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관리자 양압력 대책영구배수공법(De-Watering)에 관해서 2009-03-22 3521

1. 양압력 대책

1.1 사하중방법 (Dead Weight)

a) 공법개요 : 구조물 자중이 양압력보다 크도록
① 기초두께 증가(2중 MAT내에 자갈 채움)
② 기초를 벽체외측으로 연장하여 상부의 흙 무게를 이용하는 방법
③ 구조물 외벽과 되메움 재료와의 마찰력 이용

b) 시공개요도



c) 공법장점
① 양압력이 작거나 구조물 규모가 작은 경우 경제적임
② 간편한 방법

d) 공법단점
① 굴착 깊이 증가로 공사비나 공기 불리
② 양압력이 크거나 구조물이 크고 중요한 경우 적용 불가
③ 2중MAT 기초인 경우 시공공정이 복잡 하고 공기 연장

1.2 영구앵카(Anchor) 또는 인장Pile(Mini Pile) 공법

a) 공법개요 : 구조물 자중과 양압력 차이만큼
① 부상방지용 anchor를 설치하거나
② mini pile의 인발력으로 저항하는 방법
③ 다른 공법 채택하기 어려울 때 적용

b) 시공개요도



c) 공법장점
① anchor의 규격 및 시 공 간격 결정용이
② 기초나 지중보에 작용하는 모멘트 감소 효과
③ 조기에 뒤채움 작업 가능

d) 공법단점
① 기초단면이 커지고 anchor 공사비 증가, 공기 연장으로 비경제적임
② 장기간 사용으로 강선 부식, 응력 이완 또는 감소 우려
③ 장기적 계측과 재인장 필요함(반드시 필요 하나 시행이 잘 안됨)

1.3 영구배수공법(Permanent Drainage System)

a) 공법개요 : 기초지반으로 침투 유입하는 지하수를 배수하여 양압력을 감소시키는 방법으로
① 외부배수 시스템(인위적으로 지하수위 조절)
② 기초바닥 영구배수 시스템(기초아래에 배수층을 만들어 침투유입수를 강제배수 처리)

b) 시공개요도



c) 공법장점
① 굴착심도가 작아 상대적으로 공비와 공기에서 유리함
② 시공이 간편하여 전체 공정에 지장을 주지 않음
③ Slurry Wall과 같이 불투수층까지 벽체가 시공된 경우 안전성과 경제성이 가장 우수한 공법

d) 공법단점
① 공사비는 적지만 유지 관리비용 소요
② 정전이나 Pump고장에 대비(비상발전기, 비상 저수조, 비상 Pump 설치)
③ 전문가에 의한 수리모델링 필요

1.4 조합형(Combination System)

a) 공법개요 : 각 공법의 장점만을 고려하거나 서로 보완하는 방법
① 영구 anchor + 영구배수
② 기초말뚝 + 영구배수 (부분 트렌치)
③ 기초말뚝 + 영구배수 (PDD+드레인 보드)

b) 시공개요도



c) 공법장점
① 가장 안전하고 확실한 공법

d) 공법단점
① 공사비 과다 소요

2. 영구배수 공법 종류 및 비교

2.1 트렌치 공법

a) 공법개요
① 굴착완료 후 최종 굴착면에 설치한 드레인 보드로 집수하고 추가 굴착된 트렌치 내에 발관 및 자갈(쇄석)을 채워 지하수를 집수정으로 배수
② Sump Pit에 집수된 지하수를 Pump로 강제배수시공

b) 개요도





c) 시공조건
① 최종 굴착면 하부에 Trench를 추가 굴착

d) 주요사용자재
① 토목섬유
② 비닐(두께 0.1mm) 2겹
③ 드레인 보드
④ 유공관 또는 다발관(ψ150)
⑤ 쇄석 또는 자갈

e) 시공성
① 트렌치가 기초와 간섭될 경우 기초지반의 허용지내력 저하
② 트렌치굴착에 따른 시공성 저하 및 공기 연장
③ 시공두께 : 300mm~500mm(트렌치 두께)

f) 안정성
① 격자형의 트렌치 형성으로 배수능력 확보
② 트렌치와 트렌치 사이에 드레인 보드를 설치하지 않을 경우 부분적인 양압력 증가 현상 발생 우려
③ 트렌치 과다 굴착에 따른 부분적인 지반 지내력 저하

g) 배수재 형상



h) 통수능력(동일한 동수구배 조건시)
① BAZIN 공식 적용
② ψ150(35본)사용시 통수능력 : Q = 1,034 ㎥/day

i) 비교 검토 결과
① 재래식 영구배수 공법
② 지하수 처리를 위한 통수능력이 가장 큼
③ 추가 트렌치 터파기로 인한 경제성, 시공성이 떨어짐.
④ 하천변 인접구간 또는 해안가 등 지하수 유입이 큰 지역에 유리함

