JP5773771B2 - 海上深層混合処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、海底の軟弱地盤を改良し安定した基礎地盤に換えるための、海上深層混合処理装置に関するものである。

従来から、港湾施設の新設、拡張や埋め立て等、臨海区域の開発にあたっては、海底の沖積層からなる軟弱地盤の改良を行うことが、地盤沈下や液状化現象の防止を図る上で効果的であることが実証されている。かかる地盤改良工法において、海底に横たわる軟弱地盤を硬化材と攪拌、混合することにより連続した壁構造の改良地盤や安定した基礎地盤に改良する工法として、深層混合処理工法（DCM：Deep Chemical Mixture Method）が用いられている。

この深層軟弱地盤の処理工法には、軟弱地盤を改良するための専用作業船として、図５、図６に示される海上深層混合処理船１０が用いられる。海上深層混合処理船１０に搭載される深層混合処理装置１２は、全体を支える鉄塔（リーダー）１４と、リーダー１４によってガイドされるサブリーダー１６と、サブリーダー１６と共に又は単独で昇降する装置本体１８とを備えている。装置本体１８は、下端部に攪拌翼２２ａを備えるロッド２２と、ロッド２２及び撹拌翼２２ａを回転駆動するための、駆動部２４とを含むものである（例えば、特許文献１〜３参照）。

そして、装置本体１８はサブリーダー１６の降下と共に下降し、サブリーダー１６が下降下死点に到達した後は、更に装置本体１８が単独で下降し、ロッド２２及び駆動部２４は水中へと没する。そして、ロッド２２の先端部に設けられた撹拌翼２２ａは、水面ＷＬから深さＤまで下降する。このように、深層混合処理装置１２は、サブリーダー１６と装置本体１８との二段階の昇降機構を備えることで、高さ制限を受けるような工区であっても、大水深部への施工が可能となる。そして、ロッド２２が下降する間、撹拌翼２２ａは駆動部２４によって回転駆動され、海底の軟弱地盤を掘削する。又、ロッド２２の先端部より、セメント、セメント系固化剤等の硬化剤を注入し、原位置の軟弱粘性土と硬化剤とを原位置にて強制的に混合撹拌し、化学的固結作用を利用して、地盤中に強固な安定処理土を形成するものである。
なお、図中の符号２０はサブリーダー１６の昇降に係るワイヤーであり、符号２１は駆動部２４の昇降に係るワイヤーである。

特開平０４−２４７１１６号公報 特開平１１−００６１４３号公報 特開２００８−１５０８７２号公報

ところで、深層混合処理装置１２の駆動部２４には、必要な駆動力の確保と、冷却性の確保の観点から、油冷式油圧駆動方式が採用されている。しかしながら、環境対策（油流出対策）をより万全にするべく、駆動部２４の改良が検討されることとなった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、駆動部に必要な、駆動力と十分な冷却性とを確保しつつ、更なる環境対策に配慮した深層混合処理装置を提供することにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）船体に立設されたリーダーと、該リーダーにガイドされ、気中と水中との間を昇降するサブリーダーと、該サブリーダーと共に又は単独で、気中と水中との間を昇降する装置本体とを備え、
該装置本体は、下端部に攪拌翼を備えるロッドと、該ロッドの上端部に位置して前記ロッド及び撹拌翼を回転駆動するための駆動部と、水中に没することなく気中のみにおいて前記駆動部に追従して昇降する空冷冷却装置とを備える海上深層混合処理装置（請求項１）。
本項に記載の深層混合処理装置は、駆動部が気中の昇降区間にあるときには、空冷冷却装置によって強制空冷される。この空冷冷却装置は、水中に没することなく気中の昇降区間においてのみ駆動部に追従するものであるが、駆動部が下降して水中の昇降区間に移動すると、駆動部が水中に没することで、周囲の水による水冷がなされることとなる。このように、駆動部を、気中では空冷方式で、水中では水冷方式で冷却することで、必要な冷却性が確保されるものである。なお、駆動部及び空冷冷却装置の動力源としては、例えば、電動モータが用いられるものである。

