特許 7612160 捨石投入装置

(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】2024-12-27

(45)【発行日】2025-01-14

(54)【発明の名称】捨石投入装置

(51)【国際特許分類】

   E02D 15/10 20060101AFI20250106BHJP

   E02F 5/00 20060101ALI20250106BHJP

【ＦＩ】

E02D15/10

E02F5/00 A

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021116118

(22)【出願日】2021-07-14

(65)【公開番号】P2023012605

(43)【公開日】2023-01-26

【審査請求日】2024-04-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000222668

【氏名又は名称】東洋建設株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】395023875

【氏名又は名称】ミノツ鉄工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001999

【氏名又は名称】弁理士法人はなぶさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】竹内 克昌

(72)【発明者】

【氏名】西川 泰樹

(72)【発明者】

【氏名】大出 高史

(72)【発明者】

【氏名】久富 真悟

(72)【発明者】

【氏名】瀬頭 孝太

(72)【発明者】

【氏名】桃田 正吾

【審査官】山口 剛

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－０７９０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０４９８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０６３９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５６－０６２３８９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０７－１８０１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１８３６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１９０３１８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ １５／００ － １５／１０

Ｅ０２Ｆ ５／００

Ｅ０２Ｂ ３／１８

Ｂ６３Ｂ ３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

海底に敷設されたケーブル上に捨石を投入する捨石投入装置であって、
捨石が投入される箱形のバケットと、
前記バケット内に設けられ、該バケット内を横方向に区画する可動板と、
前記バケット内に設けられ、前記可動板に対して平行に配置される垂直板と前記垂直板の下端縁から前記可動板まで傾斜して延びる下り勾配の傾斜板とを有し、前記可動板により区画された空間を横並びの隣接する室に区画する隔壁と、
船舶上に設けられ、前記可動板を上下方向へ駆動する揚重装置と、を備え、
各室の下端部は、前記可動板により閉塞され、前記揚重装置により前記可動板を下端位置から上端位置まで上昇させる過程で、順次開放されるように配置されていることを特徴とする捨石投入装置。

【請求項2】

前記バケットには、各室に収容される捨石の容量を同一に調整する容量調整板が設けられることを特徴とする請求項１に記載の捨石投入装置。

【請求項3】

施工状況を監視する監視手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の捨石投入装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、海底に敷設されたケーブル上に防護用の捨石を投入する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、クレーン船のクレーンを操作して海底に据え付けたシュート架台から海面に標識を突出させ、該標識を案内に、投石バケット船の揺動アーム及びバケットを操作して捨石を投入する水中捨石投入装置が開示されている。この水中捨石投入装置は、防波堤や護岸の基礎となる捨石マウンドの造成に適用される。

【0003】

ところで、海底に敷設された海底送電線及び通信ケーブル（以下「ケーブル」と称する）の防護工法として、ケーブル上に防護用の捨石を設置する捨石被覆工法が知られている。この捨石被覆工法は、海底への埋設が困難な岩礁地帯や大深度にケーブルを埋設する場合に適用される。以下、水深７０ｍ、潮流の流速７ｋｎの海域への捨石被覆工法の適用を想定して説明する。

【0004】

従来、捨石被覆工法として、グラブ浚渫船やクレーン船等の作業船から、捨石（砕石）を掴んだグラブバケットを海底まで下降させ、ケーブル上でバケットを開放させる施工法がある。この施工法では、１サイクル（グラブバケットの海底への引き下げ開始から、捨石投入を経て、グラブバケットの引き上げ完了まで）でケーブル上に投入される捨石の量が少ないため、施工能率が低く、工期が長期化することが問題であった。

