特許ウォッチ

公開番号2025161678
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-24
出願番号2024074104
出願日2024-04-11
発明の名称真空バケット浚渫工法と真空バケット及び真空バケット浚渫船
出願人個人
代理人
主分類E02F 3/88 20060101AFI20251017BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】真空圧密浚渫工法は水底地盤をかき混ぜて乱すことなく水平に浚渫する工法である。他の浚渫工法と異なり、汚濁を発生させることがなく、浚渫土を圧密改良し、含泥率は100%である。しかし、当該工法は大規模浚渫工事を対象としたものであり、バケットの旋回の機能がなく、バケット旋回が基本となる中小規模の浚渫工事には不向きである。
【解決手段】本発明の工法は真空圧密浚渫工法の特長を活かして旋回機能を獲得する。その手段は真空バケット浚渫船に大型旋回盤を設置し、盤上には4本柱の立体支柱を設けて2本の水平ブームを固定する。ブームの張り出しは極力短くし、ブーム先端の一端に真空バケットを吊り、他端にはカウンターウエイトを固定することにより安定でコンパクトな構造とする。また、盤上には真空バケットの関連装置を配置することにより、関連装置が旋回に同調することで、真空バケットと関連装置の相互の複雑な動きが解消される。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
真空バケットによる浚渫工法において、真空圧の利用は真空バケット内の浚渫土の自重落下を防止する吸引力に限定し、この自重落下に加担する真空バケットの吊上げ時の水底地盤の浚渫面の付着力は鉱物粒子を混合したウオータジェトで水平切断し、浚渫面に発生する負圧は鉛直通水パイプの給水で解消することで、必要とする真空圧は管理が極めて容易なレベルの真空圧に抑えると共に、真空装置の小型化を図ったことを特徴とする真空バケット浚渫工法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
請求項１の真空バケットにおいて、当該バケットの構造は底面解放の箱型でバケット上面には水中振動装置と排水用逆止弁及び真空装置に繋がる真空弁とコンプレッサーに繋がる圧気弁があり、バケット内部の天井面には真空弁と圧気弁及び逆止弁に接続する天井ドレーンがあり、また、バケットの内部空間は底部を残して隔壁で分割空間を形成し、且つバケット壁の内側には下向き一方向の複数の鉛直通水パイプと底部内側にループ状に設置された鉱物粒子の混合水を圧送するコンプレッサーに繋がる無数の水平噴射孔のあるウォータージェットパイプから成るもので、水中振動装置と排水用の逆止弁はバケット打設時に使用し、ウォータージェットパイプはバケットの吊上げ時に鉱物粒子を混合したウォータージェットを水平噴射させて、地盤の浚渫面の付着力を水平切断し、鉛直通水パイプはバケット吊上げ時に浚渫面に発生する負圧を給水により解消するものであり、真空圧の利用は浚渫土の自重落下に対する吸引力に限定することで、必要な真空圧は管理の極めて容易なレベルの真空圧に抑えると共に、真空装置の小型化を図ったものであり、これらの複数の機能を特徴とする真空バケット。
【請求項３】
請求項１の不良土地盤の浚渫工法において、ウォータージェットの混合鉱物粒子は海水に溶出して鉄塩となる鉄を含む鉱物粒子とすることで、不良土地盤からの硫化水素の発生、及び濁りの発生を抑制することを特徴とした不良土地盤の真空バケット浚渫工法。
【請求項４】
表層が超軟弱な水底地盤を対象とした請求項１の浚渫工法において、真空バケットを水底地盤に着地させて振動打設し、バケットの天井ドレーン面が地盤に接しても振動打設を継続して地盤の表層を振動圧密し、圧密終了後に真空弁を開いて減圧することで、天井ドレーン面に吸引力を発生させて浚渫土の保持を図るものであり、このように圧密は振動荷重とし、浚渫土の保持は真空圧の吸引力とする役割分担により、必要とする真空圧は管理が極めて容易なレベルの真空圧に抑えると共に、真空装置の小型化を図ったことを特徴とする表層が超軟弱な水底地盤を対象とした真空バケット浚渫工法。
【請求項５】
