KR101774404B1 - 건축물의 기초보강 및 인상을 위한 파일추진시스템 및 파일추진방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 건축물의 기초보강 및 인상을 위한 파일추진방법은 기존 건축물의 기초판에 강관파일을 삽입하기 위한 천공홀을 형성하는 단계와, 상기 천공홀에 상기 기초판 하부의 지반 아래로 매입할 강관파일을 설치하는 단계와, 그 외주면에 세로로 기어이가 형성되는 추진파일을 상기 강관파일의 상부에 배치시키는 단계와, 상기 추진파일의 측면에 구동모터를 설치하되 구동모터의 구동력을 전달하는 구동기어가 상기 추진파일의 기어이에 맞물리도록 구동모터를 설치하는 단계와, 상기 구동모터를 작동시키고 상기 구동기어의 회전에 따라 상기 추진파일을 아래로 추진시켜 상기 강관파일을 지반 아래로 매입시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

건축물의 기초보강 및 인상을 위한 파일추진시스템 및 파일추진방법{Pile propulsion system for strengthening the foundation of a structure and lifting and pile propulsion method using this}

본 발명은 건축물의 기초를 보강하거나 건축물 침하시 인상을 위해 건축물의 지반에 강관파일을 추진하기 위한 파일추진시스템 및 이를 이용한 파일추진방법에 관한 것이다.

시공된 구조물에 침하가 발생되거나 기초보강을 하여야 하는 경우 지금까지는 대부분 지반에 시멘트 액이나 모르타르 등을 주입하는 방법을 사용하여 왔으나, 시공결과에 대한 품질확보 및 평가가 곤란하고, 주입방법에 의한 지금까지의 기술은 추가침하의 억제가 대부분이었으며, 연약지반 층이 두껍거나, 인상하여야 할 높이가 큰 경우에는 구조물의 기초보강이나 인상이 가능하다 할지라도 과다한 비용이 소요된다는 문제점이 있었다. 또한 주입을 위한 천공 등에 있어 구조물 내부의 천공위치까지 중장비를 반입하여야 하기 때문에 시공 자체가 불가능하거나 추가손상을 초래할 수 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 강관파일 압입에 의한 기초보강방법이 제시되어 있다. 강관파일 압입에 의한 기초보강방법은 강관파일을 소요의 경질지층까지 압입한 후 압입한 파일에 의하여 침하된 구조물의 인상과 기초보강이 동시에 이루어질 뿐만 아니라 파일 선단 지층의 내력 및 압입파일의 내력도 정확하게 파악되는 등 기존의 제반 문제점들을 해결할 수 있는 공법이라 할 수 있다. 도1에 이러한 파일압입시스템이 도시되어 있다. 파일압입시스템을 도1을 참조하여 설명하면, 먼저 건축물에서 침하가 발생하여 인상이 필요한 부분의 기초판(10, 매트기초 또는 독립기초)에 아래쪽으로 수직하게 천공홀(20)을 천공하고, 이 천공홀(20)의 주위에 연결바(40)가 삽입될 수 있을 정도의 작은 직경을 가진 관통공(15)을 원주 방향을 따라 일정 간격으로 천공한다. 이어 기초판(10)의 하부에 위치하는 지반(30)의 일부를 제거하여 관통공(15)의 하단이 노출되도록 한다. 그 다음, 너트(45)가 회전되지 않도록 지지하는 특정 도구(도면 미도시)를 천공홀(20)을 통해 상기 기초판(10)의 하부로 투입하여 관통공(15)과 너트(45)의 구멍이 일치되도록 한다.

이 상태에서 관통공(15)에 연결바(40)를 삽입하고 수나사부가 형성된 단부에 기초판(10)의 하부에 위치된 너트(45)를 특정 도구를 이용하여 체결함으로써 연결바(40)의 하단이 고정되도록 한다. 이와 같이 연결바(40)에 너트(45)를 체결하여 연결바(40)의 하단이 견고하게 고정되면, 연결바(40)의 상단에 반력판(50)을 설치하고, 반력판(50)의 상측으로 돌출된 상기 연결바(40)의 단부에 너트를 체결함으로써 반력판(50)을 고정시킨다. 이후, 천공홀(20)에 강관(80)을 설치한 다음 강관(80)과 반력판(50) 사이에 유압잭(60)을 설치하고 유압잭(60)을 작동시켜 강관(80)에 압력을 가하여 지반(30) 내로 압입시킨다.

