KR100312457B1

KR100312457B1 - 연약지반 개선용 고화제 조성물 및 이를 이용한 시공방법

Info

Publication number: KR100312457B1
Application number: KR1020000011808A
Authority: KR
Inventors: 강수용
Original assignee: 강수용
Priority date: 2000-03-09
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2001-11-03
Also published as: US6511262B2; KR20000053728A; US20010028829A1

Abstract

본 발명은 연약지반 개선용 고화제 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 연약지반상에 수평 배수층을 형성시키는 단계; 상기 연약지반상에 한계성토 높이까지 성토하는 단계; 및 상기 연약지반상에 수직으로 구멍을 형성시키면서 시멘트 25∼35중량부, 및 상기 시멘트 100중량부에 대하여 분말형 고유동화제 0.2∼0.4중량부 및 분말형 경화지연제 0.1∼0.2중량부의 제1혼합물과 건조상태의 0.074∼5.0mm의 입자크기를 갖는 모래 65∼75중량부 및 상기 시멘트 100중량부에 대하여 알루미늄 분말 0.3∼0.8중량부의 제2혼합물을 혼합하여 상기 구멍에 공급하는 단계를 포함하는 연약지반 개선용 고화제 조성물을 이용한 시공방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 연약지반을 매우 빨리 개량시키는 방법으로 경화된 다공질 샌드파일의 마찰 말뚝효과로 지지력 확보할 수 있고, 주변 연약지반도 매우 빠른 강제 압밀탈수효과로 강도가 증가되어 복합지반의 형태로 매우 빨리 개량되어 지반개량이 된다. 공사기간은 지중에 다공질 샌드파일 시공후 1개월 이내 완료할 수 있는 효과가 있다.

Description

연약지반 개선용 고화제 조성물 및 이를 이용한 시공방법{Solidified composition to strengthen weak stratum and constructing method using the same}

본 발명은 연약지반 개선용 고화제 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 해안습지나 하천, 호수, 항만 등의 간척 또는 준설매립지와 같은 습기를 가지고 있는 연약지반을 통상의 시멘트 고화제를 이용하는 경우와 비교하여 고화시간을 대폭 단축시키고, 고화강도를 크게 향상시킬 수 있는 연약지반 개선용 고화제 조성물 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 해안습지나 하천, 호수, 항만 등의 간척 또는 준설매립지와 같은 습기를 가지고 있는 연약지반은 다양한 방법으로 탈수시켜 연약지반 전체를 견고하고 균일하게 응결, 경화시켜야만 건축물 축조시 침하를 방지하고, 지지력을 확보할 수 있다. 따라서, 연약지반을 급속히 개량할 수 있는 경제적인 시공법이 요구되며, 또한 연약지반 전부를 균일하게 응결, 경화시킬 수 있는 공법이 요구되는실정이다.

이와 관련된 선행기술을 살펴보면, 한국 등록특허 제226153호에서는 주입로드의 선단부에 설치된 노즐로부터 고압수 및 압축공기를 분사시켜 지반토를 절삭해서 물과 혼합된 죽상태로 만들어 이를 지상으로 배출되도록 함과 동시에 주입로드재의 큰 공간부를 통해 모래나 자갈 또는 레미콘 등과 같은 지반개량재를 투입함으로써, 이 지반개량재가 상부의 죽상태로 혼합된 지반토를 지상으로 밀어올려 배출시키면서 절삭부분을 지반개량재로 치환시켜 연약지반을 개량시키는 방법을 개시하고 있다.

한국 특허출원 제93-006533호에서는 평평하게 성토된 지면위에 깔린 하방연결철근은 좌우의 철근을 서로 교차시킨 후, 각 교차점을 용접 고정하여 바둑판과 같은 형태를 얻는 다음, 이에 콘크리트 팽이형 파일의 저면 중앙에 돌출된 축을 삽입하고, 파일을 지면으로 박아 넣어 고르게 정렬배열하고, 콘크리트 팽이형 파일 사이를 1∼40mm 정도의 쇄석을 다져 충진하고, 충진시 바이브레이터 등을 사용하여 쇄석사이의 공간이 잘 다져 콘크리트 팽이형 파일과 그 사이에 충진된 쇄석을 서로의 상호 작용에 의해 측방유동을 방지하여 지반의 침하를 억제시키고, 그 결과 지지력을 증대시키는 방법을 개시하고 있다.

