特許 6158632 地下水誘導装置及び地下水誘導方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6158632

(24)【登録日】2017年6月16日

(45)【発行日】2017年7月5日

(54)【発明の名称】地下水誘導装置及び地下水誘導方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 19/10 20060101AFI20170626BHJP

【ＦＩ】

   E02D19/10

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-163475(P2013-163475)

(22)【出願日】2013年8月6日

(65)【公開番号】特開2015-31124(P2015-31124A)

(43)【公開日】2015年2月16日

【審査請求日】2016年2月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122781

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 寛

(72)【発明者】

【氏名】小林 一三

(72)【発明者】

【氏名】上本 勝広

(72)【発明者】

【氏名】笹倉 剛

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 潤

(72)【発明者】

【氏名】永谷 英基

【審査官】 苗村 康造

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１２１７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０６９７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２７９６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３２３４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２７８３９８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ １９／００〜 ２５／００

Ｅ０３Ｂ １／００〜 １１／１６

Ｅ２１Ｂ １／００〜 ４９／１０

Ｅ０２Ｄ １／００〜 ３／１１５

Ｆ２４Ｊ １／００〜 ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

不透水層の上部に位置する上部帯水層と、前記不透水層の下部に位置する下部帯水層とを有する地盤を掘削して地表から前記下部帯水層まで延在する掘削孔を形成し、前記上部帯水層及び前記下部帯水層のいずれか一方の帯水層から他方の帯水層に地下水を移送させる地下水誘導装置において、
前記掘削孔に上方から挿入される管状部と、
前記管状部の上部又は上下部を封止する封止部と、
前記管状部に設けられ、前記管状部を前記掘削孔に挿入したときに前記一方の帯水層に対面し、前記一方の帯水層から地下水を前記管状部内に受け入れる地下水導入部と、
前記管状部に設けられ、前記管状部を前記掘削孔に挿入したときに前記他方の帯水層に対面し、前記管状部から地下水を前記他方の帯水層に排出する地下水導出部と、
前記地下水導入部から導入された地下水を前記地下水導出部に導く流路と、前記流路を開閉する逆止弁と、を有し、前記管状部内で上下に摺動して往復運動を行うピストン部と、
を備え、
前記ピストン部は、前記封止部が前記管状部の上部又は上下部を封止した状態において、前記管状部内で摺動することにより、地下水を前記他方の帯水層に移送させる、
地下水誘導装置。

【請求項2】

前記ピストン部に往復運動を行わせる駆動手段を備え、前記駆動手段は、前記地表よりも上方に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の地下水誘導装置。

【請求項3】

前記地下水導入部は、前記管状部の一端側に設けられて地下水を前記管状部内に導入するための複数の地下水導入孔を有し、前記地下水導出部は、前記管状部の他端側に設けられて前記管状部内の地下水を導出するための複数の地下水導出孔を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の地下水誘導装置。

【請求項4】

前記ピストン部の外側には、前記管状部の内側面上で摺動するシール部が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項の地下水誘導装置。

【請求項5】

不透水層の上部に位置する上部帯水層と、前記不透水層の下部に位置する下部帯水層とを有する地盤を掘削して地表から少なくとも前記下部帯水層まで延在する掘削孔を形成し、前記上部帯水層及び前記下部帯水層のいずれか一方の帯水層から他方の帯水層に地下水を移送させる地下水誘導方法において、
上部又は上下部が封止された管状部を前記掘削孔に上方から挿入し、前記管状部に設けられた地下水導入部を前記一方の帯水層に対面させると共に、前記管状部に設けられた地下水導出部を前記他方の帯水層に対面させる管状部挿入工程と、
前記地下水導入部から導入された地下水を前記地下水導出部に導く流路と、前記流路を開閉する逆止弁と、を有するピストン部を、前記管状部内で上下に摺動させて往復運動を行わせるピストン往復工程と、
を備え、
前記ピストン往復工程では、前記管状部の上部又は上下部が封止された状態において、前記ピストン部が前記管状部内で摺動することにより、地下水を前記他方の帯水層に移送させる、
地下水誘導方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の帯水層を有する地盤において一方の帯水層から他方の帯水層に地下水を移送させる地下水誘導装置及び地下水誘導方法に関する。

