KR20230089079A - Method for installing underground transmission line using industrial by-product backfill material - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지중에 송전선 설치 기술에 관한 것으로서, 특히 송전선을 지중에 매립하기 위한 구조 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a technology for installing a transmission line in the ground, and more particularly, to a structure and method for embedding a transmission line in the ground.
근래에는 전자파 문제 및 미감을 고려하여 송전선을 지상이 아닌 지중에 매설한다. 송전선의 지중 매설에서 최우선적으로 고려할 사항은 송전선에서 발생하는 열이 쉽게 배출되게 하는 것이다. 일정 온도 이상 올라가면 송전선이 손상되기 때문이다. In recent years, transmission lines are buried in the ground, not in the ground, in consideration of electromagnetic wave problems and aesthetics. The first thing to consider in the underground burial of the transmission line is to easily discharge the heat generated from the transmission line. This is because transmission lines are damaged if the temperature rises above a certain level.
종래에는 송전선의 열방출을 위하여 모래 포설 및 물다짐 방식을 사용하였다. 도 1은 종래의 개착식 송전선 지중 매설 구조를 설명하기 위한 개략적 종단면도이다. 도 1을 참고하면, 기존에는 지반을 굴착하여 트렌치(1)를 만들고, 트렌치 바닥에 모래(3)를 포설하고 물다짐한다. 모래 다짐층 위에 송전선이 삽입되는 송전관(2,주로 주름관)을 1열 배열하고, 이 송전관(2)이 잠기도록 다시 모래를 포설하고 물다짐한다. 위와 같은 방식을 반복하여 도 1과 같이 복수의 열로 전선관(2)을 설치한다. 송전선이 도로 하부에 설치되는 경우라면 최종적으로 포장층(4)을 깔고 마감한다. Conventionally, sand laying and water compaction were used to dissipate heat from transmission lines. 1 is a schematic longitudinal cross-sectional view for explaining a structure of a conventional open-cut transmission line buried underground. Referring to FIG. 1 , conventionally, a
위에서 설명한 구조에서는 송전선이 모래 내부에 매립되어 있고, 물다짐을 통해 모래 사이의 공극에는 물이 충진되어 있으므로, 송전선에서 발생하는 열은 모래와 물을 통해 쉽게 지반으로 전달된다. 또한 송전선의 유지관리 차원에서 언제나 트렌치(1)를 쉽게 재굴착할 수 있어야 하는데, 모래 포설 및 물다짐 방식은 재굴착이 용이하다는 이점이 있다. In the structure described above, since the transmission line is embedded in the sand and water is filled in the voids between the sands through water compaction, heat generated in the transmission line is easily transferred to the ground through the sand and water. In addition, it is necessary to be able to easily re-excavate the trench (1) at any time in terms of maintenance of the transmission line, and the sand laying and water compaction method has the advantage of easy re-excavation.
그러나 모래 및 물다짐 구조는 시공 과정에서 인력으로 다짐을 해야하기 때문에 도로 등 작업공간이 충분히 확보되지 않는 경우 시공이 용이하지 않다는 문제점이 있다. 또한 주변 지반에서 하수관 보수공사 등 다른 굴착공사를 수행할 때 물다짐된 모래가 붕괴되는 문제점이 있었다. 무엇보다도 송전선이 지하수위 보다는 위쪽에 매설되기 때문에 모래 내 충진된 물이 유출되어 시간에 따라 열전도율이 급격하게 저하되는 문제점이 있다. However, since the sand and water compaction structure must be compacted by manpower during the construction process, there is a problem in that construction is not easy when sufficient working space such as roads is not secured. In addition, there was a problem that the compacted sand collapsed when performing other excavation work such as sewage pipe repair work in the surrounding ground. Above all, since the transmission line is buried above the groundwater level, the water filled in the sand leaks out, resulting in a rapid decrease in thermal conductivity over time.
위와 같은 문제점을 해결하고자, 종래에는 장기강도가 낮고 고유동성 채움재인 CLSM(controlled low strength material)으로 트렌치에 타설하여 경화시키는 방식이 시도되었으나, 송전선을 삽입하기 전의 전선관은 가볍기 때문에 CLSM을 타설하면 전선관이 부력으로 부상하기 때무에 시공이 매우 곤란하였다. In order to solve the above problems, conventionally, a method of pouring and hardening CLSM (controlled low strength material), a filling material with low long-term strength and high fluidity, has been attempted in the trench, but since the conduit before inserting the transmission line is light, if CLSM is poured, the conduit is light. Because of this buoyancy, construction was very difficult.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 시공 및 유지보수가 용이할 뿐만 아니라, 송전선에서 발생하는 열을 쉽게 외부로 배출할 수 있는 송전선 지중 매설구조 및 매설방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention is intended to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a transmission line underground burial structure and method that can easily discharge heat generated from the transmission line to the outside as well as easy construction and maintenance.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.Meanwhile, other unspecified objects of the present invention will be additionally considered within the scope that can be easily inferred from the following detailed description and effects thereof.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지중 송전선 매설방법은, (a)송전선이 매설될 트렌치를 굴착하는 단계; (b)상기 트렌치 바닥에 자갈을 포설하는 단계; (c)상기 자갈 위에 전선관을 배치하고 상기 전선관이 모두 잠기도록 자갈을 포설하는 과정을 반복하여 높이방향을 따라 복수 열의 전선관을 매설하는 단계; 및 (d)상기 전선관과 자갈의 설치가 완료된 상태에서 상기 트렌치에 고유동성 되메움재를 공급하여 자갈 사이의 공극에 충진 및 경화시키는 단계;를 구비하는 것에 특징이 있다. An underground transmission line burial method according to the present invention for achieving the above object includes: (a) excavating a trench in which the transmission line is to be buried; (b) laying gravel on the bottom of the trench; (c) burying a plurality of rows of conduits along the height direction by repeating the process of arranging conduits on the gravel and laying gravel so that all of the conduits are submerged; and (d) supplying a high-flowability backfill material to the trench in a state in which the installation of the conduit and the gravel is completed to fill and harden the voids between the gravel.
