KR20020072523A - 연약 지반 보강과 그 기초 제조 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

도시에 설치되는 지상 구조물은 일반적으로 땅을 기초로 하여 그 위에 설치된다. 그러나 지상에 설치하는 구조물의 기초가 튼튼하지 못하면 공사후 구조물에 변형이 오거나 지반의 침하로 인하여 구조물이 파손되는 사례가 있다. 통상적으로는 이러한 지상 구조물의 기초를 튼튼히 하기 위하여 연약 지반에 다수의 파일을 박는 다거나 폭넓고 깊게 흙을 판내고 철근 콘크리트로서 기초를 만든 후 그 위에 구조물을 시공하게 된다. 그러나, 도시의 다양한 구조물과 시설이 들어서 있는 도로나 도시에 새로운 구조물을 설치하고자 할 때에는 이러한 기초를 팔 수 있는 지역적 여건이 형성되지 못하는 경우가 많으며 지하 매설물의 위치등을 정확히 알지 못하면서 폭넓게 기초를 팔 경우 전기나 가스배관과 같은 배관등을 건드려 예기치 않은 사고를 경험하게 되기도 한다. 이에 본 발명에서는 지하의 연약지반을 넓고 깊은 기초를 파지 않고 간단한 하나의 파일을 파고 그곳에 고화제 삽입장치를 넣어 주변의 연약 지반 일체를 경화시킴으로서 기존의 지반상태를 크게 건드리지 않고 현재의 환경에 가장 잘 조화되는 지반 경화 시스템을 구축함으로서 도시 기반 시설물을 빠르고 간단하면서도 안전하게 시공하는 방법을 개발하고자 하였다. 특히, 여름에 많이 겪는 산사태를 방지하기 위해서는 한없이 깊고 많은 파일을 산사태 위험 지역에 설치하고자 할 경우 경제적 부담이 크므로 간단한 방법에 의하여 산사태가 예상되는 취약 연약지반을 현재의 상태위에 암반과 같은 본 발명에 의한 고강도 경화방법을 사용함으로서 쉽게 지반을 안정화시킬 수 있다.

Description

연약 지반 보강과 그 기초 제조 방법 및 장치 {The Method and Apparatus to Support the Weak Earth Reinforcing}

본 발명은 연약 지반을 보강하고, 그곳에 앙카(Anchor)를 박을 기초를 설치하는기술에 관한 것이다.

종래에는 지상 구조물의 기초를 튼튼히 하기 위하여 연약 지반에 다수의 파일을 박는 다거나 폭넓고 깊게 흙을 판내고 철근 콘크리트로서 기초를 만든 후 그 위에 구조물을 시공하게 된다. 그러나, 도시의 다양한 구조물과 시설이 들어서 있는 도로나 도시에 새로운 구조물을 설치하고자 할 때에는 이러한 기초를 팔 수 있는 지역적 여건이 형성되지 못하는 경우가 많으며 지하 매설물의 위치등을 정확히 알지 못하면서 폭넓게 기초를 팔 경우 전기나 가스배관과 같은 배관등을 건드려 예기치 않은 사고를 경험하게 되기도 하였다.

본 발명에서는 지하의 연약지반을 넓고 깊은 기초를 파지 않고 간단한 하나의 파일을 파고 그곳에 고화제 삽입장치를 넣어 주변의 연약 지반 일체를 경화시킴으로서 기존의 지반상태를 크게 건드리지 않고 현재의 환경에 가장 잘 조화되는 지반 경화 시스템을 구축함으로서 도시 기반 시설물을 빠르고 간단하면서도 안전하게 시공하는 방법을 개발하고자 하였다.

