JP2002235333A - 地下水流下装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地下構造物を構築したことにより、地下水脈
が分断された場合の弊害を除去すると共に、メンテナン
スを可能とし、初期の性能に復旧させることができる地
下水流下装置を提供する。 【解決手段】 地下構造物の側部に沿って所定の間隔で
設置した複数の上流側立坑及び下流側立坑と、上流側立
坑の相互に連通し、砂質土層から地下水を集水し、上流
側立坑に集める集水管と、上流側立坑及び下流側立坑の
相互に連通し、上流側立坑に集められた地下水を下流側
立坑に通水する通水管と、複数の下流側立坑の相互に連
通し、上流側立坑から通水された地下水を下流側の砂質
土層に浸透させる排水管とによって構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば地下鉄、
地下自動車道路などの長大な地下構造物を構築する場合
に、これら地下構造物に付設して好適な地下水流下装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９及び図１０に地下構造物の構築状況
の一例を示す。図９は地表面１から土留め壁２を打ち込
み、土留め壁２で囲まれた部分を掘り起こして地下構造
物３を構築する工法（以下この工法を開削工法と称す）
を採った場合の地下構造物３の構築状況を示す。この図
９に示す例では表土層４の下に砂質土層５と粘性土層６
とが交互に積層されている場合を示す。地下構造物３が
構築された後に、開口部は埋戻し土７により埋め戻され
る。砂質土層５には一般に地下水が存在し、この砂質土
層５を通じて地下水が移動する。

【０００３】図９に示すように、砂質土層５が土留め壁
２及び地下構造物３によって遮断されると、砂質土層５
を移動する地下水が遮断される状況が発生する。地下水
脈を遮断すると、遮断した地下構造物３の上流側の地下
水位は高まり、下流側の地下水位は低下する。この結果
として上流側では地盤が湿り、下流側では地盤沈下を引
き起こし、井戸が枯渇することになる。図１０はシール
ド工法により地下構造物３を構築した例を示す。この場
合も、地下構造物３により砂質土層５が遮断され、図９
と同様に地下水位の変動による弊害が予想される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】地下水位の変動を和ら
げるために従来より各種の地下水流下装置が提案されて
いる。図１１は開削工法により地下構造物３を構築した
後に、土留め壁２の上部を切除し、埋戻し土７として埋
戻し砂質土層７Ａを埋設し、この埋戻し砂質土層７Ａを
通じて地下水８を上流側から下流側に流下させる構造と
した場合を示す。この構造の地下水流下装置は砂質土層
５が一層の場合に限って採り得る構造であり、砂質土層
５が２層、３層に積層している場合には、施工不能であ
る。

【０００５】図１２は地下構造物３の施工中に土留め壁
２の砂質土層５に接する位置に貫通孔を形成し、この貫
通孔から砂質土層５に向って集水パイプ９及び排水パイ
プ１１を突設し、これら集水パイプ９及び排水パイプ１
１を通水管１２で連結して集水パイプ９で集水した地下
水を排水パイプ１１から排出させ、下流側に地下水を流
下させる構造とした場合を示す。この構造の地下水流下
装置によれば複数層の砂質土層５が存在した場合でも、
各砂質土層５の位置にあわせて集水パイプ９と排水パイ
プ１１を設置すればよいから、砂質土層５が複数層存在
しても地下水の流下作用を得ることができるが、このよ
うな対策も砂質土層５が地下構造物３の下面より下方に
存在する場合には対応できない。

【０００６】また、この構造の地下水流下装置によれば
集水パイプ９及び排水パイプ１１に目詰まりが発生した
場合には、これを復旧させる方法がなく、延いては集水
パイプ９及び排水パイプ１１を交換するために大規模な
工事が必要となり、ランニングコストが掛かる欠点があ
る。上記に加えて、集水パイプ９及び排水パイプ１１を
設置する数に対応して地下水の流下量が決まるため、地
下水の流下量を多量に採るには、集水パイプ９と、排水
パイプ１１の数が多く必要となり、工事費が多く掛かる
欠点もある。