본 발명에 따르면, 상기 자갈은 제강슬래그, 페로니켈슬래그, 광산폐석, 순환골재 중 어느 하나 또는 이들을 혼합한 것으로서, 조립률 3.5 이상인 것이 바람직하다. According to the present invention, the gravel is any one or a mixture of steelmaking slag, ferronickel slag, mine waste rock, recycled aggregate, and preferably has a granularity of 3.5 or more.
본 발명의 일 예에서, 상기 고유동성 되메움재는, 플라이애쉬를 포함하는 필러 75~90 중량부와 상기 필러를 결합시키는 칼슘알루미네이트계 또는 칼슘설포알루미네이트계 결합재 5~10 중량부와 벤토나이트를 포함하는 침강방지재 5~15 중량부로 배합되는 주재료 및 상기 주재료에 대하여 0.1~0.5 중량부로 혼합되는 경화촉진제로 이루어지며, 상기 고유동성 되메움재에 혼합되는 물비(W/M)는 30~100%(질량) 범위로 조성한다. In one example of the present invention, the high fluidity backfill material comprises 75 to 90 parts by weight of a filler containing fly ash and 5 to 10 parts by weight of a calcium aluminate-based or calcium sulfoaluminate-based binder binding the filler and bentonite. It consists of a main material mixed with 5 to 15 parts by weight of an anti-settling material and a hardening accelerator mixed with 0.1 to 0.5 parts by weight with respect to the main material, and the water ratio (W / M) mixed with the high fluidity backfill material is 30 to 100 Composition in the % (mass) range.
본 발명의 일 예에서, 상기 고유동성 되메움재의 열전도율을 상승시키도록 상기 주재료에 대하여 1~3 중량부 범위로 혼합되는 미연탄소분을 더 포함하는 것이 바람직하다. In one example of the present invention, it is preferable to further include unburned carbon powder mixed in the range of 1 to 3 parts by weight with respect to the main material to increase the thermal conductivity of the high fluidity backfill material.
본 발명에 따른 지중 송전선 매설방법에서는 트렌치에 자갈을 포설하여 전선관을 매립하고, 자갈 사이의 공극에 고유동성 되메움재를 충진한다. 본 발명에서는 산업부산물인 슬래그 및 순환골재를 자갈로 사용하고, 플라이애쉬를 되메움재의 주재료로 활용하여 경제성이 향상된다. In the underground transmission line burial method according to the present invention, gravel is laid in the trench to bury the conduit, and the gap between the gravel is filled with a high fluidity backfill material. In the present invention, slag and recycled aggregate, which are industrial by-products, are used as gravel, and fly ash is used as a main material for backfilling, thereby improving economic feasibility.
또한 산업부산물을 재료로 사용하면서도 기존의 모래-물다짐 방법이나 유동성 채움재를 사용하는 방식에 비하여 열전달율이 우수하여 송전선에서 발생하는 열을 쉽게 외부로 방출시킬 수 있다는 이점이 있다. In addition, while using industrial by-products as materials, it has an advantage in that heat generated in transmission lines can be easily released to the outside because the heat transfer rate is excellent compared to the conventional sand-water compaction method or the method using a fluid filler.
본 발명은 자갈과 고유동성 되메움재를 사용하여 시공이 매우 간편하며 공기를 단축시킬 수 있다는 이점이 있다. The present invention has the advantage that construction is very simple and the construction period can be shortened by using gravel and high fluidity backfill material.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.On the other hand, even if the effects are not explicitly mentioned here, it is added that the effects described in the following specification expected by the technical features of the present invention and their provisional effects are treated as described in the specification of the present invention.
도 1은 종래의 개착식 송전선 지중 매설 구조를 설명하기 위한 개략적 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 지중 송선전 매설방법의 개략적 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 예에서 사용하는 스페이서 패널과 전선관을 설명하기 위한 개략적 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 스페이서 패널이 트렌치에 설치된 상태의 개략적 정면도이다.
도 5는 트렌치 하부에 자갈층 포설 후 전선관 1열과 주입관을 배치한 상태의 개략적 측면도이다.
도 6은 도 5의 A-A선 개략적 단면도이다.
도 7은 전선관과 자갈을 모두 설치완료한 상태의 개략적 단면도이다.
도 8은 고유동성 되메움재를 충진하고 포장층 마감을 완료한 후의 개략적 단면도이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.1 is a schematic longitudinal cross-sectional view for explaining a structure of a conventional open-cut transmission line buried underground.
2 is a schematic flowchart of an underground transmission line burial method according to an example of the present invention.
3 is a schematic perspective view for explaining a spacer panel and a conduit used in one example of the present invention.
FIG. 4 is a schematic front view of a state in which the spacer panel shown in FIG. 3 is installed in a trench.
5 is a schematic side view of a state in which a first row of conduits and an injection pipe are disposed after laying a gravel layer in the lower portion of the trench.
6 is a schematic cross-sectional view along line AA of FIG. 5 .
7 is a schematic cross-sectional view of a state in which both the conduit and gravel are installed.
8 is a schematic cross-sectional view after filling the high fluidity backfill material and completing the pavement layer finishing.
