KR101135163B1 - 그라우트 분사치환장치 및 이를 이용한 콘크리트 기초파일 시공방법 - Google Patents

그라우트 분사치환장치 및 이를 이용한 콘크리트 기초파일 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 삼중관로드를 개량하고자 하는 임의지역까지 굴착비트로 천공하여 천공홀을 형성하고, 상기 삼중관로드를 상향으로 인발하면서 초고압수와 압축공기로 천공홀 내를 분사치환시키고, 차단판을 펼침과 동시에 절삭된 슬라임은 상부로 배출시키며, 상부로 배출된 슬라임 양만큼 콘크리트를 중ㆍ저압으로 분사하여 콘크리트기둥을 형성하고, 상기 콘크리트기둥에 강재빔을 항타한 후, 상기 슬라임까지 수중거푸집이 내장된 이중케이싱을 설치한 후, 상기 강재빔에 연결소켓을 이용하여 새로운 강재빔을 설치한 후, 상기 수중거푸집에 콘크리트를 타설하여 현지토를 치환함으로써, 새로운 콘크리트 기초파일을 형성시켜 연약지반, 해성점토층에서 동일한 고강도의 지중연속벽이나 기초파일을 형성하도록 한 그라우트 분사치환장치 및 이를 이용한 콘크리트 기초파일 시공방법을 제공하는데 따른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치는 압축공기주입구와 초고압수주입구 및 콘크리트주입구가 형성된 스위벨과; 상기 스위벨의 하단부에 장착되며, 상기 스위벨의 압축공기주입구와 초고압수주입구 및 콘크리트주입구와 연통되도록 압축공기관과 초고압수관 및 콘크리트관으로 이루어지는 삼중관로드와; 상기 삼중관로드의 하단에 장착되며, 상기 삼중관로드의 압축공기관과 초고압수관 및 콘크리트관과 연통되도록 압축공기분사구와 초고압수분사구 및 콘크리트분사구로 이루어지는 모니터로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치를 이용한 콘크리트 기초파일 시공방법은 대상지반에 청구항 1항의 그라우트 분사치환장치를 설치하는 단계; 상기 그라우트 분사치환장치로 대상지반을 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀을 형성하는 단계; 상기 천공홀 내에 그라우트 분사치환장치를 삽입하고, 상기 그라우트 분사치환장치에서 초고압수 및 압축공기를 분사하여 천공홀 내를 절삭하는 단계; 상기 그라우트 분사치환장치의 차단판을 펼침과 동시에 절삭된 해성점토로 이루어진 슬라임을 상부로 배출시키는 단계; 상부로 배출되는 슬라임 양만큼 상부에서 그라우트 분사치환장치의 콘크리트주입구를 통해 콘크리트를 주입하여 천공홀 내를 콘크리트로 충전하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

그라우트 분사치환장치 및 이를 이용한 콘크리트 기초파일 시공방법{grout injection and replacement device and the soft ground foundation concrete pile using the same method}
본 발명은 그라우트 분사치환장치 및 이를 이용한 콘크리트 기초파일 시공방법에 관한 것으로, 특히 삼중관로드를 개량하고자 하는 임의지역까지 굴착비트로 천공하여 천공홀을 형성하고, 상기 천공홀에 삼중관로드 삽입 후, 상향으로 인발하면서 초고압수와 압축공기로 천공홀 내를 분사치환시키고, 차단판을 펼침과 동시에 절삭된 슬라임은 상부로 배출시키며, 상부로 배출된 슬라임 양만큼 콘크리트를 중ㆍ저압으로 분사하여 현지토를 치환함으로써, 새로운 콘크리트 기초파일을 형성하는 그라우트 분사치환장치 및 이를 이용한 콘크리트 기초파일 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 연약지반이란 수분의 함유가 많거나 갯벌 층 또는 점토질지반이 주를 이루는 기초가 불안한 지반으로 그 위에 구조물을 구축함에 있어서는 지지력이 부족하게 되어 부등침하가 예상된다.
따라서, 연약지반에 구조물을 건설하기 전에는 구조물의 사용용도와 규모에 맞게 지반을 보강하여야 한다.
