KR102596453B1 - 지하 벽체 차수 구조 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 지하 벽체 차수 구조 및 그 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 지하 터파기 공사 완료 이전에 지하 벽체의 외측 물(유수 또는 근수)이 벽체의 내측으로 흘러나옴으로써, 인접한 외측 도로의 침하 현상, 가스관, 수도관과 같은 지하 자장물 파손 및 변경 현상, 인접한 온수관, 오수관, 폐수관의 역구배 현상을 방지하고, 인접한 건물 하부의 토사 유출로 인한 인접한 건물의 파손 현상, 과다 토압으로 인한 벽체 내측으로의 붕괴 현상, 또는 벽체 내측으로의 휨 현상 등을 방지할 수 있는 지하 벽체 차수 구조 및 그 방법을 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 토사가 무너지지 않도록 지하 벽체를 시공하는 지하 벽체 시공 단계; 상기 지하 벽체에서 상기 토사의 물길을 통해 형성되는 누수 영역을 표시하는 누수 영역 표시 단계; 상기 누수 영역에 제1차수재를 시공하는 제1차수재 시공 단계; 상기 지하 벽체를 관통하여 상기 토사까지 연장되는 엑셀관을 시공하는 엑셀관 시공 단계; 및 상기 엑셀관을 통하여 제2차수재를 주입함으로써, 상기 제2차수재가 상기 토사의 물길을 따라 역방향으로 침투 및 확산하도록 하는 제2차수재 시공 단계를 포함하는, 지하 벽체 차수 방법을 개시한다.

Description

지하 벽체 차수 구조 및 그 방법{Structure and method of preventing leakage of underground wall}
본 발명의 실시예는 지하 벽체 차수 구조 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 흙막이벽 또는 토류벽은 흙막이 구조물을 구성하는데, 편의상 강성 벽체와 연성 벽체로 크게 구분된다. 강성 벽체는 벽체가 토압에 의해 변형이 일어나지 않을 만큼 강성이 크다고 가정하여 한계 평형 상태로 랭킹(Rankine) 또는 쿨롱(Coulomb) 토압 이론을 적용하여 해석하며, 연성 벽체는 벽체를 연성으로 가정하여 굴착에 따른 벽체의 변위와 토압의 변화를 고려하는 탄소성 해석 방법을 적용하여 해석한다.
강성 벽체에는 CIP(Cast In place Pile), SCW(Soil Cement Wall), SW(Slurry Wall), 옹벽, 석축 등이 해당되고, 연성 벽체에는 토류판벽체, 널말뚝벽 등이 해당된다.
흙막이벽은 본래 기초 터파기 공사에서 토압, 수압 등의 측압에 대한 저항을 목적으로 사용되는 가설 구조물이며, 최근 도심지에서 굴착 공사가 빈번해짐에 따라 주변 지반의 침하와 건물의 보호를 주목적으로 사용되는 등 그 사용 목적이 다양해지고 있다. 이와 같이 흙막이벽은 지층 상태, 부지 및 주변 여건을 고려하여 적합한 형식의 선정이 중요하다. 특히, 굴착 진행중 흙막이벽 주변 지반 및 주변 구조물의 안전을 위한 지지 구조의 설치가 필요하며, 이와 같은 지지 구조의 선정은 굴착 지역 지반 및 주변 여건을 고려하여 적절하게 검토되어야 한다.
한편, 도심에서 개착식 공법 구간의 굴착법면 거리를 최소로 하기 위하여 현장 여건에 따라 주로 CIP 공법을 채택한다. 그런데, CIP 등의 말뚝이 수직을 유지하지 못하고 전후좌우로 기울어지게 시공되어, 말뚝과 말뚝 사이가 완전히 겹쳐지지 못하고 이격 거리가 있거나, 지하수의 유속에 의해 골재 분리 현상이 발생되거나, 토질이 양호하지 못하여 말뚝 구근이 정상적으로 시공되지 못하여 크거나 작아서 다음 말뚝과의 이격이 발생하는 등의 이유로 인해 연속벽 시공이 부실한 경우가 있다.
