(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撒布台船と、この撒布台船に備えられ、撒布台船から水底に敷砂を撒布する砂撒装置と、前記敷砂を砂撒装置に搬送して供給する供給装置と、を備え、前記供給装置から供給される敷砂を前記砂撒装置により水底に撒布して、水底軟弱地盤上に砂層を形成させる水底軟弱地盤の砂撒システムであって、
前記供給装置は、敷砂と水とを混合すると共に、この水と混合された状態の敷砂を空気圧送により前記砂撒装置に搬送し、
前記砂撒装置は、前記供給装置により供給される水と混合されて空気圧送された状態の敷砂から空気を分離する分離手段と、水面に向う方向に傾斜する傾斜部を有する撒布手段と、を備え、
前記分離手段は、水と混合されて空気圧送された状態の敷砂から空気を分離して前記傾斜部に排出し、
前記撒布手段は、前記傾斜部の敷砂が移動する少なくとも一部の部分が弾性を有し、かつ、この傾斜部の弾性を有する部分を所定の複数位置で上下方向に変位させる上下変位手段を備え、この上下変位手段により前記傾斜部を複数位置で上下方向に変位させ、前記傾斜部の上面で敷砂が移動する部分の曲面形状を、敷砂が前記傾斜部に沿い水面に向う方向に広がりながら移動するように調整可能とされていることを特徴とする水底軟弱地盤の砂撒システム。
【請求項２】
請求項１記載の水底軟弱地盤の砂撒システムにおいて、
前記分離手段は、前記空気圧送された状態の敷砂が少なくとも内面の一部に沿って中心軸まわりに回転される２つの略円筒状の円筒部を備え、これら２つの円筒部は互いに略平行に配置され、これら２つの円筒部の中心軸に直交する方向の断面が互いに共通する部分を有し、かつ、この共通する部分で２つの円筒部が互いに連通し、前記空気圧送された状態の敷砂が、一方の円筒部での回転方向と他方の円筒部での回転方向とが反対となるように導かれることを特徴とする水底軟弱地盤の砂撒システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の水底軟弱地盤の砂撒システムにおいて、
前記撒布手段は、前記分離手段により空気を分離して排出された敷砂を、前記撒布手段の傾斜部に沿い水面に向う方向に移動させる際に、前記傾斜部の敷砂が排出される部分より上方から水面に向う傾斜部に沿って水を供給することを特徴とする水底軟弱地盤の砂撒システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の水底軟弱地盤の砂撒システムにおいて、
前記撒布手段は、傾斜部に沿い水面に向う方向に移動する敷砂の量を規制する敷砂移動量規制手段を備えることを特徴とする水底軟弱地盤の砂撒システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の水底軟弱地盤の砂撒システムを用いた砂撒工法であって、
供給装置により、水底に撒布される敷砂と水とを混合すると共に、この水と混合された状態の敷砂を空気圧送により搬送して砂撒装置に供給し、
砂撒装置に供給される水と混合されて空気圧送された状態の敷砂から空気を分離して水底に撒布し、水底軟弱地盤上に砂層を形成させることを特徴とする水底軟弱地盤の砂撒システムを用いた砂撒工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、敷砂を撒布して水底軟弱地盤上に砂層を形成させる水底軟弱地盤の砂撒システム、および水底軟弱地盤の砂撒システムを用いた砂撒工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、河川、湖沼、海、低湿地などにおいて、例えば、護岸により造られた外郭の内部を、浚渫土を用いて埋め立てる場合がある。そして、埋め立てられた浚渫土に水がはられ、砂撒装置を備える撒布台船から敷砂が撒布される。こうして、浚渫土の上に砂層を形成した後に水処理がなされ、この水処理の後に山土が盛られて埋立地が形成される。
【０００３】
このように、埋立に際して、浚渫土の上に敷砂を撒布して砂層を形成する場合がある。一方、海底のヘドロを封じ込めて改善浄化するために、海底のヘドロの上に敷砂を撒いて砂層を形成する場合がある。
このような浚渫土やヘドロなどの水底軟弱地盤の上に砂層を形成する砂撒システムとしては、種々の方式のシステムが知られている。例えば、（１）ポンプにより配水管を通じて送られる敷砂を、特殊な構造の撒布管や撒布管装置の砂撒きレッドによって換幅して撒布する方式、（２）ブラインド式砂落下装置に敷砂を入れて所定の厚さに均した後、このブラインド式落下装置を水底近くで開放して敷砂を落下させる方式、（３）トレミー管を利用して砂撒きする方式、（４）コンベアやロータリフィーダにより敷砂を定量的に撒布する方式、などの方式が知られている。
いずれの方式のシステムでも、浚渫土などの水底軟弱地盤の近くで敷砂を静かに着底させ、水底軟弱地盤の捲き上りが防止されるように考慮され、水底軟弱地盤が捲き上げられて生じる濁りが抑制される。
【０００４】
このような砂撒工法において、水底に撒かれる敷砂を砂撒装置に供給する方法は（ａ）スラリー方式と（ｂ）ドライ方式とに大別される。
