KR100466887B1 - 왕겨와 배수 지지대를 이용한 건축구간 연약지반의 개량 공법 - Google Patents

왕겨와 배수 지지대를 이용한 건축구간 연약지반의 개량 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 선단슈, 천연 섬유, 인장 로프를 포함하는 수직 배수재가 연약지반의 지중에 다수개 설치되어 지하수층에 형성된 지하수를 연약지반 상에 포설된 모래 매트까지 배출시키는 한편, 모래 매트의 상부에는 성토층이 형성되고 그 성토층에는 상부에 건축물이 시공되는 경우 부등침하를 예방하기 위한 수직 배수재를 이용하는 연약지반의 개량에 있어서, 인장 로프의 선단에 형성된 로프 연결구와 마름모형 선단슈의 상부에 형성된 U자형 연결구가 체결 볼트 및 너트로 체결되고, 마름모형 선단슈에는 상부 모서리에 상부 결착부가 상부로 돌출되도록 형성되며, 인장 로프에는 그 외측을 둘러싸도록 바늘과 와이어에 의해 원형 단면의 상태로 봉합된 섬유 매트의 내측에 왕겨가 삽입되어 지하수를 흡착하여 상부로 배출시키도록 형성시키는 한편, 섬유 매트가 배수 지지대의 하부에서 중앙 상부로 관통되도록 삽입되고, 마름모형 선단슈의 상부 결착부의 내측에 배수 지지대가 안착되며, 배수 지지대는, 지지대 몸체의 내측 중앙에 원형 삽입구가 형성되고, 지지대 몸체와 원형 삽입구의 사이에 X자형 간막이가 일체로 연결되어 공간부가 형성되며, 또한, 배수 지지대에는, 지지대 몸체의 상부 중앙에 관통되도록 로프 삽입구가 형성되고, 그 로프 삽입구와 연통되도록 형성된 원형 삽입구에는 배수 흡입홈이 상부에서 제일 하부까지 일정 거리에 다수개가 형성되며, 공간부에는 내측에 왕겨가 삽입되어 배수 지지대의 원형 삽입구에 삽입된 섬유 매트의 왕겨와 공간부 내측에 삽입된 왕겨에 의해 지하수층의 지하수를 모래 매트로 배출시켜 연약지반을 개량시키는 왕겨와 배수 지지대를 이용한 건축구간 연약지반의 개량 공법을 제공한다.

Description

왕겨와 배수 지지대를 이용한 건축구간 연약지반의 개량 공법{IMPROVEMENT METHOD OF SMOOTH GROUND FOR CONSTRUCTION USING RICE BRAN AND DRAINAGE SUPPORT GOOD}
본 발명은 건축구간 연약지반 기초개량을 위한 수직 배수재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 섬유 매트의 내부에 왕겨 및 배수 지지대가 설치되어 외부의 응력에도 별다른 관계없이 지하수층에 포함된 지하수를 손쉽게 배출할 수 있고, 연약 지반 상에 시공된 건축물의 부등 침하의 문제를 최대한 방지할 수 있도록 하는 왕겨와 배수 지지대를 이용한 건축구간 연약지반의 개량 공법에 관한 것이다.
일반적으로 건축구간 연약지반의 토질여건은 함수율이 높기 때문에 지반의 내력이 약하므로 그 연약 지반상에 구조물을 설치하기 위해서는 오랜 시간에 걸쳐 연약지반 내에 함유되어 있는 물들을 배수처리하여 연약지반을 압밀시켜 개량한 이후에 구축하는 경우가 대부분이다.
상기의 연약지반을 개량하는 종래의 기술로는 샌드 드레인 공법과 페이퍼 드레인 공법이 있는데, 상술한 페이퍼 드레인 공법을 간단하게 설명하면, 크레인의 전면에 수직으로 리더(LEADER)를 고정하여 그 리더에 상,하 이동되게 되는 바이브레이션 햄머(VIBRATION HAMMER)를 설치하여 드레인 페이퍼를 삽입한 케이싱을 바이브레이션 햄머의 진동에 의하여 지하의 소정깊이까지 압입한 후 케이싱을 상승시켜 지하 깊숙히 드레인 페이퍼를 매설하는 공법을 말한다.
