KR100990321B1 - 유입 지하수 감세형 중공말뚝 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지하수가 부존되어 있거나, 강우시 지하수가 함양되는 투수성 지반에 설치되는 중공말뚝에 관한 것으로, 중공말뚝의 선단부에 동심(同心) 다중관체 형태의 감세다중관을 설치하고, 중공말뚝의 두부(頭部)에는 폐합판 및 배수관을 설치하여, 중공말뚝 내부로 과급하게 유입되는 지하수를 감세(減勢)함으로써 중공말뚝 선단부 주변 지반의 토립자 유실 및 그로 인하여 유발되는 선단지지력 약화를 방지한 것이다.
본 발명을 통하여, 중공말뚝 내부로의 적정 지하수유입 및 유입된 지하수의 중공말뚝 상부 배출은 일정수준 허용하면서도, 유입되는 지하수의 유속 및 유량을 감소시킴으로써, 중공말뚝 선단을 폐쇄할 시 발생될 수 있는 부압(浮壓) 작용을 차단함과 동시에, 중공말뚝 선단부 주변 지반의 토립자 유실로 인한 선단지지력 약화현상 또한 방지할 수 있다.

Description

유입 지하수 감세형 중공말뚝{GROUNDWATER INFLOW DECELERATING TYPE PIPE PILE}
본 발명은 지하수가 부존되어 있거나, 강우시 지하수가 함양되는 투수성 지반에 설치되는 중공말뚝에 관한 것으로, 중공말뚝의 선단부에 동심(同心) 다중관체 형태의 감세다중관을 설치하고, 중공말뚝의 두부(頭部)에는 폐합판 및 배수관을 설치하여, 중공말뚝 내부로 과급하게 유입되는 지하수를 감세(減勢)함으로써 중공말뚝 선단부 주변 지반의 토립자 유실 및 그로 인하여 유발되는 선단지지력 약화를 방지한 것이다.
말뚝기초에 사용되는 중공(中空)말뚝은 그 사전적 의미에서와 같이, 환형(環形) 단면을 가진 관체(管體)형 말뚝을 의미하는 것으로, 예로서 강철로 제작된 강관말뚝이나, 원심성형 프리캐스트 콘크리트말뚝 등을 들 수 있다.
이러한 중공말뚝은 중량에 비하여 강도가 높고, 타입(打入)이 용이하며, 추후 내부에 콘크리트 등을 충전하여 활용이 가능한 장점이 있으나, 대수층에 관입된 중공말뚝은 자체가 수리학적으로 관수로로서 거동하므로 도 1에서와 같이 강우시 지하수위의 급격한 변동이 발생하는 지반이나, 피압대수층(被壓帶水層) 등의 지반에서는 일종의 관정(管井)과 같은 작용을 하게 되는 바, 중공말뚝(10) 주변 지반의 지하수가 중공말뚝(10) 내부로 급격히 유입될 뿐 아니라, 유입된 지하수가 중공말뚝(10) 상부로 분출되는 자분(自噴)현상까지 나타나게 된다.
중공말뚝(10) 내부로의 주변 지하수 유입은 단순히 중공말뚝(10) 내부에 물이 차오르는 차원의 문제가 아니라, 중공말뚝(10) 내부로 주변 지하수가 유입되는 과정에서 중공말뚝(10) 선단부 주변 지반의 토립자 또한 함께 이동함을 의미하는 것으로, 이는 해당 지반의 밀실도(密實度) 저하 및 그에 따른 선단지지력의 감소로 이어지는 말뚝기초 안정성상 중대한 문제라 할 수 있다.
특히, 도 1에서와 같이, 강우여부에 따른 지하수위 변동이 심한 계곡부나 피압지하수면이 지표이상으로 형성되어 중공말뚝(10) 타입시 자분현상이 발생되는 피압대수층의 경우, 중공말뚝(10) 내부로의 급격한 지하수 유입이 발생되며, 그에 따른 주변 지반 토립자 유실 또한 심각할 수 있는 바, 이러한 중공말뚝(10)내 지하수유입에 의한 선단지지력 약화는 중공말뚝(10)의 시공에 있어서 중대한 문제점으로 작용하였다.
