(57)【要約】      （修正有）【課題】透水性の低い地盤においても原地盤からの排水性に優れた排水井戸とその構築方法を提供する。【解決手段】地盤Ｇに造成されている造成孔１と、造成孔１の孔壁に取り付けられている多孔管２と、多孔管２に収容されている乾燥剤７および排水ポンプ３と、からなる排水井戸１０である。排水井戸１０は、造成孔１の孔壁に取り付けられている多孔管２の内部に、乾燥剤７と排水ポンプ３が収容された構成を有しており、この乾燥剤７により、従来の排水井戸では十分な排水量が得られないような透水性が低い地盤からの排水量を効果的に増加させることを可能とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に造成されている造成孔と、
前記造成孔の孔壁に取り付けられている多孔管と、
前記多孔管に収容されている乾燥剤と、
前記多孔管に収容されている排水手段と、からなる排水井戸。
【請求項２】
前記多孔管の途中位置に網目状の仕切り部材が配設されており、
前記仕切り部材の上方に前記乾燥剤が配設されており、
前記仕切り部材の下方に前記排水手段が配設されている請求項１に記載の排水井戸。
【請求項３】
前記仕切り部材の下方に水位センサが配設されており、
前記水位センサにて前記造成孔内に所定量の水が取り込まれていることが検知された際に前記排水手段が稼働し、該造成孔内の水が排水される請求項２に記載の排水井戸。
【請求項４】
地盤に造成孔を造成する第一のステップ、
前記造成孔の孔壁に多孔管を設置する第二のステップ、
前記多孔管に乾燥剤と排水手段を収容し、前記造成孔と、前記多孔管と、該乾燥剤と、該排水手段とから構成される排水井戸を構築する第三のステップからなる、排水井戸の構築方法。
【請求項５】
前記第三のステップでは、前記多孔管の下方に前記排水手段を収容した後、該多孔管の途中位置であって該排水手段の上方に網目状の仕切り部材を取り付け、該仕切り部材の上方に前記乾燥剤を配設する、請求項４に記載の排水井戸の構築方法。
【請求項６】
前記多孔管の壁面であって前記仕切り部材の下方位置に、もしくは該仕切り部材に、予め水位センサを取り付けておく請求項５に記載の排水井戸の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤中の水分を排水する排水井戸とその構築方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地下水位が比較的高く、鋭敏比の高い掘削土の発生が想定される開削工事現場においては、原位置において原地盤の含水比を低下させる対策が必要になる。掘削土の含水比が高い場合、処分先への搬送途中で掘削土が流出する危険性があることや、高含水比の掘削土ゆえに処分先での受入れ拒否の可能性があること等がその理由である。含水比を低下させる方策としては、掘削土を現場ヤードにて一定期間仮置きし、天日干しにて乾燥させ、掘削土の含水比を所定値以下に低下させる方法などがある。
【０００３】
しかしながら、この方法では、掘削土が乾燥するまでに時間を要することと、大量の掘削土を残置するための広範な現場ヤードを確保することが必須となるといった課題がある。たとえば都市部における開削工事では、この仮置きのための十分な現場ヤードを確保できない場合もある。
【０００４】
そこで、地盤を掘削する前段階で地盤中の水分を排出し、含水比が低下した状態の地盤を掘削することで、上記課題を解消する方策が講じられている。
【０００５】
従来一般の地盤から排水する方法としては、地下水位低下工法で採用されているディープウェル工法（重力排水工法、深井戸工法）やウェルポイント工法（強制排水工法）などが挙げられる。
【０００６】
このディープウェル工法は、造成された井戸内に排水ポンプ（水中ポンプ）を配設しておき、排水ポンプで揚水する工法であり、ウェルポイント工法は、井戸内に真空ポンプを配設しておき、井戸内を真空ポンプにて減圧することで生じた大気圧との圧力差を利用して地下水を吸引する工法である。なお、特許文献１には、ディープウェル工法とウェルポイント工法を併用したバキュームウェル工法を用いた地下水位低下システムが開示されている。
