KR101192270B1 - 침하도로 보수방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 침하도로의 보수방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 침하도로의 동상방지층에 그라우트재를 충전하여 강화시킨 다음 강화된 동상방지층 상부에 고압으로 그라우트재를 충진시켜 침하된 도로의 포장층이 융기되도록 하는 침하도로의 보수방법에 관한 것이다.

Description

침하도로 보수방법{REPAIRING METHOD OF PAVEMENT SUNKEN}

본 발명은 침하도로의 보수방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 침하도로의 동상방지층에 그라우트재를 충전하여 강화시킨 다음 강화된 동상방지층 상부에 고압으로 그라우트재를 충진시켜 침하된 도로의 포장층이 융기되도록 하는 침하도로의 보수방법에 관한 것이다.

일반적으로 콘크리트포장구조는 지반과, 상기 지반 상부에 석재를 깔아서 다짐을 하는 동산방지층과, 상기 동산방지층 상부에 1차적으로 콘크리트를 타설하여 형성된 린콘크리트기층과, 상기 린콘크리트 기층 상부에 콘크리트로 타설하는 콘크리트표층으로 이루어진다. 또한, 상기 린콘크리트기층과 콘크리트표층 사이에는 비닐층을 더 형성하여 두 층이 분리되는 구조를 갖도록 하고 있다.

이러한 콘크리트포장구조는 지반 또는 동상방지층의 다짐불량이나 동상방지층 유실 또는 침하 등에 의해서 도로침하가 발생된다.

종래에는 상기 도로침하를 보수하는 방법으로 침하된 부분의 콘크리트표층 상부에 콘크리트를 덧씌우거나, 침하된 도로를 부분적으로 철거하고 재 타설하는 방법으로 도로보수가 수행되었지만, 침하되는 원인에 대한 조치가 되지 않은 상태에서 보수가 이루어지기 때문에 다짐불량으로 인한 도로침하가 다시 발생될 수 있다.

이와같은 단점을 해소하기 위해서 제시된 방법으로는 침하된 도로층 내에 그라우트재를 충진시켜 그라우트재의 충진압력에 의해 도로가 융기되도록 하는 방법이 있다.

일예로 특허공개 1995-0027099호(1995.10.16 공개)의 도로보수공법에서는 동상방지층과 지반사이 또는 동상방지층과 접하는 지반에 그라우팅재를 충진시켜 콘크리트표층을 융기시키는 방법을 제시하고 있다. 또한, 특허공개 2007-0074835호(2007.07.18 공개)에는 1차로 동상방지층에 그라우트재를 주입해 주입된 그라우트재의 경화로 동상방지층을 강화시키고, 2차로 강화된 동상방지층을 관통하여 동상방지층하부의 지반 또는 강화된 동상방지층과 지반사이에 그라우트재를 고압으로 충진하여 강화된 동상방지층과 콘크리트표층을 함께 융기시키도록 한 방법을 제시하고 있다.

상기 공지 건들은 콘크리트포장 구조층 내에 그라우트재를 충진하여 침하된 도로를 융기시켜 공지 이전의 덧씌우는 방법에서의 재파손이 발생되는 단점을 보완한 것이나, 최종적으로 침하된 도로를 융기시키기 위한 그라우트재의 충진 위치가 동상방지층 하부에 위치하게 된다. 이러한 충진위치는 그라우트재 주입시 상부 도로층의 중량이 그대로 전달됨으로 주입되는 그라우트재도 큰 압력으로 주입되는 것을 요구하고있다. 이와같이 그라우트재의 주입압력이 증가하게 되면 도로 구조층 사이의 틈새로 그라우트재가 다량 누출되는 단점이 발생될 수 있다.

즉, 침하된 콘크리트표층을 융기시키기 위해서는 실제로 상부 도로층을 융기시키기 위한 압력과 누출압력 이상의 추가압력을 더 가하여야만 침하된 도로의 융기가 이루어지게 됨으로 공사 효율성이 저하된다.

