KR0123886B1 - 기초공사용 파일시공법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축물의 시공시 기초공사에 있어서, 중공부를 가지며 회수가능한 오거로 굴삭후 파일의 삽입작업만으로 파일시공을 신속하고 용이하게 할 수 있는 기초공사용 파일시공법 및 그 장치에 관한 것이다. 본 발명은 기중기(1)의 리어더(2)에 구동장치(3)를 설치하고, 이에 나선형 굴삭부(6)와 중공부(5)를 형성한 오거(4)를 설치하며, 오거(4)의 하단에 굴삭비트(7)를 설치하여 오거(4)로 굴삭후, 이 오거(4)의 중곡부(5)를 이용하여 시멘트 밀크 등을 몰탈(9)과 파일(10)을 삽입하여 파일(10)의 낙하하중으로 몰탈(9)이 지층으로 확산되면서 침투되도록 한 것이다.

Description

기초공사용 파일시공법 및 그 장치

본 발명은 고층건물 등 각종 건축물 축조시의 기초공사용 파일시공법 및 장치(Pile Drived Method and that Equipment for Applying to the Groundwork)에 관한 것이다.

일반적으로 고층건물 등 각종 건축물을 시공함에 있어서는 그 기초를 견고하게 하기 위하여 연약지반에 파일을 압입 설치하고 있고, 기초공사시의 파일시공은 건축물 축조의 매우 중요한 공사이다.

종래에는 이와 같은 파일시공을 위하여 기중기에 리이더와 권양로우프에 의한 구동장치를 설치하고, 이 구동장치를 이용하여 타발에 의한 파일시공을 하거나, 굴삭부위의 붕괴 등을 방지하기 위한 강관을 매설하여 케이싱처리한 다음, 오거로 굴삭하고, 이 오거를 제거한 후 몰탈과 파일을 매설하고 있었다.

또, 상기한 후자의 공법을 개선하기 위한 방법으로는 일본 특허공개 평4-55517에 그 내용이 개시되고 있다. 이것은 어스 어거의 중공스크류축 내에 미리 슬리브 파이프를 넣은 상태에서 오거 헤드의 굴삭 안내로 지반을 삭공하면서, 상기 스크류축 및 그 내부의 슬리브 파이프를 지반 내의 소정 깊이까지 넣고, 다음에 상기 스크류축의 하단에서 삭공 내에 실 그라우트(Sill grout)를 충진하면서 슬리브 파이프를 스크류축 하단의 개구를 통하여 관입위치에 남긴 채 상기 스크류축을 지상으로 서서히 끌어올리도록 한 것이다.

한편, 또 다른 시공방법의 하나로는 PHC파일 내에 오거를 설치하여 파일 선단을 굴삭하면서 실린더 등에 의한 압입력으로 파일을 압입시공시키는 소위 중굴공법(中屈工法)이 안출되어 있다.

그러나, 상기와 같은 것 중에서 타발에 의한 파일시공법은 파일시공시 파일의 압입이 원활하게 이루어지지 못하였고, 압입 매설되는 파일이 파손되는 문제점이 있었다.

또, 강관매설 후 오거로 굴삭하고 파일을 매설하는 시공법은 파일시공전에 강관에 의한 케이싱처리를 먼저 해야 하고, 상기 케이싱처리 후 굴삭, 파일압입시공을 해야 하므로써 파일의 압입작업이 매우 번거로우면서 작업시간이 매우 많이 소요되었으며, 더욱이 이와 같은 시공방식은 파일시공시 시공 주변의 지지층이 붕괴되는 일이 종종 발생되어 파일의 매설이 매우 난해하였고, 또 파일의 시공상태가 견고하게 되지 않았으며 견고성을 증강시키기 위하여 몰탈 등을 주입한다고 하더라도 지반에 지하수가 많을 경우에는 몰탈 주입에 의한 시공이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 중굴공법의 경우, 매우 고가이면서도 지하수의 과다유출지역 및 전석층에서는 시공이 난해하게 되는 문제점이 있었던 것이다. 또한, 상기와 같이 종래의 시공법들은 파일시공시 비교적 많은 소음과 분진이 유발되어 환경을 오염시키게 되는 문제가 있으며, 아울러 커다른 진동이 발생되어 타 건축물이나 지반을 손상시키게 되는 등의 문제가 있다.

