KR101408049B1 - 연약지반 보강공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연약지반 보강공법에 관한 것으로서, 저면 인장매트의 내구성이 크게 향상되고 고가의 샌드매트를 사용하지 않을 수 있는 등의 다양한 장점을 지니고 있다.

Description

연약지반 보강공법{A process of reinforcing soft ground}

본 발명은 연약지반 보강공법에 관한 것이다.

통상 연약지반이라 하면 상부 구조물을 지지할 수 없는 상태의 취약한 지반을 통칭하며, 예컨대, 준설토 연약지반의 연약한 점토, 느슨한 사질토, 유기질토 등이 이에 속한다.

우리나라는 전 국토의 약 70%가 산악지역이고 나머지 약 30%가 농경지역을 대부분으로 하는 평야이며 이 평야 지대는 큰 하천 유역과 해안에 연하여 발달하고 있다. 이들 평야 지대는 대부분 제4기 충적세에 퇴적되어 고결되지 않은 연약한 지층으로 이루어져 있으며, 통상적으로 연약지반이란 해안(海岸) 또는 하안(河岸) 등에 조성된 지반이 연약한 자연지반과 준설매립지 등의 인공지반을 통칭한다. 이러한 연약지반을 그대로 두면 침하량이 과대해지고 지지력이 부족하여 안전상의 문제를 초래하게 된다.

특히 준설토 등의 연약지반의 상부에 도로나 항만 또는 간이 건출물 등의 구조물을 설치하기 위하여 연약지반의 내부에 함유된 수분(물)을 조속히 탈수시켜 연약지반의 개량을 하고 있다.

일반적으로 연약지반 중의 간극수 내지 과잉수 등의 수분(물)을 탈수하는 전형적인 방법으로서는, 연약 지반의 표면부와 수평 배수층의 분리및 시공 장비 등의 주행을 가능케 하기 위하여 지반 보호 보강 및 수평 배수용 매트로서의 부직형 지오텍스타일 매트를 수평으로 포설한 후 그 상부에 수평 배수관과 배수성이 양호한 모래 등으로 이루어진 수평 배수층을 형성한 다음, 연약지반의 내부에는 수직배수관을 시공 설치하되, 상기 수직배수관을 그 일단이 연약지반으로부터 돌출되도록 설치한 다음, 성토층을 적층하여 하중압밀 또는 진공압밀공법에 의하여 탈수압밀촉진에 필요한 소정 압력을 작용시키면서 연약지반 중의 간극수 내지 과잉수 등의 수분(물)의 탈수를 촉진하고 있다.

종래, 연약지반에 대한 전형적인 하중압밀이나 진공압밀공법은 탈수 개량 원리를 이용하고 있으며, 그 전형적인 시공 구조물로서는 샌드 드레인(Sand Drain)이나 페이퍼 드레인(Paper Drain) 및 플라스틱 드레인(Plastic Drain) 등을 사용하고 있다. 상기한 샌드 드레인이나 페이퍼 드레인 및 플라스틱드레인은 강력 부족, 클로깅(clogging), 투수성 및 배수성 부족, 내구력 부족 등의 단점이 지적되어 왔다. 예를 들어, 상기한 플라스틱 드레인 공법은 코어재와 이를 감싸는 수직 배수용 부직형 지오텍스타일 필터로 구성되는 플라스틱 드레인 보드를 사용하며, 상기한 플라스틱 드레인 보드의 코어재는 플라스틱 수지, 전형적으로는 폴리프로필렌(Polypropylene: PP) 또는 폴리에틸렌(Polyethylene: PE) 등으로 형성되고 그 외주연에 다수의 십자형 격자체가 형성된 30m, 50m, 70m 등 소정의 길이를 갖는 플라스틱 성형재로 구성되어 플라스틱 드레인 보드의 지지를 위한 몸체로서 기능하며, 부직형 지오텍스타일 필터는 상기한 코어재를 에워싸도록 형성되고 플라스틱 드레인 보드에 있어 가장 중요한 흡수 및 배수 기능을 수행하며, 상기한 코어재와 부직형 지오텍스타일 필터의 격자체 사이에 형성되는 유로는 상기한 부직형 지오텍스타일 필터을 통하여 흡입되는 연약지반 중의 간극수 내지 과잉수를 수직으로 끌어 올려 배출시키는 도관으로서 기능한다.

