(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中へ液体を注入する注水管を備えた注水管付揚水井であって、
地中に垂設されるとともに周壁に地下水流入孔を有する井戸管と、
前記井戸管に環装されるとともに地下水を通す通水部を有するストレーナと、
前記井戸管の外周面と前記ストレーナに挟設されて前記ストレーナを支持する少なくとも１本の棒材、又は管材からなる枕材と
を備え、
前記枕材は、少なくとも１本が注水管を兼ねて液体を噴射する注水口を備えることを特徴とする注水管付揚水井。
【請求項２】
前記注水口は、前記井戸管と前記ストレーナの間の空間に液体を噴射する請求項１に記載の注水管付揚水井。
【請求項３】
前記注水口から液体が噴射される方向において、前記井戸管の外周面に突設される変向体を有する請求項２に記載の注水管付揚水井。
【請求項４】
前記枕材を複数本備え、前記複数の枕材のうち２以上の枕材が注水管を兼ねており、
当該２以上の注水管を上端で連結する分配室を有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の注水管付揚水井。
【請求項５】
前記分配室が地中に設けられる請求項４に記載の注水管付揚水井。
【請求項６】
前記分配室が地表に設けられる請求項４に記載の注水管付揚水井。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地盤改良等を目的として地下水を揚水する揚水井に関し、特に、地中へ液体を注入する注水管が付設された揚水井に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液状化が懸念される地盤に、水とともに空気を注入し、土粒子間に含まれる間隙水に空気を含ませて、地盤を不飽和化することにより液状化を防止する液状化防止工法が各種提案されている。
地盤の液状化現象は、地盤の変形に伴う間隙水の圧力上昇により土粒子構造が破壊されて発生するところ、このマイクロバブル水を注入する工法は、間隙水に気泡を含ませ、気泡をクッションとして間隙水の圧力上昇を抑制しようとするものである。
【０００３】
かかる液状化防止工法では、揚水井で地下水を汲み揚げたのち、あるいは汲み揚げながら空気と水の注入を行うため、揚水井と注水管の両方を地中に立設する必要があり、単に揚水井を設置するよりも手間がかかるという問題があった。
【０００４】
そこで、本出願人らは、未公開ではあるが、先に行った特許出願（特許文献１）において、地中にファインバブル水を注入するにあたり、揚水井における井戸管を囲繞する砂や硅砂等からなるフィルタ材中に注水管を立設する技術や、揚水井の井戸管自体を注水管とする技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願２０１８−２２５０７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、フィルタ材中に注水管を立設する場合、単に揚水井のみを設置する場合に比べると、なお注水管を設置する手間がかかるという課題があり、また、井戸管自体を注水管にする場合は、ファインバブル水の噴射に用いる地下水流入孔が、井戸管の下端近傍にのみ設けられているため、これより浅い位置の地盤にはファインバブル水を注入できないという課題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、揚水井を設置する以上の手間を抑制し、かつ、地盤の浅い所へも地盤改良のための液体（以下、「注入液」ともいう。）を注入可能な揚水井を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた発明は、地中へ液体を注入する注水管を備えた注水管付揚水井であって、地中に垂設されるとともに周壁に地下水流入孔を有する井戸管と、前記井戸管に環装されるとともに地下水を通す通水部を有するストレーナと、前記井戸管の外周面と前記ストレーナに挟設されて前記ストレーナを支持する少なくとも１本の棒材、又は管材からなる枕材とを備え、前記枕材は、少なくとも１本が注水管を兼ねて液体を噴射する注水口を備えることを特徴とする。
【０００８】
従来、揚水井のストレーナは、井戸管外周に固設された管材や棒材を枕材として、井戸管外周に環装されている。この枕材を注水管とすることで、揚水井のみを設置する以上の手間をかけることなく、揚水井とともに注水管を地中に埋設できる。
【０００９】
