KR20110026550A

KR20110026550A - 연약지반의 간극수를 배출하기 위한 양방향 석션드레인 압밀공법

Info

Publication number: KR20110026550A
Application number: KR1020090084258A
Authority: KR
Inventors: 채광석; 한상재
Original assignee: 지에스건설 주식회사; (주)지구환경전문가그룹
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2011-03-16

Abstract

본 발명은 연약지반의 간극수를 배출하기 위한 양방향 압력재하 석션드레인 압밀공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라스틱 드레인보드(1)와 커넥터(2)와 집수관(3) 및 진공압 헤더파이프(7)와 진공흡입펌프(9)를 연결하여 진공압을 통한 음(-)압을 가하고 플라스틱 드레인보드(1)와 커넥터(2)와 중간연결관(4) 및 공기압 헤더파이프(8)와 공기압펌프(10)를 매개로 공기압을 이용하여 양(+)압력을 직접 가함으로써 연약지반의 지중에 존재하는 다량의 간극수를 배출시키게 되며, 본 발명은 기존 석션드레인 공법의 진공압을 이용하여 전응력이 일정한 상태에서 간극수가 배출되는 과정에 추가적으로 직접적으로 공기압(양(+)압력)을 이용하여 지반 내에 하중을 가함으로서 과잉간극수압을 유발하여 압밀속도를 증가시키는 공법이다.

플라스틱 드레인보드, 진공압, 석션드레인, 연약지반 진공압밀

Description

연약지반의 간극수를 배출하기 위한 양방향 석션드레인 압밀공법{Two-way Suction Drain Consolidation Method for porewater Drainage of Soft Ground}

본 발명은, 연약지반의 간극수를 배출하기 위한 양방향 압력재하 석션드레인 압밀공법에 관한 것으로서, 특히 압밀촉진공법의 하나로 성토하중 대신 흡입 진공압을 통한 음(-)압과 공기압을 통한 양(+)압을 지반에 재하함으로써 지반의 간극수를 플라스틱 드레인보드를 통해 배출하여 연약지반의 강도가 증가하게 되며 압밀이 촉진되는 공법이다.

일반적으로, 연약지반의 강도를 개선하기 위한 개량공법으로서 성토하중을 이용한 연직배수 공법이 사용되어 왔다. 그러나 전통적인 성토재하 공법은 상재하중이 가해지면 지반 전단응력의 급격한 증가로 기초의 전단파괴를 유발한다. 따라서 이를 막기 위하여 성토하중을 장시간에 걸쳐 단계재하 하는 공법이 이용되고 있으나 장기간 단계재하에 따른 공사기간의 연장, 인건비, 그리고 막대한 성토재료의 가격 등 여러 문제점을 내포하고 있다.

이러한 문제점을 해결하고자 Walter Kjellman(1952)은 성토하중을 대신하여 대기압을 사용하는 새로운 공법을 재시 하였다. 이 공법은 연약지반에 연직배수재 를 설치한 후 샌드매트를 설치하고 기밀시트로 덮은 후 진공펌프를 가동시켜 대기압을 이용한다. 그러나 이 공법은 장시간 가동에 의한 펌프 효율의 감소, 기밀시트의 품질문제, 기밀시트 연결부분의 기밀문제로 인해 65~75% 정도의 효율만 유지된다(Cortlever, NG, 2002). 또한 심도가 깊어짐에 따른 효율의 감소 펌프와 배수재간의 거리가 멀어질수록 배수재의 진공압 감소, 대단위의 지반 개량에 있어서 적용성이 저하되는 문제를 내포하고 있다.