【０００７】
ところで、上記する排水方法として、重力排水工法、強制排水工法のいずれを適用した場合でも、原地盤が透水性の比較的高い砂質土地盤の場合にはその排水効果が十分に期待できる一方で、透水性の低い粘性土地盤の場合にはその排水効果が十分に期待できないことが知られている。
【０００８】
具体的には、粘性土地盤においては、たとえば真空ポンプなどを用いて排水井戸内を真空に近い状態にした場合でも、排水に十分な圧力差が得られないことが往々にしてあり（井戸内を真空状態としても圧力低下はせいぜい約-10m程度）、排水井戸周辺の地盤の飽和度が低下し難い。さらには、真空状態を維持するために真空ポンプを稼働したままにするため、ランニングコストが嵩むといった別途の問題も生じる。
【０００９】
ここで、特許文献２には、地下水位を低下させるために地盤内に設置可能であり、先端側に設けられたウェルポイントと、ウェルポイントに接続されたライザーパイプと、ウェルポイントに向けて排水をするようにライザーパイプの外面に取り付けられたドレーン材と、を備える吸水管システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１４−２３４６８１号公報
【特許文献２】特開２０１６−１４２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献２に記載される吸水管システムによれば、透水性の低い地盤に対しても地下水位を効果的に低下させることができるとしている。
【００１２】
しかしながら、上記吸水管システムはライザーパイプの外面にドレーン材を取り付けた構成としていることから、ドレーン材の目詰まりの問題が懸念され、透水性の低い地盤に対して地下水位を効果的に低下できるか否かは定かでない。
【００１３】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、透水性の低い地盤においても原地盤からの排水性に優れた排水井戸とその構築方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成すべく、本発明による排水井戸は、地盤に造成されている造成孔と、前記造成孔の孔壁に取り付けられている多孔管と、前記多孔管に収容されている乾燥剤と、前記多孔管に収容されている排水手段と、からなるものである。
【００１５】
本発明の排水井戸は、造成孔の孔壁に取り付けられている多孔管の内部に、乾燥剤と排水手段が収容された構成を有しており、この乾燥剤により、従来の排水井戸では十分な排水量が得られないような透水性の低い地盤からの排水量を効果的に増加させることを可能としたものである。ここで、「排水手段」には、排水ポンプ、地上に配設されたバキュームポンプとこれに連通して多孔管内に配設されたバキューム管などが含まれる。
【００１６】
乾燥材は潮解性を有しており、たとえば塩化カルシウムをその主成分としたものを適用でき、多孔管の内部の一定範囲内にたとえば密実に充填されるのがよい。
【００１７】
多孔管の内部に収容された乾燥材は、本来的には地盤中の水分が蒸発したものである、多孔管内の水蒸気と潮解する。
【００１８】
そして、この潮解の進行とともに排水井戸周辺地盤の飽和度が低下し、この飽和度の低下にともなって排水井戸周辺領域における毛管力が上昇する。
【００１９】
上昇した高い毛管力により、排水井戸周辺の地盤に存在する地下水を排水井戸付近に呼び込むことができ、このように呼び込まれた地下水が排水井戸内へ水蒸気となって移行することで多孔管内の乾燥剤との潮解を継続し、地盤内からの水分の排水が継続される。
【００２０】
多孔管内に取り込まれた地下水は排水ポンプ等の排水手段にて排水井戸外へ排出される。
【００２１】
このように、本発明の排水井戸は、多孔管の内部に乾燥剤を収容した構成を適用していることから、上記する目詰まり等の問題は生じ得ない。
