KR101652837B1

KR101652837B1 - 말뚝의 선행하중 재하장치 및 이를 이용한 말뚝 시공 방법

Info

Publication number: KR101652837B1
Application number: KR1020160021332A
Authority: KR
Inventors: 정준교; 강홍덕
Original assignee: 주식회사 한국지오콘; 정준교
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2016-09-01

Abstract

본 발명은 지중에 매설되는 말뚝의 상단부와 기초저판의 내부에 매설되는 상부 지지부재 사이에 프리로더 잭을 설치하고, 프리로더 잭에 시멘트 밀크와 같은 유체를 공급하여 상하 방향으로 압축 하중을 발생시킴으로써 말뚝에 소정의 선행하중을 간단하고 신속하게 재하할 수 있는 말뚝의 선행하중 재하장치 및 이를 이용한 말뚝 시공 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 말뚝의 선행하중 재하장치는, 구조물의 기초저판에 형성된 관통공의 내측에 고정되는 상부 지지부재와; 상기 기초저판에 형성된 관통공을 통해 지중에 매설되는 말뚝의 상단부와 상기 상부 지지부재 사이에 설치되어 상기 말뚝의 상단부 및 상부 지지부재에 각각 연결되며, 외부에서 주입되는 유체에 의해 상하 방향으로 가압력를 발생시켜 상부 지지부재에 대해 말뚝에 압축 하중을 가하는 프리로더 잭과; 상기 프리로더 잭에 유체를 주입하는 유체공급유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

말뚝의 선행하중 재하장치 및 이를 이용한 말뚝 시공 방법{PRE-LOADING APPARATUS FOR CONSTRUCTION PILE AND METHOD FOR CONSTRUCTING THE PILE USING THE SAME}

본 발명은 건설 분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지반에 매입되어 건축 구조물을 지지하는 마이크로 파일 등의 말뚝에 선행하중(pre-load)을 가하여 인접한 말뚝이 하중을 원활히 분담할 수 있도록 한 말뚝의 선행하중 재하장치 및 이를 이용한 말뚝 시공 방법에 관한 것이다.

빌딩이나 아파트를 리모델링 하는 경우, 기 시공된 말뚝의 보수 보강이 필요한 경우, 구조물에 부등침하가 발행하여 문제가 발생된 경우, 신설되는 구조물에 변위를 제어하여야 하는 경우, 마이크로 파일(micro pile)과 같은 말뚝을 시공하는 공법이 적용되고 있다.
기 시공된 빌딩이나 아파트와 같은 구조물의 기초는 일반적으로 콘크리트말뚝에 의해 지지되며, 보강용으로 시공되는 말뚝은 협소한 작업공간으로 인해 주로 시공장비가 소형인 마이크로 파일이 사용된다.
보강공사가 완료된 후 건물의 전체 하중이 기초에 작용하면 말뚝들이 당초 이론에 의한 하중분담을 하지 못하는 문제가 발생되는데 이는 콘크리트 말뚝과 마이크로 파일 사이에 탄성계수(modulus of elasticity)와 단면적이 상이하기 때문에 변위거동이 다르기 때문이다.

이로 인하여 기존의 말뚝의 강성을 무시하고 새로이 시공하거나 보강되는 말뚝이 건물 전체 하중을 지지하는 것으로 설계되고 있어 자원의 낭비가 되고 있는 현실이다.

