KR20180034584A - Open floor expandable shells and related methods for supporting pier construction - Google Patents
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Abstract
지지 교각을 건설하기 위한 확장형 쉘들 및 관련된 방법들이 개시된다. 확장형 쉘은 입자상 건설 재료를 유지하기 위한 내부를 규정하고, 입자상 건설 재료를 내부에 수용하기 위해 제1 단부에 제1 개구 및 제2 단부에 제2 개구를 규정할 수 있다. 확장형 쉘은, 쉘의 내부에서 입자상 건설 재료가 압밀될 때 쉘이 팽창하도록 가요적일 수 있다. 방법은, 지반에 확장형 쉘을 위치결정하는 단계 및 입자상 건설 재료로 쉘의 내부의 적어도 일부를 채우는 단계를 포함할 수 있다. 입자상 건설 재료는 지지 교각을 형성하기 위해 확장형 쉘의 내부에서 압밀될 수 있다.Expandable shells and associated methods for constructing support piers are disclosed. The expandable shell defines an interior for retaining the particulate construction material and may define a first opening at the first end and a second opening at the second end for receiving the particulate construction material therein. The expandable shell may be flexible such that the shell expands when the particulate construction material is consolidated within the shell. The method can include locating the expandable shell on the ground and filling at least a portion of the interior of the shell with the particulate construction material. The particulate construction material may be consolidated within the expandable shell to form a support pier.
Description
[0001] 본 출원은 2015 년 7 월 27 일자로 출원된 미국 특허 출원 일련번호 제14/809,579 호를 우선권 주장하는 국제 특허 출원이며, 그 개시내용은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.[0001] This application is an international patent application filed on July 27, 2015, which claims priority to U.S. Serial No. 14 / 809,579, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.
[0002] 본 발명은 지반(ground) 또는 토양(soil) 개량 장치들 및 방법들에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 개방-단부 확장형 쉘들(open-end extensible shells) 및 지지 교각(support pier)을 건설하기 위해 관련된 방법들에 관한 것이다.[0002] The present invention relates to ground or soil improvement devices and methods. More particularly, the present invention relates to open-end extensible shells and associated methods for constructing a support pier.
[0003] 건물들, 벽들, 산업 시설들 및 운송-관련 구조물들은 전형적으로, 스프레드 푸팅들(spread footings)과 같은 얕은 기초들(shallow foundations) 또는 피동식 파일링들(driven piling) 또는 드릴식 샤프트들(drilled shafts)과 같은 깊은 기초들(deep foundations)로 구성된다. 얕은 기초들은 깊은 기초들보다 건설하는 데 비용이 훨씬 저렴하다. 이에따라, 깊은 기초들은, 일반적으로, 얕은 기초들이 침하들(settlements)을 견디면서 건물 중량을 지지하는데 충분한 지지력(bearing capacity)을 제공할 수 없는 경우에만, 사용된다.[0003] Buildings, walls, industrial facilities and transport-related structures typically include shallow foundations such as spread footings or driven piles or drilled shafts And deep foundations such as. Shallow foundations are much cheaper to build than deep foundations. Thus, deep foundations are generally used only if the shallow foundations can not provide enough bearing capacity to withstand the settlement and support the building weight.
[0004] 최근에는, 제트 그라우팅(jet grouting), 토양 혼합(soil mixing), 석재 기둥들(stone columns) 및 골재 기둥들(aggregate columns)과 같은 지반 개량 기술들이 얕은 기초들의 사용을 허용하도록 토양을 충분히 개선하는데 사용되고 있다. 그라우팅 또는 혼합 방법들과 같은 시멘트-기반 시스템들은 과하중들(heavy loads)을 지탱할 수 있지만 상대적으로 비용이 많이 든다. 석재 기둥들 및 골재 기둥들은 일반적으로, 비용면에서는 더 효과적이지만, 연약 식토(soft clay soil)에서 기둥들의 내하력(load bearing capacity)에 의해 제한될 수 있다.[0004] Recently, ground improvement techniques such as jet grouting, soil mixing, stone columns and aggregate columns have been used to improve the soil sufficiently to allow the use of shallow foundations . Cement-based systems such as grouting or mixing methods can sustain heavy loads, but are relatively costly. Stone pillars and aggregate pillars are generally more cost effective but may be limited by the load bearing capacity of the pillars in soft clay soils.
[0005] 게다가, 콘크리트 파일들(concrete piles)을 박는 것(driving) 및 이의 형성(forming)을 위해 금속 쉘들을 사용하는 것이 당업계에 공지되어 있다. 한 세트의 예들은 Gibbons에게 허여된 미국 특허 제 3,316,722 호 및 제 3,327,483 호를 포함하며, 이는 파일을 형성하기 위해서, 지반에 테이퍼진 관형 금속 쉘을 박는 것 그리고 후속하여 쉘을 콘크리트로 채우는 것을 개시한다. 또 다른 예는 Smith에게 허여된 미국 특허 제 3,027,724 호이며, 이는 콘크리트 파일을 형성하는 콘크리트로의 후속 채움을 위해 땅에 쉘들을 설치하는 것을 개시한다. 이러한 종래 기술의 쉘들의 단점은, 이러한 쉘들의 유일한 목적이 구조 하중 지지(structural load support)용의 경화된 파일을 형성하기 위해서 시멘트질 재료의 삽입을 위한 임시 형태(temporary form)를 제공한다는 것이다. 종래 기술의 쉘들은 확장형이 아니며, 이에 따라, 측방향 변형들을 통해 주변 토양에 이 쉘들이 결합하는 것을 허용하는 특성들을 나타내지 못한다. 더욱이, 쉘들은 부식될 수 있는 철계(ferrous) 재료들의 사용과 관련되기 때문에, 쉘들의 기능은 콘크리트 충전재(infill)가 경화되면 완료된다. 이에 따라, 종래 기술의 쉘들은, 종래 기술의 쉘들이 교각의 수명동안 삽입된 재료들을 측방으로 포함할 수 없기 때문에, 모래 또는 골재와 같은 값비싼 입자상 충전재 재료들을 덜 포함하는데 적합하지 않다. 종래 기술의 쉘들은 또한 투과성(permeable)이 없으며, 이에따라, 점성토들을 배수하는데 적합하지 않다.[0005] In addition, it is known in the art to use metal shells for driving and forming concrete piles. One set of examples includes U.S. Patent Nos. 3,316,722 and 3,327,483 to Gibbons, which discloses putting a tubular metal shell tapered to the ground to form a pile and subsequently filling the shell with concrete . Another example is U.S. Patent No. 3,027,724 to Smith, which discloses installing shells on the ground for subsequent filling into concrete to form concrete piles. A disadvantage of these prior art shells is that the sole purpose of these shells is to provide a temporary form for insertion of the cementitious material to form a cured pile for structural load support. The prior art shells are not extensional and thus do not exhibit properties that allow them to bond to surrounding soil through lateral deformations. Moreover, since the shells are associated with the use of ferrous materials that can be corroded, the function of the shells is completed when the concrete infill is cured. Thus, the prior art shells are not suitable for containing less expensive particulate filler materials, such as sand or aggregate, because prior art shells can not contain embedded materials laterally during the life of the pier. Prior art shells are also not permeable and thus are not suitable for draining clays.
[0006] 따라서, 내부에서 압밀된 골재의 가둠(containment)을 위해서 실질적으로 비-부식성(non-corrosive) 또는 비-분해성(non-degradable) 성질의 상대적으로 영구적인 재료로 형성되는 확장형 쉘들을 사용하여 토양 또는 지반에 얕은 지지 교각을 건설하기 위해 개량된 기술을 제공하는 것이 바람직하다.[0006] It is therefore an object of the present invention to provide an improved method of forming an aggregate of a soil or an aggregate by using expanded shells formed from relatively permanent materials of substantially non- It is desirable to provide improved technology for constructing shallow support piers on the ground.
[0007] 지반에 지지 교각을 건설하기 위한 확장형 쉘들 및 관련된 방법들이 개시된다. 확장형 쉘은 입자상 건설 재료를 유지하기 위한 내부를 규정할 수 있고, 그리고 입자상 건설 재료를 내부에 수용하기 위한 개구를 규정할 수 있다. 쉘은, 쉘의 내부에서 입자상 건설 재료가 압밀될 때 쉘이 측방향으로 외측으로 팽창하도록 가요적일 수 있다.[0007] Expandable shells and related methods for constructing support piers on the ground are disclosed. The expandable shell may define an interior for retaining particulate construction material and may define an opening for receiving particulate construction material therein. The shell may be flexible such that the shell expands laterally outward when the particulate construction material is consolidated within the shell.
[0008] 일 양태에 따르면, 쉘은 개구를 한정하는 제1 단부를 포함할 수 있다. 쉘은, 쉘의 제1 단부로부터 대향하는 제2 단부로 하방으로 테이퍼지도록 형상이 정해질 수 있다.[0008] According to one aspect, the shell may include a first end defining an opening. The shell may be shaped to taper downwardly from the first end of the shell to the opposite second end.
[0009] 다른 양태에 따르면, 쉘의 제2 단부는 실질적으로 평탄한 뭉툭한 표면을 규정할 수 있다.[0009] According to another aspect, the second end of the shell may define a substantially flat blunt surface.
[0010] 또 다른 양태에 따르면, 쉘의 횡단면은 제1 및 제2 단부들 사이를 연장하는 쉘의 길이를 따라 실질적으로 6각형 형상 및 실질적으로 8각형 형상 중 하나를 형성할 수 있다.[0010] According to another aspect, the cross-sectional surface of the shell may form one of a substantially hexagonal shape and a substantially octagonal shape along the length of the shell extending between the first and second ends.
[0011] 추가의 양태에 따르면, 쉘의 제1 단부의 횡단면은 제2 단부의 횡단면보다 더 크게 크기가 정해진다.[0011] According to a further aspect, the cross-section of the first end of the shell is larger than the cross-section of the second end.
[0012] 또 다른 추가의 양태에 따르면, 쉘은 플라스틱으로 구성된다.[0012] According to yet another further aspect, the shell is comprised of plastic.
[0013] 다른 양태에 따르면, 쉘은 쉘의 내부와 쉘의 외부 사이를 연장하는 복수의 애퍼처들을 규정할 수 있다.[0013] According to another aspect, the shell may define a plurality of apertures extending between the interior of the shell and the exterior of the shell.
[0014] 또 다른 양태에 따르면, 쉘은 실질적으로 원통형 형상이거나 실질적으로 원뿔형 형상일 수 있다.[0014] According to another aspect, the shell may be substantially cylindrical in shape or substantially conical in shape.
[0015] 추가적인 양태에 따르면, 방법은 지반에 쉘을 위치결정하는 단계 및 입자상 건설 재료로 쉘의 내부의 적어도 일부를 채우는 단계를 포함할 수 있다. 입자상 건설 재료는 교각을 형성하기 위해 쉘의 내부에서 압밀될 수 있다.[0015] According to a further aspect, the method can include positioning the shell on the ground and filling at least a portion of the interior of the shell with the particulate construction material. The particulate construction material can be consolidated in the interior of the shell to form the pier.
[0016] 다른 양태에 따르면, 방법은 지반에 공동을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 공동은 골재 건설 재료로 부분적으로 다시메워질(backfilled) 수 있다. 다음으로, 쉘은 공동 및 입자상 건설 재료가 채워진 쉘의 내부의 적어도 일부와 함께 위치결정될 수 있다. 그 다음, 입자상 건설 재료는 교각을 형성하기 위해 쉘의 내부에서 압밀될 수 있다. 압밀은 주 맨드릴로 수행될 수 있다. 추가 압밀이 주 맨드릴보다 더 큰 횡단면 영역을 갖는 제2 맨드릴로 수행될 수 있다을 사용하여 수행될 수 있다.[0016] According to another aspect, the method may comprise forming a cavity in the ground. The cavity may be partially backfilled with the aggregate construction material. Next, the shell may be positioned with at least a portion of the interior of the shell filled with the cavity and particulate construction material. The particulate construction material can then be consolidated in the interior of the shell to form the pier. Consolidation can be performed on the primary mandrel. And additional consolidation may be performed with a second mandrel having a larger cross-sectional area than the main mandrel.
[0017] 추가의 양태에 따르면, 확장형 쉘은 쉘의 내부와 쉘의 외부 사이를 연장하는 복수 개의 슬롯들을 포함할 수 있고, 슬롯들은 일반적으로 쉘의 길이를 따라 중심선에 대해 횡단한다. 슬롯들은 쉘의 원주 둘레에서 불연속적이며, 이에 의해 쉘의 길이를 따라 연속적인 재료 부분들의 연속성을 유지할 수 있다. 슬롯들은 1/4 인치(6.35 mm) 내지 3/8 인치(9.53 mm) 범위의 폭을 가질 수 있고, 서로 6 인치(152 mm)의 간격으로 이격될 수 있다.[0017] According to a further aspect, the expandable shell may comprise a plurality of slots extending between the interior of the shell and the exterior of the shell, the slots generally transverse to the centerline along the length of the shell. The slots are discontinuous about the circumference of the shell, thereby maintaining continuity of continuous material portions along the length of the shell. The slots may have a width in the range of 1/4 inch (6.35 mm) to 3/8 inch (9.53 mm), and may be spaced 6 inches (152 mm) apart from each other.
