KR100524136B1 - 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체 및그의 구축방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기초바닥 아래에 판형배수재 포설 및 트렌치를 형성하고, 트렌치 내에 유공관(다발관 포함)을 설치하여 건축물 내로 유입되는 지하수를 집수정으로 모아 양수하여 지하수의 유압으로 기초바닥에 작용하는 양압력을 제거하도록 한 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체 및 그의 구축방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 건축물내 하부를 굴착하여 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치내 바닥면에 토목섬유(장섬유부직포)를 1차로 포설하여 제1토목섬유층을 형성하는 단계; 상기 제1토목섬유층상에 자갈을 1차로 포설하여 제1자갈층을 형성하는 단계; 상기 제1자갈층상에 유공관을 설치하는 단계; 상기 유공관상에 자갈을 2차 포설하여 제2자갈층을 형성하는 단계; 상기 제2자갈층의 바닥면에 토목섬유를 2차로 포설하여 제2토목섬유층을 형성하는 단계; 상기 제2토목섬유층상에 판형배수재를 설치하는 단계; 상기 판형배수재상에 폴리에틸렌 필름을 설치하여 폴리에티렌 필름층을 형성하는 단계를 순차적으로 시행함을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 토사층 및 암반층 모든 지반조건에 대하여 시공이 용이하고, 배수재를 이용하여 지하층 바닥슬래브에 작용하는 양압력을 제거하고 양압력제거와 동시에 배수재로 유입된 침투수를 트렌치를 설치하여 충분한 단면의 트렌치에 침투수를 1차 집수함으로써 트렌치가 안전장치 역할을 하며, 트렌치로 유도된 침투수는 2차로 지하구조물내 집수정으로 집수하여 양수처리함으로서 경제성 및 안전성 그리고 시공성을 겸비할 수 있는 이점이 있다.

Description

트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체 및 그의 구축방법{Basic bottom permanent drainage structure using trench and drainage member and it's construction method}

본 발명은 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체 및 그의 구축방법에 관한 것으로, 특히 최하층 슬래브의 지하굴착 바닥면에 배수재를 설치하여 지하수압을 제거하고, 지하수압제거시 배수재로 유입된 침투수를 트렌치로 집수하고, 트렌치에 집수된 침투수는 다시 지하구조물내 집수정으로 집수하여 양수하도록 한 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체 및 그의 구축방법에 관한 것이다.

일반적으로 토목 및 지하구조물의 최종 바닥이 지하수위 하부에 설치될 경우에는 하강된 지하수위는 주변부 수위까지 원상 회복되려는 에너지가 발생되며, 이 에너지가 상부 지하구조물에 대하여 양압력으로 작용한다.

즉, 양압력은 지하구조물의 바닥부와 건물 주변부와의 수두차에 의해 발생되며, 정수압 개념에서의 양압력이란 피압 지하수가 수위면에 접하고 있는 지하구조물을 들어올리는 힘이라 정의할 수 있고, 그 크기는 일반적으로 지하수위 아래로 10M 깊이마다 1Tonf/㎡로 나타낸다.

한편, 양압력이 지하 지하구조물에 미치는 영향을 살펴보면, 우선 양압력이 지하구조물의 정하중보다 클 경우(P > Wd){여기서 P=양압력(Tonf/㎡), Wd=건물 정하중(Tonf/㎡)}, 지하수위 하부에 축조된 지하구조물은 한쪽으로 기울던지 아니면 지하구조물에 균열이 발생되어, 최종적으로 파괴에 도달되며, 그 과정에서 지하수가 균열을 통하여 지하구조물 내로 유입됨에 따라 정신적, 물질적으로 막대한 피해를 입히게 된다.

