(57)【要約】【課題】簡単なパッケージでバキュームによる高効率な集水効果を持たせた揚水装置を提供する。【解決手段】揚水ユニット３は、揚水ポンプ１１と、ポンプ収納部１２と、上部管部材１３と、蓋部材１４と、減圧ポンプ１５とを有する。揚水ポンプ１１は、流入してきた地下水を汲み上げる。ポンプ収納部１２は、揚水ポンプ１１が収納される収納空間１２ｄの側面を区画する側壁部材１２ｂ、及び、収納空間１２ｄの底面を区画する底部材１２ａを備える。上部管部材１３は、側壁部材１２ｂの上部を外側から囲み、下端が側壁部材１２ｂの上端よりも下方に位置するとともに、上端が井戸管２の上端以上の高さに位置するように設けられる。蓋部材１４は、上部管部材１３の上端を気密状態で塞ぐ。減圧ポンプ１５は、閉塞蓋１４で閉塞された上部管部材１３の内側空間を減圧する。【選択図】図９
2011256671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤内の地下水を汲み上げる揚水ユニットであって、
前記地下水を汲み上げる揚水ポンプと、
前記揚水ポンプが収納される収納空間の側面を区画する側壁部材、及び、前記収納空間の底面を区画する底部材を備えたポンプ収納部と、
前記側壁部材の上部を外側から隙間を空けた状態で囲み、下端が前記側壁部材の上端よりも下方に位置するように設けられた上部管部材と、
前記上部管部材の上端を気密状態で塞ぐ蓋部材と、
前記閉塞蓋で閉塞された前記上部管部材の内側空間を減圧する減圧部と、
を有することを特徴とする揚水ユニット。
【請求項２】
前記ポンプ収納部の側壁部材と前記上部管部材の下端との間の隙間を外側から覆うように設けられる、透水性のフィルタ材を有することを特徴とする請求項１に記載の揚水ユニット。
【請求項３】
前記上部管部材及び前記ポンプ収納部は、前記地盤に埋設されたストレーナー付きの井戸管の内径よりも細く構成され、前記井戸管内に流入した地下水を汲み上げることを特徴とする請求項１又は２に記載の揚水ユニット。
【請求項４】
前記上部管部材の外周面と前記井戸管の内周面とをシール材で塞いだことを特徴とする請求項３に記載の揚水ユニット。
【請求項５】
前記上部管部材の外周面を前記地盤に埋設されたストレーナー付きの井戸管の内周面に密着させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の揚水ユニット。
【請求項６】
前記ポンプ収納部は、前記上部管部材の下端よりも下方の位置で、前記揚水ポンプを収納することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の揚水ユニット。
【請求項７】
改良対象箇所に設置された請求項１から６の何れか１項に記載の揚水ユニットによって地下水を汲み上げる揚水工程を含むことを特徴とする軟弱土壌改良工法。
【請求項８】
地盤における掘削箇所と非掘削箇所との境界に土留め壁を構築する土留め壁構築工程と、
前記土留め壁の近傍に設置された、請求項１から６の何れか１項に記載の揚水ユニットにより、被圧地下水の地下水圧を低下させる水圧低下工程と、
前記地下水圧の低下に伴って前記掘削箇所に下側から作用する揚力を緩和させた状態で、前記掘削箇所に対する掘削を行う地盤掘削工程とを含むことを特徴とする地盤掘削工法。
【請求項９】
汚染物質で汚染された汚染土壌に、請求項１から６の何れか１項に記載の揚水ユニットを設置して、汚染物質を含む汚染土壌周辺部の地下水を揚水する揚水工程と、
揚水した前記地下水中の汚染物質を地上で処理する汚染物質処理工程とを含むことを特徴する汚染土壌浄化工法。
【請求項１０】
地盤に設けられた復水井戸に水を注入し、前記地盤の中に水を戻す復水工程と、
前記復水井戸における内側空間の水を揚水することで復水井戸周辺の目詰まりを改善する回復工程とを行う復水工法であって、
前記復水井戸に、請求項１から６の何れか１項に記載の揚水ユニットを備えることを特徴とする復水工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤内の地下水を汲み上げる揚水ユニット、この揚水ユニットを用いた軟弱土壌改良工法及び地盤掘削工法、地盤中の地下水を汲み上げる揚水工程を行う汚染土壌浄化工法、並びに、注入時とは反対方向に地盤内の地下水を移動させることで、その後の水の注入を円滑にする回復工程を行う復水工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下水位低下工法として、バキュームディープウェル工法が知られている。このバキュームディープウェル工法では、ストレーナーを有する井戸管を土中に埋設し、この井戸管にポンプ及び減圧装置を取り付けている。この減圧装置の運転によって井戸管内を減圧して水位面に負圧を作用させることで、自然水位と井戸管水位（井戸管内の仮想水位）との水頭差を大きくして排水する。
