KR20150132945A - 샌드위치형 보강 성토재료 적층과 지지말뚝을 이용한 연약지반 보강 성토 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연약지반 위에 성토가 이루어질 때, 성토하중을 지지할 수 있는 지지력을 발휘하게 만드는 성토지지말뚝을 연약지반에 매립 설치함과 동시에 성토지지말뚝의 상부에는 토목섬유 및 성토용 토사보다 강성이 큰 보강재료를 교번하여 적층 설치한 형태로 성토부를 형성함으로써, 상재 하중으로 인한 연약지반의 파괴 내지 침하를 최소화시킬 수 있도록 구성한 "샌드위치형 보강 성토재료 적층과 지지말뚝을 이용한 연약지반 보강 성토 시공방법"에 관한 것이다.
본 발명에서는 말뚝 본체(10)와 말뚝캡(11)으로 이루어진 복수개의 지지말뚝(1)을 연약지반층(100)에 연직하게 매립 설치하는 단계; 및 토목섬유(202)와 강성보강재료층(201)이 교번하여 복수개의 층으로 적층되어 있는 구성의 성토부(200)를 지지말뚝(1)의 상부와 연약지반층(100)의 상면에 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연약지반 보강 성토 시공방법이 제공된다.

Description

샌드위치형 보강 성토재료 적층과 지지말뚝을 이용한 연약지반 보강 성토 시공방법{Constructing Method of Fill-up Groung}

본 발명은 연약지반 위에 성토가 이루어질 때, 성토하중을 지지할 수 있는 지지력을 발휘하게 만드는 성토지지말뚝을 연약지반에 매립 설치함과 동시에 성토지지말뚝의 상부에는 토목섬유 및 성토용 토사보다 강성이 큰 보강재료를 교번하여 적층 설치한 형태로 성토부를 형성함으로써, 상재 하중으로 인한 연약지반의 파괴 내지 침하를 최소화시킬 수 있도록 구성한 "샌드위치형 보강 성토재료 적층과 지지말뚝을 이용한 연약지반 보강 성토 시공방법"에 관한 것이다.

연약지반 위에 도로를 구축하거나 기타 구조물을 설치하기 위해서는, 연약지반의 상부로 자갈이나 흙 등의 성토용 토사를 소정 두께로 성토함으로써 성토부를 형성하게 된다. 성토부 및 그 위에 작용하는 상재 하중을 연약지반이 충분히 견딜 수 있도록 하기 위하여 연약지반의 지지력을 강화하는 방법으로서, 말뚝을 설치하는 기술이 제안되어 있다. 대한민국 등록특허공보 제10-0205794호에는, "교대뒷채움부 성토지지말뚝의 설치구조"라는 발명의 명칭으로 성토부의 지지를 위한 말뚝을 연약지반 내에 설치하는 종래 기술이 개시되어 있다.

도 1에는 상기한 종래 기술에 따라 성토지지말뚝을 연약지반에 설치하고 그 상부에 성토를 한 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 것처럼, 종래에는 복수개의 말뚝(10)이 연약지반층(100)을 관통하여 하단이 하부지지층(300)에 지지되도록 설치하고, 말뚝(10)의 위쪽으로 자갈이나 일반 토사로 이루어진 성토용 토사를 소정 높이로 성토하여 성토부(200)를 형성하게 된다.

이러한 종래 기술에서는 성토부(200) 자체는 강성이 매우 작으므로, 단지 연약지반층(100)에 대해 하중으로만 작용하게 되고, 따라서 연약지반층(100)에는 성토부(200)의 상면을 통해서 작용하는 차량 하중 등의 상재 하중 뿐만 아니라 성토부(200) 자체의 자중까지도 작용하게 되며, 연약지반층(100)의 지지력이 충분하지 않을 경우에는 연약지반층(100)에 상당한 침하 현상이 발생하게 되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0205794호(1999. 07. 01. 공고) 참조.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 연약지반층의 상부에 형성되는 성토부에 대해서도 자체적으로 큰 강성을 가지도록 함으로써, 성토부가 단순히 자중을 가하는 하중으로 전락하지 않고, 상재하중에 대해서 지지력을 발휘하도록 함으로써, 연약지반층에 작용하는 하중을 경감하여 연약지반층의 침하 등을 효율적으로 방지하거나 저감할 수 있도록 하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 말뚝 본체와 말뚝캡으로 이루어진 복수개의 지지말뚝을 연약지반층에 연직하게 매립 설치하는 단계; 및 토목섬유와 강성보강재료층이 교번하여 복수개의 층으로 적층되어 있는 구성의 성토부를 지지말뚝의 상부와 연약지반층의 상면에 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연약지반 보강 성토 시공방법이 제공된다.

