KR100992751B1 - 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체 및 그를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법 - Google Patents

중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체 및 그를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체 및 그를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법에 관한 것으로서, 선단부 결합용 구조체는, 소정 크기의 원형 철판과 그 원형 철판에 일체로 결합되는 다수의 그라우팅용 관통공을 갖는 원형 강관을 포함한다. 또한 이러한 선단부 결합용 구조체를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법은, 선단부 결합용 구조체를 중공 말뚝의 선단부에 결합시키는 단계; 선천공 후, 선단부 결합용 구조체가 결합된 중공 말뚝을 천공홀에 안착시키는 단계; 중공 말뚝의 중공 내에 주입관 및 팩커를 설치하는 단계; 및 주입관을 통하여 그라우팅재를 주입하여, 선단부 결합용 구조체의 관통공을 통하여 그라우팅재를 토출시켜 말뚝 하단부에 인접한 지반 내로 그라우팅재를 주입하는 한편, 말뚝 하단부의 중공 내부에도 그라우팅재를 충전하는 단계를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 말뚝 하단부 지반의 지지력을 강화시켜 선단부 연약화, 지지력 감소 및 침하량 증대의 문제점을 해소할 수 있고, 모든 포스트 그라우팅 말뚝에 대해 말뚝의 하중-침하 거동 및 예상되는 말뚝의 축방향 지지력을 확인할 수 있는 간이 정재하시험의 역할을 할 수 있다.

Description

중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체 및 그를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법{Structures for coupling to the end of hollow pile and grouting method for strengthening bearing power of the ground in the lower end of pile using the same}
본 발명은 중공 말뚝(hollow pile)의 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 중공 말뚝의 매입시공 시, 말뚝의 선단부에 특정 구조의 선단부 결합용 구조체를 결합하여 매입한 후, 말뚝의 중공을 통하여 그라우팅(grouting)용 주입관을 설치하고, 그 주입관을 통해 그라우팅재를 고압으로 주입함으로써 그라우팅재가 말뚝의 선단부 하단에 충전되는 한편 말뚝의 하단에 결합된 선단부 결합용 구조체를 통해 말뚝의 하단부 지반 내부로 토출됨으로써 말뚝의 하단부 지반의 지지력을 강화시킬 수 있는, 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체 및 그를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 기성 말뚝 근입공법은 말뚝을 직접 타격하여 매입하는 항타공법과 선천공후 말뚝을 매입하는 매입말뚝 공법으로 분류된다. 항타공법은 말뚝을 시 공 지점에 위치시킨 후 바로 타격하여 시공하므로 시공비가 비교적 저렴하고, 작업의 수월성이 있기는 하나, 해머(hammer)에 의한 직접적인 타격으로 말뚝이 파손되는 문제와, 타격 시의 소음 및 진동에 의해 민원이 발생하는 등, 특히 도심지에서의 공사시 적용하기가 어려운 문제가 있다.
이에 반해, 선천공후 말뚝을 매입하는 매입말뚝 공법은 항타공법에 비해 시공비는 상승되나, 해머에 의한 타격 소음이 비교적 적어 특히 도심지의 일반 구조물의 기초(특히 아파트 공사시의 기초) 공사시에 주로 적용되고 있다. 이와 같은 매입말뚝 공법에 사용되는 말뚝으로는 주로 PHC 말뚝(Pretentioned Spun High Strength Concrete Pile)이 사용되고 있다.
이상과 같은 선천공 매입말뚝 공법은 오거(auger)나 T4 등의 천공장비를 이용하여 지반을 천공함으로써 지반에 천공홀을 형성하고, 그 천공홀 내부에 시멘트 페이스트를 주입하며, 그 후에 천공홀 내에 기성말뚝을 해머로 경타하여 말뚝을 안착시킨다. 이후 기성말뚝의 두부와 상부 구조물의 푸팅(footing)을 강선이나 철근 등으로 결합하여 시공한다.
