KR20190040749A

KR20190040749A - 다축 다중 심도 기초

Info

Publication number: KR20190040749A
Application number: KR1020170130749A
Authority: KR
Inventors: 노창석; 정우용; 정진훈; 김수현
Original assignee: 노창석; 김수현; 정우용
Priority date: 2017-10-11
Filing date: 2017-10-11
Publication date: 2019-04-19
Also published as: WO2019074255A1

Abstract

본 발명은 여러 개의 축을 구비하고 다양한 깊이로 형성되는 다축 다중 심도 기초에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초는 제1 파일(10) 및 상기 제1 파일의 좌우에 형성되는 제2 파일(20)로 구성되고, N치가 심도에 따라 비례적으로 증가하는 지반 또는 사질토 지반 또는 침하량보다 지지력이 부족한 지반에 형성되며, 상기 제1 파일(10)의 길이가 상기 제2 파일(20)의 길이보다 긴 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

다축 다중 심도 기초 {MULTI-AXIS AND MULTI-DEPTH FOUNDATION}

본 발명은 연약지반개량 시 형성하는 기초에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 여러 개의 축을 구비하고 다양한 깊이로 형성되는 다축 다중 심도 기초에 관한 것이다.

옹벽, 제방, 아파트 등 건축물이나 도로, 교량 기타 지상 구조물을 설치할 때에는 지반의 상태에 따라 차이가 있기는 하나 지반 보강 공사를 먼저 수행하게 된다. 지반의 보강에 의한 지지력의 향상은 토양고화재를 메워나가는 형상과 토양고화재의 재질에 의해 결정된다.

지지력 확보를 위해 초기에는 단순한 원기둥 형상의 지반강화용 파일(말뚝)을 이용하였으나, 지지력 보강을 위해 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이 지지력 보강부를 구비한 지반강화용 파일이 등장한 바 있다. 종래의 지지력 보강부를 구비한 지반강화용 파일은 도 1에 도시된 바와 같이 파일(100)의 직경보다 큰 직경으로 형성되어 지반과의 접촉면적을 확장시키는 지지력 보강부(200)가 파일(100)의 외주면에 구비되어 지지력을 향상시키는 구성을 하고 있다. 그러나 원기둥 형상의 파일이나 지지력 보강부를 구비한 파일을 이용한 종래의 지반개량 공법은 원기둥 형태의 산발적인 지반 보강만이 가능하므로 지반의 전체적인 강도가 다르게 시공될 수 있어 상부 시설물에 대한 균형과 안정성이 떨어진다. 그 결과 도로붕괴, 옹벽기초 붕괴 등 연약지반 침하로 인한 구조물 붕괴 또는 건설공사 현장의 공사용 가도 부실로 인한 장비전도 등에 의해 인적, 물적 피해를 초래하는 문제점이 있다.

또한 종래에는 동일한 규격의 지반강화용 파일을 소정 간격으로 형성하여 지반의 지지력을 향상시켰는데 이러한 방법으로는 지반의 성질을 고려하기 어려워 요구되는 지지력이나 침하량에 비해 파일을 과다하게 형성함으로써 자원의 낭비가 심한 문제점이 있다.

KR 10-2013-0000247 A (2013. 1. 2.)

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 지반의 강도를 고르게 개량하고, 지반의 특성을 고려하여 연약한 지반을 강화할 수 있는 기초를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초는 제1 파일 및 상기 제1 파일의 좌우에 형성되는 제2 파일로 구성되고, N치가 심도에 따라 비례적으로 증가하는 지반 또는 사질토 지반 또는 침하량보다 지지력이 부족한 지반에 형성되며, 상기 제1 파일의 길이가 상기 제2 파일의 길이보다 긴 것을 기술적 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초는 제1 파일 및 상기 제1 파일의 좌우에 형성되는 제2 파일로 구성되고, N치가 심도에 따라 일정한 지반 또는 점성토 지반 또는 지지력보다 침하량이 부족한 지반에 형성되며, 상기 제1 파일의 길이가 상기 제2 파일의 길이보다 짧은 것을 기술적 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초는 지중에 단단한 지층이 비스듬히 형성되거나 하중이 불균일하게 작용되는 지반에 형성되고, 제1 파일(110) 및 상기 제1 파일의 어느 일측 방향으로 형성되는 하나 이상의 파일로 구성되고, 상기 일측 방향을 따라 상기 제1 파일(10)에서 멀어질수록 각 파일의 길이가 증가되는 것을 기수적 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초는 지반의 물성을 고려한 최적의 기초 형상을 구현할 수 있다.