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등록특허 제10-1494260호(2015.02.11. 등록) 등록특허 제10-1103530호(2012.01.02. 등록) 등록특허 제10-1406259호(2014.06.03. 등록) 등록특허 제10-1070426호(2011.09.28. 등록)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 말뚝에 선행하중을 재하하는 시간을 대폭 단축시킬 수 있으며, 선행하중 재하 중에도 다른 공정을 수행할 수 있도록 하여 공사 기간을 단축시킬 수 있고, 선행하중 재하에 의한 건축구조물의 수직 변위 제어, 침하가 발생된 건축구조물의 원상복구, 기존 건축물의 증·개축시 기존 말뚝과 하중을 적절하게 분담할 수 있는 말뚝의 선행하중 재하장치 및 이를 이용한 말뚝 시공 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 말뚝에 도입된 선행하중이 영구적으로 존속되게 할 수 있는 말뚝의 선행하중 재하장치 및 이를 이용한 말뚝 시공 방법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 말뚝의 선행하중 재하장치는, 구조물의 기초저판에 형성된 관통공의 내측에 고정되는 상부 지지부재와; 상기 기초저판에 형성된 관통공을 통해 지중에 매설되는 말뚝의 상단부와 상기 상부 지지부재 사이에 설치되어 상기 말뚝의 상단부 및 상부 지지부재에 각각 연결되며, 외부에서 주입되는 유체에 의해 상하 방향으로 가압력를 발생시켜 상부 지지부재에 대해 말뚝에 압축 하중을 가하는 프리로더 잭과; 상기 프리로더 잭에 유체를 주입하는 유체공급유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 선행하중 재하장치를 이용하여 말뚝을 시공하는 방법은,

(a) 구조물의 기초저판에 관통공을 형성하는 단계;

(b) 말뚝의 상단부에 프리로더 잭의 하부를 연결하고 프리로더 잭의 상부에 상부 지지부재를 연결한 상태로 말뚝과 프리로더 잭을 상기 관통공을 통해 지중에 매설하는 단계;

(c) 상기 관통공을 통해 그라우트를 주입하여 말뚝과 프리로더 잭과 상부 지지부재의 외측에 그라우트를 채우고 양생하는 단계;

(d) 상기 프리로더 잭에 유체를 공급하여 프리로더 잭에 상하로 가압력를 발생시키는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 지중에 매설되는 말뚝의 상단부와 기초저판의 내부에 매설되는 상부 지지부재 사이에 프리로더 잭을 설치하고, 프리로더 잭에 시멘트 밀크와 같은 유체를 공급하여 상하 방향으로 압축 하중을 발생시킴으로써 말뚝에 소정의 선행하중을 간단하고 신속하게 재하할 수 있으며, 프리로더 잭이 말뚝에 선행하중을 재하하는 공정 도중에도 다른 공정을 수행할 수 있고, 선행하중을 재하하는 공정 기간을 1일 정도로 대폭 단축할 수 있다.

또한 본 발명의 선행하중 재하장치는 구조물의 기초저판에 설치되는 말뚝에 선행하중을 재하하여 기존의 다른 말뚝 부재와 하중을 분담하는 작용을 수행할 수 있지만, 이외에도 구조물에 예상되는 수직변위를 제어하거나, 침하가 발생된 구조물의 원상 복구하는데에도 이용될 수 있다.

특히 본 발명의 선행하중 재하장치는 프리로더 잭에 주입되는 유체로서 시멘트 밀크 또는 시멘트 페이스트를 사용할 경우, 선행하중을 재하한 후 시멘트 밀크 또는 시멘트 페이스트의 경화에 의해 재하된 선행하중이 영구적으로 존속하게 할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 말뚝의 선행하중 재하장치가 적용된 구조물의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 선행하중 재하장치의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 선행하중 재하장치의 주요 부분을 확대하여 나타낸 요부 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 선행하중 재하장치를 이용하여 말뚝을 시공하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 말뚝 시공 방법을 순차적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 말뚝의 선행하중 재하장치를 나타낸 요부 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 말뚝의 선행하중 재하장치 및 이를 이용한 말뚝 시공 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 말뚝의 선행하중 재하장치는, 구조물의 기초저판(1)에 형성된 관통공(2)의 내측에 고정되는 상부 지지부재(20)와, 상기 기초저판(1)에 형성된 관통공(2)을 통해 지중에 매설되는 말뚝(10)의 상단부와 상기 상부 지지부재(20) 사이에 설치되는 프리로더 잭(100)과, 상기 프리로더 잭에 유체를 주입하는 유체공급유닛을 포함한 구성으로 이루어진다.

