JP2006169900A

JP2006169900A - 地下水排水装置、接続管および地下水排水方法

Info

Publication number: JP2006169900A
Application number: JP2004366877A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Sakurai; 光男櫻井
Original assignee: HIKARI KIDEN KOGYO KK
Current assignee: HIKARI KIDEN KOGYO KK
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】コストを低減することができ、外管の強度を高めることができる地下水排水装置、接続管および地下水排水方法を提供する。
【解決手段】側面に通水孔２１を有する有孔管１１と、無孔管１２とを有している。接続管１４が、両端に連通する通水溝２２を外面に有している。接続管１４は、有孔管１１および無孔管１２により外周面を覆われて、有孔管１１と無孔管１２とを直列に接続している。内管１５が、有孔管１１または無孔管１２の内面との間に通水可能な間隙２５を有して、有孔管１１または無孔管１２の内側に設けられている。内管１５は接続管１４の内周に接続されており、最下端の内管１５ａは先端部側面に吸水孔２６を有している。有孔管１１を地下の砂層１の高さに位置付け、無孔管１２を地下のシルト層２の高さに位置付けて地中の孔３に打ち込み、ポンプ１８で内管１５の内部３０から揚水して、地下水を排水する。
【選択図】図１

Description

本発明は、地下水排水装置、地下水排水装置で用いられる接続管、および、地下水排水装置を用いた地下水排水方法に関する。

従来、地下水面以下の地盤掘削工事や地盤強度の増加などのために地下水位を低下させる方法として、ウェルポイント工法が広く用いられている。しかし、従来のウェルポイント工法は、真空ポンプで吸引するため、設備や運転のコストが嵩むという問題があった。この問題を解決するために、所定の高さまで小穴を設けた内管と、スリットが設けられた外管との二重管構造の浅井戸を形成し、内管に揚水用の自吸式ポンプを接続した揚水装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−９２０９５号公報

しかしながら、特許文献１記載の揚水装置は、外管の側面全体にスリットを設けるため、その加工費が嵩むという課題があった。また、スリットにより外管の強度が低下するため、外管が破損しやすいという課題もあった。

本発明は、このような課題に着目してなされたもので、コストを低減することができ、外管の強度を高めることができる地下水排水装置、接続管および地下水排水方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る地下水排水装置は、上端に接続されたポンプにより地下水を汲み上げるための地下水排水装置であって、有孔管と無孔管と接続管と複数の内管とを有し、前記有孔管は側面に通水孔を有し、前記接続管は両端に連通する通水溝を外面に有し、前記有孔管および前記無孔管により外周面を覆われて前記有孔管と前記無孔管とを直列に接続し、各内管は前記有孔管または前記無孔管の内面との間に通水可能な間隙を有して前記有孔管または前記無孔管の内側に設けられ、前記接続管の内周に接続されており、最下端の内管は先端部側面に吸水孔を有することを、特徴とする。

本発明に係る地下水排水装置は、有孔管および無孔管により外管を形成しているため、外管全体に通水孔を設ける場合に比べて、通水孔の数が少ない。このため、外管を加工して通水孔を形成するコストを低減することができる。また、外管全体に通水孔を設ける場合に比べて、外管の強度を高めることができる。

接続管が、有孔管および無孔管により外周面を覆われて有孔管と無孔管とを直列に接続し、内周に各内管を接続しているため、外管と内管とが一体に形成され、強度が高くなっている。
本発明に係る地下水排水装置は、以下に示す本発明に係る地下水排水方法で好適に用いられる。

本発明に係る接続管は、本発明に係る地下水排水装置で用いられる接続管であって、両端に連通する通水溝を外面に有し、両端の内周に前記内管と接続するためのメネジ部を有することを、特徴とする。
本発明に係る接続管は、両端のメネジ部に各内管の両端の外周に形成されたオネジ部を螺合させて、各内管を接続することができる。

