KR20110041888A - 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재에 관한 것으로서 보다 상세하게는 지반 내의 과잉 간극수를 흡수 및 지표상으로 배수하도록 지중에 매설하여 사용할 수 있으며, 또한 지표상으로 배수된 간극수를 유도하여 배수가 용이하도록 함으로서 설치상태에 따라 수직 및 수평배수재로 사용할 수 있는 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재에 관한 것인바, 본 발명은 지반 내의 과잉 간극수를 지표상으로 배수시키는 배수재에 있어서, 판체에 일정한 간격으로 격벽을 형성하고 격벽과 인접하는 격벽 사이에 공간부를 형성한 드레인보드와 상기 드레인보드의 외부면을 감싸는 섬유 웹 또는 부직포재로 이루어진 외측필터수단과 상기 드레인보드와 필터수단 사이에 충입되어 필터 기능과 간극수의 배수유도로의 기능을 갖는 충입재를 포함하여 이루어진 것에 그 특징이 있다.

Description

수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재{Easy vertical and horizontal drainage yeonyakjibanyong complex baesujae}

본 발명은 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재에 관한 것으로서 보다 상세하게는 지반 내의 과잉 간극수를 흡수 및 지표상으로 배수하도록 지중에 매설하여 사용할 수 있으며 또한 지표상으로 배수된 간극수를 유도하여 배수가 용이하도록 함으로서 설치상태에 따라 수직 및 수평배수재로 사용할 수 있는 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재에 관한 것이다.

일반적으로 해안이나 하천, 호수, 항만 등을 간척이나 준설 또는 매립에 의하여 형성시킨 지역은 그 지표면이 물과 점성토 또는 물과 뻘이 혼합된 습지를 형성하고 있을 뿐만 아니라, 지반의 내부에는 간극수가 내재하여 지반의 전체적인 강도가 매우 약하게 되는 연약지반을 형성하게 되므로, 이와 같은 지역을 공업지역이나 상업지역으로 활용하기 위해서는 연약지반을 부지활용에 적합하도록 개량하는 작업이 선행되어야 한다.

상기와 같이 연약지반을 개량하기 위한 공법에는, 샌드 드레인(Sand drain) 공법이나 페이퍼 드레인(Paper drain) 공법과 같이 모래기둥이나 드레인 페이퍼보드(Paper board)를 케이싱에 의하여 지반에 압입시켜 지중의 간극수를 지표면으로 배출시킴으로서 연약지반의 압밀을 촉진시키도록 한 수직 배수공법과, 모래다짐 말뚝을 지반에 형성시켜 지중 간극수의 배출과 함께 지반의 지지력을 보강시키도록 한 샌드 컴펙션 파일(Sand compaction pile) 공법과, 산토(山土)매립 등에 의한 강제치환 공법, 또는 석회기둥을 이용한 림컬럼(Lime column)공법과 같은 여러 가지의 공법들이 현장여건에 따라 다양하게 채택되어 사용되고 있으나, 넓은 지역의 개량공법에는 상기 수직 배수공법이 매우 널리 사용되고 있다.

첨부도면 도 1은 수직배수재 및 수평배수재의 일반적인 설치상태를 보여주는 예시도로서 수직배수재(100)가 연약지반에 소정의 간격으로 행과 열을 맞춰 삽입 설치되고, 상기 수직배수재(100)를 통해 지표면으로 배출된 지중 간극수를 배수시키기 위한 수평배수재(200)가 소정의 간격을 두고 평행하게 설치된다.

그 후, 상기 수평배수재(200)의 위에 하중을 가하기 위한 토사가 소정의 두께로 모래배수층(300)을 형성하며 상기 모래배수층(300)의 상부에는 점토층(400)이 적층 형성된다. 이때, 상기 수직배수재(100)는 대한민국 특허등록 제195689호에 도시된 바와 같이 수직으로 설치되어 모래배수층(300)을 관통하는 수직배수재(100)의 끝단을 수평으로 절곡되도록 설치하되, 상기 수직배수재(100)의 구조는 첨부도면 도 2a에 도시된 바와 같이 공간부(130)를 구획하는 격벽(120)이 일체로 형성된 드레인보드(110)와 드레인보드(110)의 외부를 감싸는 부직포(150)로 이루어진 구조이며 또는, 첨부도면 도 2b에 도시된 바와 같이 부직포(150) 내측에 드레인보드(110) 와 간극수를 흡수할 수 있는 흡수부재(140)가 설치되어 이루어진 구조를 사용한다.

