KR100209247B1 - 콤팩션 그라우팅을 이용한 지중 기초 구축공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균일한 토질로 된 연약지반의 지중에 다양한 형태의 기초를 구축하기 위하여 지표면을 굴토하여 기초를 구축하지 않고 지면에서 중공파일을 삽입하여 원하는 지중위치에 중공파일의 미단을 위치시키고 이 중공파일을 이송로로 하여 강력한 토출력을 가진 펌프로 몰탈그라우트를 지중으로 토출시켜서 그라우트가 연약지반을 압박하여 공간부를 형성하면서 지중에 원하는 기초를 구축하도록 하되 그라우트의 토출시간가 중공파일의 위치를 이동시키므로서 토출되는 그라우트의 양의 많고 적음을 적절히 조절하므로써 연약지반을 압박하여 형성된 공간부에 그라우팅된 그라우트의 직경을 조절할 수 있도록 하고 지표면을 굴토하는 등의 작업이 없이도 지중 임의의 위치에 다양한 형태의 기초를 구축할 수 있도록 하면서 그라우트에 의하여 압밀된 주변 연약지반을 견고히 하여 지반을 개량하는 효과를 얻을 수 있도록 한 발명이다.

Description

콤팩션 그라우팅(Compaction Grouting)을 이용한 지중 기초 구축공법

제1도는 본 발명을 실시할때의 공정도.

제2(a)도, 제2(b)도, 제2(c)도, 제2(d)도는 각종 형태의 기초구축형상도.

제3도의 본 발명의 실시 때의 각부 치수를 나타낸 단면예시도.

제4(a)도, 제4(b)도, 제4(c)도는 종래 지중 기초를 구축할 때의 작업순서를 나타내는 예시도.

제5도 및 제6도는 본 발명을 각각 호안과 지중기초구축공법을 기울어진 건물복원에 이용했을때의 구축도를 각각 나타낸 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 연약지반 x : 지중그라우트 깊이

y : 그라우트 너비 4 : 중공롯드

10 : 그라우트 고결체 A : 지표로부터 기초끝단까지의 높이

B : 좁은 직경의 그라우트 C : 1회 그라우트 할 때의 그라우트 두께

C' : 넓은 직경의 그라우트의 두께 h : 좁은 직경의 그라우트 높이

Y : 넓은 직경의 그라우트 직경

본 발명은 콤팩션 그라우팅(Compaction Grouting) 공법에 있어서 그 시공범위를 극대화하여 필요목적에 따라 주로 몰탈이나 기타 세립골재를 첨가한 콘크리트를 사용하여 연약지반의 지중에 다양한 형태의 기초를 구축하는 방법에 관한 발명이다.

종래 콤팩션 그라우팅을 이용하여 연약지반상에 건축된 건축물이나 구축물의 기울어짐 등을 방지하기 위하여 기울어짐을 방지할 수 있는 적절한 위치의 지중에 그라우트를 충전하여 기초를 하거나, 지중에 설치된 각종 시설물(대직경의 파이프라인, 건물기초 등)등이 지반 침하로 인해 현상을 유지하기가 곤란하다고 판단될 때, 약한 부분에 선택적으로 그라우트를 주입하여 약한 부분을 보강하는 그라우팅작업을 하거나 단순한 기초를 해야할 때, 또한 그라우트 고결체를 파일역할을 할 수 있도록 수직으로 형성하는 등의 단순한 작업을 할 때 등에 상기 콤팩션 그라우팅 공법이 이용되어 왔다.

그러나, 종래 공법의 경우, 예컨데 몰탈과 같이 고점도의 비유동성주입재를 지반에 압입하여 균일한 고결체를 형성함과 동시에 주변지반을 압축강화시키는 공법은 없었으며, 특히 좁은 공간에서 그라우트의 토출시간과 중공롯드(주입관) 위치를 이동시켜가며 이러한 비유동성주입재를 지반에 압입하여 그라우팅한 공법도 없었다.