前記注水口は、前記井戸管と前記ストレーナの間の空間に注入液を噴射することが好ましい。こうすることで、当該空間を分配室として、ストレーナの間隙から周辺の地中に注入液を噴射できるので、広い範囲に注入液を噴射することができる。
【００１０】
本発明の注水管付揚水井は、前記注水口から注入液が噴射される方向において、前記井戸管の外周面に突設される変向体を有することが好ましい。こうすることで、井戸管とストレーナの間の空間内で生じる乱流を抑制して、効率よく揚水井の周囲の地盤へ注入液を噴射できる。
【００１１】
本発明の注水管付揚水井は、前記枕材を複数本備え、前記複数の枕材のうち２以上の枕材が注水管を兼ねており、当該２以上の注水管を上端で連結する分配室を有するが好ましい。こうすることで、各注水管に対し、均等に注入液を流送できる。
【００１２】
前記分配室は、地中に設けられることが好ましい。こうすることで、地上から注水管の上端まで注入液を流送する流送管を１本にまとめることできるため、設置コストを低減できる。
【００１３】
前記分配室は、地表に設けられることが好ましい。こうすることで、分配室のメンテナンスを容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上、説明したように、本発明の注水管付揚水井によれば、従来の注水管を備えない揚水井と変わらない手間で設置することができ、また地盤の浅い所へも注入液を噴出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る注水管付揚水井の側面視断面図である。
【図２】図１の分配器周辺を側面視で示した部分透視拡大図である。
【図３】図２におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】図２におけるＹ−Ｙ線断面図である。
【図５】（ａ）は、図２に示した円筒状の分配室を平面状に展開して、分配室内を注入液が流れる様子を示す説明図である。（ｂ）は、（ａ）におけるＺ−Ｚ線断面図、（ｃ）は、（ａ）におけるＷ−Ｗ線断面図である。
【図６】図１の注水管から注入液が噴射する様子を平面視で示した説明図である。
【図７】図１の注水管を側面視で示した拡大断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る注水管付揚水井の側面視断面図である。
【図９】（ａ）図８の分配室周辺を示した要部拡大図である。（ｂ）（ａ）におけるＶ−Ｖ線断面図である。
【図１０】本発明のその他の実施形態に係る注水管付揚水井である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、適宜図面を用いながら本発明の実施形態について詳述する。ただし、本発明は以下の実施形態に限られるものではない。また、各実施形態の構成は、他の実施形態における構成と適宜に組み合わせることができる。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る注水管付揚水井１００を示している。注水管付揚水井１００は、ウルトラディープ工法（登録商標）に用いられる揚水井であり、液状化防止等の地盤改良を目的として、地下水の汲み揚げと、地盤へのファインバブル水等の注入液Ｗを注入するために用いられる。
【００１７】
注水管付揚水井１００は、図１に示すように、地中に垂設される井戸管１と、井戸管１に環装されるストレーナ２と、地中へ注入液Ｗを注入する１本、又は複数本の注水管３，３，…とを主に備える他、井戸管１内へ流入した地下水を汲み揚げる揚水ポンプ５と、注入液Ｗを注水管３，３，…へ分配する分配器６と、汲み揚げた水を地上へ流送する揚水管５１と、注入液Ｗを井戸管１、及び分配器６へ流送する送液管７と、井戸管１に過剰に充填された注入液Ｗを還流するリターン管８とを備えている。
井戸管１は、地中に垂設される竪穴内に挿入したのち、周囲を砂や珪砂等からなるフィルタ材１７（図２参照）で埋めるようにして立設される。
【００１８】
井戸管１は、有底の円筒鋼管からなり、上端縁にフランジ１６が設けられ、蓋材９により閉塞される。井戸管１は、底壁１２から上方へやや離間した位置の周壁に、円形貫通孔からなる多数の地下水流入孔１ａ，１ａ，…が、周方向、及び長手方向に分散配置されている。地下水流入孔１ａから底壁１２までの空間１４は、砂溜まりを構成する。図示の例では、地下水流入孔１ａは円形孔であるが、これに限らずスリット等であってもよい。井戸管１には、蓋材９を介して送液管７から分岐した送液枝管７２、リターン管８が連結されている。
【００１９】