본 발명의 시공방법에 있어서, 성토부를 설치하는 단계에서는, 지지말뚝의 상부와 연약지반층의 상면에 토목섬유를 포설한 후, 강성보강재료층을 상기 토목섬유 위에 형성하고, 강성보강재료층 위에 토목섬유를 포설하는 과정을 반복할 수도 있고, 이와 달리 지지말뚝의 상부와 연약지반층의 상면에 강성보강재료층을 형성한 후, 강성보강재료층 위에 토목섬유를 포설하고, 상기 토목섬유 위로 다시 강성보강재료층을 형성하는 과정을 반복할 수도 있다.

본 발명에서는 연약지반층 위에 구축된 성토부가 그 자체로서 큰 하중 지지력을 발휘하게 되므로, 성토부는 종래 기술처럼 연약지반층(100)에 자중을 더 가하는 하중 증가요인에 그치는 것이 아니라, 자체적인 강성을 가지고 상재 하중을 지지하는 지지력 발휘요소로서 기능하게 되며, 따라서 본 발명에 의해 시공된 연약지반층은 침하가 최소화되는 효과가 발휘된다.

도 1은 종래 기술에 따라 성토지지말뚝을 연약지반에 설치하고 그 상부에 성토를 한 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 2는 샌드위치형 보강 성토재료 적층과 성토지지말뚝을 이용한 본 발명의 연약지반 보강 성토 시공방법에 의해 연약지반층에 성토지지말뚝이 설치되고, 그 상부에 샌드위치형 보강 성토부가 형성된 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명에서 토목섬유와 강성보강재료층의 적층 순서를 도 2의 경우와 달리하여 성토부를 형성한 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 2에는 샌드위치형 보강 성토재료 적층과 성토지지말뚝을 이용한 본 발명의 연약지반 보강 성토 시공방법에 의해 연약지반층에 성토지지말뚝이 설치되고, 그 상부에 샌드위치형 보강 성토부가 형성된 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 시공방법에서는, 복수개의 지지말뚝(1)이 간격을 가지고 연약지반층(100)에 연직하게 매립 설치된다.

본 발명에서 지지말뚝(1)은, 연약지반층(100)에 연직하게 매립 설치되는 말뚝 본체(10)와, 상기 말뚝 본체(10)의 단면적보다 더 넓은 단면적을 가지는 소정 두께의 판형태 또는 블록 형태로 이루어져서 상기 말뚝 본체(10)의 상단에 일체로 구비되는 말뚝캡(11)을 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명에서 말뚝 본체(10)는 PHC 말뚝처럼 프리캐스트 콘크리트 부재로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고 현장 타설 콘크리트 부재 또는 강관의 형태로 말뚝 본체(10)가 제작될 수도 있으며, 기타 다른 재질로 이루어질 수도 있다. 말뚝 본체(10)가 연약지반층(100)에 설치됨에 있어서, 말뚝 본체(10)의 하단은 하부지지층(300)에 박혀서 고정될 수도 있다.

이와 같이 연약지반층(100)에 복수개의 지지말뚝(1)이 연직하게 관입 설치된 후, 연약지반층(100)과 지지말뚝(1)의 위쪽으로는 성토부(200)를 시공하게 되는데, 본 발명에서 성토부(200)는 강성보강재료층(201)과 토목섬유(202)가 교번하여 적층되어 있는 단면 구조를 가진다.

구체적으로 본 발명에서는 토목섬유(202)를 수평하게 포설하고, 토목섬유(202)의 상면에는 일반 성토용 토사보다 더 큰 강성을 가지도록 강성보강된 재료 즉, 강성보강재료를 이용하여 소정 두께의 강성보강재료층(201)을 형성하고, 그 위에 토목섬유(202) 및 강성보강재료층(201)을 반복하는 작업을 수행함으로써, 강성보강재료층(201)과 토목섬유(202)가 교번하여 적층되어 있는 단면 구조의 성토부(200)를 연약지반층(100)의 위쪽에 구축하게 되는 것이다.

