KR101499341B1 - 할로우 바를 이용한 소구경 말뚝 및 그 시공방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 천공과 동시에 설치가 가능하고 천공홀을 완전히 밀폐한 상태로 그라우트재의 가압주입이 가능하여 지반 내에 확대구근을 형성하여 높은 지지력을 얻을 수 있는 할로우 바를 이용한 소구경 말뚝 및 그 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 할로우 바를 이용한 소구경 말뚝은 내부에는 전체 길이에 걸쳐 중공이 길이방향으로 형성되어 있고 외주면에는 그라우트재와의 부착력 향상을 위해 일정한 피치를 갖는 나선형 돌기가 형성된 복수의 할로우 바와, 복수의 할로부 바 중 지반 내 가장 아래쪽에 위치하는 할로부 바의 선단에 결합되며 물과 그라우트재를 토출하기 위해 일단은 할로우 바의 중공과 연통되고 타단은 측면 또는 측면과 하면으로 개구된 토출공이 내부에 형성되어 있는 드릴비트와, 복수의 할로우 바를 서로 연결시키며, 일정한 길이를 갖는 강재 중공관으로 내주면에는 할로우 바의 외주면에 형성된 나선형 돌기에 대응되는 나선형 홈이 형성되어 있고 외주면에는 다수 개의 볼트가 방사상으로 돌출되게 결합되어 있는 교반날개 부착 커플러; 및 복수의 할로우 바 중 지반 위로 노출되는 할로우 바의 두부에 나사결합되어 천공홀을 밀폐시키는 천공홀 밀폐장치;를 포함한다.
본 발명에 따른 할로우 바를 이용한 소구경 말뚝은 내부에는 전체 길이에 걸쳐 중공이 길이방향으로 형성되어 있고 외주면에는 그라우트재와의 부착력 향상을 위해 일정한 피치를 갖는 나선형 돌기가 형성된 복수의 할로우 바와, 복수의 할로부 바 중 지반 내 가장 아래쪽에 위치하는 할로부 바의 선단에 결합되며 물과 그라우트재를 토출하기 위해 일단은 할로우 바의 중공과 연통되고 타단은 측면 또는 측면과 하면으로 개구된 토출공이 내부에 형성되어 있는 드릴비트와, 복수의 할로우 바를 서로 연결시키며, 일정한 길이를 갖는 강재 중공관으로 내주면에는 할로우 바의 외주면에 형성된 나선형 돌기에 대응되는 나선형 홈이 형성되어 있고 외주면에는 다수 개의 볼트가 방사상으로 돌출되게 결합되어 있는 교반날개 부착 커플러; 및 복수의 할로우 바 중 지반 위로 노출되는 할로우 바의 두부에 나사결합되어 천공홀을 밀폐시키는 천공홀 밀폐장치;를 포함한다.
Description
본 발명은 할로우 바를 이용한 소구경 말뚝 및 그 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천공과 동시에 설치가 가능하고 천공홀을 완전히 밀폐한 상태로 그라우트재의 가압주입이 가능하여 지반 내에 확대구근을 형성하여 높은 지지력을 얻을 수 있는 할로우 바를 이용한 소구경 말뚝 및 그 시공방법에 관한 것이다.
최근 기존 구조물을 증축하는 경우가 증가하고 있고 그에 따라 기존 구조물 증측에 따른 구조물 기초 지반의 안정성을 향상시키기 위한 다양한 언더피닝 공법들이 강구되고 있다. 이 중 마이크로 파일 공법은 구조물 증축에 따라 요구되는 지반의 지지력을 증대시키는 데 효과적인 공법으로 알려져 많은 건설현장에 적용되어 왔으며 최근까지 활용되고 있다.
