(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧水が供給される高圧水圧送路及び圧縮空気が供給される圧縮空気圧送路を備えるロッド状の装置本体と、前記装置本体の側面に設けられ、前記高圧水圧送路及び前記圧縮空気圧送路に夫々供給された高圧水及び圧縮空気を混合して側方へ向けて噴射する第１の噴射ノズルと、前記高圧水圧送路の下端に接続され、前記高圧水圧送路に供給された高圧水を、前記装置本体の下端から下向きに噴射する第２の噴射ノズルとを備えた噴射装置を用いて、水底地盤に埋設された取水管の周辺の地盤の透水性を改善する方法であって、
前記第２の噴射ノズルから高圧水を噴射しながら前記噴射装置を前記地盤中の前記取水管の近傍まで貫入した後、前記第１の噴射ノズルから混合された高圧水及び圧縮空気を側方へ向けて噴射しながら、前記噴射装置を回転させつつ上方に引き上げることにより、地盤を攪拌して弛め、該地盤を構成する土粒子のうち重い粒子は沈降させ、軽い粒子は改善範囲外方に吹飛ばすとともに前記液体及び加圧気体から生成される気泡により浮上せしめることで、透水性改善範囲より微細土粒子を除去し、前記取水管の周辺の地盤を主に粗粒な土粒子からならしめることを特徴とする地盤の透水性改善方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤の透水性改善方法に関し、特に地中に設置された取水井周辺の透水性を改善する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビルなどの建築物、道路、鉄道等の各種構造物周辺の排水を適宜行って構造物を良好に維持運営する為、また、土木または建築工事中の作業環境を良好ならしめる為、あるいは、単に各種用水に供する為、など様々な目的のもと地盤中の地下水を取水する作業が行われる。
【０００３】
その際、一般的に、地盤中に透水性良好な土質材料等を柱状に積層し取水井を形成するドレーン工法や、所定の深度まで地盤削孔を行って、削孔された孔内に、通水孔等が形成された管体を挿入して取水井を形成し、該取水井に排水ポンプ等を挿入して取水を行うディープウェル工法などが取水作業に適用されている。
【０００４】
しかしながら、上記の取水方法により長期に亘って取水を継続した場合、地盤中に含まれる微細土粒子や地下水中の種々の異物等が、前記取水井内の土質材料間隙や管体の通水孔などに入り込み、やがてはそれら間隙や通水孔等を満たして閉塞してしまうだけでなく、取水作業を行っている周辺地盤そのものの間隙をも充填し閉塞させてしまうといった透水性悪化の問題が発生していた。このような問題が生じると取水効率の著しい低下は否めず、当初想定していた取水量を確保することも困難となる。
【０００５】
そこで従来は、取水井の内部に圧縮空気や高圧水を噴射するノズルなどを挿入して、取水井の備える通水孔等より噴出させた圧縮空気や高圧水により取水井周囲の地盤の微細土粒子を払拭するといった方法を用いて透水性の改善を行っていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の透水性改善方法は次に述べるような課題を有していた。
すなわち、取水井内部より周辺地盤に向け圧縮空気や高圧水を噴射する為には、かなりの高圧で空気や水を圧送する必要があるが、その様にして取水井内部より圧縮空気や高圧水を噴射したとしても、所詮取水井周辺のごく限られた範囲にしか圧縮空気や高圧水の影響は及ばず、従って地盤中の間隙を目詰まりさせている微細土粒子を十分に除去することは難しい。加えて、取水井周辺の地盤の空隙状況が、微細土粒子により既に充填されている目詰まり部と、通水可能な通水可能部との混在状態である場合、取水井内部より圧縮空気や高圧水を噴射しても、これらの流体はより流れやすい通水可能部を通ってしまい目詰まり部内の微細土粒子を一掃することにはつながりにくいのである。
【０００７】
また、例えば取水井の内径が大きなものである場合などには、過度の圧力を付加した圧縮空気や高圧水等を取水井に圧送することになり、その圧力に対して取水井が構造的に耐えうるのかといった耐力の問題や、また、たとえ耐えうるものであっても十分な圧力で圧送を行えなければ、圧縮空気や高圧水の噴出する範囲が通常よりも更に限定的な小範囲にとどまることになり十分な透水性改善が望めないといった問題を抱えている。
