KR20040053376A - 지반의 압밀 또는 500 ㎪보다 큰 압력을 필요로 하는 구조물의 리프팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기초 지반의 압밀, 또는 500 ㎪보다 큰 압력의 인가를 필요로 하는 고중량 또는 고부피 구조물의 리프팅 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 압밀될 지반 또는 리프팅될 구조물 하부에 있는 지반에 화학 반응을 통해 팽창하여, 팽창 중에 500 ㎪보다 큰 압력을 생성하는데 적합한 물질을 주입하는 단계를 포함한다.

Description

기초 지반의 압밀, 또는 500 ㎪보다 큰 압력의 인가를 필요로 하는 고중량 또는 고부피 구조물의 리프팅 방법 {METHOD FOR CONSOLIDATING FOUNDATION SOILS OR FOR LIFTING VERY HEAVY OR VERY LARGE STRUCTURES REQUIRING THE APPLICATION OF A PRESSURE OF MORE THAN 500 ㎪}

구조물의 건축 전후에 지반의 지지력을 증대시키기 위해 건축물에 대한 기초 지반을 압밀하는데 있어서, 또한 바닥 또는 포장의 침하를 방지하는 방법으로서, 폴리올과 MDI 이소시아네이트의 혼합물을 포함하는, 화학 반응의 결과로서 팽창하는 물질, 또는 이처럼 팽창이 가능한 물질을 사용하여, 상기 물질의 팽창 반응 이후, 지반을 압밀하여 팽창 상태를 지속시키는 단계를 포함하는 방법이 공지되어 있다.

본 출원인이 출원한 유럽 특허 제851,064호에는 실질적으로, 지반(soil)에 일정한 간격으로 복수 개의 깊은 구멍을 형성하고, 이 구멍에, 성분들의 화학 반응의 결과로서, 대기압 하에서 팽창 전 부피에 대해 적어도 5배 크기의 부피로 증가되는 팽창력을 이용하여 팽창이 가능한 물질을 주입하는 단계를 포함하는, 기초 지반의 지지력 증대 방법이 기재되어 있다. 상기 물질의 팽창 반응으로 인해, 상기 물질과 인접한 지반이 소정의 지지력에 도달할 때까지 단단해진다. 본 발명에서 다루는 지반 수준 또는 지반 영역의 상부에 위치한 구조물의 수준은 구조물의 리프팅 개시점, 즉, 지반이 그 상부의 구조물을 지지하는데 적합한 지지력을 얻는 지점, 또는 지반 상에 하중이 없는 경우, 단순히 그라운드와 상기 주입 영역 사이의 지반층이 압밀된 지점을 확인하기 위해 지속적으로 모니터링 된다.

상기 구조물은, 상기 물질의 팽창 반응에 의해 생성된 압력이 팽창 반응의 영향을 받는 지반에 적용된 압력보다 크기만 하다면, 상기 구조물의 정하중 및 동하중과 상기 주입 지점 상부에 존재하는 임의의 지반 중량의 합 및 상기 지반 내에서의 마찰력에 의해, 확실히 리프팅될 수 있다.

상기 물질들의 팽창 반응에 의해 생성될 수 있는 최대 압력은 약 500 ㎪ 정도인 것으로 평가되어 왔다. 그러나, 통상적으로 지반에 500 ㎪보다 큰 압력을 인가하게 되기 때문에, 상기 구조물 아래에서의 물질의 팽창 반응으로는 지반의 압밀성을 향상시키거나, 또는 구조물을 리프팅할 수 없다고 사료되어, 상기 방법은 고부피 또는 고중량의 건축물이나 구조물을 압밀하는데, 또는 이러한 구조물들을 리프팅하는데 그다지 적합하지 않다고 여겨졌다. 또한, 양호한 압밀성을 갖고, 500 ㎪보다 큰 지지력을 제공하도록 지반을 더욱 압밀시킨 경우가 아직까지는 없었다.

