KR100439352B1 - 압입식 보호관을 이용한 간극수압계 설치방법 및 그압입식 보호관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토양 내 간극의 수압을 측정하는 간극수압계를 압입식 보호관을 이용하여 설치하는 방법에 관한 것으로서,

외주면에 투수공이 일정간격으로 천공되어진 관 형태의 하우징과, 하우징 하측 입구에 요입 체결되어 원활한 압입을 유도하는 원추형 콘과, 시추공 내부로 하우징을 내려주기 위한 로드 및 연결구로 이루어진 연결장치를 구성하는 압입식 보호관을 이용하여 그 내부에 간극수압계를 내설함으로서, 외부 토압에 대한 간극수압계 및 간극수압계를 보호하는 모래주머니의 파손 및 고장유발을 예방하고, 설치계측심도에 간극수압계를 정확하게 설치할 수 있으며, 설치시 원지반의 교란을 방지하여 정확한 측정값을 얻을 수 있는 간극수압계 설치방법에 관한 것이다.

또한, 간극수압계를 보호하며 1차 필터 역할을 수행하는 모래주머니의 외피를 PㆍDㆍB(Paper Drain Board: 상품명)로 적용함으로서 충전 모래의 유실을 방지하고, 모래주머니 내부에 넣어지는 간극수압계에 있어 필터 측이 상측으로 위치하도록 설치함으로서 센서 내에 발생된 기포로 인한 센서의 불포화 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 새로운 방식의 간극수압계 설치공법을 제공하게 되는 것이다.

Description

압입식 보호관을 이용한 간극수압계 설치방법 및 그 압입식 보호관 {Penetration protective tube and method of installing piezometer by use of the same}

본 발명은 토양 내 간극의 수압을 측정하는 간극수압계를 압입식 보호관을 이용하여 설치하는 방법 및 그 방법에 의한 압입식 보호관에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외부 토압으로부터 간극수압계를 보호하고, 계측하고자하는 시추공 내의 정확한 위치상으로 센서를 간편용이하게 설치할 수 있도록 하며, 열악한 건설현장에도 정밀한 계측이 가능함은 물론, 간극수압계 설치를 위한 설치비용을 대폭 절감토록 한 압입식 보호관을 이용한 간극수압계 설치방법에 관한 것이다.

간극수압계는 산업전반에 걸쳐서 응용분야가 매우 넓고 특히 토목 공사에 있어서는 개착 및 굴착을 위한 배수현황과, 굴착이나 성토시 안전율 결정을 위한 간극수압과, 강이나 저수지 및 우물의 수위와, 댐이나 인공호수 및 제방의 지하수 흐름 및 누수를 모니터하는데 사용된다.

상기한 다양한 기능을 갖는 간극수압계는 도 1의 모식도와 같은 통상의 방법으로서 연약지반 지중에 설치되어 계측을 수행하게 되는 것이며, 이러한 간극수압계의 설치방법은 하기와 같다.

현장의 연약지반 구경측청(Calibration)이 완료된 후 진동현식 간극수압계(Vibrating Wire Piezometer)(20)를 삼베나 무명과 같은 올이 굵은 모래주머니(Canvas Sand Bag)(24) 내부에 충전되는 모래와 함께 넣고 최소 24시간동안 맑은물에 담가서 간극수압계 필터(21)를 완전히 포화시킨다.

이후, 간극수압계 센서가 설치되는 시추공을 유압형 시추장비로서 보링작업하여 천공하되, 시추공(10)의 깊이는 간극수압계 설치계획심도로부터 약 50㎝정도 하단(11)으로 여유 깊이를 갖도록 천공한다.

아울러, 시추공 보링작업시 시추공 내부에 잔재되기 쉬운 침전물이 남지 않도록 시추공 보링작업의 주위를 요망하며, 슬라임 제거후 시추공의 심도를 확인한다.

시추공(10)이 천공된 후에는 수조내의 맑은물에 담겨 있던 간극수압계(20)를 공기중에 노출되지 않도록 주의하여 시추공에 삽입한 다음 센서가 시추공 내벽에 부딪히지 않는 상태로 설치계획심도까지 도달하도록 천천히 내려주게 된다. 이때,간극수압계 케이블에는 미리 설치심도를 표기하고 수동 판독장치(Readout Unit)를 연결하여 심도의 증가에 따른 정수압 측정여부를 확인한다.

센서가 설치심도에 도달한 후 측정치에 이상이 없으면 필터용 모래를 천천히 투입하면서 심도를 측정하여 일정한 두께의 투수층(12)이 형성되도록 한다.

