KR20040033118A - 차수벽 시공방법과 이 방법에 사용되는 빔 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 하천제방 또는 개착식 굴토공사 시 지하수의 침투를 차단하고, 쓰레기 매립장 또는 폐기물 처리장의 오염물질인 침출수의 유출을 차단하는 차수벽을 설치하는 차수벽 시공방법과 이 방법에 사용되는 빔을 제공하는 데 있다.

본 발명의 차수벽 시공방법은, 차수벽을 설치할 위치에 연결 접속부와 주입 파이프가 구비된 빔을 항타기로 소정의 심도(深度)까지 타입(打入)하는 타입공정(A), 이 타입공정에 의하여 타입된 빔을 인발기로 인발(引拔)함과 동시에 지중에 형성된 빔 형상의 공간에 그라우팅 펌프로 불투수성재료를 주입하는 인발/주입공정(B)으로 구성되고; 이 차수벽 시공방법에 사용되는 빔은, 단면 I형상을 가지고 길이 방향으로 신장 형성되는 바디부(15), 이 바디부의 양단 외측에 길이 방향으로 형성되어 인접 위치에 타입되는 다른 빔과 연결시키도록 암, 수로 형성되는 연결 접속부(17), 이 바디부의 양단 내측 모서리 전후에 길이 방향으로 설치되어 불투수성재료의 주입을 안내하는 주입 파이프(19), 이 주입 파이프로 주입되는 불투수성재료에 의한 차수벽의 두께를 증대시키도록 바디부의 하단에 구비된 웹부(21)로 구성되어 있다.

Description

차수벽 시공방법과 이 방법에 사용되는 빔 {cut-off wall construction method and beam for the method}

본 발명은 차수벽 시공방법과 이 방법에 사용되는 빔에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하천제방 및 지하 대수층(자갈 모래 층)의 침윤선을 차단하거나 쓰레기 매립장 및 폐기물 처리장의 침출수를 차단하는 차수벽을 설치하는 차수벽 시공방법과 이 방법에 사용되는 빔에 관한 것이다.

일반적으로 하천제방이나 하천 및 바다에 인접하고 투수계수가 높은 대수층으로 형성된 지층의 개착식(open cut) 굴토공사에는 침투수를 차단하는 차수벽의 설치 공사가 수반된다. 하천제방의 경우에는 주로 점토 심벽이 영구 차수벽을 형성하게 되고, 굴토공사의 경우에는 지하수 침투의 차단을 위하여 시트파일(Sheet Pile), 그라우팅 공법, 강제분사교반공법 및 SCW(Soil Cement Wall)에 의하여 연속적으로 차수벽을 형성하게 된다.

또한, 쓰레기 매립장 및 폐기물 처리장의 경우에는 침출수에 의한 오염물질의 확산을 방지하도록 대상 부지 외곽에 침출수 차수벽이 설치되어 있다. 이 경우 차수벽은 시트파일, 그라우팅 공법, 슬러리 벽(Slurry Wall, Diaphragm Wall) 및 심층혼합공법을 이용한 SCW에 의하여 형성된다.

그러나, 시트파일을 사용하여 차수벽을 설치할 경우에는 인접한 시트파일을 연결하는 연결 접속부 사이로 침투수 및 침출수의 유출을 방지하기 위하여 연결 접속부에 불투수성 팽창막을 부착하여야 하는 불편이 있다.

그라우팅 공법 및 강제분사교반공법으로 차수벽을 설치할 경우에는 차수벽의 균일한 두께확보를 어렵게 하고, 천공 구멍 사이에 불연속면을 발생시킬 가능성이 높다.

심층혼합공법을 이용한 SCW의 경우에는 원형의 파일을 중첩시킴으로서 연속된 차수벽을 형성할 수 있으나 시공심도가 깊어 수직도의 유지가 용이하지 않을 때에는 하단부에서 파일이 서로 중첩되지 않는 단점이 있다.

슬러리 벽의 경우에는 가장 확실한 연속 차수벽을 형성할 수 있지만 시공장비의 규모로 인하여 사용상 많은 제약이 따르고, 하천제방의 시공 중에는 경사면 활동이 파괴되며, 장비가 고가인 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 단점들을 해소하고, 하천제방 또는 개착식 굴토공사 시 지하수의 침투를 차단하고, 쓰레기 매립장 또는 폐기물 처리장의 오염물질인 침출수의 유출을 차단하는 차수벽을 설치하는 차수벽 시공방법과 이 방법에 사용되는 빔을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이 차수벽 시공방법은, 차수벽을 설치할 위치에 연결 접속부와 주입 파이프가 구비된 빔을 항타기로 소정의 심도(深度)까지 타입(打入)하는 타입공정, 이 타입공정에 의하여 타입된 빔을 인발기로 인발(引拔)함과 동시에 지중에 형성된 빔 형상의 공간에 그라우팅 펌프로 불투수성재료를 주입하는 인발/주입공정으로 구성되어 있다.

