KR20140096731A

KR20140096731A - 굴착지반의 지하수 배수시스템 및 이를 이용한 관로시공 방법

Info

Publication number: KR20140096731A
Application number: KR1020130009697A
Authority: KR
Inventors: 김경수; 이철우; 황의순
Original assignee: 한국지질자원연구원
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2014-08-06

Abstract

본 발명은 굴착지반의 지하수 배수시스템 및 이를 이용한 관로시공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지중에 관로 매설공사를 진행함에 있어, 공사현장 지반의 지하수위를 강제적으로 저하시킴으로써, 터파기구간에 지하수가 유입되는 것을 차단하기 위한 시설을, 관로가 시공되는 장소로부터 이격하여 설치함으로써, 배수시설이 관로를 매설하는 작업에 전혀 영향을 주지 않으면서도, 관로를 매설하기 위해 터파기한 공간으로 지하수가 유입되는 것을 근본적으로 방지할 수 있도록 한 것이다.
또한, 배수시설 및 관로의 시공성이 매우 우수할 뿐만 아니라, 설치된 배수시설의 해체와 마무리 과정을 신속하면서도 간편하게 진행할 수 있으며, 매우 효율적인 관로공사가 진행될 수 있도록 할 수 있다.
특히, 관로공사 뿐만 아니라 지하수의 유입을 차단할 필요성이 요구되는 토목공사나, 각종 시설 및 구조물에도 적용할 수 있는 장점이 있다.
따라서, 토목공사 분야, 특히 관로공사 분야는 물론, 시설 및 건축물 시공 관련 분야, 구조물 안정성 향상 기술 관련 분야 등 유사 내지 연관된 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

Description

굴착지반의 지하수 배수시스템 및 이를 이용한 관로시공 방법{Underground water drainage system of excavated ground and pipeline construction method using the same}

본 발명은 굴착지반의 지하수 배수시스템 및 이를 이용한 관로시공 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지중에 관로 매설공사를 진행함에 있어, 관로를 매설하기 위해 터파기한 공간으로 지하수가 유입되는 것을 근본적으로 방지할 수 있도록 한 것이다.

특히, 본 발명은 공사현장 지반의 지하수위를 강제적으로 저하시킴으로써, 터파기구간에 지하수가 유입되는 것을 차단하기 위한 시설을, 관로가 시공되는 장소로부터 이격하여 설치함으로써, 배수시설이 관로를 매설하는 작업에 전혀 영향을 주지 않도록 할 수 있는 굴착지반의 지하수 배수시스템 및 이를 이용한 관로시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 지중에 관로를 공사하는 방법은 크게 터파기, 관로 부설 및 되메우기의 과정을 거치게 된다. 물론, 공사현장이나 매설되는 관로의 크기, 매설목적 등에 따라 관로의 부설 전에 터파기의 바닥에 기초를 시공하거나, 거푸집을 이용하여 콘크리트를 타설하거나, 되메우기 과정에서 관로의 상부에 보호판을 설치하는 등의 추가 작업이 수행될 수 있다.

또한, 터파기 과정에서 터파기된 공간의 양측면에 흙막이를 설치하여 관로의 부설시 양측 벽면이 무너지는 것을 방지하도록 하기도 하고, 지하수위가 높은 지반에서는 양측에 시트파일을 설치하여 지하수의 유입을 차단하기도 한다.

한편, 지중에 관로를 시공하기 위해서 가장 많이 사용하는 방법으로는 모래부설식이 있다.

모래부설식 관로공사의 과정을 간단히 살펴보면, 좌우측으로 일정한 경사면이 형성되도록 터파기를 한 후, 터파기된 공간의 바닥에 모래층을 깔고 그 위에 관로를 부설한 후, 관로가 매립될 수 있는 높이까지 모래를 충진하면서 다짐을 하고, 모래에 의해 관로가 완전히 매립되면 그 상부에 보호판을 부설하고 시공을 마무리하게 된다.

이러한 모래부설식 관로공사는 공사기간이 짧고 시공이 간편하기 때문에 많이 사용되는 방법이기는 하나, 터파기의 내부로 빗물이나 지표수, 특히 지하수가 유입되게 되면, 관로를 감싸도록 구성되는 모래층이 약화되고, 이로 인해 관로에 변형이나 파손이 생길 수 있으며, 심한 경우 공사를 다시 해야 하는 경우가 발생할 수 있다.

