KR20070065691A - 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치 및 그공법 - Google Patents

풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치 및 그공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치 및 그 공법에 관한 것으로, 설계된 구근의 직경이 확보되면서 구근 선단부와 기반암과의 접촉부를 밀실하게 보강하고, 별도의 혼합수단이 필요없이 급속적으로 구근을 형성하는 데 목적이 있다. 이를 위해 지반을 천공한 후 약액을 주입하여 말뚝을 설치하는 말뚝 설치장치에 있어서, 다수의 관(11~14)이 겹쳐서 형성되어 각각의 관(11,12,13,14)을 통해 공기, 절삭수 및 약액을 압송시키고 연결커플링이 단부에 형성되는 몸체부(10);와 상기 다수의 관이 몸체부(10)의 측부로 연결되어 공기, 절삭수 및 약액을 분사시키는 절삭분사부(20);와 상기 몸체부(10)의 하단부에 형성되어 지반을 천공하고 약액을 분사시키는 천공부(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치 및 그 공법 {Pile Installation Device by Jet of Saprolite and Cement and its Construction Method}
도 1은 종래의 말뚝 설치장치의 문제점을 나타내는 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 말뚝 설치장치의 구성을 나타내는 입단면상태도.
도 3a 내지 도 3f는 도 2에 표시된 각 부위의 평단면상태도.
도 4는 본 발명에 따른 말뚝 설치장치의 사용상태도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10. 몸체부 11. 제1약액압송관
12. 제2약액압송관 13. 절삭수압송관
14. 공기압송관 20. 절삭분사부
21. 절삭노즐 22. 공기분사노즐
23. 수평분사노즐 30. 천공부
31. 팁 32. 연직분사노즐
본 발명은 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치 및 그 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고압분사 말뚝 설치장치는 지반을 천공한 후 약액을 주입하여 말뚝을 설치하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치 및 그 공법에 관한 것이다.
일반적으로 말뚝을 설치하기 위해 천공되는 지반의 지층구조를 보면 최하단부터 기반암 접촉부, 유속이 빠른 자갈층, 고결 또는 고소성 점토 및 점성 연약지반 등으로 이루어진다.
기반암 접촉부에서 종래의 말뚝 설치장치는 몸체부의 측부에만 분사노즐이 형성되어 종래의 말뚝 설치장치(도 1의 좌측;100)를 장착시 기반암과 분사노즐간의 간격이 이격되는 경우 구근 하부와 기반암 사이 무보강 구간이 발생하여 구근 하부의 침하(25∼40cm) 및 구근의 거동으로 선단지지력을 상실하는 단점이 있었다.
유속이 빠른 자갈층에서는 시멘트 페이스트가 유실되어 차수 및 보강기능을 상실하고, 급결제로 사용된 성분이 용탈되어 전단파괴 저항력과 지지력이 약화되었다.
고결 또는 고소성 점토에서는 지반 내 절삭 곤란으로 구근직경 확보가 곤란하여 보강효과가 미흡해진다. 종래의 말뚝 설치장치(도 1의 우측;100)는 몰탈을 분사시키지 않고 주변 지층보다 강도가 낮은 상태의 페이스트를 분사함으로써 경화 전에 축소되기 때문에 계획된 직경의 구근확보가 어려운 단점이 있었다.
점성 연약지반에서는 분사된 시멘트 페이스트가 공벽의 수축에 의해 (Squeeze Out)되어 구근이 교란되고 상실되면서 보강효과가 상실된다. 함몰 또는 수축되는 공벽의 절삭에 따른 슬라임(Slime) 발생량이 많아져 폐기물 처리량의 과다로 공사비가 증가되는 단점이 있었다.
점성 연약지반에서 종래의 말뚝 설치장치는 시멘트계 경화제(몰탈 또는 시멘트 페이스트)를 분사한 후 장기간(30일 이상) 경화시간이 요구되어 후속 공정에 지연을 초래하는 단점이 있었다. 또한 토사 함량의 과다로 저강도의 말뚝이 발현되어 전단 또는 압축파괴에 취약한 문제점이 있었다.
