(57)【要約】【課題】掘削域の地盤を環状に包囲する揚水ラインにより掘削域及びその近傍の地下水水位を低減させながら、揚水された地下水を、揚水ラインの外側に設けたリチャージラインにより周辺地盤内に還元することにより、掘削域における掘削作業の安全性、効率化を高めるとともに、周辺地盤における水位低下に起因した地盤沈下等の悪影響を効率的に防止する。【解決手段】掘削域の地盤を包囲する揚水ライン１０を形成するために掘削域の外側の地盤内に複数配置される真空ウェル１１と、揚水ラインを包囲するリチャージライン２０を形成するために小ピッチにて配置される小口径リチャージウェル２１と、を備えた地下水循環システムであって、各真空ウェルを作動させて掘削域及びその近傍地盤の水位を低下させる一方で、各真空ウェルから揚水した地下水を小口径リチャージウェルからリチャージすることにより揚水ラインよりも外側の地盤内に抜けのないウォーターカーテンを形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削域の地盤を包囲する揚水ラインを形成するために掘削域の外側の地盤内に複数配置される真空ウェルと、該揚水ラインを包囲するリチャージラインを形成するために該揚水ラインの外側の地盤内に所定の小ピッチにて複数配置される小口径リチャージウェルと、各真空ウェル内に負圧を供給することにより真空ウェルを介して地下水を揚水するとともに揚水した地下水を各小口径リチャージウェルを介して地盤内にリチャージする揚水・還元駆動手段と、を備えた地下水循環システムであって、
前記掘削域を掘削する過程において、前記揚水・還元駆動手段により前記複数の真空ウェルを作動させて掘削域及びその近傍地盤の水位を低下させる一方で、各真空ウェルから揚水した地下水を小口径リチャージウェルからリチャージすることにより揚水ラインよりも外側の地盤内にウォーターカーテンを形成することを特徴とする地盤掘削時の地下水循環システム。
【請求項２】
前記小口径リチャージウェルは直径が５０〜１５０ｍｍであり、且つ隣接し合う小口径リチャージウェル間の間隔は１．０〜５．０ｍであることを特徴とする請求項１に記載の地盤掘削時の地下水循環システム。
【請求項３】
前記揚水ラインと前記リチャージラインとの間の距離は、揚水ラインを構成する真空ウェルの下端部から上向きの動水勾配を４５度とした時の水頭差以上離間させることを特徴とする請求項１又は２に記載の地盤掘削時の地下水循環システム。
【請求項４】
前記リチャージウェルの管頭部に、エアー抜き弁を配置したことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の地盤掘削時の地下水循環システム。
【請求項５】
前記真空ウェルから揚水した地下水をリチャージウェル内に供給する注水管の適所に、エアー抜き管を配置したことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の地盤掘削時の地下水循環システム。
【請求項６】
前記真空ウェルから揚水した地下水をリチャージウェル内に供給する注水管の適所に、水路を挟んで極性の異なる永久磁石を対向配置したことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の地盤掘削時の地下水循環システム。
【請求項７】
掘削域の地盤を包囲する揚水ラインを形成するために掘削域の外側の地盤内に複数の真空ウェルを配設する真空ウェル配設工程と、該揚水ラインを包囲するリチャージラインを形成するために該揚水ラインの外側の地盤内に所定の小ピッチにて小口径リチャージウェルを配設する小口径リチャージウェル配設工程と、揚水・還元駆動手段により各真空ウェル内に負圧を供給することにより真空ウェルを介して地下水を揚水するとともに、揚水した地下水を各小口径リチャージウェルを介して地盤内にリチャージする揚水・還元工程と、を備えた地下水循環方法であって、