[0018] 또 다른 추가 양태에 따르면, 본 개시내용은, 지반(ground)에 지지 교각(support pier)을 건설하기 위한 확장형 쉘(extensible shell)에 관한 것이며, 확장형 쉘은 입자상(granular) 건설 재료를 유지하기 위한 내부를 규정하고, 상기 확장형 쉘은 입자상 건설 재료를 내부에 수용하기 위한 제1 개구를 갖는 제1 단부 및 제2 개구를 갖는 제2 단부를 규정하며, 여기서, 쉘은, 쉘의 내부에서 입자상 건설 재료가 압밀될 때 쉘이 측방향으로 외측으로 팽창하도록, 가요적이다.[0018] According to yet a further aspect, the present disclosure is directed to an extensible shell for constructing a support pier on the ground, wherein the expandable shell is configured to hold a granular construction material Wherein the expandable shell defines a first end having a first opening for receiving particulate construction material therein and a second end having a second opening, wherein the shell defines a particulate construction So that the shell expands laterally outwardly when the material is compacted.
[0019] 다른 양태에서, 제1 단부는 쉘이 제1 단부로부터 쉘의 대향하는 제2 단부로 테이퍼지도록 형상이 정해지고 제2 단부가 제2 개구를 포함하는 상태에서 제1 개구를 규정한다.[0019] In another aspect, the first end defines a first opening in a condition that the shell is shaped to taper from the first end to the opposite second end of the shell and the second end comprises the second opening.
[0020] 또 다른 양태에서, 지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법이 개시되며, 이 방법은, 확장형 쉘을 지반에 위치결정하는 단계 ― 상기 쉘은 입자상 건설 재료를 유지하기 위한 내부를 규정하고, 입자상 건설 재료를 내부에 수용하기 위해 제1 단부에 제1 개구를 규정하고 그리고 제2 단부에 제2 개구를 규정하며, 쉘은, 쉘의 내부에서 입자상 건설 재료가 압밀될 때 쉘이 측방향으로 외측으로 팽창하도록 가요적임―; 쉘의 내부의 적어도 일부를 입자상 건설 재료로 채우는 단계; 및 지지 교각을 형성하기 위해 쉘의 내부에서 입자상 건설 재료를 압밀하는 단계를 포함한다.[0020] In another aspect, a method is disclosed for constructing a support bridge in a ground, the method comprising the steps of positioning an expandable shell on a ground, the shell defining an interior for retaining particulate construction material, Defining a first opening at a first end and a second opening at a second end for receiving the interior of the shell, the shell being configured to allow the shell to expand laterally outward when the particulate construction material is consolidated within the shell - Eligible to do; Filling at least a portion of the interior of the shell with particulate construction material; And consolidating the particulate construction material within the shell to form a support pier.
[0021] 추가의 양태에서, 본 개시내용은 지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법에 관한 것으로, 이 방법은, 지반에 공동을 형성하는 단계; 공동을 골재 건설 재료로 부분적으로 다시메우는(backfilling) 단계; 확장형 쉘을 공동에 위치결정하는 단계 - 쉘은 제1 개구를 갖는 제1 단부 및 제2 개구를 갖는 제2 단부를 가지며, 쉘은 입자상 건설 재료를 유지하기 위한 내부를 규정하고, 입자상 건설 재료를 내부에 수용하기 위한 개구를 규정하며, 여기서, 쉘은, 쉘의 내부에서 입자상 건설 재료가 압밀될 때 쉘이 팽창하도록 가요적임-; 쉘의 내부의 적어도 일부를 입자상 건설 재료로 채우는 단계; 및 지지 교각을 형성하기 위해 쉘의 내부에서 입자상 건설 재료를 압밀하는 단계를 포함한다. [0021] In a further aspect, the present disclosure is directed to a method for constructing a support pier in a ground, the method comprising: forming a cavity in the ground; Partially refilling the cavity with the aggregate construction material; Positioning the expandable shell in a cavity, the shell having a first end having a first opening and a second end having a second opening, the shell defining an interior for retaining the particulate construction material, Wherein the shell is flexible such that when the particulate construction material is consolidated within the shell, the shell expands; Filling at least a portion of the interior of the shell with particulate construction material; And consolidating the particulate construction material within the shell to form a support pier.
[0022] 이 간단한 설명은, 본 발명의 하기 상세한 설명에서 추가로 설명되는 단순화된 형태로의 개념들의 선택을 도입하기 위해서 제공된다. 본 발명의 이 간단한 설명은, 청구된 요지의 주요한 특징들 또는 본질적인 특징들을 식별하기 위해 의도되는 것도 아니며, 청구된 요지의 범위를 한정하는 것으로 사용되도록 의도되는 것도 아니다. 또한, 청구된 요지는 본 개시내용의 임의의 부분에서 언급된 임의의 또는 모든 문제점들을 해결하는 구현들로 제한되지 않는다.[0022] This brief description is provided to introduce a selection of concepts in a simplified form that are further described below in the Detailed Description of the Invention. This brief description of the invention is not intended to identify key or essential features of the claimed subject matter nor is it intended to be used as a limitation on the scope of the claimed subject matter. Further, the claimed subject matter is not limited to implementations that solve any or all problems mentioned in any part of this disclosure.
[0023]
도 1a, 도 1b, 도 1c, 도 1d, 및 도 1e는 본 발명의 실시예에 따른 확장형 쉘의 상이한 도면들을 예시한다.
[0024]
도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 확장형 쉘을 사용하여 지반에서 교각을 건설하는 예시적인 방법의 단계들을 예시한다.
[0025]
도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 본 발명의 실시예들에 따른 확장형 쉘을 사용하여 지반에서 지지 교각을 건설하는 다른 예시적인 방법의 단계들을 예시한다.
[0026]
도 4, 도 5, 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예들에 따라 확장형 쉘을 사용하여 건설된 지지 교각들의 하중 시험들의 결과들을 나타내는 그래프들이다.
[0027]
도 8은 슬롯식 쉘(slotted shell)에 관한 본 발명의 다른 실시예의 사시도를 예시한다.
[0028]
도 9는 도 8에 도시된 일 실시예를 사용하여 건설된 지지 교각의 하중 시험들의 결과들을 나타내는 그래프이다.
[0029]
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 실시예들에 따른 개방-단부 확장형 쉘의 일례의 사시도 및 횡단면도를 예시한다.
[0030]
도 11a, 도 11b 및 도 11c는 본 발명의 실시예들에 따른 개방-단부 확장형 쉘의 다른 예의 사시도들 및 횡단면도를 예시한다.
[0031]
도 12a 및 도 12b는 개방-단부 확장형 쉘을 지반에 설치하는 프로세스의 일 예를 도시한다.
[0032]
도 13은 개방-단부 확장형 쉘을 지반에 설치하는 다른 예를 도시한다.
[0033]
도 14는 지지 교각을 형성하기 위해서 개방-단부 확장형 쉘을 사용하는 방법의 일 예의 흐름 선도를 도시한다.
[0034]
도 15a 및 도 15b는 교각을 형성하기 위해서 개방-단부 확장형 쉘을 사용하는 소정의 프로세스 단계들을 도시한다.
[0035]
도 16은 도 10a, 도 10b 및/또는 도 11a, 도 11b, 도 11c에 도시된 실시예를 사용하여 건설된 지지 교각의 하중 시험들의 결과들을 나타내는 그래프이다. [0023] FIGS. 1A, 1B, 1C, 1D, and 1E illustrate different views of an expandable shell in accordance with an embodiment of the present invention.
[0024] Figures 2a, 2b, and 2c illustrate steps of an exemplary method of constructing a bridge in a ground using an expandable shell in accordance with an embodiment of the invention.
[0025] Figures 3a, 3b, 3c, and 3d illustrate steps of another exemplary method of constructing a support pier in a ground using an expandable shell in accordance with embodiments of the present invention.
[0026] Figures 4, 5, 6, and 7 are graphs showing the results of load tests of support piers constructed using an expandable shell in accordance with embodiments of the present invention.
[0027] FIG. 8 illustrates a perspective view of another embodiment of the present invention with respect to a slotted shell.
[0028] FIG. 9 is a graph illustrating the results of load tests of support piers constructed using the embodiment shown in FIG.
[0029] Figures 10a and 10b illustrate an example perspective view and a cross-sectional view of an open-ended expandable shell in accordance with embodiments of the present invention.
[0030] Figures 11a, 11b, and 11c illustrate perspective and cross-sectional views of another example of an open-ended expandable shell in accordance with embodiments of the present invention.
[0031] Figures 12a and 12b illustrate an example of a process for installing an open-ended expandable shell on the ground.
[0032] FIG. 13 shows another example of installing an open-end expanded shell on the ground.
[0033] Figure 14 shows a flow diagram of an example of a method of using an open-ended expandable shell to form a support pier.
[0034] Figures 15a and 15b illustrate certain process steps using an open-ended expandable shell to form a pier.
[0035] FIG. 16 is a graph illustrating the results of load tests of support piers constructed using the embodiment shown in FIGS. 10a, 10b, and / or 11a, 11b, and 11c.
[0036] 본 발명은 지반에 지지 "쉘 교각(shell pier)"을 건설하기 위한 확장형 쉘 및 관련된 방법들에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 확장형 쉘은 입자상 건설 재료가 장입되고 압밀될 수 있는 내부를 가질 수 있다. 쉘은 지반에 형성된 공동에 위치결정될 수 있다(이 공동은, 공동을 형성하기 위해 그레이드로부터 쉘을 박는 것을 포함하여, 하기에 보다 상세히 설명되는 바와 같이 다양한 방법들을 통해 형성됨). 지반에 위치결정한 후에, 입자상 건설 재료는 쉘의 개구를 통해 내부로 장입될 수 있다. 입자상 건설 재료는 후속하여 압밀될 수 있다. 쉘은, 쉘의 내부에서 입자상 건설 재료가 압밀될 때 쉘의 벽들이 팽창하도록 확장 가능할(또는 가요적일) 수 있다. 따라서, 쉘이 압밀된 입자상 건설 재료를 가두는 방식으로(contained manner) 유지하기 때문에(즉, 재료가 쉘 벽들을 넘어 현장발생토 내로 측방향으로 팽창할 수 없음), 쉘을 둘러싸고 있는 지반은 얕은 기초들 및 다른 구조물들을 지지하기 위해 보강되고 개량된다. 본 발명은, 예컨대, 장입하는 동안 입자상 건설 재료가 외측으로의 측방 부풀음(bulging)을 제한할 수 있는 능력으로 인해 훨씬 더 높은 내하력을 허용하기 때문에, 유리할 수 있다. 쉘은, 재료의 측방 부풀음이 교각의 수명 동안 제한되도록 전형적으로, 상대적으로 영구적이고, 실질적으로 비-부식성 및/또는 비-분해성 재료로 만들어진다. [0036] The present invention relates to an expandable shell and associated methods for constructing a support "shell pier" on the ground. In particular, the expandable shell according to embodiments of the present invention may have an interior that can be loaded and consolidated in particulate construction material. The shell may be positioned in a cavity formed in the ground (the cavity is formed through various methods, as described in more detail below, including plugging the shell from the grade to form the cavity). After positioning on the ground, the particulate construction material can be loaded internally through the opening in the shell. The particulate construction material can subsequently be consolidated. The shell may be expandable (or flexible) such that the walls of the shell expand when the particulate construction material is consolidated within the shell. Thus, because the shell keeps the consolidated particulate construction material in a contained manner (i.e., the material can not expand laterally into the field generated over the shell walls), the ground surrounding the shell is shallow Reinforced and improved to support bases and other structures. The present invention may be advantageous, for example, because the particulate construction material allows much higher load bearing capacity due to its ability to limit side bulging to the outside during charging. The shell is typically made of a relatively permanent, substantially non-corrosive and / or non-degradable material such that lateral inflation of the material is limited during the lifetime of the pier.