【0005】

一方、トレミー管を用いた捨石被覆工法では、潮流の影響によりトレミー管をケーブル上に正確に位置決めするのが困難であり、施工の精度が課題となる。また、海底まで延伸させたトレミー管は、揺動による破損の虞がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平６－４９８４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、施工を能率化することが可能な捨石投入装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の捨石投入装置は、海底に敷設されたケーブル上に捨石を投入する捨石投入装置であって、捨石が投入される箱形のバケットと、前記バケット内に設けられ、該バケット内を横方向に区画する可動板と、前記バケット内に設けられ、前記可動板に対して平行に配置される垂直板と前記垂直板の下端縁から前記可動板まで傾斜して延びる下り勾配の傾斜板とを有し、前記可動板により区画された空間を横並びの隣接する室に区画する隔壁と、船舶上に設けられ、前記可動板を上下方向へ駆動する揚重装置と、を備え、各室の下端部は、前記可動板により閉塞され、前記揚重装置により前記可動板を下端位置から上端位置まで上昇させる過程で、順次開放されるように配置されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、捨石被覆工法を適用した施工を能率化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係る捨石投入装置の正面図である。

【図2】本実施形態に係る捨石投入装置の右側面図である。

【図3】本実施形態に係る捨石投入装置の平面図である。

【図4】本実施形態の説明図であって、バケットの構造を概念的に示す正面図である。

【図5】本実施形態の説明図であって、バケットの構造を概念的に示す斜視図である。

【図6】本実施形態に係る捨石投入装置による施工の概念図である。

【図7】本実施形態に係る捨石投入装置を適用した施工の説明図である。

【図8】捨石被覆工法を適用した施工状況及び艤装を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。
以下、海底６０に敷設されたケーブル６１（海底送電線、通信ケーブル等、図７参照）上に捨石１０（砕石）を設置する捨石被覆工法に適用される捨石投入装置１を説明する。ここで、図３における平面Ｖ１は、後述するバケット２内を左右対称に分割する対称面（以下「垂直面Ｖ１」と称する）である。また、図３における平面Ｖ２は、バケット２内を前後対称に分割する対称面（以下「垂直面Ｖ２」と称する）である。

【0012】

図１乃至図３に示されるように、捨石投入装置１は、バックホウ等により投入される捨石１０（図７参照）が収容される箱形のバケット２を有する。バケット２は、アングル材、パイプ材、及びフラットバー等の鋼材により構成されたフレーム３（枠構造）を有する。バケット２の底部９の四隅には、バケット２を接地面（船舶５５の甲板、海底６０等）から一定高さ浮かせた状態で支持する脚部１９が設けられる。なお、バケット２の四方の側壁、即ち、前側壁４、後側壁５、左側壁６、及び右側壁７には、フレーム３の隙間から捨石がバケット２外へ流出することを抑止し、且つ外部から捨石１０を視認可能なエキスパンドメタルが適用される。

【0013】

バケット２内には、左右方向へ間隔をあけて対向する一対の可動板１１Ｌ，１１Ｒが設けられる。可動板１１Ｌ，１１Ｒは、垂直面Ｖ１（図３参照）を対称面として面対称をなす。また、可動板１１Ｌ，１１Ｒと垂直面Ｖ１とは平行をなす。可動板１１Ｌ，１１Ｒは、左右両側の縦に延びる端縁部が、バケット２の前側壁４及び後側壁５に設けられた複数対のガイドローラ３０により案内されて上下方向へ移動可能である。

【0014】

可動板１１Ｌ，１１Ｒの上端部１２Ｌ，１２Ｒには、前後に突出する突出部１３Ｌ，１３Ｒが設けられる。可動板１１Ｌ，１１Ｒは、各々の突出部１３Ｌ，１３Ｒがバケット２の上端側の開口周縁部８に係止される（引っ掛けられる）ことで、フレーム３により吊持される（吊り下げられる）。なお、可動板１１Ｌ，１１Ｒ間の、対向する突出部１３Ｌ，１３Ｒ間には、フラットバー１４，１４が架設される。即ち、可動板１１Ｌ，１１Ｒの上端部１２Ｌ，１２Ｒは、左右方向へ延びる前後一対のフラットバー１４，１４により連結される。