【背景技術】

【0002】

地盤を掘削してトンネル等の構造物を造るための空間を形成する際には、地盤が崩れることを防止するための土留め壁が造られる。このように土留め壁が造られれば、周囲に地下水を含む帯水層が存在していても、土留め壁によって地下水の流入が遮られることとなる。しかし、土留め壁を配置した場合でも、掘削空間の底面より高い位置に帯水層の地下水位が位置する場合には、帯水層内の地下水が土留め壁を下から回りこんで下から掘削空間に地下水が浸み出してくることがある。そこで、帯水層の地下水を移送させて地下水位を下げ地下水の水圧を低下させることにより、地下水が掘削空間に浸み出す事態を回避することができる。

【0003】

このように帯水層の地下水を移送させる工法は、特開平６−３２２７９７号公報に開示されている。この公報には、複数の帯水層を有する地盤を掘削して井戸を形成し、この井戸内で層別揚水注水装置を稼動させることによって、下部帯水層から上部帯水層に地下水を移送させる工法が記載されている。層別揚水注水装置は、地下水を通す複数の処理水管と、下部帯水層の地下水を汲み上げるポンプと、上部帯水層と下部帯水層の間に位置する不透水層に対面する遮水パッカと、を備えている。この層別揚水注水装置では、下部帯水層から地下水をくみ上げて上部帯水層に移送させており、地下水を地上まで汲み上げていないので、地下水を下水道に流す作業が不要となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平６−３２２７９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

地下水を地上まで汲み上げて下水道に流す場合、下水道使用料金等、下水処理に関するコストが掛かるという問題がある。また、上述したように、層別揚水注水装置では、地下水の移送を行う際に、地下水をくみ上げるためのポンプや複数の処理水管等の配管設備を掘削孔に挿入しなければならない。また、ポンプの大きさは移送させる地下水の量によって変わり、地下水の量によってはポンプのサイズが大きくなる場合がある。このようにポンプが大きいと、掘削しなければならない掘削孔も大きくなるので、掘削孔の掘削時間が長期化することがある。従って、帯水層の地下水を移送させる時間を短縮させることができず、地下水の移送を容易に行えないという問題がある。

【0006】

本発明は、地下水の移送を容易に行うことができる地下水誘導装置及び地下水誘導方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の地下水誘導装置は、不透水層の上部に位置する上部帯水層と、不透水層の下部に位置する下部帯水層とを有する地盤を掘削して地表から下部帯水層まで延在する掘削孔を形成し、上部帯水層及び下部帯水層のいずれか一方の帯水層から他方の帯水層に地下水を移送させる地下水誘導装置において、掘削孔に上方から挿入される管状部と、管状部の上部又は上下部を封止する封止部と、管状部に設けられ、管状部を掘削孔に挿入したときに一方の帯水層に対面し、一方の帯水層から地下水を管状部内に受け入れる地下水導入部と、管状部に設けられ、管状部を掘削孔に挿入したときに他方の帯水層に対面し、管状部から地下水を他方の帯水層に排出する地下水導出部と、地下水導入部から導入された地下水を地下水導出部に導く流路と、流路を開閉する逆止弁と、を有し、管状部内で上下に摺動して往復運動を行うピストン部と、を備え、ピストン部は、封止部が管状部の上部又は上下部を封止した状態において、管状部内で摺動することにより、地下水を他方の帯水層に移送させる。

