KR101751418B1

KR101751418B1 - 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치

Info

Publication number: KR101751418B1
Application number: KR1020150139793A
Authority: KR
Inventors: 김동욱; 허옹
Original assignee: 김동욱
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2017-06-27
Also published as: KR20170040602A

Abstract

본 발명은 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일실시 예에 따른 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치는 나공의 내부에 삽입되는 케이싱과, 케이싱의 내주면에 배열설치되는 주철근과, 주철근의 사이에 설치되어 주철근의 휘어짐 또는 파손을 방지하는 휨방지철근과, 주철근의 외주면에 설치되어 주철근 및 휨방지철근을 지지하는 링철근과, 링철근의 내주면에 설치되고, 시멘트밀크를 통해 2차 타설되도록 배출홀이 배열형성되며, 배출홀의 내부에 설치되어 콘크리트 1차 타설할 때 내부로 콘크리트가 유입되는 것을 방지하며 드릴커터가 구비된 드릴비트를 내부에 삽입하여 가압하게 되면, 배출홀과 분리되는 배출홀마개를 포함하는 소형강관 및 링철근의 내부에 삽입되어 나공에 콘크리트를 1차 타설하며, 상단부에 트래미관 호퍼가 설치된 트레미관을 포함한다.

Description

소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치 {Grouting device using a reinforced network is equipped with a small steel pipe}

본 발명은 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 주철근으로 이루어진 철구조물에 복수의 소형강관을 구성하고, 소형강관에 일정한 간격으로 배출홀을 구성하여 1차 콘크리트 타설 이후 소형강관 내부에 시멘트밀크를 주입하며, 1차 콘크리트 타설 이후에 발생한 결함을 보완하는 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 현장타설 말뚝공법은 베노트 공법(benoto method), 어스 드릴 공법(earth dril method), PRD 공법(Percussion Rotary Dril Method), RCD 공법RCD공법(Reverse Circuration Drill Method)이 있으며, 그 중, RCD공법은 현장에서 말뚝 형성을 위한 지반굴착시 수직굴착을 위하여 스탠드파이프를 먼저 설치하고, 공벽의 붕괴방지를 위해서 벤토나이트 또는 청수를 이용하여 공벽에 소정의 정수압을 작용시키고, 굴착공 내부에 삽입시킨 드릴 비트에 의하여 굴착을 진행시키면서 굴착된 토사 등은 물과 함께 드릴비트 중앙에 설치한 드릴파이프로 외부로 배출시킨 뒤, 소정의 깊이까지 굴착이 완료되면, 굴착공 내부에 철구조물구조체를 삽입한 후, 트레미관을 이용하여 굴착공 하부에서부터 콘크리트 등을 압입시켜 굴착공에 말뚝을 형성시키는 공법을 의미한다.

하지만 굴착공 주위지반에 투수층이 형성되어 있는 경우에는 벤토나이트 또는 청수가 굴착공 외부로 배수될 여지가 있으므로 정수압에 의한 공벽의 붕괴방지 효과가 사라지게 된다. 이때는 할 수 없이 공벽의 붕괴를 방지하기 위하여 케이싱을 압입시킨 후 굴착을 진행시키게 된다.

이에 따라, 대한민국 등록실용신안 제20-0416146호에는 세로방향으로 길게 길이연장되어 뻗어 있는 다수의 주철근과 이 주철근 둘레와는 수직하게 길이방향을 따라 수평하게 배열되어 있는 다수의 띠철근으로 형성되어 있는 현장타설말뚝용 철근구조체에 있어서, 상기 철구조물구조체 측벽에 상기 띠철근에 고정될 띠철근연결부와 이 띠철근연결부에서 직각방향으로 뻗고 그 중심은 소정의 각도로 꺽여진 접지부 및 주철근에 고정된 주철근연결부를 포함하여 설치된 측벽간격재와, 상기 철구조물구조체 하단부 둘레를 따라 주철근의 선단부에 각각 고정장착된 U자형상의 하부간격재 및 상기 철구조물구조체의 띠철근을 가로지른 지지철근에 설치되어 철구조물 내부에 수평으로 설치된 울음방지판을 포함하는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝용 철구조물구조체가 개시된 바가 있다.