물론, 모래부설식 관로공사 뿐만 아니라 거푸집 등을 이용한 콘크리트타설식 관로공사 등, 대부분의 관로공사에서는 지하수의 유입에 따른 문제점이 발생하게 되며, 이를 해결하기 위해서는 관로공사시 터파기 내부로 유입되는 물을 신속히 배출할 수 있도록 별도의 배수장비를 설치해야만 한다. 특히, 지반이 낮아 지하수의 수위가 높은 지역이나 투수성이 큰 지반에서는, 배수장비의 설치가 필수적으로 요구되고 있다.

그러나, 배수장비를 추가적으로 설치하게 될 경우, 터파기 내부로 유입된 물을 양수하기 위한 비용이 추가적으로 발생될 뿐만 아니라, 배수작업 자체가 비효율적이거나 불가능할 수도 있다. 또한, 관로를 부설하는 과정에서 터파기된 공간의 내부에 배수장비들이 설치되면 작업에 불편함이 발생하고, 관로를 부설하는 과정이 원활하게 수행되지 못하게 된다.

더욱이, 터파기 내부로 유입된 물을 양수한다 하더라도, 터파기의 바닥과 양측면은 이미 상당량의 물을 포함한 상태가 되기 때문에, 관로를 부설하는 과정에서 소량의 물이 지속적으로 유입되면서 공사에 지장을 줄 수 있으며, 추가적으로 지반강도의 저하 및 절개사면의 붕괴 등 안정성에도 문제가 발생할 수 있다.

또한, 지하수위가 높은 지반의 양측에 시트파일을 설치하여 지하수의 유입을 차단하는 방법은, 공사기간이 길어질 뿐만 아니라 지반이 교란될 수 있으며, 많은 공사비가 소요된다는 문제점이 있다.

이러한 문제점은 하기의 선행기술에서도 동일하게 발생될 수 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0748258호 "트로이관을 이용한 고압 케이블 지중선 관로 시공방법"

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 관로를 매설하기 위해 터파기한 공간으로 지하수가 유입되는 것을 근본적으로 방지할 수 있는 지하수 유입방지를 위한 굴착지반의 지하수 배수시스템 및 이를 이용한 관로시공 방법을 제공하는데 목적이 있다.

특히, 본 발명은 지하수위를 강제적으로 저하시킴으로써, 터파기구간에 지하수가 유입되는 것을 차단하기 위한 시설을, 관로가 시공되는 장소로부터 이격하여 설치함으로써, 배수시설이 관로를 매설하는 작업에 전혀 영향을 주지 않도록 할 수 있는 굴착지반의 지하수 배수시스템 및 이를 이용한 관로시공 방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 터파기된 공간으로 유입되는 빗물이나 지표수가 자연적으로 신속히 배출될 수 있도록 한 굴착지반의 지하수 배수시스템 및 이를 이용한 관로시공 방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 굴착지반의 지하수 배수시스템은, 관로가 시공되는 위치에서 지하수가 유입되는 측면으로 일정거리 이격되어 지중으로 형성되는 적어도 하나의 배수공; 상기 배수공의 내부에 삽입되어 설치되는 유공케이싱; 및 상기 유공케이싱의 내부로 삽입되는 배수호수와 연결되어 상기 배수공 내부로 유입되는 지하수를 펌핑(Pumping)하는 배수펌프를 포함한다.

또한, 상기 배수공의 깊이는, 상기 관로를 시공하기 위한 터파기 깊이보다 깊게 형성될 수 있다.

또한, 상기 관로가 시공되는 위치와 상기 배수공의 이격거리, 상기 배수공의 직경 및 상기 배수공의 깊이 중 적어도 하나는, 상기 터파기의 깊이 및 상기 터파기를 시공한 위치의 지반조건 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.

또한, 상기 배수공은 상기 관로가 시공되는 방향을 따라 복수 개가 형성되며, 상기 복수 개의 배수공들 중 어느 하나의 배수공이 이웃하는 배수공과 이격되는 거리는, 상기 배수공으로 유입되는 지하수의 수위, 지반의 수리상수 및 상기 배수공의 깊이 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있다.

