KR100857922B1 - 불필요한 단면 축소를 통해 모래 절감을 이룰 수 있는 도로성토용 샌드 매트 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연약 점토 지반 상에 성토를 통한 도로 축조시 성토 재하 하중에 의한 침하 방지 기능을 제공함과 더불어 연약지반의 압밀을 촉진시키기 위한 드레인 작업시 드레인 장비의 진입을 원할 하게 도모하기 위한 기능을 제공하기 위해 성토 과정에서 최초로 연약 점토 지반 상에 포설시키게 되는 샌드 매트의 불필요한 단면 축소를 이루어 고가의 모래 사용량 절감에 의한 시공비의 대폭적인 절감을 도모할 수 있도록 하고, 실 사용시 침하량이 달리 나타나는 성토 중앙부와 사면부 하부에 위치하는 샌드 매트부의 내용물 입자 크기와 형태를 달리하여 효과적인 지지력 도모와 더불어 배수 능력의 장애 요인을 배제시킨 불필요한 단면 축소를 통해 모래 절감을 이룰 수 있는 도로 성토용 샌드 매트 시공방법에 관한 것이다.

특히, 연약 점토 지반 상에 일정 높이 만큼 성토를 이루어 축조되는 도로의 침하 방지 기능을 제공하기 위한 목적으로 연약 점토 지반과 성토층 사이에 포설되는 샌드 매트의 시공방법에 있어서,

성토 중앙부위 하부에 위치하는 중앙 샌드 매트부는 내용물을 작은 입자의 모래(0.25~0.5mm)로 형성하되, 수평 상태를 이루도록 일정 두께로 포설하고,

성토 사면부 하부에 위치하는 가장자리 샌드 매트부는 내용물을 굵은 입자의 모래알(1mm~2mm)로 형성하되, 가장 자리로 갈수록 상면이 낮아지게 포설함을 특징으로 한다.

중앙 샌드 매트부,가장자리 샌드 매트부,작은 입자의 모래

Description

불필요한 단면 축소를 통해 모래 절감을 이룰 수 있는 도로 성토용 샌드 매트 시공방법{A sand mat execution method according to the cause that can make sand reduction through unnecessary section reduction for impeachment}

도 1은 본 발명인 불필요한 단면 축소를 통해 모래 절감을 이룰 수 있는 도로 성토용 샌드 매트 시공방법을 도시한 단면도,

도 2는 본 발명인 불필요한 단면 축소를 통해 모래 절감을 이룰 수 있는 도로 성토용 샌드 매트 시공방법의 구체적인 시공 예를 나타내기 위해 도시한 단면도,

도 3a,도 3b는 본 발명인 불필요한 단면 축소를 통해 모래 절감을 이룰 수 있는 도로 성토용 샌드 매트 시공방법을 이용하여 시공된 도로 성토의 침하 상태를 도시한 개략 단면도,

도 4는 본 발명인 불필요한 단면 축소를 통해 모래 절감을 이룰 수 있는 도로 성토용 샌드 매트 시공방법을 이용하여 시공된 도로 성토의 모래 절감 비용 산출을 위해 수치를 도시한 단면도,

도 5a는 종래의 도로 성토용 샌드 매트 시공방법을 도시한 단면도,

도 5b는 종래의 도로 성토용 샌드 매트 시공방법을 이용하여 시공된 도로 성토의 침하 상태를 도시한 개략 단면도,

도 6a는 종래의 또 다른 도로 성토용 샌드 매트 시공방법을 도시한 단면도,

도 6b는 종래의 또 다른 도로 성토용 샌드 매트 시공방법을 이용하여 시공된 도로 성토의 침하 상태를 도시한 개략 단면도.

<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>

c : 성토 중앙부 s : 성토 사면부(s)

