JP4585221B2 - 復水工法及びこれに用いる復水構造物 - Google Patents

Description

本発明は、自由水面を有する帯水層への復水工法及びこれに用いる復水構造物に関する。

復水工法は、例えば揚水に起因した地盤沈下の防止や井戸の枯渇等の周辺地下水環境の保全などを目的として、地盤中に注水する工法である。

この復水工法においては、復水パイプを通した注水により地盤中の細かい粒子（細粒分）が移動し、動水勾配が小さい箇所で抑留されることで、目詰まりが生じることがある。このような目詰まりが生じると、注水が進行し難くなって、復水効率が低下してしまう。これを避けるため、従来より、注水前に地下水を揚水（逆洗）し、地盤中の細粒分を予め除去することが行われる。なお、例えば特許文献1には、このような目詰まりが生じる旨、及び逆洗についての開示があり、更に、このように目詰まりが生じないように、注水圧を調整しながら復水する旨の開示がある。
特開平６−２２０８６６号公報

しかしながら、上記したような逆洗を行った場合であっても、揚水前の自由水面よりも上部にある地盤中の細粒分は予め除去することができなかったため、注水時においてこの部分で目詰まりが生じるおそれを低減することはできなかった。

本発明は、上記した事情に鑑みて為されたものであり、揚水によっては細粒分を除去できない自由水面より上部における地盤中で目詰まりが生じるおそれを低減することが可能な復水工法及びこれに用いる復水構造物を提供することを目的とする。

本発明に係る復水工法は、地表面から自由水面に至るように設けられた復水パイプを通して注水し、自由水面を有する帯水層に復水する復水工法である。この工法は、復水パイプの周りの地表面から地盤内に水を浸透させることを特徴とする。

この復水工法では、復水パイプの周りの地表面から地盤内に水を浸透させることで、地盤内で下方に向かう浸透流が生じる。この浸透流により、自由水面よりも上部の地盤中から細かい粒子が下方に流される。下方に流された細かい粒子は自由水面に至り、その一部が復水パイプの下端部からパイプ内に進入する。このようにして自由水面よりも上部の地盤中から細かい粒子を取り除くことで、復水パイプを通して注水するときにこの部分で目詰まりが生じるおそれを低減することができる。

本発明に係る復水工法では、復水パイプの周りの地表面から地盤内に水を浸透させるときに、復水パイプを通して揚水すると好ましい。このようにすれば、浸透流の流速が高められ、且つ地表面から浸透させた水流が復水パイプに向けて浸透し易くなり、地盤中における細かい粒子の除去効率が向上する。

本発明に係る復水工法では、復水パイプの周りの地盤内に水の浸透をガイドするガイドパイプを敷設し、ガイドパイプによりガイドしながら地盤内に水を浸透させると好ましい。このようにすれば、ガイドパイプを通して水の流れをガイドすることで、所望の流速の浸透流を生成し、且つ所望の方向に浸透流をガイドすることができる。

本発明に係る復水構造物は、地表面から自由水面に至るように設けられた復水パイプと、復水パイプの周りを取り囲むように立設された壁体と、を備えることを特徴とする。

この復水構造物によれば、壁体の内周面と復水パイプの外周面と地表面との間で水を貯留することができる。その結果、復水パイプの周りの地表面から地盤内に水を安定的に供給して浸透させることが可能となる。

本発明に係る復水構造物は、復水パイプの周りの地盤内に敷設された水の浸透をガイドするガイドパイプを備えると好ましい。このようにすれば、ガイドパイプを通して水の流れをガイドすることで、所望の流速の浸透流を生成し、且つ所望の方向に浸透流をガイドすることができる。

本発明に係る復水構造物は、地盤内に浸透する水の浸透圧を調整する浸透圧調整装置を備えると好ましい。このようにすれば、所望の浸透圧で地盤内に水を浸透させることができる。

