KR101210365B1

KR101210365B1 - 퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법

Info

Publication number: KR101210365B1
Application number: KR1020110088795A
Authority: KR
Inventors: 김공익
Original assignee: (주)우량종합건설
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2012-12-11

Abstract

본 발명은 퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유수지 등에서 발생하는 폐준설토사를 현장에서 처리하여 토양시멘트로 조성함에 따라 지반을 안정화시키는 등에 재활용할 수 있도록 하고자 본 발명은, 퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법에 있어서, 건조장의 바닥에 순환골재를 0.2~0.4M의 두께로 부설한 후, 그 위에 폐준설토를 투입하여 폐준설토층을 형성하는 제1단계와; 상기 폐준설토를 현장 건조하여 함수율을 40~50%로 조절하는 제2단계와; 상기의 폐준설토 1,800~2,200kg, 시멘트 110~200kg, 경화제 0.3~1.0kg을 투입하고 골고루 배합하여 폐준설 토양시멘트를 조성하는 제3단계와; 상기의 폐준설 토양시멘트를 다지는 제4단계와; 상기의 폐준설 토양시멘트를 48시간 이상 양생하는 제5단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법을 제안한다.

Description

퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법{The soil-cement land stabilization method by retarding basin used sedimentary bad spoil}

본 발명은 퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유수지 등에서 발생하는 폐준설토사를 현장에서 처리하여 토양시멘트로 조성함에 따라 지반을 안정화시키는 등에 재활용할 수 있게 되는 퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법에 관한 것이다.

일반적으로, 강이나 하천바닥의 준설공사에서 발생하는 폐준설토, 또는 공장이나 산업시설, 주거지 등에서 발생하는 폐수를 처리하는 폐수처리장 등에서 발생하는 유기성 슬러지(이하 '폐준설토'라 함)는 85%이상으로 함수율이 높고 다량의 폐수성분, 중금속, 유동가스, 악취 등의 유해성분(이하 '유해성분'이라 통칭함)을 포함하고 있기 때문에 그대로 반출되면 2차 환경오염이 발생할 수 있다. 이로 인해, 유수지, 침전지, 폐수처리장 등에서 장기간에 걸쳐 탈수 및, 소독, 약품등 복잡한 처리공정을 거쳐 다량의 수분 및 유해성분을 제거한 상태로 폐기처리하거나 매립 등에 사용된다.

여기서, 유수지는 저수지의 일종으로, 하천이나 해안 공사시에 인근에 땅을 파거나 톤백(ton bag) 등으로 제방을 쌓고 폐준설토를 투입하게 된다. 그런데 폐준설토의 유해성분이 완전히 처리되지 못하고 반출됨에 따라 2차 피해와 심각한 환경오염을 유발하는 문제점이 있었다.

이로 인해, 폐준설토를 이용하기 위한 종래의 선행기술문헌으로는 아래의 국내공개특허 제:10-2004-0100704호(2004.12.02.), 내지 국내특허출원 제:10-2008-0104382호(2008.10.23.)가 있고, 또는 폐준설토를 처리하기 위한 탈수처리수단으로 국내특허출원 제:10-2008-0035191호(2008.04.16.) 등이 공지된 바에 있으며, 이미 공지된 바에 따라 이에 관한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 하지만, 상기와 같은 종래의 선행기술은 시설비용, 처리비용과 함께 막대한 공사비용이 소요되는 문제점이 있었다.

1.국내공개특허 제:10-2004-0100704호(2004.12.02.) 2.국내특허출원 제:10-2008-0035191호(2008.04.16.) 3.국내특허출원 제:10-2009-0090946호(2009.09.25.) 4.국내특허출원 제:10-2010-0018551호(2010.03.02.)

본 발명의 목적은 유수지로 유입되는 폐준설토사의 함수율을 낮추고 시멘트와 경화제로 조성한 폐준설 토양시멘트를 충분히 다져서 양생시켜 고형화시킴에 따라, 오염성분의 이동성을 물리적으로 저하시키고 토양시멘트의 지반지내력을 증대시킬 수 있는 퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 폐준설토를 건조하는 과정에서 탈취제를 투입함에 따라, 유수지 내의 퇴적 준설토에 함유된 유해성분을 정화하여 환경오염을 방지하는 퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법을 제공하는 데에 있다.

본 발명은, 퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법에 있어서, 건조장의 바닥에 순환골재를 0.2~0.4M의 두께로 부설한 후, 그 위에 폐준설토를 투입하여 폐준설토층을 형성하는 제1단계와; 상기 폐준설토를 현장 건조하여 함수율을 40~50%로 조절하는 제2단계와; 상기의 폐준설토 1,800~2,200kg, 시멘트 110~200kg, 경화제 0.3~1.0kg을 투입하고 골고루 배합하여 폐준설 토양시멘트를 조성하는 제3단계와; 상기의 폐준설 토양시멘트를 다지는 제4단계와; 상기의 폐준설 토양시멘트를 48시간 이상 양생하는 제5단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법을 제안한다.