請求項１の真空バケットの構造において、天井ドレーンはスクリーンを兼ねた複重のドレーンシートとして天井ドレーンを極薄にして、真空対象空間を必要最小限とすることで減圧時間の短縮を図ることにより真空装置の最小化を図ったことを特徴とする真空バケット。
【請求項６】
請求項１の真空バケット浚渫工法に使用する真空バケット浚渫船において、浚渫船の構造は台船の長手方向の中心線に合わせて、前方に大型の旋回盤を設置し、旋回盤の外周部に等距離となる４本の支柱を建てて頭部を複数の桁で連結した立体支柱を形成し、立体支柱の頭部に２本の水平ブームを並列に固定し、これの両端の一端には複数のウインチに繋がる複数のロープで真空バケットを吊り、他端にはカウンターウエイトを取り付けることにより安定でコンパクトな構造とし、旋回盤の上面には前記の複数のウインチと真空バケットの真空弁に繋がる真空装置とウォータージェットパイプ、及び圧気弁に繋がるコンプレッサー等が設置されているものであり、真空バケットと関係装置の相互関係は旋回盤の旋回が支障とならない配置及び構造となっていることを特徴とする真空バケット浚渫工法に使用する真空バケット浚渫船。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空バケット浚渫工法と真空バケット及び真空バケット浚渫船に関するものである。具体的には本発明の真空バケットは底面解放の箱型の浚渫バケットであり、真空圧の吸引力により浚渫土砂を保持する真空バケット浚渫工法、真空バケット浚渫船である。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
真空バケット浚渫工法は新しい工法であり、従来から普及している工法には、グラブバケット浚渫工法がある。この工法に使用するグラブバケットは、浚渫容積からすると極めて大重量物となっている。それは浚渫バケットの仕組みにある。シェル型のグラブバケットは二枚貝のようなヒンジ構造をしている。バケットをクレーンで吊り下げ、バケットを開いた状態で自重落下させて刃先を地盤に食い込ませ、バケットを吊り上げるとバケットは大重量物なので閉じて土砂を浚渫する。作業するグラブ浚渫船には、３６０度旋回可能なウインチ機構をもつクレーンが装備され、浚渫用のグラブバケットを昇降させて水底の土砂を浚渫する。主に水深を確保する維持浚渫工事を中心に使用されてきた。
【０００３】
海上工事は海洋汚染防止法に関連して、汚濁拡散防止対策を講じる必要がある。汚濁が発生するのは土砂に懸濁物質となる微細な粘土粒子等があり、これらの懸濁物質が水中に拡散することによる。浚渫土砂の塊が細かくなればなるほど懸濁物質が溶出しやすくなる。従って、汚濁拡散防止対策は、浚渫対象の土砂の塊と水との接触面を極力少なくすることである。しかし、グラブバケットの浚渫方法は大重量物のバケットを開いた状態で水底地盤に落下させ、バケットを閉じて土砂をくわえ込む方法である。やむを得ないとは言え、地盤を乱し、水を混ぜて捏ねるようなものである。人工的に高含水の軟弱土を作り、懸濁物質が拡散しやすい状態にしている。グラブバケット浚渫の汚濁拡散防止対策は汚濁防止枠を設置し、その中を浚渫する。汚濁防止枠とは、フロート付の方形枠で、枠には汚濁防止膜が設置されており、工事船に接続して使用される。しかし、この方法ではまだまだ十分とは言えない。
【０００４】
グラブバケット浚渫工法は水深維持の浚渫工事を中心に使用されてきた。この他には重金属やダイオキシン類で汚染された底泥の浚渫も多くなっている。しかし、浚渫土砂の処分地不足などから、必要最小限の厚さだけ、薄く均一に平らにする浚渫工事の要請が高まり、薄層浚渫工法が開発されている。グラブバケットで浚渫すると土砂と共に余剰水もグラブバケット内に取り込む。特に薄層浚渫工法は、バケットの密閉性を高めるのでさらに余剰水量が増える。そのまま土運船に積み込むと、土運船は多くの水を運ぶことになり不都合である。そこで、バケット内に混入する余剰水を削減して含泥率を高める工夫がなされている。（例えば特許文献１）
【０００５】