상기 상부 지지부재(20)는 상기 말뚝과 대응하는 형태의 원형 바아 형태를 가지며, 상기 기초저판(1)의 관통공(2)의 내측에 채워져 양생되는 그라우트(3)에 의해서 기초저판(1)에 일체화되어 지지된다. 상기 상부 지지부재(20)는 상기 프리로더 잭(100)의 상부와 결합되어 프리로더 잭(100)의 상부를 지지한다. 상기 상부 지지부재(20)는 말뚝(10)의 상단부를 일정 길이로 절단하여 사용할 수도 있으나, 말뚝과는 개별체로 된 것을 사용할 수도 있다. 상기 상부 지지부재(20)의 하단부 외주면에는 프리로더 잭(100)과의 결합을 위한 나사산이 형성되어 있다.

상기 프리로더 잭(100)은 상기 말뚝(10)의 상단부와 상기 상부 지지부재(20) 사이에서 상기 말뚝(10)의 상단부 및 상부 지지부재(20)의 하단부에 각각 연결되게 설치되며, 외부에서 주입되는 유체에 의해 상하 방향으로 가압력를 발생시켜 상부 지지부재(20)에 대해 말뚝(10)에 하측으로 압축 하중을 가하는 작용을 한다. 즉, 상기 프리로더 잭(100)은 말뚝(10)에 선행하중(pre-load)을 재하하는 작용을 하도록 구성된다.

이 실시예에서 상기 프리로더 잭(100)은 하부가 상기 말뚝(10)의 상단부에 연결되는 하부 프리로더(110)와, 상기 하부 프리로더(110)의 상측에 하부 프리로더(110)에 대해 상하로 이동 가능하게 설치되며 상부가 상기 상부 지지부재(20)와 연결되는 상부 프리로더(120)를 포함한다. 상기 상부 프리로더(120)와 하부 프리로더(110)는 그 사이에 주입되는 유체에 의해 상부 프리로더(120)와 하부 프리로더(110) 사이에 상하 방향으로 상대 변위가 발생하여 말뚝(10)에 압축 하중을 가하게 된다.

상기 상부 프리로더(120)와 하부 프리로더(110) 사이에 주입되는 유체는 물에 시멘트가 혼합된 시멘트 밀크 또는 시멘트 페이스트로서, 상부 프리로더(120)와 하부 프리로더(110) 사이에 주입된 후 짧은 시간 내에 경화됨으로써 영구적인 선행하중을 가하게 된다. 이 실시예에서 상기 유체로는 시멘트 밀크(CM), 엄밀히 말하면 입자가 매우 작은 마이크로 시멘트 밀크가 적용된 것으로 하여 설명한다.

상기 하부 프리로더(110)는 상부면이 개방된 중공부(111)를 갖는 원통 형태로 이루어지며, 상기 상부 프리로더(120)는 상기 하부 프리로더(110)의 중공부 내측에 삽입되는 원통 형태로 이루어진다. 즉, 상기 하부 프리로더(110)는 실린더의 구조를 가지며, 상부 프리로더(120)는 피스톤의 구조를 갖는다. 상기 상부 프리로더(120)의 하단부 외주면에는 시멘트 밀크(CM)가 누출되는 것을 방지하기 위한 오링(O-ring) 형태의 패킹재(114)가 장착되어 있다.

상기 하부 프리로더(110)의 중공부(111)의 하단부에는 유체공급유닛의 주입관(210)과 연결되어 시멘트 밀크(CM)를 공급받는 주입구(112)가 관통되게 형성되어 있다. 상기 주입구(112)는 'L'형 엘보우를 통해서 주입관(210)과 연결될 수 있다.

상기 하부 프리로더(110)의 하단부에는 하부면이 개방된 관 형태로 되어 상기 말뚝(10)의 상단부가 삽입되면서 결합되는 하부 커플러(115)가 일체로 형성되어 있다. 상기 하부 커플러(115)의 내주면에는 상기 말뚝(10)의 상단부 외주면에 형성된 나사산에 나선 결합되는 나사산(116)이 형성되어 있다. 따라서 상기 하부 커플러(115)의 하단부를 말뚝(10)의 상단부에 정렬하고 하부 프리로더(110)를 돌리면 하부 커플러(115)의 나사산(116)이 말뚝(10)의 나사산에 나선 결합되면서 하부 프리로더(110)가 말뚝(10)의 상단부에 결합된다.