【0015】

可動板１１Ｌ，１１Ｒの上端部１２Ｌ，１２Ｒの前後方向中央には、ブラケット１５Ｌ，１５Ｒが設けられる。ブラケット１５Ｌ，１５Ｒには、前後方向へ延びる軸部材１６Ｌ，１６Ｒを介してソケット１７Ｌ，１７Ｒの下端部が接続される。即ち、ソケット１７Ｌ，１７Ｒは、軸部材１６Ｌ，１６Ｒを中心に回動可能である。ソケット１７Ｌ，１７Ｒの上部には、ワイヤロープ１８Ｌ，１８Ｒの一端側が接続される。そして、ワイヤロープ１８Ｌ，１８Ｒの他端側を船舶５５上のクレーン５６（図８参照）に設けられた楊重装置（駆動装置、図示省略）により巻き取ることで、可動板１１Ｌ，１１Ｒが引き上げられる。

【0016】

図１乃至図５を参照すると、可動板１１Ｌとバケット２の左側壁６との間には、可動板１１Ｌと左側壁６との間の空間を、外側（左側）の第１室２１と内側（右側）の第２室２２とに区画する隔壁２５Ｌ（固定板）が設けられる。隔壁２５Ｌは、可動板１１Ｌ及びバケット２の左側壁６に対して平行に配置される垂直板２６Ｌと、垂直板２６Ｌの下端縁から可動板１１Ｌまで延びて４５度の斜度で傾斜する傾斜板２７Ｌと、を有する。これにより、バケット２内に、可動板１１Ｌ、隔壁２５Ｌ、前側壁４、及び後側壁５により、第２室２２Ｌが画定される。なお、傾斜板２７Ｌの斜度（傾斜角度）は４５度に限定されない。

【0017】

バケット２内には、隔壁２５Ｌの下方に設置され、傾斜板２７Ｌに対して平行をなす傾斜板２９Ｌが設けられる。即ち、傾斜板２９Ｌは、４５度の斜度で傾斜する。傾斜板２９Ｌは、バケット２の左側壁６から可動板１１Ｌの下端まで延びる。これにより、バケット２内に、左側壁６、隔壁２５Ｌ、傾斜板２９Ｌ、前側壁４、及び後側壁５により、第１室２１Ｌが画定される。

【0018】

一方、可動板１１Ｌ，１１Ｒ間には、垂直面Ｖ１上に配置、即ち、可動板１１Ｌ，１１Ｒに対して平行をなす中央隔壁３１（固定板）が設けられる。中央隔壁３１は、バケット２の上端（開口周縁部８）からバケット２の高さの中間位置まで延びる。中央隔壁３１は、垂直板３２と、垂直板３２の下端縁から可動板１１Ｌまで延びて４５度の斜度で傾斜する傾斜板３３Ｌと、を有する。これにより、バケット２内に、可動板１１Ｌ、中央隔壁３１、前側壁４、及び後側壁５により、第３室２３Ｌが画定される。なお、中央隔壁３１は、垂直板３２の下端縁から可動板１１Ｒまで延びて４５度の斜度で傾斜する傾斜板３３Ｒを有する。即ち、中央隔壁３１は、垂直面Ｖ２による断面が逆Ｙ形に形成される。

【0019】

ここで、傾斜板２９Ｌの下端縁から隔壁２５Ｌの傾斜板２７Ｌの下端縁までの距離、即ち、第１室２１Ｌの捨石放出口３５Ｌ（下端部）の開口高さＨ１（図４参照）は、隔壁２５Ｌの傾斜板２７Ｌの下端縁から中央隔壁３１の傾斜板３３Ｌの下端縁までの距離、即ち、第２室２２Ｌの捨石放出口３６Ｌ（下端部）の開口高さＨ２（図４参照）と同一（Ｈ１＝Ｈ２）に設定される。さらに、第１室２１Ｌの幅Ｗ１、第２室２２Ｌの幅Ｗ２、及び第３室２３Ｌの幅Ｗ３（共に図４参照）も略同一に設定される。