또한 마이크로 파일 공법은 사면활동 억제, 옹벽의 활동억제, 교량기초의 기지파일 등과 같은 활용목적에 따라 적용되고 있다. 이같이 마이크로 파일의 활용 빈도가 점차 증가함에 따라 보다 효과적인 설치방법을 제안하기 위해 다양한 연구방법을 통해 관련연구가 수행되고 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제10-1161844호 '마이크로 파일의 시공방법'(특허문헌 1)이 있다. 이 선행특허는 기초 콘크리트에 코어홀을 천공하여 기초 지반을 노출시키는 단계, 상기 기초 지반에 천공홀을 천공하는 단계, 상기 천공홀 내에 마이크로 파일을 삽입하는 단계, 상기 천공홀 내에 시멘트 그라우트를 주입하는 단계, 및 상기 천공홀 외부로 노출된 상기 마이크로 파일의 두부를 덮도록 상기 기초 콘크리트에 천공된 상기 코어홀에 콘크리트 강도 이상의 강도를 가지는 고강도 에폭시 그라우트를 주입하는 단계로 시공되는 마이크로 파일의 시공방법을 제시한다. 이 특허는 코어홀에 고강도 에폭시 그라우트를 주입함으로써 높은 하중을 마이크로 파일에 전달하여 지지할 수 있다는 장점은 있으나 마이크로 파일을 삽입하기 전에 천공홀을 미리 천공해야 하는 단점이 있고 천공홀 내에 가압 그라우팅을 할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명의 다른 배경기술로는 특허등록 제10-0991248호 '팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법 및 이에 사용되는 파일 조립체'(특허문헌 2)가 있다. 이 선행특허는 기초지반의 지지층까지 천공하고 천공홀에 아웃 케이싱을 삽입한 후 천공홀에 1차 그라우팅을 실시한 다음 심체를 둘러 장착된 팩을 가진 파일 조립체를 삽입하고 팩에 시멘트 밀트 또는 몰트를 주입하는 2차 그라우팅을 실시하는 팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법을 기재하고 있다. 이 선행특허는 공사 완료후 아웃 케이싱을 근입하지 않고도 소요강도를 얻을 수 있다는 장점은 있으나, 파일 조립체를 삽입하기 전에 천공홀을 미리 천공해야 하고, 별도의 아웃 케이싱이 요구된다는 단점이 있다.
본 발명은 별도의 천공작업이 없이 천공과 동시에 설치가 가능하며, 공벽 유지용 케이싱이 불필요하고, 지반 내에 주입된 그라우트재의 교반이 용이하며, 천공홀을 간편하게 밀폐시킬 수 있어 가압 그라우팅을 용이하게 실시할 수 있고, 별도의 지압판을 설치할 필요가 없는 할로우 바를 이용한 소구경 말뚝을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 할로우 바를 이용한 소구경 말뚝을 이용하여 케이싱이 필요없이 할로우 바의 중공을 통해 물을 주입하여 공벽을 유지하면서 천공할 수 있고 천공과 동시에 소구경 말뚝을 설치할 수 있으며, 할로우 바의 중공을 통해 그라우트재를 주입함으로써 별도의 그라우트재 주입호스가 불필요하고, 천공홀의 개구를 밀폐장치로 또는 실링용 급결시멘트를 병용하여 확실하게 밀폐한 후 그라우트재를 1차 주입시 보다 더 높은 압력으로 2차 주입함으로써 지반 내에 천공홀 보다 확대된 구근을 형성할 수 있어 소구경의 할로우 바를 이용하여 높은 지지력을 얻을 수 있는 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 할로우 바를 이용한 소구경 말뚝은 내부에는 전체 길이에 걸쳐 중공이 길이방향으로 형성되어 있고 외주면에는 그라우트재와의 부착력 향상을 위해 일정한 피치를 갖는 나선형 돌기가 형성된 복수의 할로우 바와, 복수의 할로부 바 중 지반 내 가장 아래쪽에 위치하는 할로부 바의 선단에 결합되며 물과 그라우트재를 토출하기 위해 일단은 할로우 바의 중공과 연통되고 타단은 측면 또는 측면과 하면으로 개구된 토출공이 내부에 형성되어 있는 드릴비트와, 복수의 할로우 바를 서로 연결시키며, 일정한 길이를 갖는 강재 중공관으로 내주면에는 할로우 바의 외주면에 형성된 나선형 돌기에 대응되는 나선형 홈이 형성되어 있고 외주면에는 다수 개의 볼트가 방사상으로 돌출되게 결합되어 있는 교반날개 부착 커플러; 및 복수의 할로우 바 중 지반 위로 노출되는 할로우 바의 두부에 나사결합되어 천공홀을 밀폐시키는 천공홀 밀폐장치;를 포함한다.
여기서, 드릴비트의 하단부는 할로우 바의 직경보다 더 크게 형성하는 것이 바람직하다.
