JP2005330763A

JP2005330763A - 復水工法における注水方法

Info

Publication number: JP2005330763A
Application number: JP2004152079A
Authority: JP
Inventors: Tadayoshi Ishibashi; 忠良石橋; Shinichiro Nozawa; 伸一郎野澤; Masahiro Narita; 昌弘成田
Original assignee: East Japan Railway Co
Current assignee: East Japan Railway Co
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2005-12-02

Abstract

【課題】復水井戸からの注水を継続したまま注水能力の回復が図れると共に、従来に比べて総合的な注水量の増大を図る。また、復水井戸からの注水を継続したまま注水能力の回復を図る。
【解決手段】地中に設けられた管体を介して地盤中に注水を行う復水工法における注水方法において、注入水の注水圧力を時間的に変動させることにより地盤中に割裂を生じさせて注水する。また、注水期間中、注水能力が低下した場合に、注入水の注水圧力を時間的に変動させて、地盤中に割裂を生じさせて注水することにより、注水能力を回復させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、水を地盤中に注入する復水工法における注水方法に関する。

復水工法は、例えば、揚水に起因した地盤沈下の防止や井戸の枯渇等の周辺地下水環境の保全などを目的として水を地盤中に注入する工法である。注水を井戸から行う場合には、井戸の周辺地盤の目詰まりにより注水可能量が時間の経過とともに減少して復水の効率が低下する。そこで、井戸の目詰まりを防止、又は注水能力を回復する対策として、従来、次のような方法が行われている。

井戸の目詰まりを防止する方法としては、注水圧力の管理を行い、注水圧力をできるだけ低く制御し帯水層の動水勾配を小さくして注水を行っていくものがある。この方法は、注水圧力を低くすることで、目詰まりの原因の一つである土中細粒分の移動を防止し、井戸の目詰まりを回避しようというものである（例えば、非特許文献１参照。）。注水能力を回復する方法としては、注水を行っている井戸で目詰まりが進行した場合に、この注水井戸で井戸洗浄（例えば揚水）を行って、井戸の注水能力の回復を図るものがある（例えば、非特許文献２参照。）。
建設省土木研究所他、「地下空間建設における地下水環境の保全技術マニュアル（案）―復水工法の設計・施工法―」、共同研究報告書、建設省土木研究所、平成５年３月、第８１号、ｐ．２９〜３５地盤工学会根切り工事と地下水編集委員会、「根切り工事と地下水―調査・設計から施工まで―」、社団法人地盤工学会、平成１１年８月３１日、ｐ．２１８〜２２８

しかしながら、上記の対策には、次のような課題があった。先ず、注水圧力を低くする方法では、井戸の水理特性から目詰まりを皆無とすることは不可能であり、目詰まりの進行速度を遅らせる効果しか期待できない。また、非特許文献１の記載にあるとおり、土中細粒分の移動を抑えるような動水勾配を維持しながら、復水効果を期待するのは実際には困難である。

次に、井戸洗浄を行う方法では、井戸洗浄の際に当該井戸からの注水が行えないことから、別の井戸から注水を行わなくてはならず、予備の井戸を設定する必要がある。また、井戸洗浄では注水能力が完全に回復されない場合が多い。

本発明の課題は、従来に比べて復水井戸からの注水量の増大を図ることである。また、復水井戸からの注水を継続したまま注水能力の回復を図ることである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、例えば図１に示すように、地中に設けられた管体を介して地盤中に注水を行う復水工法における注水方法において、注入水の注水圧力を時間的に変動させることにより地盤中に割裂を生じさせて注水することを特徴とする。

このように、注入水の注水圧力を時間的に変動させることにより、この圧力変動の衝撃あるいは振動によって地盤中に効率的に割裂を生じさせ、この地盤の割裂により水みちが作り出されて、更なる注水を行うことができる。つまり、この注水方法によれば、注水が浸透にのみ頼って行われず、地盤の割裂を利用した注水も行われる。したがって、浸透注水と割裂注水の両方で注水を行うこととなるため、確実に注水能力の向上を図ることができる。さらに、地盤の割裂を効率的に生じさせることができるため、より確実に注水量を増加させることができ、また所定の注水量を確保するための注水圧力を低く抑えることができる。

