スーパーウェルポイント工法

大深度真空排水・圧密脱水工法（ＳＷＰ工法）
真空プレス型リチャージウェル工法（ＶＰＲＷ工法）【ＳＷＰ工法の応用技術】（ＳＫＫ工法，Ｈｉ－Ｗａｉ工法，Qin-TAKO 工法他）

技

術

資

料

平成２３年度版

ＳＷＰ スーパーウェルポイント協会
1ま え が き
はじめに当資料発刊に当り、今回の平成２３年３月１１日発生した東日本大
震災に遭遇しお亡くなりになられた方々のご冥福をお祈り申し上げますと共に、被害を受けられた皆様、そのご家族に心よりお見舞いを申し上げます。
これからは復興の時となりますが、当ＳＷＰ協会もスーパーウェルポイント工法（SWP 工法）をはじめとし、軟弱地盤改良工法，土壌浄化工法への応用技術としてすっからか～ん工法（ＳＫＫ工法）等の開発と実績を積み重ねており、
震災福幸(＝復興）事業の一役を担えれば幸いと思います。
今回の震災は地震と言うよりも津波が主要な災害原因となっております。
被害が海岸近くに集中し、地盤沈下も相成って、地盤がヘドロ状態となった地
域も有ります。
ヘドロ等の真空気化脱水，滅菌も得意分野である事から何らかの形でお役に立てればと願っております。
尚、この技術・積算資料の作成に当っては前回発行の平成 18 年度版を基に、発行以後に開発した新技術も取りまとめて掲載した他、積算歩掛もこれまでの実績を踏まえて主に仕上げ洗浄法，運転管理，揚水機材損料について変更しております。
SWP 工法は、バキューム吸引力を利用して地下水の集水能力を大巾に向上させた工法で、重力排水の井戸と比較した場合、2～20 倍以上の揚水能力があります。
バキューム効果を利用したウェルポイント工法及び各種大気圧工法では、地上に吸引ポンプを設置している為、その吸引効果は深度的に GL-6.0ｍ前後となり、対地盤に対するバキューム効果は Pv≒-0.025MP です。
それに対し、ＳＷＰ工法では、井戸内に揚水ポンプを設置したことにより、吸上げ揚程にバキューム効果を使用せず、全バキュームエネルギーを地盤中に及ぼすことが出来、その効果は Pv≒-0.085MP と非常に高い真空効果を発揮します。
又、深度的にも、揚水ポンプ能力から GL-300ｍまでの範囲に、高真空を伝播する事が出来ます。ＳＷＰ工法は、地下水を高真空にて集水する能力を高めた点が、画期的なものです。
地盤の透水係数〈ｋ〉は大きく出来ませんから、地下水を多量に集めるために
井戸内のピエゾ水頭を下げ、外部の地下水との動水勾配を大きくしたのがＳＷ
Ｐ工法です。飽和地下水に及ぼす負圧伝播の効果です。

5最近では、井戸内の空気だけでなく、井戸周辺の地盤中の空気を吸引減圧す
る事により、二つの効果をもたらす事がわかってきました。
一つは、真空状況下では軟弱地盤の水分気化が促進され、広い範囲で圧密促進が出来た事、もう一つは、汚染土壌からの VOCs（揮発性有機化合物）の回収が出来た事です。
高真空による吸引効果としては、
1） 地下水の集水能力が従来の重力排水に比べ 2～20 倍以上有る事。
2） 海成粘土（マリンクレー：ｋ= ×10-8 ㎝/sec）のような粘性土までも圧密脱水が可能になった事。
3） 山留内の根入れ部分で揚水した場合、山留内部だけ少ない揚水量で目的の水位低下が望め、周囲の水位は殆ど低下せず、地盤沈下等の問題は発生しない傾向にあります。
4） 井戸ロスが少なく、動水勾配が log 曲線から直線勾配へと変化する事。
5） 地中の部分的なゾーンの減圧が可能となり、河川橋脚工事等がオープン施工で可能となります。
6） 真空プレス型リチャージウェル（VPRW 工法）との組合せで、溶解性
鉄分の多い地下水を、空気と触れずに酸化（サビ）せず、中間ポンプ
で加圧して注水する事が出来ます。
VPRW 工法は、長期に安定して復水する事が出来、赤水対策として有効な事。
SWP 工法は、“土と水„をテーマとし、都市型土木・建築工事，地滑り対策，
地下ダムの揚水井，飲料用等の井戸，消雪設備，盤膨れ対策，ドラーワーク，
軟弱地盤改良，河川・海岸等の水際工事，土壌改良工事，プレロードへの応用，
等様々な分野での採用が可能な工法です。又、◦動水勾配が直線勾配である事 ◦山留周りの水位が低下しない理由等、真空吸引による効果も数値解析により表現出来る様になりました。
ＳＷＰ工法及び応用技術である V.P.RW 工法，ＳＫＫ工法等は、施工性能の向上，大幅なコストダウン，工事の安全に効果があります。
又、適応範囲も広い事から、多くの採用を願っております。

ＳＷＰ
6

スーパーウェルポイント協会会長
高 橋 茂 吉スーパーウェルポイント工法(ＳＷＰ工法)の展望と技術的課題
技術アドバイザー
九州大学名誉教授
神野健二
ＳＷＰ工法では、井戸内の空気を真空ポンプで吸引して減圧し、同時に井戸内の水を上昇させないように水中ポンプで揚水する。これにより井戸の吸い込み口周辺の地下水に負圧（空気圧と水柱重量の合計値を負にする）を与えるもので、このような状態でＳ
ＷＰを稼働すると、吸い込み口周辺と境界水位（河川などの水位境界がなければ影響半径での地下水位）との間に大きな水位差が生じ、取水量を大きくすることができる。
「負圧」という言葉を聞くと、不飽和浸透流へ思考が向いてしまい、「負圧→不飽和（毛管上昇）→不飽和領域での透水係数の低下」を思い浮かべがちであるが、井戸の吸い込み口周辺で「負圧で飽和状態」の領域が形成されれば、「注射器で空気を入れることなく水を吸う場合」と同じように大きな動水勾配と飽和透水係数下で浸透速度を大きくできる。この結果、不圧帯水層では大気圧に等しい地下水面が大きく低下する。このとき、鉛直流速成分も大きいため、スクリーンへの流入と言うよりも「吸い込み点」への流入に近い流れが生じる。これは鉛直地下水流動成分を無視した揚水公式とは異なる
地下水面形になる（九州産業大学教授細川土佐男、報告書「数値解析によるＳＷＰ工法とディープウェル工法の地下水位低下量の比較」、2006 年4 月発表）。
このように、ＳＷＰ工法による揚水では、設置深度、構造、形状、配置、地質構造に応じて多様な地下水面の低下や帯水層内での水圧分布が現れることが予想される。開削
工事では地盤の変形・崩壊を防ぐために掘削部周辺に連続地中壁を設置し、ＳＷＰを稼働する。この場合には、地中壁の透水性や設置形状、井戸の設置個数に対応して地下水面が多様に低下する。しばしば「何故このような地下水面低下になるのか？」という質問を受けることがある。しかし、ＳＷＰ工法では井戸内の真空のかけ方や、井戸内水柱の高さのコントロール、吸い込み口の位置、連壁の深度、地層の透水係数の分布等に応じて3 次元的な流れの場を形成するため、個々の場合に応じた説明は容易ではない。
ＳＷＰ工法については断面2 次元解析あるいは軸対称解析のほか、現場の実状にあわせた実践的な数値解析技術の進展と観測データの充実により、様々な条件に応じた解析を実施できる体制の確立が望まれる。
一方、水に溶解した揮発性汚染物質は、液相と接する気体成分との間に平衡関係を保っている。ヘンリーの法則で記述されるように、液体への気体溶解度は気体の圧力に比例する。したがって、液体に加わる空気の圧力が低下すれば、液体に溶解している溶存物質は揮発する。すなわち井戸へ間隙気体の吸い込みも起こる場合には、地下水に溶存する揮発性汚染物質の回収のみならず、不飽和間隙に残存する原液も同時に回収できる

7

ことになる。
以上のように、ＳＷＰ工法により地盤の空気圧を低下させることにより、我々が余り経験していない現象が発生し、様々な工学的に興味ある現象が発現する。ＳＷＰによる地下水流動が吸い込み口や連続地中壁周辺の3 次元的分布に大きく左右されるため、現象を理解するためには数値解析に頼らざるを得ないが、「負圧であるから不飽和」という不飽和浸透理論の束縛から離れて「負圧で飽和」、「井戸側の境界条件を負圧に設定できる」という設定以外に、現象を支配する運動方程式と連続の式に特殊な操作を加えなくても、以上のような結果が得られる※。今後は様々な境界条件に対する数値解の挙動を詳しく吟味し、ＳＷＰ工法を支える解析技術を確立することが望まれる。
※流速が大きく、非ダルシー則を適用することも想定しなければならないかは別途研
究課題。

8

目

―

第１編

次

-

ＳＷＰ工法技術資料

１．概要と特徴1-1)

概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ. 1

1-2)

特徴

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ. 3

1-3)

ＳＷＰの構造1-4)

ＳＷＰ工法の種類

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ. 5
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ. 6

２．設計
2-1)

事前調査

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ. 7

2-2)

粒度と排水の方法

2-3)

揚水量の算定・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.10

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.11

2-4) 井戸本数の算定
2-5) 計算例

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.14

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.15

３．ＳＷＰ工法を用いた解析
3-1) ＳＷＰ工法の研究について・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.18

3-2)

断面二次元モデル

3-3)

解析例

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.20

3-4)

事例

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.20

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.18

４．施工手順4-1)

ＳＷＰ工法の施工手順

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.21

4-2)

削孔方法の種類と特徴

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.28

５．機械及び装備
5-1)

使用機械一覧表・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.30

5-2)

主要機械(削孔用)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.32

5-3)

主要機械(揚水用)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.35

5-3-1)

バキューム装置

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.35

5-3-2)

揚水用ポンプ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.36

5-3-3)

セパレートスクリーン・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.38

６．適用事例
地下水位低下工法としての利用・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.41

７．ＶＰＲＷ工法
7-1)

概要・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.48

9

7-2)

ＶＰＲＷの構造・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.49

7-3)

ＶＰＲＷの特徴・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.52

８．Ｈｉ－Ｗａｉ工法
8-1)

Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄工の概要

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.59

8-2)

相互Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄工の概要

・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.60

8-3)

リングＨｉ－Ｗａｉ洗浄工の概要

・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.60

９．ＳＫＫ工法
9-1)