1 : 연약 지반 2: 샌드 매트

4 : 성토 6 : 포장층

8 : 도로 10 : 보정침하토

100 : 샌드 매트 100a: 중앙 샌드 매트부

100b : 가장자리 샌드 매트부 102 : 작은 입자의 모래

104 : 굵은 입자의 모래알

본 발명은 불필요한 단면 축소를 통해 모래 절감을 이룰 수 있는 도로 성토용 샌드 매트 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연약 점토 지반 상에 성토를 이루어 시공되는 도로의 침하 방지 기능을 제공함과 더불어 연약지반의 압밀을 촉진시키기 위한 드레인 작업시 드레인 장비의 진입을 원할 하게 도모하기 위한 기능을 제공하기 위해 성토 과정에서 최초로 연약 점토 지반 상에 포설시키게 되는 샌드 매트부의 불필요한 단면 축소를 이루어 고가의 모래 사용량 절감에 의한 시공 비의 대폭적인 절감을 도모할 수 있도록 하고, 실 사용시 침하량이 달리 나타나는 성토 중앙부와 사면부 하부에 위치하는 샌드 매트부의 내용물 입자 크기와 형태를 달리하여 효과적인 지지력 도모와 더불어 배수 능력의 장애 요인을 배제시킨 불필요한 단면 축소를 통해 모래 절감을 이룰 수 있는 도로 성토용 샌드 매트 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반이란 점토나 실트와 같은 미세한 입자의 흙이나 간극이 큰 유기질토, 또는 이탄토, 느슨한 모래 등으로 이루어진 토층으로 구성되어 있으며, 지하수위가 높고, 제체 및 구조물의 안정과 침하 문제를 발생시키는 지반을 말한다.

이러한 연약지반에 토목 건축공사가 실시될 때에 원 지반을 그대로 이용하면 구조물 등에 안정상의 문제가 발생할 수 있다.

이와 같은 경우에 지반에 공학적 성질을 개선하여 그 안정성을 증대시키는 것을 지반개량이라고 한다.

일반적으로 연약지반 개량공법의 목적은 크게 다음의 네 가지로 나눈다.

(1) 강도특성의 개선 : 지반의 강도라는 것은 지반의 파괴에 대한 저항성이다. 지반의 파괴에 대한 저항성은 흙의 전단 강도에 의존하고 있다.

(2) 변형 특성의 개선 : 지반의 변형은 흙의 체적변화와 형상변화로 구분된다. 이와 같은 특성을 개선하기 위해서 압축성을 저하시키거나 전단 변형계수를 증대시킨다.

(3) 지수성의 개선 : 공사 중 또는 공사 완료 후에 토층수가 이동하면 유효 응력의 변화에 의해서 여러 가지 문제가 생기는데, 이 문제는 지반의 지수성 개선에 의해서 방지될 수 있다.

(4) 동적 특성의 개선 : 느슨한 사질토의 지반에서는 지진이나 지반의 동적 거동에 의해서 간극수압이 상승하여 유효 응력 감소에 의한 액상화 현상이 일어날 수 있다. 액상화 방지를 위해서는 액상화 저항을 증대시켜야 한다. 액상화 저항은 지반을 구성하는 흙의 밀도, 입도 분포, 골격구조, 포화도, 초기 유효 응력에 관련되기 때문에 액상화에 대한 저항을 증대시키기 위해서는 과잉간극수압의 신속한 소산, 주변에서의 과잉간극 수압의 공급차단, 지진 시의 전단변형을 감소하는 방법이 있다.

연약지반 개량공사 필요 유무의 판단은 구조물의 기능, 기초형식, 공기 등을 고려하여 종합적인 판단을 한 후 결정하여야 한다.

연약지반 개량공법의 종류에는 외국에서 도입되어 우리나라에서도 많은 시공경험을 보유하고 있는 프리로딩 공법, 연직배수 공법, 샌드 컴팩션파일(SCP) 공법 등과 최근 들어 그 사용빈도가 증가하고 있는 동압밀 공법 및 특수한 목적에서 사용되며 최근 국내에 도입되기 시작한 진공압밀공법 등 다양한 공법들이 있다.

연약지반 개량공법의 선정은 대책의 목적, 대상 지반의 성질, 공기, 주변의 영향 등을 고려한 공법을 선정하여 소기의 목적을 달성할 수 있는지 비교 검토한 후에 최종적으로 경제적인 관점에서 최적공법을 선택한다.

(1) 공법 선정시의 유의사항 : 연약지반 대책은 안전하고 경제적인 도로 구조물을 만들기 위해서 수립된다.

지반개량은 반드시 하나의 원리에 입각하여 존재하는 것이 아니라 복수의 원리에 의해 혼합병행공법으로 적용하는 경우가 많다.

그러므로 지반개량공법의 선정에 있어서는 개량의 목적을 명확히 하여야 하며, 대상토 지반의 성질, 하중조건, 시공여건, 공사기간, 주변 자연환경과 주변에 미치는 영향 등 제 조건을 감안하여 개량목표와 원활한 시공, 경제성을 고려한 적합한 공법을 수립하여야 한다.

