底泥置換装置、底泥置換システム及び底泥置換方法
【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４が開かれ底泥除去部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、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４内に底泥を入れる。その後、インナーケーシング開閉装置によりインナーケーシング４を閉じバックホウにより底泥除去部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。
【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４が開かれ底泥除去部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、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４内に底泥を入れる。その後、インナーケーシング開閉装置によりインナーケーシング４を閉じバックホウにより底泥除去部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。
【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、開閉自在な底泥保持部を備え底泥の除去に用いられる底泥除去部及び、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、底泥除去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２１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２２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。
【０００８】
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。
【０００９】
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）。
【００１０】
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。
【００１１】
【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】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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】
【００１８】
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、内部が空洞で、上方部を軸に回転自在に支持された複数の挟み部により構成され、各挟み部が回転して下側が開閉する底泥保持部を有する底泥除去部を備え、底泥除去部は、外箱部の内部に挿入され、各挟み部が外箱部に内接するように底泥保持部を開いて底泥保持部の内部に底泥を取り込む底泥取り込み位置から、底泥保持部を閉じて挟み部の間隔を下方に行くに従って狭くし、底泥を底泥保持部の内部に保持した状態で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。
【００１９】
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。各挟み部が外箱部に内接するように底泥保持部を開いた状態で、除去する底泥の高さに合わせて底泥除去部及び外箱部を底泥層内に圧入する。これにより、開放した下部より除去対象の底泥を底泥保持部の内部に入れる。
【００２０】
その後、除去対象の底泥が底泥保持部の内部に入った状態で底泥保持部を閉じる。この時、底泥保持部は下方に行くに従って間隔が狭くなる形状となるので、底泥保持部内部の下端部近傍において底泥が大きく圧縮された状態となる。この結果、除去対象の底泥は底泥保持部の内部に保持された状態となる。
【００２１】
その後、除去対象の底泥を底泥保持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、外箱部に対して底泥除去部を持ち上げる。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。
【００２２】
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、底泥除去部を外箱部から取り外し、底泥保持部を開いて内部の底泥に対する押圧を解き、底泥保持部の内部から除去した底泥を取り出す。
【００２３】
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、内部が空洞で、上方部を軸に回転自在に支持された複数の挟み部により構成され、各挟み部が回転して下側が開閉する底泥保持部を有する底泥除去部を備え、底泥除去部は、外箱部の内部に挿入され、各挟み部が外箱部に内接するように底泥保持部を開いて底泥保持部の内部に底泥を取り込む底泥取り込み位置から、底泥保持部を閉じて挟み部の間隔を下方に行くに従って狭くし、底泥を底泥保持部の内部に保持した状態で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、底泥保持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。
【００２４】
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、各挟み部が外箱部に内接するように底泥保持部を開いた状態で、除去する底泥の高さに合わせて底泥除去部及び外箱部を底泥層内に圧入し、除去対象の底泥を底泥保持部の内部に入れる。
【００２５】
その後、除去対象の底泥が底泥保持部の内部に入った状態で、開閉装置により底泥保持部を閉じる。この時、底泥保持部は下方に行くに従って間隔が狭くなる形状となるので、底泥保持部内部の下端部近傍において底泥が大きく圧縮された状態となる。この結果、除去対象の底泥は底泥保持部の内部に保持された状態となる。
【００２６】
その後、除去対象の底泥を底泥保持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、上下装置により底泥除去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。
【００２７】
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、底泥除去部を外箱部から取り外し、開閉装置により底泥保持部を開いて内部の底泥に対する押圧を解き、底泥保持部の内部から除去した底泥を取り出す。
【００２８】
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、内部が空洞で、上方部を軸に回転自在に支持された複数の挟み部により構成され、各挟み部が回転して下側が開閉する底泥保持部を有する底泥除去部を備え、底泥除去部は、外箱部の内部に挿入され、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、各挟み部が外箱部に内接するように底泥保持部を開いた状態で底泥除去部及び外箱部を底泥層内に圧入して底泥保持部内に底泥を入れ、底泥保持部を閉じて挟み部の間隔を下方に行くに従って狭くし、取り込んだ底泥を底泥保持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底泥除去部を持ち上げ、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。
【００２９】
本発明に係る底泥置換方法では、各挟み部が外箱部に内接するように底泥保持部を開いた状態で、除去する底泥の高さに合わせて底泥除去部及び外箱部が底泥層内に圧入され、除去対象の底泥が底泥保持部の内部に入れられる。その後、除去対象の底泥が内部に入れられた状態で底泥保持部が閉じられる。
【００３０】
この時、底泥保持部は下方に行くに従って間隔が狭くなる形状となるので、底泥保持部内部の下端部近傍において底泥が大きく圧縮された状態となる。この結果、除去対象の底泥は底泥保持部の内部に保持された状態となる。
【００３１】
