지하구조물 배수공법(영구배수, 외부배수)
지하 구조물은 수압과 토압에 의해 영향을 받아 지하 방수층을 파손시키고 누수를 발생시킵니다. 이러한 지하피압수에 대하여 만일의 누수에 대비한 배수시설 설치를 고려하는데 이때 사용하는 배수공법의 종류와 특징에 대해 아래 내용 참고하시기 바랍니다.
지하 구조물 외벽의 수압 및 토압의 영향
아파트 지하주차장 등 지하구조물은 아래 그림과 같이 토압 및 수압의 영향을 받습니다.
토압 및 수압은 부력, 과하중의 작용에 의해 최하층 바닥 구조체 및 외벽체의 균열, 배부름 현상, 구조체 부상 및 변위를 일으켜 방수층을 훼손시키고 구조물 내부에 누수를 발생시킵니다.
<수압과 토압이 지하구조물에 미치는 영향>
- 주변 토사의 변위 발생
- 건축물과 인접 지반선의 균열발생
- 기초하부 지반침하발생
- 지하옹벽의 방수층 파괴
- 지하바닥 부위 사인장 균열 발생
- 주변 우ㆍ오수관 파괴 및 절치
- 편토압으로 인한 건축물 기둥의 파괴
- 방수층의 파손
배수공법을 고려한 방수설계
배수 시설은 유입 지하수를 강제로 펌핑하여 외부로 배수하는 공법으로서 ①외부 배수 시스템과 ②영구배수 시스템으로 구분합니다.
| 구분 | 외부배수 시스템 | 영구배수 시스템 |
|---|---|---|
| 공법개요 | 지하 벽체 외부에 배수층을 형성하고, 유공관을 통하여 집수정으로 지하수를 집 수한 후, 펌프에 의해 배수 처리하는 수압 저감 공법 | 기초 슬래브 아래에 배수층을 형성, 배수관을 통하여 집수정으로 지하수를 모아, 펌프에 의한 강제배수 처리로 지하수 위를 저하시키는 공법 |
| 장점 | ㆍ지하 구조물 전체의 안정/안전 효과 큼 ㆍ지하 실내 공간 사용도가 높아짐(누수, 결로 저감) | ㆍ지하 바닥 슬래브 하부로 유입되는 지하수 처리에 효과적 ㆍ시공 간편, 공기단축, 공사비 절감 |
| 단점 | ㆍ불투막, 집수정 등 최소 공간 요구 ㆍ지하벽이 합벽 시 적용 불가 ㆍ지하수위의 조절로 인한 인접 구조물의 침하 우려 | ㆍ지속적인 양수로 인한 지하수위 저감, 지하수 고갈 문제 발생 ㆍ양수로 인한 유지 비용이 지속적 증대 ㆍ배수시설 고장 시를 고려해 지속적 관리 필요 ㆍ지하 공간 누수 및 결로 문제 상존함(바닥 및 외벽 유지관리, 보수비용, 민원 증가 요인) |
지하구조물 부력 발생 원리(mechanism)
지하 피압수는 지중에서 어느 정도 압력을 받는 비교적 깊은 곳에 있는 지하수로서 상하 불투수층 사이에 끼어 있고, 압력 수두 차에 의해 흐름이 생깁니다.
이러한 흐름은 부력 발생을 야기시켜 구조물 기초의 부상으로 연결되고, 방수층이 손상됩니다.
지하구조물 부력 발생 원인 및 문제점
지하 구조물은 지하수위에서 구조물 저면 깊이만큼 부력을 받으며, 자중이 부력보다 작으면 구조물이 부상합니다. 구조물의 부상으로 인한 부재의 균열은 방수층 손상이 원인이 됩니다.
| 부력 발생의 원인 | 문제점 |
|---|---|
| ㆍ지하 피압수 ㆍ지하수위 변동 ㆍ지반 여건 ㆍ구조물의 자중 | ㆍ구조물의 균형 상실 ㆍ부재의 균열 ㆍ방수층 파손 및 누수 ㆍ피압수 용출 ㆍ구조물 붕괴 |
위 내용 참고하시어 아파트 등 지하 구조물에 작용하는 지하층 수압과 토압으로 인한 피해를 예방하기 위해 적용하는 배수 공법의 영구배수 공법과 외부배수 공법의 공법 개요와 장점, 단점에 대해 확인하시기 바랍니다.
또한, 지하 구조물의 수압과 토압, 부력에 의해 어떠한 영향을 미치는 지, 왜 발생하는지 원리에 대해 참고하시기 바랍니다.