JP3406554B2 - 地下水位低下方法とその装置 - Google Patents

地下水位低下方法とその装置

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JP3406554B2
JP3406554B2 JP2000025048A JP2000025048A JP3406554B2 JP 3406554 B2 JP3406554 B2 JP 3406554B2 JP 2000025048 A JP2000025048 A JP 2000025048A JP 2000025048 A JP2000025048 A JP 2000025048A JP 3406554 B2 JP3406554 B2 JP 3406554B2
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力 勝田
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Kokusai Kogyo Co Ltd
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は地下水位低下方法及
び装置に関し、さらに詳細に言えば、水平ボーリング技
術を用いてほぼ水平方向に集水水平井戸を設置し、真空
排水ポンプによって地下水を吸引し地上へ排水すること
により水位を下げる地下水位低下方法及び装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、地下水位が高い地盤において、そ
の地下水位より低い位置まで掘削工事を行う場合には、
地下水による影響を防ぐために地下水排水工法、止水工
法、薬液注入工法、遮水工法等の補助工法が用いられて
いる。その中でも、真空吸引により地下水を連続的に汲
み上げることにより効率よく地下水位を下げ、他の工法
に比べて低コストであるウェルポイント工法が広く採用
されている。
【0003】従来のウェルポイント工法としては、改良
目的地盤内に地上より地中の所定深度まで縦型集水井戸
が打込まれ、揚水管を通じて真空ポンプで地下水を吸引
排出し地下水位の低下を図っている。
【0004】そして、一般に工事計画区域などでは一定
の区域を掘削する必要があるので、地下水位低下要請区
域にあるの地下水位を掘削深度よりも低下させるため
に、通常複数本の縦型集水井戸が所定間隔をあけて掘削
範囲外周に設置されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のウェ
ルポイント工法では地下水位低下要請区域が広範囲な場
合や、該区域の地盤の透水性が悪い場合では、所定の水
位低下を一定区域内で維持するために縦型集水井戸の設
置本数が多くなり、設置に労力や時間及びコスト要する
という問題があった。また集水及び排水設備の大きさや
数量も工事計画区域範囲を考慮して設置しなければなら
なかった。
【0006】また、縦型集水井戸1本あたりの水位低下
深度には限度があるので、掘削を深く行う場合には、2
段、3段と順次ウェルポイントを設置する多段ウェルポ
イント工法を用いる必要があり、これも前記したように
縦型集水井戸の設置本数が多くなってしまうという問題
点があった。
【0007】また、地下水位低下要請区域内に建造物な
ど縦型集水井戸の設置に支障がある箇所では、従来のウ
ェルポイント工法を採用することはできなかった。
【0008】そこで、本発明の目的は、かかる従来の問
題点を解決するためになされたもので、地下水位より深
い位置まで掘削が必要な場合や地下水位低下要請区域が
広い場合でも、集水及び排水設備の数量が少なく、かつ
効率よく地下水位の低下ができ、また、地表に障害物が
ある場合であってもその直下の地下水位をも低下可能な
地下水位低下方法及びその装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、地下水位低下
方法及びその装置であり、前記した技術的課題を解決す
るためには以下のように構成されている。すなわち、本
発明の地下水位低下方法は、集水部を具えた管路を地下