ここで、注水圧力の時間的な変動のピッチ、振幅、周期等は、管体の打設深さや地盤の強度などにより異なってくるものである。また、注水圧力と注水量とは正の相関関係があるので、注水圧力の替わりに注水量を時間的に変動させてもよい。

請求項２に記載の発明は、地中に設けられた管体を介して地盤中に注水を行う復水工法における注水方法において、注水期間中、注水能力が低下した場合に、注入水の注水圧力を時間的に変動させて、地盤中に割裂を生じさせて注水することにより、注水能力を回復させることを特徴とする。

このように、注水能力が低下した場合に、注入水の注水圧力を時間的に変動させて、地盤中に割裂を生じさせることにより、注水機能を止めることなく注水能力を回復させ、注水を継続して行うことができる。従って、従来、注水能力の回復のために予備の管体（注水井戸）を必要としていたのに対して、この発明では予備の管体が不要となりコストの低下を図ることができる。

請求項１に記載の発明によれば、注入水の注水圧力を時間的に変動させ、地盤中に効率的に割裂を生じさせ、この地盤の割裂により水みちが作り出されて、更なる注水を行うことができる。つまり、注水は浸透にのみ頼って行われず、効率的に生成された地盤の割裂を利用した注水も行われるので、従来の注水方法に比べて確実に大量の注水を行うことができる。

請求項２に記載の発明によれば、目詰まり等による浸透能力が低下した場合でも、効率的に地盤の割裂が生成されることにより、注水能力が回復されるので、同じ管体で注水を継続していくことができる。従って、注水能力の回復に予備の管体等を必要とせず、コストの低減を図ることができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
図１は、この発明の実施の形態の復水工法における注水方法を実施する復水装置を示す概要図である。同図中、Ｇは地盤を、Ｓ₁は注水圧力の時間的な変化により、地盤中に生成される水みち、Ｓ₂は注水効率が低下した際に、注水圧力の時間的な変化により、地盤中に新たに生成される水みちを示す。また、水みちＳ₁、Ｓ₂および下記ストレーナー部１ａの周囲に記す矢印は地盤中への水の浸透を示すものである。
この復水装置は、地中に打設される管体としてのケーシング１、このケーシング１内に注水を行うための注水管３、並びに、この注水管３につながる圧力水槽２、バルブ５等から構成される。ケーシング１は、上側が水を通さない止水部、下側の所定区間が水を通すストレーナー部１ａとなっており、また、注水管３とケーシング１の上端部とは、圧力が逃げないように封止手段４により封止されている。

この発明の実施の形態の復水工法における注水方法は、次のように行われる。先ず、打設されたケーシング１内に所定の加圧を行って注入水を注入していく処理を行う。注入水は、例えば、揚水した地下水などを用いる。図２に示すように、圧力水槽２の圧力を増加して注入水の圧力をＰ₁にする。次に、後述する制御手段により、圧力Ｐ₁から圧力Ｐ₂に増加させ、所定時間経過後、圧力Ｐ₁に戻す。さらに同様の制御を行い、圧力Ｐ₁から圧力Ｐ₃、Ｐ₄に増加させ、それぞれの圧力Ｐ₃，Ｐ₄から圧力Ｐ₁に戻すという処理を繰り返す。ここで、図中の孔底静水圧Ｐ₀は、注水や揚水をしない場合の地下水位により生じる、削孔底面における水圧である。

制御手段は、例えば、圧力水槽２にコンプレッサー６を接続し、さらにそのコンプレッサー６に予め波形データ等を記憶させたパーソナルコンピューター７等を接続したものである。そして、パーソナルコンピューター７等により、コンプレッサー６が圧力水槽２内の気体を加圧する力を制御することで、注入水の圧力の時間的変動を制御する。

