KR101156577B1 - Variable Gravel Compaction Pile method - Google Patents
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Abstract
본 발명의 VGCP 공법은 진동해머를 가동하여 케이싱파이프를 지중에 관입하고, 소정의 깊이까지 관입한후 호퍼를 통하여 케이싱 파이프 내에 그리불을 공급하고 케이싱 파이프 내에 규정압력의 에어압을 가하면서 케이싱파이프를 인발하고 재관입 하면서 그래블 말뚝을 지중에 조성하는 공법에 있어서, 상부로 부터의 하중을 가장 많이 받는 그래블 말뚝상부는 말뚝직경을 크게조성 하고, 상부로부터의 하중을 적게받는 그래불 말뚝하부는 말뚝직경을 차츰 작게 하므로서 말뚝을 효과적으로 활용하는 공법이다. 본 발명의 VGCP 공법은 진동햄머를 가동하여 케이싱파이프를 소정의 깊이까지 관입한 후 상부하중의 영향을 적게 받는 깊은심도의 지층에서는 케이싱파이프의 인발을 많이하고 재관입은 적게하여 작은 그래블 기둥을 형성시키고 상부쪽으로 갈수록 케이싱파이프의 인발길이에 비하여 재관입 길이를 크게 하므로서 많은 다짐에너지를 가하여 그래블기둥 주변을 잘 다짐과 동시에 그래블 기둥직경을 크게 조성하여 공학적으로 효율적인 단면을 가진 그래블 기둥을 조성하는것을 특징으로 한다.According to the VGCP method of the present invention, the oscillating hammer is operated to inject a casing pipe into the ground, to a predetermined depth, and then to supply a grumble through the hopper to supply a grumble into the casing pipe and to apply an air pressure of a predetermined pressure in the casing pipe. In the method of constructing the gravel pile in the ground while drawing and re-injecting, the upper part of the gravel pile that receives the most load from the upper portion has a large pile diameter, and the lower portion of the gravel pile receives less load from the upper portion. Is a method of effectively utilizing piles by gradually reducing the pile diameter. In the VGCP method of the present invention, the oscillating hammer is operated to penetrate the casing pipe to a predetermined depth, and then, in the deep layer which is less affected by the upper load, the casing pipe is pulled out and the re-intrusion is small to form a small grabble column. By increasing the re-entry length as compared to the drawing length of the casing pipe, the compacting energy is applied to the periphery of the grabble column, and the diameter of the grabble column is largely formed to create a grabble column with an engineering-efficient cross section. It is characterized by doing.
변단면, VGCP, 그래블 Cross section, VGCP, Grabble
Description
본 발명은 각종 구조물의 기초처리에 관한 것으로 지반위에 설치되는 각종 구조물의 하중을 하부지반의 견고한 지층에 전달하기 위한 그래블 말뚝의 조성공법에 관한 것이다. 각종 구조물의 기초로서의 토사등 지반은 충분한 지지력을 가지지 못하기 때문에 상부에 놓여지는 구조물의 하중에 의하여 침하나 파괴가 발생하기 때문에 각종 말뚝을 관입하여 이를 방지하는데 본발명은 상부하중을 지지하기 위하여 변단면 그래불 말뚝(VGCP)을 시공하는 공법에 관한 것이다. 또한 본발명의 그래블 말뚝을 시행하기위한 시공장비에 관한 것도 포함한다. The present invention relates to the basic treatment of various structures, and to a method of forming a gravel pile for transferring the loads of various structures installed on the ground to the solid ground layer of the lower ground. Soils, such as earth and sand, as foundations of various structures do not have sufficient bearing capacity, so they are settled or destroyed by the load of the structure placed on the upper side. It is related to the construction method of single-sided graphene pile (VGCP). It also includes construction equipment for implementing the grabble piles of the present invention.
각종 구조물의 기초용으로 사용되는 말뚝은 구조물의 종류나 지반의 조건에 따라서 침하와 변위를 허용하지 않은 강성구조의 말뚝 예를들면 강관말뚝이나 콘크리트 말뚝등이 있고, 또다른 경우는 원지반과 말뚝자체가 혼합되어 복합지반을 형성시켜서 규정된 범위 내에서의 침하나 변위를 허용하는 모래다짐말뚝(Sand Compaction Pile (SCP))이나 그래블다짐말뚝(Gravel Compaction Pile(GCP)) 등과 같은 연성구조의 말뚝이 있다.Piles used for foundations of various structures include piles of rigid structures that do not allow settlement and displacement depending on the type of structure or the ground conditions, such as steel pipe piles or concrete piles. Of flexible structures, such as sand compaction piles (SCP) or gravel compaction piles (GCP), which allow the formation of composite ground to allow settlement or displacement within the specified range. have.