(2) 도로와 연약지반의 특성 : 연약지반상에 도로를 축조할 때에는 도로의 종류, 규모 등을 확정하여 공학적 의미의 연약지반 여부를 판단해야 한다. 이는 지반조사, 현장조사, 그리고, 실내시험 결과로부터 대상 도로 구조물에 대한 허용지지력 및 허용 침하량을 계산하여 비교 검토함으로써 가능하다. 연약지반의 특성은 먼저, 구조물 조건과의 조합으로 대책공법 실시의 유무를 판단하기 위해서 원 지반 조건에서의 설계 검토가 필요하다.

대책이 필요하다고 판단이 될 경우에는 대책공법의 선정이 필요하다. 따라서, 이에 따른 각각의 대책공법은 지반의 조건에 맞는 대책공법을 선정해야 한다.

(3) 연약지반 대책의 목적 : 설계검토 결과 원지반에 대해서 무엇이 문제가 되는지, 대책의 목적과 대책의 정도 등을 명확히 할 필요가 있다.

(4) 공기나 환경의 제약 : 공기는 공법의 선정 폭을 좌우하는 요인이 된다. 예를 들어, 프리로딩 공법의 경우는 개량비도 타 공법에 비해 비교적 저렴하고, 시공기술에 있어서도 비교적 용이하나 소정의 개량 효과를 얻기 위해서는 장시간이 소요되므로 장시간의 공기가 허락되는 두꺼운 점토층에서는 효과적이다. 공기의 제 약이 엄격한 경우에는 연직 배수보다는 치환율이 높은 샌드 컴팩션 파일이나 수주일 내에 효과를 얻을 수 있는 심층 혼합처리 공법을 선정하는 것도 가능하다.

최근의 건설공사에서는 환경에 대한 배려가 큰 문제가 되고 있다.

따라서, 인접하는 기존 구조물에 대해 영향을 주지 않아야 하는데, 원 지반을 강제적으로 배제하는 다짐 공법이나 생석회 말뚝 공법의 타설 방향 등은 인접한 기존 구조물에 변형을 가져올 수 있고, 압밀에 의한 인접 구조물의 잔류 침하 영향을 고려해야 한다. 그리고 약액주입 공법에 의한 지하수 오염의 문제도 고려해야 한다.

대책공법의 결정에는 풍부한 지식과 경험이 필요로 하고, 지반조건, 도로조건, 시공조건 등을 고려하여 선정하여야 하며, 단독공법으로 처리되는 경우도 있으나 대부분 두 가지 이상의 공법을 혼용하는 경우가 일반적이다.

(1) 재하 중 공법(프리로딩, 진공압) + 연직배수 공법(샌드드레인, 팩드레인, 페이퍼드레인, 메나드 드레인, 쇄석드레인)

(2) 재하 중 공법+압성토

(3) 연직배수 공법+모래다짐말뚝(SCP) 공법

(4) 샌드매트+(1)

(5) 샌드매트+토목섬유(Geotextile)+(1)

(6) 샌드매트+토목섬유+(2)

(7) 샌드매트+토목섬유+(3)

(8) 연직배수공법+혼합처리공법

(9) 기타

여기서 상기 샌드매트 깔기공은 연약지반 상에 샌드 매트(sand mat)를 부설하는 것으로 연약지반의 압밀로 인해 배출되는 물의 원활한 배수를 위한 상부 배수층의 역할과 압성토 내로 지하수가 상승하는 것을 차단하는 지하 배수층의 역할 및 시공 장비의 주행성(trafficability)을 확보하기 위한 지지층 역할 등의 목적으로 부설된다.

참고로 이러한 샌드 매트의 두께 산정은 장비 주행성 및 배수 기능과 같은 두 가지 조건을 고려하여 결정되는데, 장비 주행성에 대한 샌드 매트 두께 산정은 대상지반이 연약 점토지반인 경우에는 비배수 전단 강도가 장비의 주행성을 결정하는 주요인 자가 된다.

따라서 대상 연약지반의 비배수 전단 강도가 주어지면 이를 사용하여 설계시 지반의 허용지지력 값을 산정할 수 있고, 이로부터 장비의 주행성을 고려한 샌드 매트의 두께를 결정할 수 있다.

그리고, 배수기능에 대한 샌드 매트의 두께 산정은 연약지반 상부에 부설되는 샌드매트는 연약지반이 압밀침하를 하면서 배출되는 간극수에 대한 수평배수로 역할을 수행할 수 있어야 한다.

