KR20040082787A - Piling method of tensioned piles by means of pressured grunting to reinforce ground - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가압 그라우팅을 이용한 지반 지지력보강과 인발저항 겸용 파일 및 시공방법에 관한 것으로서, 특히 지반공사시 구조물이 지반의 연약토사, 팽창성토사, 침하성토사 등에 의해 침하되는것을 방지하기 위하여, 해당 지반의 지면에 인발력 및 인장력을 보강할 수 있도록 복수개로 천공된 천공홀에 보강강재를 내설한 후 입구에 패킹부재를 긴밀하게 설치하고 내부를 향하여 고압의 그라우팅을 분사함으로서 천공된 내경보다 그라우팅체를 더 넓게 형성시킬 수 있어 지하수의 부력, 수평토압에 의한 구조물의 부상이나 경사를 방지할 수 있도록 지반의 안정성을 향상시킨 가압 그라우팅을 이용한 지반 지지력보강과 인발저항 겸용 파일 및 시공방법에 관한 것이다.The present invention relates to ground support reinforcement and pull-out pile and construction method using pressurized grouting, in particular, in order to prevent the structure from being settled by soft soil, expandable soil, sedimentary soil, etc. After reinforcing steel in a plurality of perforated holes to reinforce the drawing force and tensile force on the ground, the packing member is installed closely at the inlet, and the grouting body is sprayed more than the inner diameter by spraying high pressure grouting toward the inside. The present invention relates to a ground support reinforcement and pull-out combined pile and construction method using pressurized grouting to improve the stability of the ground so as to prevent the buoyancy of the groundwater and the rise or fall of the structure due to horizontal earth pressure.
종래에는 연약지반이나 불량지반을 보강하기 위해 강관말뚝 시공방법이 많이 사용되고있으나, 상기 시공방법은 강관으로 된 말뚝을 타격 연약지반에 고정시켜 강관 내부가 빈 상태 또는 콘크리트를 충입하여 건물이나 교량의 하중을 지지하도록 하므로서 중량이 가볍고 지지력은 좋으나, 지지층이 깊은 곳에 위치할 경우에는 적용하기 매우 곤란할 뿐만 아니라 강관의 표면이 부식되어 구조물의 수명이 단축되는 문제점이 발생하였다.Conventionally, the steel pipe pile construction method is used to reinforce the soft ground or the poor ground, but the construction method is to fix the pile made of steel pipes to the impact soft ground, so that the inside of the steel pipe is empty or concrete is charged to load the building or bridge. By supporting the light weight and good support force, but when the support layer is located in the deep, not only very difficult to apply, but the surface of the steel pipe is corroded and the life of the structure is shortened.
따라서, 최근에는 도시의 주거지나 소규모의 산업 구조물이 연약토사, 팽창성토사, 침하성토사 등에 의해 구조물 지반의 차별적인 침하방지와 기존 구조물 내의 신규 중장비 등을 설치하기 위한 국부적인 지반 보강용 및 침하억제용으로 마이크로 파일(Micro pile) 공법과 부력앵커공법을 사용하고 있다.Therefore, in recent years, residential settlements and small industrial structures in cities have been applied to local ground reinforcement and settlement suppression to prevent differential settlement of the structure ground and to install new heavy equipment in existing structures by soft soil, expandable soil, and settlement soil. Micro pile method and buoyancy anchor method are used.
상기 마이크로 파일 공법은 일반적으로 250㎜이하의 직경을 갖는 파일을 해당 지반에 원활하게 삽입할 수 있도록 천공기를 통한 천공작업 후 마이크로 파일을 천공홀에 삽입하고 주위에 그라우팅(시멘트 밀크, 모르타르)을 주입하나 그라우트재가 설계대로 채워지지 않게 되어 그라우트재가 공급되지 못한 부분이 구조적으로 취약하며 지하수에 의한 부력 및 양압 작용시 변형이 큰 단점을 가지고 있다.The micro pile method generally inserts a micro pile into a drilling hole and injects grouting (cement milk, mortar) after drilling through a punching machine so as to smoothly insert a file having a diameter of 250 mm or less into the ground. However, the grout material is not filled according to the design, so that the grout material is not supplied structurally weak and has a big disadvantage in deformation during buoyancy and positive pressure action by groundwater.