ＳＫＫ工法の概要

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.61

9-2) ＳＫＫ工法による真空気化及び脱水について・・・・・・・・・・Ｐ.62

9-3)

地下水の回収方法

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.62

9-4)

ＳＫＫ工法の特長

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.63

9-5)

ＳＫＫ工法の施工例

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.63

１０．ＳＫＫ工法＋Qin-TAKO 工法
10-1) ＳＫＫ工法＋Qin-TAKO 工法の概要
・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.64
10-2) ＳＫＫ工法＋Qin-TAKO 工法の地盤改良法 ・・・・・・・・・・Ｐ.65
10-3) 地盤改良比較

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・Ｐ.69

10

１．概要と特長
１-１)

概要

従来、地下水位低下工法としてウェルポイント工法【強制排水工法】、ディープウ
ェル工法【重力排水工法】、バキュームディープウェル工法(重力排水＋強制排水)が採用されてきた。ウェルポイント工法の場合には、１段設置での地下水位低下量が約6.0m であり、深い場合には、多段設置を必要とした。また、ディープウェル工法は、重力排水のため井戸効率が低く、相当数の本数が必要となる課題があった。また、バキュームディープウェル工法は、図 1.1.1 に示すように、スクリーンの位置まで地下水位が低下すると、井戸内に空気が侵入し、バキューム効果が著しく低下する課題があった。
これに対し、ＳＷＰ工法は、特殊スクリーンの開発により空気を吸わずに地下水面をスクリーン底部まで低下させることができる。
従って、ＳＷＰ工法は、井戸の深度が大きくてもバキューム効果を維持した強制排水が可能であり、従来工法にくらべ揚水量が 2～20 倍以上と多く、より広範囲の地下水を低下することができる。
また、シルト層や粘性土地盤，風化岩のように重力排水では困難とされた土質条件
でも、地下水位低下が可能となり、さらに応用技術として真空気化乾燥による地盤改良工法や土壌浄化工法も可能も開発中である。
真空度

小

揚水量

小

真空度

大

揚水量

大

空気
地下水面

地下水面

特殊スクリーン(セパレートスクリーン)

バキュームディープウェル
図 1.1.1

ＳＷＰ

ＳＷＰ工法とバキュームディープウェル工法の比較

1

図１.１.２に、ＳＷＰ工法の揚水井戸構造を示す。ディープウェル工法との相違点
は、ストレーナー管②の内側に内筒管③が存在し二重管構造となっている点である。
ストレーナー管から流入した地下水は、二重管の間を流下し内筒管の下部に設けられた通水孔④を通って水中ポンプ①に達する。真空ポンプにより二重管の内部に負圧を作用させればより効果的に揚水することができる。ＳＷＰ工法では、地下水面を通水孔の位置まで低下可能である。

⑤

③ ▽

②

①
▽

④

①水中ポンプ③内筒管
図 1.1.2②ストレーナー管④吸水孔⑤バキューム管

セパレートスクリーンの内部構造

2

１-２)

特長

ディープウェル工法に対して以下のような特長を有する。
A) 吸水能力の向上
従来工法に対して、施工実績より２～２０倍以上の吸水効果がある。
（表 2.4.1 参照）
B) 井戸１本当りの地下水位低下量と影響範囲の拡大
バキューム効果により、重力排水にくらべ地下水位低下量と影響半径が増大するため、井戸本数を減らし井戸間隔を広げることが可能となる。
C) 遮水性連続壁の壁内限定排水が可能
遮水性連続壁（ＳＭＷ・鋼矢板等）の根入による遮水効果を利用した壁内限定排水が可能で、壁周囲の地下水位は殆んど低下しないため、水位低下による影響（地盤沈下等）
が殆どない。
D) 上記 3 項目の飽和地下水に対する効果は、ＳＷＰによって飽和地下水負圧伝播が生じる事による効果で、その現象については九州大学名誉教授：神野先生グループらによって数値解析する事が可能である。
（3．SWP 工法を用いた解析参照）
E) あらゆる地質に対応可能
バキューム効果を利用して排水を行う為、粘性土(シルト)を始め砂質土、砂礫層、風化岩盤等に至るまで強制排水が可能である。尚、Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄（8．Ｈｉ－Ｗａｉ工法
参照）の併用でその効果も大きい。
F) クリーンなリチャージ工法として適応可能（7．VPRW 工法参照）
真空排水により空気接触が無いため、水中の鉄分が酸化せず、無公害でのリチャージが可能となり、また、中間プレスポンプの加圧により安定して地中へ復水させる事が可能となった。
G) 大深度に適用可能
深度 300m まで適用可能である。
（深井戸用ポンプの限界揚水深度まで）
H) 応用技術
応用技術として『ＳＫＫ工法』（9．ＳＫＫ工法及び 10．ＳＫＫ工法+Qin-TAKO 工法参照）により、軟弱地盤(粘性土)

では大深度でも施工が可能である。

また、VOCs，油分等の揮発性物質の土壌浄化も可能となった。

3I) 経済的
従来工法に比べ設置本数を減らす事が出来、30～40%のコスト削減効果が期待出来る。
J) 地下水位低下工法の比較
aB

a)

ウェルポイント工法（ＷＰ工法）

地下水
真空ポンプ

真空により地下水を汲み上げ、周辺の地下水面を低下させる。ウェルポイントの先端では地下水の圧力はゼロ

Ｐ0（大気圧）であり、ＤＷ工法と同じ境界条件である。
ウェルポイント

A
b

地下水

b)

ディープウェル工法 （ＤＷ工法）
水中ポンプにより揚水して井戸内の水面を下げ、大気圧 Ｐ0

この条件（境界条件）に対応応じて周辺の地下水面が低下する。
水中ポンプは井戸内の水を汲みだしているだけである。

c)

Ｐ

Cc

バキュームディープウェル工法（ＶＤＷ工法）
ＳＷＰ工法と同様の仕組みにより周辺の地下水面を低真空ポンプ下させる。しかし、スクリーンが井戸管と一体化している

Ｐ0

ため、地下水面の低下に伴い地下空気が井戸管に入り込

水中ポンプ

空気

地下水
Ｐ＜０（負圧）空気浸入む。そのため真空度が低下し、ディープウェル工法と同じ一体型スクリーンＰ

水中ポンプ状態となる。
dD
地下水

d)

スーパーウェルポイント工法（ＳＷＰ工法）
ＶＤＷ工法の欠点を改良した工法であり、スクリーンは
井戸管と分離して井戸管を取り囲む。 また、井戸管の下端近くに通水口を設置する。これらにより地下空気が吸引

真空ポンプ
分離型スクリーン

Ｐ＜０（負圧）Ｐ0

されにくい構造となっている。
吸水孔

通水孔

4

空気

Ｐ

水中ポンプ

１-３)

ＳＷＰの井戸構造

ＳＷＰ工法の基本井戸構造を以下に示す。

図 1.3.1

ＳＷＰ井戸基本構造
5

１-４)ＳＷＰ工法の種類

ＳＷＰ工法は、適用深度に応じて表 1.4.1 に示した標準的な井戸システムを採用する。
標準システムとしては深度５０ｍまでを示している。
深度５０ｍ以上でも適用可能であるが、その場合は別途にシステムの検討を行うことが必要である。
バキュームポンプとして、標準的にはエルモ型バキュームポンプ(11.0kw)を使用する。
このポンプ１台にて、ＳＷＰ井戸１～３本の範囲で負担可能である。但しＳＫＫ工法等では
ＳＷＰ井戸１本に付き 1 台の使用を基本とする。
表 1.4.1
種類

適用深度

深度別の標準的な井戸システム

使用ポンプ

削孔径
揚水量

ディープ用ポンプ
ＳＷＰ-Ｓ

0～15m

ディープ用ポンプ
ＳＷＰ-Ｍ

ディープ用ポンプ
25 ～35m 口径 4 ｲﾝﾁ、11kw～19kw
Q<1500 ㍑／min
ディープ用ポンプ
ＳＷＰ-ＬＬ35 ～50m 口径 4 ｲﾝﾁ、11kw～19kw
Q<1000 ㍑／min

ﾊﾟｰｶｯｼｮﾝ(ｵｰｶﾞｰ)

400mm
550mm

(大口径ﾎﾞｰﾘﾝｸﾞ)
ﾊﾟｰｶｯｼｮﾝ(ｵｰｶﾞｰ)15 ～25m 口径 4 ｲﾝﾁ、11kw～15kw
Q<1500 ㍑／min

ＳＷＰ-Ｌ

550mm

口径 4 ｲﾝﾁ、11kw～
Q<1500 ㍑／min

削孔方法

ｹｰｼﾝｸﾞ径400mm(大口径ﾎﾞｰﾘﾝｸﾞ)

550mm 以上 ﾊﾟｰｶｯｼｮﾝ(大口径ﾎﾞｰﾘﾝｸﾞ)400mm 以上 (ｵｰﾙｹ-ｼﾝｸﾞ)
550mm 以上 ﾊﾟｰｶｯｼｮﾝ(大口径ﾎﾞｰﾘﾝｸﾞ)400mm 以上 (ｵｰﾙｹｰｼﾝｸﾞ)

注 1）井戸径，使用ポンプなどは各現場条件により異なることから、上表は選定する上での参考とし、詳細は計画検討により決定する。
注 2）深度 50ｍ以上の場合や水量確保のため集水能力アップを目的とする等の場合も、計画検討により決定する。
注 3）削孔方法は、マットケーキの生じないパーカッション方式を基本とする。
ＳＷＰは、井戸下端吸水孔の集水能力が重要ポイントで、完全に掘削ス
ライムをベーラーで排出出来るパーカッション方式が最も有効ある。

6

２．設計
ＳＷＰ工法を使用した排水計画は、事前調査の結果を踏まえて、
下記の事項を考慮して行う。
・掘削深度および目的の水位低下量
・排水対象土の位置および透水性・不透水層の位置
・初期湧水量とＳＷＰ１本当たりの吸水量・ＳＷＰ井戸の設置間隔
２-１)

事前調査

ＳＷＰ工法による地下水位低下工法を設計するに当り、その効果および周辺への影響について事前の調査が必要である。図２.１.１に調査および設計の概略をフロー図として示す。
既存資料の収集

