(57)【要約】【課題】水中に土砂を投入する際に、汚濁の拡散を抑制しつつ作業効率よく、水深の浅い水域に浅場を形成することができる浅場の製造方法および土砂投入装置を提供する。【解決手段】浮体１３に設置した投入管２を水上から水底に向かって屈曲または傾斜させてその下端部を横方向に向けてセットし、投入管２の上端開口２ａから投入した土砂Ｓを下端開口２ｂから排出して水底に堆積させるとともに、投入管２の内部をその下端開口２ａに向かって流動する水Ｗの一部を、投入管２の下端開口２ｂの近傍から、投入管２に隣接設置した可撓性の還流管３の下端開口３ｂを経て還流管３を通じて投入管２の長手方向中途の位置で投入管２の内部に還流させて、投入管２と還流管３とを循環する循環流を発生させて、浮遊する土砂Ｓの一部を水Ｗとともに循環流によって循環させて汚濁の拡散を抑制する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入管を水上から水中に延在させて設置し、この投入管に隣接して還流管を設置して、前記投入管の下端開口近傍に前記還流管の下端開口を配置するとともに、前記還流管の内部を前記投入管の長手方向中途の位置で前記投入管の内部に連通させ、前記投入管を水上から水底に向かって屈曲または傾斜させてその下端部を横方向に向けてセットし、
前記投入管の上端開口から土砂を投入してその下端開口から排出して水底に堆積させるとともに、前記投入管の内部をその下端開口に向かって流動する水の一部を、前記投入管の下端開口近傍から前記還流管の下端開口を経て前記還流管を通じて前記投入管の内部に還流させて、前記投入管と前記還流管とを循環する循環流を発生させることを特徴とする浅場の製造方法。
【請求項２】
前記水上から前記水底までの水深が１ｍ以上５ｍ未満であり、前記投入管および前記還流管の長さを前水深よりも１ｍ以上長く設定する請求項１に記載の浅場の製造方法。
【請求項３】
前記投入管の下端開口の水平方向位置を変化させ、変化させたそれぞれの位置でその下端開口から前記土砂を排出する請求項１または２に記載の浅場の製造方法。
【請求項４】
前記投入管の下端開口の上下位置を水底の位置に応じて変化させ、変化させたそれぞれの位置でその下端開口から前記土砂を排出する請求項１〜３のいずれかに記載の浅場の製造方法。
【請求項５】
前記投入管の上端開口に、前記土砂とともに水を投入する請求項１〜４のいずれかに記載の浅場の製造方法。
【請求項６】
浮体に設置されて水上から水中に延在する投入管と、この投入管に隣接して設置される還流管とを備え、前記投入管の下端開口近傍に前記還流管の下端開口が配置され、前記還流管の内部が前記投入管の長手方向中途の位置で前記投入管の内部と連通していて前記投入管と前記還流管とにより形成された循環路を有して、前記投入管が水上から水底に向かって屈曲または傾斜してその下端部が横方向に向いてセットされて、このセットされた前記投入管の上端開口から投入された土砂が前記投入管の下端開口から排出されるとともに、前記投入管の内部をその下端開口に向かって流動する水の一部が、前記投入管の下端開口近傍から前記還流管の下端開口を経て前記循環路を循環する構成にしたことを特徴とする土砂投入装置。
【請求項７】
前記水上から前記水底までの水深が１ｍ以上５ｍ未満であり、前記投入管および前記還流管の長さが水深よりも１ｍ以上長く設定されている請求項６に記載の土砂投入装置。
【請求項８】
前記投入管の下端開口を水平方向に回動させる回動機構を備えた請求項６または７に記載の土砂投入装置。
【請求項９】
前記投入管の下端開口を上下移動させる上下移動機構を備えた請求項６〜８のいずれかに記載の土砂投入装置。
【請求項１０】
前記還流管の下端開口が前記投入管の下端開口の上側または側方に配置されている請求項６〜９のいずれかに記載の土砂投入装置。
【請求項１１】
前記還流管に前記投入管が内挿されていて、前記投入管を内管として前記還流管を外管とした二重管が形成されている請求項６〜１０のいずれかに記載の土砂投入装置。
【請求項１２】
