KR101946953B1

KR101946953B1 - 압력식 피에이치씨(phc) 파일의 주면마찰력 및 선단지지력 증가를 위한 보강장치 및 이를 이용한 피에이치씨 파일 공법

Info

Publication number: KR101946953B1
Application number: KR1020180058996A
Authority: KR
Inventors: 정경한
Original assignee: 정경한
Priority date: 2018-05-24
Filing date: 2018-05-24
Publication date: 2019-02-12

Abstract

본 발명은 패커 구조의 개선을 통해 발포성 재료의 사용량을 정량화하여 팽창압을 정확히 제어함으로써 공벽 손상을 최소화하고, 패커를 홀의 입구에 설치할 수 있으며, 패커 내측에도 그라우트를 압력으로 채워 넣을 수 있도록 하여 그라우트가 채워지지 않는 무보강 구간을 최소화하여 주면마찰력 및 선단지지력을 증가시키는 압력식 PHC 파일 보강장치 및 이를 이용한 지반 보강공법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 압력식 PHC 파일 보강장치는, 지반에 천공된 홀 내측으로 삽입되는 PHC 파일; 상기 PHC 파일의 상단에 결합되면서 홀의 상단 입구에 배치되는 마운트부재; 상단부 및 하단부가 개방된 속이 빈 통 형태를 가지며, 상단부가 상기 마운트부재에 결합되는 분리관; 상기 분리관의 외측을 둘러싸도록 설치되며, 상단이 상기 분리관의 상부에 고정되고, 하단이 상기 분리관의 하부에 고정되는 유연한 소재로 된 팩; 상기 분리관의 외면과 팩 사이에 형성된 공간으로 주입되어 채워지는 발포성 재료로 된 팽창재; 상기 마운트부재를 관통하도록 설치되어 홀 내측으로 그라우트를 주입하는 그라우트 주입관; 및, 상기 마운트부재를 관통하도록 설치되어 홀 내측에 그라우트를 주입할 때 홀 내측의 공기를 외부로 배출하는 공기배출유닛;을 포함하며, 상기 분리관의 하단부와 팩홀더 사이에 유연한 소재로 된 그라우트팩을 추가로 설치하여 그라우트팩 내측으로 그라우트를 주입할 수 있다.

Description

압력식 피에이치씨(PHC) 파일의 주면마찰력 및 선단지지력 증가를 위한 보강장치 및 이를 이용한 피에이치씨 파일 공법{PHC(Pretensioned spun High strength Concrete) Pile Reinforcing Apparatus of Pressing Type And Method of Ground Reinforcing Construction Using the Same}

본 발명은 피에이치씨(PHC) 파일을 지반에 천공된 홀에 매설하여 PHC 파일과 지반 간의 주면마찰력 및 선단지지력을 증가시키는 보강장치 및 이를 이용한 피에이치씨 파일 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지반에 천공된 홀 내측으로 PHC 파일(Pretensioned spun High strength Concrete Pile)을 삽입하고, 홀의 입구측에 우레탄 또는 에폭시 수지, 또는 팽창제를 첨가한 팽창성 시멘트 밀크와 같은 발포성 재료로 가압 밀봉한 후에 밀봉된 홀 내측으로 그라우트를 가압·주입하여 지반과 피에이치씨(PHC) 파일 사이의 공간을 밀실하게 보강하여 PHC 파일과 지반 간의 주면마찰력 및 선단지지력을 증가시킬 수 있는 압력식 PHC 파일 보강장치 및 이를 이용한 피에이치씨 파일 공법에 관한 것이다.

일반적으로 파일 기초 시공 방법은 파일을 공장에서 제작하여 사용하는 기성 파일 공법과 현장에서 파일을 직접 제작해서 시공하는 현장 타설 파일 공법으로 분류된다. 이 중에서 기성 파일 공법은 파일을 지반에 직접 항타하여 설치하는 항타 파일 공법과 오거 등을 이용하여 지반에 천공홀을 굴착한 후 파일을 매입하고 파일과 홀 사이의 빈 공간을 시멘트 밀크와 같은 그라우트로 주입하는 매입 파일 공법으로 나눌 수 있다. 이러한 다양한 시공방법은 각 시공현장의 상황이나 용도에 따라 적절하게 선택된다.

상기 항타 파일 공법은 주변 지반이 단단하게 다짐되어 지지력이 강해지는 장점은 있으나, 강한 타격으로 인해 시공 중에 발생하는 소음 및 진동이 커서 도심지와 축사가 인접한 곳에서는 그 사용이 제한되는 등의 단점이 있다. 따라서, 이와 같은 소음, 진동의 문제를 줄이기 위하여 매입 파일 공법이 사용되는데, 매입 파일 공법은 항타 파일 공법에 비해 파일의 관입이 용이한 반면 파일과 지반사이의 밀착이 불량하여 주면마찰력이 적고 홀을 굴착하는 동안 발생하는 홀 저면의 슬라임으로 인해 파일의 선단지지력이 작다는 단점을 갖고 있으므로 경제성 확보를 위해서는 파일의 주면마찰력과 선단지지력이 우수하도록 시공하는 것이 중요하다.

이러한 매입 파일 공법의 한 예로 PHC 파일을 이용한 SIP(soil cement injected precast pile)공법이 있는데, SIP 공법은 오거(auger) 등 굴착 장비를 이용해서 지지층까지 선굴착하여 천공홀을 형성하고 파일을 삽입한 후, 해머로 경타 처리하고 천공홀에 파일 사이의 빈 공간에 시멘트 밀크를 주입하여 양생함으로써 시공이 완료된다.

한편 이러한 선단지지력 저하 문제를 개선하기 위해 대한민국 등록특허 제0661123호와 같이 PHC 파일의 선단에 선단 확장 보강판을 부착하여 파일의 선단면적을 확장한 상태로 파일을 시공하는 공법이 개발되었다.

그러나 선단 확장 보강판이 부착된 PHC 파일을 시공할 경우에는 경타에 의해 압축된 슬라임과 접하는 선단 면적이 증가하거나 슬라임을 관통해서 슬라임 저면의 지지층에 접하는 선단 면적이 증가해서 선단지지력이 일부 향상될 수 있으나, 선단 면적이 넓어진 만큼 관입에 따른 저항도 커지기 때문에 경타를 하는 경우에는 파일의 선단이 슬라임을 관통하지 못하고 슬라임의 상부에 놓여지게 되고, 파일을 항타하더라도 선단확장 보강판이 슬라임과 슬라임 하부의 느슨해진 지지층을 뚫고 단단한 지지층까지 도달하지 못하기 때문에 실질적으로 선단지지력의 향상에는 한계가 있어 우수한 선단지지력을 얻을 수 없는 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 것으로 대한민국 등록특허 제10-1526470호에 지반에 형성된 천공된 홀 내측에 PHC 파일을 시공 후 PHC 파일의 내부와 외부에 그라우트를 채워넣음으로써 PHC 파일의 내측과 외측에 강한 압력을 제공함과 더불어 홀 내측의 물과 슬라임을 외부로 배출하여 지지력을 향상시킬 수 있는 압력식 피에이치씨(PHC) 파일 구조체가 개시되어 있다.

