KR101855466B1 - 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

하부지반에 상부구조물을 반력지지체 삼아 강관과 같은 파일을 압입시킬 수 있는 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 상기 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치는 기초 저면을 굴착하여 확보된 굴착공간에서 기초와 하부지반 사이에 파일을 기초를 반력지지체로 하여 압입시키기 위한 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치로서, 기초 저면에 고정된 다수의 앵커부재; 상기 앵커부재에 끼워져 설치된 상부지지대; 상부지지대 사이에 고정된 중간지지관; 상기 중간지지관 저면에 앵커부재에 끼워져 상부지지대로부터 이격 설치된 하부지지대;를 포함하는 수직도확보용 지지대; 상기 하부지지대와 일체화되도록 설치된 압입잭;을 포함하며, 상기 압입잭을 작동시켜 기초에 설치된 수직도확보용 지지대, 앵커부재를 반력지지체로 하여 기초 하방의 하부지반(G)에 파일을 압입 시공하도록 하게 된다.

Description

상부가압시스템을 이용한 파일압입장치 및 그 시공방법{PILE DRIVING APPARATUS USING UPPER REACTION PRESSURE SYSTEM AND CONSTRUCTION METHOD THEREFOR}

본 발명은 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치 및 그 시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 기초 하부를 굴착하고, 확보된 기초 하부 공간에서 기초를 반력지지체 삼아 강관과 같은 파일을 압입시킬 수 있는 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치 및 그 시공방법에 관한 것이다.

도 1a는 종래 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치를 도시한 것이다.

이때 종래 상부가압시스템은 기존구조물(20) 또는 프레임조립체(70)를 반력지지체로 이용하고 있음을 알 수 있다.

먼저, 기존구조물(20)을 반력지지체로 이용하는 경우에는 기존구조물(20) 저면에 압입잭과 같은 가압장치(40a,40b)를 설치하고 가압장치(40a,40b) 하부에는 강관(30)을 설치하고 있음을 알 수 있다.

이에 가압장치(40a,40b)를 작동시키면 기존구조물(20)이 반력지지체 역할을 하게 되어 반력으로 강관(30)을 하부 지반에 가압시켜 시공하고 있음을 알 수 있다.

이때 원하는 깊이로 가압하기 위해서 압력지지플레이트(60)를 가압장치(40a,40b)와 기존구조물(20) 저면 사이에 추가로 설치할 수 있음을 알 수 있다. 이러한 압력지지플레이트(60)는 일종의 필러(Filler)의 기능을 가지게 된다.

다음으로 프레임조립체(70)를 반력지지체로 이용하는 경우에는 기존구조물(20)이 존재하지 않거나, 기존구조물(20)을 반력지지체로 이용할 상황이 아닌 경우에 이용되는데 별도의 프레임조립체(70)를 제작하여 강관(30) 주위로 기초(80)에 고정되도록 설치하고 설치한 후, 프레임조립체(70) 내측에 역시 가압장치(40a)와 압력지지플레이트(60)를 이용하여 강관을 역시 하부 지반(50)에 가압시켜 시공하고 있음을 알 수 있다.

결국, 강관(30)을 지반에 가압시켜 시공하기 위해서는 반력지지체 선정이 매우 중요함을 알 수 있는데,

도 1a에서는 특히 기존구조물(20) 또는 프레임조립체(70)를 제시하고 있으나, 기존구조물(20)을 이용하는 것은 충분한 반력이 확보되어야 하는데 이러한 반력을 확보하지 못하거나 구조적 안전이 확보되어야 한다는 한계가 있게 된다.

또한 프레임조립체(70)를 이용하는 경우 별도로 제작해야 하는 부담이 있어 역시 한계가 있게 된다.

도 1b는 종래 “가이드레일을 이용한 반력체 및 이를 이용한 기초 보강방법”을 도시한 것이다.

즉, 도 1a가 기존구조물(20) 또는 프레임조립체(70)를 반력지지체로 이용하는 것이라면 도 1b는 빌딩의 지하와 같이 바닥판이 시공되어 있고, 바닥판을 반력지지체로 이용하는 방법이라 할 수 있다.

이에 도 1b는 바닥판(21)에 천공홀을 먼저 형성시키고, 천공홀에 하부지지구(10)를 고정 설치한 후, 반력지지체(50)의 앵커부재(52)의 하단을 하부지지구(10)에 연결 조립하고, 앵커부재(52)은 상부지지대(53)에 연결하여 상방으로 연장하고, 상부지지대 상단은 상부플레이트(54)를 설치하여 상부플레이트(54) 저면에 압입잭(55)을 치하여 결국 반력지지체(50) 내측에서 강관(30)이 바닥판(21) 하부 지반에 압입 되도록 하고 있음을 알 수 있다.

이에 도 1a의 프레임조립체(70) 보다는 간단한 구조로 설치할 수 있는 반력지지체(50)를 이용함에 차이가 있으나 반력지지체(50) 및 프레임조립체(70)는 모두 바닥판(21) 또는 기초(80)를 이용하고 있어 바닥판(21) 또는 기초(80)에 반력지지체(50) 및 프레임조립체(70)를 고정 및 연결시켜야 전제가 필요하게 된다.

하지만 바닥판(21) 또는 기초(80)가 두께가 얇게 시공된 현장여건에서는 이러한 반력지지체(50) 및 프레임조립체(70)를 이용하는 것이 거의 불가능하고, 특히 반력지지체(50) 사용 시 바닥판(21)에 설치한 앵커부재(52)에 과도한 하중이 도입되는 경우 펀칭전단 우려가 있어 적용의 한계가 지적되었다.