따라서 본 발명에서 이루고자하는 기술적 과제는, 몸체부의 양측에 수평분사노즐이 형성되고 천공부의 하측에 연직분사노즐이 형성되어 설계된 구근의 직경이 확보되면서 구근 선단부와 기반암과의 접촉부가 밀실하게 보강된다.
수평분사노즐과 연직분사노즐은 내측의 급결제노즐과 외측의 조정제노즐의 2중 구조의 분사노즐로 이루어져 분사과정에서 시멘트계 경화제 및 고결제와, 물 및 조정제가 1차적으로 혼합되고 몸체부의 회전에 의해 2차적으로 혼합되어 별도의 혼합수단이 필요없이 급속적으로 구근을 형성한다.
시멘트계 경화제는 몰탈 또는 페이스트의 2상 분사체계로 이루어져 대상 지층의 수리지질 현황에 따라 몰탈과 페이스트 중 취사선택하여 분사할 수 있고, 상황에 따라 2상을 번갈아 사용하여 지반 내의 보강효율을 증대한다.
시멘트계 경화제 중 시멘트 페이스트에 자연산 풍화잔류토를 혼합하여 분사함으로써 고강도 구근을 형성하고 계획된 구근의 직경을 확보하며 경화 전 구근의 Squeeze out 현상을 방지하면서 재료비를 절감한다.
시멘트계 경화제의 분사 중에 무기질계 급결제를 혼합하여 경화제의 급속 고결로 지하수에 의한 희석 및 재료의 유실을 방지하고, 경화기간의 단축으로 후속 공정을 연속적으로 진행하며, 용탈현상이 없는 재료로써 항구적인 구근의 형상을 유지하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치 및 그 공법을 제공하는데 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치는, 지반을 천공한 후 경화재를 분사하여 말뚝을 설치하는 말뚝 설치장치에 있어서, 다수의 관(11~14)이 겹쳐서 형성되어 각각의 관(11,12,13,14)을 통해 공기, 절삭수 및 약액을 압송시키고 연결커플링이 단부에 형성되는 몸체부(10);와 상기 다수의 관이 몸체부(10)의 측부로 연결되어 공기, 절삭수 및 약액을 분사시키는 절삭분사부(20);와 상기 몸체부(10)의 하단부에 형성되어 지반을 천공하고 약액을 분사시키는 천공부(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
몸체부(10)는 단면상 다수의 관이 겹쳐 형성되고, 다수의 관은 압축공기를 압송하는 공기압송관(14), 절삭수를 압송하는 절삭수압송관(13) 및 약액을 압송하 는 제1,2약액압송관(11,12)이 지름을 달리하여 겹쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치를 제공한다.
절삭분사부(20)는 다수의 관이 몸체부(10)의 측부로 연결되어 몸체부(10)의 외측에 지반을 절삭하는 절삭노즐(21), 압축공기를 분사하는 공기분사노즐(22) 및 약액을 분사하는 수평분사노즐(23)이 형성되는 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치를 제공한다.
천공부(30)는 하단부에 다수의 팁(30)이 형성되어 지반을 천공하고, 천공부(30)의 하측에 약액을 분사하는 연직분사노즐(32)이 형성되는 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치를 제공한다.
절삭노즐(21)은 공기압송관(14) 및 절삭수압송관(13)과 연결되고 2중으로 겹쳐 형성되어 압축공기와 절삭수를 분사하는 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치를 제공한다.
공기분사노즐(22)은 공기압송관(14)과 연결되고 일정한 각도만큼 상측을 향해 형성되는 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치를 제공한다.
수평분사노즐(23)과 연직분사노즐(32)은 제1,2약액압송관과 연결되고 서로 다른 약액을 분사하도록 2중으로 겹쳐 형성되며, 수평분사노즐(23)은 몸체부(10)의 양측에 형성되고, 연직분사노즐(32)은 천공부(30)의 하단에 형성되는 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치를 제공한다.
