KR100312323B1 - 연약지반 개량용 배수재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 함수비가 높은 연약지반의 강도를 증대시키기 위해 지반 내의 과잉 간극수를 흡수 및 지표상으로 배수하도록 지중에 매설되는 배수재에 관한 것으로, 재하중 성토나 수평배수용 모래 등의 외부작용 없이도 자체적으로 지반 내의 과잉 간극수를 흡수 및 배수하도록 하기 위함이다. 본 발명에 의한 배수재는 수직배수재와 수평배수재의 형태로 제공되며, 수직배수재는 부직포 등의 필터(12)로 둘러지는 통상의 합성수지 판체(11)의 배수구(13,13')에 고흡수성 섬유를 연속충진함으로써 외부작용 없이 자체적으로 간극수를 흡상하는 흡수부재(14,14')를 형성하여 되며, 수평배수재는 그 고흡수성 섬유만을 형체화하여 필터로 감싸는 구조로 제공된다. 이러한 수평배수재는 수직배수재의 상단을 연결하여 수평배수용 모래를 대신할 수 있으며 또한 그 자체로 연약지반 지표 부근에 수평방향으로 매설됨으로써 수직배수재 설치전 1차적 개량을 위한 수평배수에 사용될 수 있다. 즉, 고흡수성 섬유의 고흡수기능을 이용함으로써 재하중 성토나 수평배수용 모래의 사용을 배제할 수 있는 것이다. 따라서 공사비를 획기적으로 줄이는 동시에 공기를 단축할 수 있으며, 특히 성토재와 모래의 사용으로 인한 환경파괴를 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Description

연약지반 개량용 배수재{DRAINGER FOR IMPROVING WEAK FOUNDATION}

본 발명은 함수비가 높은 연약지반의 강도를 증대시키기 위해 지반 내의 과잉 간극수를 흡수 및 지표상으로 배수하도록 지중에 타입 매설되는 배수재에 관한 것으로서, 특히 재하중 성토나 수평배수용 모래 없이 자체의 고흡수기능으로 간극수만을 흡상하여 배수하는 연약지반 개량용 배수재에 관한 것이다.

매립지나 저습지와 같은 연약지반을 개량하기 위한 배수공법으로는 페이퍼 드레인(paper drain), 샌드 드레인(sand drain), 팩 드레인(pack drain) 등이 있다. 이들 공법은 배수재를 지중에 수직으로 타입하고, 지표상에 재하중 성토를 함으로써 그 재하중 성토의 수직하중에 의해 지중의 과잉 간극수가 배수재 내로 유입되게 하여 그 배수재를 따라 지표 위로 상승되게 하고, 지표상에서 집수정 또는 배수로 위치까지는 수평배수용 모래를 포설하여 그 배수재를 따라 지표 위로 상승된 간극수를 수평배수하는 것이다.

연약지반 개량을 위해 사용되고 있는 종래의 일반적인 배수재는 도 1a 및 1b에 보인 바와 같이 일정폭으로 연속압출되는 합성수지 판체(1)의 양면에 폭 방향으로 일정간격을 두고 배치되면서 길이방향으로 연속형성된 다수의 배수구(2)를 가지고 있고 그 판체(1)의 양면이 부직포와 같은 투수성이 양호한 필터(3)로 둘러진 구조로 되어 있다.

이러한 종래의 일반적인 배수재를 연약지반 내에 수직으로 타입하여 매설하여주고 그 위에 재하중 성토를 하면, 재하중 성토의 수직하중에 의해 지반 내의 과잉 간극수가 필터를 통해 소산되어 배수구들에 집수된 후 각 배수구를 따라 지표 상부로 상승되는 것이다. 한편, 지표 상부에는 상승된 간극수를 집수정이나 배수로측으로 안내하기 위하여 수평배수용 모래를 포설하도록 되어 있다.