모래다짐말뚝이나 그래블 다짐말뚝은 지반중에 존재하는 간극수를 신속히 지표면으로 배출시켜서 압밀침하를 촉진시키고 잘 다져진 모래기둥이나 그래블 기둥은 지지력을 증가시키거나 연약하거나 느슨한 퇴적지반에서는 액상화를 방지시키기 위하여 널리 사용된다. Sand compaction pile or grabble compaction pile quickly discharges the pore water existing in the ground to promote consolidation settlement, and well-prepared sand pillars or grabble columns increase bearing capacity or prevent liquefaction in soft or loose sedimentary soils. Widely used.
현재 사용되고 있는 SCP공법이나 GCP 공법은 지반의 상태 즉 현장 토질조건이나 상부구조물의 하중조건등에 따라서 말뚝설치 직경및 간격을 결정한 다음 동일한 직경의 말뚝을 지중에 설치한다. 그러나 상부구조물로부터 작용하는 하중은 하부로 갈수록 말뚝에 전달되는 힘의 크기가 달라질 수 잇으며, 또 다른 경우에는 토질 상태가 깊이에 따라서 달라질 경우에 설치된 말뚝의 거동이 심도별로 다르기 때문에 여기에 적합한 말뚝의 직경도 달라져야 최적의 시공이 될 수 있음에도 불구하고 시공장비및 시공법이 수립되지 않아서 일반적으로 큰직경의 동일한 단면적의 말뚝을 일정한 간격으로 설치하고 있는 실정이기 때문에 재료의 손실과 시공비 증대 등 매우 비경제적이다. Currently, SCP method or GCP method determines pile installation diameter and gap according to soil condition, site soil condition or load condition of superstructure, and then install piles of same diameter in the ground. However, the load acting from the upper structure may vary in magnitude of the force transmitted to the pile toward the bottom, and in other cases, the pile is suitable for the pile because the behavior of the pile is different depending on the depth when the soil condition varies depending on the depth Despite the fact that the diameter of the steel can be optimized, the construction equipment and the construction method have not been established.In general, the piles with the same cross-sectional area of a large diameter are installed at regular intervals. to be.
또한 종래의 시공법은 다음과 같은 문제점이 있어 최적화된 말뚝직경을 설치할 수 있는 장비와 공법의 개발이 요구된다. In addition, the conventional construction method has the following problems, it is required to develop the equipment and construction method to install the optimized pile diameter.
1) 근래에 환경적인 측면의 고려와 재료원의 고갈로 양질의 모래수급과 자갈, 쇄석등 골재원의 개발이 어려워지는 실정이나 이러한 현실이 반영되지 않고 동일한 직경을 말뚝을 지중에 시공함에 따른 재료와 시공비의 낭비가 많다.1) In recent years, due to environmental considerations and exhaustion of material sources, it is difficult to develop high quality sand supply and aggregate sources such as gravel and crushed stone. There is a lot of waste of construction costs.
2) 일반적으로 말뚝상단부에서 변형파괴가 발생하고 있으며 이 경우에는 파괴된 말뚝하단부의 효율이 급격히 떨어진다 2) Generally, deformation failure occurs at the top of the pile, and in this case, the efficiency of the broken pile bottom is drastically reduced.
3) 토질상태가 깊이에 따라서 달라질 경우에는 그에 상응하도록 말뚝의 단면조절과 다짐도조절등이 필요하나 언제나 균일하게 시공된다.3) If the soil condition varies according to the depth, it is necessary to adjust the section and compaction degree of pile accordingly, but it is always uniformly constructed.
4) 상부하중이 하부기초로 전달되는 응력의 크기는 지층의 깊이별로 달라지는데 반해 기존의 말뚝시공법은 깊이에 관계없이 항상 일정하기 때문에 효과적으로 하중을 하부로 전달할 수 없다.4) The magnitude of stress that the upper load is transferred to the lower foundation varies with the depth of the strata, whereas the existing pile construction method is always constant regardless of the depth, so it cannot effectively transfer the load to the bottom.
이에 본 발명자는 압밀침하를 촉진시키고 침하량을 감소시키며 지지력을 증대시키는 모래다짐말뚝 또는 그래블 다짐말뚝을 필요에 따라서 말뚝단면을 크거나 작게 시공하고 다짐도를 달리할 수 있는 VGCP 공법을 개발하게 된 것이다. Therefore, the present inventors have developed a VGCP method that can be used to construct a compaction pile or a grapple compaction pile to increase or decrease the amount of settlement and to increase the bearing capacity, and to increase the compaction degree. .