모래를 이용한 투수층의 형성이 확인되면 시추 케이싱을 천천히 제거하면서 미리 계산된 양의 벤토나이트 펠럿(Bentonite Pellet)(13)을 조금씩 투입하여 투수층 상측으로 벤토나이트층(Bentonite Plug)을 형성한다. 여기에서, 상기한 벤토나이트 펠럿은 고분자 물질의 용매를 흡수하여 부피가 팽창하는 혼입제로서 시추공 내부의 이물질 유입 차단과 차수를 목적으로하는 것이다.

또한, 벤토나이트 펠럿을 투입할 때 많은 양을 한꺼번에 투입하면 가라앉는 동안 팽창하여 벤토나이트층이 형성되어야하는 위치를 벗어나서 플러그를 형성할 수도 있어 작업의 주의가 필요하고, 벤토나이트층 형성 과정중에 계속적으로 측정하여 플러그 형성에 따른 간극수압의 변화를 기록하는 것이다.

이후, 시추 케이싱 제거 전에 벤토나이트층 상측의 나머지 시추공 공간부를벤토나이트(Bentonite)와 시멘트 그라우트(Cement Grout)의 혼배합물(14)로 주입 충전한 다음 케이싱을 완전히 제거한다.

이와 같이 간극수압계의 설치가 완료된 후에는 계측하고자 하는 해당 연약지반의 초기 계측을 수행하여 그 측정치를 기록하게 되는 것이며, 이러한 간극수압계를 통해 시공전의 연약지반 지층의 특성을 파악하여 정밀하고 안전한 건설공사를 수행할 수 있는 것이다.

그러나, 상기와 같은 통상의 간극수압계 설치방법에 의하면, 다음과 같은 제반 문제점이 노출된다 할 것이다.

첫째, 시추공 보링작업시 원지반의 교란에 대한 문제.

간극수압계 설치시 가장 중요한 기술은 원지반(점토층)의 토질특성을 가능한 교란시키지 않고 원상태를 그대로 유지하면서 설치될 수 있도록 하는 것이 매우 중요한 요구조건이라 할 것이나, 시추장비를 이용하여 간극수압계의 설치계측심도까지 시추공(10)을 천공할 때 시추장비의 특성상 간극수압계 센서 주변의 원지반이 교란을 일으킬 수 밖에 없어 계측의 정확성이 떨어지는 것이다.

즉, 시추공 천공 중 세심한 주의를 기울이지 않거나 시추장비의 펌프 수압이 지반 강도 보다 클 경우 천공수의 압력에 의해 원하는 깊이보다 과다 천공 되거나 케이싱 주변 지반 등의 교란(攪亂)이 발생될 수 있으며, 이렇게 교란된 지반이 원상태로 회복되기까지는 많은 시간이 소요 될 수 밖에 없어 계측에 따른 작업 차질이 우려되고, 원상회복이 되지 않은 상태에서 지중압력을 측정할 경우 측정오류를 범할 수 밖에 없는 것이다.

둘째, 성토 하중에 의한 센서의 파손에 대한 문제.

성토 하중에 가장 많은 영향을 받을 수 있는 얕은 심도(GL: 1.0∼2.0m)에 설치되는 간극수압계(20)에 적정한 센서 보호 장치가 없을 경우 센서와 케이블(23)의 연결부위에 단락이 발생될 수 있으며, 불규칙한 원지반의 압밀침하 및 전단변형으로 인하여 센서를 감싼 모래주머니(24)가 터질 경우 세립자를 걸러주는 1차 필터역할을 하는 모래주머니가 제 역할을 할 수 없으며, 간극수압계의 필터(21)가 막혀 지반내에 발생되는 자유로운 수압의 흐름을 측정 할 수 없다.

셋째, 센서 설치시 포화에 대한 문제.

지중에서 발생되는 간극수압 측정시 간극수압계의 포화(Saturation)상태는 간극수압계의 정확한 측정을 위한 필수적 요건으로서, 설치 전 센서를 청수에 24시간 이상 담가두어 포화를 시킨다. 그러나, 모래주머니에 넣는 과정, 현장에 운반하는 과정, 센서를 설치하는 과정 중에 혹시라도 잘못 다루게 되어, 센서의 하단에 장착된 필터(21)를 통하여 공기가 센서에 유입되는 상태로 설치되면 센서가 불포화 상태가 되어 정확한 수압의 측정이 어렵게 된다.

