(57)【要約】【課題】  地下の適宜な位置に必要な数量の集水路１１を配置して、十分な集水量を得ることができる集水装置、集水装置用井壁１及び集水装置の構築方法を提供する【解決手段】  複数の井壁１を組み合わされて地下に構築され、内部に地下水を貯留する井筒１０と、この井筒１０の外周から水平放射状に突出して地下水を集水する複数の集水路１１と、を備える集水装置であって、  前記複数の井壁１のうち少なくとも何れかの井壁１はプレキャスト化されていて、その井壁１自体に前記集水路１１と連通する穴部１ａが形成されていることを特徴とする。【選択図】  図１
2005090081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の井壁を組み合わされて地下に構築され、内部に地下水を貯留する井筒と、この井筒の外周から水平放射状に突出して地下水を集水する複数の集水路と、を備える集水装置であって、
前記複数の井壁のうち少なくとも何れかの井壁はプレキャスト化されていて、その井壁自体に前記集水路と連通する穴部が予め形成されていることを特徴とする集水装置。
【請求項２】
前記集水路は、内部に中空部を備えた管体であり、その表面には、地下水を集水するための多数の集水孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の集水装置。
【請求項３】
複数を組み合わされて地下水を貯留する井筒を構築するとともに、この井筒から水平放射状に突出し地下水を集水する集水路と連通する集水装置用井壁であって、
前記集水路と連通する穴部が予め形成された状態でプレキャスト化されていることを特徴とする集水装置用井壁
【請求項４】
複数の井壁を組み合わされて地下に構築され、内部に地下水を貯留する井筒と、前記井壁に設けられた穴部と連通するとともに前記井筒の外周から水平放射状に突出して地下水を集水する複数の集水路と、を備える集水装置の構築方法であって、
前記集水路と連通する穴部を形成しつつ井壁をプレキャスト化する工程と、
このプレキャスト化した井壁を所定の位置まで沈下させる工程と、
所定位置に配置された井壁の穴部から前記集水路を敷設する工程と、を備えることを特徴とする集水装置の構築方法。
【請求項５】
立坑状に構築された取水井を有する既設の集水装置を複数の集水路を備えた井筒を有する集水装置に改修する集水装置の構築方法であって、
前記井筒を構築する複数の井壁を前記集水路と連通すべき穴部を形成しつつプレキャスト化する工程と、
前記プレキャスト化した井壁を前記取水井の内側に沈下させる工程と、
前記沈下させた井壁の穴部から前記集水路を水平放射状に敷設する工程と、を備えることを特徴とする集水装置の構築方法。
【請求項６】
前記プレキャスト化した井壁を前記取水井の内側に沈下させる工程の後、前記井壁を取水井に固定し、次いで前記集水路を敷設することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の集水装置の構築方法。
【請求項７】
前記プレキャスト化した井壁同士を接合した後、この井壁を所定位置まで沈下させることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれかに記載の集水装置の構築方法。
【請求項８】
前記井壁を所定の位置まで沈下させる工程において、油圧ジャッキを用いて所定の位置まで沈下させることを特徴とする請求項４から請求項７のいずれかに記載の集水装置の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の集水路を備える集水装置、集水装置用井壁及び集水装置の構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地下水を取水する井戸として、例えば、図７、図８に示すようなものが用いられていた。この井戸は、地下に立坑状に構築され地下水を貯留する取水井１０１と、この取水井１０１から水平放射状に配置された多数本の集水管１０２と、を備えている。前記集水管１０２の表面には多数の集水孔が設けられており、この集水孔から地下水を集水する。また、この多数本の集水管１０２は、各々取水井１０１の外壁に設けられた穴部と貫通しており、取水井１０１と集水管１０２は連通している。すなわち、前記集水管１０２で集水した地下水は取水井１０１に流入し、貯留される。
【０００３】
