KR101677448B1 - 추가파일 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하측으로 설치된 기존파일(10)과 함께 상부구조물의 하중을 지지하는 기초저판(20)에 대하여 관통공(21)을 형성하는 관통공 형성단계; 상기 관통공(21)의 하부에 천공 홀(30)을 형성하는 천공단계; 상기 관통공(21) 및 천공 홀(30)에 추가파일(100)을 설치하되, 상기 추가파일(100)과 상기 천공 홀(30)이 일체화되도록 하는 추가파일 설치단계; 상기 추가파일(100)의 상단과 접촉되며 상기 관통공(21)과 일체화되는 가압장치(200)를 상기 관통공(21)의 내부에 설치하는 가압장치 설치단계; 상기 가압장치(200)를 이용하여 상기 추가파일(100)을 하측으로 가압함으로써 상기 추가파일(100)과 지반 사이에 연직방향 변위가 형성되도록 하는 변위 형성단계를; 포함하는 추가파일 시공방법을 제시함으로써, 기존 구조물의 증축 시 안정적으로 기초구조물을 보강할 수 있도록 하여 압축력과 인장력에 대한 추가파일의 저항력이 우수하도록 할 수 있다.

Description

추가파일 시공방법{CONSTRUCTION METHOD FOR ADDITION PILE}

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

아파트의 리모델링과 같이, 기존의 구조물의 규모를 확대(증축)할 필요가 있는 경우, 기초구조물의 보강이 문제시된다.

도 1 및 도 2는 종래의 추가파일 시공방법을 설명하기 위한 공정도이다.

종래에는 기존 구조물(1)의 기초저판(20)의 하부에 형성된 기존파일(10)의 주위에 추가파일(10a)을 설치하는 방식을 적용하여 왔다.

그런데, 종래의 공법에 의하는 경우, 다음과 같은 문제점이 있다.

기존구조물(1)이 200의 하중을 가진다고 할 때, 2개의 기존파일(10)은 본래 100의 하중을 각각 부담한다(도 1).

리모델링에 의해 확대된 구조물(2)이 400의 하중을 가진다고 한다면, 2개의 기존파일(10)과 2개의 추가파일(10a)은 각각 100의 하중을 부담하여야 한다.

그러나 실제에 있어서 종래의 공법에 의해 추가파일을 시공하는 경우, 기존파일(10)에는 더 많은 하중(120)이 작용하게 되고, 추가파일(10a)에는 더 작은 하중(80)이 작용한다는 문제가 있다.

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

그런데 종래의 공법에 의해 추가파일을 설치하는 경우, 추가파일의 외주와 지반 사이에 변위가 발생하지 않거나 미미한 상태에서 확대된 구조물(2)을 시공하게 되므로, 추가파일의 주면마찰력이 작용하지 않게 되어, 기존파일이 더 많은 하중을 부담하게 된다는 문제가 있는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 기존 구조물의 증축 시 안정적으로 기초구조물을 보강할 수 있도록 하여 압축력과 인장력에 대한 추가파일의 저항력이 우수하도록 할 수 있는 추가파일 시공방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 하측으로 설치된 기존파일(10)과 함께 상부구조물의 하중을 지지하는 기초저판(20)에 대하여 관통공(21)을 형성하는 관통공 형성단계; 상기 관통공(21)의 하부에 천공 홀(30)을 형성하는 천공단계; 상기 관통공(21) 및 천공 홀(30)에 추가파일(100)을 설치하되, 상기 추가파일(100)과 상기 천공 홀(30)이 일체화되도록 하는 추가파일 설치단계; 상기 추가파일(100)의 상단과 접촉되며 상기 관통공(21)과 일체화되는 가압장치(200)를 상기 관통공(21)의 내부에 설치하는 가압장치 설치단계; 상기 가압장치(200)를 이용하여 상기 추가파일(100)을 하측으로 가압함으로써 상기 추가파일(100)과 지반 사이에 연직방향 변위가 형성되도록 하는 변위 형성단계를; 포함하는 추가파일 시공방법을 제시한다.

여기서, 상기 가압장치 설치단계는 상기 가압장치(200)를 상기 관통공(21)에 배치시키고 상기 관통공(21)의 내면과 상기 가압장치(200)의 외면 사이에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 타설부(50)를 형성함으로써 상기 가압장치(200)를 상기 관통공(21)에 고정할 수 있다.

