(57)【要約】【課題】十分な集水ができない場合に、簡単に対応すること。【解決手段】ディープウエル工法では、地盤中に埋設されたケーシング１０内に揚水ポンプ１２を設置して、集水された地下水を、ポンプ１２の作動により揚水する。ポンプ１２は、ケーシング１０内に上下移動自在に配置され、拡径・収縮自在な筒状の遮蔽壁２４に支持されている。パッカー２４ｂを拡径させて、それ以深側のケーシング１０内を密閉閉塞した状態で、ポンプ１２を作動させて揚水を行う。揚水すると、遮蔽壁２４で閉塞された部分内に負圧が発生し、周辺地盤からストレーナー部１８を介して、ケーシング１０内に強制的に、効率的に集水することができる。揚水により地下水位が低下して遮水壁２４の下端以下に到達すると、ポンプ１２の作動を停止し、パッカー２４ｂを収縮させて、下方に移動させ、この後に、パッカー２４ｂを再拡径させて、新たな閉塞領域を創り出し、ポンプ１２を作動させて揚水を行う。【選択図】　図１
2004116152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部側に地下水取り入れ用のストレーナー部が設けられた中空筒状のケーシングを地盤中に埋設し、前記ケーシング内に揚水ポンプを設置して、前記ケーシング内に集水された地下水を、前記揚水ポンプの作動により地上側に揚水するディープウエル工法において、
前記揚水ポンプは、前記ケーシング内に上下移動自在に配置され、拡径・収縮自在な筒状の遮蔽壁に支持され、
前記遮蔽壁を拡径させて、その以深側の前記ケーシング内を閉塞して揚水を行い、
揚水により地下水位が低下して、地下水位が前記遮蔽壁以下になると、揚水を中断して、
前記遮蔽壁を収縮とさせて、これを前記ケーシングに沿って下方に移動させ、この後に、前記遮蔽壁を再拡径させて揚水を行うことを特徴とするディープウエル工法。
【請求項２】
前記遮水壁は、上下方向に所定の間隔を隔てて対向配置される一対の支持プレートと、前記支持プレートの外周に設けられ、気体や液体などの流体の注入，排出により拡径・収縮するパッカーとを備え、
前記一対の支持プレートに、下端が前記揚水ポンプに接続された揚水パイプを貫通支持したことを特徴とする請求項１記載のディープウエル工法。
【請求項３】
前記遮蔽壁には、前記一対支持プレートを貫通して下方に延びるバキューム管が設けられ、
前記パッカーを拡径させて、その以深側の前記ケーシング内を閉塞して揚水を行う際に、必要に応じて前記バキューム管を介して吸気または圧気を行うことを特徴とする請求項２記載のディープウエル工法。
【請求項４】
前記ケーシングは、地盤中に掘削形成された掘削孔内に、外周側にフィルター層を介在させて挿入設置されることを特徴とする請求項１記載のディープウエル工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディープウエル工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地盤中の地下水位が深い場合に、地下水位を低下させたり、あるいは、被圧水の減圧，軟弱地盤の改良などに採用される方法として、ディープウエル工法が知られている。（非特許文献１参照）
【０００３】
図４には、ディープウエル工法の代表的な例が示されている。同図に示した工法では、地盤中にアースオーガ法などにより掘削孔１を形成し、掘削孔１内にケーシング２を埋設する。
【０００４】
この際に、ケーシング２と掘削孔１との間には、豆砂利や砕石などを充填して、フィルター層３を形成する。ケーシング２には、予め、細長い角孔状のスリット４を貫通形成し、その外周をスクリーン５で覆うことにより、地下水を内部に取り入れるためのストレーナー部６が、ケーシング２の下部側に形成される。
【０００５】
そして、ケーシング２の設置が終了すると、その内部に揚水ポンプ７を設置して、ケーシング２内に集水された地下水を、揚水ポンプ７の作動により、揚水排除することになる。
【０００６】
このようなディープウエル工法は、施工が広い範囲に亘り、大きい地下水位の低下を必要とするときや、透水性の大きい地盤で、揚水量が多量となる場合などに適している工法ではあるが、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００７】
【非特許文献１】
株式会社産業調査会　事典出版センター発行、「土木工法事典」、１９８８年８月１０日発行、ｐ３３９−３４０
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、図４に示したディープウエル工法では、例えば、透水係数が想定した値よりも小さかった場合などには、ケーシング２内への集水が不十分になり、所定の水位低下が得られない。
【０００９】