이 타입공정과 인발/주입공정은 10~20m 거리를 유지하면서 차수벽의 양측에서 각각 진행되어, 빔 타입 시 발생되는 진동이 기 주입된 불투수성재료에 의하여 형성된 차수벽으로 전달되는 것을 최소화한다.

타입공정은 주입 파이프를 워터 제트 펌프에 연결하여 빔이 타입되는 지중에 압력수를 순환시켜 밀실(密室)한 모래자갈 층을 흩어 빔의 타입을 보다 용이하게 한다.

인발/주입공정은 빔의 상단에 장착된 진동헤머로 진동을 가하면서 빔을 인발시켜 지중에 형성된 빔 형상 공간에 주입되는 불투수성재료를 보다 밀실하게 한다.

불투수성재료는 투수계수가 1×10^-7cm/sec 이하인 시멘트와 벤토나이트 혼합물, 시멘트와 벤토나이트 및 이멀션아스팔트 혼합물로 이루어져 있다.

이 차수벽 시공방법에 사용되는 빔은,

단면 I형상을 가지고 길이 방향으로 신장 형성되는 바디부,

이 바디부의 양단 외측에 길이 방향으로 형성되어 인접 위치에 타입되는 다른 아이 빔과 연결시키도록 암, 수로 형성되는 연결 접속부,

이 바디부의 양단 내측 모서리 전후에 길이 방향으로 설치되어 불투수성재료의 주입을 안내하는 주입 파이프,

이 주입 파이프로 주입되는 불투수성재료에 의한 차수벽의 두께를 증대시키도록 바디부의 하단에 구비된 웹부로 구성되어 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차수벽 시공방법의 공정도.

도 2는 본 발명에 따른 빔의 연결 상태 평면도.

도 3은 본 발명으로 시공된 차수벽의 평면도.

도 4는 본 발명의 차수벽 시공방법에 사용되는 빔의 사시도.

도 5는 도 4의 A-A선에 따른 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 다른 실시 예인 빔의 연결 상태 평면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 빔3 : 항타기

5 : 워터 제트 펌프7 : 모래자갈 층

9 : 인발기11 : 빔 형상의 공간

13 : 불투수성재료15 : 바디부

17, 23 : 연결 접속부17a, 23a : 암 연결 접속부

17b, 23b : 수 연결 접속부19 : 주입 파이프

21 : 웹부G : 지중

W : 차수벽

본 발명의 이점과 장점은 이하의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명함으로서 보다 명확하게 될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 차수벽 시공방법의 공정도로서, 차수벽(W)을 설치할 위치의 지중(G)으로 빔(1)을 타입하는 타입공정(A)과, 타입된 빔(1)을 인발하면서 불투수성재료를 주입하는 인발/주입공정(B)이 진행되고 있는 것을 보여주고 있다. 이 불투수성재료가 최종적으로 차수벽(W)을 형성하게 된다. 여기서 빔(1)은 아이 빔 또는 에치 빔으로 구성될 수 있다.

타입공정(A)은 지중(G)에 차수벽(W)을 형성하기 위하여 항타기(3)로 빔(1)을 연속적으로 타입한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 빔(1)은 먼저 타입되어 있는 다른 빔(1a)과 상호 연결되면서 지중(G)으로 타입된다. 이 빔(1)은 차수 효과를 얻고자 하는 지중(G)의 심도까지 타입되어야 한다.

또한, 타입공정(A)은 항타기(3)의 작동으로만 빔(1)을 소정의 심도로 지중(G)에 타입할 수 있으나, 빔(1)이 타입되는 지중(G)에 워터 제트 펌프(5)로 압력수를 순환시키면서 빔(1)을 타입할 수도 있다.

이 워터 제트 펌프(5)에서 공급되는 압력수는 빔(1)의 일측을 통하여 빔(1)의 하단에 밀실하게 되어 있는 모래자갈 층(11)으로 공급되어 모래자갈 층(7)을 흩어 줌으로서 빔(1) 선단의 타입 저항을 저감시키게 된다.

인발/주입공정(B)은 상기 타입공정(A)에 이어서 진행되는 공정으로서, 지중(G)에 타입된 빔(1)을 인발기(9)로 인발하여 빔(1)이 위치하던 지중(G)에 빔 형상의 공간(11)을 형성하고, 이 공간(11)에 불투수성재료(13)를 주입하게 된다.

또한, 인발/주입공정(B)은 인발기(9)로 빔(1)을 단순히 인발할 수도 있으나,빔(1)의 상단에 진동헤머(미도시)를 구비하고, 이 진동헤머의 진동을 빔(1)에 가하면서 인발할 수도 있다.