한편, 본 발명자는 본원에 앞서 선출원하여 등록받은 실용신안공보 공고번호 94-6419호를 통하여, 통상의 배수재 판체의 배수구 사이에 통수로를 형성하여 배수기능을 강화한 바 있다. 즉, 배수재의 수직 타입 도중 또는 그 설치 사용상태에서 필터가 부분적으로 손상되어 배수구의 한 부분이 막힌 경우에 그 막힌 배수구 아래부분의 배수기능이 정지되는 문제를 상기 통수로에 의해 연결된 인접한 배수구로 유도하는 구조로 해결함으로써 그 배수기능을 한층 강화하는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 일반적인 배수재나 선출원에 의한 개량 배수재는 다수의 배수구 자체에서 간극수를 흡수 및 상승시키는 작용을 하지 못하여 그 흡수 및 상승을 위해서 지반 상부에서 수직하중을 작용시키기 위한 재하중 성토를 하여야 했으므로 시공상 번거럽고 인력과 시간이 많이 소요되는 문제점을 가지고 있. 뿐만 아니라, 지표 상부로 상승된 간극수를 집수정이나 배수로로 수평배수하기 위해서는 별도의 수평배수용 모래를 포설하였으므로 그 작업이 더욱 번거럽고 비용이 많이 듦은 물론, 모래의 사용으로 환경이 파괴되는 문제점도 지적되고 있다.

한편, 수직배수재를 타입 매설하는데 사용되는 타입기를 연약지반 위에 설치하여야 하는데, 함수량이 너무 많은 경우에 그 타입기를 이송 및 설치하기가 용이하지 않음은 물론 수직배수재의 타입이 어렵다. 따라서 이 경우에는 1차적으로 지표부분의 강도를 높여주는 별도의 작업을 시행하여야 하므로 그 작업 또한 번거럽고 배수공사가 지연되는 문제가 있는 것이다.

본 발명의 주 목적은 재하중 성토에 의한 수직하중을 작용시키지 아니하여도 자체적으로 지반 내의 과잉 간극수를 용이하게 흡상할 수 있는 고흡수기능을 보유하는 연약지반 개량용 배수재를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 재하중 성토에 의한 수직하중을 작용시키지 아니하여도 자체적으로 지반 내의 과잉 간극수를 용이하게 흡상할 수 있는 고기능 흡수기능과 함께 수평배수기능을 보유케 함으로써 별도의 수평배수용 모래의 사용도 배제할 수 있으며, 특히 함수량이 많은 연약지반을 1차적으로 의 지표부근의 강도를 높이기 위해 1차적으로 높는 연약지반 개량용 배수재를 제공하려는 것이다.

도 1a 및 1b는 종래에 사용되고 있는 연약지반 개량용 수직배수재를 부분 절단하여 보인 사시도와 그 횡단면도.

도 2a 및 2b는 본 발명의 첫 번째 실시예에 의한 수직배수재를 도시한 부분 절제 사시도와 그 횡단면도.

도 3은 본 발명의 두 번째 실시예에 의한 수평배수재를 도시한 부분 절제 사시도.

도 4는 본 발명의 세 번째 실시예에 의한 다른 형태의 수평배수재를 도시한 부분 절제 사시도.

도 5는 본 발명의 실시예들에 의한 수직배수재와 수평배수재를 사용한 수직배수 모형도.

도 6은 본 발명의 세 번째 실시예에 의한 수직배수재를 사용한 수평배수 모형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 수직배수재 11 : 판체

12,22,33,34,35 : 필터 13,13' : 배수구

14,14',21,31,32 : 흡수부재 20,30 : 수평배수재

상기한 첫 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 통상의 배수재 판체의 배수구에 고흡수성 섬유를 연속적으로 충진한 후 그 판체 주위에 부직포와 같은 투수성이 양호한 필터를 씌워서 되는 수직배수재를 구성하였다.

여기서 고흡수성 섬유는 예컨대 폴리아크릴계나 폴리비닐알코올계의 합성섬유를 단독으로 또는 거기에 면(綿)이나 울(wool) 등을 혼방한 섬유를 사용할 수 있다. 이러한 고흡수성 섬유는 배수재 판체의 배수구에 충진된 상태에서 자체의 미세한 섬유 올과 올 사이에 작용하는 삼투압으로 지반 내의 과잉 간극수를 흡수하는 동시에 흡수된 간극수를 그 섬유 올과 올 사이의 모세관 현상에 의해 상승시키는고흡수기능을 보유하게 된다. 따라서 고흡수성 섬유 자체가 보유하는 고흡수기능으로 지반 내의 과잉 간극수를 용이하게 흡상하므로 지반 상부에 재하중 성토를 하지 않아도 되는 것이다. 또한 고흡수성 섬유는 그 길이방향을 따라 흡수된 간극수를 흡상(이동)시키는 모세관 현상을 이용하여 수직배수된 간극수의 수평배수가 가능할 것이다.

