特許 7319946 浚渫装置と浚渫システム、及び浚渫方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-25

(45)【発行日】2023-08-02

(54)【発明の名称】浚渫装置と浚渫システム、及び浚渫方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/88 20060101AFI20230726BHJP

【ＦＩ】

E02F3/88 K

E02F3/88 E

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020082855

(22)【出願日】2020-05-08

(65)【公開番号】P2021177053

(43)【公開日】2021-11-11

【審査請求日】2022-08-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】591075630

【氏名又は名称】株式会社アクティオ

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】佐野 和幸

(72)【発明者】

【氏名】新井 博之

(72)【発明者】

【氏名】三浦 久

(72)【発明者】

【氏名】北原 貴明

(72)【発明者】

【氏名】春原 和宏

【審査官】柿原 巧弥

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５８－０６９９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５１－０７８６０４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５８－０４２２６４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１２－０６２７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５１－０７０９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／１７４６０４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ３／８８

Ｅ０２Ｆ ３／９０

Ｅ０２Ｆ ３／９２

Ｅ０２Ｆ ３／９５

Ｅ０２Ｆ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アームの先端に浚渫用アタッチメントが取り付けられている水中作業機と、
コントローラと、を有し、
前記浚渫用アタッチメントは、
ポンプと、
前記ポンプに連通する吸引管及び輸送管と、
前記吸引管の吸引口を包囲して複数の開口と切削ビットを備えているスクリーンと、
前記スクリーンを回転させるアクチュエータと、を有し、
前記コントローラにより、前記アクチュエータの回転数の変更制御が実行されるようになっており、
前記吸引管と輸送管には、揚砂流量計、土砂濃度計、圧力計の少なくとも一つが取り付けられており、
前記ポンプには負荷電流計が取り付けられており、
前記コントローラは、受信部と、格納部と、比較演算部と、制御部とを有し、
前記受信部は、前記揚砂流量計、前記土砂濃度計、前記圧力計及び前記負荷電流計の少なくとも一つにて計測された計測データを受信し、
前記格納部は、揚砂流量閾値、土砂濃度閾値、圧力閾値、揚砂流量と土砂濃度により特定される浚渫量の浚渫量閾値、負荷電流閾値の少なくとも一つが格納されており、
前記比較演算部により、前記計測データと、該計測データに関連する閾値とが比較され、
前記計測データが関連する前記閾値を超えている際に、前記制御部により、前記アクチュエータの回転数を下げる制御が実行されることを特徴とする、浚渫装置。

【請求項2】

前記スクリーンは、
鉛直方向に間隔を置いて配設された複数の環状横材と、
複数の前記環状横材の周方向に間隔を置いて配設されて各環状横材と接続される複数のＵ状の縦材と、を有した略半球状を呈し、複数の該環状横材と複数の該縦材が格子状に交差することにより複数の前記開口が形成されており、
前記スクリーンの回転方向に下端が傾斜した傾斜板材が、複数の前記環状横材に接続されており、該傾斜板材のうち、前記スクリーンの回転方向前側の端面には複数の切削ビットが取り付けられており、
前記スクリーンの平面視形状は円形であり、該スクリーンの平面視において、前記傾斜板材における前記回転方向前側の端面が該円形の接線方向から径方向外側に位置していることを特徴とする、請求項１に記載の浚渫装置。

【請求項3】

前記浚渫用アタッチメントは、前記吸引管の途中位置に給水口をさらに備え、
前記ポンプの作動により、前記スクリーンの有する前記開口を介して前記吸引管に浚渫土砂が取り込まれ、かつ前記給水口を介して前記吸引管に清水が取り込まれ、該清水と前記浚渫土砂がともに前記吸引管を介して前記ポンプに吸引され、前記輸送管を介して輸送されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の浚渫装置。

【請求項4】

前記吸引管が外管と内管を備えた二重管であり、
前記給水口を介して前記吸引管に供給された清水が、前記外管と前記内管の間の外側流路を流れ、前記内管の吸引口を回り込んで該内管の内部の内側流路に導入され、該内側流路に取り込まれる浚渫土砂とともに前記ポンプにより吸引されることを特徴とする、請求項３に記載の浚渫装置。

【請求項5】

操作室を有する台船と、
前記台船にて保持されて、湖底まで延設するシャフトと、
前記シャフトに対して旋回自在でかつ昇降自在に取り付けられている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の浚渫装置を構成する前記水中作業機と、を有し、
前記操作室に前記コントローラが配設され、前記水中作業機の旋回及び昇降と、前記アクチュエータの回転数の変更制御が実行されることを特徴とする、浚渫システム。

【請求項6】

アームの先端に浚渫用アタッチメントが取り付けられている水中作業機を用いて浚渫する浚渫方法であって、
前記浚渫用アタッチメントは、
ポンプと、
前記ポンプに連通する吸引管及び輸送管と、
前記吸引管の吸引口を包囲して複数の開口と切削ビットを備えているスクリーンと、
前記スクリーンを回転させるアクチュエータと、を有しており、
前記吸引管と前記輸送管の少なくとも一方の閉塞を生じさせないように、前記アクチュエータの回転数を調整しながら浚渫することを特徴とする、浚渫方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、浚渫装置と浚渫システム、及び浚渫方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ダム湖等の貯水池では、雨水や河川水等とともに流れ込んだ土砂が湖底に堆積し、湖底に土砂が堆積することにより貯水池の貯水性能が低下し得る。そこで、ダム湖等においては、湖底に堆積した土砂（堆砂）が様々な方法により除去されている。
この堆砂の除去方法として、陸上掘削と浚渫が挙げられる。陸上掘削では、堆砂の掘削に際して貯水池の貯水位を低下させる必要があることから、ダムの運用制限を要する。また、貯水池の上流域に掘削範囲が限定されるといった課題を内包する。
一方、水上から浚渫する方法には、グラブ浚渫やポンプ浚渫等がある。湖底に堆積した堆砂の中には、巨礫や流木、沈木、塵芥といった異物が一般に混じっており、ポンプ浚渫においては、ポンプや配管がこの異物により閉塞し、閉塞の都度ポンプや配管から異物を取り除くメンテナンスを余儀なくされることから、堆砂除去効率が著しく低下する恐れがある。そこで、ポンプを用いた浚渫に際しては前工程として堆砂と異物を分別するのが好ましいものの、水中における堆砂と異物の分別は実質的に不可能である。