따라서, 본 발명은 연약지반의 지중에 다양한 형태의 기초를 구축하기 위하여 지표면을 굴토하여 기초를 구축하지 않고 공지되어 있는 바와 같이 지면에서 중공롯드(주입관)를 삽입하여 원하는 지중위치에 중공롯드의 미단을 위치시키고 이 중공롯드를 이송로로 하여 강력한 토출력을 가진 펌프로 슬럼프 0~2 정도의 고점도 몰탈그라우트를 지중으로 토출시켜서 몰탈그라우트가 주변연약지반을 압박하여 공간부를 형성하면서 지중에 덩어리 형상의 것으로 원하는 기초를 구축하도록 하되 몰탈그라우트의 토출시간과 중공롯드의 위치를 가변시켜서 토출되는 그라우트의 양의 많고 적음을 적절히 조절하므로써 지중 임의의 위치에 다양한 형태의 몰탈그라우트강도가 최소 120㎏/㎠ 이상으로 되는 초고강도를 가진 기초를 구축할 수 있도록 하면서 그라우트에 의하여 압밀되는 주변 연약지반을 아울러 지중의 일정공간내에서 주변연약지반으로의 주입제 침투고결없이 단계별로 토출량을 조절하면서 덩어리 형상으로 지중에서 고강도기초를 구축하도록 한 콤팩션 그라우팅을 이용한 지중기초공법에 관한 발명이다.

즉, 본 발명은 연약지반을 보강하거나 기초를 구축할 때, 중공롯드(4)를 기초가 될 위치까지 삽입한 후 일정한 토추압과 토툴량으로 중공롯드(4)를 통하여 단계적으로 몰탈그라우트를 주입하도록 한 콤팩션그라우팅에 있어서, 상기 주입그라우트는 슬럼프 0~2의 시멘트몰탈그라우트로 하므로써 연약지반을 압박하여 공간부를 형성하면서 주변의 연약지반을 압밀시키고 토질조건에 따라 상기 시멘트 몰탈그라우트 강도가 최소 120㎏/㎠ 이상으로 되도록 주입하고 상기 시멘트몰탈이 지중의 일정 공간내에서 주변연약지반으로의 침투고결없이 단계별로 토출량을 조절하면서 덩어리 형상으로 지중에서 초고강도 기초를 구축하도록 콤팩션그라우팅을 이용한 지중기초공법에 대한 것이다.

본 발명은 다양한 공사현장의 여건에 따라 그에 상응하는 통상 덩어리 형상의 기초등을 임의대로 다양하게 구축할 수 있도록 한 데에 특징이 있다. 즉, 본원발명은 지중을 굴토하지 않고 중공롯드를 지중의 임의의 위치에 위치시킨 상태에서 중공롯드를 통하여 통상의 약액주입시의 토출압보다 더욱 강력한 토출압으로 스럼프 0 에 가까운 고점도의 몰탈그라우트를 토출하므로써 통상의 약액그라우트가 지중에 주입시 스며드는데 비하여 본 발명상의 몰탈그라우트는 지중에 스며들지 않고 지중의 연약지반을 압밀하므로써 주변연약지반을 보다 단단히 개량시키고 몰탈그라우트 자체는 고결되어 필요한 용도의 기초 또는 파일역할을 할 수 있게 하여 지반을 개량할 수 있게 함과 동시에 중공롯드를 지중의 임의의 지점에서 단계별로 몰탈그라우팅할 때 몰탈그라우트의 토출량가 토출시간을 사전에 정확히 조절하므로써 다양한 형태의 지중기초를 임의대로 행하 수 있도록 한 것이다.

연약지반에 기초를 구축할 때에는 선결 조건 중의 하나가 제1도에 도시한 바와 같이 공사전에 공사를 해야 할 위치의 지상의 조건과 지중의 토질, 균일성, 시공심도 등을 사전에 충분히 조사검토하고 그라우트 주입재료, 강도 및 슬럼프치를 이에 따라 결정하여 시공계획을 수립하는 것이다. 이때 슬럼프(slump)치가 0에 가까운 몰탈 등의 비유동성재료를 사용하면 주입재가 계획된 위치에서 균일한 기초의 형성이 가능하고, 또한 주입재를 압입하여 지중에 주입하면 연약지반 공간만이 압밀된 그라우트로 차기 때문에 주변지반의 개량효과가 있다. 이와 같이 슬럼프치가 0 에 가까울 정도의 비유동성재료를 사용할 수 있는 공법은 본 발명상의 공법만이 가능하다.

상기 선결사항이 결정되면 그에 상응하는 그라우트의 슬럼프치를 설정하고 시공에 착수하되 시공이 가장 난해한 도면 제2(d)도와 같이 같은 형상을 가지는 기초를 시공할 때를 가정하여 시공에 착수해야 한다. 종래에는 제2(d)도와 같은 형상의 기초를 시공하기 위하여 도면 제4(a)도와 같이 연약지반(1)의 X부 깊이(h)까지 y 크기의 공간을 굴토한 뒤 그라우트(10)하고 또한 제4(b)도와 같이 넓게 그라우트를 한다. 다시 제4(c)도와 같이 성토를 하는 다단계를 거치므로서 공기지연 및 인건비 등의 부담이 많았으나 본 발명공법을 사용하면 상기와 같은 결점을 해결할 수 있는 바, 본 발명인 기초 구축공법을 사용할 때 우선 기본 정형으로 다음과 같이 사전에 설계 조건을 설정하는 바 이를 실시예를 들어 설명한다.

