(57)【要約】【課題】掘削箇所周辺における地盤沈下や建物の損壊を確実に防止できるように、周辺地盤中の地下水を低下させないで掘削地盤中の地下水だけを低下させることができる地下水低下装置を提供する。【解決手段】掘削地盤の外側から内側への地下水の浸入を阻止する止水壁１と、掘削地盤をはさんで対向する止水壁１の根入れ部どうしの間に設けられており、下側に向けて開口２２する真空室２と、真空室２内の空気を吸引することにより掘削地盤中の地下水に対して大気圧を載荷重として作用させる真空ポンプ３とを備えたことを趣旨とする。【選択図】  図１
2004316075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削地盤の外側から内側への地下水の浸入を阻止する止水壁と、
前記掘削地盤をはさんで対向する前記止水壁の根入れ部どうしの間に設けられており、下側に向けて開口する真空室と、
前記真空室内の空気を吸引することにより前記掘削地盤中の地下水に対して大気圧を載荷重として作用させる真空ポンプとを備えたことを特徴とする地下水低下装置。
【請求項２】
前記真空室内のほぼ真空な空間を確保するための排水をする排水ポンプを設けたことを特徴とする請求項１に記載の地下水低下装置。
【請求項３】
前記排水ポンプで排水をした地下水を前記掘削地盤中にリチャージする復水手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の地下水低下装置。
【請求項４】
前記真空室内への土砂の進入を阻止するストレーナーを設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の地下水低下装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばオープンカット工法などにおいて地下水を低下させて掘削作業を容易にする目的に用いられる地下水低下装置に関する。
【従来の技術】
従来の地下水低下装置としては、例えば止水壁の間における掘削地盤中にストレーナー付きのパイプを設け、パイプと孔壁の間にフィルター材を充填し、パイプ内に流入した地下水の排水をする排水ポンプを設けてなるディープウェルが開示されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００２】
【非特許文献１】
三浦裕二  宮田弘之介著，「土木施工」，実教出版，平成１０年２月２５日，ｐ１５１．−ｐ．１５２
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の地下水低下装置においては、重力排水の特質により、止水壁の内側にある掘削地盤のみならず止水壁の外側にある周辺地盤にまで非常に広い範囲に亘って地下水を低下させてしまうことになる。
よって、従来の地下水低下装置においては、掘削箇所周辺における地盤沈下や建物の損壊といった問題を生じる場合も少なくない。
そこで、本発明の課題は、掘削箇所周辺における地盤沈下や建物の損壊を確実に防止できるように、周辺地盤中の地下水を低下させないで掘削地盤中の地下水だけを低下させることができる地下水低下装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る地下水低下装置は、掘削地盤の外側から内側への地下水の浸入を阻止する止水壁と、掘削地盤をはさんで対向する止水壁の根入れ部どうしの間に設けられており、下側に向けて開口する真空室と、真空室内の空気を吸引することにより掘削地盤中の地下水に対して大気圧を載荷重として作用させる真空ポンプとを備えたことを特徴としている。
【０００５】
このような地下水低下装置によれば、重力排水によらずに、掘削地盤中の地下水のみに対して大気圧を載荷重として作用させるので、周辺地盤中の地下水を低下させないで掘削地盤中の地下水だけを低下させることができる。
【０００６】
したがって、これによれば、掘削箇所周辺における地盤沈下や建物の損壊を確実に防止できることが可能となる。
【０００７】
このような技術的手段において、地下水の流入によって真空室内のほぼ真空な空間をうまく確保できないような不測の事態を排除することとして、掘削箇所周辺における地盤沈下や建物の損壊をより確実に防止しようとする観点からすれば、真空室内のほぼ真空な空間を確保するための排水をする排水ポンプを設けたことが好ましい。
【０００８】
