KR20050083511A

KR20050083511A - 말뚝과 개량용블럭을 이용한 연약지반구조물형성공법

Info

Publication number: KR20050083511A
Application number: KR1020040012041A
Authority: KR
Inventors: 이오진
Original assignee: (유) 이도건설
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2005-08-26

Abstract

본 발명은 최근까지 지진의 피해가 심하지 않았던 국내에서 지진 발생시 그 피해가 극심한 일본이나 외국에 비하여 상대적으로 지진에 대한 대책이나 연구가 매우 열악한 실정이다.

그러한 이유로 구조물이나 사회기반 시설에 대한 내진 대책 및 지침 방향이 최근에 수립하는 등 내진에 있어서 초기단계이지만 내진 대책에 대한 관심이 높아지는 것 또한 최근의 경향이라고 할 수 있다.

한편, 현재까지도 지진에 대한 고려를 전혀하지 않았던 항만 구조물등에 내진에 대한 연구가 이루어 지고 있어, 본 발명은 지진에 대하여 보다 강한 항만시설건설에 대한 필요와 공사비 절감, 공기단축, 기타 환경오염을 최대한 억제할 수 있고 구조적으로 지진등에 강력한 내구성을 겸비한 말뚝과 개량용블럭을 이용한 해상연약지반 구조물을 축조하기 위한 방법이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 항만이나 하천등의 연약지반위에 구조물을 형성함에 있어서, 일정 형상을 갖는 개량용블럭의 정중앙에 블럭하부로부터 중간부분까만 수직으로 개구된, 말뚝의 두부 위에 개량용블럭을 거치 고정시킬 수 있는 삽입공이 형성되고, 개량용블럭의 몸체를 이루는 수직 벽체의 내부에 말뚝을 삽입할 수 있는 용도로 개량용블럭 몸체의 하부로부터 상부를 수직으로 완전하게 관통하는 삽입공이 다수개 형성되는 것을 그특징으로 하고 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 연약지반 상면위에 소정깊이로 준설을 하여 개량용블럭이 설치할 수 있는 설치공간부를 형성하는 단계와; 연약지반의 설치공간부의 횡방향으로 개량용블럭이 설치될 위치와 거리를 미리계산하여 말뚝을 연약지반을 관통하여 단단한 경지반까지 근입시키는 단계와; 말뚝의 두부 위에 개량용블럭을 거치하여 고정시킬 수 있도록 개량용블럭의 정중앙에 형성된 삽입공을 말뚝의 두부 위에 거치 고정시키는 단계와; 개량용블럭의 하부와 상부를 수직으로 관통하는 삽입공을 통하여 개량용블럭의 수직하중만을 지지하기위한 말뚝과 개량용블럭의 상면으로 돌출되어 개량용블럭을 차례로 적층시키는데 필요한 말뚝을 단단한지반까지 근입시키는 단계와; 개량용블럭 상면에 말뚝 삽입공과 나란이 형성되고 블럭거치용삽입구의 일측부분에서 개량용블럭 상면까지 수직으로 관통된 액상고화제 주입구를 통해 말뚝과 개량용블럭을 일체화 시키는 단계와: 개량용블럭 주위의 준설 공간부에 사석이나 모레등을 포설하는 단계와; 개량용블럭의 상면위에 돌출된 말뚝에 개량용블럭을 차례로 적층하여 구조물을 형성시키는 단계를 특징으로하는 연약지반 구조물 형성 공법에 관한 것 이다.

Description

말뚝과 개량용블럭을 이용한 연약지반구조물형성공법{omitted}

본 발명은 말뚝과 개량용블럭을 사용하여 연약지반위에 구조물을 형성하기 위한 시공 방법에 관한 것으로

종래에는 항만시설 계획에서 자연조건을 최우선으로하여 항만입지가 결정되었으나 근래에는 화물량이 늘어나면서 이용도의 편으성과 경제성, 환경오염방지와 지진등 다각적인 여건을 검토하여 시설계획을 수립하게 되므로 자연조건을 극복해야 하는 경우가 많아지고 있으며, 특히 대형 항만시설이 요구되는 입지에서는 대부분 심도 20m내외의 연약한 해성퇴적토층이 분포하여 토질조건이 양호하지 못한 연약지반상에 항만시설물이나 부대시설이 축조되는 경우가 많아지고 있다.