その後、除去対象の底泥が底泥保持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、外箱部に対して底泥除去部が持ち上げられ、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。
【００３２】
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】
【００３３】
本発明の底泥置換装置によれば、開閉自在な底泥保持部を備え底泥の除去に用いられる底泥除去部及び、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、底泥除去部が外箱部の内部に挿入されて、底泥除去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。
【００３４】
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。
【００３５】
また、開閉自在な底泥保持部を備えた底泥除去部を用いて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。
【００３６】
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。
【００３７】
また、底泥除去部を外箱部から取り外し、底泥保持部を開いて内部の底泥に対する押圧を解き、底泥保持部の内部から除去した底泥を取り出すことにより、底泥保持部の内部から底泥を確実に取り出すことができる。
【００３８】
本発明の底泥置換システムによれば、開閉自在な底泥保持部を備え底泥の除去に用いられる底泥除去部及び、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、底泥除去部が外箱部の内部に挿入されて、底泥除去部と外箱部が連動して機能する底泥置換装置、底泥保持部の開閉手段、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。
【００３９】
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。
【００４０】
本発明の底泥置換方法によれば、開閉自在な底泥保持部を備え底泥の除去に用いられる底泥除去部及び、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、底泥除去部が外箱部の内部に挿入されて、底泥除去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】
【００４１】
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。
【００４２】
＜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。なお図１では後述するワイヤー取り付け部１３を省略して示している。図２から図６は底泥置換装置１の断面図であり、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、図６は図４のＣ−Ｃ断面を示したものである。
【００４３】
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、アウターケーシング２に挿入される底泥除去部３を備えて構成される。アウターケーシング２は外箱部の一例である。
【００４４】
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。
【００４５】
図１から図６に示すように、底泥除去部３は、インナーケーシング４、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。また、底泥除去部３は、インナーケーシング４の一部がアウターケーシング２に挿入された状態となる。
【００４６】
インナーケーシング４は二つの底泥挟み部１１を備えて構成される。インナーケーシング４の各底泥挟み部１１は後述するように開閉自在な構成となっている。図３及び図５に示すように、インナーケーシング４は、各底泥挟み部１１が完全に閉じた状態では、円錐形に近い、下方に行くに従って間隔が狭くなる形状を形成する。インナーケーシング４は底泥保持部の一例であり、底泥挟み部１１は挟み部の一例である。
【００４７】
図１から図５に示すように、各底泥挟み部１１の上端部には、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。
【００４８】
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。
【００４９】
図２及び図３は、インナーケーシング４が閉じられた状態を示し、図４及び図５は、インナーケーシング４が開かれた状態を示している。底泥除去部３が上述した構成を備えることにより、図２及び図４に示すように、連結部回転部７ａを軸に、底泥挟み部１１、インナーケーシング４、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、図２から図５に示すように、インナーケーシング４は下側が開閉自在となる。また図４、図５及び図６に示すように、アウターケーシング２の内部でインナーケーシング４を開いた場合、各底泥挟み部１１は、隙間なくアウターケーシング２に内接した状態となる。
【００５０】
また底泥除去部３は、図１から図５に示すように、インナーケーシング４の一部がアウターケーシング２に挿入され、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。
【００５１】
図２及び図３は、底泥除去部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、底泥除去部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。
【００５２】
底泥除去部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及び底泥除去部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４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４の下端が略同一の高さとなる。
【００５３】
また、インナーケーシング取り付け部５により底泥除去部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により底泥除去部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】
底泥除去部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及び底泥除去部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、底泥除去部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４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】
また、例えば図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及び底泥除去部３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。
【００５６】
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４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４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、底泥除去部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。
【００５７】