이와 같은 상태에서 본 구조물 작업을 위한 굴착을 시행하면, 말뚝과 말뚝이 확실하게 겹쳐져 있지 못하여 말뚝들 사이의 틈새로 누수가 되거나, 심할 경우 배면의 토사가 유출될 수도 있다. 또한, 지하수의 유속이 빠른 지반토질(사질ㆍ력질토등)에서는 직접 수압으로 지하 굴착 시 물이 새는 문제가 있었다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 지하 터파기 공사 완료 이전에 지하 벽체의 외측 물(유수 또는 근수)이 벽체의 내측으로 흘러나옴으로써, 인접한 외측 도로의 침하 현상, 가스관, 수도관과 같은 지하 자장물 파손 및 변경 현상, 인접한 온수관, 오수관, 폐수관의 역구배 현상을 방지하고, 인접한 건물 하부의 토사 유출로 인한 인접한 건물의 파손 현상, 과다 토압으로 인한 벽체 내측으로의 붕괴 현상, 또는 벽체 내측으로의 휨 현상 등을 방지할 수 있는 지하 벽체 차수 구조 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 지하 벽체 차수 방법은 토사가 무너지지 않도록 지하 벽체를 시공하는 지하 벽체 시공 단계; 상기 지하 벽체에서 상기 토사의 물길을 통해 형성되는 누수 영역을 표시하는 누수 영역 표시 단계; 상기 누수 영역에 제1차수재를 시공하는 제1차수재 시공 단계; 상기 지하 벽체를 관통하여 상기 토사까지 연장되는 엑셀관을 시공하는 엑셀관 시공 단계; 및 상기 엑셀관을 통하여 제2차수재를 주입함으로써, 상기 제2차수재가 상기 토사의 물길을 따라 역방향으로 침투 및 확산하도록 하는 제2차수재 시공 단계를 포함하되, 상기 엑셀관 시공 단계에서 상기 누수 영역의 폭이 상기 엑셀관의 직경보다 작을 경우 상기 누수 영역에 상기 엑셀관의 직경과 동일하거나 더 큰 직경으로 관통홀이 미리 시공되고, 상기 제2차수재는 우레탄 폼을 포함하되, 상기 우레탄 폼은 밀도(g/cm3)가 0.025~0.045, 열전도율(kcal/mh℃)이 0.016~0.020, 압축강도(kg/cm2)가 1.5~4.5, 인장강도(kg/cm2)가 2.5~5.0이고, 흡수율(%)은 3보다 작고, 독립 기포율(%)은 90보다 크며, 안전사용온도(℃)가 -170~100이며, 폴리올 수지에 할로겐계 및 포스페이트계의 난연제가 혼합된 폴리우레탄 폼이고, 상기 누수 영역에 상기 엑셀관의 직경과 동일하거나 더 큰 직경의 관통홀이 시공된 후, 상기 관통홀에 상기 엑셀관이 강제로 결합되고, 상기 엑셀관은 상기 제1차수재의 양생과 함께 상기 지하 벽체에 고정되고, 상기 우레탄 폼은 상기 엑셀관의 입구로부터 출구까지 연장되는 동시에 상기 엑셀관으로부터 상기 토사의 물길을 따라 역방향으로 침투 및 확산하여 연장되고, 상기 엑셀관을 통한 상기 우레탄 폼의 시공 작업 이후, 상기 지하 벽체의 내측을 통해 연장된 상기 엑셀관 및 상기 우레탄 폼의 영역이 절단되어 제거될 수 있다.
상기 지하 벽체는 CIP(Cast In place Pile), SCW(Soil Cement Wall), SW(Slurry Wall), 옹벽, 석축, 토류판벽 또는 널말뚝벽을 포함할 수 있다.
상기 지하 벽체가 CIP인 경우, 파일과 파일 사이의 경계 영역에 차수재가 시공될 수 있다.
상기 차수재는 시멘트와 규산의 혼합 재료를 포함할 수 있다.
상기 제1차수재는 부직포, 시멘트 및 규산의 혼합 재료를 포함할 수 있다.
상기 엑셀관 시공 단계에서 상기 엑셀관은 상기 제1차수재로 둘러싸인 채 상기 누수 영역에 시공될 수 있다.
