸引管と、汚泥吸引管に接続された補助吸引ポンプとを備え、掘削時に生じる汚濁をフード内に滞留させ、汚泥吸引管を通して吸引することにより汚濁の拡散を抑制するようにした汚濁拡散抑制装置が開発されている（例えば、特許文献１を参照）。

尚、この汚濁拡散抑制装置は、フードの旋回方向側にヒンジを介して開閉可能な可動開口部を備え、旋回方向前方の可動開口部を開くことにより、フードがカッタヘッドによる掘削を阻害しないようにしている。

特開昭５１−３９９３７号公報

しかしながら、上述の如き従来の技術では、重量の嵩むフードをラダーに取り付ける作業に手間と労力を要し、工期及びコストが嵩むという課題があった。

また、フードの旋回方向側にヒンジを介して開閉可能な可動開口部を備えている場合には、構造的に故障しやすく、メンテナンスが煩雑であるという課題があった。

更に、汚濁吸引管は、カッタヘッドの外周を覆うフードに接続され、汚濁が発生する箇所を直接的に吸引するものではないので汚濁の吸引効率が低いという課題もあった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、簡便な構造でポンプ浚渫における汚濁の拡散を好適に抑制することができるポンプ浚渫船の汚濁拡散抑制装置及び汚濁拡散抑制方法の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、先端側を水底部に向けて水中に挿入されるラダーと、該ラダーを旋回させる旋回手段と、該ラダー先端部に回転可能に配置されたカッタヘッドと、前記ラダー先端部に吸引口を開口させた輸送管路と、該輸送管路に接続された吸引ポンプとを備えたポンプ浚渫船にあって、前記カッタヘッドによる掘削時に生じる汚濁の拡散を抑制するためのポンプ浚渫船の汚濁拡散抑制装置において、前記カッタヘッドの先端側に配置された汚濁吸引口部と、該汚濁吸引口部と前記輸送管路とを結ぶ汚濁吸引管と、前記汚濁吸引口部に膜支持用フレームを介して支持され、前記カッタヘッドの先端側に配置された可撓性を有する汚濁受け膜とを備え、該汚濁受け膜は、旋回方向と反対側に撓み、前記汚濁吸引口部より旋回方向後方に配置されているポンプ浚渫船の汚濁拡散抑制装置にある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記汚濁吸引管に接続された補助吸引ポンプを備えたことにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記汚濁吸引管の前記輸送管路との接続部分又は前記補助吸引ポンプの吐出口がジェットノズルで構成されたことにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、先端側を水底部に向けて水中に挿入されるラダーと、該ラダー先端部に回転可能に配置されたカッタヘッドと、前記ラダー先端部に吸引口を開口させた輸送管路と、該輸送管路に接続された吸引ポンプとを備えたポンプ浚渫船を使用した浚渫作業に際し、掘削時に生じる汚濁の拡散を抑制する汚濁拡散抑制方法において、前記ポンプ浚渫船には、前記カッタヘッドの先端側に配置された汚濁吸引口部と、該汚濁吸引口部と前記輸送管路とを結ぶ汚濁吸引管と、前記汚濁吸引口部に膜支持用フレームを介して支持され、前記カッタヘッドの先端側に配置された可撓性を有する汚濁受け膜とを備え、前記ラダーを旋回させつつ、それに伴い旋回方向と反対側に撓み、前記汚濁吸引口部より旋回方向後方に配置されている前記汚濁受け膜で浮遊する粒径の小さな汚濁因子を掻き集め、それを前記汚濁吸引口部より前記汚濁吸引管を通して前記輸送管路に吸引するポンプ浚渫船の汚濁拡散抑制方法にある。