특히, 종래 샌드매트를 사용하는 기술이 대부분으로서, 이 경우 저면 인장매트의 파손이 쉽게 발생하였을 뿐만 아니라, 고가의 샌드매트의 사용이 필수적이어서 포설 비용이 크게 증가한다는 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 저면 인장매트의 내구성이 크게 향상되고 고가의 샌드매트를 사용하지 않을 수 있을 뿐만 아니라 본 명세서에 기재된 다양한 효과를 보일 수 있는 연약지반 보강공법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 연약지반 부지면을 정리하는 단계, (b) 상기 정리된 부지면에 필터매트층과 배수판층이 일체화된 복합매트판을 포설하는 단계, (c) 상기 복합매트판 상부에 저면 인장매트를 포설하는 단계, (d) 상기 저면 인장매트 상부에 성토층을 포설하는 단계를 포함하는 연약지반 부지면 보강공법이 제공된다.

본 발명에 따르는 경우 인장매트의 내구성이 크게 향상되고 고가의 샌드매트를 사용하지 않을 수 있는 등 본 명세서에 기재된 다양한 효과를 발현할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, (a) 연약지반 부지면을 정리하는 단계, (b) 상기 정리된 부지면에 필터매트층과 배수판층이 일체화된 복합매트판을 포설하는 단계, (c) 상기 복합매트판 상부에 저면 인장매트를 포설하는 단계, (d) 상기 저면 인장매트 상부에 성토층을 포설하는 단계를 포함하는 연약지반 부지면 보강공법이 제공된다.

이때, 상기 복합매트판은 상기 필터매트층이 아래를 향하도록 포설되는 것이 중요하다. 즉 종래에는 저면 인장매트의 파손이 쉽게 발생하였을 뿐만 아니라, 고가의 샌드매트의 사용이 필수적이어서 포설 비용이 크게 증가한다는 문제가 있었으나, 본 발명에 따르면 저면 인장매트의 파손을 크게 줄이고, 고가의 샌드매트의 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. 다만, 이러한 장점은 일체화된 복합매트판을 단순히 사용하는 것에 의해서는 달성될 수 없으며, 복합매트판의 필터매트층을 아래로 향하도록 하여 사용함으로써 비로소 달성될 수 있음을 확인하였다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 연약지반 부지면을 정리하는 단계, (b) 상기 정리된 부지면에 필터매트층과 배수판층이 일체형이 된 제1 복합매트판을 포설하는 단계, (c) 상기 제1 복합매트판 상부에 저면 인장매트를 포설하는 단계, (d) 상기 저면 인장매트 상부에 필터매트와 배수판이 일체화된 제2 복합매트판을 포설하는 단계, (e) 상기 제2 복합매트판 상부에 성토층을 포설하는 단계를 포함하는 연약지반 부지면 보강공법이 제공된다.

이때, 상기 제1 복합매트판은 상기 필터매트층이 아래를 향하도록 포설되고, 상기 제2 복합매트판은 상기 필터매트층이 위를 향하도록 포설되는 것이 중요하다. 이와 같이 복합매트판을 인장매트를 사이에 두고 겹쳐 사용함으로써 지반의 연약성이 매우 심한 초연약지반에도 적용하여 부지면을 보강할 수 있게 된다. 다만, 이러한 초연약지반에 적용 가능성은 단순히 복합매트판을 인장매트를 사이에 두고 겹쳐 사용함에 의해서는 달성될 수 없으며, 상부의 복합매트판 필터매트층은 반드시 위로 향하도록 하고 하부의 복합매트판 필터매트층은 반드시 아래로 향하도록 하여 사용함으로써 비로소 달성될 수 있음을 확인하였다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 배수판은 (i) 사각판 및 (ii) 상기 사각판의 일면에 일정한 높이와 간격으로 돌출 형성된 복수 개의 돌출부로 구성되어 있다. 이때, 상기 돌출부의 내부는 비어 있어 상기 돌출부가 형성된 상기 사각판 타면의 부분은 끝이 막혀 있는 홀이 형성된 구조를 가지게 된다. 또는, 상기 배수판은 리브 (rib) 사이에 1-10 cm의 천공(apertures)을 가진 격자형 구조를 갖는 지오그리드 타입의 재료일 수 있다.