상기 모래배수층(300)의 높이를 낮추는 주된 이유는 성토층(400)을 형성시키면 그 하중으로 인해 연약지반 내의 지하수가 성토압을 받게 되는데, 수압과 과잉간극수압이 가해진다. 이때, 시간이 경과됨에 따라 지하수가 상기 수직배수재(100)로 이동되면 과잉간극수압이 소산 되면서 상기 수직배수재(100)를 통해 배수가 이루어지게 된다.

그런데, 상기 모래배수층(300)을 사용하는 경우에는 통상적으로 1m의 두께로 깔게 되는데, 추후에 성토 작업이 이루어질 때 부서지는 문제가 발생하여 작업에 어려움이 발생하였으며, 양질의 모래를 구하기가 어려워 그로 인해 가격이 상승하는 문제점이 있었다. 특히, 모래 채취에 따른 자원의 고갈화 및 환경 파괴로 인해 각종 환경단체 및 지방자치단체의 반대로 모래를 구하는 것이 더욱 어려운 실정이다.

한편 수평배수재(200)의 구조는 대한민국 특허등록 제195689호에 도시된 바와 같이 수직배수재(100)를 그대로 수평으로 설치하여 사용하였으나 탈수작용이 반드시 성토층(400)의 하중에만 의존하였으므로 한정된 토질의 특성이나 지역의 조건에 적합하지 않으면 시공상의 어려움으로 시설비가 많아지게 되어 비경제적이며, 특히 한정된 지역에만 실시되고 있으므로 보편성이 적은 결점이 있다.

따라서 대한민국 실용신안등록 제318825호에 기재되어 있는 바와 같이 끝단이 수평으로 절곡된 수직배수재의 하부에 필터재의 내측에 야자섬유로 이루어진 충진재를 충입한 매트를 사용함으로서 모래배수층(300)의 높이를 낮추어 시공을 용이 하게 하고 시설비용을 저감하려고 하는 등의 시도가 있었으나 여전히 개선의 여지가 있다.

본 발명은 상기에서와 같은 종래 배수재가 갖는 문제점을 해소하면서

첫째, 지반 내의 과잉 간극수를 흡수 및 지표상으로 배수하도록 지중에 매설하여 사용할 수 있으며, 또한 지표상으로 배수된 간극수를 유도하여 배수가 용이하도록 함으로써 설치상태에 따라 수직 및 수평배수재로 사용할 수 있는 이점과

둘째, 모래배수층의 높이를 낮추어 시공을 용이하게 하고 시설비용을 저감하는 이점과, 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재를 제공하는데 있으며,

셋째, 천연재료 및 생분해성 재료를 이용하여 간극수의 배출이 완료된 상태에서 별도로 배수재를 제거하는 작업이 필요없이 생분해 되도록 한 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재를 제공한다.

이러한 본 발명의 목적은 지반 내의 과잉 간극수를 지표상으로 배수시키는 배수재에 있어서, 판체에 일정한 간격으로 격벽을 형성하고 격벽과 인접하는 격벽 사이에 공간부를 형성한 드레인보드와; 상기 드레인보드의 외부면을 감싸는 부직포 재로 이루어진 필터수단과; 상기 드레인보드와 필터수단 사이에 충입되어 필터 기능과 간극수의 배수유도로의 기능을 갖는 충입재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재에 의하여 달성된다.

상기 드레인보드와 충입재 사이에는 내측필터수단이 더 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재에 의하여 달성된다.

상기 충입재가 마, 면, 견, 야자섬유, 모 중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재에 의하여 달성된다.

상기 드레인보드의 단면 형태가 사각형태의 파이프 또는 원형 형태의 파이프 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재에 의하여 달성된다.

상기 외측필터수단 및 내측필터수단이 마, 면, 견, 야자섬유, 모 중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재에 의하여 달성된다.