본 발명의 목적은 지중에 모래또는 그래불기둥을 조성할 때 지층의 깊이별로 그에 적합한 적절한 직경의 말뚝을 형성하는 VGCP 공법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a VGCP method for forming a pile having a suitable diameter for each depth of the layer when forming a sand or granule pillar in the ground.
모래또는 그래블 다짐말뚝 공법은 지반에 원통형으로 모래, 쇄석등을 다지면서 압입하여 지반중에 조립질 재료로 구성된 구근을 형성하여 지반을 보강하는 공법이다. 모래지반인 경우에는 밀도 증대와 액상화 방지, 수평저항력 등을 증가시키고, 점토지반에서는 원지반과 다져진 조립토 다짐말뚝으로 이루어진 복합지반을 형성함으로써 배수층으로서의 역할은 물론 지반의 전단강도및 지지력증대, 측방변위 억제, 압밀침하의 저감들의 목적을 추구하는 지반보강 공법의 일종이다.Sand or grapple compaction pile method is a method of reinforcing the ground by forming a bulb composed of coarse material in the ground by pressing the sand, crushed stone, etc. compacted into the ground. In the case of sandy ground, it increases density, prevents liquefaction, and increases horizontal resistance. In clay ground, it forms a composite ground consisting of raw ground and compacted compacted pile compacted piles, and serves as a drainage layer, as well as increasing shear strength, bearing capacity, and lateral displacement. In other words, it is a kind of ground reinforcement method which pursues the purpose of reduction of consolidation settlement.
모래또는 그래블 다짐말뚝 공법은 원지반 단면적에 대한 타설된 면적비에 따라서 고치환율과 저치환율로 구분되며 모래 또는 그래블 다짐말뚝으로 개량된 지반의 거동은 원지반과 개량말뚝의 특성에 따른 상호 영향을 받으므로 복합지반이라 한다.The sand or gravel compaction pile method is divided into high substitution rate and low substitution rate according to the ratio of the installed area to the base cross-sectional area, and the behavior of the ground improved by sand or gobble compaction pile is influenced by the characteristics of the ground and the improved pile. Therefore, it is called composite ground.
모래 또는 그래불 다짐말뚝이 시공되어 조성된 복합지반위에 하중이 재하된 경우, 원지반흙과 모래 또는 그래블 말뚝은 물리적, 역학적 성질이 서로 다르기 때문에 분담하는 응력이 서로 다르다.When the load is loaded on the composite ground formed by the construction of sand or granule compaction piles, the ground soil and the sand or grabble piles have different physical and mechanical properties, so they share different stresses.
또한 원지반이 연약지반인 경우 압밀은 지중의 간극수가 배출되면서 발생되므로 다짐말뚝 시공시 다짐에 의한 주변지반의 밀도 증대와 성토하중, 다짐말뚝의 설치로 인한 배수거리의 단축으로 연약지반의 간극수압이 소산되어 압밀을 촉진시 키게 된다.In addition, when the ground is soft ground, consolidation occurs as the gap water in the ground is discharged. Therefore, the pore water pressure of the soft ground is increased due to the increase of the density of the surrounding ground due to the compaction during compaction pile construction and the shortening of the drainage distance due to the filling load and the compaction pile. Dissipation promotes consolidation.
성토 하중으로 인한 다짐말뚝은 상부의 응력이 지지층까지 전달되지 못하고, 말뚝체와 주변지반이 하중을 분담하여 지지하는 복합지반의 거동을 보이며, 하중이 다짐말뚝의 팽창(Bulging)을 유발하여 주변지반의 방사방향 수평 구속압과 다짐말뚝의 전단저항력에 의해 지지력을 발휘하게 된다.The compacted pile due to the fill load shows the behavior of the composite ground where the stress of the upper part is not transmitted to the support layer, and the pile body and the surrounding ground share the load, and the load causes the bulging of the compacted pile. The bearing force is exerted by the radial horizontal confining pressure of and the shear resistance of the compaction pile.
그렇기 때문에 시공된 말뚝의 응력-변형 특성을 좌우하는것은 팽창부 즉 말뚝 상단부쪽의 단면을 크게하여 상부하중에 의한 팽창파괴를 억제하고 말뚝의 하단부는 응력이 전달되지 못하기 때문에 말뚝단면을 작게 시공하는 VGCP 공법이 공학적으로 이상적이 구조를 갖게된다.Therefore, the stress-strain characteristics of the constructed piles are to be determined by increasing the cross-section of the expanded portion, that is, the upper end of the pile, to suppress the expansion failure due to the upper load, and to construct the small pile cross-section because the lower end of the pile cannot transmit stress. The VGCP process has an engineering ideal structure.
