(57)【要約】【課題】浚渫時のエネルギー効率を向上させるとともに浚渫によるダム湖の湖水の懸濁を抑制する。【解決手段】このダム浚渫方法は、ダム湖の湖底ＳＢの浚渫位置Ｓから湖底ＳＢの土捨場となる移設位置Ｍに浚渫物を湖水中のみを通じて移送する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダム湖の湖底の浚渫位置から湖底の土捨場に浚渫物を湖水中のみを通じて移送することを特徴とするダム浚渫方法。
【請求項２】
ダム湖の湖底に立設される浚渫用矢倉と、該浚渫用矢倉に設置された浚渫物圧送用のポンプ機構を含む浚渫装置と、該浚渫装置のポンプ機構に接続された吐出配管と、を有する浚渫ステーションを用いる請求項１に記載のダム浚渫方法。
【請求項３】
前記浚渫ステーションを湖上の船に設置された作業機に捲回されるワイヤを介して湖底の前記浚渫位置に吊り下げるとともに、前記吐出配管を湖底またはその近傍に沿って這わせた状態で該吐出配管先端の排出口を湖底の前記土捨場に配置し、前記ポンプ機構で採取した前記浚渫位置の浚渫物を浚渫スラリとして前記吐出配管を介して前記土捨場に排出する請求項２に記載のダム浚渫方法。
【請求項４】
前記吐出配管は、可撓性ホースと、前記浚渫物を圧送時の荷重が相殺されるように前記可撓性ホースに所定間隔で装着される複数のフロータと、前記可撓性ホース先端の排出口近傍に設けられたウエイトと、を有するものを用いる請求項２または３に記載のダム浚渫方法。
【請求項５】
前記浚渫装置は、前記ポンプ機構が、水中ポンプまたはジェットポンプである請求項２〜４のいずれか一項に記載のダム浚渫方法。
【請求項６】
前記浚渫装置は、破砕機と、該破砕機の上部に設置される前記ポンプ機構と、を備え、
前記破砕機は、上下二段に配置されるとともにそれぞれが一対のドラムカッタを有する二基の二軸破砕機から構成され、
上段の二軸破砕機は、前記ポンプ機構の吸込み側に対向する位置に一対のドラムカッタが設けられ、
下段の二軸破砕機は、前記上段二軸破砕機の一対のドラムカッタに対して前記ポンプ機構の吸込み側とは反対の側に自身の一対のドラムカッタが設けられているものを用いる請求項２〜５のいずれか一項に記載のダム浚渫方法。
【請求項７】
前記浚渫装置は、前記浚渫用矢倉の枠内に上下動および左右スライド可能に設置されているものを用いる請求項２〜６のいずれか一項に記載のダム浚渫方法。
【請求項８】
前記浚渫用矢倉は、プラットフォームと、水平面で互いに直交するＸ方向およびＹ方向の少なくとも一方に前記プラットフォームを移動可能な水平移動機構と、前記プラットフォームに垂直移動機構を介してＺ方向に個別に相対的スライド移動が可能に構成されて各支持脚がダム湖の湖底に着底される複数の支持脚と、を有するものを用いる請求項２〜７のいずれか一項に記載のダム浚渫方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダム湖の湖底に堆積した浚渫物を浚渫するための浚渫技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なダムでは、ダム湖の底に堆積した泥や土砂、玉石、礫、沈木等の浚渫物を浚渫するための浚渫作業がダムの貯水能力維持のために必要である。特に、水力発電用のダムでは、取水口付近の浚渫物が問題となり、取水口付近の浚渫作業が適時実施される。
従来のダム浚渫工法としては、グラブバケットによって湖底の浚渫物をつかみ揚げ、土運船に積載するグラブ船を用いた浚渫工法や、浚渫用ポンプにより湖底の浚渫物を吸引するとともに送泥するポンプ浚渫船方式のダム浚渫工法が知られている。
【０００３】
これらのダム浚渫工法においては、グラブ船やポンプ浚渫船での浚渫作業において、特殊な技術を持った作業員を要するため、作業員の確保や技術継承が問題となる。また、浚渫工事のたびに、浚渫作業船を含む浚渫機器を陸上運搬してダム湖に配置しなければならないという問題がある。
このようなことから、例えば特許文献１では、浚渫用ポンプを用いて湖底に堆積した土砂等の浚渫物を、排砂連結管を介して土捨場に移送する固定式ダム浚渫工法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１９３５０２号公報（段落００１８、図１−Ａ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の固定式ダム浚渫工法では、浚渫用ポンプが据えられた浚渫位置から土捨場まで湖底の浚渫物を圧送する配管として、湖底から湖上へ揚送する排砂管と、水上のフロータに付設されて水上での横引き搬送をおこなう排砂連結管と、水上から湖底への排出部とを設ける構成なので、浚渫物を一端湖上まで揚げてから、湖上の排砂連結管にて横引きし、その後に、土捨場の上部水面近傍から土捨場に向けて排出部から排砂することになる。
したがって、一端、湖底の浚渫物を水上まで上げる分だけ、浚渫物の吸込み口から湖上までの高さに応じた浚渫物と水との比重差分の揚程が必要となる。さらに、配管長もその分だけ長くなるので圧力損失の増大を招くという問題がある。また、土捨場の水上近傍から土捨場となる湖底に向けて排砂するので、湖水内部での浚渫物の拡散が顕著であり、湖水の懸濁を招くという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、浚渫時のエネルギー効率を向上させるとともに浚渫によるダム湖の湖水の懸濁を抑制し得るダム浚渫方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るダム浚渫方法は、ダム湖の湖底の浚渫位置から湖底の土捨場に浚渫物を湖水中のみを通じて移送することを特徴とする。
本発明の一態様に係るダム浚渫方法によれば、ダム湖の湖底の浚渫位置から湖底の土捨場に浚渫物を湖水中のみを通じて移送するので、浚渫物を移送する配管を水上まで持ち上げて圧送する従来の工法と比較して、浚渫物の吸込み口から湖上までの高さに応じた浚渫物と水との比重差分の揚程が不要となり、また、配管長もその分短縮できるため、圧力損失を低減することができる。さらに、水上近傍から湖底の土捨場に向けて排砂する場合と比較して、排砂時のダム湖の湖水の懸濁を抑えることができる。
【０００８】
ここで、上記特許文献１に記載の固定式ダム浚渫工法では、浚渫用ポンプが固定式なので、限られた範囲での湖底土砂しか浚渫できないという問題もある。
これに対し、本発明の一態様に係るダム浚渫方法において、ダム湖の湖底に立設される浚渫用矢倉と、該浚渫用矢倉に設置された前記浚渫スラリ圧送用のポンプ機構を含む浚渫装置と、該浚渫装置のポンプ機構に接続された吐出配管と、を有する浚渫ステーションを用いることは好ましい。
【０００９】
このような構成であれば、浚渫用矢倉が、ダム湖の湖底に複数の支持脚で立設され、浚渫用矢倉には、浚渫用のポンプ機構が設置されているので、浚渫ステーションの設置および移動が容易であり、また、起伏の激しい湖底であっても、湖底の形状に対してポンプ機構を安定した姿勢で配置できる。そのため、浚渫範囲の設定自由度が向上するとともに、湖底の浚渫物を効率よく浚渫する上で好適である。