종종 저중량 구조물 하부에 또는 하중이 없는(non-loaded) 지반에 500 ㎪보다 큰 지반 압력을 생성하는 것이 유용하거나 필요한 경우가 있다. 사실상, 지반의 낮은 지지력으로 인해 발생한 침하(구조물의 하중(load)이 500 ㎪ 미만이라면,본 출원인이 출원한 것으로 앞서 인용되었던 방법을 이용해서도 이러한 문제를 효과적으로 해결할 수 있음)와 지반이 충분한 지지력을 갖고 있는 경우에 미립토(fine-grain soil)의 지반에서 발생할 수 있는 압밀 침하(consolidation subsidences) 간의 차이에 주안점을 두어야 한다. 실제로, 그 위에 존재하는 구조물의 하중을 초과하는 지지력을 갖는 토양에 비교적 가벼운 구조물이 건축된 경우에도, 종종 이런 구조물의 침하가 발생한다. 이는 단순히, 물의 이동으로 인해 시간 경과에 따라 나타나는 침하와 함께, 압밀 공정의 진행 중에 부피가 감소되기 때문에 발생하는 것이다.

때로는, 구조물에 손상이 가지 않도록 하기 위해, 이와 유사한 상태에서 침하가 개시되는 것을 방지하는 것이 중요하다. 상기와 같은 경우에는 기초 지반과 구조물에 어느 정도의 침하를 견딜 수 있도록 하는 성질을 부여하도록 직접 고안하다. 그러나, 정확한 침하도를 예견하여 공식화하는 것이 어렵다는 것을 고려하면, 실제의 구조물에서 침하가 발생하지 않거나, 침하 정도가 지질공학적 깊이조차도 기대했던 바와 다르게 나타나는 경우에, 또는 예를 들면, 기구나 기계의 진동을 최소한도로 방지하기 위해 침하가 개시되는 것을 방지하려는 경우에, 지반의 압력을 증가시키면(지반 단독의 지지력에 필요한 압력보다 훨씬 더 높은 압력으로) 지반이 압밀되어 침하를 막을 수 있기 때문에, 침하와 같은 현상을 해결 또는 방지하기 위해서는 개재물을 개재할(intervene)할 필요가 있다.

실제로, 지반의 에도미터 탄성(edometric modulus)은 침하에 반비례한다. 따라서, 지반의 압력이 증가하면(500 ㎪ 이상으로) 에도미터 탄성이 증가되어, 지반에서의 압밀도를 저하할 수 있다.

끝으로, 통상적인 기준에서는 기초 지반 표면에 대한 세가지 안전 계수를 요한다. 따라서, 이 기준에 부합되도록 하기 위해서는 임의의 기초 지반의 지지력이 상부의 구조물에 의해 유발된 장력에 비해 적어도 3배의 크기를 가져야 한다.

요컨대, 전술한 바와 같은 모든 문제점을 해결하기 위해서는 팽창 가능한 물질의 팽창 압력이 500 ㎪보다 커야한다는 조건을 충족시켜야 하는데, 전술한 유형의 팽창 가능한 물질들이 이같은 수치보다 큰 팽창력을 생성할 수 없게 때문에, 전술한 방법을 통해서는 해결될 수 없다.

본 발명은 기초 지반의 압밀, 또는 500 ㎪보다 큰 압력의 인가를 필요로 하는 고중량 또는 고부피 구조물의 리프팅(lifting) 방법에 관한 것이다.

도 1 내지 도 3은 몇 가지 주입 인자들의 함수로서, 다양한 팽창 압력을 도시한 그래프.

도 4 및 도 5는 무거운 구조물의 아래에 있는, 처리된 기초 지반에 수행된 관입 테스트를 도시한 비교 다이어그램.

놀랍게도, 본 출원인은 고밀도의 지반에 개재물을 개재하면, 팽창 가능한 물질들에 의해 생성된 압력이 가설로 설정한 압력보다 높에 나타날 수 있다고 생각하였다.

따라서, 본 출원인은 화학 반응의 결과로서 팽창되는 물질의 팽창 반응을 통해 실제로 최대 압력을 얻는 것을 목적으로 하는 본 발명에 대한 다양한 실험을 수행하였다.

