(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浚渫土砂を、水上の埋立作業船に設置された投下装置から投下して水中に堆積させる浚渫土砂による埋立工法において、
土運船に積載されている浚渫土砂に対して固化剤を添加してこれを撹拌する撹拌機を、前記土運船が係留される係留部の水面上に位置させた固化処理設備を使用し、前記浚渫土砂を積載した土運船を前記係留部に係留させた状態で、前記固化処理設備の撹拌機によって該土運船上の浚渫土砂に固化剤を添加して攪拌混合する処理を行い、処理した前記浚渫土砂を前記土運船に積載した状態で養生して強度発現させ、養生した前記浚渫土砂を前記埋立作業船に移して投下することを特徴とする埋立工法。
【請求項２】
土砂固化処理設備は、桟橋、岸壁等の固定構造物に上に移動自在に設置され、該固定構造物に接近して設けた前記係留部上に突出した移動支持機と、前記移動支持機上に設置され、超音波等により前記土運船の高さの変動を検出する非接触検出器と、前記移動支持機上に昇降自在に設置され、前記非接触検出器の検出結果に基づいて昇降され、前記土運船に積載された浚渫土砂を攪拌する攪拌機とを備えた請求項１に記載の浚渫土砂による埋立工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浚渫土砂を、水上の埋立作業船に設置された投下装置から投下して、水底から水上まで堆積させる浚渫土砂による埋立工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
沿岸等の埋立工事において埋立材料として浚渫土砂を用いる場合には、浚渫土砂を、土運船（バージ）等により所定の埋立場所まで搬送し、土運船等から埋立作業船に移し、埋立作業船に設置された投下装置から投下して、海中に堆積させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
含水率の高い浚渫土砂は剪断強さが小さく、そのまま投下して堆積させると勾配が小さくなる。従って、埋立作業船から浚渫土砂を投下して、浚渫土砂を海上まで堆積させようとすると、埋立作業船の船底が投下した浚渫土砂に埋もれてしまうことになり、埋立作業船により海底から海上まで一貫して埋め立てることができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題に鑑み、埋立作業船の船底が投下した浚渫土砂に埋もれることがなく、埋立作業船により水底から水上まで埋め立てることができる浚渫土砂による埋立工法の提供を目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための本発明の特徴は、浚渫土砂を、水上の埋立作業船に設置された投下装置から投下して水中に堆積させる浚渫土砂による埋立工法において、土運船に積載されている浚渫土砂に対して固化剤を添加してこれを撹拌する撹拌機を、前記土運船が係留される係留部の水面上に位置させた固化処理設備を使用し、前記浚渫土砂を積載した土運船を前記係留部に係留させた状態で、前記固化処理設備の撹拌機によって該土運船上の浚渫土砂に固化剤を添加して攪拌混合する処理を行い、処理した前記浚渫土砂を前記土運船に積載した状態で養生して強度発現させ、養生した前記浚渫土砂を前記埋立作業船に移して投下することにある。
【０００６】
なお、土砂固化処理設備は、土砂固化処理設備は、桟橋、岸壁等の固定構造物に上に移動自在に設置され、該固定構造物に接近して設けた前記係留部上に突出した移動支持機と、前記移動支持機上に設置され、超音波等により前記土運船の高さの変動を検出する非接触検出器と、前記移動支持機上に昇降自在に設置され、前記非接触検出器の検出結果に基づいて昇降され、前記土運船に積載された浚渫土砂を攪拌する攪拌機とを備えていることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図１〜７について説明する。図１〜５は、浚渫土砂の固化処理を行う土砂固化処理設備の第１例を示しており、図６は、処理、養生終了後の浚渫土砂の投下作業を行う埋立作業船を示している。
【０００８】
