(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底に堆積または投入される捨石に対して、均し工程を含む各工程によって基礎マウンドを造築する水中基礎マウンド造成工法であって、
作業船の船尾に設けた２本の縦型アンカーのスパッド（以下、単にスパッドという）を交互に打替えして作業船をジグザグ状に前進させ、船首に突設した長尺のラダーを先端が水底に達するようにして斜めに水没させた状態で船体と一体に左右水平方向へスイング動作させながら、前記ラダーの先端に設けた回転ブレード装置を回転させて回転力で前記捨石を掻き均すことを特徴とする水中基礎マウンド造成工法。
【請求項２】
前記ラダーのスイング動作において、往き動作時は前記回転ブレード装置を回転させて前記捨石の回転均しを行い、戻り動作時は前記回転ブレード装置の回転を停止させた状態で前記捨石の表面に滑動させて滑動均しを行うことを特徴とする請求項１に記載の水中基礎マウンド造成工法。
【請求項３】
前記ラダーのスイング動作の往き動作中、前記回転ブレード装置によって跳ねられた前記捨石が造成済みの前記基礎マウンド上に跳ね戻されるのを防止できるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の水中基礎マウンド造成工法。
【請求項４】
前記基礎マウンドの法面に対して、前記ラダーの水平方向へのスイング動作速度と垂直方向への降下動作速度を設定して、前記回転ブレード装置の動作軌跡を前記法面の傾斜勾配に対応させて制御することを特徴とする請求項１〜３に記載の水中基礎マウンド造成工法。
【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、河川底および湖沼底などの水底に橋梁、防波堤および護岸用の基礎マウンドを造築する際の、特に捨石均しが効率的に行える水中基礎マウンド造成工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、水中基礎マウンド造成工法の工程として、水底に造成中の基礎マウンドに捨石をガット船から投入して捨込みを行い、捨石の不陸（凹凸）を均して平坦化する捨石均し作業がある。この捨石均し作業は、従前より潜水士による人力を頼りにしてきたが、大水深での人力作業の限界、作業能率を高めるなどの理由から、現在では海洋土木技術の伸展に伴って大規模な機械均し工法が主流となっている。
【０００３】
この機械均し工法を機構的に大別すると、
ａ．バイブレータを用いた振動均し方式
ｂ．排土板やレーキを用いた掻き均し方式
ｃ．重錘や衝撃ハンマーを用いた突き固め均し方式
ｄ．転圧ローラを用いた転圧均し方式
などが周知である。
【０００４】
一方、以上の各均し機構を作業船に装備した「ラダースイング装置」の先端に取り付け、ラダーを左右水平方向に往復動スイングさせながら、ラダー先端の均し機構を駆動させて捨石均しを行うスイング方式捨石均し工法も多く提案されている。
【０００５】
すなわち、船体の船首に前方へ突出した長尺のスイングアームであるラダーが装備され、このラダーの先端に均し機構が取り付けられている。ラダーは水深下数１０メートルにまで伸び、所定幅の基礎マウンドに対応させて左右水平方向へ扇状軌跡を描いて左右スイングさせつつ、ラダー先端の均し機構で捨石を均す工法である。
【０００６】
このスイング方式捨石均し工法によると、ラダーが一定の左右スイングを繰り返すことで、所定幅で造成する基礎マウンド上に均し残しがなく、作業能率が飛躍的に向上する利点がある。
【０００７】
例えば、実公昭５３−３６５９４号公報には、ラダーの先端に均し用スクレーパを取り付け、大深度の水中における基礎均し装置が記載されている。
【０００８】
また、特開昭５８−１２８８６号公報には、ラダーの長手方向に沿って捨石投下用シュートが設けられ、このシュート先端部に設けた捨石の捨込ホッパーの開口縁で均しを行う捨石マウンド構築船が記載されている。
【０００９】
