JP2015031124A - Groundwater guidance system and groundwater guiding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の帯水層を有する地盤において一方の帯水層から他方の帯水層に地下水を移送させる地下水誘導装置及び地下水誘導方法に関する。 The present invention relates to a groundwater guidance device and a groundwater guidance method for transferring groundwater from one aquifer to the other aquifer in a ground having a plurality of aquifers.
地盤を掘削してトンネル等の構造物を造るための空間を形成する際には、地盤が崩れることを防止するための土留め壁が造られる。このように土留め壁が造られれば、周囲に地下水を含む帯水層が存在していても、土留め壁によって地下水の流入が遮られることとなる。しかし、土留め壁を配置した場合でも、掘削空間の底面より高い位置に帯水層の地下水位が位置する場合には、帯水層内の地下水が土留め壁を下から回りこんで下から掘削空間に地下水が浸み出してくることがある。そこで、帯水層の地下水を移送させて地下水位を下げ地下水の水圧を低下させることにより、地下水が掘削空間に浸み出す事態を回避することができる。 When a space for excavating the ground to form a structure such as a tunnel is formed, a retaining wall is formed to prevent the ground from collapsing. If the earth retaining wall is constructed in this way, the earth retaining wall blocks the inflow of ground water even if an aquifer containing ground water exists in the surrounding area. However, even if the earth retaining wall is placed, if the groundwater level of the aquifer is located higher than the bottom of the excavation space, the groundwater in the aquifer will run around the earth retaining wall from below and Groundwater may seep into the excavation space. Therefore, by transferring groundwater in the aquifer and lowering the groundwater level and lowering the water pressure of the groundwater, it is possible to avoid a situation where groundwater seeps into the excavation space.
このように帯水層の地下水を移送させる工法は、特開平6−322797号公報に開示されている。この公報には、複数の帯水層を有する地盤を掘削して井戸を形成し、この井戸内で層別揚水注水装置を稼動させることによって、下部帯水層から上部帯水層に地下水を移送させる工法が記載されている。層別揚水注水装置は、地下水を通す複数の処理水管と、下部帯水層の地下水を汲み上げるポンプと、上部帯水層と下部帯水層の間に位置する不透水層に対面する遮水パッカと、を備えている。この層別揚水注水装置では、下部帯水層から地下水をくみ上げて上部帯水層に移送させており、地下水を地上まで汲み上げていないので、地下水を下水道に流す作業が不要となっている。 A method for transferring groundwater in the aquifer in this way is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-322797. In this publication, groundwater having a plurality of aquifers is excavated to form a well, and groundwater is transferred from the lower aquifer to the upper aquifer by operating a stratified pumping water injection device in this well. The construction method is described. The stratified pumping equipment consists of multiple treated water pipes that allow groundwater to pass through, a pump that pumps up groundwater in the lower aquifer, and a water-impervious packer that faces an impermeable layer located between the upper and lower aquifers. And. In this stratified pumping device, groundwater is pumped from the lower aquifer and transferred to the upper aquifer, and the groundwater is not pumped up to the ground.
地下水を地上まで汲み上げて下水道に流す場合、下水道使用料金等、下水処理に関するコストが掛かるという問題がある。また、上述したように、層別揚水注水装置では、地下水の移送を行う際に、地下水をくみ上げるためのポンプや複数の処理水管等の配管設備を掘削孔に挿入しなければならない。また、ポンプの大きさは移送させる地下水の量によって変わり、地下水の量によってはポンプのサイズが大きくなる場合がある。このようにポンプが大きいと、掘削しなければならない掘削孔も大きくなるので、掘削孔の掘削時間が長期化することがある。従って、帯水層の地下水を移送させる時間を短縮させることができず、地下水の移送を容易に行えないという問題がある。 When the groundwater is pumped up to the ground and flows into the sewer, there is a problem that costs relating to sewage treatment such as a sewerage usage fee are required. In addition, as described above, in the stratified pumping water injection apparatus, when transferring groundwater, piping equipment such as a pump for pumping up groundwater and a plurality of treated water pipes must be inserted into the excavation hole. The size of the pump varies depending on the amount of groundwater to be transferred, and the size of the pump may increase depending on the amount of groundwater. When the pump is large in this way, the drilling holes that must be drilled also increase, and the drilling time for the drilling holes may be prolonged. Therefore, there is a problem that the time for transferring the groundwater in the aquifer cannot be shortened and the transfer of the groundwater cannot be performed easily.
本発明は、地下水の移送を容易に行うことができる地下水誘導装置及び地下水誘導方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the groundwater guidance apparatus and groundwater guidance method which can perform the transfer of groundwater easily.
