(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2013년07월26일
(11) 등록번호 10-1290411
(24) 등록일자 2013년07월22일
(51) 국제특허분류(Int. Cl.)
E02D 3/10 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2012-0044236
(22) 출원일자 2012년04월27일
심사청구일자 2012년04월27일
(56) 선행기술조사문헌
KR100996006 B1
KR1019980021190 A
KR1019990084078 A
KR100679601 B1
(73) 특허권자
주식회사 동아지질
부산광역시 금정구 금샘로 347 (구서동)
(72) 발명자
신민식
부산광역시 북구 화명동 대림쌍용아파트 708동
2604호
김동해
부산광역시 남구 용호동 대광타워 102동 2010호
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
김덕태
전체 청구항 수 : 총 3 항 심사관 : 경노현
(54) 발명의 명칭 진공압밀공법의 기수 분리 배출 방법 및 그 장치
(57) 요 약
본 발명은 연약지반 개량을 위한 진공압밀 공법에서 연약지반으로부터 흡출되는 물과 공기를 따로 분리하여 배출
시키는 방법과 이에 사용되는 장치에 관한 것이다. 특히 흡출되는 물을 하향 경사지게 설치된 집수관을 통해 기
수 분리 탱크로 유입시킴으로써, 다량의 물과 공기가 배출되는 초기 압밀 시점에서의 진공 효율을 극대화시키고,
배관 내에서의 맥동현상을 감소시켜 배관의 손상을 최소화시키는 등의 효과를 가진 진공압밀 공법의 기수 분리
배출 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의하면 압밀 초기의 과다한 물과 공기를 따로 분리하여 물은 자중에 의해 흘러내릴 수 있게 됨으로써,
작은 관경으로 흡입 효율의 저하 없이 압밀 공법을 실시할 수 있고, 물의 흐름이 공기의 흐름을 저해하여 초래되
는 진공압의 손실이 최소화되어 진공효율을 극대화하여 진공압밀 기간을 단축시키게 된다. 그리고 작은 관경으로
인하여 압밀 후 철거 없이 바로 상부 구조물을 위한 말뚝시공이 가능하다.
대 표 도 - 도1
등록특허 10-1290411
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(72) 발명자
이준석
부산광역시 수영구 광안1동 519-8 광안메르빌 110
8호
노진택
경상남도 양산시 평산동 1199 코아루아파트 104동
1304호
등록특허 10-1290411
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특허청구의 범위
청구항 1
배수재(1)와 연결된 주관(2)이 접속되는 연결관(3)과; 연결관(3)이 접속되고 수평으로 배관된 공기관(4)과; 공
기관(4)과 집수분기관(5)으로 연결되고, 공기관(4)의 하측에 하향 경사지게 설치된 집수관(6)과; 공기관(4)이
상층부에 접속되고, 집수관(6)이 하층부에 접속되며, 하층부에 집수된 물을 배출시키는 배수관(7)과 상층부의
공기를 배출시키는 배기관(8)이 설치된 기수분리 탱크(9)와; 배기관(8)에 연결된 진공 펌프를 포함하여 구성됨
을 특징으로 하는 진공압밀 공법의 기수 분리 배출 장치.
청구항 2
제 1항에 있어서, 기수분리 탱크(9)는 상단 부분에 공기관(4)이 접속되고, 하단부에서 일정 높이에 집수관(6)이
접속되어 상하 이층의 구조로 형성되고, 상단에 배기관(8)이 설치되며, 하단에 수중모터()가 설치된 배수관(7)
이 배기관(8)의 내부를 따라 설치됨을 특징으로 하는 진공압밀 공법의 기수 분리 배출 장치.
