KR101995539B1 - 지반 개량 인발 저항 기초 시공 방법 - Google Patents

지반 개량 인발 저항 기초 시공 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101995539B1
KR101995539B1 KR1020180136937A KR20180136937A KR101995539B1 KR 101995539 B1 KR101995539 B1 KR 101995539B1 KR 1020180136937 A KR1020180136937 A KR 1020180136937A KR 20180136937 A KR20180136937 A KR 20180136937A KR 101995539 B1 KR101995539 B1 KR 101995539B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
excavation
passage
diameter
foundation
blade
Prior art date
Application number
KR1020180136937A
Other languages
English (en)
Inventor
최영덕
Original Assignee
(주)씨엘지오텍
최영덕
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)씨엘지오텍, 최영덕 filed Critical (주)씨엘지오텍
Priority to KR1020180136937A priority Critical patent/KR101995539B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101995539B1 publication Critical patent/KR101995539B1/ko

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • E02D3/126—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil and mixing by rotating blades
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2200/00—Geometrical or physical properties
    • E02D2200/16—Shapes
    • E02D2200/1671—Shapes helical or spiral
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2250/00—Production methods
    • E02D2250/003—Injection of material
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2250/00—Production methods
    • E02D2250/0038—Production methods using an auger, i.e. continuous flight type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Abstract

본 발명은 기반 개량 인발 저항 기초 시공 방법에 관한 것이다.
본 발명의 지반 개량 인발 저항 기초 시공 방법은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 1) 기초가 시공될 지반을 굴착개량장치로 굴착하면서 고압의 주입액을 주입하여, 주입액과 굴착토가 교반된 채 충진된 굴착공을 형성하되, 상기 굴착공의 하부에는 고압의 주입액과 굴착토가 혼합 교반된 하부확경부(D)를 형성하고, 상기 하부확경부(D)의 상부에는 주입액과 굴착토가 혼합된 코어부(C)를 상기 하부확경부(D) 외경보다 작은 크기로 형성하며, 상기 코어부(C)의 상부에는 교반날을 이용하여 주입액과 굴착토가 교반되며 상기 코어부(C)의 외경보다 큰 크기로 이루어진 상부확경부(U)를 형성하는 단계와; 2) 상기 코어부(C) 내부에 금속 파일(70)을 설치하고, 하부확경부(D)에는 금속 파일과 연결된 스크류날개(80)를 설치하며, 상부확경부(U)에는 금속 파일(70)과 연결된 연결봉(100)을 설치한 후, 연결봉(100) 상부에 기초 상면 형성을 위한 금속 기초판(120)을 설치하는 단계와; 3) 상기 기초판(120)의 하부에 콘크리트를 타설한 후 양생하여 기초(130)를 시공하는 단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해ㅏ 설치 까지 단일 공정으로 공기를 단축시킬 수 있게 되며, 이에 따라 공기 단축에 의한 간접 공사비를 절감할 수 있게 되고, 진동과 소음이 적어 민원을 해소할 수 있게 되며, 또한, 상부확경부(U)로 인한 수평 지지력이 증대되고, 하부확경부(D)는 필요에 따라 상하 왕복 이동 시간, 주입액 분사 압력, 시간 등의 조절만으로 확경부의 직경, 높이를 조절할 수 있어 다른 공법과 달리 물리적 구조물 없이 이를 이루어낼 수 있게 되고, 상부확경부(U)와 하부확경부(D)가 각각 연결봉(100) 및 스크류날개와 일체회되고, 금속 파일(70)은 코어부(C)와 일체화되기 때문에 내하력, 인발저항력, 수평력, 휨모멘트 저항 성능이 크게 개선될 수 있게 된다.

Description

지반 개량 인발 저항 기초 시공 방법{Construction method of poundation with ground improving and pull-out resistance improving}
본 발명은 기초 시공 방법에 관한 것으로, 지반을 굴착하면서 굴착된 토양과 시멘트가 믹싱되어 기초를 이루되, 구조물과 직접 연결되는 인발저항장치가 삽입되어 압축 및 인장 모두 효과적으로 우수한 구조 성능을 확보할 수 있도록 한, 지반 개량 인발 저항 기초 시공 방법에 관한 것이다.
연악 지반 위에 구조물 시공을 위한 공법으로는, DCM, SCF, JSP 공법 등이 알려져 있다.
DCM 공법은 대형 천공기를 이용하여 계획 지반 내에 시멘트와 물을 혼합한 고화재를 주입하여 교반로드로 교반하여 원지반에 개량체를 조성하는 공법으로, 장심도 지반 개량에 적합하며, 지반 개량 공법 중 개량 속도가 가장 빠른 장점이 있는 반면, 대형 현장에서만 적합하고, 연약지반 작업시 별도의 보강이 필요한 단점이 있다.
SCF 공법은 DCM 공법과 유사하나, DCM 공법과 비교하여 시멘트 주입량이 많아 목표 강도가 높다는 특징이 있다.
JSP 공법은 개량 목적 지반까지 제트 노즐을 장착한 로드를 관입한 후 정해진 시간 동안 회전 및 인발하며 고압으로 주입재를 분사하여 원추형의 고결재를 조성하는 공법으로, 고압을 분사하므로 시공 전 주변지반의 융기나 변형을 충분히 고려하여 시공한다.
이상과 같은 지반 개량 공법을 통해 지반 개량이 완료되면 그 위에 통상의 구조물 시공을 위한 기초를 시공하게 된다.
그런데, 이러한 시공 방법은 공기가 매우 길며, 공사비가 막대하게 상승하는 단점을 가진다.