토목 공사시 연약지반을 보강하는 방법으로, 파이프 루프 공법과 콘크리트 루프 공법이 공지되어 있다.
상기 파이프 루프 공법은 시공될 지반의 소정영역에 다수의 파이프를 이웃하게 때려 박아 토사의 붕괴를 방지하는 파이프벽체를 형성하는 방법이다.
그러나 이러한 종래의 파이프 루프 공법은 다수의 파이프를 인접하게 박아 설치하기 때문에, 파이프를 박을 때 기존에 박힌 파이프의 간섭 등으로 인해 쏠림 현상이 발생함으로써 설계치 대로 시공하는 것이 어려운 경우가 발생될 수 있다.
또한, 종래의 파이프 루프 공법은 많은 수의 파이프가 소모됨으로써 공사비가 증가되는 문제도 있다.
상기 콘크리트 루프 공법은 연약지반에 유압드릴이나 각종 천공기의 로드 및 비트 등을 이용하여 천공홀을 형성하고, 상기 천공홀에 중ㆍ저압분사 파이프를 주입시킨 후 파이프를 통해 시멘트밀크 등의 경화제(보강재)를 중ㆍ저압 분사하여 양생시킴으로써 토사의 붕괴를 방지하는 콘크리트 벽체를 형성하는 방법이다.
1990년대 이후 말뚝기초의 항타로 인한 지반진동 및 소음 등 민원발생사례가 급증하면서 선굴착에 의한 저소음, 저진동공법, 특히 SIP(soil cement injected precast pile) 공법의 적용이 보편화하였다.
예를 들면, 국내특허등록공보 등록번호 제10-0475443호에 구조물 최하층 바닥면에 다수의 주입공을 기초하부까지 천공하는 천공단계(S1)와, 그라우트액을 중ㆍ저압 송출하는 그라우트펌프와, 상기 그라우트펌프와 중ㆍ저압호스로 연결되어 주입공에 설치되는 관과, 상기 관의 입구를 개폐시키는 자동개폐밸브와, 구조물의 수직 및 수평거동을 측정하는 변위계측기와, 상기 변위계측기의 측정값에 따라 상기 자동개폐밸브 및 그라우트펌프의 송출압력을 제어하는 컨트롤러를 설치하는 플랜트 설치단계(S2)와, 지내력 보강단계(S3)와, 약 1~5초의 경화 시간을 갖는 급결성 그라우트 액을 목표하는 구조물의 변위량까지 다수의 주입포인트로 순차/전환/반복주입하여 관 선단을 중심으로 하는 원판체를 구조물 하부에 적층되도록 다수 형성시켜 구조물을 들어올리는 복원단계(S7) 및, 공정완료 후 관을 통해 세정액을 주입하여 구조물 저면에 액층을 형성시키는 세정액주입단계(S6)로 이루어지는 구조물 하부의 지반보강공법에 있어서, 상기 지내력보강단계(S3)는 규산소다 27.8~31.8%와 물 72.2~68.2%의 비율로 배합된 혼합경화제와, 시멘트 28~34%와 B제 2~4%와 P제 0~6%와 물 70~56%의 비율로 배합된 혼합그라우트 액이 혼합되어 약 30~90초의 경화시간을 갖는 중결성 그라우트 액을 변위계측기에 구조물의 변위가 감지될 때까지 다수의 주입포인트에 순차/전환주입하여 관 선단을 중심으로 하는 반구 고형체가 다수 형성되게 함으로써 구조물 하부에 구조물 전체를 균등한 압력으로 지지하는 반력대를 형성하는 것을 특징으로 하는 구조물 하부의 지반보강공법이 공개되어 있고,
국내특허공개공보 공개번호 제10-1995-0008868호에는 지반(1)에 어스드릴 혹은 버킷 등을 이용하여 소정깊이의 구멍(2)을 뚫은 후 내측에 수개의 튜브(4)를 삽입 설치하며 상기 각각 튜브(4)에 외표면으로 돌출된 수개의 분사구(5)를 갖는 철근 콘크리트 파일(3)을 상기 구멍(2)에 삽입 설치한 후 커플링(6)이 삽입된 파일(3) 상부의 튜브(4)의 입구로부터 접착제를 중ㆍ저압으로 불어 넣어 분사구(5)로 분사될 때 구멍(2)에 삽입 설치된 파일(3)을 지반(1)과 일체로 고정되게 하는 것을 특징으로 하는 파일을 이용한 지반보강공법이 알려져 있으며,
동 공보 공개번호 제10-2008-0067732호에는 구조물이 축조될 지반을 하방향으로 천공하여 천공홀을 형성하는 천공단계; 상기 천공홀에 그라우팅재를 충전시키는 충전단계; 금속산화물과 금속분말로 이루어진 금속혼합물에 에너지를 전달하여 테르밋 반응을 일으키며, 이 테르밋 반응에 따른 팽창력은 상기 천공홀의 하단부를 확장시키는 확공단계; 및 상기 천공홀에 충전된 그라우팅재가 경화되는 양생 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 지반보강공법이 기술되어 있고,