대한민국 특허 제 10-0453108호(발명의 명칭: 가압수단의 반력을 이용한 기존구조물의 보수 또는 보강시스템 및 이를 이용한 기존구조물의 보수 또는보강방법, 공개일자: 2004년10월15일) 대한민국 특허 제 10-1377019호(발명의 명칭: 가이드레일을 이용한 반력체 및 이를 이용한 기초 보강방법, 공개일자: 2014년03월25일)

이에 본 발명은 기초 하부 지반을 굴착하여 확보한 굴착공간에서 파일을 지반에 가압시켜 시공함에 있어서, 평탄치 않은 기초 저면에 상부가압시스템을 설치하여 파일 압입 수직도를 확보하여 보다 정밀한 파일 시공이 가능한 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치 및 그 시공방법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.

본 발명에 의한 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치는

기초 저면을 굴착하여 확보된 굴착공간에서 저면이 평탄하지 않도록 형성된 기초와 하부지반 사이에 파일을 기초를 반력지지체로 하여 압입시키기 위한 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치로서, 기초 저면에 고정된 다수의 앵커부재: 상기 앵커부재에 끼워져 수평을 유지하도록 설치된 상부지지대; 상부지지대 사이에 고정된 중간지지관; 상기 중간지지관 저면에 수평을 유지하도록 앵커부재에 끼워져 상부지지대로부터 이격 설치되며 압입잭과 일체화된 하부지지대;를 포함하는 수직도확보용 지지대; 상기 하부지지대와 일체화되도록 설치된 압입잭;을 포함하며, 상기 압입잭을 작동시켜 기초에 설치된 수직도확보용 지지대, 앵커부재를 반력지지체로 하여 기초 하방의 하부지반(G)에 파일을 압입 시공하도록 하게 되며,
상기 앵커부재는 상부앵커부재와 하부앵커부재로 구분되어 설치되도록 하되, 상기 상부앵커부재는 수직도확보용 지지대의 상부지지대가 관통 설치되도록 하여 기초 저면에 형성된 천공홀에 고정 설치함에 필요한 길이를 가지도록 하여 형성되며, 상기 앵커부재는 수직도확보용 지지대의 상부지지대가 관통 설치되도록 하되, 기초 저면에 형성된 천공홀에 고정 설치함에 필요한 길이를 가지도록 하여 형성시킴과 더불어 수직도확보용 지지대의 하부지지대가 설치되어 파일이 최종 압입되면 하부앵커부재 하단이 최종 일체화되도록 하되, 하부앵커부재는 하부지지대 상부에서 상부앵커부재와 커플러에 의하여 서로 연결되도록 하여, 수직도확보용 지지대가 다수의 이격된 앵커부재를 서로 구속하면서 파일(300) 압입 시 수직도를 확보하도록 하게 된다.

본 발명에 의한 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치 시공방법은

(a) 저면이 평탄하지 않도록 형성된 기초 저면에 천공홀을 다수 이격시켜 형성시키고, 상부앵커부재를 천공홀에 삽입시켜 고정 설치하는 단계; (b) 앵커부재 모서리의 관통홀에 삽입되도록 하는 방식으로 수평을 유지하도록 상부지지대를 하방에서 끼워 설치하는 단계; (c) 상기 상부앵커부재에 커플러를 이용하여 하부앵커부재를 연결시키고, 상부지지대 저면에 중간지지관 상면을 일체화시켜 중간지지관 저면에 수평을 유지하도록 압입잭이 하부에 일체화된 하부지지대 상면이 접하여 고정 설치되도록 하는 단계; (d) 압입잭 하부에 파일을 세팅하여 압입잭이 작동함에 따라 앵커부재, 수직도확보용 지지대를 경유하여 기초에 압입잭에 의한 하중이 전달되면서 반력에 의하여 압입잭은 파일을 하방으로 압입시키는 단계; (e) 파일 두부를 정리하고, 하부지지대와 압입잭을 하부앵커부재로부터 분리시키는 단계; (f) 하부앵커부재의 하단을 파일 상단 외주면에 지지판을 이용하여 일체화시킬 수 있도록 압입된 파일과 앵커부재를 연결하되 내부에 그라우팅재를 주입하여 최종 콘크리트 충전강관 형태로 파일 시공이 이루어지도록 하는 단계;를 포함하며,
상기 (b) 단계에서, 앵커부재는 상부앵커부재와 하부앵커부재로 구분되어 설치되도록 하되, 상기 상부앵커부재는 수직도확보용 지지대의 상부지지대가 관통 설치되도록 하여 기초 저면에 형성된 천공홀에 고정 설치함에 필요한 길이를 가지도록 하여 형성되며, 상기 앵커부재는 수직도확보용 지지대의 상부지지대가 관통 설치되도록 하되, 기초 저면에 형성된 천공홀에 고정 설치함에 필요한 길이를 가지도록 하여 형성시킴과 더불어 수직도확보용 지지대의 하부지지대가 설치되어 파일이 최종 압입되면 하부앵커부재 하단이 최종 일체화되도록 하되, 하부앵커부재는 하부지지대 상부에서 상부앵커부재와 커플러에 의하여 서로 연결되도록 하여, 수직도확보용 지지대가 다수의 이격된 앵커부재를 서로 구속하면서 파일(300) 압입 시 수직도를 확보하도록 하게 된다.