상기 제1차수재 시공 단계 후 상기 엑셀관 시공 단계가 수행되거나, 또는 상기 엑셀관 시공 단계 후 상기 제1차수재 시공 단계를 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 상술한 방법으로 시공된 지하 벽체 차수 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는 지하 터파기 공사 완료 이전에 지하 벽체의 외측 물(유수 또는 근수)이 벽체의 내측으로 흘러나옴으로써, 인접한 외측 도로의 침하 현상, 가스관, 수도관과 같은 지하 자장물 파손 및 변경 현상, 인접한 온수관, 오수관, 폐수관의 역구배 현상을 방지할 수 있고, 인접한 건물 하부의 토사 유출로 인한 인접한 건물의 파손 현상, 과다 토압으로 인한 벽체 내측으로의 붕괴 현상, 또는 벽체 내측으로의 휨 현상 등을 방지할 수 있는 지하 벽체 차수 구조 및 그 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지하 벽체 차수 방법을 도시한 순서도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 지하 벽체 차수 방법을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지하 벽체 차수 방법이 적용될 수 있는 지하 벽체를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지하 벽체 차수 방법이 적용될 수 있는 지하 벽체를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지하 벽체 차수 방법을 도시한 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 지하 벽체 차수 방법은 지하 벽체 시공 단계(S10), 누수 영역 표시 단계(S20), 제1차수재 시공 단계(S30), 엑셀관 시공 단계(S40) 및 제2차수재 시공 단계(S50)를 포함할 수 있다.
지하 벽체 시공 단계(S10)에서는, 지하 터파기 공사 완료 이전에 토사가 무너지지 않도록 지하 벽체가 시공될 수 있다. 일례로, 한정하는 것은 아니지만, 지하 벽체는 CIP(Cast In place Pile), SCW(Soil Cement Wall), SW(Slurry Wall), 옹벽, 석축, 토류판벽 또는 널말뚝벽을 포함할 수 있다.
누수 영역 표시 단계(S20)에서는, 지하 벽체의 내측에 지하 벽체의 외측인 토사의 물길을 통해 형성되는 누수 영역을 작업자들이 쉽게 인식할 수 있도록 누수 영역이 표시될 수 있다. 이러한 누수 영역 표시는 지하 벽체의 색상과 다른 색상의 재료를 페인팅하거나 스프레이함으로써, 후속 작업자들이 누수 영역을 쉽게 인식할 수 있도록 한다.
제1차수재 시공 단계(S30)에서는, 누수 영역에 제1차수재가 시공됨으로써, 1차로 차수가 이루어지도록 한다. 여기서, 제1차수재는 부직포(부직포 조각 또는 천 조각), 시멘트 및 규산의 혼합 재료를 포함할 수 있다. 일례로, 제1차수재는 누수 영역의 빈틈에 강제로 결합될 수 있다.
엑셀관 시공 단계(S40)에서는, 지하 벽체 및/또는 제1차수재를 관통하여 토사까지 연장되도록 엑셀관이 강제 결합될 수 있다. 여기서, 지하 벽체로부터 내측 방향으로 연장된 엑셀관의 길이는 대략 20 cm 내지 50 cm일 수 있다.
또한, 누수 영역의 폭이 엑셀관의 직경보다 작을 경우 누수 영역에 엑셀관의 직경과 동일하거나 더 큰 직경으로 관통홀이 미리 시공될 수 있다.
제2차수재 시공 단계(S50)에서는, 엑셀관을 통하여 제2차수재가 강제 주입됨으로써, 제2차수재가 토사의 물길을 따라 역방향으로 침투 및 확산될 수 있다. 여기서, 제2차수재는 우레탄 폼 재료를 포함할 수 있다.
일례로, 우레탄 폼은 폴리우레탄 폼일 수 있다. 폴리우레탄 폼은 이음매가 없어 여러 갈래의 물길 형상에 좌우됨이 없이 자유로운 평균 두께의 차수층을 얻을 수 있다. 이러한 폴리우레탄 폼은 대략 90%의 미세한 독립 기포로 형성될 수 있으므로 조직이 안정되고 변형이 없으며 농초산, 농황산 등 일부 용제를 제외하고는 침투 내약품성이 우수하다. 또한, 방습, 방음, 방진, 전기, 전열성이 매우 우수하고 내후성, 물리적 강도 및 토사, 콘크리트, 판넬 금속 등에 대한 접착력이 우수하다.
