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과제기본정보

대심도 연약지반개량을 위한 석션드레인(Suction Drain)공법과 설계기법의 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 건설기술연구사업 과제번호 05CCTI-C042210-01
국가과학표준분류 1순위 None | None | None 적용분야 -
2순위 None | None | None 실용화대상여부 -
3순위 None | None | None 과제유형 -
과제명 대심도 연약지반개량을 위한 석션드레인(Suction Drain)공법과 설계기법의 개발
주관연구기관 지구환경전문가그룹
총괄연구 책임자 성명 정승용
소속 (주)지구환경전문가그룹 직위 대표이사
전화번호 031-478-4114 FAX 031-478-4115
총 연구기간 2005-07-29 ~ 2007-07-28
당해연도 연구기간 2005-07-29 ~ 2006-07-28

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
1차년도 135,000,000 4,731,000 40,269,000 45,000,000 180,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 일반적인 압밀촉진공법(성토재하공법, 연직배수공법)의 경우, 성토하중으로 인한 작업량 및 공사비의 상승, 시공깊이의 제한, 부등침하, 전단파괴, 통수단면적의 감소 등 여러 가지 문제를 야기할 수 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 진공압밀(대기압 재하)공법이 제안되었으나, 이 또한 기밀시트의 파손, 시간경과에 따른 펌프의 효율감소, 타설심도의 제한 등의 많은 문제점을 내포하고 있다.
따라서 본 연구에서는 기존의 압밀촉진공법 보다 지반개량효과가 탁월하고 대심도 지반에도 적용이 가능하며, 시공이 용이한 공법의 개발을 위해 성토하중 및 기밀시트 등이 필요치 않은 석션드레인(Suction Drain) 공법을 개발하여 기존에 제안된 압밀촉진공법대비 약 3~5배 정도 공기를 감소시키면서 효율을 극대화시킬 수 있는 공법을 개발하고자 하였다.
최종목표 본 연구는 대심도 연약지반개량을 위한 석션드레인 공법의 현장 적용 및 실용화를 목적으로 한다. 따라서 1차년도에는 본 공법의 공학적 위치를 문헌적으로 고찰하고 실내실험을 실시하여 최적의 석션드레인 시스템을 개발한다. 2차년도에는 실내에서 개발된 석션드레인 시스템을 실제 현장에 적용하고 지반개량정도를 파악한다. 또한 이를 통해 석션드레인 공법의 매뉴얼을 작성하고 처리지반 해석 프로세스 및 Tool을 개발한다.
연구내용 및 범위 본 연구에서는 기존의 압밀촉진공법의 단점을 개선시킨 대심도 연약지반 개량을 위한 석션드레인 공법의 개발을 위해 배수재의 종류/재질/단면/형상/필터입경의 크기/결속방법 등을 실내 실험을 통해 파악하여, 진공압 및 대심도 조건에 부합되는 최적의 배수재를 선정한다. 이렇게 선정된 배수재를 바탕으로 진공압 펌프, 석션튜브, 결속시스템 등과 접목한 석션드레인 공법을 기획하여 타설 심도/타설 간격/배치형상/처리기간/적정 진공압/지반개량효과/시간 경과에 따른 배수재 효율 감소/기존 공법 대비 비용 절감 효과/대심도 연약지반 적용가능 여부 등을 실내 Pilot실험을 통해 파악하고 적절한 인자를 도출하여, 최적의 대심도 연약지반 개량을 위한 석션드레인 공법을 개발한다. 이 때 smear effect 및 clogging 현상에 의한 배수효율 저하 특성 및 배수재 굴곡/변형에 따른 석션 배수능, 연직배수재의 경사배수 활용성, 유출된 배출수 처리방안 등을 고려하여 석션드레인 시스템의 설계 시 영향인자로 사용 한다.