【０００３】
このバキュームディープウェル工法では、図１８に示すように、地下水位が、ストレーナー１０１の上端よりも下に位置すると、ストレーナー１０１を通って地下水とともに空気が井戸管１０２内に流入するため減圧効果が低減してしまう。そこで、ストレーナー１０１の上端部よりも地下水位が下がった場合でも、高い集水性能を有するように改良された装置がある。
【０００４】
例えば図１９に示すように、特許文献１には、地下水を内部に流入させることが可能なストレーナー２００を設けたストレーナー管２０１と、ストレーナー管２０１の内側に設けられ、このストレーナー管２０１の内壁から所定間隔離間して設けられ、下端部に通水孔２０２を有する内筒管２０３とを有する地下水位低下装置が提案されている。この装置では、周辺地盤の地下水位が、ストレーナー２００における地下水が流入する上端部より下がっても、内筒とストレーナー管２０１の間の水がシールとなるため、空気が流入しないで減圧効果を保つことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２７１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の装置は、新設の井戸を対象にしているので、構成が大掛かりになってしまうという問題点があった。また、特許文献１の装置では、排水ポンプの稼働に応じて井戸管内の水位が変動する。例えば、排水ポンプが盛んに排水している間は水位が下がり、排水ポンプの吸入口よりも水位が下がって排水ポンプを一旦停止させると、井戸管内に地下水が流入して水位が上がる。特許文献１の装置で、内筒管２０３内の水位を一定の高さに保つようにバランスを取ることは、非常に困難である。このため、水位面２０４に作用する負圧を安定的な大きさで周辺地下水に及ぼすことができず、地下水の井戸管内への流入量が不安定になるという問題があった。
【０００７】
また、井戸管の周囲において地下水位がストレーナー２００の上端よりも下がった場合、ストレーナー２００の上端から地下水位までの部分は地下水の吸引に関与できないので、その分だけ地下水の吸引効率が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単なパッケージでバキュームによる高効率な集水効果を持たせることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、地盤内の地下水を汲み上げる揚水ユニットであって、
前記地下水を汲み上げる揚水ポンプと、
前記揚水ポンプが収納される収納空間の側面を区画する側壁部材、及び、前記収納空間の底面を区画する底部材を備えたポンプ収納部と、
前記側壁部材の上部を外側から隙間を空けた状態で囲み、下端が前記側壁部材の上端よりも下方に位置するように設けられた上部管部材と、
前記上部管部材の上端を気密状態で塞ぐ蓋部材と、
前記閉塞蓋で閉塞された前記上部管部材の内側空間を減圧する減圧部と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、上部管部材内が減圧部によって減圧されるので、負圧により揚水ポンプへの地下水の集水能力を高めることができる。また、揚水ポンプの運転によって上部管部材内の水位が側壁部材の上端の高さまで下がると、それ以降は、揚水ポンプが収納されている収納空間において水位が下がり、側壁部材よりも外周側については水位が一定になる。ユニット外部からの地下水は、上部管部材内部の負圧により、側壁部材を越流して収納空間内に流入し、揚水ポンプによって汲み上げられる。このように、側壁部材よりも外周側については、水位が側壁部材の上端の高さで一定になり、それ以上に低くならない。そして、側壁部材よりも外周側の水位面に、地下水を吸引するための負圧が作用するので、地下水の吸引力を一定にすることができ、地下水の流入を安定化させることができる。
【００１１】
本発明において、前記ポンプ収納部の側壁部材と前記上部管部材の下端との間の隙間を外側から覆うように設けられる、透水性のフィルタ材を有する場合には、ユニット内への土砂の浸入を抑制することができ、軟弱な地盤等に直接揚水ユニットを投入して余剰水の排水を行うことができる。
【００１２】
本発明において、前記上部管部材及び前記ポンプ収納部は、前記地盤に埋設されたストレーナー付きの井戸管の内径よりも細く構成され、前記井戸管内に流入した地下水を汲み上げるようにした場合には、既設の井戸管を用いて安定した状態で揚水ができる。また、バキューム井戸へ改造する施工を簡単に行うことができる。
【００１３】
