(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーブルの布設された管路内においてケーブルと管路内壁の間の空隙内に水が入っており、この空隙中に空気圧送により砂を充填する砂埋め装置であって、
前記空隙中に挿入されて空気圧送されてくる砂を空隙中に導入して充填するホース体と、該ホース体に沿って進退動可能に設置され、かつ、前記空隙中の充填砂に先端を当てて砂充填状況を検知するためのロッド体とを有し、
前記ホース体の先端部に、砂と共に吹き込まれた空気の層と水との境界の水面またはその水面に近い所に前記ホース体の先端部を浮かせ得る浮力を有するフロート体を設け、このフロート体の下部に錘を設け、フロート体の上部に前記ロッド体の前部を進退動可能に支持したことを特徴とする管路内の砂埋め装置。
【請求項２】
管路は、地中より水中に斜め下方に向いて布設するケーブル保護用の水中管路であって、水中部側を栓体で塞がれて水が循環または対流しないことを特徴とする請求項１に記載の管路内の砂埋め装置。
【請求項３】
ケーブルの布設された管路内においてケーブルと管路内壁の間の空隙内に水が入っており、ホース体を介して砂を空気圧送して空隙中に砂を充填する管路内の砂埋め工法であって、
前記ホース体の先端部に設けたフロート体の下部に錘を取付け、このフロート体の上部において、前記ホース体に沿って設置されたロッド体の前部を進退動可能に支持し、
前記空隙中に前記ホース体を先端部より挿入し、
前記ホース体の先端部に設けた前記フロート体の浮力により、空隙中において、砂と共に吹き込まれた空気の層と水との境界の水面またはその水面に近い所に前記ホース体の先端部を浮かしながら、前記ホース体を介して空気圧送した砂を空隙中に導入して充填し、
錘により前記ロッド体の前部をホース体の上方に位置させて、前記ロッド体の前部先端を前記空隙中の充填砂に当てることにより砂充填状況を検知し、
検知した砂充填状況に応じて、ホース体を順次管路から引き抜いて、砂の充填を行うことを特徴とする管路内の砂埋め工法。
【請求項４】
管路は、地中より水中に斜め下方に向いて布設するケーブル保護用の水中管路であって、水中部側を栓体で塞がれて水が循環または対流しないことを特徴とする請求項３に記載の管路内の砂埋め工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水底電力ケーブル等のケーブルが付設された水中等の管路において、ケーブルと管路内壁の間の管路空隙内に砂を充填する管路内の砂埋め装置および砂埋め工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水底ケーブル（海底ケーブルも含む）において陸部より水中に延線する渚では、潮流や波により鉛被疲労がケーブルに生じることや重量物がケーブルを圧迫すること等から保護するため、管路内にケーブルを収容している。
しかるに、この管路内ではケーブルと管路内壁との間の空隙内に水が入るがその水は循環や対流しにくいため、ケーブルに発生する熱が管路内に籠もり、ケーブルの許容電流に支障を生じる恐れがある。そこで、管路内空隙部に砂を充填し、この砂で熱伝導させて熱放散性を向上させるのが通常である。
【０００３】
上記のようなケーブル布設管路内に砂を充填する従来工法の一つは、図６に示すように、陸部のマンホールから管路ａ内であってケーブルｂとの空隙内にホースｃを引き込み、このホースｃを介してサンドブラスト装置（砂を圧送し研磨する装置）のコンプレッサーにより砂を管路空隙内に圧送して行き、ホースｃを引き抜きながら砂を管路ａ内に充填する工法（従来工法１）がある。
この場合、管路ａ内への砂圧送は、通常のサンドブラスト処理を行うのと同じ位のコンプレッサー圧力（Ｐ＝５．０〜７．０kg/cm2）で行っていた。
【０００４】
しかし、この工法においての実績管路長は約３０ｍ以下であり、砂充填率は不明である。また、管路内でのホースは位置規制されないので、ホースを挿入したときの位置がランダムになり、ホース先端からの砂噴出圧力によりホースが踊る等するのでホースの位置は不明である。
【０００５】