또한 부력앵커공법은 앵커를 사용하는데 앵커는 인장부의 인장력을 마찰저항, 지압저항에 의해 지반에 저항하도록 설치되는 앵커체와 앵커두부에서 오는 인장력을 앵커체에 전달시키는 인장부와 구조물로부터 전달되는 힘을 무리없이 인장부에 전달시키는 앵커두부로 구성되어, 흙막이벽을 설치한 후 인장재를 가공 및 조립하고 지반 위에 인장재를 삽입할 수 있도록 복수개로 천공한 후 상기 천공홀에 이물질이나 무너진 흙을 청소한 다음 인장재를 삽입하여 1차 그라우팅을 하고, 양생과정을 거친 후 인장을 확인하여 시험을 하고 인장을 정착 2차 그라우팅을 하는 공법이다.In addition, the buoyancy anchor method uses an anchor, which is an anchor that is installed so that the tensile force of the tension portion resists the ground by frictional resistance and acupressure resistance, and the force transmitted from the tension portion and the structure that transmits the tensile force from the anchor head to the anchor body. It consists of an anchor head that delivers the tension to the tension section, and after installing the retaining wall, processing and assembling the tension member and drilling a plurality of pieces to insert the tension member on the ground, and then cleaning the foreign matter or collapsed soil in the drilling hole. After inserting the next tensile material, the first grouting is performed. After curing, the tension is checked and tested.
그러나, 상기 공법은 토목공사현장에서 널리 사용되어, 지하수에 의한 부력 및 양압 작용시 변형이 적다는 장점을 가지고 있으나, 부력앵커공법을 이용한 시공시에는 공사비가 고가이고, 장기간 긴장에 의한 인발구조체에 크리프 변형이 발생되며, 긴장된 강선의 부식 및 스트렌드 감소에 의한 구조물의 손상이 발생하기 쉽고 보수에 어려움이 있다.However, the method is widely used in civil engineering sites, has the advantage of less deformation during buoyancy and positive pressure action by groundwater, but the construction cost is expensive when the buoyancy anchor method is applied to the drawing structure due to long-term tension Creep deformation occurs, and damage to the structure is likely to occur due to corrosion of the tensioned wire and reduction of the strands, and it is difficult to repair.
따라서, 상기 공법을 보완하기 위한 재인장 시스템의 경우 공사비가 일반공사보다 2,3배로 과다하게 소요되며, 앵커 천공부분의 방수하자가 많은 문제점을가지고있다.Therefore, in the case of the re-tensioning system to supplement the above method, the construction cost is excessively 2,3 times higher than that of general construction, and there are many problems in the waterproofing of the anchor drilling part.
따라서, 상기와 같은 문제점을 개선하기 위한 본 발명의 목적은 지반공사에 있어서, 인장 및 인발과 압입에 모두 저항할 수 있어 부력저항과 지지력 보강으로 지반의 수평상태를 일정하게 유지하여 구조물의 안정성이 배려되어야 하며, 이를 위해 본 발명은 가압방식의 쏘일네일링을 채택 그라우팅재를 가압 분사하여, 상기 천공홀의 직경을 확장시킴과 더불어 파이프보강재의 표면과 그라우팅재의 부착력을 높여서 주변마찰력이 증대되어 허용하중의 증가 및 견고성을 극대화함은 인발력의 향상을 도모하여 경제성 제고 및 공기단축이 가능토록한 가압 그라우팅을 이용한 지반보강용 인장파일 시공방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention for improving the problems as described above, in the ground work, can resist both tension and drawing and indentation, so that the stability of the structure is maintained by maintaining the horizontal state of the ground constant by buoyancy resistance and bearing force reinforcement To this end, the present invention adopts a pressurized soil nailing to pressurize and grout the grouting material to expand the diameter of the perforated hole and to increase the adhesion between the surface of the pipe reinforcing material and the grouting material to increase the peripheral frictional force and tolerate the permissible load. To maximize the increase and robustness of the present invention is to provide a tensile pile construction method for ground reinforcement using pressurized grouting to improve the pull-out force to improve the economic efficiency and shorten the air.
도 1a,b는 본 발명인 가압 그라우팅 쏘일네일링 공법의 개념도.Figure 1a, b is a conceptual diagram of the present invention pressure grouting soil nailing method.
도 2는 본 발명의 설치된 상태를 도시해 보인 확대 단면도.Figure 2 is an enlarged cross-sectional view showing an installed state of the present invention.
도 3은 본 발명 파이프 보강재의 다른 실시 예를 도시해 보인 단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the pipe reinforcement of the present invention.
