KR102464905B1 - 실리카졸을 이용한 지반보강공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실리카졸을 이용하여 연약지반 등 지반을 개량하기 위한 지반보강공법에 대한 것이다. 구체적으로 지반보강공법에 있어서, 천공장치로 지반에 천공을 실시하는 지반천공단계(S100); 및 실리카졸을 포함한 제1액과 시멘트 및 팽창제와 물을 포함한 제2액을 각각 준비하여 천공홀 내부에 동시에 주입하는 지반보강재 주입단계(S200); 및 주입된 상기 지반보강재가 천공홀 내에서 혼합되어 고결됨으로서 지반을 경화시키는 지반경화단계(S300);를 포함한다.

Description

실리카졸을 이용한 지반보강공법 {Method of Ground Reinforcement using silica sol}

본 발명은 실리카졸을 이용하여 연약지반 등 지반을 개량하기 위한 지반보강공법에 대한 것이다.

특허발명 001 내지 특허발명 004는 본 발명이 이르게 되는 관련기술의 종래발명을 제시한다.

특허문헌 001은 그라우트재 주입장치의 삼중관로드 또는 사중관로드의 상단 분사부와 하단 분사부를 소정의 간격으로 설치하여 상단 분사부에서는 초고압수를 분사해서 조성영역을 절삭함과 동시에 절삭된 이토를 지상으로 배출시키고, 하단 분사부에서는 상단 분사부가 개시한 심도까지 들어올린 시점에서 하단 분사부에서 그라우트재와 경화제를 분사 교반하면서 절삭된 조성영역을 개량함과 동시에 경화제로 그라우트재를 급속히 고화시킴으로써, 상단 분사부에서 배출된 이토에 고화재가 전혀 섞이지 않도록 하며, 배출된 슬라임은 분리장치로 물과 토사로 분리시켜 분리된 물은 재사용하고, 또한 슬라임은 습기를 제거함으로써 슬라임 양을 축소하고, 산업폐기물 처리가 필요없는 일반잔토 처리로 가능하도록 한 경화제 제조장치와 슬라임 재처리장치를 이용한 고압분사 지반개량 시스템 및 공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

특허문헌 002는 해양지역의 지반개량 및 보강공사시, 경화제를 초고압력으로 선단장치의 분사구를 통하여, 시멘트 페이스트(포틀랜드 시멘트) 또는 모르타르(포틀랜드 시멘트 + 모래 + 물) 등의 경화제를 압송하여 대상지반에 충전하거나 또는 경화제를 교반하여 고결시키는 것으로, 해양에 유해한 포틀랜드 시멘트를 사용하지 않거나 일부만을 사용하여, 해양에서 쉽게 얻을 수 있는 해수를 이용하여, 해수의 알칼리성분에 의해 수화반응되는 산업부산물인 고로 슬래그를 1차 희석하고, 해상 갯벌의 강도 증진과 재료의 경제성 확보에 모래와 천연재료인 석회를 고로 슬래그와 혼합하여 경화제를 제조하고, 이와 같이 제조된 경화제를 지중에 삽입한 경화제 고압분사장치의 선단장치에 설치된 초고압수분사구와 압축공기분사구 및 경화제분사구에서 초고압수 및 압축공기를 회전분사하여 대상 지반을 느슨하게 진흙화 한 후, 이 느슨한 지중에 경화제분사구를 통해 경화제를 압송시켜 지중의 현지토를 밀어내면서 주입된 경화제가 충전되어, 경화제의 고결에 의한 연약지반 구조체를 조성하도록 한 연약지반 개량용 경화제와 이의 초고압수분사장치 및 이를 이용한 지반 개량공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

