KR0134077B1 - 연약한 충적층 지반을 고결시키는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연약지반 중에 철제의 중공관의 측면에 다수의 소공을 천설한 전극관의 복수본을 설치해서 양극측과 음극측이 서로 마주 보이게 관열을 형성시킨후 직류전류의 전기침투현상을 이용해서 극히 미세한 토입자의 간극수 뿐만 아니라 토입자의 주변의 흡착수도 이것을 양극측 전극열에서 음극측 전극열 방향으로 유동케해서 흡입 배수시키며 동시에 토양중에 규산나트륨용액과 염과캄슘용액의 혼합용액을 주입하기 전기 침투현상을 이용하여 토양중에 균등하게 침투시켜 고결시키는 연약지반의 처리장치 및 방법임.

Description

연약한 충적층 지반을 고결시키는 전기화학적인 처리장치 및 방법

제1도는 본 발명장치 전체의 개략 평면도.

제2도는 본 발명장치의 종단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 충적토양,2 : 중곡전극관,

2a : 양극 중공전극관,2b : 음극 중공전국관,

3 : 소공,4 : 접속장치,

5 : 지선,6 : 급액관,

7 : 배수관,8 : 급액콕크,

9 : 배수콕크,10 : 급액연결관,

11 : 배수연결관,12 : 기수분리조,

13 : 프랜트펌프,14 : 용액조

본 발명은 연약한 충적층 지중에 전극을 겸용하며 다수의 소공을 측면에 통공시킨 철제의 중공관을 지중에 설치하여 이것에 직류전류를 부하시켜 지중의 함수를 배수시키고 고결을 목적으로하는 화학용액을 무압으로 주입하여 연약한 충적층 지반을 고결하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

종래의 기술에서는 연약지반의 고결공법으로서의 주입공법은 단순히 강압을 써서 주입용액을 지중에 주입하기 때문에 고결목적의 주입용액은 지중에서 층상 또는 지상에 침투에서 고결할 뿐이며, 균등하게 침투하여 고결시킬수는 없었다. 특히 흙의 침수계가 적은 지반에 있어서는 불가능했었다. 또 직류전류를 사용한 방법으로도 일본 특허공개 공보 평1-52917호에서 보는 바와같이 규산사나트륨용액과 염화칼슘용액을 시간차를 두고 순차적으로 별개로 주입해서 지중에서 회합시키는 방법을 채용했기 때문에 완전한 반응을 얻어내지 못하고 불완전한 반응이 발생해서 공해의 원이이 됐다. 또 지하수위의 저하처리도 동시에 행한다는 것은 불가능했으며 별도의 공사가 시행되어 왔다.

상기와 같이 종래는 강압을 사용하든가 교반을 하는 방법을 써 왔기 때문에 강압에 의한 주변의 지반의 변상 또는 큰 공극에의 집중적으로 쏟아져 흘러들어가는 문제가 있고, 또 규산나트륨과 염화칼슘과의 혼합은 순결침전이 생겨났기 때문에 규산나트륨과 염화칼슘의 용액을 각각 따로 따로 순차적으로 주입하고 지중(地中)에서 회합하여 반응하도록 시공을 했기 때문에 지중의 토질이 동일하지 않을 경우에는 미반응의 부분이 생기고, 특히 규산나트륨의 용액의 단체가 지하수에 흘러들어가 지하수를 오염시키는 등의 피해가 있었다. 그리고 지하수위가 높고, 흙의 함수율이 클 경우에는 용액이 희석되는 일이 있기 때문에 초기의 목적을 달성하지 못하였다는 문제점이 있었다. 본 발명은 상기와 같은 종래의 연약지반의 고결공법의 문제점인 주입용액의 불균일한 문제점을 해결하는 것을 목적으로 하는 연약한 충적층 지반을 고결하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

본 발명은 고결을 목적으로하는 연약한 충적층의 지반속에 철제의 중공관(中空管)의 측면에 토출, 흡입을 목적으로 한 다수의 소공(小孔)이 천설된 전극관을 고결의 목표심도 보다 깊게 또한 양극용과 음극용이 서로 마주보는 관열이 되도록 하여 지중에 관입설치를 한다. 이들의 전극관열은 양극용의 관열과 음극용의 관열이 수시로 그의 극성이 전환될 수 있도록 바꿔 놓는 장치를 장착한다. 상기의 전극관의 지상노출 부분에 전선의 접속용 장치를 장착하여 이것에 전선을 접속하여 직류전류를 통전해서 각각의 전열관열에 직류전압을 부하시킨다. 그러므로 각각 서로 마주보는 양극관열과 음극관열과의 두극사이에는 전기침투 현상이 발생해서 흙의 간극에 있는 함수, 즉 흙속의 물은 양극의 전극을 겸용하는 중공관열에서 음극의 전극을 겸용하는 중공관열의 방향으로 이동하여 음극의 전극관열의 중공관의 측면의 집 수용소공에서 진공 또는 펌프에 의해서 지상으로 양수하여 배수하는 것을 제1공정으로하고, 이 제1공정에서 지중의 흙속의 물을 배수한 후에 양극측의 전극을 겸용하고 있는 중공관속에 규산나트륨용액과 염화칼슘용액을 혼합하여 1액으로 한 용액을 주입, 양극측 전극관열과 음극측 전극관열과의 사이에 작용하는 전기침투 현상에 따라 두극 사이의 흙속에 균등하게 침투시켜 고결시키는 것을 제2공정으로 한다.

