(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状構造物外周の環状空間からのエアリフト効果を用いた排土装置において、前記環状空間の水位を所定水位に保つ水供給手段と、前記環状空間をその下部の連通を許容して所定間隔に仕切り縦方向に伸びる排出流路を形成する着脱自在な仕切部材と、排出流路の底部に向けて空気又は空気と水の混合流体を下向きに噴射する流体供給管と、仕切部材の最下端部より上部位置で水平又は斜め上向きに空気を噴射する空気供給管とを前記排出流路内に配置したことを特徴とするエアリフト効果を用いた排土装置。
【請求項２】
前記環状空間が柱状構造物外周に沿って設置される補強用鋼板ブロックで区画されることを特徴とする請求項１に記載のエアリフト効果を用いた排土装置。
【請求項３】
前記仕切部材を可撓性材料で形成され流体圧で膨張する中空部材とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアリフト効果を用いた排土装置。
【請求項４】
前記仕切部材を両側端に弾性変形する部材を取付けた鋼製仕切板とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアリフト効果を用いた排土装置。
【請求項５】
柱状構造物外周の環状空間からのエアリフト効果を用いた排土方法において、柱状構造物の外周の環状空間内の水位を所定水位に保ち、前記環状空間を着脱自在な仕切部材でその下部が連通するように仕切り縦方向に伸びる排出流路を形成し、前記排出流路内に、排出流路の底部に下向きに空気又は空気と水の混合流体を噴射する流体供給管と、前記仕切部材の最下端部の上部にその開口部が位置し、前記開口部から水平又は斜め上向きに空気を噴射する空気供給管を配置し、前記流体供給管からの空気又は空気と水の混合流体の噴射により排出流路の底部に沈殿している玉石及び礫質土を含む土砂を舞い上がらせ、前記空気供給管からの空気の噴射により排出流路内にエアリフト効果を発生させ、舞い上がった玉石及び礫質土を含む土砂を排出流路を通して排出することを特徴とするエアリフト効果を用いた排土方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木工事分野における水中からのエアリフト効果を用いた排土装置及び排土方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エアリフト効果を用いた水中排土方法は、図７に示されるように排土管１２にエア供給管１３から高圧空気を送気し、排土管内に滞留する水・土砂・その他の混合物質の見掛け上の比重を低減することで排土管内に上昇流を発生させ、排土管内に滞留する水・土砂・その他の混合物質を排出するものである。
また、エアリフト効果を増大させる手段として、排土管１２を可能な限り縮径することで高圧空気の送気量を同程度としても、前記見掛け比重をより小さくでき上昇流の勢いを増加することが知られている。
さらに、図８に示されるように排土管１２にエア供給管１３から高圧空気を送気し、さらに排土管１２の中途に排出方向に高圧水を供給する高圧水供給管１４を配置し、流体の流れ方向にジェット流を発生させることで排土管内流体の流速を増速させる方法も一般的に用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
エアリフト効果を用いた水中排土方法においては、排土管を通して排出する混合物質の中の最大寸法に応じて排土管の内径を設計しなければならない。しかし、作業現場においては、排出すべき混合物質の最大寸法を予め予測できないため、排土管を始めとする一連の設備を複数セット準備し、状況に応じて使い分けするというような無駄が生じる。
【０００４】
また、排出すべき混合物中に玉石及び礫質土が存在する場合、これら玉石及び礫質土は、シルト質土や砂質土のように単体重量が小さいものとは異なり、単体重量が大きいことからエアリフト効果を増大しない限り揚土は困難であった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術のもつ問題点を解決することを目的とする。
【０００６】
【問題を解決するための手段】
本第１発明は、エアリフト効果を用いた排土装置において、柱状構造物の外周の環状空間の水位を所定水位に保つ水供給手段と、前記環状空間をその下部の連通を許容して所定間隔に仕切り縦方向に伸びる排出流路を形成する着脱自在な仕切部材と、排出流路の底部に向けて空気又は空気と水の混合流体を下向きに噴射する流体供給管と、前記仕切部材の最下端部の上部位置で水平又は斜め上向きに空気を噴射する空気供給管とを前記排出流路内に配置したことを特徴とする。