이 진동헤머에서 빔(1)으로 전달되는 진동은 지중(G)에 형성된 빔 형상 공간(11)에 주입되는 불투수성재료(13)로 전달되어 불투수성재료(13)를 밀실하게 하여 최종적으로 차수벽(W)의 강도를 증가시키게 된다.

결국, 타입공정(A)에 의하여 빔(1)을 지중에 타입한 후, 인발/주입공정(B)에서 빔(1)을 지중(G)으로부터 인발하면서 빔(1)이 인발된 자리에 불투수성재료(13)를 충진함으로서, 지중(G)에는 도 3에 도시된 바와 같은 차수벽(W)이 형성된다.

이 차수벽(W)을 형성하는 불투수성재료(13)는 시멘트와 벤토나이트 혼합물, 시멘트와 벤토나이트 및 이멀션아스팔트 혼합물로 이루어질 수 있다. 이 불투수성재료(13)의 투수계수는 1×10^-7cm/sec 이하이다. 투수계수가 이 수치를 초과하게 되면 차수벽(W)의 차수효과가 떨어진다.

또한, 공정 초기에는 타입공정(A)만 진행되고, 이 타입공정(A)이 일정 시간 진행되면 타입공정(A)과 인발/주입공정(B)이 동시에 진행되며, 공정 후기에는 인발/주입공정(B)만 진행됨으로서, 지중(G)에 차수벽(W)이 형성된다.

이와 같이 타입공정(A)과 인발/주입공정(B)이 동시에 진행되면 작업효율은 향상되지만, 빔(1) 타입의 진동이 이미 시공되어 있는 차수벽(W)으로 전달되는 것을 최소화해야 한다.

이를 위하여 타입공정(A)과 인발/주입공정(B)은 도 1에 도시된 바와 같이10~20m 거리(l)를 유지하면서 진행된다. 이 거리(l)가 10m 미만이면 타발공정(A)의 진동이 기 주입된 불투수성재료(13)에 의하여 형성된 차수벽(W)으로 전달되어 차수벽(W)의 차수 성능을 저하시키게 되고, 이 거리(l)가 20m 초과이면 타발공정(A) 시작 후 인발/주입공정(B)을 시작하기까지 소요 시간을 너무 길게 하여 작업효율을 저하시키게 된다.

도 4는 상기와 같은 차수벽 시공방법에 사용되는 빔의 사시도로서, 바디부(15), 연결 접속부(17), 주입 파이프(19), 그리고 웹부(21)로 구성되어 있다.

바디부(15)는 I형상의 단면을 가지고 길이 방향으로 신장 형성되어 있다. 이 바디부(15)는 항타기(3)의 타격력과 인발기(9)의 인발력에 변형되지 않고 안정된 상태를 유지할 수 있는 내구성을 가져야 한다. 이 바디부(15)의 길이는 시공될 차수벽(W)의 심도에 따라 적절하게 설정된다.

연결 접속부(17)는 지중(G)에 차수벽(W)을 시공하기 위하여 여러 개의 아이 빔(1, 1a)을 연속적으로 타입 설치할 때 이웃하는 빔(1, 1a)을 상호 일체로 연결시켜 준다. 따라서 이 연결 접속부(17)는 바디부(15)의 양단 외측에 각각 길이 방향으로 형성되어 있다. 일측에는 암 연결 접속부(17a)가, 다른 일측에는 수 연결 접속부(17b)가 각각 형성되어 있다. 즉 도 2에서와 같이, 빔(1)의 암 연결 접속부(17a)는 이웃한 빔(1a)의 수 연결부(17a)에 결합되어 있다.

주입 파이프(19)는 타입된 아이 빔(1)의 인발에 따라 불투수성재료(13)의 주입을 안내할 수 있도록 구성되어 있다. 또한 이 주입 파이프(19)는 상기한 바와 같이 워터 제트 펌프(5)에 연결하여 빔(1)이 타입되는 지중(G)에 압력수를 순환시킬 수도 있도록 바디부(15)의 양단 내측 모서리 전후에 길이 방향으로 설치되어 있다.

바디부(15)에 연결 접속부(17) 및 주입 파이프(19)를 구비한 빔(1)은 그 일측 선단에 웹부(21)를 구비하고 있다. 이 웹부(21)는 항타기(1)의 타격력에 의하여 바디부(15)가 지중(G)으로 원활히 타입되도록 도 5에 도시된 바와 같이 그 하단과 상단 및 측단이 경사지게 형성되어 있다.