【０００７】図１３に示す例では地下構造物３の側部に
沿って上流側と下流側の双方に所定の距離毎に上流側井
戸１３Ａ及び下流側井戸１３Ｂを設置し、上流側井戸１
３Ａに井戸を構成する管体の管壁に形成した孔を通じて
地下水を集水し、この地下水を通水管１２で下流側井戸
１３Ｂに通水し、下流側井戸１３Ｂの管壁に形成した排
水孔を通じて地下水８を下流側の砂質土層５に流下させ
る構造とした場合を示す。

【０００８】この構造の地下水流下装置によれば上流側
井戸１３Ａ及び下流側井戸１３Ｂの設置間隔を狭く採れ
ば地下水の集水量を高めることができるが、それにはコ
ストが掛かることになり、経済的な負担が大きくなる不
都合が生じる。この発明の目的は比較的安価なコスト
で、然も後々に保守を可能とした地下水流下装置を提案
するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１で
は、地下の砂質土層を分断して構築された地下構造物の
砂質土層を流れる地下水の上流側及び下流側のそれぞれ
に地下構造物の側部に沿って所定の間隔で設置した複数
の上流側立坑及び下流側立坑と、上流側立坑の相互に連
通し、砂質土層から地下水を集水する集水特性を有し、
その集水した地下水を上流側立坑に集める集水管と、上
流側立坑及び下流側立坑の相互に連通し、上流側立坑に
集められた地下水を下流側立坑に通水する通水管と、複
数の下流側立坑の相互に連通し、上流側立坑から通水さ
れた地下水を下流側の砂質土層に浸透させる排水管と、
によって構成した地下水流下装置を提案する。

【００１０】この発明の請求項２では、請求項１記載の
地下水流下装置において、上流側立坑、下流側立坑、集
水管及び排水管のそれぞれは人為的な保守作業が可能な
空胴の断面積を具備している地下水流下装置を提案す
る。この発明の請求項３では、請求項１又は２記載の地
下水流下装置の何れかにおいて、上流側立坑及び下流側
立坑のそれぞれには砂質土層に接する部分毎に集水管及
び排水管を配置した構造とした地下水流下装置を提案す
る。この発明の請求項４では、請求項１、２、３記載の
地下水流下装置の何れかにおいて、集水管及び排水管は
これら集水管及び排水管を構成する管体の管壁を貫通し
た複数の集水パイプにより透水性が与えられる構造とし
た地下水流下装置を提案する。

【００１１】この発明の請求項５では、請求項１、２、
３記載の地下水流下装置の何れかにおいて、集水管及び
排水管はこれら集水管及び排水管を構成する管体の管壁
に複数の貫通孔が形成され、この貫通孔に透水性のフィ
ルタを装着して透水性を得る構造とした地下水流下装置
を提案する。この発明の請求項６では、請求項１、２、
３記載の地下水流下装置の何れかにおいて、集水管及び
排水管はそれぞれ多孔性の材料により形成され、多孔性
の材料により透水性を得る構造とした地下水流下装置を
提案する。

【００１２】作用 この発明による地下水流下装置によれば地下水の上流側
及び下流側の立坑の相互に集水管及び排水管を連通さ
せ、上流側では立坑相互に連通させた集水管で集水する
から、立坑の設置間隔を長く採っても集水効率が落ちる
ことはない。また、下流側でも立坑相互に排水管を連通
させ、この排水管を通じて下流側の砂質土層に上流側で
集水した地下水を注入するから立坑の設置間隔を長く採
っても排水効率が落ちることはなく、多量の地下水を集
水し、流下させることができる。この結果として低コス
トで然も多量の地下水の流下を達することができる。