スラリー方式では、水底に撒布される敷砂を一定の混合度で水と混合してスラリーとし、このスラリーを砂撒装置に搬送する。スラリーを搬送する方法としては、サンドポンプなどのマイクロポンプによる周知の水搬方法が適用される。対して、ドライ方式では、水底に撒布される敷砂が土運船などに貯留され、この土運船により砂撒装置の近くまで敷砂が直接供給される。そして、水底に撒かれる敷砂は、土運船を介して砂撒装置のトレミー管やブラインド式落下装置などに投入される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先ず、上述のドライ方式では、水底に撒布される敷砂を、土運船を介して砂撒装置に供給するときに、例えば、運航する領域の水深が浅いと、在来の土運船が運航できない状態が生じる。この場合に、土運船が積載する砂の量を軽くすることで、土運船が運航できるキッ水を確保しようとすると、水底に撒かれる敷砂を土運船が運搬する運搬効率が低下して経済性が損なわれる。
一方、スラリー方式では、従来のポンプなどにより敷砂をスラリーとした状態で搬送する場合、水底に撒かれる敷砂に付着している細粒分が、スラリーの搬送中に搬送水にとけ出す。そして、上述の埋め立てに際して、この状態でスラリーが撒布されることにより、濁水が周囲に吐出されて濁りが発生する。このように濁りが発生した状態では、水処理にかかる負荷が著しく増加し、例えば、搬送されるスラリーが１０％の含泥率である場合、５０ｍ3（およそ１０ｍ×１０ｍ×０．５ｍ）の敷砂に対して、４５０ｍ3程度の大量の水が必要となる。従って、水処理のために大がかりな設備が必要であり経済性が損なわれる。
【０００６】
本発明の課題は、敷砂を砂撒装置に搬送して水底に撒布する一連の過程で、経済的に敷砂を撒布できる水底軟弱地盤の砂撒システム、および水底軟弱地盤の砂撒システムを用いた砂撒工法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明は、例えば、図１〜６に示すように、撒布台船１０と、この撒布台船に備えられ、撒布台船から水底に敷砂を撒布する砂撒装置２０と、前記敷砂を砂撒装置に搬送して供給する供給装置（例えば、空気圧送プラント３０と貯留槽６１）と、を備え、前記供給装置から供給される敷砂を前記砂撒装置により水底に撒布して、水底軟弱地盤（例えば、埋立土１０８）上に砂層（例えば、敷砂層１０９）を形成させる水底軟弱地盤の砂撒システム１であって、前記供給装置は、敷砂と水とを混合すると共に、この水と混合された状態の敷砂を空気圧送により前記砂撒装置に搬送し、前記砂撒装置は、前記供給装置により供給される水と混合されて空気圧送された状態の敷砂から空気を分離する分離手段（例えば、二連式サイクロン４０）を備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、敷砂と水とを所定の混合比で混合すると共に、この水と混合された状態の敷砂を、空気圧送により砂撒装置に搬送する供給装置が設けられる。また、砂撒装置は、水と混合されて空気圧送された状態の敷砂から空気を分離する分離手段を備える。これにより、空気エネルギを利用して、水底に撒布される敷砂が供給装置により砂撒装置に効率よく搬送される。そして、分離手段により、空気圧送された状態の敷砂から空気が分離される。このように空気圧送された敷砂から空気を分離した状態で、砂撒装置により敷砂が撒布され、水底軟弱地盤上に好適に砂層が形成される。
このように、空気エネルギを利用して供給装置により敷砂が搬送されるので、供給装置と砂撒装置とがある程度遠く離れている場合（例えば、護岸により隔てられた埋め立て地など）でも、容易に長距離搬送して砂撒装置に敷砂が供給される。これにより、例えば、土運船により砂撒装置の付近まで敷砂を直接運搬する従来のドライ方式と比較して、運搬効率を確保しながら敷砂を砂撒装置に供給できる。従って、敷砂を砂撒装置に搬送して水底に撒布する一連の過程で、経済的に敷砂が水底軟弱地盤上に撒布される。
また、空気エネルギを利用して供給装置により敷砂が搬送されるので、例えば、水と混合してスラリーとすることで、周知のポンプなどにより敷砂を搬送するための流動性を与えるスラリー方式と比較して、敷砂と混合される水の量が大幅に低減される。これにより、水底軟弱地盤上に敷砂を撒布したのちの水処理に大きな負荷がかかることが抑制される。
また、供給装置により敷砂を搬送する際に、敷砂と混合される水の量は、空気圧送により敷砂を搬送できる最小限の量にとどめられる。これにより、水と敷砂とを混合したスラリーを搬送するスラリー方式と比較して、敷砂を撒布するときに濁りを生じることが抑制される。従って、上述の水処理にかかる負荷がさらに抑制される。
以上により、敷砂を砂撒装置に搬送して水底に撒布する一連の過程で、敷砂が経済的に撒布される。
【０００９】