水域に沿ってほぼ水平方向に1又は複数本挿設するとと
もに、前記地下水域に集水部を位置させた状態で、地表
に突設させた管路端よりポンプで地下水を吸引させなが
ら地下水位低下を行うとともに、 前記管路を可撓性部材
で形成し、該管路内に中空弾性体を挿入した後、該弾性
体背面より印加する流体正圧により、前記弾性体を管路
内摺動させながら管路洗浄を行うことを特徴とする。本
発明の地下水位低下方法は、さらに、地下水域に挿設し
た管路の集水部が、管軸方向に位置ずれするように複数
の管路を挿設するのが好ましい。また、請求項3に記載
の発明は、前記請求項1において、前記管路が外接円内
に収納された複数の小径管の集合体であることを特徴と
する。
【0010】本発明は、地下水位低下要請区域を囲撓す
るように該区域周辺に沿って複数の管路を地下水内に挿
設することことにより、前記地下水位低下要請区域が広
範囲の場合でも、最低限の前記管路本数で効率よく地下
水位低下が図れる。この場合、前記管路の終端同士を地
表上で連結させてもよい。
【0011】また、本発明においては、前記管路の始端
と共に終端を地表上に突設させ、該突設部にポンプを設
けるのが好ましい。そして、前記管路を複数本挿設する
場合には、前記複数の管路の始端と終端を夫々地表上突
設するとともに、該複数の管路の始端同士及び終端同士
を集合管で連結し、該集合管を介してポンプで吸引する
のがよい。
【0012】
【0013】さらに、本発明は、前述の技術的課題を解
決するために以下のように構成するのがよい。すなわ
ち、本発明の地下水位低下装置は、集水部を具えた管路
を地下水域にほぼ水平に挿設させる手段と、前記地下水
域に位置する集水部に負圧力を付与して、吸水を行なう
吸水手段からなる地下水位低下装置であって、前記管路
を可撓性管路で形成するとともに、 前記管路に設けた集
水部が、前記管路内の地下水流の下流側に向かって孔径
を大きく形成した多数穿孔部であることを特徴とする。
又本発明は集水部を具えた管路を地下水域にほぼ水平に
挿設させる手段と、前記地下水域に位置する集水部に負
圧力を付与して、吸水を行なう吸水手段からなる地下水
位低下装置であって、前記管路を可撓性部材で形成する
とともに、 前記可撓性部材で形成した管路の内周側より
拡張圧力を放射方向に付勢する膨張手段を設け、該膨脹
手段が、管路内に中空弾性体を挿入した後、該弾性体背
面より印加する流体正圧により構成したことを特徴とす
る。
【0014】本発明の吸水手段として、前記管路途中
に水中ポンプを設け、地表側に設けた真空ポンプとの二
段吸引作用により吸水手段を構成したことを特徴とす
る。さらに、本発明の地下水位低下装置において、集水
部として前記管路に孔径を有する場合、メッシュ状のフ
ィルタを内装するのが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特
に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【0016】(第1の実施形態)本発明の第1実施形態
に係る地下水位低下装置を図1、図2、図3、図7及び
図8に基づいて説明する。図1(a)は管路の一方の端
を地表に突設させ、前記管路の他方の端を地下に挿設し
た場合の同地下水位低下装置の概略図、同図1(b)は
前記管路の両端を地表に突設させた場合の同地下水位低
下装置の概略図、同図1(c)は前記管路の内部に水中
ポンプを設置した場合の同地下水位低下装置の概略図を
夫々しめす。
【0017】本地下水位低下装置10は、図1(a)〜
(c)に示すように、水平井戸13を備え、該水平井戸
13は地上に開口する開口部2又は/及び3を有する水
平井戸内に管路1を挿通することによって構成されてい
る。また、前記管路1は地下水域内(帯水層)15に複
数の孔4が穿設されて集水部を形成するとともに、無孔
管路部1c、1dが前記開口部2、3側に位置してい
る。前記水平井戸13は、所望の掘削深度及び所望の地
下水位低下深度に応じた深さに設置し、前記管路内の真
空状態を維持するために、前記管路1に穿設された前記
孔4は、外気に露出しないように地下水域(帯水層)1
