(57)【要約】【課題】底泥の除去及び改質材料の埋設を、一連の流れにて行うことが可能な底泥置換装置、底泥置換システム及び底泥置換方法を提供する。【解決手段】底泥置換装置１により次のように底泥の置換作業が行われる。バックホウに取り付けられた底泥置換装置１を、インナーケーシング３が底泥取り込み位置にある状態にて作業場所の底泥層上に設置し、回転部４をインナーケーシング回転・開閉装置により回転させながら、バックホウにより底泥置換装置１を底泥層内に圧入し、インナーケーシング３内に底泥を入れる。その後、バックホウによりインナーケーシング３を持ち上げ、底泥が除去された空間をアウターケーシング２内に形成し、改質材料投入部２６より改質材料を投入し、底泥が除去された空間に改質材料を埋設した後、バックホウにより底泥置換装置１を底泥層内より持ち上げる。【選択図】        図１
2007051415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底の底泥を改質材料に置換する底泥置換装置であって、
下面が開放され、外部と内部を連通する改質材料投入穴部を側面に備えた筒状の外箱部と、
筒状で内周面に螺旋状の掘削刃を有し、前記外箱部に対して回転自在に挿入されて内接する内箱部を備え、
前記内箱部は、回転しながら底泥層内に圧入されて内部に底泥を取り込む底泥取り込み位置から、取り込んだ底泥を前記掘削刃で保持しながら持ち上げて前記改質材料投入穴部を開放する改質材料投入位置まで前記外箱部に対して上下方向に直動自在である
ことを特徴とする底泥置換装置。
【請求項２】
前記外箱部に対する前記内箱部の移動範囲を制限する位置決め手段を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の底泥置換装置。
【請求項３】
前記内箱部が前記外箱部に対して、前記底泥取り込み位置と前記改質材料投入位置の間を移動する際に、前記外箱部内部で前記内箱部の下方の空間と、前記外箱部外部の水中を連通する負圧防止手段を、前記外箱部の側面に備えた
ことを特徴とする請求項１又は２記載の底泥置換装置。
【請求項４】
前記外箱部は、外部の側面に上下方向へ伸びた板状の補強部を備えた
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の底泥置換装置。
【請求項５】
前記内箱部は、上方部を軸に回転自在に支持された複数の箇所に分割されて構成され、前記複数の箇所が回転して下側が開閉し、前記外箱部に対して取り付け及び取り外しが自在である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の底泥置換装置。
【請求項６】
水底の底泥を改質材料に置換する底泥置換システムであって、
下面が開放され、外部と内部を連通する改質材料投入穴部を側面に備えた筒状の外箱部と、筒状で内周面に螺旋状の掘削刃を有し、前記外箱部に対して回転自在に挿入されて内接する内箱部を備え、前記内箱部は、回転しながら底泥層内に圧入されて内部に底泥を取り込む底泥取り込み位置から、取り込んだ底泥を前記掘削刃で保持しながら持ち上げて前記改質材料投入穴部を開放する改質材料投入位置まで前記外箱部に対して上下方向に直動自在である底泥置換装置と、
前記内箱部の回転を行う回転手段と、
前記内箱部の開閉を行う開閉手段と、
前記底泥置換装置を水底に降ろし、水底での昇降を行う上下装置と、
前記改質材料投入穴部に対して前記改質材料の投入を行う改質材料投入装置を備えた
ことを特徴とする底泥置換システム。
【請求項７】
前記回転手段、前記開閉手段、前記上下装置及び前記改質材料投入装置が、陸上に設置されている
ことを特徴とする請求項６記載の底泥置換システム。
【請求項８】
前記回転手段、前記開閉手段、前記上下装置及び前記改質材料投入装置が、作業船上に設置されている
ことを特徴とする請求項６記載の底泥置換システム。
【請求項９】
前記内箱部を前記外箱部から取り外し、前記開閉手段により前記内箱部を開き、底泥層から除去した底泥を前記内箱部の内部から取り出す
ことを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載の底泥置換システム。
【請求項１０】
水底の底泥を改質材料に置換する底泥置換方法であって、
下面が開放され、外部と内部を連通する改質材料投入穴部を側面に備えた筒状の外箱部と、筒状で内周面に螺旋状の掘削刃を有し、前記外箱部に対して回転自在に挿入されて内接する内箱部を備え、前記内箱部は前記外箱部に対して上下方向に直動自在である底泥置換装置を用い、
除去する前記底泥の高さに合わせて、前記内箱部を回転させながら前記内箱部及び前記外箱部を底泥層内に圧入して、前記底泥を軟化させながら前記内箱部内に取り込み、
前記内箱部の回転を停止させ、取り込んだ底泥を前記掘削刃で前記内箱部の内部に保持した状態で、前記改質材料投入穴部が開放される位置まで前記外箱部に対して前記内箱部を持ち上げ、前記底泥層より前記底泥を除去して、前記外箱部内に前記底泥が除去された空間を形成し、
前記改質材料投入穴部より前記改質材料を投入し、前記外箱部内部の前記底泥が除去された空間に前記改質材料を埋設し、
前記底泥置換装置を前記底泥層内から持ち上げる