따라서 기존의 성토재하공법과 진공압밀(대기압재하)공법의 단점들을 동시에 극복하기 위하여 성토하중이나 기밀 시트 없이 진공압만을 이용하여 지반을 개량할 수 있는 석션드레인 공법이 개발되었다. 석션드레인공법은 배수재와 진공펌프의 직접적인 연결을 통해 대심도 연약지반에 적용이 가능하다. 그러나 석션드레인 공법에 있어서 기밀캡을 이용한 배수재와 진공호스의 연결은 복잡하고 연결부위 또한 많기 때문에 진공압의 손실이 발생한다. 또한 기존의 진공압밀(대기압재하)공법에 비해 효율이 증가하였으나 심도가 깊어짐에 따라 그리고 펌프에서 멀어짐에 따른 진공압 손실이 존재한다. 따라서 시공 상의 복잡성과 진공압의 손실에 의한 감소된 효율을 해결할 공법의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 플라스틱 드레인보드와 커넥터와 집수관 및 진공압 헤더파이프와 진공흡입펌프를 연결하여 진공압을 통한 음(-)압을 가하고 플라스틱 드레인보드와 커넥터와 중간연결관 및 공기압 헤더파이프와 공기압펌프를 매개로 공기압을 이용하여 양(+)압력을 직접 가함으로써 연약지반의 지중에 존재하는 다량의 간극수를 배출시키게 되며, 기존 석션드레인공법의 진공압을 이용하여 전응력이 일정한 상태에서 간극수가 배출되는 과정에 추가적으로 직접적으로 공기압(양(+)압력)을 이용하여 지반 내에 하중을 가함으로서 과잉간극수압을 유발하여 압밀속도가 증가하는 공법을 제공하는 것이 목적이다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 플라스틱 드레인보드(1)와 커넥터(2)와 집수관(3) 및 진공압 헤더파이프(7)와 진공흡입펌프(9)를 연결하여 진공압을 통한 음(-)압을 가하고 플라스틱 드레인보드(1)와 커넥터(2)와 중간연결관(4)과 공기압 헤더파이프(8) 그리고 공기압펌프(10)를 이용하여 공기압을 이용하여 양(+)압력을 가함으로써 연약지반의 지중에 존재하는 다량의 간극수를 배출시키는 공법에 있어서,

드레인보드타설기(200)로 연약지반의 소정의 심도까지 플라스틱 드레인보드(1)를 지중에 매설하는 공정(S1)과;

상기 공정(S1) 후 지면에 돌출되어 있는 배수호스(5)를 집수관(3)에 연결하며, 상기 집수관(3)의 상단을 진공압 헤더파이프(7)에 연결한 후 진공압 헤더파이프(7)의 단부에 진공흡입펌프(9)를 연결하는 공정(S2)과;

지면에 돌출되어 있는 공기압 재하호스(6)와 중간연결관(4)을 연결한 후, 상기 중간연결관(4)과 공기압 헤더파이프(8)를 연결하며, 상기 공기압 헤더파이프(8)의 단부에 공기압펌프(10)를 연결하는 공정(S3)과;

상기의 공정들(S1, S2, S3)을 진행한 후 진공흡입펌프에 의한 부(-)압과 공기압펌프에 의한 양(+)압을 지반에 가해서 지반내의 간극수가 플라스틱 드레인보드(1)를 통하여 배출되도록하여 침하를 촉진하는 공정(S4)과;

상기의 공정들을 시행하고 집수관(3), 중간연결관(4), 진공압 헤더파이프(7), 공기압헤더파이프(8), 진공흡입펌프(9) 및 공기압펌프(10)를 제거하는 공정(S5)이 순차적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 연약지반의 간극수를 배출하기 위한 양방향 압력재하 석션드레인 압밀공법을 제공한다.

상기에서와 같이, 본 발명은 압밀촉진공법의 하나로 성토하중 대신 진공압이 성토하중의 효과를 대신하는 석션드레인공법에 있어서 추가적으로 공기압을 이용하여 양압력을 가함으로서 지반내의 과잉간극수압을 발생시켜 간극수의 배수를 촉진하여 압밀이 신속하게 진행되는 효과가 있다.