한편, 지반 개량과 기초 시공을 연계한 기술로, "기초파일 시공방법"(한국 등록특허공보 제10-1754662호, 특허문헌 1)에는 지반 아래에 형성된 일정깊이의 천공홀 내에 주입재를 충전하여 지반개량층을 형성하는 예비단계, 일정길이를 갖는 제1기초말뚝의 하부단 일부가 상기 천공홀의 바닥면에 근입되어 고정되고, 상기 제1기초말뚝의 상부단 일부가 외부노출되도록 상기 제1기초말뚝을 상기 천공홀의 지반개량층에 삽입배치하는 말뚝배치단계, 상기 지반개량층의 상부로 노출되는 제1기초말뚝의 상단에 일정길이를 갖는 제2기초말뚝의 하단을 일체로 연결하는 말뚝연결단계, 상기 제1기초말뚝과 더불어 상기 제2기초말뚝의 몸체 일부가 상기 천공홀 아래의 지지층에 근입되고, 상기 제2기초말뚝의 상단일부가 외부노출되도록 상기 제1기초말뚝과 제2기초말뚝으로 이루어진 기초말뚝을 상기 지반개량층을 통해 지지층에 근입하는 말뚝근입단계, 상기 주입재의 양생에 의해서 경화된 지반개량층에 의해 고정되는 제2기초말뚝과 일체로 연결되어 상기 지지층에 근입고정된 제1기초말뚝으로 이루어진 기초파일을 지반 아래에 일정깊이 시공하여 마무리하는 단계로 구성된 기술이 공개되어 있다.
상기와 같은 종래 기술은 지반개량층 만으로 말뚝을 견고하게 지지하지 못하기 때문에 말뚝을 조립 연장하여 더 깊은 지중으로 말뚝을 근입시키게 된다.
한편, 본 출원인은 종래의 지반 개량 공사를 개선하기 위하여, 굴착비트를 보호하고, 고압의 주입액이 교반날 상부에서 분사되어 굴삭한 지반과 주입액이 고르게 혼합되도록 한 "고압 저압 동시 분사형 지반 개량 장치 및 이를 이용한 지반 개량 공법"(한국 등록특허공보 제10-1904485호, 특허문헌 2)을 출원하여 등록받은 바 있다.
특허문헌 2의 경우 그 위에 구조물의 기초를 시공하기 위한 용도로 개발되었기 때문에 지반개량층의 상층 선단부의 직경이 크게 이루어질 수 있게만 하면 되었다.
KR 10-1754662 (2017.06.30) KR 10-1904485 (2018.09.27)
본 발명의 지반 개량 인발 저항 기초 시공 방법은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 지반의 개량과 하단부 선단의 확장을 통해 지반개량층 위로 간편하게 구조물의 기초를 시공할 수 있는 공법을 제공하려는 것이다.
보다 구체적으로, 본 출원인이 발명한 특허문헌 2와 같은 장치를 이용하여 종래의 지반을 개량하되, 지정 심도까지 굴착이 이루어진 상태에서 주입액을 고압으로 계속 공급하면서 굴착개량장치를 상승과 하강을 반복하여 굴착비트가 위치한 주변의 굴착공을 교반날 직경보다 크게 확장하고, 상부에는 교반날을 이용하여 지반개량층을 확장하여 지반 개량층이 마치 아령과 같은 형태가 되도록 하여 침하를 방지하고 지지력을 보다 증대시키려는 것이다.
또, 이와 함께 하부에 스크류날개가 구비됨과 더불어 상부에는 연결봉이 구비된 인발저항장치를 영구 삽입하여 내하력 및 인발저항력을 크게 증대시키고, 연결봉에 간편하게 기초판을 설치한 후 기초 콘크리트를 타설하여 양생함으로써 상부 구조물과 일체화된 기초를 간편하게 시공할 수 있게 함으로써 시공의 편리성을 도모하려는 것이다.
또한, 기초 콘크리트의 하부로 금속 파일이 깊게 관입되어 수평력 및 휨 모멘트에 대한 저항이 커지고, 그 하부의 스크류날개가 확장된 구근과 결속되어 인발저항력을 증대시켜 구조적 성능이 우수한 기초를 시공할 수 있게 하려는 것이다.
본 발명의 지반 개량 인발 저항 기초 시공 방법은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 1) 기초가 시공될 지반을 굴착개량장치로 굴착하면서 고압의 주입액을 주입하여, 주입액과 굴착토가 교반된 채 충진된 굴착공을 형성하되, 상기 굴착공의 하부에는 고압의 주입액과 굴착토가 혼합 교반된 하부확경부(D)를 형성하고, 상기 하부확경부(D)의 상부에는 주입액과 굴착토가 혼합된 코어부(C)를 상기 하부확경부(D) 외경보다 작은 크기로 형성하며, 상기 코어부(C)의 상부에는 교반날을 이용하여 주입액과 굴착토가 교반되며 상기 코어부(C)의 외경보다 큰 크기로 이루어진 상부확경부(U)를 형성하는 단계와; 2) 상기 코어부(C) 내부에 금속 파일(70)을 설치하고, 하부확경부(D)에는 금속 파일과 연결된 스크류날개(80)를 설치하며, 상부확경부(U)에는 금속 파일(70)과 연결된 연결봉(100)을 설치한 후, 연결봉(100) 상부에 기초 상면 형성을 위한 금속 기초판(120)을 설치하는 단계와; 3) 상기 기초판(120)의 하부에 콘크리트를 타설한 후 양생하여 기초(130)를 시공하는 단계;를 포함하여 구성된다.
상기한 구성에 있어서, 상기 1) 단계에서 하부확경부(D)는 고압의 주입액을 계속 공급하면서 회전하는 굴착개량장치의 상승과 하강을 반복하여 굴착 벽면을 고압의 주입액이 절삭하면서 절삭된 토양이 주입액과 교반되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 금속 파일(70)은 내부가 빈 강관으로 이루어져 있고, 상기 금속 파일(70)의 상부에는 금속 플레이트(90)가 용접 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.
