KR100657176B1

KR100657176B1 - 선단부 양생후 케이싱 인발식 현장타설 말뚝공법

Info

Publication number: KR100657176B1
Application number: KR1020040053097A
Authority: KR
Inventors: 한동덕
Original assignee: 석운엔지니어링 주식회사
Priority date: 2004-07-08
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2006-12-13
Also published as: KR20040073415A

Abstract

본 발명은 철골이나 철근 등의 보강재가 매입된 현장타설 말뚝을 시공함에 있어서, 일단 말뚝의 선단부에 콘크리트를 타설한 후 보강재 및 케이싱을 지표면에 고정한 상태로 양생하고, 양생이 완료되면 말뚝의 나머지 부분을 구성하여, 말뚝의 양생 중에 보강재의 위치가 변경되는 것을 방지함으로써, 현장타설 말뚝의 정밀한 시공이 가능하도록 한 것이다.

본 발명을 통하여 지반조건에 관계없이 현장타설 말뚝의 정밀한 시공이 가능하게 되어, 기초를 비롯한 구조물 전체의 안전을 확보하는 효과를 얻을 수 있다.

기초, 현장타설, 콘크리트, 말뚝

Description

선단부 양생후 케이싱 인발식 현장타설 말뚝공법{EXTRACTING CASING AFTER LOWER PART CURING TYPE CAST-IN-PLACE PILE METHOD}

도 1은 일반적인 지반조건에서의 종래 현장타설 말뚝공법 설명도

도 2는 토사층에서의 종래 현장타설 말뚝공법 설명도

도 3은 본 발명의 일 실시예 설명도

도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서 양생 중인 말뚝의 두부 상세도

도 5는 본 발명의 일 실시예에 있어서 시공중인 말뚝의 분해 사시도

도 6은 본 발명에 있어서 양생 중인 말뚝 선단부의 상세도

도 7은 본 발명의 보강재 투입상태도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

11 : 토사층

12 : 암반층

21 : 토사굴착장비

22 : 암반굴착비트

30 : 케이싱(Casing)

31 : 보강재

32 : 트레미관(Tremie pipe)

33 : 콘크리트

34 : 충전체

40 : 보강재지지대

41 : 프레임

42 : 고정판

43 : 고정나사

50 : 케이싱지지대

51 : 평판플랜지

52 : 밀착부

53 : 체결나사

S10 : 토사층굴착단계

S20 : 굴착장비인발단계

S30 : 암반층굴착단계

S40 : 보강재투입단계

S41 : 선단부타설단계

S42 : 보강재정치(定置)단계

S43 : 선단부양생단계

S50 : 콘크리트타설단계

S51 : 본체충전단계

S60 : 양생단계

본 발명은 철골이나 철근 등의 보강재가 매입(埋入)된 현장타설 말뚝을 시공함에 있어서, 일단 말뚝의 선단부에 콘크리트를 타설한 후 보강재 및 케이싱을 지표면에 고정한 상태로 양생하고, 양생이 완료되면 말뚝의 나머지 부분을 구성하여, 말뚝의 양생 중에 보강재의 위치가 변경되는 것을 방지함으로써, 현장타설 말뚝의 정밀한 시공이 가능하도록 한 것이다.

현장타설 말뚝은 기성(旣成)말뚝과 대비되는 말뚝기초의 일종으로서, 미리 천공된 굴착공 내부로 콘크리트를 타설한 후 양생하여 구성하게 되며, 기성말뚝과는 달리 지반에 타입(打入)하는 공정이 불필요하므로, 항타(杭打)과정에서 유발되는 소음이나 진동을 방지할 수 있는 장점이 있다.

일반적으로 말뚝기초는 선단지지력과 주면(柱面)마찰력에 의하여 말뚝 상부 구조물의 하중이나 지하수로 인한 지중구조물의 부압(浮壓)에 저항하게 되므로, 암반층 이상의 굴착심도를 확보하거나, 암반층이 지나치게 깊은 경우 소정길이 이상의 근입장(根入長)을 확보하여야 한다.