또한 본 발명에 따르면 상기 제1단계는, 상기 폐준설토층은 1~3M의 두께인 것을 특징으로 한다.

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또한 본 발명에 따르면 상기의 제4단계는, 폐준설 토양시멘트의 두께가 0.2~0.3M마다 반복적으로 다져지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따르면 상기 제1단계는, 퇴적폐준설토에 포함되어 있는 유해성분을 중화시키기 위한 탈취제를 투입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 퇴적폐준설토를 이용하여 시멘트와 경화제를 혼합하고 양생시킴에 따라, 강도가 우수한 물질로 고형화하여 안정화시키고 오염물질의 이동을 방지하며, 토양시멘트(Soil-cement)로 재활용할 수 있으며, 폐준설토의 폐기처리비용을 현저히 절감할 수 있고, 퇴적토사를 제거한 후 양질의 토사를 다지는 과정에도 상당한 비용이 소요되므로 토양시멘트 부설공정을 감안하더라도 재활용공법의 경제성이 매우 높은 효과를 제공한다.

또한 본 발명은 하부의 양질토사 대신 토양시멘트를 두껍게 포설한다면 지반지내력이 상당히 향상되므로 재생골재의 두께를 감소시킬 수 있는 효과를 제공한다.

그리고 본 발명은 폐준설 토양시멘트를 다질 때 일정한 두께마다 다져짐에 따라, 강도 및 밀도를 증대시키고 방수성을 향상시키는 효과가 있으며, 부등 침하량이 감소하여 하상라이닝 콘크리트포장의 내구성이 증대된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법의 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 퇴적폐준설토를 건조하는 건조장의 구성을 나타낸 도면.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에 따르면, 퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법에 있어서, 폐준설토를 건조장(10)에 투입하고 퇴적시키는 제1단계(S1)와; 상기 폐준설토를 현장 건조하여 함수율을 40~50%로 조절하는 제2단계(S2)와; 상기의 폐준설토에 시멘트와 경화제를 투입하고 골고루 배합하여 폐준설 토양시멘트(S3-1)를 조성하는 제3단계(S3)와; 상기의 폐준설 토양시멘트를 다지는 제4단계(S4)와; 상기의 폐준설 토양시멘트를 48시간 이상 양생하는 제5단계(S5)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

위를 더욱 자세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법은 퇴적된 폐준설토를 활용하여 바닥라이닝을 형성시키기 위한 공법으로, 먼저, 발생지로부터 옮겨온 폐준설토를 소정의 건조장(10)에 투입하여 퇴적시킨다. 상기의 건조장(10)은 폐준설토가 모여지는 통상의 유수지를 포함한다.

이에 제1단계(S1)는, 높은 함수율을 가지는 슬러지(오니) 형태의 폐준설토가 건조장에 모여져 퇴적된다. 이어 제2단계(S2)는, 상기의 폐준설토는 함수율이 85%정도로 높기 때문에 이를 현장 건조하여 함수율이 40~50%로 수분을 조절하게 된다.

이때, 본 발명에 따르면 상기의 제1단계(S1)는, 유수지의 바닥에 순환골재(12)를 0.2~0.4M의 두께로 부설하여 순환골재층을 형성한 후, 그 위에 폐준설토층(14)을 1~3M의 두께로 형성시키는 것을 특징으로 한다. 이는 폐준설토의 건조를 돕기 위해 유수지의 바닥에 배수가 원활하게 하여 건조효율을 높이게 된다.

다시 말해, 폐준설토의 물이 잘 빠질 수 있도록 도 2에서처럼, 유수지의 바닥에 순환골재(12)를 일정한 두께로 부설하여 순환골재층을 형성하고 그 위에 톤백(Ton bag)을 둘러쌓아 폐준설토를 적치(가두리식)하여 충분히 건조하고, 그 위에 폐준설토를 퇴적시키게 되는 것이다. 이때 상기 순환골재(12)는 직경이 40~60mm의 규격인 것이 바람직하다. 한편, 상기의 순환골재라 함은 건설폐기물 중 폐콘크리트 및 폐아스팔트 콘크리트 등의 파쇄, 처리과정을 거쳐 순환골재 품질기준에 맞게 생산하여 재활용되는 것으로, 「국토해양부(기술기준과) 순환골재 품질기준」 또는, 「건설폐기물의 재활용촉진에 관한 법률(법제처)」에 따른다.

여기서, 계절이나 기후의 변화에 따라 하절기(봄,여름,가을)에는 40~50일 동안을 건조하고, 동절기(겨울)에는 70~90일 동안 충분히 건조하게 된다. 한편 폐준설토를 건조시, 일반토사 바닥 또는 콘크리트바닥의 경우에 6~12개월 이상의 기간이 소요되는 데 비해, 건조기간이 월등히 단축됨을 물론 저비용으로 우수한 건조효율을 가진다.

다음 상기 제3단계(S3)는, 상기와 같이 건조된 폐준설토에 시멘트와 경화제를 투입하고 골고루 배합하여서, 폐준설 토양시멘트(S3-1)로 조성한다.