더하여, 상기 금속 플레이트(90)의 상부에는 금속 파일(70) 내부와 연통되는 개구부(71)가 형성되어 있고, 상기 금속 파일(70) 외주면에는 다수 개의 홀(72)이 형성되어 있으며, 기초판(120) 연결 전에 금속 파일(70)의 개구부(71)를 통해 고압으로 주입액을 공급하여 홀(72)을 통해 금속 파일(70) 주변의 코어부(C)로 침투시키는 것을 특징으로 한다.
또는, 크레인(1) 또는 굴삭기(1a)에 설치되는 드라이버(4)와 연결되며, 상부에 주입액이 공급되는 중앙통로(11)가 내부에 형성되어 있고, 상기 중앙통로(11)와 연통되는 하부통로(12)가 중앙통로(11) 하부에 형성되어 있으며, 하단에 하단굴착비트(13)가 설치되어 있는 교반봉(10)과, 상기 교반봉(10)의 상부 외주면에 설치되어 있는 상부교반날(20)과, 상기 교반봉(10)의 하부 외주면에 설치되어 있으며, 날개굴착비트(31)가 설치되어 있는 하부교반날(30)과, 일측은 상기 중앙통로(11)와 연통되며, 타측은 상기 하부교반날(30) 상측 위치의 교반봉(10) 외주면까지 하향 경사지게 관통되어 형성되어 있고, 상기 중앙통로(11)로 유입된 주입액이 하부교반날(30) 상측 위치에서 배출되도록 이루어져 있는 고압통로(40)와, 상기 중앙통로(11)와 하부통로(20) 사이에 설치되어 있으며, 하광상협의 원추형의 형태를 이루는 연결통로(51)가 상하로 관통되어 있는 압력조절부재(50)와, 일측은 상기 하부통로(20)와 연통되며, 타측은 상기 하부교반날(30) 하측 위치의 교반봉(10) 외주면까지 관통되어 형성되어 압력조절부재(50)의 연결통로(51)를 통해 유입된 주입액이 하부교반날(30) 하측 위치에서 배출되도록 이루어져 있는 저압통로(60)로 구성된 굴착개량장치(A)를 준비하는 굴착개량장치준비단계와; 상기 드라이버(4)를 회전 작동시키면서 하향 이동시켜 굴착개량장치(A)를 회전시키면서 하향 이동시키고, 중앙통로(11) 내부로 주입액을 공급하여, 하단굴착비트(13) 및 날개굴착비트(31)의 회전하면서 지반을 굴착하여 교반봉(10) 둘레에 날개굴착비트(31)의 외경에 해당하는 직경을 가지면서 굴착토와 주입액이 믹싱된 코어부(C)를 형성하고, 코어부(C)의 둘레에 고압의 주입액과, 고압의 주입액에 의해 절삭된 절삭토가 교반된 시스부(S)로 이루어진 굴착공을 형성하는 제1하향굴착개량단계와; 상기 제1하향굴착개량단계에 이어 연속으로 굴착개량장치(A)를 회전시키면서 하향 이동시켜 상부교반날(20)이 굴착공 상부의 코어부(C)와 시스부(S)를 교반시켜 상부교반날(20)의 외경 크기를 가지면서 굴착토와 주입액이 교반된 상부확경부(U)를 형성하는 제2하향굴착개량단계와; 상기 제2하향굴착개량단계에 이어 연속으로 굴착개량장치(A)를 회전시키면서 일정 높이만큼 상승과 하강을 반복하면서 고압통로(40)에서 주입액을 계속 배출시켜, 공급된 주입액과 코어부(C)의 하부 및 시스부(S)의 하부가 교반되어 형성되며 코어부(C)의 직경보다 큰 직경을 갖는 하부확경부(D)를 형성하는 왕복굴착개량단계와; 상기 굴착개량장치(A)를 상부로 이동시켜 굴착공으로부터 분리하는 분리단계와; 금속 파일(70), 상기 금속 파일 하부 외주면에 나선형의 형상으로 설치되어 있는 스크류날개(80)와, 상기 금속 파일(70) 상부에 설치되어 있는 평판형의 플레이트(90)와, 상기 플레이트(90)에 중간 부분이 연결되어 있고, 하부 일측은 수평으로 금속 파일(70) 외측으로 절곡되어 있는 절곡부(101)로 구성되고 ,상기 플레이트(90) 상측으로 돌출된 부분에는 나사산(102)이 형성되어 있는 다수 개의 연결봉(100)으로 구성된 인발저항장치(B)를 준비하는 인발저항장치준비단계와; 상기 코어부(C), 상부확경부(U), 하부확경부(D)로 공급된 주입액의 경화 전에 준비된 인발저항장치(B)를 굴착공으로 관입시켜 금속 파일(70)은 코어부(C) 내부에 위치시키고, 스크류날개(80)는 하부확경부(D) 내부에 위치시키고, 연결봉(100)의 하부는 상부확경부(U) 내부에 위치시키고, 플레이트(90)는 상부확경부(U) 상측으로 돌출시키는 인발저항장치설치단계와; 상기 연결봉(100)의 상측에 너트(110)를 관통시킨 후, 기초 상면 형성을 위한 금속 기초판(120)을 관통시켜 플레이트(90)와 이격되도록 설치한 다음 기초 레벨에 맞춰 너트(110)를 기초판 저부에서 나사산(102)에 나사결합하여 고정하는 기초판설치단계와; 상기 기초판(120)의 하부 공간에 콘크리트를 타설한 후 양생하여 기초(130)를 시공하는 기초시공단계;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 지반의 개량과 하단부 선단의 확장을 통해 지반개량층 위로 간편하게 구조물의 기초를 시공할 수 있는 공법이 제공된다.
