KR20230030496A - 지반 천공용 케이싱 및 이를 이용한 지중 연속벽 시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지반 천공용 케이싱 자체의 근입작업을 용이하게 수행할 뿐만 아니라 주열식 지중 연속벽 시공에서 연속벽 사이의 지수 및 차수효과를 높일 수 있도록 한 지반 천공용 케이싱 및 이를 이용한 지중 연속벽 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱은 소정의 길이 및 직경을 갖는 강관과; 상기 강관의 외주면에 길이방향을 따라 고정 설치되는 가이드연결재로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 이용한 지중 연속벽 시공방법은 소정의 길이 및 직경을 갖는 강관과; 상기 강관의 외주면에 길이방향을 따라 고정 설치되는 가이드연결재로 구성된 지반 천공용 케이싱을 이용하여 지중 연속벽을 시공하는 방법으로서, 상기 지반 천공용 케이싱을 이용하여 천공홀을 형성하되, 상기 강관에 가이드연결재가 가이드되도록 하면서, 상기 지반 천공용 케이싱 내에 굴착해머 또는 오거를 근입한 상태로 지반을 주열식으로 천공하여 다수개의 천공홀을 형성하는 단계(S 1); 상기 지반 천공용 케이싱 내에 지반경화제를 주입하면서 지반 천공용 케이싱을 인발하는 단계(S 2); 상기 지반경화제를 경화시켜 지중 연속벽을 형성하는 단계(S 3)로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱은 소정의 길이 및 직경을 갖는 강관과; 상기 강관의 외주면에 길이방향을 따라 고정 설치되는 가이드연결재로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 이용한 지중 연속벽 시공방법은 소정의 길이 및 직경을 갖는 강관과; 상기 강관의 외주면에 길이방향을 따라 고정 설치되는 가이드연결재로 구성된 지반 천공용 케이싱을 이용하여 지중 연속벽을 시공하는 방법으로서, 상기 지반 천공용 케이싱을 이용하여 천공홀을 형성하되, 상기 강관에 가이드연결재가 가이드되도록 하면서, 상기 지반 천공용 케이싱 내에 굴착해머 또는 오거를 근입한 상태로 지반을 주열식으로 천공하여 다수개의 천공홀을 형성하는 단계(S 1); 상기 지반 천공용 케이싱 내에 지반경화제를 주입하면서 지반 천공용 케이싱을 인발하는 단계(S 2); 상기 지반경화제를 경화시켜 지중 연속벽을 형성하는 단계(S 3)로 이루어짐을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 지수 및 흙막이를 목적으로 설치되는 지반 천공용 케이싱 및 이를 이용한 지중 연속벽 시공방법에 관한 것으로, 특히 강관의 외주면에 요홈을 형성하고, 상기 요홈에 가이드연결재를 근입하여 지반 천공용 케이싱을 형성하고, 상기 지반 천공용 케이싱 내에 콘크리트 또는 지반경화제를 타설하고, 상기 지반 천공용 케이싱을 인발하여 지중에 연속벽을 시공하는 방법에 관한 것이다.
현재, 흙막이 및 차수를 목저긍로 지중에 벽체를 형성하기 위한 공법으로서, CIP(cast in place pile) 공법, SCW(soil cement wall) 공법 등이 주로 사용되고 있다.
여기서, 상기 CIP 공법은 일종의 주열식 현장타설 말뚝으로, 소정 직경으로 천공 후 주입식 콘크리트에 의해 흙막이벽을 형성하는 공법을 말하며, 주열식 강성체를 형성하므로 강도가 우수한 장점이 있으나, 연결부에 누수현상 발생가능성이 크다는 단점이 있다.
또한, 상기 SCW 공법은 주열식 지중 연속벽으로 계획심도까지 천공 후, 주입제를 주입하여 벽체를 형성하고, H빔을 응력재로 근입하여 흙막이벽을 형성하는 공법을 말하며, 차수효과가 우수한 반면, 강도가 떨어지는 단점이 있다.
즉, 현장의 여건상 차수벽 구조물이 높은 강도를 요구하는 경우에는 상기 CIP공법과 같은 주열식 현장타설말뚝공법이 적절하다 할 수 있는데, 이는 기본적으로 하나의 케이싱(casing)에 의해 하나의 현장타설 말뚝이 형성되는 방식을 취하므로, 각각 독립적으로 형성된 말뚝 사이로 흐르는 물을 차단하기가 곤란하다는 근본적인 문제점이 있다.
