KR100445260B1

KR100445260B1 - 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판 및 이를 이용한 강관말뚝시공방법

Info

Publication number: KR100445260B1
Application number: KR10-2001-0022969A
Authority: KR
Inventors: 임철
Original assignee: 극동엔지니어링(주)
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2004-08-21
Also published as: KR20020083583A

Abstract

본 발명은 프리보링공법에 의한 강관말뚝의 시공시 강관말뚝의 선단에 보강판을 설치하여 강관말뚝의 선단 지지력을 향상시킬 수 있도록 한 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판 및 이를 이용한 강관말뚝 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명의 보강판은 하향의 원뿔 형태로 형성되어 원뿔의 밑면인 상부면을 통해 강관말뚝의 선단면을 폐쇄하는 덮개판; 및 덮개판의 밑면인 상부면에 열십자(十)의 형태로 설치 고정되는 한편 각각의 끝단에는 볼트를 삽입 체결할 수 있는 다수의 볼트 체결공이 형성되어 강관말뚝의 선단 내측에 결합되는 열십자 보강편으로 이루어진 것으로, 강관말뚝 선단부의 볼트 삽입공을 통해 볼트를 체결하여 열십자 보강편이 강관말뚝의 선단부 내측에 고정시킴으로서 강관말뚝 선단부를 보강시킨 것이다. 한편, 보강판을 이용한 강관말뚝의 시공법으로는 강관말뚝의 선단에 하향의 원뿔 형태로 형성되어 원뿔의 밑면인 상부면을 통해 강관말뚝의 선단면을 폐쇄하는 다수의 부력 방지용 배수공이 형성된 덮개판과 덮개판의 밑면인 상부면에 열십자(十)의 형태로 설치 고정되는 한편 각각의 끝단에는 볼트를 삽입 체결할 수 있는 다수의 볼트 체결공이 형성되어 강관말뚝의 선단 내측에 결합되는 열십자 보강편으로 이루어진 보강판을 강관말뚝의 선단부에 볼트를 통해 결합하여 굴착공 내에 관입시키는 구성으로 이루어진다.

Description

볼트식 강관말뚝 선단부 보강판 및 이를 이용한 강관말뚝 시공방법{Reinforcement plate of bolt type pile and pile construction method}

본 발명은 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판 및 이를 이용한 강관말뚝 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프리보링공법에 따른 굴착공 내에 강관말뚝을 매설할 때 강관말뚝의 선단부에 보강판을 설치하여 강관말뚝의 선단부 지지력을 보강시키는 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판 및 이를 이용한 강관말뚝 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 강관말뚝(파일)의 시공법에는 크게 타입공법과 매입공법으로 분류되는데, 타입공법에는 타격공법과 프리보링병용 타격공법이 있고, 매입공법에는 프리보링공법, 항내굴착(중굴)공법 및 회전압입공법 등이 있으며, 경우에 따라 이들의 시공법을 병용하기도 한다.

특히, 전술한 강관말뚝 시공법 중 프리보링(Preboring)공법에 의한 매입공법은 스파이럴 오거(Spirial auger)와 굴착 로드(Rod)를 이용하여 먼저 지반을 굴착하면서 굴착공 내를 니토화(泥土化) 한 후, 그 굴착공 내에 강관말뚝을 매설하여 지지력을 발현시키는 공법의 일종이다.

전술한 프리보링공법은 종래의 타격에 의한 관입이 곤란한 중간층이 있어 타격매입공법으로는 타입이 곤란한 경우 및 강관말뚝의 박음에 의하여 지반내의 토질이 흩뜨려지는 것을 방지하고자 하는 경우에 사용되며, 오거로 소정의 깊이까지 선행굴착으로 강관말뚝의 관입저항을 감소시키고, 강관말뚝을 굴착공 내에 매설 후지지력을 증가시키기 위해 타결력을 사용하는 공법이다. 다음은 프리보링공법에 의한 강관말뚝의 시공법을 보인 것이다.

