KR100543727B1

KR100543727B1 - 암반 이중굴착을 통한 지반천공 공법

Info

Publication number: KR100543727B1
Application number: KR1020030075163A
Authority: KR
Inventors: 한동덕
Original assignee: 한동덕; 주식회사 씨엠파트너
Priority date: 2003-10-27
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2006-01-20
Also published as: KR20050040044A

Abstract

본 발명은 말뚝기초의 시공 등을 위한 지반천공시 토사층의 굴착후 케이싱을 통하여 토사층의 공벽을 유지하면서 암반층을 굴착함에 있어서, 일단 중심부에 계획 굴착직경의 20% 내지 50%의 직경으로 소구경의 예비굴착을 설계심도까지 실시하여 암반층에 예비굴착공을 형성한 후, 이 예비굴착공을 따라, 계획 굴착직경에 해당하는 암반굴착비트를 사용하여 본굴착을 실시함으로써, 암반층 굴착시 수반되는 소음과 진동을 최소화함과 동시에, 굴착의 정밀도 또한 확보할 수 있도록 한 것이다.

본 발명을 통하여, 암반층의 천공시 발생하는 소음과 진동이 획기적으로 감소되는 효과를 얻을 수 있을 뿐 아니라, 천공의 정밀성을 높이는 효과 또한 얻을 수 있다.

지반, 천공, 암반, 비트, 충격, 케이싱

Description

암반 이중굴착을 통한 지반천공 공법{GROUND BORING METHOD USING DOUBLE ROCK EXCAVATION}

도 1은 종래 기술에 의한 지반천공과정 설명도.

도 2는 본 발명의 지반천공과정 설명도.

도 3은 본 발명을 대구경 지반천공에 적용한 일 실시예의 설명도.

도 4는 본 발명에서 내부케이싱을 이용한 암반 예비굴착 설명도.

도 5는 본 발명에서 지지구를 이용한 암반 예비굴착 설명도.

도 6은 본 발명에서 암반 본굴착 상황 설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

11 : 토사층

12 : 암반층

21 : 토사굴착장비

22 : 암반굴착비트

23 : 소형암반굴착비트

30 : 케이싱

31 : 철근

32 : 트레미관

33 : 콘크리트

41 : 내부케이싱

42 : 지지구

S10 : 토사층굴착단계

S20 : 토사굴착장비 인발단계

S30 : 암반층 예비굴착단계

S40 : 소형암반굴착비트 인발단계

S50 : 암반층 본굴착단계

본 발명은 말뚝기초의 시공 등을 위한 지반천공시 암반층의 천공에 있어서, 일단 예비굴착을 통하여 소구경의 굴착공을 형성한 후, 이를 따라 본굴착을 실시함으로써 정확한 굴진방향을 유지함과 동시에, 암반굴착으로 인한 소음 및 진동을 획기적으로 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

지반천공은 말뚝기초의 시공, 지하구조물 시공을 위한 토류벽 가설 또는 연약지반 개량을 위한 압밀촉진 등의 목적으로 지반에 수직 또는 수직에 근사한 방향 의 굴착공을 형성하는 것으로서, 지반의 특성이나 소요심도에 따라서 다양한 장비와 공법이 적용된다.

이러한 다양한 지반천공 유형 중에서, 말뚝기초의 시공을 위한 지반천공이 대표적이라 할 수 있으며, 말뚝기초는 선단지지력과 주면(柱面)마찰력에 의하여 말뚝상부 구조물의 하중이나 지하수로 인한 지중구조물의 부압(浮壓)에 저항하게 되므로, 통상 말뚝기초용 지반천공은 암반층 이상의 굴착심도를 필요로 하게 된다.

지반은 토질이나 지질, 절·성토상태 및 인위적인 개량상태에 따라 다양한 물리적 특성을 가지게 되며, 굴착구간의 지반특성에 따라 굴착장비 및 굴진속도 등이 결정된다.

도 1은 전형적인 지층구조를 가지는 지반의 천공 및 현장타설말뚝의 시공과정을 나타낸 도면으로서, 케이싱(Casing)(30)을 관입시키며 토사굴착장비(21)로 토사층(11)을 굴착하여 암반층(12)에 도달하면, 토사굴착장비(21)를 인발하고 암반굴착비트(22)를 케이싱(30) 내부로 진입시켜 암반층(12)을 설계심도까지 굴착하고, 굴착공 내부로 철근(31)을 삽입한 후 트레미관(32)을 통하여 콘크리트(33)를 타설하면서 케이싱(30)을 인발함으로써 현장타설말뚝을 완성하게 된다.