図７は図６のＤ−Ｄ断面図であり、負圧防止管１６を示す説明図である。底泥除去部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Ｄ−Ｄ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７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７に示すように、底泥除去部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４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８は図６のＥ−Ｅ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８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９は底泥除去部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と底泥除去部３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、底泥除去部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。図４及び図９に示すように、底泥除去部３をアウターケーシング２から取り外した状態では、インナーケーシング４がアウターケーシング２の内部に挿入されている状態と比較して、インナーケーシング４を大きく開くことが可能となる。
【００６２】
図１等で説明した底泥置換装置１においては、底泥除去部３のインナーケーシング４は、二つの開閉自在な底泥挟み部１１を備えて構成されるとした。しかし、インナーケーシング４が三つ以上の底泥挟み部１１を備えて構成されるとしても良い。
【００６３】
＜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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
図１０に示すようにインナーケーシング開閉装置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４の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。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２から図５にて説明したようにインナーケーシング４の開閉を行う。インナーケーシング開閉装置２１及び油圧機器は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２０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、インナーケーシング４の開閉を行うための油圧機器は示していない。図１３から図２０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４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により底泥除去部３を降ろし、インナーケーシング４を底泥層２３に着底させる。この時、インナーケーシング４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。更にインナーケーシング開閉装置２１により、底泥挟み部１１がアウターケーシング２に内接するように、インナーケーシング４を開いた状態にする。
【００８５】
図１５は、底泥除去部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。バックホウ１９により底泥除去部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により底泥除去部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を介して底泥除去部３に下方へ力が加えられることにより、底泥除去部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による底泥除去部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、開放されたインナーケーシング４の下面より、除去対象の底泥１５がインナーケーシング４内に入れられる。底泥挟み部１１がアウターケーシング２に隙間なく内接しているため、インナーケーシング４とアウターケーシング２の間に底泥が入り込まない。
【００８９】
図１６は、底泥除去部３及びアウターケーシング２を底泥層２３内に圧入した状態で、インナーケーシング４を閉じた状態を示したものである。除去対象の底泥１５をインナーケーシング４内に入れた状態で、インナーケーシング開閉装置２１によりインナーケーシング４を閉じる。この時、インナーケーシング４は、円錐形に近い、下方に行くに従って間隔が狭くなる形状になる。このため、インナーケーシング４内部の下端部近傍においては底泥１５が大きく圧縮され、底泥１５はインナーケーシング４の内部に保持された状態となる。
【００９０】
このように、インナーケーシング４は、閉じた際に下方に行くに従って間隔が狭くなる形状になるため、底面に蓋を設けなくても、インナーケーシング４の内部に取り込んだ底泥１５を保持することができる。
【００９１】
図１７及び図１８は、底泥１５をインナーケーシング４内に保持した状態で、底泥除去部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１８は底泥置換装置１を図６のＤ−Ｄにて切断した状態を示している。
【００９２】
バックホウ１９により、底泥１５をインナーケーシング４の内部に保持した状態で底泥除去部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１８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。
【００９３】
このため、底泥除去部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４の内部に保持した状態での底泥除去部３の持ち上げを容易に行うことが可能になる。
【００９４】
図１９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。
【００９５】
図２０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４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。
【００９６】
このため、バックホウ１９により装置取り付け部２０を介して底泥除去部３に上方へ力が加えられることにより、底泥除去部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。
【００９７】
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。
【００９８】
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と底泥除去部３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から底泥除去部３を取り外す。アウターケーシング２から底泥除去部３を取り外した後、図９に示すように、インナーケーシング開閉装置２１によりインナーケーシング４を大きく広げ、インナーケーシング４の内部に保持されている底泥１５に対する押圧を解いて、底泥１５を取り出す。
【００９９】
このように底泥置換装置１では、アウターケーシング２から底泥除去部３を取り外し、インナーケーシング４を大きく広げ、インナーケーシング４の内部の底泥１５に対する押圧を解いて底泥１５を取り出すことにより、インナーケーシング４内部から底泥１５の取り出しを確実に行うことができる。
【０１００】
底泥１５を取り出した後、インナーケーシング開閉装置２１によりインナーケーシング４を閉じ、インナーケーシング４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と底泥除去部３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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
本実施の形態の底泥置換装置１では、開閉自在なインナーケーシング４を備えた底泥除去部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。
【０１０４】
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４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４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。
