KR100379989B1 - 연약지반의 지내력 증강 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연약지반의 지반 강도를 증대시키기 위한 연약지반의 지내력 증강 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 연약지반의 토질조사와 조사된 토질에 따라 정하는 말뚝을 심기 위한 구멍의 크기와 갯수를 정하여 구멍을 천공하는 제1공정과, 말뚝을 형성하기 위해 직물로 되는 주입자루에 주입관을 삽입한 후 주입자루의 개구부를 봉하며 상기 주입자루의 겉을 다단으로 묶어 주입자루의 모양을 간추리고, 또 충전재주입의 주입정도를 측정하는 수단으로 사용되는 다수의 졸림고리줄을 필요에 따라 주입자루의 겉에 상하 다단계로 졸림묶음시켜 주입자루를 완성하는 충전재주입 측정수단을 설치하는 제2공정과, 상기 주입자루를 지반에 천공한 제1공정의 구멍에 넣은 후 주입관을 통하여 플라이애쉬 또는 바틈애쉬(Bottom ash)와 시멘트, 물과 필요한 양 만큼 혼화제 등을 중량비로 혼합한 겔상의 충전재를 주입자루에 강제로 주입하여 충전재의 양생으로 지반의 다수 개소에 말뚝을 심는 제3공정과, 상기 제3공정에 의하여 지반의 다수 개소에 말뚝을 심은 후 지상에 노출된 주입자루와 주입관을 마무리짓는 제4공정과, 상기 제2공정의 충전재주입수단으로서 주입자루의 구성에 관한 충전재주입장치로 되는 것이다.

Description

연약지반의 지내력 증강 방법 및 그 장치{Method for improvement of the bearing power of the soil for the soft soil and its device}

본 발명은 지반이 약한 연약지반의 강도를 증대시키기 위한 연약지반의 지내력 증강 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반이란 어떠한 건조물의 기초지반으로서 충분한 지내력을 갖지 못한 지반을 말하는 것이다. 이러한 지반에 지내력을 안정적으로 증대시키기 위한 방법으로서 여러가지 공법이 알려져 왔으나, 현재 기술력으로 가장 진보된 공법으로 말뚝공법과 쇄석파일공법등이 널리 수행되고 있다.

상기한 종래의 공법은 기본적으로 콘크리트 구조물의 기초말뚝과 마찬가지로 상재하중에 말뚝을 매개로 기초지반에 전하여 지지력의 증대와 침하억제를 도모하는 것으로 구체적인 적용성과 구조적인 차이를 기준으로 파일슬래브공법과 파일캡공법 및 파일네트공법으로 분류할 수 있는 공법으로서, 상기의 말뚝공법은 원주형의 말뚝을 지중에 매설하는 것을 기초로 하는 것이어서 연약 지반중 지중에 균열이 없는 점성토나 사질토에 대해서는 효과가 있는 것이므로 예를 들면 지중에 균열이 있는 균열토질에는 적당하지 못하여 최근에는 배출공을 다수 천공한 파이프를 지반에 천공된 구멍에 삽입후 상기 파이프에 쇄석이나 자갈 등을 넣고 시멘트와 물유리를 혼합한 충전재를 강제로 주입하여 충전재가 파이프의 구멍을 통하여 지중의 균열된 틈을 메꾸어 주는 충전재 주입법이 알려져 있으나 이 충전재주입공법은 지반에 천공한 구멍에 파이프를 하나 또는 겹으로 2이상의 파이프를 삽입하는 단관 로드공법 또는 이중관 더블패커 주입공법으로서 파이프를 제작하는데 드는 비용과 그 설비가 대단하여 시공을 하는데 드는 전체적인 공사기간과 비용이 많이 드는 문제점이 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 구근 형성이 확실하고 요구되는 품질과 강도를 확보할 수 있으며 시공비가 저렴하고 공기를 단축할 수 있으며 점성토질과 사질토는 물론 지중에 균열이 있는 지반에도 시공할 수 있는 연약지반의 지내력을 증강하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것으로, 본 발명을 Pack Fill Grouting Pile 공법이라고하며 약칭하여 PG Pile공법으로 사용한다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명을 실시하기 위한 연약지반의 지내력 증강 방법에서 사용되는 연약지반의 지내력 증강 장치를 제공하는데 있는 것이다.

상기 본 발명에 기재된 목적을 제공하는 연약지반의 지내력 증강 방법은 현장의 토질조사와 조사된 토질에 따라서 정해지는 말뚝을 심기 위한 구멍의 직경과 깊이 및 각 구멍의 간격을 정하는 제1공정과, 상기 천공된 구멍에 삽입하는 충전재주입용 직물로된 주입자루를 형성하는 제2공정과, 상기 구멍에 맞추어 제작된 주입자루에 충전재를 주입하는 제3공정과, 주입된 충전재가 양생된 후 지상에 노출된 주입자루의 상단부를 마감정리 하는 제4공정으로 되는 것으로, 이하 본 발명을 실시예에 의한 공정과 본 발명에서 사용하는 장치를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명 장치의 충전재 주입수단의 사시도.