동 공보 공개번호 제10-2006-0095884호에는 지반에 일정간격을 두고 다수의 파이프를 박는 단계; 상기 파이프 사이 사이에 천공홀을 형성하는 단계 및 상기 천공홀을 통하여 보강재를 중ㆍ저압 분사하여 이웃하는 상기 파이프를 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강공법이 기술되어 있으며,
동 공보 공개번호 제10-1994-0024176호에는 대상 지면(7)을 평평하게 고른 다음, 그 위에 삽입구(8)가 구비된 통상의 하방연결철근(9)을 포설한 다음, 상기 삽입구(8)에 콘크리트 팽이형 파일(1)의 축(4)을 박아 세운 다음 팽이형 파일(1) 사이에는 쇄석(10)을 다져 넣으며, 팽이형 파일(1) 상면에 돌출된 철근 고리(5)를 상방 연결철근(11)으로 고정토록 하는 통상의 콘크리트 팽이형 파일을 이용한 연약지반 보강공법에 있어서, 대상지면(7) 위에 토목섬유(6)를 포설하여 배수층 및 충격흡수층을 갖는 부력보강층을 형성토록 한 것을 특징으로 하는 콘크리트 팽이형 파일을 이용한 연약지반 보강 개량공법이 공개되어 있음을 알 수 있다.
상기와 같은 종래의 기술들은 콘크리트 파일 공법은 고가의 파이프를 사용하고, 또 시공시 소음이 자주 발생하고, 시공기간이 장기화되며, 이를 개량한 파이프 루프 공법은 공사비를 줄일 수 있는 이점은 있으나, 토질에 따라 양호한 벽체가 형성될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있는 등 공사 중에 확인이 어려워 시공에 위험 부담이 따른다는 문제가 있다.
이에, 본 발명은 상기한 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 삼중관로드를 개량하고자 하는 임의지역까지 굴착비트로 천공하여 천공홀을 형성하고, 상기 삼중관로드를 상향으로 인발하면서 초고압수와 압축공기로 천공홀 내를 분사치환시키고, 차단판을 펼침과 동시에 절삭된 슬라임은 상부로 배출시키며, 상부로 배출된 슬라임 양만큼 콘크리트를 중ㆍ저압으로 분사하여 미경화콘크리트기둥을 형성하고, 상기 미경화콘크리트기둥에 강재빔을 항타한 후, 상기 슬라임까지 수중거푸집이 내장된 이중케이싱을 설치한 후, 상기 강재빔에 연결소켓을 이용하여 새로운 강재빔을 설치한 후, 상기 수중거푸집에 콘크리트를 타설하여 현지토를 치환함으로써, 새로운 콘크리트 기초파일을 형성시켜 연약지반, 해성점토층에서 동일한 고강도의 지중연속벽이나 기초파일을 형성하도록 한 그라우트 분사치환장치 및 이를 이용한 콘크리트 기초파일 시공방법을 제공하는데 따른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치는 압축공기주입구와 초고압수주입구 및 콘크리트주입구가 형성된 스위벨과; 상기 스위벨의 하단부에 장착되며, 상기 스위벨의 압축공기주입구와 초고압수주입구 및 콘크리트주입구와 연통되도록 압축공기관과 초고압수관 및 콘크리트관으로 이루어지는 삼중관로드와; 상기 삼중관로드의 하단에 장착되며, 상기 삼중관로드의 압축공기관과 초고압수관 및 콘크리트관과 연통되도록 압축공기분사구와 초고압수분사구 및 콘크리트분사구로 이루어지는 모니터로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치를 이용한 콘크리트 기초파일 시공방법은 대상지반에 청구항 1항 기재의 그라우트 분사치환장치를 설치하는 단계; 상기 그라우트 분사치환장치로 대상지반을 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀을 형성하는 단계; 상기 천공홀 내에 그라우트 분사치환장치를 삽입하고, 상기 그라우트 분사치환장치에서 초고압수 및 압축공기를 분사하여 천공홀 내를 절삭하는 단계; 상기 그라우트 분사치환장치의 차단판을 펼침과 동시에 절삭된 해성점토로 이루어진 슬라임을 상부로 배출시키는 단계; 상부로 배출되는 슬라임 양만큼 상부에서 그라우트 분사치환장치의 콘크리트주입구를 통해 콘크리트를 주입하여 천공홀 내를 콘크리트로 충전하여 미경화콘크리트기둥을 형성하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치 및 이를 이용한 콘크리트 기초파일 시공방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 지반절삭과 콘크리트 중ㆍ저압분사가 단일공정으로 시행되어 시공성이 양호하고, 경제적인 이점이 있다.