예컨대, 건물의 단위 사하중이 3.5Tonf/㎡이고 건물 지하층이 자하수위 아래 6M에 설치되었을 경우, 양압력(P)=0.6Tonf/㎡ x 1.0m x 1.0m ÷ 1.0 = 6.0Tonf/㎡ 이고, 사하중(Wd)=3.5Tonf/㎡이므로, P(6.0Tonf/㎡) > Wd(3.5Tonf/㎡) 관계에서 양압력(P)이 건물 단위하중(Wd)보다는 2.5Tonf/㎡ 이 크므로, 균열의 발생 또는 지하수 유입에 따른 피해가 발생된다.

또한, 양압력이 지하 지하구조물의 정하중보다 작을 경우, 지하구조물의 파괴에 이르는 피해는 없을 것이나 지하수위 하부에 있는 지하구조물의 콘크리트의 열화, 부실 시공부위 또는 시공접합부 등의 약선대를 통해서 지하수 유입에 따른 직, 간접적인 피해가 유발된다.

따라서, 현재 토목 및 건축현장에서는 양압력을 해소하기 위한 방법으로 지하구조물의 층수 또는 기초두께를 조정하는 상재하중 부과공법을 사용하거나, 건물 기초부에 락앵커(Rock anchor)를 설치하는 락앵커 설치공법 또는 건물 외곽부나 기초하부에 배수관을 설치하여 자연적인 양압력 제거를 유도하는 배수공법 등이 사용되고 있다.

우선, 상재하중 부과공법은 양압력을 극복하기 위한 수단으로 건물층수를 높이거나 건물 기초의 두께를 정상적인 경우보다 두껍게 축조하여 추가된 하중이 양압력을 억제토록 하였다.

상기한 상재하중 부과공법은 시공이 매우 간편하고 2차적인 문제가 유발되지 않는 장점이 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 상재하중 부과공법은 시공비가 많이 들고 중층일 경우에는 고도 제한에 따른 층간높이가 축소되며, 시공 후에 주변부의 지하수위가 낮아지면 공법 자체가 유명무실해 지는 것은 물론 지하수위가 예측치 보다 초과하여 상승할 경우에는 전혀 대책이 없고, 아울러 지하구조물 콘크리트의 완전 양생전에 발생되는 지하수압에 의한 지하구조물 파괴가 쉽게 일어나는 단점이 있다.

그리고, 락앵커 설치공법은 부족한 건물 하중만큼 기초부에 락앵커를 설치하여 건물이 뜨지 않도록 앵커방식을 사용하여 지반에 구조물을 고정시키는 공법이다.

상기한 락앵커 설치공법은 지하구조물이 기초 암반과 일체화됨으로 부등침하를 방지할 수 있고, 지진 발생시에 건물 전도를 방지할 수 있는 장점이 있다.

그러나, 상기한 락앵커 설치공법은 락앵커의 완벽한 시공이 보장될 수 없고, 락앵커용 앵커설치 홀내 방수문제 및 PC강재가 부식되어 절단될 경우에 연차적으로 끊어짐에 의해 와해될 수 있으며, 아울러 시공비가 많이 들고 높은 지하수압에 의해 유, 무형의 피해가 지속적으로 발생되며, 특히 지하구조물 콘크리트의 수압에 의한 초기 파괴를 막지 못하는 단점이 있다.

또한, 배수관 설치공법은 기초하부로 유입되는 지하수위를 양압력이 형성되지 않도록 일정간격으로 배치된 배수로를 통하여 모아 집수정으로 유도한 후 외부로 펌핑하는 공법이다.

상기한 배수관 설치공법은 초기 투입비가 적게 들고, 지하구조물에 작용하는 침투수를 해소시켜 수압 파괴에 의한 폐해를 줄일 수 있는 장점이 있다.

그러나, 상기한 배수관 설치공법은 상기에 기술한 장점이 있음에도 불구하고, 기초 저면이나 지하 벽체 외부에 설치되는 장치로써, 양압력 처리 미숙에 따른 기존 지하구조물의 파괴 및 전도시 이의 설치가 불가능하다는 단점이 있다.

