JP4280213B2 - 大深度真空排水・圧密脱水工法と併用する小井戸の排水工法 - Google Patents

Description

本発明は、大深度真空排水・圧密脱水工法と併用する小井戸の排水工法に関するものである。

本出願人が先に開発した特許第3280935号、第3243501号に係るスーパーウェルポイント工法（以下「ＳＷＰ工法」という）と称される、大深度真空排水・圧密脱水工法であり、一般的にストレーナ部を特殊セパレートスクリーンの二重構造にすることにより、井戸内を真空に保ちながら強制排水を行うスーパーウェルポイント工法を指す。そして、従来公知の１段井戸水の吸い上げ揚程が約6．0m程のウェルポイント工法（略称：WP工法）と称される真空排水工法に比べて、約ＧＬ−３００m程の深さに対応できる工法である。
特開2001−11846（特許第3280935号） 特開2000−27170（特許第3243501号）

上記の特許文献１及び特許文献２のＳＷＰ工法にあっては、井戸水の揚程に対するエネルギーはディープウェル（以下「ＤＷ」という）用揚水ポンプの電気エネルギーを使用するため、バキューム度をそのまま井戸の外の地盤にＰｖ≒−８．５ｔ／ｍ^２と深さに関係なく及ぼすことができる。

ところが、上記のＳＷＰ工法は、一般には掘削前の地盤に例えば５０．０ｍ程度の適正な間隔をおいて設置するものであり、地盤掘削工事の途中において掘り下げた地盤の隣り合うＳＷＰパイプの間に湧水水位が上昇した場合、その隣り合うＳＷＰパイプの間にさらにもう１本のＳＷＰパイプを設置することは、工事開始時のＳＷＰ工法に比べてその設置作業は困難を極めると共に、適正間隔の保持の面からも必ずしも好ましいことではなく、局部的な土質変化に対応できずに苦慮していた。さらに、高価なＳＷＰ工法をさらに１本加えることはコストの増大につながっていた。

そこで、地盤掘削工事において、技術的には優れているが高価なＳＷＰ工法の設置数は必要最小限にとどめ、隣り合うＳＷＰパイプの間の地盤に湧水水位が上昇したりした場合は、本願発明を併用することによって目的を達成するようにしたものである。

上記の目的を達成するために本発明の第１は、大深度真空排水・圧密脱水工法と併用する小井戸の排水工法において、ＤＷ用水中ポンプを覆うＳＷＰパイプ下部の内筒管及びその内筒管の外周を覆うストレーナ管によって二重構造にすることにより、井戸内を真空に保ちながら強制排水を行うスーパーウェルポイント工法によって掘削した地盤の表面に湧出した地下水の水位が上昇する個所に、前記スーパーウェルポイント工法用パイプ孔よりも細径の削孔を施した後に、下端に吸込み部を備えた複数本のライザーパイプを挿入打設し、その上端部位を前記スーパーウェルポイント工法用パイプ内に連通するヘッダーパイプに連結し、そのライザーパイプの装入用削孔を１．０〜２．０ｍの間隔を保持し、前記スーパーウェルポイント工法用パイプ内に連通するヘッダーパイプの一端部をエルボー状に成形し、当該ヘッダーパイプの一端部のエルボー形開口をスーパーウェルポイント用パイプ内の揚水時には上向き開口端部に常時満水状態を維持し、バキュームポンプの駆動によって、ライザーパイプ内に取り込んだ地下水を前記スーパーウェルポイント工法用パイプ内に供出すると共に、当該パイプのディープウェル用揚水ポンプから外部に排水するようにしたものである。

本発明の第２は、第１の発明に係る大深度真空排水・圧密脱水工法と併用する小井戸の排水工法において、単一本又は複数本のライザーパイプの上端部位にスイングホースの基端を接続し、且つ当該スイングホースの先端をＣ型コックを介してヘッダーパイプに連結し、前記スーパーウェルポイント工法用パイプ内に連通するヘッダーパイプの一端部をエルボー状に成形して開口をスーパーウェルポイント工法用パイプ内において上向きにしてスーパーウェルポイント工法用パイプ内の揚水時には上向き開口端部に常時満水状態を維持しているものである。

本発明の第３は、第１の発明又は第２の発明に係る大深度真空排水・圧密脱水工法と併用する小井戸の排水工法において、複数本のライザーパイプの挿入用削孔を１〜２ｍの間隔を保持し、且つ約５．５ｍ以内の深度でジェッティング方式で行うものである。

