KR101111655B1 - 팽이파일을 이용한 연약지반 보강방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 팽이파일을 이용한 연약지반 보강방법에 관한 것으로서, 일정깊이로 굴착된 연약지반의 표면에 설치되는 부직포와; 상기 부직포 위에 정렬된 상태로 설치되는 복수의 팽이파일 형틀과; 상기 팽이파일 형틀 사이의 공간을 통해 수직방향으로 설치되는 집수관과; 상기 팽이파일 형틀 내부 및 그 사이의 공간에 물다짐에 의해 밀집되게 충진되는 모래층을 포함하는 보강구조로 이루어지며, 물다짐이 가능하여 종래에서와 같이 콘크리트 및 쇄석을 배제할 수 있게 되어 공정시간이 매우 단축됨은 물론, 비교적 저렴한 모래를 이용하게 됨에 따라 공사비도 절감되는 유용한 효과를 거둘 수 있다.

팽이, 파일, 연약지반, 모래, 물, 다짐

Description

팽이파일을 이용한 연약지반 보강방법{method for reinforced of soft ground by using top pile}

본 발명은 팽이파일을 이용한 연약지반 보강방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 팽이파일의 내,외부에 모두 모래를 포설한 후, 물다짐에 의해 연약지반의 지지력을 보강한 팽이파일을 이용한 연약지반 보강방법에 관한 것이다.

일반적으로, 공장제작형 콘크리트 팽이파일을 이용한 기초공법은, 구조물의 기초지반표면에 팽이형상의 콘크리트 파일을 부설하는 공법으로서 연약지반에서 기초의 일부로 많이 사용되고 있는데, 지반에 대한 보강효과를 가짐과 동시에 하중을 분산시켜 지반에 부드럽게 전달됨으로써, 연약지반을 보강하는 역할을 한다.

이와 같이 연약한 지반을 보강할 목적으로 사용되는 공장제작형 콘크리트 팽이파일은, 다수개의 팽이파일을 연약지반의 지면에 평면상으로 배열한 후, 쇄석 등의 골재로서 공간을 메우고 다져서 보강하는 것으로, 그 보강효과가 바로 나타나 건축물의 기초지반으로 손쉽게 이용할 수 있어 지반보강의 능률성과 경제성이 매우 뛰어난 장점이 있다.

이러한 목적으로 사용되는 종래의 콘크리트 팽이파일은 성형된 틀(팽이형 파일)에 콘크리트를 부어 양생시킨 후, 공장에서 단일체로 제작하는 것으로서, 그 형상이 건축물의 하중을 받는 몸체부와, 지반에 매설시 중심을 잡아주는 파일부로 구성됨으로 인하여 보관상에 문제가 있으며, 부피가 크고 무거워서 건설현장까지 운반시에도 파손율이 높은 문제점이 있었다.

또한, 운반에 따른 비용도 많이 소요되어 비경제적이고, 시공면에 있어서도 정렬을 맞추는 등 그 작업이 어려워 전체적으로 작업능률성이 좋지 못한 문제점도 있었다.

이에, 최근에는 팽이파일을 제작함에 있어서 공장에서 제작하는 것이 아니라, 현장에서 제작하여 바로 시공할 수 있는 현장타설형 팽이파일 공법이 주로 시행되고 있다.

현장타설형 팽이파일 공법은, 먼저 합성수지재로 팽이파일 형틀을 공장에서 제작하고, 이 팽이파일 형틀을 건설현장의 연약지반상에 배치한 후, 상기 팽이파일 형틀에 콘크리트를 부어 팽이파일을 성형하도록 함으로써, 현장에서 팽이파일의 제작 및 시공이 동시에 이루어지도록 한 공법이다.

이와 같은 현장타설형 팽이파일 공법은, 공장에서 콘크리트 팽이파일을 미리 제작할 필요가 없고 보관 및 운반에 따른 불편함이 없어 시공의 효율성이 높은 장점이 있는 것으로서, 그 시공방법을 도 1을 참조하여 간략히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 종과 횡으로 복수 개의 팽이파일 형틀(2)을 연접되게 정렬한 다음, 철근(미도시됨) 등으로 결속시킨다. 이때 복수 개의 팽이파일 형틀(2)을 정렬되게 결속시키는 구조는 특허 제799848호, 실용신안등록 제426635호 등을 비롯한 다수의 특허문헌에 의해 공개되어 있는바, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이후, 연약지반(4)의 표면을 고르게 작업(지반 고르기 공정)한 후, 지반 위에 부직포와 같은 토목용 매트를 도포하고, 매트 위에 조립된 팽이파일 형틀(2)을 복수개 연이어 설치한다.