また、本発明は、上記の水底軟弱地盤の砂撒システムにおいて、例えば、図１、３、４に示すように、前記砂撒装置は、水面に向う方向に傾斜する傾斜部（例えば、排砂板５４）を有する撒布手段（例えば、排砂シュート５０）を備え、前記分離手段は、水と混合されて空気圧送された状態の敷砂から空気を分離して前記傾斜部に排出し、この分離手段により排出された敷砂を、前記撒布手段の傾斜部に沿い水面に向う方向に移動させて水底に撒布し、水底軟弱地盤上に砂層を形成させることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、砂撒装置は水面に向う方向に傾斜する傾斜部を備えると共に、分離手段は、水と混合されて空気圧送された状態の敷砂から空気を分離して撒布手段の傾斜部に排出する。従って、分離手段により空気が分離されて排出された敷砂を、傾斜部に沿い水面に向う方向に移動させて水底に撒布できる。これにより、砂撒装置に搬送された敷砂が経済的に撒布される。
【００１１】
また、本発明は、上記の水底軟弱地盤の砂撒システムにおいて、例えば、図４に示すように、前記撒布手段は、前記傾斜部の敷砂が移動する少なくとも一部の部分が弾性を有し、かつ、この傾斜部の弾性を有する部分を所定の複数位置で上下方向に変位させる上下変位手段（例えば、ジャッキ５２、５３）を備え、この上下変位手段により前記傾斜部を複数位置で上下方向に変位させ、前記傾斜部の上面で敷砂が移動する部分の曲面形状を、敷砂が前記傾斜部に沿い水面に向う方向に広がりながら移動するように調整可能とされていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、傾斜部の弾性を有する部分を所定の複数位置で上下方向に変位させる上下変位手段が撒布手段に備えられる。これにより、撒布装置の傾斜部の上面で敷砂が移動する部分の曲面形状が、この傾斜部に沿い水面に向う方向に敷砂が広がりながら移動するように調整可能とされている。従って、撒布手段の傾斜部が敷砂を撒布する部分の全体から、ほぼ均等な量の敷砂が撒布されるように傾斜部の曲面形状を調整できる。つまり、分離手段により空気が分離されて排出された敷砂が、この敷砂が排出された傾斜部の部分から、傾斜部の上面を移動する際に、傾斜部が敷砂を撒布する部分の全体に渡って、ほぼ均等な量の敷砂が移動するように曲面形状を調整できる。これにより、水底軟弱地盤上に形成される砂層が、広い領域に渡って均等な厚さとなるように、敷砂を撒布できる。
【００１３】
また、本発明は、上記の水底軟弱地盤の砂撒システムにおいて、例えば、図３に示すように、前記分離手段は、前記空気圧送された状態の敷砂が少なくとも内面の一部に沿って中心軸まわりに回転される２つの略円筒状の円筒部４１ａ、４１ｂを備え、これら２つの円筒部は互いに略平行に配置され、これら２つの円筒部の中心軸に直交する方向の断面が互いに共通する部分を有し、かつ、この共通する部分で２つの円筒部が互いに連通し、前記空気圧送された状態の敷砂が、一方の円筒部での回転方向と他方の円筒部での回転方向とが反対となるように導かれることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、空気圧送された状態の敷砂が、一方の円筒部での回転方向と他方の円筒部での回転方向とが反対となるように導かれる。これにより、これら２つの円筒部に供給される空気圧送された状態の敷砂は、円筒部の少なくとも内面の一部に沿って中心軸まわりに回転し、これら２つの円筒部の中心軸に直交する方向の断面が互いに共通する部分の付近で互いに衝突するようになる。これにより、分離手段から空気を分離して排出される敷砂が、円筒部の内面に沿って回転する慣性力により、飛び散るように排出されたりすることが抑制される。従って、分離手段により空気が分離された敷砂が、傾斜部に排出される位置が好適に揃えられる。
【００１５】
また、本発明は、上記に記載の水底軟弱地盤の砂撒システムにおいて、例えば、図４に示すように、前記撒布手段は、前記分離手段により空気を分離して排出された敷砂を、前記撒布手段の傾斜部に沿い水面に向う方向に移動させる際に、前記傾斜部の敷砂が排出される部分より上方から水面に向う傾斜部に沿って水を供給することを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、傾斜部の敷砂が排出される部分より上方から水面に向う傾斜部に沿って水が供給される。この水は、水面に向って傾斜する傾斜部に沿って流れるので、分離手段により傾斜部に排出される敷砂が、傾斜部の上面に沿ってさらに好適に搬送される。なお、傾斜部に沿って供給される上記水と、空気圧送のために加えられる水と、を合わせても、上述のスラリー方式で使用される水の総量と比較すると、使用される水の総量が大幅に低減される。
【００１７】
また、本発明は、上記の水底軟弱地盤の砂撒システムにおいて、例えば、図４に示すように、前記撒布手段は、傾斜部に沿い水面に向う方向に移動する敷砂の量を規制する敷砂移動量規制手段（例えば、上下スライドゲート５６）を備えることを特徴とする水底軟弱地盤の砂撒システム。
【００１８】
本発明によれば、敷砂移動量規制手段により、撒布手段の傾斜部に沿い水面に向う方向に移動する敷砂の量が規制される。これにより、分離手段がある程度多くの量の敷砂を一度にまとめて排出した場合でも、この排出された多くの量の敷砂がそのまま傾斜部を移動して水底に撒布されることがない。従って、水底軟弱地盤上の広い範囲に渡って均等な厚さに砂層を形成することにさらに寄与する。
