KR101149038B1 - 수평지오그리드와 수직지오그리드를 이용한 연약지반 강화시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지오그리드를 이용하여 연약지반을 강화하되, 특히 지반을 국부적으로 보강하는 기능이 탁월하도록 구성하여 건축물의 기둥이 위치하는 연약지반에 적용, 내구성이 우수한 건축물을 시공할 수 있게 한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은 연약지반 강화시공을 위하여 지오그리드를 건축물 기초에 적용하되, 건축물 기초의 전단파괴 포락선에 수평지오그리드를 깔고, 그 위에 파일형태의 수직지오그리드를 일정한 간격으로 시공한 다음, 수직지오그리드 및 수평지오그리드 상에 보강토를 채워넣어 다지고, 그 위에 다시 수평지오그리드와 수직지오그리드를 시공한 다음 다시 보강토를 채워 넣어 다지는 작업의 반복으로 연약지반을 강화토록 한 것이다.

Description

수평지오그리드와 수직지오그리드를 이용한 연약지반 강화시공방법{REINFORCEMENT CONSTRUCTION METHOD OF POOR SUBSOIL BY HORIZONTAL GEOGRID AND VERTICAL GEOGRID}

본 발명은 지오그리드(Geogrid)를 이용한 연약지반 강화시공방법에 관한 것으로서, 특히 지반을 국부적으로 보강하는 기능이 효과적으로 이루어질 수 있게 한 것이다.

최근 토목, 건축분야에서 연약지반강화, 웅벽보호, 배수, 경사면 안정등 흙과 관련된 분야에 토목섬유를 많이 적용하고 있다.

이와 같은 토목섬유는 종래 사용되어 오던 자갈, 모래, 거적 등의 빈약한 건축, 토목용 지반강화제에 비하여 사용이 간편하고, 운반이 용이하며, 기능성 및 물성이 뛰어나고 경제적으로 유리하여 많이 사용되고 있다.

1960년대초에 개발되어 적용되기 시작한 고분자 합성섬유제품인 토목섬유는 우수한 내구성과 시공성, 경제성 등을 갖고 있어 건축 및 토목분야의 새로운 전기를 마련하였다.

그러나 1970년대까지 각종 건축 및 토목구조물에 보강재로서 사용되어온 직포, 부직포 등의 토목섬유제품은 인장강도, 인장탄성계수, 크리프 등의 측면에서 제약이 있어 높은 인장강도와 인장탄성계수를 요구하는 건축, 토목구조물의 적용에 제한이 되어 왔다.

이러한 문제는 1979년 영국에서 개발한 고장도 토목섬유제품인 지오그리드의 개발로 해결되었으며, 이후 지오그리드는 전세계적으로 각종 건축 및 토목공사에서 다양한 용도로 사용되면서 급격한 발전을 하고 있다.

국내에서는 1990년대에 들어 지오그리드의 사용을 모색해 왔으며, 1993년도에 보강토 옹벽설계시 지오그리드를 처음 적용하였고, 1990년대 후반 국내에서 코팅형태의 결합형 연성 지오그리드가 자체 생산되면서 지오그리드의 사용이 활성화되고 있는 실정이다.

종래 건물의 지반을 강화시키는 공법으로서는 연약지반 치환공법, 샌드드레인, 퍼이퍼드레인, 기성콘크리트파일, 팽이파일, 마이크로파일, JSP공법, C.G.S공법 등의 시공방법이 제공되고 있으나 시공시 소음 및 진동이 심하여 많은 민원이 야기되고 있는 실정이다.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위하여 최근에 들어 지오그리드의 사용이 활성화되고 있으며 현재 일반적으로 시공되고 있는 지오그리드의 시공방법은 도 16에서와 같이 지면을 일정깊이로 굴착하여 지반을 다진 다음, 그 위에 지오그리드(1)를 깔고, 토사(2)를 40~60㎝정도로 깔고 토사(2)를 다지고, 다시 그위에 지오그리드(1)를 깔고, 토사(2)를 채운 다음 다지는 순서의 반복으로 연약지반을 강화하는 시공을 하고 있다.