本発明において、前記上部管部材の外周面と前記井戸管の内周面とをシール材で塞いだ場合には、地下水の吸引時において上部管部材のがたつきを抑制でき、不要な部分のフィルタを塞ぐことで、空気の流入がし難くなり、井戸のバキューム効果をより高めることができる。
【００１４】
本発明において、前記上部管部材の外周面を前記地盤に埋設されたストレーナー付きの井戸管の内周面に密着させた場合には、地下水の流入経路を上部管部材の下端よりも下側に制限でき、空気の流入がし難くなることで、井戸のバキューム効果を高めることができる。
【００１５】
本発明において、前記ポンプ収納部が、前記上部管部材の下端よりも下方の位置で、前記揚水ポンプを収納する場合には、収納空間を上部管部材の内径よりも大きくすることができ、使用する揚水ポンプについてサイズの自由度を増やすことができる。
【００１６】
また、本発明は、改良対象箇所に設置された請求項１から６の何れか１項に記載の揚水ユニットによって地下水を汲み上げる揚水工程を含む軟弱土壌改良工法である。
【００１７】
本発明によれば、軟弱土壌の性状改善において、地下水の流入を安定化させることができ、かつ、地下水の流入効率を高めることができる。その結果、水の移動がし難い軟弱な粘性土壌であっても迅速に井戸管内に地下水を集めることができ、短い時間で地盤の性状を改善できる。
【００１８】
また、本発明は、地盤における掘削箇所と非掘削箇所との境界に土留め壁を構築する土留め壁構築工程と、前記土留め壁の近傍に設置された、請求項１から６の何れか１項に記載の揚水ユニットにより、被圧地下水の地下水圧を低下させる水圧低下工程と、前記地下水圧の低下に伴って前記掘削箇所に下側から作用する揚力を緩和させた状態で、前記掘削箇所に対する掘削を行う地盤掘削工程とを含むことを特徴とする地盤掘削工法である。
【００１９】
本発明によれば、掘削工事における被圧地下水の水圧低下時において、地下水の流入を安定化させることができ、かつ、地下水の流入効率を高めることができる。その結果、１台の揚水ユニットによって広い範囲の地下水を、流量を安定させた状態で汲み上げることができるため、少ない本数の井戸を設置するだけで盤ぶくれを防止しつつ、地盤を掘削できる。
【００２０】
また、本発明は、汚染物質で汚染された汚染土壌に、請求項１から６の何れか１項に記載の揚水ユニットを設置して、汚染物質を含む汚染土壌周辺部の地下水を揚水する揚水工程と、揚水した前記地下水中の汚染物質を地上で処理する汚染物質処理工程とを含むことを特徴する汚染土壌浄化工法である。
【００２１】
本発明によれば、前記揚水工程において、揚水時の負圧の作用の効果を高めることができるので、１台の揚水ユニットによって広い範囲の地盤から地下水を汲み上げることができ、改良範囲を拡げることができる。また、地下水を汲み上げた後には、引き続き周囲の空気を吸引するので、揮発性の汚染物質が土壌内に残存していた場合の浄化にも適用できる。
【００２２】
また、本発明は、地盤に設けられた復水井戸に水を注入し、前記地盤の中に水を戻す復水工程と、前記復水井戸における内側空間の水を揚水することで復水井戸周辺の目詰まりを改善する回復工程とを行う復水工法であって、前記復水井戸に、請求項１から６の何れか１項に記載の揚水ユニットを備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、前記回復工程において、揚水時の負圧の作用の効果を高めることができるので、広い範囲の地下水に影響を及ぼし、その位置で目詰まりの原因となっている土砂を復水井戸側へ移動させることができ、この移動で形成された流路を通じてその後の復水工程における水の地盤への注入を円滑に行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、簡単なパッケージでバキュームによる高効率な集水効果を持たせた揚水装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】揚水ユニットを説明する断面図である。
【図２】揚水ユニットの下端部を拡大して示す断面図である。
【図３】図２におけるＡ矢視図である。
【図４】揚水ユニットの上端部を拡大して示す断面図である。
【図５】地盤に形成したボーリング孔に揚水ユニットを設置した状態を説明する断面図である。
【図６Ａ】地下水の汲み上げ開始時の状態を説明する断面図である。
【図６Ｂ】上部管部材の水位が側壁部材の上端面に到達した状態を説明する断面図である。
【図７】地下水位がポンプ収納部の直上まで低下した状態を説明する断面図である。
【図８】収納空間の水位が低下した状態を説明する断面図である。
【図９】揚水ユニットの下端部における水の流れを説明する断面図である。