一方で、２０１８年にグラブバケットによる浚渫とは全く異なる。真空圧を利用した底面解放の鋼製箱型バケットによる真空圧密浚渫工法が開発された。真空圧密工法は、従来、陸上の地盤改良工法として多く利用されてきた。海底地盤の真空圧密工法の特徴は何らかの方法で載荷地盤面の気密を保持して、載荷重には大気圧に加えて水圧をも利用する。この工法を環境面から見た特徴は、原位置で水質汚濁を発生させることなく、圧密沈下により海底地盤の強度増加と減容化が図れることにある。真空圧密浚渫工法は、真空圧密による地盤改良工法と浚渫工法を一連の工法として発展させたものである。真空圧密浚渫工法は、浚渫土を土木再生材として原位置の河底，海底において、脱水改良して浚渫することを意図した工法である。
【０００６】
真空圧密浚渫工法は気密載荷函体と称する装置が使用される。気密載荷函体は真空圧密用の気密載荷箱であり、浚渫バケットである。気密載荷函体の構造は底面開口の箱型構造で、函体の外部上面の中央部分には気水分離気密タンクと函体タワーが取付けられている。また、内部天井面には前記気水分離気密タンクと連通する薄型の真空タンクを設け、これの直下にドレーン機能のある函体隔壁で分割して複数の隔室を形成し、隔室上面には透水性蓋を設けられている。（例えば、特許文献２参照）
【０００７】
真空圧密浚渫工法は真空圧を利用した新しい工法なので、気密載荷函体に取り込まれた浚渫土砂（中詰土）が落下せずに保持できる条件を改めて確認する。当該函体の中詰土の落下力は中詰土の自重である。これに対する落下防止力は、中詰土の上面の真空吸引力と隔壁面の付着力である。中詰土の落下に加担する力として引き抜き力がある。この引き抜き力は函体引き上げ時の浚渫面における地盤の粘着力と浚渫面に発生する負圧である。ここで、中詰土の落下力と落下防止力のつり合いを改めて確認する。
【０００８】
当該気密載荷函体の高さは最大でも２ｍ、十分に圧密の進んだ中詰土の湿潤単位体積重量は１６ｋＮ／ｍ
３
程度、真空ポンプによる単位面積当たりの真空吸引力を８０ｋＮ／ｍ
２
とすると、３２ｋＮ／ｍ
２
＜８０ｋＮ／ｍ
２
となり、落下防止力は天井面の真空吸引力だけで十分である。しかし、真空吸引力は中詰土の上面に作用する吸引力である。従って、このつり合いは中詰土が一体のものという一体条件が付く。つまり、中詰土は上面だけが吊り上げられて残り全部が落下しては意味がない。中詰土は自重で分離して落下しない強度が必要となる。この中詰土の一体条件は模型実験で検証した結果、中詰土の自然含水比を液性限界以下まで圧密することで得られる強度である。ただし、液性限界以下であると安全であるという意味であって、液性限界付近でも浚渫は可能である。しかし、粘土の種類によって液性限界付近の粘着力は異なるので、含水比だけではなく浚渫粘土の強度を確認する必要がある。
【０００９】
中詰土を落下させる要因は自重の他に中詰土の引き抜き力がある。水底地盤の浚渫面における粘着力である。つまり、真空圧密浚渫工法は函体引き上げにより浚渫面で粘土を引き剥がすことになる。また、引き剥がされた浚渫面には負圧（真空圧）が発生する。浚渫面に作用する負圧は中詰め土上面の吸引力に匹敵する可能性があるが鉛直通水パイプから供給される水で解消される（後述）。また、浚渫面の粘着力は浚渫面深度が浅ければ１００ｋＰａ超えることは稀であり、超えたとしても真空圧密浚渫工法はドレーン機能のある隔壁の吸引力が加担することになり、落下防止力の方が十分に大きい。
【００１０】
従来の真空圧密浚渫工法は大規模工事を想定したものである。当該工法の浚渫対象の水底地盤は、気密載荷函体が振動打設可能な地盤としたものであり、硬土地盤，礫地盤を除いた地盤である。対象地盤は液性限界を超える超軟弱地盤から未固結の堆積地盤までの広範囲の地盤である。真空圧密浚渫船は大規模浚渫船であるドラグサクション浚渫船に対抗して開発されたものである。ドラグサクション浚渫船は低速で航行しながら海底に接地させたドラグヘッドを通じて、浚渫ポンプにより海底の如何なる種類の土砂を海水とともに吸い込み、船内の泥倉に土砂を積載して運搬する。運搬物の大半は海水で含泥率は低いものである。これに対して、真空圧密浚渫船の特徴は原位置で圧密沈下により海底地盤の強度増加と減容化が図れることにある。当然含泥率は１００％である。水は運搬しないので泥倉の大きさは半減する。このような大きな利点を生み出す真空圧密は圧密に時間を要するが、それを超える大きなメリットがあるとする評価である。
（【００１１】以降は省略されています）

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