KR102062538B1 - Phc 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물 - Google Patents

Phc 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물 Download PDF

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KR102062538B1
KR102062538B1 KR1020190070213A KR20190070213A KR102062538B1 KR 102062538 B1 KR102062538 B1 KR 102062538B1 KR 1020190070213 A KR1020190070213 A KR 1020190070213A KR 20190070213 A KR20190070213 A KR 20190070213A KR 102062538 B1 KR102062538 B1 KR 102062538B1
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Abstract

본 발명은 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연약지반층에 매립 설치되고 내부가 중공으로 이루어지되, 하부면이 막힌 형태로 이루어지며, 개방된 상부면에 덮개부가 구비되는 복수개의 PHC 파일과, 상기 PHC 파일의 상부측과 연약지반층의 상면에서 종방향으로 간격을 가지고 배치되는 지오그리드와, 상기 PHC 파일의 외주면에서 PHC 파일과 지오그리드를 결합하는 고정부와, 상기 고정부 하부에서 고정부를 받치도록 형성되되, 상기 PHC 파일 외주면에 형성된 관통공을 통해 내측으로 삽입가능하게 구비되는 받침부를 포함하며, 상기 고정부는 상기 받침부가 PHC 파일 내측으로 삽입되어 하부 지지력이 사라지면 자중에 의하여 밑으로 내려가 발포되어 상기 지오그리드와 PHC 파일을 결합하고, 상기 관통공을 막는 발포담지체로 이루어지는 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물에 관한 것이다.

Description

PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물{Soft Ground Strengthening Structures Using PHC Files and Geogrids}
본 발명은 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연약지반층에 매립 설치되고 내부가 중공으로 이루어지되, 하부면이 막힌 형태로 이루어지며, 개방된 상부면에 덮개부가 구비되는 복수개의 PHC 파일과, 상기 PHC 파일의 상부측과 연약지반층의 상면에서 종방향으로 간격을 가지고 배치되는 지오그리드와, 상기 PHC 파일의 외주면에서 PHC 파일과 지오그리드를 결합하는 고정부와, 상기 고정부 하부에서 고정부를 받치도록 형성되되, 상기 PHC 파일 외주면에 형성된 관통공을 통해 내측으로 삽입가능하게 구비되는 받침부를 포함하며, 상기 고정부는 상기 받침부가 PHC 파일 내측으로 삽입되어 하부 지지력이 사라지면 자중에 의하여 밑으로 내려가 발포되어 상기 지오그리드와 PHC 파일을 결합하고, 상기 관통공을 막는 발포담지체로 이루어지는 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물에 관한 것이다.
최근 토목, 건축분야에서 연약지반강화, 옹벽보호, 배수, 경사면 안정등 흙과 관련된 분야에 토목섬유를 많이 사용하고 있다.
이와 같은 토목섬유는 종래 사용되어 오던 자갈, 모래, 거적 등의 빈약한 건축, 토목용 지반강화제에 비하여 사용이 간편하고, 운반이 용이하며, 기능성 및 물성이 뛰어나고 경제적으로 유리하여 많이 사용되고 있다.
1960년대 초에 개발되어 적용되기 시작한 고분자 합성섬유제품인 토목섬유는 우수한 내구성과 시공성, 경제성 등을 가지고 있어서 건축 및 토목분야의 새로운 전기를 마련하였다.
그러나 1970년대까지 각종 건축 및 토목구조물에 보강재로서 사용되어온 직포, 부직포 등의 토목섬유제품은 인장강도, 인장탄성계수, 크리프 등의 측면에서 제약이 있어 높은 인장강도와 인장탄성계수를 요구하는 건축, 토목구조물의 적용에 제한이 되어 왔다.
이러한 문제는 1979년 영국에서 개발한 고강도 토목섬유제품인 지오그리드의 개발로 해결되었으며, 이후 지오그리드는 전세계적으로 각종 건축 및 토목공사에서 다양한 용도로 사용되면서 급격한 발전을 하고 있다.
국내에서는 1990년대에 들어 지오그리드의 사용을 모색해 왔으며, 1993년도에 보강토 옹벽설계시 지오그리드를 처음 적용하였고, 1990년대 후반 국내에서 코팅형태의 결합형 연성 지오그리드가 자체 생산되면서 지오그리드의 사용이 활성화되고 있는 실정이다.
현재 일반적으로 시공되고 있는 지오그리드의 시공방법은 지면을 일정깊이로 굴착하여 지반을 다진 다음, 그 위에 지오그리드를 깔고, 토사를 40~60cm정도로 깔고 토사를 다시고, 다시 그 위에 지오그리드를 깔고, 토사를 채운 다음 다지는 순서의 반복으로 연약지반을 강화하는 시공을 하고 있다.
그러나, 이러한 지오그리드를 이용한 연약지반 강화시공방법은 건물의 하중이 집중되는 기둥과 같은 곳의 지반을 국부적으로 보강하는데에는 다소 미흡한 문제가 있다.