또한, 본 발명에 의한 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치 시공방법은

(a) 저면이 평탄하지 않도록 형성된 기초 저면에 앵커부재의 상단에 형성된 베이스판을 고정앵커를 이용하여 고정 설치하는 단계; (b) 앵커부재 모서리의 관통홀에 삽입되도록 하는 방식으로 수평을 유지하도록 상부지지대를 하방에서 끼워 설치하는 단계; (c) 상기 상부지지대 저면에 중간지지관 상면을 일체화시켜 중간지지관 저면에, 압입잭이 하부에 일체화된 하부지지대 상면이 수평을 유지하도록 접하여 고정 설치되도록 하는 단계; (d) 압입잭 하부에 파일을 세팅하여 압입잭이 작동함에 따라 앵커부재, 수직도확보용 지지대를 경유하여 기초에 압입잭에 의한 하중이 전달되면서 반력에 의하여 압입잭은 파일을 하방으로 압입시키는 단계; (e) 파일 두부를 정리하고, 하부지지대와 압입잭을 하부앵커부재로부터 분리시키는 단계; (f) 하부앵커부재의 하단을 파일 상단 외주면에 지지판을 이용하여 일체화시킬 수 있도록 압입된 파일과 앵커부재를 연결하되 내부에 그라우팅재를 주입하여 최종 콘크리트 충전강관 형태로 파일 시공이 이루어지도록 하는 단계;를 포함하며,
상기 (b) 단계에서, 앵커부재는 상부앵커부재와 하부앵커부재로 구분되어 설치되도록 하되, 상기 상부앵커부재는 수직도확보용 지지대의 상부지지대가 관통 설치되도록 하여 기초 저면에 형성된 천공홀에 고정 설치함에 필요한 길이를 가지도록 하여 형성되며, 상기 앵커부재는 수직도확보용 지지대의 상부지지대가 관통 설치되도록 하되, 기초 저면에 형성된 천공홀에 고정 설치함에 필요한 길이를 가지도록 하여 형성시킴과 더불어 수직도확보용 지지대의 하부지지대가 설치되어 파일이 최종 압입되면 하부앵커부재 하단이 최종 일체화되도록 하되, 하부앵커부재는 하부지지대 상부에서 상부앵커부재와 커플러에 의하여 서로 연결되도록 하여, 수직도확보용 지지대가 다수의 이격된 앵커부재를 서로 구속하면서 파일(300) 압입 시 수직도를 확보하도록 하게 된다.

본 발명의 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치는 기초 하부 지반을 굴착한 후, 기초를 반력지지체로 하여 하부 지반에 파일을 압입시키기 위한 것으로서 파일 수직도를 간단하게 확보할 수 있어 시공성 및 작업성이 매우 뛰어나게 된다.

또한 본 발명의 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치 시공방법에 의하면 비교적 좁은 굴착공간에서 구조가 간단하여 신속하게 조립 및 해체가 가능하게 되고 중간지지관, 연결강관, 강관이 서로 용접에 의하여 일체화됨으로서 기초 보강효과를 충분히 가질 수 있게 된다.

도 1a는 종래 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치의 시공도,
도 1b는 종래 가이드레일을 이용한 반력체 및 이를 이용한 기초 보강방법 시공도,
도 2는 본 발명의 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치의 개념도,
도 3 및 도 4는 본 발명의 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치의 실시예 1 및 실시예 2의 시공도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치의 실시예 1에 의한 시공순서도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치의 실시예 2에 의한 시공순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[ 본 발명의 상부가압시스템(100)을 이용한 파일압입장치(A)]

도 2는 본 발명의 상부가압시스템(100)을 이용한 파일압입장치(A)의 작용도를 도시한 것이다.

먼저, 기초(200)는 이미 기 시공된 구조물의 기초콘크리트이다.

이러한 기초(200)는 하부지반에 콘크리트를 타설하기 때문에 저면은 평탄하게 형성되어 있지 않다.

이때 기초(200) 저면에 상부가압시스템(100)을 설치할 경우 파일 시공에 있어 수직도가 확보하기 쉽지 않다.

이에 본 발명은 상부가압시스템(100)에 있어 수직도확보용 지지대(110)를 앵커부재(120) 사이에 설치하고, 수직도확보용 지지대(110) 하단에 압입잭(130)을 일체화시켜 설치한 후,

압입잭(130)을 작동시켜 기초(200)에 설치된 수직도확보용 지지대(110), 앵커부재(120)를 반력지지체로 하여 기초(200) 하방의 하부지반(G)에 파일(300)을 압입 시공하게 된다.

이에 상기 수직도확보용 지지대(110)의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 평탄하지 않은 기초(200) 저면에는 다수의 앵커부재(120) 상단이 고정되도록 설치하고 있음을 알 수 있다.

이러한 앵커부재(120)는 봉부재, 형강부재, 철근등을 이용할 수 있데 봉 부재를 기준으로 살펴보기로 한다. 이에 앵커부재(120) 상단이 기초(200) 저면에 삽입되도록 하거나 저면에 고정되도록 하여 하방으로 수직으로 연장되도록 설치하게 된다.

이때, 상기 앵커부재(120)에는 상부지지대(111)가 관통되어 수평을 유지하도록 설치되어 있으며, 상기 상부지지대(111)로부터 하부로 역시 앵커부재를 관통하여 수평을 유지하도록 설치된 하부지지대(112)가 설치되어 있음을 알 수 있다.

이에 상부 및 하부지지대(111,112) 저면과 상면 사이에는 중간지지관(113)이 형성되어 있음을 알 수 있다.

이에 하부지지대(112)로부터 하중이 중간지지관(113)을 경유하여 상부지지대(111)로 전달되며, 상부지지대(111)로 전달된 하중은 앵커부재(120)를 통해 기초(200)로 전달된다.

이에 상부가압시스템(100)으로서 상부로 가압되는 하중 전달은 기초(200) 저면이 평탄한가 여부와 상관없이 전달될 수 있음을 알 수 있으며, 설사 앵커부재(120)의 수직도가 시공오차에 의하여 정밀하게 확보되지 않더라도 이를 상쇄시킬 수 있게 된다.

또한, 앵커부재(120)가 각각 기초(200) 저면에 위치하고 있고, 상부지지대(111)에 의하여 하중이 균일하게 분산될 수 있어 편심작용이 작아 앵커부재(120)를 통해 기초(200)에 전달되는 하중에 의해서는 달리 펀칭전단이 발생하지 않게 되며,

앵커부재(120)의 상단으로부터 하방에 상부지지대(111)와 하부지지대(112)를 수평으로 설치할 수 있기 때문에 파일(300)의 수직도 확보가 가능하게 되며,

반력지지체로서 기초(200)를 이용하되 복잡한 구조가 아니기 때문에 보다 경제적인 파일 시공이 가능하게 된다.