さらには、特開昭５５−１０１６１９号公報に記載されたマウンド造成装置と、特開昭５５−５１６８８号公報に記載された捨石、均し作業台船にあっては、いずれも捨石投下用コンベアまたはシュートを兼ねたラダーを有し、係るラダー先端部に捨石均し用シュート、もしくは捨石均平用爪を設けている。
【００１０】
しかしながら、これら各公報に記載されたスイング方式捨石均し装置においては、いずれにも共通した解決すべき次の問題がある。１つは、所要の均し精度が得られない反面、施工コストが高騰することである。また、１つは、ラダー先端部の均し機構の作動によって掻き除かれた捨石や土砂が、均し終えたマウンド上に飛散して戻され、その部分を再度スイングさせて均し直しする煩わしさがある。そのため、スイング方式の利点を半減させていることである。
【００１１】
ところで、以上のような均し機構とスイング装置との併用方式ではなく、水底部分にセットされた回転爪や回転羽（回転ブレード）を用いた回転均しによる単独均し方式も周知である。
【００１２】
例えば、特開昭５７−１５７２５号公報に記載された水中捨石の均し装置の場合、多数の均し用翼を不連続の渦巻き放射状に配置した回転円板を主機構部としている。この回転円板を基礎マウンド上に水中投下し、油圧を回転駆動源にして回転円板を回転させ、均し用翼で捨石を外方へ飛ばすようにして均す構造となっている。
【００１３】
また、同じく回転均し方式例として、特開昭６０−１８１４１９号公報に記載された水中捨石均し方法及びその装置がある。この場合、台船から水中に垂下したトレミー管を回転させるか、あるいはトレミー管の下端に面板を回転可能に支持した構造となっている。したがって、トレミー管に自重をかけながら、この下端周縁で回転力によって捨石同士を噛み合わせ、捨石密度を高めるようにして均す。後者の面板を取り付けた場合も同様である。
【００１４】
こうした回転均し方式の利点は、回転力でもって捨石を回転方向へ飛散させるので、前述の各均し機構のように捨石を前方へ直線的に押し均す場合に比べて、均し作業が強力で効率的である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この単独回転均し方式の場合も、均し済みのマウンド上に飛散した捨石が戻されるといったラダースイング装置併用の場合と基本的に同一の不具合がある。
【００１６】
したがって、本発明の目的は、ラダースイング装置と回転均し機構の両者の利点を加味することで、特に水中捨石均しに対して高効率で最適な水中作業を可能とする水中基礎マウンド造成工法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の水中基礎マウンド造成工法は、水底に堆積または投入される捨石に対して、均し工程を含む各工程によって基礎マウンドを造築する水中作業船の船尾に設けた２本の縦型アンカーのスパッド（以下、単にスパッドという）を交互に打替えして作業船をジグザグ状に前進させ、船首に突設した長尺のラダーを先端が水底に達するようにして斜めに水没させた状態で船体と一体に左右水平方向へスイング動作させながら、前記ラダーの先端に設けた回転ブレード装置を回転させて回転力で捨石を掻き均す。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による水中基礎マウンド造成工法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、作業船１によって水中基礎マウンド造成工法の１つの工程である捨石均し態様を示す斜視図であり、図２および図３はその側面図と平面図をそれぞれ示している。
【００２０】
作業船１は、船首から前方に突出した長尺のラダー２を装備している。ラダー２は鋼材でトラス構造等に組まれ、長手方向の基端が船首部の回転支軸３を支点にして天地方向でいう上下へ首振り動作可能に支持されている。ラダー２のそうした動作はラダーワイヤ５を用いたラダーウインチ装置４による牽引で行われる。ラダー２は、水深度が数１０メートルにも及ぶ場合など、斜め前方に水没させて水底に造成中の基礎マウンド２０に達し得るだけの長さを有している。
【００２１】
