JP4521626B2 - 井戸の揚水ポンプ装置 - Google Patents

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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、井戸より地下水を揚水するための井戸の揚水ポンプ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図2に従来の掘削工事現場などに設置する井戸の詳細を示す。符号51は井戸、52はストレーナ付きパイプ、53はストレーナ、54はフィルタ材、55は穿孔、56は孔壁を示す。従来、深井戸工法では所定深さまで掘削した穿孔55にストレーナ付きパイプ52を挿入して井戸51を形成するとともに、孔壁56と該ストレーナ付きパイプ52の間隙にフィルタ材54を充填する。
【0003】
ここで、ストレーナ付きパイプ52は、鋼管等の材質により形成されたパイプの先端もしくは途中にストレーナ53が設けられた集水管である。該ストレーナ53は、スクリーン(網状のもの)で形成された筒体であり、地下水59を前記ストレーナ付きパイプ52内へ集水する際にゴミや砂等の吸い込みを阻止する機能を有するものである。
【0004】
また、該ストレーナ付きパイプ52と孔壁56の間隙部に充填される前記フィルタ材54は、地下水59が井戸51へ集まる際に該地下水59の流速が大きくなり細砂等の細粒分57を巻き込むことがあるため、これらをあらかじめ該フィルタ材54に付着させて前記ストレーナ53の目詰まりを防ぐ役割を果たすものである。
【0005】
地盤中の地下水59は、該フィルタ材54を通過するとともに、さらにストレーナを通過することでゴミや細砂等が除かれて井戸内に集水され、ポンプにより地上に排水される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来の工法では、掘削の際に孔壁56に泥膜58が生じるため、井戸51の集水効率が低下しやすいだけでなく、地下水59が井戸内へ流入する際には、井戸付近における地下水の流速が大きくなるとともに、地下水59の流れが井戸51への一方向となるため、孔壁56周辺に地盤の細粒分57が蓄積され、地盤の透水性が低下しやすい。これにより、地盤が本来有する透水性に見合った揚水量が確保できないことから、必要な水位高さが得られるまで井戸の本数を増加する必要が生じていた。
【0007】
上記事情に鑑み、本発明は、形成した井戸が地盤の本来有する透水性に見合った揚水量を確保できる井戸の揚水ポンプ装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の井戸の揚水ポンプ装置は、所定深さまで掘削した穿孔内にストレーナ付きパイプが挿入され、該ストレーナ付きパイプと前記穿孔の孔壁との間にフィルタ材が充填されてなる井戸に適用される揚水ポンプ装置であって、前記ストレーナ付きパイプ内に設置されるポンプと、該ポンプより鉛直上方に設けられて地上に達する長さを有し、該ポンプより揚水された地下水を地上へ排出する揚水管と、該揚水管の地上部から分岐されて前記フィルタ材内に配置されるリターンパイプと、該リターンパイプに取り付けられて前記ポンプにより揚水した地下水の一部を前記孔壁に向けて噴射するノズルと、を備えることを特徴としている。
【0010】
請求項2記載の井戸の揚水ポンプ装置は、前記リターンパイプの前記揚水管との取り付け部付近には、前記ノズルから地下水の一部を噴射させるか否かの切り替えを行うバルブが設けられていることを特徴としている。
【0011】
請求項3記載の井戸の揚水ポンプ装置は、前記リターンパイプは揚水管の地上部から前記孔壁に沿って、揚水管と平行で鉛直下方向へ直線状に配置されていることを特徴としている。
【0012】
請求項4記載の井戸の揚水ポンプ装置は、前記リターンパイプは前記孔壁に沿って螺旋を形成しながら鉛直下方向へ配置されていることを特徴としている。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1に本発明の実施形態を示す。符号1は井戸、2はストレーナ付きパイプ、3はストレーナ、4はフィルタ材、5は穿孔、6は孔壁を示している。図1より明らかなように、井戸1は、所定深さまで掘削した穿孔5にストレーナ付きパイプ2を挿入し、孔壁6と該ストレーナ付きパイプ2の間隙にフィルタ材4を充填してなるもので、ストレーナ付きパイプ2やフィルタ材4は従来より用いられているものと同様である。
【0014】
地下水9を排水する原理も従来の深井戸工法の場合と同様で、地盤中の地下水9は、井戸1に向かって徐々に流速を早めて細粒分7を巻き込みながら井戸1付近に集まり、フィルタ材4により該細粒分7を除かれて前記ストレーナ3を通過し、井戸1内に集水され、揚水ポンプ装置10により揚水され地上へ排水される。
【0015】