나아가 상기 하부지지대(112)는 압입잭(130)과 일체화시켜 앵커부재(120)에 설치가 용이하도록 하게 된다.

도 3 및 도 4는 상기 상부가압시스템(100)을 이용한 파일압입장치의 실시예1 및 실시예 2에 의한 시공도를 각각 도시한 것이다.

[ 실시예 1에 의한 상부가압시스템(100)을 이용한 파일압입장치(A) ]

먼저, 도 3에 의하면 실시예 1에 의한 상부가압시스템(100)을 이용한 파일압입장치(A)를 확인할 수 있다.

먼저, 실시예 1에 의한 상부가압시스템(100)을 이용한 파일압입장치(A)는 기초(200) 저면에 고정 설치된 앵커부재(120), 수직도확보용 지지대(110) 및 압입잭(130)을 포함하고 있음을 알 수 있다.

상기 앵커부재(120)는 실시예 1의 경우 예컨대, 팽창볼트를 사용하여 상단이 기초(200)의 저면에 형성시킨 천공홀(210)에 팽창볼트를 삽입하고 고정시켜 설치하게 된다.

이때 팽창볼트는 볼트에 씌워진 확장캡을 포함하도록 하여 천공홀(210)에 삽입시킨 후, 볼트를 상향으로 타격하면 확장캡이 천공홀 내측에 확장되면서 볼트와 일체화되어 앵커부재(120)가 기초(200) 저면의 천공홀(210) 내부에 고정 설치되도록 하게 된다.

상기 앵커부재(120)는 예컨대 4개를 서로 이격시켜 고정 설치하고 있으나 설치 개수는 달리 제한은 없다. 이에 기초(200)의 저면 평탄 여부와 상관없이 앵커부재(120)는 기초(200) 저면 하방으로 연장 설치될 수 있다.

이러한 앵커부재(120)는 상부앵커부재(121)와 하부앵커부재(122)로 구분되며,

상기 상부앵커부재(121)는 후술되는 수직도확보용 지지대(110)의 상부지지대(111)가 관통 설치되도록 하되, 기초(200) 저면에 형성된 천공홀(210)에 고정 설치함에 필요한 길이를 가지도록 하여 형성시키고,

하부앵커부재(122)는 후술되는 수직도확보용 지지대(110)의 하부지지대(112)가 설치되도록 하면서 파일(300)이 최종 압입되면 하단이 용접 등의 방법으로 최종 일체화되도록 하되 상부앵커부재(121)와는 커플러에 의하여 서로 연결되도록 하게 된다.

이로서 상부앵커부재(121)와 하부앵커부재(122)의 연결에 의하여 앵커부재(120)는 일정한 길이로 하방 연장되어 있는 상태이며 다수의 이격된 앵커부재(120)를 서로 구속하면서 파일(300) 압입 시 수직도를 확보하기 위한 것이 수직도확보용 지지대(110)이다.

이러한 수직도확보용 지지대(110)는 도 3과 같이 상부지지대(111), 하부지지대(112) 및 중간지지관(113)을 포함하여 구성된다.

먼저 상기 상부지지대(111)는 강재판(사각판 등)을 이용하면 되고, 상부앵커부재(121)의 하단으로부터 끼워지도록 모서리에는 관통홀이 형성된 것을 이용하게 된다.

이때 상부앵커부재(121)에 수평으로 상부지지대(111)가 끼워진 상태에서 상부앵커부재에 체결된 너트와 같은 고정구에 의하여 고정되도록 하게 된다. 이를 위해 상부앵커부재(121)는 외주면에 나사부가 형성된 것을 이용하게 된다.

상기 하부지지대(112)는 상부지지대(111)와 같이 강재판(사각판 등)을 이용하면 되고, 상부앵커부재(121)에 커플러를 이용하여 연결된 하부앵커부재(122)에 하방으로 끼워지도록 모서리에는 관통홀이 형성된 것을 이용하게 된다.

이에 하부지지대(112)는 상부지지대(111)로부터 하방으로 이격되어 역시 수평으로 설치됨을 알 수 있고, 하부지지대(112)도 체결된 고정구에 의하여 고정되도록 하게 된다. 이를 위해 하부앵커부재(122)도 외주면에 나사부가 형성된 것을 이용하게 된다.

상기 중간지지관(113)은 하부지지대(112)로 전달되는 하중을 하부 및 상부앵커부재(122,121)를 통해 상부지지대(111)로 분산 전달하면서 편심이 일부 작용하더라도 안정적으로 하중을 최종 기초(200)에 전달할 수 있도록 하기 위한 것이다.

강관을 이용할 수 있으며 상면과 저면은 상부지지대(111)와 하부지지대(112)와 접하도록 세팅된다.

상부지지대(111)와 하부지지대(112)는 수평으로 세팅되어 있으므로 중간지지관(113)의 세팅에 의하여 최종 수직도확보용 지지대(110) 설치가 가능하게 된다.

이로서 하부앵커부재(122)의 하단 내측에 파일(300)이 세팅되어 있음을 알 수 있으며 파일(300)은 하방으로 압입된다.

이러한 파일(300) 상면과 하부지지대(112) 저면 사이에는 압입잭(130)이 설치되어 압입잭(130) 작동에 의하여 파일(300)은 하부지반에 압입 시키게 되며 이러한 압입잭(130) 작동에 의하여 수직도확보용 지지대(110), 앵커부재(120)에 의하여 기초(200)가 반력지지체 역할을 하게 됨을 알 수 있다.

