KR101371046B1 - 지반침하 측정장치 및 그것의 재설치방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 포장구조체의 하부에서 발생한 지반침하를 측정할 수 있고 침하된 지반에 대한 보강공사를 실시한 후에도 설치되어 있는 기존의 장치에 의해 지반침하를 계속적으로 감시하기에 적합한 구조의 지반침하 측정장치를 제공하는 것이다. 본 발명은, 통형상으로 상하로 관통되어 상측개방구와 하측개방구를 구비한 내부관통공이 형성된 외부케이스와, 상기 상측개방구를 개폐하는 덮개와, 상기 외부케이스의 하측의 지반에 놓이는 중량체와, 상기 내부관통공에 설치되어 상기 중량체의 하강량을 측정하는 지반침하계측기를 포함하되, 상기 지반침하계측기는 상기 내부관통공으로부터 외부로 반출가능하도록 상기 내부관통공 내의 설정위치에 설치되고, 상기 지반침하계측기는 상기 중량체와 상기 지반침하계측기 사이의 거리를 자유롭게 조절하여 설치할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

지반침하 측정장치 및 그것의 재설치방법 {MEASUREMENT DEVICE OF THE GROUND SETTLEMENT AND REINSTALLING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 지반침하 측정장치 및 그것의 재설치방법에 관한 것으로, 지면을 덮는 포장구조체에 설치되어 지반의 침하를 감지할 수 있고, 지반의 침하를 감지한 경우 내부관통공을 통하여 침하된 지반을 보강 후 재설치함으로써 지반침하를 계속적으로 감지할 수 있는 지반침하 측정장치 및 그것의 재설치방법에 관한 것이다.

일반적으로 지반은 여러 원인으로 인하여 침하가 발생할 수 있으며, 지반침하가 발생할 수 있는 장소에서 토목공사, 건축물의 시공을 행할 때 많은 어려움이 따르고 있다.

특히, 토목공사나 건축물이 완공된 후에는 지하수 등의 원인에 의해 지반의 침하가 발생할 수 있는 바, 그러한 지반침하를 조기에 발견하고 신속히 보강하는 것은 구조물의 안전을 유지하고 더 큰 피해를 막기 위하여 매우 중요한 일이다. 따라서, 지반침하를 측정하는 다양한 방식의 장치가 개발되고 있다.

도 1은 한국등록실용신안공보 제20-0373187호에 기재된 것으로서, 지반침하를 측정하는 장치의 일예를 도시하고 있다.

도 1을 참조하면, 침하판(6)을 표토층과 수평을 이루도록 설치하고 침하봉(2)을 침하판(6)의 상부면 중앙부에 형성된 안착구(3)에 안착시키며, 성토한 상부에 주름 형상의 보호관(1)을 설치하고, 상기 주름 형상의 보호관(1)의 측면에 지지대(4)를 다수개 설치하고 있다. 상기와 같이 구성한 후, 상기 침하봉(2)에 새겨진 눈금(6)을 읽어 연약지반의 침하 정도를 측정할 수 있다.

그러나, 상기와 같은 지반침하 측정장치를 콘크리트로 형성된 지면의 포장구조체에 매설하여 사용하는 경우, 하측에서 지반침하가 발생하면 침하가 발생된 부분의 보강작업을 위해 철거해야 하고, 보강작업이 이루어진 부분에 상기 지반침하 측정장치를 설치하기 위해서는 그 설치를 위한 별도의 설치공사가 필요하게 된다.

또한, 상기와 같은 지반침하 측정장치는 지반의 침하를 관리자가 육안으로 관측하는 방식이므로 넓은 면적에 대한 관리에 많은 노력이 필요하고 갑작스런 침하발생시에 신속한 대응이 어려워 구조물의 붕괴 등의 위험이 따르게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 콘크리트 바닥 등 포장구조체의 하부에서 발생한 지반침하를 측정할 수 있고 침하된 지반에 대한 보강공사를 실시한 후에도 설치되어 있는 기존의 장치를 재설치하여 지반침하를 계속적으로 감시하기에 적합한 구조의 지반침하 측정장치 및 그것의 재설치방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 통형상으로 상하로 관통되어 상측개방구와 하측개방구를 구비한 내부관통공이 형성된 외부케이스와, 상기 상측개방구를 개폐하는 덮개와, 상기 외부케이스의 하측의 지반에 놓이기 위한 중량체와, 상기 내부관통공에 설치되어 상기 중량체의 하강량을 측정하는 지반침하계측기를 포함하되, 상기 지반침하계측기는 상기 내부관통공으로부터 외부로 반출가능하도록 상기 내부관통공 내의 설정위치에 설치되고, 상기 지반침하계측기는 상기 중량체와 상기 지반침하계측기 사이의 거리를 자유롭게 조절하여 설치할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에서 외부케이스는, 상기 덮개가 상기 상측개방구를 폐쇄한 상태에서, 상기 지반침하계측기가 설치된 위치에서부터 그 이상의 높이에 해당하는 부분이 모두 밀폐됨으로써 상기 하측개방구로부터 수위가 상승하여 상기 지반침하계측기 침수되는 것이 저지되는 것을 다른 특징으로 한다.