또한, 상기 배수호스의 하부에는 적어도 하나의 지하수유입공이 형성될 수 있다.

또한, 상기 배수호스의 하부에 유공관이 결합될 수 있다.

또한, 상기 유공관의 길이는, 상기 배수공 내부로 유입되는 지하수의 유입량에 대응하여 형성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 굴착지반의 지하수 배수시스템을 이용한 관로시공 방법은, 관로가 시공되는 방향과 나란하도록 복수 개의 배수공을 굴착하여 형성하는 배수공 형성단계; 상기 배수공의 내부에 유공케이싱을 설치하고, 상기 유공케이싱 내부에 배수펌프와 연결되는 배수호스를 설치한 후, 상기 배수펌프를 동작하여 상기 배수공 내부의 지하수를 펌핑하는 유공케이싱 설치 및 양수단계; 및 지중에 관로를 매설하는 관로시공단계를 포함한다.

또한, 상기 관로의 매설이 완료되면, 상기 배수공으로부터 배수호스 및 유공케이싱을 제거하는 배수호스 및 유공케이싱 해체단계; 및 굴착된 상기 배수공을 메우는 배수공 되메우기단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 배수공 형성단계 이전에, 상기 관로가 시공되는 지역의 지질, 지하수위 및 수리상수를 조사하는 지질특성 조사단계; 및 상기 지질, 지하수위 및 수리상수에 대응하여 상기 관로의 시공을 위한 터파기 깊이, 배수공의 위치, 배수공의 직경 및 배수공의 깊이 중 적어도 하나를 산출하는 시공정보 산출단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 시공정보 산출단계는, 상기 터파기 깊이로부터 상기 배수공의 깊이를 산출할 수 있다.

또한, 상기 시공정보 산출단계는, 상기 배수공의 깊이로부터 각각의 배수공으로 지하수가 유입되는 영역을 산출하는 유입영역 산출과정; 상기 배수공이 형성될 지반의 지하수위를 일정 심도 이하로 유지하기 위한 양수량을 산출하는 양수량 산출과정; 및 상기 배수공의 지하수 유입영역에 기초하여, 이웃하는 지하수 유입영역이 서로 겹쳐지도록 상기 복수 개의 배수공들의 위치를 산출하는 배수공위치 산출과정을 포함할 수 있다.

상기와 같은 해결수단에 의해, 본 발명은 관로가 시공되는 장소로부터 이격하여 배수시설을 설치함으로써, 배수시설이 관로를 매설하는 작업에 전혀 영향을 주지 않으면서도 지하수의 유입을 원천적으로 차단할 수 있는 장점이 있다.

따라서, 본 발명은 공사현장 지반의 지하수위를 강제적으로 저하시킴으로써, 관로를 매설하기 위해 터파기한 공간으로 지하수가 유입되는 것을 근본적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 터파기된 공간으로 유입되는 빗물이나 지표수가 자연적으로 신속히 배출될 수 있도록 하는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 지하수와 지표수를 원천적으로 배제함으로써, 터파기 지반의 강도저하를 방지하고 터파기된 좌우 절개사면의 안정성을 확보할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 배수시설 및 관로의 시공성이 매우 우수할 뿐만 아니라, 관로가 매설된 이후 설치된 배수시설의 해체와 마무리 과정을 신속하면서도 간편하게 진행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 관로공사는 대부분 장거리에 걸쳐 이루어진다는 점을 감안할 때, 일정한 구간별 또는 단계별로 나누어 점진적으로 시공되는 관로공사의 특성에 맞추어 신속하고 편리하게 진행할 수 있다는 장점이 있다.

결과적으로, 본 발명은 매우 효율적인 관로공사가 진행될 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 다양한 방식의 관로공사에 용이하게 적용할 수 있으며, 관로공사 뿐만 아니라 지하수의 유입을 차단할 필요성이 요구되는 토목공사나, 각종 시설 및 구조물에도 적용할 수 있는 장점이 있다.