土砂固化処理設備には、図１、２に示すように、係留部１０の左右両側に、固定構造物を構成する岸壁１１、１２が配置されている。岸壁１１、１２上には、走行レール１４、１４が係留部１０に沿って前後方向に敷設されており、走行レール１４、１４上には、移動支持機を構成する門型クレーン２０が、係留部１０を跨いで、係留部１０に沿って前後方向へ移動自在に設置されており、門型クレーン２０は、係留部１０に係留される土運船１の上方に配置されるようになっている。そして、門型クレーン２０には、横長桁状の昇降フレーム２７が、ガイドシャフト２４、２４、ワイヤー２５、２５…、ウィンチ２６、２６…を介して、上下方向へ昇降自在に設けられている。
【０００９】
そして、昇降フレーム２７には、１２機の攪拌機３０、３０…が、前後２列、左右６列に配置され、相互に干渉しないように所定間隔を開けて支持されている。なお、攪拌機３０、３０…は前後方向についても多数列設置するようにしてもよい。また、図４に示すように、各攪拌機３０は、車輪（又はピニオンギヤ）３２、３２…を有する移動台車３１と、昇降フレーム２７上に左右方向に敷設された走行レール（又はラック）２９、２９とを介して、左右方向へ移動可能に支持されており、攪拌機３０、３０…の相互の間隔を、土運船１の土槽幅に応じて調整することができるようになっている。
【００１０】
そして、攪拌機３０には、縦長の攪拌軸３７と、攪拌軸３７の下部に設けられた放射状の攪拌翼３９と、攪拌軸３７の上部に装着された油圧モーター等の回転駆動機３５とが設けられており、昇降フレーム２７が下降すると、攪拌機３０、３０…が相互の間隔を保持したまま下降して、攪拌機３０、３０…の攪拌翼３９、３９…が土運船１に積載された浚渫土砂Ｓ中に挿入されるようになっている。なお、攪拌軸３７は直径２００ｍｍ、攪拌翼３９は直径２０００ｍｍである。
【００１１】
また、図３に示すように、隣り合う攪拌機３０、３０の攪拌翼３９、３９は、相互に逆方向へ同期して回転し、攪拌翼３９、３９が干渉しないようになっている。このように、攪拌軸３７と放射状の攪拌翼３９とからなる攪拌機３０を用い、隣り合う攪拌機３０、３０の攪拌翼３９、３９を相互に逆方向へ同期して回転させることによって、多数の攪拌機３０、３０…を、間隔を狭くして、昇降フレーム２７に設置することができ、大量の浚渫土砂Ｓを安全かつ効率的に処理することができる。
【００１２】
また、攪拌機３０の攪拌軸３７は内部に固化剤供給管路を有する中空円筒形状に成形され、攪拌翼３９には固化剤噴射口が設けられており、岸壁１１上の固化剤プラント１９からセメントミルク等の固化剤が供給ホースを介して各攪拌機３０に供給され、各攪拌翼３９から固化剤が噴出するようになっている。なお、固化剤としては、高炉セメント、早強セメント等が好ましい。
【００１３】
また、門型クレーン２０上には、非接触検出器４０、４０が、図５に示すように、走行レール２１、台車４１を介して、係留部１０を横切る形で左右方向へ移動自在に設置されており、非接触検出器４０は、門型クレーン２０から下方へ超音波等を発射して反射波を検出することにより、下方の土運船１のデッキ部分の高さ、浚渫土砂Ｓの積載表面の高さを測定するようになっている。
【００１４】
浚渫土砂を埋立材料として埋立工事を行うには、まず、浚渫土砂Ｓを土運船１に積載して、土運船１により土砂固化処理設備に搬送する。そして、図１に示すように、土運船１を係留部１０に係留して、図２に示すように、浚渫土砂Ｓの固化処理を、土運船１に積載した状態で行う。
【００１５】
土砂固化処理設備においては、まず、係留部１０に土運船１が係留された後に、門型クレーン２０が前後方向へ所定位置まで移動し、非接触検出器４０、４０が左右方向へ移動して土運船１の上面を走査して、土運船１のデッキ部分の高さ、浚渫土砂Ｓの積載表面の高さを測定する。その後、非接触検出器４０、４０は、土運船１の左右両端のデッキ部分の上方位置に停止して、土運船１のデッキ部分の高さの変動を常時測定する。
【００１６】
そして、昇降フレーム２７が所定速度で下降し、攪拌機３０、３０…の攪拌翼３９、３９…が土運船１に積載された浚渫土砂Ｓの表面に達すると、攪拌翼３９、３９…が回転すると共に攪拌翼３９、３９…から固化剤が噴射され始め、攪拌翼３９、３９…が浚渫土砂Ｓ中に挿入されて、浚渫土砂Ｓ中に固化剤を注入すると共に浚渫土砂Ｓと固化剤とを攪拌、混合する。そして、攪拌翼３９、３９…が土運船１の土槽底部近くに達すると、昇降フレーム２７が停止した後に上昇し、攪拌翼３９、３９…が浚渫土砂Ｓ中から引き出される。そして、門型クレーン２０が前方又は後方へ所定距離だけ移動した後に、同様の動作が繰り返されて、土運船１に積載された浚渫土砂Ｓが前後方向へ所定範囲ずつ固化処理される。