즉, 상기한 바와 같은 종래의 양압력 해소방법들은 과다한 공사비의 추가부담이 있으며 양압력을 필요에 따라 효율적으로 조절하기 어렵고, 인근에서의 지하수위 상승요인이 발생될 경우에 기 설치된 공법이 쓸모 없게 될 뿐만 아니라, 지하수압 변화에 따라 바닥 및 벽체에 균열이 발생된 기존 구조물의 안정성 회복 및 복원은 불가능한 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 기초바닥 아래에 판형배수재 포설 및 트렌치를 형성하고, 트렌치 내에 유공관을 설치하여 건축물 내로 유입되는 지하수를 집수정으로 모아 양수하여 지하수의 유압으로 기초바닥에 작용하는 양압력을 제거하도록 한 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체 및 그의 구축방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체는 건축물내 하부를 굴착하여 형성된 트렌치와; 상기 트렌치 바닥면에 토목섬유가 1차 포설되어 형성된 제1토목섬유층과; 상기 제1토목섬유층상에 자갈이 1차로 포설되어 형성된 제1자갈층과; 상기 제1자갈층상에 설치된 유공관과; 상기 유공관상에 자갈이 2차로 포설되어 형성된 제2자갈층과; 상기 제2자갈층의 바닥면에 토목섬유가 2차로 포설되어 형성된 제2토목섬유층과; 상기 제2토목섬유층상에 설치된 판형배수재와; 상기 판형배수재상에 설치된 폴리에틸렌 필름이 포설되어 형성된 필름층으로 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체 구축방법은 건축물내 하부를 굴착하여 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치내 바닥면에 토목섬유를 1차로 포설하여 제1토목섬유층을 형성하는 단계; 상기 제1토목섬유층상에 자갈을 1차로 포설하여 제1자갈층을 형성하는 단계; 상기 제1자갈층상에 유공관을 설치하는 단계; 상기 유공관상에 자갈을 2차 포설하여 제2자갈층을 형성하는 단계; 상기 제2자갈층의 바닥면에 토목섬유를 2차로 포설하여 제2토목섬유층을 형성하는 단계; 상기 제2토목섬유층상에 판형배수재를 설치하는 단계; 상기 판형배수재상에 폴리에틸렌 필름을 설치하는 단계를 순차적으로 시행함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체를 도시한 대표도이며, 도 2는 본 발명에 따른 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체를 도시한 단면도1이며, 도 3은 본 발명에 따른 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체를 도시한 단면도2이며, 도 4는 본 발명에 따른 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체를 도시한 단면도3이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체는 건축물내 하부를 굴착하여 형성된 트렌치(10)와; 상기 트렌치(10) 바닥면에 토목섬유가 1차 포설되어 형성된 제1토목섬유층(12)과; 상기 제1토목섬유층(12)상에 자갈이 1차로 포설되어 형성된 제1자갈층(14)과; 상기 제1자갈층(14)상에 설치된 유공관(16)과; 상기 유공관(16)상에 자갈이 2차로 포설되어 형성된 제2자갈층(18)과; 상기 제2자갈층(18)의 바닥면에 토목섬유가 2차로 포설되어 형성된 제2토목섬유층(20)과; 상기 제2토목섬유층(20)상에 설치된 판형배수재(22)와; 상기 판형배수재(22)상에 설치된 폴리에틸렌 필름이 포설되어 형성된 폴리에틸렌 필름층(24)으로 구성된다.

