KR20100041095A - 지하수 배수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하수의 수위보다 상대적으로 낮게 축조되는 토목 또는 건축 구조물 주위의 지하수를 배수하여 양압력을 해소하기 위한 지하수 배수장치에 관한 것으로, 본 발명의 지하수 배수장치는 건축물의 지하 일측에 설치되는 집수정과, 기초콘크리트층 하부의 지하지반으로부터 지하수를 집수하여 상기 집수정으로 배출하기 위한 제1 지하수 배수수단과, 상기 제1 지하수 배수수단과 수직 통수관을 통하여 연결되며, 제 1지하수 배수수단에 의해 배출되지 못한 지하수 또는 제 1지하수 배수수단의 이상발생 시 지하수를 집수정으로 배출시키는 제 2지하수 배수수단을 구비한다.

본 발명의 지하수 배수장치는 지하지반으로부터 집수하여 집수정으로 지하수를 직접 배출시키는 수단으로 동일 개념의 배수수단을 주 배수수단인 제 1지하수 배수 수단과 예비 배수수단인 제 2 차 지하수 배수 수단을 두어서 지하수 배수의 안정적 기능 유지를 극대화 할 수 있다.

지하수, 배수

Description

지하수 배수장치 {Apparatus for draining subsurface water}

본 발명은 지하수 배수장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 지하수의 수위보다 상대적으로 낮게 축조되는 토목 또는 건축 구조물 주위의 지하수를 배수하여 양압력을 해소하기 위한 지하수 배수장치에 관한 것이다.

일반적으로 건축구조물의 최종 바닥이 지하수위 하부에 설치될 경우, 건축물에 의해 배제된 공간 즉, 건축구조물의 바닥과 건축구조물의 지하외벽의 지하수 수두차에 의해 양압력(부력)이 발생된다. 이러한 양압력은 건축물의 자중에 대한 반 발력으로 작용하게 되어 건축구조물에 손상을 줄 수 있으므로 지하수의 수위를 조절할 필요가 있다.

특히 아파트와 같은 대규모 건축물의 신축 시에는 최근 법적으로 지하주차장이 의무화되었고, 입주자의 차량증가 추세 및 입주자의 녹지공간 확보에 대한 욕구 등으로 인해 아파트 지하주차장이 더욱 낮은 지대에 위치하게 됨으로써 지하수에 의한 양압력이 건축물에 미치는 영향은 더욱 커지고 있다.

이를 감안한 배수공법의 예들로서, 대한민국 특허등록 제 317530호에는 지하구조물의 양압력 해소 시스템이 개시되어 있으며, 등록 실용신안 제 0195274호에는 지하 건축물 부력 방지용 연직 배수관이 개시되어 있다. 특허등록 제 0443640호에는 지하 건축물 부력방지용 연직 배수관의 설치 시스템이 개시되어 있으며,

그리고 본 발명인은 건축구조물에 작용하는 양압력을 해소하기 위하여 부력사고 방지를 위한 능동적 자연 배수를 갖는 배수구조물 및 공법(등록 특허 제 0461920호)과, 지하배수구조물(실용신안등록 제 0271757호), 감소된 월류수 발생 개소를 갖는 지하수 배수장치(등록특허 제 0601227호) 등을 개발하여 등록 받은 바 있다.

한편, 미국특허 제 5017046호와 대한민국 공개 특허 제 2002-0013168호에는 지하층 바닥 배수시공방법이 개시되어 있다.

개시된 지하층 바닥 배수시공방법은 지하층의 수두차에 의한 높은 상향수압에 의해 상기 콘크리트 바닥으로 발생되는 지하수를 집수정으로 배수시키는 배수로를 구비한 지하층 바닥 배수시공방법에 관한 것으로, 상기 배수로는, 상기 지하층에서 생기는 수두차에 의한 높은 상향수압에 의해 콘크리트 바닥으로 발생되는 지하수를 집수정으로 직접 배수시켜 콘크리트 바닥의 균열 및 누수현상이 발생되지 않도록 상기 콘크리트 바닥의 두께 내에 매설된 구성을 가진다.

