KR20100016667A - 수상 복토 포설을 이용한 연약 지반 개량 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수상 복토 포설을 이용한 연약 지반 개량 방법에 관한 것이다. 즉, 가호안 내부에 해수를 일정 높이로 채우고, 습식 모래 포설 장치와 연결된 배사관이 설치된 바지선을 해수에 띄워 전후 좌우로 운용하면서 골재 및 모래를 균등 포설하고, 바지선에서 페이프 드레인재를 시공함으로써, 준설 매립 지반 내에 장비나 인력 진입이 불필요하여 시공성이 극대화되고, 균등한 두께로 골재 및 모래를 포설할 수 있어 안정성이 우수한 수상 복토 포설을 이용한 연약 지반 개량 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 연약지반의 상부에 매트를 설치하는 단계; 연약지반의 상부에 일정 깊이의 수심을 가지도록 물을 충진하는 단계; 수면에 바지선을 띄우고, 상기 바지선을 운행하면서 수중의 매트 상부에 포설층을 형성시키는 단계; 바지선에서 연약지반에 다수 개의 페이퍼 드레인을 시공하는 단계; 포설층의 상부에 존재하는 물을 모두 제거하는 단계;를 포함하여 구성된, 수상 복토 포설을 이용한 연약 지반 개량 방법이 제공된다.

연약지반, 바지선, 포설층, 페이퍼 드레인

Description

수상 복토 포설을 이용한 연약 지반 개량 방법{Soil improvement method of soft clay using spread method landfill cover soil on the water surface}

본 발명은 수상 복토 포설을 이용한 연약 지반 개량 방법에 관한 것이다. 즉, 가호안 내부에 해수를 일정 높이로 채우고, 습식 모래 포설 장치와 연결된 배사관이 설치된 바지선을 해수에 띄워 전후 좌우로 운용하면서 골재 및 모래를 균등 포설하고, 바지선에서 페이프 드레인재를 시공함으로써, 준설 매립 지반 내에 장비나 인력 진입이 불필요하여 시공성이 극대화되고, 균등한 두께로 골재 및 모래를 포설할 수 있어 안정성이 우수한 수상 복토 포설을 이용한 연약 지반 개량 방법에 관한 것이다.

[문헌 1] 한국 특허등록 제0735797호, 2007.06.28

일반적으로 해안이나 하천 및 호수 등을 간척이나 준설 및 매립 등의 방법으로 형성시킨 지반에는 그 지표면이 물이나 점성토 및 갯벌이 혼합된 습지를 형성하고 있을 뿐만 아니라 그 내부에 간극수가 내재하여 지반의 전체적인 강도가 매우 약함에 따라 상기 지역을 공업지역이나 상업지역으로 활용하기 위해서는 지반을 부지활용도에 적합하도록 개량하는 작업이 선행되어야 한다.

이러한 연약지반을 개량하기 위한 공법으로는 샌드 드래인 공법이나 페이퍼 드레인 공법과 같이 모래기둥이나 드레인 페이퍼보드를 지반에 삽입시켜 지중의 간극수를 지표면으로 배출시킴으로써 연약지반의 압밀을 향상시키는 수직배수 공법과, 모래다짐 말뚝을 지반에 형성하여 지중의 간극수를 배출과 동시에 지반의 지지력을 보강시키는 샌드컴팩션 파일 공법과, 산토 매립 등에 의한 강제치환 공법 등과 같은 다양한 공법 중에서 현장의 여건에 맞는 공법을 채택하여 사용하였다.

상기와 같은 연약지반의 개량공법을 시공하기 위해서는 각종 중장비와 함께 많은 양의 기자재들이 연약지반 상에 위치되어야 함으로써, 연약지반을 개량하기에 앞서 연약지반의 상부를 보강하는 작업이 보다 먼저 선행되어야 한다.