또 기초를 구성하는 각 파일의 길이가 지반에 요구되는 지지력 및 침하량을 넘어서지 않도록 함으로써 공사기간을 단축할 수 있고, 자원의 소모를 최소화할 수 있다.

도 1은 종래의 지지력 보강부를 구비한 지반강화용 파일의 사시도
도 2는 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 제1 실시형태의 사시도
도 3은 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 제1 실시형태의 측면도, 상면도 및 배치도
도 4는 사질토 지반의 심도에 따른 N치
도 5는 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 제2 실시형태의 사시도
도 6은 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 제2 실시형태의 측면도
도 7은 점성토 지반의 심도에 따른 N치
도 8은 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 제3 실시형태의 사시도
도 9는 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 제3 실시형태의 측면도 및 상면도
도 10 및 11은 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 응용도

이하에서는 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 제1 실시형태의 사시도이고, 도 3은 그 측면도, 상면도 및 배치도이다.

본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초는 제1 파일(10) 및 제1 파일의 좌우에 형성되는 제2 파일(20)로 구성되고, 제2 파일의 외곽에 형성되는 제3 파일(30)을 더 포함하여 구성될 수 있으며, 요구되는 기초의 폭에 따라 제3 파일(30)의 외곽에도 파일이 더 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 제1 실시형태는 도 4에 도시된 바와 같이 개량하고자 하는 연약지반의 N치(표준관입시험 시 로드 선단에 샘플러를 부착하고 63.5㎏의 추를 75㎝ 높이에서 낙하시켜 30㎝ 관입시키는데 필요한 타격횟수)가 심도에 따라 비례적으로 증가하는 지반 또는 사질토 지반 또는 지반의 침하량보다 지지력이 부족한 경우에 사용될 수 있고, 제1 파일(10)의 길이 > 제2 파일(20)의 길이 > 제3 파일(30)의 길이의 관계가 성립된다. 즉, 상부 토질이 연약하고 하부로 갈수록 토질이 단단해지는 지반의 특성을 고려하여 상부의 치환면적으로 크게 하고 하부의 치환면적을 작게 구성한 것이다.

본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 제1 실시형태는 옆에서 보았을 때 도 3(a)에 도시된 바와 같이 역삼각형이고, 횡방향으로 d의 간격으로 시공되거나{도 3(b)}, 종방향으로 d의 간격으로 시공될 수 있다{도 3(c)}.

도 5는 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 제2 실시형태의 사시도이고, 도 6은 그 측면도이다.

본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 제2 실시형태는 도 7에 도시된 바와 같이 개량하고자 하는 연약지반의 N치가 심도에 따라 증가하지 않고 일정한 지반 또는 점성토 지반 또는 지지력보다 침하량이 부족한 경우에 사용될 수 있고, 제1 파일(10)의 길이 < 제2 파일(20)의 길이, 제3 파일(30)의 길이의 관계가 성립된다. 제3 파일(30)의 길이는 지반에 따라 제2 파일(20)의 길이보다 길 수도 있고 짧을 수도 있지만 제1 파일(10)의 길이보다는 길다. 즉, 상부 토질의 N치가 유지되는 심도까지 제2 파일(20) 또는 제3 파일(30)을 형성함으로써 연약심도 전반의 환산 토질탄성계수를 개선하는 것이다.