그리고 강관(80)의 압입에 따라 발생하는 반력판(50)과 유압잭(60)의 사이에는 간격조절블록(70)을 개재하여 연속적으로 압입작업을 수행하고, 이와 같은 과정을 반복하면서 다수의 강관(80)을 소정의 깊이까지 압입하여 기초를 보강하게 된다. 또한, 구조물의 침하로 인해 구조물의 인상이 필요한 경우에는 더 이상 압입되지 않는 깊이까지 강관(80)을 압입한 다음 추가적으로 유압잭(60)을 작동시키면 반력에 의해 기초판(10)이 인상되게 되고, 소정의 높이까지 인상시킨 다음 연결바(40)를 강관(80)과 서로 결합시켜 기초보강을 완료하게 된다.

그런데, 이와 같은 강관파일압입시스템에서는 유압잭 스트로크의 길이(20~40cm) 때문에 복수의 유압잭(60)을 직렬로 연결하거나 또는 유압잭(60) 신장 후 압축시킨 다음 간격조절블록(70)을 유압잭(60) 상부에 설치하는 작업을 반복하여야 하는 등 작업이 번거롭고 상기와 같은 작업과정으로 강관 길이가 약 1m로 제한되어 이음부분이 많아지는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 작업공정의 번잡화를 피하여 시공기간을 단축하면서도 안정적으로 작업을 수행할 수 있는 건축물 기초보강 또는 인상을 위한 파일추진시스템 및 파일추진방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 건축물의 기초보강 및 인상을 위한 파일추진방법은 기존 건축물의 기초판에 강관파일을 삽입하기 위한 천공홀을 형성하는 단계와, 상기 천공홀에 상기 기초판 하부의 지반 아래로 매입할 강관파일을 설치하는 단계와, 그 외주면에 세로로 기어이가 형성되는 추진파일을 상기 강관파일의 상부에 배치시키는 단계와, 상기 추진파일의 측면에 구동모터를 설치하되 구동모터의 구동력을 전달하는 구동기어가 상기 추진파일의 기어이에 맞물리도록 구동모터를 설치하는 단계와, 상기 구동모터를 작동시키고 상기 구동기어의 회전에 따라 상기 추진파일을 아래로 추진시켜 상기 강관파일을 지반 아래로 매입시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동모터는 상기 추진파일의 외측에 다수개가 설치되고 상기 추진파일의 외주면에는 상기 각 구동모터에 연결되는 다수의 기어이가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 강관파일을 지반 아래로 매입시키는 단계 이후에 상기 구동모터를 역으로 작동시켜 상기 추진파일을 들어올린 다음 매입된 강관파일에 또 다른 강관파일을 연결하고 상기 구동모터를 정방향으로 작동시키고 상기 추진파일을 아래로 추진시켜 또 다른 강관파일을 지반에 매입시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동모터는 상기 기초판에 설치되는 지지프레임 상에 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 추진파일은 사각형의 단면을 가지고 상기 추진파일의 막혀 있는 하단에는 상기 강관파일의 상부가 삽입되는 원형의 삽입홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 작업의 번잡화를 피하여 시공이 용이하면서도 시공기간을 단축할 수 있는 건축물의 기초보강 및 인상을 위한 파일추진시스템 및 파일추진방법이 제공된다.