따라서, 토목공사 분야, 특히 관로공사 분야는 물론, 시설 및 건축물 시공 관련 분야, 구조물 안정성 향상 기술 관련 분야 등 유사 내지 연관된 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 굴착지반의 지하수 배수시스템의 실시예를 설명하는 설치상태도이다.
도 2는 지하수의 흐름에 따라 도 1에 나타난 배수공이 형성되는 깊이를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 나타난 배수공의 깊이에 따라 배수공이 형성되는 이격거리를 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1의 배수호스에 대한 일 실시예를 설명하는 사시도이다.
도 5는 도 1의 배수호스에 대한 다른 일 실시예를 설명하는 사시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 굴착지반의 지하수 배수시스템을 이용한 관로시공 방법의 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 의한 굴착지반의 지하수 배수시스템을 이용한 관로시공 방법의 다른 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.
도 8은 도 7의 단계 'S20'에 의해 배수공의 위치를 설정하는 방법에 대한 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 7의 단계 'S20'에 의해 배수공의 위치를 설정하는 방법에 대한 다른 일 실시예를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 굴착지반의 지하수 배수시스템 및 이를 이용한 관로시공 방법에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다. 그리고, 이하에서 설명되는 도면들에서 지층의 단면표시는 생략하였다.

또한, 터파기는 관로를 시공하기 위해 땅을 파는 일을 의미하는 것이나, 본 발명에서는 터파기된 공간을 지칭하는 것으로도 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 굴착지반의 지하수 배수시스템의 실시예를 설명하는 설치상태도이다.

도 1을 참조하면, 지하수 유입방지를 위한 배수 시스템은 배수공(100), 유공케이싱(200) 및 배수펌프(300)를 포함한다.

배수공(100)은 관로(400)가 시공되는 위치에서 지하수가 유입되는 측면으로 일정거리 이격되어 지중으로 형성된다. 이때, 배수공(100)은 터파기(410) 방향을 따라 나란하게 형성될 수 있으며, 터파기(410)의 일측면 또는 양측면을 따라 형성될 수 있다. 예를 들어, 지하수가 일정방향으로 이동하는 경우, 배수공 (100)은 터파기(410)의 일측면을 따라 형성될 수 있다. 다른 예로, 터파기(410)된 지반이 양측에 비해 상대적으로 낮은 경우, 배수공(100)은 터파기(410)의 양측면을 따라 형성될 수 있다.

또한, 배수공(100)은 터파기(410) 측면의 지층에서 터파기(410) 측으로 이동되는 지하수가 모두 유입되도록 함으로써, 터파기(410) 내부로는 지하수가 유입되지 못하도록 해야하므로, 터파기(410) 깊이보다 깊게 형성됨이 바람직하다.

유공케이싱(200)은 배수공(100)의 내부에 삽입되어 설치되어 배수공(100)의 붕괴를 방지하기 위한 것으로, 지하수가 배수공(100) 내부로 유입될 수 있도록 다수 개의 미세공이 관통형성되어 있다.

그리고, 유공케이싱(200)을 통과하여 배수공(100) 내부로 유입된 지하수는, 유공케이싱(200) 내부에 설치되어 배수펌프(300)와 연결되는 배수호스(310)에 의해 지상으로 배출될 수 있다.

배수펌프(300)는 유공케이싱(200)의 내부에 삽입되어 설치되는 배수호스(310)와 연결되며, 배수공(100) 내부로 유입되는 지하수를 지상으로 펌핑(Pumping)하는 것으로, 배수공(100)의 설치위치, 직경 및 간격, 지하수 유입량, 배수펌프(300)의 용량 등을 고려하여, 하나의 배수호스(310)에 하나의 배수펌프(300)를 설치는 것을 원칙으로 하며, 당업자의 요구에 따라 복수 개의 배수호스(310)에 하나의 배수펌프(300)를 설치할 수 있다.

도 1에서, 좌측하부방향의 단면에 표현된 점선은 지하수가 유입되는 방향을 나타낸 것으로, 배수공(100)의 깊이를 터파기(410) 깊이보다 깊게 형성하게 되면, 터파기(410)의 양측면에서 터파기(410) 측으로 이동되는 지하수가 모두 배수공(100) 내부로 유입되도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 터파기(410)로 유입되는 빗물이나 지표수가 배수공(100)을 통해 자연스럽게 유출되도록 할 수 있다.

도 1에서, 배수공(100) 하부의 굵은 점선은 배수공(100)에 의해 낮아진 지하수 수위를 나타낸 것이다.

