영구 배수 시스템 (PDD 공법)

■ 공법 개요

PDD 공법(Double Drain 공법 또는 이중드레인 공법)은 지하 구조물(건축물)의 MAT기초 또는 기초 바닥슬래브에 영구적으로 작용하는 양압력을 가장 효율적으로 배제하는 영구배수공법입니다. PDD 공법은 굴착면 지반을 통해 침투유입하는 지하수를 드레인보드를 통해 집수(集水)하고, 집수와 배수 역할을 동시에 하는 이중의 PDD관을 통해 집수정으로 신속하게 배수(排水)시킬 수 있습니다. 또한 기존의 자갈 트렌치공법과 달리 기초 터파기공사와 동시에 시공할 수 있으므로 공사 전체 공 정에 영향을 주지 않으며, 모든 자재를 표준화하여 공기 단축이 가능하기 때문에 공사비면에서도 가 장 우수한 영구배수공법입니다.

■ 공법 특징

- 안정성 : 상세한 자료 검토와 현장조건에 맞는 합리적인 설계, 우수한 품질의 자재 사용 및 철저한 시공관리를 통해 높은 안정성 확보 - 환경성 : 기초지반에 침투유입되는 지하수만을 집수처리 함으로써 주변의 지하수위를 저하시키지 않기 때문에 지반침하 영향 없으며 지하수를 오염시키지 않음 - 경제성 : 트렌치를 굴착하지 않으며, 표준화된 자재를 사용하기 때문에 숙련되지 않은 기술자도 쉽 게 취급할 수 있으므로 국내에서 가장 저렴한 공사비로 공사 가능 - 시공성 : 기초시공 기준면에 트렌치를 굴착하지 않고, 표준화된 자재 사용으로 연결과 시공이 간편 하여 다른 어떤 공법보다도 최단 시간에 공사 가능 - 적용성 : 모든 지반(토사, 암반)과 기초형식 및 구조물 형식에 적용 가능하고, 지하수량이 많은 지반 에서도 안전하게 적용 가능

	15년간 설계 및 시공경험을 바탕으로 가장 간편하면서도 안전한 영구배수공법을 연구 개발하였으며, 그동안 축적된 설계와 시공기술 Know-how로 귀사 모든 현장의 양압력 문제를 가장 안전하면서도 경제적으로 해결해 귀사가 추구하는 Value Engineering과 경쟁력에 도움을 드리겠습니다.

  ■ 설계절차

구조물(건축물) 조건 (지하층 평ㆍ단면, 최종 굴착깊이, 기초 및 구조 형식)

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지반조건 및 주변현황 (설계지하수위, 각 지층의 구성 및 투수특성, 지형 및 주변현황, 흙막이벽체 형식 및 근입장)

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SEEP/W Program 해석 (지하수 침투유입량 산정, 드레인 보드와 PDD관 배치간격 검토, 집수정 개수 및 규격, Pump 규격 결정)

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시공도면, 시방서 작성, 공사비 산정

  ■ 설계도면

  ■ 시공순서

① 굴착 및 기초시공 기준면 정리 ↓ ② 자재준비 (PDD관 및 드레인보드 부직포 감싸기) ↓ ③ 드레인보드 하부 토목섬유 깔기 ↓ ④ 드레인보드(DrainBoard)깔기 ↓ ⑤ PDD관 설치 및 드레인보드 연결 ↓ ⑥ P.E Film 깔기 ↓ ⑦ 버림콘크리트 타설