한편, 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치공법은, 지반을 천공 한 후 약액을 주입하여 말뚝을 설치하는 말뚝 설치공법에 있어서, 몸체부(10)를 회전하여 천공부(30)에 의해 지반을 천공하는 천공단계;와 절삭노즐(21)에 의해 절삭수를 분사하여 천공된 지반의 내측부를 절삭하는 절삭단계;와 몸체부(10)가 회전하는 동시에 몸체부(10) 양측의 수평분사노즐(23)과 천공부(30) 하측의 연직분사노즐(32)을 통해 시멘트계 경화제 및 무기질계 고화제와, 물 및 무기질계 고화제를 지반 내에 별도로 분사하는 말뚝형성단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
시멘트계 경화제는 몰탈과 시멘트 페이스트 중 어느 하나로써, 제1약액압송관(11)으로 압송되었다가 급결제노즐을 통해 분사되는 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치공법을 제공한다.
시멘트 몰탈은 풍화잔류토를 포함하며, 풍화잔류토는 균등계수 10 - 20, 비중 2.50 - 2.70, 50% 입경(mm) 0.4 - 1.0, 통일분류상 SM (실트-모래 혼합토)인 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치공법을 제공한다.
무기질계 고화제 중 급결제는 시멘트계의 경화제와 혼합되어 지반 내에 분사된 후 분사된 조정제와 혼합되면서 벅실러스 수화물를 생성하여 급결시키는 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치공법을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 말뚝 설치장치의 구성을 나타내는 입단면상태를 나타내고, 도 3a 내지 도 3f는 도 2에 표시된 각 부위의 평단면상태를 나타낸다.
도 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치는 지반을 천공한 후 약액을 주입하여 말뚝을 설치하는 말뚝 설치장치이다. 본 발명은 풍화잔류토(Saprolite)와 몰탈 및 무기질계 급결제를 몸체부(10) 일측에 장착된 수평 및 연직 분사노즐을 통하여 분사되는 과정에서 상호 혼합되어 분사됨으로써 토사와의 혼합보다는 치환에 비중을 둔 고강도 말뚝형성 장치 및 그 공법이며, 저강도 말뚝이 요구 될 경우는 시멘트 몰탈 대신 시멘트 페이스트 상태로의 교체 사용이 가능한 고압분사공법이다.
몸체부(10)를 회전하여 천공부(30)의 팁(30)에 의해 지반을 천공하고, 절삭노즐(21)에 의해 절삭수를 분사하여 천공된 지반의 내측부를 절삭한다. 아울러 몸체부(10)가 회전하는 동시에 몸체부(10) 양측의 수평분사노즐(23)과 천공부(30) 하측의 연직분사노즐(32)을 통해 약액 및 몰탈 또는 페이스트를 분사하여 말뚝을 설치한다.
도 3a는 도 2에 표시된 A-A의 평단면상태를 나타낸다.
몸체부(10)는 도 3a에서 보는 바와 같이 다수의 관(11~14)이 겹쳐서 형성되어 각각의 관(11,12,13,14)을 통해 공기, 절삭수 및 약액을 압송시키고 연결커플링이 단부에 형성된다. 연결커플링에 의해 몸체부(10)와 연결되는 로드(10a)는 구동모터에 연결되어 몸체부(10)를 회전한다.
다수의 관은 압축공기를 압송하는 공기압송관(14), 절삭수를 압송하는 절삭 수압송관(13) 및 약액을 압송하는 제1,2약액압송관(11,12)이 지름을 달리하여 겹쳐 형성된다.
도 3a에서는 공기압송관(14)이 몸체부(10)의 최외측부를 이루고 공기압송관(14)의 내측에 절삭수압송관(13)이 위치한다. 압축공기는 공기압송관(14)과 절삭수압송관(13)의 사이 공간(단면상 환형)을 통해 압송된다. 절삭수압송관(13)의 내측에는 제2약액압송관(12)이 위치하고, 제2약액압송관(12)의 내측에는 제1약액압송관(11)이 위치한다. 절삭수는 절삭수압송관(13)과 제2약액압송관(12)의 사이 공간으로 압송되며, 물과 조정제는 제1약액압송관(11)과 제2약액압송관(12)의 사이 공간으로 압송된다. 시멘트계 경화제와 급결제는 제1약액압송관(11) 내부를 통해 압송된다.
절삭분사부(20)는 다수의 관이 몸체부(10)의 측부로 연결되어 공기, 절삭수 및 약액을 분사시킨다. 절삭분사부(20)는 몸체부(10)의 외측에 지반을 절삭하는 절삭노즐(21), 압축공기를 분사하는 공기분사노즐(22) 및 약액을 분사하는 수평분사노즐(23)이 형성되어 이루어진다.