이렇듯 종래의 지반천공에 있어서는 암반층(12)의 굴착이 토사층(11)에 형성된 굴착공과 같은 직경의 대형 암반굴착비트(22)로 한번에 이루어지게 되므로, 암반층(12)의 굴착과정에서 발생되는 소음과 진동이 클 수 밖에 없었으며, 도심지 공사의 경우 이러한 굴착과정의 소음 및 진동으로 인하여 주변 구조물의 피해와 민원이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 암반의 절리와 불연속면 등에 의하여 암반굴착비트(22)가 정확환 굴진경로를 이탈하는 경우가 빈발하였으며, 이러한 경우 굴진방향을 조정하기가 매우 어려울 뿐 아니라, 완성된 말뚝이 소기의 지지력을 확보할 수도 없는 심각한 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 토사층(11)의 굴착후 케이싱(30)을 통하여 토사층(11)의 공벽을 유지하면서 암반층(12)을 굴착함에 있어서, 일단 중심부에 계획 굴착직경의 20% 내지 50%의 직경으로 소구경의 예비굴착을 설계심도까지 실시하여 예비굴착공을 형성한 후, 이 예비굴착공을 따라, 계획 굴착직경에 해당하는 암반굴착비트(22)를 사용하여 본굴착을 실시함으로써, 소음과 진동을 최소화함과 동시에, 굴착의 정밀도 또한 확보할 수 있도록 한 것이다.

또한, 토사층(11)의 공벽을 유지하는 케이싱(30)외에 별도의 내부케이싱(41)을 설치하여 예비굴착에 사용되는 소형암반굴착비트(23)가 이를 통과하여 예비굴착을 수행하도록 함으로써, 예비굴착단계에서부터 보다 정확한 굴착이 이루어지도록 하였다.

본 발명의 상세한 구성을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 토사층(11)의 굴착에 있어서는 케이싱(30)을 관입하면서 토사굴착장비(21)를 이용하여 케이싱(30) 내부의 토사를 굴착하게 되며, 이때 토사굴착에 사용되는 토사굴착장비(21)는 중, 소구경 굴착의 경우 도 2에서와 같은 오거드릴(Auger drill)등 을 사용하며, 대구경의 경우 도 3에서와 같은 해머그랩(Hammer grab) 등을 사용하나, 이러한 토사굴착장비(21)는 토질이나 현장여건, 천공규모 등에 따라서 결정되는 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자라면 용이하게 선택, 적용할 수 있는 사항이므로 청구범위에서 구체적인 한정은 하지 않는다.

케이싱(30)은 토사층(11)의 굴착공을 유지하기 위한 원통형 구조물로서, 굴착시의 교란이나 지하수로 인하여 굴착공이 무너지는 것을 방지하게 되며, 굴착과 동시에 자중이나 인위적인 진동 또는 압력에 의하여 관입되는 것이 일반적이나, 경우에 따라서는 굴착 전에 타입되거나 굴착 후에 삽입되는 등 굴착과는 별도로 관입될 수도 있다.

토사층(11)의 굴착공 형성이 완료되면, 토사굴착장비(21)를 케이싱(30) 밖으로 인발한 후, 소형암반굴착비트(23)를 케이싱(30) 내부로 진입시켜, 암반층(12)을 예비굴착하게 되며, 이때의 굴착직경은 암반층(12)의 최종 계획굴착직경의 20% 내지 50%가 되도록 하는데, 여기서 예비굴착시의 굴착직경을 최종 계획굴착직경의 20% 내지 50%가 되도록 하는 이유는 굴착직경이 지나치게 작게되면, 도 6에서와 같은 암반의 본굴착시 소음 및 진동의 저감효과가 미미할 뿐 아니라, 굴진 정밀도 확보도 어렵게 되며, 굴착직경이 지나치게 크게되면 예비굴착시에도 본굴착에 버금가는 소음 및 진동이 발생하기 때문이다.

이러한 소형암반굴착비트(23)를 사용한 예비굴착에 있어서, 도 4에서와 같이 토사층(11)의 공벽유지를 위한 케이싱(30) 외에 별도의 내부케이싱(41)을 천공기에 장착하여 구성한 후, 이를 통과한 소형암반굴착비트(23)가 암반층(12)을 예비굴착하도록 함으로써, 좀더 정확한 굴착이 이루어지도록 할 수 있으며, 이러한 정밀도 확보 수단의 변형된 실시예로서, 도 5에서와 같이, 케이싱(30) 상단에 소형암반굴착비트(23)가 장착된 로드(Rod)의 중심을 일정하게 유지하는 지지구(42)를 설치하는 방법도 적용될 수 있다.

