KR101219468B1 - 지중경사계 및 지하수위계 겸용 계측장비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중경사계 측정 및 지하수위계 측정이 한곳에서 가능하도록 한 지중경사계 및 지하수위계 겸용 계측장비에 관한 것이다. 본 발명의 계측장비는 복수개의 센서 파이프와, 이들을 연결하기 위한 이음커플링 및 최하단의 센서 파이프 하부에 연결되는 마감갭으로 구성되되, 센서 파이프는 ABS 재질로 이루어지는 파이프에 지하수 유입이 자유롭도록 다수개의 배수공(Hole)이 설치되며, 흙입자에 의한 배수공 막힘 방지를 위해 격자망 및 필터망을 파이프 외주면을 둘러싸는 보호관에 의해 고정 설치하여 지중속에 매립한 다음 파이프 내부에 경사 센서 또는 수위 센서를 삽입하여 지중 경사도 또는 지하수의 수위를 한곳에서 측정 가능하도록 구성된다. 따라서, 본 발명은 지하수위계 단독이나 지중경사계 겸용으로 사용 가능하여 한곳에서 지중경사 및 지하수위를 모두 계측할 수 있어 경비절감의 효과를 제공한다.

Description

지중경사계 및 지하수위계 겸용 계측장비{A measuring instrument used both as a inclinometer and a water level meter}

본 발명은 지중경사 및 지하수위를 한곳에서 계측 가능하도록 구성된 지중경사계 및 지하수위계 겸용 계측장비에 관한 것이다.

일반적으로 도로, 교량, 항만 및 댐 등의 토목 관련 공사에서 지반의 거동, 풍력, 진동 등의 영향으로 발생하는 각종 구조물 및 지반의 경사 변위량을 계측하고 관리하는 것은 매우 필요하다.

토목 계측은 연약 지반의 침하 및 거동 정도에 대해 정확하게 예측 관리하도록 하여 시공 시 공사 구간의 정보를 정확히 알 수 있게 함으로써 안정된 시공이 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.

토목 분야에서의 지중 변위는 크게 수평 변위와 수직 변위로 나눌 수가 있는데 현재는 지반의 침하 등을 수직 변위계로서 계측하고, 지반의 측방으로의 이동은 수평 변위계에 의해서 각각 계측되도록 하고 있다.

그리고 지반이 기우는 경사 변위량을 측정하는 방법으로는 흔히 측정 케이블 끝에 경사 센서가 달린 프로브(Probe)를 경사계관에 삽입시켜 경사 센서를 통해 측정하는 방식을 주로 사용하고 있다.

흙막이 공사 구간과 연약 지반 개량 지역의 성토 구간에서 지반의 침하와 지하수위 변화를 확인하기 위해 지하 수위계를 설치하고 있다.

도 1은 종래의 지중 경사계를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이 현재 주로 사용하는 지중 경사계(100)는 복수개의 센서 파이프(110)들이 수직으로 연속 연결되도록 하는 구성이다.

이때, 센서 파이프(110)는 중공을 갖는 파이프(111)로 형성되되, 외주면에는 90°간격을 두고 4개의 삽입돌기(111a)가 형성되고, 그 대향되는 내주면에는 안내홈(111b)이 형성되어, 그 안내홈(111b)을 따라 경사 센서(미도시)가 파이프(111) 내부로 삽입 이동되도록 한다.

복수개의 센서 파이프(110)는 연결구(120)를 통해 상호 견고히 수직으로 연속 연결되는 구조를 가진다.

최하부에 매설되는 센서 파이프(110)의 하부는 덮개(130)에 의해 마감되도록 한다.

여기서, 지중 경사계(100)를 설치하기 위해서는, 측정지반에 천공된 홀 내부로 지중 경사계(100)를 매설한 후, 천공 홀 내부로 그라우팅을 하고, 양생기간을 거치게 된다. 그런 후, 양생이 완료되면 경사 센서를 센서 파이프(110)의 파이프(111) 내부로 삽입하여 설치하게 된다.

파이프(111) 내에 삽입 설치된 경사 센서에 의해서 지중 변위의 발생에 따른 경사도가 측정되고, 경사 센서에 연결된 케이블을 통해 이를 전기적인 신호로 체크하여 지상에서 판독기를 통해 판독하게 된다.

도 2는 종래의 지하 수위계를 도시한 것이다.

도시된 바와 같이 현재 주로 사용하는 지하 수위계(200)는 그 재질이 PVC 또는 PE 등의 관체로 이루어지는 수위계관(210) 상에 다수개의 배수공(211)을 소정 간격으로 형성하고, 그 내면에 부직포 등으로 이루어지는 토사유입방지수단(212)을 형성하여 지하에 수직으로 매립고정한다.

수위계관(210)들은 연결구(220)를 이용하여 연결하게 되고, 최하부의 수위계관(210) 하부는 덮개(230)에 의해 마감되는 구조를 갖는다.

그러면 지하수가 다수개의 배수공(211)을 통해 수위계관(210)의 내면에 부착된 부직포와 같은 토사유입방지수단(212)을 경유하여 내부로 유입되고, 수위센서(미도시)에 의해 유입된 지하수의 수위를 측정하게 된다.