그러나 종래의 압력식 피에이치씨(PHC) 파일 구조체를 비롯한 종래의 압력식 PHC 파일 보강공법에서는 발포성 수지가 주입되는 패커의 팽창압의 조절이 안되어 과도한 팽창압이 발생하면 굴착면 부근에서 공벽손상이 발생하는데, 이를 방지하기 위해 천공된 홀의 상단 입구로부터 대략 50㎝ ~ 100㎝ 정도 여유 깊이를 두고 그 안쪽에 패커를 설치한다. 또한 패커의 자체 길이도 대략 50㎝ ~ 100㎝ 정도 되기 때문에 홀의 상부에 그라우트가 채워지지 않는 영역이 입구로부터 대략 100㎝ ~ 200㎝ 정도 된다. 이와 같이 그라우트가 채워지지 않는 부분은 무보강 구간으로서 강도가 약하여 굴착면의 국부적인 붕괴 또는 붕락이 유발되고, 전체적인 안정성이 저하되는 문제가 있다.

그리고 패커 내부 전체를 우레탄 또는 에폭시 수지, 팽창성 시멘트 밀크와 같은 팽창재로 채워야 밀봉이 이루어지는데, 우레탄 또는 에폭시 수지, 팽창성 시멘트 밀크는 그라우트에 비하여 상대적으로 고가이므로 시공 비용을 증가시키는 원인이 된다. 이에 패커 내부를 시멘트 밀크나 공기를 주입하는 방식을 사용하기도 하는데, 시멘트 밀크나 공기를 주입하는 경우에는 밀폐성이 저하되어 충분한 압력을 제공하지 못하는 문제가 있다.

또한 패커로 홀의 입구 부분을 우레탄 또는 에폭시 수지, 팽창성 시멘트 밀크로 밀폐한다고 하더라도 물 배합비가 높은 그라우트를 주입한 후 일정 시간이 경과하면 지반의 투수 및 누수, 그라우트 경화시 건조수축 현상 등으로 인하여 빈 공간이 발생하게 된다.

따라서 이 빈 공간에 대한 그라우트의 재주입이 필수적이나, 종래에는 패커 내부를 통해 재주입 호스를 설치할 공간이 부족하여 그라우트를 재주입하는 것이 불가능하거나, 재주입 호스를 설치하더라도 패커 내부로 주입되는 발포성 재료의 팽창압에 의해 재주입 호스가 압착되어 재주입이 잘 되지 않는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-1526470호(2015.06.01. 등록) 대한민국 등록특허 제10-0661123호(2006.12.18. 등록) 대한민국 공개특허 제10-2012-0102480호(2012.09.18. 등록)

본 발명은 상기한 것과 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 패커 구조의 개선을 통해 발포성 재료의 사용량을 정량화하여 팽창압을 정확히 제어함으로써 공벽 손상을 최소화하고, 패커를 홀의 입구에 설치할 수 있으며, 패커 내측에도 그라우트를 채워 넣을 수 있도록 하여 그라우트가 채워지지 않는 무보강 구간을 최소화할 수 있는 압력식 PHC 파일의 주면마찰력 및 선단지지력 증가를 위한 보강장치 및 이를 이용한 피에이치씨 파일 공법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 홀 내측으로 그라우트를 주입한 후 효율적으로 그라우트의 재주입을 수행할 수 있는 압력식 PHC 파일 보강장치 및 이를 이용한 주면마찰력과 선단지지력을 증가시키는 지반 보강공법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 압력식 PHC 파일 보강장치는, 지반에 천공된 홀 내측으로 삽입되며, 콘크리트 내부에 복수개의 PC 강선이 길이방향으로 매립되어 있는 중공관 형태의 PHC 파일; 상기 PHC 파일이 끼워져 결합되는 파일삽입공이 상하로 관통되게 형성되어 PHC 파일의 상단에 결합되면서 홀의 상단 입구에 배치되며, 재주입공이 상하로 관통되게 형성되어 있는 마운트부재; 상단부 및 하단부가 개방되며 상하방향으로 주름진 주름관 형태를 가지며, 상단부가 상기 마운트부재에 결합되는 분리관; 팽창 및 수축이 가능한 유연한 소재로 되어 상기 분리관의 외측을 둘러싸도록 설치되며, 상단이 상기 분리관의 상부에 고정되고, 하단이 상기 분리관의 하부에 고정되는 유연한 소재로 된 팩; 외면이 상기 분리관의 하단부 내주면에 밀착되어 결합하며 중앙부가 상기 PHC 파일에 고정되어 분리관 및 팩의 하단부를 지지하는 하부 서포트부재; 상기 분리관의 외면과 팩 사이에 형성된 공간으로 주입되어 채워지는 발포성 재료로 된 팽창재; 상기 마운트부재를 관통하여 하측으로 연장되게 설치되어 홀 내측과 분리관의 내측으로 그라우트를 주입하는 그라우트 주입관; 및, 상기 마운트부재를 관통하도록 설치되어 그라우트 주입관을 통해 그라우트를 주입할 때 홀과 분리관 내측의 공기를 외부로 배출하는 공기배출유닛;을 포함하고, 상기 마운트부재에 상기 분리관의 내측 공간과 연통되는 재주입공이 상하로 관통되게 형성되고, 상기 재주입공의 하단부에 상기 그라우트 주입관을 통한 그라우트의 주입시에는 상기 재주입공을 폐쇄하고 재주입공을 통한 그라우트의 재주입시에는 재주입공을 개방하는 재주입마개가 착탈 가능하게 설치된다.

상기한 본 발명에 따른 압력식 PHC 파일 보강장치를 이용한 지반 보강공법은 다음과 같은 단계를 포함할 수 있다.

(a) 지반에 홀을 천공하는 단계

(b) PHC 파일의 상단에 마운트부재와 분리관과 팩을 설치하는 단계

(c) 상기 PHC 파일과 마운트부재와 분리관과 팩을 홀 내측으로 삽입하는 단계

(d) 상기 팩 내측으로 팽창재를 주입하여 홀의 상단 입구를 밀폐하는 단계

(e) 그라우트 주입관을 통해 홀 내측 및 분리관의 내측에 그라우트를 주입하는 단계

(f) 그라우트 주입이 완료되면 공기배출유닛을 폐쇄하는 단계
(g) 상기 마운트부재에 관통되게 형성되는 재주입공의 재주입마개를 분리하고, 재주입공에 재주입호스를 연결하여 그라우트를 재주입하는 단계.

본 발명에 따르면, 홀의 입구 측을 밀폐하는 패커가 분리관과 팩의 이중 구조로 이루어지므로 팩과 분리관 사이로 주입되는 발포성 재료인 팽창재의 사용량을 정량화하여 팽창압을 정확히 제어할 수 있다. 따라서 공벽 손상을 최소화할 수 있음과 동시에 패커를 구성하는 마운트부재를 홀의 입구에 정확하게 설치할 수 있다.

또한 분리관 내측으로도 그라우트를 채워 넣을 수 있으므로 홀에 그라우트가 채워지지 않은 빈 공간이 거의 없게 되며, 따라서 홀의 무보강 구간을 최소화할 수 있게 된다.