예컨데, 종전의 간극수압계 센서를 청수에 담구었다가 꺼내어 1차 필터 역할을 하는 모래주머니에 넣고 시추공 내부로 요입설치함에 있어, 간극수압계의 필터가 최하위 방향을 향하게 되고 그 상측으로 핵심적 구성요소인 센서가 위치되는 것인바, 부주의로 인한 필터(21)내 기포 유입시 부력에 의해 시추공 상부측으로 올라가는 기포가 센서를 통과하게 되면서 센서(22)의 포화상태를 불포화상태로 만들어 버림으로서 계측의 정확성이 떨어지게 되고, 그 측정의 오류가 심할경우 설치된 간극수압계 전체를 교체해야 하는 문제점이 노출되는 것이다.

넷째, 매우 연약한 지층의 경우 설치 불가능에 대한 문제.

원지반 점성토층이 매우 연약한(N치, 0∼1정도) 경우 시추장비를 이용하여시추공(10)을 천공 후 케이싱을 설치한 상태로 간극수압계를 설치 하게 되면 케이싱 안쪽으로 매우 연약한 점성토가 밀려 들어와 모래주머니에 넣어진 센서(22)가 설치계측심도에 정확하게 도달하지 못하는 문제점이 발생되며, 밀려드는 점성토 제거작업을 위한 시간과 비용이 상승되는 것은 물론, 점성토 유입이 심할 경우 설치 자체가 어려운 것이다.

다섯째, 장기간 계측에 따른 모래주머니 막힘에 대한 문제.

연약지반 지중에 설치되어진 간극수압계는 설치후 여러번에 걸쳐 지속적인 계측을 수행하게 되는데, 이와 같이 장기간(6개월 이상)계측을 실시 할 경우 간극수압계를 보호하는 모래주머니(Canvas Sand Bag)(24)가 삼베나 무명과 같은 올이 굵은 직물형태로 제작되어 있어 세립질의 점토 등에 의한 표면 막힘이 발생하여 지중에서 증감되는 간극수압의 측정에 오류가 발생할 수 있는 것이다.

그 외에도 시추공 내부에 간극수압계 설치 후 시추공 내부의 공간을 순차적으로 매우는 차수 및 이물질 유입을 차단을 목적으로 하는 벤토나이트 펠럿(13)이나 벤토나이트 및 시멘트풀 혼합물(14)의 충전량이 증가하여, 계측기 설치에 따른 비용이 상승하는 문제점이 추가로 발생되는 것이다.

따라서, 본 발명은 상기한 종전의 간극수압계 설치방법에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로, 그 목적은 외주면에 다수의 투수공이 일정간격으로 천공되어진 파이프 형태의 하우징과, 하우징 하측의 입구에 요입 체결되어 원활한 압입을 유도하는 원추형 콘과, 시추공 내부로 하우징을 내려주기 위한 로드 및 연결고리로 이루어진 연결장치를 구성하는 압입식 보호관을 이용하여 그 내부에 간극수압계를 내설함으로서, 외력(외부 토압)에 대한 간극수압계 및 간극수압계를 보호하는 모래주머니의 파손 및 고장유발을 미연에 예방하고, 설치계측심도에 간극수압계를 신속 정확하게 설치할 수 있으며, 설치시 원지반의 교란을 방지하여 정확한 측정값을 얻을 수 있도록 함을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적으로는, 간극수압계가 요입된 상태에서 내부에 모래가 충전되고 압입식 보호관의 하우징 내주면에 밀착하는 상태로 내설되어 간극수압계를 보호하며 1차 필터 역할을 수행하는 모래주머니의 외피를 PㆍDㆍB(Paper Drain Board: 상품명)로 적용함으로서 충전 모래의 유실을 방지하고 모래주머니의 내구성, 인장성, 투수성을 향상시키도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적으로는, 모래주머니 내부에 넣어지는 간극수압계에 있어 필터 측이 상측으로 위치하도록 거꾸로 설치한 후 간극수압계 본체에 케이블을 고정함으로서 뜻하지 않게 유입된 기포가 포화상태의 센서와 접촉하지 않고 필터 측을 통한 자연 배출을 유도하여 간극수압계의 정확한 측정값을 얻을 수 있도록 한 것이다.

도 1은 간극수압계의 일반적인 설치방법을 설명하기 위한 모식도.

도 2는 본 발명에 따른 간극수압계 설치공정을 단계적으로 보여주는 블럭도.

도 3은 본 발명의 간극수압계 설치 모식도.

도 4a는 도 3의 모식도에 대한 "가"부 확대도,

도 4b는 "나"부 확대도,

도 4c는 "다"부 확대도,

도 4d는 "라"부 확대도.

도 5는 본 발명에 따른 압입식 보호관 분해 사시도.

도 6은 본 발명의 압입식 보호관 결합 단면 예시도.