このように構成された井戸の集水量を増やすためには、集水管１０２の本数、集水管１０２の集水孔の個数を増やすことが考えられ、従来より、集水管１０２の本数、及び集水管１０２の集水孔の個数を増やすことが行われてきた。まず、集水管１０２の集水孔を増やすと、１本あたりの集水管１０２の集水量は増大する。しかし、集水管１０２で集水した地下水は取水井１０１の穴部を通って取水井１０１へ流入するため、取水井１０１へ流入可能な水量には制限が伴う。従って、集水管１０２による集水量を増やすと一定量まで取水井１０１へ流入する水量は増大するが、取水井１０１へ流入可能な水量より上回ると取水井１０１へ流入する水量は増えず、増大させる水量に制限があった。
【０００４】
一方、集水管１０２の本数を増やすと、その増量分がそのまま取水井１０１へ流入する水量の増加となり、効果を得ることができる。この集水管１０２の本数を増やすためには、集水管１０２を取り付けるために取水井の外壁に新たな穴部を形成しなければならない。しかし、取水井１０１として地下に構築した後に穴部を形成すると、取水井１０１の壁面内部に配筋されている鉄筋を切断してしまうことがあった。すなわち、多くの穴部を近接して形成すると、取水井自体の強度が低下する恐れがあり、穴部間に一定距離を設けなければならなかった。従って、集水管１０２の本数を増やすためには、集水管１０２を取水井１０１の高さ方向において複数段に配置しなければならなかった。
【０００５】
集水管１０２の高さ方向の位置は、地下の中でも集水し易い帯水層の下部が適している。しかし、一定の距離を保ちつつ複数段に集水管１０２を配置すると、帯水層の下部以外に配置することとなる。これら帯水層の下部以外に配置された集水管１０２からは、十分な集水量が得られないことも多く、集水管１０２を増やした効果を十分に得ることが出来ないという問題点があった。
【特許文献１】特開平９−１０３６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、地下の適宜な位置に必要な数量の集水路を配置して、十分な集水量を得ることができる集水装置、集水装置用井壁及び集水装置の構築方法を提供することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、複数の
井壁を組み合わされて地下に構築され、内部に地下水を貯留する井筒と、この井筒の外周から水平放射状に突出して地下水を集水する複数の集水路と、を備える集水装置であって、前記複数の井壁のうち少なくとも何れかの井壁はプレキャスト化されており、その井壁自体に前記集水路と連通する穴部が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明は、前記集水路と連通するための穴部を有する井壁をプレキャスト化することにより、必要数の穴部を所定の位置に形成することができる。従来は、井筒として地下に構築した後、穴部を形成していたため壁面内部に配筋されている鉄筋を切断してしまうことが多々あり、井筒の強度を保持するため近接して穴部を形成することは困難であった。しかし、プレキャスト化することにより、予め穴部の位置、数等に応じて配筋を行うことが可能となり、井筒の強度を保持しつつ、近接した状態で多くの穴部を井壁に形成することができる。従って、集水路の本数を容易に増やすことが可能となり、集水量を増大させることができる。また、前記井壁をプレキャスト化したことにより、従来行われていた現場での配筋、型枠組立、コンクリート打設等の作業が少なくなり、工期の短縮化を図ることができる。
【０００９】
前記集水路とは、地下水を集水する集水手段と、この集水した地下水を井筒内へ流入する搬送手段を備えているものであれば良く、構成、形状、材質は特に制限されないが、例えば、内部に中空部を備えた管体であり、その表面に地下水を集水するための多数の集水孔が設けられた構成を例示できる。このような構成の集水路によれば、集水孔の数、位置を変更することにより、容易に集水量を調整することが可能となる。
【００１０】
また、本発明は、複数を組み合わされて地下水を貯留する井筒を構築するとともに、この井筒から水平放射状に突出し地下水を集水する集水路と連通する集水装置用井壁であって、前記集水路と連通する穴部が予め形成された状態でプレキャスト化されていることを特徴としても良い。このように構成された集水装置用井壁を用いることによっても地下の適宜な位置に必要な数量の集水路を敷設して、十分な集水量を得ることが可能となる。
【００１１】
加えて、本発明は、複数の井壁を組み合わされて地下に構築され、内部に地下水を貯留する井筒と、前記井壁に設けられた穴部と連通するとともに前記井筒の外周から水平放射状に突出して地下水を集水する複数の集水路と、を備える集水装置の構築方法であって、前記集水路と連通する穴部を形成しつつ井壁をプレキャスト化する工程と、このプレキャスト化した井壁を所定の位置まで沈下させる工程と、所定位置に配置された井壁の穴部から前記集水路を敷設する工程と、を備えることを特徴としても良い。
