충진재를 이용한 사석층 수직배수제 시공방법{VERTICAL DRAINAGE MATERIAL CONSTRUCTION METHOD FOR RIPRAP LAYER}

본 발명은 수직배수제 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 호안 등과 같은 연약지반 내에 단단한 사석층이 존재하는 경우 수직배수제의 관입작업이 용이하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 사석층 수직배수제 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연약지반을 개량하여 도로, 항만, 단지 조성 등과 같은 각종 건축물의 기초를 다지기 위해서는 지중에 함유되어 있는 간극수를 조기에 지상으로 배출시켜서 간극수의 배출로 인한 지표면의 침하를 조기에 완료시키고 또한 지지력을 증대시키기 위한 연약지반 개량공사가 필요하다.

이러한 연약지반을 개량하는 공법으로 다양한 방법이 있으나 근래에는 플라스틱 보드 드레인(PBD) 공법이 사용되고 있다.

이러한 PBD 공법은 하모니카 또는 벌집형의 플라스틱 코어재를 필타용 천으로 감싸서 만든 플라스틱 드레인 보드를 지중에 타입하여 타입된 드레인 보드 주변의 간극수를 그 보드를 통하여 지표면으로 신속하게 배출시킴으로서 지반침하를 조기에 완료하고 지지력을 높이는 공법이다.

즉, PBD 타입장비는 일반적으로 연약한 지반에 사용되기 때문에 바이브로 햄머나 유압장치에 의하여 쉽게 맨드렐을 지중에 관입할 수 있어서 길고 가느다란 단일 케이싱 속에 수직배수재를 넣어서 지중에 관입해도 아무런 문제가 없이 타입할 수 있게 된다.

그러나, 배수재 관입도중에 단단한 층을 만나게 되면 맨드렐이 휘어지는 등 손상되어 배수재의 지중관입이 어렵게 된다.

즉, 기초지반이 사석으로 축조된 안벽, 호안 등에 하부지반을 개량하거나, 자갈이나 슬래그, 모래 또는 토석으로 연약지반 표면을 일정한 두께로 매립하였을 때 그 매립층 하부를 개량하는 경우, 또는 하부 퇴적토 중간에 단단한 지층이 존재하는 경우에는 종래의 방법인 가늘고 긴 형태의 단일 케이싱 구조의 맨드렐을 관입할 수 없게 되는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 종래 기술로서 특허출원 제2011-105876호 에서는 단단한층이 존재하는 연약지반의 개량을 효율적으로 수행할 수 있는 수직배수재 시공에 관련된 기술이 제안된 바 있다.

그러나, 상기한 종래 기술에서는 굴착공에 바로 수직 배수재가 관입되어지게 됨으로 내부에서 굴착공 내부에서 이격공간이 형성되어지게 되어 수직배수재가 견고하게 정착되지 못하게 되고, 따라서 작업 과정에서 수직 배수재의 유동이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 배수제 시공에 있어서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 연약지반 내에 단단한 사석층이 존재하는 경우에도 보다 견고한 수직 배수제의 정착 시공이 이루어질 수 있는 시공방법을 제공함으로서 시공비용 및 시공기간을 단축시킬 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 지중에 사석층이 존재하는 연약지반에 수직배수제를 시공하는 방법에 있어서, 하단부에 암반굴착비트가 부착된 천공장비를 이용하여 사석층이 관통되어지는 깊이까지 천공을 실시하되, 암반굴착비트와 함께 케이싱이 관입되어지는 천공단계와; 상기 천공 부위에 모래 또는 토사를 충진하는 충진재 충진단계와; 상기 모래 또는 토사의 충진이 완료되면 배수재 타입장비를 이용하여 상기 모래 또는 토사 충진 부위에 수직배수재를 관입시키는 수직배수재 관입단계와; 상기 천공단계에서 인입된 케이싱을 인발하는 케이싱 인발단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 시공방법은, 연약지반에 대한 수직배수재를 시공 설치하는 과정에서 사석층이 존재하는 위치의 연약지반에서 천공장비를 이용하여 굴착공을 형성한 후 모래 또는 토사를 충진함으로서 관입되어지는 수직배수재가 보다 안정적인 정착상태가 유지되어질 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수직배수재 시공과정 순서도.
도 2는 본 발명의 수직배수재 시공과정 공정도.
도 3은 본 발명에서의 천공작업시 상태도.
도 4는 본 발명에서의 천공부 모래 충진 상태도.
도 5는 본 발명에서의 수직배수재 관입 상태도.
도 6은 본 발명에서의 케이싱 인발 상태도.
도 7은 본 발명의 시공방법에 의한 연약지반 수직배수재 시공 완료시 상태도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 천공부 모래 충진 상태도.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에서 충진된 공극재 단면 상세도.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 시공과정 순서도.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 통해 상세히 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 사석층 수직배수제 시공과정을 도 1 내지 도 7을 통해 살펴보면 다음과 같다.

<사석층 천공단계>(ST 1)

해안가 등의 연약지반(갯벌) 개량공사를 위해 PBD 수직배수재를 시공함에 있어 해당 위치의 연약지반(1) 지중에 사석층(2)이 존재하는 경우에는 암반굴착비트(11)가 부착된 T-4 천공장비(10)를 이용하여 수직배수재 시공위치의 사석층(2)을 천공하는 작업을 실시하게 된다.

