KR100537443B1 - 유효단면확대용 선단슈장치를 구비한 선굴착 강관말뚝의시공방법 - Google Patents

유효단면확대용 선단슈장치를 구비한 선굴착 강관말뚝의시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유효단면적을 증가시켜 강관말뚝의 근입깊이를 증가시키지 않으면서도 지지력을 향상시킬 수 있는 선단슈장치를 하단에 구비한 강관말뚝의 내부를 콘크리트로 충전시켜 시공하므로써 선굴착 강관말뚝의 선단지지력을 향상시킴과 동시에 강관말뚝의 구조적인 기능을 향상시켜 경제성을 극대화할 수 있는 유효단면확대용 선단슈 장치를 구비한 선굴착 강관말뚝의 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에서는, 오거(10)를 지상의 소정 위치에 설치하고 오거(10)를 회전시켜 지반(20)에 소정의 깊이로 굴착공(21)을 천공하는 단계; 굴착공(21)을 천공한 후에는 오거(10)를 인발하고, 강관말뚝의 본체 단면적 보다 더 큰 단면적을 갖고 있어 말뚝의 유효단면을 확대시키는 유효단면확대용 선단슈장치(100)가 선단부에 고정된 강관말뚝(40)을 상기 굴착공(21) 내에 설치하는 단계; 및 강관말뚝(40)의 내부에 콘크리트(31)를 타설하여 충전시키며 상기 강관말뚝(40)의 외부와 굴착공(21) 사이의 공간에도 충전재를 채우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선굴착 강관말뚝 시공방법이 제공된다.
이와 같은 본 발명의 시공방법에 의하면, 종래의 시공방법이 가지고 있던 장점인, 소음, 진동을 최대한 억제하면서도 강관말뚝의 선단지지력과 내력을 높일 수 있으며 그에 따라 고가의 강재 사용량 등을 줄일 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있다는 효과를 발휘하게 된다.

Description

유효단면확대용 선단슈장치를 구비한 선굴착 강관말뚝의 시공방법{Method for Driving Pile having End Tip Apparatus for Reducing Opening Cross Section of Pile}
본 발명은 유효단면확대용 선단슈 장치를 구비한 선굴착 강관말뚝의 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유효단면적을 증가시켜 강관말뚝의 근입깊이를 증가시키지 않으면서도 지지력을 향상시킬 수 있는 선단슈장치를 하단에 구비한 강관말뚝의 내부를 콘크리트로 충전시켜 시공함으로써 선굴착 강관말뚝의 선단지지력을 향상시킴과 동시에 강관말뚝의 구조적인 기능을 향상시켜 경제성을 극대화할 수 있는 유효단면확대용 선단슈 장치를 구비한 선굴착 강관말뚝의 시공방법에 관한 것이다.
지반에 강관말뚝을 매설하는 시공방법으로서, 선굴착 강관말뚝 공법이 있는데, 이는 오거(auger)에 의해 천공된 굴착공에 충전재를 주입하고 기성 강관말뚝을 삽입한 후 해머로 타격하여 강관말뚝의 설치함으로써 지지력을 발현시키는 방법이다.
이와 같은 종래의 선굴착 강관말뚝 공법을 도 1a 내지 도 1e를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 도 1a에 도시된 바와 같이, 오거(10)를 소정 위치에 설치하고 굴착액을 주입하면서 오거(10)를 회전시켜 지반(20)에 소정의 깊이로 굴착공(21)을 천공한다. 다음으로, 도 1b에 도시된 바와 같이, 천공된 굴착공(21)에 충전재(30)를 주입하면서 오거(10)를 굴착공(21)으로부터 빼낸다. 그 후, 도 1c에 도시된 바와 같이, 굴착공(21)에 충전재(30)의 주입이 완료되면, 도 1d에 도시된 바와 같이, 충전재(30)가 주입된 굴착공(21)에 강관말뚝(40)의 자중을 이용하여 강관말뚝(40)을 삽입한다. 후속하여 도 1e에 도시된 것처럼 해머(50)를 이용하여 강관말뚝(40)의 상단을 가볍게 타격하여 강관말뚝(40)이 소정의 선단부 지지층까지 도달하도록 박게 된다.
