JPH0813463A

JPH0813463A - 地中水の排出方法および排水装置

Info

Publication number: JPH0813463A
Application number: JP16741894A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Sarazawa; 薫皿澤
Original assignee: Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 1994-06-27
Filing date: 1994-06-27
Publication date: 1996-01-16
Anticipated expiration: 2018-09-29
Also published as: JP3451382B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ウエルポイントを用いる工法よりも深い地中
からの排水を可能にする。【構成】先端部に圧力室２とフィルタ室４とを有する
吸引ロッド１内に、送気管５と、開閉弁１４を含む排水
管６と逆止弁１６を含む吸水管７とを配設し、地盤２１
中に吸引ロッド１を打込んだ後、真空ポンプ１０から送
気管５を経由して圧力室２に負圧を供給して、該圧力室
２内に吸水管７を通じて地下水を吸引し、次に、三方弁
１３を真空ポンプ１０からコンプレッサ１１に切換える
と共に、開閉弁１４を開いて、送気管５を経由して圧力
室２に圧縮空気を供給し、圧力室２内の地下水を排水管
６を通じて地上へ排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地下水、地盤水等の地
中水を地上へ強制排出するための排出方法およびその方
法の実施に用いる排水装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地中水を強制排出する方法としては、ウ
エルポイント工法が良く知られている。この工法は、多
数の開口を有する吸水管、いわゆるウエルポイントを地
盤中に貫入した後、ウエルポイントに接続した真空ポン
プの作動により地下水を吸い上げる工法で、オープン掘
削工法などで多用されている。また近年、このウエルポ
イントを地盤改良工法に利用することも実施され、例え
ば実開昭６４−４９０９号公報には、振動締固め用ロッ
ド内にウエルポイントを挿入し、前記ロッドの打込みに
より生じた地盤水（過剰間隙水）をウエルポイントを通
じて地上へ真空吸引する工法が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ウ
エルポイントを用いて真空吸引する地中水の排出方法に
よれば、排水深さは大気圧相当の水頭分（６〜７ｍ程
度）が限界となり、それ以上の深さにわたって排水しよ
うとすると、地盤を多段に掘り下げて各段にウエルポイ
ントを配置し、次第に地下水位を下げていかざるを得な
いようになる。この場合、オープン掘削工法では、必要
とする掘削範囲の数倍の範囲を掘削しなければならず、
工期の延長や工事費用の増大が避けられないようにな
り、一方、地盤改良工法での実施は、実質、不可能とな
る。

【０００４】なお上記対策として、例えば地盤改良工法
において、振動締固め用ロッド内に、ウエルポイントに
代えて機械式ポンプを設置する考え方もあるが（特開昭
６０−７３９１２）、この場合は、該ポンプの設置スペ
ースを確保する都合上、ロッドとして大口径のものが必
要になってその地盤中への貫入が面倒になり、その上、
大きな振動を伴うロッド内にポンプを設置しなければな
らないため、その取付構造が複雑になり、いま一つ実用
性に乏しいという問題がある。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、その課題とするところは、特別の
工事様式を採ることなく、大気圧相当の水頭分よりも深
い位置からの排水を可能にする、実用性の高い地中水の
排出方法および排水装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明にかゝる地中水の排出方法は、先端部に圧力
室を有する吸入ロッドを地盤中に貫入した後、前記圧力
室に地上から負圧を供給して該圧力室内に地中水を吸引
し、続いて前記圧力室に地上から圧縮空気を供給して該
圧力室内の地中水を地上へ排出するようにしたことを特
徴とする。