도 1은 토사층(11)과 암반층(12)으로 구성된 전형적인 지반에 현장타설 말뚝 을 시공하는 과정을 나타낸 것으로, 게이싱(30)을 관입시키며 토사굴착장비(21)로 케이싱(30) 내부의 토사를 굴착하여 토사층(11)에 굴착공을 형성하는 토사층굴착단계(S10), 암반층(12) 까지 굴착이 완료되면 공벽이 유지되도록 케이싱(30)은 남겨둔 채 토사굴착장비(21)를 인발하는 굴착장비인발단계(S20), 케이싱(30) 내에 암반굴착비트(22)를 투입하여 암반층(12)을 굴착하는 암반층굴착단계(S30), 암반층(12)에 형성된 굴착공에 철골이나 철근 등의 보강재(31)를 삽입하는 보강재투입단계(S40), 케이싱(30)을 인발하면서 트레미관(32)을 통하여 케이싱(30) 내부로 콘크리트(33)를 타설하는 콘크리트타설단계(50) 및 타설된 콘크리트(33)를 양생하여 말뚝을 완성하는 양생단계(S60)로 이루어진다.

경우에 따라서는 암반층(12)을 굴착하지 않고, 케이싱(30) 내에 철골을 거치한 후 항타하여 암반층(12)에 보강재(31)인 철골을 타입하는 방법을 사용할 수 도 있으며, 이렇듯 암반층(12)의 심도가 깊지 않아서 시공중 말뚝의 선단부 고정이 용이한 경우, 즉 보강재(31)를 케이싱(30) 내로 투입함에 있어서 보강재(31)의 하단이 암반층(12)으로 인하여 용이하게 고정되는 경우에는 이후 현장타설 말뚝의 본체를 구성하기 위한 콘크리트(33)의 타설 및 양생과정 중에 보강재(31)의 변위가 미미하므로 높은 정도(精度)의 시공이 가능하게 된다.

그러나 도 2에서와 같이, 토사층(11)으로만 구성된 지반에 현장타설 말뚝을 시공하는 경우에는 콘크리트(33)의 타설 및 양생과정 중 보강재(31)의 위치나 각도가 변경될 가능성이 매우 크며, 따라서 정밀한 시공이 어려울 뿐 아니라, 지지력 확보를 위하여 안전계수를 높히게 되므로 과다설계 및 과다시공이 이루어지게 되어 공사비가 증액되는 심각한 문제점이 있었다.

특히, 토사층(11)과 암반층(12)을 막론하고 말뚝 선단부에 지지력 확보를 위한 확대부를 형성하는 경우, 콘크리트(33) 타설 및 양생과정 중의 보강재(31) 변위 발생가능성이 더욱 증가되어, 기초 뿐 아니라 지상 구조물의 안전을 심각하게 위협하는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 보강재가 매입되는 현장타설 말뚝을 시공함에 있어서, 일단 케이싱을 소폭 인발하면서 말뚝의 선단부를 타설한 후 보강재 및 케이싱을 지표면에 고정한 상태로 양생하고, 양생이 완료되면 굴착공을 콘크리트, 모래 또는 쇄석등의 충전체로 충전함으로써 말뚝의 나머지 부분을 구성하여, 말뚝의 양생 중에 보강재의 위치가 변경되는 것을 방지한 것이다.

소폭 인발된 케이싱의 상부에는 케이싱의 자중을 지면에 분산 재하할 수 있도록 구성된 케이싱지지대를 설치하여 양생 중 케이싱의 침하를 방지하고, 케이싱의 상단에는 케이싱 내부에 투입된 철골이나 철근 등의 보강재를 고정하는 보강재지지대를 설치함으로써 양생 중에 보강재의 변위가 발생하지 않도록 하였다.

본 발명의 상세한 구성을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

도 3에서와 같이, 우선 게이싱(30)을 관입시키며 토사굴착장비(21)로 케이싱(30) 내부의 토사를 굴착하여 토사층(11)에 굴착공을 형성하고, 계획심도까지 굴착이 완료되면 공벽이 유지되도록 케이싱(30)은 남겨둔 채 토사굴착장비(21)를 인발하게 되는데, 여기까지의 공정은 앞서 도 2를 통하여 설명한 바 있는 종래의 공법과 동일하다.

굴착공의 형성이 완료되면, 케이싱(30)을 서서히 인발하면서 케이싱(30) 내부에 콘크리트(33)를 타설하여 말뚝의 선단부를 구성하는데, 이때 케이싱(30)의 인발속도와 콘크리트(33)의 타설속도 및 양을 조절하여 케이싱(30)의 하단이 타설된 콘크리트(33)의 상부 표면에 인접하도록 한다.

이렇듯 말뚝 선단부 형성을 위한 콘크리트(33) 타설시, 케이싱(30)의 하단이 타설된 콘크리트(33)와 완전히 이격되거나 콘크리트(33) 내로 관입되지 않고, 인접하도록 유지하는 이유는 공벽(孔壁)을 유지함과 동시에, 추후 양생과정에서 케이싱(30)에 콘크리트(33)가 부착되지 않도록 하기 위해서 이다.