이에 따라 본 발명은 상기 두 번째 목적을 달성하기 위하여 상기와 같은 고흡수성 섬유를 일정한 폭과 두께를 가지면서 연속한 형상으로 형체화하여 그 주위를 부직포와 같은 투수성이 양호한 필터로 감싸거나 또는 그 일정한 폭과 두께를 가지면서 연속한 형상으로 형체화된 고흡수성 섬유와 함께 연속한 같은 폭으로 연속한 수지제 수세미를 맞댄 채로 또는 그 사이에 필터를 개재한 상태로 그 양측의 외측면 주위를 동일한 필터로 봉착함으로써 일정한 폭과 두께로 연속하게 형체화된 수평배수재를 구성하였다.

이러한 수평배수재는 지중에 수평방향으로 매설됨으로써 지반내의 과잉 간극수를 직접 흡수 및 수평배수하는 기능을 보유하여 수직배수재의 설치에 앞서 1차적으로 깊이 1~2m 이내의 연약지반 지표부근의 지반강도를 높이는데 유용하게 쓰일 수 있다. 또한 그 수평배수재는 상기 수직배수재 상단에 직접 수평방향으로 연결되어 그 수직배수재에 의해 지표상으로 수직배수된 간극수를 집수정이나 배수로측으로 안내하기 위한 수평배수용 모래 대신 사용될 수 있으며, 그리하여 별도의 수평배수용 모래의 사용도 배제할 수 있는 것이다.

이와같은 본 발명에 따른 배수재의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면중 도 2a 및 2b는 본 발명의 첫 번째 실시예에 의한 수직배수재(10)를 도시한 것으로, 통상과 같이 일정한 폭으로 연속 압출성형되는 합성수지 판체(11)와 이 판체(11)의 양면에 씌워진 부직포 등의 필터(12)로 이루어지고, 판체(11)의 양면에 폭방향으로는 일정간격을 두고 배치되며 길이방향으로는 연속하게 형성된 다수의 배수구(13,13')를 가지고 있으며, 본 발명에 따라 다수의 배수구(13,13')에 미세한 고흡수성 섬유가 연속충진되어 되는 흡수부재(14,14')를 구비하여 된다.

흡수부재(14,14')를 구성하는 미세한 고흡수성 섬유는 주지한 바와 같이 폴리아크릴계나 폴리비닐알코올계의 합성섬유를 단독으로 사용하거나 또는 그 합성섬유에 면(綿)이나 울(wool) 등을 혼방한 섬유를 사용할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 수직배수재(10)의 판체(11)는 전술한 바 있는 본 발명자의 선출원에 의하여 개량된 바와 같이 인접한 배수구(13,13') 사이에 통수로가 형성되는 것을 배제하지 않으며, 또한 선출원에서 제시된 바와 같은 다양한 형태의 판체로 대체될 수 있다.

도 3은 본 발명의 두 번째 실시예에 의한 수평배수재(20)를 도시한 것으로, 미세한 고흡수성 섬유(폴리아크릴계나 폴리비닐알코올계의 합성섬유를 단독으로 사용하거나 또는 그 합성섬유에 면이나 울 등을 혼방한 섬유)를 일정한 폭과 두께로 연속한 흡수부재(21)로 형체화한 후, 그 흡수부재(21) 주위를 부직포 등의 필터(22)를 씌워서 구성한 것이다.

두 번째 실시예에 의한 수평배수재(20)의 흡수부재(21)는 전술한 바와 같이 미세한 고흡성 섬유의 올과 올에서 작용하는 삼투압으로 지반 내의 과잉 간극수를 흡수하는 동시에 그 올과 올 사이의 모세관 작용을 통해 그 흡수된 간극수를 길이방향으로 이송안내하게 되므로 기존 수직배수재(도 1a 및 1b)나 본 발명의 첫 번째 실시예에 의한 수직배수재(도 2a 및 2b)와 함께 수평배수용 모래 대신 사용될 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 세 번째 실시예에 의한 더 바람직한 형태의 수평배수재(30)를 도시한 것이다. 이는 수지제 수세미를 일정한 폭과 두께로 연속하게 가공하여 되는 제1흡수부재(31)와, 이 제1흡수부재(31)와 동일한 폭으로 연속하게 미세한 고흡수성 섬유(폴리아크릴계나 폴리비닐알코올계의 합성섬유를 단독으로 사용하거나 또는 그 합성섬유에 면이나 울 등을 혼방한 섬유)를 형체화한 제2흡수부재(32)를 구비하여 되는 것으로, 그 제1 및 제2흡수부재(31,32)를 맞대어 그 사이와 제1 및 제2흡수부재(21,22) 각각의 외측면을 감싸도록 봉착된 부직포 등의 필터(33,34,35)로 구성한 것이다. 여기서 제1흡수부재(31)와 제2흡수부재(32) 사이에 개재된 필터(33)는 제거하여도 무방하다.