도 2는 지하수의 흐름에 따라 도 1에 나타난 배수공이 형성되는 깊이를 설명하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 배수공(100)의 깊이는 터파기(410)의 깊이(h1) 및 터파기(410)된 지층의 지반조건에 기초하여 다양하게 적용될 수 있다. 여기서, 지층의 지반조건은 지하수의 흐름에 영향을 미치게 되며, 지층의 지반조건에 기초한다 함은 해당 지층에서의 지하수 이동방향이나 수위 및 수리상수에 기초함을 포함할 수 있다.

예를 들어, 빗물이나 지표수가 터파기(410)로 유입되어 바닥에 모인 경우, 이 물이 터파기(410)의 측면을 통해 배수공(100)으로 유입되도록 해야만, 터파기(410) 내부에서 자연적인 배수가 가능해질 수 있다.

따라서, 도 2의 (a)에 나타난 바와 같이 터파기(410)에서 배수공(100) 측으로 이동되는 지하수의 흐름(이때, 지하수는 터파기로 유입되는 빗물이나 지표수가 지층으로 유입되어 흐르는 상태를 포함함)이 완만한 경우에 비하여, 도 2의 (b)와 같이 지하수의 흐름이 급격한 경우에는, 배수공(100)의 깊이(h2)를 상대적으로 더 깊게 형성(h3)할 수 있다.

또한, 도 2의 (b)와 같이 배수공(100)의 깊이가 보다 깊어지는 경우, 배수공(100)의 직경 및 이격거리가 변경될 수 있다.

도 2에서, 'L1'은 배수공(100)을 형성하기 이전의 지하수위이고, 'L2'는 배수공(100)을 형성한 후 낮아진 지하수위를 나타낸 것이다.

도 3은 도 1에 나타난 배수공의 깊이에 따라 배수공이 형성되는 이격거리를 설명하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 배수공(100)은 관로(400)가 시공되는 방향을 따라 복수 개가 형성될 수 있으며, 복수 개의 배수공(100)들 중 어느 하나의 배수공(100)이 이웃하는 배수공(100)과 이격되는 거리는, 배수공(100)의 깊이에 기초하여 결정될 수 있다. 물론, 배수공(100) 간의 이격거리는 대상 지반의 수리상수와 각 배수공(100)으로 유입되는 지하수의 수위를 더 고려하여 결정될 수 있다.

본 발명의 배수공(100)은 직경이 클수록 단위시간당 양수량을 증가시킬 수 있고, 굴착깊이가 깊어질수록 보다 먼 거리의 지하수가 유입될 수 있는 효과를 얻게 된다.

따라서, 배수공(100)의 깊이가 도 3의 (a)에서와 같은 'H1'에서 도 3의 (b)에서와 같이 'H2'로 깊어지게 되면, 배수공(100)의 이격거리는 'W1'에서 'W2'로 멀어질 수 있다.

물론, 배수공(100)의 깊이가 깊어지더라도 배수공(100)의 이격거리를 그대로 유지할 수는 있으나, 배수공(100)을 굴착하는 과정을 최소화할수록 전체 시공기간이 단축될 뿐만 아니라, 작업이 보다 수월해지기 때문에, 배수공(100)의 개수나 굴착깊이는 최소한으로 설정하는 것이 바람직하다.

반대로, 하나의 배수공(100)을 도 3의 (b)에 비하여 보다 더 깊게 굴착하여 보다 넓은 영역에서 지하수가 유입되도록 하는 방법으로 전체 배수공(100)의 개수를 줄일 수도 있으나, 배수공(100)의 굴착깊이가 깊어질수록 배수관정으로 유입된 지하수량이 상대적으로 많아짐으로써, 양수시간이 길어지는 등의 비효율적인 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 배수공(100)은 굴착의 용이성을 고려하여 과도한 굴착이 이루어지지 않도록, 배수공(100)의 개수를 적절히 조절함이 바람직하다.