前記掘削域を掘削する過程において、前記揚水・還元駆動手段により前記複数の真空ウェルを作動させて掘削域及びその近傍地盤の水位を低下させる一方で、各真空ウェルから揚水した地下水を小口径リチャージウェルからリチャージすることにより揚水ラインよりも外側の地盤内にウォーターカーテンを形成することを特徴とする地盤掘削時の地下水対策工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地下構造物を構築する際の地盤掘削現場において必要とされる地下水対策の改良に関し、特に掘削域の水位を低下させるための揚水を行った場合に、掘削域周辺の地盤で発生し易い水位の低下と、それに起因した地盤沈下等の悪影響を効率的に防止することができる掘削時の地下水循環システム、及び地盤掘削時の地下水対策工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地下構造物の建設作業においては、地盤を掘削する際に掘削穴内に浸水する地下水が作業の安全性を害する等、作業進行上の障害となるため、これを揚水しながら掘削、及びその後の建設作業を進める必要がある。このように、地下構造物の建設に於いては、地下水対策はつきものである。
ところで、従来の地下水対策工法としては主に、ウェルポイント工法、ディープウェル工法等が広く採用されてきた。しかし、従来工法は、現場の地盤構成や地下水の性質を把握しないまま実行されていたため、掘削域外に地盤沈下や、井戸枯渇等の悪影響を誘発し、社会問題化した例が少なからずあった。特に、水位を低下させた地盤の上方に沖積層等が存在している場合には、上記不具合が多発する傾向にあった。
そこで、このような問題の解決策として、リチャージ工法（地下水還元工法）が提案されている。このリチャージ工法は、掘削域については水位を低下させて安全を確保して施工性を高める一方で、揚水した地下水は掘削域外の地盤に還元することにより、掘削域外の地下水位を低下させることなく、揚水による水位低下とその影響を防止しようとする工法である。
このようなリチャージ工法の歴史は古いが、施工例が少ないため、熟練した経験者、技術者が少ないのが現状である。従って、土壌汚染の拡大、地盤沈下、井戸枯渇等を防止するための環境対策を採りながら、安全且つ効率の良い施工を実施することは、これまで困難であるとされていた。また、仮に熟練した技術者が存在していたとしても、従来はウェルポイント工法、或いはディープウェル工法により揚水を実施していたため、効率の低い作業に終始せざるを得なかった。
【０００３】
次に、従来のリチャージ工法について説明する。
リチャージ工法の基本は、揚水対象層と同一の滞水層へ揚水した地下水を還元することにあり、従来はディープウェルを用いて揚水した地下水を、リチャージウェルを用いて周辺の地盤内に還元する方法が主流であった。揚水によって対象層の水圧が解放されると、地下水の流れ（動水勾配）が生じるが、この流れの中へ地下水を還元することが基本であり、このことはリチャージ工法の設計では十分留意すべき点である。
一般に地下水は目に見えて動かないものである。年間を通せば陸地より海方向へ、あるいは、高地より低地へと移動するが、伏流水を除けばその移動距離は数ｃｍから数百ｍである。被圧滞水層に於いては、揚水等による水圧解放によって水の流れが生じない限り、リチャージは困難である。
地下水盆の大きさから比較すれば、リチャージ箇所は点に過ぎず、いくら圧力（水頭）をかけて還元しようとしてもその圧力は地下水盆全体に伝達しない為、リチャージは困難である。目に見える地下水の流れが生じて初めてリチャージが行えるのである。但し、自由滞水層に於いては、水位の上部が解放されているため、地下水の流れが無くても比較的容易にリチャージすることができる。
【０００４】
従来のリチャージ工法では、主として、重力揚水であるディープウェルによる揚水を採用して来たが、沖積層の如く透水性の悪い地盤や、互層状の地盤に於いては、効率が顕著に低下し、初期の目的を達成することが困難であった（例えば、特開平９−７８５６３号公報、特開平１０−２０４８６５号公報）。即ち、ディープウェルは、地表から深層部にまで達する深井戸内にケーシング鋼管（揚水管）を配設すると共に、ケーシング鋼管の下端部に揚水用の水中ポンプを配置した構成を備えている。更に、深井戸の内壁とケーシング鋼管の外面との間にフィルター材層を充填すると共に、フィルター材層の内側のケーシング鋼管部分にはストレーナを形成してストレーナから水の吸引を行うようにしている。このディープウェルを用いた揚水の特徴は、ストレーナを介してケーシング鋼管内に自然に溜まる地下水を水中ポンプにより吸引して地上に揚水する点にある。このため、上記の如く、透水性の悪い地盤や、互層状の地盤に於いては、揚水効率が顕著に低下するという欠点があった。