이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체의 구축에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체 구축방법은 건축물내 하부를 굴착하여 트렌치(10)를 형성하는 단계; 상기 트렌치(10)내 바닥면에 토목섬유를 1차로 포설하여 제1토목섬유층(12)을 형성하는 단계; 상기 제1토목섬유층(12)상에 자갈을 1차로 포설하여 제1자갈층(14)을 형성하는 단계; 상기 제1자갈층(14)상에 유공관(16)을 설치하는 단계; 상기 유공관(16)상에 자갈을 2차 포설하여 제2자갈층(18)을 형성하는 단계; 상기 제2자갈층(18)의 바닥면에 토목섬유를 2차로 포설하여 제2토목섬유층(20)을 형성하는 단계; 상기 제2토목섬유층(20)상에 판형배수재(22)를 설치하는 단계; 상기 판형배수재(22)상에 폴리에틸렌 필름을 설치하여 폴리에틸렌 필름층(24)을 형성하는 단계를 순차적으로 시행함을 특징으로 한다.

이하, 상기한 바와 같은 단계별로 시공하는 본 발명에 따른 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체 구축방법을 단계별로 나누어서 상세히 설명한다.

트렌치(10) 형성단계는 건축굴착 깊이까지 굴착한 후 트렌치(10) 굴착을 추가로 시행하고, 트렌치(10)의 형상은 기초 시공 기준면까지 굴착 후 트렌치(10)를 굴착하며, 트렌치(10) 굴착은 토공사 공정에 포함된다.

제1토목섬유층(12) 형성단계는 트렌치(10)내 하부에 굴착 잔여물에 의해 토목섬유가 파단되지 않도록 유의하면서, 토목섬유의 이음길이는 최소 10cm이상 되도록 겹이음 시공한다.

제1자갈층(14) 형성단계는 트렌치(10)내에 포설하는 자갈은 이물질을 제거한 균일하고 깨끗하게 세척된 40mm-2.5mm의 자갈사용을 원칙으로 하고, 제1자갈층(14)은 유공관(16)의 설치를 위한 레벨 조정을 목적으로 하며, 트렌치(10) 바닥에서 약 200mm 정도 인력작업으로 트렌치(10) 내에 포설한다.

유공관(16) 설치단계는 플라스틱 케이블 타이나 테이프, 비닐끈 등으로 70cm간격으로 유공관(16)을 결속하며 이물질의 유입과 파손에 주의하고, 유공관(16)의 접합은 죠인트 소켓(P.V.C, P.E관)으로 본당(4.5m) 1개 사용하며, 죠인트 소켓은 길이 30cm로서 양쪽에서 유공관(16)의 결속된 다발이 각각 15cm씩 삽입되도록 한다. (죠인트 소켓의 길이는 직경에 따라 결정된다.)

또한, 상기 유공관(16)을 직경별로 결속시 관 내부에 이물질이 들어가지 않도록 토목섬유로 보호하여야 하며, 최소 이음길이는 10cm 이상 되도록 겹이음 하며, 결속시 부주의로 인해 파손되지 않도록 하며, 유공관 설치시 구배는 무구배를 원칙으로 한다.

죠인트 칼라는 PVC 또는 PE관(내경 150mm)을 사용하고, 죠인트 연결 완료후 죠인트 연결부의 보호를 위해 토목섬유로 결속한다.

제2자갈층(18) 형성단계는 1차로 포설 형성된 제1자갈층(14)의 자갈 규격과 동일한 자갈을 사용하며, 2차 자갈포설시 우선적으로 죠인트와 유공관(16)의 중간 부위에 자갈을 포설하여 유공관(16)이 유동되지 않도록 하고, 유공관(16)의 유동이나 손상에 유의하여 설계높이까지 포설하며, 포설 작업시 유공관(16) 내부에 콘크리트, 토사 등 이물질이 투입되지 않도록 유공관(16)의 선단부 보호에 특별히 주의하여야 한다.

제2토목섬유층(20) 형성단계는 2차로 토목섬유를 포설하되, 토목섬유 포설은 판형배수재(22) 설치시 거칠은 토공면에 의한 판형배수재(22)의 파손방지 및 세립토의 유입으로 인한 트렌치(10) 및 유공관(16)의 막힘을 방지하는데 목적이 있다.

