KR100977151B1

KR100977151B1 - 관 추진을 이용한 오염토양의 현장 세정 공법

Info

Publication number: KR100977151B1
Application number: KR1020080020927A
Authority: KR
Inventors: 전승배; 어성욱; 안태봉
Original assignee: 주식회사 대용이엔씨; 전승배; 어성욱; 안태봉
Priority date: 2008-03-06
Filing date: 2008-03-06
Publication date: 2010-08-20
Also published as: KR20080034861A

Abstract

본 발명은 중금속, 유해화합물 및 유류 등에 의하여 오염된 토양을 현장에서 세정하여 정화처리하는 방법에 관한 것으로, 오염원 인근에 굴착기지를 구축하고 이 굴착기지로부터 관추진굴착공법을 통하여 오염원 하부 지반에 상부관입체 및 하부관입체를 형성한 후 상부관입체에 세정액을 투입함으로써, 투입된 세정액에 의하여 오염물이 세정될 수 있도록 한 것이다.

본 발명을 통하여 오염토양의 세정효율을 제고함은 물론, 세정에 소요되는 기간을 대폭 단축할 수 있을 뿐 아니라, 오염지역에 주입되는 세정액의 회수율을 획기적으로 향상시킴으로써, 세정액의 유출로 인한 오염지역확대를 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

토양, 세정, 케이싱(casing)

Description

관 추진을 이용한 오염토양의 현장 세정 공법{On-site soil washing method using pipe propulsion}

토양오염은 토양 중 특정물질의 농도가 자정능력 범위 이상으로 높아져 토양의 물리, 화학적 성질을 변화시키거나 토양 생물의 생육에 지장을 초래하는 것을 말한다.

토양이 오염되면 상대적으로 유동성이 낮은 토양의 특성상 장기간에 걸쳐 작물 및 생태계에 악영향을 주게 되며, 지하수를 통하여 오염물이 이송 및 확산되어 지하수 및 지표수를 망라한 광범위한 오염이 발생될 수 있다.

특히, 토양오염은 피오염체에 대한 접근이 용이하지 않을 뿐 아니라, 오염물질의 이송 및 확산매체인 지하수의 유동이 극히 저속으로 진행되어 인위적인 정화처리가 어려우므로, 오염의 발생 초기에 오염의 확산을 방지하고 오염토양을 신속하게 정화처리하는 것이 매우 중요하다.

오염된 토양을 처리하는 방법은 크게 오염토양을 오염지역 내에서 처리하는 현장처리와 오염토양을 원격지로 운반하여 처리하는 현장외처리로 구분될 수 있는데, 현장처리는 오염지역에 처리제를 투입하거나 투수반응벽체와 같이 화학반응을 유도하는 시설물을 타입(打入)하는 방식을 들 수 있고, 현장외처리는 오염된 토양을 수거하여 토양 세척 설비와 같은 처리시설을 통하여 정화처리하는 방식을 들 수 있다.

도 1은 오염토양의 현장처리 방법을 예시한 것으로, 오염원(99) 인근 지반에 주입정(注入井)(10) 및 양수정(揚水井)(20)을 설치하고 주입정(10)을 통하여 물 또는 세정제용액 등의 세정액을 주입하여 도면상 음영표시된 오염토양을 통과시킨 후 양수정(20)을 통하여 회수함으로써 오염토양을 세정하게 된다.

이러한 주입정(10) 및 양수정(20)을 통한 현장세정공법을 통하여 자연상태에서 오염물질이 희석 및 분해되는 것에 비하여 신속한 오염물 처리가 가능하게 되었으나, 도 1을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 주입정(10)을 통하여 주입된 세정액이 양수정(20)으로 회수되는 경로를 오염토양 전반에 걸쳐 형성할 수 없을 뿐 아니라, 주입된 세정액은 지하수의 유동과 거의 동일하게 거동하므로 주입에서 회수까지 장기간이 소요되는 문제점이 있었다.

즉, 도 1에서 점선으로 도시된 세정액의 유선(流線)을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 주입정(10)을 통하여 주입된 세정액은 주입정(10)을 중심으로 외측으로 하강하는 유선을 따라 이동하게 되는 바, 오염토양에 최대한 근접하여 주입정(10)을 형성하여도 오염원(99) 직하부의 오염토양 대부분은 처리가 불가능한 것이다.

