KR100766371B1

KR100766371B1 - Pulse discharged pile method using precast pile

Info

Publication number: KR100766371B1
Application number: KR1020060009730A
Authority: KR
Inventors: 정규점; 박영준; 김철영; 채수근; 김성운; 김영진; 김태훈; 김대연
Original assignee: 정규점
Priority date: 2006-02-01
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2007-10-11
Also published as: KR20070079197A

Abstract

본 발명은 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법은, 구조물이 축조될 지반을 하방향으로 천공하여 천공홀을 형성하는 천공단계; 상기 천공홀에 몰탈을 충전시키는 몰탈충전단계; 펄스전원 공급시 상호 이격되어 있는 양전극과 음전극 사이에 펄스방전이 행해지는 방전장치를 상기 몰탈이 충전된 천공홀에 삽입시키는 장치삽입단계; 상기 방전장치에 펄스전원을 공급하여 펄스방전을 수행하여, 상기 펄스방전이 행해진 영역에서의 상기 천공홀 둘레의 천공벽을 바깥쪽으로 다짐시킴으로써 상기 천공홀을 확장시키는 확공단계; 상기 몰탈이 양생됨으로써 형성되는 말뚝의 지내력이 향상되도록, 기성말뚝을 상기 몰탈이 충전되어 있는 천공홀에 삽입시키는 기성말뚝삽입단계; 및 상기 충전된 몰탈이 경화되는 양생단계;를 포함하여 이루어져, 상기 기성말뚝을 내포한 형태로 몰탈이 양생됨으로써 형성되는 말뚝에는, 상기 펄스방전이 행해진 부분에 볼록하게 돌출된 구근이 형성되는 것에 특징이 있다. The present invention relates to a ready-made pile embedded pulse discharge pile method. Ready-made pile-filled pulse discharge pile method according to the present invention, the drilling step of drilling the ground on which the structure is to be built downward to form a drilling hole; Mortar filling step of filling the mortar in the drilling hole; A device insertion step of inserting a discharge device in which pulse discharge is performed between positive and negative electrodes spaced apart from each other when a pulse power is supplied to the boring hole filled with the mortar; Expanding the drilling hole by supplying pulse power to the discharge device to perform pulse discharge, thereby compacting the drilling wall around the drilling hole in the region where the pulse discharge was performed; A ready-made pile inserting step of inserting a ready-made pile into a drilling hole filled with the mortar so that the bearing strength of the pile formed by curing the mortar is improved; And a curing step in which the filled mortar is cured. The pile formed by curing mortar in a form including the ready-made pile includes a bulb which protrudes convexly in a portion where the pulse discharge is performed. There is this.

펄스 방전 Pulse discharge

Description

Pulsed pile pile method using precast pile

도 1은 종래의 SIP공법에 대한 개략적 구성도이다. 1 is a schematic configuration diagram of a conventional SIP method.

도 2는 종래의 DRA공법에 대한 개략적 구성도이다. 2 is a schematic configuration diagram of a conventional DRA method.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법에 관한 개략적 흐름도이다. 3 is a schematic flowchart of a ready-made pile embedded pulse discharge pile method according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법을 설명하기 위한 개략적 구성도이다. 4 is a schematic diagram illustrating a ready-made pile embedded pulse discharge pile method shown in FIG. 3.

도 5는 확공단계에 사용되는 펄스파워시스템의 구성도이다.5 is a configuration diagram of the pulse power system used in the expansion step.

도 6은 도 5에 도시된 펄스파워시스템에서 발생되는 힘을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining the force generated in the pulse power system shown in FIG.

도 7은 펄스방전에 의한 확공을 설명하기 위한 도면이다.7 is a view for explaining expansion due to pulse discharge.

도 8은 도3에 도시된 장치삽입단계와 확공단계를 설명하기 위한 개략적 구성도이다. FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the device insertion step and expansion step shown in FIG. 3.

도 9는 도 3에 도시된 두부정리단계를 설명하기 위한 도면이다. 9 is a view for explaining the tofu clean up step shown in FIG.

도 10은 도 3에 도시된 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법에 의해 형성된 말뚝을 인발한 상태의 사진이다.FIG. 10 is a photograph of a state in which a pile formed by the ready-made pile embedded pulse discharge pile method shown in FIG. 3 is drawn.

도 11은 조립토층에서 대표적인 N치에 대하여 펄스방전 횟수를 변경했을 경우에 대한 확공계수를 나타낸 그래프이다.11 is a graph showing the expansion coefficient for the case where the pulse discharge frequency is changed with respect to the representative N value in the granulated soil layer.

도 12는 조립토층에서 N치와 확공계수에 대한 관계를 나타낸 그래프이다. 12 is a graph showing the relationship between the N value and the expansion coefficient in the granulated soil layer.

도 13은 점성토지반에서 펄스방전 횟수와 확공계수에 대한 관계를 나타낸 그래프이다.13 is a graph showing the relationship between the number of pulse discharges and the expansion coefficient in viscous soils.

도 14는 펄스방전횟수에 따른 토질별 평균 확공계수를 나타낸 도표이다.14 is a graph showing the average expansion coefficient for each soil according to the number of pulse discharges.

도 15 및 도 16은 도 3에 도시된 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법에서 발생되는 소음의 정도를 나타낸 그래프이다. 15 and 16 are graphs showing the degree of noise generated in the ready-made pile embedded pulse discharge pile method shown in FIG.

도 17은 도 3에 도시된 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법에서 발생되는 진동의 정도를 나타낸 그래프이다. 17 is a graph showing the degree of vibration generated in the ready-made pile embedded pulse discharge pile method shown in FIG.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 ... 천공단계 20 ... 몰탈충전단계10 ... drilling step 20 ... mortar filling step

30 ... 장치삽입단계 40 ... 확공단계30 ... Insertion stage 40 ... Expansion stage

50 ... 재충전단계 60 ... 기성말뚝삽입단계50 ... Recharging stage 60 ... Inserting pile

70 ... 양생단계 80 ... 두부정리단계70 ... Curing stage 80 ... Curd stage

본 발명은 매입말뚝공법에 관한 것으로서, 특히 펄스방전에 의하여 말뚝에 볼록한 구근을 다수 형성하여 선단지내력 뿐만 아니라 주면마찰력을 향상시킴으로 써, 천공깊이를 상대적으로 낮게 할 수 있으며 이에 따라 시공의 경제성이 확보될 수 있도록 구조가 개선된 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법에 관한 것이다. The present invention relates to a buried pile method, in particular, by forming a large number of convex bulbs in the pile by pulse discharge to improve not only the tip strength but also the principal surface friction, the depth of drilling can be relatively low, thereby ensuring the economic efficiency of construction It relates to a ready-made pile embedded pulse discharge pile method with an improved structure.

1990년대 이후 말뚝기초의 항타로 인한 지반진동 및 소음 등 민원발생사례가 급증하면서 선굴착에 의한 저소음, 저진동공법, 특히 SIP(soil cement injected precast pile)공법의 적용이 보편화 되었다. 이러한 SIP공법이 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 상기 SIP공법은 말뚝직경보다 100mm 정도 큰 직경을 갖는 연속 날개 또는 교반용 날개를 부착한 오거(Auger)로 지반을 선 굴착한 후 굴착공내에 시멘트 밀크(cement milk)를 주입하고 오거 날개를 상하로 회전시켜 굴착공 내의 토사와 교반한 후 말뚝을 삽입하고 드롭(drop) 또는 하이드로릭 해머(hydraulic hammer)로 최종 경타방식으로 말뚝을 시공하는 방식이다. Since the 1990s, cases of civil complaints such as ground vibrations and noise caused by pile foundations have increased rapidly, and the application of low noise, low vibration method, especially SIP cement injection precast pile (SIP) method, has been widely applied. This SIP method is shown in FIG. Referring to FIG. 1, the SIP method is to excavate the ground with an auger attached to a continuous wing or agitation blade having a diameter of about 100mm larger than the pile diameter and then inject cement milk into the excavation hole After the auger blade is rotated up and down and stirred with the earth and sand in the excavation hole, the pile is inserted and the pile is constructed by drop or hydraulic hammer.

상기 SIP공법과 같은 매입말뚝공법은 다음과 같은 문제가 있다. 첫째, 오거스크류를 통해 굴착배토시에 발생하는 지반교란과 응력이완으로 인하여, 매입말뚝 의 주면마찰력은 직항타에 의한 타입말뚝의 주면마찰력에 비하여 약 60%로 상당히 작게 나타난다. 둘째, 선단근고액을 충분히 재주입하여 교반해 주지 않으면, 천공시 발생하는 슬라임의 처리가 완전하지 못하여 굴착공 저면에 슬라임이 잔존하게 되어 말뚝의 선단부가 슬라임 위에 놓이게 됨으로써 말뚝의 선단지지력이 매우 취약하게 될 뿐만 아니라 상당히 큰 변위가 발생하게 된다. 따라서 말뚝의 지내력 증대를 위해서는, 상기한 바와 같이, 최종적으로 경타를 해야 하는데, 일반 항타말뚝을 경타할 경우 보다는 작지만 상당한 크기의 소음과 진동이 발생하기 때문에 완전한 저소음, 저진동 공법이라 할 수 없을 뿐만 아니라 최종 항타시 말뚝재료의 파 손 등의 문제점이 발생한다. 즉, 기존의 배토굴착에 의한 선 굴착공법은 필연적으로 지반교란을 수반하게 됨에 따라, 시멘트 밀크에 의해 주면 마찰력을 기대할 수 있더라도 그 효과는 불확실하며 이를 보완하기 위해 최종 항타를 통해 선단지내력을 증대시킬 필요가 있을 뿐만 아니라, 이 과정에서 추가로 말뚝의 파손 가능성이 있으며 최종 경타가 반드시 수반되어야 하므로 문제이다. The embedding pile method such as the SIP method has the following problems. Firstly, due to the ground disturbance and stress relaxation during excavation through the auger screw, the main surface friction of the embedded pile is about 60% compared to the main surface friction of the type pile by direct stroke. Second, if the tip solid solution is not sufficiently re-injected and stirred, the processing of slime generated during drilling is not complete and slime remains on the bottom of the excavation hole. Not only that, but also a very large displacement occurs. Therefore, in order to increase the bearing capacity of the pile, as described above, it is necessary to finally strike, but since it is smaller than the case of hitting a regular driving pile, since a considerable amount of noise and vibration are generated, it is not a complete low noise and low vibration method. Problems such as damage to pile materials occur during final blow. In other words, the existing excavation method by soil excavation inevitably involves ground disturbance, so even if the frictional force can be expected by the cement milk, the effect is uncertain and to improve the tip strength through the final driving to compensate for this. Not only is there a need for this, but there is also the possibility of additional pile breakage in the process and a final strike must be accompanied.