이러한 문제를 해소하기 위하여, 각 말뚝의 일부가 상호 겹치도록 시공하는 오버랩 배열방법, 말뚝을 갈짓자 형상으로 배치하는 방법, 말뚝 사이에 소일시멘트에 의한 벽체를 형성하거나 철근바구니 등에 의한 별도 구조물을 설치하는 방법 등이 고안되었다.
특히, 최근에는 도 1에 도시된 바와 같이 복수의 케이싱(10)가 상호 가이드되는 방식으로 천공작업을 수행하도록 하나의 케이싱(10)에는 가이드홈 형성부재(12)를 설치하고, 다른 하나의 케이싱(10)에는 가이드용 돌출부재(11)를 설치하여, 이들의 가이드 작용에 의해 상호 인접하여 형성되는 천공홀의 수직도를 보장함으로써, 그 천공홀에 형성되는 말뚝 사이의 벌어짐을 최소화하여 차수효과를 높이고자 하는 공법이 연구되고 있다.
그러나, 이러한 케이싱 공법의 경우에도, 케이싱(10)의 내부 영역을 통해 천공장치가 굴착작업을 수행하는 것이고, 케이싱(10) 자체는 항타에 의한 천공작업을 수행할 수밖에 없는 바, 케이싱(10)의 하단이 암반에 걸리는 경우에는 케이싱(10)를 지중에 근입함에 있어 한계가 있다는 문제가 제기되었다.
이에, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 등록특허공보 10-1258164호 천공시스템 및 이를 이용한 천공방법이 제안되었다.
상기한 종래의 천공시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 케이싱(100)의 상호 가이드 구동에 의해 지반을 천공하는 천공시스템에 있어서, 상기 복수의 케이싱(100) 중 하나의 케이싱(100)은 길이방향을 따라 형성된 돌부(111)와, 상기 돌부(111)의 단부에 양측으로 연장 형성되며, 상기 케이싱(100)가 만곡진 방향을 따라 만곡지게 형성된 두부(112)로 이루어진 가이드용 돌출부재(110)를 구비하고, 상기 복수의 케이싱(100) 중 다른 하나의 케이싱(100)은 상기 두부(112)의 좌우 요동이 가능하게 수납되며, 상기 두부(112)의 만곡진 형상에 대응하는 형상의 수납공간을 형성하는 수납공간 형성부(121)와, 상기 돌부(111)의 좌우 요동이 가능함과 아울러 상기 두부(112)의 이탈이 방지되도록 상기 수납공간의 외측에 형성된 트임부(122)를 포함하는 가이드홈 형성부재(120)를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 종래의 천공시스템을 이용한 천공방법은 굴착에 의해 천공홀(1)을 형성하는 천공단계; 상기 가이드홈 형성부재(120)를 구비한 케이싱(100)를 상기 천공홀(1)에 근입하는 단계; 상기 가이드용 돌출부재(110)를 구비한 케이싱(100)를 이용하여 상기 천공홀(1)에 인접하여 천공홀(1)을 형성하되, 상기 가이드홈 형성부재(120)에 의해 상기 가이드용 돌출부재(110)가 가이드되도록 하면서 상기 케이싱(100)의 내부영역을 통해 천공장비에 의해 지반을 굴착함과 아울러, 상기 케이싱(100)의 좌우 요동에 의해 지반을 굴착하는 인접 천공단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 종래의 천공시스템 및 이를 이용한 천공방법은 가이드홈 형성부재(120)와 가이드용 돌출부재(110) 연결부의 공간이 넓어 그 공간에서 누수가 발생될 가능성이 상존하는 문제가 있다.
한편, 종래의 천공시스템으로 천공하여 천공홀을 형성한 후, 상기 천공홀에 연약지반을 개량하기 위해 시멘트 그라우트를 주입하는 것을 추가로 시행하는 바. 이와 같은 종래의 시멘트 그라우트 주입공법은 응결시간조절이 안 되어 차수 효과가 떨어지며, 이로 인하여 시멘트 소요량이 많아지는 문제점이 있다.
