JP2012172384A - 地下水排除工の集水機能の長期安定化工法 - Google Patents

Abstract

【課題】難透水性の粘土層からの集水管に発生する赤錆や水垢の付着・沈着を防止する集水管構造を提供する。
【解決手段】集水管３を標準として水平から上向きに施工し、立て上げ管１０を設置して集水管３内を充水することで、飽和地下水帯７と集水管３内を地下水で飽和状態にし、飽和地下水帯７の透水係数を低下させずにストレーナ加工集水管３ａに地下水を効率的に集水させることができる。また、集水管３内全体を地下水で飽和させるので地下水が大気と接触することがないため、赤錆などの発生を防止でき、集水効果が長期的に低下しない構成。
【選択図】図１

Description

本発明は、地すべりなどで対策工として利用される集水井から施工する集水ボーリングにおいて、難透水性の粘土層からの集水と集水管に発生する赤錆や水垢の付着・沈着の防止を目的とした集水管構造に関するものである。

従来の集水管構造では、集水管内全体を地下水で飽和させることは出来なかったため、難透水性の地層の透水係数を低下させずに地下水を効率的に排除させるような工法はなかった（非特許文献１参照）。

また、従来の集水管構造は、地下水の集水に伴う赤錆や水垢の付着を防止するために集水管の出口で地下水を溜める方法、または、集水管を水槽などの水中に没し、空気の流入を防ぐことで赤錆や水垢の発生を防止する方法（特許文献１）はあった。
さらに、従来の集水管構造は、集水管の排水口を曲げサイホンの原理で滞留した地下水を一気に排出することで、水垢の除去を行なう工法(特許文献２)などはあった。

特開２００１−４０６７３号公報 「集・排水パイプの目詰まり防止方法」 特許第３９８７９３６号公報 「地下水排除施設用集水管の目詰まり防止装置」

不飽和地盤の挙動と評価 2004年12月 社団法人地盤工学会 P34

地すべり地など透水性の低い飽和地下水帯の地下水を集水する場合、集水管内に空気が存在すると集水管の周辺の透水性が低い飽和地下水帯に不飽和の状態が形成されるため、空気が抵抗となって透水性が低下し、地下水が流れ難くなっていた（非特許文献１）。

（１）従来の技術（特許文献１）は、集水管の孔口から空気（酸素）が入らないように孔口付近で集水した水を溜めるか、排水口を水の中に没するものであったが、仰角をもって施工された集水管内には空気が入る構造であったため、空気と集水管内は完全に遮断できていなかった。
（２）また、サイホンを利用し赤錆や水垢を除去する装置（特許文献２）であっても、サイホンによって洗浄される区間は地下水が貯留されるサイホンの高さまでで、仰角をもった集水管内には空気が侵入する構造であり、やはり完全に集水管内の空気の流通を遮断することは出来ていなかった。

本発明は、上記従来の課題を解決するために提供するものである。本発明の第１は、地下水排除工の集水機能の長期安定化工法において、地すべりなどで対策工として利用する地下水排除工法である集水井で地下水を集水する集水ボーリングにおいて、集水管内全体を地下水で常に満たしておくことで、集水管内と地下水が貯留している飽和地下水帯を地下水の飽和状態にすることが出来るため、飽和地下水帯の透水性を低下させることなく集水できるようにしたものである。

本発明の第２は、地下水排除工の集水機能の長期安定化工法において、集水管内全体を地下水で飽和状態にすることで、集水管内や地下水が貯留している飽和地下水帯に大気が接触しないため、地下水に含まれている鉄分が大気中の酸素と結合しない結果、鉄分が赤錆や水垢となって付着、沈着しないため、集水管の集水効果が長期に維持できるようにしたものである。

本発明は、大気が集水井１の周辺より集水管３内部に流入しないように集水管孔口を止水用パッカー４で止水することで、集水井１内から飽和地下水帯７を通って大気が流入しないようにする。集水管３は通常水平方向での施工、および仰角を持った上方向への施工（あるいは水平より下向きでの施工）とするが、集水管３の孔口に立て上げ管１０を用いて集水管３内部の地下水が流出しないようにするため、地下水に大気が直接接触しないので、集水管３などに赤錆や水垢を付着させない。

