KR101986056B1

KR101986056B1 - 타격식 사장말뚝을 이용하여 보강효과가 증대되는 그라우팅 공법

Info

Publication number: KR101986056B1
Application number: KR1020180134916A
Authority: KR
Inventors: 이장희; 김인수
Original assignee: 이장희; 주식회사 주안기술단; 김인수; (주)더원특수건설
Priority date: 2018-11-06
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2019-06-10

Abstract

본 발명에 따른 타격식 사장말뚝을 이용하여 보강효과가 증대되는 그라우팅 공법은 외주면에 배출공(111)이 형성되는 케이싱(110)과, 하단부에 하부가 뾰족한 원추형 돌기부(121)가 형성되어 상기 케이싱(110)의 하단부에 결합되는 헤드부재(120)와, 상기 케이싱(110)의 상단부에 결합되는 타격 캡(140)을 포함하여 이루어지는 추진체(100)를 준비하는 단계와, 상기 타격 캡(140)을 타격하여 상기 추진체(100)를 지반에 일정 깊이만큼 압입하는 단계와, 상기 타격 캡(140)을 상기 케이싱(110)에서 분리시키고 케이싱(110) 상단부에 커버(201)를 결합시키는 단계와, 주입펌프(210)를 작동시켜 주입펌프(210)와 연결된 주입호스(200)를 이용하여 상기 커버(201)를 통해 그라우팅액을 추진체(100) 내부에 주입하는 단계와, 그라우팅액을 주입호스(200)를 통해 주입하여 상기 케이싱(110) 내부를 그라우팅액으로 채우고 케이싱(110)의 배출공(111)을 통해 그라우팅액을 주변 지반으로 분사하는 단계와, 상기 추진체(100)와 함께 그라우팅액을 경화시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

타격식 사장말뚝을 이용하여 보강효과가 증대되는 그라우팅 공법{Grouting method with enhanced reinforcement using embedded hammering pile}

본 발명은 지반보강을 위한 그라우팅 공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타격식 사장말뚝을 이용하여 보강효과가 증대되는 그라우팅 공법에 관한 것이다.

일반적으로 기존 건축물을 증축할 경우 그 건축물 하부의 연약지반이나 지내력이 부족한 지반을 보강할 필요가 있다. 이러한 기존 건축물의 기초보강을 위해 대표적으로 시공되고 있는 것으로 도1에 도시된 마이크로파일이 있다.

도1에 도시된 바와 같이 종래의 마이크로파일은 외주면에 나선형의 결합돌기가 연속으로 형성되고 스페이서(41)가 구비된 다수의 트레드바(threadbar)(40)가 커플러(50)에 의해 나사결합되어 이루어진다. 이러한 마이크로파일의 시공과정은 기초콘크리트(20) 천공, 지반(10) 천공, 지반 천공홀(11) 내에 케이싱(30) 삽입, 케이싱(30) 내 마이크로파일 조립체 삽입, 케이싱 내 시멘트 타설, 트레드바(40)의 상부에 정착구조 조립, 콘크리트 또는 몰탈로 단면복구 및 마감의 순서로 시공된다.

이와 같이 시공되는 종래의 마이크로파일을 기초콘크리트(20)에 정착시키기 위한 구조는 트레드바(40)에 체결되는 록너트(60)와, 앵커플레이트(70)와, 상부 록너트(61)로 이루어져서, 앵커플레이트(70)가 마감콘크리트(80)에 고정되어 정착되는 구조이다.

그런데, 이와 같이 기존 건축물의 기초보강에 많이 사용되는 마이크로파일의 경우 천공홀(11)을 형성한 다음 케이싱(30)을 삽입하여야 하고, 마이크로파일 또한 스페이서(41)가 구비된 다수의 트레드바(threadbar)(40)를 커플러(50)로 연결하는 등 구조가 복잡하여 제조비용이 비싸지며 또한 시공기간이 길어지는 단점이 있다.

또한, 이와 같은 마이크로파일을 이용한 기초보강방법 이외에 그라우팅을 이용한 지반보강방법이 있다.