ストレーナ２は、図６に示すように、注水管３（枕材４）を介して井戸管１に線材を巻回した円筒コイル状をなしている。ストレーナ２は、隣接する線材間に若干の隙間を有しており、この隙間が特許請求の範囲でいうところの通水部２１に該当する。
ストレーナ２は、井戸管１の地下水流入孔１ａが設けられた部分全体を概ね被覆するとともに、通水部２１の最上端が、地下水流入孔１ａから十分に間隔を開けて上方に位置するよう設けられている。ストレーナ２と井戸管１の間の空間１３は、その上方、及び下方が、それぞれ円環状のフランジ材６１，２２により閉塞されている。
尚、ストレーナ２は、例えば、亜鉛メッキを施した断面が三角形の鋼線からなるウエッジワイヤが用いられるが、材質、形状ともに、これに限られるものではない。
【００２０】
１本、又は複数本（図４の例では８本）の注水管３，３，…は、図１に示すように直管からなり、井戸管１の軸方向に平行に、かつ井戸管１の周方向に等間隔をおいて井戸管１の外周面１１上に並列するよう井戸管１とストレーナ２に挟持されている。
注水管３，３，…は、ストレーナ２を井戸管１の外周面１１の間に空間１３を形成すべく支持する枕材４を兼ねており、図示の例では、すべての枕材４が注水管３であるが、注水管３を兼ねない枕材４を設けてもよい。
【００２１】
注水管３の周壁３１には、図６、及び図７に示すように、注水管３の長手方向に沿った等間隔ごとの位置で、井戸管１の略周方向に注入液を噴射すべく対向する一対のスリット状の注水口３ａ，３ａが穿設されている。井戸管１の外周面１１には、注水口３ａから噴射された注入液Ｗを井戸管１の平面視における外方へ変向させるリブ状の変向体１５が井戸管１の長手方向に延びるよう設けられている。
【００２２】
揚水ポンプ５は、図１に示すように、井戸管１の内部を垂下する揚水管５１の下端に吊設され、地下水流入孔１ａ，１ａ，…を介して井戸管１内に流入した地下水を汲み揚げて、揚水管５１、ゲートバルブ５２、チャッキバルブ５３を介して、不図示のノッチタンクに貯留するよう構成されている。
【００２３】
分配器６は、フランジ材６１に、扁平円筒状の蓋部材６２を被せてボルトナットで連結し、内部に円環上の空間からなる分配室６３を形成している。分配器６には、送液管７から分岐した送液枝管７１が、蓋部材６２の天壁を貫通するようにして連結されている。第１実施形態では、分配器６は、ストレーナ２の上端に隣接して設けられ、地中に埋設される。このように分配器６を地中に埋設することで、注水管３、及び井戸管１を短くすることができる。
ただし、分配器６の形状は、これに限られるものではなく、適宜の形状を採用できる。第２実施形態の分配器２０６についても同様である。
【００２４】
送液枝管７１から分配器６へ注入液を流送する出口７１ａは、注入液Ｗを分配器６の周方向の下流側（図５（ａ）の側）へ噴出すべく斜めに切断されている。蓋部材６２の内周面６２ａには、この出口７１ａから分配室６３内に流入した注入液Ｗを満遍なく各注水管３へ分配するための３種の変向板６４，６５，６６が設けられている。
【００２５】
変向板６４、及び変向板６５は、共に帯状の板材からなる。
変向板６４は、図５（ａ）に示すように、井戸管１の軸心方向に対し略６０度傾斜させた状態で、蓋部材６２の内周面６２ａの下半部分において、相隣る注水管３，３の間の位置で内周面６２ａに貼設されている。
変向板６５は、内周面６２ａの上端部における出口７１ａの下流側近傍で、内周面６２ａの周方向に延びるよう貼設されている。
【００２６】
変向板６６は、二等辺三角形の板材からなり、出口７１ａの周方向の上流側（図６（ａ）における右側）における出口７１ａ近傍で、頂点を当該上流側に向け蓋部材６２の天壁内面６２ｂに貼設されている。
【００２７】
（第２実施形態）
図８、及び図９は、本発明の第２実施形態に係る注水管付揚水井２００を示している。
注水管付揚水井２００は、地上に設けられる分配器２０６を備えている。これに伴い注水管２０３，２０３，…は、上端が地上にまで延出している。また、井戸管１とストレーナ２の間の空間１３の上端は、フランジ材６１とは、別途のフランジ材２３により閉塞されている。フランジ材２３は、注水管２０３を挿通する挿通向２３ａを備えている。井戸管１は、ストレーナ２を囲繞する部分２１７が、砂や珪砂からなるフィルタ材で埋められ、ストレーナ２で覆われずに注水管２０３がむき出しとなるフランジ材２３と地表の間の部分は、コンクリート２１８を打設することで、注水管２０３を防護している。
尚、注水管２０３は、ストレーナ２を支持する枕材２０４を兼ねている。
このように、分配器２０６を地上に設けることで、分配器２０６のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００２８】