（２）上記（１）項において、前記駆動部の昇降手段が、気中の昇降区間において前記空冷冷却装置の昇降手段を兼ねる海上深層混合処理装置（請求項２）。
本項に記載の深層混合処理装置は、空冷冷却装置が、気中の昇降区間において、駆動部の昇降手段により昇降駆動され、空冷冷却装置専用の昇降手段を不要とするものである。

（３）上記（２）項において、前記駆動部は、前記サブリーダーに係る昇降手段と独立した昇降手段により昇降されるケースに収納され、前記空冷冷却装置は、前記駆動部のケースをその上方から覆うハウジングを含む海上深層混合処理装置（請求項３）。
本項に記載の海上深層混合処理装置は、駆動部が、サブリーダーに係る昇降手段と独立した昇降手段により昇降されるケースに収納され、サブリーダーと独立して昇降可能となっている。又、空冷冷却装置のハウジングが、駆動部のケースをその上方から覆った状態となっていることから、空冷冷却装置は駆動部の昇降動作に追従して昇降する。すなわち、駆動部の昇降手段が空冷冷却装置の昇降手段を兼ねるものとなる。

（４）上記（３）において、前記空冷冷却装置は、前記ハウジングに保持される空冷ファンを含む海上深層混合処理装置（請求項４）。
本項に記載の深層混合処理装置は、空冷冷却装置が駆動部の昇降動作に追従して昇降する間、空冷冷却装置のハウジングに保持される空冷ファンにより、ケース内の駆動部を強制空冷するものである。

（５）上記（１）から（４）項において、前記船体には、前記空冷冷却装置の下降下死点を定めるストッパーが設けられている海上深層混合処理装置（請求項５）。
本項に記載の海上深層混合処理装置は、船体に設けられた、空冷冷却装置の下降下死点を定めるストッパーによって、空冷冷却装置が船上すなわち気中に確実に停止し、水中へと没することを防ぐものである。具体的には、空冷冷却装置の下降下死点において、ハウジングがストッパーに当接するものである。

本発明はこのように構成したので、駆動部に必要な、駆動力と十分な冷却性とを確保しつつ、更なる環境対策に配慮した深層混合処理装置を提供することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る海上深層混合処理装置を示すものであり、（ａ）は空冷冷却装置周辺部の要部斜視図、（ｂ）は空冷冷却装置のハウジングと駆動部のケースとを除いた参考図である。 図１に示される空冷冷却装置と駆動部とが、昇降方向に分離した状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る海上深層混合処理装置の動作説明図であり、（ａ）は、サブリーダー、空冷冷却装置及び駆動部が、昇降範囲の上死点にある状態を、（ｂ）は、サブリーダー及び空冷冷却装置が、昇降範囲の下死点にある状態を示すものである。 本発明の実施の形態に係る海上深層混合処理装置の動作説明図であり、（ａ）は、サブリーダー、空冷冷却装置及び駆動部の全てが、昇降範囲の下死点にある状態を、（ｂ）は、浅部改良時において、空冷冷却装置が、昇降範囲の下死点にある状態を示すものである。 従来の海上深層混合処理装置の側面図である。 図５に示される従来の海上深層混合処理装置の正面図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
本発明の実施の形態に係る海上深層混合処理装置は、図１（ａ）に示されるように、サブリーダー１６と、サブリーダー１６と共に又は単独で、気中と水中との間を昇降する装置本体１８とを備えている。なお、サブリーダー１６は、海上深層混合処理船１０（図５、図６参照）の船体１０ａに立設されたリーダー１４（図５、図６参照）にガイドされ、昇降するものである。
装置本体１８は、下端部に攪拌翼２２ａ（図５、図６参照）を備えるロッド２２と、ロッド２２の上端部に位置してロッド２２及び回転翼２２ａを回転駆動するための駆動部２４と、気中の昇降区間において、駆動部２４に追従して昇降する空冷冷却装置２６とを備えている。なお、便宜上、図１〜図４においては、ロッド２２の先端に位置する回転翼２２ａを省略して示している。