보다 구체적으로, 본 출원인이 발명한 특허문헌 2와 같은 장치를 이용하여 종래의 지반을 개량하되, 지정 심도까지 굴착이 이루어진 상태에서 주입액을 고압으로 계속 공급하면서 굴착개량장치를 상승과 하강을 반복하여 굴착비트가 위치한 주변의 굴착공을 교반날 직경보다 크게 확장하고, 상부에는 교반날을 이용하여 지반개량층을 확장하여 지반 개량층이 마치 아령과 같은 형태가 되도록 하여 침하를 방지하고 지지력을 보다 증대시킬 수 있게 된다.
또, 이와 함께 하부에 스크류날개가 구비됨과 더불어 상부에는 연결봉이 구비된 인발저항장치를 영구 삽입하여 내하력 및 인발저항력을 크게 증대시키고, 연결봉에 간편하게 기초판을 설치한 후 기초 콘크리트를 타설하여 양생함으로써 상부 구조물과 일체화된 기초를 간편하게 시공할 수 있게 함으로써 시공의 편리성을 제공할 수 있게 된다.
또한, 기초 콘크리트의 하부로 금속 파일이 깊게 관입되어 수평력 및 휨 모멘트에 대한 저항이 커지고, 그 하부의 스크류날개가 확장된 구근과 결속되어 인발저항력을 증대시켜 구조적 성능이 우수한 기초를 시공할 수 있게 된다.
즉, 설치 까지 단일 공정으로 공기를 단축시킬 수 있게 되며, 이에 따라 공기 단축에 의한 간접 공사비를 절감할 수 있게 되며, 진동과 소음이 적어 민원을 해소할 수 있게 된다.
또한, 상부확경부(U)로 인한 수평 지지력이 증대되고, 하부확경부(D)는 필요에 따라 상하 왕복 이동 시간, 주입액 분사 압력, 시간 등의 조절만으로 확경부의 직경, 높이를 조절할 수 있어 다른 공법과 달리 물리적 구조물 없이 이를 이루어낼 수 있게 된다.
더 나아가, 상부확경부(U)와 하부확경부(D)가 각각 연결봉(100) 및 스크류날개와 일체회되고, 금속 파일(70)은 코어부(C)와 일체화되기 때문에 내하력, 인발저항력, 수평력, 휨모멘트 저항 성능이 크게 개선될 수 있게 된다.
도 1 및 도 2는 본 발명에서 굴착개량장치가 크레인 또는 굴삭기에 설치된 상태를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에서 굴착개량장치의 일 예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에서 제1하향굴착단계 및 제2하향굴착단계의 상태를 나타낸 단면 개략도.
도 5는 본 발명에서 왕복굴착개량단계를 나타낸 단면 개략도.
도 6 및 도 7은 본 발명에서 인발저항장치의 일 예를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에서 인발저항장치설치단계를 나타낸 단면 개략도.
도 9는 본 발명에서 기초판설치단계 및 기초시공단계를 나타낸 단면 개략도.
이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 지반 개량 인발 저항 기초 시공 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
1. 굴착개량장치준비단계
굴삭비트, 교반날, 주입구가 구비된 굴삭개량장치를 준비한다.
공지된 굴삭개량장치를 활용할 수도 있으나, 본 출원인이 출원하여 등록받은 특허문헌 2의 개량장치를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
도 1 내지 3에는 가장 적합한 굴착개량장치(A)가 도시되어 있다.
도시된 굴착개량장치(A)는 교반봉(10), 상부교반날(20), 하부교반날(30), 고압통로(40), 압력조절부재(50) 및 저압통로(60)를 포함하여 구성된다.
교반봉(10)은 크레인(1) 또는 굴삭기(1a)에 설치되는 드라이버(4)와 직접 또는 로드(5)를 통해 연결되며, 상부에 주입액이 공급되는 중앙통로(11)가 내부에 형성되어 있고, 상기 중앙통로(11)와 연통되는 하부통로(12)가 중앙통로(11) 하부에 형성되어 있다.
더불어, 하단에는 하단굴착비트(13)가 설치되어 있다.
상부교반날(20)은 상기 교반봉(10)의 상부 외주면에 설치되어 있는데, 도면에는 하부에 보다 외경이 작은 보조상부교반날(21)이 추가 설치되고, 상부교반날(20)에는 주입액이 분사되는 분사구(22)가 형성되고, 중앙통로(11)에는
상부교반날(20)의 설치 위치 아래에 보조압력조절부재(23)가 설치된 예가 도시되어 있다.
분사구(22)나 보조압력조절부재(23)는 선택적으로 필요에 따라 설치될 수 있다.
하부교반날(30)은 도면에 도시된 바와 같이 상기 교반봉(10)의 하부 외주면에 설치되어 있으며, 날개굴착비트(31)가 설치되어 있어 하단굴착비트(13) 외곽의 영역을 굴착하며, 교반이 이루어질 수 있게 되어 있다.
한편, 고압통로(40)는 일측은 상기 중앙통로(11)와 연통되며, 타측은 상기 하부교반날(30) 상측 위치의 교반봉(10) 외주면까지 하향 경사지게 관통되어 형성되어 있고, 상기 중앙통로(11)로 유입된 주입액이 하부교반날(30) 상측 위치에서 배출되도록 이루어져 있다.
압력조절부재(50)는 상기 중앙통로(11)와 하부통로(20) 사이에 설치되어 있으며, 하광상협의 원추형의 형태를 이루는 연결통로(51)가 상하로 관통되어 있다.
저압통로(60)는 일측은 상기 하부통로(20)와 연통되며, 타측은 상기 하부교반날(30) 하측 위치의 교반봉(10) 외주면까지 관통되어 형성되어 압력조절부재(50)의 연결통로(51)를 통해 유입된 주입액이 하부교반날(30) 하측 위치에서 배출되도록 이루어져 있다.
