KR101248825B1 - 연약지반 개량을 위한 배수재 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연약지반 개량을 위한 배수재 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시공현장에서 맨드럴을 사용하여 지층 분석을 행한 후 지층 분석을 통해 획득한 복토층의 깊이, 개량대상층의 깊이 등의 데이터에 부합되게 시공현장에 비치된 가공장치를 통해 배수재를 불투과층 코팅 및 필요 시공 길이만큼 절단한 다음 맨드럴로 연약지반 내부로 관입시켜 시공하는 방법을 제공함에 따라, 연약지반의 지층 분석, 배수재의 가공, 배수재의 시공 등의 모든 작업을 시공현장에서 연속적으로 행함으로써, 배수재의 시공 효율을 극대화시킬 수 있도록 한 연약지반 개량을 위한 배수재 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 시공장비에 설치된 맨드럴을 연약지반 내부로 관입시켜 맨드럴의 관입 속도와 맨드럴을 가동시키는 유압장치의 시간에 따른 압력 변화를 통해 복토층의 깊이와 개량대상층의 깊이를 획득하는 단계와; 복토층의 깊이와 개량대상층의 깊이를 이용하여 시공하고자 하는 배수재의 불투과층 형성을 위한 코팅 길이와 전체 필요 시공길이 만큼 배수재의 절단 길이를 산출하는 단계; 가공장치를 사용하여 불투과층의 코팅 길이와 배수재의 절단 길이에 대응되게 배수재를 시공현장에서 가공하는 단계; 가공된 배수재의 상단을 윈치에 의해 작동되는 와이어에 결속시켜 맨드럴의 상부로 인발시키는 단계와; 맨드럴의 상부로 인발된 배수재의 하단에 일정길이의 보호비닐을 씌운 후 맨드럴에 고정된 정착구를 연결하는 단계와; 유압장치를 통해 맨드럴을 가동하여 맨드럴을 연약지반 내부로 관입시켜 배수재의 시공을 완료하는 단계;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한 연약지반 개량을 위한 배수재 시공방법이 제공된다.

Description

연약지반 개량을 위한 배수재 시공방법{Construction method of drain apparatus}

본 발명은 연약지반 개량을 위한 배수재 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시공현장에서 맨드럴을 사용하여 지층 분석을 행한 후 지층 분석을 통해 획득한 복토층의 깊이, 개량대상층의 깊이 등의 데이터에 부합되게 시공현장에 비치된 가공장치를 통해 배수재를 절단 가공한 다음 맨드럴로 연약지반 내부로 관입시켜 시공하는 방법을 제공함에 따라, 연약지반의 지층 분석, 배수재의 가공, 배수재의 시공 등의 모든 작업을 시공현장에서 연속적으로 행함으로써, 배수재의 시공 효율을 극대화시킬 수 있도록 한 연약지반 개량을 위한 배수재 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반의 개량을 위해서는 연약지반 속에 포함된 간극수를 외부로 흡출시켜 배수하는 간극수의 배수 작업이 선행되어야 한다. 이러한 간극수의 배수 작업을 효과적으로 시행하기 위하여 개별 진공 압밀 공법을 사용한다.

상기와 같은 개별 진공 압밀 공법은 성토하중으로 간극수를 흡출하여 배수하는 기존의 공법을 개량 발전시킨 것으로, 성토하중을 이용하지 않고 진공펌프에 의한 진공압으로 간극수를 흡출하여 배수하는 공법이다.

따라서 간극수의 배수 작업을 신속하고 원활하게 이루어짐에 따라 균일한 지반 안정이 가능하여 가장 많이 사용되고 있다. 이러한 개별 진공 압밀 공법을 행하기 위해서는 진공압을 통해 간극수를 흡출하는 복수의 배수재를 연약지반 내부에 일정간격으로 시공해야 한다.

상기한 연약지반 개량을 위한 배수재는, 복수의 배수통로가 수직으로 구획된 골조와, 상기 골조의 외측에 설치된 부직포와, 상기 부직포의 상단 외면부에 형성된 불투과층으로 구성된다.

따라서 연약지반의 개량대상층 상부에 인력으로 매트를 격자형태로 설치하고 매트 상부에 소형 장비를 이용하여 양질의 토사를 포설하여 복토층을 형성한 후, 복토층 상부에서 중장비를 동원하여 배수재를 시공하고 있다.

