지하수 양수 장치의 상부 보호공 설치구조

지하수 양수 장치의 상부 보호공 설치구조{STRUCTURE FOR FIXING WELL COVER OF UNDERGROUND WATER PUMPING UNIT}

본 고안은 지하수 양수 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지반의 특성상 강관으로 된 관정 케이싱이 삽입 설치되지 않은 경우라 할지라도 상부보호공을 흔들림 없이 설치할 수 있는 지하수 양수 장치의 상부 보호공 설치구조에 관한 것이다.

일반적으로 지하수 양수장치는, 예컨대, 지표의 암반을 소정 굵기의 굴착기로 수맥 이하의 깊이까지 굴착한 다음 지표수의 유입을 방지하기 위해 파이프형 외부케이싱을 굴착공에 삽입하거나 또는 이와 함께 콘크리트액을 외부케이싱 외측에 주입하여 외부케이싱을 지중에 고착하는 그라우팅공법을 사용하고, 다수의 파이프를 길이방향으로 연결하여서 된 양수파이프를 심정(深井)까지 연장설치하며 상기 양수파이프의 하단에는 심정용 수중모우터펌프를 장착하고 소정위치에 장착된 상하 레벨스위치의 작동에 의해 지하수를 퍼올리는 구성으로 이루어져 있다.

주지하다시피 지하수(地下水, groundwater)라 함은 지하의 지층이나 암석사이의 빈틈을 채우고 있거나 흐르는 지하수를 말하는 것으로, 최근에는 각종 오염물질이 지하수와 혼합되어 지하수의 수질이 악화되고 있는 것이 현실이다.

더구나 지하수 심정 덮개 장치가 지금까지는 개방된 상태로 있어 평상시에도 벌레의 서석지로 사용되거나 홍수가 났을 경우에는 오염된 지표수가 아무 저항 없이 지하수 심정 내부로 유입됨으로써 하수도화 하여 일순간에 지하수가 심각하게 오염되어버릴 수 밖에 없는 상태로 되어 있었다. 이러한 문제점을 보완하여 완전한 밀폐성이 확보된 지하수 심정 덮개장치로 특허 제0330508호(지하수 진공양수장치)와 특허 제0330508호(지하수 심정의 첨수방지장치) 및 실용신안등록 제0105323호 (지하수 진공양수장치용 조립식 후렌지), 실용신안등록 제0176973호(지하수 양수장치), 실용신안등록 제0219401호(연결배관높이를 조절할 수 있도록 한 지하수심정 밀폐덮개장치), 실용신안등록 제0176308호(지하수 심정밀폐덮개) 및 실용신안등록 제 0294642호(지하수 심정용 덮개)등의 기술들이 제안된 바 있다.

종래 기술에 의하면 양수시설의 보호를 위하여 상부 보호공이 채용된다.

도 1은 종래 지하수 양수장치의 예시도로서, 지하수 양수장치는, 지중 심정(1)에 삽입되어 수중펌프와 양수파이프를 보호해 줄 수 있도록 설치되는 예컨대 PVC 재질의 양수 케이싱(내부 케이싱)(2), 양수 케이싱(2)의 상부에 연결되는 강관 케이싱(3), 강관 케이싱(3)의 상부에 결합되는 상부 보호공(4), 양수 케이싱(2)의 내부에 설치되는 양수 펌프(5)와 양수관(6)을 포함하여 구성된다.

강관 케이싱(3)은 지반의 토사 구간에 설치되어 굴착 공벽의 붕괴를 막기 위하여 설치되는 것이며, 상단부가 상부 보호공(4)과 플랜지 결합된다.

이와 같이 구성된 종래 기술에 따르면, 토사 구간에서 지하수를 양수하기 위하여 강관 케이싱(3)이 사용되는 것이다. 즉, 지반이 암반인 지역 예를 들어 제주도 등에서는 강관 케이싱(3)이 불필요하지만, 강관 케이싱(3)을 사용하지 않은 경우 구체적인 상부 보호공(4)의 설치 방법이 마련되지 않아 강관 케이싱(3)을 사용함으로써 시공비용이 상승하는 문제점이 있다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 지하수 관정 중 강관 케이싱(3)이 설치되지 않은 상태에서 상부보호공(4)을 설치하게 되는 경우 상부보호공(4)을 지지할 수 있는 수단이 없어, 상부 보호공(4)을 설치하는 것이 불가능하다. 강관 케이싱(3)을 사용하지 않는 경우 양수 케이싱(2)에 상부보호공(4)을 소켓으로 고정할 수 있겠으나, 역시 상부보호공(4)의 지지기반이 취약하여 상부보호공(4)이 흔들리게 되고 지표수가 쉽게 지하수 관정(1)에 침투함으로써 지하수가 오염되는 현상이 발생된다.

