(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の透水層と不透水層の互層地盤において、
透水性を求める最下の透水層の直下に位置する不透水層まで揚水井戸を掘削するとともに、地下水位又は間隙水圧を観測する観測井を前記揚水井戸の近傍に設置し、
前記揚水井戸に吊り降ろした揚水ポンプで地下水を揚水して揚水量を測定するとともに前記観測井で地下水位又は間隙水圧を観測し、
前記揚水井戸内の前記最下の透水層の直上に位置する不透水層の略上面高さまで遮水性材料を充填して埋め戻し層を形成し、
前記埋め戻し層の上方に揚水ポンプを吊り降ろして、再び、地下水を揚水して揚水量を測定するとともに前記観測井で地下水位又は間隙水圧を観測し、
以上の作業を繰り返すことにより、各透水層の揚水量および透水性を求めることを特徴とする、揚水試験方法。
【請求項２】
請求項１記載の揚水試験方法において、
埋め戻し層の上方に、止水パッカを設置することを特徴とした、
揚水試験方法。
【請求項３】
上部材と下部材との間に硬質リングと弾性体リングを配置するスクリュー式止水パッカであって、
前記上部材の下面と前記下部材の上面にはいずれか一方にねじ部を凸設し他方に前記ねじ部を螺子入れできるねじ受け部を凹設し、
下部材の底面には刃先を具備し、
上部材と下部材の間に硬質リングと弾性体リングを交互に配置し、
前記ねじ部を前記ねじ受け部に接続し、上部材を回すことによって下部材と上部材の距離が変化することを特徴とする、
スクリュー式止水パッカ。
【請求項４】
請求項３に記載のスクリュー式止水パッカにおいて、
前記上部材の上面とその上側に接続するヘッド部材の下面にはいずれか一方にねじ部を凸設し他方に前記ねじ部を螺子入れできるねじ受け部を凹設し、かつ前記上部材の下面のねじ溝と前記上部材の上面のねじ溝とは互いに逆ねじ方向のねじ溝に形成し、
前記ヘッド部材と、
前記ヘッド部材上面には棒体を接続するための棒体接続部と、
ヘッド部材を貫通したピン挿通孔および上部材上面に穿設したピン係止穴と、
前記ピン挿通孔に挿通し前記ピン係止穴に係止する過負荷破断機能を有する回り止めピンと、
を有することを特徴とする、スクリュー式止水パッカ。
【請求項５】
請求項１記載の揚水試験方法において、
埋め戻し層の上方に、請求項３乃至４記載のスクリュー式止水パッカを設置することを特徴とした、揚水試験方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、揚水試験方法及びスクリュー式止水パッカに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、透水層と不透水層の互層地盤において、各透水層の透水性を評価するための揚水試験は以下の方法で行われている。
第１の方法として、深さの異なる各不透水層に到達する揚水井戸を個別に掘削する（図７参照）。各揚水井戸において、底部に揚水ポンプを設置し揚水試験を行う。各揚水井戸の揚水試験の結果より、各透水層の透水係数等を算出する。
第２の方法として、一本の揚水井戸において、透水性を評価する透水層の上部と下部を止水パッカで塞ぎ、その間で揚水試験を行う。この結果、透水層毎の透水係数等を直接求めることができる。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
前記した従来の揚水試験方法及びスクリュー式止水パッカにあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞各透水層について個別に揚水井戸を掘削すると、その分の費用、工期が必要となる。
＜ロ＞パッカで上下を塞ぐ方法は、揚水ポンプのホースの配置など構造が複雑となる。また、透水層の上下の境にパッカを正確に設置するために多大なr労力と時間が必要となる。
【０００４】