한국 특허출원 제97-024623호는 지중에 일정깊이로 굴착하여 그라우트 주입용 로드를 굴착공에 장입하여 굴착공 최하부로부터 로드를 상승시키며 지중을 압밀 그라우팅시키는 방법을 개시하고 있다.

한국 특허출원 제98-009869호 지층에 매립하는 드래인파이프의 하단부측에다수의 구멍을 뚫어 상기 구멍마다 첵크밸브를 삽착하여 상기 드래인파이프로 지층에 압축공기를 공급시켜 첵크밸브를 통하여 압축공기가 지층으로 분산되어 지층에 간극충돌 현상을 유발시켜 지층에 포함된 수분을 지층의 흙과 분리시킨 상태로 하여 공급되는 압축공기의 압력에 의하여 드래인파이프를 통하여 수분을 지상으로 토출시켜 연약지반을 강화시키는 방법을 개시하고 있다.

그러나, 이러한 방법들은 일반적으로 압밀 탈수(촉진)공법으로 성토하중재하시 연약지반 내부에서 발생된 과잉간극수압(Excess pore water pressure)을 인공드레인 재료를 이용하여 과잉간극수를 드레인 재료를 통해 배수시켜 지반강도를 증가시키는 방법으로써, 배수 기간이 매우 장기간 소요되는 문제와, 과잉간극수가 농경지로 흘러들어갈 경우 농경지가 황폐화되는 환경공해발생 문제, 침하발생에 따라 드레인 재료의 변형 또는 수평배수층의 함몰에 따른 과잉간극수의 배수기능 저하(이론적 규명이 현실적으로 불가능함)로 정상적인 배수기능이 막혀 정상적인 강도증가 효과를 상실 하게되어, 결국 전단파괴가 발생되는 문제점이 상존하게 된다.

또한, 한국 등록특허 제145637호는 연약지반 처리대상 연약토 1m³당 50∼200kg의 시멘트와 시멘트 중량대비 10∼20의 플라이애쉬와 1∼3의 리그닌 슬폰네이트를 혼합하여 연약지반 개선용 분말상 고화제의 제조방법에 관한 것으로, 상기와 같은 방법으로 제조된 고화제에 0.5∼1m³의 물을 혼합 교반하여 연약지반에 주입하여 연약지반을 개량하는 방법을 개시하고 있다.

한국 등록특허 제195688호에서는 보조드레인을 시공설치함으로서 형성되는미흡탈수부의 중앙부에 생석회말뚝을 시공설치하여 연약지반내의 잔류과잉 간극수가 생석회말뚝과 수화반응을 일으켜 지중의 토중수를 급속하게 흡착함과 동시에 화학적 탈수 및 물리적 팽창력에 의하여 연약지반내의 잔류과잉 간극수까지 급속하게 탈수시키면서 연약지반을 균일하고 견고하게 응결, 경화시키는 방법을 개시하고 있다.

상기 방법은 고결공법으로 물과 시멘트(또는 생석회)를 혼합시킨 시멘트 페이스트를 원지반 내부에 투입하여 강제로 혼합(기계적 혼합 또는 고압분사) 고결시켜 지반강도를 증가시키는 방법으로 공사기간은 일반적인 압밀 탈수공법보다 짧으나, 매우 고가이고 강제 혼합시키는 과정에서 다량의 지중의 슬러리가 표면부로 배출되어 산업폐기물이 발생되므로 이를 처리하기 방법 또한 문제점으로 상존하게 된다.

따라서, 기존의 방법중 과잉간극수의 배수, 탈수 기능에 다른 지반개량 효과와 지중의 슬러리가 배출되지 않고, 고결 효과를 동시에 가장 짧은 기간내에 확보할수 있는 방법이 요구되는 실정이다.