특허문헌 003은 그라우팅 조성물은 (a) SiO2 16 내지 26.5 중량%, (b) Na2O 3 내지 7 중량% 및 (c) 물 66.5 내지 81중량%로 이루어진 규산소다 화합물을 포함한다. 또한 본 발명의 그라우팅 공법은 (a) 급결용 시멘트와 물로 구성된 제1슬러리 및 16 내지 26.5 중량％의 SiO2, 3 내지 7 중량％의 Na2O 및 66.5 내지 81 중량%의 물로 이루어진 규산소다 화합물로 구성된 제2슬러리를 혼합한 급결용 그라우팅재를 지반에 주입하는 1차 주입단계 및 (b) 상기 주입된 급결용 그라우팅재에 완결용 시멘트와 물로 구성된 제3슬러리 및 16 내지 26.5 중량％의 SiO2, 3 내지 7중량％의 Na2O 및 66.5 내지 81 중량%의 물로 이루어진 규산소다 화합물로 구성된 제4슬러리를 혼합한 완결용 그라우팅재를 주입하는 2차 주입단계로 이루어진다.

특허문헌 004는 연약지반에 대하여 차수 및 지반보강을 하기 위한 그라우트에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 무기질계 알루미나 분말과 식물성 기포제 및 아크릴계 폴리머가 혼합된 고기능성 주입재 및 상기 고기능성 주입재가 포함된 그라우트재와, 상기 그라우트재를 혼합 생산 및 이를 지반에 주입하기 위한 주입장치와, 상기 고기능성 주입재를 포함한 그라우트재 및 상기 주입장치를 이용한 그라우트 공법을 제안함에 따라, 그라우팅 시공 성능 및 내구성이 향상되고 환경오염을 일으키는 기존 재료의 사용량을 최소화하여 매우 친환경적인 것이며, 지반 공극이 큰 경우에도 그라우트재의 주입 성능을 향상되는 것이고 시공 후 구조체의 휨 강도 및 지반 부착성을 증대시켜 용탈 현상을 억제시킬 수 있는 것이며, 현장에서 혼합 및 주입하므로 현장에서의 사용성이 우수한 것이고 계절의 온도 변화에 관계없이 속경 성능이 우수하여 균질한 시공 성능을 얻을 수 있는 것이며, 그라우트재의 휨강도 및 지반 마찰력을 향상시켜 지반 변위를 최소화시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

KR 10-0886220 B1 (등록일자 2009년02월23일) KR 10-0884285 B1 (등록일자 2009년02월11일) KR 10-1078044 B1 (등록일자 2011년10월24일) KR 10-1619218 B1 (등록일자 2016년05월02일)

본 발명은 실리카졸을 이용하여 연약지반 등 지반을 개량하기 위한 지반보강공법에 대한 것이다.

본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 구체적으로 지반보강공법에 있어서, 천공장치로 지반에 천공을 실시하는 지반천공단계(S100); 및 실리카졸을 포함한 제1액과 시멘트 및 팽창제와 물을 포함한 제2액을 각각 준비하여 천공홀 내부에 동시에 주입하는 지반보강재 주입단계(S200); 및 주입된 상기 지반보강재가 천공홀 내에서 혼합되어 고결됨으로서 지반을 경화시키는 지반경화단계(S300);를 포함한다.

본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 지반보강재 주입단계에서는 지반 상에서 상기 제2액인 시멘트에 팽창제와 물을 혼합하는 제1혼합단계(S210);와 상기 제1액 및 제2액을 지반 내로 동시에 주입하여 지반 내에서 혼합되는 제2혼합단계(S220);를 포함한다.

본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 지반보강재 주입단계에서 상기 제1액 100중량부에 대하여 상기 제2액은 시멘트 35 ~ 65 중량부 및 팽창제 35 ~ 65중량부와 물 85 ~ 115중량부를 포함하는 구성으로 이루어 진다.

본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 지반보강재 주입단계에서는 제1액을 주입하는 제1액주입펌프; 및 제2액을 주입하는 제2액주입펌프;와 상기 제1, 2액주입펌프로부터 상기 천공홀의 내부로 각각 연장되는 제1주입배관; 및 제2주입배관;을 포함한다.

