JPH11310933A - 底泥の浚渫方法及び浚渫装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 底泥の薄膜浚渫を容易に行え、浚渫土量の最
小化と減容化を図り、かつ、浚渫後は覆砂と同様な効果
を得る。 【解決手段】 底泥を浚渫するにあたり、底泥を容器２
で囲い、容器内の底泥を攪拌機３で分散させた後、砂質
分を分級し、分別された底質分を集底質タンク４に一旦
貯留し、そこからさらに送泥管を介して泥運船６に回収
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、底泥の底質を選択
的に浚渫する方法及び該浚渫方法を好適に実施する浚渫
装置に関し、さらに詳しくは、河川、海域の底泥の礫や
砂質分を分級し、分別した底質分のみを浚渫する方法、
及び浚渫装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境汚染問題は重要な課題であ
る。なかでも、産業活動に伴う工業廃水、生活廃水等に
起因する有機質泥や重金属の堆積による底質の悪化や汚
染が、大きな問題となっている。こうした底質の悪化
は、水質の二次汚染の原因となることから、環境改善や
保全のために、底質の改善が求められている。底質の改
善は、石炭散布、砂やスラブによる覆砂、固化、浚渫な
ど、それぞれの方法が採用されている。特に、１）浚渫
は、悪化した底泥を除去することから、その効果が高い
方法として注目され、又、２）覆砂工法は、底泥粒度を
砂質分に改善することで、生態系の環境改善を図る工法
の一つとして現在多く適用されている。

【０００３】底泥の浚渫にあたって望まれることは、下
記の問題点の解決である。すなわち、１）浚渫に伴う汚
濁発生の防止、２）正確かつ確実な底質の回収除去の実
施、３）底質濃度の高い浚渫、４）薄層浚渫（広く底泥
浚渫）といった問題点の解決である。また、これらに付
随して次の要求を満たす必要がある。すなわち（Ａ）底
泥の性状、堆積状態の多様性に広く適応すること、
（Ｂ）ごみ、障害物のある場所でも浚渫可能であるこ
と、（Ｃ）大量処理が可能であること、（Ｄ）浚渫処理
システムが望む供給条件を満足すること、といった要求
を満たす必要がある。

【０００４】現在実施されている浚渫は、グラブ浚渫と
ポンプ浚渫に大別される。グラブ浚渫は、底泥をその存
在に近い姿での高含浚渫することが一つの特徴である。
しかしながら、濁りの発生、正確かつ確実な回収除去、
薄層浚渫（広く薄い底泥の浚渫）といった問題を解決す
ることができず、加えて、大量処理、均一な浚渫などが
困難であるという問題がある。したがって、小規模の処
理で、さらに、濁り発生が比較的問題にならない限定さ
れた条件下のみの適応に止まっている。一方、ポンプ浚
渫では、連続して吸引することから、薄層、高含泥、均
一な浚渫の可能性が期待できる。しかしながら、従来の
ポンプ浚渫では、まだ薄層浚渫するためには充分でな
く、又、水深により適用が限定されるという問題があ
り、これらの技術開発が望まれている。すなわち、回転
ポンプや真空ポンプによる浚渫においては、特殊の技術
や装置により、特定条件下での３０ｃｍ浚渫除去層の実
施が試みられているものの、薄層に重点におく浚渫で
は、不十分で、確実性、効率、経済性などの問題から実
現が阻まれている。

【０００５】薄層浚渫を効率よくポンプ方式で実施する
には、適切な速度で均一にポンプの採取泥口からの吸引
力を作用させて、連続吸引させることが必須の要件であ
る。そのためには、操作に特殊の技術を必要としてい
る。海域の浚渫では、波波の影響を受けることから、定
められた採取層厚を維持することは非常に困難である。
すなわち、ポンプの採取泥口の位置が浅いと、水が多く
混入し浚渫物の含泥率が悪くなる。反面、ポンプの採取
泥口の位置が深すぎると、浚渫層厚さが必要以上とな
り、除去しないで良い砂質分までも浚渫してしまうとい
う問題が生じる。因みに、浚渫土の埋立て処分地の確保
は、厳しく、生産性の高い貴重な沿岸域の保全志向は、
ますます埋立地の確保が難しく、浚渫土量の最小化と減
容化、それに続く有効利用が課題となっているのが現状
である。次に、ポンプ方式の浚渫効率の向上のために、
浚渫機に、集泥補助機構や装置、泥の舞い上がり防止の
ための補助機能の付加、ポンプ自体についての工夫が提
案されているが、いずれも、満足するものに至っていな
い。

