KR101666204B1 - 지하수 심정 차수장치 - Google Patents

Abstract

지하수 심정 차수장치가 개시된다. 본 발명은 벤토나이트를 차수재로 사용하여 지하수 심정의 오염을 방지할 수 있는 지하수 심정 차수장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 지하수 심정 차수장치는 암반층까지 굴착 삽입된 케이싱; 및 상기 케이싱 내부에 밀착하여 상기 케이싱보다 깊게 삽입되고, 내부공간을 구비하도록 일정한 두께로 이루어지며, 상기 내부공간에 유입홀을 통하여 내부로 유입된 물을 흡수하여 팽창하는 차수제가 구비된 차수파이프:를 포함하고, 상기 차수파이프의 외피는 망사형으로 이루어지고, 상기 차수제가 팽창하면서 상기 케이싱과의 공극이 채워져 차수한다.

Description

지하수 심정 차수장치 {water cutoff apparatus for ground well}

본 발명은 지하수 심정 차수장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 벤토나이트를 차수재로 사용하여 지하수 심정의 오염을 방지할 수 있는 지하수 심정 차수장치에 관한 것이다.

일반적으로, 최근, 산업 발달과 함께 환경오염이 심각해지고 그에 따른 청결한 음용수에 대한 수요가 증가 되면서 지표수로부터 오염되지 않은 지하수 개발에 많은 자금과 시간을 투자하고 있다. 또한, 무분별한 지하수의 개발로 전국의 지하수가 심각하게 오염되어 가고 있는 상황에서 정부는 지하수의 수질 보존 및 오염방지를 위한 지하수법을 공포하여 지하수의 오염을 방지하고자 각고의 노력을 기울이고 있지만, 실제 현장에서는 잘 지켜지지 않고 있는 실정이다. 이는 지하수 개발 시 관정 및 지하수의 오염방지를 위한 쉽고 정확한 공법의 부재와 작업자의 지하수 오염방지에 대한 안이한 인식 등에 기초한다.

지하수 심정 차수장치가 설치되는 지층은 토사층, 경계층, 암반층으로 나누어 도시하였으나, 실제 지층은 표토층, 자갈층, 혼합석층, 마사층, 풍화암층, 연암층, 보통암층, 경암층 등으로 구분될 수 있다.

종래에는 지하수 개발시 일차로 직경이 큰 굴착비트를 착정기에 설치하여 굴진해 내려가다가 암반층에 도달하게 되면 외측 케이싱을 설치하여 심정 내부로 토사가 붕괴하는 것과 지하수로 오염수가 흐르는 것을 막은 다음, 굴착비트를 직경이 작은 것으로 교체하여 재차 암반층까지 굴착하여 내측 케이싱을 설치한 다음 개발하고자 하는 지점까지 굴착하였다. 이때 외측 케이싱과 내측 케이싱의 사이에 몰탈을 타설하여 외측 케이싱과 내측 캐이싱이 암반층과 만나는 지점을 통해 오염수가 지하수로 흘러들어 오는 것을 막도록 하고 있다. 내측 케이싱의 안쪽으로 연결관에 의해 서로 연결된 관체를 설치하여 지하수를 사용하고 있다.

그러나, 종래기술에 의한 지하수 심정 차수장치는 외측 캐이싱과 내측 캐이싱 사이의 좁은 공간에 시멘트 몰탈을 이용하여 지상의 오염된 물이 지하수로 유입되는 것을 방지하기 위한 작업공정이 복잡하고, 외측 캐이싱을 설치해야 됨으로 경제적으로 비용이 많이 들어가는 이유로 인하여 작업자들은 정부에서 지정한 지하수법에 맞게 작업을 수행하지 않고 있어 지하수가 오염되는 큰 요인이 되고 있다. 즉, 지하수법에 의하여 외측 캐이싱을 암반층까지 정확하게 설치하였는지와 외측 캐이싱과 내측 캐이싱 사이에 빠짐 없이 몰탈이 설치되었는지 검사가 힘든 이유로 작업자는 눈에 보이는 부분에만 시멘트 몰탈 시공을 함으로써, 암반층 상부에 있는 경계층으로 유입되는 오염된 지표수는 방치하게 되어 완전한 관정의 오염방지는 요원한 실정이다.

