(57)【要約】【課題】  装置重量が小さく、地下水位の影響を受けない減圧手段を備えた、簡便かつ経済的に有利であるバキュームディープウェル工法による地下水位低下装置を提供する。  【解決手段】  通水部４が形成される井戸ケーシング管３と、揚水手段５と、減圧手段６と、水位計測管７と、フィルター層８とを備えた地下水位低下装置１で、減圧手段６が、真空ポンプ１８と、下端の吸気口１９ａが井戸ケーシング管３の内部３ｂの地下水面より下に位置し、浸水した状態になっている吸気管１９とで構成され、井戸ケーシング管３の内部３ｂを減圧することができるようにする。【選択図】      図１
2007100401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端部を地上に露出させて地盤に埋設され、下部に通水部が形成される井戸ケーシング管を備え、埋設された前記井戸ケーシング管の前記通水部から内部に流入した地下水を、揚水手段により地上に排出して地下水位を低下させる地下水位低下装置であって、
前記井戸ケーシング管の内部を減圧する減圧手段の吸気管の先端の吸気口が、少なくとも前記井戸ケーシング管の内部の地下水位より低い位置で、前記通水部を高さ方向で三等分したうちの最下部の範囲に位置することを特徴とする地下水位低下装置。
【請求項２】
請求項１に記載の地下水位低下装置において、
前記減圧手段の前記吸気管が前記井戸ケーシング管の前記上端部を閉塞する蓋体を貫通し、前記井戸ケーシング管の内部に配置されることを特徴とする地下水位低下装置。
【請求項３】
請求項１に記載の地下水位低下装置において、
前記吸気管が前記井戸ケーシング管の外周部より外側に配置され、前記吸気口の高さで前記吸気管の下部が側方に折り曲げられ、前記井戸ケーシング管の側面を貫通して、該井戸ケーシング管の内部に連通されることを特徴とする地下水位低下装置。
【請求項４】
上端部を地上に露出させて地盤に埋設され、下部に通水部が形成される井戸ケーシング管を備え、埋設された前記井戸ケーシング管の前記通水部から内側に流入した地下水を、揚水手段により地上に排出して地下水位を低下させる地下水位低下装置であって、
前記揚水手段は、少なくとも前記井戸ケーシング管内部の地下水位より低い位置で、前記通水部を高さ方向で三等分したうちの最下部の範囲に位置する集水口を有する箱体と、
前記箱体の内部に設置された水中ポンプと、
前記水中ポンプと接続し、前記箱体の上部を貫通し、地上部に接続される揚水管と、
前記箱体の内部を減圧することが可能な減圧手段とを備えていることを特徴とする地下水位低下装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地下水を地上に排出し、地下水位を低下させる地下水位低下装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からの地下工事における地下水対策としてディープウェル工法及びバキュームディープウェル工法がある。ディープウェル工法は通水部が形成された井戸ケーシング管を地盤に挿入し、井戸ケーシング管の内部に集水した地下水を井戸ケーシング管の内部に設置した揚水手段で排水し、地下水位を低下させる工法である。この工法では自然水位と井戸ケーシング管の内部の水位との水頭差に依存し、透水係数の低い土質では地下水位を集水する能力に限界があった。また、バキュームディープウェル工法はディープウェル工法における井戸ケーシング管の内部を減圧手段により減圧し、気圧差により強制的に地下水を集水する工法である。この工法では透水係数の低い土質でも効果的に集水できるが、井戸ケーシング管に形成された通水部よりも地下水位が低くなると、通水部を通して地盤中の空気が井戸ケーシング管の内部に流入し、集水能力が低下する問題があった。この対策として、井戸ケーシング管の内部に内管を挿入して、内管の内部を減圧することにより、内管の下端部より内管の内部に流入する地下水を排水する方法が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】国際公開第０２／０１２６３７号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、揚水手段を内側に収容できるだけの内径を有し、外管とほぼ同じ長さを有する内管を用意する必要があり、地下水位低下装置全体の重量が大きくなる問題があった。また、既存の地下水位低下装置を改良する場合、一度、井戸ケーシング管を除くすべての装置を取り外した後、内管を建て込み、その他の装置を再設置する必要があった。
