JP2001214451A - 地下水位低下方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地下水位より深い位置まで掘削が必要な場合
や地下水位低下要請区域が広い場合でも、集水及び排水
設備の数量が少なく、かつ効率よく地下水位の低下がで
き、また、地表に障害物がある場合であってもその直下
の地下水位をも低下可能な発明の提供。 【解決手段】 本発明は、集水部を具えた管路を地下水
域に沿ってほぼ水平方向に１本又は複数本挿設するとと
もに、前記地下水域に集水部を位置させた状態で、地表
上に突設させた管路端よりポンプで地下水を吸引させな
がら地下水位低下を行うことを特徴とし、さらに、地下
水域に挿設した管路の集水部が、管軸方向に位置ずれす
るように複数の管路を挿設するのが好ましく、又地下水
位低下要請区域を囲撓するように該区域周辺に沿って複
数の管路を地下水域内に挿設することことにより、前記
地下水位低下要請区域が広範囲の場合でも、最低限の前
記管路本数で効率よく地下水位低下が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は地下水位低下方法及
び装置に関し、さらに詳細に言えば、水平ボーリング技
術を用いてほぼ水平方向に集水水平井戸を設置し、真空
排水ポンプによって地下水を吸引し地上へ排水すること
により水位を下げる地下水位低下方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、地下水位が高い地盤において、そ
の地下水位より低い位置まで掘削工事を行う場合には、
地下水による影響を防ぐために地下水排水工法、止水工
法、薬液注入工法、遮水工法等の補助工法が用いられて
いる。その中でも、真空吸引により地下水を連続的に汲
み上げることにより効率よく地下水位を下げ、他の工法
に比べて低コストであるウェルポイント工法が広く採用
されている。

【０００３】従来のウェルポイント工法としては、改良
目的地盤内に地上より地中の所定深度まで縦型集水井戸
が打込まれ、揚水管を通じて真空ポンプで地下水を吸引
排出し地下水位の低下を図っている。

【０００４】そして、一般に工事計画区域などでは一定
の区域を掘削する必要があるので、地下水位低下要請区
域にあるの地下水位を掘削深度よりも低下させるため
に、通常複数本の縦型集水井戸が所定間隔をあけて掘削
範囲外周に設置されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のウェ
ルポイント工法では地下水位低下要請区域が広範囲な場
合や、該区域の地盤の透水性が悪い場合では、所定の水
位低下を一定区域内で維持するために縦型集水井戸の設
置本数が多くなり、設置に労力や時間及びコスト要する
という問題があった。また集水及び排水設備の大きさや
数量も工事計画区域範囲を考慮して設置しなければなら
なかった。

【０００６】また、縦型集水井戸1本あたりの水位低下
深度には限度があるので、掘削を深く行う場合には、２
段、３段と順次ウェルポイントを設置する多段ウェルポ
イント工法を用いる必要があり、これも前記したように
縦型集水井戸の設置本数が多くなってしまうという問題
点があった。

【０００７】また、地下水位低下要請区域内に建造物な
ど縦型集水井戸の設置に支障がある箇所では、従来のウ
ェルポイント工法を採用することはできなかった。

【０００８】そこで、本発明の目的は、かかる従来の問
題点を解決するためになされたもので、地下水位より深
い位置まで掘削が必要な場合や地下水位低下要請区域が
広い場合でも、集水及び排水設備の数量が少なく、かつ
効率よく地下水位の低下ができ、また、地表に障害物が
ある場合であってもその直下の地下水位をも低下可能な
地下水位低下方法及びその装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、地下水位低下
方法及びその装置であり、前記した技術的課題を解決す
るためには以下のように構成されている。すなわち、本
発明の地下水位低下方法は、集水部を具えた管路を地下
水域に沿ってほぼ水平方向に１本又は複数本挿設すると
ともに、前記地下水域に集水部を位置させた状態で、地
表上に突設させた管路端よりポンプで地下水を吸引させ
ながら地下水低下を行うことを特徴とする。本発明の地
下水位低下方法は、さらに、地下水域に挿設した管路の
集水部が、管軸方向に位置ずれするように複数の管路を
挿設するのが好ましい。また、請求項３に記載の発明
は、前記請求項１において、前記管路が外接円内に収納
された複数の小径管の集合体であることを特徴とする。

