KR101766166B1

KR101766166B1 - 착탈식 보조항을 이용한 phc 파일의 시공 방법

Info

Publication number: KR101766166B1
Application number: KR1020160167945A
Authority: KR
Inventors: 권정희
Original assignee: 권정희
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2017-08-10

Abstract

본 발명은 시공부지가 좁고 굴착심도가 깊은 경우에 적용할 수 있고, 굴착시 파일 컷팅이 필요 없어져 자재손실이 방지되고, 보조항이 PHC 파일에 확고하게 연결된 상태에서 경타가 이루어져 파일 지지력이 향상되고 지지력 확인이 되도록 한 착탈식 보조항을 이용한 PHC 파일의 시공 방법을 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 착탈식 보조항을 이용한 PHC 파일의 시공 방법은, (a) 오거 장비를 이용하여 지반에 일정 깊이로 천공홀을 시공하는 단계와; (b) 서비스홀에 PHC 파일을 인입시켜 놓고, PHC 파일의 강선너트에 고장력 볼트를 체결하는 단계와; (c) 상기 PHC 파일측 고장력 볼트에 착탈식 보조항 연결수단을 이용하여 보조항을 연결시키는 단계와; (d) 상기 보조항과 PHC 파일을 크레인을 이용하여 서비스홀에서 인양하는 단계와; (e) 인양된 보조항과 PHC 파일을 천공홀에 근입시켜 놓는 단계와; (f) PHC 파일이 지지지반에 관입되도록 보조항을 경타하는 항타 단계와; (g) 보조항을 회전시켜 PHC 파일에서 보조항의 연결을 분리시킨 후 보조항(40)을 인양하여 PHC 파일에서 제거하는 단계와; (h) 보조항이 제거된 천공홀에 토사로 홀 되메우기를 하는 단계;를 거쳐서 시공되는 것을 특징으로 한다.

Description

착탈식 보조항을 이용한 PHC 파일의 시공 방법{PHC pile construction method using removeable auxiliary pile}

본 발명은 PHC 파일을 지상에서 소요심도에 시공하는 방법에 관한 것으로, 특히 시공부지가 좁고 굴착심도가 깊은 경우에 적용할 수 있고, 굴착시 파일 컷팅이 필요없어져 자재손실이 방지되고, 보조항이 PHC 파일에 확고하게 연결된 상태에서 경타가 이루어져 파일 지지력이 향상되도록 한 착탈식 보조항을 이용한 PHC 파일의 시공 방법에 관한 것이다.

부지가 좁고 굴착심도가 깊은 경우 항타장비가 진입하기 어렵고, 강재 버팀보 공법이나 역타공법은 단계별로 가설 버팀보나 지하구조물 슬라브를 시공하면서 굴착하므로 강재 버팀보 또는 슬라브 등과 간섭되어 파일 시공이 굴착면 하부에서 되지 않고 지상에서 PHC 파일을 선 시공한 후 파일 절단을 하면서 굴착하게 된다.

이러한 경우 PHC 파일의 손실을 막기 위해 보조항을 PHC 파일 위에 거치하여 햄머로 타격하는 방법으로 파일을 시공하고 있으나 이는 PHC 파일에 일체화되어 있지 않은 상태에서 시공이 진행되어 항타에너지 전달과 지지력 확인에 대한 신뢰도가 떨어지는 단점을 갖는다.

또한 현장에서 보조항을 사용하는 경우 시항타 시는 PHC파일을 상부까지 연장하여 동재하시험을 하고 본작업은 보조항을 사용하는 경우가 있으나, 이럴 경우 시항타와 본작업의 시공조건이 다르므로 시항타 시 정한 품질기준으로 파일시공을 할 경우 건물기초 침하 등의 심각한 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 특허공개 제2016-0053432호 "보조말뚝 공법 및 이에 사용되는 말뚝 조립체"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 '천공 홀을 형성하는 천공단계; 하부말뚝의 상부에 중간부재를 결합하고, 상기 중간부재의 상부에 보조말뚝부재를 임시로 결합하여 말뚝 조립체를 제조하되, 상기 하부말뚝의 단면중심과 상기 보조말뚝부재의 단면중심이 동일선상에 위치한 상태에서 임시로 고정되도록 하는 조립체 제조단계; 상기 말뚝 조립체를 상기 천공 홀에 삽입하는 조립체 설치단계; 상기 보조말뚝부재를 항타하여 상기 말뚝 조립체의 하단을 상기 천공 홀에 근입하는 근입단계; 상기 보조말뚝부재를 상기 중간부재로부터 이탈시켜 상기 천공 홀로부터 제거하는 보조말뚝 제거단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 보조말뚝 공법'을 제안한다.