또한, 수직 또는 수평으로 연결된 지오그리드를 이용한 연약지반 강화시공방법의 경우에 탄소섬유를 사용함으로 인하여 지반 내 연결부가 파손되거나, 수직과 수평으로 만나는 부분의 접합디테일이 미흡하여 지반접착성이 부족하고 지오그리드의 연결시공성이 저하되는 문제점이 있다.
한편, 연약지반의 구성토층은 표준관입시험의 N값이 0~4인 부드럽고 압축성이 큰 점토, 실트, 피트 등으로 이루어지며, 예를 들면, 이러한 연약지반은 3각주, 드라운 밸리(Drowmed vally) 등의 새로운 충적지에 많이 존재한다.
또한, N<10의 느슨한 모래층에 물을 포함한 것도 연약지반에 해당한다.
또한, 각종 구조물을 시공하려면 해당 구조물의 상재하중(Surface Load)을 안정적으로 지탱하면서 부등침하를 방지할 수 있도록 해당 구조물이 구축되는 연약지반에 대한 보강이 필수적으로 요구되며, 이에 따라 해당 구조물의 규모, 사용용도 및 연약지반의 토층 구조에 따라 다양한 형태의 보강공법들이 개시되어 있다.
이러한 연약지반 대책 공법은, 크게 개량 공법과 지지말뚝 공법으로 구별할 수 있다. 예를 들면, 개량 공법으로는 샌드드레인 공법, 연직드레인 공법, 페이퍼 드레인 공법, 팩드레인 공법, 모래다짐말뚝 공법, 동다짐 공법, 압성토 공법 등이 있으며, 지지말뚝 공법은 강관 말뚝 등을 이용하여 연약지반 하부의 견고한 지반에 말뚝을 지지시키고 말뚝의 상부에 토목섬유를 부설하여 성토체 및 상부 구조물을 시공하는 공법이다. 이러한 연약지반 개량 공법에서 개량 깊이가 지나치게 깊거나 개량 범위가 광범위한 경우, 매우 많은 시간과 비용이 소요되기 때문에 최근에는 건물이나 교각하부 기초 등에서 흔히 사용되고 있는 강관 말뚝 공법을 성토체의 지지를 위한 공법으로 활용하는 예가 늘고 있다.
구체적으로, 연약지반에서 건축 토목 공사를 위한 기초공사로 땅 속에 말뚝(또는 파일)을 박아 넣어서 구조물의 하중을 지탱할 수 있도록 하고 있다.
한편, 연약지반에 성토를 구축하는 방법에는 입자크기가 조정된 쇄석을 시멘트로 안정화 처리한 시멘트 개량 역토에 지오텍스타일을 이용하여 굴곡강성과 인성능을 향상시킨 들보 부재를 부설해, 그 들보 부재상에 성토를 구축하는 방법이 개시되어 있으나, 외부에서 선별된 쇄석을 반입하여 시멘트로 안정화 처리한 시멘트 개량역토를 형성시키므로 고비용이 소모되고, 시멘트 개량 역토 내부에 설치한 지오텍 스타일을 지반개량 말뚝에 고정하는 고정유닛 등을 사용하고 있지 않기 때문에 표층구조와 심층말뚝구조의 일체화된 거동이 어려워 상부하중이 말뚝으로 전달되기 힘들다는 문제가 있다.
KR10-1160186 (등록번호) 2012.06.20 KR10-2015-0128251 (공개번호) 2015.11.18 KR10-1893408 (등록번호) 2018.08.24
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로,
횡방향으로 간격을 가지고 배치되어 연약지반층에 매립 설치되며, 내부가 중공으로 이루어지되 하부면이 막힌 형태로 이루어지고, 개방된 상부면에 덮개부가 구비되는 복수개의 PHC 파일과, 상기 PHC 파일의 상부측과 연약지반층의 상면에서 종방향으로 간격을 가지고 배치되는 지오그리드와, 상기 PHC 파일의 외주면에서 PHC 파일과 지오그리드를 결합하는 고정부와, 상기 고정부 하부에서 고정부를 받치도록 형성되되 상기 PHC 파일 외주면에 형성된 관통공을 통해 내측으로 삽입가능하게 구비되는 받침부를 포함하며, 상기 고정부는 상기 받침부가 PHC 파일 내측으로 삽입되어 하부 지지력이 사라지면 자중에 의하여 밑으로 내려가 발포되어 상기 지오그리드와 PHC 파일을 결합하고, 상기 관통공을 막는 발포담지체로 이루어짐으로써, 수직과 수평으로 만나는 부분의 접합디테일과 지반접착성을 강화하여 지오그리드의 연결시공성을 높이는 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 고정부 하부에 구비되는 받침부와 연결된 연결수단을 잡아당겨 PHC 파일 외주면에 형성된 관통공을 통해 받침부를 PHC 파일 