KR100779988B1 - 소구경 말뚝의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소구경 말뚝의 시공방법에 관한 것으로서, 그 구성은, (a) 지반에 소정의 깊이와 직경으로 천공부를 천공하는 단계; (b) 상기 천공부에 다수의 홀이 형성된 보호강관을 설치하는 단계; (c) 상기 천공부의 하부에 내공부를 천공하는 단계; (d) 상기 천공부 및 내공부에 그라우트를 주입하는 단계; (e) 상기 천공부 및 내공부에 소형강관을 설치하는 단계; (f) 상기 보호강관의 상단부에 상기 보호강관의 상단부를 폐쇄시키는 캡을 설치하는 단계; 및 (g) 상기 천공부 및 내공부 내에 압력을 주입하여 가압하는 단계;를 포함하며, 소구경 말뚝의 주위지반을 보강하여 지반의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 소구경 말뚝이 설치되는 간격을 넓게 하여 설치할 수 있으므로 시공비를 절감할 수 있어 경제적인 효과가 있다.

소구경 말뚝, 마이크로 파일, 보호강관, 가압식, 그라우팅

Description

소구경 말뚝의 시공방법{Method for constructing micropile}

도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 제1실시예에 따른 소구경 말뚝의 시공방법을 단계적으로 도시한 단면도.

도 2는 도 1g의 A-A선을 취하여 본 단면도.

도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 제1실시예에 따른 소구경 말뚝의 시공방법을 단계적으로 도시한 단면도.

도 4는 도 3g의 B-B선을 취하여 본 단면도.

도 5는 종래 소구경 말뚝이 시공된 상태를 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10,10' : 천공부 20,20' : 보호강관

21,21' : 홀 23,23' : 나사산부

30,30; : 내공부 40,40' : 그라우트

50,50' : 소형강관 60,60' : 캡

61,61' : 인입홀 63,63' : 나사산부

70,70' : 압력주입관 A : 지반

본 발명은 소구경 말뚝의 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 모든 건물은 기초 지반이 그 건물을 지지하기 위한 충분한 지지력을 가져야 하며, 그렇지 않으면 기초 지반의 최상부 또는 심층부에서 침하가 일어나 그 위에 세워진 건물의 안정성에 지대한 영향을 미치게 된다. 그러므로 건물을 세우기 전에는 반드시 지질학적 조사 및 토질조사와 같은 적합한 제반조사를 통해서 지반의 지지력이 건물에 의해 지반에 작용하는 중량 또는 하중을 충분히 견딜 수 있는지를 조사할 필요가 있으며, 매립지, 압밀되지 않은 지반, 유기질층을 분해시키는 지반, 토탄지, 습지, 수분함량에 상당한 변화가 있는 지반, 공극이 많이 있거나 불균일한 지반 등의 경우에는 기초 지반의 지지력이 충분하지 않으므로 기초 지반에 더 큰 지지력이 요구된다. 또한, 지상 구조물의 기초를 튼튼히 하기 위해 연약지반에 다수의 파일(Pile)을 박는 다거나 폭넓고 깊게 흙을 파내고 철근 콘크리트로 기초를 만든 후 그 위에 구조물을 시공하게 되는데, 작업장 주변에 다양한 구조물과 시설이 들어서 있는 경우에는 상기 기초를 튼튼히 하기 위한 여건이 형성되지 못하는 경우가 많으며, 지하 매설물의 위치 등을 정확히 알지 못하면서 폭넓게 기초를 팔 경우 전 기나 가스배관과 같은 시설물의 파손을 초래하기도 한다. 이에, 상기와 같은 점들을 고려하여 기초 지반에 대한 지지력을 확보하기 위한 방법으로 말뚝 기초 보강법을 이용하고 있음은 주지의 사실이고, 이와 더불어 기초 지반에 유압드릴이나 각종 천공기의 로드(Rod) 및 비트(Bit)를 이용하여 천공작업을 수행하고, 그 천공된 홀에 철근과 같은 강관을 삽입한 후, 보강액(그라우팅액)을 주입하는 그라우팅 공법 등을 비롯한 다양한 공법들이 제안되었으며, 그 중에서도 소구경 말뚝(Micro pile)이 대표적이라 할 수 있다. 이와 같은 소구경 말뚝은 수직력과 수평력에 견딜 수 있으며 설계개념에 따라 상기의 말뚝 기초 보강법을 대신하거나 지반/말뚝 복합체의 한 요소로 이용되기도 하며, 주변 구조물이나 지반 그리고 환경에 최소한으로 영향을 주면서 시공되며, 시공하기가 곤란한 모든 종류의 토질조건에서 시공이 가능하고 그라운드 앵커나 그라우팅 시공장비로 수평 이하의 어떠한 각도로도 시공 가능하다는 장점을 가지고 있다.