상기와 같은 문제점들을 개선하고자 노력하고 있으나, 모두 암반층 상부에 시멘트 몰탈을 주입하는 방식이어서 지형에 따라 깊은 암반층 상부까지 좁은 내외측 케이싱 간극을 통하여 시멘트 몰탈을 주입하기 어렵고 외측케이싱이 접한 암반층 공간부가 시멘트 몰탈로 완벽하게 밀폐되었는지도 알 수 없다는 근본적인 한계가 있어왔다. 특히, 고압팽창튜브를 이용하여 그라우팅액을 받쳐주기 위한 차폐관체를 지하 심정 벽체에 밀착시키는 방법과 감시용 카메라를 상기 고압팽창튜브 상하단에 설치하여 차폐관체에 그라우팅액의 누설을 감시할 수 있는 수단 등이 개시되어 있으나 관정 오염방지란 목적달성을 위한 장치가 너무 복잡하여 제대로 실현하기 어려우며 경제성의 문제점도 있었다.

등록특허 0706667

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 케이싱을 암반층까지 굴착하여 삽입하고 케이싱 내부에 차수제를 구비한 차수파이프를 삽입하여 신속하고 저렴한 비용으로 차수가 가능한 지하수 심정 차수장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명은, 암반층까지 굴착 삽입된 케이싱; 및 상기 케이싱 내부에 밀착하여 상기 케이싱보다 깊게 삽입되고, 내부공간을 구비하도록 일정한 두께로 이루어지며, 상기 내부공간에 유입홀을 통하여 내부로 유입된 물을 흡수하여 팽창하는 차수제가 구비된 차수파이프:를 포함하고, 상기 차수파이프의 외피는 망사형으로 이루어지고, 상기 차수제가 팽창하면서 상기 케이싱과의 공극이 채워져 차수할 수 있다.

바람직하게는, 상기 차수파이프는, 물이 유입되는 유입홀이 구비된 내피; 및 상기 내피와 함께 상기 내부공간을 형성하고, 상기 차수제를 공급할 수 있도록 공급홀을 구비하며, 망사형으로 이루어진 외피;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 차수파이프는 일정 높이마다 수평 칸막이가 고정 설치되어 복수개의 층으로 이루어지고, 각 층마다 상기 유입홀과 공급홀이 구비된다.

바람직하게는, 상기 차수파이프는 일정각도마다 수직 칸막이가 설치되어, 상기 수직 칸막이와 상기 수평 칸막이에 의해 분할되는 복수개의 차수파이프 셀로 이루어지고, 상기 차수파이프 셀마다 상기 유입홀과 공급홀이 구비된다.

바람직하게는, 상기 공급홀은 상기 차수파이프 셀의 중간 이상의 높이에 구비된다.

바람직하게는, 상기 수직 칸막이는 90도 각도마다 구비될 수 있다.

바람직하게는, 상기 차수제는 벤토나이트를 적용할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 본 발명은 암반층까지 케이싱을 설치하고 그 내부에 암반층 일부까지 차수파이프를 내리면 차수제인 벤토나이트가 물과 반응하여 공극들을 메움으로써 차수하게 되는 효과가 있다.

(2) 본 발명은 케이싱을 굴착 삽입하고 그 케이싱 내부에 차수파이프를 삽입하여 차수하는 구성이기 때문에 그라우팅을 위한 다른 케이싱을 또 굴착할 필요가 없어 매우 시공성이 뛰어난 효과를 제공한다.

