JPH0941869A - 地下水サンプリング用の井戸およびその施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 単一の井戸により複数の帯水層から選択的に
サンプリングすることを可能ならしめる。また、そのよ
うな井戸の好適な施工方法を提供する。 【解決手段】 複数の帯水層１，３を貫通しているボー
リング孔６の内部に、複数箇所にストレーナ８が形成さ
れている採水ケーシング７を配置し、その採水ケーシン
グ７の外側に複数のパッカー９をストレーナ８の相互間
に配置して装着する。上記のボーリング孔６は仮設ケー
シングを貫入しつつ削孔し、パッカー９を収縮させた状
態で採水ケーシング７をボーリング孔６内に配置した
後、仮設ケーシングを撤去してからパッカー９を膨張さ
せる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は地下水をサンプリン
グするために設けられる井戸およびその施工方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、水質調査等のために地下
水をサンプリングする場合には、採水対象深度に達する
ボーリング孔を削孔し、そのボーリング孔内にベイラー
（採水器）を下ろして採水を行うか、あるいは、ボーリ
ング孔内に水中ポンプを配置して揚水を行うことが最も
一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、地盤に複数
の帯水層が深度の異なる位置に存在している場合等にお
いては、特定の帯水層からのみサンプリングを行なう必
要が生じるが、そのような場合、単一のボーリング孔に
より特定の帯水層からのみ選択的にサンプリングするこ
とは必ずしも容易ではないので、従来においては採水対
象の帯水層に達する深度のボーリング孔を各々独立に削
孔することが一般的であり、そのために多大な手間と費
用を要するものであった。

【０００４】また、ボーリング孔を削孔するための工法
としては種々のものがあるが、高度な水質調査等のため
のサンプリングを目的としてボーリング孔を削孔する場
合には、調査結果に悪影響を及ぼす懸念のない工法を採
用することが重要である。たとえば、従来一般的な工法
の一つに泥水を循環させつつ削孔するというものがある
が、そのような工法を採用した場合には削孔の際に用い
た循環泥水が帯水層に浸透してしまい、したがって採取
したサンプル中にその泥水が混入して水質分析結果に影
響することが懸念されるので好ましくない。さらに、高
度の水質調査を行なうような場合には地下水のサンプリ
ングに併せて周辺土壌のサンプリングを行なうこともあ
るので、ボーリングの削孔と同時に土壌のサンプリング
を行ない得る工法が望ましい。しかも、近年においては
調査領域は大深度に及ぶことがあり、大深度削孔が可能
であることも要求されている。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、特定の帯水層からのみ地
下水をサンプリングすることを可能ならしめ、併せて、
サンプリング対象の地下水に対して悪影響を及ぼすこと
がなく、同時に土壌のサンプリングも可能であり、さら
には大深度にも適用可能である井戸、およびその施工方
法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の井戸は、複数の
帯水層を有する地盤に設けられていずれかの帯水層から
選択的に地下水をサンプリングする場合に適用されるも
ので、前記地盤に前記複数の帯水層を貫通するボーリン
グ孔が設けられ、その内部に、長さ方向に間隔をおいて
複数箇所にストレーナが形成されている採水ケーシング
が配置されるとともに、該採水ケーシングの外側に、該
採水ケーシングの外面と前記ボーリング孔の孔壁との間
の間隙を止水可能に塞ぐ複数のパッカーが前記ストレー
ナの相互間に配置されて装着されてなる構造のものであ
る。

【０００７】また、本発明の施工方法は、上記の井戸を
施工するに際して、前記地盤中に仮設ケーシングを貫入
させつつその内側にボーリング孔を形成するとともに、
前記採水ケーシングのストレーナ相互間に膨張収縮可能
なパッカーを収縮させた状態で予め装着しておき、該採
水ケーシングを前記ボーリング孔内に配置した後に該仮
設ケーシングを撤去し、しかる後に前記パッカーを膨張
させて該パッカーによりボーリング孔壁面と採水ケーシ
ング外面との間隙を止水可能に塞ぐようにしたものであ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の井戸の構造をその施工方法とともに説明する。以下で
説明する本発明の井戸は、図１に示すように、地表側か
ら帯水層１、不透水層２、帯水層３、不透水層４が存在
している地盤に対して設けられるものであって、帯水層
１または帯水層３のいずれかから選択的に地下水のサン
プリングを行なうためのものである。

