JP2012180694A

JP2012180694A - 排水装置及びその構築方法

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Publication number: JP2012180694A
Application number: JP2011045021A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Shibata; 隆洋柴田; Katsuhiro Sakashita; 勝啓阪下
Original assignee: Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2012-09-20

Abstract

【課題】集水性を向上させる排水設備を提供する。
【解決手段】本排水設備１の井戸２は、外周壁に複数の集水孔１０を有する井戸用ストレーナパイプ４の外周に、粒径の相違するフィルタ材７ａ〜７ｃの層５ａ〜５ｃを外方に向かって複数積層して構成され、これら各層５ａ〜５ｃのフィルタ材７ａ〜７ｃの粒径を最も外周から内方に向かって大きくする。これにより、各井戸２を長期間使用しても閉塞する可能性はほとんどなく、集水性を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、地下水等を排水するための排水装置及びその構築方法に関するものである。

従来の排水装置は、間隔を置いて複数配置される、外周壁に集水孔を複数穿設した鋼管等で構成される井戸用ストレーナパイプと、該隣接する井戸用ストレーナパイプを地下で連結する集水部材とから構成される。該集水部材は、該集水部材が配置された地下層から地下水を集水できるように構成される。

そこで、従来の排水装置の構築方法としては、開削工法やベノト工法が採用されている。
すなわち、図６に示すように、開削工法では、隣接する井戸用ストレーナ４、４（図６では片方の井戸用ストレーナ４だけが図示される）間を地下で連結する集水部材５０として、外周壁に集水孔を複数穿設した有孔管１２と、該有孔管１２の周りに配置されるフィルタ材１５（同じ粒度で構成される砕石等）とから構成される。そして、これらを地下に埋設する際には、図６（ｂ）に示すように、各井戸用ストレーナ４、４の間の地表面に所定深さの掘削部１００を構築すると共に、掘削部１００の底部に前記有孔管１２及びフィルタ材１５を埋設するようにしていた。

また、図７に示すように、ベノト工法では、隣接する井戸用ストレーナ４、４間を繋ぐように次に説明する工程が順次行われる。すなわち、ケーシングチューブ５１（２点鎖線）を打ち込み所定深さの縦長孔５２を掘削してその底部にフィルタ材１５（同じ粒度で構成される砕石等）を充填した後、止水材５３を配設して土砂５４を戻す工程が順次行われる。この結果、地下に埋設されたフィルタ材１５が各井戸用ストレーナ４、４間を直線的に連続するように配置され、該連続するフィルタ部材１５が集水部材５０として機能するようになる。

しかしながら、上述した開削工法で採用される集水部材５０においては、長期に亘って使用されると、有孔管１２の閉塞等で集水機能を失う虞があった。
また、上述したような開削工法やベノト工法を採用すると、集水部材５０を埋設するために構造上不要な部分まで地面を開削する必要があり、施工費が相当なものとなり改善する必要があった。

さらに、井戸を構成する井戸用ストレーナパイプに関しては、該井戸用ストレーナパイプの外周において地山からの地下水の集水性を向上させる要望が従来からあった。これに対処するためには、単に井戸用ストレーナパイプを大型化して集水面積を拡大させればよいが現実的ではない。

また、特許文献１には、地中に掘削形成された深井戸内から地下水を排水するため、該深井戸内に挿入設置されるストレーナパイプにおいて、該ストレーナパイプは、外周面に複数穿設形成された地下水流入口を有するパイプ本体と、該パイプ本体の外周に巻装されてパイプ本体とともに深井戸内に挿入され、ストレーナパイプの設置完了時には深井戸の壁面とパイプ本体との間に介装する硬質通水マットとからなることが開示されている。