[0037]
도 1a 내지 도 1e는 본 발명의 실시예들에 따른 확장형 쉘(100)의 상이한 도면들을 예시한다. 도 1a는 봉입된 단부(enclosed end)(102)를 포함하는 확장형 쉘(100)의 사시도를 묘사한다. 봉입된 단부(102)의 표면은 6각형 형상일 수 있는 실질적으로 평탄하고, 뭉툭한(blunt) 바닥 표면(104)을 규정할 수 있다. 대안으로, 봉입된 단부(102)는 임의의 다른 적합한 형상 또는 크기를 가질 수 있다. 또한, 쉘의 바닥은, 개방될 수 있거나, 원통형 쉘의 경우와 같이 뭉툭할 수 있거나, 원뿔형 쉘(conical shell)의 바닥과 같이 뽀족해질(pointed) 수 있거나, 예컨대, 절두체(frustum), 또는 절두 원뿔대형(frustoconical) 구성과 같은 원뿔형 또는 연접식(articulated) 섹션의 바닥에서 뭉툭한 형상을 형성하도록 잘려질(truncated) 수 있다. 따라서, 본 개시내용의 목적들을 위해, 원뿔형이라는 용어는 원뿔대형 구성들을 포함하는 것으로 이해된다. 쉘의 길이는 약 0.5 m 내지 약 20 m 길이의 범위일 수 있고; 예컨대, 약 1 m 내지 약 10 m 길이의 범위일 수 있다. 쉘의 표면들(내부 및/또는 외부)은 매끄럽거나 주변 표면들과의 상호 작용을 위해 다양한 거칠기 정도(degree of roughness)를 포함할 수 있다.[0037]
1A-1E illustrate different views of an
[0038]
봉입된 단부(102)에 대향하는 것은, 쉘(100)에 의해 규정된 내부(도 1a에 도시되지 않음) 내로 입자상(granular) 건설 재료를 수용하기 위한 개구(108)를 규정하는, 다른 단부인 개방 단부(106)이다. 본원에서 하기에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 개방 단부(106)는 교각의 건설(construction) 중에 봉입된 단부(102)에 대해 실질적으로 수직으로 그리고 단부로부터 위에 위치결정된다.[0038]
Opposing the encapsulated
[0039]
도 1b, 도 1c, 도 1d 및 도 1e는, 각각, 확장형 쉘(100)의 평면도, 저면도, 측면도, 및 횡측단면도를 묘사한다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 확장형 쉘(100)은 (개구(108)를 갖는) 개방 단부(106)와 봉입된 단부(102) 사이를 연장하는 실질적으로 중공형(hollow) 내부(110)를 규정한다. [0039]
Figures 1B, 1C, 1D, and 1E depict a top view, a bottom view, a side view, and a cross-sectional side view, respectively, of the
[0040]
도 1c는 개방 단부(106)의 횡단면이 봉입된 단부(102)의 바닥 표면(104)보다 크게 형성될 수 있음을 도시한다. 도 1d는 도 1e에 묘사된 확장형 쉘(100)의 횡측단면도의 방향을 나타내는 단면선 A-A 화살표들을 도시한다.[0040]
1C shows that the cross-section of the
[0041]
쉘(100)의 외부의 형상은, 쉘의 상부 또는 바닥에서 볼 때 횡단면이 6각형 형상을 형성하는 복수 개의 패널들을 형성하도록 연접될(articulated) 수 있다. 대안으로, 이 형상은 8각형, 원통형, 원뿔형, 또는 임의의 다른 적합한 형상일 수 있다.[0041]
The external shape of the
[0042]
확장형 쉘(100)은 종종 개방 단부(106)로부터 봉입된 단부(102)로 하방으로 테이퍼지도록 형상이 정해진다. 일 실시예에서, 쉘(100)은 2도 각도로 테이퍼지지만, 쉘은 임의의 다른 적절한 각도로 테이퍼질 수 있다.[0042]
The
[0043]
확장형 쉘(100)은 플라스틱, 알루미늄, 또는 적절한 확장성(extensibility), 그리고 바람직하게는 실질적으로 비-부식성(non-corrosive) 및/또는 비-분해성(non-degradable) 재료의 임의의 금속성 또는 비-금속성 재료로 제조될 수 있다. 쉘(100)은 상대적으로 얇은 벽일 수 있다. 쉘(100)의 벽 두께는, 예컨대, 약 0.5 mm 내지 약 100 mm의 범위일 수 있다. 도 1b의 예시적인 쉘(100)은 약 0.25 인치(대략 6.35 mm)의 두께를 갖지만, 쉘은 임의의 다른 적절한 두께를 가질 수 있다. 이 두께 간격은 쉘의 내부(110)와 외부를 균일하게 분리시키는 간격이다. 쉘의 재료 및 그 두께는, 쉘이 그 내부(110)에서 건설 재료를 유지하고 건설 재료가 내부(110)에서 압밀될 때 적어도 약간의 간격으로 측방향으로 팽창하도록 적절한 무결성을 갖도록 구성될 수 있다.[0043]
The
[0044]
도 2a 내지 도 2c는, 본 발명의 일 실시예에 따른 확장형 쉘(100)을 사용하여 지반에서 교각을 건설하는 예시적인 일 방법의 단계들을 예시한다. 이 예에서, 부분 횡측단면도들은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반에서 교각(200)을 건설하기 위한 확장형 쉘(100)의 사용(도 2c 참조)을 예시한다. 다른 방법들은 도 3a 내지 도 3d 및 하기의 예들을 참조하여 설명된다. 도 2a 내지 도 2c의 방법은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 미리 형성된(pre-formed) 세장형(elongate) 수직 공동(202) 또는 구멍(hole)을 지반 표면(204)에 형성하는 단계를 포함한다. 지반(ground)은 주로, 연약 점토(soft clay) 및 미사(silt)와 같은 연약 점성토(cohesive soil), 또는 그리고 촘촘하지 않은 모래(loose sand), 충전 재료들(fill materials) 등으로 구성될 수 있다. 공동(202)은, 예컨대, 공동 또는 구멍을 형성하기 위해 드릴 헤드 또는 오거(auger)를 갖는 적절한 드릴링 디바이스로 형성될 수 있거나, 예를 들어, 원하는 미리 형성된 공동 깊이에 박는 맨드릴(driving mandrel)을 삽입 및 제거함으로써 공동을 형성하는 다른 방법들에 의해 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 공동은, 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 하기에서 설명되는 바와 같이, 쉘 삽입 이전에는 전혀 형성되지 않을 수 있다.[0044]
2A-2C illustrate steps of an exemplary method of constructing a bridge in a ground using the
[0045]
부분 공동(202)이 형성된 후에, 확장형 쉘(100)은, 도 2b에 도시된 바와 같이 원하는 깊이까지 최종적으로 박기 위해 공동(202) 내에 위치결정될 수 있다. 특히, 추출 가능한 맨드릴(206)이 확장형 셀(100)을 공동(202) 및 지반(204) 내에 박는데 사용될 수 있다. 맨드릴(206)의 탬퍼 헤드(tamper head)(208)는, 도 2c에 도시된 바와 같이, 내부(110)의 바닥 표면(210)에 맞닿게 위치결정될 수 있고, 쉘(100)을 원하는 침투 깊이로 박는데 사용될 수 있다. 공동(202)은, 그 지점에서 확장형 쉘(100)의 외부 표면이 공동(202)의 벽들에 맞닿아 꼭맞게 끼워맞춤되도록(fits tightly) 크기 및 치수가 형성된다.[0045]
After the
[0046]
확장형 쉘(100)이 충분히 확대된 공동(202)에 박힌(형성하면서) 후에, 맨드릴(206)이 제거되어 쉘(100)이 공동(202)에 남겨지고 내부(110)는 비어있게 된다. 그 다음, 쉘(100)은 도 2c에 도시된 바와 같이 모래 골재(aggregate), 혼화제(admixture-stabilized) 모래 또는 골재, 재활용 재료들, 분쇄된 유리(crushed glass) 또는 다른 적절한 재료들과 같은 입자상 건설 재료(212)로 충전될 수 있다. 입자상 건설 재료(212)는 맨드릴(206)을 사용하여 쉘 내에서 압밀될(compacted) 수 있다. 압밀(compaction)은 내부 입자상 건설 재료(212)의 강도 및 강성을 증가시키고 입자상 건설 재료(212)를 쉘(100)의 벽들에 맞닿아 외측방으로 밀어내며, [0046]
After the
이는 쉘(100)을 예비 변형시키고(pre-strain) 쉘(100)과 현장발생토의 결합을 증가시킨다. 교각(200)의 내하력(load carrying capacity)의 현저한 증가들은 쉘(100)에 의해 제공되는 구속(restraint)의 결과로서 획득될 수 있다. This pre-strains the
[0047]
도 3a 내지 도 3d는, 본 발명의 일 실시예에 따른 확장형 쉘을 사용하여 지반에서 교각을 건설하는 다른 예시적인 방법의 단계들을 예시한다. 도 3a를 참조하면, 골재 건설 재료(300)(예컨대, 모래)가 쉘(100)의 내부(110)에서 쉘(100)의 바닥 표면(210) 위의 미리 정해진 레벨까지 배치된다. 다음으로, 추출 가능한 맨드릴(206)의 탬퍼 헤드(208)는 확장형 쉘(100)의 내부(110)에 그리고 골재 건설 재료(300)의 상부에 맞닿아 끼워맞춤된다. 그 다음, 맨드릴(206)은 쉘(100)을 지반(204)에 박기 위해 화살표(302)로 표시된 방향으로 지반(204)을 향해 이동될 수 있다. 박는 것은 현장 조건들에 따라, 미리 형성된 작은 공동(예컨대, 도 2a에 도시된 공동(202))을 사용하여 용이해질 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. [0047]
Figures 3A-3D illustrate steps of another exemplary method of constructing a bridge in a ground using an expandable shell in accordance with an embodiment of the present invention. 3A, an aggregate construction material 300 (e.g., sand) is disposed to a predetermined level above the
[0048]
도 3b를 참조하면, 맨드릴(206)은, 쉘(100)이 그레이드 아래로 미리 정해진 깊이에 있도록 방향(302)으로 쉘(100)을 지반(204)에 박는 것으로 도시된다. 다음으로, 맨드릴(206)이 제거될 수 있다. 도 3c에서, 쉘(100)에는 개구(108)를 통해 추가 골재 건설 재료(304)(예컨대, 모래)가 실질적으로 충전되고, 맨드릴(206)은 도시된 바와 같이 위치결정된다. 다음으로, 재료들(300 및 304)을 압밀하기 위해 수직 압밀력 및/또는 진동 에너지가 맨드릴(206)에 인가된다. 쉘(100)은 이 힘에 의해 그레이드 더 아래 깊이까지 박혀질 수 있다. 건설 재료(304)의 추가 그리고 후속의 압밀은, 최종 교각이 건설될 때까지 여러 번 반복될 수 있다. 대안으로, 단지 하나의 압밀 사이클 이후에 추가 건설 재료로 쉘을 "채울(topped off)" 수 있다.[0048]
Referring to FIG. 3B, the
[0049]
본 발명의 일 실시예에서, 제2 맨드릴(212)은, 도 3d에 도시된 바와 같이, 방향(302)으로 재료(304)의 상부 부분을 압밀하는데 사용될 수 있다. 제2 맨드릴(212)은 주(primary) 맨드릴(206)보다 큰 횡단면 영역을 가질 수 있어 압밀 중에 증가된 가둠(confinement)을 제공한다.[0049]
In one embodiment of the present invention, the
[0050]
본 발명의 일 실시예에서, 쉘(100)은 쉘(100)의 내부(110)와 외부 사이에서 현장발생토(in-situ soil)까지 연장되는 애퍼처들(218)을 규정할 수 있다(도 1a 및 도 2c 참조). 애퍼처들(218)은, 쉘(100)의 내부(110)로 배수(drain)하기 위해 현장발생토에 존재할 수 있는 과잉 공극(pore) 수압의 배수를 제공할 수 있다. 공극 수압의 증가들은, 전형적으로, 토양의 강도를 감소시키고, 이는 종래 기술의 교각들이 점토, 미사 등과 같은 포화된 점성토에서 이들의 내하력이 제한되는 이유들 중 하나이다. 본원에서 계획된 애퍼처들(218)은, 삽입 후에, 토양의 과잉 공극 수압이 교각(200) 내로 소산되는 것을 허용한다. 이는, 현장발생토가 시간이 지남에 따라 신속하게 강도를 얻는 것을 허용하고, 콘크리트, 강 파일들, 또는 그라우트 요소들(즉, "경화된" 요소들)에 의해 누릴수 없는 현상을 허용한다. 과잉 공극 수압의 배수는, 기초 하중들(foundation loads)을 가하기 이전에 공극 수압 소산의 결과로서 발생할 수 있는 토양의 추가 침하(settlement)를 허용한다.[0050]
The
[0051]
다른 실시예들은, 애퍼처들을 규정하지 않을 수 있고, 또는 쉘(100)의 단지 일측에만 하나 또는 그 초과의 애퍼처들(218)을 제공할 수 있다. 대안으로, 애퍼처들(218)은 쉘(100)의 길이의 일 부분을 따라 위치결정되거나, 쉘(100)의 전체 길이를 따라 위치결정되거나, 다양한 구성들에서 비대칭으로 위치결정될 수 있도록 쉘(100)에 규정될 수 있다. 애퍼처들(218)의 크기들 및 배치들은 쉘(100)의 크기, 지반의 상태들(예컨대, 더 높은 수압이 존재하는 것으로 알려진 곳) 및 다른 관련 인자들에 따라 다를 수 있다. 애퍼처들(218)은 약 0.5 mm 내지 약 50 mm; 예를 들면, 약 1 mm 내지 약 25 mm의 크기 범위일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 쉘(100)의 상부는 애퍼처들(218)을 통해 주변 토양에서 과잉 수압의 배수를 추가로 증가시키고 가속시키기 위해 진공 압력에 둘러싸여 연결될 수 있다.[0051]
Other embodiments may not define the apertures, or may provide one or
[0052]
맨드릴(206)은 박는 중에 쉘(100)을 적절하게 지지하고 박은 후에 쉘(100)로부터 후퇴될 수 있도록 충분한 강도, 강성 및 기하학적 구조로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 맨드릴(206)의 외부의 형상은 쉘(100)에 의해 규정된 내부(110)의 형상에 실질적으로 유사하다. 다른 실시예에서, 맨드릴(206)은 주로 강으로 구성된다. 또한, 알루미늄, 경질 복합 재료들 등을 포함하는(그러나, 이에 제한되지 않음) 다른 재료들이 고려된다.[0052]
The
[0053]
맨드릴(206)은, 맨드릴(206) 및 확장형 쉘(100)을 지반(204)의 표면에 박는데 충분한 정적 군중 압력(crowd pressure), 해머링(ha mmering) 또는 진동을 적용할 수 있는 말뚝 박기 기계(piling machine) 또는 다른 적절한 장비 및 기술에 의해 박히게될 수 있다. 일 실시예에서, 기계는 고 에너지 충격력들을 사용하여 맨드릴(206)을 박는 연접식(articulating), 디젤, 말뚝박기 해머(pile-driving ha mmer)로 구성될 수 있다. 해머는 크레인으로부터 매달린 리드들(leads) 상에 장착될 수 있다. 다른 실시예에서, 해머는 하향 정적 힘(downward static force)을 공급할 수 있는 리그(rig) 상에 장착된 시트 파일 진동기(sheet pile vibrator)일 수 있다. 다른 실시예에서, 쉘(100)은 미리 형성된 공동(200)에 배치될 수 있고 추출 가능한 맨드릴을 사용하지 않고 건설될 수 있다. 맨드릴들을 지반에 박는 표준 방법들이 당업계에 공지되어 있으며, 따라서, 박기 위해 사용될 수 있다.[0053]
The
[0054] 다음 예들은 본 발명의 추가 양태들을 예시한다.[0054] The following examples illustrate further aspects of the invention.
