KR100769309B1 - 스크류오거를 이용한 소구경 파일공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반의 지지력 보강에 소구경 파일로 봉형상의 몸체 외주면에 스크류가 형성된 스크류오거를 채택함으로 지반을 천공함과 동시에 파일을 관입할 수 있게 되어 시공공정의 단순화가 가능해진 소구경 파일공법에 관한 것이다.

본 발명의 스크류오거를 이용한 소구경 파일공법은 기초 또는 지반을 보강함에, (a)소구경 파일로 봉형상의 몸체 외주면에 전체적으로 스크류가 형성되면서 몸체 내부에 하부 끝에서 상부 끝까지 길이방향으로 이어지는 중공관이 형성된 스크류오거를 채택하여 이를 회전시키면서 보강대상 지반에 관입 설치하는 단계; 그리고, (b)스크류오거의 중공관을 통해 그라우팅액을 주입함으로써 구근을 형성함과 동시에 스크류오거와 지반 사이 틈에 그라우팅액을 충진하여 스크류오거를 지반에 정착시키는 단계; 를 포함하여 이루어지되,

상기 (a)단계는 소정길이로 제작된 스크류오거 유닛 복수개를 준비하여 스크류오거 하나를 관입 설치하고 이어 관입 설치된 스크류오거에 스크류오거 다른 하나를 연결 결합한 후 연결 결합된 스크류오거를 관입 설치하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

마아크로 파일, 소구경 파일, 스크류오거, 스크류, 그라우팅

Description

스크류오거를 이용한 소구경 파일공법{Method for constructing small pile with screw auger}

도 1은 본 발명에 따른 소구경 파일공법을 도시한 시공순도서로서 기존 건축물의 보수보강용으로 적용한 예를 보여준다.

도 2는 도 1의 소구경 파일공법에 적용되는 스크류오거를 도시한 사시도 및 단면도이다.

도 3은 본 발명의 소구경 파일공법에 적용되는 스크류오거의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 관한 부호의 설명>

10: 스크류오거 10a: 몸체

10b: 스크류 11: 중공관

11a: 분기관

12a: 돌기 12b: 홈

15a: 관통홀 15b: 연결핀

20: 그라우팅액

본 발명은 스크류오거를 이용한 소구경 파일공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지반의 지지력 보강에 소구경 파일로 봉형상의 몸체 외주면에 스크류가 형성된 스크류오거를 채택함으로 지반을 천공함과 동시에 파일을 관입할 수 있게 되어 시공공정의 단순화가 가능해진 소구경 파일공법에 관한 것이다.

기초를 보강하거나 지반의 내력을 보강하기 위해 지정공사가 이루어지는데, 특히 기존건물의 보수보강을 위한 경우에는 작업공간상의 제약 때문에 일반적으로 신축공사에 적용되는 지정공사를 그대로 적용하기 곤란하다. 보수보강용으로 채택되는 지정공사에는 그라우팅액을 지반에 직접 주입하는 방법과 소구경 파일을 설치하는 방법이 가장 대표적이라 할 수 있다.

그라우팅액을 직접 주입하는 방법은 다시 그라우팅액의 종류에 따라 다시 두가지로 구분할 수 있는데, 시멘트계 그라우팅액을 고압으로 주입하여 구근을 형성시키면서 지반을 고결함으로 지지력을 향상시키는 방법과 팽창성 있는 그라우팅액을 주입하여 화학작용을 일으키면서 지지력을 향상시키는 방법이 그것이다. 이와 같은 방법은 작업이 용이하고 시공비가 저렴하다는 이점이 있으나, 그라우팅액의 흐름을 제어하기 힘들고 보강품질이 확실치 않으며 장기적인 내구성에 대한 신뢰도가 미흡하다는 단점이 있다.