특히, 그라우트재가 시멘트성분을 다량 포함하고 있으므로, 누출시 토질오염은 물론 인근 하천 또는 지하수와 같은 수질오염이 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 상기 환경오염을 최소화하면서 그라우트재 주입으로 도로를 보수할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.

이에 본 발명에 따른 침하도로 보수방법은,

침하된 도로에 그라우트재를 주입시켜 충진된 그라우트재 의해 도로가 융기되도록 하되, 그라우트재의 주입압력을 최소화할 수 있는 방법의 제공을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 주입되는 그라우트재의 유출을 최소화하여 환경오염을 방지할 수 있는 보수방법의 제공을 다른 목적으로 한다.

상기 과제를 해소하기 위한 본 발명의 침하도로 보수방법은,

지반과, 다짐에 의한 동상방지층과, 상기 동상방지층 상부에 타설되는 린콘크리트기층과, 상기 린콘크리트기층 상부에 콘크리트를 타설한 콘크리트표층으로 구성된 도로의 침하부분을 보수하는 방법에 있어서, 동상방지층까지 그라우트재를 주입시키기 위한 주입공을 천공하는 주입공형성단계와; 상기 주입공형성단계에서 천공된 주입공으로 그라우트재를 주입시켜 동상방지층을 보강시키는 동상방지층보강단계와; 상기 동상방지층보강단계에서 주입된 그라우트재를 경화시키는 단계와; 상기 그라우트재의 경화가 완료된 다음 상기 주입공을 통해 린콘크리트기층과 콘크리트표층 사이로 그라우트재를 주입하여 콘크리트표층을 상방으로 융기시키는 도로융기단계;를 포함하여 이루어진다.

이상에서 상세히 기술한 바와 같이 본 발명의 침하도로 보수방법은,

침하된 도로의 동상방지층에 그라우트재를 주입해 강화시킨 다음 동상방지층 상부의 린콘크리트기층과 콘크리트표층 사이의 경계면에 그라우트재를 주입하여 콘크리트표층이 융기되도록 하는 보수방법이다. 이러한 방법은 도로융기를 위한 그라우트재의 주입위치가 콘크리트표층과 린콘크리트기층 사이의 경계면에 위치하게 됨으로 종래보다 낮은 압력으로도 도로융기 보수공사가 가능하여 시공비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 그라우트재의 주입압력을 낮춰 누출을 최소화함으로 토질 및 수질에 대한 환경오염을 방지할 수 있는 유용한 발명의 제공이 가능하게 되었다.

도 1은 본 발명에 따른 침하도로 보수방법의 공정흐름도.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 보수과정을 도시한 시공단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 침하도로 보수방법의 공정흐름도.
도 4a와 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 보수과정을 도시한 평면도 및 단면도.

이하에서는 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 침하도로 보수방법의 공정흐름도이고, 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 보수과정을 도시한 시공단면도이다.

도시된 바와같이 도로는 지반(10)과, 석재를 깔아 다짐한 동상방지층(20)과, 상기 동상방지층 상부에 타설되는 린콘크리트기층(30)과, 상기 린콘크리트기층 상부에 콘크리트를 타설한 콘크리트표층(40)으로 구성된다.

상기 도로는 시공후에 동상방지층의 다짐불량과, 연약지반 또는 일부 지반유실 등 다양한 요인에 의해 부분적으로 도로가 내려앉는 침하가 발생된다.

상기 침하가 이루어진 도로를 보수하기 위해서는 도 2a와 같이 동상방지층(20)까지 주입공(50)을 천공하는 단계가 수행된다. 상기 주입공은 그라우트재를 동상방지층 내에 침투시켜 동상방지층을 하나의 큰 덩어리로 응고시킴으로써 추후 가해지는 압력에 대해 지지력을 발휘할 수 있도록 동상방지층을 강화시키기 위한 것이다. 이러한 주입공은 침하된 도로 내측 또는 가장자리를 따라 다수개가 천공될 수 있다.