도 7은 본 발명의 압입식 보호관 설치 사용상태도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호 설명>

100 : 간극수압계 포화공정, 110 : 시추공 보링공정,

111: 시추공, 120 : 간극수압계 설치공정,

130 : 연결장치 및 보호관 체결공정, 140 : 보호관 요입공정 및 관입공정,

150 : 연결장치 탈거공정, 160 : 시추공 차수공정,

200 : 압입식 보호관, 210 : 하우징,

211 : 투수공, 212 : 리브,

213 : 원추형 콘, 220 : 끼움체결부,

221 : 고리, 230 : 모래주머니,

300 : 간극수압계, 301 : 필터,

304 : 고정용 접착밴드, 400 : 연결장치,

410 : 연결구, 412 : 걸이부,

414 : 연결로드, 415 : 눈금

이러한 본 발명의 목적은 압입식 보호관을 이용한 간극수압계 설치방법 및 그 방법에 따른 압입식 보호관을 제공함으로서 달성하게 되는 것으로, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 설치방법을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 간극수압계 설치공정을 단계적으로 보여주는 블럭도로서, 본 발명을 공정별로 상세하게 설명하면 하기와 같다.

즉, 조직이 조밀하고 내구성, 인장성, 투수성이 우수하며 충전된 모래의 유실을 방지할 수 있는 PㆍDㆍB(Paper Drain Board: 상품명)를 외피로 한 모래주머니(230) 내부에 간극수압계의 필터(301) 측이 상측으로 향하게 하여 충전된 모래와 함께 내설하고, 최소 24시간 동안 모래주머니를 청수에 담가서 간극수압계 필터를 완전히 포화시키는 간극수압계 포화 공정(100)과;

계측하고자 하는 연약지반의 현장 구경측정이 완료된 후 시추장비를 이용하여 시추공(111)을 보링하되, 시추공의 보링 깊이는 간극수압계 설치계측심도를 기준으로 약 2∼3m 정도의 상부 지점까지만 천공되도록 하여 간극수압계(300)가 설치되는 설치계측심도 주변의 원지반 교란을 방지하는 시추공 보링공정(110)과;

원추형 콘(213)이 하측에 장착되고 외주면으로 다수의 투수공(211)이 천공되어진 압입식 보호관(200)의 본체 하우징(210) 내에 상기 간극수압계 포화 공정을 거친 모래주머니(230)를 본체 하우징 내주면에 밀착하는 상태로 요입 설치하는 압입식 보호관 내의 간극수압계 설치공정(120)과;

상,하측이 연속하여 나사체결로서 연결되는 관형태의 연결로드(414)를 압입식 보호관(200) 상측에 체결된 연결구(410)에 연결하여 연결로드와 압입식 보호관을 상호 연결 설치하는 연결장치 및 압입식 보호관 체결공정(130)과;

일정한 길이를 갖는 다수의 연결로드(414)를 상,하측으로 연속하여 연결하면서 시추공(111) 바닥면까지 서서히 압입식 보호관이 도달하도록 요입시킨 다음 추가로 연결되는 연결로드를 이용하여 압입식 보호관이 설치계측심도까지 압입되도록 하는 압입식 보호관 요입공정 및 관입공정(140)과;

상,하부로 연속하여 나사체결된 연결로드(414) 및 최하위 연결로드와 나사체결되는 연결구(410)로 이루어진 연결장치(400)를 설치계측심도까지 압입된 압입식 보호관의 상부측으로부터 분리하여 탈거하는 연결장치 탈거공정(150)과;

설치계측심도상에 압입식 보호관의 설치가 완료된 후 시추공 내부 공간으로 그라우트액(벤토나이트+시멘트)(112)을 투입하여 차수토록 하는 시추공 차수공정(160); 을 순차적으로 수행함으로서 연약지반의 개착 및 굴착을 위한 배수현황과, 굴착이나 성토시 안전율 결정을 위한 간극수압 측정을 보다 정확하고 효율적으로 계측할 수 있는 것이다.

한편, 상기 간극수압계 포화 준비공정(100)중 PㆍDㆍB외피로 이루어진 모래주머니 내부에 필터(301) 측이 상측을 향하도록 거꾸로 간극수압계(300)를 내설한 후 구부러지는 케이블(303)을 고정용 접착밴드(304)나 끼움고정구와 같은 고정수단을 이용하여 간극수압계 본체에 고정함으로서, 케이블로 인한 간섭을 방지하고 간극수압계의 설치를 보다 안정적으로 이룰 수 있도록 한다.

다음은 상술한 설치방법에 따른 압입식 보호관의 구성을 살펴보기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 압입식 보호관 분해 사시도 이고, 도 6은 본 발명의 압입식 보호관 결합 단면 예시도 이며, 도 7은 본 발명의 압입식 보호관 설치 사용상태도이다.