【０００８】
そこで、本発明はこのような従来の課題に着目してなされたもので、地盤中に設置された取水井の形状やサイズ等に影響されず、該取水井周辺における十分かつ広範な透水性改善を可能ならしめる地盤の透水性改善方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記目的を達成するためになされたもので、高圧水が供給される高圧水圧送路及び圧縮空気が供給される圧縮空気圧送路を備えるロッド状の装置本体と、前記装置本体の側面に設けられ、前記高圧水圧送路及び前記圧縮空気圧送路に夫々供給された高圧水及び圧縮空気を混合して側方へ向けて噴射する第１の噴射ノズルと、前記高圧水圧送路の下端に接続され、前記高圧水圧送路に供給された高圧水を、前記装置本体の下端から下向きに噴射する第２の噴射ノズルとを備えた噴射装置を用いて、水底地盤に埋設された取水管の周辺の地盤の透水性を改善する方法であって、前記第２の噴射ノズルから高圧水を噴射しながら前記噴射装置を前記地盤中の前記取水管の近傍まで貫入した後、前記第１の噴射ノズルから混合された高圧水及び圧縮空気を側方へ向けて噴射しながら、前記噴射装置を回転させつつ上方に引き上げることにより、地盤を攪拌して弛め、該地盤を構成する土粒子のうち重い粒子は沈降させ、軽い粒子は改善範囲外方に吹飛ばすとともに前記液体及び加圧気体から生成される気泡により浮上せしめることで、透水性改善範囲より微細土粒子を除去し、前記取水管の周辺の地盤を主に粗粒な土粒子からならしめることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の地盤の透水性改善方法を適用した実施例を示す説明図である。
【００１１】
本実施例では、例えば海１０または河川湖沼等の水底地下に取水井として取水管Ｐが埋設されている状況を取上げ、図に示す通り、水上にあって本発明の地盤の透水性改善方法を実施する際の作業主体となる作業船２０を配置して改善作業を行った場合について説明する。
【００１２】
前記取水管Ｐは、例えば各種発電設備や深層水採取設備等に対して冷却水確保や取水目的のもと付設されたり、あるいは単に排水目的のもと設置されるものであり、防蝕加工が施された鋼管やコンクリート管等からなり、その周面には、管壁を貫通し内空部と管外とをフィルター類を通して連通させる所定形状の取水孔（図示しない）が複数設けられている。この取水孔を通して管外の地下水は管内へと流入し、取水が行われるのである。
【００１３】
上記の様な取水管Ｐを長期に亘り使用し取水を行っていると、取水管Ｐに流入する地下水の流れに乗り、取水管Ｐ周囲の地盤Ｇ中や地下水中に含まれる微細土粒子や異物、藻類、バクテリアやプランクトンなどの微生物類などが前記取水孔近傍に自ずと吸い寄せられて、次第に取水孔近傍を中心に取水管Ｐ周囲の地盤Ｇ中空隙にそれら微細土粒子等が充填されていくことになる。このような状況に至った場合、取水管Ｐに向かう地下水の流れが妨げられ、取水量及び取水効率の大幅な低下は免れない。その結果、その他残存する地盤Ｇ中の空隙も前記地下水の流路となって次第に微細土粒子などに閉塞され取水管Ｐ周辺の地盤Ｇはかなりの程度で空隙を閉塞された状態になってしまうおそれがある。
【００１４】
そこで、本発明の圧送路として、例えば図２に示すような、圧縮空気Ａと高圧水Ｗとを管内においてそれぞれ圧送し、管下端側部の噴射ノズル３２付近において両者を混合しノズル３２先端より噴射する多重管ロッド３０を用いて透水性の改善を実施する。該多重管ロッド３０は、例えば鋼製で透水性改善作業中に生じる種々の応力に耐えうる強度を備え、改善範囲及び深度等の作業条件に応じて適宜継足し可能なよう端部に継手部を有するものである。（ａ）に示すスイベル部３１は多重管ロッド３０上端部をなして回転可能であり、高圧水圧送路３０ａと圧縮空気圧送路３０ｂとを備えている。（ｂ）は多重管ロッド３０下端部を示し、多重管ロッド３０内を圧送されてきた高圧水Ｗと圧縮空気Ａとが、該多重管ロッド３０下端側部に設けられた噴射ノズル３２より混合流Ｍとして噴射されるのである。なお、ロッド３０下端部先端には、ロッドの地盤貫入時において削孔水を噴射して削孔作業を行う削孔ノズル３４が備えられ、その両側部にはロッド周辺の地盤を掻き乱す為の羽根状ビット３４ａを装着している。また、高圧水圧送路３０ａ下端部には削孔ノズル３４からの高圧水Ｗの噴出不要時（ロッドの地盤貫入終了後など）における漏出を防止する鋼製球３３ａと、地下水の流入を防止する逆止弁３３とが取り付けられている。
