KR100710920B1 - 지하수 배수장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 지하수 배수장치는 건축물의 기초 하부에 설치되어 지하수가 유입되는 유공관 또는 배수판을 구비한 배수부와, 상기 배수부의 상부에 타설되는 기초 콘트리트와, 상기 기초 콘크리트를 관통하여 설치되는 복수개의 수직 연결관들과, 건축물의 기둥 또는 벽체에 인접하여 설치되고 지하수의 설계안정수위 또는 그 이하로 연장되는 복수개의 연직관들과, 상기 수직 연결관들을 상호 연결하는 제1 수평연결관, 상기 수직연결관과 연직관들을 연결하는 제2 수평연결관 및 상기 연직관과 집수정을 연결하는 제3 수평연결관과, 상기 제1, 2, 3 수평연결관의 상부에 타설되는 보호용 콘크리트를 구비한 것을 특징으로 한다..

Description

지하수 배수장치{Apparatus for draining subsurface water}

도 1 내지 도6은 본 발명에 따른 지하수 배수장치의 어려가지 실시예들이 건축구조물에 설치된 상태를 도시한 일부 절제 사시도,

도 7은 도1 내지 도4에 도시된 지하수 배수장치에 적용되는 통수연결부를 도시한 일부 절제 사시도,

도 8 및 도9는 본 발명에 따른 지하수 배수장치에 사용되는 수평연결관 연결장치의 일 실시예를 도시한 분리 사시도 및 결합 단면도,

도 10은 도 9에 따른 연결장치가 시공된 상태를 도시한 단면도,

도 11은 수평연결관 연결장치의 다른 실시예를 도시한 일부 절제 사시도이다.

본 발명은 지하수 배수장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 지하수의 수위보다 상대적으로 낮게 축조되는 토목 또는 건축 구조물에 지하수에 의해 작용하는 양압력을 해소하기 위한 지하수 배수장치에 관한 것이다.

일반적으로 건축구조물의 최종 바닥이 지하수위 하부에 설치될 경우, 건축물 에 의해 배제된 공간 즉, 건축구조물의 바닥과 건축구조물의 지하외벽의 지하수 수두차에 의해 양압력(부력)이 발생된다. 이러한 양압력은 건축물의 자중에 대한 반발력으로 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. 지하수의 수위 가변에 따른 양압력이 건축구조물에 영향을 미치는 것을 방지하기 위해 앵커공법(Permanent Anchor)과, 배수공법(Dewatering)이 사용되고 있다.

배수공법의 예로서 대한민국 특허등록 제 317530호에는 지하구조물의 양압력 해소 시스템이 개시되어 있으며, 등록 실용신안 제 0195274호에는 지하 건축물 부력 방지용 연직 배수관이 개시되어 있다. 개시된 부력방지용 연직 배수관은 기초 슬라브 바닥에 배수공이 형성되고, 상기 배수공을 통하여 필터관이 연결되고 유입관이 수직으로 설치되고, 상기 유입관의 상단부에는 평상시의 지하수위 높이에 맞추어 연결된 상부배관이 연결된 구조를 가진다.

이러한 부력 방지용 배수관과 상부배관이 외부로 노출되어 미관상 좋지 않고, 내부시설에 간섭을 받게 되며, 유지관리가 용이하지 않다.

특허등록 제 0443640호에는 지하 건축물 부력방지용 연직 배수관의 설치 시스템이 개시되어 있다. 개시된 배수관의 설치 시스템은 지하건물의 부력을 방지하 기 위하여 건물외측으로부터 지하수 배출을 위한 연직배수관의 거리 및 연직배수관과의 거리를 한정한 구성을 가진다.

본 출원인은 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 등록받은 바 있다.

본 발명은 상기 종래기술을 더욱 개량한 것으로서, 지하수의 수위를 설계안정영역 이하로 유지하기 위한 관로 시공에 따른 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 지하수 배출에 따른 시공성을 향상시킬 수 있는 지하수 배수장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 지하수 배수를 위한 연직관이 외부로 노출되지 않도록 하여 외관미를 향상시킬 수 있으며, 수평연결관의 설치시 외력에 의해 손상되는 것을 방지하고, 수리 및 보수가 용이하며 수평연결관의 연결 작업이 매우 용이한 지하수 배수장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지하수 배수장치는 건축물의 기초 하부에 설치되어 지하수가 유입되는 유공관 또는 배수판을 구비한 배수부와, 상기 배수부의 상부에 타설되는 기초 콘트리트와, 상기 기초 콘크리트를 관통하여 설치되는 복수개의 수직 연결관들과, 건축물의 기둥 또는 벽체에 인접하여 설치되 고 지하수의 설계안정수위 또는 그 이하로 연장되는 복수개의 연직관들과, 상기 수직 연결관들을 상호 연결하는 제1 수평연결관, 상기 수직연결관과 연직관들을 연결하는 제2 수평연결관 및 상기 연직관과 집수정을 연결하는 제3 수평연결관과, 상기 제1, 2, 3 수평연결관의 상부에 타설되는 보호용 콘크리트를 구비한 것을 특징으로 한다..

