KR101082499B1 - 지표면 침하량 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하단이 지반의 부동층(1)에 고정되고, 상단이 지표면 상측으로 노출된 중심파일(100); 심부에 상기 중심파일(100)의 관통공(210)이 형성되고, 지표면(3)과 함께 거동하도록 설치된 침하판(200); 중심파일(100)을 덮어 보호하도록, 침하판(200)의 관통공(210) 상측에 설치된 보호관(300); 침하층(2)의 침하에 따른 중심파일(100)에 대한 상기 침하판(200)의 상하방향 상대거동을 측정하도록 형성된 측정부(400);를 포함하는 지표면 침하량 측정장치를 제시함으로써, 작업이 간편하고, 신뢰성 높은 데이터를 얻을 수 있으며, 자동화가 가능하도록 한다.

지표면, 침하, 측량

Description

지표면 침하량 측정장치{MEASURING APPARATUS FOR SETTLMENT OF GROUND SURFACE}

본 발명은 토목 계측 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 연약지반의 지표면 침하량 측정장치에 관한 것이다.

각종 토목공사에 있어서 성토작업을 수행하는 경우, 성토층의 하중에 의해 필연적으로 간극수압의 변화에 따른 지반의 압밀현상이 일어나므로, 성토층에서부터 부동층(지지층, 암반층이라고도 하며, 침하가 일어나지 않는 것으로 가정되는 부분)의 상부에 이르기까지 위치하게 되는 부분(이하 침하층이라 함)은 전 영역에 걸쳐 침하가 발생하게 된다.

이러한 침하는 침하층 전체에 걸쳐 불균일하게 발생하는 것이므로, 지반의 역학적 해석을 위해서는 침하층의 지표면 침하량과 층별 침하량 및 간극수압의 변화를 명확히 측정할 필요가 있다.

도 1은 종래의 지표면 침하량 측정장치(10)의 개요를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이, 침하판(11)의 상부에 파이프(12)가 장착되고, 그 파이프(12)의 상측에는 커넥터(13)에 의해 연장 파이프(14)가 설치되는 구성을 취한다.

이러한 측정장치(10)는 침하판(11)이 지표면(3) 위에 설치된 상태에서, 연장 파이프(14) 위에 스타프(15)를 설치하고, 원거리에서 레벨 측정기(20)에 의한 수준측량(레벨측량)에 의해 파이프(12)의 상하방향 거동을 측정함으로써, 이와 일체로 형성된 침하판(11)이 설치된 지표면의 침하량을 측정하게 된다.

연약지반의 경우, 어느 정도 침하가 이루어지면 그 위에 성토층을 형성하게 되는데, 이러한 성토층에 의해 파이프(12)가 묻힘에 따라 측량이 불가능한 상황이 발생하지 않도록 하기 위해, 상술한 연장 파이프(14)를 상측으로 연장 설치한다.

그런데, 이와 같은 종래의 지표면 침하량 측정장치는 측정 시마다 별도의 외부 기준점 및 측량장비가 필요한 수준측량을 실시해야 하므로, 작업이 번거롭다는 점, 오차의 발생률이 높다는 점, 자동화가 불가능하다는 점 등에서 문제로 지적되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 작업이 간편하고, 신뢰성 높은 데이터를 얻을 수 있으며, 자동화가 가능하도록 하는 지표면 침하량 측정장치를 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 하단이 지반의 부동층(1)에 고정되고, 상단이 지표면 상측으로 노출된 중심파일(100); 심부에 상기 중심파일(100)의 관통공(210)이 형성되고, 지표면(3)과 함께 거동하도록 설치된 침하판(200); 상기 중심파일(100)을 덮어 보호하도록, 상기 침하판(200)의 관통공(210) 상측에 설치된 보호관(300); 침하층(2)의 침하에 따른 상기 중심파일(100)에 대한 상기 침하판(200)의 상하방향 상대거동을 측정하도록 형성된 측정부(400);를 포함하는 지표면 침하량 측정장치를 제시한다.