저압통로(60) 및 고압통로(40)에는 노즐(61)이 설치될 수 있다.
이상과 같은 구성은 특허문헌 2에 개시된 구성이라 하겠다.
2. 제1하향굴착개량단계
도 1 내지 3과 같이 굴착개량장치(A)가 준비되면, 굴착개량장치(A)의 교반봉(10)을 드라이버(4)에 직접 또는 로드(5)를 통해 연결한 다음, 상기 드라이버(4)를 회전 작동시키면서 하향 이동시킨다.
이에 따라 굴착개량장치(A)가 회전하면서 하향 이동하게 되는데, 중앙통로(11) 내부로 주입액을 공급한다.
주입액 공급은 미도시된 저장탱크, 펌프 등에 의해 이루어지게 된다.
하단굴착비트(13)가 굴착될 지면에 닿기 전의 상태는 도 4의 좌측 도면 상태가 되어 고압통로(40)에서 고압으로 주입액이 분사되어 주입액에 의한 지표면의 절삭이 먼저 이루어지게 되며, 이어 하단굴착비트(13) 및 날개굴착비트(31)이 순으로 지반을 굴착하게 된다.
도 4의 가운데 도면은 이러한 상태를 나타낸 것인데, 교반봉(10) 둘레에 날개굴착비트(31)의 외경에 해당하는 직경을 가지면서 굴착토와 주입액이 믹싱된 코어부(C)가 형성된다.
또, 코어부(C)의 둘레에는 고압의 주입액과, 고압의 주입액에 의해 절삭된 절삭토가 교반된 시스부(S)가 형성된다.
즉, 코어부(C)는 고압통로(40)에서 배출된 주입액과, 날개굴착비트(31) 및 하단굴착비트(13)가 굴착한 굴착토가 하부교반날(30)의 회전과 주입액의 흐름에 의해 믹싱되어 형성되며, 시스부(S)는 하부교반날(30)이 닿지 않는 부분 즉, 날개굴착비트(31)가 굴착하지 않은 굴착공의 벽면을 고압의 주입액이 타격을 가해 주입액에 의한 지반 절삭이 이루어지면서 절삭된 굴착토와 공급된 주입액이 믹싱된 것으로, 하부교반날(30)에 의한 교반이 이루어지지 못하기 때문에 코어부(C)에 비해 고르게 혼합되지 못한 층을 이룬다 하겠다.
즉, 제1하향굴착개량단계에서는 코어부(C)와 시스부(S)로 이루어진 굴착공을 형성하게 되는 것이다.
3. 제2하향굴착개량단계
상기 제1하향굴착개량단계에 이어 연속으로 굴착개량장치(A)를 회전시키면서 하향 이동시켜 상부교반날(20)이 굴착공 상부의 코어부(C)와 시스부(S)를 교반시켜 상부교반날(20)의 외경 크기를 가지면서 굴착토와 주입액이 교반된 상부확경부(U)를 형성한다.
이 과정은 도 4의 우측에 도시되어 있다.
이 단계는 이미 하부교반날(30)이 지나쳐서 코어부(C)와 시스부(S)로 어느 정도 층을 이루고 있던 부분에 상부교반날(20)이 삽입되면서 상부교반날(20)의 회전이 이루어짐에 따라 코어부(C)와 시스부(S)가 층의 구분 없이 고르게 서로 혼합되며, 그 하부의 코어부(C)에 비해 큰 직경을 갖게 되는 것이다.
4. 왕복굴착개량단계
왕복굴착개량단계는 도 5에 도시되어 있는데, 본 발명에서 중요한 구성 중의 하나이다.
구체적으로, 상기 제2하향굴착개량단계에 이어 연속으로 굴착개량장치(A)를 회전시키면서 일정 높이만큼 상승과 하강을 반복하면서 고압통로(40)에서 주입액을 계속 배출시킨다.
이렇게 되면 도 5의 좌측에서부터 우측에 나타난 바와 같이 시스부(S)의 하부에 계속 고압으로 주입액이 공급되어 시스부(S)의 벽면을 고압의 주입액이 절삭하게 된다.
절삭된 토양은 주입액과 혼합되게 된다.
이를 통해 공급된 주입액과 코어부(C)의 하부 및 시스부(S)의 하부가 교반되어 형성되며 코어부(C)의 직경보다 큰 직경을 갖는 하부확경부(D)를 형성하게 된다.
하부확경부(D)는 그 상부의 코어부(C)와 비교할 때 단면으로 모식하여 나타낸 것처럼 보다 많은 주입액이 공급되었기 때문에 코어부(C)에 비해 주입액의 밀도가 더 높게 이루어지게 된다.
또, 상부확경부(U)와 비교해도 확장된 형태는 유사하나, 주입액의 밀도가 더 높게 이루어지게 된다.
상하로 왕복 이동하는 구간은 설계 필요에 따라 다양하게 조정할 수 있으며, 왕복 횟수 역시 다양하게 조정될 수 있다.
이러한 왕복굴착개량단계는 특허문헌 2에 개시되지 않았던 내용으로, 특허문헌 2에서는 도 1 내지 3과 같은 장치를 활용함에 있어서 단순히 지반 개량층 위에 기초 구조물을 시공하면 되므로 상부의 하중을 지지할 정도로 지반이 단단하게 이루어져 있게 하기 위해 이러한 구상을 하지 못했던 것이다.
5. 분리단계
상기 굴착개량장치(A)를 상부로 이동시켜 굴착공으로부터 분리한다.
이때, 주입액의 공급을 중단한 채 상향 이동시킬 수도 있으나, 주입액을 계속 공급하면서 상향 이동시켜 교반봉(10)이 이탈로 인한 빈 공간이 채워지도록 주입액은 계속 공급하면서 상향 이동함이 바람직하다.