【０１０５】
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】
【０１０６】
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】
【０１０７】
【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】本実施の形態の負圧防止管の例を示す構成図である。
【図８】本実施の形態の補強板の例を示す構成図である。
【図９】本実施の形態の底泥除去部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】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２１】従来技術による底泥の除去方法を示す説明図である。
【図２２】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】
【０１０８】
１ 底泥置換装置
２ アウターケーシング
３ 底泥除去部
４ インナーケーシング
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
【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、開閉自在な底泥保持部を備え底泥の除去に用いられる底泥除去部及び、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、底泥除去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２１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２２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。
【０００８】
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。
【０００９】
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）。
【００１０】
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。
【００１１】
【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】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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】
【００１８】
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、内部が空洞で、上方部を軸に回転自在に支持された複数の挟み部により構成され、各挟み部が回転して下側が開閉する底泥保持部を有する底泥除去部を備え、底泥除去部は、外箱部の内部に挿入され、各挟み部が外箱部に内接するように底泥保持部を開いて底泥保持部の内部に底泥を取り込む底泥取り込み位置から、底泥保持部を閉じて挟み部の間隔を下方に行くに従って狭くし、底泥を底泥保持部の内部に保持した状態で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。
【００１９】
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。各挟み部が外箱部に内接するように底泥保持部を開いた状態で、除去する底泥の高さに合わせて底泥除去部及び外箱部を底泥層内に圧入する。これにより、開放した下部より除去対象の底泥を底泥保持部の内部に入れる。
【００２０】
その後、除去対象の底泥が底泥保持部の内部に入った状態で底泥保持部を閉じる。この時、底泥保持部は下方に行くに従って間隔が狭くなる形状となるので、底泥保持部内部の下端部近傍において底泥が大きく圧縮された状態となる。この結果、除去対象の底泥は底泥保持部の内部に保持された状態となる。
【００２１】
その後、除去対象の底泥を底泥保持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、外箱部に対して底泥除去部を持ち上げる。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。
【００２２】
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、底泥除去部を外箱部から取り外し、底泥保持部を開いて内部の底泥に対する押圧を解き、底泥保持部の内部から除去した底泥を取り出す。
【００２３】
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、内部が空洞で、上方部を軸に回転自在に支持された複数の挟み部により構成され、各挟み部が回転して下側が開閉する底泥保持部を有する底泥除去部を備え、底泥除去部は、外箱部の内部に挿入され、各挟み部が外箱部に内接するように底泥保持部を開いて底泥保持部の内部に底泥を取り込む底泥取り込み位置から、底泥保持部を閉じて挟み部の間隔を下方に行くに従って狭くし、底泥を底泥保持部の内部に保持した状態で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、底泥保持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。
【００２４】
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、各挟み部が外箱部に内接するように底泥保持部を開いた状態で、除去する底泥の高さに合わせて底泥除去部及び外箱部を底泥層内に圧入し、除去対象の底泥を底泥保持部の内部に入れる。
【００２５】
その後、除去対象の底泥が底泥保持部の内部に入った状態で、開閉装置により底泥保持部を閉じる。この時、底泥保持部は下方に行くに従って間隔が狭くなる形状となるので、底泥保持部内部の下端部近傍において底泥が大きく圧縮された状態となる。この結果、除去対象の底泥は底泥保持部の内部に保持された状態となる。
【００２６】
その後、除去対象の底泥を底泥保持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、上下装置により底泥除去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。
【００２７】
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、底泥除去部を外箱部から取り外し、開閉装置により底泥保持部を開いて内部の底泥に対する押圧を解き、底泥保持部の内部から除去した底泥を取り出す。
【００２８】
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、内部が空洞で、上方部を軸に回転自在に支持された複数の挟み部により構成され、各挟み部が回転して下側が開閉する底泥保持部を有する底泥除去部を備え、底泥除去部は、外箱部の内部に挿入され、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、各挟み部が外箱部に内接するように底泥保持部を開いた状態で底泥除去部及び外箱部を底泥層内に圧入して底泥保持部内に底泥を入れ、底泥保持部を閉じて挟み部の間隔を下方に行くに従って狭くし、取り込んだ底泥を底泥保持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底泥除去部を持ち上げ、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。
【００２９】
本発明に係る底泥置換方法では、各挟み部が外箱部に内接するように底泥保持部を開いた状態で、除去する底泥の高さに合わせて底泥除去部及び外箱部が底泥層内に圧入され、除去対象の底泥が底泥保持部の内部に入れられる。その後、除去対象の底泥が内部に入れられた状態で底泥保持部が閉じられる。
【００３０】
この時、底泥保持部は下方に行くに従って間隔が狭くなる形状となるので、底泥保持部内部の下端部近傍において底泥が大きく圧縮された状態となる。この結果、除去対象の底泥は底泥保持部の内部に保持された状態となる。
【００３１】
