(57)【要約】 【課題】地下水採取のための観測井をあらたに設置することなく、しかも地下水中に元々含まれていた有害物質の濃度を把握する。【解決手段】本発明に係る地下水の採取方法においては、まず、地盤２に掘削孔３を形成しつつ、該掘削孔にケーシング１を立て込む（ステップ１０１）。次に、ケーシング１の上端開口から砂利１２を投入することにより、ケーシング１の下端近傍に位置する掘削底１１に積み上げる形で、砂利１２をケーシング１の内部空間に充填する（ステップ１０３）。次に、砂利１２の充填高さｈを上限として、ケーシング１を引き上げる（ステップ１０４）。次に、孔壁１３及び掘削底１１から掘削孔３に流入し、さらに砂利１２の間隙を通過してケーシング１内に流入した地下水を採取する（ステップ１０５）。地下水を採取したならば、ケーシング１を引抜き撤去する（ステップ１０６）。【選択図】  図１
2015197373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端が開放された中空管を地盤に形成された掘削孔に立て込み、前記中空管の下端近傍に位置する掘削底に積み上げる形で該中空管の内部空間に透水性材料を充填し、該透水性材料を介して前記中空管内に流入した地下水を採取することを特徴とする地下水の採取方法。
【請求項２】
前記透水性材料を充填しながら又は充填した後、該透水性材料の充填高さを上限として前記中空管を引き上げる請求項１記載の地下水の採取方法。
【請求項３】
前記中空管をケーシングとしたボーリングを行うことで前記掘削孔を形成するとともに、該ボーリング中又はその後に土壌を採取する請求項１又は請求項２記載の地下水の採取方法。
【請求項４】
前記地下水の採取工程の後、前記中空管を引抜き撤去する請求項１又は請求項２記載の地下水の採取方法。
【請求項５】
前記透水性材料を砂利で構成した請求項１乃至請求項４のいずれか一記載の地下水の採取方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として汚染土壌の調査の際に行われる地下水の採取方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場跡地などにおいては、トリクロロエチレンなどで代表される揮発性有機塩素化合物、燃料油や機械油、ダイオキシン類、あるいはカドミウム、鉛、銅、亜鉛、ニッケル、クロムなどの重金属といったさまざまな有害物質が土壌に混入していることがある。
【０００３】
かかる有害物質で汚染された土壌をそのまま放置すると、有害物質が周囲に拡散し、周辺住民の生活に支障を来すとともに、雨水によって土粒子から遊離した場合には、地下水等に混入して水質を汚濁させる原因ともなる。
【０００４】
そのため、有害物質で汚染された土壌については、さまざまな方法で浄化処理や不溶化処理を行うことにより、環境への拡散防止を図らねばならないが、具体的な対策工を計画するにあたっては、環境省や自治体から出されているガイドラインや指針に従って土壌や地下水を適宜採取し、汚染状況を事前に調査する必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「土壌汚染対策法に基づく調査及び措置に関するガイドライン（改訂第２版）」（環境庁  水・大気環境局 土壌環境課、平成２６年３月１８日検索、URL: http://www.env.go.jp/water/dojo/gl_ex-me/）
【非特許文献２】「東京都土壌汚染対策指針」（東京都環境局、平成２６年３月１８日検索、URL:http://www.kankyo.metro.tokyo.jp/basic/guide/environmental_security_ordinance/guideline/soil.html）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、例えば掘削除去措置の前など、地下水を採取しなければならない場合があるが、このような場合、土壌採取のためのボーリングとは別に、地下水採取のための観測井をあらたに設置することなく、土壌採取に用いたボーリング孔を利用して地下水を採取することが許容されている。