다음에, 팽이파일 형틀(2) 내부에 콘크리트(6)를 타설하여 양생시킨 후, 각 팽이파일 형틀(2) 사이에 형성되는 공간에 쇄석(8) 등의 골재를 채우고 다짐공정을 거치고 나서 팽이파일 형틀(2)의 상부에 콘크리트를 포설하여 양생시킴으로써, 기초콘크리트층(10)을 형성하여 그 시공을 완료한다.

그러나, 이러한 종래의 현장타설형 팽이파일 공법은, 팽이파일 형틀(2) 내부에 콘크리트를 타설하여 양생시키고, 각 팽이파일 형틀(2) 사이에 형성되는 공간에는 쇄석(8) 등의 골재를 채우고 다짐공정을 거쳐야 함으로써, 그 공정시간이 오래 소요되고, 고가의 콘크리트와 쇄석을 사용하여야 하므로 공사비가 많이 들게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 팽이파일 형틀 내부와, 팽이파일 형틀 사이의 공간에 채움재로서 모두 저가의 모래를 적용하고, 물다짐에 의해 모래의 공극을 줄여 밀실있게 채워지도록 함으로써, 공기를 단축함은 물론 공사비를 줄일 수 있는 팽이파일을 이용한 연약지반 보강방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 팽이파일을 이용한 연약지반 보강방법은, (a) 연약지반을 일정깊이로 굴착하여 그 표면을 다진 후, 부직포를 까는 단계; (b) 상기 부직포의 상부에 복수개가 묶음된 팽이파일 형틀을 정렬되게 배치하는 단계; (c) 둘레에 일정간격마다 일정크기의 집수구들이 형성된 집수부와, 상기 집수부로부터 연장형성되되, 팽이파일 형틀의 상부면으로부터 일정높이만큼 연장형성되고, 그 끝단에는 연통구가 형성된 돌출연장부로 구성된 집수관을 구비하고, 상기 집수관의 집수부를 연약지반의 표면 아래 일정깊이까지 매설시켜서 수직방향으로 설치하는 단계; (d) 상기 팽이파일 형틀 내부 및 팽이파일 형틀 사이의 공간에 모래를 포설하는 단계; (e) 상기 모래층에 물을 부어 모래 사이의 공극이 줄어들도록 물다짐하는 단계; (f) 상기 모래층에 부어진 물이 상기 집수관의 집수부에 형성된 집수구를 통해 집수부 아래로 집수되는 단계; (g) 상기 집수관의 집 수부에 집수된 물을 펌프로서 돌출연장부의 연통구를 통해 외부로 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 경우, 상기 (d) 단계에서, 상기 팽이파일 형틀의 상부면로부터 일정높이만큼 더 모래를 포설하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 (g) 단계 이후에, 팽이파일 형틀의 상부에 콘크리트를 타설,양생하여 기초콘크리트층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 집수관의 돌출연장부가 기초콘크리트층에 매립되도록 할 수도 있고, 상기 돌출연장부를 절단한 후, 기초콘크리트층을 형성할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 팽이파일을 이용한 연약지반 보강방법에 의하면, 종래에서와 같이 팽이파일 형틀 내부에 콘크리트를 타설,양생시키고, 팽이파일 형틀 사이의 공간에 쇄석을 채우고 다짐하는 등의 공정이 배제되고, 단순히 모래를 채운 후, 물을 부어 물다짐하는 공정만 수행하면 됨으로써, 그 공정시간이 매우 단축됨은 물론, 비교적 저렴한 모래를 이용하게 됨에 따라 공사비도 절감되는 유용한 효과를 거둘 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 적용되는 팽이파일 형틀을 이용하여 연약지반에 묶음으로 정렬되게 배치한 상태의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 적용되는 팽이파일 형틀을 이용하여 연약지반을 보강시공한 상태에서 기초콘크리트층을 배제한 상태에서의 부분 평면도이며, 도 4는 도 3에서 기초콘크리트층이 포함된 상태의 A-A선 단면도이다.