도 1은 종래의 연약 지반을 개량하는 샌드드레인 공법을 설명하는 도면으로서, 연약 지반(G)을 개량하는 샌드 드레인 공법은 배수재로 모래 말뚝(1)을 이용하여 개량하게 되는데, 상기의 연약 지반(G)을 일정한 깊이로 굴토한 다음에 그 상부에 일정 두께의 차수층으로 사용이 가능하도록 바닥 매트(2)를 부설한 후, 상기의 연약지반(G)의 상부에 포설된 바닥 매트(2)를 관통하고 일정한 간격으로 다수개의 구멍들을 천공하여 그 천공된 구멍 내에 모래를 충진시킨 모래 말뚝(1)들이 형성되며, 상기의 모래 말뚝(1)이 형성된 바닥 매트(2)의 상부에 일정한 두께로 모래를 포설한 모래 매트(3)가 형성된다.
상기의 모래 매트(3)의 상부에는 토사를 일정 높이로 적층한 성토층(40)을형성함으로 모래 말뚝(1)과 모래 매트(3)를 통하여 연약지반(G) 내에 함유되어 있는 물을 배수시키게 된다.
이때, 상기의 모래 매트(3)는 단순히 모래를 포설한 상태로 상부에 성토층(4)이 형성된 경우, 그 성토층의 최상부에 건축물(20)이 시공되는데, 그로 인하여 상기의 성토층(4)의 토공 하중과 건축물의 자중이 그대로 지반에 전달되어, 지반의 지지력이 약하게 되어 바닥 매트(2), 모래 매트(3) 및 성토층(4)의 부등침하 현상이 발생된다.
또한, 부등 침하의 현상에 의한 가운데 부분의 배부름 현상으로 물이 고여있게 되고 배수되지 못하는 관계로 모래 매트(3)의 상부에 위치된 지하수 및 빗물의 배수가 원활하게 이루어지지 않아 빗물 및 지하수가 많이 발생되는 지역에서는 빗물 및 지하수 처리가 원활하게 이루어지지 않아 연약지반이 전체적으로 침하되는 등 많은 문제점이 발생된다.
도 2는 종래의 나무 톱밥과 섬유 매트봉을 이용한 건축물 연약지반의 기초 개량용 수직 배수재의 상세도로서, 수직 배수재(5)는, 원뿔형 선단슈(6), 인장 로프(7), 섬유 매트(8), 나무톱밥 가루(9)로 구성된다.
연약 지반(G)의 제일 하부에 설치되는 원뿔형 선단슈(6)에는 상부에 선단슈 연결고리(10)가 형성되고, 상기의 천연인장 로프(7)에는 일측에 로프 연결고리(11)가 형성되며, 이때 상기의 원뿔형 선단슈(6)의 선단슈 연결고리(10)에는 인장 로프(7)의 로프 연결고리(11)가 체결되어 고정되는 한편, 상기의 섬유 매트(8)는 봉합 바늘(12)과 봉합 노즐(13)에 의하여 봉합될 수 있고, 상기의 천연섬유매트(8)가 봉합된 내측에 천연인장 로프(7)가 설치된 상태에서 나무톱밥 가루(9)이 그 둘레에 함께 적재되는 구조로 수직 배수재(5)가 형성된다.
상기의 천연인장 로프(7)는 수직 배수재(5)가 지중에 매설되는 경우, 토사의 응력에 의하여 수직 배수재(5)가 배수재로 작용할 수 있도록 섬유 매트(8)를 지지하는 지지체로 사용된다.
도 2의 구성에 대한 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 상기의 수직 배수재(5)는 외부의 응력, 즉 토사 압력에 대항하여 인장 로프(7)가 대항하여 작용하는 관계로 외부의 응력에 약한 단점을 갖게 된다.