본 고안은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지반의 특성상 강관으로 된 관정 케이싱이 삽입 설치되지 않은 경우라 할지라도 상부보호공을 흔들림 없이 양수 케이싱에 직접 설치할 수 있는 지하수 양수 장치의 상부 보호공 설치구조를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 고안에 의한 지하수 양수 장치의 상부 보호공 설치구조는, 암반 구간의 지중 심정보다 작은 외경으로 형성되어 상기 심정에 삽입되는 양수 케이싱; 상기 양수 케이싱의 상부에 연결되며 지상에서 작업이 가능하도록 지표면 상부로 돌출되는 상부 보호공을 포함하고, 상기 상부 보호공은 저부가 상기 양수 케이싱의 상부에 결합되는 상부보호공 몸체, 상기 상부보호공 몸체의 상측 개방부에 분리 가능하게 결합되는 덮개를 포함하되, 상기 상부보호공 몸체의 저부에는 상기 양수 케이싱에 관이음되는 스커트가 구비되어 강관 케이싱없이 상기 스커트가 상기 양수 케이싱에 연결되어 설치되는 구조인 것을 특징으로 한다.

상기 스커트는 상기 상부보호공 몸체보다 작은 직경으로 형성되어 상기 양수 케이싱의 내부 또는 외부에 접하면서 끼움 결합되는 구조인 것을 특징으로 한다.

상기 상부보호공 몸체를 지반에 지지하여 흔들리지 않도록 하는 레벨링수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 의한 지하수 양수 장치의 상부 보호공 설치구조에 의하면, 상부 보호공이 스커트를 통해 양수 케이싱의 상단 개구부에 수밀하게 관이음되어 암반 지역에서 강관 케이싱을 사용하지 않고 상부 보호공을 직접 양수 케이싱에 설치할 수 있으므로 불필요한 강관 케이싱의 사용에 따른 비용을 절감하고 공기를 단축할 수 있다.

그리고, 레벨링수단을 통해 상부 보호공을 지반(터파기된 지반)에 견고하게 지지하여 상부 보호공의 흔들림을 방지하고, 결과적으로 상부 보호공과 양수 케이싱을 보호함과 아울러 지표수의 침투로 인한 지하수의 오염을 막을 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 지하수 양수 장치의 구성도.
도 2는 본 고안에 의한 지하수 양수 장치의 상부 보호공 설치구조를 보인 단면도.
도 3은 본 고안에 의한 지하수 양수 장치의 상부 보호공 설치구조의 확대도.
도 4는 본 고안에 의한 지하수 양수 장치의 상부 보호공 설치구조의 다른 예시도.
도 5는 본 고안에 의한 지하수 양수 장치의 상부 보호공 설치구조에 턴버클식 다리가 적용된 예시도.
도 6은 본 고안에 의한 지하수 양수 장치의 상부 보호공 설치구조에 적용된 레벨링 볼트를 보인 평면도.

도 2에서 보이는 바와 같이, 본 고안에 따른 지하수 양수 장치의 상부 보호공 설치구조는, 암반 지역에서 심정(1) 내부에 양수 케이싱(2)을 설치하고, 양수 케이싱(2)에 상부 보호공(10)을 직접 설치하는 구조로서, 양수 케이싱(2)은 외경이 심정(1)보다 작게 형성되어 심정(1) 내부에 삽입되고, 상부 보호공(10)은 양수 케이싱(2)의 상단 개구부에 스커트를 매개로 하여 관이음됨으로써 설치되며, 구체적인 구조는 다음과 같다.

상부 보호공(10)은 양수 케이싱(2)에 연결되는 상부보호공 몸체(11), 상부보호공 몸체(11)의 상측 개방부에 분리 가능하게(체결구 등 이용) 결합되는 덮개(12)로 구성되며, 상부보호공 몸체(11)의 저부에는 양수 케이싱(2)에 연결되는 스커트(13)가 구비된다.

스커트(13)는 상부보호공 몸체(11)보다 작은 직경으로 형성되어 양수 케이싱(2)의 내부(또는 외부)에 수밀하도록 끼움된다. 즉, 스커트(13)는 상부보호공 몸체(11)에서 점진적으로 직경이 작아지는 테이퍼 단면의 연결부(13a) 및 연결부(13a)의 하단부에서 동일한 직경으로 연장되는 소켓부(13b)로 구성된다.