【0008】

一方の帯水層における地下水を他方の帯水層に移送させる場合において、地下水が地表にまで汲み上げられると、地下水が空気に触れることによって変質することがある。このように地下水が変質すると、地下水の処理が困難になるという問題を生じさせる。そこで、本発明の地下水誘導装置では、地下水が一方の帯水層から管状部に入り込み、管状部内の地下水は、ピストン部の往復運動によって地下水導出部側に押し込まれた後に他方の帯水層に排出される。よって、地下水が地表まで汲み上げられることはないので、地下水が変質する事態を回避することができると共に下水処理に関するコストを抑えることができる。また、ピストン部の往復運動によって地下水を移送させているので、地下水を移送させるためのポンプや複数の処理水管は不要となる。よって、移送させる地下水の量が多い場合には、ピストン部の往復回数を増やしたりピストン部の往復速度を速めたりすればよく、掘削孔を大きくする必要はないので、掘削孔の掘削時間が長期化する事態を回避することができる。従って、地下水の移送を容易に行うことが可能となる。更に、封止部によって管状部の上部又は上下部を封止しているので、封止部の上下位置を調整することによって地下水を移送させる対象の帯水層の位置を正確に定めることができる。従って、地下水の移送量を必要最小限に減少させることができるので、環境負荷を低減させることが可能となる。

【0009】

また、ピストン部に往復運動を行わせる駆動手段を備え、駆動手段は、地表よりも上方に設置されている。

【0010】

ここで、上述した従来の層別揚水注水装置のように、ポンプや複数の処理水管が掘削孔内に挿入されている場合には、メンテナンス時にポンプや複数の処理水管を掘削孔から抜き取らなければならないので手間がかかる。更に、ポンプや複数の処理水管が掘削孔内にあると、土や水が詰まり易いという問題もある。これに対して、本発明の地下水誘導装置のように、ピストン運動を利用して地下水の移送を行わせているので、駆動手段を地表よりも上方に設置することを可能にし、駆動手段に土や水が詰まることなく、メンテナンスを容易に行うことが可能となる。

【0011】

また、地下水導入部は、管状部の一端側に設けられて地下水を管状部内に導入するための複数の地下水導入孔を有し、地下水導出部は、管状部の他端側に設けられて管状部内の地下水を導出するための複数の地下水導出孔を有する。

【0012】

このように、管状部の一端側に設けられた地下水導入部が複数の地下水導入孔を有し、管状部の他端側に設けられた地下水導出部が複数の地下水導出孔を有する構成にすると、管状部の一端側及び他端側に穴を開けるだけで、大きな石を通さないフィルタとして地下水導入部及び地下水導出部を構成することができる。

【0013】

また、ピストン部の外側には、管状部の内側面上で摺動するシール部が配置されている。

【0014】

このようにシール部が配置されていると、シール部が管状部の内側面に密着した状態となるので、ピストン部の往復運動によって管状部内を加圧又は減圧させ易くなる。よって、地下水導入部から管状部内に地下水を導入させ易くなると共に、ピストン部の下流側に移送した地下水をより効率よく地下水導出部から排出させることができる。

【0015】

本発明の地下水誘導方法は、不透水層の上部に位置する上部帯水層と、不透水層の下部に位置する下部帯水層とを有する地盤を掘削して地表から少なくとも下部帯水層まで延在する掘削孔を形成し、上部帯水層及び下部帯水層のいずれか一方の帯水層から他方の帯水層に地下水を移送させる地下水誘導方法において、上部又は上下部が封止された管状部を掘削孔に上方から挿入し、管状部に設けられた地下水導入部を一方の帯水層に対面させると共に、管状部に設けられた地下水導出部を他方の帯水層に対面させる管状部挿入工程と、地下水導入部から導入された地下水を地下水導出部に導く流路と、流路を開閉する逆止弁と、を有するピストン部を、管状部内で上下に摺動させて往復運動を行わせるピストン往復工程と、を備え、ピストン往復工程では、管状部の上部又は上下部が封止された状態において、ピストン部が管状部内で摺動することにより、地下水を他方の帯水層に移送させる。