本発明に係るポンプ浚渫船の汚濁拡散抑制装置は、上述したように、先端側を水底部に向けて水中に挿入されるラダーと、該ラダーを旋回させる旋回手段と、該ラダー先端部に回転可能に配置されたカッタヘッドと、前記ラダー先端部に吸引口を開口させた輸送管路と、該輸送管路に接続された吸引ポンプとを備えたポンプ浚渫船にあって、前記カッタヘッドによる掘削時に生じる汚濁の拡散を抑制するためのポンプ浚渫船の汚濁拡散抑制装置において、前記カッタヘッドの先端側に配置された汚濁吸引口部と、該汚濁吸引口部と前記輸送管路とを結ぶ汚濁吸引管と、前記汚濁吸引口部に膜支持用フレームを介して支持され、前記カッタヘッドの先端側に配置された可撓性を有する汚濁受け膜とを備え、該汚濁受け膜は、旋回方向と反対側に撓み、前記汚濁吸引口部より旋回方向後方に配置されていることにより、簡便な構造でカッタヘッドによる掘削によって生じた汚濁を効率良く吸引し、汚濁の拡散を抑制することができる。

また、本発明において、前記汚濁吸引管に接続された補助吸引ポンプを備えたことにより、効率良く汚濁を吸引することができる。

更に、本発明において、前記汚濁吸引管の前記輸送管路との接続部分又は前記補助吸引ポンプの吐出口がジェットノズルで構成されたことにより、汚濁吸引時の勢いを吸引ポンプによる掘削土砂の吸引の補助に使用でき、装置を簡便化でき、効率のよい浚渫作業を行うことができる。

本発明に係るポンプ浚渫船の汚濁拡散抑制方法では、先端側を水底部に向けて水中に挿入されるラダーと、該ラダー先端部に回転可能に配置されたカッタヘッドと、前記ラダー先端部に吸引口を開口させた輸送管路と、該輸送管路に接続された吸引ポンプとを備えたポンプ浚渫船を使用した浚渫作業に際し、掘削時に生じる汚濁の拡散を抑制する汚濁拡散抑制方法において、前記ポンプ浚渫船には、前記カッタヘッドの先端側に配置された汚濁吸引口部と、該汚濁吸引口部と前記輸送管路とを結ぶ汚濁吸引管と、前記汚濁吸引口部に膜支持用フレームを介して支持され、前記カッタヘッドの先端側に配置された可撓性を有する汚濁受け膜とを備え、前記ラダーを旋回させつつ、それに伴い旋回方向と反対側に撓み、前記汚濁吸引口部より旋回方向後方に配置されている前記汚濁受け膜で浮遊する粒径の小さな汚濁因子を掻き集め、それを前記汚濁吸引口部より前記汚濁吸引管を通して前記輸送管路に吸引することにより、浮遊する粒子の小さな汚濁因子を掻き集め、それを吸引するので、汚濁の拡散を抑制することができる。

本発明に係るポンプ浚渫船の汚濁拡散抑制装置の使用態様を示す側面図である。 同上の平面図である。 （ａ）は図１中の汚濁吸引口部の一例を示す拡大側面図、（ｂ）は同底面図である。 旋回方向とカッタヘッドの回転方向との関係を示す正面図であって、（ａ）はオーバーカット時、（ｂ）はアンダーカット時を示す図である。 汚濁吸引時の状態を示す部分拡大側面図である。 同上の部分拡大平面図である。 本発明に係るポンプ浚渫船の汚濁拡散抑制装置の他の一例を示す側面図である。 従来のポンプ浚渫船の一例を示す側面図である。 同上の平面図である。

次に、本発明に係るポンプ浚渫船の汚濁拡散抑制装置の実施態様を図１〜図６に示した実施例に基づいて説明する。尚、上述の従来例と同様の構成には同一符号を付して説明し、符号Ａは水底部、符号Ｂは水面、符号１はポンプ浚渫船である。

