JP3008323B2 - 複数帯水層の層別揚水装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数の帯水層を有する
地盤に構築された井戸に設置されて、前記帯水層の水を
層別に揚水するための複数帯水層の層別揚水装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術発明が解決しようとする課題】従来、複数
の帯水層を有する地盤において、地下工事のために前記
各帯水層に対して揚水して地下水圧の減圧等を行う際に
は、地盤に揚水用帯水層に達する井戸を設ける。そし
て、前記井戸の揚水用帯水層の望む位置に透水性のスク
リーンを設けるとともに、揚水対象外の他の帯水層は、
井戸管外側でグラウト等を施して遮水する。しかしなが
ら、前記のような複数帯水層の層別揚水装置の場合、各
揚水帯水層を一様に減圧するため、水圧の調整を層別に
行うことができないといった不満があった。そのため、
水圧の高い帯水層からの井戸への地下水の湧出が多くな
って、必要以上の揚水を必要とするといった問題が生じ
ていた。

【０００３】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、各揚水帯水層ごとの揚水量の調整が可能でしかも
非揚水帯水層の止水を井戸管内側で容易かつ完全に行う
ことができ、しかも各帯水層別に揚水流量を調節するこ
とができる複数帯水層の層別揚水装置を提供することを
目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明では、複数の帯水
層を有する地盤に掘削された井戸内に、前記複数の帯水
層の内、揚水用の帯水層の望む位置に他の地層との間を
止水体で止水して設置したそれぞれ１以上の仕切りパッ
カ及び揚水用仕切りパッカとを異なる揚水用帯水層に互
いに離間して連設してなり、前記各仕切りパッカには、
前記揚水用帯水層からの湧出水を流量調節して仕切りパ
ッカ内部に流入させる１以上のバルブが設けられ、揚水
用仕切りパッカには、１以上の前記バルブと内部に流入
した水を上方に揚水する揚水管及び揚水ポンプが設けら
れ、仕切りパッカと揚水用仕切りパッカとの間に仕切り
パッカ内部に流入した水を揚水用仕切りパッカに流量調
節して送水する送水手段が配設されていることを特徴と
する複数帯水層の層別揚水装置を前記課題の解決手段と
した。

【０００５】

【作用】本発明の複数帯水層の層別揚水装置によれば、
各揚水用帯水層と他の地層の間を止水体で遮水して、井
戸内に揚水用帯水層に望む止水体で仕切った空間を形成
するとともに、揚水用帯水層から前記空間に湧出した地
下水を前記空間に開口したバルブを介してパッカ内部に
流量調節して流入させる。また、非揚水用帯水層からの
井戸内への湧出水は、送水管等の止水体で止水されるこ
とにより止水体で仕切られた空間から流出することが無
い。揚水用帯水層から井戸内の止水体で仕切られた空間
に湧出した地下水は、送水用パッカ又は揚水用パッカ内
にそれぞれバルブを介して流入される。送水用パッカに
流入した湧出水は、送水手段で揚水用パッカに送水され
る。前記送水用パッカから揚水用パッカに流入した水及
び揚水用パッカに設けられたバルブを介して揚水用パッ
カの内部に流入した水は、揚水管及び揚水ポンプを介し
て上方に揚水される。

【０００６】

【実施例】以下本発明の第１実施例を、図１を参照して
説明する。図中符号１は地盤、２，３，４は第１、第
２、第３の帯水層、６は井戸管、１０は本実施例の地盤
１中の３層の帯水層に対応する層別揚水装置、１１は止
水体、１２は水圧計、２０は送水用パッカ、３０は揚水
用パッカ、３１は揚水用ポンプ、３２は揚水管、３３，
３４は第１、第２のバルブ、４０は送水管、４１は送水
流量調整バルブである。