상기 천공홀 밀폐장치는, 일정한 길이를 갖는 강재 중공관으로 내주면에는 할로우 바의 외주면에 형성된 나선형 돌기에 대응되는 나선형 홈이 형성되어 있고, 외주면에는 천공홀의 직경보다 더 큰 직경을 갖도록 플레이트를 나선형으로 형성한 헬릭스 플레이트가 결합되어 있는 헬릭스 플레이트 부착 천공홀 밀폐장치가 될 수 있다.
상기 천공홀 밀폐장치는, 일정한 길이를 갖는 강재 중공관으로 내주면에는 할로우 바의 외주면에 형성된 나선형 돌기에 대응되는 나선형 홈이 형성되어 있고, 외주면에는 천공홀의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 원형 플레이트가 결합되어 있는 지압판 부착 천공홀 밀폐장치가 될 수 있다.
본 발명에 따른 할로우 바를 이용한 소구경 말뚝의 시공방법은, 선단에 드릴비트가 장착된 할로우 바를 지반 속으로 회전 관입시키면서 동시에 할로우 바의 중공을 통해 물을 가압 주입하여 드릴비트의 토출공을 통해 물이 토출되어 천공홀을 유지하도록 설계 심도까지 실시하는 지반 천공 및 할로우 바 설치 단계; 할로우 바의 중공을 통해 천공홀에 그라우트재를 주입하여 천공홀 내부를 그라우트재로 채우는 그라우트재 1차 주입 단계; 지표면 위에 돌출된 할로우 바의 두부측에 헬릭스 플레이트 부착 천공홀 밀폐장치 또는 지압판 부착 천공홀 밀폐장치를 설치하여 천공홀을 밀폐시키는 천공홀 밀폐 단계; 및 1차 주입된 그라우트재가 경화되기 전에 할로우 바의 중공을 통해 천공홀에 그라우트재를 1차 주입시에 비해 더 높은 압력으로 주입하여 천공홀의 크기보다 큰 구근을 형성하는 그라우트재 2차 주입 단계를 포함한다.
이때, 그라우트재 2차 주입 단계 이전에 밀폐장치를 완전히 감싸면서 그라우트재 2차 주입시 그라우트재가 천공홀을 통해 지표면으로 새어나오지 않도록 하는 면적과 높이로 실링용 급결시멘트를 지표면에서 지반 내로 주입하는 단계를 더 포함하고, 그라우트재 2차 주입단계는 실링용 급결시멘트가 경화된 후 그리고 1차 주입된 그라우트재가 경화되기 전의 사이에 실시될 수 있다.
본 발명에 따른 할로우 바를 이용한 소구경 말뚝은 별도의 천공작업이 없이 천공과 동시에 설치가 가능하며, 공벽 유지용 케이싱이 불필요하고, 지반 내에 주입된 그라우트재의 교반이 용이하며, 천공홀을 간편하게 밀폐시킬 수 있어 가압 그라우팅을 용이하게 실시할 수 있고, 별도의 지압판을 설치할 필요가 없는 이점을 가진다.
또한 본 발명에 따른 할로우 바를 이용한 소구경 말뚝의 시공방법은 케이싱이 필요없이 할로우 바의 중공을 통해 물을 주입하여 공벽을 유지하면서 천공할 수 있고 천공과 동시에 소구경 말뚝을 설치할 수 있으며, 할로우 바의 중공을 통해 그라우트재를 주입함으로써 별도의 그라우트재 주입호스가 불필요하고, 천공홀의 개구를 밀폐장치로 또는 실링용 급결시멘트를 병용하여 확실하게 밀폐한 후 그라우트재를 1차 주입시 보다 더 높은 압력으로 2차 주입함으로써 지반 내에 천공홀 보다 확대된 구근을 형성할 수 있어 소구경의 할로우 바를 이용하여 높은 지지력을 얻을 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소구경 말뚝을 나타낸 정면도이다.
도 2는 드릴비트의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소구경 말뚝을 나타낸 정면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 소구경 말뚝의 시공방법을 순서대로 도시한 단면도이다.
도 5는 드릴비트에 형성된 토출공을 통해 물이 분사되는 모습을 나타낸 단면도이다.
도 6은 그라우트재 2차 주입 전에 실링용 급결시멘트를 지반 내로 주입하는 단계를 나타낸 단면도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소구경 말뚝을 나타낸 정면도이다.