既存資料の確認,井戸調査,

現地調査

その他

ボーリング,揚水試験,

ボーリング調査

試掘, その他

情報が十分かいいえ

はい
調査結果の解析排水工法の設計図２.１.１ＳＷＰ工法の調査・設計

7

追加調査

主な調査項目を以下に示す。
A) 地盤調査
ボーリング調査を主体とした地盤調査結果から、地盤構成を知り、帯水層の深度や厚さ、連続性等について把握する。
B) 土質試験
物理特性としての粒度は、地盤の透水試験が行われていない場合には、概略の透水性を評価するために重要な指標となる。例えば、比較的均一な(均等係数 Uc＜２のとき)
緩い砂では、下記の Hazen（ハーゼン）の式から地盤の透水係数 k (cm/s)の概略値を推定することが行われている。
k=C・(D10)2(式 2.1)

D10 :有効径(粒径加積曲線の 10%に相当する粒子径) (cm)C:100～150

一般にはＵｃ＞２以上の土が多く、このような土ではH a z e nの式は適用できない。
この場合に対しては、Creager（クレーガー）その他が 20%粒径 D20 (mm)と k (cm/s)の関係について、多くの実験の結果から表２.１.１を与えている。
表２.１.１Creager による D20 と透水係数(cm/s)

土質分類

D20 (mm)0.005

3.00×10-6

粗粒粘土

0.30

2.20×10-2

0.01

1.05×10-5

細粒シルト

0.35

3.20×10-2

0.02

4.00×10-5

0.40

4.50×10-2

0.03

8.50×10-50.45

5.80×10-2

0.04

1.75×10-4

0.50

7.50×10-2

0.05

2.80×10-4

0.60

1.10×10-1

0.06

4.60×10-4

0.70

1.60×10-1

0.07

6.50×10-4

0.80

2.15×10-1

0.08

9.00×10-4

0.90

2.80×10-1

0.09

1.40×10-3

1.00

3.60×10-1

0.10

1.75×10-3

2.00

1.80

0.12

2.60×10-3

0.14

3.80×10-3

0.16

5.10×10-3

0.18

6.85×10-3

0.20

8.90×10-3

0.25

1.40×10-2

D20 (mm)

ｋ

粗砂シルト

極微粒砂

微粒砂

8

k(cm/s)

土質分類

中粒砂

粗粒砂

細礫

また、周辺地盤の地下水位低下に伴う圧密沈下の程度や、圧密による地盤改良を検討するためには地盤の圧密特性や強度特性を把握する。
C)

地下水調査

観測井戸や周辺の既存の井戸により、地下水位観測を行い、地下水分布の状況を推定する。また、必要に応じて揚水試験等を行い、地盤の透水係数や貯留係数等を把握する。
D)

近接構造物に関する調査

地下水位の低下に伴う地盤の圧密等によって、周辺に影響を与える可能性もあり、周辺における構造物の種類および用途等を調査しておく。
既設構造物の施工法によっては、構造物周辺の透水性が高い状態となっていることもある。
また、ガス管等の地下埋設物、地下鉄等の地下構造物の有無に関しても調査する。
E)

周辺における井戸調査

施工箇所周辺に井戸がある場合には、地下水位の分布に関する情報が得られる。
尚、排水による地下水位の低下による井戸枯れ、地盤沈下等が発生しないよう配慮しなければならない。
F) 施工方法(掘削、土留め工法)
G)

その他

施工現場がどのような場所に位置しているかは、基本情報として必要である。現場
が海岸、湖沼、河川に近い場合には、地下水位がそれらの影響を受けて変動している可能性がある事にも留意する。

9

２-２)

粒度と排水の方法

地盤の透水係数は前述の Hazen の式等に示されるように、構成土粒子の粒度分布によって変化する。したがって、実際の現場での最適な排水工法は、地盤の土質によって異なる。各種の土質に対応する適当な排水工法の目安を図２.２.１に示した。
ＳＷＰ工法を地下水低下工法として使用する場合には、シルト質の地盤でも十分に適用可能である。

図 2.2.1※

各種土質に適用される排水工法

海成粘土（マリンクレー）の様な透水係数（ｋ）＝1.0×10-8 ㎝/sec の土質でも、ＳＷＰ工法にて吸引揚水した実績（シンガポールにて）がある。

10

２-３)

揚水量の算定ＳＷＰ工法での湧水量の算定に当っては、実際の地盤構成を単純化し平衡状態を想定して、井戸公式（ティームの式）に実績値（β）を加味した式を以下に示す。
A) 自由地下水からの揚水量
井戸が帯水層を貫通して、井戸底が不透水層まで達している場合(図 2.3.1 参照)には、平衡状態における井戸からの揚水量は次式で求められる。
π k(H2-h02)

Q=(式 2.2)×β

2.3 log10(R／r0)

ここに、
Q:平衡時揚水量(m3／sec)

r0 :井戸の半径(m)(注－１)h0 :井戸の水深(m)H:揚水前水位(m)k:透水係数(m／sec)

R:井戸中心からの影響半径(m)(注－２)

β :排水対象層に遮水壁根入がある場合の真空遮水効果係数（注－３）B) 被圧地下水からの揚水量
井戸が帯水層を貫通している場合には、揚水量は次式で求められる。
2π k b ( H - h 0 )Q=

2.3 log10(R／r0)(式 2.3)

×β

ここに、
Q

:平衡時揚水量(m3／sec)

r0 :井戸の半径(m)(注－１)h0 :井戸の水深(m)H:揚水前水位(m)k:透水係数(m／sec)

R:井戸中心からの影響半径(m)b:帯水層厚(m)(注－２)

β : 排水対象層に遮水壁根入遮水壁がある場合の真空遮水効果係数 (注－３)11排水計画の立案に当っては、排水初期の揚水量増加分を考慮した計画揚水量（Ｑmax）の 1.5～2.0 倍程度とする。
ただし、正確を期する意味では現場揚水試験をＳＷＰ工法で実施し、バキューム吸引による真空排水での見掛けの透水係数(ｋ’)を揚水量算定式の変形式により求め、最終的な排水規模を計画する必要がある。
計画揚水量【Qmax】=(1.5～2.0)×Q(m3／sec)▽(式 2.4)roroR

図 2.3.1 不圧帯水層の完全貫入井戸

Ｈ

ｈo

ｂ

ｈo

Ｈ

▽

R

図 2.3.2 被圧帯水層の完全貫入井戸(注－1)井戸の半径 r0
井戸半径の決定は掘削外周をこれと同じ周長をもつ円に置き換えて算定する。

L1 + L2

長方形
π
ただし、L1／L2 ＜３(式 2.5)
L2

r0=

掘削領域

または、

r0=

L1×L2
π

正方形

(式 2.6)L1※上式に当てはまらない場合は、簡易的に長辺の 1/2 と仮定する。

(注－2)影響半径 R
影響円の半径とは揚水により影響を受ける地下水の範囲であるが、この算定はは な は だ 不 確 実 で あ っ て 通 常 r0 の 3000 ～ 5000 倍 、 ま た は 500 ～ 1000m 位 にとることが多い。Ｒは揚水量により変化するのが実際である。しかし、揚水量 Q の算定に
このＲは log 関数（対数）として入ってくるから、その影響は比較的小さい。実際問題と12

しては、地形、地質、井戸の水位低下量、揚水量などから経験的に決めることが多い。
表に、各地質に対するＲの概算値を示す他、ＳＷＰ工法で通常採用している算定式を記す。
粒径
(mm)
＞10
2～10
1～2
0.25～10.05～0.25
0.025～0.05

土質区分
粗れき
れき
粗砂
中砂
細砂
シルト

影響円の半径(m)
1500 以上
500～1500
400～500
100～400
10～1005～10Ｒの算定には、シーハルト(Sichart)の式により求める。
R=3000・s・√k(式 2.7)

ただし、R:井戸中心からの影響半径(m)s:水位低下量(m)k:透水係数(m/sec)
尚、掘削面積が水位低下量に対して著しく広い場合には、次式により求める。
R=3000・ｓ・√ｋ＋ro(式 2.8)(注－3) 遮水壁がある場合の真空遮水効果係数（β）
山留めに遮水性連続壁（鋼矢板・ＳＭＷ壁など）を用いる場合、ＳＷＰ工法はこの連続壁の根入を利用した壁内限定排水が可能で、揚水量が少なく壁周囲の地下水位が殆んど低下しない。
この場合の根入長は排水対象滞水層に最低 5.0ｍ以上とし、スクリーン下端は根入下端より上部へ 1.0ｍ以上とする事が必要であると考えている事から、対象層内へのスクリ－ン配置
は最低 4.0ｍとなる。
土質及び根入長などの条件によりβ値は 0.5～0.7 の範囲を基本とするが、実揚水試験により確認する。
遮水性連続壁を用いない場合は 1.0 とする。

13

２-４)

井戸本数の算定ＳＷＰ１本当たりの吸水可能量(q)は、下記のシーハルトの式にＳＷＰ係数(α)を乗じて算定する。
√kｑ＝α・２πrh′15
ここに、(m3／sec)(式 2.9)α :ＳＷＰ係数(表 2.4.1 参照)
r :井戸の掘削半径(m)h′:スクリーン有効長(m)k:スクリーン位置の透水係数(m/sec)

したがって、ＳＷＰ井戸の必要本数 n は、次式で求める。

ｎ＝

土質名

Qmax

(式 2.10)（本）q

透水係数(cm/sec)

ＳＷＰ係数（α）

砂

1.1×10-1～3.6×10-1

2.0～ 2.5

中粒砂

2.2×10-2～7.5×10-2

2.0～ 3.0

細砂

2.6×10-3～1.4×10-2

2.0～ 5.0

ごく細砂

4.6×10-4～1.8×10-3

2.0～10.0

シルト

1.0×10-5～2.8×10-4

2.0～20.0

ｋ＜3.0×10-6

2.0～20.0

粗粘土

表 2.4.1

ＳＷＰ吸水量の目安(施工実績より)

表 2.4.1 のＳＷＰ係数値は、従来のディープウェル工法における井戸の揚水能力を基準として、ＳＷＰ井戸での吸水能力を施工実績から経験的に設定したものである。
ＳＷＰ工法の設計に当っては、前項の各種算定式や諸表は目安であると考えるべきものであり、実際の施工に当っては１本～数本のＳＷＰと数本の水位観測井戸を設置して揚水試験を行い必要なＳＷＰ井戸の本数や排水規模を定めることが望ましい。
ＳＷＰ工法では、 従来のディープウェル工法に比べ井戸効率が大きいため、井戸間隔を広げることが可能となる。 しかし、ＳＷＰの設置間隔は 30m～50m を基本とし、施工に当っては揚水試験等により、設計井戸間隔を確認することが望ましい。

14

２-５)