【0020】

第１室２１Ｌには、第１室２１Ｌの容量を第３室２３Ｌの容量に合わせるための第１投入量調整手段４１Ｌが設けられる。第１投入量調整手段４１Ｌは、垂直面Ｖ２（図３参照）を対称面として面対称をなすように配置された一対の隔壁４２，４２を有する。前側の隔壁４２は、バケット２の前側壁４の上端近傍から垂直面Ｖ２に向かって４５度の下り傾斜で傾斜する傾斜板４３と、傾斜板４３の下端縁から傾斜板２９Ｌまで延びる垂直板４４と、を有する。なお、説明の重複を避けるため、後側の隔壁４２の説明は省略する。

【0021】

一方、第２室２２Ｌには、第２室２２Ｌの容量を第１室２１Ｌ及び第３室２３Ｌの容量に合わせるための第２投入量調整手段４５Ｌが設けられる。第２投入量調整手段４５Ｌは、垂直面Ｖ２（図３参照）を対称面として面対称をなすように配置された一対の隔壁４６，４６を有する。前側の隔壁４６は、バケット２の前側壁４の上端近傍から垂直面Ｖ２に向かって４５度の下り傾斜で傾斜する傾斜板４７と、傾斜板４７の下端縁から隔壁２５Ｌの傾斜板２７Ｌまで延びる垂直板４８と、を有する。なお、説明の重複を避けるため、後側の隔壁４６の説明は省略する。

【0022】

なお、バケット２は、垂直面Ｖ１を対称面として左右対称に構成されている。よって、バケット２における垂直面Ｖ１の右側の構成については、図面に対応する符号を付与するのみとし、重複する説明を省略する。

【0023】

図６を参照すると、捨石投入装置１のフレーム３には、トランスポンダ５１、海底６０を照らす４台の水中ライト５２（図６に３台のみ表示）、及び２台の水中カメラ５３（図６に１台のみ表示）が設けられる。トランスポンダ５１は、捨石投入装置１の位置、進路、及び速度等の情報を、船舶５５（図８参照）上に設置された受信装置（図示省略）へ提供（信号を発信）する。また、水中カメラ５３の撮像信号は、船舶上に設置されたモニタ（図示省略）へ画像として出力される。

【0024】

なお、フレーム３には、複数本（図６に２本のみ表示）のワイヤロープ２０の一端側が接続される。ワイヤロープ２０の他端側を船舶５５上のクレーン５６（図８参照）に設けられた楊重装置（駆動装置、図示省略）により繰り出すことで捨石投入装置１が引き下げられ、他方、ワイヤロープ２０の他端側を楊重装置により巻き取ることで捨石投入装置１が引き上げられる。

【0025】

次に、前述した捨石投入装置１により、海底６０に敷設されたケーブル６１（図７参照）上に捨石１０（砕石）を投入するときの施工手順を説明する。
なお、図８に示されるように、現場海域で施工を行う船舶５５には、クレーン５６が搭載されている。また、船舶５５には、必要量（例えば２日分）の捨石１０、ホイールローダ５７、及びバックホウ５８が舶載されている。

【0026】

まず、バックホウ５８により、船舶５５の甲板上に載置された捨石投入装置１のバケット２の各室、即ち、第１室２１Ｌ，２１Ｒ、第２室２２Ｌ，２２Ｒ、及び第３室２３Ｌ，２３Ｒに捨石１０を投入する。次に、クレーン５６により捨石投入装置１を吊り上げ、クレーン５６に搭載された楊重装置（図示省略）によりワイヤロープ２０を繰り出して捨石投入装置１を海底６０へ沈める。そして、トランスポンダ５１、水中カメラ５３、ＲＯＶ５９（Remote Operated Vehicle）等の監視手段を用いて、捨石投入装置１を海底６０のケーブル６１上の第１位置（図７参照）に位置決めさせる。なお、捨石投入装置１の脚部１９を海底６０に接地させないで、浮かせた状態でもよい。