따라서 연약층이 두꺼운 경우, 흙쌓기 폭이 넓은 경우, 압밀로 인한 물의 배출이 많은 경우 등에는 배수로의 역할을 적절히 수행하기 위하여 충분한 샌드 매트 두께가 요구된다.

이러한 샌드 매트의 시공에 있어서는 준비배수를 충분히 하여 시공에 따른 기초지반의 흐트러짐을 적게 하고, 점토 등이 섞여 들어가 배수효과에 지장을 주는 일이 없도록 계획한다.

또 샌드 매트의 재료는 세립화하지 않는 재료를 선정할 필요가 있다.

흙쌓기 범위가 넓을 경우 양측면을 먼저 하고 지표면의 상황 및 연약 정도에 따라 시공방법을 고려하며, 편압 등을 소홀히 하여 불균일한 부설두께가 되지 않도록 해야 한다.

지하 배수공의 배치에는 제체 종단 방향 또는 횡단 방향으로 설치하지만, 종단 방향으로 설치할 경우는 통수거리를 짧게 하는 것이 유리하다.

지하 배수공은 샌드 매트 안에 설치하여 배수공 내에 점토 등의 세립분이 침입하여 배수 효과를 저하하는 일이 없도록 유의할 필요가 있다.

특히 배수량이 많은 경우는 지하 배수공의 추가나 유공관을 사용하는 것이 바람직하다.

그리, 상기 연직배수공법은 샌드 매트 하부에 드레인재를 타설하여 배수를 촉진시키는 연약지반 개량공법의 일종으로, 연약한 점성토 지반 내에 인공적으로 연직 드레인을 다수 설치하여 배수거리를 단축시킴으로써 압밀을 촉진시키는 공법으로 버티컬드레인공법이라고도 한다.

또한 표면수평배수공법은 연약지반의 두께가 작은 경우 연직배수공법을 적용하지 않고 샌드 매트에 의해 점토층의 압밀수를 수평으로 배수시키는 공법이다.

상기 연직배수공법 및 수평배수공법을 이용하여 점토지반을 개량하고 성토를 하는 경우 성토 중앙부는 배모양과 같이 오목하게 중앙부가 침하량이 증가되므로 자연적인 배수가 어렵다.

또한, 연약 점토지반 상부에 바로 설치되는 샌드 매트는 하부지반이 연약한 경우 원 지반으로 많은 양이 함몰됨으로 드레인 타설기계 및 기타시공기계의 중량을 버틸 수 있는 접지압이 부족하여 시공기계가 자주 전도된다.

또한, 점토지반도 크게 교란된다. 이로 인해 시공기계의 전도위험에 의한 시공지연과 지반교란 영역 내 원지반의 투수 계수 감소에 의해 배수 효과가 줄어들게 되고 배수시간이 길어서 개량효과가 저하된다.

더나아가 성토재하시 원래의 점토지반 하부로 샌드 매트가 함몰되어 외측으로 배수가 불가능하다.

따라서 배수영역을 촉진시키기 위해서 연직배수재와 샌드 매트가 서로 중첩되게 설치해야 하고 연직배수재가 없는 경우는 침하토가 점토지반보다 투수계수가 큰 것을 선택하는 것이 중요하다.

시공 방법에 따라 주로 점토층 내부의 배수기능 역할을 위해 기둥 모양의 모래말뚝을 설치해 배수거리를 짧게 하는 연직배수공법계통인 샌드드레인 공법(sand drain method), 팩드레인 공법(pack drain method), 플라스틱(페이퍼) 드레인 공법

(plastic drain method),쇄석말뚝(gravel drain method)등이 있다.

또한, 압입 다짐 기계에 의해 케이싱매부에 재료를 관입하여 인발과 압축에 의해 다짐말뚝을 형성하여 모래 및 쇄석 말뚝의 지지력과 배수를 동시에 도모하는 다짐말뚝계통인 샌드컴팩션공법(sand compaction methd), 쇄석다짐공법(gravel compaction method)등으로 구분된다.

그리고 연직배수공법중 플라스틱 드레인공법은 모래 대신 특수가공된 플라스틱재나 이들의 복합재인 카드보드(card-board)를 땅속에 박아압밀을 촉진시키는 공법이다.

플라스틱 드레인공법은 샌드 드레인공법에 비하여 시공이 간편하면서 속도가 빠르고, 관입시 점토지반내부의 교란이 적고 , 드레인 단면이 깊이 방향으로 일정하여 확실한 시공이 가능하고, 배수 효과가 좋으며, 공사비가 저렴하다는 장점이 있다.