その後、除去対象の底泥が底泥保持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、外箱部に対して底泥除去部が持ち上げられ、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。
【００３２】
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】
【００３３】
本発明の底泥置換装置によれば、開閉自在な底泥保持部を備え底泥の除去に用いられる底泥除去部及び、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、底泥除去部が外箱部の内部に挿入されて、底泥除去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。
【００３４】
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。
【００３５】
また、開閉自在な底泥保持部を備えた底泥除去部を用いて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。
【００３６】
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。
【００３７】
また、底泥除去部を外箱部から取り外し、底泥保持部を開いて内部の底泥に対する押圧を解き、底泥保持部の内部から除去した底泥を取り出すことにより、底泥保持部の内部から底泥を確実に取り出すことができる。
【００３８】
本発明の底泥置換システムによれば、開閉自在な底泥保持部を備え底泥の除去に用いられる底泥除去部及び、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、底泥除去部が外箱部の内部に挿入されて、底泥除去部と外箱部が連動して機能する底泥置換装置、底泥保持部の開閉手段、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。
【００３９】
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。
【００４０】
本発明の底泥置換方法によれば、開閉自在な底泥保持部を備え底泥の除去に用いられる底泥除去部及び、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、底泥除去部が外箱部の内部に挿入されて、底泥除去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】
【００４１】
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。
【００４２】
＜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。なお図１では後述するワイヤー取り付け部１３を省略して示している。図２から図６は底泥置換装置１の断面図であり、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、図６は図４のＣ−Ｃ断面を示したものである。
【００４３】
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、アウターケーシング２に挿入される底泥除去部３を備えて構成される。アウターケーシング２は外箱部の一例である。
【００４４】
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。
【００４５】
図１から図６に示すように、底泥除去部３は、インナーケーシング４、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。また、底泥除去部３は、インナーケーシング４の一部がアウターケーシング２に挿入された状態となる。
【００４６】
インナーケーシング４は二つの底泥挟み部１１を備えて構成される。インナーケーシング４の各底泥挟み部１１は後述するように開閉自在な構成となっている。図３及び図５に示すように、インナーケーシング４は、各底泥挟み部１１が完全に閉じた状態では、円錐形に近い、下方に行くに従って間隔が狭くなる形状を形成する。インナーケーシング４は底泥保持部の一例であり、底泥挟み部１１は挟み部の一例である。
【００４７】
図１から図５に示すように、各底泥挟み部１１の上端部には、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。
【００４８】
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。
【００４９】
図２及び図３は、インナーケーシング４が閉じられた状態を示し、図４及び図５は、インナーケーシング４が開かれた状態を示している。底泥除去部３が上述した構成を備えることにより、図２及び図４に示すように、連結部回転部７ａを軸に、底泥挟み部１１、インナーケーシング４、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、図２から図５に示すように、インナーケーシング４は下側が開閉自在となる。また図４、図５及び図６に示すように、アウターケーシング２の内部でインナーケーシング４を開いた場合、各底泥挟み部１１は、隙間なくアウターケーシング２に内接した状態となる。
【００５０】
また底泥除去部３は、図１から図５に示すように、インナーケーシング４の一部がアウターケーシング２に挿入され、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。
【００５１】
図２及び図３は、底泥除去部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、底泥除去部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。
【００５２】
底泥除去部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及び底泥除去部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４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４の下端が略同一の高さとなる。
【００５３】
また、インナーケーシング取り付け部５により底泥除去部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により底泥除去部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】
底泥除去部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及び底泥除去部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、底泥除去部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４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】
また、例えば図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及び底泥除去部３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。
【００５６】
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４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４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、底泥除去部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。
【００５７】
