JPH1018749A - 地下水の採水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボーリング孔内の所望の深度における地下水
を、地盤本来の地下水構造を乱さずに、また、各種性状
をなるべく変化させずに採取し、かつ水質計測の簡便化
を図るような地下水の採水装置を提供する。 【解決手段】 ボーリング孔内に挿入されて、採水孔部
１８が採水対象位置に配置される筒状ケーシング４と、
採水孔部１８の上部および下部に位置して筒状ケーシン
グ４の外側に装着される上パッカー２および下パッカー
３と、地下水を採水孔部１８から取り入れ揚水するため
のポンプユニット６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボーリング孔を利
用して地下水を採取するための地下水の採水装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境に対する意識の高まりととも
に、各種廃棄物処分場周辺、製造事業所周辺、土木およ
び建築建設現場周辺などにおいて地盤環境調査が行われ
ることが多くなってきている。このような調査には、ま
すます精度が要求されるようになっており、例えば、地
盤環境調査において地下水を採取することが必要な場合
には、所望の深度における地下水を、その地盤本来の地
下水構造のまま、各種性状をなるべく変化させずに採取
することが必要となってきている。

【０００３】従来、水質調査などのために地下水を採取
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採水装置を下ろして採水を
行う方法がとられることが多かった。図４は、そのよう
な採水装置の一例を示した図である。図中、符号３４
は、該採水装置の外枠を構成する筒状ケーシングであ
り、３０、３１は筒状ケーシング３４にそれぞれ設けら
れた入水口および排水口である。３３は入水口３０と排
水口３１とを結ぶ流路であり、地下水がその中を自由に
貫流できるよう構成されている。また、採水管３２は流
路３３の一部として構成され、その上端および下端には
逆止弁３６が設けられている。逆止弁３６には油圧駆動
装置３７が設けられ、また、採水管３２上方には、ヒー
ター３５が設けられている。

【０００４】図４に示した採水装置で地下水を採取する
際には、まず、採水装置をボーリング孔内に緩やかに降
下させ、所望の深度に達した時点でヒーター３５を熱す
る。すると、流路３３を貫流する地下水がヒーター３５
で部分的に加熱されることによって、図中矢印で示した
ような方向に上昇流が発生するとともに、入水口３０か
ら採取したい地下水が採水管３２に流入する。そこで、
採水管両端の逆止弁３６を油圧駆動３７で作動させ、地
下水を採水深度の水圧のまま閉じこめ採取する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の装置において
は、採水装置を緩やかに降下させたり、ヒーターによっ
て上昇流を発生させ下部入水口から採水を行うなどの工
夫がなされている。しかし、この装置により地下水の採
水を行った場合、所望深度の地下水を他の孔内水から隔
離していないために地盤本来の地下水構造が乱された状
態での採水とならざるを得なかった。また、ヒーターに
よる加熱によって地下水の水質が変化する可能性もあっ
た。

【０００６】その他にも、逆止弁の駆動に油圧方式を採
用しているために、油圧駆動のジョイント部からの油の
漏洩、水質汚染などの恐れがあることや、採取した地下
水のサンプルを取り出すときにサンプルが空気に接触し
てしまうことなど、高精度が求められる調査において
は、信頼性に限界があった。さらに、地下水サンプルを
取り出したり計測したりする際にさまざまな手作業が必
要であることなど、現地における作業性にも問題があっ
た。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、所望の深度における地下水を、地盤本来の地下水構
造を乱さずに、また、各種性状をなるべく変化させずに
採取し、かつ、水質計測の簡便化を図ることのできる地
下水の採水装置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の地下水の採水装
置は、上記課題を解決するために以下の手段を採用し
た。すなわち、請求項１記載の地下水の採水装置は、ボ
ーリング孔内の地下水を採取するための地下水の採水装
置であって、ボーリング孔内に挿入されてその採水孔部
が採水対象位置に配置される筒状ケーシングと、前記採
水孔部の上部および下部に位置して前記筒状ケーシング
の外側に装着されるパッカーと、地下水を前記採水孔部
から取り入れ揚水するためのポンプとを備えることを特
徴とする