내측으로 삽입하면 고정부 내부에서 발포가 이루어지며 하부에서 발포제가 배출되어 지오그리드와 PHC 파일을 결합설치하고, 연약지반 중 하중이 집중되는 부분의 국부적인 보강이 가능한 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 고정부 내부에 원형의 빈 공간 중간에 표층에 수평으로 놓여지는 메쉬망 위에 원형의 분리막이 구비되고, 상기 분리막의 상부에 발포보조제가, 하부에 발포주제가 위치하여 하부 지지력이 사라지며 분리막이 움직여 발포보조제와 발포주제가 만나 발포가 이루어지며 단단하게 결합되어 구조적인 불연속성을 가지는 구간을 최대한 일체화시켜 재료적 강성 차이에 의한 침하 등의 문제를 해결하는 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 심층혼합처리시공이 어려운 대심도 연약지반을 PHC 파일과 고강도 지오그리드 및 고정부에 의해 표층구조와 심층구조를 일체화하여 부등침하를 감소시킴으로써 연약지반을 안정화시키는 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 연약지반층(100)에 매립 설치되어 성토층(200)으로부터의 하중을 지지할 수 있는 연약지반 보강 구조물에 있어서, 횡방향으로 간격을 가지고 배치되어 연약지반층(100)에 매립되며, 내부가 중공으로 이루어지되, 하부가 막힌 형태로 이루어지고, 개방된 상부에 덮개부(111)가 구비되는 복수개의 PHC 파일(110)과; 상기 PHC 파일(110)의 상부측과 연약지반층(100)의 상면에서 종방향으로 간격을 가지고 배치되는 지오그리드(120)와; 상기 PHC 파일(110)의 외주면에서 PHC 파일(110)과 지오그리드(120)를 결합하는 고정부(130)와; 상기 고정부(130)와 지오그리드(120) 하부에서 고정부(130)를 받치도록 형성되되, 상기 PHC 파일(110) 외주면에 형성된 관통공(112)을 통해 내측으로 삽입가능하게 구비되는 받침부(140);를 포함하며, 상기 고정부(130)는 상기 받침부(140)가 PHC 파일(110) 내측으로 이동하여 하부 지지력이 사라지면 자중에 의하여 밑으로 내려가 발포되어 상기 지오그리드(120)와 PHC 파일(110)을 결합하며, 상기 관통공(112)을 막는 발포담지체로 이루어진다.
또한, 본 발명의 상기 고정부(130)는 내부에 원형의 빈 공간이 구비되고, 빈 공간 중간에 표층에 수평으로 메쉬망(131)이 놓여지며, 상기 메쉬망(131) 위에 가장자리가 표면에 수직하게 돌출된 돌출테두리(132a)가 구비된 원형의 분리막(132)이 구비되고, 상기 분리막(132)의 상부에 발포보조제(133)가 위치하며, 상기 분리막(132)의 하부에 발포주제(134)가 위치한다.
본 발명의 상기 받침부(140)는 PHC 파일(110) 내측에서 상부로 연결되는 연결수단(150)과 연결되어 상기 연결수단(150)이 잡아당겨지는 힘에 의해 회전하며 상기 PHC 파일(110) 내측으로 이동가능하게 설치된다.
본 발명의 상기 분리막(132)은 상기 돌출테두리(132a)의 일측면으로 표층에 평행하게 돌출된 분리막꼭지(132b)가 구비되고, 상기 분리막꼭지(132b)는 받침부(140)에 고정된 연결끈(135)이 결합되며, 상기 고정부(130)의 측면에는 상기 분리막(132)이 위치한 측면에 슬롯홈(136)이 구비되어 상기 연결끈(135)이 상기 슬롯홈(136)을 통과하여 연결된 받침부(140)에 의해 당겨지면 상기 분리막(132)이 슬롯홈(136)을 통해 외부로 배출된다.
본 발명의 상기 메쉬망(131)은 가장자리에만 메쉬가 형성되고, 상기 분리막(132)의 하부에는 다수의 혼합돌기(132c)가 아래로 돌출되되 메쉬가 형성되지 않은 부분에 상기 혼합돌기(132c)가 위치한다.
본 발명의 상기 분리막(132)의 상부에는 구획을 구분하는 다수의 경계부(132d)가 형성되고, 상기 경계부(132d)는 상기 돌출테두리(132a)와 결합되며, 상기 고정부(130)에는 지오그리드(120)와 연결되는 고정부 연결선(121)이 연장된다.
