スーパーウェルポイント工法（SWP工法）の原理

スーパーウェルポイント工法
（ＳＷＰ工法）の原理
2008/2/25
基礎編
有限会社アサヒテクノ
本社岩手県北上市和賀町
1
内容
1.
2.
3.
4.
5.
SWP井戸構造
SWP工法の仕組み
地下水位低下工法の比較
解析
室内実験
2
空気吸引孔
▼
１．SWP井戸構造
井戸構造
１．
▼
真空ポンプ
真空ポンプ
主要装置
揚水管
・真空ポンプ
鋼管（
鋼管（井戸管）
井戸管）
・水中ポンプ
自然地下水面
主要構造部材
フィルター
フィルター材
フィルター材
・井戸管
・スクリーン（分離型）
・揚水管
ーーーー
ス
ク
リ
井戸管の特徴
ン
・閉じた円筒
水中
水中ポンプ
水中ポンプ
・２ヶ所に孔
（空気吸引孔、吸水孔）
吸水孔
吸水孔
砂溜り
砂溜り
3
掘削
２．SWP工法の仕組み
工法の仕組み
２．
・地下空気の井戸管への入り込みを防ぐ（構造）
地下空気の井戸管への入り込みを防ぐ（構造）
・井戸管を真空引きして地下水（飽和水）に負圧を与える（機能１；地下水を集水）
－井戸管内の地下水のピエゾ水頭（ポテンシャル）を下げる－
・井戸管に流入する地下水を水中ポンプで揚水する（機能２；地下水を揚水）
地下水
地下空気（真空ポンプ
地下空気（真空ポンプ）
真空ポンプ）
負圧空気
▽
地下水面の大きな低下
地下水の揚水（水中ポンプ
地下水の揚水（水中ポンプ）
水中ポンプ）
▽
直線的な水面形
▼
負圧地下水（飽和）
地下空気が入り込みにくい
P
地下水の流入
4
３．地下水低下工法の比較
A
A ディープウェル工法
地下水
水中ポンプにより井戸の水面を下げ、周辺の地下水面を低下させる
B ウェルポイント工法
大気圧Ｐ0
真空引きして地下水を汲み上げ、周辺の地下水面を低下させる
C バキュームディープウェル工法
ＳＷＰ工法と同様の仕組みにより周辺の地下水面を低下させる。しか
Ｐ水中ポンプ
し、スクリーンが井戸管と一体であるため地下水面が低下すると地
下空気が井戸管に入り込み真空度が低下する。
D SWP工法
工法
B
D
C
地下水
真空ポンプ
地下水
地下水
空気
空気
Ｐ0
真空ポンプ
真空ポンプ
Ｐ0
分離型スクリーン
Ｐ＜０（負圧）
負圧）
Ｐ＜０（負圧）
負圧）
ウェルポイント
空気浸入
Ｐ0
一体型スクリーン
Ｐ水中ポンプ
Ｐ水中ポンプ
吸水孔
5
“ＤＷ工法とＳＷＰ工法の比較表
ＤＷ工法とＳＷＰ工法の比較表”
ＤＷ工法とＳＷＰ工法の比較表
ディープウェルポイント工法（DW工法）
スーパーウェルポイント工法（SWP工法）
概要
地中に井戸を設置して井戸に流れ込む地下水を水中ポンプで汲み上げ地中にSWP井戸を設置し、井戸内の空気を吸引して井戸内の地下水
る工法である。その結果、周辺の地下水面が低下する。地下水面は対面に負圧を与える。これにより井戸管内に地下水を流入させ、水中ポ
数曲線状を示す。
ンプで汲み上げる工法である。その結果、地下水面が大きく低下す
る。地下水面は井戸近傍では直線状を示す。
構造
井戸官の一部にスクリーンが設けられており、このスクリーン部から井戸管上蓋に空気を吸引する小さい孔と底部に吸水孔があるだけの閉
地下水が井戸官に流入する。
じた構造をしており、吸水孔から自然地下水面のレベルまで分離型の
スクリーンで取り囲まれる。スクリーンを通して吸水孔から地下水が
井戸管に流入する。
仕組み
地下水を人工的に吸引しているものではなく、井戸内の地下水面を低真空ポンプが地下水面に負圧を与えて集水する役割を、水中ポンプが
下させるに過ぎない。井戸管内の水面に応じて（境界条件）周辺の地集まる地下水を汲み上げる役割を担う。井戸管内の地下水の負圧のレ
下水面が低下する。
ベル等に応じて地下水面が低下する。
地下水面
地下水位低下工法による地下水面の形状は集水能力（揚水能力ではない。水中ポンプの能力は高く、通常揚水能力＞集水能力）と浸透量の
関係で定まり、集水量と浸透量がバランスするまで地下水面は低下する。鋼矢板で囲む場合も同様である。
１本の井戸の集水能力が小さく、鋼矢板内部の地下水面の低下は小さ 1本の井戸の集水能力が高く、内部の地下水面が大きく低下する。地
解析結果（鋼矢
い。すなわち井戸に入り込む水量は外部からの浸透によってたちまち下水面の低下により浸透する地下水量は増加する。しかし、これによ
板で囲む場合）バランスする。そのため外部の地下水面もほとんど低下しない。
対策
施工性
る外部の地下水面の低下はわずかである。
①釜場を設置して地下水を排除する方法がとられる。あるいは② 井戸 (特になし）
本数を増やし、揚水量を増やす対策がとられる。その結果、揚水量は
増加し内部の地下水面は低下するものの外部の地下水面も低下するた
め、通常、③不透水層まで鋼矢板を貫入させ遮水する。