상기 하부 프리로더(110)의 중공부(111)의 다른 일측에는 상기 주입구(112)를 통해 시멘트 밀크(CM)가 주입될 때 중공부(111) 내측의 공기와 이물질이 외부로 배출될 수 있도록 배출구(113)가 외부와 연통되게 형성되어 있다. 상기 배출구(113)는 'L'형의 엘보우를 통해서 배출관(220)과 연결된다.

상기 상부 프리로더(120)는 상기 하부 프리로더(110)의 중공부(111) 내측에 슬라이딩 가능하게 설치되어, 상부 프리로더(120)의 하단부와 하부 프리로더(110)의 중공부(111) 하단부 사이로 주입되는 시멘트 밀크(CM)에 의해 상측으로 가압된다. 상기 상부 프리로더(120)의 상단부에는 상부 지지부재(20)와의 결합을 위한 상부 커플러(125)가 구비되어 있다.

상기 상부 커플러(125)는 상기 하부 커플러(115)와 유사하게 상부면이 개방된 관 형태로 이루어져 상기 상부 지지부재(20)의 하단부가 삽입되면서 결합된다. 상기 상부 커플러(125)의 내주면에는 상기 상부 지지부재(20)의 하단부 외주면에 형성된 나사산에 나선 결합되는 나사산(126)이 형성되어 있다.

상기 유체공급유닛은 상기 프리로더 잭(100)의 내부로 시멘트 밀크를 주입함으로써 프리로더 잭(100)이 말뚝(10)에 선행하중을 가할 수 있게 한다. 상기 유체공급유닛은 시멘트 밀크와 같은 유체를 중력 방식으로 공급할 수도 있지만, 시멘트 밀크와 같이 점성이 있는 유체를 소정의 압력으로 가압하여 주입함으로써 프리로더 잭(100)이 원하는 선행하중을 재하할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이를 위한 유체공급유닛은, 일단이 상기 프리로더 잭(100)의 하부 프리로더(110)와 연결되는 주입관(210)과, 상기 기초저판(1)의 외부에서 상기 주입관(210)의 타단에 연결되어 유체를 가압하는 가압력을 가하는 펌프(230)와, 상기 하부 프리로더(110)의 배출구(113)와 연결된 배출관(220) 및 배출밸브(222)를 포함한다.

상기 주입관(210)의 일단부는 상기 하부 프리로더(110)의 주입구(112)와 연결되며, 타단은 기초저판(1)의 상부면 위로 노출된다. 상기 기초저판(1) 위로 노출된 주입관(210)의 끝단부에는 주입밸브(212)가 설치된다.

상기 주입관(210)은 상기 펌프(230)와 바로 연결될 수도 있지만, 펌프(230)의 오일이 시멘트 밀크(CM)와 섞이는 것을 방지하고, 주입되는 시멘트 밀크(CM)의 양을 측정할 수 있도록 하기 위하여 상기 주입관(210)과 펌프(230) 사이에 더미호스(240)가 연결될 수 있다. 상기 더미호스(240)는 투명 또는 반투명 재질로 이루어져 내부에서 펌핑되는 오일의 양을 육안으로 확인할 수 있다. 상기 더미호스(240)는 프리로더 잭(100) 내부로 시멘트 밀크(CM)를 주입한 후 주입관(210)의 주입밸브(212)와 분리된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 선행하중 재하장치를 이용하여 말뚝을 시공하는 방법에 대해 도 4와 도 5a 내지 도 5d를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 구조물의 기초저판(1)에 관통공(2)을 형성하고, 상기 관통공(2) 아래의 지중에 말뚝(10)을 매설하기 위한 홀(H)을 천공한다(단계 S1).