본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 천공홀 입구에 홀캡;이 형성되는 것을 포함한다.

본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 제1주입배관 및 제2주입배관의 출구에는 상기 제1주입배관 및 제2주입배관의 내경보다 작은 직경의 토출부;가 형성된 것을 포함한다.

본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 앞에서 제시한 발명에 있어서, 상기 지반천공단계에서는 천공장치의 정회전으로 지반 내 홀을 천공하는 단계(S110); 및 토사를 배출하는 단계(S120);와 천공장치를 역회전시켜 지반으로부터 제거하는 단계(S130);를 포함한다.

본 발명은 실리카졸을 이용하여 연약지반 등 지반을 개량하기 위한 지반보강공법에 대한 것으로 실리카졸을 주입재료로 사용할 경우 주입효과가 반영구적으로 지속되어 다른 지반보강공법과 비교하여 보강재로서 높은 신뢰도를 나타낼 뿐 만 아니라 재료의 용탈에 의한 지하수 오염등 환경 공해성을 저감시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1, 2는 본 발명의 지반보강공법 순서도.
도 3은 본 발명의 지반천공단계를 나타낸 단면도.
도 4, 5는 본 발명의 천공홀 내부로 지반보강재 주입단계를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 천공홀 내에서 지반보강재가 경화된 상태를 나타낸 단면도.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

아래의 실시예에서 인용하는 번호는 인용대상에만 한정되지 않으며, 모든 실시예에 적용될 수 있다. 실시예에서 제시한 구성과 동일한 목적 및 효과를 발휘하는 대상은 균등한 치환대상에 해당된다. 실시예에서 제시한 상위개념은 기재하지 않은 하위개념 대상을 포함한다.

[실시예 1-1] 본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 구체적으로 지반보강공법에 있어서, 천공장치(D)로 지반(G)에 천공을 실시하는 지반천공단계(S100); 및 실리카졸을 포함한 제1액(100)과 시멘트 및 팽창제와 물을 포함한 제2액을 각각 준비하여 천공홀 내부에 동시에 주입하는 지반보강재 주입단계(S200); 및 주입된 상기 지반보강재가 천공홀 내에서 혼합되어 고결됨으로서 지반을 경화시키는 지반경화단계(S300);를 포함한다.

본 발명(실시예 1-1)은 실리카졸을 이용하여 연약지반 등 지반개량을 목적으로 한다.

종래 연약지반의 안정을 위한 개량공법으로 시공되던 기존의 물유리계 약액주입공법은 주입재를 현장에서 배합하는 방식으로 주로 실시되었다. 그러나, 현장배합을 잘못할 경우 주입 후 시간경과에 따라 자유수 및 흡착수 등에 의해 주입고결제로부터 알칼리성분들의 용탈이 진행되어 결국에는 주입재의 대부분이 유실/소멸되어 내구성이 약한 문제점을 지닐 뿐 아니라 이로 인해 지하수를 오염시킬 가능성이 있어 안전에 대한 신뢰성 및 환경오염에 있어서 의문이 제기되어 왔다.

따라서 이에 대한 대안으로서 내구성이 우수하고 환경오염의 가능성이 적은 새로운 보강재 및 그의 주입공법에 대한 개발이 요구되어 왔으며, 전술한 물유리계 약액주입공법의 단점을 보완하기 위해 개발된 공법중의 하나로 실리카졸계 약액주입공법이 있다.

