KR100380813B1 - Pre-Loading construction method using Steel-Making Slags as Pre-Load Materials - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제강 슬래그를 프리로드재로 이용한 프리로딩 시공방법에 관한 것으로서, 제강 슬래그를 이용하여 연약지반으로 하중을 전해주도록 구성된다.The present invention relates to a preloading construction method using steelmaking slag as a preloading material, and is configured to transmit a load to a soft ground using steelmaking slag.
이러한 본 발명은 프리로딩 공법이 적용될 연약지반의 상부에 일정 두께의 샌드 매트(Sand Mat) 층을 형성하는 절차, 및 형성된 샌드 매트층의 상부에 일정 두께의 제강 슬래그층을 형성하는 절차를 포함하도록 구성된다. 이 때, 샌드 매트층과 제강 슬래그층의 사이에 제강 슬래그층으로부터 유출되는 스케일(scale)을 흡수하여 샌드 매트층으로 흘러드는 스케일을 차단하는 스케일 차단층을 형성하도록 하여 보다 바람직하게 실시할 수 있다.This invention includes a procedure of forming a sand mat layer of a certain thickness on top of the soft ground to be applied to the preloading method, and a process of forming a steel slag layer of a certain thickness on top of the formed sand mat layer It is composed. At this time, a scale blocking layer for absorbing the scale flowing out of the steelmaking slag layer and blocking the scale flowing into the sandmat layer may be formed between the sandmat layer and the steelmaking slag layer. .
본 발명을 사용하면, 제강 슬래그가 일반토사에 비하여 단위중량이 무겁기 때문에 체적이 감소하여 공기가 단축되고, 프리로드재로 사용한 제강 슬래그는 시공 후에도 유용이 가능하여 경제적인 측면에서 일반토사에 비해 우수하다. 또한, 제강 슬래그는 일반토사에 비해 단위 중량과 내부 마찰각이 크기 때문에 지지력이 좋아 우천시에도 작업이 가능하므로 공기를 단축시킬 수 있는 효과가 있다.When the present invention is used, steelmaking slag is heavier in unit weight than general soil, so the volume is reduced and the air is shortened. Steelmaking slag used as a preload material can be useful even after construction, which is superior to general soil in terms of economy. Do. In addition, steelmaking slag has a larger unit weight and internal friction angle than general soils, so the bearing force is good, so that even in rainy weather, the air can be shortened.
Description
본 발명은 제강 슬래그를 프리로드재로 이용한 프리로딩 시공방법에 관한 것으로서, 특히 연약지반의 표면에 계획 구조물의 하중보다 크거나 동등한 하중을 미리 재하하여 구조물을 설치하기 전에 필요한 만큼의 침하가 발생하도록 유도하는 공법인 프리로딩(Pre-Loading) 공법을 사용할 때, 연약지반의 표면에 하중을 싣기 위하여 사용되는 프리로드재(Pre-Load Materials)로 제강 슬래그를 이용하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a preloading construction method using steelmaking slag as a preloading material, and in particular, to load as much as necessary before installing the structure by loading in advance a load greater than or equal to that of the planned structure on the surface of the soft ground. The present invention relates to a method of using steelmaking slag as a pre-load material used to load a surface of a soft ground when using a pre-loading method, which is a guide method.
새로이 조성되는 대부분의 매립지반은 낮은 지반강도와 높은 압축성을 갖는 연약지반이어서 구조물을 설치하기가 어렵다. 따라서 매립지반을 다양한 공학목적으로 활용하기 위해서는 연약지반의 개량이 선행되어야 하는데, 일반적으로 투수계수가 좋은 재료를 사용하여 지반의 수직방향으로 간극수를 배출시킴으로써 강도를 증가시키는 수직배수 공법이 널리 이용되고 있다. 일반적인 수직배수 공법으로는 샌드 드레인(sand drain) 공법, 샌드 콤팩션 파일(sand compaction pile) 공법, 팩 드레인(pack drain) 공법 등이 있으며, 배수재로는 모래나 종이, 플라스틱 등이 사용되고 있다.Most of the newly reclaimed ground is soft ground with low ground strength and high compressibility, making it difficult to install structures. Therefore, in order to utilize the landfill ground for various engineering purposes, improvement of the soft ground should be preceded. In general, the vertical drainage method for increasing the strength by discharging the pore water in the vertical direction of the ground using a material having a good permeability coefficient is widely used. have. Typical vertical drainage methods include a sand drain method, a sand compaction pile method, a pack drain method, and the like, and sand, paper, and plastic are used as drainage materials.