그러나 상기 배경기술은 연결을 위한 중간부재 필요로 시공성이 떨어지고 비경제적이며 일체화 시공이 되지 않아 항타에너지 전달과 지지력 확인에 대한 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있었다.

한국 특허공개 제2016-0053432호

본 발명은 시공부지가 좁고 굴착심도가 깊은 경우에 적용할 수 있고, 굴착시 파일 컷팅이 필요없어져 자재손실이 방지되고, 보조항이 PHC 파일에 확고하게 연결된 상태에서 경타가 이루어져 파일 지지력이 향상되도록 한 착탈식 보조항을 이용한 PHC 파일의 시공 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 착탈식 보조항을 이용한 PHC 파일의 시공 방법은, (a) 오거 장비를 이용하여 지반에 일정 깊이로 천공홀을 시공하는 단계와; (b) 서비스홀에 PHC 파일을 인입시켜 놓고, PHC 파일의 강선너트에 고장력 볼트를 체결하는 단계와; (c) 상기 PHC 파일측 고장력 볼트에 착탈식 보조항 연결수단을 이용하여 보조항을 연결시키는 단계와; (d) 상기 보조항과 PHC 파일을 크레인을 이용하여 서비스홀에서 인양하는 단계와; (e) 인양된 보조항과 PHC 파일을 천공홀에 근입시켜 놓는 단계와; (f) PHC 파일이 지지지반에 관입되도록 보조항을 경타하는 항타 단계와; (g) 보조항을 회전시켜 PHC 파일에서 보조항의 연결을 분리시킨 후 보조항(40)을 인양하여 PHC 파일에서 제거하는 단계와; (h) 보조항이 제거된 천공홀에 토사로 홀 되메우기를 하는 단계;를 거쳐서 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (c)단계에서 상기 착탈식 보조항 연결수단은, 보조항의 강관 본체측 하단에 접합된 원형의 보조항 연결판에 일정 간격마다 원주방향으로 배열되어 있는 고장력 볼트 체결구를 갖되, 상기 고장력 볼트 체결구에는 고장력 볼트의 헤드부가 삽입되는 확공경사부와 확공경사부의 폭보다 작은 폭을 갖고 상호 연통되어 고장력 볼트의 샹크부가 연결 고정되는 연결고정부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (b)단계에서, PHC 파일 두부손상을 막기 위해 쿠션재를 고장력 볼트에 추가적으로 삽입한 후, 고장력 볼트를 체결하여 PHC 파일과 보조항의 사이에 쿠션재를 위치시켜 놓는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (c)단계에서, 보조항의 길이를 조절하기 위해 보조 상항의 하단부 내주면에 내측 원통링을 접합시킨 후, 내측 원통링을 보조 하항의 상단부 내주면에 끼워넣은 후 볼트로 체결하여 이음시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (c)단계에서, 보조항의 길이를 조절하기 위해 보조 상항의 상단측 외주면에 외측 원통링을 볼트로 연결시킨 후 보조 하항을 외측 원통링의 내면에 삽입한 후 볼트로 연결 고정시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보조항의 직경은 PHC 파일의 직경과 동일하게 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 착탈식 보조항을 이용한 PHC 파일의 시공 방법에 따르면, 시공부지가 좁고 굴착심도가 깊은 경우에도 지상에서 소요심도까지 파일을 내려 사용할 수 있어 진입이 어려운 곳에서도 파일시공에 어려움이 없다. 또한 굴착 전 상부에서 굴착면 바닥까지 파일시공이 이루어지므로 강재버팀보 또는 슬라브 등의 간섭이 없어진다. 또한 지상에서 PHC파일을 선 시공한 후 파일컷팅을 하면서 굴착하는 방법을 제거할 수 있고, 이로 인해 파일 자재 손실을 방지할 수 있다.

