(57)【要約】【課題】海底への砂撒き方向が船の前進方向か後進方向に限定されずに広範囲に亘って海底に均一厚さに敷砂することができるとともに、散布性能を高めて海水の汚濁を最小限に抑制することを可能とした砂撒き方法及び砂撒き船を提供することを目的とする。【解決手段】砂撒き船１上に砂撒き装置２と砂投入装置３を設置し、砂撒き船１を操船しながら砂投入装置３を用いて砂運搬船４内に積載された砂を砂撒き装置２に投入することにより、トレミー管１１を介して砂を海底地盤２１上に所定の厚みを保持して敷砂すること基本手段としている。具体的には砂運搬船４内に積載された砂を砂撒き装置２のホッパ８内に投入することにより、ロータリドラムフィーダ９の回転と開閉式排土ダンパー９ａの開閉によって砂を定量的にベルトコンベア１０上に堆積させ、トレミー管１１方向に搬送する。【選択図】      図１
2005016062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂撒き船上に砂撒き装置と砂投入装置を設置し、砂撒き船を操船しながら砂投入装置を用いて砂運搬船内に積載された海砂もしくは山砂を砂撒き装置に投入することにより、トレミー管を介して海砂もしくは山砂を海底地盤上に所定の厚みを保持して敷砂することを特徴とする砂撒き方法。
【請求項２】
砂撒き船上に砂撒き装置と砂投入装置を設置し、砂撒き船を操船しながら砂投入装置を用いて砂運搬船内に積載された海砂もしくは山砂を砂撒き装置のホッパ内に投入することにより、ロータリドラムフィーダの回転と開閉式排土ダンパーの開閉によって砂を定量的にベルトコンベア上に堆積させ、該ベルトコンベアにより砂をトレミー管方向に搬送して、該トレミー管を介して海砂もしくは山砂を海底地盤上に所定の厚みを保持して敷砂することを特徴とする砂撒き方法。
【請求項３】
複数本のトレミー管を使用する請求項１又は２記載の砂撒き方法。
【請求項４】
砂撒き船上に設置された砂撒き装置及び砂投入装置と、一端が４基のアンカーに連結されているとともに、他端側が砂撒き船に設置されたウインチに巻取り巻出し自在に連繋された操船用のワイヤとを具備してなり、砂撒き船を操船しながら砂投入装置を用いて砂運搬船内に積載された海砂もしくは山砂を砂撒き装置に投入することにより、トレミー管を介して海砂もしくは山砂を海底地盤上に所定の厚みを保持して敷砂することを特徴とする砂撒き船。
【請求項５】
上記砂撒き装置は、砂投入用のホッパと、該ホッパの下端に配置されて砂を定量的に落下させるロータリドラムフィーダ及び開閉式排土ダンパーと、所定厚に堆積された砂を搬送するベルトコンベアと、搬送された砂が投入されて海底地盤上に所定の厚みを保持して敷砂するトレミー管とにより構成された請求項４記載の砂撒き船。
【請求項６】
ロータリドラムフィーダの回転速度と開閉式排土ダンパーの開閉量を制御することによってホッパから落下する砂の排出量をコントロールするようにした請求項５記載の砂撒き船。
【請求項７】
ロータリドラムフィーダの回転速度と開閉式排土ダンパーの開閉量を制御するとともにベルトコンベア上で砂量を計測することによって、ホッパから落下する砂の排出量をコントロールするようにした請求項５記載の砂撒き船。
【請求項８】
複数本のトレミー管を使用する請求項４，５，６又は７記載の砂撒き船。
【請求項９】
砂撒き船から海底地盤上と敷砂された砂上に一対の水圧式水位計を垂下して、この水圧式水位計の測定値によって砂が所定の厚みを保って敷砂されていることを監視するようにした請求項４，５，６，７又は８記載の砂撒き船。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は海底への砂撒き方法及び砂撒き船に関し、特には従来から場所打ち杭や地中連続壁の構築等に用いられるトレミー管を使用して、海底に一定厚の砂を効率的に敷砂することができる砂撒き方法と砂撒き船に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から海底の軟弱地盤の上に敷砂・覆砂を施すことにより、堆積するヘドロ層を封じ込めて海底を安定化する工法が知られている。その具体例として（ａ）ポンプにより排送管を通して送給される砂を、特殊な構造の散布管や散布装置等の砂撒ヘッドによって拡幅して散布する工法、（ｂ）ブラインド式砂落下装置に砂を入れて所定の厚さにならした後、ブラインドを同時に開いて砂を面状に海底に落下させて覆砂する工法、（ｃ）トレミー管を利用して砂撒する工法、（ｄ）コンベアやロータリーフィーダーによって砂を定量的に敷砂する工法等がある。
