KR101559962B1

KR101559962B1 - 파일을 이용한 지중벽체 시공방법

Info

Publication number: KR101559962B1
Application number: KR1020130087581A
Authority: KR
Inventors: 노지연
Original assignee: 노지연
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2015-10-14
Also published as: KR20150012130A

Abstract

본 발명은 다수개의 파일을 지중에서 연속적으로 설치하여 지중에 벽체를 형성하게 하는 파일을 이용한 지중벽체 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지중에 스크류로서 선행(先行)굴착공을 굴착한 뒤에 그 스크류를 빼낼 때 흘러내리는 토사에 의해 일부가 메워지는 선행굴착공에 파일을 들어갈 수 있는 깊이까지 삽입하고, 그 뒤에 내측에 스크류가 설치된 케이싱을 선행굴착공에 삽입시킨 파일을 따라 수직안내하면서 스크류로서 선행굴착공 옆에 또 다른 후행(後行)굴착공을 연결되게 굴착하면, 선행굴착공에 메워진 토사가 새롭게 굴착하는 후행굴착공으로 흘러내려서 선행굴착공에 삽입시켰던 파일이 자중에 의해 계획심도까지 삽입시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.
본 발명은 지중(2)에 1차굴착공(4)을 수직 굴착하는 1단계와,
1차굴착공(4)에 1차파일(10)을 삽입 설치하는 2단계와,
1차굴착공(4)과 옆으로 통하는 2차굴착공(4a)을 1차파일(10)의 하단부보다 낮게 굴착했다가 케이싱(21)을 상승시키는 동작을 반복하여 1차굴착공(4)에 메워진 토사(3)가 2차굴착공(4a)으로 흘러내리며, 토사가 흘러내려가는 것에 따라 파일(10)이 하강하여 계획심도까지 삽입되게 하는 3단계와,
2차굴착공(4a)에서 케이싱(21)을 지상으로 인출해내는 4단계와,
2차굴착공(4a)에 2차파일(10a)을 삽입 설치하는 5단계와,
2차굴착공(4a)과 옆으로 통하는 3차굴착공(4b)을 2차파일(10a)의 하단부보다 낮게 굴착했다가 케이싱(21)을 상승시키는 동작을 반복하여 2차굴착공(4a)에 메워진 토사(3)가 3차굴착공(4b)으로 흘러내리며, 토사가 흘러내려나는 것에 따라 2차파일(10a)이 하강하여 계획심도까지 삽입되게 하는 6단계와,
3차굴착공(4b)에 케이싱(21)을 지상으로 인출해내고, 5, 6단계와 동일하게 또 다른 파일을 지중에 수직 설치하고 케이싱(21)을 지상으로 인출하는 과정을 반복하는 7단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

파일을 이용한 지중벽체 시공방법{Construction method for underground wall using pile}

본 발명은 다수개의 파일을 지중에서 연속적으로 설치하여 지중에 벽체를 형성하게 하는 파일을 이용한 지중벽체 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지중에 스크류로서 선행(先行)굴착공을 굴착한 뒤에 그 스크류를 빼낼 때 흘러내리는 토사에 의해 일부가 메워지는 선행굴착공에 파일을 들어갈 수 있는 깊이까지 삽입하고, 그 뒤에 내측에 스크류가 설치된 케이싱을 선행굴착공에 삽입시킨 파일을 따라 수직안내하면서 스크류로서 선행굴착공 옆에 또 다른 후행(後行)굴착공을 연결되게 굴착하면, 선행굴착공에 메워진 토사가 새롭게 굴착하는 후행굴착공으로 흘러내려서 선행굴착공에 삽입시켰던 파일이 자중에 의해 계획심도까지 삽입시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.

종래에는 특허등록 제10-442723호(발명의 명칭 : 케이싱 외부에 형성된 연결돌조와 토사흡입구 및 토사배출구를 갖는 토사유출관이 설치된 선행파일관입장치 및 이를 이용한 파일관입공법)의 발명이 특허출원되고 등록된 바가 있다.