이에, 중공말뚝(10)의 선단부를 완전 폐쇄하여 지하수 유입을 근본적으로 차단하는 방법을 고려할 수 있으나, 이 경우 주변 지하수에 의한 부압(浮壓)이 작용하여 기초는 물론 상부 구조물의 안정성을 심각하게 위협할 수 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 선단이 개방되고 투수성 지반에 설치되는 중공(中空)말뚝에 있어서, 중공말뚝(10)의 선단에는 중공말뚝(10)의 내부로 유입되는 지하수를 감세하는 감세다중관(20)이 결합되되, 이 감세다중관(20)은 동심(同心)의 관체인 외관(21), 내관(22) 및 심관(23)으로 구성되며, 하부가 개방된 외관(21)의 내부에는 상부가 개방되고 하부가 폐쇄된 내관(22)이 설치되되, 내관(22)의 상단은 외관(21)의 상단 하측에 위치하고, 내관(22)의 내부에는 하단부에 다공판(24)이 설치되고 상부가 개방된 심관(23)이 설치되되, 심관(23)의 상단과 외관(21)의 상단이 서로 연결, 폐쇄되어, 외관(21)의 내주면과 내관(22)의 외주면 사이로 유입된 지하수가 내관(22) 상단을 경유하여 내관(22) 내부로 유입되고, 내관(22) 내부로 유입된 지하수는 다공판(24)을 통과한 후 심관(23) 내부를 거쳐 중공말뚝(10) 내부로 유입됨을 특징으로 하는 유입 지하수 감세형 중공말뚝이다.
또한, 상기 중공말뚝(10)의 두부(頭部)에는 중공말뚝(10)을 폐쇄하는 폐합판(30)이 결합되되, 폐합판(30)의 중심부에는 출수공(31)이 형성되고, 출수공(31)에는 상측으로 연장된 배수관(32)이 결합됨을 특징으로 하는 유입 지하수 감세형 중공말뚝이다.
본 발명을 통하여, 중공말뚝 내부로의 적정 지하수유입 및 유입된 지하수의 중공말뚝 상부 배출은 일정수준 허용하면서도, 유입되는 지하수의 유속 및 유량을 감소시킴으로써, 중공말뚝 선단을 폐쇄할 시 발생될 수 있는 부압(浮壓) 작용을 차단함과 동시에, 중공말뚝 선단부 주변 지반의 토립자 유실로 인한 선단지지력 약화현상 또한 방지할 수 있다.
이로써, 완성된 말뚝기초 및 상부 구조물의 지지력 및 구조적 안정성을 확보함은 물론 시공중 말뚝기초의 안정성 또한 확보할 수 있다.
도 1은 중공말뚝을 통한 지하수유출 개념도
도 2는 본 발명의 일 실시예 부분절단 분해사시도
도 3은 본 발명의 감세다중관 일 실시예 저면 사시도
도 4는 본 발명의 감세다중관 일 실시예 부분절단 사시도
도 5는 본 발명의 폐합판 일 실시예 분해사시도
도 6은 본 발명의 시공상태 대표단면도
본 발명의 상세한 구성 및 작용을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선 도 2는 본 발명의 전체 구성을 도시한 사시도로서, 동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 중공말뚝(10) 선단부 및 두부(頭部)에 각각 설치되는 감세다중관(20)과 폐합판(30)을 통하여 중공말뚝(10) 내부로 유입되는 지하수를 감세함과 동시에 일정량의 지하수 유입 및 중공말뚝(10) 상부를 통한 배출은 허용하는 구조를 가진다.
본 발명의 감세다중관(20)은 도 2에서와 같이, 중공말뚝(10) 선단부에 결합되는 것으로, 도 3 및 도 4에서와 같이, 동심(同心)의 관체인 외관(21), 내관(22) 및 심관(23)으로 구성되며, 이들 외관(21), 내관(22) 및 심관(23)은 상, 하부가 교대로 폐쇄되는 방식으로 설치된다.
