KR20090005961A - 지하수 배수 구조물 및 배수 방법과 지하수 배수 구조물용밸브 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하수 배수 구조물에 관한 것이다. 본 발명은 간단한 구조로 필요시에만 지하수를 배출하는 지하수 배수 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 지하수 배수 구조물은 집수정과, 건축물 기초 하부에 위치하고 지하수가 유입되는 수단과,상기 집수정에 출구가 형성되어 있고 상기 지하수 유입 수단과 상기 집수정 사이에서 지하수 유동 통로를 제공하는 지하수 안내 수단과, 상기 지하수 안내 수단의 출구에 인접 설치되어 상기 지하수 수압이 소정의 크기 이상이 되면 개방되는 밸브 수단으로 구성된다. 이에 따라 지하수에 의한 건축물의 위험을 최소화하면서 동시에 집수정으로 집수되는 지하수의 양을 최소화할 수 있다.

유공관, 집수정, 트렌치, 배수 파이프

Description

지하수 배수 구조물 및 배수 방법과 지하수 배수 구조물용 밸브 장치 {STRUCTURE AND METHOD FOR DRAINING UNDERGROUND WATER, AND VALVE DEVICE THEREOF}

본 발명은 건축물 주위의 지하수를 배수하기 위한 구조물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건축물 주위 지하수가 설계안정수위를 초과하지 않도록 자동적으로 조절하는 지하수 배수 구조물에 관한 것이다.

아파트, 쇼핑몰 등의 대형 건축물 하부에는 지하 주차장과 같은 지하 구조물이 형성되어 있다. 이러한 지하 구조물은 그 주위 지하수에 의한 부력을 받게 되며, 이러한 부력은 일정 크기 이상이 되면 건축물의 안정성을 크게 떨어뜨린다. 이러한 우려는 특히 많은 강수로 인접 하천의 수위가 높아지는 우기에 더욱 커지게 된다. 이러한 지하수에 의한 부력의 위험을 해소하는 방법으로는 앵커법과 배수법이 있다. 앵커법은 지반에 건축물과 강선 등으로 연결되는 앵커를 형성하여 지반과 앵커 사이의 마찰력으로 건축물을 상승시키려는 부력의 영향을 상쇄시키는 방법으로, 이는 비용이 많이 들고 강선이 부식하거나 강도가 낮아지는 등의 문제가 있어 근래에는 배수법으로 대체되고 있다. 배수법은 지하수를 외부로 배출시켜 건축 물 주위의 지하수 수위를 낮춤으로써 부력을 원천적으로 낮추는 방법이다.

이를 위한 배수 시스템에서는 일반적으로 “유공관”이라고 불리는 다공성 관 또는 집수판(드레인보드 drain board)이 건축물 기초 하부의 지반에 설치된다. 지반에서 나오는 지하수는 유공관 또는 집수판 내로 침투하여 통로를 따라 집수정으로 이동한다. 이러한 방식으로 집수정에 모인 물은 펌프에 의해 외부 하수관으로 배수된다.

그런데 이러한 종래의 배수 시스템에서는 건축물에 작용하는 지하수에 의한 양압력(揚壓力)이 건축물을 위협할 정도로 크지 않은 때에도 지하수는 계속해서 유공관을 통해 집수정에 모이므로, 이를 펌프로 계속해서 하수시설로 배수시켜야 한다.

집수정의 지하수를 펌프로 강제 배수는 데에는 전기료, 배수펌프 유지관리비 등 많은 비용이 소요된다. 또한, 이렇게 집수정으로 집수되어 공공의 하수시설로 배수되는 물에 대해서는 지역에 따라서 하수시설 이용료가 부과되기도 한다. 또한, 배수되는 지하수에는 미세토양이 섞여 함께 유출되는데, 그러한 과정이 오랜 기간 계속되면 지반이 연약해져 건축물의 안정성에 심각한 해를 끼칠 수도 있다. 따라서 위와 같은 종래의 배수 시스템은 경제성도 떨어지고 장기적으로 건축물의 안정성이 저하되는 문제점이 있다,

도1은 이러한 문제점을 해결하는 종래의 다른 배수 시스템(10)을 도시한다. 배수 시스템(10)은 침투수 트렌치(12), 유공관(14), 수직연결관(16), 수평연결관(18), 배수통로(22) 집수연직관(24), 구조연직관(26), 및 집수정(28)을 포함한 다.