따라서, 본 발명의 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물은 횡방향으로 간격을 가지고 배치되어 연약지반층에 매립 설치되며, 내부가 중공으로 이루어지되 하부면이 막힌 형태로 이루어지고, 개방된 상부면에 덮개부가 구비되는 복수개의 PHC 파일과, 상기 PHC 파일의 상부측과 연약지반층의 상면에서 종방향으로 간격을 가지고 배치되는 지오그리드와, 상기 PHC 파일의 외주면에서 PHC 파일과 지오그리드를 결합하는 고정부와, 상기 고정부 하부에서 고정부를 받치도록 형성되되, 상기 PHC 파일 외주면에 형성된 관통공을 통해 내측으로 삽입가능하게 구비되는 받침부를 포함하며, 상기 고정부는 상기 받침부가 PHC 파일 내측으로 삽입되어 하부 지지력이 사라지면 자중에 의하여 밑으로 내려가 발포되어 상기 지오그리드와 PHC 파일을 결합하고, 상기 관통공을 막는 발포담지체로 이루어짐으로써, 수직과 수평으로 만나는 부분의 접합디테일과 지반접착성을 강화하여 지오그리드의 연결시공성을 높이는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 고정부 하부에 구비되는 받침부와 연결된 연결수단을 잡아당겨 PHC 파일 외주면에 형성된 관통공을 통해 받침부를 PHC 파일 내측으로 삽입하면 고정부 내부에서 발포가 이루어지며 하부에서 발포제가 배출되어 지오그리드와 PHC 파일을 결합설치하고, 연약지반 중 하중이 집중되는 부분의 국부적인 보강이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 고정부 내부에 원형의 빈 공간 중간에 표층에 수평으로 놓여지는 메쉬망 위에 원형의 분리막이 구비되고, 상기 분리막의 상부에 발포보조제가, 하부에 발포주제가 위치하여 하부 지지력이 사라지며 분리막이 움직여 발포보조제와 발포주제가 만나 발포가 이루어지며 단단하게 결합되어 구조적인 불연속성을 가지는 구간을 최대한 일체화시켜 재료적 강성 차이에 의한 침하 등의 문제를 해결한다.
또한, 본 발명은 심층혼합처리시공이 어려운 대심도 연약지반을 PHC 파일과 고강도 지오그리드 및 고정부에 의해 표층구조와 심층구조를 일체화하여 부등침하를 감소시킴으로써 연약지반을 안정화시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물의 측단면도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물의 사시도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물의 측단면도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물의 받침부가 이동하여 고정부가 발포된 상태의 실시도이고,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물의 고정부의 분해사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
일반적으로 연약지반을 보강하기 위해서는 성토지지를 위한 말뚝(또는 파일)을 연약지반층(100)을 관통하여 설치하고 그 상부에 자갈이나 일반 토사로 이루어진 성토용 토사를 소정 높이로 성토하여 성토층(200)을 형성하게 되는데, 상기 성토층(200) 자체는 강성이 매우 작으므로 연약지반층(100)에 대해 하중으로만 작용하게 되고, 상기 연약지반층(100)에는 성토층(200)의 상면을 통해서 작용하는 차량 하중 등의 상재 하중 뿐만 아니라 성토층(200) 자체의 자중까지도 작용하게 되며, 연약지반층(100)의 지지력이 충분하지 않을 경우에는 연약지반층(100)에 상당한 침하 현상이 발생하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 PHC 파일과 고강도 지오그리드를 발포제로 결합하여 연약지반층(100)의 상부에 형성되는 성토층(200)에 대해서도 자체적으로 큰 강성을 가지도록 함으로써, 성토층(200)이 단순히 자중을 가하는 하중으로 전락하지 않고 상재하중에 대해서 지지력을 발휘하도록 하여 연약지반층(100)에 작용하는 하중을 경감하여 연약지반층(100)의 침하 등을 효율적으로 방지하거나 저감할 수 있도록 한다.
이를 위해서 본 발명은 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 연약지반층(100)에 매립 설치되어 성토층(200)으로부터의 하중을 지지할 수 있는 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물로서,
횡방향으로 간격을 가지고 배치되어 연약지반층(100)에 매립되며, 내부가 중공으로 이루어지되, 하부면이 막힌 형태로 이루어지고, 개방된 상부면에 덮개부(111)가 구비되는 복수개의 PHC 파일(110)과,
상기 PHC 파일(110)의 상부측과 연약지반층(100)의 상면에서 종방향으로 간격을 가지고 배치되는 지오그리드(120)와,
상기 PHC 파일(110)의 외주면에서 PHC 파일(110)과 지오그리드(120)를 결합하는 고정부(130)와,
상기 고정부(130) 하부에서 고정부(130)를 받치도록 형성되되, 상기 PHC 파일(110) 외주면에 형성된 관통공(112)을 통해 내측으로 삽입가능하게 구비되는 받침부(140)를 포함하여 이루어진다.
본 발명에서 PHC 파일(110)은 고강도 프리스트레스트(Pretensioned spun High strength Concrete) 파일로서 파일에 압축력, 즉 프리스트레스를 가해두고, 벤딩(bending)이나 인장력(引張力)에 약하다고 하는 콘크리트의 결점을 보완하는 파일(杭)이며, 상기 지오그리드(120)는 주로 흙구조물이나 지반의 보강에 쓰이며 고분자 재료를 써서 격자 구조로 만들어진 것으로 넓은 뜻의 지오텍스타일에 포함되고 종래의 수지 네트와 비교하여 강성이 높다고 알려져 있다.
본 발명에서 상기 PHC 파일(110)은 압축강도 800kg/㎠ 이상, 상기 지오그리드(120)는 인장강도 10ton/m 이상으로 이루어질 수 있다.
상기 PHC 파일(110)은 횡방향으로 간격을 가지고 배치되어 연약지반층(100)에 매립되되, 하단은 하부지지층(300)에 박혀서 고정되고, 내부가 중공으로 이루어지되, 하부면이 막힌 형태로 이루어지며, 상부면은 개방되되, 상기 덮개부(111)가 구비되어 개방된 상부면을 덮개부(111)를 이용하여 덮고 그 위에 성토층(200)을 형성할 수 있도록 구비된다.