【００１０】本発明は、地下水位低下要請区域を囲撓す
るように該区域周辺に沿って複数の管路を地下水内に挿
設することことにより、前記地下水位低下要請区域が広
範囲の場合でも、最低限の前記管路本数で効率よく地下
水位低下が図れる。この場合、前記管路の終端同士を地
表上で連結させてもよい。

【００１１】また、本発明においては、前記管路の始端
と共に終端を地表上に突設させ、該突設部にポンプを設
けるのが好ましい。そして、前記管路を複数本挿設する
場合には、前記複数の管路の始端と終端を夫々地表上突
設するとともに、該複数の管路の始端同士及び終端同士
を集合管で連結し、該集合管を介してポンプで吸引する
のがよい。

【００１２】本発明の更なる特徴として、前記管路を可
撓性部材で形成するとともに、前記管路内に中空弾性体
を挿入し、弾性体背面より印加する流体正圧により、前
記弾性体を管路内摺動させながら管路洗浄を行うことが
できる。

【００１３】さらに、本発明は、前述の技術的課題を解
決するために以下のように構成するのがよい。すなわ
ち、本発明の地下水位低下装置は、集水部を具えた管路
を地下水域にほぼ水平に挿設させる手段と、前期地下水
域に位置する集水部に負圧力を付与して、吸水を行なう
吸水手段からなる地下水位低下装置であって、前記管路
を可撓性管路で形成したことを特徴とする。又本発明の
地下水位低下装置は、前記管路に設けた集水部が、管軸
方向に孔径を異ならして形成した多数穿孔部であること
を特徴としている。

【００１４】本発明の吸水手段として、前記管路途中に
水中ポンプを設け、地表側に設けた真空ポンプとの二段
吸引作用により吸水手段を構成したことを特徴とする。
また、請求項９記載の集水部を具えた管路が可撓性管路
である場合、前記可撓性管路の内周側（放射方向）に拡
張圧力を付勢する膨張手段を設けるのが好ましい。さら
に、本発明の地下水位低下装置において、集水部として
前記管路に孔径を有する場合、メッシュ状のフィルタを
内装するのが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載され
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特
に特定的な記載が無い限り、この発明の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

【００１６】（第１の実施形態）本発明の第１実施形態
に係る地下水位低下装置を図１、図２、図３、図７及び
図８に基づいて説明する。図１（ａ）は管路の一方の端
を地表に突設させ、前記管路の他方の端を地下に挿設し
た場合の同地下水位低下装置の概略図、同図１（ｂ）は
前記管路の両端を地表に突設させた場合の同地下水位低
下装置の概略図、同図１（ｃ）は前記管路の内部に水中
ポンプを設置した場合の同地下水位低下装置の概略図を
夫々しめす。

【００１７】本地下水位低下装置１０は、図１（ａ）〜
（ｃ）に示すように、水平井戸１３を備え、該水平井戸
１３は地上に開口する開口部２又は／及び３を有する水
平井戸内に管路１を挿通することによって構成されてい
る。また、前記管路１は地下水域内（帯水層）１５に複
数の孔４が穿設されて集水部を形成するとともに、無孔
管路部１ｃ、１ｄが前記開口部２、３側に位置してい
る。前記水平井戸１３は、所望の掘削深度及び所望の地
下水位低下深度に応じた深さに設置し、前記管路内の真
空状態を維持するために、前記管路１に穿設された前記
孔４は、外気に露出しないように地下水域（帯水層）１
５内に留まるよう設置し、地下水位低下によって外気に
露出する恐れのある前記管路の部位は、前記無孔管路
（１ｃ、１ｄ）にするのが好ましい。