【0027】

次に、水中カメラ５３、ＲＯＶ５９等の監視手段により状況を確認しながら、クレーン５６に搭載された楊重装置によりワイヤロープ１８Ｌ，１８Ｒを巻き取って可動板１１Ｌ，１１Ｒを一定高さまで引き上げ、バケット２の第１室２１Ｌ，２１Ｒの捨石放出口３５Ｌ，３５Ｒ（下端部）を開放させる。これにより、図７に示されるように、第１室２１Ｌ，２１Ｒ内の捨石１０が捨石放出口３５Ｌ，３５Ｒからケーブル６１上へ投入される。投入完了後、楊重装置によりワイヤロープ１８Ｌ，１８Ｒを繰り出して可動板１１Ｌ，１１Ｒを下端位置まで引き下げる。

【0028】

次に、水中カメラ５３、ＲＯＶ５９等の監視手段により状況を確認しながら、クレーン５６を操作して捨石投入装置１を第２位置（図７参照）に位置決めさせる。ここで、第２位置に位置決めされた捨石投入装置１は、第１位置に位置決めされた捨石投入装置１に対して一定長さ（例えば０．５ｍ）だけ重なるように位置決めされる。

【0029】

次に、水中カメラ５３、ＲＯＶ５９等の監視手段により状況を確認しながら、クレーン５６に搭載された楊重装置によりワイヤロープ１８Ｌ，１８Ｒを巻き取って可動板１１Ｌ，１１Ｒを一定高さまで引き上げ、バケット２の第２室２２Ｌ，２２Ｒの捨石放出口３６Ｌ，３６Ｒ（下端部）を開放させる。これにより、図７に示されるように、第２室２２Ｌ，２２Ｒ内の捨石１０が捨石放出口３６Ｌ，３６Ｒからケーブル６１上へ投入される。投入完了後、楊重装置によりワイヤロープ１８Ｌ，１８Ｒを繰り出して可動板１１Ｌ，１１Ｒを下端位置まで引き下げる。

【0030】

次に、水中カメラ５３、ＲＯＶ５９等の監視手段により状況を確認しながら、クレーン５６を操作して捨石投入装置１を第３位置（図７参照）に位置決めさせる。ここで、第３位置に位置決めされた捨石投入装置１は、第２位置に位置決めされた捨石投入装置１に対して一定長さ（例えば０．５ｍ）だけ重なるように位置決めされる。

【0031】

次に、水中カメラ５３、ＲＯＶ５９等の監視手段により状況を確認しながら、クレーン５６に搭載された楊重装置によりワイヤロープ１８Ｌ，１８Ｒを巻き取って可動板１１Ｌ，１１Ｒを上端位置まで引き上げる。これにより、バケット２の第３室２３Ｌ，２３Ｒの下端部は、第１室２１Ｌ，２１Ｒの捨石放出口３５Ｌ，３５Ｒの開口高さＨ１及び第２室２２Ｌ，２２Ｒの捨石放出口３６Ｌ，３６Ｒの開口高さＨ２（本実施形態では「Ｈ１＝Ｈ２」）と同じ高さ、即ち、傾斜板３３Ｌ，３３Ｒの下端縁からＨ１（Ｈ２）の高さだけ開口する。これにより、第３室２３Ｌ，２３Ｒ内の捨石１０は、第２室２２Ｌ，２２Ｒを経由して、第２室２２Ｌ，２２Ｒの捨石放出口３６Ｌ，３６Ｒから、図７に示されるように、ケーブル６１上へ投入される。

