KR20200109043A - 유기질토층 지반 개량 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반의 상부 부분에 위치하는 유기질토층에 형성된 제1천공홀 내 유기질토를 제거한 후 하부 토사층에 형성되는 테일부와 상부 유기질토층에 지름이 확대된 헤드부로 구성되는 포인트 기초를 시공함으로써, 포인트 기초의 고결 강도 및 헤드부의 지내력 확보가 가능하고, 테일부에 의해 침하량을 제어할 수 있는 유기질토층 지반 개량 방법에 대한 것이다.
본 발명 유기질토층 지반 개량 방법은 하부 토사층의 상부에 유기질토층이 형성된 연약지반을 개량하기 위한 것으로, (a) 유기질토층을 천공하여 제1천공홀을 형성하면서 제1천공홀 내 유기질토의 일부를 외부로 배토하여 제거하는 단계; 및 (b) 상기 제1천공홀의 하부를 천공하여 형성된 제2천공홀에 고화재를 주입하여 토사와 혼합함으로써 테일부를 형성하는 한편, 제1천공홀의 상부 일부를 확장 천공하여 제2천공홀보다 지름이 크게 형성된 제3천공홀에 고화재를 주입하여 토사와 혼합함으로써 헤드부를 형성하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

유기질토층 지반 개량 방법{Ground improvement method for organic soil}

본 발명은 지반의 상부 부분에 위치하는 유기질토층에 형성된 제1천공홀 내 유기질토를 제거한 후 하부 토사층에 형성되는 테일부와 상부 유기질토층에 지름이 확대된 헤드부로 구성되는 포인트 기초를 시공함으로써, 포인트 기초의 고결 강도 및 헤드부의 지내력 확보가 가능하고, 테일부에 의해 침하량을 제어할 수 있는 유기질토층 지반 개량 방법에 대한 것이다.

상부구조물을 지지하여 하중을 지반으로 안전하게 전달할 수 있도록 각종 건물의 하부에는 기초가 시공된다.

건물 기초는 지반의 종류, 구조물의 하중 등에 따라 파일 기초, 포인트 기초, 팽이 기초 등 다양한 공법이 적용되어 시공된다.

이중 포인트 기초는 중저층 구조물의 지내력 기초에 효과적으로 적용 가능한 것으로, 연약지반 상의 구조물 기초에서 지반 치환을 통해 안정적인 내력을 확보할 수 있는 기술이다.

상기 포인트 기초는 대구경으로 형성되는 상부의 헤드부와 소구경으로 형성되는 하부의 테일부로 구성된다(등록특허 제10-1413719호 등).

이러한 포인트 기초는 헤드부와 테일부를 형성하기 위해 지중에 형성된 천공홀 내에 토사와 고화재를 혼합하여 주입함으로써 치환된 기초를 형성한다.

이렇게 형성된 헤드부는 지지력을 확보하고 수평 변위를 억제함으로써 균등한 압력이 지반 내에 발생되도록 함과 동시에 침하 발생을 억제한다.

그리고 테일부는 하중 증가량이 미미한 부분에 설치되는 것으로, 하부 지지력을 증대시킬 뿐 아니라 장기 침하량을 제어한다.

한편, 베트남 등 동남아시아 국가에 위치된 지반은 상부 지반에 다량의 유기물이 함유되어 있는 경우가 많다.

이러한 지반은 일반적인 고화재를 이용하여 지반 개량시 유기물이 토립자 표면에 흡착된다. 따라서 지반과 혼합시 유기물이 고화재와의 접촉을 방해하여 수화물과 토립자 간 직접적인 반응이 원활하게 이루어지지 못한다. 아울러 시멘트의 수화 반응을 방해하여 고화 진행이 제대로 되지 않고, 이에 따라 고결 강도가 저하되는 문제가 있다.

뿐만 아니라 이러한 유기질토를 고화시키기 위해서는 시멘트나 슬래그 등의 재료가 과다하게 소모되어야 할 뿐 아니라 동남아시아 국가와 같이 철강 산업이 발전하지 못한 지역의 경우 슬래그 수급이 어려워 공사 비용이 증가하는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 상부에 집중된 유기질토의 일부 또는 전부를 제거하고 하부의 테일부와 상부의 헤드부로 구성된 포인트 기초를 시공함으로써, 유기질이 함유된 지반 등에 시공되는 포인트 기초의 고결 강도를 충분히 확보할 수 있는 유기질토층 지반 개량 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 유기질이 함유된 지반 개량을 위한 포인트 기초 시공시 헤드부에서 충분한 지내력을 확보함과 동시에 테일부에 의해 침하량을 제어할 수 있는 유기질토층 지반 개량 방법을 제공하고자 한다.