상기 지오그리드를 이용한 연약지반 강화시공방법의 경우에도 연약지반을 강화하여 지반의 허용지지력 및 허용침하량을 증대시킬 수 있게 되는 등의 효과가 있는 것이었으나, 건물의 하중이 집중되는 기둥과 같은 곳의 지반을 국부적으로 보강하는 데에는 다소 미흡한 등의 단점이 있는 것이었다.

본 발명은 이러한 종래의 제반 단점을 시정하고자 지오그리드를 이용하여 연약지반을 강화하되, 특히 지반을 국부적으로 보강하는 기능이 탁월하도록 구성하여 건축물의 기둥이 위치하는 연약지반에 적용, 내구성이 우수한 건축물을 시공할 수 있게 한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은 연약지반 강화시공을 위하여 지오그리드를 건축물 기초에 적용하되, 건축물 기초의 전단파괴 포락선에 수평지오그리드를 깔고, 그 위에 파일형태의 수직지오그리드를 일정한 간격으로 시공한 다음, 수직지오그리드 및 수평지오그리드 상에 보강토를 채워넣어 다지고, 그 위에 다시 수평지오그리드와 수직지오그리드를 시공한 다음 다시 보강토를 채워 넣어 다지는 작업의 반복으로 연약지반을 강화토록 한 것이다.

본 발명은 연약지반강화를 위하여 지오그리드를 건축물 기초에 적용하되, 건축물 기초의 전단파괴 포락선에 수평지오그리드를 깔고, 그 위에 파일형태의 수직지오그리드를 일정한 간격으로 시공한 다음, 보강토를 채워 넣어 다지고, 그 위에 다시 수평지오그리드와 수직지오그리드를 시공하고, 보강토를 채워넣어 다지는 작업의 반복으로 연약지반을 강화토록 함으로서, 지반의 국부적인 보강이 탁월하도록 하여 건축물의 기둥이 위치하는 연약지반에 적용, 내구성이 우수한 건축물의 시공을 기대할 수 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.

도 1 : 본 발명에 사용되는 수평지오그리드와 수직지오그리드의 시공상태 사시도
도 2 : 본 발명의 시공을 위하여 지반을 굴착한 다음 다진 상태도
도 3 : 본 발명의 시공상태 예시도로서, 굴착된 지반 위에 수평지오그리드와 수직지오그리드를 시공한 상태도
도 4 : 도 3의 상태에서 보강토를 다진 상태도
도 5 : 도 4의 상태에서 다시 수평지오그리드와 수직지오그리드를 시공한 상태도
도 6 : 도 5의 상태에서 보강토를 다진 상태도
도 7 : 도 6의 상태에서 다시 수평지오그리드와 수직지오그리드를 시공한 상태도
도 8 : 도 7의 상태에서 보강토를 다진 상태도
도 9 : 본 발명에 사용되는 수직지오그리드의 예시도
도 10 : 본 발명에 사용되는 수직지오그리드의 예시도
도 11 : 본 발명에 사용되는 수직지오그리드의 예시도
도 12 : 본 발명에 사용되는 수직지오그리드의 예시도
도 13 : 본 발명에 사용되는 수직지오그리드의 예시도
도 14 : 본 발명의 시공상태도
도 15 : 본 발명 타실시예의 시공상태 예시도
도 16 : 종래 지오그리드 시공상태 예시도

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 기술요지는 지반 보강을 위한 지오그리드를 건축물 기초에 적용하되, 건축물 기초의 전단파괴 포락선에 위치하는 수평지오그리드 상에 파일형태의 수직지오그리드를 일정한 간격으로 설치하여 지반의 허용지지력을 증가시키는 수단을 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 적용되는 수평지오그리드(10)와 수직지오그리드(20)의 사용상태를 도시한 사시도로서, 수평지오그리드(10)와 수직지오그리드(20)는 철망이나 합성수지망, 혹은 합성섬유사로 제직한 그물형태의 망과 같이 인장강도 및 내구성이 우수하면서 형태변형이 자유로운 격자형 망을 이용하여 이들을 구성한다.