ことを特徴とする底泥置換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川等の水底の底泥を透水性のよい改質材料に置換する底泥置換装置、底泥置換システム及び底泥置換方法に関する。詳しくは、内周面に螺旋状の掘削刃を備え底泥の除去に用いられる内箱部及び、底泥が除去された空間への改質材料の埋設に用いられる外箱部を備え、内箱部と外箱部が連動して機能することで、底泥の除去と改質材料の埋設を一連の流れで行うことにより底泥置換作業の効率化を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、流水の停滞、生活排水による汚染等により、河川等の底に底泥（ヘドロ）が堆積する例が多くなっている。水底に底泥が堆積した場合、底生動物の生息環境が悪化して河川の浄化機能が損なわれ、その結果、水質の悪化、悪臭の発生等の原因になる。
【０００３】
この問題を解決するため、底泥の一部を透水性のよい改質材料に置換することで改質材料による底泥への酸素供給を可能にし、河川の底質及び底生動物の生息環境の改善を行う方法が提案されている。
【０００４】
この水質改善方法を実施する際には、底泥の一部を除去した後、底泥を除去した空間に改質材料を埋設することにより、底泥の改質材料への置換を行う。
【０００５】
従来の技術による底泥の置換は次のように行われる。まず底泥の除去方法としては、次のようなものがある。図２０はクラムシェル５０による底泥の除去方法を説明する断面図である。クラムシェル５０は断面されていない状態で示されている。
【０００６】
河川等の水底の砂層５１の上部に底泥が堆積し、底泥層５２が形成されている。底泥を除去する場所に円筒状のケーシング５３を打設する。ケーシング５３の打設後、ケーシング５３内部を排水し、ケーシング５３の内部をクラムシェル５０のバケット５０ａを開閉することにより掘削し、底泥を除去する。
【０００７】
図２１はオーガー５４による底泥の除去方法を説明する断面図である。オーガー５４は切断されていない状態で示されている。オーガー５４は、先端部にらせん状のスクリューを備えており、回転させながら底泥層５２内に圧入することにより、底泥層５２を掘削し、底泥を除去する。
上記のような方法にて底泥を除去した後、底泥を除去した空間に改質材料を埋設する。
【０００８】
また上記とは別に、河川等の水底における上層の底泥と下層の土又は砂等を置換することにより、底生動物の生息環境の改善を行う底泥置換装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
特許文献１に開示される底泥置換装置は、攪拌装置により掘削された下層の土又は砂等を、吸引装置により上層の底泥の上又は水面上に持ち上げることにより、河川等の水底における上層の底泥と下層の土又は砂等を置換し、底生動物の生息環境の改善を行う底泥置換装置である。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−８２６４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、前述した従来の底泥の置換方法では次のような問題がある。まず、クラムシェル５０により底泥を除去する場合、改質材料の埋設に適した小口径の穴での底泥の除去ができない。
【００１２】
また、オーガー５４にて底泥を除去する場合、除去した底泥が作業場所の周囲の水中に拡散してしまい回収が困難であるため、作業時の水質汚濁が発生する問題がある。ケーシング５３を使用してオーガー５４による底泥除去を行った場合も、ケーシング５３とオーガー５４の隙間から除去した底泥が落ちる、底泥がオーガー５４のスクリューに付着して撤去できない等の問題がある。
【００１３】
このため、オーガー５４にて底泥の除去を行った場合は、底泥除去後の改質材料の埋設が困難になる。
【００１４】
更に、従来の底泥の置換方法では、底泥の除去作業と改質材料の埋設作業を別々の装置を用いて行う必要があるため、作業効率が悪く、施工期間が長期化してしまう問題がある。
【００１５】
また、特許文献１にて提案されている底泥置換装置は、上層の底泥と下層の土又は砂等を置換する構成となっており、底泥の一部を改質材料に置換する作業には適用できない。
【００１６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、改質材料の埋設に適した小口径の底泥の除去及び改質材料の埋設を、一連の流れにて行うことが可能な底泥置換装置、底泥置換システム及び底泥置換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】
【００１７】
上述した問題を解決するため、本発明に係る底泥置換装置は、水底の底泥を改質材料に置換する底泥置換装置であって、下面が開放され、外部と内部を連通する改質材料投入穴部を側面に備えた筒状の外箱部と、筒状で内周面に螺旋状の掘削刃を有し、外箱部に対して回転自在に挿入されて内接する内箱部を備え、内箱部は、回転しながら底泥層内に圧入されて内部に底泥を取り込む底泥取り込み位置から、取り込んだ底泥を掘削刃で保持しながら持ち上げて改質材料投入穴部を開放する改質材料投入位置まで外箱部に対して上下方向に直動自在であることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明に係る底泥置換装置では、次のような方法で底泥の置換作業が行われる。内箱部を回転させながら、除去する底泥の高さに合わせて内箱及び外箱部を底泥層内に圧入する。この時、底泥層内の除去対象の底泥は、内箱部の内周面に備えられている螺旋状の掘削刃により軟化されながら、内箱部の内部に入れられる。また内箱部の内部に入れられた除去対象の底泥は、内箱部の内周面に備えられている螺旋状の掘削刃により、内箱部の内部に保持された状態となる。
【００１９】
その後、除去対象の底泥を内箱部の内部に保持した状態で、改質材料投入穴部を開放する位置まで、外箱部に対して内箱部を持ち上げる。これにより、底泥層より除去対象の底泥が取り除かれた空間を外箱部内に形成する。その後、改質材料投入穴部より改質材料を投入し、除去対象の底泥が取り除かれた空間に改質材料を埋設する。