【0003】

ここで、掘削手段によって水底から掘削された掘削土砂を排土する際に、掘削土砂に含まれている枝や石等の夾雑物が、排土手段に詰まってしまうことを防ぐことができ、土砂を効率良く浚渫することのできる浚渫装置が提案されている。具体的には、水底の土砂を掘削するカッタと、カッタの上方に設けられている筒体部と、カッタと筒体部の底部を閉塞している隔壁との間に形成されたチャンバと、カッタに設けられた開口部を通じて、チャンバ内に取り込まれた掘削土砂をサンドポンプによって排出する排土手段とを備えている浚渫装置である（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－２１４２６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の浚渫装置によれば、湖底に堆積した堆砂をポンプにて浚渫するに当たり、堆砂中に存在し得る巨礫や流木、沈木、塵芥といった異物がポンプや配管を閉塞する課題を解消することができる。
ところで、ポンプや配管が閉塞する原因としては、上記する異物の他にも、吸引された泥水が高い土砂濃度を有することが挙げられる。このような土砂濃度の高い泥水の吸引を防止するべく、オペレーティングによりポンプによる吸引泥水量を調節する方法や、浚渫用アタッチメントの先端回転部に鍔を設けて当該浚渫用アタッチメントの堆砂への貫入量を制限する方法が挙げられる。しかしながら、オペレーティングによる方法では、堆砂の吸引が断続的となり、浚渫用アタッチメントの堆砂への貫入量を制限する方法では、ポンプ能力を制限することになり、いずれの方法によっても浚渫効率が低下する恐れがある。さらに、大深度の浚渫に際して浚渫用アタッチメントを適用する場合に、オペレーティングによる方法では浚渫効率の低下は一層顕著になり得る。
従って、堆砂中に存在し得る異物によるポンプや配管の閉塞を解消できることに加えて、例えば高い土砂濃度の泥水によるポンプや配管の閉塞を解消することのできる浚渫装置と浚渫システム、及び浚渫方法の開発が望まれる。

【0006】

本発明は、ポンプを用いて堆砂を浚渫するに当たり、ポンプや配管を閉塞させることなく、効率的な浚渫を実現することのできる浚渫装置と浚渫システム、及び浚渫方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記目的を達成すべく、本発明による浚渫装置の一態様は、
アームの先端に浚渫用アタッチメントが取り付けられている水中作業機と、
コントローラと、を有し、
前記浚渫用アタッチメントは、
ポンプと、
前記ポンプに連通する吸引管及び輸送管と、
前記吸引管の吸引口を包囲して複数の開口と切削ビットを備えているスクリーンと、
前記スクリーンを回転させるアクチュエータと、を有し、
前記コントローラにより、前記アクチュエータの回転数の変更制御が実行されることを特徴とする。

【0008】

本態様によれば、アクチュエータの回転数の変更制御に応じて、吸引管の吸引口を包囲するスクリーンの回転数の変更制御を実行し、例えばスクリーンの回転数を低下させることにより、土砂濃度を低下させて配管閉塞を抑制することができる。この作用は、ポンプによる吸引量が一定であるのに対して、スクリーンの回転数が低下することで切削される土砂量が低下し、開口を介して吸引管に吸引される土砂量が低下することにより、土砂濃度が低下することによるものである。従って、吸引管や輸送管において土砂濃度や土砂量（揚砂流量）等を計測し、この計測結果に基づいて土砂濃度等が高すぎる場合に、アクチュエータの回転数を低下させる変更制御を実行することにより、吸引管や輸送管、ポンプの閉塞の抑制が可能になる。
また、吸引管の吸引口を包囲するようにして、複数の開口を備えているスクリーンが配設されていることにより、巨礫や流木、沈木、塵芥といった異物がスクリーン内に取り込まれ難くなり、吸引管やポンプがこれら異物によって閉塞することも解消される。
さらに、切削ビットを備えているスクリーンがアクチュエータにて回転することから、ポンプによる吸引力にてスクリーンの開口に異物が近接した場合に、切削ビットによって異物を弾いたり砕くことができるため、異物による吸引管等の閉塞防止効果は一層高くなる。

【0009】

本態様の浚渫装置を構成する水中作業機としては、湖底を走行する作業機、台船から垂下されるシャフトに沿って昇降する作業機、台船からワイヤにて吊り下げられている作業機など、様々な形態の水中作業機が挙げられる。
また、「土砂濃度」とは、例えば、土砂の土粒子部分の体積と、土砂混じり水（泥水）の体積とから求められる体積土砂濃度のことである。ポンプや吸引管を閉塞する土砂濃度は、実施工に先んじて、実際に適用されるポンプや吸引管を用いた試験施工を行い、ポンプや吸引管を閉塞し得る土砂濃度を予め特定しておき、この土砂濃度未満に調整できる給水口の寸法を特定しておくのが望ましい。例えば、この試験施工により、吸引管等を閉塞する土砂濃度が２０％程度と特定されている場合に、目標土砂濃度を１５％や１０％程度に設定し、この目標土砂濃度を満たすように給水口の寸法（口径）を設定することができる。また、その他、吸引管の管径、スクリーンの開口（スクリーン開口）等も、浚渫土砂の吸引効率や異物等の非閉塞性等を勘案して設定するのが好ましい。

【0010】

また、本発明による浚渫装置の他の態様において、前記吸引管と輸送管には、揚砂流量計、土砂濃度計、圧力計の少なくとも一つが取り付けられており、
前記ポンプには負荷電流計が取り付けられており、
前記コントローラは、受信部と、格納部と、比較演算部と、制御部とを有し、
前記受信部は、前記揚砂流量計、前記土砂濃度計、前記圧力計及び前記負荷電流計の少なくとも一つにて計測された計測データを受信し、
前記格納部は、揚砂流量閾値、土砂濃度閾値、圧力閾値、揚砂流量と土砂濃度により特定される浚渫量の浚渫量閾値、負荷電流閾値の少なくとも一つが格納されており、
前記比較演算部により、前記計測データと、該計測データに関連する閾値とが比較され、
前記計測データが関連する前記閾値を超えている際に、前記制御部により、前記アクチュエータの回転数を下げる制御が実行されることを特徴とする。

【0011】

本態様によれば、吸引管と輸送管の少なくとも一方において、揚砂流量、土砂濃度、圧力を計測し、もしくは、ポンプにおいて負荷電流を計測し、いずれかの計測データとそれらに対して予め設定されている閾値とを比較してアクチュエータの回転数を下げる制御を実行することにより、様々な指標に基づいて吸引管等の閉塞を抑制することができる。また、吸引管と輸送管のいずれか一方もしくは双方において、揚砂流量計、土砂濃度計、圧力計の全ての計器が取り付けられ、ポンプに取り付けられている負荷電流計を含めて、全ての計器から計測データを受信し、比較演算部において、全ての計測データを、格納部に格納されている、揚砂流量閾値、土砂濃度閾値、圧力閾値、揚砂流量と土砂濃度により特定される浚渫量の浚渫量閾値、負荷電流閾値と比較してもよい。この場合、一つの要素でも閾値を超える場合にアクチュエータの回転数を低下させる制御が実行されてもよいし（安全側の制御）、例えば、全ての要素が閾値を超えていなければ回転数を維持するような制御が実行されてもよく（危険側の制御）、複数の計測データを用いたアクチュエータの回転数の制御には様々な形態がある。