건축물 주변의 지하수는 침투수 트렌치(12)을 통해 유공관(14) 내로 침투하며, 유공관(14) 내에 고이는 지하수는 유공관(14)과 연이어 통하는 수직연결관(16)을 따라 상승하여 수평연결관(18)을 따라 흘러 집수연직관(24)에 이른다. 집수연직관(24)은 건축물이 부력에 대해 안정을 유지할 수 있는 지하수의 수위에 안전율을 감안하여 설정한 설계안정수위와 동일한 높이의 상단에서 개방되어 있다. 집수연직관(24)의 상단으로부터 흘러 넘치는 지하수는 집수연직관(24)의 외면을 따라 아래로 흘러 내려 배수통로(22)를 따라 집수정(28)에 이르게 된다. 집수정(28)에 모이는 지하수는 펌프에 의해 하수관으로 배수된다. 이러한 배수 시스템(10)에서는 지하수 수위가 설계안정수위를 초과할 때에만 지하수가 배수되므로 배수되는 지하수의 양이 현저히 줄어든다.

한편, 배수시스템(10)에서는 수평연결관(18)의 지하수가 집수 연직관(24) 보다 낮은 위치에 있어서 지하수에 섞여 있는 공기가 지하수의 원활한 흐름을 방해할 수 있다. 이를 방지하기 위해 배수 시스템(10)은 구조연직관(26)을 구비한다. 수평연결관(18)의 지하수에 포집되어 있는 공기가 구조연직관(26)을 통해 외부로 배출되는 것이다. 이로써 수평연결관(18) 내의 지하수는 연속된 유동을 할 수 있다. 구조연직관(26)은 그 개방된 상단부가 집수연직관(24)의 상단부 보다 높아서 급격한 지하수 수위 상승이 있는 경우가 아니면 지하수가 흘러 넘치지 않고 공기 배출 기능 만을 수행하도록 되어 있다.

그런데, 이러한 종래의 배수 시스템(10)에서는 설계안정수위 이상의 높이를 갖는 연직관들이 지하 주차장과 같은 지하 구조물에 수직으로 높게 돌출되고 그 외벽을 따라 지하수가 흐르므로 외관을 해친다. 따라서, 연직관들을 벽이나 기둥에 밀착시켜 설치하고 연직관 주위에 플라스틱 덮개를 설치하기는 하지만, 연직관이 없는 경우와 비교하면 외관은 현저히 훼손될 수 밖에 없다. 또한, 플라스틱 덮개는 차량에 부딪히는 경우 쉽게 파손되기도 한다. 집수연직관을 집수정 내 또는 그 인근에 설치하는 경우에는 배수펌프 설치와 집수정 뚜껑 설치 등 타 공정에 방해가 되기도 한다. 또한 연직관의 상단을 넘쳐 흘러내리고 주차장 바닥의 배수통로를 따라 흐르는 지하수는 지하구조물 내에 습기를 제공하고 악취를 내는 등 위생상 좋지 않다. 특히, 배수 시스템(10)은 지반을 다듬고 트렌치(12)와 유공관(14)을 설치한 후에도 건축물의 기초를 형성하고 다시 지하 구조물의 상당부를 완성한 후에야 설치를 완료할 수 있으므로 설치에 오랜 기간이 걸리고 따라서 제반 비용도 크게 상승하는 문제점이 있다.

본원 발명에서는 지하수 수압이 기준 수압 이상이 되면 개방되는 밸브 수단을 이용하여 이러한 문제점을 간단히 해결한다. 그러나, 이러한 밸브 수단은 상대적으로 작은 지하수 수압 변화에도 신뢰성 있게 개방될 수 있어야 하며, 수밀성이 보장되어야 하는데, 통상의 밸브 장치로는 이러한 요구 조건을 만족하기 어렵다.

본 발명은 상술한 종래의 배수 시스템들의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간단한 구조로 필요시에만 지하수를 배출하는 지하수 배수 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 설치에 적은 공간만이 필요한 지하수 배수 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 설치가 간단하며 설치 작업 기간이 짧은 지하수 배수 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 적은 비용으로 시공할 수 있는 지하수 배수 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 상기 지하수 배수 구조물에 적합한 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이 밖에도 후술하는 본 발명의 설명으로부터 자명한 여러 다른 목적들도 가지고 있다.

상술한 목적을 이루기 위한 본 발명의 지하수 배수 구조물은 집수정과, 건축물 기초 하부에 위치하고 지하수가 유입되는 수단과, 상기 집수정에 출구가 형성되어 있고 상기 지하수 유입 수단과 상기 집수정 사이에서 지하수 유동 통로를 제공하는 지하수 안내 수단과, 상기 지하수 안내 수단의 출구에 인접 설치되어 상기 지 하수 수압이 건축물의 설계안정수위에 상응하는 소정의 기준 수압 이상이 되면 개방되는 밸브 수단으로 구성된다. 상기 유입수단은 지반에 형성된 트렌치와, 트렌치상에 투수성 부재를 개재하여 설치되는 유공관, 드레인보드 등으로 구성할 수 있다. 상기 밸브 수단은 지하수 수압이 기준 수압보다 낮아지면 폐쇄된다. 상기 기준 수압은 밸브 수단의 응답 성능에 따라 단일의 수압으로 정할 수도 있고 일정 범위의 수압으로 정할 수도 있다.