そして、前記浚渫ステーションを、湖上の船に設置された作業機に捲回されるワイヤを介して湖底の前記浚渫位置に吊り下げるとともに、前記吐出配管を湖底またはその近傍に沿って這わせた状態で該吐出配管先端の排出口を湖底の前記土捨場に配置し、前記ポンプ機構で採取した前記浚渫位置の浚渫物を浚渫スラリとして前記吐出配管を介して前記土捨場に排出することは好ましい。
【００１０】
このような構成であれば、浚渫ステーションのプラットフォームが、ダム湖の水上に設けられる船に取り付けられた作業機に捲回されるワイヤを介して湖上の船に連結されるので、湖底がどのような形状であっても、浚渫ステーションの転倒を確実に防止できる。よって、湖底の浚渫物を浚渫用のポンプ機構で安定して浚渫する上でより好適である。
さらに、前記浚渫装置は、前記浚渫用矢倉の枠内に上下動および左右スライド可能に設置されているものを用いることは好ましい。このような構成であれば、浚渫用矢倉に、上下動および左右スライド可能にポンプ機構が設置されることで、湖底に堆積した泥や土砂等の浚渫物を広範囲に浚渫する上でより好適である。
【００１１】
また、本発明の一態様に係るダム浚渫方法において、前記吐出配管は、可撓性ホースと、前記浚渫物を圧送時の荷重が相殺されるように前記可撓性ホースに所定間隔で装着される複数のフロータと、前記可撓性ホース先端の排出口近傍に設けられたウエイトと、を有するものを用いることは好ましい。
さらに、湖底の土捨場に可撓性ホース先端の排出口を位置させた状態で、湖上の船に設置された作業機に捲回されるワイヤで吐出配管を吊り下げて保持しつつ、ポンプ機構で採取した堆積土砂等を含む浚渫物を浚渫スラリとして土捨場に排出することは好ましい。
【００１２】
このような構成であれば、ポンプ機構からの吐出配管を可撓性ホースで構成し、該吐出配管の圧送時の荷重が相殺される程度のフロータを所定間隔で可撓性ホースに装着し、さらに、可撓性ホース先端の排出口近傍にウエイトを設けているので、吐出配管を湖底またはその近傍に沿って這わせた状態で延設配置するに際し、吐出配管の延設配置時の姿勢を安定させる上でより好適である。よって、このような構成を用いれば、浚渫時のエネルギー効率を向上させるとともに浚渫によるダム湖の湖水の懸濁を抑制し得るダム浚渫方法として好適である。
【００１３】
さらに、本発明の一態様に係るダム浚渫方法において、前記浚渫装置は、破砕機と、該破砕機の上部に設置される前記ポンプ機構と、を備え、前記破砕機は、上下二段に配置されるとともにそれぞれが一対のドラムカッタを有する二基の二軸破砕機から構成され、上段の二軸破砕機は、前記ポンプ機構の吸込み側に対向する位置に一対のドラムカッタが設けられ、下段の二軸破砕機は、前記上段二軸破砕機の一対のドラムカッタに対して前記ポンプ機構の吸込み側とは反対の側に自身の一対のドラムカッタが設けられているものを用いることは好ましい。
【００１４】
このような構成であれば、浚渫物に玉石や沈木が含まれる場合であっても、二段構えの二軸破砕機による破砕工程により、設置されている浚渫用のポンプ機構で浚渫スラリとして吸引・吐出できる大きさまで浚渫物をより確実に破砕できる。よって、湖底の浚渫物を効率よく破砕しつつ確実に浚渫する構成としてより好適である。
【発明の効果】
【００１５】
上述のように、本発明によれば、浚渫時のエネルギー効率を向上させるとともに浚渫によるダム湖の湖水の懸濁を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一態様に係る浚渫方法に用いる浚渫システムの第一実施形態を示す模式的説明図である。
【図２】本発明の一態様に係る浚渫方法に用いる浚渫ステーションの一実施形態を示す模式的説明図であり、同図（ａ）は浚渫時の平面図、（ｂ）はその正面図を示している。
【図３】本発明の一態様に係る浚渫方法に用いる浚渫ステーションの一実施形態を示す模式的斜視図である。
【図４】浚渫ステーションを構成するプラットフォームの模式的平面図である。
【図５】浚渫ステーションを構成するプラットフォームの模式的正面図である。
【図６】プラットフォームの中間フレームの模式的平面図である。
【図７】本発明の一態様に係る浚渫方法に用いる浚渫ステーションに装備された浚渫装置の一実施形態を示す正面図である。
【図８】本発明の一態様に係る浚渫方法に用いる浚渫装置の一実施形態を示す側面図である。
【図９】第一実施形態の浚渫システムにおいて吐出配管を湖水中に敷設する手順を説明する図である。
【図１０】第一実施形態の浚渫システムにおいて吐出配管を湖水中に敷設する手順を説明する図である。
【図１１】第一実施形態の浚渫システムにおいて吐出配管を湖水中に敷設する手順を説明する図である。
【図１２】水上圧送の場合の揚程比較例であって、水上圧送の浚渫システムの配置例を示す図である。
【図１３】本発明の一態様に係る浚渫方法に用いる浚渫ステーションの第二実施形態を示す模式的説明図である。
【図１４】本発明の一態様に係る浚渫方法に用いる浚渫ステーションの第三実施形態を示す模式的説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。本実施形態のダム浚渫方法は、ダム浚渫に際し、ダム湖の湖底に立設されて浚渫物を掘削しつつ浚渫する浚渫ステーションと、ダム湖の湖上に配置される本船と、を備える浚渫システムを用いて浚渫する例である。
なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
【００１８】
まず、第一実施形態の浚渫システムの全体構成について図１を参照しつつ説明する。
同図では、同図右側にダム堤体Ｄが設けられ、同図左側には、取水口Ｗを有する取水設備Ｇがダムの適所に設けられているイメージを示している。取水設備Ｇのゲート前面には、防塵用浮標やスクリーン等が設けられる。取水設備Ｇで取水された水は、不図示の発電設備へと送られる。
この浚渫システムは、同図に示すように、ダム湖の湖上ＳＬに配置される本船１Ａと、ダム湖の湖底ＳＢに立設配置される浚渫ステーション５０と、土捨場となる湖底ＳＢの移設位置Ｍの湖上ＳＬに配置される支援船１Ｂと、を備えて構成される。本実施形態の浚渫ステーション５０には、浚渫装置１００が装備されている。
【００１９】
そして、本実施形態の浚渫システムは、浚渫ステーション５０が取水設備Ｇの近傍の浚渫位置Ｓに配置され、浚渫装置１００で浚渫された浚渫スラリ（浚渫物）を、浚渫ステーション５０が配置された浚渫位置Ｓから、水中に延設された吐出配管７を介して湖底またはその近傍の水中で移設位置Ｍに湖水中のみを通じて移送するように構成されている。
詳しくは、本実施形態の例では、本船１Ａが、湖上ＳＬにて取水設備Ｇの近傍の目的とする位置に停泊される。本実施形態の本船１Ａは、浚渫ステーション５０を湖上ＳＬから吊り下げた状態で運搬（水中での移送）し、ダム湖の湖底ＳＢに架設配置するための配置用母船を兼ねている。
【００２０】
本船１Ａには、浚渫ステーション５０をダム湖の湖底ＳＢに架設配置するためのウインチやクレーン等を含む作業機６Ａと、発電機２と、油圧源として内燃機関で駆動される可変容量タイプの油圧ポンプ３と、制御手段を構成する管理コンピュータ９と、が装備されている。
