JP2002235367A - 簡易雨水ポンプ場 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型の水中ポンプと水中掘削工法による立
坑、複数の立坑の連結による揚水能力確保、及びポンプ
井容量不足を補う戻り管の積極的な利用により簡易な雨
水ポンプ場を可能にするものである。 【解決手段】 水中掘削工法による複数の立坑１０を連
結すると共に前記立坑１０内に水中ポンプ３０をそれぞ
れ設置し、また、前記立坑１０の少なくとも一つに砂溜
り２２を介して流入管２３を接続し、前記ポンプ３０か
ら吐出管４０をそれぞれ放流先へ導き、更に、前記吐出
管４０と前記立坑１０内との間に戻り配管５０を介設す
ると共に該戻り配管５０に電磁弁５１を設け、前記立坑
１０内の水位が一定以下に低下した場合には前記電磁弁
５１を開くことにより、前記吐出管４０から放流される
べき雨水の一部を前記立坑１０内に戻すことを特徴とす
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、簡易な雨水ポンプ
場に関する。

【０００２】

【従来の技術】雨水ポンプ場は、都市化した地区におけ
る浸水排除を目的とした重要な施設である。通常は大容
量の揚水ポンプと大型の沈砂地を備えた、大規模な施設
である。雨水ポンプ場は、必要不可欠な施設でありなが
ら、設置用地が広大、建設費が多額、建設期間が長いと
いう、その設置にあたっての支障が多いため、施設整備
の遅れが目立っている。また、雨水ポンプ場において
は、そのポンプ設備容量が大きいこと、ポンプ発停間隔
の確保の理由から、一般的にポンプを設置するポンプ井
の容量が大きく必要であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、大型の水中
ポンプと水中掘削工法による立坑、複数の立坑の連結に
よる揚水能力確保、及びポンプ井容量不足を補う戻り管
の積極的な利用により簡易な雨水ポンプ場を可能にする
ものである。これにより雨水ポンプ場施設単独の建設費
の大幅な縮減・必要用地スペースの低下・建設期間の短
縮を可能にする。

【０００４】更に、緊急性の高い地区からの重点的な雨
水排除が即応的に可能となり、雨水ポンプ場のみならず
雨水管整備自体もより規模を縮小することができる。雨
水排除の全体システムをより安くより速くより住民ニー
ズに合わせたものとすることを、可能とするシステムで
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポンプ井容量
を合理的に縮小するために、ポンプ吐出管にポンプ井へ
の戻り管及び水位と連動する電動弁を設け、ポンプ井水
位低下時に戻り管により圧送水の一部或いは全部をポン
プ井に戻し、水位低下によるポンプ停止を防ぎ、ポンプ
発停間隔の問題をなくすものである。この戻り管の積極
的な使用により、ポンプ井の容量を著しく低下可能であ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面に示
す実施例を参照して詳細に説明する。本発明の一実施例
に係る簡易雨水ポンプ場を図１〜図５に示す。図１は、
本実施例に係る簡易雨水ポンプ場の平面図、図２は図１
中Ａ−Ａ線断面図、図３は図１中のＢ−Ｂ線断面図、図
４は図１中のＣ−Ｃ線断面図、図５は本実施例に係る簡
易雨水ポンプ場の動作説明図である。

【０００７】図１に示すように、二点鎖線で示す敷地境
界内においては、３つのポンプ井１０と１つの流入人孔
２０が地下に設けられ、各ポンプ井１０には、それぞれ
水中ポンプ３０が設置されている。ポンプ井１０は、ケ
コム工法・アート工法等に代表される鋼製或いはコンク
リート製のケーシングを用いる水中掘削工法による立坑
であり、その底面には立坑底板１２が設けられている。

【０００８】ここにいう立坑とは、従来から用いられて
きた開削工法に代わり、推進工法に代表される非削技術
による施工により構築されたものである。立坑構築とし
ては、銅矢板工法やライナープレート工法等が用いられ
ていたが、巌しい施工条件や施工環境の改善などから、
近年、ケコム工法、ＰＩＴ工法、アート工法等が開発さ
れている。これらの工法は、例えば、円筒状のコンクリ
ート製又は鋼製ケーシングを地中に揺動しながら圧入し
つつ、そのケーシング内に注水しながら半球状のバケッ
トにて地盤を掘削することが行われ、円筒状のケーシン
グを水平面内で回転させながら地中に圧入するもある。

