KR20050018573A - 배수용 대나무봉 및 이를 이용한 연약지반 처리공법 및수평배수공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배수용 대나무봉 및 이를 이용한 연약지반 처리공법 및 수평배수공법에 관한 것으로, 대나무 마디의 격벽이 천공되어 대나무봉 내부에 배수로가 형성되며, 대나무봉의 둘레부에 다수의 배수공이 형성되는 것을 특징으로 하는 배수용 대나무봉과 이를 연직배수재로서 이용하는 연약지반 처리공법 및 이를 유공관으로서 이용하는 수평배수공법을 제공한다.

Description

배수용 대나무봉 및 이를 이용한 연약지반 처리공법 및 수평배수공법{BAMBOO POLE FOR DRAINAGE, REINFORCING METHOD FOR SOFT GROUND, AND HORIZONTAL DRAINAGE METHOD }

본 발명은 배수용 대나무봉 및 이를 이용한 연약지반 처리공법 및 수평배수공법에 관한 것으로, 특히 연약지반 내에 연직배수재를 설치하여 연약지반을 개량하는 연약지반 처리공법 또는 연약지반 상부에 유공관을 부설한 후 모래 등을 포설하여 수평배수층을 형성하는 수평배수공법에 있어서 상기 연직배수재 혹은 상기 유공관으로서 대나무봉을 사용하는 연약지반 처리공법 및 수평배수공법, 이러한 용도용도 등으로 사용될 수 있는 배수용 대나무봉에 관한 것이다.

연약지반은 호소매립지, 간척지 등과 같이 높은 함수율을 가진 토양으로 구성된 지형으로서, 이러한 연약지반은 하중에 취약하기 때문에 토목 또는 건축공사를 행하기 전에 지반강화작업을 우선적으로 시행하여야 한다.

연약지반 처리공법의 일종인 연직배수공법(vertical drain method)은 연약한 점토층 내에 인공적으로 연직배수재를 설치하여 배수거리를 단축시켜서 압밀을 촉진시키는 공법이다. 이러한 공법으로서 모래를 연직배수재로 사용하는 샌드드레인공법(sand drain method), 모래의 유출을 방지하기 위하여 포대 속에 모래를 채운 팩드레인공법(pack drain method), 특수가공된 플라스틱재를 사용하는 페이퍼드레인공법(paper drain method) 등이 널리 알려져 있다.

샌드드레인공법은 점토층에 일정한 간격으로 천공을 한 후 투수성이 큰 모래를 채워 모래기둥을 형성한 후 성토 등에 의해 상재하중을 가하는 것으로, 이 상재하중이 점토층에 압력을 가하면 간극수는 연직방향과 샌드드레인으로의 수평방향으로 배출되어 점토층의 압밀침하가 촉진되는 것이다.

샌드드레인공법의 경우 심도에 따른 지형변화가 있고 특히 높은 함수비의 연약층에서는 모래기둥 단면의 불균일, 불연속 시공이 발생할 수 있으며, 압밀 진행에 따른 과도한 응력집중으로 모래 기둥의 절단 등의 문제가 발생할 수 있다.

한편, 샌드드레인을 박기 전에 연약지반 표면에 수평모래층(sand mat)을 깔며, 이는 연약지반의 압밀침하를 위한 상부 배수층의 역할과 성토층 속으로 지하수가 상승하는 것을 차단하고 시공장비의 주행성을 확보하는 지지층의 역할을 위한 것이다.

팩드레인공법은 투수성이 있는 합성수지로 된 포대에 모래를 채워 드레인재로 사용하는 것이다.

팩드레인 공법의 경우, 시공 도중에 드레인재가 지중으로 빠진다거나 드레인재가 꼬여서 윗부분과 아랫부분이 단절될 수 있으며, 또한 직경이 비교적 작기 때문에 압밀 도중에 끊어질 수 있는 문제가 있다.

페이퍼드레인공법은 종이재질의 카드보드(card board) 또는 합성수지재의 플라스틱보드(plastic board) 등의 페이퍼(paper)가 들어있는 맨드렐(mandrel, tube)를 점토층에 삽입한 후 페이퍼를 남겨두고 맨드렐만을 빼내면, 이 페이퍼가 연직배수 통로의 역할을 하여 압밀을 촉진시키는 것이다.