【0016】

本発明の地下水誘導方法では、管状部挿入工程で管状部が掘削孔に挿入されると、一方の帯水層における地下水が地下水導入部から管状部に入り込む。そして、ピストン往復工程では、ピストン部の往復運動によって管状部内の地下水を、地下水導出部側に押し込んで地下水導出部から他方の帯水層に排出させる。よって、地下水が地上に汲み上げられることが無いので、地下水が変質する事態を回避することができると共に下水処理に関するコストを抑えることができる。また、ピストン部の往復運動によって地下水を移送させているので、ポンプや複数の処理水管は不要である。よって、移送させる地下水の量が多い場合には、ピストン部の往復回数を増やしたりピストン部の往復速度を速めたりすればよく、掘削孔を大きくする必要はないので掘削孔の掘削時間が長期化する事態を回避することができる。従って、地下水の移送を容易に行うことが可能となる。更に、管状部の上部又は上下部が封止されているので、管状部の上下位置を調整することによって地下水を移送させる対象の帯水層の位置を正確に定めることができる。従って、地下水の移送量を必要最小限に減少させることができるので、環境負荷を低減させることが可能となる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、地下水の移送を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明に係る地下水誘導装置の一実施形態を示す断面図である。

【図2】地下水導入部及び地下水導出部を拡大した断面図である。

【図3】図１の地下水誘導装置のピストン部を拡大した斜視図である。

【図4】地下水誘導装置を用いて地下水を移送させる手法を示す断面図である。

【図5】軟弱地盤層で用いる地下水誘導装置を示す断面図である。

【図6】地下水誘導装置の変形例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照しつつ本発明に係る地下水誘導装置及び地下水誘導方法の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0020】

図１に示されるように、地盤１を掘削して形成した掘削空間Ｓに地下構造物を建設する際には、地盤１が掘削空間Ｓに崩れるのを防止するために土留め壁２が用いられる。地盤１は、第１〜第３の帯水層３，５，７と、第１〜第３の不透水層４，６，８とを有しており、地表９から、第１の帯水層３、第１の不透水層４、第２の帯水層（上部帯水層）５、第２の不透水層６、第３の帯水層（下部帯水層）７、第３の不透水層８の順で積層されている。第１〜第３の帯水層３，５，７は、砂礫で構成されており、地下水を含む層である。第１〜第３の不透水層４，６，８は、粘度質で水を通しにくい層である。また、掘削空間Ｓは、第３の帯水層７における途中の深さまで地盤１が掘削されて形成されている。

【0021】

以上のような地盤１では、掘削空間Ｓの底面Ｂより高い位置に帯水層５の地下水位Ｈ１が位置しているので、帯水層５内の地下水が土留め壁２を下から回りこんで掘削空間Ｓの底面Ｂから地下水が浸み出してくることがある。そこで、地下水誘導装置１０を用いて、第２の帯水層５の地下水を第３の帯水層７に移送させて地下水位Ｈ１を下げることによって地下水の水圧を低下させれば、上記の問題を回避することができる。

【0022】

第２の帯水層５における地下水を移送させる地下水誘導装置１０は、地盤１を地表９から不透水層８まで鉛直方向に掘削して断面が円形に形成された掘削孔Ａに上方から挿入される管状部１１を備えている。地下水誘導装置１０は、管状部１１内に第２の帯水層５における地下水を流入させて第３の帯水層７に移送させる。図１及び図２に示されるように、地下水誘導装置１０は、管状部１１と、管状部１１内に地下水を流入させるための地下水導入部１２と、地下水を管状部１１から排出させるための地下水導出部１３と、管状部１１を上方から封止する第１のパッカ（封止部）１４と、管状部１１を下方から封止する第２のパッカ（封止部）１５と、管状部１１内で上下に往復運動するピストン部２０と、を備えている。

【0023】

地下水導入部１２は、円管状となっており、管状部１１の上側で連続している。地下水導入部１２は、縦長の地下水流入孔１２ａを多数有している。各地下水導入孔１２ａは、帯水層５の砂礫が入らない程度の小さな穴となっているので、帯水層５に含まれた地下水のみを通すことが可能となっている。また、地下水導出部１３は、地下水導入部１２と同様、縦長の地下水導出孔１３ａを多数有している。地下水導出部１３は、管状部１１の下部で連続している点以外は、地下水導入部１２と同一構成となっている。