도 2는 드릴비트의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소구경 말뚝을 나타낸 정면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 소구경 말뚝의 시공방법을 순서대로 도시한 단면도이다.
도 5는 드릴비트에 형성된 토출공을 통해 물이 분사되는 모습을 나타낸 단면도이다.
도 6은 그라우트재 2차 주입 전에 실링용 급결시멘트를 지반 내로 주입하는 단계를 나타낸 단면도이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소구경 말뚝을 나타낸 정면도이고, 도 2는 드릴비트의 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 소구경 말뚝(10)은, 적어도 2개 이상의 할로우 바(11), 드릴비트(12), 교반장치 부착 커플러(13), 헬릭스 플레이트 부착 천공홀 밀폐장치(14A)로 구성된다.
할로우 바(Hollow bar, 11)는 직경 50~75mm의 소구경 강관으로 내부에는 전체 길이에 걸쳐 중공(111)이 길이방향으로 형성되어 있다. 외주면에는 그라우트재와의 부착력 향상을 위해 일정한 피치를 갖는 나선형 돌기(112)가 형성되어 있다. 나선형 돌기 대신에 원형의 돌기를 일정 간격으로 형성할 수도 있으나 나선형 돌기는 부착력 향상 외에도 할로우 바의 회전관입과 커플러의 결합을 용이하게 할 수 있는 장점도 있으므로 나선형 돌기를 형성하는 것이 보다 바람직하다.
이와 같은 할로우 바(11)는 종래 소구경 말뚝으로 널리 사용된 중실형 쓰레드 바(Thread bar)에 비해 중공이 형성되어 있어 가볍고, 내부의 중공을 통해 그라우트재의 주입이 가능하여 별도의 그라우팅 호스가 불필요하며 공벽 유지용 물의 주입이 가능하여 별도의 공벽 유지용 케이싱이 불필요하다는 장점을 가진다.
할로우 바(11)는 설치 심도에 대응하여 교반장치 부착 커플러(13)를 통해 연결되고, 최선단에는 드릴비트(12)가 장착된다.
드릴비트(12)는 할로우 바(11)를 회전 관입시키기 위한 것으로 할로우 바(11)의 선단에 결합된다. 드릴비트(12)는 내부에 물과 그라우트재를 토출하기 위한 토출공(121)이 형성되어 있는 공지의 드릴비트 중 지반조건에 맞는 적절한 드릴비트가 선택되어 사용될 수 있다. 도 2를 참조하면, 토출공(121)의 일단은 할로우 바(11)의 중공(111)과 연통되고 타단은 드릴비트(12)의 측면으로 개구된다(도 2(a) 참조). 토출공(121)의 타단은 측면 이외에 하면으로 개구되거나 또는 하면과 측면 양쪽으로 개구될 수 있다(도 2(b) 참조). 따라서 후술하는 바와 같이 할로우 바(11)를 통해 공급된 물이나 그라우트재는 토출공(121)을 통해 측면이나 하면 또는 하면과 측면으로 토출된다. 드릴비트(12)의 하단부는 할로우 바(11)의 직경보다 크게 형성하는 것이 할로우 바(11)를 지반에 설치할 때 관입 저항을 줄일 수 있고 할로우 바(11)를 설치한 후 소정의 선단지지력 증가를 기대할 수 있어 바람직하다. 이상과 같이, 본 발명에서는 할로우 바(11)의 선단에 드릴비트(12)가 결합되어 있어 할로우 바(11)를 지반 내에 설치하기 위한 별도의 천공장비가 불필요하고 그 자체를 이용해 천공과 설치가 가능하게 된다.