【０００７】
しかしながら、ボーリング孔の掘削底から流入する地下水は、該掘削底近傍の土を攪乱しながら湧水としてボーリング孔に流入するため、攪乱された土に起因する有害物質、例えば土粒子に付着していた有害物質や土粒子から溶出した有害物質が流入水に混入する懸念がある。
【０００８】
また、地下水の採取を短時間に行うべく、ケーシングを引き上げて地下水の流入量を増やそうとすると、わずかな引上げ量であっても、周囲の地下水は、露出した孔壁を崩落させながら該孔壁を形成していた土とともにケーシング内に流入し、該流入水には、孔壁を形成していた土に起因する有害物質が同様に混入する懸念がある。
【０００９】
そのため、特にシルト層を対象として土壌汚染調査を行う場合、地下水中に元々含まれていた有害物質の濃度を把握することができないという問題や、有害物質の濃度が実際の地下水中の濃度よりも高く計測されることで、本来であれば行う必要がない追加調査や対策工を行わざるを得なくなり、その結果、真に必要な土壌汚染対策が遅滞することもあるという問題を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、地下水採取のための観測井をあらたに設置することなく、しかも地下水中に元々含まれていた有害物質の濃度を計測することが可能な地下水の採取方法を提供することを目的とする。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る地下水の採取方法は請求項１に記載したように、下端が開放された中空管を地盤に形成された掘削孔に立て込み、前記中空管の下端近傍に位置する掘削底に積み上げる形で該中空管の内部空間に透水性材料を充填し、該透水性材料を介して前記中空管内に流入した地下水を採取するものである。
【００１２】
また、本発明に係る地下水の採取方法は、前記透水性材料を充填しながら又は充填した後、該透水性材料の充填高さを上限として前記中空管を引き上げるものである。
【００１３】
また、本発明に係る地下水の採取方法は、前記中空管をケーシングとしたボーリングを行うことで前記掘削孔を形成するとともに、該ボーリング中又はその後に土壌を採取するものである。
【００１４】
また、本発明に係る地下水の採取方法は、前記地下水の採取工程の後、前記中空管を引抜き撤去するものである。
【００１５】
また、本発明に係る地下水の採取方法は、前記透水性材料を砂利で構成したものである。
【００１６】
本発明に係る地下水の採取方法においては、下端が開放された中空管を地盤に形成された掘削孔に立て込むが、その後、中空管の下端近傍に位置する掘削底に積み上げる形で該中空管の内部空間に透水性材料を充填し、次に、透水性材料を介して中空管内に流入した地下水を採取する。
【００１７】
このようにすると、掘削底からの湧水という形で中空管内に地下水が流入する際、掘削底に積み上げられた透水性材料が該掘削底近傍の土の攪乱を抑制するため、掘削底近傍の土が地下水に混入するのを未然に防止することができる。
【００１８】
地下水の採取は、掘削底から湧水として流入する地下水を対象として行ってもよいが、地下水の流入量を増やしたい場合には、上述した透水性材料を充填しながら又は充填した後、該透水性材料の充填高さを上限として中空管を引き上げるようにしてもよい。
【００１９】
このようにすると、中空管の引上げに伴って掘削孔の孔壁が露出するとともに、該孔壁を介して周囲の地下水が掘削孔に流入するが、中空管の内部空間には、その下端近傍に位置する掘削底に積み上げる形で透水性材料を充填してあり、中空管の引上げ後は、そのスペースを埋めるようにして透水性材料が自重で拡がって孔壁に当接し、該孔壁の背後から作用する土圧や水圧を支持する。
【００２０】
そのため、周囲の地下水が孔壁を介して掘削孔に流入する際、孔壁が崩落して該孔壁を形成していた土が地下水に混入するのを未然に防止することができる。
【００２１】