이때 상기 하부지지대(112)와 압입잭(130)을 일체화시켜 설치하게 되면 압입잭을 보다 신속하게 설치할 수 있도록 하게 된다.

최종 파일(300)의 압입이 완료되면 하부지지대(112)를 고정하고 있는 고정구를 풀어 하부앵커부재(122)를 따라 하강시켜 압입잭(130)과 함께 해체하고, 중간지지관(113)과 파일(300) 상부를 연결강관(310)으로 서로 연결시키게 된다.

이에 최종 파일(300) 상단 외주면에 하부앵커부재(122)를 측면연결판(320)을 이용하여 서로 용접등으로 일체화시키게 됨을 알 수 있다.

[ 실시예 2에 의한 상부가압시스템(100)을 이용한 파일압입장치(A) ]

도 4에 의하면 실시예 2에 의한 상부가압시스템(100)을 이용한 파일압입장치(A)를 확인할 수 있다.

실시예 1과 다른 점은 앵커부재(120)의 설치방법에 차이가 있다. 즉 실시예 1에서는 상부앵커부재(121)를 팽창볼트를 이용하여 기초(200) 저면에 천공홀(210)을 형성시켜 고정 설치하였는데, 실시예 2에서는 고정앵커(220)를 이용하여 기초(200) 저면에 천공홀을 형성시키지 않고 설치함에 차이가 있다.

또한 실시예 1과 달리 앵커부재(120)의 경우 상부 및 하부앵커부재로 구분하지 않는다는 점에 차이가 있다.

이에 실시예 2에 의한 상부가압시스템(100)을 이용한 파일압입장치(A)는 기초(200)에 고정 설치된 앵커부재(120), 수직도확보용 지지대(110) 및 압입잭(130)을 역시 포함하고 있음을 알 수 있다.

상기 앵커부재(120)는 실시예 1과 달리 팽창볼트를 사용하지 않기 때문에 고정앵커(220)를 이용하여 기초(200) 저면에 고정 설치하게 된다.

이를 위해 앵커부재(120)의 상면에 베이스판(114)을 확장플랜지 형태로 일체화시키고 베이스판(114)을 관통하는 고정앵커(220)를 이용하여 앵커부재(120)상단을 기초(200) 저면에 고정 설치하게 된다.

상기 앵커부재(120)는 도 4의 경우, 4개를 서로 이격시켜 고정 설치할 수 있으나 설치 개수는 달리 제한되지 않을 것이다. 또한 기초(200)의 저면 평탄 여부와 상관없이 앵커부재(120)는 기초(200) 저면 하방으로 연장 설치될 수 있음은 동일하다.

이러한 앵커부재(120)에 수직도확보용 지지대(110)를 하부에서 끼워 설치할 수 있도록 하게 됨은 동일하다.

이로서 앵커부재(120)는 후술되는 수직도확보용 지지대(110)가 설치되도록 하면서 기초(200) 저면에 고정 설치함에 효과적인 길이를 가지도록 하여 형성시키고, 하단은 파일(300)이 최종 압입되면 용접 등의 방법으로 최종 일체화되도록 하는 역할을 하게 된다.

이러한 수직도확보용 지지대(110)는 역시, 상부지지대(111), 하부지지대(112) 및 중간지지관(113)을 포함하여 구성된다.

먼저 상기 상부지지대(111)는 역시 강재판을 이용하면 되고, 앵커부재(120)의 하단으로부터 끼워지도록 모서리에는 관통홀이 형성된 것을 이용하게 된다. 이때 앵커부재(120)에 수평으로 상부지지대(111)가 끼워지도록 하여 상부지지대(111)는 체결된 고정구에 의하여 고정되도록 하게 된다. 이를 위해 앵커부재(120)는 외주면에 나사부가 형성된 것을 이용하게 된다.

다음으로 상기 하부지지대(112)는 상부지지대(111)와 같이 강재판을 이용하면 되고, 상부지지대(111)으로부터 하방으로 이격된 위치에 끼워지도록 모서리에는 관통홀이 형성된 것을 이용하게 된다.

이에 하부지지대(112)는 상부지지대(111)로부터 하방으로 이격되어 역시 수평으로 앵커부재(120)에 설치됨을 알 수 있고, 하부지지대(112)도 체결된 고정구에 의하여 고정되도록 하게 된다. 이를 위해 하부앵커부재(122)도 외주면에 나사부가 형성된 것을 이용하게 된다.

상기 중간지지관(113)은 역시 하부지지대(112)로 전달되는 하중을 앵커부재(120)를 통해 상부지지대(111)로 분산 전달하면서 편심이 일부 작용하더라도 안정적으로 하중을 최종 기초(200)에 전달할 수 있도록 하기 위한 것임은 동일하다.

역시 강관을 이용할 수 있으며 상면과 저면은 상부지지대(111)와 하부지지대(112)와 접하도록 하는데 상부지지대(111)와 하부지지대(112)는 수평으로 세팅되어 있으므로 중간지지관(113)의 세팅에 의하여 최종 수직도확보용 지지대(110) 설치가 가능하게 된다.

이로서 앵커부재(120)의 하단 내측에 파일(300)이 세팅되어 있음을 알 수 있으며 파일(300)은 하방으로 압입된다.

이러한 파일(300) 상면과 하부지지대(112) 저면 사이에는 역시 압입잭(130)이 설치되어 압입잭(130) 작동에 의하여 파일(300)은 하부지반에 압입 시키게 되며 이러한 압입잭(130) 작동에 의하여 수직도확보용 지지대(110), 앵커부재(120)에 의하여 기초(200)가 반력지지체 역할을 하게 됨을 알 수 있다.

이때 상기 하부지지대(112)와 압입잭(130)을 일체화시켜 설치하게 되면 압입잭을 보다 신속하게 설치할 수 있게 됨은 동일하다.

