| 【発明の名称】 |
底泥置換工法とそのシステム |
| 【発明者】 |
【氏名】吉田 満宏
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| 【要約】 |
【課題】環境への影響を最小限に押さえて底生生物が生存しやすい環境を再生する。
【解決手段】連続オーガ２３の掘削と同時にケーシング２１の下面からは、高圧のエアーが空気ホース３６により供給される。連続オーガ２３の中空シャフト２４の下部の鉛直ノズル２９、及び斜ノズル３０からは、高圧の海水が噴出される。連続オーガ２３によるシルト層の掘削と同時に、高圧の海水によりシルト層の掘削と共に、シルト層を攪拌することになる。この両層の混合、置換により、微生物の活動が活発になり、底生動物である貝類、エビ類等が生息環境が改善される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】水底の上層の底泥より下層の地盤を置換する底泥置換工法において、スパイラル状の羽根を連続して取り付けたオーガにより、前記底泥より下層の土を掘削して、前記底泥より上層に持ち上げて、前記底泥と前記土とを置換することを特徴とする底泥置換工法。
【請求項２】請求項１に記載の底泥置換工法において、前記掘削時に前記オーガを回転駆動する中空シャフトの下端部に配置されたノズルから高圧の水を噴射させることを特徴とする底泥置換工法。
【請求項３】請求項１又は２に記載の底泥置換工法において、前記掘削時に前記オーガの下部に配置されたノズルから空気を吹き込むことを特徴とする底泥置換工法。
【請求項４】請求項１又は２に記載の底泥置換工法において、前記高圧の水は、空気を含んだものであることを特徴とする底泥置換工法。
【請求項５】請求項１又は２に記載の底泥置換工法において、前記土は、シルト、又は砂であることを特徴とする底泥置換工法。
【請求項６】水底の上層の底泥より下層の地盤を置換する底泥置換システムであって、シャフトの周囲にスパイラル状の羽根を連続して取り付けたオーガと、前記オーガを回転駆動するためのオーガ駆動装置とからなることを特徴とする底泥置換システム。
【請求項７】請求項５に記載の底泥置換システムにおいて、前記シャフトが中空シャフトであり、前記中空シャフトの下端部に配置され、高圧の水を噴射させるためのノズルとからなることを特徴とする底泥置換システム。
【請求項８】請求項５又は６に記載の底泥置換システムにおいて、前記掘削時に前記オーガの下部に配置され、空気を噴射させるためのノズルとからなることを特徴とする底泥置換システム。
【請求項９】請求項５又は６に記載の底泥置換システムにおいて、前記オーガの外周に前記オーガを収納するオーガーケーシングが配置されていることを特徴とする底泥置換システム。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、海底、湖底、河川等の底泥をそれより下層の土であるシルト、砂等と置換する底泥置換工法とそのシステムに関する。更に詳しくは、海底、湖底、河川等の底泥、汚泥をそれより下層の砂、シルト等の土と置換して、同時に水、空気と混合させて底生生物の生息環境を改善するための底泥置換工法とそのシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】ダム建設による土砂の流出量の減少、生活排水による汚染等の理由で近年河川・湖沼・ダム・港湾等の底に、底泥、不溶性の有機物を含む汚泥（ヘドロ）が堆積する地域が出現している。この底泥、汚泥は汚染が進むと底生生物、即ち水域に生息する生物のうちで水底に生活するものが少なくなる。従って、海底・湖底・河床を構成する堆積物や基盤の岩石である底質は、底生生物が生存しやすい環境が望ましい。特に、底質の環境が悪化すると、底生動物である貝類、エビ類等が減少し漁業にとっても打撃となる。
【０００３】長期的には、下水道の完備、流入河川からの適度な水量の確保、河川の岸、湖岸に生育するヨシ、マコモ等の植物を利用した植生浄化等の対策が重要である。しかしながら、既に汚染された河川・湖沼・ダム・港湾等の底質を浄化するには当面は間に合わない。