이러한 단점을 보완하기 위해서 여러 가지 방안들이 시도되었는데, 그 중 대표적인 것이 SAIP(Special Auger & soil-cement Injected Precast pile)공법과 DRA(Double Rod Auger)공법 및 SDA(Separated Dounught Auger) 등을 들 수 있다. 상기 DRA공법이 도 2에 도시되어 있다. 특히 SDA공법은 케이싱을 사용하여 천공으로 인한 공벽의 붕괴 및 지반의 응력이완을 최소화 하였다. Various measures have been tried to compensate for these shortcomings, and the representative ones include SAIP (Special Auger & Soil-cement Injected Precast pile), DRA (Double Rod Auger) and SDA (Separated Dounught Auger). . The DRA method is shown in FIG. In particular, the SDA method uses casing to minimize the collapse of the hollow wall and the stress relaxation of the ground due to the drilling.

그러나, 이들 공법 또한 상기 SIP공법이 지니고 있는 한계 즉, 케이싱 인발후 굴착공의 함몰로 인한 주면마찰력 저하 문제와 굴착공 저면의 슬라임 처리 문제로 인한 선단지지력 저하 문제를 지니고 있다. However, these methods also have the limitations of the SIP method, that is, the problem of lowering the main surface friction due to the depression of the excavation hole after the casing is pulled out and the problem of lowering the end bearing capacity due to the slime treatment problem of the bottom of the excavation hole.

따라서 상기 공법들의 말뚝 지내력(地耐力, bearing capacityof soil)을 증대시키기 위해서는, 말뚝길이를 충분히 증가시켜 주면마찰력을 확보하여야 할 뿐만 아니라, 굴착공 저면의 슬라임이 없는 양질의 선단지지층까지 말뚝을 근입시켜야 하는 문제점이 있었다. 또한, 이러한 공법들도 최종적으로 말뚝을 경타하기 때문에 말뚝의 파손은 물론 소음과 진동이 발생된다는 문제점이 있었다. Therefore, in order to increase the bearing capacity of soil of the above methods, if the pile length is sufficiently increased, the friction force must be secured, and the pile must be introduced to a high quality tip support layer without slime at the bottom of the excavation hole. There was a problem. In addition, these methods also have a problem that the noise and vibration is generated as well as the damage of the pile because the final beating the pile.

이러한 이유들로 인해 상기 공법들은 과도한 공사비와 공기지연의 문제, 소음진동 등 환경문제에 봉착하게 된다. 따라서, 천공깊이를 낮게 하면서도 충분한 주면마찰력과 선단지지력이 확보될 뿐만 아니라 지반조건에 따른 적용성이 탁월하면서도 경제적인 새로운 말뚝공법의 개발이 요구되고 있는 실정이다. For these reasons, the above methods face environmental problems such as excessive construction cost, air delay, noise and vibration. Therefore, it is required to develop a new pile construction method that is economical and economically excellent in terms of ground conditions, while also providing sufficient main surface friction and tip support while lowering the depth of drilling.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 말뚝에 물리적인 경타를 가하지 않음으로써 저소음, 저진동으로 시공가능하며, 말뚝의 선단면적과 주면면적이 증가되어 연약한 지반에서도 말뚝길이를 감소시킬 수 있어 매우 경제적이며, 지반조건에 따른 적용성이 탁월할 뿐만 아니라, 몰탈만이 충전된 형태의 현장타설말뚝의 한계로 지적되는 안정성을 해결하기 위하여 기성말뚝을 매입시킴으로써 안정성을 확보한 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, it is possible to construct with low noise and low vibration by not applying physical warp to the pile, and it is very economical to reduce the pile length even in soft ground by increasing the tip area and the main area of the pile. In addition to the excellent applicability according to the conditions, in order to solve the stability pointed out as the limitation of the cast-in-place piles filled with mortar only, the ready-made pile-embedded pulse discharge pile method is secured by securing the ready-made pile. Its purpose is to.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법은, 구조물이 축조될 지반을 하방향으로 천공하여 천공홀을 형성하는 천공단계; 상기 천공홀에 몰탈을 충전시키는 몰탈충전단계; 펄스전원 공급시 상호 이격되어 있는 양전극과 음전극 사이에 펄스방전이 행해지는 방전장치를 상기 몰탈이 충전된 천공홀에 삽입시키는 장치삽입단계; 상기 방전장치에 펄스전원을 공급하여 펄스방전을 수행하여, 상기 펄스방전이 행해진 영역에서의 상기 천공홀 둘레의 천공벽을 바깥쪽으로 다짐시킴으로써 상기 천공홀을 확장시키는 확공단계; 상기 몰탈 이 양생됨으로써 형성되는 말뚝의 지내력이 향상되도록, 기성말뚝을 상기 몰탈이 충전되어 있는 천공홀에 삽입시키는 기성말뚝삽입단계; 및 상기 충전된 몰탈이 경화되는 양생단계;를 포함하여 이루어져, 상기 기성말뚝을 내포한 형태로 몰탈이 양생됨으로써 형성되는 말뚝에는, 상기 펄스방전이 행해진 부분에 볼록하게 돌출된 구근이 형성되는 것에 특징이 있다.Ready-made pile-filled pulse discharge pile method according to the present invention for achieving the above object, the drilling step of drilling a ground to be constructed structure to form a drilling hole; Mortar filling step of filling the mortar in the drilling hole; A device insertion step of inserting a discharge device in which pulse discharge is performed between positive and negative electrodes spaced apart from each other when a pulse power is supplied to the boring hole filled with the mortar; Expanding the drilling hole by supplying pulse power to the discharge device to perform pulse discharge, thereby compacting the drilling wall around the drilling hole in the region where the pulse discharge was performed; A ready-made pile inserting step of inserting a ready-made pile into a boring hole filled with the mortar so that the bearing strength of the pile formed by curing the mortar is improved; And a curing step in which the filled mortar is cured. The pile formed by curing mortar in a form including the ready-made pile includes a bulb which protrudes convexly in a portion where the pulse discharge is performed. There is this.

본 발명에 따르면, 상기 기성말뚝은 기성 철근콘크리트말뚝, 원심력 PC말뚝, 고강도 PHC말뚝 중 어느 하나인 것이 바람직하다.According to the present invention, the ready-made pile is preferably any one of a ready-made reinforced concrete pile, centrifugal force PC pile, high strength PHC pile.

또한 본 발명에 따르면, 상기 펄스방전에 의하여 확장된 영역에 몰탈이 채워짐으로써 상기 천공홀에 충전된 몰탈의 수위가 낮아진 것을 보충할 수 있도록, 몰탈을 상기 천공홀에 재충전하는 재충전단계를 더 구비하는 것이 바람직하다.In addition, according to the present invention, by refilling the mortar filled in the hole by filling the mortar filled in the region extended by the pulse discharge, further comprises a recharging step of recharging the mortar in the hole It is preferable.

또한 본 발명에 따르면, 상기 확공단계는 상기 천공홀의 높이방향을 따라 그 심도를 달리하여 적어도 두 군데의 지점에서 상기 펄스방전을 수행하는 것을 포함하여 이루어져 상기 몰탈이 양생됨으로써 형성되는 말뚝에는 상기 펄스방전이 행해진 적어도 두 군데 이상의 부분에 볼록하게 돌출된 구근들이 형성되는 것이 바람직하다. In addition, according to the present invention, the expansion step comprises the pulse discharge at at least two points by varying the depth along the height direction of the drilling hole comprises the pulse discharge in the pile formed by curing the mortar It is preferable that the convexly protruding bulbs are formed in at least two or more portions which have been made.

또한 본 발명에 따르면, 상기 천공홀이 넓게 확장될 수 있도록, 상기 천공홀 내의 동일 심도에서 상기 펄스방전을 복수회 반복하여 시행하되, 상기 천공홀에 충전된 몰탈의 수위가 상기 펄스방전의 전후에 동일하게 유지될 때까지 동일 심도에서 상기 펄스방전을 계속적으로 행하는 것이 바람직하다. In addition, according to the present invention, the pulse discharge is repeated a plurality of times at the same depth in the drilling hole so that the drilling hole can be widely extended, the level of mortar filled in the drilling hole before and after the pulse discharge It is preferable to continuously carry out the pulse discharge at the same depth until it remains the same.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법을 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a ready-made pile embedded pulse discharge pile method according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법에 관한 개략적 흐름도이며, 도 4는 도 3에 도시된 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법을 설명하기 위한 개략적 구성도이다. FIG. 3 is a schematic flowchart of a ready-made pile embedded pulse discharge pile method according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating the ready-built pile embedded pulse discharge pile method shown in FIG. 3.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법은 천공단계(10), 몰탈충전단계(20), 장치삽입단계(30), 확공단계(40), 재충전단계(50), 기성말뚝삽입단계(60) 및 양생단계(70)를 포함하여 이루어진다. 3 and 4, the ready-made pile embedded pulse discharge pile method according to a preferred embodiment of the present invention is a drilling step 10, mortar charging step 20, device insertion step 30, expansion step 40 ), A refilling step 50, a ready-made pile insertion step 60 and curing step 70 is made.

