KR101982553B1 - 연약지반용 태양광 패널 기초 구조물의 시공 방법 - Google Patents

연약지반용 태양광 패널 기초 구조물의 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연약지반용 태양광 패널 기초 구조물의 시공 방법에 관한 것이다.
본 발명의 연약지반용 태양광 패널 기초 구조물의 시공 방법은, 내부에 길이 방향으로 중공부(40a)가 형성되어 있고, 중공부(40a)의 외부에는 단부에 확장부(41a)가 형성된 인장강선(41)이 길이 방향으로 내삽되어 있는 콘크리트층(42)이 형성되어 있으며, 상기 콘크리트층(42)의 단부에는 내주면에 나사산이 형성되어 있는 인서트너트(43)가 설치되어 있고, 인장강선(41)의 확장부(41a)가 상기 인서트너트(43)의 바닥에 걸려 지지되도록 이루어지며, 단부에 마감캡(44)이 설치되어 있는 다수 개의 PHC파일(40)을 준비하는 파일준비단계와; 바이브로해머(C)에 상기 PHC파일을 고정시킨 후 크레인(B) 또는 굴삭기를 이용하여 바이브로해머를 시공될 연약지반의 대상지에 인양과 압입을 반복하여 다수 개의 PHC파일(40)의 하부를 근입시키고, 상부는 노출시키는 파일설치단계와; 상기 인서트너트(43)에 연결볼트(100)를 체결하고, 연결볼트(100)의 하단 외주면에 하부너트(110)를 체결하는 볼트설치단계와; 상기 중공부(40a) 내경보다 크며 PHC파일(40) 외경보다 작은 높이조절부재(120)를 준비하여 상기 PHC파일(40)의 마감캡(44) 위에 안착시키는 높이조절부재설치단계와; 하부 내주면이 상기 마감캡(44) 외주면을 감싸는 측벽부(131)와, 상기 높이조절부재(120) 상부에 안착되며, 상기 연결볼트(100)가 관통하는 볼트관통홀(132a)이 형성된 바닥부(132)와, 상기 바닥부(132)에 연결된 채 수직으로 돌출되어 형성되며, 태양광 패널 지지용 거더(D)와 볼트 결합되는 거더연결부(133)로 구성된 연결보강캡(130)을 준비하여 상기 연결볼트(100)가 볼트관통홀(132a)을 관통하도록 하면서 바닥부(132)가 높이조절부재(120) 위에 안착되도록 설치하는 연결보강캡설치단계와; 상기 볼트관통홀(132a) 상부로 돌출된 연결볼트(100)에 상부너트(140)를 체결하여 조이는 마감단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 바이브로 해머를 이용하여 PHC 파일을 압입과 인양을 반복하여 연약지반에 시공하되, PHC 파일의 상부가 지면 위로 노출되도록 하여 기초와 기둥의 역할을 겸하도록 하여 파일 침하를 최소화하면서 시공이 간편하게 이루어질 수 있게 되고, 파일 시공시 발생하게 되는 파일간의 상단 높이차를 각 파일 상단에 높이조절부재를 설치하여 높이를 조정함으로써 태양광 패널의 레벨을 설계대로 유지할 수 있게 되며, 지면과 접촉하는 부분에는 보강 콘크리트 기초를 설치함으로써 시공 후의 파일 침하를 최소화할 수 있게 된다.

Description

연약지반용 태양광 패널 기초 구조물의 시공 방법{construction method of solar panel Foundation structure for weakness ground}
본 발명은 태양광 패널 기초 구조물의 시공 방법에 관한 것으로, 기초와 기둥을 나누어 시공하지 않고 PHC 파일이 기초와 기둥 역할을 할 수 있게 하여 공사가 간단하게 이루어질 수 있게 하고 높이조절부재를 이용하여 파일들의 높이차를 커버하여 태양광 패널들이 수평을 유지할 수 있도록 하는, 연약지반용 태양광 패널 기초 구조물의 시공 방법에 관한 것이다.
육상형 태양광 발전은 통상 기초와 기둥이 구비되고, 그 위에 태양광 발전 구조물이 설치되며, 수상 태양광 발전은 기초와 기둥 대신 부유 구조물이 구비되고, 그 위에 태양광 발전 구조물이 설치된다.
부지의 수급 면에서는 수상 태양광 발전이 육상 태양광 발전에 비해 유리하나, 지지 구조물의 시공, 구조 면에서 볼 때 수상 태양광 발전에 소요되는 비용이 더 증가하며, 유지 관리 면에서는 확실히 육상 발전이 유리하다.
한편, 이 둘의 장점만을 취합하기 위한 반안으로 하천 부지, 저류지, 패염전, 저수지 등 연약지반에 태양광 발전 구조물을 설치하려는 노력이 진행되어 왔다.
관련 기술의 하나로 "연약지반 침하대응형 태양광 발전 장치"(한국 등록특허공보 제10-1362434호, 특허문헌 1)에는 연약지반에서 설치된 파일이 시간이 경과함에 따라 침하하는 현상에 대비하여 지주 상단과 지지프레임 사이를 연결하는 높이조절유니트가 제시되어 있다.
특허문헌 1과 같은 종래 기술의 경우 지주는 강관 파일로 이루어져 있는데, 이러한 강관 파일은 그 자체의 강도는 높은 반면 물과의 접촉이 잦은 연약지반에 설치시 쉽게 부식되어 버려 내구성이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 연약지반에서는 침하량이 높이조절유니트의 한계를 쉽게 넘겨버리기 때문에 강관 말뚝을 관입시키는 것으로는 태양광 발전 구조물의 안정성을 도모하기가 쉽지 않다.