前記投入管の横断面積に対して前記還流管の横断面積が８０％〜１００％に設定されている請求項６〜１１のいずれかに記載の土砂投入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浅場の製造方法および土砂投入装置に関し、さらに詳しくは、水中に土砂を投入する際に、汚濁の拡散を抑制しつつ作業効率よく、水深の浅い水域に浅場を形成することができる浅場の製造方法および土砂投入装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海や河川等の水底の所定範囲に土砂を投入する際に、二重管トレミー装置を用いる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような二重管トレミー装置では、内管の下端開口から排出された水が、内管と外管との間を上昇して、再度、内管に流入する循環流が発生する。内管に投入した土砂が内管の下端開口から排出される際には、浮遊している土砂の一部が循環流によって循環するため、投入した土砂による汚濁の拡散を抑制することができる。
【０００３】
しかしながら、上述した循環流を発生させるにはある程度の長さの循環路が必要になるため、水深の浅い水域では、従来の装置では十分な循環流を発生させることができない。また、従来の装置では二重管を水上から水底に向かって垂直状態に設定しているので、水底に土砂が堆積する範囲は二重管の真下の範囲に限られる。そのため、水底の広範囲に土砂を堆積させるには、二重管を頻繁に水平移動させる必要があり、作業効率を向上させることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−６９０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、水中に土砂を投入する際に、汚濁の拡散を抑制しつつ作業効率よく、水深の浅い水域に浅場を形成することができる浅場の製造方法および土砂投入装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明の浅場の製造方法は、投入管を水上から水中に延在させて設置し、この投入管に隣接して還流管を設置して、前記投入管の下端開口近傍に前記還流管の下端開口を配置するとともに、前記還流管の内部を前記投入管の長手方向中途の位置で前記投入管の内部に連通させ、前記投入管を水上から水底に向かって屈曲または傾斜させてその下端部を横方向に向けてセットし、前記投入管の上端開口から土砂を投入してその下端開口から排出して水底に堆積させるとともに、前記投入管の内部をその下端開口に向かって流動する水の一部を、前記投入管の下端開口近傍から前記還流管の下端開口を経て前記還流管を通じて前記投入管の内部に還流させて、前記投入管と前記還流管とを循環する循環流を発生させることを特徴とする。
【０００７】
本発明の土砂の投入装置は、浮体に設置されて水上から水中に延在する投入管と、この投入管に隣接して設置される還流管とを備え、前記投入管の下端開口近傍に前記還流管の下端開口が配置され、前記還流管の内部が前記投入管の長手方向中途の位置で前記投入管の内部と連通していて前記投入管と前記還流管とにより形成された循環路を有して、前記投入管が水上から水底に向かって屈曲または傾斜してその下端部が横方向に向いてセットされて、このセットされた前記投入管の上端開口から投入された土砂が前記投入管の下端開口から排出されるとともに、前記投入管の内部をその下端開口に向かって流動する水の一部が、前記投入管の下端開口近傍から前記還流管の下端開口を経て前記循環路を循環する構成にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水上から水中に延在する投入管に隣接して還流管を設置して、投入管の下端開口近傍に還流管の下端開口を配置し、還流管の内部を投入管の長手方向中途の位置で投入管の内部と連通させることで、投入管と還流管とにより循環路が形成されている。そして、投入管を水上から水底に向かって屈曲または傾斜させてその下端部を横方向に向いてセットするので、水深が浅くても循環路を長くすることができる。そのため、水深の浅い水域であっても、投入管の上端開口から土砂を投入することで、循環路を循環する循環流を十分に発生させることができる。投入管の下端開口近傍では浮遊する土砂の一部が水とともに循環流によって循環するので、投入管の下端開口から土砂を排出しても汚濁の拡散を抑制できる。しかも、投入管の下端開口から横向きに土砂が排出されるので、水底の広い範囲に土砂を堆積させ易くなり、水深の浅い水域に作業効率よく浅場を形成するには有利になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の土砂投入装置を正面視で例示する説明図である。