여기서, 팩 드레인 공법은 투수성이 양호한 모래를 섬유로 된 마대에 넣어 연약지반에 투입하고 재하성토 하중에 의하여 압밀배수를 촉진시켜 지반을 개량하는 공법이다.Here, the pack drain method is a method of improving the ground by putting sand having good permeability into a fiber bed and putting it in the soft ground, and promoting consolidation drainage by loading soil load.
한편, 수직배수 공법의 효율을 높이고, 공기를 단축하기 위한 방안으로 수직배수 공법과 프리로딩(Pre-Loading) 공법을 병행하는 것이 일반적이다.On the other hand, in order to increase the efficiency of the vertical drainage method and shorten the air, it is common to use the vertical drainage method and the pre-loading method in parallel.
프리로딩 공법은 연약지반의 물리적 성질을 개선하기 위한 개량공법으로서, 연약지반의 표면에 계획 구조물의 하중보다 크거나 동등한 하중을 미리 재하하여 구조물을 설치하기 전에 필요한 만큼의 침하가 발생하도록 유도하는 공법이다. 이 공법은 정하중에서 지지력의 증가가 큰 흙에 널리 사용되고 있으며, 포화된 연약점토, 압축성이 큰 실트, 유기점토(organic clays), 및 이탄토(peat) 등에 주로 적용되고 있다.The preloading method is an improved method for improving the physical properties of the soft ground. It is a method of inducing as much settlement as necessary before installing the structure by loading a load greater than or equal to the planned structure on the surface of the soft ground in advance. to be. This method is widely used in soils with a large increase in bearing capacity at static load, and is mainly applied to saturated soft clays, highly compressible silt, organic clays, and peat.
도 1은 일반토사를 이용한 프리로딩 공법이 적용된 공사구간의 단면도로서, 준설토층(110) 상단에 보톰 매트(Bottom Mat:121)를 부설한 후 일정 두께의 산토복토층(122)과 샌드 매트층(Sand Mat Layer:123)을 포설하여 수직 배수재(115-1,115-2)를 시공하는 공법인 팩 드레인 공법을 시공한다. 그리고, 일반토사를 사용하여 제1 토사층(124)과 제2 토사층(125)을 일정 두께만큼 시공한다. 여기서, 연약지반에 하중을 주기 위하여 사용된 프리로드재는 토사이다.1 is a cross-sectional view of a construction section to which a preloading method using general soil is applied, and after laying a bottom mat (Bottom Mat: 121) on top of the dredged soil layer (110), the soil covering layer 122 and the sand mat layer having a predetermined thickness ( Sand Mat Layer: 123) to install the vertical drainage material (115-1, 115-2) is a pack drain method. Then, using the general soil, the first soil layer 124 and the second soil layer 125 is constructed by a predetermined thickness. Here, the preload material used to load the soft ground is earth and sand.