また、他の従来工法は、図７に示すように、管路ａ内でホースｃを上部に位置させるために、円弧形状のホース支持金具ｄを１．０ｍ〜２．０ｍ間隔でワイヤーｅに取付けて、このワイヤーｅを管路ａ内に引き込み、ワイヤーｅと共にケーブルｂ表面に沿って支持金具ｄをキャスターｄ１により走行させる。また、この支持金具ｄの上部に位置するリング形状のホースバンドｆ内にホースｃを引き入れている。そして、この引き入れたホースｃを介して砂を圧送し、ホースｃを引きながら砂を充填する（従来工法２）。この工法では砂充填後は、支持金具を回収せずに管路内に残していた。
【０００６】
そして、管路ａ内に砂が充填されているか否かの確認作業は、図７、図８に示すように、検知ロッドｇを２本（ポリエチレン樹脂管チューブｈの中にＦＲＰ製ロッドを収容したもの）を砂埋めホースｃの両側部に取り付けたものを使用し、作業者がマンホールｉからこのロッドｇを押し込み、ロッドｇ先端を砂に突き当てて充填具合を確認していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来工法１では、図９に示すように、管路ａ内の砂ｊの埋め込みがホースｃ先端の位置が不定のため充填率が悪くなりやすく、砂埋めが不十分になる欠点があった。
また、図９の（ａ）に示すように、ホースｃが下方に位置した場合には、砂ｊにホースｃが埋まってしまい、引き抜けなくなる欠点がある。
【０００８】
また、前記従来工法２では、図１０に示すように、管路ａ内にホース支持金具ｄを引き込む必要があるため、管路施工不良に伴う継手部に段差や折れがあるとこの支持金具ｄの引き込みが不可能になる場合がある。その外に該金具ｄを引き入れる工程が繁雑である。また、管路ａ内に支持金具ｄが残置するため支持金具ｄが全損となり無駄となる。さらに、水中のため、空隙が管内上端部にでき、ケーブルの管路ａ内での上下位置が一定しないので、検知用ロッドｇも砂山のどの位置を突いているのか解らないので、信頼性に欠け、また、ロッドｇの突く場所が悪いと砂が十分に埋まっていないにもかかわらず、砂が埋まっていると錯覚する欠点もあった。
【０００９】
本発明は、前記の問題点を解消するためなされたものであって、ホース支持金具を使用することなく、管路内に十分に砂を充填することができ、管路内の砂の検知が少なくともロッド一本で行うことができ、かつ、ホースの引き抜きが確実に行える管路内の砂埋め装置および砂埋め工法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、次の構成を有する。
請求項１の発明は、ケーブルの布設された管路内においてケーブルと管路内壁の間の空隙内に水が入っており、この空隙中に空気圧送により砂を充填する砂埋め装置であって、
前記空隙中に挿入されて空気圧送されてくる砂を空隙中に導入して充填するホース体と、該ホース体に沿って進退動可能に設置され、かつ、前記空隙中の充填砂に先端を当てて砂充填状況を検知するためのロッド体とを有し、
前記ホース体の先端部に、砂と共に吹き込まれた空気の層と水との境界の水面またはその水面に近い所に前記ホース体の先端部を浮かせ得る浮力を有するフロート体を設け、このフロート体の下部に錘を設け、フロート体の上部に前記ロッド体の前部を進退動可能に支持したことを特徴とする管路内の砂埋め装置である。
請求項２の発明は、管路は、地中より水中に斜め下方に向いて布設するケーブル保護用の水中管路であって、水中部側を栓体で塞がれて水が循環または対流しないことを特徴とする請求項１に記載の管路内の砂埋め装置である。
請求項３の発明は、ケーブルの布設された管路内においてケーブルと管路内壁の間の空隙内に水が入っており、ホース体を介して砂を空気圧送して空隙中に砂を充填する管路内の砂埋め工法であって、
前記ホース体の先端部に設けたフロート体の下部に錘を取付け、このフロート体の上部において、前記ホース体に沿って設置されたロッド体の前部を進退動可能に支持し、
前記空隙中に前記ホース体を先端部より挿入し、
前記ホース体の先端部に設けた前記フロート体の浮力により、空隙中において、砂と共に吹き込まれた空気の層と水との境界の水面またはその水面に近い所に前記ホース体の先端部を浮かしながら、前記ホース体を介して空気圧送した砂を空隙中に導入して充填し、