【０００６】また、覆砂工法は、底泥からの栄養塩類、
有機物、重金属等の溶出を抑えるために、水底を砂質分
によって覆い、これらの弊害を抑制する技術である。該
工法を施すことにより、底泥粒度を砂質分に改善するこ
とができ、底生ベントスの生息を可能とし、底泥と生態
系から環境改善が図られる。それゆえに、現在多く適用
されている工法の一つとなっている。しかしながら、該
工法は、大量の砂を必要とし、砂の陸上からの搬入は陸
上の破壊を招き、水域からの微用はその水域の泥質化を
強要するという大きな問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、下記に示す
従来技術では解決し得なかった諸問題を解決することが
できる底泥の浚渫法及び浚渫装置を提供することを目的
とする。 １）底泥の薄膜浚渫 ２）高水深での浚渫 ３）浚渫に伴う汚濁発生の防止 ４）正確かつ確実な底質の回収除去の実施 ５）底質濃度の高い浚渫 ６）さらに、薄膜浚渫時の問題点である、Ａ）浚渫時に
おけるオペレーターの熟練操作や特殊なノウハウ技術の
必要性、Ｂ）波の影響を受け難い浚渫技術の確立、Ｃ）
浚渫時の余分な砂質分の採取、いわゆる、処分目的の尖
鋭化、浚渫土量の最小化と減容化、Ｄ）浚渫底質の流動
性の向上といった点も解決できる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、底泥を浚渫するにあたり、該水
底泥を容器で囲い、該容器内の底泥を、分級し、分別さ
れた底質分（以下単に「分別底質」と記す）を選択的に
回収するようにした。

【０００９】底泥を囲む容器（以下単に「容器」と記
す）を本発明で用いることにより、浚渫時の濁りの発生
を抑制し、又、次に続く、底泥分散、分級及び底質分の
回収工程が円滑に遂行できる。本発明で用いる容器は、
断面が多角形、円状、楕円状、及びこれらの形状を組合
せた断面形状の中空状の柱体、錘体の単体、若しくは複
数体のいずれも使用できる。該容器の選定は、底泥の、
分散、分級、分別底質の回収の方法や装置、及び、浚渫
効率とにより定める。一概には言えないが、一般的に、
浚渫効率上、複数体のハニカム状（断面が六角形のもの
を複数組合せた形状）のものを用いることが好ましい。
上記の容器には、分別底質回収時の所定圧力維持ができ
る機能を設ける。例えば、容器の側面に周辺の水のみを
流入するための弁を一個以上取り付けて、分別底質の回
収時に負圧とならないような構造とする。又、高効率化
を図るために、容器には、分散、分級、及び、後述する
分別底質の集底質タンクのいずれか一つ以上を取り付け
る。又、必要に応じて、障害物の容器内への侵入抑制、
分散、分級の効率化のために、プロテクターや分級フィ
ルターを容器へ付設することもある。

【００１０】容器内の底泥を分散させる（以下単に「分
散」と記す）には、攪拌機、高圧水流やガス流、ジェッ
ト噴射、超音波、バイブレータなどによるいずれの攪拌
機も使用できる。攪拌機の選定は、底泥の性状や水底の
状態、及び、その後の工程の総合的見地から定める。底
泥の性状としては、底泥の含水率、流動性、粒子の大き
さや流動分布、砂質分の多少、見掛け比重などが挙げら
れ、又、水底の状態としては、堆積の状態、表層に浮遊
しやすい泥土の有無、牡蠣殻や砂礫分などの障害物の状
態などが挙げられる。因みに、超音波攪拌方式は、水底
に存在するゴミ、岩、又は介類など浚渫に障害となる來
雑物に煩わされることがなく、容器内部を攪拌できる。