샌드(자갈) 드레인공법과 샌드(자갈)컴팩션 공법은 최근 시공기계의 발달로 육상 및 해상 공사에서 확실한 압밀 및 다짐효과를 가져오므로 널리 시용되고 있고 비교적 고가이다.

최근 연안지역의 과도한 해사 채취로 인하여 해안 생태계의 불균형을 초래하고 어획고가 감소하여 어민들의 민원이 많이 증가하고 있다.

따라서 건설재료용 골재를 지속적으로 공급하기 위해 배타적 경계 수역의 모래자원을 적극 개발하고 있으나 깊은 수심으로 인해 양질의 해사확보도 어렵고 채취비용도 크게 증가하고 있다.

이러한 상황에 의해 연약지반 처리에 필요한 배수재의 확보는 우선적인 콘크리트 골재의 공급의 중요성에 비추어 뒤처지게 되어 연약지반 개량공사는 더욱더 어려운 시기에 직면하고 있다.

그러므로 경제적이고 효율적으로 연약지반개량을 위해 다소 입도 기준에 부적합한 재료를 사용하는 경우 배수기능을 향상시킬 수 있는 대책기술이 요구되고 있다.

이러한 연구를 위하여 잔골재 또는 Fiber Mat재료를 이용하여 실내시험에 의해 연약지반 배수재로서의 활용성을 검토하거나 준설토를 샌드 매트 대안으로 이용하여 수평배수의 기능을 유지하고자 측구를 설치하고 압밀 침하량이 큰 경우에는

배수대책의 필요성을 제시하였지만 이러한 기존의 연구들은 실험적인 유효성의 고찰로 전체적인 샌드매트의 배수와 지반 침하를 고려한 정상적인 메카니즘과 설계 및 시공기술 등이 아직 제시되지 않고 있다.

이해를 돕기 위해 종래 기술을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5a는 종래의 도로 성토용 샌드 매트 시공방법을 도시한 단면도이고, 도 5b는 종래의 도로 성토용 샌드 매트 시공방법을 이용하여 시공된 도로 성토의 침하 상태를 도시한 개략 단면도이다.

도시된 바와 같이 연약 지반(1) 상에 일정 두께로 샌드 매트(2)를 포설한 후이 샌드 매트(2)의 상부에 드레인 타설기계 및 기타시공기계를 주행 및 위치시켜 인공적으로 연직 드레인재를 타설(미도시하였음)하고, 뒤이어 이 샌드 매트(2)의 상부에 상협하광(上狹下廣)진 형태로 일정 높이만큼 성토(4)하며, 상기 성토(4) 상부에 포장층(6)을 이루어 도로(8)를 축조한다.

이와 같이 축조된 도로의 경우 도 5b에 도시된 바와 같이 성토(4)시 자체의 재하 하중 전가로 인해 일어나는 압밀 침하 현상에 의한 샌드 매트(2)의 부분 변형이 발생되게 된다.

즉, 성토(4) 자체의 재하 하중 전가가 집중적으로 일어나는 성토(4) 중앙부 위 하부에 위치한 샌드 매트(2) 부위가 상대적으로 하중 전가가 적은 성토(2)의 양측 경사부 하부에 위치한 샌드 매트(2) 부위보다 도시된 바와 같이 집중적으로 함몰 침하 되게 되는 것이다.

이에 따라 양측에 위치하게 되는 샌드 매트(2) 부위는 중앙에 위치하는 샌드 매트(2) 부위보다 상향 위치하게 되므로 초기에 의도한 수평배수로 역할을 수행할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

그리고, 상술한 바와 같이 성토(2)의 양측 경사부 하부에 위치하게 되는 샌드 매트(2) 부위는 중앙에 위치하는 샌드 매트(2) 부위에 비해 상대적으로 하중 전가가 적음에 따른 침하 정도가 약하므로 샌드 매트(2)의 두께가 중앙부위만큼 두꺼울 필요가 없음에도 불구하고 동일한 두께로 포설하므로 고가의 모래를 불필요하게 사용함에 따른 시공비 상승을 초래시키는 문제점 등이 있었다.

이에 따라 최근에는 이러한 문제 현상을 해결하기 위한 대책 기술의 개발이 속속 등장하고 있다.

이를 일 예(출원번호10-2006-0048424호)를 들어 더욱 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 6a는 상술한 종래 문제점을 해소하기 위한 대안으로 제시된 종래의 또 다른 도로 성토용 샌드 매트 시공방법을 도시한 단면도이고, 도 6b는 종래의 또 다른 도로 성토용 샌드 매트 시공방법을 이용하여 시공된 도로 성토의 침하 상태를 도시한 개략 단면도이다.