このような場合の対策としては、新たな削井（増し削井）が必要となるが、このような対策では、工期・工費が非常に増加するという問題があった。なお、地下水位を低下させる方法としては、ディープウエル工法以外に、例えば、▲１▼．ケーシングの天端に上蓋を設け、バキュームポンプにてケーシング内を真空状態にすることで、ストレーナー部から地下水を強制的に集水するバキュームウエル工法や、▲２▼．このバキュームウエル工法において、ケーシング内への空気の流入を制限するスーパーウエルポイント工法、さらには、▲３▼．ケーシング内に負圧を発生させて、この負圧により集水を強化させる負圧式ディープウエル工法などがあり、上述した不都合が発生した際の対策に、このような工法を採用することが考えられる。
【００１０】
しかし、▲１▼，▲２▼工法では、バキュームポンプなどが必要になり、設備が過大になるとともに、都市部では、バキュームポンプの騒音も問題となる。また、▲３▼工法では、地下水位がストレーナー部まで下がった場合、ケーシング内に負圧が働かず、集水能力が低下するという問題があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、地盤の透水係数が想定した値よりも小さく、十分な集水ができない場合に、簡単に対応することができるディープウエル工法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、下部側に地下水取り入れ用のストレーナー部が設けられた中空筒状のケーシングを地盤中に埋設し、前記ケーシング内に揚水ポンプを設置して、前記ケーシング内に集水された地下水を、前記揚水ポンプの作動により地上側に揚水するディープウエル工法において、前記揚水ポンプは、前記ケーシング内に上下移動自在に配置され、拡径・収縮自在な筒状の遮蔽壁に支持され、前記遮蔽壁を拡径させて、その以深側の前記ケーシング内を閉塞して揚水を行い、揚水により地下水位が低下して、地下水位が前記遮蔽壁以下になると、揚水を中断して、前記遮蔽壁を収縮とさせて、これを前記ケーシングに沿って下方に移動させ、この後に、前記遮蔽壁を再拡径させて揚水を行うようにした。
【００１３】
このように構成したディープウエル工法によれば、揚水ポンプは、ケーシング内に上下移動自在に配置され、拡径・収縮自在な筒状の遮蔽壁に支持され、遮蔽壁を拡径させて、その以深側のケーシング内を閉塞して揚水を行う。
【００１４】
このような揚水方法によれば、ケーシング内の地下水を揚水すると、遮蔽壁で閉塞された部分内に負圧が発生し、この負圧により、周辺地盤からストレーナー部を介して、ケーシング内に強制的に、かつ、効率的に集水することができる。
【００１５】
従って、地盤の透水係数が当初計画よりも小さく、ケーシング内への集水が不十分な場合でも、負圧により、広範囲からの集水が行えるので、特別な対策をとる必要がなくなる。
【００１６】
一方、揚水を継続すると、揚水により地下水位が低下して、これが遮水壁以下に低下すると、遮水壁により閉塞されているケーシング内に空気が流入して、負圧が減少することになるが、このような状態になると、揚水を中断して、遮蔽壁を収縮とさせて、これをケーシングに沿って下方に移動させ、この後に、遮蔽壁を再拡径させて揚水を行うので、負圧の減少による集水効果の低下を回避することができる。
【００１７】
前記遮水壁は、上下方向に所定の間隔を隔てて対向配置される一対の支持プレートと、前記支持プレートの外周に設けられ、気体や液体などの流体の注入，排出により拡径・収縮するパッカーとを備え、前記一対の支持プレートに、下端が前記揚水ポンプに接続された揚水パイプを貫通支持することができる。
【００１８】
前記遮蔽壁には、前記一対支持プレートを貫通して下方に延びるバキューム管が設けられ、前記パッカーを拡径させて、その以深側の前記ケーシング内を閉塞して揚水を行う際に、必要に応じて前記バキューム管を介して吸気または圧気を行うことができる。
【００１９】
前記ケーシングは、地盤中に掘削形成された掘削孔内に、外周側にフィルター層を介在させて挿入設置することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図３は、本発明にかかるディープウエル工法の一実施例を示している。
【００２１】
同図に示したディープウエル工法では、中空筒状のケーシング１０を地盤中に埋設し、ケーシング１０内に揚水ポンプ１２を設置して、ケーシング１０内に集水された地下水を、揚水ポンプ１２の作動により地上側に揚水することを基本構成としている。
【００２２】
ケーシング１０は、下端が閉止された円筒形に形成され、オーガなどにより掘削された掘削孔１４内に設置されている。ケーシング１０と掘削孔１４の内面との間には、豆砂利や砕石などを充填したフィルター層１６が形成されている。