【００２０】
改質材料を埋設した後、底泥層内から底泥置換装置を持ち上げ、水上へ底泥置換装置を引き上げる。その後、内箱部を外箱部から取り外し、内箱部を開いて掘削刃による底泥の保持を解き、除去した底泥を内箱部の内部から取り出す。
【００２１】
上述した問題を解決するため、本発明に係る底泥置換システムは、水底の底泥を改質材料に置換する底泥置換システムであって、下面が開放され、外部と内部を連通する改質材料投入穴部を側面に備えた筒状の外箱部と、筒状で内周面に螺旋状の掘削刃を有し、外箱部に対して回転自在に挿入されて内接する内箱部を備え、内箱部は、回転しながら底泥層内に圧入されて内部に底泥を取り込む底泥取り込み位置から、取り込んだ底泥を掘削刃で保持しながら持ち上げて改質材料投入穴部を開放する改質材料投入位置まで外箱部に対して上下方向に直動自在である底泥置換装置と、内箱部の回転を行う回転手段と、内箱部の開閉を行う開閉手段と、底泥置換装置を水底に降ろし、水底での昇降を行う上下装置と、改質材料投入穴部に対して改質材料の投入を行う改質材料投入装置を備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
本発明に係る底泥置換システムでは、次のような方法で底泥の置換作業が行われる。底泥置換装置を上下装置に取り付け、上下装置により底泥置換装置を置換対象の底泥層の上部に設置する。その後、回転装置により内箱部を回転させながら、除去する底泥の高さに合わせて上下装置により内箱及び外箱部を底泥層内に圧入する。
【００２３】
この時、底泥層内の除去対象の底泥は、内箱部の内周面に備えられている螺旋状の掘削刃により軟化されながら、内箱部の内部に入れられる。また内箱部の内部に入れられた除去対象の底泥は、内箱部の内周面に備えられている螺旋状の掘削刃により、内箱部の内部に保持された状態となる。
【００２４】
その後、除去対象の底泥を内箱部の内部に保持した状態で、改質材料投入穴部を開放する位置まで、上下装置により内箱部を外箱部に対して持ち上げ、底泥層より除去対象の底泥が取り除かれた空間を外箱部内に形成する。
【００２５】
その後、改質材料投入穴部より改質材料を投入し、除去対象の底泥が取り除かれた空間に改質材料を埋設する。改質材料の埋設後、上下装置により底泥層内から底泥置換装置を持ち上げ、水上へ底泥置換装置を引き上げる。その後、内箱部を外箱部から取り外し、開閉装置により内箱部を開いて掘削刃による底泥の保持を解き、除去した底泥を内箱部の内部から取り出す。
【００２６】
上述した問題を解決するため、本発明に係る底泥置換方法は、水底の底泥を改質材料に置換する底泥置換方法であって、下面が開放され、外部と内部を連通する改質材料投入穴部を側面に備えた筒状の外箱部と、筒状で内周面に螺旋状の掘削刃を有し、外箱部に対して回転自在に挿入されて内接する内箱部を備え、内箱部は外箱部に対して上下方向に直動自在である底泥置換装置を用い、除去する底泥の高さに合わせて、内箱部を回転させながら内箱部及び外箱部を底泥層内に圧入して、底泥を軟化させながら内箱部内に取り込み、内箱部の回転を停止させ、取り込んだ底泥を掘削刃で内箱部の内部に保持した状態で、改質材料投入穴部が開放される位置まで外箱部に対して内箱部を持ち上げ、底泥層より底泥を除去して、外箱部内に底泥が除去された空間を形成し、改質材料投入穴部より改質材料を投入し、外箱部内部の底泥が除去された空間に改質材料を埋設し、底泥置換装置を底泥層内から持ち上げることを特徴とするものである。
【００２７】
本発明に係る底泥置換方法では、内箱部が回転されながら、除去する底泥の高さに合わせて内箱部及び外箱部が底泥層内に圧入され、除去対象の底泥が内箱部の内部に入れられる。この時、底泥層内の除去対象の底泥は、内箱部の内周面に備えられている螺旋状の掘削刃により軟化されながら、内箱部の内部に入れられる。また内箱部の内部に入れられた除去対象の底泥は、内箱部の内周面に備えられている螺旋状の掘削刃により、内箱部の内部に保持された状態となる。
【００２８】
その後、内箱部の回転が停止され、除去対象の底泥が内箱部の内部に保持された状態で、改質材料投入穴部を開放する位置まで、外箱部に対して内箱部が持ち上げられ、底泥層より除去対象の底泥が取り除かれた空間が、外箱部内に設けられる。
【００２９】
その後、改質材料投入穴部より改質材料が投入され、除去対象の底泥が取り除かれた空間に改質材料が埋設される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の底泥置換装置によれば、内周面に螺旋状の掘削刃を備え底泥の除去に用いられる内箱部及び、底泥が除去された空間への改質材料の埋設に用いられる外箱部を備え、内箱部が外箱部の内部に回転自在に挿入されて、内箱部と外箱部が連動して機能する構成により、底泥の除去作業と改質材料の埋設作業を同一の装置により、一連の流れにて行うことが可能になる。これにより、施工作業の容易化及び施工期間の短縮化が実現できる。
【００３１】
また、改質材料の埋設に適した小口径の穴での底泥の除去及び改質材料の置換を行うことができる。
【００３２】
また、内周面に螺旋状の掘削刃を備えた内箱部を回転させ、底泥を軟化させながら内箱部の内部に取り込み、底泥を除去する構成により、底泥の除去を確実に行うことができる。
【００３３】
更に、底泥の除去作業と改質材料の埋設作業を同一の装置により行うことにより、底泥の置換作業に必要な装置の構成を単純化できる。
【００３４】
また、内箱部を外箱部から取り外し、内箱部を開いて掘削刃による底泥の保持を解き、内箱部の内部から底泥を取り出すことにより、除去した底泥を内箱部の内部から確実に取り出すことができる。