本発明は上記の構成であるから、次の効果がある。すなわち、第１に、オープン掘削工事において、ＳＷＰ工法における設置間隔が約５０．０ｍのロングスパンの場合、土質条件の変化で、ＳＷＰパイプとＳＷＰパイプ間部分または単一のＳＷＰパイプの近傍において水位が低下できない場合に有効である。第２に、掘削進行中に水位低下が部分的にできない場合等、低コストで早く施工が可能である。第３に、現状掘削盤で施工ができ、また、砂地盤等ではジェッティング方式でＳＷＰパイプより遥かに細いライザーパイプを設置することができ、作業ゾーンが小さくて済む。第４に、水位が低下しない所を集中して、揚水することができる。第５に、作業は手作業であり、重機を必要とせずコンパクトで施工が安易等の効果が期待できる。

次に本発明に係る、大深度真空排水・圧密脱水工法と併用する小井戸の排水工法の実施するための最良の形態を示す。

本発明の実施例を図面によって説明する。１は未掘削状態の地盤、２は掘削箇所、３は掘削用地盤に削孔に挿入して設置したＳＷＰパイプ、４はＳＷＰパイプの下端部に設けた砂溜まり部、５は掘削に削孔した地盤に挿入設置したライザーパイプであり、必要に応じて２．０ｍ前後の間隔をおいて複数の削孔を施してライザーパイプ群５_１〜５_ｎを挿入打設する。６はライザーパイプ５又はそのライザーパイプ群５_１〜５_ｎの下端部に装着した巻き線又はメッシュ形等のスクリーン式吸込み部であり、７は一端部をＳＷＰパイプ３に側面に連通結合したヘッダーパイプであり、ＳＷＰパイプ３内に連通する基端部７′をエルボー形とし、その端部開口７_１を上向きに設定してある。８はライザーパイプ５の上端部とヘッダーパイプ７を連通するように接続したスイングホース、９はスイングホース８のヘッダーパイプ近傍に設けた真空調節コックであり、図３・図４は通水口９の開放状態を示し、その頭部の突起９_１をレンチ等で通水口９′を略４５度〜１８０度の範囲で回転させると閉止状態になる。９ｎはヘッダーパイプの一番手前のライザーパイプと端部開口の間に設けたゲートバルブであり、使用しないときは閉止したり、使用中に水量の調節を行うものである。

１０はＳＷＰパイプ３内の先端に設けた揚水ポンプ、１１はその水中ポンプに下端部を連結して上端部から地下水を地上に排水させるための揚水管、１２はＤＷ用水中ポンプ１０を覆うＳＷＰパイプ下部の内筒管、１３はその内筒管の外周を覆うストレーナ管、１４はＳＷＰパイプ３の直上部にパイプ１５を介して設けたバキュームポンプ、１６は吸み上げた地下水の排水管である。１７はセメントミキシングウォール（以下「ＳＭＷ」という）等を用いて施工した山留壁である。図中Ｌはライザーパイプ５又はそのライザーパイプ群５_１〜５_ｎの下端部吸込み部６とヘッダーパイプ５の揚程であり、最高６．０ｍまで可能になっている。またＬ′はＳＷＰ井戸の揚程であり、深井戸ポンプを用いると最深で３００ｍまで可能になっている。ちなみにＤＷ用ポンプでは最深で１００ｍまで可能となっている。

「施工例１（地下水の汲み上げ排出準備）」 次に本発明に係る大深度真空排水・圧密脱水工法と併用する小井戸の排水工法の具体的な施工例を説明する。
（１） 目的とする未掘削地盤１にＳＷＰ工法によって設定本数（図示例では３本）の削孔をした後、ＳＷＰパイプ３を挿入打設する。
（２） 第１段階として所定の面積で且つ設定の深さＤ（図示例で６．０ｍ）まで掘削して現地盤１_１とする。
（３） 掘削で地下水が湧き出て掘削地盤から水位が上昇しだした場合は、その湧水箇所またはその近傍にジェッティング方式等により人手を介して目的の地下水位に到達するまで複数本削孔を行う。
（４） 掘削終了後に下端に吸込み部６を備えたライザーパイプ５を挿入打設する。
（５） ここで、あらかじめ削孔・挿入打設してあるＳＷＰパイプ３にエルボー形基端部の開口７_１を連通したヘッダーパイプ７を横向きに設ける。
（６） ライザーパイプ５の上端部を前記の横向きのヘッダーパイプ７に設けた連通孔にスイングホース８をＣ型コックを可とする真空調節コック９を連通するように連結する。