ポンプ浚渫船１は、図８、図９に示す従来例と同様に、浚渫船本体２から先端側を水底部Ａに向けて水中に挿入されるラダー３と、浚渫船本体２とともにラダー３を旋回させる旋回手段４と、ラダー３先端部に配置されたカッタヘッド５と、ラダー３先端部に吸引口６ａを開口させた輸送管路６と、輸送管路６に接続された吸引ポンプ７とを備え、浚渫船本体２とともにラダー３を旋回させつつラダー３先端のカッタヘッド５により水底の土砂を掘削し、その掘削した土砂を周囲の海水とともに輸送管路６を通して吸引ポンプ７により吸い上げ、ポンプ圧送により土捨て場に直接移送する作業をポンプ浚渫船１の移動毎に繰り返すようになっている。

また、このポンプ浚渫船１には、汚濁拡散抑制装置２０を備え、カッタヘッド５による掘削時に生じる汚濁の拡散を抑制しつつ浚渫作業を行えるようになっている。

カッタヘッド５は、ラダー３先端部に回転自在に支持され、図示しない駆動モータにより回転させることにより水底部Ａの土砂を掘削するようになっている。

ここで、カッタヘッド５の回転方向とラダー３の旋回方向については、例えば、図４（ａ）に示すように、ポンプ浚渫船本体２側から見て右回転時に地盤Ａに対しカッタヘッド５の刃先が喰い込む場合に、ラダー３を右旋回して掘削する方法をオーバーカットと言い、図４（ｂ）に示すように、カッタヘッド５の回転が右回転のままで、ラダー３を左旋回して掘削する方法をアンダーカットと言う。

汚濁拡散抑制装置２０は、カッタヘッド５の先端側に配置された汚濁吸引口部２１と、汚濁吸引口部２１と輸送管路６とを結ぶ汚濁吸引管２２と、汚濁吸引口部２１に膜支持用フレーム２３を介して支持された可撓性を有する汚濁受け膜２４とを備えている。

また、この汚濁拡散抑制装置２０は、汚濁吸引管２２に接続された補助吸引ポンプ２５を備え、汚濁吸引口部２１及び汚濁吸引管２２を通して吸引した汚濁因子をポンプ圧送により輸送管路６に移送できるようにしている。

汚濁吸引管２２は、鋼管やステンレス管等の一定の剛性を有する管材をもって構成され、ラダー３の上面に支持固定具２６を介して固定された直線支持管部２２ａを備えている。

直線支持管部２２ａは、カッタヘッド５の上方に跨って配置され、その先端より汚濁吸引口部２１が下向きに延出し、汚濁吸引口部２１がカッタヘッド５の先端側に配置されるようになっている。

この直線支持管部２２ａの基端側は、補助吸引ポンプ２５の吸引口に接続され、補助吸引ポンプ２５の吐出口が汚濁吸引管２２を構成する接続管２２ｂを通して輸送管路６に接続されている。

汚濁吸引口部２１は、吸引口２１ａを下に向けた管状に形成され、下端の吸引口２１ａがカッタヘッド５の先端中央付近、且つ、カッタヘッド５先端側の未掘削水底面よりやや上方に位置するように配置されている。

膜支持用フレーム２３は、図３に示すように、一対のＬ型鋼材をもって構成され、両Ｌ型鋼材が汚濁吸引口部２１の下端部に固定された固定金具２３ａに支持され門型状をなしている。

この膜支持用フレーム２３には、上下に向けた両膜支持部２３ｂ，２３ｂが旋回半径方向上に間隔を置いて平行に配置され、各膜支持部２３ｂ，２３ｂに汚濁受け膜２４の端部が固定されるようになっている。

汚濁受け膜２４は、ゴム板等の可撓性を有する不透水性の薄板材をもって構成され、その両端がそれぞれ膜支持用フレーム２３の膜支持部２３ｂ，２３ｂに固定され、膜支持部２３ｂ，２３ｂ間に旋回方向と反対側に撓み、且つ、汚濁吸引口部２１よりも旋回方向の後方に配置された状態で保持されるようになっている。

尚、汚濁吸引口部２１と汚濁受け膜２４との位置は、汚濁吸引口部２１の下端と汚濁受け膜２４の上端とが略同じ高さとなるようにし、汚濁吸引口部２１の下端に開口した吸引口２１ａより汚濁受け膜２４の旋回方向前面側に滞留した粒子の細かい粘土等からなる汚濁因子を周囲の水と共に吸引できるようになっているとともに、旋回方向が切り替わった際には、それに伴う水圧によって撓み方向が切り替わるようになっている。