해상에 항만구조물을 형성하는데 있어 기초지반이 연약하여 이를 구조물 기초로 이용하기 위하여는 이 연약지반을 개량하거나 치환하여야 한다.

연약지반개량공법은 종래 수 없이 많은 공법이 개발되고 제안되었으나 이들 공법은 공사비가 고가이고 지반개량의 불확실성이 항상 문제점으로 대두되어왔다. 흔히 쓰여 온 굴착치환공법은 지반이 연약한 만큼 굴착사면의 경사가 완만하게 되어 이로 인하여 굴착량이 과다하고 이에 따른 투기장조성과 치환재료가 다량으로 소요되는 비경제적인 점은 물론 기존구조물이 인접되어 있는 경우는 이구조물의 안전성에 문제점이 있으며, 강제치환공법은 장기간의 압밀침하를 수반하므로 치환의 신뢰도 확보가 곤란한 문제와 지반변동, 지반활동 등의 피해 사례가 많이 발견되어 최근에는 현장여건에 따라 다양한 형태의 연약지반 개량공법이 개발되어 응용되고 있으나 시공시 특수장비의 사용으로 경제성확보와 2차적인 환경오염 등의 문제점이 대두되고, 또한 이러한 연약지반 처리에도 불구하고 지진등에 상대적으로 취약한 구조적 문제점등을 지니고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점등을 해결하기 위해서 창안된 것으로 말뚝과 개량용블럭을 사용하여 연약지반을 개량하는 특별한 공정없이 연약지반 상에 구조물을 형성하기 위한 공법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 발명은, 연약지반 상에 구조물을 축조하기 위한 구조물 형성공법에 있어서,

소정의 형상을 갖는 몸체로 이루어지고, 그 개량용블럭(100)의 몸체 정 중앙에는 개량용블럭(100) 하부로 부터 중간부분까지 개구된 블럭거치용 삽입구(120)이 형성되고, 개량용블럭(100)의 몸체를 이루는 수직 벽체의 내부에 말뚝(50)을 삽입할 수 있는 개량용블럭(100)의 몸체 하부로 부터 상부를 관통하는 삽입공(110)이 형성되는 것을 그 특징으로 한다.

항만등의 연약지반상에 구조물을 형성하기 위한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연약지반 상면 위에 소정깊이로 준설을 하여 개량용블럭이 설치할 수 있는 공간부를 형성하는 단계와; 연약지반 설치공간부의 횡방향으로 개량용블럭이 설치될 위치와 거리를 미리계산하여 말뚝을 연약지반을 관통하여 단단한 경지반까지 근입시키는 단계와; 말뚝두부에 개량용블럭을 거치하여 고정시킬 수 있도록 개량용블럭의 정중앙에 형성된 삽입공을 말뚝의 두부에 거치 고정시키는 단계와; 개량용블럭의 하부와 상부를 수직으로 관통하는 삽입공을 통하여 개량용블럭의 수직하중만을 지지하기위한 말뚝과 개량용블럭의 상면으로 돌출되어 개량용블럭을 차례로 적층시키는데 필요한 말뚝을 단단한 지반까지 근입시키는 단계와; 개량용블럭 상면에 말뚝 삽입공과 나란이 형성되고 블럭거치용삽입구의 일측부분에서 개량용블럭 상면까지 수직으로 관통된 액상고화제 주입구를 통해 말뚝과 개량용블럭을 일체화 시키는 단계와: 개량용블럭 주위의 준설공간부에 사석이나 모레등을 포설하는 단계와; 개량용블럭의 상면 위에 돌출된 말뚝에 개량용블럭을 차례로 적층하여 구조물을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 해상등의 연약지반위에 구조물을 형성하기 위한 시공방법에 관한 것으로 그 기본 구조는 도면 1에 도시된 바와 같이 소정의 형상을 갖는 몸체로 이루워지고 그 몸체의 정 중앙에는 개량용블럭(100) 하부로 부터 중간부분까지 수직으로 개구된 개량용블럭(100)을 거치할 수 있는 블럭거치용삽입구(120)이 형성되고 개량용블럭(100)의 몸체를 이루는 수직벽체의 내부에 말뚝(50)을 삽입할 수 있는 삽입공이(110)이 개량용블럭(100)의 하부로부터 상부까지 수직으로 관통하여 다수개 형성되어진다.