【０００９】従って、ポンプ井１０を水中掘削工法によ
る立坑とすることにより、道路上の狭く限られたスペー
スに短時間での施工が可能なものである。ここで、立坑
を注水しながら掘削するのは、地下水圧とバランスをと
りながら掘削するためである。また、立坑掘削後には、
コンクリートを打設することにより、立坑底板１２と
し、また、ポンプ井１０の上部にはポンプ上部基礎及び
蓋が設けられる。

【００１０】これらポンプ井１０の下部においては連通
管１１により相互に連結され、一つのポンプ井１０と流
入人孔２０との下部は導水管２１にて連結されている。
流入人孔２０の底部には砂溜り（沈砂地）２２及びスク
リーン２４が設けられ、その上部には流入管２３が接続
している。砂溜り２２には、流入管２３から流入する雨
水中の砂、泥を沈殿させることにより、水中ポンプ３０
の磨耗を防止するものである。スクリーン２４は、砂や
泥以外の塵等を除去するものである。

【００１１】従って、流入管２３を通じて流入人孔２０
に流れ込んだ雨水は、その砂や塵が砂溜り２２及びスク
リーン２４により除去された後、導水管２１、連通管１
１を通り各ポンプ井１０に流れ込む。尚、砂溜り２２及
びスクリーン２４に溜まった砂、泥及び塵は、定期的に
バキューム等で排出することにより保守を行うようにな
っている。各ポンプ井１０に設置される水中ポンプ３０
は、ポンプ井１０に流入した雨水揚水し、吐出管４０を
通じて河川等の放水先へ導くものであり、電動機又はエ
ンジンを内蔵している。

【００１２】水中ポンプ３０としては、公知の水中ポン
プを広く用いることができ、羽根車として斜流・軸流形
用いたもの、電動機と羽根車を直結したもの、減速機を
設けたもの各種のものを使用でき、特に、コラムポンプ
を用いると好適である。水中ポンプ３０は、ポンプの設
置には上屋が不要であるため、設置面積が小さくてすむ
という利点がある。水中ポンプ３０の電動機又はエンジ
ンを制御するため、図１に示すように、敷地境界内には
地上に操作盤設置用ステージ１００が設けられ、その上
に操作盤１１０が設けられている。操作盤１１０には、
水中ポンプ３０への受変電・配電用の電気盤が備えられ
ている。

【００１３】水中ポンプ３０は、ポンプ井１０内の水位
が一定より下がると電動機又はエンジンが冷却不足とな
ることから、一定水位以下となると停止しなければなら
ず、また、ポンプ保護のために、一旦停止した後再起動
するには一定時間を要するという、発停間隔の問題があ
る。本発明では、発停間隔の問題を解決するべく、吐出
管４０から排出するべき雨水の一部又は全部を戻り管５
０でポンプ井１０へ戻し、ポンプ井１０の水位を常に一
定以上に保つようにしている。

【００１４】即ち、吐出管４０と一つのポンプ井１０と
の間には戻り管５０が配設され、この戻り管５０には電
動蝶形弁５１が介装されている。一方、ポンプ井１０中
には、水位を検出するための投入水位計６０が設けら
れ、この投入水位計６０により検出された水位は、上述
した操作盤１１０に内蔵されたコントローラ７０へ送信
されるようになっている。このコントローラ７０は、投
入水位計６０により検出された水位に基づき、ポンプ井
１０内の水位が一定以下となると、つまり、水中ポンプ
３０の冷却不足の問題が起こらないように、電動蝶形弁
５１を開いて、吐出管４０から排出するべき雨水を一時
的に戻り管５０でポンプ井１０へ戻すようにする。

【００１５】一方、ポンプ井１０内の水位が一定以上で
あれば、電動蝶形弁５１を閉じて、戻り管５０から雨水
がポンプ井１０に戻らないようにしている。従って、ポ
ンプ井１０内の水位が一定以上に保たれることから、水
中ポンプ３０は冷却不足の問題が起こらず、上述したよ
うな発停問題が生じない。尚、各吐出管４０には、逆止
弁４１、手動蝶形弁４２が介装され、これら逆止弁４
１、手動蝶形弁４２を収容するバルブビット及び蓋４３
が設けられている。また、吐出管４０には、温度変化に
よる剪断破壊を防止するため、可撓管８０が介装され、
逆流防止のため、拡大管９０が設けられている。