또한, 상기 주입공(50)은 동상방지층 내로 천공되는 형태 이외에 동상방지층(20)과 린콘크리트기층(30) 사이의 동상방지층 경계면으로 천공할 수 있다. 상기 동상방지층 경계면으로 천공하는 경우에는 그라우트재를 경계면으로 주입하고 중력으로 지반에 침투되도록 하거나, 그라우트재로만 새로운 지지층을 형성하게 할 수 있다. 이 때 상기 동상방지층 경계면으로 천공될 경우에는 도로면에 대해 일정경사각을 갖도록 천공하는 것이 바람직하다. 예컨대 천공된 주입공(50)에는 후술되는 그라우트재를 공급시키기 위한 공급기기의 노즐이 결합되는데, 주입공이 도로면에 대해 수직으로 천공될 경우 상기 노즐로부터 토출되는 고압의 그라우트재가 노즐과 대면되는 동상방지층에 수직으로 부딪친 다음 주입이 이루어짐으로 토출압력이 저하되는 단점이 있다. 따라서, 주입공을 일정각 경사로 천공하여 그라우트재 토출시 일정각으로 동상방지층과 접하게 함으로써 토출시의 압력저하를 최소화해 적은 압력으로도 공급이 용이하게 이루어지도록 할 수 있는 것이다.

상기 주입공(50)의 천공이 완료되면 주입공으로 그라우트재를 주입시켜 동상방지층을 보강하는 동상방지층보강단계가 수행된다.

상기 동상방지층보강단계는 추후 수행되는 도로융기단계에서 가해지는 압력에 대해 충분한 지지력을 제공하기 위한 단계이다. 이러한 단계를 수행하기 위해서는 도 2b를 참조한 바와같이 그라우트재의 주입노즐을 주입공(50)으로 내입시키고, 고압으로 그라우트재를 공급하여 그라우트재가 동상방지층의 내부로 침투되게 하여 동상방지층 자체를 보강되게 하거나, 동상방지층과 린콘크리트기층 사이의 경계면에 주입되어 별도의 보강층이 형성되도록 할 수 있다. 이 때 상기 그라우트재는 동상방지층과 린콘크리트기층 사이의 경계면으로 주입되고 중력에 의해 동상방지층으로 침투되게 하는 방법이 적용될 수도 있다.

상기 그라우트재의 재질로는 마이크로시멘트와 보통시멘트가 사용된다. 또한, 상기 그라우트재를 지반내의 공극에 침투시키기 위해서는 그라우트재에 혼합되는 물의 량을 증감시켜 유동성을 증가시킨 다음 공급하는 것이 바람직하다.

그리고, 그라우트재의 주입압력은 동상방지층으로의 침투가 용이하도록 3~10 kgW/cm² 의 범위내로 공급한다. 상기 범위 이하의 압력으로 공급할 경우 지반으로의 그라우트재 공급이 잘 이루어지지 않는 단점이 있으며, 상기 범위 이상의 압력을 공급할 경우 고압으로 인해 확산이 이루어짐으로 단위면적당 공급량 저하로 지반강화력이 저하되는 단점이 있으므로 상기 범위로 공급하는 것이 바람직하다.

다음으로는 동상방지층보강단계에서 주입된 그라우트재를 경화시키는 단계가 수행된다. 상기 단계에서는 주입된 그라우트재를 6시간 이상 바람직하게는 하루정도로 충분히 경화되도록 하여 이후 단계에서의 하중에 대한 지지력이 이루어지도록 한다. 상기 경화시간은 그라우트재의 혼합비에 따라 다양하게 조절될 수 있다. 예컨대 급속경화가 이루어지는 특수시멘트를 사용할 시에는 30분 내외의 경화시간으로도 원하는 지지력을 제공할 수 있으며, 물을 다량 혼합한 일반 시멘트를 사용할 경우에는 하루 이상의 경화시간을 갖도록 하여 그라우트재의 경화가 충분히 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

상기 경화단계가 완료되면 주입공을 통해 그라우트재를 린콘크리트기층과 콘크리트표층 사이로 고압 주입하여 콘크리트표층을 상방으로 융기시키는 도로융기단계가 수행된다.