블럭거치용삽입구(120)과 삽입공(110)에는 각각 공간확장부(111.121)이 더 구비되는데 이 공간확장부(111.121)는 그 목적에 따라 다수개를 더 상하로 형성할 수 있다.

블럭거치용삽입구(120)와 삽입공(110)에는 각각 액상고화재주입구(113,123)가 형성되는데 도면 5에서 보듯이 개량용블럭(100)의 상면으로 말뚝이 돌출되는 삽입공과 블럭거치용삽입구(120)에만 형성되는데, 도면 6a에서 보듯이 삽입공(110)과 일체로 형성되어 말뚝(50)이 개량용블럭(100)의 상면으로 돌출되어도 액상고화재주입공(113)을 통해 액상고화재를 공간확장부(112)에 충진시킬 수 있다. 또한 도면 6b에 나타나 있듯이 블럭거치용삽입구(120)의 일측부분에서 개량용블럭(100) 상면까지 수직으로 관통된 액상고화재 주입구을 통하여 액상고화재를 충진 시킬 수 있다

상기 개량용블럭(100)의 몸체는 직육면체의 형상이나 반듯이 이형상에 국한되는 것도 아니고 도 1b는 개량용블럭(100)의 몸체를 이루고 있는 수직벽체의 일측 벽면과 타특 벽면에 공간부(130)가 연통되도록 연통공이 다수개 형성되어 이 개량용블럭(100)을 차례로 적층하면 해수가 유통될 수 있는 해수유통 방파제가 형성된다. 한편 도 1c와 같이 도 1a의 공간부(130)이 없이 개량용블럭(100) 전체가 완전한 일체를 이루고 있을 수도 있고 다양한 형상으로 변경가능함을 언급해 둔다.

또한 상기 개량용블럭(100)은 그재질이 콘크리트가 가장 바람직하며 그 용도와 구조에 따라서 철근이나 H형강등 각종 보조재료를 추가하여 재작할 수 있다.

상기와 같이 구성된 개량용블럭(100)을 이용하여 해상 또는 하천의 연약지반(20) 상에 구조물을 축조하기위해서 그 방법을 설명하면 다음과 같다.

그 방법은 도면 8에 도시된 바와 같이 연약지반(20)의 상면에 일정깊이로 준설하여 설치공간부(40)를 형성하여 설치공간부(40)의 중앙에 말뚝 (50)을 개량용블럭(100)의 크기와 위치에 따라 도면 9처럼 연약지반(20)을 관통하여 단단한 지반(30)까지 항타하여 근입시킨다. 본 공법에 사용되어지는 말뚝은 그 목적상 강관말뚝을 사용하는 것이 마땅하나 고강도 콘크리트 말뚝이나 기타 수평, 수직지지력등이 월등한 대체말뚝을 사용할 수 도있다.

도면 10처럼 개량용블럭(100)을 개량용블럭(100)의 정중앙에 형성된 블럭거치용삽입구(120)에 말뚝(50)의 두부에 일치하여 거치 고정시킨 후 개량용블럭(100)의 몸체를 이루는 수직벽체의 내부에 형성된 삽입공(110)을 통하여 말뚝(50)을 연약지반(20)관통하여 단단한지반(36)까지 근입시키는데 이때 상기 개량용블럭(100)의 상부구조물 고정시키는 블럭상면으로 돌출된 말뚝(50)과 상부 구조물의 수직하중을 순수하게 지지하기위한 말뚝(50)을 미리 선택하여 각자 위치에 알맞게 삽입공에 도면 11처럼 삽입 연약지반에 항타하여 근입시킨다. 도 5는 말뚝(50)과 개량형블럭(100)이 결합된 사시도이다.

도면 6a,b에 도시된 바와 같이 개량용블럭(100)의 상면에 삽입공(110)과 블럭거치용삽입구(120)의 일측면에 형성된 각각의 액상고화재 주입구(113.123)를 통하여 액상고화제인 모르타르나 콘크리트등을 주입 충진하여 말뚝(50)과 개량용블럭(100)을 일체화시킨다. 말뚝(50)이 공간확장부(111)에 삽입되는 부분은 말뚝돌기부(51)을 형성하는데 여기에서 말뚝돌기부(51)는 말뚝(50)의 외주연을 감싸게 다수개를 형성시켜 액상고화재가 말뚝돌기부(51)에 더욱 증대한 마찰력을 제공 시킬 수 있다.