[도 1]은 본 발명에 의한 연약지반 보강방법의 일 실시예

[도 2]는 본 발명에 의한 고화제 삽입장치의 일 실시예

[도 3]은 본 발명에 의한 고화제 삽입과 철심보강 뿌리의 설치에 대한 일 실시예

[도 4]는 본 발명에 의한 철심보강 뿌리의 일 실시예

[도 5]는 본 발명에 의한 철시보강 뿌리가 펴지는 방법의 일 실시예

[도 6]은 본 발명에 의한 연약지반이 경화되는 순서에 대한 일 실시예

10 : 지반 20 : 고화제 삽입장치

50 : 철심보강 뿌리 51 : 보강 철심

본 발명은 땅속에 빈 공간이 있거나 무른 땅일 경우 지반을 견고히 하면서 앙카볼트를 설치할 수 있는 기초를 제조하는 방법으로서

땅속의 빈 공간이나 연약 지반을 고체화 시킬 수 있는 고화제를 삽입할 수 있는고화제 삽입 장치를 밀어 넣는 고화제 삽입 장치 인입 단계와

고화제와 동시에 고화제의 전단이나 부스러짐을 방지하기 위하여 철심과 같은 부스러짐 방지 수단 삽입단계와

빈 공간이나 연약 지반에 부스러짐 방지수단을 들러 싸면서 고화제를 흙속으로 밀어 넣어 경화시키는 고화제 경화단계와

지반의 상부에 앙카볼트를 고정할 기초를 준비하는 앙카볼트 기초 준비 단계로 이루어져 연약한 지반을 강화하면서 기초를 설치하는 방법 및 장치에 관한 발명이다.

땅속의 빈 공간이나 연약 지반을 고체화 시킬 수 있는 고화제를 삽입할 수 있는 고화제 삽입 장치를 밀어 넣는 고화제 삽입 장치 인입 단계는 지반에 드릴링을 하여 구멍을 내면서 고화제 삽입장치를 드릴링된 구멍에 삽입함으로서 구현된다. 이를 위하여 다음과 같이 실시할 수 있다.

고화제 삽입장치의 인입방법은 지반(10)에 끝에 드릴 바이트가 부착된 고화제 인입장치(20)를 직접 드릴로 사용하여 지반을 향하여 드릴링을 하여 구현(이때 고화제 인입장치는 강한 파이프를 사용하여야 한다.)할 수 도 있고, 또 다른 방법은 일반적인 지반 드릴장치를 이용하여 지반에 구멍을 낸 후 그 곳에 고화제 삽입장치(20)를 인입시키는 방법이다.

고화제 삽입장치(20)는 다수의 구멍이 뚫린 원형 파이프의 끝이 뽀쪽한 송곳의끝과 같이 삼각형 단면을 하고 있으면서 중간에 다수의 구멍이 뚫린 주름관으로 구성된 가지와 같은 철심보강 뿌리(50)가 수개 붙어 있는 나무 뿌리 형상의 장치이다. 본 고화제 삽입장치는 땅속으로 삽입할 때에는 일자 형상을 하고 있으나 땅 속에 박힌 후 고화제를 불어 넣으면 고화제 철심 보강 뿌리가 수평으로 늘어나 나무 뿌리 형상을 하게된다. [도 3]의 (1)은 고화제 삽입장치의 일 실시예로서 지반에 집어 넣을 때의 모양이다. [도 3]의 (2)는 고화제 삽입장치가 소요의 깊이까지 들어 간 후 철심 보강 뿌리(50)가 수평으로 펴져 나무가지 모습으로 퍼짐으로서 이 주변으로 고화제가 들어가 경화하면 주변이 암반과 같은 튼튼한 구조를 이루는 일 실시예이다.

고화제 삽입장치(20)는 흙속에 삽입하기 전에는 [도 3]의 (1)에 보인 실시예와 같이 뿌리를 접어 기둥에 붙혀 둔 형상의 나무뿌리처럼 일자형상이지만, 흙속에 들어가면 [도 3]의 (2)에 보인 실시예와 같이 나무 뿌리가 돋아나 흙속으로 전진하여 나무를 굳건히 붇잡듯이 철심 보강 뿌리(50)가 나무 뿌리처럼 수평방향으로 이동하는 구조이다.

고화제와 동시에 고화제의 전단이나 부스러짐을 방지하기 위하여 철심과 같은 부스러짐 방지 수단 삽입단계는 고화제 삽입장치 내부를 관통하는 부스러짐 방지수단을 철심보강 뿌리(50)와 고화제 삽입장치(20) 내부에 넣어두고, 철심 보강 뿌리(50)가 펴질때에 부스러짐 방지 수단이 함께 펴지도록 하여 흙속에 나무 뿌리형상으로 부스러짐 방지수단을 배치하여 견고한 지반으로 보강하게 한다. 부스러짐 방지 수단은 통상적으로 철심을 사용한다. 철심은 일반적인 와이어 로우프나 코일과 같이 잘 휘면서도 고장력 특성이 있는 부재를 사용한다.

이후 압력에 의하여 철심 보강 뿌리(50)를 따라 연약지반의 흙속으로 전진시킴으로서 고화제 삽입장치(20)를 나무 기둥으로 하고, 철심 보강 뿌리(50)를 뿌리로 하는 나무처럼 흙속에 고정시킬 수 있다.