【００１８】図１（ａ）〜（ｃ）に示す地下水位低下装
置１０は、地表に突設した開口部２に真空ポンプ７が設
けられている。該真空ポンプ７によって集水部である前
記孔４に負圧力を付与し、地下水を前記管路１に吸引
し、吸引された前記地下水は排水設備（不図示）によっ
て排出される。図１（ａ）に示す本実施形態の一つとし
て前記管路のもう一方の管路端３３は閉口され吸引効果
を高めている。図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すよう
に、本地下水位低下装置１０は地表に突設した開口部３
を有する。図１（ｂ）では前記開口部３は図示しないＹ
軸方向管路に接続されるようになっているが、図１
（ｃ）に示すように真空ポンプ８を設けてもよい。該真
空ポンプ８の作用は前記真空ポンプ７と同様である。こ
の場合、前記管路１は両端に設置された前記真空ポンプ
７及び８によって地下水をさらに効率良く吸引し、排水
することが可能である。また図１（ｃ）では、前記管路
１内に水中ポンプ９が設けられている。これは、地下水
位低下要請区域１０１が深く、水平井戸及び管路１を深
く挿設する必要がある場合や、また前記真空ポンプだけ
では地下水を地表へ揚水するのが困難な場合に、前記水
中ポンプ９によって地下水の揚水効率を促進する。

【００１９】ここで上記記載の本実施形態で使用される
前記管路１について説明する。本実施形態の前記地下水
位低下装置１０の集水部を具えた前記管路１は、真空吸
水及び揚水を行うために、前記管路内にほぼ均等に吸引
力をかける必要がある。

【００２０】図２は地下水域に挿設した前記管路の集水
部が、管軸方向に位置ずれするように挿設した複数の小
径管によって構成されている場合の断面図であり、図２
において、前記管路１が管路管軸方向に位置ずれするよ
うに挿設した複数の小径管５から形成され、負圧力によ
る地下水吸引力が前記管路１内の地下水流の上流側から
下流側までほぼ均等してかかるようにした構成を示して
いる。矢印Ｗは地下水の流れを表す。前記管路１に穿設
された前記孔４で吸引された地下水は、前記小径管に穿
設された小径管孔６を通って、前記開口部に設置された
前記真空ポンプによって地表に揚水され排水される。

【００２１】図３は該断面図のＡ−Ａ矢視図であり、前
記管路１のＡ−Ａ方向の断面図である。この実施形態で
は、前記小径管５を三本設置しているが、必要に応じて
前記小径管の本数は加減するのが好ましい。また、前記
小径管内にかかる負圧力や各小径管の長さに応じて、前
記小径管５の内径が夫々違うものを設置してもよい。

【００２２】図７は前記管路の集水部が、管軸方向に孔
径を異ならして形成した場合の概略図である。また、図
７は本発明の実施の形態において、前記管路１に設けた
集水するための前記孔４が、管軸方向に孔径を異ならし
て形成した多数穿孔であり、さらに詳しく言えば、前記
孔４を前記管路１内の地下水流の下流側に向かって孔径
を大きく形成したことによって、真空吸引及び排水の過
程で、地下水を前記孔４を介して前記管路１の全長でほ
ぼ均等に吸引力が加わるようにした構成を示している。
なお、前記地下水位低下装置による地下水の吸引、揚水
及び排水方法は、上記の通りであるので説明は省略す
る。

【００２３】さらに、本実施形態において、前記管路１
は複数の孔４を有し、且つ地下水の吸引の際に、前記孔
４に地下水とともに前記孔４の孔径より小さい土壌が通
過してしまい、ほぼ水平に挿設されている前記管路１内
は泥詰りが起こる可能性がある。これを防止するため
に、図８は管路１内周側と内管１９の外周側の間に、チ
ップ状メッシュ又は多層巻メッシュを内装した形態を示
している。図８は前記管路の孔径を有する管路内周側
に、チップ状メッシュ又は多層巻メッシュをフィルタと
して内装した場合の前記管路の断面図である。真空ポン
プによって加えられた負圧力により、地下水域内（帯水
層）１５の地下水は前記管路１に穿設された前記孔４を
介して吸引され、前記メッシュ状のフィルタ２０で濾過
され、土壌を濾過した地下水は前記内管１９に穿設され
た内管孔１７を通って内管内１８へ流入し、前記開口部
へ揚水され排水される。