【0024】

図１に示されるように、管状部１１、地下水導入部１２及び地下水導出部１３における上下方向の長さの合計は、不透水層６の上下方向の長さより長く、第２の帯水層５の上端と第３の帯水層７の下端との間における上下方向の長さより短くなっている。よって、管状部１１、地下水導入部１２及び地下水導出部１３を掘削孔Ａ内に挿入したときには、地下水導入部１２を第２の帯水層５に対面させると共に地下水導出部１３を第３の帯水層７に対面させることが可能となっている。また、管状部１１、地下水導入部１２及び地下水導出部１３の径は、掘削孔Ａの径と同程度か掘削孔Ａの径より若干小さい程度となっており、掘削孔Ａに挿入したときに、管状部１１、地下水導入部１２及び地下水導出部１３の外側が掘削孔Ａの内側面Ｎに接触するようになっている。

【0025】

図２に示されるように、第１のパッカ１４は、管状部１１の上端に配置されており、内部に窒素ガスが供給されることにより膨張する。この窒素ガスは、地上の窒素ガスボンベ（不図示）から第１のパッカ１４に供給される。第１のパッカ１４には、管状部１１の内部でピストン部２０を保持するピストン保持部１６を挿通する挿通孔１４ａが設けられている。棒状のピストン保持部１６は、Ｏリング１４ｂを介して挿通孔１４ａ内に挿入されることにより第１のパッカ１４を保持する。

【0026】

第１のパッカ１４は、地下水の移送作業を行う前は図２に示されるように収縮した状態となっている。そして、管状部１１が掘削孔Ａに挿入されて第１のパッカ１４が膨張したときには、第１のパッカ１４が掘削孔Ａの内側面Ｎとピストン保持部１６に密着する。よって、管状部１１の上端を封止することが可能となる。また、第２のパッカ１５は、第１のパッカ１４と同様、挿通孔１５ａとＯリング１５ｂとを備えている。第２のパッカ１５は、地下水導出部１３の下部に配置されている点以外は、第１のパッカ１４と同一の構成となっている。

【0027】

ピストン保持部１６は、管状部１１、地下水導入部１２及び地下水導出部１３の内部に挿通されており、管状部１１内でピストン部２０を保持している。よって、ピストン保持部１６が上下に移動することによってピストン部２０の往復運動が可能となっている。ピストン部２０は、略円柱状となっており、ピストン部２０の外側には第１のＯリング（シール部）２１を保持する第１の環状凹部２０ａと、第２のＯリング（シール部）２２を保持する第２の環状凹部２０ｂとが上下一対として設けられている。

【0028】

図２及び図３に示されるように、第１の環状凹部２０ａに保持された第１のＯリング２１と、第２の環状凹部２０ｂに保持された第２のＯリング２２は、掘削孔Ａの内側面Ｎに密着する。また、ピストン部２０は、上下に貫通する一対の流路２３と、ピストン部２０の下面２０ｃで流路２３を開閉する一対の逆止弁２４とを備えている。逆止弁２４は、ピストン部２０の下面２０ｃに沿って延在する軸部２４ａを中心として板状の開閉部２４ｂが揺動する構成となっている。よって、流路２３を通って上から下に地下水が流れると軸部２４ａを中心として開閉部２４ｂが開き、下から上に向かって地下水が流れると軸部２４ａを中心として開閉部２４ｂが閉じる。このような軸部２４ａと開閉部２４ｂによって逆止弁２４が構成されているので、簡易な構造となっている。

【0029】

図１に示されるように、ピストン保持部１６の上端は、ピストン部２０を上下に往復運動させる駆動手段３０に連結されている。駆動手段３０は、地表９に設置される架台３１と、架台３１に連結されると共に棒状のピストン保持部１６を上下に移動させる棒保持部３２と、を備えている。棒保持部３２は、筒状の雌螺子部３２ａを有しており、この雌螺子部３２ａにピストン保持部１６の上部側の雄螺子部１６ａを螺合させることによって、ピストン保持部１６を保持している。棒保持部３２の内部には、モータと、モータの駆動力を雌螺子部３２ａに伝達させるギヤ群と、が設けられている。駆動手段３０は、モータで雌螺子部３２ａを回転させることにより、ピストン保持部１６を上下に移動させてピストン部２０を管状部１１内で上下に往復運動させる。