【００３５】
本発明の底泥置換システムによれば、内周面に螺旋状の掘削刃を備え底泥の除去に用いられる内箱部及び、底泥が除去された空間への改質材料の埋設に用いられる外箱部を備え、内箱部が外箱部の内部に回転自在に挿入されて、内箱部と外箱部が連動して機能する底泥置換装置、内箱部の回転手段、内箱部の開閉手段、底泥置換装置の上下装置及び改質材料投入装置を備えた構成により、底泥の除去作業と改質材料の埋設作業を同一の装置により、一連の流れにて行うことが可能になる。これにより、施工作業の容易化及び施工期間の短縮化が実現できる。
【００３６】
また、本発明の底泥置換システムによれば、水底の底泥層に所望の配置で改質材料の埋設を行うことができるので、改質材料による水質改善の効果を促進できる。
【００３７】
本発明の底泥置換方法によれば、内周面に螺旋状の掘削刃を備え底泥の除去に用いられる内箱部及び、底泥が除去された空間への改質材料の埋設に用いられる外箱部を備え、内箱部が外箱部の内部に回転自在に挿入されて、内箱部と外箱部が連動して機能する底泥置換装置を用いた置換方法により、底泥の除去作業と改質材料の埋設作業を同一の装置により、一連の流れにて行うことが可能になる。これにより、施工作業の容易化及び施工期間の短縮化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下図面を参照して、本発明の底泥置換装置、底泥置換システム及び底泥置換方法の実施の形態について説明する。
【００３９】
＜本実施の底泥置換装置の構成例＞
図１から図６は、本実施の形態の底泥置換装置１の一例を示す説明図である。図１は概略斜視図であり、説明のため構成の一部を透視した状態で破線にて示している。図２から図５は底泥置換装置１の断面図であり、後述する装置取り付け部２０に取り付けた状態を示している。図２及び図４は図１のＡ−Ａ断面を示し、図３及び図５は図１のＢ−Ｂ断面を示している。図６は図４のＤ−Ｄ断面を示したものである。
【００４０】
本実施の形態の底泥置換装置１は、例えば次に示すような構成となる。図１から図５に示すように、底泥置換装置１は円筒状のアウターケーシング２と、同じく円筒状でアウターケーシング２に挿入されて内接したインナーケーシング３を備える。アウターケーシング２は外箱部の一例であり、インナーケーシング３は内箱部の一例である。
【００４１】
アウターケーシング２は下面が開放されており、側面の一部が開口されて外部と内部を連通する改質材料投入部２６を、例えば二つ備える。改質材料投入部２６は改質材料投入穴部の一例である。また、改質材料投入部２６は、後述する改質材料投入管２２ｇが取り付け可能な構成となっている。
【００４２】
インナーケーシング３は下面が開放されており、内周面に螺旋状の掘削刃３ａを備える。またインナーケーシング３は割り部３ｂにて二つ割りの構造となっており、二つの側壁部３ｃから構成される。
【００４３】
また図１から図６に示すように、底泥置換装置１は、インナーケーシング取り付け部５、インナーケーシング取り付け部連結部６、連結部７、フランジ取り付け部８、上フランジ９及び下フランジ１０を備えて構成される。
【００４４】
図１から図５に示すように、インナーケーシング３の側壁部３ｃの上端部には、それぞれ二つの板状のインナーケーシング取り付け部５が固定される。各インナーケーシング取り付け部５の上部には、後述する油圧機器を取り付けるための油圧機器取り付け部５ａを備える。また、各インナーケーシング取り付け部５は円筒状のインナーケーシング取り付け部連結部６に固定されている。更に、インナーケーシング取り付け部連結部６の両端にはそれぞれ板状の連結部７が固定されている。
【００４５】
各連結部７の上部には連結部回転部７ａが備えられており、この連結部回転部７ａにて、各連結部７はそれぞれ板状のフランジ取り付け部８に回転自在に取り付けられている。二つのフランジ取り付け部８は下フランジ１０に固定されている。下フランジ１０は複数のボルトにより上フランジ９に固定されている。また、下フランジ１０及び上フランジ９の中央部には後述する油圧機器の一部を配置するためのフランジ穴部１５が備えられている。
【００４６】
図２から図５に示すように、上フランジ９には、底泥置換装置１を後述するバックホウ１９に取り付けるための装置取り付け部２０が取り付けられる。また図３及び図５に示すように、アウターケーシング２のワイヤー取り付け部１２と装置取り付け部２０のワイヤー取り付け部１３がケーシングワイヤー１４にて結ばれている。
【００４７】
図７はインナーケーシング３をアウターケーシング２から取り外した状態を示す説明図である。アウターケーシング２と装置取り付け部２０を結んでいるケーシングワイヤー１４を取り外すことにより、インナーケーシング３をアウターケーシング２から取り外すことが可能となる。
【００４８】
インナーケーシング３等が上述した構成を備えることにより、図７に示すように、連結部回転部７ａを軸に、側壁部３ｂ、インナーケーシング取り付け部５、インナーケーシング取り付け部連結部６及び連結部７が一体となって、フランジ取り付け部８に対して回転自在となる。これによりインナーケーシング３の下側が開閉自在となる。
【００４９】
また図１から図５に示すように、インナーケーシング３は、アウターケーシング２に対して、底泥を取り込む底泥取り込み位置から、改質材料投入部２６を開放して改質材料の投入を行う改質材料投入位置まで上下方向に直動自在な構成となっている。
【００５０】
図２及び図３は、インナーケーシング３がアウターケーシング２に対して底泥取り込み位置にある状態を示し、図４及び図５は、インナーケーシング３がアウターケーシング２に対して改質材料投入位置にある状態を示している。
