KR100703192B1 - 지오그리드 보강 쇄석기둥 및 쇄석기둥 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연약지반 및 구조물기초지반을 보강하기 위한 쇄석기둥 및 쇄석기둥 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 망상구조의 폴리에스텔(Polyester) 수지로 구성되는 지오그리드(Geogrid) 토목 섬유를 쇄석기둥 내주 전체에 감싸이도록 다수개를 연결하여 넣어 압밀침하 및 과도한 전단 변형을 막을 수 있는 지오그리드를 이용한 쇄석기둥 및 쇄석기둥 공법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 케이싱에 의해 연약지반 하부의 지지층까지의 공간을 형성하고 상기 형성된 공간에 쇄석기둥을 형성하는 쇄석기둥 공법에 있어서, 상기 지지층까지 형성된 공간 내부로 망상구조로 일정 높이와 상기 쇄석기둥의 내경을 가지도록 원통형으로 형성된 제1원통형 지오그리드를 늘어뜨리는 제1과정과, 상기 늘어뜨려진 제1원통형 지오그리드 상단부 일부분을 제외하고 상기 제1원통형 지오그리드 내부를 골재로 채우는 제2과정과, 상기 골재가 채워지지 않은 상기 제1원통형 지오그리드 상단부 일부분과 겹쳐지도록 상기 망상구조로 일정 높이와 내경을 가지도록 원통형으로 형성된 제2원통형 지오그리드를 늘어뜨리는 제3과정과, 상기 제2원통형 지오그리드의 상단 일부분을 제외하고 골재를 상기 제2원통형 지오그리드 내부를 골재로 채우는 제4과정과, 구조물이 놓일 부분까지 상기 과정들을 반복 수행하고, 상기 채워진 골재를 다짐 또는 진동 다짐하여 상기 쇄석기둥을 형성하는 제5과정으로 이루어져 팽창파괴 및 지반 침하를 방지하고 지지력을 증가시키는 효율적인 연약지반 개량 및 지반보강공법으로, 공사비 감소 및 공기를 감소하고 친환경적인 이점을 가진다.

연약지반, 쇄석기둥, 망상, 지오그리드, 폴리에스텔

Description

지오그리드 보강 쇄석기둥 및 쇄석기둥 공법{GEOGRID REINFORCED STONE COLUMN AND STONE COLUMN METHOD OF CONSTRUCTION}

도 1은 일반적인 쇄석기둥 및 쇄석기둥 공법의 활용예들을 나타낸 도면

도 2는 일반적인 쇄석기둥 및 쇄석기둥 공법의 적용에 따른 압밀침하 및 팽창파괴를 나타낸 도면

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥 공법이 적용된 예를 나타내는 도면

도 4는 도 3의 단면도를 나타내는 도면

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥을 나타낸 도면

도 6은 본 발명에 따라 적용되는 지오그리드의 구조를 나타내는 도면

본 발명은 연약지반을 보강하기 위한 쇄석기둥 및 쇄석기둥 공법에 관한 것 으로, 보다 상세하게는 망상구조의 폴리에스텔(Polyester) 수지로 구성되는 지오그리드(Geogrid) 토목 섬유를 쇄석기둥 내주 전체에 감싸이도록 다수개를 연결하여 넣어 압밀침하 및 과도한 전단변형에 의한 팽창파괴를 막을 수 있는 지오그리드를 이용한 쇄석기둥 및 쇄석기둥 공법에 관한 것이다.

최근들어, 산업의 발달로 인한 철도, 다리, 도로, 항만 구조물의 확충 등 인프라 구측으로 인해 국토 개발의 필요성이 증가하고 있다. 특히 좁은 국토면적과 삼면이 바다로 둘러싸인 국내 지형적 특성상 해안 및 내륙 연약지반의 활용을 통한 효율적인 국도 이용이 절실히 요구되어지고 있다.

또한, 주변국인 일본 및 동남아시아의 잦은 대규모 지진이 발생하고, 지진의 안전지대로 여겨졌던 국내도 지진의 영향을 받고 있는 시점에서 지반구조물 및 해안구조물에 대한 내진 설계가 매우 중요해지고 있다.

통상적으로, 연약지반을 보강하기 위한 공법으로는 쇄석기둥(Stone Column) 공법이 사용된다. 쇄석기둥 공법은 원통형의 쇄석기둥을 연약지반을 통해 견고한 지반(Firm Clay)의 일정 깊이까지 관입하고, 상기 쇄석기둥 내부에 모래 등의 천연골재를 넣어 연약지반을 보강하는 것이다.

