KR102028182B1

KR102028182B1 - 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 지중구조물 시공방법

Info

Publication number: KR102028182B1
Application number: KR1020190028169A
Authority: KR
Inventors: 전재운
Original assignee: 전재운
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2019-11-14

Abstract

본 발명은 종래의 탑다운 공법 및 기타 암반 속에 직접 항타 설치하는 파일공법에 적용하여 공기 및 비용절감을 위해 발명한 것으로, 굴착로드와 상기 굴착로드에 케이싱비트를 설치하여 상기 굴착로드와 케이싱비트가 굴착로드 상단에 있는 해머를 통해 회전력과 타격력으로 지반의 수직 및 수평굴착이 가능하며, 지반굴착시 발생되는 슬라임의 배출도 원활히 할 수 있도록 한 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 지중구조물 시공방법을 제공하는데 제1목적이 있다.
또한, 본 발명은 지중구조물용 파일로 사용할 수 있는 케이싱 선단부에 굴착로드와 일체로 형성될 수 있도록 구조용 케이싱의 직경에 따라 상기 구조용 케이싱에 케이싱비트를 용접하여 설치하고, 상기 케이싱비트에 굴착로드를 삽입하여 굴착로드와 케이싱비트가 일체로 거동하여 지반 암반층까지 이중으로 지반을 굴착한 후, 상기 이중 굴착에 의한 지반굴착이 완료되면, 상기 굴착로드를 케이싱비트로부터 분리시킴과 동시에 구조용 케이싱과 케이싱비트를 지중에 존치시켜 굴착로드를 회수한 후, 상기 구조용 케이싱과 케이싱비트에 충전재를 충전시켜 지반에 구조물을 형성하도록 한 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 지중구조물 시공방법을 제공하는데 제2목적이 있다.

Description

구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 지중구조물 시공방법{Construction method of pillar type underground structure using excavation system for structural casing burial}

본 발명은 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 지중구조물 시공방법에 관한 것으로, 특히 암반을 구조용 케이싱으로 동시에 천공하여 천공홀을 형성한 후, 상기 천공홀의 바닥까지 직경 150mm∼1500mm의 구조용 케이싱 및 케이싱비트를 근입시킨 후, 상기 구조용 케이싱 및 케이싱비트만을 천공홀에 남기고, 굴착장비인 에어해머 로드를 회수한 후, 상기 구조용 케이싱 및 케이싱비트에 충전재를 충전 및 경화시켜 지반의 지내력을 확보하는 기초파일을 형성토록 하는 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 지중구조물 시공방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 종래의 다른 구조물 시공방법에 비하여 대상 지층의 토질(전석층, 풍화암, 연암, 경암)에 구애받지 않고 시공할 수 있고, 공정 및 공기감소로 인한 시공능력도 현저히 빠른 속도로 시공이 가능하다.

그리고 본 발명은 다양한 종류의 토적층 및 암반기초는 물론 사면의 대 활동에 대한 방지 및 탑다운(Top Down) 공법 등에 다양하게 적용할 수 있으며, 로드 선단부에 장착된 에어 해머비트를 케이싱비트와 결합시켜 압축공기를 이용하여 타격하면서 회전시키는 방식으로 지반을 굴착하고, 굴착로드의 스크류와 압축공기로 굴착토를 지상으로 배출시키는 공법이다.

종래의 PRD(Percussion Rotary Drill)공법 및 기타 지하구조물 시공방법은 지반을 케이싱으로 천공하여 케이싱은 풍화암층 일부 붕괴되지 않는 층까지만 천공홀을 형성하고, 나머지 천공홀의 하부 암반층은 케이싱의 내경보다 작은 외경을 갖는 비트로 천공하여 상기 케이싱 내부에 콘크리트를 타설한 후, 상기 케이싱을 인발하여 지중에 구조물을 형성하는 공법이다.

즉, 상기 케이싱을 공벽 붕괴가 없는 지층 즉 풍화암층 일부까지만 케이싱의 설치가 가능하였다.