이와 같은 본 발명은 지반 내의 과잉 간극수를 흡수 및 지표상으로 배수하도록 지중에 매설하여 사용할 수 있으며, 또한 지표상으로 배수된 간극수를 유도하여 배수가 용이하도록 함으로써 설치상태에 따라 수직 및 수평배수재로 사용할 수 있 는 이점과, 모래배수층의 높이를 낮추어 시공을 용이하게 하고 시설비용을 저감하는 이점 및 천연재료 및 생분해성 재료를 이용하여 간극수의 배출이 완료된 상태에서 별도로 배수재를 제거하는 작업이 필요 없이 생분해 되도록 하는 등의 이점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부도면 도 1에 도시된 바와 같이 일반적인 수평배수재와 수직배수재가 설치되는 바와 같이 본 발명의 배수재도 유사한 방법으로 설치된다.

연약지반에 소정의 간격으로 행과 열을 맞춰 수직방향으로 설치되는 본 발명의 복합형 배수재(1)가 삽입 설치되고, 상기 복합형 배수재(1)를 통해 지표면으로 배출된 지중 간극수를 배수시키기 위해 수평방향으로 복합형 배수재(1)가 소정의 간격을 두고 평행하게 설치된다.

그 후, 상기 수평방향으로 설치되는 본 발명의 복합형 배수재(1)의 상단방향에 하중을 가하기 위한 토사가 소정의 두께로 모래배수층(300)을 형성하며 상기 모래배수층(300)의 상부에는 점토층(400)이 적층 형성된다. 이때, 상기 수직방향으로 설치되는 본 발명의 복합형 배수재(1)는 수직으로 설치한다.

상기 수직방향으로 설치된 복합형 배수재(1)의 구조는 첨부도면 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 판체(11)에 일정한 간격으로 격벽(12)을 형성하고 격벽(12)과 인접하는 격벽(12) 사이에 공간부(13)를 형성한 드레인보드(10)의 외부면을 감 싸는 섬유 웹 또는 부직포재로 이루어진 외측필터수단(20)이 설치되며, 상기 드레인보드(10)와 외측필터수단(20) 사이에 충입되어 필터 기능과 간극수의 배수유도로의 기능을 갖도록 충입재(30)를 포함하여 이루어진 구조이다.

상기와 같은 구조를 갖는 드레인보드(10)는 본 출원인이 선출원하여 등록받은 대한민국 특허등록 제395740호에 기재하고 있는 바와 같이 열가소성 수지 65∼95중량% 및 생분해성 고분자 5∼35중량%으로 이루어진 구조이다. 이때 상기 생분해성 고분자는 생분해성 지방족 폴리에스테르, 전분, 폴리락톤산, 폴리카프로락톤 등을 1종 이상 혼합한 것을 사용한다.

상기 충입재(30)는 마, 면, 견, 야자섬유, 모 중 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 그 이유는 무게가 가볍고 천연섬유재로서 생분해가 가능하기 때문이다.

한편 상기 충입재(30)의 설치 구조는 단섬유 형태로 충입하거나 또는 상기 단섬유 형태로 개면 후 이를 웹으로 만든 매트 형태로 형성시켜 설치하여 드레인보드(10)의 공간부(13)을 메우지 않게 하여야 한다. 상기 충입재(30)가 드레인보드(10)의 공간부(13)내측으로 들어가면 간극수의 배수성능을 저하시키기 때문이다.

첨부도면 도 5에 도시된 바와 같이 상기 드레인보드(10)와 충입재(30) 사이에는 내측필터수단(40)을 더 설치하여 사용할 수 있다.

이때 상기 첨부도면 도 3에 도시된 본 발명의 복합형 배수재(1)를 형성하는 외측필터수단(20)과 첨부도면 도 5에 도시된 내측필터수단(40)의 재질로는 마, 면, 견, 야자섬유, 모 중 선택된 어느 하나를 섬유 웹 또는 부직포로 형성시켜 사용하 는 것이 바람직하며 상기 외측필터수단(20)과 내측필터수단(40)를 부직포 형태로 형성시키는 주된 이유는 직포 보다 부직포가 조직이 치밀하여 여과(필터링)성능이 높기 때문이다.