예 IExample I
[0055] 예로써, 교각들은 아이오와(Iowa)의 시험 장소에서 본 발명의 실시예들에 따라 확장형 쉘들을 사용하여 건설되었다. 통상적인 프로세스를 사용하여 교각들에 대한 하중 시험들이 수행되었다. 시험들에 사용된 확장형 쉘들 및 그 사용 방법들은 본질적으로 상기에 설명되고 첨부된 도면들에 도시된 것으로 구성되었다. 이 시험에서, LEXAN® 폴리카보네이트 플라스틱으로 형성된 확장형 쉘들이 연약 식토를 특징으로 하는 시험 장소에서 설치되었다. 이 시험은, 피동식 테이퍼진 파이프를 사용하여 건설된 골재 교각들에 대한 본 발명에 따른 확장형 쉘의 하중 대 처짐(deflection) 특징들을 비교하기 위해 설계되었다. 2 개의 비교 골조 교각들(잔골재 및 굵은 골재)은 지면 아래에서 12 피트의 깊이에 건설되었다.[0055] By way of example, the piers were constructed using extended shells in accordance with embodiments of the present invention at a testing site in Iowa. Load tests were performed on the bridges using conventional processes. The extended shells used in the tests and their methods of use were essentially constructed as described above and shown in the accompanying drawings. In this test, expandable shells made of LEXAN® polycarbonate plastic were installed in a test site featuring soft clay. This test was designed to compare the load versus deflection characteristics of an expandable shell according to the present invention to aggregate piers constructed using a driven tapered pipe. Two comparative framed bridges (fine aggregate and coarse aggregate) were constructed at a depth of 12 feet below the ground.
[0056] 이 시험에서, 확장형 쉘은 6각형 횡단면을 갖는 테이퍼진 형상을 형성하도록 플라스틱의 시트들을 구부림으로써 형성되었으며, 이는 쉘의 상부에서 24 인치(610 mm)의 외경으로부터 쉘의 바닥에서 18 인치(460 mm)의 직경까지 하방으로 테이퍼졌다. 쉘들의 패널은 중첩되었으며, 이 부분은 함께 아교접착되고 볼트결합되었다. 확장형 쉘의 길이는, 9.5 피트(2.9 m)였다. 본 실시예에서, 애퍼처들은 서로 이격된 3 mm 내지 7 mm 직경의 "위프(weep)" 홀들을 갖는 쉘의 측들을 천공함으로써 확장형 쉘에 형성되었다. 쉘의 바닥 부분은 박는 것을 용이하게 하기 위해 스틸 슈(steel shoe)로 덮여졌다(capped). LEXAN® 폴리카보네이트 플라스틱은, 11 % 연신율(elongation)에서 대략 16 Mpa(2300 psi)의 인장 강도 및 540 Mpa(78,000 psi)의 영률(Young's modulus)을 갖는다. 이 시험에 사용된 추출 가능한 맨드릴은 고주파 해머에 부착되었으며, 이는 종종 시트 파일들을 박는 것과 연관되어 있다. 해머는 쉘을 지반에 박고 쉘에 골재 건설 재료를 압밀하기 위해 하향력 및 진동 에너지 양자 모두를 제공할 수 있다.[0056] In this test, an expandable shell was formed by bending the sheets of plastic to form a tapered shape with a hexagonal cross-section, which was 18 inches (460 mm) from the bottom of the shell from an outer diameter of 24 inches (610 mm) ). ≪ / RTI > The panels of the shells were overlapped, and this part was glued together and bolted together. The length of the extended shell was 9.5 feet (2.9 m). In this embodiment, the apertures were formed in the expandable shell by punching the sides of the shell with "weep" holes of 3 mm to 7 mm diameter spaced apart from one another. The bottom of the shell was capped with a steel shoe to facilitate putting. LEXAN® polycarbonate plastic has a tensile strength of approximately 16 MPa (2300 psi) at 11% elongation and Young's modulus of 540 MPa (78,000 psi). The extractable mandrels used in this test were attached to the high frequency hammer, which is often associated with putting sheet files. The hammer can provide both downward force and vibration energy to compact the aggregate construction material into the shell and to shell the shell.
[0057] 이 예에서, 공동 또는 구멍을 미리 드릴링(pre-drilling)하지 않고도 확장형 쉘이 지반에 박혀졌다. 특히, 이 시험에서, 2 개의 쉘들은 각각의 쉘을 수직 방향으로 배향시키고, 쉘의 베이스에 대략 4 피트(1.2 m)의 모래를 배치시키고, 그리고, 그 다음, 쉘의 내부 치수들과 유사한 외부 치수들을 갖는 추출 가능한 맨드릴로 쉘을 지면에 박음으로써 설치되었다. 쉘은 그레이드 아래로 대략 8.5 피트(2.6m)의 깊이에 박혀졌다. 맨드릴이 제거되었으며 쉘들은 모래로 채워졌다. 추출 가능한 맨드릴은, 그 다음, 쉘들 내에서 다시 하강되었으며(re-lowered) 그리고 진동 에너지와 결합하여 수직 압밀 힘이 모래를 압밀하기 위해 인가되었으며 쉘을 그레이드 아래로 9 피트(2.7 m) 깊이로 박았다. 맨드릴은, 그 다음, 추출되었으며, 쉘의 상부 부분은 그 다음, 그레이드 아래로 0.5 피트(0.2 m) 깊이로 쇄석으로 채워졌다. 그 다음, 콘크리트 캡이 하중 시험을 용이하게 하기 위해 쇄석 충전물 위에 부어졌다(poured).[0057] In this example, the expandable shell was embedded in the ground without pre-drilling cavities or holes. Specifically, in this test, the two shells orient each shell in a vertical direction, place approximately four feet (1.2 m) of sand in the base of the shell, and then place the outer Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > extractable mandrel having dimensions. The shell was embedded at a depth of approximately 8.5 feet (2.6 meters) below the grade. The mandrel was removed and the shells were filled with sand. The extractable mandrel was then re-lowered in the shells and in conjunction with the oscillating energy a vertical consolidation force was applied to consolidate the sand and the shell was moved to a depth of 9 feet (2.7 m) below the grade . The mandrel was then extracted, and the upper portion of the shell was then filled with crushed stone to a depth of 0.5 feet (0.2 m) below the grade. The concrete cap was then poured over the crushing filler to facilitate the load test.
[0058] 방사상 균열들(radial cracks)이 쉘 교각의 에지로부터 외측방으로 연장되는 것으로 관찰되었다. 이러한 균열들은 교각 설치 중 지반에서 생성된 높은 방사상 응력들 및 낮은 접선방향 응력들의 결과인 배수 통로들(drainage galleries)을 형성한다. 배수는 쉘의 천공부들에 의해 허용되었으며 토양수(soil water)가 모래 및 골재로 채워진 교각들로 흘러 들어가는(drain into) 것이 허용되었다.[0058] Radial cracks were observed extending from the edge of the shell pier to the outer chamber. These cracks form drainage galleries which result in high radial stresses and low tangential stresses created in the ground during pier installation. The drainage was allowed by the perforations of the shell and drainage water was allowed to drain into the piers filled with sand and aggregate.
[0059] 쉘 교각들은 시험 프레임에 맞닿아 푸시하는 유압 잭(hydraulic jack)을 사용하여 하중 시험을 받았다. 도 4는, 유사한 형상의 맨드릴을 사용하여 건설된 골재 교각들과 비교한 하중 시험의 결과들을 나타내는 그래프이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 1 인치의 교각 처짐(pier deflection)의 상부에서, 쉘들없이 건설된 교각들은 15,000 파운드 내지 20,000 파운드(67 kN 내지 89 kN)의 하중을 지지했다. 본 발명의 본 실시예에서 건설된 쉘 교각들은 1 인치의 교각 처짐의 상부에서, 310 kN 내지 360 kN(70,000 파운드 내지 80,000 파운드)의 하중을 지지했다. 본 발명에 따라 건설된 쉘 교각들의 내하력은, 확장형 쉘들없이 건설되는 골재 교각들과 비교했을 때 3.5 내지 5.3 배의 개선을 제공했다.[0059] The shell piers were subjected to a load test using a hydraulic jack pushing against the test frame. Figure 4 is a graph showing the results of a load test in comparison with aggregate piers constructed using a similar shaped mandrel. As shown in FIG. 4, at the top of the 1 inch pier deflection, the piers built without shells supported loads of 15,000 to 20,000 pounds (67 kN to 89 kN). The shell piers constructed in this embodiment of the present invention supported loads of 310 kN to 360 kN (70,000 pounds to 80,000 pounds) at the top of the 1 inch piercing sag. The load bearing capacity of the shell piers constructed in accordance with the present invention provided an improvement of 3.5 to 5.3 times compared to the aggregate piers constructed without the expandable shells.
예 IIExample II
[0060] 다른 시험에서, 확장형 쉘들은 고밀도 폴리에틸렌 중합체("HDPE")로 형성되고 예 I에서 설명된 바와 같은 시험 장소에 설치되었다. 이 시험 프로그램은, 본 발명의 본 실시예의 하중 대 처짐 특성들을 예 I에서 설명된 바와 같이 피동식 테이퍼진 파이프를 사용하여 건설된 골재 교각들과 비교하도록 설계되었다. 총 6 개의 쉘 교각들이 이 예의 일부로서 설치되었다.[0060] In another test, expandable shells were formed of high density polyethylene polymer ("HDPE") and installed in a test location as described in Example I. This test program was designed to compare the load versus deflection properties of this embodiment of the present invention with aggregate piers constructed using a tapered pipe as described in Example I. A total of six shell piers were installed as part of this example.
[0061] 이 시험에서, 확장형 쉘은 회전 성형(rotomolding) 프로세스에 의해 형성되었다. 쉘들은 6각형 횡단면을 갖는 테이퍼진 형상을 규정하였으며, 이는 쉘의 상부에서 585 mm(23 인치)의 외경으로부터 쉘의 바닥에서 460 mm(18 인치)의 직경까지 하방으로 테이퍼졌다. 확장형 쉘의 바닥은 회전성형 프로세스의 결과로서 쉘 벽들의 일부로 통합적으로 건설되었다. 이 실시예의 맨드릴은 예 I에 설명된 것과 동일한 해머에 부착되었다.[0061] In this test, the expandable shell was formed by a rotomolding process. The shells defined a tapered shape with a hexagonal cross-section, which tapered down to a diameter of 460 mm (18 inches) from the bottom of the shell from an outer diameter of 585 mm (23 inches) at the top of the shell. The bottom of the expandable shell was integrally constructed as part of the shell walls as a result of the rotational molding process. The mandrel of this example was attached to the same hammer as described in Example I.
[0062] 본 실시예의 설치 프로세스는 예 I에서의 설치 프로세스와 다소 상이하였으며 (초기에 상부 그레이드로부터 쉘을 박는 것이 아니라) 지면 아래로 2 피트(0.61 m) 내지 3 피트(0.9 m)의 깊이까지 30 인치(0.76 m) 직경 공동을 미리 드릴링하는 것을 포함했다. 그 다음, 쉘이 미리 드릴링된 공동에 수직으로 배치되었다. 그 다음, 추출 가능한 맨드릴이 쉘 내로 삽입되었으며, 쉘은 그레이드 아래로 11 피트(3.4 m) 내지 12 피트(3.7 m)의 깊이까지 박혀졌다. 그 다음, 확장형 쉘은 골재 건설 재료로 채워졌으며 4 개의 리프트들로 압밀시켰다(각각의 리프트는 약 7.4 제곱 피트(0.2 제곱 미터)의 체적을 가짐). 골재는, 교각들 중 5 개가 모래로 구성되었으며, 교각들 중 하나가 쇄석으로 구성되었다. 각각의 리프트는 추출 가능한 맨드릴의 하방 압력 및 진동 에너지로 압밀되었다.[0062] The installation process of this embodiment was somewhat different from the installation process in Example I (not initially shelling from the upper grade) and down the ground to a depth of 2 inches (0.61 m) to 3 feet (0.9 m) 0.76 m) diameter cavities. The shell was then placed vertically in the pre-drilled cavity. The extractable mandrel was then inserted into the shell and the shell was embedded down to a depth of 11 feet (3.4 m) to 12 feet (3.7 m) below the grade. The expandable shell was then filled with aggregate construction material and consolidated with four lifts (each lift having a volume of about 7.4 square feet (0.2 square meters)). The aggregate consisted of sand in five of the piers, and one of the piers consisted of crushed stone. Each lift was consolidated with the downward pressure and vibrational energy of the extractable mandrel.