※ It is revealed that the accompanying drawings are illustrated as references for understanding the technical idea of the present invention, and thereby the scope of the present invention is not limited.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.In describing the present invention, a detailed description thereof will be omitted if it is determined that a related known function may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention as it is obvious to those skilled in the art.
이하, 첨부된 도면을 참고하여, 본 발명의 일 예에 따른 지중 송전선 매설방법에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a method for burying an underground transmission line according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 지중 송선전 매설방법의 개략적 흐름도이며, 도 3은 본 발명의 일 예에서 사용하는 스페이서 패널과 전선관을 설명하기 위한 개략적 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 스페이서 패널이 트렌치에 설치된 상태의 개략적 정면도이며, 도 5는 트렌치 하부에 자갈층 포설 후 전선관 1열과 주입관을 배치한 상태의 개략적 측면도이다. 2 is a schematic flowchart of an underground transmission line burial method according to an example of the present invention, and FIG. 3 is a schematic perspective view for explaining a spacer panel and a conduit used in an example of the present invention. 4 is a schematic front view of a state in which the spacer panel shown in FIG. 3 is installed in a trench, and FIG. 5 is a schematic side view of a state in which one row of conduits and an injection pipe are disposed after laying a gravel layer in the lower portion of the trench.
도면을 참고하면, 본 발명의 일 예에 따른 지중 송전선 매설방법에서는 먼저 지반(g)을 굴착하여 트렌치(10)를 형성한다. 송전선은 길게 연장되기 때문에 구간별로 트렌치(10)를 분할하여 굴착한다. Referring to the drawings, in the underground transmission line burial method according to an example of the present invention, the
트렌치(10)를 굴착한 후에는 스페이서 패널(20)을 트렌치(10)의 길이방향을 따라 양측 또는 한 쪽에 설치한다. 스페이서 패널(20)은 얇은 판 형상으로 트렌치(10)의 종단면과 대응되는 형상으로 이루어진다. 스페이서 패널(20)에는 정해진 간격으로 복수의 관통공(21)이 상호 이격되어 형성되는데, 관통공(21)에는 각각 전선관(30)이 끼워진다. After the
스페이서 패널(20)은 두 가지 기능을 한다. 첫 번째는 거푸집이다. 즉 트렌치(10)에 자갈과 전선관을 설치 후 고유동성 되메움재를 타설할 때 거푸집으로 작용한다. 도면에 도시된 예에서는 트렌치(10)의 타측이 막혀 있으므로 스페이서 패널(20)을 트렌치(10)의 일측에만 설치하였지만, 다른 예에서는 트렌치의 양측에 스페이서 패널을 설치할 수도 있다. 스페이서 패널(20)을 설치하면 트렌치(10) 내측에 밀폐된 공간이 형성되어 고유동성 되메움재가 유실되지 않는다. 다만 지반이 울퉁불퉁하게 굴착되는 경우 스페이서 패널(20)과 지반 사이에 틈이 발생할 수 있는데, 별도의 마감을 통해 밀폐한다. The
스페이서 패널(20)의 두 번째 기능은 복수의 전선관(30)이 서로간의 간격을 유자하게 하는 것이다. 전선관(30)은 주름관 등 휘어질 수 있는 재질이기 때문에, 전선관(30)을 설치 후, 자갈을 충진하거나 고유동성 되메움재를 타설할 때 전선관(30)의 설치 위치가 변경될 수 있다. 전선관(30) 내부에 설치되는 송전선에서는 열이 발생하기 때문에 송전선이 서로 일정거리 이격되어 있어야 한다. 본 발명에서는 전선관(30)이 스페이서 패널(20)의 관통공(21)에 삽입되기 때문에 시공 과정에서 전선관(30)의 위치를 고정시킬 수 있다. The second function of the
스페이서 패널(20)의 설치한 후에는 트렌치(10)의 바닥에 자갈(40)을 포설하여 도 7과 같이 자갈층(A)을 형성한다. 본 예에서 사용하는 자갈은 제강슬래그, 페로니켈슬래그, 광산폐석 및 순환골재 중 어느 하나를 사용하거나, 이들을 혼합하여 사용할 수 있다. 즉 산업부산물을 자갈로 재활용한다. 자갈의 입도는 대략 10~25mm 정도를 사용할 수 있다. 보다 정확하게, 본 예에서 사용하는 자갈은 조립률(FM)이 3.5 이상이다. 잔골재의 조립률이 2.3~3.1 범위이므로, 본 발명에서는 잔골재 보다는 큰 골재를 사용한다. 자갈의 사용 이유에 대해서는 뒤에서 다시 설명한다. After the
바닥에 자갈층(A)을 포설한 후에는 제1열의 전선관(30)과 되메움재 주입관(50)을 설치한다. 제1열에는 3개의 전선관(30)이 설치된다. 전선관의 개수는 4개인 경우가 일반적이지만, 개수는 다양하게 조절할 수 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 전선관(30)은 스페이서 패널(20)의 관통공(21)에 삽입한 후 자갈 위에 얹어 놓는다. After laying the gravel layer (A) on the floor, the first row of