그러나 이러한 배수방법은 건물바닥의 전 지하면으로부터 배수가 원활하게 이루어지지 않게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지하수의 수위 를 설계 안정영역 이하로 유지하여 지하수의 배수효율을 극대화 시킬 수 있는 지하수 배수장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 건물의 바닥 지하면으로부터 균일한 배수가 이루어지도록 하여 건물바닥면의 결로 및 누수 현상을 줄일 수 있는 지하수 배수장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 지하수를 다양한 경로를 통하여 배출시킬 수 있으므로 지하수의 배출에 따른 신뢰성을 높일 수 있는 지하수 배수장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지하수 배수장치는,

건축물의 지하 일측에 설치되는 집수정과, 기초콘크리트층 하부의 지하지반으로부터 지하수를 집수하여 상기 집수정으로 배출하기 위한 제1 지하수 배수수단과, 상기 제1 지하수 배수수단과 수직 통수관을 통하여 연결되며, 제 1지하수 배수수단에 의해 배출되지 못한 지하수 또는 제 1지하수 배수수단의 이상발생 시 지하수를 집수정으로 배출시키는 제 2지하수 배수수단을 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제 1지하수 배수수단은 지하지반에 설치되는 부직포와, 부직포 상의 지하지반에 설치되는 복수개의 제1 배수판과, 상기 제1 배수판에 인접하도록 배열되며, 상기 제1 배수판들에 비해 상대적으로 지하지반의 상면으로부터 높게 형성되어 제1 배수판들에 의해 형성된 갭을 통하여 유입된 지하수를 상 기 집수정으로 배출할 수 있도록 지하수 배출통로를 형성하는 제2 배수판들을 포함한다.

상기 제1 배수판은 사각 또는 다각판 형상의 제1 바디와, 상기 제1 바디로부터 하방으로 소정길이 돌출되는 제1 돌출부를 포함하며, 상기 제2 배수판은 사각 또는 다각판 형상의 제2 바디와, 상기 제2 바디로부터 하방으로 돌출되며, 돌출길이가 상기 제1 돌출부에 비해 상대적으로 길게 형성되어 있는 제2 돌출부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 지하수 배수장치는 지하지반으로부터 집수하여 집수정으로 지하수를 직접 배출시킬 수 있으므로 지하수의 배출효율을 극대화 할 수 있다.

본 발명에 따른 지하수 배수장치의 실시예를 도 1 내지 도 7에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 지하수 배수장치(10)는 건축물의 지하 일측에 설치되는 집수정(100)과, 기초콘크리트층 하부의 지하지반(70)에 설치되어 지하지반(70)으로부터 지하수를 집수하여 상기 집수정(100)으로 배출하기 위한 제1 지하수 배수수단(20)과, 상기 제1 지하수 배수수단(20)과 수직통수관(11)을 통하여 연결되며, 제 1지하수 배수수단에 의해 배출되지 못한 지하수 또는 제 1지하수 배수수단(20)의 이상발생 시 지하수를 집수정(100)으로 배수하는 제2 지하수 배수 수단(60)과, 상기 제 2지하수 배수 수단의 수평연결관(63)과 연결되어 지하수의 배출이 원활이 이 루어 질 수 있도록 대기압 상태가 유지되도록 하며, 지하수의 수위가 건축물의 설계안정수위의 높이 이하로 유지될 수 있도록 원류를 발생시키는 제3 지하수 배수수단(80)을 구비한다.

상기 제1 지하수 배수수단(20)은 지하지반(70)으로부터 지하수를 집수하여 집수정(100)으로 배출하기 위한 것으로, 지하지반(70)에 설치되는 부직포(21)와, 부직포(21) 상의 지하지반(70)에 설치되는 복수개의 제1 배수판(30)들과, 상기 제1 배수판(30)에 인접하도록 배열 설치되며, 상기 제1 배수판(30)들에 비해 상대적으로 지하지반(70)의 상면으로부터의 높이가 높게 형성되어 제1 배수판(30)들에 의해 형성된 갭을 통하여 유입된 지하수를 상기 집수정(100)으로 배출할 수 있도록 지하수 배출통로를 형성하는 제2 배수판(40)들을 구비한다.