KR 10-1362434 92014.02.06)
본 발명의 연약지반용 태양광 패널 기초 구조물의 시공 방법은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 바이브로 해머를 이용하여 PHC 파일을 압입과 인양을 반복하여 연약지반에 시공하되, PHC 파일의 상부가 지면 위로 노출되도록 하여 기초와 기둥의 역할을 겸하도록 하여 파일 침하를 최소화하면서 시공이 간편하게 이루어질 수 있게 하려는 것이다.
더 나아가 파일 시공시 발생하게 되는 파일간의 상단 높이차를 각 파일 상단에 높이조절부재를 설치하여 높이를 조정함으로써 태양광 패널의 레벨을 설계대로 유지할 수 있게 하고 하려는 것이다.
뿐만 아니라, 지면과 접촉하는 부분에는 보강 콘크리트 기초를 설치함으로써 시공 후의 파일 침하를 최소화하려는 것이다.
본 발명의 연약지반용 태양광 패널 기초 구조물의 시공 방법은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 내부에 길이 방향으로 중공부(40a)가 형성되어 있고, 중공부(40a)의 외부에는 단부에 확장부(41a)가 형성된 인장강선(41)이 길이 방향으로 내삽되어 있는 콘크리트층(42)이 형성되어 있으며, 상기 콘크리트층(42)의 단부에는 내주면에 나사산이 형성되어 있는 인서트너트(43)가 설치되어 있고, 인장강선(41)의 확장부(41a)가 상기 인서트너트(43)의 바닥에 걸려 지지되도록 이루어지며, 단부에 마감캡(44)이 설치되어 있는 다수 개의 PHC파일(40)을 준비하는 파일준비단계와; 바이브로해머(C)에 상기 PHC파일을 고정시킨 후 크레인(B) 또는 굴삭기를 이용하여 바이브로해머를 시공될 연약지반의 대상지에 인양과 압입을 반복하여 다수 개의 PHC파일(40)의 하부를 근입시키고, 상부는 노출시키는 파일설치단계와; 상기 인서트너트(43)에 연결볼트(100)를 체결하고, 연결볼트(100)의 하단 외주면에 하부너트(110)를 체결하는 볼트설치단계와; 상기 중공부(40a) 내경보다 크며 PHC파일(40) 외경보다 작은 높이조절부재(120)를 준비하여 상기 PHC파일(40)의 마감캡(44) 위에 안착시키는 높이조절부재설치단계와; 하부 내주면이 상기 마감캡(44) 외주면을 감싸는 측벽부(131)와, 상기 높이조절부재(120) 상부에 안착되며, 상기 연결볼트(100)가 관통하는 볼트관통홀(132a)이 형성된 바닥부(132)와, 상기 바닥부(132)에 연결된 채 수직으로 돌출되어 형성되며, 태양광 패널 지지용 거더(D)와 볼트 결합되는 거더연결부(133)로 구성된 연결보강캡(130)을 준비하여 상기 연결볼트(100)가 볼트관통홀(132a)을 관통하도록 하면서 바닥부(132)가 높이조절부재(120) 위에 안착되도록 설치하는 연결보강캡설치단계와; 상기 볼트관통홀(132a) 상부로 돌출된 연결볼트(100)에 상부너트(140)를 체결하여 조이는 마감단계;를 포함하여 구성된다.
상기한 구성에 있어서, 상기 파일설치단계 이후에 지면에 PHC파일(40) 외주면을 감싸는 기초 보강 콘크리트(50)를 설치하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 높이조절부재(120)는 다수 개의 판상 부재로 구성되어, 상기높이조절부재설치단계에서 높이조절부재(120)는 다수 개의 판상 부재를 적층시켜 설계상 높이가 되도록 설치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결보강캡설치단계가 종료된 후 설계상의 거더연결부(133) 높이와 시공된 거더연결부(133)의 높이를 검사하는 검사단계가 진행되며, 상기 연결보강캡(130)의 측벽부(131)에는 상기 판상 부재의 삽입이 가능한 작업공(134)이 형성되어 있어, 작업공을 통해 판상의 높이조절부재(120)를 연결보강캡(130) 내부로 삽입하거나 빼내어 높이를 조정하는 보조높이조절단계;가 더 진행되는 것을 특징으로 한다.