計算例

算定条件:
地表面下 2.0m に地下水位があり、地下水面下 5.5m まで掘削する現場を想定する。
掘削面の寸法は 60.0m×35.0m であり、山留めは鋼矢板方式で地表面下 13.0ｍまで設置する。壁内排水法としてＳＷＰ井戸を鋼矢板内部設置し、地下水位を 6.0m(すなわち、掘削底面より 50cm 下)まで下げる時の、井戸の本数、揚水量を求める。地
盤構成は地表から 16.0m 位置に不透水層があり、その上部は地表面まで均一な砂層である。砂層の透水係数は 0.0002ｍ/sec である。

断面図

平面図

60.0ｍ

(O.W.L)35.0ｍ

図 2.5.1

掘削平面および掘削断面図

算定例:
上記条件図より、実スクリーン長を計画水位以下から矢板下端+1.0ｍまでの 4.0ｍ（基本スクリーン）を配置する。
（尚、一般的な計画で ho や鋼矢板根入長が長い場合の実スクリーン長は、最大 10.0ｍとする。
）
以上より、スクリーン有効長（h’）は計画水位以下の配置長 4.0ｍとし、ＳＷＰ井戸の深さはスクリーン下部に砂溜を 2.0ｍ加えて 14.0m とする。

15

まず、鋼矢板で囲まれた領域の幅および長さを L1 , L2 として、仮想井戸半径 r0 を求
める。

r0 =

L1+L2
π

=

60.0+35.0
π= 30.2(m)すなわち、半径 30.2m の井戸を中央部に設置したのと同じ効果があることになる。
影響半径 R は次式で求める。

R =3000・s・ ｋ =3000×6.0× 0.0002 =254.6 (m)

真空遮水効果係数（β）は根入条件が最小値である事から、0.7 を採用する。
以上の条件により、揚水量 Q は以下となる。

Q=

π･k(H2－h02)
2.3Log10(R／r0)×β＝π×0.0002×(14.02－8.02)
2.3×Log10(254.6／30.2)×0.7=0.0273(m3/sec)

上記算定揚水量は平衡状態の場合であり、初期揚水量 Qmax を下記とする。
Qmax=2.0×Q=2.0×0.0273=0.0546(m3/sec)

径 550mm のＳＷＰを穿孔するとして、井戸１本あたりの揚水量 q は、ＳＷＰ係数α
を 2.5 と仮定すると以下となる。

ｑ＝α・2πr・h′・

k0.0002＝2.5×2×π×0.275×4.0×＝0.0163 (m3/sec)
15
15

したがって、必要な井戸本数 n は以下となる。

ｎ＝

Qmax
q

=

0.05460.0163

=

3.35

16

→

4.0

(本)

井戸の平面配置:
ＳＷＰ井戸の平面的な配置は、一般には影響圏半径を考慮して井戸間隔（ａ）が 50.0
ｍを超えないよう、均等に配置する。
本計算例では井戸４本を下図のように配置する。

35.0m

●井戸位置

対象範囲

ａ/3以下
≒10.0ｍａ≒40.0m

ａ/3以下≒10.0ｍ60.0ｍ

図 2.5.2

ＳＷＰ井戸の配置

注）検証や確認
上記設計に続き、真空揚水による実揚水テストを実施し確認する方法を推奨する。
また、重要度が高く事前に検証する必要性の有るような場合は、数値解析により水位低下のシミュレーションを行う事も必要である。

17

３．ＳＷＰ工法を用いた解析
３-１)

ＳＷＰ工法の現象に関する研究について

ＳＷＰ工法を用いる場合の地下水の挙動は重力排水では想像出来ない挙動をします。
ＳＷＰの現象については神野九州大学名誉教授【研究当初は工学部教授】、九州産業大
学・細川教授【工学部】、中川鹿児島大学助教授【農学部】と研究チームをつくりおよ
そ 2 年間で解明を行いました。その成果を踏まえて水理実験【九州産業大学細川研究室】
で水理現象を再現し、その現象を再現できる解析モデルを構築しました。解析モデルは
断面二次元【飽和・不飽和モデルで鉛直方向には数㎝のメッシュ】を構築し、ＳＷＰ工法を適用するに当たり安全で効率よく所定の効果が得られる配置【遮水壁の有無、ＳＷ
Ｐの深さ、スクリーンの位置、ＳＷＰの間隔及び遮水壁との位置など】計画を立案します。以下に解析手法の説明を行います。
３-２)

断面二次元モデル【飽和・不飽和

非定常モデル】

これまではバキューム効果を用いた【ＳＷＰ工法】の解析を行ってきた。この工法は地下水排水を効率よく行うために真空吸引圧を利用した排水工法で、ＳＷＰを稼働した
瞬間から急激な地下水の導水勾配が発生して地下水の排水が急速に進行する。この現象
をシミュレートするために稼動開始から３分間位は 1/1000 秒のインターバルで計算を行います。
尚、この解法は以下の実験に基づいて構築しています。

井戸
31cm

圧力水
頭観測
用細孔

ストレーナ

64cm

金網

金網

200cm
231cm
図-1 実験装置の概略

図 3.1

実験装置の概略

18

井戸

多孔管

圧力水
頭観測
用細孔

アクリル板
金網

6硅砂
透水係数 k=5×10-2(cm/sec)

写真１ 実験装置の正面写真

写真２ 実験装置の平面写真

図 3.2

実験結果による工法比較
ＳＷＰ工法とＤＷ工法の比較

遮水壁がない場合でＤＷ（PW＝0）とＳＷＰ（PW≒0）の比較でＳＷＰはＤＷに比べて地下水位低下の範囲が大きくなる。
なお、ＤＷ・ＳＷＰの吸込口の深さは同じ。

ＤＷ 工 法 の 地 下 水 位 低 下 範 囲

ＳＷ Ｐ工 法の 地下 水位低 下範 囲

吸込口

緑色：ＤＷ工法，

赤、茶、青色：SWP 工法

19【半円形で遮水壁が無い場合】

３-３)

解析例

具体的な解析結果：SWP 工法特長は地下水の排水効率が非常に高いこと、下図のように遮水壁を利用すると、遮遮水壁の外側の地下水位を下げずに、遮水壁内部の地下水位を低下させることが出来ます。ドライワークや盤ぶくれ対策で地下水の豊富な地域で利用されています。計算は初めの３分間位は 1/1000 秒の計算で、徐々にインターバルを 1
秒くらいに広くして計算しました。
河川内の工事、地下水の豊富な下水道施設の工事などに用いられています。

図 3.3

解析図

摘要事例：河川や海岸堤防の浸透防止工法解析、干潮区間の地下水への塩水浸入解
析、盤ぶくれ対策工法【構造物下の減圧】、田畑の除塩工法の効果解析など

３-４)

応用事例

ＳＷＰ工法を応用したＳＫＫ工法があります。この工法は高濃度土壌汚染対策として、地下水の浄化、地中の有毒ガスを同時に浄化します。東京都豊洲の土壌浄化技術の一つに認定されています。また同工法は岩手県・青森県境の不法投棄での土壌浄化工法として平成 22 年に試験工法に採用され、すぐれた効果を発揮しました。

20

４．施工手順４-１)

ＳＷＰ工法の施工手順

施工サイクルを図 4.1.1 に示す。
事前の地質調査結果をもとに排水計画をたてる。排水計画にあたっては、帯水層の構造、帯水層定数をもとに揚水井戸の構造、本数、配置を計画する。また、工事個所周辺に既存の井戸がある場合には、揚水に伴う井戸枯れの検討、粘性土地盤の圧密沈下が予想される場合には、事前に圧密沈下の検討を必要とする。
排水計画の後、揚水井戸周辺の適切な位置に観測井戸を設置する。次に、その現場に最適なさく井方法を選定し削孔を行い、揚水井戸を建て込む。この際、最初に施工する井戸に関しては、揚水試験を適宜実施し設計の確認を行うと共に、最終的な揚水
井戸本数を決定する。
図 4.1.2 に揚水試験フローを示す。
ＳＷＰ工法では、対象帯水層の地下水を効率良く排水し、水位低下させることが重要である。
このためには、① 井戸設置のための削孔により、水位低下させる帯水層の透水性を低下させない。
② Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄等を十分行う。
③ 井戸の揚水により地盤中の細粒土分が洗い流されない井戸構造とすることが重要である。
また、地下水位低下工法を用いた根切り工事では、揚水井戸を工事中に停止することは、掘削面の水没による工事の中断を余儀なくされる。
このため、④ 揚水中の停電等のトラブルに備える。
このほか、地下工事終了後の揚水井戸撤去のタイミングについても、地下水位の回復の影響を事前に検討しておくことが必要である。

21

1.掘削機械搬入組立・資材搬入
2.杭心セット3.掘削掘削機械移動4.掘削完了・スライム処理
5.スクリーン・鋼管挿入

残泥土・泥水処理

6.フィルター材（豆砂利）投入
7.井戸内洗浄
8.揚水ポンプ設置

9.排

水

管

配

管

10.バキュームポンプ設備設置
11. 井戸仕上げ(Ｈｉ-ＷＡｉ洗浄等)

濁水処理

対策協議
12.効

果

確

認

試

験

No
YES
13.本

揚

水

排水処理

14.揚水完了，揚水排水設備撤去

図 4.1.1

施工サイクル22透水係数(k’)
地質調査

排 水 計 画の確認

水位観測井戸の設置
掘 削 機 械 の 組 立

井戸枯れ・
地盤沈下の

削

孔

検討

ケーシング・セパレートスクリーン建込み

ディープウェルポンプ及び揚水管の設置
粘性土地盤
の場合には
沈下の検討
バキューム装置の設置

揚水試験(最終本数の決定)

完

図 4.1.2

了揚水試験フロー23

①

削孔径と井戸管(ケーシング管、スクリーン)揚水井戸の削孔径は、井戸径にフィルター充填層厚を加算した値とする。ただし、井戸径は水中ポンプの外径にも依存するため、その揚水量に見合う水中ポンプの外径を勘案して決める必要がある。
フィルターの充填厚さは、5～20cm 程度とする。
スクリーンの設置位置と長さは、原則として排水対象帯水層中に 4m 以上のスクリー
ン長を設定するが、揚水量 Q と井戸吸水能力ｑの関係や地下水位低下量 s，地層堆積状
況等を考慮して決定する。
ＳＷＰ工法で使用するセパレートスクリーンは重力排水と異なりスクリーンの連続性が必要となるため、スクリーンを長く設定する場合には補助セパレートスクリーンにて延長し、接続用スクリーン接続バンドにて一体化する。
(互層の場合も連続して接続する)
セパレートスクリーン長＝基本スクリーン＋補助スクリーン＝6.0m(砂留 2.0m＋スクリーン 4.0m)＋補助スクリーン長スクリーンの種類は A 型と B 型があり、今日ではＡ型を主要スクリーンとしている。
又、外筒管のスクリーンタイプとしては、
ａ）巻線スクリーン（亜鉛メッキ材）
目的