할로우 바(11)는 교반장치 부착 커플러(13)에 의해 연결된다. 도면에서는 2개의 할로우 바가 연결된 것을 예시하고 있으나, 설치 심도가 깊어질 경우 3개 이상의 할로부 바가 연결되어 사용될 수 있다. 교반장치 부착 커플러(13)는 일정한 길이를 갖는 강재 중공관으로 내주면에는 할로우 바(11)의 외주면에 형성된 나선형 돌기(112)에 대응되는 나선형 홈(131)이 형성되어 있다. 이에 따라 교반장치 부착 커플러(13)를 회전시켜 간단히 할로우 바(11)를 연결시킬 수 있고 할로우 바(11) 사이의 연결부를 확실하게 밀폐시킬 수 있다. 한편, 교반장치 부착 커플러(13)의 외주면에는 다수 개의 볼트(132)가 방사상으로 돌출되게 결합되어 있다. 이 볼트(132)는 할로우 바(11)를 회전 관입시킬 때 천공홀과의 사이에 일정한 간격을 유지하는 스페이서(Spacer) 또는 센트럴라이저(Centralizer) 기능과 함께 할로우 바(11)의 관입 후 그라우트재를 주입할 때 그라우트재를 교반하는 기능을 한다. 이처럼 본 발명에 따른 교반장치 부착 커플러(13)는 할로우 바(11)를 연결시키는 본연의 기능 이외에 스페이서의 역할과 그라우트재를 교반하는 기능을 수행하게 된다.
할로우 바(11)의 두부측 즉, 지반 위로 노출되는 부분에는 헬릭스 플레이트 부착 천공홀 밀폐장치(14A)가 나사 결합된다. 헬릭스 플레이트 부착 천공홀 밀폐장치(14A)는 일정한 길이를 갖는 강재 중공관으로 내주면에는 할로우 바(11)의 외주면에 형성된 나선형 돌기(112)에 대응되는 나선형 홈(141)이 형성되어 있다. 이에 따라 헬릭스 플레이트 부착 천공홀 밀폐장치(14)를 회전시켜 간단히 할로우 바(11)의 두부측에 결합될 수 있다. 한편, 헬릭스 플레이트 부착 천공홀 밀폐장치(14A)의 외주면에는 플레이트를 나선형으로 형성한 헬릭스 플레이트(142)가 결합되어 있다. 헬릭스 플레이트(142)는 헬릭스 플레이트 부착 천공홀 밀폐장치(14A)가 지반으로 잘 관입되도록 함과 동시에 천공홀의 열린 개구를 밀폐시킨다. 따라서 후술하는 바와 같이 천공홀 내부에 그라우트재를 가압 주입할 때 천공홀 내부를 밀폐시킴으로써 그라우트재가 천공홀을 둘러싸는 지반 속으로 넓고 깊게 잘 침투하게 한다. 이를 위해 헬릭스 플레이트(142)의 직경은 천공홀의 직경보다 더 크게 구성한다. 또한, 헬릭스 플레이트 부착 천공홀 밀폐장치(14A)는 헬릭스 플레이트(142)가 후술하는 것과 같이 급결시멘트와 일체가 되어 본 구조물 기초 설치시 지압판의 역할을 한다. 나아가 헬릭스 플레이트 부착 천공홀 밀폐장치(14A)는 할로우 바(11)가 지지하는 상부 구조물에 작용하는 전도모멘트나 부력 등에 의해 인발되는 것을 방지하고 수평력에 대한 저항성능을 향상시킨다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소구경 말뚝을 나타낸 정면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 소구경 말뚝(10)은, 적어도 2개 이상의 할로우 바(11), 드릴비트(12), 교반장치 부착 커플러(13), 지압판 부착 천공홀 밀폐장치(14B)로 구성된다. 본 실시예의 구성 중에서 할로우 바(11), 드릴비트(12), 교반장치 부착 커플러(13)의 구성은 앞서 설명한 실시예의 구성과 동일하므로 반복되는 설명은 생략하고 지압판 부착 천공홀 밀폐장치(14B)에 대해서만 설명한다.
지압판 부착 천공홀 밀폐장치(14B)는 일정한 길이를 갖는 강재 중공관으로 내주면에는 할로우 바(11)의 외주면에 형성된 나선형 돌기(112)에 대응되는 나선형 홈(141)이 형성되어 있다. 이에 따라 지압판 부착 천공홀 밀폐장치(14B)를 회전시켜 간단히 할로우 바(11)의 두부측에 결합될 수 있다. 한편, 지압판 부착 천공홀 밀폐장치(14B)의 외주면에는 원형 플레이트(145)가 결합되어 있다. 지압판 부착 천공홀 밀폐장치(14B)는 천공홀의 열린 개구를 밀폐시킨다. 이를 위해 원형 플레이트(145)의 직경은 천공홀의 직경보다 더 크게 구성한다. 이에 따라 후술하는 바와 같이 천공홀 내부에 그라우트재를 가압 주입할 때 천공홀 내부를 밀폐시킴으로써 그라우트재가 천공홀을 둘러싸는 지반 속으로 넓고 깊게 잘 침투하게 한다. 또한, 지압판 부착 천공홀 밀폐장치(14B)는 원형 플레이트(145)가 후술하는 것과 같이 급결시멘트와 일체가 되어 본 구조물 기초 설치시 지압판의 역할을 한다.