이와같은 세 번째 실시예에 의한 수평배수재(30)에 있어서의 제1흡수부재(31)는 제2흡수부재(32)보다는 다소 성능이 떨어지나 지반 내의 과잉 간극수를 대량으로 빠르게 흡수 및 배수하는 한편, 그 제1흡수부재(31)에서 배수할 수 없는 미량의 간극수까지도 남김없이 흡수 및 배수하도록 배려된 것이다.

이하, 상기와 같이 실시된 수직배수재(10)와 수평배수재(20 또는 30)를 이용한 수직배수와 수평배수를 위한 각각의 모형도가 도시된 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.

수직배수에 있어서는, 도 5에 보인 바와 같이 먼저 연약지반(40)의 개량할 위치에서 떨어진 곳에 그 배수량을 감안한 충분한 깊이로 집수정(41,41')을 마련해 놓고, 거기에 수중펌프(42,42') 또는 일반펌프를 설치하여 놓는다. 그런 다음 연약지반(40) 내에는 통상적인 방법으로 여러개의 수직배수재(10)를 일정간격을 띄워서 수직으로 타입 매설하되, 수직배수재(10) 각각의 상단부를 지표 상부로 약간 돌출시킨다. 그리고 지표에 돌출된 수직배수재(10)의 상단부에는 수평배수재(20)을 연결하여 그 양단부를 도면에 나타난 바와 같이 연약지반(40)의 개량위치에서 떨어진 곳에 마련된 집수정(41,41')까지 포설한다. 그러면 수직으로 타입 매설된 수직배수재(10)들은 전술한 각 배수구(13,13')에 연속충진된 고흡수성 섬유로 된 흡수부재(14,14')의 자체적인 고흡수기능으로 도면에 화살표로 나타낸 바와 같이 연약지반(40) 내에 있는 과잉 간극수를 흡상하게 된다. 수직배수재(10)들에 의해 흡상된 간극수는 그 상단부와 연결된 수평배수재(20 또는 30)에 있는 흡수부재(21)로 흡수된 후 그 흡수부재(21)를 따라서 수평방향으로 안내되어 그 양단부에 이르게 되고 그 양단부가 위치한 집수정(41,41')에 집수된다. 집수정(41,41')에 집수된 간극수는 일반펌프나 또는 도시한 바와 같은 수중펌프(42,42')를 이용하여 외부로 배출하면 된다.

이와같은 수직배수 모형도에 있어서는 지표상에서의 수평배수를 위해 도 3에 도시된 바와 같은 고흡수성 섬유의 흡수부재(21)만을 가지는 수평배수재(20)를 사용한 것이나, 도 5에 도시된 바와 같은 제1 및 제2흡수부재(31,32)를 갖는 수평배수재(30)로 대체하여도 무방하다.

다음, 수평배수에 있어서는, 도 6에 보인 바와 같이, 연약지반(50)의 개량한 위치에서 떨어진 곳에 개거형 배수로(51,51')를 형성하고, 연약지반(50) 내에는 수평배수재(30)를 도면과 같이 수평방향으로 매설하되 그 양단부를 지표 위로 돌출시키고 배수로(51,51')를 향하도록 포설하여 준다.