상기 종래발명은 선행 벽체파일 옆에 벽체파일을 시공할 위치에 선행파일관입장치를 설치하는 단계; 선행파일관입장치를 형성하고 있는 케이싱부 외부에 형성된 연결돌조를 선행벽체파일의 지수홈에 삽입하는 단계; 선행파일관입장치의 중앙에 설치된 토사유출관의 내부로 오거를 삽입하고 토사를 굴착하는 단계; 굴착하여 발생된 토사를 토사유출관의 선단부에 설치된 토사흡입구를 통하여 토사를 흡입하여 토사유출관의 두부에 설치된 토사배출구를 통하여 토사를 외부로 배출하면서 선행파일관입장치를 벽체파일의 계획심도까지 삽입하는 단계; 계획심도까지 삽입된 선행파일관입장치를 인발하는 단계; 선행파일관입장치가 제거된 공간에 벽체파일을 근입시키는 단계; 및 벽체파일과 벽체파일이 연결시공되면서 형성되는 벽체파일의 지수홈에 그라우팅을 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그러나, 이는 선행파일관입장치가 제거된 공간에 벽체파일을 근입시킬 때, 벽체파일이 완전히 삽입되지 않는 것이 현실이다.

즉, 벽체파일을 수직으로 삽입 설치시키기 위하여 오거장치로서 지중에 굴착공을 굴착 형성하는데, 굴착공의 크기는 직경이 다양하며 깊이는 작업위치마다 다르나 5미터에서 수십미터 정도가 되며, 굴착공을 형성하는 지중도 단단한 지중이나, 무른 지중 등 다양하다.

이런 상황에서 오거장치로서 지중을 5~60미터정도를 굴착한 뒤에 오거를 지상으로 빼낼 때와 그 굴착공으로 벽체파일을 삽입시킬 때, 굴착공 내벽의 토사가 흘러내리면서 그 굴착공을 하부를 메우게 되어 대부분이 굴착공의 하부가 막히게 되어 벽체파일을 계획심도만큼 삽입시키지 못하고 걸리게 된다.

이렇게 벽체파일이 계획심도만큼 삽입되지 못했기 때문에 지상으로 노출된 벽체파일의 상부를 타격하거나 강하게 내리 눌러서 계획심도만큼 벽체파일을 완전 삽입시키는 별도의 작업을 추가로 수행해야 한다.

이러한, 추가작업은 초기에 선행 벽체파일을 지중에 매설할 때에도 동일하게 작업을 추가로 수행해야 했는데, 이러한 종래방법에서 추가로 벽체파일(선행파일관입장치포함)을 타격이나 눌러서 계획심도까지 완전히 삽입시키는 데는 작업시간이 그 만큼 연장되는 문제와, 추가로 벽체파일을 타격이나 압입하는 과정에서 콘크리트로 제작한 벽체파일이 파손되는 또 다른 문제가 발생하게 된다.

위와 같이 추가로 벽체파일을 지중에 추가로 삽입시키는 과정에서 콘크리트로 제작된 벽체파일이 파손되게 되면, 파손된 벽체파일을 뽑아내고 새로운 벽체파일을 다시 설치해야 하므로 작업시간이 지연되고, 벽체파일이 추가로 소요되므로 전체적인 공사기간과 공사비용이 상승되게 되는 문제를 지니고 있었다.