該揚水ポンプ装置10は、ポンプ11と、該ポンプ11により揚水される地下水9を排水する揚水管12と、該揚水管12に取り付けられて揚水した地下水9の一部を井戸1の外周面へ噴射するリターンパイプ13と、該リターンパイプ13の先端部に取り付けられたノズル15と、により構成される。
【0016】
揚水ポンプ装置10に装備されている前記ポンプ11は、従来より利用されているものと同様のものであり、該ポンプ11の鉛直上方には排水口17が地上に達する長さを有する揚水管12が設けられている。鋼管等の材質よりなる該揚水管12の地上部分には、揚水管12から分岐するようにリターンパイプ13が取り付けられて、掘削孔壁6に沿って配置できるよう、鉛直下方向に前記ストレーナ付きパイプ2と一定の距離を隔てつつ平行に延伸している。該リターンパイプ13は、前記揚水管12と同じく鋼管等の材質からなるものであるが、揚水管12に比べて断面積が極小さいものであり、その長さは、前記揚水管12との取り付け部から前記ストレーナ付きパイプ2におけるストレーナ3を有している深さ範囲に位置する程度の長さを有するものである。
【0017】
なお、該リターンパイプ13は、掘削孔壁6に沿って配置できるものであれば良く、弾性力を有する変形自在なゴム管等の材質によるものでも良い。
【0018】
また、該リターンパイプ13の先端部にはノズル15が設けられている。該ノズル15は、高圧水を噴射するものであり、リターンパイプ13を配置する際には、該ノズル15が井戸1の孔壁6から井戸1の外周面に噴射するように設置する。該ノズル15は井戸1の外周面に向かってジェット噴水することにより、井戸1周辺に蓄積した細粒分7の蓄積箇所を破壊するとともに、井戸1の掘削時に掘削孔壁6に生成された泥膜8を破壊する。
【0019】
さらに、該リターンパイプ13には前記揚水管との取り付け部にバルブ14が設けられており、該バルブ14を開閉することでジェット噴水するか否かの切り替えを行う。前記ノズル15によるジェット噴水は、ポンプ11によって揚水されることで生じる前記揚水管12内の地下水9の水圧を利用するもので、新たな動力を用いるものではない。
【0020】
次に本発明の施工方法を示す。まず、比較的深くまで透水性地層16を有する所定の位置を泥水工法等により所定深さまで掘削し、掘削した穿孔5に掘削断面より断面積の小さい前記ストレーナ付きパイプ2を挿入する。次に、ストレーナ付きパイプ2の内部で、所望深さに前記ポンプ11を挿入し、揚水管12の排水口17が地上に位置するように前記揚水ポンプ装置10を配置したのち、前記リターンパイプ13を前記ストレーナ付きパイプ2と平行で、かつ前記孔壁6に這うように取り付けるとともに、ストレーナ付きパイプ2のストレーナ3が位置する深さ範囲内に前記ノズル15が位置するように配置する。その後、該ストレーナ付きパイプ2と孔壁6の間隙に前記フィルタ材4を充填する。このとき、該ノズル15は孔壁6から井戸1外周面に噴射する方向に設置する。
【0021】
前記ポンプ11により揚水された地下水9は、揚水管12より地上に排水される。排水が始まったところで集水効率を高めるため、前記バルブ14を開栓し、揚水管12より地上に排水される地下水9の一部をリターンパイプ13を介して、前記ノズル15より前記孔壁6から井戸1の外周面にジェット噴水し、井戸の掘削時に生じた孔壁の泥膜を破壊する。
【0022】
その後、前記バルブ14を閉栓して排水を継続するが、継続排水作業を行うと、井戸1の外周面に細粒分7が蓄積されて井戸の集水量に減少傾向が現れ始める。そこで、再度前記バルブ14を開栓し、再度井戸の外周面にジェット噴水を行い、井戸1の周辺に蓄積された細粒分7を破壊する。
【0023】
なお、前記リターンパイプを前記揚水管12に数本取り付けて、孔壁6より井戸1の外周面である複数の方向に向けてジェット噴水を行うと、より多くの箇所に蓄積された細粒分7を破壊することができ、井戸1の集水効果はより一層高まることとなる。(図1(a)参照)
【0024】
さらに、前記リターンパイプ13をあらかじめ孔壁6に沿うよう螺旋状に形成するとともに、該リターンパイプ13の先端だけでなく、途中部分数カ所に井戸1の外周面に向けてノズル15を取り付けることにより、前記揚水管12に該リターンパイプ13を1本取り付けるのみで前記井戸1の外周面のあらゆる方向へジェット噴水を行うことが可能となる。(図1(b)参照)
【0025】
一方、井戸内に設置する前記ポンプ11は揚水量に比べて十分な能力を有するものとし、揚水の一部を地盤へ戻しても揚水作業に支障のないものを適用することとする。
【0026】
上記構成によれば、前記揚水ポンプ装置10に前記リターンパイプ13が装備されて、井戸1の外周面で所望位置にジェット噴水が行えることにより、穿孔5の掘削時に形成される泥膜8を破壊できるとともに、井戸1の揚水継続により蓄積された細砂のような細粒分7も洗い出され、透水性が向上し井戸1半径を拡大した場合と同等の集水効果を得ることが可能である。