도시된 바와 같이 상협하광(上狹下廣)진 형태로 보정침하토(10)를 먼저 포설 하고, 뒤이어 상기 보정 침하토(10)의 상부에 일정 두께로 샌드 매트(2)를 포설한 후 이 샌드 매트(2)의 상부에 드레인 타설기계 및 기타시공기계를 주행 및 위치시켜 인공적으로 연직 드레인재를 타설하며, 뒤이어 일정 높이만큼 성토(4)를 하여 상기 성토(4) 상부에 포장층(6)을 이루어 도로(8)를 축조한다.

이와 같이 축조된 도로(8)는 상기 보정침하토(10)가 성토(2) 과정에서 발생하는 재하 하중을 효과적으로 대응 지지하여 성토(2) 과정에서 발생하는 침하 현상을 크게 저감 및 초기 의도한 수평 배수로 역할을 수행할 수 있는 긍정적인 작용을 하는 반면, 다음과 같은 문제점이 있었다.

이를 순서에 의거하여 구체적으로 나열 설명하면,

첫째, 침하보정토의 사용으로 인한 공수 및 자재의 증가로 인해 작업 지연과 시공비의 상승을 초래하는 문제점이 있었다.

둘째, 상술한 바와 같이 침하보정토가 상협하광(上狹下廣)진 형태로 포설됨에 따라 뒤이어 포설되는 샌드 매트 역시 상협하광(上狹下廣)진 형태로 포설되어지게 되므로 이러한 포설작업 후 실시하게 되는 드레인 타설기계 및 기타시공기계의 주행 및 안정된 설치를 이루는데 있어 장애 요인을 제공하였다.

즉, 양측으로 경사지게 형성된 샌드 매트의 상부로 드레인 타설기계 및 기타시공기계를 주행 및 정 위치시켜 연직 드레인재를 타설해 주어야 함에 따른 장비 전도 및 샌드 매트의 붕락 현상 등이 초래되었기 때문이다.

셋째, 침하보정토가 지반의 원할한 투수를 저해하는 요인을 제공하여 샌드 매트의 기능을 상실시키는 문제점이 있었다.

즉, 상기 침하보정토가 성토 과정에서의 재하 하중에 의해 샌드 매트와 혼합되는 현상이 초래되어 결과적으로 기초지반을 크게 흐트러지게 하는 현상을 초래시키게 됨에 따라 초기에 의도한 샌드 매트의 배수에 크나큰 장애현상을 초래시키기 때문이다.

넷째, 샌드 매트가 도시된 바와 같이 중앙 부위가 돌출된 형태로 포설되기 때문에 고가의 샌드 매트 포설 거리 증가에 따른 시공비 상승을 초래하는 비경제적인 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제들을 감안하여 이를 해결하고자 안출한 것으로, 그 목적은 연약 점토 지반 상에 성토를 통한 도로 축조시 성토 재하 하중에 의한 침하 방지 기능을 제공함과 더불어 연약지반의 압밀을 촉진시키기 위한 드레인 작업시 드레인 장비의 진입을 원할 하게 도모하기 위한 기능을 제공하기 위해 성토 과정에서 최초로 연약 점토 지반 상에 포설시키게 되는 샌드 매트의 불필요한 단면 축소를 이루어 고가의 모래 사용량 절감에 의한 시공비의 대폭적인 절감을 도모할 수 있도록 하고, 실 사용시 침하량이 달리 나타나는 성토 중앙부와 사면부 하부에 위치하는 샌드 매트부의 내용물 입자 크기와 형태를 달리하여 효과적인 지지력 도모와 더불어 배수 능력의 장애 요인을 배제시킨 불필요한 단면 축소를 통해 모래 절감을 이룰 수 있는 도로 성토용 샌드 매트 시공방법을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

연약 점토 지반 상에 일정 높이 만큼 성토를 이루어 축조되는 도로의 침하 방지 기능을 제공하기 위한 목적으로 연약 점토 지반과 성토층 사이에 포설되는 샌드 매트의 시공방법에 있어서,

성토 중앙부위 하부에 위치하는 중앙 샌드 매트부는 내용물을 작은 입자의 모래(0.25~0.5mm)로 형성하되, 수평 상태를 이루도록 일정 두께로 포설하고,

성토 사면부 하부에 위치하는 가장자리 샌드 매트부는 내용물을 굵은 입자의 모래알(1mm~2mm)로 형성하되, 가장 자리로 갈수록 상면이 낮아지게 포설함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구성을 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명인 불필요한 단면 축소를 통해 모래 절감을 이룰 수 있는 도로 성토용 샌드 매트 시공방법을 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명인 불필요한 단면 축소를 통해 모래 절감을 이룰 수 있는 도로 성토용 샌드 매트 시공방법의 구체적인 시공 예를 나타내기 위해 도시한 단면이다.