특히, 상기한 시멘트에는 6가크롬 외에 Pb, Cd, As, Hg, Cr, Sb, Ba, Zn, Se 등 유해 중급속이 많이 포함되어 있으므로, 과도한 시멘트 사용으로 인하여 6가크롬을 비롯하여 중금속 함량이 용출될 뿐만 아니라 이를 취급하는 사용자인 건설근로자의 건강해치는 문제가 있다.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 지반 천공용 케이싱 자체의 근입작업을 용이하게 수행할 뿐만 아니라 주열식 지중 연속벽 시공에서 연속벽 사이의 지수 및 차수효과를 높일 수 있도록 한 지반 천공용 케이싱 및 이를 이용한 지중 연속벽 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱은 소정의 길이 및 직경을 갖는 강관과; 상기 강관의 외주면에 길이방향을 따라 고정 설치되는 가이드연결재로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 이용한 지중 연속벽 시공방법은 소정의 길이 및 직경을 갖는 강관과; 상기 강관의 외주면에 길이방향을 따라 고정 설치되는 가이드연결재로 구성된 지반 천공용 케이싱을 이용하여 지중 연속벽을 시공하는 방법으로서, 지반을 천공하여 천공홀을 형성하는 단계(S 1); 상기 천공홀에 강관을 근입하는 단계(S 2); 상기 강관에 가이드연결재를 근입하여 지반 천공용 케이싱을 형성하는 단계(S 3); 상기 단계(S 1) 내지 단계(S 3)을 반복 시공하는 단계; 상기 지반 천공용 케이싱 내에 콘크리트 또는 지반경화제를 타설하는 단계(S 4); 상기 지반 천공용 케이싱(A)을 진동 인발하는 단계(S 5)로 이루어짐을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱 및 이를 이용한 지중 연속벽 시공방법은 강관의 외주면에 요홈을 형성하고, 상기 강관의 요홈에 가이드연결재의 돌기부를 근입하여 지반 천공용 케이싱을 형성하고, 상기 지반 천공용 케이싱 내에 콘크리트 또는 지반경화제를 타설하고, 상기 지반 천공용 케이싱을 인발하여 지중에 연속벽을 시공함으로써, 케이싱 자체의 근입작업을 용이하게 수행할 뿐만 아니라 주열식 지중 연속벽 시공에서 연속벽 사이의 지수 및 차수효과를 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 천공시스템을 도시한 평면도 1,
도 2는 종래의 천공시스템을 도시한 평면도 2,
도 3은 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 도시한 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 도시한 분해 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 이용한 지중 연속벽 시공방법을 도시한 개념도,
도 7(a) 내지 7(C)는 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 이용하여 지중 연속벽을 시공하는 과정을 도시한 공정도.
도 2는 종래의 천공시스템을 도시한 평면도 2,
도 3은 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 도시한 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 도시한 분해 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 이용한 지중 연속벽 시공방법을 도시한 개념도,
도 7(a) 내지 7(C)는 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 이용하여 지중 연속벽을 시공하는 과정을 도시한 공정도.
이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
[지반 천공용 케이싱]
도 3은 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 도시한 평면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 도시한 분해 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱(A)은 소정의 길이 및 직경을 갖는 강관(10)과; 상기 강관(10)의 외주면에 길이방향을 따라 고정 설치되는 가이드연결재(20)로 구성된다.
여기서, 상기 강관(10)은 그 길이방향을 따라 일정한 크기 및 형상을 갖는 요홈(12)이 형성된다.
상기 요홈(12)은 그 단면형상이 사각형, 사다리꼴, 삼각형으로 형성된다.
또한, 상기 가이드연결재(20)는 소정의 곡률로 절곡 형성된 2개의 호형부(22)로 이루어지고, 상기 2개의 호형부(22)의 외주면이 서로 맞댄상태로 용접 접합되고, 상기 호형부(22)의 내측에 돌기부(24)가 일체로 형성된 부재이다.
여기서, 상기 가이드연결재(20)는 탄성재로 구성된다.
특히, 상기 탄성재로는 스프링강이 주로 이용된다.
상기 가이드연결재(20)는 수직방향으로 굴착상태를 유지할 수 있도록 설치한 것이다.
그리고, 상기 가이드연결재(20)는 지반 천공용 케이싱(A)에 비하여 한단계 큰 상향구경 비트를 사용하여 천공홀(H) 여유구간으로 가이드연결재(20)가 밀착시공 되도록 천공홀(H)의 구경을 크게 형성한다.
또한, 상기 가이드연결재(20)는 연속벽(W)이 형성되도록 천공홀(H) 최하단부에서 가이드연결재(20)가 지반상태에 따라 연암층, 풍화암층, 토사층의 순으로 최소에서 최대로 폭이 가변 형성된다.
즉, 상기 가이드연결재(20)는 설치되는 지반상태에 따라 토사층인 경우에는 최대 폭으로 하고, 풍화암층인 경우에는 중간 폭으로 하고, 연암층인 경우에는 최소 폭으로 형성한다.