ラダー２の近傍の船首部には捨石投入ホッパー６が配置されている。この捨石投入ホッパー６に捨石運搬用ガット船（図示せず）から基礎マウンド造築用の捨石２１がグラブバケット７によって供給され、その捨石２１を投入シューター８から水底の基礎マウンド２０面に捨込投入できるようになっている。
【００２２】
また、作業船１の船尾には、通常スパッドと呼ばれて船体停錨具である左右一対の２本の縦型アンカー１０、１１が、水底の基礎マウンド２０に達し得る長さで上下垂直方向に立ち上げて配備されている。両スパッド１０、１１はワイヤ吊上式の起重装置１２によって、一方が基礎マウンド２０に着底しているときは、他方は基礎マウンド２０から上方に離れた位置に持ち上げられるといったように、交互に上下動制御される。
【００２３】
両スパッド１０、１１の水没部分である下端部には、一実施の形態としてスパッド径よりも十分に大きい例えば平面矩形または円板形のスタンパー１０ａ、１１ａが設けることもできる、スタンパー１０ａ、１１ａを設けた場合、後述するように、基礎マウンド２０上の均し終えた捨石２１表面を押圧し、さらに平坦化して仕上げ均しができる。
【００２４】
ここで、再び前述のラダー２において、この先端部に本発明工法の要部である図４〜図６に示す回転ブレード装置３０が取り付けられている。すなわち、装置３０は、ラダー２の先端部に溶接またはボルト締結によって結合されたブラケット３１を有し、このブラケット３１の中心に挿通してドライブシャフト３２が回転自在に支持されている。このドライブシャフト３２は、作業船１の船首部分までの長さを有してラダー２長さにほぼ相当するする長尺棒材である。ブラケット３１におけるシャフト軸受部としては、ドライブシャフト３２が摺接して回転する摺動軸受とすることができる。シャフト基端部は船上の電動モータ３３の回転出力軸に減速機構等を介して連結され、所定の回転数（ｒｐｍ）で回転が伝動される。
【００２５】
ブラケット３１を挿通したドライブシャフト３２の先端部には、回転ブレード３４が締結ナット等よりなる締結部材３５によって結合され、シャフトと一体回転する。回転ブレード３４は中心部にボス部３６を有し、このボス部３６をドライブシャフト３２にテーパー嵌合、スプライン嵌合またはキー嵌合などによって一体回転が可能に連結され、締結部材３５で固定している。正面から見た図５および図６で明らかなように、ボス部３６からは放射状に複数本のアーム３７が延び、各アーム３７の先端に鎌形状のブレード（均し回転羽）３８が設けられている。このブレード３８によって予め投入された基礎マウンド２０上の捨石２１を回転によって掻き均すようになっている。
【００２６】
アーム３７に対してブレード３４は好適角度で設けられ、捨石２１の回転掻き均しに最適なすくい角度や迎え角度が設定されている。ブレード枚数もまた捨石２１の回転掻き均しに最適の枚数が設定される。
【００２７】
以上、ラダーウインチ装置４、スパッド起重装置１２、ラダー先端の回転ブレード装置３０、回転ブレード装置３０を回転駆動させるモータ３３等よりなる一連の作動装置は、作業船１上の操舵操船室等に配備されたマイクロコンピュータによる作業制御装置（図示せず）によって自動制御される。
【００２８】
作業制御装置においては、上記各装置個々の作動オン／オフ信号を含め、捨石投入量、作業深度、造成マウンド幅寸法、そして波浪等の海洋条件などからなる種々の作業プログラムを記憶格納しておくことができる。それら作業プログラムに基づいて中央演算処理装置（ＣＰＵ）から制御信号が各装置に送られる。但し、係る自動制御から切り離して各装置単独での手動操作も可能となっている。
【００２９】
次に、図５〜図８を参照し、その他の図面を併用しながら、本発明による水中基礎マウンド造成工法の捨石均し工程の一実施形態例を説明する。
・捨石投入  作業船１を操船して船体長さ軸を基礎マウンド２０の造築長さ方向に揃え、接舷された捨石運搬用ガット船から捨石２１が作業船１上の捨石投入ホッパー６に供給される。捨石は投入シューター８から水底の基礎マウンド２０の造成面に投入され、作業船１の船首から延びたラダー２と回転ブレード装置３０による捨石均し作業に備える。