【０００７】また、本発明にかゝる排水装置は、先端部
に圧力室を有する吸入ロッドを備え、該吸入ロッドに
は、その外部から前記圧力室に通じる空気通路、排水通
路および吸水通路を設け、前記空気通路には、前記ロッ
ドと独立に設置した真空ポンプとコンプレッサとを切換
え可能に接続すると共に、前記排水通路には開閉弁を備
えた排水管を接続し、前記吸水通路には前記圧力室から
の逆流を規制する逆止弁を介装するように構成したこと
を特徴とする。本排水装置は、上記空気通路を二つ設け
る構成としても良いもので、その場合は、該空気通路の
一方に前記真空ポンプを、該空気通路の他方に前記コン
プレッサをそれぞれ接続するようにする。

【０００８】

【作用】上記のように構成した地中水の排出方法および
排水装置においては、地盤中に吸入ロッドを貫入した
後、排水通路を閉じて真空ポンプから吸入ロッドの圧力
室に負圧を供給することにより、吸入ロッドの貫入深さ
に関係なく該圧力室内に地中水を吸い上げることがで
き、また、この圧力室内の地中水は、排水通路を開いて
該圧力室にコンプレッサから圧縮空気を供給することに
より、ウエルポイントを用いる場合よりも、はるかに深
い位置からの排水が可能になる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１０】図１は、本発明にかゝる地中水の排出方法
に用いる排水装置の第１実施例を示したものである。同
図において、１は管状の吸入ロッドで、その先端部には
密閉の圧力室２と壁面に多数の細孔３を有するフィルタ
室４とが連設されている。吸入ロッド１の内部には、空
気通路を提供する送気管５と、排水通路を提供する排水
管６と吸水通路を提供する吸水管７とが配設されてい
る。送気管５および排水管６は、吸入ロッド１の軸方向
に大きく延ばされ、それぞれの両端部が吸入ロッド１の
後端（上端）に被蓋した端板８と圧力室２を区画する上
部隔壁９ａとに支持されている。しかして、送気管５の
先端（下端）は前記上部隔壁９ａから圧力室２内にわず
かのぞく位置まで挿入され、また、排水管６の先端は圧
力室２内の奥深く、すなわち圧力室２を区画する下部隔
壁９ｂの近傍まで挿入されている。一方、吸水管７は前
記圧力室２とフィルタ室３との間を延ばされ、その一部
が前記下部隔壁９ｂに支持されている。圧力室２内にお
いて吸水管７の上端部はＵ字形に曲げられ、その開口が
下方向へ向けられている。

【００１１】１０は真空ポンプ、１１はコンプレッサ
で、両者は地上に設置されて、上記送気管５から延ばし
た配管１２に三方弁１３を介して並列に接続されてい
る。三方弁１３は、送気管５に対して真空ポンプ１０と
コンプレッサ１１とを切換える役割をなすもので、該三
方弁１３の操作により上記圧力室２には負圧と圧縮空気
とが選択的に供給されるようになる。また、排水管６に
は開閉弁１４を設けた延長管１５が接続され、一方、吸
水管７には圧力室２からフィルタ室４側への逆流を規制
する逆止弁１６が介装されている。さらに、圧力室２に
は、該圧力室内の水位を検出する水位センサ（こゝでは
電極棒）１７が配設され、その信号が信号線１８を介し
て地上の制御装置１９に送出されるようになっている。
なお、三方弁１３および開閉弁１４は自動操作可能なも
ので、これらの作動は制御装置１９により制御されるよ
うになっている。

【００１２】上記のように構成した排水装置を用いて地
中水（こゝでは地下水）を排出するには、先ず、適宜の
打込機を用いて吸入ロッド１を地盤２１中へ所定深度貫
入する。次に、排水管６の延長管１５中の開閉弁１４を
閉じると共に、三方弁１３を真空ポンプ１０側へ切換
え、配管１２および送気管５を通じて圧力室２に負圧を
供給する。すると、吸入ロッド１の先端端の周りの地下
水が細孔３を通じてフィルタ室４内に流入し、さらに吸
水管７を通じて圧力室２内に流入する。この結果、圧力
室２内の水位は次第に上昇し、その水位上昇が水位セン
サ１７により監視される。