特開平７−２７９５７２号公報

しかしながら、特許文献１に係る発明では、上述した従来の排水設備に係る問題点、すなわち、集水性及び施工に要する高コストに係る問題点を解消することはできない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、集水性及び施工性を向上させる排水設備及びその構築方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、請求項１に記載した排水設備の発明は、地下水を集水して排水する井戸を備えた排水設備であって、前記井戸は、外周壁に複数の集水孔を有する井戸用ストレーナパイプの外周に、粒径の相違するフィルタ材の層を外方に向かって複数積層して構成され、これら各層のフィルタ材の粒径を最も外周から内方に向かって大きくすることを特徴とするものである。
請求項１の発明では、井戸用ストレーナパイプ周辺の地層を安定させることできるので、井戸を長期間使用しても閉塞する可能性はほとんどない。また、井戸用ストレーナパイプを大型化させることなく、井戸の外周において地山からの地下水の集水性（透水性）も向上させることができる。

請求項２に記載した排水設備の発明は、請求項１に記載した発明において、前記井戸用ストレーナパイプの底部に、粒径の相違するフィルタ材の層を下方に向かって複数積層して、これら各層のフィルタ材の粒径を最も底部から上方に向かって大きくすることを特徴とするものである。
請求項２の発明では、井戸用ストレーナパイプの底部からの集水性も向上する。

請求項３に記載した排水設備の発明は、井戸と、該井戸に地下で連結されると共に集水可能な集水部材とを備え、地下水を集水して排水する排水設備であって、前記集水部材は、複数の集水孔を有する有孔管と、該有孔管内に充填されるフィルタ材とからなることを特徴とするものである。
請求項３の発明では、有孔管の内部にフィルタ材が充填されているので、長期間使用されても、有孔管が閉鎖されることなく長期に亘って効率的に集水を行うことができ集水機能が失われることはない。

請求項４に記載した排水設備の発明は、請求項３に記載した発明において、前記フィルタ材は、透水袋に充填されることを特徴とするものである。
請求項４の発明では、集水部材を埋設する際の施工が簡単となる。

請求項５に記載した排水設備の構築方法に係る発明は、井戸と、該井戸に地下で連結されると共に集水可能な集水部材とを備えた排水設備の構築方法であって、地表面から地下に向かう縦長孔を間隔を置いて複数構築するステップと、複数の支持管を順次前記縦長孔の内部から挿入して、各縦長孔間を地下で各支持管により連結するステップと、複数の集水孔を有する有孔管内に、内部にフィルタ材を充填した透水袋を充填した前記集水部材を複数製造するステップと、前記複数の集水部材を順次前記縦長孔の内部から挿入して、各縦長孔間の各支持管を押し出すようにして、各支持管を各集水部材に入れ替えるステップと、前記複数の縦長孔に対して少なくとも１箇所に井戸を構築するステップと、を備えたことを特徴とするものである。
請求項５の発明では、集水部材を、井戸を構築するための縦長孔を利用して埋設することができる。

請求項６に記載した排水設備の構築方法に係る発明は、井戸と、該井戸に地下で連結されると共に集水孔を有する有孔管とを備えた排水設備の構築方法であって、地表面から地下に向かう縦長孔を間隔を置いて複数構築するステップと、複数の支持管を順次前記縦長孔の内部から挿入して、各縦長孔間を地下で各支持管により連結するステップと、複数の前記有孔管を順次前記縦長孔の内部から挿入して、各縦長孔間の各支持管を押し出すようにして、各支持管を各有孔管に入れ替えるステップと、前記複数の縦長孔に対して少なくとも１箇所に井戸を構築するステップと、を備えたことを特徴とするものである。
請求項６の発明では、有孔管を、井戸を構築するための縦長孔を利用して埋設することができる。

請求項７に記載した排水設備の構築方法に係る発明は、請求項５または６に記載の発明において、前記複数の縦長孔に対して少なくとも１箇所に井戸を構築するステップでは、複数の縦長孔に対して少なくとも１箇所に、外周壁に複数の集水孔を有する井戸用ストレーナパイプの外周に、粒径の相違するフィルタ材の層を外方に向かって複数積層して、これら各層のフィルタ材の粒径を最も外周から内方に向かって大きくして構成される井戸を構築することを特徴とするものである。
請求項７の発明では、集水性及び施工性を向上させることができる。