상기 천공단계(10)는 건물 등 구조물이 축조될 지반(g)을 하방향으로 천공하여 천공홀(11)을 형성하는 단계이다. 상기 천공홀(11)은 다양한 장비에 의하여 형성시킬 수 있지만, 오거스크류(12, auger screw)를 사용하거나, 오거스크류(12)의 외측에 케이싱 스크류(13,casing screw)를 함께 사용할 수 있다. 직경이 작은 천공홀(11)을 굴착하는 경우에는 상기 오거스크류(12)로 충분하다. 다만, 천공되는 지반의 토질에 따라 굴착, 배토시 천공홀이 붕괴할 우려가 있는 경우에는 천공홀이 무너지는 것을 방지할 수 있도록 외측에 케이싱 스크류(13)를 함께 사용하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 오거스크류(12)와 케이싱 스크류(13,casing screw)를 함께 사용한다. 내측 오거스크류(12)와 외측 케이싱 스크류(13)가 상호 다른 방향으로 회전 즉, 역회전하면서 지반을 굴진하며, 굴진과 동시에 오거스크류(12)의 스크류부를 통해 굴착된 토사가 지상으로 배출된다. 상기 외측 케이싱 스크류(13)의 선단에는 지반을 굴착할 수 있는 비트(미도시)가 형성되어 있다. 한편, 이 오거스크류(12)의 내측에는 후술할 몰탈을 유출시킬 수 있는 파이프가 마련되어 있다. 상기 천공작업을 수행할 때는 천공홀(11)이 수직하게 형성되는지 여부를 알 수 있도록 공지의 수평기와 내림추를 사용하며, 천공작업 동안 지속적으로 체크하여야 한다. 본 실시예에서, 상기 천공홀(11)은 수직하게 형성되는 것이 바람직하지만, 천공홀(11)의 수직도가 1/75 이내인 경우 즉, 밑변이 1일 때 높이가 75 이상인 경우는 허용된다. 상기 천공홀(11)의 직경은 다양할 수 있으나, 본 실시예에서는 200mm ~ 400mm로 천공한다. 천공깊이는 축조될 구조물의 하중, 지반의 종류 등에 의하여 달라지지만, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법에서는 천공깊이를 SIP공법 등 기존의 선굴착공법에 의한 천공깊이보다 낮게 할 수 있어 경제적이라는 장점이 있다. 예컨대, 기존의 선굴착후 기성말뚝을 매입하는 공법이 이른바 표준관입시험에 의한 N치 50을 기준으로 천공깊이를 설정한다면, 본 발명에 따른 실시예에서는 N치가 50 미만으로 천공깊이를 설정할 수 있다. 본 실시예에서 천공깊이를 낮게 할 수 있는 이유는 추후에 설명하기로 한다. 원하는 심도까지 천공을 행한 후에는 상기 외측 케이싱 스크류(13)와 오거스크류(12)를 인발시킨다. The drilling step 10 is a step of forming a drilling hole 11 by drilling the ground (g) to be built structures, such as buildings downward. The perforation hole 11 may be formed by various equipment, but may use an auger screw 12 or a casing screw 13 on the outside of the auger screw 12. In the case of drilling a small diameter drill hole 11, the auger screw 12 is sufficient. However, when there is a possibility that the drilling hole collapses during excavation and dismantlement according to the soil of the ground to be drilled, it is preferable to use the casing screw 13 on the outside to prevent the drilling hole from collapsing. In the present embodiment, the auger screw 12 and the casing screw 13 are used together. The inner auger screw 12 and the outer casing screw 13 rotate in different directions, i.e., reverse the ground, to excavate the ground, and at the same time, the excavated soil is excavated through the screw portion of the auger screw 12 to the ground. The tip of the outer casing screw 13 is formed with a bit (not shown) to excavate the ground. On the other hand, inside this auger screw 12, the pipe which can flow out the mortar mentioned later is provided. When performing the drilling operation, a well-known level and down weight is used so as to know whether the drilling hole 11 is formed vertically, and should be continuously checked during the drilling operation. In the present embodiment, it is preferable that the drilling hole 11 is formed vertically, but if the verticality of the drilling hole 11 is within 1/75, that is, the height is greater than 75 when the base is 1, it is allowed. . The diameter of the drilling hole 11 may vary, but in this embodiment it is drilled to 200mm ~ 400mm. Although the drilling depth depends on the load of the structure to be constructed, the type of the ground, and the like, in the ready-made pile-embedded pulse discharge pile method according to the preferred embodiment of the present invention, the drilling depth is smaller than that of conventional drilling methods such as the SIP method. It can be lowered, so it is economical. For example, if the conventional method of buying a ready-made pile after the drilling is set to the depth of drilling based on the N value 50 by the so-called standard penetration test, in the embodiment according to the present invention can set the drilling depth to less than 50 in the N value . The reason why the depth of drilling can be lowered in this embodiment will be described later. After drilling to the desired depth, the outer casing screw 13 and the auger screw 12 are drawn out.

상기 몰탈충전단계(20)는 천공단계(10)에서 형성된 천공홀(11)에 소정의 조성비로 이루어진 몰탈(21,mortar)을 충전하는 단계이다. 상기 오거스크류(12)와 케이싱 스크류(13)를 완전히 인발시킨 후 몰탈을 충전할 수도 있지만, 케이싱 스크류(13)가 인발됨으로써 천공홀(11)이 붕괴될 우려가 있으므로 오거스크류(12) 및 케이싱 스크류(13)의 인발과 함께 몰탈(21)을 충전시키는 것이 바람직하다. 즉, 상기 오거스크류(12)와 케이싱 스크류(13)가 인발되면서, 오거스크류(12)의 내측에 마련되어 있는 파이프를 통해 몰탈을 주입한다. 이에 따라, 오거스크류(12)이 인발과 동시에 몰탈이 충전된다. The mortar filling step 20 is a step of filling the mortar (21, mortar) having a predetermined composition ratio in the drilling hole 11 formed in the drilling step (10). Although the auger screw 12 and the casing screw 13 may be completely drawn out, the mortar may be filled, but the auger screw 12 and the casing may be collapsed because the casing screw 13 may be drawn out. It is preferable to fill the mortar 21 with the drawing of the screw 13. That is, while the auger screw 12 and the casing screw 13 are drawn out, mortar is injected through a pipe provided inside the auger screw 12. As a result, the auger screw 12 is drawn and the mortar is filled at the same time.

상기 몰탈(21)은 모래와, 시멘트와, 자기응력혼화재와, 유동화제로 이루어진 드라이 몰탈과 물을 혼합하여 이루어진다. The mortar 21 is made by mixing sand, cement, magnetic stress admixture, dry mortar made of a fluidizing agent and water.

상기 드라이 몰탈의 조성비는 상기 모래 100 중량부에 대하여 시멘트 61.66 중량부, 상기 모래 100 중량부에 대하여 자기응력혼화재 5 중량부, 상기 모래 100 중량부에 대하여 유동화제 0.46 중량부이며, 상기 물은 상기 드라이 몰탈 100 중량부에 대하여 물 16 ~ 20 중량부로 혼합하여 사용한다. 즉, 상기 몰탈(21)은 1m³ 당 모래 1200Kg, 시멘트 740Kg, 물 400Kg, 자기응력혼화재 60Kg, 유동화제 5.6Kg을 혼합하여 사용한다. 상기한 조성으로 된 몰탈은 양생이 된 후 고강도를 나타낸다. 또한, 상기 자기응력혼화재는 Al₂O₃와 SiO₂와 Fe₂O₃와 CaO와 MgO 및 SO₃로 이루어지며, 그 조성비는 Al₂O₃ 6.32 중량부와, SiO₂ 23.22 중량부와, Fe₂O₃ 3.32 중량부와 CaO 57.70 중량부와 MgO 2.82 중량부 및 SO₃ 4.38 중량부로 되어 있다. 상기한 조성비로 혼합되어 있는 몰탈(21)은 양생시 450Kg/Cm²의 압축강도를 가진다. 상기 유동화제는 분말타입의 나프탈렌계 유동화제를 사용함으로써 작업성이 용이하다. 본 실시예에서, 상기 물의 중량부는 상기 드라이 몰탈 100 중량부에 대하여 20 중량부로 설정되었지만, 지반의 조건에 따라 다르게 적용될 수 있다. 즉, 대수층이 형성 된 곳에서는 물혼합율을 16 중량부로 적용하며, 공벽유지가 어렵고 지하수가 흐르는 층에서는 물혼합율을 18 중량부로 적용하며, 공벽유지가 용이하고 지하수가 흐르지 않는 층에서는 물혼합율을 20 중량부로 적용한다.The composition ratio of the dry mortar is 61.66 parts by weight of cement based on 100 parts by weight of sand, 5 parts by weight of magnetic stress admixture based on 100 parts by weight of sand, and 0.46 part by weight of a fluidizing agent based on 100 parts by weight of sand. It is used by mixing 16 to 20 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of dry mortar. In other words, the mortar 21 is a mix of sand 1200Kg, cement 740Kg, 400Kg of water, self-stress admixture 60Kg, glidants 5.6Kg per 1m ^3. Mortar with the above composition shows high strength after curing. The magnetic stress admixture is composed of Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , Fe ₂ O ₃ , CaO, MgO and SO ₃ , and the composition ratio is 6.32 parts by weight of Al ₂ O ₃ , 23.22 parts by weight of SiO ₂ , and Fe ₂ O ₃ 3.32 part by weight and parts are parts by weight and CaO 57.70 MgO 2.82 parts by weight of SO ₃ 4.38 wt. The mortar 21 mixed in the above composition ratio has a compressive strength of 450 Kg / Cm ² during curing. The fluidizing agent is easy to work by using a powdered naphthalene-based fluidizing agent. In this embodiment, the weight part of water is set to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the dry mortar, but may be applied differently depending on the conditions of the ground. In other words, when the aquifer is formed, the water mixing rate is 16 parts by weight, and in the layers where the empty wall is difficult to maintain and the groundwater flows, the water mixing rate is applied by 18 parts by weight. Apply in parts by weight.

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상기 장치삽입단계(30)는 몰탈충전단계(20) 후에 행해지는 것으로서, 후술할 펄스파워시스템의 부하인 방전장치(31)를 상기 몰탈(21)이 충전된 천공홀(11)에 삽입시키는 단계이며, 상기 확공단계(40)는 장치삽입단계(30) 후에 행해지는 것으로서 상기 방전장치(31)에 펄스전원을 공급하여 이 방전장치(31)에서 펄스방전이 이루어지게 하여 천공홀(11) 둘레의 천공벽(14)을 다짐 및 확장시키는 단계이다. 이하, 장치삽입단계(30)와 확공단계(40)를 함께 설명하기로 하며, 우선 펄스파워시스템(100)과 이 펄스파워시스템(100)의 부하인 방전장치(31)에 의하여 이루어지는 펄스방전에 대하여 살펴보기로 한다. The device insertion step 30 is performed after the mortar charging step 20, and inserting the discharge device 31, which is a load of the pulse power system, to be described later into the boring hole 11 filled with the mortar 21. The expansion step 40 is performed after the device insertion step 30 to supply pulse power to the discharge device 31 so that a pulse discharge is generated in the discharge device 31 so that the periphery of the hole 11 is performed. Compacting and expanding the perforated wall 14. Hereinafter, the device insertion step 30 and the expansion step 40 will be described together. First, the pulse discharge made by the pulse power system 100 and the discharge device 31 which is a load of the pulse power system 100 will be described. Let's take a look.

상기 방전장치(31)는 후술할 펄스파워시스템의 부하로서 상기 몰탈(21)내에서 펄스방전을 행하여 천공홀(11)을 확장시키기 위한 것이다. 상기 펄스파워시스템(100)과 방전장치(31)의 구성 및 작용을 설명하기 위한 도면이 도 5 내지 도 7에 도시되어 있다. 도 5는 펄스파워시스템의 구성도이며, 도 6은 펄스파워시스템에서 발생되는 힘을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 펄스방전에 의한 확공을 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 도3에 도시된 장치삽입단계와 확공단계를 설명하기 위한 개략적 구성도이다. The discharge device 31 serves to expand the hole 11 by performing pulse discharge in the mortar 21 as a load of a pulse power system to be described later. 5 to 7 illustrate the structure and operation of the pulse power system 100 and the discharge device 31. FIG. 5 is a configuration diagram of a pulse power system, FIG. 6 is a view for explaining a force generated in the pulse power system, FIG. 7 is a view for explaining expansion due to pulse discharge, and FIG. 8 is shown in FIG. It is a schematic diagram for explaining the device insertion step and expansion step.

우선, 도 5 및 도 8을 참조하면, 상기 펄스파워시스템(100)은 배전부(110), 충전부(120), 에너지저장부(130), 덤프부(140), 충전레벨측정부(150), 제어부(160), 스위치부(170) 및 송전부(180)를 구비하며, 상기 방전장치(31)는 양전극(32)과 음전극(33)과 절연체(34)를 구비한다. First, referring to FIGS. 5 and 8, the pulse power system 100 includes a power distribution unit 110, a charging unit 120, an energy storage unit 130, a dump unit 140, and a charge level measuring unit 150. And a control unit 160, a switch unit 170, and a power transmission unit 180. The discharge device 31 includes a positive electrode 32, a negative electrode 33, and an insulator 34.