[0063] 확장형 쉘들 내에 모래를 배치하고 압밀한 후에, 쉘들의 상부는 지면 아래로 약 2 피트(0.61 m) 내지 3 피트(0.9 m)에 위치되었다. 그 다음, 쇄석(crushed stone)이 지면 아래로 1 피트(0.3 m)의 깊이로 확장형 쉘 위에 배치되고 압밀되었다. 그 다음, 콘크리트 캡이 하중 시험을 용이하게 하기 위해 쇄석 충전물 위에 부어졌다.[0063] After sand placement and consolidation within the expandable shells, the tops of the shells were positioned about 2 feet (0.61 m) to 3 feet (0.9 m) below the ground. A crushed stone was then placed over the expanded shell at a depth of 1 foot (0.3 m) below ground and consolidated. The concrete cap was then poured onto the crushing filler to facilitate the load test.
[0064] 쉘 교각들은 시험 프레임에 맞닿아 푸시하는 유압 잭(hydraulic jack)을 사용하여 하중 시험을 받았다. 도 5는 예 I에서 설명된 골재 교각들과 비교한 하중 시험의 결과들을 나타내는 그래프이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 1 인치의 교각 처짐(pier deflection)의 상부에서, 쉘들없이 건설된 교각들은 15,000 파운드 내지 20,000 파운드(67 kN 내지 89 kN)의 하중을 지지했다. 본 발명의 본 실시예에서 건설된 쉘 교각들은, 1 인치의 교각 처짐의 상부에서, 62,000 파운드(275 kN) 내지 71,000 파운드(315 kN) 범위의 하중들을 지지했다. 본 발명의 본 실시예에 따라 건설된 쉘 교각들의 내하력은, 확장형 쉘들없이 건설되는 골재 교각들과 비교했을 때 3.1 내지 4.7 배의 개선을 제공했다.[0064] The shell piers were subjected to a load test using a hydraulic jack pushing against the test frame. 5 is a graph showing the results of a load test compared to the aggregate piers described in Example I. FIG. As shown in FIG. 5, at the top of the 1 inch pier deflection, the piers constructed without shells supported loads of 15,000 to 20,000 pounds (67 kN to 89 kN). The shell piers constructed in this embodiment of the present invention supported loads in the range of 62,000 pounds (275 kN) to 71,000 pounds (315 kN) at the top of the 1 inch piercing sag. The load bearing capacity of the shell piers constructed in accordance with this embodiment of the present invention provided an improvement of 3.1 to 4.7 times compared to the aggregate piers constructed without the expandable shells.
예 IIIExample III
[0065] 다른 시험에서, 예 II에서 설명된 동일한 실시예의 확장형 쉘이 예 I에서 설명된 바와 같은 시험 장소에 설치 되었다. 이 시험 프로그램은 본 발명의 본 실시예의 하중 대 처짐 특성들을 예 I에 설명된 바와 같이 피동식 테이퍼진 파이프를 사용하여 건설된 골재 교각들과 비교하도록 설계되었다. 시험에 사용된 맨드릴, 해머, 및 확장형 쉘은 예 II에서 사용된 것과 동일하였다.[0065] In another test, an expandable shell of the same embodiment described in Example II was installed in a test location as described in Example I. This test program was designed to compare the load versus deflection properties of this embodiment of the present invention with aggregate piers constructed using a tapered pipe as described in Example I. The mandrels, hammers, and expandable shells used in the test were the same as those used in Example II.
[0066] 본 발명의 본 실시예에서, 설치 프로세스는 지면 아래로 3 피트(0.9 m)의 깊이까지 30 인치(0.76 m) 직경의 공동을 미리 드릴링하는 단계를 포함하였다. 그 다음, 추출 가능한 맨드릴이 미리 드릴링된 공동 내로 삽입되어 지면 아래로 5 피트(1.5 m)의 총 깊이를 갖는 공동이 생성되었다. 그 다음, 이 공동은 모래로 지면에 다시매워졌다(backfilled). 그 다음, 확장형 쉘은 모래가 채워진 공동을 통해 추출 가능한 맨드릴로 지면 아래로 9 피트(2.7 m)의 깊이까지 수직으로 박혀서, 쉘의 상부가 지면 위에서 6 인치에 위치되었다. 그 다음, 확장형 쉘은 4 개의 리프트들에서 모래로 채워졌다(각각의 리프트는 약 7.4 제곱 피트(0.2 제곱 미터) 체적을 가짐). 각각의 리프트는 맨드릴의 하방 압력 및 진동 에너지로 압밀되었다. 그 다음, 쉘의 상부를 감싸고 있는 콘크리트 캡은 하중 시험을 용이하게 하기 위해 쉘 위에 캐스팅되었다.[0066] In this embodiment of the invention, the installation process previously drilled a 30 inch (0.76 m) diameter cavity down to 3 feet (0.9 m) depth below the ground. Cavities with a total depth of 5 feet (1.5 m) were then created downward when the extractable mandrel was inserted into the pre-drilled cavity. Then, this cavity was backfilled with sand. The expandable shell was then placed vertically to a depth of 9 feet (2.7 m) below the ground with the extractable mandrel through a sand filled cavity, with the top of the shell positioned 6 inches above the ground. The expandable shell was then filled with sand in four lifts (each lift having a volume of about 7.4 square feet (0.2 square meters)). Each lift was consolidated with the downward pressure and vibration energy of the mandrel. The concrete cap surrounding the top of the shell was then cast onto the shell to facilitate loading testing.
[0067] 쉘 교각은 시험 프레임에 맞닿아 푸시하는 유압 잭(hydraulic jack)을 사용하여 하중 시험을 받았다. 도 6은 예 I에서 설명된 골재 교각들과 비교한 하중 시험의 결과들을 도시하는 그래프이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 1 인치의 교각 처짐(pier deflection)의 상부에서, 쉘들없이 건설된 교각들은 15,000 파운드 내지 20,000 파운드(67 kN 내지 89 kN)의 하중을 지지했다. 본 발명의 본 실시예에서 건설된 교각은, 1 인치의 교각 처짐의 상부에서, 57,500 파운드(255 kN)의 하중을 지지했다. 본 발명의 본 실시예에 따라 건설된 쉘 교각의 내하력은 확장형 쉘들없이 건설되는 골재 교각들과 비교했을 때 2.9 내지 3.8 배의 개선을 제공했다.[0067] The shell piers were subjected to a load test using a hydraulic jack pushing against the test frame. FIG. 6 is a graph showing the results of a load test in comparison with the aggregate piers described in Example I. FIG. As shown in FIG. 6, at the top of the 1 inch pier deflection, the piers constructed without shells supported loads of 15,000 to 20,000 pounds (67 kN to 89 kN). The piers constructed in this embodiment of the present invention supported a load of 57,500 pounds (255 kN) at the top of the 1 inch piercing sag. The load bearing capacity of a shell pier constructed according to this embodiment of the present invention provided an improvement of 2.9 to 3.8 times compared to aggregate piers built without an expandable shell.
예 IVExample IV
[0068] 또 다른 시험에서, 본 발명의 일 실시예는, 조밀한(dense) 사토(sand soil) 위에 7 피트(2.1 m)의 연약 식토(clay soil) 위에 3 피트(0.9 m)의 촘촘하지 않은 사토가 있는 것을 특징으로 하는 프로젝트 장소에 설치되었다. 프로젝트 장소에서의 본 발명의 실시예는, 건물 기초들(building foundations) 및 과하게 하중을 받는 플로어 슬래브들(heavily loaded floor slabs)과 연관된 구조 하중들과 같은 구조 하중들을 지지하는데 사용되었다. 시험을 위해 사용된 맨드릴, 해머, 및 확장형 쉘은, 예들 II 및 III에서 사용된 것과 동일하였다.[0068] In another test, an embodiment of the present invention is a method of forming a 3 foot (0.9 m) non-compacted sand on 7 foot (2.1 m) soft clay soil on a dense sandy soil It was installed in a project site featuring. An embodiment of the invention at the project site has been used to support structural loads such as building foundations and structural loads associated with heavily loaded floor slabs. The mandrels, hammers, and expandable shells used for testing were the same as those used in Examples II and III.
[0069] 본 발명의 본 실시예에서, 설치 프로세스는 지면 아래로 3 피트(0.9 m)의 깊이까지 30 인치(0.76 m) 직경 프리-드릴을 미리 드릴링하는 단계를 포함하였다. 그 다음, 대략 7.4 제곱 피트(0.2 제곱 미터)의 모래가 미리 드릴링된 공동에 배치되었다. 이는, 미리 드릴링된 공동이 대략 반쯤 채워지는(half-full) 것을 유발하였다.[0069] In this embodiment of the invention, the installation process previously drilled a 30 inch (0.76 m) diameter pre-drill to a depth of 3 feet (0.9 m) below the ground. Approximately 7.4 square feet (0.2 square meters) of sand were then placed in the pre-drilled cavity. This has led to pre-drilled cavities being approximately half-full.
[0070] 그 다음, 확장형 쉘이 부분적으로 다시메워진(backfilled) 사전 드릴링된 공동에 수직으로 배치되었다. 그 다음, 추출 가능한 맨드릴이 쉘 내로 삽입되었으며, 쉘은 그레이드 아래로 12.5 피트(3.8 m)의 깊이까지 박혀졌다. 그 다음, 확장형 쉘은 4 개의 리프트들에서 모래로 채워졌다(각각의 리프트는 약 7.4 제곱 피트(0.2 제곱 미터) 체적을 가짐). 각각의 리프트는 맨드릴의 하방 압력 및 진동 에너지로 압밀되었다.[0070] The expandable shell was then placed vertically in the partially drilled backfilled cavity. The extractable mandrel was then inserted into the shell, and the shell was embedded down to a depth of 12.5 feet (3.8 m) below the grade. The expandable shell was then filled with sand in four lifts (each lift having a volume of about 7.4 square feet (0.2 square meters)). Each lift was consolidated with the downward pressure and vibration energy of the mandrel.
[0071] 확장형 쉘 내에 모래를 배치하고 압밀한 후에, 약 4.9 제곱 피트(0.14 제곱 미터) 체적의 쇄석의 리프트가 확장형 쉘 내에 배치되고 압밀되었다. 그 다음, 쇄석은, 쇄석 다시메움(crushed stone backfill)이 지면과 같은 레벨이 되었을 때까지 확장형 쉘 위에 배치되고 압밀되었다.[0071] After sand placement and consolidation within the expandable shell, a lift of about 4.9 square feet (0.14 square meters) of crushed stone was placed in the expanded shell and consolidated. The crushed stone was then placed and consolidated in the expanded shell until the crushed stone backfill was at the same level as the ground.
[0072] 하나의 쉘 위치에서, 30 인치(0.76 m) 직경의 콘크리트 캡이 하중 시험을 용이하게 하기 위해서 쉘 위에 배치되었다. 제 2 쉘 위치에서, 폭이 6 피트(1.8 m) × 폭이 6 피트(1.8 m)인 콘크리트 캡이, 로딩(loading)을 용이하게 하고 자연적인 매트릭스 토양(matrix soil)과 확장형 쉘의 복합재의 하중 처짐 특성들을 측정하기 위해서 쉘 위에 배치되었다(플로어 슬래브를 시뮬레이트 하기 위함).[0072] At one shell location, a 30-inch (0.76 m) diameter concrete cap was placed on the shell to facilitate load testing. At a second shell location, a concrete cap having a width of 6 ft (1.8 m) x 6 ft (1.8 m) in width facilitates loading and allows the use of a composite of a natural matrix soil and an expandable shell It was placed on the shell to simulate load deflection characteristics (to simulate a floor slab).
[0073] 쉘 교각들은 시험 프레임에 맞닿아 푸시하는 유압 잭을 사용하여 하중 시험을 받았다(하중 시험의 결과들은 도 7에 도시되어 있음). 30 인치 직경의 콘크리트 캡으로 시험한 쉘 교각은 0.4 인치(10 mm)의 처짐에서 35,500 파운드(158 kN)의 하중을 지지했다. 폭이 6 피트 x 폭이 6 피트인 콘크리트 캡으로 시험한 쉘 교각은, 0.4 인치(10 mm)의 처짐에서 104,700 파운드(467 kN)의 하중을 지지했다. [0073] The shell piers were subjected to a load test using a hydraulic jack pushing against the test frame (the results of the load test are shown in FIG. 7). The shell pier, which was tested with a 30-inch diameter concrete cap, supported a load of 35,500 pounds (158 kN) at a deflection of 0.4 inches (10 mm). The shell pit tested with a concrete cap of 6 feet wide and 6 feet wide supported a load of 104,700 pounds (467 kN) at a deflection of 0.4 inches (10 mm).