【００１９】
また、本発明は、上記の水底軟弱地盤の砂撒システムを用いた砂撒工法であって、供給装置により、水底に撒布される敷砂と水とを混合すると共に、この水と混合された状態の敷砂を空気圧送により搬送して砂撒装置に供給し、砂撒装置に供給される水と混合されて空気圧送された状態の敷砂から空気を分離して水底に撒布し、水底軟弱地盤上に砂層を形成させることを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、敷砂を砂撒装置に搬送して水底に撒布する一連の過程で、敷砂が経済的に撒布される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照して、本発明の実施の形態の水底軟弱地盤の砂撒システム（以下、砂撒システム１）を詳細に説明する。
本実施の形態の砂撒システム１は、図６に示すように、撒布台船１０と、この撒布台船１０に備えられ、敷砂を水底に撒布する砂撒装置２０と、敷砂を砂撒装置２０に空気圧送により搬送して供給する空気圧送プラント３０（供給装置の一部）と、を主体に構成される。
以下の説明においては、護岸１００（図５に図示）により作られた外郭の内部を、浚渫土（水底軟弱地盤）を用いて埋め立てるときに、本実施の形態の砂撒システム１により、浚渫土の上に敷砂を撒布して砂層を形成する場合を主体に説明する。しかし、本実施の形態の砂撒システム１はこの場合に限定されず、その他のさまざまな水底軟弱地盤（例えば、海底のヘドロ）の上に砂層を形成する場合に適用可能であることは勿論である。
【００２２】
護岸１００は、図５に示すように、概略以下の通りに構成されて海域３００からの波力による破損が防止される。すなわち、敷砂１０１の上部に雑石１０２（５〜１００ｋｇ／個）が敷設される。この雑石１０２が敷設される部分で護岸法線Ｐから海面よりには、この雑石１０２の上部に被覆石１０３（１０００ｋｇ／個）が敷設される。さらに、この被覆石１０３の上部に消波ブロック１０４（０．３ｔ／個）が敷設される。一方、敷砂１０１の上部に敷設される雑石１０２の護岸法線Ｐから内陸よりの斜面に、防砂シート１０５が設けられる。この防砂シート１０５が設けられた斜面に土砂１０６が敷設される。さらに、この土砂１０６が設けられた斜面に山土１０７が敷設される。
そして、山土１０７よりも内陸よりに、浚渫土からなる埋立土１０８が埋め立てられている。この浚渫土からなる埋立土１０８の上部には、本実施の形態の砂撒システム１により浚渫土の上に敷砂を撒布して砂層を形成するために水域２００が設けられる。この水域２００は調整水位がおよそ１ｍに保たれる。以上により、護岸１００により作られた外郭の内部を、浚渫土を用いて埋め立てるときに、本実施の形態の砂撒システム１により浚渫土からなる埋立土１０８の上に敷砂が撒布される。
【００２３】
水域２００には、図６に示すように、砂撒装置２０を備える撒布台船１０が運航する。そして、護岸１００により水域２００と隔てられた海域３００に、土運船６０と、圧送プラント３０を装備する船７０と、が運航する。
土運船６０には貯留槽６１（供給装置の一部）が設けられ、この貯留槽６１には水底に撒布される敷砂が貯留される。また、船７０にはバックホウ３１が設けられる。このバックホウ３１は、船７０に対して回動自在に構成される。このバックホウ３１により、土運船６０の貯留槽６１に貯留される砂が空気圧送プラント３０の１次スクリーン３２（図２に図示）に搬送される。すなわち、本実施の形態では、空気圧送プラント３０と貯留槽６１とから供給装置が構成される。
【００２４】
以下、空気圧送プラント３０の構成を説明する。
空気圧送プラント３０は、図２に示すように、砂撒装置２０に供給される砂を貯留する泥槽３４と、この泥槽３４に貯留される砂を搬送する縦形高速スクリュウ３６と、この砂を砂撒装置２０に供給する搬送本管３９と、この砂を空気圧送するために圧縮空気を供給する圧縮空気供給管３Ａと、などを主体に概略構成される。
【００２５】
また、空気圧送プラント３０は、図２に示すように、砂から障害物Ｑを除去する１次スクリーン３２および２次スクリーン３３を備える。これら１次スクリーン３２および２次スクリーン３３には一定の大きさの網目（図示しない）が形成されており、この網目より大きな障害物Ｑを除去する。また、２次スクリーン３３が備える網目は、１次スクリーン３２が備える網目よりも小さく形成される。このように、２段階で障害物Ｑを除去することで、砂に含まれる不純物Ｑがスムーズかつ確実に除去される。
２次スクリーン３３を通過した砂は泥槽３４に投入される。そして、この泥槽３４で所定量の水と上記砂とが混合され、水底に撒布される敷砂が、ある程度の流動性が与えられた状態で貯留される。この砂は、本実施の形態の空気圧送プラント３０により空気圧送ができる程度に流動性をもてば良く、敷砂と混合される水の量は、周知のポンプなどによりスラリーを圧送するスラリー方式と比較して大幅に低減されている。また、泥槽３４には砂を泥槽３４の内部で攪拌する撹拌装置３５が設けられる。この撹拌装置３５は、スクリュウ３５ａとスクリュウ３５ａを回転駆動する駆動モータ３５ｂとを主体に構成される。泥槽３４の砂は、撹拌装置３５により攪拌されてその性状（含水比など）がほぼ均一にされた状態で貯留される。