상기 연직관 중의 적어도 하나는 상기 제2 수평연결관과 연결되는 연직 입수관과, 상기 제3 수평 연결관과 연결되는 연직배수관, 및 상기 연직입수관과 연직 배수관을 상호 연통시키는 통수연결부를 구비하고, 상기 통수연결부는 연직입수관과 연직배수관의 상단부를 연결하는 통로를 가진 통수탱크와, 상기 통수탱크의 상부에 설치되어 통수탱크와 연통되는 보조관을 구비하여 된 것이 바람직하다.

대안으로서, 상기 통수연결부는 상기 연직배수관과 연직수직관의 상단부에 일체로 결합된 역 "U"자형 관으로 구성된다.

또한 상기 연직관은 건축물의 기둥 또는 벽체에 마련된 홈에 매립 설치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 집수정에는 지하수 설계안정수위 이하로 연장되는 보조연직관이 더 설치되고, 상기 연직관들은 지하수 설계안정수위까지 연장되는 것이 바람직하다.

또한 상기 제1, 2, 3 수평연결관들을 상호 연결하는 연결장치를 더 구비하고, 상기 연결장치는, PVC로 제작되며, 내부에 밀페된 공간부를 가지며, 측면에는 수평연결관이 결합되는 연결공이 형성된 직사각형 형태의 본체와, 상기 본체의 상 면에 결합되는 스테인레스 재질의 보호용 상판을 구비하고, 상기 본체에는 상하면를 관통하고 상하부가 개방된 복수개의 제1 중공 지주부가 형성되고, 상기 보호용 상판의 하면에는 상기 중공 지주부에 끼워지고 상하부가 개방된 제2 중공 지주부가 형성된 것이 바람직하다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 지하수 배수장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음가 같다.

도 1은 본 발명에 따른 지하수 배수장치의 일 실시예를 도시한 것이다. 도면을 참조하면, 지하수 배수장치는 건축구조물이 설치되는 지하지반에 설치되는 기초콘크리트(300)의 하부에 설치되는 것으로 지하수가 유입되는 유공관 또는 배수판(21)을 가진 배수부(20)를 구비한다. 상기 배수부(20)의 상부에는 기초콘크리트(300)가 타설된다. 기초콘크리트(300) 타설 시에 상부철근과 하부철근이 매립될 수 있음은 물론이다.

상기 기초콘크리트(300)를 관통하여 복수개의 수직연결관(52)이 소정의 간격으로 설치된다. 상기 수직연결관(52)의 일단부는 상기 배수부(20)에 연결되고, 상기 수직연결관(52)의 타단부는 수평연결관(31)에 연결된다.

또한 복수개의 연직관(71)(72)이 건축물의 기둥 벽체(400)에 설치된다. 상기 연직관은 지하수의 설계안정수위 이하로 연장되는 제1 연직관(71)과 지하수의 설계안정수위까지 연장되는 제2 연직관(72)으로 구분된다. 즉 제1 연직관(71)의 높이와 제2 연직관(72)의 높이는 "△H"의 차이를 가지게 된다. 제1 연직관은 복수개의 연직입수관(71a)과 복수개의 연직배수관(71b)으로 이루어진다. 제2 연직관은 복수개의 연직입수관(72a) 만을 구비한다. 상기 연직입수관(71a)(72a)은 후술하는 제2 수평연결관(32)과 연결되고, 상기 연직배수관(71b)은 후술하는 제3 수평연결관(33)과 연결되어 지하수를 입수정(310)으로 유도한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 연직입수관(71a)과 연직배수관(71b)을 상호 연통시키는 통수연결부(90)가 마련된다. 상기 통수연결부(90)는 연직입수관(71a)과 연직배수관(71b)의 상단부를 상호 연결하는 통로를 가진 통수탱크(91)와, 상기 통수탱크(91)의 상부에 설치되어 통수탱크의 통로와 연통되는 보조관(92)으로 이루어진다. 상기 보조관(92)의 높이는 △H와 실질적으로 동일하게 설정하는 것이 바람직하다.