【図２】図１の土砂投入装置を平面視で例示する説明図である。
【図３】浅場を製造している工程を正面視で例示する説明図である。
【図４】図３の工程を平面視で例示する説明図である。
【図５】図３の投入管の内部を縦断面視で模式的に例示する説明図である。
【図６】図２の投入管を回動させた状態を例示する説明図である。
【図７】土砂投入装置の別の実施形態を正面視で例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の浅場の製造方法および土砂投入装置を、図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１１】
本発明は、水深の浅い水域の水底に土砂を堆積させて浅場を形成する際に適用する。対象となる水域の水深は例えば１ｍ以上５ｍ未満或いは２ｍ以上４ｍ以下程度である。水底に土砂を堆積させることで、水深が例えば０．５ｍ以上２ｍ以下程度の浅場を形成する。
【００１２】
図１、図２に例示する本発明の土砂投入装置１は、浮体１３に設置されて水上から水中に延在する投入管２と、この投入管２に隣接して設置される還流管３とを備えている。投入管２は、浮体１３から水底に向かって屈曲または傾斜して延在し、その下端部は横方向に向けてセットされる。この横向きとは、完全な水平に限定されるものではなく、水平に対して上下に４５°程度傾斜する向きまでを含んでいる。
【００１３】
したがって、投入管２や還流管３としては、樹脂管などの可撓性を有する管体が使用される。金属管であっても蛇腹管などの可撓性を有している仕様であれば、投入管２や還流管３として使用することができる。投入管２および還流管３は、全長が可撓性を有している仕様ではなくても、全長の一部に可撓性を有した仕様にしてその下端部が横方向にセットできればよい。
【００１４】
投入管２および還流管３の内面は、土砂Ｓの詰まりを防止するために凹凸が無いまたは凹凸が小さい仕様（滑らかな内面）であることが好ましい。また、投入管２および還流管３はそれぞれ、横断面積が長手方向で変化しない一定横断面積の管体にすると、内部の水Ｗや土砂Ｓを円滑に流動させ易くなる。
【００１５】
この実施形態では、投入管２および還流管３は全長が可撓性を有していて、還流管３は投入管２の長手方向に沿って延在している。そして、平面視で浮体１３の中央部に載置されたホッパ１１の下端に投入管２の上端開口２ａが接続されている。投入管２は水上から水底に向かって屈曲してその下端部を水底に沿って横方向（概ね水平方向）に向けてセットされている。ホッパ１１の上方にはベルトコンベヤ１２が配置されている。
【００１６】
浮体１３は投入管２を安定して保持できるものであればよい。この実施形態では、平面視で矩形の８台の台船１３ａが環状に連結することで、平面視で中央部に空洞を有する浮体１３が形成されている。
【００１７】
投入管２の下端開口２ｂの近傍に還流管３の下端開口３ｂが配置されている。下端開口３ｂは、下端開口２ｂの下側に配置することもできるが、上側または側方に配置することが好ましい。この実施形態のように下端開口３ｂを、下端開口２ｂの上側に配置することがより好ましい。
【００１８】
還流管３の上端開口３ａは、投入管２の長手方向中途の位置に接続して配置されている。これにより、還流管３の内部は投入管２の長手方向中途の位置で投入管２の内部と連通して、投入管２と還流管３とにより循環路が形成されている。循環路の長さが過小であると循環流が発生し難くなる。そこで、この循環路を長くするために、還流管３の上端開口３ａはできるだけ投入管２の上端開口２ａに近くにして、その水域の水面下に配置することが好ましい。
【００１９】
さらに、投入管２の横断面積に対して還流管３の横断面積を例えば８０％〜１００％にすることが好ましい。投入管２と還流管３の横断面積の大きさを同等程度にすると、十分な循環流を発生させ易くなる。還流管３の横断面積を大きくするために、還流管３を複数本設けることもできる。複数本の還流管３を設けた場合は、それぞれの還流管３の横断面積の合計を、投入管２の横断面積に対して８０％〜１００％にすることが好ましい。
【００２０】