바람직한 실시예에 따른 본 발명은 하부 토사층의 상부에 유기질토층이 형성된 연약지반을 개량하기 위한 것으로, (a) 유기질토층을 천공하여 제1천공홀을 형성하면서 제1천공홀 내 유기질토의 일부를 외부로 배토하여 제거하는 단계; 및 (b) 상기 제1천공홀의 하부를 천공하여 형성된 제2천공홀에 고화재를 주입하여 토사와 혼합함으로써 테일부를 형성하는 한편, 제1천공홀의 상부 일부를 확장 천공하여 제2천공홀보다 지름이 크게 형성된 제3천공홀에 고화재를 주입하여 토사와 혼합함으로써 헤드부를 형성하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (a) 단계는 롯드의 외부에 제1배토용 스크류가 결합된 오거 스크류로 제1천공홀 천공 후 오거 스크류를 정방향으로 제자리 회전시켜 유기질토가 배토되는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (b) 단계의 헤드부 및 테일부는 고화재를 배출하도록 복수의 배출공이 형성된 롯드, 테일부를 형성하기 위해 상기 롯드의 하부 외주면에 구비되는 제1교반블레이드 및 헤드부를 형성하기 위해 상기 제1교반블레이드 상부의 롯드 외주면에 구비되는 제2교반블레이드로 구성되는 천공교반장비에 의해 시공되는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (a) 단계에서, 상기 유기질토가 배토된 공간의 제1천공홀에는 고화재가 채워지는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 고화재는 오거 스크류의 롯드 하단의 배출공을 통해 주입되는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 공법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (a) 단계에서, 상기 유기질토 배토 후 제1천공홀에는 사질토, 모래 또는 석분 중 어느 하나인 필러재가 채워지는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 필러재는 제1천공홀의 상부로 투입되어 오거 스크류의 역방향 회전에 의해 제1천공홀에 채워지는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 (a) 유기질토층과 하부 토사층을 연속적으로 천공하여 각각 제1천공홀과 제2천공홀을 형성하는 단계; (b) 상기 제2천공홀 내의 하부 토사를 상부의 제1천공홀 내로 이동시키는 한편, 제1천공홀의 상부 일부를 확장 천공하여 제2천공홀보다 지름이 큰 제3천공홀을 형성하는 단계; 및 (c) 제1 내지 제3천공홀에 고화재를 주입하고 교반하여 하부의 지름이 작은 테일부와 상부의 지름이 큰 헤드부를 형성하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 고화재를 배출하도록 복수의 배출공이 형성된 롯드, 상기 롯드의 선단에 구비되는 천공비트, 상기 롯드의 하부 외주면에 구비되는 제1배토용 스크류, 상기 제1배토용 스크류 상부의 롯드 외주면에 구비되는 제1교반블레이드, 상기 제1교반블레이드 상부의 롯드 외주면에 구비되는 제2배토용 스크류 및 상기 제2배토용 스크류 상부의 롯드 외주면에 구비되는 것으로 상기 제1교반블레이드보다 지름이 큰 제2교반블레이드로 구성되는 천공교반장비에 의해 제1 내지 제3천공홀의 천공 및 고화재의 교반이 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (a) 단계에서, 상기 천공비트에 의해 제1천공홀과 제2천공홀이 형성되고, 상기 (b) 단계에서, 상기 제1배토용 스크류와 제2배토용 스크류가 각각 제2천공홀과 제1천공홀에 위치한 상태에서 롯드를 정방향으로 회전시켜 제1천공홀 내 유기질토 일부를 외부로 배토하는 한편, 제2천공홀 내 하부 토사를 상부의 제1천공홀 내로 이동시키며, 상기 (c) 단계에서, 상기 제1교반블레이드와 제2교반블레이드에 의해 토사와 고화재가 교반되는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (a) 단계에서, 상기 제1배토용 스크류에 의해 제1천공홀과 제2천공홀이 형성되고, 상기 (b) 단계에서, 상기 제1배토용 스크류와 제2배토용 스크류가 각각 제2천공홀과 제1천공홀에 위치한 상태에서 롯드를 정방향과 역방향 회전을 반복하여 제1천공홀 내의 유기질토와 제3천공홀 내의 하부 토사가 혼합되도록 하며, 상기 (c) 단계에서, 상기 제1교반블레이드와 제2교반블레이드에 의해 토사와 고화재가 교반되는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 지반의 상부 부분에 위치하는 유기질토층에 형성된 제1천공홀 내 유기질토를 제거한 후 하부 토사층에 형성되는 테일부와 상부 유기질토층에 지름이 확대된 헤드부로 구성되는 포인트 기초를 시공함으로써, 헤드부에서 충분한 지내력을 확보할 수 있고, 테일부에 의해 침하량을 제어할 수 있는 유기질토층 지반 개량 방법을 제공할 수 있다.

이 경우, 고화토의 고결을 지연 또는 방해하는 유기질토가 제거된 상태에서 토사와 고화재를 혼합한 고화토가 고결되어 포인트 기초가 형성된다. 이에 따라 고결체의 강도 확보가 용이하고, 고결 시간을 단축할 수 있으며, 시멘트 또는 슬래그 등을 과도하게 투입할 필요가 없어 이에 따른 공사비 증가의 우려가 없다.