・スパッド設定  作業中の船体平面図である図７に示すように、まず船尾の起重装置１２の作動オンによって、一方のスパッド１０を降下させて基礎マウンド２０上に着地させる。他方のスパッド１１は持ち上げて基礎マウンド２０から上方に離れた位置に停止させる。
・スイング動作  モータ３３の起動によって、ラダー２の先端の回転ブレード装置３０を作動オンさせる。水底着地させた一方のスパッド１０を揺動支点にして作業船１を操船し、船体とラダー２を一体に水平左右方向へ１往復スイングさせる。スイング幅Ｂは作業プログラムに基づいて基礎マウンド２０の造成幅Ｂ（図１参照）に対応して設定されている。造成幅Ｂは、天端面ｂ1 と左右両法面ｂ2との合算寸法である。
【００３０】
ラダ２ーの１往復スイング動作と回転ブレード装置３０の回転動作との併動作によって、基礎マウンド２０上に既に投入済みの捨石２１が、１条１列分の扇形（図７中の円弧領域Ｓで示す）に均される。基礎マウンド２０の造成幅Ｂの寸法は施工現場によって異なるが、例えは数１０メートルにも及ぶような場合、船体とラダー２の１往復スイング角度は３０°程度である。
・往きスイング時の回転均し  係る１往復スイング動作を示す図７において、例えば右スイング時は回転ブレード３４のブレード回転方向が、図５に示すように、反時計廻り方向となるように自動制御される。右スイング動作方向の前方に山積した捨石２１は、各ブレード３８のすくい角度によって掻き均される。掻き均された捨石２１が基礎マウンド２０上の均し済み面（図７でいう左部分）に再び飛散して戻され、再度均し作業を繰り返す不都合が生じないないよう注意を要する。そのため、ブレード３８のすくい角度等を最適に設定している。なお、そうした不都合防止に万全を期すため、図示してはいないが、ブレード３８の回転に干渉しない位置に捨石飛び戻り防止用のスカートを設けておくこともできる。
・戻りスイング時の滑動均し  これに対して、逆方向の左スイング時は、図６に示すように、回転ブレード３４の回転がオフ制御されて停止する。ブレード３８を回転停止させたまま、ラダー２を同じくスパッド１０を揺動支点にして（図７）、作業船１を操船しながら左スイング動作させる。この左スイング動作とブレード回転停止の併動作によって、前回の右スイングで均された捨石２１の上から停止状態のブレード３８を滑動させ、ラダー２と回転ブレード装置３０の両自重を捨石２１面に加担して一層平坦に均す。
【００３１】
以上、ラダー２の１往復スイング動作において、図９に示すように、基礎マウンド２０の造成幅Ｂのうち、その左右両側の法面２２では所定の傾斜角度θによる均し勾配がある。この場合、ラダー２のスイング速度と、ラダーウインチ装置４によるラダー２の首振り降下速度とを設定することにより、ベクトル軌跡が定まる勾配角度θの法面２２の傾斜に沿って捨石２１を掻き均すことができる。これは、コンピュータ制御で行われるが、ラダー２操作を所要のスイング速度と首振り降下速度で熟練者により手動操作することも可能である。
・スパッド打替  次に、図８に示すように、今度は船尾の他方のスパッド１１を基礎マウンド２０に着地させ、それまで着地していた一方のスパッド１０を上方に持ち上げて打ち替えする。
・再びスイング動作開始  他方のスパッド１１を揺動支点にして、左右１往復によるスイング動作が行われる。この場合も、前述の一方のスパッド１０を揺動支点にした左右１往復によるスイング動作時と同様、右スイング時は図５のように回転ブレード３４を回転させて捨石２１を均し、左スイング時は図６のように回転ブレード３４の回転を停止させて滑動により捨石２１をさらに平坦にする。
【００３２】
係る一方と他方の両スパッド１０、１１を基礎マウンド２０面に交互に着地させることにより、千鳥状またはジグザグ状に船体を前進させ、基礎マウンド２０の造築方向へ船体を進めながら、捨石２１の均し作業が行われる。
【００３３】
本発明工法においては、両スパッド１０、１１の交互着地によって船体を前進させる。前述のように、スタンパー１０ａ、１１ａを設けた場合は、１往復スイング動作によって均された捨石２１の上面を押圧し、さらに平坦化均しも可能となる。すなわち、右スイング時の回転均し、左スイング時の滑動均し、スパッドによる押圧均しの３つの段階で捨石２１の均しが行われることになる。
【００３４】
なお、本発明工法およびそれに使用される装置は以上の実施の形態に限定されず、以下のように様々な実施の形態が可能である。
【００３５】
例えば、回転ブレード装置３０は、各図で示された構造のものに限定されず、捨石２１の大きさ、作業深度等に対応した仕様のものに装置毎交換可能であり、また部分的にも回転ブレード外径、ブレード３８の枚数、角度設定を変更することができる。
【００３６】
この回転ブレード装置３０のドライブシャフト３２の回転軸線Ｃ−Ｃは、図４に示されたように、ラダー２の長手軸線に対して平行である必要はない。むしろ、ラダー２の傾斜角度よりも鈍角で、ドライブシャフト３２の回転軸線Ｃ−Ｃを基礎マウンド２０面に対してほぼ平行とするのが好ましい。そのため、ラダー２の先端部に対してドライブシャフト３２の回転軸線Ｃ−Ｃの角度調整が可能となるように構成することもできる。
【００３７】
また、スパッド１０、１１を縦型アンカーとして考えるのでなければ、図２に示すように、船尾にアンカーチェーン付きの船体保持装置１３を設置した構造も可能である。すなわち、この船体保持装置１３による係留を解除し、回転ブレード装置３０が次回の均し位置にセットされるまで、作業船１の船体を前進させ、セット後に均し作業を開始する一連の動作を繰り返す。
【００３８】
さらに、本発明の水中基礎マウンド造成工法の実施の形態として、捨石均し工程について説明されたが、水底に堆積または投入された土砂、砂利、被覆石などに対しても、つまり簡易的に呼称を定義した造成土のいかなるものにも適用できる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による水中基礎マウンド造成工法は、特に捨石の均し作業に最適であり、スイングアームとして左右スイング動作するラダーと、この先端部の回転ブレード装置の回転動作によって捨石を効率的に均すことができ、従前からの均し機構に比べて施工期間や作業効率が大幅に短縮されかつ飛躍的に向上することで、施工コストを低減できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による水中基礎マウンド造成工法の実施の形態として捨石均し態様を示す斜視図である。
【図２】捨石均し作業中の作業船の側面図である。
【図３】本作業船の平面図である。
【図４】要部であるラダー先端の回転ブレード装置を示す側面断面図である。
【図５】本回転ブレードによる回転均し中の態様を示す正面図である。
【図６】本回転ブレードによる回転停止状態での滑動均し態様を示す正面図である。
【図７】１つのスパッドを揺動支点にしたラダーの１往復スイング動作を示す作業船を含む平面図である。
【図８】他のスパッドを揺動支点にしたラダーの１往復スイング動作を示す作業船を含む平面図である。
【図９】回転ブレードによる基礎マウンド法面の捨石均し態様を示す正面図である。
【図１０】スパッドの他の実施形態を示す要部のみの側面図である。
【符号の説明】
１  作業船
２  スイングアームとしてのラダー
３  ラダーの首振り回動支軸
４  ラダーウインチ装置
５  スリングチェーン
６  捨石投入ホッパー
１０、１１  スパッド
１０ａ、１１ａ  スパッドのスタンパー
１２  スパッド起重装置
１３  船体保持装置
２０  基礎マウンド
２１  捨石
２２  法面
３０  回転ブレード装置
３１  ブラケット
３２  ドライブシャフト
３３  シャフト駆動モータ
３４  回転ブレード
３８  ブレード
【図１】
0003723318.tif 000002
【図２】
0003723318.tif 000003
【図３】
0003723318.tif 000004
【図４】
0003723318.tif 000005
【図５】
0003723318.tif 000006
【図６】
0003723318.tif 000007
【図７】
0003723318.tif 000008
【図８】
0003723318.tif 000009
【図９】
0003723318.tif 000010
【図１０】
0003723318.tif 000011