이 같은 실험 결과, 놀랍게도 특정 상태에서 상기 유형의 물질들에 의해 생성될 수 있는 최대 압력이 가설로 설정한 압력에 비해서도 상당히 높게 나타남을 확인하였고, 이 결과를 토대로 하여, 삽입물로서 상기와 같은 팽창 가능한 물질을 이용하였다.

본 발명의 목적은 방법을 기초 지반을 압밀하고, 특히, 예를 들면, 마천루,큰 기념 빌딩, 교각, 고속 도로 구조물, 사일로(silo), 댐(dam), 기반 시설(infrastructure) 등과 같은, 압력이 500 ㎪보다 훨씬 큰 지반 상에서 구조물의 압력이 극복되어야만 리프팅이 가능한 고부피 또는 고중량 구조물의 침하 후, 이를 보수하기 위해, 즉, 화학 반응의 결과로서 팽창되는 물질을 이용함으로써 지금까지 생각할 수 없었던 개재물의 삽입을 위해, 또는 그다지 무겁지 않은 구조물이라도 시간이 경과함에 따라 발생할 수 있는 침하를 방지하고, 구조물의 안정성을 확보하기 위한 유일한 방법으로서, 상기와 같이 그다지 무겁지 않은 구조물 아래에 있는 어떤 종류의 토양을 압밀하는 효과를 얻고자 하는 경우에, 이러한 물질들의 팽창 반응에 의해 생성된 힘을 이용하도록 한 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 공지된 유형의 개재물을 삽입 시에 필요한 비용보다 적은 비용을 이용하여, 고부피 또는 고중량의 구조물의 침하를 방지하거나, 또는 상기 구조물이 침하된 뒤 보수하도록 하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적 및 다른 목적은 이하의 기재된 것에 따라 더욱 분명히 설명되며, 본 발명의 목적 및 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 기초 지반의 압밀, 또는 500 ㎪보다 큰 압력의 인가를 필요로 하는 고중량 또는 고부피 구조물의 리프팅 방법으로서, 화학 반응의 결과로서 팽창되어 팽창 반응 중에 500 ㎪보다 큰 압력을 생성하는데 적합한 물질을 압밀될 지반 또는 이상될 구조물에 주입하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

바람직하게, 본 발명에 따른 방법은,

- 상기 구조물의 기초 지반의 저면 하부에 복수 개의 구멍을 서로 이격되어있도록 제공하는 단계;

- 화학 반응의 결과로서 팽창되고, 폴리올과 MDI 이소시아네이트의 혼합물 또는 이와 유사한 팽창 가능한 물질을 포함하며, 팽창 개시 시간이 실질적으로 2 내지 25초 범위이며, 상기 팽창 반응의 결과, 팽창 가능한 물질의 팽창 전 부피에 대해 5배 이상의 잠재적 부피 증가를 갖는 물질을, 상기 구멍을 통해 상기 지반에 주입하는 단계;

- 상기 지반이 소정의 압밀도에 도달하는 시기 또는 상기 구조물이 소정의 리프팅 정도에 도달하는 시기를 결정하는 단계;

- 상기 지반이 소정의 압밀도에 도달하는 시기 또는 상기 구조물이 소정의 리프팅 정도에 도달하는 시기에 도달하면, 상기 팽창 가능한 물질의 삽입을 종료하는 단계

를 포함한다.

본 발명의 특성 및 이점은 발명의 상세한 설명과 첨부 도면을 통해 더욱 상세하게 설명될 수 있으며, 첨부된 도면 및 실시예는 본 발명의 구현예에 포함되나, 본 발명을 제한하지 않는다.

본 발명에 따른 방법은 제1 단계로서, 구조물의 기초 지반의 저면 하부에 복수 개의 구멍을 서로 이격되어 있도록 제공하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

제공되는 구멍의 개수, 치수 및 각 구멍간의 실질적인 거리는 구조물을 리프팅하기 위해 극복되어야 하는 힘에 따라, 즉, 상기 구조물의 중량 및 처리될 지반에서의 구조물의 중량 분포에 따라 계산된다.

