JP2008274578A - 井戸の構築方法及び有孔管材 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に構築できて集水能力が高いうえに、井戸内洗浄が容易におこなえる井戸の構築方法を提供する。
【解決手段】外周に複数のスリット１１，・・・が形成されて内外が連通された先端有孔鋼管１を地中に打ち込んでおこなう井戸の構築方法である。
そして、先端有孔鋼管１の内部にスリット１１，・・・を閉塞可能なパッカー３を配置し、スリット１１，・・・をパッカー３で閉塞した状態で先端有孔鋼管１を地中に打ち込み、パッカー３による閉塞を解除してスリット１１，・・・を連通状態にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚染された土壌の地下水の調査や、土壌を浄化する工法などに使用される井戸の構築方法に関するものである。

従来、地中の地下水を採取したり、地中の気体を吸引したり、または地中に空気を送り込んだりするために、井戸を構築することが知られている。例えば、このような井戸は、ボーリングマシンで削孔したケーシング孔に、孔の直径より一回り小さい直径の井戸管を建て込み、その井戸管と孔壁との間には砂などのろ過材料を充填し、最後にケーシングを引き抜いて構築する。

この井戸管は、地下水を採取したい深さの管壁が孔あるいは開口部（ストレーナ）によって形成されており、地中から孔に流れ込んだ地下水は、ろ過材料によって土砂などの侵入が阻止されて、地下水のみがストレーナを通って井戸管の内部に流れ込むようになっている。

しかしながらこのような井戸の構築方法は、孔を掘削した後に井戸管の建て込み、ろ過材の充填、ケーシングの引き抜きなど工程が多くなるので手間がかかるうえに、使用部材が多いのでコストが高くなる傾向にある。また、上部の井戸管と孔壁との間に固化材が充填されるので、井戸管を引き抜いて回収することが難しい。

他方、特許文献１には、外周に複数のスリットが形成されたスクリーン管を備えた特殊な井戸用管を、クローラ式の打込み機で地中に打ち込んで井戸を構築する方法が開示されている。この方法は、井戸用管を地中に打ち込むことで井戸を構築することができるので、作業時間が短くて済むうえに、井戸を使用した後に井戸用管を引き抜いて回収することが容易にできる。

この特許文献１に開示された井戸用管は、打ち込み中にシルトや粘土がスクリーン管の内部に侵入して採水部が詰まるのを防ぐために、矩形状のスリットを設けた外管と、円形孔を設けた内管と、外管と内管との間に介在させる網部との三重構造となっている。
特開２０００−２８４９５号公報

しかしながら、三重構造の井戸用管は、管の肉厚が厚くなるので内径が小さくなり、集水効率が低下するという問題がある。また、大きな内径を確保すると外径も大きくなるので、大型の打込み機が必要になる。

また、内径が小さくなると、汎用されている採水器やセンサなどを管内に挿入できなくなるおそれがある。

さらに、外管と内管にはそれぞれ別の形状の孔が設けられており、それらの孔を通って地下水が流れ込むことになるので、水みちに障害が多く、集水性能が低下するおそれがある。

また、外管のスリットが目詰まりした場合に、内径が小さいと洗浄用のブラシが挿入し難くなるばかりか、内管の外側にある外管の孔にまでブラシの毛先が届かないので、ブラシで目詰まりしたシルトや粘土を取り除くことができない。

さらに、内管に高圧洗浄水を送って洗浄する場合でも、内管の孔を通して外管側に洗浄水が流れることになるので、スリットに詰まったシルトや粘土を洗い流す力が弱く、効果的な井戸内洗浄がおこなえないおそれがある。

そこで、本発明は、簡単に構築できて集水能力が高いうえに、井戸内洗浄が容易におこなえる井戸の構築方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の井戸の構築方法は、外周に複数の開口部が形成されて内外が連通された有孔管材を地中に打ち込んでおこなう井戸の構築方法であって、前記有孔管材の内部に前記開口部を閉塞可能な閉塞手段を配置し、前記開口部を前記閉塞手段で閉塞した状態で前記有孔管材を地中に打ち込み、前記閉塞手段による閉塞を解除して前記開口部を連通状態にすることを特徴とする。