소구경 파일을 설치하는 방법은 유압드릴이나 각종 천공기를 이용하여 천공작업을 수행하고 이어 천공홀에 강봉(철근), 강봉 조립체 등의 소구경파일을 삽입한 후 그라우팅액을 주입하는 과정으로 진행되는 방법으로, 마이크로 파일공법이라 일컬어진다. 이와 같은 마이크로 파일공법은 전술한 그라우팅액을 직접 주입하는 방법에 비하여 보강품질을 확실하게 보장할 수 있다는 장점이 있으나, 천공작업과 파일설치작업, 그라우팅액 주입작업이 각각 별도의 공정으로 이루어져 공사시간이 연장된다는 점과 연약지반에는 천공작업과 동시에 천공홀을 유지하기 위한 케이싱 설치가 요구된다는 점이 단점으로 지적된다. 또한, 천공홀의 수직도가 확보되지 않는 경우에는 파일 설치가 곤란하므로 이를 방지하기 위해 천공홀을 필요 이상으로 크게 천공하게 되는데 이는 곧 그라우팅액의 사용량을 증가시키는 문제로 이어진다.

본 발명은 상기한 종래의 문제를 개선하고자 안출된 것으로서, 지반의 지지력 보강에 소구경 파일로 봉형상의 몸체 외주면에 스크류가 형성된 스크류오거를 채택함으로 천공작업과 파일설치작업을 일원화하여 시공공정의 단순화를 꾀한 소구경 파일공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 연약지반에서도 케이싱 없이 파일설치가 가능한 소구경 파일공법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 그라우팅액의 사용량을 최소화하여 경제성을 향상 시킨 소구경 파일공법을 제공하는 것이다.

상기한 목적달성을 위해 본 발명은 기초 또는 지반을 보강함에, (a)소구경 파일로 봉형상의 몸체 외주면에 전체적으로 스크류가 형성되면서 몸체 내부에 하부 끝에서 상부 끝까지 길이방향으로 이어지는 중공관이 형성된 스크류오거를 채택하여 이를 회전시키면서 보강대상 지반에 관입 설치하는 단계; 그리고, (b)스크류오거의 중공관을 통해 그라우팅액을 주입함으로써 구근을 형성함과 동시에 스크류오거와 지반 사이 틈에 그라우팅액을 충진하여 스크류오거를 지반에 정착시키는 단계;를 포함하여 이루어지되,
상기 (a)단계는 소정길이로 제작된 스크류오거 유닛 복수개를 준비하여 스크류오거 하나를 관입 설치하고 이어 관입 설치된 스크류오거에 스크류오거 다른 하나를 연결 결합한 후 연결 결합된 스크류오거를 관입 설치하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크류오거를 이용한 소구경 파일공법을 제공한다.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스크류오거를 이용한 소구경 파일공법을 보여주는 시공순서도이고, 도 2 및 도 3은 스크류오거를 도시한 도면으로, 본 발명의 소구경 파일공법은 도시하고 있는 바와 같이 소구경 파일로 스크류오거(10)를 이용한다는 점을 가장 큰 특징으로 한다. 즉, 스크류오거(10)를 천공용 장비로 이용함과 동시에 지중에 매입되는 보강파일로 이용한 것이다. 이로써 천공작업과 파일설치작업은 하나의 작업으로 일원화되며, 이에 그만큼 작업시간이 단축된다.

구체적으로 본 발명에 따른 스크류오거를 이용한 소구경 파일공법은 천공 및 파일설치단계와 그라우팅단계의 두 단계로 나눌 수 있다.

(a)천공 및 파일설치단계

소구경 파일로 스크류오거(10)를 채택하여 이를 회전시키면서 보강대상 지반에 관입시킨다.

본 발명에 채택되는 스크류오거(10)는 통상 천공장비에 이용되는 것과 동일하게 봉형상의 몸체(10a) 외주면에 스크류(10b)가 형성된 것이나, 다만 구체적인 역할이 다르다고 할 수 있다. 즉, 본 발명의 스크류오거(10)에서 몸체(10a)는 직접적으로 하중지지력을 발휘하는 구성이며, 스크류(10b)는 회전을 통해 지반을 천공시키면서 스크류오거(10)를 관입시킬 수 있게 하는 구성인 것이다. 특히, 상기 스크류(10b)는 지반에 매입되면 스크류오거(10)의 지반과의 접지면적을 넓혀주기 때문에 주면마찰력을 향상시키는 역할을 하게 된다.