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱(A)은 강관(10)의 외주면에 요홈(12)을 형성하고, 상기 요홈(12)에 가이드연결재(20)를 근입하여 지반 천공용 케이싱(A)을 형성함으로써, 다수개의 천공홀(H)을 주열식으로 천공하는 작용효과가 있다.
[지반 천공용 케이싱을 이용한 지중 연속벽 시공방법]
이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 이용한 지중 연속벽 시공방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 이용한 지중 연속벽 시공방법을 도시한 개념도이고, 도 7(a) 내지 7(C)는 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 이용하여 지중 연속벽을 시공하는 과정을 도시한 공정도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 이용한 지중 연속벽 시공방법은 소정의 길이 및 직경을 갖는 강관(10)과; 상기 강관(10)의 외주면에 길이방향을 따라 고정 설치되는 가이드연결재(20)로 구성된 지반 천공용 케이싱(A)을 이용하여 지중 연속벽(W)을 시공하는 방법으로서, 지반을 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계(S 1); 상기 천공홀(H)에 강관(10)을 근입하는 단계(S 2); 상기 강관(10)에 가이드연결재(20)를 근입하여 지반 천공용 케이싱(A)을 형성하는 단계(S 3); 상기 단계(S 1) 내지 단계(S 3)을 반복 시공하는 단계; 상기 지반 천공용 케이싱(A) 내에 콘크리트 또는 지반경화제(C)를 타설하는 단계(S 4); 상기 지반 천공용 케이싱(A)을 진동 인발하는 단계(S 5)로 이루어진다.
즉, 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 이용한 지중 연속벽 시공방법은 천공홀(H) 형성단계(S 1); 강관(10) 근입단계(S 2); 가이드연결재(20) 근입단계(S 3); 콘크리트 또는 지반경화제(C) 타설단계(S 4); 지반 천공용 케이싱(A) 인발단계(S 5)로 이루어진다.
여기서, 천공홀(H) 형성단계(S 1)는 지반 천공용 케이싱(A)에 비하여 한단계 큰 상향구경 비트를 사용하여 천공홀(H) 여유구간으로 가이드연결재(20)가 밀착시공 되도록 천공홀(H)의 구경을 크게 형성한다.
이는 후행작업인 가이드연결재(20)의 강관(10의 요홈(12)내에 근입을 용이하게 하고, 인접한 2차 천공홀(H) 형성 및 2차 강관(10) 근입시 밀착시공이 이루어지도록 하기 위함이다.
이어서, 강관(10) 근입단계(S 2)는 천공홀(H)에 강관(10)을 근입한다.
이어서, 가이드연결재(20) 근입단계(S3)는 천공홀(H)에 근입된 강관(10)의 요홈(12)을 유도하여 가이드연결재(20)의 돌기부(24)를 근입하며, 1차 상향 구경비트에서 천공홀(H)에서 제외된 비굴착부가 근입저항부로 기능하여 1차 강관(10)의 요홈(12)에 가이드연결재(20)의 돌기부(24)가 밀착 근입된다.
특히, 상기 가이드연결재(20)는 연속벽이 형성되도록 천공홀(H) 최하단부에서 가이드연결재(20)가 지반상태에 따라 연암층, 풍화암층, 토사층의 순으로 최소에서 최대로 폭이 가변 형성된 것을 사용한다.
이어서, 상기 단계(S 1) 내지 단계(S 3)을 반복시공하여 천공홀(H)에 지반 천공용 케이싱(A)을 근입토록 하는 바, 즉. 상기 3차 강관(10) 근입시 선행구경 비트는 굴착부위가 약한 선행 천공홀(H)의 면을 따라 천공홀(H)이 유지될 수 밖에 없으므로 자연적으로 연속된 지반 천공용 케이싱(A)이 형성된다.
이어서, 콘크리트 또는 지반경화제 타설단계(S 4)는 일반적인 고슬럼프 콘크리트를 타설하거나 또는 지반경화제(C)를 타설한다.
여기서, 상기 지반경화제(C)는 토사 100중량부, 고화제 100중량부, 물 20중량부, UM수지(Urethane Acrylate MMA resin) 2중량부, 보강재 0.15중량부, 균열방지제 1중량부로 구성된다.
즉, 상기 지반경화제(C)는 토사, 고화제, 물, UM수지, 보강재 및 균열방지제가 혼합된 것이다.
여기서, 상기 토사는 황토, 점토, 실트, 실트질 풍화토, 사질토, 현지토 중의 어느 하나로 구성된다.
또한, 상기 고화제는 고로슬래그 분말로 구성된다.
그리고, 상기 물은 청수 또는 해수로 구성된다.