한편 첨부도면 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이 상기 드레인보드(10)의 단면 형태가 사각형태의 사각파이프(10a) 또는 원형형태의 파이프(10b)를 사용할 수 있다. 상기 사각파이프(10a) 또는 원형형태의 파이프(10b)를 사용하면 배수능력을 향상시킬 수 있으며 토압에 의한 변형을 방지할 수 있는 효과가 있기 때문이다.

첨부도면 도 8에 도시된 바와 같이 드레인보드(10) 대용으로 시트 상태로 이루어지면 양쪽면에 절개부(10a-1)를 형성시켜 내측의 유로(10a-2)와 외부가 연결되도록 형성하여 내부로 들어온 간극수가 절개부(10a-1)로 통과하여 유로를 통해 배출되도록 한다. 이때 상기 간극수에 포함되어 있는 이물질이 절개부(10a-1)보다 크면 유로 (10a-2) 내부로 들어올 수 없으나 절개부보다 작은 크기의 이물질이 유로(10a-2) 내부로 들어오더라도 비중이 크면 하부로 가라앉고 비중이 작으면 간극수에 의해 외부로 배출되기 때문에 유로의 중간부가 막히게 되는 것을 방지하게 된다.

상기와 같은 본 발명은 수직방향 및 수평방향에 관계없이 자유로이 사용할 수 있어 설치작업의 편리성을 가지면서 지반 내의 과잉 간극수를 흡수 및 지표상으로 배수되도록 함으로써 모래배수층(300)의 높이를 낮출 수 있으며, 더불어 천연재료 및 생분해성 재료를 이용하여 간극수의 배출이 완료된 상태에서 별도로 배수재를 제거하는 작업이 필요 없이 생분해 되도록 하는 등의 이점이 있다.

도 1은 일반적인 배수재의 설치상태를 보여주는 예시도.

도 2a 내지 도 2b는 종래 수직배수재의 구조를 보여주는 사시도.

도 3은 본 발명의 기술이 적용된 복합형 배수재의 구조를 보여주는 사시도.

도 4a는 본 발명인 복합형 배수재의 구조를 보여주는 횡단면도.

도 4b는 본 발명인 복합형 배수재의 구조를 보여주는 종단면도.

도 5a는 본 발명의 다른 실시예를 보여주는 사시도.

도 5b는 도 5a의 A-A선 단면도.

도 6a는 본 발명의 다른 실시예를 보여주는 사시도.

도 6b는 도 6a의 B-B선 단면도.

도 7a는 본 발명의 다른 실시예를 보여주는 사시도.

도 7b는 도 7a의 C-C선 단면도.

도 8a는 본 발명의 또 다른 실시예를 보여주는 사시도.

도 8b는 도 8a의 D-D선 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 복합형 배수재 10 : 드레인보드

11 : 판체 12 : 격벽

13 : 공간부 20 : 외측필터수단

30 : 충입재 40 : 내측필터수단

Claims (7)

1. 지반 내의 과잉 간극수를 지표상으로 배수시키는 배수재에 있어서,

   판체에 일정한 간격으로 격벽을 형성하고 격벽과 인접하는 격벽 사이에 공간부를 형성한 드레인보드와;

   상기 드레인보드의 외부면을 감싸는 섬유 웹 또는 부직포재로 이루어진 외측필터수단과;

   상기 드레인보드와 필터수단 사이에 충입되어 필터 기능과 간극수의 배수유도로의 기능을 갖는 충입재를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 드레인보드와 충입재 사이에는 섬유 웹 또는 부직포재로 이루어진 내측필터수단이 더 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 충입재가 마, 면, 견, 야자섬유, 모 중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 드레인보드의 단면 형태가 사각형태의 파이프 또는 원형 형태의 파이프 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 드레인보드가 열가소성 수지 65∼95중량% 및 생분해성 고분자 5∼35중량%으로 이루어진 것을 특징으로 하는 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 외측필터수단 및 내측필터수단이 마, 면, 견, 야자섬유, 모 중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 드레인보드가 양쪽면에 절개부를 형성시켜 내측의 유로(10a-2)와 외부가 연결되도록 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 수직 및 수평배수가 용이한 연약지반용 복합형 배수재.

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