이러한 종래의 선굴착 강관말뚝 시공방법은 강관말뚝의 시공 시 발생하는 소음과 진동을 배제할 수 있다는 장점이 있어 현재 국내에서 많이 사용되고 있다.
그러나 위와 같은 종래의 선굴착 강관말뚝 시공방법에서는 지반을 천공하는 과정에서 발생하는 슬라임(slime)의 일부가 굴착공의 저면에 남고 이러한 상태에서 충전재를 주입하고 강관말뚝을 삽입하여 경화시키므로 강관말뚝이 슬라임 위에 있게 되어 강관말뚝의 선단부가 매우 취약하게 된다. 따라서, 위와 같은 종래의 선굴착 강관말뚝 시공방법에 의하면, 선단지지력보다는 주로 주변 마찰력에 의하여 강관말뚝에 가해지는 하중을 지지하게 되며, 강관말뚝을 해머로 직접 타격하여 매설하는 시공방법에 비하여 지지력이 상당히 작아진다는 문제점이 있다.
특히, 위와 같은 종래의 선굴착 강관말뚝 시공방법은 해머, 특히 디젤 해머로 직접 타격하여 시공하는 항타시공방법에 비하여 시공비가 약 10배 이상 더 소요되므로 경제성이 낮다는 단점이 있다.
또한, 강관말뚝 본체의 내력은 큰데 비하여 지반 조건으로 결정되는 지지력이 작기 때문에 경제적이지 못하다는 단점이 있다.
이와 같이, 종래의 선굴착 강관말뚝 시공방법은, 상대적으로 높은 시공비, 비경제성, 그리고 낮은 선단지지력을 가진다는 한계에도 불구하고 저소음, 저진동의 잇점이 있어 민원발생의 소지를 없애기 위한 목적으로 현재 그 사용이 증가하고 있는 실정이다.
한편, 종래의 선굴착 강관말뚝 시공방법에 의하여 시공된 말뚝의 경우, 강관말뚝에 가해지는 축하중과 휨모멘트에 의한 응력을 주로 강관말뚝의 내력으로 지탱하였는데, 강관말뚝 만으로 말뚝 자체의 내력을 증가시키려면 직경과 두께가 큰 것을 이용하여야 한다. 그런데, 강관말뚝은 고가의 강재로 제작되므로 종래의 시공방법에서와 같이 강관말뚝의 직경과 두께를 증가시켜 강관말뚝의 내력을 증가시키는 경우에는 재료비가 많이 소요되었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 종래의 선굴착 강관말뚝 시공방법이 가지는 저소음, 저진동의 잇점은 유지하면서도, 단점으로 지적되어 왔던 낮은 선단지지력 및 큰 시공비용의 문제점을 해결할 수 있는 새로운 선굴착 강관말뚝 시공방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 오거를 지상의 소정 위치에 설치하고 오거를 회전시켜 지반에 소정의 깊이로 굴착공을 천공하는 단계; 굴착공을 천공한 후에는 오거를 인발하고, 강관말뚝의 본체 단면적 보다 더 큰 단면적을 갖고 있어 말뚝의 유효단면을 확대시키는 유효단면확대용 선단슈장치가 선단부에 고정된 강관말뚝을 상기 굴착공 내에 설치하는 단계; 및 강관말뚝의 내부에 콘크리트를 타설하여 충전시키며 상기 강관말뚝의 외부와 굴착공 사이의 공간에도 충전재를 채우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선굴착 강관말뚝 시공방법을 제공함으로써 달성된다.
본 발명에 따른 위와 같은 선굴착 강관말뚝 시공방법은, 강관말뚝의 내부에 미리 콘크리트를 타설하여 충전시킨 후에, 상기 콘크리트가 충전된 강관말뚝을 굴착공 내에 설치하고, 상기 강관말뚝이 굴착공에 설치된 상태에서 강관말뚝의 외부와 굴착공 사이의 공간에 충전재를 채우도록 변형될 수 있다.
