KR100300246B1 - 팽창막을 이용한 매입말뚝 - Google Patents

Abstract

본 발명은 팽창막을 이용한 매입말뚝에 관한 것이다.

본 발명은 타입말뚝 시공시 발생하는 진동 및 소음을 최소화하기 위해 오거를 이용하여 지반을 천공한 후 기성말뚝을 삽입하는 기존의 매입말뚝공법에 기반을 두고, 지반을 천공하면서 주변지반의 이완으로 인해 감소하는 지지력을 보강하기 위해 매입말뚝에 부착한 팽창막에 모르타르를 압력 주입하여 팽창막을 팽창시킴으로서 지반 주면의 지지력을 증대시키고자 하는 팽창막을 이용한 매입말뚝공법에 있어서, 종래의 기성말뚝의 내부에 모르타르 주입관이 형성되는 것과는 달리 모르타르 주입관(13)을 기성말뚝(11)의 외부로부터 팽창막(12)으로 형성되는 공간 내부에 설치하여 기성말뚝(11)의 제작과 모르타르의 가압 주입을 용이하게 하고, 이와 더불어 기성말뚝(11)의 외부에는 또한 팽창막(12) 내부와 지상의 외부를 연결하는 배출관(14)을 형성하면서 모르타르 주입관(13)과 배출관(14)에 각각의 개폐밸브(16)(17)를 형성하여 모르타르 주입시 매입말뚝의 품질을 저하시킬 수 있는 팽창막(12) 내부의 공기가 외부로 빠져나갈 수 있도록 하고, 모르타르를 압력 주입한 다음 모르타르 주입관(13) 및 배출관(14)의 개폐밸브(16)(17)를 폐쇄하여 주입 압력의 손실을 방지할 수 있게 하는 것이다.

Description

팽창막을 이용한 매입말뚝

본 발명은 매입말뚝을 시공하기 위한 것으로, 특히 기성말뚝에 팽창막을 부착하여 매입말뚝으로 사용할 수 있게 하고, 팽창막에 가압 주입되는 모르타르를 이용하여 지반의 지지력을 보강함으로서 매입말뚝의 지지력을 향상시키는 매입말뚝공법을 개선하여 효과적으로 매입말뚝의 시공을 수행할 수 있도록 하는 팽창막을 이용한 매입말뚝에 관한 것이다.

일반적으로 건축물을 축조하기 위한 기초공사로써 매입말뚝을 지반에 매설하고 있다. 종래에 전형적으로 매입말뚝을 매설하는 방법으로 항타말뚝공법이 있다.

이 공법은 통상적인 기성말뚝을 타격하여 지반에 매설함으로서 매입말뚝이 되게 하는 방법으로 지반에 매설되는 매입말뚝이 서서히 매입되면서 지반 주변과 밀착하게 됨으로서 천공된 지반 주변의 지지력이 비교적 양호하지만 타격에 따르는 진동과 소음이 심하여 환경공해를 유발하는 원인이 되고 있다.

근래에 도심지의 건축물 시공현장에서 많이 사용되고 있는 매입말뚝공법은 지반에 기성말뚝이 삽입되는 홀을 천공한 다음 기성말뚝을 삽입하여 매입말뚝이 되게 함으로서 필요한 지지력을 확보하고 소음과 진동을 방지하고자 하는 공법이다.

그러나 이러한 매입말뚝공법은 미리 천공된 홀에 기성말뚝이 삽입됨으로서 매입된 말뚝과 홀 사이에 필연적으로 틈새가 발생하게 되어 매입말뚝의 지지기반이 취약하게 된다. 이러한 공법은 기존의 항타말뚝공법에 비해 천공된 지반의 주변이 이완됨에 따르는 지지력 감소현상이 발생하게 되어 매입말뚝이 지반 지지력을 확보하기 위하여 가지고 있는 강도를 충분히 활용하지 못하는 단점을 가지고 있다. 이러한 지지력 감소현상을 극복하기 위해 여러 가지 대안이 나오고있는데 그 중 하나가 바로 기성말뚝에 팽창막을 부착하여 매입말뚝으로 사용하는 방법이다.