도 3b는 도 2에 표시된 D-D의 평단면상태를 나타낸다.
절삭노즐(21)은 도 3b에서 보는 바와 같이 공기압송관(14) 및 절삭수압송관(13)과 연결되고 2중으로 겹쳐 형성되어 압축공기와 절삭수를 분사한다. 2중으로 형성된 절삭노즐(21) 중 외측의 공기노즐(21a)이 공기압송관(14)에 연결되어 압축공기를 분사하고, 내측의 절삭수노즐(21b)이 절삭수압송관(13)에 연결되어 절삭수를 분사한다. 여기서 절삭수노즐과 공기노즐이 내외측에 위치하나 절삭수압송관 (13)과 공기압송관(14)의 위치에 따라 변경 가능함은 물론이다.
절삭노즐(21)의 설치는 내측의 절삭수노즐이 나사결합 등에 의해 절삭수압송관(13)에 연결되고, 외측의 공기노즐이 나사결합 등에 의해 공기압송관(14)에 연결된다. 또 다른 설치방식으로 절삭수노즐과 공기노즐이 일체 형성되어 절삭수압송관(13)과 압축공기관에 끼움형식으로 설치될 수도 있다. 공기노즐의 내경은 압축공기의 분사를 위해 절삭수노즐의 외경보다 큰 것은 물론이다.
도 3c는 도 2에 표시된 E-E의 평단면상태를 나타낸다.
공기분사노즐(22)은 도 3c에서 보는 바와 같이 공기압송관(14)과 연결되고 일정한 각도(10~20ㅀ)만큼 상측을 향해 형성되어 압축공기를 분사한다. 공기분사노즐은 절삭노즐에 의한 지반 내측부의 절삭 중에 낙하하는 흙을 상부로 배출시킴으로써 절삭노즐에 의해 절삭된 토립자가 낙하하여 하단부에 분사된 시멘트 몰탈에 혼합되는 것을 방지한다.
도 3d는 도 2에 표시된 F-F, G-G의 평단면상태를 나타낸다.
수평분사노즐(23)은 도 3d에서 보는 바와 같이 제1,2약액압송관과 연결되고 서로 다른 약액을 분사하도록 2중으로 겹쳐 형성된다. 2중으로 형성된 수평분사노즐 중 내측의 급결제노즐(23b)이 제1약액압송관(11)에 연결되어 시멘트계 경화제와 급결제를 분사하고, 외측의 조정제노즐(23a)이 제2약액압송관(12)에 연결되어 물과 조정제를 분사한다. 여기서 급결제노즐과 조정제노즐이 내외측에 위치하나 제1,2약액압송관의 위치에 따라 변경 가능함은 물론이다.
수평분사노즐(23)의 설치는 절삭노즐(21)의 설치와 마찬가지로 내측의 급결 제노즐이 나사결합 등에 의해 제1약액압송관(11)에 연결되고, 외측의 조정제노즐이 나사결합 등에 의해 제2약액압송관(12)에 연결된다. 또 다른 설치방식으로 급결제노즐과 조정제노즐이 일체 형성되어 제1,2약액압송관에 끼움형식으로 설치될 수도 있다.
조정제노즐의 내경은 압축공기의 분사를 위해 급결제노즐의 외경보다 큰 것은 물론이다. 단 절삭노즐(21)과 차이점은 외측의 조정제노즐의 내경을 비교했을 때 몸체부(10)의 내측부위(G-G)가 몸체부(10)의 외측부위(F-F)보다 큰 내경으로 형성된다. 이는 물과 조정제의 유입이 원활하게 함은 물론 압출속도를 증가하기 위함이다.
수평분사노즐(23)은 몸체부(10)의 양측에 형성된다. 수평분사노즐(23)은 수평으로 원거리 분사를 통한 계획된 지름의 구근을 확보한다.
도 3e는 도 2에 표시된 H-H의 평단면상태를 나타낸다.