한편, 기성말뚝을 이용한 선천공 매입말뚝 공법으로 시공된 말뚝의 단위 면적당 극한 선단 지지력은 극한 주면 마찰력의 20배 이상의 큰 값을 보인다. 그러나, 이러한 큰 선단 지지력은 시공기술상의 다양한 문제와 토질역학적 메커니즘으로 인해 실제적으로는 전면적인 사용이 불가능하다.
선단 지지력의 전면적인 사용을 불가능하게 하는 시공상의 주요 원인은 첫째, 말뚝의 설치를 위한 지반 굴착 시 말뚝 선단부 지반의 응력 해방으로 인한 연 약화와, 둘째, 굴착 후 말뚝 선단부에 잔존하는 슬라임(slime)으로 인한 침하량 증대 등을 들 수 있다.
추가적으로, 일반적인 매입말뚝 시공조건 하에서 주면 마찰력이 극한까지 발휘되는데 필요한 말뚝의 변위는 말뚝 직경의 0.5∼1.0% 정도에 불과한 반면, 선단 지지력이 극한까지 발휘되기 위해서는 말뚝 직경의 10∼15% 정도의 변위가 발생해야 한다. 이는 선단 지지력이 충분히 발휘되기 위해서는 주면 마찰력이 충분히 발휘되기 위한 변위의 10∼30배 정도가 필요하다는 의미이며, 또한 말뚝이 지지하는 상부 구조물의 사용성(serviceability), 즉 허용 침하량 기준(일반적으로 말뚝 직경의 1% 침하 내외)을 만족시키기 위해서는 말뚝의 설계 선단지지력의 대분분을 감소시켜야 한다.
이상에서와 같이, 기성말뚝을 이용한 선천공 매입말뚝 공법의 경우, 시공방법에 따른 선단부 연약화 및 토질역학적 메커니즘 상의 문제로 인해 선단 지지력을 극한까지 사용할 수 없는 경우가 대부분이며, 그 결과 실제 말뚝 설계 및 시공시 말뚝자재가 가지는 재료허용강도의 50-70% 정도만 사용하는 비경제적인 설계가 되고 있는 실정이다.
본 발명은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 중공 기성말뚝의 매입시공 후 말뚝선단과 인접한 지반에 그라우팅을 수행함으로써 말뚝 하단부 지반의 지지력을 강화시켜 허용 침하량 내에서의 선단 지지력의 발현을 극대화할 수 있 는, 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체 및 그를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 고압 그라우팅에 의해 말뚝을 상향으로 밀어올림으로써 향후 상재하중 재하시 말뚝의 주면 마찰력을 증가시키고, 고압 그라우팅압 측정과 그라우팅압에 따른 말뚝의 변위 계측을 통해 말뚝의 하중-침하 거동 및 예상되는 말뚝의 축방향 지지력을 확인할 수 있는 간이 정재하시험을 수행할 수 있는, 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체 및 그를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체는, 선천공 매입말뚝 공법에 적용되는 것으로, 중공 말뚝의 선단부에 결합되어 중공 말뚝과 함께 매입되는 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체로서,
주몸체부를 이루는 소정 크기의 원형 철판; 및
상기 원형 철판에 일체로 결합되며, 상기 중공 말뚝의 선단부에 결합시 말뚝의 중공 내부로 삽입되는 부분으로서 그 몸체의 둘레를 따라 다수의 그라우팅재 토출용 관통공이 형성되어 있는 원형 강관을 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 바람직하게는 상기 원형 강관이 상기 중공 말뚝의 중공 내부로 삽입되어 결합될 시, 말뚝의 중공부와 말뚝의 외부 간의 밀봉성을 좋게 하기 위하여 상기 원형 강관의 상단 및 하단에는 고무링이 각각 더 설치될 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법은,
중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법으로서,
a) 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 중공 말뚝의 선단부에 결합시키는 단계;
b) 천공장치에 의한 선천공 후, 상기 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체가 결합된 중공 말뚝을 상기 천공에 의해 형성된 천공홀에 안착시키는 단계;
c) 상기 천공홀에 안착된 중공 말뚝의 중공 내에 그라우팅재 주입을 위한 주입관 및 주입관을 고정하는 팩커(packer)를 설치하는 단계; 및
d) 상기 주입관을 통하여 소정의 압력으로 그라우팅재를 주입하여, 중공 말뚝 하단부에 결합된 상기 선단부 결합용 구조체를 통하여 그라우팅재를 토출시켜 말뚝 하단부에 인접한 지반 내로 그라우팅재를 주입하는 한편, 말뚝 하단부의 중공 내부에도 그라우팅재가 일정량 채워지도록 그라우팅재를 충전하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 단계 a)에서의 선단부 결합용 구조체는 주몸체부를 이루는 소정 크기의 원형 철판; 및 상기 원형 철판에 일체로 결합되며, 상기 중공 말뚝의 선단부에 결합시 말뚝의 중공 내부로 삽입되는 부분으로서 그 몸체의 둘레를 따라 다수의 그라우팅재 토출용 관통공이 형성되어 있는 원형 강관을 포함한다.