도 1은 기성말뚝에 팽창막이 부착된 종래 매입말뚝을 나타내고 있다.

이 도면을 참조하면 종래의 매입말뚝(1)은 기성말뚝(2)에 팽창막(3)이 형성되는 구조를 가지고 있다. 팽창막(3)은 기성말뚝(2)의 하단부 외주연에서 팽창막(3)의 상부와 하부를 고정장치(4)(4a)로 고정하여 내부에 공간(5)이 생기도록 하고, 기성말뚝(2)의 상부로부터 팽창막(3)이 형성하는 공간(5)으로 모르타르가 주입되는 주입관(6)을 형성하는 구조로 되는 것이다.

이러한 매입말뚝(1)을 사용하는 시공방법은 먼저 오거를 이용하여 매입말뚝(1)이 삽입되는 홀을 천공한 다음 기성말뚝(2)에 팽창막(3)이 형성된 매입말뚝(1)을 홀에 삽입하여 주입관(6)으로 모르타르를 주입함으로서 주입되는 모르타르에 의하여 팽창막(3)이 팽창하여 홀의 내주면과 밀착되어 지지력을 확보하게 되는 것이다.

상기한 공법은 모르타르를 주입하기 위하여 매입말뚝(1)내에 모르타르가 주입되는 주입관(6)을 형성시키게 되는데 주입관(6)을 형성하기 위한 홀을 기성말뚝(2)에 혁성하여야 하므로 기성말뚝(2)의 성형이 어렵게 되고, 기성말뚝(2)의 직경에 비하여 주입관(6)의 직경이 크면 매입말뚝(1)의 품질저하가 우려됨으로 매입말뚝(1)의 강도를 고려하여 주입관(6)의 직경이 제한된다. 이렇게 주입관(6)의 직경이 제한되면 팽창막(3) 내부로 주입되는 모르타르의 주입속도가 현저하게 늦어지게 되어 시공 시간이 길어지게 된다.

또한 팽창막(3)은 주입관(6)이 공간(5)과 연결되는 부위를 제외하면 고정장치(4)(4a)에 의하여 완전히 밀폐된 구조를 가지고 있고 주입관(6)으로 모르타르가 주입될 때에 팽창막(3)내부의 공기가 배출될 수 있는 수단이 마련되어 있지않다. 이는 모르타르의 주입이 완료되었을 때에 팽창막(3) 내부에서 배출되지 못한 공기가 팽창체(1) 내부에 갇혀있게 되기 때문에 모르타르를 완전히 충입할 수 없어서 경화된 매입말뚝체의 지지력을 저하시키게 된다.

본 발명은 타입말뚝 시공시 발생하는 진동 및 소음을 최소화하기 위해 오거를 이용하여 지반을 천공한 후 기성말뚝을 삽입하는 기존의 매입말뚝공법에 기반을 두고, 지반을 천공하면서 주변지반의 이완으로 인해 감소하는 지지력을 보강하기 위해 매입말뚝에 부착한 팽창막에 모르타르를 압력 주입하여 팽창막을 팽창시킴으르서 지반 주면의 지지력을 증대시키고자 하는 팽창막을 이용한 매입말뚝공법에 있어서, 종래의 기성말뚝의 내부에 모르타르 주입관이 형성되는 것과는 달리 모르타르 주입관을 기성말뚝의 외부로부터 팽창막으로 형성되는 공간 내부에 설치하여 기성말뚝의 제작과 모르타르의 가압 주입을 용이하게 하고, 이와 더불어 기성말뚝의 외부에는 또한 팽창막 내부와 지상의 외부를 연결하는 배출관을 형성하면서 상기 주입관과 배출관에 각각의 개폐밸브를 형성하여 모르타르 주입시 매입말뚝의 지지력을 저하시킬 수 있는 팽창막 내부의 공기가 외부로 빠져나갈 수 있도록 하고, 모르타르를 압력 주입한 다음 주입관 및 배출관의 개폐밸브를 폐쇄하여 주입 압력의 손실을 방지할 수 있게 하는 것이다.