【０００７】前記地盤１は、互いに離間して水平方向に
延在する各帯水層に比べて透水性の低い複数の不透水性
土層７と、該不透水性土層７、７の間に形成された第
１、第２、第３の帯水層２、３、４とで構成されてい
る。井戸管６は、前記地盤１を垂直に掘削して形成した
掘削孔の壁面より内側に構築した鉄製の円筒状壁体であ
って、前記第１、第２、第３の帯水層２、３、４の望む
位置にはスクリーン８が取り付けられている。掘削孔壁
６”より内側と井戸管６ないしスクリーン８との間に
は、スクリーン８付近にはフィルター材８’が、それ以
外の部分、つまり不透水性土層７付近にはグラウト等に
よる遮水体６’が形成される。図１に示すように、層別
揚水装置１０は、複数の第１、第２、第３の帯水層２、
３、４を有する地盤１に掘削された井戸内に、前記第
１、第２、第３の帯水層２、３、４の内、地盤１の上部
に位置する揚水用の第１、第２の帯水層２、３の望む位
置に配置した送水用仕切りパッカ２０と、この送水用仕
切りパッカ２０の直下に取り付けられて前記第１、第２
の帯水層２、３の下部に位置する揚水用の第３、第４の
帯水層４、５の望む位置に配置した揚水用仕切りパッカ
３０と、送水用仕切りパッカ２０と揚水用パッカ本体３
０とを連結する送水管４０及び送水流量調整バルブ４１
とで構成されている。

【０００８】前記送水用仕切りパッカ２０は、有底円筒
体の送水用仕切りパッカ本体２１の外周にリング状の止
水体１１を設け、この止水体１１を第１の帯水層２の上
下に延在する不透水性土層７、７の望む位置に当接し
て、井戸管６内に上下方向への水の流通を遮断した空間
を形成している。送水用仕切りパッカ本体２１は、鋼管
等で形成された水密な有底円筒体であって、上部に前記
第１の帯水層２から井戸管６内に湧出した水を内部に導
く取水口２２が開口している。各止水体１１は、送水用
仕切りパッカ本体２１の外周を囲む形態のリング状のゴ
ム等でなる袋体であって、水や空気等の流体を内部に封
入して膨張させることにより、井戸管６の内壁面に密接
されて井戸管６の内部を上下方向に遮水するものであ
る。前記送水用仕切りパッカ２０は、止水体１１の井戸
管６内壁面への押圧力や図示しないワイヤ等で地上から
吊支することにより、井戸管６内の目的の位置に吊支さ
れている。なお、止水体１１の内部に封入する流体は、
土砂等を混入してもよい。また、止水体１１は、井戸管
６内を上下方向に遮水するものであれば、板材等の他の
部材であってもよい。

【０００９】揚水用仕切りパッカ３０は、自身の外形を
形成する中空円柱状の揚水用パッカ本体３５と、揚水用
パッカ本体３５の内部に設けた揚水用ポンプ３１及び揚
水管３２と、前記揚水用パッカ本体３５の上端部付近に
設けた第１のバルブ３３と、揚水用パッカ本体３５の下
端部付近に設けた第２のバルブ３４とで構成されてい
る。揚水用パッカ本体３５は、水密な材料で形成された
中空円柱体であって、第２、第３の帯水層３、４の間に
延在する不透水性土層７の望む位置に、上下方向への水
の流通を遮断する止水体１１が設けられている。揚水用
ポンプ３１及び揚水管３２は、地上から揚水管３２の下
端部を揚水用仕切りパッカ３０の天井部に釣り降ろした
状態に挿入されて、前記下端部に形成された開口部か
ら、揚水用仕切りパッカ３０の本体内に水を揚水する。
第１のバルブ３３及び第２のバルブ３４は、それぞれ第
２の帯水層３又は第３の帯水層４の望む位置で開口し、
かつ地上から開口量を調整可能に構成されている。ま
た、第１のバルブ３３及び第２のバルブ３４は、開口位
置がそれぞれ、前記止水体１１を介して上下に離間した
位置であって、互いに揚水した水が相手方向に流入しな
いようになっている。第１のバルブ３３の直上部及び第
２のバルブ３４の直下には、前記滞留した水の水位を検
知するための水圧計１２が取り付けられている。

【００１０】送水用仕切りパッカ２０と揚水用パッカ３
０の間には、送水用仕切りパッカ２０内に流入した水を
揚水用パッカ３０に送水する送水管４０及び送水流量調
整バルブ４１が設けられている。前記送水管４０は、井
戸管６内に略鉛直として配設され、送水用仕切りパッカ
本体２１の底部に上端部が取り付けられるとともに、揚
水用パッカ本体３５の天井部に下端部が取り付けられ
て、それぞれ送水用仕切りパッカ本体２１又は揚水用パ
ッカ本体３５の内部に開口されている。送水管４０の送
水用仕切りパッカ本体２１側の端部には、地上から開口
量を制御可能な送水流量調整バルブ４１が設けられてい
る。そして、送水管４０及び送水流量調整バルブ４１
は、送水流量調整バルブ４１の開口量を調整することに
より、送水用仕切りパッカ本体２１内に流入した水を目
的の流量で揚水用パッカ本体３５内に流入させるように
なっている。