【０００９】本発明の井戸を施工するには、まず図１に
示すように、不透水層４に達する仮設ケーシング５を地
盤中に貫入してその内部にボーリング孔６を削孔する。
このような仮設ケーシング５の貫入とその内部の削孔
は、たとえばワイヤラインコアバーレルを用いて土壌を
サンプリングするボーリングマシンを用いることにより
容易に実施し得る。ワイヤラインコアバーレルは二重管
式のダブルコアバーレルの一種であって、先端にビット
を有するアウターケーシング内に内管を引き上げ可能に
配置しておき、アウターケーシングを回転させながら地
盤中に貫入させることで内管内にコア（土壌サンプル）
を取込み、その内管をワイヤーにより引き上げることで
コアを抜き取る形式のものである。したがって、そのよ
うなボーリングマシンにおけるアウターケーシングを本
発明における仮設ケーシング５として用い、これを地盤
に貫入させつつその内部の土壌をコアとして順次抜き取
っていけば良い。この際、仮設ケーシング５（アウター
ケーシング）の貫入はそれを回転させつつ押し込んでい
くことで行ない得るから、循環泥水を用いる必要はな
い。また、採取したコアは土壌サンプルとして使用し得
る。

【００１０】上記のようにして仮設ケーシング５を貫入
してボーリング孔６を削孔したら、次に、図２に示すよ
うに仮設ケーシング５内に採水ケーシング７を建て込
む。採水ケーシング７は仮設ケーシング５よりやや小径
の鋼管あるいは塩化ビニール管等の管材からなるもの
で、その全長にわたって所定間隔で複数箇所（図示例の
ものは５箇所）にスクリーン８が形成されており、その
外側には各スクリーン８の相互間に位置して膨張収縮可
能な環状の袋体の形態をなすパッカー９が装着されてい
るものである。各パッカー９は通常は収縮しているが、
地表に配置したガスボンベ１０から窒素ガス等の不活性
ガスが加圧供給されると膨張するものであって、各パッ
カー９にはそのためのガス供給管１１を予め接続してお
く。

【００１１】上記の採水ケーシング７を仮設ケーシング
５内に建て込んで適宜手段により仮支持したら、図３に
示すように仮設ケーシング５を引き抜いてしまい、その
後、各パッカー９に不活性ガスを供給してそれらを膨張
させる。これにより、採水ケーシング７は各パッカー９
によってボーリング孔６の中心部に保持され、かつ、採
水ケーシング７の外面とボーリング孔６の内壁面との間
の間隙は各パッカー９の位置で止水可能に塞がれ、以上
により本発明の井戸が完成する。

【００１２】上記の井戸は各帯水層１，３のいずれかか
ら地下水を選択的にサンプリングし得るものであり、以
下、図４を参照して上記の井戸を用いた採水方法とその
ために用いる採水装置について説明する。

【００１３】図４に示す採水装置２０はいずれかの帯水
層１，３からのみのサンプリングを行ない得るのみなら
ず、サンプルが空気に触れることにより変質してしまう
ことを防止するために空気に触れさせることなくサンプ
リングし得る構成のものである。まず、この採水装置２
０について詳細に説明すると、図４において符号２１で
示すものは採水ケーシング７内に挿入される採水パイプ
である。この採水パイプ２１としては柔軟性を有するホ
ースが用いられ、その下端部には地下水が流入し得るス
トレーナー２２が設けられ、そのストレーナー２２の上
下にはそれぞれパッカー２３が装着されている。

【００１４】各パッカー２３はストレーナー２２の上下
の位置で採水ケーシング７内を止水可能に仕切ることに
より、採水ケーシング７に形成されている複数のストレ
ーナ８のいずれかを通して採水ケーシング７内に流入し
た地下水（図示例の場合は採水対象としている帯水層３
の地下水）のみを採水パイプ２１内に流入せしめるもの
である。本装置におけるパッカー２３としては上記のパ
ッカー９と同様に膨張収縮可能な環状の袋体が用いられ
ていて、それが採水パイプ２１の外側に装着され、地上
部に設置されたガスボンベ２４からガスパイプ２５を通
して窒素ガス等の不活性ガスが供給されることで膨張
し、採水ケーシング７の内面と採水パイプ２１の外表面
の双方に密着して止水を行うものとされている。

【００１５】一方、採水パイプ２１の上端は、地上部に
配置された採水タンク２６に接続され、その採水タンク
２６には余水吐２７が接続されている。採水タンク２６
は採水パイプ２１により採水した地下水を受け、その底
部に取り付けられている採水バルブ２８を開くことで所
望量のサンプルを採水ビン２９に取り出すためのもので
ある。また、余水吐２７は採水タンク２６からの余剰水
を受けるためのものであり、その底部には排水バルブ３
０が取り付けられている。これら採水タンク２６および
余水吐２７はいずれも気密保持可能なものとされてい
て、地下水を採水するに先立ってそれらの内部が不活性
ガスである窒素ガスに置換されるようになっており、余
水吐２７の上部にはガス置換を行う際に開かれる排気バ
ルブ３１が取り付けられている。