本発明は、上記の構成であるから、集水管内は地下水で飽和しているので飽和地下水帯も地下水の飽和状態を保つことが出来る。このため透水係数の低下は無くなり、地下水のストレーナ加工集水管内への流動は妨げられることが無くなる。したがって、地下水は飽和地下水帯からストレーナ加工集水管内に流動して行くことになり、集水効果が長期的に維持できる。

また、本発明は、集水井の周辺から大気が流入しないように止水用パッカーを用いて削孔壁と無孔集水管の隙間を充填する構造であるから、ストレーナ加工集水管内全体が飽和状態となる。ストレーナ加工集水管の付近には飽和地下水帯の地下水の水頭圧が作用するため、動水勾配により地下水は集水管の孔口に排除される。したがって、集水管内は地下水で満たされ飽和状態となり、集水管内や飽和地下水帯は大気と接触せず赤錆や水垢などの発生が抑制されるため、長期間の排水効果が確保できる。

そして、集水管内を地下水で飽和状態にすることで、集水管内および飽和地下水帯に地下水が満たされる。したがって、飽和地下水帯は地下水で飽和状態のままになり透水係数の低下が発生しないので、地下水は容易に飽和地下水帯から集水管に流動することができ、効果的な集水が達成できる。

また、集水管内全体を地下水で飽和状態にしているので、集水管内および飽和地下水帯が大気と触れない。このため、地下水に含まれている鉄分が大気の酸素と触れず、赤錆や水垢が集水管に付着・沈着しないので、集水効果が長期に維持でき、経済的で効果的な施工が達成できる。

さらに、既往の集水管施工後、長い年月を経て水脈の目詰まりにより透水係数の低下が見られた場合、既往集水管の機能回復のための洗浄工事を実施した後に、当該工法における集水管内の充水処置を行うと再び効果的な集水が可能となる。

集水井から水平に集水管を施工した状況、および、集水管施工前後の飽和地下水帯の水頭高の変化を示した断面図である。 集水井から上向きに集水管を施工した場合の断面図である。 集水井から下向きに集水管を施工した場合の断面図ある。 集水管内を飽和状態にするための集水管孔口の構造である。

本発明は、大気が集水井の周辺より集水管の内部に流入しないように集水管孔口を止水用パッカーで止水することで、集水井内から飽和地下水帯を通って大気が流入しないようする。本発明による工法では集水管を水平より下向きでの施工も可能であるが、通常とする水平方向での施工、および仰角を持った上方向での施工の場合、集水管の孔口に立て上げ管を用いて集水管の内部の地下水が流出しないようにする。これにより、集水管は地下水で満たされた飽和状態となるので、飽和地下水帯も飽和状態が保たれることで透水性が変わらないため、地下水は集水管に集水されながら排水される。このため、集水管の完成時には集水管内は満水状態にしておく必要がある。

そこで、本発明は、大気が集水井の周辺より集水管内部に流入しないように集水管孔口を止水用パッカーで止水することで、集水井内から飽和地下水帯を通って大気が流入しないようにする。集水管は通常水平方向での施工、および仰角を持った上方向への施工（あるいは水平より下向きでの施工）とするが、集水管の孔口に立て上げ管を用いて集水管内部の地下水が流出しないようにするため、地下水に大気が直接接触しないので、集水管などに赤錆や水垢を付着させない。

本発明の実施例を図面に即して説明する。図１において１は集水井、２は排水管で集水井１に集めた地下水を排水する管である。３は集水管であり、飽和地下水帯７から地下水を集水する。集水管３は地下水を集水するための穴開き加工をしたストレーナ加工集水管３aと集水した地下水を排水口に導くための無孔集水管３bに区分している。４は止水用パッカーで集水管３の孔口で地下水が漏水することを防止すると共に、集水井１から大気が流入しないようにしている。
５は飽和地下水帯の水頭高であり、６は集水管施工後の飽和地下水帯の水頭高であり、８は集水管施工後の飽和地下水帯である。飽和地下水帯の水頭高５と集水管施工後の飽和地下水帯の水頭高６の差が集水による地下水位低下効果となる。
９は集水井の周辺保護材で集水井を周辺の土圧による変形から保護している部材である。

