(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底に溜まった堆積物を吸引搬送して除去するための水中堆積物の吸引搬送装置であって、
周面に貫通形成されるとともに軸線方向に間隔をあけて配設された複数の吸引口と、内部に水を取り入れるための水取込口とを有し、軸線方向を上下方向に向け、前記水取込口を水中に配し、且つ前記吸引口を前記堆積物中に配して立設される外管と、
周面に貫通形成されるとともに、前記吸引口の位置に対応するように設けられた複数の導入口を有し、前記外管との間に隙間をあけて前記外管の内部に挿入設置される内管と、
前記導入口をそれぞれ個別に開閉する開閉装置と、
一端部を前記内管の上端部に接続して配設される排出管と、を備え、
一対の前記導入口と前記吸引口とが対向配置するように、前記外管の内部に前記内管が挿入設置されていることを特徴とする水中堆積物の吸引搬送装置。
【請求項２】
請求項１記載の水中堆積物の吸引搬送装置において、
前記内管の外面から前記外管の内面に向けて突出し、前記外管の吸引口から前記隙間に入った前記堆積物を受けて該堆積物が前記隙間の下部に落下することを防止する堆積物落下防止手段を備えていることを特徴とする水中堆積物の吸引搬送装置。
【請求項３】
水底に溜まった堆積物を吸引搬送して除去する水中堆積物の吸引搬送方法であって、
周面に複数の吸引口が軸線方向に間隔をあけて貫通形成されるとともに、内部に水を取り入れるための水取込口を備えて形成された外管を、軸線方向を上下方向に向け、前記水取込口を水中に配し、且つ前記吸引口を前記堆積物中に配して立設し、
周面に複数の導入口が軸線方向に間隔をあけて開閉可能に貫通形成された内管を、前記外管との間に隙間をあけて前記外管の内部に挿入設置するとともに、該内管の上端部に一端部を接続して排出管を配設し、
開閉装置によって任意の導入口を開放し、
前記排出管内に前記一端部から他端部に向けて水を流通させるとともに、前記水取込口から前記隙間を流通し、前記開放した導入口を通じて前記内管の内部から前記排出管に順次流通する水の流れを形成し、
前記水の流れによって前記隙間に発生する負圧によって前記吸引口から前記隙間に前記堆積物を吸引させ、水とともに前記排出管の他端部から排出するとともに、
前記複数の導入口を前記内管の軸線方向の上方の導入口から下方の導入口の順に段階的に開放し、前記堆積物を表層側から段階的に吸引除去することを特徴とする水中堆積物の吸引搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダム貯水池等の水底に堆積した土砂等の堆積物を吸引搬送して除去するための水中堆積物の吸引搬送装置及び水中堆積物の吸引搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
治水、利水を目的に河川を堰き止めたダム貯水池では、河川の上流域から運ばれた土砂等の堆積物が水底に溜まることで、有効貯水量が減少して洪水被害の発生や利水容量の減少を招き、また、下流域への土砂の供給が減って、河床低下や粗粒化、海岸侵食（砂浜痩せ）等が発生する。このため、定期的あるいは必要に応じて水底に溜まった堆積物を除去することが必要とされている。また、ダム貯水池に限らず、下水処理場、溜池などの貯水施設や、海、河川、湖沼、池、運河などの閉鎖的な水域においても、定期的あるいは必要に応じて水底に溜まった堆積物を除去することが必要になる場合が多々ある。
【０００３】
そして、この種の堆積物を搬送除去する手法として、ハイドロパイプ工法やマルチホールサクション工法（ＭＨＳ工法）などの吸引方式排砂工法が提案、実用化されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００４】
吸引方式排砂工法では、円形状やスリット状の吸引口を周面に貫通形成してなる吸引管（排出管）を、例えばダム貯水池の堆積物上に敷設したり、堆積物を浚渫して形成した溝の底部などに敷設する。また、吸引管は、上流側の一端部を堆積物よりも上方の水中に配し、下流側の他端部を少なくとも水面よりも下方（好ましくは上流側の開口端部よりも下方）に配するようにして敷設される。なお、吸引管をダムの新設施工時に予め水底に敷設する場合もある。
【０００５】
そして、上流側の一端部と下流側の他端部における水位差によって、水が上流側の一端部から吸込まれ、横にして敷設した吸引管内を流通すると、吸引管内に負圧が発生し、この負圧によって吸引口から周囲の堆積物が順次吸引される。これにより、吸引管の下流側の他端部から水とともに堆積物が順次排出され、水位差による水の移動を利用し（サイフォンの原理を利用し）、特別にエネルギーを要することなく、土砂等の堆積物を吸引搬送して除去することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８９３４７９号公報