페이퍼드레인공법의 경우, 통수단면이 고르지 못하여 횡방향의 토압으로 통수단면이 축소되어 흐름저항(웰레지스턴스, well resistance)이 많이 걸리고, 굴곡될 경우 유로가 차단되어 간극수의 흡수 성능 저하가 문제가 된다.

이러한 종래의 일반적인 연직배수공법의 문제점을 해결하기 위한 시도가 있었다.

본 명세서에 일체화된 국내 공개특허공보 공개번호 특2001-0104411호 "튜브형 배수관을 이용한 준설토 연약지반의 탈수 촉진을 위한 시공법 및 튜브형 배수관", 국내 공개특허공보 특2001-0035468호 "인프레이티드드레인을 이용한 점성토 연약지반의 압밀탈수 촉진 시공법 및 인프레이티드드레인", 국내 공개특허공보 특2002-0074847호 "2중 연직배수구조를 통한 연약지반 강화시스템 및 그 시공방법" 등이 이에 해당한다.

그러나 상기의 방법들은 모두 연직배수재로서 합성수지 계열을 사용하고 있다.

이러한 합성수지재는 인공적으로 제조되는 것으로서 그 제조공정이 복잡할 뿐만 아니라 제품단가가 높아 상용화되기 어렵다는 단점이 있다.

또한 합성수지 계열의 연직배수재가 지반에 매설될 경우, 압밀침하가 완료된 후에도 합성수지 계열의 연직배수재는 지반에 그대로 남아 환경오염을 유발시킨다.

또한 종래부터 연약지반 상부에 유공관을 수평으로 부설한 후 모래 등을 포설하여 수평배수층을 형성하는 수평배수공법이 널리 알려져 있다.

이러한 유공관의 경우에도 배수가 완료된 후 지반에 그대로 남아 환경오염을 유발하는 문제가 있었다.

또한 연직배수재 혹은 유공관 등이 매설된 후 필요에 따라 그 지역을 다시 굴착할 필요가 있을 경우 연직배수재 혹은 유공관의 제거에 막대한 공사비가 투입되어야 한다.

따라서 본 발명의 목적은, 연직배수재 또는 유공관 등으로 사용될 수 있는 친환경적인 재료를 제공하기 위한 것이다.

즉, 적어도 압밀침하 내지 배수가 완료될 동안의 기간동안은 연직배수재 또는 유공관 등으로 사용될 수 있을 정도의 내구력을 보유하면서도 압밀침하 내지 배수가 완료된 후에는 자연상태에서 자연스럽게 분해가 진행되는 재료를 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 목적은, 연직배수재 또는 유공관 등으로 사용될 수 있는 재료 중에서 자연환경에서 자연적으로 발생하여 성장하는 재료로서 도처에서 용이하게 매우 경제적인 가격으로 제공될 수 있는 재료를 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 목적은 필요에 따라서는 제거가 매우 용이한 연직배수재 또는 유공관의 재료를 제공하기 위한 것이다.

또한 본 발명의 목적은 상기와 같이 친환경적인 재료를 이용하여 연약지반 처리공법 혹은 수평배수공법을 시행하는 방법을 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 대나무봉에 있어서 : 대나무 마디의 격벽이 천공되어 대나무봉 내부에 배수로가 형성되며, 대나무봉의 둘레부에 다수의 배수공이 형성되는 것을 특징으로 하는 배수용 대나무봉을 제공한다.

본 발명의 다른 사상으로, 연약지반 내에 연직배수재를 설치하여 지반의 압밀을 촉진시키는 연약지반 처리공법에 있어서, 상기 연직배수재로서 상기의 배수용 대나무봉을 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또다른 사상으로, 연약지반 상부에 유공관을 부설한 후 모래 등을 포설하여 수평배수층을 형성하는 수평배수공법에 있어서 : 상기 유공관으로서 상기의 배수용 대나무봉을 사용하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 일 실시예에 따라 그 구성과 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 대나무봉의 종단면도이다.

통상적인 대나무봉(10)은 둘레부(12)와 대나무 마디의 격벽(11)으로 이루어져 있다.

대나무봉의 경우 자연환경에서 자연적으로 발생하여 성장하는 재료로서 도처에서 용이하게 매우 경제적인 가격으로 구입할 수 있다.