한편, 상기한 바와 같이 케이싱은 풍화암층 까지는 시공이 가능하나, 그 이후의 암반층은 바로 해머비트로 천공하고, 천공홀을 형성한 후, 상기 천공홀에 철골 또는 철근을 삽입한 후, 트레미관을 이용하여 천공홀에 콘크리트를 타설하고, 케이싱을 인발한 후, 양생시켜 현장타설 말뚝으로 사용함으로 인하여 공사비용이 증가될 뿐만 아니라 공기가 지연되는 등의 문제점이 있다.

등록특허 제10-0631397호(등록일: 2006년09월27일)

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 종래의 탑다운 공법 및 기타 암반 속에 직접 항타 설치하는 파일공법에 적용하여 공기 및 비용절감을 위해 발명한 것으로, 굴착로드와 상기 굴착로드에 케이싱비트를 설치하여 상기 굴착로드와 케이싱비트가 굴착로드 선단에 있는 에어해머 비트를 통해 회전력과 타격력으로 지반의 수직 및 수평굴착이 가능하며, 지반굴착시 발생되는 슬라임의 배출도 원활히 할 수 있도록 한 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 지중구조물 시공방법을 제공하는데 제1목적이 있다.

또한, 본 발명은 지중구조물용 파일로 사용할 수 있는 구조용 케이싱 선단부에 굴착로드와 일체로 형성될 수 있도록 구조용 케이싱의 직경에 따라 상기 구조용 케이싱에 케이싱비트를 용접하여 설치하고, 상기 케이싱비트에 해머비트를 삽입하여 굴착로드와 케이싱비트가 일체로 거동하여 지반 암반층까지 이중으로 지반을 굴착한 후, 상기 이중 굴착에 의한 지반굴착이 완료되면, 상기 굴착로드를 케이싱비트로부터 분리시킴과 동시에 구조용 케이싱과 케이싱비트를 지중에 존치시켜 굴착로드를 회수한 후, 상기 구조용 케이싱과 케이싱비트에 충전재를 충전시켜 지반에 구조물을 형성하도록 한 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 지중구조물 시공방법을 제공하는데 제2목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 지중구조물 시공방법은 최상부에 배치되는 구동부와; 상기 구동부의 하부에 연결되며, 소정의 직경 및 길이를 갖는 구조용 케이싱과; 상기 구조용 케이싱의 하단부에 용접 결합되는 케이싱비트와; 상기 케이싱비트 내에 착탈되게 결합됨과 동시에 상부에 에어해머가 구비되고, 하부에 해머비트가 설치된 굴착로드로 구성된 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용하여 주상형 지중구조물을 시공하는 공법으로서, 대상 지반을 측량하는 단계(S 1); 상기 측량한 대상 지반에 가이드홀을 설치하는 단계(S 2); 상기 가이드홀에 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 설치하는 단계(S 3); 상기 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 케이싱비트와 해머비트를 이용하여 지반을 일정한 직경 및 깊이로 지반을 굴착하는 단계(S 4); 상기 케이싱비트로부터 굴착로드를 분리하는 단계(S 5); 상기 케이싱비트에 그라우트재를 충전 및 경화시키는 단계(S 6); 상기 케이싱비트 그라우트재 충전부 상단에 충전재를 충전 및 경화시키는 단계(S 7)로 이루어짐을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 지중구조물 시공방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 지반을 천공하여 천공홀을 형성한 후, 상기 천공홀의 바닥까지 직경 150mm∼1500mm의 구조용 케이싱 및 케이싱비트를 근입시킨 후, 상기 구조용 케이싱 및 케이싱비트에 충전재를 충전하여 경화시켜 지반의 지내력을 확보하는 기초파일을 형성하는 장점이 있다.

둘째, 본 발명은 종래의 다른 구조물 시공방법에 비하여 대상 지층의 토질(전석층, 풍화암, 연암, 경암)에 구애받지 않고 시공할 수 있고, 공정 감소로 인한 시공능력도 현저히 빠른 속도로 시공이 가능한 장점이 있다.