천공부(30)는 도 3e에서 보는 바와 같이 몸체부(10)의 하단부에 형성되어 지반을 천공하고 약액을 분사시킨다. 천공부(30)는 하단부에 다수의 팁(30)이 형성되어 지반을 천공하고, 천공부(30)의 하측에 몸체부(10)의 제1,2약액압송관이 연결되어 약액을 분사하는 연직분사노즐(32)이 형성된다.
도 3f는 도 2에 표시된 I-I의 평단면상태를 나타낸다.
연직분사노즐(32)은 도 3f에서 보는 바와 같이 제1,2약액압송관과 연결되고 서로 다른 약액을 분사하도록 2중으로 겹쳐 형성되며, 연직분사노즐(32)은 천공부(30)의 하단에 형성된다. 연직분사노즐(32)은 수평분사노즐(23)의 구조와 설치방식 이 동일하나, 조정제노즐의 외경이 변화 없이 일정하다. 도 3f에서 32a는 조정제노즐이고, 32b는 급결제노즐이다. 연직분사노즐(32)은 천공부(30) 하부의 무보강 구간에 대해 밀실하게 보강한다.
상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치공법의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 말뚝 설치장치의 사용상태를 나타내며, 각 부위에서 분사되는 분사물을 나타낸다.
몸체부(10)를 회전하여 천공부(30)의 팁(30)에 의해 지반을 천공하고, 절삭노즐(21)에 의해 절삭수를 분사하여 천공된 지반의 내측부를 절삭한다. 아울러 몸체부(10)가 회전하는 동시에 몸체부(10) 양측의 수평분사노즐(23)과 천공부(30) 하측의 연직분사노즐(32)을 통해 약액 및 몰탈 또는 페이스트를 분사하여 말뚝을 설치한다.
우선 첫 번째 단계는 천공단계로 몸체부(10)를 회전하여 천공부(30)에 의해 지반을 천공하는 단계이다. 몸체부(10)와 연결된 구동모터의 회전에 의해 몸체부(10)가 회전하면서 천공부(30)가 회전하여 천공부(30) 하단의 팁(30)에 의해 지반이 천공된다.
다음 단계는 절삭단계로 절삭노즐(21)에 의해 절삭수(53)를 분사하여 천공된 지반의 내측부를 절삭하는 단계이다.
공기압송관(14)을 통해 압송되는 압축공기(54)는 절삭노즐(21)의 공기노즐로 분사되고, 절삭수압송관(13)을 통해 압송되는 절삭수는 절삭노즐(21)의 절삭수노즐로 분사된다. 압축공기와 절삭수는 절삭노즐(21)을 통해 동시에 분사됨으로써 천공된 지반의 내측부를 절삭한다. 아울러 공기압송관(14)의 압축공기(54)가 공기분사노즐(22)에 의해 별도로 분사된다.
다음 단계는 말뚝형성단계로 몸체부(10)가 회전하는 동시에 몸체부(10) 양측의 수평분사노즐(23)과 천공부(30) 하측의 연직분사노즐(32)을 통해 시멘트계 경화제 및 급결제(51)와, 물 및 조정제(52)를 분사하는 단계이다.
수평분사노즐(23)과 연직분사노즐(32)의 급결제노즐을 통해 시멘트계 경화제와 급결제가 분사되는 동시에 조정제노즐을 통해 물과 조정제(52)가 분사된다. 시멘트계 경화제와 급결제(51)가 물과 조정제와 혼합되어 천공된 지반 내에 분사된다. 몸체부(10)의 회전 중에 시멘트계 경화제, 급결제, 물 및 조정제가 분사되어 천공된 지반 내에서 다시 한 번 혼합되면서 분사되며 지반 내에 고루 퍼지면서 경화된다.
몸체부(10) 양측의 수평분사노즐(23)에 의해 지반 내의 측부에 시멘트계 경화제, 급결제, 물 및 조정제를 분사하고, 천공부(30) 하측의 연직분사노즐(32)에 의해 지반 내의 하부에 시멘트계 경화제, 급결제, 물 및 조정제를 분사하여 말뚝을 형성한다.
여기서 시멘트계 경화제는 폐이스트 상과 몰탈 상으로 구분된다. 몰탈 상은 시멘트페이스트와 풍화잔류토(Saprolite)이고, 페이스트 상은 시멘트와 물이다.