도 1은 일반적인 보강 쇄석기둥 및 쇄석기둥 공법의 활용예들을 나타낸 도면이고, 도 2는 일반적인 보강 쇄석기둥 및 쇄석기둥 공법의 적용에 따른 압밀침하 및 팽창파괴를 개념을 설명하기 위한 도면을 참조하여 설명한다.

도면에 참조된 부호 1은 쇄석기둥이고, 2 및 3은 제방을 나타낸 것이고, 4는 Geosynthetics이고, 8은 교량이고, 9는 지반이다.

도 1a는 하수관거의 설치를 위한 강의 지반을 보강하기 위해 쇄석기둥(1)을 사용하는 경우를 나타낸 것이고, 도 1b는 성토제방(2, 3)을 설치하기 위해 쇄석기둥(1)을 설치한 활용예를 나타낸 것이고, 1c는 교량(8)의 교대기초를 위해 쇄석기둥(1)을 설치한 활용예를 나타낸 것이며, 1d는 대규모 오일탱크 및 플랜트 기초를 위해 쇄석기둥(1)을 설치한 활용예를 나타낸 것이다.

상기 도 1의 활용예에서와 같이 연약지반에 쇄석기둥 공법에 의해 연약지반(21) 하부의 견고한 지반(23)까지의 쇄석기둥(1)을 관입하기 위한 케이싱을 이용하여 공간을 형성하고, 상기 형성된 공간으로 쇄석기둥(1)을 관입하고, 상기 쇄석기둥(1)의 상단에 구조물을 설치한다.

상기와 같은 활용예에서 나타낸 쇄석기둥(1)들은 도로지반, 사면, 성토제방, 다리의 교대, 해상구조물, 암거, 하수관거, 철도노반, 대규모 오일탱크 및 플래트 등과 같은 구조물들의 상부 재하하중에 의해 도 2에서와 같이 팽창파괴(Bulging Failure-7)가 발생하고, 상기 팽창파괴에 의한 지반 침하(6)가 발생한다.

상술한 바와 같이 종래 쇄석기둥 공법은 구조물의 하중에 의한 쇄석기둥의 팽창파괴가 발생하고, 상기 쇄석기둥의 팽창파괴에 의한 지반 침하가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

또한, 쇄석기둥의 팽창파괴 및 지반 침하 및 모래등의 천연골재 사용으로 인한 쇄석기둥 내의 공기가 증가하는 문제점이 있다.

또한, 팽창파괴 및 지반 침하를 방지하기 위해 쇄석기둥의 간격을 좁게 유지해야 하므로 쇄석기둥의 수가 증가하므로 공사비가 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 종래 쇄석기둥 공법은 모래 등과 같은 천연골재를 사용하므로 환경파 괴를 유발할 수 있는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 망상구조의 폴리에스텔(Polyester) 수지로 구성되는 지오그리드(Geogrid) 토목 섬유를 쇄석기둥 내주 전체에 감싸이도록 다수개를 연결하여 넣어 압밀침하 및 과도한 전단변형에 의한 팽창파괴를 막을 수 있는 지오그리드를 이용한 쇄석기둥 및 쇄석기둥 공법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 공법은; 케이싱에 의해 연약지반 하부의 지지층까지의 공간을 형성하고 상기 형성된 공간에 쇄석기둥을 형성하는 쇄석기둥 공법에 있어서, 상기 지지층까지 형성된 공간 내부로 망상구조로 일정 높이와 상기 쇄석기둥의 내경을 가지도록 원통형으로 형성된 제1원통형 지오그리드를 늘어뜨리는 제1과정과, 상기 늘어뜨려진 제1원통형 지오그리드 상단부 일부분을 제외하고 상기 제1원통형 지오그리드 내부를 골재로 채우는 제2과정과, 상기 골재가 채워지지 않은 상기 제1원통형 지오그리드 상단부 일부분과 겹쳐지도록 상기 망상구조로 일정 높이와 내경을 가지도록 원통형으로 형성된 제2원통형 지오그리드를 늘어뜨리는 제3과정과, 상기 제2원통형 지오그리드의 상단 일부분을 제외하고 골재를 상기 제2원통형 지오그리드 내부를 골재로 채우는 제4과정과, 구조물이 놓일 부분까지 상기 과정들을 반복 수행하고, 상기 채워진 골재를 다짐 또는 진동 다짐하여 상기 쇄석기둥을 형성하는 제5과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 쇄석기둥은; 일정 높이와 상기 쇄석기둥의 내경을 가지도록 원통형으로 형성되고 상호 상단 및 하단 일부분이 겹쳐지도록 케이싱에 의해 형성된 공간으로 늘어뜨려지는 다수의 원통형 지오그리드들과, 상기 원통형 지오그리드 내부에 채워져 진동 또는 진동다짐되는 폐자재로 형성됨을 특징으로 하는 한다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설 명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥 공법이 적용된 예를 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 단면도를 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따라 적용되는 지오그리드의 구조를 나타내는 도면이다.

