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技術 地下水位低下装置、地盤改良方法およびストレ—ナ装置

出願人 西松建設株式会社日本建設機械商事株式会社株式会社アサヒテクノ株式会社成幸利根
発明者 山口徹高橋茂吉菊池一成
出願日 1999年3月30日 (21年7ヶ月経過) 出願番号 1999-089941
公開日 2000年1月25日 (20年10ヶ月経過) 公開番号 2000-027170
状態 特許登録済
技術分野 上水用取水集水配水 油層からの石油の採取、坑井の調査 地盤の調査及び圧密・排水による地盤強化 地中削孔
主要キーワード 逆流防止バルブ 重力排水 水質管理装置 地盤断面 内筒管 揚水能力 ストレーナ装置 ウエルポイント
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (14)

課題

ストレーナー位置まで水位が下がった場合でも、高い集水性能を有する地下水位低下装置及びこの地下水位低下装置を利用した地盤改良方法ストレーナ装置を提供する。

解決手段

地盤埋設されたケーシング管(2)の内側に流入した地下水揚水手段7(例えば、水中ポンプ)により強制的に地上に排出することにより地下水位を低下させる地下水位低下装置(1)であって、前記ケーシング管(2)に接続され、地下水を内部に流入させることが可能なストレーナ管(3)と、前記ストレーナ管(3)の内側に設けられ、このストレーナ管(3)の内壁から所定間隔離間して設けられ、下端部に通水孔(6a)を有する内筒管(6)と、を備えた構成とした。

概要

背景

土木建築基礎工地下鉄地下街など地下での作業の安全性、経済性地下水対策良否に大きく左右される。従来、地下水対策として、地下水が流入するのを遮水壁で防止する止水工、或いは地下水を地上に排水することによって地下水位を低下させる地下水位低下方法が知られている。

前記地下水位低下方法は、釜場排水工法ディープウエル工法等に代表される重力排水工法ウエルポイント工法等に代表される強制排水工法とに大別される。前記ディープウエル工法は、図12に示すように、地下水を内部に通すストレーナー部100を有する管101を土中に挿入し、この管101にシャフトタイプのボアホールポンプ(図示省略)を取り付け、自然水位井戸内水位との水頭差を利用して排水する工法である。その集水能力は、一般にはその重力差の大小により左右される。従って、ディープウエル工法では、目的の地下水位より下方に出来るだけストレーナー部100を長くする方が有効である。

前記ウエルポイント工法は、ウエルポイントと呼ばれる集水部を先端に有するパイプ地中打ち込んだ後、集水部内に配設させたポンプで地下水を吸引させて地下水位の低下を図るものである。また、前記ディープウエル工法において、バキューム装置を備え、強制排水させることにより、地下水位の更なる低下を図ったバキュームディープウエル工法も知られている。

概要

ストレーナー位置まで水位が下がった場合でも、高い集水性能を有する地下水位低下装置及びこの地下水位低下装置を利用した地盤改良方法ストレーナ装置を提供する。

地盤埋設されたケーシング管(2)の内側に流入した地下水を揚水手段7(例えば、水中ポンプ)により強制的に地上に排出することにより地下水位を低下させる地下水位低下装置(1)であって、前記ケーシング管(2)に接続され、地下水を内部に流入させることが可能なストレーナ管(3)と、前記ストレーナ管(3)の内側に設けられ、このストレーナ管(3)の内壁から所定間隔離間して設けられ、下端部に通水孔(6a)を有する内筒管(6)と、を備えた構成とした。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
18件

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請求項1

地盤埋設されたケーシング管の内側に流入した地下水揚水手段により強制的に地上に排出することにより地下水位を低下させる地下水位低下装置であって、前記ケーシング管に接続され、地下水を内部に流入させることが可能なストレーナ管と、前記ストレーナ管の内側に設けられ、このストレーナ管の内壁から所定間隔離間して設けられ、下端部に通水孔を有する内筒管と、を備えたことを特徴とする地下水位低下装置。

請求項2

前記ケーシング管は、所定の長さの分割体を接続してなることを特徴とする請求項1記載の地下水位低下装置。

請求項3

請求項1又は2記載の地下水位低下装置を用いた地盤改良工法であって、地盤中に、一又は複数の前記地下水位低下装置を埋設し、次いで、前記内筒管内に流入した地下水を前記揚水手段によって地上に排出することを特徴とする地盤改良方法