또한 수평지오그리드(10)는 종래에 사용되고 있었던 통상의 지오그리드를 그대로 사용하게 되며, 본 발명에서 처음으로 적용되는 수직지오그리드(20)는 격자형 망으로 된 시트를 기둥형상으로 말아 내부에 중공부(21)가 형성된 본체(22)를 구성하고, 상기 본체(22) 상하단부에는 플랜지부(23)를 구성하여 수직지오그리드(20)를 수평지오그리드(10)와 결속될 수 있게 한다.

상기 수직지오그리드(20)를 구성하는 본체(22)는 도 9 및 도 10에서와 같이 원통형으로 구성되게 하거나, 도 11 및 도 12에서와 같이 사각형으로 구성되게 할 수 있으며, 본체(22) 상하 단부에 구성되는 플랜지부(23)는 도 9 및 도 11에서와 같이 본체(22) 내측방향으로 절곡되게 하거나, 도 10 및 도 12에서와 같이 본체(22) 외측방향으로 절곡되게 할 수도 있다.

또한 상기 수직지오그리드(20)는 반드시 중공부(21)가 형성된 본체(22)를 구성하고, 상기 본체(22) 상하단부에 플랜지부(23)를 구성하여야만 수직지오그리드(20)로 사용가능한 것은 아니며, 도 13에서와 같이 자루형태의 본체(22) 내면에 토사를 충진한 수직지오그리드(20)의 사용도 가능하다.

수평지오그리드(10)와 수직지오그리드(20)를 이용한 연약지반 강화시공은 다음과 같이 된다.

도 2에서와 같이 건축물(30)을 시공하고자 하는 지면을 굴착한 다음 바닥(40)을 견고히 다지고, 그 위에 격자형 망으로 된 수평지오그리드(10)를 깔아 설치한 다음, 건축물(30)의 기둥(31)이 위치하는 부근에 수직지오그리드(20)를 등간격으로 안치하고, 수직지오그리드(20)의 하단에 위치한 플랜지부(23)와 수평지오그리드(20)를 결속끈(11)으로 결속시킨다.(도 3참조)

상기한 상태에서 수직지오그리드(20)의 중공부(21)와 수평지오그리드(10) 상에 보강토(41)를 채운 다음 견고히 다지고(도 4참조), 그 위에 또다른 수평지오그리드(10-1)를 깔고, 수직지오그래드(20)의 상단에 위치한 플랜지부(23)와 수평지오그리드(10-1)를 결속끈(11)으로 결속하여 수평지오그리드(10)(10-1) 사이에 위치한 수직지오그리드(20)가 위치의 변동없이 견고히 지탱될 수 있게 한다.(도 5참조)

이때 하단 바닥(40)에 위치한 수평지오그리드(10)의 테두리부(12)는 펼쳐진 상태 그대로 두어도 무방하지만 도면에서와 같이 상향절곡하여 다져진 보강토(41) 위에 위치토록 함과 동시에, 상부에 위치하는 또다른 수평지오그리드(10-1) 아랫쪽에 위치토록 하여, 다져진 보강토(41)가 외부로 밀려나가는 것을 방지토록 하는 것이 바람직하다.

또한 수직지오그리드(20)의 중공부(21)에는 토사와 같은 보강토(41)를 채워넣을 수도 있으나, 필요에 따라 콘크리트나 몰탈, 쇄석 등을 채워넣을 경우에는 보다 견고한 지반강화를 기대할 수 있다.

상기에서 보강토(41)의 높이는 연약지반의 상태나 시공현장의 조건에 따라 차이가 날 수도 있겠으나, 대략 40~60㎝정도로 보강하며, 수직지오그리드(20)의 직경은 70~100㎝정도로 한다.

또한 수평지오그리드(10)의 폭과 길이는 작업장의 여건에 따라 시트형태의 수평지오그리드를 절단하거나 이음하여 폭과 길이를 조정할 수 있다.