상기 밸브 수단은 밸브와, 지하수 수압 감지 센서와, 밸브의 개폐를 조절하는 액추에이터와, 센서의 수압 신호의 크기에 따라 액추에이터에 밸브 개폐 명령을 내리는 제어부로 구성될 수 있다. 또는 수압의 크기에 따라 개폐되는 기계식 밸브로 구성할 수도 있다.

본 발명의 지하수 배수 구조물은 또한, 건축물의 지하 구조물에 위치하는 집수정, 건축물 기초 하부에 위치하는 유공관, 일단이 유공관에 연결되어 유공관과 동일 평면상에서 연장되고 타단이 집수정 내에 위치하는 연장관, 그리고 연장관 내의 수압이 기준 수압 이상이면 연장관의 상기 타단부를 개방하고 그 미만에서는 연장관의 상기 타단을 폐쇄하는 밸브장치로 구성될 수 있다. 상기 밸브장치는 액추에이터, 상기 액추에이터의 작동에 연동되어 상기 연장관을 개폐하는 밸브, 상기 연장관 내의 수압을 감지하는 수압 센서, 수압 센서의 감지 신호에 따라 상기 액추에이터에 밸브 개폐 명령을 내리는 제어부로 구성될 수도 있고, 수압에 따라 기계적으로 개폐되는 기계식 밸브장치일 수도 있다.

본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명의 지하수 배수 구조물은 건축물의 지 하 구조물에 위치하는 집수정, 건축물 기초 하부에 위치하는 유공관, 상기 유공관 상부의 건축물 기초 콘크리트 내에 매설되고 일단이 상기 집수정 내에 노출되어 출구를 형성하는 수평 연결관, 하단이 상기 유공관과 연결되고 상단은 상기 수평 연결관과 연결된 수직 연결관, 상기 수평 연결관 내의 수압이 기준 수압 이상일 때 상기 출구를 개방하고 그 보다 낮은 때에는 상기 출구를 폐쇄하는 수평 연결관 밸브장치로 구성될 수 있다.

본 발명은 또한 건축물 주변의 지하수 수위를 낮추어 지하수 부력에 의한 건축물의 위험 요소를 최소화하기 위한 지하수 배수 방법의 형태로 구현될 수도 있다. 상기 방법은 건축물 주변의 지하수를 건축물 내부의 유로로 유입시키는 단계, 상기 지하수를 집수정에 출구를 갖고 상기 유로와 평행한 연결관을 통해 집수정으로 배출하는 단계, 그리고 집수정에 모인 물을 외부로 배수시키는 단계로 이루어 진다. 상기 지하수를 집수정으로 배출하는 단계에서는 지하수 수압을 감지하고, 상기 감지된 수압이 기준 수압 이상일 때 상기 연결관의 출구를 개방하고, 그 보다 낮은 수압하에서는 상기 연결관의 출구를 폐쇄시킨다.

본 발명의 배수 구조물은 종래의 배수 시스템과는 달리 건축물의 기초 하부에서의 지하수의 양압력의 변화를 감지하는 센서 및 센서에 의해 감지된 양압력 변화에 대응하여 개폐되는 밸브를 구비한다. 이에 따라 지하수에 의한 건축물의 위험을 최소화하면서 동시에 집수정으로 집수되는 지하수의 양을 최소화 할 수 있다.

또한 종래의 배수 시설물에서 요구되는 수직으로 설치되는 배수 파이프가 본 발명에 따른 배수 구조물에는 필요 없으므로 건축물의 기초 콘크리트 아래 또는 기초 콘크리트 내부에 배수 구조물이 모두 설치될 수 있게 된다. 따라서 건축물의 기초가 충분히 형성된 후에 연직관을 설치해야만 했던 종래 기술과 달리 짧은 공기에 배수 구조물의 설치를 완료할 수 있다.

또한, 지하 공간의 바닥으로부터 수직 배수 파이프가 돌출되는 종래의 배수 구조물에 비해 건축물의 지하공간이 최대로 활용될 수 있으며 외관상 및 위생상으로도 개선되는 효과가 있다.

또한, 종래의 배수 구조물에서는 수직으로 설치되는 배수 파이프의 높이를 조정하거나 변경 시공할 때 공정이 복잡한 반면, 본 발명에 따른 배수 시설물에서는 센서와 관련 장치를 간단하게 조작함으로서 비숙련공도 문제를 쉽게 해결할 수 있다.

또한, 종래의 배수 구조물은 지하 구조물의 깊이가 3층 이상 내려 갈 경우 수직으로 설치되는 배수 파이프를 1개층 또는 2개층 이상까지 바닥면을 뚫고 길게 설치해야 하는 경우도 있어 구조물의 안전에 지장을 초래 할 수도 있다. 본 발명에서는 수직 배수 파이프가 필요하지 않으므로 그러한 위험이 없다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 배수 구조물(110)이 도시되어 있다.