この場合において、大気圧のみによって地下水を低下させることとして、より効率的な地下水低下を実現させるという観点からすれば、排水ポンプで排水をした地下水を掘削地盤中にリチャージする復水手段を設けたことが好ましい。
【０００９】
また、土砂の進入によって真空室内のほぼ真空な空間をうまく確保できないような不測の事態を排除することとして、掘削箇所周辺における地盤沈下や建物の損壊をより確実に防止しようとする観点からすれば、真空室内への土砂の進入を阻止するストレーナーを設けたことが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１１】
なお、ここでは、オープンカット工法において地下水を低下させて掘削作業を容易にする目的に用いる場合について説明するが、これに限られるものではない。すなわち、本発明は、例えば止水壁（山留め壁）の内側でケーソンの沈設を行うような場合でも、適用が可能である。
【００１２】
図１は本発明の一実施の形態に係る地下水低下装置の全体構成を示す断面図、図２は同地下水低下装置の部分構成を示す断面図（図２（ａ）は真空室、図２（ｂ）は復水手段）である。
【００１３】
本実施の形態において、地下水低下装置は、オープンカット工法において地下水を低下させて掘削作業を容易にする目的に用いられるものとして構成されている。
【００１４】
そして、この地下水低下装置は、図１に示すように、止水壁１と、真空室２と、真空ポンプ３と、排水ポンプ４と、ストレーナー５とを備えたものとして構成されている。
【００１５】
以下、これらの各構成要素についてさらに詳細に説明する。
【００１６】
（１）止水壁１
止水壁１は、掘削地盤の外側から内側への地下水の浸入を阻止する役割を果たすものとして構成されている（図１参照）。
【００１７】
具体的には、この止水壁１としては、地中にＳＭＷ（ソイルミキシングウォール）を連続的に打設してなる山留壁として構成されている。
【００１８】
もちろん、これに限られるものではなく、周辺地盤中の地下水を低下させずに掘削地盤中の地下水だけを低下させ得る遮水性を備えたものであれば、構造や工法の別を問わず、完全な止水性が要求されるわけでもない。すなわち、このような止水壁１として、連続地中壁など、その他の山留壁の他、セメント系や高分子系などの薬液による地盤内注入や地盤内置換により止水性を有する壁体としたものなども用いることができる。
【００１９】
（２）真空室２
真空室２は、図１に示すように、掘削地盤をはさんで対向する止水壁１の根入れ部どうしの間に設けられたものとして構成されている。
【００２０】
具体的には、真空室２は、図１及び図２（ａ）に示すように、頂部が上蓋２１で密閉された管が下側に向けて開口するものとして構成されている。
【００２１】
そして、これらの図に示すように、真空室２の有する開口２２の下側には、後記するストレーナー５が設けられている。
【００２２】
ところで、真空室２の有する開口２２は、掘削地盤面６より下側に位置している必要がある。これにより、ドライな掘削地盤面６が得られることとなっており、その結果、掘削作業を容易にすることが可能となっている。
【００２３】
ここで、本装置の稼働開始後可及的に短時間で掘削可能な状況が得られるようにして、掘削作業の迅速化を図るという観点からすれば、ストレーナー５内に真空室２を真空室２の有する開口２２が上下方向で移動可能に設けたことが好ましい。つまり、ドライな掘削地盤面６が最も早く得られる深度に真空室２の有する開口２２を可変設定することで迅速な掘削作業を実現させることが可能となる。
【００２４】
すなわち、このような真空室２によれば、掘削地盤中の地下水だけを低下させることが可能となっており、これにより、周辺地盤中の地下水を低下させないことが可能となっている。
なお、図１において、符号７は、周辺地盤中の地下水位を示している。
【００２５】
（３）真空ポンプ３
真空ポンプ３は、真空室２内の空気を吸引して真空室２内をほぼ真空な空間に維持することにより掘削地盤中の地下水に対して大気圧を載荷重として作用させる役割を果たすものとして構成されている（図１参照）。
【００２６】
具体的には、真空ポンプ３は、図１に示すように、真空室２の頂部の上蓋２１に接続されている真空パイプ３１を備えたものとして構成されている。
【００２７】
もちろん、これに限られるものではなく、真空室２内をほぼ真空な空間に維持し得るものであれば、空気を吸引する機構や名称の別を問わない。すなわち、真空ポンプ３として、例えばコンプレッサーやファンなども用いることができる。
【００２８】
（４）排水ポンプ４