본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 제2 실시형태는 옆에서 보았을 때 도 6에 도시된 바와 같이 M자형이고, 도 3(b), (c)와 같이 횡방향 또는 종방향으로 시공될 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 제3 실시형태의 사시도이고, 도 9는 그 측면도 및 상면도로서, 지중에 단단한 지층이 비스듬히 형성되거나 옹벽 하부 등 하중이 불균일하게 작용되는 지반에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 제3 실시형태는 제1 파일(110), 제1 파일의 어느 일측에 형성되는 제2 파일(120), 제2 파일의 제1 파일이 있는 반대쪽에 형성되는 제3 파일(130), 제3 파일의 제2 파일이 있는 반대쪽에 형성되는 제4 파일(140), 제4 파일의 제3 파일이 있는 반대쪽에 형성되는 제5 파일(150),… 과 같이 지지력이 높게 요구되는 방향으로 파일의 길이를 증가시키면서 형성될 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 제1 실시형태의 응용도로서, 지지력이 더 크게 요구되는 지반에서는 제2 파일(20)의 직경 및 제3 파일(30)의 직경을 제1 파일(10)의 직경보다 크게 함으로써 지지력을 보강할 수 있다. 또 침하량이 더 크게 요구되는 지반에서는 제1 파일(10)의 직경 및 제2 파일(20)의 직경을 제3 파일(30)의 직경보다 크게 함으로써 침하량을 보강할 수 있고, 기초에 전단파단이 일어나는 경우에는 제2 파일(20)의 직경을 제1 파일(10)의 직경 및 제3 파일(30)의 직경보다 크게 함으로써 전단파단을 억제할 수 있다.

도 11은 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 제2 실시형태의 응용도이다. 제1 실시형태와 유사하게 지지력이 더 크게 요구되는 지반에서는 제2 파일(20)의 직경 및 제3 파일(30)의 직경을 제1 파일(10)의 직경보다 크게 함으로써 지지력을 보강할 수 있고, 침하량이 더 크게 요구되는 지반에서는 제1 파일(10)의 직경 및 제2 파일(20)의 직경이 제3 파일(30)의 직경보다 크게 하여 침하량을 증가시킬 수 있다. 또 기초에 전단파단이 일어나는 경우 제2 파일(20)의 직경을 제1 파일(10)의 직경 및 제3 파일(30)의 직경보다 크게 함으로써 이를 방지할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 재질에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초는 지반의 성질에 따라 조성이 달라지는데, 본 발명에서는 크게 2가지 종류의 조성을 개시한다.

첫 번째는 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 제1 실시형태의 형성에 적합한 조성으로서 본 발명자의 특허출원 제10-2016-0076295호 및 특허출원 제10-2016-102272호에 개시된 사항이다. 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초는 공통적으로, 토양고화재, 토사(시공현장의 것이 바람직하다)와 물의 혼합물을 경화시켜 형성할 수 있는데, 토양고화재가 포틀랜드 시멘트와 고로슬래그가 혼합된 베이스 및 황산나트륨, 규산나트륨, 소석회가 혼합된 첨가물로 구성되는 경우 속경성이 우수하다. 특히 베이스가 포틀랜드 시멘트 32 내지 38 중량부, 고로슬래그 47 내지 53 중량부로 구성되고, 첨가물이 황산나트륨 4 내지 6 중량부, 규산나트륨 4 내지 6 중량부, 소석회 4 내지 6 중량부로 구성되는 경우 사질토 지반을 고강도로 형성하는데 효과적이고, 이에 대한 근거는 특허출원 제10-2016-0076295호에 개시되어 있다(이하 같다).

토양고화재가 시멘트 50 내지 55 중량부, 슬래그 45 내지 50 중량부로 구성되는 기본 결합재 및 기본 결합재 100 중량부에 대해 증점제 0.16 내지 0.72 중량부, 유동화제 0.4 내지 0.6 중량부, 안정화제 0.08 내지 0.48 중량부로 구성되는 경우 일반 시멘트로는 경화가 어려운 지하수 지반과 같은 고함수 지반의 경화에 효과가 좋다. 특히, 첨가제에 기본 결합재 100 중량부에 대해 0.24 내지 0.36 중량부의 소포제가 더 포함되는 것, 증점제는 셀룰로스계 수용성 고분자, 아크릴계 수용성 고분자, 바이오폴리머, 글리콜계 수용성 고분자 및 무기증점제 중 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합된 것, 유동화제가 멜라민설폰산포름알데히드 고축합물염계, 나프탈렌설폰산포름알데히드 고축합물염계, 계량리그닌설폰산염계 물질 중 어느 하나인 것, 안정화제가 폴리사카라이드인 것 중 어느 하나 이상이 채택되는 경우 그 효과가 더욱 좋고, 이에 대한 근거는 특허출원 제10-2016-102272호에 개시되어 있다.