참고로, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자와 운영자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.

그러므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것 이다.

도시된 바와 같이 성토 중앙부위(c) 하부에 위치하는 중앙 샌드 매트부(100a)는 내용물이 작은 입자의 모래(102)로 형성되어 있되, 수평 상태를 이루도록 일정 두께로 포설되어 있고, 성토 사면부(s) 하부에 위치하는 가장자리 샌드 매트부(100b)는 내용물이 굵은 입자의 모래알(104)로 형성되어 있되, 가장 자리로 갈수록 낮아지게 포설되어 있다.

여기서, 상기 중앙 샌드 매트부(100a)는 내용물의 크기가 약 0.25mm ~ 0.5mm의 크기를 이루는 작은 입자의 모래(102)로 형성되고, 가장자리 샌드 매트부(100b)는 내용물의 크기가 약 1mm ~ 2mm의 크기를 이루는 굵은 입자의 모래알(104)로 형성되어 있다.

한편, 상기 굵은 입자의 모래알(104)로 형성되어 있되, 가장 자리로 갈수록 상면이 낮아지게 포설되는 가장자리 샌드 매트부(100b)는 샌드 매트(100) 전체의 정중앙(D)을 기준으로 양측의 중심(D/2)이 되는 부위로부터 하향지게 포설을 시작하여 가장자리 샌드 매트부(100b) 포설이 끝나는 양단부가 중앙 샌드 매트부(100a)의 포설 두께(H)의 절반 두께(H/2)가 되도록 포설되어 있다.

이와 같이 포설되는 샌드 매트(100)는 최종 성토 후 재하 하중에 의해 도 3a,도 3b에 도시된 바와 같은 상태를 이루게 된다.

즉, 성토(4) 재하 하중에 의한 응력 집중이 가해지는 성토(4) 중앙부위(c) 하부에 위치하는 중앙 샌드 매트부(100a)는 도시된 바와 같이 중앙이 다소 큰 함몰 상태를 취하는 함몰 현상이 이루어지고, 상대적으로 재하 하중에 의한 응력 집중이 적은 성토(4)의 양측 경사부 하부에 위치한 가장자리 샌드 매트부(100b)는 중앙 샌드 매트부(100a)보다는 도시된 바와 같이 함몰의 정도가 매우 적게 나타나게 된다.

이에 따라 성토(4) 후 최종적으로는 구현되는 샌드 매트(100)의 전체적인 형태는 가장자리로 갈수록 하향 경사지게 포설되어 있던 가장자리 샌드 매트부(100b)와 수평 상태를 유지토록 균일한 두께로 포설되어 있던 샌드 매트부(100a)가 수평 상태에 가까운 단면 형상을 이루게 된다.

그러므로 도로(8) 축조시 성토(4) 재하 하중에 의한 샌드 매트(100)의 침하 형상을 고려하여 불필요한 단면 축소를 통한 모래 절감을 이룰 수 있어 천연 자원의 낭비 절감과 더불어 시공비의 대폭적인 절감을 도모할 수 있게 된다.

참고로 상술한 단면 축소를 통한 모래 절감 비용을 도 4를 참조하여 개략 산출하여 보면 다음과 같다.

①총면적산출

②절감면적산출

③면적산출에 의한 모래절감비용

그리고, 최종적으로 구현되는 샌드 매트(100) 전체의 형상은 수평에 가까운 단면 형상을 이루게 되며, 샌드 매트(100)의 중앙 샌드 매트부(100a)는 내용물이 작은 입자의 모래(0.25~0.5mm:(102))로 형성되어 있고, 가장자리 샌드 매트부(100b)는 내용물이 굵은 입자의 모래알(1mm~2mm:(104))로 형성되어 있으므로 초기 의도한 수평 배수로 역할을 효과적으로 수행할 수 있게 된다.