물론, 스커트(13)는 전술한 구조로 한정되지 아니하고 상부보호공 몸체(11)와 동일한 직경으로 구성되거나 테이퍼 단면을 취하지 않고 상부와 하부의 직경을 각각 달리하도록 구성한 평탄한 단부로 이루어지게 할 수도 있다(도 4참고).

상부 보호공(10)의 둘레부를 통해 지표수가 심정(1)에 침투하지 못하도록 패킹(14)이 적용된다. 패킹(14)은 링 형태이며 지표수의 침투를 막을 수 있는 모든 위치에 1개 이상이 적용 가능하다.

이와 같은 구조에 의하면, 상부보호공(10)이 스커트(13)에 의해 양수 케이싱(2)에 직접 연결되는 것이며, 상부보호공(10)이 양수 케이싱(2)에만 지지됨에 따라 지지기반이 약하여 설치 상태를 유지하는 것이 어렵고 상부 보호공(10)의 설치 위치를 맞추는 것이 어려울 수 있으며, 이를 보완하기 위하여 레벨링수단이 적용된다.

상기 레벨링수단은, 상부보호공 몸체(11)의 둘레부에 형성되는 플랜지(15)에 나사(너트 결합 등) 체결되는 레벨링 볼트(16)로 구성된다. 레벨링 볼트(16)는 회전 방향에 따라 상승 또는 하강하여 저부가 지반(터파기된 지반)에 지지됨으로써 상부 보호공(10)을 수평하게 맞추며, 또한, 상부 보호공(10)의 높이 조정도 가능하다.

이때, 레벨링 볼트(16)가 지반에 삽입되어 레벨링을 맞추지 못할 수도 있을 것이며, 따라서, 레벨링 볼트(16)의 저부에는 레벨링 볼트(16)보다 큰 단면적의 레벨조정판(17)이 연결된다. 레벨조정판(17)은 레벨링 볼트(16)에 고정 및 회전 가능하게 연결되는 것 모두가 가능하다. 레벨링 볼트(16)는 도 6에서처럼 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 다수개가 설치된다.

플랜지(15)는 상부보호공 몸체(11)의 외주면에 전체적으로 형성되는 링형태일 수도 있고, 다수개가 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 형성되는 점형태일 수도 있으며 또는 도 5에서 보이는 것처럼, 카메라 삼각대 처럼 경사진 다리(18)와 길이조정을 위한 턴버클(19)을 적용하여 동일한 기능을 얻도록 할 수도 있다. 다리(18)는 일측이 상부보호공 몸체(11)에 회동 가능하게 연결되는 한편, 타측이 지반에 앵커 등을 통해 고정되고, 턴버클(19)의 조작에 의해 길이가 변하면서 상부 보호공(10)을 견고하게 지지한다.

본 고안의 지하수 양수 장치의 상부 보호공 설치구조에 따르면, 지반에 심정(1)을 천공 및 상부보호공(10)의 설치를 위한 터파기를 하고, 심정(1) 안에 양수 케이싱(2)을 삽입 설치한 후 상부 보호공(10)을 양수 케이싱(2)에 설치한다.

구체적으로, 상부 보호공(10)의 스커트(13)를 양수 케이싱(2)의 상단부에 끼움 결합하여 설치하고, 레벨링 볼트(16)의 조작을 통해 레벨조정판(17)이 터파기된 지반에 지지되도록 함으로써 상부 보호공(10)을 설치한다. 즉, 상부 보호공(10)은 양수 케이싱(2)에 연결되면서 지반에 수평 상태로 지지되어 흔들림없이 설치 상태를 유지한다.

터파기 된 공간을 되메우기 하되, 상부 보호공(10)의 덮개(12)가 지상으로 노출되도록 되메우기 하여 시공을 마무리한다. 되메우기 과정에서 토압 등의 외력이 발생하지만 상부 보호공(10)이 양수 케이싱(2)과 레벨조정판(17)을 통해 견고하게 설치되어 흔들림을 일으키지 않는다.

1 : 심정, 2 : 양수 케이싱
10 : 상부 보호공, 11 : 상부보호공 몸체
12 : 덮개, 13 : 스커트
14 : 패킹, 15 : 플랜지
16 : 레벨링 볼트, 17 : 레벨조정판