또한, 상기 단계 a)에서의 선단부 결합용 구조체는 중공 말뚝의 외경보다 큰 내경을 갖는 캡형의 강재 원통과, 그 강재 원통의 내부에 삽입되는 고무재질의 멤 브레인으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 단계 a)에서의 선단부 결합용 구조체는 말뚝 선단부를 감싸는 고무재질의 멤브레인과, 그 멤브레인을 고정시키는 고정 장치로 구성될 수 있다.
또한, 상기 원형 철판과 원형 강관을 포함하는 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 중공 말뚝의 선단부에 결합시킴에 있어서, 상기 중공 말뚝의 중공부와 말뚝의 외부 간의 밀봉성을 좋게 하기 위하여 상기 원형 강관의 상단 및 하단에는 고무링이 각각 더 설치될 수 있다.
또한, 상기 단계 c)에서의 주입관 및 팩커의 설치 시, 그라우팅압에 따른 말뚝의 축방향 변위를 감지하기 위한 변위계를 말뚝의 하단부 중공 내부와 말뚝의 상단에 각각 설치하고, 말뚝 외부에는 상기 변위계로부터 감지된 변위를 계측하기 위한 변위 계측 시스템을 설치하여, 그라우팅압에 따른 말뚝의 상방향 인발 변위 및 말뚝 선단 지반의 하향 침하량을 계측하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 단계 d)에서의 주입관을 통한 그라우팅재의 주입에 있어서, 주입 압력이 가해지면 주입관 통로를 열어 그라우팅재가 주입되도록 하고, 주입 압력이 제거되면 주입관 통로를 닫아 일단 주입된 그라우팅재가 역류하지 않도록 하기 위한 고무밴드가 상기 주입관의 주입부에 더 설치될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 중공 말뚝의 매입시공 후 말뚝선단과 인접한 지반에 그라우팅을 수행함으로써 말뚝 하단부 지반의 지지력을 강화시켜 종래의 중공 기성말뚝에서의 선단부 연약화 및 이로 인한 지지력 감소와 침하량 증대의 문제 점을 해소할 수 있다.
또한, 말뚝의 선단부에서 양방향(상하 방향)으로 작용하는 고압의 그라우팅압측정과 그라우팅압에 따른 말뚝의 변위 계측을 통해, 본 발명이 적용되는 모든 포스트 그라우팅 말뚝에 대해 말뚝의 하중-침하 거동 및 예상되는 말뚝의 축방향 지지력을 확인할 수 있는 간이 정재하시험의 역할을 함에 따라 말뚝 기초에 적용되는 안전율을 기준 안전율 이하로 낮출 수 있고, 이에 따른 추가비용 절감의 효과를 얻을 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체(10)는 선천공 매입말뚝 공법에 적용되는 것으로, 중공 말뚝(40)의 선단부에 결합되어 중공 말뚝(40)과 함께 매입되는 것으로서, 크게 원형 철판(11)과 원형 강관(13)을 포함하여 구성된다.
상기 원형 철판(11)은 선단부 결합용 구조체(10)의 주몸체부를 이루는 것으로, 소정 두께와 지름을 갖는다.
상기 원형 강관(13)은 상기 원형 철판(11)에 일체로 결합되는 것으로, 상기 중공 말뚝(40)의 선단부에 결합시 말뚝의 중공 내부로 삽입되는 부분으로서 그 몸체의 둘레를 따라 다수의 그라우팅재 토출용 관통공(12)이 형성된다.