6. 인발저항장치준비단계
금속 파일(70), 상기 금속 파일 하부 외주면에 나선형의 형상으로 설치되어 있는 스크류날개(80)와, 상기 금속 파일(70) 상부에 설치되어 있는 평판형의 플레이트(90)와, 상기 플레이트(90)에 중간 부분이 연결되어 있고, 하부 일측은 수평으로 금속 파일(70) 외측으로 절곡되어 있는 절곡부(101)로 구성되고, 상기 플레이트(90) 상측으로 돌출된 부분에는 나사산(102)이 형성되어 있는 다수 개의 연결봉(100)으로 구성된 인발저항장치(B)를 준비한다.
이러한 인발저항장치(B)는 도 6 및 도 7에 일예가 도시되어 있다.
나선형의 스크류날개(80)는 인발저항장치(B)를 굴착공에 관입시킬 때 원할하게 회전시키면서 삽입이 가능하도록 해주게 되면서, 하부확경부(D)에 결속되어 인발저항력을 증대시켜주게 된다.
또, 금속 파일(70)은 수평력 및 휨모멘트에 저항할 수 있게 해준다.
더하여, 연결봉(100)의 절곡부(101)는 상부확경부(U)와 결속되어 인발저항력을 증대시켜주게 된다.
또, 연결봉(100) 상부의 나사산(102)은 상부에 H형강과 같은 구조물을 연결할 때, 구조물 하부에 플랜지를 설치한 후, 홀 타공을 실시하게 되면, 아주 편리하게 상부 구조물과 볼트 체결로 결속할 수 있게 된다.
즉, 인발저항장치(B)는 상부 구조물과 일체화되어 통상의 공지된 기초를 대체 가능하게 되므로 경제성을 확보할 수 있게 된다.
7. 인발저항장치설치단계
도 8에 도시되어 있는 바와 같이 상기 코어부(C), 상부확경부(U), 하부확경부(D)를 형성하기 위해 이미 공급된 주입액의 경화 전에 준비된 인발저항장치(B)를 굴착공으로 관입시킨다.
경화 후에 관입시킬 수도 있으나, 이 경우 인발저항장치(B)와 지반 개량 층의 일체화가 잘 안될 수도 있다.
이때, 도면에 나타난 바와 같이 금속 파일(70)은 코어부(C) 내부에 위치시키고, 스크류날개(80)는 하부확경부(D) 내부에 위치시키고, 연결봉(100)의 하부는 상부확경부(U) 내부에 위치시키고, 플레이트(90)는 상부확경부(U) 상측으로 돌출시킨다.
이때, 도면에 나타난 바와 같이 금속 파일(70)은 내부가 빈 강관으로 구성하고, 상기 금속 플레이트(90)의 상부에는 금속 파일(70) 내부와 연통되는 개구부(71)가 형성되도록 하는 한편, 상기 금속 파일(70) 외주면에는 다수 개의 홀(72)이 형성되도록 할 수 있다.
이 구성의 경우 기초판(120) 연결 전에 금속 파일(70)의 개구부(71)를 통해 고압으로 주입액을 공급하여 홀(72)을 통해 금속 파일(70) 주변의 코어부(C)로 침투시킬 수 있다.
그러면, 인발저항장치(B)와 지반 개량 층이 최대한 일체화될 수 있게 된다.
8. 기초판설치단계
도 9에 도시되어 있는 바와 같이 상기 연결봉(100)의 상측에 너트(110)를 관통시킨 후, 기초 상면 형성을 위한 금속 기초판(120)을 관통시켜 플레이트(90)와 이격되도록 설치한 다음 기초 레벨에 맞춰 너트(110)를 기초판 저부에서 나사산(102)에 나사결합하여 고정한다.
이때, 플레이트(90)를 기초 레벨로 하지 않게 되면서 이와 이격된 금속 기초판(120)이 기초 상면이 되도록 함은, 시공 오차 등에 유연하게 대처하여 설계 기초 높이를 정확히 맞출 수 있게 되기 때문이다.
9. 기초시공단계
도 9에 도시되어 있는 바와 같이 상기 기초판(120)의 하부 공간에 콘크리트를 타설한 후 양생하여 기초(130)를 시공한다.
이상의 구성에서 도면에 나타나 있는 바와 같이 상부확경부(U) 상단 높이를 지면보다 다소 낮게 형성하게 되면, 별도의 거푸집 없이도 도 9에 나타난 바와 같이 잔여 홀 형상의 공간에 콘크리트를 타설하면 되므로 콘크리트 기초 형성이 매우 용이하게 이루어지게 된다.
도 9를 보면, 금속 기초판(120) 위로 도면의 연결봉(100) 상부가 돌출되어 있는 바, 구조물의 기둥을 형성하는 H빔(140)과 같은 구조물 하단에 플랜지를 용접 고정하고, 플랜지에 볼트공을 형성하여 이 볼트공에 연결봉(100)을 관통시킨 다음 너트로 조이게 되면, 매우 간단하게 구조물의 기둥을 시공할 수 있게 된다.
이상과 같은 시공 방법은 고압 절삭에 의한 굴착 및 교반으로 시공성이 우수해지게 되며, 지반 개량에서부터 구조물의 설치 까지 단일 공정으로 공기를 단축시킬 수 있게 되며, 이에 따라 공기 단축에 의한 간접 공사비를 절감할 수 있게 된다.
또한, 진동과 소음이 적어 민원을 해소할 수 있게 된다.
또한, 상부확경부(U)로 인한 수평 지지력이 증대되고, 하부확경부(D)는 필요에 따라 상하 왕복 이동 시간, 주입액 분사 압력, 시간 등의 조절만으로 확경부의 직경, 높이를 조절할 수 있어 다른 공법과 달리 물리적 구조물 없이 이를 이루어낼 수 있게 된다.