그리고 마운트부재의 재주입공에 장착된 재주입마개를 간단히 개방하여 재주입공을 통해 그라우트를 재주입할 수 있으므로 그라우트 재주입이 효율적으로 이루어질 수 있다.

또한 홀 내측으로 그라우트를 주입할 때 홀 내부의 공기가 마운트부재의 하부면과 대응하는 높이에 장착되어 있는 실링어댑터 및 그 상측의 배기호스를 통해 외부로 배출되므로 홀 또는 그라우트팩 내부의 공기를 거의 남김없이 외부로 배출할 수 있으며, 배출제어밸브를 통해 공기의 배출 및 차단을 용이하게 제어할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력식 PHC 파일 보강장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 압력식 PHC 파일 보강장치의 주요 부분에 대한 단면도이다.
도 3a는 도 1에 도시된 압력식 PHC 파일 보강장치의 일부분에 대한 일부 절개 사시도이다.
도 3b는 도 1에 도시된 압력식 PHC 파일 보강장치를 구성하는 하부 서포트부재를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 압력식 PHC 파일 보강장치를 구성하는 공기배출유닛의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 압력식 PHC 파일 보강장치를 구성하는 재주입마개의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 압력식 PHC 파일 보강장치를 구성하는 재주입마개의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 7a는 도 1에 도시된 압력식 PHC 파일 보강장치를 구성하는 재주입마개의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 재주입마개의 작동례를 나타낸 단면도이다.
도 8a는 도 1에 도시된 압력식 PHC 파일 보강장치를 구성하는 재주입마개의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 8b는 도 8a에 도시된 재주입마개가 마운트부재에 장착된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압력식 PHC 파일 보강장치를 나타낸 단면도이다.
도 10은 도 2와 유사한 도면으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력식 PHC 파일 보강장치를 나타낸 단면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 압력식 PHC 파일 보강장치의 횡단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력식 PHC 파일 보강장치를 나타낸 단면도이다.
도 13은 도 3a와 유사한 도면으로, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 압력식 PHC 파일 보강장치를 나타낸 일부 절개 사시도이다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 압력식 PHC 파일의 주면마찰력 및 선단지지력 증가를 위한 보강장치 및 이를 이용한 피에이치씨 파일 공법을 후술된 실시예들에 따라 구체적으로 설명하도록 한다. 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압력식 PHC 파일의 주면마찰력 및 선단지지력 증가를 위한 보강장치는, 지반에 천공된 홀(H)의 내측으로 삽입되는 봉 형태의 PHC 파일(110)과, 상기 PHC 파일(110)의 상단에 결합되어 홀(H)의 입구를 소정의 팽창압으로 밀폐하는 패커유닛과, 상기 패커유닛을 구성하는 마운트부재(120)를 관통하도록 설치되어 홀(H) 내측으로 그라우트(G)를 주입하는 그라우트 주입관(170), 및 상기 마운트부재(120)를 관통하도록 설치되어 홀(H) 내측에 그라우트(G)를 주입할 때 홀(H) 내측의 공기를 외부로 배출하는 공기배출유닛을 포함한다.

상기 PHC 파일(110)은 원심성형 및 증기양생, 오토클레이브 양생 등을 거쳐 만들어진 콘크리트 기둥 내부에 복수개의 PC 강선이 길이방향으로 매립되어 있는 중공의 원통관 구조로 이루어지며, 상기 홀(H)의 깊이보다 약간 더 긴 길이를 갖는다. 본 발명에서 PHC 파일(110)의 범주에는 통상의 PHC 파일의 콘크리트보다 훨씬 높은 강도를 갖는 콘크리트를 구비한 UHC 파일 등도 포함한다.

상기 패커유닛은 상기 PHC 파일(110)의 상단에 결합되어 홀(H)의 상단 입구에 배치되는 마운트부재(120)와, 상단부 및 하단부가 개방된 속이 빈 통 형태를 가지며 상단부가 상기 마운트부재(120)에 결합되는 분리관(130)과, 상기 분리관(130)의 외측을 둘러싸도록 설치되는 팩(140)과, 상기 분리관(130)의 외면과 팩(140) 사이에 형성된 공간으로 주입되어 채워지는 발포성 재료로 된 팽창재(150)를 포함한다.

상기 마운트부재(120)는 원반형태를 가지며, 고무나 실리콘, 또는 플라스틱과 같은 재질로 만들어질 수 있으나, 이외에도 다양한 재질로 만들어질 수 있다. 상기 마운트부재(120)는 PHC 파일(110)의 상단부에 결합되어 홀(H)의 입구에 배치된다. 마운트부재(120)의 중심부에는 상기 PHC 파일(110)이 끼워지는 파일삽입공(121)이 상하방향으로 관통되게 형성된다.

또한 마운트부재(120)에는 상기 그라우트 주입관(170)이 통과하는 주입관삽입공(122)과, 공기배출유닛이 설치되는 공기배출공(123), 그라우트(G)의 재주입을 위한 재주입공(124)이 상하로 관통되게 형성되어 있다.

상기 분리관(130)은 상부면과 하부면이 개방된 통 형태로 이루어지며, 상단부가 상기 마운트부재(120)의 외주면에 체결링(128) 등의 체결수단에 의해 고정된다. 분리관(130)의 하단부는 PHC 파일(110)에 끼워져 결합되는 하부 서포트부재(160)의 외면에 밀착되어 결합되면서 하부 서포트부재(160)에 의해 지지될 수 있다. 상기 하부 서포트부재(160)는 분리관(130)의 하단부 내주면에 밀착되어 결합되는 링 형태의 외측 서포트링(161)과, 상기 PHC 파일(110)이 통과하면서 결합되는 내측 서포트링(162)과, 상기 내측 서포트링(162)과 외측 서포트링(161)을 연결하는 복수의 서포트리브(163)를 포함한 구성으로 이루어져, 홀(H) 내측의 하부에서부터 채워지는 그라우트(G)가 상기 서포트리브(163) 사이사이에 형성된 공간을 통해 분리관(130)의 내측 공간으로 유입되어 채워질 수 있게 되어 있다. 이외에도 상기 하부 서포트부재(160)는 공지의 PHC 파일 공법에 적용되는 스페이서(115)를 사용하여 구성할 수 있다.

상기 분리관(130)은 외면이 매끈하고 일정한 직경을 갖는 원통체로 이루어질 수도 있지만, 분리관(130)의 내측 공간에 채워지는 그라우트(G)의 압력을 균일하게 분산시킬 수 있도록(도 3 참조) 주름관 형태로 된 것이 바람직하다. 분리관(130)은 PVC 와 같은 소재로 만들어질 수 있으나, 이외에도 그라우트(G)의 압력에 변형이나 손상되지 않는 강도를 갖는 다양한 소재로 만들어질 수 있다.

상기 팩(140)은 분리관(130)의 외측에 설치되는 부직포 또는 비닐, 천, 강화종이 등 유연하고 형태 변형이 용이한 재질의 소재로 만들어지며, 팽창재(150)가 일정한 구간 내에서 팽창하도록 하는 역할을 하므로 팽창율이나 강도 등이 적합해야 한다. 상기 팩(140)의 상단은 상기 체결링(128)에 의해 분리관(130)의 상단부와 함께 마운트부재(120)의 외면에 고정되고 팩(140)의 하단은 체결링(165)에 분리관(130)의 하단부와 함께 하부 서포트부재(160)의 외측 서포트링(161)의 외면에 고정된다. 또한 상기 팩(140)의 상부에는 팩(140)과 분리관(130) 사이로 팽창재(150)를 주입하기 위한 팽창재주입관(142)이 연결된다.