여기서, 바람직하게는 상기 원형 강관(13)이 상기 중공 말뚝(40)의 중공 내부로 삽입되어 결합될 시, 말뚝의 중공부와 말뚝의 외부 간의 밀봉성을 좋게 하기 위하여 상기 원형 강관(13)의 상단 및 하단에는 고무링(14)(14')이 각각 더 설치될 수 있다.
도 2 및 도 3은 이상과 같은 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체의 다른 실시예들을 보여주는 것으로서, 도 2의 경우는 말뚝 선단부 결합용 구조체(20)가 중공 말뚝(40)의 외경보다 약간 큰 내경을 갖는 캡형의 강재 원통(21)과, 그 강재 원통(21)의 내부에 삽입되는 고무재질의 멤브레인(membrane)(22)으로 구성될 수 있음을 보여준다.
또한, 도 3의 경우는 말뚝 선단부 결합용 구조체가 말뚝 선단부를 감싸는 고무재질의 멤브레인(22)과, 그 멤브레인(22)을 고정시키는 고정장치(23)로 구성될 수 있음을 보여준다.
그러면, 이상에서와 같은 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체 중 도 1에 도시된 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체(10)를 이용한 그라우팅 방법에 대하여 도 1 및 도 4를 참조하면서 설명해 보기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법을 도식적으로 보여주는 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법에 따라, 먼저 원형 철판(11)과, 그 몸체에 다수의 그라우팅재 토출용 관통공(12)을 갖는 원형 강 관(13)이 일체화된 구조의 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체(10)를 중공 말뚝(40)의 선단부에 결합시킨다.
여기서, 상기 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체(10)를 중공 말뚝(40)의 선단부에 결합시킴에 있어서, 상기 중공 말뚝(40)의 중공부와 말뚝의 외부 간의 밀봉성을 좋게 하기 위하여 상기 원형 강관(13)의 상단 및 하단에는 고무링 (14)(14')이 각각 더 설치될 수 있다.
중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체(10)를 중공 말뚝(40)의 선단부에 결합이 완료되면, 천공장치(미도시)에 의한 선천공 후, 상기 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체(10)가 결합된 중공 말뚝(40)을 상기 천공에 의해 형성된 천공홀에 안착시킨다. 여기서, 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체(10)를 중공 말뚝(40)의 선단부에 결합시키는 공정과, 천공장치에 의해 천공하는 공정 간에는 특별히 선후 간의 순서는 없다. 즉, 두 공정 중 어느 공정을 먼저 진행하고, 어느 공정을 나중에 진행하든, 아니면 두 공정을 동시에 진행하든 상관없다. 다만, 천공 후 중공 말뚝(40)을 천공홀에 매입하기 전에 중공 말뚝(40)의 선단부에 선단부 결합용 구조체(10)를 결합시키기만 하면 된다.
이렇게 하여 천공홀 내에 중공 말뚝(40)의 안착이 완료되면, 천공홀에 안착된 중공 말뚝(40)의 중공 내에 그라우팅재 주입을 위한 주입관(31) 및 주입관(31)을 고정하는 팩커(packer)(32)를 설치한다.
그런 후, 그라우팅재 공급장치(30)로부터 소정의 압력으로 공급되는 그라우팅재를 상기 주입관(31)을 통하여 주입하여, 중공 말뚝(40) 하단부에 결합된 상기 선단부 결합용 구조체(10)의 원형 강관(13)의 관통공(12)을 통하여 그라우팅재(50)를 토출시켜, 도 5에 도시된 바와 같이, 중공 말뚝(40) 하단부에 인접한 지반 내로 그라우팅재(50)를 주입하는 한편, 중공 말뚝(40) 하단부의 중공 내부에도 그라우팅재(50)가 일정량 채워지도록 그라우팅재(50)를 충전한다. 여기서, 이상과 같은 주입관(31)을 통한 그라우팅재(50)의 주입에 있어서, 바람직하게는 주입 압력이 가해지면 주입관(31) 통로를 열어 그라우팅재(50)가 주입되도록 하고, 주입 압력이 제거되면 주입관(31) 통로를 닫아 일단 주입된 그라우팅재(50)가 역류하지 않도록 하기 위한 고무밴드가 상기 주입관(31)의 주입부에 더 설치된다.