즉, 하부가 개방된 외관(21)의 내부에는 상부가 개방되고 하부가 폐쇄된 내관(22)이 설치되되, 내관(22)의 상단은 외관(21)의 상단 하측에 위치하고, 내관(22)의 내부에는 하단부에 다공판(24)이 설치되고 상부가 개방된 심관(23)이 설치되되, 심관(23)의 상단과 외관(21)의 상단이 서로 연결, 폐쇄된다.
따라서, 도 6에서와 같이, 외관(21)의 내주면과 내관(22)의 외주면 사이로 유입된 지하수는 내관(22) 상단을 경유하여 내관(22) 내부로 유입되고, 내관(22) 내부로 유입된 지하수는 다공판(24)을 통과한 후 심관(23) 내부를 거쳐 중공말뚝(10) 내부로 유입되며, 이 과정에서 유로의 연장 및 관마찰효과에 의하여 유입되는 지하수의 유속이 감소하는 것이다.
한편, 중공말뚝(10)의 두부에는 도 2 및 도 5에서와 같이, 중심부에 출수공(31)이 형성된 폐합판(30)이 설치되고, 폐합판(30)의 출수공(31)에는 배수관(32)이 연결되어 도 6에서와 같이 중공말뚝(10) 상단을 통하여 지상으로 누출되는 지하수를 배제하게 된다.
도시된 실시예에서는 배수관(32)의 상단에 절곡부를 형성하여 배출구가 아래쪽을 향하도록 구성되어 있는데, 이는 지표 오염물이 중공말뚝(10) 내부로 유입 및 확산되어 대수층으로 유입되는 현상을 방지하기 위한 것이다.
중공말뚝(10)의 상단 즉, 두부(頭部)에는 중공말뚝(10) 상부를 보강하고 상부 구조물 또는 확대기초와의 구조적 일체화를 달성하기 위하여 철근을 결속하고 콘크리트를 타설할 수 있는 두부보강체를 결합하는 것이 일반적인데, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 이러한 두부보강체에 출수공(31)을 천공하고 배수관(32)을 연결함으로써 폐합판(30)으로서의 역할을 겸비하도록 구성할 수 있다.
이렇듯 두부보강체를 폐합판(30)으로 활용하는 경우, 통상 상부 구조물 또는 확대기초와 동시에 타설되는 두부보강 콘크리트의 타설 직전에 배수관(32)을 해체하거나, 타설 직전 배수관(32)의 배출구를 봉합한 후 콘크리트에 매입하는 방식으로 시공할 수 있다.
10 : 중공말뚝
20 : 감세다중관
21 : 외관
22 : 내관
23 : 심관
24 : 다공판
30 : 폐합판
31 : 출수공
32 : 배수관

Claims (2)

  1. 선단이 개방되고 투수성 지반에 설치되는 중공(中空)말뚝에 있어서,
    중공말뚝(10)의 선단에는 중공말뚝(10)의 내부로 유입되는 지하수를 감세하는 감세다중관(20)이 결합되되, 이 감세다중관(20)은 동심(同心)의 관체인 외관(21), 내관(22) 및 심관(23)으로 구성되며;
    하부가 개방된 외관(21)의 내부에는 상부가 개방되고 하부가 폐쇄된 내관(22)이 설치되되, 내관(22)의 상단은 외관(21)의 상단 하측에 위치하고;
    내관(22)의 내부에는 하단부에 다공판(24)이 설치되고 상부가 개방된 심관(23)이 설치되되, 심관(23)의 상단과 외관(21)의 상단이 서로 연결, 폐쇄되어, 외관(21)의 내주면과 내관(22)의 외주면 사이로 유입된 지하수가 내관(22) 상단을 경유하여 내관(22) 내부로 유입되고, 내관(22) 내부로 유입된 지하수는 다공판(24)을 통과한 후 심관(23) 내부를 거쳐 중공말뚝(10) 내부로 유입됨을 특징으로 하는 유입 지하수 감세형 중공말뚝.
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