상기와 같이 배수재를 연약지반에 시공하기에 앞서 연약지반의 지층 분석이 선행되어야 한다. 이러한 연약지반의 지층 분석은 복토층의 깊이, 개량대상층의 깊이 등에 대한 데이터를 획득하기 위한 것이다.

이는 연약지반의 지층 분석에서 획득한 복토층의 깊이, 개량대상층의 깊이 등의 데이터에 따라 배수재의 절단 길이, 배수재의 상단에 코팅 처리되는 불투과층의 코팅 길이가 결정되기 때문이다.

즉, 배수재의 절단 길이 또는 불투과층의 코팅 길이가 맞지 않아 배수재의 불투과층이 복토층 하부 개량대상층의 일부 깊이까지 관입되지 않거나 복토층 외부로 완전히 노출되면, 흡출된 간극수가 외부로 배출되지 않고 복토층으로 흡수되거나 복토층을 통해 복토층 상부의 대기 및 표면수를 흡출하여 진공압이 배수재에 작용하지 못하여 개량대상층의 간극수의 흡출이 불가능하게 된다.

그리고 배수재의 절단 길이가 맞지 않아 배수재의 하단이 지하수가 존재하는 하부지지층까지 도달하게 되면, 진공압이 배수재로 원활하게 공급되더라도 개량대상층 하부의 지하수와 공기의 흡출로 인해 간극수의 흡출이 원활하지 못하게 된다.

따라서 시공현장에서 중장비를 이용하는 시추 등의 방식을 통해 연약지반의 지층 분석을 행하여, 복토층의 깊이, 개량대상층의 깊이 등에 대한 데이터를 획득한다.

그런 다음 생산공장에서 지층 분석을 통해 획득한 데이터를 이용하여 배수재의 절단 길이와 불투과층의 코팅 길이를 산출한 후 가공장치를 산출된 데이터에 부합되게 배수재를 절단하고 그 상단에 불투과층을 형성시키는 가공 작업을 행한다.

마지막으로 생산공장에서 가공이 완료된 배수재를 시공현장으로 운반한 후 맨드럴이 장착된 시공장비를 이용하여 연약지반 내부에 관입시켜 시공함으로써 배수재의 시공을 완료하게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 배수재 시공 방법은, 지층 분석을 시공현장에서 행하고, 배수재의 가공을 가공장치가 마련된 생산공장에서 행하며, 배수재의 시공을 시공현장에서 행하므로, 장소별로 작업이 분리되어 연속적인 작업이 이루어지지 않았다.

즉, 시공현장에서 지층 분석을 행한 다음 생산 현장에서 배수재를 가공한 후 이를 다시 시공현장으로 운반하여 연약지반 내부에 관입시켜 시공하므로, 공기가 길어질 수밖에 없고 배수재를 가공한 상태로 시공현장으로 운반하고 있으므로 부피도 증대되고 운반도 용이하지 못하여, 배수재 시공 효율을 크게 떨어지는 문제점이 있었다.

그러므로 본 발명은 상기한 종래의 문제점에 대한 해결책을 제시하기 위하여, 지층 분석을 통해 획득한 데이터를 통해 시공현장에서 바로 배수재를 가공한 후 즉시 시공함으로써 배수재의 시공 효율을 향상시킬 수 있도록 한 연약지반 개량을 위한 배수재 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 시공장비에 설치된 맨드럴을 연약지반 내부로 관입시켜 맨드럴의 관입 속도와 맨드럴을 가동시키는 유압장치의 시간에 따른 압력 변화를 통해 복토층의 깊이와 개량대상층의 깊이를 획득하는 단계와; 복토층의 깊이와 개량대상층의 깊이를 이용하여 시공하고자 하는 배수재의 절단 길이와 배수재가 배수재관이나 수평배수재 등에 연결하기 위하여 복토층 상부에 일부 노출되고, 개량대상층에 일부 깊이까지 관입 가능한 불투과층의 코팅 길이를 산출하는 단계와; 시공장비를 사용하여 배수재의 절단 길이와 불투과층의 코팅 길이에 대응되게 배수재를 시공현장에서 가공하는 단계와; 가공된 배수재의 상단을 윈치에 의해 작동되는 와이어에 결속시켜 맨드럴의 상부로 인발시키는 단계와; 맨드럴의 상부로 인발된 배수재의 하단에 일정길이의 보호비닐을 씌운 후 맨드럴에 고정된 정착구를 연결하는 단계와; 유압장치를 통해 맨드럴을 가동하여 맨드럴을 연약지반 내부로 관입시켜 배수재의 시공을 완료하는 단계;를 포함한 연약지반 개량을 위한 배수재 시공방법을 제공한다.