상기 보호관(300)은 상기 침하판(200)에 설치된 기초관(310); 상기 기초관(310)의 상부에 연장설치된 연장관(320);을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 중심파일(100)은 하단이 지반의 부동층(1)에 고정되도록 설치된 고정파일(110); 상기 고정파일(110)의 상부에 연장설치된 연장파일(120);을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 측정부(400)는 상기 중심파일(100)의 측면에 형성된 눈금부(410)를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 눈금부(410)는 노출단부(411a)가 상기 중심파일(100)의 측면에 고정되고, 보호몸통부(411b)가 상기 중심파일(100)의 상단에 착탈가능하게 설치된 줄자(measuring tape)(411)를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 측정부(400)는 상기 침하판(200) 또는 상기 보호관(300)에 설치된 자계 발생부(420); 상기 중심파일(100)에 상하방향으로 설치됨과 아울러, 상호 이격된 복수의 자계 검출 센서(431)를 구비한 자계 검출부(430); 상기 복수의 자계 검출 센서(431) 중 자계를 감지하는 신호가 발생하는 경우, 상기 자계 검출부(430)로부터 전송받은 자계 검출 신호에 따라 침하량을 산출하는 마이컴(440);을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 중심파일(100)의 외주를 덮어 보호하도록, 상기 침하판(200)의 관통공(210) 하측에 설치된 마찰방지관(130)을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 마찰방지관(130)은 주름관(131) 구조인 것이 바람직하다.

본 발명은 작업이 간편하고, 신뢰성 높은 데이터를 얻을 수 있으며, 자동화가 가능하도록 하는 지표면 침하량 측정장치를 제시한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 2 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 지표면 침하량 측정장치는 기본적으로, 하단이 지반의 부동층(1)에 고정되고, 상단이 지표면 상측으로 노출된 중심파일(100); 심부에 중심파일(100)의 관통공(210)이 형성되고, 지표면(3)과 함 께 거동하도록 설치된 침하판(200); 중심파일(100)을 덮어 보호하도록, 침하판(200)의 관통공(210) 상측에 설치된 보호관(300); 침하층(2)의 침하에 따른 중심파일(100)에 대한 침하판(200)의 상하방향 상대거동을 측정하도록 형성된 측정부(400);를 포함하여 구성된다.

중심파일(100)은 하단이 부동층(1)에 고정되므로 침하층(2)의 침하와 관계없이 항상 고정된 위치에 있게 된다.

침하판(100) 및 보호관(300)은 침하층(2)의 상면인 지표면(3) 상에 설치되므로, 침하층(2)의 침하에 따른 상하방향 거동을 나타내게 된다.

따라서, 측정부(400)에 의해 중심파일(100)에 대한 침하판(200)의 상하방향 상대거동을 측정함으로써 지표면(3)의 침하량을 측정할 수 있다.

이는 다음과 같은 효과를 얻도록 한다.

첫째, 종래에는 중심파일(100)과 같은 기준부재가 없었으므로, 반드시 수준측량이 필요하였음에 비해, 본 발명의 경우 이러한 수준측량이 필요없으므로 작업이 대단히 간편하다.

둘째, 수준측량을 실시하지 않고, 단지 중심파일(100)과 침하판(200)의 상대거동만 계측하면 되므로, 오차의 발생 가능성이 대단히 낮아진다.

셋째, 중심파일(100)과 침하판(200)의 상대거동을 계측할 수 있는 장치를 간단하게 탑재할 수 있으므로, 측량작업의 자동화가 가능하다.

보호관(300)은 중심파일(100)이 지중에 매몰되는 것을 방지하여 침하량 측정이 가능하도록 하는 역할을 수행하는데, 지표면(3)의 상부에 성토층(2')을 형성하 는 경우에는 이에 따라 보호관(300)이 상측으로 연장되는 구성을 취하는 것이 바람직하다.

즉, 보호관(300)은 침하판(200)에 설치된 기초관(310); 기초관(310)의 상부에 연장설치된 연장관(320);을 포함하는 구성을 취하는 것이 좋다.

이와 마찬가지 취지로, 중심파일(100)의 경우에도, 하단이 지반의 부동층(1)에 고정되도록 설치된 고정파일(110); 고정파일(110)의 상부에 연장설치된 연장파일(120);을 포함하는 구성을 취하는 것이 바람직하다.

위와 같은 구성을 취하는 경우, 도 2 내지 5를 참조하여 본 발명에 의한 지표면 침하량 측정장치에 의한 측정방법의 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

초기 상태에서, 중심파일(100)(고정파일(110)), 침하판(200), 보호관(300)(기초관(310))을 설치하고, 기초관(310)의 상단과 동일한 높이의 고정파일(110) 측면에 기준점(O)을 설정한다(도 2).

1차 침하의 발생에 의해 침하판(200) 및 기초관(310)이 하강하면, 상대적으로 고정파일(110)이 상부로 돌출되면서 기준점(O)이 기초관(310)의 상단에 비해 소정 높이(D1) 만큼 상승한다(도 3).