이와같은 수평배수의 모형도에 있어서는 연약지반(50) 내에 매설된 수평배수재(30)를 구성하는 제1 및 제2흡수부재(31,32) 자체의 흡수 및 배수기능으로 도면에 화살표로 나타낸 바와 같이 과잉 간극수를 흡수하여 배수로(51,51')로 배수하게 되는데, 그 초기에는 수지제 수세미의 제1흡수부재(31)에 의하여 대량의 간극수가 신속하게 흡수 및 배수되며, 이러한 배수가 어느정도 진행되어 연약지반(50)에 남은 간극수가 적어서 제1흡수부재(31)가 기능을 제대로 발휘하는 못할 때에는 제2흡수부재(32)의 고흡수기능에 의해 그 미량의 간극수가 남겨짐 없이 용이하게 배수되는 것이다. 따라서 이러한 수평배수 모형도는 함수량이 너무 많아서 수직배수재를 타입 매설하기가 용이하지 않을 때 깊이 1~2m의 지표부근에 대하여 1차적으로 신속하게 개량하는데 적합한 것이다. 물론 본 수평배수 모형도에 있어서 제1 및 제2흡수부재(31,32)를 구비한 수평배수재(30) 대신 도 3에 도시된 바와 같은 미세한 고흡수성 섬유만의 흡수부재(21)를 구비한 수평배수재(20)를 사용하여도 가능한 것이다.

한편, 도면으로 예시하지는 않았으나, 수평배수재(20,30)는 종래의 일반적인수직배수재(도1)나 본 발명자의 선출원에 의한 개량 수직배수재와도 도 5과 같이 수평배수용 모래 대신 설치사용가능함은 물론이며, 또한 그 자체로도 수직배수재와 마찬가지로 수직으로 타입 매설하는 수직배수 모형도에도 직접 사용될 수 있는 것이다.

이상의 실시예들을 통해 설명된 바와 같이 본 발명은 고흡수성 섬유로 되는 흡수부재를 기존 수직배수재 판체의 배수구에 충진하거나 또는 그 자체로 형체화된 배수재를 구현함으로써 외부의 작용없이도 지반내의 과잉 간극수를 직접 흡상하고 수평배수하는 고흡수기능을 부여하는 것이다.

따라서 연약지반 개량시 배수재를 수직으로 타입 매설한 후 수직하중을 작용시키기 위한 재하중 성토나 수평배수용 모래의 사용을 배제할 수 있어, 성토재와 모래의 재료비 및 인건비를 획기적으로 절감하는 동시에 공기를 단축할 수 있으며, 뿐만 아니라 성토재와 모래의 사용으로 인한 환경파괴를 방지할 수 있는 효과가 제공된다.

Claims (6)

1. 길이방향으로 연속한 하나 또는 그 이상의 오목한 배수구를 가지는 판체와, 이 판체의 배수구에 연속충되어 지반 내의 간극수를 흡수하여 그 길이방향으로 이송하는 고흡수성 섬유와, 이 고흡수성 섬유에 흡수되는 간극수를 투과시키고 이물질을 차단하도록 판체 주위를 감싸는 투수성 필터를 포함하여 되는 연약지반 개량용 배수재.
2. 제1항에 있어서, 상기 고흡수성 섬유가 폴리아크릴계나 폴리비닐알코올계의 합성섬유를 단독으로 또는 거기에 면이나 울 등을 혼방하여 된 것을 특징으로 하는 연약지반 개량용 배수재.
3. 지반내의 과잉 간극수를 흡수 및 이송하도록 고흡수성 섬유를 일정한 폭과 두께로 연속하게 형체화한 흡수부재와, 이 흡수부재에 흡수되는 간극수를 투과시키고 이물질을 차단하도록 그 주위를 감싸는 투수성 필터를 포함하여 되는 연약지반 개량용 배수재.
4. 지반내의 과잉 간극수를 흡수 및 이송하는 수지제 수세미를 일정한 폭과 두께로 연속하게 가공하여 되는 제1흡수부재와 이 제1흡수부재의 일측면에 대응하여 고흡수성 섬유를 형체화한 제2흡수부재 그리고 그 제1 및 제2흡수부재에 흡수되는간극수를 투과시키고 이물질을 차단하도록 그들의 각 외측면을 감싸도록 봉착된 투수성 필터를 포함하여 되는 연약지반 개량용 배수재.
5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2흡수부재 사이에 개재되어 간극수를 투과시키는 투수성 필터가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 연약지반 개량용 배수재.
6. 지반에 수직으로 타입 매설되어 지반 내의 과잉 간극수를 흡상하도록 그 타입되는 수직방향으로 연속충진된 고흡수성 섬유를 가지는 수직배수재와, 이 수직배수재의 상단에 수평방향으로 연결되어 그 흡상된 간극수를 이송 배수하도록 그 수평방향으로 연속충진된 수평배수재를 포함하는 연약지반 개량용 배수재.