슬롯식 쉘 실시예Slotted shell embodiment
[0074]
도 8을 참조하면, 본 발명의 대안의 실시예가 도시되며, 이는 쉘의 내부와 쉘의 외부 사이를 연장하는 하나 또는 그 초과의 슬릿들 또는 슬롯들(812)을 갖는 확장형 쉘(800)을 포함한다. 슬롯들(812)은 쉘(800)의 전체 길이에 걸쳐 배치되거나 길이를 따라 부분적으로만 위치될 수 있으며, 가변 간격을 가질 수 있으며, 이를 테면, 예컨대, 슬롯들은 상부 및 바닥에서 일반적으로 1.5 피트(0.46 m)에서 시작하여 6 인치(152 mm)마다 간격을 두고 있다. 슬롯들(812)은, 예컨대, 1/4 인치(6.35 mm) 내지 3/8 인치(9.53 mm) 폭들과 같은 가변 폭들일 수 있다. 슬롯들(812)은, 전형적으로, 쉘의 길이를 따라 중심선을 일반적으로 가로지르며, 그리고 쉘(800)의 원주의 중요하거나(major) 중요하지 않은(minor) 부분을 형성할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같은 일 실시예에서, 슬롯들(812)은 원주 둘레에서 불연속적이어서 쉘(800)의 길이를 따라 연속적인 재료 부분들의 연속성을 유지하기 위해 3 개의 스파인들(spines)(814)을 두고 있다. 본 실시예의 쉘(800)은, 쉘(100)을 참조하여 상기 설명된 바와 같은 임의의 적합한 크기 또는 형상일 수 있다. [0074]
8, there is shown an alternative embodiment of the present invention which includes an expandable shell 800 having one or more slits or
[0075] 일 예로써, 본 실시예의 슬롯식 확장형 쉘은, 피동식 테이퍼진 파이프를 사용하여 건설된 골재 교각들에 대한 확장형 쉘의 본 실시예의 하중 대 처짐 특성들을 비교하기 위해 아이오와(Iowa)의 시험 장소에 설치되었다. 시험 장소는 연약 식토(soft clay soil)를 특징으로 하였으며, 2 개의 비교 골재 교각들(잔골재 및 굵은 골재)은 지면 아래에서 12 피트의 깊이에 건설되었다.[0075] By way of example, the slotted, expandable shell of the present embodiment may be used to compare the load versus deflection characteristics of this embodiment of the expandable shell to the aggregate piers constructed using the tapered tapered pipe in a test location in Iowa Installed. The test site was characterized by soft clay soil and two comparative aggregate piers (fine aggregate and coarse aggregate) were constructed at a depth of 12 feet below the ground.
[0076] 이 확장형 쉘의 시험을 위해, 쉘은 고밀도 폴리에틸렌 중합체로 형성되고 회전성형 프로세스에 의해 형성되었다. 쉘은 횡단면이 6각형이고 쉘의 상부에서 23 인치(585 ㎜)의 외경으로부터 쉘의 바닥에서 18 인치(460 ㎜)의 직경까지 하방으로 테이퍼졌던 테이퍼진 형상을 형성하였다. 확장형 쉘의 본 실시예의 바닥은 회전성형 프로세스의 결과로서 쉘 벽들의 일부로 통합적으로 건설되었다. 본 발명의 본 실시예(도 8에 도시된 실시예와 유사)에서, 1/4 인치(6.35 mm) 폭 슬롯들은 확장형 쉘 둘레에 원주 배향으로 절단되었다. 확장형 쉘은, 6 개의 코너들 또는 스파인들 중 3 개로부터 재료를 제거하지 않음으로써 하나의 연속적인 조각으로 남겨졌다. 이 시험에 사용된 추출 가능한 맨드릴은 고주파 해머에 부착되었으며, 이는 종종 시트 파일들을 박는 것과 연관되어 있다. 해머는 쉘을 지반에 박고 쉘에 골재 건설 재료를 압밀하기 위해 하향력 및 진동 에너지 양자 모두를 제공할 수 있다.[0076] For testing of this expandable shell, the shell was formed of a high density polyethylene polymer and formed by a rotational molding process. The shell was hexagonal in cross section and formed a tapered shape that tapered down from the outer diameter of 23 inches (585 mm) at the top of the shell to the diameter of 18 inches (460 mm) at the bottom of the shell. The bottom of this embodiment of the expandable shell was integrally constructed as part of the shell walls as a result of the rotational molding process. In this embodiment of the invention (similar to the embodiment shown in FIG. 8), 1/4 inch (6.35 mm) wide slots were cut in circumferential orientation around the expandable shell. The expandable shell was left as one continuous piece by not removing material from three of the six corners or spines. The extractable mandrels used in this test were attached to the high frequency hammer, which is often associated with putting sheet files. The hammer can provide both downward force and vibration energy to compact the aggregate construction material into the shell and to shell the shell.
[0077] 본 예에서, 설치 프로세스는 지면 아래로 1.5 피트(0.46 m)의 깊이까지 30 인치(0.76 m) 직경의 프리 드릴을 포함했다. 그 다음, 쉘은 사전 드릴링된 구멍에 수직으로 배치되었으며, 그 다음, 쉘은 쉘의 내부 치수들과 유사한 외부 치수들을 갖는 추출 가능한 맨드릴로 박혔다. 쉘은 그레이드 아래로 11 피트(3.4 m)의 깊이까지 박혔다. 맨드릴이 제거되었으며, 그 다음, 확장형 쉘이 4 개의 리프트들에서 골재로 채워졌다(각각의 리프트는 약 7.4 제곱 피트(0.2 제곱 미터) 체적을 가짐). 각각의 리프트는 추출 가능한 맨드릴의 하방 압력 및 진동 에너지로 압밀되었다.[0077] In this example, the installation process included a 30 inch (0.76 m) diameter pre-drill to a depth of 1.5 feet (0.46 m) below ground. The shell was then placed perpendicular to the pre-drilled hole, and then the shell was embedded into an extractable mandrel having external dimensions similar to the internal dimensions of the shell. The shell was embedded down to a depth of 11 feet (3.4 m) below the grade. The mandrel was removed, and then the expandable shell was filled with aggregates in four lifts (each lift having a volume of about 7.4 square feet (0.2 square meters)). Each lift was consolidated with the downward pressure and vibrational energy of the extractable mandrel.
[0078] 확장형 쉘 내에 골재를 배치하고 압밀한 후에, 쉘의 상부는 지면 아래로 약 1.5 피트(0.46 m)에 위치되었다. 그 다음, 골재의 다시메움(backfill)이 쉘의 상부와 동일한 레벨이었으며, 그 다음, 콘크리트 캡이 하중 시험을 용이하게 하기 위해서 쉘 위에 부어졌다.[0078] After placing and consolidating the aggregate within the expandable shell, the top of the shell was positioned about 1.5 feet (0.46 m) below the ground. The backfill of the aggregate was then at the same level as the top of the shell, and then the concrete cap was poured onto the shell to facilitate loading testing.
[0079] 슬롯식 쉘 교각은 시험 프레임에 맞닿아 푸시하는 유압 잭을 사용하여 하중 시험을 받았다. 도 9는, 위에서 설명된 골재 교각과 비교한 하중 시험의 결과들을 나타내는 그래프이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 1 인치의 교각 처짐(pier deflection)의 상부에서, 슬롯식 쉘들없이 건설된 교각들은 15,000 파운드 내지 20,000 파운드(67 kN 내지 89 kN)의 하중을 지지했다. 본 발명의 본 실시예에서 건설된 교각은, 1 인치의 교각 처짐의 상부에서 77,500 파운드(345 kN)의 하중을 지지했다. 본 발명의 본 실시예에 따라 건설된 교각의 내하력은 확장형 쉘들없이 건설된 골재 교각들과 비교했을 때 3.9 내지 5.2 배의 개선을 제공했다.[0079] The slotted shell piers were subjected to a load test using a hydraulic jack that pushed against the test frame. 9 is a graph showing the results of the load test as compared with the aggregate pier described above. As shown in FIG. 9, on top of a 1 inch pier deflection, piers built without slotted shells supported a load of 15,000 pounds to 20,000 pounds (67 kN to 89 kN). The piers constructed in this embodiment of the present invention supported a load of 77,500 pounds (345 kN) at the top of the 1 inch piercing sag. The load bearing capacity of a pier constructed in accordance with this embodiment of the present invention provided an improvement of 3.9 to 5.2 times compared to aggregate piers constructed without extended shells.
개방-단부(open-end) 실시예An open-end embodiment
[0080]
도 10a 내지 도 15b를 참조하면, 본 발명의 대안의 실시예가 도시되어 있으며, 이는 교각들을 형성하는데 사용될 수 있는 개방-단부 확장형 쉘을 포함한다. 즉, 도 10a는 개방-단부 확장형 쉘(1000)의 일 예의 사시도를 도시한다. 도 10b는 도 10a의 선 A-A를 따라 취한 개방-단부 확장형 쉘(1000)의 횡단면도를 도시한다. 이 예에서, 개방-단부 확장형 쉘(1000)은 제1 개방 단부(1010) 및 제2 개방 단부(1012)를 갖는 중공 관형(hollow tubular)부재이다. 개방-단부 확장형 쉘(1000)은 지반에 박는 것에 대해 임의의 배향으로 사용될 수 있다. 그러나, 예시의 목적들을 위해, 제1 개방 단부(1010)는 이하, 전방(advancing) 개방 단부(1010)로 지칭되며, 여기서, 전방 개방 단부(1010)는 먼저 지반 내로 전진되는 개방-단부 확장형 쉘(1000)의 바닥 단부를 의미한다. 또한, 제2 개방 단부(1012)는 이하, 후속(trailing) 개방 단부(1012)로 지칭되며, 여기서, 후속 개방 단부(1012)는 맨드릴과 같은 박기 장비(driving equipment)와 짝을 이루는 개방-단부 확장형 쉘(1000)의 상부 단부를 의미한다. [0080]
Referring to Figs. 10A-B, an alternative embodiment of the present invention is shown, which includes an open-ended expandable shell that can be used to form the piers. 10A shows a perspective view of an example of the open-ended
[0081]
개방-단부 확장형 쉘(1000)은 임의의 길이 및 임의의 폭 또는 직경일 수 있다. 제한없이, 개방-단부 확장형 쉘(1000)의 길이는 일 예에서 약 3.05 m(5 ft) 내지 약 6.1 m(20 ft)일 수 있고, 또는 다른 예에서는 약 3.05 m(10 ft)일 수 있다. 제한없이, 개방-단부 확장형 쉘(1000)의 폭 또는 직경은 일 예에서 약 61 cm(24 in) 내지 약 46 cm(18 in)일 수 있고, 또는 다른 예에서는 약 51.8 cm(20.4 in)일 수 있다. 일 예에서, 개방-단부 확장형 쉘(1000)은 고밀도 폴리에틸렌 중합체(HDPE) 플라스틱과 같은 플라스틱으로 형성될 수 있다. 다른 예에서, 개방-단부 확장형 쉘(1000)은 강 또는 알루미늄과 같은 금속으로 형성될 수 있다.[0081]
The open-ended
[0082]
개방-단부 확장형 쉘(1000)은 직선 관형(straight tubular)형상으로 제한되지 않는다. 예컨대, 도 11a, 도 11b, 및 도 11c는 6각형 형상의 횡단면 및 테이퍼진 팁을 갖는 개방-단부 확장형 쉘(100)의 일 예의 다양한 도면들을 예시하며; 즉, 개방 단부(1010)가 테이퍼진다. 즉, 도 11a 및 도 11b는 개방-단부 확장형 쉘(1000)의 전방 개방 단부(1010) 부분의 사시도들을 도시하며, 이는 6각형이고 테이퍼(1020)를 포함한다. 도 11c는 도 11b의 선 B-B를 따라 취한 개방-단부 확장형 쉘(1000)의 횡단면도를 도시한다. 일 예에서, 개방-단부 확장형 쉘(1000)의 폭 또는 직경은 약 51.8 cm(20.4 in) 내지 약 46 cm(18.1 in)로 테이퍼진다. [0082]
The open-ended
[0083]
도 12a 및 도 12b는 개방-단부 확장형 쉘(1000)을 지반(예컨대,지반(1205)) 내로 설치하는 프로세스의 일 예를 도시한다. 이 예에서, 숄더 칼라(shoulder collar)(1215)를 갖는 폐쇄된 파이프 맨드릴(1210)은 개방-단부 확장형 쉘(1000)을 지반(1205)에 박는데 사용된다. 폐쇄된 칼라 맨드릴(1210)은, 숄더 칼라(1215)가 개방-단부 확장형 쉘(1000)의 후속 개방 단부(1012)와 접촉할 때까지 개방-단부 확장형 쉘(1000) 내로 삽입된다. 이렇게 하여, 구동력(driving force)이 폐쇄된 파이프 맨드릴(1210)로부터 개방-단부 확장형 쉘(1000)로 전달된다. 도 12a 및 도 12b에서, 폐쇄된 파이프 맨드릴(1210)의 전방 단부는, 개방-단부 확장형 쉘(1000)의 전방 개방 단부(1010)를 넘어 연장된다. 일 예에서, 폐쇄된 파이프 맨드릴(1210)의 단부는, 개방-단부 확장형 쉘(1000)의 전방 개방 단부(1010)를 넘어서 약 1.5 m(5 ft) 연장된다. [0083]