또한 제1 및 제2 연직관(71)(72)은 건축물의 기둥 또는 벽체(400)에 마련된 홈(400a)에 매립하여 설치됨으로써, 시공의 용이성을 도모하고, 건물의 외관을 보다 미려하게 할 수 있으며, 설치공간을 절약할 수 있다.

수평연결관은 상기 수직연결관들(52)을 상호 연결하는 제1 수평연결관(31), 상기 수직연결관(52)과 제1, 2 연직관(71)(72)들을 연결하는 제2 수평연결관(32) 및 상기 제1 연직관(71)과 집수정(310)을 연결하는 제3 수평연결관(33)으로 이루어진다. 상기 제1, 2, 3 수평연결관(31)(32)(33)을 상호 연결하는 연결장치에 대해서는 후술한다. 도시된 실시예에서는 수평연결관이 원형 단면을 가지고 3개가 나란히 설치되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 설계조건이나 시공조건에 따라 당업자가 단면의 형태나 크기를 상이하게 형성할 수 있고 설치 갯수를 다르게 할 수 있음은 물론이다.

마직막으로 상기 제1, 2, 3 수평연결관(31)(32)(33)의 상부에는 보호용 콘크리트(320)가 타설됨으로써 본 실시예에 따른 지하수 배수장치가 완료된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 지하수의 배수장치는 건축구조물에 주변의 지하수의 수위가 설계안정수위 이하인 평상시에는, 지하수는 배수부(20)와 수직연결관(52), 제1, 2 수평연결관(31)(32), 연직관(71)(72)을 통하여 유동된다. 그러나 우기시에는 상대적으로 낮은 높이를 갖는 제1 연직관(71)의 연직입수관(71a)를 월류하는 지하수는 통수연결탱크(91)를 통하여 연직배수관(71b)과 제3 수평연결관(33)을 통하여 집수정(310)으로 배수된다. 따라서 건축구조물 주위의 지하수 수위는 항상 설계안정수위 이하로 유지된다. 또한 월류된 지하수는 수평연결관을 통하여 집수정으로 유동되므로 건축물의 지하층의 표면으로 노출되지 않게 된다.

또한 수평연결관이 기초콘크리트의 상부에 설치되므로, 종래에 수평연결관이 기초콘크리트의 내부에 설치시 파생되는 문제점을 근본적으로 해결할 수 있다. 즉, 기초콘크리트의 타설 시 진동기의 사용으로 인하여 기 설치된 수평연결관이 파손 및 분리되는 것을 방지할 수 있다. 또한 시공시에 연직관이 누락되거나 연직관의 관리소홀로 연직관을 교체하거나 보수하여야 하는 경우, 작업이 매우 용이해진다. 또한 종래에 비하여 공사기간 및 공사비용이 단축되면 시공의 신뢰성도 현저하게 향상된다.

한편, 도 2에 도시된 실시예는 집수정(310)으로 연장되는 연장관(22)에 수직으로 보조연직관(41)을 설치하였다. 상기 보조연직관(41)의 높이는 지하수 설계안 정수위 이하의 높이로 연장된다. 이 경우 제1 연직관(71)은 보조연직관(41)과 "△H1"의 높이 차이를 가지게 되고, 대략 설계안정수위와 동일한 위치까지 연장되는 제2 연직관(72)는 제1 연직관(71)에 비하여 "△H2"의 높이 차이를 가지도록 설계할 수 있다.

본 실시예에서와 같이 제1, 2 연직관보다 상대적으로 낮은 높이의 보조연직관이 설치된 경우, 지하수의 수위가 높아짐에 따라 1차적으로 보조연직관을 통하여 집수정으로 배출되고, 초강우시 제1 연직관 그리고 단계적으로 제2 연직관을 통하여 지하수를 집수정으로 배출시킬 수 있으므로, 지하수의 수위를 짧은 시간 내에 설계안정치 이하로 낮출 수 있다.

도3 및 도4는 본 발명에 따른 지하수 배수장치의 다른 실시예를 도시한 것이다.

도3에 도시된 실시예의 지하수 배수장치는 도1에 도시된 실시예와 대비하여 볼 때, 제1 연직관(71) 뿐만 아니라 제2 연직관(72)도 연직입수관(72a) 및 연직배수관(72b)으로 이루어져 있다. 도3에 도시된 실시예에서 제1 연직관(71)과 제2 연직관(72)은 상호 높이 차이가 발생하지 않도록 설계하는 것도 가능하다. 이 경우 제2 연직관(72)을 월류하는 지하수는 제2 수평연결관과 제1 수평연결관을 통하여 제1 연직관으로 흘러들어간 후에 제1 연직관을 월류하는 지하수와 함께 제3 수평 연결관을 통하여 집수정을 배수된다.