【特許文献２】特許第４６６３１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、上記従来の吸引方式排砂工法では、堆積物上に敷設した吸引管が吸引口から堆積物を順次吸引して除去するとともに、一端部を水中に配した状態で堆積物中に埋設されてゆく。また、溝の底部に敷設した吸引管は、その上に堆積物が堆積し、また、吸引口から順次堆積物を吸引するとともに、一端部を水中に配した状態で堆積物中に埋設されてゆく。そして、このように横にして敷設し、堆積物中に埋設された状態の吸引管によって堆積物を吸引除去する際には、吸引口の負圧によって吸引管の上方の堆積物中の水に吸引力が作用し、堆積物をパイピング破壊させながら吸引除去してゆくことになる。
【０００８】
このため、従来の吸引方式排砂工法においては、埋設された吸引管上の堆積物（圧密・固化したシルト、粘土を除く）の層厚が数ｍ程度であれば、吸引管によって吸引除去することが可能であるが、層厚が十数ｍに達した場合には、堆積物の表層から吸引口までの浸透流長が大きくなりすぎ、且つ吸引管の周囲の堆積物が圧密されていることで、堆積物をパイピング破壊させることが困難になり、順次堆積物を崩落させて吸引除去することができなくなるという問題があった。
【０００９】
また、上記従来の吸引方式排砂工法においては、吸引管が堆積物上や堆積物中に横にして敷設され、吸引口が上下方向を向くため、ごみ等の異物によって吸引口が閉塞しやすく、さらに、吸引管が横にした状態で堆積物中に埋設されるため、メンテナンスが困難である（あるいはメンテナンスが行えない）という問題があった。また、溝を掘削形成して吸引管を敷設する場合には、堆積物の排除を計画する層厚を大きくするほど、溝の形成に多大な労力とコストを要することになる。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、吸引可能な堆積物の層厚を大きくして効率的且つ経済的に堆積物を吸引除去することを可能にする水中堆積物の吸引搬送装置及び水中堆積物の吸引搬送方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１２】
本発明の水中堆積物の吸引搬送装置は、水底に溜まった堆積物を吸引搬送して除去するための水中堆積物の吸引搬送装置であって、周面に貫通形成されるとともに軸線方向に間隔をあけて配設された複数の吸引口と、内部に水を取り入れるための水取込口とを有し、軸線方向を上下方向に向け、前記水取込口を水中に配し、且つ前記吸引口を前記堆積物中に配して立設される外管と、周面に貫通形成されるとともに、前記吸引口の位置に対応するように設けられた複数の導入口を有し、前記外管との間に隙間をあけて前記外管の内部に挿入設置される内管と、前記導入口をそれぞれ個別に開閉する開閉装置と、一端部を前記内管の上端部に接続して配設される排出管と、を備え、一対の前記導入口と前記吸引口とが対向配置するように、前記外管の内部に前記内管が挿入設置されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の水中堆積物の吸引搬送装置においては、前記内管の外面から前記外管の内面に向けて突出し、前記外管の吸引口から前記隙間に入った前記堆積物を受けて該堆積物が前記隙間の下部に落下することを防止する堆積物落下防止手段を備えていることが望ましい。
【００１４】
本発明の水中堆積物の吸引搬送方法は、水底に溜まった堆積物を吸引搬送して除去する水中堆積物の吸引搬送方法であって、周面に複数の吸引口が軸線方向に間隔をあけて貫通形成されるとともに、内部に水を取り入れるための水取込口を備えて形成された外管を、軸線方向を上下方向に向け、前記水取込口を水中に配し、且つ前記吸引口を前記堆積物中に配して立設し、周面に複数の導入口が軸線方向に間隔をあけて開閉可能に貫通形成された内管を、前記外管との間に隙間をあけて前記外管の内部に挿入設置するとともに、該内管の上端部に一端部を接続して排出管を配設し、開閉装置によって任意の導入口を開放し、前記排出管内に前記一端部から他端部に向けて水を流通させるとともに、前記水取込口から前記隙間を流通し、前記開放した導入口を通じて前記内管の内部から前記排出管に順次流通する水の流れを形成し、前記水の流れによって前記隙間に発生する負圧によって前記吸引口から前記隙間に前記堆積物を吸引させ、水とともに前記排出管の他端部から排出するとともに、前記複数の導入口を前記内管の軸線方向の上方の導入口から下方の導入口の順に段階的に開放し、前記堆積物を表層側から段階的に吸引除去することを特徴とする。
【００１６】
ここで、本発明に係る堆積物は、水底に溜まった物質を意味し、沈殿物、沈降物などを含む。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の水中堆積物の吸引搬送装置及び水中堆積物の吸引搬送方法においては、他端部から排出させるように排出管内に水を流通させると、外管の水取込口から外管と内管の隙間に水が入り込み、この水が連続的に前記隙間を流通して導入口から内管の内部に入り込み、内管から排出管の内部を流通して排出される。また、このとき、水が流通することにより外管と内管の隙間に負圧が発生し、この負圧によって外管の吸引口から堆積物を前記隙間に吸引することができ、前記隙間から内管、内管から排出管を通じて水とともに堆積物を搬送除去することが可能になる。また、排出管の他端部を少なくとも水面よりも下方に配しておくと、サイフォンの原理によって排出管の内部、前記隙間、内管の内部に水を自動的に流通させることができ、特別にエネルギーを要することなく、堆積物を吸引搬送して除去することが可能になる。