【００１６】上述した簡易雨水ポンプ場の施設計画は次
の通りである。 （１）ポンプ場躯体 マンホール築造用の仮設鋼製立坑は、プレキャスト製コ
ンクリートリングを単独又は直列連結して用いる。この
メリットは、通常なら仮設として用いる構造を本設とし
て用いることで施工スピードが上がること、通常のマン
ホール構造よりも大径のマンホールを築造できること、
水中掘削＋水中コンクリート打設が可能であることから
掘削時の周辺への悪影響を最小化できることである。施
工時間の短縮度は極めて高く、ポンプ場躯体を現場打ち
で築造する場合建築部分まで含めて２年かかる所を、付
属のバルブピット建設まで含めて約半年で完了できる。

【００１７】従って、ポンプ設備まで含めて、単年度で
完了させることが可能となる。通常の現場打ちタイプで
は、設備まで含めて、３年が標準であるので、本発明で
は工期は１／３である。現在、掘削工法による立坑で
は、径３０００ｍｍ、深度１６ｍまでの立坑が建設可能
であり、このサイズでは１立坑当たり最大直径１２００
ｍｍまでの水中ポンプが設置可能である。この場合、揚
程５ｍで１立坑当たり２００ｍ³／分（排水面積約３０
ｈａに相当）の能力がある。また、直径９００ｍｍまで
にポンプ口径を抑えると、１００ｍ³／分（排水面積約
１５ｈａに相当）に揚水能力は低下するが、揚程２０ｍ
まで確保できる。

【００１８】揚水能力に関しては、立坑を直列に連結す
ることで対応が可能となる。ＰＣウェル工法系では、径
６０００ｍｍ、深度約３０ｍまでが建設可能である。た
だし、ポンプ能力との兼ね合いにより、この系列では通
常のポンプ場が望ましいと言える。従って、掘削工法に
よる立坑をその対象工法として選定することが妥当であ
ろう。ポンプ立坑は、上述の通り、立坑同士を直列に接
続することで、揚水能力を増大できる。

【００１９】また、同様な方法で沈砂・しさ等の前処理
を必要とする場合の前処理槽を確保できる。ポンプ井躯
体としてのポンプ井は、地上に突出せず、ほぼ完全な地
下構造物にできる。水中ポンプのチェッキ弁・バルブ
は、別途コンクリートの小型のピットにより対応する。
必要に応じて、スクリーン設置・砂溜用の前処理立坑を
設置する。除砂はバキューム車により行う。

【００２０】（２）ポンプ設備 水中ポンプとしては、例えば、コラムポンプを使用す
る。その設置スペースの関係から、コラムポンプがより
適性が高いと言える。ポンプ井躯体が小型であることか
ら、ポンプの発停間隔の問題があるため、水位と連動し
た電動弁による戻り管を設置する。戻り管は、ポンプ設
備の運転計画に基づく戻り量を確保しうる管径とするこ
とが必要である。ポンプの搬出入・維持管理には、比較
的小口径ポンプにはクレーン車、大口径ポンプには定置
型門型クレーンが推奨できる。

【００２１】（３）電気設備 受変電・配電用の電気盤は、建設費の縮減・施設の簡素
化を目的とし、屋外設置とする。自家発電設備について
は、必要に応じて設置するものとする。自家発電設備に
ついては、小容量のものでは可搬式が利用可能である。
自家発電設備を常時設置する場合、簡易な建屋を設置す
ることが推奨できる。監視制御は、拠点を設け集中化す
ることが望ましい。本発明では、排水区をより小割りに
することから、複数の雨水ポンプ場が築造されると考え
られるためである。設備の浸水防止のためには、被水防
止高を合理的に定め、コンクリート製の躯体を設け設置
する。

【００２２】（４）配置計画 立坑は、連通管により直列に連結した構造とする。地上
突出部分は、電気盤・自家発電設備・ゲート操作台等と
する。ポンプ井の上部は蓋掛けとし、管理時には地上か
ら作業を行う。このような計画により、ポンプ場敷地を
大幅に縮小し、６０ｍ³／分程度の規模では、およそ１
／１０の必要面積で建設可能である。その設置工法の特
殊性から、住宅に近接した位置においても、その建設を
可能となる。可能深度は、工法の可能深度とポンプ揚程
に影響を受け、ポンプ井底版上端まで約１２〜１３ｍと
規定される。前処理槽は、標準のバキューム車による揚
砂を考慮すると、７ｍ程度に抑える必要があり、この点
から流入渠の管底高は地面下６ｍ程度に規定される。