【0030】

次に、地下水誘導装置１０を用いて第２の帯水層５から第３の帯水層７に地下水を移送させる地下水誘導方法について、図１、図２及び図４を参照しながら説明する。まず、地盤１を地表９から第３の不透水層８まで掘削して掘削孔Ａを形成する。そして、地下水導出部１３、管状部１１及び地下水導入部１２を掘削孔Ａに上方から挿入し、地下水導入部１２の外側を第２の帯水層５の下端部分に対面させると共に地下水導出部１３の外側を第３の帯水層７に対面させる（管状部挿入工程）。

【0031】

その後、パッカ１４，１５とピストン部２０とを保持するピストン保持部１６を上方から掘削孔Ａに挿入し、ピストン部２０を管状部１１に挿入させてＯリング２１，２２を管状部１１の内側面１１ａ上で摺動させた状態にしておく。この状態でパッカ１４，１５に窒素ガスを供給してパッカ１４，１５を膨張させ、管状部１１、地下水導入部１２及び地下水導出部１３の内部を密封する。そして、図４（ａ）に示されるように、第２の帯水層５の下端から地下水Ｗ１が地下水導入部１２の地下水導入孔１２ａに入り込んで管状部１１内部に移送される。管状部１１内に移送された地下水Ｗ１は、管状部１１内を落下してピストン部２０の流路２３に上方から入り込み、この地下水Ｗ１によって逆止弁２４は開放される。

【0032】

このように帯水層５の下端から地下水導入部１２を介して管状部１１に流入した地下水Ｗ１は、ピストン部２０の下方に移送されるが、これと同時に駆動手段３０の駆動によってピストン部２０が上下に往復運動する。すなわち、パッカ１４，１５を膨張させた後に駆動手段３０のモータを駆動させるとピストン保持部１６が上下移動し、これに伴いピストン部２０が上下に往復運動する（ピストン往復工程）。

【0033】

ここで、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、ピストン部２０を上方に移動させると、ピストン部２０に対して地下水Ｗ１は下方に相対移動するので逆止弁２４が流路２３を開放し、地下水Ｗ１はピストン部２０の下方に移送される。また、ピストン部２０を下方に移動させると、地下水Ｗ１はピストン部２０に対して上方に相対移動することとなるので、逆止弁２４が流路２３を閉塞させる。そして、逆止弁２４が流路２３を閉塞させることによりピストン部２０の上方が減圧されピストン部２０の下方が加圧されるので、第２の帯水層５から地下水Ｗ１が管状部１１内に流入すると共に、ピストン部２０の下方に移送された地下水Ｗ１は地下水導出部１３の地下水導出孔１３ａから第３の帯水層７に押し出されることとなる。

【0034】

このように地下水誘導装置１０では、第２の帯水層５における地下水Ｗ１を第３の帯水層７に移送させることができるので、ピストン部２０の往復運動によって第２の帯水層５の地下水位Ｈ１を地下水位Ｈ２のように低下させることができる。

【0035】

以上のように地下水誘導装置１０及び地下水誘導装置１０を用いた地下水誘導方法では、地下水Ｗ１が第２の帯水層５から管状部１１に入り込み、管状部１１内の地下水Ｗ１は、ピストン部２０の往復運動によって地下水導出部１３側に押し込まれた後に第３の帯水層７に排出される。よって、地下水Ｗ１が地表９まで汲み上げられることはないので地下水Ｗ１が空気に触れて変質する事態を回避することができると共に下水処理に関するコストを抑えることができる。

【0036】

また、ピストン部２０の往復運動で地下水Ｗ１を移送させているので、地下水Ｗ１を移送させるためのポンプや複雑な処理水管は不要である。よって、移送させる地下水Ｗ１の量が多い場合には、ピストン部２０の往復回数を増やしたりピストン部２０の往復速度を速めたりすればよく、大きい掘削孔Ａを形成する必要がないので、掘削孔Ａの掘削時間が長期化する事態を回避することができる。従って、地下水Ｗ１の移送を容易に行うことができる。更に、地下水誘導装置１０では、第１及び第２のパッカ１４，１５によって管状部１１の上下部を封止しているので、パッカ１４，１５の上下位置を調整することによって地下水を移送させる対象の帯水層（この場合は第２の帯水層５と第３の帯水層７）の位置を正確に定めることができる。従って、地下水の移送量を必要最小限に減少させることができるので、環境負荷を低減させることが可能となる。