【０００４】このために、河川・湖沼・ダム・港湾等において、堆積した底泥、汚泥を浚渫する方法も提案されている。例えば、浚渫した底泥、汚泥は、グラブバケットを用いて浚渫し、空気圧送により目的場所まで輸送し、土砂輸送管途中から固化剤を添加し、管内固化処理を行うことにより軟泥土を固化する方法が提案されている。これらの方法は、新たに処理された底泥、汚泥を処理するという問題も残る。
【０００５】更には、元々自然に堆積したものを人工的に取り出すと、生態系を壊す可能性も否定できない。また、高圧水をシルト層、砂層に吹き込み、このシルト、又は砂をガイド管に沿ってリフトして、底泥の上層にリフトして底泥をカバーする方法も提案されている。しかしながら、この方法は、リフトしやすい地層の場合は、問題がないが粘着質のシルト、砂のようなときは効率的に置換はできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、環境への影響を最小限にし、しかもエネルギーコストが少なくして底泥、汚泥の堆積を除去、又は底生生物が生存しやすいように活性化することが望ましい。本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、下記目的を達成する。
【０００７】本発明の目的は、環境への影響を最小限に押さえて底生生物が生存しやすい環境を再生するための底泥置換工法とそのシステムを提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、エネルギーコストが少なくして、かつ環境への影響を最小限に押さえて底生生物が生存しやすい環境を再生するための底泥置換工法とそのシステムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。本発明の底泥置換工法は、水底の上層の底泥より下層の地盤を置換する底泥置換工法において、スパイラル状の羽根を連続して取り付けたオーガにより、前記底泥より下層の土を掘削して、前記底泥より上層に持ち上げて、前記底泥と前記土とを置換する前記掘削時に前記オーガを回転駆動する中空シャフトの下端部に配置されたノズルから高圧の水を噴射させると良い。前記掘削時に前記オーガの下部に配置されたノズルから空気を噴射させると、掘削土に対する空気の攪拌と、空気の上昇に伴って掘削土を上層にリフトする。前記土は、シルト、又は砂である。
【００１０】前記掘削時に前記オーガの下部に配置されたノズルから酸素、又は酸素を含んだ空気を吹き込むと、前記底泥、前記底泥より下層の土の中の好気性微生物の活動を活発化させることができる。本発明の底泥置換システムは、水底の上層の底泥より下層の地盤を置換する底泥置換システムであって、シャフトの周囲にスパイラル状の羽根を連続して取り付けたオーガと、前記オーガを回転駆動するためのオーガ駆動装置とからなる。
【００１１】前記シャフトが中空シャフトであり、前記中空シャフトの下端部に配置され、高圧の水を噴射させるためのノズルとからなると良い。前記掘削時に前記オーガの下部に配置され、空気を噴射させるためのノズルを配置すると、掘削土に対する空気の攪拌と、空気の上昇に伴って掘削土を上層にリフトする。前記オーガの外周に前記オーガを収納するオーガーケーシングが配置されているとより掘削土の置換が円滑である。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態を示すものであり、底泥置換システムを構成する機器の概要を示すシステム図である。底泥置換システムは、海底の底泥をこれより下層の土と置換するためのシステムである。台船１は起重機２等の機材、装置等を搭載し、作業員が乗り込み乗船して作業を行うする船である。台船１の上には、海水を高圧に加圧するためのポンプユニット３、油圧ユニット４、及び油圧ユニット用発電機５が搭載されている。台船１は、作業現場まで運ぶための移動手段であり、推進動力を備えた曳舟で牽引しないとそれ自体では海上を移動できない。
【００１３】起重機２は、一端が機体１７に軸支持されたブーム６を備え、このブーム６はロープ９により起伏角度位置を調節できる。このブーム６の先端からロープ７を垂らし、このロープ７は巻き取りドラム（図示せず）に巻かれたロープ７の先端のフック１１で後述する底泥置換オーガ装置１０を吊り上げ、吊り下げする。起重機２の機体１７は、水平面内で揺動可能な旋回台８上に搭載されている。旋回台８は、台船１上に固定されている。