이에 본 발명에서는 건조(Dry) 상태의 특수 고화제 조성물을 이용하여 상술한 문제점을 해결할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 고화시간을 대폭 단축시키고, 고화강도를 크게 향상시킬 수 있는 연약지반 개선용 고화제 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 고화제 조성물을 이용하여 연약지반을 강화시키는 시공방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고화제 조성물은 시멘트 25∼35중량부 및 건조상태의 0.074∼5.0mm의 입자크기를 갖는 모래 65∼75중량부, 및 상기 시멘트 100중량부에 대하여 알루미늄 분말 0.3∼0.8중량부, 분말형 고유동화제 0.2∼0.4중량부 및 분말형 경화지연제 0.1∼0.2중량부를 포함한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고화제 조성물을 이용한 시공방법은 연약지반상에 수평 배수층을 형성시키는 단계; 상기 수평 배수층이 형성된 연약지반상에 한계성토 높이까지 성토하는 단계; 상기 연약지반상에 수직으로 구멍을 형성시키는 단계; 및 시멘트 20∼30중량부, 및 상기 시멘트 100중량부에 대하여 분말형 고유동화제 0.2∼0.4중량부 및 분말형 경화지연제 0.1∼0.2중량부의 제1혼합물과 건조상태의 0.074∼5.0mm의 입자크기를 갖는 모래 70∼80중량부 및 상기 시멘트 100중량부에 대하여 알루미늄 분말 0.3∼0.8중량부의 제2혼합물을 혼합하여 상기 구멍에 공급하는 단계를 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 시공방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다.

이하 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 조성물은 연약지반 강화를 위해 조성된 것으로, 시멘트 25∼35중량부 및 건조상태의 0.074∼5.0mm의 입자크기를 갖는 모래 65∼75중량부, 및 상기 시멘트 100중량부에 대하여 알루미늄 분말 0.3∼0.8중량부, 분말형 고유동화제 0.2∼0.4중량부 및 분말형 경화지연제 0.1∼0.2중량부를 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 시멘트, 모래 및 알루미늄 분말은 연약지반에 투여시 흡수율을 향상시키기 위해 함수율이 거의 없는 것이 바람직하다. 만약 상기 조성물에 함수율이 존재하면 재료분리 현상에 따른 불규칙적인 강도특성과 연약지반 구멍속으로 혼합조성물의 투입시공성의 확보에 어려움이 있다. 본 발명의 조성물에 있어서, 상기 시멘트는 보통 포틀랜드를 사용하며, 그 사용량은 25∼35중량부가 바람직한데, 25중량부 미만이면 연약지반의 함수량 저하효과가 미진하여 강도증진효과가 미약하고, 35중량부를 초과하면 다공질 샌드파일 주변 연약지반에 대한 함수량 저하효과는 좋으나 다공질 샌드파일 심부는 고결경화에 필요한 단위 수량이 부족하여 강도가 약간 저하되는 경향이 있다. 또한, 모래는 연약지반 내부에 존재하는 지중의 과잉간극수를 쉽게 통과할 수 있는 배수기능을 갖추는 배수로 역할과 시멘트와 경화되어 강성을 확보하는 강도증진효과 측면을 고려하여 입자크기가 0.074∼5.0mm인 것이 바람직하며, 입자가 너무 작으면 배수로 기능 및 강도증진 효과가 저하되고, 너무 크면 재료분리 현상에 의한 불규칙적인 단면형상에 따른 강도 특성의 불균일성이 발생할 수 있다. 또한, 그 사용량은 65∼75중량부가 바람직한데, 65중량부 미만이면 상대적으로 시멘트가 많이 소요되어 연약지반 함수량 저하 효과는 좋으나 다공질 샌드파일 심부는 재료분리 현상에 의해 강도가 저하될 수 있고, 75중량부를 초과하면 상대적인 시멘트의 사용량이 적게되어 연약지반의 함수량 저하효과 및 강도증진효과가 미약하다.