【0012】

また、本発明による浚渫装置の他の態様において、前記スクリーンは、
鉛直方向に間隔を置いて配設された複数の環状横材と、
複数の前記環状横材の周方向に間隔を置いて配設されて各環状横材と接続される複数のＵ状の縦材と、を有した略半球状を呈し、複数の該環状横材と複数の該縦材が格子状に交差することにより複数の前記開口が形成されており、
前記スクリーンの回転方向に下端が傾斜した傾斜板材が、複数の前記環状横材に接続されており、該傾斜板材のうち、前記スクリーンの回転方向前側の端面には複数の切削ビットが取り付けられており、
前記スクリーンの平面視形状は円形であり、該スクリーンの平面視において、前記傾斜板材における前記回転方向前側の端面が該円形の接線方向から径方向外側に位置していることを特徴とする。

【0013】

本態様によれば、スクリーンの回転方向に下端が傾斜した傾斜板材が設けられ、スクリーンの平面視において、傾斜板材における回転方向前側の端面（複数の切削ビットが取り付けられている端面）が該円形の接線方向から径方向外側に位置している（接線方向に対してすくい角θで傾斜している）ことにより、優れた切削性能を有する浚渫装置が形成される。

【0014】

また、本発明による浚渫装置の他の態様において、前記浚渫用アタッチメントは、前記吸引管の途中位置に給水口をさらに備え、
前記ポンプの作動により、前記スクリーンの有する前記開口を介して前記吸引管に浚渫土砂が取り込まれ、かつ前記給水口を介して前記吸引管に清水が取り込まれ、該清水と前記浚渫土砂がともに前記吸引管を介して前記ポンプに吸引され、前記輸送管を介して輸送されることを特徴とする。

【0015】

本態様によれば、吸引管の途中位置に給水口が設けられていることにより、ポンプを作動した際に、スクリーンの有する開口を介して吸引管に浚渫土砂が取り込まれ、給水口を介して吸引管に清水が取り込まれ、清水と浚渫土砂がともに吸引管を介してポンプに吸引されることにより、吸引された泥水中の浚渫土砂の濃度を清水にて低減することができる。このことにより、高い土砂濃度の泥水によるポンプや配管の閉塞を解消することができる。
また、給水口には、適宜の長さの給水管が取り付けられてもよい。また、吸引管には、直管や、直管とベント管のユニット管などが適用でき、吸引管における給水口の開設位置も、堆砂吸引時に撒き上がった堆砂が給水口に入り込まない位置（吸引口から離れた位置）に設定されるのが望ましい。さらに、給水口を介して吸引管に提供される清水としては、湖水の他、地上から供給される水道水や雨水、浄水等が含まれる。

【0016】

また、本発明による浚渫装置の他の態様は、前記吸引管が外管と内管を備えた二重管であり、
前記給水口を介して前記吸引管に供給された清水が、前記外管と前記内管の間の外側流路を流れ、前記内管の吸引口を回り込んで該内管の内部の内側流路に導入され、該内側流路に取り込まれる浚渫土砂とともに前記ポンプにより吸引されることを特徴とする。

【0017】

本態様によれば、給水口を介して供給された清水が、二重管からなる吸引管の外側流路を吸引口側へ流れ、内管の吸引口を回り込んで内管の内部の内側流路に導入されることにより、内管の吸引口から浚渫土砂と清水をともに吸引することができ、清水による浚渫土砂の土砂濃度をより一層効果的に低減することができる。吸引管が単管からなる場合には、吸引管の吸引口から清水の給水口までの過程で清水による土砂濃度低減を行うことはできないが、吸引管が二重管からなる場合には、内管の吸引口から清水による土砂濃度の低減を図ることが可能になるためである。

【0018】

ここで、内管の有する吸引口が、前記外管の有する吸引口よりも吸引方向下流側に位置している形態が望ましい。この形態によれば、内管の有する吸引口が外管の有する吸引口よりも吸引方向下流側に位置していることにより、清水が二重管からなる吸引管の外側流路を流れ、内管の吸引口を回り込んで内管の内部の内側流路に導入される際に、内側流路に導入されずに外部に流れ出す清水を抑制して、効果的に清水を内側流路に導入することができる。「吸引方向下流側」とは、吸引管が取り付けられているポンプ側を意味している。尚、外管の吸引口と内管の吸引口のレベル差（外管の吸引口から内部に入り込んだ内管の吸引口までの距離）も、実際に適用されるポンプや二重管からなる吸引管を用いた試験施工を行い、効果的に清水が内側流路に導入されるレベル差を特定するのが望ましい。

【0019】

また、外側流路における給水口よりも吸引方向下流側の位置においては、外側流路における清水の流通を遮蔽する遮蔽部材が設けられている形態が望ましい。この形態によれば、外側流路における給水口よりも吸引方向下流側の位置に遮蔽部材が設けられていることにより、給水口を介して外側流路に供給された清水の一部が、内管の吸引口側と反対側に流れて内側流路に導入されなくなることを解消することができる。例えば、径の異なる二つの鋼管により形成された二重管からなる吸引管においては、外管の内径を有する円盤から内管の外径の円をくり抜いたドーナツ状の遮蔽部材を適用することができる。

【0020】

また、本発明による浚渫システムの一態様は、
操作室を有する台船と、
前記台船にて保持されて、湖底まで延設するシャフトと、
前記シャフトに対して旋回自在でかつ昇降自在に取り付けられている、前記浚渫装置を構成する前記水中作業機と、を有し、
前記操作室に前記コントローラが配設され、前記水中作業機の旋回及び昇降と、前記アクチュエータの回転数の変更制御が実行されることを特徴とする。

【0021】

本態様によれば、台船にて保持されて湖底まで延設するシャフトに対して、浚渫装置を構成する水中作業機が旋回及び昇降自在に取り付けられていることにより、シャフトの延伸によって様々な深度の湖底に対しても浚渫装置による浚渫を行うことができる。この際、シャフトが台船と湖底の二点で安定的に支持されることから、水中作業機のアームの動作に伴う浚渫用アタッチメントによる堆砂の浚渫も安定的に行うことができ、浚渫施工計画に沿った効率的な堆砂の浚渫を実現することができる。
このシステムでは、水中作業機をシャフト周りに旋回させながらアームの伸長範囲までを浚渫することができ、台船を順次移動させながら同様に浚渫を行うことにより、広域な貯水池等であっても可及的に短工期にて堆砂の浚渫を行うことが可能になる。