청구항 3
기수분리 탱크(9)를 설치하되, 공기관(4) 접속부분이 지상에 노출되게 설치하는 제 1단계; 집수관(6)을 하향 경
사지게 설치하고, 최하단부를 기수분리 탱크(9)의 하층부에 연결하고, 공기관(4)을 지상에 수평되게 설치하여
일측 단부를 기수분리 탱크(9)의 상층부에 연결하며, 집수분기관(5)의 양단부를 공기관(4)과 집수관(6)에 연결
되게 설치하고, 연결관(3)을 공기관(4)에 연결하는 제 2단계; 배수재(1)를 연약지반에 설치하여 배수재관(13)과
주관(2)에 연결하는 제 3단계; 주관(2)을 연결관(3)에 연결하는 제 4단계;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는
진공압밀 공법의 기수 분리 배출 방법.
명 세 서
기 술 분 야
본 발명은 연약지반 개량을 위한 진공압밀 공법에서 연약지반으로부터 흡출되는 물과 공기를 따로 분리하여 배[0001]
출시키는 방법과 이에 사용되는 장치에 관한 것이다. 특히 흡출되는 물을 하향 경사지게 설치된 집수관을 통해
기수 분리 탱크로 유입시킴으로써, 다량의 물과 공기가 배출되는 초기 압밀 시점에서의 진공 효율을 극대화시키
고, 배관 내에서의 맥동현상을 감소시켜 배관의 손상을 최소화시키는 등의 효과를 가진 진공압밀 공법의 기수
분리 배출 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
배 경 기 술
연약지반은 그 상부에 구조물을 설치할 수 없을 정도의 상태를 가진 지반을 말하는 것으로, 점성질의 토사와 그[0002]
사이에 존재하는 지하수(간극구) 및 공기 등으로 이루어지고, 특히 지하수의 양에 따라 연약지반의 정도가 달라
진다. 따라서 과다한 지하수를 배수 처리함으로써 연약지반을 개량하는데, 주로 진공압밀 공법이 사용된다. 이
공법은 진공 펌프를 사용하여 연약지반의 내부에 매설된 배수재의 내부를 진공으로 만들어 간극수를 흡출하는
방법이다.
이러한 진공 압밀 공법은 연약 지반에 포함된 간극수를 대기압으로 흡출하던 기존의 PBD(Plastic Board Drain)[0003]
공법을 개량한 것으로, 간극수를 진공압으로 흡출하여 제거하는 공법을 말한다.
진공 압밀 공법은 시공이 간단하고 균일한 지반 안정이 가능하여 많이 사용되고 있는데, 이를 이용하기 위한 장[0004]
치는 연약지반에 삽입되는 다수 개의 배수재와, 각각의 배수재에 설치되는 배수재관과, 다수 개의 배수재관들이
접속된 주관과, 주관에 설치되어 배수재에 진공압을 발생시키는 진공펌프와, 주관의 말단에 설치되는 기수분리
탱크로 구성된다.
등록특허 10-1290411
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발명의 내용
해결하려는 과제
상기와 같은 종래의 공법 및 장치는 상부 구조물의 시공일정에 따라 구분하여 지반 개량하여야 할 필요성이 있[0005]
고, 이때에도 진공압밀 공법은 구분된 소블럭 단위로 배수재를 시공하여 진공압밀이 가능하다. 개별 진공압밀
공법은 소블럭 단위로 진공압밀을 실시하므로 인해 진공압의 누기나 기타의 상황에 대해서도 소블럭 단위로 대
처하면 되므로 효과적인 대응이 가능하다.