토목섬유(202)로는 지오그리드와 같은 통상의 보강용 토목섬유를 이용할 수 있다. 강성보강재료로는 일반적인 성토용 토사보다는 큰 강성을 가지도록 화학적인 처리 내지 물리적인 처리가 이루어진 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 토사에 시멘트와 같은 결합재를 혼합하여 강성을 증가시킨 시멘트 처리 토양(cement treated soil)이나, 토사에 자갈과 결합재(시멘트 등)를 혼합시켜 강성을 증가시킨 것 등이 강성보강재료층을 이루는 재료로 이용될 수 있다. 이 때, 강성보강재료층을 이루는 재료는 압축강도가 약 5MPa 정도인 것이 바람직하다.

도 2와 관련된 위의 설명에서는 연약지반층(100)의 상면에 토목섬유(202)를 먼저 포설하고 그 위에 강성보강재료층(201)을 형성하는 순서로 성토부(200)가 적층구조를 가지고 있지만, 연약지반층(100)의 상면에 강성보강재료층(201)을 형성한 후, 그 위에 토목섬유(202)를 포설하는 순서가 될 수도 있다. 도 3에는 이와 같이, 강성보강재료층(201)과 토목섬유(202)의 적층 순서를 뒤바꾼 형태를 보여주는 도 2에 대응되는 개략적인 단면도가 도시되어 있다.

위에서 살펴본 것처럼, 본 발명에 따른 시공방법에서는, 연약지반층(100)에 복수개의 지지말뚝(1)을 연직 관입하여 연약지반층(100)의 위쪽에서부터 가해지는 하중을 지지말뚝(1)이 지지하도록 함과 동시에, 연약지반층(100)의 위에, 강성보강재료층(201)과 토목섬유(202)가 교번하여 복수개의 층으로 적층되어 있는 단면을 가지는 성토부(200)를 형성하게 된다. 성토부(200)를 이루는 강성보강재료층(201)은 일반 성토용 토사보다 큰 강성을 가지고 있고, 이러한 강성보강재료층(201)의 상,하면이 토목섬유(202)가 포설되어 됨으로써 토목섬유(202) 사이에 강성보강재료층(201)이 샌드위치처럼 끼어져 있는 구조를 가지고 있으므로, 성토부(200)는 그 자체로서 큰 하중 지지력을 발휘하게 된다.

그러므로 본 발명에서 성토부(200)는 종래 기술처럼 연약지반층(100)에 자중을 더 가하는 하중 증가요인에 그치는 것이 아니라, 자체적인 강성을 가지고 상재 하중을 지지하는 지지력 발휘요소로서 기능하게 되며, 따라서 본 발명에 의해 시공된 연약지반층의 침하가 최소화되는 효과가 발휘된다.

1: 지지말뚝
10: 말뚝 본체
11: 말뚝캡
201: 강성보강재료층
202: 토목섬유

Claims (3)

1. 말뚝 본체(10)와 말뚝캡(11)으로 이루어진 복수개의 지지말뚝(1)을 연약지반층(100)에 연직하게 매립 설치하는 단계; 및
   토목섬유(202)와 강성보강재료층(201)이 교번하여 복수개의 층으로 적층되어 있는 구성의 성토부(200)를 지지말뚝(1)의 상부와 연약지반층(100)의 상면에 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연약지반 보강 성토 시공방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   성토부(200)를 설치하는 단계에서는, 지지말뚝(1)의 상부와 연약지반층(100)의 상면에 토목섬유(202)를 포설한 후, 강성보강재료층(201)을 상기 토목섬유(202) 위에 형성하고, 강성보강재료층(201) 위에 토목섬유(202)를 포설하는 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는 연약지반 보강 성토 시공방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   성토부(200)를 설치하는 단계에서는, 지지말뚝(1)의 상부와 연약지반층(100)의 상면에 강성보강재료층(201)을 형성한 후, 강성보강재료층(201) 위에 토목섬유(202)를 포설하고, 상기 토목섬유(202) 위로 다시 강성보강재료층(201)을 형성하는 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는 연약지반 보강 성토 시공방법.

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