도 2 는 본 발명의 실시 전 상태를 보인 예시단면도.

도 3 은 본 발명의 실시 상태를 나타내 보인 예시단면도.

도 4 은 본 발명의 다른 실시 상태를 나타내 보인 예시 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1....주입자루. 2,3,4,5.....주입관. 6..... 가는 철사. 7....줄.

10.....유공파이프. 81.....고리.

실시예

제 1 공정

연약지반의 토질을 조사하여 예를 들면 균열이 없는 점성토질이나 가는 모래의 유출로 인한 균열토질에 있어서 점성토질의 경우 그 연약 정도의 측정과 균열토질의 균열 정도를 파악하여 시공할 토질에 가장 알맞은 말뚝을 심기 위한 지중 구멍의 직경과 간격을 계산하여 지반 다수 개소에 구멍을 천공한다.

재 2 공정

상기 제1공정에 의하여 천공된 말뚝 심기 구멍의 직경에 따라 예를 들어 합성수지사로 재직되는 직물의 주입자루를 형성하여 이 천공구멍의 내부에 주입자루를 제1공정의 구멍 속으로 밀어 넣고 충전재의 주입을 위한 주입관을 삽입한 후 주입자루의 개구를 봉하며, 주입자루의 겉에는 상하 여러 곳에 다단으로 가는 철사로 묶어 주입자루를 구멍 속으로 밀어 넣기 좋도록 간추리고, 또 주입자루의 겉에는 충전재 주입정도를 확인을 할 수 있는 충전재주입 측정수단으로서 하나 이상의 졸림고리줄을 묶음 하여 충전재주입수단을 형성한다. 여기서, 상기 충전지지수단은 주입자루를 구멍 속으로 밀어 넣기 위한 길다란 철봉과, 충전재를 주입자루의 상하방향에 고루 주입하기 위한 다단으로 된 주입관을 함께 삽입 구성하여 실시하거나, 상기 철봉과 주입관을 삽입하는 대신에 철재유공파이프만을 삽입하여 실시할 수도 있는 것이다.

제 3 공정

상기 제2공정의 주입자루를 주입관을 이용하여 제1공정의 구멍 속에 곧게 밀어 넣은 후 각 주입관을 통하여 예를들어 플라이애쉬 44-48 %중량, 시멘트 32-36 %중량, 물 20-30 %중량의 비율로 혼합하고 필요한 양 만큼 팽창제 등의 혼화제를 혼합하여서 겔상의 주입약제를 2~7㎏/㎠의 압력으로 주입하는데 이때 주입자루의 겉에 묶은 가는 철사는 주입되는 충전재에 의하여 팽창되는 주입자루의 팽창력에 의하여 절단되며 하나 이상의 갯수로 졸림 묶음한 졸림고리줄의 벌어짐에 의하여 지상에 길게 노출된 졸림고리줄의 외단측이 구멍 속으로 딸려 들어가는 길이정도 예를 들면 주입자루의 둘레에 해당하는 길이정도를 확인하여 주입자루의 내부에 충전재가 완전히 충전되었는지를 측정하며, 이후 주입자루 내에서의 충전재의 양생시기를 기다린다.

또한, 지반설계에 따라 파일강도와 경제성을 고려하여 프라이애쉬와 시멘트를 각각 70% 중량과 30%중량 또는 각각 60% 중량과 40% 중량의 비율로 혼합할 수 도 있다.

제 4 공정

상기 제3공정에 의하여 이루어진 주입자루내에 충전재주입을 완료한 다음 주입약재의 양생을 기다린 다음 양생되어 지중에 말뚝을 형성한 후 지상에 노출된 주입자루의 개구부와 노출된 주입관을 정리하여 마무리 짓는다.

또다른 경우로서 충전지지수단으로 철재유공파이프(10)만을 사용한 경우에는 철재유공파이프(10)만을 정리하여 마무리 짓는다.

이상과 같이되는 본 발명의 공정에서 충전재를 주입하기 위한 제2공정의 충전재주입수단의 장치로는 첨부된 도1과 도2 에 표현된 바와 같으며, 이를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면, 합성수지사 또는 마로 재직되는 주입자루(1)내에 충전지지수단이면서 주입자루(1)를 구멍 속으로 밀어 넣고 충전재를 주입자루(1)내에 고르게 단시간내에 넣기 위한 길고 짧은 주입관(2)(3)(4)(5)을 상하 높이가 다르게 다단계로 삽입한 후 주입자루(1)의 개구를 봉하여 삽입한 주입관(2)(3)(4)(5)을 고정시키며, 상기 주입자루(1)의 겉에는 주입자루(1)를 지중에 천공된 구멍 속으로 밀어 넣을 때 간편하도록 하기 위하여 주입자루(1)의 상하 여러 곳에 가는 철사(6)로 묶음하고 또 충전재의 주입 완료를 확인하기 위한 주입측정수단으로 줄(7)의 일단을 고리 (81)를 지어 줄(7)의 타단이 고리(81)를 관통하여 지상에 길게 노출시킨충전재주입 측정수단을 주입자루(1)의 겉의 상하 여러 곳에 묶음하여서 되는 것이다.

