KR20000006867A - 부력사고 방지를 위한 능동적 자연배수 구조 및 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부력사고 방지를 위한 능동적 자연배수구조 및 공법에 관한 것으로, 건축구조물의 지하수를 외부로 배출시키는 배출라인인 주배수관의 설치위치를 지하수가 유입되는 유공관의 설치위치보다 높게 시공하는 배수구조에 있어서, 상기 주배수관으로 지하수가 자연배수되도록 주배수관보다 높은 위치에 설치되는 배출관과, 상기 유공관을 통해 유입된 지하수의 수위가 상기 배출관으로 배출가능하도록 시공되는 집수정을 포함하는 자연배수구조를 제공함과 아울러, 지하수가 유입되는 유공관의 설치위치보다 지하수가 외부로 배출되는 배출라인인 주배수관의 설치위치를 높게 배치하여 지면과 근접된 상태로 지하수를 배수가능하도록 시공하는 단계와; 상기 유공관으로부터 유입되는 지하수가 하기하는 배출관을 통해 상기 주배수관으로 배수가능하도록 일시저장하는 집수정을 시공하는 단계와; 상기 주배수관과 연결되어 상기 집수정에 저장된 지하수를 자연배수시키는 배출관을 주배수관보다는 높고, 지하수의 양압력에 의하여 건축구조물이 부상되지 않는 안정수위보다는 낮은 위치에 시공하는 단계를 포함하는 자연배수공법을 제공함으로써 일반적으로 자연배수공법을 적용할 수 없거나, 자연배수 적용시 공사비가 과다하게 소용되는 지형조건에서 능동적으로 대처하여 원활한 지하수의 배수가 이루어지도록 함으로써 공사비 절감 및 공기 단축의 현저한 효과를 거두도록 한 것이다.

Description

부력사고 방지를 위한 능동적 자연배수 구조 및 공법{Active natural dewatering structure and method to prevent accident by buoyancy}

본 발명은 경사진 지형에 신축되는 건축구조물의 하부 지하수에 의해 작용하는 부력을 방지하기 위한 자연배수공법에 관한 것으로, 특히 자연배수공법을 적용할 수 없거나, 적용이 가능하더라도 배수라인 굴토로 인한 공사비가 과다하게 소용되는 지형조건에서 능동적으로 대처하여 원활한 지하수의 배수가 이루어지도록 한 부력사고 방지를 위한 능동적 자연배수공법에 관한 것이다.

일반적으로 건축구조물을 신축하게 되면 도 1에 도시한 바와 같이, 건축구조물의 지반에는 건축구조물의 자중에 의한 축력(W)과, 지하수에 의해 유동되려는 부력(V)이 동시에 작용하게 되는 바, 여기서 축력(W)보다 크게 작용되는 부력(V)의 나머지 힘은 앵커력(P)을 작용시켜 건축구조물이 부상되는 것을 방지하도록 한다.

그런데 아파트와 같은 대규모 건축물의 신축시에는 최근 법적으로 지하주차장이 의무화되었고, 입주자의 차량증가 추세 및 입주자의 녹지공간 확보에 대한 욕구 등으로 인해 아파트 지하주차장이 더욱 낮은 지대에 위치하게 됨으로써 지하수에 의한 부력에 보다 큰 영향을 받게 되는 것이다.

이러한 부력에 대처하는 공법으로는 앵커공법과 배수공법이 주로 사용되고 있는 바, 앵커공법은 지반의 마찰력을 이용하여 지반을 압착하는 공법이며, 배수공법은 부력의 원인이 되는 지하수위를 원천적으로 낮추는 공법이다.

이를 보다 상세히 설명하면, 앵커공법에는 마찰형 앵커와 지압형 앵커가 대부분 사용되고 있는 바, 마찰형 앵커는 지반과 앵커 사이를 몰탈로 충진하여 그 부착력을 이용하는 공법이며, 지압형 앵커는 앵커 하부에 앵커체를 만들어 구근을 형성하는 공법이다.

또한, 배수공법에는 강제배수공법과 자연배수공법으로 구분되는 바, 강제배수공법은 도 2에 도시한 바와 같이, 기초(1)의 하부에 매설되는 유공관(2)을 통해 집수정(3)으로 유입되어 고여있는 지하수를 펌프(6)로 펌핑하여 배출관(4)을 통해 외부로 배수하는 공법이고, 자연배수공법은 도 3에서와 같이, 지형의 경사에 따라 지하수가 배출관(4)을 통해 자연적으로 하부로 흐르게 하여 집수정(3)에 고여있는 지하수를 배수시키는 공법이다. 미설명 부호 5는 배출관(4)과 연결되는 주배수관이다.