(3) 본 발명에 의한 지하수 심정 차수장치는 외측 케이싱과 차수제를 규정대로 설치하지 않는 경우가 많았고 지하수 오염의 원인이 되게 되었는데, 기존 시공의 단점을 보완하여 벤토나이트 셀은 설치 확인이 가능하여 규정에 의한 시공을 하게 됨으로 지하수 오염방지에 크게 기여할 수 있다.

(4) 본 발명은 내부 케이싱과 암반층 사이에서 암반이 떨어져 나오는 것을 벤토나이트 셀로 방지함으로 지하수 수질을 지속해서 양호하게 유지할 수 있는 동시에 지하수 심정에 설치된 심정펌프의 훼손을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 지하수 심정 차수장치의 일부 구성요소인 차수파이프의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 지하수 심정 차수장치의 일부 구성요소인 차수파이프 셀의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 지하수 심정 차수장치의 일부 구성요소인 차수파이프 셀의 전후 사시도이다.
도 4는 본 발명에 의한 본 발명에 의한 지하수 심정 차수장치의 차수파이프 셀의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 지하수 심정 차수장치가 설치된 상태의 단면도이다.

상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 지하수 심정 차수장치는 케이싱(20)과 차수파이프(1)를 포함한다.

상기 케이싱(20)은, 도 5를 참고하면, 암반층까지 굴착 삽입된다. 상기 케이싱(20)으로는 백강관과 같은 중공금속관부재를 적용할 수 있다. 물론 상기 케이싱(20) 삽입 전 드릴을 사용하여 암반층인 연암층(120)의 있는 지점까지 굴착하게 된다. 즉 드릴을 사용하여 토사층(100), 풍화암층(110)을 굴착하고, 마지막으로 연암층(120)을 굴착한다. 연암층 드릴이 닿으면 굴착을 멈춘다.

상기 케이싱(20)은 굴착된 심정으로부터 드릴을 제거한 다음, 심정에 박히게 된다. 상기 케이싱(20)은 상기 연암층(120)까지 박히되, 일부가 더 삽입되도록 하는 것이 바람직하다.

통상, 상기 케이싱(20)을 박은 다음, 그 케이싱(20) 외부에 흙막이를 또 박고 그라우팅을 하게 되는 것이 일반적이나 본 발명에서는 이를 적용하지 아니한다.

상기 차수파이프(1)는 상기 케이싱(20) 내부에 밀착하여 상기 케이싱(20)보다 깊게 삽입되고, 내부공간을 구비하도록 일정한 두께로 이루어지며, 상기 내부공간에 유입홀(12a)을 통하여 내부로 유입된 물을 흡수하여 팽창하는 차수제가 구비된다.

상기 차수파이프(1)의 외피(11)는 망사형 또는 망체형 으로 이루어지고, 상기 차수제가 팽창하면서 상기 케이싱(20)과의 공극이 채워져 차수하게 된다.

상기 차수파이프(1)는, 도 1 내지 도 5를 참고하면, 물이 유입되는 유입홀(12a)이 구비된 내피(12)와, 상기 내피(12)와 함께 상기 내부공간을 형성하고, 상기 차수제를 공급할 수 있도록 공급홀(11a)을 구비하며, 망사형으로 이루어진 외피(11)를 포함한다.

상기 차수파이프(1)는 일정 높이마다 수평 칸막이(13)가 고정 설치되어 복수개의 층으로 이루어지고, 각 층마다 상기 유입홀(12a)과 공급홀(11a)이 구비된다.

상기 차수파이프(1)는 일정각도마다 수직 칸막이(14)가 설치되어, 상기 수직 칸막이(14)와 상기 수평 칸막이(13)에 의해 분할되는 복수개의 차수파이프 셀(10)로 이루어지고, 상기 차수파이프 셀(10)마다 상기 유입홀(12a)과 공급홀(11a)이 구비된다.