상기 구멍은 수직 방향으로 형성되거나, 또는 필요에 따라 수직 방향에 대해 경사지게 형성될 수 있다.

상기 구멍에 미리 삽입된 튜브와 함께 상기 구멍을 통해 지반에, 폴리올과 MDI 이소시아네이트의 혼합물을 포함하는, 화학 반응의 결과로서 팽창이 가능한 물질 또는 이처럼 팽창이 가능한 물질을 주입하며, 상기 물질은 팽창 개시 시간이 2 내지 25초 범위, 바람직하게는 2 내지 7초 범위이며, 팽창 반응의 결과로서, 팽창 가능한 물질의 팽창 전 부피에 대해 5배 이상의 잠재적 부피 증가를 갖는다. "잠재적 부피 증가(potential volume increase)"란 대기압에서 방해받지 않고 일어나는 팽창 반응의 결과로 얻어지는, 물질의 부피 증가를 의미한다.

넓은 기초 지반을 갖는 구조물의 경우, 예를 들면, 대부분의 기초 지반에서와 같이, 팽창 가능한 물질의 작용 부분을 반드시 국부화할 필요가 없는 경우에는 7초보다 긴 팽창 개시 시간을 갖는 팽창 가능한 물질을 이용할 수 있다.

그러나, 팽창 가능한 물질의 작용 부분을 매우 정밀하게 국부화할 필요가 있는 경우에는 2초 내지 7초 범위의 팽창 개시 시간을 갖는 이하의 팽창 가능한 물질로부터 선택하여 이용할 수 있다.

전술한 바와 같이, 2초 내지 7초 범위의 팽창 개시 시간을 가는 팽창 가능한 물질은, 팽창 반응 후에 점진적으로 경화하여 그 팽창 반응을 계속 유지시키는 경질 폴리우레탄 폼(closed-cell polyurethane foam)으로 이루어진다.

상기 팽창 가능한 물질의 성분들은, 상기 지반 내에 형성된 구멍에 삽입된 튜브와 연결된 펌프를 갖는 혼합 장치에서 혼합된다.

상기 팽창 가능한 물질은, 폴리에테르 폴리올 및/또는 폴리에스테르 폴리올을 포함하는 폴리올, 촉매 및 물의 혼합물, 예를 들면, URETEK GEOPLUS A(독일의 Resina Chemie에서 제조)로 이루어진 제1 성분, 및 MDI 이소시아네이트로 이루어진 제 2성분, 예를 들면 URETEK GEOPLUS B(상기와 동일한 기업에서 제조)의 2종의 성분으로 이루어지며, 팽창 개시 시간이 약 3초이고, 특히 이하에 더욱 상세하게 기재할 바와 같이 최대 팽창력을 생성할 수 있는 물질인 것이 바람직하다.

상기 2종의 성분을 혼합하는 단계에 의해 폴리우레탄 폼이 팽창되며, 상기 폴리우레탄 폼의 팽창 반응이 종료될 때, 그 부피는 팽창 반응에 대립되는 저항력에 따라, 즉, 상기 주입 영역 부근의 지반에 대립되는 저항력에 따라 변화된다.

또한, 지반 부근으로 상기 물질을 이송하는 압력 역시 팽창한 부피에 정비례하므로, 물질이 주입된 지반에 대립되는 저항력에 정비례한다.

URETEK GEOPLUS A+B의 혼합물, 촉매 및 물을 정해진 양으로 이용하여 endometric 상태에서 종방향 팽창 테스트(vertical expansion test) 수행하고, 하기 표에 나타낸 바와 같은 결과를 얻었다. 하기 표에서 P는 중량, D는 직경, H는높이, V는 부피, σ는 팽창 압력, t는 테스트 시간을 칭하며, 각각의 시료들의 특성을 나타낸다.

[표]

University of Padova의 전문 Laboratory에서 입수 가능한 장비를 이용하여, 은 하중이 부과된 기초 지반에 팽창성(expanding) 물질을 주입/팽창시키는 도중에 나타나는 압력과 동일한 압력 조건으로 제어한 압력 환경 하에서 상기 테스트를 수행하고, 이렇게 하여 얻은 다양한 시료의 팽창 압력을 측정하였다.