【0022】

また、本発明による浚渫方法の一態様は、
アームの先端に浚渫用アタッチメントが取り付けられている水中作業機を用いて浚渫する浚渫方法であって、
前記浚渫用アタッチメントは、
ポンプと、
前記ポンプに連通する吸引管及び輸送管と、
前記吸引管の吸引口を包囲して複数の開口と切削ビットを備えているスクリーンと、
前記スクリーンを回転させるアクチュエータと、を有しており、
前記吸引管と前記輸送管の少なくとも一方の閉塞を生じさせないように、前記アクチュエータの回転数を調整しながら浚渫することを特徴とする。

【0023】

本態様によれば、アクチュエータの回転数の変更制御に応じて、吸引管の吸引口を包囲するスクリーンの回転数の変更制御を実行し、例えばスクリーンの回転数を低下させることにより、土砂濃度を低下させて配管やポンプの閉塞を抑制することができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明の浚渫装置と浚渫システム、及び浚渫方法によれば、ポンプを用いて堆砂を浚渫するに際し、配管やポンプを閉塞させることなく、効率的な浚渫を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】実施形態に係る浚渫装置と浚渫システムの一例を示す全体構成図である。

【図2】実施形態に係る浚渫装置がシャフトに昇降自在でかつ旋回自在に取り付けられている状態を拡大して示す側面図である。

【図3】操作室にあるコントローラのハードウェア構成の一例を周辺機器とともに示す図である。

【図4】操作室にあるコントローラの機能構成の一例を示す図である。

【図5】浚渫装置を構成する浚渫用アタッチメントの一例の側面図であって、内部を視認できるように一部を破断して示した図である。

【図6】図５のVI方向矢視図であって、浚渫用アタッチメントの一例の正面図である。

【図7】図５のVII－VII矢視図であって、スクリーン取り付けられている傾斜板材の延設方向を説明する図である。

【図8】吸引管の一例の縦断面図であって、堆砂を吸引するとともに清水が供給されている状態をともに示す図である。

【図9】図８のVIII－VIII矢視図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、実施形態に係る浚渫装置と浚渫システム、及び浚渫方法の一例について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

【0027】

［実施形態に係る浚渫装置と浚渫システム、及び浚渫方法］
＜浚渫装置と浚渫システム＞
はじめに、図１乃至図４を参照して、実施形態に係る浚渫装置と浚渫システムの一例について説明する。ここで、図１は、実施形態に係る浚渫装置と浚渫システムの一例を示す全体構成図であり、図２は、実施形態に係る浚渫装置がシャフトに昇降自在でかつ旋回自在に取り付けられている状態を拡大して示す側面図である。また、図３は、操作室にあるコントローラのハードウェア構成の一例を周辺機器とともに示す図であり、図４は、操作室にあるコントローラの機能構成の一例を示す図である。尚、必要に応じて、図５を参照する。図５は、浚渫装置を構成する浚渫用アタッチメントの一例の側面図であって、内部を視認できるように一部を破断して示した図である。

【0028】

浚渫システム８００は、ダム湖ＤＬにおいて、雨水や河川水等とともに土砂が流れ込んで堆積した堆砂ＳＥを、ポンプを用いて浚渫するシステムである。浚渫システム８００は、操作室５５０が搭載された台船４００と、台船４００にて保持されて、湖底まで延設するシャフト２００と、シャフト２００に対して旋回自在でかつ昇降自在に取り付けられている水中作業機３００と、水中作業機３００の備えるアーム３４０の先端に取り付けられている浚渫用アタッチメント１００とを有する。尚、水中作業機３００は、図示例のようにシャフト２００に旋回自在でかつ昇降自在に取り付けられている形態の他にも、例えば水底や陸上を走行可能な形態であってもよい。

【0029】

また、浚渫用アタッチメント１００を備えた水中作業機３００と、操作室５５０の内部に配備されたコントローラ６００（操作盤）により、浚渫装置７００が形成される。浚渫用アタッチメント１００は、図５に示すように、ポンプ３０と、ポンプ３０に連通する吸引管４０及び輸送管３５と、吸引管４０の吸引口を包囲して複数の開口６５と切削ビット６４を備えているスクリーン６０と、スクリーン６０を回転させるアクチュエータ５０とを有する。

【0030】

図１に戻り、台船４００は、中空で直方体状の浮体ブロックを並設して平面視略矩形に構成され、台船４００の上には、発電機５１０、係留ウィンチ５２０、油圧ユニット５３０、操作室５５０が載置されている。また、台船４００の一部にはシャフト挿通用の入江４１０が設けられ、入江４１０を平面視コの字状に包囲するようにしてシャフト固定櫓５００が設置されている。シャフト固定櫓５００は、上下キーパーとシャフト固定ピン（いずれも図示せず）を備えており、台船４００上に搭載されているクローラクレーン５４０にて吊り込まれたシャフト２００を固定ピンにて保持しながら、延長シャフト２０１の継ぎ足しや取り外しが順次行わるようになっている。

【0031】

台船４００は、牽引船（図示せず）にて牽引されたり、台船４００に装備されている走行用のプロペラ（図示せず）を駆動することにより走行する。また、図示例の浚渫システム８００は、浚渫用アタッチメント１００が回転するスクリーンと堆砂を吸引するポンプにより主として構成されるものであるが、バケットやツインヘッダ、リッパー、水中ブレーカー、ドレッサー、エジェクター、エアードリフター等の他種のアタッチメントが適用されてもよく、使用可能性のあるアタッチメントが台船４００に搭載され得る。

【0032】

シャフト２００は複数本の鋼管を接続することにより構成され、図２に示すようにシャフト２００の先端近傍には水中オーガー２０３が装備され、水中オーガー２０３により先端のケーシングが湖底に固定されるようになっている。すなわち、湖底にある堆砂ＳＥの浚渫に当たり、シャフト２００は、その上端がシャフト固定櫓５００により固定され、その下端が湖底に固定されることにより、安定的に二点支持される。

【0033】

図２に示すように、水中作業機３００がＸ１方向に昇降できるようにシャフト２００の周囲には複数本のラック２０２が取り付けられている。

【0034】

水中作業機３００は、シャフト２００の備える各ラック２０２に係合するピニオン（図示せず）を内部に備えた昇降機構３１０と、昇降機構３１０の周囲においてＸ２方向に旋回自在に装備されている旋回機構３２０とを備え、旋回機構３２０が作業機本体を構成している。

【0035】

作業機本体３２０には、ブーム３３０が回動自在に取り付けられ、ブーム３３０の先端にはアーム３４０が取り付けられ、作業機本体３２０とブーム３３０が油圧シリンダ機構３５０Ａにて接続され、ブーム３３０とアーム３４０が別途の油圧シリンダ機構３５０Ｂにて接続されている。また、アーム３４０の先端には浚渫用アタッチメント１００が取り付けられ、アーム３４０と浚渫用アタッチメント１００がさらに別途の油圧シリンダ機構３５０Ｃにて接続されている。