また、掘削域の外周を包囲するように所定のピッチにてディープウェルを打設して揚水ラインを形成してから、揚水ラインの外側の領域に揚水ラインを包囲するようにリチャージウェルを打設してリチャージラインを形成することにより地下水循環システムが構築されるが、従来のリチャージウェルは揚水井と同じ構造の注水井から構成され、ディープウェル間隔も１０ｍ〜２０ｍ程度の広い間隔が一般的であったため、沖積層特有の互層地盤や透水性の悪い軟弱地盤においては、計画通りの注水量を達成することができず、地盤沈下等の悪影響が生じやすかった。
【特許文献１】特開平９−７８５６３号公報
【特許文献２】特開平１０−２０４８６５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、掘削域を包囲する揚水ラインにより掘削域近傍の地下水水位を低減させながら、揚水された地下水を、揚水ラインの外側に設けたリチャージラインにより周辺地盤内に還元することにより、掘削域における掘削作業の安全性、効率化を高めるとともに、周辺地盤における水位低下に起因した地盤沈下等の悪影響を効率的に防止することを可能とした地盤掘削時の地下水循環システム、及び地盤掘削時の地下水対策工法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明に係る地盤掘削時の地下水循環システムは、掘削域の地盤を包囲する揚水ラインを形成するために掘削域の外側の地盤内に複数配置される真空ウェルと、該揚水ラインを包囲するリチャージラインを形成するために該揚水ラインの外側の地盤内に所定の小ピッチにて複数配置される小口径リチャージウェルと、各真空ウェル内に負圧を供給することにより真空ウェルを介して地下水を揚水するとともに揚水した地下水を各小口径リチャージウェルを介して地盤内にリチャージする揚水・還元駆動手段と、を備えた地下水循環システムであって、前記掘削域を掘削する過程において、前記揚水・還元駆動手段により前記複数の真空ウェルを作動させて掘削域及びその近傍地盤の水位を低下させる一方で、各真空ウェルから揚水した地下水を小口径リチャージウェルからリチャージすることにより揚水ラインよりも外側の地盤内にウォーターカーテンを形成することを特徴とする。
従来は揚水するための手段として専らディープウェルを用いた揚水工法が用いられていたが、ディープウェルは、重力によって自然に揚水管内に溜まった地盤内の地下水をポンプにより吸い上げる方法に過ぎないため、掘削域に悪影響を及ぼす周辺地盤内の地下水を強制揚水することは困難である。これに対して本発明では、管頭を含む多くの部分（管下端部周辺を除く）を閉止して密閉し、この管内に強力な負圧を導入するようにしたので、揚水管周辺の地盤内の地下水に負圧を及ぼすことが可能となり、強制吸引が可能となる。特に、揚水ラインの外側を環状に包囲するように配設された小口径リチャージウェルから成るリチャージウェルラインから吸い上げた揚水を（浄化した上で）リチャージするようにしたので、リチャージラインから揚水ラインに向かうスムーズな水流（ウォーターカーテン）が地盤内に形成され、その結果、揚水効率が高まるばかりでなく、掘削域周縁地盤における地盤沈下、井戸枯渇等の不具合がなくなる。
なお、掘削域を掘削する過程とは、掘削の一時停止中も含む。真空ウェルを作動させる、とは、リチャージウェルとの同時実施のみならず、場合によっては両者の時間差による実施も含む。
請求項２の発明は、請求項１において、前記小口径リチャージウェルは直径が５０〜１５０ｍｍであり、且つ隣接し合う小口径リチャージウェル間の間隔は１．０〜５．０ｍであることを特徴とする。
リチャージウェルとして、小口径のものを使用し、しかも小口径リチャージウェルの配置間隔を、連続的なウォーターカーテンが地盤内に形成されるように狭く設定したので、リチャージラインよりも内側における水位低下に起因した地盤沈下等の不具合を確実に防止できる。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記揚水ラインと前記リチャージラインとの間の距離は、揚水ラインを構成する真空ウェルの下端部から上向きの動水勾配を４５度とした時の水頭差以上離間させることを特徴とする。