【図１０Ａ】土質性状改善工法を説明する図である。
【図１０Ｂ】野積みされた高含水状態の土質材料に対する強制排水工法を説明する図である。
【図１１】地盤掘削工法における地盤掘削前の状態を説明する図である。
【図１２】地盤掘削工法における地盤掘削後の状態を説明する図である。
【図１３】汚染土壌浄化工法を模式的に説明する図である。
【図１４】リチャージウェル工法を模式的に説明する図である。
【図１５】上部管部材と井戸管との間にシール部材を充填した変形例を説明する断面図である。
【図１６】上部管部材の外周面を井戸管の内周面に密着させた状態を説明する断面図である。
【図１７】側壁部材の変形例を説明する図である。
【図１８】従来技術を説明する図である。
【図１９】改良された従来技術を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明に係る揚水ユニットについて説明する。
【００２７】
図１に示すように、揚水ユニット３は、揚水ポンプ１１と、ポンプ収納部１２と、上部管部材１３と、閉塞蓋１４と、減圧ポンプ１５とを有する。
【００２８】
揚水ポンプ１１は、地下水を汲み上げる装置である。本実施形態では、出力が３．７ｋｗｈのディープウェル用水中ポンプを用いている。図２に示すように、この揚水ポンプ１１は、揚水ユニット３の下端部に、ポンプ収納部１２に収納された状態で設置されている。そして、揚水ポンプ１１の周面下端部には、水を取り込むための取水口１１ａが設けられている。この取水口１１ａは地下水の吸込口に相当し、側壁部材１２ｂの上端面１２ｈよりも低い位置に配置されている。
【００２９】
また、揚水ポンプ１１の上面には排水パイプ１６の下端が接続されている。この排水パイプ１６は、上部管部材１３に沿って鉛直方向に取り付けられており、その上端は閉塞蓋１４を通って外部に突設されている。
【００３０】
図２及び図３に示すように、ポンプ収納部１２は、底部材１２ａと、側壁部材１２ｂと、脚部材１２ｃとを有し、底部材１２ａと側壁部材１２ｂによって揚水ポンプ１１が収納される有底筒状の収納空間１２ｄを区画する。
【００３１】
底部材１２ａは、揚水ポンプ１１が設置される円形板状の部材であり、収納空間１２ｄの底部（側壁部材１２ｂの底面）を区画する。この底部材１２ａの直径は、揚水ポンプ１１よりも一回り大きくなるように定められる。本実施形態の底部材１２ａは、直径が３２ｃｍとされた円形の鋼板によって作製される。
【００３２】
側壁部材１２ｂは、収納空間１２ｄの側面を区画する筒状部材であり、詳しくは、上端部分１２ｅの直径が本体部分１２ｆの直径よりも一回り小さい広口瓶状に構成されている。本実施形態では、上端部分１２ｅを直径が２２ｃｍの鋼製円筒管によって作製し、本体部分１２ｆを直径が３２ｃｍの鋼製円筒管によって作製している。そして、上端部分１２ｅの下端と本体部分１２ｆの上端との間にリング状の鋼板１２ｇを配置し、溶接によってこれらの部分を液密状態で接合している。これにより、上端部分１２ｅと本体部分１２ｆの継ぎ目から収納空間１２ｄへ水が浸入しないように規制している。また、側壁部材１２ｂの下端は、溶接によって底部材１２ａの外周部分と液密状態で接合されている。これにより、収納空間１２ｄ内への地下水の流入は、上端部分１２ｅ上部の開口からのみとなる。
【００３３】
脚部材１２ｃは、底部材１２ａから下側に向けて設けられている。この脚部材１２ｃは、底部材１２ａを、揚水ユニット３が設置される孔の底面（例えば後述する井戸管２の底面）から浮かせた状態で支持する。この脚部材１２ｃもまた鋼材で作製されており、上端が底部材１２ａの底面に溶接されている。脚部材１２ｃによって底部材１２ａを孔の底面から浮かせると、孔の底面から底部材１２ａまでの部分を土砂溜めとして用いることができ、流入する土砂によって、孔内が閉塞し機能不全に至るまでの期間を長くすることができる。なお、揚水ユニット３の全体を吊り下げる場合は、脚部材１２ｃはなくてもよい。また、図では圧縮しているが、脚部材１２ｃの高さは１〜２ｍ程度に定められる。
【００３４】
上部管部材１３は、井戸管２の内部空間に減圧用の空間を区画するための筒状部材であり、本実施形態では、直径がポンプ収納部１２の本体部分１２ｆと同じ大きさに定められた円筒状部材によって構成されている。
【００３５】
この上部管部材１３の下端部には、ポンプ収納部１２が取り付けられている。図２に示すように、上部管部材１３の下端部は、側壁部材１２ｂの上端部分１２ｅを、外周側から隙間を空けた状態で囲むように配置されている。そして、上部管部材１３とポンプ収納部１２とを接続する接続板１３ａにより、上部管部材１３の下端面１３ｂは、側壁部材１２ｂの上端よりも下方に位置付けられている。本実施形態の接続板１３ａは、矩形状鋼板で作製されており、上部が上部管部材１３に、下部がポンプ収納部１２にそれぞれ溶接されている。また、接続板１３ａは等間隔（４５度間隔）で合計８枚設けられている。