ここで、前記閉塞手段は、膨縮自在な袋状部と、その袋状部に流体を出し入れさせる長尺中空部材とを備え、前記袋状部は収縮時には前記長尺中空部材によって吊り下げられて支持されるようにすることができる。

また、前記閉塞手段は、前記有孔管材の内部で液体を固化させて前記開口部を閉塞し、地中に前記有孔管材を打ち込んだ後に液体に還元させる手段であってもよい。

また、本発明の有孔管材は、上記のいずれかに記載の井戸の構築方法に使用する有孔管材であって、前記開口部の内周側に膜状フィルタ材を配設したことを特徴とする。

さらに、本発明の井戸の構築方法は、外周に複数の開口部が形成されて内外が連通された有孔管材を地中に打ち込んでおこなう井戸の構築方法であって、前記有孔管材の内部に土砂の侵入を阻止する布状フィルタ材を詰め込んで前記開口部を閉塞し、前記開口部を閉塞した状態で前記有孔管材を地中に打ち込むことを特徴とする方法であってもよい。

このように構成された本発明の井戸の構築方法は、有孔管材の内部に閉塞手段を配置し、その閉塞手段によって開口部を閉塞した状態で地中に有孔管材を打ち込む。

すなわち、シルトや粘土などが開口部を通って有孔管材の内部に入り込もうとしても、閉塞手段によって阻止されるので、有孔管材の内部がシルトや粘土などによって詰まってしまうことがなく、高い集水能力を確保できる。

また、閉塞手段を解除すれば、有孔管材の内部から開口部を容易に洗浄することができるので、打ち込み終了後や使用によって開口部が目詰まりしても、容易に井戸内洗浄をおこなうことができる。

さらに、閉塞手段を、袋状部とそれに空気等の流体を出し入れさせる長尺中空部材とによって構成し、その長尺中空部材によって収縮時の袋状部を支持させる。

このような構成であれば、長尺中空部材を介して地上から容易に袋状部を膨張又は収縮させることができるうえに、袋状部が収縮しているときでも長尺中空部材によって所定の位置に支持させることができる。

また、閉塞手段が液体を固化させて開口部を閉塞させる手段であれば、有孔管材の内部だけでなく、開口部にも液体を浸入させて固化させることが容易にできるので、打ち込み後に液体に還元することによって、目詰まりのない開口部を形成することができる。

さらに、有孔管材の内周側に膜状フィルタ材を配設することで、開口部を土砂が通過しても有孔管材の内部に侵入することを阻止し、有孔管材が土砂などで詰まることを防止できる。また、膜状フィルタ材であれば、肉厚が薄いので、有孔管材の内径が小さくなって集水能力が低下することがない。

また、空気などの気体を透過させるための井戸であれば、開口部を有孔管材の内部に詰め込んだ布状フィルタ材で閉塞して土砂の侵入を阻止し、その布状フィルタ材を取り除くことなくそのまま井戸として使用することができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。

本実施の形態の井戸の構築方法によって構築される井戸は、地中に有孔管材としての先端有孔鋼管１を打ち込むことで構築される井戸である。この井戸は、調査などの目的で地中の地下水を採取するための観測井戸として使用したり、汚染された土壌に含まれる有害ガスを吸い取るための気体吸引井戸として使用したり、地中に空気を圧入するためのスパージング井戸として使用したり、地中に水や薬液などの液体を注入する液体注入井戸として使用したり、揚水井戸として使用したりすることができる。

この先端有孔鋼管１は、図１に示すように、外周に複数の開口部としてのスリット１１，・・・が設けられており、そのスリット１１によって内外が連通して地下水やガスを内部に取り込んだり、水や空気を地中に送り込んだりすることができる。