本船１Ａは、ダム湖の所定位置まで浚渫ステーション５０を水上にて曳航ないし自走により搬送し、作業機６Ａのワイヤ５Ａで浚渫ステーション５０を垂下して湖底ＳＢの浚渫位置Ｓに立設する。なお、本実施形態の本船１Ａには、浮体本体４にムーンプール４ｍが形成されており、このムーンプール４ｍを介して浚渫ステーション５０を昇降させることで、自身を安定した姿勢で浚渫ステーション５０の昇降動作を行えるようになっている。
【００２１】
管理コンピュータ９および発電機２並びに油圧ポンプ３は、アンビリカブルケーブル８を介して湖底ＳＢの浚渫位置Ｓに配置された浚渫ステーション５０に接続され、本船１Ａ側から、浚渫ステーション５０および浚渫装置１００の作動に必要な電力や制御信号の供給並びに圧油の供給が可能になっている。
アンビリカブルケーブル８は、給排用の各油圧ホースと、電力ケーブルと、信号用ケーブルと、を可撓性ケーブルベア（ケーブルベアは登録商標）により一体的に囲繞保持してなるハイブリット構造を有する。なお、給排用の各油圧ホースと、電力ケーブルと、信号用ケーブルと、をそれぞれを別箇に配線および配管してもよい。
【００２２】
支援船１Ｂは、水中に吐出配管７を延設する作業を行うとともに、移設位置Ｍの湖上ＳＬに停泊されて、必要な監視作業を行うための支援を行う比較的に小型の船舶である。
本実施形態の支援船１Ｂには、吐出配管７をダム湖の湖底ＳＢに延設配置するためのウインチやクレーン等を含む作業機６Ｂと、発電機等の必要な機器（不図示）と、が装備されている。
これにより、本実施形態の支援船１Ｂは、作業機６Ｂのワイヤ５Ｂで吐出配管７を垂下しつつ、吐出配管７の吐出口部分を湖上ＳＬから吊り下げた状態で運搬（水中での移送）して、ダム湖の湖底ＳＢに対して、吐出配管７を湖底またはその近傍に沿って這わせた状態で吐出配管先端の排出口を湖底の土捨場となる移設位置Ｍまで延設配置できる。
【００２３】
本実施形態の吐出配管７は、図１に示すように、吐出配管本体である可撓性ホース７ａと、土砂等の浚渫スラリ圧送時の荷重が相殺されるように可撓性ホース７ａの延在方向で所定間隔に装着される複数のフロータ７ｂと、可撓性ホース７ａの先端の排出口近傍に設けられたウエイト７ｃと、を有して構成されている。本実施形態の例では、ワイヤ５Ｂの先端がウエイト７ｃに固定されている。
【００２４】
次に、上記浚渫ステーション５０について、図２〜図６を適宜参照しつつ詳しく説明する。この浚渫ステーション５０は、上記浚渫装置１００と、Ｘ方向およびＹ方向へ自走可能な浚渫用矢倉５２と、を備えるダム湖の湖底浚渫物浚渫用の自走式浚渫機械である。
この浚渫ステーション５０は、図２(ｂ)に示すように、浚渫装置１００には、破砕機１０、２０と、破砕機１０、２０の上部に設けられた浚渫スラリ圧送用のポンプ機構である浚渫用ポンプ３０とが装備されており、浚渫物が堆積するダム湖の湖底ＳＢに対し、破砕機１０、２０で湖底ＳＢの浚渫物を掘削するとともに浚渫用ポンプ３０により、掘削されて泥水とともに浚渫スラリとされた浚渫物を浚渫可能に構成されている。
【００２５】
詳しくは、図２に示すように、本実施形態の浚渫ステーション５０は、複数の矩形枠体を有するプラットフォーム５１と、プラットフォーム５１を構成する上下の枠体の四隅を支持する複数（この例では８脚）の支持脚６６と、ジャッキ機構６９と、を有する浚渫用矢倉５２を備える。各支持脚６６は、ジャッキ機構６９を介してプラットフォーム５１に昇降可能に固定されている。
浚渫用矢倉５２を構成するプラットフォーム５１は、平面視が矩形枠状をなす上部フレーム（Ｕｐｐｅｒ  ｆｒａｍｅ）５１Ｘと、平面視が矩形枠状をなす下部フレーム（Ｌｏｗｅｒ  ｆｒａｍｅ）５１Ｙと、両プラットフォーム５１Ｘ、５１Ｙの中間に設けられ平面視が矩形枠状をなす中間フレーム（Ｍｉｄｄｌｅ  ｆｒａｍｅ）５１Ｍと、を有する。
【００２６】
この例では、上部フレーム５１Ｘには、図３に示すように、Ｙ方向に沿って二つのＸ移動フレーム５３が張り渡されている。各Ｘ移動フレーム５３の両端は、Ｘ方向用移動機構５３Ｘを介して上部フレーム５１Ｘの上面にそれぞれ支持される。Ｘ方向用移動機構５３は、不図示のモータ、減速機構およびラック・ピニオン機構を有し、モータで減速機構を介してラック・ピニオン機構を駆動することにより、二つのＸ移動フレーム５３を上部フレーム５１Ｘに沿ってＸ方向に同時にスライド移動可能になっている。
【００２７】
二つのＸ移動フレーム５３の上部には、Ｙ移動フレーム５４が張り渡されて載置されている。Ｙ移動フレーム５４は、Ｙ方向用移動機構５４Ｙを介してＸ移動フレーム５３の上面に支持され、浚渫装置１００のＹ方向の送り機構を構成している。Ｙ方向用移動機構５４は、不図示のモータ、減速機構およびラック・ピニオン機構を有し、モータで減速機構を介してラック・ピニオン機構を駆動することにより、浚渫装置１００をＸ移動フレーム５３の延在方向に沿って（つまりＹ方向に沿って）スライド移動可能になっている。
また、浚渫装置１００は、Ｙ移動フレーム５４の下面に設けられて浚渫装置１００のＺ方向の送り機構を構成する昇降装置９０を介して昇降可能に支持されており、Ｙ移動フレーム５４の下面から吊下げられた姿勢で配置される。
【００２８】
昇降装置９０は、Ｙ移動フレーム５４の側部に設けられた左右一対の駆動部９２と、各駆動部９２に対して垂直に挿通された姿勢で立設された昇降用ラック９１と、を備える。駆動部９２は、不図示のモータ、減速機構および昇降用ラック９１と歯合するラック・ピニオン機構を有し、モータで減速機構を介してラック・ピニオン機構を駆動することにより、浚渫装置１００を昇降用ラック９１に沿って（つまりＺ方向に沿って）スライド移動可能になっている。
さらに、Ｙ移動フレーム５４の上部には、制御ユニット６０が設けられている。制御ユニット６０には、上記アンビリカブルケーブル８が接続される。
【００２９】
制御ユニット６０には、図３に示すように、浚渫ステーション５０および浚渫装置１００を駆動するために、浚渫用矢倉５２の歩行動作を含む浚渫ステーション５０全体の作動を制御する制御部であるコントローラ６１が内蔵されている。
これにより、浚渫ステーション５０は、本船１Ａからアンビリカブルケーブル８を介して必要な圧油の供給、並びに、電力や管理コンピュータ９の制御信号の供給を制御ユニット６０に受ける。制御ユニット６０のコントローラ６１は、本船１Ａ側の管理コンピュータ９の指令に基づいて、各ジャッキ機構６９の駆動により、浚渫ステーション５０の姿勢を制御する制御部として機能する。
【００３０】
次に、図４〜図６に基づき、浚渫ステーション５０の水平移動機構を詳しく説明する。なお、図４〜図６は、上記本船１Ａからダム湖の湖底ＳＢに浚渫ステーション５０が着底させられる時の浚渫用矢倉５２の着底準備姿勢を示すもので、浚渫用矢倉５２は、着底準備姿勢にあっては、上部フレーム５１Ｘ、中間フレーム５１Ｍおよび下部フレーム５１Ｙの水平面内の中心（重心）Ｇが一致している。なお、図５において符号ＣＬは、各支持脚６６の中心軸線を示している。
上部フレーム５１Ｘは、図４に示すように、平面視が矩形枠状をなし、Ｘ方向に離隔して互いに並行に設けられた矩形筒状をなす一対の縦ガーダーＸｂと、Ｙ方向に離隔して互いに並行に設けられた矩形筒状をなす一対の横ガーダーＸａとを有する。２つの横ガーダーＸａの各外側面には、横ガーダーＸａの延在方向に沿って、Ｘ移動用ラックＲｘが、中央から左右対称にそれぞれ取付けられている。