【００５１】
インナーケーシング３が底泥取り込み位置にある状態では、アウターケーシング２及びインナーケーシング３は、例えば次のような位置関係となる。図２及び図３に示すように、インナーケーシング３が取り付けられたインナーケーシング取り付け部５の下端部とアウターケーシング２の上端部が接し、アウターケーシング２とインナーケーシング３の下端が略同一の高さとなる。
【００５２】
また、図１及び図４に示すように、インナーケーシング取り付け部５の下端部のインナーケーシング３の外部に位置する箇所には、切り欠き部５ｂが設けられている。図２に示すようにインナーケーシング３が底泥取り込み位置にある状態では、切り欠き部５ｂにアウターケーシング２の上端部が回動自在に嵌まった状態となる。これにより、インナーケーシング３、インナーケーシング取り付け部連結部６、連結部７、フランジ取り付け部８、上フランジ９及び下フランジ１０（以下、回転部４と称す）は、インナーケーシング３が底泥取り込み位置にある状態で、アウターケーシング２に対して図１の矢印Ｃに示す方向に一体となって回転自在となる。
【００５３】
また、図２及び図３に示すように、インナーケーシング取り付け部５によりインナーケーシング３がアウターケーシング２に対して底泥取り込み位置より下方に位置することを防ぐ構成になっている。インナーケーシング取り付け部５によりインナーケーシング３が底泥取り込み位置より下方に位置することを防ぐ構成は、位置決め手段の一例である。
【００５４】
インナーケーシング３が改質材料投入位置にある状態では、アウターケーシング２及びインナーケーシング３は、例えば次のような位置関係となる。図４及び図５に示すように、改質材料投入部２６が開放される位置に、インナーケーシング３はアウターケーシング２に対して上方に持ち上げられた状態となる。これにより、インナーケーシング３下方のアウターケーシング２内部の空間と外部が、改質材料投入部２６を通じて連通した状態になる。
【００５５】
前述した様に、アウターケーシング２のワイヤー取り付け部１２と装置取り付け部２０のワイヤー取り付け部１３がケーシングワイヤー１４にて結ばれている。図５に示すように、ケーシングワイヤー１４はインナーケーシング３が改質材料投入位置にある時に張った状態になり、インナーケーシング３がアウターケーシング２に対して改質材料投入位置より上方に位置することを防ぐ構成になっている。ケーシングワイヤー１４により、インナーケーシング３が改質材料投入位置より上方に位置することを防ぐ構成は、位置決め手段の一例である。
【００５６】
また前述した様に、インナーケーシング３等から構成される回転部４は図１の矢印Ｃに示す方向にアウターケーシング２に対して回転自在な構成となっている。更に、ケーシングワイヤー１４は、アウターケーシング２のワイヤー取り付け部１２と装置取り付け部２０のワイヤー取り付け部１３を結んでいる。よって、インナーケーシング３等から構成される回転部４は、ケーシングワイヤー１４に妨げられることなくアウターケーシング２に対して回転自在となる。
【００５７】
図８は図６のＥ−Ｅ断面図であり、負圧防止管１６を示す説明図である。インナーケーシング３をアウターケーシング２に対して底泥取り込み位置から上方に持ち上げた状態で、図６のＥ−Ｅ断面にて切断された部材のみを示している。負圧防止管１６は、負圧防止手段の一例である。
【００５８】
負圧防止管１６は、例えば図８に示すようにアウターケーシング２の側面の下方に設けられた側面負圧防止穴部２ａと、アウターケーシング２外部の側面の置換対象の底泥に応じた高さの位置とを連通する管状の部材等で構成される。負圧防止管上端部１６ａは、置換対象の底泥に応じた高さに位置する。
【００５９】
図８に示すように、インナーケーシング３をアウターケーシング２に対して底泥取り込み位置から持ち上げることにより、アウターケーシング２内部でインナーケーシング３の下方の空間と、アウターケーシング２外部の水中が、負圧防止管１６にて連通された状態となる。
【００６０】
図９は図６のＦ−Ｆ断面にて切断された部材のみを示した断面図であり、補強板１７を示す説明図である。補強板１７は補強部の一例である。アウターケーシング２の外部の側面に、上下方向に伸びた板状の補強板１７が備えられる。補強板１７は、例えば図９に示すようにアウターケーシング２の外部側面下方部にて備えられる。更に、例えば図６に示すように、二つの補強板１７がアウターケーシング２の外部側面の向かい合う位置に備えられる。
【００６１】
図１等で説明した底泥置換装置１においては、インナーケーシング３は割り部３ｂにて二つ割り構造で、二つの開閉自在な側壁部３ｃにより構成されるとした。しかし、インナーケーシング３が三つ以上の開閉自在な側壁部３ｃにより構成されるとしても良い。
【００６２】
＜本実施の底泥置換システムの構成例＞
次に、図１等で説明した構成の底泥置換装置１を用いた底泥置換システム１８について説明する。
【００６３】
図１０及び図１１は本実施の形態の底泥置換システム１８の一例を示す説明図である。底泥置換システム１８は、バックホウ１９、インナーケーシング回転・開閉装置２１及び改質材料投入装置２２等を備える。本例の底泥置換システム１８は、バックホウ１９、インナーケーシング回転・開閉装置２１及び改質材料投入装置２２が陸上に設置される例を示す。
【００６４】
底泥置換作業の対象となる水中では、図１１に示すように、河川等の水底の砂層２７の上部に底泥が堆積して底泥層２３が形成されている。底泥置換システム１８では底泥層２３の一部を除去し、改質材料２４の埋設を行う。
【００６５】
