KR101494260B1

KR101494260B1 - 말뚝의 선행하중 재하장치 및 이를 이용한 선행하중 재하방법

Info

Publication number: KR101494260B1
Application number: KR20130154136A
Authority: KR
Inventors: 박성주; 이광영
Original assignee: (주)골든엔지니어링; 한국건설기술연구원
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2015-02-17

Abstract

본 발명은 구조물의 기초저판(1)의 관통공(2)을 통해 지중에 매설된 말뚝(10); 유압에 의해 상기 말뚝(10)에 대하여 선행하중을 인가하도록 설치된 선행하중 잭(100); 상기 선행하중 잭(100)을 상기 기초저판(1)에 지지하도록 설치된 지지대(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치를 제시함으로써, 기존의 구조물의 규모를 확대할 필요가 있는 경우, 기존의 구조물에 침하가 발생한 경우, 기존의 말뚝의 보수 및 보강이 필요한 경우, 기존의 구조물의 하부에 지하구조를 증축하고자 하는 경우, 안정적으로 기초구조물을 보강할 수 있도록 한다.

Description

말뚝의 선행하중 재하장치 및 이를 이용한 선행하중 재하방법{PRE-LOADING APPARATUS FOR PILE AND PRE-LOADING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 말뚝의 시공방법에 관한 것이다.

아파트의 리모델링과 같이 기존의 구조물의 규모를 확대(증축)할 필요가 있는 경우, 기존의 구조물에 침하가 발생한 경우, 기존의 말뚝의 보수 및 보강이 필요한 경우, 기존의 구조물의 하부에 지하구조를 증축하고자 하는 경우, 기존의 기초저판에 관통공을 형성하고, 이에 대하여 추가로 말뚝을 시공하는 공법이 적용되고 있다.

말뚝은 주면마찰력(말뚝의 외주와 지반 사이의 마찰력)과 선단지지력에 의해 강도를 발휘하게 되는데, 주면마찰력이 발생하기 위해서는 그 전제로 말뚝의 외주와 지반 사이에 변위가 발생할 것이 요구된다.

그런데 종래의 공법에 의해 추가말뚝을 설치하는 경우, 추가말뚝의 외주와 지반 사이에 변위가 발생하지 않거나 미미한 상태에서 확대된 구조물을 시공하게 되므로, 추가말뚝의 주면마찰력이 작용하지 않게 되어, 기존말뚝이 더 많은 하중을 부담하게 된다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 기존의 구조물의 규모를 확대할 필요가 있는 경우, 기존의 구조물에 침하가 발생한 경우, 기존의 말뚝의 보수 및 보강이 필요한 경우, 기존의 구조물의 하부에 지하구조를 증축하고자 하는 경우, 안정적으로 기초구조물을 보강할 수 있도록 하는 말뚝의 선행하중 재하장치 및 이를 이용한 선행하중 재하방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 구조물의 기초저판(1)의 관통공(2)을 통해 지중에 매설된 말뚝(10); 유압에 의해 상기 말뚝(10)에 대하여 선행하중을 인가하도록 설치된 선행하중 잭(100); 상기 선행하중 잭(100)을 상기 기초저판(1)에 지지하도록 설치된 지지대(200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치를 제시한다.

상기 선행하중 잭(100)은, 나사부(110); 상기 나사부(110)에 대하여 나사구동하도록 설치된 멈춤너트(120); 심부에 중공이 형성됨과 아울러, 상부에 상기 나사부(110)와 연통하기 위한 연통공이 형성된 거치대(130); 상기 거치대(130)의 중공에 설치됨과 아울러 상기 연통공을 통해 상기 나사부(110)와 접촉하도록 착탈가능하게 설치된 유압 실린더(140);를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 말뚝(10)의 상단을 둘러싸 지지하도록, 상기 거치대(130)의 저면에 설치된 홀더(150);를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 지지대(200)는, 상기 선행하중 잭(100)의 상부에 결합하는 상측 지지부(210); 상기 관통공(2)의 주위를 둘러 상기 기초저판(1)에 앵커(3)에 의해 결합하는 하측 지지부(220); 상기 상측 지지부(210) 및 하측 지지부(220)를 연결하는 연결 지지부(230);를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 하측 지지부(220)는, 상기 앵커(3)와 결합하는 복수의 앵커 결합부(221); 상기 복수의 앵커 결합부(221) 사이를 연결하는 연결부(222);를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 연결 지지부(230)는, 상기 복수의 앵커 결합부(221)와 상기 상측 지지부(210)를 연결하도록 경사지게 설치된 복수의 경사 지지부(231);를 포함하고, 상기 복수의 경사 지지부(231)는 상기 상측 지지부(210)를 중심으로 방사대칭구조로 설치된 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 선행하중 재하장치를 이용한 말뚝의 선행하중 재하방법으로서, 구조물의 기초저판(1)의 관통공(2)을 통해 상기 말뚝(10)을 지중에 매설하는 말뚝 매설공정; 상기 지지대(200) 및 선행하중 잭(100)을 상기 기초저판(1) 및 말뚝(10)에 설치하는 재하장치 설치공정; 상기 선행하중 잭(100)에 의해 상기 말뚝(10)에 대하여 선행하중을 재하하는 선행하중 재하공정; 상기 말뚝(10)의 상단과 상기 기초저판(1)을 일체화하는 말뚝 고정공정;을 함께 제시한다.