【００１８】
また、外管と内管が軸線方向を上下方向に向けて立設されるため、例えば堆積物に溝を掘削形成する必要がない。さらに、開閉装置によって内管の任意の導入口を開放すると、この導入口に対応した外管の吸引口を中心としたすり鉢状に堆積物を崩落させて吸引除去することができる。
【００１９】
これにより、上方の導入口から下方の導入口を順に段階的に開放し、各段の導入口に対応した吸引口によって段階的に堆積物を吸引除去してゆくことにより、従来のように堆積物の表層から吸引口までの浸透流長が大きくなりすぎて、パイピング破壊を発生させることが困難になることがなく、堆積物の層厚が数十ｍに達した場合であっても、効率的ひいては経済的に堆積物を吸引搬送して除去することが可能になる。
【００２０】
さらに、外管及び内管が立設されるため、従来の吸引管（排出管）を堆積物上や堆積物中に横にして設置する場合と比較し、外管の吸引口（や内管の導入口）が異物によって閉塞しにくい。また、外管及び内管が立設され、従来のように堆積物中に埋設されないため、さらに、外管から内管を引き抜いて分離回収することも可能であるため、メンテナンス性を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る水中堆積物の吸引搬送装置を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る水中堆積物の吸引搬送装置を示す拡大図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る水中堆積物の吸引搬送装置の開閉装置、堆積物落下防止手段を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る水中堆積物の吸引搬送方法において、一段目（最上段）の導入口を開放して堆積物を吸引除去した状態を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る水中堆積物の吸引搬送方法において、二段目（中段）の導入口を開放して堆積物を吸引除去した状態を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る水中堆積物の吸引搬送方法において、三段目（最下段）の導入口を開放して堆積物を吸引除去した状態を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る水中堆積物の吸引搬送方法において、導入口を開放して堆積物を吸引除去している状態を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る水中堆積物の吸引搬送装置の変形例を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る水中堆積物の吸引搬送装置の変形例（堆積物落下防止手段の変形例）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図１から図７を参照し、本発明の一実施形態に係る水中堆積物の吸引搬送装置及び水中堆積物の吸引搬送方法について説明する。本実施形態は、ダム貯水池などの水底に溜まった土砂等の堆積物を吸引搬送して除去する水中堆積物の吸引搬送装置及び水中堆積物の吸引搬送方法に関するものである。
【００２３】
本実施形態の水中堆積物の吸引搬送装置Ａは、図１及び図２に示すように、周面に複数の吸引口１が貫通形成された円筒状の外管２と、周面に複数の導入口３が貫通形成された円筒状の内管４と、一端部５ａを内管４の上端部４ａに接続して配設される排出管５とを備えて構成されている。
【００２４】
外管２は、例えば鋼管であり、複数の吸引口１が軸線Ｏ１方向（中心軸方向）に所定の間隔をあけて配設されている。また、本実施形態において、複数の吸引口１は、軸線Ｏ１方向の上下に隣り合う吸引口１の位置を軸線Ｏ１中心の周方向にずらして配設されている。さらに、本実施形態では、外管２の上端部２ａ及び下端部２ｂが開口し、上端部２ａの開口が水取込口６とされている。なお、本実施形態では、吸引口１が円形孔、楕円形孔などとして形成されるが、特にその形状を限定する必要はない。また、複数の吸引口１は、必ずしも上下に隣り合う吸引口１の位置を周方向にずらして配設しなくてもよく、上下方向の同一線上に配設するようにしてもよい。但し、外管２の強度や、後述する開閉装置１０の設置、堆積物Ｓを複数の吸引口１のそれぞれから均一に吸引できるようにすること（吸込の均一化）などを考慮すると、図１に示すように複数の吸引口１を千鳥配置することが好ましい。
【００２５】
そして、このように構成した外管２は、軸線Ｏ１方向を上下方向に向け、水取込口６を水Ｗ中に配し、且つ複数の吸引口１を堆積物Ｓ中に配して立設される。また、本実施形態の外管２は、堆積物Ｓの表面Ｓ１から予め設定した吸引除去範囲Ｒよりもさらに下方に外管２の下端部２ｂ側を貫入し、必要根入れ長Ｔを確保することにより支持して立設され、水域に常設される。