실리카졸(silica sol)이란 규산소다(sodium silicate) 또는 규산칼슘(Calcium silicate)등의 규산염기계 물질을 특정한 무기산(inorganic acid) 또는 유기산(organic acid)과 반응시켜 성분 중에 함유되어 있는 알칼리성분을 중화/제거한 산성 내지 중성의 콜로이드성 실리카용액을 말한다. 이 실리카졸 용액은 알칼리성 경화제에 의해 중성영역(pH : 6 내지 8)에서 완벽하게 겔화/고결되어 산성도 알칼리성도 아닌 중성의 고결체를 생성하는 특성을 지니며 또한 원래 실리카졸 용액이 이미 어느 정도 분자량이 증가된 고분자상태에 있기 때문에 일반 물유리 용액의 경화 때와는 달리 차후 경화제에 의해 고결될 때 고결물의 구조가 보다 견고한 고분자성 연결구조가 된다. 따라서 알칼리의 용탈이 거의 없을 뿐 아니라 경화 진행중이나 고결 후에도 다량의 유수에 의해서도 희석되거나 유실되지 않는 무공해성의 고결체가 될 수 있다.

따라서 실리카졸을 주입재료로 사용할 경우 주입효과는 반영구적으로 지속되어 다른 공법과 비교하여 높은 신뢰도를 나타낼 뿐 만 아니라 알칼리 성분의 용탈에 의한 지하수 오염등 환경 공해성을 저감시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명에서는 실리카졸을 활용한 지반보강방법의 단계에 기술적 특징이 있는 것으로 종래 대비 효과적인 지반 천공방법 및 지반보강재의 주입방법으로 구근을 형성하여 개량되는 지반 성능의 신뢰성을 확보하고자 한다.

이를 구현하기 위해, 천공장치로 개량하고자 하는 지반에 천공을 실시하는 지반천공단계;와 천공된 천공홀 내부에 실리카졸을 포함한 제1액과 시멘트를 포함한 제2액을 각각 준비하여 천공홀 내부로 동시에 주입하는 지반보강재 주입단계; 및 주입된 지반보강재가 천공홀 내에서 혼합 및 고결(급결)되어 지반을 경화시키는 지반경화단계;를 포함한다.

[실시예 2-1] 본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 지반보강재 주입단계에서는 지반 상에서 상기 제2액인 시멘트에 팽창제와 물을 혼합하는 제1혼합단계(S210);와 상기 제1액(100) 및 제2액을 지반(G) 내로 동시에 주입하여 지반 내에서 혼합되는 제2혼합단계(S220);를 포함한다.

[실시예 2-2] 본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 실시예 2-1에 있어서, 지반보강재 주입단계에서 상기 제1액 100중량부에 대하여 상기 제2액은 시멘트 35 ~ 65 중량부 및 팽창제 35 ~ 65중량부와 물 85 ~ 115중량부를 포함하는 구성으로 이루어 진다.

[실시예 2-3] 본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 실시예 2-2에 있어서, 상기 팽창제는 벤토나이트; 및 플라이애쉬; 중 선택된 하나 이상인 것을 포함한다.

[실시예 2-4] 본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 실시예 2-3에 있어서, 상기 팽창제에는 무수석고;가 더 투입되는 것을 포함한다.

[실시예 2-5] 본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 실시예 2-1에 있어서, 상기 제2액에는 경화지연제;가 더 투입되는 것을 포함한다.

[실시예 2-6] 본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 실시예 2-1에 있어서, 상기 제2액에는 경화촉진제;가 더 투입되는 것을 포함한다.

[실시예 2-7] 본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 실시예 2-2에 있어서, 상기 제2액에는 산화그래핀;이 더 투입되는 것을 포함한다.