각각의 첨부 도면 1 내지 3은, 전술한 바와 같이, 상기 팽창 가능한 물질이 주입된 지반의 밀도에 정비례하고 상기 팽창 반응의 종료 시에 상기 팽창 가능한 물질의 밀도, 팽창 시간, 및 부피 중량의 함수로서, 상기 물질의 팽창 반응에 의해 생성된 압력을 플롯팅(plotting)한 것이다.

도면에 도시된 바와 같이, 상기 물질의 팽창 반응에 의해 생성된 압력은 실제로 10,000 ㎪에 도달하거나 상기 압력을 초과할 수 있다.

상기 팽창 반응에 의해 생성된 압력 역시 상기 물질의 온도의 함수로서 변화한다. 도시된 차트에는 서로 다른 두 온도인 80℃와 238.6℃에서 두 개의 압력 곡선으로 플롯팅되어 있다.

상기 팽창 반응의 개시 시간은 필요에 따라, 상기 물질의 두 성분 간의 비율을 변화시킴으로써 변화될 수 있다. 특히, 상기 물질이 분산이 발생될 수 있는 지반에 주입하는 시간은 짧은 것이 바람직하고, 지반을 더욱 균일하고 조밀하게 하기 위해서는 그보다 더 긴 시간(임의의 경우에 바람직하게는 2 내지 7초 범위)이 바람직하다. 팽창성이 큰 지반에 대해서는 7초보다 긴 시간이 적합하거나 유용할 수 있다.

필요에 따라서, 1회의 주입 단계로서, 형성된 상기 구멍에 주입하여, 주입지점을 점진적으로 증가시켜, 상기 지반에 형성된 구멍에 삽입된 튜브 위로 상기 물질을 주입하거나, 또는 복수 회의 주입 단계로서, 상기 주입 지점을 단속적으로 상승시킴으로써, 즉, 중간 휴지기를 두고 상기 구멍에 삽입된 튜브 위로 상기 물질을 주입할 수 있다.

상기 팽창 가능한 물질에 의해 생성된 압력을 큰 표면에 동시에 이용할 필요가 있는 경우에는, 예를 들면, 고부피 및 고중량의 구조물을 리프팅하거나 또는 이러한 구조물을 리프팅하는 데 손상을 방지하도록 상기 구조물의 한번에 균일하게 리프팅하기 위해서는 상기 팽창 가능한 물질을 복수 개의 구멍에 동시에, 선택적으로 복수 개의 펌프를 이용하여 주입할 수 있다.

주입 공정 중에는 상기 팽창 가능한 물질은 유동성이 크므로, 지반 중 덜 조밀한 부분에는 더 쉽게 침투한다. 이어서, 상기 물질이 후속적으로 팽창하여 지반에 중 덜 조밀한 부분을 더욱 조밀하게 충진함으로써, 지반 밀도의 균일성을 향상시킬 수 있다.

임의의 경우에는 상기와 같이 주입된 물질의 팽창 반응이 신속하게 진행되어 상기 물질의 원치 않는 확산을 방지할 수 있기 때문에, 이 같은 팽창 반응의 영향을 받는 부분을 매우 미세하게 제한할 수 있어, 지반의 충진 및 구조물의 리프팅에 있어서 우수한 효과를 얻을 수 있다. 팽창 반응 중에 물질에 의해 생성된 이런 효과는 수압에 의한 것이 아니라 상기 성분들의 화학 반응에 의한 것이다. 수압을 이용하여 팽창 가능한 물질을 지반에 주입하여도, 실제로는 소정의 지점에 상기 물질을 도입하는 데에만 압력이 이용된다.

지반 내에 형성된 구멍의 깊이는 작용시키고자 하는 지점 상의 구조물 아래 지반을 충진시키는 방법에 따라 변화시킬 수 있다.