本発明の地下水誘導装置は、不透水層の上部に位置する上部帯水層と、不透水層の下部に位置する下部帯水層とを有する地盤を掘削して地表から下部帯水層まで延在する掘削孔を形成し、上部帯水層及び下部帯水層のいずれか一方の帯水層から他方の帯水層に地下水を移送させる地下水誘導装置において、掘削孔に上方から挿入される管状部と、管状部の上部又は上下部を封止する封止部と、管状部に設けられ、管状部を掘削孔に挿入したときに一方の帯水層に対面し、一方の帯水層から地下水を管状部内に受け入れる地下水導入部と、管状部に設けられ、管状部を掘削孔に挿入したときに他方の帯水層に対面し、管状部から地下水を他方の帯水層に排出する地下水導出部と、地下水導入部から導入された地下水を地下水導出部に導く流路と、流路を開閉する逆止弁と、を有し、管状部内で上下に摺動して往復運動を行うピストン部と、を備えている。 The groundwater guidance device of the present invention excavates a ground having an upper aquifer located above the impermeable layer and a lower aquifer located below the impermeable layer and extends from the surface to the lower aquifer. In a groundwater guidance device that forms an existing excavation hole and transfers groundwater from one of the upper aquifer and the lower aquifer to the other aquifer, a tubular tube inserted from above into the excavation hole Part, a sealing part that seals the upper part or upper and lower part of the tubular part, and provided in the tubular part, facing one aquifer when the tubular part is inserted into the excavation hole, and from one aquifer Groundwater that is provided in the tubular portion and receives the groundwater into the tubular portion, faces the other aquifer when the tubular portion is inserted into the excavation hole, and discharges groundwater from the tubular portion to the other aquifer A lead-out section, and a flow path for guiding the groundwater introduced from the groundwater introduction section to the groundwater lead-out section It includes a check valve for opening and closing the passage, and includes a piston portion which reciprocates to slide up and down within the tubular portion.
一方の帯水層における地下水を他方の帯水層に移送させる場合において、地下水が地表にまで汲み上げられると、地下水が空気に触れることによって変質することがある。このように地下水が変質すると、地下水の処理が困難になるという問題を生じさせる。そこで、本発明の地下水誘導装置では、地下水が一方の帯水層から管状部に入り込み、管状部内の地下水は、ピストン部の往復運動によって地下水導出部側に押し込まれた後に他方の帯水層に排出される。よって、地下水が地表まで汲み上げられることはないので、地下水が変質する事態を回避することができると共に下水処理に関するコストを抑えることができる。また、ピストン部の往復運動によって地下水を移送させているので、地下水を移送させるためのポンプや複数の処理水管は不要となる。よって、移送させる地下水の量が多い場合には、ピストン部の往復回数を増やしたりピストン部の往復速度を速めたりすればよく、掘削孔を大きくする必要はないので、掘削孔の掘削時間が長期化する事態を回避することができる。従って、地下水の移送を容易に行うことが可能となる。更に、封止部によって管状部の上部又は上下部を封止しているので、封止部の上下位置を調整することによって地下水を移送させる対象の帯水層の位置を正確に定めることができる。従って、地下水の移送量を必要最小限に減少させることができるので、環境負荷を低減させることが可能となる。 In the case where groundwater in one aquifer is transferred to the other aquifer, if the groundwater is pumped up to the ground surface, the groundwater may be altered by contact with air. If the groundwater is altered in this way, it causes a problem that it becomes difficult to treat the groundwater. Therefore, in the groundwater guidance device of the present invention, groundwater enters the tubular portion from one aquifer, and the groundwater in the tubular portion is pushed into the groundwater outlet portion side by the reciprocating motion of the piston portion and then into the other aquifer. Discharged. Therefore, since the groundwater is not pumped up to the ground surface, it is possible to avoid the situation where the groundwater is deteriorated and to suppress the cost related to the sewage treatment. Moreover, since the ground water is transferred by the reciprocating motion of the piston portion, a pump and a plurality of treated water pipes for transferring the ground water are not necessary. Therefore, when the amount of groundwater to be transferred is large, it is only necessary to increase the number of reciprocations of the piston part or increase the reciprocating speed of the piston part, and it is not necessary to enlarge the drilling hole. Can be avoided. Therefore, it becomes possible to transfer groundwater easily. Furthermore, since the upper part or the upper and lower parts of the tubular part are sealed by the sealing part, the position of the aquifer to which the groundwater is transferred can be accurately determined by adjusting the vertical position of the sealing part. . Therefore, since the amount of groundwater transferred can be reduced to the minimum necessary, the environmental load can be reduced.
また、ピストン部に往復運動を行わせる駆動手段を備え、駆動手段は、地表よりも上方に設置されている。 Moreover, the drive part which makes a piston part perform reciprocating motion is provided, and the drive part is installed above the ground surface.
