KR200400696Y1 - 매립지의 지반 개량을 위한 재하장치 - Google Patents

Abstract

해수(海水)와 같은 유체의 담수 하중을 이용한 재하 방식으로 각종 해안(海岸) 매립지의 지반을 개량하는 작업에 사용되며, 특히 유체가 담겨지기 위한 담수 공간을 용이하게 확보하여 지반 개량 작업에 소요되는 시간과 공정을 대폭 단축시킬 수 있는 매립지의 지반 개량을 위한 재하장치를 개시한다.

그러한 매립지의 지반 개량을 위한 재하장치는,

매립지 내의 계획 도로 부지를 선정하여 지반 개량 대상지역을 둘러싸는 상태로 선시공되는 도로노체층 위에 형성되는 베이스층과, 이 베이스층 위에 위치하고 이 베이스층을 따라 상기 지반 개량 대상지역의 담수를 위하여 일정한 높이로 담수 공간을 형성하는 수조용 구조물과, 상기 지반 개량 대상지역의 재하를 위하여 상기 담수 공간 내부에 재하용 유체를 공급하는 유체 공급부 그리고, 상기 재하용 유체를 상기 지반 개량 대상지역에서 외부로 배수하기 위한 유체 배수부를 포함한다.

Description

매립지의 지반 개량을 위한 재하장치{apparatus for pre-loading to dredged soil area}

본 고안은 해수(海水)와 같은 유체의 담수 하중을 이용한 재하 방식으로 각종 해안(海岸) 매립지의 지반을 개량하는 작업에 사용되며, 특히 유체가 담겨지기 위한 담수 공간을 용이하게 확보하여 지반 개량 작업에 소요되는 시간과 공정을 대폭 단축시킬 수 있는 매립지의 지반 개량을 위한 재하장치에 관한 것이다.

일반적으로 항만의 매립 공사는 매립지에 준설토를 투기하고, 해수를 배수시킨 다음, 준설토층과 원지반층에 포함된 수분을 강제 배수시키는 작업에 의해 각종 도로 및 건축 부지의 조성이 가능한 지반 강도를 갖도록 개량하는 공정을 거치면서 진행된다.

이러한 지반 개량을 위한 작업 방법으로는, 토사의 성토 하중을 이용한 재하공법 또는 진동으로 모래를 압입하는 SCP공법(Sand Compaction Pile), 지반속에 응결재를 주입하여 고결시키는 약액주입공법 등이 있다.

이들 방식 중에서 잔류 침하 현상이 발생하지 않고 지반 강도를 대폭 증대시킬 수 있는 재하공법이 널리 사용되며, 이 공법은 대부분 페이퍼 보드 드레인(Paper Board Drain)을 이용한 배수 작업을 병행하면서 진행된다.

상기 토사를 이용한 재하공법의 일반적인 작업 과정을 간략하게 설명하면, 배수재인 페이퍼 보드 드레인을 준설토층 및 원지반층에 삽입 한 후, 토사를 성토하여 토사의 하중을 이용하여 지반을 개량하는 것이다. 즉, 성토된 토사의 하중에 의해 준설토층이나 원지반층에 함유된 수분이 강제 배수됨과 아울러 침하 작용에 의해 지반의 압밀도가 증가되므로 매립부지가 각종 건축 단지나 도로의 조성이 가능한 지반 강도를 갖는 상태로 개량된다.

이러한 토사를 이용한 재하 공법은 토사의 운반 등에 과다한 인력과 시간이 소요되며, 매립지의 근거리에 토취장이 없을 경우 토사를 원활하게 운반 및 공급하기 어렵다.

또한, 면적이 넓은 매립지에 토사를 성토하려면 많은 양의 토사가 필요하고, 성토된 토사는 재하 작업 후 매립지 외부로 다시 반출하는 작업을 해야하므로 공정이 복잡하고 과다한 시간 및 비용이 소요되는 단점이 있다.