상기 공급홀(11a)은 상기 차수파이프 셀(10)의 중간 이상의 높이에 구비되는 바, 거의 상단에 이르도록 한다. 상기 수직 칸막이(14)는 90도 각도마다 구비된다.

상기 차수제는 벤토나이트(30)를 적용한다.

상기 벤토나이트(30)는 점토의 일종. 화산암 또는 응회암의 유리질이 변질한 것으로, 물과의 친화력이 강하며, 물에 담그면 물을 흡수하여 부피가 팽창하면서 젤리 모양으로 전환될 수 있다.

도 1 내지 도 4를 참고하면, 상기 차수파이프(1)는 복수개의 셀(10)로 구성되어 있는 것을 볼 수 있다. 상기 셀(10)은 일정한 두께를 가지고 내부에 상기 벤토나이트(30)를 구비할 수 있도록 내부공간을 갖는다.

상기 셀(10)은 내피(12), 외피(11), 그리고 수평, 수직 칸막이(13,14)로 구성된다.

상기 내피(12)는 원통형 파이프의 90도 각도 정도를 이루는 호형으로 이루어져 있다. 상기 내피(12)는 스테인리스 스틸과 같은 강재로 이루어질 수 있고 중앙에는 물이 유입될 수 있도록 상기 유입홀(12a)이 형성되어 있다. 상기 유입홀(12a)로 물이 유입되어 상기 벤토나이트(30)와 반응하게 된다. 상기 유입홀(12a)에도 망사부재(12b)가 설치되어 물 이외의 이물질이 유입되는 것을 방지한다.

상기 외피(11)는 상기 내피(12)와 마찬가지로 원통형 파이프의 90도 각도 정도를 이루는 호형으로 이루어진다. 물론 상기 외피(11)는 상기 내피(12)보다는 그 크기가 상대적으로 크게 형성된다. 상기 외피(11)는 전술한 바와 같이 망사형으로 이루어져 있다. 상기 외피(11) 재질로는 스테인리스 스틸 망(20mesh)이 바람직하다.

상기 외피(11)의 도 3 및 도 4를 참고하면, 상기 외피(11)의 상단 부근에 상기 공급홀(11a)이 형성되어 있다. 상기 공급홀(11a)을 통해 상기 벤토나이트(30)를 공급하게 된다. 따라서 상기 벤토나이트(30)는 상기 공급홀(11a)의 하단 높이까지 공급한다.

상기 외피(11)와 상기 내피(12) 사이의 내부 공간은 수평, 수직 칸막이(13,14)에 의해 구성된다. 상기 수평 칸막이(13)는 상기 외피(11)와 내피(12) 상하부를 밀폐하게 되고, 상기 수직 칸막이(14)는 상기 외피(11)와 상기 내피(12) 양측면을 밀폐하게 된다. 상기 수평, 수직 칸막이(13,14)는 상기 내피(12)와 마찬가지로 스테인리스 스틸을 적용한다.

여기서, 도 1을 참고하면, 상기 셀(10)은 일정 높이를 갖고 90도 각도의 호형을 기본으로 제작하였는데, 그 외에도 다양한 각도로 제작할 수 있음은 물론이다. 더불어 상기 셀(10)을 링 형태로 만들어 연속적으로 쌓아 상기 차수파이프(1)를 구성할 수도 있다.

또, 상기 차수파이프(1) 자체를 일체형으로 구성할 수도 있다. 즉 상기 내피(12)와 외피(11)를 파이프 형태로 제작하고, 상기 수평 칸막이(13)를 링 형태로 만들에 일정 높이마다 설치한 다음, 상기 수직 칸막이들(14)을 90도마다 배치함으로써 차수파이프(1)를 완성할 수 있다. 물론 상기 유입홀(12a)과 공급홀(11a)은 상기 외피(11)와 내피(12) 제작시 설계된 바에 따라 각각 형성하도록 한다.

