JP3243501B2 - 地下水位低下装置、地盤改良方法およびストレーナ装置 - Google Patents

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。

【０００２】

【従来の技術】土木、建築の基礎工、地下鉄、地下街な
ど地下での作業の安全性、経済性は地下水対策の良否に
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とウエ
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
位と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を地中に打ち
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】

【発明が解決しようとする課題】

【０００６】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】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、ケーシング管（２，５１）
と、前記ケーシング管の下端に接続されたストレーナ管
（３，５３）とが地盤に埋設され、前記ストレーナ管の
外周に形成されるフィルタ層（B，D）から前記ストレー
ナ管内に流入した地下水を揚水手段（例えば、水中ポン
プ７，５６）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
ストレーナ管内に、前記ストレーナ管の内壁から所定間
隔離間して配置され、前記ストレーナ管の上端より低位
置に通水孔（６a，５５a）が穿設されてなる内筒管
（６，５５）を備え、前記ストレーナ管（３，５３）と
前記内筒管（６，５５）との間に隙間（a，５３a）が設
けられ、地下水位がストレーナ管の上端よりも下で前記
通水孔よりも上に位置する場合に、前記内筒管内への空
気の侵入が阻止されるように前記内筒管と前記ケーシン
グ管とが繋がれてなることを特徴としている。

【０００９】請求項１記載の発明によれば、ストレーナ
管の上端より低位置に通水孔が穿設されてなる内筒管を
備え、ストレーナ管と内筒管との間に隙間が設けられ、
地下水位がストレーナ管の上端よりも下で通水孔よりも
上に位置する場合に、内筒管内への空気の侵入が阻止さ
れるように内筒管とケーシング管とが繋がれてなるの
で、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。

【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
は設計事項であり、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１において、前記通水孔（６a，５５a）
が前記内筒管の側部に穿設されてなることを特徴として
いる。請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２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３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４記載の発明は、請求項１、請求項
２又は請求項３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４記載の発明によれば、請求項１、
請求項２又は請求項３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、請求項２又は請求項３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。

【００１７】請求項５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、前記ストレーナ管内に、前記ストレーナ管の内壁
から所定間隔離間して配置され、前記ストレーナ管の上
端より低位置に通水孔が穿設されてなる内筒管とを備
え、前記ストレーナ管（３，５３）と前記内筒管（６，
５５）との間に隙間（a，５３a）が設けられ、地下水位
がストレーナ管の上端よりも下で前記通水孔よりも上に
位置する場合に、前記内筒管内への空気の侵入が阻止さ
れるように前記内筒管と前記ストレーナ管の上端とが繋
がれてなることを特徴としている。

【００１８】請求項５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】

【発明の実施の形態】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。

【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、外形が円筒状の
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、９
ｂ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、地上部のゲートバルブ
（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の湧水量と時
間の変化を示すグラフ、及び図６の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５
４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５
６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５
１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６
１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、ローム層と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を注入する。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
や汚染物を管理し、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
エネルギーを夏は冷房、冬は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をの配置比率の目
安は、１：３程度が望ましいが、これに限るものではな
い。

【００５３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、ストレー
ナ管の上端より低位置に通水孔が穿設されてなる内筒管
を備え、ストレーナ管と内筒管との間に隙間が設けら
れ、地下水位がストレーナ管の上端よりも下で通水孔よ
りも上に位置する場合に、内筒管内への空気の侵入が阻
止されるように内筒管とケーシング管とが繋がれてなる
ので、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。

【００５４】請求項３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４記載の発明によれば、請求項１、
２又は３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、２又は３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５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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【符号の説明】

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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 390036467 成幸工業株式会社 大阪府大阪市中央区大手前１丁目７番24 号 (72)発明者 山口 徹 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松 建設株式会社内 (72)発明者 高橋 茂吉 岩手県北上市和賀町岩崎新田５丁目16地 割107 (72)発明者 菊池 一成 宮城県仙台市若林区６丁の目元町２−13 日本建設機械商事株式会社東北支店内 (56)参考文献 特開 平５−156624（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−197441（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 3/10 101 - 105

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシング管と、前記ケーシング管の下端
   に接続されたストレーナ管とが地盤に埋設され、前記ス
   トレーナ管の外周に形成されるフィルタ層から前記スト
   レーナ管内に流入した地下水を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、 前記ストレーナ管内に、前記ストレーナ管の内壁から所
   定間隔離間して配置され、前記ストレーナ管の上端より
   低位置に通水孔が穿設されてなる内筒管を備え、前記ストレーナ管と前記内筒管との間に隙間が設けら
   れ、 地下水位がストレーナ管の上端よりも下で前記通水孔よ
   りも上に位置する場合に、前記内筒管内への空気の侵入
   が阻止されるように前記内筒管と前記ケーシング管とが
   繋がれてなる ことを特徴とする地下水位低下装置。
2. 【請求項２】前記通水孔が前記内筒管の側部に穿設され
   てなることを特徴とする請求項１に記載の地下水位低下
   装置。
3. 【請求項３】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記載又は請求
   項２記載の地下水位低下装置。
4. 【請求項４】請求項１、請求項２又は請求項３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。
5. 【請求項５】水を内部に流入させることが可能なストレ
   ーナ管と、 前記ストレーナ管内に、前記ストレーナ管の内壁から所
   定間隔離間して配置され、前記ストレーナ管の上端より
   低位置に通水孔が穿設されてなる内筒管とを備え、前記ストレーナ管と前記内筒管との間に隙間が設けら
   れ、 地下水位がストレーナ管の上端よりも下で前記通水孔よ
   りも上に位置する場合に、前記内筒管内への空気の侵入
   が阻止されるように前記内筒管と前記ストレーナ管の上
   端とが繋がれてなる ことを特徴とするストレーナ装置。