  ■ 표준화된 PDD 공법 자재

  ■ 지하수 문제와 대책

■ 지하수의 정의 - 물은 지표수(地表水)와 지하수(地下水, ground water)로 대별ㆍ지하수는 건수(乾水)와 생수(生水)로 구분하고, 지하의 물을 지중수   (地中水, subsurface water)라고 하 며, 토양수(土壤水, soil water)와 지하수(地下水)로 구분. 토양수는 불포화(토양수, 피막수 및 중력   수)와 포화(모관수)의 총칭 - 건수 : 강우나 강수의 일부분이 지표면을 통해 땅속으로 침투하여 암반이나 점토 등의 불투수층 위에 고인 물 - 생수 : 지반 내 간극을 포화하여 유동하는 것과 지층이나 암석사이의 절리나 단층을 채우며 흐르는 물. 지하 깊은 심도까지 침투되    어 수맥(水脈)에 합류되는 물도 포함됨  ■ 지하수 문제와 대책 지반 굴착공사는 물론이고 구조물(건축물) 유지관리 중에도 지하수처리는 매우 중요하며, 지하수처리를 잘못하였을 경우 다음과 같은 문제가 발생됨 - 굴착공사 중 :    1) 지하수위 저하와 토사유출에 의한 흙막이공 배면 지반 함몰 및 흙막이공 붕괴, 인접건물, 지하매설물 및 도로 침하    2) 기초지반의 교란에 따른 지내력 감소, 지하 구조물(건축물)의 부상(浮上) - 유지관리 중 :    1) 구조물(건축물)의 부상(浮上)    2) 구조적 피해(균열, 기둥, 벽체 및 보 파손, 누수로 철근 및 콘크리트 부식, 구조 물의 이동과 침하) - 따라서 지하구조물 건설을 계획할 경우 굴착공사시는 물론이고 구조물(건축물)이 완공된 이후에도 지하수와 관련된 문제가    발생되지 않도록 지하수와 주변 환경에 대해 철저히 검토하여 지하수 처리 대책을 세워야 함 ■ 지하수의 연직분포 ■ 지하수의 특성 -수문학적 순환계(hydrological cycle)에서 다른 물에 비해 상대적으로 매우 낮은 속도로 이동함. 토사 층에서는 넓은 범위에서 Darcy 법칙 적용 가능함 - 넓은 범위에 걸쳐서 연속적으로 움직이며, 영향을 주고 또한 받음(“물밀듯이”) - 눈에 보이지 않는데서 생기는 현상 - 지하수는 넓고 완만하게 이동하고, 변동하므로 기술적으로 예측이 어렵고 조사나 시공 중에 변경 불 가피 함. 따라서 지하수의 흐름 방향, 속도, 수위에 대한 관측이나 계측이 매우 중요함

 