그러나, 전술한 선행기술문헌에 따르면, 철구조물구조체는 도 1a 내지 1d에 도시된 바와 같이, 1차 콘크리트 타설 이후, 콘크리트가 부족하여 성형 미완성되거나, 콘크리트 결이 깨지는 현상, 콘크리트 충진 부족현상, 철근 노출 등의 많은 결함이 발생되는 문제점이 있었다.

(특허 0001) 대한민국 등록실용신안 제20-0416146호

종래의 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 주철근으로 이루어진 철구조물에 복수의 소형강관을 구성하고, 소형강관에 일정한 간격으로 배출홀을 구성하여 1차 콘크리트 타설 이후 소형강관 내부에 시멘트밀크를 주입하여 1차 콘크리트 타설 이후에 발생한 결함을 보완하는 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은, 소형강관에 일정한 간격으로 형성된 배출홀에 배출홀마개를 끼워넣기로 삽입하여 소형강관의 내부를 밀폐함으로써 1차 콘크리트 타설할 때 소형강관의 내부에 유입되지 않는 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치를 제공함에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여,
본 발명의 일실시 예에 따른 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치는 나공의 내부에 삽입되는 케이싱;
상기 케이싱의 내주면에 배열설치되는 주철근;
상기 주철근의 사이에 설치되어 주철근의 휘어짐 또는 파손을 방지하는 휨방지철근;
상기 주철근의 외주면에 설치되어 상기 주철근 및 휨방지철근을 지지하는 링철근;
상기 링철근의 내주면에 설치되고, 시멘트밀크를 통해 2차 타설되도록 배출홀이 배열형성되며, 상기 배출홀의 내부에 설치되어 콘크리트 1차 타설할 때 내부로 콘크리트가 유입되는 것을 방지하며 드릴커터가 구비된 드릴비트를 내부에 삽입하여 가압하게 되면, 상기 배출홀과 분리되는 배출홀마개를 포함하는 소형강관; 및
상기 링철근의 내부에 삽입되어 나공에 콘크리트를 1차 타설하며, 상단부에 트래미관 호퍼가 설치된 트레미관;
을 포함할 수 있다.

삭제

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치에 있어서, 상기 배출홀마개는 고무, 라텍스로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치에 있어서, 상기 소형강관은 고무, 라텍스로 형성되고, 내부에 관통홀이 형성된 고정커플러; 및
상기 고정커플러의 외주면에 구비되고, 상기 소형강관의 내부에 설치되는 에어팩을 포함하는 압력조절부재;
를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시 예에 따른 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치에 있어서, 상기 소형강관은 상기 관통홀의 내부에 삽입되어 시멘트밀크를 주입하는 유입관;
을 더 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따르면,주철근으로 이루어진 철구조물에 복수의 소형강관을 구성하고, 소형강관에 일정한 간격으로 배출홀을 구성하여 1차 콘크리트 타설 이후 소형강관 내부에 시멘트밀크를 주입하여 1차 콘크리트 타설 이후에 발생한 결함을 보완할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 소형강관에 일정한 간격으로 형성된 배출홀에 배출홀마개를 끼워넣기로 삽입하여 소형강관의 내부를 밀폐함으로써 1차 콘크리트 타설할 때 소형강관의 내부에 유입되지 않도록 구성하여 2차 시멘트밀크를 주입할 수 있다.

도 1은 종래기술의 현장타설말뚝의 결함도,
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치의 철구조물의 사시도,
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치의 철구조물의 단면도,
도 4 내지 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치의 배출홀마개 제거 순서도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치의 소형강관과 압력조절부재의 사시도,
도 8 내지 도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치의 시공 순서도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의하여 상세하게 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치는 도 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 일정한 깊이로 굴착된 나공(10)의 상단부에 삽입되는 케이싱(100)과, 케이싱(100)의 내부에 삽입되고 현장타설말뚝의 뼈대역할을 수행하는 철구조물(200)과, 철구조물(200) 내부에 삽입하여 1차 콘크리트를 타설하는 트레미관(300)으로 이루어진다.

케이싱(100)은 지반에 형성된 나공(10) 내측에 삽입되어 철구조물(200)을 설치하는데 있어 나공에 형성된 미세공극(11)이 형성되거나 또는 나공(10)에 형성된 자갈, 모래와 같은 부스러기 등의 슬라임이 재검출되지 않도록 구성된다.