【0037】

また、地下水誘導装置１０では、ピストン部２０によるピストン運動を利用して地下水Ｗ１の移送を行っているので、駆動手段３０を地表９よりも上方に設置することを可能にしている。よって、駆動手段３０に土や水が詰まることを回避すると共に、メンテナンスを容易に行うことができる。

【0038】

また、地下水誘導装置１０では、管状部１１の上側に設けられた地下水導入部１２が複数の地下水導入孔１２ａを有し、管状部１１の下端に設けられた地下水導出部１３が複数の地下水導出孔１３ａを有する構成となっている。このように、管状部１１に穴を開けるだけで、大きな石を通さないフィルタとして地下水導入部１２及び地下水導出部１３を構成することができる。

【0039】

また、ピストン部２０の外側には、管状部１１の内側面１１ａ上で摺動するＯリング２１，２２が配置されているので、Ｏリング２１，２２は管状部１１の内側面１１ａに密着した状態となっている。よって、地下水導入部１２から管状部１１内に地下水Ｗ１を導入させ易くなると共に、ピストン部２０の下流側に移送された地下水Ｗ１をより効率よく地下水導出部１３から排出させることができる。

【0040】

本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

【0041】

上記実施形態では、地下水誘導装置１０を用いて土留め壁２の背後における第２の帯水層５の地下水位Ｈ１を低下させたが、図５に示されるように、軟弱地盤５１の液状化対策として自然地下水位Ｈ４を低下させる場合でも地下水誘導装置１０を用いることは可能である。すなわち、地盤中の帯水層における地下水位を低下させる用途であれば、地下水誘導装置１０を採用することが可能である。

【0042】

図５に示されるように、地盤５１の上部には構造物Ｋ１，Ｋ２が設けられており、地盤５１には、構造物Ｋ１，Ｋ２の直下に地下水が流入するのを防止するための一対の止水壁５２が打設されている。地盤５１における止水壁５２で挟まれた領域５１Ａには、地下水誘導装置１０の管状部１１を挿入するための掘削孔Ａが３箇所に形成されている。各掘削孔Ａに管状部１１を挿入して地下水誘導装置１０を稼動させることにより、第２の帯水層５における地下水を第３の帯水層７に移送する。このように止水壁５２で挟まれた領域５１Ａにおける地下水を移送することにより、領域５１Ａ内における地下水位を自然地下水位Ｈ４から地下水位Ｈ３に低下させることも可能となる。

【0043】

また、地下水誘導装置１０は、ポンプではなくピストン部２０で地下水を移送しているので、ポンプを使用した場合と比較して、地下水の移送量の微調整が可能になると共に地下水の移送量を低減させることも可能となる。このように地下水の移送量が低減可能となっているので、地上に位置する構造物Ｋ１，Ｋ２への影響を低減させることも可能となる。

【0044】

また、上記実施形態では、上側の帯水層５から下側の帯水層７に地下水Ｗ１を移送させる地下水誘導装置１０について説明したが、建設現場によっては下側の帯水層７から上側の帯水層５に地下水を移送させなければならない場合もある。このような場合には、図６に示されるように、下側の帯水層７から上側の帯水層５に地下水Ｗ２を移送する変形例の地下水誘導装置６０を用いることができる。

【0045】

変形例の地下水誘導装置６０が上記実施形態の地下水誘導装置１０と異なる点は、地下水導入部及び地下水導出部の上下位置と、逆止弁の上下位置とが逆になっている点のみである。すなわち、変形例の地下水誘導装置６０において、地下水導入部６２は管状部１１の下部に連続しており、地下水導出部６３は管状部１１の上部に連続している。また、ピストン部７０は、上下に貫通する一対の流路７３の上部で流路７３を開閉する逆止弁７４を備えており、逆止弁７４は、ピストン部７０の上面で流路７３を開閉する。