그러나, 침하량이 큰 경우에도 기수분리 탱크는 진공펌프에서 발생된 진공압의 손실을 최소화하면서 배기와 배[0006]
수가 이루어지므로 진공효율의 저하가 작지만 압밀초기에 다량으로 발생되는 공기와 물이 기수분리 탱크까지 유
입될 때에는 진공효율의 저하가 불가피하게 발생되었다. 따라서 압밀 방치기간의 증가와 함께 진공펌프 가동시
간 증가에 따른 전력소모량과 손료가 증가하게 되어 경제성이 낮아지고 공기 증가에 따른 기회비용의 증가가 불
가피하였다. 즉, 압밀시 물과 공기가 혼합된 물질이 한 개의 배관으로 기수분리 탱크까지 도달되므로 인해 초기
배수조건에서 다량의 물과 공기를 배출함에 있어 진공효율의 저하가 불가피하게 발생되었다. 따라서 배기와 배
수를 분리하여 기수분리 탱크까지 유입되도록 하여 초기부터 진공효율의 저하가 없이 고효율의 진공압밀이 이루
어지고, 초기 압밀지연의 가능성을 감소시키는 방법과 장치가 필요하다.
그리고 기수분리 탱크 내에 설치되어 있는 배수펌프의 고장으로 인한 교체가 필요하게 되는데 이를 원활하게 진[0007]
행할 수 있는 방안으로 현재에는 가시설 구조물을 통해 기수분리 탱크를 보호하고 정비하고 있으나 이를 보완하
여 정비효율을 높이고, 가시설비용의 절감이 필요한 실정이다.
또한 기수분리 탱크로 유입되는 주관은 대구경의 관이 수평 배관되어 구성되므로, 상부 구조물 시공을 위한 말[0008]
뚝공사에 지장물로 존재하게 되어 진공압밀 이후에는 주관의 철거가 불가피하다. 진공압밀은 단기간에 압밀을
통한 공기단축이 최대의 장점인데 수평배관된 주관을 철거하기 위해 터파기 작업이 필요하게 되어 시공비의 증
가 및 지반개량공기가 증가되는 단점이 존재한다. 따라서 이를 보완하여 수평배관의 철거가 불필요한 방안이 도
입된다면 지반개량공기의 단축효과를 기대할 수 있으므로 진공압밀 공법의 적용성이 더욱 확대될 수 있다.
따라서 본 발명은 개별 진공압밀 공법을 적용함에 있어 진공압밀 시점의 단축과 진공펌프에서 발생된 진공압의[0009]
손실을 최소화하면서 진공압밀이 가능하도록 하여 진공압밀 기간을 단축하고, 진공압밀 후 즉시 상부 구조물을
위한 시공이 가능하도록 하여 지반개량기간 단축을 가능케 하는 방법과 장치의 제공에 목적이 있다.
과제의 해결 수단
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 소형관이 이용되고, 상부에 공기관이 설치되며 그 하부에 집수관이[0010]
설치된 2층 배관 구조와, 압밀중에 발생되는 물과 공기가 각각 따로 유입되고, 내부에 설치된 수중 펌프의 교체
가 용이하도록 다단으로 구성된 기수분리 탱크의 구조를 제공함으로써, 물과 공기를 분리하여 배출이 가능하게
된다. 특히 하부의 집수관이 기수분리 탱크로 하향 경사지게 설치되어 흡출된 간극수가 자중에 의해 흘러갈 수
있도록 하여 초기 압밀시에 발생되는 다량의 공기와 물을 따로 분리하여 흡출함으로써 진공압의 손실을 최소화
한다. 상기의 기수분리 탱크는 지상에 노출되어 배수펌프의 수리와 교체가 용이하다.
그리고 진공 배수재 시공 전에 기수분리 탱크와 2층 배관구조로 공기관과 집수관을 설치하여 진공압밀 시점을[0011]
단축시킨다. 소형배관은 말뚝공사의 지장물이 되지 않으므로 매몰이 가능하여 지반개량완료와 동시에 상부 구조
물을 위한 말뚝을 시공할 수 있어 개별 진공압밀 공법의 장점인 단기간의 지반개량이 가능하게 된다.