또한, 도 5는 본 발명에 적용되는 집수관의 사시도이다.

참고로, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어서, 종래에 있어서와 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 부여하여 설명하고, 그 반복되는 설명은 생략하여 설명하기로 한다.

먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 상광하협(上廣下狹) 형상으로 이루어진 몸체부와, 이 몸체부의 하부로부터 연장형성된 파일부로 이루어진 팽이파일 형틀(2)이 묶음되어 정렬된 상태로 구비되고, 이러한 팽이파일 형틀(2) 묶음은 일정깊이로 굴착되고 그 표면이 다져진 후, 그 표면에 깔린 부직포(12)의 상부에 정렬된 상태로 설치된다.

또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 정렬되게 묶음된 팽이파일 형틀(2)의 몸체부들 사이 공간을 통해 집수관(100)이 수직방향으로 설치되어 있다.

상기 집수관(100)은 굴착된 연약지반(4)의 다져진 표면으로부터 일정깊이만큼 매설되고, 그 상부는 팽이파일 형틀(2)의 몸체부 상면으로부터 일정높이만큼 돌출되도록 설치되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 집수관(100)은 연약지반(4)의 표면 아래까지 일정깊이만큼 매설되 되, 그 끝단의 개구부가 장섬유 부직포(120)로 감싸지고, 그 둘레에는 일정간격마다 일정크기의 집수구(108)들이 형성된 집수부(102)와, 상기 집수부(102)로부터 연장형성되되, 팽이파일 형틀(2)의 상부면으로부터 일정높이만큼 연장형성되고, 그 끝단에는 연통구(110)가 형성된 돌출연장부(106)로 구성된 것을 적용하는 것이 바람직하다.

상기 집수관(100)은, 집수구(108)가 형성된 집수부(102) 전체 둘레면과, 그 끝단의 개구부가 장섬유 부직포(120)에 의해 감싸진 상태로 굴착된 연약지반(4)에 설치되는데, 그 이유는 상기 집수구(108)를 통해 물만 유입되고 모래는 유입이 이루어지지 않도록 하기 위한 것이며, 이에 대해서는 후에 상술하기로 한다.

여기서, 상기 집수관(100)을 연약지반(4)에 수직방향으로 매설하여 설치할 때, 팽이파일 형틀(2)의 상부면으로부터 일정높이만큼 돌출연장부가 돌출되게 설치하는 이유는, 후술되는 모래를 팽이파일 형틀(2)의 상부면으로부터 일정높이만큼 더 포설하기 때문이며, 이에 따라 포설되는 모래에 의해 집수관(100)이 매몰되는 것을 방지하기 위함이다.

한편, 팽이파일 형틀(2) 내부와, 팽이파일 형틀(2)들 사이의 공간에는 모두 모래(200)가 포설되어 물다짐에 의해 밀집되게 충진되어 있으며, 팽이파일 형틀(2)의 상부에는 콘크리트를 포설하여 양생시킨 기초콘크리트층(10)이 형성되어 있다.

따라서, 연약지반이 물다짐에 의해 공극이 줄어들어 밀집된 모래(200)층에 의해 강화되어 그 위로 건축물 등을 시공하더라도 지지력이 강해지게 된다.

상기와 같은 구조로 이루어진 팽이파일을 이용한 연약지반 보강구조의 시공방법을 도 6a 내지 도 6d를 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 보강하고자 하는 연약지반(4)을 일정깊이로 굴착하여 그 표면을 다진 후, 다져진 표면에 부직포(12)를 깐다.

다음에, 도 6b에 도시된 바와 같이, 복수개가 묶음된 팽이파일 형틀(2)을 굴착된 연약지반(4)의 표면 즉, 부직포(12)의 상면에 정렬되게 설치한다.

다음에, 도 5 및 도 6c에 도시된 바와 같이 선단에는 연통구(110)가 형성되고, 후단에는 개구부가 형성되며, 그 중간영역인 집수부(102)의 둘레에 일정간격으로 일정크기의 집수구(108)가 형성되되, 상기 집수부(102) 전체 둘레와 후단의 개구부에 장섬유 부직포(120)가 감싸진 집수관(100)을 수직방향으로 연약지반(4)에 매설시키면 되는데, 이때 상기 집수관(100)은 팽이파일 형틀(2)의 몸체부들 사이에 형성되는 공간부를 통해 매설하는 것이 바람직하다.