この実施形態では、下端開口２ｂには開閉自在の開閉蓋４が設置されている。開閉蓋４は任意で設けることができる。下端開口２ｂの近傍にはワイヤ８ｂが接続されている。このワイヤ８ｂは浮体１３の上に設置されたウインチ８ａによって巻き取りおよび繰り出しされる。ワイヤ８ｂをウインチ８ａによって巻き取ると下端開口２ｂが上方移動し、ワイヤ８ｂをウインチ８ａによって繰り出すと下端開口２ｂが下方移動する。したがって、ウインチ８ａおよびワイヤ８ｂは、下端開口２ｂを上下移動させる上下移動機構８になっている。上下移動機構８は任意で設けることができる。
【００２１】
ワイヤ８ａの中途は、支持ローラ９に掛け回されて支持されている。支持ローラ９は台船１３に対して所定位置に固定することもできるが、この実施形態では、支持ロッド１０の先端に支持ローラ９が取り付けられている。この支持ロッド１０の後端はヒンジを介して回転可能に取り付けられていて、支持ロッド１０は起伏可能になっている。また、この支持ロッド１０はテレスコピック構造になっていて、その長さを変化させることができる。
【００２２】
浮体１３には回転盤６は載置されている。回転盤６の中央部下面は凹部６ａになっている。この凹部６ａの周面が浮体１３の上面に突出している係合部１３ｂと係合することで、回転盤６は平面視で浮体１３の中央部を中心にして回転可能になっている。
【００２３】
回転盤６の外周面には台船１３に上に固定された駆動モータ７が当接している。駆動モータ７を回転駆動させることで回転盤６が回転する。ウインチ８、支持ロッド１０、ホッパ１１は、回転盤６に固定されている。したがって、投入管２の上端部、ホッパ１１、ウインチ８、支持ローラ９、支持ロッド１０は、回転盤６とともに回転する。
【００２４】
投入管２の上端部が回転盤６とともに回転すると、投入管２の下端開口２ｂの水平位置が変化する。したがって、回転盤６および駆動モータ７は、下端開口２ｂを水平方向に回動させる回動機構５になっている。回動機構５は任意で設けることができる。
【００２５】
本発明の浅場を製造する方法の手順を以下に例示する。
【００２６】
土砂投入装置１が設置された浮体１３を施工対象水域まで移動させて係留して、土砂投入装置１を施工対象水域に配置する。この水域で投入管２を水上から水中に延在させる。そして、上下移動機構８を操作して、図１、図２に例示するように投入管２を屈曲または傾斜させてその下端部を横方向に向けてセットする。このように投入管２をセットした状態で、投入管２の下端開口２ｂの近傍に還流管３の下端開口３ｂが配置されていて、還流管３の内部は投入管２の長手方向中途の位置で投入管２の内部に連通している。
【００２７】
投入管２の下端部は水底に接しないように水底の若干上方に位置決めし、水平に対して上下に１５°以内の向きにセットすることが好ましい。このとき、ワイヤ８ｂが浮体１３に接触しないように、支持ロッド１０の長さや起伏角度を調節することで支持ローラ９を適切な位置に位置決めする。
【００２８】
次いで、図３、図４に例示するように土砂Ｓをホッパ１１に繰り返し投入する。この実施形態にようにベルトコンベヤ１２を用いて土砂Ｓを投入することも、バケット等を用いて投入することもできる。ホッパ１１に投入された土砂Ｓは、投入管２の上端開口２ａから投入管２の内部に入って下端開口２ｂに向かって流動する。流動する土砂Ｓは開閉蓋４を押圧して開き、下端開口２ｂから外部に排出される。下端開口２ｂから排出された土砂Ｓは下端開口２ｂの横方向の水底に堆積する。
【００２９】
ここで、投入管２に土砂Ｓが投入されると、投入管２の内部の水Ｗ（土砂Ｓとの混合水）の密度が、周囲の水Ｗの密度よりも大きくなるため、図５に例示するように投入管２の内部の水面が低下する。投入管２の内部の水面が還流管３の上端開口３ａよりも低下すると、上端開口３ａを通じて還流管３に存在していた水Ｗが投入管２の内部に流入する。
【００３０】
下端開口２ｂの近傍では、下端開口２ｂから排出された水Ｗは外部に拡散するが、水Ｗの一部は下端開口３ｂに流入する。このように投入管２の内部を下端開口２ｂに向かって流動する水Ｗの一部が、下端開口２ｂの近傍から還流管３の下端開口３ｂを経て還流管３を通じて投入管２の内部に還流する。これにより、投入管２と還流管３と循環路とした循環流が発生する。
【００３１】
投入管２の内部の低下した水面は反動で上昇し、この低下と上昇を繰り返すので投入管２の内部の水面は上下変動する。そして、投入管２に投入された土砂Ｓが下端開口２ｂから排出される前に、新たな土砂Ｓが投入管２に投入されると、この循環流は途切れることなく継続する。
【００３２】