請求項4

水を内部に流入させることが可能なストレーナ管と、前記ストレーナ管の内側に、このストレーナ管の内壁から所定間隔離間して設けられ、下端部に通水孔を有する内筒管と、を備えたことを特徴とするストレーナ装置

技術分野

0001

本発明は、地下水位を低下させる地下水位低下装置、この地下水位低下装置を用いた地盤改良方法ストレーナ装置に関する。

背景技術

0002

土木建築基礎工地下鉄地下街など地下での作業の安全性、経済性地下水対策良否に大きく左右される。従来、地下水対策として、地下水が流入するのを遮水壁で防止する止水工、或いは地下水を地上に排水することによって地下水位を低下させる地下水位低下方法が知られている。

0003

前記地下水位低下方法は、釜場排水工法ディープウエル工法等に代表される重力排水工法ウエルポイント工法等に代表される強制排水工法とに大別される。前記ディープウエル工法は、図12に示すように、地下水を内部に通すストレーナー部100を有する管101を土中に挿入し、この管101にシャフトタイプのボアホールポンプ(図示省略)を取り付け、自然水位井戸内水位との水頭差を利用して排水する工法である。その集水能力は、一般にはその重力差の大小により左右される。従って、ディープウエル工法では、目的の地下水位より下方に出来るだけストレーナー部100を長くする方が有効である。

0004

前記ウエルポイント工法は、ウエルポイントと呼ばれる集水部を先端に有するパイプ地中打ち込んだ後、集水部内に配設させたポンプで地下水を吸引させて地下水位の低下を図るものである。また、前記ディープウエル工法において、バキューム装置を備え、強制排水させることにより、地下水位の更なる低下を図ったバキュームディープウエル工法も知られている。

0005

ところで、前記バキュームディープウエル工法の場合、図13に示すように、地下水位が、ストレーナー部110の上端部よりも下に下がると、ストレーナー部110を通って井戸内に地下水と一緒にエアも流入することとなって、バキューム効果が減殺される。そして、水位が更に低下すればするほど、バキューム効果が低下してしまうという問題点があった。

0007

本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであって、ストレーナー部の上端部よりも地下水位が下がった場合でも、高い集水性能を有する地下水位低下装置、ストレーナ装置及びこの地下水位低下装置を利用した地盤改良方法を提供することを目的とする。

0008

上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、地盤埋設されたケーシング管(2)の内側に流入した地下水を揚水手段7(例えば、水中ポンプ)により強制的に地上に排出することにより地下水位を低下させる地下水位低下装置(1)であって、前記ケーシング管(2)に接続され、地下水を内部に流入させることが可能なストレーナ管(3)と、前記ストレーナ管(3)の内側に設けられ、このストレーナ管(3)の内壁から所定間隔離間して設けられ、下端部に通水孔(6a)を有する内筒管(6)と、を備えたことを特徴としている。

課題を解決するための手段

0009

請求項1記載の発明によれば、下端部に通水孔を有する内筒管によって、地下水位がストレーナ管の上端部より下に下がった場合でも、空気が内筒管内に侵入することがなくなることとなって、揚水手段により地下水を揚水する際、空気の影響を受けることなく効率よく、経済的に地下水を吸い上げることが出来る。即ち、内筒管によって、ストレーナ管の内側が仕切られ、地下水は通水孔からのみ内筒管内に流入することとなるので、例えば、地下水位がストレーナ管の上端部よりも下方に位置したとしても通水孔よりも上に位置していれば、空気は、内筒管の内側には侵入することが出来ないこととなる。従って、例えば、図12に示した従来のバキュームディープウエル工法のように、地下水を汲み上げる際、地下水と一緒に空気も混入して地下水吸引効果が減殺されてしまうことがなく、効率的かつ経済的に地下水を吸い上げることが出来る。また、本発明によれば、ストレーナ管を所望する地下水位よりも上方に長くしても、空気の吸い込みによるバキューム効果を減殺することがないので、ストレーナ管を長くして集水能力を高めることが出来る。

