JP2002121743A - 地下水低下工法および該工法に使用される地下水低下装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地下水を地上に揚水することなく、地中
内から直接被圧帯水層へ放流することができるような地
下水低下工法とその地下水低下装置を提供する。 【解決手段】 掘削箇所の周辺に注水井戸３を施工し
て、その注水井戸３に地盤Ｃ内の地下水Ｄを注入させる
とともに、注水井戸３の内部に設けた地下水圧入機構に
よって前記地下水Ｄを下方に押し下げ、且つ不透水層４
の下方にある被圧帯水層５へ放流するように構成して、
掘削床面１よりも上方に位置する水位Ａを、掘削床面１
よりも下方に位置する水位Ｂまで低下させるようにした
地下水低下工法であり、またその注水井戸３の作動状態
を、地下水位測定用の観測井戸２によって観察するよう
に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地下掘削工事にお
ける地下水の水位を、一般的に掘削床付けなどと称され
ている立坑の床面（以下、本発明ではこれを掘削床面と
称する）よりも下方位置に下げるための排水工法に係る
ものであり、さらに詳しくは、地下水を地上に揚水する
ことなく、直接被圧帯水層へ還元させるように構成した
地下水低下工法および該工法に使用される地下水低下装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の地下掘削工事においては、地下水
の噴出等を防ぐための排水工法として一般的にディープ
ウェル工法が採用されているが、そのディープウェル工
法で揚水された地下水は、そのまま下水道に放流される
か、または復水井戸を介して被圧帯水層へ強制的に還元
されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら地下水を
そのまま下水道に放流する場合は、下水道利用に要する
費用が莫大な金額になるという欠点や、工事現場周辺域
の地下水位が低下したり、地盤沈下等が発生し易いとい
う欠点があった。また揚水された地下水を復水井戸を介
して被圧帯水層へ強制的に還元する場合には、その揚水
を復水井戸まで導く設備や、復水井戸を稼働させるため
の地上装置などを、掘削工事が行われる現場周辺に設け
る必要があるので、その設備等の設置に要する時間が工
事遅延の要因になるとともに、その設備等が邪魔になっ
て作業車や作業員の行動が制約されるという問題点があ
った。

【０００４】そこで、地下水を地上に揚水することな
く、地中内から直接被圧帯水層へ放流することができる
ような技術の開発が課題であった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために以下のような技術的手段を講じたものであ
る。すなわち本発明は、地下掘削工事で生ずる地下水を
地上に揚水せずに水位低下を実現させる排水工法であっ
て、掘削箇所の周辺に注水井戸３を施工して、その注水
井戸３に地盤Ｃ内の地下水Ｄを注入させるとともに、注
水井戸３の内部に設けた地下水圧入機構によって前記地
下水Ｄを下方に押し下げ、且つ不透水層４の下方にある
被圧帯水層５へ放流するように構成して、掘削床面１よ
りも上方に位置する水位Ａを掘削床面１よりも下方に位
置する水位Ｂまで低下させるようにした地下水低下工法
であり、またその注水井戸３の作動状態を、地下水位測
定用の観測井戸２によって観察するように構成したもの
である。

【０００６】また本発明は、多数のストレーナー１０が
形成された地下水注入部７の下方に、注入された地下水
Ｄを被圧帯水層５に向けて圧送する機構（これを地下水
圧入機構と称する）を備えた作動機構部６を設け、さら
にその作動機構部６の下方に、多数の放水口１３が形成
された地下水放出部８を設けた形状の注水井戸３と、別
体に設けた水位測定用の観測井戸２とを備えて成る地下
水低下装置であって、前記作動機構部６の地下水圧入機
構を、地下水Ｄを被圧帯水層５へ送出するための水中ポ
ンプ６３と、下降する地下水Ｄの流量を調整するための
自動バルブ６４と、被圧水の上昇を防止するための逆止
弁７１とにより構成したものである。