한편, 배수공(100)에 설치된 유공케이싱(200) 내부에 배수호스(310)를 삽입설치함에 있어, 배수공(100)의 하부바닥으로 유입되는 지하수를 모두 배출하기 위해서는 배수호스(310)가 유공케이싱(200) 내부로 충분히 삽입되어야 하지만, 과도하게 삽입되어 배수호스(310)의 종단부가 접히는 등으로 인해 배수호스(310)가 막히는 경우가 발생하면, 배수공(100)으로 유입된 지하수를 배출하는 것이 원할하지 못할 수 있다.

이를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 지하수를 용이하게 배출할 수 있도록 하는 구조를 배수호스(310)의 하부에 더 형성할 수 있다.

도 4는 도 1의 배수호스에 대한 일 실시예를 설명하는 사시도이다.

도 4를 참조하면, 배수호스(310)의 하부에는 적어도 하나의 지하수유입공(311)이 형성될 수 있다.

지하수유입공(311)은 배수호스(310)의 외부와 내부를 관통하도록 형성되며, 도 4와 같이 사각형 이외에도 원형이나 다각형의 형태로 형성될 수 있다.

물론, 지하수유입공(311)은 그 하부가 배수호스(310)의 하부로 개방되도록 홈의 형태로도 형성될 수 있다. 이러한 경우, 배수호스(310)은 하부종단부가 요철형태로 형성될 수 있다.

도 5는 도 1의 배수호스에 대한 다른 일 실시예를 설명하는 사시도이다.

도 5를 참조하면, 배수호스(310)의 하부에 유공관(320)이 결합될 수 있으며, 배수호스(310)와 유공관(320)은 나사결합의 형태로 결합될 수 있다.

이와 같이, 배수호스(310)의 하부에 유공관(320)을 결합하게 되면, 배수공(100) 내부의 돌덩이나 이물질이 배수호스(310)으로 유입되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 배수호스(310) 종단부가 접히는 현상도 방지할 수 있다.

이때, 유공관(320)의 길이는 배수공(100) 내부로 유입되는 지하수의 유입량에 대응하여 형성될 수 있다. 다시 말해, 배수공(100) 내부로 유입되는 지하수의 양이 많을수록 보다 긴 길이의 유공관(320)을 구성할 수 있으며, 필요에 따라서는 전체를 유공관으로 구성할 수도 있다.

한편, 굴착심도가 깊거나 지하수위가 깊게 형성되어 있는 경우에는 지표상에 위치한 배수펌프의 양수효율이 떨어질 수 있는데, 이 때는 유공케이싱(200)의 내부로 수중펌프(도시하지 않음)를 설치하여 지하로부터 직접 양수함으로써, 양수효율을 크게 향상시킬 수 있다.

도 6은 본 발명에 의한 굴착지반의 지하수 배수시스템을 이용한 관로시공 방법의 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 먼저, 관로(400)가 시공되는 방향과 나란하도록 복수 개의 배수공(100)을 굴착하여 형성한다(단계 S100). 이때, 관로(400)가 시공되는 위치와 배수공(100) 간의 이격거리는, 관로시공시 터파기(410) 깊이와 지하수 수위, 해당 지역의 지반조건 및 수리상수 등에 따라 결정될 수 있다.

배수공(100)이 형성되면, 배수공(100) 내부에 유공케이싱(200)을 설치하고, 유공케이싱(200) 내부에 배수펌프(300)와 연결되는 배수호스(310)를 삽입하여 설치한 후, 배수펌프(300)를 동작하여 배수공(100) 내부의 지하수를 펌핑한다(단계 S200).

이후, 배수펌프(300)를 통해 배수공(100)으로 유입되는 지하수를 펌핑(Pumping)하여 관로의 설치심도 이하로 지하수위를 저하시킨 후, 터파기(410)를 하고 지중에 관로(400)를 매설한다(단계 S300).

그리고, 관로(400)의 매설이 완료되면, 배수펌프(300)의 동작을 중단하고 유공케이싱(200)으로부터 배수호스(310)를 인발하며, 배수공(100)으로부터 유공케이싱(200)을 제거할수 있다(단계 S400).

마지막으로, 굴착된 배수공(100)을 메우는 되메우기 작업을 하고, 관로시공에 따른 모든 작업을 종료할 수 있다(단계 S500).