0010

加えて、少なくとも地下水位が集水孔の位置になるまでは空気の侵入はないので、例えば、同一の条件(水中ポンプ、井戸径等)の場合、より深い位置まで地下水位を下げることが出来るととも、少なくとも通水孔の位置まで地下水位を下げることが出来る。更に、従来のバキュームディープウエル工法に比べて、地下水位がストレーナ管の上端部より下に下がった場合での集水能力が高いので、従来よりも施工する地下水位低下装置の本数減らすことが出来るとともに、井戸構造縮小化などを図ることが出来ることとなってコストダウンが図れる。

0011

ここで、揚水手段としては、例えば、ディープウエルポンプ、水中ポンプなどを用いる。揚水能力設計事項であり、設置される地下水位低下装置の大きさや到達深さによって適宜変更可能である。ストレーナ管は、例えば、その外周に所定の間隔で隙間が形成されるように鋼線を巻き、該隙間から地下水を内部に流入させることが出来る管であるが、これに限らず、管の外周部に穴部が形成されたものなどでもよく、砂利などを混入させずに地下水を内部に取り入れることが出来るものであればよい。

0012

請求項2記載の発明は、請求項1記載の地下水位低下装置50において、前記ケーシング管51は、所定の長さの分割体51aを接続してなることを特徴としている。

0013

請求項2記載の発明によれば、ケーシング管は、所定の長さの分割体を接続してなるので、必要に応じて増設すれば、ケーシング管を最適な長さにすることが出来ることとなって、地下水位の低下を確実に達成することが可能となる。即ち、予め規定された長さのケーシング管を使用して施工した場合、所望する地下水位低下が得られないといったケースもあり得るが、分割体を適宜接続することでケーシング管長さを調整出来るので、所望する地下水位が得られるところまで長くすることが出来ることとなって、地下水位低下の効果を確実に得ることが出来る。

0014

ここで、分割体の接続方法は、任意であり、例えば、ボルトにて接続してもよいが、接続部がOリング等で止水されていることが望ましい。

0015

請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の地下水位低下装置を用いた地盤改良工法であって、地盤中に、一又は複数の前記地下水位低下装置を埋設し、次いで、前記内筒管内に流入した地下水を前記揚水手段によって地上に排出することを特徴としている。

0016

請求項3記載の発明によれば、請求項1又は2に記載した地下水位低下装置が所定の間隔で地盤内に埋設され、次いで、揚水手段によって内筒管内に流入した地下水が地上に排出されるので、地下水位を確実に低下させることが出来ることとなって、軟弱地盤圧密化させて堅い地盤に改良することが出来る。特に、請求項1又は2記載の地下水位低下装置を使用することにより、地下水位低下を効率的、且つ経済的に行うことが出来る。即ち、本地下水位低下装置を軟弱地盤に埋設させることによって、揚水手段による排水が広範囲で出来ることとなるので、従来のサンドドレーン工法ペーパードレーン工法におけるドレーンの設置に比較すると大幅に埋設本数を減らすことが出来ることとなって、コストダウンを図ることが出来る。

0017

請求項4記載の発明は、ストレーナ装置において、水を内部に流入させることが可能なストレーナ管と、前記ストレーナ管の内側に、このストレーナ管の内壁から所定間隔離間して設けられ、下端部に通水孔を有する内筒管と、を備えたことを特徴としている。

0018

請求項4記載の発明によれば、ストレーナ管の内側に設けた内筒管によって、ストレーナ管の水位がストレーナ管の上端部より低い場合でも、空気が内筒管内に侵入することがなくなることとなって、空気の影響を受けることなく内筒管内の水を効率よく、経済的に吸い上げることが出来る。

0019

以下、図を参照して本発明に係る地下水位低下装置、この地下水位低下装置を利用した地下水位低下方法、地盤改良方法及び地下水循環方法について詳細に説明する。
[第1の実施の形態]図1は、本発明に係る地下水位低下装置のストレーナ部の側断面図であり、図2は、本発明の第1の実施の形態に係る地下水位低下装置を地盤に配置した状態の地盤の断面図であり、図3は、内筒管の正面図、及び底面図であり、図4は、本発明の動作を説明するために模式的に示したストレーナ部の拡大断面図である。