도 1 은 종래의 선굴착 공법 시공시 오거 스크류(Auger screw)를 통한 지반 굴착을 보인 개요도, 도 2 는 종래의 선굴착 공법 시공시 오거 스크류(Auger screw)를 통한 지지층까지의 굴착완료를 보인 개요도, 도 3 은 종래의 선굴착 공법 시공시 오거 스크류(Auger screw) 인발 후 콘크리트 타설에 의한 강관말뚝의 삽입 개요도이다.

도 1 내지 도 3 은 콘크리트 타설방식에 의한 하부고정방식의 프리보링공법을 보인 것으로, 종래의 선굴착에 의한 프리보링공법은 먼저, 도 1 및 도 2 에서와 같이 오거 스크류(30)를 이용하여 비트 선단으로 굴착액을 토출해 가면서 소정의 심도{최종타격방식의 경우에는 타격심도, 하부고정방식의 경우에는 최종심도(지지층)} 즉, 지지층(12)의 약 1.5m 정도까지 지반(10)을 굴착한다. 이때, 오거 스크류(30)에 의해 굴착되는 굴착공(14) 내는 니토화되어 공벽의 붕괴가 방지된다.

한편, 소정의 심도까지 굴착한 후에는 오거 스크류(30)를 인양하고, 오거 스크류(30)의 인양 후 굴착공(14) 내에 콘크리트 타설물(16)을 굴착공(14)의 최하부로부터 지지층(12)의 소정 높이(통상 1∼3m)까지 채워 콘크리트 타설을 한다.

전술한 바와 같이 굴착공(14)의 하부에 콘크리트 타설을 한 후에는 자중을 통해 강관말뚝(20)을 굴착공(14)의 소정 깊이까지 매설하고, 이후 압입력, 경타 및 강관말뚝(20)의 회전 등을 병용하여 콘크리트 타설물(16)의 소정 깊이에 강관말뚝(20)의 선단을 정착시킨다.

그러나, 전술한 바와 같은 종래의 프리보링공법은 굴착공 내부로의 콘크리트 타설에 따른 시공이 어려운 문제가 있고, 또한 1∼3m 콘크리트 채움만으로 강관말뚝 선단 지지면적을 인정하기 어렵다.

또한, 콘크리트의 타설에 따른 시공비가 비싸게 되며, 콘크리트의 양생에 따른 기간이 필요하기 때문에 시공기간 길어지는 문제가 있다.

한편, 프리보링공법으로 전술한 도 1 내지 도 3 에 도시된 방식 이외에 최종타격공법에 의한 강관말뚝의 시공은 어스 오거(Earth auger)를 이용하여 소정의 심도(지지층)까지 굴착한 후, 굴착 로드를 인양하고 강관말뚝을 굴착공 내에 넣어 지지층까지 타격함으로써 지지력을 발현시킨다.

그러나, 전술한 최종타격공법에 의한 강관말뚝의 시공법 역시 최종적으로는 타격을 통해 강관말뚝을 지지층까지 매설하기 때문에 이에 따른 강관말뚝 선단의 파손이 우려된다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 프리보링공법에 의한 강관말뚝의 시공시 강관말뚝의 선단에 보강판을 설치하여 강관말뚝의 선단 지지력을 향상시킬 수 있도록 한 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판 및 이를 이용한 강관말뚝 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 강관말뚝의 선단에 보강판을 설치하여 강관말뚝의 선단 지지력을 향상시킬 수 있도록 함으로써 굴착공 내에 강관말뚝의 매설에 따른 시공성을 개선할 수 있도록 함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 강관말뚝 선단에 설치되는 보강판을 통해 강관말뚝의 선단 지지력을 향상시킴으로써 프리보링공법에 의한 강관말뚝의 시공시 시공비를 절감시키고, 또한 시공기간을 단축시킬 수 있도록 함에 있다.