注入水の注水圧力は、種々の波形で変化でき、例えば、正弦波形、矩形波形、また、鋸刃波形などで制御することができ、これらの波形を適宜選択することができる。制御波形のピッチ、振幅、周期等も、対象地盤を考慮して適宜選択することができる。また、注水圧力と注水量とは、正の相関関係があるので、注水圧力の替わりに注水量を制御して時間的に変動させてもよい。さらに、注水圧力は、孔底静水正Ｐ₀の以上の圧力範囲のみならず、それ以下の圧力範囲を含んで変動させてもよい。また、上記において圧力を変動する際に、圧力Ｐ₂、Ｐ₃、Ｐ₄から圧力Ｐ₁に戻しているが、必ずしも同じ圧力に戻す必要はない。
なお、従来技術においても、注水時に圧力変動が起こり得るが、これは注水量を一定に保つことにより結果として生じる現象である。したがって、従来の圧力変動現象と本発明はその本質を異にするものである。

この実施の形態の復水工法に用いる注水工法によれば、注水圧力の時間的な変動が、地盤に加圧の衝撃あるいは振動を与え、それによって地盤中に割裂を効率的に発生させると共に、この割裂により水みちＳ₁を生成させる。水みちＳ₁が生成されると、注入水がこの水みちＳ₁からも地盤中に浸透し、注水能力が上昇する。

次に、注水期間中に、注水能力が低下した場合に、これを回復させる注水方法について説明する。例えば、上記注水中に注水量（注水能力）の監視を行っていき、注水量が所定量以下となるおそれが生ずる場合がある。即ち、上記注水中、注入水の中に土中細粒分等の目詰まりの原因となる物質が入り込み、これらが移動してケーシング１のストレーナー部１ａや水みちＳ₁の壁部を詰まらせる場合がある。この目詰まりにより注水管３からの注水量も減少していき、注入水が所定量以下となるおそれがある状態である。このような状態になった場合に、注水圧力を時間的に変動させて、地盤Ｇ中に新たな割裂による水みちＳ₂を生じさせることにより、注水能力を回復させる。この圧力変動は、例えば、所定時間が経過するまで、或いは注水量の上昇を確認するまで行われる。その後、この圧力変動を停止して、注水処理を続行する。

このようにして、注水圧の圧力変動により地盤Ｇ中に効率的に新たな割裂Ｓ₂を生じさせ、この地盤の割裂により注水能力を回復させることができるので、長時間、注水を継続することが出来ると共に、注水量の増大を図ることができる。また、この注水能力の回復に予備の管体等を必要とせず、コストの低減を図ることができる。

なお、本発明は、以上の実施の形態の復水工法に限られるものではなく、例えば、注入水を圧力変動させる加圧は、所定時間おきに実施したり、常時実施するようにしても良い。また、管体はケーシングの他、例えば注水井戸など種々の構成が利用可能であるし、管体から地中への注水は、ストレーナーを介して行われる必要はなく、例えば、管体にストレーナー区間を設けずに、管体の下端から注水を行うようにしても良い。また、注水能力の回復は、割裂浸透注水を行っていて注水能力が低下した場合に限られるものではなく、例えば、浸透注水を行っていて注水能力が低下した場合にも適用できる。その他、管体としてのケーシングの構造、注入水を加圧する手段や圧力変動の制御手段など、具体的に示した細部構造等は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

本発明を適用した一実施の形態の復水工法を実施する復水装置を示す概要図である。注水圧力の時間的変動を示すグラフである。

符号の説明

１管体
１ａストレーナー部
２圧力水槽
３注水管
４封止手段
５バルブ
６コンプレッサー
７パーソナルコンピューター
Ｇ地盤
Ｓ₁、Ｓ₂ 水みち
Ｐ₀ 孔底静水圧
Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃，Ｐ₄ 変動させた孔底圧力

Claims

地中に設けられた管体を介して地盤中に注水を行う復水工法における注水方法において、
注入水の注水圧力を時間的に変動させることにより、地盤中に割裂を生じさせて注水することを特徴とする復水工法における注水方法。
地中に設けられた管体を介して地盤中に注水を行う復水工法における注水方法において、
注水期間中、注水能力が低下した場合に、注入水の注水圧力を時間的に変動させて、地盤中に割裂を生じさせて注水することにより、注水能力を回復させることを特徴とする復水工法における注水方法。