상기 충전부(120)는 배전부(110)로부터 입력되는 교류입력전원을 승압한 후 정류한다. 상기 에너지저장부(130)는 충전부(120)로부터 제공된 전원을 인가받아 고압으로 충전한다. 이를 위해 에너지저장부(130)에는 캐패시터(미도시)가 구비된다. 캐패시터의 용량은 펄스파워시스템(100)의 충전전압과 출력에너지의 크기에 따라 결정되며, 복수의 캐패시터가 연결된 캐패시터 뱅크의 형태로 구현될 수 있다. E=½CV²이므로, 충전전압이 10kV일 때 60kJ의 출력에너지를 얻기 위해서는 캐패시터의 용량은 1.2mF으로 결정된다. 에너지저장부(130)에 충전된 전압은 용도에 따라 다르나 대개 수십 kV 정도이며, 이 전압은 스위치부(170)의 스위칭동작에 의해 짧은 시간(예를 들면, 1ms) 동안 펄스파워시스템(100)에 연결되어 있는 부하인 상기 방전장치(31)에 인가되어 고압의 펄스를 부하(방전장치,31)에 공급한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법에서는 대략 충전전압을 10kV로 하며, 60kJ의 출력에너지를 송출한다. 덤프부(140)는 에너지저장부(130)에 구비된 커패시터와 병렬로 설치되며, 서로 직렬연결된 덤프릴레이(미도시)와 덤프저항(미도시)로 구성된다. 상기 덤프릴레이는 제어부의 제어신호에 의해 단속 및 개방되며, 시스템의 안전을 위하여 작동 전후 에너지저장부(130)에 구비된 커패시터에 잔류하는 전하를 덤프(dump) 방전시킨다. 덤프저항은 방전전류를 제한하는 역할을 한다. 상기 충전레벨측정부(150)는 에너지저장부(130)에 구비된 캐패시터에 충전된 전압을 측정한다. 상기 제어부(160)는 트리거신호를 출력하여 스위치부(170)의 스위칭동작을 제어한다. 충전전압이 10kV일 때 1ms의 폭을 갖는 펄스에 의해 부하에 60kJ의 에너지를 전달하기 위해서는 적어도 6초의 충전시간이 필요하다. 따라서 스위치부(170)의 동작주기는 6초보다 크게 설정(예를 들면, 7초)되어야 한다. 스위치부(170)는 제어부(160)의 트리거신호에 대응하여 입력되는 구동전원에 의해 단속되어 짧은 시간동안 에너지저장부(130)에 저장되어 있는 에너지를 부하(방전장치,31)에 제공한다. 송전부(180)는 스위치부(170)의 스위칭 동작에 의해 전달된 고전압·고전류의 펄스를 부하에 전달한다. 펄스파워시스템(100)에서 부하는 일정간격 이격된 양전극(32)과 음전극(33)을 갖는 방전장치로, 봉형상으로 이루어져 있다. 이 봉형상의 방전장치(31)의 선단은 첨예한 형상으로 양전극(32)이 마련되어 있으며, 봉형상의 방전장치(31)의 외주면은 음전극(33)으로 형성되며, 양전극(32)과 음전극(33) 사이에는 절연체(34)가 마련되어 있다. 송전부(180)를 통해 고전압·고전류의 펄스가 인가되면 상기 방전장치(31)의 양전극(32)과 음전극(33) 사이에 펄스 방전이 이루어진다. The charging unit 120 boosts the AC input power input from the power distribution unit 110 and rectifies. The energy storage unit 130 receives the power provided from the charging unit 120 to charge at a high pressure. To this end, the energy storage unit 130 is provided with a capacitor (not shown). The capacity of the capacitor is determined according to the charging voltage of the pulse power system 100 and the magnitude of the output energy, and may be implemented in the form of a capacitor bank to which a plurality of capacitors are connected. Since E = ½CV ² , the capacity of the capacitor is determined to be 1.2mF in order to obtain 60kJ of output energy when the charging voltage is 10kV. The voltage charged in the energy storage unit 130 varies depending on the application, but is usually about several tens of kV. It is applied to the discharge device 31 which is a load connected to and supplies a high voltage pulse to the load (discharge device 31). In the ready-made pile embedded pulse discharge pile method according to the preferred embodiment of the present invention, the charging voltage is approximately 10 kV, and outputs 60 kJ of output energy. The dump unit 140 is installed in parallel with the capacitor provided in the energy storage unit 130, and is composed of a dump relay (not shown) and a dump resistor (not shown) connected in series with each other. The dump relay is interrupted and opened by the control signal of the controller, and discharges the charge remaining in the capacitor provided in the energy storage unit 130 before and after operation for the safety of the system. Dump resistance serves to limit the discharge current. The charge level measuring unit 150 measures the voltage charged in the capacitor provided in the energy storage unit 130. The controller 160 outputs a trigger signal to control the switching operation of the switch unit 170. When the charging voltage is 10kV, a charging time of at least 6 seconds is required to deliver 60kJ of energy to the load by a pulse having a width of 1ms. Therefore, the operation period of the switch unit 170 should be set greater than 6 seconds (for example, 7 seconds). The switch unit 170 is interrupted by the driving power input corresponding to the trigger signal of the controller 160 to provide the load (discharge device) 31 with energy stored in the energy storage unit 130 for a short time. The power transmission unit 180 transmits a pulse of high voltage and high current transmitted by the switching operation of the switch unit 170 to the load. The load in the pulse power system 100 is a discharge device having a positive electrode 32 and a negative electrode 33 spaced at regular intervals, and is formed in a rod shape. The tip of the rod-shaped discharge device 31 is provided with a positive electrode 32 in a sharp shape, the outer peripheral surface of the rod-shaped discharge device 31 is formed of a negative electrode 33, the positive electrode 32 and the negative electrode 33 The insulator 34 is provided in between. When a high voltage and high current pulse is applied through the power transmission unit 180, pulse discharge is performed between the positive electrode 32 and the negative electrode 33 of the discharge device 31.

펄스파워(Pulse power)란 전기방전 현상을 이용한 에너지 압축 기술로서 단위시간당의 에너지 변화량을 나타내는 물리량(dE/dt, 여기서 E와 t는 각각 에너지 및 시간)으로 그 크기는 주어진 에너지를 어느 만큼의 짧은 시간 내에 부하로 방출 하느냐에 의해 결정된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 1J(joule)의 에너지를 1초 동안에 방출하면 1W(watt)의 파워가 되지만 1㎲ (10^-6초)의 짧은 시간에 방출하면 단위 시간당의 에너지 변화량이 아주 큰 1MW(10⁶Watt)에 이르는 큰 파워를 가지게 된다. 즉 펄스파워 기술은 일정한 에너지를 매우 짧은 시간에 순간적으로 발산함으로써 매우 큰 힘을 발생하는 기술로서, 기본적으로는 에너지 보존 법칙의 원리에 근거하고 있으며 에너지저장 장치를 통하여 전력변환 혹은 에너지 압축을 이용하는 기술이다.Pulse power is an energy compression technique using an electric discharge phenomenon. It is a physical quantity (dE / dt), where E and t are energy and time, respectively. It is determined by whether it is released to the load in time. As shown in FIG. 6, when 1 J (joule) of energy is released for 1 second, it is 1 W (watt) power, but when it is released in a short time of 1 ㎲ (10 ^-6 seconds), the amount of energy change per unit time is very large. It will have a big power of 1 MW (10 ⁶ Watt). In other words, pulse power technology is a technology that generates a very large force by dissipating a constant energy in a very short time instant, basically based on the principle of the energy conservation law, technology that uses power conversion or energy compression through an energy storage device to be.

도 5, 도 7 및 도 8 참조하여 몰탈(21) 내에서의 펄스방전 작용을 설명한다. 펄스파워시스템(100)에서 스위치부(170)를 켬과 동시에 충전부(120)에 축적된 고전압이 몰탈(21) 내에 들어있는 방전장치(21)의 양전극(32)에 인가된다. 전압인가 후 두 개의 전극(32,33) 사이에서 전기 방전이 시작되고 방전장치(31) 주위에는 작은 공간(버블)이 형성된다. 이 버블은 높은 온도와 압력에 의해 팽창하려고 하는 반면 버블의 외측에서는 이러한 팽창을 억제하려고 함에 따라 그 경계에서 큰 압력차가 발생하여 이 압력차는 충격파로 변환된다. 이때 형성되는 충격파는 유체역학적 작용을 하여 몰탈(21)을 통해 천공벽(14, 지반)으로 전해지게 되며 몰탈(21)을 매질로 하는 천공벽(14)에 충격파가 접속되면 천공벽(14)과 몰탈(21)의 임피던스가 현저히 다르기 때문에 이 경계면에서는 반사가 일어나게 되고 이 반사에 의해 충격파가 닿은 면에 있는 천공벽(14)은 순간적으로 압축되고 곧 팽창되기 때문에 이 천공벽(14)에는 다짐 현상이 일어나게 되어 천공홀(11)이 확장되게 된다. 그와 동시에 이미 팽창된 공간(버블) 내부의 압력이 주위 매질 즉 몰탈(21)의 압력보다 낮아지게 되어 상기 천공홀(11)에서 펄스방전에 의하여 확장된 공간은 몰탈(21)로 채워지게 된다. 즉, 펄스파워시스템(100)이 작동되면, 상기 몰탈(21)이 충전된 천공홀(11)에 삽입되어 이 펄스파워시스템(100)의 부하로 작용하는 방전장치(31)의 양전극(32)과 음전극(33) 사이에 방전이 일어나게 되고, 이에 따라 천공홀(11) 중 상기 방전장치(31)가 위치되어 있는 심도에서는 방전에 의하여 천공홀(11)이 확장된다. 5, 7 and 8, the pulse discharge operation in the mortar 21 will be described. At the same time as the switch unit 170 is turned on in the pulse power system 100, the high voltage accumulated in the charging unit 120 is applied to the positive electrode 32 of the discharge device 21 contained in the mortar 21. After the voltage is applied, electric discharge starts between the two electrodes 32 and 33, and a small space (bubble) is formed around the discharge device 31. The bubble attempts to expand under high temperature and pressure, while outside of the bubble attempts to suppress such expansion, a large pressure difference occurs at its boundary and the pressure difference is converted into a shock wave. At this time, the shock wave formed is transmitted through the mortar 21 to the perforated wall 14 and the ground through a hydrodynamic action. When the shock wave is connected to the perforated wall 14 having the mortar 21 as a medium, the perforated wall 14 is formed. Because the impedance of the mortar 21 is significantly different from each other, reflection occurs at this boundary surface, and the perforated wall 14 at the surface where the shock wave is touched by this reflection is instantly compressed and then expanded, so that the perforated wall 14 is compacted. The phenomenon occurs and the drilling hole 11 is expanded. At the same time, the pressure inside the already expanded space (bubble) is lower than the pressure of the surrounding medium, that is, mortar 21, so that the space expanded by pulse discharge in the hole 11 is filled with mortar 21. . That is, when the pulse power system 100 is operated, the positive electrode 32 of the discharge device 31 which is inserted into the boring hole 11 filled with the mortar 21 and serves as a load of the pulse power system 100. The discharge is generated between the negative electrode 33 and the perforated hole 11 is expanded by the discharge at a depth in which the discharge device 31 is located among the perforated holes 11.