특허등록 제10-442723호(발명의 명칭 : 케이싱 외부에 형성된 연결돌조와 토사흡입구 및 토사배출구를 갖는 토사유출관이 설치된 선행파일관입장치 및 이를 이용한 파일관입공법)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지중에 선행굴착공을 천공한 뒤에 스크류를 상측으로 빼내고, 그 선행굴착공에 파일이 자중으로 들어갈 수 있는 깊이만큼 1차로 삽입시킨 뒤에, 케이싱을 1차파일을 따라 하향 안내하면서 케이싱의 내측에 설치된 스크류로서 선행굴착공 보다 깊게 선행굴착공과 통하는 후행굴착공을 굴착하면, 선행굴착공에 메워진 토사가 후행굴착공으로 흘러내리면서 선행굴착공에 삽입되었던 파일이 자중에 의해 서서히 계획심도까지 삽입되게 되어 작업시간 단축과, 콘크리트로 된 파일을 손상시키기지 않으면서 지중벽체시공이 원활하게 이루어 질 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지중에 1차굴착공을 수직 굴착하는 1단계와, 1차굴착공에 1차파일을 삽입 설치하는 2단계와, 1차굴착공과 옆으로 통하는 2차굴착공을 1차파일의 하단부보다 낮게 굴착했다가 케이싱을 상승시키는 동작을 반복하여 1차굴착공에 메워진 토사가 2차굴착공으로 흘러내리며, 토사가 흘러내려가는 것에 따라 1차파일이 하강하여 계획심도까지 삽입되게 하는 3단계와, 2차굴착공에서 케이싱을 지상으로 인출해내는 4단계와, 2차굴착공에 2차파일을 삽입 설치하는 5단계와, 2차굴착공과 옆으로 통하는 3차굴착공을 2차파일의 하단부보다 낮게 굴착했다가 케이싱을 상승시키는 동작을 반복하여 2차굴착공에 메워진 토사가 3차굴착공으로 흘러내리며, 토사가 흘러내려나는 것에 따라 2차파일이 하강하여 계획심도까지 삽입되게 하는 6단계와, 3차굴착공에서 케이싱을 지상으로 인출해내고, 5, 6단계와 동일하게 또 다른 파일을 지중에 수직 설치하고 케이싱을 지상으로 인출하는 과정을 반복하는 7단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 파일을 이용한 지중벽체 시공방법은, 지중에 선행굴착공을 천공한 뒤에 스크류를 상측으로 빼내고, 그 선행굴착공에 파일이 자중으로 들어갈 수 있는 깊이만큼 삽입시키고, 선행파일에 케이싱을 안내하면서 케이싱의 내측에 설치된 스크류로서 선행 선행굴착공 보다 깊게 선행굴착공과 통하는 후행굴착공을 굴착하면, 선행굴착공에 메워진 토사가 후행굴착공으로 흘러내리면서 선행굴착공에 삽입되었던 파일이 자중에 의해 계획심도까지 삽입되게 되어 작업시간이 단축되면서 양질의 작업이 원활하게 이루어지는 효과가 있고, 콘크리트로 된 파일에 충격을 가하지 않기 때문에 파일이 손상되지 않는효과와, 이 파일들이 손상되지 않음에 따라 이들 파일에 의해 형성되는 지중벽체가 견고하게 구축되게 되는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 작업상태를 나타내는 단면도.
도 2의 (가) 내지 (라)는 본 발명의 작업과정을 단계별로 나타내는 단면도.
도 3의 (가)(나)는 본 발명에 설치되는 파일을 나타내는 사시도.
도 4의 (가)(나)는 도 2의 A-A선 및 B-B선 단면도.
도 5는 본 발명에 의해 구축된 지중벽체를 나타내는 평면도.
도 6의 (가) 내지 (마)는 본 발명에 사용되는 파일과 케이싱의 안내상태를 나타내는 각종 예를 나타내는 평단면도.

이하, 본 발명에 따른 파일을 이용한 지중벽체 시공방법에 대하여 첨부된 도면 도 1 내지 도 6을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 적용되는 파일(10)은 도 3의 (가)(나)에 도시된 원기둥형이나 사각기둥형(다각형포함)으로 형성이 가능하며, 원기둥 또는 사각기둥형(다각형포함)으로 형성되는 파일(10)은 그 본체를 콘크리트로 제작하되, 상하단부에는 금속판으로서 형성되는 지지밴드(14)가 설치되고, 파일본체의 양측에 수직홈(11)이 전길이에 걸쳐 형성되어 있다.

그리고, 상기 수직홈(11)중에 일측 수직홈(11)에는 외측방에 그라우팅 약액이 배출되는 수개의 약액분출공(13)이 간격을 두고 형성된 관형 연결키(12)가 끼움 설치된다. 이때, 상기 연결키(12)는 반드시 관형에 약액분출공(13)이 형성되어야 하는 것은 아니고, 연결키(12)에 약액분출공이 없어도 무방하다.

상기 안내구(12)에 약액분출공(13)이 형성된 경우는 본 발명을 이용하여 지중벽체를 구축하는 땅속에 물이 있어서 차수가 필요한 곳에서 사용하고, 약액분출공(13)이 형성되지 않은 경우는 지중벽체를 구축하는 땅속이 건조하여 차수가 필요 없는 곳에 사용하는 것이다.

본 발명에 대하여 구체적인 설명을 하기에 앞서 용어를 정리하는데, 제일 먼저 지중(2)에 굴착공을 천공한 것을 1차굴착공(4), 1차굴착공(4)의 옆에 1차굴착공(4)과 연결되게 또 다른 굴착공을 천공하는 것은 2차굴착공(4a), 2차굴착공(4a)의 옆에 2차굴착공(4a)과 연결되게 또 다른 굴착공을 천공하는 것을 3차굴착공(4b)이라고 칭하면서 1,2,3차굴착공을 함께 칭해야 하는 경우에는 굴착공(4)이라고 칭한다.