한편, 상기 UM수지는 제1바인더 수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더 수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지로 이루어진 바인더 수지와; 경화제와; 모래와; 충전제로 구성된다.
즉, 상기 UM수지는 바인더 수지, 경화제, 모래 및 충전제로 구성된다.
여기서, 상기 바인더 수지는 제1바인더 수지로서의 우레탄 아크릴레이트 수지 및 제2바인더 수지로서의 폴리메틸 메타크릴레이트 수지로 이루어진다.
상기 제1바인더 수지인 우레탄 아크릴레이트 수지는 지반경화제에 내구력을 부여함과 동시에 토립자 들을 서로 단단히 결합시킬 수도 있다.
특히, 염분을 함유하고 있는 모래를 사용시 염분의 화학작용으로 인해 강도의 저하가 초래될 수 있는데, 상기 우레탄 아크릴레이트 수지가 모래 내 염분을 흡수함으로써 염분의 화학작용이 일어나지 않게 되어 연속벽의 강도의 저하가 초래되지 않는다.
상기 우레탄 아크릴레이트 수지는 우레탄의 특성과 아크릴레이트의 특성을 모두 갖고 있는 하이브리드(hybride) 수지이다.
이러한 우레탄 아크릴레이트 수지는 일반적으로 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)와 하이드록시 알킬 아크릴레이트와의 중합반응에 의해서 제조된다.
상기 우레탄 프리폴리머는 폴리올(polyol)과 이소시아네이트(isocyanate)의 중합 반응에 의해서 형성되며, 그 종류는 다양하다.
또, 상기 하이드록시 알킬 아크릴레이트의 예로는 메틸 메타크릴레이트(methyl methacrylate), 2-하이드록시 에틸메타크릴레이트(2-hydroxy ethylmethacrylate), n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate) 등이 있다.
이러한 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지를 포함하는 바인더 수지의 함량은 UM수지 100중량부에 대하여 약 20∼60 중량부 범위인 것이 적절하다. 만약, 바인더 수지의 함량이 20 중량부 미만이면 모래와 제대로 혼합되지 않아 모래 입자들을 제대로 결합시킬 수 없고, 바인더 수지의 함량이 60 중량부 초과이면 경화 후 블리딩 현상이 일어날 수 있다.
상기 UM수지에서는 제1바인더 수지인 우레탄 아크릴레이트 수지 이외에, 제2 바인더 수지로서 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate) 수지를 추가할 수 있다.
이때, 제1바인더 수지인 우레탄 아크릴레이트 수지와 제2바인더 수지인 폴리메틸 메타크릴레이트 수지의 혼합비율은 약 10~60 : 90~40 중량 비율로 사용되는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이렇게 폴리메틸 메타크릴레이트를 우레탄 아크릴레이트와 혼합 사용함으로써, UM수지로 이루어진 연속벽의 강도를 더 높일 수 있다.
또한, 상기 UM수지에서는 우레탄 아크릴레이트 수지와 폴리메틸 메타크릴레이트 수지 이외에, 연속벽의 강도 보강을 위해 제3바인더 수지로서 하이드록시 에틸 메타크릴레이트(hydroxyl ethyl methacrylate, HEMA) 수지 등을 추가로 사용할 수 있다.
그리고, 상기 UM수지에서는 우레탄 아크릴레이트 수지가 3차원 망상구조를 갖도록 하기 위하여 경화제를 사용하여, 우레탄 아크릴레이트 수지의 경화 시간을 조절할 수 있다.
상기 경화제로는 벤조일 퍼록사이드(benzoyl peroxide, BPO) 등과 같은 유기 과산화물(Organic Peroxide)이 있는데, 이에 제한되지 않는다.
특히, 상기 벤조일 퍼록사이드는 우레탄 아크릴레이트 수지의 경화가 잘 일어나도록 할 뿐만 아니라, 용제 내에서 열분해되어 페닐 라디칼과 벤조에이트 라디칼을 생성하여 우레탄 아크릴레이트 수지의 중합을 개시하기도 한다.
상기 경화제는 대기온도 및 지표온도에 따라 그 사용 함량을 조절하는데, 예컨대 겨울에는 많은 양을 혼합하고, 여름에는 적은 양을 혼합하는 것이 바람직하다.
이러한 점을 고려하여, 상기 경화제의 함량은 UM수지 100 중량부에 대하여 2 내지 10 중량부 정도인 것이 적절하다.