펄스충격파는 상기 천공홀(11)을 확장시키에 충분한 힘을 발휘하는데, 예컨대 10^-4-10^-5초의 시간에 1kj의 에너지는 펄스파워로 환산하면 0.2~0.834g 무게의 다이너마이트가 폭발할 때 생기는 힘과 동일한 수준이 된다. 그러나, 상기 펄스충격파의 영향범위는 중심으로부터 반경 1.2m로 한정됨으로써 주변에는 1.2m 지점 밖에서는 영향을 미치지 않는다. 뿐만 아니라, 펄스충격파의 힘은 폭발중심부에서 매우 크지만 폭발중심부에서 멀어짐에 따라 급격하게 감소된다. 즉, 폭발중심부에서는 그 힘이 10⁷MPa 이며, 반경 0.20m 범위에서는 100MPa이며, 반경 1.0m 범위에서는 3.56MPa이고, 반경 1.2미터에선 1.32MPa이 된다. 이에 따라, 상기 천공홀(11)에 근접된 주변부를 제외하고는, 천공홀(11)로부터 약간이라도 떨어져 있는 다른 건물이나 시설 및 지반에는 상기 펄스파의 영향력이 없으므로, 소음, 진동 등 민원이 발생할 우려가 없으며 주변의 지반구조를 취약하게 하지도 않는다는 장점이 있다. 한편, 몰탈(21) 내에서 전기방전이 일어날 경우 펄스파는 유체역학적 작용으로 혼합된 시멘트입자를 100㎛에서 2~10㎛의 크기로 잘게 부수게 된다. 이렇게 시멘트입자가 고와지게 되면 그 밀도가 증가하여 시멘트의 강도가 증가(20~25%)하게 된다. 또한, 전기 방전시 몰탈(21) 내 물분자의 수소와 산소결합이 파괴되어 이온화현상이 일어난다(전기 방전이 일어나면 100℃의 온도에서 가열할 때 볼 수 있는 현상인 물분자의 70% 이상의 수소분리현상이 나타난다). H⁺와 OH^- 이온이 물보다 작은 크기와 그 운동성 때문에 화학적 분산을 통해 시멘트 혼합물 속으로 쉽게 들어 갈 수 있고 대부분의 시멘트에 매우 빠른 수화작용을 일으켜 몰탈의 강도는 높아지고(20~25%) 모세관 성질은 더욱 강해진다. 이렇게 펄스방전에 의하여 시멘트의 강도가 증가되고 모세관 성질이 강화되면, 이후 몰탈이 양생되어 형성되는 말뚝의 강도가 증가하여 높은 지내력을 발휘할 수 있게 된다는 장점이 있다. The pulse shock wave exerts sufficient force to expand the drilling hole 11, for example, when 10 kW of 10 kW energy is converted into pulse power in the period of 10 ^-4 -10 ^-5 seconds, when the dynamite of 0.2-0.834 g weight is exploded. It is at the same level as the force produced. However, the influence range of the pulse shock wave is limited to a radius of 1.2m from the center so that it does not affect outside the 1.2m point. In addition, the force of the pulse shock wave is very large at the center of the explosion but decreases rapidly as it moves away from the center of the explosion. That is, the force is 10 ⁷ MPa at the center of explosion, 100 MPa at 0.20 m radius, 3.56 MPa at 1.0 m radius, and 1.32 MPa at 1.2 m radius. Accordingly, except for the periphery of the perforated hole 11, other buildings, facilities, and grounds that are slightly separated from the perforated hole 11 do not have the influence of the pulsed wave, resulting in civil complaints such as noise and vibration. There is no concern and it does not weaken the surrounding ground structure. On the other hand, when the electric discharge occurs in the mortar 21, the pulse wave is crushed into a particle size of 2 ~ 10㎛ in the cement particles mixed by the hydrodynamic action from 100㎛. As the cement particles become solid like this, the density increases and the strength of the cement increases (20-25%). In addition, hydrogen and oxygen bonds of the water molecules in the mortar 21 are destroyed during the electrical discharge, resulting in ionization. Phenomenon). Because H ⁺ and OH ^- ions are smaller than water and their motility, they can easily enter chemical mixtures through chemical dispersion and cause very fast hydration of most cements, resulting in higher mortar strength (20-25%) and capillary The nature is stronger. Thus, when the strength of the cement is increased by the pulse discharge and the capillary property is strengthened, there is an advantage that the strength of the pile formed by curing the mortar is increased to exhibit high bearing strength.

상기한 바와 같이 펄스방전에 의하여 천공홀(11)을 부분적으로 확장시키기 위하여, 우선 장치삽입단계(30)에서는, 도 8의 첫 번째 도면에 도시된 바와 같이, 방전장치(31)를 몰탈(21)이 충전되어 있는 천공홀(11)에 삽입시킨다. 삽입심도는 말뚝의 설계에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로는 천공홀(11)의 하부에 삽입시킨다. 상기 방전장치(31)는 케이블(35)을 통해 펄스파워시스템(100)과 연결되어 있으므로, 케이블(35)을 잡고 이 방전장치(31)를 하강시킨다. 방전장치(31)가 천공홀(11)에서 원하는 심도에 배치되면 확공단계(40)로 진입하여, 도 8의 두 번째 도면에 도시된 바와 같이, 펄스파워시스템(100)에 전원을 인가함으로써 이 방전장치(31)로부터 펄스방전이 이루어지게 한다. 동일 심도에서 몇 번의 방전을 행할 것인가는 지반의 성질과 축조될 구조물의 하중 등을 고려하여 설정한다. 펄스방전에 따른 확공율은 뒤에서 상술하겠지만, 펄스방전의 횟수가 증가하면 일정 횟수까지는 천공홀(11)이 확장되는 경향을 보이며 이에 따라 말뚝의 지내력도 향상된다. 그러나, 수차례의 방전으로 천공홀(11)이 확장되면 방전중심부로부터 천공벽(14)까지의 거리가 멀어질 뿐만 아니라 방전에 의하여 천공벽(14)이 다짐되므로, 방전에 의하여 더 이상 천공홀(11)이 확장되지 않게 된다. 이에 따라, 본 실시예에서는, 천공홀(11)이 넓게 확장될 수 있도록 상기 방전장치(31)를 천공홀(11)의 동일심도에 배치한 상태에서 펄스방전을 복수 회 반복하여 시행한다. 이 펄스방전에 의하여 천공홀(11)이 확장되면, 천공홀(11)에 채워져 있는 몰탈(21)의 수위가 낮아지게 된다. 즉, 기존의 천공홀(11)에서 확장된 영역만큼 몰탈(21)이 채워져 들어가기 때문에 천공홀(11) 내에서의 몰탈(21)의 수위는 낮아지게 된다. 그러나, 펄스방전에 의하여 더 이상 천공홀(11)이 확장되지 않는다면, 펄스방전의 전후에 몰탈(21)의 수위가 일정하게 유지될 것이다. 본 실시예에서는, 상기한 바와 같이 동일심도에서 펄스방전을 복수회 행하지만, 몰탈(21)의 수위를 통해 천공홀(11)의 확공여부를 확인하여 더 이상의 확공이 진행되지 않는 경우 그 심도에서의 펄스방전을 완료한다. 펄스방전이 행해진 영역에서의 천공홀(11)은 외측으로 볼록한 형상으로 된다. 이렇게, 천공홀(11)의 일정 심도에서 펄스방전이 완료되면, 상기 방전장치(31)를 천공홀(11)의 높이방향을 따라 이동시켜 방전장치(31)가 배치된 심도를 다르게 한다. 일반적으로 천공홀(11)의 하부에서부터 1m ~ 2m 간격 정도 이격시키며, 본 실시예에서는 1m 간격으로 심도를 달리하여 방전을 행한다. 천공홀(11)의 전체 높이에 걸쳐 펄스방전을 완료하면 상기 확공단계(40)는 완료된다. 상기 확공단계(40)가 완료되면 상기 천공홀(11)은 올록볼록한 형상으로 형성된다. In order to partially expand the drilling hole 11 by the pulse discharge as described above, first, in the device insertion step 30, as shown in the first drawing of FIG. ) Is inserted into the drilled hole (11). The insertion depth may vary depending on the design of the pile, but is generally inserted into the lower portion of the drilling hole (11). Since the discharge device 31 is connected to the pulse power system 100 through the cable 35, the discharge device 31 is lowered by holding the cable 35. When the discharge device 31 is disposed at the desired depth in the drilling hole 11, it enters the expansion step 40, by applying power to the pulsed power system 100, as shown in the second drawing of FIG. Pulse discharge is made from the discharge device 31. The number of discharges to be performed at the same depth is set in consideration of the nature of the ground and the load of the structure to be constructed. Although the expansion ratio according to the pulse discharge will be described in detail later, when the number of pulse discharges increases, the drilling hole 11 tends to expand up to a certain number of times, thereby improving the bearing strength of the pile. However, if the hole 11 is expanded by several discharges, the distance from the center of discharge to the hole 14 is not only shortened and the hole 14 is compacted by the discharge. (11) is not extended. Accordingly, in the present embodiment, the pulse discharge is repeatedly performed a plurality of times while the discharge device 31 is disposed at the same depth of the drilling hole 11 so that the drilling hole 11 can be widely expanded. When the drilling hole 11 is expanded by this pulse discharge, the level of the mortar 21 filled in the drilling hole 11 is lowered. That is, since the mortar 21 is filled in as much as the area extended from the existing drilling hole 11, the level of the mortar 21 in the drilling hole 11 is lowered. However, if the drilling hole 11 is no longer extended by the pulse discharge, the level of the mortar 21 will be kept constant before and after the pulse discharge. In this embodiment, pulse discharge is performed a plurality of times at the same depth as described above, but when the expansion of the drilling hole 11 is not progressed further by checking the level of the mortar 21, the depth is increased at that depth. Complete the pulse discharge. The perforation hole 11 in the area where pulse discharge was performed becomes convex outwardly. When the pulse discharge is completed at a predetermined depth of the drilling hole 11, the discharge device 31 is moved along the height direction of the drilling hole 11 to change the depth at which the discharge device 31 is disposed. In general, 1m ~ 2m intervals are spaced apart from the lower portion of the drilling hole 11, in this embodiment is discharged by varying the depth at 1m intervals. When the pulse discharge is completed over the entire height of the drilling hole 11, the expansion step 40 is completed. When the expansion step 40 is completed, the drilling hole 11 is formed in a convex shape.