부호 200 은 압입식 보호관으로서, 상기 보호관(200)은

외주면에 다수의 투수공(211)이 일정 간격으로 천공되고, 하측 외주면으로 적어도 2개 이상의 리브(212)를 일정간격으로 돌출 구성하는 관 형태의 하우징(210)과;

하우징 하부측에 끼움되어 볼트와 같은 고정수단(214)으로서 고정되며, 하우징의 원활한 압입을 유도하는 원추형 콘(213)과;

하우징 상부측으로부터 일정한 유격을 두고 연결대(215)로서 설치고정되고, 외주면에 대향하는 한 쌍의 고리(221)가 형성되며, 시추공 내부로 하우징을 내려주기 위한 연결장치(400)가 체결되는 끼움체결부(220) 등으로 이루어진다.

여기에서, 상기한 하우징 외주면의 투수공(211) 천공위치는 하우징 내부에 모래주머니를 통해 요입되는 간극수압계의 필터(301) 측과 수평선상에 위치하도록 하여 투수공을 통해 유입된 토양수가 그대로 필터에 접촉함으로서, 측정에 대한 정확성을 높일 수 있는 것이다.

또한, 상기한 원추형 콘(213)은 무게가 가볍고 강도가 높은 강화 플라스틱제를 사용함이 바람직한 것이며, 하우징 하부측에 고정볼트로서 체결되거나 혹은 나사체결로서 고정되어도 무방한 것이다.

도시된 실시예에 있어, 상기 연결장치(400)는 상,하부측으로 형성된 암수의 나사체결부로서 연속하여 연결되어지되, 외주면에 길이 표시용 눈금(415)을 형성한 복수개의 연결로드(414)와;

연결로드의 나사체결부에 체결되어지되 끼움체결부(220)의 고리(221)에 걸어지는 갈고리 형태의 걸이부(412)를 외주면에 형성한 연결관(411)과, 끼움체결부 내부에 끼워지는 끼움관(413)을 상기 연결관 일측으로 연장하여 돌출되도록 구성한 연결구(410)로 이루어진다.

이상과 같은 설치방법과 구성으로 이루어진 본 발명의 작용 설명을 도 3, 도 4a 내지 도 4d, 도 7을 토대로 설명하면 다음과 같다.

우선적으로는 간극수압계 포화공정(100)을 수행하게 되는데, 이는 내구성, 인장성, 투수성이 우수하며 충전된 모래의 유실을 방지할 수 있는 PㆍDㆍB(Paper Drain Board: 상품명)를 외피로 한 모래주머니(230) 내부에 간극수압계의 필터(301) 측이 상측으로 향하게 하여 충전된 모래와 함께 내설하고, 최소 24시간 동안 모래주머니를 청수에 담가서 간극수압계 필터를 완전히 포화시키는 공정이다.

여기에서 상기의 모래주머니가 연약지반의 드레인 재료로 널리 이용되고 조직이 조밀하며 인장성, 투수성이 우수하여 지중에서 장기간 계측시에도 점성토 등에 의한 모래주머니 표면 막힘 현상이 없어 1차적인 필터 역할을 충실히 수행할 수 있는 것은 물론, 기존의 설치방법과 같이 간극수압계가 위치하는 시추공 내부에 모래주머니 외에도 별도의 투수층(모래를 이용한 필터역할)을 형성할 필요가 없어 투수층 형성에 따른 비용을 절감할 수 있는 것이다.

아울러, 모래주머니 내부에 간극수압계를 내설할 때 필터(301) 측이 상측을 향하도록 거꾸로 내설하며, 구부러진 케이블(303)은 고정용 접착밴드(304)나 끼움고정구와 같은 고정수단을 이용하여 센서 본체에 고정하여 줌으로서 센서의 안정적인 설치를 꾀할 수 있을 뿐만 아니라, 부주의로 인한 간극수압계 내의 기포 유입시 센서(302)와 직접적으로 접촉하지 않고 필터 측으로부터 기포가 자연 배출토록 함으로서, 센서의 불포화 때문에 발생되는 측정 오류에 대한 근본적인 문제점을 해결할 수 있는 것이다.

다음의 공정은 시추공 보링공정(110)으로서,

이는 계측하고자 하는 연약지반의 현장 구경측정이 완료된 후 시추장비를 이용하여 시추공을 보링하되, 시추공(111)의 보링 깊이는 간극수압계 설치계측심도에 못미치는 깊이(설치계측심도 직상부측 약 2∼3m 지점)의 지점 까지만 천공되도록 하여 간극수압계(300)가 설치되는 설치계측심도 주변의 원지반 교란을 방지하는 시추공 보링공정이다.

시추공을 보링하는 과정에서는 무엇보다도 간극수압계가 설치되는 계측심도의 원지반 형태를 원형 그대로 유지하는 것이 중요한 것이며, 이는 실질적인 계측에 있어 정확한 측정값을 얻어 낼 수 있는 필수요건이라 할 것으로 본 시추공 보링 공정시 센서 설치계측심도에 못미치는 지점까지만 천공을 함으로서, 시추장비의 유압펌프 가동 진동이나 천공수의 압력과 상관없이 원지반의 상태를 원형 그대로 유지할 수 있어 기존의 시추공 보링공정에서 대두되었던 원지반 교란으로 인한 지중압력 측정오류를 범하지 않는 것이다.

위와 같은 시추공 보링공정이 완료된 후에는 압입식 보호관 내의 간극수압계 설치공정(120)을 수행하게 되는 것이며, 이는 원추형 콘(213)이 하측에 장착되고 외주면으로 다수의 투수공(211)이 천공되어진 압입식 보호관의 본체 하우징(210) 내에 상기 간극수압계 포화공정(100)을 거친 모래주머니를 본체 하우징 내주면에 밀착하는 상태로 요입 설치하는 공정인 것으로서, 도면 4b, 도 6을 토대로 본 공정을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

예컨데, 압입식 보호관의 하우징(210) 상부 개방측을 이용하여 하우징 내부로 모래주머니(230)를 천천히 내설하게 되는데, 이때 무엇보다도 중요한 것은 모래주머니 내부에 충전된 모래와 함께 일정시간동안 청수 내에서 포화된 간극수압계 내부로 공기가 유입되지 않도록 주의를 기울여야 하며, 모래주머니(230) 내부에 충전된 모래의 량을 조절하여 하우징의 내주면에 모래주머니가 긴밀히 밀착할 수 있도록 함으로서 하우징 외주면에 천공된 투수공(211)과 모래주머니 내부로 스며드는 지하수의 투수효율을 가일층 높일 수 있는 것이다.

또한, 간극수압계를 포함하는 모래주머니가 금속의 재질로 이루어진 압입식 보호관의 하우징 내에 내설됨으로서 성토하중시 발생되는 압밀침하나 전단변형,토압에 의한 모래주머니의 파손을 방지하여 간극수압계를 보호할 수 있는 것이다.

다음의 공정은 압입식 보호관 및 연결장치의 체결공정에 관한 것이다.

즉, 도 5, 도 6에서와 같이 상,하측이 연속하여 나사체결로서 연결되는 관형태의 연결로드(414)를 연결구의 연결관(411) 내부에 요입하여 나사체결한 다음 연결관으로부터 연장하여 돌출되어진 끼움관(413)을 압입식 보호관의 하우징 상측에 연결대(215)로서 일정한 간격을 두고 설치되어진 끼움체결부(220) 내에 인입시키며, 이때 연결구의 연결관 외주면에 설치되어진 갈고리 형태의 걸이부(412)를 끼움체결구의 상측 외주면에 형성된 고리(221) 내부에 걸어줌으로서, 연결장치를 구성하는 연결로드, 연결구가 압입식 보호관에 체결되어지는 것이다.

그 다음의 공정은 연결장치(400)를 이용하여 시추공 내부의 바닥면까지 압입식 보호관을 요입하는 공정과 요입후 압입식 보호관을 관입하여 설치계측심도상에 간극수압계가 정확하게 설치되도록 하는 관입공정(140)에 대한 것이다.

즉, 일정한 길이를 갖으며 외주면으로 표시용 눈금(415)이 형성된 다수의 연결로드(414)를 상,하측으로 연속하여 체결하면서 시추공 바닥면까지 압입식 보호관(200)을 신속 정확하게 내려준다.

이와 같이 압입식 보호관의 요입공정이 완료된 후에는 도 4c, 도 7과 같이 시추공의 바닥면으로부터 하측의 설치계측심도 깊이(약 2∼3m)까지 최상위 연결로드에 추가로 연결설치되는 연결로드를 적어도 1개 이상 이용하에 압입함으로서, 압입식 보호관(200)의 관입을 완료하게 되는 것이다.

예컨데, 일정한 길이를 갖는 각각의 연결로드는 외주면에 눈금(415)이 표시되어 있어서, 작업자가 연결로드의 눈금을 보면서 시추공 바닥면과 설치계측심도까지의 유격 거리만큼 서서히 압입하여 관입하는 것이며, 이때 하우징 하부측에 고정볼트로서 장착되어진 원추형 콘(213)과, 하우징 하부측의 외주면으로 돌출 구성된 다수의 리브(212)로 인하여 압입시 발생하는 부하를 최소화 할 수 있어 보다 원활한 압입을 유도하게 되는 것이다.