【００２３】（５）吐き口計画 河川協議が必要である。既存提体の横過が必要な場合、
吐出管を複数の小断面の圧送管とし、提体定規断面を犯
さない乗り越しとすることが可能である。

【００２４】

【表１】

【００２５】本発明の簡易雨水ポンプ場の有効性につい
ては、６０ｍ³／分の規模において設計すると、表−１
の通りである。この規模は排水面積にして、約１０〜２
０ｈａに相当する。対照としたケースは・同様な規模に
おける標準的な雨水ポンプ場の場合である。表−１の結
果が示す通り、大幅な有効性が認められることが分か
る。

【００２６】本発明の簡易雨水ポンプ場の応用性につい
ては、以下の通りである。 即効的雨水排除 上記の経済性・省用地性・短建設期間から、浸水問題が
顕在化していながら施設的対処ができなかった地区の排
水対策に対応できる。

【００２７】雨水排除の再構築 整備済み地区でありながら、都市化による流出係数の増
大・既設管の能力不足・用地不足から、浸水頻度の増加
している地区の再構築に対応できる（リリーフポンプ
場）。

【００２８】雨水排除計画の見直し 雨水計画の立案を行ったものの、その経済性・ポンプ場
用地の関係から先送りとなっている地域について、地域
を分割して重要度の高い地区から先行して整備を行う。
管渠計画の規模（管径・設置深度）が大幅に縮小できる
可能性を持つ。

【００２９】既設雨水ボンブ場施設の見直し 既設雨水ポンプ場の能力増強に際し、用地スペースの制
限の中で増強が可能なケースが考えられる。

【００３０】

【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明の簡易雨水ポンプ場によれば、大型の
水中ポンプと水中掘削工法による立坑、複数の立坑の連
結による揚水能力確保、及びポンプ井容量不足を補う戻
り管の積極的な利用により簡易な雨水ポンプ場を可能に
する。これにより雨水ポンプ場施設単独の建設費の大幅
な縮減・必要用地スペースの低下・建設期間の短縮を可
能にする。更に、緊急性の高い地区からの重点的な雨水
排除が即応的に可能となり、雨水ポンプ場のみならず雨
水管整備自体もより規模を縮小することができる。つま
り、本発明は、雨水排除の全体システムをより安くより
速くより住民ニーズに合わせたものとすることを、可能
とするシステムである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る簡易雨水ポンプ場の平
面図である。

【図２】図１中Ａ−Ａ線断面図である。

【図３】図１中のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】図１中のＣ−Ｃ線断面図である。

【図５】本実施例に係る簡易雨水ポンプ場の動作説明図
である。

【符号の説明】

１０ ポンプ井 ２０ 流入人孔 ３０ 水中ポンプ ４０ 吐出管 ５０ 戻り管 ６０ 投入水位計 ７０ コントローラ ８０ 可撓管 ９０ 拡大管 １００ 操作盤設置用ステージ １１０ 操作盤

フロントページの続き (72)発明者 吉村 憲一 埼玉県浦和市根岸３−31−７ リトルハイ ム102 Ｆターム(参考） 2D063 DA01 DA06 DB05 DC04 3H020 AA03 AA08 BA07 CA07 DA10 DA22 EA04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水中掘削工法による複数の立坑を連結す
   ると共に前記立坑内に水中ポンプをそれぞれ設置し、ま
   た、前記立坑の少なくとも一つに砂溜りを介して流入管
   を接続し、前記ポンプから吐出管をそれぞれ放流先へ導
   き、更に、前記吐出管と前記立坑内との間に戻り配管を
   介設すると共に該戻り配管に電動弁を設け、前記立坑内
   の水位が一定以下に低下した場合には前記電動弁を開く
   ことにより、前記吐出管から放流されるべき雨水の一部
   を前記立坑内に戻すことを特徴とする簡易雨水ポンプ
   場。
2. 【請求項２】 前記立坑は、円筒状のケーシングを地中
   に圧入すると共に該ケーシング内に注水しながら掘削す
   ることによる水中掘削法により作成されることを特徴と
   する請求項１記載の簡易雨水ポンプ場。