또한, 상기 1차굴착공(4)에 삽입되는 파일을 1차파일(10), 2차굴착공(4a)에 삽입되는 파일을 2차파일(10a)이라고 칭하면서 1,2차파일(10,10a)을 함께 칭해야 하는 경우에는 파일(10)이라고 칭한다.

본 발명에 따른 파일을 이용한 지중벽체 시공방법은, 지중(2)에 1차굴착공(4)을 수직 형성하는 1단계와, 1차굴착공(4)에 1차파일(10)을 삽입 설치하는 2단계와, 1차굴착공(4)과 옆으로 통하는 2차굴착공(4a)을 굴착하여 1차파일(10)이 1차굴착공(4)의 계획심도까지 하강하며 삽입되게 하는 3단계와, 2차굴착공(4a)에서 케이싱(21)을 지상으로 인출해내는 4단계와, 2차굴착공(4a)에 2차파일(10a)을 삽입 설치하는 5단계와, 2차굴착공(4a)과 옆으로 통하는 3차굴착공(4b)을 굴착하여 2차파일(10a)을 2차굴착공(4a)의 계획심도까지 하강하며 삽입되게 하는 6단계와, 3차굴착공(4b)에서 케이싱(21)을 지상으로 인출해내고, 5,6단계와 같이 또 다른 파일을 지중에 수직 설치하고 케이싱을 지상으로 인출하는 과정을 반복하는 7단계로 파일을 이용한 지중벽체 시공방법이 이루어진다.

상기 1단계는 도 1 및 도 2의 (가)에서 보는 바와 같이 지중(2)에 1차굴착공(4)을 수직으로 굴착 형성하는 단계로서, 지중에 1차굴착공(4)을 형성할 때는 통상적으로 모터의 동력으로 스크류를 회전시키는 오거(auger)장치의 스크류(25)로서 지중(2)에 1차굴착공(4)을 굴착 형성한 뒤에, 오거장치(20)의 케이싱(21)을 지상으로 빼낸다.

위와 같이 스크류(25)로서 지중을 굴착하는 것은 오거장치(20)의 하부에 원통관 형태의 케이싱(21)이 고정 설치되고, 케이싱의 내부에는 하단부에 비트(24)가 설치된 스크류(25)가 모터의 동력으로 회전되게 설치되며, 케이싱(21)의 상부에는 배출구(23)가 형성되어서 비트의 회전으로 지중이 굴착되면서 나오는 토사가 스크류에 의해 상향 이동하면서 배출구(23)를 통하여 지상으로 배출되는 것이다.

위와 같이 지중(2)에 1차굴착공(4)을 형성할 때는 오거(auger)장치의 스크류로서 필요로 하는 깊이(계획심도)까지 굴착한 뒤에, 그렇게 형성한 1차굴착공(4)에 1차파일(10)을 삽입시키기 위하여 스크류를 포함한 케이싱(21)를 1차굴착공(4)에서 지상으로 빼내는 과정에서 토사가 흘러내리면서 1차굴착공(4)의 하부가 메워지게 된다.

위와 같이 굴착공이 메워지는 경우는 굴착공을 굴착 형성한 지중의 토사가 무르거나 그 굴착공 주변에 물이 많은 경우와, 케이싱(21)을 빼내는 과정에서 굴착공(4)의 내벽과 빼내는 케이싱(21)의 외주면이 접촉하면서 토사가 흘러내려서 굴착공(4)의 하부가 메워지게 된다. 이렇게 굴착공(4)으로 흘려내려 메워진 토사를 "3"으로 표시하였다.

상기와 같이 1단계를 마친 뒤에는 도 2의 (나)에서 보는 바와 같이 1단계에서 굴착 형성한 1차굴착공(4)에 1차파일(10)을 삽입 설치하는 2단계를 수행한다.

이때는 도 5 및 도 6의 (가) 내지 (라)에서 보는 바와 같이 각각의 파일(10)이 키(key)형태의 돌출된 연결키(12)와 키홈(keyway)형태의 수직홈(11)이 형성되어 이들을 일렬로 연속하여 연결하는 경우에는, 각각의 파일(10)들이 연결되는 방향과 동일한 방향으로 수직홈(11)이 위치하도록 파일(10)을 굴착공(4)에 삽입시켜야 한다.