이러한 종래 소구경 말뚝이 한국 특허 등록번호 제 10-0455915호인 "마이크로파일용 패커 및 이를 이용한 압력식 마이크로파일 시공방법"에 제시되어 있다. 상기의 공보를 참조하여 종래 소구경 말뚝의 시공방법을 설명하면, 천공단계, 파일체 설치단계, 그라우팅 단계로 이루어진다. 먼저, 천공은 다양한 직경을 갖는 비트를 사용하며, 지반이 불안정한 지반은 공벽이 붕괴되지 않는 심도까지 케이싱을 설치하고 그 내부를 비트로 천공하여 천공홀을 형성한다. 이때, 천공작업시 작업용수로서 청수를 사용하여 암편이나 슬라임(Slime)을 제거한다. 상기 천공작업이 완료되면, 도 5에 도시한 바와 같이, 한 개의 철근 또는 그 이상의 철근으로 조합된 파일체(21)를 삽입한다. 파일체(21)의 재료는 지반특성과 허용하중에 적합한 재료를 선택한다. 이어서, 상기 파일체가 천공홀 내에 설치되면 그라우팅액을 주입한다. 즉, 파일체가 천공홀에 설치된 직후 중력 그라우팅을 실시한다. 이때 그라우트 약액(23)의 수축현상을 보완하기 위해서 3 내지 6회 정도 반복하여 실시한다. 이와 같이 그라우팅이 완료되면 구조물의 하중이 파일체에 전달되도록 구조물과 파일체 의 연속성을 보장하여 클램프(Clamp) 효과를 발휘할 수 있도록 상부에 스틸 플레이트(Steel plate)를 너트로 고정시키거나 용접을 실시하는 두부정리를 수행하면 종래 기술에 따른 소구경 말뚝의 시공이 완료된다.

그러나 전술한 구성의 소구경 말뚝의 시공방법은 다음과 같은 문제가 있다.

천공 후 소형강관이나 이형철근 등의 보강재를 근입한 후 무압으로 그라우팅 주입을 함으로써 천공 홀 내에만 그라우팅이 형성되므로 소위 말뚝으로서만 그 기능을 할 뿐이며, 지반보강 효과가 낮다.

또한, 연약지반에 소구경 말뚝을 시공할 경우에는 필요한 지지력을 확보하기 위해서 말뚝의 수량을 증가해야만 하므로 시공비가 증가한다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 소구경 말뚝의 주위지반을 보강하여 지반의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 소구경 말뚝이 설치되는 간격을 넓게 하여 설치할 수 있으므로 시공비를 절감할 수 있어 경제적인 소구경 말뚝의 시공방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소구경 말뚝의 시공방법은, (a) 지반에 소정의 깊이와 직경으로 천공부를 천공하는 단계; (b) 상기 천공부에 다수의 홀이 형성된 보호강관을 설치하는 단계; (c) 상기 천공부의 하부에 내공부를 천공하는 단계; (d) 상기 천공부 및 내공부에 그라우트를 주입하는 단계; (e) 상기 천공부 및 내공부에 소형강관을 설치하는 단계; (f) 상기 보호강관의 상단부에 상기 보호강관의 상단부를 폐쇄시키는 캡을 설치하는 단계; 및 (g) 상기 천공부 및 내공부 내에 압력을 주입하여 가압하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 (g)단계에서, 3 ㎏/㎠ 내지 10 ㎏/㎠의 압력으로 가압하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 특징에 따른 소구경 말뚝의 시공방법은, (a) 지반에 소정의 깊이와 직경으로 천공부를 천공하는 단계; (b) 상기 천공부에 다수의 홀이 형성된 보호강관을 설치하는 단계; (c) 상기 천공부의 하부에 내공부를 천공하는 단계; (d) 상기 천공부 및 내공부에 그라우트를 주입하는 단계; (e) 상기 천공부 및 내공부에 이형철근을 설치하는 단계; (f) 상기 보호강관의 상단부에 상기 보호강관의 상단부를 폐쇄시키는 캡을 설치하는 단계; 및 (g) 상기 천공부 및 내공부 내에 압력을 주입하여 가압하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 (g)단계에서, 3 ㎏/㎠ 내지 10 ㎏/㎠의 압력으로 가압하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