本発明に係る地下水排水方法は、本発明に係る地下水排水装置を用いた地下水排水方法であって、前記有孔管を地下の砂層の高さに位置付け、前記無孔管を地下のシルト層の高さに位置付けて前記地下水排水装置を地中の孔に打ち込み、前記地下水排水装置の周囲をサンドフィルタで包囲し、前記孔の上部を前記地下水排水装置の周囲で気密材により塞ぎ、前記ポンプで前記内管の内部から揚水することにより、地下水を前記有孔管の通水孔、前記有孔管または前記無孔管と前記内管との間隙、前記接続管の通水溝、および前記最下端の内管の吸水孔を通して前記内管の上部から排水することを、特徴とする。

本発明に係る地下水排水方法では、ポンプで内管の内部から揚水すると、地下水が砂層から有孔管の通水孔を通って、有孔管と内管との間隙に入り込む。その後地下水は、有孔管または無孔管と内管との間隙、および接続管の通水溝を通って下方に流れる。さらに地下水は、最下端の内管の吸水孔を通って内管の内部に入り、内管の上部から排水される。こうして、地下水を排水することができる。

有孔管を地下の砂層の高さに位置付け、無孔管を地下のシルト層の高さに位置付けて、本発明に係る地下水排水装置を地中の孔に打ち込むため、透水性の悪いシルト層を避け、透水性の良い砂層だけに集中して地下水の排水を行うことができ、排水効率が良い。これにより、砂層やシルト層に関係なく通水孔を設ける場合に比べて、ポンプの能力が同じでも、多くの地下水を排水することができる。また、同量の地下水を排水する場合には、小さい能力のポンプを使用できるため、設備費や運転費などのコストを低減することができる。

本発明によれば、コストを低減することができ、外管の強度を高めることができる地下水排水装置、接続管および地下水排水方法を提供することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１乃至図４は、本発明の実施の形態の地下水排水装置、接続管および地下水排水方法を示している。
図１乃至図４に示すように、地下水排水装置１０は、有孔管１１と無孔管１２と先端キャップ１３と接続管１４と複数の内管１５とレデューサー１６とライザーパイプ１７とポンプ１８とを有している。

図１に示すように、有孔管１１は、塩化ビニル樹脂製または鋼製のパイプから成り、スリット型のストレーナー加工により側面に長さ方向に細長い通水孔２１を複数有している。有孔管１１は、土砂の吸込み防止用のスクリーン１１ａにより覆われている。スクリーン１１ａは、５０×５０本／インチのサランネットから成る。
無孔管１２は、有孔管１１と同じ内径および外径を有する塩化ビニル樹脂製または鋼製のパイプから成る。
有孔管１１および無孔管１２は、設置される地盤中の地質構成に応じて、任意の長さに切断されて使用される。

先端キャップ１３は、塩化ビニル樹脂製で、円すい形状を成している。先端キャップ１３は、底面が有孔管１１および無孔管１２の外径と同じ直径を有している。先端キャップ１３は、頂点を下に向け、開口を塞ぐよう最下端の有孔管１１または無孔管１２の先端に固定されている。

図３（ａ）に示すように、接続管１４は、有孔管１１および無孔管１２の内径と同じ外径を有している。接続管１４は、平歯車のような形状の管から成る。接続管１４は、周面に等間隔で長さ方向に伸びる複数の通水溝２２を有する。各通水溝２２は、断面Ｖ字型、Ｕ字型または台形であって両端に連通している。また、接続管１４は、両端の内周に内管１５と接続するためのメネジ部２３を有している。図１および図２に示すように、接続管１４は、一端から有孔管１１、他端から無孔管１２が嵌め込まれ、有孔管１１および無孔管１２により外周面を覆われている。接続管１４は、市販の接着剤により、外周面が有孔管１１および無孔管１２の各内面に固定されている。こうして、接続管１４は、有孔管１１と無孔管１２とを直列に接続している。なお、有孔管１１および無孔管１２は、外面が溶接または市販のシーリングテープにより互いに隙間なく接続される。

図１および図２に示すように、各内管１５は、接続管１４の内径と同じ外径を有し、有孔管１１または無孔管１２と同じ長さに切断されている。各内管１５は、両端の外周に接続管１４のメネジ部２３に螺合可能なオネジ部２４を有している。各内管１５は、有孔管１１または無孔管１２の内側に設けられ、両端のオネジ部２４を接続管１４のメネジ部２３に螺合させて接続されている。各内管１５は、有孔管１１または無孔管１２の内面との間に通水可能な間隙２５を有して設けられている。最下端の内管１５ａは、先端の開口が先端キャップ１３により塞がれ、先端部側面に複数の吸水孔２６を有している。