본 발명은 연약지반의 지층 분석, 배수재의 가공, 배수재의 시공 등의 모든 작업을 시공현장에서 연속적으로 행할 수 있을 뿐만 아니라 배수재의 시공 작업시 배수재가 바람에 날려 엉키는 폐단도 방지할 수 있으므로, 시공의 용이성이 증대되어 배수재의 시공 효율을 높이고 배수재 시공 기간을 단축하는 효과가 있다.

도 1은 배수재를 도시한 사시도 및 일부 확대 사시도.
도 2는 본 발명의 시공 과정을 도시한 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 배수재의 시공 상태도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 개별 진공 압밀 공법을 이용하여 연약지반을 개량할 때 간극수를 외부로 흡출하기 위하여 연약지반 내부에 관입되는 것으로, 도 1과 같이 복수의 배수통로(10)가 수직으로 구획된 골조(20)와 상기 골조(20)의 외측에 설치된 부직포(30)와 상기 부직포(30)의 상단 외면부에 형성된 불투과층(40)으로 구성된 연약지반 개량을 위한 배수재(100)를 시공하는 방법이다.

특히, 본 발명의 연약지반 개량을 위한 배수재 시공방법은 시공현장에서 롤형태로 감겨 있는 상태의 배수재(100)를 가공한 후 시공장비(I)로 시공함으로써 배수재(100)의 시공 효율을 극대화시킨 것이 큰 특징이다.

즉, 생산공장에서 배수재(100)의 제조부터 가공까지 완료한 후 시공현장으로 운반하여 연약지반 내부에 관입시켜 시공하는 종래의 배수재 시공방법과 달리, 시공현장에서 배수재(100)의 가공 및 시공 작업을 연속적으로 행함으로써 시공의 편의성을 향상시키고 공기를 단축시킨 것이다.

이는 시공현장에서 맨드럴(M)을 연약지반 내부로 관입시켜 맨드럴(M)을 작동시키는 유압장치(H)의 압력 변화를 통해 복토층(A)의 깊이와 개량대상층(B)의 거리 등에 대한 데이터를 획득하고, 상기 획득한 데이터를 이용하여 배수재(100)의 절단 길이와 배수재(100)가 배수재관이나 수평배수재 등에 연결하기 위하여 복토층(A) 상부에 일부 노출되고, 개량 대상층(B)에 일부 깊이까지 관입 가능한 불투과층(40)의 코팅 길이 등의 데이터를 산출하며, 산출된 데이터에 부합되게 시공현장에 비치된 가공장치(P)로 배수재(100)를 가공하고, 가공된 배수재(100)를 시공장비(I)로 연약지반 내부로 관입시켜 시공을 완료하는 방법에 의해 달성된다.

따라서 시공현장에 비치된 가공장치(P)를 이용하여 롤형태로 감겨 있는 배수재(100)를 가공한 후 바로 연약지반 내부로 관입시켜 시공을 완료할 수 있다.

이에 따라 시공현장에서 배수재(100)의 절단 길이와 불투과층(40)의 코팅 길이를 결정하기 위한 데이터를 획득 및 산출한 후 그 데이터를 이용하여 생산공장에서 배수재(100)를 가공한 다음 다시 시공현장으로 운반하여 배수재(100)를 시공함으로 인해 시공 편의성이 저하되고 공기도 연장되는 종래의 문제점이 완전히 해소된다.

상기와 같은 특성을 가지는 본 발명의 배수재 시공방법을 각각의 단계별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

우선, 배수재(100)를 시공하기에 앞서 무거운 중량의 시공장비(I)가 안전하게 이동할 수 있도록 연약지반 상부에는 상기 시공장비(I)로부터 가해지는 하중에 충분히 견디도록 표층처리가 선행되어야 한다.

즉, 연약지반의 개량대상층(B) 상부에 매트(D)를 격자형태로 설치하고, 상기 매트(D) 상부에 양질의 토사를 포설하여 복토층(A)을 형성한다. 그러면 연약지반의 개량대상층(B) 내부에 많은 간극수가 존재하더라도 상기 매트(D)와 복토층(A)에 의해 안정화되어 시공장비(I)의 하중에 의한 침하 현상을 막을 수 있다.