이러한, 프리로딩 공법에서는 상재 하중을 재하하는데 필요한 하중 재료가 중요한 역할을 수행하게 된다. 프리로드재를 재하하는 방법에는 토사(혹은 암석)의 성토, 물탱크의 설치등이 있는데, 이 중에서 토사의 성토가 많이 사용되고 있다. 그러나 일반 토사를 프리로드재로 활용하기 위해서는 새로운 토취장의 개발, 운반거리에 따른 경제적 손실 및 자연환경의 훼손이라는 문제에 직면하게 된다. 그러므로 토사와 성상이 비슷하고 시공성, 경제성 및 환경성 등에서 우수한 프리로드재의 개발이 요구되고 있다.In such a preloading method, the load material required to load the load is to play an important role. The method of loading the preloaded material is the land of soil (or rock), the installation of a water tank, etc. Among them, the soil of soil is used a lot. However, in order to use general earth and sand as a preloading material, problems such as the development of new landfill sites, economic loss due to transport distance, and damage to the natural environment are encountered. Therefore, the development of preloaded material similar in soil and property, and excellent in workability, economics and environment, is required.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 프리로딩(Pre-Loading) 공법에 사용되는 프리로드재로 제강 슬래그를 이용하도록 한 제강 슬래그를 프리로드재로 이용한 프리로딩 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, using a preloading construction method using the steelmaking slag as a preloading material to use the steelmaking slag as a preloading material used in the pre-loading method The purpose is to provide.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 제강 슬래그를 프리로드재로 이용한 프리로딩 시공방법은 프리로딩 공법이 적용될 연약지반의 상부에 일정 두께의 샌드 매트(Sand Mat)층을 형성하는 절차; 및 상기 형성된 샌드 매트층의 상부에 프리로드재로 제강 슬래그를 사용하여 일정 두께의 제강 슬래그층을 형성하는 절차를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the preloading construction method using the steelmaking slag according to the present invention as a preloading material is a procedure of forming a sand mat layer having a predetermined thickness on the soft ground to which the preloading method is to be applied. ; And forming a steelmaking slag layer having a predetermined thickness by using the steelmaking slag as a preload material on the formed sand mat layer.
이 때, 상기 샌드 매트층과 제강 슬래그층의 사이에 상기 제강 슬래그층으로부터 유출되는 스케일(scale)을 흡수하여 상기 샌드 매트층으로 흘러드는 스케일을 차단하는 스케일 차단층을 형성하는 절차를 추가로 포함하도록 구성할 수 있다.In this case, the method further includes a process for forming a scale blocking layer between the sand mat layer and the steel slag layer to absorb a scale flowing out of the steelmaking slag layer to block the scale flowing into the sand mat layer. Can be configured to
이러한 상기 스케일 차단층은 일정 두께의 토사층으로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 스케일 차단층은 맴브레인(Membrane)이 내부에 설치된 최소화 두께의 토사층으로 이루어지도록 하여 보다 바람직하게 실시할 수 있다.The scale blocking layer is preferably made of a soil layer of a predetermined thickness. In addition, the scale blocking layer may be more preferably carried out so that the membrane (Membrane) is made of a soil layer of the minimum thickness installed therein.
한편, 상기 샌드 매트층은 제강 슬래그를 이용한 제강 슬래그 매트로 대체하되, 상기 연약지반의 내부로부터 시공된 수직 배수재는 상기 제강 슬래그 매트의 상단부까지 확장되도록 구성할 수 있다. 이 때, 상기 제강 슬래그 매트를 구성하는 제강 슬래그의 입도는 13mm에서 40mm 내에 있도록 구성하는 것이 바람직하다.On the other hand, the sand mat layer is replaced with steelmaking slag mat using steelmaking slag, the vertical drainage constructed from the interior of the soft ground can be configured to extend to the upper end of the steelmaking slag mat. At this time, the particle size of the steelmaking slag constituting the steelmaking slag mat is preferably configured to be within 13mm to 40mm.