【００２２】
また、排水井戸内を真空圧維持するものでないことから、このような真空圧維持に要するランニングコスト高騰の問題も生じ得ない。
【００２３】
また、本発明による排水井戸の好ましい実施の形態は、前記多孔管の途中位置に網目状の仕切り部材が配設されており、前記仕切り部材の上方に前記乾燥剤が配設されており、前記仕切り部材の下方に前記排水手段が配設されているものである。
【００２４】
本実施の形態の排水井戸は、多孔管に網目状の仕切り部材を取り付け、その上方に乾燥剤を配設してスクリーン部を構成し、その下方の空間を水溜り部としてこの水溜り部に排水手段である排水ポンプ（もしくは水中ポンプ）等を配設したことにより、スクリーン部で取込まれた水を仕切り部材を介して水溜り部に落下させ、この水溜り部に溜まった水を排水手段にて効果的に排水することを可能にしている。
【００２５】
また、本発明による排水井戸の好ましい実施の形態は、前記仕切り部材の下方に水位センサが配設されており、前記水位センサにて前記造成孔内に所定量の水が取り込まれていることが検知された際に前記排水手段が稼働し、該造成孔内の水が排水されるものである。
【００２６】
水位センサにて造成孔内に取り込まれた水の水位を随時計測し、所定量の水が取り込まれていることが検知された際に排水ポンプ等の排水手段が稼働して排水する制御システムを適用することで、継続的かつ自動的な排水を実現することができ、さらには、排水手段を常時稼働しないことから電気代等のランニングコストの削減にも繋がる。
【００２７】
また、本発明は排水井戸の構築方法にも及ぶものであり、この構築方法は、地盤に造成孔を造成する第一のステップ、前記造成孔の孔壁に多孔管を設置する第二のステップ、前記多孔管に乾燥剤と排水手段を収容し、前記造成孔と、前記多孔管と、該乾燥剤と、該排水手段とから構成される排水井戸を構築する第三のステップからなるものである。
【００２８】
本発明の排水井戸の構築方法は、造成孔の造成と、造成孔内への多孔管の設置と、多孔管内への乾燥剤および排水手段の収容といった、簡易な施工によるものであることから、比較的短工期で原地盤からの排水性に優れた排水井戸を構築することができる。
【００２９】
なお、排水井戸を一定期間使用して多孔管内の乾燥剤の量が減少した際には、新規な乾燥剤と取り換える等のメンテナンスが実行されるのがよい。
【００３０】
また、本発明の排水井戸の構築方法の好ましい実施の形態として、前記第三のステップでは、前記多孔管の下方に前記排水手段を収容した後、該多孔管の途中位置であって該排水手段の上方に網目状の仕切り部材を取り付け、該仕切り部材の上方に前記乾燥剤を配設する形態を挙げることができる。
【００３１】
さらに、前記多孔管の壁面であって前記仕切り部材の下方位置に、もしくは該仕切り部材に、予め水位センサを取り付けておくのが好ましい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の排水井戸とその構築方法によれば、造成孔の孔壁に取り付けられている多孔管の内部に乾燥剤と排水手段が収容された構成を適用したことにより、乾燥剤の作用によって透水性の低い地盤から効果的に排水をおこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の排水井戸の実施の形態を示した模式図である。
【図２】本発明の排水井戸の構築方法の第一のステップおよび第二のステップを説明した模式図である。
【図３】排水井戸の構築方法の第三のステップを説明した模式図である。
【図４】数値解析結果を示した図であって、（ａ）は比較例の結果を示した図であり、（ｂ）は実施例の結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照して本発明の排水井戸とその構築方法の実施の形態を説明する。なお、図示例は、排水手段として排水ポンプを適用するものであるが、排水手段としては図示例以外にも、地上に配設されたバキュームポンプとこれに連通して多孔管内に配設されたバキューム管などであってもよく、バキューム管の先端が多孔管の下方に位置するように配設され、多孔管の下方領域を吸引して水を吸い上げる形態などであってもよい。