또는, 내부에 길이 방향으로 중공부(40a)가 형성되어 있고, 중공부(40a)의 외부에는 단부에 확장부(41a)가 형성된 인장강선(41)이 길이 방향으로 내삽되어 있는 콘크리트층(42)이 형성되어 있으며, 상기 콘크리트층(42)의 단부에는 내주면에 나사산이 형성되어 있는 인서트너트(43)가 설치되어 있고, 인장강선(41)의 확장부(41a)가 상기 인서트너트(43)의 바닥에 걸려 지지되도록 이루어지며, 단부에 마감캡(44)이 설치되어 있는 다수 개의 PHC파일(40)을 준비하는 파일준비단계와; 대상지 지면을 굴착하면서 주입액을 공급 및 교반하여 지반을 개량한 다음 상기 PHC파일(40)을 대상지에 근입시키고, 지면에 PHC파일(40) 외주면을 감싸는 기초 보강 콘크리트(50)를 설치하는 파일설치단계와; 상기 인서트너트(43)에 연결볼트(100)를 체결하고, 연결볼트(100)의 하단 외주면에 하부너트(110)를 체결하는 볼트설치단계와; 상기 중공부(40a) 내경보다 크며 PHC파일(40) 외경보다 작은 높이조절부재(120)를 준비하여 상기 PHC파일(40)의 마감캡(44) 위에 안착시키는 높이조절부재설치단계와; 하부 내주면이 상기 마감캡(44) 외주면을 감싸는 측벽부(131)와, 상기 높이조절부재(120) 상부에 안착되며, 상기 연결볼트(100)가 관통하는 볼트관통홀(132a)이 형성된 바닥부(132)와, 상기 바닥부(132)에 연결된 채 수직으로 돌출되어 형성되며, 태양광 패널 지지용 거더(D)와 볼트 결합되는 거더연결부(133)로 구성된 연결보강캡(130)을 준비하여 상기 연결볼트(100)가 볼트관통홀(132a)을 관통하도록 하면서 바닥부(132)가 높이조절부재(120) 위에 안착되도록 설치하는 연결보강캡설치단계와; 상기 볼트관통홀(132a) 상부로 돌출된 연결볼트(100)에 상부너트(140)를 체결하여 조이는 마감단계;를 포함하여 구성되되, 상기 파일설치단계는, 시공될 기초 보강 콘크리트(50)의 면적에 대응되는 면적으로 일정 깊이까지 지반을 굴착하여 기초굴착부(10)를 형성하는 기초면굴착단계와; 크레인 또는 굴삭기(A)에 연결되는 회전드라이버(71)와, 회전드라이버(71)에 연결되어 회전드라이버(71)의 작동에 따라 회전하며 내부로 주입액이 공급되는 교반봉(72)과, 교반봉(72)에 설치되어 있는 교반날(73)을 포함하여 구성되고, 교반봉(72) 및 교반날(73)에는 주입액이 배출되는 배출구가 구비된 지반개량장치(70)를 준비한 후, 교반봉(72)의 회전과 주입액 배출을 동시에 진행하면서 상기 기초굴착부(10) 중앙을 하향 굴착 교반한 후 주입액 공급을 계속하면서 교반봉(72)을 상향 이동시켜 기초굴착부(10) 하부에 주입액과 원지반이 교반된 슬러리 형태의 지반개량층(20)을 형성하되, 상기 지반개량층(20)은 원지반의 부피보다 팽창하여 상기 기초굴착부(10) 바닥면보다 높게 범람한 1차범람층(21)이 형성되도록 하는 지반개량단계와; 중앙에 말뚝 가이드홀(31)이 형성되어 있고, 상기 기초굴착부(10)의 상부 지표면에 안착되되, 하부에 상기 기초굴착부(10)의 내주면에 끼워지는 하부끼움부(32)가 형성되어 있고, 저부에 철근끼움홈(34a)이 형성된 고무 끼움부재(34)가 상기 하부끼움부(32)에 설치되어 있으며, 상기 철근끼움홈(34a)에는 가이드철근(60)이 착탈식으로 체결되도록 이루어져 있는 가이드부재(30)를 준비한 후, 상기 기초굴착부(10)에 위치시키는 가이드부재설치단계와; 크레인(B)으로 파일(40)을 인양하여 준비한 다음 상기 지반개량층(20)이 경화되기 전에 가이드홀(31)에 파일(40) 하단을 끼운 다음 수직 하향 이동시켜 하부를 지반개량층(20) 내부로 파일을 근입시켜 파일(40)의 근입에 따라 1차범람층(21)보다 레벨이 높게 범람한 2차범람층(22)을 형성하되, 상기 가이드철근(60)이 상기 2차범람층(22) 내부에 삽입되도록 하는 파일삽입단계와; 상기 가이드부재(30)를 가이드철근(60)으로부터 분리하는 분리단계와; 상기 지반개량층(20)을 경화시킨 후 상기 기초굴착부(10)에 기초 보강 콘크리트(50)를 타설하여 상기 가이드철근(60)이 기초 보강 콘크리트(50)에 일체화되도록 하는 콘크리트타설단계;로 구성된 것을 특징으로 하는,로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 바이브로 해머를 이용하여 PHC 파일을 압입과 인양을 반복하여 연약지반에 시공하되, PHC 파일의 상부가 지면 위로 노출되도록 하여 기초와 기둥의 역할을 겸하도록 하여 파일 침하를 최소화하면서 시공이 간편하게 이루어질 수 있게 된다.
더 나아가 파일 시공시 발생하게 되는 파일간의 상단 높이차를 각 파일 상단에 높이조절부재를 설치하여 높이를 조정함으로써 태양광 패널의 레벨을 설계대로 유지할 수 있게 된다.
뿐만 아니라, 지면과 접촉하는 부분에는 보강 콘크리트 기초를 설치함으로써 시공 후의 파일 침하를 최소화할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 연약지반용 태양광 패널 기초 구조물의 시공 방법을 나타낸 단면 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 시공 상태를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 주요 구성의 결합 상태를 나타낸 분해 사시도.
도 4는 본 발명에서 연결보강캡에 작업공이 형성된 상태의 시공 예를 나타낸 단면도.
도 5 및 도 6은 본 발명에서 지반개량을 통해 파일을 시공하는 예를 나타낸 단면개략도.
도 7은 본 발명에서 가이드부재의 설치 상태를 나타낸 부분 절단 분해 사시도.
도 8 내지 9는 가이드부재를 이용하여 시공하는 상태를 나타낸 부분 절단 사시도.
이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 연약지반용 태양광 패널 기초 구조물의 시공 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
1. 파일준비단계
도 1, 2 등에 도시되어 있는 바와 같이 내부에 길이 방향으로 중공부(40a)가 형성되어 있고, 중공부(40a)의 외부에는 단부에 확장부(41a)가 형성된 인장강선(41)이 길이 방향으로 내삽되어 있는 콘크리트층(42)이 형성되어 있으며, 상기 콘크리트층(42)의 단부에는 내주면에 나사산이 형성되어 있는 인서트너트(43)가 설치되어 있고, 인장강선(41)의 확장부(41a)가 상기 인서트너트(43)의 바닥에 걸려 지지되도록 이루어지며, 단부에 마감캡(44)이 설치되어 있는 다수 개의 PHC파일(40)을 준비한다.
상술한 PHC파일(40)은 현재 공개되어 있는 대표적인 PHC 파일로써 인서트너트(43)는 파일 제조 과정에서 인장강선(41)에 프리스트레스를 가하기 위한 볼트 체결을 위해 설치되는 것이다.
2. 파일설치단계
파일 시공 대상지에 도 1의 좌상단 도면에 나타나 있는 바와 같이 PHC파일(40)이 준비된 후, 크레인(B)을 이용하여 바이브로해머(C)를 파일 시공 위치에 정위치시켜 대기시킨 후, 두번째 도면에 나타나 있는 바와 같이 크레인(B)으로 PHC파일(40)을 견인한 후, 세번째 도면에 나타나 있는 바와 같이 바이브로해머(C)와 수직으로 동일선상이 되도록 위치시킨다.
그런 다음 바이브로해머(C)를 크레인(B)의 인양고리에 견인시킨 후, 바이브로해머(C)로 PHC파일(40)을 물어 고정시킨다.
이어, 좌하단 도면에 나타나 있는 바와 같이 바이브로해머(C)를 이용하여 PHC파일(40)을 압입과 인양을 반복하여 PHC파일(40) 하부가 지중에 관입되도록 한다.
이러한 절차를 반복하여 도 1의 하부 세번째 도면에 나타난 것처럼 다수 개의 PHC파일(40)을 설치한다.
이때, 설치된 PHC파일(40)의 상단 높이는 동일할 수도 있겠지만 이는 실질적으로 불가능하며, 미세하게는 수 센티미터에서 많게는 2,30 센티미터 정도 차이를 갖게 된다.
이상과 같은 파일 설치시 도 2 내지 3에 나타나 있는 바와 같이 지면에 PHC파일(40) 외주면을 감싸는 기초 보강 콘크리트(50)를 설치할 수 있다.
이러한 기초 보강 콘크리트(50)를 타설하게 되면 타설된 콘크리트가 PHC파일(40) 외주면에 일체로 결합되어 PHC파일(40)의 침하를 방지하고, 상부의 태양광 패널 구조물의 하중을 보조하여 지지할 수 있게 된다.
3. 볼트설치단계
각 PHC파일(40)의 인서트너트(43)에 연결볼트(100)를 체결하고, 연결볼트(100)의 하단 외주면에 하부너트(110)를 체결한다.
하부너트(110)의 체결 상태는 도 2, 3을 통해 알 수 있다.
4. 높이조절부재설치단계
연결볼트(100)의 설치가 완료된 후, 각 PHC파일(40)마다 높이조절부재(120)를 설치한다.
높이조절부재(120)는 도 2, 3에 도시되어 있는 바와 같이 상기 중공부(40a) 내부로 낙하하는 것을 방지하도록 외경이 중공부(40a) 내경보다 크며 PHC파일(40) 외경보다 작게 이루어진다.
이에 따라 높이조절부재(120)는 자연스럽게 둘레가 상기 PHC파일(40)의 마감캡(44) 위에 안착된다.
높이조절부재(120)는 임시로 사용하고, 가공이 용이하게 목재로 준비될 수 있다.
목재로 구성될 경우 쉽게 절단하여 사용할 수 있는 장점을 갖는다.
그러나, 이 경우 각 파일의 시공시마다 목재를 특정 치수로 절단해서 사용해야 하는 불편함이 있다.
이러한 점을 보완하기 위한 방안으로 도 4에 도시된 예에 나타난 바와 같이 다수 개의 판상 부재로 구성되어 마감캡(44) 위에 다수 개가 필요한 높이가 되도로 적층되어 설계상 높이가 되도록 시공될 수도 있다.
이때, 판상의 높이조절부재(120)가 원판이 아닌 장방향의 판상으로 구성될 수 있다.
이 경우 장변 양단의 거리가 전술한 것처럼 중공부(40a) 내경보다 크면 마감캡(44) 위로의 안착이 가능하다.
이처럼 장방향으로 이루어지는 경우 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 연결보강캡(130)의 측벽부(131)에 작업공(134)을 형성하여 파일 침하 발생에 따른 보수 보강시 사용할 수도 있고, 최초 시공시에도 연결보강캡(130)을 태양광 패널 지지용 거더(D)와 선 연결하여 매달아놓은 상태에서 빈 틈으로 채워넣는 방식으로 시공될 수도 있게 된다.
5. 연결보강캡설치단계
도 1의 하부 세번째 및 네번째 도면에 나타나 있는 바와 같이 각 PHC파일(40)의 상부에 연결보강캡(130)을 설치한다.
연결보강캡(130)은 도 2, 3에 보다 구체적으로 도시되어 있다.
도면의 구성은 측벽부(131), 바닥부(132) 및 거더연결부(133)로 이루어진 구성이다.
측벽부(131)는 원통형의 형상을 취하며 하부 내주면이 상기 마감캡(44) 외주면을 감싸도록 이루어진다.
이러한 측벽부(131)는 1m 정도에 이르게 충분히 긴 길이로 형성되어 파일의 침하 등으로부터 충분한 높이를 보전하고, 인접한 파일들간의 높이 조정이 원할히 이루어지도록 할 수 있다.
바닥부(132)는 측벽부(131) 상부에 일체로 연결되는 원판형의 형상을 취한다.
이러한 바닥부(132)는 저부가 상기 높이조절부재(120) 상부에 안착되며, 상기 연결볼트(100)가 관통하는 볼트관통홀(132a)이 도면과 같이 방사상으로 형성되어 있다.