【０００４】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、装置重量が小さく、地下水位の影響を受けない減圧手段を備えた、簡便かつ経済的に有利であるバキュームディープウェル工法による地下水位低下装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、上端部を地上に露出させて地盤に埋設され、下部に通水部が形成される井戸ケーシング管を備え、埋設された前記井戸ケーシング管の前記通水部から内部に流入した地下水を、揚水手段により地上に排出して地下水位を低下させる地下水位低下装置であって、前記井戸ケーシング管の内部を減圧する減圧手段の吸気管の先端の吸気口が、少なくとも前記井戸ケーシング管の内部の地下水位より低い位置で、前記通水部を高さ方向で三等分したうちの最下部の範囲に位置することを特徴としている。
【０００６】
この発明に係る地下水位低下装置によれば、減圧手段にて井戸ケーシング管の内部の地下水位より低い位置で吸気することにより、強制的に地下水を井戸ケーシング管の内部に集水している。また、揚水手段による揚水作業により、地下水位が徐々に低下し、地下水位が通水部の範囲に達しても、吸気口を地下水位より低く設定していて、地盤中の空気が減圧手段に流れ込まないので、井戸ケーシング管の内部に強制的に集水することができる。吸気口の位置は少なくとも地下水より低い位置でなければならないが、地下水位は地盤から井戸ケーシング内部に集水する集水量と揚水手段による揚水量とによって変動する。しかし、吸気口の位置が前記通水部を高さ方向で三等分したうちの最下部の範囲に位置しているので、変動する地下水位の影響を受けにくい。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の地下水位低下装置において、前記減圧手段の前記吸気管が前記井戸ケーシング管の前記上端部を閉塞する蓋体を貫通し、前記井戸ケーシング管の内部に配置されることを特徴としている。
【０００８】
この発明に係る地下水位低下装置によれば、減圧手段として、井戸ケーシング管の上端部を閉塞する蓋体から井戸ケーシング管内部へ吸気管を挿入し、吸気口が地下水位以下になるように挿入することで、強制的に地下水を集水する。このため、ディープウェル工法に吸気管を挿入するだけでよいので、簡便かつ経済的にも有利に、地下水位の変動に影響を受けない減圧手段を提供できる。既設の地下水位低下装置にも、吸気管を増設するだけで対応することができる。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の地下水位低下装置において、前記吸気管が前記井戸ケーシング管の外周部より外側に配置され、前記吸気口の高さで前記吸気管の下部が側方に折り曲げられ、前記井戸ケーシング管の側面を貫通して、該井戸ケーシング管の内部に連通されることを特徴としている。
【００１０】
この発明に係る地下水位低下装置によれば、吸気管を井戸ケーシング管の外周部より外側に配置するので、井戸ケーシング管の内部の省スペース化が図れる。また、地下水位低下装置の稼動中に、揚水手段に故障等のトラブルがあった際も、井戸ケーシング管の内部の配管等を最小限としているので、容易に点検作業が行える。
【００１１】
請求項４に係る発明は、上端部を地上に露出させて地盤に埋設され、下部に通水部が形成される井戸ケーシング管を備え、埋設された前記井戸ケーシング管の前記通水部から内側に流入した地下水を、揚水手段により地上に排出して地下水位を低下させる地下水位低下装置であって、前記揚水手段は、少なくとも前記井戸ケーシング管内部の地下水位より低い位置で、前記通水部を高さ方向で三等分したうちの最下部の範囲に位置する集水口を有する箱体と、前記箱体の内部に設置された水中ポンプと、前記水中ポンプと接続し、前記箱体の上部を貫通し、地上部に接続される揚水管と、前記箱体の内部を減圧することが可能な減圧手段とを備えていることを特徴としている。
【００１２】
この発明に係る地下水位低下装置によれば、箱体の内部を減圧することにより、地下水を井戸ケーシング管内部から箱体内部へと強制的に集水することが可能である。水中ポンプを箱体の内部に設置しているので、強制的に集水された地下水を効果的に排水することができる。また、地下水位が低下して、通水部の上端より地下水位が低下して井戸ケーシング管の内部に地盤内部の空気が流入しても、箱体に形成される集水口が地下水位以下に位置しているので、減圧効果が弱まることが無い。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明によれば、簡便かつ経済的に有利に、地下水位の低下による影響を受けること無く、減圧手段による強制的な集水作用を期待することができる。また、既設の地下水位低下装置を改良する場合にも、吸気管の設置あるいは揚水手段の交換のみで可能なので最小限の作業で改良することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は本発明に係る第１の実施形態を示している。図１に示すように、この実施形態の地下水位低下装置１は、上端部３ａを地上に露出させて地盤２に鉛直に埋設され、下部に通水部４が形成される井戸ケーシング管３と、井戸ケーシング管３の内部３ｂに集水される地下水を排水するための揚水手段５と、井戸ケーシング管３の内部３ｂを減圧するための減圧手段６と、井戸ケーシング管３の内部３ｂの地下水面の位置を計測するための水位計測管７と、井戸ケーシング管３の外周部３ｃと地盤２の間に充填され、砕石等で形成されるフィルター層８とを備えている。
