JP2013167051A - 巻線スクリーンを使用した放射状集水井の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高開口率で低流入速度の巻線スクリーンを使用して放射状集水井を布設する施工方法を提供とする。
【解決手段】以下の工程を備える施工方法。（イ）井筒の側壁を貫通して、先端部に外ビットを備える削孔用外管と、該削孔用外管内に挿入、引き抜き可能に収容され先端部に内ビットを備える削孔用ロッドを有する二重ドリルビット型削孔機を作動させて削孔する工程。（ロ）削孔用外管は残して削孔用ロッドを引き抜く工程。（ハ）削孔用外管内の空間に、巻線スクリーンの後端部に巻線スクリーンから集水された水を井筒内へ導水する機能を持ち、さらに巻線スクリーンを挿入するために必要な推力を加えるための管を接続してなるケーシング管を挿入する工程。（ニ）ケーシング管挿入後、削孔用外管を引き抜く工程。（ホ）削孔機の角度を水平方向に所定角度だけ変え前記（イ）〜（ニ）の工程を繰返す工程。
【選択図】なし

Description

本発明は、浅層地下水(伏流水)を主とした地下水の取水井戸である放射状集水井の施工方法に関し、特に巻線スクリーンを使用した放射状集水井の施工方法に関する。

地下水を取水する中でも、主に浅層地下水（伏流水）を取水する方法として浅井戸がある。浅井戸で大量取水する場合、井戸口径を大きくする方法があるが、用地や建築土木要素的制限が生ずる。

従来技術として、井筒から集水管（鉄製孔明管）を打ち込み工法によって放射状に布設し、実質的な井戸径の増大効果を計り、大口径井戸と同等の取水性能を得る放射状集水井がある。この放射状集水井で集水管を布設するには、打ち込み工法に耐えうる強度を持つ、鉄製孔明管(鋼管に穿孔加工を施したもので、孔明率１２％程度)を、コンクリート製の井筒（打ち込み装置が設置できる概ねφ２．５ｍ以上）から打ち込み工法により、放射状に打ち込み、放射状集水井構造とする。その１例として特許文献１に記載された工法がある。

実公昭５５−４４９３６号公報

従来来技術においての問題は、浅層地下水を取水対象とした浅井戸で多くの場合に帯水層となる地層は沖積礫層や沖積砂礫層であり、空隙率が３０〜３５％程度であるのに対し、鉄製孔明管の開口率（１２％程度）は低く、集水時に水の流入速度が高くなる結果、集水抵抗が生じ井戸損失が大きくなる場合がある。解決策として帯水層の空隙率より高い開口率（３０〜６０％）をもつ巻線スクリーンを布設し、物理的な損失を最小に抑える方法が考えられるが、巻線スクリーンは構造上打ち込み工法に耐えうる強度を持っていない。

また打ち込み工法では、摩擦抵抗や硬石等により打ち込み推進時に、集水管の浮き上がり現象が起きる場合や、硬巨石等の障害により、打ち込みそのものが中途断念せざるを得ない状況となる事例もあり、正確に計画布設延長の施工が達成出来ない場合があったが、これに対処する方法がなかった。

本発明は、上記従来の打ち込み工法による問題点にかんがみなされたものであって、高開口率で低流入速度の巻線スクリーンを使用して放射状集水井を布設する新規な施工方法を提供しようとするものである。

本発明者は、上記問題を解決するために鋭意研究と実験を重ねた結果、従来深井戸掘削やアンカー工事等に用いられてきた二重ドリルビット型削孔機の削孔用外管を巻線スクリーン挿入用のケーシングとして利用することにより、他に特別の装置や機材を必要とせずに巻線スクリーンを使用した放射状集水井を施工することができることを見出して本発明に到達した。

本発明は、井筒に連通する複数本の巻線スクリーンを使用した集水管を井筒から放射状に帯水層中に埋設し、各集水管に流入した地下水を井筒内に集水して揚水する放射状集水井の施工方法であって、以下の工程を備える施工方法である。