【００１６】さらに、地上部には採水用の窒素ガスボン
ベ３２が備えられ、この窒素ガスボンベ３２からガス供
給パイプ３３を通して採水パイプ２１のストレーナー２
２の位置からその内部に加圧状態の窒素ガスが供給され
るようになっている。この窒素ガスボンベ３２は、上記
のように加圧状態の窒素ガスを採水パイプ２１の下端部
に供給することにより、採水パイプ２１内の地下水を地
上側へ吹き飛ばして揚水せしめて採水タンク２６に導く
ためのものである。すなわち、窒素ガスボンベ３２より
採水パイプ２１に窒素ガスを加圧供給すると、採水パイ
プ２１内の地下水はかたまりとなって吹き飛ばされるよ
うに上昇し、窒素ガスがそのかたまりを破ると窒素ガス
だけが上昇して地下水は落下してくる。しかし、その地
下水は最初の状態よりも上方位置まで落ちた時点で、連
続的に供給されてきている窒素ガスにより再び吹き飛ば
されてさらに上昇する。この状態を数回繰り返すことに
より徐々に吹き飛ばされる地下水量が増大し、それがあ
る量に達すると地上まで押し上げられ、採水タンク２６
に流入するのである。

【００１７】次に、上記構成の採水装置２０による採水
手順を説明する。まず、採水パイプ２１のストレーナー
２２の上下の位置にそれぞれ収縮状態のパッカー２３を
予め装着し、その採水パイプ２１を採水ケーシング７内
に挿入していき、ストレーナー２２が採水対象の帯水層
（図示例の場合は帯水層３）の位置に達したら適宜固定
し、その上端を採水タンク２６に気密保持可能に接続す
る。そして、ガスボンベ２４からパッカー２３に窒素ガ
スを供給してそれらを膨張させる。以上により採水ケー
シング７内はストレーナー２２の上下の位置でパッカー
２３により仕切られ、また、採水ケーシング７外は既に
パッカー９によりストレーナー８の上下の位置で仕切ら
れているから、採水対象の帯水層３内の地下水のみがス
トレーナー８を通して採水ケーシング７内に流入し、さ
らにストレーナー２２を通して採水パイプ２１内に流入
する。

【００１８】次に、採水タンク２６および余水吐２７の
内部から空気を排出して窒素ガスに置換する。すなわ
ち、余水吐２７の排気バルブ３１を開いた状態で、窒素
ガスボンベ３２から窒素ガスを採水パイプ２１に供給す
る。これにより、窒素ガスの気泡が採水パイプ２１内を
上昇して採水タンク２６、余水吐２７を経て排気バルブ
３１から放出され、これによりそれらの内部から空気が
排出されて窒素ガスに置換される。また、これと同時に
採水パイプ２１内の地下水も上記の原理により揚水され
て採水タンク２６内に導かれるが、この段階で採水され
た地下水は既に空気と触れているので、これは採水バル
ブ２８を開いて廃棄する。

【００１９】採水パイプ２１の内容積に相当する量の地
下水を廃棄してしまえば、それ以降は空気と触れ得ない
地下水が採水タンク２６に流入してくるので、その時点
で採水バルブ２８を閉じ、所望量の地下水が溜まったら
排気バルブ３１を閉じるとともに窒素ガスの供給を停止
する。そして、採水ビン２９に予め窒素ガスを封入して
おき、これを採水バルブ２８に気密保持可能に接続した
後、採水バルブ２８を開いて採水タンク２６から採水ビ
ン２９に所望量の地下水を採取する。

【００２０】以上により、帯水層３の地下水を全く空気
に全く触れさせることなく採水することができ、したが
って、空気と触れることで揮発したり変質、変化し易い
成分を有している場合であってもサンプル自体が変化し
たり変質してしまう余地がなく、このため、地下水や土
壌の汚染を高精度で調査するような場合にその信頼性を
充分に高めることができる。

【００２１】引き続いて他の帯水層から採水する場合に
は、パッカー２３を収縮させ、採水パイプ２１を上昇あ
るいは下降させてストレーナー２２の位置を新たな採水
対象の帯水層の位置に配置したらパッカー２３を再び膨
張させ、以降は上記の手順を繰り返せば良い。

【００２２】以上で説明したように、本発明の井戸は、
ボーリング孔６内に複数のストレーナー８を有する採水
ケーシング７を配置するとともに、ボーリング孔６と採
水ケーシング７との間の間隙を複数のパッカー９により
止水しているので、上記のような採水装置２０を用いる
ことにより特定の帯水層からのみサンプリングを行なう
ことが可能なものである。したがって本発明の井戸を採
用することにより従来のように帯水層ごとにそれぞれボ
ーリング孔を独立に削孔することなく単一の井戸で複数
の帯水層から選択的に採水することが可能となるのであ
り、このためボーリング孔の削孔に要する手間と費用を
充分に節約できるとともに作業効率を格段に向上させる
ことができる。

【００２３】また、本発明の井戸はボーリング孔６内に
採水ケーシング７を配置し、その採水ケーシング７内か
らサンプリングを行なうので、上記の採水装置２０にお
ける採水パイプ２１あるいは他の採水手段（ベイラーや
水中ポンプ等）は、鋼管や塩化ビニール管等からなる採
水ケーシング７内に挿入することになり、したがってそ
れらのセッティングや移動はボーリング孔６内に直接的
に挿入する場合に比して容易に行ない得るものである。
しかも、本発明の井戸の施工方法は、ダブルコアバーレ
ルを用いる汎用のボーリングマシンを転用することがで
き、そのようなボーリングマシンによりアウターケーシ
ングを仮設ケーシング５として用いて循環泥水を使用す
ることなく地盤に貫入させていくことが可能であるか
ら、循環泥水がサンプルに影響を及ぼす懸念がなく、ま
た仮設ケーシング５を貫入させる際に土壌のサンプリン
グを同時に行なうことができ、しかも大深度の井戸に対
しても支障なく適用できるものである。

【００２４】

【発明の効果】以上で説明したように、本発明の井戸
は、ボーリング孔内に採水ケーシングを配置するととも
にそれらの間隙を複数のパッカーにより止水しているの
で、採水ケーシング内の任意の位置から採水する採水装
置を採水ケーシング内に挿入して採水を行なうことによ
り、採水対象とする特定の帯水層からのみサンプリング
を行なうことが可能となるものであり、したがって従来
のように帯水層ごとにそれぞれボーリング孔を削孔する
ことなく単一の井戸で複数の帯水層から選択的に採水す
ることが可能となり、しかも、採水ケーシング内におけ
る採水装置のセッティングやその移動を容易に行ない得
るものである。

【００２５】また、本発明の井戸の施工方法は、仮設ケ
ーシングを貫入させつつボーリング孔を形成し、採水ケ
ーシングを建て込んでから仮設ケーシングを撤去してパ
ッカーを膨張させるものであるので、たとえばダブルコ
アバーレルを用いる汎用のボーリングマシンを転用する
ことが可能であり、したがってそのアウターケーシング
を仮設ケーシングとして用いて循環泥水を使用すること
なく地盤に貫入させていくことが可能であるから、循環
泥水がサンプルに影響を及ぼす懸念がなく、また仮設ケ
ーシングを貫入させる際に土壌のサンプリングを同時に
行なうことができ、しかも大深度の井戸に対しても支障
なく適用できるものであり、上記井戸を施工する場合に
採用して好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の井戸の施工手順を示す図であって、地
盤に仮設ケーシングを貫入しその内部にボーリング孔を
削孔した状態を示す図である。

【図２】同、ボーリング孔内に採水ケーシングを配置し
た状態を示す図である。

【図３】本発明の井戸が完成した状態を示す図である。

【図４】本発明の井戸に採水装置を設置して採水を行な
っている状態を示す図である。

【符号の説明】

１，３ 帯水層 ５ 仮設ケーシング ６ ボーリング孔 ７ 採水ケーシング ８ ストレーナー ９ パッカー ２０ 採水装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の帯水層を有する地盤に設けられて
   いずれかの帯水層から選択的に地下水をサンプリングす
   るために用いられる井戸であって、 前記地盤に前記複数の帯水層を貫通するボーリング孔が
   設けられ、その内部に、長さ方向に間隔をおいて複数箇
   所にストレーナが形成されている採水ケーシングが配置
   されるとともに、該採水ケーシングの外側に、該採水ケ
   ーシングの外面と前記ボーリング孔の孔壁との間の間隙
   を止水可能に塞ぐ複数のパッカーが前記ストレーナの相
   互間に配置されて装着されてなることを特徴とする地下
   水サンプリング用の井戸。
2. 【請求項２】 請求項１記載の井戸の施工方法であっ
   て、 前記地盤中に仮設ケーシングを貫入させつつその内側に
   ボーリング孔を形成するとともに、前記採水ケーシング
   のストレーナ相互間に膨張収縮可能なパッカーを収縮さ
   せた状態で予め装着しておき、該採水ケーシングを前記
   ボーリング孔内に配置した後に前記仮設ケーシングを撤
   去し、しかる後に前記パッカーを膨張させて該パッカー
   によりボーリング孔の孔壁と採水ケーシング外面との間
   隙を止水可能に塞ぐことを特徴とする地下水サンプリン
   グ用の井戸の施工方法。