【００１２】
前記集水装置の構築方法によれば、集水路と連通する穴部を形成しつつ井壁をプレキャスト化するため、集水路と連通するための穴部を適宜に配置し、この穴部の配置に応じて配筋等行うことができる。そのため、井壁及び井筒の強度を確実に保ちつつ、集水路の本数を増やし、集水量を増やすことができる。さらに、現場にて配筋、コンクリート打設等を行い井壁を構築する場合と比較して、予め工場等で井壁を構築しているため施工誤差が少なくなり安全性を向上させることができるとともに、工期の短縮化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明は、立坑状に構築された取水井を有する既設の集水装置を複数の集水路を備えた井筒を有する集水装置に改修する集水装置の構築方法であって、前記井筒を構築する複数の井壁を前記集水路と連通すべき穴部を形成しつつプレキャスト化する工程と、前記プレキャスト化した井壁を前記取水井の内側に沈下させる工程と、前記沈下させた井壁の穴部から前記集水路を水平放射状に敷設する工程と、を備えることを特徴としても良い。
【００１４】
前記集水装置の構築方法によれば、既設の集水装置を改修する際にも、容易に集水管路を敷設するための穴部を多数形成することができる。すなわち、容易に集水路の敷設数を増やし集水量を増大させることが可能となる。改修前と改修後における集水量の変化は個々の条件によって異なるが、種々実験の結果、通常１００％〜２００％以上の増量が可能である。また、従来の井壁の穴部と比較して穴部間の距離を近接した状態で形成することが可能となるため、集水に最適な帯水層の下部に集水路を配置することができ、更に集水効率を高めることができる。
【００１５】
また、前記既設の集水装置を複数の集水路を備えた井筒を有する集水装置に改修する構築方法においては、プレキャスト化した井壁を前記取水井の内側に沈下させる工程の後、前記井壁を取水井に固定し、次いで前記集水路を敷設することが望ましい。前記井壁を取水井に固定した後、前記集水路を敷設することにより、正確な位置に集水路を敷設することができ、施工精度を向上させることができる。
【００１６】
本発明に係る集水装置の構築方法は、前記プレキャスト化した井壁同士を接合した後、この井壁を所定位置まで沈下させることを特徴としても良い。前述のように井壁を組み合わせて井筒を構築するため、井壁は、施工面，搬送面を考慮して適切な大きさ，形状に井筒を分割したものとなる。プレキャスト化された単体としての井壁同士を接合して井筒とするが、この接合は接着材を用いたり、ボルト、ナット等の連結部材を用いたり、人手による作業であることが多い。そのため、必要に応じて地下に沈下させる前に井壁同士を接合することで、更に作業の効率を向上させることが可能となる。
【００１７】
加えて、本発明に係る集水装置の構築方法は、前記井壁を所定の位置まで沈下させる工程において、油圧ジャッキを用いて所定の位置まで沈下させることが望ましい。本発明は、前記プレキャスト化した井壁によって集水路の位置が定まってしまうため、井壁を正確に配置することが求められる。本発明は、前記油圧ジャッキを用いることにより、容易に正確な位置へ井壁を配置することが可能となり、更に施工精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、地下の適宜な位置に必要な数量の集水路を敷設して、十分な集水量を得ることができる。また、井壁をプレキャスト化したことにより、現場での作業効率を向上させることができ、工期及び工費の縮小化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施例１）
本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る集水装置を工業用水取水用として河川敷に新設した場合の一実施形態を断面図として示すものであり、図２は、この一実施形態の平面図である。この集水装置は、河川敷の敷地に構築され、内部に地下水を貯留する井筒１０と、この井筒１０の内部と連通し、井筒１０の外周から水平放射状に突出した集水路としての多孔集水管１１と、井筒１０内の地下水を汲み上げるためのポンプ１２と、を備えている。前記井筒１０は、複数の井壁１が組み合わされて構築されている。
【００２０】