【００２４】なお、管路内の泥詰り防止のために、本実
施の形態において、公知であるスリットと孔を併せて利
用したストレーナ管や多孔質管を前記管路１、前記小径
管５、及び前記内管１９として利用する事や、さらに、
管路内の泥詰り防止だけでなく、前記孔４内の泥詰りに
よる地下水透過性低下を防止するために、前記水平井戸
１３と前記管路１の間に濾過性を有する砂を埋設する方
法、フィルタ材部を管路１外周側に周設する方法などを
用いても良い。本水位低下装置に用いる管路１、小径管
５、内管１９の材質としては、プラスチック材等の可撓
性部材が良く、好ましくは、真空ポンプによる負圧力に
耐えうる拡張圧力を持つ内部にファイバー等が巻回され
た可撓性部材が好ましいが、これに限定されるものでは
ない。

【００２５】（第２の実施の形態）図４は本発明の第２
の実施形態に係る地下水位低下装置の配置を示す平面図
である。前記図４に示すように、地下水位低下要請区域
１０１を囲撓するように該区域周辺に沿って、第１の実
施形態で説明された地下水位低下装置１０の管路１を４
本地下水域に挿設している。地表に突設させた前記管路
１の実質的な路端同士を連結管３０で連結することによ
り、集水管路を一路にでき、真空ポンプ７による吸引、
揚水及び排水が一ヶ所で出来ることが可能となる。な
お、本実施形態の前記地下水位低下装置１０による地下
水の吸引、揚水及び排水工程は、第１の実施形態と同様
であるので説明は省略する。

【００２６】従来のウェルポイント工法では、所望の地
下水位低下を得るために、地下水位低下要請区域（掘削
区域）１０１の周辺に、多数の縦型集水井戸を点状に設
置する必要があった。しかし本発明の地下水位低下装置
１０を前記地下水位低下要請区域１０１を囲撓するよう
に該区域周辺に沿ってほぼ水平に挿設することにより、
必要な管路は少なくても４本になり、点状配置に比べて
単位面積あたりの設置本数を低減することがでる。

【００２７】本実施の形態で用いる管路１は、図１
（ａ）及び図１（ｂ）に示す管路１を地下水位要請区域
１０１を囲撓するように該区域周辺に沿って無端状に配
設しても良く、又連結管３０を用いない場合は、地表に
突設させた実質的な路端の開口部に夫々真空ポンプ及び
排水施設を設置する必要がある。また、掘削深度が深
く、よって地下水位低下要請深度が深い場合にも、図１
（ｃ）で示したように管路内に水中ポンプ９を設けた管
路１を使用することによって二段階吸引が可能で、これ
により極めて経済的に、且つ効率良く地下水位低下を行
うことができる。

【００２８】（第３の実施の形態）図５は本発明の第３
の実施形態に係る地下水位低下装置の配置を示す平面図
である。前記図５に示すように、地下水位低下要請区域
１０１の地下に第１の実施形態で説明された地下水位低
下装置１０の管路１を３本地下水域に挿設している。該
複数の管路１の始端と終端を夫々地表上に突設させ、前
記始端側の開口部２同士を集合管３１で連結し、前記終
端側の開口部３同士を集合管３２で連結することによ
り、該集合管３１、３２に設置された真空ポンプ７、８
によって吸引、揚水及び排水を行なっている。なお、本
実施の形態の前記地下水位低下装置１０による地下水の
吸引、揚水及び排水方法は、第１の実施の形態と同様で
あるので説明は省略する。