【００２６】
なお、外管２は、必要根入れ長Ｔを確保して立設するのではなく、別途設けた支持柱で支持するなどして立設してもよい。すなわち、外管２は、軸線Ｏ１方向を上下方向に向け、水取込口６を水Ｗ中に配し、且つ複数の吸引口１を堆積物Ｓ中に配して立設することが可能であれば、特にその手段、手法を限定する必要はない。また、外管２は、水域に常設するのではなく、適宜移動可能に支持して立設するようにしてもよい。
【００２７】
内管４は、例えば鋼管であり、外管２の内径よりも小さな外径を備えて形成されている。また、内管４は、導入口３の位置を単独で決めるのではなく、外管２の吸引口１の位置に対応するように設定して形成されている。そして、本実施形態では、外管２の吸引口１の位置に対応するように、複数の導入口３が、内管４の軸線Ｏ２方向（中心軸方向）に所定の間隔をあけて配設されるとともに、軸線Ｏ２方向の上下に隣り合う導入口３の位置を軸線Ｏ２中心の周方向にずらして配設されている。なお、本実施形態では、導入口３が円形孔、楕円形孔などとして形成されるが、吸引口１と同様、特にその形状を限定する必要はない。
【００２８】
また、図２及び図３に示すように、内管４には、各導入口３をそれぞれ個別に開閉する開閉装置１０が設けられている。この開閉装置１０は、内管４の周面の曲率と略等しい曲率で湾曲形成された円弧板状の開閉板１１と、開閉板１１を内管４に重ねた状態で支持するとともに内管４の軸線Ｏ２方向に進退させる駆動機構１２とを備えて構成されている。また、駆動機構１２は、例えば、一端を開閉板１１に接続し、その中心軸線を内管４の軸線Ｏ２方向に配して設けられた進退ロッド１３と、進退ロッド１３を支持するとともに軸線Ｏ２方向に進退駆動させる駆動部１４とを備えている。そして、図３（ａ）に示すように、駆動部１４の駆動によって進退ロッド１３を軸線Ｏ２方向の一方向に退避させて開閉板１１を一方向に退避させると、内管４の導入口３が開放される。また、図３（ｂ）に示すように、進退ロッド１３を軸線Ｏ２方向の他方向に進出させて開閉板１１を他方向に進出させると、内管４の導入口３に重なり、開閉板１１によって導入口３が閉塞される。
【００２９】
そして、図１及び図２に示すように、内管４は、その外面４ｃと外管２の内面２ｃとの間に隙間Ｈをあけて外管２の内部に挿入設置される。このとき、例えば内管４の導入口３と外管２の吸引口１の一対の導入口３と吸引口１が対向配置するように、すなわち、一対の導入口３と吸引口１が所定の相対位置に配置されるように、外管２の内部に内管４を挿入設置する。
【００３０】
また、図２に示すように、本実施形態の内管４には、外面４ｃから外側に突設された軸部１５に接続して支持されたローラー部材（ゴムローラー）１６が軸線Ｏ２方向に所定の間隔をあけて複数設けられている。これにより、外管２の内部に内管４を挿入して設置する際や外管２の内部から内管４を引き抜く際には、ローラー部材１６によって内管４が円滑に案内され、その挿入、引き抜きが容易に行える。また、外管２の内部に内管４を挿入すると、ローラー部材１６が外管２の内面２ｃとの間に介在するため、確実に外管２と内管４との間に所定の大きさの隙間Ｈが形成される。
【００３１】
さらに、図２及び図３に示すように、内管４には、外管２の吸引口１から外管２と内管４の隙間Ｈに入り込んだ堆積物Ｓが隙間Ｈの下部に落下することを防止するための堆積物落下防止手段２０が設けられている。そして、本実施形態の堆積物落下防止手段２０は、各一対の導入口３と吸引口１毎に設けられており、導入口３の僅かに下方の位置において、内管４の外面４ｃから外管２の内面２ｃに向けて突出し、内管４の軸線Ｏ２を中心とした周方向に延びる底板部２１と、内管４の外面４ｃから外管２の内面２ｃに向けて突出するとともに、底板部２１の周方向の一端と他端にそれぞれ下端を接続し、軸線Ｏ２方向に沿って上方に延びる一対の側板部２２、２３とを備えて構成されている。また、底板部２１は、導入口３及び吸引口１の周方向の幅よりも大きな幅寸法で形成されている。一対の側板部２２、２３は、導入口３及び吸引口１の軸線Ｏ２方向の長さよりも大きな長さ寸法で形成されるとともに、一対の側板部２２、２３の周方向の間に導入口３及び吸引口１が配置されるように形成されている。さらに、底板部２１及び側板部２２、２３は、内管４の外面４ｃから外管２の内面２ｃに向けて径方向外側に突出する突出寸法を、外管２と内管４の隙間Ｈの厚さ寸法よりも僅かに小さな寸法にして形成されている。
【００３２】
これにより、外管２の内部の所定位置に内管４を挿入設置すると、一対の導入口３と吸引口１の間の隙間Ｈは、下方が底板部２１によって、両側方が一対の側板部２２、２３によって囲繞された状態となる。そして、この堆積物落下防止手段２０によって、底板部２１と一対の側板部２２、２３と外管２の内面２ｃと内管４の外面４ｃとで囲まれ、開閉装置１０で開放した導入口３と吸引口１がそれぞれ開口して連通する空間Ｐを形成することが可能になる。
【００３３】