즉, 이때에는 도 3에서와 같이 천공장비(10)의 암반굴착비트(11)를 이용하여 사석층(2)을 천공시킴과 함께 케이싱(12)을 관입시킴으로서 굴착공 공간이 확보되어질 수 있게 된다.

<충진재 충진>(ST 2)

이와 같이 사석층(2)의 천공이 완료되면 케이싱(12)에 의해 확보된 굴착공에 모래(13) 또는 토사 등의 충진재를 충진하는 작업을 실시한다.

즉, 이때에는 케이싱(12) 상부의 입구측에 호퍼를 설치하여 토사 또는 모래를 투입시킴으로서 도 4에서 확인되는 바와 같이 굴착공에 시공된 케이싱(12) 내부가 모래(13)로 채워진 상태를 이루게 된다.

<수직배수재 관입>(ST 3)

상기 과정을 통해 사석층(2)에 대한 개량작업이 완료되면, 배수재 타입장비(20)를 해당 위치로 이동시켜 모래(13) 또는 토사의 충진 부위에 수직배수재(21)를 관입시키는 통상의 수직배수재 관입작업이 실시되어지게 된다.

즉, 이러한 수직배수재 관입작업시에는 배수재 타입장비(20)에 롤형태로 권취되어져 있던 수직배수재(21)이 맨드렐(22)에 포집된 상태에서 맨드렐(22)을 모래(13) 충진부위를 관통하여 사석층(2) 하부의 연약지반(1') 하부까지 관입시킴으로서 도 6에서와 같이 수직배수재(21)의 관입이 완료되어지게 된다.

<맨드렐 인발>(ST 4)

상기 과정을 통해 수직 배수재(21)가 정착된 후에는 권취롤과 연결되어져 있는 수직 배수재(21) 상단부를 절단한 후, 수직 배수재(21)를 남겨둔 채 맨드렐(22)을 상부로 지표면까지 들어올리는 인발작업이 수행되어지게 되는 것이다.

<케이싱 인발>(ST 5)

그리고, 수직 배수재(21)의 시공이 완료된 상태에서 최종적으로 천공단계에서 굴착공의 공간 확보를 위해 인입되어져 있던 케이싱(12)을 T-4 천공장비(10)를 이용하여 인발하는 작업을 수행하게 된다.

이러한 인발작업이 이루어지면 도 5에서와 같이 내부에 충진되어져 있던 모래(13) 또는 토사는 사석층(2) 및 연약지반(1)과 직접 접촉되는 형태를 이루게 된다.

이와 같은 과정의 반복 작업을 통해 도 7에서 나타내어지는 바와 같이 사석층(2)이 존재하는 위치의 연약지반(1,1')에서는 천공장비(10)와 배수재 타입장비(20)를 이용한 작업이 이루어지고, 사석층(2)이 없는 연약지반(1,1')에서는 배수재 타입장비(20)만을 이용한 시공작업이 이루어지게 됨을 알 수 있다.

특히, 사석층(2)의 굴착공 부위에 모래(13) 또는 토사를 충진시킨 상태에서 수직배수재(21)의 관입이 이루어지게 됨으로 보다 안정적인 수직배수재(21)의 정착이 이루어지는 효과를 나타낼 수 있게 된다.

한편, 도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 충진재 충진단계(ST 2) 에서 모래(13) 또는 토사를 충진함에 있어 탁구공과 같이 내부가 빈 중공 형태의 공극재(14)가 모래(13) 또는 토사와 함께 충진되어진 상태를 나타낸 것이다.

즉, 이러한 공극재(14)는 합성수지 재질로 성형 제작된 것이며, 모래입자와의 접촉면적 증대를 위해 다수의 돌기부(14a)가 표면에 돌출되며, 흡습성 증대를 위해 공극재(14)의 외표면에는 부직포층(15)이 코팅 형성됨이 바람직하다.

이와 같은 공극재(14)가 모래(13) 또는 토사와 함께 충진되어지면, 모래(13)또는 토사의 충진밀도를 감소시켜서 수직배수재(21)의 관입이 보다 용이하게 이루어질 수 있게 되며, 모래(13) 또는 토사의 사용량을 절감시킬 수 있게 된다.

또한, 부직포층(15)으로 인한 흡습성이 향상되어 모래 또는 토사입자가 머금고 있는 수분을 보다 효과적으로 수직배수재(21)로 전달함으로 인한 수분 배출효율을 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 수직배수재 시공과정을 순서도로 나타낸 것으로서, 천공단계(ST 1) 전에는 수직배수재가 관입되어질 위치의 연약지반 지중에 사석층이 존재하는지 여부를 초음파 장비를 이용하여 탐지하기 위한 초음파 탐지단계(ST 0)가 선행되어짐을 확인할 수 있다.

즉, 상기 실시 예에서는 배수재 타입장비(20)를 이용하여 수직배수재(21)를 관입하는 과정에서 사석층(2)이 존재하면 수직배수재(21)와 맨드렐(22)을 다시 원위치로 상승시킨 후 천공장비(10)를 이용하여 천공작업을 실시하였으나, 초기 작업시작시 미리 초음파 장비를 이용하여 사석층(2)의 존재 영역을 파악함으로서 작업시간을 절감시킴과 함께 시공 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 수직배수재 시공방법이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

그러나, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

1,1' : 연약지반 2 : 사석층
10 : 천공장비 11 : 암반굴착비트
12 : 케이싱 13 : 모래
20 : 배수재 타입장비 21 : 수직배수재
22 : 맨드렐