【００２６】
縦型高速スクリュウ３６は、泥槽３４の下方から砂を泥槽３４の外に搬送する。この縦型高速スクリュウ３６は、駆動モータ（図示しない）により回転駆動されるスクリュウ３６ａと、このスクリュウ３６ａを覆うケーシング３６ｂと、を主体に構成される。縦型高速スクリュウ３６は、スクリュウ３６ａが水平面から所定の角度θをもって起立する状態で配設される。また、ケーシング３６のほぼ上端部には搬送管３８が接続される。搬送管３８には加圧ポンプ３７が接続される。この搬送管３８は、ケーシング３６のほぼ上端部から下方に向い加圧ポンプ３７に至るように配設される。
以上の通りに構成されることで、縦型高速スクリュウ３６により、ケーシング３６ｂに沿って上方に搬送される砂は、搬送管３８を介して加圧ポンプ３７まで搬送される。また、スクリュウ３６ａを水平面から所定の角度θをもって起立させることで、縦形高速スクリュウ３６が砂を搬送する多くの部分が、泥槽３４内から分離する配置となる。このように分離して配置することで、縦形高速スクリュウ３６のメンテナンスが容易になると共に、ケーシング３６ｂの内部に溜まった障害物を容易に除去できる。
【００２７】
搬送管３８には砂撒装置２０に向う搬送本管３９が接続される。この搬送本管３９には、供給源（図示しない）から圧縮空気を供給する圧縮空気供給管３Ａが設けられる。搬送管３８を介して加圧ポンプ３７まで搬送された砂は、加圧ポンプ３７の作用により一旦上方に圧送され、搬送本管３９を介して砂撒装置２０に向う。加圧ポンプ３７は、圧縮空気供給管３Ａを介して供給される圧縮空気により、搬送される砂が逆流することを防止すると共に、搬送本管３９を介して搬送される砂に加速を与える。
【００２８】
搬送本管３９に沿って圧送される砂は、加圧ポンプ３７により加圧された状態で、圧縮空気供給管３Ａから供給される圧縮空気により、以下の通りに空気圧送される。ここで、搬送本管３９に沿って搬送される砂は、水底に撒布される敷砂と水とが所定の混合比で混合され、ある程度の流動性が与えられている。この状態で圧縮空気を供給すると、搬送本管３９の内部では、図示はしないが、搬送本管３９の長手方向に沿って、上記砂が占める部分と、圧縮空気が占める部分と、が砂撒装置２０に向かって交互に移動していく状態となる。このように、搬送本管３９内では、気体（圧縮空気）・液体（搬送に際して含ませた水分）・固体（敷砂）からなる三層流となる状態で、圧縮空気が占める部分と砂が占める部分とがほぼ間欠的に空気圧送される。すなわち、搬送本管３９内では、局部的には、搬送本管３９内で砂が占める部分を、圧縮空気が占める部分が空気圧送していくようになり、上記砂が空気エネルギにより効率良く搬送される。
以上の通りに構成されることにより、敷砂と水とが混合されてある程度の流動性が与えられた状態の砂が、空気圧送プラント３０において、空気圧送により搬送され、搬送本管３９を介して砂撒装置２０に供給される。
【００２９】
本実施の形態の砂撒システム１では、圧縮空気の以上のような作用により、空気圧送プラント３０により、搬送される上記砂の流動性がある程度低い状態でも好適に搬送される。従って、ある程度多くの量の水と混合して充分な流動性が与えられたスラリーを、周知のポンプなどにより搬送するスラリー方式と比較して、敷砂と混合される水の量が大幅に低減される。さらに、スラリー方式と比較して敷砂を撒布するときに濁りを生じることが抑制される。従って、敷砂を撒布したあとの水処理が容易であるために経済的である。
また、上述のように空気エネルギにより上記砂が効率よく搬送されるので、空気圧送プラント３０から砂撒装置２０に至る距離が離間している場合でも、ある程度の長距離の搬送が容易である。本実施の形態では、護岸１００により隔てられた海域３００を運航する船７０の空気圧送プラント３０から、海域２００を運航する撒布台船１０の砂撒装置２０に、護岸１００を越えて上記砂が好適に搬送される。
【００３０】
以下、撒布台船１０の構成を説明する。
撒布台船１０は、図１に示すように、この撒布台船１０から水底に敷砂を含む上記砂を撒布する砂撒装置２０が設けられる。この砂撒装置２０は、二連式サイクロン４０（分離手段）と、排砂シュート５０（撒布手段）と、を備える。
また、撒布台船１０上のほぼ四隅にはウインチ１１が設けられる。これらウインチ１１からワイヤーワイヤーロープ１１ａを延出して適宜固定することで、撒布台船１０の位置が決められる。撒布台船１０は、図１に示すように、その他、発動発電機１５や燃料タンク１６が設けられる。さらに、操作室１７、トイレ１８、休憩室１９、が設けられる。
【００３１】