그리고, 상기 변위 형성단계 이후에는 상기 가압장치(200)의 내측으로 그라우팅액을 주입하여 상기 가압장치(200)에 구비되어 상기 추가파일(100)의 상단과 접촉된 가압볼트(220)를 고정시키는 고정단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 가압장치(200)는, 심부에 작업공(211)이 형성되고 내주에 나사산(212)이 형성되며 측면의 중앙영역이 외측으로 돌출되도록 상기 중앙 영역을 향하여 측면이 경사지게 형성된 지지대(210)와, 상기 지지대(210)의 내부에 설치되어 나사구동에 의해 상기 추가파일(100)의 상단을 하측으로 가압하는 가압볼트(220)를 포함할 수 있다.

아울러, 상기 지지대(210)의 측면에는 상기 지지대(210)의 폭방향을 따라 배치되며 상기 지지대의 높이 방향을 따라 일정간격 이격되는 복수의 스터드(213)가 돌출 형성되어 상기 콘크리트 타설부(50)와 고정 결합될 수 있다.

그리고, 상기 가압볼트(220)의 상면에는 다각형 단면의 홈(221)이 형성될 수 있다.

또한, 상기 콘크리트 타설부(50)와 상기 기초저판(20)의 경계 영역에는 일부가 상기 콘크리트 타설부(50)에 매설되고, 나머지 일부가 상기 기초저판(20)에 매설되는 고정앵커(40)가 구비될 수 있다.

본 발명은 기존 구조물의 증축 시 안정적으로 기초구조물을 보강할 수 있도록 하여 압축력과 인장력에 대한 추가파일의 저항력이 우수하도록 할 수 있는 추가파일 시공방법을 제시한다.

도 1 및 도 2는 종래의 추가파일 시공방법의 공정도이고,
도 3 및 도 4는 추가파일 시공방법의 공정도이며,
도 5는 응력분포도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압장치의 구조를 도시한 단면도이며,
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가압장치의 구조를 도시한 단면도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 3 및 도 4는 추가파일 시공방법의 공정도이며, 도 5는 응력분포도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가압장치의 구조를 도시한 단면도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가압장치의 구조를 도시한 단면도이다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 추가파일 시공방법, 하측으로 설치된 기존파일(10)과 함께 상부구조물의 하중을 지지하는 기초저판(20)에 대하여 관통공(21)을 형성하는 관통공 형성단계; 상기 관통공(21)의 하부에 천공 홀(30)을 형성하는 천공단계; 상기 관통공(21) 및 천공 홀(30)에 추가파일(100)을 설치하되, 상기 추가파일(100)과 상기 천공 홀(30)이 일체화되도록 하는 추가파일 설치단계; 상기 추가파일(100)의 상단과 접촉되며 상기 관통공(21)과 일체화되는 가압장치(200)를 상기 관통공(21)의 내부에 설치하는 가압장치 설치단계; 상기 가압장치(200)를 이용하여 상기 추가파일(100)을 하측으로 가압함으로써 상기 추가파일(100)과 지반 사이에 연직방향 변위가 형성되도록 하는 변위 형성단계를; 포함하여 구성되어 있다.

추가파일(100)을 시공하기 위해서는 우선, 하측으로 설치된 기존파일(10)과 함께 상부구조물의 하중을 지지하는 기초저판(20)에 대하여 관통공(21)을 형성하고, 관통공(21)의 하부에 천공 홀(30)을 형성한다(도 3).

관통공(21) 및 천공 홀(30)에 추가파일(100)을 설치하되, 그라우팅(G) 작업 등에 의해 추가파일(100)과 천공 홀(30)이 일체화되도록 한다(도 4).

추가파일(100)을 하측으로 가압하여, 추가파일(100)과 지반 사이에 연직방향 변위가 형성되도록 함과 아울러, 추가파일(100)의 상단과 기초저판(20)을 일체화한다(도 5).

즉, 기초저판(20)에 대하여 추가파일(100)을 설치하는데 그치는 것이 아니라, 추가파일(100)을 하측으로 가압하여, 추가파일(100)과 지반 사이에 연직방향 변위가 형성되도록 한다는 점에 특징이 있는 것이다.