또한 대나무봉의 경우 대나무 마디의 격벽만을 천공하는 것만으로도 별도의 제조공정없이 중공의 봉형태를 가지기때문에, 일반적인 유공관 등에 비하여 제조방법이 매우 용이하다.

또한 대나무봉의 경우 일반적인 나무 등과 달리 수중에서도 난분해성 성질을 가지므로 연직배수재 또는 배수용 유공관으로 사용되기에 적합하며, 일정 정도의 기간이 경과하면 자연적으로 분해되므로 환경오염의 우려가 없다.

또한 대나무봉의 경우 일반적인 나무 등에 비하여 횡하중 및 축하중에 대한 저항력이 크다.

또한 대나무봉의 경우 오염물질을 흡착하는 성질을 가진 것으로 알려져 있으므로, 오염된 지반에 대나무봉을 매설할 경우 주변의 오염된 지반을 정화하는 효과를 기대할 수 있다.

본 실시예의 경우 대나무 마디의 격벽(11)은 천공되어 있다. 대나무 마디의 격벽(11)이 천공되는 크기는 필요에 따라 적절하게 조정될 수 있으며, 격벽(11)이 완전히 천공되어 격벽(11)의 흔적이 남지 않을 수도 있다.

따라서 대나무 마디의 격벽(11)이 천공되면, 대나무봉(10)은 그 길이방향을 따라 대나무봉(10) 내부에 배수로(13)가 형성된다.

본 실시예의 경우 대나무봉(10)의 둘레부(12)에는 다수의 배수공(12a)이 형성되어 있다.

따라서 대나무봉(10)의 외곽에 간극수가 존재할 경우 그 간극수는 배수공(12a)을 따라 유입되어 배수로(13)를 따라 흘러갈 수 있다.

본 대나무봉의 제조를 위하여 온전한 대나무봉에 직접 격벽 천공과 배수공 형성 작업을 수행할 수 있다.

또한 본 대나무봉에 격벽 천공 작업을 수행하기 위하여, 온전한 대나무봉을 길이방향을 따라 이등분으로 절단한 후 격벽 제거 작업을 수행하는 방안이 고려될 수 있다. 격벽 제거 작업 수행 후 격벽이 제거된 대나무봉 조각을 다시 합쳐 대나무봉의 외부 혹은 내부에서 대나무봉 조각을 결합하는 방법이 고려될 수 있다. 경우에 따라서는 3조각 혹은 4조각으로 절단하여 격벽 제거 작업을 수행하는 방법이 고려될 수도 있다.

상기와 같이 대나무봉이 절단된 후 다시 결합되는 경우에도 이는 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 대나무봉을 이용한 연약지반 처리공법의 시공상태도이며, 이하에서는 도 2를 이용하여 대나무봉을 이용한 연약지반 처리공법을 설명한다.

연약지반 처리공법은 연약지반 내에 연직배수재를 설치하여 지반의 압밀을 촉진시키는 공법을 말하여, 이미 다양한 방법이 널리 알려져 있으며, 본 발명은 연약지반 처리공법의 연직배수재를 상기의 배수용 대나무봉을 이용하는 것에 관한 것이다.

따라서 이하의 실시예는 본 발명의 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 범위는 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

먼저 연약지반 표면에 모래 등을 포설하여 수평배수층(20, sand mat)을 형성한다. 이는 연약지반의 압밀침하를 위한 상부 배수층의 역할과 성토층 속으로 지하수가 상승하는 것을 차단하고 시공장비의 주행성을 확보하는 지지층의 역할을 수행하기 위한 것이다.

이후 하단부에 원추형 구조로 개폐구가 마련된 강관에 배수용 대나무봉(10)을 삽입한 후 배수용 대나무봉(10)이 삽입된 상태에서 강관을 소정의 깊이로 연약지반에 박아 넣는다.

다음으로 강관을 인발하면 연약지반 내부에 배수용 대나무봉(10)만이 남게 된다. 즉, 강관의 인발시 배수용 대나무봉(10)의 하단에 의하여 원추형 개폐구가 확개되어 강관만이 인발되는 것이다.

이후 성토(30)를 하여 지표면에 상재하중을 가한다. 이 상재하중은 점토층에 압력을 가하고, 점토층 내의 간극수는 연직방향과 배수용 대나무봉(10)의 배수공으로의 수평방향으로 배출되어 점토층의 압밀침하가 촉진된다.

연약지반 내에 배수용 대나무봉을 사용될 경우 배수용 대나무봉은 연직배수재로서의 역할 뿐만 아니라 여타 재료에 비하여 축방향의 하중에 견디는 힘이 크므로 일종의 기초로서의 역할을 수행할 수 있다.

도 3은 연약지반 내에 연직배수재로서의 배수용 대나무봉을 시공하는 개략 단면도이다.

배수용 대나무봉(10)은 정착구(110)에 의하여 점토층에 삽입된다.

배수용 대나무봉(10)의 하단부는 경사지게 절단되어 그 끝단이 점토층에 용이하게 삽입될 수 있도록 형성되어 있다.

배수용 대나무봉(10)의 하단부에는 그 하단부를 통하여 점토층이 내부로 침입하는 것을 방지하기 위하여 철망 또는 합성섬유 재질의 천 등으로 이루어진 보호캡(15)이 장착될 수 있지만, 실시예에 따라서는 보호캡(15)없이 사용할 수도 있다.

배수용 대나무봉(10)의 둘레부 외면에는 토사 침투홈(14)이 복수개 형성되어 있다. 토사 침투홈(14)은 대나무봉의 하단부로 편향되게 함몰되어 있으며, 바람직하게는 토사 침투홈(14)의 하부 종단면은 수평으로 형성되어 있다. 따라서 배수용 대나무봉(10)이 점토층에 삽입되면, 토사 침투홈(14)으로 점토층의 토사가 침입하며, 토사 침투홈(14)으로 침투된 토사는 배수용 대나무봉(10)이 점토층 상부로 빠져나가는 것을 막아주는 역할을 수행한다.

즉, 토사 침투홈(14)은 배수용 대나무봉(10)의 상방향 이동에 대한 저항성을 가지나, 배수용 대나무봉(10)의 하방향 이동에 대한 저항성이 거의 없다.

본 실시예의 경우 다수의 배수공(12a)이 토사 침투홈(14)과 별도로 형성되지만, 경우에 따라서는 토사 침투홈(14)이 배수용 대나무봉(10)의 둘레부(12) 내면에까지 연장되어, 토사 침투홈(14)에 배수공(12a)이 함께 형성되도록 할 수도 있다.

지면의 상부에서는 정착구(110, collet chuck)를 이용하여 배수용 대나무봉(10)을 지반에 삽입한다.

도 3에 도시된 바와 같이 정착구(110)의 내주면은 하부로 편향되게 돌출되는 톱니형 나선이 형성되어 있다. 따라서 정착구(110)를 하부로 내리면 톱니형 나선의 정착력에 의하여 배수용 대나무봉(10)이 하부로 내려가며, 정착구(110)를 상부로 올리면 톱니형 나선의 정착력이 해제된다.

따라서 정착구(110)의 상하 왕복운동에 의하여 배수용 대나무봉(10)을 지반에 삽입할 수 있게 된다.

도 4은 본 발명에 따른 대나무봉을 이용한 수평배수공법의 단면도이며, 이하에서는 도 4를 이용하여 대나무봉을 이용한 수평배수공법을 설명한다.

수평배수공법은 유공관을 부설한 후 모래 등을 포설하여 수평배수층을 형성하여 공법을 말하며, 이미 다양한 방법들이 널리 알려져 있으며, 본 발명은 수평배수공법의 유공관으로서 상기의 배수용 대나무봉을 이용하는 것에 관한 것이다.

따라서 이하의 실시예는 본 발명의 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 범위는 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

먼저 연약지반에 트렌치(trench, 40)를 마련한다.

다음으로 트렌치(40)에 바닥모래(51)를 포설하며 그 상부에 배수용 대나무봉(10)을 대체로 수평으로 설치한다. 통상적으로 배수용 대나무봉(10)은 배수를 원활히 하기 위하여 일정 정도의 슬로프(slope)를 두고 설치한다.

다음으로 연약지반 상부 전체에 모래를 포설하여 수평배수층(50)을 형성한다.

따라서 연약지반 내의 물은 수평배수층(50)으로 이동한 후, 수평배수층(50)의 하부에 매설된 배수용 대나무봉(10)의 배수공(12a)을 통해 배수용 대나무봉(10) 내부로 유입되어, 대나무봉(10) 내부의 배수로(13)를 따라 흘러나간다.