【００３６】
このように、本実施形態の揚水ユニット３では、接続板１３ａを用いてポンプ収納部１２を上部管部材１３に取り付けているので、揚水によって収納空間１２ｄが空になっても、ポンプ収納部１２の浮き上がりを防止することができる。また、ポンプ収納部１２は、上部管部材１３の下端面１３ｂよりも下方の位置で揚水ポンプ１１を収納しているので、収納空間１２ｄの内径を上部管部材１３の内径よりも大きくすることもでき、使用する揚水ポンプ１１についてサイズの自由度を増やすことができる。
【００３７】
収納空間１２ｄへの水の流入は、上部管部材１３と側壁部材１２ｂの隙間（便宜上、流入空間１７という）の水位が上昇して側壁部材１２ｂを越流することでなされる。ここで、側壁部材１２ｂと上部管部材１３の重なり量は、側壁部材１２ｂの上端面１２ｈの高さが上部管部材１３の下端面１３ｂよりも所定高さ以上高くなるように定められる。本実施形態では、側壁部材１２ｂの上端面１２ｈが上部管部材１３の下端面１３ｂよりも所定高さＸ１（本実施形態では１０ｃｍ）だけ高くなるように、重なり量が定められている。そして、上部管部材１３の下端面１３ｂと側壁部材１２ｂの上端面１２ｈとの間に高低差を設けることで、この範囲を満たす水が空気の浸入を抑制するシール機能を発揮する（詳細は後述する）。
【００３８】
図４に示すように、上部管部材１３の上端部は、閉塞蓋１４によって気密状態で塞がれている。本実施形態の閉塞蓋１４は、上部管部材１３の外径よりも一回り大きい円形鋼板によって構成され、上部管部材１３の上端に溶接によって接合されている。なお、この閉塞蓋１４には、揚水ポンプ１１に接続された排水パイプ１６が貫通する開口、及び、減圧ポンプ１５に接続された吸気パイプ１８を挿入する挿入口が設けられている。そして、排水パイプ１６と開口の隙間、及び、吸気パイプ１８と挿入口の隙間がシール材（図示せず）で埋められている。
【００３９】
減圧ポンプ１５は、吸気パイプ１８を通じて上部管部材１３における内側空間から空気を吸い出し、この内側空間を減圧する装置である。吸気パイプ１８は、減圧ポンプ１５の吸気口と上部管部材１３の内側空間とを連通する部材である。減圧ポンプ１５を運転すると、内側空間の空気は吸気パイプ１８を通じて吸い出されて外へ放出され、内側空間が減圧される。従って、減圧ポンプ１５と吸気パイプ１８の組は、井戸管２の内側空間を減圧する減圧部に相当する。
【００４０】
次に、前述の揚水ユニット３の作用について説明する。
【００４１】
ここでは、図５に示すように、鉛直方向のボーリング孔ＢＨに揚水ユニット３を設置し、地盤Ｇ中の地下水を汲み上げる場合について説明する。例示した地盤Ｇでは、地下水Ｗが浸透しており、地下水面は符号ＷＬ１，ＷＬ２で示すように自然水位である。
【００４２】
また、揚水ユニット３を設置するに際し、ポンプ収納部１２の側壁部材１２ｂと上部管部材１３の下端部との間の隙間を外側から覆うように、これらの各部の外周面には、透水性のメッシュ材１９を巻回している。このメッシュ材１９は、流入空間１７への細かな土砂の浸入を抑制するフィルタ材として機能する。なお、フィルタ材としては、土砂の浸入を抑制できれば、メッシュ材１９以外のものであってもよい。例えば、さらしなどの布材であってもよい。そして、フィルタ材を巻回することにより、軟弱な地盤等に直接揚水ユニット３を挿入して余剰水の排水を行うこともできる。
【００４３】
図５に示すように揚水ユニット３をボーリング孔ＢＨに設置したならば、この揚水ユニット３の運転を開始して地下水を汲み上げる。これにより、図６Ａに示すように、上部管部材１３内の水位ＷＬ１は、揚水に伴って低くなる。また、地盤Ｇ内の水位ＷＬ２も低くなる。この水位ＷＬ２は、上部管部材１３内の近傍位置が最も低く、破線で示すように、この位置から半径方向に遠ざかるにつれて高くなる。
【００４４】
図６Ｂに示すように、上部管部材１３内の水位ＷＬ１が側壁部材１２ｂの上端面１２ｈ程度まで低くなったならば、減圧ポンプ５の運転を開始し、バキュームによって上部管部材１３内の内側空間を減圧する。この減圧によって上部管部材１３内の仮想水位が下がる。このように上部管部材１３内の仮想水位を下げることで、上部管部材１３外の自然水位とのヘッド差が大きくなり、上部管部材１３内に地下水を流入させることができる。
【００４５】
これにより、例えば図７に示すように、地盤Ｇ内における水位ＷＬ２の傾斜が、上部管部材１３の下端面１３ｂを基点として図６Ｂの水位ＷＬ２の傾斜よりも緩やかになり、広い範囲で地下水位を低下させることができる。さらに運転を継続すると、図８に示すように、地盤Ｇ内における水位ＷＬ２の傾斜が７の水位ＷＬ２の傾斜よりもさらに緩やかになり、水平に近付くこととなって、その結果、揚水ユニット３から外周側における水位低下の影響範囲を広くすることができる。