이러한 단점은 수직 배수재로서 지하수층에 포함된 지하수(W)를 상부로 인출하여 외부로 배출시켜가는데, 상당한 시간이 기간을 필요로 하고, 지하수를 배출하는데 도 1의 모래 말뚝(1)보다는 원활한 작용을 하지만, 상부 응력에 의한 형태의 변경 및 배수재로서의 작용이 시간이 지남에 따라 경감되는 문제점이 발생된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은, 건축구간 연약지반 토공중의 기초 안정을 위하여 지하수층에 있는 지하수에 대한 흡수능력이 뛰어날뿐만 아니라 왕겨 및 배수 지지대에 의하여 외부의 응력에도 원형을 그대로 유지하면서 지하수층에 포함된 지하수의 처리를 원활히 할 수 있고, 연약 지반상에 시공된 건축물의 기초를 안정화할 수 있도록 하는 왕겨와 배수 지지대를 이용한 건축구간 연약지반의 개량 공법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 연약 지반을 개량하는 샌드드레인 공법을 설명하는 도면.
도 2는 종래의 나무 톱밥과 섬유 매트봉을 이용한 건축구간 연약 지반 기초 개량용 수직 배수재의 상세도.
도 3a는 본 발명의 건축구간 연약지반 기초 개량을 위한 수직 배수재를 구성하는 부재의 분해 상태를 나타내는 도면, 도 3b는 본 발명의 배수 지지대의 하측에서 본 상태를 나타내는 도면, 도 3c는 본 발명의 배수 지지대의 상부에서 본 상태를 나타내는 도면, 도 3d는 도 3a의 "A-A" 부 절단 된 상태를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 건축구간 연약지반 기초 개량을 위한 수직 배수재의 설치상태를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 건축구간 연약지반 기초 개량을 위한 수직 배수재가 설치된 시공 상태도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 수직 배수재 110: 인장 로프
112: 로프 삽입구 120: 마름모형 선단슈
122: 상부 결착부 124: U자형 연결구
130: 봉상 섬유매트 132: 바늘
134: 와이어 140: 왕겨
150: 수직 배수대 152: 지지대 몸체
154: 로프 삽입구 156: 원형 삽입구
158: 배수 흡입홈 162: 간막이
164: 공간부 166: 슬릿홀
170: 체결 볼트
174: 너트 200: 크레인
210: 크레인 붐 220: 맨드릴 유압붐
230: 맨드릴 관 300: 바닥 매트
400: 모래 매트 500: 판상 섬유매트
600: 성토층 700: 건축물
W : 지하수층 G : 연약 지반
본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 선단슈, 천연 섬유, 인장 로프를 포함하는 수직 배수재가 연약지반의 지중에 다수개 설치되어 지하수층에 형성된 지하수를 연약지반 상에 포설된 모래 매트까지 배출시키는 한편, 모래 매트의 상부에는 성토층이 형성되고 그 성토층에는 상부에 건축물이 시공되는 경우 부등침하를 예방하기 위한 수직 배수재를 이용하는 연약지반의 개량에 있어서, 인장 로프의 선단에 형성된 로프 연결구와 마름모형 선단슈의 상부에 형성된 U자형 연결구가 체결 볼트 및 너트로 체결되고, 마름모형 선단슈에는 상부 모서리에 상부 결착부가 상부로 돌출되도록 형성되며, 인장 로프에는 그 외측을 둘러싸도록 바늘과 와이어에 의해 원형 단면의 상태로 봉합된 섬유 매트의 내측에 왕겨가 삽입되어 지하수를 흡착하여 상부로 배출시키도록 형성시키는 한편, 섬유 매트가 배수 지지대의 하부에서 중앙 상부로 관통되도록 삽입되고, 마름모형 선단슈의 상부 결착부의 내측에 배수 지지대가 안착되며, 배수 지지대는, 지지대 몸체의 내측 중앙에 원형 삽입구가 형성되고, 지지대 몸체와 원형 삽입구의 사이에 X자형 간막이가 일체로 연결되어 공간부가 형성되며, 또한, 배수 지지대에는, 지지대 몸체의 상부 중앙에 관통되도록 로프 삽입구가 형성되고, 그 로프 삽입구와 연통되도록 형성된 원형 삽입구에는 배수 흡입홈이 상부에서 제일 하부까지 일정 거리에 다수개가 형성되며, 공간부에는 내측에 왕겨가 삽입되어 배수 지지대의 원형 삽입구에 삽입된 섬유 매트의 왕겨와 공간부 내측에 삽입된 왕겨에 의해 지하수층의 지하수를 모래 매트로 배출시켜 연약지반을 개량시키는 왕겨와 배수 지지대를 이용한 건축구간 연약지반의 개량 공법을 제공한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 설명한다.