이러한 토사를 이용한 재하공법의 단점을 보완한 재하공법으로는 2002년 8월 21일자로 특허 출원되어 등록된 특허 제10-0463314호의 "물을 재하 하중으로 이용한 대규모 부지의 연약지반 개량공법"이 있다.

이 공법은, 연약 지반의 측면에 일정한 높이로 제방 구조체를 조성하고, 연약 지반을 가리는 상태로 차수막을 시공한 후 상기 연약 지반에 해수를 공급하여 일정량을 담수시키고, 담수된 해수의 자중이 연약 지반의 상재 하중으로 가압되도록 하여 지반의 압밀 침하 작용을 촉진시키면서 연약 지반을 개량하는 것이다.

그러나 상기한 종래 기술에 의한 물을 이용한 연약지반 개량공법은, 매립지에서 연약 지반의 재하를 위한 담수 공간 전체가 제방 구조체에 의해 형성되고, 이 구조체는 토사의 성토 작업에 의해 시공되므로 이러한 성토 작업으로 담수 공간 전체를 확보하기 위한 제방용 구조체를 시공하려면 과다한 시간과 인력이 소요된다.

더욱이, 상기 제방 구조체로 담수 공간 전체를 확보하기 위해서는 많은 양의 토사가 사용되므로 일반 토사를 이용한 재하공법에 비하여 만족할 만한 공사 비용의 절감 효과를 기대하기 어렵다.

특히, 상기 제방 구조체는 매립지에 조성될 계획 도로 부지나 각종 건물 부지의 위치에 관계없이 재하하고자 하는 연약 지반의 면적에 따라 이에 대응하는 담수 공간의 확보가 가능하도록 시공되므로 지반 개량 작업이 완료된 후에는 도로나 각종 건물의 시공을 위한 부지 조성이 가능하도록 상기 제방 구조체를 형성하고 있는 토사를 다시 매립지 외부로 운반하여 반출하는 추가 공정을 반드시 거쳐야한다. 이러한 추가 작업은 지반 개량을 위한 전체 작업 공정의 효율성을 더욱 저하시키고 공사 기간을 연장시키는 한 요인이 된다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

본 고안의 목적은 지반 개량 작업을 위한 유체의 담수용 공간을 용이하게 확보할 수 있으며, 이에 소요되는 시간과 비용을 대폭 절감할 수 있는 매립지의 지반 개량을 위한 재하장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 고안의 목적을 실현하기 위하여,

매립지 내의 계획 도로 부지를 선정하여 지반 개량 대상지역을 둘러싸는 상태로 선시공되는 도로노체층 위에 형성되는 베이스층;

상기 베이스층 위에 위치하고 이 베이스층을 따라 상기 지반 개량 대상지역의 담수를 위하여 일정한 높이로 담수 공간을 형성하는 수조용 구조물;

상기 지반 개량 대상지역의 재하를 위하여 상기 담수 공간 내부에 재하용 유체를 공급하는 유체 공급부;

상기 재하용 유체를 상기 지반 개량 대상지역에서 외부로 배수하기 위한 유체 배수부를 포함하는 매립지의 지반 개량을 위한 재하장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명한다. 본 고안의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자들이 본 고안의 실시가 가능한 범위 내에서 설명된다.

따라서, 본 고안의 실시예들은 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있는 것이므로 본 고안의 실용신안등록청구범위는 아래에서 설명하는 실시예들로 인하여 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 고안에 따른 재하장치를 이용하여 매립지의 지반을 개량하기 위한 재하 작업의 전체 공정을 나타내는 도면으로서, 도면 부호 S1은 베이스층을 형성하는 공정을 지칭한다.

이 작업은 도 2에서와 같이 매립지(A1)의 준설토층(E1)에 모래포설층(E2)이 포설되고 페이퍼 드레인 보드와 같은 수직배수재(B1)가 삽입된 지반 개량 대상지역(A2, 이하 "개량지역"이라고 함)의 전체 면적을 둘러쌀 수 있도록 도면에서와 같이 도로노체층(2a)을 선시공하고 이 선시공된 도로노체층(2a) 위에 베이스층(2b)을 형성한다.