도 1은 종래의 팽창막을 이용한 매입말뚝의 일부 단면도.

도 2는 본 발명 실시예의 매입말뚝의 단면도.

도 3은 본 발명의 매입말뚝공법에 의한 시공 순서도.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에서의 팽창막을 이용한 매입말뚝의 시공방법은 팽창막을 기성말뚝에 형성하는 단계와, 팽창막이 형성된 기성말뚝으로 매입말뚝을 시공하는 단계로 나누어질 수 있다.

우선 팽창막을 기성말뚝에 형성하는 단계는, 각각의 개폐밸브를 구비하는 모르타르 주입관과 배출관을 기성말뚝에 고정시키는 단계와, 평면형의 팽창막을 튜브형으로 봉합하는 단계와, 튜브형의 팽창막을 기성말뚝에 부착시켜 패킹(packing)하는 단계를 포함한다.

팽창막이 형성된 기성말뚝으로 매입말뚝을 시공하는 단계는 기성말뚝을 설치하기 위하여 연속된 오거를 이용하여 지반을 천공한 다음, 천공된 홀에서 오거를 추출하면서 적정량의 모르타르를 타설하고, 기성말뚝을 천공된 홀 내에 거치시키는 단계와, 매입말뚝이 거치되었을 때에 기성말뚝 두부를 경타하고, 모르타르 주입관을 통하여 배출관으로 모르타르가 배출될 때까지 팽창막과 기성말뚝이 형성하는 공간으로 모르타르를 적정한 압력으로 가압 주입하는 단계와, 주입되는 모르타르가 배출관으로 배출될 때에 모르타르 주입관의 개폐밸브를 닫아서 모르타르의 주입을 중단함과 동시에 압력손실을 방지하기 위하여 배출관의 개폐 밸브를 닫는 단계와, 개폐밸브가 폐쇄된 매입말뚝의 두부를 정리하는 단계를 포함한다.

즉, 본 발명의 팽창막을 이용한 매입말뚝의 시공방법은 각각의 개폐밸브를 구비하는 모르타르 주입관과 배출관을 기성말뚝에 부착시키고, 평면형의 팽창막을 튜브형으로 봉합한 다음 기성말뚝에 부착시켜 패킹(packing)하여 기성말뚝에 팽창막을 형성하는 제1단계와; 상기 제1단계에 의하여 제공된 기성말뚝을 설치하기 위하여 연속된 오거를 이용하여 지반을 천공한 다음, 천공된 홀에서 오거를 추출하면서 적정량의 모르타르를 타설하고, 기성말뚝을 천공된 홀 내에 거치 시키는 제2단계와; 상기 제2단계에 의하여 기성말뚝이 거치되었을 때에 말뚝 두부를 경타하고, 모르타르 주입관을 통하여 배출관으로 모르타르가 배출될 때까지 팽창막과 매입말뚝이 형성하는 공간으로 모르타르를 적정한 압력으로 가압 주입하는 제3단계와; 상기 제3단계에 의하여 배출관으로 모르타르가 배출될 때에 모르타르 주입관의 개폐밸브를 닫아서 모르타르의 주입을 중단함과 동시에 압력손실을 방지하기 위하여 배출관의 개폐밸브를 닫는 제4단계와; 모르타르가 경화된 다음 개폐밸브가 폐쇄된 기성말뚝의 두부를 정리하는 제5단계에 의하여 시공된다.

본 발명의 시공 방법에 의하면 지반을 천공하면서 주변지반의 이완으로 인해 감소하는 지지력을 보강하기 위해 매입말뚝에 부착한 팽창막에 모르타르를 압력 주입하여 팽창막을 팽창시킴으로서 지반 주면의 지지력을 증대시키게 되는데, 모르타르 주입관으로 모르타르가 주입될 때에 배출관으로 공기를 배출시킬수 있어서 매입말뚝의 지지력에 장애가 되는 공기와 관련된 문제를 극븍할 수 있으며, 모르타르 주입관과 배출관에 형성된 각각의 개폐밸브를 닫아주게 되면 주입된 모르타를의 압력 손실을 방지할 수 있게 된다.