최종 파일(300)의 압입이 완료되면 하부지지대(112)를 고정하고 있는 고정구를 풀어 앵커부재를 따라 하강시켜 압입잭(130)과 함께 해체하고, 중간지지관(113)과 파일(300) 상부를 연결강관(310)으로 서로 연결시키게 된다.

이에 최종 파일(300) 상단 외주면에 앵커부재(120)를 측면연결판(320)을 이용하여 서로 용접 등으로 일체화시키게 됨을 알 수 있다.

[ 본 발명의 상부가압시스템(100)을 이용한 파일압입장치 시공방법]

도 5 및 도 6은 본 발명의 상부가압시스템(100)을 이용한 파일압입장치 시공방법 순서도를 도시한 것으로서 각각 실시예 1과 실시예 2의 시공순서도이다.

[ 실시예 1에 의한 상부가압시스템(100)을 이용한 파일압입장치 시공방법]

먼저, 도 5a와 같이, 기초(200) 저면에 천공홀(210)을 다수 이격시켜 형성시키고, 상부앵커부재(121)를 천공홀(210)에 삽입시켜 고정 설치하게 된다.

도 5a에서는 4개의 앵커부재(120)를 서로 이격 형성되어 있으며 가능한 수직도를 확보하도록 설치하게 된다. 이에 앵커부재(120)인 모서리의 관통홀에 삽입되도록 하는 방식으로 상부지지대(111)를 하방에서 끼워 설치하게 된다.

이에 상기 상부지지대(111)에 의하여 앵커부재(120)가 서로 구속되면서 이격거리가 일정하게 유지되어 수직도 확보에 용이하게 된다.

이에 상기 상부앵커부재(121)에 커플러를 이용하여 하부앵커부재(122)를 연결시키게 되어 앵커부재(120) 설치가 완료된다.

이에 상기 상부지지대(111) 저면에 중간지지관(113) 상면을 용접에 의하여 서로 일체화시키게 되며 중간지지관(113) 저면에 하부지지대(112) 상면이 접하도록 설치하게 된다.

즉, 하부앵커부재(122) 하단으로부터 압입잭(130)이 일체화된 하부지지대(112)를 끼워 설치하여 하부지지대(112)는 상부지지대(111)로부터 일정한 거리로 이격되도록 하되 압입잭(130)은 하부지지대(112) 저면에 일체화되어 있음을 알 수 있다.

이에 도 5a와 같이, 압입잭(130) 하부에 파일(300)을 세팅하게 되는데 이러한 파일(300)과 압입잭(130) 사이에는 압입잭(130)에 의한 반력을 전달할 수 있는 보조강관, 버팀판 등을 추가 설치하여 강관의 세팅 및 연장길이에 의한 연결 시공을 확보하면서 압입 시공하게 된다.

즉, 압입잭(130)이 작동함에 따라 앵커부재(120), 수직도확보용 지지대(110)를 경유하여 기초(200)에 압입잭에 의한 하중이 전달되면서 반력에 의하여 압입잭(130)은 파일(300)을 하방으로 압입시킬 수 있도록 하게 된다.

다음으로는 도 5b와 같이, 파일(300)은 압입잭(130)이 위치한 위치까지 상방으로 연장되도록 압입이 진행되면 파일(300) 두부를 커팅 등으로 정리하고, 하부지지대(112)와 압입잭(130)을 하부앵커부재(122)로부터 분리시키게 된다.

즉, 압입잭(130)과 하부지지대(112)는 서로 볼트식으로 체결되어 일체화되어 있으므로 하부지지대(112)를 고정구를 풀어 하부앵커부재(122)로부터 하방으로 빼내는 방식으로 간단하게 해체할 수 있으며 커플러를 풀어 해체한 후, 하부앵커부재(122)를 상부앵커부재(121)에 연결해도 상관은 없다.

이때 최종 하부앵커부재(122)의 하단을 파일(300) 상단 외주면에 측면연결판(320)을 이용하여 서로 용접등으로 일체화시킬 수 있도록 압입된 강관과 앵커부재를 연결하되 내부에 그라우팅재를 주입하여 최종 콘크리트 충전강관 형태로 파일 시공이 이루어지도록 하게 됨을 알 수 있다.

이때 파일(300)과 중간지지관(113) 사이에는 연결강관(310)을 용접으로 연결시켜 중간지지관(113), 연결강관(310) 및 파일(300)은 서로 상,하로 연결되도록 하고 있음을 알 수 있다.

[ 실시예 2에 의한 상부가압시스템(100)을 이용한 파일압입장치 시공방법]

먼저, 도 6a와 같이, 기초(200) 저면에 앵커부재(120)의 상단에 형성된 베이스판(114)을 고정앵커(220)를 이용하여 고정 설치하게 된다.

도 6a에서는 4개의 앵커부재(120)가 서로 이격 형성되어 있으며 가능한 수직도를 확보하도록 설치하게 된다. 이에 앵커부재(120)인 모서리의 관통홀에 삽입되도록 하는 방식으로 상부지지대(111)를 하방에서 끼워 설치하게 된다.

이에 상기 상부지지대(111)에 의하여 앵커부재(120)가 서로 구속되면서 이격거리가 일정하게 유지되어 수직도 확보에 용이하게 됨은 동일하다.

실시예 1과 달리 앵커부재(120)는 상부,하부 앵커부재로 구분되지 않고 필요한 길이만큼 하방으로 연장된 것을 이용하게 된다.

이에 상기 상부지지대(111) 저면에 중간지지관(113) 상면을 용접에 의하여 서로 일체화시키게 되며 중간지지관(113) 저면에 하부지지대(112) 상면이 접하도록 설치하게 된다.

즉, 앵커부재(120) 하단으로부터 압입잭(130)이 일체화된 하부지지대(112)를 끼워 설치하여 하부지지대(112)는 상부지지대(111)로부터 일정한 거리로 이격되도록 하되 압입잭(130)은 하부지지대(112) 저면에 일체화되어 있음을 알 수 있다.