発明を実施するための最良の形態

0020

図1〜4に示した地下水位低下装置1は、地盤Aに埋設されたケーシング管2と、このケーシング管2の下端に設けられたストレーナ管3と、このストレーナ管3の下端に設けられた砂溜まり管4と、前記ストレーナ管3の内側に配置され、前記ケーシング管2に同心レジュサー5を介して設けられた内筒管6と、前記内筒管6の内空間内に設けられ、地下水を地上に汲み上げるための水中ポンプ7(揚水手段)と、該水中ポンプ7に接続され、水中ポンプ7によって汲み上げられた地下水を地上に排水させる排水管8などにより構成されている。また、ストレーナ装置としてのストレーナ部11は、ストレーナ管3と、内筒管6とを備えている。

0021

前記ケーシング管2は、例えば、鋼管から出来ている。また、地盤Aと前記ケーシング管2との間には、砂利などが充填されたフィルタ層Bが設けられている。前記ストレーナ管3は、例えば、外形円筒状のものであって、その外周に所定の間隔で隙間を形成するように鋼線が巻かれたものからなり、該隙間から地下水を内部に流入させることが出来るようになっている。前記ストレーナ管3の上下端は、ウエルト゛リング9a、9bを介して、前記同心レジューサー5及び砂溜まり管4に接合されている。前記同心レジューサ5は、異径の管同士を繋ぐための繋ぎ材であって、上端の開口部の径と下端の開口部の径が異なっている。即ち、径の大きな前記ケーシング管2と径の小さな前記内筒管6とを接合出来るようになっている。

0022

前記内筒管6は、例えば、鋼管等の非透水性のものから出来ていて、図3に示すように、その下端部に前記ストレーナ管3から流入した地下水を内部に取り入れる集水孔6a…が複数設けられている。また、前記内筒管6によって、前記ストレーナ管3内の空間が仕切られ、前記ストレーナ管3と前記内筒管6とによって形成された隙間部aの上端は、前記同心レジューサー5によって仕切られている。前記内筒管6の下端部は、前記ウエルドリング9bの内壁面に設けられたリングプレート10に接合され、このリングプレート10によって前記ストレーナ管3と前記内筒管6との間の隙間部aが仕切られている。

0023

前記砂溜まり管4の下端部には、開口部を塞ぐ底蓋12が取り付けられている。前記水中ポンプ7は、例えば、ポンプ本体とモータ部が一体化され、前記内筒管6内に流入した地下水を排水管8を介して地上に排水することが出来るようになっている。

0024

なお、前記水中ポンプ7の揚水能力は、設計事項であり、井戸の深さや大きさ、或いは設置場所の地盤の状況等によって適宜変更してよい。

0025

続いて、前記地下水低下装置1により地下水位を低下させる動作説明を図1を用いて説明する。例えば、地下水位が前記ストレーナ管3の上端部よりも低い場合(図1の一点鎖線部)には、ストレーナ管3の一部が地下水位より上に位置する。

0026

この場合に、地盤からストレーナ管3を介して隙間部aに流入された地下水は、前記集水孔6a…を通って前記内筒管6内の空間に流入することとなる。そして、この状態で前記水中ポンプ7により前記内筒管6内の地下水を吸い上げた場合には、空気が前記内筒管6内に混入することなく、地下水位を前記集水孔6a…の位置まで更に下げることが出来る。従って、効率よく経済的に地下水位を下げることが出来るとともに、より深い地下水位にすることが出来る。また、前記水中ポンプ7による揚水量は、例えば、地上部ゲートバルブ(図示省略)を開閉することにより調整することが出来るようになっている。このことによって、内筒管6近傍の地下水位を急激に下げてしまうことを防止することが出来、地下水位を集水孔6aの上部に維持するよう揚水量を調節することにより、内筒管6内への空気の吸い込みを防止しつつ、効率よく揚水することが出来る。