錘により前記ロッド体の前部をホース体の上方に位置させて、前記ロッド体の前部先端を前記空隙中の充填砂に当てることにより砂充填状況を検知し、
検知した砂充填状況に応じて、ホース体を順次管路から引き抜いて、砂の充填を行うことを特徴とする管路内の砂埋め工法である。
請求項４の発明は、管路は、地中より水中に斜め下方に向いて布設するケーブル保護用の水中管路であって、水中部側を栓体で塞がれて水が循環または対流しないことを特徴とする請求項３に記載の管路内の砂埋め工法である。
【００１１】
本発明によれば、ケーブルの布設された管路内においてケーブルと管路内壁の間の空隙内に水が入り、この空隙中に空気圧送により砂を充填する際に、前記空隙中にホース体を先端部より挿入し、前記ホース体先端部に設けたフロート体により前記ホース体先端部を空隙中で浮かしながら、前記ホース体を介して空気圧送した砂を空隙中に導入して充填する。
すなわち、ホース体により管路内空隙に砂を空気圧送したときには、管路内に砂と共に空気も吹き込まれるので、砂はホース体先端部よりも前方に堆積し、また、空気は管路内の空隙の上部を通って後方に排気されて、ちょうどホース体先端から空気層が後方に延びて行く。この場合、ホース体の先端部は、フロート体により空気層との境界の水面または水面に近い所に浮く。そのとき、錘によりロッド体前部をホース体の上方に位置させて、ロッド体の前部先端を前記空隙中の充填砂に当てることにより砂充填状況を検知することができる。そして、検知した砂充填状況に応じて、ホース体を順次管路から引き抜いて、砂の充填を行う。
したがって、ホース体により管路内空隙に砂を空気圧送して充填するときに、ホース体先端部はフロート体の浮力により常に空気層によりできる水面または水面近くに浮かせることができるので、ホース体先端部が充填される砂で埋まることがない。このように、ホース支持金具を用いることなく、管路内に砂を充填できるので、支持金具のコストを削減できる。また、ホース体先端部を管路内に上部に位置させることができるので、砂を管路上部にまで充填でき砂の充填率を高くすることができる。また、このように管路内の上部付近の一定位置から砂が噴出するので、堆積した砂表面の傾斜角はほぼ一定になる。さらに、フロート体によりホース体は管路内の上部に安定して位置するので、砂が一定位置から空気と共に噴出し、効率の良い噴出が可能になって、圧送空気の圧力を低減することができる。
【００１２】
また、フロート体は管路内の上部の一定位置になり、フロート体に錘を設けたことにより、ロッド体前部を常に水面上に位置させることができるので、前記のように、堆積した砂表面の傾斜角のほぼ一定さと合わせて砂の充填状況をロッド体で確実に検知できる。また、常にロッド体をホースよりも上部に位置させ得るので、ロッド体は一本設ければ良く、ロッド体のコストと検知作業工数を削減できる。
また、機材が砂を空気圧送するコンプレッサーには一般的なサンドブラスト装置を用いることができ、また、フロート体にはウレタンを用いることができるなど、資材の調達の容易なもので対応でき、施工も容易になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる管路内砂埋め装置のホース体１２の先端部１２ａの説明図、図２は管路１０内にホース体１２を挿入した充填状態の横断面による説明図、図３は管路に砂を充填した後の状態の縦断面による説明図、図４は砂埋め装置の全体および砂埋め工法の説明図、図５は管路１０内の砂埋め結果の説明図である。
【００１４】
図４に示すように、実施形態にかかる管路内砂埋め装置は、水中電力ケーブル（海底ケーブルも含む）１４の布設された管路１０内においてケーブル１４と管路内壁１０ａの間の空隙１６内に水１８が入っており、この空隙１６中に空気圧送により砂を充填するためのものである。
この管路１０は、内の陸と海、湖、河川等の境にある渚２０に隣接または付近にある陸２２のマンホール（人孔）２４に基端が接続され、先端を斜め下方の海底に向けて渚２０の地中に埋設したケーブル保護用のものであり、ケーブル１４はマンホール２４から管路１０内を通って渚２０から先の海底に埋設される。そして、管路１０の水底側端（水中部側）は栓体２５で塞がれて管路１０内で水が循環または対流しない構造になっている。