본 발명(실시예 2-1 내지 2-7)는 지반보강재 주입단계 및 주입되는 재료의 특징을 구체화한다. 상기 지반보강재 주입단계는 실리카 졸을 포함한 제1액과 시멘트를 포함하는 제2액을 준비하기 위한 과정으로, 상기 제2액을 준비하기 위해 지반 상에서 시멘트 및 팽창제와 물을 혼합하는 제1혼합단계가 구성될 수 있다. 이는 천공홀 내부로 그라우팅재로서의 시멘트를 주입시키기 위해 혼합하는 것으로 기본적으로 시멘트와 팽창제와 물을 포함할 수 있다. 이후 제1혼합단계로 형성된 제2액을 제1액과 동시에 천공홀 내부로 주입하여 지반 내에서 상호 혼합되게 하는 제2혼합단계가 구성된다. 상기 제2액은 시멘트 혼합물로서 천공홀 내부에서 강도를 가지는 구근을 형성하기 위해 적용되는데 제1액인 실리카졸과 천공홀 내부에서 혼합되기 전 지반 외부에서 현장 여건에 따라 첨가제를 부가하는 것으로 구근 형성 효과를 증대시킬 수 있다.

이를 위해 시멘트는 그라우트재로서 보통 포틀랜드 시멘트 또는 보통 포틀랜드 시멘트와 고로슬래그 시멘트를 혼합하여 사용할 수 있다. 시멘트의 경우 강도를 발현하는 수화과정에서 수축을 하는 특성 때문에 천공홀 내에서 구근의 체적이 감소할 수 있어 이를 방지하기 위해 팽창제가 혼합된다. 상기 팽창제는 벤토나이트를 사용하거나, 플라이애쉬 및 무수석고 등을 사용할 수 있으며, 플라이애쉬의 경우 이산화규소(SiO2) 함량이 30중량% 이상인 석탄연소 플라이애쉬가 바람직하다. 상기 벤토나이트 및 상기 플라이애쉬는 상기 시멘트 35 ~ 65중량부에 대하여 35 ~ 65중량부가 혼합되는 것이 바람직하고, 벤토나이트-플라이애쉬 혼합으로도 사용이 가능하다. 상기 팽창제 비율이 시멘트 중량부 대비 상기 범위보다 적으면 팽창성이 저하되어 천공홀에 주입된 지반보강재가 고결 시 수축현상이 커서 지반용 그라우팅 고화재로서의 효과가 떨어질 수 있고, 과 혼합 시 장기팽창 등에 따라 경도가 낮아질 우려가 있다.

또한 무수석고는 인산제조 시 생성되는 부산물로서, 상기 무수석고를 시멘트에 사용할 경우 시멘트 경화체의 수축을 방지할 수 있고 시멘트 혼합물의 강도가 증가될 수 있다. 상기 무수석고는 속경성 팽창제로 지반종류 등 현장 상황에 따라 벤토나이트 및 플라이애쉬 팽창제 구성에 추가적으로 혼합하는 용도로 사용함이 바람직하다.

상기 경화지연제는 여름의 더운날씨 등 온도조건에 영향을 받는 현장에 적용하여 응결시간을 늦추기 위해 선택적으로 적용되는 것으로서 무수구연산 및 붕산소다를 사용할 수 있으며, 제2액에 혼합되어 유동성을 확보하여 경화시간을 늦출 수 있다.

상기 경화촉진제는 모래 등 사질토 지반의 개량 시 주입되는 지반 보강재가 용탈되는 현상을 저감시키기 위해 선택적으로 적용되는 것으로서 구체적으로 황산알루미늄을 사용할 수 있다. 황산알루미늄을 소량 첨가하면 응결 및 기타 성질에는 영향이 없으나, 수화반응을 촉진하여 경화가 촉진되고, 강도가 증가되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 제2액의 성능을 향상시키기 위해 2액의 혼합물 내에 산화그래핀을 투입할 수 있다. 상기 산화그래핀은 몰탈 조성물 내 혼합되는 다른 성분과의 결합으로 몰탈의 경화 후 강도를 증진시켜 내구성을 향상시키기 위하여 사용된다. 상기 산화그래핀은 몰탈 조성물의 수밀성 및 내구성 강화를 위한 것으 로 제2액 전체 중량부에 대하여 0.2 내지 6중량부, 바람직하게는 0.4 내지 2.4중량부를 사용되는 것이 좋다. 산화그래핀은 0.4중량부 이상 혼입될 경우 지반보강재의 의 미세공극이 밀실해지고, 형성된 구근의 균열발생저감에 효과적이다. 또한, 압축강도와 휨강도도 증가되어 내구성이 증진되는 것으로 내마모성이 증가되는 효과가 있다. 상기 산화그래핀은 6중량부를 초과하여 혼입될 경우, 유동성이 줄어들어 제2액의 주입 시 지반 내에서 제1, 2액의 혼합의 신뢰성 확보가 어렵게 되므로, 적정한 범위 내에서 혼입하는 것이 좋다.