【００１７】
この際、昇降フレーム２７の移動速度、移動量、固化剤注入時期等は、自動制御装置のデータ処理部を介して、予め記録されている土運船１の土槽形状データ、非接触検出器４０の検出結果に基づいて、攪拌翼３９、３９…と土運船１の土槽底面等とが衝突することがなく、かつ、積載された浚渫土砂Ｓ全体が均一に処理されるように算出して設定され、更に、非接触検出器４０の検出結果に基づいて、土運船１の高さの変動に応じて逐次補正される。そして、門型クレーン２０、昇降フレーム２７、非接触検出器４０等は、エンコーダー等を介して位置を検出され、自動制御装置の機械制御部を介して、データ処理部の設定値に従って駆動される。また、非接触検出器４０の検出結果、設備の稼働状況等は、自動制御装置のＣＲＴ等のディスプレイ上に表示されるようになっている。
【００１８】
このように、土運船１の高さの変動を非接触検出器４０を介して検出し、その検出結果に基づいて昇降フレーム２７を介して攪拌機３０、３０…を昇降させるので、土運船１の高さが潮位の変化、固化剤の注入による積載量の増加等により変動しても、土運船１に積載された浚渫土砂Ｓを好適に処理することができ、オペレーターの経験や勘に頼ることなく、均一に、安全かつ効率的に処理することができる。
【００１９】
土砂固化処理設備における処理が終了すると、土運船１を係留部１０から移動させて別の係留場所又は海上に停泊させ、浚渫土砂Ｓを土運船１に積載した状態で約１日養生して強度発現させる。このように、浚渫土砂Ｓを土運船１に積載した状態で、浚渫土砂Ｓに固化剤を添加して攪拌混合する処理を行い、浚渫土砂Ｓを養生して強度発現させることによって、浚渫土砂Ｓの固化処理、養生のための移し換え等が必要なく作業を効率化でき、また、養生等のための設備を陸上に確保する必要がなくなる。
【００２０】
そして、養生終了後、浚渫土砂Ｓを土運船１により所定の埋立場所に搬送する。埋立場所においては、図６に示すように、バックホウ６等を介して、浚渫土砂Ｓを土運船１から埋立作業船４に移し換え、埋立作業船４に設置された投下装置５から投下して、浚渫土砂Ｓを堆積させる。すると、浚渫土砂Ｓは既に固化処理、養生が済んで強度発現しているため、堆積した浚渫土砂Ｓは法勾配が大きくなる。従って、埋立作業船４の船底が投下した浚渫土砂Ｓに埋もれることなく、埋立作業船４により海底から海上まで一貫して埋め立てることができる。また、強度発現した浚渫土砂Ｓは通常のダンプカーでも搬送でき、強度発現した浚渫土砂Ｓによる埋立地盤は、ブルドーザー等の重機のトラフィカビリティーが早期に確保され、早期に供用することができる。
【００２１】
図７は、浚渫土砂の固化処理を行う土砂固化処理設備の第２例を示している。係留部１０の片側には固定構造物を構成する岸壁１３が配置されており、岸壁１３上には、移動支持機を構成する片持クレーン５０が、係留部１０上に突出して、係留部１０に沿って前後方向へ移動自在に設置されている。そして、片持クレーン５０には、横向桁状の昇降フレーム５７が、上下方向へ昇降自在に設けられ、係留部１０に係留される土運船１の上方に配置されるようになっており、昇降フレーム５７には、攪拌機３０、３０…が支持されている。なお、第１例と同一部分については、同一符号を付して、説明を省略する。
【００２２】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。図８は、含水比w=150%の浚渫土に対して、固化材をそれぞれ５０ｋｇ／ｍ3 、１００ｋｇ／ｍ3 、１５０ｋｇ／ｍ3 攪拌・混練し、所定の時間養生後に、室内ベーンせん断試験を行った結果を示している。
【００２３】
また図９は、処理土の安定計算を円形すべり面法で行いその結果をもとに、せん断強さ・単位体積重量及び盛土高とで無次元化した安定係数（γＨ／τ）と法面角度との関係を示している。
【００２４】