"기초 지반(foundation soil)"이란 표현은 압력 벌브에 의해 덮힌 영역, 즉, 정하중 및 동하중에 의해 유도된 거의 모든 장력과 응력이 분산되는 기초부(foundation) 아래 지반의 전체 부분을 칭하며, 각각의 특수한 경우에는 통상적으로 기초부의 약 2 내지 3배의 바닥면 아래 깊이에 해당되는 부분을 칭하는 것으로 한다.

구조물을 리프팅하기 위해서, 그리고 하부에 위치한 지반의 침하를 방지하도록 기초 지반을 압밀하기 위해서는 지반의 상태에 따라 이하의 두 가지 방법을 이용할 수 있다.

그 첫 번째 방법은, 지지층의 깊이에 관계없이 상기 지지층의 고체 지평층(solid horizon)을 압밀하기 위해, 이 지지층을 압력 벌브의 전체 두께, 및 압축 가능한 층 또는 지지력이 낮은 층의 추가적인 임의의 두께로 처리하는 단계를 포함한다.

두 번째 방법은 토양층을 처리(적어도 상기 압력 벌브와 동일하게 함)하는 대신에 기술적 및/또는 재정적인 편의를 위해서, 매우 깊은 깊이에 위치할 수 있는 동일화된 고체 지평층에까지 도달하지 않고, 넓은 평면에 대해 상부에서 부과하는 하중을 분산시키는데 충분한 두께를 갖도록 한다.

주입 영역 상부에 존재하는 구조물을 리프팅하려는 경우에는 구조물의 리프팅 개시점을 정밀하게 파악하도록, 처리된 지반 영역 상부의 구조물의 수준을 상기팽창 가능한 물질의 주입 도중에도 레이저 수준 또는 기타 시스템을 이용하여 지속적으로 모니터링한다.

구조물의 리프팅 개시점이란, 지반에 수행된 압밀 공정이 구조물을 지지하는데 충분하여, 상기 물질의 추가적인 팽창 반응을 통해 구조물을 리프팅할 수 있는 지점을 일컫는다.

구조물을 리프팅하지 않고서 기초 지반을 압밀하려는 경우에는, 예를 들면, 기초 지반의 강도 또는 중량에 의해 구조물을 리프팅하는 것이 아니기 때문에, 또는 단순히 그런 효과를 얻고자 하는 것이 아니기 때문에, 필요한 압밀도는 구조물의 리프팅 지점을 모니터링하는 것 대신에 팽창 가능한 물질의 주입량을 측정함으로써 결정될 수 있다. 실제로는 의도한 만큼의 압밀성을 얻기 위해 주입되는 팽창 가능한 물질의 양을 적절한 계산법에 따라 결정할 수 있다. 개별적으로 수행된 주입 공정(수행하기 쉬우면서도 최대의 압밀도를 얻기 위한 공정) 중에 필요한 압밀도를 결정하고자 하는 경우에는 지반에 대한 적절한 지질공학 데이터, 얻어질 압밀도, 적용될 압력 및 상기 압력을 적용함으로써 얻어질 수 있는 팽창 가능한 물질의 밀도와 소정의 결과를 얻는데 필요한 팽창 가능한 물질의 부피를 기초로 한 수식을 이용하여 주입될 팽창 가능한 물질의 양을 결정할 수 있다. 이러한 과정은 더욱 인내와 비용을 요하는 공정이며, 신뢰할 수 있는 공정이다.

하중이 거의 없는 지반에서나 침하를 방지하도록 과잉 압밀이 필요한 임의의 경우에는 전술한 초기 단계에서와 같이 수행한 다음, 추가로 주입 공정을 수행하되, 앞서 수행한 주입 반응에 시차를 두고서 이미(부분적으로) 고화된 지반에 주입공정을 수행하며, 적절한 지질 공학 수식에 의해 산출된 필요한 수치를 얻을 때까지 전술한 방법에 따라 상기 과정을 반복 수행한다.

이렇게 함으로써, 지반이 점진적으로 조밀해지고 상기 팽창 가능한 물질의 팽창 반응에 대한 내성을 더욱 제공하여, 점차 더욱더 강하게 제한된 높은 팽창력이 생성된다.