二連式サイクロン４０は、図３に示すように、空気圧送された状態の上記砂から空気を分離する分離部４１を備える。この分離部４１は、２つの円筒部４１ａ、４１ｂが一体的に構成される。これら２つの円筒部４１ａ、４１ｂはほぼ平行に配設される。また、二連式サイクロン４０は、分離部４１で分離された空気を放出する脱気管４２を備える。また、空気圧送プラント３０から延出する搬送本管３９は、位置Ａ（図１に図示）において、２つの分岐管３９ａ、３９ｂに分岐する。これら２つの分岐管３９ａ、３９ｂはその先端部が円筒部４１ａ、４１ｂに接続される。これにより、分岐管３９ａ、３９ｂを介して、敷砂を含む上記砂が円筒部４１ａ、４１ｂに空気圧送により供給される。また、２つの分岐管３９ａ、３９ｂが円筒部４１ａ、４１ｂに接続される位置は、分離部４１の円筒部４１ａ、４１ｂの内面に沿って、敷砂を含む上記砂が供給されるように考慮される。なお、図３（ａ）は、基本的に二連式サイクロン４０の側面図を示すが、分離部４１の内部の部分のみ斜視図で示している。
【００３２】
２つの円筒部４１ａ、４１ｂはほぼ同形状に構成され、中心軸Ｂ１、Ｂ２に直交する方向の断面がほぼ半径Ｒの円形となる円筒形状をもつ。また、２つの円筒部４１ａ、４１ｂは隔壁などで隔てられておらず、２つの円筒部４１ａ、４１ｂが互いに連通して配設される。また、円筒部４１ａの中心軸Ｂ１と円筒部４１ｂの中心軸Ｂ２とが離間する距離Ｂは、円筒部４１ａの半径Ｒと円筒部４１ｂの半径Ｒとの和（すなわち２Ｒ）よりも短くなるように配設される。これにより、分離部４１の内部では、中心軸Ｂ１に直交する方向のほぼ半径Ｒの円形となる断面と、中心軸Ｂ２に直交する方向のほぼ半径Ｒの円形となる断面と、が互いに重なり合う部分Ｃ（図３（ａ）に図示）をもつように配設される。これにより、２つの円筒部４１ａ、４１ｂは、中心軸Ｂ１、Ｂ２に直交する方向の断面が互いに共通する部分をもつ状態で配設されると共に、この重なり合う部分Ｃで互いに連通して配設される。
【００３３】
以上の通りに構成されることで、分岐管３９ａから供給される砂は、円筒部４１ａの内面に沿って、中心軸Ｂ１まわりに回転するように供給される。この回転の方向は図３（ｂ）における反時計方向となる。また、分岐管３９ｂから供給される砂は、円筒部４１ｂの内面に沿って、中心軸Ｂ２まわりに回転するように供給される。この回転の方向は図３（ｂ）における時計方向となる。このように、分岐管３９ａ、３９ｂから供給される砂が、円筒部４１ａ、４１ｂの内面に沿って回転する過程で、空気圧送された状態の砂から空気が分離される。そして、この分離された空気は、脱気管４２を介して排気される。
さらに、空気が分離された上記砂の多くが、円筒部４１ａのほぼ半径Ｒの円形となる断面と、円筒部４１ｂのほぼ半径Ｒの円形となる断面と、が互いに重なり合う部分Ｃの付近で衝突して下方に排出される。このように、空気が分離された上記砂を互いに衝突させて排出する構成とすることで、円筒部４１ａ、４１ｂの内面に沿って上記砂が回転する慣性力の影響が抑制される。これにより、ニ連式サイクロン４０で空気が分離されて排出される砂は、円筒部４１ａ、４１ｂの内面に沿う回転の慣性力により四方に飛び散ることなく、ほぼ特定の位置にまとまるように排出される。
以上の通りに構成されることで、二連式サイクロン４０は、空気圧送された状態の砂から空気を分離する機能をもつ。そして、空気が分離された砂が、ニ連式サイクロン４０下方の排砂シュート５０上に排出される。
【００３４】
なお、本実施の形態の二連式サイクロン４０に代えて、固・気分離をする機能をもつ周知のサイクロン（図示しない）を用いても良い。
【００３５】
排砂シュート５０は、図４に示すように、二連式サイクロン４０から排出された砂が上面を移動する排砂板５４（傾斜部）を備える。この排砂板５４は、給水本管１３に向う側の巾Ｌ１から水面に向う側の巾Ｌ２に向かって広くなるようにほぼ扇状に構成され、水面に向って拡巾した形状をもつ。また、排砂板５４が水面に向って砂を撒布する側の一部は、ゴムシート５５から構成される。また、排砂シュート５０は、ジャッキ５１により水面に向う方向に傾斜して配設される。そして、敷砂を含む上記砂が、排砂板５４の上面を移動して、水面に向う巾Ｌ２の側から水底の浚渫土の上に撒布される。なお、ジャッキ５１が排砂シュート５０を押し上げる量を調整することで、排砂シュート５０の排砂板５４が水面に向かって傾斜する角度が自在に調整される。
【００３６】
さらに、排砂板５４のゴムシート５５からなる部分を、下方から押し上げるジャッキ５２、５３（上下変位手段）が設けられる。このジャッキ５２、５３は、図４（ａ）に示すように、撒布台船１０の上面の所定の押上位置Ｍに配設される。ジャッキ５３は、撒布台船１０から突出するゴムシート５５の部分を押し上げることができるように、撒布台船１０から突出して設けられる。これらジャッキ５２、５３は、その上下方向の変位量が、制御部（図示しない）により各々独立して制御される。
これにより、排砂板５４に沿い水面に向う方向に広がりながら移動するように、ゴムシート５５の曲面形状が自在に調整できる。すなわち、ニ連式サイクロン４０から排砂板５４の上にある程度まとめられて排出された土砂が、この排出された部分から水面に向って広がりながら移動するように排砂板５４の曲面形状を調整できる。例えば、ゴムシート５５の中央部をやや突出させると共に、この突出した部分から巾Ｌ２の側に向かって傾斜させた状態としても良い。そして、このゴムシート５５の中央部で突出させた部分から遠い位置にある巾Ｌ２の側の部分に至る傾斜ほど、より多く傾斜させるように曲面形状を調整しても良い。この場合には、排砂板５４の拡巾した巾Ｌ２の側まで移動する上記砂が、巾Ｌ２の側の全体に渡ってほぼ均等な量となり、この巾Ｌ２の側の全体からほぼ均等な量の上記砂を撒布できる。従って、砂撒装置２０から上記砂を撒布して形成される敷砂層１０９が、ほぼ均等な厚さに撒布される。