상기 말뚝 매설공정은, 1차 그라우팅(G1)에 의해 상기 말뚝(10)을 지중에 고정하는 1차 그라우팅 공정;을 포함하고, 상기 말뚝 고정공정은, 상기 말뚝(10)의 상부와 상기 관통공(2) 사이를 2차 그라우팅(G2)에 의해 충전하여 고정하는 2차 그라우팅 공정;을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 재하장치 설치공정과 상기 선행하중 재하공정의 사이에는, 상기 선행하중 재하장치가 설치된 층의 상부 슬랩(5)과 상기 선행하중 재하장치 사이에 슬랩 서포트(300)를 설치하는 공정;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 선행하중 재하장치를 이용한 말뚝의 선행하중 재하방법으로서, 구조물의 기초저판(1)의 관통공(2)을 통해 상기 말뚝(10)을 지중에 매설하는 말뚝 매설공정; 상기 지지대(200) 및 선행하중 잭(100)을 상기 기초저판(1) 및 말뚝(10)에 설치하는 재하장치 설치공정; 상기 유압 실린더(140)에 유압을 인가하여 상기 말뚝(10)에 대하여 선행하중을 재하하는 선행하중 재하공정; 상기 멈춤너트(120)를 나사구동하여 상기 나사부(110)와 상기 거치대(130)를 상호 고정하고, 상기 유압 실린더(140)를 회수하는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하방법을 함께 제시한다.

본 발명은 기존의 구조물의 규모를 확대할 필요가 있는 경우, 기존의 구조물에 침하가 발생한 경우, 기존의 말뚝의 보수 및 보강이 필요한 경우, 기존의 구조물의 하부에 지하구조를 증축하고자 하는 경우, 안정적으로 기초구조물을 보강할 수 있도록 하는 말뚝의 선행하중 재하장치 및 이를 이용한 선행하중 재하방법을 제시한다.

도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1은 선행하중 재하장치의 일실시예의 측면도.
도 2는 선행하중 재하장치의 일실시예의 사시도.
도 3 내지 5는 선행하중 재하공법의 제1 실시예의 공정도.
도 6은 선행하중 재하공법의 제2 실시예의 공정도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 말뚝의 선행하중 재하장치는 기본적으로, 구조물의 기초저판(1)의 관통공(2)을 통해 지중에 매설된 말뚝(10); 유압에 의해 말뚝(10)에 대하여 선행하중을 인가하도록 설치된 선행하중 잭(100); 선행하중 잭(100)을 기초저판(1)에 지지하도록 설치된 지지대(200);를 포함하여 구성된다.

이러한 선행하중 재하장치를 이용한 선행하중 재하방법은 다음과 같은 공정에 의해 구성된다.

구조물의 기초저판(1)의 관통공(2)을 통해 마이크로 파일 등의 말뚝(10)을 지중에 매설한다(도 3,4).

후술하는 선행하중의 재하에 앞서, 1차 그라우팅(G1)에 의해 말뚝(10)을 지중에 고정하는 것이 바람직하다.

지지대(200) 및 선행하중 잭(100)을 기초저판(1) 및 말뚝(10)에 설치하고, 선행하중 잭(100)에 의해 말뚝(10)에 대하여 선행하중을 재하한 후, 말뚝(10)의 상단과 기초저판(1)을 일체화한다(도 5).

말뚝과 기초저판의 일체화는, 말뚝(10)의 상부와 관통공(2) 사이를 2차 그라우팅(G2)에 의해 충전하여 고정하는 방식에 의해 구현할 수 있다.

즉, 기초저판(1)에 대하여 단지 말뚝(10)을 추가로 설치하는데 그치는 것이 아니라, 말뚝(10)을 하측으로 가압하여(선행하중을 재하하여), 말뚝(10)과 지반 사이에 미리 연직방향 변위가 형성되도록 한다는 점에 특징이 있는 것이다.

