JP6019822B2

JP6019822B2 - 地下水の排水装置及び方法

Info

Publication number: JP6019822B2
Application number: JP2012148591A
Authority: JP
Inventors: 康雄元井; 長谷川　靖洋; 靖洋長谷川; 将史武村
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2032-07-02
Also published as: JP2014009550A

Description

本発明は、地下水の排水装置及び方法に関する。

山留め壁を構築してその内側を掘削する工事では、ドライワークを可能にするために上層の自由水層（不圧帯水層）から地下水を排水する必要がある。また、掘削が進行した後に、下層の被圧帯水層の揚圧力により、その上の難透水層に盤ぶくれが生じることの防止等を目的として、被圧帯水層から地下水を排水する必要がある。

ここで、自由水層と被圧帯水層とから地下水を排水するために、自由水層と被圧帯水層との夫々に対して深井戸を設けるのでは多大な設置費用がかかるという問題がある一方で、１本の深井戸で自由水層と被圧帯水層とから同時に地下水を排水するのでは地下水の排水量が膨大になり多大な下水道使用料がかかるという問題があることから、かかる問題を解決することを目的とした地下水の排水装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の地下水の排水装置では、１本の深井戸を設けて、難透水層にゴム製の中空リングを設置し、この中空リングを膨張させたり収縮させたりすることにより、自由水層と被圧帯水層とを遮断したり連通したりしている。

特開昭６１−１７１６号公報

特許文献１に記載の地下水の排水装置では、中空リングを膨張させたり収縮させたりするために、中空リングに流体圧を供給するポンプやバルブ等の設備が必要となり、設置コストが増大する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、１本の深井戸を設置して難透水層の上下の帯水層から地下水を排水するにあたり、上側の帯水層から地下水を排水する際に、下側の帯水層からは地下水を排水しないようにすることを、低コストで実現することを課題にするものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る地下水の排水装置は、難透水層の上下に位置する帯水層から地下水を排水する地下水排水装置であって、上側の前記帯水層から前記難透水層を貫通して下側の前記帯水層に達するように地中に設置され、上下の前記帯水層の深さ位置に通水部が設けられたケーシングと、該ケーシング内に設けられた水中ポンプと、前記水中ポンプの下部に取り付けられた蓋部材と、前記ケーシング内における上下の前記通水部の間に設けられ、前記水中ポンプと共に昇降する前記蓋部材によって開閉される開口を有する隔壁部と、前記水中ポンプから上方へ延びる排水管と、該排水管を前記ケーシングの頭部で保持する排水管保持部と、を備えてなり、前記排水管保持部に、前記排水管を昇降させることにより前記水中ポンプと前記蓋部材の高さを調整する機構が設けられる。

また、本発明に係る地下水の排水方法は、本発明の地下水排水装置を用いた地下水排水方法であって、前記排水管を昇降させることにより前記水中ポンプと前記蓋部材の高さを調整する機構にて、該蓋部材を前記隔壁部から離間させ、前記ケーシング内の難透水層の深さ位置を境とする上下の空間を連通した後、下側の前記通水部より流入した前記帯水層の地下水を、上側の空間に配された前記水中ポンプにて排水する。

本発明によれば、１本の深井戸を設置して難透水層の上下の帯水層から地下水を排水するにあたり、上側の帯水層から地下水を排水する際に、下側の帯水層からは地下水を排水しないようにすることを、低コストで実現することができる。

一実施形態に係る地下水排水装置の概略を示す立断面図である。一実施形態に係る地下水排水装置を拡大して示す立断面図である。一実施形態に係る地下水排水装置を拡大して示す立断面図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る地下水排水装置１０の概略を示す立断面図である。この図に示すように、山留め壁１で囲まれ地下水排水装置１０が設置される地盤では、上層が自由水層２、その下の層は難透水層（不透水層）３、さらにその下の層は被圧帯水層４となっている。

自由水層２と被圧帯水層４とは、砂層や砂礫層等の帯水層であり、被圧帯水層４の全水頭は、被圧帯水層４の上端よりも高くなっている。また、難透水層３は、粘土層等であり、被圧帯水層４から揚圧力を受ける。

図２は、地下水排水装置１０を拡大して示す立断面図である。この図に示すように、地下水排水装置１０は、地表面から被圧帯水層４まで到達するように設けられた深井戸（揚水井戸）であり、地表面から被圧帯水層４まで到達するように打設されたケーシング１２と、ケーシング１２内に設置される水中ポンプ１４と、水中ポンプ１４の上部から地上まで延びる鋼管である排水管１６と、難透水層３の深さ位置においてケーシング１２の上下の空間を遮断したり連通したりする開閉部２０と、排水管１６を昇降可能に保持する排水管保持部３０とを備えている。

ケーシング１２の上側と下側とには通水部１２Ａ、１２Ｂが設けられている。この通水部１２Ａ、１２Ｂは、スリット状の通水孔が配列された構成になっている。上側の通水部１２Ａは、自由水層２に配されており、自由水層２の地下水が通水部１２Ａを通してケーシング１２内に侵入する。また、下側の通水部１２Ｂは、被圧帯水層４に配されており、被圧帯水層４の地下水が通水部１２Ｂを通してケーシング１２内に侵入する。また、水中ポンプ１４は、ケーシング１２内に侵入した地下水を吸引し排水管１６を通して地上へ揚排水する。また、排水管１６は、排水管保持部３０により、ケーシング１２の中心を通って上下方向に延びるように保持されている。