一方、排出管５は、可撓性を有する管材であり、図１及び図２に示すように、一端部５ａを内管４の上端部４ａに接続し、内管４と連通して配設される。また、本実施形態において、この排出管５は、他端部５ｂをダムの堤体２４に設けられた排砂管に接続するなどし、この他端部５ｂをダム貯水池などの水面Ｗ１よりも下方に配して設けられている。さらに、排出管５は、フロート２５を接続し、一端部５ａから他端部５ｂの間の部分を水Ｗ中に浮遊した状態にして配設されている。なお、排出管５は、一端部５ａから他端部５ｂの間の部分を堆積物Ｓ上に載置して配設しても特に問題はない。
【００３４】
次に、上記構成からなる本実施形態の水中堆積物の吸引搬送装置Ａを用いて堆積物Ｓを搬送除去する方法について説明するとともに、本実施形態の水中堆積物の吸引搬送装置Ａ及び水中堆積物の吸引搬送方法の作用及び効果について説明する。
【００３５】
図１及び図２に示すように、水底に溜まった土砂等の堆積物Ｓを除去する際には、はじめに、軸線Ｏ１方向を上下方向に向け、水取込口６を水Ｗ中に配し、且つ複数の吸引口１を堆積物Ｓ中に配して、外管２を設置する。
【００３６】
このとき、例えば鋼管杭の施工法で多用される中掘工法を適用して外管２を設置することができる。具体的に、外管２の内部にスパイラルオーガスクリューを挿入し、台船に載せるなどした杭打機の駆動装置に外管２をセットする。次に、駆動装置によってオーガスクリューと外管２を水底に降下させるとともにオーガスクリューを回転させ、堆積物Ｓを掘削する。また、外管２の内部を通じて掘削した堆積物Ｓを排出させながら外管２を自重によって、あるいは圧入装置による加圧によって堆積物Ｓ中に貫入させる。そして、堆積物Ｓの表面Ｓ１から予め設定した吸引除去範囲Ｒよりも下方に外管２の下端部２ｂ側を貫入して所定の根入れ長Ｔを確保するとともに、水取込口６が水Ｗ中に配され、且つ複数の吸引口１が堆積物Ｓ中に配された状態となって外管２が立設される。これにより、外管２の内部から土砂等の堆積物Ｓを排出しつつ外管２を立設することができる。
なお、外管２の下端部２ｂ側を所定の根入れ長Ｔで貫入した段階で、セメントミルクなどの根固液を噴射しながらオーガスクリューを引き上げ、外管２の下端部２ｂ側を根固めしてもよい。この場合には、より安定した状態で外管２を立設することができる。また、外管２の内部の根入れした部分に底盤コンクリート２６を打設し、水Ｗの流れによって外管２の下端部２ｂ側の地盤（堆積物Ｓ）の侵食を防止する対策を講じておくことが好ましい。
【００３７】
次に、外管２を設置した後、外管２の内部に内管４を挿入設置する。このとき、例えば予め内管４の上端部４ａに排出管５の一端部５ａを接続し、開閉装置１０によって全ての導入口３を閉じた状態で、内管４を外管２の内部に挿入してゆく。そして、排出管５の他端部５ｂを接続した排砂管のバルブを開くなどして、排出管５の他端部５ｂ側を開放すると、水圧（水位差）によって自動的に、外管２の上端部２ａに開口する水取込口６から外管２と内管４の隙間Ｈに水Ｗが流れる。そして、この隙間Ｈを下方に流通する水Ｗが内管４の下端４ｂの開口部４ｄから内管４の内部に流れ込み、この内管４の内部を上方に流通するとともに排出管５を流通し、排出管５の他端部５ｂから外部に排出される水Ｗの流れが形成される。
【００３８】
これにより、内管４を設置する際に、外管２の吸引口１から内部に堆積物Ｓが入り込んで外管２の内部の下部に堆積物Ｓが溜まってしまっている場合であっても、内管４を外管２に挿入しつつ、内管４の下端４ｂの開口部４ｄから前記水Ｗの流れによって下部に溜まった堆積物Ｓを吸引し、排出管５から外部に除去することができる。よって、外管２の内部に堆積物Ｓが溜まっていても、図１及び図２に示すように、堆積物Ｓを吸引除去しながら確実に内管４を外管２の内部の所定位置に挿入設置することができる。
【００３９】
また、このとき、内管４にローラー部材１６が設けられていることで、外管２の内部に内管４を挿入して設置する際に、ローラー部材１６によって内管４が円滑に案内され、挿入作業が容易に行える。さらに、外管２の内部に内管４を挿入すると、ローラー部材１６が外管２の内面２ｃとの間に介在するため、確実に外管２と内管４との間に所定の大きさの隙間Ｈが形成される。
【００４０】
また、外管２の内部の所定位置に内管４を挿入設置すると、各段の一対の導入口３と吸引口１の間の隙間Ｈは、図２及び図３に示すように、下方が堆積物落下防止手段２０の底板部２１によって、両側方が一対の側板部２２、２３によって囲繞された状態となる。これにより、堆積物落下防止手段２０によって、開閉装置１０で開放した導入口３と吸引口１がそれぞれ開口して連通する空間Ｐが前記隙間Ｈに形成される。
【００４１】
次に、本実施形態では、図４から図６に示すように、内管４の軸線Ｏ２方向の上方の導入口３から下方の導入口３の順に段階的に開放してゆく。なお、図４、図５、図６は、各段の導入口３を開き、各段の吸入口１から堆積物Ｓを吸引除去し終えた状態を図示している。
【００４２】
具体的に、本実施形態の水中堆積物の吸引搬送方法では、まず、図４及び図７に示すように、内管４の最上段（一段目）に位置する導入口３を、この導入口３を開閉する開閉装置１０を駆動して開く。すると、外管２の上端部２ａの水取込口６から隙間Ｈに入り、隙間Ｈを下方に流通する水Ｗが最上段の導入口３から内管４の内部に流れ込み、内管４から排出管５を通じて外部に排出される水Ｗの流れが形成される。
