진공압밀공법

1.진공압밀공법 개요

진공압밀공법은 압밀시 필요한 하중을 기존 재하공법의 성토하중에 의하지 않고 인위적으로 지중을 진공상태로 만들어 이에 작용하는 대기압을 재하하중으로 활용함으로서 지중에 설치한 드레인을 통해 과잉간극수를 배출하여 지반의 압밀을 촉진시키는 공법이다.
진공압밀공법은 전통적인 기밀시트를 이용한 일반진공압밀공법과 일반진공압밀공법을 개량하여 개별적으로 연직배수재에 진공압을 가하는 개별진공압밀공법, 그리고 일반진공압의 가압 효율을 향상시킨 고진공압밀공법 등으로 구별될 수 있다.
개별진공압밀법은 연직배수재 종류에 따라 일반 PBD에 캡을 연결한 캡드레인, 원형배수재 PCD 등을 적용한 석션드레인으로 나눌 수 있다.

대기압하중에 의한 성토량(4m) 절감 ⇒ 진공에 의한 환산 재하하중은 이론적인 대기압의 크기는 1bar(10.33ton/㎡)이나 기계적 손실, 누기 등으로 설계시 적용 환산 재하하중은 0.7bar(7ton/㎡)를 적용한다. 즉, 재하성토용 하중 약 4.0m(10.33ton/㎡x70%효율÷1.8ton/㎡ = 4.017m ≒4.0m)에 해당하는 재하효과가 있다. 개별진공압밀은 약 50~60%의 진공압 효율을 나타낸다.
전응력없이 등방압밀 ⇒ 진공하중에 의한 압밀촉진과 동시에 대기압 크기의 응력이 최대주응력, 최소주응력쪽에 같은 크기로 증가된다.
전단파괴에 대한 Risk 없음 ⇒ 연약지반상에 고성토를 시공할 경우 일반 압밀탈수공법은 단계별 성토, 강도 증진을 위한 대기시간 등의 반복 작업으로 인해 공기단축의 어려움과, 장기간 압밀배수에 의한 드레인재의 배수기능 저하로 품질이 저하되는 등의 문제점이 있는데, 진공압밀은 단시일 내에 시공이 가능하므로 이러한 문제가 해결될 수 있다.

구 분		나선 원통형 배수재	싱글코어 PBD	더블코어 PBD
개념도
재질	코어	PP, PE, PET	PP	PP
재질	필터	PP, PET	PET	PET
적용성		∙필터의 장기통수능 유지 ∙PBD보다 환산단면적 적음 ∙통수능 우수 ∙개별진공압밀공법 적용	∙통수능력 양호 ∙경제성 양호 ∙시공경험실적 많음 ∙개별진공압밀공법 적용	∙대심도 적용 가능 ∙통수능 양호 ∙경제성 불리 ∙싱글코어에 비해 배수기능감소
통수능		113.40㎤/s(하중 500kPa)	31.49㎤/s(하중 500kPa)	49.85㎤/s(하중 500kPa)

구 분	석션(Suction) 드레인공법	보(Beau) 드레인공법	캡(Cap) 드레인공법
공법 개념도
개발국	대한민국	네덜란드	일본
공법 개요	∙배수재 타설후 상부에 노출된 배수재에 기밀커넥터를 연결하여 진공압 재하	∙특수장비로 지표면 약 3.0m하에서 연직드레인 타설 및 수평배수재를 설치 후 진공 압 재하	∙상부에 Cap이 설치된 배수재를 Cap이 점토층 1~2m 심도에 오도록 타설하고 배수 호스 등 연결 후 진공압 재하
설 계 진공압	∙약 60kPa ∙단계진공압 재하(경화영역 최소)	∙약 50~60kPa ∙설계진공압 동시재하	∙약 50~70kPa ∙설계진공압 동시재하
적용성	∙배수재 유무공 교차구조를 통해 기밀층 및 중간 투수층 대처 가능 ∙커넥터 육상 노출로 누기 발생시 복구 용이	∙특수장비 도입에 따른 추가 비용 발생 ∙누기 발생시 복구 어려움 ∙중간 투수층 존재시 대처 불가	∙Cap 이음부 및 지표하 배수호스 누기시 교체불가 ∙중간 투수층 존재시 배수재 에 차수실링 설치