또한, 상기 지반침하계측기는 상기 중량체에 일단이 결합된 측정선을 포함하고, 상기 측정선이 풀리는 길이를 측정하여 상기 중량체의 하강량을 측정하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

한편, 다른 관점에서 본 발명은 지반과, 상기 지반의 상면을 포장(鋪裝)한 포장구조체와, 통형상으로 상하로 관통되어 상기 상측개방구와 하측개방구를 구비한 내부관통공이 형성되되 상기 상측개방구가 상기 포장구조체의 표면에서 개방되고 상기 하측개방구는 상기 지반을 향해 개방되도록 상기 포장구조체 내에 고정되어 있는 외부케이스와, 상기 상측개방구를 개폐하는 덮개와, 상기 내부관통공으로부터 하측방향으로 내려져 안착됨으로써 지반의 침하와 함께 하강하는 중량체와, 상기 내부관통공에 설치되어 상기 중량체의 하강량을 측정하는 지반침하계측기를 포함하되, 상기 지반침하계측기 및 상기 중량체는 상기 내부관통공으로부터 외부로 반출가능한 상태로 설치되고, 상기 지반침하계측기는 상기 중량체에 일단이 결합된 측정선을 포함하여 상기 측정선이 풀리는 길이를 측정함으로써 상기 중량체의 하강량을 측정하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 덮개가 상기 상측개방구를 폐쇄한 상태에서 상기 외부케이스는, 상기 하측개방구를 제외한 나머지 부분이 밀폐되어 상기 하측개방구로부터 수위가 상승하는 것이 저지되는 것을 다른 특징으로 한다.

한편, 또 다른 관점에서 본 발명은 전술한 지반침하 측정장치를 이용하여 침하된 지반을 보수하고 상기 지반침하 측정장치를 재설치하는 방법에 있어서, 상기 중량체가 하강하여 지반침하계측기가 침하량을 계측하는 1단계; 상기 1단계 후, 상기 덮개가 제거되고 상기 지반침하계측기 및 상기 중량체가 외부로 반출되는 2단계; 상기 2단계후, 상기 내부관통공을 통해 지반침하가 발생한 침하발생공간에 보강재가 충진되는 3단계; 및 상기 3단계 후, 상기 지반침하계측기 및 상기 중량체가 상기 내부관통공 내에 재설치되는 4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성 중 3단계에서 상기 보강재의 충진 후, 기둥형상체를 상기 내부관통공을 통해 하측으로 가압하여 보강재를 밀어내고 상기 기둥형상체가 침하되어 있는 지반에 접촉하도록 설치하는 기둥형상체설치과정과, 상기 보강재가 설정된 강도로 경화된 후, 상기 기둥형상체를 제거하는 기둥형상체제거과정을 포함하고, 상기 4단계에서 상기 중량체는 상기 기둥형상체가 제거된 공간을 통해 상기 침하된 지반에 내려져 설치되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

한편, 또 다른 관점에서 본 발명은 지반과, 상기 지반의 상면을 포장(鋪裝)한 포장구조체와, 통형상으로 상하로 관통되어 상측개방구와 하측개방구를 구비한 내부관통공이 형성되되 상기 상측개방구가 상기 포장구조체의 표면에서 개방되고 상기 하측개방구는 상기 지반을 향해 개방되도록 상기 포장구조체내에 고정되어 있는 외부케이스와, 상기 상측개방구를 개폐하는 덮개와, 상기 내부관통공으로부터 하측방향으로 내려져 안착됨으로써 지반의 침하와 함께 하강하는 중량체와, 상기 중량체에 일단이 결합된 측정선과, 상기 내부관통공에 설치되어 상기 측정선이 풀리는 길이를 측정하는 지반침하계측기를 포함하되, 상기 지반침하계측기는 상기 측정선이 감기는 측정풀리와, 상기 측정풀리의 회전량을 감지하는 회전량감지센서를 포함하여 상기 회전량에 의해 상기 측정선이 풀리는 상기 길이를 측정하고, 상기 중량체가 상기 측정선을 하측방향으로 당기는 부하가 작용하지 않는 경우에는 상기 측정풀리를 그 반대방향으로 회전시키는 부하를 작용시키는 측정선긴장장치를 더 포함하며, 상기 지반침하계측기 및 상기 중량체는 상기 내부관통공으로부터 외부로 반출가능한 상태로 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 구성에서 측정선긴장장치는 상기 측정풀리의 회전축에 축결합된 감속기와, 상기 감속기로부터 감속된 회전력을 전달받도록 축결합된 보조풀리와, 상기 보조풀리에 감기는 보조권취선과, 상기 중량체가 하강시 상기 측정풀리를 회전시키는 방향과는 반대의 회전이 상기 측정풀리에 발생하도록 상기 보조권취선의 일단에 매달려 중력에 의한 하강력이 발생하는 보조무게추를 더 포함함으로써, 상기 중량체가 상기 측정선을 하측방향으로 당기는 부하가 작용하지 않는 경우에는 상기 보조무게추가 상기 측정풀리를 회전시키는 부하가 상기 보조권취선에 작용하도록 한 것을 다른 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 지반침하 측정장치 및 그것이 설치된 구조는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 본 발명은 도로, 건물의 기초바닥면 등 지반을 포장하여 형성된 포장구조체에 매입되는 상태로 설치되어 포장구조체 하측의 지반의 침하를 용이하게 감지할 수 있다.

둘째, 본 발명은 외부케이스의 내부관통공으로부터 중량체와 지반침하계측기를 외부로 반출할 수 있고 내부관통공을 통한 보강재의 주입이 가능하므로 지반침하가 발생한 침하발생공간의 보강이 매우 용이하게 이루어질 수 있다. 이는 침하가 발생한 부분의 상부에 있는 큰크리트 포장구조물을 보링(Boring)하여 제거하는 기존의 복잡한 작업없이 침하부분의 보강작업이 간단히 이루어질 수 있음을 의미한다.

셋째, 본 발명은 침하발생공간을 보강재로 충진하여 보강한 후, 외부로 반출하였던 중량체와 지반침하계측기를 재설치할 수 있고, 그 설치가 간편하므로 침하가 발생하더라도 내부장치의 훼손없이 지속적으로 재사용이 가능하다.