이는 기존의 석션드레인공법에서 보다 더 큰 하중을 지반에 재하함으로써 압 밀촉진에 대해 효율을 증가시킬 수 있으며, 기밀캡이 필요 없으므로 지반 내에서 진공압/공기압의 손실이 없기 때문에 시공성의 난해함을 극복할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성의 실시 예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 양방향 압력재하 석션드레인공법의 실시개념을 도시한 실시예시도이고, 도2는 본 발명의 양방향 압력재하 석션드레인공법의 실시개념을 도시화한 단면예시도 이며, 도면 3, 4, 5, 6, 7은 본 발명의 양방향 압력재하 석션드레인 공법의 시공순서를 도시한 도면이다.

본 발명은 상술한 바와 같이 플라스틱 드레인보드(1)와 커넥터(2)와 집수관(3) 및 진공압 헤더파이프(7)와 진공흡입펌프(9)를 이용하여 음압력을 가하고 동시에 플라스틱 드레인보드(1)와 커넥터(2)와 중간연결관(4) 및 공기압헤더파이프(8)와 공기압펌프(10)를 이용하여 양압력을 가하여 연약지반상의 함유된 다량의 간극수를 배출시킬 수 있는 공법에 관한 것이다.

본 발명의 시공순서를 설명하면 다음과 같다.

드레인보드타설기(200)로 연약지반(100)에 개량하고자 하는 심도까지 플라스틱 드레인보드를 지중에 매설하는 공정(S1)을 시행한다.

상기 공정(S1) 후 지면에 돌출되어있는 배수호스(5)와 집수관(3)을, 집수관(3)과 진공압 헤더파이프(7)를, 그리고 진공압 헤더파이프(7)의 단부와 진공흡입 펌프(9)를 각각 연결하는 공정(S2)을 시행한다.

또한 상기공정(S2)을 행하는 동시에 혹은 이 후에 지면에 돌출된 공기압 재하호스(6)와 중간연결관(4)을, 중간연결관(4)과 공기압 헤더파이프(8)를, 그리고 공기압 헤더파이프(8)의 단부와 공기압펌프(10)를 각각 연결하는 공정(S3)을 시행한다.

일련의 공정을 마친 후 진공흡입펌프(9)를 통해서는 부압을, 공기압펌프(10)를 통해서는 양(+)압을 연약지반(100)에 가하여 지반내의 간극수가 플라스틱 드레인보드(1)를 통하여 침하를 촉진시키는 공정(S4)을 시행한다.

상기 공정(S4)을 진행시킨 후 집수관(3), 중간연결관(4), 진공압 헤더파이프(7), 공기압 헤더파이프(8), 진공흡입펌프(9), 그리고 공기압펌프(10)를 해체하는 공정(S5)을 순차적으로 시행하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명으로 간극수를 배출할 경우 공기압펌프(10)에 의해 연약지반에 진공압과 추가적으로 양압력을 가함으로써 지반에 포함되어있는 간극수의 배출을 용이하게 하고 이는 진공압만을 적용한 공법에서 발생하는 진공압 손실 문제를 보완하여 시공의 효율성을 극대화 할 수 있으며, 배수효과가 향상되고 시공공기가 단축되어 시공단가도 낮출 수 있어 현장적용에 있어 효과적이다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시 적인 것이며, 해당 분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 이로부터 시공현장에 따라 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.

도1은 본 발명의 양방향 압력재하 석션드레인공법의 실시개념을 도시한 실시예시도.

도 2는 본 발명의 양방향 압력재하 석션드레인공법의 실시개념을 도시한 단명예시도.

도 3, 4, 5, 6, 7은 본 발명의 양방향 압력재하 석션드레인공법의 시공순서를 도시한 도면.