종래에 사용되어온 모래또는 그래블 다짐말뚝의 시공은 진동해머를 가동하여 케이싱파이프를 지중에 관입하고, 소정의 깊이까지 관입이 완료되며 호퍼를 통하여 케이싱 파이프내에 모래나 그래블을 공급하고, 케이싱파이프의 내압이 규정압력에 도달하도록 에어압을 가하고 상기케이싱 파이프을 일정길이만큼 인발하고, 상기 인발된 케이싱 파이프를 진동해머로써 다시 일정길이 재관입하여 잘 다져지고 확경된 균일한 단면을 갖는 말뚝을 조성하는 공법이다.Conventionally used sand or grabble compaction pile construction works by operating a vibratory hammer to penetrate the casing pipe into the ground, and the penetration is completed to a predetermined depth, supplying sand or grabble into the casing pipe through the hopper, casing pipe Applying air pressure to reach the specified pressure of the pressure and drawing the casing pipe by a certain length, and reintroduced the casing pipe by a predetermined length again with a vibratory hammer to form a pile having a well-defined and expanded uniform cross section It is a construction method.
본 발명에 의한 변화된 단면을 갖도록 지층의 깊이에 따른 다짐말뚝의 직경을 크거나 작게하기 위하여는 모래나 그래블이 채워진 케이싱파이프의 인발과 재관입 길이를 조절하므로서 쉽게 조성된 다짐말뚝의 직경을 변하게 할 수 있다.In order to increase or decrease the diameter of the compaction pile according to the depth of the strata to have a changed cross section according to the present invention, the diameter of the compacted pile easily formed is changed by adjusting the drawing and re-intrusion length of the sand or grabble-filled casing pipe. can do.
예를들어 말뚝의 하단부 시공시에는 골재가 채워진 케이싱파이프를 2.0m 인발하고 1.0m 재관입하고 말뚝의 중간부에서는 케이싱파이프를 3.0m 인발하고 2.0m 재관입하며, 말뚝의 상단부에서는 케이싱파이프를 4.0m 인발하고 3.0m 재관입하면 말뚝의 하단부는 작은 직경의 다져진 말뚝이 조성되고, 말뚝의 중간부에는 중간크기의 말뚝의, 말뚝의 상단부는 큰 직경의 다져진 말뚝이 조성된다.For example, when constructing the lower end of the pile, the casing pipe filled with aggregate is drawn 2.0m and reinjected 1.0m.In the middle of the pile, the casing pipe is drawn by 3.0m and 2.0m reintruded, and the casing pipe is 4.0 in the upper part of the pile. When the m is drawn and reintroduced to 3.0m, the lower end of the pile is formed with a small diameter chopped pile, the middle part of the pile has a medium sized pile and the upper end of the pile is a large diameter chopped pile.
변화된 단면을 갖는 말뚝을 조성하기 위하여는 말뚝의 단면이 변화하는 지점의 각각의 심도별로 시공장비에 설치된 자동기록장치상에 Pre-setting 을 하여야 한다. 다시 말해서 자동기록장치의 입력창에 인발과 재관입 수치를 사전에 입력하여 둠으르서 작업자(Operater)가 자동기록장치로부터 출력되어 나타내지는 모니터 화면에 따라서 인발과 재관입을 하면은 필요로하는 직경의 모래또는 그래블 다짐말뚝이 조성된다.In order to create a pile with a changed cross-section, pre-setting must be performed on the automatic recorder installed in the construction equipment at each depth of the point where the cross-section of the pile changes. In other words, the drawing and re-intrusion values are inputted in the input window of the automatic recording device in advance so that the operator can draw out and re-injection according to the monitor screen outputted from the automatic recording device. Sand or grabble compaction piles are formed.