여기서 나공(10)은 케이싱이 설치되지 않은 시추공을 말하며, 케이싱(100)을 설치하기 전에 시추공 설계자는 천공된 암반이 시간의 흐름에 따라 지층의 강도, 이수, 압력, 그리고 지반의 역학적 거동에 어떻게 반응하는지 면밀히 검토 해야하며,

또한, 케이싱(100)은 철구조물(200)이 원활하게 나공(10)에 삽입될 수 있도록 나공(10)의 측면부를 지지하고, 나공(10) 내측에 삽입 될 때 나공(10)이 함몰되거나, 또는 슬라임이 생성되지 않도록 지지해주는 역할을 수행하며, 10 내지 20M의 깊이까지 나공(10)에 삽입한다.

케이싱(100) 내부에 삽입되는 철구조물(200)은 현장타설말뚝의 뼈대역할을 수행하기 위해 구성된 것으로, 굴착기로 굴착된 나공(10)에 삽입하고, 나공(10)과 철구조물(200)의 간격이 10cm 내지 20cm로 유지될 수 있도록 삽입하며, 본 발명에서는 나공(10)과 철구조물(200)의 간격이 15cm를 유지하도록 구성된다.

이러한 철구조물(200)은 복수개로 구성된 주철근(210)과, 주철근(210)의 외주면에 일정간격마다 구성되어 주철근(210)을 지지하는 링철근(230)과, 링철근(230)에 일정간격마다 구성되어 주철근(210) 및 링철근(230)이 휘어지거나 또는 파손되지 않도록 지지하는 휨방지철근(250)과, 주철근(210) 사이에 구성되어 시멘트밀크 타설 할 수 있도록 구성된 소형강관(270)으로 이루어진다.

주철근(210)은 현장타설말뚝을 보강하는데 있어 뼈대역할을 수행하기 위해 구성된 것으로, 8개 내지 32개까지 구성될 수 있으며, 굴착된 나공(10)의 형태에 맞게 삽입될 수 있도록 구성된다.

링철근(230)은 주철근(210)의 외주면에 일정간격마다 구성되고, 주철근(210) 및 소형강관(270)이 자리이탈 및 휘어짐을 방지하며, 나공(10)에 삽입될 때 나공(10)에 형성된 자갈, 모래 등의 슬라임이 형성되지 않도록 지지하는 역할을 수행한다.

휨방지철근(250)은 링철근(230) 내부에 구성되어 다각형 및 원형으로 구성된 링철근(230)이 휘어지거나 또는 파손되는 것을 방지하기 위해 구성된 것으로, 일정한 간격마다 구성된다.

소형강관(270)은 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 주철근(210) 사이에 구성되어 트레미관(300)을 통해 1차 콘크리트 타설 이후, 시멘트밀크로 2차 타설하여 콘크리트 1차 타설에서 발생한 각각의 결함들을 보완할 수 있도록 구성된 것으로, 일정간격으로 배출홀(271)이 구성되어 시멘트밀크로 2차 타설 할 경우, 시멘트밀크가 배출홀(271)을 통해 배출할 수 있도록 구성된다.

또한, 소형강관(270)은 일정간격마다 구성된 배출홀(271)에 배출홀마개(273)를 구성함으로써 소형강관(270)의 내부가 소정의 밀폐력 및 진공상태를 유지할 수 있도록 구성되고, 1차 콘크리트 타설할 경우, 콘크리트가 소형강관(270)의 내부로 유입되지 않도록 구성된다.

배출홀마개(273)는 배출홀(271) 내측에 삽입되어 하방으로 이동하는 드릴비트(530)가 일정한 힘을 가하여 배출홀(271)과 분리 또는 파손될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

트레미관(300)은 철구조물(200)이 삽입된 나공(10)에 1차 콘크리트 타설하기 위해 구성된 것으로, 철구조물(200)의 내부에 삽입하고, 상단부에 트레미관 호퍼(310)를 구성하여 콘크리트가 트레미관(300)을 통해 1차 콘크리트 타설을 수행하도록 구성되며, 일정부분까지 타설 완료된 이후에는 트레미관(300)을 제거하도록 한다.

압력조절부재(400)는 소형강관(270)의 상단부에 구성되어 밀크주입기(550)에서 생성된 고압의 시멘트밀크를 주입하여 2차 타설 하기 위해 구성된 것으로, 소형강관(270)의 상단부에 끼워넣기로 삽입하여 소형강관(270)의 내부에 소정의 밀폐력을 제공하고, 밀크주입기(550)를 통해 시멘트밀크를 소형강관(270)에 강한 압력으로 주입하여 콘크리트 1차 타설 이후 현장타설말뚝의 성형 미완성 부분 및 미세공극(11)에 추가로 타설하도록 구성된다.

이러한 압력조절부재(400)는 소형강관(270)의 내부에 구성되는 고정커플러(410)와, 고정커플러(410)의 외주면에 형성되는 에어팩(430)과, 고정커플러(410)를 관통하여 밀크주입기(550)로부터 생성된 시멘트밀크를 주입하는 유입관(450)으로 이루어진다.

고정커플러(410)는 소형강관(270)을 고정할 수 있도록 구성된 것으로, 원형 또는 다각형 형상으로 구성되고, 강한 고무재질 또는 라텍스재질로 구성되며, 상단부에 관통홀(411)이 구성되어 유입관(450)이 삽입될 수 있도록 구성된다.

여기서, 관통홀(411)은 유입관(450)의 직경과 동일하게 구성하여 소형강관(270)의 내부가 소정의 밀폐력 및 진공상태를 유지할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

에어팩(430)은 고정커플러(410)의 외주면에 형성되어 소형강관(270)의 내경을 밀폐하기 위해 구성된 것으로, 일면에 공기를 주입하여 소형강관(270)의 내경을 밀폐하도록 구성된 공기주입홀(431)이 구성되며, 공기주입홀(431)을 통해 주입된 공기가 밖으로 배출되지 않도록 주입홀마개(433)가 구비되어 공기주입홀(431)에 삽입되도록 구성된다.

아울러, 고정커플러(410)와 에어팩(430)은 일체로 구성되거나, 또는 분리되어 구성될 수 있으며, 본 발명에서는 일체로 구성되어 소형강관(270)에 삽입되도록 구성된다.

소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 시공 순서는 도 8 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 일정한 깊이로 굴착된 나공(10)은 현장타설말뚝을 보강하기 위해 굴착기로 지지층까지 굴착하고, 벤토나이트용액을 이용하여 굴착기로 굴착하면서 발생한 슬라임을 제거하며, 슬라임을 제거한 이후, 상단부에 케이싱(100)을 삽입한다.

여기서, 벤토나이트용액은 굴착된 나공(10) 내측에 유입하여 나공(10)의 최선단에 위치한 슬라임을 제거할 뿐만 아니라, 지지층을 견고하게 지지함으로써 지지층의 하부에 있는 지하수가 유입되는 것을 방지하거나 또는 나공(10)에 구성된 토사가 붕괴되는 것을 방지하는 효과를 지니고 있다.

슬라임을 제거 한 이후, 철구조물(200)은 케이싱(100) 내부에 삽입하고, 내부에 트레미관(300)을 삽입한 이후, 상단부에 트레미관 호퍼(310)을 설치하여 콘크리트가 원활하게 타설할 수 있도록 구성되며, 콘크리트 1차 타설이 완료된 이후에는 트레미관(300)을 제거하거나, 1차 타설이 안된 부위를 절삭하여 제거한다.

콘크리트 1차 타설이 완료된 이후, 천공기(530)의 드릴비트(531)는 하부에서 1 내지 2미터 위치한 지점에 비트커터(533)를 구성하여 소형강관(270)의 내측에 형성된 배출홀마개(273)를 하방으로 일정한 힘을 가함으로써 배출홀마개(273)가 배출홀(271)과 분리하도록 구성된다.

여기서, 배출홀마개(273)는 고무 또는 라텍스와 같은 소정의 신축성 및 탄성력을 제공하는 소재로 구성되거나, 또는 콘크리트가 소형강관(270)의 내부로 유입되지 않도록 밀폐력이 향상되는 플리스틱 소재로 구성되어 드릴비트(531)가 소형강관(270)의 내부에 구성된 배출홀마개(273)에 일정한 힘을 가하여 배출홀(271)으로부터 분리될 수 있도록 구성된다.