本発明は、地下水の採取を行うためだけに中空管を立て込む構成も包摂されるが、中空管をケーシングとしたボーリングを行うことで上述の掘削孔を形成するとともに、該ボーリング中又はその後に土壌を採取する構成が典型例となる。
【００２２】
かかる構成によれば、汚染土壌調査の際、地下水採取のための観測井を別途構築する必要がなくなる。
【００２３】
中空管は、予定された深さまで掘削孔を先行形成した後、該掘削孔に挿入するようにしてもよいし、掘削孔を形成しつつその進捗に合わせて該掘削孔に押し込むようにしてもよい。
【００２４】
中空管を残置するか引抜き撤去するかは任意であるが、地下水の採取工程の後、該中空管を引抜き撤去するようにすれば、中空管の転用が可能になるとともに、中空管が残置されることによる環境への影響を懸念する必要がなくなる。
【００２５】
透水性材料は、掘削底に積み上げられることで湧水に伴う該掘削底での土の攪乱が抑制され、中空管を引き上げる場合にはさらに、自重で拡がって孔壁に当接し該孔壁背後からの土圧や水圧を支持できる限り、どのような材料で構成するかは任意であり、例えば適当な材料からなる粒状体で構成することができるが、該透水性材料を砂利で構成したならば、中空管を引抜き撤去する場合、地盤内には、自然由来の物質だけが残置されることとなり、環境への影響はほとんどなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る地下水の採取方法の実施手順を示したフローチャート。
【図２】本実施形態に係る地下水の採取方法を実施している様子を示した施工図。
【図３】引き続き本実施形態に係る地下水の採取方法を実施している様子を示した施工図。
【図４】引き続き本実施形態に係る地下水の採取方法を実施している様子を示した施工図。
【図５】室内試験で用いた試験体Ａ，Ｂ，Ｃを示した斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る地下水の採取方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２８】
図１は、本実施形態に係る地下水の採取方法の実施手順を示したフローチャートである。同図に示すように、本実施形態に係る地下水の採取方法においては、まず、  図２(a)に示すように、地盤２に掘削孔３を形成しつつ、下端が開放された中空管としてのケーシング１を掘削孔３に立て込む（ステップ１０１）。
【００２９】
掘削孔３は、ケーシング１内にボーリングロッド４及びそれに連結されたコアバレル５を挿入配置した上、ケーシング１で掘削孔３の孔壁を保護しながら、コアバレル５の下端に設けられた掘削ビットでケーシング１内を掘り下げることで形成すればよい。
【００３０】
ケーシング１は、例えば長さが１０ｍ、外径が１０ｃｍ程度の円筒管で構成することができる。
【００３１】
ここで、上述した掘削孔３を形成する際、土壌汚染調査のためのサンプルとしてコアバレル５で土壌を適宜採取する（ステップ１０１）。
【００３２】
掘削孔３が所定深さまで形成されたならば、図２(b)に示すようにボーリングロッド４及びコアバレル５を撤去する（ステップ１０２）。
【００３３】
次に、図３(a)に示すように、ケーシング１の上端開口から透水性材料としての砂利１２を該ケーシング内に投入することにより、ケーシング１の下端近傍に位置する掘削底１１に積み上げる形で、砂利１２をケーシング１の内部空間に充填する（ステップ１０３）。
【００３４】
次に、図３(b)に示すように、砂利１２の充填高さｈを上限として、ケーシング１を引き上げる（ステップ１０４）。
【００３５】
このようにすると、ケーシング１の引上げに伴って掘削孔３の孔壁１３が露出するとともに、該孔壁を介して周囲の地下水１４が掘削孔３に流入するが、ケーシング１の内部空間には、その下端近傍に位置する掘削底１１に積み上げる形で砂利１２を充填してあり、ケーシング１の引上げ後は、そのスペースを埋めるようにして砂利１２が自重で拡がって孔壁１３に当接し、該孔壁の背後から作用する土圧や水圧を支持する。
【００３６】
そのため、周囲の地下水１４が孔壁１３を介して掘削孔３に流入する際、孔壁１３が崩落することはない。
【００３７】