【００４３】
このような水Ｗの流れが形成されて隙間Ｈを水Ｗが流通すると、負圧が発生し、図４及び図７に示すように、最上段の導入口３と一対の最上段の吸引口１から堆積物Ｓが隙間Ｈに吸引され、水Ｗとともに内管４、排出管５で搬送されて外部に排出される。また、水Ｗが外管２と内管４の隙間Ｈを連続的に流れることによって、外部の堆積物Ｓが最上段の吸引口１を中心とし、堆積物Ｓの安息角θに応じた角度のすり鉢状に崩落しながら、順次最上段の吸引口１から外部の堆積物Ｓが吸引されて除去されてゆく。
【００４４】
また、このとき、各段の一対の導入口３と吸引口１の間の隙間Ｈが、堆積物落下防止手段２０の底板部２１と一対の側板部２２、２３によって囲繞された状態にあるため（図３参照）、吸引口１から吸引された堆積物Ｓが、底板部２１で受けられ、且つ底板部２１と一対の側板部２２、２３によって堰き止められて、導入口３から内管４の内部に入らずに隙間Ｈの下部に落下することが防止される。これにより、隙間Ｈが堆積物Ｓで詰まってしまうなどの不都合が生じることが防止され、確実且つ効率的に堆積物Ｓが吸引除去されてゆくことになる。
【００４５】
そして、堆積物Ｓがすり鉢状に除去されて最上段の吸引口１が水Ｗ中に露出すると、堆積物Ｓではなく水Ｗが最上段の吸引口１から吸引され、最上段の導入口３から内管４、排出管５を通じて外部に排出される。このため、図４に示すように最上段の吸引口１によって堆積物Ｓを吸引できなくなった段階で、あるいは最上段の吸引口１から吸引して除去される堆積物Ｓの量が少なくなった段階で、図５に示すように、開閉装置１０を駆動し、最上段の導入口３を閉じるとともに、この最上段の導入口３から一段下方に位置する二段目（中段）の導入口３を開放する。すると、図５及び図７に示すように、外管２の上端部２ａの水取込口６及び一段目の吸引口１から隙間Ｈに入り、隙間Ｈを下方に流通する水Ｗが二段目の導入口３から内管４の内部に流れ込み、内管４から排出管５を通じて外部に排出される水Ｗの流れが形成される。
【００４６】
このような水Ｗの流れが形成されると、最上段の導入口３と一対の最上段の吸引口１から堆積物Ｓが隙間Ｈに吸引されるときと同様、図５及び図７に示すように、隙間Ｈに生じる負圧によって二段目の吸引口１から堆積物Ｓが吸引され始め、水Ｗとともに内管４、排出管５で搬送されて外部に排出される。また、最上段の吸引口１から堆積物Ｓを吸引した状態と同様、水Ｗが外管２と内管４の隙間Ｈを連続的に流れることによって、外部の堆積物Ｓが二段目の吸引口１を中心とし、堆積物Ｓの安息角θに応じた角度のすり鉢状に崩落しながら、順次二段目の吸引口１から外部の堆積物Ｓが吸引されて除去されてゆく。
【００４７】
また、図６及び図７に示すように、最下段の導入口３を開き、上記と同様に水Ｗの流れを形成して堆積物Ｓをすり鉢状に崩壊しながら吸引除去する。そして、図４から図７に示したように、順次最上段から最下段の導入口３を開閉し、各段の吸引口１からすり鉢状に崩落させながら堆積物Ｓを吸引除去してゆく。すなわち、複数の導入口３を内管４の軸線Ｏ２方向の上方の導入口３から下方の導入口３の順に順次開閉し、堆積物Ｓを表層Ｓ１側から段階的に吸引除去してゆく。これにより、従来のように堆積物Ｓの表層Ｓ１から吸引口１までの浸透流長が大きくなりすぎることがなく、堆積物Ｓがある程度圧密されていても、パイピング破壊を発生させて表層Ｓ１側から順次吸引して確実に除去される。
【００４８】
なお、図４、図５、図６では、外管２及び内管４の軸線Ｏ１、Ｏ２を中心としたすり鉢状に堆積物Ｓが吸引除去されるように図示しているが、実際には、各段の吸入口１を中心としたすり鉢状に堆積物Ｓが吸引除去されてゆく。
【００４９】
また、表１及び表２に示すように、例えば、安息角θが３０度の土砂等の堆積物Ｓを土層厚１０ｍの位置の導入口３を開いて吸引除去した場合には、すり鉢の半径が１７．３ｍとなり、約３０００ｍ３の堆積物Ｓが吸引除去されることになる。よって、本実施形態の水中堆積物の吸引搬送装置Ａ及び水中堆積物の吸引搬送方法においては、従来と比較し、吸引可能な堆積物Ｓの層厚を大きくし、吸引土量を増大させて、効率的且つ経済的に堆積物Ｓの搬送除去作業が行えることになる。
【００５０】
【表１】
0005717564.tif 000002
【００５１】
【表２】
0005717564.tif 000003
【００５２】
さらに、外管２及び内管４が立設されているため、従来のように吸引管を堆積物Ｓ上や堆積物Ｓ中に横にして設置する場合と比較し、外管２の吸引口１や内管４の導入口３が異物によって閉塞しにくくなる。なお、予め堆積物Ｓの表面Ｓ１にネット部材を敷設しておき、このネット部材で異物が吸引口１に吸引されることを防止することもでき、この場合には、さらに確実に吸引口１や導入口３の異物による閉塞が防止される。
【００５３】