【０００３】
上記に関し、砂杭造成船に連装された複数本の中空管内に材料砂を投入し、アンカーワイヤにより船の作業方向への移動に伴って材料砂を各中空管から峰状に軟弱地盤上に吐出し、この吐出された材料砂を各中空管先端部に取り付けられたブレードでならしていくようにした大水深軟弱地盤上への敷砂施工法が提供されている（特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１７０１６６号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の海底への敷砂方法は、いずれも均一厚さに砂を撒く散布性能とか海水の汚濁を最小限に抑制する観点から問題が残っており、充分に満足できる技術手段は開発されていないのが現状である。例えば前記（ａ）ポンプにより排送管を通して送給される砂を散布管や散布装置等の砂撒ヘッドによって拡幅して散布する工法では、排送管の口径から砂撒きヘッドの拡幅した排出口までの距離が近いため、排出口の開口部の全面に亘って砂が均一になるように分配することが困難であり、敷砂の散布厚さにむらが生じてしまうという難点がある。また、前記（ｂ）ブラインド式砂落下装置に砂を入れて所定の厚さにならしてからブラインドを開いて砂を面状に海底に落下させる工法は連続的に敷砂作業をすることが出来ない上、砂を詰めたブラインドを水面上から水中に降ろす入水時点で砂が水によって撹乱され、海水の汚濁が著しくなるという問題がある。
【０００６】
更に前記（ｃ）トレミー管を利用して砂撒する工法では、トレミー管内に投下した砂が垂直に降下していく過程でトレミー管の拡がりによって均一に拡がることを利用した工法であるが、砂の沈降速度が早いため、トレミー管の全体に亘って砂が均一に拡散することが困難であるという難点があり、前記（ｄ）コンベアやロータリーフィーダーによって砂を定量的に散布する工法とか特許文献１に開示された工法では、ある程度砂を定量的に投入することができるとともに均一な敷砂が可能であるが、砂撒き方向が船の前進方向か後進方向に限定されてしまうため、広範囲に亘って砂を高精度に散布することができないという問題が残っている。
【０００７】
上記以外にも砂撒きヘッドの上端から下端までの距離が近いことを利用して、例えば内部に複雑な案内板や空気区画を設けて砂を強制的に拡散する工法、あるいは拡張管や多孔排出管等を介して拡散する工法、更にはロータリーフィーダやジグザグ状のシュータを介して拡散する工法等も試みられているが、これらはいずれも短い距離で砂を強制的に拡散させる工法であり、装置の構造が複雑であると共に拡散状態が充分に満足できるものではないという問題点がある。
【０００８】
そこで本発明は上記の問題点を解決して、砂撒き方向が船の前進方向か後進方向に限定されずに広範囲に亘って海底に均一厚さに敷砂することができるとともに、散布性能を高めて海水の汚濁を最小限に抑制することを可能とした砂撒き方法及び砂撒き船を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、砂撒き船上に砂撒き装置と砂投入装置を設置し、砂撒き船を操船しながら砂投入装置を用いて砂運搬船内に積載された海砂もしくは山砂を砂撒き装置に投入することにより、トレミー管を介して海砂もしくは山砂を海底地盤上に所定の厚みを保持して敷砂するようにした砂撒き方法と砂撒き船を基本手段としている。
【００１０】
具体的には砂運搬船内に積載された海砂もしくは山砂を砂撒き装置のホッパ内に投入することにより、ロータリドラムフィーダの回転と開閉式排土ダンパーの開閉によって砂を定量的にベルトコンベア上に堆積させ、該ベルトコンベアにより砂をトレミー管方向に搬送して、該トレミー管を介して海砂もしくは山砂を海底地盤上に所定の厚みを保持して敷砂する。
【００１１】
砂撒き装置は、砂投入用のホッパと、該ホッパの下端に配置されて砂を定量的に落下させるロータリドラムフィーダ及び開閉式排土ダンパーと、所定厚に堆積された砂を搬送するベルトコンベアと、搬送された砂が投入されて海底地盤上に所定の厚みを保持して敷砂するトレミー管とにより構成されている。またトレミー管は複数本使用されている。このロータリドラムフィーダの回転速度と開閉式排土ダンパーの開閉量を制御し、更にはこれらの制御と共にベルトコンベア上で砂量を計測することによってホッパから落下する砂の排出量をコントロールする。更に砂撒き船から海底地盤上と敷砂された砂上に一対の水圧式水位計を垂下して、この水圧式水位計の測定値によって砂が所定の厚みを保って敷砂されていることを監視する。