넷째, 본 발명은 지반침하계측기가 위치한 위치 이상에서 외부케이스가 밀폐될 수 있으므로 하측개방구를 통해 지하수의 수위가 상승하더라도 수위상승을 저지시키게 되므로 지반침하계측기의 침수를 방지하고 양호한 작동상태를 계속 유지할 수 있다.

다섯째, 본 발명은 측정선긴장장치를 포함함으로써 측정선이 당기지 않는 무부하상태에서 중량체가 측정선을 당긴 길이보다 측정풀리가 가속력에 의해 더 회전하는 것을 방지한다. 또한, 지반의 융기가 발생하여 중량체가 상승하는 경우에는 측정풀리의 회전을 반대로 발생시키므로 지반이 융기되는 상태를 측정할 수 있다.

도 1은 종래의 지반침하 측정장치의 구성설명도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지반침하 측정장치의 분해사시도
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지반침하 측정장치가 설치된 상태의 단면구성도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지반침하 측정장치가 포장된 도로 등의 바닥면에 설치된 상태도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지반침하 측정장치가 설치된 상태 및 지반침하가 발생된 상태를 도시하는 상태도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지반침하 측정장치가 설치된 상태에서 내부관통공으로부터 중량체 및 지반침하계측기가 외부로 반출된 상태를 도시하는 설명도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지반침하 측정장치가 설치된 상태에서 내부관통공을 통해 보강재가 침하발생공간에 투입되는 상태를 도시하는 설명도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지반침하 측정장치가 설치된 상태에서 보강재가 침하발생공간에 투입된 후, 기둥형상체가 설치된 상태를 도시하는 설명도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 지반침하 측정장치가 설치된 상태에서 보강재에 의한 보강작업이 완료된 후, 중량체 및 지반침하계측기가 재설치된 상태를 도시하는 설명도
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 지반침하 측정장치가 설치된 상태에서 침하발생공간을 지반과 함께 침하가 발생하는 재료로 충진한 경우의 중량체 및 지반침하계측기가 재설치된 상태를 도시하는 설명도
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지반침하 측정장치의 설치상태를 도시하는 단면구성도
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지반침하 측정장치가 설치된 상태 및 지반침하가 발생된 상태를 도시하는 상태도
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지반침하 측정장치가 설치된 상태에서 지반의 융기가 발생된 상태를 도시하는 상태도

본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지반침하 측정장치의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지반침하 측정장치가 설치된 상태의 단면구성도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 지반침하 측정장치는, 통형상으로 상하로 관통되어 상측개방구(14)와 하측개방구(15)를 구비한 내부관통공(16)이 형성된 외부케이스(10)와, 상기 상측개방구(14)를 개폐하는 덮개(20)와, 상기 외부케이스(10)의 하측의 지반에 놓이는 중량체(30)와, 상기 내부관통공(16)에 설치되어 상기 중량체(30)의 하강량을 측정하는 지반침하계측기(40)를 포함한다.

상기 외부케이스(10)는 통형상, 가장 바람직하게는 원통형상으로 이루어져 상측과 하측에 각각 상측개방구(14)와 하측개방구(15)가 형성된 내부관통공(16)이 형성된다. 상기 내부관통공(16)에 지반침하계측기(40)가 설치됨으로써 외력으로부터 보호될 수 있으며, 내부관통공(16)은 하측의 지반(60)의 침하가 발생하는 경우, 지반(60)을 보강하는 보강재(63)를 투입하는 통로역할을 하므로 하측의 지반(60)을 향해 하측개방구(15)가 개방되어 있다.

상기 외부케이스(10)는 상측개방구(14)를 덮개(20)를 덮어 밀폐시킬 수 있도록 상부의 내주면에 나선(18)이 형성되어 덮개(20)의 나선과 결합될 수 있다. 외부케이스(10)의 상단테두리에는 오링(24)이 삽입되는 오링안착홈(13)이 형성되고 오링(24)이 삽입됨으로써 덮개(20)와의 사이에 기밀상태를 형성시킨다.

상기 덮개(20)는 외부케이스(10)의 상부내주면에 형성된 나선(18)과 나선결합되는 것으로서, 나선결합을 풀어 외부케이스(10)로부터 분리하면 외부케이스(10)의 상측개방구(14)를 개방시킬 수 있다. 외부케이스(10)에 덮개(20)가 결합된 상태에서 덮개(20)는 상면이 외부에 노출됨으로써 콘크리트 타설된 바닥면과 같은 도로 등의 바닥면을 형성하게 된다.

덮개(20)의 상면에는 공구삽입홈(22)이 형성되어 외부케이스(10)의 상측개방구(14)를 개방 및 폐쇄하기 위한 회전조작이 가능하다.

한편, 상기 중량체(30)는 콘크리트 또는 아스팔트에 의한 포장구조체(50)에 본 지반침하 측정장치가 설치된 경우, 포장구조체(50) 하측의 지반(60)에 내려두어 지반침하를 측정하기 위한 것이다. 중량체(30)를 지반(60)에 접촉하도록 내려둔 상태에서 지반침하가 발생하면 중량체(30)가 그것에 결합되어 있는 측정선(43)과 함께 하강할 것이므로 측정선(43)이 풀려나간 길이를 지반침하계측기(40)가 측정할 수 있다.

상기 지반침하계측기(40)는 중량체(30)와 함께 풀려나가는 측정선(43)의 길이차를 측정하기 위한 것으로서, 상기 내부관통공(16)으로부터 반출가능하도록 상기 내부관통공(16) 내의 설정위치에 설치된다.

지반침하계측기(40)는 측정선(43)이 감기는 측정풀리(42)와, 풀리의 회전량을 감지하는 회전량감지센서(45)와, 측정풀리(42)와 회전량감지센서(45)를 지지하는 프레임(41)으로 구성된다.