5内に留まるよう設置し、地下水位低下によって外気に
露出する恐れのある前記管路の部位は、前記無孔管路
(1c、1d)にするのが好ましい。
【0018】図1(a)〜(c)に示す地下水位低下装
置10は、地表に突設した開口部2に真空ポンプ7が設
けられている。該真空ポンプ7によって集水部である前
記孔4に負圧力を付与し、地下水を前記管路1に吸引
し、吸引された前記地下水は排水設備(不図示)によっ
て排出される。図1(a)に示す本実施形態の一つとし
て前記管路のもう一方の管路端33は閉口され吸引効果
を高めている。図1(b)及び図1(c)に示すよう
に、本地下水位低下装置10は地表に突設した開口部3
を有する。図1(b)では前記開口部3は図示しないY
軸方向管路に接続されるようになっているが、図1
(c)に示すように真空ポンプ8を設けてもよい。該真
空ポンプ8の作用は前記真空ポンプ7と同様である。こ
の場合、前記管路1は両端に設置された前記真空ポンプ
7及び8によって地下水をさらに効率良く吸引し、排水
することが可能である。また図1(c)では、前記管路
1内に水中ポンプ9が設けられている。これは、地下水
位低下要請区域101が深く、水平井戸及び管路1を深
く挿設する必要がある場合や、また前記真空ポンプだけ
では地下水を地表へ揚水するのが困難な場合に、前記水
中ポンプ9によって地下水の揚水効率を促進する。
【0019】ここで上記記載の本実施形態で使用される
前記管路1について説明する。本実施形態の前記地下水
位低下装置10の集水部を具えた前記管路1は、真空吸
水及び揚水を行うために、前記管路内にほぼ均等に吸引
力をかける必要がある。
【0020】図2は地下水域に挿設した前記管路の集水
部が、管軸方向に位置ずれするように挿設した複数の小
径管によって構成されている場合の断面図であり、図2
において、前記管路1が管路管軸方向に位置ずれするよ
うに挿設した複数の小径管5から形成され、負圧力によ
る地下水吸引力が前記管路1内の地下水流の上流側から
下流側までほぼ均等してかかるようにした構成を示して
いる。矢印Wは地下水の流れを表す。前記管路1に穿設
された前記孔4で吸引された地下水は、前記小径管に穿
設された小径管孔6を通って、前記開口部に設置された
前記真空ポンプによって地表に揚水され排水される。
【0021】図3は該断面図のA−A矢視図であり、前
記管路1のA−A方向の断面図である。この実施形態で
は、前記小径管5を三本設置しているが、必要に応じて
前記小径管の本数は加減するのが好ましい。また、前記
小径管内にかかる負圧力や各小径管の長さに応じて、前
記小径管5の内径が夫々違うものを設置してもよい。
【0022】図7は前記管路の集水部が、管軸方向に孔
径を異ならして形成した場合の概略図である。また、図
7は本発明の実施の形態において、前記管路1に設けた
集水するための前記孔4が、管軸方向に孔径を異ならし
て形成した多数穿孔であり、さらに詳しく言えば、前記
孔4を前記管路1内の地下水流の下流側に向かって孔径
を大きく形成したことによって、真空吸引及び排水の過
程で、地下水を前記孔4を介して前記管路1の全長でほ
ぼ均等に吸引力が加わるようにした構成を示している。
なお、前記地下水位低下装置による地下水の吸引、揚水
及び排水方法は、上記の通りであるので説明は省略す
る。
【0023】さらに、本実施形態において、前記管路1
は複数の孔4を有し、且つ地下水の吸引の際に、前記孔
4に地下水とともに前記孔4の孔径より小さい土壌が通
過してしまい、ほぼ水平に挿設されている前記管路1内
は泥詰りが起こる可能性がある。これを防止するため
に、図8は管路1内周側と内管19の外周側の間に、チ
ップ状メッシュ又は多層巻メッシュを内装した形態を示
している。図8は前記管路の孔径を有する管路内周側
に、チップ状メッシュ又は多層巻メッシュをフィルタと
して内装した場合の前記管路の断面図である。真空ポン
プによって加えられた負圧力により、地下水域内(帯水
層)15の地下水は前記管路1に穿設された前記孔4を
介して吸引され、前記メッシュ状のフィルタ20で濾過
され、土壌を濾過した地下水は前記内管19に穿設され