【００３１】
また、下部フレーム５１Ｙは、同図に示すように、平面視が矩形枠状をなし、Ｘ方向に離隔して互いに並行に設けられた矩形筒状をなす一対の横ガーダーＹｂと、Ｙ方向に離隔して互いに並行に設けられた矩形筒状をなす一対の縦ガーダーＹａとを有する。２つの縦ガーダーＹａの外側面には、縦ガーダーＹａの延在方向に沿って、Ｙ移動用ラックＲｙが、中央から左右対称にそれぞれ取付けられている。
中間フレーム５１Ｍは、図６に示すように、平面視が矩形枠状をなし、Ｘ方向に離隔して互いに並行に設けられた矩形筒状をなす一対の縦ガーダーＭｂと、Ｙ方向に離隔して互いに並行に設けられた矩形筒状をなす一対の横ガーダーＭａとを有する。
【００３２】
中間フレーム５１Ｍの各横ガーダーＭａの延在方向の中央の位置には、横ガーダーＭａの矩形筒内に、Ｘ駆動モータＭｘがそれぞれ配置されている。また、中間フレーム５１Ｍの各縦ガーダーＭｂの延在方向の中央の位置には、縦ガーダーＭｂの矩形筒内に、Ｙ駆動モータＭｙがそれぞれ配置されている。
図４に示すように、上下のフレーム２１Ｘ、２１Ｙは、４本の支持脚６６と、各支持脚６６を昇降可能なジャッキ機構６９と、をそれぞれ有する。そして、中間フレーム５１Ｍと上下のフレーム２１Ｘ、２１Ｙとは、不図示の直動案内機構を介してスライド移動可能に支持されるとともにラック＆ピニオン機構を介して係合され、水平面で互いに直交するＸ方向およびＹ方向に相対的スライド移動可能に構成されている。
【００３３】
より詳しくは、浚渫用矢倉５２は、図４に示すように、上部フレーム５１Ｘの矩形状の枠体の四隅それぞれと、下部フレーム５１Ｙの矩形状の枠体の四隅それぞれとに支持脚６６を有する。各支持脚６６には、Ｚ方向のスライド移動機構であるジャッキ機構６９が昇降用のジャッキングユニットとして設けられている。
ジャッキ機構６９は、各支持脚６６の両側に１基ずつ、計二基が装備され、各支持脚６６には、図３に示すように、Ｚ移動用ラックＲｚが、各支持脚６６の軸方向に沿って周方向で対向する位置にそれぞれ取付けられている。
【００３４】
ジャッキ機構６９は、不図示のモータ、減速機構およびラック・ピニオン機構を有する。ラックは支持脚６６の軸方向に沿って形成されている。ジャッキ機構６９は、モータで減速機構を介してラック・ピニオン機構を駆動することにより、支持脚６６を上下方向（Ｚ方向）にスライド移動可能に且つその移動位置の保持が可能になっている。
なお、ジャッキ機構６９の駆動用のモータとしては、流体圧による駆動（例えば油圧駆動）であっても、電力による駆動（例えば電磁式モータ）であってもよい（以下、他の駆動用のモータにおいて同様）。
【００３５】
各Ｚ移動用ラックＲｚに対応するジャッキ機構６９は、不図示のＺ駆動モータと、Ｚ駆動モータの出力軸に装着されたピニオンと、ピニオンに噛合された上記Ｚ移動用ラックＲｚを有してラック＆ピニオン機構が構成される。これにより、各支持脚６６は、自身が装着された上下の各フレーム２１Ｘ、２１Ｙに対しＺ方向に相対的スライド移動して、複数の支持脚６６の協働によって、上下のフレーム２１Ｘ、２１Ｙの上昇および下降が可能になっている。
上部フレーム５１Ｘの直動案内機構は、上部フレーム５１Ｘの横ガーダーＸａ底面に、横ガーダーＸａの延在方向に沿って取付けられた不図示のスキッディングレールを有する。スキッディングレールの上下は不図示のベアリングプレートで案内される。スキッディングレールは、上部フレーム５１Ｘの横ガーダーＸａに沿って上部フレーム５１Ｘの端から端まで取り付けられている。
【００３６】
ベアリングプレートは、中間フレーム５１Ｍの横ガーダーＭａの角部上面に取り付けられる。また、スキッディングレールを左右から覆うように、ベアリングプレートの配置位置と同じ位置に、不図示のホールディングクローが取り付けられる。ホールディングクローは、上部フレーム５１ＸがＸ方向に移動する時に、その落下を防ぐようにスキッディングレールを両側から支持する。
上記Ｘ駆動モータＭｘの駆動軸には、不図示のＸ移動用ピニオンが装着され、Ｘ移動用ラックＲｘのラック面に対向する位置に張り出している。Ｘ移動用ピニオンは、Ｘ移動用ラックＲｘに噛合され、Ｘ駆動モータにより同期駆動されて、上部フレーム５１ＸをＸ方向にスライド移動可能に構成されている。
【００３７】
一方、下部フレーム５１Ｙの直動案内機構は、下部フレーム５１Ｙの縦ガーダーＹａ上面に、縦ガーダーＹａの延在方向に沿って取付けられた不図示のスキッディングレールを有する。スキッディングレールは、下部フレーム５１Ｙの縦ガーダーＹａの端から端まで取り付けられている。
下部フレーム５１Ｙは、上部フレーム５１Ｘと同様に、中間フレーム５１Ｍの縦ガーダーＭｂの角部下面に、不図示のベアリングプレートが取付けられ、ベアリングプレートによりスキッディングレールの上下を案内している。また、ベアリングプレートの配置位置と同じ位置に、スキッディングレールを左右から覆うように、ホールディングクローが取り付けられ、下部フレーム５１ＹがＹ方向に移動する時に、その落下を防ぐようにスキッディングレールを両側から支持している。
【００３８】
上記Ｙ駆動モータＭｙの駆動軸には、Ｙ移動用ピニオンＰｙが装着され、Ｙ移動用ラックＲｙのラック面に対向する位置に張り出している。Ｙ移動用ピニオンＰｙは、それぞれＹ移動用ラックＲｙに噛合され、Ｙ駆動モータＭｙにより同期駆動されて、下部フレーム５１ＹをＹ方向にスライド移動可能に構成されている。
なお、浚渫用矢倉５２の中間フレーム５１Ｍと上下のフレーム５１Ｘ、５１Ｙとは、ラック＆ピニオン機構を介して水平方向への移動が可能な例を示すが、浚渫用矢倉５２の移動機構はこれに限定されず、水平方向への移動が可能な移動機構であれば、種々の移動機構を採用可能である。
【００３９】
例えば、油圧シリンダ方式でスライドさせる移動機構を用いることができる。同様に、各支持脚６６は、ラック＆ピニオン機構を介してＺ方向に相対的スライド移動が可能な例を示すが、これに限定されず、例えば油圧シリンダ方式でスライドさせる移動機構とすることができる。また、油圧駆動に限定されず、電気駆動式としてもよい。
さらに、この浚渫ステーション５０は、管理コンピュータ９の管理下、コントローラ６１によるＸ方向用移動機構５３およびＹ方向用移動機構５４の駆動制御により、浚渫装置１００をプラットフォーム５１の所定区画内でＸ方向およびＹ方向に移動するとともに、浚渫用ポンプ３０の駆動により、浚渫物とともに取水した泥水を高圧の浚渫スラリとして吐出配管７から排出可能になっている。
【００４０】
これにより、浚渫ステーション５０は、上下のフレーム２１Ｘ、２１ＹをＸ方向およびＹ方向にスライド移動させる水平スライド移動機構、並びに各支持脚６６をＺ方向にスライド移動させるスライド移動機構により、歩行制御処理の手順に従い、予定浚渫区域をＸ方向およびＹ方向それぞれに浚渫用矢倉５２により歩行するとともに、浚渫装置１００をＸ方向およびＹ方向に移動させて、所定区画を順次に浚渫可能になっている。