【００１１】底泥を分散させた後の分級（以下単に「分
級」と記す）は、通常、攪拌機停止後分散体を静止させ
る。この場合、底泥の性状や水底の状態、及び、その後
の工程との総合的見地から、攪拌機の攪拌強度を減衰後
攪拌停止し、分散体を静止させることもある。

【００１２】分別底質の回収（以下単に「回収」と記
す）は、分別底質を圧送又は吸引により採取し、該採取
体を回収する。底質採取は、水深の深い浚渫を考慮する
と、圧送が有利である。圧送の代表例としては、空気を
使用するエジェクター方式が挙げられる。一般的に、容
器は複数体として通常用い、分別底質は該底質の集底質
タンクに送り底質採取体を集め、これを回収する。該底
質タンクを備えることは、圧力、底質採取体回収量の緩
衝作用も奏する。このことにより、全浚渫工程の制御が
行いやすくなり、工程作業は円滑に遂行できる。また、
該底質タンクは、空気使用エジェクター方式により、分
別底質を圧送する場合、集底質タンクは空気相の分離機
も兼ねる。したがって、この場合は、該集底質タンクに
内圧力調整機能を持つ空気抜きを取り付ける。集底質タ
ンクは、容器複数体から構成する浚渫機の上部から浚渫
船間に一基又は、複数基設ける。そして、集底質タンク
に集めた底質採取体は浚渫船を経るか、又は直接埋立地
に送り回収する。この時、必要に応じて、該採取体を濃
縮し、それを回収する。濃縮は、濾過例えば、連続遠心
濾過機処理などを船上で行う。この方式は、回転体を高
速で動かし、その中央部から底質採取体を給泥すると濃
縮した底質は内壁に堆積する。回転体の中に僅かの回転
差を与えたスクリューを設けると回転体に堆積した底質
はスクリューコンベヤの作用により、移行し、固液は分
離されて系外には排出される。濃縮底質の含水率は、次
の移行の方式すなわち管路輸送か土運船よる移送などに
より定める。その時、含水率の調整は底質採取体の給泥
速度並びに遠心濾過機回転体の速度で調節する。なお、
当然のことであるが、恵まれた立地要件によっては、機
械脱水の陸上処理、並びに、埋立地をそのまま沈殿池と
して兼用する土木脱水を施すこともできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図面に基づき
説明する。図１は、本発明の浚渫装置と浚渫システムの
一例を示す図である。浚渫装置１は複数体容器２、複数
の攪拌機３、集底質タンク４を取り付けたものである。
浚渫装置１は、クレーン船７の吊索８により、適宜箇所
まで移動されて降ろされ、同箇所に固定される。浚渫装
置１の集底質タンク４は送泥管５を介して土運船６に接
続されており、集底質タンク４から土運船６へ底質採取
体が送られるようになっている。

【００１４】浚渫装置１の下部は同一構成の複数のユニ
ット２０により構成される。図２はユニット（単体）の
一例を示す図である。ユニット２０は、下部先端に攪拌
機３、水底レベルの容器側面位置に液入水弁９を設けた
容器２を備え、そして、上部には、容器上下外枠ガイド
１０、圧入用シリンダー１１、集泥管１２、を合体した
浚渫機支持保フレーム１３が設けられている。浚渫機支
持保フレーム１３は、浚渫装置１の共通ベース１９に取
り付けられる。集泥管１２の下端は、容器２内であっ
て、水底レベルより上方の所定高さ位置に設定される。
集泥管１２には、例えば空気を利用したエジェクタ方式
の圧送手段が付設され、この圧送手段を介して、容器２
内の分別底質は一旦前記集底質タンク４に集められる。
前記浚渫機支持保フレーム１３に取付られた圧入用シリ
ンダ１１は、個々に、あるいは、前記複数設けられたユ
ニット２０がグループ分けされ、それらグループ分けさ
れた部分に属する圧入用シリンダ１１が同様に操作され
るようになっており、これにより、個々の容器２を浚渫
対象水底に所定泥厚まで圧入できるようになっている。