더 나아가, 상부확경부(U)와 하부확경부(D)가 각각 연결봉(100) 및 스크류날개와 일체회되고, 금속 파일(70)은 코어부(C)와 일체화되기 때문에 내하력, 인발저항력, 수평력, 휨모멘트 저항 성능이 크게 개선될 수 있게 된다.
1 : 크레인 1a : 굴삭기
4 : 드라이버 5 : 로드
10 : 교반봉 11 : 중앙통로
12 : 하부통로 13 : 하단굴착비트
20 : 상부교반날 30 : 하부교반날
31 : 날개굴착비트 40 : 고압통로
50 : 압력조절부재 51 : 연결통로
60 : 저압통로 61 : 노즐
70 : 금속 파일 80 : 스크류날개
90 : 플레이트 100 : 연결봉
101 : 절곡부 102 : 나사산
110 : 너트 120 : 기초판
130 : 기초 140 : H빔
A : 굴착개량장치
B : 인발저항장치
C : 코어부
D : 하부확경부
S : 시스부
U : 상부확경부

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 인발 저항 기초 시공 방법에 있어서,
    크레인(1) 또는 굴삭기(1a)에 설치되는 드라이버(4)와 연결되며, 상부에 주입액이 공급되는 중앙통로(11)가 내부에 형성되어 있고, 상기 중앙통로(11)와 연통되는 하부통로(12)가 중앙통로(11) 하부에 형성되어 있으며, 하단에 하단굴착비트(13)가 설치되어 있는 교반봉(10)과, 상기 교반봉(10)의 상부 외주면에 설치되어 있는 상부교반날(20)과, 상기 교반봉(10)의 하부 외주면에 설치되어 있으며, 날개굴착비트(31)가 설치되어 있는 하부교반날(30)과, 일측은 상기 중앙통로(11)와 연통되며, 타측은 상기 하부교반날(30) 상측 위치의 교반봉(10) 외주면까지 하향 경사지게 관통되어 형성되어 있고, 상기 중앙통로(11)로 유입된 주입액이 하부교반날(30) 상측 위치에서 배출되도록 이루어져 있는 고압통로(40)와, 상기 중앙통로(11)와 하부통로(20) 사이에 설치되어 있으며, 하광상협의 원추형의 형태를 이루는 연결통로(51)가 상하로 관통되어 있는 압력조절부재(50)와, 일측은 상기 하부통로(20)와 연통되며, 타측은 상기 하부교반날(30) 하측 위치의 교반봉(10) 외주면까지 관통되어 형성되어 압력조절부재(50)의 연결통로(51)를 통해 유입된 주입액이 하부교반날(30) 하측 위치에서 배출되도록 이루어져 있는 저압통로(60)로 구성된 굴착개량장치(A)를 준비하는 굴착개량장치준비단계와;
    상기 드라이버(4)를 회전 작동시키면서 하향 이동시켜 굴착개량장치(A)를 회전시키면서 하향 이동시키고, 중앙통로(11) 내부로 주입액을 공급하여, 하단굴착비트(13) 및 날개굴착비트(31)의 회전하면서 지반을 굴착하여 교반봉(10) 둘레에 날개굴착비트(31)의 외경에 해당하는 직경을 가지면서 굴착토와 주입액이 믹싱된 코어부(C)를 형성하고, 코어부(C)의 둘레에 고압의 주입액과, 고압의 주입액에 의해 절삭된 절삭토가 교반된 시스부(S)로 이루어진 굴착공을 형성하는 제1하향굴착개량단계와;
    상기 제1하향굴착개량단계에 이어 연속으로 굴착개량장치(A)를 회전시키면서 하향 이동시켜 상부교반날(20)이 굴착공 상부의 코어부(C)와 시스부(S)를 교반시켜 상부교반날(20)의 외경 크기를 가지면서 굴착토와 주입액이 교반된 상부확경부(U)를 형성하는 제2하향굴착개량단계와;
    상기 제2하향굴착개량단계에 이어 연속으로 굴착개량장치(A)를 회전시키면서 일정 높이만큼 상승과 하강을 반복하면서 고압통로(40)에서 주입액을 계속 배출시켜, 공급된 주입액과 코어부(C)의 하부 및 시스부(S)의 하부가 교반되어 형성되며 코어부(C)의 직경보다 큰 직경을 가지며, 코어부(C) 형성시보다 많은 주입액이 공급되어 코어부(C) 및 상부확경부(U)보다 주입액 밀도가 높은 하부확경부(D)를 형성하는 왕복굴착개량단계와;
    상기 주입액의 공급을 계속하면서 굴착개량장치(A)를 상부로 이동시켜 굴착공으로부터 분리하는 분리단계와;
    내부가 빈 강관으로 이루어지고, 외주면에 다수 개의 홀(72)이 형성되어 있는 금속 파일(70), 상기 금속 파일 하부 외주면에 나선형의 형상으로 설치되어 있는 스크류날개(80)와, 상기 금속 파일(70) 상부에 설치되고, 금속 파일(70)과 연통되는 개구부(71)가 형성되어 있는 평판형의 플레이트(90)와, 상기 플레이트(90)에 중간 부분이 연결되어 있고, 하부 일측은 수평으로 금속 파일(70) 외측으로 절곡되어 있는 절곡부(101)로 구성되고 ,상기 플레이트(90) 상측으로 돌출된 부분에는 나사산(102)이 형성되어 있는 다수 개의 연결봉(100)으로 구성된 인발저항장치(B)를 준비하는 인발저항장치준비단계와;
    상기 코어부(C), 상부확경부(U), 하부확경부(D)로 공급된 주입액의 경화 전에 준비된 인발저항장치(B)를 굴착공으로 관입시켜 금속 파일(70)은 코어부(C) 내부에 위치시키고, 스크류날개(80)는 하부확경부(D) 내부에 위치시켜 인발저항력을 높여주고, 연결봉(100)의 하부는 상부확경부(U) 내부에 위치시키고, 플레이트(90)는 상부확경부(U) 상측으로 돌출시키되, 개구부(71)를 통해 고압으로 주입액을 공급하여 상기 홀(72)을 통해 금속 파일(70) 주변의 코어부(C)로 주입액을 침투시키는 인발저항장치설치단계와;
    상기 연결봉(100)의 상측에 너트(110)를 관통시킨 후, 기초 상면 형성을 위한 금속 기초판(120)을 관통시켜 플레이트(90)와 이격되도록 설치한 다음 기초 레벨에 맞춰 너트(110)를 기초판 저부에서 나사산(102)에 나사결합하여 고정하는 기초판설치단계와;
    상기 기초판(120)의 하부 공간에 콘크리트를 타설한 후 양생하여 기초(130)를 시공하는 기초시공단계;를 포함하여 구성된,
    지반 개량 인발 저항 기초 시공 방법.