【００２３】
また、ケーシング１０の下端側には、ストレーナー部１８が設けられている。ストレーナー部１８は、地下水をケーシング１０の内部に取り入れるために設けられたものであり、例えば、細長い角孔状のスリットを千鳥状に配置して、貫通形成し、その外周をスクリーンで覆うことにより、フィルター層１６の砕石などの侵入を防止するようになっている。
【００２４】
揚水ポンプ１２は、いわゆる水中設置型のポンプであって、上端側には、揚水パイプ２０の下端が連通接続され、揚水パイプ２０は、ケーシング１０内を挿通するようにして、地上側まで延設されていて、地上部分には、エアー抜きバルブ２２が設置されている。
【００２５】
本実施例の場合、揚水ポンプ１２は、ケーシング１０内に上下移動自在に配置され、拡径・収縮自在な筒状の遮蔽壁２４に支持されている。この支持構造の詳細を図３に示している。
【００２６】
同図に示した遮蔽壁２４は、一対の支持プレート２４ａと、パッカー２４ｂとを有している。支持プレート２４ａは、ケーシング１０の内径よりも小径な円板であって、一対が上下方向に所定の間隔を隔てて、対向配置されている。
【００２７】
パッカー２４ｂは、ゴムなどの伸縮自在な材質から、所定の厚みと長さＬを備えた中空円筒状に形成され、送気パイプ２４ｃの一端が連通接続されている。パッカー２４ｂの上下方向の内周面には、リング状の取付フランジ２４ｄがそれぞれ固設されている。
【００２８】
各取付フランジ２４ｄは、パッカー２４ｂが支持プレート２４ａの外周に位置するようにして、支持プレート２４ａの外周縁にボルトナットなどにより固定されている。
【００２９】
送気パイプ２４ｃの他端側は、上側の支持プレート２４ａを貫通して、ケーシング１０内を挿通するようにして、地上まで延設されていて、切替バルブ２６を介して、バキュームポンプ２８とコンプレッサ３０と接続されている。
【００３０】
揚水ポンプ１２は、遮蔽壁２４の下端から下方に突出するように配置されていて、揚水パイプ２０は、一対の支持プレート２４ａの中心を貫通するように配置されていて、各貫通部分において、パイプ２０の外周面は、支持プレート２４ａと溶接固定されていて、これにより、揚水ポンプ１２は、遮水壁２４と一体的に移動するようにして、遮水壁２４に支持されている。
【００３１】
以上の構成において、切替バルブ２６を操作して、コンプレッサ３０から気体を送気パイプ２４ｃに送り出すと、気体がパッカー２４ｂに注入されて、パッカー２４ｂが拡径する。
【００３２】
パッカー２４ｂが拡径すると、その外周面がケーシング１０の内周面に密着して、パッカー２４ｂが設けられている箇所から以深のケーシング１０が密閉閉塞される。
【００３３】
この状態から、切替バルブ２６を操作して、送気パイプ２４ｃをバキュームポンプ２８側に接続して、パッカー２４ｂ内から注入された気体を排出すると、パッカー２４ｂが収縮する。
【００３４】
パッカー２４ｂが収縮すると、その外周面がケーシング１０の内周面から離間して、密閉閉塞状態が解除され、遮蔽壁２４は、ケーシング１０内において、その長手軸方向に沿った上下移動が可能になる。
【００３５】
なお、遮蔽壁２４の上下移動は、例えば、揚水パイプ２０を利用して、上下移動することもできるし、別の手段、例えば、遮水壁２４の支持プレート２４ａに上下移動用のロッドを取付けて、これで上下移動させても良いし、ウインチなどにより吊り下げ移動させても良い。また、パッカー２４ｂを拡径・収縮させるために注入する流体は、本実施例では、圧縮空気を例示しているが、これに限る必要はなく、例えば、水などの液体であっても良い。
【００３６】
また、図１〜３に符号３２で示した部材は、下端が揚水ポンプ１２の近傍まで延設されたバキューム管であって、このバキューム管３２は、一対の支持プレート２４ａを貫通するようにして、上下方向に延設され、下端側は、揚水ポンプ１２の近傍に開口しているとともに、上端側は、切替バルブ３４を介して、バキュームポンプ２８とコンプレッサ３０と切替可能に接続されている。
【００３７】
このバキューム管３２は、集水能力を補助する必要がある時に用いられるものであって、これをバキュームポンプ２８に接続して、吸気すると、揚水ポンプ１２の近傍に負圧域が形成されるので、集水能力を補助することができる。
【００３８】
また、バキューム管３２にコンプレッサ３０を接続して、圧縮空気をその先端側から圧気噴出させると、例えば、ストレーナ部１８が目詰まりした際などの清掃用に用いることができる。
【００３９】
以上のように構成された遮蔽壁２４は、まず、図１に示すように、地盤中の地下水位ＷＬ１が、遮蔽壁２４のパッカー２４ｂの長さＬのほぼ中間になる位置で、パッカー２４ｂを拡径させて、それ以深側のケーシング１０内を密閉閉塞した状態で、揚水ポンプ１２を作動させて、揚水を行う。
【００４０】