0027

具体的な本発明の効果を図5湧水量と時間の変化を示すグラフ、及び図6水位低下量と時間の変化を示すグラフを用いて説明する。

0028

まず、図5に示すように、従来の重力排水の場合(一点鎖線)に比べて、本発明の場合(実線)の湧水量が極めて高いのが分かる。即ち、水中ポンプ7により強制的に地下水の排水がなされるので、初期段階での湧水量が多いことは無論のこと、前記内筒管6によって、地下水位がストレーナ管3の上端部よりも下方に下がった場合でも空気の流入がなく効率よく排水出来て、重力排水に比べて高い湧水量を得ることが出来る。

0029

また、図6に示すように、従来の重力排水の場合(一点鎖線)に比べて、本発明の場合(実線)の初期段階での水位低下量が極めて大きく、また、水中ポンプ7の能力によっては、水中ポンプ7位置まで地下水位を低下させることが出来る。即ち、水中ポンプ7により強制的に地下水の排水がなされるので、初期段階での地下水位低下量が大きいことは無論のこと、前記内筒管6によって、地下水位がストレーナ管3の上端部よりも下方に下がった場合でも空気の流入がなく効率よく排水出来て、更に地下水位を下げることが出来る。

0030

[第2の実施の形態]図7は、本発明に係る第2の実施の形態の地下水位低下装置を説明するための地盤の縦断面図である。図7に示す地下水位低下装置50は、地盤Cに埋設されたケーシング管51と、このケーシング管51の下端に接続された真空部52と、この真空部52の下端に接続されたストレーナ管53と、前記ストレーナ管53の下端に接続された砂溜まり管54と、前記ストレーナ管53の内側に配置され、該ストレーナ管53の内空間を仕切る内筒管55と、前記真空部52内に配置され、地下水を汲み上げる水中ポンプ56などにより概略構成されている。

0031

前記ケーシング管51は、例えば、1ロット=3.0m毎に分割された分割体51a…(例えば、鋼管)を連結したものから構成されている。前記分割体51a…同士は、例えば、ウエルドリング(図示省略)などを用いて連結され、その連結部はOリング57…等で止水されている。また、地盤Cと前記ケーシング管51との間には、砂利などが充填されたフィルタ層Dが設けられている。

0032

前記真空部52は、地上に設置された真空ポンプ60と連通していて、該真空ポンプ60により真空部52内の空気を引き上げ、これによって前記内筒管55内の排水がなされるようになっている。前記ストレーナ管53は、第1の実施の形態と同様のものからなり、地下水を内部に流入させることが出来るようになっている。前記ストレーナ管53と内筒管55の間には、隙間53aが設けられている。

0033

前記内筒管55の下端には、集水孔55a…が設けられ、この集水孔55a…から地下水が内筒管55の内部に流入するようになっている。前記砂溜まり管54の下端部には、開口部を塞ぐ底蓋54aが取り付けられている。

0034

前記水中ポンプ56は、例えば、ポンプ本体とモータ部とが一体化されたものからなり、前記内筒管55内に流入した地下水を排水管60を通して地上に排水することが出来るようになっている。前記排水管61の中途部には、逆流防止バルブ62が設けられていて、地上から地下に地下水が逆流しないようになっている。

0035

また、前記真空部52、前記ストレーナ管53、前記砂溜まり部54、前記内筒管55、前記水中ポンプ56、及び前記逆流防止バルブ62等は、予め一体化されて構成されている。なお、この第2の実施の形態の地下水位低下装置50により地下水位を低下させる動作は、前記第1の実施の形態の地下水位低下装置と同様である。

0036

次に、上記地下水位低下装置50の地盤中への設置方法について説明する。まず、エスパイラー(図示省略)等のオーガ掘削により地盤に所定の深さの削孔を設ける。次いで、前記真空部52、前記ストレーナ管53、前記砂溜まり部54、前記内筒管55、前記水中ポンプ56、及び前記逆流防止バルブ62が一体化されたものを埋設し、その上端部に前記分割体51a同士を順次接合させることにより所定の長さのケーシング管51を形成する。

0037

そして、前記地下水位低下装置50を撤去する際は、ケーシング管51を構成する分割体51aを個々に分割し、次いで前記前記真空部52、前記ストレーナ管53、前記砂溜まり部54、前記内筒管55、前記水中ポンプ56、及び前記逆流防止バルブ62が一体化されたものを引き上げる。