상기한 일본 특허공개 평4-55517에 개시하고 있는 시공법은 스크류가 일렬로 이루어져 있기 때문에 비교적 굴삭시간이 많이 걸리고, 스크류의 중공 내에 슬리브 파이프를 삽입하여 리이더를 세우는 관계로 저심도(12m 이내)에만 시공이 가능하며, 크로울러 크레인형은 적용이 불가능하고, 슬리브 파이프를 압입용로드로 압입하면서 오거를 철거하며 실 그라우트(주입제)를 주입하므로 시공비용이 과다하게 소요되는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 파일시공이 용이하고 신속하게 이루어질 수 있으며, 특히 연약지반에서 파일 주변의 지지층 붕괴없이 무진동, 무소음과 무분진으로 시공가능하고, 지내력을 유지하면서 고심도의 견고한 파일시공이 신속하게 이루어질 수 있도록 하기 위한데 있는 것이다.

제1도는 본 발명의 장치구성을 나타낸 개략 측면도.

제2도는 본 발명의 파일시공순서를 연속적으로 나타낸 공정도.

제3a도는 일실시예의 굴삭비트가 장착되어 있는 본 발명의 다른 오거 정면도.

제3b도는 그 평면도.

제4a도는 본 발명의 다른 실시예의 굴삭비트를 나타낸 오거 하부의 정면도.

제4b도는 그 저면도.

제4c도는 그 분할형 비트가 개방된 상태를 나타낸 오거 하부의 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 기중기 2 : 리이더

3 : 구동장치 4 : 오거(Auger)

5 : 중공부 6 : 나사형 굴삭부

7 : 굴삭비트 8 : 지지층

9 : 몰탈 10 : PHC파일(Pile)

11 : 공간부 12 : 힌지

13 : 분할형 비트 14 : 다중 나사형 굴삭부

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 리이더에 설치된 구동장치의 구동에 따라 회전되는 오거로 지반을 굴삭하고, 상기 오거의 하단에 설치된 굴삭비트가 지지층에 도달할 때까지 굴삭후 상기 오거를 약간 역회전시킨 상태에서 상기 오거의 중공부 내로 몰탈을 주입하며, 상기 오거의 중공부 내로 파일을 삽입하면서 상기 지지층으로 직하강시켜 몰탈이 상기 파일의 낙하하중에 의하여 지지층의 주변공간으로 확산침투되도록 하고, 상기 오거를 역회전시켜 회수되도록 한 시공법을 제공한다.

또, 상기와 같은 시공법을 달성하기 위하여, 기종기의 리이더에 설치된 구동장치의 구동에 따라 정역회전 가능하고, 굴삭후 주입되는 몰탈을 낙하하중에 의하여 하향으로 밀어낼 수 있는 파일의 삽입이 가능한 중공부가 형성되며, 외면에 나사형 굴삭부가 형성되고, 하단에 굴삭비트가 설치된 오거를 구비하는 파일시공장치를 제공한다.

이하 본 발명의 구성과 그 실시예를 첨부된 도면에 의하여 구체적으로 설명한다.

먼저, 중앙에 중공부(5)가 형성되고 외면에 나사형의 굴삭부(6)가 형성된 오거(4)의 선단에 굴삭비트(7)를 설치하고, 이 오거(4)를 도1과 같이 기중기(1)에 설치된 리이더(2)의 구동장치(3)에 축회전가능하게 설치한다. 상기 기중기(1)는 일종의 유압식 어스 오거 시공장비 또는 크로울러형 크레인 및 그 리이더 부착장비를 포함하는 것이고, 오거(4)는 도너즈 오거 및 일반형 구동장치에 적용가능하다. 상기 오거(4)는 일실시예로서, 외면에 일렬의 나사형 굴삭부(6)가 형성되어 있고, 굴삭비트(7)는 굴삭후 오거(4)의 중공부(5) 내로 삽입되는 파일(10)의 하단과 압입 밀착될 수 있는 것으로서, 오거(4)의 몸체와 분리가능한 것이다.