여기서, 상기 배수판이 돌출부 형태의 배수판인 경우에, 상기 필터매트는 상기 배수판의 일면의 상기 돌출부와 접촉하여 일체화되는 것이 중요하다. 즉, 돌출부 형태의 배수판과 필터매트를 일체화함에 있어서 사각판 뒷면에 필터매트를 부착시키는 것보다는 돌출부와 필터매트를 접촉시키는 것이 매우 중요하며, 이는 단순히 돌출부 사이의 공간을 확보하여 투수성을 향상시키는 점 외에도, 지반 위의 하중이 크게 증가하더라도 저면 인장매트에 가해지는 인장력을 집중시키지는 대신 분산시켜 연약지반 보강효과가 크게 향상되는 효과를 확인하였다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 일체화는 상기 필터매트와 배수판을 포개놓고 고온으로 열처리된 봉으로 통공시켜 복수 개의 구멍을 형성함으로써 수행되는 것이 중요하다. 즉, 돌출부 등에 접착제를 적용하여 필터매트를 부착시켜 일체화시킬 수도 있으나, 이에 비해서 복수 개의 구멍을 형성시킴으로써 연약지반 붕괴로 상하 지반 움직임이 발생하는 경우에, 인장매트의 투수성을 더욱 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 뿐만 아니라, 접착제로 고정하는 경우 필터매트와 배수판이 서로 강하게 고정되어 오히려 인장매트에 가해지는 인장력의 국부적 집중력을 높이는 문제가 발생할 수 있음에 반해서, 본 발명에서는 상기 구멍 이외의 면에서는 적어도 필터매트와 배수판이 서로 독립적으로 움직일 수 있게 함으로써 이러한 문제가 해소될 수 있음을 확인하였다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 일체화는 상기 복수 개의 구멍에 상부용 금속 고리 및 하부용 금속 고리를 각각 위아래로 끼워넣고 상기 상부용 금속 고리 및 하부용 금속 고리를 결합시켜 상기 금속 고리 구멍에 고정시킴으로써 추가로 보강되는 것이 바람직하다. 즉, 복수 개의 구멍에 금속 고리 등으로 보강함으로써, 일체화된 구조를 공고히 할 수 있다는 장점 외에, 위 인장매트의 인장력 분산 효과를 더욱 높여 최종 연약지반 보강효과를 크게 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 일체화는 상기 복수 개의 금속 고리 구멍으로 상기 인장매트와 동일한 재질의 로프를 관통시켜 연결함으로써 추가로 보강되는 것이 바람직하다. 즉, 복수 개의 금속 고리 구멍을 통해 로프로 추가로 연결함으로써, 함으로써, 일체화된 구조를 더욱 공고히 할 수 있다는 장점 외에, 위 인장매트의 인장력 분산 효과를 극대화시켜 최종 연약지반 보강효과를 현저히 향상시킬 수 있다. 다만, 단순히 로프로 추가 연결한다는 점만으로는 이러한 효과가 달성될 수 없으며, 인장매트와 동일한 재질의 로프를 관통시킴에 의해서 위 인장력 분산의 극대화 효과를 달성할 수 있음을 확인하였다.

또한 본 발명에 있어서, 필터매트는 부직포 타입으로서, PE, PP, PVC, PEster, PA, PS, PVA 중에서 선택된 1종 이상의 재료를 사용하여 제조된 지오텍스타일, 지오멤브레인, 지오네트, 지오컴포지트를 모두 포함한다.

또한 본 발명에 있어서, 저면 인장매트는 직포 타입으로서, PE, PP, PVC, PEster, PA, PS, PVA 중에서 선택된 1종 이상의 재료를 사용하여 제조된 지오텍스타일, 지오멤브레인, 지오네트, 지오컴포지트를 모두 포함한다.

이외에, 본 발명에서 설명하지 않은 용어 또는 재료 또는 재질 등에 대해서는 Polymer Science and Technology Vol. 15, No. 1, February 2004를 포함하여 선행문헌에 기재되어 있거나 당업계 상식에 기초하여 용이하게 재현할 수 있음은 자명하다.

Claims (10)

1. (a) 연약지반 부지면을 정리하는 단계,
   (b) 상기 정리된 부지면에 필터매트층과 배수판층이 일체화된 복합매트판을 포설하는 단계,
   (c) 상기 복합매트판 상부에 저면 인장매트를 포설하는 단계,
   (d) 상기 저면 인장매트 상부에 성토층을 포설하는 단계를 포함하는 연약지반 부지면 보강공법으로서;
   상기 복합매트판은 상기 필터매트층이 아래를 향하도록 포설되고,
   상기 배수판은 (i) 사각판 및 (ii) 상기 사각판의 일면에 일정한 높이와 간격으로 돌출 형성된 복수 개의 돌출부로 구성되어 있고, 상기 돌출부의 내부는 비어 있어 상기 돌출부가 형성된 상기 사각판 타면의 부분은 끝이 막혀 있는 홀이 형성된 구조를 가지며;
   상기 필터매트는 상기 배수판의 일면의 상기 돌출부와 접촉하여 일체화되고, 상기 일체화는 상기 필터매트와 배수판을 포개놓고 고온으로 열처리된 봉으로 통공시켜 복수 개의 구멍을 형성함으로써 수행되며, 상기 일체화는 상기 복수 개의 구멍에 상부용 금속 고리 및 하부용 금속 고리를 각각 위아래로 끼워넣고 상기 상부용 금속 고리 및 하부용 금속 고리를 결합시켜 상기 금속 고리 구멍에 고정시키고, 또한 상기 복수 개의 금속 고리 구멍으로 상기 인장매트와 동일한 재질의 로프를 관통시켜 연결함으로써 추가로 보강되는 것을 특징으로 하는 연약지반 부지면 보강공법.
2. (a) 연약지반 부지면을 정리하는 단계,
   (b) 상기 정리된 부지면에 필터매트층과 배수판층이 일체형이 된 제1 복합매트판을 포설하는 단계,
   (c) 상기 제1 복합매트판 상부에 저면 인장매트를 포설하는 단계,
   (d) 상기 저면 인장매트 상부에 필터매트와 배수판이 일체화된 제2 복합매트판을 포설하는 단계,
   (e) 상기 제2 복합매트판 상부에 성토층을 포설하는 단계를 포함하는 연약지반 부지면 보강공법으로서;
   상기 제1 복합매트판은 상기 필터매트층이 아래를 향하도록 포설되고, 상기 제2 복합매트판은 상기 필터매트층이 위를 향하도록 포설되고,
   상기 배수판은 리브 (rib) 사이에 1-10 cm의 천공(apertures)을 가진 격자형 구조를 갖는 지오그리드 타입의 재료이고,
   상기 일체화는 상기 필터매트와 배수판을 포개놓고 고온으로 열처리된 봉으로 통공시켜 복수 개의 구멍을 형성함으로써 수행되며, 상기 일체화는 상기 복수 개의 구멍에 상부용 금속 고리 및 하부용 금속 고리를 각각 위아래로 끼워넣고 상기 상부용 금속 고리 및 하부용 금속 고리를 결합시켜 상기 금속 고리 구멍에 고정시키고, 또한 상기 복수 개의 금속 고리 구멍으로 상기 인장매트와 동일한 재질의 로프를 관통시켜 연결함으로써 추가로 보강되는 것을 특징으로 하는 연약지반 부지면 보강공법.
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