（イ）１本の集水管を布設する予定の地中に、井筒の側壁を貫通して、先端部に外ビットを備える削孔用外管と、該削孔用外管内に挿入、引き抜き可能に収容され先端部に内ビットを備える削孔用ロッドを有する二重ドリルビット型削孔機を作動させて予定の長さだけ削孔する工程。

（ロ）削孔完了後、削孔用外管は残して削孔用ロッドを引き抜く工程。

（ハ）地中に残された削孔用外管内の空間に、巻線スクリーンの後端部に巻線スクリーンから集水された水を井筒内へ導水する機能を持ち、さらに巻線スクリーンを挿入するために必要な推力を加えるための管を接続してなるケーシング管を予定の長さだけ挿入する工程。

（ニ）ケーシング管挿入後、ケーシング管は残して削孔用外管を引き抜く工程。

（ホ）前記（イ）〜（ニ）の工程を終了後削孔機の角度を水平方向に所定角度だけ変え前記（イ）〜（ニ）の工程を繰返す工程。

本発明の１側面において、井筒は新設の井筒である。
本発明の他の側面において、井筒は既設の井筒であってもよい。
本発明の他の側面においては、本発明の施工方法によって構築された巻線スクリーンを使用した放射状集水井が提供される。

本発明によれば、集水管として高い機能を持つが構造（強度）上の問題で、布設できなかった巻線スクリーンが布設可能となり、大開口率、低流入速度の放射状集水井を実現することができ、従来の打ち込み工法による施工達成の不完全要素を解決することができる。

すなわち、放射状集水井の集水管布設が地層条件や集水管強度に関わらず、確実に布設施工できる。

また放射状集水井に用いる集水管に、高開口率の巻線スクリーンを用いることにより、集水抵抗を軽減することができ、井戸効率が高い（損失水頭が少ない＝井戸損失が低い）井戸構造と実現できる。

また新設で効率良く大量取水できる井戸を確実に建設できるばかりか、既設井戸（掘削機が使用できる口径は必要）に適用することにより、性能不足や使用不能となっていた井戸施設に対しては、機能修復や更に大量の取水性能を得ることができる。既設井戸の改造では現状施設の大部分を有効利用できることにもなり、物理的・コスト的にも高い効率・効果を得ることができる。

さらに本発明によれば、従来の打ち込み工法では不可能であった確実な計画布設延長が達成できる。

本発明の施工方法の一部を模式的に示す説明図である。 本発明の施工方法の一部を模式的に示す説明図である。 完成した放射状集水井を示す概略平面図である。

以下添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。
図１および図２は本発明に係る巻線スクリーンを使用した放射状集水井の施工方法の１実施形態を示す説明図であり、井筒の側壁および削孔、スクリーン布設の状態を施工の工程順に示す概略断面図である。

本発明の施工方法における工程（イ）は、図１（１）に示すように、１本の集水管を布設する予定の地中に、井筒２０（図３）の側壁６を貫通して、先端部に外ビット４を備える削孔用外管２と、該削孔用外管２内に挿入、引き抜き可能に収容され先端部に内ビット５を備える削孔用ロッド３を有する二重ドリルビット型削孔機１を作動させて予定の長さだけ削孔する工程である。図１（１）は削孔途中の状態を示す図であり、図１（２）は予定の長さの削孔を完了した状態を示す図である。

二重ドリルビット型削孔機としては、深井戸掘削やアンカー工事に用いられる油圧駆動方式のロータリーパーカッション削孔機や空気圧駆動方式のダウン・ザ・ホール削孔機（通称：エア・ハンマー）を用いることができる。これらの削孔機はいずれも公知の機械である。これらの削孔機はいずれも削孔外管２の先端部に削孔対象地盤を環状に掘削する削孔用の刃先である外ビット４が取り付けられており、削孔用ロッド３の先端部に削孔用対象地盤を全断面にわたって掘削する内ビット５が取り付けられている。これらの外ビット４、内ビット５の詳細な構造は公知である。削孔用ロッド３は挿入、引き抜き可能に削孔外管２内に収容されており、削孔外管２の前端は開放されている。