배수 구조물(110)은 유공관(114), 연장관(136), 연장관 밸브(132), 수압 센서(134), 집수정(128), 그리고 집수정에 모인 물을 외부로 배출시키는 배수 수단 (도시 안 됨)으로 구성된다. 연장관(136)은 한 단부가 유공관(114)과 연결되어 지하수가 집수정으로 이동하는 통로를 제공한다. 연장관 밸브(132)는 집수정으로 통하는 연장관(136)의 단부에 설치되어 연장관(136)을 개방하거나 폐쇄시킨다. 수압 센서(134)는 연장관(136)내 수압을 감지하도록 적어도 감지부는 연장관(136) 내에 위치시킨다. 이는 관리나 정비 시에 작업자가 수압 센서(134)에 쉽게 접근할 수 있게 하기 위한 것으로, 필요에 따라서는 수압 센서(134)를 유공관(114) 또는 지하수 수압 측정이 가능한 다른 개소에 설치하는 것도 물론 가능하다.

수압 센서(134)의 감지 신호는 제어부(도시 안됨)로 전송된다. 지하수 수위가 상승하여 수압 신호가 설계안정수위에 상응하는 크기 이상이 되면 제어부는 액츄에이터(도시 안 됨) 작동 명령을 내려 연장관 밸브(132)를 개방시킨다. 지하수 수위가 줄어 들어 수압 신호가 소정 크기 미만이 되면 제어부는 유사한 방식으로 연장관 밸브(132)를 폐쇄시킨다. 연장관 밸브(132) 폐쇄 여부를 판단하는 상기 수압 신호의 크기는 설계안정수위에 상응하는 크기일 수도 있고 그 보다 다소 작은 크기일 수도 있다. 상기 배수 수단의 작동을 연장관 밸브(132)의 개방 및 폐쇄와 관련시킬 수도 있다. 예를 들면, 제어부가 연장관 밸브(132) 개방을 위해 액츄에이터 작동 명령을 내리면 그에 연동하여 배수 펌프가 작동을 시작하게 하고, 연장관 밸브(132) 폐쇄를 위한 명령을 내리면 그에 연동하여 배수 펌프가 작동을 멈추게 할 수 있다.

도3은 유공관 배치의 일례를 도시한 것이다. 유공관(114)은 건축물 기초(140) 하부의 지반에 형성된 트렌치(112) 상에 설치된다. 트렌치(112) 내에는 먼저 모래 자갈등과 같은 투수성 부재(113)가 깔리게 되며, 투수성 부재 위에 부직포로 주위를 둘러싼 유공관(114)이 배치된다. 이에 따라 지반으로부터 지하수가 토출되어 트렌치(112) 내부에 고이면 지하수는 투수성 부재(113) 및 부직포를 지나 유공관(114)내의 구멍을 통해 유공관(114) 내부로 침투 된다. 부직포는 이 때 지하수에 섞인 토사를 걸러 유공관(114) 내로 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다.

도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 지하수 배수 구조물(210)의 단면을 도시한다. 배수 구조물(210)은 유공관의 상부에 연결관이 설치되어 있는 점에서 제1 실시예의 배수 구조물(110)과 차이가 있다.

연결관은 수직 연결관(216)과 수평 연결관(218)으로 구성되어 있다. 수직 연결관(216)은 그 하단이 유공관(214)과 연결되고 상단은 수평 연결관(218)과 연결된다. 유공관(214), 수직 연결관(216), 그리고 수평 연결관(218)은 각각 다수 개가 설치되어 넓은 영역에 걸쳐 서로 연결된 지하수 통로를 형성한다. 수평 연결관(218)에 의해 제공되는 지하수 유동 통로는 집수정(228)까지 연장된다. 집수정(228)으로 연장된 수평 연결관(218) 단부에는 수평 연결관 밸브(232)가 설치된다. 그 단부에 인접한 연결관(218) 상에는 또한 연결관 내부의 수압을 감지하는 수압 센서(234)도 설치된다. 수평 연결관 밸브(232)와 수압 센서(234)의 작동은 제1 실시예의 연장관 밸브(132) 및 수압 센서(134)의 작동과 대등하다.

배수 구조물(210)에서는 부직포 등의 여과 수단에도 불구하고 지하수에 섞여 유공관(214) 내로 흙 등의 이물질이 침투하여 오랜 시간에 걸쳐 유공관(214) 내부에 퇴적되어 유공관(214)을 통한 지하수 유동이 원활하지 않게 되는 경우에도, 지 하수 배출이 원활하게 이루어 질 수 있다. 이는 유공관(214)이 다수의 수직 연결관(216)을 통해 수평 연결관(218)과 연결되어 지하수가 이들 연결관을 통해 자유로이 유동할 수 있기 때문이다. 수직 연결관(216)과 수평 연결관(218)은 건축물의 콘크리트 기초 내부에 매설될 수 있으며, 이러한 경우 별도의 굴토 작업이 필요 없고 또한 건축물 내부의 공간도 차지하지 않게 된다.