이로서, 설치계측심도 주변의 원지반 교란을 방지하여 정확한 측정값을 얻을 수 있고, 설정된 설치계측심도의 정확한 위치에 간극수압계를 설치할 수 있어서 작업자의 작업피로도를 줄이고 작업효율을 가일층 향상시키는 잇점을 갖는다 할 것이다.

이후, 관입되어진 압입식 보호관(200)으로부터 연결장치인 연결로드(414)와 연결구(410)를 탈거하여 인출하는 연결장치 탈거공정(150)이 수행되는 것으로서, 도 4d와 도 7을 토대로 하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

작업자가 시추공 상측으로 노출되어지는 최상위 연결로드를 잡고 연결구의 갈고리 형 걸이부(412)가 압입식 보호관 상측의 끼움체결부 고리(221)로부터 빠져나올 수 있는 회전방향으로 회전시켜 줌으로서, 걸이부와 고리의 고정을 해제하게 되는 것이다.

그런다음, 작업자는 연결로드(414)를 시추공 내부로 부터 인출하여 상,하부로 연속하여 연결된 연결로드와 연결구(410)를 각각 분리한 후 다시 사용하게 되고, 압입된 압입식 보호관은 연약지반의 설치계측심도에 매설되어 배설현황과 굴착 및 성토시 안전율 결정을 위한 간극수압을 계측하게 되는 것이다.

한편, 상기와 같은 연결장치와 압입식 보호관의 상호 연결상태를 해제하여 연결장치를 탈거한 다음에는 도 7과 같이 시추공 내부 전체에 그라우트액(벤토나이트+시멘트)(112)을 충전하는 시추공 차수공정(160)이 최종 수행됨으로서 간극수압계의 설치를 최종 완료하게 되는 것이다.

여기에서, 시추공 내부에 투입되는 차수층은 기존 방식에서 차수목적으로 충전되는 벤토나이트 펠럿을 투입할 필요가 없으며, 벤토나이트+시멘트 그라우팅만으로도 충분한 밀폐((Sealing) 효과를 기대 할 수 있으므로 미국이나 캐나다 등지에서 전량 수입하여 사용하였던 벤토나이트 펠럿의 구입 기간 및 구입비용을 절감할 수 있는 것은 물론, 시추공 내에 투입되는 벤토나이트 펠럿이 케이싱 내부에서 뭉치는 현상을 방지하여 시공에 따른 작업효율을 일층 향상시킬 수 있는 것이다.

또한, 본 발명의 공법을 이용하여 간극수압계를 설치계측심도상에 설치함에 있어선, 매우 연약한(N치, 0∼1정도) 점성토 지반에 간극수압계(300)를 설치할 경우 공벽보호를 목적으로 설치된 케이싱 안쪽으로 매우 연약한 점성토가 밀려 들어와 센서를 설치할 수 없을 경우 압입식 보호관을 사용하여 강제로 압입하면 케이싱 내부로 밀려들어오는 점토와 관계없이 원하는 깊이에 정확히 설치 할 수 있는 것은 물론, 깊이 10m 지점에 간극수압계를 종전방식으로 설치한다 할 경우 10.5m 까지는 보링을 하여 설치하여야 하지만 압입식 보호관을 사용할 경우 설치계측심도에 못미치는 상부 고결층(1∼2m) 만을 천공한 후 압입하여 설치함으로서 시추장비를 이용한 천공비용을 절감할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 설명되어진 본 발명의 설치방법을 적용할 경우, 간극수압계 설치계측심도 주변의 원지반(점토층) 토질특성을 교란시키지 않는 상태로 센서의 설치를 유도함으로서 정확한 측정값을 얻을 수 있고, 성토등의 상재하중 작용시 압밀침하나 전단변형으로 인한 모래주머니 또는 센서의 파손을 방지할 수 있으며, 센서 내부에 공기 유입시 필터 측을 통해 공기의 자연 배출을 유도하여 센서의 불포화 때문에 발생되는 측정 오류를 근본적으로 해결 할 수 있는 것은 물론, 매우 연약한 지층 내부에 센서 설치시 케이싱 안쪽으로 밀려 들어오는 점토와 관계없이 설치하고자 하는 심도에 정확히 설치할 수 있는 잇점을 갖는다.