12A and 12B illustrate an example of a process for installing an open-ended expanded
[0084]
그러나, 숄더 칼라(1215)의 위치는 폐쇄된 파이프 맨드릴(1210)의 길이를 따라 조정 가능할 수 있다. 즉, 숄더 칼라(1215)는, 개방-단부 확장형 쉘(1000)과 폐쇄된 파이프 맨드릴(1210)의 깊이들 및 상대 위치들의 범위가 맨드릴들을 변경할 필요없이 획득될 수 있도록 조정 가능할 수 있다. 예컨대, 도 13은 폐쇄된 파이프 맨드릴(1210)의 전방 단부가 개방-단부 확장형 쉘(1000)의 개방 단부(1010)를 전진시키면서 실질적으로 정렬되도록 설정된 숄더 칼라(1215)의 위치를 도시한다. [0084]
However, the position of the
[0085]
도 14는, 지지 교각을 형성하도록 개방-단부 확장형 쉘(1000)을 사용하는 방법(1400)의 일 예의 흐름 선도를 도시한다. 방법(1400)은 다음 단계들을 포함할 수 있지만, 이것으로 제한되지 않는다. [0085]
14 shows a flow diagram of an example of a
[0086]
단계(1410)에서, 개방-단부 확장형 쉘(1000)은 맨드릴을 사용하여 지표에 박힌다. 예컨대, 도 12a 및 도 12b를 다시 참조하면, 개방-단부 확장형 쉘(1000)은 폐쇄된 파이프 맨드릴(1210)을 사용하여 지반(1205)에 박힌다. [0086]
In
[0087]
단계(1415)에서, 맨드릴(예컨대, 폐쇄된 파이프 맨드릴(1210))이 개방-단부 확장형 쉘(1000)로부터 인출되어, 개방-단부 확장형 쉘(1000)이 지반에 남겨진다. 예컨대, 도 15a는 폐쇄된 파이프 맨드릴(1210)이 인출된 후, 쉘 공동(1220)을 생성하는 지반(1205)의 개방-단부 확장형 쉘(1000)을 도시한다. 즉, 쉘 공동(1220)은 재료가 없는 지반(1205)의 일부이다. [0087]
In
[0088]
단계(1420)에서, 쉘 공동(1220)은 모래, 골재, 시멘트질 그라우트, 및/또는 임의의 다른 재료로 다시메워진다. 예컨대, 도 15b는 재료(1225)의 체적으로 다시메워진 개방-단부 확장형 쉘(1000)의 쉘 공동(1220)을 도시한다. [0088]
In
[0089]
단계(1425)에서, 맨드릴(예컨대, 폐쇄된 파이프 맨드릴(1210))이 개방-단부 확장형 쉘(1000) 내로 재삽입된다. 그 다음, 재료(1225)가 개방-단부 확장형 쉘(1000)의 전방 개방 단부(1010) 아래에 충진(packed)된다. 예컨대,도 15b는 재료(1225)의 "벌브(bulb)"가 개방-단부 확장형 쉘(1000)의 전방 개방 단부(1010) 아래에서 지반(1205)에 형성되는 것을 도시한다. [0089]
In
[0090]
단계(1430)에서, 맨드릴(예컨대, 폐쇄된 파이프 맨드릴(1210))이 다시 도 15a에 도시된 바와 같이, 개방-단부 확장형 쉘(1000)로부터 인출된다. [0090]
In
[0091]
단계(1435)에서, 쉘 공동(1220)의 나머지 부분은 재료(1225)(예컨대, 모래, 골재, 시멘트질 그라우트, 및/또는 임의의 다른 재료)로 다시메워진다. [0091]
In
[0092]
단계(1440)에서, 맨드릴(예컨대, 폐쇄된 파이프 맨드릴(1210))이 개방-단부 확장형 쉘(1000) 내로 재삽입된다. 그 다음, 재료(1225)가 개방-단부 확장형 쉘(1000)의 쉘 공동(1220) 내에 충진된다. [0092]
In
[0093]
단계(1445)에서, 맨드릴(예컨대, 폐쇄된 파이프 맨드릴(1210))이 다시 도 15a에 도시된 바와 같이, 개방-단부 확장형 쉘(1000)로부터 인출된다. [0093]
At
[0094]
결정 단계(1450)에서, 지지 교각의 건설이 완료되었는지의 여부가 결정된다. 지지 교각의 건설이 완료되면, 방법(1400)이 종료된다. 그러나, 지지 교각의 건설이 완료되지 않았다면, 방법(1400)은 1435로 복귀한다. [0094]
In
[0095]
개방-단부 확장형 쉘(1000) 및 방법(1400)을 사용하는 이점은, 쉘 지지 층에 대한 증가된 강성 및 상부 존에서의 확장형 쉘 시스템의 증가된 전체 길이(개방-단부 확장형 쉘(1000) + "벌브" 깊이)를 제공한다는 것이다. [0095]
An advantage of using the open-ended
예 VYes V
[0096] 일 예로써, 지지 교각들은 아이오와(Iowa)의 시험 장소에서 본 발명의 실시예들에 따라 확장형 쉘들을 사용하여 건설되었다. 통상적인 프로세스를 사용하여 교각들에 대한 하중 시험들이 수행되었다. 시험들에 사용된 확장형 쉘들 및 그 사용 방법들은, 본질적으로, 상기에 설명되고 도 10a 내지 도 15b에 도시된 것으로 구성되었다. 이 시험에서, 고밀도 폴리에틸렌 중합체(HDPE) 플라스틱으로 형성된 확장형 쉘은 연약 식토(clay soil)를 특징으로 하는 시험 장소에 설치되었다. 이 시험은, 피동식 테이퍼진 파이프를 사용하여 건설된 골재 교각들에 대한 본 발명에 따른 확장형 쉘의 하중 대 처짐(deflection) 특성을 비교하기 위해 설계되었다. 2 개의 비교 골재 교각들은 지면 아래에서 12 피트의 깊이에 건설되었다.[0096] As an example, support piers were constructed using extended shells in accordance with embodiments of the present invention at a test site in Iowa. Load tests were performed on the bridges using conventional processes. The extended shells used in the tests and their methods of use were essentially constructed as described above and shown in Figures 10a-15b. In this test, an expandable shell formed of high density polyethylene polymer (HDPE) plastic was installed in a test site characterized by soft clay soil. This test was designed to compare the load versus deflection characteristics of an expandable shell according to the present invention to aggregate piers constructed using a driven tapered pipe. Two comparative aggregate piers were constructed at a depth of 12 feet below the ground.
[0097] 이 시험에서, 확장형 쉘은 회전 성형(rotomolding) 프로세스에 의해 형성되었다. 쉘들은 (예컨대, 도 11a, 도 11b, 및 도 11c에 도시된 바와 같은) 6각형 횡단면을 갖는 테이퍼진 형상을 규정하였으며, 이는 쉘의 상부에서 518 mm(20.4 인치)의 외경으로부터 쉘의 바닥에서 460 mm(18.1 인치)의 직경까지 하방으로 테이퍼졌다. 본 발명의 본 실시예에서, 확장형 쉘은 3.05 m(10 피트)의 전체 길이를 가지며, 골재 교각들을 건설하기 위해 공통적으로 사용되는 추출 가능한 테이퍼진 맨드릴이 확장형 쉘을 완전히 통과할 수 있도록, 쉘의 상부 및 바닥 단부들 양자 모두는 개방되어 있다. [0097] In this test, the expandable shell was formed by a rotomolding process. The shells defined a tapered shape with a hexagonal cross-section (e.g., as shown in Figs. 11A, 11B, and 11C), which was obtained from an outer diameter of 518 mm (20.4 inches) at the top of the shell And tapered down to a diameter of 460 mm (18.1 inches). In the present embodiment of the invention, the expandable shell has an overall length of 10 ft., And is designed so that an extractable tapered mandrel commonly used for constructing aggregate piers can pass completely through the expandable shell. Both the top and bottom ends are open.
[0098] 이 시험에 사용된 추출 가능한 맨드릴은 고주파 해머에 부착되었으며, 이는 종종 시트 파일들을 박는 것과 연관되어 있다. 해머는 쉘을 지반에 박고 쉘에 골재 건설 재료를 압밀하기 위해 하향력 및 진동 에너지 양자 모두를 제공할 수 있다. "개방 바닥" 확장형 쉘 교각 및 골재 교각은 유사한 맨드릴 및 고주파 해머로 건설되었다.[0098] The extractable mandrels used in this test were attached to the high frequency hammer, which is often associated with putting sheet files. The hammer can provide both downward force and vibration energy to compact the aggregate construction material into the shell and to shell the shell. The "open bottom" extended shell piers and aggregate piers were constructed with similar mandrels and high frequency hammers.
[0099] 이 예에서, 확장형 쉘을 박기 전에 61 cm(24 in)의 직경 및 61 cm(24 in)의 깊이의 사전-드릴 구멍이 지면에 형성되었다. 사전-드릴의 목적은 하중 시험을 위한 콘크리트 캡의 배치를 용이하게 하는 것이다. 그 다음, 확장형 쉘, 및 테이퍼진 맨드릴은, 테이퍼진 맨드릴의 팁이 지면 아래에 약 5.2 m(17 ft)의 깊이에 있고, 확장형 쉘의 바닥이 지면 아래에 약 3.65m(12 ft)의 깊이에 있으며, 쉘의 상부는 지면 아래에 약 61 cm(24 in)의 깊이에 있도록, 지반에 박혀졌다.[0099] In this example, a pre-drilled hole with a diameter of 61 inches (24 in) and a depth of 61 inches (24 in) was formed on the ground prior to deployment of the expandable shell. The purpose of the pre-drill is to facilitate the placement of the concrete cap for load testing. The expandable shell and tapered mandrel are then positioned such that the tip of the tapered mandrel is at a depth of about 5.2 ft (17 ft) below the ground and the bottom of the expandable shell is about 12 feet (3.65 m) below the ground And the top of the shell was embedded in the ground to a depth of about 61 cm (24 in) below the ground.
[00100] 이 예에서 사용된 테이퍼진 맨드릴은, 맨드릴이 골재로 채워질 수 있고, 맨드릴의 바닥 밖으로 유동하는 것을 허용하도록, 중공형이다. 골재 교각을 건설하기 위해 미리 정해진 간격들로 맨드릴을 상승 및 하강시킴으로써, 골재 교각이 이 맨드릴로 건설된다. 이 예에서는, 골재 교각은 유사한 프로세스를 사용하여 확장형 쉘 아래에 그리고 그 내부에 건설되었다.[00100] The tapered mandrel used in this example is hollow to allow the mandrel to be filled with the aggregate and to flow out of the bottom of the mandrel. By raising and lowering the mandrel at predetermined intervals to build an aggregate pier, an aggregate pier is built into the mandrel. In this example, an aggregate pier was constructed under and within the expandable shell using a similar process.
[00101] 개방 바닥 확장형 쉘 교각들은 시험 프레임에 맞닿아 푸시하는 유압 잭을 사용하여 하중 시험을 받았다. 도 16은 도 10a, 도 10b, 및/또는 도 11a, 11b, 11c에 도시된 실시예를 사용하여 건설된 골재 교각들과 비교한 하중 시험의 결과들을 나타내는 그래프이다. 도 16에 도시된 바와 같이, 1 인치의 교각 처짐의 상부에서, 쉘들없이 건설된 교각들은 67 kN 내지 89 kN(15,000 파운드 내지 20,000 파운드)의 하중을 지지했다. 본 발명의 본 실시예에서 건설된 교각은, 1 인치의 교각 처짐의 상부에서 188 kN(42,300 파운드)의 하중을 지지했다. 본 발명에 따라 건설된 교각들의 내하력은 확장형 쉘들없이 건설되는 골재 교각들과 비교했을 때 2.1 내지 2.8 배의 개선을 제공했다.[00101] The open bottom expanded shell piers were subjected to a load test using a hydraulic jack pushing against the test frame. FIG. 16 is a graph showing the results of a load test in comparison with aggregate piers constructed using the embodiment shown in FIGS. 10A, 10B, and / or 11A, 11B, and 11C. As shown in FIG. 16, at the top of the 1-inch bridge sag, the piers constructed without shells supported loads of 67 kN to 89 kN (15,000 pounds to 20,000 pounds). The piers constructed in this embodiment of the present invention supported a load of 188 kN (42,300 pounds) at the top of the 1 inch pit deflection. The load bearing capacity of the piers constructed in accordance with the present invention provided an improvement of 2.1 to 2.8 times compared to the aggregate piers constructed without the expandable shells.