상기 PHC 파일(110) 상부측에는 종방향으로 일정간격 이격되어 지오그리드(120)가 배치되며, 상기 지오그리드(120)와의 결합을 위해 고정부(130)가 외주면에 장착 구비된다.
상기 지오그리드(120)는 PHC 파일(110) 사방에서 상기 고정부(130)의 하부, 받침부(140) 상부에 배치된다.
상기 고정부(130)는 상기 받침부(140)가 PHC 파일(110) 내측으로 이동하여 하부 지지력이 사라지면 자중에 의하여 밑으로 내려가 발포되어 상기 지오그리드(120)와 PHC 파일(110)을 결합하며, 상기 관통공(112)을 막는 발포담지체로 이루어진다.
상기 고정부(130)는 도 5에 도시된 바와 같이 내부에 원형의 빈 공간이 구비되고, 빈 공간 중간에 표층에 수평으로 메쉬망(131)이 놓여지며, 상기 메쉬망(131) 위에 가장자리가 표면에 수직하게 돌출된 돌출테두리(132a)가 구비된 원형의 분리막(132)이 구비되고, 상기 분리막(132)의 상부에 발포보조제(133)가 위치하며, 상기 분리막(132)의 하부에 발포주제(134)가 위치하게 된다.
상기 메쉬망(131)은 가장자리에만 메쉬가 형성되고, 상기 분리막(132)의 하부에는 다수의 혼합돌기(132c)가 아래로 돌출되되 메쉬가 형성되지 않은 부분에 상기 혼합돌기(132c)가 위치한다.
상기 고정부(130)는 빈 공간을 하부의 발포주제담지홈(130a)과 상부의 발포보조제담지홈(130b)으로 분리하며, 상기 메쉬망(131)을 고정하기 위하여 원형의 빈공간의 가장자리에는 복수개의 돌기(미도시)가 내측방향으로 형성된다.
상기 메쉬망(131)을 중심으로 상부와 하부의 공간으로 발포를 위한 조성물이 인입되는데, 하부의 발포주제담지홈(130a)에는 발포주제(134)가 상부의 발포보조제담지홈(130b)에는 발포보조제(133)가 공간을 달리하여 보관된다.
상기 발포주제(134)와 발포보조제(133)는 메쉬망(131)을 사이에 두어 분리된 상태에서 보관되며, 서로 혼합되지 않도록 한다.
상기 발포보조제(133)는 후술하는 분리막(132)의 경계부(132d)에 의하여 다수의 공간으로 구획되어 발포 시간을 줄여주거나 발포량을 높여줄 수 있는 촉진제 또는 첨가제를 구비할 수 있다.
상기 메쉬망(131)은 단단한 재질로 이루어지며 가장자리에만 메쉬가 형성되고, 중앙부(131a)에는 메쉬가 형성되지 않는다.
이는 상기 분리막(132)이 이동될 때에 분리막(132) 하부에 형성된 혼합돌기(132c)가 통과하며 발포주제(134)와 발포보조제(133)를 믹싱시키기 위함으로, 상기 메쉬망(131)의 메쉬는 분리막(132)의 이동방향으로 혼합돌기(132c)가 이동될 때에 방해되지 않도록 형성된다.
상기 발포주제(134)와 발포보조제(133)는 분리막(132)에 의하여 일정거리가 이격되게 된다.
상기 분리막(132)은 상기 돌출테두리(132a)의 측면으로 표층에 평행하게 돌출된 분리막꼭지(132b)가 구비되고, 상기 분리막꼭지(132b)는 받침부(140)에 고정된 연결끈(135)이 결합되며, 상기 고정부(130)의 측면에는 상기 분리막(132)이 위치한 측면에 슬롯홈(136)이 구비되어 상기 연결끈(135)이 상기 슬롯홈(136)을 통과하게 된다.
상기 분리막(132)의 테두리는 표층에 대하여 수직으로 돌출된 돌출테두리(132a)가 구비되어 도로 위의 차량으로 인해 진동이 발생하더라도 발포보조제(133)가 하부로 내려가지 못하도록 지지하게 된다.
상기 분리막(132)의 상부에는 구획을 구분하는 다수의 경계부(132d)가 형성되고, 상기 경계부(132d)는 상기 돌출테두리(132a)와 결합된다.
상기 고정부(130)에는 지오그리드(120)와 연결되는 고정부 연결선(121)이 연장형성된다.
상기 돌출테두리(132a)의 직경은 발포주제담지홈(130a)의 직경보다 작게 형성되어 분리막(132)의 이동으로 발포보조제(133)가 아래로 낙하할 때에 발포주제(134)와 넓은 면적에서 접촉될 수 있도록 하고, 상기 돌출테두리(132a)의 일측에는 절개선이 구비되어 분리막(132)이 이동될 때에 돌출테두리(132a)가 쉽게 접힐 수 있도록 한다.