排水ポンプ４は、図１及び図２（ａ）に示すように、排水管４１を通じて貯水タンク４２に真空室２内のほぼ真空な空間を確保するための排水をする役割を果たすものとして構成されている。
【００２９】
すなわち、このような排水ポンプ４によれば、地下水の流入によって真空室２内のほぼ真空な空間をうまく確保できないような不測の事態が排除されることとなっており、これにより、掘削箇所周辺における地盤沈下や建物の損壊をより確実に防止することが可能となっている。
【００３０】
ところで、排水ポンプ４によって排水された結果として得られる地下水面８は、真空室２の有する開口２２より上側に位置している必要がある（図１及び図２（ａ）（ａ）参照）。これにより、真空ポンプ３による真空室２内の空気の吸引効果が減殺されてしまい、十分な地下水低下効果が得られなくなる事態が確実に回避されることになる。
【００３１】
ここで、図１及び図２（ｂ）に示すように、排水ポンプ４で排水をした地下水を掘削地盤中にリチャージするための復水手段４３を設けている。
【００３２】
具体的には、復水手段４３としては、これらの図に示すように、掘削地盤中の根入れ部にまで達しており、下側に開口する管による復水井戸として構成される。すなわち、図１に示すように、真空室２内から排水した地下水は、地上の貯水タンク４２に集水され、貯水タンク４２から該井戸内まで配管された送水管４３ａ及びストレーナー４３ｂを通じて、貯水タンク４２内に設けられた送水ポンプ４３ｃにより貯水タンク４２内の水を圧送して、復水井戸の有する開口４３ｄから掘削地盤中に強制注水する。
【００３３】
これにより、大気圧のみによって地下水が低下することとなっており、その結果、より効率的な地下水低下を実現することが可能となっている。
【００３４】
加えて、このような復水手段４３によれば、排水ポンプ４で排水をした地下水を下水などに排水する必要がなくなり、地上配管や排水先の確保が困難となりやすい都市土木などにおいて大きな効用が得られる。
【００３５】
（５）ストレーナー５
ストレーナー５は、図１及び図２に示すように、真空室２内への土砂の進入を阻止する役割を果たすものとして構成されている。
【００３６】
すなわち、このようなストレーナー５によれば、土砂の進入によって真空室２内のほぼ真空な空間をうまく確保できないような不測の事態が排除されることとなっており、これにより、掘削箇所周辺における地盤沈下や建物の損壊をより確実に防止することが可能となっている。
【００３７】
具体的には、ストレーナー５は、これらの図に示すように、鋼製メッシュで作られており、真空室２の有する開口２２の下側に真空室２の有する開口２２を覆うようにして設けられており、底蓋が設けられたストレーナー５管として構成されている。
【００３８】
もちろん、これに限られるものではなく、真空室２内への土砂の進入を阻止し得るものであれば、構造や材質の別を問わない。粒度やＮ値などの土質状況に応じて適宜選定して差し支えない。すなわち、ストレーナー５として、周囲に砂や砕石などのフィルター材を充填したものなども用いることができる。
【００３９】
上記したように、このような地下水低下装置によれば、重力排水によらずに、掘削地盤中の地下水のみに対して大気圧が載荷重として作用することとなっているので、周辺地盤中の地下水を低下させないで掘削地盤中の地下水だけを低下させることが可能となっている。
【００４０】
したがって、これによれば、掘削箇所周辺における地盤沈下や建物の損壊を確実に防止することが可能となっている。
【００４１】
【発明の効果】
本発明に係る地下水低下装置によれば、掘削箇所周辺における地盤沈下や建物の損壊を確実に防止できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る地下水低下装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る地下水低下装置の部分構成を示す断面図（図２（ａ）は真空室、図２（ｂ）は復水手段）である。
【符号の説明】
１  止水壁
２  真空室
３  真空ポンプ
４  排水ポンプ
５  ストレーナー
６  掘削地盤面
７  地下水位
８  地下水面
２１  上蓋
２２  開口
４１  排水管
４２  貯水タンク
４３  復水手段
４３ａ  送水管
４３ｂ  ストレーナー
４３ｃ  送水ポンプ
４３ｄ  開口
【図１】
2004316075.tif 000003
【図２】
2004316075.tif 000004