또한, 주입정(10)을 통하여 주입된 세정액 전량을 양수정(20)을 통하여 회수하는 것이 거의 불가능한 구조로서, 유출된 세정액은 외부로 이송 및 확산되어 오염지역을 확대하는 심각한 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 세정액을 지반에 주입 및 회수하여 오염토양을 세정하는 현장처리 방법에 있어서, 오염토양 인근 지반의 수직 굴착 및 지중 벽체 가설을 통하여 굴착기지(50)를 형성하는 기지구축단 계(S10)와, 구축된 굴착기지(50)로부터 오염토양 방향으로 케이싱(60)을 압입함과 동시에 케이싱(60) 내부 토사를 굴착하는 상부관추진단계(S20)와, 상부관추진단계(S20)를 통하여 관입된 케이싱(60) 내부에 투수재를 충전함과 동시에 케이싱(60)을 굴착기지(50) 내측으로 인발하여 상부관입체(30)를 형성하는 상부관입체형성단계(S30)와, 굴착기지(50)로부터 오염토양 분포지반의 하부로 케이싱(60)을 압입함과 동시에 케이싱(60) 내부 토사를 굴착하되, 케이싱(60)의 선단으로부터 굴착기지(50) 측으로 소정의 경사가 형성되도록 하는 하부관추진단계(S40)와, 하부관추진단계(S40)를 통하여 관입된 케이싱(60) 내부에 투수재를 충전함과 동시에 케이싱(60)을 굴착기지(50) 내측으로 인발하여 하부관입체(40)를 형성하는 하부관입체형성단계(S50)가 포함됨을 특징으로 하는 관 추진을 이용한 오염토양의 현장 세정 공법이다.

또한, 세정액을 지반에 주입 및 회수하여 오염토양을 세정하는 현장처리 방법에 있어서, 오염토양 인근 지반의 수직 굴착 및 지중 벽체 가설을 통하여 굴착기지(50)를 형성하는 기지구축단계(S10)와, 구축된 굴착기지(50)로부터 오염토양 방향으로 통공(69)이 형성된 케이싱(60)을 압입함과 동시에 케이싱(60) 내부 토사를 굴착하는 상부관추진단계(S20)와, 상부관추진단계(S20)를 통하여 관입된 케이싱(60) 내부에 투수재를 충전하여 상부관입체(30)를 형성하는 상부관입체형성단계(S30)와, 굴착기지(50)로부터 오염토양 분포지반의 하부로 통공(69)이 형성된 케이싱(60)을 압입함과 동시에 케이싱(60) 내부 토사를 굴착하되, 케이싱(60)의 선단으로부터 굴착기지(50) 측으로 소정의 경사가 형성되도록 하는 하부관추진단 계(S40)와, 하부관추진단계(S40)를 통하여 관입된 케이싱(60) 내부에 투수재를 충전하여 하부관입체(40)를 형성하는 하부관입체형성단계(S50)가 포함됨을 특징으로 하는 관 추진을 이용한 오염토양의 현장 세정 공법이다.

그리고, 상기 상부관입체(30) 상부에 주입정(10)을 설치하는 주입정설치단계가 포함됨을 특징으로 하는 관 추진을 이용한 오염토양의 현장 세정 공법이며, 상기 주입정(10)의 상단에는 두부케이싱(16)이 설치되고, 두부케이싱(16)에는 중량물(15)이 결합되어 주입정(10)을 가압함을 특징으로 하는 관 추진을 이용한 오염토양의 현장 세정 공법이다.

본 발명의 상세한 구성 및 수행과정을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선 도 2는 본 발명에 의하여 오염토양을 세정하는 상태를 도시한 평면 및 대표단면도로서, 도면상 음영표시된 오염원(99) 하부의 오염토양 분포지반 인근에 굴착기지(50)가 형성되고, 이 굴착기지(50)로부터 관추진굴착공법을 통하여 상부관입체(30) 및 하부관입체(40)가 설치되어 각각 세정액의 오염토양 분포지반내 주입 및 회수작용을 수행하게 된다.

관추진공법이란 지반에 케이싱(60)을 압입하여 공벽을 유지함과 동시에 케이싱(60) 내부의 지반을 굴착함으로써 지중공동(地中空洞)구조물을 시공하는 방법으로서, 케이싱(60)은 관체(管體) 이외에 다양한 단면으로 구성될 수도 있으며, 소구경의 경우 케이싱(60) 내부에 소형 굴착장비만이 투입되고 대구경의 경우 대형 굴착장비 또는 작업자가 케이싱(60) 선단부까지 진입하여 인력으로 굴착을 수행할 수도 있다.

본 발명의 굴착기지(50)는 작업공간을 제공할 뿐 아니라 케이싱(60)의 압입시에는 일측 벽체가 반력벽으로 작용하며, 상부관입체(30) 및 하부관입체(40)의 관입이 완료된 후에는 하부관입체(40)로부터 유출되는 세정액의 집수조의 역할 또한 수행하게 된다.