그리고, 말뚝(10)의 상단부에 프리로더 잭(100)의 하부 프리로더(110)를 연결하고 프리로더 잭(100)의 상부 프리로더(120)에 상부 지지부재(20)를 연결한다. 이 때 하부 프리로더(110)의 하부 커플러(115)에 말뚝(10)의 상단부를 나선 결합하여 연결하고, 상부 프리로더(120)의 상부 커플러(125)에 상부 지지부재(20)의 하단부를 나선 결합하여 연결한다. 그리고, 하부 프리로더(110)의 주입구(112)에는 엘보우를 매개로 주입관(210)이 연결되고, 배출구(113)에는 배출관(220)이 연결된다. 상기 주입관(210)에는 아직 더미호스(240)와 펌프(230)는 연결되지 않은 상태이다. 이와 같이 말뚝(10)과 프리로더 잭(100)과 상부 지지부재(20)를 조립하는 작업은 상기 단계 S1 보다 먼저 수행될 수 있다. 즉, 기초저판(1)에 관통공(2)과 지중에 홀(H)을 천공하기 이전에 시공될 말뚝(10)과 프리로더 잭(100)과 상부 지지부재(20)의 조립체를 미리 제작하여 준비해둘 수 있다.

상기 말뚝(10)과 프리로더 잭(100)과 상부 지지부재(20)의 조립체는 상기 기초저판(1)의 관통공(2)을 통해 지중의 홀(H) 내측에 매설된다(단계 S2).

이어서 상기 관통공(2)을 통해 시멘트 밀크와 같은 그라우트(3)를 주입하여 말뚝(10)의 외측과 관통공(2) 및 홀(H) 내측에 그라우트(3)를 채우고 양생한다(단계 S3). 이 때, 상기 주입관(210)과 배출관(220)의 상단부는 기초저판(1)의 상부면 위로 노출된 상태를 유지한다.

상기 그라우트(3)의 양생이 완료되어 기초저판(1)과 말뚝(10), 프리로더 잭(100), 상부 지지부재(20)가 일체화되면, 프리로더 잭(100) 내부로 시멘트 밀크(CM)를 가압하여 주입하는 공정(단계 S4)이 아래와 같이 진행된다.

먼저 상기 기초저판(1)의 상부면 위로 노출된 배출관(220)의 배출밸브(222)를 개방하고 주입관(210)의 주입밸브(212)를 통해 주입관(210) 내측으로 시멘트 밀크(CM)를 주입하면 시멘트 밀크(CM)가 자중에 의해 낙하하여 하부 프리로더(110)의 중공부(111) 내측으로 주입된다. 이 때 중공부(111) 내측의 공기는 시멘트 밀크(CM)에 의해 밀려서 배출관(220)을 통해 외부로 배출된다.

시멘트 밀크(CM)를 프리로더 잭(100) 내부로 공급하고, 프리로더 잭(100) 내부의 공기의 배출이 완료되면, 배출관(220)의 배출밸브(222)를 잠그고, 주입관(210)의 주입밸브(212)에 더미호스(240)를 연결하고, 더미호스(240)를 펌프(230)에 연결한다. 그리고, 펌프(230)를 작동시키면, 펌프(230)의 유압에 의해 시멘트 밀크(CM)가 프리로더 잭(100) 내부로 가압되면서 주입된다(단계 S4). 상기 프리로더 잭(100) 내부에 시멘트 밀크(CM)가 주입됨에 따라 하부 프리로더(110)와 상부 프리로더(120) 간에는 시멘트 밀크(CM)에 의해 상하 방향으로 압력이 발생하게 되어, 상부 지지부재(20)와 말뚝(10)을 각각 상하로 밀어내는 압축 하중을 재하하게 된다.

이와 같이 프리로더 잭(100) 내부에 시멘트 밀크(CM)가 주입되어 말뚝(10)에 압축 하중이 가해지는 동안, 작업자는 더미호스(240)를 통해 시멘트 밀크(CM)의 주입량을 확인하고, 원하는 주입량에 도달하면 펌프(230)의 작동을 정지하고, 주입밸브(212)를 잠근 다음, 더미호스(240) 및 펌프(230)를 주입밸브(212)에서 분리한다(단계 S5).