図３（ｂ）に示すように、レデューサー１６は、ほぼ円筒形状を成し、有孔管１１および無孔管１２の内径と同じ外径を有している。レデューサー１６は、外周面の中央部に外周面に沿って設けられた凸部２７を有している。凸部２７は、スクリーン１１ａのずれを防止するために、有孔管１１および無孔管１２の外径よりやや大きい外径を有している。レデューサー１６は、一端に内管１５の外径と同じ径を有する内管接続孔２８と、他端に内管接続孔２８より大きい内径を有して内管接続孔２８に連通したパイプ接続孔２９とを有している。レデューサー１６は、内管接続孔２８の側面に内管１５と接続するためのメネジ部を有している。図４に示すように、レデューサー１６は、一端が最上端の有孔管１１または無孔管１２に嵌め込まれ、内管接続孔２８のメネジ部に最上端の内管１５のオネジ部２４を螺合させて設けられている。レデューサー１６は、市販の接着剤により、一端の外周面が有孔管１１または無孔管１２の内面に固定されている。

図４に示すように、ライザーパイプ１７は、可撓性の管から成り、レデューサー１６のパイプ接続孔２９の径と同じ外径を有している。ライザーパイプ１７は、一端がパイプ接続孔２９に挿入されて固定されている。
ポンプ１８は、自吸式の渦巻きポンプから成り、地上に設置されている。ポンプ１８は、ライザーパイプ１７の他端が接続され、ライザーパイプ１７を介して地下水を揚水して排水するよう構成されている。なお、ポンプ１８は、自吸式ポンプではなく、真空ポンプから成ってもよい。

なお、具体的な一例では、有孔管１１および無孔管１２は、市販のＶＰ６５型（ＪＩＳＫ６７４１）のものを使用し、外径が７６ｍｍ、内径が６７ｍｍである。接続管１４は、外径が６７ｍｍ、内径が４２．７ｍｍ、通水溝２２が８本である。内管１５は、外径が４２．７ｍｍ（呼び径３２Ａ）である。レデューサー１６は、外径が６７ｍｍ、凸部２７の外径が８０ｍｍ、内管接続孔２８の径が４２．７ｍｍ、パイプ接続孔２９の径が４８．６ｍｍである。ライザーパイプ１７は、外径が４８．６ｍｍ（呼び径４０Ａ）である。ポンプ１８は、排水量が０．８〜２．０立方メートル、モーター出力が２．２〜５．５ＫＷである。なお、これらの具体的な数値は、ほんの一例であって、実施の形態を限定するものではない。

次に、作用について説明する。
地下水排水装置１０は、以下に示す地下水排水方法で好適に用いられる。
あらかじめボーリング調査により設置する地盤の地質構成を調べておく。図４に示すように、その調査結果に基づき、有孔管１１を地下の砂層１の高さに位置付け、無孔管１２を地下のシルト層２の高さに位置付けて、地下水排水装置１０を地中の孔３に打ち込む。地下水排水装置１０の周囲をサンドフィルタ４で包囲し、孔３の上部を地下水排水装置１０の周囲で粘土などの気密材５により塞ぐ。

ポンプ１８を稼働させ、内管１５の内部３０から揚水する。このとき、地下水が砂層１から有孔管１１の通水孔２１を通って、有孔管１１と内管１５との間隙２５に入り込む。その後地下水は、有孔管１１または無孔管１２と内管１５との間隙２５、および接続管１４の通水溝２２を通って下方に流れる。さらに地下水は、最下端の内管１５ａの吸水孔２６を通って内管１５の内部３０に入り、内管１５の上部から排水される。こうして、地下水を排水することができる。これにより、地下水位が、例えば図４に示す６ａの位置から６ｂの位置まで低下する。