本発明の排水設備において、井戸を、井戸用ストレーナパイプの外周に粒径の相違するフィルタ材の層を複数積層して、各層のフィルタ材の粒径を外側から内側に向かって大きく構成して、且つ、井戸に連結されると共に集水可能な集水部材を、複数の集水孔を有する有孔管と、該有孔管内に充填されるフィルタ材とから構成するので、井戸及び集水部材共に長期に亘って使用されても閉塞する可能性が極めて少なく、しかも、集水性を向上させることができる。
また、本発明の排水設備の構築方法によれば、有孔管または集水部材を、井戸を構築するための縦長孔を利用して埋設するので、従来のように、構造上不要な地面の開削施工等を無くすことができ、施工性を向上させることができる。

図１（ａ）は、本発明の実施の形態に係る排水設備の構成である井戸の平面図で、（ｂ）は井戸の断面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る排水設備の構築方法で、特に、井戸の構築方法を段階的に示した図である。図３は、本発明の実施の形態に係る排水設備の構築方法で、特に、集水部材の埋設方法を段階的に示した図である。図４は、本発明の実施の形態に係る排水設備の構成である集水部材の構築方法を段階的に示した図である。図５は、集水部材の埋設方法に係る他の実施形態を段階的に示した図である。図６（ａ）は、開削工法が採用される従来の排水設備の概略平面図で、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。図７（ａ）は、ベノト工法が採用される従来の排水設備の概略平面図で、（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿う概略断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図１〜図５に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係る排水設備１は、地下水を集水して排水するものであって、
井戸２（図１参照）と、該井戸２に地下で連結されると共に集水可能な複数の集水部材３（図４（ｃ）及び（ｄ）参照）とを備えている。
井戸２は、図１に示すように、井戸用ストレーナパイプ４と、該井戸用ストレーナパイプ４の外周全域に外方に向かって複数積層した所定幅の第１〜第３フィルタ外周層５ａ〜５ｃとから構成される。なお、井戸用ストレーナパイプ４の内部には、汲み上げ用の高揚程ポンプ（図示略）等が設置され、複数の集水孔１０を介して井戸用ストレーナパイプ４内に流入する地層の地下水を汲み上げて外部に排水する。

井戸用ストレーナパイプ４は、外周壁に集水孔１０を複数穿設した鋼管等で構成される。
井戸用ストレーナパイプ４の外周全域には、最も外周から内方に向かって第１フィルタ外周層５ａ、第２フィルタ外周層５ｂ、第３フィルタ外周層５ｃがこの順序で積層される。第１フィルタ外周層５ａには第１フィルタ材７ａが、また、第２フィルタ外周層５ｂには第２フィルタ材７ｂが、さらに、第３フィルタ外周層５ｃには第３フィルタ材７ｃがそれぞれ敷き詰められて構成される。各第１、第２及び第３フィルタ材７ａ、７ｂ、７ｃの粒径の大小は、第１フィルタ材７ａ＜第２フィルタ材７ｂ＜第３フィルタ材７ｃとなる。

また、井戸用ストレーナパイプ４内の底部全域には、最も底部から上方に向かって第１フィルタ材７ａよりなる第１フィルタ底部層６ａ、第２フィルタ材７ｂ（＞第１フィルタ部材７ａ）よりなる第２フィルタ底部層６ｂ、第３フィルタ材７ｃ（＞第２フィルタ部材７ｂ）よりなる第３フィルタ底部層６ｃがこの順序で積層される。第１〜第３フィルタ材７ａ、７ｂ、７ｃは、砕石、砂利、砂や硬質のプラスチック材等が使用される。
なお、本実施の形態では、井戸用ストレーナパイプ４の外周全域及び底部全域に３層のフィルタ層を積層したが、それ以上積層してもよい。

集水部材３は、図４に示すように、外周壁に集水孔１１を複数穿設した所定長さの鋼管等で構成される有孔管１２と、該有孔管１２内に充填されるフィルタ材１５とから構成される。本実施形態では、有孔管１２内にフィルタ材１５を透水性を有する透水袋１６を介して充填している。なお、フィルタ材１５は、砕石、砂利、砂や硬質のプラスチック材等が使用される。