상기 분리막(132) 하부에는 중앙부에 다수개의 혼합돌기(132c)가 돌출되어 있으며, 상기 혼합돌기(132c)는 메쉬망(131)의 중앙부(131a)에서 아래방향으로 돌출되어 발포주제(134) 속으로 삽입되어 있다. 상기 혼합돌기(132c)는 분리막(132)이 측면으로 이동할 때에 메쉬가 형성되지 않은 중앙부(131a)로 메쉬망(131)을 통과하며 발포보조제(133)와 발포주제(134)가 쉽게 혼합될 수 있도록 발포주제(134)에 골을 형성한다.
상기 혼합돌기(132c)는 분리막(132)이 측면으로 이동될 때에 메쉬망(131)의 가장자리와 접촉되면서 접혀져 슬롯홈(136)을 통과하게 된다.
상기 분리막(132)의 상부에는 다수의 구획을 구분하기 위하여 상기 돌출테두리(132a)와 동일 높이로 경계부(132d)가 형성되어 있으며, 상기 경계부(132d)의 끝단은 상기 돌출테두리(132a)에 고정되어 있어 내부의 발포보조제(133)가 서로 혼합되지 않도록 한다.
상기 발포보조제(133)에 물과 같은 액체가 있을 경우에는 경계부(132d)의 상면을 덮어주어 담지된 위치에서 발포보조제(133)가 벗어나지 않으면서 증발되지 않도록 한다.
상기 발포보조제(133)는 액체이므로 경계부(132d)의 상면을 덮는 경우에 덮개(미도시)는 분리막(132)이 측면으로 이동시에 상기 발포보조제담지홈(130b)의 경계부와 부딪칠 때에 쉽게 파손될 수 있는 재질로 선택되어야 한다.
상기 고정부(130)의 측면에는 상기 연결끈(135)에 의하여 분리막꼭지(132b)와 연결된 분리막(132)이 슬라이딩되며 이동되며 분리막(132)이 고정부(130)에서 이탈되어 분리될 수 있도록 슬롯홈(136)이 형성된다. 따라서 상기 분리막꼭지(132b)의 위치는 슬롯홈(136)의 동일 높이에서 측면 내측에 있게 되고, 측면에서 볼 때에는 메쉬망(131)보다 약간 위에 있게 된다.
상기 분리막(132)은 플렉시블한 재질로 이루어지되 탄성이 없어 슬롯홈(136)을 통과할 때에 서로 겹쳐질 수 있어야 한다. 다만 혼합돌기(132c)의 재질은 약간 강성이어서 발포주제(134)를 어느 정도 밀면서 이동될 수 있어야 한다.
상기 발포주제(134)와 발포보조제(133)는 발포주제와 발포보조제의 종류에 따라 그 담지 위치가 변경될 수 있다.
발포주제(231)는 벤젠술포닐하이드라지드(OBSH), 아조디카본아미드(ADCA), methacryloyl oxbis(MAOBSH), 고경질 발포우레탄 지수제, 폴리우레탄폼 등이 있으며, 발포를 도와주는 발포보조제(232)로는 dimethylcy clohexyl amine(DMCHA), 탈크(Talc), 우레아(Cellex-A), postassium octoate(PO), AOT, 물 등이 있다.
상기 연결끈(135)은 상기 고정부(130) 하부에 위치한 받침부(140)에 연결되며, 상기 받침부(140)가 PHC 파일(110) 내측으로 이동할 때 잡아당겨지며 분리막(132)을 이동시키게 된다.
한편, 상기 연결끈(135)은 상기 분리막(132)의 측면에서 연장형성되어 상기 PHC 파일(110)과 연결될 수 있으며, 상기와 같이 PHC 파일(110)과 연결될 경우 도 5에 도시된 바와 같이 상부를 향하게 되고, 상기 받침부(140)와 연결될 경우 하부를 향하게 된다.
상기 고정부(130)의 하면에는 절개선(137)이 구비되어 발포제의 발포시에 하면이 쉽게 파괴 또는 찢어질 수 있도록 구비된다.
상기 고정부(130)의 하면은 플렉시블한 재질로 이루어지고, 상기 절개선(137)이 구비된 부분은 다른 곳보다 결합두께가 작아 크지 않은 충격에도 쉽게 찢어질 수 있도록 한다. 이와 같은 절개선은 커피믹서를 비롯하여 이미 널리 사용되는 기술이다.
상기 고정부(130)의 하면은 받침부(140)가 이동하여 하부 지지력이 사라지면 자중에 의하여 밑으로 내려가 발포되며 절개선(137)이 절개되어 고정부(130)로부터 분리된다.
이때, 상기 고정부(130)의 내측에 구비된 분리막(132)은 연결끈(135)에 의해 당겨져 제거되도록 구비된다.
한편, 상기 고정부(130)에 담지되는 발포보조제(133)는 풍선과 같은 재질의 용기에 담겨있다가 받침부(140)가 이동하며 연결끈(135)에 결합되거나 고정부(130) 내측에 구비되는 바늘에 의해 용기가 터지면 발포보조제(133)가 배출되며 발포주제(134)를 만나 발포가 이루어질 수 있다.