따라서, 도2의 (가)와 같이 파일 서공지점에 오거(4)가 수직으로 세워지게 한다. 상기 구동장치(3)를 구동시켜 상기 오거(4)를 정회전시키고, 회전되는 오거(4)는 도2의 (나)와 같이 나사형 굴삭부(6)와 굴삭비트(7)에 의하여 지반의 굴삭을 시작한다. 오거(4)를 계속 회전시켜 굴삭비트(7)가 지지층(8)에 이르게 되면 도2의 (다)와 같이 그 굴삭작업이 완료된다. 이때 상기 오거(4)를 도2의 (라)와 같이 2-3회전 역회전시켜 약간 위로 올라오도록 한다.

그리고 나서 상기 굴삭완료된 오거(4)의 중공부(5) 내로 시멘트 밀크 등의 몰탈(9)을 주입시킨다. 그러면 도2의 (마)와 같이 오거(4)의 하부로 몰탈(9)이 일정 깊이로 고여있게 된다. 이러한 상태에서 도2의 (바)와 같이 몰탈(9)이 주입된 오거(4)의 중공부(5) 내에 적정길이로 미리 준비된 PHC파일(10)을 삽입시킨다.

중공부(5) 내로 삽입시킨 PHC파일(10)을 그대로 놓으면 PHC파일(10)이 그 자체의 자중에 의하여 직하방으로 떨어져 내려가면서 도2의 (사)와 같이 몰탈(9)을 내리치게 된다. 이때 PHC파일(10)의 하단이 오거(4)의 중공부(5) 내벽과 가벼운 미끄럼마찰을 일으키면서 내려오기 때문에 몰탈(9)이 PHC파일(10)과 오거(4)의 내벽 사이에 여유있는 틈이 주어지지 않아 액밀을 유지한다고 할 수 있다. 이에 따라 몰탈(9)의 상면에는 PHC파일(10)의 낙하하중이 그대로 전달되고, 몰탈(9)은 이러한 낙하하중에 의하여 지지층(8)과 그 주변의 공간으로 퍼지면서 침투해 들어가게 된다. 이때 오거(4)는 도2의 (라)에서와 같이 역회전시켜 이미 지지층(8)의 저면으로부터 약간 떠있는 상태이기 때문에 PHC파일(10)이 내려오면서 몰탈(9)에 압력을 가하면 그 압력이 오거(4)의 하단과 굴삭비트(7)의 연결부위에 집중응력이 작용한다. 굴삭비트(7)에 압력이 집중되면 굴삭비트(7)가 오거(4)로부터 떨어져 나간다. 이어서 압력을 최대로 받고 있던 몰탈(9)은 순간적으로 오거(4)와 굴삭비트(7)의 사이로 펴져나가고, 굴삭비트(7)의 상면 내에는 PHC파일(10)의 선단이 압입되며, 굴삭비트(7)의 선단은 지지층(8)에 압착된다.

상기와 같이 PHC파일(10)의 압입이 완료되면, 도2의 (아)와 같이 굴삭후의 오거(4)를 역회전시켜 도2의 (자)와 같이 회수하며, 이때 오거(4)의 역회전 회수에 의하여 굴토되었던 오거(4) 주변의 토사가 오거(4)의 나사형 굴삭부(6)에 의하여 밑으로 밀려 내려가면서 오거(4)로 인해 PHC파일(10)과 지반 사이에 형성된 좁은 공간부(11)를 메우게 된다. 이에 따라 PHC파일(10)은 지반에 견고하게 매설된다.

본 발명에서는 상기한 PHC파일(10) 이외에도 콘크리트 말뚝, 슬리브 파이프, H-파일 등을 사용할 수 있다. 이 경우 파일의 하단이 몰탈(9)을 하향으로 밀어낼 수 있도록 오거(4)의 중공부(5) 형상을 변경하거나 파일의 하단에 부가적으로 오거(4)의 중공부(5) 내면과 미끄럼마찰하며 몰탈(9)을 하향으로 밀어낼 수 있도록 조치하여야 한다.