만약, 경화제의 함량이 2 중량부 미만인 경우에는 경화가 제대로 일어나지 않을 수 있으며, 경화제의 함량이 10중량부 초과인 경우에는 형성되는 연속벽의 물성이 저하될 수 있다.
한편, 상기 UM수지에서는 골격을 이루는 물질로서 모래를 사용한다.
상기 모래는 그 입경이나 모래 입자의 거칠기에 따라 수지몰탈 조성물의 현장 작업시 작업성에도 영향을 미칠수 있기 때문에, UM수지가 이용되는 연속벽의 조건에 따라 적절한 입경이나 거칠기를 갖는 모래를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 UM수지에서는 모래 사이의 공극을 최대한 감소시키고, 모래간의 맞물림 현상을 증대시켜 내구성을 증가시키기 위해, 입경이 상이한 모래 2종 이상을 혼합할 수 있다.
예컨대, 입경이 0.2∼0.4㎜ 범위인 모래와 입경이 0.4∼0.8㎜ 범위인 모래를, 1 : 1의 중량비율로 혼합할 수 있다.
또한, 상기 UM수지에서는 종래 그라우팅분야에서는 잘 사용하지 않던 염분을 함유하는 모래도 사용할 수 있다.
왜냐하면, 모래 내 염분을 전술한 우레탄 아크릴레이트 수지가 흡수할 수 있기 때문에 연속벽의 강도에 영향을 미치지 않는다.
다만, 이때 모래 내 염분의 함량은 모래 100 중량부를 기준으로 1∼20 중량부 범위인 것이 적절하다.
상기 모래의 예로는 백사, 규사 등이 있다. 이 중 규사(silica sand)를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 규사는 석영의 알갱이로 이루어진 모래로, 산성암의 풍화로 인해 생기며, 그 화학조성은 주로 무수규산(無水硅酸) SiO2로 이루어져 있다.
이러한 모래가 UM수지 내에서 너무 많은 양이 포함될 경우, 최종 연속벽의 공극이 증가하여 강도 저하를 초래할 수 있다.
이런 이유로, 본 발명에서는 모래를 UM수지 100 중량부에 대하여 약 10∼78중량부 범위의 함량으로 포함하는 것이 적절하나, 이에 제한되지 않는다.
한편, 상기 UM수지에서는 모래 입자들 사이에 형성되는 미세한 공극을 제거하는 충전제를 사용한다.
상기 충전제에 의해서 미세 공극이 충전됨으로써, 형성되는 연속벽의 강도가 높아질 수 있다.
이러한 충전제로는 탄산칼슘, 탈크와 같은 석분 등이 있다.
상기 탄산칼슘은 광물학적으로 방해석(CalCite), 즉 CaCO3를 주성분으로 형성된 광석으로서, CaO3 약 56%, CO2 약 44%를 함유하고 있으며, Al2O3, SiO2, Fe2O3 등 미량의 불순물을 함유하고 있다.
상기 탄산칼슘은 단순 물리적 가공으로 제조되는 중질 탄산칼슘과 화학적 재결정에 의해 제조되는 경질 탄산칼슘으로 구분된다.
이 중 물리적 성질 및 가공성이 우수하며, 가격이 저렴한 중질 탄산칼슘을 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 탄산칼슘의 입경은 특별히 제한되지 않는다.
다만, 입경이 너무 큰 탄산칼슘을 사용할 경우, 모래 입자들 사이의 틈을 제대로 충전하지 못해 포장층의 공극이 증가해서 연속벽의 강도가 낮아질 수 있다.
또한, 상기 틈에 탄산칼슘 대신 바인더 수지가 충전됨으로써 다량의 바인더 수지가 사용될 수 있고, 이로 인해 연속벽의 제조시 비용이 높아질 수 있다.
따라서, 입경이 약 10∼80㎛ 범위인 탄산칼슘을 사용하는 것이 적절하다.
상기 탈크(Talc)는 물 분자를 함유하고 있는 규소와 마그네숨 분자가 결합하고 있는 함수규산마그네슘으로서, 그 화학조성은 Mg3Si4O3(OH)2이다.
이러한 탈크를 모래와 함께 혼합함으로써, 모래 입자들 사이에 존재하는 공극이 탈크에 의해 충전될 수 있어 연속벽의 강도가 높아질 수 있다.
상기 탈크의 입경은 특별히 제한되지 않으나, 연속벽의 강도 면을 고려하여 중간 정도의 입경을 갖는 탈크를 사용하는 것이 바람직하다.
예컨대, 약 50∼200㎛ 범위인 탈크를 사용하는 것이 적절하다.