図７は図６のＤ−Ｄ断面図であり、負圧防止管１６を示す説明図である。底泥除去部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Ｄ−Ｄ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７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７に示すように、底泥除去部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４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８は図６のＥ−Ｅ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８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９は底泥除去部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と底泥除去部３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、底泥除去部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。図４及び図９に示すように、底泥除去部３をアウターケーシング２から取り外した状態では、インナーケーシング４がアウターケーシング２の内部に挿入されている状態と比較して、インナーケーシング４を大きく開くことが可能となる。
【００６２】
図１等で説明した底泥置換装置１においては、底泥除去部３のインナーケーシング４は、二つの開閉自在な底泥挟み部１１を備えて構成されるとした。しかし、インナーケーシング４が三つ以上の底泥挟み部１１を備えて構成されるとしても良い。
【００６３】
＜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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
図１０に示すようにインナーケーシング開閉装置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４の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。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２から図５にて説明したようにインナーケーシング４の開閉を行う。インナーケーシング開閉装置２１及び油圧機器は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２０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、インナーケーシング４の開閉を行うための油圧機器は示していない。図１３から図２０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４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により底泥除去部３を降ろし、インナーケーシング４を底泥層２３に着底させる。この時、インナーケーシング４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。更にインナーケーシング開閉装置２１により、底泥挟み部１１がアウターケーシング２に内接するように、インナーケーシング４を開いた状態にする。
【００８５】
図１５は、底泥除去部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。バックホウ１９により底泥除去部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により底泥除去部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を介して底泥除去部３に下方へ力が加えられることにより、底泥除去部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による底泥除去部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、開放されたインナーケーシング４の下面より、除去対象の底泥１５がインナーケーシング４内に入れられる。底泥挟み部１１がアウターケーシング２に隙間なく内接しているため、インナーケーシング４とアウターケーシング２の間に底泥が入り込まない。
【００８９】
図１６は、底泥除去部３及びアウターケーシング２を底泥層２３内に圧入した状態で、インナーケーシング４を閉じた状態を示したものである。除去対象の底泥１５をインナーケーシング４内に入れた状態で、インナーケーシング開閉装置２１によりインナーケーシング４を閉じる。この時、インナーケーシング４は、円錐形に近い、下方に行くに従って間隔が狭くなる形状になる。このため、インナーケーシング４内部の下端部近傍においては底泥１５が大きく圧縮され、底泥１５はインナーケーシング４の内部に保持された状態となる。
【００９０】
このように、インナーケーシング４は、閉じた際に下方に行くに従って間隔が狭くなる形状になるため、底面に蓋を設けなくても、インナーケーシング４の内部に取り込んだ底泥１５を保持することができる。
【００９１】
図１７及び図１８は、底泥１５をインナーケーシング４内に保持した状態で、底泥除去部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１８は底泥置換装置１を図６のＤ−Ｄにて切断した状態を示している。
【００９２】
バックホウ１９により、底泥１５をインナーケーシング４の内部に保持した状態で底泥除去部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１８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。
【００９３】
このため、底泥除去部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４の内部に保持した状態での底泥除去部３の持ち上げを容易に行うことが可能になる。
【００９４】
図１９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。
【００９５】
図２０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４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。
【００９６】
このため、バックホウ１９により装置取り付け部２０を介して底泥除去部３に上方へ力が加えられることにより、底泥除去部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。
【００９７】
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。
【００９８】
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と底泥除去部３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から底泥除去部３を取り外す。アウターケーシング２から底泥除去部３を取り外した後、図９に示すように、インナーケーシング開閉装置２１によりインナーケーシング４を大きく広げ、インナーケーシング４の内部に保持されている底泥１５に対する押圧を解いて、底泥１５を取り出す。
【００９９】
このように底泥置換装置１では、アウターケーシング２から底泥除去部３を取り外し、インナーケーシング４を大きく広げ、インナーケーシング４の内部の底泥１５に対する押圧を解いて底泥１５を取り出すことにより、インナーケーシング４内部から底泥１５の取り出しを確実に行うことができる。
【０１００】
底泥１５を取り出した後、インナーケーシング開閉装置２１によりインナーケーシング４を閉じ、インナーケーシング４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と底泥除去部３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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
本実施の形態の底泥置換装置１では、開閉自在なインナーケーシング４を備えた底泥除去部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。
【０１０４】
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４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４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。