특히, 말뚝 선단부타설이 완료된 후 양생과정에 있어서, 케이싱(30)의 하단이 콘크리트(33)에 매입될 경우, 케이싱(30)이 인발되지 않거나, 양생된 말뚝 선단부가 케이싱(30)과 함께 인발될 수도 있으므로 각별히 주의해야 되며, 실제 시공에 있어서는 이러한 현상을 방지하기 위하여 도 6에서와 같이, 콘크리트(33)와 케이싱(30)이 약간 이격되도록 시공하는 것이 바람직하다.

말뚝 선단부 구성을 위한 콘크리트(33) 타설이 완료되면, 지면위로 노출된 케이싱(30)의 상부에 케이싱지지대(50)를 설치하여 케이싱(30)이 침하되지 않도록 하고, 케이싱(30)의 상단에는 보강재지지대(40)를 설치한 후, 도 7에서와 같이, 보 강재지지대(40)를 통하여 정확한 위치와 자세를 유지하면서 보강재(31)를 케이싱(30) 내부에 투입하게 된다.

케이싱지지대(50)는 말뚝 선단부 콘크리트(33)의 양생과정 중에 케이싱(30)이 침하되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 지면 위로 노출된 케이싱(30)의 상부에 고정되어 케이싱(30)의 자중을 지면에 분산할 수 있도록 구성되며, 그 실시예가 도 4 및 도 5에 도시되어 있다.

도시된 실시예의 케이싱지지대(50)는 일면이 케이싱(30)의 외주면과 일치하도록 형성된 밀착부(52) 및 상부면은 밀착부(52) 하단에 접합되고 저면은 지면에 접하는 판상(板狀)의 평판플랜지(51)로 구성되며, 한쌍의 케이싱지지대(50)가 대칭을 이루면서 케이싱(30)에 밀착 체결되어 고정되는 구조로서, 신속한 체결 및 해체가 가능하도록 체결나사(53)가 구성되어 있다.

보강재지지대(40)는 도 4 및 도 5에 그 실시예가 도시되어 있으며, 말뚝 선단부 콘크리트(33)의 양생 중 철골이나 철근 등의 보강재(31) 상단을 케이싱(30)의 상단에 고정함으로써, 보강재(31)의 위치나 각도가 변하지 않도록 하는 역할과 함께, 전술한 바와 같이 보강재(31)를 케이싱(30) 내부에 투입함에 있어서, 투입경로를 안내함으로써 투입된 보강재(31)가 기 타설된 콘크리트(33)에 정확한 위치와 자세로 관입될 수 있도록 하는 역할 또한 수행하게 된다.

도시된 실시예의 보강재지지대(40)는 고정나사(43)에 의하여 케이싱(30) 상단에 고정되는 장방형의 프레임(41)과 프레임(41)에 설치된 한쌍의 평행한 고정판(42) 등으로 구성되고, 투입되는 보강재(31)의 치수에 따라 양측 고정판(42) 간의 간격을 조절할 수 있도록 구성되며, 콘크리트(33) 타설시 부분 인발된 케이싱(30)의 상단부를 절단한 후 설치하게 된다.

이렇듯 보강재(31)를 고정한 상태에서 선단부의 양생이 완료되면 보강재지지대(40) 및 케이싱지지대(50)를 해체하고 케이싱(30)을 인발하면서 케이싱(30) 내부에 콘크리트(33)나 모래, 쇄석 등의 충전체(34)를 주입하여 굴착공을 충전(充塡)함으로써 현장타설 말뚝의 본체를 구성하게 된다.

도 3에 도시된 실시예는 충전체(34)로서 콘크리트(33)가 적용된 것으로서, 타설된 콘크리트(33)는 소정 기간의 양생과정을 통하여 말뚝으로 완성되게 되며, 이후 두부(頭部)정리 등의 후처리 공정을 거치게 된다.

결국 본 발명의 기술요지는 보강재(31)가 매입된 현장타설 말뚝의 시공방법에 있어서, 게이싱(30)을 관입시키며 토사굴착장비(21)로 케이싱(30) 내부의 토사를 굴착하여 토사층(11)에 굴착공을 형성하는 토사층굴착단계(S10)와, 계획심도까지 굴착이 완료되면 공벽이 유지되도록 케이싱(30)은 남겨둔 채 토사굴착장비(21)를 인발하는 굴착장비인발단계(S20)와, 케이싱(30) 내부로 콘크리트(33)를 소정량 타설하여 말뚝의 선단부를 구성하되 케이싱(30)의 하단과 타설된 콘크리트(33)의 표면이 인접하도록 케이싱(30)을 소정거리 인발하는 선단부타설단계(S41)와, 지면위로 노출된 케이싱(30)의 상부에 케이싱지지대(50)를 설치하여 케이싱(30)이 침하되지 않도록 하고, 케이싱(30)의 상단에는 보강재지지대(40)를 설치한 후, 보강재(31)를 케이싱 내부에 투입하고 보강재지지대(40)를 통하여 보강재(31)의 상단을 케이싱(30)의 상단에 고정하는 보강재정치(定置)단계(S42)와, 케이싱지지대(50)와 보강재지지대(40)를 통하여 케이싱(30) 및 보강재(31)를 고정한 상태에서 말뚝의 선단부를 양생하는 선단부양생단계(S43)와, 선단부의 양생이 완료되면 보강재지지대(40) 및 케이싱지지대(50)를 해체하고 케이싱(30)을 인발하면서 케이싱(30) 내부에 충전체(34)를 주입하여 굴착공을 충전함으로써 말뚝 본체를 구성하는 본체충전단계(S51)가 포함됨을 특징으로 하는 선단부 양생후 케이싱 인발식 현장타설 말뚝공법으로서, 상기 케이싱지지대(50)는 일면이 케이싱(30)의 외주면과 일치하도록 형성된 한쌍의 밀착부(52)와, 상부면은 각각의 밀착부(52) 하단에 접합되고 저면은 지면에 접하는 판상(板狀)의 평판플랜지(51)와, 각각의 밀착부(52) 간에 체결되는 다수의 체결나사(53)로 구성됨을 특징으로 하는 선단부 양생후 케이싱 인발식 현장타설 말뚝공법이다.

본 발명을 통하여 현장타설 말뚝의 정밀도를 향상시킴으로써, 기초를 비롯한 구조물 전체의 안전을 확보하는 효과를 얻을 수 있으며, 특히 지반조건에 관계없이 정밀한 시공이 가능하게 되어, 안전율 확보를 위한 과다설계 및 시공관행을 개선함으로써 공사비를 절감하는 효과 또한 얻을 수 있다.

Claims

삭제
게이싱(30)을 관입시키며 토사굴착장비(21)로 케이싱(30) 내부의 토사를 굴착하여 토사층(11)에 굴착공을 형성하는 토사층굴착단계(S10)와, 계획심도까지 굴착이 완료되면 공벽이 유지되도록 케이싱(30)은 남겨둔 채 토사굴착장비(21)를 인발하는 굴착장비인발단계(S20)와, 케이싱(30) 내부로 콘크리트(33)를 소정량 타설하여 말뚝의 선단부를 구성하되 케이싱(30)의 하단과 타설된 콘크리트(33)의 표면이 인접하도록 케이싱(30)을 소정거리 인발하는 선단부타설단계(S41)와, 지면위로 노출된 케이싱(30)의 상부에 케이싱지지대(50)를 설치하여 케이싱(30)이 침하되지 않도록 하고, 케이싱(30)의 상단에는 보강재지지대(40)를 설치한 후, 보강재(31)를 케이싱 내부에 투입하고 보강재지지대(40)를 통하여 보강재(31)의 상단을 케이싱(30)의 상단에 고정하는 보강재정치(定置)단계(S42)와, 케이싱지지대(50)와 보강재지지대(40)를 통하여 케이싱(30) 및 보강재(31)를 고정한 상태에서 말뚝의 선단부를 양생하는 선단부양생단계(S43)와, 선단부의 양생이 완료되면 보강재지지대(40) 및 케이싱지지대(50)를 해체하고 케이싱(30)을 인발하면서 케이싱(30) 내부에 충전체(34)를 주입하여 굴착공을 충전함으로써 말뚝 본체를 구성하는 본체충전단계(S51)로 이루어지는 보강재(31)가 매입된 현장타설 말뚝의 시공방법에 있어서,

상기 케이싱지지대(50)는 일면이 케이싱(30)의 외주면과 일치하도록 형성된 한쌍의 밀착부(52)와;

상부면은 각각의 밀착부(52) 하단에 접합되고 저면은 지면에 접하는 판상(板狀)의 평판플랜지(51)와;

각각의 밀착부(52) 간에 체결되는 다수의 체결나사(53)로 구성됨을 특징으로 하는 선단부 양생후 케이싱 인발식 현장타설 말뚝공법.