상기 각 관열의 양극과 음극과는 각각 극성의 전환이 자재롭게 설치한 장치를 장착하였으므로 고결을 목적으로 한 규산나트륨용액과 염화칼슘용액의 혼합액은 극성에 의해서 한편에만 치우치지 않고 양극측 전극관열과 음극측 전극관열을 교대로 통하면서 균등하게 흙속으로 침투고결하는 것으로서 상기의 문제점을 해결했다.

상기의 구성으로 되어 있는 본 발명에 의하면 연약한 충적층속에 설치된 양극측 전극관열과 음극측 전극관열과는 직류전류를 통전해서 전기침투 현상을 두극 사이에 발생케하여, 토입자 사이의 간극수 또는 흡착수를 양극측 전극관열에서 음극측 전극관열에 방향성을 갖고 유동시켜 흙의 함수율을 저하시키므로서 흙의 밀도를 증가케하여 또 흙의 내부마찰각을 증대시킨다.

상기의 전기침투현상에 의한 함수율을 저하시키는 공정후에, 규산나트륨용액과 염화칼슘용액과의 혼합액을 양극측 전극관에서부터 주입하고 중공전극관의 토출공에서 토출하여 전기침투현상에 의해서 연약한 충적토층속에 균등하게 침투시켜 토입자에 부착, 간극을 충전하여 고결시키는 공정을 행한다.

실시예

본 발명에 의한 방법은 양극과 음극의 전극을 겸용한 토출, 흡입을 목적으로 한 다수의 소공(3)을 관측면에 천설한 복수본의 중공전극관(2)을 양극측관열과 음극측관열과를 서로 마주보게 관열을 형성해서 고결을 목적으로 하는 연약한 흙속으로 관입설치함과 동시에 앞의 양극측 관열과 음극측 관열과도 극성의 전환이 가능한 장치를 설치한다. 상기 각 전극관열에 직류전기의 0.1-1.0v/cm의 전압을 부하시켜서 두극 사이의 토양중에 전기침투 현상을 일으켜서 흙의 간극에 있는 간극수 또는 토입자에 부착하는 흡착수를 양극측 관열에서 음극측 관열에 유동이행케 해서 음극관의 흡입소공을 통해서 수집하여 진공 또는 펌프에 의하여 지상으로 양배수를 하고, 토양의 함수율의 저하, 흙의 내부마찰각의 증대, 그외에 흙의 밀도의 증가에 의해서 흙의 토성치를 변화케 하며, 배수의 종료시점에서 양극관의 두부 개구부에서 규산나트륨의 용액과 염화캄슘용액의 혼합액을 중공관의 관측면의 토출소공에서 토양중에 토출하여 전기침투현상에 의하여 토양중에 충분히 균등하게 침투시켜서 토양의 각 토입자간의 미소한 간극에 침투하여 고결시키는 것이다.

다시금 상기의 방법과 그의 장치에 관해서 도면에 따라 상세하게 설명한다.

고결개량을 필요로하는 연약한 충적토양(1)의 지반중에 그의 토양의 토질공학적인 토성을 조사해서 그 지반의 토질의 침수계수치를 기준으로 하여 양극측과 음극측의 전극을 겸용하는 관측면에 작은 구멍이 있는 여러개의 중공전극관(2)을 양극용과 음극용을 서로 마주보게 하고 각각 관열을 형성해서 고결을 목적으로 한 연약토양중에 관입설치한다.

상기 중공전극관(2)의 외주벽면에는 규산나트륨용액과 염화칼슘용액의 혼합용액을 충적토양(1)속에 토출키 위하여, 또는 토양속의 토중수, 간극수 및 흡착수를 집수가 가능하도록 다수의 토출, 흡수의 소공(3)을 천설함과 동시에 상기 각 중공전극관(2)의 지표에서 돌출한 부분에 전선접속용의 접속장치(4)를 장착한다.

상기 고결화를 목적으로 한 연약토양중에 양극용과 음극용의 전극으로 한 각각 서로 마주보는 2열의 관열 A, B를 한조로 하여 관열설치된 각 양극 및 음극 중공전극관(2a), (2b)중에서 양극측의 관열 A를 구성하는 각 양극 중공전극관(2a)의 접속장치(4)와 지선(5)을 접속한다.