動水勾配をこの角度よりも勾配が大きくなると細粒子分や土粒子を動かすことがあり、無理なリチャージとなることがある。
請求項４の発明は、請求項１、２又は３において、前記リチャージウェルの管頭部に、エアー抜き弁を配置したことを特徴とする。
長期間連続して行われるリチャージ工法の実施期間中、送水管、注水管及び注水井内部に「エアー溜り」が発生する。これを放置しておくと、これがエアークッションとなったり、負圧力を発生し、スムーズな送水、注水が行なわれなくなり、リチャージ工法の大きな妨げとなる。この問題を解決する為には、エアー抜き管の設置をリチャージウェルの管頭部に配置することが有効である。
請求項５の発明は、請求項１、２、３又は４において、前記真空ウェルから揚水した地下水をリチャージウェル内に供給する注水管の適所に、エアー抜き管を配置したことを特徴とする。
エアー抜き管は、揚水ラインからリチャージラインへ揚水した地下水を搬送する注水管の適所に配置してもよい。
【０００８】
請求項６の発明は、請求項１、２、３、４又は５において、前記真空ウェルから揚水した地下水をリチャージウェル内に供給する注水管の適所に、水路を挟んで極性の異なる永久磁石を対向配置したことを特徴とする。
これによれば、汚染物質等を含む揚水をそのまま循環させることにより発生する地下水汚染等の不具合を解決することが出来る。
請求項７の発明に係る地盤掘削時の地下水循環方法は、掘削域の地盤を包囲する揚水ラインを形成するために掘削域の外側の地盤内に複数の真空ウェルを配設する真空ウェル配設工程と、該揚水ラインを包囲するリチャージラインを形成するために該揚水ラインの外側の地盤内に所定の小ピッチにて小口径リチャージウェルを配設する小口径リチャージウェル配設工程と、揚水・還元駆動手段により各真空ウェル内に負圧を供給することにより真空ウェルを介して地下水を揚水するとともに、揚水した地下水を各小口径リチャージウェルを介して地盤内にリチャージする揚水・還元工程と、を備えた地下水循環方法であって、前記掘削域を掘削する過程において、前記揚水・還元駆動手段により前記複数の真空ウェルを作動させて掘削域及びその近傍地盤の水位を低下させる一方で、各真空ウェルから揚水した地下水を小口径リチャージウェルからリチャージすることにより揚水ラインよりも外側の地盤内にウォーターカーテンを形成することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る地盤掘削時の地下水循環システムの構成例を示す平面図、及び断面図である。
この地下水循環システム１は、掘削域（掘削対象地盤）２と、その周辺域（周辺地盤）３を含む施工対象区域４に設置される。この地下水循環システム１は、掘削域２を包囲する揚水ライン１０を形成するために掘削域２近傍の外側の地盤内に複数配置される真空ウェル１１と、該揚水ライン１０を包囲するリチャージライン２０を形成するために該揚水ライン１０の外側の地盤内に所定の小ピッチにて複数配置される小口径リチャージウェル２１と、各真空ウェル１１内に負圧を供給することにより真空ウェル１１を介して地下水を揚水するとともに各小口径リチャージウェル２１を介して各真空ウェル１１から揚水した地下水を周辺域３の地盤内にリチャージするバキュームポンプ３０と、を備えている。
なお、バキュームポンプを揚水専用とし、揚水した地下水を圧送して周辺域３の地盤内にリチャージする格別の手段として図示しないリチャージポンプを用いても良い。請求項においては、これらを併せて揚水・還元駆動手段と称する。
本実施形態においては、掘削域２を掘削する過程において、複数の真空ウェル１１とバキュームポンプ３０との協働によって掘削域２の水位を低下させる一方で、複数の小口径リチャージウェル２１から掘削域周辺の地盤内に各真空ウェルから揚水した地下水をリチャージすることにより掘削域外の地盤内にウォーターカーテンＷを形成する。
これにより、掘削域外の水位低下を防止して、地盤沈下、井戸枯渇等の不具合を解消することができる。
【００１０】
本発明に係る地盤掘削時の地下水循環システム、及び地盤掘削時の地下水対策工法は、次の４つの特徴を備えている。