・・・

一般清水用（揚水量Ｑ＝小～大対応）ｂ）巻線スクリーン（プラスチック塗布材）
目的

・・・

長期安定型
塩分対応用
サビ対応

（揚水量Ｑ＝小～大対応）

土壌浄化用ｃ）ポリエチレンスクリーン（ウインドータイプ）
目的

・・・

長期安定型
塩分対応用
サビ対応

（揚水量Ｑ＝小～中対応）

土壌浄化用
特に材質が全てポリプロピレンであり、酸化鉄を含んだ地下水や科学的に汚染された地下水に安定している。
又、ウインドータイプであり細砂層に有効である。
ｄ）平面ポリエチレンスクリーン目的・・・

粘性土地盤改良の補助スクリーンとして使用。
軟弱地盤改良として利用。
（揚水量Ｑ＝小の場合に限定）

24

②フィルター材料の選定と充填フィルター材が具備すべき条件を掲げる。
・井戸内への地下水流入を妨げない。
・井戸層中の細粒土分や砂分を井戸内に流入させない。
フィルター材料は、φ=5mm 以下の細粒分を洗い流した、粒径φ≦5～10mm の範囲の粒径のそろった、粒度曲線が立っている均等係数の小さいものがよい。
できれば、川床の砂利等の丸みが有るものを使用することが望ましい。
③

井戸の洗浄と揚水揚水井戸を仕上げるための最も重要な事項は、フィルター充填後の井戸内洗浄と井戸設置完了後の仕上げ洗浄（Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄）を十分に行うことである。
この作業の結果が水替排水工事の成否を左右するといっても過言ではない。
井戸内洗浄はケーシング挿入後のスワッピング作業であり、Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄は揚水設備設置後に井戸を密閉状態にして大量の水を地盤内に送水し、続いて真空吸引し揚水する。次に大型のコンプレッサーにより空気を地盤内に送気し、引き続き真空吸引し揚水する。この作業を繰り返すことで井戸の集水能力が向上する。
ロータリーボーリングやリバースサキュレーション工法のように、ベントナイト
泥水を使用する削孔方法の場合､Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄（相互・リングＨｉ－Ｗａｉ洗浄含む）を入念に行いマッドケーキを破壊除去することが必要である。
④

揚水ポンプの設置

井戸内の洗浄後、揚水管先端にポンプを取付け、所定の深さまで順次揚水管を継ぎ足してポンプを設置する。
ＳＷＰ工法で使用するセパレートスクリーンは、図 1.1.2 に示すように二重管構造となっており、地下水はスクリーン下部位置の内筒管にあけられた吸水孔から流入する。
このため、揚水ポンプはスクリーン内に設置しても、周囲の地盤から細粒分や砂分を直接吸入することはない。原則的には、揚水ポンプ底は吸水孔上部 50～100cm の位置に設置する。
⑤

観測井の設置、揚水量測定装置の設置

観測井は、原則として揚水井を中心に直線状に配置し、観測井の間隔は揚水井の近くでは小さく、離れるにしたがって粗くする。ただし、地下水の流動があると推定される
場合や水理的な境界が不明な場合には、観測井を放射状や十字状に配置する場合もある。
揚水量の測定方法としては、直角三角堰や四角堰による手動方式、積算流量計や電磁流量計を用いた半自動、自動計測方式がある。適宜、現場条件により適切なものを選択する。
又、スポット位置の間隙水圧（ポテンシャル）の測定にはロッド式の水位観測井戸もある。（ロッド先端部の水位（水圧）測定用）
図 4.1.3，図 4.1.4 にＳＷＰ井戸標準設置手順図を示す。

25

クレーン
櫓

バックホウ

粘土ミキサー
泥吐槽

機械本体

ガイド管

①

ガイド管設置掘削ビット②

ＧＬ付近の崩壊防止のため

掘削機械組立クレーン又はクレーン付トラ
口元管として約 3.0ｍ程バ③

ックにより機械の組み立てをックホウにより建て込む。

掘削

粘土泥水を充填しながら、ビットの自行う。

重による落下衝撃により土砂を粉砕して粘土泥水と混合させる。

ベーラー

クレーン

泥溜ピットへベーラー④

スクリーン・鋼管

掘削ずり汲み上げ

ベーラーにより土砂混合泥水を汲み上げる。

⑤ スクリーン･鋼管挿入

この場合､粘土泥水は常に補給する。

掘削深度検尺後、スクリーン・鋼管をクレーンに③と④を繰り返し所定深度まで掘削する。

より１本毎に吊り込んで、順次溶接接続し孔内に建て込む。

図 4.1.3

井戸設置手順図（1）
26

クレーン
クレーン

ベーラー

揚水管

フィルター材
フレコンパック入⑥

フィルター材投入

鋼管建て込み完了後直ちにフィルター材

⑦

井戸内洗浄

⑧

ポンプ設置

（豆砂利）を投入する。クレーン付トラッベーラーにより管内の櫓及びクレーンにより、揚水管及びポン

クによりフレコンパック（1.0ｔ入）を利用

泥水を汲み上げる。

プをフランジ接続により建て込む。

して慎重に行う。

貯水槽
クレーン

上蓋
排水

コンプレッサー▽貯水上

バキュームポンプ

排水

洗浄ポンプ

上蓋

冷却水槽
排水管

冷 却

上
揚水管ﾊﾞｷｭｰﾑﾎﾟﾝﾌﾟ

洗浄ﾎﾟﾝﾌﾟ

う。

上 部

揚水

ｽｸﾘｰﾝ
揚水ポンプ
揚水ﾎﾟﾝﾌﾟ
砂

⑨

⑨

掘 削 機

掘削機械解体クレーン付トラックによりｸﾚｰﾝ又はｸﾚｰﾝ付ﾄﾗｯｸに櫓,本体を解体し、次孔移動又櫓 ,本体を解体し、は搬出する。
又は搬出

⑩

ス イ ン

⑩ Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄
洗浄用ポンプにより大量の水を密閉した洗浄用ポンプにより大井戸内に送水する事と、大型コンプレッ
た井戸内に注水し、次にサーによる送気と、揚水ポンプによる負り揚水する。この作業
圧揚水する作業を十分に繰り返す。

図 4.1.4

井戸設置手順図（2）
27

⑪

揚

⑪

揚水

ﾊﾞｷｭｰﾑ設備 ,排 水 管
真空設備設置・接続後にポンプをﾎﾟﾝﾌﾟを稼動さ稼動させ、初期揚水（機能確認揚
水試験）後、本揚水を行う。

４-２)

削孔方法の種類と特長

ＳＷＰ工法の施工に当っては、工事の施工規模,土質条件,施工条件、経済性を考慮して削孔方法を決定する。
ＳＷＰ工法のようにバキュームを利用する工法では、フィルター材の透水性がその井戸の集水能力を左右するため、完全にスライム除去が可能なパーカッション方式が経済的、効率的であり、当工法の基本掘削方式とする。
しかし、他工事(杭工事等)との関係で大型の杭打機等が現場に有る場合には、その機械を利用して行う場合もある。
地質条件で削孔が困難な場合にはロータリーボーリングマシンを使用することもある。
ＳＷＰ工法の削孔に用いられる各工法の特長を以下に示す。
1) パーカッション方式(ＳＷＰ工法の基本方式)
イ)

パーカッション方式は古くから、井戸の設置方法として用いられている方法
でスーパーウェルポイント工法には特に有効な方法である。

ロ)

削孔径としては、通常φ=550mm までの径の機種が多く普及しているが、
φ=750mm までの削孔が可能な機種も有る。

ハ)

ベントナイトを使用せず、粘土にて孔内と土圧のバランスを保ち削孔するため、孔壁に泥膜が出来ないので、地下水の集水能力が維持できる。

ニ)ロータリー方式と比べると、プラント関係等の段取り及び作業スペースがコンパクトで済む。

ホ)

地質条件としては、粘性土、砂質土、砂礫層、玉石、軟岩等の削孔が可能である。

ヘ)

削孔時のビット・ワイヤー等の衝撃による騒音および振動が問題になる箇所
では対応策が必要となる。

２) 大口径ボーリングマシン方式(一部条件のみ採用)
イ)

ベントナイト液を利用して、孔壁を保護しつつ削孔するため、ＳＷＰ設置後にはマットケーキの除去に充分注意を要する。

ロ)

各種の土質と、軟岩、中硬岩、軟岩等あらゆる地質条件に対応出来る。

ハ)

パーカッション方式に比較するとプラント段取工、作業エリア、工程が多く必
要となる。

ニ)

騒音、振動は比較的少ない。

28

３) オーガ方式
イ)

現場の施工条件で、杭打及び SMW 工法等で大型の機械が現場で調達出来る場合には、附帯工事として比較的安価で工期短縮が出来る。

ロ)

オーガ掘削の場合、孔壁保護としてレスター等の時間差粘性消失材を使用して、ケーシングを建て込む。

ハ)

オーガ方式では、通常削孔径φ=600mm 位までで、φ=400mm のケーシン
グ径まで可能である。

ニ)

ドーナツオーガ等ケーシングと併用した場合にはφ=1000mm 程度までの大口径の設置が可能である。

ホ)

ＳＷＰ井戸数本程度では単独で施工するには高価なものとなるが、附帯工事としては経済的でその内容は現場状況に大きく左右される。

４) オールケーシング方式
イ)

大口径の削孔に適している。
削 孔 径 で φ =1000mm 程 度 に 適 し 、 ケ ー シ ン グ 径 と し て は φ =500～
600mm の挿入が出来、殆どのディープウェルポンプの設置が可能である。
当工法に於けるディープウェルポンプの最大機種は 19.0kw を基準としている
ので、ケーシング径はφ=500mm を考えておけば十分である。
ＳＷＰ工法はバキューム排水のため、あまり井戸口径と湧水量の比例関係はな
く、この規模で 1 本当たりの能力は最大限とし、その後は施工本数の増設で対
応する。

29

５．

機械及び装備5-１)