前記井筒１０は、複数の井壁１が接合されて構築されており、その側面には、周面に多数の集水孔（図示せず）が形成された集水路としての多孔集水管１１が多数接続されている。前記井壁１は、プレキャスト化されており、複数組み合わされることにより井筒１０を構築する。この井壁１を設計する際には、構築した井筒１０の強度が十分に得られるように設計するとともに、工場での施工作業、現場への搬送作業を考慮して、作業を効率よく行えるよう井筒１０を適宜に分割して設計することが望ましい。
【００２１】
図３は、本実施例に係る井壁１の斜視図が示されている。この井壁１は、鉄筋コンクリート製であり、前記多孔集水管１１と接続する穴部１ａが複数形成されている。井壁１を組み合わせて井筒１０を構築した後、この穴部１ａから水平放射状に多孔集水管１１を敷設する。また、井壁１の中央部には、鉛直方向に沿って接合孔１ｂが形成されている。この接合孔１ｂは井筒１０の構築時に鋼棒（図示せず）が貫入され、この鋼棒によって上下方向において隣り合う井壁同士を接続する。さらに、上下、左右方向において隣り合う井壁と接続する際には、井壁同士を密着させるため接続面にコンクリート接着材を塗布する。このコンクリート接着材は、井壁同士を密着して接合できるものであれば良いが、特に止水性の高い接着材は漏水を防ぐことができるため好適に用いることができる。
【００２２】
次いで、このように構成された集水装置の構築方法を詳細に説明する。まず、必要な取水量を試算して、集水装置の設計を行う。本実施例では、井筒を直径６ｍとして、集水管の突き出し長さを１５ｍとした。集水管を設置した後の集水装置の直径を３６ｍとする。また、地質を調査して帯水層の深度、厚みを調べて、この帯水層と必要な取水量を考慮して、集水管の設置位置、個数を決定する。本実施例では、多孔集水管の設置本数を２００本として、１周１００本で２段に配置した。
【００２３】
集水装置全体の設計をした後、井壁１の設計を行う。井筒１０を高さ方向に複数段に分割するが、直径６ｍの井筒１０では高さ２ｍ毎分割しても重量が重く、搬送が困難である。そのため、井筒１０を高さ２ｍ程度で分割して１ロッドとして、このロッドを半割又は三ツ割とした。この分割したものが井壁１であり、予め工場で製造しておく。この井壁１は大別して、穴部１ａが形成されているものと、穴部１ａが形成されていないものに大別される。多孔集水管１１と接続される井壁１には、多孔集水管１１を貫入するための穴部１ａが形成されており、多孔集水管１１と接続されない井壁１の表面には、穴部１ａはなく平滑である。しかし、いずれの井壁１にも隣り合う井壁１と接合するための前記接合孔１ｂは形成されている。
【００２４】
予め工場で製造した井壁１を現場へ搬入し、これらを組み合わせて、まず１ロッド分の井筒１０を構築し、所定の位置に配置する。このとき井筒１０は、両端が開口した筒状であるため、クラムシェル（図示せず）を用いて井筒１０の内側から下部の土砂を掘削する。そうすることにより、下方の土砂の掘削に伴い、井筒１０の自重によって沈下する。この掘削、沈下を繰り返し、井筒１０が１ロッド分沈下したら、その井筒１０の上部に新たな井筒１０を構築し、再び掘削、沈下を繰り返す。
【００２５】
また、集水装置は水を汲み上げる装置であるため、集水装置を構築する際には少しでも周囲の帯水層を厚密することは避けなければならない。そのため、井筒１０を自重によって円滑に沈下させることが望ましく、例えば、図４に示すように最下端に位置する井筒１０の下部に刃口２０を設けたり、井筒１０の自重が軽い場合には最上端に位置する井筒１０の上部に沈下用のＨ型鋼２１を載置すると好適である。また、井筒１０の沈下に際しては、油圧ジャッキ２２を用いて井筒１０の沈下量を調整しており、多孔集水管１１の位置を正確に調整する。
【００２６】
井筒１０を沈下した後、井筒１０の底版１４を施工する。底版１４は、鉄筋コンクリート製であり、まず、型枠を設置し、その型枠内に鉄筋１３を配筋し、コンクリートを打設する。底版１４のコンクリートが十分に硬化したら井筒１０内の泥水を排出し、井筒１０内の作業足場となる中段スラブ１５等を構築する。次いで、井筒１０の内部から多孔集水管１１の突き出し作業を行う。多孔集水管１１の突き出し作業には、特殊なインパクトマシン、油圧式の自動挿入機を用いて、井筒１０の内側から多孔集水管１１を地中内へ突き出す。そして、多孔集水管１１を所定の長さまで突き出した後、多孔集水管１１から井筒
１０内へ地下水が流入するのを防ぐため、井壁１の穴部１ａに止水栓（図示せず）を装着する。全ての多孔集水管１１を敷設した後、全ての止水栓を脱着して工事が完了する。
【００２７】