透水性の高い場所や河川近傍の地下水が豊富な場所では、地下水面が目的とする深度までの地下水面の低下が得られる。
低下しないことがある。また、井戸枯れ、地盤沈下等の問題がしばし
ば発生する。
井戸本数がSWP工法に比べ多くなり、場合によっては高価となる。井戸本数がDW工法に比べ少なく、全体として安価となる。
経済性
6
(A) ディープウェル工法
ディープウェル工法(
工法(DW工法
DW工法)
工法)
井戸１
井戸１本の場合
① 釜場設置
自然水位
自然水位
地下水面の低下はわずか
地下水面はわずかした低下しない
しない
釜場
③ 鋼矢板の
鋼矢板の根入れを
根入れを深
れを深くする
釜場
地下水面の低下が小さい
対策として
対策として
浸透量小
水位低下が大き
い
(B) スーパーウェルポイント工法
スーパーウェルポイント工法　工法　(SWP工法
SWP工法)
工法)
井戸１
井戸１本の場合
② 複数の
複数の井戸を
井戸を設置
自然水位
地下水面の低下が小さ
い
地下水面の低下が大きい（地下水面を下げ
ないと鋼矢板内部の地下水面は低下しない）
不透水
層
浸透量小
底盤
ＤＷ工法とＳＷＰ工法の比較図
浸透量やや増
SWP工法の浸透量（揚水量）はDW
工法の場合のおよそ1/5程となる
浸透量大
7
４．解析
１）中川啓、籾井和朗、神野健二、和田信一郎、朴埼鎬、中山比佐雄、高橋茂吉
（2006）：スーパーウェルポイント工法（SWP工法）の地下水低下に関する数値計
算による検討、日本地下水学会、2006年春季講演会講演要旨、pp94～97
井戸内の地下水（飽和）に負圧を与え解析した結果、井戸周辺部の地下水
面形が直線状を示した。これは実験結果や現場での地下水面形をよく表している。
２）細川土佐男、高橋茂吉、神野健二、中山比佐雄、朴埼鎬（2006）：飽和－不飽
和浸透解析による改良型バキュームディープウェル工法の水位低下に関する検討、
日本地下水学会、2006年秋季講演会講演要旨、pp84～87
鋼矢板で囲まれた場合について上記と同様の解析を行った結果、鋼矢板内
部の地下水面は大きく低下したが、周辺の地下水面はほとんど低下しなかった。こ
れは現場での地下水面の状況をよく表している。
8
１）中川らの解析結果
初期地下水面深度5cm、吸水孔深度
、吸水孔深度30.5cm、
、
初期地下水面深度
、吸水孔深度
‐
3
透水係数10cm
/sec、吸水孔での地下水圧力
、吸水孔での地下水圧力‐
透水係数
、吸水孔での地下水圧力‐225cm
30
25
head / cm
実験
20
15
10
解析
Cal.
Obs.
5
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
r / cm
9
２）細川らの解析結果
①ＤＷの場合
初期深度5cm、ストレーナー下端深度
、ストレーナー下端深度26.4cm、
、
初期深度
、ストレーナー下端深度
‐
3
ストレーナーの長さ3cm、透水係数
、透水係数10cm
/sec、
、
ストレーナーの長さ
、透水係数
井戸内の地下水面；ストレーナーの天端
0
t=0s
-5
t=30s
-10
z(cm)
t=32400s
-15
-20
内部の地下水面は－10cmより低下しない
より低下しない
内部の地下水面は－
-25
外部の地下水面もほとんど低下しない
-30
0
5
10
15
20
25
r(cm)
30
35
40
45
10
②ＳＷＰの場合
初期深度5cm、ストレーナー下端深度
、ストレーナー下端深度26.4cm、
、
初期深度
、ストレーナー下端深度
‐
3
ストレーナーの長さ3cm、透水係数
、透水係数10cm
/sec、
、
ストレーナーの長さ
、透水係数
井戸内の地下水の圧力‐
井戸内の地下水の圧力‐20cm
0
t=0s
-5
t=5s
t=15s
t=30s
-10
z(cm)
t=50s
t=100s
-15
t=200s
t=600s
-20
-25
内部の地下水面は大きく低下する
外部の地下水位はやや低下する
-30
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
r(cm)
11
５．実験（九州産業大学細川研究室）
実験装置扇形水槽
鋼矢板
SWP井戸
井戸
貯水層（ステンレス網）
12
実験装置扇形水槽
平面図
正面図
13
実験状況
鋼矢板内、外の地下水位低下状況
14
実験結果の一部
実験ケース；ストレーナーの長さ 8.5cm
ストレーナー下端の深度29.5cm
ストレーナー下端の深度
井戸内の真空圧－2KPa、－
、－4KPa、－
、－12KPa
、－
、－
15

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