この先端有孔鋼管１は、下向き円錐状の先端部１ａと、その上方に形成される円筒形の先端側無孔部１ｃと、さらにその上方に形成されるスリット１１，・・・を設けたスクリーン部１ｂと、その上に形成される図２に示すような円筒形の上側無孔部１ｄとを有している。

この先端部１ａは、小型のクローラ式のボーリングマシン（図示せず）による押圧によっても先端有孔鋼管１を地中に押し込めるように、先端が尖った形状に形成されている。また、先端部１ａは、打ち込み時に他の個所よりも大きな力が作用するので、強度の高い材料で形成する。

また、この先端有孔鋼管１は、長尺状の中空部材であって先端がこの先端部１ａによって塞がれており、管内に侵入した土砂や異物を先端部１ａや先端側無孔部１ｃ内に堆積させることができる。

さらに、スクリーン部１ｂに設けられるスリット１１，・・・は、地下水などを採取したい範囲に間隔をおいて複数形成される。このスリット１１は、土砂などの大きな異物の侵入を阻止し、水や空気の通過に支障とならない大きさに形成される。

また、スクリーン部１ｂの上方に形成される上側無孔部１ｄの上端には、後述する継足し鋼管５を接続するためのねじ溝が刻設されている。

例えば、先端有孔鋼管１には、内径40mm、外径48.6mm、肉厚3.5mmで長さが１ｍの鋼管が使用できる。そして、先端部１ａと先端側無孔部１ｃとを合わせた長さが約30cm、スクリーン部１ｂを約50cm、上側無孔部１ｄを約20cmにすることができる。また、スリット１１は、長さ50mm、幅2mmの長方形状の開口として千鳥配置で設け、先端有孔鋼管１の所定の強度を維持できるようにする。

さらに、この先端有孔鋼管１のスクリーン部１ｂの内周には、図１に示すように、膜状フィルタ材として金網フィルタ２を配設する。この金網フィルタ２は、金属製の筒状網材で、スリット１１を通過した土砂が管内に侵入するのを阻止するストレーナとしての機能を有している。

また、この金網フィルタ２は、全体は図示しないが、スクリーン部１ｂの内周にのみ配設されるものであってもよいし、その上下に先端有孔鋼管１の内周形状と同じ形状の部材を形成したものであってもよい。

そして、この金網フィルタ２の内部には、図１に示すようなパッカー３を閉塞手段として配置する。この図１のパッカー３は、膨張してスリット１１を閉塞している状態を示し、図２のパッカー３は収縮している状態を示している。

このパッカー３は、図２に示すように、膨張したり収縮したりと膨縮自在な袋状部３１と、その袋状部３１の内部に空気等の流体を注入したり、抜き出したりするための長尺中空部材としての支持中空管３２とを有している。

この袋状部３１は、スクリーン部１ｂの長さよりも長い円筒状の伸縮部材又は可撓性部材で、硬質ゴムなどで形成することができる。この袋状部３１の材質は、内部に充填する流体が漏れ出さないものであればよい。また、その長さは、例えばスクリーン部１ｂを50 cmとすると、袋状部３１は60 〜 70 cm程度の長さにする。

そして、本実施の形態では、袋状部３１を硬質ゴムで形成し、流体として空気を送り込む場合について説明する。

一方、支持中空管３２は、袋状部３１に空気を送り込むための管材で、先端（打ち込み時の下端）は袋状部３１の上部口３１１に接続され、後端（打ち込み時の上端）には空気弁付き接続口３２１が設けられる。

この空気弁付き接続口３２１は、別の支持中空管３２が接続されると内部の空気が通り、接続されていないときには空気の漏出を防ぐ特殊バルブ構造の空気弁を備えている。

さらにこの支持中空管３２は、収縮時に袋状部３１を吊り下げて支持しておくだけの強度を備えている。例えば、直径が10〜15 mm程度の鋼管が使用できる。

次に、本実施の形態の井戸の構築方法について、図３，４を参照しながら説明する。

まず、図３（ａ）に示すように先端有孔鋼管１を１本、準備する。この先端有孔鋼管１の内部には図３（ｂ）に示すように収縮した状態の袋状部３１を挿入する。

この袋状部３１は、上部に接続された支持中空管３２によって所定の位置に吊り下げられ、その支持中空管３２の上端の空気弁付き接続口３２１にはホース３４を介して手動式のピストンポンプ３３が接続される。