そこで本発明は、簡便で確実かつ経済的な揚水試験方法及びスクリュー式止水パッカを提供することを課題としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の揚水試験方法は、複数の透水層と不透水層の互層地盤において、透水性を求める最下の透水層の直下に位置する不透水層まで揚水井戸を掘削するとともに、地下水位又は間隙水圧を観測する観測井を前記揚水井戸の近傍に設置し、前記揚水井戸に吊り降ろした揚水ポンプで地下水を揚水して揚水量を測定するとともに前記観測井で地下水位又は間隙水圧を観測し、前記揚水井戸内の前記最下の透水層の直上に位置する不透水層の略上面高さまで遮水性材料を充填して埋め戻し層を形成し、前記埋め戻し層の上方に揚水ポンプを吊り降ろして、再び、地下水を揚水して揚水量を測定するとともに前記観測井で地下水位又は間隙水圧を観測し、以上の作業を繰り返すことにより、各透水層の揚水量および透水性を求めることを特徴とする。
ここで、埋め戻し層の上方に、止水パッカを設置することも可能である。
さらに、止水パッカを下記のスクリュー式止水パッカとすることも可能である。
また、本発明のスクリュー式止水パッカは、上部材と下部材との間に硬質リングと弾性体リングを配置するスクリュー式止水パッカであって、前記上部材の下面と前記下部材の上面にはいずれか一方にねじ部を凸設し他方に前記ねじ部を螺子入れできるねじ受け部を凹設し、下部材の底面には刃先を具備し、上部材と下部材の間に硬質リングと弾性体リングを交互に配置し、前記ねじ部を前記ねじ受け部に接続し、上部材を回すことによって下部材と上部材の距離が変化することを特徴とする。
ここで、前記上部材の上面とその上側に接続するヘッド部材の下面にはいずれか一方にねじ部を凸設し他方に前記ねじ部を螺子入れできるねじ受け部を凹設し、かつ前記上部材の下面のねじ溝と前記上部材の上面のねじ溝とは互いに逆ねじ方向のねじ溝に形成し、前記ヘッド部材と、前記ヘッド部材上面には棒体を接続するための棒体接続部と、ヘッド部材を貫通したピン挿通孔および上部材上面に穿設したピン係止穴と、前記ピン挿通孔に挿通し前記ピン係止穴に係止する過負荷破断機能を有する回り止めピンと、を有する構成とすることも可能である。
【０００６】
【本発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら本発明の揚水試験方法及びスクリュー式止水パッカの実施の形態について説明する。
【０００７】
＜イ＞適用条件
本発明は、複数の透水層と不透水層が交互に配置された互層地盤を対象とする。
この地盤において、各透水層の透水性を評価するために揚水試験を行う。
揚水試験では、揚水ポンプで単位時間あたりの揚水量を求める。そして、揚水井戸の揚水量と観測井の地下水位又は間隙水圧の観測結果から、透水層の透水性を求める。
【０００８】
＜ロ＞揚水井戸の掘削およびストレーナの設置
揚水井戸６は、筒状に地盤を掘削するなどの公知の方法で形成する。
揚水井戸６は、透水性を求める最下の透水層の直下に位置する不透水層まで掘削する。
掘削後は、孔壁保護のためストレーナ３を揚水井戸内部に建て込む。
ストレーナ３は公知のものでよく、揚水井戸６の径より小さい径の筒状のものを用いるのが好ましい。ストレーナ３には、ステンレス等のメッシュ状の管を使用する。例えば、直径２５０ｍｍ、メッシュの開孔率２５％程度のものを用いる。
ストレーナ３は、メッシュ状の管で透水性を有する。ストレーナ３の外周面のうち揚水井戸に設置したときに不透水層５２に対面する部分は、予め遮水材からなるストレーナ遮水シール３２を設けることで遮水する。
ストレーナ遮水シール３２の材質は、例えばポリアクリル酸エステルとＳＢＲ系合成ゴムからなるシート（商品名「ナイスシール」）を使用すると、水分を含むと膨張する性質があるため、ストレーナ３の外周面を確実に遮水するのに好適である。しかし、別段、ストレーナ遮水シール３２の材質はこれに限定するものではなく、ストレーナ３の外周面を遮水できるものであれば他の材料を用いてもよい。
