KR100710575B1 - 선단부 보일링 방지형 말뚝공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반에 관입되어 각종 구조물의 기초로 사용되는 말뚝에 관한 것으로, 말뚝의 관입을 위한 굴착공의 천공전에 말뚝의 선단부(先端部) 주변 지반에 부분적인 주교(注膠, grouting)를 실시함으로써, 굴착공의 완성시 굴착공의 저면에서 발생될 수 있는 보일링(boiling)현상을 방지한 것이다.

본 발명을 통하여 말뚝의 선단지지력을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 이로써 말뚝기초가 적용되는 각종 구조물의 구조적 성능 및 안정성을 제고하는 효과를 얻을 수 있다.

말뚝(pile), 주교(注膠), 보일링(boiling)

Description

선단부 보일링 방지형 말뚝공법{Boiling prevention type piling method}

도 1은 종래의 현장타설말뚝 시공과정도

도 2는 굴착공 저부 보일링현상 설명도

도 3은 본 발명의 주요 시공과정 발췌 설명도

도 4는 본 발명의 굴착공 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

11 : 굴착장비

12 : 케이싱

13 : 트레미(tremie)

14 : 진동기

15 : 콘크리트

21 : 주입관

26 : 철근

29 : 주입재

S11 : 주입관관입단계

S12 : 주교단계

S21 : 천공단계

본 발명은 지반에 관입되어 각종 구조물의 기초로 사용되는 말뚝에 관한 것으로, 말뚝의 관입을 위한 굴착공의 천공전에 말뚝의 선단부(先端部) 주변 지반에 부분적인 주교(注膠, grouting)를 실시함으로써, 굴착공의 완성시 굴착공의 저면에서 발생될 수 있는 보일링(boiling)현상을 방지한 것이다.

말뚝은 그 외주면과 지반 사이의 마찰력인 주면마찰력과 말뚝 선단과 접한 지반의 지지력인 선단지지력에 의하여 기초로서의 역할을 수행하게 되며, 기 제작된 말뚝을 지반에 타입하거나, 지반에 굴착공을 형성한 후 기 제작된 말뚝의 삽입 또는 콘크리트의 타설을 실시하는 과정을 통하여 시공된다.

도 1에는 전술한 말뚝의 시공방법 중 현장타설말뚝의 시공과정이 도시되어 있으며, 이를 간략히 설명하면 다음과 같다.

우선 지반에 굴착장비(11)를 통한 천공을 실시하는데, 굴착공의 공벽을 유지하기 위하여 케이싱(12)을 함께 관입시키면서 굴착공을 형성한다.

목표심도까지의 굴착공이 완성되면, 조립된 철근(26)을 투입하고 트레미(tremie)(13)를 통하여 콘크리트(15)를 타설하면서 동시에 케이싱(12)을 인발하 게 된다.

케이싱(12)은 상단에 진동기(14)를 결합하여 진동을 가하면서 크레인 등을 통하여 인발하게 되고, 콘크리트(15)의 타설과 동시에 진행하여, 케이싱(12)의 인발이 완료되면 현장타설말뚝의 타설이 완성되며, 이후 소정의 양생기간을 거쳐 말뚝으로서의 역할을 수행하게 된다.

이렇듯, 기설 굴착공을 통한 말뚝의 시공은 시공의 정도(精度)가 높고, 소음 및 주변 구조물에 대한 충격이 적은 장점이 있어서 널리 사용되고 있으나, 도 2에서와 같이, 굴착공의 형성과 동시에 개시되는 보일링현상에 의하여 당초 계획된 선단지지력을 확보하지 못하는 문제가 있었다.