本発明の方法における工程（ロ）は、削孔完了後、図１（３）に示すように、削孔用外管２はそのまま地中に残して削孔用ロッド３を引き抜く工程である。

本発明の方法における工程（ハ）は、図２（４）の示すように、削孔用ロッド３を引き抜いた後、地中に残された削孔用外管２内の空間７に、巻線スクリーン９の後端部に巻線スクリーンから集水された水を井筒内へ導水する機能を持ち、さらに巻線スクリーンを挿入するために必要な推力を加えるための管１０を接続してなるケーシング管８を予定の長さだけ挿入する工程である。巻線スクリーン９と管１０を接続する方法としては特に限定はないが、巻線スクリーン９の後端部のフランジおよび管１０の前端部にそれぞれねじを切っておいて一方を他方にねじ込むことによって簡単に接続することができる。また、機械や作業スペースの制約で巻線スクリーン９や管１０を分割して使用せねばならない場合の接続方法も同様である。管１０としては無孔管を使用すればよいが、ケーシング管全てを巻線スクリーンとし、管１０を省略することもできる。ケーシング管８を削孔用外管２内の空間７に挿入するには、二重ドリルビット型削孔機１の推進機能を利用して、削孔用ロッド３の内ビットの先端もしくは内ビットを挿入用工具に付け替えたものをケーシング管８の後端にあてがい、削孔用ロッド３を前進させることによって、ケーシング管８を空間７内に挿入することができる。これによって、巻線スクリーン９に打ち込み(押し込み方向)強度負荷を与えることなく予定長を布設完了することができる。

本発明の方法における工程（ニ）は、図２（５）に示すように、ケーシング管８の挿入後、ケーシング管８はそのまま地中に残して削孔用外管２を引き抜く工程である。また、工程（ニ）を完了後、図２（６）に示すように、ケーシング管８と井筒２０（図３）の側壁６との隙間を密閉する部品１２を装着する場合がある。

なお、本発明の施工方法にとって必須の工程ではないが、必要に応じ、図２（６）に示すように、ケーシング管８の井筒側口元１１に施工中の仮止水用として止水部品１３（バルブ、栓）を装着してもよい。

本発明の方法における工程（ホ）は、前記（イ）〜（ニ）の工程を終了後削孔機の角度を水平方向に所定角度だけ変え前記（イ）〜（ニ）の工程を繰返す工程である。これによって、図３の平面図に示すように、所定の本数（たとえば２４本）の集水管３０を井筒２０から放射状に布設することができる。

１ 二重ビットドリル型削孔機
２ 削孔用外管
３ 削孔用ロッド
４ 外ビット
５ 内ビット
６ 井筒側壁
７ 削孔用外管内の空間
８ ケーシング管
９ 巻線スクリーン
１０ 管
２０ 井筒
３０ 集水管

Claims (4)

1. 井筒に連通する複数本の巻線スクリーンを使用した集水管を井筒から放射状に帯水層中に埋設し、各集水管に流入した地下水を井筒内に集水して揚水する放射状集水井の施工方法であって以下の工程を備える施工方法
   （イ）１本の集水管を布設する予定の地中に、井筒の側壁を貫通して、先端部に外ビットを備える削孔用外管と、該削孔用外管内に挿入、引き抜き可能に収容され先端部に内ビットを備える削孔用ロッドを有する二重ドリルビット型削孔機を作動させて予定の長さだけ削孔する工程
   （ロ）削孔完了後、削孔用外管は残して削孔用ロッドを引き抜く工程
   （ハ）地中に残された削孔用外管内の空間に、巻線スクリーンの後端部に巻線スクリーンから集水された水を井筒内へ導水する機能を持ち、さらに巻線スクリーンを挿入するために必要な推力を加えるための管を接続してなるケーシング管を予定の長さだけ挿入する工程
   （ニ）ケーシング管挿入後、ケーシング管は残して削孔用外管を引き抜く工程
   （ホ）前記（イ）〜（ニ）の工程を終了後削孔機の角度を水平方向に所定角度だけ変え前記（イ）〜（ニ）の工程を繰返す工程。
2. 前記井筒は新設の井筒である請求項１記載の施工方法。
3. 前記井筒は既設の井筒である請求項１記載の施工方法。
4. 請求項１記載の施工方法によって構築された巻線スクリーンを使用した放射状集水井。

Images