【００１３】そして、水位センサ１７により圧力室２内
の水位が所定高さになったことが確認されると、制御装
置１９が三方弁１３へ切換信号を送出し、三方弁１３が
真空ポンプ１０側からコンプレッサ１１側へ切換えら
れ、これにより吸入ロッド１の圧力室２には圧縮空気が
供給される。また、これと同時に排水管６の延長管１５
中の開閉弁１４が開かれ、この結果、圧力室２内の地下
水は排水管６および延長管１５を経て地上へ排出され、
その水位は次第に低下する。そして、遂には排水管６の
下端が水面上に露呈して排水が停止されるようになり、
この段階で再び三方弁１３がコンプレッサ１１から真空
ポンプ１０に切換えられ、以降、上記操作の繰り返しに
よりバッチ式に排水が繰り返えされる。

【００１４】このように、本排水装置によれば、吸入ロ
ッド１の先端部の圧力室２へ負圧と圧縮空気とを交互に
供給して、大気圧相当の水頭分よりはるかに深い位置
（例えば１０ｍ以上）から地下水を排出することでき
る。また、吸入ロッド１内にポンプ等を設置する必要が
ないので、吸入ロッド１の構造は簡単となり、その大き
さも自由に設定できる。本実施例では、特に一つの送気
管５を負圧供給と圧縮空気供給とに共用しているので、
吸入ロッド１の構造はより簡単となる。また、吸入ロッ
ド１の先端にフィルタ室４を設けているので、圧力室２
内への粗大粒子の侵入が抑えられ、配管系が詰まる心配
もない。なお、上記送気管５は、真空ポンプ１０とコン
プレッサ１１とに対応して二つ設けても良いことはもち
ろんである。また、上記実施例において圧力室２内の水
位を水位センサ１７で監視するようにしたが、この水位
の検出は、前記水位センサ１７によらずに、例えばタイ
マー設定による方法、あるいは水位上昇に応じた負圧上
昇を検知する方法等を採用することができる。

【００１５】図２は、上記排水装置をオープン掘削に適
用した例を示したものである。本排水装置を用いる場合
は、図２の上側に示すように、計画オープン掘削範囲Ｓ
₀ の周辺地盤２１に直接吸入ヘッド１を貫入しても、十
分に地下水位Ｌを下げることができるので、例えば計画
オープン掘削範囲Ｓ₀ に接近して貫入した吸入ヘッド１
に沿って土留め用の鋼矢板２２を打ち込んで、その内側
を垂直に掘り下げたり、あるいは計画オープン掘削範囲
Ｓ₀ からわずか離れた位置に貫入した吸入ヘッド１の内
側を一段で斜めに掘り下げることもでき、実際のオープ
ン掘削範囲Ｓ₁は狭いものとなる。これに対して、従来
のウエルポイント２３を用いる場合は、図２の下側に示
すように、ウエルポイント２３の一回の打ち込みによる
地下水位Ｌ´の低下は限定されるので、鋼矢板２２を用
いるときでも、あるいは鋼矢板２２を用いないときでも
二段の掘り下げが必要で、そのオープン掘削範囲Ｓ₂ は
前記した本発明を用いたオープン掘削範囲Ｓ₁ に比して
著しく拡大するものとなる。

【００１６】図３〜６は、本発明にかゝる排水装置の第
２実施例を示したものである。本第２実施例は、特に吸
入ロッドの構造に特徴を有しており、その吸入ロッド３
１は、外管３２とこの外管３２内に同心的に配置された
内管３３との二重管部分３４と、該二重管部分３４に前
記外管３２に螺合させて一体化されたヘッド部分３５と
から成っており、両者の間は圧力室３６として区画され
ている。二重管部分３４は、前記外管３２と内管３３と
の間の空所が空気通路３７として構成されると共に、内
管３３の内部が排水通路３８として構成されている。前
記空気通路３７には、上記実施例と同様の態様で真空ポ
ンプ１０とコンプレッサ１１と（図１）が切換え可能に
接続されており、一方、前記排水通路３８にも上記実施
例と同様の態様で切換弁１４を有する延長管１５（図
１）が接続されている。なお、本第２実施例では、空気
通路３７が比較的大容積となるので、圧力室３６自体を
小容積に形成し、前記空気通路３７に圧力室３６の一部
を代替させている。