이와 같이 말뚝(10)과 지반 사이에 변위가 발생하도록 한 후, 기존구조물을 증축하는 경우, 위 변위로 인하여 말뚝(10)이 선단지지력 뿐만 아니라 주면마찰력을 발휘할 수 있게 되므로, 증축된 구조물의 추가 하중을 말뚝(10)이 제대로 분담할 수 있고, 이로 인하여 기존파일에 하중이 추가되는 부담을 없애거나 줄일 수 있다는 효과가 있다.

이외에도, 기존의 구조물에 침하가 발생한 경우, 기존의 말뚝의 보수 및 보강이 필요한 경우, 기존의 구조물의 하부에 지하구조를 증축하고자 하는 경우 등에 본 발명에 의한 장치 및 공법을 적용할 수 있으며, 어느 경우에나 상술한 효과를 얻을 수 있다.

이하, 말뚝의 선행하중 재하장치에 관하여 상세히 설명한다.

선행하중 잭(100)은, 나사부(110); 나사부(110)에 대하여 나사구동하도록 설치된 멈춤너트(120); 심부에 중공이 형성됨과 아울러, 상부에 나사부(110)와 연통하기 위한 연통공이 형성된 거치대(130); 거치대(130)의 중공에 설치됨과 아울러 연통공을 통해 나사부(110)와 접촉하도록 착탈가능하게 설치된 유압 실린더(140);를 포함하여 구성될 수 있다.

이는 다음과 같은 공정에 의해 말뚝(10)에 대하여 선행하중을 재하한다.

구조물의 기초저판(1)의 관통공(2)을 통해 말뚝(10)을 지중에 매설하고, 1차 그라우팅을 실시한다.

지지대(200) 및 선행하중 잭(100)을 기초저판(1) 및 말뚝(10)에 설치한다.

여기서, 지지대(200)는 선행하중 잭(100)을 기초저판(1)에 지지하도록 설치되고, 선행하중 잭(100)은 지지대(200)에 의해 지지되어 말뚝(10)을 하측으로 가압하도록 설치된다.

이후, 유압 실린더(140)에 유압을 인가하면 팽창하게 되는데, 그 상부가 나사부(110)와 접촉하여 구속되어 있으므로, 유압 실린더(140)가 거치된 거치대(130)가 전체적으로 하향거동하게 되는데, 그 거치대(130) 하부가 말뚝(10)과 접촉하므로, 결국 유압 실린더(140)에 대한 유압의 인가에 의해 말뚝(10)에 하향하중이 가해지면서 선행하중이 재하된다.

선행하중의 재하가 완료되어 거치대(130)가 일정 위치에 머무르게 되면, 멈춤너트(120)를 나사구동(하향구동)하여 나사부(110)와 거치대(130)를 상호 고정하고, 유압 실린더(140)에서 유압을 제거한 후 이를 회수한다.

이는 유압 실린더(140)에 대한 유압의 인가 및 제거, 멈춤너트(120)의 나사구동이라는 간단한 작업에 의해, 말뚝(10)에 대하여 효과적으로 선행하중을 재하할 수 있다는 장점이 있다.

거치대(130)의 하부에 위치하는 말뚝(10)과 거치대(130)가 상호 안정적으로 거동하도록 하기 위해서는, 말뚝(10)의 상단을 둘러싸 지지하도록, 거치대(130)의 저면에 홀더(150)가 설치되는 것이 바람직하다.

지지대(200)는, 선행하중 잭(100)의 상부에 결합하는 상측 지지부(210); 관통공(2)의 주위를 둘러 기초저판(1)에 앵커(3)에 의해 결합하는 하측 지지부(220); 상측 지지부(210) 및 하측 지지부(220)를 연결하는 연결 지지부(230);를 포함하여 구성되는 것이 선행하중 잭(10)의 하중을 기초저판(1)에 골고루 분담시키도록 한다는 측면에서 바람직하다.

특히 하측 지지부(220)는, 앵커(3)와 결합하는 복수의 앵커 결합부(221); 복수의 앵커 결합부(221) 사이를 연결하는 연결부(222);를 포함하여 구성되는 것이 구조적 안정성 측면에서 바람직하다.

연결 지지부(230)는, 복수의 앵커 결합부(221)와 상측 지지부(210)를 연결하도록 경사지게 설치된 복수의 경사 지지부(231);에 의해 구성되고, 복수의 경사 지지부(231)는 상측 지지부(210)를 중심으로 방사대칭구조로 설치된 구성을 취하는 것이 구조적 안정성 측면에서 바람직하다.