【００１５】底泥や水底の状態（牡蠣殻や礫分の有無、
砂質分の多少など）、及び、その後の工程と浚渫システ
ムの総合的見地から、浚渫機１の構造や寸法は定める。
よって、一概には言えないが、本発明の理解の一助とす
るために、参考までに具体例を示す。容器２は、ハニカ
ム状の複数体であって下方が開口されたものであり、容
器２の先端が水底中に貫入する深さに加え３０〜４０ｃ
ｍで、全高さが６０ｃｍ程度とする。該高さは、分級を
確実に行うための長さと泥水をできるだけ少なくすると
いう要因のバランスから定める。下部先端の攪拌機３と
しては、例えば超音波式のものを用いる。該攪拌機に
は、水底に存在するゴミ、岩、又は介類などに浚渫に障
害となる來雑物に煩わされることがなく容器２内が攪拌
できる。分散体を静止させると、粒子径の大きさに従い
順次沈降し分級される。

【００１６】この場合、ストークス式の理論と測定値法
則が大きくは違わない。概念的に述べると、粗砂（粒径
２．０〜０．４２ｍｍ）〜細砂（粒径０．４２〜０．０
７４ｍｍ）を数１０秒までに沈降させるようにし、そし
て、シルト（粒径０．０７４〜０．００５ｍｍ）、粘土
（０．００５〜０．００１ｍｍ）は〜数分以上を要する
ように設定する。各々の粒径の沈降速度は、粘性率、粒
子密度、試料水の密度、重力加速度から算出される。参
考までに０３７〜０．０４４のシルト〜粘土分粒子の沈
降速度を例に挙げて算出すると、大体６〜９ｃｍ／ｍと
なる。因みに、底泥の粒径の分類は、日本統一土質分類
法に定められている。因みに、液入水弁９は、底質分の
回収時に容器内が負圧とならないように、周辺の水のみ
を流入するための弁である。

【００１７】上記浚渫システムを用いた浚渫方法につい
て説明する。浚渫装置１をクレーン船７から延びる吊索
８を介して水底まで降ろす。次いで、圧入シリンダ１１
を操作し、個々の容器２を浚渫対象水底を覆うよう所定
泥厚まで圧入する。次いで、攪拌機３を作動させて、容
器２内の底泥を分散させて泥水とした後、攪拌機３を停
止し、静置する。この場合、底泥や水底の状態によって
は、攪拌機３の攪拌強度を減衰後攪拌停止して分散体を
静止させるようにしてもよい。このことにより、底泥の
礫や砂質分はストークスの法則に従い優先的に分級され
る。次いで、容器２内の分別底質を圧送手段を介して一
旦集底質タンク４に集める。このとき、容器２内は一時
的に圧力が低下し負圧気味になるが、液入水弁９から容
器２内に水が侵入するので、ある程度以上までは圧力は
下がらず、スムーズな分別底質の圧送が確保される。集
底質タンク４に送られた底質採取体は、さらに送泥管５
を介して土運船６へ送られ、ここで回収されることな
る。以上が、浚渫対象水底に対する１サイクルであり、
それが終わると、必要に応じて浚渫装置１を移動させ、
上記サイクルを繰り返して浚渫作業を行う。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、下記に示す従来技術では困難な以下の１）
〜６）を可能とし、加えて、浚渫時の分級された砂質分
のために、浚渫後は覆砂と同様な効果を奏する。 １）底泥を容器で囲い、容器内を底泥を分散させた後、
分別された底質分のみを回収するものであるから、底泥
の薄膜浚渫が可能となる。、 ２）容器で囲った状態で、容器内の底質分を回収するも
のであるから、水深に影響されず、高水深での浚渫が可
能となる。 ３）容器で囲った状態で、容器内の底質分を回収するも
のであるから、浚渫に伴う汚濁発生が防止できる。 ４）容器で囲った状態で、容器内の底質分を回収するも
のであるから、回収エリアを明確に区別でき、正確かつ
確実な回収除去の実施が可能となる。 ５）容器内で底泥を分散させ、分別された底質分のみを
回収するものであるから、 底質濃度の高い浚渫が可能
となる。 ６）また、基本的に底泥を容器で囲って、砂質分を分級
し、分別された底質分を回収するものであるから、面倒
な操作が不要になり、また、薄膜浚渫の問題点である、
Ａ）浚渫時におけるオペレーター熟練操作や特殊ノウハ
ウ技術の必要性、Ｂ）波の影響を受け難い浚渫技術の確
立、Ｃ）浚渫時の余分な砂質分の採取、いわゆる、処分
目的の尖鋭化、浚渫土量の最小化と減溶化、Ｄ）浚渫底
質の流動性の向上も図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 浚渫装置と浚渫システムの一例を示す図であ
る。