【００１３】更に、この発明では請求項２で提案するよ
うに、立坑及び集水管及び排水管のそれぞれの空胴の断
面積を人為的な保守を可能とする断面積に選定するか
ら、構築後に何時でも作業者が集水管、立坑或いは排水
管に入りこれらの目詰まり等を解消するための保守を行
うことができる。この結果、長期に渡って初期の性能を
維持できるから、目詰まりした集水管及び排水管を交換
するより安価に済ませることができる。この点で、ラン
ニングコストを低減できる優れた利点が得られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１及び図２にこの発明による地
下水流下装置の一実施例を示す。図１は地下構造物３を
上方から見た平面図、図２は図１に示したＡ−Ａ線上の
断面図を示す。図１及び図２において、２は土留め壁、
３は地下構造物、４は表土層、５は砂質土層、６は粘性
土層、７は埋戻し土、８は地下水、１２は通水管を示す
点は図１１乃至図１３に示した従来の技術の説明と同じ
である。

【００１５】この発明の特徴とする構成は地下構造物３
の延長方向に対して地下構造物３の側部に沿って所望の
間隔で立坑２１Ａ、２１Ｂを設置した構成と、これらの
立坑２１Ａ及び２１Ｂの各相互に連通して配置した集水
管２２及び排水管２３とを設けた点である。ここに、立
坑２１Ａは地下水８の上流側に設置した上流側立坑であ
り、また立坑２１Ｂは地下水８の下流側に設けた下流側
立坑である。上流側立坑２１Ａ及び下流側立坑２１Ｂの
相互には砂質土層５に接する位置において、集水管２２
及び排水管２３を連通させる。集水管２２及び排水管２
３は例えば図３、図４、図５に示すように各種の手段に
より集水性と排水性が与えられる。

【００１６】図３に示す例では集水管２２及び排水管２
３を構成する管の管壁に貫通孔を形成し、この貫通孔に
パイプＰＩを嵌着し、パイプＰＩを通じて砂質土層５か
ら地下水を集水し、また排水する構造とした場合を示
す。図４に示す例では集水管２２及び排水管２３を構成
する管の管壁に多数の貫通孔を形成し、この貫通孔に透
水性のフィルタＦＩを充填し、このフィルタＦＩを通じ
て砂質層５から地下水を集水し、また排水する構造とし
た場合を示す。図５に示す例では、多孔質の材料で管を
形成し、この管の多孔質により集水性と排水性を得る構
造とした場合を示す。

【００１７】集水管２２は砂質土層５の位置で上流側立
坑２１の相互に連通させる。また集水管２２の設置位置
は砂質土層５内の可及的に底層側に配置する。砂質土層
５から集水管２２に浸透した地下水８は集水管２２を通
じて上流側立坑２１Ａに集められる。上流側立坑２１Ａ
と下流側立坑２１Ｂは地下構造物３の下側を貫通して配
置した通水管１２によって連結する。上流側立坑２１Ａ
と下流側立坑２１Ｂとの間を通水管１２によって連結さ
せることにより、上流側立坑２１Ａに集められた地下水
はこの通水管１２を通って下流側立坑２１Ｂに流下され
る。

【００１８】下流側立坑２１Ｂの相互も図３乃至図５に
示した集水管２２と同様の構造の排水管２３を連通させ
る。従って、上流側から各下流側立坑２１Ｂに流下され
た地下水は下流側立坑２１Ｂに溜められる。溜められた
地下水の水位が排水管２３の連結位置に達すると、地下
水８は排水管２３に流れ込む。従って、今度は図３乃至
図５に示した透水性を与える手段を通じて地下水８は下
流側の砂質土層５にしみ出し、下流側の砂質土層に地下
水を流下させることができる。