한편, 상기 시멘트 조성물에 기포제 역할을 하는 알루미늄 분말을 상기 시멘트 100중량부에 대하여 0.3∼0.8중량부로 사용하는데, 이때 0.3중량부 미만이면 기포발생량이 적어 배수로 기능이 저하되고, 0.8중량부를 초과하면 기포발생량이 많아 공극이 많이 존재하여 강도가 저하되는 경향이 있다. 또한, 건조분말 형태인 나프타렌계 또는 멜라닌계 고유동화제 0.2∼0.4중량부를 사용하여 상기 조성물의 혼합시 유동성을 좋게하여 분산도를 높일 수 있다. 이때, 그 사용량이 0.2중량부 미만이면 유동성이 작아 다공질 샌드파일 심부에서 재료분리 형상이 발생하고, 0.4중량부를 초과하면 강도특성이 급격히 저하되는 현상이 발생한다. 아울러, 분말상의 나프타렌계 또는 멜라닌계 경화 지연제를 0.1∼0.2중량부로 사용하여 급속한 경화반응을 미연에 방지함으로써 연약지반내에 함유된 물을 지속적으로 탈수시킬 수 있는 효과가 있다. 단, 상기 경화지연제를 너무 많이 사용하면 고유동화제와 동일하게 강도특성이 급격히 저하되는 단점이 있다.

본 발명에 따르면, 연약지반상에 인위적으로 성토하고, 상기 조성물을 지중에 투입하면 지중에 순식간에 과잉간극수압이 발생하게 되어 이들 과잉간극수가 건조상태의 조성물에 큰압력으로 신속히 침투하면서 흡수되어 경화(고결)되고, 경화되는 중에 기포가 발생하여 팽창하면서 이 팽창압에 의해 추가로 과잉간극수압이 연속적으로 발생, 이들 과잉간극수도 상기 조성물에 신속히 침투하면서 흡수되어 경화(고결)되는 것이다.

즉, 기존의 모든 콘크리트는 물+시멘트+골재를 동시에 혼합시켜 소정의 페이스트 상태로 만들어서 일정한 형틀에 채움후 일정기간이 지나면 경화되어 소정의 콘크리트 제품을 제조하나, 본 발명은 기존의 콘크리트 방법과 달리 콘크리트의 형성 과정이 연약지반내에 강제로 과잉간극수압을 유발시켜 이들 과잉간극수가 상기조성물에 큰압력으로 신속히 침투, 흡수되면서 경화되는 과정으로(지중의 과잉간극수 및 간극수가 조성물을 경화시키는 물로 작용), 과잉간극수압이 급격히 소산되고, 고결되는 특성으로 연약지반내부에 발생한 과잉간극수압을 매우 빨리 소산시키면서 지반강도를 증가시키고, 또한 고결된 조성물이 다공질의 모래말뚝으로 마찰말뚝 효과를 동시에 얻을 수 있는 급속 지반개량방법인 것이다.

본 발명의 시공방법을 좀 더 구체적으로 살펴보면, 먼저 연약지반을 1∼2개월 이내에 급속히 개량시키는 공법으로 연약점성토지반(사질지반 동일) 상에 토공사 시공장비의 작업성 확보 및 연약지반의 표면부에 존재하는 잔여 과잉간극수의 배출통로로 사용하기 위하여 수평 배수층을 조성하고, 연약지반상에 안정하게 성토를 하면 지중에 성토하중 크기 만큼 과잉간극수압이 발생하게 되는데, 이 과잉간극수를 상기 조성물을 경화(콘크리트화)시키는데 활용하는 것이다.