수압 센서(234)는 건축물 기초 하부에서의 지하수 수위에 따른 양압력을 감지하기 위한 것이다. 건축물 기초 하부에서의 지하수의 양압력이 증가되면 연결관 내의 지하수의 압력도 증가된다. 따라서, 연결관 내의 지하수의 압력을 측정함으로써 건축물 기초 하부에서의 지하수의 양압력의 변화를 감지하는 것이 가능하다.

예컨대 수압 센서(234)로 부터의 수압 신호는 제어부에서 소정의 기준값과 비교된다. 기준값은 건축물 기초 하부에서의 지하수의 양압력 또는 양압력에 안전계수를 반영한 값에 기초하여 설정된다. 수압 신호가 기준값에 이르면 자동으로 수평 연결관 밸브(232)가 개방되어 지하수가 집수정(228)으로 배출된다.

수압 센서(234)는 수평 연결관 밸브(232) 내장형으로 구성될 수도 있다. 이러한 경우 밸브에 내장된 미세 수압 감지 센서는 측정된 지하수의 압력과 소정의 기준치를 비교하여 건축물 기초 하부에서의 지하수의 양압력의 변화를 감지하게 된다. 즉, 측정된 지하수의 압력이 소정의 기준치를 초과하면 밸브에 내장된 미세 수압 감지 센서는 건축물 기초 하부에서의 양압력이 건축물을 위험하게 할 정도로 상승한 것으로 판단하여 수평 연결관 밸브(232) 개방 신호를 전송한다.

수압 센서(234)는 수평 연결관 밸브(232) 개방 신호가 전송된 후에도 수평 연결관(218) 내의 지하수의 압력을 연속 또는 반복 측정하여 건축물 기초 하부에서의 지하수의 양압력의 변화를 감지한다. 제어부는 개방 신호 전송 후 감지된 지하수의 수압 신호 크기와 기준 값을 비교하여 건축물 기초 하부에서의 지하수의 양압력의 변화를 감지한다. 개방 신호 전송 후 측정된 신호의 크기가 상기 기준 값보다 낮아지게 되면 건축물 기초 하부에서의 양압력이 건축물을 위험하게 할 수준보다 낮아진 것으로 판단하여 폐쇄 신호를 수평 연결관 밸브(232)의 개폐 장치로 전송한다.

따라서 지하수는 양압력이 지나치게 높아 지는 경우에만 집수정(228)으로 배출되어 집수정(228)에 집수되는 지하수의 양이 조절된다. 집수정(228)에 집수되는 지하수는 배수펌프 등을 통해 강제 배수되거나 지형에 따라서는 자연 배수시킬 수도 있다.

또한, 본 발명의 밸브 장치는 기계식 밸브 장치일 수 있다. 이러한 경우, 수압을 감지하기 위한 센서는 필요 없다.

도5에는 본 발명의 기계식 밸브 장치의 일례가 도시되어 있다. 기계식 밸브 장치(400)는 하우징(410), 다이어프램(430), 스프링(450), 상부 판(470) 및 밸브(481)를 포함한다. 밸브 장치(400)는 또한 외부 충격에 대한 보호 및 수밀성 향상을 위한 외장 케이싱(500)을 포함한다. 하우징(410)은 케이싱(500) 내에 고정된다. 밸브 장치(400)는 지하수 안내 수단, 즉 연장관(136) 또는 수평 연결관(218)의 단부에 연통되는 지하수 유입구(422)를 포함하며, 따라서 밸브 장치(400)에는 지하수가 유입된다. 밸브 장치(400)는 또한 지하수 유출구(424)를 구비하고 있어 서, 지하수 수압이 기준 수압 이상이면 밸브(481)가 개방되면서 지하수 유출구(424)를 통해 지하수가 외부로 배출된다. 밸브 장치(400)는 집수정(228)에 설치되어 밸브 장치(400)의 지하수 유출구(424)로부터 배출된 지하수는 곧바로 집수정(228)에 집수된다. 건물 구조에 따라서는 밸브 장치(400)를 집수정(228)으로부터 이격시켜 배치하고 양자 사이를 배수파이프로 연결하는 것도 물론 가능하다.

하우징(410)은 상부 하우징(412)과 하부 하우징(414)으로 구성된다. 다이어프램(430)은 상부 하우징(412)과 하부 하우징(414)의 사이에 개재되어 상부 하우징(412) 및 하부 하우징(414)과 함께 볼트에 의해 체결되어 고정된다. 이에 따라, 하우징(410)의 내부 공간은 다이어프램(430) 상부의 제1 공간과 그 하부의 제2 공간으로 구획된다.