また、最下段の導入口３を開放して堆積物Ｓの表面Ｓ１から予め設定した吸引除去範囲Ｒの堆積物Ｓを除去した段階で、内管４を外管２から引き抜いて回収する。このとき、内管４にローラー部材１６が設けられているため、外管２の内部から内管４を引き抜く際には、ローラー部材１６によって内管４が円滑に案内され、その引き抜きが容易に行える。さらに、このように外管２、内管４ともに従来のように堆積物Ｓに埋設されていないことで、外管２と内管４を分離して回収できるため、メンテナンスが容易に行え、回収した内管４を他の位置に設置した外管２の内部に挿入設置し、内管４を転用しながら順次堆積物Ｓの吸引除去が行える。
【００５４】
したがって、本実施形態の水中堆積物の吸引搬送装置Ａ及び水中堆積物の吸引搬送方法においては、他端部５ｂから排出させるように排出管５内に水Ｗを流通させると、外管２の水取込口６から外管２と内管４の隙間Ｈに水Ｗが入り込み、この水Ｗが連続的に隙間Ｈを流通して導入口３から内管４の内部に入り込み、内管４から排出管５の内部を流通して排出される。また、このとき、水Ｗが流通することにより外管２と内管４の隙間Ｈに負圧が発生し、この負圧によって外管２の吸引口１から堆積物Ｓを隙間Ｈに吸引することができ、隙間Ｈから内管４、内管４から排出管５を通じて水Ｗとともに堆積物Ｓを搬送除去することが可能になる。また、排出管５の他端部５ｂを少なくとも水面Ｗ１よりも下方に配しておくと、サイフォンの原理によって排出管５の内部、隙間Ｈ、内管４の内部に水Ｗを自動的に流通させることができ、特別にエネルギーを要することなく、堆積物Ｓを吸引搬送して除去することが可能になる。
【００５５】
また、外管２と内管４が軸線Ｏ１、Ｏ２方向を上下方向に向けて立設されるため、例えば堆積物Ｓに溝を掘削形成する必要がない。さらに、開閉装置１０によって内管４の任意の導入口３を開放すると、この導入口３に対応した外管２の吸引口１を中心としたすり鉢状に堆積物Ｓを崩落させて吸引除去することができる。
【００５６】
これにより、上方の導入口３から下方の導入口３を順に段階的に開放し、各段の導入口３に対応した吸引口１によって段階的に堆積物Ｓを吸引除去してゆくことにより、従来のように堆積物Ｓの表層Ｓ１から吸引口１までの浸透流長が大きくなりすぎて、パイピング破壊を発生させることが困難になることがなく、堆積物Ｓの層厚が数十ｍに達した場合であっても、効率的ひいては経済的に堆積物Ｓを吸引搬送して除去することが可能になる。
【００５７】
さらに、外管２及び内管４が立設されるため、従来の吸引管を堆積物Ｓ上や堆積物Ｓ中に横にして設置する場合と比較し、外管２の吸引口１や内管４の導入口３が異物によって閉塞しにくい。また、外管２及び内管４が立設され、従来のように堆積物Ｓ中に埋設されないため、さらに、外管２から内管４を引き抜いて分離回収することが可能になり、メンテナンス性を向上させることが可能になる。さらに、内管４を外管２に挿入して設置するため、外管２によって内管４や開閉装置１０などを流木などから保護することが可能になり、この点からもメンテナンス性を向上させることが可能になる。
【００５８】
また、内管４の複数の導入口３を開閉する開閉装置１０を備えていることによって、所望の位置の導入口３を適宜開閉装置１０で開閉することが可能になる。これにより、所望の高さ（深さ）位置の導入口３を開き、外管２の上端部２ａからこの所望の高さ位置の導入口３まで、外管２と内管４の間の隙間Ｈに水Ｗを流通させることができ、外管２の上端部２ａからこの高さ位置の導入口３までの範囲にある吸引口１から堆積物Ｓを吸引することができる。すなわち、複数の導入口３を適宜開閉することによって、負圧を生じさせて吸引口１から堆積物Ｓを吸引する位置を自在に設定することが可能になる。
【００５９】
さらに、外管２の吸引口１から外管２と内管４の隙間Ｈに吸引した堆積物Ｓが下方に落下することを防止する堆積物落下防止手段２０が設けられていることにより、外管２と内管４の隙間Ｈに吸引した堆積物Ｓを確実に所望の導入口３から内管４に取り入れて搬送除去することが可能になる。
【００６０】
以上、本発明に係る水中堆積物の吸引搬送装置及び水中堆積物の吸引搬送方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００６１】
例えば、本実施形態では、排出管５の他端部５ｂを少なくとも水面Ｗ１よりも下方に配し、サイフォンの原理によって排出管５の内部、隙間Ｈ、内管４の内部に水Ｗを自動的に流通させるものとして説明を行ったが、吸引ポンプなどを用いて排出管５の内部、隙間Ｈ、内管４の内部に水Ｗを流通させて、吸引口１から堆積物Ｓを吸引除去するようにしてもよい。
【００６２】
また、本実施形態では、外管２の上端部２ａの開口が水取込口６であるものとして説明を行ったが、例えば図８に示すように、水取込口６を外管２の側面に形成してもよく、この場合においても、本実施形態と同様に、水取込口６から取り込んだ水Ｗを隙間Ｈに流通させ、発生した負圧によって堆積物Ｓを吸引口１から吸引し、搬送除去することが可能である。
【００６３】
さらに、内管４の下端４ｂに開口部４ｄを設け、この開口部４ｄから外管２の下部に溜まった堆積物Ｓを吸引除去するように説明を行ったが、下端４ｂを閉塞して有底筒状の内管４を用いるようにしてもよい。
【００６４】