제1실시예의 소구경 말뚝의 시공방법은 다음과 같다.

먼저, 도 1a에 도시한 바와 같이, 지반(A)에 소정의 깊이와 직경으로 천공부(10)를 천공한다. (a 단계)

천공부(10)를 천공한 후 도 1b에 도시한 바와 같이, 천공부(10)에 다수의 홀(21)이 형성된 보호강관(20)을 설치한다. (b 단계)

보호강관(20)의 일부는 지반(A)으로부터 노출되도록 설치하는 것이 바람직하며, 노출된 보호강관(20)의 외면에는 나사산부(23)가 형성되어 있다.

보호강관(20) 설치 후 도 1c에 도시한 바와 같이, 천공부(10)의 하부에 내공부(30)를 천공한다. (c 단계)

내공부(30)의 직경은 천공부(10)의 직경보다 작도록 형성되는 것이 바람직하나, 이는 일실시예에 불과하다.

내공부(30) 천공 후 도 1d에 도시한 바와 같이, 천공부(10) 및 내공부(30)에 그라우트(40)를 주입한다. (d 단계)

그라우트(40)는 일반적으로 시멘트, 물, 혼화제로 구성된다.

그라우트(40) 주입 후 도 1e에 도시한 바와 같이, 천공부(10) 및 내공부(30)에 소형강관(50)을 설치한다. (e 단계)

소형강관(50) 설치 후 도 1f에 도시한 바와 같이, 보호강관(20)의 상단부에 보호강관(20)의 상단부를 폐쇄시키는 캡(60)을 설치한다. (f 단계)

캡(60)의 내주면에는 나사산부(63)가 형성되어 있어, 이 나사산부(63)는 보호강관(20)의 나사산부(23)와 결합하여 고정되며, 캡(60)에는 하기에서 설명할 압력주입관(70)을 인입하기 위한 인입홀(61)이 형성되어 있다.

보호강관(20) 설치 후 도 1g에 도시한 바와 같이, 천공부(10) 및 내공부(30) 내에 압력을 주입하여 가압한다. (g 단계)

본 실시예에서는 압력 주입시 압력주입관(70)을 캡(60)의 인입홀(61)에 인입 하여 소형강관(50) 내에 압력주입관(70)을 위치시킨 후 압력을 주입한다.

이때, 3 ㎏/㎠ 내지 10 ㎏/㎠의 압력으로 가압하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 시공된 소구경 말뚝의 단면을 도 2에 도시하였다.

상기와 같이, 천공부(10) 및 내공부(30)에 압력을 주입하여 가압하면, 보호강관(20)의 홀(21)을 통하여 그라우트(40)가 지반(80)에까지 형성되고, 내공부(30)의 직경보다 더 넓게 그라우트(40)를 형성시킬 수 있으므로 소구경 말뚝의 주위지반(80)을 보강하여 지반의 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 소구경 말뚝과 그 주위지반(80)을 동시에 보강하여 소구경 말뚝이 설치되는 간격을 넓게 하여 설치할 수 있으므로 시공비를 절감할 수 있어 경제적이다.

한편, 본 발명의 제2실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3a 내지 도 3b에 도시한 바와 같이, 제2실시예의 소구경 말뚝의 시공방법은 다음과 같다.

먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 지반(A')에 소정의 깊이와 직경으로 천공부(10')를 천공한다. (a 단계)

천공부(10')를 천공한 후 도 3b에 도시한 바와 같이, 천공부(10')에 다수의 홀(21')이 형성된 보호강관(20')을 설치한다. (b 단계)

보호강관(20') 설치 후 도 3c에 도시한 바와 같이, 천공부(10')의 하부에 내공부(30')를 천공한다. (c 단계)

내공부(30') 천공 후 도 3d에 도시한 바와 같이, 천공부(10') 및 내공부(30')에 그라우트(40')를 주입한다. (d 단계)

그라우트(40') 주입 후 도 3e에 도시한 바와 같이, 천공부(10') 및 내공부(30')에 이형철근(50')을 설치한다. (e 단계)

본 실시예에서 이형철근(50')의 개수는 도 4에 도시한 바와 같이, 세 개로 구성하였으나 이는 실시예에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.

이형철근(50') 설치 후 도 3f에 도시한 바와 같이, 보호강관(20')의 상단부에 보호강관(20')의 상단부를 폐쇄시키는 캡(60')을 설치한다. (f 단계)

보호강관(20') 설치 후 도 3g에 도시한 바와 같이, 천공부(10') 및 내공부(30') 내에 압력을 주입하여 가압한다. (g 단계)

이때, 3 ㎏/㎠ 내지 10 ㎏/㎠의 압력으로 가압하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 시공된 소구경 말뚝의 단면을 도 4에 도시하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 소구경 말뚝의 시공방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

천공부 및 내공부에 압력을 주입하여 가압하면, 보호강관의 홀을 통하여 그라우트가 지반에까지 형성되고, 내공부의 직경보다 더 넓게 그라우트를 형성시킬 수 있으므로 소구경 말뚝의 주위지반을 보강하여 지반의 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 소구경 말뚝과 그 주위지반을 동시에 보강하여 소구경 말뚝이 설치되는 간격을 넓게 하여 설치할 수 있으므로 시공비를 절감할 수 있어 경제적이다.

Claims (5)

1. (a) 지반에 소정의 깊이와 직경으로 천공부를 천공하는 단계;

   (b) 상기 천공부의 내측으로 측면에 다수의 홀이 형성된 보호강관을 설치하는 단계;

   (c) 상기 천공부의 하부에 내공부를 천공하는 단계;

   (d) 상기 천공부 및 내공부에 그라우트를 주입하는 단계;

   (e) 상기 천공부 및 내공부에 소형강관을 설치하는 단계;

   (f) 상기 보호강관의 상단부에 상기 보호강관의 상단부를 폐쇄시키는 캡을 설치하는 단계; 및

   (g) 상기 천공부 및 내공부 내에 3 ㎏/㎠ 내지 10 ㎏/㎠의 압력을 주입하여 가압하는 단계;를 포함하여 구성되고,

   상기 보호강관의 일부는 지반으로부터 노출되도록 설치하고, 상기 노출된 보호강관의 외면에는 나사산부가 형성되며, 상기 캡의 내주면에는 상기 보호강관의 나사산부와 결합되는 나사산부가 형성되는 것을 특징으로 하는 소구경 말뚝의 시공방법.
2. 삭제
3. (a) 지반에 소정의 깊이와 직경으로 천공부를 천공하는 단계;

   (b) 상기 천공부에 내측으로 측면에 다수의 홀이 형성된 보호강관을 설치하는 단계;

   (c) 상기 천공부의 하부에 내공부를 천공하는 단계;

   (d) 상기 천공부 및 내공부에 그라우트를 주입하는 단계;

   (e) 상기 천공부 및 내공부에 이형철근을 설치하는 단계;

   (f) 상기 보호강관의 상단부에 상기 보호강관의 상단부를 폐쇄시키는 캡을 설치하는 단계; 및

   (g) 상기 천공부 및 내공부 내에 3 ㎏/㎠ 내지 10 ㎏/㎠의 압력을 주입하여 가압하는 단계;를 포함하여 구성되고,

   상기 보호강관의 일부는 지반으로부터 노출되도록 설치하고, 상기 노출된 보호강관의 외면에는 나사산부가 형성되며, 상기 캡의 내주면에는 상기 보호강관의 나사산부와 결합되는 나사산부가 형성되는 것을 특징으로 하는 소구경 말뚝의 시공방법.
4. 삭제
5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 캡의 상면에는 천공부 및 내공부로 압력을 주입하기 위한 압력주입관이 인입되는 인입홀이 형성된 것을 특징으로 하는 소구경 말뚝의 시공방법.

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