아래에서는 이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 소구경 말뚝의 시공방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 소구경 말뚝의 시공방법을 순서대로 도시한 단면도이다.
본 발명에 따른 소구경 말뚝의 시공방법은 물보링을 겸한 자천공에 의해 지반 천공 및 할로우 바를 설치하는 단계, 할로우 바의 중공을 통해 천공홀에 그라우트재를 1차로 주입하는 단계, 헬릭스 플레이트 부착 천공홀 밀폐장치(14A) 또는 지압판 부착 천공홀 밀폐장치(14B)를 할로우 바의 두부측에 설치하는 단계, 할로우 바의 중공을 통해 천공홀에 그라우트재를 2차로 주입하는 단계로 시공된다.
먼저, 도 4a에서와 같이, 물보링을 겸한 자천공에 의해 지반을 천공하면서 할로우 바를 설치한다. 구체적으로, 선단에 드릴비트(12)가 장착된 할로우 바(11)를 지반 속으로 회전 관입시키면서 동시에 할로우 바(11)의 중공(111)을 통해 물을 가압 주입하여 도 5에 도시된 것과 같이 드릴비트(12)의 토출공(121)을 통해 물이 토출되도록 하여 설계 심도까지 실시한다. 따라서 드릴비트(12)에 의해 굴착된 지반 내의 토사는 할로우 바(11)의 중공(111)을 통해 드릴비트(12)의 토출공(121)으로 토출된 물에 의해 지표면 위로 오버플로우(Overflow)되고 그에 따라 천공홀(20)에는 물(30)이 채워지게 된다. 그리고 천공홀(20)에 채워진 물(30)은 천공홀(20)을 둘러싼 주변 지반의 붕괴를 방지하게 된다. 이처럼 본 발명에서는 물보링을 겸한 자천공에 의해 지반을 천공하면서 동시에 할로우 바를 설치하게 된다.
이때, 할로우 바(11)의 설치 깊이는 하나의 할로우 바(11)의 길이를 넘어서는 것이 일반적이고, 넘지 않더라도 천공홀(20)에 주입되는 그라우트재(40)의 교반을 위해 할로우 바(11)을 일정한 길이로 분할하고, 교반장치 부착 커플러(13)로 할로우 바(11)를 연결하여 설계 심도까지 할로우 바(11)를 삽입한다.
다음으로, 도 4b에 도시된 것처럼, 할로우 바(11)의 중공(111)을 통해 천공홀(20)에 그라우트재(40)를 1차로 주입한다. 앞서 설명한 것과 같이 같이, 드릴비트(12)에 형성된 토출공(121)은 할로우 바(11)의 중공(111)과 연통되어 있으므로, 할로우 바(11)의 중공(111)으로 주입된 그라우트재(40)는 트릴비트(12)에 형성된 토출공(121)을 통해 천공홀(20)에 주입된다. 이에 따라 천공시 공벽 유지를 위해 주입된 물(30)은 보다 밀도가 큰 그라우트재(40)에 의해 지표면 위로 밀려 나오게 되고, 천공홀(20) 내부는 그라우트재(40)로 채워지게 된다. 그라우트재(40)의 1차 주입은 할로우 바(11)를 계속 회전시키면서 그라우트재(40)가 오버플로우될 때까지 즉, 천공홀(20) 내부가 완전히 그라우트재(40)로 채워질 때까지 계속한다. 바람직하게는 할로우 바(11)를 상하로 요동시킴과 동시에 회전시키면서 그라우트재(40)를 주입하며 그라우트재(40)가 지반 내에서 잘 교반되도록 한다. 그라우트재(40)로는 시멘트 페이스트 등 시멘트를 주재료로 하여 제조된 이 분야에서 공지된 임의의 그라우트재로부터 선택될 수 있다.
이어서, 도 4c에서와 같이, 할로우 바(11)의 두부측에 헬릭스 플레이트 부착 천공홀 밀폐장치(14A) 또는 지압판 부착 천공홀 밀폐장치(14B)를 설치한다. 밀폐장치(14A,14B)는 할로우 바(11)의 외주면에 형성된 나선형 돌기(112)에 대응되는 나선홈이 내주면에 형성된 중공관을 가지므로 밀폐장치(14A,14B)를 회전시켜 간단히 할로우 바(11)의 두부측에 결합할 수 있다. 헬릭스 플레이트 부착 천공홀 밀폐장치(14A)의 경우 헬릭스 플레이트(142)가 지반 속으로 완전히 삽입되도록 하고 지압판 부착 천공홀 밀폐장치(14B)의 경우 지압판(145)에 지표면에 접촉할 때까지 회전시킨다. 이에 따라 천공홀(20)은 헬리컬 플레이트(142) 또는 지압판(145)에 의해 밀폐된다.
한편, 천공홀(20)의 상부를 보다 확실하게 밀폐시키기 위해, 도 6에 도시된 바와 같이, 밀폐장치(14A)를 완전히 감싸면서 2차 가압 주입시 그라우트재가 천공홀을 통해 지표면으로 새어나오지 않도록 하는 면적과 높이로 실링용 급결시멘트(50)를 지표면에서 지반 내로 주입한다.
마지막으로, 도 4d에 도시된 바와 같이, 할로우 바(11)의 중공(111)을 통해 천공홀(20)에 그라우트재(40)를 2차로 주입한다. 2차 주입은 1차 주입된 그라우트재(40)가 경화되기 전에 실시하며 주입시의 주입 압력은 1차 주입시에 비해 더 높은 압력으로 주입하게 된다. 2차 주입시 천공홀은 밀폐장치(14A,14B) 또는 밀폐장치(14A,14B)와 실리용 급결시멘트(50)에 의해 완전히 밀폐된 상태이므로 그라우트재(40)는 천공홀(20) 주변의 지반까지 침투하여 지반 내에 천공홀(20)의 크기보다 큰 구근(60)을 형성하게 된다.
이후 본 구조물의 기초(70)를 설치한다. 본 발명에서는 천공홀(20)을 밀폐하기 위한 천공홀 밀폐장치(14A,14B)가 지압판의 역할을 하므로 별도로 지압판을 설치할 필요가 없다.
이상과 같이 본 발명에 따른 소구경 말뚝의 시공방법에 따르면, 케이싱이 필요없이 할로우 바의 중공을 통해 물을 주입하여 공벽을 유지하면서 천공할 수 있고 천공과 동시에 소구경 말뚝을 설치할 수 있다. 또한, 할로우 바의 중공을 통해 그라우트재를 주입함으로써 별도의 그라우트재 주입호스가 불필요하다. 또한, 천공홀의 개구를 밀폐장치로 또는 실링용 급결시멘트를 병용하여 확실하게 밀폐한 후 그라우트재를 1차 주입시 보다 더 높은 압력으로 2차 주입함으로써 지반 내에 천공홀 보다 확대된 구근을 형성할 수 있다. 따라서 소구경의 할로우 바를 이용하여 높은 지지력을 얻을 수 있다. 한편, 밀폐장치는 본 구조물 기초설치시 지압판의 역할을 하므로 별도로 지압판을 설치할 필요가 없다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
10: 소구경 말뚝
11: 할로우 바
12: 굴착비트
13: 교반날개 부착 커플러
14A: 헬리컬 플레이트 부착 천공홀 밀폐장치
14B: 지압판 부착 천공홀 밀폐장치
20: 천공홀
30 : 물
40: 그라우트재
50: 실링용 급결시멘트
60 : 확대구근
11: 할로우 바
12: 굴착비트
13: 교반날개 부착 커플러
14A: 헬리컬 플레이트 부착 천공홀 밀폐장치
14B: 지압판 부착 천공홀 밀폐장치
20: 천공홀
30 : 물
40: 그라우트재
50: 실링용 급결시멘트
60 : 확대구근
Claims (6)
- 내부에는 전체 길이에 걸쳐 중공(111)이 길이방향으로 형성되어 있고 외주면에는 그라우트재와의 부착력 향상을 위해 일정한 피치를 갖는 나선형 돌기(112)가 형성된 복수의 할로우 바(11);