[00102] 전술한 실시예의 상세한 설명은 본 발명의 특정 실시예들을 예시하는 첨부 도면들을 참조한다. 상이한 구조들 및 동작들을 갖는 다른 실시예들은, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다. "발명" 등의 용어는, 본 명세서에 제시된 출원인의 발명의 많은 대안의 양태들 또는 실시예들의 소정의 특정예들을 참조하여 사용되며, 그 부재를 사용하지 않는 것은 출원인의 발명의 범위 또는 특허 청구범위들을 제한하도록 그의 사용(use)도 그의 부재(absence)도 의도하는 것은 아니다. 더욱이, 본원에서 사용될 수 있는 "단계"라는 용어가 이용되는 방법들의 상이한 양태들을 함축하는데 사용될 수 있지만,이 용어는 개별 단계들의 순서가 명시적으로 설명되지 않는 한 그리고 이 경우를 제외하고, 본원에서 개시된 다양한 단계들 사이의 임의의 특정 순서를 암시하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 명세서는 단지 독자의 편의를 위해 섹션들로 구분된다. 표제들은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 다양한 상세들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 변경될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 전술한 설명은 단지 예시의 목적을 위한 것이지, 제한의 목적이 아니다.[00102] The foregoing detailed description of the embodiments refers to the accompanying drawings which illustrate specific embodiments of the invention. Other embodiments having different structures and operations are within the scope of the present invention. The terms "invention" and the like are used herein to refer to many alternative aspects or embodiments of the inventions of the applicant as presented herein, and the absence of the absence is not intended to limit the scope of the inventor's invention Neither the uses nor the absence of which is intended to limit the scope. Moreover, although the term "step" which may be used herein may be used to imply different aspects of the methods in use, it will be understood that the term And should not be construed as implying any particular order between the various steps disclosed. This specification is divided into sections for your convenience only. The headings should not be construed as limiting the scope of the invention. It will be appreciated that various details of the invention may be varied without departing from the scope of the invention. Moreover, the foregoing description is for purposes of illustration only and not for the purposes of limitation.
Claims (32)
상기 확장형 쉘은 입자상 건설 재료(granular construction material)를 유지하기 위한 내부를 규정하고, 상기 입자상 건설 재료를 상기 내부에 수용하기 위한 제1 개구를 갖는 제1 단부, 및 제2 개구를 갖는 제2 단부를 규정하며,
상기 쉘은, 상기 쉘의 내부에서 상기 입자상 건설 재료가 압밀될 때 상기 쉘이 측방향으로 외측으로 팽창하도록, 가요적인,
확장형 쉘.An extensible shell for constructing a support pier on the ground,
Said expandable shell defining a interior for retaining a granular construction material and having a first end having a first opening for receiving said particulate construction material therein and a second end having a second opening, And,
Wherein the shell is configured such that when the particulate construction material is consolidated within the shell, the shell expands laterally outwardly,
Expandable shell.
상기 쉘은 상기 쉘의 제1 단부로부터 대향하는 제2 단부로 하방으로 테이퍼지도록 형상이 정해지는,
확장형 쉘.The method according to claim 1,
Wherein the shell is shaped to taper downwardly from a first end of the shell to an opposite second end,
Expandable shell.
상기 쉘의 횡단면은 상기 제1 및 제2 단부들 사이를 연장하는 상기 쉘의 길이를 따라 실질적으로 6각형 형상 및 실질적으로 8각형 형상 중 하나를 형성하는,
확장형 쉘.3. The method of claim 2,
Wherein the cross-section of the shell defines one of a substantially hexagonal shape and a substantially octagonal shape along the length of the shell extending between the first and second ends,
Expandable shell.
상기 제1 단부의 횡단면은 상기 제2 단부의 횡단면보다 더 크게 크기가 정해지는,
확장형 쉘.3. The method of claim 2,
Wherein the cross-section of the first end is sized larger than the cross-section of the second end,
Expandable shell.
상기 쉘은 플라스틱으로 구성되는,
확장형 쉘.The method according to claim 1,
Wherein the shell is made of plastic,
Expandable shell.
상기 쉘은, 상기 쉘의 내부와 상기 쉘의 외부 사이를 연장하는 복수의 애퍼처들(apertures)을 규정하는,
확장형 쉘.The method according to claim 1,
The shell defining a plurality of apertures extending between the interior of the shell and the exterior of the shell,
Expandable shell.
상기 쉘은 실질적으로 원통형 형상인,
확장형 쉘.The method according to claim 1,
The shell has a substantially cylindrical shape,
Expandable shell.
상기 쉘은 실질적으로 원뿔형 형상인,
확장형 쉘.The method according to claim 1,
The shell has a substantially conical shape,
Expandable shell.
(a) 확장형 쉘을 지반에 위치결정하는 단계 ― 상기 쉘은 입자상 건설 재료를 유지하기 위한 내부를 규정하고, 상기 입자상 건설 재료를 상기 내부에 수용하기 위해 제1 단부에 제1 개구를 규정하고 그리고 제2 단부에 제2 개구를 규정하며, 상기 쉘은, 상기 쉘의 내부에서 상기 입자상 건설 재료가 압밀될 때 상기 쉘이 팽창하도록 가요적임 ―;
(b) 상기 쉘의 내부의 적어도 일부를 상기 입자상 건설 재료로 채우는 단계; 및
(c) 지지 교각을 형성하기 위해 상기 쉘의 내부에서 상기 입자상 건설 재료를 압밀하는 단계를 포함하는,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법.As a method for constructing a support pier on the ground,
(a) positioning an expandable shell on the ground, the shell defining an interior for retaining particulate construction material, defining a first opening at a first end for receiving the particulate construction material therein, and Defining a second opening at a second end, the shell being flexible to expand the shell when the particulate construction material is consolidated within the shell;
(b) filling at least a portion of the interior of the shell with the particulate construction material; And
(c) consolidating said particulate construction material within said shell to form a support pier.
A method for constructing support piers on the ground.
상기 쉘은 상기 쉘의 제1 단부로부터 대향하는 제2 단부로 하방으로 테이퍼지도록 형상이 정해지는,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the shell is shaped to taper downwardly from a first end of the shell to an opposite second end,
A method for constructing support piers on the ground.
상기 쉘의 횡단면은 상기 제1 및 제2 단부들 사이를 연장하는 상기 쉘의 길이를 따라 실질적으로 6각형 형상 및 실질적으로 8각형 형상 중 하나를 형성하는,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법.11. The method of claim 10,
Wherein the cross-section of the shell defines one of a substantially hexagonal shape and a substantially octagonal shape along the length of the shell extending between the first and second ends,
A method for constructing support piers on the ground.
상기 제1 단부의 횡단면은 상기 제2 단부의 횡단면보다 더 크게 크기가 정해지는,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법.11. The method of claim 10,
Wherein the cross-section of the first end is sized larger than the cross-section of the second end,
A method for constructing support piers on the ground.
상기 쉘은 플라스틱으로 구성되는,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the shell is made of plastic,
A method for constructing support piers on the ground.
상기 쉘은, 상기 쉘의 내부와 상기 쉘의 외부 사이를 연장하는 복수의 애퍼처들을 규정하는,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법.10. The method of claim 9,
The shell defining a plurality of apertures extending between the interior of the shell and the exterior of the shell,
A method for constructing support piers on the ground.
상기 쉘을 통해 진공 압력을 적용하는 단계를 더 포함하는,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법.15. The method of claim 14,
Further comprising applying a vacuum pressure through the shell,
A method for constructing support piers on the ground.
상기 쉘은 실질적으로 원통형 형상인,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법.10. The method of claim 9,
The shell has a substantially cylindrical shape,
A method for constructing support piers on the ground.
상기 쉘은 실질적으로 원뿔형 형상인,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법.10. The method of claim 9,
The shell has a substantially conical shape,
A method for constructing support piers on the ground.
상기 단계(a)의 위치결정 단계는, 상기 쉘을 상기 입자상 건설 재료로 부분적으로 채우는 단계 및 상기 쉘을 부분적으로 채우는 단계에 후속하여 상기 쉘을 지반에 박는(driving) 단계를 더 포함하는,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the positioning step of step (a) further comprises: partially filling the shell with the particulate construction material and driving the shell following the step of partially filling the shell.
A method for constructing support piers on the ground.
상기 확장형 쉘을 지반에 박는 단계는, 상기 쉘을 지반에 박기 위해 맨드릴에 힘을 적용하는 단계를 포함하는,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법.19. The method of claim 18,
The step of applying the expandable shell to the ground comprises applying a force to the mandrel to place the shell on the ground.
A method for constructing support piers on the ground.
상기 단계(a)의 위치결정 단계는, 먼저 상기 지반에 공동을 형성하는 단계 및 후속하여 상기 확장형 쉘을 상기 공동에 박는 단계를 더 포함하는,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법. 10. The method of claim 9,
Wherein the step of locating the step (a) further comprises the step of forming a cavity in the ground first, and subsequently putting the expandable shell into the cavity.
A method for constructing support piers on the ground.
상기 공동은, 상기 형성 단계 이후에 그리고 상기 확장형 쉘을 상기 공동에 박는 단계 이전에, 적어도 부분적으로 입자상 건설 재료로 채워지는,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법. 21. The method of claim 20,
Wherein the cavity is at least partially filled with particulate construction material after the forming step and prior to the step of inserting the expandable shell into the cavity,
A method for constructing support piers on the ground.
상기 단계(c)의 압밀 단계는 주(primary) 맨드릴로 수행되는,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법. 10. The method of claim 9,
Wherein the consolidating step of step (c) is carried out with a primary mandrel,
A method for constructing support piers on the ground.
상기 주 맨드릴보다 더 큰 횡단면 영역을 갖는 제2 맨드릴로 수행되는 추가 압밀 단계를 더 포함하는,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법.23. The method of claim 22,
Further comprising a further consolidating step performed with a second mandrel having a cross-sectional area greater than the major mandrel,
A method for constructing support piers on the ground.
(a) 지반에 공동을 형성하는 단계;
(b) 상기 공동을 골재 건설 재료로 부분적으로 다시메우는(backfilling) 단계;
(c) 확장형 쉘을 공동에 위치결정하는 단계 ― 상기 쉘은 제1 개구를 갖는 제1 단부 및 제2 개구를 갖는 제2 단부를 가지며, 상기 쉘은 입자상 건설 재료를 유지하기 위한 내부를 규정하고, 상기 입자상 건설 재료를 상기 내부에 수용하기 위한 개구를 규정하며, 상기 쉘은, 상기 쉘의 내부에서 상기 입자상 건설 재료가 압밀될 때 상기 쉘이 팽창하도록 가요적임 ―;
(d) 상기 쉘의 내부의 적어도 일부를 상기 입자상 건설 재료로 채우는 단계; 및
(e) 지지 교각을 형성하기 위해 상기 쉘의 내부에서 상기 입자상 건설 재료를 압밀하는 단계를 포함하는,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법.As a method for constructing a support pier on the ground,
(a) forming a cavity in the ground;
(b) partially refilling said cavity with aggregate construction material;
(c) positioning the expandable shell in a cavity, the shell having a first end having a first opening and a second end having a second opening, the shell defining an interior for retaining particulate construction material Defines an opening for receiving said particulate construction material therein, said shell being flexible to expand the shell when the particulate construction material is consolidated within the shell;
(d) filling at least a portion of the interior of the shell with the particulate construction material; And
(e) consolidating said particulate construction material within said shell to form a support pier.
A method for constructing support piers on the ground.
상기 쉘의 내부와 상기 쉘의 외부 사이를 연장하는 복수 개의 슬롯들을 더 포함하고, 상기 슬롯들은 일반적으로 상기 쉘의 길이를 따라 중심선에 대해 횡단하는,
확장형 쉘. The method according to claim 1,
Further comprising a plurality of slots extending between the interior of the shell and the exterior of the shell, the slots generally extending across the length of the shell,
Expandable shell.
상기 슬롯들은 상기 쉘의 원주 둘레에서 불연속적이며, 이에 의해 상기 쉘의 길이를 따라 연속적인 재료 부분들의 연속성을 유지하는,
확장형 쉘.26. The method of claim 25,
Wherein the slots are discontinuous about a circumference of the shell, thereby maintaining continuity of continuous material portions along the length of the shell,
Expandable shell.
상기 슬롯들은 1/4 인치(6.35 mm) 내지 3/8 인치(9.53 mm) 범위의 폭을 갖는,
확장형 쉘.26. The method of claim 25,
The slots may have a width in the range of 1/4 inch (6.35 mm) to 3/8 inch (9.53 mm)
Expandable shell.
상기 슬롯들은 서로 6 인치(152 mm)의 간격으로 이격되는,
확장형 쉘. 26. The method of claim 25,
The slots are spaced 6 inches (152 mm) apart from each other,
Expandable shell.
상기 쉘은 상기 쉘의 내부와 상기 쉘의 외부 사이를 연장하는 복수 개의 슬롯들을 더 포함하고, 상기 슬롯들은 일반적으로 상기 쉘의 길이를 따라 중심선에 대해 횡단하는,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법.10. The method of claim 9,
The shell further includes a plurality of slots extending between the interior of the shell and the exterior of the shell, the slots generally extending across the length of the shell,
A method for constructing support piers on the ground.
상기 슬롯들은 상기 쉘의 원주 둘레에서 불연속적이며, 이에 의해 상기 쉘의 길이를 따라 연속적인 재료 부분들의 연속성을 유지하는,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법.30. The method of claim 29,
Wherein the slots are discontinuous about a circumference of the shell, thereby maintaining continuity of continuous material portions along the length of the shell,
A method for constructing support piers on the ground.
상기 슬롯들은 1/4 인치(6.35 mm) 내지 3/8 인치(9.53 mm) 범위의 폭을 갖는,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법.30. The method of claim 29,
The slots may have a width in the range of 1/4 inch (6.35 mm) to 3/8 inch (9.53 mm)
A method for constructing support piers on the ground.
상기 슬롯들은 서로 6 인치(152 mm)의 간격으로 이격되는,
지반에 지지 교각을 건설하기 위한 방법.30. The method of claim 29,
The slots are spaced 6 inches (152 mm) apart from each other,
A method for constructing support piers on the ground.
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