또한, 보조항이 PHC 파일에 확고하게 연결된 상태에서 경타가 이루어지므로 항타에너지 손실, 과도한 리바운드, 편타, 두부손상 등이 발생되지 않아 파일 지지력이 향상될 뿐만 아니라 시공품질의 확인이 용이해진다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 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 1a 내지 도 1h는 본 발명에 따른 착탈식 보조항을 이용한 PHC 파일의 시공 순서도.
도 2는 본 발명에 적용되는 보조항과 PHC 파일간의 분리된 상태도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 적용되는 보조항의 길이 조절을 위한 다양한 예시도.
도 4는 본 발명에 적용되는 보조항과 오거케이싱의 결합 구조를 나타낸 사시도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

먼저, 착탈식 보조항을 이용한 PHC 파일의 시공 방법에 대하여 설명한다.

도 1a 내지 도 1h는 본 발명의 착탈식 보조항을 이용한 PHC 파일의 시공 방법을 시공순서대로 도시한 것이다.

우선 도 1a와 같이 오거 장비를 이용하여 지반(10)에 일정 깊이로 천공홀(11)을 시공한다. 천공홀(11)의 깊이는 PHC 파일(20)의 소요심도를 고려하여 결정된다.

다음, 도 1b와 같이 서비스홀(12)에 PHC 파일(20)을 인입시켜 놓고, PHC 파일(20)의 강선너트(21)에 고장력 볼트(30)를 체결시켜 놓는다. PHC 파일(20)은 대구경, 중구경 모두다 이용될 수 있다. 서비스홀(12)은 공사부지의 작업장에 1개소 이상 마련될 수 있다.

이 단계에서 후 과정의 항타시 PHC 파일 두부손상을 막기 위해 쿠션재(32)를 고장력 볼트(30)에 추가적으로 삽입한 후, 고장력 볼트(30)를 체결하여 PHC 파일(20)과 보조항(40)의 사이에 쿠션재(32)를 위치시켜 놓는 단계를 더 갖을 수 있다. 쿠션재(32)는 목재, 합판 등이 될 수 있다.

그 다음, 도 1c와 같이 PHC 파일(20)측 고장력 볼트(30)에 착탈식 보조항 연결수단을 이용하여 보조항(40)을 연결시켜 놓는다.

착탈식 보조항 연결수단은, 도 2에서와 같이 보조항(40)의 강관 본체(41)측 하단에 접합된 원형의 보조항 연결판(42)에 일정 간격마다 원주방향으로 배열되어 있는 고장력 볼트 체결구(421)를 갖는다. 고장력 볼트 체결구(421)에는 고장력 볼트(30)의 헤드부가 삽입되는 확공경사부(421a)와 확공경사부(421a)의 폭(w1)보다 작은 폭(w2)을 갖고 상호 연통되어 고장력 볼트(30)의 샹크부가 연결 고정되는 연결고정부(421b)를 구비하고 있다. 이때 본 작업 후에는 시항타시 정한 품질 기준으로 파일 시공이 이루어지도록 보조항(40)의 직경은 PHC 파일(20)의 직경과 동일하게 구성됨이 바람직하다. 여기서 확공경사부(421a)는 고장력 볼트(30)의 헤드부가 원활하게 연결고정부(421b)로 진입하도록 경사진 경사면(421c)을 갖는다.

따라서 보조항(40)은 보조항 연결판(42)의 볼트 체결구(421)에 형성된 연결고정부(421b)가 PHC 파일(20)측 고장력 볼트(30)에 결합됨으로써 PHC 파일(20)에 연결된다. 이때 확공경사부(421a)는 경사면(421c)을 통해 고장력 볼트(30)의 헤드가 연결고정부(421b)로 원활하게 삽입되도록 안내한다.

여기서 보조항 연결판(42)에 복수개 이상으로 보강판(43)을 설치하여 강관 본체(41)에 연결시킴으로써 보조항 연결판(42)의 설치 보강을 이룰 수 있다.