도4에 도시된 실시예의 배수장치는 집수정으로 연장되는 연장관에 수직으로 보조연직관(41)을 더 설치한 것이다. 이 경우 보조연직관과 제1, 2 연직관은 "△ H" 만큼의 높이차를 두는 것이 바람직하다.

도3 및 도4의 실시예의 지하수 배수장치에서 위에서 설명되지 않은 구성요소는 도1 및 도2에 도시된 실시예와 동일하므로, 동일한 도면부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.

도5 및 도6은 본 발명에 따른 지하수 배수장치의 다른 실시예를 도시한 것이다.

도5에 도시된 실시예의 지하수 배수장치에 있어서 제1, 2 연직관의 연직입수관(71a)(72a)과 연직배수관(71b)(71b)을 상호 연결하는 통수연결부(91)(92)는 연직배수관과 연직입수관의 상단부에 일체로 결합된 역"U"자 형 관으로 이루어져 있다.

도6에 도시된 실시예의 배수장치는 집수정으로 연장되는 연장관에 수직으로 보조연직관(41)을 더 설치한 것이다. 여기에서 보조연직관의 높이는 제1, 2 연직관(71)(72)의 통수연결부(91)(92)의 높이 보다 "△H" 만큼 낮게 설치함이 바람직하다.

도5 및 도6의 실시예의 지하수 배수장치에서 위에서 설명되지 않은 구성요소는 도1 내지 도4에 도시된 실시예와 동일하므로, 동일한 도면부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.

이하에서는 제1, 2, 3 수평연결관을 상호 연결하는 연결장치(80)에 대하여 설명한다.

도8 내지 도10에 도시된 연결장치(80)는 수평연결관(31)(32)(33)을 상호 연결하기 위한 것으로서 본체(81)와 보호용 상판(82)으로 이루어진다.

상기 본체(81)는 PVC로 제작된 직사각형의 형태를 가진다. 상기 본체(81)의 내부에 밀페된 공간부가 형성된다. 상기 본체(81)의 양측면에는 복수개의 수평연결관(31)(32)(33)이 결합되는 연결공(81a)이 각각 형성된다. 상기 본체(81)에는 상하면을 관통하도록 형성된 제1 중공 지주부(81b)가 마련된다. 상기 제1 중공 지주부(81b)의 상,하부는 개방되어 있다.,

상기 보호용 상판(82)은 스테인레스 재질로 제작되며 본체(81)의 상면에 결합된다. 상기 보호용 상판(82)의 하면에는 본체의 제1 중공 지주부(81b)에 끼워질 수 있는 정도의 크기로 형성되며 상하부가 개방된 제2 중공 지주부(82b)가 형성된다. 도시되지 않았으나, 제2 중공 지주부가 제1 중공 지주부의 내측으로 끼워질 수 있게 하는 것도 당연히 가능하다.

이와 같은 수평연결관 연결장치(80)의 상부에 보호용 콘크리트가 타설되면, 상,하부가 개방된 원통 형상의 제1 및 제2 중공 지주부 내에 콘트리트(320a)가 몰입되어, 장기적인 하중에 대한 저항력을 증가시키는 기능을 수행한다. 또한 상부 보호용 상판(82)은 큰트리트 타설시에 예측하기 어려운 작업하중 등을 지지하는 기능을 수행한다. 이를 위하여, 제2 중공 지주부의 하단은 제1 중공 지주부를 통과하여 건축기초 상단에 위치함으로써 상부하중을 제2 중공 지주부가 모두 받을 수 있도록 그 길이를 조절하는 것이 바람직하다. 여기에서 제1 및 제2 중공 지주부의 개수 및 그 설치위치는 다양하게 변경할 수 있다.