【００１４】結局、起重機２は、機体１７の旋回機能、ブーム６の起伏機能等により底泥置換オーガ装置１０を吊り上げ、又は吊り下げて所定位置に位置決めするためのものである。この起重機２の構造、機能の詳細については周知であり説明を省略するる。ポンプユニット３は、海水に垂らした水中ポンプ１２により、パイプ１３を通して海水を汲み上げて、この海水を高圧に加圧するためのプランジャーポンプ、エンジンを備えた発電機ユニットを内蔵したシステムである。プランジャーポンプは、電動機により所用の回転速度で回転駆動される。
【００１５】高圧に加圧された海水は、高圧ホース１４により底泥置換オーガ装置１０に供給される。油圧ユニット４は、油圧動力を発生するための油圧ポンプである。油圧ユニット４で発生された油圧は、回転方向切替弁１５、油圧ホース１６を通して底泥置換オーガ装置１０に供給され、連続オーガ２３を回転駆動するための動力として使用される。
【００１６】回転方向切替弁１５は、油圧の流れを切り替えて連続オーガ２３の回転方向を正転、又は逆転方向に切り替えるための切替弁である。油圧ユニット用発電機５は、油圧ユニット４内の油圧ポンプを駆動するための発電機であり、動力を発生するエンジンであるディーゼルとこれに駆動される発電機とからなる。
【００１７】［底泥置換オーガ装置１０］図２は、底泥置換オーガ装置１０の一部を切断した正面図である。図３は、図２の平面図である。底泥置換オーガ装置１０は、海底の下層の土と上層の底泥とを攪拌・混合して入れ替えるためのものである。底泥置換オーガ装置１０の上部には、矩形で格子状のフレームからなる本体２０が配置されている。本体２０は、断面がＵ字状の溝形鋼で構成され、これを格子状に、ボルトによる固定と溶接により組み立てたものである。この本体２０には、２個の円筒状のオーガケーシング２１の上端が固定配置されている。
【００１８】オーガケーシング２１の上端は、吊り部材２２の下端により固定されている。従って、オーガケーシング２１の上部は開放されている。オーガケーシング２１の中心には、連続オーガ２３が収納されている。連続オーガ２３は、中空シャフト２４の外周に螺旋状の羽根２５を備えたものである。中空シャフト２４の上端は、本体２０に固定された軸受２６に回転自在に支持されている。
【００１９】連続オーガ２３の最下端には、２枚の掘削ビット２７が１８０度の間隔で配置されている。掘削ビット２７には、波状の歯２８が形成されており、海底地盤に食い込むためのものである。中空シャフト２４は中空の軸であり、中空シャフト２４の下端部には軸線方向に海水を噴射するための鉛直ノズル２９、鉛直から鋭角方向に角度α、即ち鉛直斜め下方に海水を噴射するための斜ノズル３０が配置されている。
【００２０】この海水には、好ましくは微細な泡状の酸素、又は空気を混合したものを噴出させると良い。この混合方法は、例えば、ポンプユニット３のプランジャポンプの吐出側に空気吸引孔を形成し、海水の吐出に伴う負圧で吸引するもの等公知の如何なる方法であっても良い。中空シャフト２４の最上端には、継手３１が配置されている。
【００２１】継手３１は、ポンプユニット３で加圧された海水を中空シャフト２４に供給するために高圧ホース１４と連結用するための継手である。中空シャフト２４は、油圧モータ３２により回転駆動される。油圧モータ３２は、ギヤを介して（図示せず。）中空シャフト２４を正転、又は逆転方向に回転駆動する。本体２０の上部には、底泥置換オーガ装置１０を起重機２で吊るための作業等のために作業員が乗るための足場３３が配置されている。
【００２２】［低質地盤置換工法］以上のようなシステムにおいて、以下のように工事を行う。海底の上層にシルト層４１、その下層に砂層４２がある地層において、シルト層（本工法の場合は、上層の汚泥を含むものを意味する。）４１と、この下層の砂層４２の砂を置換する工法を例にとって説明する。シルト層４１を構成するシルトは、砂より小さく粘土よりあらい体積土である。台船１を曳舟で移動させて置換しようとする海域に錨を降ろして固定する。起重機２のブーム６を操作して、ブーム６の先端から垂らしたロープ７の先端のフック１１で、台船１上の底泥置換オーガ装置１０に固定されたロープ３５を吊り上げる。