도 4a,b는 본 발명 파이프 보강재 절개편을 도시해 보인 단면도.Figure 4a, b is a cross-sectional view showing a pipe reinforcement cut piece of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 지반 2 : 천공홀1: Ground 2: Hole
10 : 파이프 보강재 11 : 내경10: pipe reinforcement 11: inner diameter
12 : 분사공 13 : 간격재12: injection hole 13: spacer
14, 14' : 지지부재 19 : 주입공14, 14 ': support member 19: injection hole
15 : 패킹부재 16 : 프리텐션15: packing member 16: pretension
17 : 절개공 18 : 절개편17: incision 18: incision
19 : 주입공 20 : 그라우팅재19: injection hole 20: grouting material
상기의 목적을 달성하기 위하여, 연약지반에 대한 지반 보강공사의 압축력과 인장력을 지지할 수 있는 보강용 인장파일 시공방법에 있어서, 해당지반의 천공홀상에 내설치되는 파이프 보강재는 그 외주면을 따라 복수개로 형성되는 분사공과, 표면 부착력의 확대를 위한 외주면 일단의 단면적을 확대를 위한 나선부를 포함하고, 패킹부재의 설치를 위해 주입공이 형성된 한쌍의 지지부재가 선단 외주면상에 설치된 채 고압의 시멘트 밀크를 분사하여 천공홀 내부가 밀실하게 충진됨을 특징으로 목적을 달성한다.In order to achieve the above object, in the reinforcement tension pile construction method that can support the compressive force and tensile force of the ground reinforcement work on the soft ground, a plurality of pipe reinforcement is installed on the perforated hole of the ground along the outer peripheral surface A high pressure cement milk with a spraying hole formed in the shape of the injection hole and a spiral portion for expanding the cross-sectional area of one end of the outer circumferential surface for expanding the surface adhesion force, and having a pair of supporting members formed with an injection hole for the installation of the packing member. Achieving the object is characterized in that the interior of the perforated hole is tightly filled by spraying.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings the present invention will be described in more detail.
첨부된 도 1a,b는 본 발명인 가압 그라우팅 쏘일네일링 공법의 개념도 이고,도 2는 본 발명의 설치된 상태를 도시해 보인 확대 단면도이다.1A and 2B are conceptual views of the pressurized grouting soil nailing method of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view illustrating an installed state of the present invention.
도시된 바와 같이 연약지반(1)이나 불량지반 및 각종 설치 구조물에 하중, 토압, 수압, 부력, 양압력 등의 외적 하중에도 인장력이 발생하여 견고하게 수평상태를 유지할 수 있도록, 해당공법의 시공이 필요한 지반의 적정 위치를 선택 파이프보강재(10)를 삽입할 수 있도록 지반에 복수개의 천공홀(2)을 천공하기 위하여 유압 크롤러 드릴장비(도시되지 않음) 등을 이용 천공홀(2)의 크기를 다양하게 조절하여 일정 깊이 및 직경으로 천공홀(2)을 형성한다.As shown in the figure, the construction of the relevant construction method is performed so that the tensile force is generated even on external loads such as load, earth pressure, hydraulic pressure, buoyancy, and positive pressure on the soft ground or poor ground and various installation structures. Select the appropriate location of the required ground Use the hydraulic crawler drill equipment (not shown) to drill the plurality of drilling holes 2 in the ground so that the pipe reinforcement 10 can be inserted into the size of the drilling holes 2. Various adjustments are made to form the drilled hole 2 with a predetermined depth and diameter.
이때, 상기 천공홀(2)의 직경을 조절할 수 있도록 쏘일네일링 공법을 마련되게 되는데 본 발명인에 의해 선 등록된 특허등록 제366156호에 기재된 가압그라우팅 쏘일네일링 공법은, 상기 유압 크롤러 드릴장비의 최하단에 천공홀(2)의 직경이 다양하게 조절될 수 있도록 마련되는 복수개의 윙비트와 상기 다양한 직경의 윙비트를 용이하게 장/착탈하여 사용할 수 있도록 그 외주면의 직경 및 길이가 각각의 사이즈별로 구분되어 있는 연결용 전환 아답터가 일체로 된 것으로서, 상기 가압그라우팅 쏘일네일링 공법을 이용하여 지반(1)에 천공홀(2)을 수직방향으로 천공하는 1단계와 상기 1단계공정을 거쳐 지반(1)에 천공된 천공홀(2)의 직경보다 다소 작은 직경으로 파이프보강재(10)를 길이방향으로 삽입하는 2단계공정을 갖는다At this time, a soil nailing method is provided to adjust the diameter of the drilling hole (2), the pressure grouting soil nailing method described in the patent registration No. 366156 registered by the present inventors of the hydraulic crawler drill equipment The diameter and length of the outer circumferential surface of the plurality of wing bits and the outer circumferential surface of each of the various sizes can be easily mounted / removed so that the diameter of the drilling hole 2 can be variously adjusted at the lower end thereof. As the conversion adapter for the connection is integrated, the ground through the first step and the first step of drilling the hole (2) vertically in the ground (1) using the pressure grouting soil nailing method 1) has a two-step process of inserting the pipe reinforcement 10 in the longitudinal direction to a diameter slightly smaller than the diameter of the drilled hole (2).