상기 도로노체층(2a)은 상기 개량지역(A2)의 면적이나 형태에 따라 상기 매립지(A1)의 계획 도로 구간을 선정하여 상기 개량지역(A2) 전체 면적을 둘러싸는 상태 또는 일정한 크기로 구획하여 상기 개량지역(A2)을 2개 이상으로 분할하는 상태로 선시공된다.

상기 베이스층(2b)은 상기 도로노체층(2a) 위에 모래나 토사를 성토하고 도 2에서와 같이 상기 도로노체층(2a)에 수직배수재(B2)를 삽입하여 이 노체층(2a)의 통상적인 지반 배수 및 노면 다짐 작업을 거치면서 시공된다.

상기 베이스층(2b)은 상기 개량지역(A2)의 면적에 따라 준설토층(E1)에서 위쪽으로 대략 6미터 내지 8미터 범위의 높이로 형성될 수 있으며, 상기 개량지역(A2)의 면적을 한정함과 아울러 일정한 크기로 구획된 전체 개량지역(A2)의 담수를 위한 일종의 하부 제방의 역할을 한다.

상기 베이스층(2b)의 시공이 완료되면, 상기 개량지역(A2)의 재하를 위한 담수 공간을 형성하는 공정(S2)을 진행한다.

이 작업에는 도 3에서와 같이 다수개의 수조용 철골조(6)와 기능성 매트(8)로 구성되는 수조용 구조물(4)이 사용되며, 상기 수조용 철골조(6)와 기능성 매트(8)를 상기 베이스층(2b) 위에서 이 베이스층(2b)의 연결 구간을 따라 설치하면서 상기 개량지역(A2) 위쪽에 도면에서와 같은 재하용 담수 공간(A3)을 형성한다.

상기 수조용 철골조(6)는 일정한 면적을 갖는 H-BEAM이나 I-BEAM 또는 앵글이 사용될 수 있으며, 상기 개량지역(A2) 테두리를 한정하는 각각의 베이스층(2b) 위에서 이 베이스층(2b)의 연결 구간을 따라 다수개가 평면 폐합의 상태로 연결된다.

상기 각각의 수조용 철골조(6)들의 아래쪽에는 적어도 2개 이상의 지지용 띠장(10)이 설치되며, 이 지지용 띠장(10)들은 상기 수조용 철골조(6)가 상기 베이스층(2b) 위에서 도 3에서와 같이 일정한 깊이로 삽입되어 세워진 상태로 고정될 때 지지력을 확보하는 역할을 한다.

그리고 상기 기능성 매트(8)는 적어도 2개의 매트(M1, M2)로 구성되며, 이 매트(M1, M2)들은 도 3에서와 같이 서로 겹쳐진 상태로 상기 재하용 담수 공간(A3)의 측벽면을 가릴 수 있도록 상기 도로노체층(2a)과 베이스층(2b) 그리고 상기 수조용 철골조(6)의 일측면에 부착된다.

상기 기능성 매트(8)는 상기 도로노체층(2a)과 베이스층(2b) 그리고 상기 수조용 철골조(6)를 가리는 상태로 설치될 때 이들과 밀착된 상태가 되도록 고정용 모래주머니(G)가 상기 베이스층(2b) 위에 다수개가 설치될 수 있다.(도 3참조)

상기 2개의 매트(M1, M2) 중에서 어느 하나의 매트(M1)는 방수 기능을 갖는 염화비닐과 같이 이미 잘 알려진 합성수지류의 매트가 사용되고, 다른 하나의 매트(M2)는 외력에 대한 지지력 확보가 가능한 P.E.T매트와 같은 합성섬유류로 만들어진다.

상기 방수용 매트(M1)는 상기 재하용 담수 공간(A3)의 측벽면에 방수성을 부여하는 역할을 한다. 그리고 상기 지지용 매트(M2)는 상기 재하용 담수 공간(A3)으로부터 상기 방수용 매트(M1)측에 각종 하중이 작용할 때 이 매트(M1)가 전단력에 의해 찢어지거나 파손되는 것을 방지할 수 있도록 지지하는 역할을 한다.