この地下水排水方法によれば、有孔管１１を地下の砂層１の高さに位置付け、無孔管１２を地下のシルト層２の高さに位置付けて、地下水排水装置１０を地中の孔３に打ち込むため、不透水性のシルト層２を避け、透水性の砂層１だけに集中して地下水の排水を行うことができ、排水効率が良い。これにより、砂層１やシルト層２に関係なく通水孔２１を設ける場合に比べて、一つの通水孔２１にかかるポンプ１８による吸引力が大きくなり、ポンプ１８の能力が同じでも、多くの地下水を排水することができる。また、同量の地下水を排水する場合には、小さい能力のポンプ１８を使用できるため、設備費や運転費などのコストを低減することができる。

図１に示すように、地下水排水装置１０は、有孔管１１および無孔管１２により外管を形成しているため、外管全体に通水孔２１を設ける場合に比べて、通水孔２１の数が少ない。このため、外管を加工して通水孔２１を形成するコストを低減することができる。また、外管全体に通水孔２１を設ける場合に比べて、外管の強度を高めることができる。

接続管１４が、有孔管１１および無孔管１２により外周面を覆われて有孔管１１と無孔管１２とを直列に接続し、内周に各内管１５を接続しているため、外管と内管１５とが一体に形成され、強度が高くなっている。

地下水排水装置１０および地下水排水方法は、真空ポンプより安価で維持費もかからない自吸式のポンプ１８により、十分な排水量を確保することができる。このため、真空ポンプを利用する従来のウェルポイント工法と比べて、設備費や維持費のコストを低減することができる。

この地下水排水方法は、透水層と不透水層とが互層になっている地盤での掘削工事に利用されると効果的である。すなわち、透水性の良い砂層１の下に透水性の悪いシルト層２が存在する場合、地下水がシルト層２の上を流れて掘削中の法面に湧き出る。この湧水により、掘削工事が遅れ、法面の砂層１の部分が表層崩壊を起こすこともある。そこで、この地下水排水方法を利用して地下水を排水し、水位を低下させることにより、法面からの湧水を防止することができ、迅速かつ安全に掘削工事を進めることができる。

本発明の実施の形態の地下水排水装置を示す（ａ）正面図、（ｂ）縦断面図である。図１に示す地下水排水装置のＡ−Ａ断面図である。本発明の実施の形態の（ａ）接続管を示す斜視図、（ｂ）地下水排水装置のレデューサーを示す斜視図である。本発明の実施の形態の地下水排水方法および地下水排水装置の使用状況を示す側面図である。

符号の説明

１砂層
２シルト層
３孔
４サンドフィルタ
５気密材
１０地下水排水装置
１１有孔管
１２無孔管
１３先端キャップ
１４接続管
１５内管
１６レデューサー
１７ライザーパイプ
１８ポンプ
２１通水孔
２２通水溝
２５間隙
２６吸水孔

Claims

上端に接続されたポンプにより地下水を汲み上げるための地下水排水装置であって、
有孔管と無孔管と接続管と複数の内管とを有し、
前記有孔管は側面に通水孔を有し、
前記接続管は両端に連通する通水溝を外面に有し、前記有孔管および前記無孔管により外周面を覆われて前記有孔管と前記無孔管とを直列に接続し、
各内管は前記有孔管または前記無孔管の内面との間に通水可能な間隙を有して前記有孔管または前記無孔管の内側に設けられ、前記接続管の内周に接続されており、最下端の内管は先端部側面に吸水孔を有することを、
特徴とする地下水排水装置。
請求項１記載の地下水排水装置で用いられる接続管であって、
両端に連通する通水溝を外面に有し、両端の内周に前記内管と接続するためのメネジ部を有することを、
特徴とする接続管。
請求項１記載の地下水排水装置を用いた地下水排水方法であって、
前記有孔管を地下の砂層の高さに位置付け、前記無孔管を地下のシルト層の高さに位置付けて前記地下水排水装置を地中の孔に打ち込み、前記地下水排水装置の周囲をサンドフィルタで包囲し、前記孔の上部を前記地下水排水装置の周囲で気密材により塞ぎ、前記ポンプで前記内管の内部から揚水することにより、地下水を前記有孔管の通水孔、前記有孔管または前記無孔管と前記内管との間隙、前記接続管の通水溝、および前記最下端の内管の吸水孔を通して前記内管の上部から排水することを特徴とする地下水排水方法。