아울러 상기 천공홀(2)에 삽입되는 파이프보강재(10)는 소정 크기의 내경(11)이 통공되고, 상기 내경(11)과 외주면이 연통되도록 다수개의 분사공(12)이 형성되어 있으며, 하단부에는 상기 천공홀(2)과 동일한 직경으로 형성된 간격재(13)에 의해 파이프보강재(10)는 천공홀(2)의 중심선상에 위치될 수 있는 것이다.In addition, the pipe reinforcing material 10 inserted into the drilling hole 2 has a plurality of injection holes 12 are formed so that the inner diameter 11 of a predetermined size is communicated with the inner diameter 11 and the outer circumferential surface thereof, and has a lower end portion. The pipe reinforcing material 10 may be located on the center line of the drilling hole 2 by the spacer 13 formed to the same diameter as the drilling hole (2).
또한, 상기 파이프보강재(10)의 상단부에는 일정 간격이 유지된 상태로 형성되고, 상기 천공홀(2)과 동일한 직경으로 된 한쌍의 지지부재(14)에 의해 천공된 천공홀(2)의 입구가 밀폐되면 밀폐성을 높이기위해, 상기 한쌍의 지지부재 (14) 중 일측의 지지부재(14)에 형성된 주입공(19)을 통해 우레탄약액을 주입시켜 겔화에 따른 패킹부재(15)의 팽창으로 천공홀(3)의 입구를 긴밀하게 밀폐 가압을 가능케 할 수 있는 3단계 공정을 갖는다.In addition, the upper end of the pipe reinforcing material (10) is formed in a state in which a predetermined interval is maintained, the inlet of the drilling hole (2) perforated by a pair of support members 14 of the same diameter as the drilling hole (2) Is sealed, the urethane chemical is injected through the injection hole 19 formed in the support member 14 on one side of the pair of support members 14 to perforate the expansion of the packing member 15 due to gelation. It has a three-step process capable of tightly sealing the inlet of the hole (3).
상기와 같이 3단계 공정을 거쳐 천공홀(2)에 긴밀하게 밀폐 고정된 파이프보강재(10)에 형성된 내경(11)을 통해 시멘트와 물이 적정비율로 혼합된 그라우팅재(20)인 시멘트 밀크액을 고압으로 분사하면, 내경(11)과 연통된 다수개의 분사공(12)을 통해 고압의 그라우팅재(20)가 강하면서도 고르게 분사되어 천공홀(2) 내부가 밀실하게 충진되는 4단계공정을 거쳐 천공홀(2)의 확장과 주변지반으로 침투된 시멘트 밀크로 인하여 유효경의 증가로 네일 기능의 보강재(10)와 주변 흙의 마찰력은 현저히 증가되어 연약토사, 팽창성토사, 침하성토사 등으로 구조물의 하중이 지반으로 전달되어 침하되는 것을 방지하므로 인장력이 우수하다.Cement milk solution, which is a grouting material 20 in which cement and water are mixed at an appropriate ratio through an inner diameter 11 formed in the pipe reinforcement 10 which is tightly sealed and fixed to the drilling hole 2 through a three-step process as described above. When spraying at a high pressure, a four-step process in which the high-pressure grouting material 20 is strongly and evenly sprayed through a plurality of injection holes 12 communicated with the inner diameter 11, and the inside of the drilling hole 2 is tightly filled. Due to the expansion of the drill hole (2) and the cement milk penetrated into the surrounding ground, the effective diameter is increased, and the frictional force between the nail reinforcement (10) and the surrounding soil is significantly increased, resulting in soft soil, expandable soil, and sedimentary soil. It is excellent in tensile force because it prevents the load from being transferred to the ground and sinks.
상기의 4단계공정을 마친 후에 지면에 쇼크리트를 타설함으로 그라우팅 공법의 5단계공정을 완성하는 것이다.After finishing the above four-stage process is to finish the five-stage process of the grouting method by placing the shock concrete on the ground.