ここで、ダム湖の湖底ＳＢにおいて、浚渫ステーション５０は、ダム湖の湖底に堆積する軟弱な地盤や、傾斜や起伏に対応する必要がある。これに対し、本実施形態の浚渫ステーション５０は、図３に示すように、制御ユニット６０が、浚渫用矢倉５２のプラットフォーム５１の随時の姿勢を検出する姿勢検出センサとしての慣性センサ８０を有する。
【００４１】
また、本実施形態では、各支持脚６６を駆動するジャッキ機構６９には、不図示のトルク検出器が装備されている。各トルク検出器は、対応する各ジャッキ機構６９のラック＆ピニオン機構のピニオンを駆動する各駆動モータのトルクを検出可能なトルク計である。各トルク検出器は、各駆動モータの随時のモータトルクを検出し、検出したトルク情報を制御ユニット６０のコントローラ６１に出力可能になっている。
コントローラ６１は、コンピュータと、姿勢制御処理を実行するためのプログラムとを含み、浚渫用矢倉５２の歩行制御処理および浚渫用矢倉５２の姿勢制御処理、並びに、浚渫ステーション５０の浚渫制御処理およびその他必要な処理を実行する。
【００４２】
コントローラ６１は、浚渫ステーション５０の姿勢制御処理が実行されると、慣性センサ８０の出力に基づいて、浚渫ステーション５０自体の姿勢の不均衡の程度を判定し、ジャッキ機構６９のラック＆ピニオン機構のピニオンを駆動する各駆動モータの調整により、姿勢安定を維持する姿勢安定制御を行う。
特に、本実施形態の浚渫ステーション５０は、ダム湖の湖底に堆積する軟弱な地盤や、傾斜や起伏に対応する必要がある上、大きな礫や沈木がバラ積みされた湖底を歩くので、礫や沈木の崩れ等により生じる動的姿勢変化を加速度計およびジャイロスコープ等の角加速度計を含めた慣性センサ８０で計測する。
【００４３】
なお、静的姿勢を計る傾斜センサを併せて用いることもできる。また、姿勢制御用として、スラスタやウォータジェットを用いて姿勢の安定性を維持する制御を行ってもよい。コントローラ６１は、慣性センサ８０の姿勢検出情報に基づいて、浚渫ステーション５０の姿勢が水平になるように各支持脚６６の脚長を調整する。これにより、浚渫ステーション５０は、ダム湖の湖底に安定した姿勢で着底できる。
【００４４】
次に、上記浚渫ステーション５０の浚渫用矢倉５２に装備された浚渫装置１００について図７および図８を参照しつつ詳しく説明する。
本実施形態の浚渫装置１００は、図７および図８に示すように、直方枠体状の筐体３８と、筐体３８の枠体内部に設けられた、浚渫用ポンプ３０および二基の二軸破砕機１０、２０と、を備える。
二基の二軸破砕機１０、２０は、浚渫用ポンプ３０の吸込口３６の側に設けられ、筐体３８の長手方向に沿って上下２段に配置されている。筐体３８の上部は、図３に示すように、Ｙ移動フレーム５４の下面の位置に、昇降装置９０を介して昇降可能に支持され、昇降装置９０の駆動により、左右の昇降用ラック９１に沿ってＺ方向にスライド移動可能になっている。
【００４５】
本実施形態の浚渫用ポンプ３０は、水中サンドポンプを採用している。
浚渫用ポンプ３０は、ポンプ駆動部３１と、ポンプ駆動部３１の下部に設けられたケーシング３４とを備える。ケーシング３４には、底面に吸込口３６が設けられ、吸込口３６には、下方に向けて拡径するサクションホッパ４０が装着されている。ケーシング３４の側面には排水管３７が接続され、排水管３７は、湖底に沿って延設された可撓性を有する吐出配管７に連結されている。
ポンプ駆動部３１には水中モータ３２が内蔵されている。ポンプ駆動部３１の上部には、制御ユニット６０からキャプタイヤケーブル３９が接続され、湖上の本船１Ａに設けられた発電機２から供給される電力が、制御ユニット６０からキャプタイヤケーブル３９を介して水中モータ３２に供給される。
【００４６】
水中モータ３２の駆動軸３３は、駆動軸３３上下が軸受４１Ａ、４１Ｂで回転自在に支持されるとともに、駆動軸３３下端が、ケーシング３４の上部中央から下方に向けて突設されている。ケーシング３４内には、駆動軸３３の先端にインペラ３５が同軸に装着されている。なお、ポンプ駆動部３１とケーシング３４との間は、水中モータ３２の駆動軸３３の周囲の位置にメカニカルシールやオイルシール等の軸封部４２が設けられている。
これにより、本実施形態の浚渫用ポンプ３０は、水中モータ３２が駆動されると、インペラ３５が所定方向に回転してケーシング３４内で渦流を発生させ、湖底側を向くサクションホッパ４０からポンプ排水量に応じて破砕された浚渫物とともに泥水を吸引し、吸込口３６から排出管３７を介して吐出配管３８に排出可能になっている。
【００４７】
本実施形態の二基の二軸破砕機１０、２０は、スリットカッタ方式で破砕する二軸破砕機をそれぞれ採用している。
二基の二軸破砕機１０、２０のうち、下段二軸破砕機１０は、その一対のドラムカッタ１２、１３が、礫や沈木等の浚渫物の掻き込み機能と荒破砕機能を有する。これに対し、上段二軸破砕機２０は、その一対のドラムカッタ２２、２３が、所定寸法以下の大きさに更に細かく破砕する破砕するツイン・スリットカッタによる細破砕機能を有する。
【００４８】
詳しくは、図８に示すように、下段二軸破砕機１０は、筐体３８を立ち上げた姿勢でその下端部のフレーム４５内の下段に、互いに平行な一対をなす２本の水平回転軸１４，１５がフレーム４５にそれぞれ支持されるとともに、各水平回転軸１４，１５に一対をなす円柱状のドラムカッタ１２、１３が装着される。両回転軸１１、１２の先端は、軸受１９を介してフレーム４５に回転自在に支承されている。中空円筒状の回転軸１１、１２の基端部には、両回転軸１１、１２を回転駆動する油圧モータ１１が装着されている。
【００４９】
一対のドラムカッタ１２、１３は、各々複数枚の破砕刃１６が、軸方向で密着状態の環状のスペーサ１７を介して一定間隔に交互に嵌装され固定キー１８で固定されている。破砕刃１６は、略円盤状をなすとともに、その外周部に複数の爪が一定間隔で設けられている。一対のドラムカッタ１２、１３相互は、各破砕刃１６を他方のスペーサ１７の位置に構成される環状溝に嵌合する位置で水平姿勢で並設されている。
そして、一対のドラムカッタ１２、１３相互は、両回転軸１１、１２の回転駆動によりフレーム４５内に掻き込まれた浚渫物を両軸の破砕刃１６が噛み合う部分にて常時密接してせん断するスリットカッタ方式で破砕するようになっている。これにより、両破砕刃１６が正回転時に浚渫物を掻き込む作用と、相対するスペーサ１７の外周面に摺接するように接近して剪断作用により浚渫物を破砕する作用を奏する。そして、浚渫物は、両破砕刃１６によってケーシングの下方から掻き込まれ、スリットカッタの剪断作用によって破砕されつつ上方の上段二軸破砕機２０に向けて移動するようになっている。
【００５０】
同様にして、上段二軸破砕機２０は、上記フレーム４５内の上段に、互いに平行な一対をなす２本の水平回転軸２４，２５がフレーム４５にそれぞれ支持されるとともに、各水平回転軸２４，２５に一対をなす円柱状のドラムカッタ２２、２３が装着される。両回転軸２１、２２の先端は、軸受２９を介してフレーム４５に回転自在に支承されている。中空円筒状の回転軸２１、２２の基端部には、両回転軸２１、２２を回転駆動する油圧モータ２１が装着されている。
そして、一対のドラムカッタ２２、２３相互は、両回転軸２１、２２の回転駆動によりフレーム４５内に掻き込まれた浚渫物を両軸の破砕刃２６が噛み合う部分にて常時密接してせん断するスリットカッタ方式で破砕するようになっている。