【０００９】この地下水の採水装置は、前記筒状ケーシ
ングにおける前記採水孔部の上部および下部に設けられ
た前記パッカーが前記ボーリング孔内を閉塞することに
よって、所望深度の地下水を他の孔内地下水から隔離す
る。さらに、前記ポンプによって閉塞区間内の汚染水を
強制排除することで、その所望深度本来の地下水を前記
筒状ケーシングに設けられた採水孔から連続的に採取で
きるようにする。

【００１０】請求項２記載の地下水の採水装置は、請求
項１記載の地下水の採水装置において、前記ポンプから
地上に至るまでの地下水の流路の一部が地下水を採取す
るための採水管とされ、該採水管の上端および下端に該
採水管の両端開口を閉塞する止水弁が設けられているこ
とを特徴とする。この地下水の採水装置においては、前
記流路と前記採水管とを一体化することによって、地下
水の採取孔および地下水の流路にヒーターなど地下水の
水質の変化を促するような装置を特段備える必要がなく
なる。したがって、従来の装置に比べ、地下水の変質の
可能性を減少させることができる。

【００１１】請求項３記載の地下水の採水装置は、請求
項１または２記載の地下水の採水装置において、前記パ
ッカーが水パッカーとして構成されていることを特徴と
する。この地下水の採水装置は、パッカーとして水パッ
カーを使用することにより、従来用いられていたような
エアーパッカーを使用した場合にに懸念される高圧ガス
の透過による地下水のガス汚染を防ぐ作用をする。

【００１２】また、請求項４記載の地下水の採水装置
は、請求項３記載の地下水の採水装置において、前記ポ
ンプおよび前記止水弁の駆動が電動モータで行われるこ
とを特徴とする。この地下水の採水装置においては、前
記ポンプおよび前記止水弁の駆動が電動モータで行われ
ることにより、従来の油圧駆動方式に比して、水質汚染
の可能性が防止されるとともに、操作性の向上およびト
ラブル発生の予防を図ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態を
示す図であり、符号１は本発明において使用する地下水
の採水装置である。採水装置１は図１に示されるよう
に、ボーリング孔内に挿入される縦長筒状の装置であっ
て、その上部および下部に環状袋体からなる上パッカー
２および下パッカー３が装着され、中間部は筒状ケーシ
ング４、およびフレキシブルジョイント５から構成され
ている。筒状ケーシング４には、ポンプユニット６、流
路７、およびピンチングユニット９が内蔵されており、
ポンプユニット６およびピンチングユニット９に接続し
て電気回路１０が設けられている。また、上パッカー２
および下パッカー３の間の筒状ケーシング４外面には、
採水口１８が設けられている。上パッカー２および下パ
ッカー３はパッカー用チューブ１１により連結され、ま
た、流路７は採水用チューブ４２と連結され、これらの
採水用チューブ４２とパッカー用チューブ１１は採水装
置１の上方においてはアーマードケーブル１７に沿って
配置されている。また、アーマードケーブル１７には、
二芯電気ケーブル（図示せず）が内蔵されており、この
二芯電気ケーブルは電気回路１０に接続されている。

【００１４】図２はポンプユニット６の構造を拡大して
図示したものである。図中、符号１２はモーター、１３
は減速機、１４はピストン、１５はシリンダー、１６は
逆止弁、１８は採水孔、４１はフィルターを表す。

【００１５】図３（ａ）（ｂ）はピンチングユニット９
の構造を拡大して図示したものである。ピンチングユニ
ット９は、採水管２１および駆動部２２から構成されて
いる。採水管２１は、流路７の一部として構成されてお
り、両端には止水弁２３が設けられている。止水弁２３
は、駆動部２２のモーター軸につながる軸座２４ａ、軸
座２４ａに取り付けられた弁子２５ａともう一方の弁子
２５ｂに駆動部２２の運動を伝えるための軸２６、軸座
２４ｂと弁子２５ｂ、軸２６に設けられたスプリング２
７、および採水管２１の両端の台座２８から構成され、
台座２８には弁子２５との密封のためｏリング２９が使
用されている。また、採水管２１は図示しないもう一つ
の採水管とともに並列２系統とされており、これら２つ
の採水管は、二股ジョイント１９により接続され、両採
水管中を貫流した地下水が合流して採水チューブ４２で
地上に揚水されるように構成されている。