이러한 종래의 연약지반의 상부를 보강하는 방법으로는 연약지반의 외곽지역에 위치하는 습식 모래 포설 장치와 연결된 배사관을 작업자가 연약지반의 상부에서 이동시키면서 포설하는 방법, 연약지반의 외곽지역에 위치한 크레인에 의해 모래를 공급받은 벨트 컨베이어와 호퍼가 장치된 다수개의 주행장비가 연약지반의 상 부에서 점진적으로 이동하면서 모래를 포설하는 공법과, 연약지반의 외곽지역에 위치한 크레인을 통해 모래를 공중에서 1차 포설하고, 상기 크레인에 의해 모래를 공급받은 모래포설기가 연약지반의 상부를 이동하면서 모래를 2차 포설하는 방법이 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 연약지반의 상부를 보강하는 방법은 마른 모래를 사용하여 연약지반을 포설함에 따라, 시공시 바람이 많이 불거나 비가 내리게 되면 모래가 바람에 날리거나 비에 젖어 균일한 면적과 깊이로 모래를 포설할 수 없을 뿐만 아니라 바람에 날리는 모래에 의해 발생되는 비산이나 먼지 등으로 인해 환경오염을 초래하였고, 후자의 두 가지 공법은 각각 연약지반의 상부를 이동하는 주행장비와 모래포설기의 자체중량에 의해 연약지반의 융기 및 파괴의 우려가 있어 연약지반의 상부로의 이동거리가 제한됨에 따라 모래의 포설작업을 신속하고 용이하게 할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

상기의 문제점을 해소하기 위해 개발된 기술이 [인용문헌 1]에 개시되어 있다. [인용문헌 1]은 연약지반의 개량을 위한 중장비가 연약지반으로 진입할 수 있을 정도의 지내력을 가지도록 그 상부에 모래를 포설할 때, 수분이 함유된 모래가 분사되는 모래 포설장치의 배사관을 작업자가 직접 유동시키면서 다수층의 모래포설층을 포설한 후 습지도저를 이용하여 모래포설층을 다지고 평탄하게 함으로써, 연약지반의 상부에 균등한 깊이로 포설할 수 있게 되어, 연약지반에 가해지는 집중하중을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 이동거리의 제약이 없어 시공부지에 해당하는 연약지반의 상부 전체를 포설할 수 있고, 우천이나 풍량이 많은 날씨에서도 용 이하게 포설할 수 있는 연약지반 보강용 모래 포설공법과 이에 사용되는 습식 모래포설장치에 관한 것이다.

상기에서와 같은 종래 공법들은 연약지반의 상부를 이동하는 주행 장비와 자갈 및 모래 포설기의 자체 중량에 의해 연약지반의 융기 및 파괴의 우려가 있어 연약지반의 상부로의 이동거리가 제한됨에 따라 골재 및 모래의 포설 작업을 신속하고 용이하게 할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하는 데 목적이 있는 것으로, 연약지반을 개량하기 위한 각종 중장비가 연약지반 상부로 진입하지 않고도 수상(水上)에서 균등한 두께로 골재와 모래를 포설할 수 있고, 수직 배수재의 시공 장비도 연약지반 상에 진입하지 않아도 되도록 하는 공법을 제공한다.

따라서 연약지반에 가해지는 집중 하중을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 이동 거리에 제약이 없어 시공부지에 해당하는 연약지반의 상부 전체를 포설할 수 있고, 우천이나 풍량이 많은 날씨에도 용이하게 포설할 수 있도록 하기 위하여, 연약지반의 상부에 골재와 모래를 포설할 수 있을 정도의 지내력을 가지도록 매트를 덮고, 매트의 상부로 해수 또는 담수를 송급하여 일정 깊이의 수심이 되도록 하며, 상기 연약지반의 수상에 바지선을 띄워 골재와 모래를 분사하여 적정 두께의 포설층을 다수 층 포설하고, 포설층에 수직 배수재인 페이퍼 드레인을 시공하는 단계를 포함하여 구성된 수상 복토 포설을 이용한 연약 지반 개량 방법이 제공된다.