또한 본 예에서는 되메움재를 주입하기 위한 주입관(50)을 전선관(30)과 함께 설치한다. 즉 제1열의 전선관 중 어느 하나, 바람직하게는 중앙에 배치된 전선관의 하부에 주입관(50)을 결속시켜 설치한다. 주입관(50)은 전선관(30)을 따라 길게 형성되며, 유연한 소재로 이루어진다. 주입관(50)의 선단은 막혀 있으며, 외주면에는 복수의 관통공(51)이 형성된다. 관통공(51)은 주입관(50)의 길이방향을 따라 연속적으로 배치된다. 고유동성 되메움재는 주입관(50)으로 공급된 후 관통공(51)을 통해 배출된다. 본 예에서는 주입관(50)을 전선관(30)에 결속하여 설치하였지만, 다른 예에서는 전선관과 별도로 주입관을 설치할 수도 있다. In addition, in this example, the
주입관(50)과 제1열의 전선관(30)을 설치한 후에는 이들이 모두 잠기도록 다시 자갈(40)을 포설한다. 그리고 새로 포설된 자갈 위에 제2열의 전선관을 설치한다. 제2열의 전선관 역시 스페이서 패널의 관통공에 끼워서 설치한다. 위와 같은 방식으로 전선관을 모두 설치할 수 있다. 본 예에서는 3열의 전선관이 배치되므로, 도 7에 도시된 바와 같이, 바닥의 자갈층(A) 위에 3개의 자갈층(B,C,D)가 각각 적층되고, 각 자갈층 내에 전선관(30)이 매설된다. After installing the
전선관의 설치 및 자갈층 포설이 완료되면, 주입관(50)을 통해 고유동성 되메움재(60)를 주입한다. 되메움재는 트렌치(10)의 하부로 공급되어 상부로 충진된다. 되메움재는 유동성이 높으므로 자갈들 사이의 공극으로 빠르게 유입되어 트렌치 내 자갈(40) 사이의 공극들에 충진된다. 되메움재에 대해서는 뒤에서 다시 설명한다. When the installation of the conduit and the laying of the gravel layer are completed, the high
되메움재의 충진이 완료되면, 경화를 기다릴 필요 없이 상부를 마감한다. 예컨대 도로의 경우라면 포장층(70)을 형성할 수 있다. 본 예에서는 트렌치(10)에 자갈이 충진되어 있기 때문에 되메움재가 완전히 경화되지 않더라도 포장 마감을 수행할 수 있다. 다만 시공 조건에 따라서는 되메움재의 경화를 기다려 포장 마감을 실시할 수도 있다. When the filling of the backfill material is completed, the upper part is finished without waiting for hardening. For example, in the case of a road, the
이하에서는 본 발명에서 사용하는 고유동성 되메움재에 대하여 설명하다. Hereinafter, the high fluidity backfill material used in the present invention will be described.
본 예에서 사용하는 고유동성 되메움재는 필러(filler)와, 필러를 결합시켜주는 결합재를 포함한다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 필러와 결합재를 합하여 주재료라고 칭한다. 그리고 본 발명에서는 주재료의 기능을 보완하기 위한 혼합제를 더 포함할 수 있다. The high fluidity backfill material used in this example includes a filler and a binding material that couples the filler. Hereinafter, for convenience of description, the filler and the binder are collectively referred to as the main material. And in the present invention, it may further include a mixture for supplementing the function of the main material.
먼저 필러는 시멘트 분야에서 말하는 '골재'의 개념으로 이해될 수 있다. 본 실시예에서는 필러로서 플라이애쉬를 사용한다. 그리고 필러들을 상호 일체화시키기 위한 바인더로서 본 발명에서는 칼슘알루미네이트계 또는 칼슘설포알루미네이트계 물질을 사용한다. 예컨대, 칼슘알루미네이트계는 C12A7, C3A, CA 등의 물질, 칼슘설포알루미네이트계는 C4A3S 등의 물질을 사용할 수 있다. First, filler can be understood as the concept of 'aggregate' in the field of cement. In this embodiment, fly ash is used as a filler. And as a binder for integrating the fillers, a calcium aluminate-based or calcium sulfoaluminate-based material is used in the present invention. For example, materials such as C 12 A 7 , C 3 A, and CA may be used for the calcium aluminate type, and materials such as C 4 A 3 S may be used for the calcium sulfoaluminate type.
기존의 충진재에서는 칼슘실리케이트계 물질을 바인더로 사용하는 것이 일반적이었지만, 본 발명에서는 칼슘알루미네이트계 또는 칼슘설포알루미네이트계 바인더를 사용한다는 점에 중요한 특징이 있다. 자세히 설명한다. In conventional fillers, it is common to use a calcium silicate-based material as a binder, but in the present invention, there is an important feature in that a calcium aluminate-based or calcium sulfoaluminate-based binder is used. Explain in detail.
칼슘실리케이트계 물질(보통의 시멘트)은 아래의 반응식(1) 및 (2)와 같은 형태의 수화반응을 통해 경화되면서 강도가 발현된다. Calcium silicate-based materials (ordinary cement) develop strength while curing through hydration reactions in the form of reaction formulas (1) and (2) below.
