PBD 공법 시공법, 장비, 시공량

PBD 공법 메커니즘, 시공법, 장비, 시공량

 

국내 건설현장에서 연약지반을 개량할때 PBD 공법을 많이 이용합니다. PBD공법은 경제성이 좋으며 국내에서 많이 이용되는 연약지반 연직개량공법중에 하나입니다. 오늘은 PBD공법의 메커니즘, 시공법, 장비, 시공량 등에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

 

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1. PBD 공법 개요

PBD공법은 Plastic Board Drain의 약자를 쓰고 있는데요, 연약지반처리공법중 점성토 및 유기질토 지반의 압밀침하 촉진과 지반의 강도증가를 촉진하기 위한 공법으로 PBD를 지반에 심어서 지반내 간극수를 배출시키는 공법입니다. 이렇게 점성토의 간극수 배출하는 공법을 탈수공법이라고 하며 또한 연직으로 배수를 하기 때문에 연직배수공법이라고 부릅니다. 우리가 하는 그외 연직배수공법의 경우는 Sand Drain 공법, Pack Drain 공법, 진공 압밀 공법 등이 있습니다. 또한 

 

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2. PBD 공법의 메카니즘

1) PBD공법은 압밀시간을 단축시키기 위해 배수거리를 짧게 하는 것이 가장 효과적인데요. 배수 경로 길이를 줄임으로써 과잉간극수압 소산과 침하 속도를 가속시키는 것입니다. (참고로 압밀에 필요한 시간은 연약지반 배수 경로 길이의 제곱에 비례합니다.)

2) 연약지반에 연직방향으로 많은 배수기둥을 설치시 수평방향의 배수거리를 단축시키고 배수기둥을 통해서 배수를 하는 것이고 압밀을 촉진하는 것입니다. 

3) 연직배수 기둥에는 플라스틱 보드 드레인(Plastic Board Drain)를 사용합니다. 

 

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3. PBD 공법의 특징

PBD 공법은 연직배수공법중 샌드드레인에 비해 경제적이고 시공 능률이 큽니다. 또한 PBD는 재질이 일정하고 공급이 안정적이며 국내의 경우는 PBD 자재를 구하는데 어렵지 않습니다. PBD 자재는 코어는 PE(Polyethylene)와 부직포 필터로 구성되어 있고 1Roll의 길이는 시공시 재료 연속성 확보를 위해 200 이상 입니다. PBD 공법을 시공시 PP MAT 공법과 선행하중 공법을 같이 시공하는 경우가 많은데요. PP MAT 공법은 지반은 분리, 보강, 투수 기능을 가지고 재질은 PET(Polyester)또는 PP(Polypropylene)의 재료로 이용됩니다. 또한 PBD공법이후에 선행하중 공법을 진행하게 되는데요. 계측 결과에 따라서 성토고와 성토 속도를 조절하며 시공하는것입니다. 위에서 누르는 선행하중 공법에 의해 연약지반이 눌리게 되고 배수 속도가 빨라지는 것입니다.

 

 

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4. PBD 공법 시공순서

1) 원지반정리 : 원지반이 교란되지 않도록 소형장비를 사용해 지반을 평탄하게 하고 잡초와 기타 유해물을 제거합니다. 

2) 가배수로 시공 : 표면수를 배수시키는것 외에 수팽배수층내로 배출된 압밀수의 배출통로로서 사용합니다

3) 저면매트 포설 : 인력으로 포설을 원칙으로 하고 현장봉합은 봉합기계를 사용해 공강력사로 2선이상을 봉제합니다.

4) 수평배수층 부설 : 과대편하중 등으로 인해 원지반이 유동하지 않도록 시공하며 평탄성이 확보되지 않으면 PBD 타설시 연직성이 확보 되지 않습니다. 균일한 두께로 일정하게 포설하기 위해 규준틀을 설치합니다. 저면매트 위 규준틀을 꽂는 경우는 수평배수층 부설시 저면매트가 딸려오면서 뽑히는 경우가 마낳아서 라바콘등을 저면매트 위에 올려놓고 부설두께를 확인하며 시공합니다.