본 발명에 의한 지하수 심정 차수장치는 다음과 같이 작업이 이루어진다.

먼저 기존방식대로 드릴로 암반층(120)까지 굴착을 시작한다. 암반층에 드릴이 이르게 되면 드릴을 심정으로부터 제거, 분리한다.

굴착된 상기 심정에 상기 케이싱(20)을 박아 넣는다. 상기 케이싱(20)의 하단은 상기 암반층인 연암층(120)의 일부까지 박히도록 박아 넣는다.

상술한 일체형 차수파이프(1)의 경우에는 현장에서 벤토나이트(30)를 상기 공급홀(11a)을 통하여 상기 차수파이프(1) 내부 공간으로 공급하고, 상기 심정으로 상기 차수파이프(1)를 하강시켜 삽입한다. 이때 상기 차수파이프(1) 상단에 스테인리스 스틸 와이어를 연결하여 서서히 하강시킨다.

상기 차수파이프(1)의 외경은 상기 케이싱(20)의 내경보다 작게 제작되었기 때문에 매우 용이하게 상기 심정으로 삽입된다. 그 결과, 상기 심정의 지하수가 상기 유입홀(12a)을 통하여 상기 차수파이프(1) 내부 공간으로 유입되고, 그 내부의 상기 벤토나이트(30)와 반응하게 된다.

상기 차수파이프(1)의 벤토나이트(30)는 유입된 물과 반응하여 물을 흡수, 팽창하면서 젤리 형태로 변형되고, 그 결과 상기 차수파이프 외피(11)와 상기 케이싱(20) 사이의 공극을 메우게 된다.

상기 차수파이프(1)를 셀(10) 형태로 현장에 반입한 경우에도, 상기 차수파이프(1)로 조립한 다음, 상기 심정의 케이싱(20) 내부로 하강시키면 동일한 결과를 얻게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

1 : 차수파이프
10 : 셀 11 : 외피
12 : 내피 13 : 수직 칸막이
14 : 수평 칸막이 20 : 케이싱
30 : 벤토 나이트 100 : 토사층
110 : 풍화암층 120 : 연암층

Claims (8)

1. 암반층까지 굴착 삽입된 케이싱; 및
   상기 케이싱 내부에 밀착하여 상기 케이싱보다 깊게 삽입되고, 내부공간을 구비하도록 일정한 두께로 이루어지며, 상기 내부공간에 유입홀을 통하여 내부로 유입된 물을 흡수하여 팽창하는 차수제가 구비된 차수파이프:
   를 포함하고,
   상기 차수파이프의 외피는 망사형으로 이루어지고, 상기 차수제가 팽창하면서 상기 케이싱과의 공극이 채워져 차수하고,
   상기 차수파이프는,
   물이 유입되는 유입홀이 구비된 내피;
   상기 내피와 함께 상기 내부공간을 형성하고, 상기 차수제를 공급할 수 있도록 공급홀을 구비하며, 망사형으로 이루어진 외피;
   를 포함하며,
   상기 차수파이프는 일정 높이마다 수평 칸막이가 고정 설치되어 복수개의 층으로 이루어지고, 각 층마다 상기 유입홀과 공급홀이 구비되되, 상기 공급홀은 상기 차수파이프 셀의 중간 이상의 높이에 구비되며,
   상기 차수파이프는 일정각도마다 수직 칸막이가 설치되어, 상기 수직 칸막이와 상기 수평 칸막이에 의해 분할되는 복수개의 차수파이프 셀로 이루어지고, 상기 차수파이프 셀마다 상기 유입홀과 공급홀이 구비된 것을 특징으로 하는 지하수 심정 차수장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 수직 칸막이는 90도 각도마다 구비된 것을 특징으로 하는 지하수 심정 차수장치.
7. 제1항 또는 제6항에 있어서,
   상기 차수제는 벤토나이트인 것을 특징으로 하는 지하수 심정 차수장치.
8. 삭제

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