둘째, 본 발명은 해성점토층에서 콘크리트 기초파일의 형성이 가능하며, 완성된 콘크리트 기초파일의 강도는 지반의 특성과 관계없이 일정할 뿐만 아니라 콘크리트 기초파일과 다른 가설물과의 밀착성이 양호하며, 지반개량 목적에 따라 콘크리트를 변경하여 적용이 가능함과 동시에 콘크리트 기초파일의 직경을 Φ800㎜~Φ2,000㎜까지 자유롭게 조절하여 시공할 수 있으며, 개량강도 조절은 배합비에 따라 임의조절이 가능하며, 개량강도는 지상강도의 90% 이상까지 가능한 이점이 있다.
셋째, 본 발명은 현장타설 콘크리트 기초파일로써 현장타설 콘크리트 파일의 배면에 별도의 차수벽을 설치하지 않아도 되므로(토류판 설치 불필요), 경제적이고, 공기를 단축할 수 있으며, 또한 널말뚝 설치가 불가능한 지점에서는 널말뚝 대용으로 설치가 가능하며, 특히 기존의 널말뚝 설치가 문제가 되는 하단부 침투수를 완벽하게 차수할 수 있는 이점이 있다.
넷째, 본 발명은 고강도로서 전단력을 받음으로써 측방 유동에 대한 저항력을 발휘할 수 있고, 또한 장기침하의 우려가 적어 모래다짐말뚝공법(Sand Compaction Pile)을 대체하여 적용할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치를 도시한 예시도,
도 2는 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치의 차단판을 도시한 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치의 차단판을 도시한 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치의 차단판이 팽창된 상태를 도시한 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치의 작동상태를 도시한 예시도,
도 6a 내지 6i는 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치를 이용하여 콘크리트 기초파일을 시공하는 상태를 도시한 공정도 1.
도 7a 내지 7l는 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치를 이용하여 콘크리트 기초파일을 시공하는 상태를 도시한 공정도 2.
이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치를 도시한 예시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치의 차단판을 도시한 정면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치의 차단판을 도시한 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치의 차단판이 팽창된 상태를 도시한 평면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치의 작동상태를 도시한 예시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치는 압축공기주입구(110)와 초고압수주입구(120) 및 콘크리트주입구(130)가 형성된 스위벨(100)과; 상기 스위벨(100)의 하단부에 장착되며, 상기 스위벨(100)의 압축공기주입구(110)와 초고압수주입구(120) 및 콘크리트주입구(130)와 연통되도록 압축공기관(210)과 초고압수관(220) 및 콘크리트관(230)으로 이루어지는 삼중관로드(200)와; 상기 삼중관로드(200)의 하단에 장착되며, 상기 삼중관로드(200)의 압축공기관(210)과 초고압수관(220) 및 콘크리트관(230)과 연통되도록 압축공기분사구(310)와 초고압수분사구(320) 및 콘크리트분사구(330)로 이루어지는 모니터(300)로 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치(A)는 스위벨(100)과 삼중관로드(200) 및 모니터(300)가 유기적으로 결합되어 이루어진 장치이다.