도 1은 일반토사를 이용한 프리로딩 공법이 적용된 공사구간의 단면도,1 is a cross-sectional view of the construction section to which the pre-loading method using the general soil,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 흐름도,2 is a flowchart of an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 제1 실시예가 적용된 공사구간의 단면도,3 is a sectional view of a construction section to which the first embodiment of the present invention is applied;
도 4는 본 발명에 따른 제2 실시예가 적용된 공사구간의 단면도,4 is a sectional view of a construction section to which the second embodiment of the present invention is applied;
도 5는 본 발명에 따른 제3 실시예가 적용된 공사구간의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of a construction section to which the third embodiment of the present invention is applied.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
115-1,115-2: 수직 배수재 122: 산토복토층115-1,115-2: vertical drainage material 122: soil cover layer
123: 샌드 매트층 124: 제1 토사층123: sand mat layer 124: first soil layer
125: 제2 토사층 310: 연약지반125: second soil layer 310: soft ground
315: 스케일 차단층 320: 샌드 매트층315: scale blocking layer 320: sand mat layer
330: 제강 슬래그층 510: 제강 슬래그 매트330: steelmaking slag layer 510: steelmaking slag mat
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예(S220)에 관한 흐름도로서, 먼저 수평배수재층인 샌드매트층을 시공한다(S221). 그리고, 수직 배수재 공법으로 시공하는데 이때 제강 슬래그가 프리로드재(Pre-Load Material)로 사용되는 것이며(S222), 제강 슬래그층이 연약지반에 하중을 주기 위하여 사용되는 핵심부분이다.,2 is a flowchart of an embodiment (S220) of the present invention, first constructing a sand mat layer which is a horizontal drainage layer (S221). And, it is constructed by the vertical drainage method, in which steelmaking slag is used as a pre-load material (S222), and the steelmaking slag layer is a core part used to load the soft ground.
여기서 제강 슬래그는 선철이나 스크랩(Scrap,고철)등을 전로 또는 전기로에서 정련하여 강을 제조할 때 생성되는 비금속 산화물을 주성분으로 하는 물질이다. 제강 슬래그의 대부분은 고로에서 생산된 선철을 정련하는 과정에서 생성되는 전로 슬래그이며, 스크랩을 주 원료로 하여 강을 제조하는 과정에서 생성되는 전기로 슬래그는 생산량이 적어 일반적으로 생산량 집계시에는 포함되지 아니한다.Steelmaking slag is a material mainly composed of non-metal oxides produced when steel is manufactured by refining pig iron or scrap (scrap) in a converter or an electric furnace. Most of steelmaking slag is converter slag produced during refining of pig iron produced in blast furnace, and electric furnace slag produced in the process of manufacturing steel with scrap as the main raw material is not produced and is not included in counting production. No.
전로 슬래그는 포항과 광양제철소에서, 전기로 슬래그는 기타 철강회사에서 각각 생산된다. 전로 슬래그의 생성당시의 크기는 10cm 내지 50cm 정도이지만, 철분 함유량이 많기 때문에 철분을 회수하기 위하여 40mm 이하로 파쇄하는 공정을 거쳐 약 25%는 철분이 회수된 후 전로로 투입되고 남은 75%가 슬래그로 생산된다.Converter slag is produced at Pohang and Gwangyang Works, and electric furnace slag is produced at other steel companies. The size of the converter slag is about 10cm to 50cm, but since the iron content is high, about 25% of the slag is crushed to 40mm or less to recover iron, and 75% of the slag is put into the converter after the iron is recovered. Is produced.
다음의 표 1은 제강 슬래그와 일반 토사의 화학적 성분을 나타낸 것이며, 표 2는 제강 슬래그와 일반 토사의 물리적 성분을 나타낸 것이다.Table 1 below shows the chemical components of steelmaking slag and general soil, and Table 2 shows the physical components of steelmaking slag and general soil.
위의 표 1에서와 같이 제강 슬래그는 CaO 및 T-Fe가 주성분이며, 일반 토사는 SiO2및 Al2O3가 주성분이다.As shown in Table 1 above, the steelmaking slag is composed of CaO and T-Fe, and the general soil is composed of SiO 2 and Al 2 O 3 .
또한, 위의 표 2에서와 같이 제강 슬래그는 일반 토사에 비해 비중과 단위중량이 커서 과재하중으로 적당하며, 투수계수가 좋아 수평배수를 목적으로 하는 샌드 매트층으로 사용될 수도 있다. 또한, 3%의 정도의 팽창성을 가지고 있으나 6개월 정도의 에이징(aging) 과정을 거치면 1.5% 정도로 줄일 수 있다.In addition, as shown in Table 2 above, steelmaking slag has a specific gravity and a unit weight larger than that of general earth and sand, and is suitable as an overload, and has a good permeability coefficient and may be used as a sand mat layer for horizontal drainage. In addition, it has an expandability of about 3% but can be reduced to about 1.5% after 6 months of aging.