두 번째는 본 발명에 따른 다축 다중 심도 기초의 제2 실시형태에 적합한 조성으로서 본 발명자의 특허출원 제10-2016-106030호에 개시된 사항이다. 두 번째 조성의 경우 토양고화재가 시멘트와 슬래그가 혼합된 베이스 및 플라이애시와 탈황석고가 혼합된 첨가물로 구성된다. 특히 첨가물에 제지슬래그가 더 포함되는 것, 베이스가 시멘트 24 내지 36 중량부, 슬래그 34 내지 46 중량부로 구성되고, 첨가물은 8 내지 12 중량부의 플라이애시, 8 내지 12 중량부의 제지슬래그, 8 내지 12 중량부의 탈황석고로 구성되는 것, 첨가물에 소석회가 더 포함되는 것, 베이스가 시멘트 24 내지 36 중량부, 슬래그 34 내지 46 중량부로 구성되고, 첨가물이 8 내지 12 중량부의 플라이애시, 8 내지 12 중량부의 소석회, 8 내지 12 중량부의 탈황석고로 구성되는 것 중 어느 하나 이상이 채택되는 경우 토질을 개선하는 효과가 있어 점성토 등 특수토양용 조성으로 더욱 적합하다.

10, 110 제1 파일 20, 120 제2 파일
30, 130 제3 파일 140 제4 파일
150 제5 파일

Claims

제1 파일(10) 및 상기 제1 파일의 좌우에 형성되는 제2 파일(20)로 구성되는 다축 다중 심도 기초로서,
N치가 심도에 따라 비례적으로 증가하는 지반 또는 사질토 지반 또는 침하량보다 지지력이 부족한 지반에 형성되고, 상기 제1 파일(10)의 길이가 상기 제2 파일(20)의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 다축 다중 심도 기초.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 파일의 외곽에 형성되는 제3 파일(30)을 더 포함하여 구성되고,
상기 제2 파일(20)의 길이가 상기 제3 파일(30)의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 다축 다중 심도 기초.
제1 파일(10) 및 상기 제1 파일의 좌우에 형성되는 제2 파일(20)로 구성되는 다축 다중 심도 기초로서,
N치가 심도에 따라 일정한 지반 또는 점성토 지반 또는 지지력보다 침하량이 부족한 지반에 형성되고, 상기 제1 파일(10)의 길이가 상기 제2 파일(20)의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 다축 다중 심도 기초.
청구항 3에 있어서,
상기 제2 파일의 외곽에 형성되는 제3 파일(30)을 더 포함하여 구성되고,
상기 제3 파일(30)의 길이가 상기 제1 파일(10)의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 다축 다중 심도 기초.
청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,
상기 지반보다 지지력이 더 크게 요구되는 지반에 대해 상기 제2 파일(20)의 직경 및 제3 파일(30)의 직경을 상기 제1 파일(10)의 직경보다 크게 한 것을 특징으로 하는 다축 다중 심도 기초.
청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,
상기 지반보다 침하량이 더 크게 요구되는 지반에 대해 상기 제1 파일(10)의 직경 및 제2 파일(20)의 직경을 상기 제3 파일(30)의 직경보다 크게 한 것을 특징으로 하는 다축 다중 심도 기초.
청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,
상기 다축 다중 심도 기초에 전단파단이 일어나는 경우 상기 제2 파일(20)의 직경을 상기 제1 파일(10)의 직경 및 제3 파일(30)의 직경보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 다축 다중 심도 기초.
지중에 단단한 지층이 비스듬히 형성되거나 하중이 불균일하게 작용되는 지반에 형성되는 기초로서,
제1 파일(110);
상기 제1 파일의 어느 일측 방향으로 형성되는 하나 이상의 파일로 구성되고, 상기 일측 방향을 따라 상기 제1 파일(110)에서 멀어질수록 각 파일의 길이가 증가되는 것을 특징으로 하는 다축 다중 심도 기초.