상기와 같이 연약지반의 표층처리를 행한 후에는 연약지반의 지층 분석을 실시한다. 이는 배수재(100)의 절단 길이와 불투과층(40)의 코팅 길이를 결정하는 데이터가 되는 복토층(A)의 깊이와 개량대상층(B)의 깊이 등을 파악하기 위함이다.

이러한 지층 분석은 시공장비(I)에 설치된 맨드럴(M)을 연약지반으로 관입시킨 후 인발하는 과정을 통하여 간단하게 이루어지는데, 맨드럴(M)이 연약지반으로 관입되는 과정에서 맨드럴(M)을 가동시키는 유압장치(H)의 압력 변화를 통해 간단하게 분석 처리된다.

즉, 맨드럴(M)이 복토층(A)으로 관입될 때는 유압장치(H)의 압력은 일정하게 유지되다가, 복토층(A)과 매트(D)를 통과하여 개량대상층(B)으로 관입되는 순간에는 유압장치(H)의 압력이 하강된다. 그리고 맨드럴(M)이 개량대상층(B)을 통과하여 하부지지층(C)으로 관입되려는 순간에는 다시 유압장치(H)의 가동 압력은 복토층(A)으로 관입될 때의 압력보다 더욱 높게 상승된다.

따라서 시간에 따른 유압장치(H)의 압력 변화를 유압장치(H)와 연결된 감지부에서 감지한 후 그 감지신호를 감지부와 연결된 연산부로 전송한다. 그러면 연산부는 감지부의 감지신호와 맨드럴(M)의 관입 속도를 이용하여 복토층(A)의 깊이와 개량대상층(B)의 깊이에 데이터를 산출한다.

그런 다음 산출부는 상기 데이터를 산출부와 연결된 제어부로 전송하고, 제어부는 산출부의 데이터와 부합되게 배수재(100)의 절단 길이와 불투과층(40)의 코팅 길이를 결정한다.

이때 배수재(100)의 절단 길이는 복토층(A)과 개량대상층(B)을 합한 깊이보다 긴 길이가 되어야 한다.

이는 배수재(100)의 상단은 배수재관이나 수평배수재 등에 연결하기 위하여 복토층(A)의 외부로 일정길이 노출되고, 배수재(100)의 하단은 하부지지층(C)에 존재하는 지하수가 배수재(100)로 흡출되면서 연약지반 내부에 존재하는 간극수가 제대로 흡출되지 않는 폐단을 막기 위해, 개량대상층(B)의 하부지지층(C) 깊이보다 얕게 관입되고, 배수재(100)의 하단에는 맨드럴(M)과 연결되는 정착구(S)가 설치되는 길이(약 0.5m)를 감안하여 절단한다.

그리고 불투과층(40)의 코팅 길이는 불투과층(40)이 형성된 배수재(100)가 배수재관이나 수평배수재 등에 연결하기 위한 복토층(A) 상부 노출길이(약0.5m)와 불투과층(40)이 복토층(A)을 통과하여 개량대상층에 일부(약 1.0m)가 관입되도록 복토층(A)의 깊이보다 긴 길이가 함께 고려되어야 한다.

이는 배수재(100)의 불투과층(40)이 복토층(A) 하부 개량대상층(B)에 일부가 관입되지 않으면 진공압이 개량대상층(B)으로 제대로 작용하지 않고 흡출된 간극수는 복토층(A)으로 개량대상층(B)으로 유출되기 때문이다.

상기와 같이 배수재(100)의 절단 길이와 불투과층(40)의 코팅 길이에 대한 데이터가 결정되면, 제어부는 상기 데이터를 시공현장에 비치된 가공장치(P)로 전송한다.

그러면 가공장치(P)는 롤형태의 배수재(100)를 배수재관이나 수평배수재 등에 연결하기 위한 복토층(A) 상부 노출길이(약0.5m)와 불투과층(40)이 복토층(A)을 통과하여 개량대상층 관입(약 1.0m)에 필요한 길이 등을 고려한 코팅 길이로 불투과층(40)을 상단에 형성시킨 다음 불투과층(40) 길이, 개량대상층(B) 심도 및 정착구(S) 설치길이 등을 고려한 절단 길이로 절단하는 가공을 행한다.