[실시예 3-1] 본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 지반보강재 주입단계에서는 제1액(100)을 주입하는 제1액주입펌프(110);, 및 제2액을 주입하는 제2액주입펌프(210);와 상기 제1, 2액주입펌프로부터 상기 천공홀의 내부로 각각 연장되는 제1주입배관(120); 및 제2주입배관(220);을 포함한다.

[실시예 3-2] 본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 실시예 3-1에 있어서, 상기 천공홀 입구에 홀캡(300);이 형성되는 것을 포함한다.

[실시예 3-3] 본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 실시예 3-1에 있어서, 상기 홀캡(300)은 천공홀에 삽입되는 삽입부(310);와 천공홀 상부에서 확대형성되어 천공홀입구를 가압하는 가압부(320);를 포함한다.

본 발명(실시예 3-1 내지 3-3)은 지반보강재 주입단계에서 지반보강재의 주입효과를 향상시키기 위한 기술적 특징을 구체화 한다. 구체적으로 지반 외부, 천공홀 인근에는 상기 제1, 2액을 주입하기 위한 제1액주입펌프 및 제2액 주입펌프가 각각 구비되고, 상기 제1, 2액 주입펌프로부터 천공홀 내부로 연장되어 제1, 2액을 주입하기 위한 제1, 2주입배관을 포함할 수 있다. 상기 제1, 2 주입배관은 천공홀 내부로 인입 및 인출을 용이하게 하고, 시공 후 배관 내 잔존재료의 제거를 용이하게 하기 위해 일정구간 또는 전구간을 플렉서블(Flexuble)한 고압배관으로 활용할 수 있다.

일 실시예로 상기 제1, 2액이 주입되는 천공홀 입구에는 홀캡을 형성할 수 있다. 상기 홀캡은 천공된 지반의 입구에 위치되는 것으로서 홀캡을 안착시킴으로서 천공홀 굴착 후 지반보강재 주입 전에 천공홀 내부로 이물질이 침투되는 것을 최소화하고, 제1액 및 제2액의 주입 및 혼합된 지반보강재의 용출 시 주변 지면의 오염을 최소화하며, 천공홀 내부로 충진 상태를 용이하게 확인하기 위함이다.

상기 홀캡은 천공홀에 삽입되는 삽입부;와 천공홀 상부에서 확대 형성되어 천공홀의 입구를 가압하는 가압부;로 형성될 수 있다. 이는 홀캡에 천공홀 입구로부터 일정깊이 삽입되는 삽입부를 두어 홀캡의 이탈을 방지함과 동시에 천공홀 주변 지면을 가압부로 가압하는 것으로 천공홀 입구주변의 토질응집력을 향상시켜 지반 상측 주변으로의 제1액 및 제2액이 혼합 전 각각 용탈되는 현상을 저감시킬 수 있다. 이를 위해 상기 가압부는 철판 등을 활용하여 중량물로 제작될 수 있고, 상기 홀캡은 운반 등 관리의 용이성을 위해 삽입부와 가압부가 분리된 상태로 관리되고, 현장에서 조립을 통해 일체화 될 수 있다.

[실시예 4-1] 본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 실시예 3-1에 있어서, 제1주입배관(120) 및 제2주입배관(220)의 출구에는 상기 제1주입배관 및 제2주입배관의 내경보다 작은 직경의 토출부(400);가 형성된 것을 포함한다.