또한, 바람직하게는 상기 주입관(31) 및 주입관(31)을 고정하는 팩커(32)의 설치 시, 그라우팅재(50) 주입과 관련한 그라우팅압에 따른 중공 말뚝 (40)의 축방향 변위를 감지하기 위한 변위계(33)(33')를 중공 말뚝(40)의 하단부의 중공 내부와 중공 말뚝(40)의 상단에 각각 설치하고, 중공 말뚝(40) 외부에는 상기 변위계(33)(33')로부터 감지된 변위를 계측하기 위한 변위 계측 시스템(34)을 설치하여, 그라우팅압에 따른 중공 말뚝(40)의 상방향 인발 변위 및 말뚝 선단 지반의 하향 침하량을 계측한다.
또한, 중공부에 설치되는 상기 팩커(32)는 팩커(32)에 고정된 변위계(33)가 말뚝의 선단부 결합용 구조체(10)의 하향 변위를 측정할 수 있도록 변위계(33)의 스트로크(stroke) 이내에서 최대한 선단부 구조체(10)에 인접하게 설치된다. 상기 변위계(33)를 이용하여 그라우팅압의 증가 또는 감소에 따른 선단부 구조체(10)의 하방향 침하량 및 잔류 침하량을 측정하게 된다. 그라우팅압의 증가 또는 감소에 따른 말뚝의 인발(상향) 변위는 말뚝에 인접한 레퍼런스(reference) 빔 또는 고정점에 설치된 변위계(또는 다이얼 게이지)를 이용하여 측정하게 된다. 이때 그라우팅압의 증가에 따른 말뚝의 인발 변위가 주면지반 파괴시의 말뚝-지반 간 상대 변위(1cm 내외)를 초과할 경우에는 설계 그라우팅압 이전이라도 그라우팅 작업을 종료한다.
도 5는 본 발명에 따른 그라우팅 방법에 의해 시공 및 그라우팅된 중공 말뚝의 변위 및 하중 양상을 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 그라우팅압에 따라 중공 말뚝(40)과 선단부 결합용 구조체(10)는 분리되며, 분리되는 공간으로 고압의 그라우팅이 적용됨에 따라 말뚝 선단부의 그라우팅체는 중공 말뚝(40)의 외경보다 어느 정도 확장된다. 또한, 그라우팅 완료 후, 중공 말뚝(40)의 중공부의 일정 높이 만큼 추가적으로 몰탈로 채워 말뚝의 폐색효과를 발현시킴으로써 말뚝 선단의 전체 단면적이 상부의 하중에 저항할 수 있게 된다. 도 5에서 점선 화살표는 중공 말뚝(40) 및 선단부 결합용 구조체(10)의 변위 방향을 나타내고, 실선 화살표는 그라우팅압에 저항하는 지반의 저항력의 방향을 나타낸다.
도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 그라우팅 방법의 적용 전후의 선단지지력과 선단침하량의 상관 관계 및 주면마찰력과 주면 변위의 상관 관계의 변화를 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 말뚝 매입 시공 후, 포스트(post) 그라우팅을 적용한 경우는 그라우팅압에 의해 말뚝의 선단 지반 및 굴착 슬라임이 압축되어, 향후 상부 하 중 재하시 동일 하중에서 말뚝 매입 시공 후, 포스트(post) 그라우팅을 적용하지 않은 경우에 비해 침하량이 현저히 줄어든 것을 알 수 있다.
도 7을 참조하면, 말뚝 매입 시공 후 포스트(post) 그라우팅을 적용한 경우,그라우팅압에 의해 말뚝이 상향으로 인발됨에 따라 말뚝 주면지반에 부(-)의 마찰력이 발현된 이후, 하향의 상재하중이 작용함에 따라 말뚝의 겉보기 주면마찰력이 증대된는 것을 알 수 있다.