5) PBD타설 : 장비 맨드렐(Mandrel) 경사도 2도 이하를 유지합니다. 일반적인 PBD장비는 백호(1.35~1.7m3)를 개조한 장비로 앞뒤 방향은 리더를 움지여 경사도 수정이 가능하나 좌우방향은 B/H 장비 특성상 경사도 수정이 불가능하므로 수평배수층의 평탄성에만 의존해야합니다. 즉, 수평배수층의 평탄성이 중요합니다.(Trafficability). 소정위치까지 PBD를 타설하고 맨드렐 인발후에는 PBD를 수평배수층 상부 30cm이상(감독처에 따라 차이 있음)에서 절단하고 두부가 손상되지 않게 수평배수층내 매설해 보호해야 합니다. 수평배수층이 쇄석인 경우 180도 꺽어서 매설하고, 모래인 경우 90도로 눕혀서 매설합니다.

 

 

6) 판형유공관 시공 : 교차되는 단면상 집수정에 연결될 주관이 아래에 오도록 시공해야합니다. 수평배수층 줄파기 작업시 장비에 의해 저면매트가 찢어질수 있기에 10cm정도 남겨놓고 줄파기 합니다.

7) 집수공 시공 : 재하성토 중 집수정을 관리 할수 있도록 파형강관을 3m 단위로 단계적으로 연결하여 시공합니다. 

8) 재하성토 : 1일 성토두께 및 성토속도는 지반이 유동되거나 국부전단파괴가 발생하지 않는 범위 내에서 시공해야합니다.

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5. PBD 장비 선정시 고려사항

PBD 장비는 구조용 프레임(배수 마스트)와 맨드릴(Mandrel)로 구성됩니다. 롤에서 공급되는 수직 배수구는 마스트를 통해 맨드릴로 통과되고 앵커 플레이트에 의해 맨드릴의 베이스에 고정됩니다. 앵커 플레이트는 맨드릴이 땅속으로 들어갈때 맨드릴이 들어가고 막히는 것을 방지합니다. 또한 맨드릴이 수축될 때 원하는 깊이로 고정시킵니다. PBD장비 선정시 고려사항으로는 시공 심도, 일일 작업량, 토질 등의 시공 조건 등이 있습니다. 시공 심도의 길이는 작게는 5,6m에서 많게는 4,50m 연약지반 개량시 심도가 싶어질수록 그에 따른 장비 요건을 확인해야합니다. 또한 일일 작업량이 중요한데 성능이 좋은 장비의 경우 일일 작업량 20km(20,000m)를 넘어가지만 그렇지 않은 장비의 경우 1일 3km도 효율이 나오지 않습니다. 특히나 점성토 연약지반의 경우 Sand Mat에 의한 Trafficabiliy 가 나오지 않아 장비가 전복될수도 있기 때문에 시공전 검토가 필요합니다.

 

 

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6. PBD 일일 시공량

PBD 일일 시공량은 장비에 따라서 시공심도에 따라서 매우 다릅니다. 장비 조립하는데 2~3일 보통 걸리며 장비와 시공조건마다 1일 시공량이 장비 1대당 작업량이 3km 에서 30km 로 차이가 있습니다. 그렇기 때문에 견적시 그리고 공사 검토시에 토질조건, 지반상태, Trafficability, 시공심도, 시공 간격 그리고 물량 등을 동시에 고려하여야 합니다.

 

 

 

오늘은 PBD공법에 대해서 포스팅 해보았습니다. 국내에서 그리고 동남아에서 많이 쓰이는 범용적인 연약지반 개량공법이기 때문에 잘 숙지하면 좋겠습니다. 포스팅이 유익하셨길 바라고 연약지반 처리공법과 관련내용 아래에 링크 해드렸으니 참고하시기 바랍니다. 다음에  더 좋은 내용으로 뵙겠습니다.^-^

 

 

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연약지반처리 공법

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전기 침투 공법 - 연약지반 배수공법