위의 과정이 완료되면 도면 12에 도시된 바와 같이 개량용블럭(100)의 외부에 모레나 사석등을 채우는데 개량용블럭의 상부 구조물의 용도와 목적에 따라서 도면 16처럼 개량용블럭(100)의 공간부(130)과 그 상면을 채울 수 있다.

도면 13에서 보듯이 개량용블럭(100)의 상면 위로 돌출된 말뚝(50)에 차례로 다음 개량용블럭(100)을 적층시키는데, 이때 사용되는 개량용블럭(100)은 도시하지는 않았지만(미도시) 그 목적에 따라서 여러 모양으로 변경가능하다. 예를 들면 개량용블럭(100)의 저면판이 없이 중공의 블럭형태도 가능하다. 또한 도면 13처럼 개량용블럭(100) 상면위로 돌출된 말뚝(50)에 개량용블럭(100)을 차례로 적층 시키고 필요에 따라서 상부구조물은 공간확장부(111)에 액상고화재를 충진시키지않고 구조물을 형성할 수도 있다.

그리고 도면 14,15,16의 경우에는 개량용블럭(100)의 상부로 돌출된 말뚝(50)이 존재하지 않고 개량용블럭(100)과 말뚝(50)을 일채화 시킴으로써 그 자채가 일정 구조물로써 역할을 하는 것이 아니라 연약지반(20)상에 구조물을 축조하기 전에 연약지반(20)을 순수하게 개량함을 그 목적으로 하고있다. 그리고 도면 14,15처럼 구조물을 형성시키기 위해서는 개량용블럭(100)의 상면에 블록한 키를 형성하고 상부구조물의 하부에는 오목한 키를 상부에는 볼록한 키를 각각 형성하여 마찰력을 증대시키는 것이 바람직하다. 또한 도면 14,15,16의 구조물 형성 방법 뿐만아니라 항만 구조물의 기능과 목적에 따라서 다양한 형태의 구조물을 형성시킬 수 있다.

이상 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면 연약지반 상에 구조물을 축조하기 전에 구조물의 수직 하중을 지지할 수 있도록 연약지반의 구조를 개량할 수 있고 또한 연약지반위의 구조개량없이 구조물을 축조함으로써 획기적인 공사비 절감과 공기단축 환경오염 억제등과 지진등의 자연재해에 대응할 수 있는 안정적인 항만구조물을 제공할 수 있다.

도 1a,b,c 는 본 발명의 일실시예에 따른 개량용블럭의 사시도

도 2는 도1의 지지선 A - A'선 단면도

도 3는 도1의 지지선 B - B'선 단면도

도 4는 도1의 지지선 C - C'선 단면도

도 5는 말뚝과 개량용블럭이 결합된 것을 나타내는 사시도

도 6a은 도5의 지지선 D - D'선 단면도

도 6b은 도5의 지지선 E - E'선 단면도

도 7내지 13은 본 발명에 따른 연약지반 구조물 형성방법을 나타내는 시공순서도

도 14,15,16는 본 발명의 연약지반 구조물 형성의 또 다른 실시예을 나타낸 단면도

< 도면 주요부분에 대한 부호의 설명>

100. 개량용블럭 110. 삽입공

111. 공간 확장부 113. 액상고화재 주입구

120. 블럭 거치용 삽입구 121. 공간 확장부

123. 액상고화재 주입구 130. 공간부

20. 연약지반 30. 단단한 지반

40. 준설부 50. 말뚝

51. 말뚝 돌기부 60. 사석

Claims

연약지반 상에 구조물을 형성하기 위해서 개량용블럭(100)은 소정의 형상을 갖는 몸체로 이루어지고, 상기 개량용블럭(100)의 정 중앙에 개량용블럭(100)의 하부로부터 중간부분까지 개구된 블럭고정삽입공(120)이 형성되고, 개량용블럭(100)의 몸체를 구성하는 수직벽체의 내부에 말뚝(50)이 삽입되도록 개량용블럭(100)의 하부와 상부를 관통하는 삽입공(110)이 다수개 형성되는 것을 특징으로 하는 연약지반 구조물 구축용 개량용블럭(100)
제 1항에 있어서