도 8을 참조하면, 말뚝 매입 시공 후 포스트(post) 그라우팅을 적용한 경우, 그라우팅압에 의해 말뚝의 선단부 그라우팅체가 종형 기초의 형상을 띠며 확장됨에 따라 말뚝 선단부의 면적 증가로 인해 선단 지지력이 증대되는 것을 알 수 있다.
또한, 도면에 의해 예시되지는 않았지만, 본 발명의 그라우팅 방법의 적용에 의한 말뚝 선단부 그라우팅압에 따른 말뚝의 상향 변위와 선단부 지반의 하향 변위의 계측 결과를 이용하여, 일반적인 양방향 재하시험(또는 O-cell 시험)의 해석방법을 적용하게 되면, 말뚝 두부의 하중-침하 곡선을 얻을 수 있다. 이는 포스트 그라우팅을 적용하는 모든 말뚝에 대해 정재하시험을 하는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있음을 의미한다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체 및 그를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법은, 중공 기성말뚝의 시공 후 말뚝선단과 인접한 지반에 그라우팅을 수행함으로써 말뚝 하단부 지반의 지지력을 강화시켜 종래의 중공 기성말뚝에서의 선단부 연약화 및 이로 인한 지지력 감소와 침하량 증대의 문제점을 해소할 수 있다.
또한, 말뚝의 선단부에서 양방향(상하 방향)으로 작용하는 고압의 그라우팅압측정과 그라우팅압에 따른 말뚝의 변위 계측을 통해, 본 발명이 적용되는 모든 포스트 그라우팅 말뚝에 대해 말뚝의 하중-침하 거동 및 예상되는 말뚝의 축방향 지지력을 확인할 수 있는 간이 정재하시험의 역할을 함에 따라 말뚝 기초에 적용되는 안전율을 기준 안전율 이하로 낮출 수 있고, 이에 따른 추가비용 절감의 효과를 얻을 수 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 보여주는 도면.
도 2 및 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법을 도식적으로 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 그라우팅 방법에 의해 시공 및 그라우팅된 중공 말뚝의 변위 및 하중 양상을 보여주는 도면.
도 6 및 도 8은 본 발명에 따른 그라우팅 방법의 적용 전후의 선단지지력과 선단침하량의 상관 관계의 변화를 보여주는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 그라우팅 방법의 적용 전후의 주면 마찰력과 주면 변위의 상관 관계의 변화를 보여주는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11...강재 원판 12...관통공
13...원형 강관 14,14'...고무링
21...강재 원통 22...고무재질 멤브레인
23...고정장치 30...그라우팅재 공급장치
31...주입관 32...팩커(packer)
33,33'...변위계 34...변위계측 시스템
40...중공 말뚝 50...그라우팅재

Claims (9)

  1. 선천공 매입말뚝 공법에 적용되는 것으로, 중공 말뚝의 선단부에 결합되어 중공 말뚝과 함께 매입되는 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체로서,
    주몸체부를 이루는 소정 크기의 원형 철판; 및
    상기 원형 철판에 일체로 결합되며, 상기 중공 말뚝의 선단부에 결합시 말뚝의 중공 내부로 삽입되는 부분으로서 그 몸체의 둘레를 따라 다수의 그라우팅재 토출용 관통공이 형성되어 있는 원형 강관을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원형 강관이 상기 중공 말뚝의 중공 내부로 삽입되어 결합될 시, 말뚝의 중공부와 말뚝의 외부 간의 밀봉성을 좋게 하기 위하여 상기 원형 강관의 상단 및 하단에는 고무링이 각각 더 설치되는 것을 특징으로 하는 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체.