ストレーナ遮水シール３２で遮水したストレーナの外周面には、井戸壁遮水パッカ３３の袋体を取り付ける。井戸壁遮水パッカ３３は、例えば、布製等の袋体およびその袋体にセメントミルク等の充填材を供給するための注入ホースからなる。注入用ホースは、その一端を前記袋体に接続し他端を井戸の外に延長して図示しない地上のセメントミルクの供給手段に接続する。
【０００９】
＜ハ＞ストレーナと井戸壁間の埋め戻しおよび井戸壁遮水パッカの設置
ストレーナ３と井戸壁との間隙は、透水性材料を充填してフィルター層３４を形成する。フィルター層３４の材料には、寒水石または砕石などを使用する。
透水性材料の埋め戻し高さが、直上の不透水層に対応する井戸壁遮水パッカ３３の袋体の直下に達した段階で、地上からセメントミルク等を該袋体に注入し充填して井戸壁止水パッカ３３を膨張させる。
揚水井戸壁とストレーナ３の間隙は、これらストレーナ遮水シール３２および井戸壁遮水パッカ３３により遮水される。
【００１０】
＜ニ＞埋め戻し層
埋め戻し層２は、ストレーナ３の内部に遮水性材料を充填して形成する。
遮水性材料として、例えば、ベントナイトペレット等を使用する。
埋め戻し層２を井戸壁遮水パッカ３３の高さまで形成すると、下方の透水層からの地下水の流入を防ぐことができる。
埋め戻し層２をベントナイトペレット等で形成する場合は、その上部にセメントミルクを充填して、セメントシール２１を形成すると良い。セメントシール２１は埋め戻し層２の上面を保護するために用いる。
【００１１】
＜ホ＞止水パッカ
止水パッカは、ストレーナ３の内部を止水するために使用する。
例えば、公知のゴムチューブを膨張させたもの、布製の袋にセメントミルクを注入したもの等がある。
止水用パッカは埋め戻し層２又はセメントシール２１の上部に設置する。
下層の透水層からの地下水の浸入は、前述の井戸壁遮水パッカ３３と止水パッカによって遮断される。
【００１２】
＜へ＞スクリュー式止水パッカ
図２に基づき説明する。
スクリュー式止水パッカ１は、上部材１１と下部材１２とその間に挟まれる弾性体リング１３ａと硬質リング１３ｂとからなる。
下部材１２の底面には刃先１２ａを具備する。ここで、刃先１２ａは、揚水井戸底部のセメントシール２１等に接触している場合において、下部材１２に回転力が作用しても下部材１２が回転しない機能を有するものであれば良い。よって、刃先のような鋭角の突起部を複数取り付けた場合の他に、例えば、下部材１２の下面の粗度を大きくしておき、セメントシール２１等との摩擦抵抗によって下部材１２の回転を止めるようにしても良い。
上部材１１と下部材１２の間に弾性体リング１３ａと硬質リング１３ｂとを交互に配置する。
上部材１１の下面には、例えば、右ねじ部を凸設して上部材下面ねじ１１ｄとする。この場合は、下部材１２の上面には、右ねじ部を凹設して下部材上面ねじ受け１２ｂとする。
前記上部材下面ねじ１１ｄは前記下部材上面ねじ受け１２ｂに螺子入れることができる。
上部材１１にはヘッド部材１５を取り付けることができる。
上部材１１の上面は例えば上面側が広いラッパ状に形成し、その下面方向に前記上部材下面ねじ１１ｄが右ねじの場合は左ねじ部を例えば凹設して上部材上面ねじ受け１１ｂとする。この場合は、ヘッド部材１５の下面には、左ねじ部を凸設してヘッド下面ねじ１５ａとする。
前記ヘッド下面ねじ１５ａは前記上部材上面ねじ受け１１ｂに螺子入れることができる。
ヘッド部材１５は上部材１１にねじ込んだ後、回り止めピン１６をピン挿通孔１５ｂとピン係止穴１１ｃに通して係止する。
ヘッド部材上面には、棒体接続部１４ａを設けることができる。
棒体接続部１４ａには継ぎ足し可能な棒体１４をねじで連結し、取り外し可能に構成する。
棒体１４は、例えば、設置時は右ねじロッド、回収時は左ねじロッドを使用する。
ここで、左ねじ、右ねじとしたものは一実施例であり、逆ねじ方向にすることも可能である。また、凸設したねじを凹設に、凹設したねじを凸設にすることも可能である。