【００４６】
図９は、本願発明における揚水部分の拡大図である。上部管部材１３内の水位ＷＬ１に関し、この水位ＷＬ１が側壁部材１２の上端面１２ｈの高さまで低下すると、図９に示すように、それ以降は収納空間１２ｄの水位面ＷＬ１ａは下降するが、流入空間１７の水位面ＷＬ１ｂは下降しない。これは、側壁部材１２ｂによって、流入空間１７と収納空間１２ｄとが仕切られていることによる。このことは、収納空間１２ｄに溜められたほぼ全量の水が揚水ポンプ１１で汲み上げられたとしても同様である。
【００４７】
また、地盤Ｇの地下水が揚水ユニット３内に流入してきたとしても、流入空間１２ｄの水位面ＷＬ１ｂは、側壁部材１２ｂの上端面１２ｈの高さに維持される。これは、流入空間１２ｂに入った地下水は、上部管部材１３内の負圧により吸い上げられ、側壁部材１２ｂを越流して収納空間１２ｄに流れ込み、揚水ポンプ１１で汲み上げられるからである。
【００４８】
そして、地下水Ｗの吸引時には、流入空間１７の水位面ＷＬ１ｂに、地下水を吸引するための負圧が作用する。この水位面ＷＬ１ｂは高さが維持されるため、地下水Ｗの吸引力を安定化することができ、ひいては地下水Ｗの揚水ユニット３内への流入を安定化させることができる。
【００４９】
また、側壁部材１２ｂの上端面１２ｈは、上部管部材１３の下端面１３ｂよりも高い位置に設けられている。このため、地下水Ｗの水位ＷＬ２が側壁部材１２ｂの上端面１２ｈ以下になった場合であっても、流入空間１７に存在する水が、地盤Ｇからの空気を侵入し難くするシールの役目をする。
【００５０】
すなわち、導水勾配のついた周囲の地下水Ｗが流入空間１７を通じて揚水ユニット３内に流れ込んでくるため、この地下水Ｗが地盤Ｇ内の空気の浸入をブロックする。これにより、地下水Ｗの水位ＷＬ２が上部管部材１３の下端面１３ｂに達しても、流入空間１７には、地盤Ｇ内の空気が時折気泡状になって浸入する程度で、多量の空気が連続して入り込むことがないのを、発明者らは実験により確認している。これにより、揚水ユニット３内における急激な圧力変化を抑制でき、減圧状態を維持できる。これにより、地下水Ｗの揚水ユニット３内への流入を安定的に行うことができる。
【００５１】
さらに、揚水ユニット３の周囲における地下水Ｗの水位ＷＬ２は、上部管部材１３の下端面１３ｂよりも低くならないので、これより下のフィルタ層（メッシュ材１９）から地下水Ｗを吸引することができる。これにより、地下水Ｗの揚水ユニット３内への流入効率を高めることができ、広い範囲の地盤Ｇについて地下水Ｗの水位を低下させることができる。
【００５２】
次に、前述の揚水ユニット３を用いた土質性状改善工法（軟弱地盤改良工法）について説明する。
【００５３】
図１０Ａに示すように、この土質性状改善工法では、地盤Ｇに土留め壁１を構築して改善対象箇所Ｇ１を囲み（土留め壁構築工程）、改善対象箇所Ｇ１内に井戸管２を形成し（井戸管形成工程）、この井戸管２に揚水ユニット３を設置する（ユニット設置工程）。揚水ユニット３を設置したならば、この揚水ユニット３の運転を開始して地下水位を低下させる（水位低下工程）。
【００５４】
なお、先に説明した例では、ボーリング孔ＢＨに揚水ユニット３を設置していたが、この土質性状改善工法では、ストレーナー付きの井戸管２内に揚水ユニット３を設置している点が相違している。このため、上部管部材１３及びポンプ収納部１２の直径は、地盤Ｇに埋設された井戸管の内径よりも細く構成され、井戸管３内に流入した地下水を汲み上げるようになっている。また、井戸管２の周囲にはフィルタＦＬが設けられている。この井戸管２は、新設してもよいし、既設のものを利用してもよい。そして、既設の井戸管２を用いた場合には、この井戸管２を用いて安定した状態で揚水ができる。また、既設の井戸管２をバキューム井戸へと改造する施工を簡単に行うことができる。
【００５５】
揚水装置２を運転すると、図６Ａから図８で説明したように、揚水に伴って地盤Ｇ内の水位ＷＬ２が低くなる。その結果、１台の揚水ユニット３によって広い範囲の地盤Ｇから地下水Ｗを汲み上げることができ、従来の井戸を用いた場合よりも早期に、開削対象箇所Ｇ１の地下水Ｗを排出することができる。また、掘削地盤が軟弱粘性土であった場合、自然水位では井戸まで移動しづらい地盤Ｇ中の余剰水も、バキュームの負圧によって短時間で集水できる。これにより、水を除去したドライワークの開始を早めることができ、工期の短縮が図れる。
【００５６】