본 발명은 각종 구조물의 기초지반 보강공법에 있어서 모래나 그래블등을 사용하므로서 수급이 용이하고 경제적이며 압밀배수촉진 효과가 크고, 모래나 그래블의 재료적 특성상 지지력이 우수하고 지지력의 증대로인한 지반의 압밀침하량을 감소 시킬 뿐 아니라 함수비가 높은 사질토 지반에서는 액상화를 방지할 수있는 VGCP 공법을 제공하며 말뚝의 상부의 단면을 크게하므로서 횡방향 변위를 억제하고 침하및 변형거동 특성에 맞는 직경의 경제적인 단면을 갖는 모래또는 그래블 말뚝을 조성할 수 있다.The present invention is easy to obtain and economical by using sand or grabble in the basic ground reinforcement method of various structures, large condensate drainage promotion effect, excellent bearing capacity due to the material properties of sand and grabble, due to the increase of bearing capacity In addition to reducing the amount of consolidation settlement of the ground, it provides a VGCP method that can prevent liquefaction in sandy soils with a high water content. It also increases the cross-section of the upper part of the pile to suppress lateral displacement and provide economical diameters suitable for settlement and deformation behavior. A sand or grabble pile having a phosphorus cross section can be formed.
본 발명의 단수한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.Simple modifications and variations of the present invention can be readily used by those skilled in the art, and all such variations or modifications can be considered to be included within the scope of the present invention.
본 발명에 의한 변화된 단면을 갖도록 지층의 깊이에 따른 다짐말뚝의 직경을 크거나 작게하기 위하여는 모래나 그래블이 채워진 케이싱파이프의 인발과 재관입 길이를 조절하므로서 쉽게 조성된 다짐말뚝의 직경을 변하게 할 수 있다.In order to increase or decrease the diameter of the compaction pile according to the depth of the strata to have a changed cross section according to the present invention, the diameter of the compacted pile easily formed is changed by adjusting the drawing and re-intrusion length of the sand or grabble-filled casing pipe. can do.
예를들어 말뚝의 하단부 시공시에는 골재가 채워진 케이싱파이프를 2.0m 인발하고 1.0m 재관입하고 말뚝의 중간부에서는 케이싱파이프를 3.0m 인발하고 2.0m 재관입하며, 말뚝의 상단부에서는 케이싱파이프를 4.0m 인발하고 3.0m 재관입하면 말뚝의 하단부는 작은 직경의 다져진 말뚝이 조성되고, 말뚝의 중간부에는 중간크기의 말뚝의, 말뚝의 상단부는 큰 직경의 다져진 말뚝이 조성된다.For example, when constructing the lower end of the pile, the casing pipe filled with aggregate is drawn 2.0m and reinjected 1.0m.In the middle of the pile, the casing pipe is drawn by 3.0m and 2.0m reintruded, and the casing pipe is 4.0 in the upper part of the pile. When the m is drawn and reintroduced to 3.0m, the lower end of the pile is formed with a small diameter chopped pile, the middle part of the pile has a medium sized pile and the upper end of the pile is a large diameter chopped pile.
변화된 단면을 갖는 말뚝을 조성하기 위하여는 말뚝의 단면이 변화하는 지점의 각각의 심도별로 시공장비에 설치된 자동기록장치상에 Pre-setting 을 하여야 한다. 다시 말해서 자동기록장치의 입력창에 인발과 재관입 수치를 사전에 입력하여 둠으르서 작업자(Operater)가 자동기록장치로부터 출력되어 나타내지는 모니터 화면에 따라서 인발과 재관입을 하면은 필요로하는 직경의 모래또는 그래블 다짐말뚝이 조성된다.In order to create a pile with a changed cross-section, pre-setting must be performed on the automatic recorder installed in the construction equipment at each depth of the point where the cross-section of the pile changes. In other words, the drawing and re-intrusion values are inputted in the input window of the automatic recording device in advance so that the operator can draw out and re-injection according to the monitor screen outputted from the automatic recording device. Sand or grabble compaction piles are formed.
도1은 본 발명에 따른 육상에서의 시공장비와 시공순서를 개략적으로 도시한 모형도이다.1 is a model schematically showing the construction equipment and the construction sequence in the land according to the present invention.
도2는 본 발명에 따른 해상에서의 시공장비와 시공순서를 개략적으로 도시한 모형도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the construction equipment and the construction sequence in the sea according to the present invention.
도3은 종래의 그래블 말뚝이 적용된 개략적인 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view to which a conventional grapple pile is applied.
도4는 본발명에 따른 단면이 변화되는 그래불 다짐말뚝이 배치된 개략적인 단면도이다 Figure 4 is a schematic cross-sectional view of the compaction pile having a cross section is changed according to the present invention.
<도면의 주요부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>
1: 바이브로 해머1: vibro hammer
2: 케이싱파이프2: casing pipe
3: 호퍼3: hopper
4: 육상 시공장비및 시공순서 개략도4: Schematic diagram of land construction equipment and construction sequence
5: 해상 시공장비및 시공순서 개략도5: Schematic diagram of offshore construction equipment and construction sequence
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