다이어프램(430)은 유연성, 방수성, 치수안정성을 구비하는 소재로 제조된다. 예컨대, 치수안정성이 우수한 직물 시트의 양면에 방수성이 우수한 고무 시트를 결합시킨 다층 시트재를 사용할 수 있다.

상부 판(470)은 제1 공간에서 다이어프램(430)에 밀착 결합된다. 스프링(450)은 제1 공간에 설치되는데, 스프링(450)은 압축된 상태로 그 하단은 상부 판(470)에 안착되고, 상단은 상부 하우징(412) 상단부에 설치된 스프링 시트(440)에 안착된다. 따라서, 상부 판(470)은 압축된 스프링(450)에 의해 항상 아래쪽으로 편의되어 있다. 상부 판(470) 및 스프링 시트(440)에는 스프링의 안착을 위해 홈(475) 또는 돌출부(445)가 제공되어 있다.

스프링 시트(440)의 스프링(450)이 안착면 반대쪽 면에는 조절 축(460)의 일 단부가 연결된다. 조절 축(460)의 타단부는 케이싱(500) 외부로 노출되어 있으며 조절 나사(465)로 되어 있다. 조절 나사(465)가 조여지면 조절 나사(465)와 접촉하는 조절 축(460) 및 조절 축(460)과 연결된 스프링 시트(440)도 함께 아래 방향으로 내려가게 된다. 반대로, 조절 나사(465)가 풀어짐에 따라 스프링 시트(440)는 위 방향으로 올라가게 된다. 이러한 방식으로 조절 나사(465)를 조이거나 품으로써 스프링 시트(440)의 위치가 조절되며, 이에 따라 상부 판(470)에 작용하는 스프링(450)의 편의력이 조절된다.

하부 하우징(414)은 지하수 안내 수단, 즉 연장관(136) 또는 수평 연결관(218)과 연통하기 위한 지하수 유입구(422) 및 집수정으로 지하수를 배출하기 위한 지하수 유출구(424)를 포함한다.

다이아프램(430)의 상부 판(470)과 접하는 면의 반대쪽 면에는 하부 판(472)이 접해있다. 다이어프램(430), 상부 판(470), 하부 판(472) 각각의 중앙에는 구멍이 형성되어 있다. 밸브 축(480)의 상단에는 다른 부분보다 지름이 작고 나사산을 갖는 연장부(486)가 형성되어 있다. 연장부(486)에는 하부 판(472), 다이어프램(430) 및 상부 판(470)의 구멍을 관통한 상태에서 볼트(495)가 체결된다. 밸브 축(480)의 하단에는 밸브(481)가 연결된다. 다른 실시예로서, 밸브(481)는 밸브 축(480)을 개재하여 상부 판(470)과 일체로 결합될 수도 있다.

도6을 참조하면, 다이어프램(430)의 상면 및 하면에는 중앙의 구멍 주위를 따라 다이어프램(430)과 동심원을 이루는 하나 이상의 돌기부(435)가 형성되어 있다. 상부 판(470)에 가해지는 스프링(450)의 편의력은 밸브 축(480)의 단면보다 넓은 하부 판(472)으로 전달되므로 다이어프램(430)에 작용하는 편의력이 분산되고, 돌기부(435)는 다이어프램 중앙부 구멍 영역의 밀봉 압력을 증대하여 수밀성을 한층 강화시킨다.

밸브(481)는 지하수 유출구(424)를 덮는 밸브 판(484)과 밸브 판(484)을 보유하는 밸브 판 홀더(482)로 구성된다. 밸브의 중심으로부터 아래 방향으로 가이드 핀(498)이 연장된다. 가이드 핀(498)은 그 일단에 나사산이 형성되어 있다. 한편, 밸브 판(484), 밸브 판 홀더(482) 각각의 중앙에는 구멍이, 그리고 밸브 축(480) 하단부 중심에는 나사산이 형성된 구멍이 있다. 이들은 가이드 핀(498)의 나사산 형성부가 밸브 축(480) 하단부의 상기 구멍에 체결됨으로써 서로 일체로 결합된다. 가이드 핀(498)의 타단은 밸브 판(484) 아래로 돌출된다.

하부 하우징(414)의 지하수 유출구(424)에는 밸브 판(484)의 안착 면을 제공하여 밸브 판(484)이 제2공간을 유출구(424)에 대해 밀봉시킬 수 있도록 하는 밸브 시트면(492), 그리고 가이드 핀(498)의 수직 방향 이동을 안내하는 가이드 홀(488)을 제공하는 가이드 홀 리브(485)가 형성되어 있다. 이에 따라, 다이어프램(430)과 함께 상부 판(470)이 위아래로 이동함에 따라 밸브 축(480)을 개재하여 상부 판(470)에 연결된 밸브(481)가 위아래 방향으로 정확하고 안정되게 안내될 수 있다.