여기서, 상기 스위벨(100)은 측면에 압축공기를 주입하는 압축공기주입구(110)와 초고압수를 주입하는 초고압수주입구(120) 및 콘크리트를 주입하는 콘크리트주입구(130)가 형성되고, 상기 스위벨(100)의 최상단에 고리(140)가 형성되며, 회전충격식 장치(M)에 고리(140)가 고정 설치된다.
또한, 상기 삼중관로드(200)는 스위벨(100)의 각각의 주입구(110, 120, 130)와 연통되도록 압축공기가 통과되는 압축공기관(210)과 초고압수가 통과되는 초고압수관(220) 및 콘크리트가 통과되는 콘크리트관(230)으로 구성되어, 상기 스위벨(100)의 하단에 장착된다.
그리고 상기 모니터(300)는 삼중관로드(200)의 각각의 관(210, 220, 230)과 연통되도록 압축공기를 배출하는 압축공기분사구(310)와, 초고압수를 배출하는 초고압수분사구(320)와, 콘크리트를 배출하는 콘크리트분사구(330)로 구성되어, 상기 삼중관로드(200)의 하단에 장착된다.
한편, 상기 모니터(300)의 내측면 하단부에 체크밸브(400)가 설치되며, 이 체크밸브(400)는 지반 천공시에는 체크밸브(400)가 개방되어 굴착용수가 공급되는 역할을 하며, 지반굴착이 완료된 후, 콘크리트 중ㆍ저압분사시에는 자동으로 폐쇄되어 상기 중ㆍ저압분사 노즐만으로 콘크리트를 중ㆍ저압으로 분사하도록 장착된다.
또한, 상기 모니터(300)의 최하단에는 지반굴착을 위한 굴착비트(410)가 장착된다.
그리고 상기 모니터(300)의 상단부에는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 외측에 베어링(415)이 설치되고, 상기 베어링(415)의 외측에 압축공기의 주입에 의해 팽창되는 차단판(420)이 설치되고, 상기 차단판(420)의 이면에 보강살(430)이 설치되고, 상기 차단판(420)에 에어호스(440)가 설치되며, 상기 차단판(420)의 하부를 둘러싸는 차단판 고정핀(450)이 설치된다.
여기서, 상기 베어링(415)은 삼중관로드(200)와 차단판(420)을 분리시켜 삼중관로드(200)의 회전에 따라 차단판(420)이 회전되는 것을 방지하는 기능을 한다.
또한, 상기 차단판(420)은 굴착비트(410)로 해성점토층 천공시에는 삼중관로드(200)의 외측에 밀착된 상태로 굴착이 이루어지고, 콘크리트를 타설하기 전에 상기 차단판(420)에 에어호스(440)를 통해 압축공기를 주입하면, 압축공기에 의해서 차단판(420)은 서서히 팽창되면서, 천공홀(H) 공벽을 차단하게 되며, 상기 차단판(420)의 이면에 위치된 보강살(430)도 서서히 펴지게 되며, 초고압수에 의해서 천공홀(H) 공벽까지 펼쳐지게 된다.
이와 같이 차단판(420)이 펼쳐지면 콘크리트가 분사되며, 상기 차단판(420)은 삼중관로드(200)와 굴착비트(410) 간을 차단함으로써, 차단판(420)의 하부에 콘크리트기둥이 형성된다.
한편, 상기 차단판(420)에는 하부에 보강살(430)이 설치되어 있으므로 차단판(420)의 상면으로 토사가 떨어질 경우에 차단판(420)을 하부에서 지탱하는 기능을 한다.
이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치를 이용한 콘크리트 기초파일 시공에 대해 설명한다.