도 3은 본 발명에 따른 제1 실시예가 적용된 공사구간의 단면도로서, 도 2에 도시한 프리로딩 시공방법(S220)이 사용된 경우의 공사구간 단면도를 도시한 것이다. 즉, 일정 두께의 샌드 매트층(320)을 시공한 다음 수직 배수재(115-1,115-2)가시공된 상태이며, 샌드매트층(320)의 상부에는 일정 두께(H)의 제강 슬래그층(330)이 형성되어 있다. 여기서 제강 슬래그층(330)이 연약지반(310)에 하중을 주는 요소이며, 샌드 매트층(320)은 배수를 위한 요소이다.3 is a cross-sectional view of a construction section to which the first embodiment of the present invention is applied, and illustrates a cross-sectional view of a construction section when the preloading construction method S220 shown in FIG. That is, after the sand mat layer 320 having a predetermined thickness is installed, vertical drainage materials 115-1 and 115-2 are constructed, and the steel slag layer 330 having a predetermined thickness H is disposed on the sand mat layer 320. ) Is formed. Wherein the steel slag layer 330 is a load element to the soft ground 310, the sand mat layer 320 is an element for drainage.
그러나, 도 3에 도시된 바와 같이 실시하는 경우에는 제강 슬래그층(330)에서 방출되는 스케일(scale)로 인하여 샌드 매트층(320)의 투수성이 감소하거나, 배수시설의 구멍막힘 등에 의하여 드레인 효과가 감소될 수 있다. 그러나, 프리로드(Pre-Load) 방치기간을 증가시킨다면 제강 슬래그층(330)만으로도 가능하다.However, in the case of performing as shown in Figure 3, due to the scale (scale) emitted from the steelmaking slag layer 330, the water permeability of the sand mat layer 320, or drainage effect due to clogging of the drainage facility, etc. Can be reduced. However, if the pre-load standing period is increased, the steelmaking slag layer 330 may be used alone.
도 3에서의 문제점을 해결하기 위한 하나의 실시예는 도 4에서처럼 샌드 매트층(320)과 제강 슬래그층(330)의 사이에 제강 슬래그층(330)으로부터 유출되는 스케일(scale)을 흡수하여 샌드 매트층(320)으로 흘러드는 스케일을 차단하는 스케일 차단층(315)을 추가로 형성하는 것이다. 이 스케일 차단층(315)은 제강 슬래그층(330)으로부터 유출되는 스케일(scale)을 흡수하여 샌드 매트층(320)으로 흘러드는 스케일을 차단하는 역할을 한다.One embodiment for solving the problem in FIG. 3 absorbs the scale flowing out of the steelmaking slag layer 330 between the sand mat layer 320 and the steelmaking slag layer 330 as shown in FIG. The scale blocking layer 315 is further formed to block the scale flowing into the mat layer 320. The scale blocking layer 315 serves to block the scale flowing out of the sand mat layer 320 by absorbing the scale flowing out of the steelmaking slag layer 330.
이러한 스케일 차단층(315)은 일정 두께(H1)의 토사층으로 형성하는 것이 바람직하며, 토사층의 두께가 두꺼울수록, 또한 투수성이 낮을수록 그 효과는 크게 나타날 것이다.The scale blocking layer 315 is preferably formed of a soil layer having a predetermined thickness H1, and the thicker the soil layer and the lower the permeability, the greater the effect.
이 때, 또 하나의 바람직한 제3 실시예로는 샌드 매트층(320)의 상부에 위치하는 토사층(315)을 최소화 두께로 하여 토사층(315) 내에 맴브레인(Membrane)을설치하는 것이다. 그러면, 제강 슬래그층(330)으로부터 발생된 스케일(scale)을 토사층 사이에 설치된 맴브레인이 차단할 수 있다., 여기서 최소화 두께란 맴브레인을 보호할 수 있을 정도의 토사층 두께를 의미한다.At this time, another preferred embodiment is to install a membrane in the soil layer 315 with a minimum thickness of the soil layer 315 positioned on the sand mat layer 320. Then, the membrane formed between the earth and sand layers can block the scale generated from the steelmaking slag layer 330. Here, the minimum thickness means the earth and sand layer thickness enough to protect the membrane.