도 4를 참조하면, 상기 방수용 매트(M1)의 설치시 상기 개량지역(A2) 내측으로 대략 2미터 내지 3미터 연장되어 상기 개량지역(A2)의 테두리측 준설토층(E1)을 가릴 수 있도록 설치한다.

이와 같은 구조는 상기 베이스층(2b)과 상기 개량지역(A2)의 인접한 모서리부를 통하여 유체가 외부로 유실되는 것을 방지하여 상기 재하용 담수 공간(A3)의 유체 저장성을 한층 향상시킬 수 있다.

상기한 수조용 구조물(4)은 상기 개량지역(A2)의 면적에 따라 상기 베이스층(2b)에서 대략 7미터 내지 9미터 범위의 높이로 형성될 수 있다. 이와 같이 상기 베이스층(2b) 위에 설치되는 수조용 구조물(4)에 의해 상기 개량지역(A2)의 테두리측이 지면에서 대략 13미터 내지 17미터 범위의 높이로 둘려싸여지면서 담수를 위한 재하용 담수 공간(A3)이 도 5에서와 같이 형성된다.

상기 수조용 구조물(4)을 설치한 후에는 담수 공간(A3) 내부에 재하용 유체(W)를 공급하는 공정(S3)을 진행한다. 상기 재하용 유체(W)로는 해수가 사용될 수 있다.

이 작업에는 도 6에서와 같이 상기 재하용 유체(W)를 펌핑 압력으로 공급하기 위한 유체 공급장치(12)가 사용되며, 이 장치(12)는 유체공급용 펌프(P1)와 유체공급용 관(L1)으로 구성된다.

상기 유체공급용 펌프(P1)는 통상의 유체 펌프가 사용되며, 상기 유체공급용 관(L1)은 일측단이 상기 유체공급용 펌프(P1)의 배출포트와 연결되고 반대편 단부는 상기 재하용 담수 공간(A3) 내부에 재하용 유체(W)의 공급이 가능하도록 연결된다.

그리고, 상기 유체공급용 펌프(P1)의 유입포트에는 유체유입용 관(L2)이 연결되며, 이 유입용 관(L2)은 도면에는 나타내지 않았지만 매립지(A1)와 근접한 해안으로부터 해수의 유입이 가능하도록 배관된다.

이와 같은 유체 공급장치(12)는 상기 유체공급용 펌프(P1)의 펌핑 압력에 의해 해수 즉, 재하용 유체(W)를 상기 재하용 담수 공간(A3)에 용이하게 공급할 수 있다.

상기 유체 공급 작업이 완료되면, 상기 재하용 담수 공간(A3)에 상기 재하용 유체(W)가 담겨진 상태로 상기 개량지역(A2)을 재하시키는 공정(S4)을 진행한다.

이 작업은 도 6에서와 같이 상기 재하용 담수 공간(A3)에 상기 재하용 유체(W)가 담겨진 상태로 대략 12개월 내지 18개월 동안 진행한다.

즉, 상기 재하용 유체(W)의 하중이 상기 개량지역(A2)의 표면에 전달되면서 지반의 압밀 침하 작용이 촉진되며, 이러한 작용에 의해 상기 개량지역(A2)에 삽입된 수직배수재(B1)를 통하여 지반층에 함유된 각종 수분이 상기 재하용 담수 공간(A3)으로 배출됨과 아울러 지반의 압밀도가 증대되면서 견고하게 지반이 개량된다.

그리고, 상기 재하용 유체(W)의 하중은 상기 베이스층(2b)에서 상기 재하용 담수 공간(A3)과 마주하고 있는 측면에 작용하므로 상기 도로노체층(2a)은 상기 베이스층(2b)의 성토 작업에 의한 하중과 유체의 하중이 함께 가해지면서 압밀도가 더욱 증대되어 견고하게 다져진다. 이로 인하여 상기 도로노체층(2a)은 상기 개량지역(A2)보다 높은 지반 압밀도를 갖게 된다.