【0036】

台船４００上にある発電機５１０から延びる電力ケーブル５１１が作業機本体３２０に電気的に接続され、水中作業機３００の昇降駆動や旋回駆動、油圧シリンダ機構３５０Ａ、３５０Ｂ，３５０Ｃの摺動駆動、浚渫用アタッチメント１００を構成するポンプやアクチュエータの駆動等に要する電力が供給されるようになっている。

【0037】

シャフト２００の周囲を作業機本体３２０が所定角度旋回して停止し、ブーム３３０及びアーム３４０を逐次伸長しながら浚渫用アタッチメント１００による浚渫を行い、これをシャフト２００の全周に亘って繰り返すことにより、シャフト２００周りの全方位において、ブーム３３０及びアーム３４０の伸長範囲における浚渫が可能になる。

【0038】

アーム３４０の先端には浚渫用アタッチメント１００が取り付けられている。浚渫用アタッチメント１００は、浚渫した堆砂ＳＥを輸送する輸送管３５を備えている。輸送管３５の内部には、揚砂流量計３６、土砂濃度計３７、及び圧力計３８が設けられている。また、浚渫用アタッチメント１００の備えるポンプ３０には、負荷電流計３１が設けられている。尚、揚砂流量計３６、土砂濃度計３７、及び圧力計３８の少なくとも一つ、もしくは二つが設けられていてもよいし、揚砂流量計３６、土砂濃度計３７、及び圧力計３８が吸引管４０の内部に設けられていてもよい。

【0039】

浚渫した堆砂ＳＥが輸送管３５を流通する際に、揚砂流量計３６、土砂濃度計３７、及び圧力計３８や、負荷電流計３１は対応する物理量を計測し、各計器にて計測された計測データは、操作室５５０に装備されたコントローラ６００に随時送信されるようになっている。コンピュータにより構成されるコントローラ６００では、受信した各計測データと、自身の内部に格納されている各物理量に関する閾値を比較し、スクリーン６０を回転させるアクチュエータ５０の回転数を必要に応じて変更制御（回転数を低下させる制御）を実行する。尚、この制御内容に関しては以下で詳説する。

【0040】

固定されたシャフト２００周りにおける堆砂ＳＥの浚渫が終了した後、台船４００を移動させて同様にシャフト２００を湖底に吊り下ろして固定し、水中作業機３００と浚渫用アタッチメント１００による浚渫を同様に行い、この台船４００の移動と堆砂ＳＥの浚渫を順次繰り返すことにより、ダム湖ＤＬの湖底に堆積する堆砂ＳＥの浚渫を行うことができる。

【0041】

図１に示すように、ダム湖ＤＬの湖底の一角に例えば仮置きピット５６０を設けておき、浚渫用アタッチメント１００から延設する輸送管３５の先端を仮置きピット５６０に固定しておくことにより、浚渫用アタッチメント１００にて浚渫された堆砂ＳＥが仮置きピット５６０に輸送される。尚、浚渫された堆砂ＳＥを仮置きピット５６０に輸送する代わりに、水上や地上に設けられている排泥ピットに輸送されてもよい。

【0042】

また、ブーム３３０やアーム３４０には角度計が装備され（図示せず）、各角度計にて計測された角度データが操作室５５０にあるコントローラ６００に送信されるようになっている。また、シャフト２００の天端位置を、ＧＰＳ（Global Positioning System）やトータルステーションにより計測し、シャフト２００に取り付けられている傾斜計やロータリーエンコーダー（いずれも図示せず）からの計測データとともにコントローラ６００に送信されるようになっている。そして、コントローラ６００にて受信された各角度データや各計測データにより、水中作業機３００のアーム３４０の先端位置（浚渫用アタッチメント１００の取り付け位置）を正確に把握することができ、浚渫用アタッチメント１００の位置を都度特定しながら漏れの無い浚渫作業を実施することが可能になる。

【0043】

さらに、水中作業機３００には、マルチファンビームや超音波水中カメラ（いずれも図示せず）が搭載されており、マルチファンビームから操作室５５０にあるコントローラ６００に湖底の三次元データが送信され、コントローラ６００のモニタ画面上に湖底の三次元画像が表示されるようになっている。また、超音波水中カメラによる湖底の撮像データも操作室５５０にあるコントローラ６００に送信されるようになっており、暗い湖底がコントローラ６００のモニタ画面上で可視化され、水中作業機３００のオペレータは、モニタ画面を見ながら水中作業機３００や浚渫用アタッチメント１００を遠隔操作できるようになっている。

【0044】

次に、図３及び図４を参照して、操作室５５０にあるコントローラ６００のハードウェア構成と機能構成の一例について説明する。

【0045】

図３に示すように、コントローラ６００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６１１、ＲＡＭ（Random Access Memory）６１２、ＲＯＭ（Read Only Memory）６１３、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）６１４、及びＮＶＲＡＭ（Non-Volatile RAM）６１５等を有し、それらがシステムバスによりデータ通信可能に接続されている。

【0046】

ＲＯＭ６１３には、各種のプログラムやプログラムによって利用されるデータ等が記憶されている。ＲＡＭ６１２は、ＲＯＭ６１３に記憶されているプログラムをロードするための記憶領域や、ロードされたプログラムのワーク領域として用いられる。ＣＰＵ６１１は、ＲＡＭ６１２にロードされたプログラムを処理することにより、各種の機能を実現する。例えば、記憶されている最適なポンプ吸引量に応じてポンプ３０の吸引制御が実行され、最適なスクリーン６０の回転速度（堆砂ＳＥを効果的に吸引管に取り込むことのできる回転速度）に応じたアクチュエータ５０の回転制御が実行される。ＨＤＤ６１４には、プログラムやプログラムが利用する各種のデータ等が記憶される。ＮＶＲＡＭ６１５には、各種の設定情報等が記憶される。

【0047】

操作室にある各種の操作レバー等をオペレータが操作すると、コントローラ６００により、水中作業機３００や浚渫用アタッチメント１００を構成する各種機器（ハードウェア）の動作が制御される。すなわち、水中作業機３００の昇降機構３１０の昇降駆動や、水中作業機３００の旋回機構３２０の旋回駆動、水中作業機３００の油圧シリンダ機構３５０Ａ，３５０Ｂ，３５０Ｃの摺動駆動、浚渫用アタッチメント１００のスクリーン６０を回転させるアクチュエータ５０の回転駆動、浚渫用アタッチメント１００のポンプ３０の吸引駆動等が制御される。

【0048】

また、浚渫用アタッチメント１００にて浚渫された堆砂ＳＥが輸送管３５を流通する際に、揚砂流量計３６、土砂濃度計３７、及び圧力計３８や、負荷電流計３１にて計測された各計測データは、コントローラ６００に随時送信される。