도 6a 내지 6i는 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치를 이용하여 콘크리트 기초파일을 시공하는 상태를 도시한 공정도 1이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치를 이용한 콘크리트 기초파일 시공방법은 대상지반(G)에 그라우트 분사치환장치(A)를 설치하는 단계; 상기 그라우트 분사치환장치(A)로 대상지반(G)을 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계; 상기 천공홀(H) 내에 그라우트 분사치환장치(A)를 삽입하고, 상기 그라우트 분사치환장치(A)에서 초고압수 및 압축공기를 분사하여 천공홀(H) 내를 절삭하는 단계; 상기 그라우트 분사치환장치(A)의 차단판(420)을 펼침과 동시에 절삭된 해성점토로 이루어진 슬라임을 상부로 배출시키는 단계; 상부로 배출되는 슬라임 양만큼 상부에서 그라우트 분사치환장치(A)의 콘크리트주입구(130)를 통해 콘크리트(C)를 주입하여 천공홀(H) 내에 콘크리트(C)를 충전하여 미경화콘크리트기둥을 형성하는 단계; 상기 미경화콘크리트기둥에 강재빔(P)을 항타하는 단계; 상기 해성점토로 이루어진 슬라임까지 수중거푸집(F)이 내장된 이중케이싱(D)을 설치하는 단계; 상기 강재빔(P)에 연결소켓(J)을 이용하여 강재빔(P)을 연장 설치하는 단계; 상기 수중거푸집(F) 내에 콘크리트(C)를 타설 및 양생하는 단계로 이루어진다.
즉, 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치를 이용한 콘크리트 기초파일 시공방법은 대상지반(G)에 그라우트 분사치환장치(A)를 설치하고, 상기 대상지반(G)을 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성한 후, 상기 천공홀(H) 내에 그라우트 분사치환장치(A)를 삽입하고, 상기 그라우트 분사치환장치(A)에서 초고압수 400kgf/㎠, 및 압축공기 10kgf/㎠로 분사하여 천공홀(H) 주변을 절삭한 후, 상기 그라우트 분사치환장치(A)의 차단판(420)을 펼침과 동시에 절삭된 해성점토로 이루어진 슬라임을 상부로 압축공기 10kgf/㎠로 배출시킨 후, 상부로 배출되는 슬라임 양만큼 상부에서 그라우트 분사치환장치(A)의 콘크리트주입구(130)를 통해 Φ25mm이하의 콘크리트(C)를 주입하여 천공홀(H) 내에 콘크리트(C)를 충전하여 미경화콘크리트기둥을 형성한 후, 상기 미경화콘크리트기둥에 강재빔(P)을 항타하고, 상기 해성점토로 이루어진 슬라임까지 수중거푸집(F)이 내장된 이중케이싱(D)을 설치한 후, 상기 강재빔(P)에 연결소켓(J)을 이용하여 강재빔(P)을 연장 설치한 후, 상기 수중거푸집(F) 내에 콘크리트(C)를 타설 및 양생시킨 후, 상기 수중거푸집(F)을 분해하여 철거한 후, 이중케이싱(D)을 인발하여 연약지반 및 수중에 콘크리트 기초파일(BP)을 시공하는 것이다.
상기한 바와 같은 단계로 이루어진 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치를 이용한 콘크리트 기초파일 시공방법은 삼중관로드(200)를 개량하고자 하는 임의지역까지 굴착비트(410)로 천공하고, 상기 삼중관로드(200)를 상향으로 인발하면서 초고압수와 압축공기로 천공홀(H)을 분사치환시키고, 차단판(420)을 펼침과 동시에 절삭된 슬라임은 상부로 배출시키며, 상부로 배출된 슬라임 양만큼 콘크리트(C)를 중ㆍ저압으로 분사하여 미경화콘크리트기둥을 형성하고, 상기 미경화콘크리트기둥에 강재빔(P)을 항타한 후, 상기 슬라임까지 수중거푸집(F)이 내장된 이중케이싱(D)을 설치한 후, 상기 강재빔(P)에 연결소켓(J)을 이용하여 새로운 강재빔(P)을 설치한 후, 상기 수중거푸집(F)에 콘크리트(C)를 타설하여 현지토를 치환함으로써, 새로운 콘크리트 기초파일(BP)을 형성시켜 연약지반, 해성점토층에서 동일한 고강도의 지중연속벽이나 기초파일을 형성할 수 있는 작용효과가 있다.