2C3S + 6H → C3S2H3 + 3Ca(OH)2 ... 반응식(1)2C 3 S + 6H → C 3 S 2 H 3 + 3Ca(OH) 2 ... Scheme (1)
2C2S + 4H → C3S2H3 + Ca(OH)2 ... 반응식(2)2C 2 S + 4H → C 3 S 2 H 3 + Ca(OH) 2 ... Scheme (2)
보통 시멘트계 재료는 물과 반응하여 새로운 광물을 형성하는 수화과정을 거쳐 굳게 된다. 기존의 CLSM도 이러한 시멘트의 수화반응과, 시멘트 수화 과정에서 발생하는 다량의 소석회와 비정질 실리카인 플라이애쉬 사이의 포졸란 반응에 의해 적정 강도의 경화체를 얻게 된다. 그러나 시멘트의 수화반응 중 강도발현에 주로 기여하는 C3S 및 C2S 등의 칼슘실리케이트계 광물의 수화는 수 일에서 수 주의 시간이 걸리며 천천히 일어나는 특징이 있다. 따라서 타설 후 수 시간 정도에서의 조기강도가 되메움재에서 요구되는 0.13MPa 이상으로 발현되지 않는다. 그러나 수화반응이 지속적으로 이어지면서 10일 이상의 재령에서의 장기강도는 높게 발현된다. 교량, 건축물, 포장을 위한 재료에서는 장기강도가 높게 나타나는 것은 장점이지만, 되메움재에서는 조기강도가 낮고 장기강도가 높은 것은 큰 약점으로 작용한다. 즉, 조기강도가 낮으면 양생 시간이 오래 걸리게 되므로 공기가 늘어날 수 있다. 다만 본 발명에서는 자갈이 포설되어 있으므로 양생 시간은 큰 문제가 되지는 않는다. 또한 장기강도가 높게 나오면, 관로의 유지관리를 위해 되메움재를 재굴착하는데 어려움이 따른다. Cementitious materials usually harden through a hydration process that reacts with water to form new minerals. Conventional CLSM also obtains a hardened body with appropriate strength by the hydration reaction of cement and the pozzolanic reaction between a large amount of slaked lime and fly ash, which is amorphous silica, generated during the cement hydration process. However, the hydration of calcium silicate minerals such as C 3 S and C 2 S, which mainly contribute to the development of strength during the hydration reaction of cement, takes several days to several weeks and is characterized by a slow process. Therefore, the early strength within a few hours after placement does not exceed 0.13 MPa required for backfilling materials. However, as the hydration reaction continues, the long-term strength is highly expressed at the age of 10 days or more. High long-term strength is an advantage in materials for bridges, buildings, and pavements, but low early strength and high long-term strength act as a major weakness in backfill materials. That is, if the early strength is low, the curing time is long, so air may increase. However, in the present invention, since the gravel is laid, the curing time is not a big problem. In addition, when the long-term strength is high, it is difficult to re-excavate the backfill material for maintenance of the pipeline.
본 발명에서는 칼슘알루미네이트계 또는 칼슘설포알루미네이트계 바인더를 사용함으로써 이러한 문제를 모두 해결한다. In the present invention, all of these problems are solved by using a calcium aluminate-based or calcium sulfoaluminate-based binder.
CA + H → CAH10 ... 반응식(3)CA + H → CAH 10 ... Scheme (3)
C12A7 + H → C2AH8 + AH3 ... 반응식(4)C 12 A 7 + H → C 2 AH 8 + AH 3 ... Scheme (4)
C4A3 + 8CH2 + 6CH + 74H 3C6A3H32 ... 반응식(5)C 4 A 3 + 8CH 2 + 6CH + 74H 3C 6 A 3 H 32 ... Scheme (5)
위의 반응식(3) 및 (4)는 비정질 칼슘알루미네이트계 바인더의 수화반응을 나타낸 것이다. 식(5)는 칼슘설포알루미네이트계 바인더의 수화반응을 나타낸 것이다. 위 수화반응은 급격하게 이루어지므로 조기강도가 높게 발현된다. 따라서 장기강도는 조기강도보다 약간 오르는 수준에서 머무르게 된다. 참고로 본 예에서 28일 압축강도는 2.0MPa 이하로 형성된다. 칼슘실리케이트계 바인더와 비교할 때 칼슘알루미네이트계 또는 칼슘설포알루미네이트계 바인더는 장기강도가 더 약하지만, 되메움재에서는 장점으로 작용하는 것이다. Reaction formulas (3) and (4) above show the hydration reaction of the amorphous calcium aluminate-based binder. Equation (5) shows the hydration reaction of the calcium sulfoaluminate-based binder. Since the gastric hydration reaction takes place rapidly, the early strength is high. Therefore, the long-term strength stays at a level slightly higher than the early strength. For reference, in this example, the 28-day compressive strength is formed to 2.0 MPa or less. Compared to calcium silicate-based binders, calcium aluminate-based or calcium sulfoaluminate-based binders have weaker long-term strength, but serve as an advantage in backfilling materials.
본 발명에서는 주재료 중 필러는 75~90 중량부, 칼슘알루미네이트계 또는 칼슘설포알루미네이트계 결합재 5~10 중량부의 범위로 배합된다. 또한 주재료는 벤토나이트를 포함하는 침강방지재를 5~15 중량부로 포함한다. 뒤에서 다시 설명하겠지만, 본 발명에서 사용하는 되메움재는 고유동성을 발현하기 위하여 물비를 매우 높게 하는데 물비가 높으면 재료와 물이 상호 분리되는 문제가 발생할 수 있다. 침강방지재로 사용하는 벤토나이트는 물과 주재료가 배합되었을 때 점도를 높혀 재료분리를 방지할 수 있다. In the present invention, among the main materials, the filler is blended in the range of 75 to 90 parts by weight and 5 to 10 parts by weight of the calcium aluminate-based or calcium sulfoaluminate-based binder. In addition, the main material includes 5 to 15 parts by weight of an anti-settling material containing bentonite. As will be described later, the backfill material used in the present invention has a very high water ratio in order to express high fluidity, but when the water ratio is high, a problem in which the material and water are separated may occur. Bentonite used as an anti-settling material can prevent material separation by increasing the viscosity when water and the main material are mixed.