상기 받침부(140)는 PHC 파일(110) 내측에서 상부로 연결되는 연결수단(150)으로 연결되어 상기 연결수단(150)이 당겨지면 일정각도 회전하며 PHC 파일(110) 내측으로 이동가능하게 설치된다.
상기 받침부(140)는 PHC 파일(110)의 외주면에서 90도 간격으로 네 방향에 설치될 수 있으며 PHC 파일(110) 내측으로 삽입될 경우 일직선상에 배치되는 받침부(140)가 PHC 파일(110) 중심에서 서로 만날 수 있게 된다.
상기 받침부(140)는 측면이 삼각형으로 형성되거나 사각형으로 형성되어 PHC 파일(110) 내측으로 삽입시 관통공(112)을 막을 수 있게 된다.
상기 PHC 파일(110)의 외주면에는 상기 받침부(140)가 삽입될 수 있는 관통공(112)이 형성되며, 상기 받침부(140)가 회전하며 관통공(112)을 막게 되고, 상기 고정부(130)가 발포되며 관통공(112)으로부터 받침부(140)가 나오지 못하도록 PHC 파일(110) 외주면에 고정설치된다.
이때, 상기 받침부(140)가 제거된 공간에서 발포제가 발포되어 상기 PHC 파일(110)과 상기 고정부(130) 하부에 위치한 지오그리드(120)가 서로 결합되며, 상기 PHC 파일(110) 및 지오그리드(120) 주변 공간으로 발포제가 충진되어 지반을 견고하게 보강하도록 한다.
본 발명의 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물를 이용하여 시공을 할 경우에는 연장지반층(100)에 복수개의 PHC 파일(110)을 연직하게 관입 설치한 후 상기 PHC 파일(110) 상부측으로 지오그리드(120)를 수평하게 포설하도록 한다.
이때, 상기 지오그리드(120)의 상면에는 일반 성토용 토사보다 더 큰 강성을 가지도록 강성보강된 재료 즉, 강성보강재료를 이용하여 소정 두께의 강성보강재료층(201)을 형성하고, 그 위에 지오그리드(120) 및 강성보강재료층(201)을 반복하는 작업을 수행하여 강성보강재료층(201)과 지오그리드(120)가 교번하여 적층되어 있는 단면 구조의 성토층(200)을 연약지반층(100)의 위쪽에 구축하게 된다.
이와 같이 강성보강재료층(201)이 형성되면 상기 PHC 파일(110)의 개방된 상부면을 통해 연결수단(150)과 연결된 받침부(140)를 잡아당겨 상기 받침부(140)가 PHC 파일(110) 내측으로 이동하고 상기 고정부(130)에서 발포가 이루어지며 PHC 파일(110)과 지오그리드(120)가 결합되게 된다.
상기 PHC 파일(110) 상부면에는 덮개부(111)를 덮고, 그 위에 성토다짐공사에 의해 성토층(200)을 완성한다.
이와 같이 본 발명은 연약지반층(100)의 위쪽에서부터 가해지는 하중을 PHC 파일(110)이 지지하도록 함과 동시에 연약지반층(100) 위에 강성보강재료층(201)과 지오그리드(120)가 교번하여 복수개의 층으로 적층되어 있는 단면을 가지는 성토층(200)을 형성하여 큰 하중 지지력을 발휘하게 된다.
따라서, 본 발명의 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물은 횡방향으로 간격을 가지고 배치되어 연약지반층에 매립 설치되며, 내부가 중공으로 이루어지되 하부면이 막힌 형태로 이루어지고, 개방된 상부면에 덮개부(111)가 구비되는 복수개의 PHC 파일(110)과, 상기 PHC 파일(110)의 상부측과 연약지반층(100)의 상면에서 종방향으로 간격을 가지고 배치되는 지오그리드(120)와, 상기 PHC 파일(110)의 외주면에서 PHC 파일(110)과 지오그리드(120)를 결합하는 고정부(130)와, 상기 고정부(130) 하부에서 고정부(130)를 받치도록 형성되되 상기 PHC 파일(110) 외주면에 형성된 관통공(112)을 통해 내측으로 삽입가능하게 구비되는 받침부(140)를 포함하며, 상기 고정부(130)는 상기 받침부(140)가 PHC 파일(110) 내측으로 삽입되어 하부 지지력이 사라지면 자중에 의하여 밑으로 내려가 발포되어 상기 지오그리드(120)와 PHC 파일(110)을 결합하고, 상기 관통공(112)을 막는 발포담지체로 이루어짐으로써, 수직과 수평으로 만나는 부분의 접합디테일과 지반접착성을 강화하여 지오그리드의 연결시공성을 높이는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 고정부(130) 하부에 구비되는 받침부(140)와 연결된 연결수단(150)을 잡아당겨 PHC 파일(110) 외주면에 형성된 관통공(112)을 통해 받침부(140)를 PHC 파일(110) 내측으로 삽입하면 고정부(130) 내부에서 발포가 이루어지며 하부에서 발포제가 배출되어 지오그리드(120)와 PHC 파일(110)을 결합설치하고, 연약지반 중 하중이 집중되는 부분의 국부적인 보강이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 고정부(130) 내부에 원형의 빈 공간 중간에 표층에 수평으로 놓여지는 메쉬망(131) 위에 원형의 분리막(132)이 구비되고, 상기 분리막(132)의 상부에 발포보조제(133)가, 하부에 발포주제(134)가 위치하여 하부 지지력이 사라지며 분리막(132)이 움직여 발포보조제(133)와 발포주제(134)가 만나 발포가 이루어지며 단단하게 결합되어 구조적인 불연속성을 가지는 구간을 최대한 일체화시켜 재료적 강성 차이에 의한 침하 등의 문제를 해결한다.