【００１１】なお、井戸内部にセットする層別揚水装置
１０は、全体が図示しない吊支ワイヤを介して地上から
吊支された状態に保持されるとともに、各止水体１１が
井戸管６の内壁面に密接されて、井戸管６内の目的の位
置に静止状態でセットされている。

【００１２】以下、本実施例の作用を説明する。以下、
前記層別揚水装置１０の作用を説明する。前記層別揚水
装置１０は、各止水体１１を井戸管６の内壁面に当接し
て密接状態とすることにより、井戸管６内の各帯水層を
望む位置に他の帯水層と遮水された水密な空間を形成す
る。第１の帯水層２からの湧出水は、取水口２２を介し
て自由に送水用仕切りパッカ本体２１内に流入した後、
送水管４０を介して揚水用パッカ本体３５に送水され、
揚水用ポンプ３１で地上に揚水される。送水管４０によ
る送水は、前記送水流量調整バルブ４１の作用で、目的
の流量に調整される。第１の帯水層２からの水の湧出量
に比して送水管４０の送水流量が少ない場合には、送水
用仕切りパッカ２０によって遮水された空間内に湧出水
が充満する結果、第１の帯水層２からの湧出量が送水管
４０の送水流量と等しくなり、送水流量調整バルブ４１
の開口量の制御で、第１の帯水層２からの揚水量が調整
される。第２の帯水層３及び第３の帯水層４からの湧出
水は、地上からその開口量を調整された第１のバルブ３
３又は第２のバルブ３４を介して目的の流量で揚水用パ
ッカ本体３５内に流入した後、揚水用ポンプ３１で地上
に揚水される。すなわち、揚水すべき前記各帯水層の湧
出水は、揚水用パッカ本体３５内に集められるととも
に、揚水用ポンプ３１の作用で揚水管３２を介して揚水
されるのである。

【００１３】したがって、本実施例の層別揚水装置１０
は、送水用仕切りパッカ２０及び揚水用仕切りパッカ３
０を井戸管６内に上下方向に連設した形態でしかも井戸
管６内の空間を各不透水性土層７の望む位置で止水体１
１で遮水しているので、各帯水層の遮水が完全である
上、第１のバルブ３３、第２のバルブ３４、及び送水流
量調整バルブ４１の開口量を調整することにより第１、
第２、第３の帯水層２、３、４の水をそれぞれ目的の流
量で取水して揚水することができ、一本の井戸で３つの
帯水層をそれぞれ目的の水圧にすることができる。すな
わち、前記層別揚水装置１０は、止水体１１で各帯水層
の止水が完全で、しかも止水作業が止水体１１を拡張す
るのみで簡単であるから、止水の精度が高くしかもその
施工能率が向上する。また、必要以上の地下水を揚水す
る必要がないから、揚水のためのポンプ等の設備が簡単
で済むことは勿論、環境の保全や、揚水した地下水の処
理コストを減少することができる。さらに、帯水層別に
揚水量を調整できるから、特定の帯水層から汚染地下水
のみを揚水する場合や、逆に汚染帯水層のみを避けた揚
水にも効果的である。

【００１４】以下本発明の第２実施例を、図２を参照し
て説明する。図中、符号５０は本発明の複数帯水層の層
別揚水装置である。図２に示すように、前記層別揚水装
置５０は、地盤１中で上下方向に積層状態となっている
第１、第２、第３、第４の帯水層２、３、４、５の４つ
の帯水層に対応して各層の水を揚水する装置であって、
前記第１実施例の層別揚水装置１０における揚水用パッ
カ本体３０の上方に第１の送水用パッカ６０を付設し
て、揚水用パッカ本体３０と第１の送水用パッカ６０と
を送水管４０で連結した形態に構成されたものである。
なお、図中、前記図１と同一の構成部分には、同一の符
号を付し、その説明を簡略化する。

