KR100955753B1

KR100955753B1 - 기둥 선 시공 공법의 수직도 관리공법

Info

Publication number: KR100955753B1
Application number: KR1020090090261A
Authority: KR
Inventors: 우주원; 안병규; 최인기
Original assignee: 한일건설주식회사
Priority date: 2009-09-23
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2010-04-30

Abstract

본 발명은 기둥 선 시공 공법의 수직도 관리공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 토목ㆍ건축물의 침하 등을 방지하기 위하여 지반에 천공된 천공구에 H-형강 등으로 된 파일(Pile)과 콘크리트 충전물을 삽입하여 시공되는 현장타설말뚝의 시공방법에 있어서, 타설된 파일의 수직도 관리에 문제점을 해결하기 위하여, 파일 상부에서 고정블록의 고정 방향 및 순서에 따른 관리공법으로 파일 하단부의 이동방향을 제어함으로써 무게중심에 따른 기둥 선 시공 공법의 수직도 관리공법에 관한 것이다.

고정블록, 가이드 앵글, 유격조정블록, 용접부, 무게중심, 선시공 말뚝 거치법, 수직도 관리공법.

Description

기둥 선 시공 공법의 수직도 관리공법{The method of vertical construction by leaving of the pile in advanced construction}

본 발명은 기둥 선 시공 공법의 수직도 관리공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 토목 건축물의 침하 등을 방지하기 위하여 지반에 천공된 천공구에 H-형강 등으로 된 파일(Pile)과 콘크리트 충전물을 삽입하여 시공되는 현장타설말뚝의 시공방법에 있어서, 타설된 파일의 수직도 관리에 문제점을 해결하기 위하여, 파일 상부에서 고정블록의 고정 방향 및 순서에 의한 따른 관리공법으로 파일 하단부의 이동방향을 제어함으로써 무게중심에 따른 기둥 선 시공 공법의 수직도 관리공법에 관한 것이다.

일반적으로 토목, 건축구조물에서 지반의 침하를 막기 위해 구조물의 기초로 말뚝기초를 사용하며, 현장에서 항타장비를 이용하여 지중에 거치시키는 항타말뚝과, 지반을 미리 굴착하고 그 속에 철근망 또는 유공강관 등의 보강재를 삽입한 후 콘크리트를 타설하거나 또는 콘크리트를 타설한 후 보강재를 삽입하는 현장타설말 뚝으로 구별된다.

근래에는 구조물의 대형화에 따른 상재하중의 증가와 시공깊이의 제한과 특히 소음 및 진동문제로 인해 도심지 부근에서는 민원이 급증하기 때문에 최근에는 현장타설말뚝이 선호되고 있는 실정이다.

그러나 종래 H-형강을 이용한 현장타설 말뚝 공법은 지반에 굴착된 천공구 내에 하나의 H-형강을 세로 방향, 즉 천공구의 길이방향으로 설치하여 콘크리트를 타설하는 방식으로, 이러한 구성의 H-형강을 이용한 현장타설말뚝 공법은 방향성에 대한 약점이 존재하게 되는 문제점이 있다.

또한, 도 1a 내지 1f는 토사층(11)과 암반층(12)으로 구성된 전형적인 지반에 현장타설 말뚝 을 시공하는 과정을 나타낸 것으로, 케이싱(30)을 관입시키며 토사굴착장비(21)로 케이싱(30) 내부의 토사를 굴착하여 토사층(11)에 굴착공을 형성하는 토사층굴착단계(도 1a), 암반층(12) 까지 굴착이 완료되면 공벽이 유지되도록 케이싱(30)은 남겨둔 채 토사굴착장비(21)를 인발하는 굴착장비인발단계(도 1b), 케이싱(30) 내에 암반굴착비트(22)를 투입하여 암반층(12)을 굴착하는 암반층 굴착단계(도 1c), 암반층(12)에 형성된 굴착공에 철골이나 철근 등의 보강재(31)를 삽입하는 보강재투입단계(도 1d), 케이싱(30)을 인발하면서 트레미관(32)을 통하여 케이싱(30) 내부로 콘크리트(33)를 타설하는 콘크리트타설단계(도 1e) 및 타설된 콘크리트(33)를 양생하여 말뚝을 완성하는 양생단계(도 1d)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 2a 내지 2e에서와 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, 기둥의 시공오차에 의한 구조적 결함 발생으로 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 있다.

또한, 최근에는 보강재(31)가 매입된 현장타설 말뚝의 개량된 시공방법이 제시된 바 있다.