설계심도까지의 암반층(12) 예비굴착이 완료되면, 소형암반굴착비트(23)를 케이싱(30) 밖으로 인발한 후, 케이싱(30) 내부로 암반층(12)의 최종 굴착계획 직경에 해당하는 암반굴착장비(22)를 진입시켜 설계심도까지 암반층(12)을 굴착함으로써, 소기의 굴착공을 토사층(11)과 암반층(12)에 연속적으로 형성하게 된다.

암반층(12)의 본굴착시, 미리 천공된 예비굴착공이 굴착시 발생하는 소음과 진동을 흡수하게 될 뿐 아니라, 암반굴착장비(22)의 정확한 굴진을 유도하는 역할 또한 수행하게 된다.

결국 본 발명의 기술요지는 케이싱(30)을 관입시키며 토사굴착장비(21)로 케이싱(30) 내부의 토사를 굴착하여 토사층(11)에 굴착공을 형성하는 토사층굴착단계(S10)와, 암반층(12) 상부면까지 굴착이 완료되면, 토사층(11)의 공벽이 유지되도록 케이싱(30)은 남겨둔 채 토사굴착장비(21)를 인발하는 토사굴착장비 인발단계(S20)와, 케이싱(30) 내부로 소형암반굴착비트(23)를 진입시켜 암반층(12)을 굴착하되, 암반층(12)의 최종 굴착계획 직경의 20% 내지 50%의 직경 으로 굴착하는 암반층 예비굴착단계(S30)와, 암반층(12)의 예비굴착이 설계심도까지 완료되면, 소형암반굴착비트(23)를 인발하는 소형암반굴착비트 인발단계(S40)와, 케이싱(30) 내부로 암반층(12)의 최종 굴착계획 직경에 해당하는 암반굴착장비(22)를 진입시켜 설계심도까지 암반층(12)을 굴착하는 암반층 본굴착단계(S50)를 통하여 이루어지는 암반 이중굴착을 통한 지반천공 공법으로서,

상기 암반층 예비굴착단계(S30)에 있어서, 천공기에 내부케이싱(41)을 장착하여 케이싱(30) 내부에 고정하되, 내부케이싱(41)의 선단을 암반층(12) 상부면에 밀착 고정하고, 내부케이싱(41) 내부로 소형암반굴착비트(23)를 진입시킴으로써, 소형암반굴착비트가(23) 내부케이싱(41)을 통하여 소기의 굴진경로를 유지하면서 암반층(12)을 굴착하도록 함을 특징으로 하는 암반 이중굴착을 통한 지반천공 공법 이다.

이러한 암반층 천공과정의 소음 및 진동 억제를 통하여, 굴착으로 인한 인접구조물의 피해를 최소화할 수 있으며, 천공의 정밀도 향상을 통하여 후속 시공 구조물이 소기의 성능을 확보할 수 있도록 하는 효과 또한 얻을 수 있다.

Claims

삭제
케이싱(30)을 관입시키며 토사굴착장비(21)로 케이싱(30) 내부의 토사를 굴착하여 토사층(11)에 굴착공을 형성하는 토사층굴착단계(S10)와, 암반층(12) 상부면까지 굴착이 완료되면, 토사층(11)의 공벽이 유지되도록 케이싱(30)은 남겨둔 채 토사굴착장비(21)를 인발하는 토사굴착장비 인발단계(S20)와, 케이싱(30) 내부로 소형암반굴착비트(23)를 진입시켜 암반층(12)을 굴착하되, 암반층(12)의 최종 굴착계획 직경의 20% 내지 50%의 직경으로 굴착하는 암반층 예비굴착단계(S30)와, 암반층(12)의 예비굴착이 설계심도까지 완료되면, 소형암반굴착비트(23)를 인발하는 소형암반굴착비트 인발단계(S40)와, 케이싱(30) 내부로 암반층(12)의 최종 굴착계획 직경에 해당하는 암반굴착장비(22)를 진입시켜 설계심도까지 암반층(12)을 굴착하는 암반층 본굴착단계(S50)를 통하여 이루어지는 암반 이중굴착을 통한 지반천공 공법에 있어서,

암반층 예비굴착단계(S30)시 천공기에 내부케이싱(41)을 장착하여 케이싱(30) 내부에 고정하되, 내부케이싱(41)의 선단을 암반층(12) 상부면에 밀착 고정하고, 내부케이싱(41) 내부로 소형암반굴착비트(23)를 진입시킴으로써, 소형암반굴착비트가(23) 내부케이싱(41)을 통하여 소기의 굴진경로를 유지하면서 암반층(12)을 굴착하도록 함을 특징으로 하는 암반 이중굴착을 통한 지반천공 공법.