상기 팽창재(150)는 팩(140)과 분리관(130) 사이로 주입된 후 발포하여 팩(140)을 팽창시켜 홀(H)의 내면에 가압 밀착시키는 작용을 하는 발포성 재료로 된 것으로, 팽창제를 첨가한 팽창성 시멘트 밀크, 또는 발포성 시멘트, 발포성 실리콘, 우레탄, 에폭시, 수패창성 팽창제 등을 적용할 수 있다. 팽창재(150)는 일정한 팽창율과 적절한 경화시간, 강도를 가지며, 장기적으로 열화에 의한 강도손실이 없는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 발포성 시멘트 또는 수팽창성 팽창제를 이용하는 경우에는 팽창재(150)를 외부에서 주입하지 않고 사전에 내부에 팽창재(150)를 넣은 팩(140)을 설치하고 시공시에 홀(H) 입구를 밀폐할 때 팩(140) 내부에 호스를 통해 물만 공급하도록 하여 공정을 간소화할 수 있다.

상기 그라우트 주입관(170)은 상기 마운트부재(120)의 주입관삽입공(122)을 통해 삽입되는 호스로 이루어지며, 하단부가 홀(H)의 하부에 배치되어 홀(H)의 하부에서부터 시멘트 밀크(cement milk)와 같은 그라우트를 토출하여 홀(H)에 그라우트(G)를 채운다. 그런데 그라우트 주입관(170)의 하단부에만 토출구가 형성될 경우 그라우트 주입관(170)을 통해 그라우트(G)를 주입할 때 고압의 그라우트(G) 압력에 의해 홀(H)의 내측부에서 급격한 붕괴가 발생하거나, 그라우트 주입관(170)의 상측에서 홀(H)의 내측부에 국부적인 붕괴가 발생할 경우 홀(H) 내측에 그라우트(G)를 균일하게 주입할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 이에 그라우트 주입관(170)에 길이 방향을 따라 소정의 간격(예를 들어 1.0m 간격)으로 복수개의 보조토출공(172)을 배열하게 되면, 그라우트(G)가 그라우트 주입관(170) 전체에 걸쳐 대체로 균등하게 토출되어 홀(H) 내측에 균등하게 그라우트(G)를 주입할 수 있고, 홀(H)의 손상이나 붕락을 방지할 수 있다.

상기 그라우트 주입관(170)을 통해 홀(H) 내측으로 그라우트(G)를 주입할 때 홀(H) 내측에 존재하는 공기가 배출되지 않으면 공기층으로 인해 그라우트(G)가 채워지지 않는 빈 공간이 발생하게 되며, 이 경우 강도가 현저하게 저하되어 보강 효과를 얻을 수 없게 된다. 이에 패커유닛에 그라우트(G)의 주입 시 홀(H) 내측의 공기를 외부로 배출할 수 있는 공기배출유닛이 구성된다.

기존에는 마운트부재(120)에 공기 배출용 호스를 일정 깊이로 설치하여 공기를 배출하고, 공기 배출이 완료되면 마운트부재(120)의 외측에서 공기 배출용 호스를 꺽는 방식으로 밀봉하고 있으나, 이 경우 홀(H) 내측에서 채워지는 그라우트(G)가 공기 배출용 호스의 하단부로 유입되면 마운트부재(120)의 하부면과 공기 배출용 호스의 하단부 사이, 즉 마운트부재(120)의 바로 하측부의 공기가 미처 배출되지 못하여 여전히 공기층이 존재하게 되므로 이 부분에 그라우트(G)가 채워지지 않게 되고, 공기 배출 완료 후 공기 배출용 호스의 밀봉이 제대로 이루어지지 않아 공기가 재유입되는 문제가 있다.

이러한 문제를 해소하기 위해 본 발명의 지반 보강장치에 구성되는 공기배출유닛은 도 4에 도시한 것과 같이 마운트부재(120)의 하부에서 마운트부재(120)의 공기배출공(123)에 끼워져 결합되는 'ㅛ' 형태의 단면을 갖는 실링어댑터(181), 상기 마운트부재(120)의 상측에서 상기 공기배출공(123)에 끼워져 상기 실링어댑터(181)와 연결되는 배기호스(182), 및 상기 배기호스(182)의 개폐를 제어하는 배출제어밸브(183)를 포함한다.

상기 실링어댑터(181)는 마운트부재(120)의 공기배출공(123)의 하단 주변부에 밀착되는 링 형태의 플랜지(181a)와, 상기 플랜지(181a)의 내주연부에 상측으로 연장되어 공기배출공 내측으로 삽입되는 슬리브(181b)와, 상기 슬리브(181b)의 상단부에 원추형으로 형성되며 상기 배기호스(182)의 하단에 삽입되면서 오므려져 결합되도록 복수의 절개홈(181d)이 형헝되어 있는 호스체결편(181c)을 포함한다.

상기 배기호스(182)는 마운트부재(120) 하측에 그라우트(G)가 채워지는 상황을 육안으로 관찰할 수 있도록 투명한 소재로 된 것이 바람직하다.

또한 상기 배출제어밸브(183)는 배기호스(182)를 완전히 차단 또는 개방하는 기능을 하는 밸브로서, 홀(H) 내측으로 그라우트 주입시에는 배기호스(182)를 개방하고, 배기호스(182)를 통한 공기배출이 완료되면 배기호스(182)를 차단하도록 제어된다.

이와 같이 공기배출유닛은 배기호스(182)의 하단이 마운트부재(120)의 하측으로 연장되지 않고 마운트부재(120)의 하부면에 결합되는 실링어댑터(181)에 연결되므로 마운트부재(120)의 바로 하측에 공기가 잔류하지 않고 거의 완전히 외부로 배출될 수 있다.

또한 배기호스(182)를 통한 공기 배출이 모두 완료되면 배출제어부재인 배출제어밸브(183)를 닫아서 간단하고 신속하게 배기호스(182)를 완전 차폐할 수 있으므로 배기호스(182)의 기밀성을 향상시킬 수 있다.

이와 다르게, 배기호스(182)에 배출제어밸브(183)를 설치하지 않고, 배기 완료 후에 배기호스(182)를 꺽은 다음 클립으로 꺽인 부분을 단단히 집어서 공기의 유입 및 출입을 차단할 수도 있다. 즉 클립을 배기호스(182)의 개폐를 제어하는 개폐제어부재로서 사용할 수 있다.

또한 본 발명의 지반 보강장치는 그라우트 주입관(170)을 통한 그라우트 주입 공정이 완료된 후 다시 홀(H) 내측으로 그라우트(G)를 재주입할 수 있는 구성을 갖는다. 이러한 재주입 작업을 위해, 마운트부재(120)에 분리관(130)의 내측 공간과 연통되는 재주입공(124)이 상하로 관통되게 형성되고, 상기 재주입공(124)의 하단부에 상기 그라우트 주입관(170)을 통한 그라우트(G)의 주입시에는 재주입공(124)을 폐쇄하고 재주입공(124)을 통한 그라우트(G)의 재주입시에는 재주입공(124)을 개방하는 재주입마개(200)가 착탈 가능하게 끼워진다.

도 5에 도시한 것과 같이 상기 재주입마개(200)는 재주입공(124)의 하단 주변부에 밀착되는 링 형태의 마개플랜지(201)와, 상기 마개플랜지(201)의 내주연부에 상측으로 연장되어 재주입공(124) 내측으로 삽입되며 상단부가 재주입호스(190)와 연결되는 마개슬리브(202)와, 상기 마개슬리브(202)의 하단부를 폐쇄하며 봉 형태로 된 별도의 분리용 공구에 의해 가압되면 마개슬리브에서 분리되는 개폐판(203)과, 상기 마개슬리브(202)의 하단부 내주면과 상기 개폐판(203)의 외주연부 사이에 개폐판(203)의 두께보다 작은 두께를 갖도록 형성되어 개폐판(203)에 하측으로 가해지는 압력에 의해 파열되는 파단부(204)와, 상기 마개슬리브(202)의 측면에 반경방향으로 돌출되게 형성되어 상기 개폐판(203)에 하측으로 압력이 가해질 때 마개슬리브(202)의 내주면에 고정되어 마개슬리브(202)가 재주입공(124)에서 분리되지 않도록 지지하는 분리방지부(205)를 포함한다.

상기 분리방지부(205)는 상기 마개슬리브(202)의 외면에 반경방향으로 돌출되어 재주입공(124)의 내주면에 형성된 단턱부(124a)에 걸려져 하측으로 가해지는 압력에 저항하여 마개슬리브(202)를 지탱한다. 마개슬리브(202)의 측방에 분리방지부(205)가 형성됨으로써 마운트부재(120)와 PHC 파일(110)을 홀(H) 내측에 시공할 때 또는 분리용 공구로 개폐판(203)을 하측으로 가압하여 분리할 때 재주입마개(200)가 마운트부재(120)에서 분리되는 것을 방지할 수 있다.

그라우트(G)의 재주입 작업을 수행할 경우, 작업자가 봉 형태로 된 분리용 공구를 재주입공(124)의 상부를 통해 삽입하여 개폐판(203)을 소정의 압력으로 가압하면, 파단부(204)가 찢어지면서 개폐판(203)이 마개슬리브(202)에서 완전히 분리되거나, 혹은 일부분만 남고 개폐판(203)이 회전할 수 있게 되어 마개슬리브(202)가 개방된다. 이 상태에서 재주입공(124)의 상측에서 재주입호스(190)를 삽입하여 마개슬리브(202)의 상단에 연결하고, 재주입호스(190)를 통해 그라우트(G)를 주입하면 마개슬리브(202)를 통해 그라우트(G)가 하강하여 분리관(130) 내측 공간으로 그라우트(G)가 재주입될 수 있게 된다.

물론 재주입마개(200)가 재주입공(124)을 폐쇄한 상태에서 분리용 공구를 삽입하여 개폐판(203)을 누를 때, 개폐판(203)만 분리되지 않고 마개슬리브(202) 전체가 재주입공(124)에서 분리되어 낙하하더라도 재주입공(124)을 통한 그라우트(G)의 재주입은 가능하다. 이에 재주입 작업시 재주입마개(200) 전체가 분리될 수 있게 재주입마개(200)를 구성할 수도 있다. 하지만 재주입마개(200)가 완전히 분리되지 않을 경우 그라우트(G) 재주입시 그라우트 재주입이 원활하게 이루어지지 않을 수 있으므로 재주입마개(200) 전체를 분리하지 않고 전술한 실시예처럼 개폐판(203)만 마개슬리브(202)에서 분리되게 하여 그라우트 재주입 작업이 더욱 원활하게 이루어질 수 있게 할 수 있다.

이 실시예와 다르게 도 6에 도시한 재주입마개(200)는, 상기 재주입공(124)의 하단 주변부에 밀착되는 링 형태의 마개플랜지(211)와, 상기 마개플랜지(211)의 내주연부에 상측으로 연장되어 재주입공(124) 내측으로 삽입되며 상단부가 재주입호스(190)와 연결되는 마개슬리브(212)와, 상기 마개슬리브(212)의 하단부에 힌지축(214)을 중심으로 상하로 회전 가능하게 설치되어 마개슬리브(212)의 내측으로 주입되는 그라우트에 의해 개방되는 회전개폐판(213)과, 상기 힌지축(214)에 설치되어 상기 회전개폐판(213)에 상측으로 탄성력을 가하여 마개슬리브(212)의 내측으로 그라우트가 주입되지 않는 상태에서는 마개슬리브(212)의 하단부를 폐쇄하도록 하는 토션스프링(215)을 포함한다.

따라서 평상시에는 상기 회전개폐판(213)이 토션스프링(215)의 탄성력에 의해 마개슬리브(212)의 하단 개구부를 완전히 폐쇄하고, 재주입공(124)을 통해 그라우트(G)를 재주입하게 되면 그라우트(G)의 압력에 의해 회전개폐판(213)이 힌지축(214)을 중심으로 하측으로 자연스럽게 회전하면서 마개슬리브(212)의 하단부가 개방되어 분리관(130) 내측 공간으로 그라우트(G)가 재주입될 수 있게 된다.

도 7a 및 도 7b는 재주입마개(200)의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로, 이 실시예의 재주입마개(200)는 상기 재주입공(124)의 하단 주변부에 밀착되는 링 형태의 마개플랜지(221)와, 상기 마개플랜지(221)의 내주연부에 상측으로 연장되어 재주입공(124) 내측으로 삽입되며 상부면과 하부면이 개방된 원통형상의 마개슬리브(222)와, 상기 재주입공(124)의 상측에서 상기 마개슬리브(222)의 중공부 내측으로 삽입되는 원통형의 상부마개(223)와, 상기 상부마개(223)의 하단부에 반경방향 외측으로 연장되어 마개슬리브(222)의 하단 개구부를 기밀하게 폐쇄하는 고무와 같은 탄성력이 있는 수지 재질의 실링커버(224)와, 상기 상부마개(223)의 상단부에 마운트부재(120)의 외측으로 돌출되게 설치되어 작업자가 상부마개(223)를 상측으로 끌어 당길 수 있도록 하는 손잡이(225) 및, 상기 마개슬리브(222)의 측면에 반경방향으로 돌출되게 형성되어 상기 재주입공(124)의 내주면에 형성된 단턱부(124a)에 걸려져 마개슬리브(222)가 재주입공(124)에서 분리되지 않도록 지지하는 분리방지부(226)를 포함한다.

상기 분리방지부(226)는 상기 마개슬리브(222)의 외면에 반경방향으로 돌출되어 재주입공(124)의 단턱부(124a)에 걸림으로써 하측으로 가해지는 압력에 저항한다.