이와 같이 추가파일(100)과 지반 사이에 변위가 발생하도록 한 후, 기존구조물을 증축하는 경우, 위 변위로 인하여 추가파일(100)이 선단지지력 뿐만 아니라 주면마찰력을 발휘할 수 있게 되므로, 증축된 구조물의 추가 하중을 추가파일(100)이 제대로 분담할 수 있고, 이로 인하여 기존파일(10)에 하중이 추가되는 부담을 없애거나 줄일 수 있다는 효과가 있다.

한편, 가압파일을 설치하는 단계는 가압장치(200)를 관통공(21)에 배치시키고 관통공(21)의 내면과 가압장치(200)의 외면 사이에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 타설부(50)를 형성함으로써 가압장치(200)를 관통공(21)에 고정시키게 된다.

이러한 콘크리트 타설부(50)와 기초저판(20)의 경계 영역에는 일부가 콘크리트 타설부(50)에 매설되고, 나머지 일부가 기초저판(20)에 매설되는 고정앵커(40)가 구비되는 것이 효과적이다.

고정앵커(40)는 기초저판(20)에 형성된 관통공(21)에 콘크리트를 타설하여 형성된 콘크리트 타설부(50)와 기초저판(20)을 일체화시킴에 있어서 기초저판(20)의 상면에 축조된 건축물의 하중이 작용하여 콘크리트 타설부(50)가 쉽게 손상되지 않고 견고하게 기초저판(20)과 일체화될 수 있도록 하는 역할을 한다.

그리고, 추가파일(100)과 지반 사이에 변위가 발생하도록 하는 변위 형성단계 이후에는 가압장치(200)의 내측으로 그라우팅액을 주입하여 가압장치(200)에 구비되어 추가파일(100)의 상단과 접촉된 가압볼트(220)를 고정시키는 고정단계를 진행하게 된다.

가압장치는(200)는 심부에 작업공(211)이 형성되고 내주에 나사산(212)이 형성되며 측면의 중앙영역이 외측으로 돌출되도록 상기 중앙 영역을 향하여 측면이 경사지게 형성된 지지대(210)와, 지지대(210)의 내부에 설치되어 나사구동에 의해 추가파일(100)의 상단을 하측으로 가압하는 가압볼트(220)를 포함하여 구성되어 있다.

지지대(210)의 중앙 영역이 외측으로 돌출되도록 측면이 상기 중앙 영역을 향하여 경사지게 형성됨은, 추가파일(100)이 매설된 지반이 침하되거나 혹은 융기될 경우에 콘크리트타설부(50)의 내부에서 유동하지 않고 견고하게 고정될 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 지반이 침하시에는 지지대(210) 측면의 중앙 영역 기준으로 그 하측에 경사지게 형성된 경사면에 의하여 지지대(210)에 가해지는 인장력에 대한 저항력을 높이고, 반대로 지반이 융기시에는 지지대(210) 측면의 중앙 영역을 기준으로 그 상측에 경사지게 형성된 경사면에 의하여 지지대(210)에 가해지는 압축력에 대한 저항력을 높일 수 있는 효과가 있다.

이러한 지지대(210)의 측면에는 지지대(210)의 폭방향을 따라 배치되며 지지대(210)의 높이 방향을 따라 일정간격 이격되는 복수의 스터드(213)가 추가로 돌출 형성되어 콘크리트 타설부(50)와 고정 결합되는 것이 바람직하다.

스터드(213)는 지지대(210)의 둘레 방향을 따라 방사 방향으로 배치되고 지지대(210)의 폭방향을 따라 돌출 형성되며, 높이 방향을 따라 일정 간격으로 상기 이격되게 배치되어 콘크리트타설부(50)와 지지대(210) 사이의 결합력을 향상시키는 역할을 한다.

이러한 스터드(213)는 궁극적으로 콘크리트타설부(50)와 지지대(210) 사이의 결합력을 높임으로서, 지지대(210)의 내부에 설치된 가압볼트(220)가 추가파일(100)을 지지시에 지지대(210)의 상측에 축조된 건축물의 하중이 작용하더라도 기초저판(20)이 안정적으로 상기 건축물을 지지할 수 있도록 하기 위함이다.

그리고, 도면에는 도시하지 않았지만 스터드(213)를 대신하여 지지대(210) 측면의 표면에 복수의 엠보싱을 형성하여 콘크리트타설부(50)와 지지대(210) 사이의 결합력을 향상시킬 수도 있다.