도 3a는 본 발명의 건축구간 연약지반 기초 개량을 위한 수직 배수재를 구성하는 부재의 분해 상태를 나타내는 도면으로서, 수직 배수재(100)는, 크게 인장 로프(110), 마름모형 선단슈(120), 봉상 섬유 매트(130), 왕겨(140) 및 배수 지지대(150)로 구성된다.
상기의 수직 배수재(100)는, 인장 로프(110)의 외측에 섬유 매트가 길게 바늘(132)과 와이어(134)로 봉합된 봉상 섬유 매트(130)가 형성되고, 그 봉상 섬유 매트(130)의 내부에 왕겨(140)가 내측에 삽입된 상태에서 봉상 섬유 매트(130)가 배수 지지대(150)의 하부에서 내측으로 삽입되는 구조로 형성되는데, 상기의 마름모형 선단슈(120)의 상부 결착부(122)의 내측에 배수 지지대(150)가 안착된다.
상기의 수직 배수재(100)는 인장 로프(110)의 로프 연결구(112)와 마름모형 선단슈(120)의 U자형 연결구(124)가 체결 볼트(170)와 너트(174)로 체결되는 한편, 상기의 배수 지지대(150)는 외측의 지지대 몸체(152)의 내부 중앙에 원형 삽입구(156)가 형성된 상태에서 그 사이에 X자형 간막이(162)에 의해 4부분으로 공간부(164)가 형성되며, 이때 상기의 공간부(164)의 내측에 왕겨(140)가 삽입되어 배수 지지대(150)의 중앙과 외측 4곳에서 상부로 지하수층의 지하수를 상부로 배수시키게 된다.
도 3b는 본 발명의 배수 지지대의 하측에서 본 상태를 나타내는 도면으로서, 상기의 배수 지지대(150)는 지지대 몸체(152)의 내부 중앙에 원형 삽입구(156)가 형성되고 상기의 지지대 몸체(152)와 원형 삽입구(156)를 X자형 간막이(162)가 연결되는 형태로 일체 구조로 형성된다.
도면중 빗금친 부분에는 왕겨가 채워져 지하수층의 지하수를 상부로 배수시키게 되는데, 상기의 왕겨는 봉합된 봉상 섬유 매트의 내측에 삽입하여 사용하면 효율적으로 배수 구조를 구성할 수 있게 된다.
특히, 상기의 배수 지지대(150)가 마름모형 선단슈의 상부 결착부에 안착되는 경우 그 슬릿홀(166)을 통해 공간부와 원형 삽입구로 자하수의 배수 처리가 가능하게 된다.
도 3c는 본 발명의 배수 지지대의 상부에서 본 상태를 나타내는 도면으로서, 상기의 배수 지지대(150)는 지지대 몸체(152)의 길이방향 최상부 중앙에 로프 삽입구(154)가 상부로 돌출되게 형성되고, 상기의 로프 삽입구(154)에는 중앙이 관통되는 형태이다.
도 3d는 도 3a의 "A-A" 부 절단 된 상태를 나타내는 도면으로서, 상기의 배수 지지대(150)는, 지지대 몸체(152)의 수직한 제일 상부에 로프 삽입구(154)가 관통되게 형성되고, 상기의 지지대 몸체(152)의 중앙에 형성된 원형 삽입구(156)의 양측으로 공간부(164)가 형성됨은 물론 상기의 원형 삽입구(156)에는 배수 흡입홈(158)이 직사각형 형태로 상부에서 제일 하부까지 일정거리마다 다수개 형성된다.