【００５１】
これにより、両破砕刃２６が正回転時に浚渫物を掻き込む作用と、相対するスペーサ２７の外周面に摺接するように接近して剪断作用により浚渫物を破砕する作用を奏する。そして、浚渫物は、両破砕刃２６によってケーシングの下方から掻き込まれ、スリットカッタの剪断作用によって破砕されつつ上方の浚渫用ポンプ３０のサクションホッパ４０に向けて移動するようになっている。
ここで、本実施形態の浚渫用破砕機では、下段二軸破砕機１０の一対のドラムカッタ１２，１３は、浚渫物を隣接する破砕刃間の環状溝に通過させる大きさまで粗破砕（一次破砕）するように各部の寸法が設定されている。そして、上段二軸破砕機２０の一対のドラムカッタ２２，２３は、その粗破砕した浚渫物を所定寸法以下の大きさに更に細かく細破砕（二次破砕）するように各部の寸法が設定されている。
【００５２】
なお、上段二軸破砕機２０の一対のドラムカッタ２２，２３には、図７に示すように、破砕刃２６およびスペーサ２７に対向する位置に、スクレーパ４４が設けられている。スクレーパ４４は、フレーム４５の側部から破砕刃２６とフレーム４５内面との隙間を埋めるように突設して配置され、一対のドラムカッタ２２，２３の両破砕刃２６に挟まった浚渫物をかき取るようになっている。
ここで、本実施形態の下段二軸破砕機１０は、水平回転軸１４、１５の回転速度および回転方向を変えられるように構成され、また、上段二軸破砕機２０は、水平回転軸２４、２５の回転速度および回転方向を変えられるように構成されている。
【００５３】
詳しくは、本実施形態の二基の二軸破砕機１０，２０の各駆動部は、一対のドラムカッタ１２、１３、および２２、２３を駆動する駆動モータとして、図８に示すように、可変容量タイプの油圧モータ１１、２１をそれぞれ備える。
各油圧モータ１１、２１は、不図示の斜板が設けられ、この斜板を傾転させることにより、吐出する圧油の流れ方向を変えるとともに、圧油の吐出流量を変えられるようになっている。さらに、本船１Ａの油圧ポンプ３側から供給する圧油の圧力を制御することでトルク制御が可能であり、また、油圧ポンプ３側から供給する流量を制御することで出力（回転速度）制御が可能になっている。
【００５４】
これにより、本実施形態の二基の二軸破砕機１０，２０では、破砕抵抗が大きい浚渫物が掻き込まれたときは、自動的に回転数が低下して、破砕に必要な出力トルクが大きくなるように制御され、破砕抵抗が小さい浚渫物が掻き込まれたときは、自動的に回転数が上昇して、破砕に必要な出力トルクを保ちながら回転速度が大きくなるように各油圧モータ１１、２１が定馬力制御される。
【００５５】
次に、上述した浚渫ステーション５０、本船１Ａおよび支援船１Ｂを備える浚渫システムによって、上記吐出配管７を湖水中に敷設する手順、および、ダム湖の湖底ＳＢから浚渫物を浚渫スラリとして浚渫する手順、並びにこの浚渫システムおよび浚渫装置１００によるダム浚渫方法の作用・効果について説明する。
まず、吐出配管７を湖水中に敷設する際は、図９に示すように、浚渫ステーション５０を収容した状態の本船１Ａおよび支援船１Ｂを湖上にて所定位置にそれぞれ停泊させる。このとき、本船１Ａは、浚渫位置Ｓの湖上ＳＬの目的とする位置に停泊させ、支援船１Ｂは、移設位置（土捨場）Ｍの湖上ＳＬの目的とする位置に停泊させる。
【００５６】
本船１Ａおよび支援船１Ｂを湖上にて所定位置にそれぞれ配置するとき、同時に、同図に示すように、本船１Ａと支援船１Ｂとの間で吐出配管７を湖上にて浮かせた状態で引き延ばす。このときの吐出配管７は、内部が空の状態とされるとともに複数のフロータ７ｂが所定間隔に装着されているので、安定した姿勢で湖上にて容易に引き延ばすことができる。
湖上に浮かべられた吐出配管７は、可撓性ホース７ａの基端部が浚渫ステーション５０内部に設置された浚渫用ポンプ３０に連結され、ウエイト７ｃが装着された可撓性ホース７ａの先端は、吐出配管７を誘導するための支援船１Ｂの作業機６Ｂに装備されたウインチに繋がるワイヤ５Ｂと連結されている。
【００５７】
次いで、同図に示す状態にて浚渫用ポンプ３０を起動させ、可撓性ホース７ａに湖水を注入して湖水を可撓性ホース７ａの内部に充填させる。これにより、吐出配管７全体として中性浮力状態となり水中姿勢が安定する。
次いで、図１０に示すように、本船１Ａの作業機６Ａに装備されたウインチの駆動により、ワイヤ５Ａで浚渫ステーション５０を吊り下げた状態で水中に降下させるとともに、支援船１Ｂの作業機６Ｂに装備されたウインチの駆動により、ワイヤ５Ｂで水平姿勢を保ちながら、ウエイト７ｃの付いた可撓性ホース７ａの先端部を水中に降下させていく。このとき、吐出配管７全体が中性浮力状態とされているので、吊り下げつつ水中に降下させるときの水中姿勢を安定させつつ降下させることができる。
【００５８】
その後、図１１に示すように、本船１Ａに設置されているクレーン等の作業機６Ａを用い、浚渫ステーション５０を湖底の浚渫位置Ｓに向けて降下させつつ、支援船１Ｂに設置されているクレーン等の作業機６Ｂを用い、可撓性ホース７ａの先端部が移設位置（土捨場）Ｍの上部に到達するまでワイヤ５Ｂで吊り下げていく。
次いで、浚渫ステーション５０を水中の浚渫位置Ｓにて着底させ、浚渫ステーション５０が図１に示す配置となるようにダム湖の湖底ＳＢの浚渫位置Ｓに設置する。また、支援船１Ｂにより、作業機６Ｂのワイヤ５Ｂで吐出配管７を垂下しつつ、吐出配管７の吐出口部分を湖上ＳＬから吊り下げて、図１に示したように、ダム湖の湖底ＳＢに吐出配管７を移設位置（土捨場）Ｍまで延設配置する。
【００５９】
本実施形態では、浚渫物と水との高さに応じた比重差分の揚程を可及的に抑えるべく、ダム湖の湖底ＳＢに対して、吐出配管７を湖底ＳＢまたはその近傍に沿って這わせた状態で吐出配管先端の排出口を湖底の土捨場となる移設位置Ｍまで延設配置する。
浚渫ステーション５０の稼動時は、本船１Ａからアンビリカブルケーブル８を介してコントローラ６１に必要な圧油の供給、並びに、電力や制御信号を供給し、浚渫ステーション５０および浚渫装置１００を駆動する。
【００６０】
これにより、本実施形態の浚渫ステーション５０によれば、掘削された浚渫物を泥水とともに吸引して浚渫スラリとし、その浚渫スラリを、浚渫ステーション５０の浚渫位置Ｓから、水中にて湖底またはその近傍に沿って這わせた状態で配設された吐出配管７を介して湖底の土捨場となる移設位置Ｍに湖水中のみを通じて移送することができる。
より詳しくは、浚渫ステーション５０のコントローラ６１は、管理コンピュータ９から浚渫開始命令を受けると、中間フレーム５１Ｍの内側の所定領域を浚渫装置１００により浚渫する。なお、以下、この中間フレーム５１Ｍの内側の所定領域を「一の区画」とも称する。
【００６１】
本実施形態では、まず、プラットフォーム５１に対して浚渫装置１００の垂直姿勢を確実に保持した状態で浚渫を開始する。浚渫装置１００は、二基の二軸破砕機１０，２０の対をなすドラムカッタの動きにより、ダム湖の湖底ＳＢを略長方形断面に掘削しつつ浚渫用ポンプ３０によりの駆動により、浚渫物とともに取水した泥水を高圧の浚渫スラリとして吐出配管７から排出する。浚渫後には「一の区画」に掘削溝ＶＨが地中に形成される。