물론 이와 같은 수평배수공법은 상기의 연약지반 처리공법에서의 수평배수층(10)의 배수방식에도 이용될 수 있다.

또한 본 실시예에 도시하지 않았지만, 본 배수용 대나무봉을 연직배수재 또는 유공관으로 이용할 경우 본 배수용 대나무봉을 부직포 등을 이용하여 외부에서 감싸서 이용하거나 본 배수용 대나무봉 내부 또는 외부에 충진재를 삽입 또는 부설하여 사용하는 방식이 고려될 수 있다.

도 5는 본 배수용 대나무봉을 다발 형태로 한 경우의 단면도이다.

본 배수용 대나무봉을 도 5와 같이 다발 형태로 하여 연약지반 처리공법 또는 수평배수공법 등에 사용하는 방법이 고려될 수 있다. 도 5에서는 배수용 대나무봉을 다발 형태로 묶는 구성에 관하여 도시하지 않았지만, 복수의 배수용 대나무봉을 다발 형태로 묶는 구성으로서는 단순히 결속선 또는 노끈 등을 이용하여 묶는 방법 외에도 다양한 방법이 제안될 수 있을 것이다.

이와같이 다발형태로 사용할 경우 시공속도를 향상시킬 수 있어 경제적인 시공이 가능할 뿐만 아니라 압밀침하속도의 증가 내지 수평배수기간의 단축을 도모할 수 있다.

본 발명에 의하여 적어도 압밀침하 내지 배수가 완료될 동안의 기간동안은 연직배수재 또는 유공관 등으로 사용될 수 있을 정도의 내구력을 보유하면서도 압밀침하 내지 배수가 완료된 후에는 자연상태에서 자연스럽게 분해가 진행되는 배수용 대나무봉이 제공된다.

또한 본 발명에 의하여, 연직배수재 또는 유공관 등으로 사용될 수 있는 재료 중에서 자연환경에서 자연적으로 발생하여 성장하는 재료로서 도처에서 용이하게 매우 경제적인 가격으로 구입할 수 있는 배수용 대나무봉이 제공된다.

또한 본 발명에 의하여, 필요에 따라서는 제거가 매우 용이한 연직배수재 또는 유공관으로서의 배수용 대나무봉이 제공된다.

또한 본 발명에 의하여, 주변의 오염된 지반을 정화하는 효과를 가진 배수용 대나무봉이 제공된다.

또한 본 발명에 의하여, 일종의 기초로서의 역할을 수행할 수 있는 연약지반의 연직배수재를 제공한다.

또한 본 발명에 의하여, 상기의 배수용 대나무봉을 이용하는 연약지반 처리공법 및 수평배수공법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 대나무봉의 종단면도,

도 2는 본 발명에 따른 대나무봉을 이용한 연약지반 처리공법의 시공상태도,

도 3은 연약지반 내에 연직배수재로서의 배수용 대나무봉을 시공하는 개략 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 대나무봉을 이용한 수평배수공법의 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 대나무봉을 다발 형태로 한 경우의 단면도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 배수용 대나무봉 11 : 격벽

12 : 둘레부 12a : 배수공

13 : 배수로 14 : 토사 침투홈

Claims (4)

1. 대나무봉에 있어서, 대나무 마디의 격벽이 천공되어 대나무봉 내부에 배수로가 형성되며, 대나무봉의 둘레부에 다수의 배수공이 형성되는 것을 특징으로 하는 배수용 대나무봉.
2. 제 1 항에 있어서, 대나무봉의 둘레부 외면에 대나무봉의 하단부로 편향되게 함몰되는 토사 침투홈이 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 배수용 대나무봉.
3. 연약지반 내에 연직배수재를 설치하여 지반의 압밀을 촉진시키는 연약지반 처리공법에 있어서, 상기 연직배수재로서 제1항의 배수용 대나무봉 또는 다발 형태의 복수의 제1항의 배수용 대나무봉을 사용하는 것을 특징으로 하는 연약지반 처리공법.
4. 연약지반 상부에 유공관을 부설한 후 모래 등을 포설하여 수평배수층을 형성하는 수평배수공법에 있어서 : 상기 유공관으로서 제1항의 배수용 대나무봉 또는 다발 형태의 복수의 제1항의 배수용 대나무봉을 사용하는 것을 특징으로 하는 수평배수공법.