한편, 본 발명에 따른 제4 실시예로는 샌드 매트층을 제강 슬래그를 이용한 제강 슬래그 매트로 대체하되, 연약지반의 내부로부터 시공된 수직 배수재(115-1,115-2)는 제강 슬래그 매트까지 확장되도록 구성하는 것이다.Meanwhile, in the fourth embodiment according to the present invention, the sand mat layer is replaced with the steelmaking slag mat using the steelmaking slag, but the vertical drainage materials 115-1 and 115-2 constructed from the inside of the soft ground are extended to the steelmaking slag mat. To construct.
도 5는 본 발명에 따른 제4 실시예가 적용된 공사구간의 단면도로서, 수직 배수재(115-1,115-2)가 시공되어 있는 연약지반(310)의 표면에는 제강 슬래그를 이용한 제강 슬래그 매트(510)가 배수용으로 시공되어 있으며, 그 위로 토사층(315)과 제강 슬래그층(330)이 시공되어 있다. 이 때, 수직 배수재(115-1,115-2)는 제강 슬래그 매트(510)의 내부로 확장되어 있다.5 is a cross-sectional view of a construction section to which the fourth embodiment according to the present invention is applied, and the steelmaking slag mat 510 using the steelmaking slag is formed on the surface of the soft ground 310 on which the vertical drainage materials 115-1 and 115-2 are constructed. It is constructed for drainage, and the soil layer 315 and the steelmaking slag layer 330 are constructed thereon. At this time, the vertical drains 115-1 and 115-2 extend into the steelmaking slag mat 510.
다시 설명하자면, 수직 배수재(115-1,115-2)의 간극수 배수를 원활히 하기 위하여 수평 배수재로 투수계수가 좋은 샌드(sand)를 많이 사용하고 있으나, 상부에 제강 슬래그를 재하하였을 경우 스케일 발생으로 인해 투수성이 저하되거나 막힘 현상이 발생하게 된다. 그러므로, 입도조정(약 13mm 내지 40mm)된 제강 슬래그를 수평배수재 재료로 사용하여 수평 배수층(510)을 시공하면, 배수 다발형 유공관을 설치하지 않고 집수정만을 설치하여도 입도 조정된 제강 슬래그가 수평 및 수직 배수 기능을 충분히 수행할 수 있다.In other words, in order to smooth the drainage of the vertical drainage materials 115-1 and 115-2, sand having a good permeability coefficient is used as the horizontal drainage material. Deterioration or clogging occurs. Therefore, when the horizontal drainage layer 510 is constructed by using the steelmaking slag of which the particle size adjustment (about 13 mm to 40 mm) is used as the horizontal drainage material, the adjusted steelmaking slag is horizontal even if only the sump is installed without installing the drainage bundle-type perforated pipe. And the vertical drainage function can be sufficiently performed.
본 발명에 사용되는 제강 슬래그는 토사에 비하여 단위중량이 무겁기 때문에 체적이 감소하여 공기가 단축되고, 프리로드재로 사용한 제강 슬래그는 시공 후에도 유용이 가능하여 경제적인 측면에서 일반 토사에 비해 우수하다.Steelmaking slag used in the present invention is reduced in volume because the unit weight is heavier than the soil sand, the air is shortened, steelmaking slag used as a preload material can be useful even after construction is superior to the general soil sand in terms of economics.
또한, 제강 슬래그는 일반토사에 비해 단위 중량과 내부 마찰각이 크기 때문에 지지력이 좋아서 장비의 이동성(Trafficability)이 향상되어 우천시에도 작업이 가능하므로 공기를 단축시킬 수 있고, 시공시 일정한 두께로 나누어 포설하는 것이 가능하므로 시공성이 향상되는 효과가 있다.In addition, steel slag has a higher unit weight and internal friction angle than general soils, so it has good bearing capacity, which improves the trafficability of the equipment, so that it can be worked even in rainy weather, and it can shorten the air. Since it is possible, there is an effect that the workability is improved.
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