거더연결부(133)는 상기 바닥부(132)에 용접 연결된 채 수직으로 돌출된 판상의 형태를 취하며, 태양광 패널 지지용 거더(D)와 볼트 결합되도록 홀 가공이 이루어져 있다.
이상과 같이 구성된 연결보강캡(130)은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 상기 연결볼트(100)가 볼트관통홀(132a)을 관통하도록 하면서 바닥부(132)가 높이조절부재(120) 위에 안착되도록 설치한다.
6. 마감단계
상기 볼트관통홀(132a) 상부로 돌출된 연결볼트(100)에 상부너트(140)를 체결하여 조여 마감한다.
7. 검사단계
상기 연결보강캡설치단계가 종료된 후에는 설계상의 거더연결부(133) 높이와 시공된 거더연결부(133)의 높이가 일치하는지 검사할 수 있다.
이때, 검사 결과시 특정 PHC파일(40)에 연결된 거더연결부(133)의 높이가 설계상 높이와 다를 수 있는데, 이 경우는 보수를 실시하는 보조높이조절단계를 진행한다.
보조높이조절단계는 가설 인양잭 등을 준비하여 해당 지점의 거더(D) 양측을 지지한 상태에서 거더(D)와의 체결된 볼트를 풀고, 이어 상부너트(140)를 풀고 연결보강캡(130)을 분리한 후 높이조절부재(120)를 교체 또는 보수하고, 다시 연결보강캡(130)을 설치한 후, 거더(D)와 볼팅 결합한다.
만일, 높이조절부재(120)가 일체의 부재로 이루어진 경우에는 이처럼 연결보강캡(130)까지 분리해야 하므로 작업이 불편하다.
하지만 전술한 것처럼 연결보강캡(130)의 측벽부(131)에 가능한 작업공(134)이 형성되어 있고, 높이조절부재(120)가 전술한 것처럼 작업공(134)으로의 삽입이 가능한 장방형 판상 부재로 이루어진 경우 작업공을 통해 판상의 높이조절부재(120)를 연결보강캡(130) 내부로 삽입하거나 빼내어 높이를 조정할 수 있다.
이 경우, 상부너트(140)를 푼 다음 인양잭 등을 준비하여 해당 지점의 거더(D) 양측을 살짝 들어올리게 되면 내부에 위치한 장방형 판상의 높이조절부재(120)를 꺼내거나 삽입할 수 있게 되며, 연결보강캡(130)을 분리할 필요가 없어 간편하게 보수 마감이 가능해지게 된다.
이상과 같은 시공 방법은 강관 파일에 비에 주면마찰력이 높은 PHC파일(40)을 바이브로해머를 이용하여 수차폐 인양과 압입을 반복함으로써 연약지반임에도 불구하 파일의 침하 현상을 최소화할 수 있게 되고, 압입된 파일이 기둥과 기초의역할을 겸하게 되므로 종래의 시공 방법에 비해 간편하게 시공이 가능해지게 된다.
특히, 기초 보강 콘크리트(50)가 타설되어 있음에 따라 파일 침하를 보다 억제할 수 있게 된다.
한편, 파일 설치시 파일의 침하를 보다 더 억제하는 다른 실시예가 도 5 내지 9에 도시되어 있다.
도 5 내지 9에 도시된 실시예는 파일준비단계는 전술한 예와 동일하며, 파일설치단계는 대상지 지면을 굴착하면서 주입액을 공급 및 교반하여 지반을 개량한 다음 상기 PHC파일(40)을 대상지에 매입하고, 지면에 PHC파일(40) 외주면을 감싸는 기초 보강 콘크리트(50)를 설치하는 것으로 이루어지며, 이하의 공정은 동일하게 구성될 수 있다.
이러한 파일설치단계를 구체적으로 설명하면 기초면굴착단계, 지반개량단계, 가이드부재설치단계, 파일삽입단계, 분리단계, 보강콘크리트타설단계로 구성된다.
1) 기초면굴착단계
도 5의 상측에 도시된 것처럼 시공될 기초 보강 콘크리트(50)의 면적에 대응되는 면적으로 일정 깊이까지 지반을 굴착하여 기초굴착부(10)를 형성한다.
2) 지반개량단계
크레인 또는 굴삭기(A)에 연결되는 회전드라이버(71)와, 회전드라이버(71)에 연결되어 회전드라이버(71)의 작동에 따라 회전하며 내부로 주입액이 공급되는 교반봉(72)과, 교반봉(72)에 설치되어 있는 교반날(73)을 포함하여 구성되고, 교반봉(72) 및 교반날(73)에는 주입액이 배출되는 배출구가 구비된 지반개량장치(70)를 준비한다.
이어 교반봉(72)의 회전과 주입액 배출을 동시에 진행하면서 상기 기초굴착부(10) 중앙을 하향 굴착 교반한 후 주입액 공급을 계속하면서 교반봉(72)을 상향 이동시켜 기초굴착부(10) 하부에 주입액과 원지반이 교반된 슬러리 형태의 지반개량층(20)을 형성한다.
이상과 같이 주입액을 공급하면서 교반날을 상하 이동시키게 되면 원지반이 절삭되면서 주입액과 혼합되게 되는데, 이때 형성되는 지반개량층(20)은 원지반의 부피보다 팽창하게 된다.
이는 단단한 원지반이 분쇄되어 입자 간 거리가 증가하게 되고, 주입액이 추가로 공급됨에 따른 것으로 이처럼 부피가 팽창하게 되면 지반개량층(20)의 상부는 도시되어 있는 바와 같이 상기 기초굴착부(10) 바닥면보다 높게 범람한 1차범람층(21)이 형성된다.