【００２９】本実施形態において、本発明の地下水位低
下装置１０の管路１は、地下水位低下要請区域１０１の
直下に挿設されている。これにより、地下水位低下要請
区域１０１内の地下水を低下水位の深度に左右されず
に、確実に所望の深さまで低下することができる。ま
た、前記地下水位低下要請区域１０１内の地下水の水量
が多い場合や深井戸の場合、所望の地下水位まで低下さ
せるためには大量に地下水を吸引・揚水及び排水する必
要がある。この場合には、地下水の吸引量に応じて前記
管路１を適当な本数挿設することが好ましい。さらに、
地下水位低下要請区域１０１内の地表上に図１（ｃ）に
示してあるような障害物５５が存在する場合には、従来
の縦型集水井戸を採用することができなかった。しかし
本実施例の形態においては、本発明の前記地下水位低下
装置１０は前記障害物５５の地表下に挿設可能なので、
前記地下水位低下要請区域１０１内の地下水位低下を行
なうことができる。

【００３０】（第４の実施の形態）図６は本実施の形態
の断面を示し、地下水位低下装置１０の管路１内部のの
管路洗浄の方法を示している。前記管路１が複数の穿設
された孔４を有する場合、第１の実施の形態で説明した
ように、管路内や孔内に泥詰りがおこる可能性がある。
前記したように泥詰り防止手段を備えたとしても、ある
程度の泥詰りは避けられなかった。本実施の形態は、前
記管路１を可撓性部材で形成するとともに、前記管路内
に中空弾性体２２を挿入し、弾性体背面より流体を正圧
に印加することにより、前記弾性体２２を管路内を摺動
させながら管路内及び孔内を洗浄する。

【００３１】また、前記中空弾性体２２として風船状弾
性体を使用する場合、破れ防止のためにネット２３で前
記中空弾性体２２の表面を保護することが望ましく、さ
らに前記ネット２３を使用することによって、ネット２
３が管路１内周面より孔４の中に入り、孔の細部の洗浄
が可能となる。なお、前記中空弾性体２２の前記管路内
の移動手段としては、流体正圧の印加を利用する他に、
ワイヤ等を前記中空弾性体２２に取り付けて、前記管路
内に引入れ移動させる手段もある。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の地下水位
低下方法及びその装置によれば、地下水位低下要請区域
において、集水部を具えた管路を地下水域に沿ってほぼ
水平方向に１本又は複数本挿設するとともに、前記管路
の地表上に突設させた開口部に真空ポンプ設置し、地下
水を地上に揚水及び排水することによって所望の地下水
位まで低下させる。

【００３３】しかも、集水部を具えた管路をほぼ水平方
向に挿設することにより、従来の縦型集水井戸を利用し
た場合よりも、単位面積あたりの集水管路の挿設本数が
少なくなり、地下水位低下が必須な掘削工事において、
地下水位低下作業にかかる労力及び時間の削減、そして
結果的に工事費の低減化を図ることができる。さらに、
地下水位低下要請区域内の地表上に障害物があり、従来
のウェルポイント工法の縦型集水井戸を採用不可能な場
合でも、本発明の地下水位低下装置はその障害物の直下
に挿設ができ、地下水位の低下が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態に係る地下水位低下
装置の概略図として、（ａ）は管路の一方の端を地表に
突設させ、前記管路の他方の端を地下に挿設した場合の
同地下水位低下装置の概略図であり、（ｂ）は前記管路
の両端を地表に突設させた場合の同地下水位低下装置の
概略図であり、（ｃ）は前記管路の内部に水中ポンプを
設置した場合の同地下水位低下装置の概略図である。