そして、このピストンポンプ３３のピストンを作動させると、空気がホース３４を通って支持中空管３２に流れ込み、そこから袋状部３１の内部に注入された空気によって図３（ｃ）に示すように袋状部３１が膨張し、スリット１１，・・・が閉塞される。

このように袋状部３１が先端有孔鋼管１の内部を隙間無く埋めるように膨張した状態であれば、袋状部３１は金網フィルタ２を介してスクリーン部１ｂの内周に押し付けられているので、支持中空管３２による支持を解除しても落下することなく所定の位置に留まることになる。また、ホース３４を外しても、空気弁付き接続口３２１の空気弁が作動して、袋状部３１に充填された空気が漏れ出すことはない。

続いて、クローラによる移動が可能な打込み式ボーリングマシン（図示せず）の打込み部に打込み管頭部材４を取り付け、そこに先端有孔鋼管１の頭部を接続し、図３（ｄ）に示すように地盤Ｇに向けて打ち込みを開始する。なお、地表近くに砕石を含む埋め戻し土や舗装がある場合は、予めケーシング掘りなどによって原地盤までの掘削をおこなう。

この先端有孔鋼管１の打ち込みは、地盤Ｇから先端有孔鋼管１の上部が少し突出した状態になるまでおこない、その時点で一旦、打ち込みを停止して打込み管頭部材４を先端有孔鋼管１の上端から切り離す。

そして、先端有孔鋼管１の上端に、図４（ａ）に示すように、継足し鋼管５を接続する。この継足し鋼管５は、外周に開口部が形成されていない筒状の鋼管で、内部には支持中空管３２が配設されている。

この継足し鋼管５の接続は、内部の支持中空管３２の下端を、先端有孔鋼管１の空気弁付き接続口３２１に接続するとともに、継足し鋼管５の下端を先端有孔鋼管１の上端に接続することによっておこなう。ここで、先端有孔鋼管１と継足し鋼管５との接続はねじ溝を介しておこなうことができ、繋ぎ目の外側から表面が滑らかな養生シールテープなどを貼り付けて止水処理をおこなう。

また、この支持中空管３２，３２同士を接続した時点で、袋状部３１の空気圧が下がったときには、新たに接続した支持中空管３２の空気弁付き接続口３２１にホース３４を介してピストンポンプ３３を接続し、これを作動させて空気を充填して袋状部３１の内圧を上昇させる。

続いて、図４（ａ）に示すように、打込み管頭部材４を下げて新たに接続した継足し鋼管５の頭部に接続し、ボーリングマシンによる打ち込みを再開し、図４（ｂ）に示すように地盤Ｇから継足し鋼管５の上部が少し突出した状態で打ち込みを停止して打込み管頭部材４を切り離す。

本実施の形態では、この時点で打ち込みを終了するが、更に深い位置まで先端有孔鋼管１を打ち込む場合は、更に継足し鋼管５を接続して打ち込む作業を繰り返す。

そして、打ち込みが終了したときに、図４（ｂ）に示すように、継足し鋼管５の上端から突出している支持中空管３２の空気弁付き接続口３２１にホース３４とピストンポンプ３３を繋ぎ、ピストンを作動させて袋状部３１の内部の空気を抜き出して収縮させる。

このようにして収縮した袋状部３１は、支持中空管３２を持ち上げることで、容易に先端有孔鋼管１及び継足し鋼管５の内部から取り出すことができる。

次に、本実施の形態の井戸の構築方法の作用について説明する。

このように構成された本実施の形態の井戸の構築方法は、先端有孔鋼管１の内部にパッカー３を配置し、そのパッカー３の袋状部３１を膨張させてスリット１１，・・・を閉塞した状態で地中に先端有孔鋼管１を打ち込む。