【００２３】底泥置換オーガ装置１０は、吊り下げられて海底まで降ろされる。底泥置換オーガ装置１０を吊り下げた状態で、油圧モータ３２を起動して連続オーガ２３を回転駆動させる。同時に、ポンプユニット３から高圧に加圧された海水を高圧ホースを介して中空シャフト２４に供給する。連続オーガ２３は、回転駆動され、この先端のビット２７はシルト層４１を掘削する。
【００２４】この掘削と同時にケーシング２１の下面からは、高圧のエアー（本例では０．７Ｍpa）が空気ホース３６により供給される。更に、連続オーガ２３の中空シャフト２４の下部の鉛直ノズル２９、及び斜ノズル３０からは、高圧の海水（本例では１５Ｍpa）、及び酸素、又は空気が噴出される。このために、連続オーガ２３によるシルト層４１の掘削と同時に、高圧の海水によりシルト層４１を掘削することになる。
【００２５】同時に、高圧の空気が連続オーガ２３に供給されるので、連続オーガ２３で掘削された底泥を含むシルト層４１に高圧の空気を吹き込むことになる。このために、シルト層４１に空気が混合され、好気性微生物の活動を活発にし有機物の分解を促進する。更に、ロープ７を徐々に延ばして底泥置換オーガ装置１０の掘削が進行すると、底泥置換オーガ装置１０の下部は砂層４２に突き当たる。
【００２６】このために、連続オーガ２３は、砂層４２の砂を螺旋羽根２５により底泥置換オーガ装置１０の上部に移送する。高圧海水も砂を流動化し、かつ高圧空気もケーシング２１内に沿って上昇するので、高圧海水と空気は掘削された砂層４２の砂を上層にリフトする手助けをする。底泥置換オーガ装置１０の上部は、開口４０されているのでここから砂層４２の砂を流出する（図５参照）。
【００２７】この結果、砂層４２の砂はシルト層４１の上層の底泥と混合、又は置換される。この両層の混合、置換により、汚れた底泥が、砂によりカバーされ、かつ底泥、砂に酸素が吹き込まれて微生物の活動が活発になり、底生動物である貝類、エビ類等が生息環境が改善される。置換が終了して、底泥置換オーガ装置１０を引き上げるときは、回転方向切替弁１５を操作して、油圧モータ３２の回転方向を切り替えて、連続オーガ２３の回転を逆回転させながら引き上げる。
【００２８】（その他の実施の形態）前記実施の形態では、オーガ２３をケーシング２１に収納しているが、ケーシング２１がないものでも良い。また、本件工法は、底泥、汚泥を含む層とそれより下層の土とを置換することを目的とするものであるから、置換が円滑であれば高圧海水、酸素、空気等の吹き込みは、必ずしも必須なものではない。
【００２９】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によると、次の効果が奏される。上層の底泥、汚泥と、下層の土が効率的に置換されると同時に、空気、水、又は海水が攪拌されるので微生物の生息環境も改善される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９００２５７５９
【氏名又は名称】株式会社ワイビーエム
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| 【出願日】 |
平成１３年４月１６日（２００１．４．１６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９３６８７
【弁理士】
【氏名又は名称】富崎 元成 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−３０６００１（Ｐ２００２−３０６００１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１０月２２日（２００２．１０．２２） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−１１６３１５（Ｐ２００１−１１６３１５） |
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