이상과 같이된 본 발명과 장치는 연약지반에 천공된 구멍에 주입자루를 넣어 충전재를 주입하는 것이므로 충전재주입 공법보다는 설치장비가 필요 없으며 값이 싼 소재를 이용하는 것이어서 전체적인 시공 비용이 저렴하며, 지중에 주머니를 삽입하여 그 내부를 충전함으로서 구근이 확실하고 구조학적인 산출근거가 확실하여 안전 시공이 가능하다. 또 강제 주입되는 충전재가 주입자루의 내부에 밀실하게 채움이 되어 파일로서 역할도 할 수 있고 일부직물의 조직사이를 통하여 충전재가 주입자루의 외부로 누출되는 것이 있는데 이것은 누출 압력이 주입자루의 저항을 받아 누출 압력이 약화되어 예를 들면 균열토질이 아닌 점성토질이나 사토질일 경우 주입자루가 삽입된 구멍의 내경에만 미치게되어 구멍 속에서의 지지 말뚝 또는 마찰말뚝의 형성됨이 견고하고, 또 균열토질일 경우 주입자루 외부로 누출된 충전재가 누출 압력 약화로 균열토질의 틈사이로 침투가 아닌 단순히 흘러 들어가 균열 부분을 메우는 형태로서 주변지반이 충전재로 인해 경화됨으로서 균열 부분이 마찰말뚝의 역할을 할 수 있게 부착력이 크게 시공되므로서 본 발명은 점성토질 및 사토질과 같은 연약지반 과 어떠한 균열토에도 시공 적용이 가능한 작용 효과를 나타내는 것이다.

또한, 본 발명의 주입재는 화력발적소에서 연료로 사용하고 남은 폐기물인 플라이애쉬 또는 바틈애쉬(Bottom ash)를 채로 쳐서 일정 입도 이상만을 주재료로한 것이어서 자원 재활용의 이점과 폐기하는데 드는 비용절감 및 환경오염 방지 와지반개량의 효과도 있는 것이다.

Claims (5)

1. 현장의 토질조사와 조사된 토질에 따라서 정해지는 주입자루를 심기 위한 구멍의 직경과 깊이 및 각 구멍의 간격을 정하며 지반 다수 개소에 구멍을 천공하는 제1공정과;

   상기 제1공정으로 천공된 구멍에 삽입하여 충전재를 주입한 후 양생시키기 위한 직물로되는 주입자루를 형성하는 제2공정과;

   상기 구멍에 삽입된 주입자루에 충전재를 주입하는 제3공정과;

   충전재가 양생된 후 지상에 노출된 주입자루의 상단을 마감정리작업하는 제4공정으로 되는 것을 특징으로 하는 연약지반의 지내력 증강 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 충전재를 주입할 때의 압력을 2~7㎏/㎠로 하므로서 지중 압밀변화를 일으키도록 함을 특징으로 하는 연약지반의 지내력 증강 방법.
3. 합성수지사 또는 마로 재직되는 주입자루(1)내에 충전지지수단이면서 충전재를 넣기 위한 주입관(2)(3)(4)(5)을 삽입한 후 천공된 구멍 속으로 밀어 넣고 주입자루(1)의 개구를 철사(6)로 묶어 삽입한 주입관(2)(3)(4)(5)을 고정시키며;

   상기 주입자루(1)의 겉에는 주입자루(1)를 이용하여 지중에 천공된 구멍 속으로 밀어 넣을 때 간편하도록 하기 위하여 주입자루(1)의 상하 여러 곳에 가는 철사(6)로 묶음하고 또 충전재의 충전정도를 측정하기 위한 충전재주입측정수단으로줄(7)의 일단을 고리(81)를 지어 줄(7)의 타단이 고리(81)를 관통하여 지상에 길게 노출시킨 충전재 주입측정수단을 주입자루(1)의 겉의 상하 여러 곳에 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 연약지반의 지내력 증강 장치.
4. 제 3 항에 있어서;

   충전지지수단으로는 주입자루를 지지하며 천공된 구멍에 밀어넣고 충전재를 넣기 위한 길고 짧은 주입관(2)(3)(4)(5)을 상하 높이가 다르게 다단으로 삽입하여 구성한 것을 특징으로 하는 연약지반의 지내력 증강 장치.
5. 제 3 항에 있어서;

   충전지지수단으로는 주입자루를 지지하며 천공된 구멍에 밀어넣고 충전재를 넣기 위하여 다수의 주입공이 천공된 유공파이프(10)로 구성한 것을 특징으로 하는 연약지반의 지내력 증강 장치.