도 2는 본 발명에 채택되는 스크류오거(10)의 실시예를 도시한 도면으로, 도시하고 있는 바와 같이 스크류오거(10)는 몸체(10a) 내부에 하부 끝에서 상부 끝까지 길이방향으로 이어지는 중공관(11)이 형성될 수 있다. 중공관(11)은 천공 및 파일설치단계에서 공기의 주입통로로 이용되고 향후 그라우팅단계에서 그라우팅액(20)의 주입통로로 이용된다. 중공관(11)을 통해 공기가 주입되면 지반이 약화되므로 천공작업을 더욱 원활하게 진행할 수 있게 되며, 동시에 천공 토사를 스크류(10b)로 빨리 이동시키므로 원활한 배토가 이루어지게 된다. 이와 같은 중공관(11)의 역할을 감안하면, 스크류오거(10)는 선단부가 중심으로 갈수록 오목하게 들어간 형태로 형성되도록 구성하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 공기 주입압의 손실을 최소화시킬 수 있는 형태이기 때문이다.

한편, 본 발명에 따른 소구경 파일공법을 도 1에서와 같이 기존 건축물의 보 수보강 공법으로 채택한다면 작업공간은 기존 건축물의 최하층이 될 것이므로, 스크류오거(10)의 길이는 최하층의 층고보다 작아야만 관입 설치가 가능하게 된다. 이에, 본 발명에서는 소정길이(최하층 층고보다 짧은 길이로 대략 2~5m)로 제작된 스크류오거(10) 유닛 복수개를 연결 결합하면서 그 길이를 연장할 것을 제안하고 있다. 즉, 스크류오거(10) 유닛 하나를 먼저 지중에 관입 설치하고 이어 스크류오거(10) 다른 하나를 연결 결합한 후 다시 관입 설치하는 것이다. 이때, 스크류오거(10) 상호간의 연결 결합은 용접 등 다양한 방법으로 할 수 있으나, 본 발명에서는 작업의 편리함을 도모하기 위해 끼움결합 및 핀결합에 의한 기계적 결합방법을 제안한다. 도 2에서와 같이 스크류오거(10) 유닛을 연결단부에 홈(12b) 또는 돌기(12a)가 형성되면서 홈(12b) 또는 돌기(12a)를 수평으로 관통하는 관통홀(15a)이 형성되도록 제작하고, 이러한 유닛 상호간을 홈(12b)-돌기(12a)에 의한 끼움결합과 동시에 관통홀(15a)에 연결핀(15b)을 삽입하는 핀결합을 통해 연결 결합하고 있는 것이다.

본 발명은 소구경 파일공법에 관한 것이므로, 이를 고려한다면 스크류오거(10)로는 50~400㎜ 직경을 가지는 것을 채택하도록 하는 것이 바람직하겠다. 특히, 종래의 스크류오거(10)는 천공작업 완료 후 제거되는 천공 전용장비로서 천공홀 내의 토사를 완전히 배출시키는 구조이어야 하기 때문에 몸체는 작으면서 스크류가 상대적으로 크게 제작될 수밖에 없었지만, 본 발명의 스크류오거(10)는 종래의 것과는 달리 천공작업 완료 후에도 제거되지 않고 그대로 지중에 매입되어 하중을 지지하기 때문에 몸체(10a)는 하중 지지에 충분할 정도의 내력을 가지도록 구성하되 스크류(10b)는 천공작업을 원활히 진행시킬 수만 있다면 작게 구성하여도 무방할 것이다. 나아가 도 3에서와 같이 본 발명에서의 스크류오거(10)는 스크류(10b)가 몸체 외주면에 전체적으로 형성되지만 단속적으로 형성되도록 제작하는 것도 가능할 것이다.

(b)그라우팅단계

스크류오거(10)가 지반에 관입 설치되면 스크류오거(10)와 지반 사이 틈에 그라우팅액(20)을 충진하여 스크류오거(10)를 지반에 정착시킨다. 그 결과 스크류오거(10)가 그라우팅액(20)과 일체화되면서 지반을 보강하게 되므로 최종적으로 지반의 안정성을 구축하게 된다. 특히, 본 발명에서는 스크류오거(10)가 천공과 동시에 관입 설치되므로 스크류오거(10)와 지반 사이 틈은 상당히 좁을 것인 바, 적은 양의 그라우팅액(20)으로도 충분하게 된다. 그라우팅액(20)으로는 통상적인 소구경 파일공법에 채택되는 시멘트계 그라우팅액을 선택하도록 한다.