한편, 이 단계에서 현장여건과 지층변화를 고려하여 소켓방식 또는 밴드방식을 통해 보조항(40)의 길이를 조절할 수도 있다.

여기서, 소켓방식은 예로 도 3a와 같이 보조 상항(40a)의 하단부 내주면에 내측 원통링(45)을 접합시킨 후, 내측 원통링(45)을 보조 하항(40b)의 상단부 내주면에 끼워넣은 후 볼트(46)로 체결하여 이음시키는 방식이 될 수 있다. 또한 밴드방식은 예로 도 3b와 같이 보조 상항(40a)의 상단측 외주면에 외측 원통링(47)을 볼트(48a)로 연결시킨 후 보조 하항(40b)을 외측 원통링(47)의 내면에 삽입한 후 볼트(48b)로 연결 고정시키는 방식이 될 수 있다.

그 다음, 도 1d 와 같이 보조항(40)과 PHC 파일(20)을 크레인(500)을 이용하여 서비스홀(12)에서 인양시킨다. 이때 인양 높이는 PHC 파일(20)이 하단이 지반에 닿지 않도록 하여 천공홀(11)로 이동시킬 수 있으면 족하다.

그 다음, 도 1e와 같이 크레인(500)을 운전하여 인양된 보조항(40)과 PHC 파일(20)을 천공홀(11)에 근입시켜 놓는다.

그 다음, 도 1f와 같이 PHC 파일(20)이 지지지반에 관입되도록 보조항(40)을 타격하는 항타를 실시한다. 항타는 파일드라이버(600)의 햄머(610)를 통해 이루어질 수 있다. 이때 항타는 경타로서 파일드라이버(600)는 소형이 가능하여 시공지반에 진입이 가능하다.

이같이 항타가 이루어지는 경우 PHC 파일(20)의 하단은 천공홀(11)의 막장에 남아 있는 슬라임을 관입하여 지지층에 지지되고, PHC 파일(20)의 상단은 기초슬라브심도에 이르게 된다.

그 다음, 도 1g와 같이 보조항(40)을 회전시켜 PHC 파일(20)에서 보조항(40)의 연결을 분리시킨 후 보조항(40)을 인양하여 PHC 파일(20)에서 제거시킨다.

이는 도 4와 같이 보조항(40)의 상단 외주면에 구비된 연결키(401)에 오거케이싱(200)의 선단측 키홈(201)을 연결시킨 후, 오거케이싱(200)을 회전시켜 PHC 파일(20)에서 보조항(40)의 연결을 분리한다. 이후, 크레인(500)을 통해 보조항(40)을 인양하여 PHC 파일(20)에서 해체시킴으로써 이루어진다.

따라서 이 단계에서는 천공홀(11)에 보조항(40)이 제거되어 PHC 파일(20)만이 지반에 남게 된다.

그 다음, 도 1h와 같이 보조항(40)이 제거된 천공홀(11)에 토사(11a)로 홀 되메우기를 실시한다. 홀 되메우기의 깊이는 굴착고(h)가 된다.

이같은 순차적인 시공 순서에 따라 시공부지에는 계획된 각각의 위치에 PHC 파일(20)이 위치하여 시공부지에 매설된 상태로 지지층에 지지되어 있게 된다.

이 후, PHC 파일(20)이 시공부지에 시공이 완료되면, 굴착고(h)에 이르기까지 굴착을 수행한 후, PHC 파일(20)의 상단에 기초를 시공한 후, 그 상부로 슬래브를 순차적으로 시공하게 된다.

이같은 방법에 의해 PHC 파일(20)이 시공되면, 시공부지가 좁고 굴착심도가 깊은 경우에도 지상에서 소요심도까지 파일을 내려 시공할 수 있어 진입이 어려운 곳에서도 어려움이 없다. 또한 굴착 전 상부에서 굴착면 바닥까지 파일이 이루어지므로 강재버팀보 또는 슬라브 등의 간섭이 없어진다. 또한 지상에서 PHC파일을 선 시공한 후 파일컷팅을 하면서 굴착하는 방법을 제거할 수 있고, 이로 인해 파일 자재 손실을 방지할 수 있다.