【００１５】
管路内砂埋め装置においては、陸上部に、空気圧送のための圧縮空気を送出管２６ａの一端から他端に向けて送出するコンプレッサー２６と、砂を貯留し、前記送出管２６ａの他端とホース体１２の尾端１２ｂが接続されて、前記送出管２６ａからの圧縮空気に砂を混合してホース体１２を介してこの砂を空気圧送させる砂タンク２８とを設置している。
【００１６】
また、図１に詳細に示すように、管路砂埋め装置は、前記管路１０の空隙１６中に挿入されて前記空気圧送されてくる砂を空隙１６中に導入して充填する前記ホース体１２と、該ホース体１２に沿って進退動可能に設置され、かつ、前記空隙１６中の充填砂に先端を当てて砂充填状況を検知するためのロッド体３０とを有しており、前記ホース体先端部１２ａには浮力体であるフロート体３２を設け、このフロート体３２の下部３２ｂに錘３４を設け、フロート体上部３２ａに前記砂検知用ロッド体３０の前部を保護管３６を介して進退動可能に支持したものである。
【００１７】
前記ホース体１２は柔軟かつ強靭で可撓性のある材質のものであれば種々の材質を選択でき、ゴム、エラストマー、可撓性プラスチック等の複合して形成でき、例えば、ナイロンコアチューブの外周に超高張力ポリエステルブレード層を形成し、その外装材とし熱可塑性ウレタンカバーを被覆したナイロンホースや高圧ホースを用いることができる。
【００１８】
前記フロート体３２は、ホース体１２を水面に浮かせ得る十分な浮力を有し、かつ、空隙１６内に挿入可能な大きさのものを種々に選択使用できる。例えばフロート体３２には、ポリスチレンフォームからなる保温材として用いられる筒状体を用いることができる。実施形態では、フロート体３２は、ホース体１２の先端より１５０ｍｍの所から、１０００ｍｍの長さで設置している。
【００１９】
前記ロッド体３０は、柔軟かつ強靭で可撓性のある材質のものであれば種々の材質を選択でき、実施形態ではファイバープラスチック（ＦＲＰ）製のものとしている。そして、図１に示すように、ロッド体３０は、検知管３６（例えばポリエチレンチューブ製）に進退動可能に収容されて前記ホース体１２に沿って配設され、フロート体３２の上部３２ａ位置を貫きフロート体３２に対して周方向の位置が一定になるように設けられている。実施形態では、ロッド体３０は径がφ６ｍｍで、検知管３６は径がφ１０ｍｍのものとしている。
【００２０】
前記錘３４は、フロート体下部３２ｂに埋め込まれて設けられており、フロート体３２の浮力を阻害しない重量範囲で種々の材質・寸法を選択でき、実施形態ではφ１０ｍｍで長さ８００ｍｍの鉄筋棒を用いている。
なお、前記錘３４と前記検知管３６の設置は、フロート体３２に埋め込んで行っているのでフロート体表面から突出する部分を無くして平坦な外周面の状態になっている。これにより、ホース体１２を空隙１６内に挿通する際に、フロート体３２に出っ張りがないので、ケーブル等に引っ掛かることなくスムーズに該空隙１６内にホース１２を挿通可能になり、作業が極めてスムーズに行えるものである。
ただし、フロート体３２は、一体でも分割されたものであっていずれでもよいが、縦割りに分割し、左右から錘３４と検知管３６を挟んで固定する構造とすれば、フロート体３２のホース１２への設置作業が簡単化する。
【００２１】
実施形態にかかる砂埋め装置を用いた砂埋めを工法を説明する。
図１〜図４に示すように、ケーブル１４の布設された管路１０内においてケーブル１４と管路内壁１０ａの間の空隙１６内に水１８が入り、この空隙１６中に空気圧送により砂を充填するときには、前記空隙１６中にホース体１２を先端部１２ａより挿入する。具体的には、作業者が、マンホール２４からケーブル１４布設済みの管路１０内にホース体１２を挿通して行き、栓体２５近くにまでホース体先端部１２ａを位置させる。
【００２２】
前記ホース体先端部１２ａに設けたフロート体３２により前記ホース体先端部１２ａを空隙中１６で浮かしながら、前記ホース体１２を介して空気圧送した砂を空隙１６中に導入して充填する。この場合、コンプレッサーの圧力Ｐは２．０kg／cm2とした。