이와 같은 충전제의 함량은 UM수지 100 중량부에 대하여 약 2∼50 중량부인 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다.
만약 충전제의 함량이 2 중량부 미만인 경우에는 모래 입자들 사이의 공극이 충전제에 의해 충전되지 못하여 개량체의 강도가 저하될 수 있다.
한편, 충전제의 함량이 50 중량부 초과인 경우에는 모래입자들 사이의 공극이 충전제에 의해서 너무 많이 막혀서 투수성이 불량해질 수 있다.
상기한 바와 같은 구성성분들 이외에, UM수지에는 임의의 첨가제, 예컨대 경화촉진제, 표면 조정제, 점성조절제, 증점제, 산화 방지제, 자외선 방지제, 소포제 등을 추가적으로 함유할 수 있다.
이들 첨가제는 당해 기술분야에서 공지된 양으로 조성물에 첨가될 수 있다.
특히, UM수지에서는 바인더 수지와 경화제의 경화를 촉진시켜 연속벽의 치밀도를 개선하기 위해 경화촉진제를 사용할 수 있다.
상기 경화촉진제로는 디메틸 아세트아미드(dimethyl acetamide, DMA) 등을 사용할 수 있다.
상기 경화촉진제는 우레탄 아크릴레이트 수지 100 중량부에 대하여 4×10-4 내지 10×10-4 중량부 정도로 포함될 수 있다.
만약, 경화촉진제의 함량이 지나치게 적은 경우에는 연속벽의 경화가 작업조건에 따라 불충분하게 이루어져서 연속벽의 물성이 유지될 수 없으며, 함량이 지나치게 큰 경우에는 연속벽의 경화가 너무 급격히 일어나 연속벽의 수축이 발생될 수 있다.
한편, 상기 보강재는 폴리프로필렌 화이버로 구성된다.
이는 지반경화제의 수축균열을 억제하고 보다 치밀하며 견고한 지반경화제를 만들기 위한 섬유보강(합성섬유)재이다.
이는 지반경화제 1m³속에 약 600~850만개의 화이버가 입체적으로 분포되어 Micro-Reinforcing작용(세근보강작용)을 해줌으로서 지반경화제의 균열을 억제함은 물론 지반경화제의 성능저해 요인들에 대한 저항능력을 현저히 증대시켜, 총체적으로 지반경화제의 품질을 한 단계 높여주는 재료이다.
또한, 상기 균열방지제는 알루미늄 규산염(Alumino Silicate) 수지로 구성되어, 드러운 탄성을 가진 단열(차열), 방수, 크랙방지, 흡음 등 다기능 친환경 수용성 수지이다.
이어서, 지반 천공용 케이싱(A) 인발단계(S 5)는 강관(10)에 가이드연결재(20)가 근입되어 설치된 상태에서 강관(10)과 가이드연결재(20)를 포함한 지반 천공용 케이싱(A)을 동시에 인발한다.
상기한 바와 같은 단계로 이루어진 본 발명에 따른 지반 천공용 케이싱을 이용한 지중 연속벽 시공방법은 소정의 길이 및 직경을 갖는 강관(10)과; 상기 강관(10)의 외주면에 길이방향을 따라 고정 설치되는 가이드연결재(20)로 구성된 지반 천공용 케이싱(A)을 이용하여 지중 연속벽을 시공하는 방법으로, 상기 지반 천공용 케이싱(A)을 이용하여 다수개의 천공홀(H)을 형성하되, 상기 강관(10)에 가이드연결재(20)가 유도되도록 하면서, 지반을 주열식으로 천공하고, 상기 다수개의 천공홀(H)을 형성하고, 상기 천공홀에 강관(10) 및 가이드연결재(20)를 근입하여 지반 천공용 케이싱(A)을 주열식으로 형성한 후, 상기 지반 천공용 케이싱(A) 내에 콘크리트 또는 토사 100중량부, 고화제 100중량부, 물 20중량부, UM수지(Urethane Acrylate MMA resin) 2중량부, 보강재 0.15중량부, 균열방지제 1중량부로 구성된 지반경화제(C)를 타설하고, 상기 천공홀(H)에서 지반 천공용 케이싱(A)을 인발하면, 상기 콘크리트 또는 지반경화제의 경화로 인하여 지중 연속벽(W)이 형성됨으로써, 지반 천공용 케이싱(A) 자체의 근입작업을 용이하게 수행할 뿐만 아니라 주열식 지중 연속벽(W) 시공에서 연속벽(W) 사이의 지수 및 차수효과를 높일 수 있는 작용효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에 기재한 바람직한 실시예는 예시적인 것으로서 한정적인 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 나타나 있고, 그들 특허청구범위의 의미중에 들어가는 모든 변형예는 본 발명에 포함되는 것이다.