なお、図１に示した遮蔽壁２４の設置状態では、ケーシング１０のストレーナー部１８の上端と、遮蔽壁２４の下端とがほぼ一致するように位置になっているが、このような状態にセットするには、予め、地下水位ＷＬ１の深度を調査し、ケーシング１０のストレーナー部１８の長さと地下水位ＷＬｌとを考慮して、遮蔽壁２４の長さＬを設計すればよい。本実施例の場合、遮蔽壁２４の長さＬは、ストレーナー部１８の長さの１／２よりも若干長くなるように設定されている。
【００４１】
図１に示した状態になるようにセットすると、余分な箇所にストレーナー部１８を設ける必要がなくなり、また、遮蔽壁２４の全長Ｌを有効に活用しつつ、より効率的な揚水が可能になる。
【００４２】
以上のような揚水方法によれば、ケーシング１０内の地下水を揚水すると、遮蔽壁２４で閉塞された部分内に負圧が発生し、この負圧により、周辺地盤からストレーナー部１８を介して、ケーシング１０内に強制的に、かつ、効率的に集水することができる。
【００４３】
一方、以上のような揚水を継続すると、揚水により地下水位ＷＬ１が徐々に低下する。そして、低下した地下水位が遮水壁２４の下端以下に到達すると、地下水位と遮水壁２４との間に隙間が生じ、この隙間から遮水壁２４により閉塞されているケーシング１０内に空気が流入する。
【００４４】
このような空気の流入が発生すると、閉塞された部分の負圧が減少することになり、効率的な集水が阻害される。そこで、本実施例では、このような状態になると、揚水を中断して、以下の操作を行うようにした。
【００４５】
すなわち、揚水ポンプ１２の作動を停止し、次に、遮蔽壁２４のパッカー２４ｂを収縮とさせて、これをケーシング１０に沿って下方に移動させ、この後に、遮蔽壁２４のパッカー２４ｂを再拡径させて、新たな密閉閉鎖領域を創り出し、その後に、揚水ポンプ１２を作動させて揚水を行う。
【００４６】
図２には、このような操作を行った後の状態が示されている。以上のような操作を行うと、地下水位の低下に伴う、負圧減少による集水効果の低下を回避することができる。
【００４７】
なお、地下水位の低下に伴う上述した操作を行う際には、例えば、揚水ポンプ１２の負荷状態を検出したり、あるいは、地下水位の変化を液面計などにより常時計測して、定量的に行うことが望ましい。
【００４８】
さて、以上のように構成したディープウエル工法によれば、揚水ポンプ１２は、ケーシング１０内に上下移動自在に配置され、拡径・収縮自在な筒状の遮蔽壁２４に支持され、遮蔽壁２４を拡径させて、その以深側のケーシング１０内を閉塞して揚水を行う。
【００４９】
このような揚水方法によれば、ケーシング１０内の地下水を揚水すると、遮蔽壁２４で閉塞された部分内に負圧が発生し、この負圧により、周辺地盤からストレーナー部１８を介して、ケーシング１０内に強制的に、かつ、効率的に集水することができる。
【００５０】
従って、地盤の透水係数が当初計画よりも小さく、ケーシング１０内への集水が不十分な場合でも、負圧により、広範囲からの集水が行えるので、新たな削井（増し削井）が不要になるとともに、特別な対策、例えば、大型のバキュームポンプを用いるバキュームウエル工法などの別工法を採用する必要もなくなる。
【００５１】
なお、上記実施例では、新たなディープウエルを構築する場合を例示したが、本発明の実施は、これに限ることはなく、例えば、既設の井戸を利用して、その内部に遮蔽壁２４を設置して、揚水効率を改善することもでき、既設の井戸を利用すると、工期・工費の改善効果がより一層大きくなる。
【００５２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかるディープウエル工法によれば、地盤の透水係数が想定した値よりも小さく、十分な集水ができない場合に、簡単に対応することができ、工期・工費の大きな低減効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるディープウエル工法の一実施例を示す初期状態の断面説明図である。
【図２】図１に示した様態から揚水が進行して、地下水位が低下した際に行う工程の断面説明図である。
【図３】本発明にかかるディープウエル工法で用いる遮蔽壁の詳細図である。
【図４】従来のディープウエル工法の施工状態の説明図である。
【符号の説明】
１０　　　　ケーシング
１２　　　　揚水ポンプ
１４　　　　掘削孔
１６　　　　フィルター層
１８　　　　ストレーナー部
２０　　　　揚水パイプ
２４　　　　遮蔽壁
２４ａ　　　支持プレート
２４ｂ　　　パッカー
【図１】
2004116152.tif 000003
【図２】
2004116152.tif 000004
【図３】
2004116152.tif 000005
【図４】
2004116152.tif 000006