또한 조기 진공압밀을 위하여 일반적인 진공압밀에서 진공 배수재 시공후에 기수분리 탱크를 설치하던 것을 진[0012]
공 배수재 시공 전에 기수분리 탱크를 설치하여 진공압밀이 가능하도록 시공 순서의 변경에 특징이 있다. 따라
서 기수분리 탱크를 선시공하고 수평으로 배관된 공기관을 바로 연결하여 누기를 확인할 수 있게 되어 수평 배
관의 체결불량을 매우 편리하게 확인할 수 있어 진공압밀 시점 단축이 가능한 방법이 된다.
발명의 효과
등록특허 10-1290411
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본 발명은 작은 관경의 공기관과 집수관의 이중 층상 구조로 설치되고, 집수관은 하향 경사진 구조를 가지며,[0013]
공기관과 집수관이 접속된 기수분리 탱크 또는 상하 두 개의 층으로 구성됨에 따라, 압밀 초기의 과다한 물과
공기를 따로 분리하여 물은 자중에 의해 흘러 내릴 수 있게 함으로써, 작은 관경으로 흡입 효율의 저하없이 실
시할 수 있고, 물의 흐름이 공기의 흐름을 저해하여 초래되는 진공압의 손실이 최소화되어 진공효율을 극대화하
여 진공압밀 기간을 단축시키게 된다. 그리고 작은 관경으로 인하여 압밀 후 철거 없이 바로 상부 구조물을 위
한 말뚝시공이 가능하다.
또한 본 발명은 기수분리 탱크를 선시공한 후 공기관 및 그 접속부분이 지상에 노출되게 설치하는 방법에 특징[0014]
이 있으므로, 공기관을 바로 연결하여 누기를 확인할 수 있게 되어 수평 배관의 체결불량을 매우 편리하게 확인
할 수 있어 진공압밀 시점 단축이 가능하게 된다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 전체 구성도[0015]
도 2는 본 발명의 요부 상세도
도 3은 본 발명의 기수분리 탱크의 상세도
발명을 실시하기 위한 구체적인 내용
본 발명에 의한 진공압밀 공법의 기수 분리 배출 장치는 배수재(1)와 연결된 주관(2)이 접속되는 연결관(3)과;[0016]
연결관(3)이 접속되고 수평으로 배관된 공기관(4)과; 공기관(4)과 집수분기관(5)으로 연결되고, 공기관(4)의 하
측에 하향 경사지게 설치된 집수관(6)과; 공기관(4)이 상층부에 접속되고, 집수관(6)이 하층부에 접속되며, 하
층부에 집수된 물을 배출시키는 배수관(7)과 상층부의 공기를 배출시키는 배기관(8)이 설치된 기수분리 탱크
(9)와; 배기관(8)에 연결된 진공 펌프를 포함하여 구성된다.
상기의 집수분기관(5)은 연결관(3)과 공기관(4)이 만나는 지점에 그 일단이 접속되고, 타단은 집수관(6)에 연결[0017]
된다. 그리고 기수분리 탱크(9)는 상단 부분에 공기관(4)이 접속되고, 하단부에서 일정 높이에 집수관(6)이 접
속되어 상하 이층의 구조로 형성되고, 상단에 배기관(8)이 설치되며, 하단에 수중 펌프(10)가 설치된 배수관
(7)이 배기관(8)의 내부를 따라 설치된다.
상기 배수관(7)의 단부는 기수분리 탱크(9)의 바닥면에 위치되어 집수된 물을 수중 펌프(10)가 배수시킬 수 있[0018]
도록 되어 있다. 그리고 배수관(7)의 상부측은 어느 지점에서 배기관(8)를 관통하게 된다. 상기 배기관(8)은 다
수 개로 구성되어 연결구(11)로 조립 및 해체가 가능한 구조로 되어 있다. 그리고 기수분리 탱크(9)의 내부에
설치된 배수관(7)의 외측 둘레에는 스크린(12)이 설치되고, 스크린(12)의 내부 관로는 자연스럽게 배기관(8)과
연결되는 구조이다.