使用機械一覧表

ＳＷＰ工法に使用する機械及び機器を表 5.1.1，5.1.2 に示す。
（ケーシング径φ400～φ500 用）
機械名称

細

目

台

数

削孔機械
片櫓型

Ｂ

選定機種

片櫓型

C

1set

４００A 用1set

５００A 用

〃４００A 用

〃５００A 用

〃

ミキサー

単槽

〃

電気溶接機

３００A

〃

エンジンウェルダー

３００A

〃

定置式

掘削用ビット
掘削用ベーラー

ガス熔接器具〃水中サンドポンプ

５.５kw

1台

水中ポンプ

３.７kw

〃

仕上げベーラー

４００A 用1set

５００A 用

〃

掘削用工具

〃

分電盤

〃

泥水タンク

１～１０m3

n台

発電機

６０KVA

1台

トラッククレーン５～２５t〃

クレーン付トラック

2.9t 吊 3.0t 積

〃

バックホウ

0.1～0.4m3〃

Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄機器

1式

その他

〃

表 5.1.1

削孔関係(基本掘削方法“パーカッション方式”の場合)

30

用
途
ディープウェル
用ポンプ

規格･機械名
φ=400A 用

機

種

動

力

記
事
４インチ
４～６インチ

LH411

11.0kw

LH615

15.0kw

LH619

19.0kw

６インチ

LH622

22.0kw〃

デ ィ ー プ ウ ェ ル φ=300A 用

LH25.5W

5.5kw ２インチ２ステージ

高揚程ポンプLH311W

11.0kw ３インチ２ステージ

LH322W

19.0kw

LH430W

30.0kw ４インチ２ステージ〃
φ=500A 用〃

φ=400A 用
ﾊﾞｷｭｰﾑ装置

ﾊﾞｷｭｰﾑﾎﾟﾝﾌﾟ

水封式エルモ型

冷却水槽

流量 2.0m3 計測用

11.0kw〃
SW1～3 本当り 1set
ﾊﾞｷｭｰﾑﾎﾟﾝﾌﾟ 1 台当り 1 基

排気消音装置〃付属品〃

ｽｰﾊﾟｰｳｪﾙﾎﾟｲﾝﾄ

φ=300A 用

気密型・洗浄口付き用上蓋

φ=400A 用〃

φ=500A 用〃

φ=300A 用

STK-400

φ=400A 用〃

φ=500A 用〃

φ=300A 用

A 型,B 型

φ=400A 用〃

φ=500A 用〃

φ=300A 用

ｽｸﾘｰﾝ延長接続用

φ=400A 用〃

φ=500A 用〃

ケーシング管ｾﾊﾟﾚｰﾄｽｸﾘｰﾝ

ｽｸﾘｰﾝﾊﾞﾝﾄﾞ

揚水管

10K ﾌﾗﾝｼﾞﾀｲﾌﾟ

４～６インチﾊﾞﾙﾌﾞ・ｴﾙﾎﾞ

〃

その他

〃

表 5.1.2

井戸関係(井戸径φ=３００～５００mm 用)

31

５-２)

主要機械(削孔用)

パーカッション式掘削機器
基本的には、装備された櫓・ビット・ベーラーおよび工具類があれば、井戸を掘さくして仕上げることができる。
櫓 ：一般に鋼製の組立式で、型式としては定置型の四つ櫓・片櫓がある。井戸掘削工事に使用するものでは７～１０m が最も標準的な高さである。

櫓
櫓

ビット

ベーラー

大型機

図 5.2.1

中型機

パーカッション式さく井機

掘削機械については種々の形式や機種があるが、これらを掘削能力により下記種類に大別し、各機種の出力および使用発電機を表に示す。
表 5.2.1
機種

パーカッション A
パーカッション B
パーカッション C

形

式

小型機
中型機
大型機

パーカッション式さく井諸元
さく井機出力
ディーゼル
電動機
23PS
15kw
33PS
22kw
46PS
30kw

発電機容量
45KVA
60KVA
75KVA

ビット：衝撃力を利用する工法であるため、ビットの自重は大きく、0.5t 以上 3.0t程度までの各種ビットがあり、地質や口径に合わせて選択される。刃先の形状は、一文字形・十文字形など種々工夫されているが、平野部の堆積層ではお椀を伏せたような椀ビットがもっとも一般的である。
堅硬な地盤には跳ね返される椀ビットも、軟弱な地盤には適度な喰い込みと離脱時の吸い上げ効果が地盤の破砕・突き崩しに有効で、平野部ではこれ以外のビットが使用されることはない。

32

ベーラー：鋼管を加工した掘り屑の排除用具で、掘進中はビットと交互に使用される。
下端につけられた弁(平板弁・ゲート弁・ボール弁等)

は巻き上げの時に閉じる構造となっている。

ビット

ベーラー
図 5.2.2

ビットとベーラー

33

高さ≒9.0ｍ

標準機械配置図

掘削時≒10.0ｍ

井戸位置

図 5.2.3

標準機械配置図（掘削機械：中型機）

34

５-３

主要機械(揚水用)

5-3-1) バキューム装置型

式

エルモ型(水封式真空ポンプ)
全長 1,110mm

大きさ

全巾 450mm

全高 500mm
ベース

全長 1,100mm

全重量300kg(11.0kw モータを含む)

真空度

740mmHg

排気量3.3m³／分動11.0kw(50/60Hz 供用タイプ)

力1,450RPM(50Hz)

回転数

1,750RPM(60Hz)
伝動方式
図 5.3.1

しずかちゃん直結型

バキュームポンプ

排気放散

・バキュームポンプ排気消音装置(しずかちゃん)ﾊﾞｷｭｰﾑ排気水

φ100～150mm×H500mm
・冷却水槽（ノッチタンク）
バキュームポンプ冷却水取水用
兼揚水量測定用
容量≒1.0m³
寸法：H770mm×W920mm×L1220m

図 5.3.2

バキュームポンプ付随品

35

5-3-2)

揚水用ポンプ

LH シリーズ ディープウェル用水中ポンプ

図 5.3.3

表 5.3.1

LH 性能曲線図

LH 仕様表・寸法表

36

LH-W タイプ（２ステージシリーズ

高揚程水中ポンプ）

口径

全揚程

吐出量

最高
揚程

モータ
出 力

最大径

高さ

重量

mm

m

m3/min

m

kw

mm

mm

kg

LH25.5W
LH311W

50
80

45
65

0.3
0.5

60
80

5.5
11

244
270

750
1024

80
130

LH322W

80

100

0.6

120

22

330

1235

304

LH430W

100

105

1.0

125

30

365

1375

324

形 式

表 5.3.2

LH-W 仕様表

図 5.3.4

LH-W 性能曲線図注意) ＳＷＰ工法では、採用する水中ポンプ(サンドポンプ)は、バキュームによる負圧効果のため、公称能力の７０～８０%の範囲で選定する必要がある。

37

5-3-3)

セパレートスクリーン

A 型スクリーン①【ポリエチレンタイプ】

図 5.3.5

A 型スクリーン【ポリエチレンタイプ】

38

A 型スクリーン②【巻線タイプ】

図 5.3.6

A 型スクリーン【巻線タイプ】

39

B 型スクリーン

図 5.3.7

B 型スクリーン

40

６．

適用事例

地下水低下工法としての利用
ａ）ＳＷＰ工法は、排水工法および粘性土地盤での排水工法として使用される事例が多い。通常のディープウェルやウェルポイントを、地下水位低下を目的として使用する事例には、ＳＷＰ工法を適用することが可能である。
ｂ）例えば、掘削工事におけるドライ施工や盤ぶくれ対策として使用することで、・多段設置のウェルポイントを必要としない。
・１本当たりの集水能力が大きく井戸本数をディープウェル工法より少なく出来る。

図 6.1 法切オープンカット

図 6.2 山留め壁を用いたオープンカット

41ｃ）又、下水道管等布設工事のような延長方向に長い施工においては、図 6.3 の様にＳＷＰを長距離間隔に設置することでドライワークが可能となる。湧水量と必要な
地下水位低下量の検討が必要であるが、設置井戸の間隔は経験的に 30～80m 程度と考えられる。しかし、一般に地下水低下の確実性から 50m 程度を限度として設計することが望ましい。
他、SWP-Jr との組合せではロングピッチの設置も可能です。

図 6.3

長距離間隔での井戸設置

ｄ）橋脚基礎工事のドラーワーク施工

河川水

図 6.4

河川内橋脚での井戸設置
42ｅ）Qin-newma 工法（大深度吸引式ニューマチックケーソン工法）
・工法の概要ＳＷＰ工法により、大深度(地下 300m まで)の範囲に於いて、飽和地盤に負圧伝播する事により地下水の集水能力の向上や、動水勾配が直線的になる事、限定された範囲内の減圧効果が有る事が判明した。
近年大都市において大深度開発が進んでおり、地下構造物の計画、需要が多く計画されている。ニューマチックケーソンも大深度化が進み、高圧気ケーソン(ヘリウムガス使用)、又無人化ケーソン等の開発が進み実用化されつつ有る。
しかし、高圧気作業は劣悪な作業環境と、外部に与える影響が大きい。
又、メンテナンスの時には、どうしても人間が中に入らざるをえない事などが、問題となっている。
Qin-newma 工法の特長は、ケーソン切羽部にＳＷＰを用いる事で限定された範囲内に負圧を伝播させる事（スポット減圧）により、低圧気でケーソンを沈める事の出来る大深度吸引式工法である。
・工法の内容図 6.5

Qin-newma 概要図
43

砂溜 基本スクリーン
2.0ｍ
5.5ｍ

鋼管 5.5ｍ遮断用薬注工▽TP+141.26

図 6.6
鋼管 5.5ｍ×3本＝16.5ｍ

SWP
間隙水圧計

44

▽施工基面

Qin-newma 工法施工例(補)基本スクリーン(補)基本スクリーン(補)基本スクリーン
5.5ｍ
鋼管 5.5ｍ
鋼管 5.5ｍ
5.5ｍ
5.5ｍ

井戸長 57.0ｍ

・施工例
SWP
掘削径φ550m

SWP
掘削径φ550mm

SWP▼TP+151.67

ｆ）海岸での施工例（某

防潮水門工事）

図 6.7

設置概要図

１．問題点
試験杭を施工した所大きな転石の下が砂礫層で湧水圧により砂が噴出し、ボイリング
が発生。
２．検討
①止水壁を着岩まで②ｼﾞｪｯﾄｸﾞﾗｳﾄ→転石φ2.0ｍ以上と大きい→砂礫層の礫径大きい

→NG。

→NG。

③地下水位低下工法→重力排水(DW 工法)，WP 工法では太平洋と熊野川による水の供給のため、動水勾配エリアが少なく水位低下出来ない→NG。

④SWP の実績は新潟沈埋ﾄﾝﾈﾙの実績しかないが、日本海の近くでスポット減圧出来た例があり、検討の結果⇒挑戦する。
※後にこの事が負圧伝播である事が九州大学グループにより解明される。
３．計画
井戸本数を順次増設してその都度揚水試験により真空排水によるマクロ的透水係数（ｋ’）を求め、最終本数を決定した。