ここで、上述した従来の層別揚水注水装置のように、ポンプや複数の処理水管が掘削孔内に挿入されている場合には、メンテナンス時にポンプや複数の処理水管を掘削孔から抜き取らなければならないので手間がかかる。更に、ポンプや複数の処理水管が掘削孔内にあると、土や水が詰まり易いという問題もある。これに対して、本発明の地下水誘導装置のように、ピストン運動を利用して地下水の移送を行わせているので、駆動手段を地表よりも上方に設置することを可能にし、駆動手段に土や水が詰まることなく、メンテナンスを容易に行うことが可能となる。 Here, when a pump and a plurality of treated water pipes are inserted into the excavation hole as in the conventional stratified pumping water injection apparatus described above, the pump and the plurality of treated water pipes must be removed from the excavation hole during maintenance. It takes time and effort. Furthermore, when the pump and the plurality of treated water pipes are in the excavation hole, there is a problem that soil and water are easily clogged. On the other hand, since the groundwater is transferred using the piston motion as in the groundwater guidance device of the present invention, it is possible to install the drive means above the ground surface, Maintenance can be easily performed without being clogged with water.
また、地下水導入部は、管状部の一端側に設けられて地下水を管状部内に導入するための複数の地下水導入孔を有し、地下水導出部は、管状部の他端側に設けられて管状部内の地下水を導出するための複数の地下水導出孔を有する。 The groundwater introduction part is provided on one end side of the tubular part and has a plurality of groundwater introduction holes for introducing groundwater into the tubular part, and the groundwater outlet part is provided on the other end side of the tubular part and is tubular. It has a plurality of groundwater outlet holes for extracting groundwater in the section.
このように、管状部の一端側に設けられた地下水導入部が複数の地下水導入孔を有し、管状部の他端側に設けられた地下水導出部が複数の地下水導出孔を有する構成にすると、管状部の一端側及び他端側に穴を開けるだけで、大きな石を通さないフィルタとして地下水導入部及び地下水導出部を構成することができる。 As described above, the groundwater introduction part provided on one end side of the tubular part has a plurality of groundwater introduction holes, and the groundwater leadout part provided on the other end side of the tubular part has a plurality of groundwater introduction holes. The groundwater introduction part and the groundwater lead-out part can be configured as a filter that does not allow large stones to pass by simply making holes in one end side and the other end side of the tubular part.
また、ピストン部の外側には、管状部の内側面上で摺動するシール部が配置されている。 A seal portion that slides on the inner surface of the tubular portion is disposed outside the piston portion.
このようにシール部が配置されていると、シール部が管状部の内側面に密着した状態となるので、ピストン部の往復運動によって管状部内を加圧又は減圧させ易くなる。よって、地下水導入部から管状部内に地下水を導入させ易くなると共に、ピストン部の下流側に移送した地下水をより効率よく地下水導出部から排出させることができる。 When the seal portion is arranged in this manner, the seal portion is in close contact with the inner side surface of the tubular portion, so that the inside of the tubular portion is easily pressurized or depressurized by the reciprocating motion of the piston portion. Therefore, it becomes easy to introduce groundwater into the tubular part from the groundwater introduction part, and groundwater transferred to the downstream side of the piston part can be discharged from the groundwater outlet part more efficiently.
本発明の地下水誘導方法は、不透水層の上部に位置する上部帯水層と、不透水層の下部に位置する下部帯水層とを有する地盤を掘削して地表から少なくとも下部帯水層まで延在する掘削孔を形成し、上部帯水層及び下部帯水層のいずれか一方の帯水層から他方の帯水層に地下水を移送させる地下水誘導方法において、上部又は上下部が封止された管状部を掘削孔に上方から挿入し、管状部に設けられた地下水導入部を一方の帯水層に対面させると共に、管状部に設けられた地下水導出部を他方の帯水層に対面させる管状部挿入工程と、地下水導入部から導入された地下水を地下水導出部に導く流路と、流路を開閉する逆止弁と、を有するピストン部を、管状部内で上下に摺動させて往復運動を行わせるピストン往復工程と、を備えている。 The groundwater guidance method of the present invention excavates the ground having an upper aquifer located above the impermeable layer and a lower aquifer located below the impermeable layer to at least the lower aquifer from the surface. In the groundwater guidance method in which an extended excavation hole is formed and groundwater is transferred from one of the upper aquifer and the lower aquifer to the other aquifer, the upper or upper part is sealed. The tubular section is inserted into the excavation hole from above, the groundwater introduction section provided in the tubular section faces one aquifer, and the groundwater lead-out section provided in the tubular section faces the other aquifer. A piston part having a tubular part insertion step, a flow path for guiding ground water introduced from the ground water introduction part to the ground water outlet part, and a check valve for opening and closing the flow path is slid up and down in the tubular part to reciprocate. A piston reciprocating step for causing movement.