아울러, 모래주머니를 내구성, 인장성, 투수성이 우수하며 충전된 모래의 유실을 방지할 수 있는 PㆍDㆍB(Paper Drain Board) 외피로 제작함으로서 장기간 계측시에도 점성토 등에 의한 모래주머니 표면 막힘 현상을 방지할 수 있는 것은 물론, 압입식 보호관 상부에 형성되는 공경이 매우 작아(Ø60mm 정도) 그라우트액(벤토나이트+시멘트) 만으로도 충분한 차수 효과를 얻을 수 있어 차수용으로 투입되는 벤토나이트 펠럿을 투입할 필요가 없으며, 차수용 재료의 구입 비용을 대폭 절감할 수 있는 잇점을 갖는 것이다.

Claims (5)

1. 계측하고자 하는 연약지반의 현장 구경측정이 완료된 후 시추장비를 이용하여 시추공(111)을 보링하는 시추공 보링공정(110)과,

   하측에 원추형 콘(213)이 장착되고 외주면으로 다수의 투수공(211)이 천공된 압입식 보호관의 하우징(210)내에 포화공정(100)을 거친 간극수압계를 모래주머니(230) 내부에 충진 모래와 함께 내설한 다음 상기 하우징 내부에 모래주머니를 요입 설치하는 간극수압계 설치공정(120)과,

   시추공 내부로 압입식 보호관을 인입하기 위한 연결로드를 상기 압입식 보호관에 연결설치하는 연결장치 및 압입식 보호관의 체결공정(130)과,

   상기 연결장치로서 압입식 보호관을 시추공 바닥면까지 인입시킨 후 연결로드로서 압입식 보호관을 지반의 계측심도까지 압입하여 관입하는 압입식 보호관 요입공정 및 관입공정(140)과,

   압입식 보호판의 하우징 상부측으로부터 연결장치를 탈거하는 연결장치 탈거공정(150)과,

   설치계측심도상에 압입식 보호관의 설치가 완료된 후 시추공 내부 공간으로 그라우트액(벤토나이트+시멘트)(112)을 투입하여 차수토록 하는 시추공 차수공정(160)으로 이루어진 간극수압계 설치방법에 있어서,

   내구성, 인장성, 투수성이 우수하며 충전된 모래의 유실을 방지할 수 있는 PㆍBㆍD(Paper Board Drain: 상품명)를 외피로 한 모래주머니(230) 내부에 간극수압계의 필터(301) 측이 상측으로 향하도록 간극수압계를 거꾸로 내설한 후 구부러지는 케이블(303)을 고정용 접착밴드(304)나 끼움고정구로서 간극수압계 본체에 고정한 상태에서 최소 24시간 동안 모래주머니를 청수에 담가서 간극수압계를 완전히 포화시키는 것과;

   일정한 길이를 갖으며 외주면으로 길이 표시용 눈금(415)이 형성된 다수의 연결로드(414)를 각기 상,하부측으로 연속하여 연결하면서 시추공 바닥면까지 서서히 압입식 보호관을 요입시키는; 것을 특징으로 하는 압입식 보호관을 이용한 간극 수압계 설치방법.
2. 외주면에 다수의 투수공(211)이 일정 간격으로 천공되고 내부 공간에 간극수압계를 포함하는 모래주머니(230)가 내설되는 관 형태의 하우징(210)과,

   하우징 하부측에 끼움되어 볼트와 같은 고정수단(214)을 이용하여 고정되며 하우징의 원활한 압입을 유도하는 원추형 콘(213)으로 이루어진 통상의 압입식 보호관에 있어서,

   상기 하우징 하측 외주면으로 적어도 2개 이상의 압입유도형 리브(212)를 일정간격으로 돌출 구성하고; 하우징 상부측으로부터 일정한 유격을 두고 연결대(215)로서 설치고정되고, 외주면에 대향하는 한 쌍의 고리(221)가 형성되며, 시추공(111) 내부로 하우징을 내려주기 위한 연결장치(400)가 체결되는 끼움체결부(220); 로 이루어진 것을 특징으로 하는 간극수압계 설치를 위한 압입식 보호관.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 연결장치(400)는 상,하부측으로 형성된 암수의 나사 체결부로서 연속하여 연결되어지되, 외주면에 길이 표시용 눈금(415)을 형성한 복수개의 연결로드(414)와; 연결로드의 나사체결부와 체결되어지며 끼움체결부(220)의 고리(221)에 걸어지는 갈고리 형태의 걸이부(412)를 외주면에 형성한 연결관(411)과, 끼움체결부 내부에 끼워지는 끼움관(413)을 상기 연결관 일측으로 연장하여 돌출 구성하는 연결구(410); 등으로 이루어진 것을 특징으로 하는 간극수압계 설치를 위한 압입식 보호관.
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