상기 측정풀리(42)에는 측정선(43)이 감겨 있고 회전축(48)을 중심으로 외측면에 자석, 반사판 등의 감지보조수단(44)이 일정간격으로 둘레 전체에 다수 설치되고, 회전축(48)을 중심으로 측정풀리(42)가 회전하는 경우, 회전량감지센서(45)가 일정간격으로 설치된 상기 자석, 반사판 등의 감지갯수를 카운트하여 회전량을 산출한다. 상기 회전량에 따라 측정선(43)의 풀려나간 길이를 산출할 수 있다.

회전량감지센서(45)는 측정풀리(42)의 일측에서 감지보조수단(44)을 마주한 상태로 프레임(41)에 고정설치된다. 감지보조수단(44)이 자석인 경우, 자력을 감지할 수 있는 자력감지수단을 포함하고, 감지보조수단(44)이 반사판인 경우에는 발광부와 수광부를 구비하여 반사판에서 반사되는 반사광의 광도변화를 카운트하여 측정풀리(42)의 회전량을 산출한다.

상기 프레임(41)은 측정풀리(42)의 회전축을 지지하는 지지대(46)와 지지대(46)를 하측에 받치는 베이스프레임(47)을 포함하고, 베이스프레임(47)은 중간은 관통공을 형성하여 그 하부에 설치되는 중량체(30)와 연결되는 측정선(43)이 통과할 수 있도록 한다. 또한, 측정풀리(42)에 감겨있는 측정선(43)이 베이스프레임(47)의 중심부에서 이동하도록 가이드롤러(49)가 설치되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 중량체(30)가 지반침하계측기(40)의 측정풀리(42)로부터 풀려 중량체(30)가 하측의 지반(60)에 내려둔 상태에서 초기화하여 회전량감지센서(45)가 측정선(43)이 풀려나가는 길이를 측정할 수 있다. 이는 본 발명의 지반침하 측정장치의 설치시, 상기 지반침하계측기(40)는 상기 중량체(30)가 지반(60)에 놓이게 되는 깊이에 따라 측정선(43)을 풀어 설치할 수 있게 하는 것이므로, 지반(60)과 지반침하계측기(40)의 설치위치 사이의 간격에 따라 자유롭게 조절되어 중량체(30)가 설치될 수 있다.

한편, 외부케이스(10)는 덮개(20)가 상측개방구(14)를 폐쇄한 상태에서 지반침하계측기(40)가 설치된 위치에서부터 그 이상의 높이에 해당하는 부분이 모두 밀폐된다. 즉, 지반침하계측기(40)가 설치된 높이 이상에 있는 통신케이블삽입공(19) 등이 기밀을 유지하도록 패킹(19a)이 설치되어 있다. 이는 내부의 공기가 빠져나가지 못하도록 하여 하측개방구(15)로부터 수위가 상승하더라도 수위상승이 내부공기의 압력으로 저지되도록 함으로써 지반침하계측기(40)의 침수를 방지하기 위함이다.

외부케이스(10)의 통신케이블삽입공(19)은 회전량감지센서(45)에 연결되는 통신케이블(45a)이 관리서버(70)에 연결되도록 통과하는 부분으로서, 통신케이블(45a)의 주위는 패킹(19a)에 의해 통신케이블삽입공(19)을 막아 기밀을 유지하도록 설치된다. 통신케이블(45a)은 통신케이블삽입공(19) 내에서 연결단자에 의해 분리 및 연결이 가능하도록 설치되고 포장구조물(50) 내에서 보호파이프(53) 내부를 지나고 있다.

외부케이스(10)에는 지반침하계측기(40)가 걸림되어 걸림턱의 역할을 하도록 걸림볼트(17)가 설치된다. 걸림볼트(17)는 걸림볼트결합공으로부터 탈착이 가능하고 설치시에는 외부케이스(10)의 내면에서 약간 돌출된 상태가 되어 지반침하계측기(40)의 프레임(41)이 걸린 상태로 위치가 유지될 수 있다.

지반침하계측기(40)를 내부관통공(16)의 소정위치에 설치하기 위하여 상기 걸림볼트(17)에 의하지 않고 외부케이스(10), 덮개(20)에서 다양한 고정방식에 의해 설치가 가능할 것이다.

한편, 외부케이스(10)의 외면에는 콘크리트 내에 매설시 상측 또는 하측방향으로의 움직임이 방지되도록 경사면(11,12)이 형성된다. 본 실시예에서는 외부케이스(10)가 원통형상으로 형성됨으로써 외면의 상부와 하부에는 각각 상단과 하단으로 갈수록 직경이 점차 작아지는 테이퍼경사면(11,12)이 형성되어 있다. 이에 따라, 콘크리트 포장구조물에 외부케이스(10)가 매설되는 경우, 상기 테이퍼경사면(11,12)에 의해 외력을 받더라도 상측과 하측으로 이동하지 않고 포장구조물(50)과 견고한 결합상태를 유지한다.

도 4는 본 발명의 지반침하 측정장치가 포장된 도로 등의 바닥면(53)에 설치된 상태를 도시하고 있다. 포장된 바닥면(53)에는 다수의 지반침하 측정장치가 설치되어 있고, 덮개(20)가 덮인 상태에서는 바닥면(53)과 동일한 높이를 유지하여 차량의 통행 등에 지장이 없도록 설치된다.

다수의 지반침하 측정장치에서는 회전량감지센서(45)가 감지한 신호가 통신케이블(45a)을 통해 관리서버(70)로 전송된다. 상기 통신케이블(45a)에 의한 신호의 유선전송방식은 무선전송방식으로 변경하는 것도 가능하다.

다음은 본 발명의 실시예에 따른 지반침하 측정장치의 작용 및 그것을 활용하여 지반(60)을 보수하고 재설치하는 방법에 대하여 설명한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 지반침하 측정장치는 지반(60)의 상면을 포장(鋪裝)하여 형성된 포장구조체(50)에 매설되는 형식으로 설치된다. 외부케이스(10)는 상측개방구(14)가 상기 포장구조체(50)의 표면에서 개방되도록 상기 내부관통공(16)이 수직으로 포장구조체(50) 내에 고정된다.