상부관입체(30) 및 하부관입체(40)는 공히 주변 지반에 비하여 투수성이 월등한 소재의 투수재로 형성되는데, 그 구체적인 예로는 모래 또는 투수성 콘크리트 등을 들 수 있다.

즉, 본 발명의 상부관입체(30) 및 하부관입체(40)는 세정액 주입 및 회수에 필요한 투수성은 최대한 확보하되, 세정액의 유동과정에서 지반을 구성하는 토립자가 유실되어 해당 지반에 불요침하(不要沈下)가 발생되는 것을 방지하기 위하여 일종의 여과재인 모래 또는 투수성 콘크리트를 적용함으로써, 세정작업 중 해당 지반 및 상부구조물의 안정성을 최대한 확보할 수 있도록 하였다.

또한, 세정이 완료된 후 상부관입체(30) 및 하부관입체(40)를 존치(存置)하여도 지반내 이들의 단면이 유지될 수 있을 뿐 아니라, 필요에 따라 상부관입체(30) 및 하부관입체(40)에 주교(注膠, grouting)를 실시할 경우 지반지지력을 향상시키는 효과 또한 얻을 수 있다.

본 발명의 세정액으로는 오염물질의 성상에 따라 물 또는 물과 세정제, 오염분해 미생물 등이 혼합되어 적용될 수 있으며, 하단이 상부관입체(30)에 연결된 주입정(10)을 통하여 상부관입체(30)로 주입되어 오염토양 분포지역을 통과한 후 하부관입체(40)로 유입되어 굴착기지(50)로 집수되고, 이후 양수관(51)을 통하여 양수된다.

도 3은 도 2의 B-B'단면, 즉 상부관입체(30) 및 하부관입체(40)의 횡단면을 도시한 것으로서, 상부관입체(30)는 오염토양 분포지반 중 가능한 한 상측에 형성하고, 하부관입체(40)는 오염토양 분포지반 하부를 포위하는 형태로 형성함으로써 세정액의 효과적인 주입이 가능하도록 하고 세정액의 회수율을 극대화한다.

특히, 하부관입체(40)는 오염토양 분포지반을 최대한 포위함은 물론 가능한 한 조밀하게 형성하여 오염토양을 세척한 세정액의 외부 지반 유출을 방지할 수 있도록 한다.

도 4는 유류 또는 유해물질 저장 탱크 등의 오염원(99) 하부에 오염토양 분포지반이 형성된 경우 이를 세정하기 위하여 본 발명이 적용되는 과정을 도시한 것으로, 동 도면을 통하여 본 발명의 구체적인 시공단계를 설명하면 다음과 같다.

우선, 오염토양 분포지반 즉 오염원(99) 인근에 굴착기지(50)를 구축한다.

굴착기지(50)는 지반의 수직굴착 및 토류벽 설치를 통하여 구축하거나 계획지점에 케이슨(caisson)을 설치하고 내부를 굴착하여 케이슨을 목표심도까지 침하시키는 방식으로 구축한다.

본 발명의 굴착기지(50)는 세정액의 회수를 위한 집수조 역할 또한 수행하여야 하므로 토류벽의 경우 지수처리된 널말뚝(Sheet-Pile) 또는 콘크리트 지중연속벽 등 차수성 벽체로 시공되는 것이 바람직하며, 굴착기지(50)의 하부면 또한 콘크리트 타설 등을 통하여 밀폐처리하는 것이 바람직하다.

굴착기지(50)의 구축이 완료되면, 구축된 굴착기지(50)로부터 오염토양 방향으로 케이싱(60)을 압입함과 동시에 케이싱(60) 내부 토사를 굴착하게 되는데, 주변지반과 상부구조물의 안정성에 영향을 주지 않는 범위에서 가능한 한 오염토양 분포지반의 상층에 케이싱(60)을 압입함으로써 세정가능 범위를 최대한 확보하는 것이 바람직하다.

케이싱(60)의 압입시 굴착기지(50)의 벽체는 반력벽으로서 작용하게 되며, 압입되는 케이싱(60) 내부에 굴착장비 또는 굴착인력을 투입하여 굴착 및 배토(排土)를 실시한다.

계획지점에 케이싱(60)의 선단이 도달하고 케이싱(60) 내부의 지반 굴착이 완료된 후, 케이싱(60) 내부를 투수재로 충전면서 케이싱(60)을 인발하게 되는데, 인력에 의한 충전이 불가능한 소구경 케이싱(60)의 경우 도 5에서와 같이 케이싱(60) 내부로 압송관(59)을 투입하여 물과 투수재의 혼합물을 압송하는 방식으로 충전할 수 있다.