【００１７】また、ヘッド部分３５には、その軸心上に
位置して前記圧力室３６に開口する軸穴４０が形成され
ると共に、この軸穴４０内をヘッド部分３５の外周に連
通する半径方向の複数の横孔４１が形成されている。こ
れら軸穴４０と横孔４１とは吸水通路を構成し、その軸
穴４０の、前記圧力室３６に近接する部分には、該軸穴
４０の内周に設けた円錐状の弁座４２に離着座可能にボ
ール状の弁体４３が配置されている。これら弁座４２お
よび弁体４３は前記圧力室３６からの逆流を規制する逆
止弁を構成するもので、弁体４３は、常時はその自重で
弁座４２に着座している。なお、上記内管３３の下端部
には、この弁体４３の軸穴４０からの抜けを規制するス
トッパ板３９が取付けられている。こゝで、ヘッド部分
３５は、前記横孔４１を形成した部分が細径部３５ａと
されており、この細径部３５ａには、ヘッド部分３５の
外周面からはみ出さない状態で金網等のフィルタ４４が
複数の支持棒４５を介して嵌装されている。

【００１８】一方、ヘッド部分３５の先端には、該ヘッ
ド部分３５に形成した軸方向の貫通孔４６に連通する吐
出通路４７を有する噴射ノズル４８が螺合連結されてい
る。この噴射ノズル４８の吐出通路４７は、その下端開
口部分が裁頭円錐状の噴射口４９として構成されてお
り、この噴射口４９内には軸５０を有する弁体（逆止
弁）５１が配置されている。弁体５１の軸５０は、吐出
通路４７内をヘッド部分３５側へ延ばされており、その
延長部分にはばね５２が巻装されている。このばね５２
は、軸５０の端部フランジ５０ａにより抜け止めされた
上ばね受け５３と吐出通路４７内の段差４７ａ上に配置
した下ばね受け５４とに両端を当接させて、常時は弁体
５１を上方へ付勢している。これにより噴射ノズル４８
の噴射口４９は常時は弁体５１により閉じられる状態と
なる。

【００１９】以下、上記吸引ロッド３１を備えた排水装
置を用いた地中水の排出方法について、図７も参照して
説明する。先ず、上記第１実施例と同様に適宜の打込機
を用いて吸入ロッド３１を地盤中へ貫入するが、本第２
実施例では、この貫入に際して排水通路３８の延長管１
５中の開閉弁１４（図１）を閉じ、三方弁１３をコンプ
レッサ１１（図１）側に切換えて、空気通路３７に圧縮
空気を供給する。この圧縮空気は、前記開閉弁１４およ
び吸水通路（軸穴）４０内の弁体（逆止弁）４３が閉じ
られていることから、圧力室３６からヘッド部分３５の
貫通孔４６を通って噴射ノズル４８の吐出通路４７へ流
入し、ばね５２の付勢力に抗して弁体５１を開いて噴射
口４９から下方へエアジェットとして噴射される（図７
）。この結果、吸入ロッド３１の貫入先端の地盤が前
記エアジェットにより掘削され、吸入ロッド３１の貫入
はきわめて容易となる。