また、この汚濁受け膜２４は、ラダー３旋回時にその下縁が未掘削地盤の上面に接触しない位置になるように位置が調整されている。

次に、本装置を使用したポンプ浚渫の汚濁拡散抑制方法について説明する。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。

まず、作業船本体２を浚渫対象区域に移動させ、その位置でスパット８を水底部Ａに打ち込み、昇降手段９を動作させてラダー３先端側を下降させ、ラダー３先端部のカッタヘッド５を着底させる。

そして、カッタヘッド５、吸引ポンプ７及び補助吸引ポンプ２５を動作させるとともに、作業船２の旋回動作を開始し、浚渫船本体２とともにラダー３を旋回させつつラダー３先端のカッタヘッド５により水底の土砂を掘削し、その掘削した土砂を周囲の海水とともに輸送管路６を通して吸引ポンプ７により吸い上げ、ポンプ圧送により土捨て場に直接移送する作業をポンプ浚渫船１の移動毎に繰り返す。

その際、オーバーカット、即ち、カッタヘッド５が右回転する際にラダー３が右旋回すると、図４（ａ）に示すように、掘削刃が未掘削部分に対し上方から接近し、未掘削部分の浅い部分から掘削するので、カッタヘッド５の先端側で生じた土砂が浮き上がり、それが汚濁となる。

その際、主な汚濁３０ａは、図６に示すように、掘削土砂とともにカッタヘッド５の掘削刃間を通って吸引口６ａより吸引ポンプ７によって輸送管路６に吸引されるが、吸引ポンプ７で吸引されない汚濁因子３０ｂは、浮遊した状態でカッタヘッド５の先端側へ移動する。

一方、本願発明に係る汚濁拡散抑制装置２０は、カッタヘッド５の先端側に汚濁吸引口部２１と、汚濁吸引口部２１に膜支持用フレーム２３を介して支持された可撓性を有する汚濁受け膜２４とを備えているので、吸引ポンプ７で吸引されずにカッタヘッド５の先端側へ移動した汚濁因子３０ｂは、図５、図６に示すように、旋回方向と反対側に撓み、汚濁吸引口部２１よりも旋回方向後方に配置された汚濁受け膜２４の捕獲面に捕獲されて掻き集められ、その汚濁受け膜２４の旋回方向前面側で粒子の大きい土砂成分はその重みによって沈降し、粒子の小さな砂等の汚濁因子のみが浮遊しつつ滞留する。

そして、汚濁受け膜２４の旋回方向前面側で浮遊しつつ滞留している粒子の小さな汚濁因子のみが汚濁吸引口２１ａより周囲の水とともに吸引され、汚濁吸引管２２を通して輸送管路６に移送される。

よって、旋回方向の汚濁受け膜２４より旋回方向の後方には、カッタヘッド５の掘削によって生じた汚濁が拡散せず、汚濁を抑制できる。

一方、ラダー３がオーバーカット時と逆方向に旋回、即ちアンダーカットに切り替わると、汚濁受け膜２４が旋回による水圧によってその撓み方向が切り替わって旋回方向と反対側に撓み、汚濁吸引口部２１よりも旋回方向後方配置されるので、オーバーカット時と同様に、吸引ポンプ７で輸送管路６に吸引されずにカッタヘッド５の先端側へ移動した汚濁因子３０ｂが汚濁吸引口部２１及び汚濁吸引管２２を通して汚濁因子を吸引できる。

尚、アンダーカットの場合には、図４（ｂ）に示すように、カッタヘッド５の掘削刃が未掘削部分に対し下方から接近し、未掘削部分の深い部分から掘削するので、掘削された土砂が押さえこまれて浮き上がり難い上、上述の如く吸引ポンプ７で吸引されずにカッタヘッド５の先端側へ移動した汚濁因子３０ｂも確実に吸引されるので汚濁の拡散を抑止することができる。