た内管孔17を通って内管内18へ流入し、前記開口部
へ揚水され排水される。
【0024】なお、管路内の泥詰り防止のために、本実
施の形態において、公知であるスリットと孔を併せて利
用したストレーナ管や多孔質管を前記管路1、前記小径
管5、及び前記内管19として利用する事や、さらに、
管路内の泥詰り防止だけでなく、前記孔4内の泥詰りに
よる地下水透過性低下を防止するために、前記水平井戸
13と前記管路1の間に濾過性を有する砂を埋設する方
法、フィルタ材部を管路1外周側に周設する方法などを
用いても良い。本水位低下装置に用いる管路1、小径管
5、内管19の材質としては、プラスチック材等の可撓
性部材が良く、好ましくは、真空ポンプによる負圧力に
耐えうる拡張圧力を持つ内部にファイバー等が巻回され
た可撓性部材が好ましいが、これに限定されるものでは
ない。
【0025】(第2の実施の形態)図4は本発明の第2
の実施形態に係る地下水位低下装置の配置を示す平面図
である。前記図4に示すように、地下水位低下要請区域
101を囲撓するように該区域周辺に沿って、第1の実
施形態で説明された地下水位低下装置10の管路1を4
本地下水域に挿設している。地表に突設させた前記管路
1の実質的な路端同士を連結管30で連結することによ
り、集水管路を一路にでき、真空ポンプ7による吸引、
揚水及び排水が一ヶ所で出来ることが可能となる。な
お、本実施形態の前記地下水位低下装置10による地下
水の吸引、揚水及び排水工程は、第1の実施形態と同様
であるので説明は省略する。
【0026】従来のウェルポイント工法では、所望の地
下水位低下を得るために、地下水位低下要請区域(掘削
区域)101の周辺に、多数の縦型集水井戸を点状に設
置する必要があった。しかし本発明の地下水位低下装置
10を前記地下水位低下要請区域101を囲撓するよう
に該区域周辺に沿ってほぼ水平に挿設することにより、
必要な管路は少なくても4本になり、点状配置に比べて
単位面積あたりの設置本数を低減することがでる。
【0027】本実施の形態で用いる管路1は、図1
(a)及び図1(b)に示す管路1を地下水位要請区域
101を囲撓するように該区域周辺に沿って無端状に配
設しても良く、又連結管30を用いない場合は、地表に
突設させた実質的な路端の開口部に夫々真空ポンプ及び
排水施設を設置する必要がある。また、掘削深度が深
く、よって地下水位低下要請深度が深い場合にも、図1
(c)で示したように管路内に水中ポンプ9を設けた管
路1を使用することによって二段階吸引が可能で、これ
により極めて経済的に、且つ効率良く地下水位低下を行
うことができる。
【0028】(第3の実施の形態)図5は本発明の第3
の実施形態に係る地下水位低下装置の配置を示す平面図
である。前記図5に示すように、地下水位低下要請区域
101の地下に第1の実施形態で説明された地下水位低
下装置10の管路1を3本地下水域に挿設している。該
複数の管路1の始端と終端を夫々地表上に突設させ、前
記始端側の開口部2同士を集合管31で連結し、前記終
端側の開口部3同士を集合管32で連結することによ
り、該集合管31、32に設置された真空ポンプ7、8
によって吸引、揚水及び排水を行なっている。なお、本
実施の形態の前記地下水位低下装置10による地下水の
吸引、揚水及び排水方法は、第1の実施の形態と同様で
あるので説明は省略する。
【0029】本実施形態において、本発明の地下水位低
下装置10の管路1は、地下水位低下要請区域101の
直下に挿設されている。これにより、地下水位低下要請
区域101内の地下水を低下水位の深度に左右されず
に、確実に所望の深さまで低下することができる。ま
た、前記地下水位低下要請区域101内の地下水の水量
が多い場合や深井戸の場合、所望の地下水位まで低下さ
せるためには大量に地下水を吸引・揚水及び排水する必
要がある。この場合には、地下水の吸引量に応じて前記
管路1を適当な本数挿設することが好ましい。さらに、
地下水位低下要請区域101内の地表上に図1(c)に
示してあるような障害物55が存在する場合には、従来
の縦型集水井戸を採用することができなかった。しかし
本実施例の形態においては、本発明の前記地下水位低下