도 2와 같이 중공관(11)이 형성된 스크류오거(10)가 채택되는 경우에는 그라우팅액(20)은 중공관(11)을 통해 주입되며, 이로써 스크류오거(10) 선단부는 구근을 형성하면서 지반에 정착하게 된다. 이때, 스크류오거(10)로 도 3과 같은 중공관(11)에서 분기된 분기관(11a)이 몸체(10a) 너비방향으로 더 형성된 것을 채택한다면, 상기 중공관(11)을 통해 주입된 그라우팅액(20)이 분기관(11a)을 통해서 분기 배출되면서 스크류오거(10)의 측면에도 충진되므로 스크류오거(10)는 지반에 더욱 안정적으로 정착하게 된다. 특히, 그라우팅액(20)의 주입과정에서 중공관(11) 및 분기관(11a)에도 그라우팅액(20)이 채워지게 되므로 스크류오거(10)는 내·외부 에 걸쳐 그라우팅액(20)과 일체화될 것인 바, 스크류오거(10)와 그라우팅액(20)이 합성거동하는 경우 더욱 효과적으로 내력발휘할 것으로 기대된다.

나아가, 그라우팅액(20)을 주입할 때 스크류오거(10)를 회전시키면 그라우팅액(20)은 스크류(10b)를 통해 위로 이동되면서 신속하게 분산되기 때문에 스크류오거(10)와 지반 사이 틈에 밀실하게 채워지게 되고, 그 결과 그라우팅액(20)과 일체화된 스크류오거(10)는 더욱더 견고한 보강체로서 역할하게 될 것이다.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한 것으로, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 지반의 지지력 보강에 소구경 파일로 봉형상의 몸체 외주면에 스크류가 형성된 스크류오거를 채택함으로 천공작업과 파일설치작업의 일원화가 가능해져 시공공정이 단순해지는 것은 물론 연약지반에서도 케이싱 없이 간편하게 적용할 수 있게 된다.

또한, 파일과 지반 사이의 틈을 최소화하면서 파일이 설치되므로 그라우팅액의 사용량을 줄일 수 있어 경제성이 향상될 것으로 기대된다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 기초 또는 지반을 보강함에,

   (a)소구경 파일로 봉형상의 몸체 외주면에 전체적으로 스크류가 형성되면서 몸체 내부에 하부 끝에서 상부 끝까지 길이방향으로 이어지는 중공관이 형성된 스크류오거를 채택하여 이를 회전시키면서 보강대상 지반에 관입 설치하는 단계; 그리고,

   (b)스크류오거의 중공관을 통해 그라우팅액을 주입함으로써 구근을 형성함과 동시에 스크류오거와 지반 사이 틈에 그라우팅액을 충진하여 스크류오거를 지반에 정착시키는 단계;

   를 포함하여 이루어지되,

   상기 (a)단계는 소정길이로 제작된 스크류오거 유닛 복수개를 준비하여 스크류오거 하나를 관입 설치하고 이어 관입 설치된 스크류오거에 스크류오거 다른 하나를 연결 결합한 후 연결 결합된 스크류오거를 관입 설치하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크류오거를 이용한 소구경 파일공법.
3. 제2항에서,

   상기 스크류오거는 중공관에서 분기된 분기관이 몸체 너비방향으로 더 형성된 것으로,

   상기 중공관을 통해 주입된 그라우팅액이 분기관을 통해 분기 배출되면서 스크류오거의 측면에도 충진되는 것을 특징으로 하는 스크류오거를 이용한 소구경 파일공법.
4. 제2항에서,

   상기 (a)단계는 상기 스크류오거의 중공관을 통해 공기를 주입하면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크류오거를 이용한 소구경 파일공법.
5. 제4항에서,

   상기 스크류오거는 선단부가 중심으로 갈수록 오목하게 들어간 형태로 형성된 것임을 특징으로 하는 스크류오거를 이용한 소구경 파일공법.
6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,

   상기 스크류오거 유닛은 연결단부에 홈 또는 돌기가 형성되면서 홈 또는 돌기를 수평으로 관통하는 관통홀이 형성된 것으로 유닛 상호간 홈-돌기에 의한 끼움결합과 관통홀에의 핀결합을 통해 연결되는 것임을 특징으로 하는 스크류오거를 이용한 소구경 파일공법.
7. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,

   상기 (b)단계는 스크류오거를 회전시키면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크류오거를 이용한 소구경 파일공법.

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