상기 프리로더 잭(100)과 배출관(220) 및 주입관(210) 내부에 채워진 시멘트 밀크(CM)는 좁은 공간 속에서 빠르게 경화되므로, 영구적으로 말뚝(10)에 선행하중을 가하게 된다. 상기 시멘트 밀크(CM)의 양생이 완료된 뒤에는 주입관(210)과 배출관(220)을 적절한 길이로 절단함으로써 시공을 마무리한다.

이와 같이 본 발명은 지중에 매설되는 말뚝(10)의 상단부와 기초저판(1)의 내부에 매설되는 상부 지지부재(20) 사이에 시멘트 밀크(CM)와 같은 유체를 공급받아 상하 방향으로 압축 하중을 발생시키는 프리로더 잭(100)을 구성하여 말뚝(10)에 소정의 선행하중을 가할 수 있다.

따라서 프리로더 잭(100)이 말뚝(10)에 선행하중을 재하하는 동안에도 다른 공정을 수행할 수 있으며, 선행하중을 재하하는 공정 기간을 1일 정도로 대폭 단축할 수 있다.

또한 전술한 실시예에서는 하나의 프리로더 잭(100)을 사용하여 말뚝(10)에 선행하중을 재하하였지만, 말뚝(10)에 복수개의 프리로더 잭(100)을 직렬로 설치하여 원하는 압력으로 선행하중을 증대시켜 재하할 수도 있을 것이다.

그리고, 전술한 실시예에서는 하부 프리로더(110)의 주입구(112) 및 배출구(113)가 하부 프리로더(110)의 측면을 관통한 다음 'L'형 엘보우를 통해서 주입관(210)과 연결되는 구조이지만, 프리로더 잭(100)의 크기를 더욱 축소할 수 있도록 하기 위하여 도 6에 다른 실시예로 도시한 것과 같이, 하부 프리로더(110)의 내부에 주입구(112)와 배출구(113)를 'L' 형태로 형성하여 주입구(112)와 배출구(113)의 끝단이 하부 프리로더(110)의 상단부를 관통하도록 하고, 주입관(210)과 배출관(220)이 각각 하부 프리로드(110)의 상단부에 형성되어 있는 주입구(112) 및 배출구(113)의 끝단에 소켓(211, 221)을 매개로 각각 연결되게 할 수도 있다.

상술한 것과 같은 본 발명의 선행하중 재하장치는 구조물의 기초저판(1)에 설치되는 말뚝(10)에 선행하중을 재하하여 기존의 다른 말뚝 부재와 하중을 분담하는 작용을 수행할 수 있지만, 이외에도 구조물에 예상되는 수직변위를 제어하거나, 침하가 발생된 구조물의 원상 복구하는데에도 이용될 수 있다.

또한 본 발명의 선행하중 재하장치는 프리로더 잭(100)에 주입되는 유체로서 시멘트 밀크 또는 시멘트 페이스트를 사용함으로써 선행하중을 재하한 후 시멘트 밀크 또는 시멘트 페이스트의 경화에 의해 재하된 선행하중이 영구적으로 존속하게 할 수 있다.

이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

H : 홀 CM : 시멘트 밀크
1 : 기초저판 2 : 관통공
3 : 그라우트 10 : 말뚝
20 : 상부 지지부재 100 : 프리로더 잭
110 : 하부 프리로더 111 : 중공부
112 : 주입구 113 : 배출구
114 : 패킹재 115 : 하부 커플러
116 : 나사산 120 : 상부 프리로더
125 : 상부 커플러 126 : 나사산
210 : 주입관 212 : 주입밸브
220 : 배출관 222 : 배출밸브
230 : 펌프 240 : 더미호스