그러나 상술한 바와 같은 부력방지를 위한 공법중에서 앵커공법은 공사비가 배수공법과 비교하여 고가이고, 강선의 부식 및 스트레스 감소에 의한 제반 위험요소 및 재 인장의 문제가 있으며, 앵커체 두부/기초면의 방수하자와 연결되어 누름콘크리트 및 마감의 파손이 발생되는 문제가 있으며, 기초의 두께가 두꺼워지므로 비용이 상승되는 문제가 있다.

또한, 배수공법 중 강제배수공법은 지하수의 유입량이 적은 지반에 적당하 고, 초기투자비는 저가이지만 영구적으로 펌핑작업을 실시해야 하므로 유지관리비를 입주자가 부담해야하는 단점이 있으며, 지하수위가 강하되기 때문에 주변 지반의 침하를 유발하게 되는 결함이 있다.

그리고 자연배수공법은 유지관리가 용이하다는 장점은 있으나, 자연배수를 실시하기 위하여 근접하천이나 하수관에 배수라인을 연결하는데 따른 별도의 지반을 굴착하는 작업 및 별도의 배수라인을 설계해야 하는 등 공사비가 증대되는 문제가 있다.

이상에서와 같이 현재 부력방지를 위한 공법에서 특히 지반이 경사진 조건에서는 배수공법이 유리한 측면이 있으나, 강제배수공법은 영구적으로 유지관리를 실시하여야 하는 단점이 있고, 자연배수공법은 공사비가 크게 증대되는 문제가 있다.

이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 주 목적은 구조물이 경사진 지반 조건에서 원활한 배수를 실현하려는 것이다.

본 발명의 부 목적은 공사비를 절감함과 아울러 별도의 유지관리비를 배제하여 소요되는 공사비를 절감함과 아울러 공기를 단축시키려는 것이다.

도 1은 건축구조물에 작용되는 부력의 개념도.

도 2는 강제배수공법의 설명도.

도 3은 자연배수공법의 설명도.

도 4는 본 발명에 의한 능동적 자연배수공법이 적용되는 사례도.

도 5는 본 발명에 의한 능동적 자연배수구조 및 공법의 설명도.

( 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 )

11 ; 기초 12 ; 유공관

13 ; 집수정 14 ; 배출관

15 ; 주배수관

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 부력사고 방지를 위한 능동적 자연배수구조는 건축구조물의 지하수를 외부로 배출시키는 배출라인인 주배수관의 설치위치를 지하수가 유입되는 유공관의 설치위치보다 높게 시공하는 배수구조에 있어서, 상기 주배수관으로 지하수가 자연배수되도록 주배수관보다 높은 위치에 설치되는 배출관과, 상기 유공관을 통해 유입된 지하수의 수위가 상기 배출관으로 배출가능하도록 시공되는 집수정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서 상기 배출관은 지하수에 의한 양압력으로 건축구조물이 부상되지 않는 안전수위 이하의 위치에 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의한 부력사고 방지를 위한 능동적 자연배수공법은 지하수가 유입되는 유공관의 설치위치보다 지하수가 외부로 배출되는 배출라인인 주배수관의 설치위치를 높게 배치하여 지면과 근접된 상태로 지하수를 배수가능하도록 시공하는 단계와; 상기 유공관으로부터 유입되는 지하수가 하기하는 배출관을 통해 상기 주배수관으로 배수가능하도록 일시저장하는 집수정을 시공하는 단계와; 상기 주배수관과 연결되어 상기 집수정에 저장된 지하수를 자연배수시키는 배출관을 주배수관보다는 높고, 지하수의 양압력에 의하여 건축구조물이 부상되지 않는 안정수위보다는 낮은 위치에 시공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

첨부도면 도 4는 본 발명에 의한 능동적 자연배수공법이 적용되는 사례도이고, 도 5는 본 발명에 의한 능동적 자연배수구조 및 공법의 설명도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 부력사고 방지를 위한 능동적 자연배수공법은 일반적인 자연배수공법과 혼용하여 사용가능하다. 즉 도 4에 도시한 바와 같이, 소정의 경사를 이루는 지형에 다단계로 건축구조물을 신축하는 과정에서 자연배수가 가능한 건축구조물(A)과 자연배수가 불가능한 건축구조물(B)로 구분이 될 수 있다.

여기서 본 발명은 자연배수가 불가능한 건축구조물(B) 및 자연배수가 가능하나 주배수관의 심도가 깊어서 공사비가 과다하게 소요되는 건축구조물(A)에 적용되는 배수공법으로서, 도 5를 참조하여 설명한다.