KR1020180136937A 2018-11-08 2018-11-08 지반 개량 인발 저항 기초 시공 방법 KR101995539B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180136937A KR101995539B1 (ko) 2018-11-08 2018-11-08 지반 개량 인발 저항 기초 시공 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180136937A KR101995539B1 (ko) 2018-11-08 2018-11-08 지반 개량 인발 저항 기초 시공 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101995539B1 true KR101995539B1 (ko) 2019-07-03

Family

ID=67258783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180136937A KR101995539B1 (ko) 2018-11-08 2018-11-08 지반 개량 인발 저항 기초 시공 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101995539B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140050524A (ko) * 2013-06-10 2014-04-29 (주)아리터 천공구를 이용한 지반 개량체 및 말뚝 시공방법
KR101406217B1 (ko) * 2013-05-21 2014-06-12 고강이앤씨(주) 신설 및 기존 건물의 침하 발생 방지를 위한 기초슬래브와 파일의 결합 장치 및 이의 시공 방법
JP2015096676A (ja) * 2013-11-15 2015-05-21 三谷セキサン株式会社 拡頭部を有する杭穴の掘削方法
KR101754662B1 (ko) 2015-02-17 2017-07-07 강상욱 기초파일 시공방법
KR101904485B1 (ko) 2018-04-09 2018-10-05 (주)씨엘지오텍 고압 저압 동시 분사형 지반 개량 장치 및 이를 이용한 지반 개량 공법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101406217B1 (ko) * 2013-05-21 2014-06-12 고강이앤씨(주) 신설 및 기존 건물의 침하 발생 방지를 위한 기초슬래브와 파일의 결합 장치 및 이의 시공 방법
KR20140050524A (ko) * 2013-06-10 2014-04-29 (주)아리터 천공구를 이용한 지반 개량체 및 말뚝 시공방법
JP2015096676A (ja) * 2013-11-15 2015-05-21 三谷セキサン株式会社 拡頭部を有する杭穴の掘削方法
KR101754662B1 (ko) 2015-02-17 2017-07-07 강상욱 기초파일 시공방법
KR101904485B1 (ko) 2018-04-09 2018-10-05 (주)씨엘지오텍 고압 저압 동시 분사형 지반 개량 장치 및 이를 이용한 지반 개량 공법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101378814B1 (ko) 제트그라우팅을 이용한 마이크로파일의 시공방법
CN105714833A (zh) 一种钢板桩沉井支护的施工方法
CN105256795A (zh) 一种端承型螺纹芯组合桩及其施工设备和施工方法
JP2002275907A (ja) 斜面の安定化工法
JP4520913B2 (ja) 地盤改良方法および既存構造物基礎の補強方法
JPS5985028A (ja) 鋼管杭及びその埋設工法
KR101995539B1 (ko) 지반 개량 인발 저항 기초 시공 방법
JP2002061178A (ja) 中堀工法における突起付き既製杭の埋設方法及び基礎杭構造
KR20100095070A (ko) 시멘트 그라우팅에 의한 지반 개량 강화 공법 및 장치
KR101500087B1 (ko) 기존 건물과 일체 거동을 위한 기초슬래브의 보강 공법 및 보강 구조
KR101416865B1 (ko) 스크류파일 시공방법
JP2001081770A (ja) 杭基礎工法
CN205062809U (zh) 一种端承型螺纹芯组合桩
KR20180052201A (ko) 고결된 연약지반 표층의 천공 및 하부 연약지반의 교반이 동시에 가능한 연약지반용 원위치 지반교반 장치
JP2013057194A (ja) 回転貫入鋼管杭及び根固めされた基礎杭の構築方法
KR101224440B1 (ko) 스크류파일 시공방법
KR101585539B1 (ko) 선단지지력이 보강된 지반보강용 파일
JPH07197469A (ja) 山留壁の構造および山留工法
KR101080159B1 (ko) 콘기초를 이용한 확대 선단지지기초와 그 시공방법
JP7130208B2 (ja) 基礎構造体の補強構造並びに補強方法
KR20130102254A (ko) 선단확장형 중굴 구근 시공 시스템 및 그 시공 방법
KR20140008974A (ko) 말뚝 최하단부에 복수의 요철 단면 형상을 가지는 말뚝 및 이를 이용한 말뚝 시공 방법
KR20140014739A (ko) 말뚝 최하단부에 복수의 요철 단면 형상을 가지는 말뚝 및 이를 이용한 말뚝 시공 방법
JP4475845B2 (ja) 杭の施工方法
KR101080160B1 (ko) 클로소이드 형태의 스크류날개를 갖는 확대 선단지지기초시공 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant