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KR101123668B1 - 연약지반의 상부 구조물 구축을 위한 기초지반 안정화 공법 - Google Patents

연약지반의 상부 구조물 구축을 위한 기초지반 안정화 공법 Download PDF

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KR101123668B1
KR101123668B1 KR1020080083165A KR20080083165A KR101123668B1 KR 101123668 B1 KR101123668 B1 KR 101123668B1 KR 1020080083165 A KR1020080083165 A KR 1020080083165A KR 20080083165 A KR20080083165 A KR 20080083165A KR 101123668 B1 KR101123668 B1 KR 101123668B1
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plasma
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Abstract

본 발명은 콘크리트파일을 시공, 설치하는 단계; 앵커체를 설치할 위치에 천공기로 천공함과 동시에 굴착공 보호용 케이싱(CASING)관을 내열성이 강한 세라믹관이나 세라믹코팅 특수강관으로 설치하는 단계; 플라즈마 용융보조제(예 철광석 분말 등)를 앵커정착부 위치까지 주입한 후 소형의 플라스마 토치를 플라스마 용융보조재가 주입된 앵커정착부의 초입까지 삽입하여, 암석(ROCK) 또는 토사(SOIL)와 혼합된 플라스마 반응 용융보조재를 마그마화하는 단계; 플라즈마 토치를 앵커주입공 밖으로 제거한 후, 인장재(20)를 삽입 설치하여 서서히 냉각시켜 앵커체가 완전히 정착시키는 단계; 1차 콘크리트지반을 설치한 후 2개를 1조로 하여 다수개의 H-빔을 설치하는 단계; 상기 H-빔 상부에 인장재 케이싱관을 설치하고, 앵커정착체의 인장작업을 거쳐 앵커체 두부 처리작업을 수행하여 앵커공정을 마무리하는 단계; 상기 케이싱관 상부까지 2차 콘크리트 지반 시공하는 단계를 포함하여 구성된 연약지반의 상부 구조물 구축을 위한 기초지반 안정화 공법에 관한 것이다.
연약지반기초지반 안정화.

Description

연약지반의 상부 구조물 구축을 위한 기초지반 안정화 공법{The methods of Civil Foundation Safety using Plasma melting and Water cooling technology for supporting Facilities on Weak Bedsoil}
본 발명은 플라즈마 유리화 기술을 이용한 그라우팅 공법과 콘크리트파일 시공공법을 병행하여 공사비를 절감시키면서도 안정적인 지반 보강 및 개량이 가능한 연약지반의 상부 구조물 구축을 위한 기초지반 안정화 공법에 관한 것이다.
일반적으로 연약지반이란 수분의 함유가 많거나 뻘층 또는 점토질지반이나 실트질지반이 주를 이루는 기초가 불안한 지반으로 그 위에 구조물을 구축함에 있어서는 지지력이 부족하게 되어 부등침하가 예상된다. 따라서, 연약지반에 구조물을 건설하기 전에는 구조물의 사용용도와 규모에 맞게 지반을 보강하여야 한다.
토목 공사시 연약지반을 보강하는 방법으로,파이프 루프(PIPE ROOF)공법과 콘크리트 루프 공법이 공지되어 있다.
상기 파이프 루프 공법은 시공될 지반의 소정영역에 다수의 파이프를 이웃하게 때려 박아 토사의 붕괴를 방지하는 파이프벽체를 형성하는 방법이다.그러나 이러한 종래의 파이프 루프 공법은 다수의 파이프를 인접하게 박아 설치하기 때문에, 파이프를 박을 때 기존에 박힌 파이프의 간섭 등으로 인해 쏠림 현상이 발생함으로써 설계 치대로 시공하는 것이 어려운 경우가 발생될 수 있다. 또한, 종래의 파이프 루프 공법은 많은 수의 파이프가 소모됨으로써 공사비가 증가되는 문제도 있다.
상기 콘크리트 루프 공법은 연약지반에 유압드릴이나 각종 천공기의 로드 및 비트 등을 이용하여 천공홀을 형성하고,이천공홀에 고압분사 파이프를 주입시킨 후 파이프를 통해 시멘트 밀크(Cement milk)등의 경화제(보강제)를 고압 분사하여 양생시킴으로써 토사의 붕괴를 방지하는 콘크리트 벽체를 형성하는 방법이다.
1990년대 이후 말뚝기초의 항타로 인한 지반진동 및 소음 등 민원발생사례가 급증하면서 선굴착에 의한 저소음,저진동공법,특히 SIP(soil cement injected precast pile)공법의 적용이 보편화 되었다.
예를 들면, 국내특허등록공보 등록번호 제10-0475443호에 구조물 최하층 바닥면에 다수의 주입공을 기초하부까지 천공하는 천공단계(S1);와, 그라우트액을 고압송출하는 그라우트펌프와, 상기 그라우트펌프와 고압호스로 연결되어 주입공에 설치되는 주입관과, 상기 주입관의 입구를 개폐시키는 자동개폐밸브와, 구조물의 수직 및 수평거동을 측정하는 변위계측기와, 상기 변위계측기의 측정값에 따라 상기 자동개폐밸브 및 그라우트펌프의 송출압력을 제어하는 콘트롤러를 설치하는 플랜트 설치단계(S2);와, 지내력 보강단계(S3);와, 약 1~5초의 경화시간을 갖는 급결성 그라우트액을 목표하는 구조물의 변위량까지 다수의 주입포인트로 순차/전환/반복주입하여 주입관 선단을 중심으로 하는 원반체를 구조물하부에 적층되게 다수 형성시켜 구조물을 들어올리는 복원단계(S7); 및, 공정완료후 주입관을 통해 세정액 을 주입하여 구조물 저면에 액층을 형성시키는 세정액주입단계(S6)로 이루어지는 구조물 하부의 지반보강공법에 있어서, 상기 지내력보강단계(S3)는 규산소다 27.8~31.8%와 물 72.2~68.2%의 비율로 배합된 혼합경화재와, 시멘트 28~34%와 B제 2~4%와 P제 0~6%와 물 70~56%의 비율로 배합된 혼합그라우트액이 혼합되어 약 30~90초의 경화시간을 갖는 중결성 그라우트액을 변위계측기에 구조물의 변위가 감지될 때까지 다수의 주입포인트에 순차/전환주입하여 주입관 선단을 중심으로 하는 반구고형체가 다수 형성되게 함으로써 구조물 하부에 구조물 전체를 균등한 압력으로 지지하는 반력대를 형성하는 것을 특징으로 하는 구조물 하부의 지반보강공법이 공개되어 있고,
국내특허공개공보 공개번호 제10-1995-0008868호에는 지반(1)에 어스드릴 혹은 버켓 등을 이용하여 소망하는 깊이의 구멍(2)을 뚫은 후 내측에 수개의 튜브(4)를 삽치하며 상기 각각 튜브(4)에 외표면으로 돌출된 수개의 분사구(5)를 갖는 철근 콘크리트 파일(3)을 상기 구멍(2)에 삽치시킨후 커플링(6)이 삽치된 파일(3) 상부의 튜브(4)의 입구로부터 접착제를 고압으로 불어 넣어 분사구(5)로 분사될 때 구멍(2)에 삽치된 파일(3)을 지반(1)과 일체로 고정되게 하는 것을 특징으로 하는 파일을 이용한 지반보강공법이 알려져 있으며,
동 공보 공개번호 제10-2008-0067732호에는 구조물이 축조될 지반을 하방향으로 천공하여 천공홀을 형성하는 천공단계; 상기 천공홀에 그라우팅재를 충전시키는 충전단계; 금속산화물과 금속분말로 이루어진 금속혼합물에 에너지를 전달하여 테르밋 반응을 일으키며, 이 테르밋 반응에 따른 팽창력은 상기 천공홀의 하단부를 확장시키는 확공단계; 및 상기 천공홀에 충전된 그라우팅재가 경화되는 양생단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 지반보강공법이 기술되어 있고,
동 공보 공개번호 제10-2006-0095884호에는 지반에 일정간격을 두고 다수의 파이프를 박는 단계;상기 파이프 사이 사이에 천공홀을 형성하는 단계; 및상기 천공홀을 통하여 보강제를 고압 분사하여 이웃하는 상기 파이프를 연결시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강공법. 이 기술되어 있으며,
동 공보 공개번호 제10-1994-0024176호에는 대상지면(7)을 평평하게 고른 다음, 그 위에 삽입구(8)가 구비된 통상의 하방연결철근(9)을 포설한 다음, 상기 삽입구(8)에 콘크리트 팽이형 파일(1)의 축(4)을 박아 세운 다음 팽이형 파일(1)사이에는 쇄석(10)을 다져 넣으며, 팽이형 파일(1) 상면에 돌출된 철근고리(5)를 상방연결철근(11)으로 고정토록 하는 통상의 콘크리트 팽이형 파일을 이용한 연약지반 보강공법에 있어서, 대상지면(7) 위에 토목섬유(6)를 포설하여 배수층 및 충격흡수층을 갖는 부력보강층을 형성토록 한 것을 특징으로 하는 콘크리트 팽이형 파일을 이용한 연약지반 보강 개량공법이 공개되어 있음을 알 수 있다.
상기와 같은 종래의 기술들은 콘크리트 파일 공법은 고가의 파이프를 사용하고, 또 시공시 소음이 많이 발생하고, 시공기간이 장기화 되며, 이를 개량한 파이프 루프 공법은 공사비를 줄일 수 있는 잇점은 있으나, 토질에 따라 양호한 벽체가 형성될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있는 등 공사 중에 확인이 어려워 시공에 위험 부담이 따른다는 문제가 있어, 시공기간을 단축하고 경비를 절감하고 안정적인 지반 보강이 가능한 연약지반의 상부 구조물 구축을 위한 기초지반 안정화 공법이 본 발명이 해결하고자 하는 과제인 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인이 선출원한 국내특허출원번호 제10-2004-42056호(등록번호 제10-632977호) 및 10-2005-39025호, 발명의 명칭; 플라즈마 앵커공법 및 플라즈마 유리화기술을 이용한 차수 그라우팅공법을 개량한 것으로서,
파이프 루프 공법과 콘크리트 루프 공법의 장점을 취하며, 플라즈마 공법과 콘크리트파일 시공공법을 병행하여 공사비를 절감시키면서도 안정적인 지반 보강 및 개량이 가능한 연약지반의 상부 구조물 구축을 위한 기초지반 안정화 공법을 제공하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 과제 해결 수단인 것이다.
본 발명은 파이프의 사용 갯수를 줄이면서도 보강 실패의 위험 부담이 없는 안정적인 보강벽체를 형성할 수 있고, 저비용으로 토목 공사의 기초작업을 할 수 있으며, 앵커체의 앵커정착부와 결속되는 주위 지반을 주입된 플라즈마 용융보조재와 함께 플라즈마 열에 의해 일시 용융한 후 다시 암석화시켜, 기존의 그라우트제주입 앵커공법에 비해 지지력 및 결속력을 크게 증가시킬 수 있을 뿐 아니라, 앵 커정착부의 천공굴착주위 토사(SOIL)를 용융하여 인위적으로 영구적인 암반형 앵커지지부를 만들 수 있어, 기존의 그라운드앵커공법들에 비해 정착부의 길이를 짧게 할 수 있어 지반 천공(굴착)시간을 단축하였고, 습기를 비롯한 외부기후조건 등에 관계없이 시공할 수 있으며, 냉각수로 단시간 내에 냉각시켜, 기다리는 시간을 단축하여 시공의 경제화를 이룩한 장점이 있는 것이다.
상기와 같은 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 콘크리트 파일 시공, 항타장비 등으로 콘크리트파일을 시공, 설치하는 단계;
앵커체를 설치할 위치에 천공기를 사용하여 소정의 각도로 앵커정착부가 위치할 정착지반까지 천공함과 동시에 굴착공 보호용 케이싱(CASING)관을 설치하되, 케이싱관 하단을 내열성이 강한 세라믹코팅 특수강관으로 설치 하는 단계;
플라즈마 용융보조제(예 철광석 분말 등)를 앵커정착부 위치까지 주입한 후 소형의 플라스마 토치를 플라스마 용융보조재가 주입된 앵커정착부의 초입까지 삽입하여, 암석(ROCK) 또는 토사(SOIL)와 혼합된 플라스마 반응 용융보조재를 마그마화하는 단계;
플라즈마 토치를 앵커주입공 밖으로 제거한 후, 인장재(20)를 삽입 설치하여 서서히 냉각시켜 앵커체가 완전히 정착시키는 단계;
앵커체가 완전히 정착된 다음 굴착공 보호용 케이싱관 내부에 콘크리트를 주입, 양생하여 현장타설 콘크리트 말뚝기초를 형성시키는 단계;
1차 콘크리트지반을 설치한 후 2개를 1조로 하여 다수개의 H-빔을 설치하는 단계;
상기 H-빔 상부에 인장재 케이싱관을 설치하고, 앵커정착체의 인장작업을 거쳐 앵커체 두부 처리작업을 수행하여 앵커공정을 마무리하는 단계;
상기 케이싱관 상부까지 2차 콘크리트 지반 시공하는 단계;를 포함하여 구성된 연약지반의 상부 구조물 구축을 위한 기초지반 안정화 공법에 관한 것이다.
본 발명은 종래에는 도1과 같이 연약지반의 기초 지반 안정화를 위하여 콘크리트 파일을 바둑판 형상으로 다수개 설치함으로서, 시공단가 및 시공기간 장기화와 시공시 소음으로 많은 부작용을 가져오는 문제점을 해결하고자,
사전에 지반(지질조사) 시추조사한 다음, 건축물(구조물)의 압력 하중을 가장 많이 받는 곳에만 한정적으로 도2 및 도3과 같이 콘크리트 파일을 시공한 다음,
일정구간에 세라믹코팅 특수강관을 시공하여 플라즈마 공법으로 연약지반을 세라믹화 또는 암석화 시킨 다음, 연약지반 상부에 건축물 또는 구조물을 건축하도록 하여 시공단가 및 시공기간 장기화와 시공시 소음으로 많은 부작용을 해소하는 연약지반의 상부 구조물 구축을 위한 기초지반 안정화 공법에 관한 것이다.
본 발명은 미리 지반(지질)조사를 한 다음, 연약지반의 깊이에 따라 시공하고자 하는 콘크리트 파일의 길이를 계산하여 공장에서 제조하되, 하부 2/3 부분의 10M 내외 (구조적으로 계산된 범위)는 세라믹 코팅을 하여, 플라즈마 시공시 콘크리트 파일이 함께 용융되지 않도록 제작하였다.
세라믹코팅 특수강관의 길이와 위치 또한 사전에 조사한 후, 계산에 따라 숫자 및 세라믹코팅 특수강관 길이를 세팅한다.
앵커체를 설치할 위치에 천공기를 사용하여 앵커정착부가 위치할 정착지반까지 천공함과 동시에 굴착공 보호용 케이싱(CASING)관을 설치하되, 케이싱관 하단은 내열성이 강한 세라믹코팅 특수강관으로 설치하였다.
본 발명의 앵커정착부(A)와 자유길이부(B), 앵커헤드부(C)사이의 인장재(20)는 앵커두부(ANCHOR HEAD)로부터의 인장력을, 플라즈마 반응 용융보조재와 함께 암석화된 앵커체에 전달시키기 위한 부재로서 앵커정착부(A)로부터 앵커헤드부(C)까지 일체화시켜 연결하게 되고, 일반적으로 인장재의 재료로는 피시강 스트랜드(PC 강 STRAND), 피시(PC) 강봉, 피시(PC) 강 복합 스트랜드(STRAND) 등의 피시(PC)강재가 사용되는데, 그 중에서도 피시(PC) 강 스트랜드(STRAND) 가 주류를 이루고 있다.
앵커정착부(A)는 플라즈마 용융보조재가 외부에 설치된 용융보조재 주입펌프에 의해 앵커정착부까지 주입된 후, 자수튜브(14) 및 지압링(13), 하부만션(12) 등이 포함된 고열에 손상되지 않도록 내열성이 강한 단열형 세라믹재질로 표면에 코팅되어 외부를 보호하도록 한 인장재(20)가 삽입, 설치되어 앵커체(180)를 형성하게 된다.
앵커정착부(A) 및 자유길이부(B) 일부에 사용되는 세라믹정착재(50)는 플라즈마 열에 의한 손상을 방지하기 위한 목적으로 사용되고,
인장재(20)의 표면에 피복된 피복재(15)는 부식을 방지하기 위해 사용되는 재료로서 부식방지재라고도 하며, 인장재(20) 부착길이 부분에 특수 세티(SHEATH) 를 씌우고 그 내외에 그리스(GREESE) 상태의 오일(OIL)을 사용한다.
앵커헤드부(C)까지의 처리작업이 마무리되면 앵커두부에 부식방지 처리된헤드캡(HEAD CAP)을 씌운 후, 플라즈마 앵커공정을 완료하게 된다.
기존의 그라운드앵커가 정착부에 그라우트제를 주입하여 주위 지반과 앵커체의 결속력을 증대시키는 방법을 사용하였으나, 본 발명의 플라즈마 앵커공법은 앵커체의 정착부와 결속되는 주위 지반을 플라즈마토치의 열에 의해 플라즈마 용융보조재와 함께 일시 용융한 후 다시 암석화시켜 기존의 그라우트제주입 앵커공법에 비해 지지력 및 결속력을 크게 증가시킬 수 있을 뿐 아니라, 앵커 정착부의 강도를 증가시켜 영구적으로 앵커 능력을 발휘할 수 있도록 하였다.
피복재(15)가 코팅된 인장재(20)를 삽입 설치하기 위하여,
마그마화된 암반 또는 토사와 플라즈마 반응 용융보조재는 매우 높은 고열로 인해 인장앵커체를 손상시킬 위험이 크기 때문에 방사온도계를 이용하여 천공 정착부의 내부 온도를 측정하여 마그마화된 암반 또는 토사와 플라즈마 용융보조재의 온도가 내열성의 피복재(15)가 코팅되어 있는 인장재(20)가 손상되지 않을 정도의 섭씨 1000도 내외로 냉각된 것을 확인한 후, 인장재(20)를 반 마그마화된 마그마화부(120)(도9, 도12 및 도13의 짙은 음영부분)에 삽입하여 서서히 냉각시켜 인장재(20)가 앵커체(180)에 완전히 정착될 수 있도록 한 다음,
앵커정착부(A)는 자수튜브(14) 및 지압링(13), 하부만션(12) 등이 포함된 인장재(20)가 고열에 손상되지 않도록 내열성이 강한 단열형 세라믹재질로 표면에 코 팅되어 외부를 보호하도록 하였으며, 암석화된 주위 지반과 보다 강한 결속력을 가질 수 있도록 외부둘레에는 일부 다사 돌출된 돌기(11)로 구성되어 인장재(20)가 반 마그마화된 마그마화부(120)에 삽입하여 서서히 냉각시켜 앵커체(180)가 완전히 정착되는 구조이다.
주위 지반이 토사일 경우, 토사(SOIL)를 플라즈마 용융보조재와 함께 용융하여 인위적으로 영구적인 암반형 앵커지지부(도9, 도12 및 도13의 짙은 음영부분)를 만들 수 있어, 기존의 그라운드앵커공법들에 비해 정착부의 길이를 짧게 할 수 있기 때문에 궁극적으로 전체 앵커체의 길이를 짧게 할 수 있어 비용을 절감할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시예 1
콘크리트 파일 시추장치로 콘크리트파일 하부의 2/3 부근에 10M 내외 (구조적으로 계산된 범위)로 세라믹 코팅된 콘크리트파일(500)을 도2 또는 도3과 같이 시공, 설치한 다음,
앵커체(180)를 설치할 위치에 천공기를 사용하여 도4와 같이, 앵커정착부(A)가 위치할 정착지반까지 천공드릴헤드(60)를 이용하여 천공함과 동시에 플라즈마 토치를 삽입하여 플라즈마 열을 가하기 위한 하단부에 세라믹코팅된 보호용 케이싱관(1)을 설치한 후에,
도5와 같이, 앵커정착부(A)가 위치할 부위를 보다 짧은 시간내에 간편하게 마그마화시키기 위하여 암석이나 토사에 비해 용융온도가 낮고 냉각된 후, 분말상 또는 액체상태나 겔타입(GEL TYPE)의 용융되기 쉬운 상태의 플라즈마 용융보조제를 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)의 내부에, 전기공급관(30), 냉각수공급관(31) 및 플라즈마 매질 주입관(32)을 하부까지 연결되게 설치하고, 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)의 하부 전방에는 도6과 같이, 플라즈마 토치(35)를 설치하고, 그 하부에는 일정간격을 유지하게 하여 삽입 장착한 다음, 앵커정착부(A) 위치까지 상기 플라즈마 용융보조재(110)를 주입한 다음,
소형의 플라즈마 토치(35)를 플라즈마 용융보조재(110)가 주입된 앵커정착부(A)의 초입까지 삽입하여,
내열성이 강한 특수강의 재질인 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)을 천공 정착부의 전방부에 설치하고, 설치된 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)의 내부를 통하여 현장에 설치된 발전기에 의해 전기는 전기공급관(30)을 통하여, 냉각수는 냉각수 순환펌프를 이용하여 냉각수공급관(31)을 통해 공급하여 각각 플라즈마토치 구동용 전력과 플라즈마 토치(35)의 냉각용 냉각수를 공급하고, 플라즈마 매질 저장고에서 아르곤가스나 압축공기 등의 플라즈마 매질을 공급한 후,
앵커정착부(A) 위치의 암반 또는 토사와 플라즈마 용융보조재가 플라즈마 열에 의한 마그마화(120)(도9, 도12 및 도13의 짙은 음영부분)가 이루어지면 플라즈마 토치(35)를 앵커주입공 밖으로 제거한 후,
도7와 같은 인장재(20)를 도8과 같이 삽입 설치하여 서서히 냉각시켜 앵커체가 완전히 정착시킨 다음, 굴착공 보호용 세라믹코팅된 케이싱관(1) 내부에 콘크리트를 주입, 양생하여 현장타설 콘크리트 말뚝기초를 형성시키고, 상기 세라믹코팅된 케이싱관(1)들의 상부에 1차 콘크리트지반(200)을 (도9참조) 설치한 후 2개를 1조로 하여 다수조의 H-빔(44)을 설치한 후에,
앵커정착재(A)가 완전히 암석화된 지반(도9, 도12 및 도13의 짙은 음영부분)에 정착된 후, 앵커정착부(A)에 인장재(20)를 연결하고 앵커헤드부(C)를 관통하여 두 개의 H-빔(44) 상부에 설치된 앵커헤드플레이트(plate)(42)에 연결시키되, 상기 H-빔(44) 상부에 인장재 케이싱관을 설치하고, 상부의 인장기로 앵커정착체의 인장작업을 실시한 후에,
앵커헤드플레이트(42)와 그 상부의 둥근 형태의 앵커헤드(41)에 4개의 웨지(wedge)와 결합 시킨 다음, 상기 웨지는 내부에 탭을 만들어 인장재(20)를 고정시켜 앵커체 두부 처리작업을 수행하여 앵커공정을 수행한 다음(도10참조), 상기 인장재 케이싱관 상부까지 2차 콘크리트 지반(210)을 시공하여 도12와 같이 연약지반의 상부 구조물 구축을 위한 기초지반 안정화 공법을 마무리 하였다.
실시예2
콘크리트 파일 시추장치로 콘크리트파일 하부의 2/3 부근에 10m 내외 (구조적으로 계산된 범위)로 세라믹 코팅된 콘크리트파일(500)을 도2 또는 도3과 같이 시공, 설치한 다음,
앵커체(180)를 설치할 위치에 천공기를 사용하여 도4와 같이, 앵커정착부(A)가 위 치할 정착지반까지 천공드릴헤드(60)를 이용하여 천공함과 동시에 플라즈마 토치를 삽입하여 플라즈마 열을 가하기 위한 하단부에 세라믹코팅된 보호용 케이싱관(1)을 설치한 후에,
도5와 같이, 앵커정착부(A)가 위치할 부위를 보다 짧은 시간내에 간편하게 마그마화시키기 위하여 암석이나 토사에 비해 용융온도가 낮고 냉각된 후, 분말상 또는 액체상태나 겔타입(GEL TYPE)의 용융되기 쉬운 상태의 플라즈마 용융보조제를 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)의 내부에, 전기공급관(30), 냉각수공급관(31) 및 플라즈마 매질 주입관(32)을 하부까지 연결되게 설치하고, 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)의 하부 전방에는 도6과 같이, 플라즈마 토치(35)를 설치하고, 그 하부에는 일정간격을 유지하게 하여 삽입 장착한 다음, 앵커정착부(A) 위치까지 상기 플라즈마 용융보조재(110)를 주입한 다음,
소형의 플라즈마 토치(35)를 플라즈마 용융보조재(110)가 주입된 앵커정착부(A)의 초입까지 삽입하여,
내열성이 강한 특수강의 재질인 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)을 천공 정착부의 전방부에 설치하고, 설치된 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)의 내부를 통하여 현장에 설치된 발전기에 의해 전기는 전기공급관(30)을 통하여, 냉각수는 냉각수 순환펌프를 이용하여 냉각수공급관(31)을 통해 공급하여 각각 플라즈마토치 구동용 전력과 플라즈마 토치(35)의 냉각용 냉각수를 공급하고, 플라즈마 매질 저장고에서 아르곤가스나 압축공기 등의 플라즈마 매질을 공급한 후,
앵커정착부(A) 위치의 암반 또는 토사와 플라즈마 용융보조재가 플라즈마 열에 의한 마그마화(120)(도9, 도12 및 도13의 짙은 음영부분)가 이루어지면 플라즈마 토치(35)를 앵커주입공 밖으로 제거한 후,
도7와 같은 인장재(20)를 도8과 같이 삽입 설치하여 서서히 냉각시켜 앵커체가 완전히 정착시킨 다음, 굴착공 보호용 세라믹코팅된 케이싱관(1) 내부에 콘크리트를 주입, 양생하여 현장타설 콘크리트 말뚝기초를 형성시키고, 상기 세라믹코팅된 케이싱관(1)들의 상부에 1차 콘크리트지반(200)을 (도9참조) 설치한 후 2개를 1조로 하여 다수조의 H-빔(44)을 설치한 후에, H-빔(44)의 양단 끝(구축물을 기준으로) 하부에 대형의 원형파이프 터널(700)을 설치한 후 그 내부에 철근을 시공하고 콘크리트 또는 시멘트 몰탈 등으로 채운다음(도13참조),
삭제
앵커정착재(A)가 완전히 암석화된 지반에 정착된 후, 앵커정착부(A)에 인장재(20)를 연결하고 앵커헤드부(C)를 관통하여 두 개의 H-빔(44) 상부에 설치된 앵커헤드플레이트(plate)(42)에 연결시키되,
상기 H-빔(44) 상부에 인장재 케이싱관을 설치하고, 상부의 인장기로 앵커정착체의 인장작업을 실시한 후에,
앵커헤드플레이트(42)와 그 상부의 둥근 형태의 앵커헤드(41)에 4개의 웨지(wedge)와 결합 시킨 다음, 상기 웨지는 내부에 탭을 만들어 인장재(20)를 고정시켜 앵커체 두부 처리작업을 수행하여 앵커공정을 수행한 다음(도10참조), 상기 인장재 케이싱관 상부까지 2차 콘크리트 지반(210)을 시공하여 도11 및 도12와 같이 연약지반의 상부 구조물 구축을 위한 기초지반 안정화 공법을 마무리하였다.
이하 도면을 참고하여 본 발명의 장치를 설명하면 다음과 같다.
구조를 살펴보면, 본 발명의 연약지반의 상부 구조물 구축을 위한 기초지반 안정화 공법에 사용되는 장치는 도1내지 도13에 도시된 바와 같이, 지반에 삽입되며 2/3 부근에 10m 내외 (구조적으로 계산된 범위)로 세라믹 코팅된 다수개의 콘크리트 파일(500)과, 다수개의 내부에 인장재(20)가 삽입되는 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)과, 제1콘크리트 지반(200)의 상부에 위치되는 H-빔(44)와, 상기 H-빔(44)의 하부 양단 끝에 설치되는 원형 파이프 터널(700)과, 상기 인장재(20)의 끝단부이며 H-빔(200)의 상부에 위치되는 앵커헤드부(C)로 구성되며,
보다 상세히 설명하면, 도1내지 도8에 도시된 바와 같이, 내열성 특수강 재질이며, 내부에 인장재(20)가 삽입되는 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)과, 상기 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)의 상부에 형성된 앵커헤드부(C)와, 상기 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)의 중간부를 형성하는 자유길이부(B)와, 상기 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)의 말단부에 형성된 앵커정착부(A)로 구성되어 있으며,
상기 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1) 내부에 삽입되어 암반 및 토사층을 굴착하는 천공드릴헤드(60)와, 상기 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)의 내부에 외부로부터 상부에서 하부까지 삽입되는 전기공급관(30), 냉각수공급관(31) 및 플라즈마매질주입관(32)과, 상기 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)의 하부 일측에 삽입되어 있고, 상기 전기공급관(30), 냉각수공급관(31) 및 플라즈마매질주입관(32)의 끝단에 형성된 플라즈마토치(35)로 구비되어 있고,
상기 앵커정착부(A)는 세라믹재질로 표면이 코팅되어 있으며, 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)의 하부에 형성된 공간부에 마그마화부(120)에 삽입되어 피복재(15)로 피복된 인장재(20)의 일단을 고정시키는 앵커체(180)를 포함하여 구성되어 있는 구조인 플라즈마 앵커공법에 사용되는 장치에 관한 것이다.
상기 앵커정착부(A)는 도1내지 도8에 도시된 바와 같이 자수튜브(14) 및 지압링(13), 하부만션(12) 등이 구비되어 인장재(20)가 고열에 손상되지 않도록 내열성이 강한 피복재(15)로 표면에 피복된 인장재 외부를 보호하도록 하였으며, 암석화된 주위 지반과 보다 강한 결속력을 가질 수 있도록 세라믹재질이 코팅된 외부둘레에는 일부 다사 돌출된 돌기(11)로 구성되어 인장재(20)가 반 마그마화된 마그마화부(120)에 삽입하여 서서히 냉각시켜 앵커체(180)가 완전히 정착되는 구조이다.
상기에서 피복재(15)가 피복된 인장재(20)는 도8에 도시된 바와 같이, 외부에 다수 돌출되어 형성된 돌기(11)와, 상기 인장재(20)의 끝단 외부에 형성된 자수튜브(14)와, 상기 자수튜브(14)의 하부에 형성된 지압링(13)과, 상기 지압링(13)의 끝단에 형성된 하부만션(12)으로 구성되어 있음을 알 수 있다.
상기 앵커헤드부(C)는 중앙에 통공이 형성된 원판형 플레이트형상의 앵커헤 드플레이트(plate)(42)와, 상기 앵커헤드플레이트(42)의 상부에 형성되며, 둥근 부분인 앵커헤드(41)와, 상기 앵커헤드(41)의 내측 일측에 부착된 웨지(미도시)와, 상기 웨지의 다른 일측은 내부에 탭(이빨)이 형성되어 인장제(20)에 고정된 구조인 통상의 앵커헤드부(C)의 구조인 것이다.
도1 종래의 콘크리트 파일 시공에 의한 지반 안정화 공정도
도2 및 도3 본 발명의 콘크리트 파일 공법 상세도
도4 내지 도7 및 도9 본 발명의 플라즈마 앵커공법 상세도
도9 본 발명의 1차콘크리트몰탈 시공 상태도
도10 본 발명의 플라즈마 앵커공법 마무리 공정도
도11 및 도12 본 발명의 연약지반의 상부 구조물 구축을 위한 기초 지반 안정화 공법 시공 예
도13 본 발명의 연약지반의 상부 구조물 구축을 위한 기초지반
안정화 공법의 다른 시공예
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1), 돌기(11), 하부만션(12), 지압링(13), 자수튜브(14), 피복재(15), 인장재(20), 전기공급관(30), 냉각수공급관(31), 플라즈마 매질 (압축공기, 아르곤가스 등)주입관(32), 플라즈마토치(35), 천공된공간(36), 용융플라즈마(37), 앵커헤드(41), 앵커헤드플레이트(42), 천공 드릴헤드(60), 암반층(100), 토사층(101), 구축물(200), 플라즈마 용융보조제(110), 마그마(암석)화부(120), 암반과 용융보조제의 마그마화부(120-1), 토사와 용융보조제의마그마화부(120-2), 앵커체(180), 제1콘크리트지반(200), 제2콘크리트지반(210), 원형파이프 터널(700), 앵커정착부(A), 자유길이부(B), 앵커헤드부(C).