따라서, 평상시에는 도 7a에 도시한 것과 같이 상부마개(223)가 마개슬리브(222) 내측으로 삽입되어 마개슬리브(222)를 폐쇄하다가 재주입 작업시 작업자가 손잡이(225)를 잡고 상측으로 당기면 하측의 실링커버(224)가 탄력적으로 휨 변형되면서 상부마개(223)가 마개슬리브(222)에서 분리되어 마개슬리브(222) 및 재주입공(124)이 개방되고, 도 7b에 도시한 것처럼 재주입공(124)의 상측에서 재주입호스(190)를 삽입하여 연결하여 그라우트 재주입 작업을 수행하게 된다.

이와 같이 재주입마개(200)를 구성하면, 재주입을 수행하지 않을 때에는 재주입공(124)을 기밀하게 폐쇄하여 공기와 유출입을 방지함과 동시에 그라우트가 재주입공(124)으로 유출되는 것을 방지할 수 있으며, 재주입 작업을 수행할 경우 홀(H)의 외측에서 상부마개(223)를 마개슬리브(222)에서 쉽게 분리하여 재주입공(124)을 개방할 수 있으므로 재주입 작업이 매우 용이하고 신속하게 이루어질 수 있다.

도 8a 및 도 8b는 재주입마개(200)의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로, 이 실시예의 재주입마개(200)는 상기 재주입공(124)의 하단에 밀착되면서 재주입공(124)의 하단부를 폐쇄하는 원반형의 차폐판(231)과, 상기 차폐판(231)의 상부면에 상측으로 연장되어 재주입공(124) 내측으로 삽입되며 상부면이 개방되게 형성되고 측면부에 2개의 개방공(233)이 마주보게 형성되어 있는 원통형상의 마개슬리브(232)와, 상단 또는 하단이 상기 마개슬리브(232)의 개방공(233)의 상단부 또는 하단부에 연결되고 측면부가 마개슬리브(232)의 외면에 반경방향으로 돌출되게 형성되어 재주입공(124)의 내주면에 탄력적으로 접촉하면서 휨 변형되는 복수의 탄성지지편(234)을 포함한다.

따라서 재주입마개(200)를 재주입공(124)의 하측에서 삽입하면 마개슬리브(232)의 탄성지지편(234)의 경사진 외측면이 재주입공(124)의 내주면에 탄력적으로 밀착되면서 결합되어 재주입마개(200)가 재주입공(124)에 단단히 결합된다.

그리고 그라우트의 재주입을 위해 재주입마개(200)를 분리하고자 할 경우, 재주입공(124)의 상측에서 막대와 같은 도구를 밀어 넣으면 탄성지지편(234)의 탄성력을 이기고 재주입마개(200)가 재주입공(124)의 하측으로 분리되어 재주입이 가능하게 된다.

상술한 구성을 갖는 보강장치를 이용한 PHC 파일 공법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 오거(auger) 등의 굴착 장비를 이용하여 보강을 필요로 하는 지반에 홀(H)을 소정의 깊이로 천공한다.

그리고 상기 PHC 파일(110)에 마운트부재(120)와 하부 서포트부재(160)를 결합하고, 마운트부재(120) 및 하부 서포트부재(160)의 외면에 분리관(130)의 상단부 및 하단부와 팩(140)의 상단부 및 하단부를 겹쳐서 체결링(128, 162)으로 단단히 결합한다. 이어서 마운트부재(120)의 주입관삽입공(122)을 통해 그라우트 주입관(170)을 삽입하여 설치한다. 상기 마운트부재(120)의 공기배출공(123)의 하단부에는 공기배출유닛의 실링어댑터(181)를 끼워 넣고, 공기배출공(123)의 상부에서 배기호스(182)를 삽입하여 실링어댑터(181)와 연결한다. 그리고 재주입공(124)의 하단부에 재주입마개(200)를 결합시켜 재주입공(124)을 폐쇄한다.

이와 같이 마운트부재(120)와 분리관(130)과 팩(140), 그라우트 주입관(170), 공기배출유닛, 재주입마개(200)를 설치한 PHC 파일(110)을 홀(H) 내측으로 삽입하여 시공한다. 이 때 마운트부재(120)는 홀(H)의 상단 입구에 배치된다.

이 상태에서 팩(140)에 연결된 팽창재주입관(142)을 통해 발포성 재료를 주입하면, 발포성 재료가 팩(140)과 분리관(130) 사이의 공간에서 발포하여 팩(140)이 팽창하게 된다. 팽창된 팩(140)은 마운트부재(120)의 바로 하측에서 홀(H)의 입구 부분을 밀폐하게 된다.

팩(140)에 의해 홀(H)이 입구 부분이 기밀하게 밀폐되면, 그라우트 주입관(170)을 통해 홀(H) 내측으로 그라우트를 주입한다. 이 때 그라우트 주입관(170)의 측면부에 길이 방향을 따라 보조토출공(172)이 형성되어 있는 경우 그라우트 주입관(170)의 하단부 뿐만 아니라 보조토출공(172)을 통해서도 그라우트(G)가 주입되므로 그라우트 주입관(170) 전체 길이에 걸쳐 대체로 균일한 압력으로 분산되어 그라우트가 주입될 수 있으며, 이에 따라 그라우트 주입 압력에 의해 홀(H) 붕괴 또는 손상 가능성이 줄어들게 되고, 그라우트를 홀(H) 전체에 균일하게 채워 넣을 수 있다.

그라우트 주입관(170)을 통해 홀(H) 내측에 그라우트(G)가 채워짐에 따라 홀(H) 내측의 공기가 실링어댑터(181) 및 배기호스(182)를 통해 외부로 배출된다. 그라우트(G)가 분리관(130) 내부 공간에 채워지면서 마운트부재(120)의 하부면까지 차오르게 되면 작업자가 투명한 배기호스(182)를 통해 이를 육안으로 확인하고, 공기 배출이 완료된 것으로 판단하여 배출제어밸브(183)를 닫아서 배기호스(182)를 완전히 차단한다.

상술한 것과 같이 팩(140)에 의해 홀(H)의 입구가 밀폐된 상태에서 홀(H) 내측에 그라우트(G)가 주입되면, 홀(H) 내측에 그라우트(G)가 높은 압력으로 채워질 수 있게 되므로 중력식에 비하여 큰 주면마찰력과 선단지지력을 얻을 수 있다.

그라우트 주입관(170)을 통한 그라우트(G)의 주입이 완료되면 그라우트가 경화되면서 지반이 보강되는데, 이 때 그라우트(G)에 함유된 물의 일부가 홀(H) 외부의 지반에 형성되어 있는 공극을 통해 외부로 배출되거나 그라우트(G)의 건조수축 현상이 발생하게 되면 그라우트(G)의 체적이 줄어들어 홀(H)의 상부에 그라우트가 채워지지 않은 부분이 발생할 수 있으며, 이 경우 그라우트(G)를 재주입해야 한다.

이에 1차 그라우트(G) 주입 후에 재주입공(124)을 통해 분리용 공구를 삽입하여 재주입마개(200)의 개폐판(203)을 분리하거나 재주입마개(200) 전체를 분리하여 재주입공(124)을 개방하고, 배출제어밸브(183)를 개방 작동하여 배기호스(182)를 통한 공기의 배출이 가능하게 한 후, 재주입공(124)에 재주입호스(190)를 연결하여 그라우트를 재주입하면 분리관(130) 내측으로 그라우트가 재주입되면서 빈 공간이 그라우트로 다시 채워질 수 있게 된다.