45

図 6.8注) 井戸１本当り排水量 4.0m3/min 以上

写真-3

設置状況

46

設置図

ｆ）深礎（ライナープレート）の掘削補助工法としての採用例
断面図

平面図

図 6..9設置概要図

深礎掘削は背面土砂の自立が条件で有ることから、地下水の水圧及び湧水による背面土砂の崩壊防止が必要であり、事前に水位を低下させ地盤の安定を図ることを目的としてＳＷＰを設置。
ライナー背面の裏込め注入（モルタル）では空隙の充填が不十分で、ライナープレートが土圧に対して有効に働いていない場合が多いため、裏込め注入材をゲルタイ
ムのある瞬結型注入剤（土質安定注入剤：サンコーポールＬ－３）に変えて行い土砂との密着を図る他、宙水を掘削背面に流下させないように空気注入パイプ（Qin-TAKO）の設置等を行い、ＳＷＰの真空吸引と空気注入孔による限定圧気で、ライナープレート内に流入する流量を減少させる事。
また、空気トラップをする事で不飽和地盤に変え、止水効果を高めた複合工法とした。

47

７．真空プレス型リチャージウェル工法（ＶＰＲＷ工法）
７-１)

概要

ＳＷＰ工法では真空揚水を行うことにより、空気中の酸素と溶解性鉄分の多い地下水とを接触させずに揚水することが出来るため、赤錆（鉄分の酸化）の発生を防ぐ事が出来る。
揚水からリチャージまで地下水と空気が接触する事がないため、スクリーン及び地盤の目詰りを防止することが出来る工法である。
ＶＰＲＷ工法は、上記のＳＷＰでの特徴を生かし、ＳＷＰ工法と同じスクリーンをリ
チャージ井戸に使用し、密閉式の配管の途中に中間ポンプを設置し圧送することで、井戸の最先端部より注水する事が出来、二重管のストレーナー注水が可能となった。
通常のリチャージウェルでは静水圧により表層部分しか復水できない事が多いが、本工法では深い位置からリチャージ水を送り込むことにより、均質なストレーナー注水が可能なものである。
また、地層の中間部に粘性土が介在している場合には、この部分にセメント系の薬液注入等によって、ケーシングと粘性土地盤をコンソリデーション化して、中間粘性土層
上部の土重量（ｗ）をプレス圧に対する押え荷重として利用し、中間ポンプによる加圧注水を有効的に行うことが可能となった。
この工法の特徴としては、リチャージ井戸のケーシング内に残存するエアーの除去がリチャージ量を左右するため、特殊な装置にてエアーを抜きながら加圧注水することが重要なポイントとなる。
井戸タイプとしては水平タイプと垂直タイプが有り、それぞれ施工条件，土質条件により使い分けを行う。
1）垂直タイプ
・土質条件
深い所（GL-10.0ｍ以上）に砂層・砂礫層等の透水層がある場合。
中間粘性土層がある場合には上部層の重量を押え荷重として利用できるため
特に有利となる。
・施工条件
工事区域と掘削域との間に設置するスペースが狭い場合に有効。
2）水平タイプ
・土質条件
浅い所（GL-10.0ｍ以内）に透水層がある場合、水平タイプは広範囲に低圧にて復水できるため有効。
揚水に伴う周囲の地下水低下防止に有効。
・施工条件
掘削区域外に復水範囲として、概ね 50ｍ以上の長いスペースが確保できる事。

48

７.２

ＶＰＲＷ工法の構造

図 7-2-1

図 7-2-2

49

垂直タイプ

水平タイプ

図 7-2-3

VPRW 垂直タイプ基本構造図
50

７.３

ＶＰＲＷの特徴ＶＰＲＷの設置方法はＳＷＰ工法と同様であるが機材に特徴があり、その内容を下記に記す。
1）セパレートスクリーン
基本的にはＳＷＰと同じであるが、内管の通水孔配置長さを 1.0ｍとしている。
2）中間プレスポンプ
プレス圧力は管理圧力として最大 P≒3.0～5.0kg/cm2 以内とする。
プレスポンプの機種選定は、井戸のリチャージ量及び目安最大圧力より高く加圧できる機種を選定し、大気に触れないよう配管経路内に密閉式で設置。
機種は復水量に見合う能力機種とし、ディープ用ポンプの特殊加工品または横型
サンドポンプを使用する。
3）配管
リチャージに使用する配管材は、加圧を伴う事を考慮して鋼管（スパイラル鋼管
等）を基本とし、屈曲部・ジョイント部はサクションホース等とする。
4）エアー抜き装置
リチャージ井戸内の上部に溜まる空気を除去するために使用するもので、ＳＷＰ側へ吸引させる装置。
5）薬液注入によるパッカー
注入改良ゾーンが小さく、高強度に改良できるセメント系の 2 液瞬結タイプ（ゲルタイムｔ≒3 秒）を使用する。
注入は圧力管理で行う事が望ましく、土質の相違はあるが P≒5～15kg/cm2 を目標に注入を行う。
6）リチャージ用井戸ポンプ
リチャージ量の減少，リチャージ圧力の上昇等、目詰りに起因する現象が生じた
場合、井戸のメンテナンスとしてＨｉ－Ｗａｉ洗浄を行うため、予め 11kw の DW用ポンプを設置しておく。
この洗浄を行う場合は、洗浄用のポンプ，貯水槽等の設備を必要とし、洗浄時の濁水は処理が必要となる。

51

7）削孔機械
垂直タイプはＳＷＰと同様にパーカッション方式とするが、水平タイプはフロー
モールやアースタックルモール等の機械を使用する。
8）除砂装置（とるとる砂 Q）
ＳＷＰ工法で揚水した地下水には多少の細粒分を含んでいる。この細粒分によりリチャージ井戸が目詰まりを起こすことから、井戸のリチャージ効率維持のため、リチャージ配管経路の途中に密閉式の除砂装置（とるとる砂 Q）を組み込む。

復水井戸へ
プレスポンプ

除去フィルター排砂部

ｹﾞｰﾄﾊﾞﾙﾌﾞ

揚水井戸

図
除砂装置（とるとる砂Q）
図7-3-1
6-3-1 除去装置（とるとる砂Q）9）管理
管理は注水圧と注水量を監視し、目詰り状態と判断した場合はＨｉ－Ｗａｉ洗浄を行い、井戸機能を回復させる他、長期間の復水に於いては、Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄のサイクルを設定し、定期的に行う事が必要である。

52

10）施工例

53

54

55

56

57

参考報文：
土木学会発表資料（仙台空港アクセス鉄道地下部本体工事における地下水対策）

58

８．Ｈｉ－Ｗａｉ工法（Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄工）
従来のスイング洗浄（ＳＷ洗浄）の改良としてＨｉ－Ｗａｉ洗浄工（ハイウエイ洗浄）を開発し、ＳＷＰの負圧伝播を大巾に改良した。
主な内容としては、ＳＷ洗浄は水を主としてＳＷＰ井戸内への圧送，吸水を繰り返す事による地盤の透水性の改善でしたが、Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄工は、大型のコンプレッサーを用いて空気の圧送・吸気の繰返しも加えた工法である。
また、応用技術としてリングＨｉ－Ｗａｉ洗浄や相互Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄等もある。
８-１)

Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄工の概要

図 8.1

Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄概要図

特徴：①スイング洗浄(SW 洗浄)を、より効果的に行なう為、大量の圧力水＋大型コンプレッサーによる大量圧縮空気を同時又は、交互に地盤中に圧入作業と吸引作業を繰り返す事により、「水みち作成」の効果を大巾に改善した②毛管現象などによる吸い上げや透水係数(k)の小さな地盤(細砂,粘性土,砂岩層等)で、目的の水位をほぼ完全に低下させる事が出来る。
③土壌浄化の現場で、ヘビーメタル(重金属)や VOC,油分,等の洗浄効果が期待出来る。
④地中への空気と水の衝撃(インパクト)効果で砂の締め固め効果が期待出来ます。・ 特に送水送気によって、一度ゆるめた後、バキューム吸引で締め固める事で土粒子の配置(スワリ)が変化し、地盤強度が改善出来る。

59

８-２)

相互Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄工の概要

図 8.2

相互Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄概要図

目的：圧送と吸引を相互の井戸で繰り返し行うことで、ＳＷＰ井戸間の透水係数が大幅に改善され水位低下効果が大きくなり、又、井戸ロスを小さくする効果も大幅に改善した洗浄法です。

８-３)

リングＨｉ－Ｗａｉ洗浄工の概要

図 8.3

リングＨｉ－Ｗａｉ洗浄概要図60

９．ＳＫＫ工法（土壌浄化用）
ＳＫＫ工法（すっからか～ん工法）とはＳＷＰ工法の応用技術であり、地下水および地下空気の回収技術として“地盤改良”や“土壌・地下水汚染の浄化”に利用する。
土壌・地下水汚染の浄化では原位置浄化技術として位置づけられ、VOCs、ベンゼン（油分含む）などの揮発性物質を回収し、処理する。
この場合、前提として対象地盤を矢板で囲み、地表部を空気遮断し、井戸管に沿って吸引パイプを挿入する。

９-１)

ＳＫＫ工法の概要

図 9.1

SKK 工法概要図

61

９-２)

ＳＫＫ工法による真空気化蒸発及び脱水について

ＳＷＰ工法に於いて、飽和地下水を負圧伝播で揚水する事で山留め内側のみの水位低下が出来、水位低下によって形成された不飽和領域をボルテックスブロア等により更に負圧吸引すると、そのエリアは負圧化する。
この負圧化により水分，油分・VOCs 等の揮発性の物質は体積膨張して気化する。
水の場合は、その体積変化率は実に 1,700 倍にもなると言われており、特に粘性土の間隙水は、気化する時の体積膨張で容易に水蒸気として地表へ回収する事が出来、この事によって地盤が乾燥し地盤改良が出来る。
土 壌 浄 化 の 場 合 は 油 分 ・ VOCs 等 を 減 圧 す る 事 で 蒸 発 さ せ 、 Ｓ Ｋ Ｋ 工 法 とQin-TAKO 工法で吸引して地表に回収し、活性炭に吸着させて大気開放する。
真空気化とは、地中の空気を減圧する事で沸点温度を下げ、蒸発させる事である。
地中の温度は概ね 15℃～19℃位であるが、少しの負圧化でも常温にて容易に気化(水蒸気化）させることが出来る他、地中に空気が流れる事でも気化は進む。
（例：洗濯物は風に晒すだけで乾燥する。
）