【００１６】この採水装置１は、アーマードケーブル１
７で懸架されてボーリング孔内に挿入される。上パッカ
ー２の下方には、フレキシブルジョイント５が設けられ
ており、孔内で採水管８をスムーズに設置することが可
能である。なお、アーマードケーブル１７には、強さお
よび耐久性に優れた素材を用いることが必要で、例えば
ステンレスワイヤーなどを用いることが好適である。

【００１７】上パッカー２と下パッカー３はパッカー用
チューブ１１によって連絡されており、地上からパッカ
ー用チューブ１１を通じて水を供給することによって上
下パッカーを膨張させることができる。このことによっ
て、所望深度の地下水を上下パッカー間に閉塞するだけ
でなく、他の孔内水から所望深度の地下水を隔離するこ
とができる。

【００１８】アーマードケーブル１７に内蔵された二芯
電気ケーブルは電気回路１０と接続されており、地上か
らの指示を受けてポンプユニット６およびピンチングユ
ニット９内に設置された止水弁２３の駆動を行うことが
できる。ポンプユニット６および止水弁２３の駆動は、
電流の電気極性を変換することにより、電気回路１０を
共用して行われる。すなわち、ポンプユニット６動作中
には、駆動部２２に設置された駆動用基盤のダイオード
の極性をプラスにし、止水弁２３駆動用のモータには電
流が流れない状態にする。このとき、止水弁２３はスプ
リング２７の力によって押し上げられ、図３（ａ）のよ
うに開放状態となる。一方、止水の際には、ダイオード
の極性を逆にすることでポンプユニット６を停止させ、
同時に止水弁駆動用のモータを駆動させる。これによ
り、上方の弁子２５ａが押し下げられるとともに、下方
の弁子２５ｂも軸６によって押し下げられ、図３（ｂ）
のように上下の止水弁２３によって採水管２１の両端が
閉鎖された止水状態となる。

【００１９】また、ポンプユニット６は以下に示すよう
な作用により作動する。まず、二芯電気ケーブルを通じ
て、モータ１２を駆動させる。モータ１２の回転は減速
機１３によって調整され、ピストン１４に伝えられる。
すると採水孔１８から流入した地下水がフィルター４１
を通じてシリンダー１５内に吸入され、逆止弁１６の作
用により排出される。排出された地下水は、流路７を通
じて採水管２１へと送り出される。なお、本実施の形態
においては、シリンダー１５は、ピストン１４の往復そ
れぞれに対して地下水の吸引排出を行うことが可能であ
るため、流路７はシリンダー１５各室から並列に２系統
とされており、その結果、採水管２１も並列２系統とし
て構成されている。

【００２０】次に、本発明の地下水の採水装置を用い
て、地下水の採取および地下水質の計測を行う際の手順
を述べる。まず、採水装置１をボーリング孔内に降下さ
せ、所望の深度に達したら、パッカー用チューブ１１を
通じて上パッカー２および下パッカー３を膨張させ、ボ
ーリング孔を上下パッカーによって閉塞する。

【００２１】つぎに、ポンプユニット６を上下パッカー
間に閉塞された地下水がその深度の地盤本来の水質にな
るまで十分に運転させる。揚水された地下水が、所望深
度本来の地下水になったと考えられた時点で、揚水され
た地下水について水質測定を行う。

【００２２】その後、地上から電源の極性の変換を指示
し、ポンプユニット６の駆動を停止させる。すると瞬時
にピンチングユニット９の駆動部２２が作動し、弁子２
５ａ、ｂを押し下げ採水管２１の両端を閉鎖する。採水
管２１の閉鎖後は、上パッカー２および下パッカー３の
水を抜いて、採水装置１をボーリング孔壁から開放し、
アーマードケーブル１７、パッカー用チューブ１１、お
よび採水用チューブ４２を巻き取りながら、採水装置１
を引き上げる。