가압볼트(220)의 상면에는 다각형 단면의 홈(221)이 형성되며, 이러한 다각형 단면의 홈(221)에 별도의 회전부재(미도시)를 삽입하여 가압볼트(220)를 회전시킴으로써 추가파일(100)에 적절한 하중이 가해지도록 하며, 이러한 다각형 단면의 홈(221)에 의하여 가압작업을 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

상술한 바와 같은 과정에 의하여 시공되는 추가파일(100)에 의하여 주면마찰력 및 선단지지력을 발휘하게 되므로, 기존파일(10)에 걸리는 기존구조물의 하중의 부담은 줄어들게 된다.

충분한 변위가 발생한 이후, 비로소 기존구조물을 증축하면, 기존파일 및 추가파일에 골고루 하중이 전달되며, 결국 추가된 하중이 실질적으로 추가파일에 대해서만 작용하는 결과를 얻을 수 있다.

이상에서는 기존구조물을 증축하는 경우를 예로 설명하였으나, 건물의 신축 시에도, 일부 파일의 설치 및 일부 층의 시공, 추가 파일의 설치 및 추가 층의 시공 등의 방식으로 본 발명에 의한 공법을 효과적으로 적용할 수 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부(마이크로 파일)에 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.

10 : 기존파일 20 : 기초저판
21 : 관통공 30 : 천공 홀
40 : 앵커 50 : 콘크리트타설부
100 : 추가파일 200 : 가압장치
210 : 지지대 211 : 작업공
212 : 나사산 213 : 스터드
220 : 지압볼트 221 : 다각형 단면의 홈

Claims (8)

1. 하측으로 설치된 기존파일(10)과 함께 상부구조물의 하중을 지지하는 기초저판(20)에 대하여 관통공(21)을 형성하는 관통공 형성단계;
   상기 관통공(21)의 하부에 천공 홀(30)을 형성하는 천공단계;
   상기 관통공(21) 및 천공 홀(30)에 추가파일(100)을 설치하되, 상기 추가파일(100)과 상기 천공 홀(30)이 일체화되도록 하는 추가파일 설치단계;
   상기 추가파일(100)의 상단과 접촉되며 상기 관통공(21)과 일체화되며, 심부에 작업공(211)이 형성되고 내주에 나사산(212)이 형성되며 측면의 중앙영역이 외측으로 돌출되도록 상기 중앙 영역을 향하여 측면이 경사지게 형성된 지지대(210)와, 상기 지지대(210)의 내부에 설치되어 나사구동에 의해 상기 추가파일(100)의 상단을 하측으로 가압하는 가압볼트(220)를 포함하는 가압장치(200)를 상기 관통공(21)의 내부에 설치하는 가압장치 설치단계;
   상기 가압장치(200)를 이용하여 상기 추가파일(100)을 하측으로 가압함으로써 상기 추가파일(100)과 지반 사이에 연직방향 변위가 형성되도록 하는 변위 형성단계를; 포함하며,
   상기 지지대(210)의 측면에는 복수의 엠보싱이 형성되어 콘크리트 타설부(50)와 고정 결합된 것을 특징으로 하는 추가파일 시공방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 가압장치 설치단계는 상기 가압장치(200)를 상기 관통공(21)에 배치시키고 상기 관통공(21)의 내면과 상기 가압장치(200)의 외면 사이에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 타설부(50)를 형성함으로써 상기 가압장치(200)를 상기 관통공(21)에 고정하는 것을 특징으로 하는 추가파일 시공방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 변위 형성단계 이후에는 상기 가압장치(200)의 내측으로 그라우팅액을 주입하여 상기 가압장치(200)에 구비되어 상기 추가파일(100)의 상단과 접촉된 가압볼트(220)를 고정시키는 고정단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 추가파일 시공방법.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 지지대(210)의 측면에는 상기 지지대(210)의 폭방향을 따라 배치되며 상기 지지대의 높이 방향을 따라 일정간격 이격되는 복수의 스터드(213)가 돌출 형성되어 콘크리트 타설부(50)와 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 추가파일 시공방법.
6. 삭제
7. 제3항 또는 제5항에 있어서,
   상기 가압볼트(220)의 상면에는 다각형 단면의 홈(221)이 형성된 것을 특징으로 하는 추가파일 시공방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 콘크리트 타설부(50)와 상기 기초저판(20)의 경계 영역에는 일부가 상기 콘크리트 타설부(50)에 매설되고, 나머지 일부가 상기 기초저판(20)에 매설되는 고정앵커(40)가 구비된 것을 특징으로 하는 추가파일 시공방법.

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