즉, 샌드 매트(100)의 형상이 수평 배수에 용이한 형상으로 구현되도록 예측 포설함은 물론이고 배수 행정에 효과적인 모래 입자 배열을 통해 연약지반(1)의 압밀로 인해 배출되는 물의 원활한 배수를 위한 상부 배수층의 역할을 수행하게 됨과 더불어 압성토 내로 지하수가 상승하는 것을 차단하는 지하 배수층의 역할을 효과적으로 수행할 수 있게 된다.

또한, 상술한 바와 같이 샌드 매트(100)의 중앙에 위치하게 되는 중앙 샌드 매트부(100a)는 수평상태를 유지토록 일정두께를 취하고 있되, 내용물이 작은 입자의 모래(0.25~0.5mm:(102))로 형성되어 있어, 상술한 바와 같은 수평 배수 행정은 효과적으로 도모하면서도 비배수 전단 강도는 연약지반의 압밀을 촉진시키기 위해 연직 드레인재를 타설하는 드레인 타설기계와 기타시공기계의 주행과 설치 안정에 적합하여 이러한 장비의 주행과 설치 안정을 위해 불필요하게 샌드 매트(100) 두께 상승을 야기시키게 되는 현상을 미연에 방지할 수 있어 모래 절감에 따른 천연 자원의 낭비 절감과 더불어 시공비의 절감을 추가 도모할 수 있게 된다.

참고로 본 발명은 다양하게 변형 실시될 수 있고, 여러 가지의 형태를 취할 수 있으나 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다.

그러므로, 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 인정되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명은 연약 점토 지반 상에 성토를 통한 도로 축조시 성토 재하 하중에 의한 침하 방지 기능을 제공함과 더불어 연약지반의 압밀을 촉진시키기 위한 드레인 작업시 드레인 장비의 진입을 원할 하게 도모하기 위한 기능을 제공하기 위해 성토 과정에서 최초로 연약 점토 지반 상에 포설시키게 되는 샌드 매트의 불필요한 단면 축소를 이루어 고가의 모래 사용량 절감에 의한 시공비의 대폭적인 절감을 도모할 수 있도록 한 효과가 있다.

그리고, 실 사용시 침하량이 달리 나타나는 성토 중앙부와 사면부 하부에 위치하는 샌드 매트부의 내용물 입자 크기와 형태를 달리하여 효과적인 지지력 도모와 더불어 배수 능력의 장애 요인을 배제하여, 연약지반의 압밀을 촉진시키기 위해 연직 드레인재를 타설하는 드레인 타설기계와 기타 시공 기계의 주행과 설치 안정에 적합한 공간을 제공할 수 있음에 따른 작업 안전성과 편의성을 향상시켜 줄 수 있고, 이러한 장비의 주행과 설치 안정을 위해 불필요하게 샌드 매트 두께를 상승시키지 않아도 됨에 따른 모래 절감을 도모할 수 있어 천연 자원의 낭비 절감과 더불어 시공비의 절감을 추가 도모할 수 있도록 한 효과 등이 있다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 연약 점토 지반 상에 일정 높이 만큼 성토를 이루어 축조되는 도로의 침하 방지 기능을 제공하기 위한 목적으로 연약 점토 지반과 성토층 사이에 포설되는 샌드 매트의 시공방법에 있어서,

   성토 중앙부위(c) 하부에 위치하는 중앙 샌드 매트부(100a)는 내용물을 작은 입자의 모래(102)로 형성하되, 수평 상태를 이루도록 일정 두께로 포설하고,

   성토 사면부(s) 하부에 위치하는 가장자리 샌드 매트부(100b)는 내용물을 굵은 입자의 모래알(104)로 형성하되, 가장 자리로 갈수록 상면이 낮아지게 포설하며,

   상기 중앙 샌드 매트부(100a)는 내용물의 크기가 약 0.25mm ~ 0.5mm의 크기를 이루는 작은 입자의 모래(102)로 형성하고, 가장자리 샌드 매트부(100b)는 내용물의 크기가 약 1mm ~ 2mm의 크기를 이루는 굵은 입자의 모래알(104)로 형성하고, 상기 가장자리 샌드 매트부(100b)는 샌드 매트(100) 전체의 정중앙(D)을 기준으로 양측의 중심(D/2)이 되는 부위부터 하향지게 포설을 시작하여 가장자리 샌드 매트부(100b) 포설이 끝나는 양단부가 중앙 샌드 매트부(100a)의 포설 두께(H)의 절반 두께(H/2)가 되도록 포설함을 특징으로 하는 단면 축소를 통해 모래 절감을 이룰 수 있는 도로 성토용 샌드 매트 시공방법.

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