기존 공법은 페이스트 상의 분사와 몰탈상의 분사가 이원화되어 상호 호환하 여 사용하기 어려웠으나, 본 발명은 단일 장비체계화 및 단일 공법화 한다. 지반 내 동일지역에서 수평 또는 연직 방향으로의 토질 및 수리지질 여건이 크게 달라 구간별로 페이스트 상과 몰탈 상으로 보강한다.
풍화잔류토(Saprolite)는 표 1과 같은 물성치를 갖는 화강암질 풍화잔류토를 적절히 스크린하여 사용한다.
표 1. 세골재 대용 풍화잔류토의 물성표
항 목 물 성 치
균등계수 10∼20
비중(Gs) 2.50∼2.70
50% 입경(mm) 0.4∼1.0
흙의 분류 통일분류상 SM (실트-모래 혼합토)
시멘트와 풍화잔류토(Saprolite)의 배합비(체적비)는 1:2를 표준배합비로 사용하되, 대상 토질, 요구되는 구근강도 및 풍화잔류토의 입경과 입도분포 등에 의해 조정한다.
풍화잔류토는 토목공사 현장으로부터 사토되어 그 양이 많기 때문에 이의 활용성 고취에 따른 경제적 시공을 위해 풍화잔류토의 이용은 매우 바람직하다.
풍화잔류토에 의한 몰탈의 생산은 현장인근에 풍화잔류토가 있을 경우에는 현장 내에 설치된 플랜트에 의해 생산하는 현장 생산방식과, 풍화잔류토 토취장이 원거리에 있거나, 레미콘 공장과 근거리에 있을 경우 레미탈을 주문하여 조달하는 주문 생산방식이 있다.
무기질 고화제는 GIM(Ground Improvement Material)이라 하고, 제조 원료는 석회석, 연토, 탄산나트륨이다. 석회석, 연토 및 탄산나트륨을 혼합 및 분쇄한 후 소성 및 냉각과정을 거치고, 그 다음 미분쇄공정을 거쳐 NaAlO2, Al6SiO13, 12CaO7Al2O3, 4CaO3Al2O3SO3과 같은 소성광물 생성하며, 이를 미립자로 분쇄하는 과정을 거쳐 제조된다. 상기 소성광물은 비표면적 4,000∼6,000cm2/g의 미립자이다.
무기질계 고화제는 급결제와 조정제로 구성된다. 무기질계 고화제는 기존 공법에서 물유리(Water Grass)를 사용함에 발생되었던 용탈(Leaching)과 열화현상에 따른 문제점을 해소한다.
무기질계 고화제는 시멘트 및 물과 혼합되면 수화 반응하여 완결 또는 급결되고 침상의 벅실러스 수화물(6CaO Al2O3 3SO3 31H2O)을 형성하여 강도를 향상시킨다. 무기질계 고화제는 고강도(50kgf/cm2 이상)의 구근을 형성하고, 해수조건에서도 반응이 원활하여 급결 기능이 확보되며, 무기계 광물질을 원료로 하여 수질오염을 방지한다.
무기질계 고화제 중 급결제는 시멘트계 경화제와 혼합하여 제1약액압송관(11)으로 압송되었다가 급결제노즐을 통해 지반 내부로 분사된다. 조정제는 물과 혼합하여 제2약액압송관(12)으로 압송되었다가 조정제노즐을 통해 지반 내부로 분사된다. 급결제는 시멘트계의 경화제와 혼합되어 지반 내에 분사된 후 분사된 조정제와 혼합되면서 벅실러스 수화물를 생성하여 급결시킨다.
무기질계 고화제는 대상 토질 및 지하수의 종류에 따라 배합비를 달리함으로써 고화(급결)속도를 조정하며, GIM 시리즈의 6개 Type(호칭)으로 분류한다.(표 2 참조)
표 2. 대상 토질 및 지하수 종류에 따른 약액의 적용 Type
지하수상태 대상지층 겔타임(초) TYPE 비고
종 류 유 속 구분 호칭(호)
담수 느림 실트층 45~120 완결 GIM-1
보통 모래층 20~30 급결 GIM-2
빠름 자갈층 5~15 초급결 GIM-3
해수 느림 실트층 45~120 완결 GIM-4
보통 모래층 20~30 급결 GIM-5
빠름 자갈층 5~10 초급결 GIM-6
급결제와 혼합되어 분사되는 시멘트계 경화제는 표 3에서 보는 바와 같이 시멘트 몰탈에 맞는 배합비로 혼합된다.