도 7은 본 발명에 의한 굴착지반의 지하수 배수시스템을 이용한 관로시공 방법의 다른 일 실시예를 설명하는 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 배수공(100)의 적절한 굴착을 위하여, 본 발명에서는 배수공 형성단계(단계 S100) 이전에, 관로(400)가 시공되는 지역의 지질, 지하수위 및 수리특성 등을 포함한 지질특성을 조사할 수 있고(단계 S10), 조사된 지질특성에 대응하여 관로(400)의 시공을 위한 터파기 깊이, 배수공의 위치, 배수공의 직경 및 배수공의 깊이 등을 포함하는 시공정보를 산출할 수 있다(단계 S20).

특히, 앞서 설명한 바와 같이, 배수공(100)의 직경 및 깊이는 터파기(410) 깊이로부터 산출될 수 있다.

또한, 배수공(100)의 깊이에 따라, 각각의 배수공(100)으로 유입되는 지하수의 최대 유입영역을 산출하고(단계 S21), 배수공(100)이 형성될 지반의 지하수위를 일정 심도(예를 들어, 터파기 깊이) 이하로 유지하기 위한 양수량을 산출하며(단계 S22), 배수공(100)의 지하수 유입영역에 기초하여, 이웃하는 지하수 유입영역이 서로 겹쳐지도록 복수 개의 배수공(100)들의 위치를 산출할 수 있다(단계 S23). 여기서, 양수량은 산출된 배수공(100)의 직경, 깊이 및 설치간격과 더불어, 대상 지반의 수리상수인 투수량계수 및 저류계수 등에 기초하여 산출될 수 있다.

이하에서는, 지하수 유입영역에 의해 배수공(100)의 위치를 결정하는 방법에 대해 살펴보기로 한다.

도 8은 도 7의 단계 'S20'에 의해 배수공의 위치를 설정하는 방법에 대한 일 실시예를 나타내는 도면이다.

도 8을 참조하면, 관로(400)가 매설되는 터파기(410)의 좌우측면에서 지하수가 유입되는 경우, 각 측면에 형성되는 배수공(100)의 지하수 유입영역(도 8에서 배수공을 중심으로 하는 원형의 점선부분, 이하 도 9에서도 동일함)이 관로(400)의 매설방향을 따라 중복되도록 하여 배수공(100)의 굴착위치를 결정할 수 있다.

다시 말해, 각 배수공(100)의 지하수 유입영역이 중복되어 형성되면서 이루어지는 지하수 유입 저지선(미부호)이, 관로(400)가 매설되는 방향과 나란하도록 하여, 배수공(100)의 굴착위치를 결정할 수 있다.

도 9는 도 7의 단계 'S20'에 의해 배수공의 위치를 설정하는 방법에 대한 다른 일 실시예를 나타내는 도면이다.

도 9를 참조하면, 배수공(100)의 지하수 유입영역에 터파기(410) 영역이 포함되도록 하여 배수공(100)의 굴착위치를 결정함으로써, 터파기(410)로 유입되는 빗물이나 지표수가 배수공(100)으로 원활하게 이동되도록 할 수 있다.

따라서, 본 발명은 배수시설이 관로를 매설하는 작업에 전혀 영향을 주지 않으면서도 지하수의 유입을 원천적으로 차단할 수 있으며, 터파기된 공간으로 유입되는 빗물이나 지표수가 자연적으로 신속히 배출될 수 있도록 할 수 있다.

한편, 매우 긴 구간에 걸쳐 관로공사가 시공되는 경우, 전체 구간을 30m 내지 100m 정도의 부분구간으로 나누어 순차적으로 지반을 굴착한 후, 점진적으로 관로공사를 수행하는 것이 일반적이다.

따라서, 본 발명에 의한 굴착지반의 지하수 배수시스템 및 이를 이용한 관로시공 방법은, 이와 같은 관로공사에 대응하여 부분구간별로 진행할 수 있음은 당연하다.

