The low slump mortar grouting is widely used in reinforcement of structural foundation and ground improvement in soft ground. It also has merit that construction is possible in insufficient space. In this study, the main purpose is to evaluate effects for contiguous structures that can be happened along with soft ground improvement by the low slump mortar grouting. To estimate these effects, numerical analysis using finite difference method was applied. It was performed to analyze settlement, upheaval and horizontal displacement of surrounding ground and to measure horizontal stress variation by the first and the second grouting in the pile foundation.
In generally, grouting consists of injecting a suspension or solution into the voids of soils. The low slump mortar grout has been used in America since 1950's. The Compaction Grouting, the injection of a very stiff under relatively high pressure, form a cylinderical grout support pile. The grout generally does not enter soil pores but remains in homogeneous mass that gives controlled displacement either to compact loose soils, or for lifting of structures, or both. In this paper, on the case of the reinforcement construction of 00 plant that the foundation's bearing capacity is insufficient and is to reinforce the foundation, a study has been peformed to analyze the effectiveness of the ground improvement. The bearing capacity of the Compaction Pile has been verified by the S.P.T and the settlement of the improved ground has been monitored rising the magnetic extensometer.
저유동성 몰탈주입은 구조물기초의 보강이나 연약지반 개량 등에 폭넓게 쓰이고 있으며, 작업 공간이 협소한 경우도 주변여건에 크게 구속받지 않고 시공할 수 있는 등 매우 유리한 특징을 가지고 있다. 그러나 현재 저유동성 몰탈주입공법의 설계단계에서 적용할 수 있는 개량효과 및 영향 반경에 대한 예측방법과 이에 대한 검증이 이루어지지 않아 지반보강공법으로써의 다양한 적용을 위하여 이에 대한 정립이 필요하다. 본 연구에서는 매립토층에서 저유동성 몰탈주입 후 현장시험을 실시하여 주입에 의한 지반개량효과를 확인하고, 이를 기존의 제안된 개량효과에 대한 이론식으로 계산된 값과 비교함으로써 이론식의 적용성을 평가하고자 하였다. 연구결과, 저유동성 몰탈주입에 의해 개량효과가 매우 우수함을 확인할 수 있었으며, 이를 기존의 이론식과 비교한 결과 서로 유사한 결과를 나타내어 연구대상 현장과 유사한 느슨한 사질토의 경우 기존의 이론식은 적용성이 양호한 것으로 판단된다.
The use of Compaction Grouting evolved in the 1950's to correct structural settlement of buildings. Over the almost 50 years, the technology has developed and is currently used in wide range of applications. Compaction Grouting, the injection of a very stiff, 'zero-slump' mortar grout under relatively high pressure, displaces and compacts soils. It can effectively repair natural or man-made soil strength deficiencies in variety of soil formations. Major uses of Compaction Grouting include densifying loose soils or fill voids caused by sinkholes, poorly compacted fills, broken utilities, improper dewatering, or soft ground tunneling excavation. Other application include preventing liquefaction, re-leveling settled structures, and using compaction grout bulbs as structural elements of minipiles or underpinning. The technique replaced slurry injection, or 'pressure grouting', as the preferred method of densification grouting. There are several reasons for the increased use of Compaction Grouting which can be summarized in one word: CONTROL. The low slump grout and injection processes are usually designed to keep the grout in a homogeneous mass at the point of injection, while acceptable in some limited applications, tends to quickly get out of control. Hydraulic soil fracturing can cause extensive grout travel, often well beyond the desired treatment zone. So, on the basis of the two case history constructed in recent year, a study has been peformed to analyze the basic mechanism of the Compaction Grouting and verify the effectiveness of the ground improvement using some test methods.
Compaction Grouting System, the method which makes ground compact by injection of low slump mortar, Is widely used for reinforcement of soft ground, restoration of structures happened differential settlement, underpinning and restoration of damaged dam core. The quantitive analysis of ground improvement for this method has not performed yet. So, design parameters about thls method must be studied through performance of CGS in various types of soil to make CGS adaptable widely. In this study PBT, SPT and field density test were performed for analysis of the characteristics of ground improvement and pressuremeter and inclinometer were installed for analysis of the characteristics of compaction in adjacent ground. In this paper, denoted much effects for filled ground that increasing of the bearing capacity, confirming the displacement of adjacent ground and the effective radius of injection.