이러한 그라우팅을 이용한 지반보강방법은 우선 지반을 일정 깊이만큼 천공하고 그 다음 일정간격으로 패커가 설치된 강관을 천공홀에 삽입한다. 그리고나서 그라우트를 강관 내에 주입함으로써 이루어진다. 그러나 이러한 보강방법은 강관에 일정 간격으로 패커를 설치하여야 하고, 순차적으로 패커를 천공홀에 접촉시키면서 그라우트를 주입하는 과정을 거침으로써 구조와 공정이 복잡하여 많은 시간과 노력이 소요된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 작업공정수가 감소되고 시공기간이 단축되면서도 지반보강효과가 향상되는 타격식 사장말뚝을 이용하여 보강효과가 증대되는 그라우팅 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 타격식 사장말뚝을 이용하여 보강효과가 증대되는 그라우팅 공법은 S1) 외주면에 배출공(111)이 형성되는 케이싱(110)과, 하단부에 하부가 뾰족한 원추형 돌기부(121)가 형성되어 상기 케이싱(110)의 하단부에 결합되는 헤드부재(120)와, 상기 케이싱(110)의 상단부에 결합되는 타격 캡(140)을 포함하여 이루어지는 추진체(100)를 준비하는 단계와, S2) 상기 타격 캡(140)을 타격하여 상기 추진체(100)를 지반에 일정 깊이만큼 압입하는 단계와, S3) 상기 타격 캡(140)을 상기 케이싱(110)에서 분리시키고 케이싱(110) 상단부에 커버(201)를 결합시키는 단계와, S4) 주입펌프(210)를 작동시켜 주입펌프(210)와 연결된 주입호스(200)를 이용하여 상기 커버(201)를 통해 그라우팅액을 추진체(100) 내부에 주입하는 단계와, S5) 그라우팅액을 주입호스(200)를 통해 주입하여 상기 케이싱(110) 내부를 그라우팅액으로 채우고 케이싱(110)의 배출공(111)을 통해 그라우팅액을 주변 지반으로 분사하는 단계와, S6) 상기 추진체(100)와 함께 그라우팅액을 경화시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 추진체(100)의 케이싱(110) 하단부에는 나사부가 형성되고, 상기 헤드부재(120)의 상단부에는 나사부가 형성되어 상기 케이싱(110)의 하단부와 상기 헤드부재(120)의 상단부에 각각 나사결합되는 커플러(130)에 의해 상기 케이싱(110) 및 헤드부재(120)가 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 추진체(100)의 케이싱(110) 상단부에는 나사부가 형성되어 상기 타격 캡(140)의 하단부와 나사결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배출공(111)이 형성되는 케이싱(110) 하부 외주면에는 둘레방향을 따라 환형홈(112)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배출공(111)에는 보호필름이 부착되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 추진체(100)를 지반에 일정 깊이만큼 압입하는 S2) 단계 이후에 상기 추진체(100)의 상부에 결합된 타격 캡(140)을 분리시키고 또 다른 케이싱(150)을 상기 추진체(100)의 케이싱(110) 상부에 결합시키며, 결합되는 또 다른 케이싱(150)의 상단부에는 상기 추진체(100)에서 분리시킨 타격 캡(140)을 다시 결합시킨 다음 상기 타격 캡(140)을 타격하여 지반에 압입시키고, 상기 타격 캡(140)을 또 다른 케이싱(150)에서 분리시키고 또 다른 케이싱(150) 상단부에 커버(201)를 결합시키며, 상기 커버(201)를 통해 주입호스(200)를 이용하여 상기 추진체(100)의 케이싱(110) 및 또 다른 케이싱(150) 내부로 그라우팅액을 주입하고, 상기 추진체(100) 및 또 다른 케이싱(150)과 함께 그라우팅액을 경화시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 또 다른 케이싱(150)의 하단부에는 나사부가 형성되어 또 다른 케이싱(110)의 하단부와 상기 추진체(100)의 케이싱(110) 상단부를 커플러(130)로 결합시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 또 다른 케이싱(110)의 하단부와 결합되는 커플러(130)의 외경은 상기 추진체(100)의 케이싱(110)의 외경과 동일하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 시공기간이 단축되고 지반보강효과가 향상되는 타격식 사장말뚝을 이용하여 보강효과가 증대되는 그라우팅 공법이 제공된다.