【0032】

投入完了後、楊重装置によりワイヤロープ１８Ｌ，１８Ｒを繰り出して可動板１１Ｌ，１１Ｒを下端位置まで下降させ、さらに、クレーン５６に搭載された楊重装置によりワイヤロープ２０を巻き取って捨石投入装置１を海底６０から引き上げる。海底６０から引き上げられた捨石投入装置１は、クレーン５６により船舶５５の甲板上に載置され、バックホウ５８により、バケット２の各室、即ち、第１室２１Ｌ，２１Ｒ、第２室２２Ｌ，２２Ｒ、及び第３室２３Ｌ，２３Ｒに捨石１０が投入される。

【0033】

ここで、従来のグラブバケットを用いた捨石被覆工法では、１サイクル（グラブバケットの海底への引き下げ開始から、捨石投入を経て、グラブバケットの引き上げ完了まで）で投入可能な捨石の量が少ないため、施工能率が低く、工期が長期化することが問題であった。

【0034】

これに対し、本実施形態では、捨石１０を収容する箱形のバケット２と、バケット２内を左右方向に区画する一対の可動板１１Ｌ，１１Ｒと、バケット２の左側壁６と可動板１１Ｌとの間を左右方向に隣接する第１室２１Ｌと第２室２２Ｌとに区画する隔壁２５Ｌと、バケット２の右側壁７と可動板１１Ｒとの間を左右方向に隣接する第１室２１Ｒと第２室２２Ｒとに区画する隔壁２５Ｒと、対向する可動板１１Ｌ，１１Ｒ間を左右方向に隣接する第３室２３Ｌと第３室２３Ｒとに区画する中央隔壁３１と、を備え、可動板１１Ｌ，１１Ｒが下端位置から上端位置まで移動する過程で、第１室２１Ｌ，２１Ｒ、第２室２２Ｌ，２２Ｒ、及び第３室２３Ｌ，２３Ｒの下端部が順次開口し、これにより、第１室２１Ｌ，２１Ｒ、第２室２２Ｌ，２２Ｒ、及び第３室２３Ｌ，２３Ｒに収容された捨石１０が、海底６０のケーブル６１上に順次投入されるように捨石投入装置１を構成した。
これにより、本実施形態では、第１室２１Ｌ，２１Ｒ内の捨石１０の投入完了後、及び第２室２２Ｌ，２２Ｒ内の捨石１０の投入完了後、捨石投入装置１を海底６０のケーブル６１に沿って移動させることで、１サイクル（捨石投入装置１の海底６０への引き下げ開始から、捨石１０の投入を経て、捨石投入装置１の海底６０からの引き上げ完了まで）で、捨石１０の投入を３回行うことができる。換言すれば、１サイクルで投入可能な捨石１０の量を従来の３倍に引き上げることができる。その結果、捨石被覆工法の施工能率を向上させることが可能であり、工期を大幅に短縮することができる。
また、従来のトレミー管を用いた捨石被覆工法では、潮流の影響によりトレミー管をケーブル上に正確に位置決めするのが困難であり、施工の精度が課題であった。
これに対し、本実施形態では、水中カメラ５３、ＲＯＶ５９等の監視手段により、状況を確認しながら捨石投入装置１の位置決めを行うので、施工の精度を高めることができる。
さらに、本実施形態では、可動板１１Ｌ，１１Ｒを開閉させる操作は、従来のグラブバケットを開閉させる操作と略同一であるので、オペレータへの負担が増大することを防止することができる。

【符号の説明】

【0035】

１ 捨石投入装置、２ バケット、１１Ｌ，１１Ｒ 可動板、２１Ｌ，２１Ｒ 第１室、２２Ｌ，２２Ｒ 第２室、２３Ｌ，２３Ｒ 第３室、２５Ｌ，２５Ｒ 隔壁（固定板）、３１ 中央隔壁（固定板）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】