이에 도 6a와 같이, 압입잭(130) 하부에 파일(300)을 세팅하게 되는데 이러한 파일(300)과 압입잭(130) 사이에는 압입잭(130)에 의한 반력을 전달할 수 있는 보조강관, 버팀판등을 추가 설치하여 강관의 세팅 및 연장길이에 의한 연결 시공을 확보하면서 압입 시공하게 됨은 동일하다.

즉, 압입잭(130)이 작동함에 따라 앵커부재(120), 수직도확보용 지지대(110)를 경유하여 기초(200)에 압입잭에 의한 하중이 전달되면서 반력에 의하여 압입잭(130)은 파일(300)을 하방으로 압입시킬 수 있도록 하게 된다.

다음으로는 도 6b와 같이, 파일(300)은 압입잭(130)이 위치한 위치까지 상방으로 연장되도록 압입이 진행되면 파일(300) 두부를 커팅 등으로 정리하고, 하부지지대(112)와 압입잭(130)을 하부앵커부재(122)로부터 분리시키게 된다.

즉, 압입잭(130)과 하부지지대(112)는 서로 볼트식으로 체결되어 일체화되어 있으므로 하부지지대(112)를 고정구를 풀어 하부앵커부재(122)로부터 하방으로 빼내는 방식으로 간단하게 해체하면 된다.

이때 최종 하부앵커부재(122)의 하단을 파일(300) 상단 외주면에 측면연결판(320)을 이용하여 서로 용접등으로 일체화시킬 수 있도록 압입된 강관과 앵커부재를 연결하되 내부에 그라우팅재를 주입하여 최종 콘크리트 충전강관 형태로 파일 시공이 이루어지도록 하게 됨을 알 수 있다.

이때 파일(300)과 중간지지관(113) 사이에는 연결강관(310)을 용접으로 연결시켜 중간지지관(113), 연결강관(310) 및 파일(300)은 서로 상,하로 연결되도록 하고 있음을 알 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 상부가압시스템 110: 수직도확보용 지지대
111: 상부지지대 112: 하부지지대
113: 중간지지관 120: 앵커부재
130: 압입잭 200: 기초
210: 천공홀 220: 고정앵커
300: 파일 310: 연결강관
320: 측면연결판 G: 하부지반

Claims (10)

