KR100603140B1 - 지오그리드 보강 쇄석기둥과 이를 이용한 구조물 시공방법 - Google Patents

지오그리드 보강 쇄석기둥과 이를 이용한 구조물 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기성의 콘크리트 말뚝, H-pile 등의 대체재료인 천연자갈, 쇄석, 폐콘크리트, 재생골재 등을 사용하여 쇄석기둥을 형성하고, 기둥 주변을 고강도 그리드로 감싸 보강함으로써, 상재하중 및 주변연약지반의 강도 감소 등에 의해 결정되는 쇄석기둥의 팽창파괴(bulging failure)를 방지하므로, 이로 인해 본당 지지력 상승효과가 예상되며, 따라서 공기단축, 구조적 안정성 확보, 지반침하량 감소, 주변지반의 강도증진, 액상화 방지 효과 등이 있는 지오그리드 보강 쇄석기둥 및 이의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥은 소정의 깊이 및 직경을 갖는 지중 천공홀에 고정 설치되는 종횡으로 섬유가 격자 형상으로 이루어진 지오그리드와; 상기 지오그리드내에 충전됨과 동시에 소정의 재질로 이루어진 채움재로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥을 이용한 구조물 시공방법은 지반을 천공하여 일정한 직경 및 깊이를 갖도록 천공홀을 형성하거나, 천공 없이 채움재의 설치를 위한 장치의 압입 단계; 상기 천공홀내에 소정의 길이를 갖는 지오그리드를 삽입 설치하는 단계; 상기 지오그리드내에 소정의 재질을 갖는 채움재로 충전하여 쇄석기둥을 형성하는 단계; 상기 쇄석기둥상의 지표면을 정리하거나, 표면부에 지오그리드를 설치하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
지오그리드 보강 쇄석기둥, 구조물, 시공방법

Description

지오그리드 보강 쇄석기둥과 이를 이용한 구조물 시공방법{The structure construction method of having used geogrid reinforced stone column and this}
도 1은 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥 구조물을 도시한 단면도 1,
도 2는 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥 구조물을 도시한 단면도 2,
도 3은 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥 구조물을 도시한 단면도 3,
도 4는 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥 구조물을 도시한 단면도 4,
도 5는 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥의 지오그리드를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥의 지오그리드 원통체를 도시한 사시도 1,
도 7은 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥의 지오그리드 원통체를 도시한 사시도 2,
도 8은 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥의 지오그리드 원통체를 도 시한 사시도 3,
도 9는 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥의 지오그리드간 연결상태를 도시한 예시도 1,
도 10은 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥의 지오그리드간 연결상태를 도시한 예시도 2,
도 11은 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥간을 지오그리드로 연결하는 상태를 도시한 예시도 1,
도 12는 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥간을 지오그리드로 연결하는 상태를 도시한 예시도 2,
도 13은 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥의 캡을 도시한 예시도,
14(a) 내지 14(e)는 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥을 이용한 구조물 시공과정을 도시한 공정도.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-
10: 지오그리드 10a: 지오그리드
12: 겹침부위 14: 클립
16: 철사 20: 채움재
30: 철근망 40: 캡
C: 쇄석기둥 D: 천공홀 직경
G: 지반 H: 천공홀
S: 성토층
본 발명은 지오그리드 보강 쇄석기둥 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 특히 쇄석이나 자갈과 같은 채움재로 채워진 기둥을 지오그리드로 감싸 쇄석기둥의 강도증진 및 변형을 감소시켜 지반 및 구조물을 보강하는 지오그리드 보강 쇄석기둥 및 이의 시공방법에 관한 것이다.
최근 들어 산업의 발달로 인한 철도, 도로, 항만구조물의 확충 등 인프라 구축으로 인해 국토 개발의 필요성이 날로 증가하고 있다.
특히 좁은 국토면적과 삼면이 바다로 둘러싸인 국내 지형적 특성상 해안 및 내륙 연안지반의 활용을 통한 효율적인 국토이용이 절실한 실정이다.
그러나 연약지반에 성토 및 상부구조물 하중 재하시 압밀침하 및 과도한 전단변형 등에 적절히 대처하기 위한 연약지반 개량 및 기초구조물 보강공법의 적용은 필수적이다.
이러한 지반개량을 위한 적합한 공법으로 모래다짐말뚝(Sand Compaction Pile: SCP) 공법이 주로 사용되었다.
그러나 상기한 SCP공법은 주재료인 모래의 고갈과 환경파괴 등을 이유로 채취 및 구득이 날로 어려워지고 있는 문제가 있다.
또한, 강제 진동다짐을 반복하면서 연약지반에 50∼70%의 모래를 다량으로 충전하여야 하므로 다량의 모래를 구입하여야 하는 경제적인 부담과 아울러 다량의 모래를 충전함으로써 연약지반의 상부가 융기되므로 별도의 준설작업을 해야 하는 결점이 있다.