이는 케이싱(30)을 관입시키며 토사굴착장비(21)로 케이싱(30) 내부의 토사를 굴착하여 토사층(11)에 굴착공을 형성하는 토사층굴착단계(도 3a)와, 계획심도까지 굴착이 완료되면 공벽이 유지되도록 케이싱(30)은 남겨둔 채 토사굴착장비(21)를 인발하는 굴착장비 인발단계(도 3b)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(도 3c)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(도 3d)와, 케이싱지지대(50)와 보강재지지대(40)를 통하여 케이싱(30) 및 보강재(31)를 고정한 상태에서 말뚝의 선단부를 양생하는 선단부양생단계(도 3e)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(도 3f)가 순차적으로 수행된다.

그러나 이와 같은 종래 방법 또한, 파일(말뚝)의 수직도를 정밀하게 잡아주 지는 못하는 것으로, 말뚝의 선단부를 사전에 양생하기 위해 케이싱(30) 내부로 콘크리트(33)를 소정량 타설하여 말뚝의 선단부를 구성하여야 함으로써, 공정이 복잡하고, 그로인한 인건비와 작업시간의 증가가 불가피하며, 보강재(31)의 상단부를 보강재지지대(40)로 일괄 고정함으로써, 보강재(31) 하단부가 자유변형에 따른 이동과 그로인한 수직도에 변화가 발생하는 문제가 있다.

따라서 종래의 공법으로는, 케이싱 내부에서 수직확인 후 인력으로 수직도 수정작업 후 보강재를 고정해야하고, 수직시공 불량으로 인한 기둥피복이 안나오는 문제와 기둥을 벗어나 보강철근 배근 및 기둥 사이즈 키움 등의 문제를 야기할 수 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 무게중심에 의한 수직도를 관리하고 파일의 상단부에서 수직도를 제어함으로써, 하단부까지 파일의 수직도가 정밀하게 유지될 수 있도록 하는 기둥 선 시공 공법의 수직도 관리공법을 제공함에 목적이 있는 것이다.

또한, 수직도를 관리함에 있어 케이싱 내부로 콘크리트를 반복 타설해야 하는 번거로움과, 복잡한 거치대나 지지대의 추가 장비가 필요치 않아 불필요한 반복작업을 제거하고 인건비와 작업시간을 단축할 수 있는 공법을 제공함에 목적이 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은, 선타설이 아닌 후타설공법을 취하고 있어 시공성이 용이하고, 무게중심을 제어하는 공법에 의해 정밀한 파일의 수직도가 보장되며, 인건비와 공기를 단축시킬 수 있는 효과를 제공한다.

상술한 바와 같은 목적과 효과를 달성하기 위한 본 발명에 의한 기둥 선 시공 공법의 수직도 관리공법의 바람직한 실시 예와 상세 구조를 첨부된 도면을 참고하여 기술하기로 한다.

도 5a 내지 5c는 본 발명에 의한 파일 수직도 관리 공법 요부 일 실시 사진으로써, 건축도면을 기준으로 현장의 현황 측량 및 P.R.D 천공위치 측량 및 마킹(Marking) 단계를 수행한 후, 굴토바닥 평단 작업과 케이싱(Casing) 자리 터파기를 하고, 케이싱 위치 표시를 위해 측점 마킹과 측점 위치 표시 플레이트(Plate)를 설치하고 케이싱을 안착시키고, 케이싱의 좌표 수직도를 확인 후, 주위 토사 인력 성토 및 케이싱 내부 퇴메우기로 케이싱의 유동을 방지하고, 케이싱 외부 콘크리트 타설 및 양생하여, 케이싱 관입 작업을 완료하여 공벽이 유지되도록 하는 통상의 공정이 선행된다.

이는 앞서 도 1a 내지 도3f를 통하여 설명한 바 있는 공정으로 대체될 수도 있을 것이다.

이후, 크레인 등을 통하여 보강재 파일(3)을 케이싱(4) 내부로 인입하는 단 계가 수행된다.

상기 보강재 파일(3)로는 H-형강 빔이 사용될 수 있으며, 도 5a에서 보는 바와 같이 크레인은 H-형강 빔의 선단부에 관통된 홀에 지지랙을 케이블 등으로 고정하여 케이싱(4) 내부로 파일(3)을 인입하게 된다.

인입된 파일(3)은 케이싱(4)의 저면으로부터 부양되어 있으므로, 이를 지상에 고정하여야 하며, 이때 파일의 정밀한 수직도가 고려되어야 한다.

파일(3)을 지상에 고정하기 위해 가이드 앵글(2)은 한쌍으로 마련되어 대칭을 이루며 파일(3)에 인접한 채 지면과 지면 위로 노출된 케이싱(4)의 상부에 설치되는 단계가 수행된다.