2.2 PDD 공법 (Permanent Double Drain)

a) 공법개요
① 굴착완료 후 굴착면에 설치한 드레인 보드로 집수한 후 이중배수관인 PDD관을 통해 수정으로 배수
② Sump Pit에 집수된 지하수를 Pump로 강제 배수시공

b) 개요도





c) 시공조건
① 기초시공기준면을 굴착하지 않고 직접 시공

d) 주요사용자재
① 토목섬유
② 비닐(두께 0.1mm) 2겹
③ 드레인 보드(폭 300mm, 두께 12mm)
④ PDD관(직경 60mm)

e) 시공성
① 트렌치를 굴착하지 않기 때문에 굴착공정 생략
② 드레인 보드와 PDD관의 표준화로 시공성 우수, 공기 단축 가능
③ 후속공정에 영향을 받지 않는다.
④ 시공두께 : 60mm(PDD관 외경)

f) 안정성
① 드레인 보드를 일정 간격으로 설치하여 지하수를 유도하고, 일체로 연결되는 PDD관을 통해 지하수를 신속히 배수
② 우수한 품질과 표준화된 자재 사용으로 안정성 확보
③ 기초지반의 지내력 감소요인 없음

g) 배수재 형상



h) 통수능력(동일한 동수구배 조건시)
① 외부배수로 :BAZIN 공식 적용
② 내부배수로 :Hanzen-Williams 공식 적용
③ PDD관 1본당 통수능력 : Q = 275 ㎥/day

i) 비교 검토 결과
① 버림 콘크리트 두께에 관계없이 설치 가능
② 버림층에 설치되는 영구배수 공법의 단점인 통수능력의 부족을 이중배수관으로 극대화 함
③ 타 공법에 비해 우수한 품질과 표준화된 자재로 시공기간이 단축되고 공사비가 저렴함
④ 모든 지층에 적용 가능함

2.3 DCS공법(Dual Chamber System)

a) 공법개요
① 굴착완료 후 조절장치(Dual-Chamber) 및 주배수관설치
② 판형 배수재 포설에 의한 지하수 집수
③ Sump Pit에 집수된 지하수를 Pump로 강제배수 시공

b) 개요도





c) 시공조건
① 기초시공기준면을 굴착하지 않고 직접 시공

d) 주요사용자재
① 토목섬유
② 비닐(두께 0.1m/m) 2겹
③ 양면판형배수재(폭 300mm, 두께 10mm)
④ PVC Pipe(VG1)
⑤ 유도관(∲38)

e) 시공성
① 트렌치 등의 터파기 공정 생략에 따른 공기 및 공사비절감
② 규격화된 기성제품 사용에 따른 품질관리 및 시공관리용이
③ 후속공정에 영향을 받지 않는다.
④ 시공두께 : 87mm(Chamber 높이)

f) 안정성
① Dual Chamber System에 의한 양압력 조절로 안정성 확보
② 양압력 조절 Cap 설치시 기초 슬래브와의 간섭 영향
③ 수리학적계산에 의한 확실한 양압력산정 및 조절로 안정성확보
④ 규격화된 기성제품 사용에 따른 안정성확보

g) 배수재 형상



h) 통수능력 (동일한 동수구배조건시)
① Hanzen-Williams 공식 적용
② 유도관 2본의 통수능력 : Q = 133 ㎥/day

i) 비교 검토 결과
① 버림 콘크리트 두께가 조정 되어야 함(일반적인 버림 두께 60mm는 부족함)
② 판형배수재로 유입된 지하수는 반드시 Chamber를 경유하여 유도관을 통해 집수정으로 유도됨. ->지하수의 이동경로가 길다.
③ 압력조절 Cap 시공시 기초 슬래브와 간섭으로 인한 문제 있음

2.4 시스템 배수로 공법(Drain Mat System)

a) 공법개요
① 굴착완료 후 굴착면에 시스템 배수로 및 유도 배수재 설치
② 판형 배수재에 의한 지하수유도
③ Sump Pit에 집수된 지하수를 Pump로 강제 배수시공

b) 개요도





c) 시공조건
① 기초시공기준면을 굴착하지 않고 직접 시공

d) 주요 사용 자재
① 토목섬유
② 비닐(두께 0.1m/m) 2겹
③ 판형배수재(폭 300mm, 두께 10mm)
④ 시스템배수로(3.8×9.8m)

e) 시공성
① 트렌치 등의 터파기 공정 생략에 따른 공기 및 공사비절감
② 공정이 복잡(기성 재품이 아닌 수작업으로 유도 배수재, 시스템 배수로 재조립)
③ 통수단면적 확보를 위해 다수의 배수재 설치
④ 시공두께 : 38mm(시스템 배수로 높이)

f) 안정성
① 시스템 배수로 + Drain Board (단면배수)에 의한 양압력 처리
② 배수재의 특성을 고려할 때 바닥에 작용 하는 정확한 양압력 산정 필요

g) 배수재 형상



h) 통수능력 (동일한 동수구배 조건시)
① BAZIN 공식 적용
② 시스템배수로(38x98) 통수능력 : Q = 165 ㎥/day

i) 비교 검토 결과
① 버림 콘크리트 두께에 관계없이 설치 가능
② 배수자재의 별도 조립이 필요함(유도 배수재, 시스템 배수로)


3. 시공 재료 사진

【 골 재 】


【 장섬유 부직포 】


【 유공관 및 다발관 】


【 PE 필름 】


【 Core Hole Drain Board 】


【 PVC Pipe 】


【 유도 파이프 】


【 PDD관 】
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