0038

なお、本地下水位低下装置50を構成する各構成部材は、再利用することが出来るようになっている。

0039

以上説明した第2の実施の形態の地下水位低下装置50によれば、第1の実施の形態の地下水位低下装置1と同様の効果が得られることは無論のこと、特に、ケーシング管51は分割体51aを順次接合したものからなるので、必要に応じて増設すれば、ケーシング管51を最適な長さにすることが出来ることとなって、地下水位の低下を確実に達成することが可能となる。即ち、予め規定された長さのケーシング管51を使用して施工した場合、所望する地下水位低下が得られないといったケースもあり得るが、分割体51aを適宜接続することでケーシング管51の長さを調整出来るので、所望する地下水位が得られるまで長くすることが出来ることとなって、地下水位低下の効果を確実に得ることが出来る。

0040

また、前記前記真空部52、前記ストレーナ管53、前記砂溜まり部54、前記内筒管55、前記水中ポンプ56、及び前記逆流防止バルブ61が一体化されているので、施工現場での作業負担が軽減され、且つ地下水位低下装置50を構成する各構成部材が再利用可能であるので、全体的な工事のコストダウンを図ることが出来る。

0041

[第3の実施の形態]第3の実施の形態では、第1或いは第2の実施の形態の地下水位低下装置1、50を利用した地盤改良方法について説明する。図8は、軟弱地盤の地盤改良方法を説明するための地盤断面図である。図8における地盤改良方法は、例えば、粘性土等による軟弱地盤E中に地下水位低下装置1を所定の間隔で埋設する。次いで、内筒管(図示省略)の内側に設置された水中ポンプ(図示省略)にてストレーナ管3内の地下水を汲み上げて地上に排出する。

0042

このとき、地下水位がストレーナ管3の上端部よりも下がったときでも、地下水位低下装置1のストレーナ管3に設けられた内筒管(図示省略)によって、空気が内筒管の内部に混入して水中ポンプ(図示省略)の吸い上げ効果が減殺されることなく排水出来るので、軟弱地盤の気密化が図れる。即ち、本地下水位低下装置1を軟弱地盤に設置させることによって、水中ポンプ(図示省略)による排水が広範囲で出来ることとなるので、従来のサンドドレーン工法やペーパードレーン工法におけるドレーンの設置に比較すると大幅にドレーン本数を減らすことが出来ることとなって、コストダウンを図ることが出来る。

0043

また、図9は、大気圧工法による圧密脱水を説明するための地盤断面図である。図9における大気圧工法は、例えば、ヘドロ等を含む土壌の地盤において、立杭70を設け、該立杭70内の領域に前記地下水位低下装置1を埋設する。次いで、前記地下水位低下装置1内の水中ポンプ(図示省略)により強制的に前記ストレーナ管3から流入した地下水を地上に排出する。このとき、土壌Fは、大気圧(図の矢印)によって圧密脱水されて沈下する。従って、脱水された土壌Fは、脱水されないものに比べて処分がしやすくなる。即ち、本発明の地下水位低下装置1を用いることにより、大量の地下水を排出させることが出来るので、より効果的にヘドロ等の土壌Fの処分が可能となる。

0044

また、図10は、グラウト剤を使用して軟弱地盤の地盤改良を行う地盤改良方法を説明するための地盤断面図である。図10における地盤改良方法は、例えば、ローム層基岩層との間の砂岩層などの地滑り層に前記ストレーナ管3が位置するように前記地下水位低下装置1を埋設する。次いで、地滑り層に、グラウト剤をセメントに混合させた地盤硬化剤注入する。グラウト剤は、最初は流動体であるが、所定の時間経過後に固化する性質を有するもので、セメントに混合させると、セメントが固化する時間を短縮させることが出来るものである。このグラウト剤としては、例えば、セメントモルタル系やセメントミルク系等に代表される懸濁液型、或いは水ガラス系ウレタン系等に代表される溶液型などがあり、本実施の形態においては、セメントミルク系のサンコーハード商品名)等を使用する。セメントが固化する時間は、グラウト剤の混合量によって決まるが、例えば、前記サンコーハード(商品名)の場合には、1〜60分程度であり、固化時間の設計は任意に決めてよい。