【００１２】
かかる本発明によれば、砂投入装置を用いて砂をホッパ内に投入すると、ロータリドラムフィーダの回転に伴って砂が該ロータリドラムフィーダと開閉式排土ダンパーとの間を通過してベルトコンベア上に定量的に落下して、該ベルトコンベアの回転駆動により所定厚に堆積された砂がトレミー管方向に搬送されて該トレミー管内に投入され、該トレミー管の下端開口部から排出する砂を砂撒き船の進行に伴って軟弱な海底地盤上に所定の厚みを保持して敷砂することができる。上記開閉式排土ダンパーの開閉量とロータリドラムフィーダの回転速度を制御することによって落下する砂の排出量をコントロールすることができる。また、海底地盤上と敷砂された砂上にセットされた一対の水圧式水位計の測定値によって砂が所定の厚みを保って敷砂されていることを監視し、且つ認識することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明にかかる砂撒き方法及び砂撒き船の具体的な実施形態を説明する。本発明では砂撒き船上に砂撒き装置と砂投入装置を設置し、砂撒き船を操船しながら砂投入装置を用いて砂運搬船内に積載された海砂もしくは山砂を砂撒き装置に投入することにより、トレミー管を介して海砂もしくは山砂を海底地盤上に所定の厚みを保持して敷砂する砂撒き方法と砂撒き船を提供することを特徴としている。
【００１４】
図１は砂撒き海域Ａにおける作業状況を示す平面図であり、１は砂撒き船、２は該砂撒き船１上に設置された砂撒き装置、３は砂投入装置、４は砂運搬船であり、この砂運搬船４上のボックスバージ４ａ内には予め定量の海砂が積載されている。そして砂撒き船１の船体上に回転自在に設置された砂投入装置３のグラブバケットにより、ボックスバージ４ａ内の海砂をすくって砂撒き装置２に投入する構成となっている。海砂に代えて山砂を用いることもある。
【００１５】
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは操船用のワイヤであり、このワイヤ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを利用して砂撒き船１を矢印Ｂに示す方向に往復操船する。上記の海域近傍には押船６により運搬された別の砂運搬船４ｃが待機しており、矢印Ｃに示したように前記砂運搬船４と随時入替えを行って海底への敷砂作業を継続するように設定されている。７，７はガット船である。尚、砂撒き船１は後述する操船方法のチャート図で説明するように、施工区域、船体速度、投錨その他の工程がコンピュータへの数値入力によりコントロールされることによって自動操船される。
【００１６】
図２は砂撒き装置２のみを取り出して示す側面図、図３は同平面図であり、図中の８，８は砂投入用のホッパ、９，９はロータリドラムフィーダ、１０，１０はベルトコンベア、１１，１１はトレミー管であり、該トレミー管１１，１１の下端開口部から排出する海砂２０が軟弱な海底地盤２１上に所定の厚みを保持して敷砂される。図示例ではホッパ８，ロータリドラムフィーダ９，ベルトコンベア１０及びトレミー管１１が各々６基設置されている。また、ホッパ８は海砂２０を海底に約２０分間敷砂することが可能な容量を保持している。
【００１７】
ロータリドラムフィーダ９は、その回転によって海砂２０をベルトコンベア１０上に定量的に落下させる機能を有していて、海砂２０又は山砂の粒径変化に対しても安定して砂の供給が行えるように円筒形状となっている。このロータリドラムフィーダ９はサイクロ減速機付き電動機により回転駆動されており、操船室のリモコンによって回転速度の調節が可能である。
【００１８】
トレミー管とは従来から場所打ち杭とか地中連続壁工事において掘削した地中孔に生コンクリートや泥土モルタル等の流動化材料を流し込む際に使用する連結されたパイプである。一般には掘削した地中孔に崩壊防止のための泥水又はベントナイト液などの低比重の土質安定液を入れ、トレミー管を挿入して高比重の生コンクリートやソイルセメントを該トレミー管の先端部から流し込む使用形態が採られている。トレミー管の長さは予め種々のものが用意されており、地中孔の深度により異なる長さのトレミー管を選択して、上下方向に所定長さとなるように連結して、掘削した地中孔の底部近傍に達する長さに延ばして使用に供している。本発明ではトレミー管１１として山砂にも対応できるように直径１２００ｍｍで長さ１７メートルのものを用いており、６基設置した各トレミー管１１，１１間のピッチはそれぞれ等間隔の３メートルとなっている。このトレミー管１１の下端部は斜めにカットされているので、海砂２０の均等な敷砂を行うことができる。
【００１９】
図４は上記砂撒き装置２の動作原理を示す概要図であり、図１に示す砂投入装置３のグラブバケットを用いてボックスバージ４ａ内の海砂２０をすくってからホッパ８内に投入すると、ロータリドラムフィーダ９の回転に伴って海砂２０が該ロータリドラムフィーダ９と開閉式排土ダンパー９ａとの間を通過してベルトコンベア１０，１０上に定量的に落下する。ベルトコンベア１０，１０にはそれぞれロードセル２２，２２が設置されており、ベルトコンベア１０，１０上の砂量を計測するようにしている。この開閉式排土ダンパー９ａの開閉量とロータリドラムフィーダ９の回転速度を制御すること、及びロードセル２２，２２によりベルトコンベア１０，１０上で砂量を計測して確認することによってホッパ８，８から落下する海砂２０の排出量をコントロールすることができる。
【００２０】
そしてベルトコンベア１０，１０の回転駆動により、該ベルトコンベア１０，１０上に順次所定厚に堆積された海砂２０がトレミー管１１方向に搬送されて該トレミー管１１内に投入される。ロードセル２２，２２によるベルトコンベア１０，１０上の砂量の計測に連動してベルトコンベア１０の搬送速度は０〜７５メートル／分まで調節可能となっている。図４中の矢印Ｄは砂撒き船１の操船方向を示している。
【００２１】
そしてトレミー管１１，１１の下端開口部から排出する海砂２０を砂撒き船１の進行に伴って軟弱な海底地盤２１上に所定の厚みを保持して敷砂することができる。１２，１２は砂撒き船１から垂下された一対の水圧式水位計であり、海底地盤２１上と敷砂された海砂２０上にセットされた水圧式水位計１２，１２の測定値によって海砂２０が所定の厚みを保って敷砂されていることを監視し、且つ認識することができる。水圧式水位計１２，１２のセット位置はトレミー管１１，１１の前後１０メートル以内とするのが好ましい。
【００２２】
図５は砂撒き海域Ａにおける砂撒き船１の操船方法を示すチャート図であり、図６は同操船例を示す概要図である。自動操船は基本的にＧＰＳにより船体の位置と向きを検出し、砂撒き船１の進行速度と位置の差を算出してウインチに装備されている荷重計，線長計，ワイヤ速度計等の測定データに基づいて各々のウインチの巻取り巻出し速度をコントロールすることによって行われる。
【００２３】
図５のステップ１０１は準備段階であって、施工区域、法線Ｆの座標、船体速度、アンカー設置場所等のデータをコンピュータへ数値入力する。ステップ１０２は投錨段階であって、砂撒き船１から図６に示す４基のアンカー１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを図外の揚錨船を利用して投錨する。この揚錨船にはＧＰＳとパソコンが搭載されており、４基のアンカーの投錨位置の精度を高めている。投錨の正確な位置とは、砂撒き船１から４０度〜５０度の角度で１７０メートル〜２４０メートル離れた位置が最適である。
【００２４】
４基のアンカー１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄに連結されたワイヤ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの他端側は砂撒き船１上に設置されたウインチに巻取り巻出し自在に連繋されていて、該ワイヤ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの巻取り巻出し量を制御することによって砂撒き船１の前後進が可能となり、自動操船が行われる。
【００２５】
ステップ１０３は手動操船段階であって、敷砂開始位置Ｗまで砂撒き船１を手動により誘導操船する。この時に６基のトレミー管１１，１１の中心を船体位置とし、敷砂開始位置Ｗの２メートル以内に誘導させることによって以後の自動操船が可能となる。尚、砂撒き船１の船体速度安定時間を考慮して、スタート地点は敷砂開始位置Ｗの５メートル程度手前に設定することがよい。
【００２６】
次に自動操船信号Ｓの入力によってステップ１０４で自動操船が開始され、法線上を一定速度で船が移動する。この船の移動に合わせて前記した砂撒き装置２の動作原理に基づいて、ステップ１０５で砂撒き海域Ａ内の軟弱な海底地盤２１上に所定の厚みを保持して海砂２０の敷砂が行われる。法線Ｆは砂撒き船１の移動方向を示している。そして砂撒き海域Ａ内での敷砂段階が終了すると、ステップ１０６の転錨段階で砂撒き船１の位置を変更して、以下同様な敷砂工程が継続される。