이후 일측 가이드 앵글(2)과 인접한 파일(3) 전면의 양 측단에 고정블록(1)을 안착 및 용접하는 단계를 수행한다.

상기 고정블록(1) 안착 단계는 파일의 무게중심을 이용하는 것으로, 고정블록(1)의 하부는 무게중심이 이동하면서 고정블록(1)과 인접된 방향으로 이동한다.

이후, 타측 가이드 앵글(2)과 인접한 파일(3) 전면의 양 측단에 고정블록(1)을 안착 및 용접하는 단계를 수행한다.

다시 고정블록(1)의 하부는 무게중심이 이동하면서 고정블록(1)과 인접된 타측 방향으로 부분 이동하며, 수직도가 완성된다.

상기 안착 및 용접단계는 가이드 앵글(2) 일측에 위치한 고정블록(1)의 작업을 수행한 후, 수평/수직 자를 이용하여 수직도를 정확히 맞춘 다음 타측 작업을 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 정밀한 수직도를 확보하기 위하여 고정블록(1)의 안착 및 용접단계를 수행함에 있어, 도 5b에서와 같이 X축ㆍY축 검사부재(7)(7')를 사용하여 수직도를 조정하는 것이 병행될 수 있다.

상기 검사부재는, H-형강 빔 파일(3)의 측벽에 탈부착 용이하도록 자성체에 끈이 달리고 끝에 추가 매달린 통상의 수평추가 사용될 수 있고, 경우에 따라 레이저 포인터가 사용될 수 있을 것이다.

또한, 도 8에서와 같이 끈에 매달린 추가 정확한 포인트에 위치하는지를 확인하기 위해, 파일(3)의 하단에 부착된 감식패널(8)의 상부는 형광물질을 도포하여 작업자가 어두운 케이싱(4) 내부를 확인시에 식별이 용이하도록 하는 것이 바람직하다.

이처럼 파일(3) 전후방향 수직도가 교정되면, 좌우 수직도를 교정하기 위하여 도 5a에서와 같이 유격조정블록(5)을 파일(3)의 측면과 인접한 가이드 앵글(2)에 고정하고, 검사부재(7)(7')로 좌우방향 수직도를 교정한 후, 용접하는 단계를 수행한다.

선행된, 일측 가이드 앵글(2)에 위치한 파일(3)과 접합된 고정블록(1)의 하단부는 가이드 앵글(2)에 밀착되나, 후행되는 타측 가이드 앵글(2)에 위치한 파일(3)과 접합된 고정블록(1)의 하단부는 공극(차)이 발생할 수 있으므로, 하단부를 인접한 가이드 앵글(2)과 용접하는 단계를 수행한다.

이처럼 파일(3)의 상하 수직도가 완성되면, 도 5c에서와 같이 케이싱(4) 내부로 콘크리트를 후타설하고 양생함으로써, 본 발명에 의한 기둥 선 시공 공법의 수직도 관리공법이 이루어진다.

도 4a 내지 4b는 무게중심을 이용한 기둥 선 시공 공법의 수직도 관리공법의 하부변화 예시도로써, 고정블록(1)을 위치함에 따라, 파일(3)의 하부에 수직도가 교정되는 것을 알 수 있다.

또한, 도 6a 내지 6c는 파일 상부에 용접되는 고정블록(1)의 위치에 따른 파일 하부의 무게중심의 이동 변화를 보인 참고도로써, 앞 서 기술한 바와 같이 고정블록(1)이 위치하는 방향에 따라 파일(3) 하부가 이동하는 것을 알 수 있다.

도 7a 및 7b는 파일 수직도 관리 공법의 일 실시 예를 도시한 평면도로써, 도 7b에서와 같이 고정블록(1)은 파일(3)의 일측 전면에는 한쌍이 마련되고, 타측 전면에는 중심에 단일 블록으로 구성됨으로써, 고정블록(1)의 고정작업 시간을 단축하는 구성이 가능한 것이다.

도 9는 본 발명에 의한 수직도 관리 공법의 바람직한 고정블록 시공순서도로써, 케이싱에 내부로 인입된 파일(3) 하부의 쏠림 현상을 방지하고 유격조정블록(5)의 사용을 생략하기 위하여, 파일 상부에 안착되는 고정블록(1)의 용접순서를 일측 전면 좌측-> 타측 전면 우측(대각위치)->타측 전면 좌측->일측 전면 우측 순으로 배열하는 것을 보인 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은, 선타설이 아닌 후타설공법을 취하고 있어 시공성이 용이하고, 무게중심을 제어하는 공법에 의해 정밀한 파일의 수직도가 보장되며, 인건비와 공기를 단축시킬 수 있는 것이다.