지반개량층(20)의 직경은 시공될 파일(40) 외경의 1.2 ~ 2배로 시공되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 지반개량층(20)은 원지반의 부피보다 팽창하여 상기 기초굴착부(10) 바닥면보다 높게 범람한 1차범람층(21)이 형성된다.
또, 지반개량층(20)은 상기 기초굴착부(10)의 직경보다 작게 하는 것을 특징으로 한다.
3) 가이드부재설치단계
중앙에 말뚝 가이드홀(31)이 형성되어 있고, 상기 기초굴착부(10)의 상부 지표면에 안착되는 가이드부재(30)를 설치한다.
구체적으로 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 가이드부재(30)는 하부에 상기 기초굴착부(10)의 내주면에 끼워지는 하부끼움부(32)가 형성되어 있다.
도시된 구성은 가이드부재(30)는 기초 보강 콘크리트(50) 면적보다 크게 이루어져 있어 저부가 상기 기초굴착부(10)의 상부 지표면에 안착되도록 이루어지되, 하부에 상기 기초굴착부(10)의 내주면에 끼워지는 하부끼움부(32)가 형성되어 있는 구성을 취한다.
도면을 보면 가이드부재(30)의 바닥면 외곽에는 안착부(33)가 형성되어 지면에 안착됨을 알 수 있다.
하부끼움부(32)의 저부에는 철근끼움홈(34a)이 형성된 고무 끼움부재(34)가 설치되어 있다.
더하여 상기 철근끼움홈(34a)에는 가이드철근(60)이 착탈식으로 체결되도록 이루어져 있다.
이처럼 가이드철근(60)이 설치되는 경우 하기의 파일설치단계에서 가이드부재(30) 하부에 설치된 가이드철근(60)이 상기 2차범람층(22) 내부에 삽입되고, 기초 시공 전에 가이드부재(30)로부터 분리되어 기초 보강 콘크리트(50)와 일체화될 수 있다.
이렇게 되면 가이드철근(60)의 상부는 기초 보강 콘크리트(50)와 일체화되고, 하부는 지반개량층(20), 보다 구체적으로는 하기의 2차범람층(22)에 매입된 상태가 되어 보강 기초 역할을 하는 기초 보강 콘크리트(50) 및 PHC파일(40)의 구조적 안정성을 매우 간편하게 배가시킬 수 있게 된다.
4) 파일삽입단계
크레인(B)으로 파일(40)을 인양하여 준비한 다음 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 상기 지반개량층(20)이 경화되기 전에 가이드홀(31)에 파일(40) 하단을 끼운 다음 수직 하향 이동시켜 하부를 지반개량층(20) 내부로 파일을 근입시켜 파일(40)의 근입에 따라 1차범람층(21)보다 레벨이 높게 범람한 2차범람층(22)을 형성한다.
여기서 2차범람층(22)은 기초굴착부(10)의 바닥면으로부터 파일 근입에 따라 상승한 부위를 말하는 것으로 지반개량단계에서 형성된 1차범람층(21)을 포함하는 것으로 설명한다.
즉, 2차범람층(22)은 원지반의 교반 및 주입액의 주입에 따라 기초굴착부(10)의 바닥면 위로 상승한 부분에 파일(40)이 지반개량층(20) 내부로 삽입됨에 따라 추가로 상승된 부분을 합한 것을 의미한다.
이때, 도면에 나타난 것처럼 상기 가이드철근(60)이 상기 2차범람층(22) 내부에 삽입되도록 한다.
5) 분리단계
그런 다음 도 9와 좌측 도면에 나타난 것처럼 상기 가이드부재(30)를 가이드철근(60)으로부터 분리한다.
분리 방식은 가이드부재(30)를 수직으로 이동시키거나, 가이드부재(30)가 평면상 여러 유니트로 분할되도록 하거나, 반원형 유니트가 힌지를 통해 결합되는 형태로 형성할 경우 쉽게 분리할 수 있다.
가이드부재(30)를 바깥쪽으로 당기게 되면 가이드철근(60)은 굳어진 2차범람층(22)에 고정되어 있는 상태이게 되므로 고무질로 이루어진 끼움부재(34)의 철근끼움홈(34a)으로부터 가이드철근(60) 상부가 간편하게 분리된다.
6) 콘크리트타설단계
상기 지반개량층(20)을 경화시킨 후 도 9의 우측에 나타난 것처럼 상기 기초굴착부(10)에 기초 보강 콘크리트(50)를 타설하여 상기 가이드철근(60)이 기초 보강 콘크리트(50)에 일체화되도록 한다.
기초 시공은 2차범람층(22)이 형성되고 남은 기초굴착부(10)의 잔여 공간에 콘크리트를 타설 및 양생함으로써 이루어지게 되는데, 필요에 따라 거푸집을 이용할 수도 있다.
이 경우의 거푸집은 전술한 기초굴착부(10) 내부에 설치될 수 있다.
잔여 공간에 콘크리트를 타설하게 되면 가이드철근(60)은 기초 콘크리트에 매립되게 된다.
콘크리트 타설 전에는 도시된 것처럼 가이드철근(60)을 감싸는 나선철근(61)을 설치함으로써 기초 보강 콘크리트(50)의 구조적 강도를 보다 높일 수 있다.
이상과 같은 실시예는 전술한 실시예에 비해 그 공정은 비교적 복잡하나, 연약지반에서의 파일 침하 문제를, 깊은 파일 시공 없이 보다 근본적으로 해결할 수 있게 된다.