【００２７】
図７は操船の具体例を示すチャート付き平面図であり、砂撒き船１の前方部位にウインチＷ１，Ｗ２が設置されているとともに後方部位にもウインチＷ３，Ｗ４が設置されていて、この４基のウインチＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４に前記ワイヤ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが巻取り巻出し自在に連繋されている。自動操船時のウインチ操作は右舷方向を基準としており、例えば前進の場合はワイヤ１４ｄを緩めながらワイヤ１４ａを巻き取り、左舷方向はウインチＷ２，Ｗ３の巻取り巻出しによって法線Ｆのずれを補正する。
【００２８】
具体的にはステップ２０１でウインチＷ３によってワイヤ１４ｃを巻き出し、ステップ２０２でウインチＷ１によってワイヤ１４ａを巻き取る。次にステップ２０３でウインチＷ４によってワイヤ１４ｄを巻き取ることで船体方向を補正し、ステップ２０４でウインチＷ２によってワイヤ１４ｂを巻き出すことで船体方向を補正する。
【００２９】
敷砂中の施工管理は、ウインチに装備されている荷重計，線長計，ワイヤ速度計等の測定データ及び水圧式水位計１２，ＧＰＳ，潮位，砂量計測器等のデータをパソコンに取り込み、施工前後における海底地盤形状，敷砂の厚さ，船位，操船速度，施工履歴等をリアルタイムでモニターに表示し、施工管理情報としてフィードバックさせて行う。また、施工後の出来形管理は、前記水圧式水位計１２の測定値及び測定位置の座標値と、潮位，砂量計測器積算値及び日時を保存し、そのデータを用いて深浅図、断面図、航跡図等の管理資料として利用する。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば砂撒き船上に設置した砂投入装置を用いて砂を砂撒き装置のホッパ内に投入することにより、ロータリドラムフィーダと開閉式排土ダンパーの作用によって砂がベルトコンベア上に定量的に落下して、所定厚に堆積された砂がトレミー管内に投入され、該トレミー管の下端開口部から排出する砂を砂撒き船の進行に伴って軟弱な海底地盤上に所定の厚みを保持して敷砂することができる。この動作時に敷砂厚さにむらが生じることがなく、海底への均一な散布性能が高く維持されるとともに海水の汚濁は最小限に抑制することができる。
【００３１】
上記動作に際して砂撒き船からの砂撒き方向が船の前進方向か後進方向に限定されることがなく、広範囲に亘って砂を高精度に散布することが可能となる。また、海底地盤上と敷砂された砂上にセットされた一対の水圧式水位計の測定値によって砂が所定の厚みを保って敷砂されていることを監視し、且つ認識することができる。
【００３２】
従って本発明によれば、砂撒き方向が船の前進方向か後進方向に限定されずに広範囲に亘って海底に均一厚さに敷砂することができるとともに、砂の散布性能を高めて海水の汚濁を最小限に抑制することを可能とした砂撒き方法及び砂撒き船を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による砂撒き海域における作業状況を示す平面図。
【図２】砂撒き装置のみを取り出して示す側面図。
【図３】図２の平面図。
【図４】砂撒き装置の動作原理を示す概要図。
【図５】砂撒き船の操船方法を示すチャート図。
【図６】砂撒き船の操船例を示す概要図。
【図７】操船の具体例を示すチャート付き平面図。
【符号の説明】
１…砂撒き船
２…砂撒き装置
３…砂投入装置
４，４ｃ…砂運搬船
６…押船
７…ガット船
９…ロータリドラムフィーダ
９ａ…開閉式排土ダンパー
１０…ベルトコンベア
１１…トレミー管
１２…水圧式水位計
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ…アンカー
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…ワイヤ
２０…海砂
２１…海底地盤
２２…ロードセル
整理番号  Ｐ３６５１
【図１】
2005016062.tif 000003
【図２】
2005016062.tif 000004
【図３】
2005016062.tif 000005
【図４】
2005016062.tif 000006
【図５】
2005016062.tif 000007
【図６】
2005016062.tif 000008
【図７】
2005016062.tif 000009