注水管付揚水井１００，２００を用いて、揚水を行う際には、まず、不図示の真空ポンプを起動して、井戸管１内部を減圧する。すると、周辺地盤の地下水が、地下水の自重と井戸管内部の負圧によりストレーナ２、及び地下水流入孔１ａを介して井戸管１の内部へ流入する。井戸管１内に十分に地下水が溜まったら、揚水ポンプ５を起動して、地下水を汲み上げる。
【００２９】
次に、周辺地盤へ、ファインバブル水等の注入液Ｗを注入する際は、不図示の加圧ポンプにより、送液管７へ注入液Ｗを流送する。送液管７に流送された注入液Ｗのうち、一部は、送液枝管７１を介して分配器６，２０６へ流送され、残部は送液枝管７２を介して、井戸管１の内部へ流送される。
【００３０】
分配器６，２０６へ流送された注入液Ｗは、送液枝管７１の出口７１ａから分配室６３に流入し、変向板６４，６５，６６により案内されながら、各注水管３，２０３に満遍なく流送される。ここで、変向板６５は、注入液Ｗを円環状の分配室６３内で回流するよう案内し、変向板６４は、分配室６３内を回流する注入液Ｗを注水管３，２０３へ流入するよう案内する。また、変向板６６は、回流する注入液Ｗが、送液枝管７１に衝突して発生する乱流を回避する。
【００３１】
注水管３，２０３に流送された注入液Ｗは、注水口３ａから井戸管１とストレーナ２の間の空間１３に噴射され、変向体１５により外向きに変向されて、周囲の地盤へ注入される。図６に示すように、変向体１５は、相隣る注水管３，３の中間に設けられているので、相隣る注水管３，３の注水口３ａ，３ａから噴射された注入液Ｗが互いに干渉することを抑制できる。
【００３２】
一方、井戸管１内部へ流送された注入液Ｗは、地下水流入孔１ａ，１ａ，…、及びストレーナ２の通水部２１から周囲の地盤へ注入される。井戸管１の内部へ流送された注入液Ｗのうち、余剰の注入液Ｗは、リターン管８を介して、還流される。
【００３３】
注水管付揚水井１００，２００は、ストレーナ２を支持する枕材４，２０４が、注水管３，２０３を兼ねるため、注水管を設けるための新たな工数を要することなく設置することができる。
【００３４】
また、注水管付揚水井１００，２００は、複数の注水管３，２０３へ注入液Ｗを分配する分配器６，２０６を設けたので、各注水管３，２０３へ、均等に注入液Ｗを注入することができる。
【００３５】
本発明は、上述した実施形態に限らず、ストレーナを備える揚水井であればよく、井戸管内を減圧する真空ポンプは備えなくともよい。また、本発明は、井戸管の地下水流入孔から地盤中へ注入液Ｗを注入するように構成されていなくともよい。
【００３６】
あるいは、図１０に示した注水管付揚水井３００のように、注水管は１本だけでも足り、注水管への送水は、分配器を介さず送水管３０７から直接、注水管３０３（枕材３０４）へ行うようにしてもよい。ストレーナは、線材を巻いたコイル状のものに限らず、パンチングボードのような板材に設けた貫通孔を通水部とするものでもよく、この場合、注水管兼枕材を井戸管に巻回した１本の管材により構成してもよい。
【００３７】
注入液は、液状化防止を目的として、ファインバブル水や空気と水の混合水、地盤固化材等の地盤改良材を含んだ液体等を注入するものに限らず、揚水工事に伴う地盤沈下や井戸水の枯渇防止を目的として、単なる地下水を還流するものであってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１００，２００，３００  注水管付揚水井
１  井戸管
１１  外周面
１５  変向体
２  ストレーナ
２１  通水部
３，２０３，３０３  注水管
３ａ  注水口
３１  注水管の周壁
４，２０４，３０４  枕材
６，２０６  分配室
【要約】      （修正有）【課題】注水管付揚水井を設置するにあたり、注水管を設ける手間を削減する。【解決手段】注水管付揚水井１００は、地中に垂設されるとともに周壁１１に地下水流入孔１ａを有する井戸管１と、井戸管１に環装されるとともに地下水を通す通水部２１を有するストレーナ２と、井戸管１の外周面１１とストレーナ２に挟設されてストレーナ２を支持する少なくとも１本の棒材、又は管材からなる枕材４とを備えている。枕材４は、少なくとも１本が注水管３を兼ねて液体を噴射する注水口３ａを備える。【選択図】図１【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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