도 1a 내지 1f는 일반적인 지반조건에서의 종래 현장타설 말뚝공법 흐름도.

도 2a 내지 2e는 토사층에서의 종래 현장타설 말뚝공법 흐름도.

도 3a 내지 3g는 선단부 양생후 케이싱 인발식 현장타설 말뚝공법 흐름도.

도 4a 내지 4b는 무게중심에 의한 파일 수직도 관리공법의 하부변화 예시도.

도 5a 내지 5c는 본 발명에 의한 파일 수직도 관리 공법 요부 일 실시 사진.

도 6a 및 6c는 파일 고정블록의 위치에 따른 무게중심 변화를 보인 참고도.

도 7a 및 7b는 파일 수직도 관리 공법의 일 실시 예를 도시한 평면도.

도 8은 본 발명에 의한 수직도 관리 공법 케이싱 내부를 도시한 측단면도.

도 9는 본 발명에 의한 수직도 관리 공법의 바람직한 고정블록 시공순서도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※

1. 고정블록 2. 가이드 앵글 3. 파일

4. 케이싱 5. 유격조정블록 6. 용접부

7. 검사부재 8. 감식패널

Claims

지반을 미리 굴착하고 케이싱을 인입하며, 그 속에 보강재 파일을 삽입한 후 콘크리트를 타설하는 현장타설말뚝의 수직도를 관리하는 공법에 있어서,

크레인을 통하여 보강재 파일(3)을 케이싱(4) 내부로 인입하는 단계;

파일(3)을 지상에 고정하기 위해 한쌍의 가이드 앵글(2)을 마련하는 단계;

파일(3)의 무게중심을 이동시켜 수직도를 교정하고, 가이드 앵글(2)에 안착되도록 고정블록(1)을 파일에 안착 및 용접하는 단계;

파일(3)의 상하부에 X축ㆍY축 검사부재(7)(7')를 장착하여 수직도를 조정하는 단계; 를 특징으로 하는 기둥 선 시공 공법의 수직도 관리공법.
청구항 1에 있어서;

상기 가이드 앵글(2)은 한쌍으로 마련되어 대칭을 이루며 파일(3)에 인접한 채, 지면과 지면 위로 노출된 케이싱(4)의 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 기둥 선 시공 공법의 수직도 관리공법.
청구항 1에 있어서;

상기 고정블록(1)을 파일에 안착 및 용접하는 단계는,

일측 가이드 앵글(2)과 인접한 파일(3) 전면의 양 측단에 고정블록(1)을 안착 및 용접하는 단계; 타측 가이드 앵글(2)과 인접한 파일(3) 전면의 양 측단에 고정블록(1)을 안착 및 용접하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 기둥 선 시공 공법의 수직도 관리공법.
청구항 3에 있어서;

상기 고정블록(1)을 파일에 안착 및 용접하는 단계는,

가이드 앵글(2) 일측에 위치한 고정블록(1)의 작업을 수행한 후, 수평/수직 자를 이용하여 수직도를 정확히 맞춘 다음 타측 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 기둥 선 시공 공법의 수직도 관리공법.
청구항 1에 있어서;

상기 수직도를 조정하는 단계에서 사용되는 검사부재는,

H-형강 빔 파일(3)의 측벽에 탈부착 용이하도록 자성체에 끈이 달리고 끝에 추가 매달린 통상의 수평추나, 레이저 포인터 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기둥 선 시공 공법의 수직도 관리공법.
삭제
청구항 1에 있어서;

상기 검사부재(7)(7')를 장착하여 수직도를 조정하는 단계가 수행된 후, 파일(3) 전후방향 수직도가 조정되면, 좌우 수직도를 조정하기 위하여 유격조정블록(5)을 파일(3)의 측면과 인접한 가이드 앵글(2)에 고정하는 단계;가 추가되는 것을 특징으로 하는 기둥 선 시공 공법의 수직도 관리공법.
청구항 3에 있어서;

상기 고정블록(1)을 파일에 안착 및 용접하는 단계는,

선행된 일측 가이드 앵글(2)에 위치한 파일(3)과 접합된 고정블록(1)의 하단부는 가이드 앵글(2)에 밀착되나, 후행되는 타측 가이드 앵글(2)에 위치한 파일(3)과 접합된 고정블록(1)의 하단부는 공극(차)이 발생할 수 있으므로, 하단부를 인접한 가이드 앵글(2)과 용접하는 단계가 배가되는 것을 특징으로 하는 기둥 선 시공 공법의 수직도 관리공법.
삭제