이러한 압송방식의 투수재 충전은 일단 압송관(59)의 선단을 케이싱(60)의 선단부 까지 투입한 후 물과 투수재의 혼합물을 압송하면서 압송관(59)을 서서히 인발하는 방식으로 진행되며, 투수재는 모래 등 투수성이 우수한 소재로 구성되는 바, 투수재와 혼합된 물은 케이싱(60) 내부에 충전된 투수재로부터 신속하게 배출되어 케이싱(60) 말단부를 통하여 굴착기지(50)로 배수된다.

상부관입체(30)의 형성이 완료되면 상부관입체(30)의 굴착기지(50)측 단부를 폐쇄하고, 지표면과 상부관입체(30)를 연결하는 주입정(10)을 설치하는데, 이 주입정(10)의 설치시점은 투수재의 충전 및 케이싱(60)의 인발이 완료된 후로 한정되는 것은 아니며, 투수재의 충전이 실시되기 전 케이싱(60) 내부가 공동(空洞) 상태일 때 주입정(10)의 설치가 실시될 수도 있다.

이렇듯, 투수재의 충전 전에 주입정(10)을 설치할 경우 케이싱(60) 내부에서 주입정(10)의 천공상태를 확인할 수 있으므로 정확한 시공이 가능한 장점이 있을 수 있다.

상부관입체(30)의 설치가 완료되면, 구축기지 하부를 시점으로 케이싱(60)을 오염토양 측으로 압입하여 하부관입체(40)를 형성하게 되는데, 투수재의 충전 및 케이싱(60)의 인발 등 기본적인 공정은 상부관입체(30)와 대동소이하나, 하부관입체(40)는 선단으로부터 굴착기지(50) 측으로 소정의 경사가 형성되도록 하여 유입된 세정액이 구축기지로 원활하고 신속하게 집수될 수 있도록 구성한다.

한편, 도 6에서와 같이, 내외부를 연결하는 통공(69)이 형성된 케이싱(60)을 적용할 경우, 케이싱(60)을 인발하지 않고 지반에 존치한 상태에서도 오염토양의 세정이 가능한데, 이때 상부관입체(30)의 케이싱(60)에는 통공(69)이 하방으로, 하부관입체(40)의 케이싱(60)에는 통공(69)이 상방으로 형성되어야 한다.

또한, 케이싱(60)의 단면은 원형 뿐 아니라 다양한 형상으로 성형할 수 있는 바, 도 7 및 도 8에서와 같이 구형(矩形)단면 케이싱(60)의 적용도 가능하며, 동 도면에 도시된 바와 같이, 하부관입체(40)에 구형단면 케이싱(60)을 적용할 경우 케이싱(60)의 인접설치가 용이하여 세정액의 회수율을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 인접한 케이싱(60) 사이의 지반에 그라우팅(65)을 실시하여 세정액의 외부 유출을 차단할 수도 있다.

도 8에서와 같이, 존치형 구형단면 케이싱(60)의 경우 세정액의 유출입을 위한 통공(69)외에도, 측벽에 그라우팅공(68)을 천공하여 용이한 그라우팅(65)이 가능하도록 한다.

도 9는 하부관입체(40)를 통한 세정액의 회수 및 집수를 가속하기 위하여 하부관입체(40)를 구성하는 투수재 내부에 유공관(67)을 매설한 실시예로서, 동 도면에 도시된 바와 같이, 압송관(59)을 통한 투수재 및 물 혼합물의 압송을 실시하기 전에 케이싱(60) 내부로 유공관(67)을 투입함으로써 투수재의 충전과정에서 유공관(67)이 자연스럽게 매설될 수 있도록 구성한다.

도 10은 주입정(10)과 상부관입체(30) 사이에 형성되는 세정액 유동경로의 사각지대(死角地帶)를 최소화하고 세정액의 주입 및 유동을 촉진하기 위하여 주입정(10)을 가압하는 실시예로서, 구체적인 가압방식은 동 도면에 도시된 바와 같이 주입정(10) 상단부에 두부(頭部)케이싱(60)을 설치하고 두부케이싱(16) 내부에 형성되는 수면에 밀착되고 두부케이싱(16)과 수밀성을 유지하도록 중량물(15)을 결합, 거치함으로써 수면을 직접 가압하는 방식 등을 들 수 있다.