판형배수재(22) 설치단계는 판형배수재(22)의 설치는 두께1cm, 폭30cm을 표기된 일정 간격으로 설치하고, 구배없이 설치하며 판형배수재(22)를 최소 10cm이상 트렌치(10)내에 근입 하도록 하며, 상기 판형배수재(22) 연결시에는 연결부위를 반드시 보호 처리하여 이물질이 들어가지 않도록 처리한다.

폴리에틸렌 필름층(24) 형성단계는 두께 0.1mm의 폴리에틸렌 필름을 2겹 사용을 원칙으로 하고, 최소 10cm이상 이중 겹이음을 하여 겹이음 부위를 보호(탭핑) 처리하며, 바닥슬래브 타설시 폴리에틸렌 필름층(24)이 파손되어 시멘트 페이스트가 유입되지 않도록 유의하고 폴리에틸렌 필름층(24) 파손시 반드시 보수 후 바닥슬래브를 타설한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체 및 그의 구축방법은 토사층 및 암반층 모든 지반조건에 대하여 시공이 용이하고, 배수재를 이용하여 지하층 바닥슬래브에 작용하는 양압력을 제거하고, 양압력제거와 동시에 배수재로 유입된 침투수를 트렌치를 설치하여 충분한 단면의 트렌치에 침투수를 1차 집수함으로써 트렌치가 안전장치 역할을 하며, 트렌치로 유도된 침투수는 2차로 지하구조물내 집수정으로 집수하여 양수처리함으로서 경제성 및 안전성 그리고 시공성을 겸비할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체

를 도시한 대표도,

도 2는 본 발명에 따른 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체

를 도시한 단면도1,

도 3은 본 발명에 따른 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체

를 도시한 단면도2,

도 4는 본 발명에 따른 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체

를 도시한 단면도3.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

10 : 트렌치 12 : 제1토목섬유층

14 : 제1자갈층 16 : 유공관

18 : 제2자갈층 20 : 제2토목섬유층

22 : 판형배수재 24 : 폴리에틸렌 필름층

Claims (3)

1. 건축물내 하부를 굴착하여 형성된 트렌치와;

   상기 트렌치 바닥면에 토목섬유가 1차 포설되어 형성된 제1토목섬유층과;

   상기 제1토목섬유층상에 자갈이 1차로 포설되어 형성된 제1자갈층과;

   상기 제1자갈층상에 설치된 유공관과;

   상기 유공관상에 자갈이 2차로 포설되어 형성된 제2자갈층과;

   상기 제2자갈층의 바닥면에 토목섬유가 2차로 포설되어 형성된 제2토목섬유층과;

   상기 제2토목섬유층상에 설치된 판형배수재와;

   상기 판형배수재상에 설치된 폴리에틸렌 필름이 포설되어 형성된 필름층으로 구성됨을 특징으로 하는 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 필름층의 두께 0.1mm의 폴리에틸렌 필름을 2겹으로 하고, 최소 10cm이상 이중 겹이음을 하여 겹이음 부위를 보호(탭핑) 처리함을 특징으로 하는 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체.
3. 건축물내 하부를 굴착하여 트렌치를 형성하는 단계;

   상기 트렌치내 바닥면에 토목섬유를 1차로 포설하여 제1토목섬유층을 형성하는 단계;

   상기 제1토목섬유층상에 자갈을 1차로 포설하여 제1자갈층을 형성하는 단계;

   상기 제1자갈층상에 유공관을 설치하는 단계;

   상기 유공관상에 자갈을 2차 포설하여 제2자갈층을 형성하는 단계;

   상기 제2자갈층의 바닥면에 토목섬유를 2차로 포설하여 제2토목섬유층을 형성하는 단계;

   상기 제2토목섬유층상에 판형배수재를 설치하는 단계;

   상기 판형배수재상에 폴리에틸렌 필름을 설치하여 폴리에티렌 필름층을 형성하는 단계를 순차적으로 시행함을 특징으로 하는 트렌치와 배수재를 이용한 기초바닥 영구배수 구조체 구축방법.