한편, 본 발명에서 제2차수재로 이용된 폴리우레탄 폼은 적어도 다음과 같은 물리적 특성을 갖는 재료가 사용됨으로써, 다양한 기후, 온도, 습도 등에서 시공이 가능하도록 한다..
또한, 본 발명에서 제2차수재로 이용된 폴리우레탄 폼은 적어도 다음과 같은 내약품성을 갖는 재료를 사용함이 바람직하다. 즉, 폴리우레탄 폼은 유기용제 및 농산 이외에는 거의 안정성을 유지하여야 하며 특히 물에 높은 안정성이 요구된다. 하기 표에서, ◎는 변화 안함을, ○는 약간 수축하나 건조후 복원됨을, △은 약간수축됨을, X는 분해됨을 각각 의미한다.
더불어, 본 발명에서 제2차수재로 이용된 폴리우레탄 폼은 열경화성 수지이므로 다른 플라스틱류와 같이 명확한 연화점이나 융점(응고점)이 없으며, 고온은 대략 100℃, 저온은 대략 -70℃에서 사용할 수 있으나, 특수한 경우(특수 제조 공법에 의해) 대략 -170℃에서도 시공이 가능하다.
특히, 본 발명에서 제2차수재로 이용된 폴리우레탄 폼은 90% 이상의 독립 기포로 이루어져 있으므로 습기의 침입에 대한 저항성이 강하며, 표면에 기밀성이 높은 표피가 형성되므로, 내수성 및 내습성에 특히 강하여, 본 발명의 차수재로 적합하다.
*일부 예들에서, 본 발명에서 제2차수재로 이용된 폴리우레탄 폼은 난연 특성을 가질 수도 있다. 일례로, 폴리올 수지(Polyol resin)에 할로겐(Halogen)계나 포스페이트(Phosphate)계의 난연제가 일정량 혼합됨으로써 폴리우레탄 폼의 난연 특성이 향상될 수 있다. 다른 예로, 폴리올 수지의 주요 베이스 원료인 폴리올 자체가 난연성이 높은 구조로 제조되어 사용될 수 있으며, 이때 폴리우레탄 폼의 기능성에 문제가 없는 한도 내에서 소량이 난연제가 첨가되어 난연성의 상승을 도와주며, 폴리올 수지에 혼합되는 여러 화합 물질의 첨삭이 조정되어 상호화합물의 인덱스가 기능적인 면이나 난연성에 있어 가장 안정한 상태로 조정될 수 있다. 이와 같이 하여, 난연성의 폴리우레탄 폼과 같은 제2차수재가 이용됨으로써, 지하 벽체의 시공시 다양한 용접 작업, 화염, 화기의 사용이 가능해진다.
이와 같이 하여, 제2차수재가 누수 원인인 벽체의 외측에 있는 토사의 여러 갈래 물길을 따라 역방향으로 침투 및 진행될 수 있음으로써, 제2차수재가 여러 갈래의 물길에 강제로 충진되어 차수가 완벽하게 이루어질 수 있다.
여기서, 상술한 바와 같이 제1차수재 시공 단계(S30) 이후 엑셀관 시공 단계(S40)가 수행되거나, 또는 반대로 엑셀관 시공 단계(S40) 이후 제1차수재 시공 단계(S30)가 수행될 수 있다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예는 지하 터파기 공사 완료 이전에 지하 벽체의 외측인 토사에 있는 물이 벽체의 내측으로 흘러나옴으로써, 인접한 외측 도로의 침하 현상, 가스관, 수도관과 같은 지하 자장물 파손 및 변경 현상, 인접한 온수관, 오수관, 폐수관의 역구배 현상을 방지하고, 인접한 건물 하부의 토사 유출로 인한 인접한 건물의 파손 현상, 과다 토압으로 인한 벽체 내측으로의 붕괴 현상, 또는 벽체 내측으로의 휨 현상 등을 방지할 수 있도록 한다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시예에 따른 지하 벽체 차수 방법을 도시한 개략도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 지하 벽체(110)의 시공 단계(S10)에서는, 지하 벽체(110)로서, 일례로, CIP가 시공될 수 있다. 여기서, 지하 구조물의 시공을 위해 땅을 굴착하고, 토사(120)의 무너짐을 방지하기 위하여 CIP 시공이 이루어짐에 있어서, 파일들(120)이 수직으로 유지되지 못하고 전후좌우로 기울어져 파일들(120)의 사이에 틈새가 발생할 수 있어, 파일(120)과 파일(120) 사이의 경계 영역에 차수재(130)가 시공될 수 있다.