상기와 같이 본 발명은 집수관(6)이 하향 경사지게 설치되어 하단 지점이 기수분리 탱크(9)의 하층부에 연결된[0019]
구조와, 공기관(4)의 상부에 집수관(6)은 하부에 연결되어 상하 두 개의 층으로 구분되어 구성된 기수분리 탱크
(9)의 구조에 특징이 있다.
상기와 같은 장치를 이용한 진공압밀 공법의 기수 분리 배출 방법은 진공압밀 시점의 단축을 위해 기수분리 탱[0020]
크(9)를 진공 배수재 시공전에 시공함에 특징이 있다. 즉, 기수분리 탱크(9)를 설치하되, 공기관(4) 접속부분이
지상에 노출되게 설치하는 제 1단계; 집수관(6)을 하향 경사지게 설치하고, 최하단부를 기수분리 탱크(9)의 하
층부에 연결하고, 공기관(4)을 지상에 수평되게 설치하여 일측 단부를 기수분리 탱크(9)의 상층부에 연결하며,
집수분기관(5)의 양단부를 공기관(4)과 집수관(6)에 연결되게 설치하고, 연결관(3)을 공기관(4)에 연결하는 제
2단계; 배수재(1)를 연약지반에 설치하여 배수재관(13)과 주관(2)에 연결하는 제 3단계; 주관(2)을 연결관(3)에
연결하는 제 4단계;를 포함하여 구성된다.
상기에서 본 발명은 진공 배수재(1) 시공 단계 전에 기수분리 탱크(9)와 진공 펌프 및 수중 펌프(10)를 설치함[0021]
으로써, 진공 배수재(1) 시공 후에 빠른 시간내에 진공압밀이 가능하게 된다. 즉 종래의 경우는 기수분리 탱크
(9)의 설치 시점이 배수재(1) 시공 이후에 이루어졌기 때문에 기수분리 탱크(9)와 연결된 진공 펌프와 수중 펌
프(10)의 점검 및 배관 설치후 점검기간 동안은 진공 압밀이 불가하였다.
그리고 기수분리 탱크(9)를 선시공한 후 공기관(4) 및 그 접속부분이 지상에 노출되게 설치하는 방법에 특징이[0022]
등록특허 10-1290411
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있으므로, 공기관(4)을 설치 후 바로 기수분리 탱크(9)에 연결하여 누기를 확인할 수 있게 되어 수평 배관의 체
결불량을 매우 편리하게 확인할 수 있어 진공압밀 시점 단축이 가능하게 된다.
이하 상기의 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.[0023]
상기의 단계별로 본 장치가 설치되면, 진공 펌프의 작동으로 연약지반에 설치된 배수재(1)가 지중의 간극수를[0024]
흡입하여 일정한 관로를 통해 배출된다.
흡출되는 물과 공기는 배수재관(13)을 통해 주관(2)으로 모이게 되고 주관(2)은 연결관(3)에 접속되어[0025]
있으므로, 연결관(3)으로 흐르고 다시 공기관(4)으로 모이게 된다.
공기관(4)과 집수관(6)은 집수분기관(5)으로 연결되어 있으므로, 연결관(3)까지 물과 공기가 혼합되어 이동되었[0026]
으나, 공기관(4)에서는 공기는 공기관(4)을 따라 배출되고, 물은 자중에 의해 집수분기관(5)을 통해 하부의 집
수관(6)으로 흐른다.
집수관(6)은 경사지게 설치되어 있으므로, 집수관(6)으로 모인 물은 자중에 의해 집수관(6)을 따라 흘러 내려[0027]
기수분리 탱크(9)의 하층부에 집수된다.
상기의 과정에서 보면, 물과 공기가 함께 배출된다. 진공 압밀공법은 지중의 간극수를 배출시키는 목적이 있으[0028]
나, 지중의 흙속에 포함된 물은 포화공기가 농축되어 있어 진공압이 가해지면 물속의 포화공기가 기체로 환원되
어 다량의 공기로 배출된다. 따라서 공기와 물을 동시에 제거하는 장치가 필요하다.