상기 단계는 도 2c를 참조한 바와같이 동상방지층 보강을 위해 천공된 주입공으로 그라우트재를 고압으로 주입하여 린콘크리트기층과 콘크리트표층 사이의 이격된 부분으로 그라우트재가 충진되도록 하는 단계이다. 이러한 단계를 수행하기 위해서는 상기 동상방지층보강단계에서 그라우트재를 주입한 다음 주입된 그라우트재가 린콘크리트기층과 콘크리트표층 사이의 경계면으로 유입되는 것을 차단하기 위해 주입공 메움작업이 더 수행될 수 있다. 이때 상기 주입공 메움은 린콘크리트기층 상에서만 이루어지도록 하여 이후 도로 융기를 위해 주입되는 그라우트재가 린콘크리트기층과 콘크리트표층 사이의 경계면으로 용이하게 주입되게 한다.

상기 린콘크리트기층과 콘크리트표층 사이의 경계면(31)에 그라우트재를 고압으로 주입하면, 주입량 증가로 린콘크리트기층(30)과 콘크리트표층(40) 사이에 충진되는 그라우트재층(60)이 팽창된다. 상기 팽창력은 그라우트재층의 주위를 전달하여 가압하게 되며, 하부로 전달되는 가압력은 동상방지층보강단계에 의해 보강된 보강동상방지층(21)으로 전달되어 보강동상방지층이 그라우트재층의 팽창 가압력을 지지하게 된다.

따라서, 그라우트재층(60)의 팽창은 상부의 콘크리트표층(40)으로 진행되며, 팽창력이 콘크리트표층의 하중보다 커지게되면서 콘크리트표층의 융기가 이루어진다. 즉, 침하된 도로는 내부에 주입되는 그라우트재층의 팽창력이 그라우트재층 상부의 하중보다 클 경우 융기가 발생되는데, 본 발명에서는 융기를 위해 주입되는 그라우트재층이 콘크리트표층 하중만 부담하면 됨으로 종래보다는 낮은 압력으로도 도로를 융기시킬 수 있는 것이다.

이와같은 콘크리트표층을 융기시키기 위한 그라우트재 주입압력은 5~15 kgW/cm² 의 범위내로 공급하는 것이 바람직하다. 상기 범위 이하로 주입하면 그라우트재의 주입이 용이하게 이루어지지 않으며, 상기 범위 이상으로 주입할 경우 과다한 주입에 의해 콘크리트표층의 파손을 야기할 수 있으므로, 콘크리트표층이 파손되지 않는 범위의 압력으로 그라우트재를 주입하여 도로 융기가 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

아울러 도로융기를 위한 그라우트재의 주입이 완료되면, 주입된 그라우트재가 주입공을 통해 배출되는 것을 방지하기 위해 별도의 마감처리가 이루어질 수 있으며, 도로융기가 완료되고 일정시간 경화시간을 갖도록 한 다음 도로통행이 이루어지도록 한다.

또한, 상기 도로를 융기시키기 위한 그라우트재의 주입공은 이전에 동상방지층을 보강하기 위한 그라우트재를 주입하는 주입공과 동일한 주입공을 사용하거나, 주입공을 별도로 천공하여 동상방지층보강과 도로융기가 서로 다른 주입공을 통해 이루어지도록 할 수 있다.

한편, 상기 도로침하 면적이 클 경우에는 도 3에 도시된 바와같이 도로융기단계 이전에 참하부분의 가장자리를 따라 린콘크리트기층과 콘크리트표층 사이 경계면에 보조주입공(51)을 일정간격으로 천공하는 보조주입공형성단계와, 상기 보조주입공을 통해 그라우트재를 주입하고 경화시켜 도로침하 부분의 가장자리(70)를 그라우트재로 메워 도로융기단계에서 내부로 주입되는 그라우트재가 경계면을 따라 외부로 유출되는 것을 방지하는 밀폐단계가 선행되어 더 이루어질 수 있다.