도 1은 제1실시예에 의한 본 발명 유기질토층 지반 개량 방법의 단계별 공정을 도시하는 도면.
도 2는 오거 스크류에 의한 유기질토의 배토 과정을 도시하는 도면.
도 3은 천공교반장비에 의한 포인트 기초의 시공 과정을 도시하는 도면.
도 4는 제1천공홀 내부에 고화재가 주입되는 과정을 도시하는 도면.
도 5는 제1천공홀 내부에 필러재가 투입되는 과정을 도시하는 도면.
도 6은 제2실시예에 의한 본 발명 유기질토층 지반 개량 방법의 공정 일부를 도시하는 도면.
도 7은 천공교반장비의 실시예들을 도시하는 도면.
도 8은 유기질토의 배토 없이 유기질토와 하부 토사가 혼합되는 과정을 도시하는 도면.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 제1실시예에 의한 본 발명 유기질토층 지반 개량 방법의 단계별 공정을 도시하는 도면이다.

도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명 유기질토층 지반 개량 방법은 하부 토사층(2)의 상부에 유기질토층(1)이 형성된 연약지반을 개량하기 위한 것으로, (a) 유기질토층(1)을 천공하여 제1천공홀(11)을 형성하면서 제1천공홀(11) 내 유기질토(10)의 일부를 외부로 배토하여 제거하는 단계; 및 (b) 상기 제1천공홀(11)의 하부를 천공하여 형성된 제2천공홀(21)에 고화재(S)를 주입하여 토사와 혼합함으로써 테일부(31)를 형성하는 한편, 제1천공홀(11)의 상부 일부를 확장 천공하여 제2천공홀(21)보다 지름이 크게 형성된 제3천공홀(12)에 고화재(S)를 주입하여 토사와 혼합함으로써 헤드부(32)를 형성하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 하부 토사층(2)의 상부에 유기질토층(1)이 형성된 연약지반을 개량하기 위한 유기질토층 지반 개량 방법에 대한 것이다.

본 발명은 상부에 집중된 유기질토(10)의 일부 또는 전부를 제거하고 하부의 테일부(31)와 상부의 헤드부(32)로 구성된 포인트 기초(3)를 시공함으로써, 포인트 기초(3)의 고결 강도를 충분히 확보할 수 있고, 헤드부(32)에서 충분한 지내력을 확보함과 동시에 테일부(31)에 의해 침하량을 제어할 수 있는 유기질토층 지반 개량 방법을 제공한다.

상기 (a) 단계에서는 상부의 유기질토층(1)을 천공하여 제1천공홀(11)을 형성하면서 제1천공홀(11) 내 유기질토(10)의 일부를 외부로 배토하여 제거한다(도 1의 (a)).

동남아시아 등의 경우 일반적으로 6m 정도 깊이까지 유기질토층(1)이 지반에 깊이 형성된다. 그리고 유기질토층(1)의 하부에는 사질토, 퇴적토, 풍화토 등의 하부 토사층(2)이 형성된다. 상기 유기질토(10)는 이탄토(peat soil)를 포함한다.

이에 상기 하부 토사층(2)의 상부까지 유기질토층(1)에 제1천공홀(11)을 형성하면서, 천공된 유기질토(10)의 일부 또는 전부를 외부로 배토하여 제거한다.

이때, 기초의 고결 강도를 충분히 확보하기 위해서는 천공된 유기질토(10)의 50% 이상을 배토하는 것이 바람직하다.

상기 (b) 단계에서는 헤드부(32)와 테일부(31)로 구성되는 포인트 기초(3)를 형성한다(도 1의 (b)).

즉, 상기 제1천공홀(11) 내 유기질토(10)의 일부 또는 전부를 제거한 후 포인트 기초(3)를 시공한다.

상기 테일부(31)는 제1천공홀(11)의 하부를 천공하여 형성된 제2천공홀(21)에 고화재(S)를 주입하여 토사와 혼합함으로써 형성한다.

상기 테일부(31)는 헤드부(32)의 하부에 헤드부(32)보다 작은 직경으로 형성되어 침하를 제어한다.

상기 제2천공홀(21)은 제1천공홀(11)의 하단에서 시작될 수도 있고, 제1천공홀(11)의 하부 일정 구간에서 제1천공홀(11)보다 지름이 확대되어 하부로 형성될 수도 있다.

상기 헤드부(32)는 제1천공홀(11)의 상부 일부를 확장 천공하여 제2천공홀(21)보다 지름이 크게 형성된 제3천공홀(12)에 고화재(S)를 주입하여 토사와 혼합함으로써 형성한다.

상기 헤드부(32)는 제1천공홀(11)보다 지름이 크게 형성되는 것으로 지내력을 확보한다.

상기 헤드부(32) 및 테일부(31)로 구성되는 포인트 기초(3)는 천공시 발생하는 토사, 즉 부상토와 고화재(S)를 혼합한 고화토가 고결되어 형성된다.

상기 고화토의 고결을 지연 또는 방해하는 유기질토(10)가 제거된 상태에서 포인트 기초(3)가 형성되므로, 고결체의 강도 확보가 용이하고, 고결 시간을 단축할 수 있다.

이에 따라 시멘트 또는 슬래그 등을 과도하게 투입할 필요가 없으므로, 이에 따른 공사비 증가의 우려가 없다.

상기 헤드부(32)와 테일부(31)의 높이는 설계 하중 등에 따라 변동 가능하다.

즉, 헤드부(32)는 지반 상태 및 상부구조물의 하중에 따라 제1천공홀(11)의 깊이보다 깊게 형성될 수도 있다.