또한, 본 발명의 선굴착 강관말뚝 시공방법에서는, 강관말뚝을 굴착공 내에 설치한 후 강관말뚝의 상단을 타격하여 강관말뚝이 소정의 지지층까지 도달하도록 하는 단계를 더 포함할 수도 있으며, 이와 같은 타격 대신에 또는 이와 병행하여 강관말뚝을 회전 또는 압입하여 강관말뚝이 소정의 지지층까지 도달하도록 하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
또한, 본 발명의 시공방법에서는, 굴착공 내에 충전재를 주입한 상태에서 강관말뚝을 굴착공 내에 안치시킨 후 강관말뚝 내부에 콘크리트를 타설하여 충전시킬 수도 있으며, 확대기초 콘크리트와의 결합을 위해서는 강관말뚝의 상부 머리부분을 정리한 후, 강관말뚝의 수평력에 대한 지압저항력을 증가시키기 위하여 강관말뚝의 외경보다 더 큰 외경을 갖는 관형의 말뚝머리보강체와 강관말뚝 사이의 공간에 콘크리트를 충전하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
우선, 강관말뚝을 시공하기에 앞서서, 유효단면확대용 선단슈장치를 선굴착 강관말뚝(40)의 선단부에 설치한다.
도 2a에는 상기 유효단면확대용 선단슈장치의 일예로서, 강관말뚝에 설치될 수 있는 유효단면확대용 선단슈장치(100)의 일예가 개략적인 사시도로 도시되어 있고, 도 2b에는 도 2a에 도시된 유효단면확대용 선단슈장치가 강관말뚝의 선단부에 장착된 형상을 보여주는 단면 사시도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 상기 유효단면확대용 선단슈장치(100)는 강관말뚝(40)과 동일한 외경을 가지며 강관말뚝(40)의 선단부에 부착되는 원통형상의 수직부(130)와, 상기 수직부(130)의 외경보다 큰 외경과 상기 수직부(130)의 내경보다 작은 내경을 갖는 중공(113)이 형성된 중공원판(110)을 포함하여 구성되어 있다. 상기 수직부(130)를 강관말뚝의 선단부에 용접하여 설치하게 된다. 도면에서 부재번호 120은 보강용 리브(120)인데, 경우에 따라서는 생략할 수도 있다.
이러한 유효단면확대용 선단슈장치(100)는 선굴착 강관말뚝의 선단부에 고정되어 강관말뚝이 가지는 유효단면을 확대하는 기능을 한다. 요컨대, 상기 유효단면확대용 선단슈장치(100)는 강관말뚝의 단면적 보다 더 큰 단면적으로 가지도록 형성되어 강관말뚝의 선단지지력을 향상시키는 기능을 하게 되는 것이다. 본 발명에서 사용되는 유효단면확대용 선단슈장치(100)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 예에 한정되지 아니하며 다양한 구성의 것을 사용할 수 있다.
다음에서는 도 3a 내지 도 3c를 참조하여, 위에 설명한 바와 같이 강관말뚝(40)의 선단부에 유효단면확대용 선단슈장치(100)를 일체로 설치한 후에 이를 지중에 시공하는 단계를 설명한다.
우선 도 3a에 도시된 바와 같이, 오거(10)를 소정 위치에 설치하고 오거(10)를 회전시켜 지반(20)에 소정의 깊이로 굴착공(21)을 천공한다. 참고로, 도 3a는 앞서 종래기술을 설명하면서 참조하였던 도 1a와 동일한 도면이다. 굴착공(21)을 천공한 후에는 오거(10)를 인발하고, 유효단면확대용 선단슈장치(100)가 선단부에 고정된 강관말뚝(40)을 상기 굴착공(21) 내에 위치시킨다.
필요에 따라서는 후속하여 도 3b에 도시된 것처럼 해머(50)를 이용하여 강관말뚝(40)의 상단을 가볍게 타격하여 강관말뚝(40)이 소정의 선단부 지지층까지 도달하게 한다. 해머(50)를 타격하는 대신에 또는 이와 병행하여 강관말뚝(40)을 회전 또는 압입하여 강관말뚝(40)이 소정의 선단부 지지층까지 도달하게 할 수도 있다. 이 경우 강관말뚝(40)의 타격에 의한 소음 발생을 방지할 수 있게 된다.
이와 같이 유효단면확대용 선단슈장치(100)가 선단부에 고정된 강관말뚝(40)을 굴착공(21) 내에 설치한 후에는, 도 3c에 도시된 것처럼 강관말뚝(40)의 내부 및 외부에 충전재로서 콘크리트(31)를 타설하여 강관말뚝(40)의 시공을 완료한다.
앞서 살펴본 바와 같이, 종래의 선굴착 강관말뚝 시공방법에 의하면, 강관말뚝에 가해지는 축하중 및 휨모멘트에 의한 응력을 지탱하기 위한 내력의 향상을 위해서는 고가의 강재를 더 사용하여 강관말뚝의 두께와 직경을 키워야 하였다.
그러나, 본 발명에서는 강관말뚝을 시공함에 있어서, 가격이 비싼 강관말뚝만을 이용하는 것이 아니라 강관말뚝(40)의 내부에 저가의 콘크리트(31)를 충전하여 강관말뚝(40)과 콘크리트(31)의 복합체를 형성하게 되므로, 동일한 내력을 발휘하더라도 강관말뚝(40)의 두께와 직경을 줄일 수 있게 된다. 요컨대, 축하중 및 휨모멘트에 의한 압축응력에 대한 내력이 우수한 콘크리트(31)와 인장응력에 대한 내력이 우수한 강관말뚝(40)의 복합체를 형성하게 됨으로써, 종래의 시공방법에서 사용하여야만 하였던 강관말뚝의 두께 및 직경보다 더 작은 강관말뚝을 사용하더라도 동일한 내력을 발휘할 수 있게 되는 것이다. 따라서, 강관말뚝의 재료인 고가의 강재 사용량을 줄일 수 있어 경제성이 향상되는 효과를 가져오게 된다.
한편, 말뚝의 지지력은 주면마찰력과 선단지지력의 합으로 나타나는데, 일반적으로 선단지지력이 주면마찰력보다 더 크기 때문에 선단지지력이 말뚝의 지지력을 지배하는 주요한 요소가 된다.
본 발명에서는, 강관말뚝(40)을 굴착공에 설치하기에 앞서, 강관말뚝의 본체 단면적 보다 더 큰 단면적을 갖고 있어 말뚝의 유효단면을 확대시키는 유효단면확대용 선단슈장치(100)를 강관말뚝(40)의 선단부에 설치한다. 이러한 선단슈장치(100)에 의하여 선단지지력을 발휘하는 단면적이 커지게 되며, 따라서 종래의 시공방법의 경우보다 더 큰 선단지지력을 발휘할 수 있으며, 결과적으로 더 우수한 지지력을 얻을 수 있게 된다.
다음에서는 본 발명에 따른 선굴착 강관말뚝 시공방법의 변형예의 구성에 대하여 설명한다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법에 따라 시공된 말뚝이 큰 내력을 발휘하게 되는 원인 중의 하나는 강관말뚝(40)의 내부에 타설되는 콘크리트(31)와 강관말뚝(40)의 합성작용에 의한 것이므로, 강관말뚝(40)의 내외부 모두에 충전재로서 콘크리트를 타설하였던 위의 실시예를 변형하여, 강관말뚝(40)의 내부에만 콘크리트를 타설하고, 강관말뚝(40)의 외부, 즉 강관말뚝(40)의 외면과 굴착공(21)간의 공간에는 시멘트 밀크를 주입하여 채워도 무방하다.
또한, 강관말뚝(40)을 굴착공(21)에 설치한 후에 강관말뚝(40)의 내부에 콘크리트를 타설하는 것이 아니라, 공장이나 현장에서 내부에 미리 콘크리트(31)를 채워 양생한 상태로 강관말뚝(40)을 제작한 후 이를 굴착공(21) 내에 설치할 수도 있다.
또한, 굴착공(21)의 내부에 미리 충전재로서 시멘트밀크를 주입한 상태에서 강관말뚝(40)을 굴착공(21) 내에 설치하고 강관말뚝(40)의 내부에 콘크리트(31)를 타설할 수도 있다. 물론, 내부에 콘크리트(31)가 미리 채워져 있도록 강관말뚝(40)을 제작한 후 이를 시멘트밀크가 주입되어 있는 굴착공(21) 내에 설치할 수도 있다.
한편, 위와 같이 설치된 강관말뚝(40)의 상부에 확대기초 콘크리트를 시공하는 경우, 확대기초 콘크리트 위에 설치되는 상부 구조물에 작용하는 하중은 확대기초 콘크리트를 통하여 강관말뚝으로 전달된다. 확대기초 콘크리트에 작용하는 수평력이 강관말뚝으로 전달되도록 하기 위해서는 일반적으로 강관말뚝 상부의 머리부분을 소정 길이(약 10cm 정도)로 확대기초 콘크리트 내에 매입하게 된다.
이러한 확대기초 콘크리트에 작용하는 수평력에 대하여 강관말뚝이 가지는 지압저항력은 강관말뚝의 직경과 매입깊이, 그리고 확대기초 콘크리트의 지압강도에 의하여 결정된다.
본 발명에 따른 시공방법에서는, 필요한 경우 확대기초 콘크리트의 수평력에 대하여 강관말뚝이 가지는 지압저항력을 증가시키기 위하여 강관말뚝(40)의 상부 머리부분에 말뚝머리보강체를 더 설치할 수 있다.
도 4a에는 본 발명의 시공방법에서 사용하는 말뚝머리보강체(41)의 일실시예가 단면 사시도로 도시되어 있고, 도 4b에는 본 발명의 시공방법에 따라 시공된 강관말뚝(40)의 상부에 도 4a의 말뚝머리보강체(41) 설치된 후 확대기초 콘크리트(60)가 시공되는 형상을 보여주는 단면도가 도시되어 있다. 위의 도면을 참조하여 말뚝머리보강체(41)를 시공하는 과정을 좀더 구체적으로 설명하면, 우선 강관말뚝(40)을 설치한 후, 절단 작업 등을 통하여 소정의 매입 깊이를 가지도록 강관말뚝(40)의 상부 머리부분을 정리한다. 정리된 강관말뚝(40)의 상부 머리부분에는, 수평력에 대한 강관말뚝(40)의 지압저항력을 증가시키기 위하여 강관말뚝(40)의 외경보다 더 큰 외경을 갖는 관형(원통형)의 말뚝머리보강체(41)를 강관말뚝(40)에 삽입하여 설치한다. 이때, 말뚝머리보강체(41)의 하단부는 지면의 아래에 위치하여 강관말뚝(40)의 외부에 채워지는 충전재에 소정 깊이로 매립되도록 하는 것이 바람직하다.
말뚝머리보강체(41)가 설치된 상태에서 강관말뚝(40)의 외경과 말뚝머리보강체(41)의 내면 사이에는 소정의 간격이 존재하게 된다. 이후, 확대기초 콘크리트를 타설하게 되면 상기 말뚝머리보강체(41)와 강관말뚝의 사이의 공간에도 콘크리트가 채워지게 되어 강관말뚝(40)과 말뚝머리보강체(41) 그리고 확대기초 콘크리트가 일체로 거동하게 된다.
도 4b에 도시된 것처럼 상기 관형의 말뚝머리보강체(41)가 지면보다 더 깊이 설치되도록 하기 위해서는 강관말뚝(40)의 외부에 충전되는 충전재를 지면까지 다 채우지 않고 지면 부근까지만 충전재를 채운채 말뚝머리보강체(41)를 위치시킨 후 다시 충전재를 지면까지 채우면된다. 또다른 방법으로는 지면까지 채워진 충전재가 다 경화되기 전에 말뚝머리보강체(41)를 삽입한 후 압력을 가하거나 또는 충전재의 일부를 파낸 후 말뚝머리보강체(41)를 삽입하여 말뚝머리보강체(41)의 하단부가 지면 아래까지 매립되도록 할 수 있다.
위와 같은 말뚝머리보강체(41) 설치단계를 포함하는 본 발명의 시공방법에 의하면, 강관말뚝(40)의 상부 머리부분이 말뚝머리보강체(41)에 의하여 보강되므로 수평력에 의한 말뚝의 지압저항력이 커지게 되는 효과가 발휘된다. 따라서, 설치되어야 할 강관말뚝(40)의 수량을 줄일 수 있게 된다.
도 5a 및 도 5b에는 각각 말뚝머리보강체(41)의 또다른 실시예의 단면 사시도 및 말뚝머리보강체(41)가 강관말뚝(40)의 상부 머리부분에 설치되어 있는 형상을 보여주는 설치 단면도가 도시되어 있는데, 말뚝머리보강체(41)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 강관말뚝(40)의 외경보다 더 큰 지름의 원통형 수직부(42)와, 상기 수직부(42)의 단부에 수평하게 설치되는 수평부(43)로 구성되는데, 상기 수평부(43)의 중앙에는 강관말뚝(40)의 외경에 대응되는 지름을 가지는 말뚝삽입공(44)이 형성되어 있다. 또한, 상기 수평부(43)에는 보강철근 삽입을 위한 다수개의 철근삽입공(45)이 형성되어 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 두부정리가 완료된 강관말뚝(40)의 머리부분에 상기 말뚝머리보강체(41)가 설치되는데, 상기 말뚝삽입공(44)에 강관말뚝(40)의 머리부분을 삽입하고 말뚝삽입공(44) 주위를 용접하므로써 상기 말뚝머리보강체(41)를 강관말뚝(40)에 설치한다. 상기 말뚝머리보강체(41)의 수평부(43)에 형성된 철근삽입공(45)에는 수직하게 보강철근(46)을 설치한다. 이와 같이 강관말뚝(40)의 머리부분에 말뚝머리보강체(41)를 설치한 후 확대기초 콘크리트를 타설하게 된다.
한편, 도 6a 및 도 6b에는 각각 말뚝머리보강체(41)의 또다른 실시예의 단면 사시도 및 말뚝머리보강체가 강관말뚝의 상부 머리부분에 설치되어 있는 형상을 보여주는 설치 단면도가 도시되어 있는데, 도 6a에 도시된 실시예에서는 상기 수평부(43)의 말뚝삽입공(44) 주위에 수직한 원통형의 내부수직부(47)를 더 구비하고 있다. 이러한 구성의 말뚝머리보강체(41)는, 도 6b에 도시된 바와 같이 말뚝삽입공(44)에 강관말뚝(40)의 머리부분이 삽입되도록 하여 상기 내부수직부(47)가 강관말뚝(40)의 외경을 감싸도록 한 후, 볼트와 같은 체결수단(48)을 이용하여 내부수직부(47)와 강관말뚝(40)을 결합하므로써 말뚝머리보강체(41)를 강관말뚝(40)에 설치하게 된다. 그 외에 보강철근(46) 등의 구성은 도 5a 및 도 5b에 도시된 실시예와 동일하므로 반복 설명은 생략한다.
위의 도 4b, 도 5b 및 도 6b에서 설명되지 아니한 부재번호 49는 확대기초 콘크리트(60)에 배근되는 확대기초 주철근(49)이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 시공방법에서는, 강관말뚝을 굴착공에 설치하기에 앞서 그 선단부에 유효단면을 확대시킬 수 있는 유효단면확대용 선단슈장치를 일체로 장착하게 된다. 따라서, 선단지지력을 발휘할 수 있는 강관말뚝의 단면적이 커지게 되며, 따라서 종래의 시공방법의 경우보다 더 큰 선단지지력을 발휘할 수 있으며, 결과적으로 더 우수한 지지력을 얻을 수 있게 된다.
본 발명에서는 강관말뚝을 굴착공에 설치한 후 강관말뚝의 내부에 콘크리트를 충전시키거나 또는 이미 내부가 콘크리트에 의하여 충전된 강관말뚝을 굴착공에 설치하여 시공을 하게 된다. 따라서, 이러한 본 발명의 방법에 의하여 시공된 강관말뚝은, 축하중 및 휨모멘트에 의한 압축응력에 대한 내력이 우수한 콘크리트와 인장응력에 대한 내력이 우수한 강관말뚝의 복합체를 형성하게 됨으로써, 종래의 시공방법에서 사용하여야만 하였던 강관말뚝의 두께 및 직경보다 더 작은 강관말뚝을 사용하더라도 동일한 내력을 발휘할 수 있게 되며, 따라서, 강관말뚝의 재료인 고가의 강재 사용량을 줄일 수 있어 경제성이 향상되는 효과를 가져오게 된다.
즉, 본 발명의 시공방법에 의하면, 종래의 시공방법이 가지고 있던 장점인, 소음, 진동을 최대한 억제하면서도 강관말뚝의 선단지지력과 내력을 높일 수 있으며 그에 따라 고가의 강재 사용량 등을 줄일 수 있어 경제성을 향상시킬 수 있다는 효과를 발휘하게 되는 것이다.