배출홀마개(273)가 배출홀(271)로부터 분리된 이후, 소형강관(270)은 밀크주입기(550)로부터 생성된 고압의 시멘트밀크를 주입하기 위해 상단부에 압력조절부재(400)를 삽입하여 소형강관(270)의 내부가 소정의 밀폐력을 제공할 수 있도록 구성된다.

여기서 압력조절부재(400)는 에어주입홀(431)을 통해 공기를 주입하여 에어팩(430)이 소형강관(270)의 내부를 밀폐하도록 구성되며, 에어팩(430) 내부에 형성된 공기가 외부로 유출되지 않도록 주입홀마개(433)를 에어주입홀(431)의 내부에 삽입하도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 압력조절부재(400)는 상부에 관통된 관통홀(411)의 내측에 유입관(450)을 삽입하여 밀크주입기(550)에서 생성된 고압의 시멘트밀크를 주입하여 콘크리트 1차 타설에서 형성된 철근 노출, 성형 미완성, 균열발생부분을 보완하는 시멘트밀크 2차 타설을 수행하도록 구성된다.

즉, 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치는 철구조물(200)에 복수의 소형강관(270)을 구성하고, 소형강관(200)에 일정한 간격으로 배출홀(271)을 구성하며, 콘크리트 1차 타설 할 때 콘크리트가 소형강관(200)의 내부로 유입되지 않도록 배출홀마개(273)를 배출홀(271)에 끼워넣기로 삽입한다.

또한, 소형강관(270)은 천공기(530)의 드릴비트(531)를 내부로 삽입하여 배출홀(271)에 삽입된 배출홀마개(273)를 하방으로 밀쳐내어 제거하고, 밀크주입기(550)로부터 생성된 200 내지 400kg/㎠의 고압의 시멘트밀크를 주입하여 콘크리트 1차 타설한 이후, 성형미완성, 철근노출, 균열이 생긴 부분을 2차 타설하여 견고하게 현장타설말뚝을 보강할 수 있다.

아울러, 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치는 현장타설말뚝 공법적용시 말뚝품질을 향상시키고, 시멘트밀크 2차 타설하여 현장타설말뚝과 나공(10)과의 주면마찰력과 선단지지력 향상되며, 견고한 현장타설말뚝을 보강할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10 : 나공 11 : 미세공극
100 : 케이싱 200 : 철구조물
210 : 주철근 230 : 링철근
250 : 휨방지철근 270 : 소형강관
271 : 배출홀 273 : 배출홀마개
300 : 트레미관 400 : 압력조절부재
410 : 고정커플러 430 : 에어팩
450 : 유입관

Claims

나공의 내부에 삽입되는 케이싱;
상기 케이싱의 내주면에 배열설치되는 주철근;
상기 주철근의 사이에 설치되어 주철근의 휘어짐 또는 파손을 방지하는 휨방지철근;
상기 주철근의 외주면에 설치되어 상기 주철근 및 휨방지철근을 지지하는 링철근;
상기 링철근의 내주면에 설치되고, 시멘트밀크를 통해 2차 타설되도록 배출홀이 배열형성되며, 상기 배출홀의 내부에 설치되어 콘크리트 1차 타설할 때 내부로 콘크리트가 유입되는 것을 방지하며 드릴커터가 구비된 드릴비트를 내부에 삽입하여 가압하게 되면, 상기 배출홀과 분리되는 배출홀마개를 포함하는 소형강관; 및
상기 링철근의 내부에 삽입되어 나공에 콘크리트를 1차 타설하며, 상단부에 트래미관 호퍼가 설치된 트레미관;
을 포함하는 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 배출홀마개는 고무, 라텍스로 형성된 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 소형강관은
고무, 라텍스로 형성되고, 내부에 관통홀이 형성된 고정커플러; 및
상기 고정커플러의 외주면에 구비되고, 상기 소형강관의 내부에 설치되는 에어팩을 포함하는 압력조절부재;
를 더 포함하는 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 소형강관은 상기 관통홀의 내부에 삽입되어 시멘트밀크를 주입하는 유입관;
을 더 포함하는 소형강관이 구비된 철구조물을 이용한 그라우팅 장치.