또한, 이 웹부(21)는 빔(1)의 타입 평면을 결정하여 주입 파이프(19)로 주입되는 불투수성재료(13)에 의한 차수벽(W)의 두께를 결정하게 된다. 즉 이 웹부(21)의 평단면적을 크게 하면 차수벽(W)의 두께가 두꺼워지고, 반대로 웹부(21)의 평단면적을 작게 하면 차수벽(W)의 두께가 얇아진다.

도 6은 본 발명에 따른 다른 실시 예인 빔의 연결 상태 평면도로서, 도 2 내지 도 5의 연결 접속부(17)와 다른 연결 접속부(23)를 예시하고 있다.

즉, 도 2 내지 도 5의 빔(1) 연결 접속부(17)는 원형의 암, 수 연결 접속부(17a, 17b)로 구성되어 있는 데, 도 6의 연결 접속부(23)는 사각형의 암, 수 연결 접속부(23a, 23b)로 구성되어 있다.

따라서, 원형의 연결 접속부(17)를 가지는 도 2 내지 도 5의 빔(1)은 곡선으로 형성되는 차수벽(W)의 설치에 용이하게 사용될 수 있고, 사각형의 연결 접속부(23)를 가지는 도 6의 빔(1)은 직선으로 형성되는 차수벽(W)의 설치에 용이하게 사용될 수 있다.

그리고, 이러한 연결 접속부(17, 23)는 원형 및 사각형뿐만 아니라 다양한모양으로 형성될 수 있다.

이 연결 접속부(17, 23)가 원형 또는 사각형과 같이 중공 구조의 폐쇄 단면을 형성하는 경우에는 빔(1)의 인발 전에 압력수를 순환시켜 연결 접속부(17) 주위의 토립자를 제거하여 차수벽(W)의 연속성을 확보할 수 있게 한다.

이 차수벽 시공방법은 상기와 같은 빔을 사용하는 타입공정과 인발/주입공정으로 이루어지며, 타입공정에서 연결 접속부와 주입 파이프를 구비한 빔을 소정의 심도까지 타입하고, 인발/주입공정에서 타입된 빔을 인발과 동시에 지중에 형성된 빔 형상의 공간에 불투수성재료를 주입하여 차수벽을 시공함으로서, 시트파일을 사용할 때 연결 접속부에 불투수성 팽창막을 부착하여야 하는 불편을 제거할 수 있고, 그라우팅 공법 및 강제분사교반공법에서 야기되는 차수벽의 균일한 두께확보에 대한 어려움 및 천공 구멍 사이에 불연속면을 발생시킬 가능성을 제거할 수 있으며, 심층혼합공법을 이용한 SCW의 경우에서 발생되는 깊은 시공심도에서 수직도의 유지가 어려워 하단부에서 파일이 서로 비중첩되는 현상을 방지할 수 있고, 슬러리 벽의 경우 시공장비의 규모로 인하여 받게 되는 사용상 제약 및 하천제방의 시공 중에 발생되는 경사면 활동 파괴를 방지할 수 있다.

Claims (6)

1. 차수벽을 설치할 위치에 연결 접속부와 주입 파이프가 구비된 빔을 항타기로 소정 심도의 지중까지 타입하는 타입공정, 상기 타입공정에 의하여 타입된 빔을 인발기로 인발함과 동시에 지중에 형성된 빔 형상의 공간에 그라우팅 펌프로 불투수성재료를 주입하는 인발/주입공정을 포함하는 차수벽 시공방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 타입공정과 인발/주입공정은 10~20m 거리를 유지하면서 차수벽의 양측에서 각각 진행되는 차수벽 시공방법.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 타입공정은 주입 파이프를 워터 제트 펌프에 연결하여 빔이 타입되는 지중에 압력수를 순환시키는 압력수 순환공정을 더 포함하는 차수벽 시공방법.
4. 청구항 1 또는 2에 있어서, 상기 인발/주입공정은 빔의 상단에 장착된 진동헤머로 진동을 가하면서 빔을 인발시키는 진동공정을 더 포함하는 차수벽 시공방법.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 불투수성재료는 투수계수가 1×10^-7cm/sec 이하인시멘트와 벤토나이트 혼합물 또는 시멘트와 벤토나이트 및 이멀션아스팔트 혼합물로 이루어지는 차수벽 시공방법.
6. 단면 I형상을 가지고 길이 방향으로 신장 형성되는 바디부,

   상기 바디부의 양단 외측에 길이 방향으로 형성되어 인접 위치에 타입되는 다른 빔과 연결시키도록 암, 수로 형성되는 연결 접속부,

   상기 바디부의 양단 내측 모서리 전후에 길이 방향으로 설치되어 불투수성재료의 주입을 안내하는 주입 파이프,

   상기 주입 파이프로 주입되는 불투수성재료에 의한 차수벽의 두께를 증대시키도록 바디부의 하단에 구비된 웹부를 포함하는 차수벽 시공방법에 사용되는 빔.