【0049】

図４に示すように、コントローラ６００は、受信部６０２と、格納部６０８と、比較演算部６０４と、制御部６０６とを有する。

【0050】

受信部６０２は、揚砂流量計３６、土砂濃度計３７、及び圧力計３８や、負荷電流計３１にて計測された計測データを受信し、格納部６０８に随時格納する。

【0051】

格納部６０８には、揚砂流量閾値、土砂濃度閾値、圧力閾値、揚砂流量と土砂濃度により特定される浚渫量の浚渫量閾値、負荷電流閾値が格納されている。これらの各種閾値は、実施工に先んじて予め試験施工を行い、吸引管４０や輸送管３５、ポンプ３０が閉塞する際の各種物理量をこの試験施工にて特定しておき、特定された物理量を閾値として格納部６０８に格納しておく。尚、上記する浚渫量（ｍ^３／ｈ）の特定方法は、次の通りとなる。例えば、揚砂流量が１０（ｍ^３／分）、土砂濃度が１０（％）の場合、浚渫土砂の体積は、１０（ｍ^３／分）×６０（分／時間）×０．１（１０（％））＝６０（ｍ^３／時間）と算定される。浚渫土砂の空隙率を４０％と仮定すると、浚渫量（ｍ^３／ｈ）は、６０（ｍ^３／時間）÷０．６＝１００（ｍ^３／時間）と特定することができる。

【0052】

比較演算部６０４は、各種の計測データと、関連する閾値とを比較する。そして、比較演算部６０４における演算の結果、計測データが関連する閾値を超えている際には、制御部６０６により、アクチュエータ５０の回転数を下げる制御を実行する。

【0053】

ここで、比較演算部６０４では、各種計測データ及び特定された浚渫量と、それぞれに関連する閾値との比較演算がそれぞれに実行されるが、この際に、一つの要素でも閾値を超える場合にアクチュエータ５０の回転数を低下させる制御が実行されてもよいし、例えば、全て要素が閾値を超えていなければ回転数を維持するような制御が実行されてもよく、これらの設定は管理者の裁量に基づく。例えば、一つの要素でも閾値を超える場合にアクチュエータ５０の回転数を低下させる制御を実行する際には、格納部６０８にこの内容を設定しておき、設定内容に基づいて制御部６０６がアクチュエータ５０の回転数の変更制御を実行する。

【0054】

例えばアクチュエータ５０の回転数を低下させる制御を実行すると、ポンプ３０による土砂吸引量が一定であるのに対して、スクリーン６０の回転数が低下することにより、切削される土砂量が低下する。この結果、開口６５を介して吸引管４０に吸引され、輸送管３５を輸送される土砂量が低下することになり、土砂濃度が低下する。この土砂濃度を低下させることにより、吸引管４０や輸送管３５，ポンプ３０の閉塞を抑制することが可能になる。

【0055】

尚、実施形態に係る浚渫方法は、上記するように、吸引管４０と輸送管３５の少なくとも一方の閉塞を生じさせないように、アクチュエータ５０の回転数を調整しながら浚渫する工程を含む方法となる。

【0056】

＜浚渫用アタッチメント＞
次に、図５乃至図９を参照して、実施形態に係る浚渫装置を構成する浚渫用アタッチメントの一例について説明する。ここで、図５は、浚渫装置を構成する浚渫用アタッチメントの一例の側面図であって、内部を視認できるように一部を破断して示した図である。また、図６は、図５のVI方向矢視図であって、浚渫用アタッチメントの一例の正面図であり、図７は、図５のVII－VII矢視図であって、スクリーン取り付けられている傾斜板材の延設方向を説明する図である。さらに、図８は、吸引管の一例の縦断面図であって、堆砂を吸引するとともに清水が供給されている状態をともに示す図であり、図９は、図８のVIII－VIII矢視図である。

【0057】

浚渫用アタッチメント１００は、アタッチメント本体１０と、アタッチメント本体１０の内部に配設されているポンプ３０（浚渫ポンプ）と、ポンプ３０の下端においてポンプ３０と流体連通可能に取り付けられている吸引管４０と、アタッチメント本体１０の下端において回転可能に取り付けられているスクリーン６０と、スクリーン６０を回転させるアクチュエータ５０と、ポンプ３０に連通する輸送管３５とを有する。

【0058】

アタッチメント本体１０は、左右一対の側板１１と、側板１１の下部の前後に横架されている横架板１２と、側板１１と横架板１２の下端に固定されている角筒状の枠材１３とを有し、全ての構成部材が鋼板や硬質の樹脂板等から形成されている。

【0059】

側板１１は途中で屈曲した側面形状を有しており、その上端には、水中作業機３００のアーム３４０の先端に対して回動自在に取り付けられる回動軸２１，２２を備えた取付け板２０が固定されている。

【0060】

ポンプ３０にて吸引した堆砂ＳＥは、輸送管３５を介してポンプ外に輸送されるようになっている。また、ポンプ３０の下端に取り付けられている吸引管４０は、鋼製の直管とベント管のユニット管となっており、吸引管４０の下端はアタッチメント本体１０の枠材１３よりも下方に突出している。尚、吸引管は直管のみから形成されてもよく、また、鋼管以外の鋳鉄管や塩ビ管等から形成されてもよい。

【0061】

スクリーン６０は、鉛直方向に間隔を置いて配設された複数の環状横材６１と、複数の環状横材６１の周方向に間隔を置いて配設されて各環状横材６１と溶接等により接続されるＵ状の縦材６２とを有した略半球状を呈している。複数の環状横材６１と複数の縦材６２が格子状に交差することにより、複数の開口６５が形成されている。図示例のＵ状の縦材６２は、その下方がスクリーン６０の回転方向であるＸ３方向に傾斜する態様で環状横材６１に接続されている。尚、スクリーンは、略半球状以外にも、円錐状や切頭円錐状、円柱状等を呈していてもよい。また、Ｕ状の縦材６２は、傾斜せずに鉛直態様で環状横材６１に接続されてもよい。さらに、縦材６２は、Ｕ状に曲げ加工された図示例の形態以外にも、直線状もしくは若干湾曲した略直線状の形態であってもよい。

【0062】

環状横材６１は円環状の平鋼により形成され、広幅面が水平方向となるように配設されている。一方、Ｕ状の縦材６２は、平鋼もしくは鋼棒により形成されている。平鋼からなる環状横材６１及び縦材６２の厚み面がスクリーン６０の外周に面するように配設されることにより、各開口６５における所望の開口面積が確保される。

【0063】

開口６５の形状は、スクリーン６０の上段や中段においては略矩形であり、下段は略三角形状となっている。そして、開口６５の最大寸法（略矩形の対角線の長さ）は、吸引管４０やポンプ３０が閉塞しない程度の大きさの異物（堆砂ＳＥ中に含まれる巨礫や流木、沈木、塵芥）の寸法に設定されており、例えば６０ｍｍ程度に設定することができる。