여기서, 초기상태로부터 이때까지의 침하량(1차 침하량)은 위 D1이 된다.

고정파일(110)의 상부에 연장파일(120)을 장착하고, 기초관(310)의 상부에 연장관(320)을 장착한 후, 성토작업에 의해 성토층(2')을 형성한다(도 4).

이때, 기존의 기준점(O)은 연장관(320) 내에 위치하여 외부에서 볼 수 없게 되므로, 연장관(320)의 길이(L1)에 해당하는 만큼의 길이를 더하여 상측에 새로운 기준점(O + L1)을 설정한다.

2차 침하의 발생에 의해 침하판(200) 및 보호관(300)이 하강하면, 상대적으로 중심파일(100)이 상부로 돌출되면서 기준점(O + L1)이 연장관(320)의 상단에 비해 소정 높이(D1+D2) 만큼 상승한다(도 5).

여기서, 2차 침하량은 D2가 되며, 초기상태로부터 이때까지의 침하량(1,2차 침하량)은 위 D1+D2가 된다.

이와 같은 방식에 의해 중심파일(100)과 침하판(200) 또는 보호관(300)의 상대거동을 용이하게 확인할 수 있도록 하기 위해서는, 위 측정부(400)가 중심파일(100)의 측면에 형성된 눈금부(410)를 포함하는 구성을 취하는 것이 바람직하다.

이러한 눈금부(410)는 중심파일(100) 측면에 자(scale)를 그리거나 붙이는 방식 등에 의해 구현할 수 있다.

다만, 상술한 바와 같이 중심파일(100)이 고정파일(110) 및 연장파일(120)에 의한 결합구조를 취하는 경우, 위 파일들의 연결작업 시 자(scale)의 형성과정에서 오차가 발생할 수 있다.

이를 방지하기 위해서는, 도 6,7에 도시된 바와 같이, 노출단부(411a)가 중심파일(100)의 측면에 고정되고, 보호몸통부(411b)가 중심파일(100)의 상단에 착탈가능하도록 줄자(measuring tape)(411)가 설치된 구성을 취하는 것이 바람직하다.

여기서, 줄자(measuring tape)란 보호몸통부(411b) 내에 띠형 자가 두루마리(roll) 형태로 감겨 있다가 필요 시 노출단부(411a)를 빼내어 측정할 수 있도록 구성된 일반적인 측정기구를 말한다.

상술한 구성을 취하는 경우, 연장파일(120)의 연결작업 시 줄자(411)의 노출단부(411a)가 중심파일(100)의 측면 소정 위치에 고정된 상태에서, 보호몸통부(411b)를 고정파일(110)의 상단에서 이탈하고 그 위치에 연장파일(120)을 결합한 후, 보호몸통부(411b)로부터 자를 더 길게 뽑아 내고, 다시 연장파일(120)의 상단에 줄자(411)의 보호몸통부(411b)를 결합하는 방식을 취할 수 있다.

따라서 연장파일(120)의 연결에 의해 중심파일(100)의 구조에 변화가 있더라도, 일정한 스케일을 갖도록 형성된 하나의 줄자(411)에 의해 지속적인 계측이 가능하므로 오차의 발생 가능성을 극히 낮출 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의한 구성을 취하는 경우, 중심파일(100)과 침하판(200)의 상대거동을 계측할 수 있는 장치를 간단하게 탑재할 수 있으므로, 측량작업의 자동화가 가능하다는 장점이 있다.

도 8은 그 일실시예로서, 자석(자계)를 이용한 경우에 관한 구성이다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에 의한 측정부(400)는, 침하판(200) 또는 보호관(300)에 설치된 자계 발생부(420); 중심파일(100)에 상하방향으로 설치됨과 아울러, 상호 이격된 복수의 자계 검출 센서(431)를 구비한 자계 검출부(430); 복수의 자계 검출 센서(431) 중 자계를 감지하는 신호가 발생하는 경우, 자계 검출부(430)로부터 전송받은 자계 검출 신호에 따라 침하량을 산출하는 마이컴(440);을 포함하여 구성된다.

즉, 자계 검출부(430)는 중심파일(100)에 의해 일정위치(레벨)에 고정되어 있고, 자계 발생부(420)가 침하판(200) 또는 보호관(300)에 설치되어 지표면(3)의 침하와 함께 거동하므로, 자계 검출부(430)는 위 자계 발생부(420)의 거동에 의한 자계 검출 센서(431)의 감지 신호를 전송하고, 마이컴(440)은 이러한 신호에 따라 침하량을 자동으로 산출하여 저장하거나 본부로 전송하게 된다.