선행하중 재하장치가 설치된 층의 상부 슬랩(5)과 선행하중 재하장치 사이에 슬랩 서포트(300)를 설치한 후 선행하중 재하를 실시하는 경우, 선행하중 재하장치에 작용하는 하중이 슬랩 서포트(300)를 통해 상부 슬랩(5)에 분담되므로, 더욱 안정적인 선행하중 재하작업이 가능하다는 효과가 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

1 : 기초저판 2 : 관통공
3 : 앵커 10 : 말뚝
100 : 선행하중 잭 110 : 나사부
120 : 멈춤너트 130 : 거치대
140 : 유압 실린더 150 : 홀더
200 : 지지대 210 : 상측 지지부
220 : 하측 지지부 221 : 앵커 결합부
222 : 연결부 230 : 연결 지지부
231 : 경사 지지부 300 : 슬랩 서포트

Claims

구조물의 기초저판(1)의 관통공(2)을 통해 지중에 매설된 말뚝(10);
유압에 의해 상기 말뚝(10)에 대하여 선행하중을 인가하도록 설치된 선행하중 잭(100);
상기 선행하중 잭(100)을 상기 기초저판(1)에 지지하도록 설치된 지지대(200);를 포함하고,
상기 선행하중 잭(100)은,
나사부(110);
상기 나사부(110)에 대하여 나사구동하도록 설치된 멈춤너트(120);
심부에 중공이 형성됨과 아울러, 상부에 상기 나사부(110)와 연통하기 위한 연통공이 형성된 거치대(130);
상기 거치대(130)의 중공에 설치됨과 아울러 상기 연통공을 통해 상기 나사부(110)와 접촉하도록 착탈가능하게 설치된 유압 실린더(140);
상기 말뚝(10)의 상단을 둘러싸 지지하도록, 상기 거치대(130)의 저면에 설치된 홀더(150);를 포함하며,
상기 지지대(200)는,
상기 선행하중 잭(100)의 상부에 결합하는 상측 지지부(210);
상기 관통공(2)의 주위를 둘러 상기 기초저판(1)에 앵커(3)에 의해 결합하는 하측 지지부(220);
상기 상측 지지부(210) 및 하측 지지부(220)를 연결하는 연결 지지부(230);를
포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치.
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제1항에 있어서,
상기 하측 지지부(220)는,
상기 앵커(3)와 결합하는 복수의 앵커 결합부(221);
상기 복수의 앵커 결합부(221) 사이를 연결하는 연결부(222);를
포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치.
제5항에 있어서,
상기 연결 지지부(230)는,
상기 복수의 앵커 결합부(221)와 상기 상측 지지부(210)를 연결하도록 경사지게 설치된 복수의 경사 지지부(231);를 포함하고,
상기 복수의 경사 지지부(231)는 상기 상측 지지부(210)를 중심으로 방사대칭구조로 설치된 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치.
제1항, 제5항, 제6항 중 어느 한 항의 선행하중 재하장치를 이용한 말뚝의 선행하중 재하방법으로서,
구조물의 기초저판(1)의 관통공(2)을 통해 상기 말뚝(10)을 지중에 매설하는 말뚝 매설공정;
상기 지지대(200) 및 선행하중 잭(100)을 상기 기초저판(1) 및 말뚝(10)에 설치하는 재하장치 설치공정;
상기 선행하중 잭(100)에 의해 상기 말뚝(10)에 대하여 선행하중을 재하하는 선행하중 재하공정;
상기 말뚝(10)의 상단과 상기 기초저판(1)을 일체화하는 말뚝 고정공정;을
포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하방법.
제7항에 있어서,
상기 말뚝 매설공정은, 1차 그라우팅(G1)에 의해 상기 말뚝(10)을 지중에 고정하는 1차 그라우팅 공정;을 포함하고,
상기 말뚝 고정공정은, 상기 말뚝(10)의 상부와 상기 관통공(2) 사이를 2차 그라우팅(G2)에 의해 충전하여 고정하는 2차 그라우팅 공정;을
포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하방법.
제7항에 있어서,
상기 재하장치 설치공정과 상기 선행하중 재하공정의 사이에는,
상기 선행하중 재하장치가 설치된 층의 상부 슬랩(5)과 상기 선행하중 재하장치 사이에 슬랩 서포트(300)를 설치하는 공정;을
더 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하방법.
제1항의 선행하중 재하장치를 이용한 말뚝의 선행하중 재하방법으로서,
구조물의 기초저판(1)의 관통공(2)을 통해 상기 말뚝(10)을 지중에 매설하는 말뚝 매설공정;
상기 지지대(200) 및 선행하중 잭(100)을 상기 기초저판(1) 및 말뚝(10)에 설치하는 재하장치 설치공정;
상기 유압 실린더(140)에 유압을 인가하여 상기 말뚝(10)에 대하여 선행하중을 재하하는 선행하중 재하공정;
상기 멈춤너트(120)를 나사구동하여 상기 나사부(110)와 상기 거치대(130)를 상호 고정하고, 상기 유압 실린더(140)를 회수하는 공정;을
포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하방법.