그런 다음 도 2와 같이 가공된 배수재(100)를 맨드럴(M)의 내부에 설치되어 윈치(W)에 의해 맨드럴(M)의 내부에서 승하강되는 와이어(R)에 결속시킨 후 윈치(W)를 작동시켜 맨드럴(M)의 상단 일정높이까지 인발한다.

이때 배수재(100)를 와이어(W)에 결속시켜 맨드럴(M)의 내부를 통해 그 하부에서 그 상단의 일정높이까지 인발하는 것은 바람에 배수재(100)가 엉키는 것을 막기 위한 것이다.

그리고 일정높이까지 인발된 배수재(100)의 하단에 보호비닐(50)을 씌운 후 맨드럴(M)에 고정된 정착구(S)에 연결 고정시킨다. 그런 다음 시공장비(I)의 유압장치(H)를 작동시켜 맨드럴(M)을 연약지반 내부로 관입시킴으로써 도 3과 같이 배수재(100)의 시공이 완료된다.

여기서 배수재(100)의 하단에 보호비닐(50)을 씌우는 것은, 배수재(100)의 절단 길이 혹은 시공 깊이가 실제 지층과 맞지 않아 배수재(100)의 하단이 하부지지층(C)에 이르더라도 하부지지층(C)에 존재하는 지하수나 공기의 유입을 차단하여 간극수의 흡출이 원활하도록 하기 위함이다.

이때 연약지반의 지층 분석은 하나의 배수재(100)를 시공할 때마다 매번 행하지는 않는다. 왜냐하면 보통 연약지반의 지층 분포가 급격하게 변화되지 않아 변화량이 크지 않거나 일정하기 때문이다.

즉, 연약지반 전체를 복수의 구역으로 분할한 후 분할된 각 구역마다 한 번씩 연약지반의 지층 분석을 행하면 된다. 그러면 맨드럴(M)을 통해 배수재(100)를 연약지반 내부로 관입하는 작업을 연속적으로 행할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 시공현장에서 가공장치(P)로 배수재(100)를 가공한 후 바로 맨드럴(M)로 연약지반 내부에 관입하여 시공을 완료함으로써, 배수재(100)의 시공성을 향상시켜 배수재(100)의 시공 효율을 더욱 높이고 공기를 크게 단축시킬 수 있다.

10: 배수통로 20: 골조
30: 부직포 40: 불투과층
50: 보호비닐 100: 배수재
A: 복토층 B: 개량대상층 C: 하부지지층 D: 매트
P: 가공장치 I: 시공장비
H: 유압장치 M: 맨드럴
W: 윈치 R: 와이어
S: 정착구

Claims (1)

1. 시공장비(I)에 설치된 맨드럴(M)을 연약지반 내부로 관입시켜 맨드럴(M)의 관입 속도와 맨드럴(M)을 가동시키는 유압장치(H)의 시간에 따른 압력 변화를 통해 복토층(A)의 깊이와 개량대상층(B)의 깊이를 획득하는 단계; 배수재(100)를 배수재관 이나 수평배수재 등에 연결하기 위한 복토층(A) 상부 노출길이와, 복토층(A)의 깊이와, 복토층(A)을 통과하여 개량대상층(B)의 일정 깊이까지의 관입에 필요한 길이의 합으로 불투과층(40)의 코팅 길이를 산출하는 단계; 상기 불투과층(40) 길이와, 개량대상층(B)의 깊이 및 정착구(S)의 설치 길이를 고려하여 배수재(100)의 절단 길이를 산출하는 단계; 가공장치(P)를 사용하여 롤형태로 감겨 있는 코팅 안 된 배수재(100)에 상기 단계에서 산출한 불투과층(40)의 코팅 길이만큼 불투과층(40)을 코팅으로 형성시키고, 형성된 불투과층(40)을 포함하여 상기 단계에서 산출한 절단 길이만큼 절단하여 가공하는 단계; 가공된 배수재(100)의 상단을 윈치(W)에 의해 작동되는 와이어(R)에 결속시켜 맨드럴(M)의 상부로 인발시키는 단계; 맨드럴(M)의 상부로 인발된 배수재(100)의 하단에 일정길이의 보호비닐(50)을 씌운 후 맨드럴(M)에 고정된 정착구(S)를 연결하는 단계; 유압장치(H)를 통해 맨드럴(M)을 가동하여 맨드럴(M)을 연약지반 내부로 관입시켜 배수재(100)의 시공을 완료하는 단계;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한 연약지반 개량을 위한 배수재 시공방법.
   

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