「施工例２（地下水の排出作業）」
（１） 図２において、ＳＷＰパイプ３の直上に設けてあるバキュームポンプ１４の駆動によって当該ＳＷＰパイプ３内下部の揚水ポンプ１０で地下水Ｑ_２を汲み上げる。
（２） それと連動してライザーパイプ５又は複数本のライザーパイプ群５_１〜５_ｎの下端の吸込み部６から取り入れた地下水Ｑ_１は、上記バキュームポンプの駆動によってＣコック９の通水口を通ってヘッダーパイプ７に入り、その基端部７′の上向きのエルボー開口７_１からＳＷＰパイプ３内に流入される。この場合、Ｃコック９の頭部突起をレンチでＣコック９を回動して吸入量を調節し、且つ空気が混入した場合ＳＷＰパイプ３内の真空効果が下がるのため、当該空気の流入調整を行う。
（３） ＳＷＰパイプ３内に流入された地下水Ｑ_１・Ｑ_２は、くまなく集められた状態で水中ポンプ１０によって、揚水管１６を通って未掘削地盤１外に排出される。
（４） 上記のヘッダーパイプ７内は、その基端部７′がエルボー形で且つ開口７_１が上向きになっていることにより、当該ヘッダーパイプ内は揚水で充満状態になって真空状態は確保されている。
（５） 現地盤１_１の表面に湧出して上昇していた地下水Ｑ_１の水位が下がった後、掘削作業を再開して、計画地盤１_ｎまで掘り下げて掘削工事を完了する。

よって、最終目的とする計画地盤近くの現地地盤まで掘り下げてきた位置で地下水の水位が下がらないときに、本発明に係るＳＷＰ工法と共に小井戸の排水工法を実施することによって、作業が簡便で且つ迅速に行え、その上に経費の削減が実現し用途の拡大が図れる。

本発明に係る大深度真空排水・圧密脱水工法と併用する小井戸の排水工法の実施例を示す概略平面図である。 図１のＳＷＰパイプとこれと併用するライザーパイプ群との連結状態を示す一部縦断拡大図である。 スイングホースとヘッダーパイプを連結するＣコックの縦断側面図である。 図３の４−４線断面図である。

符号の説明

１ 未掘削地盤
２ 掘削個所
３ ＳＷＰパイプ
４ ＳＷＰパイプの砂溜り部
５ ライザーパイプ
６ ライザーパイプ下端の吸込み部
７ ヘッダーパイプ
８ スイングホース
９ 真空調節コック
９ｎ ヘッダーパイプの一番手前のライザーパイプと端部開口の間に設けたゲートバルブ
１０ 水中ポンプ
１１ 揚水管
１２ 内筒管
１３ ストレーナ管
１４ バキュームポンプ
１５ 吸気パイプ
１６ 排水管
１７ 山留壁

Claims (3)

1. ＤＷ用水中ポンプ(10)を覆うＳＷＰパイプ下部の内筒管(12)及びその内筒管の外周を覆うストレーナ管(13)によって二重構造にすることにより、井戸内を真空に保ちながら強制排水を行うスーパーウェルポイント工法によって掘削した地盤(1)の表面に湧出した地下水の水位が上昇する個所に、前記スーパーウェルポイント工法用パイプ孔(H_l)よりも細径の削孔(H₂)を施した後に、下端に吸込み部(6)を備えた複数本のライザーパイプ（5「5₁〜5_n」）を挿入打設し、その上端部位を前記スーパーウェルポイント工法用パイプ(3)内に連通するヘッダーパイプ(7)に連結し、そのライザーパイプ(5「5₁〜5_n」)の装入用削孔(H_l)を１．０〜２．０ｍの間隔(W)を保持し、前記スーパーウェルポイント工法用パイプ内に連通するヘッダーパイプ(7)の一端部(7′)をエルボー状に成形し、当該ヘッダーパイプ（7）の一端部(7′)のエルボー形開口(7₁）をスーパーウェルポイント用パイプ内の揚水時には上向き開口端部に常時満水状態を維持し、バキュームポンプ(14)の駆動によって、ライザーパイプ(5)内に取り込んだ地下水を前記スーパーウェルポイント工法用パイプ(3)内に供出すると共に、当該パイプのディープウェル用揚水ポンプ(10)から外部に排水するようにしたことを特徴とする大深度真空排水・圧密脱水工法と併用する小井戸の排水工法。
2. 単一本又は複数本のライザーパイプ(5)の上端部位にスイングホース(8)の基端を接続し、且つ当該スイングホースの先端をＣ型コック(9)を介してヘッダーパイプ(7)に連結し、前記スーパーウェルポイント工法用パイプ内に連通するヘッダーパイプ（7）の一端部(7′)をエルボー状に成形して開口（7₁）をスーパーウェルポイント工法用パイプ内において上向きにしてスーパーウェルポイント工法用パイプ内の揚水時には上向き開口端部に常時満水状態を維持している請求項１記載の大深度真空排水・圧密脱水工法と併用する小井戸の排水工法。
3. 複数本のライザーパ(5)の装入用削孔(H_l)を１．０〜２．０ｍの間隔(W)を保持し、且つ約５．５ｍ以内の深度でジェッテイング方式で行う請求項１または請求項２記載の大深度真空排水・圧密脱水工法と併用する小井戸の排水工法。