표 3. 몰탈분사 표준배합비(m3당)
호칭 A액 B액
급결제 OPC 물 풍화토 조정제 물
표준배합비 30 300 300 0.5 50 50
고강도배합 30~50 330 270 0.55 65~100 65~100
단 위 kg : 시멘트(OPC, M-Cement) , 고화제(A제, B제) ℓ : 물 m3 : 풍화토 또는 모래
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치 및 그 공법은 몸체부의 양측에 수평분사노즐이 형성되고 천공부의 하측에 연직분사노즐이 형성됨으로써, 설계된 구근의 직경이 확보되면서 구근 선단부와 기반암과의 접촉부가 밀실하게 보강될 수 있다.
수평분사노즐과 연직분사노즐은 내측의 급결제노즐과 외측의 조정제노즐의 2중 구조의 분사노즐로 이루어짐으로써 분사과정에서 시멘트계 경화제 및 고결제와, 물 및 조정제가 1차적으로 혼합되고 몸체부의 회전에 의해 2차적으로 혼합되어 별도의 혼합수단이 필요없이 급속적으로 구근을 형성할 수 있다.
시멘트계 경화제는 몰탈 또는 페이스트의 2상 분사체계로 이루어짐으로써, 대상 지층의 수리지질 현황에 따라 몰탈과 페이스트 중 취사선택하여 분사할 수 있고, 상황에 따라 2상을 번갈아 사용하여 지반 내의 보강효율을 증대할 수 있다.
시멘트계 경화제 중 시멘트 페이스트에 자연산 풍화잔류토를 포함하여 분사함으로써, 고강도 구근을 형성하고 계획된 구근의 직경을 확보하며 경화 전 구근의 Squeeze out 현상을 방지하면서 재료비를 절감할 수 있다.
시멘트계 경화제의 분사 중에 무기질계 급결제를 혼합함으로써, 경화제의 급속 고결로 지하수에 의한 희석 및 재료의 유실을 방지하고, 경화기간의 단축으로 후속 공정을 연속적으로 진행하며, 용탈현상이 없는 재료로써 항구적인 구근의 형상을 유지할 수 있다.

Claims (11)

  1. 지반을 천공한 후 약액을 주입하여 말뚝을 설치하는 말뚝 설치장치에 있어서,
    다수의 관(11~14)이 겹쳐서 형성되어 각각의 관(11,12,13,14)을 통해 공기, 절삭수 및 약액을 압송시키고 연결커플링이 단부에 형성되는 몸체부(10);
    상기 다수의 관이 몸체부(10)의 측부로 연결되어 공기, 절삭수 및 약액을 분사시키는 절삭분사부(20); 및
    상기 몸체부(10)의 하단부에 형성되어 지반을 천공하고 약액을 분사시키는 천공부(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 몸체부(10)는 단면상 다수의 관이 겹쳐 형성되고, 다수의 관은 압축공기를 압송하는 공기압송관(14), 절삭수를 압송하는 절삭수압송관(13) 및 약액을 압송하는 제1,2약액압송관(11,12)이 지름을 달리하여 겹쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 절삭분사부(20)는 다수의 관이 몸체부(10)의 측부로 연결되어 몸체부(10)의 외측에 지반을 절삭하는 절삭노즐(21), 압축공기를 분사하는 공기분사노즐(22) 및 약액을 분사하는 수평분사노즐(23)이 형성되는 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 천공부(30)는 하단부에 다수의 팁(30)이 형성되어 지반을 천공하고, 천공부(30)의 하측에 약액을 분사하는 연직분사노즐(32)이 형성되는 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 절삭노즐(21)은 공기압송관(14) 및 절삭수압송관(13)과 연결되고 2중으로 겹쳐 형성되어 압축공기와 절삭수를 분사하는 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 공기분사노즐(22)은 공기압송관(14)과 연결되고 일정한 각도만큼 상측을 향해 형성되는 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치.