0045

次いで、グラウト剤注入後は、水中ポンプ(図示省略)により強制的に地上に地下水を排出する。このとき、地下水位低下装置1のストレーナ管3に設けられた内筒管6によって、地下水位がストレーナ管3の上端部よりも下がったときでも空気が水中ポンプ(図示省略)内に混入して吸い上げ効果を減殺させてしまうことなく排水出来るので、軟弱地盤である地滑り層中に注入された地盤硬化剤を地盤中に広範囲に拡散させた後、固化させることが出来ることとなって、軟弱地盤をより効果的に改良させることが出来る。

0046

なお、図10では、地下水低下装置1が一つのみ配設された構成としたが、地下水位低下装置1を所定の間隔で複数設けた構成のものであってもよい。また、地下水位低下装置としては、第2の実施の形態の地下水低下装置50を用いてもよい。

0047

[第4の実施の形態]第4の実施の形態では、第1或いは第2の実施の形態の地下水位低下装置1、50を利用した地下水循環方法について説明する。図11は、本発明に係る地下水循環方法を説明するための地盤断面図である。図11における地下水循環システムは、地盤Gに所定の間隔で埋設された地下水低下装置1…と、建物70内に設けられ、地下水と建物70内の空気との間で熱交換が可能な熱交換器71と、地下水の水質を管理する水質管理装置72と、を備えている。

0048

前記地下水低下装置1は、前記建物70を挟んで左右に各々少なくとも一つ以上は設けられている。そして、前記左右の地下水位低下装置1…は、互いに揚水井戸或いはリチャージ井戸への切換が可能とされ、地下水の流れを逆転させることが出来るようになっている。前記熱交換器71は、例えば、フィンチューブ型の熱交換器を用い、前記地下水位低下装置1によって地上に排出された地下水と前記建物70内の空気との間で熱交換することが出来るようになっている。なお、どのような熱交換器を用いるかは設計事項である。前記水質管理装置72は、地下水中に含まれるゴミ等の不純物汚染物を管理し、必要に応じてこれらの不純物、汚染物を除去するためのものである。

0049

次に、前記地下水循環システムを使用した地下水循環方法について説明する。まず、所定の間隔で地盤に地下水位低下装置1を埋設し、次いで、揚水井戸側の地下水位低下装置1内に流入した地下水が水中ポンプ(図示省略)によって地上に排出され、次いで、排出された地下水が前記熱交換器71を通過する際に、地下水と空気との間で熱交換が行われ、次いで、熱交換された地下水は、前記水質管理装置72を通過する際に不純物が除去され、その後、リチャージ井戸側の地下水位低下装置1を介して再び地中に戻される。

0050

従って、季節に影響されない地熱を有する地下水と空気との間で、熱交換を行うことにより、そのエネルギー冷房暖房用のエネルギーの一部として利用することが出来る。即ち、地下水位低下装置1によって、従来よりも地中のより深いところでの地下水を大量に揚水することが出来るので、この地下水の持つ温度の普遍性を利用して、例えば、このエネルギーを熱交換して建物70内の冷暖房用のエネルギーの一部として効率よく利用することが出来る。

0051

また、揚水側の地下水位低下装置1とリチャージ側の地下水位低下装置1を適宜交替させる(即ち、地下水の流れを逆にする)ことにより、ストレーナ管3の目詰まりを防止させることが出来るとともに、地下水位低下装置1内の洗浄も行うことが出来る。また、熱交換された地下水は浄化された後、他の地下水位低下装置1を介して再び地中に戻されるので、地下水の汚染を防止することが出来る。