【０００７】さらに本発明は、上記した作動機構部６
を、水中ポンプ６３と自動バルブ６４が配設された作動
室６Ａと逆止弁７１が配設された止水タンク室６Ｂに区
画して設けるとともに、水中ポンプ６３や自動バルブ６
４およびその周辺部材等（これらを作動機材と称する）
が分離または連結可能とした機構（これを着脱機構と称
する）を、前記作動室６Ａに設けた構造の地下水低下装
置であって、前記着脱機構を、作動室６Ａ内の導水管１
２の一箇所に設けたジョイント部６９と、そのジョイン
ト部６９に周設されたパッカーチューブ６５とにより構
成するとともに、そのパッカーチューブ６５を、空気圧
で調整可能に形成したものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明を実施するに際して、自然
水位や不透水層４、被圧帯水層５などに関する地質調査
をまず行い、本発明の地下水低下工法の実施が可能かど
うかを検討する。そして実施可能という結論が出た場合
に、観測井戸２と注水井戸３の施工を行う。

【０００９】次に注水井戸３を稼働させて地下水Ｄの水
位を掘削床面１よりも下方に低下させるのであるが、こ
の場合には、地下水Ｄを地下水注入部７→作動機構部６
→地下水放出部８の順に送って被圧帯水層５に放流する
ようにする。また水中ポンプ６３の交換を行ったり、そ
の他の保守点検を行う場合には、注水井戸３の稼働を停
止させて逆止弁７１を閉状態にした後、パッカーチュー
ブ６５の空気圧を小さくしてジョイント部６９における
上下の構成材を分離させ、ジョイント部６９よりも上方
の構成材を一括して引き上げるようにするのである。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。まず図１を参照して本発明の地下水低下工法につい
て説明するが、本図は、地盤Ｃの下方に不透水層４があ
り、その下方に被圧帯水層５がある状態を示しており、
また自然水位が水位Ａにあるので、掘削床面１の下方の
水位Ｂまで地下水Ｄを低下させる必要性があることを示
している。さらに図中２は、後述する注水井戸３の作動
状態を観察するための観測井戸であるが、この観測井戸
２は、掘削床面１よりも約２ｍ下方まで施工されるもの
とする。なおこの観測井戸２の構造は公知であるので、
その詳しい説明は省略する。また掘削対象の立坑の周辺
に施工される１本または複数本の注水井戸３は、不透水
層４がない場合には、地表から掘削床面１までの長さの
３倍の長さに設けられるものとする。

【００１１】本発明は、このような注水井戸３に地盤内
の地下水Ｄを注入させるとともに、注水井戸３の内部に
設けた地下水圧入機構によって前記地下水Ｄを下方に押
し下げ、且つ被圧帯水層５へ放流するように構成した地
下水低下工法を提供するものである。

【００１２】次に、図２を参照して注水井戸３の構造に
ついて説明する。この注水井戸３には、ディープウェル
工法で使用されているものと同様なケーシングパイプ９
が用いられるもので、その内部が地下水注入部７と作動
機構部６と地下水放出部８に区画して形成され、且つ地
表面には井戸の蓋１４のみが露出された形態となってい
る。なお地中におけるケーシングパイプ９の外周面に
は、ディープウェル工法の場合と同様な金網１１が巻回
されている。

【００１３】前記した地下水注入部７の中央部には、そ
の下方の作動機構部６に連絡された連結パイプ１６が貫
設されており、その連結パイプ１６の上端を、固定盤１
５を介して蓋１４に固定するように構成されている。ま
たこの地下水注入部７の外壁を成すケーシングパイプ９
には、図示のような多数のストレーナー１０が形成され
ているので、地下水Ｄを迅速に取り入れることができる
ようになっている。また後述する作動機構部６には、地
下水圧入機構と作動機材着脱機構が内設されており、さ
らに地下水放出部８には作動機構部６と連通する導水管
１２が垂下され、且つその外壁の下半部には多数の放水
口１３が設けられているので、導水管１２から排出され
た地下水Ｄを速やかに放出することができるように構成
されている。したがって本発明においては、図１に示す
ように、作動機構部６が不透水層４に位置し、地下水注
入部７が不透水層４よりも上方の地盤Ｃに位置し、地下
水放出部８が被圧帯水層５に位置するように施工するの
が好適である。