내부관통공(16)에는 걸림턱을 형성하는 걸림볼트(17)에 걸린 상태로 지반침하계측기(40)가 내부의 소정높이에 안착되고, 필요에 따라 내부관통공(16)으로부터 들어 올려 반출할 수 있도록 설치된다. 지반침하계측기(40)가 설치된 위치 이상에서는 덮개(20)를 폐쇄하는 경우 밀폐된 공간을 형성하므로 하측개방구(15)로부터 지하수의 수위가 상승하여 차오르더라도 밀폐된 내부의 공기압력에 의해 더 이상 수위가 상승하지 못하고 지반침하계측기(40)의 침수는 방지될 수 있다.

중량체(30)는 지반침하계측기(40)에 감기는 측정선(43)의 일단이 연결된 상태에서 내부관통공(16)으로부터 외부케이스(10)의 하측으로 내려져 안착되어 지반(60)이 침하하면 지반(60)과 함께 하강하게 된다. 만일 지반(60) 상에 자갈 등 포장자재가 깔려 있는 상태라면 그 포장자재 상에 중량체(30)를 내려둠으로써 지반(60) 침하시 포장자재도 침하될 것이므로 중량체(30)가 함께 하강할 수 있다. 상기 중량체(30)는 지반침하계측기(40)를 외부로 반출하는 경우 지반침하계측기(40)와 함께 내부관통공(16)을 통하여 외부로 반출될 수있다.

도 5에서는 포장구조체(50)의 하부에서 지반(60)의 침하가 발생한 상태를 도시하고 있다. 그 상태는 지반(60)의 침하와 함께 중량체(30)도 하강하게 되므로 중량체(30)는 측정선(43)을 당기면서 하강하여 지반침하계측기(40)의 측정풀리(42)를 회전시킨다. 이에 따라, 회전량감지센서(45)가 측정풀리(42)의 중심축의 둘레에 설치된 감지보조수단(44)인 자석 또는 반사판의 선회량을 감지하게 되므로 측정풀리(42)의 회전량을 감지할 수 있고, 감지신호는 관리서버(70)로 전송되어 측정선(43)이 풀린 길이와 중량체(30)의 하강량을 산출할 수 있다.

중량체(30)의 하강량이 설정치 이상인 경우에는 도 6과 같이, 덮개(20)를 제거한 후, 통신케이블(45a)을 통신케이블삽입공(19)으로부터 분리시키고 중량체(30)와 지반침하계측기(40)를 내부관통공(16)으로부터 외부로 반출한다. 또한, 작업에 방해될 수 있는 걸림볼트(17) 등은 걸림볼트결합공의 내부로 더 밀어넣어 돌출된 부분이 발생하지 않도록 한다.

중량체(30)와 지반침하계측기(40)가 반출된 내부관통공(16)은 지반(60)이 침하되어 발생한 침하발생공간(61)과 연통되어 있다.

도 7은 중량체(30)와 지반침하계측기(40)가 반출된 내부관통공(16)을 통해 침하발생공간(61)에 콘크리트 보강재(63)를 충진시켜 보수하는 상태를 도시한 것이다.

그러한 보강작업에 있어서는 별도의 보강재주입장치(81)가 사용되고 있다. 상기 보강재주입장치(81)는 유압 또는 공압실린더(83)에 의해 가압판(84)이 내부의 보강재(63)를 가압하여 내부관통공(16)으로 밀어 넣을 수 있도록 설치된다. 보강재주입장치(81)의 출구와 내부관통공(16)의 상측개방구(14)는 보강재주입호스(86)에 의해 연결되고, 상기 보강재주입호스(86)는 그 선단에서 외부케이스(10)의 상부 내주면에 형성되어 있는 나선(18)과 나선결합될 수 있도록 체결나선(87)이 형성되어 견고한 연결이 가능하다.

보강재주입호스(86)와 외부케이스(10)의 연결이 완료되면, 보강재주입장치(81)의 상측에 형성된 공급구(82)를 통해 보강재(63)가 보강재주입장치(81) 내부로 공급된다. 이 후, 유압 또는 공압실린더(83)를 작동시켜 보강재(63)를 가압하고, 가압된 보강재(63)은 보강재주입호스(86)와 외부케이스(10)의 내부관통공(61)을 거쳐 침하발생공간(61)에 충진된다. 그러한 작업과정에서는 별도의 고무마개 등을 준비하여 통신케이블삽입공(19), 걸림볼트결합공 등을 막아 보강재가 침투하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

외부케이스(10)의 하단까지 콘크리트가 타설된 후에는 도 8과 같이 외부케이스(10)의 내부관통공(16)을 통하여, 기둥형상체(85)를 삽입하여 하측으로 가압한다. 이에 따라, 상기 기둥형상체(85)가 보강재(63)를 밀어내면서 하강하여 끝단이 지반(60)에 접촉할 수 있다.

상기 기둥형상체(85)가 목재, 금속 등인 경우에는 보강용 콘크리트가 완전히 경화되지 않고 붕괴되지 않을 정도로 경화된 상태가 되는 설정시간 경과 후 제거하도록 하고, 스티로폼 등 열 또는 반응물질에 의해 용융 또는 기화되어 제거될 수 있는 기둥형상체(85)인 경우에는 보강용 콘크리트가 완전히 경화된 상태에서 제거한다. 상기 기둥형상체(85)가 목재, 금속 등인 경우라 하더라도 표면에 별도의 피복물질에 의해 보강용 콘크리트와 기둥형상체(85)가 직접 접합되지 않도록 구성한 경우에는 보강용 콘크리트가 완전히 경화된 후, 제거할 수 있을 것이다.