도 2는 오거 스크류에 의한 유기질토의 배토 과정을 도시하는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 (a) 단계는 롯드(41)의 외부에 제1배토용 스크류(43)가 결합된 오거 스크류(4a)로 제1천공홀(11) 천공 후 오거 스크류(4a)를 정방향으로 제자리 회전시켜 유기질토(10)가 배토되도록 구성할 수 있다.

즉, 상기 (a) 단계에서는 오거 스크류(4a)를 이용하여 제1천공홀(11)의 천공과 천공된 유기질토(10)를 지반 상부로 배토하는 과정을 실시할 수 있다.

상기 오거 스크류(4a)는 롯드(41)의 외부에 제1배토용 스크류(43)가 결합되어 구성된다.

상기 롯드(41)의 선단에는 제1천공홀(11)을 천공하기 위해 천공비트(42)가 구비될 수 있다.

상기 제1배토용 스크류(43)는 롯드(41)의 외부에는 나선형으로 연속 형성되어, 오거 스크류(4a)의 정방향 회전에 의해 굴착된 토사를 상부로 이동시킨다.

상기 제1배토용 스크류(43)에 의해 제1천공홀(11)의 천공 과정 중에도 어느 정도의 유기질토(10)가 배토될 수 있다. 그러나 유기질토층(1)의 깊이가 6m 정도 이상일 경우, 50% 이상의 유기질토(10)를 외부로 배토하기 위해서는 제1천공홀(11) 천공 후 오거 스크류(4a)를 3~5분 정도 제자리에서 정방향 회전하여야 한다.

도 3은 천공교반장비에 의한 포인트 기초의 시공 과정을 도시하는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 (b) 단계의 헤드부(32) 및 테일부(31)는 고화재(S)를 배출하도록 복수의 배출공(411)이 형성된 롯드(41), 테일부(31)를 형성하기 위해 상기 롯드(41)의 하부 외주면에 구비되는 제1교반블레이드(44) 및 헤드부(32)를 형성하기 위해 상기 제1교반블레이드(44) 상부의 롯드(41) 외주면에 구비되는 제2교반블레이드(45)로 구성되는 천공교반장비(4b)에 의해 시공할 수 있다.

상기 (a) 단계에서 오거 스크류(4a)에 의해 제1천공홀(11)의 천공 및 유기질토(10)의 배토 과정을 완료한 후에는 오거 스크류(4a)를 지상으로 인양하여 제거한다.

그리고 (b) 단계에서 롯드(41)의 외주면에 제1교반블레이드(44)와 제2교반블레이드(45)가 구비된 천공교반장비(4b)로 헤드부(32) 및 테일부(31)로 구성되는 포인트 기초(3)를 시공한다.

구체적으로 상기 천공교반장비(4b)의 제1교반블레이드(44)와 제2교반블레이드(45)를 이용하여 하부 토사층(2)과 유기질토층(1)에 각각 제2천공홀(21)과 지름이 확대된 제3천공홀(12)을 형성한 다음, 천공교반장비(4b)의 롯드(41)에 구비된 배출공(411)을 통해 고화재(S)를 배출하여 천공된 토사와 혼합 및 교반한다.

이때, 상기 롯드(41)의 관입과 인발을 반복하면서 고화재(S)와 토사가 균질하게 교반되도록 함이 바람직하다.

이에 따라 하부의 테일부(31)와 상부의 헤드부(32)로 구성되는 포인트 기초(3)를 형성할 수 있다.

상기 제1교반블레이드(44)는 지름이 600~800㎜ 정도이고, 제2교반블레이드(45)는 지름이 1200~1400㎜ 정도의 범위로 구성할 수 있다.

상기 제1교반블레이드(44)와 제2교반블레이드(45)는 각각 복수의 열로 구비 가능하다.

이때, 제2교반블레이드(45)는 하부로 갈수록 지름이 작도록 구성하여, 헤드부(32)가 하부로 갈수록 폭이 좁아지도록 테이퍼지게 형성할 수 있다. 이 경우 헤드부(32)와 테일부(31)의 접합부에서 응력 집중 없이 응력이 원활하게 전달될 수 있다.

상기 롯드(41)의 하단에는 하부 지반 천공을 위한 천공비트(42)가 구비될 수 있다.

도 4는 제1천공홀 내부에 고화재가 주입되는 과정을 도시하는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 (a) 단계에서는 상기 유기질토(10)가 배토된 공간의 제1천공홀(11)에 고화재(S)가 채워지도록 구성할 수 있다.

즉, 상기 유기질토(10)가 외부로 배토되어 형성된 공간을 고화재(S)로 채울 수 있다.

상기 (a) 단계에서는 상당량의 유기질토(10)가 외부로 배토될 수 있으므로, 시멘트 또는 슬래브 양을 크게 증가시키지 않고도 일정 강도 이상의 고화체를 형성할 수 있다.

상기 고화재(S)는 제1천공홀(11)의 공벽을 보호하는 역할도 할 수 있다.

상기 고화재(S)는 유기질토(10)의 배토와 동시에 주입되거나 유기질토(10)의 배토 후에 주입될 수 있다.