그 다음, 통상의 방법으로 계산된 안전한 한계 성토 높이까지 급속히 성토한 다음, 회전형 케이싱 오거-드릴(Casing Auger-Drill) 또는 케이싱 바이브로 햄머(Casing-Vibro Hammer)를 이용하여 연약지반에 수직방향의 원통형 구멍을 형성하고, 상기 구멍에 상기 조성물을 투입 형성하면 성토하중에 의해 발생된 지중의 과잉간극수와 케이싱을 이용하여 구멍 형성시 발생된 지중의 과잉간극수를 신속히 흡착하면서 기포가 발생되고, 기포발생에 의해 체적 팽창과 함께 횡방향으로 추가적인 팽창압이 발생하면서 추가적인 과잉간극수압을 유발시킨다. 이때 과잉간극수가 상기 조성물 내부로 매우 큰 압력으로 신속히 침투되어 소산되는 과정으로 조성물과 고압으로 침투된 지중의 간극수가 수화 반응을 하면서 급격히 경화되어 지중에 다공질 샌드파일이 형성되고, 주변의 연약지반도 급속지반탈수와 함께 함수비 저하 효과로 인해 강도가 자연스럽게 증가되어 연약지반이 급속하게 개량된 지반으로 조성된다. 이때, 상기 조성물중 시멘트, 고유동화제 및 경화지연제를 제1혼합물로 하고, 완전 건조모래 및 알루미늄 분말을 제2혼합물로 하여 준비하고, 연약지반에 형성된 구멍에 투입시 현장에서 혼합하여 사용한다. 또한, 투입량은 연약지반 m³당 70∼600kg으로 조절되며, 이는 연약지반의 함수량에 따라 상기 범위내에서 변화될 수 있다.

한편, 지중에 경화된 다공질 샌드 파일은 표면부가 다공질로 되고, 심부는 비교적 수밀성 콘크리트가 형성되어 소정의 압축강도(σ≥50kg/cm²)를 발현하게 되어 하중을 지지할 수 있는 마찰파일의 기능과 추가 과잉간극수압이 발생될 경우에 신속히 과잉간극수압을 소산시킬 수 있는 드레인 기능을 갖추고 있어, 연약 점성토지반의 급속 지반개량이 가능하다. 또한, 사질토 지반에서의 지진시 발생된 과잉간극수를 신속히 배출하면서 마찰 및 지지 파일 기능이 있어 액상화 방지 대책으로서도 바람직하다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

가로×세로×높이가 1.5m×1.5m×1.5m인 철재 시험상자에 액성한계 약 50.4, 소성한계 약 34.8, 함수비가 약 60정도인 교란시킨 해성퇴적 점성토를 1.2m 높이까지 채우고, 그 위에 약 20㎝정도 모래를 부설하여 수평배수층을 형성한 다음, 휴대용 베인 시험기로 점성토에 대한 비압밀 및 비배수 상태에서의 전단강도값이 Suo≒ 1.0t/m²정도 측정하였다.

상기 시험상자속의 연약지반에 통상의 방법으로 계산된 한계성토높이에 대한 하중조건을 σ_v= r_t·Hc = r_t·5.6·Suo / r_t·Fs인 관계식에서 Fs = 1.25를 고려하고, Suo를 평균 약 1.0t/m²로 고려할 때, 모래위에 1.5m×1.5m 규격의 철판을 올려놓고 강괴를 10ton정도 재하하는 것이 하중재하조건에 적합하나, 철재시험상자의 규모가 작아 σ₃= Ko σ_v인 조건과 적합하게 재하하중크기를 5.0ton으로 사용하였다.

상기 연약지반에 대하여 시공간격을 0.3m ×0.3m로 구분하고, 하기 표 1에 기재된 성분과 양으로 모래와 기포제와 시멘트, 고유동화제 및 경화지연제를 별도로 구분하여 혼합한 다음, 현장에서 상기 두 혼합물을 혼합하여 연약지반 m³당 약 180∼230kg로 투입하였다. 모형시공은 소형 핸드 오거-드릴을 이용하여 케이싱 구조용 강관외경 125mm, 두께 2.3mm를 사용 내부로 상기 혼합물을 투입하였다.

실시예 2

가로×세로×높이가 1.5m×1.5m×1.5m인 철재 시험상자에 액성한계 약 50.4, 소성한계 약 34.8, 함수비가 약 80이상인 교란시킨 해성퇴적 점성토를 1.2m 높이까지 채우고, 그 위에 약 20㎝정도 모래를 부설하여 수평배수층을 형성한 다음, 휴대용 베인 시험기로 점성토에 대한 비압밀 및 비배수 상태에서의 전단강도값이 Suo' ≒ 0.8t/m²정도 측정하였다.