상기의 배수 지지대(150)는 지지대 몸체(152)의 중앙에 형성된 원형 삽입구(156)에 인장 로프와 왕겨를 내측에 삽입하고 있는 봉상 섬유 매트가 삽입되는데, 상기의 인장 로프가 로프 삽입구(154)를 통해 외부로 빠져 나오게 되고, 상기의 지지대 몸체(152)의 원형 삽입구(156)에 간막이로 구획되는 공간부(164)에 왕겨를 삽입한 상태에서 상부로 끌어올려지는 지하수를 배수 흡입홈(158)을 통해 원형 삽입구(156)의 내측에 위치된 봉상 섬유 매트를 통해 외부로 배수시키게 된다.
도 4는 본 발명의 건축구간 연약지반 기초 개량을 위한 수직 배수재의 설치상태를 나타내는 도면으로서, 수직 배수재(100)는, 크레인(200)의 크레인 붐(210)에 결합된 맨드릴 유압붐(220)을 이용하여 맨드릴 관(230)의 선단에 위치되는 마름모형 선단슈와 내측에 삽입된 수직 배수재(100)를 함께 지중에 관입한 후 맨드릴 관(230)을 상부로 들어올리고, 연약지반의 외부로 돌출된 수직 배수재(100)를 절단하게 되면 수직 배수재(100)의 설치가 완료된다.
상기의 수직 배수재(100)가 설치된 지반에는 차수층으로 사용되는 바닥 매트(300)가 설치되고 상기의 바닥 매트(300)의 상부에 모래를 포설한 모래 매트(400)가 형성된다.
상기의 수직 배수재(100)는, 내측의 왕겨와 배수 지지대를 통하여 지하수층(W)에 존재하는 지하수를 흡입한 뒤 모래 매트(400)를 통해 지하수를 표면으로 배수처리하게 된다.
도 5는 본 발명의 건축구간 연약지반 기초 개량을 위한 수직 배수재가 설치된 시공 상태도로서, 상기의 바닥 매트(300)의 상부에 포설된 모래 매트(400)에는 판상 섬유 매트(500)로 감싸도록 설치한 뒤 그 판상 섬유 매트(500)의 상부에 성토층(600)이 형성되고, 상기의 성토층(600)의 최상부에 건축물(700)이 시공되는 구조로 형성되는데, 상기의 수직 배수재(100)에 의하여 지하수층의 지하수(W)가 상부로 배수처리되고, 상기의 판상 섬유 매트(500)에 의하여 토공 하중이 전해지는 경우 배부름 현상을 방지하게 되는 관계로 모래 매트(400)의 화살표 방향으로 유수 방향을 설정할 수 있게 되며, 한편, 연약 지반의 상부에 건축물(700)이 건설되는 경우 지하수의 원활한 배수에 따른 부등 침하의 문제를 완전히 해결할 수 있게 된다.
상술한 구성에 의한 본 발명은, 봉상 섬유 매트(130)의 내부에 왕겨(140)가 삽입된 상태에서 배수 지지대(150)의 원형 삽입구(156)의 내측에 봉상 섬유 매트(130)가 설치됨과 동시에 그 배수 지지대(150)의 공간부(164)로 왕겨(140)가 삽입되는 관계로 지하수층에 포함된 지하수를 손쉽게 상부의 모래 매트(400)에 설치된 측으로 배출할 수 있고, 또한 수직 배수재(100)에 의한 연약 지반(G)에서 발생되는 지하수 및 빗물을 원활하게 모래 매트(400)로 배출시키는 관계로 건축물(700)의 부등 침하의 문제를 최대한 예방할 수 있게 된다.
건축물(700)의 연약지반(G) 토공중의 기초 안정을 위하여 지하수층에 있는 지하수에 대한 흡수능력이 뛰어날뿐만 아니라 왕겨(140) 및 배수 지지대(150)에 의하여 외부의 응력에도 원형을 그대로 유지하면서 수직 배수재(100)를 위치시키는 관계로 지하수층에 포함된 지하수의 처리를 원활히 할 수 있고, 연약 지반(G) 상에 시공된 건축물(700)의 기초를 안정화할 수 있게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 효과에 대하여 설명한다.