가호안의 내부 수상에 설치된 바지선에서 골재 및 모래를 포설함으로써, 우천이나 풍량이 많은 날씨에서도 포설 작업을 용이하게 할 수 있는 효과가 있고, 연약지반에 포설 장비에 의한 하중이 작용하지 않아 지반 교란이나 전단 파괴 및 소성 유동의 현상이 없는 효과가 있다.

본 발명을 단계별로 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1단계는 도 1에 도시된 바와 같이, 해안, 하천, 호수, 항만 등을 간척이나 준설이나 매립 등에 의한 방법으로 형성시킨 시공 부지 전체 면적에 해당하는 연약지반(1)의 상부에 모래를 포설하기 위한 폴리에스터나 천연펄프로 된 부직포 등의 매트(2)를 덮는 단계이다.

매트(2)는 상부에 포설될 포설층에 의해 교란이 발생되지 않도록 하는 일정 수준의 지내력을 가지도록 하기 위함이다.

상기와 같이 매트(2)가 덮혀진 연약지반(1)의 상부에 모래를 포설하기 위해서는 연약지반(1)의 외곽지역에 상기한 습식 모래 포설 장치(3)를 설치한다. 이 때 습식 모래 포설 장치(3)를 구성하는 흡입관을 통하여 연약지반(1) 주변의 바닷물이나 호숫물을 흡입하여 습식 모래 포설 장치(3)로 공급한다. 따라서 모래나 골재는 물과 함께 혼합되어 젖은 상태로 포설된다.

제2단계는 도 2에 도시된 바와 같이 가호안(5)에 일정 수심을 가지도록 물을 충진하는 단계이다. 가호안(5)에 설치된 수관(6)을 통하여 연약지반(1)의 상부에 일정 깊이의 수심을 가지도록 물을 공급할 수도 있고, 수관(6) 이외의 장치나 방법으로 물을 공급할 수도 있다. 물은 호숫물이나 바닷물 등을 이용할 수 있고, 수심의 깊이는 수관(6)의 토출구 단부의 위치를 결정함으로써 조절할 수 있다.

제3단계는 도 3에 도시된 바와 같이, 수면에 배사관(4)이 설치된 바지선(7)을 띠워 골재와 모래가 물과 함께 혼합된 것을 1차 포설하여 1차 포설층(8)을 형성시키는 단계이다. 포설의 단계는 여러 단계로 이루어지고, 포설시에 바지선(7)을 이용함에 큰 특징이 있다.

1차 포설층(8)의 두께가 30~70cm의 범위가 되도록 포설하는 것이 바람직하고, 두꺼워질수록 연약지반(1)이 받는 하중이 커지고, 붕괴나 전단 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서 초기 포설 단계에서는 이후의 포설 단계에서보다 얇게 포설하는 것이 좋다.

그리고 포설시에는 연약지반(1)의 상부로 중장비 등이 직접 하중을 작용하지 않고, 수면 위로 바지선(7)이 운행하면서 이루어지므로, 종래와 같은 문제점을 해소하게 된다. 즉, 중장비 등의 포설 장비에 의한 연약지반(1)의 교란, 전단파괴 등을 방지할 수 있게 된다. 이는 연약지반(1)의 상부에 일정 수심의 물을 채우고, 수면에 바지선(7)을 띄어 포설하는 방법에 의해 달성되는 효과이다.

물론 바지선(7)에는 포설에 필요한 최소한의 장비가 실리면 되고, 습식 모래 포설 장치(3)나 펌프 등은 연약지반(1)의 외부에 설치하고, 상기 습식 모래 포설 장치(3)에 연결된 배사관(4)을 바지선(7)에 장착하여 사용하면 된다. 배사관(4)은 길이를 조절하여 사용할 수 있은 구조이므로 바지선(7)의 운행에 지장을 주지는 않는다.

따라서 1차 포설시에는 바지선(7)을 연약지반(1) 전체 영역에 걸쳐 운행하면서, 일정 두께로 포설한다.