【００２３】
すなわち、コンプレッサー２６の圧縮空気を発生して砂タンク２８内の砂を空気圧送し、ホース体１２を介して管路内空隙１６に砂を充填して行く。このとき、管路１０内に砂と共に空気も吹き込まれるので、砂はホース体先端部１２ａよりも前方に堆積し（堆積した砂３８）、また、空気は管路１０内（の空隙１６）の上部位置で空気層４０を作って後方に排気されるので、ちょうどホース体先端部１２ａから空気層４０が後方に延びて行く。この場合、ホース体１２の先端部（先端も含めてフロート体設置箇所周辺を含む）１２ａは、フロート体３２により空気層４０との境界の水面４２（または水面に近い所）に浮くので、図３に示すように、砂３８は傾斜を作って順次充填される。
【００２４】
上記のように、ホース体１２はフロート体３２の浮力で浮くが、下部の錘３４によりロッド体３０前部をホース体１２の上方に位置する。したがって、ロッド体３０の前部先端を前記空隙１６中の充填砂３８に当てることにより砂充填状況を検知することができる。
そして、検知した砂充填状況に応じて、ホース体１２を適宜の時間間隔で順次管路１０から引き抜いて、管路１０の全域に亙った砂の充填を行う。
【００２５】
したがって、ホース体１２により管路内空隙１６に砂を空気圧送して充填するときに、ホース体先端部１２ａはフロート体３２の浮力により常に空気層４０によりできる水面または水面近くに浮かせることができ、ホース体先端部１２ａが充填される砂で埋まることがない。このように、ホース支持金具を用いることなく、管路内に砂を充填できるので、支持金具のコストを削減できる。また、ホース体先端部１２ａをフロート体３２の浮力により管路１０内に上部に位置させることができるので、砂を管路１０の上部にまで充填でき砂の充填率を高くすることができる。また、管路１０内の上部付近の一定位置から砂が噴出するので、堆積した砂表面の傾斜角はほぼ一定になる。さらに、フロート体３２によりホース体１２は管路１０内の上部に安定して位置するので、砂が一定位置から空気と共に噴出し、効率の良い噴出が可能になって、圧送空気の圧力を低減することができる。具体的には従来工法では、コンプレッサー圧力としてＰ＝５．０〜７．０kg/cm2としていたが、この実施形態では、Ｐ＝２．０kg/cm2で十分な砂圧送ができ、コンプレッサーの圧力低減が大幅にできた。
【００２６】
また、フロート体３２の浮力でホース体先端部１２ａは管路１０内の上部の一定位置になり、フロート体３２下部に錘３４を設けたことにより、ロッド体３０前部を常に水面上に位置させることができるので、前記のように、堆積した砂３８表面の傾斜角のほぼ一定さと合わせて砂の充填状況をロッド体３０で確実に検知できる。また、常にロッド体３０をホース体１２よりも上部に位置させ得るので、ロッド体３０は一本設ければ良く、ロッド体３０のコストと検知作業工数を削減できる。
また、機材が砂を空気圧送するコンプレッサー２６には一般的なサンドブラスト装置を用い、また、フロート体３２にはウレタンを用いるなど、資材の調達の容易なもので対応でき、施工も容易になる。
【００２７】
本発明にかかる砂埋め装置を用いて、直流幹線ケーブル工事において、渚の管路で５０ｍ＊２条のケーブルが布設されている各管路に砂埋めを施工した。
まず、コンプレッサーや砂タンクやホース体等の各資材や機材を所定の位置に配置した。
そして、ホース体の引き抜き速度を決定するため、マンホール内にドラム缶を用意し、そのドラム缶内に５秒間砂を圧送し、缶内の砂量を計測した。
【００２８】
管路内には予め通線されたワイヤーでホース体を引き入れた。そして、管路先端部は木栓で閉塞した。
【００２９】
そして、前記の実施形態の工法により管路内空隙に砂を充填していく。この場合、砂を充填しながらホース体を２分に１回の時間間隔で引き抜く。このときの引き抜き長さは、前記した砂送り量の計測結果から算出したものである。
また、ロッド体は約５０ｃｍのホース体の引き抜きに応じて１回押し込み、砂の充填状況を確認していった。
【００３０】