Claims

구조물의 기초저판에 형성된 관통공의 내측에 고정되는 상부 지지부재와;
상기 기초저판에 형성된 관통공을 통해 지중에 매설되는 말뚝의 상단부와 상기 상부 지지부재 사이에 설치되어 상기 말뚝의 상단부 및 상부 지지부재에 각각 연결되며, 외부에서 주입되는 유체에 의해 상하 방향으로 가압력를 발생시켜 상부 지지부재에 대해 말뚝에 압축 하중을 가하는 프리로더 잭과;
상기 프리로더 잭에 유체를 주입하는 유체공급유닛;을 포함하며,
상기 프리로더 잭은,
하부가 상기 말뚝의 상단부에 연결되는 하부 프리로더와;
상기 하부 프리로더의 상측에 하부 프리로더에 대해 상하로 이동 가능하게 설치되며, 상부가 상기 상부 지지부재와 연결되는 상부 프리로더;를 포함하며,
상기 상부 프리로더와 하부 프리로더 사이에 주입되는 유체에 의해 상부 프리로더와 하부 프리로더 사이에 상하 방향으로 상대 변위가 발생하고,
상기 하부 프리로더의 하단부에는 하부면이 개방된 관 형태로 되어 상기 말뚝의 상단부가 삽입되면서 결합되는 하부 커플러가 형성되고, 상기 상부 프리로더의 상단부에는 상부면이 개방된 관 형태로 되어 상기 상부 지지부재의 하단부가 삽입되면서 결합되는 상부 커플러가 형성된 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치.
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제1항에 있어서, 상기 하부 프리로더는 상부면이 개방된 중공부를 갖는 실린더 형태로 이루어지며, 상기 상부 프리로더는 상기 하부 프리로더의 중공부 내측에 삽입되는 통 형태로 이루어지고, 상기 하부 프리로더의 중공부의 하단부에는 유체공급유닛과 연결되어 유체를 공급받는 주입구가 연통되게 형성된 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치.
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제1항에 있어서, 상기 하부 커플러의 내주면에는 상기 말뚝의 상단부 외주면에 형성된 나사산에 나선 결합되는 나사산이 형성되고, 상기 상부 커플러의 내주면에는 상기 상부 지지부재의 하단부 외주면에 형성된 나사산에 나선 결합되는 나사산이 형성된 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치.
제1항에 있어서, 상기 상부 지지부재는 상기 말뚝과 대응하는 형태의 원형 바아 형태를 가지며, 상기 기초저판의 관통공의 내측에 채워져 양생되는 그라우트에 의해서 기초저판에 대해 지지되는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치.
제3항에 있어서, 상기 하부 프리로더의 중공부에는 상기 주입구를 통해 유체가 주입될 때 중공부 내측의 공기와 이물질이 외부로 배출되는 배출구가 외부와 연통되게 형성된 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치.
제1항에 있어서, 상기 유체공급유닛은, 일단이 상기 프리로더 잭과 연결되는 주입관과, 상기 기초저판의 외부에서 상기 주입관의 타단에 연결되어 유체를 가압하는 가압력을 가하는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치.
제8항에 있어서, 상기 주입관의 타단과 펌프 사이에는 투명 또는 반투명한 재질의 더미호스가 연결되는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치.
제1항에 있어서, 상기 프리로더 잭에 주입되는 유체는 물에 시멘트가 혼합된 시멘트 밀크 또는 시멘트 페이스트인 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치.
제1항 및 제3항 및 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 말뚝의 선행하중 재하장치를 이용하여 말뚝을 시공하는 방법으로서,
(a) 구조물의 기초저판에 관통공을 형성하는 단계;
(b) 말뚝의 상단부에 프리로더 잭의 하부를 연결하고 프리로더 잭의 상부에 상부 지지부재를 연결한 상태로 말뚝과 프리로더 잭을 상기 관통공을 통해 지중에 매설하는 단계;
(c) 상기 관통공을 통해 그라우트를 주입하여 말뚝과 프리로더 잭과 상부 지지부재의 외측에 그라우트를 채우고 양생하는 단계;
(d) 상기 프리로더 잭에 유체를 공급하여 프리로더 잭에 상하로 가압력를 발생시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 말뚝의 선행하중 재하장치를 이용한 말뚝 시공 방법.