상기 블럭거치용삽입구(120)와 삽입공(110)의 내면에 상하로 다수개의 공간확장부(121,111)이 형성되는 것을 특징으로하는 연약지반 구조물 구축용 개량용블럭(100)
제 1항과 2항에 있어서와

상기 삽입공(110)의 상면과 공간확장부(111)의 상하 사이에 돌출된 돌출부 그리고 블럭거치용삽입구(120)의 상부로부터 개량용블럭(100)의 상면까지 수직으로 관통된 액상고화재주입구(113,123)가 형성되는 것을 특징으로하는 연약지반 구조물 구축용 개량용블럭(100)
제 1항에 있어서

상기 개량용블럭(100)의 내부가 채워져 있는 것을 특징으로 하는 연약지반 구조물 구축용 개량용블럭(100)
제 1항에 있어서

상기 개량용블럭(100)의 일측 외벽면에서 내부에 형성된 공간부(130)을 거쳐 타측 외벽면으로 해수가 교환될 수 있도록 상기 개량용블럭(100) 몸체의 일측 벽면과 타측 벽면에 상기 공간부(130)과 연통되도록 연통공이 다수개 형성되는 것을 특징으로하는 연약지반 구축용 개량용블럭(100)
연약지반 위에 구조물을 구축하기 위해서

상기 연약지반(20)의 상면에 소정 깊이의 준설을 하여 오목한 설치공간부(40)을 형성하는 단계;

말뚝(50)을 개량용블럭(100)이 거치 고정될 지점의 연약지반(20)상에 항타하여 단단한 지반까지 근입시키는 단계;

상기 개량용블럭(100)의 정 중앙에 위치한 블럭거치용삽입구(120)를 말뚝(50)의 머리부분에 거치하여 개량용블럭(100)을 고정시키는 단계;

상기 개량용블럭(100)의 삽입공(110)내로 소정길이의 말뚝(50)을 근입시켜 말뚝(50)의 하단부를 단단한 지반까지 근입시키는 단계;

상기 삽입공(110)과 블럭거치용삽입공(120)의 액상고화재주입구(113,122)를 통해 액상고화재를 공간확장부(111,121) 내부에 충진시켜 말뚝(50)과 개량용블럭(100)을 일체화 시키는 단계;

개량용블럭(100)의 외부에 사석(60)등을 채워 준설부를 충진시키는 단계;

개량용블럭(100)의 상면위에 돌출된 말뚝(50)에 순차적으로 개량용블럭(100)을 적층시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 연약지반 구조물 형성공법.
제 4항에 있어서

상기 블럭거치용삽입공(120)과 결속될 말뚝(50)은 연약지반(20) 설치공간부(40)의 중앙에 각각의 말뚝(50)의 머리를 같은 높이로 근입시켜 블럭거치용 삽입공(120)을 통해 각각의 개량용블럭(100)을 같은 높이로 일정하게 거치할 수 있는 것을 특징으로 하는 해상구조물 형성공법
제 4항에 있어서

상기 말뚝(50)은 그상단이 상기 삽입공(110)의 중간부분에 위치하여 상기 연약지반에 근입 지지되고, 나머지 말뚝(50)은 그 상단이 개량용블럭(100)이 적층되어질 높이까지 위치하여 연약지반에 근입 지지되여 삽입공(110)의 내부에 액상고화재주입구(120)를 통하여 말뚝(50)과 개량용블럭(100)이 일체화 된는 것을 특징으로 하는 해상구조물 형성공법
제 4항에 있어서

개량용블럭(100)의 상면 위에 돌출된 말뚝(50)이 없고 볼록한 키가 형성되어 각종 단위 구조물을 구축하는 것을 특징으로하는 연약지반 구조물 형성 공법
제 8항에 있어서

개량용블럭(100)의 상면 위에 돌출된 말뚝(50)이 없이 사석(60)을 더 포설한 후 고르기 하여 각종 단위 구조물을 구축하는 것을 특징으로하는 연약지반 구조물 형성 공법