土質性状が含水比：１５０％、単位体積重量：１．５ｔｆ／ｍ3 の浚渫土を固化処理し、−１０．０〜＋４．０ｍ高をリクレーマ船（２０００ｍ3 ／ｈ）で揚土・埋立を行う場合、船のブーム長：５６ｍ、喫水：２ｍという関係から処理土が船底に触れない法面角度は約８度である。図９より法面角度を確保するためにはγＨ／τ＝約１９となり、必要強度はτ＝約０．６ｔｆ／ｍ2 となる。仮に固化材添加量を５０ｋｇ／ｍ3 とすると、図８より養生１２時間を確保すれば、本発明による施工が可能となる。
【００２５】
また、図８に示すように、固化剤の添加量が１５０ｋｇ／ｍ3 の場合、２４時間（１日）後の土砂の剪断強さτは約２ｔｆ／ｍ2 に達しており、この剪断強さτ＝２ｔｆ／ｍ2 はコーン指数ｑC ＝２ｋｇｆ／ｃｍ2 に相当し、超湿地ブルドーザーの走行に必要な地盤強度が得られることになる。
【００２６】
【発明の効果】
上述のように、本発明に係る浚渫土砂による埋立工法は、浚渫土砂に固化剤を添加して攪拌混合する処理を行い、処理した浚渫土砂を養生して強度発現させ、養生した浚渫土砂を、埋立作業船に設置された投下装置から投下して堆積させることによって、堆積した浚渫土砂の法勾配が大きくなるので、埋立作業船の船底が投下した浚渫土砂に埋もれることなく、埋立作業船により水底から水上まで一貫して埋め立てることができる。また、強度発現した浚渫土砂はダンプカー等により搬送することができ、また、埋立地盤は、ブルドーザー等の重機のトラフィカビリティーが早期に確保され、早期に供用することができる。そして、水上に土砂固化処理設備を設け、浚渫土砂を土運船に積載した状態で、土砂固化処理設備により浚渫土砂に固化剤を添加して攪拌混合する処理を行い、処理した浚渫土砂を養生して強度発現させることによって、浚渫土砂の固化処理、養生のための移し換え等が必要なく作業を効率化することができ、また、養生等のための設備を陸上に確保する必要がなくなる。
【００２７】
また、土砂固化処理設備による固化処理においては、桟橋、岸壁等の固定構造物を土運船を係留する係留部に近接して配置し、移動支持機を、固定構造物上に移動自在に設置して、係留部上に突出させ、非接触検出器を、移動支持機上に設置して、超音波等により土運船の高さの変動を検出し、攪拌機を、移動支持機上に昇降自在に設置して、非接触検出器の検出結果に基づいて昇降して、土運船に積載された浚渫土砂を攪拌することによって、浚渫土砂に固化剤を添加して攪拌混合する処理を、潮位、積載量の変化等により土運船の高さが変動しても、土運船に積載した状態で好適に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る浚渫土砂の実施の形態であって、浚渫土砂の固化処理を行う土砂固化処理設備の第１例を示す前方立面図である。
【図２】 図１の土砂固化処理設備による浚渫土砂の処理状態を示す前方立面図である。
【図３】 図１中の攪拌機の平面配置図である。
【図４】 図１中の攪拌機移動台車部分の拡大図である。
【図５】 図１中の非接触検出器部分の拡大側面図である。
【図６】 埋立作業船による固化処理、養生終了後の浚渫土砂の投下状態を示す立面図である。
【図７】 浚渫土砂の固化処理を行う土砂固化処理設備の第２例を示す前方立面図である。
【図８】 含水比１５０％の浚渫土に固化剤を添加した場合の室内ベーンせん断試験の結果である。
【図９】 円形すべり面法による処理土の安定計算の結果である。
【符号の説明】
Ｓ 浚渫土砂
１ 土運船
４ 埋立作業船
５ 投下装置
６ バックホウ
１０ 係留部
１１、１２、１３ 岸壁（固定構造物）
１４ 走行レール
１９ 固化剤プラント
２０ 門型クレーン（移動支持機）
２１ 走行レール
２４ ガイドシャフト
２５ ワイヤー
２６ ウィンチ
２７ 昇降フレーム
２９ 走行レール
３０ 攪拌機
３１ 移動台車
３２ 車輪
３５ 回転駆動機
３７ 攪拌軸
３９ 攪拌翼
４０ 非接触検出器
４１ 移動台車
５０ 片持クレーン（移動支持機）
５７ 昇降フレーム
【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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【図８】
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【図９】
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