수평연결관 연결장치(80) 중에서 하부에 수직연결관(52)이 연결되는 실시예를 도11에 도시하였다. 본 실시예의 연결장치는 도8 내지 도10에 도시된 실시예와 대비하여 볼 때, 본체의 하면에는 수직연결관(52)이 연결되기 위한 통공이 형성된다. 또한 본체(81)의 상하면을 관통하는 4개의 제1 중공 지주부(81b)는 상기 제2 수직연결관(52)이 배치되지 않는 가장자리에 형성된다. 상기 본체(81)의 상면에 결합되는 보호용 상판(82)의 하면에 형성되는 제2 중공 지주부(81b) 역시 가장자리에 형성된다. 본 실시예의 연결장치 중에서 위에서 설명되지 않는 구성요소는 도8 내지 도10에 도시된 실시예와 동일하므로, 동일한 도면부호를 사용하고 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 지하수 배수장치 연직관을 월류하는 지하수가 제1, 2, 3 수평연결관에 의하여 집수정으로 배수되므로 건축물의 바닥표면으로 지하수가 노출되지 않게 된다. 또한 연직관이 건축물의 기둥 또는 벽체에 매립 설치되므로 시공이 용이하고 건축물의 외관을 미려하게 할 뿐만 아니라 설치 공간을 절약할 수 있다. 수평연결관이 기초콘트리트의 상면에 설치되고 수평연결관이 연결장치에 의하여 연결되므로 시공이 용이하고 시공시에 수평연결관의 손상을 방지할 수 있다. 특히 수평연결관을 기초콘트리트의 상면에 설치함으로써, 시공시에 수평연결관의 손상을 근본적으로 방지할 수 있으며, 기초 콘크리트에 설치되며 배수부와 연결되는 수직 연결관들과 수평연결관 및 연직관들의 연결이 기초콘크리트의 상면에서 이루어질 수 있으므로 시공의 오류에 따른 보수 및 유지관리가 극히 용이하다. 또한 연직관들의 설치 위치에 관계없이 수평연결관에 대한 연직관들의 연결이 용이하다. 또한 수평연결관이 기초콘크리트 내부에 설치된 종래 기술과 대비하여 볼 때, 본 발명에서는 기초콘크리트의 단면계수를 감소시키는 것을 방지하여 강도를 높일 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.

Claims (6)

1. 건축물의 기초 하부에 설치되어 지하수가 유입되는 유공관 또는 배수판을 구비한 배수부와,

   상기 배수부의 상부에 타설되는 기초 콘트리트와,

   상기 기초 콘크리트를 관통하여 설치되는 복수개의 수직 연결관들과

   건축물의 기둥 또는 벽체에 인접하여 설치되고 지하수의 설계안정수위 또는 그 이하로 연장되는 복수개의 연직관들과,

   상기 수직 연결관들을 상호 연결하는 제1 수평연결관, 상기 수직연결관과 연직관들을 연결하는 제2 수평연결관 및 상기 연직관과 집수정을 연결하는 제3 수평연결관과,

   상기 제1, 2, 3 수평연결관의 상부에 타설되는 보호용 콘크리트를 구비한 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 연직관 중의 적어도 하나는 상기 제2 수평연결관과 연결되는 연직 입수관과, 상기 제3 수평 연결관과 연결되는 연직배수관, 및 상기 연직입수관과 연직 배수관을 상호 연통시키는 통수연결부를 구비하고,

   상기 통수연결부는 연직입수관과 연집배수관의 상단부를 연결하는 통로를 가진 통수탱크와, 상기 통수탱크의 상부에 설치되어 통수탱크와 연통되는 보조관을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 연직관 중의 적어도 하나는 상기 제2 수평연결관과 연결되는 연직 입수관과, 상기 제3 수평 연결관과 연결되는 연직배수관, 및 상기 연직입수관과 연직 배수관을 상호 연통시키는 통수연결부를 구비하고,

   상기 통수연결부는 상기 연직입수관과 연직배수관의 상단부에 일체로 결합된 역 "U"자형 관인 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치
4. 제 1항에 있어서,

   상기 연직관은 건축물의 기둥 또는 벽체에 마련된 홈에 매립 설치되는 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 집수정에는 지하수 설계안정수위 이하로 연장되는 보조연직관이 더 설치되고, 상기 연직관들은 지하수 설계안정수위까지 위치까지 연장되는 것을 특징으로 하는 지하수 배수장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 제1, 2, 3 수평연결관들을 상호 연결하는 연결장치를 더 구비하고,

   상기 연결장치는,

   PVC로 제작되며, 내부에 밀페된 공간부를 가지며, 측면에는 수평연결관이 결합되는 연결공이 형성된 직사각형 형태의 본체와,

   상기 본체의 상면에 결합되는 스테인레스 재질의 보호용 상판을 구비하고,

   상기 본체에는 상하면를 관통하고 상하부가 개방된 복수개의 제1 중공 지주부가 형성되고

   상기 보호용 상판의 하면에는 상기 중공 지주부에 끼워지고 상하부가 개방된 제2 중공 지주부가 형성된 것을 특징으로 하는 지하수 배수 장치.

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