【００３７】
また、図４（ｂ）に示すように、排砂シュート５０には上下スライドゲート５６（敷砂移動量規制手段）が設けられる。この上下スライドゲート５６は排砂板５４に直交する方向に上下動自在に配設される。そして、上下スライドゲート５６が上下動する移動量を適宜調節することにより、排砂板５４に沿って上記砂が徐々に移動するように調整できる。すなわち、上下スライドゲート５６を排砂板５４から上方に移動させ、排砂板５４の上面との間に間隔ａを設けて配置することで、排砂板５４の上面を移動する上記砂の量がこの間隔ａにより規制される。従って、二連式サイクロン４０からまとめて一度に多くの量の砂が排出された場合でも、間隔ａに見合う量の砂が、上下スライドゲート５６を通過して徐々に水面に向かって移動するようになる。従って、排砂シュート５０から浚渫土に撒布される砂が、一度にまとまって撒布されることがなく、浚渫土の上に形成される敷砂層１０９が広い範囲に渡って均等な厚さとなることに寄与する。
【００３８】
また、撒布台船１０は、図１に示すように、ポンプ吊上架台１２ａを介して給水ポンプ１２を備える。この給水ポンプ１２は配管（図示しない）を介して給水本管１３と接続される。給水ポンプ１２は、撒布台船１０が運航する水域２００から水を汲み上げる。給水本管１３にはボールバルブ１４ａを介して送水管１４が接続される。以上の通りに構成されることで、給水ポンプ１２により汲み上げられた水は、配管（図示しない）を介して給水本管１３に供給され、送水管１４の先端部１４ｂから排砂板５４の上面に供給される。こうして、排砂板５４に供給された水は、排砂板５４の傾斜に沿って排砂板５４の上面を流れる。このように、排砂板５４の上面に水を流すことで、二連式サイクロン４０からまとめて排出された上記土砂が、排砂板５４の上面を排砂板５４の巾Ｌ２の側に向ってよりスムーズに移動する。
【００３９】
ここで、本実施の形態の砂撒システム１で使用される水の総量は、ほぼ、空気圧送プラント３０により空気圧送するために敷砂と混合される上述の水の量と、給水ポンプ１２により排砂板５４の上面に供給する水の量と、を合わせた量となる。また、給水ポンプ１２により排砂板５４の上面に供給する上述の水の量は、上記砂の移動を促進させる程度の僅かな量があれば充分である。従って、本実施の形態の砂撒システム１で使用される水の総量は、上述のスラリー方式で使用される水の総量と比較して、大幅に低減されている。
【００４０】
次に、本発明の実施の形態の水底軟弱地盤の砂撒システム１を用いた砂撒工法を説明する。
先ず、護岸１００（図５に図示）により作られた外郭の内部を、浚渫土からなる埋立土１０８により埋め立て、この埋立土１０８の上に水をはり水域２００を形成する。次いで、この水域２００に、図６に示すように、砂撒装置２０を備える撒布台船１０を運航させる。一方、護岸１００により水域２００と隔てられる海域３００に、土運船６０と、圧送プラント３０を装備する船７０と、を運航させる。
この状態で、以下の通りに浚渫土からなる埋立土１０８の上に敷砂層１０９を形成する。
【００４１】
すなわち、始めに、図６に示すように、バックホウ３１を回動させて、土運船６０の貯留槽６１から土砂をすくい取り１次スクリーン３２（図２に図示）に投入する。次いで、１次スクリーン３２および２次スクリーン３３を通過させることで、砂に含まれる障害物Ｑを除去して泥槽３４に貯留する。次いで、この泥槽３４から縦形高速スクリュウ３６により砂を搬送管３８を介して搬送する。この搬送管３８を介して搬送された砂は、圧縮空気供給管３Ａから供給される圧縮空気の上述の作用により、搬送本管３９を介して二連式サイクロン４０の円筒部４１ａ、４１ｂに向かって空気圧送される。
こうして、円筒部４１ａ、４１ｂに供給される空気圧送された状態の上記砂は、図３に示すように、円筒部４１ａ、４１ｂの内面に沿って中心軸Ｂ１、Ｂ２のまわりを回転する過程で、空気圧送のために含められた空気が分離される。そして、空気が分離された砂は、上述のように二連式サイクロン４０の分離部４１の内部で互いに衝突し、ある程度まとめられた状態で排砂板５４に排出される。
【００４２】
次いで、図４に示すように、二連式サイクロン４０から排出された砂は、排砂板５４の上面に沿って移動し、排砂板５４の拡巾された巾Ｌ２の側から水面に撒布される。ここで、排砂板５４のゴムシート５５の部分は、ジャッキ５２、５３により、排砂板５４の上面を移動する上記砂が、巾Ｌ２の側に向ってほぼ均等に広がりながら移動するように曲面形状を調整しておく。また、給水ポンプ１２によりくみ上げた水を、送水管１４の先端部１４ａから排砂板５４の上面に供給する。この水により、排砂板５４の上面を上記砂が、排砂板５４の上面でよりスムーズに広がりながら移動するようになる。そして以上の通りに、本実施の形態の砂撒システム１により浚渫土の上に所定の量の敷砂を撒布した後に、水域２００にはられた水を処理する。