【０００７】
本第２発明は、本第1発明のエアリフト効果を用いた排土装置において、前記環状空間が柱状構造物外周に沿って設置される補強用鋼板ブロックで区画されることを特徴とする。
【０００８】
本第３発明は、本第1又は第２発明のエアリフト効果を用いた排土装置において、前記仕切部材を可撓性材料で形成される流体圧で膨縮する中空部材とすることを特徴とする。
【０００９】
本第４発明は、本第1又は第２発明のエアリフト効果を用いた排土装置において、前記仕切部材を両側端に弾性変形する部材を取付けた鋼製仕切板とすることを特徴とする。
【００１０】
本第５発明は、エアリフト効果を用いた排土方法において、柱状構造物の外周の環状空間内の水位を所定水位に保ち、前記環状空間を着脱自在な仕切り部材でその下部が連通するように仕切り排出流路を形成し、前記排出流路内に、排出流路の底部に下向きに空気又は空気と水の混合流体を噴射する流体供給管と、前記仕切部材の最下端部の上部にその開口部が位置し、前記開口部から水平又は斜め上向きに空気を噴射する空気供給管を配置し、前記流体供給管からの空気又は空気と水との混合流体の噴射により排出流路の底部に沈殿している礫質土を含む土砂を舞い上がらせ、前記空気供給管からの空気の噴射により排出流路内にエアリフト効果を発生させ、舞い上がった玉石及び礫質土を含む土砂を排出流路を通して排出することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図により説明する。図１は、橋脚のような柱状構造物１の地中に埋設された部分の外周を補強するため、二つに分割された断面半円形の補強鋼板２を連結して構成される断面円形の補強用鋼板ブロック３を柱状構造物１の外周に複数縦方向に連設して設置する柱状構造物１の補強方法を示すものである。この柱状構造物の補強方法は、圧入ジャッキによる補強用鋼板ブロック３の地中への圧入と同期して高圧ジェットなどにより柱状構造物１と補強用鋼板ブロック３との間の環状部分の土砂の掘削と掘削土の排出を実施し、掘削された環状空間４内を洗浄した後、水中不分離型無収縮モルタルを充填し固化させることにより、柱状構造物１の外周に補強用鋼板ブロック３を一体に接合するものである。
【００１２】
環状部分の土砂がシルト質や砂質土の場合は、高圧ジェット水流によって柱状構造物１と補強鋼板ブロック３との環状空間４を通して地表に排土することができるが、その土砂が玉石及び礫質土の場合には、１個の土粒子が極めて大きく重いため、高圧ジェット水流のみでの排土が困難であることから、複数の補強鋼板ブロック３を地中に設置した後、環状空間４の底部に径の大きい礫等が沈殿して堆積することになる。
【００１３】
このような径の大きい礫等を排土するために、図７、図８に示されるようなエアリフト効果を利用した排土管を用いる。しかし、柱状構造物１と補強鋼板ブロック３との環状空間４の間隙が１０ｃｍで、排土すべき礫の最大径が８ｃｍというような場合、環状空間４にエアリフトを利用した排土管を挿入して最大径の礫を排土することができない。
【００１４】
そのため、本発明は、柱状構造物１と補強鋼板ブロック３との間の環状空間４の一部をエアリフト効果を作用させるための排土管としての機能を持たせることを特徴とする。
【００１５】
本発明の一実施形態を図２、図３により説明する。柱状構造物１と補強用鋼板ブロック３との間の環状空間４が、図４に示される気体の注入により膨張する可撓性中空仕切部材５で所定間隔に仕切られる。可撓性中空仕切部材５の最下端は、水底地盤からわずかに離れた高さに位置するようにし、その最上端は、補強用鋼板ブロック３の天端高さ以上の位置とする。可撓性中空仕切部材５の材質は、高耐圧性のゴム系素材、ビニール系素材等の所要内圧に耐え、密閉性を確保できるものであれば、材質はどのようなものでもよい。また、可撓性中空仕切部材５を環状空間４に設置する際、環状空間４内の泥水の比重が大きい場合には、可撓性中空仕切部材５の最下端に予め重錘を取付けておくか、鋼棒をガイドとして可撓性中空仕切部材５に添設しておくなどすれば容易に作業することができる。
【００１６】