상기 제1 배수판(30)은 제1 바디(31)와, 제1 바디(31)로부터 하방으로 소정 깊이 인입되는 제1 돌출부(32)를 포함한다. 상기 제1 바디(31)는 복수개의 제1 배수판(30)들이 용이하게 밀착 배열될 수 있도록 사각판 형상으로 형성되어 있으나 제1 바디(31)의 형상은 이에 한정되지는 않는다.

상기 제1 돌출부(32)는 제1 바디(31)로부터 하방으로 소정 깊이 돌출되도록 형성되는데, 제1 돌출부(32)의 상부는 상방으로 개방되어 있기 때문에 제1 돌출부(32)의 내부에는 소정의 충진공간(33)이 형성된다. 그리고 상기 제1 돌출부(32)가 제1 바디(31)로부터 하방으로 돌출되어 있기 때문에 제1 배수판(30)을 지하지반(70)의 부직포(21)상에 배열하면 제1 바디(31)와 지하지반(70) 상에 소정의 이격공간이 형성되어 지하수의 배수를 위한 공간이 형성된다.

그리고 상기 제1 돌출부(32)의 상면이 개방되어 있으므로, 콘크리트 몰탈이 이 충진공간(33)에 충진되어 콘크리트의 하중에 의해 이격공간이 무너지는 것을 방지 할 수 있다.

상기 제2 배수판(40)은 제1 배수판(40)과 함께 지하지반(70)의 부직포(21)의 상면에 배열 설치되며, 제1 배수판(30)들에 의해 형성된 지하수를 집수정(100)으로 이동할 수 있는 유로(45)를 형성하기 위한 것으로, 제2 바디(41)와, 제2 바디(41)로부터 하방으로 돌출되는 제2 돌출부(44)를 포함한다.

제2 바디(41)는 사각판재 형상으로 형성된 배수보드(42)와, 배수보드(42)의 가장자리로부터 하방으로 소정길이 연장되는 스커트부(43)를 포함한다.

상기 스커트부(43)는 제1, 제2 배수판(30,40)의 높이차에 따라 제1 배수판(30)의 상면과 제2 배수판(40)의 상면 사이의 이격공간을 통해 기초콘크리트층(50)의 타설 중 콘크리트 몰탈이 유입되는 것을 차단하기 위한 것으로, 상기 스커트부(43)의 하단이 제1 배수판(30)의 상면 또는 측면에 접촉하도록 연장되는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 상기 제1, 제2 바디(31,41)가 사각판의 형태로 형성되어 있으나, 이와는 달리 상호 맞물림이 가능한 삼각 또는 육각판과 같은 다각판으로 형성될 수도 있다.

제2 돌출부(44)는 상기 제1 돌출부(32)와 마찬가지로 제2 바디(41)로부터 하방으로 돌출되며, 상방으로 개방되어 내부에 콘크리트 몰탈이 충진될 수 있는 충진공간(33)이 마련되어 있다.

제2 돌출부(44)는 제1 돌출부(32)에 비해 상대적으로 돌출길이가 길게 형성되어 있어서, 기초 콘크리트층(50)의 상면으로부터 제2 바디(41)의 이격거리가 제1 바디(31)의 이격거리에 비해 상대적으로 짧아지게 된다. 이렇게 상기 제2 돌출부(44)의 돌출높이를 길게 형성하여 연결하게 되면, 제2 배수판(40)이 배열된 지점이 제1 배수판(30)들이 배열된 부분들에 비해 상대적으로 큰 배수공간을 갖게 되기 때문에 침투수나 결로수의 이동이 용이하게 이루어질 수 있다. 따라서 상기 제2 배수판(40)들이 집수정(100)까지 연장될 수 있도록 배열함으로써 집수정(100)까지 연장되는 유로(45)를 형성할 수 있다.

제2 배수판(40) 역시 지하지반(70)으로부터의 이격 거리가 제1 배수판(30)에 비해 상대적으로 크긴 하지만 기초 콘크리트층(50)의 타설 중 콘크리트 몰탈이 제2 돌출부(44)의 충진공간(33)에 충진되기 때문에 제2 배수판(40) 역시 기초콘크리트층(50)를 안정적으로 지지할 수 있다.