また、この工法の変形例としては、軟弱な地盤Ｇに直接バイブロハンマーでフィルタ付の揚水ユニット３を投入したり、図１０Ｂに示すように、高含水状態のしゅんせつ土砂Ｍ等を野積みした中にフィルタ付の揚水ユニット３を投入したりする方法によって、改良対象箇所における高含水状態の土質材料から強制排水するような使用方法も考えられる。
【００５７】
次に、前述の揚水ユニット３を用いた地盤掘削工法について説明する。
【００５８】
図１１に示すように、この地盤掘削工法でも、地盤Ｇに土留め壁１を構築して掘削箇所Ｇ１を囲む（土留め壁構築工程）。この構築工程では、地盤Ｇにおける掘削箇所Ｇ１と非掘削箇所Ｇ２との境界に、掘削箇所Ｇ１を囲む状態で土留め壁１を構築する。また、非掘削箇所Ｇ２における土留め壁１の近傍に形成された井戸管２に揚水ユニット３を設置する（ユニット設置工程）。揚水ユニット３を設置したならば、この揚水ユニット３の運転を開始して被圧地下水の地下水圧を低下させる（水圧低下工程）。
【００５９】
揚水ユニット３の運転により、被圧帯水層Ｇ４内の水圧が低くなる。その結果、１台の揚水ユニット３によって広い範囲の帯水層Ｇ４から地下水Ｗを汲み上げることができ、掘削箇所Ｇ１に下側から作用する揚力を緩和させることができる。水圧を低下させたならば、図１２に示すように、土留め壁１で囲まれた範囲の地盤Ｇを掘削する（地盤掘削工程）。このように、水圧を低下させた状態で地盤を掘削することにより、少ない本数の揚水ユニット３を設置するだけで、盤ぶくれを防止しながら地盤Ｇの掘削を行える。
【００６０】
このように、揚水ユニット３を地盤掘削工法に用いると、広い範囲の地下水Ｗを汲み上げることができるので、従来の工法に比べて井戸（揚水ユニット３）の本数を減らすことができる。また、地下水Ｗの汲み上げを短期間で行えるので、地盤Ｇの掘削を早期に開始できる。
【００６１】
次に、本発明を汚染土壌浄化工法に適用した応用例について説明する。
【００６２】
図１３に示すように、この汚染土壌浄化工法では、前述の揚水ユニット３を、地盤Ｇにおける改良対象箇所Ｇ５に設置する。なお、汚染土壌浄化工法においては、改良対象箇所Ｇ５が地表から数ｍ〜十数ｍ程度の深さであるのが一般的である。このため、本実施形態では、井戸管２の長さが改良対象箇所Ｇ５の深さに応じた深さ、すなわち数ｍ〜十数ｍ程度の深さになる。これに伴って揚水ユニット３の全長も数ｍ〜十数ｍ程度とされる。
【００６３】
揚水ユニット３を設置したならば、改良対象箇所Ｇ５から地下水Ｗを汲み上げ、地上に設置した汚染物質浄化装置に導入する。この場合、汲み上げた地下水は、汚染物質を含有しているので、汲み上げた後に浄化装置によって汚染物質を除去する。
【００６４】
本実施形態でも、第１実施形態と同様に、１台の揚水ユニット３によって広い範囲の地盤Ｇから地下水Ｗを汲み上げることができる。すなわち、広い範囲の地盤Ｇについて汚染浄化が行える。また、地下水Ｗを汲み上げた後においては、地盤Ｇ内の空気を吸引することにより、地中に残った揮発性汚染物質を除去し続けることができる。
【００６５】
次に、本発明をリチャージウェル工法（復水工法）に適用した応用例について説明する。
【００６６】
図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態のリチャージウェル工法では、ディープウェル３１（揚水井戸）とリチャージウェル３２（復水井戸）とを用いる。そして、ディープウェル３１で汲み上げた水を、リチャージウェル３２によって地盤Ｇへ戻している（復水工程）。また、ディープウェル３１及びリチャージウェル３２のそれぞれに、前述した揚水ユニット３を設置している。
【００６７】
図１４（ａ）に示すように、ディープウェル３１で汲み上げた水を、長期間にわたってリチャージウェル３２を介して地盤Ｇへ戻し続けると、リチャージウェル３２側で目詰まりが生じてしまい、水が地盤Ｇに注入され難くなってしまう。これは、地盤Ｇ中の細かな土砂が注入された水と共に移動し、水の流路を塞いだためと考えられる。その結果、リチャージウェル３２の水位が上昇し、ディープウェル３１で汲み上げた水を注入し難くなってしまう。
【００６８】
そこで、図１４（ｂ）に示すように、リチャージウェル３２に設置した揚水ユニット３により、リチャージウェル３２内の水を汲み上げて、地盤Ｇの水及び土砂をリチャージウェル３２側に移動させる回復工程を行う。この回復工程では、ディープウェル３１において揚水ポンプ１１の運転を停止し、リチャージウェル３２の揚水ポンプ１１を運転し、井戸管３内の水位が十分に下がったら減圧ポンプ１５を運転する。これによって、第１実施形態で説明したように、広い範囲の地下水Ｗがリチャージウェル３２側に移動する。
【００６９】