【0046】

図６（ａ）に示されるように、上記実施形態の地下水誘導装置１０と同様、パッカ１４，１５を膨張させて管状部１１、地下水導入部６２及び地下水導出部６３を密封させた状態とすると、地下水導入部６２から管状部１１内に地下水Ｗ２が入り込み管状部１１内における地下水Ｗ２の水位が上昇する。そして、ピストン部７０を下方に移動させると、ピストン部７０に対して地下水Ｗ２が上方に相対移動するので、逆止弁７４が流路７３を開放し、地下水Ｗ２はピストン部７０の上方に向かって流れる。

【0047】

また、ピストン部７０を上方に移動させると、逆止弁７４が流路７３を閉塞させることによりピストン部７０の上方が加圧されピストン部７０の下方が減圧される。よって、第３の帯水層７から地下水Ｗ２が管状部１１に流入すると共に、ピストン部７０の上方に移送された地下水Ｗ２は地下水導出部６３の地下水流出孔から第２の帯水層５に押し出されることとなる。このように地下水誘導装置６０では、第３の帯水層７における地下水Ｗ２を第２の帯水層５に移送させることができる。

【0048】

また、上記実施形態では、ピストン部が流路及び逆止弁を２個ずつ備えていたが、流路及び逆止弁の個数は１個又は３個以上であってもよい。また、逆止弁はピストン部における流路の下流側に設けられていたが、ピストン部における逆止弁の配置位置や形状も上記に限定されず、例えば流路の途中部分に逆止弁を配置してもよい。

【0049】

また、上記実施形態では、管状部の上端を封止する第１のパッカ１４と管状部の下端を封止する第２のパッカ１５とを備えていた。しかし、例えば管状部の下端が不透水層８に接触するときは、不透水層８によって管状部の下端が封止されるので、第２のパッカ１５が不要となる。更に、上記実施形態では、パッカ１４，１５として、窒素ガスの供給によって膨張するエアパッカを用いたが、メカニカルパッカ等、他の種類のパッカを用いてもよい。

【0050】

上記実施形態では、地下水導入部１２の外側を第２の帯水層５の下端部分に対面させたが、第２の帯水層５の下端部分以外の箇所に地下水導入部１２の外側を対面させてもよい。また、地下水導入部及び地下水導出部は、管状部における上端、下端及び途中部分のいずれに設けられていてもよく、要は、地下水導入部及び地下水導出部のいずれか一方が管状部の上端側に設けられ、他方が管状部の下端側に設けられていればよい。更に、地下水導入部は縦長の地下水導入孔を有していたが、地下水導入孔の形状や配置態様については上記実施形態の態様に限定されず、適宜変更可能である。

【0051】

鉛直方向に掘削して断面が円形に形成された掘削孔Ａに代えて、地表９から斜めに掘削した掘削孔に管状部を挿入させてもよい。また、地盤１を地表９から第３の不透水層８まで掘削して掘削孔Ａを形成したが、地表９から第３の帯水層７まで掘削して掘削孔を形成してもよい。更に、掘削孔Ａ、管状部１１、地下水導入部１２及び地下水導出部１３の断面は円形であったが、角形等、他の形状であってもよい。

【0052】

また、地下水誘導装置を適用する地盤としては、地盤１に限定されず、不透水層の上部に位置する上部帯水層と不透水層の下部に位置する下部帯水層とを有する地盤であれば本発明を適用可能である。更に、地盤における帯水層の数は２層又は４層以上であってもよい。

【符号の説明】

【0053】

１…地盤、５，７…帯水層、６…不透水層、９…地表、１０，６０…地下水誘導装置、１１…管状部、１２，６２…地下水導入部、１２ａ…地下水導入孔、１３，６３…地下水導出部、１３ａ…地下水流出孔、１４，１５…パッカ（封止部）、２０，７０…ピストン部、２１，２２…Ｏリング（シール部）、２３，７３…流路、２４，７４…逆止弁、３０…駆動手段、Ａ…掘削孔、Ｎ…内側面、Ｗ１，Ｗ２…地下水。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】