  3. 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법으로서,
    a) 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 중공 말뚝의 선단부에 결합시키는 단계;
    b) 천공장치에 의한 선천공 후, 상기 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체가 결합된 중공 말뚝을 상기 천공에 의해 형성된 천공홀에 안착시키는 단계;
    c) 상기 천공홀에 안착된 중공 말뚝의 중공 내에 그라우팅재 주입을 위한 주입관 및 주입관을 고정하는 팩커(packer)를 설치하는 단계; 및
    d) 상기 주입관을 통하여 소정의 압력으로 그라우팅재를 주입하여, 중공 말뚝 하단부에 결합된 상기 선단부 결합용 구조체를 통하여 그라우팅재를 토출시켜 말뚝 하단부에 인접한 지반 내로 그라우팅재를 주입하는 한편, 말뚝 하단부의 중공 내부에도 그라우팅재가 일정량 채워지도록 그라우팅재를 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단계 a)에서의 선단부 결합용 구조체는
    주몸체부를 이루는 소정 크기의 원형 철판; 및
    상기 원형 철판에 일체로 결합되며, 상기 중공 말뚝의 선단부에 결합시 말뚝의 중공 내부로 삽입되는 부분으로서 그 몸체의 둘레를 따라 다수의 그라우팅재 토출용 관통공이 형성되어 있는 원형 강관을 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 단계 a)에서의 선단부 결합용 구조체는
    중공 말뚝의 외경보다 큰 내경을 갖는 캡형의 강재 원통과, 그 강재 원통의 내부에 삽입되는 고무재질의 멤브레인으로 구성된 것을 특징으로 하는 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 단계 a)에서의 선단부 결합용 구조체는
    말뚝 선단부를 감싸는 고무재질의 멤브레인과, 그 멤브레인을 고정시키는 고정장치로 구성된 것을 특징으로 하는 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 원형 철판과 원형 강관을 포함하는 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 중공 말뚝의 선단부에 결합시킴에 있어서, 상기 중공 말뚝의 중공부와 말뚝의 외부 간의 밀봉성을 좋게 하기 위하여 상기 원형 강관의 상단 및 하단에는 고무링이 각각 더 설치되는 것을 특징으로 하는 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 단계 c)에서의 주입관 및 팩커의 설치 시, 그라우팅압에 따른 말뚝의 축방향 변위를 감지하기 위한 변위계를 말뚝의 하단부 중공 내부와 말뚝의 상단에 각각 설치하고, 말뚝 외부에는 상기 변위계로부터 감지된 변위를 계측하기 위한 변위 계측 시스템을 설치하여, 그라우팅압에 따른 말뚝의 상방향 인발 변위 및 말뚝 선단 지반의 하향 침하량을 계측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 단계 d)에서의 주입관을 통한 그라우팅재의 주입에 있어서, 주입 압력이 가해지면 주입관 통로를 열어 그라우팅재가 주입되도록 하고, 주입 압력이 제거되면 주입관 통로를 닫아 일단 주입된 그라우팅재가 역류하지 않도록 하기 위한 고무밴드가 상기 주입관의 주입부에 더 설치되는 것을 특징으로 하는 중공 말뚝의 선단부 결합용 구조체를 이용한 말뚝 하단부 지반 지지력 강화를 위한 그라우팅 방법.
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KR101294243B1 (ko) * 2011-06-02 2013-08-07 지우이앤이(주) 말뚝파손 방지형 그라우트재 주입구조를 가지는 프리캐스트 콘크리트 중공말뚝의 선단슈장치를 구비한 프리캐스트 콘크리트 중공말뚝 및 그 시공방법
KR101602826B1 (ko) * 2015-01-08 2016-03-11 김성수 환경오염 방지 및 지수를 위한 지열관용 팩커 및 이를 이용한 지중열 교환시스템의 시공방법
KR101893408B1 (ko) * 2017-01-10 2018-08-31 한국철도기술연구원 연약지반의 침하 억제를 위해 선단지지력을 강화한 궤도 지지말뚝 구조물 및 그 시공 방법
CN112223525B (zh) * 2020-09-19 2021-10-08 盐城市双强管桩有限公司 一种砼桩插筋设备及插筋方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6773208B2 (en) 2002-12-17 2004-08-10 Dewitt Wayne Method for casting a partially reinforced concrete pile in the ground
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6773208B2 (en) 2002-12-17 2004-08-10 Dewitt Wayne Method for casting a partially reinforced concrete pile in the ground
KR100631103B1 (ko) 2006-04-14 2006-10-04 주식회사 산하이앤씨 그라우트 백을 이용한 기둥구조체의 시공방법

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