[실시예]

토질조건 : N = 04

깊이(A) : 2.4 m

몰탈 그라우트 단계별 높이(C,C') : 30

몰탈 주입그라우트 강도 :28 = 240㎏/(28 은 주입후 28일 경과시의 강도)

슬럼프치 : 02

몰탈 그라우트 주입압 : 토질조건에 따라 조절된다(15/ 45㎏/)

그라우트 직경(b) : 60ψ

1단계 그라우트 높이(C) : 30

확장직경(y) : 120ψ

중입량 여유분 : 10% 라고 했을 때, 직경(b)의 1단계의 주입량은

반경반경л높이여유(10%)

0.3m(반경)0.3m3.14(л)0.3(D)1.1 = 0.093

확장직경(y) = 120ψ 일 경우 주입량은

0.6m0.6m3.140.31.1 = 0.373의 주입량이 산출된다.

상기 실시예는 표준적인 몰탈그라우트의 주입량을 산정하는 것을 일예로 든 것이다.

즉, 연약지반일 경우를 전제로 하여 지중에 기초를 다양한 형상으로 지질여건에 맞게 구축할 수 있게 할 수가 있다.

다양한 기초 형상 중 본 발명상의 대표적인 예로 되는 도면 제2(d)도 상태로 시공하는 방법은 다음과 같았다.

제3도에서 볼 수 있는 바와 같이, 우선 내부가 중공으로 된 중공롯드(4) 즉, 주입관을 지중 필요위치까지 삽입하고 이 중공롯드(4)을 그라우트 공급관으로 삼아 시멘트몰탈과 같은 고점도를 가지는 몰탈을 주입하되 주입후의 그라우트부가 대략 높이가 30정도 되도록 강력한 힘으로 그라우트를 토출시켰던 바 연약지반을 밀어내면서 공간을 형성하여 지중에서 그라우팅 되었다. 약 30정도의 높이로 소정직경의 그라우팅이 끝나면 중공롯드(4)을 약 30올려 위치시킨 상태에서 다시 앞서에서와 같이 약 30정도의 높이와 소정직경의 크기로 그라우팅 작업을 필요에 따라 수회 반복하였다. 도면 제3도의 C' 부분을 그라우팅할 때에는 중공롯드(4) 미단을 상승시켜 이미 토출된 그라우트(10)의 표면상에서 전술한 요령으로 그라우팅하되 처음보다 천천히 토출시킨 바 이 경우 넓어진 직경(y)에 따라 결과적으로 토출량이 많아지게 되고 (즉 앞의 식에서 얻어진 토출량 0.373)이 많은 양의 그라우트는 주변의 연약지반은 많아진 토출량만큼 더 많이 주변 연약지반을 밀어내어 공간을 넓게 형성하면서 그라우팅되었다. 이때 주변의 연약지반을 밀어내어 공간을 넓게 형성하면서 그라우팅되었으므로 이때 주변의 연약지반은 그라우트의 압밀에 의해 지반이 그만큼 견고해져서 지반을 개량하는 효과를 얻을 수 있게 되었다.

이와 같이, 본 발명은 지표면을 굴토하지 않고 단지 중공롯드를 박는 작업과 그라우트의 토출작업으로 지중의 원하는 위치에 도면 제2도에 도시한 바와 같이 다양한 형태의 기초를 임의대로 구축할 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 연약지반을 보강하거나 기초를 구축할 때, 중공롯드(4)를 기초가 될 위치까지 삽입한 후 일정한 토출압과 토출량으로 중공롯드(4)를 통하여 단계적으로 몰탈그라우트를 주입하도록 한 콤팩션그라우팅에 있어서, 상기 주입그라우트는 슬럼프 02의 시멘트몰탈그라우트로 하므로써 연약지반을 압박하여 공간부를 형성하면서 주변의 연약지반을 압밀시키고 토질조건에 따라 상기 시멘트 몰탈그라우트 강도가 최소 120㎏/㎠ 이상으로 되도록 주입하고 상기 시멘트몰탈이 지중의 일정 공간내에서 주변연약지반으로의 침투고결없이 단계별로 토출량을 조절하면서 덩어리 형상으로 지중에서 초고강도 기초를 구축하도록 콤팩션그라우팅을 이용한 지중기초공법.