한편, 도 7a 내지 7l는 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치를 이용하여 콘크리트 기초파일을 시공하는 상태를 도시한 공정도 2이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치를 이용한 콘크리트 기초파일 시공방법은 대상지반(G)에 그라우트 분사치환장치(A)를 설치하는 단계; 상기 그라우트 분사치환장치(A)로 대상지반(G)을 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계; 상기 천공홀(H) 내에 그라우트 분사치환장치(A)를 삽입하고, 상기 그라우트 분사치환장치(A)에서 초고압수 및 압축공기를 분사하여 천공홀(H) 내를 절삭하는 단계; 상기 그라우트 분사치환장치(A)의 차단판(420)을 펼침과 동시에 절삭된 해성점토로 이루어진 슬라임을 상부로 배출시키는 단계; 상부로 배출되는 슬라임 양만큼 상부에서 그라우트 분사치환장치(A)의 콘크리트주입구(130)를 통해 콘크리트(C)를 주입하여 천공홀(H) 내에 미경화콘크리트기둥을 형성하는 단계; 상기 미경화콘크리트기둥에 강재빔(P)을 암반까지 항타하는 단계; 상기 강재빔(P)에 연결소켓(J)을 이용하여 강재빔(P)을 연장 설치하는 단계; 상기 강재빔(P)의 둘레에 중공콘크리트블록(HC)을 적층하는 단계; 상기 강재빔(P)과 중공콘크리트블록(HC) 간에 콘크리트(C)를 타설 및 양생하는 단계로 이루어진다.
즉, 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치를 이용한 콘크리트 기초파일 시공방법은 대상지반(G)에 그라우트 분사치환장치(A)를 설치하고, 상기 대상지반(G)을 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성한 후, 상기 천공홀(H) 내에 그라우트 분사치환장치(A)를 삽입하고, 상기 그라우트 분사치환장치(A)에서 초고압수 400kgf/㎠, 및 압축공기 10kgf/㎠로 분사하여 천공홀(H) 주변을 절삭한 후, 상기 그라우트 분사치환장치(A)의 차단판(420)을 펼침과 동시에 절삭된 해성점토로 이루어진 슬라임을 상부로 압축공기 10kgf/㎠로 배출시킨 후, 상부로 배출되는 슬라임 양만큼 상부에서 그라우트 분사치환장치(A)의 콘크리트주입구(130)를 통해 Φ25mm이하의 콘크리트(C)를 주입하여 천공홀(H) 내에 미경화콘크리트기둥을 형성한 후, 상기 미경화콘크리트기둥에 강재빔(P)을 항타하고, 상기 강재빔(P)에 연결소켓(J)을 이용하여 강재빔(P)을 연장 설치하며, 상기 강재빔(P)의 둘레에 중공콘크리트블록(HC)을 적층하며, 상기 강재빔(P)과 중공콘크리트블록(HC) 간에 콘크리트(C)를 타설 및 양생시켜 연약지반 및 수중에 콘크리트 기초파일(BP)을 시공하는 것이다.
상기한 바와 같은 단계로 이루어진 본 발명에 따른 그라우트 분사치환장치를 이용한 콘크리트 기초파일 시공방법은 삼중관로드(200)를 개량하고자 하는 임의지역까지 굴착비트(410)로 천공하고, 상기 삼중관로드(200)를 상향으로 인발하면서 초고압수와 압축공기로 천공홀(H)을 분사치환시키고, 차단판(420)을 펼침과 동시에 절삭된 슬라임은 상부로 배출시키며, 상부로 배출된 슬라임 양만큼 콘크리트(C)를 중ㆍ저압으로 분사하여 미경화콘크리트기둥을 형성하고, 상기 미경화콘크리트기둥에 강재빔(P)을 항타한 후, 상기 강재빔(P)에 연결소켓(J)을 이용하여 강재빔(P)을 연장 설치하며, 상기 강재빔(P)의 둘레에 중공콘크리트블록(HC)을 적층하며, 상기 강재빔(P)과 중공콘크리트블록(HC) 간에 콘크리트(C)를 타설 및 양생시켜 현지토를 치환함으로써, 새로운 콘크리트 기초파일(BP)을 형성시켜 연약지반, 해성점토층에서 동일한 고강도의 지중연속벽이나 기초파일을 형성할 수 있는 작용효과가 있다.