本発明によれば、復水パイプを通し注水して帯水層に復水するときに、揚水によっては細粒分を除去できない自由水面より上部における地盤中で目詰まりが生じるおそれを低減することが可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る復水工法を適用するケースの一例を示す図である。地下に構造物１００を建設するために掘削工事を行うときには、図１に示すように、揚水パイプ１０２を通して地下水を揚水して、水位を低下させる。このとき、図１の破線Ａに示すような周辺地域では、地下水位１０４が低下して地盤沈下や井戸の枯渇等の問題が生じるおそれがある。本実施形態に係る復水工法は、このような場所の水位を回復させるのに好適に用いられる。

図２から図５は、本実施形態に係る復水工法を説明するための図である。この復水工法では、図２に示すように、まず地表面１０から自由水面１２に至るように地盤内に復水パイプ１４を敷設する。復水パイプ１４の上端は開口しており、ここから注水や揚水ができるようになっている。復水パイプ１４の下部は、帯水層１６の自由水面１２よりも下方に至っており、水の出入りが可能なストレーナー部１８が設けられている。このストレーナー部１８は、例えば金網などの網体から構成されている。網目の大きさは、通常、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度に調整される。

次に、図３に示すように、復水パイプ１４を通して地下水を揚水する。これにより、揚水前の自由水面よりも下方において逆洗が行われ、この部分の地盤中にある細粒分がストレーナー部１８から復水パイプ１４内に取り込まれて、予め除去される。このように、逆洗とは、復水パイプ１４からの揚水により復水パイプ１４に向かう浸透流を生じせしめ、揚水前の自由水面よりも下方における地盤中の細粒分を除去することをいう。

次に、図４に示すように、地表面１０上において復水パイプ１４の周りを取り囲むように立設された壁体２０の内周面と復水パイプ１４の外周面と地表面１０との間で、水を貯留する。このようにして、復水パイプ１４の周りの地表面１０から地盤内に水を浸透させる。その結果、地盤内で下方に向かう浸透流が生じる。そして、この浸透流により、揚水前の自由水面よりも上部の地盤中から細粒分が下方に流される。下方に流された細粒分は自由水面１２に至り、その一部が復水パイプ１４の下端部にあるストレーナー部１８からパイプ内に進入する。このようにして、揚水前の自由水面よりも上部の地盤中から細粒分が予め除去される。

このとき、図４に示すように、復水パイプ１４の周りの地表面１０から地盤内に水を浸透させると同時に、復水パイプ１４を通して揚水すると好ましい。このようにすれば、浸透流の流速と方向とを所望の流速及び方向に設定することが容易になり、地盤中における細かい粒子の除去効率が向上する。

また、図４に示すように、復水パイプ１４の周りの地盤内に水の浸透をガイドするガイドパイプ２２を敷設し、このガイドパイプ２２によりガイドしながら地盤内に水を浸透させると好ましい。ガイドパイプ２２は、両端が開口した筒状のパイプであり、側壁には無数の穴が開けられていると好ましい。このようにすれば、浸透流を所望の流速で及び所望の方向（特に復水パイプ１４下部のストレーナー部１８に向かう方向）にガイドすることができる。この意味で、ガイドパイプによる水のガイドとは、浸透流の流速及び浸透方向の双方を調整することを指す。なお、ガイドパイプ２２は、復水パイプ１４のストレーナー部１８に向けて斜めに敷設してもよく、更にガイドパイプ２２の上端は、復水パイプ１４を中心として壁体２０が設けられている部位までの地盤中の円柱状領域よりも外に延びていてもよい。このように、ガイドパイプ２２の上端が上記円柱状領域よりも外に延びる場合は、ガイドパイプ２２の上端は閉口していてもよい。

その後、図５に示すように、復水パイプ１４を通して注水し、帯水層１６に復水する。この注水に使用する水は、図１の揚水パイプ１０２で揚水した水を利用すると水の有効利用が図られ好ましい。

上記したように本実施形態に係る復水工法では、復水パイプ１４を通して注水する前に、図４に示すように、復水パイプ１４の周りの地表面１０から地盤内に水を浸透させることで、揚水によっては除去することのできない自由水面よりも上部の地盤中から細粒分を除去している。また、図３に示すように、更にその前に復水パイプ１４を通して揚水することで、揚水前の自由水面よりも下部の地盤中から細粒分を除去している。その結果、復水パイプ１４を通して注水して復水するときに、揚水前の自由水面の上部及び下部のいずれにおいても、細粒分による目詰まりが生じるおそれが低減され、復水効率の向上を図ることが可能となる。