次に、本排水設備１の構築方法であって、特に、集水部材３を埋設する方法を図３及び図４に基づいて説明する。
まず、図３（ａ）に示すように、地下に第１ケーシングチューブ１８ａ、１８ａを打ち込み、所定深さの縦長孔１９ａ、１９ｂを間隔を置いて複数構築する。
次に、図３（ａ）に示すように、隣接する縦長孔１９ａ、１９ｂのうち一方の縦長孔１９ａの内部から掘進機（図示略）を地中に略水平方向に押し出し、該掘進機の後に支持管であるヒューム管２２を順次後続させて、複数のヒューム管２２の管列を推進することで掘進機を他方の縦長孔１９ｂまで到達させて、隣接する縦長孔１９ａ、１９ｂ間を連結するように複数のヒューム管２２を埋設する。

次に、図４に示すように、有孔管１２内にフィルタ材１５入りの透水袋１６を充填して構成した集水部材３を複数用意する。具体的には、図４（ａ）に示すように、有孔管１２を立てた状態とする。続いて、図４（ｂ）に示すように、立てた有孔管１２内に透水袋１６を入れて、該透水袋１６の一端開口からフィルタ材１５を該透水袋１６内に隙間なく充填する。続いて、図４（ｃ）に示すように、透水袋１６の端部を結び、図４（ｄ）に示すように、フィルタ材１５入りの透水袋１６を有孔管１２に充填して構成した集水部材３を横向きに倒した状態とする。
次に、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、一方の縦長孔１９ａ内に集水部材３を横向きで順次挿入して、隣接する縦長孔１９ａ、１９ｂ間に配置された各ヒューム管２２を他方の縦長孔１９ｂ内へ順次押し出すように、各集水部材３の列を推進させて、隣接する縦長孔１９ａ、１９ｂ間の各ヒューム管２２を全て集水部材３に入れ替える。

また、集水部材３を隣接する縦長孔１９ａ、１９ｂ間に埋設する方法に係る他の実施形態を図５に基づいて説明する。
図５（ａ）に示すように、隣接する縦長孔１９ａ、１９ｂ間に複数のヒューム管２２（図３（ａ）参照）を埋設した後、一方の縦長孔１９ａの内部に有孔管１２だけを順次挿入して、隣接する縦長孔１９ａ、１９ｂ間に配置された各ヒューム管２２を他方の縦長孔１９ｂ内へ順次押し出すようにして有孔管１２の管列を推進させて、隣接する縦長孔１９ａ、１９ｂ間の各ヒューム管２２を全て有孔管１２に入れ替える。
次に、図５（ｂ）に示すように、フィルタ材１５入りの透水袋１６を一方の縦長孔１９ａの内部を経由して各有孔管１２の内部に挿入した後、圧送装置２３からフィルタ材１５入りの透水袋１６に砂や水等を噴射して所定位置まで圧送する。これを繰り返して、全有孔管１２内に複数のフィルタ材１５入りの透水袋１６を隙間なく充填するようにする。
なお、隣接する縦長孔１９ａ、１９ｂを地下で連結した複数の有孔管１２内にフィルタ材１５入りの透水袋１６を充填せずに、隣接する縦長孔１９ａ、１９ｂ間を有孔管１２だけで連結する場合もある。

次に、本排水設備１の構築方法であって、特に、縦長孔１９ａ、１９ｂに図１に示す井戸２の構築する方法を図２に基づいて説明する。
まず、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、縦長孔１９ａ、１９ｂを形成した第１ケーシングチューブ１８ａ内の底部全域に最も小さい粒径の第１フィルタ材７ａにより所定高さの第１フィルタ底部層６ａを構築する。

次に、図２（ｃ）に示すように、第１ケーシングチューブ１８ａよりも若干小径の第２ケーシングチューブ１８ｂを、第１ケーシングチューブ１８ａの内部に該第１ケーシングチューブ１８ａと同軸状に配置する。続いて、図２（ｄ）に示すように、第１フィルタ材７ａを、第１ケーシングチューブ１８ａと第２ケーシングチューブ１８ｂとの間の隙間に第１フィルタ底部層６ａ上面から地表面に至る範囲で充填して第１フィルタ外周層５ａを構築する。続いて、第１ケーシングチューブ１８ａを抜き取る。