즉, 계획심도까지 굴착 및 케이싱(12)의 관입이 완료되면, 본 말뚝의 타설전에 굴착장비(11)를 회수하고 철근(26)을 설치하는 등의 과정이 진행되는데 이 시간동안 굴착공의 저부에서는 굴착공 내부로 지하수가 유입되면서 굴착공 저면에 수포가 형성되는 보일링현상이 발생하게 되어, 주변의 토립자가 유실되고 지지력이 상실되게 되는 것이다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 말뚝의 설치를 위한 굴착공의 형성 전에 계획심도 주변에 주교를 실시함으로써, 굴착공의 완성시 저면을 통한 지하수유동을 근본적으로 방지한 것이다.

이러한 본 발명의 주교는 계획심도에 이르는 주입관을 지반에 관입한 후, 이 를 통하여 주입재의 주입을 실시하는 방식으로 이루어지며, 일반 주교와 달리, 주입관을 인발하면서 전 영역에 대한 주교를 실시하지 않고, 추후 설치될 말뚝의 선단부 주변의 지반에 대한 부분적인 주교만이 실시되며, 주입관의 관입을 위한 장비는 이후 진행될 본 말뚝의 설치를 위한 장비를 활용하게 되므로, 공사비의 증액은 미미하다.

본 발명의 상세한 수행 과정을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 말뚝의 본 시공 이전에 도 3에서와 같은 과정을 통한 주교를 실시함으로써 굴착공의 저면부를 통한 보일링을 방지하게 된다.

우선, 주입관(21)을 지반에 관입하게 되는데, 주입관(21)의 선단부는 말뚝의 계획심도에 도달하도록 한다.

주입관(21)의 관입이 완료되면, 이 주입관(21)을 통하여 시멘트액이나 물유리(water glass) 등의 주입재(29)를 고압으로 주입하게 되는데, 본 발명에 있어서 주교의 목적은 지반의 보강이나 수직면 형태의 차수벽을 구성하는 것이 아니라 추후 시공될 말뚝 선단부에 소폭의 차수층을 형성하는 것이므로, 주입관(21)을 인발하며 전 영역에 대한 주교를 실시할 필요는 없다.

즉, 고정된 상태의 주입관(21)에서 소량의 주입재(29)만을 주입하면 주교가 완료되며, 이후 주입관(21)은 인발한다.

주입관(21)을 인발한 후, 본 말뚝을 시공하기 위한 굴착공을 형성하고, 이 굴착공을 통하여 말뚝을 설치함으로써 작업이 완료되게 된다.

도 4는 본 발명에 의하여 형성된 굴착공을 도시한 것으로서, 굴착공의 저면부에 주입재(29)가 고결(固結)되어 지하수의 유입을 차단함을 알 수 있다.

결국 본 발명의 기술요지는 지반에 굴착공을 형성한 후 이 굴착공을 통하여 말뚝을 설치하는 말뚝공법에 있어서, 굴착공의 계획 지점에 주입관(21)을 관입하되, 주입관(21)의 선단이 추후 설치될 말뚝의 선단부에 도달하도록 하는 주입관관입단계(S11)와, 주입관(21)을 통하여 주입재(29)를 주입하는 주교단계(S12)와, 주입관(21)을 인발한 후 말뚝의 시공을 위한 굴착공을 형성하는 천공단계(S21)가 포함됨을 특징으로 하는 선단부 보일링 방지형 말뚝공법이다.

본 발명을 통하여 말뚝의 선단지지력을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 이로써 말뚝기초가 적용되는 각종 구조물의 구조적 성능 및 안정성을 제고하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 지반에 굴착공을 형성한 후 이 굴착공을 통하여 말뚝을 설치하는 말뚝공법에 있어서,

   굴착공의 계획 지점에 주입관(21)을 관입하되, 주입관(21)의 선단이 추후 설치될 말뚝의 선단부에 도달하도록 하는 주입관관입단계(S11)와;

   주입관(21)을 통하여 주입재(29)를 주입하는 주교단계(S12)와;

   주입관(21)을 인발한 후 말뚝의 시공을 위한 굴착공을 형성하는 천공단계(S21)가 포함됨을 특징으로 하는 선단부 보일링 방지형 말뚝공법.

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