또한, 도 4에서 보는 바와 같이 본 발명에서 굴착공(4,4a,4b)의 내경이 가장 크고, 그 굴착공(4,4a,4b)으로 삽입되는 파일(10,10a)의 외경이 가장 작으며, 케이싱(21)의 외경은 파일의 외경과 굴착공의 내경크기의 중간 정도가 되며, 케이싱(21) 하방에 설치된 비트(24)의 외경은 굴착공(4,4a,4b)의 내경 크기와 동일한 상태이다.

이와 같은 상태에서 2단계에서 1차굴착공(4)에 1차파일(10)을 삽입시켰을 때, 1단계에서 흘러내린 토사(3)에 의해 1차굴착공(4)의 하부가 소정의 높이만큼 메워져서 토사(3)가 메워진 깊이만큼 1차파일(10)이 계획심도까지 삽입되지 못하고 상부가 지상으로 돌출된 상태가 된다.

이 상태에서 3단계가 이루어지는데, 상기 3단계는 케이싱(21)이 1차파일(10)을 따라 하향 안내되면서 2차굴착공(4a)을 1차파일(10)의 하단부보다 낮게 굴착했다가 케이싱(21)을 소정의 높이만큼 상승시키는 동작을 반복하여 1차굴착공(4)에 메워진 토사(3)가 1차굴착공(4)보다 낮게 굴착된 2차굴착공(4a)을 흘러 내려서 높이가 낮아지는 1차굴착공(4)으로 1차파일(10)이 하강하며 계획심도까지 삽입되게 하는 단계이다.

상기 케이싱(21)이 1차파일(10)을 따라 하향 안내되는 것은 도 6의 (가) 내지 (라)와 같이 파일(10)에 수직홈(11)이 상하 길이방향으로 전길이에 걸쳐 형성된 경우와, 도 6의 (마)와 같이 파일(10)에 수직홈이 형성되지 않은 경우를 나누어 설명한다.

먼저, 도 6의 (가) 내지 (라)와 같이 파일(10)에 수직홈(11)이 형성된 경우에는 케이싱(21)의 일측에 외향 돌출되게 키(key)형태로 설치된 안내구(22)가 (11)의 수직홈(11)에 삽입된 상태로 하향 안내되고, 도 6의 (마)와 같이 파일(10)에 수직홈이 형성되지 않은 경우에는 굴착공(4,4a)에 삽입시킨 파일(10,10a,10b)과 마주 대하는 쪽의 케이싱(21)의 외부면에 상기 파일의 외부면을 지지하는 안내구(22)를 설치하여서 케이싱(21)이 먼저 삽입 설치한 파일에 하향 안내될 수 있게 된다.

후자의 파일에 수직홈이 형성되지 않은 경우에는 통상적으로 파일을 지중으로 연속하여 연결되게 삽입 설치할 때 실시하고 있는 작업방법과 동일하게 파일을 설치하는 지면에 파일과 케이싱의 전후면을 지지하는 H빔과 같은 중량물이면서 길이가 긴 2개의 지지대를 놓은 뒤에, 그 2개의 지지대 사이로 삽입을 파일과 케이싱을 삽입시켜서 각각의 파일과 케이싱이 균일하게 수직방향으로 삽입될 수 있다.

이와 같은 상태에서 3단계의 설명은, 도 2 및 도 4, 6에서 보는 바와 같이 케이싱(21)의 일측에 먼저 설치한 1차파일(10)을 따라 케이싱(21)이 하향 안내되도록 1차파일(10)의 수직홈(11)에 대응되는 위치에 안내구(22)가 외향 돌출되게 설치되고, 이 케이싱(21)의 내부에는 하단부에 비트(24)가 장착된 스크류(25)가 회전되게 삽입 설치되어 있으며, 이 케이싱(21)의 상부는 오거장치(20)의 상부에 고정되게 설치되되, 상부 외측에 굴착하는 토사를 상측으로 배출하는 배출구(23)가 구비되어 있다.

따라서, 3단계는 도 2의 (다)와 도 4의 (가)에서 보는 바와 같이 케이싱(21)의 일측에 외향 돌출되게 설치된 안내구(22)를 2단계에서 1차굴착공(4)에 삽입시킨 1차파일(10)의 수직홈(11)에 삽입시킨 상태에서 케이싱(21)을 하강시키면서 케이싱(21)의 내측에 삽입 설치된 스크류(25)를 회전시키면, 스크류(25) 하단의 비트(24)가 1차굴착공(4) 옆의 지중을 굴착하게 된다.