상기 제1 지하수 배수수단(20)은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 건축구조물이 설치되는 지반에 따라 그 구조가 달라질 수 있는데, 연약지반의 경우 부직포(21)등에 의해 감싸여지는 맹배수관들로 이루어질 수 있다.

그리고 도 5에 도시된 것처럼 제1 지하수 배수수단(20)은 제1 배수판(30)과 제2 배수판(40)이 메인유로(46)와 메인유로(46)를 향해 지하수를 집수할 수 있도록 메인유로(46)로부터 분기되는 보조유로(47)를 가질 수 있게 배열 설치될 수도 있다.

그리고 상기 제2 지하수 배수수단(60)은 제1 지하수 배수수단(20)과 수직통 수관(11)에 의해 연결되어 제1지하수 배수수단(20)의 장기간 사용으로 배수효율이 저하되거나 제 1지하수 배수수단(20)의 용량이 최과할 때에 지하수를 배출하는 보조 배출수단이다.

이 제2 지하수 배수수단(60)은 제1 지하수 배수수단(20)과 기초 콘크리트층(50)을 관통하는 수직통수관(11)과 연결부(62)에 의해 연결되는 수평연결관(63)을 구비한다. 상기 수평연결관(63)의 출구측 단부는 도 7에 도시된 바와 같이 집수정과 연결된다. 상기 수평연결관(63)은 단일의 관으로 이루어지거나 복수개의 관들이 상기 연결부(62)와 연결되어 이루어질 수 있다. 상기 수평연결관(63)은 기초 콘크리트(50)의 상부에 설치된 것에 한정되지 않고 기초 콘크리트(50)에 매립될 수 도 있다.

상기 제 3지하수 배수수단(80)은 제 2지하수 배수수단(60)의 수평연결관과 연결되어 장마 또는 홍수 등으로 인하여 지하수의 수위가 급격히 증가하는 경우 제 1,2지하수 배수수단(20)(60)에 의해 배수되지 못한 지하수를 배출하는 것으로, 수평연결관(63)과 연결되는 연직관(81)을 구비한다.

상기 건축물의 벽과 바닥면에는 상기 연직관(81)으로부터 배출되는 월류를 집수정(100)으로 배출하기 위한 배출부(미도시)를 더 구비할 수 있다.

이와 같이 구성된 지하수 배수장치(10)는 건축물의 지하지반(70)에 설치되는 제1 지하수 배수수단(20)을 통하여 집수정(100)으로 지하수가 배출된다. 지하지반(70)의 지하수는 부직포(21)를 통하여 제1 배수판(30)에 의해 형성되는 공간으로 집수되고, 집수된 지하수는 제2 배수판(40)에 의해 형성된 유로(45)를 통하여 집수 정(100)으로 배출된다. 이 과정에서 상기 제2 배수판(40)에 의해 형성된 유로(45)는 상대적으로 제1 배수판(30)에 의해 형성된 공간보다 상대적으로 넓게 형성되어 있으므로 지하수의 배출이 원활하게 이루어지게 된다.

그리고 상기 제 1지하수 집수수단(20)의 장기간 사용으로 배수효율이 상대적으로 떨어지거나 제 1지하수 집수수단(20)의 배출용량을 초과하는 지하수가 발생되는 경우 이 지하수는 수직 통수관(11)과 제2지하수 배수 수단(60)의 수평연결관(63)을 통하여 집수정(100)으로 배수된다. 따라서 지하수의 배수가 지속적으로 이루어지며 지하수에 의한 부력에 의해 건물이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

그리고 장마철이나 홍수에 의해 지하 건축구조물 주위의 지하수 수위가 급격히 높아지게 되면, 제1 지하수 배수수단(20)에 의해 집수된 지하수는 수직통수관(11)과 수평연결관(63) 및 제 3지하수 배수수단(80)의 연직관(81)들을 통해 월류되어 배출되고, 이 배출된 지하수는 지하수 배출부(미도시)를 통하여 집수정(100)으로 유입된다.