도 4a의 평면도와 도 4b의 주요부 확대 단면도에 도시된 바와같이 상기 보조주입공형성단계는 주입공형성단계와 동일하게 린콘크리트기층(30)과 콘크리트표층(40)의 경계면(31)과 일정각 경사각을 갖도록 보조주입공을 형성한다. 상기 보조주입공(51)은 침하된 부분의 내측으로부터 외측방향으로 경사지게 형성되어 보조주입공의 단부가 침하부분의 가장자리에 근접되게 위치시키는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서는 상기 보조주입공형성단계와 주입공형성단계를 분리하여 상술하고 있으나, 침하된 부분에 다수개의 천공이 이루어지도록 하고, 이 중 가장자리에 천공된 주입공은 밀폐를 위한 보조주입공으로 사용하고, 내측에 천공된 주입공은 도로를 융기시키기 위한 주입공으로 사용하게 하는 등 하나단계로 형성될 수 있다.

상기 형성된 보조주입공(51)으로 그라우트재를 주입하면 주입된 그라우트재는 보조주입공을 중심으로 경계면을 따라 일정량 확삭된다. 이때 상기 주입량은 인접된 다른 보조주입공으로 주입되는 그라우트재와 일정부분 겹치게하여 최종적으로는 침하된 부분의 린콘크리트기층과 콘크리트표층의 경계면 가장자리가 그라우트재에 의해 메워지도록 하여 밀폐띠(511)가 형성되도록 한 것이다.

이러한 밀폐띠(511)는 도로융기를 위해 주입공으로 주입되는 그라우트재가 린콘크리트기층과 콘크리트표층의 경계면을 따라 무한정 확장되는 것을 차단하여 주입되는 압력의 저하를 방지해 도로융기가 용이하게 이루어지게 할 수 있는 등 침하면적이 넓은 부분의 보수에 적합하다.

10 : 지반 20 : 동상방지층
21 : 보강 동상방지층 30 : 린콘크리트기층
31 : 경계면 40 : 콘크리트표층
50 : 주입공 51 : 보조주입공
60 : 그라우트재층 70 : 침하부분 가장자리
511 : 밀폐띠

Claims (3)

1. 지반(10)과, 다짐에 의한 동상방지층(20)과, 상기 동상방지층 상부에 타설되는 린콘크리트기층(30)과, 상기 린콘크리트기층 상부에 콘크리트를 타설한 콘크리트표층(40)으로 구성된 도로의 침하부분을 보수하는 방법에 있어서,
   동상방지층(20)에 그라우트재를 주입시키기 위한 주입공(50)을 천공하는 주입공형성단계와;
   상기 주입공형성단계에서 천공된 주입공으로 그라우트재를 주입시켜 동상방지층을 보강시키는 동상방지층보강단계와;
   상기 동상방지층보강단계에서 주입된 그라우트재를 경화시키는 단계와;
   상기 그라우트재의 경화가 완료된 다음 상기 주입공(50)을 통해 린콘크리트기층과 콘크리트표층 사이로 그라우트재를 주입하여 콘크리트표층을 상방으로 융기시키는 도로융기단계;를 포함하여 이루어지되;
   상기 도로융기단계 이전에
   침하부분의 가장자리를 따라 린콘크리트기층과 콘크리트표층 사이 경계면(31)에 다수개의 보조주입공(51)을 일정간격으로 천공하는 보조주입공 형성단계와;
   상기 보조주입공을 통해 그라우트재를 주입하고 경화시켜 도로침하 부분의 린콘크리트기층과 콘크리트표층 사이의 가장자리를 그라우트재로 메워 도로융기단계에서 내부로 주입되는 그라우트재가 경계면을 따라 외부로 유출되는 것을 방지하는 밀폐단계;가 더 수행되는 것을 특징으로 하는 침하도로 보수방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 동상방지층보강단계에서의 그라우트재 주입압력은 3~10 kgW/cm² 이고,
   도로융기단계에서의 그라우트재 주입압력은 5~15 kgW/cm² 임을 특징으로 하는 침하도로 보수방법.
3. 삭제

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