특히 초기 압밀 중에는 발생되는 압밀수가 많아 소형의 배관에서는 높은 저항이 발생되어 말단부는 진공압의 손[0029]
실이 크게 나타난다. 따라서 이런 배수조건을 개선하면 진공효율의 저하는 감소되어 고효율의 진공압밀이 가능
해진다.
그리고 압밀 초기의 다량의 공기와 물의 배출 때문에 야기되는 진공 효율의 감소를 해소하기 위해서는 대형의[0030]
배수관이 필요하나 이는 경제적이지 못하고 향후 상부 구조물 시공을 위한 말뚝공사에 지장물로 존재하게 되므
로 진공압밀 이후에는 모두 제거해야하는 2중 작업이 필요하다. 그리고 대형 배수관의 제거에 따라 상부 구조물
의 시공시점이 늦어지므로 인해 전반적으로 압밀 기간이 길어지는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 말뚝시공에 영향이 미소한 소형의 배관을 활용하여 배기와 배수를 하게 되는데, 공기관(4)과[0031]
집수관(6)이 바로 종래의 관보다 작은 직경을 가진다. 작은 관경을 가지지만 본 발명의 집수관(6)은 하향 경사
지게 설치됨으로써 관 내에서의 저항이 적고 진공 펌프의 부하를 줄일 수 있게 된다.
즉, 집수관(6)은 공기관(4)보다 낮은 위치에 설치하여 자연 유하로 집수가 가능하게 되므로, 진공 펌프를 통해[0032]
발생된 진공압의 손실이 억제되고, 진공 펌프는 공기만을 배제토록 하여 고진공 압밀이 가능하게 된다.
상기의 과정으로 공기는 공기관(4)을 통해 기수분리 탱크(9)의 상층부로 유입되고, 물은 집수관(6)을 따라 아래[0033]
로 흘러 기수분리 탱크(9)의 하층부로 유입된다. 이와 같이 본 발명의 기수분리 탱크(9)는 상하 두 개의 층상
구조를 가지므로, 종래의 하나의 굵은 관으로 물과 공기가 동시에 유입될 때 발생하는 배관내에서의 맥동현상이
감소되어, 배관의 손상이 최소화된다. 이는 종래의 하나의 대형관 대신에 작은 관경을 가진 공기관(4)과 집수관
(6)의 상하 두 개의 층으로 설치되고, 기수분리 탱크(9) 또한 상하 두 개의 층으로 구성된 본 발명의 특징 때문
이다.
따라서 기수분리 탱크(9)에서는 하층부에는 물이 집수되고, 상층부에는 공기가 차이게 된다. 하부의 물은 배수[0034]
관(7)의 하단에 설치된 수중 펌프(10)에 의해 외부로 배수된다. 기수분리 탱크(9) 내부의 배수관(7) 둘레에는
스크린(12)이 설치되어 이물질을 걸러주는 역할을 한다.
수중 펌프(10)는 사용중 고장이 날 수 있는데, 본 발명은 다수개의 부분이 연결구(11)로써 체결되어 배기관(8)[0035]
이 구성되므로, 연결구(11)를 해체하여 배기관(8) 해체하고, 내부에 설치된 배수관(7)을 뽑아 수중 펌프(10)를
수리할 수 있다.
그리고 상부의 공기는 진공 펌프에 의해 배기관(8)의 내부를 따라 배기된다.[0036]
부호의 설명
1 : 배수재 2 : 주관[0037]
등록특허 10-1290411
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3 : 연결관 4 : 공기관
5 : 집수분기관 6 : 집수관
7 : 배수관 8 : 배기관
9 : 기수분리 탱크 10 : 수중 펌프
11 : 연결구 12 : 스크린
13 : 배수재관
도면
도면1
등록특허 10-1290411
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도면2
등록특허 10-1290411
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도면3
등록특허 10-1290411
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