【００１５】前記層別揚水装置５０は、前記第１の送水
用パッカ６０と、この第１の送水用パッカ６０の下方に
配設された揚水用パッカ７０と、揚水用パッカ７０の下
方に設けられた第２の送水用パッカ８０とを備え、第１
の送水用パッカ６０と揚水用パッカ７０とを前記送水管
４０及び送水流量調整バルブ４１で連結し、第２の送水
用パッカ８０と揚水用パッカ７０とを前記送水管４０で
連結してなり、前記井戸管６内にその長さ方向に沿って
設けられている。なお、掘削孔壁６”より内側と、井戸
管６ないしスクリーン８との間には、スクリーン８付近
にはフィルター材８’が、それ以外の部分、つまり不透
水性土層７付近には、グラウトなどによる遮水体６’が
形成される。

【００１６】前記第１の送水用パッカ６０は、送水用仕
切りパッカ２０と同様の構成であって、第１の帯水層２
と第２の帯水層３との間の不透水性土層７付近に止水体
１１を当接して第１の帯水層２と第２の帯水層３との間
を遮水し、第１の帯水層２からの湧出水が内部に流入可
能に形成されるとともに、送水管４０及び送水流量調整
バルブ４１を介して内部に流入した水を揚水用パッカ７
０に送水する構成となっている。

【００１７】前記揚水用パッカ７０は、前記揚水用パッ
カ本体３０と概略同様の構成であって、前記揚水用パッ
カ本体３０と異なる点は、揚水用パッカ本体３５の底部
に揚水用パッカ７０と第２の送水用パッカ８０とを連結
する送水管４０が接続されていることのみである。揚水
用パッカ７０は、第２の帯水層３と第３の帯水層４の間
の不透水性土層７付近に止水体１１を当接して双方の帯
水層の間を遮水し、第２の帯水層３からの湧出水が第１
のバルブ３３から、第３の帯水層４からの湧出水が第２
のバルブ３４から揚水用パッカ本体３５内部に適切流量
で流入する構成になっている。

【００１８】第２の送水用パッカ８０は、前記揚水用パ
ッカ７０と概略等しい構成であって、前記揚水用パッカ
７０と異なる点は、揚水用パッカ本体８１の上部に第２
の送水用パッカ８０と揚水用パッカ７０とを連結する送
水管４０が取り付けられたことと、揚水用パッカ本体８
１の底部に地上から開口量が制御自在の第３のバルブ８
２が設けられたことと、揚水用パッカ本体８１の上部に
水圧計１２が無く、水圧計１２が揚水用パッカ本体８１
の下面に突設されていることの３点のみである。第２の
送水用パッカ８０は、第３の帯水層４と第４の帯水層５
の間の不透水性土層７付近に止水体１１を当接して双方
の帯水層の間を止水し、前記第３のバルブ８２から第４
の帯水層５からの湧水が内部に目的の流量で流入する構
成になっている。

【００１９】以下、本実施例の作用を説明する。以下、
前記層別揚水装置５０による第１ないし第４の各帯水層
２、３、４、５からの揚水は、第１の送水用パッカ６
０、揚水用パッカ７０、第２の送水用パッカ８０の各パ
ッカで各帯水層の湧水を取水するとともに、前記取水し
た湧水を全て揚水用パッカ７０に集水した後、揚水用パ
ッカ７０に設けた揚水用ポンプ３１及び揚水管３２で地
上に揚水する。すなわち、第１の帯水層２の水は、前記
第１の送水用パッカ６０で第１の送水用パッカ６０が前
記送水用仕切りパッカ２０と同様の作用を発揮して取水
された後、送水管４０及び送水流量調整バルブ４１を介
して揚水用パッカ７０に送水される。

【００２０】第２の帯水層３及び第３の帯水層４の水
は、前記揚水用パッカ７０で揚水用パッカ７０が前記揚
水用パッカ本体３０と同様の作用を発揮して取水され
る。第４の帯水層５の水は、地上からの制御で開口量が
調整された第３のバルブ８２を介して第２の送水用パッ
カ本体８１の内部に流入した後、第２の送水用パッカ８
０と揚水用パッカ７０とを連結する送水管４０を介して
揚水用パッカ７０に送水される。第４の帯水層５の水の
揚水用パッカ７０への送水は、前記送水管４０内が各パ
ッカで取水されて揚水用パッカ７０に集水された水で満
たされた状態になるとともに、前記揚水用パッカ７０に
集水された水を揚水用ポンプ３１で揚水することによ
り、第１の送水用パッカ６０内の水を揚水用パッカ７０
へ吸引する。なお、第４の帯水層５の水圧が高ければ、
第４の帯水層５内の水が送水管４０内を上昇して、第４
の帯水層５内が減圧されるまで湧水の揚水用パッカ７０
への流入が継続する。揚水用パッカ７０内に流入した水
は、他の各パッカで取水された水とともに揚水用ポンプ
３１及び揚水管３２で揚水される。