도 8은 공법S4-2를 설명하는 도면

도 9는 공법S4-3을 설명하는 도면

도 10은 공법S4-4를 설명하는 도면

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 플라스틱 드레인보드 2: 커넥터

3: 집수관 4: 중간연결관

5: 배수호스 6: 공기압 재하호스

7: 진공압 헤더파이프 8:공기압 헤더파이프

9: 진공흡입펌프 10: 공기압펌프

100: 연약지반 200: 드레인보드타설기

Claims

플라스틱 드레인보드(1)와 커넥터(2)와 집수관(3) 및 진공압 헤더파이프(7)와 진공흡입펌프(9)를 연결하여 진공압을 통한 음(-)압을 가하고 플라스틱 드레인보드(1)와 커넥터(2)와 중간연결관(4)과 공기압 헤더파이프(8) 그리고 공기압펌프(10)를 이용하여 공기압을 이용하여 양(+)압력을 가함으로써 연약지반의 지중에 존재하는 다량의 간극수를 배출시키는 공법에 있어서,

드레인보드타설기(200)로 연약지반의 소정의 심도까지 플라스틱 드레인보드(1)를 지중에 매설하는 공정(S1)과;

상기 공정(S1) 후 지면에 돌출되어 있는 배수호스(5)를 집수관(3)에 연결하며, 상기 집수관(3)의 상단을 진공압 헤더파이프(7)에 연결한 후 진공압 헤더파이프(7)의 단부에 진공흡입펌프(9)를 연결하는 공정(S2)과;

지면에 돌출되어 있는 공기압 재하호스(6)와 중간연결관(4)을 연결한 후, 상기 중간연결관(4)과 공기압 헤더파이프(8)를 연결하며, 상기 공기압 헤더파이프(8)의 단부에 공기압펌프(10)를 연결하는 공정(S3)과;

상기의 공정들(S1, S2, S3)을 진행한 후 진공흡입펌프에 의한 부(-)압을 가하고. 공기압펌프에 의한 양(+)압을 지속적으로 지반에 가해서 지반내의 간극수가 플라스틱 드레인보드(1)를 통하여 배출되도록 하여 침하를 촉진하는 공정(S4)과;

상기의 공정들을 시행하고 집수관(3), 중간연결관(4), 진공압 헤더파이프(7), 공기압헤더파이프(8), 진공흡입펌프(9) 및 공기압펌프(10)를 제거하는 공 정(S5)이 순차적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 연약지반의 간극수를 배출하기 위한 양방향 압력재하 석션드레인 압밀공법.
청구항 1에서의 일련의 공정을 행하는 양방양 압력재하 석션드레인 압밀공법에 있어서 공정S4의 과정에 대하여 진공흡입펌프에 의해서는 부(-)압을 가한다. 공기압펌프에 의해서는 양(+)압을 지반에 가할 때와 공기압펌프를 정지시키는 주기를 이용하여 반복 하중을 적용함으로서 지반내의 간극수가 플라스틱 드레인보드(1)를 통하여 배출되도록 하여 침하를 촉진하는 공정(S4-2)을 특징으로 한다.
청구항 1에서의 일련의 공정을 행하는 양방양 압력재하 석션드레인 압밀공법에 있어서 공정S4의 과정에 대하여 진공흡입펌프에 의해서는 부(-)압을 가한다. 공기압펌프에 의한 양(+)압을 가하는 플라스틱 드레인보드에 주기적으로 부(-)압을 가하게 하여 반복 하중을 줌으로서 지반내의 간극수가 플라스틱 드레인보드(1)를 통하여 배출되도록 하여 침하를 촉진하는 공정(S4-3)을 특징으로 한다.
청구항 1에서의 일련의 공정을 행하는 양방양 압력재하 석션드레인 압밀공법에 있어서 공정S4의 과정에 대하여 진공흡입펌프에 의한 부(-)압을 가하고. 공기압 펌프에 의한 양(+)압을 가하는 플라스틱 드레인보드를 주기적으로 부(-)압을 가하던 플라스틱 드레인보드는 양(+)압을 가하고 양(+)압을 가하던 플라스틱 드레인 보드는 부(-)압을 가하는 방법으로 교차되는 반복 하중을 줌으로서 지반내의 간극수가 플라스틱 드레인보드(1)를 통하여 배출되도록 하여 침하를 촉진하는 공정(S4-4)을 특징으로 한다.