図１１に示すように底泥置換装置１は、例えば装置取り付け部２０を介して上フランジ９にて汎用的なバックホウ１９のアーム部１９ａの先端に取り付け可能な構成となっている。バックホウ１９は上下装置の一例である。バックホウ１９により底泥置換装置１を水底に降ろし、水底での昇降を行うことができる。
【００６６】
図１０に示すようにインナーケーシング回転・開閉装置２１は、油圧ユニット２１ａ及び油圧ユニット２１ａに接続された油圧ホース２１ｂにより構成され、図１１に示すように油圧ホース２１ｂは装置取り付け部２０に接続される。装置取り付け部２０の内部にはインナーケーシング３の回転及び開閉を行うための油圧機器が収納されており、この油圧機器は上フランジ９、及び、フランジ穴部１５を介してインナーケーシング取り付け部５の油圧機器取り付け部５ａに接続されている。
【００６７】
油圧ユニット２１ａ及び油圧ホース２１ｂによりこの油圧機器を動作させることで、図１の矢印Ｃで示すように、インナーケーシング３等から構成される回転部４の回転を行う。更に、インナーケーシング３をアウターケーシング２から取り外した状態で、油圧ユニット２１ａ及び油圧ホース２１ｂによりこの油圧機器を動作させることで、図７に示すようにインナーケーシング３の開閉を行う。インナーケーシング回転・開閉装置２１及び油圧機器は、回転手段及び開閉手段の一例である。
【００６８】
図１０に示すように改質材料投入装置２２は、作業用水槽２２ａ、作業用水中ポンプ２２ｂ、作業用水管２２ｃ、チーズ管２２ｄ、ボールバルブ２２ｅ、改質材料投入用ホッパー２２ｆ及び改質材料投入管２２ｇにより構成される。
【００６９】
作業用水槽２２ａ内に作業用水中ポンプ２２ｂが設置され、作業用水中ポンプ２２ｂに作業用水管２２ｃが接続される。作業用水管２２ｃはチーズ管２２ｄにより分岐され、ボールバルブ２２ｅを介して二つ改質材料投入用ホッパー２２ｆにそれぞれ接続される。
【００７０】
これにより、作業用水中ポンプ２２ｂを動作させて、改質材料２４の投入作業に用いられる作業用水を二つの改質材料投入用ホッパー２２ｆへ供給する。また、二つの改質材料投入用ホッパー２２ｆに対する作業用水の供給は、それぞれの改質材料投入用ホッパー２２ｆに接続されたボールバルブ２２ｅを開閉することにより、別々に行うことができる。
【００７１】
二つの改質材料投入用ホッパー２２ｆにそれぞれ改質材料投入管２２ｇが接続される。改質材料投入管２２ｇは、図１１に示すように底泥置換装置１の二つの改質材料投入部２６にそれぞれ接続される。作業用水槽２２ａより改質材料投入用ホッパー２２ｆに対して作業用水を供給しながら、改質材料投入用ホッパー２２ｆに改質材料２４を投入することにより、改質材料投入部２６への改質材料２４の投入が行われる。
【００７２】
図１０で示される底泥置換システム１８は、底泥置換対象の場所が陸上から近い場合に適用される。底泥置換作業に用いられる各装置を陸上に設置することが可能であるため、各装置の設置及び移動作業を容易に行うことが可能になる。
【００７３】
図１２は本実施の形態の底泥置換システム１８の他の例を示す説明図である。図１２で示される底泥置換システム１８においては、バックホウ１９、インナーケーシング回転・開閉装置２１及び改質材料投入装置２２が作業船２５上に設置される。
【００７４】
図１２で示される底泥置換システム１８では、改質材料投入装置２２は、作業用水中ポンプ２２ｂ、作業用水管２２ｃ、チーズ管２２ｄ、ボールバルブ２２ｅ、改質材料投入用ホッパー２２ｆ及び、改質材料投入管２２ｇにより構成される。また、作業用水中ポンプ２２ｂは図１２に示すように水中に設置される。
【００７５】
図１０で示される底泥置換システム１８の改質材料投入装置２２と同様に、作業用水中ポンプ２２ｂ、作業用水管２２ｃ、チーズ管２２ｄ、二つのボールバルブ２２ｅ、二つの改質材料投入用ホッパー２２ｆ及び二つの改質材料投入管２２ｇが接続され、図１１に示すように二つの改質材料投入管２２ｇが底泥置換装置１の改質材料投入部２６にそれぞれ接続される。
【００７６】
改質材料投入部２６に改質材料２４を投入する際の作業用水は、水中に設置された作業用水中ポンプ２２ｂにより水中から供給される。
【００７７】
図１２で示される底泥置換システム１８は、底泥置換対象の場所が陸上から離れている場合、陸上にバックホウ１９、インナーケーシング回転・開閉装置２１及び改質材料投入装置２２等の設置エリアが確保できない場合に適用可能である。
【００７８】
図１０及び図１２で示される底泥置換システム１８を用いることにより、河川等の水底の底泥層２３に所望の配置で底泥の置換及び改質材料２４の埋設を行うことができ、改質材料２４による水質改善の効果を促進することが可能になる。
【００７９】
なお、図１０から図１２で示した底泥置換システム１８においては、インナーケーシング回転・開閉装置２１がバックホウ１９と別体で構成されるとした。しかしインナーケーシング回転・開閉装置２１がバックホウ１９と一体で構成されるとしても良い。
【００８０】
＜本実施の底泥置換方法例＞
次に、図１等で説明した底泥置換装置１及び、図１０等で説明した底泥置換システム１８の動作を、底泥置換方法の実施の形態として説明する。
【００８１】
図１３から図１９は底泥置換の過程を示す断面図であり、一部を透視した状態で破線で示している。アーム部１９ａ、油圧ホース２１ｂ、装置取り付け部２０及び、改質材料投入管２２ｇは切断していない状態で示している。また、後述するインナーケーシング３の回転及び開閉を行うための油圧機器は示していない。図１３から図１９を用いて底泥置換の過程を説明する。
【００８２】
図１３はアウターケーシング２が底泥層２３に着底した状態を示し、図１４はインナーケーシング３が底泥層２３に着底した状態を示している。