또한, 강관말뚝의 상부에 확대기초 콘크리트를 타설하는 경우, 강관말뚝의 머리부분의 정리 후에 말뚝머리보강체 설치하게 되면, 강관말뚝(40)의 상부 머리부분이 말뚝머리보강체에 의하여 보강되므로 수평력에 의한 말뚝의 지압저항력이 커지게 되는 효과가 발휘되고, 설치되어야 할 강관말뚝의 수량을 줄일 수 있는 효과가 있다.
이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.
도 1a는 종래의 선굴착 강관말뚝의 시공방법을 설명하기 위한 것으로서, 지반을 오거로 천공하는 단계를 나타낸 측단면도.
도 1b는 종래의 선굴착 강관말뚝의 시공방법을 설명하기 위한 것으로서, 지반에 천공된 굴착공에 충전재를 투입하면서 오거를 인발하는 단계를 나타내는 측단면도.
도 1c는 종래의 선굴착 강관말뚝의 시공방법을 설명하기 위한 것으로서, 굴착공에 충전재 주입이 완료된 단계를 나타낸 측단면도.
도 1d는 종래의 선굴착 강관말뚝의 시공방법을 설명하기 위한 것으로서, 충전재가 주입된 굴착공에 선굴착 강관말뚝이 삽입된 단계를 나타낸 측단면도.
도 1e는 종래의 선굴착 강관말뚝의 시공방법을 설명하기 위한 것으로서, 굴착공에 삽입된 강관말뚝을 해머로 항타하여 지지층에 이르게 하는 단계를 나타낸 측단면도.
도 2a는 본 발명의 선굴착 강관말뚝의 시공방법에 사용되는 유효단면확대용 선단슈장치의 개략적인 사시도.
도 2b는 도 2a에 도시된 유효단면확대용 선단슈장치가 강관말뚝의 선단부에 장착된 형상을 보여주는 단면 사시도.
도 3a는 본 발명에 따른 선굴착 강관말뚝의 시공방법을 설명하기 위한 것으로서, 지반을 오거로 천공하는 단계를 나타낸 측단면도(도 1a와 동일한 도면임).
도 3b는 본 발명에 따른 선굴착 강관말뚝의 시공방법을 설명하기 위한 것으로서, 유효단면확대용 선단슈장치를 장착한 강관말뚝이 굴착공에 삽입되어 있는 단계를 나타낸 측단면도.
도 3c는 본 발명에 따른 선굴착 강관말뚝의 시공방법을 설명하기 위한 것으로서, 강관말뚝의 내부에 콘크리트가 타설되어 있는 단계를 나타낸 측단면도.
도 4a는 본 발명의 시공방법에서 강관말뚝의 머리부분에 설치된 말뚝머리보강체(41)의 일실시예에 대한 반단면 사시도.
도 4b는 본 발명의 시공방법에 따라 시공된 강관말뚝(40)의 상부에 도 4a의 말뚝머리보강체(41) 설치된 후 확대기초 콘크리트(60)가 시공되는 형상을 보여주는 단면도.
도 5a 및 도 5b는 각각 말뚝머리보강체의 또다른 실시예의 반단면 사시도 및 말뚝머리보강체가 강관말뚝의 상부 머리부분에 설치되어 있는 형상을 보여주는 설치 단면도.