기둥형상체(85)가 제거된 이후에는 걸림볼트(17)를 돌려 돌출시키고 중량체(30)와 지반침하계측기(40)를 내부관통공(16)에 삽입하여 안착시키며, 통신케이블삽입공(19)에 통신케이블(45a)을 꽂아 연결시킨다. 중량체(30)는 기둥형상체(85)가 보강용 콘크리트 내에 형성한 통로를 따라 지반(60)까지 내려둘 수 있다.

이 후, 덮개(20)가 상측개방구(14)를 덮어 재설치가 완료되며, 관리서버(70)는 측정풀리(42)의 회전이 발생하는지를 회전량감지센서(45)에 의해 감지하여 보강된 지반(60)의 재침하가 발생하는지 감시하게 된다.

침하발생공간(61)에 보강된 콘크리트 보강재(63)의 하측에서 다시 지반(60)의 침하가 발생하는 경우에도 전술한 과정을 통하여 지반(60)을 다시 보강하고 본 실시예의 중량체(30) 및 지반침하계측기(40)를 재설치할 수 있다.

도 10은 지반침하가 발생한 침하발생공간(61)에 충진되는 보강재(63)가 자갈, 모래 등이어서 그 하측의 지반(60)과 함께 침하될 수 있는 물질인 경우를 도시하고 있다.

그러한, 경우에는 전술한 기둥형상체(85)의 사용은 불필요하며, 재설치되는 중량체(30)는 보강재(63)의 상측에 내려둠으로써 설치를 완료할 수 있다.

이후, 보강재(63) 하부의 지반(60)에서 침하가 발생하면 보강재(63)도 함께 침하될 것이므로 중량체(30)가 하강하여 침하정도의 측정이 가능하다.

전술한 본 발명을 도로, 건물의 기초바닥면 등 지반(60)을 포장하여 형성된 포장구조체(50)에 매입하여 설치하는 경우, 포장구조체(50) 하측의 지반(60)의 침하를 용이하게 감지할 수 있음과 아울러, 외부케이스(10)의 내부관통공(16)으로부터 중량체(30)와 지반침하계측기(40)를 외부로 반출한 후, 내부관통공(16)을 통한 보강재(63)의 주입이 가능하므로 지반침하가 발생한 침하발생공간(61)의 보강이 매우 용이하게 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명은 침하발생공간(61)을 보강재(63)로 충진하여 보강한 후, 외부로 반출하였던 중량체(30)와 지반침하계측기(40)를 재설치할 수 있고, 그 설치가 간편하므로 침하가 발생하더라도 내부장치의 훼손없이 지속적으로 재사용이 가능하다.

또한, 본 발명은 지반침하계측기(40)가 위치한 위치 이상에서 외부케이스(10)가 밀폐될 수 있으므로 하측개방구(15)를 통해 지하수의 수위가 상승하더라도 수위상승을 저지시키게 되어 지반침하계측기(40)의 침수를 방지하고 양호한 작동상태를 계속 유지할 수 있다.

다음은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지반침하 측정장치와 그 설치구조를 설명한다.

도 11을 참조하면, 본 실시예의 지반침하 측정장치는 측정선긴장치를 더 포함한다.

상기 측정선긴장장치(90)는 상기 중량체(30)가 상기 측정선(43)을 하측방향으로 당기는 부하가 작용하지 않는 경우에는 상기 측정풀리(42)를 그 반대방향으로 회전시키는 부하를 작용시키는 부분이다. 그러한 작용을 위해 측정선긴장장치(90)는 측정풀리(42)의 회전축(48)에 축결합된 감속기(91)와, 상기 감속기(91)로부터 감속된 회전력을 전달받도록 축결합된 보조풀리(93)와, 상기 보조풀리(93)에 감기는 보조권취선(94)과, 상기 중량체(30)가 하강시 측정풀리(42)를 회전시키는 방향과는 반대의 회전이 측정풀리(42)에 발생하도록 보조권취선(94)의 일단에 매달려 중력에 의한 하강력이 발생하는 보조무게추(96)를 더 포함한다.

상기 감속기(91)는 측정풀리(42)의 회전축(48)과 축결합되어 회전력을 전달받고, 내부의 다수의 감속기어(91a)에 의해 감속되어 회전력이 출력된다. 출력되는 회전력은 보조풀리(93)가 전달받고 있으나, 반대로 보조풀리(93)의 회전력은 증속되어 상기 회전축(48)이 전달받게 된다.

상기 보조풀리(93)에는 보조권취선(94)이 감김으로써 권취되거나 풀릴 수 있으며, 보조권취선(94)의 일단에는 보조무게추(96)가 결합되어 매달린 상태로 설치된다.

본 실시예에서 측정풀리(42)의 회전축(48)의 회전은 회전축(48)에 직결된 로터리엔코드(45′)에 의해 회전축(48)의 회전량을 측정한다.

도 12는 전술한 실시예의 지반침하 측정장치가 지반(60)의 상면을 포장(鋪裝)한 포장구조체(50)에 설치된 상태에서, 지반(60)의 침하가 발생한 상태를 도시하고 있다.

지반(60)의 침하가 발생하면, 중량체(30)가 하강하면서 측정풀리(42)를 당겨 회전시키게 되므로 측정풀리(42)의 회전축(48)이 회전하여 로터리엔코더(45′)가 회전량을 측정한다. 이에 따라, 로터리엔코더(45′)의 회전량에 관한 정보를 전달받은 관리서버(70)는 지반침하량을 산출하게 된다.