상기한 바와 같이, 확공단계(40)에서 천공홀(11)이 확장되면 몰탈충전단계(20)에서 천공홀(11)에 완전히 충전되었던 몰탈(21)의 수위가 낮아지게 된다. 이에 따라, 천공홀(11) 전체에 몰탈(21)을 채우기 위해서는 몰탈(21)을 보충해주어야 하며, 이러한 단계가 상기 재충전단계(50)이다. 이 재충전단계(50)에서는 상기 몰탈충전단계(20)에서 충전시킨 몰탈과 동일한 몰탈을 천공홀(11)에 주입함으로써 완료된다. 재충전단계(50)는 확공단계(40)의 완료후에 행해질 수도 있지만, 몰탈(21)의 수위를 육안으로 정확하게 확인하기 위해서는, 확공단계(40)에서 방전에 의하여 몰탈(21)의 수위가 낮아질 때마다 몰탈을 재충전하는 것이 바람직하다. As described above, when the drilling hole 11 is expanded in the expansion step 40, the water level of the mortar 21 that has been completely filled in the drilling hole 11 in the mortar filling step 20 is lowered. Accordingly, in order to fill the mortar 21 in the entire drilling hole 11, the mortar 21 must be replenished, and this step is the recharging step 50. The recharging step 50 is completed by injecting the same mortar as the mortar charged in the mortar filling step 20 into the hole (11). The recharging step 50 may be performed after completion of the expansion step 40, but in order to visually check the level of the mortar 21 with the naked eye, when the water level of the mortar 21 is lowered by the discharge in the expansion step 40. It is desirable to recharge the mortar every time.

상기 기성말뚝삽입단계(60)는 확공단계(40) 후에 행해지는 것으로서, 상기 천공홀(11)에 충전된 몰탈(21)이 양생됨으로써 형성되는 말뚝의 지내력을 향상시키기 위한 것이다. 즉, 기성말뚝을 상기 몰탈(21)이 채워진 천공홀(11)에 삽입시킨다. 이 기성말뚝은 철근콘크리트말뚝(precast reinforced concrete pile), PC말뚝(prestressed concrete pile) 또는 PHC말뚝(pretensioned spun high strength concrete pile) 등이 채용될 수 있다. The ready-made pile insertion step 60 is to be performed after the expansion step 40, to improve the bearing capacity of the pile formed by curing the mortar 21 filled in the drilling hole (11). That is, the ready-made pile is inserted into the drilled hole 11 filled with the mortar 21. The ready-made pile may be a precast reinforced concrete pile, a PC pile (prestressed concrete pile) or a PHC pile (pretensioned spun high strength concrete pile).

상기 철근콘크리트말뚝은 비교적 큰 지내력을 필요로 하는 경우이든가 지하 수위가 깊은 곳에 널리 사용되는 말뚝으로서 말뚝의 최소 철근비는 1% 이상이며, 콘크리트 강도는 400Kg/cm² 정도이다. 이러한 기성 철근콘크리트말뚝 중 원심력 철근콘크리트말뚝(centrifugal reinforced concrete pile)은 중공형의 말뚝으로 콘크리트 밀도와 강도가 비교적 높은 편이다. 이 원심력 철근콘크리트말뚝은 재질이 균일하고 강도가 크다는 장점이 있다. The reinforced concrete pile is a pile widely used in a case where a relatively large bearing capacity is required, or a deep underground water level, the minimum reinforcement ratio of the pile is 1% or more, and the concrete strength is about 400Kg / cm ² . Among the ready-made reinforced concrete piles, the centrifugal reinforced concrete piles are hollow piles, and the concrete density and strength are relatively high. This centrifugal force reinforced concrete pile has the advantages of uniform material and high strength.

상기 PC말뚝은 피아노선(steel wire)을 미리 인장하여 그 주위에 콘크리트를 쳐서 경화한 후 인장력을 주는 프리텐션(pretension) 방식과 콘크리트가 경화한 후 구멍속에 PC강선 또는 강봉을 넣고 인장을 주는 포스트텐션(posttension) 방식이 있다. 상기 PC말뚝은 균열이 생기지 않으므로 강제부식이 없어 내구성이 크다는 장점이 있다. The PC pile is pre-tensioned steel wire in advance to harden by hitting concrete around it, and a pretension method that gives a tensile force and post-hardened PC steel wire or steel bar in the hole after concrete hardens. There is a tension (posttension) method. The PC pile has the advantage of high durability because there is no cracking so forced corrosion.

상기 PHC말뚝은 PC말뚝의 콘크리트 압축강도 500Kg/cm²보다 PC선을 더 인장한 후 특수 배합의 콘크리트를 압력솥(autoclave) 양생에 의해서 압축 고강도가 800Kg/cm²이상까지도 생산되고 있는 말뚝을 말한다. 이 PHC말뚝은 허용압축응력이 상당히 크므로 축방향 하중에도 잘 견디며 휨 내력이 크고 균열이 없다는 장점이 있다. The PHC pile refers to a pile that has a high compressive strength up to 800Kg / cm ² or more by autoclave curing the concrete of a special compound after tensioning the PC wire more than 500Kg / cm ² of the concrete compressive strength of the PC pile. This PHC pile has a large allowable compressive stress, so it can withstand axial loads well, has high flexural strength and no cracking.

상기한 기성말뚝들은 별도의 공장에서 안정적으로 제조되므로 내구성 등 말뚝의 품질이 보장된다. 이에 따라, 상기 천공홀(11)에 삽입되어 몰탈(21)과 함께 본 발명에 따른 말뚝을 형성하게 되면, 매우 높은 강도와 지내력을 가지게 된다는 장점이 있다. Since the ready-made piles are manufactured stably in a separate factory, the quality of the piles is guaranteed. Accordingly, when the pile is inserted into the drilling hole 11 to form the pile according to the present invention together with the mortar 21, there is an advantage that it has very high strength and bearing strength.

상기 기성말뚝삽입단계(60)가 완료되면 양생단계(70)로 넘어간다. 양생단계(70)에서 일정 시간이 경과하면 상기 천공홀(11)에 충전되어 있는 몰탈(21)이 경화되어 본 발명의 바람직한 실시예에 말뚝이 형성된다. 이 말뚝에 대한 사진이 도 10에 도시되어 있다. 도 10은 도 3에 도시된 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법에 의해 형성된 말뚝을 인발한 상태의 사진으로서, 후술할 두부정리단계를 거치지 않은 형태이다. 도 10을 참조하면, 몰탈이 양생되어 형성된 말뚝의 외주면에 볼록하게 돌출된 구근이 형성되어 있음을 확인할 수 있다. 구근이 형성된 지점이 방전이 행해진 영역이며, 도 10에서는 천공홀의 높이방향을 따라 복수회 방전이 행해졌다는 것을 확인할 수 있다. 한편, 몰탈 또는 심멘트밀크가 경화되면 도 9에 도시된 바와 같이 지반(g)위로 돌출되어 있는 말뚝의 상부(85)에 주름관(81) 등을 끼워 말뚝의 두부를 정리한다. When the ready-made pile inserting step 60 is completed, the process proceeds to the curing step 70. After a certain time in the curing step 70, the mortar 21 is filled in the drilling hole 11 is cured to form a pile in a preferred embodiment of the present invention. A picture of this pile is shown in FIG. 10. FIG. 10 is a photograph of a state in which a pile formed by the ready-made pile embedded pulse discharge pile method shown in FIG. 3 is drawn, and has not been subjected to a head cleaning step to be described later. Referring to Figure 10, it can be seen that the convexly protruding bulbs are formed on the outer peripheral surface of the pile formed by curing mortar. The point where the bulb was formed is the region where the discharge was performed, and in FIG. 10, it can be confirmed that the discharge was performed a plurality of times along the height direction of the drilling hole. On the other hand, when the mortar or cement milk is cured, the head of the pile is put together by inserting a corrugated pipe 81 or the like into the upper portion 85 of the pile protruding onto the ground g as shown in FIG. 9.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법의 시험 실시예를 설명하며 본 발명의 작용과 효과를 설명하기로 한다. Hereinafter, the test embodiment of the ready-made pile embedded pulse discharge pile method having the above configuration will be described, and the operation and effects of the present invention will be described.

우선 펄스방전에 따른 천공홀의 확공율에 대하여 알아본다.First, the expansion rate of the drilled hole due to the pulse discharge is examined.

지층별 확공률을 알아보기 위해서 여러 지반조건 에서 시험시공을 하였다. 정확한 측정을 위해서 우선 지층을 크게 조립토지반 구간과 세립토지반 구간으로 나누었으며 각 구간에 대해서도 표준관입 시험타격 횟수에 따라 다시 N치가 0~10, 11~20, 그리고 21~40이상인 층으로 나누었다. 여기서 조립토와 세립토의 구분은 일반적인 통일분류법(Unified Soil Classification System)을 따랐다. 일반적으로 조립토는 자갈질 모래, 모래, 모래자갈, 씰트질 모래등을 포함하며, 세립토는 씰트와 점토를 의미한다. 일단 지층별 분류가 끝나면 같은 길이의 말뚝을 여러개를 타설하여 각 구간에 대해서 펄스 파워방전 회수를 바꾸어 가면서 몰탈의 하강 깊이를 측정하였다. 펄스 파워방전은 선단에서 부터 평균 1.0m 간격으로 주었으며, 각각의 경우에 대한 정확한 몰탈의 하강깊이를 측정하기 위해서 매번 계획된 펄스파워를 방전한 후 작업을 멈추고 몰탈의 하강깊이를 측정하였다. 측정한 후에는 다시 몰탈을 초기 위치까지 채운 다음 위 작업을 반복하였다. 현장에서 측정한 데이타는 아래의 확공률과 확공계수를 계산하는데 이용되었다. In order to find the rate of expansion for each layer, the test was carried out under various ground conditions. For accurate measurement, first, the strata were divided into subassembly and granular soil sections, and each section was divided into layers with N values of 0 ~ 10, 11 ~ 20, and 21 ~ 40 or more according to the number of standard penetration test hits. Here, the classification of coarse earth and fine grain earth follows the general Unified Soil Classification System. Generally, granulated soil includes gravel sand, sand, sand gravel, sealed sand, etc., and fine grained soil means seal and clay. Once the classification by strata was completed, the piles of the same length were placed and the falling depth of mortar was measured by changing the number of pulse power discharges for each section. Pulse power discharges were given at an average interval of 1.0m from the tip. In order to accurately measure the falling depth of mortar in each case, after discharging the planned pulse power each time, the work was stopped and the falling depth of mortar was measured. After the measurement, the mortar was filled to the initial position and the above operation was repeated. Field measurements were used to calculate the expansion and expansion factors below.