可撓性中空仕切部材５の上部には、コンプレッサ等の高圧空気供給手段（図示せず）からの高圧空気を供給する送気管との接続口が形成される。可撓性中空仕切部材５を環状空間４の所定の位置に配置した後、高圧空気供給手段からの高圧空気を可撓性中空仕切部材５内に送気し、可撓性中空仕切部材５を膨張させ、柱状構造物１の外周部と補強用鋼板ブロック３の内周部に密着させ排出流路６を形成する。
【００１７】
排出流路６には、排出流路６の底部に向けて下向きの空気又は空気と水の混合流体を噴射する流体供給管７が配置される。また、排出流路６内には、その下端の開口部が、前記可撓性中空仕切材５の最下端部より上部に位置する空気供給管８が設置される。空気供給管８の下端開口部から高圧空気を水平又は斜め上方向に噴射する。また、排出流路６を除く環状空間４には、水供給手段（図示せず）から水が供給され、環状空間４内の水位を所定水位に保つようにする。
【００１８】
実験例１
柱状構造物１と補強用鋼板ブロック３との環状空間４（間隙１０ｃｍ）を２基１組の可撓性中空仕切部材５を９０ｃｍの間隔をおいて設置して排出流路６を形成した。前記環状空間４内の水位が所定水位に保たれるという条件のもとで、先ず、流体供給管７から空気又は空気と水の混合流体を下向きに排出流路６の底部に向けて噴射し、排出流路６の底部に沈殿している礫質土等の土砂を舞い上がらせる。さらに、排出流路６に配置された空気供給管８の下部噴射口から高圧空気を水平又は斜め上向きに噴射したところ、排出流路６内の流速は水＋空気の混相流体で３．４ｍ／分となり、外径８ｃｍの礫も容易に排土することができた。
実験例２
２基１組の可撓性中空仕切部材５を１４０ｃｍの間隔をおいて設置して排出流路５を形成し、前記と同じ条件で実験をした結果、排出流路５内の流速は２．２ｍ／分となり、大径の礫の排土効率は低下した。
【００１９】
上記実験例から、排土すべき礫等の最大寸法に応じて、環状空間４を仕切る間隔を調節することにより、玉石及び大径の礫等も排土可能であることが確かめられた。
【００２０】
可撓性中空仕切部材５は、環状空間４への設置も容易であるが、撤去も内部の空気を抜くだけで簡単に実施できる。そのため、可撓性中空仕切部材の設置位置を変えて環状空間４の全周の排土作業が容易にできる。また、可撓性中空仕切部材５は、環状空間に設置する場合、その接合面に不陸があっても弾性変形が可能であるので、仕切部材の設置精度をあまり気にする必要がなく密着可能である。また、仕切部材は完全に撤去可能であるため、撤去後には一切の痕跡を残すことがなく、以降の環状空間内へのモルタル類充填作業等に全く影響を与えない。
【００２１】
図５、図６は、仕切部材の他の実施形態を示すものである。図５、図６に示される仕切部材９は、平形鋼板１０の両側端部にゴムまたはウレタン等の弾性変形可能なシール部材１１を取付けたものである。施工対象環境に応じて、このような仕切部材９を組み合わせて使用することが好ましい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明により、狭隘な空隙部での排土を行う場合、玉石及び大径の礫等が存在しても、特殊な排土設備を使用することなく、安価かつ簡単な設備でエアリフト効果を発生させることができ、かつエアリフト効果を発生させる排出流路を任意の位置、形状に配置することが可能であるため、施工の省力化と迅速化が図れ、施工コストを低減することが可能となる。また、排土を行うために、特別な排土のための空間を設けることなく施工が可能となるため、施工規模の縮小化につながり、このことが環境負荷の低減となるほか建設コストの低下にも寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排土装置及び排土方法を適用する一実施形態の構造を示す図
【図２】本発明の一実施形態を示す横断面図
【図３】図２のＡ―Ａ縦断面図
【図４】本発明の一実施形態の可撓性中空仕切部材を示す図
【図５】本発明の一実施形態の仕切部材を示す図
【図６】本発明の一実施形態の仕切部材を示す図
【図７】従来のエアリフト効果を利用した排土管を示す図
【図８】従来のエアリフト効果にジェット水流効果を付加した排土管を示す図
【符号の説明】
１：柱状構造物
２：補強鋼板
３：補強鋼板ブロック
４：環状空間
５：可撓性中空仕切部材
６：排出流路
７：流体供給管
８：空気供給管
９：仕切部材
１０：平形鋼板
１１：シール部材
１２：排土管
１３：エア供給管
１４：高圧水供給管
【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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