이때, 상기 케이싱(21)의 하강은 도 1에서 보는 바와 같이 굴착장비(1)에 와이어로프로 매달린 오거장치(20)를 하강시키는 동작에 의해 오거장치(20)의 하방에 설치된 케이싱(21)이 함께 하강하게 되는 것이고, 이때 케이싱(21)의 일측에 외향 돌출된 안내구(22)가 1차파일(10)의 수직홈(11)에 삽입되어 있으므로 케이싱(21)이 1차파일(10)에 안내되면서 하강하게 되는 것이다.

그리고, 이와 같이 하강하는 케이싱(21)의 내부에는 오거장치(20)의 내부에 설치된 모터(도시생략)의 모터축과 스크류(25)가 연결 설치되어 있기 때문에, 그 스크류(25)의 하단부에 설치된 비트(24)가 지중(2)을 굴착하게 되는데, 비트(24)를 포함한 스크류(25)가 1차파일(10)과 근접하게 설치되어서 비트(24)로서 굴착하는 2차굴착공(4a)이 1차굴착공(4) 옆에서 1차굴착공(4)과 연결되게 굴착되게 된다.

이렇게 2차굴착공(4a)을 굴착하다가 2차굴착공(4a)의 깊이를 1차파일(10)의 하단부 보다 낮은 깊이로 굴착했다가 소정의 높이만큼 스크류(25)를 포함한 케이싱(21)을 상승시키면, 도 2의 (다)와 같이 1차파일(10) 하방에 막혀 있던 1차굴착공(4)과 비트(24) 하방의 2차굴착공(4a)이 통하게 된다.

이때는 1차굴착공(4)의 토사가 1차파일(10)에 의해 눌려지고 있고 그 옆에 1차굴착공(4)과 통하게 형성되는 2차굴착공(4a)의 비트 하방의 겹침공간(C)이 1차파일에 눌리는 토사 보다 아래에 위치하기 때문에 1차파일에 눌리는 토사가 겹침공간(C)을 통하여 2차굴착공(4a)으로 흘러 내려가게 된다.

상기 1차굴착공(4)을 메우고 있던 토사(3)는 비트로 굴착한 상태이므로 토사가 단단하지 않고 푸석푸석한 상태여서 1차굴착공(4)에서 2차굴착공(4a)으로 용이하게 흘러내리게 되고, 이처럼 1차굴착공(4) 내의 토사(3)가 2차굴착공(4a)으로 흘러내림에 따라 1차파일(10)의 하단부에는 토사가 흘러내린 만큼 1차파일(10)이 하강할 수 있는 공간이 생기므로, 1차파일(10)이 자중에 의해 하강하게 된다.

위와 같이 케이싱(21)이 1차파일(10)에 승하강 안내되면서 1차파일(10) 보다 낮은 깊이로 지중을 굴착하고 상승하는 동작을 반복하는 과정에서 1차굴착공(4)에 있던 토사가 2차굴착공(4a)으로 흘러내리고, 그렇게 1차굴착공(4)의 토사가 줄어 듦에 따라 1차파일(10)이 자중에 의해 하강하는 동작을 반복하면서 도 2의 (라)와 같이 1차파일(10)이 목적하는 바대로 계획심도까지 삽입 설치되게 되는 것이다.

이렇게 3단계에서 1차파일(10)을 1차굴착공(4)에 완전히 계획심도까지 삽입 설치한 뒤에는, 3단계에서 1차굴착공(4)에 1차파일(10)을 완접 삽입하는 과정에서 지중을 굴착하며 지중을 파고 들어간 케이싱(21)을 지상으로 인출해내는 4단계를 수행하는데, 상기 케이싱(21)를 지상으로 빼내는 과정에서 케이싱(21)의 외부면과 2차굴착공(4a)의 내벽이 접촉하면서 그 2차굴착공(4a)을 형성하는 토사가 흘러내리면서 2차굴착공(4a)의 하부가 메워지게 된다.

상기와 같이 4단계를 수행하는 과정에서 2차굴착공(4a)의 하부가 메워진 뒤에는 도 2의 (라)와 도 4의 (나)에서 보는 바와 같이 2차굴착공(4a)에 2차파일(10a)을 삽입하는 5단계를 수행한다.