ここで、ダム湖の湖底ＳＢにおいては、湖底に堆積する軟弱な地盤や傾斜や起伏に対応する必要がある。これに対し、本実施形態によれば、各支持脚６６を個別に昇降可能なので、湖底に堆積する軟弱な地盤や傾斜や起伏に対応しつつ、浚渫用矢倉５２に対して浚渫装置１００の垂直姿勢を確実に保持した状態で安定して掘削できる。
【００６２】
浚渫装置１００は、いずれの二軸破砕機１０，２０も、使用時には、各軸に設けられ互いに噛合する破砕刃は、ともに内方に向かって回転（正転）している。すなわち、対向する一対の破砕刃は、両軸が互いに逆方向に回転している。下段二軸破砕機１０により浚渫物がフレーム４５内に掻き込まれると、下段二軸破砕機１０の一対の破砕刃が浚渫物を一次破砕しつつ上部の上段二軸破砕機２０に向けて送り出す。
このように、本実施形態の浚渫装置１００によれば、二基の二軸破砕機１０，２０を上下２段に構成し、下段二軸破砕機１０の一対のドラムカッタは、礫や沈木等の浚渫物の掻き込み機能と荒破砕機能を有し、上段二軸破砕機２０の一対のドラムカッタは、所定寸法以下の大きさに破砕するツイン・スリットカッタによる細破砕機能を有するので、浚渫物に玉石や沈木が含まれる場合でも、上段二軸破砕機２０の上部に設置されている浚渫用ポンプ３０で吸引・吐出できる大きさまで確実に浚渫物を破砕できる。よって、浚渫用ポンプ３０の閉塞を防止または抑制する上で優れている。
【００６３】
次いで、浚渫装置１００を、ＸおよびＹ移動フレーム５３、５４によるＸないしＹ方向への移動により、浚渫装置１００を最初の浚渫位置から特定距離だけ一の区画内で移動する。その後に、二軸破砕機１０，２０の昇降による垂下浚渫、並びに、ＸおよびＹ移動フレーム５３、５４によるＸないしＹ方向への水平移動浚渫による手順を繰り返すことにより一の区画内での浚渫を継続することができる。
区画内での浚渫以降の浚渫において、各支持脚６６を立設する位置は、掘削溝ＶＨの幅やダム湖の湖底状況に応じて適宜昇降させる。つまり、図２において、掘削溝ＶＨの溝幅が狭いときや溝幅が拡がったとき、掘削溝ＶＨの幅やダム湖の湖底状況に応じて、浚渫用矢倉５２の着底姿勢が安定するように各支持脚６６を接地させる。
【００６４】
そして、浚渫ステーション５０の姿勢が安定している状態で、垂下浚渫工程から水平浚渫工程による浚渫手順を繰り返すことにより、一の区画内での浚渫を安定して継続できる。さらに、各支持脚６６の昇降動作位により浚渫用矢倉５２の高さを調整し、垂下浚渫工程から水平浚渫工程による浚渫手順を繰り返すことで、一段下の高さにて、上述した各工程での浚渫を継続することができる。
そして、上述した二基の二軸破砕機１０、２０による掘削と同時に、浚渫用ポンプ３０が駆動されることにより、掘削された浚渫物の浚渫スラリを、排水管３７から吐出配管７を介して湖底での所定の移設位置Ｍに連続して移動させることができる。
【００６５】
浚渫ステーション５０は、一の区画において、浚渫装置１００の最大浚渫深度まで浚渫したら、浚渫装置１００を後退した後に、浚渫ステーション５０自身をＸ−Ｙ平面で移動して、次の区画でのＸ−Ｙ平面全体を走査するように順次に浚渫を行う。このようにして、この浚渫装置１００によれば、一の区画において、ダム湖の湖底ＳＢにて浚渫物の浚渫を継続できる。
一の区画でのＸ−Ｙ平面での移動および移動後の浚渫は、コンピュータ（上記管理コンピュータ９、およびコントローラ６１等）により自動的に行ってもよいし、浚渫ステーション５０の状況をオペレータが湖上の本船１Ａから監視しつつ、オペレータの手動操作によって行ってもよい。
【００６６】
このように、本実施形態のダム浚渫方法によれば、ダム湖の湖底ＳＢの浚渫位置Ｓから湖底ＳＢの土捨場となる移設位置Ｍに浚渫スラリを湖水中のみを通じて移送するので、配管を水上まで持ち上げて圧送する従来の浚渫工法と比べて、浚渫物の吸込み口から湖上までの高さに応じた浚渫物と水との比重差分の揚程が不要となり、また、配管長もその分短縮できる。そのため、土砂等の浚渫スラリ圧送時の圧力損失を低減できる。さらに、水上近傍から土捨場の湖底に向けて排砂する場合と比較して、排砂時の湖水の懸濁を抑えることができる。
【００６７】
ここで、本実施形態のダム浚渫方法における水中圧送の場合（図１参照）と、水上圧送の場合（図１２参照）との全揚程の比較として、以下に、Ｈａｚｅｎ  Ｗｉｌｌａｍｓの式による配管抵抗および全揚程の計算結果を表１に併せて示す。この例は、吐出配管７の吸込み口から湖水上までの垂直距離を５０ｍ、吐出配管７の水平距離を７００ｍ、配管の呼び径２００Ａを条件とした場合の比較結果である。
ｈｆ＝１０．６７・Ｌ・Ｑ１．８５／Ｃ１．８５・ｄ４．８７
但し、ｈｆ：配管長さＬでの圧力損失（ｍ）、Ｌ：配管長さＬでの圧力損失（ｍ）、Ｑ：流量（ｍ３／ｓ）、ｄ：配管の内径（ｍ）、Ｃ：流量係数、である。
【００６８】
【表１】
2020002602.tif 000003
【００６９】
この場合では、表１に示すように、図１２に比較例として示す水上圧送の場合は、その全揚程が２９．９ｍであるのに対し、本実施形態のダム浚渫方法における水中圧送の場合の全揚程は１８．６ｍとなる。よって、本実施形態のダム浚渫方法によれば、水中圧送によって全揚程を大幅に低減できることがわかる。このように、本実施形態のダム浚渫方法によれば、土砂圧送時の大幅なエネルギー削減が可能となる。
【００７０】
なお、浚渫物と水との高さに応じた比重差分の揚程を抑える上では、吐出配管７を湖底ＳＢに沿って這わせた状態で延設配置することが望ましいが、湖底ＳＢの状態によっては湖底ＳＢの近傍に沿って這わせた状態としてもよい。また、状況によって、湖底ＳＢの近傍に沿って這わせることが困難な場合には、湖水中のみを通じて移送するように配管されていれば、水面下にて湖底ＳＢまたはその近傍よりも高い位置に配管することは許容される。
また、吐出配管７は、湖底ＳＢの浚渫位置Ｓから土捨場となる移設位置Ｍまで浚渫物を湖水中のみを通じて直接移送することが好ましいが、これに限らず、浚渫物を湖水中のみを通じて移送する構成であれば、例えば延設距離が長いような場合であれば、吐出配管７の途中部分に中継点を設けてよい。中継点では、補助ポンプを介装してもよい。
【００７１】
ここで、本実施形態の吐出配管７は、可撓性ホース７ａと、可撓性ホース７ａの延在方向で所定間隔に装着される複数のフロータ７ｂと、可撓性ホース７ａの先端の排出口近傍に設けられたウエイト７ｃと、を有するものを用いているので、ダム湖の湖底ＳＢに対して、吐出配管７を湖底またはその近傍に沿って這わせた状態で吐出配管先端の排出口を湖底の土捨場となる移設位置Ｍまで延設配置したときに、その吐出配管の延設配置時の姿勢を安定させることができる。
特に、本実施形態では、可撓性ホース７ａに湖水を注入して湖水を可撓性ホース７ａの内部に充填させたときに、吐出配管７全体として中性浮力状態となるように浮力設定されているため、水中姿勢を安定させる上で好適である。
【００７２】
また、本実施形態のダム浚渫方法にて採用している浚渫ステーション５０およびこれを用いた浚渫システムによれば、浚渫用矢倉５２がダム湖の湖底ＳＢに複数の支持脚６６で立設され、この浚渫用矢倉５２に上下および左右にスライド可能に二軸破砕機１０、２０が設置されるとともに、その上部に浚渫用ポンプ３０が設置されているので、起伏の激しい湖底ＳＢであっても、湖底の形状に対して二軸破砕機１０、２０を正確に追従移動させることができる。そのため、湖底ＳＢの浚渫物を効率よく破砕しつつ浚渫できる。