여기서, 차수재(130)는 시멘트와 규산의 혼합 재료(밀크)를 포함할 수 있는데, 이는 파일(120)과 파일(120) 사이의 틈에 그라우팅되어 지하 벽체(110)의 내측 및 외측에 모두 시공될 수 있다. 즉, 차수재(130)는 파일(120)과 파일(120)뿐만 아니라 토사(120)에 직접 접촉할 수 있다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 누수 영역(140)의 표시 단계(S20)에서는, 지하 벽체(110)의 내측에 지하 벽체(110)의 외측인 토사(120)의 물길(121)을 통해 형성되는 누수 영역(140)을 작업자들이 인식할 수 있도록 누수 영역(140)이 표시될 수 있다.
일반적으로 차수재(130)의 그라우팅 주입 완료 후 지하 터파기 시 CIP 지하 벽체(110)의 곳곳에 누수가 발생할 수 있다. 이로 인해, 지하 벽체(110)의 외측 물(유수 또는 근수)이 벽체(110)의 내측으로 흘러나옴으로써, 인접한 외측 도로의 침하 현상, 가스관, 수도관과 같은 지하 자장물 파손 및 변경 현상, 인접한 온수관, 오수관, 폐수관의 역구배 현상이 발생하고, 인접한 건물 하부의 토사 유출로 인한 인접한 건물의 파손 현상, 과다 토압으로 인한 벽체(110)의 내측으로의 붕괴 현상, 또는 벽체(110)의 내측으로의 휨 현상 등이 발생할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 누수 영역(140)의 표시는 지하 벽체(110)의 색상과 다른 색상의 재료를 페인팅하거나 스프레이함으로써, 후속 작업자들이 누수 영역(140)을 쉽게 인식할 수 있도록 한다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 제1차수재(150)의 시공 단계(S30)에서는, 누수 영역(140)에 제1차수재(150)가 시공됨으로써, 1차로 차수가 이루어지도록 한다. 일례로, 누수 영역(140)의 틈 또는 홀 크기에 맞게 부직포나 천이 다수의 조각으로 컷팅되고 이러한 부직포/천 조각이 시멘트와 규산 혼합물에 배합된 후 롤 형태(제1차수재(150))로 감기어서 인위적 힘으로 누수 영역(140)의 틈이나 홀에 결합될 수 있다. 이때, 막대기 등으로 제1차수재(150)가 누수 영역(140)의 틈이나 홀에 강제로 끼워질 수 있다. 여기서, 시멘트와 규산의 혼합물은 급결 효과가 높아서, 단시간 내에 양생이 완료될 수 있다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 엑셀관(160)의 시공 단계(S40)에서는, 지하 벽체(110) 및/또는 제1차수재(150)를 관통하여 토사(120)까지 연장되도록 일정 길이의 엑셀관(160)이 강제 결합될 수 있다. 여기서, 엑셀관(160)은 제1차수재(150)가 양생되기 전에 지하 벽체(110)에 결합됨으로써, 제1차수재(150)의 양생과 함께 지하 벽체(110)에 고정될 수 있다. 또한, 누수 영역(140)의 폭이 엑셀관(160)의 직경보다 작을 경우 누수 영역(140)에 엑셀관(160)의 직경과 동일하거나 더 큰 직경으로 드릴 등에 의해 관통홀이 미리 시공될 수도 있다. 이러한 엑셀관(160)은 금속 파이프 또는 플라스틱 파이프일 수 있다. 도면중 미설명 부호 121은 토사(120)에 형성된 물길을 도시한 것이다.
도 2e에 도시된 바와 같이, 제2차수재(170) 시공 단계(S50)에서는, 엑셀관(160)의 입구를 통해 제2차수재(170)가 강제 주입됨으로써, 제2차수재(170)가 토사(120)의 물길(121)을 따라 역방향으로 침투 및 확산될 수 있다. 여기서, 제2차수재(170)는 상술한 바와 같이 우레탄 폼 재료를 포함할 수 있다.