도3a와 도3b는 오거(4)의 다른 실시예를 보여주는 것으로서, 오거(4)의 외면에 형성되는 나사형 굴삭부(6)는 2중 나사형 굴삭부를 포함하는 다중 나사형 굴삭부(14)로 구성할 수 있다. 이 경우 굴삭시간이 빠르고 굴삭이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.

또, 도4a 내지 도4c는 굴삭비트의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 오거(4)의 하단에 설치되는 굴삭비트(7)의 손실을 방지하기 위하여, 오거(4)의 하단에 힌지(12)를 설치하고, 이에 분할형의 비트(13)를 설치하여 상기 오거(4)의 역회전 상승시 상기 비트(13)가 도4c와 같이 개방되도록 구성할 수 있으며, 상기 비트(13)는 오거(4)의 회전방향에 따라 개폐될 수 있도록 구성되어 있다.

이와 같은 본 발명은 연약지반 등에 파일시공을 함에 있어서, 오거에 의한 굴삭을 행하고 이 오거의 중공부에 시멘트 밀크 등의 몰탈과 파일을 간단히 삽입시키므로 파일시공을 간편하고 신속하게 할 수 있으며, 굴삭되는 오거의 비트의 회수가 용이하고, 또 상기 파일의 압입을 위한 별도의 압입수단이 필요없게 된다.

또한, 파일의 자중에 수반되는 낙하하중에 의한 시공만으로 기 주입된 몰탈이 지지층 내로 압입되므로 파일과 지지층이 견고하게 고정되며, 상기한 시공방법을 행하므로서 그에 따른 인력과 인건비를 절감할 수 있고, 특히 신속한 작업이 이루어지므로써 파일시공을 단시간내에 완료할 수 있게 되고, 기초공사기간을 최소한으로 단축시킬 수 있어서 이에 따른 건축물 등의 공사기간을 줄일 수 있다. 더욱이 오거로서 선굴삭하고 파일을 후삽입시키는 방법으로 시공하기 때문에 진동이나 소음의 발생이 거의 없고, 굴삭시의 분진 발생이 없어 환경공해를 억제할 수 있다.

그리고, 오거의 굴삭작업으로 지지층을 확인할 수 있을 뿐만 아니라 굴삭되는 굴삭공의 붕괴 염려가 없고, 지층에 관계없이 모든 지층에서의 시공의 가능하며, 파일시공에 따른 부수적 작업이나 환경오염을 효과적으로 저감시킬 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 리이더에 설치된 구동장치의 구동에 따라 회전되는 오거로 지반을 굴삭하고, 상기 오거의 하단에 설치된 굴삭비트가 지지층에 도달한 때까지 굴삭후 상기 오거를 약간 역회전시킨 상태에서 상기 오거의 중공부 내로 몰탈을 주입하며, 상기 오거의 중공부 내로 파일을 삽입하면서 상기 지지층으로 직하강시켜 몰탈이 상기 파일의 낙하하중에 의하여 지지층의 주변공간으로 확산침투되도록 하고, 상기 오거를 역회전시켜 회수되도록 한 것을 특징으로 하는 기초공사용 파일시공법.
2. 기중기의 리이더에 설치된 구동장치의 구동에 따라 정역회전가능하고, 굴삭후 주입되는 몰탈을 낙하하중에 의하여 하향으로 밀어낼 수 있는 파일의 삽입이 가능한 중공부가 형성되며, 외면에 나사형 굴삭부가 형성되고, 하단에 굴삭비트가 설치된 오거를 구비하는 기초공사용 파일시공장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 오거의 외면에 2중 이상의 다중 나사형 굴삭부를 형성시킨 것을 특징으로 하는 기초공사용 파일시공장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 오거의 하단에 분할형 비트를 설치하여 상기 오거의 굴삭 종료후 역회전시 상기 분할형 비트가 개방되도록 구성한 것을 특징으로 하는 기초공사용 파일시공장치.