또한, 본 발명은 심층혼합처리시공이 어려운 대심도 연약지반을 PHC 파일(110)과 고강도 지오그리드(120) 및 고정부(130)에 의해 표층구조와 심층구조를 일체화하여 부등침하를 감소시킴으로써 연약지반을 안정화시키는 효과가 있다.
100 : 연약지반층
110 : PHC 파일 111 : 덮개부
112 : 관통공
120 : 지오그리드 121 : 고정부 연결선
130 : 고정부 130a : 발포주제담지홈
130b : 발포보조제담지홈 131 : 메쉬망
132 : 분리막 132a : 돌출테두리
132b : 분리막꼭지 132c : 혼합돌기
132d : 경계부 133 : 발포보조제
134 : 발포주제 135 : 연결끈
136 : 슬롯홈 137 : 절개선
140 : 받침부 150 : 연결수단
200 : 성토층 201 : 강성보강재료층
300 : 하부지지층

Claims (6)

  1. 연약지반층(100)에 매립 설치되어 성토층(200)으로부터의 하중을 지지할 수 있는 연약지반 보강 구조물에 있어서,
    횡방향으로 간격을 가지고 배치되어 연약지반층(100)에 매립되며, 내부가 중공으로 이루어지되, 하부가 막힌 형태로 이루어지고, 개방된 상부에 덮개부(111)가 구비되는 복수개의 PHC 파일(110)과;
    상기 PHC 파일(110)의 상부측과 연약지반층(100)의 상면에서 종방향으로 간격을 가지고 배치되는 지오그리드(120)와;
    상기 PHC 파일(110)의 외주면에서 PHC 파일(110)과 지오그리드(120)를 결합하는 고정부(130)와;
    상기 고정부(130)와 지오그리드(120) 하부에서 고정부(130)를 받치도록 형성되되, 상기 PHC 파일(110) 외주면에 형성된 관통공(112)을 통해 내측으로 삽입가능하게 구비되는 받침부(140);를 포함하며,
    상기 고정부(130)는 상기 받침부(140)가 PHC 파일(110) 내측으로 이동하여 하부 지지력이 사라지면 자중에 의하여 밑으로 내려가 발포되어 상기 지오그리드(120)와 PHC 파일(110)을 결합하며, 상기 관통공(112)을 막는 발포담지체로 이루어지며;
    상기 고정부(130)는 내부에 원형의 빈 공간이 구비되고, 빈 공간 중간에 표층에 수평으로 메쉬망(131)이 놓여지며, 상기 메쉬망(131) 위에 가장자리가 표면에 수직하게 돌출된 돌출테두리(132a)가 구비된 원형의 분리막(132)이 구비되고, 상기 분리막(132)의 상부에 발포보조제(133)가 위치하며, 상기 분리막(132)의 하부에 발포주제(134)가 위치하고;
    상기 받침부(140)는 PHC 파일(110) 내측에서 상부로 연결되는 연결수단(150)과 연결되어 상기 연결수단(150)이 잡아당겨지는 힘에 의해 회전하며 상기 PHC 파일(110) 내측으로 이동가능하게 설치되는 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분리막(132)은 상기 돌출테두리(132a)의 일측면으로 표층에 평행하게 돌출된 분리막꼭지(132b)가 구비되고, 상기 분리막꼭지(132b)는 받침부(140)에 고정된 연결끈(135)이 결합되며, 상기 고정부(130)의 측면에는 상기 분리막(132)이 위치한 측면에 슬롯홈(136)이 구비되어 상기 연결끈(135)이 상기 슬롯홈(136)을 통과하여 연결된 받침부(140)에 의해 당겨지면 상기 분리막(132)이 슬롯홈(136)을 통해 외부로 배출되는 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 메쉬망(131)은 가장자리에만 메쉬가 형성되고,
    상기 분리막(132)의 하부에는 다수의 혼합돌기(132c)가 아래로 돌출되되 메쉬가 형성되지 않은 부분에 상기 혼합돌기(132c)가 위치하는 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분리막(132)의 상부에는 구획을 구분하는 다수의 경계부(132d)가 형성되고, 상기 경계부(132d)는 상기 돌출테두리(132a)와 결합되며,
    상기 고정부(130)에는 지오그리드(120)와 연결되는 고정부 연결선(121)이 연장되는 PHC 파일과 지오그리드를 이용한 연약지반 보강 구조물.
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