셋째, 본 발명은 다양한 종류의 토적층 및 암반기초는 물론 사면의 대 활동에 대한 방지 및 탑다운(Top Down) 공법 등에 다양하게 적용할 수 있으며, 선단부에 장착된 해머비트를 압축공기를 이용하여 타격하면서 회전시키는 방식으로 지반을 굴착하고, 굴착로드의 스크류와 압축공기로 굴착토를 지상으로 배출시키는 장점이 있다.

넷째, 본 발명은 종래의 PRD공법이나 현장타설말뚝공법 등 기타 공법과 같이 지반 천공 후 별도의 후속 공정 없이 일체로 시공되는 공법으로 공기가 단축되는 이점이 있다.

다섯째, 본 발명은 지반 천공 후, 천공홀 내에 별도로 철골이나 기타 구조물을 시공할 필요가 없으므로 비용이 절감되는 이점이 있다.

여섯째, 본 발명은 지반 천공 후, 천공홀 내에 2차 구조물 설치를 위하여 천공홀 내 규격이 커짐으로 인하여 발생되는 비용 및 안전에도 상당부분 기여하는 혜택이 있다.

일곱째, 본 발명은 지반굴착을 위한 설계 및 정확한 시공으로 지반 천공이 이루어짐으로써 구조용 케이싱과 케이싱비트가 암반 내부에 일체로 시공함으로 암반과의 결합부분에 주면 마찰력이 확보될 뿐만 아니라 구조용 케이싱과 케이싱비트가 암반속까지 직접 항타 설치됨으로 인하여 구조역학적으로 안전한 이점이 있다.

특히, 종래의 일반적인 강관은 암반 상단에 단순히 거치되는 구조이지만, 본 발명은 구조용 케이싱과 케이싱비트가 암반 속까지 직접 거치됨으로써 구조역학적으로 안전하고 전체적으로 케이싱의 수량도 줄일 수 있으며, 토질에 관계없이 시공할 수 있는 이점이 있다.

여덟째, 본 발명은 전체적인 공사가 물을 사용하지 않는 건식으로 이루어짐으로써, 지반 천공에 따른 현장주변이 깨끗한 장점이 있다.

아홉째, 본 발명은 구조용 케이싱과 케이싱비트가 지중 영구기초가 설치되기 전까지 시공하중 및 시공 후의 하중까지 부담하는 역할을 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 도시한 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 케이싱비트를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 케이싱비트를 도시한 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 케이싱비트를 도시한 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 굴착로드를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 굴착로드를 도시한 정면도,
도 7은 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 굴착로드를 도시한 저면도,
도 8은 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 분해 도시한 예시도,
도 9는 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 케이싱비트와 굴착로드 간의 결합관계를 도시한 사시도,
도 10은 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 케이싱비트와 굴착로드 간의 결합관계를 도시한 부분확대도,
도 11은 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 케이싱비트와 굴착로드 간의 결합관계를 도시한 평면도,
도 12는 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 지중구조물 시공과정을 도시한 공정도.
도 13은 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 실시예를 분해 도시한 예시도,
도 14는 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 실시예를 결합 도시한 예시도.

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 도시한 개략도, 도 2는 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 케이싱비트를 도시한 사시도, 도 3은 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 케이싱비트를 도시한 정면도, 도 4는 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 케이싱비트를 도시한 평면도, 도 5는 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 굴착로드를 도시한 사시도, 도 6은 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 굴착로드를 도시한 정면도, 도 7은 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 굴착로드를 도시한 저면도, 도 8은 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 분해 도시한 예시도, 도 9는 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 케이싱비트와 굴착로드 간의 결합관계를 도시한 사시도, 도 10은 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 케이싱비트와 굴착로드 간의 결합관계를 도시한 부분확대도, 도 11은 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 케이싱비트와 굴착로드 간의 결합관계를 도시한 평면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템은 최상부에 배치되는 구동부(100)와; 상기 구동부(100)의 하부에 연결되며, 소정의 직경 및 길이를 갖는 구조용 케이싱(200)과; 상기 구조용 케이싱(200)의 하단부에 용접 결합되는 케이싱비트(300)와; 상기 케이싱비트(300) 내에 착탈되게 결합됨과 동시에 상부에 에어해머(410)가 구비되고, 하부에 해머비트(420)가 설치된 굴착로드(400)로 구성된다.