Claims (2)

  1. 연약지반의 상부 구조물 구축을 위한 기초지반 안정화 공법에 있어서,
    항타 장비로 콘크리트파일을 설치하는 단계;
    앵커체를 설치할 위치에 천공기를 사용하여 소정의 각도로 앵커정착부가 위치할 정착지반까지 천공함과 동시에 굴착공 보호용 케이싱(CASING)관을 설치하되, 내열성이 강한 특수강 재질의 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관으로 설치 하는 단계;
    플라즈마 용융보조제를 앵커정착부 위치까지 주입한 후 소형의 플라스마 토치를 플라스마 용융보조재가 주입된 앵커정착부의 초입까지 삽입하여, 암석(ROCK) 또는 토사(SOIL)와 혼합된 플라스마 반응 용융보조재를 마그마화하는 단계;
    플라즈마 토치를 앵커주입공 밖으로 제거한 후, 인장재(20)를 삽입 설치하여 서서히 냉각시켜 앵커체가 완전히 정착시키는 단계; 앵커체가 완전히 정착된 다음 굴착공 보호용 케이싱관 내부에 콘크리트를 주입, 양생하여 현장타설 콘크리트 말뚝기초를 형성시키는 단계; 1차 콘크리트지반을 설치한 후 2개를 1조로 하여 다수개의 H-빔을 설치하는 단계;
    상기 H-빔 상부에 인장재 케이싱관을 설치하고, 앵커정착체의 인장작업을 거쳐 앵커체 두부 처리작업을 수행하여 앵커공정을 마무리하는 단계;
    상기 케이싱관 상부까지 2차 콘크리트 지반 시공하는 단계;를 포함하여 시공함을 특징으로 하는 연약지반의 상부 구조물 구축을 위한 기초지반 안정화 공법.
  2. 연약지반의 상부 구조물 구축을 위한 기초지반 안정화 공법에 있어서,
    콘크리트 파일 시공은 항타장비로 콘크리트파일 하부의 2/3 부근에 10m 내외로 세라믹 코팅된 콘크리트파일을 설치한 다음,
    앵커체(180)를 설치할 위치에 천공기를 사용하여 소정의 각도로 앵커정착부(A)가 위치할 정착지반까지 천공드릴헤드(60)를 이용하여 천공함과 동시에 플라즈마 토치를 삽입하여 플라즈마 열을 가하기 위한 하단부에 세라믹코팅된 보호용 케이싱관(1)을 설치한 후에,
    앵커정착부(A)가 위치할 부위를 보다 짧은 시간내에 간편하게 마그마화시키기 위하여 암석이나 토사에 비해 용융온도가 낮고 냉각된 후, 분말상 또는 액체상태나 겔타입(GEL TYPE)의 용융되기 쉬운 상태의 플라즈마 용융보조제를 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)의 내부에, 전기공급관(30), 냉각수공급관(31) 및 플라즈마 매질 주입관(32)을 하부까지 연결되게 설치하고, 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)의 하부 전방에는 플라즈마 토치(35)를 설치하고, 그 하부에는 일정간격을 유지하게 하여 삽입 장착한 다음, 앵커정착부(A) 위치까지 상기 플라즈마 용융보조재(110)를 주입한 다음,
    소형의 플라즈마 토치(35)를 플라즈마 용융보조재(110)가 주입된 앵커정착부(A)의 초입까지 삽입하여,
    내열성이 강한 특수강의 재질인 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)을 천공 정착부의 전방부에 설치하고, 설치된 하단부에 세라믹코팅된 케이싱관(1)의 내부를 통하여 현장에 설치된 발전기에 의해 전기는 전기공급관(30)을 통하여, 냉각수는 냉각수 순환펌프를 이용하여 냉각수공급관(31)을 통해 공급하여 각각 플라즈마토치 구동용 전력과 플라즈마 토치(35)의 냉각용 냉각수를 공급하고, 플라즈마 매질 저장고에서 아르곤가스나 압축공기 등의 플라즈마 매질을 공급한 후,
    앵커정착부(A) 위치의 암반 또는 토사와 플라즈마 용융보조재가 플라즈마 열에 의한 마그마화(120)가 이루어지면 플라즈마 토치(35)를 앵커주입공 밖으로 제거한 후,
    인장재(20)를 삽입 설치하여 서서히 냉각시켜 앵커체가 완전히 정착시킨 다음, 굴착공 보호용 세라믹코팅된 케이싱관(1) 내부에 콘크리트를 주입, 양생하여 현장타설 콘크리트 말뚝기초를 형성시키고, 상기 세라믹코팅된 케이싱관(1)의 상부에 1차 콘크리트지반(200)을 설치한 후 2개를 1조로 하여 다수개의 H-빔을 설치한 후에,
    앵커정착재(A)가 완전히 암석화된 지반에 정착된 후, 보호용 세라믹관 또는 세라믹코팅된 케이싱관(1)을 인발하고 앵커정착부(A)에 인장재(20)를 연결하고 앵커헤드부(C)를 관통하여 두 개의 H-빔(44) 상부에 설치된 앵커헤드플레이트(plate)(42)에 연결시키되,
    상기 H-빔 상부에 인장재 케이싱관을 설치하고, 상부의 인장기로 앵커정착체의 인장작업을 실시한 후에,
    앵커헤드플레이트(42)와 그 상부의 둥근 형태의 앵커헤드(41)에 4개의 웨지와 결합 시킨 다음, 상기 웨지는 내부에 탭을 만들어 인장재(20)를 고정시켜 앵커체 두부 처리작업을 수행하여 앵커공정을 수행한 다음, 상기 인장재 케이싱관 상부까지 2차 콘크리트 지반(210)을 시공함을 특징으로 하는 연약지반의 상부 구조물 구축을 위한 기초지반 안정화 공법.
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