地下水Ｗの移動によって目詰まりの原因となっていた土砂も移動する。例えば、リチャージウェル３２内に流入した土砂は水と共に外部に排出される。また、リチャージウェル３２から離れた位置の土砂は、リチャージウェル３２側に多少移動する。このように、土砂が排出されたり移動したりすることで、土砂が原因の目詰まりが解消される。目詰まりが解消されたならば、図１４（ｃ）に示すように、復水工程を再開する。
【００７０】
リチャージウェル３２の回復工程では、目詰まりした位置とのヘッド差を大きくしてやることが重要である。このため自然水位の井戸では、井戸内水位の低下に限界があり、バキュームウェルで負圧をかけて、仮想水位を下げてやると効果がでる。
【００７１】
また、この実施形態でも、先の実施形態と同様に、地下水Ｗの揚水ユニット３内への流入効率を高めることができる。その結果、回復工程において、長期間に亘って広い範囲の地下水Ｗや土砂を復水井戸側へ移動させることができ、この移動で形成された流路を通じてその後の復水工程における水の地盤Ｇへの注入を円滑に行うことができる。
【００７２】
以上説明したように、本発明に係る揚水ユニット３を用いることにより、簡単なパッケージでバキュームによる高効率な集水効果を持たせた揚水装置を提供することができる。なお、以上は、好適な実施形態について説明したが、この説明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、次のように構成されていてもよい。
【００７３】
例えば、図１５に示すように、既設の井戸管２の揚水ポンプを撤去して、本発明の揚水ユニット３を設置することで、通常のディープウェルを高効率のバキュームディープウェルに簡易な施工で改造することができる。また、この際、上部管部材１３の外周面と井戸管２の内周面とを、全周にわたりシール材ＳＬによって水密にシールしてもよい。このように構成すると、地下水Ｗを吸引する際において、地下水位が上部管部材１３の下端面１３ｂよりも下がった場合でも、余計な部分からの空気の流入を防ぐことで、よりバキューム効率を高めることができる。
【００７４】
また、図１６に示すように、上部管部材１３を、井戸管２に密着する大きさの径で構成したり、あるいは、上部管部材１３の外周に半径方向に拡縮可能な円筒状のパッカー１３´を設置し、このパッカー１３´に空気を送り込むことで拡径させ、井戸管２の下端部から地下水Ｗが流入するように、井戸管２に設けられたストレーナーの一部を内壁側から封止してもよい。このように構成すると、井戸管２の側面全体にストレーナーが設けられていても、地下水Ｗの流入経路を上部管部材１３の下端よりも下側に制限でき、空気の流入がし難くなることで、井戸のバキューム効果を高めることができる上、任意の位置を選んで塞ぐことにより、汚染領域などの特定の範囲に対し、優先的に地下水を汲み上げることができる。
【００７５】
この場合、ポンプ収納部１２の側壁部材１２ｂは、図１６に示すように円筒状の側壁部材１２ｂ１によって構成してもよい。また、図１７（ａ）に示すように、平面視で正六角形の側壁部材１２ｂ２によって構成してもよいし、図１７（ｂ）に示すように、各頂点が井戸管２の内壁に接するように設けられ、かつ、揚水ポンプ１１とは独立に設けられた星形筒状の側壁部材１２ｂ３を用いてもよい。
【００７６】
また、井戸の直径や深さ、ポンプ収納部１２の内径、上部管部材１３の直径や長さ、揚水ポンプ１１の出力や大きさは、あくまで一例であり、現場の状況に応じて適宜定められる。例えば、ボーリング孔ＢＨや井戸管２よりも短尺な上部管部材１３を用い、揚水ユニット３の全体を水中に沈めて使用してもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１  土留め壁
２  井戸管
２ａ  ストレーナー
２ｂ  底板
２ｃ  ワイヤー
３  揚水ユニット
１１  揚水ポンプ
１１ａ  取水口
１２  ポンプ収納部
１２ａ  底部材
１２ｂ，１２ｂ１，１２ｂ２，１２ｂ３  側壁部材
１２ｄ  収納空間
１２ｅ  上端部分
１２ｆ  本体部分
１２ｇ  リング状の鋼板
１２ｈ  側壁部材の上端面
１３  上部管部材
１３ａ  接続板
１３ｂ  上部管部材の下端面
１４  閉塞蓋
１５  減圧ポンプ
１６  排水パイプ
１７  流入空間
１８  吸気パイプ
１９  メッシュ材
３１  ディープウェル（揚水井戸）
３２  リチャージウェル（復水井戸）
ＦＬ  フィルタ
Ｇ  地盤
Ｇ１  掘削箇所
Ｇ２  非掘削箇所
Ｇ３  遮水層
Ｇ４  粘土層
Ｇ５  改良対象箇所
ＢＨ  ボーリング孔
Ｗ  地下水
ＷＬ１  上部管部材内の水位
ＷＬ２  地盤内の水位
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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