이 과정에서 설계 안정 수위(200) 이상으로 지하수의 수위가 상승되면 상술한 바와 같은 방법으로 지하수의 수위가 설계 안정 수위(200) 이하가 될 때 가지 배출된다. 특히 상기 연직관은 제 1,2지하수 배수수단(20)(60)에 의한 지하수의 배출 시 지하수의 압력과 대기압의 차이에 의해 지하수의 배출이 억제되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 지하지반 측에서의 지하수 배출압력이 대기압하에서 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

상기와 같은 지하수 배수장치(10)는 건축물의 지하지반(70)으로부터 직접적 으로 지하수를 집수정(100)으로 배출할 수 있으므로 지하수의 수두차에 의해 지하수가 지하층으로 누수되는 것을 방지할 수 있으며, 나아가서는 지하지반(70)에 특히 암반층에 매립된 자갈층의 두께를 두껍게 하지 않아도 되므로 공사비를 줄일 수 있고, 지하수의 배수효율을 극대화 시킬 수 있다. 또한 본 발명의 지하수 배수장치는 지하수의 배수가 제 1지하수 배수수단에 의해 집중적으로 이루어지고, 제 2,3지하수 배수수단에 의해 보조적으로 이루어지게 되므로 지하수의 배출에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한 구조검토에 의해 수직통수관을 일정간격(소정의 필요위치)에 설치할 수 있으므로 최악의 강우에 의한 불규칙한 지하수의 발생 시 발생할 수 있는 현수압(불균형 양압력)을 제거할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

본 발명은 각종 건출물의 지반공사에 널리 적용 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 지하수 배수장치의 일 실시예를 도시한 부분절단 사시도,

도 2는 지하수 배수장치의 제1, 제2 지하수 배수수단을 도시한 부분발췌 사시도,

도 3은 제1 지하수 배수수단의 제1, 제2 배수판을 도시한 사시도,

도 4는 제1, 제2 배수판의 배열에 의해 유로가 형성된 것을 도시한 단면도,

도 5는 메인유로와 보조유로를 갖도록 배열된 제1 지하수 배수수단의 다른 실시예를 도시한 사시도,

도 6은 지하수 배수장치의 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 지하수 배수장치의 단면도.

Claims (5)

1. 건축물의 지하 일측에 설치되는 집수정과, 기초콘크리트층 하부의 지하지반으로부터 지하수를 집수하여 상기 집수정으로 배출하기 위한 제1 지하수 배수수단과, 상기 제1 지하수 배수수단과 수직 통수관을 통하여 연결되며, 제 1지하수 배수수단에 의해 배출되지 못한 지하수 또는 제 1지하수 배수수단의 이상발생 시 지하수를 집수정으로 배출시키는 제 2지하수 배수수단을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 지하수 배출장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 지하수 배수수단은 지하지반에 설치되는 부직포와, 부직포 상의 지하지반에 설치되는 복수개의 제1 배수판과, 상기 제1 배수판에 인접하도록 배열되며, 상기 제1 배수판들에 비해 상대적으로 지하지반의 상면으로부터의 높이가 높게 형성되어 상기 제1 배수판들에 의해 형성된 갭을 통하여 유입된 지하수를 상기 집수정으로 배출할 수 있도록 지하수 배출통로를 형성하는 복수개의 제2 배수판들을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제1 배수판은 사각 또는 다각판 형상의 제1 바디와, 상기 제1 바디로부터 하방으로 소정길이 돌출되는 제1 돌출부를 포함하며, 상기 제2 배수판은 사각 또는 다각판 형상의 제2 바디와, 상기 제2 바디로부터 하방으로 돌출되며, 돌출길이가 상기 제1 돌출부에 비해 상대적으로 길게 형성되어 있는 제2 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제2 배수판은 상기 부직포 상의 지하지반의 상부에서 상기 집수정과 연결되는 메인유로와, 상기 메인유로로부터 분기되는 복수개의 분기유로를 형성할 수 있도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 지하수 배수수단과 수직통수관을 통하여 연결되며, 지하수의 수위가 건축물의 설계안정수위의 높이 이하로 유지될 수 있도록 하는 연직관을 가지는 제 3지하수 배수 수단을 더 구비하여 된 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.

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