【００１５】
井戸ケーシング管３は上端部３ａを蓋体９で閉鎖されている。蓋体９には開口部１０、１１、１２、１３が形成され、この開口部１０、１１，１２，１３を介して井戸ケーシング管３の内部３ｂと地上との配管が可能となっている。また、井戸ケーシング管３の下端部３ｄは底蓋１４で閉塞されている。井戸ケーシング管３の通水部４は地盤２中の地下水を井戸ケーシング管３の内部３ｂに通水させ、その際に、地盤２及びフィルター層８の粒子が井戸ケーシング管３の内部３ｂに流入しないようにするフィルターの機能を有している。揚水手段５は井戸ケーシング管３の内部３ｂの地下水面より下に位置する水中ポンプ１５と、水中ポンプ１５で吸水した地下水を地上まで排水するための揚水管１６と、揚水量を調整するための揚水バルブ１７とで構成される。揚水管１６は蓋体９に形成されている開口部１０を貫通して地上部と接続している。また、減圧手段６は、真空ポンプ１８と、上端が開口部１１と接続し、下端の吸気口１９ａが井戸ケーシング管３の通水部４の高さＨを３等分したうちの最下部４ａの範囲に位置し、内部３ｂの地下水面より下になっている吸気管１９と、開口部１１、１２と各々吸気バルブ２０、２１を介して真空ポンプ１８と接続する接続管２２と、真空ポンプ１８から大気に排気するための排気管２３とで構成される。水位計測管７は開口部１３から井戸ケーシング管３の内部３ｂに配管され、下端部７ａが井戸ケーシング管の下端部３ｄに位置する。
【００１６】
次に、本実施形態の使用方法について説明する。地下水面Ｈ２は地下水位低下装置１を設置して、稼動していない状態での自然水位を表す。この状態で揚水バルブ１７を開くと、水中ポンプ１５から吸水された井戸ケーシング管３の内部３ｂの地下水は揚水管１６を通過して、地上に排水される。これにより、井戸ケーシング管３の内部３ｂの地下水面は低下して地下水面Ｈ１となる。井戸ケーシング管３の内部３ｂの地下水面Ｈ１と自然水位である地下水面Ｈ２との水頭差により、地盤２中の地下水は井戸ケーシング管３に形成される通水部４を介して内部３ｂに集水される。この作用により、順次井戸ケーシング管３の内部３ｂに集水される地下水を揚水手段５にて排水することにより、地盤２中の地下水面Ｈ２は低下して、曲線状の地下水面Ｈ３が形成される。ここで、地盤２中の透水係数が低いと井戸ケーシング管３の内部３ｂに集水される地下水量が少なく、上述のように地下水位が低下しない。この際は、真空ポンプ１８を稼動し、吸気バルブ２０、２１を開いて、井戸ケーシング管３の内部３ｂを減圧する。この減圧で生じる気圧差により、集水量を増大させて、地盤２中の地下水位Ｈ２の低下を図る。また、井戸ケーシング管３の内部３ｂの地下水面Ｈ１が通水部４の上端４ｂよりも低下して地下水面がＨ４のようになると、地盤２中の空気が井戸ケーシング管３の内部３ｂに通水部４を介して進入し、真空ポンプの減圧効果が減少し、地下水の集水量が低下する。この際は、吸気バルブ２１を閉じて、もう一方の吸気バルブ２０のみを開けば良い。吸気バルブ２０が接続される吸気管１９の吸気口１９ａは井戸ケーシング管３の内部３ｂの地下水面Ｈ４より下部まで接続されているので、井戸ケーシング管３の内部３ｂに進入する空気の影響を受けない。このようにして、地下水位の低下の状況、揚水量の状況を確認し、吸気バルブ２０、２１を調整することで、揚水手段５及び減圧手段６により効果的に地盤２中の地下水位低下を図ることができる。なお、井戸ケーシング管３の内部３ｂの地下水位の変動を確認するには、前述の水位計測管７を使用すれば良い。
【００１７】
このように、吸気管１９を地下水面以下まで接続し、吸気バルブ２０，２１により切替え操作が可能になるだけで、効果的に地盤の地下水位を低下することができる地下水低下装置を実現できる。また、従来のバキュームディープウェル工法と比較して、吸気管１９とバルブ２０を増設するだけでよいので、既設の装置の取り外し等が無く、簡単に増設することができ、経済的にも有利である。
【００１８】
（第２の実施形態）
図２は本発明に係る第２の実施形態を示している。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、説明を省略する。本実施形態の地下水位低下装置２４では吸気管２５が井戸ケーシング管３の外周部３ｃの外側に配置され、井戸ケーシング管３の下端部３ｄで、井戸ケーシング管３の側部３ｅを貫通して内部３ｂに連通され、上端側は地上部において吸気バルブ２６を介して、接続管２２と接続される。吸気管２５は地下水面Ｈ４よりも下部に接続されていて、吸気バルブ２６を開くことにより、図１の吸気管１９と同様に、井戸ケーシング管３の内部３ｂを減圧することができる。これにより、第一の実施形態と同様の操作方法で、吸気バルブ２１，２６を調整することで、揚水手段５及び減圧手段６によって効果的に地盤２中の地下水位低下を図ることができる。