【０１０５】
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】
【０１０６】
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】
【０１０７】
【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】本実施の形態の負圧防止管の例を示す構成図である。
【図８】本実施の形態の補強板の例を示す構成図である。
【図９】本実施の形態の底泥除去部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】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２１】従来技術による底泥の除去方法を示す説明図である。
【図２２】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】
【０１０８】
１ 底泥置換装置
２ アウターケーシング
３ 底泥除去部
４ インナーケーシング
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
【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、
内部が空洞で、上方部を軸に回転自在に支持された複数の挟み部により構成され、前記各挟み部が回転して下側が開閉する底泥保持部を有する底泥除去部を備え、
前記底泥除去部は、前記外箱部の内部に挿入され、前記各挟み部が前記外箱部に内接するように前記底泥保持部を開いて前記底泥保持部の内部に底泥を取り込む底泥取り込み位置から、前記底泥保持部を閉じて前記挟み部の間隔を下方に行くに従って狭くし、底泥を前記底泥保持部の内部に保持した状態で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底泥除去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】
前記底泥除去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底泥除去部の下方の空間と、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】
前記底泥除去部は、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、内部が空洞で、上方部を軸に回転自在に支持された複数の挟み部により構成され、前記各挟み部が回転して下側が開閉する底泥保持部を有する底泥除去部を備え、前記底泥除去部は、前記外箱部の内部に挿入され、前記各挟み部が前記外箱部に内接するように前記底泥保持部を開いて前記底泥保持部の内部に底泥を取り込む底泥取り込み位置から、前記底泥保持部を閉じて前記挟み部の間隔を下方に行くに従って狭くし、底泥を前記底泥保持部の内部に保持した状態で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、
前記底泥保持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】
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、内部が空洞で、上方部を軸に回転自在に支持された複数の挟み部により構成され、前記各挟み部が回転して下側が開閉する底泥保持部を有する底泥除去部を備え、
前記底泥除去部は、前記外箱部の内部に挿入され、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、前記各挟み部が前記外箱部に内接するように前記底泥保持部を開いた状態で前記底泥除去部及び前記外箱部を底泥層内に圧入して前記底泥保持部内に前記底泥を入れ、
前記底泥保持部を閉じて前記挟み部の間隔を下方に行くに従って狭くし、取り込んだ底泥を前記底泥保持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底泥除去部を持ち上げ、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。
【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、
内部が空洞で、上方部を軸に回転自在に支持された複数の挟み部により構成され、前記各挟み部が回転して下側が開閉する底泥保持部を有する底泥除去部を備え、
前記底泥除去部は、前記外箱部の内部に挿入され、前記各挟み部が前記外箱部に内接するように前記底泥保持部を開いて前記底泥保持部の内部に底泥を取り込む底泥取り込み位置から、前記底泥保持部を閉じて前記挟み部の間隔を下方に行くに従って狭くし、底泥を前記底泥保持部の内部に保持した状態で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底泥除去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】
前記底泥除去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底泥除去部の下方の空間と、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】
前記底泥除去部は、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、内部が空洞で、上方部を軸に回転自在に支持された複数の挟み部により構成され、前記各挟み部が回転して下側が開閉する底泥保持部を有する底泥除去部を備え、前記底泥除去部は、前記外箱部の内部に挿入され、前記各挟み部が前記外箱部に内接するように前記底泥保持部を開いて前記底泥保持部の内部に底泥を取り込む底泥取り込み位置から、前記底泥保持部を閉じて前記挟み部の間隔を下方に行くに従って狭くし、底泥を前記底泥保持部の内部に保持した状態で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、
前記底泥保持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】
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、内部が空洞で、上方部を軸に回転自在に支持された複数の挟み部により構成され、前記各挟み部が回転して下側が開閉する底泥保持部を有する底泥除去部を備え、
前記底泥除去部は、前記外箱部の内部に挿入され、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、前記各挟み部が前記外箱部に内接するように前記底泥保持部を開いた状態で前記底泥除去部及び前記外箱部を底泥層内に圧入して前記底泥保持部内に前記底泥を入れ、
前記底泥保持部を閉じて前記挟み部の間隔を下方に行くに従って狭くし、取り込んだ底泥を前記底泥保持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底泥除去部を持ち上げ、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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２００７−５１４１４（Ｐ２００７−５１４１４Ａ）
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３５０３４（Ｐ２００５−２３５０３４）
【出願日】平成１７年８月１２日（２００５．８．１２）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【出願人】（５９４１２７３３０）中国高圧コンクリート工業株式会社 (37)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１２日（２００５．８．１２）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【出願人】（５９４１２７３３０）中国高圧コンクリート工業株式会社 (37)
【Ｆターム（参考）】
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