이러한 주입정(10)의 가압을 통하여 도 10의 우측 원내 확대부에서와 같이, 주입정(10) 외주면을 기점으로 하는 세정액의 유선을 연장할 수 있으며, 따라서 사각지대를 최소화할 수 있다.

한편, 도 11은 주입정(10) 없이 상부관입체(30)에 세정액을 주입하는 다양한 방법을 예시한 것으로서 상부도면에서와 같이 상부관입체(30)의 굴착기지(50)측 단부에 직접 세정액을 가압, 주입하거나 하부도면에서와 같이 굴착기지(50)를 2개소 이상 구축하여 각각의 굴착기지(50)를 일종의 주입정(10) 및 양수정(20)으로 개별 활용하는 방식이 가능하다.

도 1은 종래 현장 토양세정공법의 처리상태 대표단면도

도 2는 본 발명의 처리상태 평면도 및 대표단면도

도 3은 도 2의 B-B'선 단면도

도 4는 본 발명의 시공과정 설명도

도 5는 본 발명의 상부관입체 형성과정 상세도

도 6은 본 발명의 존치형 케이싱 예시도

도 7은 구형단면 하부관입체 예시도

도 8은 도 7에 적용된 케이싱 예시도

도 9는 유공관이 내장된 본 발명의 하부관입체 예시도

도 10은 본 발명의 가압주입정 예시도

도 11은 본 발명의 세정액 주입방법 예시도

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

10 : 주입정

15 : 중량물

16 : 두부케이싱

20 : 양수정

30 : 상부관입체

40 : 하부관입체

50 : 굴착기지

51 : 양수관

59 : 압송관

60 : 케이싱

65 : 그라우팅

67 : 유공관

68 : 그라우팅공

69 : 통공

99 : 오염원

Claims

세정액을 지반에 주입 및 회수하여 오염토양을 세정하는 현장처리 방법으로서, 오염토양 인근 지반의 수직 굴착 및 지중 벽체 가설을 통하여 굴착기지(50)를 형성하는 기지구축단계(S10)와, 구축된 굴착기지(50)로부터 오염토양 방향으로 케이싱(60)을 압입함과 동시에 케이싱(60) 내부 토사를 굴착하는 상부관추진단계(S20)와, 굴착기지(50)로부터 오염토양 분포지반의 하부로 케이싱(60)을 압입함과 동시에 케이싱(60) 내부 토사를 굴착하되, 케이싱(60)의 선단으로부터 굴착기지(50) 측으로 소정의 경사가 형성되도록 하는 하부관추진단계(S40)가 포함되는 관 추진을 이용한 오염토양의 현장 세정 공법에 있어서,

상부관추진단계(S20)를 통하여 관입된 케이싱(60) 내부에 투수재를 충전함과 동시에 케이싱(60)을 굴착기지(50) 내측으로 인발하여 상부관입체(30)를 형성하는 상부관입체형성단계(S30)와;

하부관추진단계(S40)를 통하여 관입된 케이싱(60) 내부에 투수재를 충전함과 동시에 케이싱(60)을 굴착기지(50) 내측으로 인발하여 하부관입체(40)를 형성하는 하부관입체형성단계(S50)가 포함됨을 특징으로 하는 관 추진을 이용한 오염토양의 현장 세정 공법.
세정액을 지반에 주입 및 회수하여 오염토양을 세정하는 현장처리 방법으로서, 오염토양 인근 지반의 수직 굴착 및 지중 벽체 가설을 통하여 굴착기지(50)를 형성하는 기지구축단계(S10)와, 구축된 굴착기지(50)로부터 오염토양 방향으로 케이싱(60)을 압입함과 동시에 케이싱(60) 내부 토사를 굴착하는 상부관추진단계(S20)와, 굴착기지(50)로부터 오염토양 분포지반의 하부로 케이싱(60)을 압입함과 동시에 케이싱(60) 내부 토사를 굴착하되, 케이싱(60)의 선단으로부터 굴착기지(50) 측으로 소정의 경사가 형성되도록 하는 하부관추진단계(S40)가 포함되는 관 추진을 이용한 오염토양의 현장 세정 공법에 있어서,

상부관추진단계(S20)를 통하여 관입된 케이싱(60) 내부에 투수재를 충전하여 상부관입체(30)를 형성하는 상부관입체형성단계(S30)와;

하부관추진단계(S40)를 통하여 관입된 케이싱(60) 내부에 투수재를 충전하여 하부관입체(40)를 형성하는 하부관입체형성단계(S50)가 포함됨을 특징으로 하는 관 추진을 이용한 오염토양의 현장 세정 공법.
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