【００１９】ここで、上流側立坑２１Ａ及び下流側立坑
２１Ｂ、集水管２２、排水管２３は人為的に保守を可能
とする断面積を持たせる。つまり、作業員が中に入って
保守作業ができる空胴の断面積を確保する。このため
に、上流側立坑２１Ａ、下流側立坑２１Ｂとして角形断
面形状とした場合は少なくとも１×１メートル程度の断
面積とし、また集水管２２、排水管２３として円形断面
形状の管体を用いたとすると、その内径は少なくとも
０．８メートル程度とする。上流側立坑２１Ａ、下流側
立坑２１Ｂ、集水管２２排水管２３の断面積を少なくと
も０．５平方メートル程度或いはそれ以上の断面積に選
定することにより、作業員が上流側立坑２１Ａ、下流側
立坑２１Ｂ、集水管２２、排水管２３のそれぞれの中に
入って保守作業を行うことができる。この結果、集水管
２２及び排水管２３を、例えば定期的に洗浄することに
より、集水管２２及び排水管２３の目詰まりを解消する
ことができ、保守の毎に初期の性能に復旧させることが
できる。

【００２０】尚、各上流側立坑２１Ａ及び下流側立坑２
１Ｂの上部開口には例えば水密性を持つハッチ（特に図
示しない）を装着し、常時はこのハッチを閉じた状態に
維持することにより、立坑内の水位が異常上昇しても地
下水が溢れ出ることを阻止する構造を付加しておくこと
も考えられる。図６はこの発明の他の実施例を示す。こ
の実施例では、砂質土層５が複数層に渡って存在する場
合の実施例を示す。砂質土層５が複数層に渡って存在す
る場合には砂質土層５の各層毎に上流側立坑２１Ａと下
流側立坑２１Ｂを独立させて連結する構造とする。

【００２１】このためには、例えば、図７に示すように
上流側立坑２１Ａ（下流側立坑２１Ｂも同様の構造とす
る）を隔壁２４で２分割し、一方の立坑２１Ａ−１と他
方の立坑２１Ａ−２とに分離する。立坑２１Ａ−１には
上層部の砂質土層５Ａに接して配管した集水管２２−１
を連結し、他方の立坑２１Ａ−２には下層部の砂質土層
５Ｂに接して配管した集水管２２−２を連結する。これ
らの各立坑２１Ａ−１と２１Ａ−２は別々に通水管１２
を通じて下流側の立坑に連結する。下流側の立坑でも図
７に示したものと同様の構造で立坑と各排水管２３とを
連結すればよい。

【００２２】このように構成することにより、各砂質土
層５Ａと５Ｂの位置に応じて立坑２１Ａ−１と２１Ａ−
２に溜まる地下水の水位を独立させることができる。こ
の結果、上層部側の砂質土層５Ａから集水した地下水が
下流側で下層側の砂質土層５Ｂに流れてしまうことを防
止することができ、上層側の砂質土層５Ａから集水した
地下水は下流側でも上層側の砂質層５Ａに流すことがで
きる。また下層側の砂質土層５Ｂから集水した地下水は
下流側でも下層側の砂質土層５Ｂに流すことができる。
図８はシールド工法或いは山岳工法によって施工した地
下構造物３に対して、この発明による地下水流下装置を
付設した場合の実施例を示す。シールド工法或いは山岳
工法では土留め壁を用いないから、この場合には地下構
造物３に沿って所望の間隔（例えば３００〜５００メー
トル程度の間隔で）上流側立坑２１Ａと下流側立坑２１
Ｂを設置する。上流側立坑２１Ａと下流側立坑２１Ｂは
上述と同様に、各立坑同士を砂質土層５Ａ、５Ｂ毎に集
水管２２及び排水管２３で連通させる。図８に示す例で
は上層側の砂質土層５Ａは地下構造物３によって塞がれ
ていないから、ここでは上層部の砂質土層５Ａに対して
は流下装置を適用しない構造としている。

【００２３】上流側立坑２１Ａと下流側立坑２１Ｂを通
水管１２により連結することにより、上流側から下流側
の砂質土層に地下水８を流下させることができる。従っ
て、地下構造物３の施工方法の違いによりこの発明が適
用できない理由が存在しないことが理解できよう。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
上流側及び下流側の双方において、砂質土層５からの集
水及び砂質土層５への排水は立坑２１Ａ又は２１Ｂの相
互を結ぶ集水管２２と排水管２３で行われるから、上流
側立坑２１Ａ及び下流側立坑２１Ｂの設置間隔を長く採
っても集水効率及び排水効率が低下することはなく、立
坑の設置間隔の全体に渡って、ほぼ均一な集水効果及び
排水効果を得ることができる。この結果、地下構造物３
を構築したとしても地下水脈を変動させてしまうことは
なく、地下水を安定に流すことができる利点が得られ
る。