그리고 모래기둥이 진동다짐으로 형성됨으로 인하여 연약지반 상에 형성되는 모래기둥의 형태가 균일하지 못하거나 절단 또는 점토가 혼입되어 견고하지 못한 단점이 있다.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 모래 등의 대체재료인 자연자갈, 쇄석, 폐콘크리트, 재생골재 등을 사용하여 쇄석기둥을 형성하고 지오그리드로 쇄석기둥을 감싼 지오그리드의 구속력에 의한 보강효과로 인해 지지력 증가, 지반침하감소, 구조적 안정성 확보 및 액상화 방지, 연약지반 강도 증진, 공기단축에 효과가 있는 지오그리드 보강 쇄석기둥 및 이의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥은 소정의 깊이 및 직경을 갖는 지중 천공홀에 고정 설치되는 종횡으로 섬유가 격자 형상으로 이루어진 지오그리드와; 상기 지오그리드내에 충전됨과 동시에 소정의 재질로 이루어진 채움재로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기 둥을 이용한 구조물 시공방법은 지반을 천공하여 일정한 직경 및 깊이를 갖도록 천공홀을 형성하거나, 천공 없이 채움재의 설치를 위한 장치의 압입 단계; 상기 천공홀내에 소정의 길이를 갖는 지오그리드를 삽입 설치하는 단계; 상기 지오그리드내에 소정의 재질을 갖는 채움재로 충전하여 쇄석기둥을 형성하는 단계; 상기 쇄석기둥상에 지표면을 정리하거나, 표면부에 지오그리드를 설치하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥 구조물을 도시한 단면도들이며, 도 5는 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥의 지오그리드를 도시한 사시도이며, 도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥의 지오그리드 원통체를 도시한 사시도들이며, 도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥의 지오그리드간 연결상태를 도시한 예시도들이며, 도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥간을 지오그리드로 연결하는 상태를 도시한 예시도들이며, 도 13은 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥의 캡을 도시한 예시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥은 소정의 깊이 및 직경(D)을 갖는 지중 천공홀(H)에 고정 설치되는 종횡으로 섬유가 격자 형상으로 이루어진 지오그리드(10)와; 상기 지오그리드(10)내에 충전됨과 동시에 소정의 재질로 이루어진 채움재(20)로 구성된다.
여기서, 상기 지오그리드(10)는 지표면으로부터 천공홀(H) 직경(D)의 2D∼5D 위치에 삽입 설치된다.
이와 같이, 상기 지오그리드(10)의 천공홀(H)내 설치위치를 제한하는 이유는 쇄석기둥(C)의 직경 즉 천공홀(H)의 직경(D)의 2D∼3D 이상의 길이에서 팽창파괴(bulging failure)를 지오그리드(10)의 구속력으로 방지하기 위해 지오그리드(10)의 길이를 팽창파괴가 일어나는 지점보다 더 길게 하여 쇄석기둥(C) 및 지반의 강도를 증가시키도록 하기 위함이다.
또한, 상기 지오그리드(10)내에 철근을 종횡으로 엮어 형성된 철근망(30)이 고정 설치된다.
특히, 상기 지오그리드(10)는 소정의 폭과 넓이를 갖는 사각형상의 구조체로 이루어지되, 상기 구조체의 일단과 타단을 일정한 부분 겹친 후, 그 겹침부위(12)가 클립(14)이나 철사(16)로 고정하여 원통 형상으로 형성된다.
이는 쇄석기둥(C)의 형성할 천공홀(H)의 직경(D)이 일정하지 않을 경우에는 현장에서 지오그리드(10)를 철사(16)나 클립(14)으로 겹쳐서 원통체로 형성하여 천공홀(H)내에 설치하여 사용할 수 있음을 밝혀두는 바이다.
또한, 상기 지오그리드(10)의 상단부를 수평하게 배치되는 지오그리드(10a)와 연결 고정된다.
이와 같은 연결고정은 쇄석기둥(C)의 상부에 구조물을 형성하기 위한 지반 보강재의 역할을 수행하도록 하기 위함이다.
한편, 상기 천공홀(H) 상단을 소정의 형상으로 이루어진 캡(40)으로 덮어씌우도록 구성된다.
또한, 상기 채움재(20)는 폐콘크리트, 쇄석, 모래, 자갈, 현장콘크리트 중 어느 하나 또는 이들의 혼합으로 구성된다.
현장에서 발생되는 각종 모래나 자갈 또는 건설현장에서 폐기된 폐콘크리트나 폐자재 등을 채움재(20)로 활용할 수 있어 더욱 더 경제적인 시공을 할 수 있다.