９-３)

地下水の回収方法

62

９-４)
a)

ＳＫＫ工法の特長
高い地下水揚水能力により汚染した地下水を回収する。同時に地下水面を大きく低下させる。
⇒b)

強力な地下空気の吸引（減圧蒸発）により汚染物質をガスとして回収する。
⇒

c)

地下水の浄化を図るとともに汚染土壌を地下空気に曝す。

汚染土壌を浄化する。

課題 : 適切な真空度と地下空気回収量の確立⇒

真空度が高くなれば減圧蒸発（揮発）が促進されると判断されるが、一定の地下空気回収量も必要である。

９-４)

ＳＫＫ工法の施工例

対象範囲の四隅に Qin-TAKO を設置

ＳＫＫ井戸

写真-４

設置状況（岩手県境土壌浄化）

63１０．ＳＫＫ工法＋Qin-TAKO 工法（地盤改良用）
１０-1)

ＳＫＫ＋Qin TAKO 工法の概要

写真-5

写真-6

掘削土改良状況

64

設置状況

１０-２)ＳＫＫ＋Qin TAKO 工法の地盤改良方法（粘性土の地盤改良）
手順№1

ﾎﾞﾙﾃｯｸｽﾌﾞﾛｱ

大型ｺﾝﾌﾟﾚｻｰ

ﾊﾞｷｭｰﾑﾎﾟﾝﾌﾟ

ﾊﾞｷｭｰﾑﾎﾟﾝﾌﾟ

Q

Q
▼OWL

Step式
Qin-TAKO

S

固定式
Qin-TAKO

飽和ゾーン（水位低下による）

粘性土

Ac層

不飽和ｿﾞｰﾝ形成
ｽﾃｯﾌﾟｱｯﾌﾟ

▼DWL

不飽和
1

1
砂層

2

1

負圧

飽和地下水

※下部砂層の地下水を負圧伝播でスポット揚水し、不飽和ゾーンを作る。

① ＳＷＰ工法にて上部粘性土と下部砂層の地下水を負圧伝播でスポット減圧を行う。
② 粘性土と砂層の天場に不飽和ゾーンを設ける。
③ 負圧伝播で揚水する場合は重力排水と異なり、・井戸ロスが少なく効率的に水位が低下する。
・広い範囲で水位を低下する必要がない為に、少ない揚水量で高い水位低下が可能。

65

1
As層

手順№2
大型ｺﾝﾌﾟﾚｻｰ
ﾎﾞﾙﾃｯｸｽﾌﾞﾛｱ

ﾊﾞｷｭｰﾑﾎﾟﾝﾌﾟ

ﾊﾞｷｭｰﾑﾎﾟﾝﾌﾟ

Q

Q

Step式
Qin-TAKO

固定式
Qin-TAKO

透水係数（ｋ）の改善

粘性土

Ac層
0.5ｍﾋﾟｯﾁ
ｽﾃｯﾌﾟｱｯﾌﾟ

▼

1

1

2

1

負圧

1
As層

砂層

※Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄で地盤の透水係数(ｋ)を改善する。→負圧伝播を広くする。

① Ｈｉ－Ｗａｉ洗浄は、大量の水と大型コンプレサーにより地盤に水及び空気を送り込む。
② その後、バキューム吸引により空気と水を除去し、更にコロイド分を除去して揚水し地盤を負圧化させる。
③ ①～②の作業を繰返し行う。
④ ＳＷＰと Qin-TAKO を使用し、SWP で吸引、Qin-TAKO で圧送する事で井戸ロスを小さくする。
（リングＨｉ－Ｗａｉ洗浄）⑤ Step 型 Qin-TAKO によりムラ無くみずみちを付ける。
⑥ 脈状にみずみちを付ける事で、マクロ的に透水係数を改善させる。

66

手順№3
大型ｺﾝﾌﾟﾚｻｰ
ﾎﾞﾙﾃｯｸｽﾌﾞﾛｱ

ﾊﾞｷｭｰﾑﾎﾟﾝﾌﾟ

ﾊﾞｷｭｰﾑﾎﾟﾝﾌﾟ

Q

Q
盛土
一次沈下

Step式
Qin-TAKO

粘性土

固定式
Qin-TAKO

×1700倍負圧化
負圧化
間隙水が1700倍に膨張ｽﾃｯﾌﾟｱｯﾌﾟ

ａｉｒ

Ac層

ａｉｒ

ａｉｒ

ａｉｒ
▼

1

1

2

1

負圧

1
As層

砂層

※負圧条件下で粘土の間隙水が真空気化して、
×1,700 倍に膨張し吸引され乾燥が進む。

①

SKK と Qin-TAKO により、ボルテックスブロアにて砂層の天場と粘性土を真空化（負圧化）させる。

②

その事により水の沸点温度が低下して間隙水が水蒸気として膨張し、SKK
及び Qin-TAKO により地表へ吸引排出され、地盤が乾燥される。

③

この時、間隙水圧は負圧化していて、地震時に過剰間隙水圧にはならず、液状化防止できる。

④

砂層では間隙の 5％以上の真空トラップによる空気量が永久に残留する為、液状化防止として有効（港湾空港研究所との共同特許申請中）

67

手順№4
大型ｺﾝﾌﾟﾚｻｰ
ﾎﾞﾙﾃｯｸｽﾌﾞﾛｱ

ﾊﾞｷｭｰﾑﾎﾟﾝﾌﾟ
大気圧

Q

ﾊﾞｷｭｰﾑﾎﾟﾝﾌﾟ

大気圧

Q

盛土
沈下

移動式
Qin-TAKO

固定式
Qin-TAKO

圧縮

粘性土
Ac層
ｽﾃｯﾌﾟｱｯﾌﾟ

▼

U

U

U

1

1

2

1

負圧

1
As層

砂層

※大型コンプレッサーで砂層に空気を圧送し、揚圧力(U)により粘性土を圧縮し、その後、負圧吸引で圧縮沈下させる。
① 真空気化による細空洞化した地盤はそのままでは沈下が小さい為に、
大型コンプレサーにより砂層天場に圧縮空気を送る事により、空気圧による揚圧力が発生します。（最大 P≒6.5t/㎡）＝アップリフトによる圧縮② 移動式 Qin-TAKO によりムラ無くダイレクトに粘性土を圧縮させる。
③ エアーブローによる含水比軽減を図る。
④ その後、全体を真空気化する事で大気圧と盛土加重により圧縮沈下を図る。
⑤ 含水比の軽減と圧縮沈下により、地盤の強度増加が出来る。
⑥ その後、ポンプを停止して地下水を復元させる。
復元させても圧縮しているためリバウンドは無い。

68

１０.３

地盤改良比較

69

69
表 10-1 比較表

スーパーウェルポイント 協会
《
会員区分

会社名

《

会員名簿
〒

》

》
住所

平成28年4月現在
ＴＥＬ特別会員 株式会社アサヒテクノ

024-0322 岩手県北上市和賀町岩崎新田5-16-8

正会員(A) 西松建設株式会社

105-6310

正会員(B) 株式会社大橋商会

733-0833 広島市西区商工センター4丁目3番17号

082-277-7744

正会員(B) 旭ボーリング株式会社

024-0056 岩手県北上市鬼柳町都鳥186-1

0197-67-3121

正会員(B) 有限会社 八戸地下開発工業

039-1104 青森県八戸市大字田面木字前田表1番10178-27-0838

正会員(B) 有限会社互幸基礎工業

986-0041 宮城県石巻市伊原津2丁目10-29

0225-96-2496

正会員(B) 株式会社 明翔

065-0015 北海道札幌市東区北15条東18丁目3-15

011-785-7750

正会員(C) 国土防災技術株式会社

105-0001 東京都港区虎ノ門3丁目18番5号

03-3432-3673

正会員(D) 地建興業株式会社

485-0048 愛知県刈谷市場割町1丁目4番地1

0566-21-0691

正会員(D) 株式会社カナイワ

921-8027 石川県金沢市神田2-9-19

076-244-6447

正会員(D) 近畿地水株式会社

527-0173 滋賀県東近江市上岸本町1180

0749-46-1595

正会員(D) 株式会社東さく技工

101-0047 東京都千代田区内神田2丁目16番11号

03-3256-1271

正会員(D) 株式会社田畑工業所

120-0005 東京都足立区綾瀬1丁目33番28号

03-3603-9911

正会員(D) ムサシ建設工業株式会社

110-0015 東京都台東区上野1-24-2

03-3835-3631

正会員(D) 丸八鋼管株式会社

279-0025 千葉県浦安市鉄鋼通り1-9-8

047-355-0808

東京都港区虎ノ門１丁目23番1号
虎ノ門ヒルズ森タワー10階

正会員(D) 株式会社アクティオ北海道支店 003-0811 北海道札幌市白石区菊水上町1条4-1-14
大阪府大阪市中央区大手前2丁目1-2
国民会館・住友生命ビル6階

0197-73-6015
03-3502-0962

011-814-1412

賛助会員 財)地域地盤環境研究所

540-0008

06-6941-8800

賛助会員 中外テクノス株式会社

733-0013 広島県広島市西区横川新町9-12082-295-2222

賛助会員 株式会社キャプティ

230-0045 神奈川県横浜市鶴見区末広町2-1-5

045-505-0692

賛助会員 長谷川鋼業株式会社

274-0824 千葉県船橋市前原東6-35-20

047-478-5576

賛助会員 株式会社創研コンサルタント

010-0951 秋田県秋田市山王1丁目9番22018-863-7121

賛助会員 株式会社鶴見製作所

984-0042 宮城県仙台市若林区大和町４丁目9-11

022-284-4107

賛助会員 株式会社アステック

670-0028 兵庫県姫路市岩端町107-4

079-298-6666

賛助会員 太閤テックス株式会社

731-0215 広島県広島市安佐北区可部町南原208

082-818-0081

ＳＷＰ
本部 ： 〒024-0322
岩手県北上市和賀町岩崎新田5-16-81
株式会社アサヒテクノ内
TEL：0197-73-6399 FAX：0197-73-7699

東京支部 ： 〒105-6310
東京都港区虎ノ門1-23-1 虎ノ門ヒルズ森タワー10階
西松建設株式会社内
TEL：03-3502-0962 FAX：03-3502-0228
西日本支部 ： 〒733-0833
広島県広島市西区商工センター4-3-17
株式会社大橋商会内
TEL：082-501-2877 FAX：082-501-2800