【００１５】
実際の透水性改善作業は、まず、改善対象領域Ｒ付近に作業船２０を移動させ貫入装置２１を起動する。起動された貫入装置２１に装着されている前記多重管ロッド３０に対し圧送パイプ２２を通して作業船２０内の圧送ポンプ２３より圧縮空気Ａ及び高圧水Ｗが供給される。各機器が稼動した後、透水性改善対象である地盤Ｇに向け船上より水中を通って多重管ロッド３０を下降させ、例えば図１中の如く地盤Ｇ中の取水管Ｐ近傍にまで多重管ロッド３０を貫入させる。この貫入の際には、ロッド３０先端の削孔ノズル３４より削孔水を噴射しつつその両側部に備わる羽根状ビット３４ａを回転させてロッド周辺の地盤を掻き乱し削孔作業を行う。削孔が完了したら高圧水圧送路３０ａ下端部に鋼製球３３ａを落下させて高圧水Ｗの噴出及び漏出を防止する。
【００１６】
ロッド３０貫入後、ロッド３０下端部の側部に備えられた前記噴射ノズル３２より圧縮空気Ａと高圧水Ｗとの混合流Ｍを所定の圧力と噴射量とで外方の地盤Ｇに向け噴射し、それと同時にロッド３０自体を回転させながら上方に引き上げ地盤Ｇを攪拌する。
【００１７】
この攪拌作業により、地盤Ｇ中の微細土粒子や各種微細異物等は噴射方向に向け吹き飛ばされ、それとともに、噴射された混合流Ｍに含まれる高圧水Ｗの上方への流れに乗って地盤Ｇ中を浮上することになる。その際、圧縮空気Ａから生成される気泡Ｂは高圧水Ｗの上方への流れに含まれて、その上昇水流の流れをよりスムーズにし微細土粒子等の浮上を補助促進する。また、前記気泡Ｂの表面に付着し上昇することで微細土粒子等が浮上させられることもあり得る。その他、地盤中に存在する空隙部を通路にして吹き飛ばされることによっても微細土粒子等は外方に除去される。一方、重く粗大な粒子は遠方まで吹き飛ばされずに攪拌された地盤Ｇ下方へと沈降していく。つまり、本発明の地盤の透水性改善方法を適用すれば、改善対象となる地盤Ｇは高圧水Ｗと圧縮空気Ａとにより攪拌され、取水管Ｐ周辺の地盤Ｇは主に粗大な粒子から構成される地盤Ｇへと再構成されるのである。したがって地盤Ｇ中に含まれて、地盤Ｇ中の間隙を満たして地下水流を滞らせる微細土粒子は改善範囲Ｒよりほぼ除去されることになる。
【００１８】
ただし、本実施例においては、水中に埋設した取水管Ｐ周辺の地盤Ｇについて本発明を適用した例を示したがこれに限らず、海陸いずれの領域に設置されたどのようなタイプの取水井であっても高圧水Ｗと圧縮空気Ａとを噴射可能な改良対象であればいずれの条件においても適用できる。また、状況に応じ、取水井が存在しない地盤の透水性を改善することにも勿論適用可能である。その他、例えば、取水井ではなく同様の構造を持った排水井周辺において、排水される水中に含有される異物等による地盤の目詰まり現象に対しても適用することが出来る。
【００１９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、従来の、取水井内部より圧縮空気や高圧水を噴出させる方法の如く取水井近傍の限られた範囲だけでなく、改善が必要とされる透水性改善範囲であれば随意に圧縮空気及び高圧水を噴射して改善作用を及ぼすことが可能であり、従って地盤中の間隙を目詰まりさせている微細土粒子を広い範囲に亘って十分に除去することができる。
【００２０】
また、取水井内部からではなく外部において透水性改善作業を行うから、地盤中に設置されている取水井の形状やサイズ等に全く影響されることなく、前記取水井周辺における十分かつ広範な透水性改善を可能とするのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の地盤の透水性改善方法を適用した実施例を示す説明図である。
【図２】（ａ）は圧送路上端のスイベル部の断面図であり、（ｂ）は圧送路下端の噴射ノズル部分の断面図である。
【符号の説明】
Ａ    加圧気体、圧縮空気
Ｗ    加圧液体、高圧水
Ｂ    気泡
Ｇ    地盤
Ｒ    透水性改善範囲
３０  圧送路、多重管ロッド
【図１】
0004182583.tif 000002
【図２】
0004182583.tif 000003