물론, 도시되지는 않았지만 상기 집수관(100)은 팽이파일 형틀(2)의 몸체부와 파일부를 관통시켜서 설치될 수도 있음은 물론이다.

이 경우, 상기 집수관(100)의 집수부(102) 끝단으로부터 일정높이만큼은 연약지반(4)에 매설되도록 하여 집수관(100)이 수직방향으로 선 상태를 유지할 수 있도록 한다.

또한, 연통구(110)가 형성된 선단으로부터 일정높이만큼은 팽이파일 형틀(2)의 상부로부터 일정높이만큼 돌출되는 돌출연장부(106)를 이루게 된다.

상기와 같이 집수관(100)의 매설이 완료되면, 도 6d에 도시된 바와 같이, 상 기 팽이파일 형틀(2) 내부 및 팽이파일 형틀(2) 사이의 공간에 모래(200)를 포설한다.

이때, 모래(200)는 상기 팽이파일 형틀(2)의 상부로부터 일정높이만큼 더 포설하는 것이 바람직한데, 이는 후공정의 물다짐에 의해 모래(200)들 간의 공극이 줄어드는 것을 감안하기 위함이다.

모래(200)의 포설이 완료되면, 모래(200)의 상부로부터 물을 부어 모래의 물다짐을 수행한다. 물은 모래(200) 사이의 공극 사이를 통과하면서 상기 집수관(100)의 집수부(102) 둘레에 형성된 복수의 집수구(108)들을 통해 집수관(100) 내부로 집수가 이루어지며, 이에 따라 모래(200) 입자들의 공극이 줄어들면서 밀도가 높아짐에 따라 결속력이 증대되며, 이에 따라 모래(200)층의 전체적인 높이가 줄어들게 된다.

이때, 상기 집수관(100)의 집수부(102)를 감싸고 있는 장섬유 부직포(120)에 의해 물만 집수부(102)의 집수구(108)를 통해 집수관(100) 내부로 유입되며, 모래는 유입이 차단된다.

상기 집수관(100)의 집수부(102)에 형성된 집수구(108)들을 통해 집수된 물은 자유낙하에 집수관(100)의 아래쪽 즉 장섬유 부직포(120)에 의해 감싸져서 수밀이 유지되는 개구부의 위쪽에 모이게 되며, 이와 같이 모인 물은 펌프 등을 이용하여 돌출연장부(106)의 연통구(110)를 통해 외부로 배출시키면 된다.

이 상태에서, 연약지반에 매설된 집수관(100)을 빼내고, 후공정인 기초콘크리트층(100)을 형성할 수도 있으나, 이의 경우 집수관(100)을 빼내는 과정에서 다 짐된 모래층이 와해되어 지지력이 약해질 수 있고, 이에 따른 별도의 공정이 추가될 여지가 있기 때문에, 상기 집수관(100)은 그대로 매설된 상태에서 기초콘크리트층(10)을 형성하는 것이 바람직하다.

즉, 도 6e에 도시된 바와 같이, 팽이파일 형틀(2)의 상부에 콘크리트를 타설,양생하여 기초콘크리트층(10)을 형성하되, 상기 집수관(100)의 돌출연장부(106)가 기초콘크리트층(10)에 매립되도록 하여 형성하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 집수관(100)의 내부에는 모래를 채워넣거나 또는 콘크리트를 채워 넣어 그 강도를 증대시킬 수도 있음은 물론이다.

이와 같은 단계에 걸쳐 팽이파일을 이용하여 연약지반을 보강하게 되면, 모래(200)들이 공극이 거의 없이 밀집된 상태로 결속되어 강한 지지력을 가지게 됨으로써, 연약지반이 보강되며, 종래에서와 같이 쇄석과 콘크리트층을 적용한 경우와 하중에 대한 지지력에 큰 차이가 나지 않게 된다.