  7. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 수평분사노즐(23)과 연직분사노즐(32)은 제1,2약액압송관과 연결되고 서로 다른 약액을 분사하도록 2중으로 겹쳐 형성되며, 수평분사노즐(23)은 몸체부(10)의 양측에 형성되고, 연직분사노즐(32)은 천공부(30)의 하단에 형성되는 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치장치.
  8. 지반을 천공한 후 약액을 주입하여 말뚝을 설치하는 말뚝 설치공법에 있어서,
    몸체부(10)를 회전하여 천공부(30)에 의해 지반을 천공하는 천공단계;
    절삭노즐(21)에 의해 절삭수를 분사하여 천공된 지반의 내측부를 절삭하는 절삭단계; 및
    몸체부(10)가 회전하는 동시에 몸체부(10) 양측의 수평분사노즐(23)과 천공부(30) 하측의 연직분사노즐(32)을 통해 시멘트계 경화제 및 무기질계 고화제와, 물 및 무기질계 고화제를 지반 내에 별도로 분사하는 말뚝형성단계를 포함하여 이 루어지는 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치공법.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 시멘트계 경화제는 몰탈과 시멘트 페이스트 중 어느 하나로써, 제1약액압송관(11)으로 압송되었다가 급결제노즐을 통해 분사되는 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치공법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 시멘트 몰탈은 풍화잔류토를 포함하며, 풍화잔류토는 균등계수 10 - 20, 비중 2.50 - 2.70, 50% 입경(mm) 0.4 - 1.0, 통일분류상 SM (실트-모래 혼합토)인 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치공법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 무기질계 고화제 중 급결제는 시멘트계의 경화제와 혼합되어 지반 내에 분사된 후 분사된 조정제와 혼합되면서 벅실러스 수화물를 생성하여 급결시키는 것을 특징으로 하는 풍화잔류토를 이용한 고강도 고압분사 말뚝 설치공법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100834923B1 (ko) * 2007-02-01 2008-06-03 (주)만선지오쓰 연약지반 개량장치 및 이를 이용한 연약지반 개량방법
KR101112149B1 (ko) * 2007-09-13 2012-02-22 중앙지하개발(주) 마이크로 파일 공법
CN106988306A (zh) * 2017-03-09 2017-07-28 山东省建筑科学研究院 一种搅拌旋喷用钻具
KR20180062669A (ko) * 2016-12-01 2018-06-11 김대현 내진 및 지반강화용 마이크로파일 성형방법 및 상기 방법에 의하여 시공된 내진 및 지반강화용 마이크로파일

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100975409B1 (ko) * 2007-09-13 2010-08-11 중앙지하개발(주) 이중 굴착시스템

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR940002456B1 (ko) * 1992-01-14 1994-03-24 주식회사 표준개발 지반개량공법 및 장치
JP2534970B2 (ja) * 1993-12-03 1996-09-18 日産建設株式会社 高圧噴射撹拌による地盤改良工法
JP3547096B2 (ja) * 1994-08-22 2004-07-28 日本基礎技術株式会社 フォアパイルの造成工法とこれに用いる削孔装置
KR200240006Y1 (ko) 2001-04-19 2001-10-11 김용현 지반개량 장치
KR200261599Y1 (ko) 2001-10-24 2002-01-23 김정윤 지반 개량 강화장치
KR100469525B1 (ko) 2003-12-23 2005-02-02 주식회사 우지스 모르타르 고압분사를 통한 치환식 주상형 고결체 형성장치및 형성방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100834923B1 (ko) * 2007-02-01 2008-06-03 (주)만선지오쓰 연약지반 개량장치 및 이를 이용한 연약지반 개량방법
KR101112149B1 (ko) * 2007-09-13 2012-02-22 중앙지하개발(주) 마이크로 파일 공법
KR20180062669A (ko) * 2016-12-01 2018-06-11 김대현 내진 및 지반강화용 마이크로파일 성형방법 및 상기 방법에 의하여 시공된 내진 및 지반강화용 마이크로파일
CN106988306A (zh) * 2017-03-09 2017-07-28 山东省建筑科学研究院 一种搅拌旋喷用钻具
CN106988306B (zh) * 2017-03-09 2021-06-01 山东省建筑科学研究院 一种搅拌旋喷用钻具

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