[실시예 4-2] 본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 실시예 4-1에 있어서, 상기 토출부(400)에는 토출부 내경을 가로지르는 나선의 블레이드;가 형성된 것을 포함한다.

[실시예 4-3] 본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 실시예 4-1에 있어서, 상기 토출부(400)의 내벽면에는 나선의 궤적;이 형성되는 것을 포함한다.

본 발명(실시예 4-1 내지 4-3)은 제1, 2주입배관의 토출성능을 향상시키기 위해 기술적 특징을 구체화 한다. 제1, 2주입배관은 각각 제1액 및 제2액을 천공홀 내부로 주입하기 위한 것으로 주입 시 제1, 2가압펌프 및 재료의 특성에 따라 주입 속도에 영향을 받는다. 이를 위해 제1, 2주입배관의 출구에는 토출부가 별도로 형성될 수 있다. 상기 토출부는 상기 제1, 2주입배관의 내경보다 작게 형성하여 제1, 2가압펌프의 압력에 따라 분출되는 제1, 2액의 분출속도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 토출부에는 상기 토출부 내경을 가로지르는 나선의 블레이드가 부착되거나, 토출구 내벽면에 배관의 축방향에 따라 나선의 궤적을 형성할 수 있다. 이는 토출되는 제1, 2액이 나선의 구조를 따라 회오리를 일으켜 분출되도록 하기 위한 것으로 제1주입배관을 통해 분사되면서 토출부에서 분출되는 제1액과 제2주입배관을 통해 분사되면서 토출부에서 분출되는 제2액이 천공홀 내에서 단시간에 최대한 혼합되도록 하기 위함이다.

[실시예 5-1] 본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 지반천공단계에서는 천공장치(D)의 정회전으로 지반 내 홀을 천공하는 단계(S110); 및 토사를 배출하는 단계(S120);와 천공장치를 역회전시켜 지반으로부터 제거하는 단계(S130);를 포함한다.

[실시예 5-2] 본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 천공장치(D)를 역회전시켜 지반으로부터 제거하는 단계에서는 천공홀 벽면에 스크래치를 형성하는 단계(S131);를 포함한다.

[실시예 5-3] 본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 실시예 5-2에 있어서, 상기 천공홀 벽면에 스크래치를 형성하는 단계에서는 천공장치(D) 역회전 시 천공장치의 블레이드에 형성된 라쳇;이 돌출되는 것을 포함한다.

[실시예 5-4] 본 발명은 지반보강공법에 대한 발명이며, 실시예 5-3에 있어서, 상기 라쳇은 상기 블레이드에 힌지; 결합된 것을 포함한다.

본 발명(실시예 5-1 내지 5-4)은 지반천공단계에서 지반보강재가 지반으로 주입되는 효과를 향상시키기 위한 기술적 특징을 구체화 한다. 일 실시예로 상기 천공장치는 굴착을 위해 정회전을 통해 지반 내 홀을 천공하고 동시에 토사를 배출하는 단계를 포함한다. 이후 천공장치를 역회전 시켜 지반으로부터 용이하게 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 천공장치를 제거하기 위한 역회전 시 추가적으로 천공홀 벽면에 스크래치를 형성시킬 수 있는데, 이는 굴착에 따라 가압된 천공홀 벽면을 물리적인 방법으로 스크래치를 형성함으로서 밀도가 높은 토질을 분산시켜 향후 천공홀 내에서 혼합되는 지반경화제가 스크래치 벽면으로 침투하여 보다 확장된 구근을 형성시킬 수 있어 지반보강효과를 증대시킬 수 있다. 이를 위해 천공장치의 블레이드에 역회전 시에만 돌출되는 라쳇(ratchet)을 형성하여 역회전 시에만 돌출도 돌출되도록 형성할 수 있다. 상기 라쳇은 상기 블레이드 외면에 일정간격 이격되어 복수개 형성될 수 있으며, 기본적으로 회전이 가능하도록 블레이드에 힌지 결합된다. 또한, 상기 라쳇은 천공장치가 지반 내에서 역회전 시에만 돌출될 수 있도록 일방향 돌출되는 트리거(Trigger)가 장착되고, 지반 밖으로 인출된 후에는 다시 블레이드에 결합될 수 있도록 스프링 등 탄성재로 결합될 수 있다.