도1은 종래 강관파일 압입시스템을 도시한 도면이고,
도2는 본 발명에 따른 파일추진시스템의 측면도이며,
도3은 본 발명에 따른 파일추진시스템의 평면도이고,
도4는 본 발명에 따른 파일추진시스템을 이용한 파일추진방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건축물 기초보강 및 인상을 위한 파일추진시스템 및 파일추진방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 파일추진시스템의 측면도이며, 도3은 본 발명에 따른 파일추진시스템의 평면도이고, 도4는 본 발명에 따른 파일추진시스템을 이용한 파일추진방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 건축물 기초보강 및 인상을 위한 파일추진시스템 및 파일추진방법에 대해 설명하면, 먼저, 기존 건축물의 매트기초 또는 독립기초와 같은 기초판(10)에 강관파일(80)을 삽입할 수 있도록 코어러를 이용하여 아래쪽으로 수직하게 천공홀(20)을 천공하는 단계를 수행한다.

그 다음, 천공홀(20) 주위의 기초판(10)에 4개의 지지프레임(130)을 고정시키는 작업을 수행한다.

그 후 천공홀(20) 내에 기초판(10) 아래로 매입할 강관파일(80)을 수직하게 세워 배치시킨 다음 강관파일(80)을 지반(30) 아래로 추진시킬 추진파일(100)을 강관파일(80) 상부에 배치한다. 추진파일(100)은 강관파일(80)을 기초판(10) 하부의 지반(30) 아래로 추진시키기 위한 것으로 사각형의 단면을 가지고 추진파일(100)의 외주면에서 네 개의 외측면 중앙에는 추진파일(100)의 길이방향을 따라 기어이(101)가 세로로 형성되는데 본 실시예에서는 4개의 기어이(101)가 추진파일(100)의 전체 길이에 걸쳐 세로로 형성된다. 또한 추진파일(100)은 하단이 막혀 있는 구조로 이루어지고 추진파일(100)의 하단에는 강관파일(80)의 상부가 삽입되는 원형 삽입홈(102)이 형성된다. 따라서, 강관파일(80)의 상부가 추진파일(100)의 원형 삽입홈(102)에 삽입되어 추진파일(100)과 결합됨으로써 추진파일(100)의 추진력을 보다 견고하고 안정적으로 강관파일(80)에 전달되도록 한다.

지반(30) 아래로 매입할 강관파일(80)의 상측에 추진파일(100)을 설치한 다음 각 지지프레임(130) 상에 구동모터(120)를 고정설치하는데, 이 때 추진파일(100)의 외측면에 형성되는 각 기어이(101)에 구동모터(120)의 구동기어(110)가 맞물리도록 설치한다. 구동기어(110)는 구동모터(120)의 구동력을 추진파일(100)에 전달하기 위한 것으로 본 실시예에서는 구동모터(120)의 회전축에 직접 구동기어(110)가 연결되었으나, 다른 실시예로서 구동모터(120)의 회전축에 연결되는 기어와 추진파일(100) 사이에 직경이 다른 연결기어가 개재되어 이루어질 수 있다.

이와 같이 본 발명의 파일추진시스템의 설치를 완료한 다음 각 구동모터(120)를 작동시키면 추진파일(100)의 외측면에 세로로 형성된 기어이(101)에 맞물려 있는 구동기어(110)가 회전하면서 추진파일(100)을 아래로 하강시키게 되고 이에 따라 강관파일(80)이 지반(30) 아래로 매입되게 된다.

이러한 과정에 의해 도2에 도시된 바와 같이 지반(30) 아래로 하나의 강관파일(80)의 매입작업이 완료되면 추진파일(100)을 들어올리는 작업을 수행하는데, 이를 위해 구동모터(120)를 이전과 반대로 역방향으로 작동시키면 이에 따라 구동기어(110)가 반대로 회전하여 추진파일(100)을 들어올리게 된다.

그 후, 도4에 도시된 바와 같이 지반(30)에 매입된 강관파일(80) 위에 다른 강관파일(80)을 수직하게 배치시켜 강관파일(80)을 서로 연결한 다음 다시 구동모터(120)를 정방향으로 작동시켜 강관파일(80)을 지반(30) 아래로 매입시키게 된다. 강관파일(80)의 연결은 용접 또는 커플러를 이용하여 연결시킨다.