따라서, 우레탄 건이 엑셀관(160)의 입구에 결합된 후, 우레탄 건이 조작됨으로써, 다량의 우레탄 폼이 고압으로 엑셀관(160)을 통하여 토사(120)의 물길(121)을 역방향으로 침투 및 확산될 수 있다. 일례로, 우레탄 건에 의한 우레탄 폼의 분사 압력은 대략 0.1∼50kgf/㎠ 일 수 있으나, 이로서 본 발명이 한정되지 않는다. 이와 같이 하여, 제2차수재(170)는 누수 원인인 벽체(110)의 외측에 있는 토사(120)의 여러 갈래 물길(121)을 따라 역방향으로 침투 및 진행됨으로써, 제2차수재(170)가 여러 갈래의 물길(121)에 강제로 충진되어 차수가 더욱 완벽하게 이루어질 수 있다. 즉, 도 2e에 도시된 바와 같이, 토사(120)에 형성된 물길(121)이 우레탄 폼과 같은 제2차수재(170)로 폐색됨으로써, 제1차수재(150)에 의한 차수 뿐만 아니라 제2차수재(170)에 의한 부가적인 차수가 이루어짐으로써, 결국 더욱 완벽한 차수 구조(100)가 구현될 수 있다. 한편, 이러한 시공 작업 이후, 벽체(110)의 내측을 통해 연장된 엑셀관(160)은 절단되어 제거될 수 있다.
한편, 이러한 시공 순서에 의해 완성된 본 발명의 실시예에 따른 지하 벽체 차수 구조(100)는 토사(120)가 무너지지 않도록 토사(120)의 일측을 지지하는 지하 벽체(110)와, 지하 벽체(110) 중 누수 영역(140)에 형성된 제1차수재(150)와, 지하 벽체(110), 누수 영역(140) 및/또는 제1차수재(150)를 관통하여 토사(120)까지 연장된 엑셀관(160)과, 엑셀관(160)을 통해 주입됨으로써, 토사(120)의 물길(121)을 따라 역방향으로 침투 및 확산된 제2차수재(170)를 포함할 수 있다. 여기서, 각 구성 요소의 재질 및 시공 방법은 위에서 이미 설명하였으며, 그 자세한 설명을 생략한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지하 벽체 차수 방법이 적용될 수 있는 지하 벽체를 도시한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 일체형 지하 벽체(210)일 경우(예를 들면, SCW, SW 등)에도 갈라진 틈새로 누수가 될 수 있는데, 이러한 경우에도 본 발명의 적용될 수 있다.
일례로, 상술한 바와 유사하게, 지하 벽체(210)의 내측에 누수 영역(240)이 표시되고, 이와 같이 표시된 누수 영역(240)에 엑셀관(160)이 결합될 수 있다. 누수 영역(240)의 틈에 엑셀관(160)이 결합되지 않을 경우, 인위적으로 엑셀관(160)이 결합될 정도의 크기로 관통홀이 드릴에 의해 형성될 수 있다. 또한, 엑셀관(160)의 단부에 부직포, 천조각, 시멘트 및 규산이 혼합되어 처리된 후, 이것이 누수 틈 또는 관통홀에 결합되어 단단하고 안정적으로 결합될 수 있다.
이 상태에서 엑셀관(160)을 통하여 우레탄 폼과 같은 차수재(170)가 주입될 수 있다. 이때에도 인근 누수 위치까지 차수재(170)에 의해 차수됨은 당연하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 지하 벽체 차수 방법이 적용될 수 있는 지하 벽체를 도시한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, P.H와 유사한 말뚝형 지하 벽체(310)에서도 CIP 공법에서와 동일한 방법으로 차수가 가능하며 효과 또한 동일하게 나타날 수 있다. 일례로, 누수 영역(340)에 엑셀관(160)이 결합되고, 부직포, 천조각, 시멘트 및 규산으로 누수 영역(340)의 틈새가 폐색될 수 있다. 이때, 부직포, 천조각 만으로는 차수가 되지 않으며 단지 우레탄 폼과 같은 차수재(170)가 분사되었을 때 내용물이 지하 벽체(310) 내측으로 필요이상 방출되지 않도록 하는 역할을 한다.