상기 제1천공홀(11)에 고화재(S)를 채운 후에는 오거 스크류(4a)의 롯드(41)를 정방향 및 역방향으로 반복 회전하면서 고화재(S)를 잔여 유기질토(10)와 골고루 혼합하는 것이 바람직하다.

상기 고화재(S)는 오거 스크류(4a)의 롯드(41) 하단에 형성된 배출공(미도시)을 통해 주입 가능하다.

상기 오거 스크류(4a)의 롯드(41) 중앙에는 유로가 형성될 수 있다.

이에 따라 유로를 통해 공급된 고화재(S)가 롯드(41)의 하단에 형성된 배출공을 통해 롯드(41)의 하단으로 주입될 수 있다.

따라서 제1천공홀(11)의 하부에서부터 고화재(S)가 충전되어, 제1천공홀(11) 내 유기질토(10) 배토에 의해 형성된 공간을 채울 수 있다.

또한, 별도로 주입 장비를 추가하지 않고도 오거 스크류(4a)의 롯드(41)를 이용하여 고화재(S)를 충전할 수 있어 편리하다.

도 5는 제1천공홀 내부에 필러재가 투입되는 과정을 도시하는 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 (a) 단계에서는 상기 유기질토(10) 배토 후 제1천공홀(11)에 사질토, 모래 또는 석분 중 어느 하나인 필러재(F)가 채워지도록 구성할 수 있다.

즉, 상기 유기질토(10)를 필러재(F)로 치환 가능하다.

상기 필러재(F)는 사질토, 모래 또는 석분 중 어느 하나로 고결체의 강도를 증가시킨다.

상기 필러재(F)는 제1천공홀(11)의 상부로 투입되어 오거 스크류(4a)의 역방향 회전에 의해 제1천공홀(11)에 채워질 수 있다.

상기 필러재(F)는 유동성이 부족하여 제1천공홀(11)의 하부에서부터 채워나가기 어렵다.

따라서 상기 필러재(F)는 제1천공홀(11)의 상부에서 투입하되 오거 스크류(4a)를 역방향으로 회전시킴으로써, 필러재(F)가 제1천공홀(11)의 전체 높이에 걸쳐 골고루 분포되도록 한다.

도 6은 제2실시예에 의한 본 발명 유기질토층 지반 개량 방법의 공정 일부를 도시하는 도면이다.

본 발명 유기질토층 지반 개량 방법은 (a) 유기질토층(1)과 하부 토사층(2)을 연속적으로 천공하여 각각 제1천공홀(11)과 제2천공홀(21)을 형성하는 단계; (b) 상기 제2천공홀(21) 내의 하부 토사(20)를 상부의 제1천공홀(11) 내로 이동시키는 한편, 제1천공홀(11)의 상부 일부를 확장 천공하여 제2천공홀(21)보다 지름이 큰 제3천공홀(12)을 형성하는 단계; 및 (c) 제1 내지 제3천공홀(11, 12, 21)에 고화재(S)를 주입하고 교반하여 하부의 지름이 작은 테일부(31)와 상부의 지름이 큰 헤드부(32)를 형성하는 단계; 를 포함하여 구성될 수 있다.

도 6에 도시된 유기질토층 지반 개량 방법은 도 1 등을 참고하여 전술한 유기질토층 지반 개량 방법에서 제1천공홀(11)을 천공한 직후 유기질토(10)를 배토하는 방법과 달리, 제2천공홀(21)의 천공 중 또는 천공 후에 유기질토(10)를 배토할 수 있다는 점에서 차이가 있다.

이 경우 본 발명 유기질토층 지반 개량 방법에서는 먼저, (a) 유기질토층(1)과 하부 토사층(2)을 연속적으로 천공하여 각각 제1천공홀(11)과 제2천공홀(21)을 형성하는 단계가 실시된다.

즉, 유기질토층(1)에 제1천공홀(11)을 천공하여 형성한 후 바로 연속하여 제1천공홀(11)의 하부에 위치하는 하부 토사층(2)에 제2천공홀(21)을 형성한다.

그리고 (b) 도 6의 (a)와 같이 상기 제2천공홀(21) 내의 하부 토사(20)를 상부의 제1천공홀(11) 내로 이동시키는 한편, 도 6의 (b)와 같이 제1천공홀(11)의 상부 일부를 확장 천공하여 제2천공홀(21)보다 지름이 큰 제3천공홀(12)을 형성한다.

상기 (b) 단계에서는 하부 토사층(2)에 제2천공홀(21)을 천공하는 도중 또는 제2천공홀(21)의 천공을 완료한 후, 제2천공홀(21) 형성시 발생하는 하부 토사(20)를 상부로 이동시킨다.

그리고 이와 함께 제1천공홀(11)의 상부 일부를 외측으로 확장하여 제2천공홀(21)보다 지름이 큰 제3천공홀(12)을 형성한다.

마지막으로 (c) 제1 내지 제3천공홀(11, 12, 21)에 고화재(S)를 주입하고 교반하여 하부의 지름이 작은 테일부(31)와 상부의 지름이 큰 헤드부(32)를 형성한다.

이에 따라 상기 제3천공홀(12) 부위에는 헤드부(32)가 형성되고, 제2천공홀(21) 부위에는 테일부(31)가 형성되어 포인트 기초(3) 시공이 완료된다.