한편, 본 발명에서는 비정질 칼슘알루미네이트계 또는 칼슘설포알루미네이트계 바인더의 장점을 살리되, 뒤채움재로서의 기능을 강화하기 위하여 혼합제를 사용한다. On the other hand, in the present invention, while maintaining the advantages of the amorphous calcium aluminate-based or calcium sulfoaluminate-based binder, a mixing agent is used to enhance the function as a backfill material.
혼합제로는 경화촉진제와 미연탄소분을 사용한다. A hardening accelerator and unburned carbon powder are used as the mixture.
경화촉진제로는 소듐카보네이트, 소듐바이카보네이트, 리튬카보네이트 등 카보네이트 계열의 물질을 사용할 수 있다. 경화촉진제는 주재료의 중량 대비 0.1~2%의 범위로 배합한다. As the curing accelerator, carbonate-based materials such as sodium carbonate, sodium bicarbonate, and lithium carbonate may be used. The hardening accelerator is formulated in the range of 0.1 to 2% based on the weight of the main material.
미연탄소분은 화력발전소에서 연소되지 않은 탄소분을 의미하는데, 주로 플라이애쉬에 포함되어 있다. 미연탄소분은 탄소 소재이므로 주재료의 열전도율을 상승시킬 수 있는 바, 본 발명에서는 되메움재의 주재료에 대하여 1~3 중량부의 범위로 미연탄소분을 배합하여 사용한다. 미연탄소분은 화력발전소의 부산물 중 플라이애쉬에 주로 포함되어 있는데, 일반 골재나 토목재료에서는 미연탄소분을 많이 포함하면 재료적 성능이 떨어지므로 미연탄소분을 제거하는 경우가 일반적이다. 본 발명에서는 화력발전소에서 별도로 분리된 미연탄소분을 사용할 수도 있고, 오히려 미연탄소분이 매우 높은 플라이애쉬를 그대로 사용할 수도 있다. 즉 주재료로 사용하는 플라이애쉬의 경우 일반적으로 미연탄소분이 2~3 중량%로 포함되어 있는데, 미연탄소분이 높은 플라이애쉬(필러)를 사용함으로써 주재료 전체에 대하여 1~3 중량부 범위가 되도록 할 수 있다. Unburnt carbon content refers to carbon content that has not been burned in a thermal power plant, and is mainly contained in fly ash. Since the unburned carbon powder is a carbon material, it can increase the thermal conductivity of the main material. In the present invention, the unburned carbon powder is mixed and used in the range of 1 to 3 parts by weight with respect to the main material of the backfill material. Unburned carbon is mainly included in fly ash among by-products of thermal power plants. In general aggregates or civil engineering materials, material performance deteriorates when a large amount of unburned carbon is included, so it is common to remove unburned carbon. In the present invention, unburned carbon content separately separated from a thermal power plant may be used, or fly ash having a very high unburned carbon content may be used as it is. That is, in the case of fly ash used as the main material, it generally contains 2 to 3% by weight of unburned carbon. there is.
또한 본 발명의 일 예에서는 되메움재의 열전달율을 상승시키기 위하여 석면과 같은 섬유상 광물을 추가적으로 혼합할 수 있다. 섬유상 광물은 일방으로 길게 형성되어 열전달율이 우수하다. 주재료에 대하여 2~3중량%의 비율로 포함될 수 있다. In addition, in one embodiment of the present invention, a fibrous mineral such as asbestos may be additionally mixed in order to increase the heat transfer rate of the backfill material. The fibrous mineral is formed long in one direction and has excellent heat transfer rate. It may be included in a ratio of 2 to 3% by weight relative to the main material.
본 발명에서 사용하는 되메움재는 주재료 및 혼합제를 사용한 전체 재료에 물을 혼합하여 페이스트를 형성하되, 전체 재료에 대한 물비(W/M)는 30~100%(질량)로 조절하여 유동성을 상승시킨다. 본 발명에서 고유동성 되메움재는 슬럼프 플로우 500mm 이상으로 발현된다. The backfill material used in the present invention forms a paste by mixing water with all the materials using the main material and the mixing agent, but the water ratio (W / M) to the entire material is adjusted to 30 to 100% (mass) to increase fluidity . In the present invention, the high fluidity backfill material is expressed with a slump flow of 500 mm or more.
상기한 구성으로 이루어진 지중 송전선 매설방법에서는 시공의 편의성 및 효율과 함께 송전선에서 발생하는 열이 외부로 잘 배출될 수 있도록 한 점에 특징이 있다. 본 발명의 중요한 특징들에 대해서 자세히 설명하기로 한다. The underground transmission line burial method having the above configuration is characterized in that the heat generated from the transmission line can be well discharged to the outside along with the convenience and efficiency of construction. Important features of the present invention will be described in detail.
먼저 본 발명의 첫 번째 특징인 시공의 편의성 및 효율에 대해 설명한다. First, the convenience and efficiency of construction, which is the first feature of the present invention, will be described.
본 발명에서는 트렌치 내에 자갈을 포설하고 공극을 고유동성 되메움재로 충진하는 방식을 택한다. 기존에 모래를 물다짐하는 방식은 다짐시공을 해야 하고, 재굴착시 모래가 붕괴되는 문제가 있었다. 모래-물다짐 방식을 회피하기 위하여 개발된 방식, 즉 트렌치에 전선관을 설치한 후 CLSM을 충진하게 되면 전선관이 부력에 의해 상승되기 때문에 시공이 매우 곤란하다. In the present invention, a method of laying gravel in the trench and filling the void with a high fluidity backfill material is selected. In the existing method of compacting sand, compaction was required, and there was a problem that the sand collapsed during re-excavation. The method developed to avoid the sand-water compaction method, that is, when the CLSM is filled after installing the conduit in the trench, it is very difficult to construct because the conduit rises due to buoyancy.