이상에서 본 발명에 의한 굴착지반의 지하수 배수시스템 및 이를 이용한 관로시공 방법에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지는 것이므로, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 배수공
200 : 유공케이싱
300 : 배수펌프
310 : 배수호스 311 : 지하수유입공
320 : 유공관 321 : 미세공
400 : 관로 410 : 터파기

Claims

관로가 시공되는 위치에서 지하수가 유입되는 측면으로 일정거리 이격되어 지중으로 형성되는 적어도 하나의 배수공;
상기 배수공의 내부에 삽입되어 설치되는 유공케이싱; 및
상기 유공케이싱의 내부로 삽입되는 배수호수와 연결되어 상기 배수공 내부로 유입되는 지하수를 펌핑(Pumping)하는 배수펌프를 포함하는 굴착지반의 지하수 배수시스템.
제 1항에 있어서,
상기 배수공의 깊이는,
상기 관로를 시공하기 위한 터파기 깊이보다 깊게 형성되는 것을 특징으로 하는 굴착지반의 지하수 배수시스템.
제 2항에 있어서,
상기 관로가 시공되는 위치와 상기 배수공의 이격거리, 상기 배수공의 직경 및 상기 배수공의 깊이 중 적어도 하나는,
상기 터파기의 깊이 및 상기 터파기를 시공한 위치의 지반조건 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 굴착지반의 지하수 배수시스템.
제 1항에 있어서,
상기 배수공은 상기 관로가 시공되는 방향을 따라 복수 개가 형성되며,
상기 복수 개의 배수공들 중 어느 하나의 배수공이 이웃하는 배수공과 이격되는 거리는,
상기 배수공으로 유입되는 지하수의 수위, 지반의 수리상수 및 상기 배수공의 깊이 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 굴착지반의 지하수 배수시스템.
제 1항에 있어서,
상기 배수호스의 하부에는 적어도 하나의 지하수유입공이 형성되는 것을 특징으로 하는 굴착지반의 지하수 배수시스템.
제 1항에 있어서,
상기 배수호스의 하부에 유공관이 결합되는 것을 특징으로 하는 굴착지반의 지하수 배수시스템.
제 6항에 있어서,
상기 유공관의 길이는,
상기 배수공 내부로 유입되는 지하수의 유입량에 대응하여 형성되는 것을 특징으로 하는 굴착지반의 지하수 배수시스템.
관로가 시공되는 방향과 나란하도록 복수 개의 배수공을 굴착하여 형성하는 배수공 형성단계;
상기 배수공의 내부에 유공케이싱을 설치하고, 상기 유공케이싱 내부에 배수펌프와 연결되는 배수호스를 설치한 후, 상기 배수펌프를 동작하여 상기 배수공 내부의 지하수를 펌핑하는 유공케이싱 설치 및 양수단계; 및
지중에 관로를 매설하는 관로시공단계를 포함하는 굴착지반의 지하수 배수시스템을 이용한 관로시공 방법.
제 8항에 있어서,
상기 관로의 매설이 완료되면, 상기 배수공으로부터 배수호스 및 유공케이싱을 제거하는 배수호스 및 유공케이싱 해체단계; 및
굴착된 상기 배수공을 메우는 배수공 되메우기단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착지반의 지하수 배수시스템을 이용한 관로시공 방법.
제 8항 또는 제 9항에 있어서,
상기 배수공 형성단계 이전에,
상기 관로가 시공되는 지역의 지질, 지하수위 및 수리상수를 조사하는 지질특성 조사단계; 및
상기 지질, 지하수위 및 수리상수에 대응하여 상기 관로의 시공을 위한 터파기 깊이, 배수공의 위치, 배수공의 직경 및 배수공의 깊이 중 적어도 하나를 산출하는 시공정보 산출단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착지반의 지하수 배수시스템을 이용한 관로시공 방법.
제 10항에 있어서,
상기 시공정보 산출단계는,
상기 터파기 깊이로부터 상기 배수공의 깊이를 산출하는 것을 특징으로 하는 굴착지반의 지하수 배수시스템을 이용한 관로시공 방법.
제 11항에 있어서,
상기 시공정보 산출단계는,
상기 배수공의 깊이로부터 각각의 배수공으로 지하수가 유입되는 영역을 산출하는 유입영역 산출과정;
상기 배수공이 형성될 지반의 지하수위를 일정 심도 이하로 유지하기 위한 양수량을 산출하는 양수량 산출과정; 및
상기 배수공의 지하수 유입영역에 기초하여, 이웃하는 지하수 유입영역이 서로 겹쳐지도록 상기 복수 개의 배수공들의 위치를 산출하는 배수공위치 산출과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착지반의 지하수 배수시스템을 이용한 관로시공 방법.