상기 시험상자속의 연약지반에 통상의 방법으로 계산된 한계성토높이에 대한 하중조건을 σ_v= r_t·Hc = r_t·5.6·Suo'/ r_t·Fs인 관계식에서 Fs는 1.25를 고려하고, Suo'를 평균 약 0.8t/m²로 고려할 때, 모래위에 1.5m×1.5m 규격의 철판을 올려놓고 강괴를 8.0ton정도 재하하는 것이 하중재하조건에 적합하나, 철재시험상자의 규모가 작아 σ₃= Ko σ_v인 조건과 적합하게 재하하중크기를 4.0ton으로 사용하였다.

상기 연약지반에 대하여 시공간격을 0.3m ×0.3m로 구분하고, 하기 표 1에 기재된 성분과 양으로 모래와 기포제와 시멘트, 고유동화제 및 경화지연제를 별도로 구분하여 혼합한 다음, 현장에서 상기 두 혼합물을 혼합하여 연약지반 m³당 약 180∼230kg로 투입하였다. 모형시공은 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 상기 혼합물을 투입하였다.

구분	시멘트	모래(건조상태)	기포제	고유동화제	경화지연제
실시예 1	550kg	1650kg	시멘트100중량부의0.5중량부	시멘트100중량부의0.3중량부	시멘트100중량부의0.1중량부
실시예 2	750kg	1500kg	시멘트100중량부의0.5중량부	시멘트100중량부의0.3중량부	시멘트100중량부의0.1중량부
성분	보통 포틀랜드시멘트	해사육사(강모래)깬모래	알루미늄분말	분말형나프타렌계(이건실업)	분말형나프타렌계(이건실업)

사용모래: No. 200체 통과량 3.0이하인 모래(조립 또는 조립내지 중립의 모래로 완전 건조상태)

상기 실시예 1 및 2에 따라 모형시공 20일정도 경과후 물성을 다음과 같이 측정하였다.

1) 투수성 확인

모형시공후 점성토 지반에 대한 전단강도 특성을 휴대용 베인으로 측정하고, 함수비 저하량을 확인하기 위해 시료채취를 한 다음, 함수비 및 비중을 측정하고, 경화된 다공질 샌드파일을 회수하여 다이아몬드 코어(Diamond Core) 절단기로 시료를 절단, 채취하고, 시료를 얇은 원통형 고무막으로 밀착시켜 변수위 투수시험을 하였다.

2) 다공질 샌드파일의 공극율 측정

시료의 건조상태 무게와 수중상태의 무게를 측정하여 비중값을 구하고, 시료를 파라핀으로 밀봉한후, 부피를 측정하여 공극율을 측정하였다.

3) 강도특성

시료의 상부 및 하부의 절단부를 캐핑한후 일축압축강도(Wet Condition)를 측정하였다.

4) 주변 개량된 점성토층의 강도는 휴대용 베인시험기를 이용하여 통상의 방법으로 측정하였다.

상기 실시예의 결과에 따르면, 경화된 다공질 샌드파일 사이의 연약점성토층은 매우 신속하게 과잉간극수압이 소산되면서 지반함수비가 급속히 저하되는 거동(순간적으로 약 8∼30정도 함수비저하효과)을 나타내고, 이들 함수비 급속 저하거동은 한계상태 이론에 의해 급속 지반강도 증가효과(ΔSu=3∼7t/㎡)를 발휘하게 되며, 경화된 다공질 샌드 파일의 압축강도는 약 50kg/cm²∼200kg/cm²정도로 발현되며, 투수성은 투수계수 K 〉3×10^-3cm/sec(일부 시료에서는 유로형성으로 측정불가)로 나타나고, 경화된 다공질 샌드파일과 주변의 연약지반이 급속 개량되면서 연약지반이 개량된 복합지반으로 형성되어, 지반침하 감소 효과 및 지지력 확보 능력이 매우 빨리 향상되었다.