【００２３】水質の測定の際には、ポンプユニット６に
よって揚水された地下水を大気と隔絶した状態で自動計
測することが可能なフローセルを、採水用チューブ４２
に連結しておき、このフローセルにおいて計測を行うこ
とが好適である。このようにすることで、例えば、上記
の水質測定時において、上下パッカー間に閉鎖された地
下水が地盤本来の水質になったかどうかを自動計測で確
認できる。すなわち、地下水質の諸量の測定された値が
一定値となり、そのまま運転を続けても定常状態を示す
ようになったときに、その地盤本来の地下水構造による
地下水が採取されたと考えればよい。

【００２４】水質測定は、基本的には、上記のように地
下水を水質計測専用のフローセル内に流入させ自動計測
で行えばよい。こうすることによって現地における作業
を簡略化することができ、また、連続採水が可能という
本採水装置の特徴を生かすことができる。ただし、どう
しても別に大がかりな装置が必要な測定で、かつ高精度
の要求されるものについては、採水装置１内に閉塞され
た地下水を測定に採用することが適当であると考えられ
る。さらに、本採水装置は地下水の連続採水が可能であ
ることから、水質測定に多量の地下水が必要な場合にも
適している。

【００２５】以上で本発明における一実施形態を説明し
たが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、
他の装置を増設したり、構成を変化させたりすることも
可能である。例えば、上パッカー２と下パッカー３との
間に圧力センサーを増設し、水圧計測を行ってもよい。
また、この圧力センサーや、ポンプユニット６、フレキ
シブルジョイント５は上パッカー２の上方に設置するこ
とも可能であり、このことによりパッカー区間長の変更
を容易に行うことができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明の地下水の採水装置では、パッカ
ーとポンプとを同時に備えることにより採取したい地盤
本来の地下水を、他の孔内水を含むことなく、また、連
続的に採取することができる。また、ポンプから地上に
至るまでの地下水の流路を採水管とすること、および、
ポンプと止水弁の駆動を電動モータで行うことによっ
て、従来の地下水採水装置に見られたような、地下水の
変質および汚染の可能性を少なくしている。さらにパッ
カーに水パッカーを使用することで、従来のエアーパッ
カー使用時に懸念される高圧ガスの逸散による地下水の
汚染を防ぐことができる。このように本発明の地下水の
採水装置は、高精度かつ簡便な地下水の水質測定を可能
とするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を示すの地下水の採水装
置の断面図である。

【図２】 本発明における一実施形態の要部を拡大して
示した断面図である。

【図３】 本発明における一実施形態の要部を拡大して
示した断面図である。

【図４】 本発明の従来技術を説明するための、地下水
の採水装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 採水装置 ２ 上パッカー ３ 下パッカー ４ 筒状ケーシング ６ ポンプユニット ７ 流路 ９ ピンチングユニット １０ 電気回路 １２ ポンプユニットのモータ １８ 採水孔 ２１ 採水管 ２２ ピンチングユニットの駆動部 ２３ 止水弁

フロントページの続き (72)発明者 沖原 光信 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 渡辺 和博 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目２番 20号 株式会社鶴見精機内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボーリング孔内の地下水を採取するため
   の地下水の採水装置であって、ボーリング孔内に挿入さ
   れてその採水孔部が採水対象位置に配置される筒状ケー
   シングと、前記採水孔部の上部および下部に位置して前
   記筒状ケーシングの外側に装着されるパッカーと、地下
   水を前記採水孔部から取り入れ揚水するためのポンプと
   を備えることを特徴とする地下水の採水装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の地下水の採水装置におい
   て、前記ポンプから地上に至るまでの地下水の流路の一
   部が地下水を採取するための採水管とされ、該採水管の
   上端および下端に該採水管の両端開口を閉塞する止水弁
   が設けられていることを特徴とする地下水の採水装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の地下水の採水装
   置において、前記パッカーが水パッカーとして構成され
   ていることを特徴とする地下水の採水装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載の地下水の採
   水装置において、前記ポンプおよび前記止水弁の駆動が
   電動モータで行われることを特徴とする地下水の採水装
   置。