なお、スクリュー式止水パッカ１は本発明で使用する以外に、筒状物を途中で遮断するパッカとして利用することもできる。
【００１３】
以下に、図面を参照して揚水試験の方法について説明する。
【００１４】
＜イ＞揚水井戸の掘削及びストレーナの設置
透水性を求める透水層５１のうち、最下に位置する透水層５１の直下に位置する不透水層５２に到達するまで揚水井戸を掘削する。
掘削は、ケーシングにより孔壁を保護しながらおこなう。
掘削後、ケーシング内部にストレーナ３を建て込む。
その後、ケーシングを抜きながら孔壁とストレーナ３の隙間に透水性材料を充填してフィルター層３４を形成する。
透水性材料の埋め戻し高さが直上の不透水層５２の下端高さを超えた段階で、井戸壁遮水パッカ３３にセメントミルク等を注入する。井戸壁遮水パッカ３３は膨張して孔壁に密着する。
上記の作業を繰り返してフィルター層３４を揚水井戸の孔口まで形成する。
【００１５】
＜ロ＞１回目の揚水試験（最下の透水層の揚水試験）
図４に実施例を示す。
ストレーナ３内部に揚水ポンプ４１を設置する。
揚水ポンプ４１により地下水を揚水して揚水量を測定するとともに、観測井の地下水位又は間隙水圧を観測する。
試験終了後、一旦、揚水ポンプ４１を引き上げて揚水井戸から撤去する。
【００１６】
＜ハ＞埋め戻し層の形成
図３に基づき説明する。
遮水性材料をストレーナ３内部に充填して埋め戻し層２を形成する。
埋め戻し層２をストレーナ３内部に形成する。
充填は最下の透水層の上面より高い位置までおこなう。
埋め戻し層２の上方には、埋め戻し層の上面を保護するためにセメントミルクを注入してセメントシール２１を形成する。
【００１７】
＜ニ＞止水パッカ又はスクリュー式止水パッカの設置
埋め戻し層２の上方に、止水パッカ又はスクリュー式止水パッカ１を設置する。止水パッカを使用する場合は、公知の方法による。
スクリュー式止水パッカ１を使用する場合を、図３に基づき説明する。
ヘッド部１５を取り付けたスクリュー式止水パッカ１を揚水井戸６内に吊り降ろす。この時、揚水井戸６の深さにあわせて棒体１４を継ぎ足す。
スクリュー式止水パッカ１は、下部材１２下面の刃先１２ａが井戸底部のセメントシール２１に設置するまで押し込んだ後、さらに棒体１４を押し付けることで、下部材１２下面の刃先１２ａがセメントシール２１に圧着して下部材１２が井戸底部に固定される。
その後、地上から棒体１４を右回りに回転させる。ヘッド部１５と上部材１１は回り止めピン１６で係止しているため上部材１１が右回りに回転し、上部材１１の下面に凸設した上部材下面ねじ１１ｄが下部材上面ねじ受け１２ｂに螺子込まれる。
この結果、上部材１１と下部材１２の距離が短くなり、その間に挟まれた弾性体リング１３ａは、揚水井戸の直径方向に膨張してストレーナ３の内周面に密着する。
棒体１４を右回りに回し続けると、弾性体リング１３ａのストレーナ３の内周面への密着度がさらに増大するとともに上部材１１の回転に要するトルクも増加し、前記圧着力が過大になると上部材が回転できずに、棒体１４を回す回転トルクによりヘッド部材１５と上部材１１とを係止している前記回り止めピン１６が破断する。
ここで、上部材１１下面のねじ溝が右ねじに形成しているのに対し、ヘッド部材１５下面のねじ溝と上部材１１上面のねじ受けのねじ溝は左ねじ（逆ねじ状）に形成している。
したがって、前記回り止めピン１６が破断した後も棒体１４を右回りに回し続けると、ヘッド部材１５下面のねじ部は上部材１１上面のねじ受け部から緩んでヘッド部材１５が外れるため、棒体１４およびヘッド部材１５は、揚水井戸から引き上げて回収する。
以上の手順により、埋め戻し層の上面にスクリュー式止水パッカを設置する。
【００１８】
＜ホ＞最下から２層目の透水層の揚水試験
最下から２層目の透水層の揚水試験方法について、図１に基づき説明する。スクリュー式止水パッカ１を設置した揚水井戸の底部に揚水ポンプを吊り降ろして、最下から２層目の透水層の揚水試験をおこなう。試験方法は、最下層の揚水試験と同様におこなう。