복수의 할로부 바(11) 중 지반 내 가장 아래쪽에 위치하는 할로부 바(11)의 선단에 결합되며 물과 그라우트재를 토출하기 위해 일단은 할로우 바(11)의 중공(111)과 연통되고 타단은 측면 또는 측면과 하면으로 개구된 토출공(121)이 내부에 형성되어 있는 드릴비트(12);
복수의 할로우 바(11)를 서로 연결시키며, 일정한 길이를 갖는 강재 중공관으로 내주면에는 할로우 바(11)의 외주면에 형성된 나선형 돌기(112)에 대응되는 나선형 홈(131)이 형성되어 있고 외주면에는 다수 개의 볼트(132)가 방사상으로 돌출되게 결합되어 있는 교반날개 부착 커플러(13); 및
복수의 할로우 바(11) 중 지반 위로 노출되는 할로우 바(11)의 두부에 나사결합되어 천공홀(20)을 밀폐시키는 천공홀 밀폐장치(14A);를 포함하며,
천공홀 밀폐장치(14A)는,
일정한 길이를 갖는 강재 중공관으로 내주면에는 할로우 바(11)의 외주면에 형성된 나선형 돌기(112)에 대응되는 나선형 홈(141)이 형성되어 있고, 외주면에는 천공홀의 직경보다 더 큰 직경을 갖도록 플레이트를 나선형으로 형성한 헬릭스 플레이트(142)가 결합되어 있는 헬릭스 플레이트 부착 천공홀 밀폐장치(14A)인 것을 특징으로 하는 할로우 바를 이용한 소구경 말뚝. - 청구항 1에 있어서,
드릴비트(12)의 하단부는 할로우 바(11)의 직경보다 더 크게 형성된 것을 특징으로 하는 할로우 바를 이용한 소구경 말뚝. - 삭제
- 삭제
- 측면 또는 측면과 하면으로 개구된 토출공(121)이 형성된 드릴비트(12)가 선단에 장착된 할로우 바(11)를 지반 속으로 회전 관입시키면서 동시에 할로우 바(11)의 중공(111)을 통해 물을 가압 주입하여 드릴비트(12)의 토출공(121)을 통해 물이 토출되어 천공홀(20)을 유지하도록 설계 심도까지 실시하는 지반 천공 및 할로우 바 설치 단계;
할로우 바(11)의 중공(111)을 통해 천공홀(20)에 그라우트재(40)를 주입하여 천공홀(20) 내부를 그라우트재(40)로 채우는 그라우트재 1차 주입 단계;
지표면 위에 돌출된 할로우 바(11)의 두부측에, 일정한 길이를 갖는 강재 중공관으로 내주면에는 할로우 바(11)의 외주면에 형성된 나선형 돌기(112)에 대응되는 나선형 홈(141)이 형성되어 있고, 외주면에는 천공홀의 직경보다 더 큰 직경을 갖도록 플레이트를 나선형으로 형성한 헬릭스 플레이트(142)가 결합되어 있는 헬릭스 플레이트 부착 천공홀 밀폐장치(14A)를 설치하여 천공홀(20)을 밀폐시키는 천공홀 밀폐 단계; 및
1차 주입된 그라우트재(40)가 경화되기 전에 할로우 바(11)의 중공(111)을 통해 천공홀(20)에 그라우트재(40)를 1차 주입시에 비해 더 높은 압력으로 주입하여 천공홀(20)의 크기보다 큰 구근(60)을 형성하는 그라우트재 2차 주입 단계를 포함하며,
그라우트재 2차 주입 단계 이전에 밀폐장치(14A)를 완전히 감싸면서 그라우트재 2차 주입시 그라우트재가 천공홀을 통해 지표면으로 새어나오지 않도록 하는 면적과 높이로 실링용 급결시멘트(50)를 지표면에서 지반 내로 주입하는 단계를 더 포함하고,
그라우트재 2차 주입단계는 실링용 급결시멘트(50)가 경화된 후 그리고 1차 주입된 그라우트재가 경화되기 전의 사이에 실시되는 것을 특징으로 하는 할로우 바를 이용한 소구경 말뚝의 시공방법. - 삭제
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| KR20130109389A KR101499341B1 (ko) | 2013-09-11 | 2013-09-11 | 할로우 바를 이용한 소구경 말뚝 및 그 시공방법 |
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