또한 마찬가지로, 엑셀관(160)이 누수 영역(340)에 결합되지 않을 경우, 드릴로 누수 영역(340)에 관통홀이 형성되고, 이러한 관통홀에 엑셀관(160)이 결합될 수 있다. 더불어, 엑셀관(160)의 단부에 부직포 및 천조각이 감겨진 채로 단단하게 안정되게 고정된 후, 우레탄 폼과 같은 차수재(170)가 분사될 수 있다. 이러한 방식에 의해 역시 인근 누수 영역(340)까지 차수될 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 지하 벽체 차수 구조 및 그 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 차수 구조
110; 지하 벽체
120; 토사
121; 물길
120; 파일
130; 차수재
140; 누수 영역
150; 제1차수재
160; 엑셀관
170; 제2차수재

Claims (1)

  1. 토사가 무너지지 않도록 지하 벽체를 시공하는 지하 벽체 시공 단계;
    상기 지하 벽체에서 상기 토사의 물길을 통해 형성되는 누수 영역을 표시하는 누수 영역 표시 단계;
    상기 누수 영역에 제1차수재를 시공하는 제1차수재 시공 단계;
    상기 지하 벽체를 관통하여 상기 토사까지 연장되는 엑셀관을 시공하는 엑셀관 시공 단계; 및
    상기 엑셀관을 통하여 제2차수재를 주입함으로써, 상기 제2차수재가 상기 토사의 물길을 따라 역방향으로 침투 및 확산하도록 하는 제2차수재 시공 단계를 포함하되,
    상기 엑셀관 시공 단계에서 상기 누수 영역의 폭이 상기 엑셀관의 직경보다 작을 경우 상기 누수 영역에 상기 엑셀관의 직경과 동일하거나 더 큰 직경으로 관통홀이 미리 시공되고,
    상기 제2차수재는 우레탄 폼을 포함하되, 상기 우레탄 폼은 밀도(g/cm3)가 0.025~0.045, 열전도율(kcal/mh℃)이 0.016~0.020, 압축강도(kg/cm2)가 1.5~4.5, 인장강도(kg/cm2)가 2.5~5.0이고, 흡수율(%)은 3보다 작고, 독립 기포율(%)은 90보다 크며, 안전사용온도(℃)가 -170~100이며, 폴리올 수지에 할로겐계 및 포스페이트계의 난연제가 혼합된 폴리우레탄 폼이고,
    상기 누수 영역에 상기 엑셀관의 직경과 동일하거나 더 큰 직경의 관통홀이 시공된 후, 상기 관통홀에 상기 엑셀관이 강제로 결합되고, 상기 엑셀관은 상기 제1차수재의 양생과 함께 상기 지하 벽체에 고정되고, 상기 우레탄 폼은 상기 엑셀관의 입구로부터 출구까지 연장되는 동시에 상기 엑셀관으로부터 상기 토사의 물길을 따라 역방향으로 침투 및 확산하여 연장되고, 상기 엑셀관을 통한 상기 우레탄 폼의 시공 작업 이후, 상기 지하 벽체의 내측을 통해 연장된 상기 엑셀관 및 상기 우레탄 폼의 영역이 절단되어 제거되고,
    상기 지하 벽체는 CIP(Cast In place Pile), SCW(Soil Cement Wall), SW(Slurry Wall), 옹벽, 석축, 토류판벽 또는 널말뚝벽을 포함하며,
    상기 지하 벽체가 CIP인 경우, 파일과 파일 사이의 경계 영역에 차수재가 시공되고,
    상기 차수재는 시멘트와 규산의 혼합 재료를 포함하며,
    상기 제1차수재는 부직포, 시멘트 및 규산의 혼합 재료를 포함하고,
    상기 엑셀관 시공 단계에서 상기 엑셀관은 상기 제1차수재로 둘러싸인 채 상기 누수 영역에 시공되며,
    상기 제1차수재 시공 단계 후 상기 엑셀관 시공 단계가 수행되거나, 또는 상기 엑셀관 시공 단계 후 상기 제1차수재 시공 단계가 수행되는, 지하 벽체 차수 방법.
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