このように、本実施例によれば、多孔集水管１１を配置する穴部１ａを形成した状態で井壁１をプレキャスト化しているため、集水装置の強度を保持しつつ必要な位置に必要数の多孔集水管１１を配置することが可能となる。また、従来現場で行っていた井壁１を施工するための型枠設置、配筋、コンクリート打設作業を省くことが可能となり、作業の効率が向上し、工期の短縮化を図ることができる。また、本実施の形態に係る井壁１は多孔集水管１１を敷設するための穴部１ａを予め形成しており、現場で穴部１ａを穿設することがなくなるため、穿設の際の鉄筋の切断等井壁の強度が低下する要因を取り除くことが可能となり、確実に安全性を確保することが可能となった。
（実施例２）
【００２８】
次いで、実施例２は、既設の集水装置の集水量を増大させる改修工事の実施例である。図５は、この集水装置を改修する場合の一実施形態を断面図として示すものである。尚、多孔集水管１１、井壁１等集水装置の構成部材は、前記実施例１と同様であり、説明は省略する。
【００２９】
以下図面に基づいて、既設の集水装置の改修工事の一実施例を詳細に説明する。まず、新設する場合と同様に、必要な取水量等に基づき、集水装置の規模、多孔集水管１１の本数等集水装置の設計を行う。このとき、既設の集水装置を改修する際には、既設の集水装置の取水井１０１の内側に新たな井筒１０を形成するため、既設の取水井１０１の径に合わせて井筒１０の設計を行わなければならない。そして、集水装置全体の設計をした後、井壁１の設計を行い、予め工場で井壁１を製造する。
【００３０】
現場においては、予め工場で製造した井壁１を搬入し、これらを組み合わせて接合し、クレーン等を用いて既設の取水井１０１の内部に井筒１０を沈下する。次いで、沈下した井筒１０を既設の取水井１０１に固定する。その固定方法は井筒１０を確実に取水井１０１内に固定できれば良く特に制限されないが、例えば、Ｌ字形の鋼材等のブラケット２３を取水井１０１の内壁と井筒１０に当接させて、これらをボルト，ナットを用いて接合する構成が例示できる。この井筒１０の据え付けを繰り返し、既設の取水井１０１の内部に新たな井筒１０を立設する。そして、井筒１０を立設した後、前記実施例１と同様にして、底版１４を施工する。
【００３１】
次いで、井筒１０の内部から多孔集水管１１の突き出し作業を行う。多孔集水管１１の突き出し作業には、特殊なインパクトマシン、油圧式の自動挿入機が用いて井筒１０の内側から多孔集水管１１を地中内へ突き出す。尚、本実施例２に係る井壁１は、実施例１と同様に予め多孔集水管１１を取り付けるための穴部１ａは形成されているが、本実施例２では実施例１と異なり井筒１０の外側を覆うように既設の取水井１０１が配置されている。そのため、多孔集水管１１の先端で取水井１０１の外壁に穿孔しつつ多孔集水管１１を敷設する。
【００３２】
このように本実施例２によれば、既設の集水装置を改修し多孔集水管１１の本数を容易に増設することが可能となる。また、その効果は現場の状況、集水装置等によって個々異なるが、１００〜２００％以上集水量を増量することが可能となる。例えば、図６は、改修前と改修後の集水装置を比較した断面概略図である。改修後の集水装置は改修前の集水装置と比較すると、集水量が増えるため井筒１０内の水位が高くなり、井戸損失を低下できることがわかる。また、井筒内の水位の上昇により、取水時における機械の駆動力も少なくなり、電気消費量を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例１に係る集水装置の断面図である。
【図２】実施例１に係る集水装置の平面図である。
【図３】本実施例に係る井壁の斜視図である。
【図４】実施例１に係る集水装置の構築作業の説明図である。
【図５】実施例２に係る改修した集水装置の断面図である。
【図６】改修前と改修後の集水装置を比較した断面概略図である。
【図７】従来の集水装置の平面図である。
【図８】従来の集水装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  井壁
１０  井筒
１１  多孔集水管
１２  ポンプ
１３  鉄筋
１４  底版
１５  中段スラブ
２０  刃口
２１  Ｈ型鋼
２２  油圧ポンプ
２３  ブラケット
１０１  取水井
１０２  集水管
【図１】
2005090081.tif 000003
【図２】
2005090081.tif 000004
【図３】
2005090081.tif 000005
【図４】
2005090081.tif 000006
【図５】
2005090081.tif 000007
【図６】
2005090081.tif 000008
【図７】
2005090081.tif 000009
【図８】
2005090081.tif 000010