본 발명의 팽창막을 이용한 매입말뚝의 시공 장치는 지반을 천공하면서 주변지반의 이완으로 인해 감소하는 지지력을 보강하기 위해 매입말뚝에 부착한 팽창막에 모르타르를 압력 주입하는 팽창막을 이용한 매입말뚝을 형성함에 있어서, 기성말뚝의 외부에 부착되며 하단부는 팽창막이 형성되는 공간 내부에 놓여지는 모르타르 주입관과; 상기 모르타르 주입관을 통하여 팽창막 내부의 공간으로 모르타르가 주입될 때에 팽창막 내부의 공기가 외부로 빠져나갈 수 있도록 팽창막이 형성하는 공간 내부로부터 지상의 외부로 통하도록 놓여지는 배출관과; 상기 팽창막에 모르타르가 주입되었을 때에 주입 압력을 차단하기 위한 개폐수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

배출관은 기성말뚝의 제작이 용이하도록 모르타르 주입관과 함께 기성말뚝의 외부에 부착된다.

개폐수단은 모르타르 주입관의 입구측에 형성되는 개폐밸브와 배출관의 출구측에 형성되는 개폐밸브로 구성된다.

이와 같은 본 발명의 팽창막을 이용한 매입말뚝을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 장치의 단면도를 나타내고 있다.

이 도면을 참조하면 본 발명의 매입말뚝(10)은 기성말뚝(11), 팽창막(12), 모르타르 주입관(13), 배출관(14), 고정장치(15)(15a), 그리고 주입관(13)과 배출관(14)에 설치되는 각각의 개폐밸브(16)(17)로 구성된다.

기성말뚝(11)의 내부는 본 발명이 의도하는 제작의 용이성과 강도 유지를 위하여 모르타르 등을 주입하기 위한 어떠한 구성도 내재되지 않는다.

팽창막(12)의 재료는 지오멤브레인, 지오컴포지트 등의 합성섬유류, 또는고분자계열의 팽창막을 사용하는 것이 바람직하며, 지반과의 마찰력을 증진시키기 위하여 표면을 가공처리할 수도 있다.

모르타르 주입관(13)은 기성말뚝(11)의 외부에 부착되는데 상부는 기성말뚝(11)의 상부쪽에 위치하고 하부는 팽창막(12)이 형성하는 공간 내에 놓여진다.

배출관(14)은 모르타르 주입관(13)과 함께 기성말뚝(11)의 외부에 부착되면서 상부는 기성말뚝(11)의 상부쪽에 위치하고 하부는 팽창막(12)이 형성하는 공간 내에 놓여지는데, 그 하부는 모르타르의 주입이 완료될 때까지 팽창막(12)내부의 공기가 배출될 수 있도록 팽창막(12)이 형성하는 공간의 상부쪽에 놓여지게 된다.

모르타르 주입관(13)과 배출관(14)은 강관, 또는 유동호스를 사용할 수 있다.

팽창막(12), 모르타르 주입관(13) 및 배출관(14)은 고정장치(15)(15a)에 의하여 기성말뚝(11)에 고정된다.

고정장치(15)(15a)는 팽창막(12)의 상단부와 하단부에 각각 설치되는 한쌍의 링(18)(18a)과 강선(19)(19a)으로 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 장치는 기성말뚝(11)에 모르타르 주입관(13)과 배출관(14)을 고정하는데 상부의 링(18)이 기성말뚝(11)과 모르타르 주입관(11)과 배출관(12)의 외주를 감싸게 설치하고, 하부의 링(18a)은 기성말뚝(11)의 외주에 고정시킨다.

그 다음 튜브형으로 봉합된 팽창막(12)의 하부가 기성말뚝(11)과 하부의 링(18a)을 감싸게 하고, 상부는 모르타르 주입관(13)과 배출관(14)의 하단부를 내부 공간에 수용하도록 하여 상부의 링(18)을 감싸도록 설치한 다음 적정한 인장력으로 감겨지는 강선(19)(19a)을 이용하여 링(18)(18a)의 주변부를 패킹(packing) 한다.