尚、上述の実施例では、汚濁吸引管２２に補助吸引ポンプ２５を接続した例について説明したが、図７に示すように、補助吸引ポンプ２５を介在せず、汚濁吸引管２２を直接輸送管路６に接続するようにしてもよい。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。

この場合、補助吸引ポンプ２５による吸引力が作用せずとも、吸引ポンプ７によって輸送管路６に生じる負圧が接続された汚濁吸引管２２にも作用するので、汚濁吸引口部２１及び汚濁吸引管２２を通して汚濁因子を吸引できるようになっている。

また、本願発明に係る汚濁拡散抑制装置２０では、汚濁吸引管２２の輸送管路６との接続部分又は補助吸引ポンプ２５の吐出口がジェットノズルで構成されたものでもよい。

Ａ 水底
１ ポンプ浚渫船
２ 浚渫船本体
３ ラダー
４ 旋回手段
５ カッタヘッド
６ 輸送管路
７ 吸引ポンプ
８ スパット
９ 昇降手段
２０ 汚濁拡散抑制装置
２１ 汚濁吸引口部
２２ 汚濁吸引管
２３ 膜支持用フレーム
２４ 汚濁受け膜
２５ 補助吸引ポンプ
２６ 支持固定具

Claims (4)

1. 先端側を水底部に向けて水中に挿入されるラダーと、該ラダーを旋回させる旋回手段と、該ラダー先端部に回転可能に配置されたカッタヘッドと、前記ラダー先端部に吸引口を開口させた輸送管路と、該輸送管路に接続された吸引ポンプとを備えたポンプ浚渫船にあって、前記カッタヘッドによる掘削時に生じる汚濁の拡散を抑制するためのポンプ浚渫船の汚濁拡散抑制装置において、
   前記カッタヘッドの先端側に配置された汚濁吸引口部と、該汚濁吸引口部と前記輸送管路とを結ぶ汚濁吸引管と、前記汚濁吸引口部に膜支持用フレームを介して支持され、前記カッタヘッドの先端側に配置された可撓性を有する汚濁受け膜とを備え、
   該汚濁受け膜は、旋回方向と反対側に撓み、前記汚濁吸引口部より旋回方向後方に配置されていることを特徴とするポンプ浚渫船の汚濁拡散抑制装置。
2. 前記汚濁吸引管に接続された補助吸引ポンプを備えた請求項１に記載のポンプ浚渫船の汚濁拡散抑制装置。
3. 前記汚濁吸引管の前記輸送管路との接続部分又は前記補助吸引ポンプの吐出口がジェットノズルで構成された請求項１又は２に記載のポンプ浚渫船の汚濁拡散抑制装置。
4. 先端側を水底部に向けて水中に挿入されるラダーと、該ラダー先端部に回転可能に配置されたカッタヘッドと、前記ラダー先端部に吸引口を開口させた輸送管路と、該輸送管路に接続された吸引ポンプとを備えたポンプ浚渫船を使用した浚渫作業に際し、掘削時に生じる汚濁の拡散を抑制する汚濁拡散抑制方法において、
   前記ポンプ浚渫船には、前記カッタヘッドの先端側に配置された汚濁吸引口部と、該汚濁吸引口部と前記輸送管路とを結ぶ汚濁吸引管と、前記汚濁吸引口部に膜支持用フレームを介して支持され、前記カッタヘッドの先端側に配置された可撓性を有する汚濁受け膜とを備え、
   前記ラダーを旋回させつつ、それに伴い旋回方向と反対側に撓み、前記汚濁吸引口部より旋回方向後方に配置されている前記汚濁受け膜で浮遊する粒径の小さな汚濁因子を掻き集め、それを前記汚濁吸引口部より前記汚濁吸引管を通して前記輸送管路に吸引することを特徴とするポンプ浚渫船の汚濁拡散抑制方法。

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