【００３５】
（排水井戸とその構築方法の実施の形態）
図１は本発明の排水井戸の実施の形態を示した模式図であり、図２は本発明の排水井戸の構築方法の第一のステップおよび第二のステップを説明した模式図であり、図３は第三のステップを説明した模式図である。
【００３６】
図１で示す排水井戸１０は、地盤Ｇに造成されている造成孔１と、造成孔１の孔壁に取り付けられている多孔管２と、多孔管２に収容されている乾燥剤７および排水手段である排水ポンプ３と、から大略構成されている。
【００３７】
原地盤Ｇは、地下水位が比較的高く、透水性の低い粘性土地盤であり、排水井戸１０はこのように透水性の低い地盤に好適であるが、透水性の高い砂質系地盤や、砂質系地盤と粘性土地盤の互層地盤等に適用されてもよいことは勿論のことである。
【００３８】
多孔管２は鋼管等から形成され、その側面には多数の孔２ａが開設されており、この孔２ａを介して地下水を多孔管２内に取り込むことができる。
【００３９】
多孔管２の途中位置には多数の孔５ａを備えた網目状の仕切り部材５が配設されており、その上方が地下水を取り込むスクリーン部Ｓであり、その下方が取り込まれた地下水が溜まる水溜り部Ｍとなっている。
【００４０】
水溜り部Ｍには排水ポンプ３が配設されており、排水ポンプ３に流体連通する排水管４が仕切り部材５を通過して上方に延び、多孔管２の上端を塞ぐ閉塞蓋８を通過して地上まで延びている。
【００４１】
仕切り部材５の下面には水位センサ６が取り付けられており、この水位センサ６で水溜り部Ｍ内の溜まった地下水の水位を随時計測している。
【００４２】
多孔管２の内部であって仕切り部材５の上方には、乾燥剤７が充填されている。
【００４３】
この乾燥剤７は潮解性を有しており、たとえば塩化カルシウムを主成分とした材料からなり、市販製品としては、富士ゲル産業株式会社製の「POWER SORB-CE」(登録商標)などを適用することができる。
【００４４】
多孔管２の内部に充填された乾燥材７は、本来的には原地盤Ｇ中の水分が蒸発したものである、多孔管２内の水蒸気と潮解する。そして、この潮解の進行とともに排水井戸１０周辺の原地盤Ｇの飽和度が低下し、この飽和度の低下にともなって排水井戸１０の周辺領域における毛管力が上昇する。
【００４５】
そして、上昇した高い毛管力により、排水井戸１０の周辺の原地盤Ｇに存在する水を排水井戸１０付近に呼び込むことができ、このように呼び込まれた水が排水井戸１０内へ水蒸気となって移行することで多孔管２内の乾燥剤７との潮解を継続し、原地盤Ｇ内からの水分の排水が継続される。
【００４６】
すなわち、排水井戸１０を適用することにより、透水性の低い粘性土地盤においても、地下水を効果的に排水井戸１０内に取り込むことができ、排水井戸１０周囲の原地盤Ｇの含水比を効果的に低下させることができる。
【００４７】
スクリーン部Ｓで取込まれた地下水は（Ｘ１方向）、仕切り部材５の孔５ａを介して水溜り部Ｍに落下し（Ｘ２方向）、この水溜り部Ｍに溜まった水を排水ポンプ３の稼働にて排水管４を介して地上へ排水する（Ｘ３方向）。
【００４８】
なお、水溜り部Ｍで溜まった水の水位は、水位センサ６にて随時計測されており、所定量の水が水溜り部Ｍに取り込まれていることが検知された際に、排水ポンプ３が自動的に稼働して排水する制御システムが採用されている。
【００４９】
したがって、排水井戸１０を適用することにより、継続的かつ自動的な排水を実現することができ、さらには、排水ポンプ３を常時稼働しないことから電気代等のランニングコストの削減を図ることができる。
【００５０】
次に、図２，３および図１を参照して、排水井戸の構築方法を概説する。
【００５１】