아울러, 전술한 바와 같은 목적들 이외에 본 발명은 프리보링공법에 의한 강관말뚝의 시공시 보다 용이하게 강관말뚝을 매설하여 작업자의 노력을 절감시킬 수 있도록 함에 있다.

도 1 은 종래의 선굴착 공법 시공시 오거 스크류(Auger screw)를 통한 지반 굴착을 보인 개요도.

도 2 는 종래의 선굴착 공법 시공시 오거 스크류(Auger screw)를 통한 지지층 까지의 굴착완료를 보인 개요도.

도 3 은 종래의 선굴착 공법 시공시 오거 스크류(Auger screw) 인발 후 콘크리트 타설에 의한 강관말뚝의 삽입 개요도.

도 4 는 본 발명에 따른 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판의 상부측을 보인 사시도.

도 5 는 본 발명에 따른 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판의 하부측을 보인 사시도.

도 6 은 본 발명에 따른 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판과 강관말뚝 선단부와의 결합을 보인 분리 사시도.

도 7 은 본 발명에 따른 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판과 강관말뚝 선단부와의 결합을 보인 결합 사시도.

도 8 은 본 발명에 따른 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판이 설치된 강관말뚝을 굴착공에 삽입한 상태를 보인 종단면도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

100. 보강판 110. 덮개판

112. 원뿔 114. 밑면

116. 부력 방지용 배수공 120. 열십자 보강편

122. 볼트 체결공 130. 볼트

200. 강관말뚝 210. 볼트 삽입공

전술한 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명의 지반의 소정심도까지 굴착된 굴착공 내에 매설되어 지지력의 발현을 통해 상기 지반의 강도를 증대시키는 강관말뚝에 있어서, 하향의 원뿔 형태로 형성되어 원뿔의 밑면인 상부면을 통해 강관말뚝의 선단면을 폐쇄하는 덮개판; 및 상기 덮개판에 상ㆍ하로 다수개 관통되어 상기 굴착공 내에 관통되는 상기 관관말뚝에 부력이 작용하지 않도록 하는 부력 방지용 배수공; 및 덮개판의 밑면인 상부면에 열십자(十)의 형태로 설치 고정되는 한편 각각의 끝단에는 볼트를 삽입 체결할 수 있는 다수의 볼트 체결공이 형성되어 강관말뚝의 선단 내측에 결합되는 열십자 보강편으로 이루어지며, 열십자 보강편의 볼트 체결공 각각에 관계하여 강관말뚝의 선단부에 관통 형성된 다수의 볼트 삽입공을 통해 볼트를 체결하여 열십자 보강편이 강관말뚝의 선단부 내측에 고정되도록 하는 한편, 덮개판의 밑면인 상부면에 의해 강관말뚝의 선단면이 폐쇄되도록 한 것이다.

한편, 본 발명에 따른 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판을 이용한 강관말뚝 시공방법은 오거나 굴착 로드를 이용하여 지반의 소정심도까지 선굴착 한 후 굴착공 내에 강관말뚝을 관입시켜 정착시킴으로써 강관말뚝의 선단 지지력을 발현시키는 강관말뚝 시공시 강관말뚝의 선단에 하향의 원뿔 형태로 형성되어 원뿔의 밑면인 상부면을 통해 강관말뚝의 선단면을 폐쇄하는 다수의 부력 방지용 배수공이 형성된 덮개판과 덮개판의 밑면인 상부면에 열십자(十)의 형태로 설치 고정되는 한편 각각의 끝단에는 볼트를 삽입 체결할 수 있는 다수의 볼트 체결공이 형성되어 강관말뚝의 선단 내측에 결합되는 열십자 보강편으로 이루어진 보강판을 강관말뚝의 선단부에 볼트를 통해 결합하여 굴착공 내에 관입시키는 구성으로 이루어진다.

한편, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 보강판 및 이를 이용한 시공법은 강관말뚝을 사용하는 프리보링공법에만 적용됨을 밝혀둔다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판 및 이를 이용한 강관말뚝 시공방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 4 는 본 발명에 따른 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판의 상부측을 보인 사시도, 도 5 는 본 발명에 따른 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판의 하부측을 보인 사시도, 도 6 은 본 발명에 따른 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판과 강관말뚝 선단부와의 결합을 보인 분리 사시도, 도 7 은 본 발명에 따른 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판과 강관말뚝 선단부와의 결합을 보인 결합 사시도, 도 8 은 본 발명에 따른 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판이 설치된 강관말뚝을 굴착공에 삽입한 상태를 보인 종단면도이다.

도 4 내지 도 8 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판(100)은 하향의 원뿔 형태로 이루어진 덮개판(110)과 덮개판(110)의 밑면인 상부면으로 설치 고정되는 열십자(十) 형태의 열십자 보강편(120)으로 이루어진다. 이때, 열십자 보강편(120) 각각의 끝단에는 볼트(130)을 체결할 수 있는 다수의 볼트 체결공(122)이 형성된다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 강관말뚝 선단부 보강판(100)은 열십자 보강편(120)이 강관말뚝(200)의 선단부 내측에 삽입되어 강관말뚝(200)의 선단부 적소에 열십자 보강편(120)의 볼트 체결공(122)에 관계하는 볼트 삽입공(210)을 통해 결합되는 볼트(130)의 체결에 의해 강관말뚝(200)의 선단부에 설치 고정된다. 이때, 강관말뚝(200)의 선단면은 하향의 원뿔 형태로 이루어진 덮개판(110)의 밑면인 상부면에 의해 폐쇄된다.

전술한 바와 같이 보강판(100)이 선단부에 설치 고정된 강관말뚝(200)은 지반(10)의 지지층(12)까지 굴착된 굴착공(14)에 자중에 의해 관입된 후 압입력, 경타력 및 회전력에 의해 지지층(12)에 정착된다.

본 발명에 따른 강관말뚝 선단부 보강판(100)에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 덮개판(110)은 하향의 원뿔 형태 즉, 원뿔(112)이 하부로 향하고 원뿔의 밑면(114)이 상부로 향한 형태로 이루어진다. 이때, 덮개판(110)의 상면 즉, 원뿔의 밑면(114)은 평면을 이루고, 지름은 강관말뚝(200) 선단부의 외경에 관계하여 형성된다.

전술한 바와 같이 형성된 덮개판(110)은 강관말뚝(200)의 선단면에 설치시원뿔의 밑면(114)을 통해 중공의 강관말뚝(200) 선단면을 폐쇄하게 된다.

열십자 보강편(120)은 직립된 판상의 부재를 열십자(十)의 형태로 교차시켜 덮개판(110)의 상부면에 설치 고정된 것으로, 이 열십자 보강편(120) 각각의 끝단을 연결하는 지름은 강관말뚝(200) 선단부 내경에 관계하는 크기로 이루어진다. 이때, 열십자 보강편(120) 각각의 끝단에는 볼트(130)을 체결할 수 있도록 적어도 두 개 이상씩의 볼트 체결공(122)이 형성된다.

전술한 바와 같이 형성되는 열십자 보강편(120)은 강관말뚝(200)의 선단부 내측에 삽입되어 볼트(130)의 체결에 의해 결합된다.

한편, 전술한 바와 같이 구성된 보강판(100)의 덮개판(110)에는 원뿔(112)면으로부터 밑면(114)인 상부면으로 관통되는 다수의 부력 방지용 배수공(116)이 형성된다. 이러한 부력 방지용 배수공(116)은 보강판(100)을 강관말뚝(200)의 선단부에 설치시 중공의 강관말뚝(200)의 내측과 외측이 통할 수 있도록 한다.

전술한 바와 같이 형성되는 부력 방지용 배수공(116)은 보강판(100)이 선단부에 설치된 강관말뚝(200)을 굴착공(14)을 관입할시 굴착공(14)의 하부에 고인 굴착액, 하부고정액 및 지하수 등에 의해 강관말뚝(200)에 부력이 발생하지 않도록 부력 방지용 배수공(116)을 통해 강관말뚝(200)의 내부로 유입되도록 한다. 즉, 강관말뚝(200)을 굴착공(14)을 관입할시 굴착공(14)의 하부에 고인 굴착액, 하부고정액 및 지하수 등이 부력 방지용 배수공(116)을 통해 강관말뚝(200)의 내부로 유입됨으로써 강관말뚝(200)은 부력이 발생하지 않게 된다.

그리고, 열십자 보강편(120)이 결합되는 강관말뚝(200)의 선단부에는 열십자보강편(120)의 볼트 체결공(122)에 관계하여 열십자(十) 방향으로 볼트(130)가 삽입 관통되는 볼트 삽입공(210)이 형성된다.

그리고, 열십자 보강편(120)이 결합되는 강관말뚝(200)의 선단부에는 열십자 보강편(120)의 볼트 체결공(122)에 관계하여 열십자(十) 방향으로 볼트(130)가 삽입 및 관통되는 볼트 삽입공(210)이 형성된다.

한편, 전술한 바와 같이 강관말뚝(200)의 선단부에 보강판(100)을 설치 고정한 후 지반(10)의 소정심도 즉, 지지층(12)까지 굴착된 굴착공(14)에 관입하게 되면, 굴착공(14)의 소정깊이까지는 강관말뚝(200)의 자중에 의해 관입되고, 이후의 관입은 압입력, 경타력 및 회전력을 통해 지지층(12)까지 관입시키게 된다.

전술한 바와 같이 굴착공(14)의 소정깊이까지 강관말뚝(200)의 자중에 의한 관입 후 압입력, 경타력 및 회전력을 통해 지지층(12)까지 관입시키는 과정에서 강관말뚝(200)의 선단부는 보강판(100)의 열십자 보강편(120)에 의해 그 강도가 보강된 구조이기 때문에 강관말뚝(200) 선단부의 변형이나 파손을 줄일 수 있게 된다.

다음은 보강판(100)을 이용한 강관말뚝(200)을 시공법을 설명하기로 한다. 먼저, 도 1 및 도 2 에서와 같이 오거 스크류(30)를 이용하여 비트 선단으로 굴착액을 토출해 가면서 굴착로드(도시하지 않음) 등으로 소정의 심도{최종타격방식의 경우에는 타격심도, 하부고정방식의 경우에는 최종심도(지지층)} 즉, 지지층(12)까지 지반(10)을 굴착한다. 이때, 오거 스크류(30)에 의해 굴착되는 굴착공(14) 내는 굴착액에 의해 니토화되어 공벽의 붕괴가 방지된다.

다음은 보강판(100)을 이용한 광관말뚝(200)의 시공법을 설명하기로 한다. 먼저, 도 1 및 도 2 에서와 같이 오거 스크류(30)를 이용하여 비트 선단으로 굴착액을 토출해 가면서 굴착로드(도시하지 않음) 등으로 소정의 심도{최종타격방식의 경우에는 타격심도, 하부고정방식의 경우에는 최종심도(지지층)} 즉, 지지층(12)까지 지반(10)을 굴착한다. 이때, 오거 스크류(30)에 의해 굴착되는 굴착공(14) 내는 굴착액에 의해 니토화되어 공벽의 붕괴가 방지된다.

또한, 본 발명은 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 보강판(100)을 이용하여 강관말뚝(200)의 시공에 따른 지반(10)의 굴착시 지지층(12)에 도달하면 확대비트의 확대장치를 작동시켜 확대굴착을 행하고, 하부고정액을 주입한 후, 확대장치를 정지하고 강관말뚝 주변고정액을 주입해 가면서 굴착로드를 인양하고, 굴착공(14)에 관입시킬 강관말뚝(200)의 선단부에 보강판(100)을 설치 고정하여 굴착공(14)에 강관말뚝(200)을 관입한 다음, 확대하부고정부에 강관말뚝(200)을 압입하거나 경타, 회전 등의 방법을 이용하여 강관말뚝(200)의 선단부를 선단구근부에 정착시키는 과정으로 시공할 수도 있다. 이러한 시공법은 하부고정액으로 시멘트밀크를 이용하는 시멘트밀크공법이다.

전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

본 발명의 다른 효과는 강관말뚝의 선단에 보강판을 설치하여 강관말뚝의 선단 지지력을 향상시킬 수 있도록 함으로써 굴착공 내에 강관말뚝의 매설에 따른 시공성을 개선할 수 있다.

본 발명의 또 다른 효과는 강관말뚝 선단에 설치되는 보강판을 통해 강관말뚝의 선단 지지력을 향상시킴으로써 프리보링공법에 의한 강관말뚝의 시공시 시공비를 절감시키고, 또한 시공기간을 단축시킬 수 있다.

아울러, 전술한 바와 같은 효과들 이외에 본 발명은 프리보링공법에 의한 강관말뚝의 시공시 보다 용이하게 강관말뚝을 매설하여 작업자의 노력을 절감시킬 수 있다.

Claims

지반의 소정심도까지 굴착된 굴착공 내에 매설되어 지지력의 발현을 통해 상기 지반의 강도를 증대시키는 강관말뚝에 있어서,

하향의 원뿔 형태로 형성되어 상기 원뿔의 밑면인 상부면을 통해 상기 강관말뚝의 선단면을 폐쇄하는 덮개판;

상기 덮개판에 상ㆍ하로 다수개 관통되어 상기 굴착공 내에 관통되는 상기 관관말뚝에 부력이 작용하지 않도록 하는 부력 방지용 배수공; 및

상기 덮개판의 밑면인 상부면에 열십자(十)의 형태로 설치 고정되는 한편 각각의 끝단에는 볼트를 삽입 체결할 수 있는 다수의 볼트 체결공이 형성되어 상기 강관말뚝의 선단 내측에 결합되는 열십자 보강편으로 이루어지며,

상기 열십자 보강편의 볼트 체결공 각각에 관계하여 상기 강관말뚝의 선단부에 관통 형성되는 다수의 볼트 삽입공을 통해 볼트를 체결하여 상기 열십자 보강편이 상기 강관말뚝의 선단부 내측에 고정되도록 하는 한편, 상기 덮개판의 밑면인 상부면에 의해 상기 강관말뚝의 선단면이 폐쇄되도록 한 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판.
(삭제)
오거나 굴착 로드를 이용하여 지반의 소정심도까지 선굴착 한 후 굴착공 내에 강관말뚝을 관입시켜 정착시킴으로써 상기 강관말뚝의 선단 지지력을 발현시키는 상기 강관말뚝 시공에 따른 프리보링공법에 있어서,

상기 강관말뚝의 선단에 하향의 원뿔 형태로 형성되어 상기 원뿔의 밑면인 상부면을 통해 상기 강관말뚝의 선단면을 폐쇄하는 다수의 부력 방지용 배수공이 형성된 덮개판과 상기 덮개판의 밑면인 상부면에 열십자(十)의 형태로 설치 고정되는 한편 각각의 끝단에는 볼트를 삽입 체결할 수 있는 다수의 볼트 체결공이 형성되어 상기 강관말뚝의 선단 내측에 결합되는 열십자 보강편으로 이루어진 보강판을 상기 강관말뚝의 선단부에 볼트를 통해 결합하여 상기 굴착공 내에 관입시키는 것을 특징으로 하는 볼트식 강관말뚝 선단부 보강판을 이용한 강관말뚝 시공방법.