도 6a 및 도 6b는 각각 말뚝머리보강체의 또다른 실시예의 반단면 사시도 및 말뚝머리보강체가 강관말뚝의 상부 머리부분에 설치되어 있는 형상을 보여주는 설치 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 오거(auger) 20 : 지반
21 : 굴착공 30 : 충전재
31 : 콘크리트 40 : 중공 강관말뚝
50 : 해머(hammer) 60 : 확대기초 콘크리트
100 : 유효단면적 확대용 선단슈장치

Claims (8)

  1. 오거(10)를 지상의 소정 위치에 설치하고 오거(10)를 회전시켜 지반(20)에 소정의 깊이로 굴착공(21)을 천공하는 단계;
    굴착공(21)을 천공한 후에는 오거(10)를 인발하고, 강관말뚝의 본체 단면적 보다 더 큰 단면적을 갖고 있어 말뚝의 유효단면을 확대시키는 유효단면확대용 선단슈장치(100)가 선단부에 고정된 강관말뚝(40)을 상기 굴착공(21) 내에 설치하는 단계;
    강관말뚝(40)의 내부에 콘크리트(31)를 타설하여 충전시키며 상기 강관말뚝(40)의 외부와 굴착공(21) 사이의 공간에도 충전재를 채우는 단계; 및
    강관말뚝(40)의 상부 머리부분을 정리한 후, 강관말뚝(40)의 수평력에 대한 지압저항력을 증가시키기 위하여 강관말뚝(40)의 외경보다 더 큰 외경을 갖는 관형의 말뚝머리보강체(41)를 그 하단부가 강관말뚝(40) 외부의 충전재에 소정 깊이로 묻히도록 강관말뚝(40)의 머리부분 외부에 삽입하고 말뚝머리보강체(41)와 강관말뚝(40) 사이의 공간에 콘크리트를 충전함으로써 보강하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 선굴착 강관말뚝 시공방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    강관말뚝(40)의 내부에 미리 콘크리트(31)를 타설하여 충전시킨 후에, 상기 콘크리트(31)가 충전된 강관말뚝(40)을 굴착공(21) 내에 설치하고,
    상기 강관말뚝(40)이 굴착공(21)에 설치된 상태에서 강관말뚝(40)의 외부와 굴착공(21) 사이의 공간에 충전재를 채우는 것을 특징으로 하는 선굴착 강관말뚝 시공방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    강관말뚝(40)을 굴착공(21) 내에 설치하고 강관말뚝(40)의 상단을 타격하여 강관말뚝(40)이 소정의 지지층까지 도달하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선굴착 강관말뚝 시공방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    강관말뚝(40)을 굴착공(21) 내에 설치하고 강관말뚝(40)을 회전 또는 압입하여 강관말뚝(40)이 소정의 지지층까지 도달하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선굴착 강관말뚝 시공방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    굴착공(21) 내에 충전재를 주입한 상태에서 강관말뚝(40)을 굴착공(21) 내에 안치시킨 후 강관말뚝(40) 내부에 콘크리트(31)를 타설하여 충전시키는 것을 특징으로 하는 선굴착 강관말뚝 시공방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 말뚝머리보강체(41)는, 강관말뚝(40)의 외경보다 더 큰 지름의 원통형 수직부(42)와, 상기 수직부(42)의 단부에 수평하게 설치되는 수평부(43)로 구성되며, 상기 수평부(43)의 중앙에는 강관말뚝(40)의 외경에 대응되는 지름을 가지는 말뚝삽입공(44)이 형성되어 있어 상기 강관말뚝(40)의 머리부분이 말뚝삽입공(44)에 삽입되어 일체로 결합되고, 상기 수평부(43)에는 보강철근 삽입을 위한 다수개의 철근삽입공(45)이 형성되어 있는 구성을 가지며;
    상기 강관말뚝(40)의 머리부분이 상부가 상기 말뚝머리보강체(41)의 말뚝삽입공(44)에 삽입되도록 하여 상기 강관말뚝(40)의 머리부분과 상기 말뚝머리보강체(41)를 일체로 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선굴착 강관말뚝 시공방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 말뚝머리보강체(41)는, 강관말뚝(40)의 외경보다 더 큰 지름의 원통형 수직부(42)와, 상기 수직부(42)의 단부에 수평하게 설치되는 수평부(43)로 구성되며, 상기 수평부(43)의 중앙에는 강관말뚝(40)의 외경에 대응되는 지름을 가지는 말뚝삽입공(44)이 형성되어 있고, 상기 수평부(43)에는 보강철근 삽입을 위한 다수개의 철근삽입공(45)이 형성되어 있고, 상기 수평부(43)의 말뚝삽입공(44) 주위에 수직한 원통형의 내부수직부(47)가 형성되어 있는 구성을 가지며;
    상기 말뚝머리보강체(41)를 강관말뚝(40)에 설치할 때 상기 말뚝삽입공(44)에 상기 강관말뚝(40)이 삽입되도록 하여 상기 내부수직부(47)가 강관말뚝(40)의 외경을 감싸도록 한 후 체결수단(48)을 이용하여 내부수직부(47)와 강관말뚝(40)을 결합하므로써 강관말뚝(40)의 머리부분과 상기 말뚝머리보강체(41)를 일체로 결합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선굴착 강관말뚝 시공방법.
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