상기한 재하 작업은 상기 재하용 담수 공간(A3)에 담겨진 재하용 유체(W) 내부에 기포를 공급하는 공정(S4-1)을 더 포함하여 이루어진다. 이 작업은 도 7에서와 같이 이미 잘 알려진 에어 콤프레셔(D1)와 연결된 기포발생기(D2)를 상기 재하용 담수 공간(A3) 내부에 설치한 상태로 진행한다.

상기 기포발생기(D2)는 상기 에어 콤프레서(D1)로부터 압력 공기를 공급받아서 상기 재하용 유체(W)중에 기포를 공급한다.

상기와 같이 기포발생기(D2)에 의해 공급되는 기포는 상기 재하용 유체(W) 중에 용존 산소의 공급이 가능하도록 지속적으로 에어레이션(AERATION)시키는 역할을 하여 재하 작업 중에 상기 유체(W)의 수질이 급격하게 저하되면서 악취를 발생하거나 각종 환경 오염이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

상기 재하 작업이 완료되면 상기 재하용 담수 공간(A3)에서 재하용 유체(W)를 배수시키는 공정(S5)을 진행한다.

이 작업에는 상기 재하용 담수 공간(A3)에 담겨진 재하용 유체(W)의 담수 압력을 이용하여 자연 배수시키는 방법 또는 별도의 배수용 구동장치를 이용한 강제 배수 방법이 사용될 수 있다.

도 8은 상기 재하용 유체(W)의 강제 배수를 위한 배수장치(16)의 바람직한 구조를 나타내는 도면으로서, 이 배수장치(16)는 유체배수용 펌프(P2)와 유체배수용 관(L3)으로 구성된다.

상기 유체배수용 펌프(P2)는 통상의 유체 펌프가 사용되며, 상기 유체배수용 관(L3)은 일측단이 상기 유체배수용 펌프(P2)의 유입포트와 연결되고 반대편 단부는 상기 재하용 담수 공간(A3) 내부에서 재하용 유체(W)의 배수가 가능하도록 배관된다.

그리고, 상기 재하용 유체(W)는 매립지(A1)의 또다른 개량지역(A2)에 공급되어 재하용 유체(W)로 재활용되거나 바다로 방류될 수 있도록 상기 유체배수용 펌프(P2)의 배출포트에 유체배출용 관(L4)이 연결된다.

상기한 실시예에서는 상기 재하용 담수 공간(A3)에 담겨진 재하용 유체(W)를 강제 배수하는 것을 일예로 설명 및 도면에 나타내고 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.

도 9는 상기 재하용 유체(W)의 자연 배수를 위한 바람직한 구조를 나타내는 도면으로서, 자연 배수를 위한 배수용 관(L5)이 상기 도로노체층(2a)을 관통하는 상태로 도면에서와 같이 설치되고, 일측에는 상기 배수용 관(L5) 내부 통로를 열거나 닫을 수 있는 밸브(V)가 설치된다.

상기 배수용 관(L5)은 상기 도로노체층(2a)을 시공할 때 이 도로노체층(2a)을 관통하는 상태로 매립 설치될 수 있으며, 일측단이 상기 재하용 담수 공간(A3) 내부에 위치하고 반대편 단부는 또다른 개량지역(A2)나 해안쪽으로 재하용 유체(W)의 자연 방류가 가능하게 배관된다.

이러한 배수 구조는 별도의 구동장치 없이 상기 밸브(V)를 조작하여 상기 재하용 담수 공간(A3)에 담겨진 재하용 유체(W)의 압력에 의해 상기 배수용 관(L5)을 통하여 자연 배수시킬 수 있다.

상기와 같은 각 공정들을 거치면서 개량지역(A2)의 지반 개량을 위한 재하 작업이 완료되는 것이며, 상기 재하용 유체(W)가 배수된 후에는 상기 재하용 담수 공간(A3)을 형성하고 있는 수조용 구조물(4)을 철거한다.