100: 스위벨 110: 압축공기주입구
120: 초고압수주입구 130: 콘크리트주입구
140: 고리 200: 삼중관로드
210: 압축공기관 220: 초고압수관
230: 콘크리트관 300: 모니터
310: 압축공기분사구 320: 초고압수분사구
330: 콘크리트분사구 400: 체크밸브
410: 굴착비트 415: 베어링
420: 차단판 430: 보강살
440: 에어호스 450: 차단판 고정핀
A: 그라우트 분사치환장치 BP: 콘크리트 기초파일
C: 콘크리트 D: 이중케이싱
F: 수중거푸집 G: 대상지반
H: 천공홀 HC: 중공콘크리트블록
J: 연결소켓 P: 강재빔

Claims (10)

  1. 압축공기주입구(110)와 초고압수주입구(120) 및 콘크리트주입구(130)가 형성된 스위벨(100)과; 상기 스위벨(100)의 하단부에 장착되며, 상기 스위벨(100)의 압축공기주입구(110)와 초고압수주입구(120) 및 콘크리트주입구(130)와 연통되도록 압축공기관(210)과 초고압수관(220) 및 콘크리트관(230)으로 이루어지는 삼중관로드(200)와; 상기 삼중관로드(200)의 하단에 장착되며, 상기 삼중관로드(200)의 압축공기관(210)과 초고압수관(220) 및 콘크리트관(230)과 연통되도록 압축공기분사구(310)와 초고압수분사구(320) 및 콘크리트분사구(330)로 이루어지는 모니터(300)로 구성되고,
    상기 모니터(300)의 상단부에는 외측에 베어링(415)이 설치되고, 상기 베어링(415)의 외측에 압축공기 주입에 의해 팽창되는 차단판(420)이 설치되고, 상기 차단판(420)의 이면에 보강살(430)이 설치되고, 상기 차단판(420)에 에어호스(440)가 설치되며, 상기 차단판(420)의 하부를 둘러싸는 차단판 고정핀(450)이 설치됨을 특징으로 하는 그라우트 분사치환장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 대상지반(G)에 청구항 1항 기재의 그라우트 분사치환장치(A)를 설치하는 단계;
    상기 그라우트 분사치환장치(A)로 대상지반(G)을 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계;
    상기 천공홀(H)의 바닥에 그라우트 분사치환장치(A)를 위치시키고, 상기 그라우트 분사치환장치(A)에서 초고압수 및 압축공기를 분사하여 천공홀(H) 내를 절삭하는 단계;
    상기 그라우트 분사치환장치(A)의 차단판(420)을 펼침과 동시에 절삭된 해성점토로 이루어진 슬라임을 상부로 배출시키는 단계;
    상부로 배출되는 슬라임 양만큼 상부에서 그라우트 분사치환장치(A)의 콘크리트주입구(130)를 통해 콘크리트(C)를 주입하여 천공홀(H) 내를 콘크리트(C)를 충전하는 단계로 이루어지되,
    상기 천공홀(H)에 콘크리트(C)를 충전한 후, 상기 콘크리트(C)가 경화되기 전에 상기 콘크리트(C)에 강재빔(P)을 항타하는 단계;
    상기 해성점토로 이루어진 슬라임까지 수중거푸집(F)이 내장된 이중케이싱(D)을 설치하는 단계;
    상기 강재빔(P)에 연결소켓(J)을 이용하여 강재빔(P)을 연장 설치하는 단계;
    상기 수중거푸집(F) 내에 콘크리트(C)를 타설 및 양생하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 그라우트 분사치환장치를 이용한 콘크리트 기초파일 시공방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 천공홀(H)에 콘크리트(C)를 충전한 후, 상기 콘크리트(C)가 경화되기 전에 상기 콘크리트(C)에 강재빔(P)을 암반까지 항타하는 단계;
    상기 강재빔(P)에 연결소켓(J)을 이용하여 강재빔(P)을 연장 설치하는 단계;
    상기 강재빔(P)의 둘레에 중공콘크리트블록(HC)을 적층하는 단계;
    상기 강재빔(P)과 중공콘크리트블록(HC) 간에 콘크리트(C)를 타설 및 양생하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 그라우트 분사치환장치를 이용한 콘크리트 기초파일 시공방법.
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