또한 음극측의 관열 B를 구성하는 각 음극 중공전극관(2b)에는 기수분리조(12)에 일단을 연결하고 배수관(7)에 장착된 배수콕크(9)에 상기 음극 중공전극관(2b)의 상부에 장착된 배수연결관(11)이 연결 고정되어 또한 극성을 바꾸는 장치가 있는 직류전원(15)의 음극측의 모선에 음극측의 관열 B가 각음극 중공전극관(2b)의 전선 접속장치(4)와 지선(5)을 접속한다.

도면 제1도 및 도면 제2도에는 2조이 관열 A, B가 도시되어 있으나, 처리면적이 클 경우에는 다시금 다수의 관열을 설치한다.

상기 기수분리조(12)에 연결하는 프랜트펌프(13)에는 책크발브, 진공펌프 및 휴-갈 펌프에 의해서 조립되어 있고 배수의 감소와 함께 책크발봉의 자동적 작동에 의해서 배수량이 제한된다.

한편, 상기 용액조(14)는 금액관(6), 금액연결관(10) 및 양극중공전극관(2a)의 각 중공관의 상부에 장착된 급액콕크(8)에 연통되어, 용액조(14)에서 유출하는 규산나트륨용액과 염화칼슘용액의 혼합액은 상기 각 중공관의 관측면에 천공되어 있는 토출용의 소공(3)에서 충적토양(1) 중에 토출되고 양극측관열 A와 음극측관열 B와의 사이에 직류전류의 작용에 의해서 생기는 전기침투 현상에 따라 토양중에 균등하게 침투하여 고결한다.

본 발명은 상술한 바와같이 종래의 기술에 의한 연약지반의 고결공법과 달리 오로지 강주입 압력으로 토양의 고결제를 연약토양에 주입하는 공업이 아니며, 연약토양의 하나의 원인으로 되어 있는 흙의 함수처리를 하여 즉 통상의 진공공법 등에 의한 탈수공법으로서는 처리할 수 없었던 극히 미세한 토입자의 간극수 뿐만 아니라, 토입자의 주변의 전기 2종 충적에 부착해 있는 흡착수도 이것을 직류전류의 전기침투현상을 이용해서 양극측 전극열에서 음극측 전극열의 방향으로 유동케해서 음극관열의 중공전극관의 관측면의 소공에서 진공으로 흡입해서 지상에 배수하고 그 결과 흙의 밀도의 증가, 흙의 내부 마찰각의 증가 및 함수비의 저하에 따라 흙의 강도를 증가케하며, 또한 밀도가 증가된 토양중에 전기침투 현상을 이용하여 규산나트륨용액과 염화칼슘용액의 혼합용액을 양극측관열과 음극측관열을 교대로 사용하여 주입시킴으로서 토양중에 균등하게 침투시켜서 화학적 반등에 의해서 토입자와 같이 고결해서 연약한 토양의 고결에 우수한 효과를 얻는 것이다.

Claims (3)

1. 연약한 충적층 중에 철제의 중공관(中空管)의 측면에 다수의 소공(3)을 천설한 중공전극관(2)의 여러개를 양극측과 음극측이 서로 마주보이게 관열을 형성할 수 있도록 설치하며, 양극측 관열과 음극측 관열의 극성이 수시로 전환이 될 수 있도록 바꿔놓는 장치를 설치하고, 각 전극열의 각 중공전극관(2)에 직류전류를 통전해서 서로 마주보는 전극관열의 사이에 전기침투현상을 발생케하는 연약한 충적층 지반을 고결시키는 장치.
2. 전극을 겸용한 양극측의 관열과 음극측 관열의 극성을 수시로 전환시키면서 각 관열의 사이에서 생기는 전기침투현상에 의하여 음극측 관열에 집수한 흙속의 물은 음극 중공 전극관(2b)으로 부터 진공 또는 양수펌프에 의하여 배수를 하는 공정과, 상기 공정에 의해서 흙속의 함수비를 저하시킨후에 규산나튜륨과 염화칼슘의 혼합용액을 상기 양극측 관열과 음극측 관열을 교대로하여 양극측의 전극관의 개구부로 부터 무압으로 연약한 지반속에 주입하고 전극관열 사이에서 발생하는 전기침투현상에 의해서 충적층의 미세한 토입자의 잔극중에 균등하게 침투시켜서 흙속에 화학반응을 일으킴으로서 토입자와 같이 고결시키는 공정을 결합시켜서 되는 연약한 충적층 지반을 고결시키는 방법.
3. 제2항에 있어서, 각 전극관열에 부하하는 직류전류는 극히 저압의 전압을 사용하는 것으로 양극측관열과 음극측 관열의 간격에 대하여 0.1-1.0v/cm의 전압을 사용함을 특징으로 하는 연약한 충적층 지반을 고결시키는 방법.