도1은 종래 기존 건축물의 기초보강에 사용되는 마이크로파일의 구조를 도시한 도면이고,
도2는 본 발명에 따른 그라우팅 공법에서 추진체를 지반에 압입하는 공정을 도시한 도면이며,
도3은 도2의 공정 후 추진체 상부에 케이싱을 연결한 상태를 도시한 도면이고,
도4는 본 발명에 따른 그라우팅 공법에서 추진체 및 케이싱을 통해 그라우팅액을 지반에 주입하는 상태를 도시한 도면이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 타격식 사장말뚝을 이용하여 보강효과가 증대되는 그라우팅 공법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도2는 본 발명에 따른 그라우팅 공법에서 추진체를 지반에 압입하는 공정을 도시한 도면이며, 도3은 도2의 공정 후 추진체 상부에 케이싱을 연결한 상태를 도시한 도면이고, 도4는 본 발명에 따른 그라우팅 공법에서 추진체 및 케이싱을 통해 그라우팅액을 지반에 주입하는 것을 도시한 도면이다.

본 발명에서는 먼저, 지반에 압입할 추진체(100)를 제작한다. 추진체(100)는 외주면에 배출공(111)이 형성되는 케이싱(110)과, 케이싱(110)의 하단부에 결합되는 헤드부재(120)와, 케이싱(110)의 상단부에 결합되는 타격 캡(140)을 포함하여 이루어진다.

케이싱(110)은 원통형 강관으로 케이싱(110)의 하부에는 둘레방향을 따라몸체 외주면에서 일정 깊이만큼 절삭되어 환형홈(112)이 형성되고 이 환형홈(112)에는 둘레방향으로 일정 간격 이격되는 다수 개의 배출공(111)이 형성된다. 배출공(111)은 케이싱(110) 내에 주입되는 그라우팅액이 외부로 배출되기 위한 것으로, 케이싱 (110) 몸체에 형성되는 환형홈(112)에 배출공(111)이 형성됨으로써 추진체(100)가 지반 아래로 압입될 때 주변 지반으로부터 영향을 최소화하고, 또한, 본 발명에서 배출공(111)에는 외측에 보호필름(미도시)이 부착되어 추진제(100) 압입시 주변 지반으로부터 이물질이 케이싱(110) 내부로 유입되는 것을 방지한다.

그리고, 케이싱(110)의 상단부와 하단부에는 각각 수나사부가 형성된다.

헤드부재(120)는 케이싱(110)의 하단부에 결합되는 것으로, 헤드부재(120)의 상단부에는 수나사부가 형성되고 하단부에는 하부가 뾰족한 원추형 돌기부(121)가 형성된다. 따라서, 헤드부재(120)의 상단부에 형성된 수나사부가 내부에 암사나부가 형성되는 커플러(130)에 의해 케이싱(110)의 하단부와 결합된다.

타격 캡(140)은 해머 등으로 추진체(100)를 타격하기 위해 케이싱(110)의 상부에 결합되는 것으로, 타격 캡(140)의 하단부에는 그 내주면에 암나사부가 형성되어 케이싱(110)의 상단부에 나사결합된다.

이러한 구성을 가지는 추진체(100)를 제작한 다음 추진체(100)의 타격 캡(140)을 해머 등으로 타격하여 도2에 도시된 바와 같이 추진체(100)를 지반에 일정 깊이만큼 압입한다.

이와 같이 추진체(100)를 지반으로 일정 깊이 압입한 다음 추진체(100)의 상부에 결합된 타격 캡(140)을 분리시키고 도3에 도시된 바와 같이 또 다른 케이싱(150)을 추진체(100)의 케이싱(110) 상부에 결합시킨다.