1. 기초 저면을 굴착하여 확보된 굴착공간에서 저면이 평탄하지 않도록 형성된 기초와 하부지반 사이에 파일을 기초를 반력지지체로 하여 압입시키기 위한 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치로서,
   기초(200) 저면에 고정된 다수의 앵커부재(120);
   상기 앵커부재에 끼워져 수평을 유지하도록 설치된 상부지지대(111); 상부지지대 사이에 고정된 중간지지관(113); 상기 중간지지관 저면에 수평을 유지하도록 앵커부재에 끼워져 상부지지대로부터 이격 설치되며 압입잭(130)과 일체화된 하부지지대(112);를 포함하는 수직도확보용 지지대(110); 및
   상기 하부지지대와 일체화되도록 설치된 압입잭(130);을 포함하며,
   상기 압입잭(130)을 작동시켜 기초에 설치된 수직도확보용 지지대(110), 앵커부재(120)를 반력지지체로 하여 기초(200) 하방의 하부지반(G)에 파일을 압입 시공하도록 하며,
   상기 앵커부재(120)는 상부앵커부재(121)와 하부앵커부재(122)로 구분되어 설치되도록 하되, 상기 상부앵커부재(121)는 수직도확보용 지지대(110)의 상부지지대(111)가 관통 설치되도록 하여 기초(200) 저면에 형성된 천공홀(210)에 고정 설치함에 필요한 길이를 가지도록 하여 형성되며,
   상기 앵커부재(120)는 수직도확보용 지지대(110)의 상부지지대(111)가 관통 설치되도록 하되, 기초(200) 저면에 형성된 천공홀(210)에 고정 설치함에 필요한 길이를 가지도록 하여 형성시킴과 더불어 수직도확보용 지지대(110)의 하부지지대(112)가 설치되어 파일(300)이 최종 압입되면 하부앵커부재(122) 하단이 최종 일체화되도록 하되, 하부앵커부재(122)는 하부지지대(112) 상부에서 상부앵커부재(121)와 커플러에 의하여 서로 연결되도록 하여, 수직도확보용 지지대(110)가 다수의 이격된 앵커부재(120)를 서로 구속하면서 파일(300) 압입 시 수직도를 확보하도록 하는 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 상부앵커부재(121)는 기초(200) 저면에 형성된 천공홀에 팽창볼트를 삽입하여 고정 설치되도록 하는 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 앵커부재(120) 상단에는 베이스판(114)가 일체로 형성되어 고정볼트(220)가 베이스판(114)을 관통하여 기초(200) 저면에 앵커부재가 고정 설치되도록 하는 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 하부지지대와 일체화되도록 설치된 압입잭은 앵커부재(120)으로부터 해체되어 앵커부재 하단이 압입된 강관 상부 외주면에 지지판을 이용하여 고정되도록 하며, 중간지지관과 강관 사이에는 연결강관이 서로 연결되도록 하는 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 강관 내부에는 그라우팅재가 주입되어 파일은 콘크리트 충전강관으로 시공되도록 하는 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치.
7. (a) 저면이 평탄하지 않도록 형성된 기초(200) 저면에 천공홀(210)을 다수 이격시켜 형성시키고, 상부앵커부재(121)를 천공홀(210)에 삽입시켜 고정 설치하는 단계;
   (b) 앵커부재(120) 모서리의 관통홀에 삽입되도록 하는 방식으로 수평을 유지하도록 상부지지대(111)를 하방에서 끼워 설치하는 단계;
   (c) 상기 상부앵커부재(121)에 커플러를 이용하여 수평을 유지하도록 하부앵커부재(122)를 연결시키고, 상부지지대(111) 저면에, 중간지지관(113) 상면을 일체화시켜 중간지지관(113) 저면에 수평을 유지하도록 압입재(130)이 하부에 일체화된 하부지지대(112) 상면이 접하여 고정 설치되도록 하는 단계;
   (d) 압입잭(130) 하부에 파일(300)을 세팅하여 압입잭(130)이 작동함에 따라 앵커부재(120), 수직도확보용 지지대(110)를 경유하여 기초(200)에 압입잭에 의한 하중이 전달되면서 반력에 의하여 압입잭(130)은 파일(300)을 하방으로 압입시키는 단계;
   (e) 파일(300) 두부를 정리하고, 하부지지대(112)와 압입잭(130)을 하부앵커부재(122)로부터 분리시키는 단계; 및
   (f) 하부앵커부재(122)의 하단을 파일(300) 상단 외주면에 측면연결판(320)을 이용하여 일체화시킬 수 있도록 압입된 강관과 앵커부재를 연결하되 내부에 그라우팅재를 주입하여 최종 콘크리트 충전강관 형태로 파일 시공이 이루어지도록 하는 단계;를 포함하며,
   상기 (b) 단계에서, 앵커부재(120)는 상부앵커부재(121)와 하부앵커부재(122)로 구분되어 설치되도록 하되, 상기 상부앵커부재(121)는 수직도확보용 지지대(110)의 상부지지대(111)가 관통 설치되도록 하여 기초(200) 저면에 형성된 천공홀(210)에 고정 설치함에 필요한 길이를 가지도록 하여 형성되며,
   상기 앵커부재(120)는 수직도확보용 지지대(110)의 상부지지대(111)가 관통 설치되도록 하되, 기초(200) 저면에 형성된 천공홀(210)에 고정 설치함에 필요한 길이를 가지도록 하여 형성시킴과 더불어 수직도확보용 지지대(110)의 하부지지대(112)가 설치되어 파일(300)이 최종 압입되면 하부앵커부재(122) 하단이 최종 일체화되도록 하되, 하부앵커부재(122)는 하부지지대(112) 상부에서 상부앵커부재(121)와 커플러에 의하여 서로 연결되도록 하여, 수직도확보용 지지대(110)가 다수의 이격된 앵커부재(120)를 서로 구속하면서 파일(300) 압입 시 수직도를 확보하도록 하는 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치 시공방법.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 (f) 단계 이후에, 파일(300)과 중간지지관(113) 사이에는 연결강관(310)을 용접으로 연결시켜 중간지지관(113), 연결강관(310) 및 파일(300)은 서로 상,하로 연결되도록 하는 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치 시공방법.
9. (a) 저면이 평탄하지 않도록 형성된 기초(200) 저면에 앵커부재(120)의 상단에 형성된 베이스판(114)을 고정앵커(220)를 이용하여 고정 설치하는 단계;
   (b) 앵커부재(120) 모서리의 관통홀에 삽입되도록 하는 방식으로 수평을 유지하도록 상부지지대(111)를 하방에서 끼워 설치하는 단계;
   (c) 상기 상부지지대(111) 저면에 중간지지관(113) 상면을 일체화시켜 중간지지관(113) 저면에, 압입잭(130)이 하부에 일체화되며 수평을 유지하도록 하부지지대(112) 상면이 접하여 고정 설치되도록 하는 단계;
   (d) 압입잭(130) 하부에 파일(300)을 세팅하여 압입잭(130)이 작동함에 따라 앵커부재(120), 수직도확보용 지지대(110)를 경유하여 기초(200)에 압입잭에 의한 하중이 전달되면서 반력에 의하여 압입잭(130)은 파일(300)을 하방으로 압입시키는 단계;
   (e) 파일(300) 두부를 정리하고, 하부지지대(112)와 압입잭(130)을 하부앵커부재(122)로부터 분리시키는 단계; 및
   (f) 하부앵커부재(122)의 하단을 파일(300) 상단 외주면에 측면연결판(320)을 이용하여 일체화시킬 수 있도록 압입된 강관과 앵커부재를 연결하되 내부에 그라우팅재를 주입하여 최종 콘크리트 충전강관 형태로 파일 시공이 이루어지도록 하는 단계;를 포함하며,
   상기 (b) 단계에서, 앵커부재(120)는 상부앵커부재(121)와 하부앵커부재(122)로 구분되어 설치되도록 하되, 상기 상부앵커부재(121)는 수직도확보용 지지대(110)의 상부지지대(111)가 관통 설치되도록 하여 기초(200) 저면에 형성된 천공홀(210)에 고정 설치함에 필요한 길이를 가지도록 하여 형성되며,
   상기 앵커부재(120)는 수직도확보용 지지대(110)의 상부지지대(111)가 관통 설치되도록 하되, 기초(200) 저면에 형성된 천공홀(210)에 고정 설치함에 필요한 길이를 가지도록 하여 형성시킴과 더불어 수직도확보용 지지대(110)의 하부지지대(112)가 설치되어 파일(300)이 최종 압입되면 하부앵커부재(122) 하단이 최종 일체화되도록 하되, 하부앵커부재(122)는 하부지지대(112) 상부에서 상부앵커부재(121)와 커플러에 의하여 서로 연결되도록 하여, 수직도확보용 지지대(110)가 다수의 이격된 앵커부재(120)를 서로 구속하면서 파일(300) 압입 시 수직도를 확보하도록 하는 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치 시공방법.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 (f) 단계 이후에, 파일(300)과 중간지지관(113) 사이에는 연결강관(310)을 용접으로 연결시켜 중간지지관(113), 연결강관(310) 및 파일(300)은 서로 상,하로 연결되도록 하는 상부가압시스템을 이용한 파일압입장치 시공방법.

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