投入管２の下端開口２ｂの近傍では浮遊する土砂Ｓの一部が水Ｗとともに循環流によって循環路（投入管２および還流管３）を循環するので、下端開口２ｂから土砂Ｓを排出しても汚濁の拡散を抑制できる。汚濁の原因となる細かい土砂Ｓは上方に浮遊し易いので、この実施形態のように、下端開口３ｂを下端開口２ｂの上側に配置すると、細かい土砂Ｓを循環させ易くなり、汚濁の拡散抑制には益々有利になる。
【００３３】
しかも、本発明では、投入管２を水上から水底に向かって屈曲または傾斜させてその下端部を横方向に向けてセットするので、水深が浅くても循環路を長くすることができる。そのため、水深の浅い水域であっても、投入管２の上端開口２ａから土砂Ｓを投入することで、循環路を循環する循環流を十分に発生させることができる。水上から水底までの水深が１ｍ以上５ｍ未満の水域において、投入管２および還流管３の長さを水深よりも１ｍ以上長く、より好ましくは２ｍ以上長く設定するとよい。
【００３４】
さらには本発明では、土砂Ｓは下端開口２ｂから横向きに排出される。そのため、土砂Ｓを鉛直下向きに排出する従来の装置に比して、本発明は水底の広い範囲に土砂Ｓを堆積させ易くなり、水深の浅い水域に作業効率よく浅場を形成するには有利になる。
【００３５】
この実施形態では、土砂Ｓが過度の排出速度で下端開口２ｂから外部に排出されることが開閉蓋４によって防止される。そのため、排出される土砂Ｓによる汚濁の拡散を抑制するには有利になっている。
【００３６】
この実施形態では図６に例示するように、回動機構５を用いて投入管２の下端開口２ｂの水平方向位置を変化させて、変化させたそれぞれの位置で下端開口２ｂから土砂Ｓを排出することができる。そのため、浮体１３を移動させなくても、比較的広い範囲に土砂Ｓを堆積させることができるので、より作業効率よく浅場を形成できる。
【００３７】
この実施形態では、下端開口２ｂが平面視でホッパ１１を中心にして３６０°回動可能になっているが、回動角度はこれに限定されない。例えば、下端開口２ｂの回動角度は３０°〜９０°程度でもよく、回動しない構成にすることもできる。この回動角度がゼロまたは小さければ、支持ロッド１０を省略することも可能になる。
【００３８】
回動機構５としては例えば、投入管２の上端開口２ａをホッパ１１の下端に回動可能に取り付けて、下端開口２ｂを移動させるクレーン等の移動装置を設けた構成にすることもできる。この移動装置により、ホッパ１１を中心にして下端開口２ｂを水平方向の所望の位置に回動させることができる。
【００３９】
また、この実施形態では、上下移動機構８を用いて投入管２の下端開口２ｂの上下位置を水底の位置に応じて変化させて、変化させたそれぞれの位置で下端開口２ｂから土砂Ｓを排出することができる。そのため、比較的広い範囲にまんべんなく土砂Ｓを堆積させることができるので、平坦な浅場を形成するには有利になる。
【００４０】
投入管２の上端開口２ａに、土砂Ｓとともに水Ｗを投入すると投入管２での土砂Ｓの詰まりを防止するには有利になる。例えば、ポンプ等によりその水域の水Ｗを吸い上げてホッパ１１に投入する。
【００４１】
浮体１３を係留した位置での土砂Ｓの投入を終了した後は、浮体１３を別の位置に移動させて係留し、同様に土砂Ｓを水底に投入する。この作業を対象となる水域の全範囲を行うことにより浅場の造成が完了する。
【００４２】
図７に例示する土砂投入装置１の実施形態は、先の実施形態とは還流管３だけが異なっている。この実施形態では、還流管３に投入管２が内挿されていて、投入管２が内管になり還流管３が外管になった二重管が形成されている。この実施形態では、構造を簡素にすることができ、還流管３の横断面積（投入管２の外周面と還流管３の内周面とのすき間の横断面積）を大きくすることが容易になる。
【符号の説明】
【００４３】
１  土砂投入装置
２  投入管
２ａ  上端開口
２ｂ  下端開口
３  還流管
３ａ  上端開口
３ｂ  下端開口
４  開閉蓋
５  回動機構
６  回転盤
６ａ  凹部
７  駆動モータ
８  上下移動機構
８ａ  ウインチ
８ｂ  ワイヤ
９  支持ローラ
１０  支持ロッド
１１  ホッパ
１２  ベルトコンベヤ
１３  浮体
１３ａ  台船
１３ｂ  係合部
Ｓ  土砂
【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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