装置10は前記障害物55の地表下に挿設可能なので、
前記地下水位低下要請区域101内の地下水位低下を行
なうことができる。
【0030】(第4の実施の形態)図6は本実施の形態
の断面を示し、地下水位低下装置10の管路1内部のの
管路洗浄の方法を示している。前記管路1が複数の穿設
された孔4を有する場合、第1の実施の形態で説明した
ように、管路内や孔内に泥詰りがおこる可能性がある。
前記したように泥詰り防止手段を備えたとしても、ある
程度の泥詰りは避けられなかった。本実施の形態は、前
記管路1を可撓性部材で形成するとともに、前記管路内
に中空弾性体22を挿入し、弾性体背面より流体を正圧
に印加することにより、前記弾性体22を管路内を摺動
させながら管路内及び孔内を洗浄する。
【0031】また、前記中空弾性体22として風船状弾
性体を使用する場合、破れ防止のためにネット23で前
記中空弾性体22の表面を保護することが望ましく、さ
らに前記ネット23を使用することによって、ネット2
3が管路1内周面より孔4の中に入り、孔の細部の洗浄
が可能となる。なお、前記中空弾性体22の前記管路内
の移動手段としては、流体正圧の印加を利用する他に、
ワイヤ等を前記中空弾性体22に取り付けて、前記管路
内に引入れ移動させる手段もある。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の地下水位
低下方法及びその装置によれば、地下水位低下要請区域
において、集水部を具えた管路を地下水域に沿ってほぼ
水平方向に1本又は複数本挿設するとともに、前記管路
の地表上に突設させた開口部に真空ポンプ設置し、地下
水を地上に揚水及び排水することによって所望の地下水
位まで低下させる。
【0033】しかも、集水部を具えた管路をほぼ水平方
向に挿設することにより、従来の縦型集水井戸を利用し
た場合よりも、単位面積あたりの集水管路の挿設本数が
少なくなり、地下水位低下が必須な掘削工事において、
地下水位低下作業にかかる労力及び時間の削減、そして
結果的に工事費の低減化を図ることができる。さらに、
地下水位低下要請区域内の地表上に障害物があり、従来
のウェルポイント工法の縦型集水井戸を採用不可能な場
合でも、本発明の地下水位低下装置はその障害物の直下
に挿設ができ、地下水位の低下が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態に係る地下水位低下
装置の概略図として、(a)は管路の一方の端を地表に
突設させ、前記管路の他方の端を地下に挿設した場合の
同地下水位低下装置の概略図であり、(b)は前記管路
の両端を地表に突設させた場合の同地下水位低下装置の
概略図であり、(c)は前記管路の内部に水中ポンプを
設置した場合の同地下水位低下装置の概略図である。
【図2】 地下水域に挿設した前記管路の集水部が、管
軸方向に位置ずれするように挿設した複数の小径管によ
って構成されている場合の断面図である。
【図3】 図2の断面図のA−A矢視図である。
【図4】 本発明の第2の実施形態に係る地下水位低下
装置の配置を示す平面図である。
【図5】 本発明の第3の実施形態に係る地下水位低下
装置の配置を示す平面図である。
【図6】 本発明の第4の実施形態の断面を示し、地下
水位低下装置10の管路1内部のの管路洗浄の方法を示
している。
【図7】 前記夫々の実施形態の管路の集水部が、管軸
方向に孔径を異ならして形成した場合の概略図である。
【図8】 前記夫々の実施形態の管路の孔径を有する管
路内周側に、チップ状メッシュ又は多層巻メッシュを内
装した場合の前記管路の断面図である。
【図9】 従来のウェルポイント工法の概略図である。
【符号の説明】