한편 충적층, 붕적층 등 공극이 많아서 그라우트(G)의 누수, 투수가 심하게 발생하는 지반, 또는 지하수위가 높고 유속이 세어서 그라우트가 유실되거나 희석되어 정착장의 성능이 저하되는 지반을 보강하고자 할 경우, 상기 분리관(130)의 하측에 상기 팩(140)과 유사한 유연한 재질의 팩을 추가로 설치하고 그 안에 그라우트(G)를 타설하여 그라우트의 유실을 최소화하여 보강을 할 수 있다.

예를 들어 도 9에 도시한 것과 같이, PHC 파일(110)의 하단부에 팩홀더(310)를 결합하고, 상기 분리관(130)의 하단부와 팩홀더(310) 사이에 유연한 소재로 된 그라우트팩(320)을 추가로 설치하여 그라우트팩(320) 내측으로 그라우트를 주입한다.

상기 팩홀더(310)는 마운트부재(120)와 동일 또는 유사한 원반형으로 이루어지며, 중심부에 PHC 파일(110)의 하단부가 끼워져 결합되는 관통공이 형성되어 있다.

그라우트팩(320)은 상단이 상기 분리관(130)의 하단부에 결합되며 하단이 상기 팩홀더(310)에 결합된다. 그라우트팩(320)은 그라우트가 누출이 되지 않도록 충분히 조밀한 조직이며, 주입압을 견딜수 있는 강도의 소재로 이루어져야 하는데, 팩(140)과 마찬가지로 부직포 또는 비닐, 천, 강화종이 등 유연한 재질의 소재로 이루어질 수 있다. 그라우트팩(320)은 상기 팩(140)과는 개별체로 분리관(130)의 하단에 결합될 수도 있지만, 팩(140)과 일체형으로 되어 분리관(130)의 하단에 체결링으로 결합될 수도 있다.

이 실시예에서는 PHC 파일(110)의 하단부에 팩홀더(310)를 결합하고 팩홀더(310)에 그라우트팩(320)의 하단부를 결합하였으나, 이와 다르게 팩홀더(310)를 설치하지 않고 그라우트팩(320) 전체가 PHC 파일(110)의 하단부를 둘러싸는 주머니 형태로 이루어질 수도 있다(도 12 참조).

한편, 전술한 압력식 PHC 파일 보강장치의 첫번째 실시예에서는 팩(140)의 상부에 팽창재(150)를 주입하기 위한 팽창재주입관(142)이 연결되었으나, 이 경우 유연한 팩(140)에 의해 팽창재주입관(142)의 배출구가 막혀 팽창재(150)의 주입이 원활하지 않거나, 혹은 보강장치를 경사면에 수평하게 삽입하였을 때 팩(140)이 눌려서 팽창재(150)가 원활하게 주입되지 않을 가능성이 있다.

이에 도 10 및 도 11에 도시한 것과 같이, 마운트부재(120)의 외주면에 링 형태로 된 상부 장착링(145)이 설치되고, 상부 장착링(145)의 외면에 팩(140)의 상단이 체결링(128)에 의해 고정되며, 팽창재주입관(142)이 상부 장착링(145)을 관통하여 설치된 구성을 가질 수 있다. 이 때 상기 마운트부재(120)의 외주면과 상부 장착링(145) 사이에 분리관(130)의 상단부가 개재되어 체결링(128)에 의해 가압되어 고정된다.

또한 하부 서포트부재(160)의 외주면에도 상기 상부 장착링(145)과 동일 또는 유사한 직경을 갖는 하부 장착링(146)이 설치되고, 하부 장착링(146)의 외주면에 팩(140)의 하단부가 체결링(165)에 의해 고정되며, 상기 하부 서포트부재(160)의 외주면과 하부 장착링(146) 사이에 상기 분리관(130)의 하단부가 개재되어 고정된다.

따라서, 상기 상부 장착링(145)에 설치된 팽창재주입관(142)을 통해 팩(140) 내측으로 팽창재(150)를 주입하게 되므로 팽창재(150) 주입이 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

또한 전술한 실시예에서 분리관(130)은 상하방향으로 주름진 주름관 형태를 갖지만, 도 13에 다른 실시예로 도시한 것과 같이 외면이 매끈하고 일정한 직경을 갖는 원통체로 이루어질 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

G : 그라우트 H : 홀
110 : PHC 파일 120 : 마운트부재
121 : 파일삽입공 122 : 주입관삽입공
123 : 공기배출공 124 : 재주입공
130 : 분리관 140 : 팩
142 : 팽창재주입관 150 : 팽창재
160 : 하부 서포트부재 161 : 외측 서포트링
162 : 내측 서포트링 163 : 서포트리브
170 : 그라우트 주입관 172 : 보조토출공
181 : 실링어댑터 182 : 배기호스
183 : 배출제어밸브 190 : 재주입호스
200 : 재주입마개 201 : 마개플랜지
202 : 마개슬리브 203 : 개폐판
204 : 파단부 205 : 분리방지부
310 : 팩홀더 320 : 그라우트팩