【００８３】
バックホウ１９のアーム部１９ａに取り付けられた底泥置換装置１を、バックホウ１９により、水底の砂層２７の上部に形成された底泥層２３上の底泥置換作業場所に設置する。まず図１３に示すように、バックホウ１９により底泥置換装置１を降ろしてアウターケーシング２を底泥層２３に着底させる。
【００８４】
その後、図１４に示すようにバックホウ１９によりインナーケーシング３を降ろし、インナーケーシング３を底泥層２３に着底させる。この時、インナーケーシング３はアウターケーシング２に対して底泥取り込み位置に位置する状態になる。
【００８５】
図１５は、インナーケーシング３及びアウターケーシング２を底泥層２３内に圧入した状態を示したものである。インナーケーシング回転・開閉装置２１によりインナーケーシング３等から構成される回転部４を、掘削刃３ａの螺旋の向きに合わせた方向に回転させながら、バックホウ１９によりインナーケーシング３及びアウターケーシング２を、除去対象の底泥１５の高さに合わせて底泥層２３内に圧入する。
【００８６】
この時、インナーケーシング取り付け部５によりインナーケーシング３がアウターケーシング２に対して底泥取り込み位置より下方に位置することを防ぐ構成になっているため、バックホウ１９により装置取り付け部２０を介してインナーケーシング３に下方へ力が加えられることにより、インナーケーシング３及びアウターケーシング２が一体となって底泥層２３内に圧入される。
【００８７】
また、図８等で説明したアウターケーシング２の外部の側面に備えられた補強板１７により、バックホウ１９によるインナーケーシング３及びアウターケーシング２の底泥層２３への圧入時に、アウターケーシング２が歪むことが防止される。
【００８８】
またこの時、底泥層２３内の除去対象の底泥１５は、インナーケーシング３の内周面に備えられている掘削刃３ａにより軟化されながら、掘削刃３ａの下端部側からインナーケーシング３の内部に入れられる。インナーケーシング３の内部に入れられた底泥１５は、掘削刃３ａによりインナーケーシング３の内部に保持された状態となる。
【００８９】
このように、インナーケーシング３は、掘削刃３ａにより底泥１５を軟化させながら内部に取り込み、取り込んだ底泥１５を掘削刃３ａにより保持する構成であるため、底面に蓋を設けなくても、インナーケーシング３の内部に取り込んだ底泥１５を保持することができる。
【００９０】
図１６及び図１７は、底泥１５をインナーケーシング３内に保持した状態で、インナーケーシング３をアウターケーシング２に対して改質材料投入位置まで持ち上げた状態を示したものである。図１７は底泥置換装置１を図６のＦ−Ｆにて切断した状態を示している。
【００９１】
インナーケーシング回転・開閉装置２１による回転部４の回転を停止させた後、バックホウ１９により、底泥１５をインナーケーシング３の内部に保持した状態でインナーケーシング３を改質材料投入位置まで持ち上げ、底泥層２３から底泥１５を除去し、アウターケーシング２内に底泥１５が除去された空間を形成する。またこの時、図１７に示すように負圧防止管１６の負圧防止管上端部１６ａが、底泥層２３の上面より上方に位置した状態にある。
【００９２】
このため、インナーケーシング３を持ち上げる際に、アウターケーシング２内部の底泥１５が除去された空間と、アウターケーシング２外部の水中が負圧防止管１６にて連通された状態になる。よって、アウターケーシング２内部の底泥１５が除去された空間に負圧が生じることが防がれ、底泥１５をインナーケーシング３の内部に保持した状態でのインナーケーシング３の持ち上げを容易に行うことが可能になる。
【００９３】
図１８は、底泥層２３から底泥１５を除去した空間に改質材料２４を埋設した状態を示したものである。底泥層２３から底泥１５を除去した空間の形成後、図１１等で説明した改質材料投入装置２２により、改質材料２４を改質材料投入部２６よりアウターケーシング２内に投入する。これにより、底泥層２３から底泥１５を除去した空間に改質材料２４を埋設する。
【００９４】
図１９は、底泥層２３内から底泥置換装置１を持ち上げた状態を示したものである。改質材料２４の埋設後、バックホウ１９により底泥層２３内から底泥置換装置１を持ち上げる。この時、図５に示すようにケーシングワイヤー１４が張った状態となり、改質材料投入位置より上方にインナーケーシング３がアウターケーシング２に対して位置することを防ぐ構成になっている。
【００９５】
このため、バックホウ１９により装置取り付け部２０を介してインナーケーシング３に上方へ力が加えられることにより、インナーケーシング３及びアウターケーシング２が一体となって上方に持ち上げられる。
【００９６】
この結果、河川等の水底において底泥層２３より底泥１５が除去され、改質材料２４が埋設された状態になる。
【００９７】
バックホウ１９により底泥層２３内から底泥置換装置１を持ち上げた後、陸上あるいは作業船２５上に底泥置換装置１を引き上げる。陸上あるいは作業船２５上に底泥置換装置１を引き上げた後、アウターケーシング２と装置取り付け部２０を結ぶケーシングワイヤー１４を取り外し、アウターケーシング２からインナーケーシング３を取り外す。アウターケーシング２からインナーケーシング３を取り外した後、図７に示すように、インナーケーシング回転・開閉装置２１によりインナーケーシング３を大きく開き、掘削刃３ａによる底泥１５の保持を解いて、インナーケーシング３の内部から除去した底泥１５を取り出す。
【００９８】
このように底泥置換装置１では、アウターケーシング２からインナーケーシング３を取り外し、インナーケーシング３を大きく開き、掘削刃３ａによる底泥１５の保持を解いて、底泥１５を取り出すことにより、掘削刃３ａに付着した底泥１５を含めてインナーケーシング３内部から底泥１５の取り出しを確実に行うことができる。
【００９９】
底泥１５を取り出した後、インナーケーシング回転・開閉装置２１によりインナーケーシング３を閉じ、インナーケーシング３をアウターケーシング２の内部に挿入して、ケーシングワイヤー１４によりアウターケーシング２と装置取り付け部２０を結ぶ。これにより次の置換対象に対する底泥置換作業が可能となる。
【０１００】
また、本実施の形態の底泥置換方法では、改質材料２４として例えば石炭灰を主材料として加水混合し、造粒方法により粒状に作製された石炭灰材料が用いられる。例えば潮の干満がある感潮河川にて、水底に堆積した底泥層の一部を石炭灰材料に置換することにより、潮の潮汐により埋設された石炭灰材料内に水の流れが生じ、石炭灰材料を介して底泥層内に酸素が供給される。また、干潮時には空気中より石炭灰材料を介して底泥層内に酸素が供給される。
【０１０１】
これにより底泥層内の還元状態が解消され、河川の底質及び底生動物の生息環境が改善される。
【０１０２】
本実施の形態の底泥置換装置１では、内周面に螺旋状の掘削刃３ａを備えたインナーケーシング３により底泥１５を除去し、アウターケーシング２により改質材料２４の埋設を行う構成により、改質材料２４の埋設に適した径にて底泥１５の除去及び改質材料２４の埋設を行うことが可能となる。
【０１０３】
また、本実施の形態の底泥置換装置１では、底泥除去時に底泥１５をインナーケーシング３内に保持し、底泥除去後に陸上あるいは作業船２５上でインナーケーシング３を開いて底泥１５を取り出す構成であるため、底泥置換作業時に除去した底泥１５を回収することが可能になる。これにより作業時の水質汚濁発生を防ぐことができる。
【０１０４】
更に、本実施の形態の底泥置換方法では、図１３等で説明した方法により、底泥１５の除去作業と改質材料２４の埋設作業を底泥置換装置１のみで一連の流れで行うことができる。このため、底泥の除去作業と改質材料の埋設作業を別々の装置を用いて行う必要のある従来の底泥置換方法と比べて、底泥の置換作業に必要な装置の構成を単純化でき、また、施工作業の容易化及び施工期間の短縮化が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、河川等の水底の底泥を透水性のよい改質材料に置換する底泥置換装置に適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本実施の形態の底泥置換装置の例を示す概略斜視図である。
【図２】本実施の形態の底泥置換装置の例を示す説明図である。
【図３】本実施の形態の底泥置換装置の例を示す説明図である。
【図４】本実施の形態の底泥置換装置の例を示す説明図である。
【図５】本実施の形態の底泥置換装置の例を示す説明図である。
【図６】本実施の形態の底泥置換装置の例を示す説明図である。
【図７】本実施の形態の底泥置換装置の例を示す説明図である。
【図８】本実施の形態の負圧防止管の例を示す構成図である。
【図９】本実施の形態の補強板の例を示す構成図である。
【図１０】本実施の形態の底泥置換システムの例を示す説明図である。
【図１１】本実施の形態の底泥置換システムの例を示す説明図である。
【図１２】本実施の形態の底泥置換システムの他の例を示す説明図である。
【図１３】本実施の形態の底泥置換方法の過程を示す説明図である。
【図１４】本実施の形態の底泥置換方法の過程を示す説明図である。
【図１５】本実施の形態の底泥置換方法の過程を示す説明図である。
【図１６】本実施の形態の底泥置換方法の過程を示す説明図である。
【図１７】本実施の形態の底泥置換方法の過程を示す説明図である。
【図１８】本実施の形態の底泥置換方法の過程を示す説明図である。
【図１９】本実施の形態の底泥置換方法の過程を示す説明図である。
【図２０】従来技術による底泥の除去方法を示す説明図である。
【図２１】従来技術による底泥の除去方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１  底泥置換装置
２  アウターケーシング
３  インナーケーシング
３ａ  掘削刃
１６  負圧防止管
１７  補強板
１９  バックホウ
２１  インナーケーシング回転・開閉装置
２２  改質材料投入装置
２４  改質材料
２５  作業船
２６  改質材料投入部
【図１】
2007051415.tif 000003
【図２】
2007051415.tif 000004
【図３】
2007051415.tif 000005
【図４】
2007051415.tif 000006
【図５】
2007051415.tif 000007
【図６】
2007051415.tif 000008
【図７】
2007051415.tif 000009
【図８】
2007051415.tif 000010
【図９】
2007051415.tif 000011
【図１０】
2007051415.tif 000012
【図１１】
2007051415.tif 000013
【図１２】
2007051415.tif 000014
【図１３】
2007051415.tif 000015
【図１４】
2007051415.tif 000016
【図１５】
2007051415.tif 000017
【図１６】
2007051415.tif 000018
【図１７】
2007051415.tif 000019
【図１８】
2007051415.tif 000020
【図１９】
2007051415.tif 000021
【図２０】
2007051415.tif 000022
【図２１】
2007051415.tif 000023