本実施形態では、吸気管２５の配置を井戸ケーシング管３の外周部３ｃの外側にすることで内部３ｂの省スペース化が図れる。また、地下水位低下装置２４の稼動中に、揚水手段５に故障等のトラブルがあった際も、井戸ケーシング管３の内部３ｂの配管等を最小限としているので、容易に点検作業が行える。
【００１９】
（第３の実施形態）
図３は本発明に係る第３の実施形態を示している。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、説明を省略する。
この実施形態の地下水位低下装置２７は、井戸ケーシング管３と、井戸ケーシング管３の内部３ｂに集水される地下水を排水するための揚水手段２８と、フィルター層８とを備えている。
揚水手段２８は集水口２９と吸気口３０が形成された箱体３１と、箱体３１の内部３１ａに位置する水中ポンプ３２と、水中ポンプ３２に接続され、箱体３１の上部３１ｂ及び蓋体９の開口部１０を貫通し地上部と接続する揚水管３３と、揚水量を調整するための揚水バルブ３４と、箱体３１の吸気口３０に接続される減圧手段３５とを備えていて、一体となっている。集水口２９は井戸ケーシング管３の内部３ｂの地下水面Ｈ４よりも下側に位置している。減圧手段３５は真空ポンプ１８と、上端が開口部１１と接続し、下端が吸気口３０と接続される吸気管３６と、開口部１１、１２と各々吸気バルブ３７，３８を介して真空ポンプ１８と接続する接続管２２と、真空ポンプ１８から大気に排気するための排気管２３とで構成される。
【００２０】
次に、本実施形態の使用方法について説明する。第一の実施形態と同様に揚水バルブ３４を開くと、井戸ケーシング管３の内部３ｂの地下水は箱体３１の集水口２９から箱体３１の内部３１ａに進入し、水中ポンプ３２に吸水される。水中ポンプ３２に吸水された地下水は揚水管３３を通過して、地上に排水される。さらに、真空ポンプ１８を稼動して、吸気バルブ３７、３８を開くと、井戸ケーシング管３の内部３ｂ及び箱体３１の内部３１ａを減圧する。この減圧で生じる気圧差により、集水量を増大させて、地盤２中の地下水面Ｈ２の低下を図る。また、井戸ケーシング管３の内部３ｂの地下水面Ｈ１が通水部４の上端４ｂよりも低下した際は、吸気バルブ３８を閉じて、もう一方の吸気バルブ３７のみを開く。吸気バルブ３７は吸気管３６で箱体３１の内部３１ａと接続されているので、井戸ケーシング管３の内部３ｂに進入する空気の影響を受けない。このようにして、地下水位の低下の状況、揚水量の状況を確認し、吸気バルブ３７、３８を調整することで、揚水手段２８により効果的に地盤２中の地下水位低下を図ることができる。
本実施形態は既存の工法の水中ポンプを揚水手段２８と交換するだけで実施可能なので、既設のディープウェル工法あるいはバキュームディープウェル工法の装置を改造して、容易に実現することができる。
【００２１】
なお、本実施形態において、揚水手段２８は一体品として記述したが、箱体３１、水中ポンプ３２、揚水管３３、揚水バルブ３４、減圧手段３５は各々分離したものとしても構わない。
【００２２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００２３】
なお、井戸ケーシング管３の下端部３ｄは底蓋１４で閉塞されるとしたが、下端部３ｄに砂溜りを設置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の第１の実施形態の地下水位低下装置を示す断面図である。
【図２】この発明の第２の実施形態の地下水位低下装置を示す断面図である。
【図３】この発明の第３の実施形態の地下水位低下装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  地下水位低下装置（第一の実施形態）
２  地盤
３  井戸ケーシング管
３ａ  上端部
３ｂ  内部
３ｃ  外周部
３ｄ  下端部
３ｅ  側部
４  通水部
４ａ  最下部
４ｂ  上端
５  揚水手段
６  減圧手段
９  フランジ
１５  水中ポンプ
１６  揚水管
１８  真空ポンプ
１９  吸気管
１９ａ  吸気口
２４  地下水位低下装置（第二の実施形態）
２５  吸気管
２７  地下水位低下装置（第三の実施形態）
２８  揚水手段
２９  集水口
３０  吸気口
３１  箱体
３２  水中ポンプ
３３  揚水管
３５  減圧手段
３６  吸気管
Ｈ１  地下水面（井戸ケーシング管内部揚水時）
Ｈ２  地下水面（自然水位）
Ｈ３  地下水面（地盤中揚水時）
Ｈ４  地下水面（井戸ケーシング管内部揚水時）
【図１】
2007100401.tif 000003
【図２】
2007100401.tif 000004
【図３】
2007100401.tif 000005