철심 보강 뿌리(50)는 원추형 팁(53)과 주름관(52) 및 보강 철심(51)로 되어 있으며, 고화제 삽입장치(20)에 주름관이 핀타입이나 일반 접합방식으로 체결되어 있다. 철심 보강 뿌리의 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 철심 보강 뿌리(50)는 다수의 구멍이 나있는 주름관이 끝에 송곳의 끝과 같은 원추형의 팁으로 마감되어 있고 이 원추형 팁에 철심(51)이 주름관 안쪽으로 코일형상으로 감겨있다. 한쪽 끝이 철심보강 뿌리의 외부 원추형 팁에 붙어 있고 한쪽 끝은 고화제 삽입장치(20)의 지반 상부와 만나는 쪽과 연결되어 있는 철심은 고화제 삽입장치가 흙속으로 삽입될 때에는 [도 4]의 (1)처럼 코일상태로 감겨있다가 철심보강 뿌리(50)가 수평으로 펴질때에는 원추형 팁이 밖으로 이동함따라 코일형상이 직선형으로 펴지게 되어 완전히 펴진 뒤에는 직선형 철심이 되게되어 고강도 철심 역할을 하게 되는 일 실시 예가 [도 4]에 (2)에 그려져 있다. 철심보강 뿌리의 주름관(52)에는 파열판으로 막고 있는 철심보강 뿌리구멍(54)이 있다. 상기 파열판은 주름관(52) 내부에 일정한 압력까지 견딩 수 있는 얇은 원통형의 천과 같은 것을 주름관과 직경이 같이 하여 끼워넣어 둠으로서 철심보강 뿌리 안으로 고화제가압입되어 올 때 일정한 압력에 이를 때까지는 원추형 팁(53)에 압력이 전달되어 철심보강 뿌리(50)를 직선화하면서 길게 뻗게하고, 철심보강 뿌리가 다 뻗친 후 고화제의 압력이 증가하면 파열판이 파괴되어 철심보강 뿌리 밖으로 고화제가 유출되어 연약 지반에 확산되어 경화하도록 한다.

빈 공간이나 연약 지반에 부스러짐 방지수단을 들러 싸면서 고화제를 흙속으로 밀어 넣어 경화시키는 고화제 경화단계는 상부가 고화제 압입 구멍(HO) 외에는 밀폐되어 있고, 보강 철심(51)이 몸체 내부에 고정되어 있는 고화제 삽입장치(20)의 고화제 압입구멍(HO)을 통하여 고화제를 고압으로 주입하면 철심 보강 뿌리(50)의 원추형 팁(53)에 [도 5]의 (1)의 화살표(HF)와 같은 방향으로 압력이 전달되어 원추형 팁이 밖으로 이동하게 된다. 이때 철심보강 뿌리에 압입된 고화제는 철심보강 뿌리 구멍(54)에도 작용하게 된다. 이 고압의 고화제는 원추형 팁을 밖으로 밀어 내고 상기 원추형 팁을 따라 철심이 펴지게 되며 철심이 완전히 펴지게 되면 철심 보강 뿌리가 더 이상 팽창할 수 없게 되어 고화제 삽입장치(20) 상부에서 인입되는 압력만큼 철심보강 뿌리 구멍(54)에 작용하여 [도 5]의 (1)의 수직방향 화살표(VF) 방향으로도 압력이 서서히 오르게 된다. 철심보강 뿌리 내부 압력이 파열판 파괴 압력인 일정치 이상 오르면 철심보강 뿌리 구멍에 있는 파열판이 파괴되고 그 후 유입되는 고화제는 철심 보강 뿌리 밖으로 유출되어 주변 연약 지반 속으로 침투하여 경화하게 된다.

[도 6]의 (1)은 고화제 삽입장치가 지반으로 삽입된 일 실시예이고 [도 6]의 (2)는 고압의 고화제가 철심보강 뿌리(50)의 원추형 팁에 작용하여 철심보강 뿌리를 곧게 편 상태의 일 실시예이며 [도 6]의 (3)은 철심보강 뿌리가 펴진 후 철심보강 구멍의 파열판이 파괴되어 주변 연약지반으로 고화제가 침투되어 굳어진 상태(30)를 나타내는 일 실시예이다.