特に本実施形態では、壁体２０の内周面と復水パイプ１４の外周面と地表面１０との間で水を貯留し、地盤内に水を浸透させているため、復水パイプ１４の周りの地表面１０から地盤内に水を安定的に供給して浸透させることができる。この復水パイプ１４と壁体２０とにより、復水構造物が構成されている。

なお本実施形態では、復水パイプ１４の周りの地表面１０から地盤内に浸透させる水の浸透圧を調整して、所望の流速の浸透流を地盤内に生成する。この浸透圧は、図６に示すように、壁体２０の内周面と復水パイプ１４の外周面と地表面１０との間で貯留する水の高さを調整することで調整することができる。すなわち、水の高さを高くすると浸透圧を上げることができ、低くすれば浸透圧を下げることができる。

また、図７に示すように、壁体２０の上部を蓋２４により密閉し、貯留された水の水面と壁体２０の内周面と蓋２４の内面と復水パイプ１４の内周面との間の空間ＳにブロアＢから空気供給ライン２８を通して圧縮空気を導入して、浸透圧を調整することもできる。すなわち、この空間Ｓに導入する圧縮空気の圧力を高くすると浸透圧を上げることができ、低くすれば浸透圧を下げることができる。このように、圧縮空気を供給するためのブロアＢと空気供給ライン２８とにより、浸透圧調整装置を構成してもよい。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、本発明に係る復水工法は、掘削・開削工事のみならず、その他の地下水環境の保全に広く適用することができる。

本実施形態に係る復水工法を適用するケースの一例を示す図である。 本実施形態に係る復水工法において、地表面から自由水面に至るように地盤内に復水パイプを敷設する様子を示す図である。 本実施形態に係る復水工法において、注水前に復水パイプを通して揚水する様子を示す図である。 本実施形態に係る復水工法において、注水前に復水パイプの周りから地盤内に水を浸透させる様子を示す図である。 本実施形態に係る復水工法において、復水パイプを通して注水して復水する様子を示す図である。 貯留する水の高さを調整して地盤内に浸透させる水の浸透圧を調整する様子を示す図である。 圧縮空気の圧力を調整して地盤内に浸透させる水の浸透圧を調整する様子を示す図である。

符号の説明

１０…地表面、１２…自由水面、１４…復水パイプ、１６…帯水層、１８…ストレーナー部、２０…壁体、２２…ガイドパイプ、２４…蓋、２８…空気供給ライン、１００…構造物、１０２…揚水パイプ、１０４…地下水位、Ｂ…ブロア、Ｓ…空間。

Claims (6)

1. 地表面から自由水面に至るように設けられた復水パイプを通して注水し、該自由水面を有する帯水層に復水する復水工法であって、
   前記復水パイプの周りの前記地表面から地盤内に水を浸透させることを特徴とする復水工法。
2. 前記復水パイプの周りの前記地表面から地盤内に水を浸透させるときに、該復水パイプを通して揚水することを特徴とする請求項１に記載の復水工法。
3. 前記復水パイプの周りの地盤内に水の浸透をガイドするガイドパイプを敷設し、該ガイドパイプによりガイドしながら該地盤内に水を浸透させることを特徴とする請求項１又は２に記載の復水工法。
4. 地表面から自由水面に至るように設けられた復水パイプと、
   前記地表面上において前記復水パイプの周りを取り囲むように立設された壁体と、
   を備え、
   前記壁体の内周面と前記復水パイプの外周面との間の前記地表面から地盤内に水を浸透させることを特徴とする復水構造物。
5. 前記復水パイプの周りの地盤内に敷設された水の浸透をガイドするガイドパイプを備えることを特徴とする請求項４に記載の復水構造物。
6. 前記地盤内に浸透する水の浸透圧を調整する浸透圧調整装置を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の復水構造物。
   

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