본 연구는 대심도 연약지반개량을 위한 석션드레인 공법의 실용화 시스템 개발을 그 목적으로 하기 때문에, 실내 검증 실험(Pilot-Scale Test)을 통해 개발된 대심도 연약지반 개량을 위한 석션드레인 기법의 현장 적용성 및 실용화 기술 개발 가능성을 파악하고자 하였다. 이를 위해 적절한 현장에 시험 시공을 실시하여 실제 개발된 석션드레인 공법을 대심도 연약지반에 적용할 경우, 관련 기술자가 석션드레인 기술을 적용하는 실무적 설계/시공 순서를 결정한다. 또한 실내에서 구축된 시스템의 현장 적용성 및 개발된 기술의 문제점을 파악하기 위해 현장 전문가들로 구성된 자문단을 설정하여 문제점과 향상된 석션드레인 시스템을 구축할 수 있는 의견을 교류하고, 이를 통해 시스템을 수정/보완하여 실제 지반에 적용할 수 있는 기법을 제안한다. 이러한 보완/수정을 거친 시스템에 새로운 해석기법을 적용하고, 체크리스트 및 설계 프로세스를 작성하여 실제 현장운영 매뉴얼을 작성한다. 모든 시스템의 검증 및 개발이 완료된 후, 처리지반 해석 Tool을 개발하고 예제를 설정한다. 결론적으로 이러한 모든 영향인자를 고려한 대심도 연약지반 개량을 위한 석션드레인 공법의 개발을 통하여 국제시장에 진출할 수 있도록 실용화에 주력한다.
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 - 대심도 연약지반의 효과적인 개량을 위한 석션드레인 시스템의 개발 - 석션드레인 기법의 영향인자 규명
- 최적의 진공압 결정
- 석션드레인 기법에 최적화된 배수재의 선정
- 지반개량효과 파악
- 경제성 분석
연구성과 기술적 기대성과 대심도 연약지반개량을 위한 석션드레인공법은 비교적 단기간에 시공이 가능한 기술이며, 배수재와 진공펌프를 직접적으로 연결시키는 기법이다. 또한, 대심도 연약지반에 적용 가능하기 때문에, 타 공법과 연계하면 국내 지반에 적합한 독자적인 기술 개발이 가능 하다. 그러므로 이러한 기법 개발을 통해 해외에 지급되는 로얄티 비용을 효과적으로 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다.
본 공법은 효율의 증대와 함께 기존의 압밀촉진공법 보다 3~5배의 공기를 단축시킬 수 있다. 그러므로 지금까지 개발된 기존의 연약지반 처리 공법의 국내 기술 수준을 국제적으로 끌어올리고 기술적 우위를 확보할 경우 선진국 및 개발도상국에 기술 수출이 가능한 석션드레인 신기술이 될 것이다.
사회 경제적 파급효과 본 연구에서 개발된 석션드레인 공법과 각 공법들 간(샌드드레인, 팩드레인, PBD, 진공압밀)의 개량공사비를 비교해보면, 석션드레인 공법의 공사비가 35,000원/m2~80,000원/m2 정도 감소됨을 파악할 수 있다. 따라서 본 공법이 부지면적이 넓고 심도가 깊은 지역에 사용된다면, 공사비를 혁신적으로 감소시킬 수 있을 것이다. 또한, 기존 공법보다 공기를 3~5배 정도 단축시킬 수 있으므로, 인건비 및 장비대여료 등을 획기적으로 줄일 수 있으며, 이로 인해 시장 점유 가능성이 매우 높다.
활용방안 본 연구에서 개발하고자 하는 대심도 연약지반의 개량을 위한 석션드레인 공법은 국내에는 아직까지 실용화 되지 않은 기술이며, 성토하중 및 Sealing 재료를 사용하지 않기 때문에 경제적이고 효율적으로 배수를 이용한 연약지반 개량에 적용가능하다. 따라서, 이렇게 개발된 기술의 시공 매뉴얼을 작성하고, 관련 업체들에 기술 보급을 꾀하여 관련 산업의 활성화에 선도적인 역할을 수행할 수 있으며 건설교통부에서 지정하는 신기술 및 해외 특허를 취득하여 관련 기술의 해외 수출 및 세계시장에서의 우위를 확보할 수 있다.
▶ 석션드레인 공법의 응용분야
- 진공배수에 의한 성토사면 안정화, 국부적인 연약지반 개량
- 도심지 굴착 시 차수효과, 대심도 연약지반 개량
- 도심지 소규모 지반 개량, 저습답의 농지 개량
- 상부구조물이 존재하는 연약지반 개량, 진공압을 이용한 효율적인 지하수위저하
- 제방 아래 연약지반의 안정화
- Soil Flushing 공법과 석션드레인 공법을 접목한 오염 지반 정화
- 폐기물 매립지의 배수
- 대심도 지역에 오염원이 존재할 경우 SVE공법과의 연계를 통한 오염 지반 정화
- 지반 내 가스 매설관의 파손으로 인한 가스 누출 시 긴급 가스포집
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 석션드레인 대심도 연약지반 연직배수재 - -
영문 Suction Drain Thick Soft Ground Vertical Drain Board - -
최종보고서
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최종보고서 0258_대심도 연약지반개량을 위한 석션드레인(Suction Drain)공법과 설계기법의 개발.pdf   다운로드

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