上記のように本発明にかかる装置及び工法により、施工を実施した結果、図５のように管路内の空隙１６に砂が充填されて、砂充填率＝（管路内空隙／砂圧送量）＊１００より求めたならば、砂充填率は９５％になった。よって、本発明にかかる砂埋め装置及び工法によれば、このように９５％という高い充填率で空隙を砂で埋めることが実証され、本発明の極めて高い有用性が理解される。
なお、施工データとしては、砂圧送圧力Ｐ＝２．０ｋｇ／ｍ２、砂送り量Ｖ＝５．０４リットル／分、ホース体の引き抜き速度Ｈ＝１５．３ｃｍ／２分（２分毎に１回、１５．３ｃｍホース体を引き抜いた）であった。
【００３１】
なお、前記の実施形態では本発明の好適例を説明したが、本発明はこれに限定されないことはもちろんであり、種々の態様のケーブル布設管路で実施できる。例えば、フロート体やロッド体の材質や構造は他のものを用いて適宜に構成できる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、ホース体により管路内空隙に砂を空気圧送して充填するときに、ホース体先端部はフロート体の浮力により常に空気層によりできる水面または水面近くに浮かせることができ、ホース体先端部が充填される砂で埋まることがない。このように、ホース支持金具を用いることなく、管路内に砂を充填できるので、支持金具のコストを削減できる。
また、ホース体先端部を管路内に上部に位置させることができるので、砂を管路上部にまで充填でき砂の充填率を高くすることができる。また、管路内の上部付近の一定位置から砂が噴出するので、堆積した砂表面の傾斜角はほぼ一定になる。
また、フロート体の浮力によりホース体先端部は管路内の上部の一定位置になり、フロート体に錘を設けたことにより、ロッド体前部を常に水面上に位置させることができるので、堆積した砂表面の傾斜角のほぼ一定さと合わせて砂の充填状況をロッド体で確実に検知できる。さらに、フロート体によりホース体は管路内の上部に安定して位置するので、砂が一定位置から空気と共に噴出し、効率の良い噴出が可能になって、圧送空気の圧力を低減することができる。
また、常にロッド体をホースよりも上部に位置させ得るので、ロッド体は一本設ければ良く、ロッド体のコストと検知作業工数を削減できる。
また、機材が砂を空気圧送するコンプレッサーには一般的なサンドブラスト装置を用いることができ、また、フロート体にはウレタンを用いることができるなど、資材の調達の容易なもので対応でき、施工も容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる管路内砂埋め装置のホース体の先端部の説明図であって（ａ）は縦断面図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿う横断面図である。
【図２】管路内空隙にホース体を挿入した充填状態の横断面による説明図である。
【図３】管路内空隙に砂を充填した後の状態の縦断面による説明図である。
【図４】砂埋め装置の全体および砂埋め工法の説明図である。
【図５】本発明を実施した砂埋め装置及び工法の結果の説明図である。
【図６】従来工法１の説明図である。
【図７】従来工法２の説明図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。
【図８】従来工法２の作業説明図である。
【図９】従来工法１の課題の説明図であり、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図１０】従来工法２の課題の説明図である。
【符号の説明】
１０  管路
１２  ホース体
１４  ケーブル
１６  空隙
１８  水
２６  コンプレッサー
２８  砂タンク
３０  ロッド体
３２  フロート体
３４  錘
３６  検知管
３８  堆積した砂
４０  空気層
４２  水面
【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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【図１０】
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