이와 같은 강관파일(80)의 매입과정을 반복하면서 다수의 강관파일(80)을 지반(30) 아래로 추진시키고 강관파일(80)의 하단이 단단한 암반층에 접촉되거나 또는 지반(30)의 마찰력에 의해 더 이상 매입되지 않는 깊이까지 강관파일(80)을 추진시켜 건축물의 기초를 보강하게 된다.

또한, 건축물이 침하되어 인상이 필요한 경우에는 전술한 기초보강작업에 이어서 구동모터(120)를 추가적으로 작동시켜 추진파일(100)이 강관파일(80)을 추진시키면 기초판(10)이 들어올려지게 되고, 원하는 수평상태로 기초판(10)을 인상시킨 다음 기초판(10) 아래의 틈새를 모르타르 등으로 충진시켜 침하된 구조물의 인상을 완료하게 된다.

따라서, 종래 파일압입시스템(도1 참조)에서는 유압잭 스트로크의 길이(20~80cm) 때문에 유압잭(60)을 한번 신장시키고 다시 축소시킨 다음 간격조절블록(70)을 설치하는 작업을 반복하여야 하고 하나의 강관파일(80)의 압입이 완료된 다음 다시 유압잭(60)과 간격조절블록(70)을 제거한 다음 압입된 강관파일(80) 위에 추가 강관파일(80)을 연결하고 그 위에 다시 유압잭(60)을 설치해야 하는 등 작업이 번거롭고 이에 따라 시공기간이 길어지는 단점이 있었으나, 본 발명은 이와 같은 작업이 불필요하여 시공이 용이하면서도 시공기간을 단축할 수 있게 된다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 당해 기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능함을 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

10 : 기초판 20 : 천공홀
30 : 지반 80 : 강관파일
100 : 추진파일 110 : 구동기어
120 : 구동모터 130 : 지지프레임

Claims (5)

1. 기존 건축물의 기초판(10)에 강관파일(80)을 삽입하기 위한 천공홀(20)을 형성하는 단계와,
   상기 천공홀(20)에 상기 기초판(10) 하부의 지반(30) 아래로 매입할 강관파일(80)을 설치하는 단계와,
   그 외주면에 세로로 기어이(101)가 형성되는 추진파일(100)을 상기 강관파일(80)의 상부에 배치시키는 단계와,
   상기 추진파일(100)의 측면에 구동모터(120)를 설치하되 구동모터(120)의 구동력을 전달하는 구동기어(110)가 상기 추진파일(100)의 기어이(101)에 맞물리도록 구동모터(120)를 설치하는 단계와,
   상기 구동모터(120)를 작동시키고 상기 구동기어(110)의 회전에 따라 상기 추진파일(100)을 아래로 추진시켜 상기 강관파일(80)을 지반(30) 아래로 매입시키는 단계를 포함하여 이루어지고,
   상기 강관파일(80)을 지반(30) 아래로 매입시키는 단계 이후에 상기 구동모터(120)를 역으로 작동시켜 상기 추진파일(100)을 들어올린 다음 매입된 강관파일(80)에 또 다른 강관파일(80)을 연결하고 상기 구동모터(120)를 정방향으로 작동시키고 상기 추진파일(100)을 아래로 추진시켜 또 다른 강관파일(80)을 지반(30)에 매입시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 건축물의 기초보강 및 인상을 위한 파일추진방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 구동모터(120)는 상기 추진파일(100)의 외측에 다수개가 설치되고 상기 추진파일(100)의 외주면에는 상기 각 구동모터(120)에 연결되는 다수의 기어이(101)가 형성되는 것을 특징으로 하는 건축물의 기초보강 및 인상을 위한 파일추진방법.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 구동모터(120)는 상기 기초판(10)에 설치되는 지지프레임(130) 상에 결합되는 것을 특징으로 하는 건축물의 기초보강 및 인상을 위한 파일추진방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 추진파일(100)은 사각형의 단면을 가지고 상기 추진파일(100)의 막혀 있는 하단에는 상기 강관파일(80)의 상부가 삽입되는 원형의 삽입홈(102)이 형성되는 것을 특징으로 하는 건축물의 기초보강 및 인상을 위한 파일추진방법.

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