10: 강관 12: 요홈
20: 가이드연결재 22: 호형부
24: 돌기부
A: 지반 천공용 케이싱 C: 지반 경화제
H: 천공홀 W: 연속벽
20: 가이드연결재 22: 호형부
24: 돌기부
A: 지반 천공용 케이싱 C: 지반 경화제
H: 천공홀 W: 연속벽
Claims (10)
- 소정의 길이 및 직경을 갖는 강관(10)과; 상기 강관(10)의 외주면에 길이방향을 따라 고정 설치되는 가이드연결재(20)로 구성됨을 특징으로 하는 지반 천공용 케이싱.
- 제1항에 있어서,
상기 강관(10)은 그 길이방향을 따라 일정한 크기 및 형상을 갖는 요홈(12)이 형성됨을 특징으로 하는 지반 천공용 케이싱. - 제1항에 있어서,
상기 가이드연결재(20)는 소정의 곡률로 절곡 형성된 2개의 호형부(22)로 이루어지고, 상기 2개의 호형부(22)의 외주면이 서로 맞댄상태로 용접 접합되고, 상기 호형부(22)의 내측에 돌기부(24)가 일체로 형성됨을 특징으로 하는 지반 천공용 케이싱. - 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 가이드연결재(20)는 탄성재로 구성됨을 특징으로 하는 지반 천공용 케이싱. - 제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 가이드연결재(20)는 지반상태에 따라 그 폭이 가변됨을 특징으로 하는 지반 천공용 케이싱. - 소정의 길이 및 직경을 갖는 강관(10)과; 상기 강관(10)의 외주면에 길이방향을 따라 고정 설치되는 가이드연결재(20)로 구성된 지반 천공용 케이싱(A)을 이용하여 지중 연속벽(W)을 시공하는 방법으로서,
지반을 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계(S 1);
상기 천공홀(H)에 강관(10)을 근입하는 단계(S 2);
상기 강관(10)에 가이드연결재(20)를 근입하여 지반 천공용 케이싱(A)을 형성하는 단계(S 3);
상기 단계(S 1) 내지 단계(S 3)을 반복 시공하는 단계;
상기 지반 천공용 케이싱(A) 내에 콘크리트 또는 지반경화제(C)를 타설하는 단계(S 4);
상기 지반 천공용 케이싱(A)을 진동 인발하는 단계(S 5)로 이루어짐을 특징으로 하는 지반 천공용 케이싱을 이용한 지중 연속벽 시공방법. - 제6항에 있어서,
상기 천공홀(H)은 지반 천공용 케이싱(A)에 비하여 한단계 큰 상향구경 비트를 사용하여 천공홀(H) 여유구간으로 가이드연결재(20)가 밀착시공 되도록 천공홀(H)의 구경을 크게 형성함을 특징으로 하는 지반 천공용 케이싱을 이용한 지중 연속벽 시공방법. - 제6항에 있어서,
상기 지반경화제(C)는 토사 100중량부, 고화제 100중량부, 물 20중량부, UM수지(Urethane Acrylate MMA resin) 2중량부, 보강재 0.15중량부, 균열방지제 1중량부로 구성됨을 특징으로 하는 지반 천공용 케이싱을 이용한 지중 연속벽 시공방법. - 제6항에 있어서,
상기 가이드연결재(20)는 연속벽이 형성되도록 천공홀(H) 최하단부에서 가이드연결재(20)가 지반상태에 따라 연암층, 풍화암층, 토사층의 순으로 최소에서 최대로 폭이 가변 형성됨을 특징으로 하는 지반 천공용 케이싱을 이용한 지중 연속벽 시공방법. - 제6항에 있어서,
상기 지반 천공용 케이싱(A) 인발단계(S 5)는 강관(10)에 가이드연결재(20)가 근입되어 설치된 상태에서 지반 천공용 케이싱(A)을 동시에 인발함을 특징으로 하는 지반 천공용 케이싱을 이용한 지중 연속벽 시공방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020210167129A KR102560785B1 (ko) | 2021-11-29 | 2021-11-29 | 지반 천공용 케이싱 및 이를 이용한 지중 연속벽 시공방법 |
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| KR20230030496A true KR20230030496A (ko) | 2023-03-06 |
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- 2021-11-29 KR KR1020210167129A patent/KR102560785B1/ko active IP Right Grant
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