【図２】 地下水域に挿設した前記管路の集水部が、管
軸方向に位置ずれするように挿設した複数の小径管によ
って構成されている場合の断面図である。

【図３】 図２の断面図のＡ−Ａ矢視図である。

【図４】 本発明の第２の実施形態に係る地下水位低下
装置の配置を示す平面図である。

【図５】 本発明の第３の実施形態に係る地下水位低下
装置の配置を示す平面図である。

【図６】 本発明の第４の実施形態の断面を示し、地下
水位低下装置１０の管路１内部のの管路洗浄の方法を示
している。

【図７】 前記夫々の実施形態の管路の集水部が、管軸
方向に孔径を異ならして形成した場合の概略図である。

【図８】 前記夫々の実施形態の管路の孔径を有する管
路内周側に、チップ状メッシュ又は多層巻メッシュを内
装した場合の前記管路の断面図である。

【図９】 従来のウェルポイント工法の概略図である。

【符号の説明】

１ 管路 １ａ 管路部（地表上） １ｂ 管路部（地表下） １ｃ、１ｄ 無孔管路部 ２、３ 開口部 ４ 孔 ５ 小径管 ６ 小径管孔 ７、８ 真空ポンプ ９ 水中ポンプ １０ 地下水位低下装置 １３ 水平井戸 １５ 地下水域（帯水層） １７ 内管孔 １８ 内管内 １９ 内管 ２０ メッシュ状のフィルタ ２２ 中空弾性体 ２３ ネット ３０ 連結管 ３１、３２ 集合管 ３３ 管路端 ４５ 土壌 ５５ 障害物 ８１ 揚水管 ８５ 縦型集水井戸 １０１ 地下水位低下要請区域（掘削区域） Ｗ 地下水流方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝田 力 東京都品川区東五反田５丁目22番27号 株 式会社関配内 (72)発明者 西垣 誠 岡山県岡山市津島中２丁目１番１号 岡山 大学環境理工学部環境デザイン工学科

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集水部を具えた管路を地下水域に沿って
   ほぼ水平方向に１又は複数本挿設するとともに、前記地
   下水域に集水部を位置させた状態で、地表に突設させた
   管路端よりポンプで地下水を吸引させながら地下水低下
   を行うことを特徴とする地下水位低下方法。
2. 【請求項２】 地下水域に位置する管路集水部が、管軸
   方向に位置ずれするように複数の管路を挿設したことを
   特徴とする請求項１記載の地下水位低下方法。
3. 【請求項３】 前記管路が管路外接円内に収納された複
   数の小径管の集合体である請求項１記載の地下水位低下
   方法。
4. 【請求項４】 地下水位低下要請区域を囲撓するように
   該区域周辺に沿って複数の管路を地下水域内に挿設する
   ことを特徴とする請求項１記載の地下水位低下方法。
5. 【請求項５】 前記管路の実質的な路端同士を地表上で
   連結させたことを特徴とする請求項４記載の地下水位低
   下方法。
6. 【請求項６】 前記管路の始端と共に終端を地表上に突
   設させ、該少なくとも一方の突設部に設けたポンプによ
   り吸引することを特徴とする請求項１記載の地下水位低
   下方法。
7. 【請求項７】 前記複数の管路の始端と終端を夫々地表
   上に突設するとともに、該複数の管路の始端同士及び終
   端同士を集合管で連結し、該集合管を介してポンプで吸
   引することを特徴とする請求項１記載の地下水位低下方
   法。
8. 【請求項８】 前記管路を可撓性部材で形成するととも
   に、前記管路内に中空弾性体を挿入し、弾性体背面より
   印加する流体正圧により、前記弾性体を管路内摺動させ
   ながら管路洗浄を行うことを特徴とする請求項１記載の
   地下水位低下方法。
9. 【請求項９】 集水部を具えた管路を地下水域にほぼ水
   平に挿設させる手段と、前期地下水域に位置する集水部
   に負圧力を付与して、吸水を行なう吸水手段からなる地
   下水位低下装置であって、前記管路を可撓性管路で形成
   したことを特徴とする地下水位低下装置。
10. 【請求項１０】 前記管路に設けた集水部が、管軸方向
    に孔径を異ならして形成した多数穿孔部であることを特
    徴とする請求項９記載の地下水低下装置。
11. 【請求項１１】 前記管路途中に水中ポンプを設け、地
    表側に設けたポンプとの二段吸引作用により吸水手段を
    構成したことを特徴とする請求項９記載の地下水位低下
    装置。
12. 【請求項１２】 前記可撓性管路の内周側より拡張圧力
    を放射方向に付勢する膨張手段を設けたことを特徴とす
    る請求項９記載の地下水位低下装置。
13. 【請求項１３】 孔径を有する管路内周側に、メッシュ
    状のフィルタを内装したことを特徴とする請求項９記載
    の地下水位低下装置。