제4단계는 도 4에 도시된 바와 같이, 1차 포설층(8) 상부에 2차 포설층(9)을 포설하는 단계이다. 이 단계에서도 바지선(7)을 연약지반(1)의 전 영역을 운행하면서 포설하고, 2차 포설층(9)의 두께 또한 1차 포설층(8)과 같이 30~70cm로 하는 것이 바람직하다.

제5단계는 도 5에 도시된 바와 같이 2차 포설층(9)의 상부에 3차 포설층(10)을 포설하는 단계이다. 이 단계에서도 바지선(7)을 이용하게 된다. 3차 포설층(10)의 두께는 70~150cm 정도의 두께도 포설하는데, 이는 1차 포설층(8)과 2차 포설층(9)에 비하여 두꺼운 상태이다. 이는 1차 포설층(8)과 2차 포설층(9)에 의해 연약지반(1)의 교란이나 전단 파괴 등이 방지될 수 있으므로, 더 두껍게 하여도 되기 때문이다.

제6단계는 도 6에 도시된 바와 같이, 연약지반(1)에 다수 개의 페이퍼 드레인(11)을 시공하는 단계이다. 페이퍼 드레인(11)은 연약지반(1)에 포함된 수분을 모세관 작용에 의해 상부로 배출시키는 역할을 하여, 지반을 강화시키게 된다. 물론 바지선(7)을 띄우기 위해 충진한 물을 배수시키게 된다.

이와 같이 포설 단계와, 페이퍼 드레인(11)을 삽입하는 단계는 모두 바지 선(7)을 이용하게 되어, 연약지반(1)의 교란 등을 방지할 수 있다. 그리고 포설의 단계는 상기에서는 3단계로 되어 있으나, 연약지반의 상태나 형태 등에 따라 여러 단계로 할 수도 있고, 한 번의 단계만으로도 할 수 있다.

상기의 모든 단계에서는 수위가 높아질 수 있으나, 수관(6)의 단부를 넘는 물은 수관(6)을 통해 배출되므로, 일정 수위를 유지할 수 있다.

제7단계는 도 7에 도시된 바와 같이 포설층의 상부에 존재하는 모든 물을 제거하는 단계이다. 물의 제거는 수관(6)을 통해 이루어지고, 수관(6)의 단부를 최상부의 포설층의 표면에 맞추게 되면, 모든 물을 제거할 수 있게 된다.

도 1 내지 도 7은 본 발명의 각 단계를 설명한 상태도

도 8은 습식 모래 포설 장치의 개략도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 연약지반 2 : 매트

3 : 습식 모래 포설 장치 4 : 배사관

5 : 가호안 6 : 수관

7 : 바지선 8 : 1차 포설층

9 : 2차 포설층 10 : 3차 포설층

11 : 페이퍼 드레인

Claims (2)

1. 연약지반(1)의 상부에 포설층을 형성하고, 페이퍼 드레인(11)을 삽입하여 연약지반을 개량하는 공법에 있어서, 상기 포설층을 형성하거나 페이퍼 드레인(11)을 삽입할 때에는, 연약지반(1)의 상부에 물을 채우고, 수면에 띄운 바지선(7)에서 포설층을 형성하고 페이퍼 드레인(11)을 삽입하도록 함을 특징으로 하는, 수상 복토 포설을 이용한 연약 지반 개량 방법.
2. 연약지반(1)의 상부에 매트(2)를 설치하는 단계; 연약지반(1)의 상부에 일정 깊이의 수심을 가지도록 물을 충진하는 단계; 수면에 바지선(7)을 띄우고, 상기 바지선(7)을 운행하면서 수중의 매트(2) 상부에 한 층 이상의 포설층을 순차적으로 형성시키는 단계; 바지선(7)에서 연약지반(1)에 다수 개의 페이퍼 드레인(11)을 시공하는 단계; 포설층의 상부에 존재하는 물을 모두 제거하는 단계;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는, 수상 복토 포설을 이용한 연약 지반 개량 방법.

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