도 7은 천공교반장비의 실시예들을 도시하는 도면이다.

도 6에 도시된 유기질토층 지반 개량 방법에서, 제1 내지 제3천공홀(11, 12, 21)의 천공 및 고화재(S)의 교반은 도 7에 도시된 천공교반장비(4)에 의하여 실시할 수 있다.

상기 천공교반장비(4)는 상기 고화재(S)를 배출하도록 복수의 배출공(411)이 형성된 롯드(41), 상기 롯드(41)의 선단에 구비되는 천공비트(42), 상기 롯드(41)의 하부 외주면에 구비되는 제1배토용 스크류(43), 상기 제1배토용 스크류(43) 상부의 롯드(41) 외주면에 구비되는 제1교반블레이드(44), 상기 제1교반블레이드(44) 상부의 롯드(41) 외주면에 구비되는 제2배토용 스크류(46) 및 상기 제2배토용 스크류(46) 상부의 롯드(41) 외주면에 구비되는 것으로 상기 제1교반블레이드(44)보다 지름이 큰 제2교반블레이드(45)로 구성 가능하다.

이 경우 도 2의 오거 스크류(4a)와 도 3의 천공교반장치(4b)를 별도로 운영하지 않고, 하나의 천공교반장비(4)에 토사를 수직 방향으로 이동시키는 배토용 스크류(43, 46)와 토사 - 고화재(S) 교반을 위한 교반블레이드(44, 45)를 교대로 구비되도록 구성한다.

이에 따라 장비 교체 없이 하나의 천공교반장비(4)로 토사 이동과 교반을 동시에 수행할 수 있어 편리하다.

또한, 단일 장비에 의해 시공 가능하므로 공기 단축이 가능하다.

상기 천공교반장비(4)의 롯드(41)에는 유로와 배출공이 형성되어 유로를 통해 주입되는 고화재(S)를 배출공을 통하여 배출할 수 있다.

상기 롯드(41)의 최하부에는 제1배토용 스크류(43)가 구비되어, 제2천공홀(21) 내부의 토사를 상부로 이동시킨다. 이때, 토사가 이동된 공간에는 나중에 고화재(S)가 채워져 교반된다.

상기 제1배토용 스크류(43)의 상부에는 테일부(31) 형성을 위한 제1교반블레이드(44)가 구비된다.

상기 제1교반블레이드(44)의 상부에는 제1천공홀(11) 내부의 유기질토(10)를 배토하거나 다른 토사와 교반하기 위한 제2배토용 스크류(46)가 구비된다.

상기 제2배토용 스크류(46)의 상부에는 헤드부(32) 형성을 위한 제2교반블레이드(45)가 구비된다.

상기 제1교반블레이드(44)와 제2교반블레이드(45)는 복수의 열로 구비될 수 있다.

상기 천공교반장비(4)는 도 7의 (a)와 같이 제1, 2배토용 스크류(43, 46)를 포함하여 구성되거나 도 7의 (b)와 같이 제1, 2배토용 스크류(43, 46)와 함께 보조배토용 스크류(47)를 포함하여 구성될 수 있다.

후자의 경우, 상기 하부 토사층(2)의 하부 토사(20)를 상부로 원활하게 전달하기 위해 제1교반블레이드(44)의 중간에 보조배토용 스크류(47)가 구비될 수 있다.

아울러 상기 천공교반장비(4)는 제1, 2교반블레이드(44, 45)만 포함하도록 구성되거나 제1, 2교반블레이드(44, 45)에 더하여 보조교반블레이드를 더 구비하도록 구성될 수도 있다.

한편, 제2실시예에 의한 본 발명 유기질토층 지반 개량 방법에서는 상기 (a) 단계에서, 상기 천공비트(42)에 의해 제1천공홀(11)과 제2천공홀(21)이 형성되고, 상기 (b) 단계에서, 상기 제1배토용 스크류(43)와 제2배토용 스크류(46)가 각각 제2천공홀(21)과 제1천공홀(11)에 위치한 상태에서 롯드(41)를 정방향으로 회전시켜 제1천공홀(11) 내 유기질토(10) 일부를 외부로 배토하는 한편, 제2천공홀(21) 내 하부 토사(20)를 상부의 제1천공홀(11) 내로 이동시키며, 상기 (c) 단계에서, 상기 제1교반블레이드(44)와 제2교반블레이드(45)에 의해 토사와 고화재(S)가 교반되도록 구성할 수 있다.

이는 (a) 단계에서 형성된 제1천공홀(11)의 유기질토(10)를 (b) 단계에서 외부로 배토하는 실시예에 대한 것이다.

이 경우, (b) 단계에서는 유기질토(10)를 외부로 배토하여 발생한 제1천공홀(11)의 공간을 별도의 고화재(S)나 필러재(F)로 채우지 않고, 하부 토사(20)를 활용하여 채운다.

상기 롯드(41)의 일방향 회전(정방향)에 의해 유기질토(10)의 배토와 하부 토사(20)의 이동이 동시에 이루어질 수 있다.