여기서, ER = 확공률, V_final = 확공된 구의 체적,Where ER = expansion rate, V _final = volume of the expanded sphere,

V₀ = 초기 구의 체적(확공되기 전의 천공홀의 직경으로 형성되는 구)V ₀ = volume of the initial sphere (sphere formed by the diameter of the drilled hole before expansion)

ΔV = 체적증가량, do = 초기 구의 직경(천공홀의 직경), ΔV = volume increase, do = diameter of initial sphere (diameter of drilled hole),

Δh = 몰탈의 하강깊이 Δh = descent depth of mortar

상기 식으로부터 몰탈의 하강 깊이를 알면 확공률을 계산할 수 있다. 한편, 확공계수는 다음과 같이 정의된다.Knowing the falling depth of mortar from the above equation, the expansion ratio can be calculated. The expansion coefficient is defined as follows.

실험데이터와 연산결과는 도 11 내지 도 14에 도시되어 있다. 도 11은 조립토층에서 대표적인 N치에 대하여 펄스방전 횟수를 변경했을 경우에 대한 확공계수를 나타낸 그래프이며, 도 12는 조립토층에서 N치와 확공계수에 대한 관계를 나타낸 그래프이고, 도 13은 점성토지반에서 펄스방전 횟수와 확공계수에 대한 관계를 나타낸 그래프이며, 도 14는 펄스방전횟수에 따른 토질별 평균 확공계수를 나타낸 도표이다. 도 11 이하의 도면에서 SPT로 표시된 것은 표준관입시험에 의한 N치를 나타낸다. Experiment data and calculation results are shown in FIGS. 11 to 14. FIG. 11 is a graph showing the expansion coefficient for the case where the pulse discharge frequency is changed with respect to the representative N value in the granulated soil layer. FIG. 12 is a graph showing the relationship between the N value and the diffusion coefficient in the granulated soil layer. It is a graph showing the relationship between the number of pulse discharges and the expansion coefficient in the ground, Figure 14 is a graph showing the average expansion coefficient for each soil according to the number of pulse discharges. In FIG. 11 and below, denoted by SPT indicates N value by standard penetration test.

도 11은 조립토층에서 대표적인 N치에 대해 펄스 방전 횟수를 변경했을 경우에 대한 확공계수를 보여준다. 그림에서 보다시피, 확공계수는 펄스 파워방전 횟수를 증가 시키면 따라서 증가하고 있음을 보여주고 있다. 이러한 경향은 각각의 층별로 비슷함을 알 수 있다. 다만 표준관입 타격회수 N치(SPT), 이 10이하인 구간에서는 확공이 펄스 파워방전에 거의 선형의 관계가 있음을 보여주고 있으나, 그 이상의 지층에서는 약간 다른 경향을 보여주고 있다. 즉, 펄스 파워방전 횟수가 20 이하에서는 세개의 지층 모두 거의 선형의 관계를 보여주고 있으나 펄스 파워방전 회수가 20이상에 되면 표준관입 타격횟수 20 이상인 지층에서는 접선의 기울기가 점점 감소하고 있음을 알 수 있다. 이는, 다시 말하면, 펄스 파워방전이 일정 횟수 이상이 되면 더 이상 지반의 확장에 영향을 주지 못한다고 말 할 수 있다. FIG. 11 shows the expansion coefficient for the case where the pulse discharge frequency is changed with respect to the representative N value in the granulated soil layer. As shown in the figure, the expansion coefficient increases with increasing the number of pulse power discharges. It can be seen that this tendency is similar for each layer. However, it is shown that expansion is almost linearly related to pulse power discharge in the interval of less than 10, the standard penetration strike rate N value (SPT), but it is slightly different in the strata above. In other words, when the number of pulse power discharges is less than 20, all three layers show almost linear relationship. However, when the number of pulse power discharges is more than 20, the slope of the tangent is gradually decreasing in the layers with more than 20 standard penetration strike times. have. In other words, it can be said that when the pulse power discharge is more than a certain number of times, it no longer affects the expansion of the ground.

도 12는 같은 조립토층에 대한 펄스 파워방전 회수를 각각 10회, 20회 그리고 40회 주었을 때의 확공계수를 표준관입 시험 타격횟수 N치(SPT)에 대해 나타낸 것이다. 그림에서 보면, 펄스 파워방전 횟수가 낮을수록 확공이 되는 효율이 적게 나타나고 횟수가 증가 할수록 효율이 커짐을 알 수 있다. 또한 각 지층 모두 전반적으로 N치가 증가할수록 확공되는 효율이 줄어드는 경향을 보여주고 있다. 특이한 점은, 펄스 파워방전 횟수가 10에서는 확공계수가 전반적으로 낮은 값을 나타내고 감소율도 완만한 곡선을 나타내는 반면 펼스 파워방전 횟수가 20회 이상이 될 경우는 확공계수가 대체적으로 큰 값을 나타내며 기울기도 좀 더 가파른 것으로 나타났다. 하지만 좀 더 자세히 살펴보면 데이터의 분산이 크게 나타남을 알 수 있다. 다시 말하면, 똑같은 N치(SPT)를 갖는 지반에 대해서 똑같은 횟수의 펄스를 방전 했음에도 불구하고 확공계수가 작게는 약 3%에서는 크게는 10%이상 차이를 보이고 있음을 볼 수 있다. 이러한 차이는 깊이의 차이에서 오는 것으로 판단된다. 즉 깊이가 얕은 곳에서는 상재하중이 낮기 때문에 그 만큼 구속압이 작아져 펄스 에너지의 손실이 큰 반면 깊은 곳에서는 상대적으로 상재압력이 크기 때문에 펄스 에너지의 손실을 줄일 수 있어 그 만큼 효율적으로 지반을 확장시키기 때문인 것으로 판단된다. 결과적으로 지반의 확장은 지반의 조건 및 펄스 방전 횟수와 더불어 깊이에 따라서도 영향을 있음을 알 수 있다. FIG. 12 shows the expansion coefficient when the number of pulse power discharges for the same granulated soil layer is given 10, 20 and 40 times, respectively, for the standard penetration test N times (SPT). In the figure, the lower the number of pulsed power discharges, the smaller the efficiency of expansion and the higher the number, the higher the efficiency. In addition, as the N value increases in all of the strata, the efficiency of expansion decreases. Of note, when the number of pulse power discharges is 10, the expansion coefficient is generally low and the reduction rate is gentle, whereas when the pulls power discharge number is 20 or more, the expansion coefficient is generally large and sloped. Also appeared to be more steep. However, if you look more closely, you can see that the distribution of data is large. In other words, despite the discharge of the same number of pulses for the ground having the same N value (SPT), it can be seen that the difference in expansion coefficient is about 10% or more at about 3%. This difference is believed to come from the difference in depth. In other words, since the loading load is low in the shallow depth, the restraint pressure decreases so much that the loss of pulse energy is large, while in the deep place the loss of pulse energy is large, so the loss of pulse energy can be reduced effectively. It is because of this. As a result, it can be seen that the expansion of the ground is affected by the depth as well as the ground condition and the number of pulse discharges.

도 13은 세립토층에서 대표적인 N치(SPT)에 대해 펄스 파워방전 횟수를 변경했을 경우에 대한 확공률을 보여준다. 그림에서는 점토층의 평균 N치가 하나의 대표치에 대한 값을 보여주고 있는 이는 시험 시공현자의 점토층이 그리 두텁지 못했 기 때문이다. 그림을 보면, 조립토층과는 다르게 펄스 파워방전 횟수가 증가 하더라도 확공계수에는 큰 변화가 나타나지 않는다. 뿐만 아니라 확공계수도 조립토층 지반에 비해 현저하게 떨어짐을 알 수 있다. 즉 펄스 파워방전의 효과가 세립토층 지반에서는 크게 발휘되지 않고 있음을 알 수 있는데, 이는 흙 입자가 너무 작기 때문인 것으로 판단된다. 다시 말하면, 조립토층 지반에서는 펄스 파워방전시 생기는 높은 압력이 상대적으로 투수계수가 큰 지반의 벽을 밀때 공극을 채우고 있던 간극수가 배수가 되면서 순간적으로 압축이 일어나면서 확공이 이루어 지는 것으로 판단되지만, 세립토 지반의 경우 투수계수가 매우 낮기 때문에 간극수가 배수되기에는 너무 순간적이 압력이 가해지므로 조립토 지반에 비해 압축이 덜 생기는 것으로 판단된다. 결과적으로 펄스 파워방전에 의한 확공효과는 입자가 큰 지반에서 가장 큰 효과가 있음을 알 수 있다. FIG. 13 shows the expansion ratio for the case where the number of pulse power discharges is changed for a representative N value (SPT) in the fine grain layer. In the figure, the average N value of the clay layer shows the value for one representative value because the clay layer of the test constructor was not very thick. As shown in the figure, unlike the coarse soil layer, even if the number of pulse power discharges increases, the expansion coefficient does not change significantly. In addition, it can be seen that the expansion coefficient is significantly lower than that of the granulated soil layer. In other words, it can be seen that the effect of the pulsed power discharge is not largely exhibited in the fine-grained soil, because the soil particles are too small. In other words, in the granulated soil, the high pressure generated during the pulsed power discharge pushes the pore-filled void when the wall of the ground with relatively high permeability coefficient is drained. In the case of the ground, the permeability coefficient is very low, so the momentary pressure is applied too much to drain the gap. As a result, it can be seen that the expansion effect by the pulse power discharge has the greatest effect in the ground with large particles.

상기 결과를 정리해보면, 펄스방전에 의한 확공효과는 표준관입시험에 의한N치가 낮고 펄스방전 횟수가 높을수록, 그리고 심도가 깊고 입자가 클수록 크게 나타나고 있음을 알 수 있다. Summarizing the above results, the expansion effect by the pulse discharge is shown to be larger as the N value by the standard penetration test, the higher the number of pulse discharges, and the deeper and larger particles.

도 14에는 상기의 분석을 토대로 퇴적토 지반의 각 토질별 평균 확공률 및 확공계수를 보여주고 있다. 도 14를 참조하면, 확공률은 지반의 N치가 낮을수록, 방전회수가 많을수록 증대되는 것을 알 수 있다.Figure 14 shows the average expansion rate and expansion coefficient for each soil in the sediment based on the above analysis. Referring to FIG. 14, it can be seen that the expansion ratio increases as the N value of the ground is lower and the number of discharges is larger.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법에서 발생되는 소음과 진동의 정도를 알아보는 시험을 시행하였으며, 그 결과가 도 15 내지 도 17에 나타나 있다. 도 15 및 도 16은 도 3에 도시된 기성말뚝 매입식 펄스 방전 말뚝공법에서 발생되는 소음의 정도를 나타낸 그래프이다. A test was conducted to determine the degree of noise and vibration generated in the ready-made pile embedded pulse discharge pile method according to the preferred embodiment of the present invention, and the results are shown in FIGS. 15 to 17. 15 and 16 are graphs showing the degree of noise generated in the ready-made pile-filled pulse discharge pile method shown in FIG.