0052

なお、揚水側の地下水位低下装置1とリチャージウエル側の地下水位低下装置1をの配置比率目安は、1:3程度が望ましいが、これに限るものではない。

0053

請求項1記載の発明によれば、下端部に通水孔を有する内筒管によって、地下水位がストレーナ管の上端部より下に下がった場合でも、空気が内筒管内に侵入することがなくなることとなって、揚水手段により地下水を揚水する際、空気の影響を受けることなく効率よく、経済的に地下水を吸い上げることが出来る。即ち、内筒管によって、ストレーナ管の内側が仕切られ、地下水は通水孔からのみ内筒管内に流入することとなるので、例えば、地下水位がストレーナ管の上端部よりも下方に位置したとしても通水孔よりも上に位置していれば、空気は、内筒管の内側には侵入することが出来ないこととなる。従って、例えば、図12に示した従来のバキュームディープウエル工法のように、地下水を汲み上げる際、地下水と一緒に空気も混入して地下水吸引効果が減殺されてしまうことがなく、効率的かつ経済的に地下水を吸い上げることが出来る。また、本発明によれば、ストレーナ管を所望する地下水位よりも上方に長くしても、空気の吸い込みによるバキューム効果を減殺することがないので、ストレーナ管を長くして集水能力を高めることが出来る。加えて、少なくとも地下水位が集水孔の位置になるまでは空気の侵入はないので、例えば、同一の条件(水中ポンプ、井戸径等)の場合、より深い位置まで地下水位を下げることが出来るととも、少なくとも通水孔の位置まで地下水位を下げることが出来る。更に、従来のバキュームディープウエル工法に比べて、地下水位がストレーナ管の上端部より下に下がった場合での集水能力が高いので、従来よりも施工する地下水位低下装置の本数減らすことが出来るとともに、井戸構造の縮小化などを図ることが出来ることとなってコストダウンが図れる。

発明の効果

0054

請求項2記載の発明によれば、ケーシング管は、所定の長さの分割体を接続してなるので、必要に応じて増設すれば、ケーシング管を最適な長さにすることが出来ることとなって、地下水位の低下を確実に達成することが可能となる。即ち、予め規定された長さのケーシング管を使用して施工した場合、所望する地下水位低下が得られないといったケースもあり得るが、分割体を適宜接続することでケーシング管長さを調整出来るので、所望する地下水位が得られるところまで長くすることが出来ることとなって、地下水位低下の効果を確実に得ることが出来る。

0055

請求項3記載の発明によれば、請求項1又は2に記載した地下水位低下装置が所定の間隔で地盤内に埋設され、次いで、揚水手段によって内筒管内に流入した地下水が地上に排出されるので、地下水位を確実に低下させることが出来ることとなって、軟弱地盤を圧密化させて堅い地盤に改良することが出来る。特に、請求項1又は2記載の地下水位低下装置を使用することにより、地下水位低下を効率的、且つ経済的に行うことが出来る。即ち、本地下水位低下装置を軟弱地盤に埋設させることによって、揚水手段による排水が広範囲で出来ることとなるので、従来のサンドドレーン工法やペーパードレーン工法におけるドレーンの設置に比較すると大幅に埋設本数を減らすことが出来ることとなって、コストダウンを図ることが出来る。

0056

請求項4記載の発明によれば、ストレーナ管の内側に設けた内筒管によって、ストレーナ管の水位がストレーナ管の上端部より低い場合でも、空気が内筒管内に侵入することがなくなることとなって、内筒管内の水を空気の影響を受けることなく効率よく、経済的に吸い上げることが出来る。

0057

図1本発明に係る第1の実施の形態における地下水位低下装置の要部構成を示した図である。
図2本発明に係る第1の実施の形態に係る地下水位低下装置を説明するための地盤の断面図である。
図3図1の地下水位低下装置のストレーナ管の側断面図である。
図4内筒管の正面図(a)及び底面図(b)である。
図5本発明の効果を示した湧水量と時間の関係を示す図である。
図6本発明の効果を示した水位低下量と時間の関係を示す図である。
図7第2の実施の形態に係る地下水位低下装置を説明するための地盤の縦断面図である。
図8軟弱地盤の地盤改良方法を説明するための地盤断面図である。
図9大気圧工法による圧密脱水を説明するための地盤断面図である。
図10グラウト剤を使用して軟弱地盤の地盤改良を行う地盤改良方法を説明するための地盤断面図である。
図11本発明に係る地下水循環方法を説明するための地盤断面図である。
図12従来のディープウエル工法を説明するための地盤断面図である。
図13従来のバキュームディープウエル工法を説明するための地盤断面図である。

図面の簡単な説明

0058

1、50地下水位低下装置
2、51ケーシング管
3、53ストレーナ管
6、55内筒管
6a、55a通水孔
7、56水中ポンプ
11ストレーナ部(ストレーナ装置)
51a 分割体

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