한 번에 1회의 주입 공정을 수행함으로써, 초기의 주입 공정에 의해 생성된 리프팅에 의한 하중으로 이미 완전히 인장된 가벼운 구조물조차도 이 때 얻어진 높은 인장 상태에서, 이미 조밀하게 된 지반에 의해 대항하는 콘트라스트 압력에 첨가되어 주입 지점 위쪽의 단위 하중보다 훨씬 높은 콘트라스트 압력(contrast pressure)을 제공하여, 상기 지반에 더 큰 압축을 수행할 수 있다. 또한, 더 높은 콘트라스트 압력을 얻기 위해 지반 또는 구조물에 하중을 추가적으로 부여할 수도 있다.

상기 구조물이 소정의 리프팅 정도에 도달한 경우, 또는 상기 지반이 소정의 압밀도에 도달한 경우에는 상기 물질의 주입을 중단하고, 이어서 상기 물질의 고화 반응을 수행하여, 얻어진 결과를 안정하게 유지시킨다.

전술한 바와 같이, 상기 물질의 팽창 반응 중에 상기 물질에 의해 생성될 수 있는 압력은 10,000 ㎪에 달하거나 이를 초과할 수 있다. 이는 기초부 아래에서의 상기 물질의 주입 공정, 선택적으로 복수 개의 지점에서 동시에 수행하는 주입 공정을 통해 마천루, 탑, 큰 기념물, 교각, 댐, 고속 도로 구조물, 사일로, 큰 기반 시설 등과 같은 매우 큰 구조물의 리프팅, 또는 높은 압력이 요구되는 경우여도 기초 지반의 압밀이 가능함을 의미하며, 이를 위해 전술한 기술을 이용할 수 있음을 의미한다. 이와 유사한 방법으로, 하중이 거의 없는 상태인 경우라도, 상기 구조물의 하중에 의해 생성된 상태에 대하여 지반을 과잉 압밀 상태로 함으로써, 지금까지 화학 반응의 결과로서 팽창하는 물질을 이용하여 처리할 수 없다고 간주되었던 압밀 침하의 방지 및 억제가 가능하다.

500 ㎪보다 큰 압력이 인가되는(하중에 의해 지반 압력이 생성됨), 파리에 위치한 고중량의 빌딩 하부에 기초 지반을 본 발명의 방법에 따라 처리하여 관입 테스트(penetrometric test)를 수행하였다(도 4 및 도 5 참조).

기초 지반 아래 1 m, 2 m와 4 m, 5 m 지점에서 주입 공정을 수행하였고, 이렇게 하여 처리된 영역은 약 9 m 지점에서 선형 팽창 반응을 가졌다.

상기 관입 테스트를 통해, 동적 저항이 초기 값에 비해 10배 이상 향상되어, 상기 구조물의 리프팅에 적합하면서 상기 기초 지반의 압밀을 보장할 수 있음이 확인되었다.

특히, 본 발명의 방법에 따르면 본 명세서에 기술한, 전술한 유형의 팽창 가능한 물질의 알려지지 않은 물성을 이용하여 임의의 리프팅이 필요한 고부피 또는 고중량의 구조물, 특히, 침하 방지 또는 보수를 위해, 기초 지반에 대해 압밀을 수행할 수 있으며, 하중이 거의 부과되지 않은 미립토에서의 압밀도(과잉 압밀도)를 증가시킬 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 본 발명의 범위 내에서 다양하게 변경 및 변형될 수 있으며, 모든 세부 사항들 또한 기타 기술적으로 동등한 요소로 대체될 수 있다.

본 발명은 이탈리아 특허출원 MI2001A002496을 우선권으로 하며, 상기 특허는 본 발명의 참조 문헌으로서 본 명세서에 병합되어 있다.