밸브 장치(400)는 압력 게이지(510)를 포함할 수 있다. 압력 게이지(510)는 압력 표시부가 밸브 장치(400)의 케이싱(500) 외부에서 보이도록 설치되는 것이 바람직하다. 압력 게이지(510)는 하부 하우징(414)과 유로(520)로 연결되어 제2 공 간 내의 수압을 측정할 수 있다. 압력 게이지(510)는 밸브 장치(400) 설치 또는 점검시에 유용하게 사용될 수 있다. 밸브 장치(400)의 설치 시에 스프링(450)에 의해 상부 판(470)에 가해지는 편의력이 기준 수압에 의해 다이아프램(430)에 의해 작용하는 힘과 동일하도록 조절 나사(465)에 의해 스프링 시트(440)의 위치를 조정한다. 이때, 설치자는 지하수 유출구(424)를 통해 제2공간 내부의 물이 유출되기 시작할 때 압력 게이지(510) 상에 지시되는 제2 공간 내의 수압이 기준 수압보다 낮을 때에는 조절 나사(465)를 조여서 상부 판(470)에 가해지는 편의력을 증가시키고, 기준 수압보다 높을 때에는 조절 나사(465)를 풀어서 스프링(450)에 의한 편의력을 줄임으로써 밸브가 지하수가 기준 수위에 이르렀을 때 개방될 수 있도록 조절할 수 있다.

이와 같이, 조절된 밸브 장치(400)는 제2 공간에 하부 하우징(414)의 지하수 유입구(422)를 통해 연장관(136) 또는 수평 연결관(218)으로부터 유입된 지하수의 수압이 기준 수압에 이르지 않았을 때에는 상부 판(470)에 의해 밸브 판(484)이 아래로 내리 눌려 밸브 시트 면(492)에 대해 밀봉을 형성하기 때문에 지하수 유출구(424)로 지하수가 유출되지 않게 된다. 반면에, 제2 공간 내에 작용하는 지하수의 양압력이 기준 수압을 초과하게 될 때, 다이아프램(430)에 작용하는 수압에 의한 상승력이 상부 판(470)에 작용하는 스프링에 의한 편의력을 초과하게 되어 상부 판(470)은 위로 들어 올려지게 된다. 이에 따라, 상부 판(470)과 밸브 축(480)으로 연결된 밸브(481)도 올려지게 되어 지하수 유출구(424)는 개방된다. 따라서, 지하수는 제2 공간을 통해 지하수 유출구(424)를 지나 외부로 배출되며, 집수 정(228)에 집수된다.

건축물 주변의 지하수가 배출됨에 따라 제2 공간 내에서의 지하수의 압력이 기준 수압보다 낮아지게 되면, 스프링(450)이 아래 방향으로 상부 판(470)을 누르는 힘이 제2 공간 내 지하수 수압에 의해 다이아프램(430)을 상승시키는 힘보다 커지게 되므로, 상부 판(470)은 다시 하강하고 밸브(481)는 지하수 유출구(424)를 폐쇄하게 된다.

이러한 기계식 밸브의 구성에 따르면 별도의 센서나 전기 장치가 없이 안정적으로 건축물 주위의 지하수 수위를 조절할 수 있다. 또한, 상기 기계식 밸브는 구조가 간단하고 이동 부품이 적으므로 사용중에 고장이 날 가능성도 매우 적다. 또한, 다이어프램을 이용함으로써 지하수의 양압력의 작은 변화에도 정밀하게, 그리고 신속하게 반응하여 기준 수위를 초과하는 지하수를 외부로 배출시킬 수 있다. 이상 본 발명을 실시예를 들어 설명하였으나 본 발명은 이 밖에도 다른 형태로도 실시될 수 있다. 그러나, 이러한 변경은 물론 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

도1은 종래의 배수시스템의 측단면 개략도이다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지하수 배수 구조물의 측단면 개략도이다.

도3은 본 발명의 배수 구조물의 유공관과 그 주변부의 실시예를 도시한 것이다.

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지하수 배수 구조물의 측단면 개략도이다.

도5는 본 발명의 배수 구조물에 사용되는 밸브 장치의 측단면도를 도시한다.

도6은 본 발명의 배수 구조물에 사용되는 밸브 장치의 다이어프램의 확대도이다.