소음 측정은 소음진동 공정시험방법에 의하여 실시하였다. 측정위치는 천공위치로 부터 이격거리별로 선정하였으며, 소음측정은 소음계를 지면으로부터 1.5m 높이에 설치하고 소음계의 마이크로폰을 소음원의 방향으로 설치하고 소음계의 동특성은 패스트(Fast)반응으로 공정하여 측정하였다. 또 소음계의 청감보정회로는 A특성에 의해 보정된 측정치를 사용하여 파일의 시작부터 마지막 작업시까지의 값 중에서 최대값을 소음레벨의 측정값으로 하였다. 여기서 말하는 소음레벨은 대상의 소음의 레벨을 의미한다. 좀더 자세히 살펴보면 소음에는 크게 배경소음과 대상소음이 있는데, 배경 소음이란 측정하고자 하는 장비가 멈춘 상태의 주위의 장비소음을 의미하고 대상소음이란 주위 장비소음에 측정하고자 하는 장비의 소음을 더한 소음을 의미한다. 일반적으로 건설현장에서 건설소음은 건설기계를 사용할 때 발생하는데 건설장비는 그 종류가 다양할 뿐만 아니라 발생소음이 같은 기계라도 사용목적 및 운전조건에 따라 상이하며 공사현장의 주변상황이나 배경소음에 크게 영향을 받는다. 따라서 배경소음이 대상소음과 크게 차이가 나지 않으면 측정된 대상소음은 배경소음에 따라 보정을 해 주어야 한다. The noise was measured by the noise and vibration process test method. The measuring position was selected by the distance from the drilling position, and the noise measurement was made by installing the sound level meter at 1.5m height from the ground, the microphone of the sound level meter in the direction of the noise source, and the dynamic characteristics of the sound level meter were measured by fast reaction. . In addition, the sound sensor correction circuit of the sound level meter used the measured value corrected by the A characteristic to make the maximum value of the noise level from the beginning of the pile to the last operation. The noise level here means the level of noise of an object. If you look more closely, there are two kinds of background noise and target noise. Background noise refers to the noise of the equipment around when the equipment to be measured is stopped, and the target noise refers to the noise of the equipment plus the noise of the equipment to be measured. do. In general, construction noise is generated at construction sites when construction machinery is used, and construction equipment is not only diverse in type but also has the same noise, depending on the purpose and operating conditions of the construction site. get affected. Therefore, if the background noise does not differ significantly from the target noise, the measured target noise should be corrected according to the background noise.

도 15는 시험시공시 거리별로 측정한 각각의 배경소음, 대상소음, 그리고 최대값을 보여준다. 도면에서 나타난 각 소음은 등가 소음으로 표시되는데 등가소음이란 임의의 측정시간동안 발생한 변동소음의 총 에너지를 같은 시간내의 정상소음의 에너지로 등가하여 얻어진 소음을 의미한다. 도 16은 시험에서 측정된 대상 등가소음을 소음원의 위치에서 부터 이격거리별로 나타낸 것이다. 도면에서 보다시 피 대부분의 측정값들이 소음 규제 기준인 70dB 아래에 분포하고 있어 소음에 의한 주위 영향은 크지 않음을 알 수 있다. 하지만 소음원에서 거리가 멀어질수록 소음레벨이 떨어지는 양상을 보이는 2차 측정과는 달리 1차 측정에서는 이격거리와는 상관없이 거의 일정한 값들을 보여주고 있다. 이는 측정당시에 주위에 많은 본 공법과 상관없는 건설 장비들이 가동되고 있어 대상장비의 정확한 측정이 힘들었기 때문일 것으로 판단된다. 결과적으로 대상 소음과 배경소음이 차이가 크지 않다는 것은 그만큼 측정된 값의 대부분이 배경소음에 해당된다고 볼 수 있으며 이는 실질적으로 본 공법에 의해 발생하는 소음은 상대적으로 매우 낮다고 판단할 수 있다.Figure 15 shows the background noise, the target noise, and the maximum value measured for each distance during the test construction. Each noise shown in the figure is represented as an equivalent noise. The equivalent noise refers to a noise obtained by equalizing the total energy of the variable noise generated during an arbitrary measurement time with the energy of the normal noise within the same time. Figure 16 shows the target equivalent noise measured in the test by the separation distance from the location of the noise source. As can be seen from the figure, most of the measured values are distributed below 70dB, the noise regulation standard, and it can be seen that the ambient influence due to noise is not large. However, unlike the second measurement, where the noise level drops as the distance from the noise source decreases, the first measurement shows almost constant values regardless of the separation distance. This may be due to the fact that it was difficult to accurately measure the target equipment because many construction equipments are operating around the time of the measurement. As a result, the difference between the target noise and the background noise can be considered that most of the measured values correspond to the background noise, which can be judged that the noise generated by the present method is relatively very low.

도 17은 도 3에 도시된 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법에서 발생되는 진동의 정도를 나타낸 그래프이다. 진동 측정은 소음측정과 마찬가지로 소음진동 공정시험방법에 의하여 실시하였다. 진동측정은 진동측정기(Vibration Level Meter) VM-52라는 장비를 이용해서 측정하였다. 또한 진동 측정도 콘크리트 파일의 시작부터 마지막 작업시까지의 값 중에서 진동에너지의 최대값을 측정값으로 하였다. 도 18에는 깊이별로 측정한 진동레벨이 나타나 있다. 도면을 보면 지표면에서 - 4m를 기점으로 그 위쪽으로는 진동규제 기준치인 65dB 를 약간 상회하는 것을 알 수 있다. 하지만 그 상회폭도 매우 작을 뿐만 아니라 말뚝의 상부에서는 펄스방전에 의한 확공효과가 경감하는 이유로 방전을 거의 하지 않기 때문에 이 정도는 충분히 무시할 수 있을 정도라 판단된다. 결론적으로 말하면, 전반적으로 측정값들이 기준치 아래에 분포하고 있어 규제 조건을 만족한다고 보여지며 이는 펄스 방전에 의해 발생하는 진동역시 주위에 별다른 영향을 주지 않는다고 판단할 수 있다. 17 is a graph showing the degree of vibration generated in the ready-made pile embedded pulse discharge pile method shown in FIG. The vibration was measured by the noise vibration process test method as well as the noise measurement. Vibration measurements were measured using a instrument called a vibration level meter (VM-52). In the vibration measurement, the maximum value of the vibration energy was measured as the measured value from the start of the concrete pile to the last work. 18 shows the vibration level measured for each depth. From the drawing, it can be seen that slightly above the vibration regulation threshold of 65dB above -4m from the ground surface. However, it is considered to be sufficiently negligible because the upper width of the pile is very small and almost no discharge is generated at the top of the pile to reduce the expansion effect due to the pulse discharge. In conclusion, it is shown that the measured values are generally distributed below the reference value, which satisfies the regulatory conditions, and it can be concluded that the vibration generated by the pulse discharge does not affect the surroundings.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Could be. Accordingly, the true scope of protection of the invention should be defined only by the appended claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 기성말뚝 매입식 펄스방전 말뚝공법은 저소음과 저진동으로 모든 건설환경에서 적응할 수 있으며, 구근의 형성으로 인해 주면마찰력이 크게 증대되어 천공깊이를 낮게할 수 있어 경제적일 뿐만 아니라, 연약지반이 깊게 형성되어 있는 지층에서도 말뚝의 지내력을 보장할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 기성말뚝을 매입함으로써 지내력을 안정적으로 확보할 수 있고 안전성이 보장될 수 있다는 장점이 있다. As described above, the ready-made pile-filled pulse discharge pile method according to the present invention can be adapted in all construction environments with low noise and low vibration, and the friction of the principal surface is greatly increased due to the formation of bulbs, thereby lowering the drilling depth. Not only that, there is an advantage that the bearing strength of the pile can be guaranteed even in the deep formation of the soft ground. In addition, by buying a ready-made pile has the advantage that the bearing strength can be secured stably and the safety can be guaranteed.

Claims

A drilling step of forming a drilling hole by drilling the ground on which the structure is to be constructed;

Mortar filling step of filling the mortar in the drilling hole;

A device insertion step of inserting a discharge device in which pulse discharge is performed between positive and negative electrodes spaced apart from each other when a pulse power is supplied to the boring hole filled with the mortar;

Expanding the drilling hole by supplying pulse power to the discharge device to perform pulse discharge, thereby compacting the drilling wall around the drilling hole in the region where the pulse discharge was performed;

A ready-made pile inserting step of inserting a ready-made pile into a drilling hole filled with the mortar so that the bearing strength of the pile formed by curing the mortar is improved; And

It comprises a curing step, wherein the filled mortar is cured;

In the pile formed by curing mortar in a form containing the ready-made pile, bulbs protruding convexly are formed in a portion where the pulse discharge is performed.

The mortar is made by mixing sand, cement, a magnetic stress admixture, a dry mortar made of a fluidizing agent, and water, and a composition ratio of the dry mortar is 61.66 parts by weight of cement and 100 parts by weight of sand, based on 100 parts by weight of the sand. 5 parts by weight of a magnetic stress admixture, 0.46 parts by weight of a fluidizing agent based on 100 parts by weight of sand, the water is mixed with 16 to 20 parts by weight of water based on 100 parts by weight of the dry mortar,

The magnetic stress admixture is a ready-made pile embedded pulse discharge pile method characterized in that consisting of Al ₂ O ₃ and SiO ₂ and Fe ₂ O ₃ and CaO and MgO and SO ₃ .

The method of claim 1,

The ready-made pile is a ready-made pile embedded pulse discharge pile method, characterized in that any one of the reinforced concrete pile, centrifugal force PC pile, high-strength PHC pile, steel pipe pile.

The method of claim 1,

And a recharging step of recharging the mortar to the hole so that the mortar is filled in the region extended by the pulse discharge so that the level of the mortar filled in the hole is lowered. Embedded pulse discharge pile method.

The method of claim 1,

The expanding step comprises performing the pulse discharge at at least two points by varying the depth along the height direction of the drilling hole,

The pile formed by curing the mortar, the bulb-filled pulse discharge pile method characterized in that the convexly protruding bulbs are formed in at least two places where the pulse discharge was performed.

The method of claim 1,

The pulse discharge may be repeatedly performed a plurality of times at the same depth in the drilling hole so that the drilling hole can be widely expanded, until the level of mortar filled in the drilling hole remains the same before and after the pulse discharge. A ready-made pile embedded pulse discharge pile method, characterized in that the pulse discharge is continuously performed at the same depth.

The method of claim 4, wherein

The diameter of the drilling hole is 200mm ~ 400mm, the drilling hole is excavated using an auger screw and a casing screw or auger screw, the pulse discharge is performed at intervals of 1m ~ 2m along the depth direction of the drilling hole, the filling of the mortar The auger screw is carried out with excavation after drilling the drilling hole, but the filling speed is a ready-made pile embedded pulse discharge pile method, characterized in that 200 ~ 300 liters per minute.

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