【００１４】続いて図３，図４を参照して作動機構部６
の構造を説明する。各種の作動機材を配設した作動機構
部６は、地下水を矢印のように下方へ圧送する働きをす
る作動室６Ａと、被圧水の上昇を防止するために密封状
に設けられた止水タンク室６Ｂに区画されており、その
両室の間隙に鉄製の仕切板７０が固着されている。また
図における最上部には、バンド付きの固定金具６２で固
定されたケーブル付きの水中ポンプ６３が、固定パイプ
６１を介して吊り下げられており、さらにその水中ポン
プ６３の下方には、水中ポンプから圧送された地下水の
流量を調整するための電気式自動バルブ６４が配設され
ていて、この自動バルブ６４を通過した地下水が導水管
１２の内部を流下して、地下水放出部８に排出されるよ
うになっている。さらにまた止水タンク室６Ｂに設けら
れた逆止弁７１は、注水井戸３の稼働状態においては図
３のような開状態になっているが、注水井戸３の稼働が
停止された場合には、被圧水の上昇圧力によって図４の
ような閉状態になるものである。なお図中各所に設けら
れているフランジ７２は、導水管１２を連結するために
ボルト止めされているものであり、またこの作動機構部
６の外壁を形成しているケーシングパイプ９には、スト
レーナーや放水口のような孔は形成されていない。なお
またここで使用されている水中ポンプ６３、自動バルブ
６４、逆止弁７１等はすべて公知の部材であるのでその
詳しい説明は省略する。

【００１５】また仕切板７０よりもやや上方に位置する
導水管１２には、作動室６Ａの構成材を連結パイプ１６
と共に一括して引き上げることができるように、ジョイ
ント部６９が設けられている。そしてそのジョイント部
６９の周囲には、例えば自動車のタイヤなどと同様な肉
厚状に形成され、エアーホース６５から送られる空気に
よって圧力を調整可能に設けられたパッカーチューブ６
５が取付けられており、さらにそのパッカーチューブ６
５の上部と周部には、圧力洩れを防止するための圧力固
定パイプ６７と押えカバー６８が配設されている。この
ように構成されたパッカーチューブ６５は、注水井戸３
が稼働している状態（地下水を順調に下降させている状
態）においてはジョイント部６９の周囲に圧着固定され
て、ジョイント部６９から地下水が噴出することを防止
する働きをし、また注水井戸３の稼働を停止して、水中
ポンプ６３等を引き上げる場合においては、ジョイント
部６９への圧着を解除して、上下の構成材の切り離しを
可能にする働きをするものである。

【００１６】上述のように、本発明における作動機構部
６には、地下水を圧送して被圧帯水層へ放出する機能を
有する地下水圧入機構と、作動室６Ａに配設された作動
機材を離脱または連結する機能を有する着脱機構が付設
されている。該地下水圧入機構は、主として水中ポンプ
６３と自動バルブ６４と逆止弁７１とにより構成され、
また作動機材着脱機構は、主としてジョイント部６９と
パッッカーチューブ６５とにより構成されるものであ
る。なお着脱機構においては、逆止弁７１が閉状態にな
ることが必須である。