【００２１】したがって、前記層別揚水装置５０は、一
本の井戸で地盤１内の４層の帯水層の水をそれぞれ目的
の流量で揚水することが出来るから、前記層別揚水装置
１０に比して地盤１に設けるべき井戸及び揚水装置の施
工能率が一層向上するとともに、１基の揚水用ポンプ３
１で各帯水層の揚水を行うことができるので、施工コス
トを大幅に減少できるといった優れた効果を奏する。

【００２２】なお、層別揚水装置１０及び層別揚水装置
５０は、さらに多くの送水用パッカを設けるとともに送
水管４０で揚水用パッカ７０に連結して、さらに多くの
帯水層に対応する構成としてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の複数帯水
層の層別揚水装置によれば、複数の帯水層を有する地盤
に掘削された井戸内に、前記複数の帯水層の内、揚水用
の帯水層の望む位置に他の地層との間を止水体で止水し
て設置したそれぞれ１以上の仕切りパッカ及び揚水用仕
切りパッカとを異なる揚水用帯水層に互いに離間して連
設してなり、前記各仕切りパッカには、前記揚水用帯水
層からの湧出水を流量調節して仕切りパッカ内部に流入
させる１以上のバルブが設けられ、揚水用仕切りパッカ
には、１以上の前記バルブと内部に流入した水を上方に
揚水する揚水管及び揚水ポンプが設けられ、仕切りパッ
カと揚水用仕切りパッカとの間に仕切りパッカ内部に流
入した水を揚水用仕切りパッカに流量調節して送水する
送水手段を配設したことを特徴とするから、送水用仕切
りパッカ及び揚水用仕切りパッカを井戸内に上下方向に
連設した形態でしかも井戸内の空間を各不透水性土層の
望む位置で装置に装備された止水体で止水しているの
で、各帯水層の止水が完全である上、前記止水体で仕切
られた各揚水用帯水層の望む空間に開口する各バルブの
開口量を調整することにより各揚水用帯水層の水をそれ
ぞれ目的の流量で取水して揚水することができ、一本の
井戸で複数の帯水層を同時に、しかもそれぞれ目的の流
量で揚水することができる。

【００２４】前記の結果、前記層別揚水装置は、必要以
上の地下水を揚水する必要がないから、揚水のためのポ
ンプ等の設備が簡単で済むことは勿論、環境の保全や、
揚水した地下水の処理コストを減少することができる
上、帯水層別に揚水量を調整できるから、特定の帯水層
から汚染地下水のみを揚水する場合や、逆に汚染帯水層
のみを避けた揚水等にも効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す正断面図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す正断面図である。

【符号の説明】

１ 地盤 ２ 第１の帯水層 ３ 第２の帯水層 ４ 第３の帯水層 ５ 第４の帯水層 ６ 井戸管 １０ 層別揚水装置 １１ 止水体 ２０ 送水用仕切りパッカ ３０ 揚水用仕切りパッカ ３１ 揚水用ポンプ ３２ 揚水管 ３３ 第１のバルブ ３４ 第２のバルブ ４０ 送水管 ４１ 送水流量調整バルブ ５０ 層別揚水装置 ６０ 第１の送水用パッカ ７０ 揚水用パッカ ８０ 第２の送水用パッカ ８３ 第３のバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 玉置 克之 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−1715（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−112947（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−42324（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 3/10 E03B 3/08 E21B 43/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の帯水層を有する地盤に掘削された
   井戸内に、前記複数の帯水層の内、揚水用の帯水層の望
   む位置に他の地層との間を止水体で止水して設置したそ
   れぞれ１以上の仕切りパッカ及び揚水用仕切りパッカと
   を異なる揚水用帯水層に互いに離間して連設してなり、
   前記各仕切りパッカには、前記揚水用帯水層からの湧出
   水を流量調節して仕切りパッカ内部に流入させる１以上
   のバルブが設けられ、揚水用仕切りパッカには、１以上
   の前記バルブと内部に流入した水を上方に揚水する揚水
   管及び揚水ポンプが設けられ、仕切りパッカと揚水用仕
   切りパッカとの間に仕切りパッカ内部に流入した水を揚
   水用仕切りパッカに流量調節して送水する送水手段が配
   設されていることを特徴とする複数帯水層の層別揚水装
   置。