【００１９】
＜ヘ＞スクリュー式止水パッカの回収
スクリュー式止水パッカ１の回収方法について、図５に基づき説明する。
スクリュー式止水パッカ１の回収に使用する棒体１４は、取り付ける時とは逆ねじの左ねじを付けたものを使用する。
棒体１４の先端にヘッド部材１５を取り付けて、棒体１４を継ぎ足しながらヘッド部を揚水井戸の底部に向けて降ろす。上部材１１の上面は、ラッパ状に形成されその奥に左ねじのねじ受け部を形成しているので、ヘッド部材１５下面に凸設したねじ部（左ねじ）は、上部材１１の前記ラッパ状の部分をガイドとして前記ねじ受け部に誘導できるため、揚水井戸内であっても、ヘッド部材１５のねじ部と上部材１１のねじ受け部を容易に合わせることができる。
棒材１４を左回しにすることによって、ヘッド部材の左ねじ（ヘッド下面ねじ１５ａ）が上部材の左ねじ受け部（上部材上面ねじ受け１１ｂ）に螺子込み結合される。
棒体１４を引き続き左回しに回転すると、上部材も左回りに回転する。ここで、既に上部材下面ねじ１１ｄと下部材上面ねじ受け１２ｂは右ねじで螺子込んでいるため、上部材の左回りの回転により、上部材下面ねじ１１ｄと下部材上面ねじ受け１２ｂが緩み、上部材１１と下部材１２の間隔が大きくなるため、弾性体リング１３ａが収縮する。
弾性体リング１３ａの収縮により弾性体リング１３ａはストレーナ３の内周面に接触しなくなるため、スクリュー式止水パッカ１を揚水井戸内から引き上げて回収できる。
これ以降は、上記の作業を繰り返すことで、透水層毎に揚水試験を行う。
【００２０】
＜ト＞他の実施例
スクリュー式止水パッカ１の設置、回収方法として上述の方法以外の方法を利用することができる。例えば、棒体をスクリュー式止水パッカに取り付けたままの状態で揚水試験を行う方法、公知の把持具を使用して上部材１１を回転させ、設置、回収を行う方法等がある。
【００２１】
【本発明の効果】
本発明の揚水試験方法及びスクリュー式止水パッカは以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞１本の揚水井戸を埋め戻して、各透水層において揚水試験をおこなう。このため、揚水井戸を透水層の数だけ掘削する労力、費用等が削減できる。
＜ロ＞埋め戻し層を形成し、その上部にスクリュー式止水パッカを配置する。このため、下方の透水層からの地下水の流入を確実に防ぐことができる。
また、スクリュー式止水パッカは揚水ポンプの下方にのみ設置する。このため、ホースの配置などで複雑な構造とする必要がない。
＜ハ＞スクリュー式止水パッカは揚水試験後、埋め戻し層を形成する前に回収する。このため、何度も利用でき、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の揚水試験方法及びスクリュー式止水パッカの実施例（最下から２層目の透水層の揚水試験）の説明図
【図２】スクリュー式止水パッカの組み立て図
【図３】スクリュー式止水パッカの設置時の状態図
【図４】最下の透水層の揚水試験の説明図
【図５】スクリュー式止水パッカの回収時の説明図
【図６】本発明の揚水試験の構成の一例を示す縦断面図
【図７】複数の透水層がある場合の従来の揚水試験の実施例の説明図
【符号の説明】
１・・・スクリュー式止水パッカ
１１・・上部材
１１ｃ・ピン係止穴
１２・・下部材
１２ａ・刃先
１３ａ・弾性体リング
１３ｂ・硬質リング
１４・・棒体
１５・・ヘッド部材
１５ｂ・ピン挿通孔
１６・・回り止めピン
２・・・埋め戻し層
４１・・揚水ポンプ
５１・・透水層
５２・・不透水層
６・・・揚水井戸
６１・・観測井
【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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