즉, 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S)은 구동부(100), 구조용 케이싱(200), 케이싱비트(300) 및 굴착로드(400)가 유기적으로 결합되어 이루어진 지반굴착 및 케이싱 매몰용 시스템이다.

여기서, 상기 구동부(100)는 동력장치로서, 굴착로드(400)가 연결되고, 상기 굴착로드(400)의 하단에는 해머비트(420)가 설치된 것으로, 상기 해머비트(420)는 굴착로드(400)를 매개로 회전력과 타격력이 부여되어 굴착하는 것이다.

또한, 상기 구조용 케이싱(200)은 소정의 직경 및 길이를 갖는 강관으로서, 추후에 지중에 영구히 매몰되는 부재이다.

그리고 상기 케이싱비트(300)는 구조용 케이싱(200)에 비해 내경이 조금 작은 직경을 갖는 단관으로서, 그 재질은 구조용 케이싱(200)과 동일재질 또는 이형재질을 사용하며, 상기 케이싱비트(300)의 단부에는 비트팁(320)이 설치된다.

여기서, 상기 비트팁(320)은 굴착로드(400)의 해머비트(420)와 수직높이를 조금 짧게하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 비트팁(320)과 해머비트(420)가 지반을 동시에 굴착함으로써, 천공홀 바닥의 공벽의 무너짐을 방지할 뿐만 아니라 슬라임의 배출을 최대화시키기 위함이다.

또한, 상기 케이싱비트(300)의 측면 그라우트재 배출공(340)이 다수 개 천공 형성된다.

이와 같은 그라우트재 배출공(340)은 케이싱비트(300)와 지반 간의 주면 마찰력을 증대시키기 위해 그라우트재를 충전시키기 위한 배출공이다.

또한, 상기 케이싱비트(300)는 그 상단면으로부터 내주면으로 L형상을 갖는 요홈(310)이 다수 개 형성된다.

또한, 상기 케이싱비트(300)에는 전체적으로 L형상을 갖는 요홈(310)이 케이싱비트(300)의 전후좌우에 다수 개가 형성된다.

이와 같이, 상기 케이싱비트(300)에 L형상의 요홈(310)을 형성하는 이유는 추후에 상기 케이싱비트(300)의 요홈(310)에 결합되는 굴착로드(400)의 결합돌기(430)를 원활하게 결합시킬 뿐만 아니라 상기 굴착로드(400)의 결합돌기(430)를 수직으로 케이싱비트(300)의 요홈(310)에 삽입 후, 상기 굴착로드(400)를 회전방향으로 스플라인 결합으로 하여, 케이싱비트(300)와 굴착로드(400)와를 긴밀하게 결합시키기 위함이다.

한편, 상기 굴착로드(400)는 그 하부에 에어해머(410)가 구비되고, 상기 에어해머(410)의 하부에 해머비트(420)가 설치되며, 측면에 케이싱비트(300)의 요홈(310)에 대응되는 부분에 결합돌기(430)가 다수 개 형성된다.

즉, 상기 굴착로드(400)는 상단부에 에어해머(410)가 구비되고, 상기 에어해머(410)의 하부에 해머비트(420)가 설치되며, 하단 측면에 케이싱비트(300)의 요홈(310)에 대응되는 부분에 결합돌기(430)가 다수 개 형성된다.