본 발명의 왕겨와 배수 지지대를 이용한 건축구간 연약지반의 개량 공법은, 봉상 섬유 매트의 내측에 적재된 인장 로프와 왕겨 및 배수 지지대의 내측에 위치된 봉상 섬유 매트에 의해서 수직 배수재가 형성되는 관계로 지하수층에서 생성되는 지하수를 모래 매트까지 원활하게 배출할 수 있게 되고, 그로 인하여 모래 매트의 수평 화살표와 같이 지하수를 외부로 배출시킬 수 있어 연약지반상에 건설된 건축물의 부등침하의 문제를 해결할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기의 배수 지지대의 내측에 봉상 섬유 매트가 위치되는 관계로 토공 하중 및 구조물 하중에도 수직 배수재가 변형되지 않게 되는 한편, 다른 판상 섬유 매트가 모래 매트상에 설치되는 관계로 상부에 성토층이 적층된 경우 토공 하중을 섬유 매트에서 적절하게 분산할 수 있게 됨은 물론 지하수를 모래 매트를 통하여 수평한 화살표 방향으로 유수 방향을 설정할 수 있어 연약지반의 상부에 건축물이 건설된 경우에도 지하수에 의하여 발생되는 근본적인 부등침하의 문제를 완전히 해결할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

  1. 선단슈, 천연 섬유, 인장 로프를 포함하는 수직 배수재가 연약지반의 지중에 다수개 설치되어 지하수층에 형성된 지하수를 연약지반 상에 포설된 모래 매트까지 배출시키는 한편, 모래 매트의 상부에는 성토층이 형성되고 그 성토층에는 상부에 건축물이 시공되는 경우 부등침하를 예방하기 위한 수직 배수재를 이용하는 연약지반의 개량에 있어서,
    인장 로프(110)의 선단에 형성된 로프 연결구(112)와 마름모형 선단슈(120)의 상부에 형성된 U자형 연결구(124)가 체결 볼트(170) 및 너트(174)로 체결되고,
    마름모형 선단슈(120)에는 상부 모서리에 상부 결착부(122)가 상부로 돌출되도록 형성되며,
    인장 로프(110)에는 그 외측을 둘러싸도록 바늘(132)과 와이어(134)에 의해 원형 단면의 상태로 봉합된 봉상 섬유 매트(130)의 내측에 왕겨(140)가 삽입되어 지하수(W)를 흡착하여 상부로 배출시키도록 형성시키는 한편,
    봉상 섬유 매트(130)가 배수 지지대(150)의 하부에서 중앙 상부로 관통되도록 삽입되고, 마름모형 선단슈(120)의 상부 결착부(122)의 내측에 배수 지지대(150)가 안착될 때 길이방향의 하부에 슬릿홀(166)가 형성되며,
    배수 지지대(150)는, 지지대 몸체(152)의 내측 중앙에 원형 삽입구(156)가 형성되고, 지지대 몸체(152)와 원형 삽입구(156)의 사이에 X자형 간막이(162)가 일체로 연결되어 공간부(164)가 형성되며,
    또한, 배수 지지대(150)에는, 지지대 몸체(152)의 상부 중앙에 관통되도록 로프 삽입구(154)가 형성되고, 그 로프 삽입구(154)와 연통되도록 형성된 원형 삽입구(156)에는 배수 흡입홈(158)이 상부에서 제일 하부까지 일정 거리에 다수개가 형성되며,
    배수 지지대(150)는 내부에 봉상 섬유 매트(130)를 삽입한 상태에서 연약지반(G)중에 매설되는 관계로 외부의 응력에 영향을 받지 않고 수직 배수재(100)가 장기간 원형 그대로 유지가능한 한편,
    배수 지지대(150)의 슬릿홀(166)을 통해 지하수가 유입되면 공간부(164)의 왕겨(140)를 통해 지하수가 상부로 흡입됨과 동시에, 배수 흡입홈(158)을 통해 배수 지지대(150)의 원형 삽입구(156)에 삽입된 봉상 섬유 매트(130), 왕겨(140)를 따라 지하수층의 지하수(W)를 모래 매트(400)로 배출시켜 연약지반을 개량시키는 왕겨와 배수 지지대를 이용한 건축구간 연약지반의 개량 공법.
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