【００２５】また、保守が可能であることから、集水管
或いは排水管を交換するような大規模な工事を行う必要
がなく、長期に渡って安価なランニングコストで初期の
性能を維持することができる利点が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による地下水流下装置の一実施例を説
明するための平面図。

【図２】図１に示したＡ−Ａ線上の断面図。

【図３】図１に示した実施例に用いた集水管及び排水管
の構造の一例を説明するための断面図。

【図４】図３と同様の断面図。

【図５】図３と同様の断面図。

【図６】この発明の変形実施例を説明するための断面
図。

【図７】図６に示した実施例の要部の構造を説明するた
めの断面図。

【図８】この発明の更に他の実施例を説明するための断
面図。

【図９】地下構造物の施工状況を説明するための断面
図。

【図１０】地下構造物の施工状況の他の例を説明するた
めの断面図。

【図１１】従来の地下水流下装置を説明するための断面
図。

【図１２】従来の地下水流下装置の他の例を説明するた
めの断面図。

【図１３】従来の地下水流下装置の更に他の例を説明す
るための断面図。

【符号の説明】

１ 地表面 ２ 土留め壁 ３ 地下構造物 ４ 表土層 ５、５Ａ、５Ｂ 砂質土層 ６ 粘性土層 ７ 埋戻し土 ８ 地下水 １２ 通水管 ２１Ａ 上流側立坑 ２１Ｂ 下流側立坑 ２２、２２−１、２２−２ 集水管 ２３ 排水管 ２４ 隔壁

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ａ、地下の砂質土層を分断して構築され
   た地下構造物の上記砂質土層を流れる地下水の上流側及
   び下流側のそれぞれに上記地下構造物の側部に沿って所
   定の間隔で設置した複数の上流側立坑及び下流側立坑
   と、 Ｂ、上記上流側立坑の相互に連通し、上記砂質土層から
   地下水を集水する集水特性を有し、その集水した地下水
   を上記上流側立坑に集める集水管と、 Ｃ、上流側立坑及び下流側立坑の相互に連通し、上記上
   流側立坑に集められた地下水を下流側立坑に通水する通
   水管と、 Ｄ、上記複数の下流側立坑の相互に連通し、上流側立坑
   から通水された地下水を下流側の砂質土層に浸透させる
   排水管と、 によって構成したことを特徴とする地下水流下装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の地下水流下装置におい
   て、上記上流側立坑、下流側立坑、集水管及び排水管の
   それぞれは人為的な保守作業が可能な空胴の断面積を具
   備していることを特徴とする地下水流下装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の地下水流下装置の
   何れかにおいて、上記上流側立坑及び下流側立坑のそれ
   ぞれには砂質土層に接する部分毎に集水管及び排水管を
   配置した構造としたことを特徴とする地下水流下装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２、３記載の地下水流下装置
   の何れかにおいて、上記集水管及び排水管はこれら集水
   管及び排水管を構成する管体の管壁を貫通した複数の集
   水パイプにより透水性が与えられる構造としたことを特
   徴とする地下水流下装置。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３記載の地下水流下装置
   の何れかにおいて、上記集水管及び排水管はこれら集水
   管及び排水管を構成する管体の管壁に複数の貫通孔が形
   成され、この貫通孔に透水性のフィルタを装着して透水
   性を得る構造としたことを特徴とする地下水流下装置。
6. 【請求項６】 請求項１、２、３記載の地下水流下装置
   の何れかにおいて、上記集水管及び排水管はそれぞれ多
   孔性の材料により形成され、多孔性の材料により透水性
   を得る構造としたことを特徴とする地下水流下装置。