본 발명에서는 전선관이 자갈 내에 매설되기 때문에 고유동성 되메움재를 충진하여도 전선관이 부력에 의해 부상하지 않는다. 물다짐이 필요하지 않으므로 시공이 간단해진다. 또한 모래를 사용하지 않고 자갈과 고유동성 되메움재를 사용하므로 주변부 굴착시에도 트렌치가 무너져 내리지 않고 원형을 유지할 수 있다는 이점이 있다. 또한 고유동성 되메움재는 장기 압축강도가 약하기 때문에 추후 재굴착이 용이하다는 이점이 있다. In the present invention, since the conduit is buried in the gravel, the conduit does not float due to buoyancy even when the high fluidity backfill is filled. Installation is simple as no water compaction is required. In addition, since gravel and high fluidity backfill material are used instead of sand, the trench does not collapse and maintains its original shape even when excavating the surrounding area. In addition, since the high fluidity backfill material has a weak long-term compressive strength, it has the advantage of being easy to re-excavate later.
더욱이 기존에 CLSM을 사용한 경우 CLSM이 완전히 경화되어 지지력이 생겼을 때 포장층 마감을 할 수 있었다. 그러나 본 발명에서는 자갈이 지지력을 제공하기 때문에, 고유동성 되메움재의 경화를 기다리지 않고 바로 포장층 마감을 할 수 있는 바 공기를 단축시킬 수 있다는 이점이 있다. Moreover, when CLSM was used in the past, the pavement layer could be finished when the CLSM was fully cured and had bearing capacity. However, in the present invention, since the gravel provides a supporting force, there is an advantage in that the construction period can be shortened as the pavement layer can be finished immediately without waiting for the curing of the high fluidity backfill material.
즉 본 발명에서는 트렌치 내에 자갈을 충진하여 전선관을 매설하고, 자갈 사이를 고유동성 되메움재로 충진함으로써, 시공이 간편해지고 공기를 단축시킬 수 있다는 이점이 있다. That is, in the present invention, by filling the trench with gravel to bury the conduit, and filling the space between the gravel with a high-flowability backfill material, there is an advantage in that construction can be simplified and the construction period can be shortened.
본 발명의 두 번째 특징인 우수한 열전달율에 대해서 설명한다. The second characteristic of the present invention, excellent heat transfer rate, will be described.
열전달율은 재료의 특성과 공극에 의하여 결정된다. The heat transfer rate is determined by the properties of the material and the air gap.
재료의 측면에서 본 발명에서는 자갈과 유동성 되메움재를 사용하는데, 자갈과 유동성 되메움재가 혼합된 형태의 열저항은 0.5K.m/W로 매우 낮다. 즉 기존에 널리 사용되던 모래-물다짐의 경우 물로 포화된 경우 열저항이 0.6K.m/W이며, 건조시에는 2.0K.m/W로 매우 높다. 본 발명은 모래-물다짐 형태에서 물이 포화된 경우보다 열전달율이 더 우수하다는 것을 알 수 있다. 또한 모래-물다짐을 대체해서 개발된 고유동성 콘크리트도 열저항이 아무리 낮아도 0.6K.m/W를 초과한다. In terms of materials, the present invention uses gravel and flexible backfill material, and the thermal resistance of a mixture of gravel and flexible backfill material is very low at 0.5K.m/W. That is, in the case of sand-water compaction, which has been widely used in the past, the thermal resistance is 0.6K.m/W when saturated with water, and 2.0K.m/W when dry, which is very high. It can be seen that the present invention has a better heat transfer rate in the sand-water compacted form than in the case where water is saturated. In addition, high fluidity concrete developed as a substitute for sand-water compaction exceeds 0.6K.m/W no matter how low the thermal resistance is.
또한 재료의 열전달율이 우수하다고 해도, 재료들이 트렌치를 밀실하게 채우지 못하고 공극이 발생하는 경우 단열층이 형성되어 열전달율이 저하된다. 본 발명에서는 되메움재를 고유동성으로 형성하여 되메움재가 자갈 사이의 공극에 쉽게 유입될 수 있도록 하여 공극의 발생을 억제한다. 특히 본 발명에서는 되메움재를 트렌치의 상부로부터 공급하는 방식이 아니라, 주입관을 하부에 배치하여 트렌치의 하부로부터 상부로 차올라가는 방식으로 되메움재를 공급한다. 하부에서 상부로 채워져 올라가는 방식이 그 역의 방식보다 공극 발생률을 감소시킬 수 있다. In addition, even if the material has excellent heat transfer rate, when the material does not tightly fill the trench and voids are generated, a heat insulating layer is formed and the heat transfer rate is lowered. In the present invention, the backfill material is formed with high fluidity so that the backfill material can easily flow into the void between the gravel to suppress the occurrence of voids. In particular, in the present invention, the backfill material is not supplied from the top of the trench, but the injection pipe is placed at the bottom to supply the backfill material from the bottom to the top of the trench. The method of filling up from the bottom to the top can reduce the void generation rate more than the reverse method.