駆動部２４は、動力源として電動モータが用いられ、適宜、減速機を介してロッド２２へと動力が伝達されるものである。又、この駆動部２４は、図２に示されるように、ケース２８に収納されている。ケース２８は、板状及び枠状の骨組みからなるものであり、駆動部２４は枠状の骨組みの間からケース２８の外部と連通した状態となっている。又、ケース２８は、サブリーダー１６に係る昇降手段と独立した昇降手段（ワイヤー２１はその一部をなす）により昇降されるものである。図中、符号３０は、ワイヤー２１が掛け回されるプーリーであり、符号３２は、必要に応じて設けられるガイドローラーであり、後述するハウジング３４に対し内側から当接するものである。

空冷冷却装置２６は、駆動部２４のケース２８をその上方から覆うハウジング３４と、ハウジングに保持される空冷ファン３６とを含むものである。ハウジング３４は、枠状の骨組みからなり、特に必要なものではないが図示の例では、骨組みの間にメッシュ板３８が設けられている。ハウジング３４は、駆動部２４のケース２８をその上方から覆うようにして構成されている。そして、ハウジング３４の骨組みの一部が、上方から駆動部２４のケース２８に当接することで、ハウジング３４は、駆動部２４のケース２８に追従して昇降するものである。よって、空冷冷却装置２６の昇降手段は、気中の昇降区間において、駆動部２４の昇降手段が兼ねるものとなっている。なお、図示の例では、大型の空冷ファン３６をハウジング３４の上部に一機だけ設けているが、必要に応じ二機以上、更には、駆動部２４のロッド２２毎に設けられた電動モータの各々に、個別に設けることとしても良い。
又、ハウジング３４の下端部には、後述するように、空冷冷却装置２６の下降下死点においてストッパー４２に当接するための、枠状のスカート４０が設けられている。なお、空冷冷却装置２６の空冷ファン３６の動力源としては、電動モータが用いられる。

更に、図１（ａ）に示されるように、船体１０ａには、空冷冷却装置２６の下降下死点を定めるストッパー４２が設けられている。このストッパー４２は、船体１０ａの、装置本体１８が昇降する際に通過する開口部１０ｂに隣接して、上方へと突出するように設けられている。そして、その頂部４２ａが、空冷冷却装置２６の枠状のスカート４０に当接するものである。

ここで、図３、図４を参照しながら、本発明の実施の形態に係る海上深層混合処理装置の動作説明を行う。なお、便宜上、図３、図４ではリーダー１４（図５、図６）を省略している。
図３（ａ）は、サブリーダー１６、駆動部２４及び空冷冷却装置２６が、昇降範囲の上死点にある状態を示している。この状態から、サブリーダー１６及び駆動部２４の昇降機構を連動させることで、サブリーダー１６、駆動部２４及び空冷冷却装置２６は、図３（ｂ）に示されるように下降していく。そして、サブリーダー１６は昇降範囲の下死点に到達し、空冷冷却装置２６は、ハウジング３４の下端部のスカート４０がストッパー４２に当接する位置が、昇降範囲の下死点となる。

この状態から更に、駆動部２４及びロッド２２が単独で下降する。この際、駆動部２４はサブリーダー１６にガイドされて、船体１０ａに衝突することなく、円滑に下降していく。そして、図４（ａ）に示されるように、ロッド２２は海底面ＧＬへと到達する。なお、駆動部２４を上昇させる際には、上記と逆の動作が行われることとなる。

なお、図４（ｂ）は、海底面ＧＬの深度が浅い場合が示されている。この場合は、サブリーダー１６を下降させることなく、駆動部２４及び空冷冷却装置２６のみ下降させるものである。
図４（ｂ）の例では、ロッド２２は海底面ＧＬへと到達した状態で、駆動部２４は機中に位置し、空冷冷却装置２６がストッパー４２に当接した状態で、駆動部２４は空冷冷却装置２６に覆われ、強制空冷される状態にある。