따라서 상부의 링(18)과 강선(19)은 기성말뚝(11)과 모르타르 주입관(13), 배출관(14), 그리고 팽창막(12)의 상부를 고정하게 되고, 하부의 링(18a)과 강선(19a)는 기성말뚝(11)에 팽창막(12)의 하부를 고정하게 된다.

이와 같이 고정함에 있어서, 모르타르주입관(11)과 배출관(12)으로 유동 호스를 사용하는 경우에는 패킹시 강선(19)(19a)의 압력으로 관체가 축소되는 것을 방지하기 위해 패킹되는 부위에 강관을 씌우는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명에 의한 시공 순서도를 나타내고 있다.

본 발명에 의한 시공 순서는 공지된 방법과 같이 기성말뚝(11)에 팽창막(12)을 고정하고, 오거(20)를 이용하여 지반을 천공하는 단계(도3a), 오거(20)를 인발하면서 적정량의 모르타르를 타설하는 단계(도3b), 팽창막(12)을 부착한 기성말뚝(11)을 거치시키는 단계(도3c), 말뚝두부를 경타하는 단계, 모르타르 주입관을 통해 적정압력으로 팽창막(12)과 기성말뚝(11) 사이에 모르타르를 가압주입하는 단계(도3d), 마지막으로 모르타르가 경화된 다음에 두부를 정리하는 단계로 진행된다.

상기와 같은 절차에 의해 수행되는 본 발명은 다음과 같은 효과를 갖게 된다.

첫째, 폐쇄된 팽창막에 모르타르를 압력주입하므로서 말뚝체와 주변지반과의 마찰력을 증대시킨다.

둘째, 모르타르 주입관이 매입말뚝의 외부에 설치되어 모르타르의 가압주입 및 팽창체의 제작을 용이하게 한다.

셋째, 팽창막에 배출관을 연결하므로서 모르타르를 압력 주입할 때에 말뚝체의 품질을 저하시킬 수 있는 팽창막 내부의 공기가 빠져나가게 되어 말뚝체 품질을 확보할 수 있다.

셋째, 모르타르 주입관과 배출관 상부에 개폐밸브를 설치하여 모르타르가 압력 주입되면 폐쇄시킬 수 있어서 압력 손실을 방지할 수 있다.

다섯째, 말뚝설치 과정중 타설압 및 타설량을 측정하여 주면지지력을 개략적으로 평가할 수 있다.

Claims (4)

1. 지반을 천공하면서 주변지반의 이완으로 인해 감소하는 지지력을 보강하기 위해 매입말뚝에 부착한 팽창막에 모르타르를 압력 주입하는 팽창막을 이용한 매입말뚝을 형성함에 있어서, 기성말뚝의 외부에 부착되며 하단부는 팽창막이 형성되는 공간 내부에 놓여지는 모르타르 주입관과; 상기 모르타르 주입관을 통하여 팽창막 내부의 공간으로 모르타르가 주입될 때에 팽창막 내부의 공기가 외부로 빠져나갈 수 있도록 팽창막이 형성하는 공간 내부로부터 지상의 외부로 통하도록 놓여지는 배출관과; 상기 팽창막에 모르타르가 주입되었을 때에 주입 압력을 차단하기 위한 개폐수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 팽창막을 이용한 매입말뚝.
2. 제 1 항에 있어서, 배출관이 기성말뚝의 외부에 부착되는 것을 특징으로 하는 팽창막을 이용한 매입말뚝.
3. 제 1 항에 있어서, 개폐수단이 모르타르 주입관의 입구측에 형성되는 개폐밸브인 것을 특징으로 하는 팽창막을 이용한 매입말뚝.
4. 제 1 항에 있어서, 개폐수단이 배출관의 출구측에 형성되는 개폐밸브인것을 특징으로 하는 팽창막을 이용한 매입말뚝.