지반의 상부에 앙카볼트를 고정할 기초를 준비하는 앙카볼트 기초 준비 단계는 이상과 같이 나무 뿌리 형으로 고화제 삽입장치와 철심보강 뿌리가 연약지반에 골격을 형성한 후 고화제를 침투시켜 주변 전체를 경화시킴으로서 고화제 삽입장치가 주변 지반에 견고히 고정된 후 [도 2]에 도시된 바와 같이 고화제 삽입장치 상부에 있는 앙카볼트 지지수단(AC)에 체결장치를 구비하는 것으로 구현된다. 이러한 앙카볼트 기초 준비단계는 앙카볼트 지지수단에 볼트나 너트를 사용함으로서 구현할 수 있다.

고화제는 흙속에 뭍혀 사용할 수 있는 상업용 경화제로서 흔히 사용하는 콘크리트 몰탈이나 기타 특후 몰탈을 이용하여 사용할 수 있다.

본 발명에서는 지하의 연약지반을 넓고 깊은 기초를 파지 않고 간단한 하나의 파일을 파고 그곳에 고화제 삽입장치를 넣어 주변의 연약 지반 일체를 경화시킴으로서 기존의 지반상태를 크게 건드리지 않고 현재의 환경에 가장 잘 조화되는 지반 경화 시스템을 구축함으로서 도시 기반 시설물을 빠르고 간단하면서도 안전하게 시공하는 방법을 개발함으로서 복잡한 도시에서 시설물을 설치하고자 할 때 커다랗게 기초를 파지 않고도 간단한 방법에 의하여 튼튼한 기초를 구축할 수 있게 되었다. 특히, 여름에 많이 겪는 산사태를 방지하기 위해서는 한없이 깊고 많은 파일을 산사태 위험 지역에 설치하고자 할 경우 경제적 부담이 크므로 간단한 방법에 의하여 산사태가 예상되는 취약 연약지반을 현재의 상태위에 암반과 같은 본 발명에 의한 고강도 경화방법을 사용함으로서 쉽게 지반을 안정화시킬 수 있게 되었다.

Claims (3)

1. 땅속에 빈 공간이 있거나 무른 땅일 경우 지반을 견고히 하면서 앙카볼트를 설치할 수 있는 기초를 구축하거나 연약 지반을 경화시키기 위하여

   땅속의 빈 공간이나 연약 지반을 고체화 시킬 수 있는 고화제를 삽입할 수 있는 고화제 삽입 장치를 밀어 넣는 고화제 삽입 장치 인입 단계와

   고화제와 동시에 고화제의 전단이나 부스러짐을 방지하기 위하여 철심과 같은 부스러짐 방지 수단 삽입단계와

   빈 공간이나 연약 지반에 부스러짐 방지수단을 들러 싸면서 고화제를 흙속으로 밀어 넣어 경화시키는 고화제 경화단계와

   지반의 상부에 앙카볼트를 고정할 기초를 준비하는 앙카볼트 기초 준비 단계로 이루어져 연약한 지반을 강화하면서 기초를 설치하는 것을 특징으로 하는 연약지반 보강 및 기초 설치방법.
2. 땅속에 빈 공간이 있거나 무른 땅일 경우 지반을 견고히 하면서 앙카볼트를 설치할 수 있는 기초를 구축하거나 연약 지반을 경화시키기 위하여

   땅속의 빈 공간이나 연약 지반을 고체화 시킬 수 있는 고화제를 삽입할 수 있는 고화제 삽입 장치를 밀어 넣는 고화제 삽입 장치 인입 수단과

   고화제와 동시에 고화제의 전단이나 부스러짐을 방지하기 위하여 철심과 같은 부스러짐 방지 수단 삽입수단과

   빈 공간이나 연약 지반에 부스러짐 방지수단을 들러 싸면서 고화제를 흙속으로 밀어 넣어 경화시키는 고화제 경화수단과

   지반의 상부에 앙카볼트를 고정할 기초를 준비하는 앙카볼트 기초 준비 수단으로 이루어져 연약한 지반을 강화하면서 기초를 설치하는 것을 특징으로 하는 연약지반 보강 및 기초 설치 장치.
3. 상기 1항에 있어서 고화제를 흙속으로 밀어 넣어 경화시키는 고화제 경화수단은 상기 고화제 압입 구멍을 통하여 고압으로 주입된 고화제가 상기 철심 보강 뿌리의 상기 원추형 팁을 밀어 원추형 팁과 상기 철심을 수평으로 연장시킨 뒤 상기 철심보강 뿌리 구멍의 파열판을 파괴시켜 주변의 연약지반 속으로 침투하여 주변을 경화시키는 것을 특징으로 하는 연약지반 보강 방법 및 기초 설치 방법