지반침하거동은 1차로 성토하중 만큼 발생된 과잉간극수 및 2차로 경화 과정에서 발생된 팽창 효과에 의한 추가 발생 과잉간극수를 모두 신속히 흡착하여 복합지반을 형성하므로 경화된 다공질 샌드 파일은 이미 탄성거동을 일으키며, 주변의 점성토는 불포화 상태로 변화되었다. 따라서, 압밀침하는 매우 작게 발생하는 거동과, 약간의 탄소성 침하 거동이 병행하는 것으로 나타났다.

경화된 다공질 샌드파일의 단면은 표면부가 다공질로써 균일하면서 공극율이 10∼30정도 이므로 추가 성토하중 작용시에도 드레인(Drain) 기능(기존의 수직드레인 공법의 드레인 기능)을 나타내었고, 하중재하후 수직변형이 4일동안 불규칙하게 침하, 발생후 정지되는 거동을 보아 이때 발생된 과잉간극수압은 매우 짧은 기간내 소산되는 거동을 나타낼 것으로 판단된다.

또한, 느슨한 사질토 지반에서 지진발생시 경화된 다공질 샌드파일은 느슨한 지반에 대한 상대밀도를 매우증가시켜 전단저항력을 매우크게 조성시키는 역할이충분할 것으로 판단되었고, 사질지반에서 발생된 과잉 간극수압 거동 역시 다공질 샌드파일의 배수기능에 의해 신속히 소산시켜 액상화 방지 효과가 매우 탁월할 것으로 판단된다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 1) 경화된 다공질 샌드파일은 지지력 확보할 수 있고, 2) 주변 연약지반의 강도를 증가시킬 수 있으며, 3) 상기 1) 및 2)의 효과로 인한 마찰말뚝 효과를 기대할 수 있고, 4) 경화된 다공질 샌드파일의 급속 드레인 기능으로서 배수효과가 있으며, 5) 근접 시공시의 주변 영향을 받지 않고, 과잉간극수가 외부로 배출되지 않아 환경피해를 발생치 않으며, 인접 추가하중 작용시 침하영향이 발생치 않는 효과를 기대할 수 있다. 또한, 6) 급속 연약지반 개량효과 및 시공방법이 간이모형시험에 의하면 시공중 실물재하 테스트(Full Scale Test)를 수행할 경우에도 시공성 확인이 확실시 되며, 7) 공기는 지중에 다공질 샌드파일 시공후 1개월 이내 완료할 수 있는 효과가 있다.

Claims

시멘트 25∼35중량부 및 건조상태의 0.074∼5.0mm의 입자크기를 갖는 모래 65∼75중량부, 및 상기 시멘트 100중량부에 대하여 알루미늄 분말 0.3∼0.8중량부, 분말형 고유동화제 0.2∼0.4중량부 및 분말형 경화지연제 0.1∼0.2중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연약지반 개선용 고화제 조성물.
연약지반상에 수평 배수층을 형성시키는 단계;

상기 연약지반상에 한계성토 높이까지 성토하는 단계; 및

상기 연약지반상에 수직으로 구멍을 형성시키면서 시멘트 25∼35중량부, 및 상기 시멘트 100중량부에 대하여 분말형 고유동화제 0.2∼0.4중량부 및 분말형 경화지연제 0.1∼0.2중량부의 제1혼합물과 건조상태의 0.074∼5.0mm의 입자크기를 갖는 모래 65∼75중량부 및 상기 시멘트 100중량부에 대하여 알루미늄 분말 0.3∼0.8중량부의 제2혼합물을 혼합하여 상기 구멍에 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연약지반 개선용 고화제 조성물을 이용한 시공방법.
제2항에 있어서, 상기 혼합물의 투입량은 연약지반 m³당 70∼600kg임을 특징으로 하는 연약지반 개선용 고화제 조성물을 이용한 시공방법.
제2항에 있어서, 상기 구멍에 혼합물을 공급하는 방법이 회전형 케이싱 오거-드릴(Casing Auger-Drill) 또는 케이싱 바이브로 햄머(Casing-Vibro Hammer)를 이용하는 것을 특징으로 하는 연약지반 개선용 고화제 조성물을 이용한 시공방법.