（１）真空ウェル工法による地下水循環システム（ウォーターカーテン）の形成
（２）小口径リチャージ工法によるウォーターカーテンの形成
（３）エアー抜き管の設置
（４）環境にやさしい還元水（注入水）の創生（磁気活性水法）
以下、各特徴点について詳述する。
（１）真空ウェル工法による地下水循環システム（ウォーターカーテン）の形成本発明では、揚水ライン１０に沿って所定のピッチにて形成した揚水井の管頭部を密閉し、地上に配置した真空ポンプから管内に強い負圧をかけて地盤内の地下水を強制吸引する真空ウェル工法を用いた揚水工法を提案する。
図２（ａ）及び（ｂ）は真空ウェルによる揚水工法と、ディープウェルによる揚水工法による水位の低下状態を比較説明するための図である。
図２（ａ）に示す如く、真空ウェル管内に負圧をかけることにより、周囲の地下水を強制的に揚水井内へと流入させ、掘削域に於いては透水性の悪い地盤や互層地盤の残留水頭を無くし、より安全な施工が望める。更にこれと同時に、負圧は真空ウェル周囲へ伝達し、掘削域外の注水井（リチャージウェル２１）からの注入水も強制的に揚水井（真空ウェル）へと流入させることができる。従来のリチャージ工法は図２（ｂ）に示すように、注水井（ディープウェルＤＷ）に圧力（水頭）をかけ、上方より強制的に地盤中へ注水するやり方であったが、（ａ）に示した真空ウェル工法を用いることによって、図３に示すように下方からも強制的に引っ張り込む形で揚水井（真空ウェル１１）へと流入させることができる。このように、地盤中に強制的な地下水の循環システム（ウォーターカーテンＷ）を創りあげることによって、リチャージ工法を成功させることができる。
真空ウェル工法に於ける適度な真空圧は、透水係数が１０−３ｃｍ／ｓｅｃ以下の地盤であれば０．０５ＭＰａまで、通常０．０４ＭＰａを平均とする。１０−２ｃｍ／ｓｅｃ以上の地盤に於いては０．０２〜０．０４ＭＰａを目安とする。真空圧のかけ方は段階的に行わなければならない。
【００１１】
（２）小口径リチャージ工法によるウォーターカーテンの形成
沖積層地盤に於けるリチャージ工法は、特に安全を期した計画と管理が望まれる。従来型のリチャージ工法では、揚水井と同じ構造の注水井（リチャージウェル）が採用され、ウェル間隔も１０ｍ〜２０ｍが普通であった。この為沖積層特有の互層地盤や透水性の悪い軟弱地盤に於いては計画通りの注水量が達成されず、地盤沈下等の影響が出やすかった。
これに対して、本発明では、沖積層地盤に於けるリチャージ工法を成功させる方法として、小口径リチャージ工法を提案する。図４は本発明におけるリチャージラインによるウォーターカーテンの形成状態を示す断面図である。
小口径リチャージ工法は、リチャージライン２０を構成する注水井として小口径（φ５０ｍｍ〜φ１５０ｍｍ）ウェルを使用し、各小口径リチャージウェル２１を挟い間隔（１．０ｍ〜５．０ｍ）で、掘削域２（揚水ライン１０）を囲むように環状に設置するのである。
上図のように狭い間隔にて小口径リチャージウェル２１を多数並べ、常時圧力をかけておけば「窓明き」のないウォーターカーテンＷを形成することができる。深度は通常揚水井と同じである。
次に、リチャージラインと揚水ライン間の距離の決定方法、及びリチャージウェルの本数について、夫々説明する。
▲１▼リチャージラインと揚水ラインの距離の決め方
リチャージライン２０と揚水ライン１０間の距離は、図５に示すように揚水ライン１０を構成する真空ウェル１１の下端部より上向きに動水勾配を４５°に取った水頭差Ｈ以上離すことが望ましい。これよりも勾配が大きくなると細粒子分や土粒子を動かすことがあり、無理なリチャージとなることがある。
▲２▼リチャージウェルの本数について
リチャージすることによって、真空ウェル１１からの揚水量は２〜５割増加する。地盤定数によっても異なるが、初期揚水や、この増加分を考慮し、算出した揚水量の２〜３倍を全体注水量とし、１本当りを算出して本数を決定する。（着工前に現場注水試験を実施することが望ましい。）
【００１２】
（３）エアー抜き管の設置
次に、長期間連続して行われるリチャージ工法の実施期間中、送水管、注水管及び注水井内部に「エアー溜り」が発生する。これを放置しておくと、これがエアークッションとなったり、負圧力を発生し、スムーズな送水、注水が行なわれなくなり、リチャージ工法の大きな妨げとなる。この問題を解決する為、図６に示した如く、エアー抜き手段（エアー抜き弁、エアー抜き管）４０の設置を提案する。即ち、図６（ａ）では、注水井を構成するリチャージウェル２１の上部開口（管頭部）を閉止する蓋４１を貫通するように注水管４２を配置するとともに、蓋４１の適所にエアー抜き弁４０ａを配置する。或いは、（ｂ）に示すように注水管４２（或いは、送水管）に所定の間隔（１０〜１５ｍ間隔）にてエアー抜き管４０ｂを設置する。エアー抜き手段４０は、全てのリチャージウェル管頭部と注水管４２に取り付ける。エアー抜き手段の高さは、立ち上げる場合は注水圧力に応じて決定する。
【００１３】
（４）環境にやさしい還元水（注入水）の創生（磁気活性水法）
我が国にとって地下水は極めて重要な水資源である。地下水汚染が環境問題として大きくクローズアップされてきた今日、地下水の還元には細心の注意を払わなければならない。
揚水ライン１０から揚水された地下水中には、有機物、無機物を始め、大腸菌等の様々な微生物等も溶解あるいは混入している。これらが移動中に変化したり、増殖したりすることもあり、そのまま地中に還元することは好ましくない。源水以上に清浄な地下水を還元することが環境にやさしいリチャージ工法と言える。
これらの問題を解決する方法として、本発明においては磁気活性水法を提案する。この方法はファラデーの法則を応用したものである。
図７はその原理を示す略図であり、注水管（送水管）４２の管壁に極性の異なる永久磁石４５、４６を対向配置させることにより、管内の水路内に磁場を形成し、この磁場と直角に水の流れを形成することによって、二次的に水の電気化学反応を発生せしめ、これにより活性水（活性水素、活性酸素）を生成する。
この活性水の効果としては、主に次のようなことが挙げられる．
▲１▼注入水に含まれる大腸菌、疾病菌他、様々な微生物の滅菌、抗菌作用。
▲２▼注入水に含まれる無機物（鉄、マンガン等とその化合物）、有機物（油類、有機塩素化合物、環境ホルモン等）の除去。
▲３▼揚水井、注水井、送水管、注水管他設備の赤錆、水垢の発生防止、腐食の防止。
▲４▼水の分子集団（クラスター）が大変小さくなり、浸透率が増加し、注水効率が上がる。
以上の様に、注入水を磁気活性水に変化させ、清浄な還元水としてリチャージ工法に採用すれば地下水質保全の立場からも大変有意義である。又、リチャージ工法が長期間にわたれば、微生物増殖の抑制効果により、リチャージ工法の一番の難点であったストレーナの目詰まり現象が解消され、ストレーナの腐食、赤錆、水垢の発生も抑制され解消され、安定したリチャージ効果を長期間維持することができる。
【００１４】
次に、上記各実施形態において説明したシステム、工法を用いて環境にやさしい効率的なリチャージ工法の効果を確認するために行った実証試験の内容は次の如くである。
Ｉ．実証試験の目的
環境にやさしい効率的なリチャージ工法を実施するに当り（特許申請）、この中で提案している新技術、新工法の効果を確認し、得られた基礎データを基により効率的な地盤掘削時の地下水循環システム、及び地下水循環工法の確立を目指すものである。
ＩＩ．実証項目
１．真空ウェルを用いたリチャージ工法の効果の確認
通常のディープウェルを用いたリチャージ工法との比較（通常のリチャージ試験）を行う。
注水圧力を一定（０．１ｋｇ／ｃｍ２以下）とした
▲１▼段階  揚水量の確認
▲２▼段階  注水量の確認
▲３▼段階  水位低下量の確認（各観測井水位）
※段階とは真空度（負圧）が０．０３０  ０．０３５  ０．０４０  ０．０４５
０．０５０ＭＰａの各場合を意味する。
２．小口径リチャージウェルの効果（ウォーターカーテン）の確認
大口径リチャージウェルを用いた時との比較を行う。
▲１▼揚水量、注水量を一定とした時の注水量、水位低下量の確認
▲２▼適正掲水量、適正注水量とし、注水圧を一定とした時の水位低下量の確認
３．磁気活性水の効果の確認
▲１▼磁場を通す前と通した後の水質検査（鉄、マンガン、有機物、雑菌他）
▲２▼浸透実験・・・ビーカーテスト程度
ＩＩＩ．その他
揚水試験・・・地盤定数の把握
段階注水圧試験、段階負圧試験
エアー抜き管の効果確認