이때 본 발명에 따르면 상기 제3단계(S3)의 폐준설 토양시멘트(S3-1)는, 폐준설토 1,800~2,200kg, 시멘트 110~200kg, 경화제 0.3~1.0kg으로 조성되는 것을 특징으로 한다. 상기 폐준설토는 건조과정을 거쳐 충분히 건조된 것이며, 상기의 시멘트(Cement)는 일반적인 건축, 토목용으로 널리 사용되고 있는 시멘트로 일명:포틀랜드시멘트(Portland cement)가 가장 바람직하며, 경화제로는 친환경 흙포장경화제가 바람직하다. 이는 폐준설토의 상태 및 수분함량 등에 따라 다소의 차이는 있으나 상기의 혼합비율이 가장 바람직하며, 폐준설토량의 변화에 따라 시멘트 및 경화제의 투입량이 상대적인 비율로 가감하게 된다.

이후 상기의 제4단계(S4)에서는, 폐준설 토양시멘트(S3-1)을 충분히 다져서 토양시멘트의 밀도 및 강도를 증가시키고 내구성, 방수성을 향상시키며, 소정의 다짐수단이나 다짐장치를 이용하여 골고루 다진다.

이처럼, 상기의 제3단계에서 조성된 폐준설 토양시멘트(S3-2)를 차량이나 화물선의 적재함 등에 담아서 다른 작업장으로 운반하여 필요에 따라 사용할 수도 있다.

또한 본 발명에 따르면 상기의 제4단계(S4)에는, 폐준설 토양시멘트의 두께가 0.2~0.3M마다 반복적으로 다져지는 것을 특징으로 한다. 이는, 퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법을 시행함에 있어서, 국토해양부 토공사시방서의 기준에 따라, 누적되는 매 폐준설 토양시멘트 혼합물의 두께가 0.3M마다 다짐공정을 수행하도록 규정하고 있는바, 최소 0.2M에서 최대 0.3M의 두께마다 다짐공정을 수행함으로써, 방수성은 물론 품질과 안전성, 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.

상기의 제5단계(S5)는, 폐준설 토양시멘트를 48시간 이상 양생함에 따라, 토양시멘트 콘크리트가 되고 투수가 거의 침투되지 않을 정도의 준(準)콘크리트로 양생하며, 시간이 더 경과하면서 72시간 이상으로 온전히 양생하여서 단단히 굳어지게 한다. 이때도 역시 온도나 기후(계절)변화 등에 의해 양생 기간이 다소의 차이는 있으나 48시간 이내에는 비나 눈, 침수(투수)가 되지 않도록 습기를 차단하여야 한다. 상기와 같은 과정을 거쳐 시공이 완성된다.

다음 본 발명에 따르면 상기 제1단계(S1)에서는, 퇴적폐준설토에 포함되어 있는 유해성분을 중화시키기 위한 탈취제를 투입하는 단계(S1-1)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 즉, 유수지 내의 퇴적폐준설토는 정화되지 않은 유해성분이 함유되는 곳으로, 시공을 위하여 최적 폐준설토를 절취, 터파기 등의 작업 중에 유해성분 특히, 심한 악취 및 유해가스를 배출함으로, 탈취제를 사용하여 중화시키고 환경오염을 방지하며 작업자의 안전을 보호하게 되는 것이다. 상기의 탈취제는 물에 희석하는 수용성 희석제가 바람직하며, 분무기 등에 담아 준설지에 골고루 용이하게 분사할 수 있고 이때, 폐준설 토양시멘트를 다지는 중간 중간에 지속적으로 뿌려주는 것이 바람직하다.

Claims

퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법에 있어서,
건조장(10)의 바닥에 순환골재(12)를 0.2~0.4M의 두께로 부설한 후, 그 위에 폐준설토를 투입하여 폐준설토층(14)을 형성하는 제1단계(S1)와;
상기 폐준설토를 현장 건조하여 함수율을 40~50%로 조절하는 제2단계(S2)와;
상기의 폐준설토 1,800~2,200kg, 시멘트 110~200kg, 경화제 0.3~1.0kg을 투입하고 골고루 배합하여 폐준설 토양시멘트(S3-1)를 조성하는 제3단계(S3)와;
상기의 폐준설 토양시멘트(S3-1)를 다지는 제4단계(S4)와;
상기의 폐준설 토양시멘트(S3-1)를 48시간 이상 양생하는 제5단계(S5)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법.
제1항에 있어서 상기 제1단계(S1)는,
상기 폐준설토층(14)이 1~3M의 두께인 것을 특징으로 하는 퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법.
삭제
제1항에 있어서 상기의 제4단계(S4)는,
폐준설 토양시멘트(S3-1)의 두께가 0.2~0.3M마다 반복적으로 다져지는 것을 특징으로 하는 퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법.
제1항, 제2항, 제4항 중에서 선택된 하나의 항에 있어서,
퇴적폐준설토에 포함되어 있는 유해성분을 중화시키기 위한 탈취제를 투입하는 단계(S1-1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 퇴적폐준설토를 활용한 토양시멘트 지반안정화공법.