Claims (13)

1. 지하수의 부력에 의한 건축물의 위험 요소를 최소화하기 위한 지하수 배수 구조물에 있어서,

   집수정과,

   건축물 기초 하부에 위치하고 지하수가 유입되는 수단과,

   상기 집수정에 출구가 형성되어 있고 상기 지하수 유입 수단과 상기 집수정 사이에서 지하수 유동 통로를 제공하는 지하수 안내 수단과,

   상기 지하수 안내 수단의 출구에 인접 설치되어 상기 지하수 수압이 기준 수압 이상이면 개방되는 밸브 수단으로 구성되는 지하수 배수 구조물.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유입수단은 지반에 형성된 트렌치와, 트렌치상에 투수성 부재를 개재하여 설치되는 유공관을 포함하는 지하수 배수 구조물.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기준 수압은 건축물의 설계안정수위에 상응하는 수압인 지하수 배수 구조물.
4. 제3항에 있어서, 상기 밸브 수단은 상기 지하수 수압이 상기 기준 수압 미만이면 폐쇄되도록 되어 있는 지하수 배수 구조물.
5. 제4항에 있어서, 상기 밸브 수단은 밸브와, 지하수 수압 감지 센서와, 밸브의 개폐를 조절하는 액추에이터와, 센서의 수압 신호의 크기에 따라 액추에이터에 밸브 개폐 명령을 내리는 제어부를 포함하는 지하수 배수 구조물.
6. 제4항에 있어서, 상기 밸브 수단은 수압의 크기에 따라 개폐되는 기계식 밸브를 포함하는 지하수 배수 구조물.
7. 지하수의 부력에 의한 건축물의 위험 요소를 최소화하기 위한 지하수 배수 구조물에 있어서,

   건축물의 지하 구조물에 위치하는 집수정,

   건축물 기초 하부에 위치하는 유공관,

   일단이 유공관에 연결되어 유공관과 동일 평면상에서 연장되고 타단이 집수정 내에 위치하는 연장관, 그리고

   연장관 내의 지하수 수압이 건축물의 설계안정수위에 상응하는 기준 수압 이상이면 연장관의 상기 타단부를 개방하고 그 미만이면 연장관의 상기 타단을 폐쇄하는 밸브장치를 갖는 지하수 배수 구조물.
8. 제7항에 있어서, 상기 밸브장치는 액추에이터, 상기 액추에이터의 작동에 연동되어 상기 연장관을 개폐하는 밸브, 상기 연장관 내의 수압을 감지하는 수압 센 서, 수압 센서의 감지 신호에 따라 상기 액추에이터에 밸브 개폐 명령을 내리는 제어부로 구성되는 지하수 배수 구조물.
9. 제8항에 있어서, 상기 집수정은 지하수 배수 펌프를 구비하고, 상기 배수 펌프는 상기 밸브장치의 개폐에 연동하여 작동이 개시, 정지되는 지하수 배수 구조물.
10. 지하수의 부력에 의한 건축물의 위험 요소를 최소화하기 위한 지하수 배수 구조물에 있어서,

    건축물의 지하 구조물에 위치하는 집수정,

    건축물 기초 하부에 위치하는 유공관,

    상기 유공관 상부의 건축물 기초 콘크리트 내에 매설되고 일단이 상기 집수정 내에 노출되어 출구를 형성하는 수평 연결관,

    하단이 상기 유공관과 연결되고 상단은 상기 수평 연결관과 연결된 수직 연결관,

    상기 수평 연결관 내의 수압이 상기 건축물에 대한 설계안정수위에 상응하는 기준 수압 이상일 때 상기 출구를 개방하고 상기 기준 수압보다 낮으면 상기 출구를 폐쇄하는 수평 연결관 밸브장치를 구비하는 지하수 배수 구조물.
11. 제10항에 있어서, 상기 밸브장치는 액추에이터, 상기 액추에이터의 작동에 연동되어 상기 출구를 개폐하는 밸브, 상기 수평 연결관 내의 수압을 감지하는 수압 센서, 상기 수압 센서의 감지 신호에 따라 상기 액추에이터에 밸브 개폐 명령을 내리는 제어부로 구성되는 지하수 배수 구조물.
12. 건축물 주변의 지하수 수위를 낮추어 지하수 부력에 의한 건축물의 위험 요소를 최소화하기 위한 지하수 배수 방법으로서,

    건축물 주변의 지하수를 건축물 내부의 유로로 유입시키는 단계,

    상기 지하수를 집수정에 출구를 갖고 상기 유로와 평행한 연결관을 통해 집수정으로 배출하는 단계, 그리고

    집수정에 모인 물을 외부로 배수시키는 단계를 갖고,

    상기 지하수를 집수정으로 배출하는 단계에서는 지하수 수압을 감지하고, 상기 감지된 수압이 상기 건축물에 대한 설계안정수위에 상응하는 기준 수압 이상일 때 상기 연결관의 출구를 개방하고, 상기 설계안정수위에 상응하는 기준 수압보다 낮은 수압에서는 상기 연결관의 출구를 폐쇄하는 지하수 배수 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 지하수 수압은 상기 연결관 출구 근처에서 감지되는 지하수 배수 방법.

Images