이 5단계는 하부가 흘러내린 토사로 막혀진 2차굴착공(4a)에 2차파일(10a)을 삽입시키는데, 이때는 2차파일(10a)의 일측에 돌출되게 설치된 연결키(12)가 1차파일(10)의 수직홈(11)에 삽입시킨 상태에서 2차파일(10a)을 하강시키게 되면, 이 2차파일(10a)은 1차파일(10)에 안내되면서 토사가 막힌 부분까지 삽입되게 된다.

그 다음에 6단계를 수행하는데, 이 6단계는 케이싱(21)의 일측에 외향 돌출되게 설치된 안내구(22)를 2차파일(10a)의 수직홈(11)에 삽입시킨 상태에서 케이싱(21)을 하강시키면서 케이싱(21)의 내측에 삽입 설치된 스크류(25)를 회전시키면, 스크류(25) 하단의 비트(24)가 2차굴착공(4a) 옆의 지중을 굴착하게 된다.

이때, 상기 케이싱(21)의 하강은 도 1에서 보는 바와 같이 굴착장비(1)에 와이어로프로 매달린 오거장치(20)를 하강시키는 동작에 의해 오거장치(20)의 하방에 설치된 케이싱(21)이 함께 하강하게 되는 것이고, 이때 케이싱(21)의 일측에 외향 돌출된 안내구(22)가 2차파일(10a)의 수직홈(11)에 삽입되어 있으므로 케이싱(21)이 2차파일(10a)에 안내되면서 하강하게 되는 것이다.

그리고, 이와 같이 하강하는 케이싱(21)의 내부에는 오거장치(20)의 내부에 설치된 모터(도시생략)의 모터축과 스크류(25)가 연결 설치되어 있기 때문에, 그 스크류(25)의 하단부에 설치된 비트(24)가 지중(2)을 굴착하게 되는데, 비트(24)를 포함한 스크류(25)가 2차파일(10a)과 근접하게 안내되어서 비트(24)로서 굴착하는 3차굴착공(4b)이 2차굴착공(4a) 옆에서 2차굴착공(4a)과 연결되게 굴착되게 된다.

위와 같이 각각의 굴착공(4,4a,4b)이 통하게 연결되는 것은 도4의 (가)(나)에서 보는 바와 같이 각각의 굴착공(4,4a,4b)이 크고 그들의 굴착공(4,4a,4b)에 삽입되는 각각의 파일(10,10a)은 굴착공(4,4a,4b)보다 직경이 작으므로, 서로 인접하게 형성되는 각각의 굴착공(4,4a,4b)이 겹치면서 연결되게 되는 것이다.

상기 굴착공(4,4a,4b)보다 파일의 직경이 작아서 생기는 공간으로는 각각의 굴착공을 굴착하고 케이싱을 인출하는 과정에서 토사가 흘러내리면서 그 들의 공간을 메우게 됨을 밝혀둔다.

위와 같이 3차굴착공(4b)을 굴착하다가 3차굴착공(4b)의 깊이를 2차파일(10a)의 하단부 보다 낮은 깊이로 굴착했다가 소정의 높이만큼 스크류(25)를 포함한 케이싱(21)을 상승시키면, 도 2의 (라)와 같이 2차파일(10a) 하방에 막혀 있던 2차굴착공(4a)과 비트(24) 하방의 3차굴착공(4b)이 겹침공간(C)을 통하여 통하게 된다.

이렇게 2차굴착공(4a)과 3차굴착공(4b)이 통하되, 3차굴착공(4b)의 깊이가 2차굴착공(4a)에서 2차파일(10a)에 의해 눌리고 있는 토사의 높이보다 낮으므로 그 위치에 있던 토사가 3차굴착공(4b)으로 흘러내리게 되고, 그에 따라 2차굴착공(4a)의 높이가 낮아지면서 2차파일(10a)이 자중에 의해 하강하는 동작을 반복하면서 계획심도까지 삽입 설치되게 되는 것이다.

이렇게 6단계가 완료된 뒤에는 3차굴착공(4b)에서의 계획심도까지 삽입된 2차파일(10a)에 케이싱(21)을 안내하면서 지상으로 인출해내고, 5, 6단계와 같이 또 다른 파일을 지중에 서로 연결되게 수직 설치하고 케이싱을 지상으로 인출하는 과정을 반복하는 7단계를 수행하여 도 5와 같이 다수개의 파일(10) 들이 일렬로 연결설치되면서 지중벽체를 설치하게 되는 것이다.