【図２】 浚渫装置構成ユニットの一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 浚渫機 ２ 容器 ３ 攪拌機 ４ 集底質タンク ５ 送泥管 ６ 土運船 ７ クレイン船 ８ 吊索 ９ 液入水弁 １０ 容器上下外枠ガイド １１ 圧入用シリンダー １２ 集泥管 １３ 浚渫機システム支持保フレーム １９ 共通ベース ２０ ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡邉 邦雄 東京都世田谷区松原３丁目10番６号 エレ マック産業株式会社内 (72)発明者 麻薙 悦男 千葉県柏市中央２−２−14 (72)発明者 渡辺 哲也 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町2094−５ ヒ ルズ南戸塚プリメゾン ２−301

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底泥を浚渫するにあたり、該底泥を容器
   で囲い、該容器内の底泥を分散させた後、砂質分を分級
   し、分別された底質分を回収することを特徴とする底泥
   の浚渫方法。
2. 【請求項２】 前記容器内の底泥を攪拌機で分散させた
   後、該攪拌機を停止し、底泥の分散体を分級させること
   を特徴とする請求項１記載の底泥の浚渫方法。
3. 【請求項３】 底泥を囲む前記容器が、多角形、円状、
   楕円状、及び、これらの形状を組合せた断面形状の中空
   状の柱体、錘体の単体、若しくは複数体であり、該容器
   に容器内圧力を調整する弁を一個以上取り付けてなるこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の底泥の浚渫方法。
4. 【請求項４】 前記攪拌機が、高圧水流やガス流、ジェ
   ット噴射、超音波、攪拌翼の単独、若しくは、これらを
   組合せた攪拌方式であることを特徴とする請求項１、２
   又は３記載の底泥の浚渫方法。
5. 【請求項５】 前記容器内で分別された底質分を集底質
   タンクに送り、該集底質タンク内で貯留される採取体を
   回収することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載
   の底泥の浚渫方法。
6. 【請求項６】 浚渫する底泥を囲う容器と、容器内の底
   泥を分散させる攪拌機と、前記容器内で分別された底質
   分を回収する回収手段を備えてなることを特徴とする浚
   渫装置。
7. 【請求項７】 前記底泥を囲む容器が、多角形、円状、
   楕円状、及び、これらの形状を組合せた断面形状の中空
   状の柱体、錘体の単体、若しくは複数体であり、該容器
   に容器内圧力を調整する弁を一個以上取り付けてなるこ
   とを特徴とする請求項６記載の浚渫装置。
8. 【請求項８】 前記攪拌機が、高圧水流やガス流、ジェ
   ット噴射、超音波、攪拌翼の単独、若しくは、これらを
   組合せた攪拌方式である請求項６、７記載の攪拌装置。
9. 【請求項９】 前記回収手段には、前記容器内で分別さ
   れた底質分を一旦貯留する集底質タンクが設けられてい
   ることを特徴とする請求項６、７又は８記載の浚渫装
   置。