次に、図２（ｅ）に示すように、第２ケーシングチューブ１８ｂ内の第１フィルタ底部層６ａ上全域に第２フィルタ材７ｂ（＞第１フィルタ部材７ａ）により所定高さの第２フィルタ底部層６ｂを構築する。
次に、第２ケーシングチューブ１８ｂよりも若干小径の第３ケーシングチューブ１８ｃを、第２ケーシングチューブ１８ｂの内部に該第２ケーシングチューブ１８ｂと同軸状に配置する。続いて、図２（ｆ）に示すように、第２フィルタ材７ｂを、第２ケーシングチューブ１８ｂと第３ケーシングチューブ１８ｃとの間の隙間に第２フィルタ底部層６ｂ上から地表面に至る範囲で充填して第２フィルタ外周層５ｂを構築する。続いて、第２ケーシングチューブ１８ｂを抜き取る。

次に、図２（ｇ）に示すように、第３ケーシングチューブ１８ｃ内の第２フィルタ底部層６ｂ上全域に第３フィルタ材７ｃ（＞第２フィルタ部材７ｂ）により所定高さの第３フィルタ底部層６ｃを構築する。
次に、第３ケーシングチューブ１８ｃよりも若干小径の第４ケーシングチューブ１８ｄを、第３ケーシングチューブ１８ｃの内部に該第３ケーシングチューブ１８ｃと同軸状に配置する。続いて、図２（ｈ）に示すように、第３フィルタ材７ｃを、第３ケーシングチューブ１８ｃと第４ケーシングチューブ１８ｄとの間の隙間に第３フィルタ底部層６ｃ上から地表面に至る範囲で充填して第３フィルタ外周層５ｃを構築する。続いて、第３ケーシングチューブ１８ｃを抜き取る。

最後に、第４ケーシングチューブ１８ｄの内側に井戸用ストレーナパイプ４を配置した後、第４ケーシングチューブ１８ｄを抜き取り、井戸２を完成させる。また、井戸用ストレーナパイプ４の内部には、汲み上げ用の高揚程ポンプ（図示略）等が設置される。

なお、上述した第２〜第４ケーシングチューブ１８ｂ〜１８ｄを、透水性を有するチューブで構成すれば、第２〜第４ケーシングチューブ１８ｂ〜１８ｄを抜き取る工程を省略することができる。この形態の場合には、第３フィルタ外周層５ｃと井戸用ストレーナパイプ４との間に第４ケーシングチューブ１８ｄが位置するようになる。この結果、第３フィルタ外周層５ｃからの第３フィルタ材７ｃが井戸用ストレーナパイプ４の集水孔１０を介して井戸用ストレーナパイプ４の内部に侵入して堆積することを抑制することができる。
また、本実施の形態では、縦長孔１９ａ、１９ｂの両方に井戸２を構築したが、複数の縦長孔１９ａ、１９ｂのうち少なくとも１箇所に井戸２を構築してもよい。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る排水設備１では、特に井戸２については、井戸用ストレーナパイプ４の外周全域に、最も外周から内方に向かって第１フィルタ材７ａよりなる第１フィルタ外周層５ａ、第２フィルタ材７ｂよりなる第２フィルタ外周層５ｂ、第３フィルタ材７ｃよりなる第３フィルタ外周層５ｃをこの順序で積層して、第１、第２及び第３フィルタ材７ａ、７ｂ、７ｃの粒径の大小を、第１フィルタ材７ａ＜第２フィルタ材７ｂ＜第３フィルタ材７ｃとする。これによって、井戸用ストレーナパイプ４周辺の地層を安定させることできるので、各井戸２を長期間使用しても閉塞する可能性はほとんどない。また、大型の井戸用ストレーナパイプを採用することなく、井戸２の外周における地山からの地下水の集水性を向上させることもできる。また、集水部材３については、複数の集水孔１１を有する有孔管１２と、該有孔管１２内に充填されるフィルタ材１５とから構成されるので、長期間使用しても有孔管１２が閉塞する可能性はほとんどないので、集水機能を失うことはない。