さて、上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能となる。
すなわち、本発明の実施の形態に係る深層混合処理装置１２は、駆動部２４が気中の昇降区間にあるときには、図１（ｂ）に示されるように、空冷冷却装置２６のファン３６により導入される冷気Ａｃによって強制空冷され、暖められた空気Ａｈは、駆動部２４から外部へと放出される。この空冷冷却装置２６は、水中に没することなく気中の昇降区間においてのみ駆動部２４に追従するものであるが、駆動部２４が下降して水中の昇降区間に移動すると（図４（ａ））、駆動部２４は水中に没することで、周囲の水による水冷がなされることとなる。このように、本発明の実施の形態に係る深層混合処理装置１２は、駆動部２４を、気中では空冷方式で、水中では水冷方式で冷却することで、必要な冷却性が確保されるものである。しかも、空冷冷却装置２６の空冷ファン３６の動力源に、電動モータが用いられることで、環境により配慮したものとなる。駆動部２４についても、動力源として電動モータが用いられることで、同様に環境により配慮したものとなる。

又、空冷冷却装置２６が、気中の昇降区間において、駆動部２４の昇降手段（ワイヤー２１等）により昇降駆動されるものであり、独立した駆動手段を必要としないことから、その設置が容易である。よって、既存の深層混合処理装置の装置本体１８を改造して、空冷冷却装置２６を取り付けることも可能となる。

又、駆動部２４が、サブリーダー１６に係る昇降手段（ワイヤー２０等）と独立した昇降手段（ワイヤー２１等）により昇降されるケース３４に収納され、ロッド２２と共に、サブリーダー１６と独立して昇降可能となっており、空冷冷却装置２６のハウジング３４が、駆動部２４のケース２８をその上方から覆っていることから、空冷冷却装置２６は駆動部２４の昇降動作に追従して昇降するものとなっている。
そして、空冷冷却装置２６は、駆動部２４の昇降動作に追従して昇降する間、空冷冷却装置２６のハウジング３４に保持される空冷ファン３６により、ケース２８内の駆動部２４を強制空冷するものである。

又、船体１０ａに設けられた、空冷冷却装置２６の下降下死点を定めるストッパー４２によって、空冷冷却装置２６が船上すなわち気中に確実に停止し、水中へと没することを防ぐことができる。具体的には、空冷冷却装置２６の下降下死点において（図３（ｂ）、図４（ａ）（ｂ））、ハウジング３４がストッパー４２に当接することで、空冷冷却装置２６は気中に確実に停止するものとなる。

１０：海上深層混合処理船、１２：深層混合処理装置、１４：リーダー、１６：サブリーダー、１８：装置本体、 ２０、２１：ワイヤー、２２：ロッド、２４：駆動部、２６：空冷冷却装置、２８：ケース、３２：ガイドローラー、３４：ハウジング、３６：冷却ファン、４０：スカート、４２：ストッパー、４２ａ：頂部、４２ｂ：鉛直壁面

Claims (5)

1. 船体に立設されたリーダーと、該リーダーにガイドされ、気中と水中との間を昇降するサブリーダーと、該サブリーダーと共に又は単独で、気中と水中との間を昇降する装置本体とを備え、
   該装置本体は、下端部に攪拌翼を備えるロッドと、該ロッドの上端部に位置して前記ロッド及び撹拌翼を回転駆動するための駆動部と、水中に没することなく気中のみにおいて前記駆動部に追従して昇降する空冷冷却装置とを備えることを特徴とする海上深層混合処理装置。
2. 前記駆動部の昇降手段が、気中の昇降区間において前記空冷冷却装置の昇降手段を兼ねることを特徴とする請求項１記載の海上深層混合処理装置。
3. 前記駆動部は、前記サブリーダーに係る昇降手段と独立した昇降手段により昇降されるケースに収納され、前記空冷冷却装置は、前記駆動部のケースをその上方から覆うハウジングを含むことを特徴とする請求項２記載の海上深層混合処理装置。
4. 前記空冷冷却装置は、前記ハウジングに保持される空冷ファンを含むことを特徴とする請求項３記載の海上深層混合処理装置。
5. 前記船体には、前記空冷冷却装置の下降下死点を定めるストッパーが設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の海上深層混合処理装置。

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