상기에서와 같이 1차보강토층(50)의 시공이 완료되면 1차보강토층(50) 상부에 위치한 수평지오그리드(10-1) 상에 또다른 수직지오그리드(20)를 등간격으로 위치시킨 다음 수직지오그리드(20) 하단에 위치한 플랜지부(23)와 수평지오그리드(10-1)를 결속끈(11)으로 결속하여 고정한다.(도 6참조)

상기한 상태에서 수직지오그리드(20)의 중공부(21)와 수평지오그리드(10-1) 상에 보강토(41)를 채운 다음 견고히 다지고, 그 위에 또다른 수평지오그리드(10-2)를 깔고, 수직지오그리드(20)의 상단에 위치한 플랜지부(23)와 수평지오그리드(10-2)를 결속끈(11)으로 결속하여 2차보강토층(50-1)을 시공한다.(도 7참조)

이때 2차보강토층(50-1) 상부에 위치한 수평지오(10-1)의 테두리(12)는 상향절곡하여 다져진 보강토(41) 위에 위치토록 함과 동시에, 상부에 위치하는 또다른 수평지오그리드(10-2) 아랫쪽에 위치토록 한다.

상기에서와 같이 작업하여 2차보강토층(50-1)의 시공이 완료되면 2차보강토층(50-1) 상부에 위치한 수평지오그리드(10-2) 상에 또다른 수직지오그리드(20)를 등간격으로 위치시킨 다음, 수직지오그리드(20) 하단에 위치한 플랜지부(23)와 수평지오그리드(10-2)를 결속끈(11)으로 결속하여 고정한다.(도 7참조)

상기한 상태에서 수직지오그리드(20)의 중공부(21)와 수평지오그리드(10-2) 상에 보강토(41)를 채운 다음 견고히 다지고, 그 위에 또다른 수평지오그리드(10-3)를 깔고, 수직지오그리드(20)의 상단에 위치한 플랜지부(23)와 수평지오그리드(10-3)를 결속끈(11)으로 결속하여 3차보강토층(50-2)을 시공한다.(도 8참조)

이때 2차보강토층(50-1) 상부에 위치한 수평지오그리드(10-2)의 테두리(12)는 상향절곡하여 다져진 보강토(41) 위에 위치토록 함과 동시에, 상부에 위치하는 또다른 수평지오그리드(10-3) 아랫쪽에 위치토록 한다.

상기에서와 같이 작업하여 3차보강토층(50-2)의 시공이 완료되면 3차보강토층(50-2) 위에 또다른 보강토층이 시공되게 하는 작업의 반복으로 필요한 보강토층이 시공되게 하는 것이다.

상기에서 사용되는 수직지오그리드(20)는 도 9~도 12에서와 같이 다양한 구성의 수직지오그리드(20)를 사용할 수 있으며, 도 13에서와 같이 자루형태의 본체(22) 내면에 토사를 충진한 수직지오그리드(20)의 사용도 가능하다.

본 발명을 실시함에 있어서, 도 15에서와 같이 수직지오그리드(20) 대용으로 원통형 혹은 각형으로 철근(26)을 촘촘히 박아 시공할 수도 있다.

상기에서와 같이 작업하여 굴착된 지면의 바닥(40) 위에 다층의 보강토층 시공이 완료되면 도 14에서와 같이 건축물(30)의 기둥(31)이 수직지오그리드(20) 상부에 위치토록 함으로서 지지력을 현저히 증가시킬 수 있게 된다.

상기에서 설명한 바와 같이 연약지반 위에 수평지오그리드(10)와 수직지오그리드(20)를 이용하여 다층의 보강토층이 시공되게 하되, 건축물(30)의 하중이 집중되는 기둥(31) 부근에 수직지오그리드(20)가 위치토록 함으로서 건축물의 하중을 견고히 지탱할 수 있게 된다.