すなわち、シルトや粘土などがスリット１１を通って先端有孔鋼管１の内部に入り込もうとしても、袋状部３１によって阻止されるので、先端有孔鋼管１の内部がシルトや粘土などによって詰まってしまうことがなく、高い集水能力を確保できる。

また、打ち込み終了後に袋状部３１を収縮させて取り除くことで閉塞を解除すれば、スリット１１，・・・と金網フィルタ２を通って地下水が先端有孔鋼管１の内部に流れ込むことになるので、地下水を採取することができる。

このように、打ち込み終了後の洗浄作業が不要又は軽減できれば、汚染土壌に井戸を設けた場合に必要となる、井戸内から溢れ出る洗浄排水の処理を低減することができる。

さらに、打ち込み時や長時間の使用によってスリット１１，・・・が目詰まりした場合でも、ブラシを挿入して詰まっているシルトや粘土を取り除いたり、先端有孔鋼管１の内部に高圧洗浄水のホースを挿し込み、内部からスリット１１，・・・に向けて高圧水を送ったりすることで、容易に井戸内洗浄をおこなうことができる。

また、パッカー３は、袋状部３１とそれに空気等の流体を出し入れさせる支持中空管３２という簡単な構成にできるうえに、その支持中空管３２によって収縮時の袋状部３１を所定の位置に支持させることができる。さらに、支持中空管３２を地上に突出させることで、地上から容易に袋状部３１を膨張又は収縮させることができる。

また、先端有孔鋼管１の内周側に金網フィルタ２を配設することで、スリット１１，・・・を土砂が通過しても先端有孔鋼管１の内部に侵入することは阻止されるので、管内が土砂などで詰まることを防止できる。

さらに、先端有孔鋼管１のスクリーン部１ｂの下方に、先端側無孔部１ｃと先端部１ａとによって土砂溜まり部を設けることで、ある程度の土砂を堆積させてもスクリーン部１ｂの集水能力を低下させることがない。

また、金網フィルタ２のように肉厚の薄いフィルタ材が先端有孔鋼管１の内部に配設されるだけなので、管の内径が小さくなって集水能力を低下させることがない。

以下、この実施例では、前記した実施の形態とは別の実施の形態について、図５を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この実施例では、閉塞手段として氷部６を使用する。すなわち、前記実施の形態で説明した先端有孔鋼管１を有孔管材として使用し、そのストレーナ部１ｂの内周に膜状フィルタ材として金網フィルタ２を配設し、その内側に充填した水を凍らせて氷部６を形成する。

この氷部６を形成するには、例えば先端有孔鋼管１のストレーナ部１ｂの外側に、不透水性のシート等を巻き付けて内部の水がスリット１１，・・・から漏れ出さないようにし、ストレーナ部１ｂより上方まで先端有孔鋼管１の内部に水を貯めた状態で冷凍庫に入れる。

そして、内部の水が凍って氷部６が形成された後に、外周に巻いたシートを取り除き、前記実施の形態と同様にして先端有孔鋼管１を地中に打ち込む。

このような閉塞手段の構成であれば、スリット１１，・・・の中まで氷部６が形成されるので、地中に打ち込んだ際にも、氷部６がシルトや粘土の侵入を阻止してスリット１１，・・・を目詰まりさせることがない。

また、この氷部６は、打設後、時間の経過とともに溶けて水に還元されてスリット１１，・・・の閉塞が解除されるので、その後は、構築された井戸を水の集水などに使用することができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以下、この実施例では、前記した実施の形態及び実施例１とは別の実施の形態について説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この実施例では、閉塞手段として常温では固体で熱によって溶解する閉塞材を使用する。すなわち、前記実施の形態で説明した先端有孔鋼管１を有孔管材として使用し、そのスリット１１，・・・の中に閉塞材を充填して閉塞手段とする。この閉塞材には、糖類やでんぷんや蝋などの常温では固体となり、熱によって溶解する安全な材料を使用する。