상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S)은 굴착로드(400)가 케이싱비트(300)에 회전식 스플라인 방식으로 결합된 상태에서 일체로 작동되므로 이를 통해 굴착로드(400)의 해머비트(420)과 케이싱비트(300)의 비트팁(320)의 굴착이 가능하여 별도의 확경비트나 버림비트를 사용하지 않고 통상 일반적인 비트를 사용할 수 있으며, 상기 케이싱비트(300)의 비트팁(320)과 굴착로드(400)의 해머비트(420)에 상단에 회전력과 타격력을 부여할 수 있는 에어해머(410)를 설치함으로 비트팁(320)과 해머비트(420)에 의한 지반 굴착이 가능해진다.

또한, 슬라임 배출도 케이싱비트(300)의 요홈(310)의 상단부 개구를 통해 상부로 배출되므로 지반 굴착시 발생된 슬라임을 원활하게 배출할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 매몰용 굴착시스템(S)은 케이싱비트(300)에 굴착로드(400)가 착탈자재로 스플라인 결합됨으로 상기 케이싱비트(300)와 굴착로드(400)의 결합부에는 굴착로드(400)로 전달된 타격력이 케이싱비트(300)로도 전달되어, 케이싱비트(300)의 비트팁(320) 및 굴착로드(400)의 해머비트(420)로부터의 타격력 및 회전력이 효율적으로 확실히 전달되어 지반 굴착 효율이 향상되는 작용효과가 있다.

이에 따라, 상기 굴착로드(400)의 상단에 위치된 에어해머(410)로 타격력이 굴착로드(400) 및 케이싱비트(300)에 부여되므로 이중으로 지반 굴착이 가능해진다.

한편, 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S)은 굴착로드(400)가 압축 유체의 공급통로가 되며, 상기 굴착로드(400)와 케이싱비트(300) 사이 즉 상기 굴착로드(400)와 케이싱비트(300) 간의 결합부에 슬라임 배출통로(330)가 자연발생적으로 형성되므로 지반 굴착시 발생된 슬라임을 원활하게 슬라임 배출통로(330)를 통해 지상으로의 배출이 가능해진다.

또한, 상기 굴착로드(400)에 압축유체(물 또는 에어)를 보내면서 지반 굴착이 가능하므로 지반 굴착효율이 향상된다.

이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 지중구조물 시공에 대해 설명한다.

도 12는 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 지중구조물 시공과정을 도시한 공정도이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 지중구조물 시공방법은 최상부에 배치되는 구동부(100)와; 상기 구동부(100)의 하부에 연결되며, 소정의 직경 및 길이를 갖는 구조용 케이싱(200)과; 상기 구조용 케이싱(200)의 하단부에 용접 결합되는 케이싱비트(300)와; 상기 케이싱비트(300) 내에 착탈되게 결합됨과 동시에 상부에 에어해머(410)가 구비되고, 하부에 해머비트(420)가 설치된 굴착로드(400)로 구성된 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S)을 이용하여 주상형 지중구조물을 시공하는 공법으로서, 대상 지반을 측량하는 단계(S 1); 상기 측량한 대상 지반에 가이드홀을 설치하는 단계(S 2); 상기 가이드홀에 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S)을 설치하는 단계(S 3); 상기 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S)의 비트팁(320)과 해머비트(420)를 이용하여 지반을 일정한 직경 및 깊이로 지반을 굴착하는 단계(S 4); 상기 케이싱비트(300)로부터 굴착로드(400)를 분리하는 단계(S 5); 상기 케이싱비트(300)에 그라우트재를 충전 및 경화시키는 단계(S 6); 상기 케이싱비트(300)의 그라우트재 충전부 상단에 충전재를 충전 및 경화시키는 단계(S 7)로 이루어진다.

즉, 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 지중구조물을 시공방법은 지반 측량단계(S 1); 가이드홀 설치단계(S 2); 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S) 설치단계(S 3); 지반굴착 단계(S 4); 굴착로드(400) 분리단계(S 5); 그라우팅 충전 및 경화단계(S 6); 상기 충전재 충전 및 경화단계(S 7)가 순차적으로 시행하여 지중에 주상형 지중구조물을 시공함을 특징으로 한다.