また、本実施形態のダム浚渫方法にて採用している浚渫ステーション５０およびこれを用いた浚渫システムによれば、浚渫用矢倉５２が、ダム湖の水上に設けられる本船１Ａに装備された作業機６Ａに捲回されるワイヤ５Ａを介して本船１Ａに連結されているので、湖底ＳＢがどのような形状であっても、浚渫ステーション５０の転倒を確実に防止できる。
【００７３】
なお、本発明に係るダム浚渫方法およびこれに採用する浚渫装置、浚渫ステーション並びに浚渫システムは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。
例えば、上記実施形態では、湖底を歩くことができる浚渫ステーションを例に説明したが、これに限定されず、ダム湖の湖底ＳＢにて浚渫可能な装置であれば、種々の装置を採用できる。
但し、ダム湖の湖底に堆積する軟弱な地盤や、傾斜や起伏に対応可能とし、大きな礫や沈木がバラ積みされた湖底を移動しつつ浚渫可能とする構成として、上記実施形態に例示した浚渫ステーションを用いることは好ましい。
【００７４】
また、例えば上記実施形態では、ダム湖の湖底ＳＢに、大きな礫や沈木がバラ積みされたような状態の浚渫物を含む浚渫を行う例として、浚渫用ポンプ３０の他、二基の二軸破砕機１０，２０を備える例を示したが、これに限定されず、浚渫物として大きな礫や沈木が問題とならず、また、細粒の土砂が想定されるような場合であれば、破砕機を有しない浚渫装置を採用することも可能である。
具体的には、図１３に第二実施形態を示す浚渫装置１００Ｂのように、二基の二軸破砕機１０，２０を有しておらず、浚渫用ポンプ３０のみを有する浚渫装置１００Ｂを備える構成とすることができる。なお、第二実施形態に示す浚渫装置１００Ｂは、二基の二軸破砕機１０，２０に替えて、レーキ装置１０Ｒを装着している点以外は、基本的に上記第一実施形態の浚渫装置１００と同様の構成を有するので詳細な説明は省略する。
【００７５】
このように、第二実施形態の浚渫システムによれば、浚渫ステーション５０Ｂが、破砕機の有無以外は、上記第一実施形態と共通する構成を有するので、湖上ＳＬの目的とする位置に停泊後は、浚渫ステーション５０Ｂを作業機６Ａのワイヤ５Ａで垂下し、その後、浚渫ステーション５０の浮体７１に注水した後に、上記第一実施形態同様に、浚渫ステーション５０Ｂを、作業機６Ａのワイヤ５Ａ繰り出して吊り下げ、ダム湖の湖底ＳＢに立設することができる。
そして、上記第一実施形態同様に、浚渫用ポンプ３０の駆動により、ダム湖の湖底ＳＢの浚渫位置Ｓから湖底ＳＢの土捨場となる移設位置Ｍに浚渫スラリを吐出配管７を介して湖水中のみを通じて移送することができる。また、湖底ＳＢの形状に対して浚渫用ポンプ３０を正確に追従移動させることができる。
【００７６】
特に、この例では、レーキ装置１０Ｒを装着しているので、起伏の激しい湖底ＳＢであっても、湖底ＳＢの形状に対して浚渫用ポンプ３０を正確に追従移動させる上で好適である。そのため、湖底の浚渫物を効率よく浚渫用ポンプ３０のみを有する浚渫装置１００Ｂで浚渫できる。
また、本船１Ａは、浚渫ステーション５０Ｂを、ワイヤ５Ａを介して昇降可能な作業機６Ａを有するので、湖底ＳＢがどのような形状であっても、浚渫ステーション５０Ｂの転倒を確実に防止できる。
【００７７】
また、上記第一ないし第二実施形態では、浚渫用ポンプ３０として、水中サンドポンプを採用している例で説明したが、これに限らず、また、破砕機の有無に限らず、浚渫用ポンプ３０には種々のポンプを採用することができる。例えば、図１４に第三実施形態の浚渫装置１００Ｃを示すように、浚渫用ポンプ３０Ｃとして、水中サンドポンプに替えて、ジェットポンプを用いることができる。
同図に示すように、この浚渫用ポンプ３０Ｃは、先端に噴射ノズル３６Ｃが設けられて高圧流体を送り込む高圧流体供給管３５Ｃと、高圧流体供給管３５Ｃの噴射ノズル３６Ｃが連通する混合室３４Ｃが途中部分に形成された排水管３７Ｃとを有し、排水管３７Ｃの下部にはサクションホッパ４０Ｃが設けられ、排水管３７Ｃの上部には吐出配管７が接続されている。
【００７８】
このような構成であっても、高圧流体供給管３５Ｃの噴射ノズル３６Ｃから高圧流体を混合室３４Ｃ内に噴射し、これによって混合室３４Ｃに発生した圧力差で、サクションホッパ４０Ｃからダム湖の湖底ＳＢの浚渫位置Ｓの浚渫スラリ（浚渫物）を排水管３７Ｃに吸い上げ、吐出配管７を介して湖底ＳＢの土捨場となる移設位置Ｍに浚渫スラリを湖水中のみを通じて移送することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１Ａ    本船
１Ｂ    支援船
２    発電機
３    油圧ポンプ（浚渫スラリ圧送用のポンプ機構）
５Ａ、５Ｂ    ワイヤ
６Ａ、６Ｂ    作業機
７    吐出配管
７ａ    可撓性ホース
７ｂ    フロータ
７ｃ    ウエイト
８    アンビリカブルケーブル
９    管理コンピュータ（制御手段）
１０    下段二軸破砕機
１１    油圧モータ
１２    ドラムカッタ
１３    ドラムカッタ
１４    水平回転軸
１５    水平回転軸
１６    破砕刃
１７    スペーサ
１８    固定キー
１９    軸受
２０    上段二軸破砕機
２１    油圧モータ
２２    ドラムカッタ
２３    ドラムカッタ
２４    水平回転軸
２５    水平回転軸
２６    破砕刃
２７    スペーサ
２８    固定キー
２９    軸受
３０    浚渫用ポンプ
３１    ポンプ駆動部
３２    水中モータ
３３    駆動軸
３４    ケーシング
３５    インペラ
３６    吸込口
３７    排水管
３８    筐体
３９    キャプタイヤケーブル
４０    サクションホッパ
４１Ａ、４１Ｂ    軸受
４２    軸封部
４４    スクレーパ
４５    （破砕機の）フレーム
４６    制御バルブ部
４７    モータ部
４８    駆動部
５０    浚渫ステーション
５１    プラットフォーム
５１Ｘ    上部フレーム
５１Ｙ    下部フレーム
５１Ｍ    中間フレーム
５２    浚渫用矢倉
５３    Ｘ移動フレーム
５３Ｘ    Ｘ方向用移動機構
５４    Ｙ移動フレーム
５４Ｙ    Ｙ方向用移動機構
６０    制御ユニット
６１    コントローラ
６６    支持脚
６９    ジャッキ機構
８０    慣性センサ
９０    昇降装置
９１    昇降用ラック
９２    駆動部
１００    浚渫装置
Ｄ    ダム堤体
Ｇ    取水設備
ＳＬ    ダム湖の湖上
ＳＢ    ダム湖の湖底
Ｓ    浚渫位置
Ｍ    移設位置（土捨場）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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