本発明の地下水誘導方法では、管状部挿入工程で管状部が掘削孔に挿入されると、一方の帯水層における地下水が地下水導入部から管状部に入り込む。そして、ピストン往復工程では、ピストン部の往復運動によって管状部内の地下水を、地下水導出部側に押し込んで地下水導出部から他方の帯水層に排出させる。よって、地下水が地上に汲み上げられることが無いので、地下水が変質する事態を回避することができると共に下水処理に関するコストを抑えることができる。また、ピストン部の往復運動によって地下水を移送させているので、ポンプや複数の処理水管は不要である。よって、移送させる地下水の量が多い場合には、ピストン部の往復回数を増やしたりピストン部の往復速度を速めたりすればよく、掘削孔を大きくする必要はないので掘削孔の掘削時間が長期化する事態を回避することができる。従って、地下水の移送を容易に行うことが可能となる。更に、管状部の上部又は上下部が封止されているので、管状部の上下位置を調整することによって地下水を移送させる対象の帯水層の位置を正確に定めることができる。従って、地下水の移送量を必要最小限に減少させることができるので、環境負荷を低減させることが可能となる。 In the groundwater guidance method of the present invention, when the tubular part is inserted into the excavation hole in the tubular part insertion step, the groundwater in one aquifer enters the tubular part from the groundwater introduction part. In the piston reciprocating step, the groundwater in the tubular portion is pushed into the groundwater outlet portion side by the reciprocating motion of the piston portion, and is discharged from the groundwater outlet portion to the other aquifer. Therefore, since groundwater is not pumped up on the ground, the situation where groundwater changes in quality can be avoided and the cost regarding sewage treatment can be suppressed. Moreover, since the ground water is transferred by the reciprocating motion of the piston part, a pump and a plurality of treated water pipes are unnecessary. Therefore, if the amount of groundwater to be transferred is large, it is only necessary to increase the number of reciprocations of the piston part or increase the reciprocating speed of the piston part. You can avoid the situation. Therefore, it becomes possible to transfer groundwater easily. Furthermore, since the upper part or the upper and lower parts of the tubular part are sealed, the position of the aquifer to which the groundwater is transferred can be accurately determined by adjusting the vertical position of the tubular part. Therefore, since the amount of groundwater transferred can be reduced to the minimum necessary, the environmental load can be reduced.
本発明によれば、地下水の移送を容易に行うことができる。 According to the present invention, groundwater can be easily transferred.
以下、図面を参照しつつ本発明に係る地下水誘導装置及び地下水誘導方法の好適な実施形態について詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a groundwater guidance device and a groundwater guidance method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示されるように、地盤1を掘削して形成した掘削空間Sに地下構造物を建設する際には、地盤1が掘削空間Sに崩れるのを防止するために土留め壁2が用いられる。地盤1は、第1〜第3の帯水層3,5,7と、第1〜第3の不透水層4,6,8とを有しており、地表9から、第1の帯水層3、第1の不透水層4、第2の帯水層(上部帯水層)5、第2の不透水層6、第3の帯水層(下部帯水層)7、第3の不透水層8の順で積層されている。第1〜第3の帯水層3,5,7は、砂礫で構成されており、地下水を含む層である。第1〜第3の不透水層4,6,8は、粘度質で水を通しにくい層である。また、掘削空間Sは、第3の帯水層7における途中の深さまで地盤1が掘削されて形成されている。