이하, 상기한 바와 같은 단계로 이루어진 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 지중구조물을 시공방법을 단계별로 나누어 상세히 한다.

먼저, 본 발명의 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S) 및 지중에 매몰될 구조용 케이싱(200) 및 케이싱비트(300)를 사전에 점검 및 검사하는 단계이다.

이어서, 지반 측량단계(S 1)는 시공할 대상 지반을 측량 및 검측하는 단계이다.

이어서, 가이드홀 설치단계(S 2)는 가이드케이싱 중심점 측량 부분에 가로 1.5m, 세로 1.5m 및 깊이 1.0m로 터파기를 시행하고, 상기 터파기 부분의 굴착바닥을 수평하게 평탄작업을 실시한 후, 상기 터파기 바닥면에 가이드케이싱 중심점 좌표를 측정한 후 측량보조대를 이용하여 가이드케이싱 설치 위치를 스프레이로 마킹한 후, 상기 가이드케이싱 설치한 후, 상기 가이드케이싱에 수평자를 하여 양방향 수직도 및 수평도를 확인 실시한다.

이때, 상기 가이드홀 재단은 예시 φ1000mm(내경: D1032mm, Casing 1016m/m사용)의 가이드케이싱을 소정의 크기로 절단한다.

상기 절단된 가이드케이싱을 상기 가이드케이싱 중심점에 안착시킨 후, 상기 가이드케이싱 외부를 토사 되메우기를 실시한 후, 상기 가이드케이싱의 상부 중심점을 좌표 측량하여 좌표값을 확인한 후, 오차범위 이내로 위치를 수정하여 실시하고, 상기 가이드케이싱의 외부를 보양재로 보양한 후, 상기 가이드케이싱에 콘크리트를 1, 2회에 걸쳐 나누어 타설 실시한다.

상기 가이드케이싱에 타설된 콘크리트 24시간 양생 후, 상기 가이드케이싱을 인발한 후 경화시켜 가이드홀을 형성한다.

이어서, 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S) 설치단계(S 3)는 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S) 설치시 설치 대상 지반이 연약지반일 경우에는 골재를 치환작업하여 대상 지반을 견고히 다짐한 후, 상기 대상 지반에 복공판을 포설하고, 상기 복공판에 본 발명의 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S)을 거치시켜 이동 및 작업중 장비전도를 예방하고, 작업시 수직도 관리에도 영향을 주지 않도록 한다.

또한, 구동부(100)에 오거모터 2대를 장착하여 상부 오거모터에는 굴착로드(400)를 장착하고, 하부 오거모터에는 구조용 케이싱(200)을 장착하여 각각 독립적으로 상하운동과 회전운동을 동시에 시행하며 작업한다.

특히 초기 지반 천공 근입시 트랜싯(Transit)을 지반 전후에 배치하여 수직 확인하며 서서히 천공 압입한다.

한편, 대심도일 경우에는 지반 천공중 굴착로드(400), 구조용 케이싱(200) 및 케이싱비트(300)를 연결할 경우에는 수직도 확인하고, 굴착로드(400)를 연결(Transit - 수직확인)한다.

상기 가이드케이싱과 구조용 케이싱(200)의 허용 오차범위 이내에서 시공한다.

비산먼지 발생을 억제하기 위하여 오거 토출구를 커버로 처리하고, 필요시 하부 구조용 케이싱(200) 속에 물을 넣어 비산을 방지한다.(분무기 사용)

추가로, 본 발명의 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S)에 비산먼지를 막을 수 있는 분진망을 제작하고 견고히 설치한다.

이어서, 지반굴착 단계(S 4)는 에어 해머로 풍화암, 연암, 경암층 천공하되, 소음으로 인한 민원을 최소화하기 위한 조치 사항으로 압축기 및 천공장비 전면에 이동식 방음벽을 설치하고, 투입되는 장비도 소음을 최소화할 수 있는 장비로 계획하여 투입한다.