【0064】

スクリーン６０においては、その回転方向であるＸ３方向に下端が傾斜した傾斜板材６３が、複数の環状横材６１に対して溶接等により接続されている。ここで、傾斜板材６３は、湾曲状に傾斜してもよいし、直線状に傾斜してもよい。このように、複数の環状横材６１に対して、複数の縦材６２に加えて複数の傾斜板材６３が取り付けられている。傾斜板材６３も、例えば平鋼により形成されており、縦材６２と同様にＵ状に加工されている。そして、縦材６２と異なり、傾斜板材６３はその広幅面がスクリーン６０の外周に面するように配設されている。

【0065】

傾斜板材６３のうち、スクリーン６０の回転方向前側の端面には、傾斜板材６３の長手方向に間隔を置いて複数の切削ビット６４が取り付けられている。

【0066】

ここで、図７に示すように、平面視（もしくは横断面視）において、外形が円形のスクリーン６０において、その回転方向前側の端面６３ａが円形の接線方向から径方向外側に傾斜する（傾斜角度θ）ように傾斜板材６３が取り付けられている。この構成により、端面６３ａに取り付けられている切削ビット６４による切削性が高められる。

【0067】

堆砂ＳＥの浚渫は、吸引管４０の先端の周囲においてスクリーン６０が回転した状態で行われる。このことにより、巨礫や流木、沈木、塵芥といった異物がスクリーン６０に近接した際に、切削ビット６４によって異物を弾いたり砕くことができるため、異物によるスクリーン６０の開口６５の閉塞や吸引管４０の閉塞、さらにはポンプ３０の閉塞が効果的に抑止される。また、回転する切削ビット６４により、湖底にて固結した土砂を切り崩すこともできる。

【0068】

また、スクリーン６０において、その回転方向であるＸ３方向に下端が傾斜した傾斜板材６３が取り付けられ、傾斜板材６３におけるスクリーン６０の回転方向前側の端面に複数の切削ビット６４が取り付けられていることにより、回転させながら堆砂ＳＥ中にスクリーン６０を挿入する際に、回転方向の前方の下方にある切削ビット６４から順に堆砂ＳＥに接することになる。そのため、可及的に負荷なくスクリーン６０を堆砂ＳＥ中に入り込ませることができ、必要に応じて異物を効果的に切削しながら堆砂ＳＥの浚渫を行うことが可能になる。

【0069】

さらに、傾斜板材６３はその広幅面がスクリーン６０の外周に面するように配設されていることから、複数の切削ビット６４が異物を切削する際に傾斜板材６３に作用する反力に対して、傾斜板材６３のせん断剛性を確保することができる（広幅面の厚みがせん断剛性に寄与する）。例えば、傾斜板材６３が縦材６２のようにその厚み面がスクリーン６０の外周に面するように配設される場合は、切削ビット６４が傾斜板材６３の広幅面に取付けられることになるが、切削ビット６４からの反力に対して、傾斜板材６３の厚み面の幅がせん断剛性に寄与することになり、図示例のように広幅面の厚みがせん断剛性に寄与する場合と比べてせん断剛性は低くなる。

【0070】

アクチュエータ５０はモータにより形成され、モータ５０の駆動軸５１とスクリーン６０の基部とが動力伝達ベルト５２により連結されている。

【0071】

図５に示すように、吸引管４０の途中位置には、給水口４３が開設されており、ポンプ３０を作動させて吸引管４０の吸引口から堆砂ＳＥを吸引する際に、給水口４３からは湖水等の清水を吸引し、吸引された清水により堆砂ＳＥの土砂濃度を低減することを可能にしている。尚、地上や船上から浄水等を清水として供給する形態であってもよい。

【0072】

ここで、図８及び図９を参照して、吸引管４０の構造と、吸引される堆砂ＳＥの土砂濃度の低減について説明する。

【0073】

図８に示すように、吸引管４０は、外管４１と内管４２とを備えた二重管により形成され、外管４１と内管４２の間には外側流路４４が形成され、内管４２の内部には内側流路４５が形成されており、外管４１の途中位置に給水口４３が開設されている。尚、給水口４３に対して所定長さの給水配管が接続され、吸引管４０から給水配管が張り出していてもよい。

【0074】

外管４１の内径はφ１、内管の内径はφ２、外管４１に開設される給水口４３の内径はφ３であり、外管４１の吸引口４１ａから給水口４３の中心までの距離はｔ１である。さらに、内管４２の吸引口４２ａは、外管４１の吸引口４１ａよりも吸引方向下流側であるＬ方向に位置しており、レベル差はｔ２である。

【0075】

外管４１の吸引口４１ａから給水口４３の中心までの距離ｔ１は、堆砂ＳＥを吸引する際に、撒き上がった堆砂ＳＥが給水口４３に入り込まない距離に設定されるのがよく、実施工に先んじて実施される試験施工にて設定されるのがよい。例えば、距離ｔ１として、１ｍ程度を設定することができる。

【0076】

ポンプ３０を駆動してＹ１方向に吸引すると、給水口４３を介してＹ２方向に供給された清水は、外側流路４４を吸引口４１ａ側へ流れ、内管４２の吸引口４２ａをＹ３方向に回り込んで内側流路４５に導入される。そして、内管４２の吸引口４２ａから内側流路４５にＹ４方向へ吸引された浚渫土砂ＳＥが清水とともに交じり合い、この際に当初の浚渫土砂の土砂濃度が清水により低減された濃度低減土砂が生成され、濃度低減土砂がポンプ３０へＹ５方向に吸引される。

【0077】

このように、給水口４３を介して供給された清水が、外側流路４４を吸引口４１ａ側へ流れ、内管４２の吸引口４２ａを回り込んで内側流路４５に導入されることにより、内管４２の吸引口４２ａから浚渫土砂と清水をともに吸引することができ、清水による浚渫土砂の土砂濃度を効果的に低減することができる。このことにより、高い土砂濃度の泥水によるポンプ３０や吸引管４０の閉塞を解消することができる。

【0078】

また、内管４２の有する吸引口４２ａが外管４１の有する吸引口４１ａよりも吸引方向下流側に位置していることにより、清水が外側流路４４を流れ、内管４２の吸引口４２ａを回り込んで内側流路４５に導入される際に、内側流路４５に導入されずに外部に流れ出す清水を抑制して、二重管４０に供給された清水を効果的に内側流路４５に導入することができる。ここで、吸引口４２ａと吸引口４１ａのレベル差ｔ２により、清水の外部への流れ出し量が変わることから、ポンプ３０による吸引力とレベル差ｔ２に関する最適な組み合わせも試験施工により設定されるのがよい。

【0079】

また、図８に示すように、外側流路４４における給水口４３よりも吸引方向下流側の位置において、外側流路４４における清水の流通を遮蔽する遮蔽部材４６が設けられている。図９に示すように、遮蔽部材４６はドーナツ状の平面形状を有しており、中空環状の外側流路４４を完全に遮蔽している。