한편, 지반(60)의 침하 시 하강하는 중량체(30)에 의해 회전하는 측정풀리(42)는 회전가속도에 의해 풀리는 측정선(43)의 길이보다 더 풀리게 될 수 있으나, 측정선긴장장치(90)에 의해 측정선(43)의 과도한 풀림이 방지된다. 즉, 측정선긴장장치(90)의 보조무게추(96)가 중력에 의해 보조권취선(94)을 당기고 보조권취선(94)은 보조풀리(93)을 회전시키되, 측정풀리(42)가 감속기(91)에 의해 전달하는 회전방향과는 반대의 회전이 발생하도록 보조권취선(94)이 당겨지고 있다.

도 12와 같이, 지반(60)이 침하한 후, 중량체(30)가 하강을 멈춤으로써 중량체가 더 이상 측정풀리(42)를 당기지 않고 측정선(43)이 느슨한 상태에서, 보조무게추(96)가 중력방향으로 당기는 힘이 보조풀리(93)에 작용하고 있고 보조풀리(93)는 감속기(91)를 통해 반대의 회전력을 작용시켜 측정선(43)이 당기지 않는 무부하상태에서 측정풀리(42)가 가속력에 의해 더 회전하는 것을 방지하게 된다.

상기 감속기(91)는 측정선(43)이 풀리거나 감기는 길이에 비해 보조권취선(94)의 감기거나 풀리는 길이를 소정 비율로 줄임으로써 보조권취선(94) 및 보조무게추(96)가 장치의 케이스(47′) 내에 장착될 수 있도록 하고 있다.

한편, 도 13은 전술한 실시예의 지반침하 측정장치가 지반(60)의 상면을 포장(鋪裝)한 포장구조체(50)에 설치된 상태에서, 지반(60)의 융기가 발생한 상태를 도시하고 있다.

지반(60)의 융기에 대하여 중량체(30)의 상승이 보다 명확히 발생할 수 있도록 도 11과 같이 중량체(30)는 외부케이스(10)의 하측에 지반(60)의 토사를 더 파낸 상태로 설치하는 것이 바람직하다. 그렇지 않으면, 지반(60)의 융기 시 중량체와 외부케이스(10)가 함께 상승하여 중량체(30)의 상승을 명확히 감지하지 못할 수 있다.

도 13을 참조하면, 지반(60)의 융기와 함께 중량체(30)가 상승하여 측정선(43)은 느슨하게 된다. 이 때, 보조무게추(96)가 중력에 의해 하강하여 보조풀리(93)를 회전시키고, 보조풀리(93)에 의한 회전력은 감속기(91)를 거쳐 측정풀리(42)에 전달된다. 감속기(91)를 거쳐 측정풀리(42)에 전달된 회전력에 의해 측정선(43)이 측정풀리(42)에 감기면서 회전축(48)의 반대방향 회전량이 로터리엔코더(45′)에 의해 감지된다. 감지된 회전량은 관리서버(70)로 전달되고, 관리서버(70)는 측정선(42)의 감긴 길이를 계산하여 지반(60)의 융기량을 산출할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 상기의 실시예는 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 있는 일 실시예에 불과하며, 동업계의 통상의 기술자에 있어서는, 본 발명의 기술적인 사상 내에서 다른 변형된 실시가 가능함은 물론이다.

10; 외부케이스 11,12; 경사면
13; 오링안착홈 14; 상측개방구
15; 하측개방구 16; 내부관통공
17; 걸림볼트 18; 나선
19; 통신케이블삽입공 19a; 패킹
20; 덮개 22; 공구삽입홈
24; 오링 30; 중량체
40; 지반침하계측기 41; 프레임
42; 측정풀리 43; 측정선
44; 감지보조수단 45; 회전량감지센서
45a; 통신케이블 45′; 로터리엔코드
46; 지지대 47,47′; 베이스프레임
48; 회전축 49; 가이드롤러
50; 포장구조체 53; 바닥판
60; 지반 61; 침하발생공간
63; 보강재 70; 관리서버
85; 기둥형상체 90; 측정선긴장장치
91; 감속기 91a; 감속기어
93; 보조풀리 94; 보조권취선
96; 보조무게추

Claims (9)