이하 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥 및 공법을 설명한다.

본 발명에 따른 지오그리드(60)의 재질은 폴리에스텔 수지이고, 상기 폴리에스텔 수지를 테이프 상(61, 63)으로 압출하고, 도 5에서와 같이 상기 테이프(61, 63)를 망상구조로 연결하여 초음파 접착 및 레이저 접착방식으로 용착되어 생성된다. 또한, 본 발명에 따라 쇄석기둥 내부에 늘어뜨리기 위해 상기 도 5의 지오그리드(60)는 일정 폭 단위로 말아 그 끝단을 상기 접착방식에 의해 접착하여 원통형으로 만든다.

상기 원통형 지오그리드(60) 보강 쇄석기둥은 도 3에서와 같이 도로, 철도, 항만시설 및 계류장 등과 같은 구조물(20)들이 건축되는 연약지반에 설치된다.

본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥(10)은 일정 폭 단위로 원통형으로 형성되어 통상적인 케이싱에 의해 형성된 공간 내부로 늘어뜨려지는 적어도 하나 이상의 원통형 지오그리드들로 구성된다. 상기 원통형 지오그리드의 수는 도 5에서 나타낸 바와 같이 쇄석기둥의 길이에 따라 달라질 수 있으며, 또한 원통형 지오그리드의 높이에 따라 달라질 수 있다.

본 발명에 따른 지오그리드 보강 쇄석기둥 공법은 연약지반(21)을 통해 견고한 지반(23: 이하 "지지층"이라 함)까지 케이싱에 의해 공간을 형성하고(제1과정), 상기 케이싱에 의해 지지층(23)까지 형성된 원통형의 공간 내부로 원통형 지오그리드(13)를 늘어뜨린 후, 쇄석, 깬 자갈 및 폐콘크리트 등과 같은 폐골재(15), 즉 폐자재를 상기 원통형 지오그리드 내부를 채워 넣는다(제2과정). 상기 원통형 지오그리드에 대해 폐골재(15)가 채워지면 다짐 또는 진동다짐을 수행하여 지오그리드 보강 쇄석기둥을 설치한다(제3과정).

또한, 본 발명에서는 상기 원통형 지오그리드들 간의 결속력을 증대시키기 위해 하단부의 원통형 지오그리드(이하 "제1원통형 지오그리드"라 함)의 상단 일부분을 제외하고 폐자재(15)를 채워 넣고, 다음 원통형 지오그리드(이하 "제2원통형 지오그리드"라 함)를 상기 제1원통형 지오그리드 상단으로 늘어뜨린 후 제2원통형 지오그리드의 상단 일부분을 제외한 부분까지 폐자재(15)를 채워는 방식으로 다수의 원통형 지오그리드(13)들과 폐자재(15)에 의해 쇄석기둥(10)을 형성한다.

또한, 본 발명에서는 쇄석기둥의 길이 만큼 원통형 지오그리드 다수개를 연결하여 하나로 일체화 하여 형성하고(제1과정), 일체화된 원통형 지오그리드를 케이싱에 의해 형성된 공간 내부에 삽입하고(제2과정), 상기 원통형 지오그리드 삽입 후 상기 폐자재(15)를 삽입하고(제3과정), 상기 폐자재(15)를 다짐 또는 진동다짐 한다(제4과정).

또한, 본 발명에서는 일부 연약지반 조건에 따라 상기 원통형 지오그리드 내측으로 원통형의 토목섬유를 추가적으로 삽입할 수 있다(도시하지 않음). 상기 추가적인 토목섬유로는 직포나 부직포 등을 사용할 수 있다. 이는 일부 연약지반 조건으로 인해 비교적 그 크기가 작은 폐자재(15)를 사용하는 경우 폐자재(15)가 원통형 지오그리드 망 사이로 유출되는 것을 방지하기 위한 것이다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명은, 망상구조의 지오그리드를 사용하므로 쇄석기둥을 채우는 쇄석, 깬 자갈 등의 결속력을 강화하므로 구조물의 하중에 의한 쇄석기둥의 팽창파괴 및 지반 침하를 방지할 수 있는 이점을 가진다.