하지만, 종래에는 도심지 굴착시 흙막이(가시설) 이면에 지중경사계 및 지하수위계를 따로 설치하여 계측을 실시함으로써 이중 설치에 따른 공사비용이 증대하였다.

또한, 기존 지하수위계의 관내에 필터재 삽입에 따른 구멍 막힘 문제가 있어 정확한 계측이 어려우며, 지하수위계 사용시 기준(원하는 측정 위치) 심도내 측정이 불가하다.

그리고, 천공 후 관 삽입시 지하 수압으로 인한 부력발생을 방지하기 위해 관내에 물을 채워 관을 침하시켜야 하며, 강성 부족으로 인한 제품 취성파괴의 문제들이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 지중경사 및 지하수위를 한곳에서 측정 가능하도록 하며, 지하수 유입이 자유롭도록 하고 구멍이 막히지 않도록 토사유입을 관 밖에서 방지하여 정확한 계측이 가능하도록 한 지중경사계 및 지하수위계 겸용 계측장비를 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지중경사계 및 지하수위계 겸용 계측장비는, 경사센서나 수위센서를 내부에 수용하여 지중 경사도나 지하수위를 계측하기 위한 복수개의 센서 파이프와, 상기 센서 파이프들을 수직으로 연속 연결하는 이음커플링, 및 상기 연결된 센서 파이프들의 최하단에 연결되는 마감캡을 포함하며, 상기 센서 파이프는, 내부가 관통된 원형으로 형성되되, 내주면에는 일정한 간격으로 안내홈이 형성되고, 외주면에는 다수개의 배수공이 형성되는 파이프, 및 상기 파이프의 외면에 차례로 설치되어 배수공을 통해 토사유입을 방지하고 지하수의 원활한 유입을 유도하기 위한 격자망과 필터망을 구비함을 특징으로 한다.

본 발명의 지중경사계 및 지하수위계 겸용 계측장비는, ABS관 표면에 격자망을 설치하여 구멍 막힘과 원활한 물 유입을 유도함으로써, 흙입자에 의한 구멍 막힘을 방지할 수 있게 된다.

또한, 관내 필터재 삽입 대신 바깥쪽에 격자망과 필터망을 설치한 후 보호관을 둘러싸서 고정함으로써 지중경사계 해당 심도 내에서도 지하수위계를 사용하여 계측할 수 있게 된다.

그리고, 관표면 홀(Hole)을 통해 지하수가 유입되어 부력 미발생으로 지반의 지하수를 쉽게 측정할 수 있으며, 원하는 방향에 위치고정재를 사용하여 축조정이 가능하며, 고강도 ABS재질을 사용으로 강성을 높여 쉽게 파괴되지 않게 된다.

도 1은 종래의 지중경사계를 나타낸 도면,
도 2는 종래의 지하수위계를 나타낸 도면,
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 지중경사계 및 지하수위계 겸용 계측장비를 나타내는 사시도,
도 5는 도 4의 A-A′단면을 나타내는 도면,
도 6은 도 4 계측장비의 사용 상태를 나타내는 도면.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 지중경사계 및 지하수위계 겸용 계측장비를 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4의 A-A´단면도이다.

도시한 바와 같이 본 발명의 계측장비는 복수개의 센서 파이프(310)들이 수직으로 연속 연결되도록 하는 구성이다.

이때, 센서 파이프(310)는 내부가 관통된 원형의 파이프(311)로 형성되되, 파이프(311) 외주면에는 90°간격을 두고 4개의 삽입돌기(311a)가 형성되고, 그 대향되는 내주면에는 안내홈(311b)이 형성된다. 파이프(311)는 토사의 압력에도 변형이 방지되고 지중에서의 부식이 방지될 수 있는 재질을 사용하는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 ABS(Arcylonitrile Butadien styren)로 제작된다.

파이프(311)에는 다수개의 배수공(312)을 소정 간격으로 형성한다.

그리고 파이프(311)의 외주면에 형성된 삽입돌기(311a)들 사이면에는 배수공(312)을 통해 토사가 유입되는 것을 방지하도록 격자망(313)과 필터망(314)이 설치된다.

격자망(313)과 필터망(314)이 설치된 파이프(311)의 외주면은 보호관(315)으로 둘러싸서 격자망(313)과 필터망(314)이 파이프(311)에 고정되도록 한다. 보호관(315)에는 파이프(311)와 마찬가지로 다수개의 배수공(315a)이 소정 간격으로 형성되게 된다.

복수개의 센서 파이프(310)는 설치장소에 따라 연결 사용할 수 있도록 센서 파이프(310)의 외경치수와 동일치수의 내경을 갖는 이음커플링(320)을 끼움결합식으로 결합하여 리벳(321)을 사용하여 리벳팅 방법에 의하여 고정사용토록 한다.