そして、すべてのスリット１１，・・・を閉塞材で埋めた後に、前記実施の形態と同様にして先端有孔鋼管１を地中に打ち込む。

このような閉塞手段の構成であれば、スリット１１，・・・の中には閉塞材が充填されているので、地中に打ち込んだ際にも、閉塞材がシルトや粘土の侵入を阻止してスリット１１，・・・を目詰まりさせることがない。

また、この閉塞材は、打設後、管内に熱湯を注入することで溶かすことができる。そして、この閉塞材が溶解したお湯は、排水ポンプなどで大部分を排出するか、若しくは安全な材料のため、地下水に流して処理することができる。

このように閉塞材の溶解によってスリット１１，・・・の閉塞が解除されるので、その後は、構築された井戸を水の集水などに使用することができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例１と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態又は実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、先端有孔鋼管１の一部にのみにスクリーン部１ｂを設けたが、これに限定されるものではなく、スクリーン部１ｂの範囲を広げたり狭めたりすることは任意に設定できる。また、先端有孔鋼管１に接続する継足し鋼管も開口部を設けた有孔管材とすることができる。さらに、有孔管材は、先端に配置される管材でなくてもよい。

また、前記実施の形態及び実施例では、有孔管材の打ち込み終了後に閉塞手段による閉塞を解除したが、これに限定されるものではなく、スパージング井戸のように地盤に向けて空気を圧入するための井戸であれば、不織布のような通気性の布状フィルタ材から構成される閉塞部材が有孔管材の内部に残っていても井戸として使用できるので、閉塞を解除しなくてもよい。

本発明の最良の実施の形態の井戸の構築方法で使用する先端有孔鋼管の構成を説明する説明図である。 パッカーの構成を説明する斜視図である。 本発明の最良の実施の形態の井戸の構築方法の工程を説明する手順図である。 先端有孔鋼管に継足し鋼管を接続した後の井戸の構築方法の工程を説明する手順図である。 実施例１の井戸の構築方法で使用する先端有孔鋼管の構成を説明する説明図である。

符号の説明

１ 先端有孔鋼管（有孔管材）
１１ スリット（開口部）
２ 金網フィルタ（膜状フィルタ材）
３ パッカー（閉塞手段）
３１ 袋状部
３２ 支持中空管（長尺中空部材）
６ 氷部（閉塞手段）
Ｇ 岩盤（地中）

Claims (5)

1. 外周に複数の開口部が形成されて内外が連通された有孔管材を地中に打ち込んでおこなう井戸の構築方法であって、
   前記有孔管材の内部に前記開口部を閉塞可能な閉塞手段を配置し、
   前記開口部を前記閉塞手段で閉塞した状態で前記有孔管材を地中に打ち込み、
   前記閉塞手段による閉塞を解除して前記開口部を連通状態にすることを特徴とする井戸の構築方法。
2. 前記閉塞手段は、膨縮自在な袋状部と、その袋状部に流体を出し入れさせる長尺中空部材とを備え、前記袋状部は収縮時には前記長尺中空部材によって吊り下げられて支持されることを特徴とする請求項１に記載の井戸の構築方法。
3. 前記閉塞手段は、前記有孔管材の内部で液体を固化させて前記開口部を閉塞し、地中に前記有孔管材を打ち込んだ後に液体に還元させる手段であることを特徴とする請求項１に記載の井戸の構築方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の井戸の構築方法に使用する有孔管材であって、前記開口部の内周側に膜状フィルタ材を配設したことを特徴とする有孔管材。
5. 外周に複数の開口部が形成されて内外が連通された有孔管材を地中に打ち込んでおこなう井戸の構築方法であって、
   前記有孔管材の内部に土砂の侵入を阻止する布状フィルタ材を詰め込んで前記開口部を閉塞し、
   前記開口部を閉塞した状態で前記有孔管材を地中に打ち込むことを特徴とする井戸の構築方法。
   
   

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