As shown in FIG. 1, when constructing an underground structure in an excavation space S formed by excavating the
以上のような地盤1では、掘削空間Sの底面Bより高い位置に帯水層5の地下水位H1が位置しているので、帯水層5内の地下水が土留め壁2を下から回りこんで掘削空間Sの底面Bから地下水が浸み出してくることがある。そこで、地下水誘導装置10を用いて、第2の帯水層5の地下水を第3の帯水層7に移送させて地下水位H1を下げることによって地下水の水圧を低下させれば、上記の問題を回避することができる。
In the
第2の帯水層5における地下水を移送させる地下水誘導装置10は、地盤1を地表9から不透水層8まで鉛直方向に掘削して断面が円形に形成された掘削孔Aに上方から挿入される管状部11を備えている。地下水誘導装置10は、管状部11内に第2の帯水層5における地下水を流入させて第3の帯水層7に移送させる。図1及び図2に示されるように、地下水誘導装置10は、管状部11と、管状部11内に地下水を流入させるための地下水導入部12と、地下水を管状部11から排出させるための地下水導出部13と、管状部11を上方から封止する第1のパッカ(封止部)14と、管状部11を下方から封止する第2のパッカ(封止部)15と、管状部11内で上下に往復運動するピストン部20と、を備えている。
A
地下水導入部12は、円管状となっており、管状部11の上側で連続している。地下水導入部12は、縦長の地下水流入孔12aを多数有している。各地下水導入孔12aは、帯水層5の砂礫が入らない程度の小さな穴となっているので、帯水層5に含まれた地下水のみを通すことが可能となっている。また、地下水導出部13は、地下水導入部12と同様、縦長の地下水導出孔13aを多数有している。地下水導出部13は、管状部11の下部で連続している点以外は、地下水導入部12と同一構成となっている。
The
図1に示されるように、管状部11、地下水導入部12及び地下水導出部13における上下方向の長さの合計は、不透水層6の上下方向の長さより長く、第2の帯水層5の上端と第3の帯水層7の下端との間における上下方向の長さより短くなっている。よって、管状部11、地下水導入部12及び地下水導出部13を掘削孔A内に挿入したときには、地下水導入部12を第2の帯水層5に対面させると共に地下水導出部13を第3の帯水層7に対面させることが可能となっている。また、管状部11、地下水導入部12及び地下水導出部13の径は、掘削孔Aの径と同程度か掘削孔Aの径より若干小さい程度となっており、掘削孔Aに挿入したときに、管状部11、地下水導入部12及び地下水導出部13の外側が掘削孔Aの内側面Nに接触するようになっている。
As shown in FIG. 1, the sum of the vertical lengths of the
図2に示されるように、第1のパッカ14は、管状部11の上端に配置されており、内部に窒素ガスが供給されることにより膨張する。この窒素ガスは、地上の窒素ガスボンベ(不図示)から第1のパッカ14に供給される。第1のパッカ14には、管状部11の内部でピストン部20を保持するピストン保持部16を挿通する挿通孔14aが設けられている。棒状のピストン保持部16は、Oリング14bを介して挿通孔14a内に挿入されることにより第1のパッカ14を保持する。
As shown in FIG. 2, the
第1のパッカ14は、地下水の移送作業を行う前は図2に示されるように収縮した状態となっている。そして、管状部11が掘削孔Aに挿入されて第1のパッカ14が膨張したときには、第1のパッカ14が掘削孔Aの内側面Nとピストン保持部16に密着する。よって、管状部11の上端を封止することが可能となる。また、第2のパッカ15は、第1のパッカ14と同様、挿通孔15aとOリング15bとを備えている。第2のパッカ15は、地下水導出部13の下部に配置されている点以外は、第1のパッカ14と同一の構成となっている。
The
ピストン保持部16は、管状部11、地下水導入部12及び地下水導出部13の内部に挿通されており、管状部11内でピストン部20を保持している。よって、ピストン保持部16が上下に移動することによってピストン部20の往復運動が可能となっている。ピストン部20は、略円柱状となっており、ピストン部20の外側には第1のOリング(シール部)21を保持する第1の環状凹部20aと、第2のOリング(シール部)22を保持する第2の環状凹部20bとが上下一対として設けられている。
The
図2及び図3に示されるように、第1の環状凹部20aに保持された第1のOリング21と、第2の環状凹部20bに保持された第2のOリング22は、掘削孔Aの内側面Nに密着する。また、ピストン部20は、上下に貫通する一対の流路23と、ピストン部20の下面20cで流路23を開閉する一対の逆止弁24とを備えている。逆止弁24は、ピストン部20の下面20cに沿って延在する軸部24aを中心として板状の開閉部24bが揺動する構成となっている。よって、流路23を通って上から下に地下水が流れると軸部24aを中心として開閉部24bが開き、下から上に向かって地下水が流れると軸部24aを中心として開閉部24bが閉じる。このような軸部24aと開閉部24bによって逆止弁24が構成されているので、簡易な構造となっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the first O-
図1に示されるように、ピストン保持部16の上端は、ピストン部20を上下に往復運動させる駆動手段30に連結されている。駆動手段30は、地表9に設置される架台31と、架台31に連結されると共に棒状のピストン保持部16を上下に移動させる棒保持部32と、を備えている。棒保持部32は、筒状の雌螺子部32aを有しており、この雌螺子部32aにピストン保持部16の上部側の雄螺子部16aを螺合させることによって、ピストン保持部16を保持している。棒保持部32の内部には、モータと、モータの駆動力を雌螺子部32aに伝達させるギヤ群と、が設けられている。駆動手段30は、モータで雌螺子部32aを回転させることにより、ピストン保持部16を上下に移動させてピストン部20を管状部11内で上下に往復運動させる。