센서 파이프(310)의 하부에는 이물질의 유입을 방지할 수 있도록 마감캡(330)이 결합되되, 리벳이나 볼트 등의 고정수단(331)을 사용하여 고정하게 된다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명에 따른 지중경사계 및 지하수위계 겸용 계측장치는 우선 본 발명의 센서 파이프(310)가 삽입될 수 있는 직경과 필요로 하는 깊이로 지하 굴착 작업을 수행하여 홀을 형성한다.

이와 함께 복수개로 준비한 센서 파이프(310)들을 이음커플링(320)을 이용하여 원하는 높이가 되도록 연결한다.

이때 최하단의 센서 파이프(310) 하부는 마감캡(330)에 의해서 내부로 이물질 유입이 방지되도록 한다.

센서 파이프(310)들 외주면에는 도 4와 같이 격자망(313)과 필터망(314)에 의해서 토립자를 차단하고 배수공(312)으로 지하수가 원활하게 유입되도록 한다.

이러한 본 발명의 계측장치를 굴착 홀에 수직의 방향으로 삽입하게 되면 복수개의 센서 파이프(310)들은 수직으로 직렬 배열되는 상태가 된다.

이렇게 지하에 본 발명의 계측장치를 매설시켜 고정시킨 상태에서, 센서 파이프(310)를 경사계관으로 사용하고자 할 경우에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 파이프(311) 내주면에 일정한 간격으로 형성된 안내홈(311b)을 따라 경사센서(미도시)를 장착한 프로브(400)가 삽입되도록 하여 지중 경사도를 측정하도록 한다.

즉, 프로브(400)에는 통상 상부와 하부측 외주면에 스프링 롤러(410)가 구비되도록 하여 파이프(311)에 형성한 안내홈(311b)을 따라 이동하도록 프로브(400)가 센서 파이프(310)에 삽입되도록 하는 것이다.

따라서 프로브(400)는 스프링 롤러(410)를 통해 센서 파이프(310)의 내주면과 밀착되어 있으므로 지중 수평 변위의 발생과 동시에 센서 파이프(310)가 경사지면서 그 내부의 프로브(400)에 결합된 경사 센서(미도시)에 의해서 경사도가 측정되고, 이를 전기적인 신호로 체크하여 지상에서 판독기를 통해 판독하게 된다.

그리고, 센서 파이프(310)를 지하의 수위 측정을 위해 수위계관으로 사용코자 할 경우에는, 센서 파이프(310) 내부에 삽입된 경사센서를 밖으로 인출한 후 수위센서를 삽입하여 센서 파이프(310)상에 부착된 필터망(314)과 격자망(313)을 경유해 배수공(312)을 통해 파이프(311) 내부로 유입된 지하수의 수위를 측정하는 것이다.

지하수 수위 측정시에는 지반의 지하수가 센서 파이프(310) 내부에 고여 지반의 지하수를 쉽게 측정할 수 있다.

이처럼, 지중경사계, 지하수위를 한곳에서 측정 가능하게 되어 이중설치에 따른 공사비용을 절감할 수 있게 된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것으로 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

310 : 센서 파이프 311 : 파이프
312 : 배수공 313 : 격자망
314 : 필터망 315 : 보호관
320 : 이음커플링 330 : 마감캡

Claims (5)

1. 경사센서나 수위센서를 내부에 수용하여 지중 경사도나 지하수위를 계측하기 위한 복수개의 센서 파이프;
   상기 센서 파이프들을 수직으로 연속 연결하는 이음커플링; 및
   상기 연결된 센서 파이프들의 최하단에 연결되는 마감캡을 포함하며,
   상기 센서 파이프는,
   내부가 관통된 원형으로 형성되되, 내주면에는 일정한 간격으로 안내홈이 형성되고, 외주면에는 다수개의 배수공이 형성되는 파이프; 및
   상기 파이프의 외면에 차례로 설치되어 배수공을 통해 토사유입을 방지하고 지하수의 원활한 유입을 유도하기 위한 격자망과 필터망을 구비하고,
   상기 파이프의 안내홈에 대향되는 외주면에는 삽입돌기가 형성되되, 그 삽입돌기들 사이면에는 격자망과 필터망이 파이프의 외면을 둘러싸는 다수개의 배수공이 형성된 보호관에 의해 고정 설치됨을 특징으로 하는 지중경사계 및 지하수위계 겸용 계측장비.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 이음커플링과 마감캡은 리벳이나 볼트를 통해 파이프에 고정 결합됨을 특징으로 하는 지중경사계 및 지하수위계 겸용 계측장비.
4. 제 1항에 있어서, 상기 파이프의 안내홈을 따라 경사센서를 장착한 프로브가 삽입되도록 하여, 상기 센서 파이프를 경사계관으로 사용토록 함을 특징으로 하는 지중경사계 및 지하수위계 겸용 계측장비.
5. 제 1항에 있어서, 상기 센서 파이프 내부에 수위센서를 삽입하여 상기 필터망과 격자망을 경유해 배수공을 통해 파이프 내부로 유입된 지하수의 수위를 측정하는 수위계관으로 사용토록 함을 특징으로 하는 지중경사계 및 지하수위계 겸용 계측장비.

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