Claims (16)

1. 기초 지반의 압밀, 또는 500 ㎪보다 큰 압력의 인가를 필요로 하는 고중량 또는 고부피 구조물의 리프팅 방법으로서,

   화학 반응의 결과로서 팽창되어 팽창 반응 중에 500 ㎪보다 큰 압력을 생성하는데 적합한 물질을 압밀될 지반 또는 리프팅될 구조물에 주입하는 단계

   를 포함하는 방법.
2. 기초 지반의 압밀, 또는 500 ㎪보다 큰 압력의 인가를 필요로 하는 고중량 또는 고부피 구조물의 리프팅 방법으로서,

   - 상기 구조물의 기초 지반의 저면 하부에 복수 개의 구멍을 서로 이격되어 있도록 제공하는 단계;

   - 화학 반응의 결과로서 팽창되고, 폴리올과 MDI 이소시아네이트의 혼합물 또는 이와 유사한 팽창 가능한 물질을 포함하며, 팽창 개시 시간이 실질적으로 2 내지 25초 범위이며, 상기 팽창 반응의 결과, 팽창 가능한 물질의 팽창 전 부피에 대해 5배 이상의 잠재적 부피 증가를 갖는 물질을, 상기 구멍을 통해 상기 지반에 주입하는 단계;

   - 상기 지반이 소정의 압밀도에 도달하는 시기 또는 상기 구조물이 소정의 리프팅 정도에 도달하는 시기를 결정하는 단계;

   - 상기 지반이 소정의 압밀도에 도달하는 시기 또는 상기 구조물이 소정의리프팅 정도에 도달하는 시기에 도달하면, 상기 팽창 가능한 물질의 삽입을 종료하는 단계

   를 포함하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 구조물의 리프팅 정도 및/또는 상기 지반의 압밀도가 주입 영역 위로 구조물의 수준을 지속적으로 모니터링함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 지반의 압밀도가 팽창 가능한 물질의 주입량을 측정함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 팽창 가능한 물질의 팽창 개시 시간이 실질적으로 2 내지 7초 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 팽창 가능한 물질이 팽창 반응 중에 주위 지반에, 상기 지반에 저항하는 장력에 비례하고, 500 ㎪보다 크며 10,000 ㎪를 초과할 수 있는 압력을 생성하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 팽창 가능한 물질이 폴리에테르 폴리올 및/또는 폴리에스테르 폴리올, 촉매 및 물로 이루어진 제1 성분, 및 MDI 이소시아네이트로 이루어진 제2 성분의 두 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구멍이 수직 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 구멍이 수직 방향에 대해 소정 각도로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 팽창 가능한 물질을 상기 구멍에 주입하는 공정이 복수 개의 구멍에서 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 팽창 가능한 물질을 상기 구멍에 주입하는 공정이 연속적으로 수행되어, 주입 지점이 해당된 구멍을 따라 점진적으로 상승하여 나타나는 것을 특징으로하는 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 팽창 가능한 물질을 상기 구멍에 주입하는 공정이 복수 개의 단계로 수행되어, 주입 지점이 해당된 구멍을 따라 단속적으로 상승하여 나타나는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,

    이전의 주입 단계에서 이미 이용된 구멍들 사이에 간격을 두고 배치된 구멍에 상기 팽창 가능한 물질을 주입하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
14. 기초 지반의 압밀, 또는 500 ㎪보다 큰 압력의 인가를 필요로 하는 고중량 또는 고부피 구조물의 리프팅을 위한, 폴리올과 MDI 이소시아네이트의 혼합물 또는 이와 유사한 팽창 가능한 물질을 포함하며, 팽창 개시 시간이 실질적으로 2 내지 25초 범위이며, 상기 팽창 반응의 결과, 팽창 가능한 물질의 팽창 전 부피에 대해 5배 이상의 잠재적 부피 증가를 가지며, 화학 반응의 결과로서 팽창하는 물질의 이용 방법.
15. 제14항에 있어서,

    상기 팽창 가능한 물질이

    폴리에테르 폴리올 및/또는 폴리에스테르 폴리올, 촉매 및 물로 이루어진 제1 성분; 및

    MDI 이소시아네이트로 이루어진 제2 성분을 포함하는

    것을 특징으로 하는 이용 방법.
16. 제14항에 있어서,

    상기 팽창 가능한 물질의 팽창 개시 시간이 실질적으로 2 내지 7초 범위인 것을 특징으로 하는 이용 방법.