また、掘削底１１からの湧水という形でケーシング１内に地下水１４が流入する際、地下水１４の流入に伴う掘削底１１近傍の土の攪乱は、掘削底１１に積み上げられた砂利１２によって抑制される。
【００３８】
次に、孔壁１３及び掘削底１１から掘削孔３に流入し、さらに砂利１２の間隙を通過してケーシング１内に流入した地下水を、例えば図示しない揚水ポンプによって採取する（ステップ１０５）。
【００３９】
地下水を採取するにあたっては、必要に応じて予めパージする、すなわち、一定量の水を揚水することで掘削孔３及びケーシング１内の水を周辺の地下水１４に置換してから行う。
【００４０】
地下水を採取したならば、次に、図４に示すようにケーシング１を引抜き撤去する（ステップ１０６）。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態に係る地下水の採取方法によれば、掘削底１１からの湧水という形で掘削孔３内に地下水１４が流入する際、掘削底１１に積み上げられた砂利１２が該掘削底近傍の土の攪乱を抑制するとともに、ケーシング１の引上げに伴って露出した掘削孔３の孔壁１３を介して地下水１４が掘削孔３に流入する際、ケーシング１の引上げ後は、そのスペースを埋めるようにして砂利１２が自重で拡がって孔壁１３に当接し、該孔壁の背後から作用する土圧や水圧を支持するので、孔壁１３の崩落が防止される。
【００４２】
そのため、孔壁１３や掘削底１１を介して地下水１４が掘削孔３に流入する際、孔壁１３の崩落や掘削底１１の攪乱によってそれらを形成していた土が地下水１４とともにケーシング１に流入するのを未然に防止することが可能となり、かくして土に起因する有害物質、例えば土粒子に付着していた有害物質や土粒子から溶出した有害物質がケーシング１への流入水に混入するおそれがなくなるとともに、その結果、地下水中に元々含まれていた有害物質の濃度を把握することが可能となる。
【００４３】
また、本実施形態に係る地下水の採取方法によれば、砂利１２の充填高さを上限としてケーシング１を引き上げるようにしたので、周囲の地下水１４は、掘削底１１のみならず、孔壁１３からもケーシング１内に流入することとなり、かくして地下水の採取を短時間で行うことが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態に係る地下水の採取方法によれば、掘削孔３を形成する際に土壌を採取するとともに、掘削孔３形成後に該掘削孔に流入する地下水を採取するようにしたので、汚染土壌調査の際、地下水採取のための観測井を別途構築する必要がなくなる。
【００４５】
また、本実施形態に係る地下水の採取方法によれば、地下水を採取した後、ケーシング１を引抜き撤去するようにしたので、ケーシング１の転用が可能になるとともに、通常の観測井戸において有孔管が残置される場合とは異なり、ケーシング１が残置されることによる環境への影響を懸念する必要がなくなる。
【００４６】
また、本実施形態に係る地下水の採取方法によれば、本発明の透水性材料を砂利１２で構成したので、地盤２内には、自然由来の物質だけが残置されることとなり、かくして環境への影響はほとんどなくなる。
【００４７】
本実施形態では、地下水を短時間に採取するべく、ケーシング１を引き上げることで、掘削底１１のみならず、孔壁１３からの地下水をケーシング１内に流入させるようにしたが、掘削底１１から湧水として流入する地下水で短時間のサンプリングができるのであれば、ケーシング１の引上げ工程を省略してもかまわない。
【００４８】
かかる構成であっても、掘削底１１から地下水１４が流入する際、地下水の流入に伴う掘削底１１の攪乱が砂利１２によって抑制され、それによって土に起因する有害物質がケーシング１への流入水に混入するおそれがなくなる点は、上述した実施形態と何ら変わりはない。
【００４９】
なお、掘削底１１からの地下水の流入が、例えば下方に位置する不透水層や難透水層によって期待できない場合、あるいはケーシング１の断面積の関係で十分な速度での流入が期待できない場合、ケーシング１の引上げ工程は必須構成となる。
【００５０】