また、本実施形態では、堆積物落下防止手段２０が、内管４の外面４ｃから外管２の内面２ｃに向けて突出し、内管４の軸線Ｏ２を中心とした周方向に延びる底板部２１と、底板部２１の周方向の一端と他端にそれぞれ下端を接続し、軸線Ｏ２方向に沿って上方に延びる一対の側板部２２、２３とを備えて構成されているものとして説明を行った。これに対し、本発明に係る堆積物落下防止手段は、内管４の外面４ｃから外管２の内面２ｃに向けて突出し、外管２の吸引口１から隙間Ｈに入った堆積物Ｓを受けて、この堆積物Ｓが隙間Ｈの下部に落下することを防止することが可能であれば、特に本実施形態の構成に限定する必要はない。
【００６５】
例えば図９に示すように、一対の吸引口１と導入口３の下方に位置する内管４の外周の所定位置に膨縮自在なパッカー２７を取り付けて堆積物落下防止手段２０を構成してもよい。すなわち、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、内管４の外周に取り付けたゴム製のパッカー２７の内部（パッカー２７と内管４の外面４ｃの間）にエアーや水Ｍを圧入し、パッカー２７を膨らませる（突出させる）とともに外管２の内面２ｃに接触させて隙間Ｈを閉塞するようにし、この膨張したパッカー２７で吸引口１から吸引した堆積物Ｓを受け、隙間Ｈの下部に落下することを防止するようにしてもよい。また、他の吸引口１から堆積物Ｓを吸引する際には、エアーや水を排出させるだけでパッカー２７が収縮するため、容易に隙間Ｈを開放することができる。なお、上記のように、本実施形態の底板部２１のように機能するパッカー２７を備えて堆積物落下防止手段２０を構成した場合には、本実施形態の側板部２２、２３に相当する部材は不要である。
【００６６】
また、底板部２１と一対の側板部２２、２３を備えて堆積物落下防止手段２０を構成した場合において、本実施形態では、各側板部２２、２３が吸引口１の軸線Ｏ２方向の長さよりも大きな長さ寸法で形成されているものとしたが、側板部２２、２３の長さは、必ずしも吸引口１の長さより大きくしなくてもよい。吸引口１から隙間Ｈ（底板部２１と一対の側板部２２、２３と外管２の内面２ｃと内管４の外面４ｃとで囲まれた空間Ｐ）に吸引された堆積物Ｓを隙間Ｈの下部に落下させないという点で、本実施形態のように吸引口１よりも側板部２２、２３の長さを大きくすることが安全側となり好ましいが、側板部２２、２３は、少なくとも、側板部２２、２３の位置（ひいては底板部２１の周方向の長さ）に応じ、前記空間Ｐに入り込んだ堆積物Ｓが安息角により崩れない長さを備えていればよい。
【００６７】
また、図３では、側板部２２、２３がＬ字状に形成され、開閉装置１０の円弧板状の開閉板１１の両側部をそれぞれ側板部２２、２３に係合させ、これら一対の側板部２２、２３が、開閉装置１０の駆動部１４の駆動によって軸線Ｏ２方向に進退する開閉板１１をガイドするものとして図示した。これに対し、一対の側板部２２、２３は、このようなガイド機能を備えている必要はなく、吸引口１から吸引された堆積物Ｓを隙間Ｈの下部に落下させない機能を発揮すればよいため、単に平板状に形成してもよい。
【００６８】
さらに、本実施形態では、内管４にローラー部材１６を設けることにより、外管２の内部への内管４の挿入、外管２の内部から内管４の引き抜きを容易に行えるようにし、且つこのローラー部材１６によって外管２と内管４との間に所定の大きさの隙間Ｈを形成するものとして説明を行ったが、例えば、堆積物落下防止手段２０の底板部２１をガイドとして内管４の挿入、引き抜きを行い、且つ底板部２１によって隙間Ｈを確保することも可能であり、ローラー部材１６を備えることに限定する必要はない。
【符号の説明】
【００６９】
１      吸引口
２      外管
２ａ    上端部
２ｂ    下端部
２ｃ    内面
３      導入口
４      内管
４ａ    上端部
４ｂ    下端部
４ｃ    外面
４ｄ    開口部
５      排出管
５ａ    一端部
５ｂ    他端部
６      水取込口
１０    開閉装置
１１    開閉板
１２    駆動機構
１３    進退ロッド
１４    駆動部
１５    軸部
１６    ローラー部材
２０    堆積物落下防止手段
２１    底板部
２２    側板部
２３    側板部
２４    堤体
２５    フロート
２６    底盤コンクリート
２７    パッカー
Ａ      水中堆積物の吸引搬送装置
Ｈ      隙間
Ｏ１    外管の軸線
Ｏ２    内管の軸線
Ｗ      水
Ｗ１    水面
Ｒ      吸引除去範囲
Ｓ      堆積物
Ｓ１    表面（表層）
Ｔ      必要根入れ長
【図１】
0005717564.tif 000004
【図２】
0005717564.tif 000005
【図３】
0005717564.tif 000006
【図４】
0005717564.tif 000007
【図５】
0005717564.tif 000008
【図６】
0005717564.tif 000009
【図７】
0005717564.tif 000010
【図８】
0005717564.tif 000011
【図９】
0005717564.tif 000012