건축구조물의 기초(11) 하부에 지하수가 유입되는 통로인 유공관(12)이 매설되어 있고, 유공관(12)이 연결되어 지하수가 일시저장되는 집수정(13)이 기초(11)의 일측에 구비되어 있다. 또한, 집수정(13)에는 일시저장되는 지하수를 지하수 배출라인인 주배수관(15)과 연결되어 외부로 배출하는 배출관(14)이 구비되어 있다.

그런데 자연배수공법에서는 주배수관(5)의 위치가 배출관(4)보다 낮은 위치에 위치하도록 하기 위하여 지면에서 상당한 깊이까지 굴토를 실시하여 주어야 하므로 공사비가 현저하게 증가하고, 공기도 지연되는 문제가 있으며, 또한, 자연배수가 불가능한 A지역은 주배수관이 유공관보다 높게 설치되어 있어 주배수관과의 연결이 불가능한 경우이다.

따라서 본 발명에서는 주배수관(15)을 가능한 지면과 근접된 위치에 시공하도록 하고, 주배수관(15)과 연결되는 배출관(14)을 주배수관(15)보다 높은 위치에 시공하도록 한다.

또한, 배출관(14)이 설치되는 집수정(13)의 저장수위가 배출관(14)보다 높게 설정되도록 집수정(13)의 시공높이(L1)도 배출관(14)의 설치위치(L2)보다 높게 시공하도록 한다. 이때, 배출관(14)의 설치위치는 지하수의 양압력에 의하여 건축구조물의 기초가 부상되지 않는 영역인 안정수위(L3) 이하의 수위가 되도록 설치되어 야함은 물론이다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 능동적 자연배수구조 및 공법은 주배수관(15)측으로 자연배수가 가능한 높이만큼 자연구배를 주어 배출관(14)을 설치하고, 유공관(12)을 통해 유입되는 지하수의 저장수위를 증대시켜 주기 위하여 집수정(13)의 시공높이를 높여줌으로써 건축구조물 주변 지형이 자연배수가 불가능하거나, 가능하더라도 공사비가 증가되는 지형을 갖는다고 하더라도 이를 능동적으로 극복함으로써 자연배수의 실시가 가능하도록 한 것이다.

따라서 유공관(12)을 통해 유입되는 지하수는 집수정(13)에서 안전수위 이하로 저장되면서 배출관(14)을 통해 수시로 주배수관(15)으로 배수되어 지하수에 의한 부력사고를 방지하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 부력사고 방지를 위한 능동적 자연배수구조 및 공법은 기존 자연배수공법이 가능한 지역 또는 불가능한 지형에서도 능동적으로 자연구배를 줌으로써 자연배수가 가능해지고, 배수라인을 단축시킬 수 있으므로 배수라인의 굴토 비용 절감 등 전체 공사 비용을 현저하게 절감함은 물론 공사기간을 단축시키는 효과가 있다.

또한, 강제배수공법에서와 같은 유지관리비가 배제되어 입주자들의 부담을 줄일 수 있게 되며, 시공 및 사후관리에 막대한 비용을 요구하는 앵커공법에 비하여 경제적인 측면은 물론이거니와 대외적인 신뢰도를 향상시킬 수 있다는 점에서 매우 유리한 공법이라 할 수 있다.

Claims (3)

1. 건축구조물의 지하수를 외부로 배출시키는 배출라인인 주배수관의 설치위치를 지하수가 유입되는 유공관의 설치위치보다 높게 시공하는 배수구조에 있어서,

   상기 주배수관으로 지하수가 자연배수되도록 주배수관보다 높은 위치에 설치되는 배출관과, 상기 유공관을 통해 유입된 지하수의 수위가 상기 배출관으로 배출가능하도록 시공되는 집수정을 포함하는 부력사고 방지를 위한 능동적 자연배수구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 배출관은 지하수에 의한 양압력으로 건축구조물이 부상되지 않는 안전수위 이하의 위치에 설치되는 부력사고 방지를 위한 능동적 자연배수구조.
3. 지하수가 유입되는 유공관의 설치위치보다 지하수가 외부로 배출되는 배출라인인 주배수관의 설치위치를 높게 배치하여 지면과 근접된 상태로 지하수를 배수가능하도록 시공하는 단계와;

   상기 유공관으로부터 유입되는 지하수가 하기하는 배출관을 통해 상기 주배수관으로 배수가능하도록 일시저장하는 집수정을 시공하는 단계와;

   상기 주배수관과 연결되어 상기 집수정에 저장된 지하수를 자연배수시키는 배출관을 주배수관보다는 높고, 지하수의 양압력에 의하여 건축구조물이 부상되지 않는 안정수위보다는 낮은 위치에 시공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부력사고 방지를 위한 능동적 자연배수공법.