【００２０】そして、吸入ロッド３１が地盤中に所定深
度貫入したら、開閉弁１４を閉じたまゝ、三方弁１３を
コンプレッサ１１側から真空ポンプ１０側へ切換え、空
気通路３７を通じて圧力室３６へ負圧を供給する。する
と、噴射ノズル４８の弁体５１が噴射口４９を閉じる一
方で、吸水通路（軸穴４０）内の逆止弁４３が開き、ヘ
ッド部分３５の周りの地下水がフィルタ４４を通じて多
数の横孔４１内に流れ込み、さらに軸穴４０を通じて圧
力室３６内へ流入する。本第２実施例において圧力室３
６は小容積となっているので、地下水は圧力室３６を満
たした後、主として空気通路３７内へ吸い上げられる
（図７）。なお、この時、ヘッド部分３５内の貫通孔
４６および噴射ノズル４８内の吐出通路４７内にも地下
水が入り込む。

【００２１】そして、図示を略す水位センサにより空気
通路３７内の水位が所定高さになったことが確認される
と、三方弁１３が真空ポンプ１０側からコンプレッサ１
１側に切換えられ、空気通路３２を通じて圧力室３６に
圧縮空気が供給される。これに合せて、排水通路３８の
延長管１５中の開閉弁１４（図１）が開かれ、空気通路
３７および圧力室３６内の地下水は排水通路３８を経て
地上へ排出される（図７）。なお、前記開閉弁１４の
開放と共に圧力室３６内の流体圧力は排水通路３８へ逃
げるので、この排水中、噴射ノズル４８内の弁体５１が
開くことはない。

【００２２】上記第２実施例において、吸引ロッド３１
の二重管部分３４に関し、前記外管３２と内管３３との
間の空所を空気通路３７として、内管３３の内部を排水
通路３８としてそれぞれ構成したが、両者の関係は逆、
すなわち外管３２と内管３３との間の空所を排水通路と
して、内管３３の内部を空気通路としてそれぞれ構成し
ても良いものである。また、本第２実施例において、吸
引ロッド３１の貫入中、噴射ノズル４８からエアジェッ
トを噴射させるようにしたが、本発明は、このエアジェ
ットの噴射に代えてウォータジェットを噴射させるよう
にしても良いものである。この場合は、例えば空気通路
３７に真空ポンプ１０と、コンプレッサ１１とウォータ
ポンプとを切換え可能に接続し、あるいは排水通路３８
にウオータポンプを切換え可能に接続することによりウ
ォータジェットの噴射が可能になる。

【００２３】図８および９は、本発明にかゝる排水装置
を地盤改良工法へ適用した例を示したものである。この
場合は、上記２つの実施例における吸引ロッド１または
３１を可及的に小型に形成し、これらを振動締固め用ロ
ッド６０の先端部に設けた複数の振動伝達羽根６１のそ
れぞれに取付部材６２を用いて取付けるようにする。地
盤改良工法においては、振動締固め用ロッド６０を、図
示を略すバイブロハンマまたは該ロッド６０に内蔵した
起振機にて振動させながら地盤中に貫入させると、地盤
中に過剰間隙水（地盤水）が発生するが、本実施例によ
れば、振動締固め用ロッド６０の貫入深さによらず、こ
の地盤水を前記吸引ロッド１または３１を通じて速やか
に排出することができ、地盤の圧密化が効率的に進行す
るようになる。なお、各吸引ロッド１または３１と地上
に設けた真空ポンプ、コンプレッサ等との間は連結ホー
ス６３により接続する。また、振動伝達羽根６１には地
盤水の流通を許容する開口６３を設けておくのが望まし
い。

【００２４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
かゝる地中水の排出方法および排水装置によれば、吸入
ロッドの圧力室へ負圧と圧縮空気とを交互に供給して、
地中水を地上へ排出するので、ウエルポイントを用いる
場合よりも、はるかに深い位置からの排水が可能にな
り、地下水位の低下を必要とする掘削工法、地盤水の排
出を必要とする地盤改良工法等に向けて好適となる効果
を奏する。また、本排水装置における吸入ロッドは機械
的な動力部分を全く含まないので、構造および形状がき
わめて簡単となり、その取扱いは容易となって利用価値
は著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかゝる排水装置の第１実施例を模式的
に示す断面図である。