1 管路 1a 管路部(地表上) 1b 管路部(地表下) 1c、1d 無孔管路部 2、3 開口部 4 孔 5 小径管 6 小径管孔 7、8 真空ポンプ 9 水中ポンプ 10 地下水位低下装置 13 水平井戸 15 地下水域(帯水層) 17 内管孔 18 内管内 19 内管 20 メッシュ状のフィルタ 22 中空弾性体 23 ネット 30 連結管 31、32 集合管 33 管路端 45 土壌 55 障害物 81 揚水管 85 縦型集水井戸 101 地下水位低下要請区域(掘削区域) W 地下水流方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西垣 誠 岡山県岡山市津島中2丁目1番1号 岡 山大学環境理工学部環境デザイン工学科 (56)参考文献 特開 平8−277522(JP,A) 特開 平9−189025(JP,A) 特許2687579(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02D 19/10 E02D 3/10 101

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 集水部を具えた管路を地下水域に沿って
    ほぼ水平方向に1又は複数本挿設するとともに、前記地
    下水域に集水部を位置させた状態で、地表に突設させた
    管路端よりポンプで地下水を吸引させながら地下水位
    下を行うとともに、 前記管路を可撓性部材で形成し、該管路内に中空弾性体
    を挿入した後、該弾性体背面より印加する流体正圧によ
    り、前記弾性体を管路内摺動させながら管路洗浄を行う
    ことを特徴とする地下水位低下方法。
  2. 【請求項2】 地下水域に位置する管路集水部が、管軸
    方向に位置ずれするように複数の管路を挿設したことを
    特徴とする請求項1記載の地下水位低下方法。
  3. 【請求項3】 前記管路が管路外接円内に収納された複
    数の小径管の集合体である請求項1記載の地下水位低下
    方法。
  4. 【請求項4】 地下水位低下要請区域を囲撓するように
    該区域周辺に沿って複数の管路を地下水域内に挿設する
    ことを特徴とする請求項1記載の地下水位低下方法。
  5. 【請求項5】 前記管路の実質的な路端同士を地表上で
    連結させたことを特徴とする請求項4記載の地下水位低
    下方法。
  6. 【請求項6】 前記管路の始端と共に終端を地表上に突
    設させ、該少なくとも一方の突設部に設けたポンプによ
    り吸引することを特徴とする請求項1記載の地下水位低
    下方法。
  7. 【請求項7】 前記複数の管路の始端と終端を夫々地表
    上に突設するとともに、該複数の管路の始端同士及び終
    端同士を集合管で連結し、該集合管を介してポンプで吸
    引することを特徴とする請求項1記載の地下水位低下方
    法。
  8. 【請求項8】 集水部を具えた管路を地下水域にほぼ水
    平に挿設させる手段と、前記地下水域に位置する集水部
    に負圧力を付与して、吸水を行なう吸水手段からなる地
    下水位低下装置であって、前記管路を可撓性部材で形成
    するとともに、 前記可撓性部材で形成した管路の内周側より拡張圧力を
    放射方向に付勢する膨 張手段を設け、該膨脹手段が、管
    路内に中空弾性体を挿入した後、該弾性体背面より印加
    する流体正圧により構成したことを特徴とする地下水位
    低下装置。
  9. 【請求項9】 集水部を具えた管路を地下水域にほぼ水
    平に挿設させる手段と、前記地下水域に位置する集水部
    に負圧力を付与して、吸水を行なう吸水手段からなる地
    下水位低下装置であって、前記管路を可撓性管路で形成
    するとともに、 前記管路に設けた集水部が、前記管路内の地下水流の下
    流側に向かって孔径を大きく形成した多数穿孔部である
    ことを特徴とする地下水位低下装置。
  10. 【請求項10】 前記管路途中に水中ポンプを設け、地
    表側に設けたポンプとの二段吸引作用により吸水手段を
    構成したことを特徴とする請求項8若しくは9記載の地
    下水低下装置。
  11. 【請求項11】 孔径を有する管路内周側に、メッシュ
    状のフィルタを内装したことを特徴とする請求項8若し
    くは9記載の地下水位低下装置。
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