또한, 보조항이 PHC 파일(20)에 확고하게 연결된 상태에서 경타가 이루어지므로 항타에너지 손실, 과도한 리바운드, 편타, 두부손상 등이 발생되지 않아 파일 지지력이 향상될 뿐만 아니라 시공품질의 확인이 용이해진다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 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.

20: PHC 파일
30: 고장력 볼트
32: 쿠션재
40: 보조항
42: 보조항 연결판
421: 고장력 볼트 체결구
421a: 확공경사부
421b: 연결고정부

Claims

(a) 오거 장비를 이용하여 지반(10)에 일정 깊이로 천공홀(11)을 시공하는 단계와;
(b) PHC 파일(20)의 강선너트(21)에 고장력 볼트(30)를 체결하는 단계와;
(c) 상기 PHC 파일(20)측 고장력 볼트(30)에 착탈식 보조항 연결수단을 이용하여 보조항(40)을 연결시키는 단계와;
(d) 상기 보조항(40)과 PHC 파일(20)을 크레인을 이용하여 인양하는 단계와;
(e) 인양된 보조항(40)과 PHC 파일(20)을 천공홀(11)에 근입시켜 놓는 단계와;
(f) PHC 파일(20)이 지지지반에 관입되도록 보조항(40)을 경타하는 항타 단계와;
(g) 보조항(40)을 회전시켜 PHC 파일(20)에서 보조항(40)의 연결을 분리시킨 후 보조항(40)을 인양하여 PHC 파일(20)에서 제거하는 단계와;
(h) 보조항(40)이 제거된 천공홀(11)에 토사로 홀 되메우기를 하는 단계;를 거쳐서 시공되며,
상기 (c)단계에서 상기 착탈식 보조항 연결수단은,
보조항(40)의 강관 본체(41)측 하단에 접합된 원형의 보조항 연결판(42)에 일정 간격마다 원주방향으로 배열되어 있는 고장력 볼트 체결구(421)를 갖되, 상기 고장력 볼트 체결구(421)에는 고장력 볼트(30)의 헤드부가 삽입되는 확공경사부(421a)와, 확공경사부(421a)의 폭(w1)보다 작은 폭(w2)을 갖고 상호 연통되어 고장력 볼트(30)의 샹크부가 연결 고정되는 연결고정부(421b)를 구비하고, 확공경사부(421a)는 고장력 볼트(30)의 헤드부가 원활하게 연결고정부(421b)로 진입하도록 경사진 경사면(421c)을 갖는 것을 특징으로 하는 착탈식 보조항을 이용한 PHC 파일의 시공 방법.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 (b)단계에서,
PHC 파일 두부손상을 막기 위해 쿠션재(32)를 고장력 볼트(30)에 추가적으로 삽입한 후, 고장력 볼트(30)를 체결하여 PHC 파일(20)과 보조항(40)의 사이에 쿠션재(32)를 위치시켜 놓는 것을 특징으로 하는 착탈식 보조항을 이용한 PHC 파일의 시공 방법.
제 1항에 있어서,
상기 (c)단계에서,
보조항(40)의 길이를 조절하기 위해 보조 상항(40a)의 하단부 내주면에 내측 원통링(45)을 접합시킨 후, 내측 원통링(45)을 보조 하항(40b)의 상단부 내주면에 끼워넣은 후 볼트(46)로 체결하여 이음시키는 것을 특징으로 하는 착탈식 보조항을 이용한 PHC 파일의 시공 방법.
제 1항에 있어서,
상기 (c)단계에서,
보조항(40)의 길이를 조절하기 위해 보조 상항(40a)의 상단측 외주면에 외측 원통링(47)을 볼트(48a)로 연결시킨 후 보조 하항(40b)을 외측 원통링(47)의 내면에 삽입한 후 볼트(48b)로 연결 고정시키는 것을 특징으로 하는 착탈식 보조항을 이용한 PHC 파일의 시공 방법.
제 1항에 있어서,
상기 보조항(40)의 직경은 PHC 파일(20)의 직경과 동일하게 구성된 것을 특징으로 하는 착탈식 보조항을 이용한 PHC 파일의 시공 방법.