구체적으로 상기 (a) 단계에서는 천공교반장비(4)를 지반에 관입하여 롯드(41)의 선단에 구비된 천공비트(42)로 유기질토층(1)과 하부 토사층(2)에 각각 제1천공홀(11)과 제2천공홀(21)을 연속 형성할 수 있다.

상기 제2천공홀(21)의 지름이 제1천공홀(11)보다 큰 경우, 제2천공홀(21)은 천공교반장비(4) 선단의 천공비트(42)와 제1교반블레이드(44)에 의해 천공할 수 있다.

그리고 상기 (b) 단계에서는 제2천공홀(21)에 위치한 제1배토용 스크류(43)와 제1천공홀(11)에 위치한 제2배토용 스크류(46)가 동시에 정방향으로 회전하면서, 제2천공홀(21) 내의 하부 토사(20)와 제1천공홀(11) 내의 유기질토(10)가 동시에 상부로 이동한다. 이에 유기질토(10)는 상부로 배토하고, 하부 토사(20)는 제1천공홀(11)로 이동된다.

상기 제2천공홀(21)의 길이가 긴 경우, 롯드(41)를 상하로 반복적으로 움직이면서 제2천공홀(21) 내 토사를 제1천공홀(11) 측으로 이동할 수 있다.

아울러 상기 (c) 단계에서는 제1교반블레이드(44)와 제2교반블레이드(45)에 의해 토사와 고화재(S)를 교반 및 고결시켜 포인트 기초(3)를 형성한다.

도 8은 유기질토의 배토 없이 유기질토와 하부 토사가 혼합되는 과정을 도시하는 도면이다.

제2실시예에 의한 본 발명 유기질토층 지반 개량 방법에서는 상기 (a) 단계에서, 상기 제1배토용 스크류(43)에 의해 제1천공홀(11)과 제2천공홀(21)이 형성되고, 상기 (b) 단계에서, 상기 제1배토용 스크류(43)와 제2배토용 스크류(46)가 각각 제2천공홀(21)과 제1천공홀(11)에 위치한 상태에서 롯드(41)를 정방향과 역방향 회전을 반복하여 제1천공홀(11) 내의 유기질토(10)와 제3천공홀(12) 내의 하부 토사(20)가 혼합되도록 하며, 상기 (c) 단계에서, 상기 제1교반블레이드(44)와 제2교반블레이드(45)에 의해 토사와 고화재(S)가 교반되도록 구성할 수 있다.

이는 (a) 단계에서 형성된 제1천공홀(11)의 유기질토(10)를 외부로 배토하지 않고, (b) 단계에서 유기질토(10)와 하부 토사(20)를 혼합하여 유기질 함량을 감소시키는 실시예에 대한 것이다.

이 경우, (b) 단계에서는 유기질토층(1)의 유기질토(10)를 하부 토사층(2)으로 이동시키고, 하부 토사층(2)의 하부 토사(20)를 유기질토층(1)으로 이동시켜 서로 혼합함으로써, 상하부 균질한 토사 상태를 형성한다.

구체적으로 상기 (a) 단계에서는 천공교반장비(4)를 지반에 관입하여 제1배토용 스크류(43)에 의해 유기질토층(1)과 하부 토사층(2)에 각각 제1천공홀(11)과 제2천공홀(21)을 연속 형성할 수 있다.

그리고 상기 (b) 단계에서는 도 8의 (a)와 같이, 제2천공홀(21)에 위치한 제1배토용 스크류(43)와 제1천공홀(11)에 위치한 제2배토용 스크류(46)가 동시에 정방향 및 역방향으로 회전하면서, 제2천공홀(21) 내 하부 토사(20)와 제1천공홀(11) 내 유기질토(10)가 상하부로 반복 이동하여 서로 혼합된다.

이 경우 도 8의 (b)와 같이, 제1배토용 스크류(43)와 제2배토용 스크류(46)는 회전 방향을 서로 반대 방향으로 형성할 수 있다. 이에 따라 상하부 토사가 서로 반대 방향으로 이동하여 교반 효율을 증대시킬 수 있다.

마찬가지로 상기 (c) 단계에서는 제1교반블레이드(44)와 제2교반블레이드(45)에 의해 토사와 고화재(S)를 교반 및 고결시켜 포인트 기초(3)를 형성한다.

1: 유기질토층 10: 유기질토
11: 제1천공홀 12: 제3천공홀
2: 하부 토사층 20: 하부 토사
21: 제2천공홀 3: 포인트 기초
31: 테일부 32: 헤드부
4: 천공교반장비 4a: 오거 스크류
4b: 천공교반장비 41: 롯드
411: 배출공 42: 천공비트
43: 제1배토용 스크류 44: 제1교반블레이드
45: 제2교반블레이드 46: 제2배토용 스크류
47: 보조배토용 스크류 F: 필러재
S: 고화재

Claims (11)

1. 하부 토사층(2)의 상부에 유기질토층(1)이 형성된 연약지반을 개량하기 위한 것으로,
   (a) 유기질토층(1)을 천공하여 제1천공홀(11)을 형성하면서 제1천공홀(11) 내 유기질토(10)의 일부를 외부로 배토하여 제거하는 단계; 및
   (b) 상기 제1천공홀(11)의 하부를 천공하여 형성된 제2천공홀(21)에 고화재(S)를 주입하여 토사와 혼합함으로써 테일부(31)를 형성하는 한편, 제1천공홀(11)의 상부 일부를 확장 천공하여 제2천공홀(21)보다 지름이 크게 형성된 제3천공홀(12)에 고화재(S)를 주입하여 토사와 혼합함으로써 헤드부(32)를 형성하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법.
   
2. 제1항에서,
   상기 (a) 단계는 롯드(41)의 외부에 제1배토용 스크류(43)가 결합된 오거 스크류(4a)로 제1천공홀(11) 천공 후 오거 스크류(4a)를 정방향으로 제자리 회전시켜 유기질토(10)가 배토되는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법.
   
3. 제2항에서,
   상기 (b) 단계의 헤드부(32) 및 테일부(31)는 고화재(S)를 배출하도록 복수의 배출공(411)이 형성된 롯드(41), 테일부(31)를 형성하기 위해 상기 롯드(41)의 하부 외주면에 구비되는 제1교반블레이드(44) 및 헤드부(32)를 형성하기 위해 상기 제1교반블레이드(44) 상부의 롯드(41) 외주면에 구비되는 제2교반블레이드(45)로 구성되는 천공교반장비(4b)에 의해 시공되는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법.
   
4. 제2항에서,
   상기 (a) 단계에서,
   상기 유기질토(10)가 배토된 공간의 제1천공홀(11)에는 고화재(S)가 채워지는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법.
   
5. 제4항에서,
   상기 고화재(S)는 오거 스크류(4a)의 롯드(41) 하단의 배출공(미도시)을 통해 주입되는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 공법.
   
6. 제2항에서,
   상기 (a) 단계에서,
   상기 유기질토(10) 배토 후 제1천공홀(11)에는 사질토, 모래 또는 석분 중 어느 하나인 필러재(F)가 채워지는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법.
   
7. 제6항에서,
   상기 필러재(F)는 제1천공홀(11)의 상부로 투입되어 오거 스크류(4a)의 역방향 회전에 의해 제1천공홀(11)에 채워지는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법.
   
8. (a) 유기질토층(1)과 하부 토사층(2)을 연속적으로 천공하여 각각 제1천공홀(11)과 제2천공홀(21)을 형성하는 단계;
   (b) 상기 제2천공홀(21) 내의 하부 토사(20)를 상부의 제1천공홀(11) 내로 이동시키는 한편, 제1천공홀(11)의 상부 일부를 확장 천공하여 제2천공홀(21)보다 지름이 큰 제3천공홀(12)을 형성하는 단계; 및
   (c) 제1 내지 제3천공홀(11, 12, 21)에 고화재(S)를 주입하고 교반하여 하부의 지름이 작은 테일부(31)와 상부의 지름이 큰 헤드부(32)를 형성하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법.
   
9. 제8항에서,
   상기 고화재(S)를 배출하도록 복수의 배출공(411)이 형성된 롯드(41), 상기 롯드(41)의 선단에 구비되는 천공비트(42), 상기 롯드(41)의 하부 외주면에 구비되는 제1배토용 스크류(43), 상기 제1배토용 스크류(43) 상부의 롯드(41) 외주면에 구비되는 제1교반블레이드(44), 상기 제1교반블레이드(44) 상부의 롯드(41) 외주면에 구비되는 제2배토용 스크류(46) 및 상기 제2배토용 스크류(46) 상부의 롯드(41) 외주면에 구비되는 것으로 상기 제1교반블레이드(44)보다 지름이 큰 제2교반블레이드(45)로 구성되는 천공교반장비(4)에 의해 제1 내지 제3천공홀(11, 12, 21)의 천공 및 고화재(S)의 교반이 이루어지는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법.
   
10. 제9항에서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 천공비트(42)에 의해 제1천공홀(11)과 제2천공홀(21)이 형성되고,
    상기 (b) 단계에서, 상기 제1배토용 스크류(43)와 제2배토용 스크류(46)가 각각 제2천공홀(21)과 제1천공홀(11)에 위치한 상태에서 롯드(41)를 정방향으로 회전시켜 제1천공홀(11) 내 유기질토(10) 일부를 외부로 배토하는 한편, 제2천공홀(21) 내 하부 토사(20)를 상부의 제1천공홀(11) 내로 이동시키며,
    상기 (c) 단계에서, 상기 제1교반블레이드(44)와 제2교반블레이드(45)에 의해 토사와 고화재(S)가 교반되는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법.
    
11. 제9항에서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 제1배토용 스크류(43)에 의해 제1천공홀(11)과 제2천공홀(21)이 형성되고,
    상기 (b) 단계에서, 상기 제1배토용 스크류(43)와 제2배토용 스크류(46)가 각각 제2천공홀(21)과 제1천공홀(11)에 위치한 상태에서 롯드(41)를 정방향과 역방향 회전을 반복하여 제1천공홀(11) 내의 유기질토(10)와 제3천공홀(12) 내의 하부 토사(20)가 혼합되도록 하며,
    상기 (c) 단계에서, 상기 제1교반블레이드(44)와 제2교반블레이드(45)에 의해 토사와 고화재(S)가 교반되는 것을 특징으로 하는 유기질토층 지반 개량 방법.

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