以上により、図５に示すように、埋立土１０８の上に所定厚さの敷砂層１０９が形成される。
【００４３】
また併せて、浚渫土からなる埋立土１０８は含水率が高く多量の水分を含んでおり、この浚渫土が含む水分を除去するための適宜な水分除去手段を敷砂層１０９（砂層）に設ける。この水分除去手段としては、周知のペーパードレン（図示しない）などが好適に適用できる。そして、敷砂層１０９の上にスラグ１０Ａを敷設し、このスラグ１０Ａの上に山土１０Ｂを敷設する。以上により、護岸１００により造られた外郭の内部を、浚渫土からなる埋立土１０８を用いて埋立てることができる。
なお、図５では、浚渫土からなる埋立土１０８の上に、本実施の形態の砂撒システム１により敷砂を撒布するときにはられる水域２００と、敷砂が撒布され水域２００の水が処理されたあとの敷砂層１０９（およびこの敷砂層１０９の上に敷設されるスラグ１０Ａおよび山土１０Ｂ）と、を両方図示している。
【００４４】
以上の本発明の実施の形態の水底軟弱地盤の砂撒システム１によれば、空気圧送プラント３０が砂撒装置２０からある程度遠く離れている場合でも、搬送本管３９を介して、容易に長距離搬送して敷砂を供給できる。また、空気エネルギを利用して空気圧送プラント３０により敷砂が搬送されるので、敷砂と混合される水の量が大幅に低減される。これにより、敷砂が埋立土１０８の上に経済的に撒布される。
【００４５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜に変更可能であることは勿論である。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、供給装置と砂撒装置とがある程度遠く離れている場合でも、供給装置により容易に長距離搬送して砂撒装置に敷砂が供給される。また、空気エネルギを利用して供給装置により敷砂が搬送されるので、敷砂と混合される水の量が大幅に低減されると共に、敷砂に付着している細粒分がとけ出した状態のスラリーが水中に撒布されるようなことがなく、敷砂を撒布するときに濁りを生じることが抑制される。以上により、敷砂を砂撒装置に搬送して水底に撒布する一連の過程で、敷砂が経済的に撒布される。
【００４７】
また、本発明によれば、分離手段により空気が分離されて排出された敷砂を、傾斜部に沿い水面に向う方向に移動させて容易に撒布できる。
【００４８】
また、本発明によれば、撒布手段の傾斜部が敷砂を撒布する部分の全体から、ほぼ均等な量の敷砂が撒布されるように傾斜部の曲面形状を調整できる。これにより、水底軟弱地盤上に形成される砂層が、広い領域に渡って均等な厚さとなるように敷砂を撒布できる。
【００４９】
また、本発明によれば、分離手段により空気が分離された敷砂が、傾斜部に排出される位置が好適に揃えられる。
【００５０】
また、本発明によれば、供給される水は水面に向って傾斜する傾斜部に沿って流れるので、分離手段により傾斜部に排出される敷砂が、傾斜部の上面に沿ってさらに好適に搬送される。
【００５１】
また、本発明によれば、分離手段から多くの量の敷砂が一度にまとめて排出されてもそのまま傾斜部を移動して水底に撒布されることがなく、水底軟弱地盤上の広い範囲に渡って均等な厚さに砂層を形成することにさらに寄与する。
【００５２】
また、本発明によれば、敷砂を砂撒装置に搬送して水底に撒布する一連の過程で、敷砂が経済的に撒布される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施の形態の砂撒システム１に用いられる撒布台船１０の構成を示す図である。
【図２】本発明を適用した一実施の形態の砂撒システム１に用いられる空気圧送プラント３０の構成を示す図である。
【図３】図１の撒布台船１０が備える二連式サイクロン４０の構成を示す図である。
【図４】図１の撒布台船１０が備える排砂シュート５０の構成を示す図である。
【図５】本発明を適用した一実施の形態の砂撒システム１により敷砂が撒布される水域２００および護岸１００を示す図である。
【図６】砂撒システム１により敷砂が撒布される様子を示す図である。
【符号の説明】
１      砂撒システム
１０    撒布台船
２０    砂撒装置
３０    空気圧送プラント（供給手段の一部）
４０    二連式サイクロン（分離手段）
４１ａ  円筒部
４１ｂ  円筒部
５０    排砂シュート（撒布手段）
５２    ジャッキ（上下変位手段）
５３    ジャッキ（上下変位手段）
５４    排砂板（傾斜部）
５６    上下スライドゲート（敷砂移動量規制手段）
６１    貯留槽（供給手段の一部）
１０８  埋立土（水底軟弱地盤）
１０９  敷砂層（砂層）
【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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