While the Grouting has been used to reinforce the foundation of structures in wide range of application, there need complementary measures against problems such as pollution, durability, influence on the adjacent structures. Compaction Grouting, the injection of a very stiff, 'zero-slump' mortar grout under relatively high pressure, displaces and compacts soils. It can effectively repair natural or man-made soil strength deficiencies in variety of soil formations. In this paper, on the basis of the case history constructed in this year, a study has been performed to analyze the basic mechanism of the Compaction Grouting, Also, the effectiveness of the ground improvement and the bearing capacity of the Compaction Pile has been verified by the S.P.T and core strength.
본 연구에서는 저유동성 몰탈 주입공법의 개량체에 관한 응력분담비를 복합지반법, 지반아칭이론, 소성각법 및 2차원과 3차원 수치해석, 3차원 모형실험을 통해 평가하였다. 복합지반법으로 계산된 응력분담비는 89.3, 3차원 지반아칭이론을 적용할 경우 3.75~59.0, 3차원 소성각법의 경우 82.8로 이론별 응력분담비의 차이가 나타났다. 2차원 수치해석 결과 응력분담비는 63.0~77.0으로 개량율이 증가할수록 증가하는 것으로 나타났고, 3차원 수치해석 결과 50.0~56.0으로 2차원 해석 결과 대비 작게 예측되었다. 대형 삼축압축셀을 이용한 특수 모형 실험의 경우 하중단계별 응력분담비는 53.0~60.0으로 나타났고, 실험으로 평가한 응력분담비는 2차원과 3차원 수치해석적 예측치 내에서 측정되었다. 본 연구에서는 저유동성 몰탈 주입 공법의 개량체에 대하여 해석 및 실험값을 바탕으로 개량율에 따른 응력분담비에 대한 예측식을 제안하였다.
The CGS method is non-discharge replacement method improving ground stiffness by the effect of static compaction with injecting very low slump mortar into ground, and is applied for increasing bearing capacity and filling ground cavity by lifting or restoring differential settled structures and preventing differential settlement. This paper suggests design of ground improvement and construction case history for civil engineering structures by CGS method. This method can be used for reinforcing soft ground and liquefaction of loose sandy soil. This method was used in SongDo area in Incheon Economic Free Zone due to its low vibration of ground while it can improve the soft soil where underground structures(subway and box culvert) are already existed.
CGS(Compaction Grouting System) is widely used in reinforcement of structural foundation and ground improvement in soft ground. But the effects of ground improvement depending on the type of soil must be studied in order to adopt in various soils (granular soil and cohesive soil). In this study, characteristics of ground improvement (the increase of N value, increase in unit weight, vertical displacement on the ground surface) by CGS method was compared through two cases that were performed in granular and cohesive soil. The results show that the closer to the grout hole, the more increase in N value and this trend appear distinctly in granular soil. Unit weight of ground increase largely near by the grout hole and decrease in far from it independently of the soil type. The vertical displacement on the ground surface appeared in smaller area in case of granular soil than cohesive soil.
본 연구에서는 침하가 발생한 연약지반에 대하여 저유동성 몰탈에 의한 주입공법인 C.G.S공법의 적용성과 침하억제 효과를 확인하기 위하여 시험시공을 실시하였으며, 그 결과를 이용하여 지반조건에 적합한 설치직경, 간격, 심도, 주입재, 주입압 등 다양한 조건을 고려한 시공관리기준을 정하여 본 시공을 실시하였다. 본 시공과정 중에는 지반개량 효과를 파악하기 위하여 C.G.S개량 전, 후 현장지반조사 및 이에 따른 실내토질시험, 계측관리 등을 수행하였다. 현장 조사시험에 의한 강도특성 확인결과 C.G.S주입 주변지반은 개량전과 비교하여 전반적으로 지반강도가 증가되었음을 확인할 수 있었다. 또한, 계측관리 및 압밀특성을 분석한 결과 주변지반의 압밀특성이 개선되었음을 확인할 수 있었으며, 특히 C.G.S주입재의 압축강도시험 결과 주변지반에 비해 강성이 매우 큰 C.G.S주입에 따른 복합지반효과를 통해 지지력 증대효과 및 응력분담으로 장래침하량을 억제할 수 있는 것으로 나타났다. 이와 같이 연약점성토 지반에서 C.G.S주입시공에 의한 침하억제효과로부터 공법의 적용성이 매우 양호한 것을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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