【図２】図１に示した排水装置のオープン掘削工法への
適用例を示したもので、従来のウエルポイントと対比し
て示す模式図である。

【図３】本発明にかゝる排水装置の第２実施例を示す断
面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ矢視線に沿う断面図である。

【図５】図３のＢ−Ｂ矢視線に沿う断面図である。

【図６】図３のＣ−Ｃ矢視線に沿う断面図である。

【図７】図３に示した排水装置の使用態様を行程順に示
す断面図である。

【図８】本発明にかゝる排水装置の地盤改良工法への適
用例を示す模式図である。

【図９】図８のＤ−Ｄ矢視線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１吸引ロッド２圧力室４フィルタ室５送気管６排水管７吸水管１０真空ポンプ１１コンプレッサ１４開閉弁１６逆止弁３１吸引ロッド３２外管３３内管３４二重管部分３６圧力室３７空気通路３８排水通路４０軸穴（吸水路）４１横孔（吸水路）４３弁体（逆止弁）４４フィルタ４７吐出通路４８噴射ノズル５１弁体（逆止弁）６０振動締固め用ロッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧力室を有する吸入ロッドを地盤中に貫
入した後、前記圧力室に地上から負圧を供給して該圧力
室内に地中水を吸引し、続いて前記圧力室に地上から圧
縮空気を供給して該圧力室内の地中水を地上へ排出する
ことを特徴とする地中水の排出方法。
【請求項２】吸入ロッドを、振動締固め用ロッドと共
に地盤中に貫入することを特徴とする請求項１に記載の
地中水の排出方法。
【請求項３】吸入ロッドを地盤中に貫入する際、その
圧力室を通じて地盤中に流体ジェットを噴射することを
特徴とする請求項１に記載の地中水の排出方法。
【請求項４】圧力室を有する吸入ロッドを備え、該吸
入ロッドには、その外部から前記圧力室に通じる空気通
路、排水通路および吸水通路を設け、前記空気通路に
は、前記ロッドと独立に設置した真空ポンプとコンプレ
ッサとを切換え可能に接続すると共に、前記排水通路に
は開閉弁を備えた排水管を接続し、前記吸水通路には前
記圧力室からの逆流を規制する逆止弁を介装したことを
特徴とする排水装置。
【請求項５】吸入ロッドが管部材から成り、空気通路
および排水通路が前記吸入ロッド内に挿入した管部材に
より提供されていることを特徴とする請求項４に記載の
排水装置。
【請求項６】吸入ロッドが内・外管から成る二重管部
分を備え、前記二重管部分は、その内・外管の間の空所
と内管の内部との何れか一方を空気通路として、何れか
他方を排水通路としてそれぞれ構成していることを特徴
とする請求項４に記載の排水装置。
【請求項７】圧力室を有する吸入ロッドを備え、該吸
入ロッドには、その外部から前記圧力室に通じる二つの
空気通路、排水通路および吸水通路を設け、前記空気通
路の一方に前記吸入ロッドと独立に設置した真空ポンプ
を接続すると共に、該空気通路の他方に前記吸入ロッド
と独立に設置したコンプレッサを接続し、前記排水通路
には開閉弁を備えた排水管を接続し、前記吸水通路には
前記圧力室からの逆流を規制する逆止弁を介装したこと
を特徴とする排水装置。
【請求項８】吸水通路の前面にフィルタを配設したこ
とを特徴とする請求項４乃至７の何れか１項に記載の排
水装置。
【請求項９】吸入ロッドの先端に、その圧力室に通じ
る吐出通路を有する噴射ノズルを接続し、該噴射ノズル
には、前記圧力室内の流体圧力が所定以上に高まった時
に該吐出通路を開く逆止弁を設けたことを特徴とする請
求項４乃至８の何れか１項に記載の排水装置。