開閉部２０は、ケーシング１２内における難透水層３の深さの位置に設けられたフランジ２２と、水中ポンプ１４の下部（排水管１６の接続部の反対側）に取り付けられた蓋部材２４と、フランジ２２に設けられたパッキン２６とを備えている。フランジ２２は、中央部に円孔２２Ａが形成された円板であり、その外周全体がケーシング１２の内周面に水密状態で結合されている。また、蓋部材２４は、フランジ２２の円孔２２Ａより大径の鋼製の円板であり、水中ポンプ１４の下部に軸部材２８で取り付けられている。また、蓋部材２４及びフランジ２２は、ケーシング１２と同軸に配されており、水中ポンプ１４が最下位まで下降された状態で、蓋部材２４がフランジ２２の円孔２２Ａを塞ぐようになっている。

パッキン２６は、円環状に形成されており、フランジ２２に蓋部材２４の外周部と対向するように配されており、蓋部材２４がフランジ２２の高さまで下降された状態で、フランジ２２と蓋部材２４の外周部とに挟まれてこれらの間を水密状態にする。

排水管保持部３０は、ケーシング１２の上端に固定された固定板３２と、固定板３２に複数のボルト３３を介して昇降可能に保持された昇降板３４とを備えている。固定板３２には、排水管１６が挿通される孔３２Ａが形成されている。また、昇降板３４は、固定板３２の上に重ねて配されており、排水管１６が貫通されると共に固定されている。また、複数のボルト３３は、ケーシング１２の周囲において上下方向に移動可能に固定板３２及び昇降板３４に螺合しており、この複数のボルト３３の調整により昇降板３４及び昇降板３４から排水管１６を介して吊り下げられた水中ポンプ１４の高さが調整される。

ここで、水中ポンプ１４の高さ調整範囲の下限は、図２に示すように、蓋部材２４がフランジ２２に当接する位置である。水中ポンプ１４がこの位置まで下降されると、開閉部２０により、ケーシング１２内の空間が、難透水層３の深さ位置において上下に遮断され、上側の空間に配された水中ポンプ１４の吸引力が、下側の空間に作用しない状態になる。これにより、被圧帯水層４から地下水を排水することなく自由水層２から地下水を排水することができる。

図３は、開閉部２０を連通状態にした地下水排水装置１０を示す立断面図である。この図に示すように、水中ポンプ１４が複数のボルト３３の調整により高さ調整範囲の下限位置から上昇されると、蓋部材２４がフランジ２２から離間し、開閉部２０により、ケーシング１２内の難透水層３の深さ位置を境とする上下の空間が連通され、上側の空間に配された水中ポンプ１４の吸引力が、下側の空間に作用する状態になる。これにより、被圧帯水層４から地下水を排水することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る地下水排水装置によれば、山留め壁１で囲まれた地盤のドライワークを可能にするために自由水層２から地下水を排水する際には、水中ポンプ１４を高さ調整範囲の下限位置まで下降させて開閉部２０を遮断状態にすることにより、被圧帯水層４からも地下水が排水されることを防止でき、地下水の排水量を低減することができる。また、山留め壁１で囲まれた地盤の掘削が進行した後には、水中ポンプ１４を高さ調整範囲の下限位置から上昇させて開閉部２０を連通状態にすることで、被圧帯水層４から地下水を排水することができ、被圧帯水層４の揚圧力により難透水層３に盤ぶくれが生じることを防止できる。

なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、難透水層３の上の帯水層を自由水層２としたが、当該帯水層が被圧帯水層であってもよい。また、難透水層３の下の帯水層を被圧帯水層４としたが、当該帯水層が自由水層であってもよい。また、開閉部２０は、上下の通水部１２Ａ、１２Ｂの間に配されていればよく、難透水層３に配されることは必須ではない。さらに、水中ポンプ１４及び蓋部材２４の高さを調整する機構は、ボルト３３の調整による機構に限らず、シリンダ等の上下に昇降可能で固定可能である機構であればよい。

１山留め壁、２自由水層、３難透水層、４被圧帯水層、１０地下水排水装置、１２ケーシング、１２Ａ、１２Ｂ通水部、１４水中ポンプ、１６排水管、２０開閉部、２２フランジ（隔壁部）、２２Ａ円孔（開口）、２４蓋部材、２６パッキン、２８軸部材、３０排水管保持部、３２固定板、３２Ａ孔、３３ボルト、３４昇降板

Claims

難透水層の上下に位置する帯水層から地下水を排水する地下水排水装置であって、
上側の前記帯水層から前記難透水層を貫通して下側の前記帯水層に達するように地中に設置され、上下の前記帯水層の深さ位置に通水部が設けられたケーシングと、
該ケーシング内に設けられた水中ポンプと、
前記水中ポンプの下部に取り付けられた蓋部材と、
前記ケーシング内における上下の前記通水部の間に設けられ、前記水中ポンプと共に昇降する前記蓋部材によって開閉される開口を有する隔壁部と、
前記水中ポンプから上方へ延びる排水管と、
該排水管を前記ケーシングの頭部で保持する排水管保持部と、
を備えてなり、
前記排水管保持部に、前記排水管を昇降させることにより前記水中ポンプと前記蓋部材の高さを調整する機構が設けられることを特徴とする地下水排水装置。
請求項１に記載の地下水排水装置を用いた地下水排水方法であって、
前記排水管を昇降させることにより前記水中ポンプと前記蓋部材の高さを調整する機構にて、該蓋部材を前記隔壁部から離間させ、前記ケーシング内の難透水層の深さ位置を境とする上下の空間を連通した後、
下側の前記通水部より流入した前記帯水層の地下水を、上側の空間に配された前記水中ポンプにて排水することを特徴とする地下水排水方法。