As shown in FIG. 1, the upper end of the
次に、地下水誘導装置10を用いて第2の帯水層5から第3の帯水層7に地下水を移送させる地下水誘導方法について、図1、図2及び図4を参照しながら説明する。まず、地盤1を地表9から第3の不透水層8まで掘削して掘削孔Aを形成する。そして、地下水導出部13、管状部11及び地下水導入部12を掘削孔Aに上方から挿入し、地下水導入部12の外側を第2の帯水層5の下端部分に対面させると共に地下水導出部13の外側を第3の帯水層7に対面させる(管状部挿入工程)。
Next, a groundwater guidance method for transferring groundwater from the
その後、パッカ14,15とピストン部20とを保持するピストン保持部16を上方から掘削孔Aに挿入し、ピストン部20を管状部11に挿入させてOリング21,22を管状部11の内側面11a上で摺動させた状態にしておく。この状態でパッカ14,15に窒素ガスを供給してパッカ14,15を膨張させ、管状部11、地下水導入部12及び地下水導出部13の内部を密封する。そして、図4(a)に示されるように、第2の帯水層5の下端から地下水W1が地下水導入部12の地下水導入孔12aに入り込んで管状部11内部に移送される。管状部11内に移送された地下水W1は、管状部11内を落下してピストン部20の流路23に上方から入り込み、この地下水W1によって逆止弁24は開放される。
Thereafter, the
このように帯水層5の下端から地下水導入部12を介して管状部11に流入した地下水W1は、ピストン部20の下方に移送されるが、これと同時に駆動手段30の駆動によってピストン部20が上下に往復運動する。すなわち、パッカ14,15を膨張させた後に駆動手段30のモータを駆動させるとピストン保持部16が上下移動し、これに伴いピストン部20が上下に往復運動する(ピストン往復工程)。
Thus, the groundwater W1 that has flowed into the
ここで、図4(a)及び図4(b)に示されるように、ピストン部20を上方に移動させると、ピストン部20に対して地下水W1は下方に相対移動するので逆止弁24が流路23を開放し、地下水W1はピストン部20の下方に移送される。また、ピストン部20を下方に移動させると、地下水W1はピストン部20に対して上方に相対移動することとなるので、逆止弁24が流路23を閉塞させる。そして、逆止弁24が流路23を閉塞させることによりピストン部20の上方が減圧されピストン部20の下方が加圧されるので、第2の帯水層5から地下水W1が管状部11内に流入すると共に、ピストン部20の下方に移送された地下水W1は地下水導出部13の地下水導出孔13aから第3の帯水層7に押し出されることとなる。
Here, as shown in FIGS. 4A and 4B, when the
このように地下水誘導装置10では、第2の帯水層5における地下水W1を第3の帯水層7に移送させることができるので、ピストン部20の往復運動によって第2の帯水層5の地下水位H1を地下水位H2のように低下させることができる。
Thus, in the
以上のように地下水誘導装置10及び地下水誘導装置10を用いた地下水誘導方法では、地下水W1が第2の帯水層5から管状部11に入り込み、管状部11内の地下水W1は、ピストン部20の往復運動によって地下水導出部13側に押し込まれた後に第3の帯水層7に排出される。よって、地下水W1が地表9まで汲み上げられることはないので地下水W1が空気に触れて変質する事態を回避することができると共に下水処理に関するコストを抑えることができる。
As described above, in the
また、ピストン部20の往復運動で地下水W1を移送させているので、地下水W1を移送させるためのポンプや複雑な処理水管は不要である。よって、移送させる地下水W1の量が多い場合には、ピストン部20の往復回数を増やしたりピストン部20の往復速度を速めたりすればよく、大きい掘削孔Aを形成する必要がないので、掘削孔Aの掘削時間が長期化する事態を回避することができる。従って、地下水W1の移送を容易に行うことができる。更に、地下水誘導装置10では、第1及び第2のパッカ14,15によって管状部11の上下部を封止しているので、パッカ14,15の上下位置を調整することによって地下水を移送させる対象の帯水層(この場合は第2の帯水層5と第3の帯水層7)の位置を正確に定めることができる。従って、地下水の移送量を必要最小限に減少させることができるので、環境負荷を低減させることが可能となる。
Moreover, since the groundwater W1 is transferred by the reciprocating motion of the
また、地下水誘導装置10では、ピストン部20によるピストン運動を利用して地下水W1の移送を行っているので、駆動手段30を地表9よりも上方に設置することを可能にしている。よって、駆動手段30に土や水が詰まることを回避すると共に、メンテナンスを容易に行うことができる。
Further, in the
また、地下水誘導装置10では、管状部11の上側に設けられた地下水導入部12が複数の地下水導入孔12aを有し、管状部11の下端に設けられた地下水導出部13が複数の地下水導出孔13aを有する構成となっている。このように、管状部11に穴を開けるだけで、大きな石を通さないフィルタとして地下水導入部12及び地下水導出部13を構成することができる。
Further, in the