【0080】

給水口４３よりも吸引方向下流側の位置に遮蔽部材４６が取り付けられていることにより、図８に示すように給水口４３を介して供給された清水が、外側流路４４において、内側流路４５側と反対側の吸引方向下流側へ流れたとしても、遮蔽部材４６に流れが遮られ、内側流路４５側への流れであるＹ６方向に流されることになる。このことにより、給水口４３を介して供給された清水を効果的に内側流路４５に提供することができる。

【0081】

尚、外管４１の内径φ１、内管の内径φ２、及び給水口４３の内径φ３はいずれも、ポンプ３０による吸引力との関係において目標とする土砂濃度まで低減できるように、それぞれの内径が試験施工等により設定されるのがよい。例えば、清水の供給がない場合に２０％程度の土砂濃度であって、この土砂濃度ではポンプ３０や吸引管４０が閉塞する恐れがある場合に、目標とする土砂濃度である例えば１０％程度となるように、内径φ１、φ２、φ３がポンプ３０の吸引力との関係において設定される。

【0082】

例えば、ポンプ３０の仕様として、揚程２８ｍ、流量６ｍ^３／分でスクリーン６０の開口６５の最大寸法６０ｍｍの場合に、外管４１の内径φ１を２００ｍｍ、内管の内径φ２を１５０ｍｍ、給水口４３の内径φ３を１００ｍｍに設定することができる。

【0083】

［実証実験］
＜実験概要＞
本発明者等は、試験水槽を水と砂で満たし、実施形態に係る浚渫装置７００を模擬した浚渫装置を用いて浚渫を行い、配管を経由させて水槽にリターンさせる連続運転を行った。配管には、流量計、土砂濃度計、圧力計、ポンプケーブルには電流センサを設置し、土砂流量、圧力（揚程）、土砂濃度、電流値を記録した。これらの値に基づき、目標土砂濃度１０％平均を得られる形状として、適正なスクリーンの開口、スクリーンの回転数（ｒｐｍ）を求めるべく、浚渫装置の性能試験と運転可能範囲の検証を行った。

【0084】

浚渫用アタッチメントの能力：浚渫能力（ｍ^３／ｈ）＝平均流量（ｍ^３／分）×６０（分）×平均土砂濃度（％）÷１００÷０．６（空隙率４０％）にて算定した。また、ポンプは、定格電流値以下（１０５Ａ）の運転が望ましく、定格電流値を超える場合は定格電流値の１２５％（１３１Ａ）を閾値として、この範囲内に抑えることとした。

【0085】

＜実験方法＞
まず、試験砂を投入し、充水し、水槽内浚渫を行う。具体的には、試験水槽に砂８０ｍ^３を充填し、充水する。浚渫用アタッチメントを装着したバックホウにて試験水槽内を旋回動作にて５分乃至６分程度浚渫する。浚渫用アタッチメントの吸引管の先端開口度は、開口度調整板にて調整する。ケーシング回転数はバックホウ操作席手元のコントロールボックスにてバックホウ配管部の油量をコントロールし、任意の回転数に調整する。

【0086】

次に、配管計測を行う。浚渫した土砂はサクションホース２０ｍを経由して計測配管にて各項目の計測を行う。ここで、各項目とは、圧力（ＭＰａ）、流量（ｍ^３／分）、土砂濃度（％）、及び電流値（Ａ）である。

【0087】

次に、配管を介して輸送し、排砂を行う。計測配管より先をＳＴＫ鋼管にて配管延長し、ポンプに適切な抵抗負荷を与える。公知のダルシーの式に基づき、揚砂時８（ｍ^３／ｈ）確保できる配管長として、最初の実験条件は配管総延長１２０ｍとした。次いで、配管を伸ばして配管長１５０ｍにて実験を行った。鋼管区間を通る排水は試験水槽にリターンして連続循環させる。排水部はバックホウの相番機にて固縛し、ホースの振れ止めを行う。本実験では、排水部が水面まで沈めるため、実揚程は０ｍとなる。

【0088】

＜実験結果＞
吸引管の先端開口度とスクリーンの回転数の変化による、土砂濃度の変化を求めた。まず、配管長１２０ｍにて各先端開口度とスクリーンの回転数にて連続浚渫を行い、各項目の計測を行った。各データは、土砂濃度が安定している区間の平均値により算出した。各条件ともに清水吸引した場合、概ね流量が９．５（ｍ^３／分）前後であり、吸引管の先端開口度とスクリーンの回転数がポンプ吸引性能に影響を及ぼしていないことが確認できた。実験結果を以下の表１に示す。

【0089】

【表1】

【0090】

砂を吸引した場合の計測値傾向として下記が特定された。
（傾向１）土砂濃度が上昇すると、圧力と電流値が上昇し、流量は低下する。
（傾向２）吸引管の先端開口度が大きくなると、土砂濃度が上昇する。
（傾向３）ケーシング回転数（スクリーン回転数）が高くなると、土砂濃度が上昇する。
（傾向４）土砂濃度１０％で清水流量からの流量低下率は一割となる。

【0091】

ケーシング（スクリーン）が中心の吸引管まで確実に土砂を掻き込むことにより、吸引管の先端開口度が大きくなると、より一層土砂を吸引し、土砂濃度が高くなることが特定された。また、ケーシング（スクリーン）回転数と土砂濃度はほぼ比例関係にあるため、様々な配管条件下においても、吸引管の先端開口度とケーシング回転数により土砂濃度が調整可能になることが特定された。

【0092】

本実験では、ケーシング回転数が４０ｒｐｍを超えた場合に、土砂濃度が高くなり、ポンプ電流値が定格電流値１０５Ａの１２５％以上となり、現場作業時は過負荷によるポンプの停止や劣化が懸念される結果が得られている。

【0093】

尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本発明はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

【符号の説明】

【0094】

１０：アタッチメント本体
３０：ポンプ
３１：負荷電流計
３５：輸送管
３６：揚砂流量計
３７：土砂濃度計
３８：圧力計
４０：吸引管（二重管）
４１：外管
４１ａ：吸引口
４２：内管
４２ａ：吸引口
４３：給水口
４４：外側流路
４５：内側流路
４６：遮蔽部材
５０：アクチュエータ（モータ）
６０：スクリーン
６１：環状横材
６２：縦材
６３：傾斜板材
６４：切削ビット
６５：開口
１００：浚渫用アタッチメント
２００：シャフト
３００：水中作業機
３１０：昇降機構
３２０：旋回機構（作業機本体）
３３０：ブーム
３４０：アーム
４００：台船
５５０：操作室
５６０：仮置きピット
６００：コントローラ（操作盤）
６０２：受信部
６０４：比較演算部
６０６：制御部
６０８：格納部
７００：浚渫装置
８００：浚渫システム
ＤＬ：ダム湖
ＳＥ：堆砂

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】