추진체(100)에 결합되는 케이싱(150)은 그 상단부와 하단부에 수나사부가 형성되고 케이싱(150)의 하단부와 추진체(100)의 케이싱(110) 상단부를 커플러(130)로 결합시킨다. 케이싱(110)의 상단부에 결합된 커플러(130)는 그 외경이 케이싱(110) 몸체의 외경과 동일하게 형성되어 지반으로부터 마찰력을 최소화하여 추진체(100)가 원활하게 압입되도록 한다.

또한, 결합되는 케이싱(150)의 상단부에는 추진체(100)에서 분리시킨 타격 캡(140)을 다시 결합시킨 다음 마찬가지로 타격 캡(140)을 타격하여 지반에 압입시킨다.

이와 같이 원하는 개수만큼 케이싱(150)을 연결하여 지반에 압입하고 지반 압입공정이 완료되면 맨 위에 위치하는 케이싱(150)에서 타격 캡(140)을 분리시킨다.

그 다음, 타격 캡(140)을 분리시킨 케이싱(150) 상단부에는 주입호스(200)가 결합된 커버(201)를 결합시킨다. 커버(201)는 케이싱(150) 상부를 폐쇄하기 위한 것으로 커버(201)에는 하단부 내주면에 암나사부가 형성되어 케이싱(110)의 상단부에 결합되고, 커버(201) 상단에 주입호스(200)의 일단부가 결합되며, 주입호스(200)의 타단부에는 그라우팅액을 주입하기 위한 주입펌프(210)가 연결된다. 본 실시예에서 커버(201)는 케이싱(150) 상단부를 밀폐시키는 다른 밀폐수단이 사용될 수도 있다.

그 다음, 교반기를 이용하여 시멘트와 물을 1:1로 배합한 그라우팅액을 준비하고, 주입펌프(210)를 작동시켜 그라우팅액을 주입호스(200)에 약 4kgf/cm²의 압력이상으로 주입한다.

주입호스(200)에 그라우팅액을 주입하게 되면 추진체(100)의 케이싱(110) 및 이와 연결된 케이싱(150) 내부가 그라우팅액으로 채워지게 되고, 추진체(100)의 케이싱(110)에 둘레방향으로 형성되는 배출공(111)에 부착된 보호필름이 분리되면서 배출공(111)을 통해 그라우팅액이 주변 지반으로 분사된다. 이와 같이 주변 지반으로 분사된 그라우팅액은 지반의 공극으로 침투되어 지반의 공극을 매우게 된다(도4 참조).

이와 같이 그라우팅액이 주변 지반의 공극에 채워지면서 지반과 케이싱(110)의 틈새 또한 그라우팅액으로 채워지게 되면 추진체(100) 및 케이싱(150)과 함께 그라우팅액을 경화시켜 그라우팅 공정이 이루어지게 된다.

따라서, 종래에는 먼저 지반에 천공홀을 형성하고 그 다음 강관 등을 삽입하여 그라우팅액을 주입하였으나, 본 발명의 타격식 사장말뚝을 이용하여 보강효과가 증대되는 그라우팅 공법에서는 바로 추진체(100)를 타격하여 지반에 압입하고, 추진체(100)의 상부 또는 추진체(100)에 연결되는 케이싱(150)에 주입호스(200)가 결합된 커버(201)를 결합시킨 다음 주입호스(200)를 통해 그라우팅액을 주입하고 경화시켜 지반 천공홀 천공단계가 불필요하고 추진체(100) 및 케이싱(150)을 제거하지 않고 그라우팅액과 함께 경화시킴으로써 지반보강이 더욱 강화되게 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.