また、ピストン部20の外側には、管状部11の内側面11a上で摺動するOリング21,22が配置されているので、Oリング21,22は管状部11の内側面11aに密着した状態となっている。よって、地下水導入部12から管状部11内に地下水W1を導入させ易くなると共に、ピストン部20の下流側に移送された地下水W1をより効率よく地下水導出部13から排出させることができる。
Further, since the O-
本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
上記実施形態では、地下水誘導装置10を用いて土留め壁2の背後における第2の帯水層5の地下水位H1を低下させたが、図5に示されるように、軟弱地盤51の液状化対策として自然地下水位H4を低下させる場合でも地下水誘導装置10を用いることは可能である。すなわち、地盤中の帯水層における地下水位を低下させる用途であれば、地下水誘導装置10を採用することが可能である。
In the said embodiment, although the groundwater level H1 of the
図5に示されるように、地盤51の上部には構造物K1,K2が設けられており、地盤51には、構造物K1,K2の直下に地下水が流入するのを防止するための一対の止水壁52が打設されている。地盤51における止水壁52で挟まれた領域51Aには、地下水誘導装置10の管状部11を挿入するための掘削孔Aが3箇所に形成されている。各掘削孔Aに管状部11を挿入して地下水誘導装置10を稼動させることにより、第2の帯水層5における地下水を第3の帯水層7に移送する。このように止水壁52で挟まれた領域51Aにおける地下水を移送することにより、領域51A内における地下水位を自然地下水位H4から地下水位H3に低下させることも可能となる。
As shown in FIG. 5, structures K1 and K2 are provided on the upper portion of the
また、地下水誘導装置10は、ポンプではなくピストン部20で地下水を移送しているので、ポンプを使用した場合と比較して、地下水の移送量の微調整が可能になると共に地下水の移送量を低減させることも可能となる。このように地下水の移送量が低減可能となっているので、地上に位置する構造物K1,K2への影響を低減させることも可能となる。
In addition, since the
また、上記実施形態では、上側の帯水層5から下側の帯水層7に地下水W1を移送させる地下水誘導装置10について説明したが、建設現場によっては下側の帯水層7から上側の帯水層5に地下水を移送させなければならない場合もある。このような場合には、図6に示されるように、下側の帯水層7から上側の帯水層5に地下水W2を移送する変形例の地下水誘導装置60を用いることができる。
Moreover, in the said embodiment, although the
変形例の地下水誘導装置60が上記実施形態の地下水誘導装置10と異なる点は、地下水導入部及び地下水導出部の上下位置と、逆止弁の上下位置とが逆になっている点のみである。すなわち、変形例の地下水誘導装置60において、地下水導入部62は管状部11の下部に連続しており、地下水導出部63は管状部11の上部に連続している。また、ピストン部70は、上下に貫通する一対の流路73の上部で流路73を開閉する逆止弁74を備えており、逆止弁74は、ピストン部70の上面で流路73を開閉する。
The
図6(a)に示されるように、上記実施形態の地下水誘導装置10と同様、パッカ14,15を膨張させて管状部11、地下水導入部62及び地下水導出部63を密封させた状態とすると、地下水導入部62から管状部11内に地下水W2が入り込み管状部11内における地下水W2の水位が上昇する。そして、ピストン部70を下方に移動させると、ピストン部70に対して地下水W2が上方に相対移動するので、逆止弁74が流路73を開放し、地下水W2はピストン部70の上方に向かって流れる。
As shown in FIG. 6 (a), when the
また、ピストン部70を上方に移動させると、逆止弁74が流路73を閉塞させることによりピストン部70の上方が加圧されピストン部70の下方が減圧される。よって、第3の帯水層7から地下水W2が管状部11に流入すると共に、ピストン部70の上方に移送された地下水W2は地下水導出部63の地下水流出孔から第2の帯水層5に押し出されることとなる。このように地下水誘導装置60では、第3の帯水層7における地下水W2を第2の帯水層5に移送させることができる。
When the
また、上記実施形態では、ピストン部が流路及び逆止弁を2個ずつ備えていたが、流路及び逆止弁の個数は1個又は3個以上であってもよい。また、逆止弁はピストン部における流路の下流側に設けられていたが、ピストン部における逆止弁の配置位置や形状も上記に限定されず、例えば流路の途中部分に逆止弁を配置してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the piston part was provided with two flow paths and two check valves, the number of flow paths and check valves may be one or three or more. In addition, the check valve is provided on the downstream side of the flow path in the piston part, but the arrangement position and shape of the check valve in the piston part are not limited to the above. For example, a check valve is provided in the middle part of the flow path. You may arrange.
また、上記実施形態では、管状部の上端を封止する第1のパッカ14と管状部の下端を封止する第2のパッカ15とを備えていた。しかし、例えば管状部の下端が不透水層8に接触するときは、不透水層8によって管状部の下端が封止されるので、第2のパッカ15が不要となる。更に、上記実施形態では、パッカ14,15として、窒素ガスの供給によって膨張するエアパッカを用いたが、メカニカルパッカ等、他の種類のパッカを用いてもよい。
Moreover, in the said embodiment, the
上記実施形態では、地下水導入部12の外側を第2の帯水層5の下端部分に対面させたが、第2の帯水層5の下端部分以外の箇所に地下水導入部12の外側を対面させてもよい。また、地下水導入部及び地下水導出部は、管状部における上端、下端及び途中部分のいずれに設けられていてもよく、要は、地下水導入部及び地下水導出部のいずれか一方が管状部の上端側に設けられ、他方が管状部の下端側に設けられていればよい。更に、地下水導入部は縦長の地下水導入孔を有していたが、地下水導入孔の形状や配置態様については上記実施形態の態様に限定されず、適宜変更可能である。
In the above embodiment, the outside of the
鉛直方向に掘削して断面が円形に形成された掘削孔Aに代えて、地表9から斜めに掘削した掘削孔に管状部を挿入させてもよい。また、地盤1を地表9から第3の不透水層8まで掘削して掘削孔Aを形成したが、地表9から第3の帯水層7まで掘削して掘削孔を形成してもよい。更に、掘削孔A、管状部11、地下水導入部12及び地下水導出部13の断面は円形であったが、角形等、他の形状であってもよい。
Instead of the excavation hole A having a circular cross section formed by excavation in the vertical direction, a tubular portion may be inserted into the excavation hole excavated obliquely from the
また、地下水誘導装置を適用する地盤としては、地盤1に限定されず、不透水層の上部に位置する上部帯水層と不透水層の下部に位置する下部帯水層とを有する地盤であれば本発明を適用可能である。更に、地盤における帯水層の数は2層又は4層以上であってもよい。
In addition, the ground to which the groundwater guidance device is applied is not limited to the
1…地盤、5,7…帯水層、6…不透水層、9…地表、10,60…地下水誘導装置、11…管状部、12,62…地下水導入部、12a…地下水導入孔、13,63…地下水導出部、13a…地下水流出孔、14,15…パッカ(封止部)、20,70…ピストン部、21,22…Oリング(シール部)、23,73…流路、24,74…逆止弁、30…駆動手段、A…掘削孔、N…内側面、W1,W2…地下水。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記掘削孔に上方から挿入される管状部と、
前記管状部の上部又は上下部を封止する封止部と、
前記管状部に設けられ、前記管状部を前記掘削孔に挿入したときに前記一方の帯水層に対面し、前記一方の帯水層から地下水を前記管状部内に受け入れる地下水導入部と、
前記管状部に設けられ、前記管状部を前記掘削孔に挿入したときに前記他方の帯水層に対面し、前記管状部から地下水を前記他方の帯水層に排出する地下水導出部と、
前記地下水導入部から導入された地下水を前記地下水導出部に導く流路と、前記流路を開閉する逆止弁と、を有し、前記管状部内で上下に摺動して往復運動を行うピストン部と、
を備えた地下水誘導装置。 Excavating the ground with an upper aquifer located above the impermeable layer and a lower aquifer located below the impermeable layer to form a drilling hole extending from the surface to the lower aquifer In the groundwater guidance device for transferring groundwater from one of the upper aquifer and the lower aquifer to the other aquifer,
A tubular portion inserted into the excavation hole from above;
A sealing part for sealing the upper part or the upper and lower parts of the tubular part;
A groundwater introduction section provided in the tubular section, facing the one aquifer when the tubular section is inserted into the excavation hole, and receiving groundwater from the one aquifer into the tubular section;
A groundwater lead-out portion that is provided in the tubular portion, faces the other aquifer when the tubular portion is inserted into the excavation hole, and discharges groundwater from the tubular portion to the other aquifer,
A piston having a flow path that guides ground water introduced from the ground water introduction section to the ground water outlet section and a check valve that opens and closes the flow path, and that reciprocates by sliding up and down in the tubular section And
Groundwater guidance device equipped with.
上部又は上下部が封止された管状部を前記掘削孔に上方から挿入し、前記管状部に設けられた地下水導入部を前記一方の帯水層に対面させると共に、前記管状部に設けられた地下水導出部を前記他方の帯水層に対面させる管状部挿入工程と、
前記地下水導入部から導入された地下水を前記地下水導出部に導く流路と、前記流路を開閉する逆止弁と、を有するピストン部を、前記管状部内で上下に摺動させて往復運動を行わせるピストン往復工程と、
を備えた地下水誘導方法。 Excavation holes extending from the ground surface to at least the lower aquifer by excavating the ground having an upper aquifer positioned above the impermeable layer and a lower aquifer positioned below the impermeable layer Forming and transferring groundwater from one of the upper aquifer and the lower aquifer to the other aquifer,
A tubular portion with an upper or lower portion sealed is inserted into the excavation hole from above, and a groundwater introduction portion provided in the tubular portion is made to face the one aquifer and provided in the tubular portion. A tubular portion insertion step for causing the groundwater outlet portion to face the other aquifer,
A piston part having a flow path for guiding ground water introduced from the ground water introduction part to the ground water lead-out part and a check valve for opening and closing the flow path is slid up and down in the tubular part for reciprocating motion. A piston reciprocating step to be performed;
Groundwater guidance method with.
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