중심파일(100)은 하단이 부동층(1)에 매설되어 일정위치(레벨)에 고정되는 구성을 취하면 족하므로, 봉, 파이프 기타 어떤 구성을 취하더라도 관계없고, 천공 및 삽입 후 그라우팅, 항타, 압입 기타 어떤 방식에 의해 시공되더라도 관계없다.

다만, 중심파일(100)과 주변지반 사이에 마찰이 크게 발생하면, 이로 인하여 침하층(2)의 침하가 방해받음에 따라 정확한 침하량의 계측에 지장을 줄 수 있다.

이를 방지하기 위해서는, 중심파일(100)의 외주를 덮어 보호하도록, 침하판(200)의 관통공(210) 하측에 마찰방지관(130)을 설치하는 것이 바람직하며, 이는 주름관(131) 구조를 취하는 것이 좋다.

이러한 마찰방지관(130)은 지반에 대한 중심파일(100)의 매설작업 시 중심파일(100)과 함께 항타 또는 압입되는 방식 등에 의해 용이하게 시공될 수 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

도 1은 종래의 지표면 침하량 측정장치의 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 지표면 침하량 측정장치의 실시예를 도시한 것으로서,

도 2 내지 5는 제1실시예의 측정과정을 설명하기 위한 단면도.

도 6,7은 제2실시예의 구성도.

도 8은 제3실시예의 구성도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1 : 부동층 2 : 침하층

3 : 지표면 100 : 중심파일

110 : 고정파일 120 : 연장파일

130 : 마찰방지관 131 : 주름관

200 : 침하판 210 : 관통공

300 : 보호관 310 : 기초관

320 : 연장관 400 : 측정부

410 : 눈금부 411 : 줄자

420 : 자계 발생부 430 : 자계 검출부

431 : 자계 검출 센서 440 : 마이컴

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 하단이 지반의 부동층(1)에 고정되고, 상단이 지표면 상측으로 노출된 중심파일(100);

   심부에 상기 중심파일(100)의 관통공(210)이 형성되고, 지표면(3)과 함께 거동하도록 설치된 침하판(200);

   상기 중심파일(100)을 덮어 보호하도록, 상기 침하판(200)의 관통공(210) 상측에 설치된 보호관(300);

   침하층(2)의 침하에 따른 상기 중심파일(100)에 대한 상기 침하판(200)의 상하방향 상대거동을 측정하도록 형성된 측정부(400);를 포함하고,

   상기 보호관(300)은

   상기 침하판(200)에 설치된 기초관(310);

   상기 기초관(310)의 상부에 연장설치된 연장관(320);을 포함하며,

   상기 중심파일(100)은

   하단이 지반의 부동층(1)에 고정되도록 설치된 고정파일(110);

   상기 고정파일(110)의 상부에 연장설치된 연장파일(120);을

   포함하는 것을 특징으로 하는 지표면 침하량 측정장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 측정부(400)는 상기 중심파일(100)의 측면에 형성된 눈금부(410)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지표면 침하량 측정장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 눈금부(410)는

   노출단부(411a)가 상기 중심파일(100)의 측면에 고정되고, 보호몸통부(411b)가 상기 중심파일(100)의 상단에 착탈가능하게 설치된 줄자(measuring tape)(411)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지표면 침하량 측정장치.
6. 제3항에 있어서,

   상기 측정부(400)는

   상기 침하판(200) 또는 상기 보호관(300)에 설치된 자계 발생부(420);

   상기 중심파일(100)에 상하방향으로 설치됨과 아울러, 상호 이격된 복수의 자계 검출 센서(431)를 구비한 자계 검출부(430);

   상기 복수의 자계 검출 센서(431) 중 자계를 감지하는 신호가 발생하는 경우, 상기 자계 검출부(430)로부터 전송받은 자계 검출 신호에 따라 침하량을 산출하는 마이컴(440);을

   포함하는 것을 특징으로 하는 지표면 침하량 측정장치.
7. 제3항에 있어서,

   상기 중심파일(100)의 외주를 덮어 보호하도록, 상기 침하판(200)의 관통공(210) 하측에 설치된 마찰방지관(130)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지표면 침하량 측정장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 마찰방지관(130)은 주름관(131) 구조인 것을 특징으로 하는 지표면 침하량 측정장치.

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