그리고, 도면에는 나타내지 않았지만 상기 베이스층(2b)에 이용된 토사는 각종 부지 조성이 가능하도록 상기 개량지역(A2)에 사용하고, 상기 베이스층(2b)이 제거된 상기 도로노체층(2a)은 도로 부지로 사용하면 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안은, 해수를 이용한 재하 작업으로 각종 매립지의 지반을 용이하게 개량할 수 있으며, 특히 매립지의 계획 도로 부지를 따라 선시공된 도로노체층을 제방 구축을 위한 하부 제방으로 이용하여 재하용 유체의 담수를 위한 공간을 형성하거나 철거하는 작업에 소요되는 시간 및 비용 등을 대폭 절감할 수 있다.

따라서, 매립지의 연약 지반 개량을 위한 작업시 한층 향상된 공정의 효율성과 작업 능률을 얻을 수 있다.

도 1은 본 고안에 따른 재하장치를 이용하여 매립지의 지반을 개량하기 위한 바람직한 작업 공정을 나타내는 도면이다.

도 2는 도 1에서 베이스층을 형성하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 도 1에서 재하용 담수 공간을 형성하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 도 3의 요부 확대도이다.

도 5는 도 4의 수조용 구조물이 설치된 상태를 나타내는 평면도이다.

도 6은 도 1에서 재하용 유체를 공급하는 공정 및 지반 개량 대상지역을 재하시키는 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 도 1에서 기포를 공급하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 8은 도 1에서 재하용 유체를 배수하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 9는 도 8의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

Claims (7)

1. 매립지 내의 계획 도로 부지를 선정하여 지반 개량 대상지역을 둘러싸는 상태로 선시공되는 도로노체층 위에 형성되는 베이스층;

   상기 베이스층 위에 위치하고 이 베이스층을 따라 상기 지반 개량 대상지역의 담수를 위하여 일정한 높이로 담수 공간을 형성하는 수조용 구조물;

   상기 지반 개량 대상지역의 재하를 위하여 상기 담수 공간 내부에 재하용 유체를 공급하는 유체 공급부;

   상기 재하용 유체를 상기 지반 개량 대상지역에서 외부로 배수하기 위한 유체 배수부를 포함하는 매립지의 지반 개량을 위한 재하장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 수조용 구조물은, 복수개의 수조용 철골조와, 이 각각의 수조용 철골조 일측면에 부착되는 적어도 2겹 이상의 기능성 매트로 구성되는 매립지의 지반 개량을 위한 재하장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 수조용 철골조는, 상기 베이스층의 연결 구간을 따라 다수개가 세워진 상태로 연결되면서 상기 지반 개량 대상지역의 면적에 대응하는 크기를 갖는 재하용 담수 공간의 측벽면을 형성하는 매립지의 지반 개량을 위한 재하장치.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 기능성 매트는, 방수층과 지지층을 갖는 2개의 매트가 서로 덧대어져서 상기 재하용 담수 공간의 측벽을 형성하는 상기 각각의 수조용 철골조와 상기 베이스층의 일측면을 가리는 상태로 부착되는 매립지의 지반 개량을 위한 재하장치.
5. 청구항 2에 있어서, 상기 기능성 매트는, 상기 2겹의 매트 중에서 방수 기능을 갖는 어느 하나의 매트가 상기 개량 대상지역의 테두리부를 덮는 상태로 설치되는 매립지의 지반 개량을 위한 재하장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 재하용 유체는, 해수가 사용되는 것을 특징으로 하는 매립지의 지반 개량을 위한 재하장치.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 매립지의 지반 개량을 위한 재하장치는, 상기 재하용 유체 중에 기포를 발생하기 위한 기포발생부를 더 포함하며,

   상기 기포발생부는, 상기 재하용 담수 공간 내부에 적어도 1개 이상의 기포발생기가 배치되어 상기 재하용 유체 중에 기포를 발생하는 것을 특징으로 하는 매립지의 지반 개량을 위한 재하장치.