また、本実施形態では、砂利１２を充填した後、ケーシング１を引き上げるようにしたが、これに代えて、砂利１２を充填しながらケーシング１を引き上げるようにしてもかまわない。
【００５１】
また、本実施形態では、掘削孔３を形成する際に土壌を採取するとともに、掘削孔３形成後に該掘削孔に流入する地下水を採取するようにしたが、土壌採取を省略して地下水採取だけを行うようにしてもよい。
【００５２】
次に、本実施形態の作用効果を実証するための室内試験を行ったので、以下にその概要を説明する。
【００５３】
室内試験を行うにあたっては、図５(a)，(b)，(c)に示す３つの試験体Ａ，Ｂ，Ｃを用意した。
【００５４】
ここで、試験体Ａは、有孔管を網巻きして構成したスクリーンの周囲に砂利が充填されてなる、地下水の採取に適した観測井を模したものであって、上述のスクリーンを外径５ｃｍの有孔管５１で構成するとともに、水の流入開始を操作するため、高さが３０ｃｍ、外径約１０ｃｍの塩ビ管５２を透明アクリル水槽５３に満たされた模擬土壌５４に埋設した上、該塩ビ管内に上述した有孔管５１を挿入配置するとともに、それらの間に上述した砂利を模する砂５５を充填して構成した。
【００５５】
模擬土壌５４は、地下水を模した水５６で飽和させてあるとともに、有孔管５１及び塩ビ管５２は、観察ができるよう、それぞれ半割とした上、開放側を透明アクリル水槽５３の正面に向けて配置した。
【００５６】
模擬土壌５４は、硅砂４号、トチクレー及び水を、１：０．２：０．１の質量比で混合して作製した。
【００５７】
試験体Ｂは、ボーリングによって形成された掘削孔にそのまま地下水が流入する状況を模したものであって、透明アクリル水槽５３に満たされた模擬土壌５４に塩ビ管５２を埋設して構成した。
【００５８】
塩ビ管５２は、試験体Ｂにおいては、試験体Ａと同様、水の流入開始を操作するための部材であるとともに、ボーリングに用いるケーシングを模した部材でもある。
【００５９】
試験体Ｃは、本発明に係る地下水の採取方法を模したものであって、透明アクリル水槽５３に満たされた模擬土壌５４に塩ビ管５２を埋設するとともに、該塩ビ管に本発明の透水性材料を模した２号珪砂５７を充填して構成した。
【００６０】
塩ビ管５２は、試験体Ｃにおいては、試験体Ａ，Ｂと同様、水の流入開始を操作するための部材であるとともに、本発明の中空管を模した部材でもある。
【００６１】
次に、各試験体Ａ，Ｂ，Ｃの塩ビ管５２を約１０ｃｍ引き上げ、しかる後、試験体Ａにおける有孔管５１内の水の土粒子混入量、試験体Ｂ，Ｃにおける塩ビ管５２内の水の土粒子混入量をそれぞれ計測して初期濁度とするとともに、試験体Ａにおける有孔管５１内の水と試験体Ｂ，Ｃにおける塩ビ管５２内の水を一定量揚水した後の各土粒子混入量をそれぞれ計測してパージ後の濁度とした。
【００６２】
表１は、各試験体Ａ，Ｂ，Ｃにおける計測結果を示したものである。
【表１】
2015197373.tif 000003
【００６３】
同表から、試験体Ｂでは、初期濁度、パージ後濁度ともに、試験体Ａの値を大きく上回っているのに対し、試験体Ｃでは、初期濁度こそ試験体Ａよりも若干大きいものの、パージ後においては、試験体Ａよりもむしろ濁度が小さくなっているのがわかる。
【００６４】
これらの室内試験の結果から、本発明によれば、ボーリングによって形成された掘削孔にそのまま流入する地下水よりも、土の混入量がはるかに少ない状態で地下水を採取することができるとともに、パージを行うことで、推奨されている観測井を用いた採取よりも土の混入量が少ない状態で地下水を採取できることが実証された。
【符号の説明】
【００６５】
１          ケーシング（中空管）
２          地盤
３          掘削孔
１１          掘削底
１２          砂利（透水性材料）
１３          孔壁
【図１】
2015197373.tif 000004
【図２】
2015197373.tif 000005
【図３】
2015197373.tif 000006
【図４】
2015197373.tif 000007
【図５】
2015197373.tif 000008