Claims

지반에 천공된 홀 내측으로 삽입되며, 콘크리트 내부에 복수개의 PC 강선이 길이방향으로 매립되어 있는 중공관 형태의 PHC 파일;
상기 PHC 파일이 끼워져 결합되는 파일삽입공이 상하로 관통되게 형성되어 PHC 파일의 상단에 결합되면서 홀의 상단 입구에 배치되며, 재주입공이 상하로 관통되게 형성되어 있는 마운트부재;
상단부 및 하단부가 개방되며 상하방향으로 주름진 주름관 형태를 가지며, 상단부가 상기 마운트부재에 결합되는 분리관;
팽창 및 수축이 가능한 유연한 소재로 되어 상기 분리관의 외측을 둘러싸도록 설치되며, 상단이 상기 분리관의 상부에 고정되고, 하단이 상기 분리관의 하부에 고정되는 유연한 소재로 된 팩;
외면이 상기 분리관의 하단부 내주면에 밀착되어 결합하며 중앙부가 상기 PHC 파일에 고정되어 분리관 및 팩의 하단부를 지지하는 하부 서포트부재;
상기 분리관의 외면과 팩 사이에 형성된 공간으로 주입되어 채워지는 발포성 재료로 된 팽창재;
상기 마운트부재를 관통하여 하측으로 연장되게 설치되어 홀 내측과 분리관의 내측으로 그라우트를 주입하는 그라우트 주입관; 및,
상기 마운트부재를 관통하도록 설치되어 그라우트 주입관을 통해 그라우트를 주입할 때 홀과 분리관 내측의 공기를 외부로 배출하는 공기배출유닛;
을 포함하고,
상기 마운트부재에 상기 분리관의 내측 공간과 연통되는 재주입공이 상하로 관통되게 형성되고,
상기 재주입공의 하단부에 상기 그라우트 주입관을 통한 그라우트의 주입시에는 상기 재주입공을 폐쇄하고 재주입공을 통한 그라우트의 재주입시에는 재주입공을 개방하는 재주입마개가 착탈 가능하게 설치된 압력식 PHC 파일 보강장치.
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제1항에 있어서,
상기 공기배출유닛은,
상기 마운트부재의 하부에서 마운트부재에 상하로 관통되게 형성되어 있는 공기배출공에 끼워져 결합되는 'ㅛ' 형태의 단면을 갖는 실링어댑터, 상기 마운트부재의 상측에서 상기 공기배출공에 끼워져 상기 실링어댑터와 연결되는 배기호스, 및 상기 배기호스의 개폐를 제어하는 배출제어부재를 포함하는 압력식 PHC 파일 보강장치.
제3항에 있어서,
상기 실링어댑터는 마운트부재의 공기배출공의 하단 주변부에 밀착되는 링 형태의 플랜지와, 상기 플랜지의 내주연부에 상측으로 연장되어 공기배출공 내측으로 삽입되는 슬리브와, 상기 슬리브의 상단부에 원추형으로 형성되며 상기 배기호스의 하단에 삽입되면서 오므려져 결합되도록 복수의 절개홈이 형성되어 있는 호스체결편을 포함하는 압력식 PHC 파일 보강장치.
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제1항에 있어서,
상기 재주입마개는, 상기 재주입공의 하단 주변부에 밀착되는 링 형태의 마개플랜지와, 상기 마개플랜지의 내주연부에 상측으로 연장되어 재주입공 내측으로 삽입되며 상단부가 재주입호스와 연결되는 마개슬리브와, 상기 마개슬리브의 하단부를 폐쇄하며 봉 형태로 된 별도의 분리용 공구에 의해 가압되면 마개슬리브에서 분리되는 개폐판과, 상기 마개슬리브의 하단부 내주면과 상기 개폐판의 외주연부 사이에 개폐판의 두께보다 작은 두께를 갖도록 형성되어 개폐판에 하측으로 가해지는 압력에 의해 파열되는 파단부와, 상기 개폐판에 하측으로 압력이 가해질 때 마개슬리브의 내주면에 고정되어 마개슬리브가 재주입공에서 분리되지 않도록 지지하는 분리방지부를 포함하는 압력식 PHC 파일 보강장치.
제1항에 있어서,
상기 재주입마개는, 상기 재주입공의 하단 주변부에 밀착되는 링 형태의 마개플랜지와, 상기 마개플랜지의 내주연부에 상측으로 연장되어 재주입공 내측으로 삽입되며 상단부가 재주입호스와 연결되는 마개슬리브와, 상기 마개슬리브의 하단부에 힌지축을 중심으로 상하로 회전 가능하게 설치되어 마개슬리브의 내측으로 주입되는 그라우트에 의해 개방되는 회전개폐판과, 상기 힌지축에 설치되어 상기 회전개폐판에 상측으로 탄성력을 가하여 마개슬리브의 내측으로 그라우트가 주입되지 않는 상태에서는 마개슬리브의 하단부를 폐쇄하도록 하는 하는 토션스프링을 포함하는 압력식 PHC 파일 보강장치.
제1항에 있어서,
상기 재주입마개는, 상기 재주입공의 하단 주변부에 밀착되는 링 형태의 마개플랜지와, 상기 마개플랜지의 내주연부에 상측으로 연장되어 재주입공 내측으로 삽입되며 상부면과 하부면이 개방된 원통형상의 마개슬리브와, 상기 재주입공의 상측에서 상기 마개슬리브의 중공부 내측으로 삽입되는 원통형의 상부마개와, 상기 상부마개의 하단부에 반경방향 외측으로 연장되어 마개슬리브의 하단 개구부를 폐쇄하는 탄성력이 있는 수지 재질의 실링커버와, 상기 상부마개의 상단부에 마운트부재의 외측으로 돌출되게 설치되어 작업자가 상부마개를 상측으로 끌어 당겨 분리할 수 있도록 하는 손잡이 및, 상기 마개슬리브의 측면에 반경방향으로 돌출되게 형성되어 상기 재주입공의 내주면에 형성된 단턱부에 걸려져 마개슬리브가 재주입공에서 분리되지 않도록 지지하는 분리방지부를 포함하는 압력식 PHC 파일 보강장치.
제1항에 있어서,
상기 재주입마개는, 상기 재주입공의 하단에 밀착되면서 재주입공의 하단부를 폐쇄하는 원반형의 차폐판과, 상기 차폐판의 상부면에 상측으로 연장되어 재주입공 내측으로 삽입되며 상부면이 개방되게 형성되고 측면부에 2개의 개방공이 마주보게 형성되어 있는 원통형상의 마개슬리브와, 상단 또는 하단이 상기 마개슬리브의 개방공의 상단부 또는 하단부에 연결되고 측면부가 마개슬리브의 외면에 반경방향으로 돌출되게 형성되어 재주입공의 내주면에 탄력적으로 접촉하면서 휨 변형되는 복수의 탄성지지편을 포함하는 압력식 PHC 파일 보강장치.
제1항에 있어서,
상기 마운트부재의 외주면에 링 형태로 상부 장착링이 설치되며, 상기 상부 장착링의 외면에 상기 팩의 상단이 고정되며, 상기 상부 장착링에 팽창재를 주입하기 위한 팽창재주입관이 관통되게 설치되며, 상기 마운트부재의 외주면과 상기 상부 장착링 사이에 상기 분리관의 상단부가 개재되어 고정되며,
상기 하부 서포트부재의 외주면에 링 형태로 된 하부 장착링이 설치되며, 하부 장착링의 외주면에 상기 팩의 하단부가 고정되며, 상기 하부 서포트부재의 외주면과 하부 장착링 사이에 상기 분리관의 하단부가 개재되어 고정되는 압력식 PHC 파일 보강장치.
제1항에 있어서, 상기 그라우트 주입관에 길이 방향을 따라 복수개의 보조토출공이 간격을 두고 형성되어 보조토출공을 통해서 그라우트를 배출하는 압력식 PHC 파일 보강장치.
제1항에 있어서, 상기 PHC 파일의 하단부에 결합되는 팩홀더와;
상단이 상기 분리관의 하단부에 결합되며 하단이 상기 팩홀더에 결합되고, 유연한 소재로 되어 상기 그라우트 주입관을 통해 공급되는 그라우트가 채워지면서 팽창하도록 된 그라우트팩;
을 더 포함하는 압력식 PHC 파일 보강장치.
제1항 및 제3항 내지 제4항 및 제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 압력식 PHC 파일 보강장치를 이용한 압력식 PHC 파일 공법으로,
(a) 지반에 홀을 천공하는 단계;
(b) PHC 파일의 상단에 마운트부재와 분리관과 팩을 설치하는 단계;
(c) 상기 PHC 파일과 마운트부재와 분리관과 팩을 홀 내측으로 삽입하는 단계;
(d) 상기 팩의 내측으로 팽창재를 주입하여 홀의 상단 입구를 밀폐하는 단계;
(e) 그라우트 주입관을 통해 홀 내측 및 분리관의 내측에 그라우트를 주입하는 단계;
(f) 그라우트 주입이 완료되면 공기배출유닛을 폐쇄하는 단계;
(g) 상기 마운트부재에 관통되게 형성되는 재주입공의 재주입마개를 분리하고, 재주입공에 재주입호스를 연결하여 그라우트를 재주입하는 단계를 더 포함하는 압력식 PHC 파일 공법.
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