  ■ 양압력저항모델/공법선정절차

■ 영구조건하에서 양압력 저항모델 ■ 합리적인 양압력 처리공법 선정 절차 ① U > W + (F) U = 양압력 W = 총 구조물(건축물)하중 F = 마찰력(고려하지 않은 것이 안전측임) ② Md > Mr Md = 양압력에 의한 작용모멘트 Mr = 자중(하중)에 의한 저항모멘트 Wb = 저층부 자중 Ub = 저층부에 작용하는 양압력 ③ 기둥(벽체) 간격(span, l)이 클 때 중앙부 저항모델 (내수압 설계 필요성)  ■ 양압력처리 실패원인 및 대책         ⊙ 원인 ⊙ 대책 - 설계지하수위 결정 오류(계절, 지형 영향 고려) - 지반의 투수성 자료 부실(투수, 수압시험 시행) - 내적 구조안정성 무시(내수압 검토) - 시공중 배수관리 무관심(임시배수로 & 양수) - 그라우팅(에폭시 코팅, 발포 우레탄) 방법 - 양압력 감소 방법(Relief Point) - 구조물(건축물) 부상(浮上) 방지 대책 - 구조물(건축물) 부상(浮上)시 복원 및 복구 대책          ::::::::: 실패사례 ::::::::: MAT 기초균열 벽체 균열 기둥 파손 기둥 및 보 파손    ::::::::: 대 책 ::::::::: 에폭시 그라우팅 에폭시 그라우팅 발포우레탄 보강 발포우레탄 보강 천공(Coring) 지하수분출 코아시료 아크릴 링 설치 무수축 몰탈 채움 지하수 유출 지하수 유도배수 집수정으로 배수   ■ 양압력 대책공법 공법 사하중방법 (Dead Weight) 영구앵카(Anchor) 또는 인장Pile(Mini Pile) 공법 영구배수공법 (Permanent Drainage System) 조합형 (Combination System) 공 법 개 요 구조물 자중이 양압력보다 크도록 ① 기초두께 증가(2중 MAT내에 자갈 채움) ② 기초를 벽체외측으 로 연장하여 상부의 흙무게를 이용하는 방법 ③ 구조물 외벽과 되메움 재료와의 마찰력 이용 구조물 자중과 양압력 차이만큼 ① 부상방지용 anchor를 설치하거나 ② mini pile의 인발력으로 저항하는 방법 ③ 다른 공법 채택하기 어려울 때 적용 기초지반으로 침투유입하는 지하수를 배수하여 양압력을 감소시키는 방법으로 ① 외부배수 시스템(인위적으로 지하수위 조절) ② 기초바닥 영구배수 시스템(기초아래에 배수층을 만들어 침투유입수를 강제배수 처리) 각 공법의 장점만을 고려하거나 서로 보완하는 방법 ① 영구앵카 + 영구배수 ② 기초말뚝 + 영구배수 (부분크렌치) ③ 기초말뚝 + 영구배수 (PDD+드레인보드) 시 공 개 요 도 공법장점 ① 양압력이 작거나 구조물 규모가 작은 경우 경제적임 ② 간편한 방법 ① 앵카의 규격 및 시 공 간격 결정 용이 ② 기초나 지중보에 작용하는 모멘트 감소 효과 ③ 조기에 뒤채움 작업 가능 ① 굴착심도가 작아 상대 적으로 공비와 공기에 서 유리함 ② 시공이 간편하여 전체 공정에 지장을 주지 않음 ③ Slurry Wall과 같이 불투수층까지 벽체가 시공된 경우 안전성과 경제성이 가장 우수한 공법 ① 가장 안전하고 확실한 공법 공법단점 ① 굴착깊이 증가로 공사비나 공기 불리 ② 양압력이 크거나 구조물이 크고 중요한 경우 적용 불가 ③ 2중MAT 기초인 경우 시공공정이 복잡 하고 공기 연장 ① 기초단면이 커지고 앵카공사비 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 공사비는 적지만 유지 관리비용 소요 ② 정전이나 Pump고장에 대비 (비상발전기, 비상 저수조, 비상 Pump 설치) ③ 전문가에 의한 수리모 델링 필요 ① 공사비 과다 소요 적 용 성 하 하 상 중    ■주요 영구배수공법 비교 공법 전단면 자갈포설 형식 부분 Trench형식 PDD관+드레인보드 형식 공 법 개 요 - 굴착완료 후 전단면 자갈(쇄석)포설하고 자갈층내에 설 치한 유공관으로 배수 - 유공관을 통해 Sump Pit에 집수된 지하수를 Pump로 강제 배수 - 굴착료 후 기초지반에 Trench를 굴착하고 Trench 내에 다발관 및 자갈(쇄석)을 포설하여 주배수로 설치 - 다발관을 통해 Sump Pit에 집수된 지하수를 Pump로 강제 배수 - 굴착완료 후 버림콘크리트내 에 설치한 드레인보드로집수 및 유도배수 시킨 후 PDD관 을 통해 배수 - PDD관을 통해 Sump Pit에 집수된 지하수를 Pump로 강제 배수 시 공 개 요 도 시공조건 기초지반 하부 전단면을 일정 깊이로 굴착 최종 굴착면 하부에 Trench 굴착 기초시공기준면을 굴착하지 않고 직접 시공 주요사용자재 - 쇄석 또는 자갈 - 토목섬유 - 비닐(두께 0.1mm) 2겹 - 유공관 또는 다발관 - Sleeve Stainless pipe - 쇄석 또는 자갈 - 토목섬유 - 비닐(두께 0.1mm) 2겹 - 유공관 또는 다발관 - Sleeve P.V.C Pipe - 토목섬유 - 비닐(두께 0.1mm) 2겹 - 드레인보드 (폭 300mm, 두께 12mm) - PDD관 (직경 58mm) 시공성 - 암반기초 지반 굴착 과다에 따른 시공성 저하 및 토공 량 증가 - 단차부위 자갈 포설에 따른 품질저하 및 시공 난이 - 트렌치가 기초와 간섭될 경우 지내력 저하 - 트렌치굴착에 따른 시공성 저 하 및 공기 연장 - 트렌치를 굴착하지 않기 때 문에 굴착공정 생략 - 드레인보드와 PDD관의 표준 화로 시공성 우수 안정성 - 전단면 자갈층에 의한 통수 단면 확보 - 유공관 통수면적 부족시 집수정 주변의 양압력 집중 및 막힘 현상 우려 - 자갈포설 후 다짐관리 불량시 지내력 저하, 유공관 변형 및 파손 가능 - 격자형의 트렌치 형성으로 배수능력 확보 - 트렌치와 트렌치 사이에 드레인보드를 설치하지 안을 경우 부분적인 양압력 증가 현상 발생 우려 - 트렌치 과다 굴착에 따른 부분적인 지반 지내력 저하 - 드레인보드를 일정 간격으로 설치하여 지하수를 유도하고, 일체로 연결되는 PDD관을 통해 지하수를 신속히 배수 - 우수한 품질과 표준화된 자 재 사용으로 안정성 확보 - 기초지반의 지내력 감소요인 없음 경제성 하 중 상