【００１５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、掘削域の地盤を環状に包囲する揚水ラインにより掘削域及びその近傍の地下水水位を低減させながら、揚水された地下水を、揚水ラインの外側に設けたリチャージラインにより周辺地盤内に還元することにより、掘削域における掘削作業の安全性、効率化を高めるとともに、周辺地盤における水位低下に起因した地盤沈下等の悪影響を効率的に防止することを可能とした地盤掘削時の地下水循環システム、及び地盤掘削時の地下水対策工法を提供することができる。
即ち、請求項１の発明に係る地盤掘削時の地下水循環システムによれば、真空ウェルの下部適所を除いた多くの部分を閉止して密閉し、この管内に強力な負圧を導入するようにしたので、揚水管周辺の地盤内の地下水に負圧を及ぼすことが可能となり、強制吸引が可能となる。特に、揚水ラインの外側を環状に包囲するように配設された小口径リチャージウェルから成るリチャージウェルラインから吸い上げた揚水をリチャージするようにしたので、リチャージラインから揚水ラインに向かうスムーズな水流（ウォーターカーテン）が地盤内に形成され、その結果、揚水効率が高まるばかりでなく、掘削域周縁地盤における地盤沈下、井戸枯渇等の不具合がなくなる。
請求項２の発明は、リチャージウェルとして、小口径のものを使用し、しかも小口径リチャージウェルの配置間隔を、連続的なウォーターカーテンが地盤内に形成されるように狭く設定したので、リチャージラインよりも内側における水位低下に起因した地盤沈下等の不具合を確実に防止できる。
請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記揚水ラインと前記リチャージラインとの間の距離は、揚水ラインを構成する真空ウェルの下端部から上向きの動水勾配を４５度とした時の水頭差以上離間させることを特徴とする。
動水勾配をこの角度よりも勾配が大きくなると細粒子分や土粒子を動かすことがあり、無理なリチャージとなることがある。
請求項４、５の発明は、リチャージウェルの管頭部、或いは注水管に、夫々エアー抜き手段（エアー抜き弁、エアー抜き管）を配置したので、長期間連続して行われるリチャージ工法の実施期間中、送水管、注水管及び注水井内部に「エアー溜り」が発生することを防止して、スムーズな送水、注水を可能とする。
請求項６の発明によれば、汚染物質等を含む揚水をそのまま循環させることにより発生する地下水汚染等の不具合を解決することが出来る。
請求項７の発明に係る地盤掘削時の地下水循環方法によれば、請求項１のシステムと同様に、効率的な揚水と、効率的なウォーターカーテンの形成により、掘削域における浸水と、掘削域周辺の地盤沈下等の不具合を有効に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る地盤掘削時の地下水循環システムの構成例を示す平面図、及び断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は真空ウェルによる揚水工法と、ディープウェルによる揚水工法による水位の低下状態を比較説明するための図である。
【図３】真空ウェルとリチャージウェルとの間のウォーターカーテンの形成状態を示す断面図。
【図４】リチャージウェル間に形成されるウォーターラインの状態を示す図。
【図５】リチャージラインと揚水ライン間の距離の設定方法を示す図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は夫々エアー抜き手段の構成説明図。
【図７】還元水の浄化方法を説明する図。
【符号の説明】
１  地下水循環システム、２  掘削域（掘削対象地盤）、３  周辺域（周辺地盤）、４  施工対象区域、１０  揚水ライン、１１  真空ウェル、２０  リチャージライン、２１  ２小口径リチャージウェル、３０  バキュームポンプ（揚水、４０  エアー抜き手段、４０ａ  エアー抜き弁、４０ｂ  エアー抜き管、４１蓋、４２  注水管。
【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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