이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥을 이용한 구조물 시공에 대해서 설명한다.
14(a) 내지 14(e)는 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥을 이용한 구조물 시공과정을 도시한 공정도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥을 이용한 구조물 시공방법은 지반(G)을 천공하여 일정한 직경(D) 및 깊이를 갖도록 천공홀(H)을 형성하거나 천공없이 채움재의 설치를 위한 장치의 압입 단계; 상기 천공홀(H)내에 소정의 길이를 갖는 지오그리드(10)를 삽입 설치하는 단계; 상기 지오그리드(10)내에 소정의 재질을 갖는 채움재(20)로 충전하여 쇄석기둥(C)을 형성하는 단계; 상기 쇄석기둥(C)상에 지표면을 정리하거나, 표면부에 지오그리드(10, 10a)를 설치하는 단계 및 필요시 일정한 높이를 갖도록 토사를 성토하여 성토층(S)을 형성하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 구성 및 시공으로 이루어진 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥 및 이의 시공방법은 채움재(20)를 지오그리드(10)의 구속효과로 인해 쇄석기둥(C)의 강도증가를 유도하는 반면 변형을 감소시켜 팽창파괴(bulging failure)를 억제함으로써, 상부 재하 하중에 효율적으로 저항하며, 아울러 지오그리드(10) 사용으로 인한 강도증가로 쇄석기둥(C)의 직경 및 설치간격을 줄일 수 있는 작용효과가 있다.
아울러 본 발명은 지지력 증가 및 침하를 감소시켜 연약지반 구조물의 안정성을 확보할 수 있으므로 유류저장탱크, 빌딩구조물, 성토제방, 도로, 철도 노반 등 기초구조물 보강에 널리 활용될 수 있음을 밝혀두는 바이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥 및 이의 시공방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 압밀촉진 및 침하감소를 통한 연약지반 개량효과의 극대화를 도모할 수 있는 이점이 있다.
둘째, 본 발명은 입경이 큰 쇄석을 이용함으로써 모래 및 골재를 이용하는 기존의 공법에 비해 탁월한 배수효과를 통한 압밀도 증가로 공기단축이 가능한 이점이 잇다.
셋째, 본 발명은 성토제방의 활동파괴 및 측방유동 억제에 탁월한 효과가 있다.
넷째, 본 발명은 지오그리드의 보강효과로 인해 쇄석기둥을 형성하는 채움재의 결속력 및 맞물림 효과 증대로 쇄석기둥의 내구성 및 강도 증가하는 장점이 있다.
다섯째, 본 발명은 기초 연약지반 및 사질토지반에서 지진발생시 급속배수 유도가 가능하여 액상화 방지 기능이 있다.
여섯째, 본 발명은 폐콘크리트 재활용 등을 통한 친환경적인 공법인 장점이 있다.
일곱째, 본 발명은 종래의 연약지반 보강공법으로 사용되는 모래 공법에 비해 쇄석기둥 재료로 자갈, 깬자갈, 폐콘크리트, 쇄석 등 다양한 재료를 채움재로 사용함에 따라 재료구입이 용이하고 시공성이 우수하여 공기단축에 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 소정의 깊이 및 직경(D)을 갖는 지중 천공홀(H)에 고정 설치되는 종횡으로 섬유가 격자 형상으로 이루어진 지오그리드(10)와; 상기 지오그리드(10)내에 충전됨과 동시에 소정의 재질로 이루어진 채움재(20)로 구성되는 지오그리드 보강 쇄석기둥에 있어서,
    상기 지오그리드(10)는 지표면으로부터 천공홀(H) 직경(D)의 2D∼5D 위치에 삽입 설치됨을 특징으로 하는 지오그리드 보강 쇄석기둥.
  3. 삭제
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  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 지반(G)을 천공하여 일정한 직경(D) 및 깊이를 갖도록 천공홀(H)을 형성하거나, 천공없이 채움재의 설치를 위한 장치의 압입 단계; 상기 천공홀(H)내에 소정의 길이를 갖는 지오그리드(10)를 삽입 설치하는 단계; 상기 지오그리드(10)내에 소정의 재질을 갖는 채움재(20)로 충전하여 쇄석기둥(C)을 형성하는 단계; 상기 쇄석기둥(C)상에 지표면을 정리하거나, 표면부에 지오그리드를 설치하는 단계로 이루어지는 지오그리드 보강 쇄석기둥을 이용한 구조물 시공방법에 있어서,
    상기 지오그리드(10)의 설치위치는 지표면으로부터 천공홀(H) 직경(D)의 2D∼5D 위치에 삽입 설치함을 특징으로 하는 지오그리드 보강 쇄석기둥을 이용한 구조물 시공방법.
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