또, 지반개량층을 형성하기에 앞서 지반개량층보다 직경이 크면서 시공된 기초 면적에 대응되는 면적으로 지반을 선 굴착하여 지반 개량 공정 및 파일 삽입 공정에서 원지반과 주입액의 혼합 교반물이 선 굴착된 기초굴착부의 넓은 바닥면으로부터 높은 레벨까지 범람하게 유도함으로써 자연스럽게 파일 외측에서 넓은 지반개량층이 기초를 지지할 수 있게 함으로써 기초 지지력이 향상될 수 있게 하고, 지반 개량 과정에서 발생하는 페이스트가 지면 위로 범람하여 뒷처리하는 수고를 덜 수 있게 된다.
뿐만 아니라, 파일의 근입을 가이드하는 가이드부재를 이용하여 시공함으로써 경화되지 않은 상태의 지반개량층에 매입된 파일이 정위치 상태를 갖게 함으로서 암반에 파일이 삽입되기 어려운 연야지반에서의 파일을 매입식으로 시공할 수 있게 된다.
더 나아가, 가이드부재의 하부에 탈착식으로 가이드철근을 설치하고, 이 가이드철근이 전술한 지반개량층의 범람 부위에 매입될 수 있게 함으로써 지반개량층 경화 후 가이드부재를 탈거하고 나면 가이드철근만이 남게 되어 그 자체로 파일 외측 영역에서 기초 보강 콘크리트를 보강할 수 있게 되어 PHC 파일과 지면의 접촉 부위를 강화시킬 수 있게 된다.
본 발명은 하천 부지, 저류지, 패염전, 저수지 등의 다양한 연약지반에 태양광 발전 구조물의 설치에 적용된다 할 것이다.
100 : 연결볼트 110 : 하부너트
120 : 높이조절부재 130 : 연결보강캡
131 : 측벽부 132 : 바닥부
132a : 볼트관통홀 133 : 거더연결부
134 : 작업공 140 : 상부너트
10 : 기초굴착부 20 : 지반개량층
21 : 1차범람층 22 : 2차범람층
30 : 가이드부재 31 : 가이드홀
32 : 하부끼움부 33 : 안착부
34 : 끼움부재 34a : 철근끼움홈
40 : 파일 40a : 중공부
41 : 인장강선 41a : 확장부
42 : 콘크리트층 43 : 인서트너트
44 : 마감캡 50 : 기초 보강 콘크리트
60 : 가이드철근 61 : 나선철근
70 : 지반개량장치 71 : 회전드라이버
72 : 교반봉 73 : 교반날
A : 굴삭기
B : 크레인
C : 바이브로해머
D : 거더

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 연약지반용 태양광 패널 기초 구조물의 시공 방법에 있어서,
    내부에 길이 방향으로 중공부(40a)가 형성되어 있고, 중공부(40a)의 외부에는 단부에 확장부(41a)가 형성된 인장강선(41)이 길이 방향으로 내삽되어 있는 콘크리트층(42)이 형성되어 있으며, 상기 콘크리트층(42)의 단부에는 내주면에 나사산이 형성되어 있는 인서트너트(43)가 설치되어 있고, 인장강선(41)의 확장부(41a)가 상기 인서트너트(43)의 바닥에 걸려 지지되도록 이루어지며, 단부에 마감캡(44)이 설치되어 있는 다수 개의 PHC파일(40)을 준비하는 파일준비단계와;
    바이브로해머(C)에 상기 PHC파일을 고정시킨 후 크레인(B) 또는 굴삭기를 이용하여 바이브로해머를 시공될 연약지반의 대상지에 인양과 압입을 반복하여 다수 개의 PHC파일(40)의 하부를 근입시키고, 상부는 노출시키는 파일설치단계와;
    상기 인서트너트(43)에 연결볼트(100)를 체결하고, 연결볼트(100)의 하단 외주면에 하부너트(110)를 체결하는 볼트설치단계와;
    상기 중공부(40a) 내경보다 크며 PHC파일(40) 외경보다 작은 높이조절부재(120)를 준비하여 상기 PHC파일(40)의 마감캡(44) 위에 안착시키는 높이조절부재설치단계와;
    하부 내주면이 상기 마감캡(44) 외주면을 감싸는 측벽부(131)와, 상기 높이조절부재(120) 상부에 안착되며, 상기 연결볼트(100)가 관통하는 볼트관통홀(132a)이 형성된 바닥부(132)와, 상기 바닥부(132)에 연결된 채 수직으로 돌출되어 형성되며, 태양광 패널 지지용 거더(D)와 볼트 결합되는 거더연결부(133)로 구성된 연결보강캡(130)을 준비하여 상기 연결볼트(100)가 볼트관통홀(132a)을 관통하도록 하면서 바닥부(132)가 높이조절부재(120) 위에 안착되도록 설치하는 연결보강캡설치단계와;
    상기 볼트관통홀(132a) 상부로 돌출된 연결볼트(100)에 상부너트(140)를 체결하여 조이는 마감단계;를 포함하여 구성되되,

    상기 파일설치단계 이후에 지면에 PHC파일(40) 외주면을 감싸는 기초 보강 콘크리트(50)를 설치하고,

    상기 높이조절부재(120)는 다수 개의 판상 부재로 구성되어, 상기높이조절부재설치단계에서 높이조절부재(120)는 다수 개의 판상 부재를 적층시켜 설계상 높이가 되도록 설치하는 것을 특징으로 하는,
    연약지반용 태양광 패널 기초 구조물의 시공 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 연결보강캡설치단계가 종료된 후 설계상의 거더연결부(133) 높이와 시공된 거더연결부(133)의 높이를 검사하는 검사단계가 진행되며,
    상기 연결보강캡(130)의 측벽부(131)에는 상기 판상 부재의 삽입이 가능한 작업공(134)이 형성되어 있어,
    작업공을 통해 판상의 높이조절부재(120)를 연결보강캡(130) 내부로 삽입하거나 빼내어 높이를 조정하는 보조높이조절단계;가 더 진행되는 것을 특징으로 하는,
    연약지반용 태양광 패널 기초 구조물의 시공 방법.