또한, 도 3은 본 발명 파이프보강재의 인장력을 극대화하기 위한 다른 실시 예로 파이프보강재(10) 상단에 나선부가 형성되어 프리텐션(15)을 체결 부력 발생시 구조물의 침하를 방지하며, 상기 천공된 천공홀(2)의 입구를 밀폐하면 밀폐성을높이기 위해 한쌍의 지지부재(14) 중 일측의 지지부재(14)에 형성된 주입공(19)을 통해 우레탄약액을 주입시키면 겔화에 따른 패킹부재(15)의 팽창으로 천공홀(3)의 입구를 긴밀하게 밀폐 가압을 가능케 할 수 있으며, 하단에는 그라우팅재(20)를 지지하는 부직포 재질인 지지부재(14')가 형성되어 천공홀(2)을 긴밀하게 밀폐 고정된 파이프보강재(10)의 내경(11)을 통해 그라우팅재(20)인 시멘트 밀크액을 고압으로 분사하면, 내경(11)과 연통된 다수개의 분사공(12)을 통해 고압의 그라우팅재(20)를 강하면서도 고르게 분사하여 천공홀(2) 내부가 밀실하게 충진되면 지지부재(14')가 펼쳐져 그라우팅재(20)를 지지하므로, 주변 흙의 마찰력 증가로 부력에 의해 구조물의 하중이 지반으로 전달 침하되는 것을 방지하여 인장력을 극대화한 구조이다.In addition, Figure 3 is another embodiment for maximizing the tensile force of the pipe reinforcement of the present invention, the spiral portion is formed on the top of the pipe reinforcement (10) to prevent the settlement of the structure when buoyancy occurs to fasten the pre-tension 15, the perforated hole When the inlet of (2) is sealed, the urethane chemical solution is injected through the injection hole 19 formed in the support member 14 on one side of the pair of support members 14 to increase the sealing property of the packing member 15 due to gelation. It is possible to tightly pressurize the inlet of the drilling hole 3 by expansion, and a support member 14 ', which is a non-woven material for supporting the grouting material 20, is formed at the lower end to close the drilling hole 2 tightly. When the cement milk liquid, which is the grouting material 20, is sprayed at a high pressure through the inner diameter 11 of the sealed pipe reinforcement 10, a high pressure grouting material is provided through a plurality of injection holes 12 communicating with the inner diameter 11. Strong and evenly spray 20 When the inside of the hole 2 is filled intactly, the support member 14 'is expanded to support the grouting material 20, so that the load of the structure is prevented from being transmitted and settled to the ground by buoyancy due to the increased frictional force of the surrounding soil. The structure is maximized.
도 4a,b는 본 발명 파이프 보강재 절개편을 도시해 보인 단면도로, 파이프 보강재(10) 상단에 프리텐션(16) 체결과 패킹부재(15)의 설치를 위해 주입공이 형성된 한쌍의 지지부재(14)와 하단에 일정 길이만큼 절개공(17)과 절개편(18)이 형성되어 고압 시멘트 밀크 분사시 절개편(18)이 압력에 의해 천공홀 내부 사방으로 확개 밀착되므로 지반(1)에 대한 인장력이 극대화되어 구조물의 안정적인 수평상태를 유지할 수 있다.4A and 4B are cross-sectional views illustrating a pipe reinforcement section of the present invention, in which a pair of support members 14 are formed with injection holes for fastening the pretension 16 and installing the packing member 15 on the pipe reinforcement 10. The cutting hole 17 and the cutting piece 18 are formed at a predetermined length at the bottom) and the lower part, so that the cutting piece 18 is closely contacted in all directions inside the drilling hole by pressure when spraying high pressure cement milk. This can be maximized to maintain a stable horizontal state of the structure.
따라서, 상기의 구성을 갖는 본 발명은 지반공사시 구조물이 지반의 연약토사, 팽창성토사, 침하성토사 등에 의해 구조물이 침하되는것을 방지하기 위하여 해당 지반의 지면에 인발력 및 인장력을 보강할 수 있는 가압 그라우팅 공법을 이용하여 천공홀의 내면을 밀실하게 채워주게 됨으로서 공정축소와 유효공의 증가가 가능해져 네일용 보강재의 주변 흙과 마찰력을 증대로 인한 인발저항력이 크게 증가 됨으로 인해 구조물의 안정적인 수평상태는 물론 천공홀을 줄이거나 네일 보강재의 설치간격을 넓게 할 수 있어서 경제성 및 효율성 면에서 유용한 효과를 갖는다.Therefore, the present invention having the above configuration is to pressurize the structure and the pulling force and tensile force on the ground of the ground in order to prevent the structure is settled by the soft soil, expandable soil, sedimentary soil, etc. By using the grouting method to fill the inner surface of the drilling hole tightly, it is possible to reduce the process and increase the effective hole, so that the pullout resistance due to the increase of frictional force with the surrounding soil of the nail reinforcement material is greatly increased. It is possible to reduce the drilling hole or widen the installation interval of the nail reinforcement, which has a useful effect in terms of economy and efficiency.
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