100 : 추진체 110 : 케이싱
111 : 배출공 120 : 헤드부재
130 : 커플러 140 : 타격 캡
150 : 또 다른 케이싱 200 : 주입호스
201 : 커버 210 : 주입펌프

Claims

S1) 외주면에 배출공(111)이 형성되는 케이싱(110)과, 하단부에 하부가 뾰족한 원추형 돌기부(121)가 형성되어 상기 케이싱(110)의 하단부에 결합되는 헤드부재(120)와, 상기 케이싱(110)의 상단부에 결합되는 타격 캡(140)을 포함하여 이루어지는 추진체(100)를 준비하는 단계와,
S2) 상기 타격 캡(140)을 타격하여 상기 추진체(100)를 지반에 일정 깊이만큼 압입하는 단계와,
S3) 상기 타격 캡(140)을 상기 케이싱(110)에서 분리시키고 케이싱(110) 상단부에 커버(201)를 결합시키는 단계와,
S4) 주입펌프(210)를 작동시켜 주입펌프(210)와 연결된 주입호스(200)를 이용하여 상기 커버(201)를 통해 그라우팅액을 추진체(100) 내부에 주입하는 단계와,
S5) 그라우팅액을 주입호스(200)를 통해 주입하여 상기 케이싱(110) 내부를 그라우팅액으로 채우고 케이싱(110)의 배출공(111)을 통해 그라우팅액을 주변 지반으로 분사하는 단계와,
S6) 상기 추진체(100)와 함께 그라우팅액을 경화시키는 단계를 포함하여 이루어지고,
상기 추진체(100)를 지반에 일정 깊이만큼 압입하는 S2) 단계 이후에 상기 추진체(100)의 상부에 결합된 타격 캡(140)을 분리시키고 또 다른 케이싱(150)을 상기 추진체(100)의 케이싱(110) 상부에 결합시키며,
결합되는 또 다른 케이싱(150)의 상단부에는 상기 추진체(100)에서 분리시킨 타격 캡(140)을 다시 결합시킨 다음 상기 타격 캡(140)을 타격하여 지반에 압입시키고,
상기 타격 캡(140)을 또 다른 케이싱(150)에서 분리시키고 또 다른 케이싱(150) 상단부에 커버(201)를 결합시키며,
상기 커버(201)를 통해 주입호스(200)를 이용하여 상기 추진체(100)의 케이싱(110) 및 또 다른 케이싱(150) 내부로 그라우팅액을 주입하고, 상기 추진체(100) 및 또 다른 케이싱(150)과 함께 그라우팅액을 경화시키는 것을 특징으로 하는 타격식 사장말뚝을 이용하여 보강효과가 증대되는 그라우팅 공법.
제1항에 있어서,
상기 추진체(100)의 케이싱(110) 하단부에는 나사부가 형성되고, 상기 헤드부재(120)의 상단부에는 나사부가 형성되어 상기 케이싱(110)의 하단부와 상기 헤드부재(120)의 상단부에 각각 나사결합되는 커플러(130)에 의해 상기 케이싱(110) 및 헤드부재(120)가 연결되는 것을 특징으로 하는 타격식 사장말뚝을 이용하여 보강효과가 증대되는 그라우팅 공법.
제1항에 있어서,
상기 추진체(100)의 케이싱(110) 상단부에는 나사부가 형성되어 상기 타격 캡(140)의 하단부와 나사결합되는 것을 특징으로 하는 타격식 사장말뚝을 이용하여 보강효과가 증대되는 그라우팅 공법.
제1항에 있어서,
상기 배출공(111)이 형성되는 케이싱(110) 하부 외주면에는 둘레방향을 따라 환형홈(112)이 형성되는 것을 특징으로 하는 타격식 사장말뚝을 이용하여 보강효과가 증대되는 그라우팅 공법.
제4항에 있어서,
상기 배출공(111)에는 보호필름이 부착되는 것을 특징으로 하는 타격식 사장말뚝을 이용하여 보강효과가 증대되는 그라우팅 공법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 또 다른 케이싱(150)의 하단부에는 나사부가 형성되어 또 다른 케이싱(110)의 하단부와 상기 추진체(100)의 케이싱(110) 상단부를 커플러(130)로 결합시키는 것을 특징으로 하는 타격식 사장말뚝을 이용하여 보강효과가 증대되는 그라우팅 공법.
제7항에 있어서,
상기 또 다른 케이싱(110)의 하단부와 결합되는 커플러(130)의 외경은 상기 추진체(100)의 케이싱(110)의 외경과 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 타격식 사장말뚝을 이용하여 보강효과가 증대되는 그라우팅 공법.