그리고 본 발명에서는 자갈의 조립률을 3.5 이상으로 유지하는데, 조립률이 낮으면 잔골재를 많이 포함하게 되고, 잔골재가 굵은 골재 사이에 개재되어 공극률이 낮아지게 된다. 공극률이 낮으면 고유동성 되메움재의 주입이 어려워지므로 작업성에서도 불리하지만, 공극 발생률이 높으므로 바람직하지 않다. 이에 본 발명에서는 자갈의 조립률을 3.5 이상으로 조절하여 작업성을 향상시키고, 공극 발생을 최대한 억제한다. Further, in the present invention, the granulation ratio of gravel is maintained at 3.5 or more. If the granularity ratio is low, a large amount of fine aggregate is included, and the fine aggregate is interposed between the coarse aggregates, resulting in a low porosity. If the porosity is low, it is difficult to inject the high fluidity backfill material, which is disadvantageous in terms of workability, but it is not preferable because the rate of occurrence of voids is high. Therefore, in the present invention, the assembly rate of gravel is adjusted to 3.5 or more to improve workability and suppress the occurrence of voids as much as possible.
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.The protection scope of the present invention is not limited to the description and expression of the embodiments explicitly described above. In addition, it is added once again that the scope of protection of the present invention cannot be limited due to obvious changes or substitutions in the technical field to which the present invention belongs.
10 ... 트렌치, 20 ... 스페이서 패널
30 ... 전선관, 40 ... 자갈
50 ... 주입관, 60 ... 고유동성 되메움재
70 ... 포장층, g ... 지반10 ... trench, 20 ... spacer panel
30 ... Conduit, 40 ... Gravel
50 ... injection pipe, 60 ... high fluidity backfill
70 ... pavement layer, g ... ground
Claims (5)
(b)상기 트렌치 바닥에 자갈을 포설하는 단계;
(c)상기 자갈 위에 전선관을 배치하고 상기 전선관이 모두 잠기도록 자갈을 포설하는 과정을 반복하여 높이방향을 따라 복수 열의 전선관을 매설하는 단계; 및
(d)상기 전선관과 자갈의 설치가 완료된 상태에서 상기 트렌치에 고유동성 되메움재를 공급하여 자갈 사이의 공극에 충진 및 경화시키는 단계;를 구비하며,
상기 자갈은 산업부산물로서 제강슬래고, 페로니켈슬래그, 광산폐석 및 순환골재 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 지중 송전선 매설방법. (a) excavating a trench in which a transmission line is to be buried;
(b) laying gravel on the bottom of the trench;
(c) burying a plurality of rows of conduits along the height direction by repeating the process of arranging conduits on the gravel and laying gravel so that all of the conduits are submerged; and
(d) supplying a high fluidity backfill material to the trench in a state in which the installation of the conduit and the gravel is completed to fill and harden the voids between the gravel;
The gravel is an underground transmission line burial method, characterized in that at least one of steelmaking slag, ferronickel slag, mine waste rock and recycled aggregate as an industrial by-product.
상기 트렌치의 일측 또는 양측에 스페이서 패널을 설치하며,
상기 스페이서 패널은 상기 트렌치의 종단면과 대응되는 형상의 패널로서,
상호 일정 거리 이격되어 있는 복수의 관통공이 형성되어,
상기 복수의 전선관은 각각 상기 관통공에 끼워지는 것을 특징으로 하는 지중 송전선 매설방법. According to claim 1,
A spacer panel is installed on one side or both sides of the trench,
The spacer panel is a panel having a shape corresponding to the longitudinal section of the trench,
A plurality of through holes spaced apart from each other by a certain distance are formed,
The underground transmission line burial method, characterized in that the plurality of conduits are each inserted into the through hole.
상기 트렌치의 바닥에 자갈을 포설할 때 또는 상기 복수의 열 중 최하단에 배치된 전선관을 설치할 때, 상기 고유동성 되메움재를 주입하기 위한 것으로서 외주면에 다수의 관통공이 형성되어 있는 주입관을 함께 설치하여,
상기 고유동성 되메움재는 상기 트렌치의 하부로부터 상부를 향해 채워지며 충진되는 것을 특징으로 하는 지중 송전선 매설방법. According to claim 1,
When laying gravel at the bottom of the trench or installing the conduit disposed at the bottom of the plurality of rows, an injection pipe having a plurality of through holes formed on the outer circumferential surface is installed together to inject the high fluidity backfill material. So,
The underground transmission line burial method, characterized in that the high fluidity backfill material is filled from the bottom to the top of the trench and filled.
상기 고유동성 되메움재는, 플라이애쉬를 포함하는 필러 75~90 중량부와 상기 필러를 결합시키는 칼슘알루미네이트계 또는 칼슘설포알루미네이트계 결합재 5~10 중량부와 벤토나이트를 포함하는 침강방지재 5~15 중량부로 배합되는 주재료 및 상기 주재료에 대하여 0.1~0.5 중량부로 혼합되는 경화촉진제로 이루어지며,
상기 고유동성 되메움재에 혼합되는 물비(W/M)는 30~100%(질량)인 것을 특징으로 하는 지중 송전선 매설방법. According to claim 1,
The high fluidity backfill material includes 75 to 90 parts by weight of a filler containing fly ash, 5 to 10 parts by weight of a calcium aluminate-based or calcium sulfoaluminate-based binder for binding the filler, and 5 to 10 parts by weight of an anti-settling material containing bentonite. It consists of a main material formulated in 15 parts by weight and a hardening accelerator mixed in 0.1 to 0.5 parts by weight based on the main material,
The underground transmission line burial method, characterized in that the water ratio (W / M) mixed with the high fluidity backfill material is 30 to 100% (mass).
상기 고유동성 되메움재의 열전도율을 상승시키도록 상기 주재료에 대하여 1~3 중량부 범위로 혼합되는 섬유상 광물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 송전선 매설방법.
According to claim 4,
An underground transmission line burial method characterized in that it further comprises a fibrous mineral mixed in a range of 1 to 3 parts by weight with respect to the main material to increase the thermal conductivity of the high fluidity backfill material.
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