まず、図２で示すように、地下水位が比較的高く、透水性の低い粘性土地盤である原地盤Ｇに造成孔１を造成し（第一のステップ）、造成された造成孔１の孔壁に多数の孔２ａを備えた多孔管２を設置する（第二のステップ）。
【００５２】
次に、図３で示すように、地上に延びる排水管４が流体連通した排水ポンプ３を多孔管２の下方に収容し、多孔管２の途中位置であって排水ポンプ３の上方に多数の孔５ａを備えた網目状の仕切り部材５を取り付ける。なお、この仕切り部材５の下面には予め水位センサ６を取り付けておく。
【００５３】
次に、図１で示すように、多孔管２の内部であって仕切り部材５の上方に乾燥剤７を所定高さまで充填することにより、排水井戸１０が構築される（以上、第三のステップ）。
【００５４】
図示する排水井戸１０の構築方法は、造成孔１の造成と、造成孔１内への多孔管２の設置と、多孔管２内への乾燥剤７および排水ポンプ３の収容といった簡易な構築方法によるものであることから、比較的短工期で、原地盤Ｇからの排水性に優れた排水井戸１０を構築することができる。なお、排水井戸１０を一定期間使用して乾燥剤７の量が減少した段階で、新規な乾燥剤７と取り換える等のメンテナンスが実行される。
【００５５】
（本発明の排水井戸の排水効果を検証する数値解析とその結果）
本発明者等は、本発明の排水井戸の排水効果を検証する数値解析を行った。ここで、コンピュータ内で構築した解析モデルは、厚さ4ｍ（図４中のZ軸）、半径4ｍ（図４中のX軸）の円筒形の中心下方（X=0、Z=-2.5m〜-4.0m）に排水井戸を配置した軸対象モデルである。地盤の透水係数を1.0×10-6cm/sとし、空隙率を0.76とし、不飽和水分特性には一般的な粘性土の特性を与えた。解析コードには積分差分法による多成分多相流解析プログラムであるTOUGH2を使用した。本解析では、本発明の排水井戸（多孔管内に乾燥剤を収容した井戸）による排水を模擬したケース（実施例）と、従来の排水井戸（乾燥剤が適用されていない井戸）による排水を模擬したケース（比較例）の2ケースを解析対象とした。
【００５６】
図４は数値解析結果を示した図であり、図４（ａ）は比較例の結果を示した図であり、図４（ｂ）は実施例の結果を示した図である。より具体的には、図４（ａ）は、井戸部分（図中の左下Z軸近傍部分）に大気圧固定境界を与えたのみの結果であり、図４（ｂ）は、排水井戸に大気圧固定境界を与えた上で、潮解による排水効果を模擬して排水井戸外側の解析格子に一定量での水の流出条件を与えて計算した結果である。
【００５７】
実施例にかかるケースの流出条件に用いた値には、乾燥材メーカーである富士ゲル産業株式会社の行った実験結果から推定される潮解速度の約1/30の大きさを与えた（解析の安定性を保つために低い値で計算した）。ここで、「推定される潮解速度」とは、排水井戸への塩化カルシウムの投入量を、かさ比重0.7として550kgとし、潮解により得られる水量が質量の200％、全て潮解するまでの時間が2日間として潮解によるモデルからの水の流出量を計算した潮解速度のことである。
【００５８】
図４（ａ）、（ｂ）より、比較例ではほとんど水が抜けないことが確認できる一方で、実施例では排水井戸周辺が乾燥することで圧力差が大きくなり、比較例よりも大きな排水効果が得られることが確認できる。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６０】
１…造成孔、２…多孔管、２ａ…孔、３…排水ポンプ（排水手段）、４…排水管、５…仕切り部材、５ａ…孔、６…水位センサ、７…乾燥剤、１０…排水井戸、Ｇ…原地盤（地盤）、Ｓ…スクリーン部、Ｍ…水溜り部
【図１】
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【図２】
2017190623.tif 000004
【図３】
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【図４】
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