【0027】
さらに、図1(a)に矢印で示しているように、ノズル15からの水噴射により井戸1周辺の水の流れが1方向で無くなるため、井戸1の外周面における細粒分7の蓄積を防ぐことも可能となり、前記フィルタ材4や前記ストレーナ3の汚れも低減することが可能となる。
【0028】
また、1本あたりの井戸1の集水効果が高まるため、必要な地下水位を得るための井戸1の本数を従来より減じることも可能となる。
【0030】
【発明の効果】
請求項1記載の井戸の揚水ポンプ装置は、所定深さまで掘削した穿孔内にストレーナ付きパイプが挿入され、該ストレーナ付きパイプと前記穿孔の孔壁との間にフィルタ材が充填されてなる井戸に適用される揚水ポンプ装置であって、前記ストレーナ付きパイプ内に設置されるポンプと、該ポンプより鉛直上方に設けられて地上に達する長さを有し、該ポンプより揚水された地下水を地上へ排出する揚水管と、該揚水管の地上部から分岐されて前記フィルタ材内に配置されるリターンパイプと、該リターンパイプに取り付けられて前記ポンプにより揚水した地下水の一部を前記孔壁に向けて噴射するノズルと、を備えたものであって、フィルタ材内に設置したノズルから孔壁に向けて水を噴射することにより、井戸周辺の水の流れが1方向で無くなるため、井戸の外周面における細粒分の蓄積を防ぐとともに、前記フィルタ材の汚れも低減でき、井戸の集水効果を高めることが可能となる。 また、穿孔の掘削時に形成される泥膜が破壊できるとともに、井戸の揚水継続により蓄積された細粒分が洗い出され、透水性が向上し井戸半径を拡大した場合と同等の集水効果を得ることが可能となる。
【0031】
請求項2記載の井戸の揚水ポンプ装置によれば、前記該リターンパイプの前記揚水管との取り付け部付近には、前記ノズルから地下水の一部を噴射させるか否かの切り替えを行うバルブが設けられていることから、必要に応じてジェット噴水を連続的、もしくは断続的に噴出することが可能となる。
【0032】
請求項3記載の井戸の揚水ポンプ装置によれば、前記リターンパイプは揚水管の地上部から井戸の掘削孔壁に沿って、揚水管と平行で鉛直下方向へ直線状に配置されていることから、該リターンパイプの先端にノズルを設けることにより、簡略な設備で新たな動力を用いることなく、井戸の外周面へジェット噴水を行うことが可能となる。
【0033】
請求項4記載の井戸の揚水ポンプ装置によれば、前記リターンパイプは井戸の掘削孔壁に沿って螺旋を形成しながら鉛直下方向へ配置されていることから、1本のリターンパイプに先端だけでなく途中の複数箇所にノズルを設けることにより、井戸の外周面であらゆる所望位置に一斉にジェット噴射を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るリターンパイプを装備した井戸の揚水ポンプ装置の詳細を示した図である。
【図2】 従来の揚水ポンプ装置の詳細を示した図である。
【符号の説明】
1 井戸
2 ストレーナ付きパイプ
3 ストレーナ
4 フィルタ材
5 穿孔
6 孔壁
7 細粒分
8 泥膜
9 地下水
10 ポンプ装置
11 ポンプ
12 揚水管
13 リターンパイプ
14 バルブ
15 ノズル
16 透水性地層
17 排水口
51 井戸
52 ストレーナ付きパイプ
53 ストレーナ
54 フィルタ材
55 穿孔
56 孔壁
57 細粒分
58 泥膜
59 地下水

Claims (4)

  1. 所定深さまで掘削した穿孔内にストレーナ付きパイプが挿入され、該ストレーナ付きパイプと前記穿孔の孔壁との間にフィルタ材が充填されてなる井戸に適用される揚水ポンプ装置であって、
    前記ストレーナ付きパイプ内に設置されるポンプと、該ポンプより鉛直上方に設けられて地上に達する長さを有し、該ポンプより揚水された地下水を地上へ排出する揚水管と、該揚水管の地上部から分岐されて前記フィルタ材内に配置されるリターンパイプと、該リターンパイプに取り付けられて前記ポンプにより揚水した地下水の一部を前記孔壁に向けて噴射するノズルと、を備えることを特徴とする井戸の揚水ポンプ装置。
  2. 請求項1記載の井戸の揚水ポンプ装置において、前記リターンパイプの前記揚水管との取り付け部付近には、前記ノズルから地下水の一部を噴射させるか否かの切り替えを行うバルブが設けられていることを特徴とする井戸の揚水ポンプ装置。
  3. 請求項1または2記載の井戸の揚水ポンプ装置において、前記リターンパイプは揚水管の地上部から前記孔壁に沿って、揚水管と平行で鉛直下方向へ直線状に配置されていることを特徴とする井戸の揚水ポンプ装置。
  4. 請求項1または2記載の井戸の揚水ポンプ装置において、前記リターンパイプは前記孔壁に沿って螺旋を形成しながら鉛直下方向へ配置されていることを特徴とする井戸の揚水ポンプ装置。
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