또한, 본 발명은 모래 대신 쇄석 및 깬 자갈 등과 같이 입경이 큰 골재를 사용하므로 쇄석기둥 내의 공기를 감소시킬 수 있는 이점을 가진다.

또한, 본 발명은 지오그리드에 의한 결속력을 증가시키므로 내구성이 향상되고, 내구성이 향상되므로 쇄석기둥의 간격을 넓게 하여 설치할 수 있으므로 쇄석기둥의 수가 감소하고, 모래 등의 천연골재 대신 쇄석 및 깬 자갈 등의 입경이 큰 골 재를 사용하므로 시공비 및 재료비 등의 공사비를 감소할 수 있는 이점을 가진다.

또한, 본 발명은 모래 등과 같은 천연골재를 사용하지 않으므로 환경파괴를 방지할 수 있는 이점을 가진다.

또한, 본 발명은 망상구조의 지오그리드를 사용하여 지오그리드 생산단가를 줄일 수 있는 이점을 가진다.

Claims (10)

1. 케이싱에 의해 연약지반 하부의 지지층까지의 공간을 형성하고 상기 형성된 공간에 쇄석기둥을 형성하는 쇄석기둥 공법에 있어서,

   상기 지지층까지 형성된 공간 내부로 망상구조로 일정 높이와 상기 쇄석기둥의 내경을 가지도록 원통형으로 형성된 제1원통형 지오그리드를 늘어뜨리는 제1과정과,

   상기 늘어뜨려진 제1원통형 지오그리드 상단부 일부분을 제외하고 상기 제1원통형 지오그리드 내부를 골재로 채우는 제2과정과,

   상기 골재가 채워지지 않은 상기 제1원통형 지오그리드 상단부 일부분과 겹쳐지도록 상기 망상구조로 일정 높이와 내경을 가지도록 원통형으로 형성된 제2원통형 지오그리드를 늘어뜨리는 제3과정과,

   상기 제2원통형 지오그리드의 상단 일부분을 제외하고 골재를 상기 제2원통형 지오그리드 내부를 골재로 채우는 제4과정과,

   구조물이 놓일 부분까지 상기 과정들을 반복 수행하고, 상기 채워진 골재를 다짐 또는 진동 다짐하여 상기 쇄석기둥을 형성하는 제5과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 지오그리드 보강 쇄석기둥 공법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 케이싱에 의해 연약지반 하부의 지지층까지의 공간을 형성하고 상기 형성된 공간에 쇄석기둥을 형성하는 쇄석기둥 공법에 있어서,

   구조물이 놓일 부분까지 대응되도록 망상구조로 일정 높이와 상기 쇄석기둥의 내경을 가지도록 원통형으로 형성된 다수의 원통형 지오그리드들을 연결하여 하나의 일체화된 원통형 지오그리드를 형성하는 제1과정과,

   상기 하나로 일체화된 원통형 지오그리드를 상기 공간으로 늘어뜨리는 제2과정과,

   상기 일체화된 원통형 지오그리드 내부를 골재로 채우는 제3과정과,

   상기 골재를 다짐 또는 진동 다짐하여 상기 쇄석기둥을 형성하는 제4과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 지오그리드 보강 쇄석기둥 공법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 골재가 폐골재임을 특징으로 하는 지오그리드 보강 쇄석기둥 공법.
6. 제5항에 있어서, 상기 폐골재가 쇄석임을 특징으로 하는 지오그리드 보강 쇄석기둥 공법.
7. 제5항에 있어서, 상기 폐골재가 폐콘크리트임을 특징으로 하는 지오그리드 보강 쇄석기둥 공법.
8. 일정 높이와 상기 쇄석기둥의 내경을 가지도록 원통형으로 형성되고 상호 상단 및 하단 일부분이 겹쳐지도록 케이싱에 의해 형성된 공간으로 늘어뜨려지는 다수의 원통형 지오그리드들과,

   상기 원통형 지오그리드 내부에 채워져 진동 또는 진동다짐되는 폐자재로 형성됨을 특징으로 하는 지오그리드 보강 쇄석기둥.
9. 제4항에 있어서,

   상기 제2과정에서 연약지반의 조건에 따라 상기 다수의 원통형 지오그리드를 늘어뜨린 후 추가적인 원통형 토목섬유를 상기 원통형 지오그리드 내측으로 늘어뜨린 후 상기 골재로 채움을 특징으로 지오그리드 보강 쇄석 기둥 공법.
10. 제4항에 있어서,

    상기 토목섬유가 직포 또는 부직포임을 특징으로 하는 지오그리드 보강 쇄석 기둥 공법.

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