【００１７】

【発明の効果】本発明の地下水低下工法においては、地
下水を地上に揚水することなく、被圧帯水層へ直接還元
するようになっているので、地下水を下水道に放流する
場合のような経済的損失や環境悪化を招くことがないと
いう効果があり、また地上に多数の設備を設ける必要が
ないので、工事現場を広く使用することができ、且つ作
業車や作業員の行動に制約を加えることがないばかりで
なく、迅速に本体工事を進めることができるという多大
な効果がある。さらに地下水を大気に触れさせることが
ないので、地下水の水質を維持することができるという
長所があるとともに、観測井戸によって注水井戸の作動
状態を常に観察しているので、迅速且つ円滑に排水を行
うことができるという特長がある。

【００１８】また本発明の地下水低下装置においては、
注水井戸の構造が簡単で無駄がないので、非常に経済的
に施工することができるという効果がある。また本発明
ではパッカーチューブを使用しているので、水中ポンプ
などのような部品または機材の取替えや保守点検を容易
に行うことができるとともに、注水井戸の稼働中に地下
水が噴出するというようなトラブルを未然に防止するこ
とができるという特長がある。さらに本発明の装置は、
その殆どの構成材を市場から調達することができるの
で、極めて簡単容易に設計施工することができるという
利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の地下水低下工法を示す概略断面図であ
る。

【図２】本発明で使用される注水井戸の構造を示す断面
模式図である。

【図３】注水井戸内の作動機構部の構造を示す要部模式
図である。

【図４】注水井戸内の作動機構部における逆止弁の作動
状態を示す要部模式図である。

【符号の説明】

１・・・掘削床面 ２・・・観測井戸 ３・・・注水井戸 ４・・・不透水層 ５・・・被圧帯水層 ６・・・作動機構部 ６Ａ・・作動室 ６Ｂ・・止水タンク
室 ７・・・地下水注入部 ８・・・地下水放出
部 ９・・・ケーシングパイプ １０・・・ストレー
ナー １１・・・金網 １２・・・導水管 １１・・・金網 １２・・・導水管 １３・・・放水口 １４・・・蓋 １５・・・固定盤 １６・・・連結パイ
プ ６１・・・固定パイプ ６２・・・固定金具 ６３・・・水中ポンプ ６４・・・自動バル
ブ ６５・・・パッカーチューブ ６６・・・エアーホ
ース ６７・・・圧力固定パイプ ６８・・・押えカバ
ー ６９・・・ジョイント部 ７０・・・仕切板 ７１・・・逆止弁 ７２・・・フランジ Ａ，Ｂ・・水位 Ｃ・・・地盤 Ｄ・・・ 地下水

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地下掘削工事で生ずる地下水を地上に揚
   水せずに水位低下を実現させる排水工法であって、掘削
   箇所の周辺に注水井戸を施工して、その注水井戸に地盤
   内の地下水を注入させるとともに、注水井戸の内部に設
   けた地下水圧入機構によって前記地下水を下方に押し下
   げ、且つ被圧帯水層へ放流するようにしたことを特徴と
   する地下水低下工法。
2. 【請求項２】 上記した注水井戸の作動状態を、地下水
   位測定用の観測井戸によって観察することを特徴とする
   請求項１に記載の地下水低下工法。
3. 【請求項３】 地下掘削工事で生ずる地下水を被圧帯水
   層へ放流するべく、地下水注入部の下方に作動機構部を
   設け、さらにその作動機構部の下方に地下水放出部を設
   けることにより、地盤内の地下水を被圧帯水層へ放流す
   るように形成した注水井戸と、別体に設けた水位測定用
   の観測井戸とにより成る排水装置であって、前記作動機
   構部に、地下水を被圧帯水層へ送出するための水中ポン
   プと、下降する地下水の流量を調整するための自動バル
   ブと、被圧水の上昇を防止するための逆止弁とにより構
   成された地下水圧入機構を備えたことを特徴とする地下
   水低下装置。
4. 【請求項４】 上記した作動機構部に、導水管の一箇所
   に設けたジョイント部と、空気圧で調整可能に形成され
   たパッカーチューブとにより構成された作動機材着脱機
   構を備えたことを特徴とする請求項３に記載の地下水低
   下装置。