따라서, 종래에서와 같이 팽이파일 형틀(2) 내부에 콘크리트를 타설,양생시키고, 팽이파일 형틀 사이의 공간에 쇄석을 채우고 다짐하는 등의 공정이 배제되고, 단순히 모래(200)를 채운 후, 물을 부어 물다짐하는 공정만 수행하면 됨으로써, 그 공정시간이 매우 단축됨은 물론, 비교적 저렴한 모래를 이용하게 됨에 따라 공사비도 절감되는 유용한 효과를 거둘 수 있게 된다.

참고로, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 팽이파일을 이용한 연약지반 보강방법에 의해 시공된 상태의 단면도로서, 도시된 바와 같이, 팽이파일의 상부에 기초콘크리트층을 형성하기 전에, 팽일파일의 상부로 돌출되는 집수관(100)의 돌출 연장부(106)를 절단시킨 후, 기초콘크리트층을 형성할 수도 있다.

도 1은 종래에 팽이파일을 이용하여 연약지반을 보강한 구조를 개략적으로 도시한 단면도.

도 2는 본 발명에 적용되는 팽이파일 형틀을 이용하여 연약지반에 묶음으로 정렬되게 배치한 상태의 사시도.

도 3은 본 발명에 적용되는 팽이파일 형틀을 이용하여 연약지반을 보강시공한 상태에서 기초콘크리트층을 배제한 상태에서의 부분 평면도.

도 4는 도 3에서 기초콘크리트층이 포함된 상태의 A-A선 단면도.

도 5는 본 발명에 적용되는 집수관의 사시도

도 6a 내지 도 6e는 본 발명에 따른 팽이파일을 이용한 연약지반 보강방법을 순차적으로 도시한 단면도.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 팽이파일을 이용한 연약지반 보강방법에 의해 시공된 상태의 단면도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

2 : 팽이파일 형틀 4 : 연약지반

10 : 기초콘크리트층 12 : 부직포

100 : 집수관 102 : 집수부

106 : 돌출연장부 108 : 집수구

110 : 연통구 120 : 장섬유 부직포

200 : 모래

Claims (5)

1. (a) 연약지반을 일정깊이로 굴착하여 그 표면을 다진 후, 부직포를 까는 단계;

   (b) 상기 부직포의 상부에 복수개가 묶음된 팽이파일 형틀을 정렬되게 배치하는 단계;

   (c) 둘레에 일정간격마다 일정크기의 집수구들이 형성된 집수부와, 상기 집수부로부터 연장형성되되, 팽이파일 형틀의 상부면으로부터 일정높이만큼 연장형성되고, 그 끝단에는 연통구가 형성된 돌출연장부로 구성된 집수관을 구비하고, 상기 집수관의 집수부를 연약지반의 표면 아래 일정깊이까지 매설시켜서 수직방향으로 설치하는 단계;

   (d) 상기 팽이파일 형틀 내부 및 팽이파일 형틀 사이의 공간에 모래를 포설하는 단계;

   (e) 상기 모래를 포설하여 형성되는 모래층에 물을 부어 모래 사이의 공극이 줄어들도록 물다짐하는 단계;

   (f) 상기 모래층에 부어진 물이 상기 집수관의 집수부에 형성된 집수구를 통해 집수부의 아래로 집수되는 단계;

   (g) 상기 집수관의 집수부에 집수된 물을 펌프로서 돌출연장부의 연통구를 통해 외부로 배출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 팽이파일을 이용한 연약지반 보강방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 (d) 단계에서,

   상기 팽이파일 형틀의 상부면로부터 일정높이만큼 더 모래를 포설하는 것을 특징으로 하는 팽이파일을 이용한 연약지반 보강방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 (g) 단계 이후에, 팽이파일 형틀의 상부에 콘크리트를 타설,양생하여 기초콘크리트층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팽이파일을 이용한 연약지반 보강방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 팽이파일 형틀의 상부에 콘크리트를 타설,양생하여 기초콘크리트층을 형성할 때, 상기 집수관의 돌출연장부가 기초콘크리트층에 매립되도록 하는 것을 특징으로 하는 팽이파일을 이용한 연약지반 보강방법.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 집수관의 돌출연장부를 절단한 후, 팽이파일 형틀의 상부에 콘크리트를 타설,양생하여 기초콘크리트층을 형성하는 것을 특징으로 하는 팽이파일을 이용한 연약지반 보강방법.

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