図１は集水管３を水平に施工したもので、孔口に短い立ち上げ管１０を取り付けることで、集水管３内を飽和状態に維持することが出来る。

図２は集水管３を上向に施工したもので、孔口にやや長い立ち上げ管１０を取り付けることで、集水管３内を飽和状態に維持するものである。設置時は集水管内に空気抜きパイプを設置し、立て上げ管１０の排水孔を閉鎖し、集水管内の空気を抜き、集水管内を飽和状態にした後、排水孔を開いて立て上げ管１０からの排水を行なう。

「発明に係る設置工程」
本発明の実施例を図１に即して説明する。
(1) 集水井１は一般的な方法で掘削する。
(2) 排水管２を挿入する挿入孔をボーリングマシンで掘削して、掘削した挿入孔に排水管２を設置し、集水井1に集水される地下水を排水する。
(3) 次に、集水管３を設置するため、ボーリングマシンで挿入孔を掘削し、集水管３を挿入する。
(4) 挿入する集水管３は挿入する前の準備として、集水管３の孔口から２ｍ〜３ｍ程度は無孔の集水管３ｂとし、無孔の集水管３ｂから集水管３の先端まではストレーナ加工集水管３aとする。また、無孔集水管３ｂの区間には集水井から大気が流入したり、周辺に地下水が漏水しないように、止水用パッカー４を無孔集水管３ｂの区間に合わせ２ｍ程度設置しておく。
(5) 集水管３を挿入孔内に挿入する場合は、上記で決められた区間長のストレーナ加工集水管３aを挿入し、次に、無孔集水管３ｂに止水用パッカー４を取り付けたものを挿入していく。集水管３（３a,３b）の挿入完了後、セメントミルクなどのパッカー注入材で止水用パッカー４を充填し、挿入孔壁と密着させる。
(6) 集水管３は挿入時点では、地下水で飽和されていない場合が多いため、集水管３内が地下水で満たされていない場合は、清水を集水管３の孔口から満たし、集水管３内を飽和状態にしておく。
なお、集水管３を水平に施工する場合は、集水管孔口をやや上方に向け、立て上げ管１０を設置して、集水管３内の地下水が集水管３内を満たすようにしておく。必要であれば、清水を注入するホースを集水管３の先端まで挿入し、集水管３内の途中に残った大気を排出させる。
標準的な施工は水平あるいは、水平より上向きとするが、上向きに施工する場合は、集水管３の孔口に立て上げ管１０を設置し、集水管３内の先端まで空気抜きパイプを設置して、立て上げ管１０の孔口を閉鎖し、立て上げ管１０の孔口より集水管３内に清水を注入しながら集水管３内の空気を抜き、集水管内を飽和状態にした後、空気抜きパイプを閉鎖し、立て上げ管１０からの排水を行なう。（図２）
(7) 集水井１の複数本の集水管３を施工する場合は、上記と同様の手順で繰り返し行なう。
(8) なお、集水井１内と同様な地下水水頭高が確認できる地上、または場所（トンネル内、地下構造物内など）であれば、本発明を用いることが可能である。

１………集水井
２………排水管
３………集水管
３ａ……ストレーナ加工の集水管
３ｂ……無孔の集水管
４………止水用パッカー
５………飽和地下水帯の水頭高
６………集水管施工後の飽和地下水帯の水頭高
７………飽和地下水帯
８………集水管施工後の飽和地下水帯
９………集水井の周辺保護材
１０………立て上げ管
１１………排気管
１２………排気管バルブ
１３………立て上げ管と注水管の接合部
１４………注水管
１５………排気確認管
１６………注水用ポンプ

Claims (2)

1. 地すべりなどで対策工として利用する地下水排除工法である集水井(1)で地下水を集水する集水ボーリングにおいて、集水管(3)内全体を地下水で常に満たしておくことにより、集水管(3)内と地下水が貯留している飽和地下水帯(7)を地下水の飽和状態にすることができるようにし、飽和地下水帯の透水性を低下させることなく集水できるように構成したことを特徴とする地下水排除工の集水機能の長期安定化工法。
2. 集水管(3)内全体を地下水で飽和状態にすることで、集水管(3)内や地下水が貯留している飽和地下水帯(7)に大気が接触しないようにすることができるようにし、地下水に含まれている鉄分が大気中の酸素と結合しない結果、鉄分が赤錆や水垢となって付着、沈着しないようにすることで、集水管の集水効果が長期に維持できるように構成したことを特徴とする地下水排除工の集水機能の長期安定化工法。