G : 지반 D : 천공장치
100 : 제1액 110 : 제1액주입펌프
120 : 제1액주입배관
200 : 제2액 210 : 제2액주입펌프
220 : 제2액주입배관
300 : 홀캡 310 : 삽입부
320 : 가압부
400 : 토출부

Claims (7)

1. 지반보강공법에 있어서,
   천공장치(D)로 지반에 천공을 실시하는 지반천공단계(S100); 및
   실리카졸을 포함한 제1액(100)과 시멘트, 팽창제, 물 및 산화그래핀을 포함한 제2액(200)을 각각 준비하여 천공홀 내부에 동시에 주입하는 지반보강재 주입단계(S200); 및
   주입된 상기 지반보강재가 천공홀 내에서 혼합되어 고결됨으로서 지반을 경화시키는 지반경화단계(S300);를 포함하고,
   상기 지반천공단계(S100)에서는 천공장치의 정회전으로 지반 내 홀을 천공하는 단계(S110); 및
   토사를 배출하는 단계(S120);와
   상기 천공장치를 역회전시켜 지반으로부터 제거하는 단계(S130);를 포함하고,
   상기 천공장치(D)를 역회전시켜 지반으로부터 제거하는 단계(S130)에서는 천공홀 벽면에 스크래치를 형성하는 단계(S131);를 포함하며,
   상기 지반보강재 주입단계에서는 제1액(100)을 주입하는 제1액주입펌프(110);, 및 제2액(200)을 주입하는 제2액주입펌프(210);와
   상기 제1, 2액주입펌프(110, 120)로부터 상기 천공홀의 내부로 각각 연장되는 제1주입배관(120); 및 제2주입배관(220);을 포함하고,
   상기 제1주입배관(120) 및 제2주입배관(220)의 출구에는 상기 제1주입배관(120) 및 제2주입배관(220)의 내경보다 작은 직경의 토출부(400);가 형성되며,
   상기 토출부(400)에는 토출부 내경을 가로지르는 나선의 블레이드;가 형성되고,
   상기 토출부(400)의 내벽면에는 나선의 궤적;이 형성되며,
   상기 천공홀 벽면에 스크래치를 형성하는 단계(S131)에서는 천공장치(D) 역회전 시 천공장치의 블레이드에 형성된 라쳇;이 돌출되는 것을 포함하고,
   상기 라쳇은 상기 블레이드에 힌지 결합된 것을 포함하며,
   상기 지반보강재 주입단계(S200)에서는 지반 상에서 상기 제2액인 시멘트에 팽창제와 물 및 산화그래핀을 혼합하는 제1혼합단계(S210);와
   상기 제1액 및 제2액을 지반 내로 동시에 주입하여 지반 내에서 혼합되는 제2혼합단계(S220);를 포함하고,
   지반보강재 주입단계(S200)에서 상기 제1액 100중량부에 대하여 상기 제2액은 시멘트 35 ~ 65 중량부, 팽창제 35 ~ 65중량부, 물 85 ~ 115중량부 및 산화그래핀 0.2 내지 6중량부를 포함하며,
   상기 천공홀 입구에 홀캡(300);이 형성되는 것을 포함하고,
   상기 홀캡(300)은 상기 천공홀에 삽입되는 삽입부(310);와
   상기 천공홀 상부에서 확대 형성되어 천공홀 입구를 가압하는 가압부(320);를 포함하는 지반보강공법.
   
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