本発明の実施の形態に係る排水設備１において、井戸２に複数の集水部材３を地下で連結するには、井戸２を構築するための隣接する縦長孔１９ａ、１９ｂ間に、支持管としてのヒューム管２２を一方の縦長孔１９ａを利用して複数埋設した後、一方の縦長孔１９ａ内へ順次集水部材３を挿入すると共に各ヒューム管２２を他方の縦長孔１９ｂ内へ順次押し出すようにして、各ヒューム管２２を全て集水部材３に入れ替えるようする。その後、隣接する縦長孔１９ａ、１９ｂのうち少なくとも１箇所に図１に示す井戸２を構築する。これにより、従来のように、構造上不要な地面の開削施工等を無くすことができ、施工性を向上させることができる。

１排水設備，２井戸，３集水部材，４井戸用ストレーナパイプ，５ａ〜５ｃ第１〜第３フィルタ外周層，６ａ〜６ｃ第１〜第３フィルタ底部層，７ａ〜７ｃ第１〜第３フィルタ部材，１０集水孔（井戸用ストレーナパイプ側），１１集水孔（有孔管側），１２有孔管，１５フィルタ部材，１６透水袋，１９ａ、１９ｂ縦長孔，２２ヒューム管（支持管）

Claims

地下水を集水して排水する井戸を備えた排水設備であって、
前記井戸は、外周壁に複数の集水孔を有する井戸用ストレーナパイプの外周に、粒径の相違するフィルタ材の層を外方に向かって複数積層して構成され、これら各層のフィルタ材の粒径を最も外周から内方に向かって大きくすることを特徴とする排水設備。
前記井戸用ストレーナパイプの底部に、粒径の相違するフィルタ材の層を下方に向かって複数積層して、これら各層のフィルタ材の粒径を最も底部から上方に向かって大きくすることを特徴とする請求項１に記載の排水設備。
井戸と、該井戸に地下で連結されると共に集水可能な集水部材とを備え、地下水を集水して排水する排水設備であって、
前記集水部材は、複数の集水孔を有する有孔管と、該有孔管内に充填されるフィルタ材とからなることを特徴とする排水設備。
前記フィルタ材は、透水袋に充填されることを特徴とする請求項３に記載の排水設備。
井戸と、該井戸に地下で連結されると共に集水可能な集水部材とを備えた排水設備の構築方法であって、
地表面から地下に向かう縦長孔を間隔を置いて複数構築するステップと、
複数の支持管を順次前記縦長孔の内部から挿入して、各縦長孔間を地下で各支持管により連結するステップと、
複数の集水孔を有する有孔管内に、内部にフィルタ材を充填した透水袋を充填した前記集水部材を複数製造するステップと、
前記複数の集水部材を順次前記縦長孔の内部から挿入して、各縦長孔間の各支持管を押し出すようにして、各支持管を各集水部材に入れ替えるステップと、
前記複数の縦長孔に対して少なくとも１箇所に井戸を構築するステップと、
を備えたことを特徴とする排水設備の構築方法。
井戸と、該井戸に地下で連結されると共に集水孔を有する有孔管とを備えた排水設備の構築方法であって、
地表面から地下に向かう縦長孔を間隔を置いて複数構築するステップと、
複数の支持管を順次前記縦長孔の内部から挿入して、各縦長孔間を地下で各支持管により連結するステップと、
複数の前記有孔管を順次前記縦長孔の内部から挿入して、各縦長孔間の各支持管を押し出すようにして、各支持管を各有孔管に入れ替えるステップと、
前記複数の縦長孔に対して少なくとも１箇所に井戸を構築するステップと、
を備えたことを特徴とする排水設備の構築方法。
前記複数の縦長孔に対して少なくとも１箇所に井戸を構築するステップでは、複数の縦長孔に対して少なくとも１箇所に、外周壁に複数の集水孔を有する井戸用ストレーナパイプの外周に、粒径の相違するフィルタ材の層を外方に向かって複数積層して、これら各層のフィルタ材の粒径を最も外周から内方に向かって大きくして構成される井戸を構築することを特徴とする請求項５または６に記載の排水設備の構築方法。