그리고, 상기 7단계를 마친 뒤에 지중벽체를 설치한 지중에 물기가 있거나, 취약한 지질인 경우에는 관형으로 형성된 각각의 연결키(12)의 상단부로부터 그라우팅 약액을 주입하면, 그 그라우팅 약액이 약액분출공(13)으로 배출되면서 연결키(12)와 수직홈(11)과의 연결부 주변의 토사를 응고시켜서 물기를 차단하게 하는 8단계를 추가로 수행할 수 있게 된다.

이제까지 위에서는 도 6의 (가)내지 (라)에서와 같이 파일(10)에 수직홈(11)에 형성된 경우를 참고하여 시공과정을 설명하였으나, 도 6의 (마)와 같이 파일(10)에 수직홈이 형성되지 않은 경우도 전체적으로 시공과정이 유사하다.

단지 다른점은 파일(10)에 수직홈(11)이 형성되지 않음에 따라 파일간의 안내가 안되나, 케이싱(21)에는 파일에 안내되는 안내구(22)가 설치되어서 케이싱이 승하강할 때, 먼저 삽입시킨 선행파일에 케이싱이 수직방향으로 승하강 안내되는 것은 수직홈이 형성된 파일을 시공할 때와 동일한 작용이 이루어진다.

또, 도 6의 (가) 내지 (라)에 도시된 바와 같이 파일(10)의 수직홈(11)이 형성되어 인접한 파일 간에 수직홈(11)과 연결키(12)가 삽입 안내되는 경우에는 파일을 지중으로 삽입시키 전에 수직홈(11)이나 연결키(12)에 수팽창지수제를 도포한 뒤에 지중에 파일을 삽입 설치할 수도 있다.

도면 부호중 미설명부호 "15"는 파일(10)의 가운데에 길이방향으로 형성되는 살빼기공이다.

1 : 굴착장비 2 : 지중 3 : 토사
4 : 굴착공 10 : 파일 11 : 수직홈
12 : 연결키 13 : 약액분출공 14 : 지지밴드
20 : 오거장치 21 : 케이싱 22 : 안내구
23 : 배출구 24 : 비트 25 : 스크류

Claims

지중에 1차굴착공을 수직 굴착하는 1단계와,
1차굴착공에 1차파일을 삽입 설치하는 2단계와,
1차굴착공과 옆으로 통하는 2차굴착공을 1차파일의 하단부보다 낮게 굴착했다가 케이싱을 상승시키는 동작을 반복하여 1차굴착공에 메워진 토사가 2차굴착공으로 흘러내리며, 토사가 흘러내려가는 것에 따라 1차파일이 하강하여 계획심도까지 삽입되게 하는 3단계와,
2차굴착공에서 케이싱을 지상으로 인출해내는 4단계와,
2차굴착공에 2차파일을 삽입 설치하는 5단계와,
2차굴착공과 옆으로 통하는 3차굴착공을 2차파일의 하단부보다 낮게 굴착했다가 케이싱을 상승시키는 동작을 반복하여 2차굴착공에 메워진 토사가 3차굴착공으로 흘러내리며, 토사가 흘러내려나는 것에 따라 2차파일이 하강하여 계획심도까지 삽입되게 하는 6단계와,
3차굴착공에서 케이싱을 지상으로 인출해내고, 5, 6단계와 동일하게 또 다른 파일을 지중에 수직 설치하고 케이싱을 지상으로 인출하는 과정을 반복하는 7단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일을 이용한 지중벽체 시공방법.
제 1항에 있어서, 상기 인접하게 설치되는 파일들의 연결부에는 차수막 형성을 위한 그라우팅 약액이나, 또는 수분팽창제를 공급하여 파일들의 연결부 사이에 차수막을 형성하게 하는 8단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 파일을 이용한 지중벽체 시공방법.
제 1항에 있어서, 상기 각각의 파일에는 일측에 수직홈이 상하전길이에 걸쳐 형성되고, 파일의 수직홈 반대편에는 인접한 파일의 수직홈에 삽입 안내되는 연결키가 돌출 형성되어 선행파일에 후행파일이 안내되며 수직으로 승하강되는 것을 특징으로 하는 파일을 이용한 지중벽체 시공방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 파일에 대응되는 케이싱의 외부면에는 파일에 승하강 안내되는 안내구가 설치되어 케이싱이 지중에 삽입 설치된 파일을 따라 승하강하면서 지중을 굴착하는 것을 특징으로 하는 파일을 이용한 지중벽체 시공방법.