이때 수직지오그리드(20)는 철망이나 합성수지망, 직물망 등과 같이 인장강도와 내구성이 우수한 격자형 망을 이용하여 도 9 내지 도 12에서와 같이 기둥형상으로 구성하고, 그 내면 중공부(23)에 보강토(23)가 다짐형식으로 채워지면서 중공부(23) 내에 채워진 보강토(23)가 기둥역할을 하게 되므로 허용지지력을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

또한 본 발명의 시공방법으로 연약지반을 강화시공토록 함으로서, 저진동, 저소음 시공이 가능케 되므로 건축물 기초시공시 발생되는 진동이나 소음발생으로 야기되는 민원발생을 줄일 수 있으며 공사가 간단하여 협소한 장소와 건축선의 제한을 받는 곳에도 원활한 시공이 가능하게 된다.

(10)(10-1)(10-2)(10-3)--수평지오그리드
(11)--결속끈 (12)--테두리부
(20)--수직지오그리드 (21)--중공부
(22)--본체 (23)--플랜지부
(26)--철근 (30)--건축물
(31)--기둥 (40)--바닥
(41)--보강토 (50)--1차보강토층
(50-1)--2차보강토층 (50-2)--3차보강토층

Claims (5)

1. 연약지반강화를 위하여 지면 바닥위에 수평지오그리드를 깔고, 그 위에 보강토를 채운 다음 다지고, 다져진 보강토 위에 또다른 수평지오그리드를 깔고 그 위에 보강토를 채운 다음 다지는 방법으로 시공하는 지오그리드를 이용한 연약지반 강화시공방법에 있어서, 지면의 바닥(40) 위에 깔린 수평지오그리드(10) 상에, 본체(22) 내면에 중공부(21)가 형성된 수직지오그리드(20)를 위치시킨 다음, 수직지오그리드(20)의 중공부(21)와 수평지오그리드(10) 위에 보강토(41)를 채우고 다져, 1차보강토층(50)을 시공하고, 상기 1차보강토층(50) 위에 또다른 수평지오그리드(10-1)를 깔고, 그 위에 중공부(21)가 형성된 수직지오그리드(20)를 위치시킨 다음, 수직지오그리드(20)의 중공부(21)와 수평지오그리드(10-1) 위에 보강토(41)를 채우고 다져, 2차보강토층(50-1)을 시공하고, 상기 2차보강토층(50-1) 위에 또다른 수평지오그리드(10-2)를 깔고, 그 위에 중공부(21)가 형성된 수직지오그리드(20)를 위치시킨 다음, 수직지오그리드(20)의 중공부(21)와 수평지오그리드(10-2) 위에 보강토(41)를 채우고 다져, 3차보강토층(50-2)이 시공되게 하는 작업의 반복으로 연약지반의 지지력이 향상될 수 있게 함을 특징으로 하는 수평지오그리드와 수직지오그리드를 이용한 연약지반 강화시공방법.
2. 제1항에 있어서, 수직지오그리드(20)는 격자형 망으로 본체(22)를 구성하여 내면에 중공부(21)가 형성되게 하되, 본체(22) 상하 단부에는 플랜지부(23)가 구성되게 하고, 상기 플랜지부(23)와 수평지오그리드를 결속끈(11)으로 결속고정되게 함을 특징으로 하는 수평지오그리드와 수직지오그리드를 이용한 연약지반 강화시공방법.
3. 제1항에 있어서, 수평지오그리드 사이에 위치하는 수직지오그리드(20)는 건축물(30)의 하중이 집중되는 기둥(31) 저면에 위치되게 시공함을 특징으로 하는 수평지오그리드와 수직지오그리드를 이용한 연약지반 강화시공방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수직지오그리드(20)의 중공부(21) 내에 채워지는 보강토(41)는 콘크리트나 몰탈, 쇄석, 토사 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수평지오그리드와 수직지오그리드를 이용한 연약지반 강화시공방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 수직지오그리드(20)의 본체(22) 형상은 원통형이나 사각형 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 수평지오그리드와 수직지오그리드를 이용한 연약지반 강화시공방법.

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