1. 지반(60)과,
   상기 지반(60)의 상면을 포장(鋪裝)한 포장구조체(50)와,
   통형상으로 상하로 관통되어 상측개방구(14)와 하측개방구(15)를 구비한 내부관통공(16)이 형성되되 상기 상측개방구(14)가 상기 포장구조체(50)의 표면에서 개방되고 상기 하측개방구(15)는 상기 지반(60)을 향해 개방되도록 상기 포장구조체(50) 내에 고정되어 있는 외부케이스(10)와,
   상기 상측개방구(14)를 개폐하는 덮개(20)와,
   상기 내부관통공(16)으로부터 하측방향으로 내려져 안착됨으로써 지반(60)의 침하와 함께 하강하는 중량체(30)와,
   상기 중량체(30)에 일단이 결합된 측정선(43)과,
   상기 내부관통공(16)에 설치되어 상기 측정선(43)이 풀리는 길이를 측정하는 지반침하계측기(40)를 포함하되,
   상기 지반침하계측기(40)는
   상기 측정선(43)이 감기는 측정풀리(42)와, 상기 측정풀리(42)의 회전량을 감지하는 회전량감지센서(45)를 포함하여 상기 회전량에 의해 상기 측정선(43)이 풀리는 상기 길이를 측정하고,
   상기 중량체(30)가 상기 측정선(43)을 하측방향으로 당기지 않아 상기 측정풀리(42)를 회전시키는 부하가 작용하지 않는 상태에서 상기 측정풀리(42)를 그 반대방향으로 회전시키는 부하를 작용시키는 측정선긴장장치(90)를 더 포함하며,
   상기 지반침하계측기(40) 및 상기 중량체(30)는 상기 내부관통공(16)으로부터 외부로 반출가능하도록 상기 외부케이스(10)으로부터 분리되는 상태로 설치되고,
   상기 외부케이스(10)는,
   상기 덮개(20)가 상기 상측개방구(14)를 폐쇄한 상태에서, 상기 지반침하계측기(40)가 설치된 위치에서부터 그 이상의 높이에 해당하는 부분이 모두 밀폐됨으로써 상기 하측개방구(15)로부터 수위가 상승하여 상기 지반침하계측기(40)가 침수되는 것이 저지되는 것이며,
   상기 측정선긴장장치(90)는
   상기 측정풀리(42)의 회전축(48)에 축결합된 감속기(91)와,
   상기 감속기(91)로부터 감속된 회전력을 전달받도록 축결합된 보조풀리(93)와,
   상기 보조풀리(93)에 감기는 보조권취선(94)과,
   상기 중량체(30)가 하강시 상기 측정풀리(42)를 회전시키는 방향과는 반대의 회전이 상기 측정풀리(42)에 발생하도록 상기 보조권취선(94)의 일단에 매달려 중력에 의한 하강력이 발생하는 보조무게추(96)를 더 포함함으로써,
   상기 중량체(30)가 상기 측정선(43)을 하측방향으로 당기는 부하가 작용하지 않는 경우에는 상기 보조무게추(96)가 상기 측정풀리(42)를 회전시키려는 부하가 작용하여 상기 측정선(43)을 긴장시키는 지반침하 측정장치의 설치구조를 이용하여 침하된 지반(60)을 보수하고 지반침하 측정장치를 재설치하는 방법에 있어서,
   상기 중량체(30)가 하강하여 지반침하계측기(40)가 침하량을 계측하는 1단계;
   상기 1단계 후, 상기 덮개(20)가 제거되고 상기 지반침하계측기(40) 및 상기 중량체(30)가 외부로 반출되는 2단계;
   상기 2단계후, 상기 내부관통공(16)을 통해 지반침하가 발생한 침하발생공간(61)에 보강재가 충진되는 3단계;
   상기 3단계 후, 상기 지반침하계측기(40) 및 상기 중량체(30)가 상기 내부관통공(16) 내에 재설치되는 4단계를 포함하되,
   상기 3단계에서 상기 보강재(63)의 충진 후, 기둥형상체(85)를 상기 내부관통공(16)을 통해 하측으로 가압하여 보강재(63)를 밀어내고 상기 기둥형상체(85)가 침하되어 있는 지반(60)에 접촉하도록 설치하는 기둥형상체설치과정과,
   상기 보강재(63)가 설정된 강도로 경화된 후, 상기 기둥형상체(85)를 제거하는 기둥형상체제거과정을 포함하고,
   상기 4단계에서 상기 중량체(30)는 상기 기둥형상체(85)가 제거된 공간을 통해 상기 침하되어 있는 지반(60)에 내려져 설치되는 것을 특징으로 하는 지반침하 측정장치의 재설치방법
2. 통형상으로 상하로 관통되어 상측개방구(14)와 하측개방구(15)를 구비한 내부관통공(16)이 형성되고, 지반의 상면을 포장하는 포장구조체에 매설되기 위한 외부케이스(10)와,
   상기 상측개방구(14)를 개폐하는 덮개(20)와,
   상기 내부관통공(16)으로부터 하측방향으로 내려져 안착됨으로써 지반(60)의 침하와 함께 하강하는 중량체(30)와,
   상기 중량체(30)에 일단이 결합된 측정선(43)과,
   상기 내부관통공(16)에 설치되어 상기 측정선(43)이 풀리는 길이를 측정하는 지반침하계측기(40)를 포함하되,
   상기 지반침하계측기(40)는
   상기 측정선(43)이 감기는 측정풀리(42)와, 상기 측정풀리(42)의 회전량을 감지하는 회전량감지센서(45)를 포함하여 상기 회전량에 의해 상기 측정선(43)이 풀리는 상기 길이를 측정하고,
   상기 중량체(30)가 상기 측정선(43)을 하측방향으로 당기지 않아 상기 측정풀리(42)를 회전시키는 부하가 작용하지 않는 상태에서 상기 측정풀리(42)를 그 반대방향으로 회전시키는 부하를 작용시키는 측정선긴장장치(90)를 더 포함하며,
   상기 지반침하계측기(40) 및 상기 중량체(30)는 상기 내부관통공(16)으로부터 외부로 반출가능하도록 상기 외부케이스(10)으로부터 분리되는 상태로 설치되고,
   상기 외부케이스(10)는,
   상기 덮개(20)가 상기 상측개방구(14)를 폐쇄한 상태에서, 상기 지반침하계측기(40)가 설치된 위치에서부터 그 이상의 높이에 해당하는 부분이 모두 밀폐됨으로써 상기 하측개방구(15)로부터 수위가 상승하여 상기 지반침하계측기(40)가 침수되는 것이 저지되는 것이며,
   상기 측정선긴장장치(90)는
   상기 측정풀리(42)의 회전축(48)에 축결합된 감속기(91)와,
   상기 감속기(91)로부터 감속된 회전력을 전달받도록 축결합된 보조풀리(93)와,
   상기 보조풀리(93)에 감기는 보조권취선(94)과,
   상기 중량체(30)가 하강시 상기 측정풀리(42)를 회전시키는 방향과는 반대의 회전이 상기 측정풀리(42)에 발생하도록 상기 보조권취선(94)의 일단에 매달려 중력에 의한 하강력이 발생하는 보조무게추(96)를 더 포함함으로써,
   상기 중량체(30)가 상기 측정선(43)을 하측방향으로 당기는 부하가 작용하지 않는 경우에는 상기 보조무게추(96)가 상기 측정풀리(42)를 회전시키려는 부하가 작용하여 상기 측정선(43)을 긴장시키는 것을 특징으로 하는 지반침하 측정장치
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