  5. 연약지반용 태양광 패널 기초 구조물의 시공 방법에 있어서,
    내부에 길이 방향으로 중공부(40a)가 형성되어 있고, 중공부(40a)의 외부에는 단부에 확장부(41a)가 형성된 인장강선(41)이 길이 방향으로 내삽되어 있는 콘크리트층(42)이 형성되어 있으며, 상기 콘크리트층(42)의 단부에는 내주면에 나사산이 형성되어 있는 인서트너트(43)가 설치되어 있고, 인장강선(41)의 확장부(41a)가 상기 인서트너트(43)의 바닥에 걸려 지지되도록 이루어지며, 단부에 마감캡(44)이 설치되어 있는 다수 개의 PHC파일(40)을 준비하는 파일준비단계와;
    대상지 지면을 굴착하면서 주입액을 공급 및 교반하여 지반을 개량한 다음 상기 PHC파일(40)을 대상지에 근입시키고, 지면에 PHC파일(40) 외주면을 감싸는 기초 보강 콘크리트(50)를 설치하는 파일설치단계와;
    상기 인서트너트(43)에 연결볼트(100)를 체결하고, 연결볼트(100)의 하단 외주면에 하부너트(110)를 체결하는 볼트설치단계와;
    상기 중공부(40a) 내경보다 크며 PHC파일(40) 외경보다 작은 높이조절부재(120)를 준비하여 상기 PHC파일(40)의 마감캡(44) 위에 안착시키는 높이조절부재설치단계와;
    하부 내주면이 상기 마감캡(44) 외주면을 감싸는 측벽부(131)와, 상기 높이조절부재(120) 상부에 안착되며, 상기 연결볼트(100)가 관통하는 볼트관통홀(132a)이 형성된 바닥부(132)와, 상기 바닥부(132)에 연결된 채 수직으로 돌출되어 형성되며, 태양광 패널 지지용 거더(D)와 볼트 결합되는 거더연결부(133)로 구성된 연결보강캡(130)을 준비하여 상기 연결볼트(100)가 볼트관통홀(132a)을 관통하도록 하면서 바닥부(132)가 높이조절부재(120) 위에 안착되도록 설치하는 연결보강캡설치단계와;
    상기 볼트관통홀(132a) 상부로 돌출된 연결볼트(100)에 상부너트(140)를 체결하여 조이는 마감단계;를 포함하여 구성되되,
    상기 파일설치단계는,
    시공될 기초 보강 콘크리트(50)의 면적에 대응되는 면적으로 일정 깊이까지 지반을 굴착하여 기초굴착부(10)를 형성하는 기초면굴착단계와;
    크레인 또는 굴삭기(A)에 연결되는 회전드라이버(71)와, 회전드라이버(71)에 연결되어 회전드라이버(71)의 작동에 따라 회전하며 내부로 주입액이 공급되는 교반봉(72)과, 교반봉(72)에 설치되어 있는 교반날(73)을 포함하여 구성되고, 교반봉(72) 및 교반날(73)에는 주입액이 배출되는 배출구가 구비된 지반개량장치(70)를 준비한 후, 교반봉(72)의 회전과 주입액 배출을 동시에 진행하면서 상기 기초굴착부(10) 중앙을 하향 굴착 교반한 후 주입액 공급을 계속하면서 교반봉(72)을 상향 이동시켜 기초굴착부(10) 하부에 주입액과 원지반이 교반된 슬러리 형태의 지반개량층(20)을 형성하되, 상기 지반개량층(20)은 원지반의 부피보다 팽창하여 상기 기초굴착부(10) 바닥면보다 높게 범람한 1차범람층(21)이 형성되도록 하는 지반개량단계와;
    중앙에 말뚝 가이드홀(31)이 형성되어 있고, 상기 기초굴착부(10)의 상부 지표면에 안착되되, 하부에 상기 기초굴착부(10)의 내주면에 끼워지는 하부끼움부(32)가 형성되어 있고, 저부에 철근끼움홈(34a)이 형성된 고무 끼움부재(34)가 상기 하부끼움부(32)에 설치되어 있으며, 상기 철근끼움홈(34a)에는 가이드철근(60)이 착탈식으로 체결되도록 이루어져 있는 가이드부재(30)를 준비한 후, 상기 기초굴착부(10)에 위치시키는 가이드부재설치단계와;
    크레인(B)으로 파일(40)을 인양하여 준비한 다음 상기 지반개량층(20)이 경화되기 전에 가이드홀(31)에 파일(40) 하단을 끼운 다음 수직 하향 이동시켜 하부를 지반개량층(20) 내부로 파일을 근입시켜 파일(40)의 근입에 따라 1차범람층(21)보다 레벨이 높게 범람한 2차범람층(22)을 형성하되, 상기 가이드철근(60)이 상기 2차범람층(22) 내부에 삽입되도록 하는 파일삽입단계와;
    상기 가이드부재(30)를 가이드철근(60)으로부터 분리하는 분리단계와;
    상기 지반개량층(20)을 경화시킨 후 상기 기초굴착부(10)에 기초 보강 콘크리트(50)를 타설하여 상기 가이드철근(60)이 기초 보강 콘크리트(50)에 일체화되도록 하는 콘크리트타설단계;로 구성된 것을 특징으로 하는,
    연약지반용 태양광 패널 기초 구조물의 시공 방법.
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