지반 천공 시, 압축기를 1-6대 연결하여 지반 천공과 동시에 슬라임을 제거한다.

최종 심도까지 지반 천공 수시로 트랜싯을 사용하여 구조용 케이싱(200)의 수직도를 사용한다.

상기 코텐(Koden)을 구조용 케이싱(200) 중심에 설치하고, 수직도 및 기록지를 확인한다.

상기 지반 천공시 계획된 심도까지 지반 천공이 끝나면 에어로 슬라임이 올라오지 않을 때까지 작업을 시행한다.

슬라임 제거작업이 완료되면 심도자를 이용하여 최종 지반 천공 심도를 확인하고, 작업이상이 없을 경우에 후속작업을 시행한다.

이어서, 굴착로드(400) 분리단계(S 5)는 케이싱비트(300)로부터 굴착로드(400)를 반시계방향으로 회전시켜 케이싱비트(300)로부터 굴착로드(400)를 분리시킨다.

이어서, 그라우팅 충전 및 경화단계(S 6)는 케이싱비트(300) 상단에 패커를 설치하고, 상기 패커에 그라우팅 펌프를 이용하여 그라우트재를 주입하여 상기 패커를 통해 그라우트재를 케이싱비트(300) 내 및 케이싱비트(300)의 그라우트배출공(340)을 통해 그라우트재를 충전한 후, 상기 그라우트재 주입이 완료되면 패커를 철수시킨다.

이어서, 상기 충전재 충전 및 경화단계(S 7)는 구조용 케이싱(200) 및 케이싱비트(300)에 충전재를 충전하는 것으로, 즉 구조용 케이싱(200)과 케이싱비트(300)가 결합된 상태에서 상기 케이싱비트(300)에 충전된 그라우트재 상단에 충전재를 설계에 부응하는 재료로 콘크리트, 시멘트모르타르, 시멘트페이스트, 모래, 굴착토 등이 사용된다.

이와 같은 충전재 사용시 재료분리가 일어날 수 있으므로 필요에 따라 트레미관을 사용하여 충전재를 충전토록 한다.

특히, 상기 콘크리트는 일반적인 시멘트, 모래, 자갈로 이루어진 것을 사용할 수 있고, 필요에 따라 상기 콘크리트 100중량부에 대하여 수지몰탈 5-8중량부를 첨가하여 혼합하여 사용할 수도 있음을 밝혀둔다.

여기서, 상기 수지몰탈은 메틸 메타크릴레이트 25∼30 중량부; 폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트 25∼30 중량부; 부틸 아크릴레이트 5∼10 중량부; 폴리옥시플로필렌 글리세롤 트리에테르 4∼5 중량부; 리튬 실리케이트 0.1∼1 중량부; 계면활성제 1∼2 중량부; 폴리카본산계 유동화제1∼2 중량부; 물 30∼38 중량부로 구성된다.

즉, 상기 수지몰탈은 메틸 메타크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 폴리옥시플로필렌 글리세롤 트리에테르, 리튬 실리케이트, 계면활성제, 폴리카본산계 유동화제 및 물로 구성된다.

여기서, 상기 메틸 메타크릴레이트는 연성부여 및 점탄성을 개선하기 위해 사용되며, 그 함량을 25∼30 중량부로 하는 것이 바람직하다.

특히, 상기 메틸 메타크릴레이트의 함량이 30중량부를 초과하면 연성 및 점탄성이 개선되나 점도가 낮아져 시공성이 떨어지고, 가격경쟁력이 떨어질 수 있으며, 상기 메틸 메타크릴레이트의 함량이 25중량부 미만이면 연성 및 점탄성 개선 효과가 미약할 수가 있다.

또한, 상기 폴리프로필렌 글리콜 아크릴레이트는 유기용제의 일종으로서 단량체 성부의 중합성을 충분히 향상시키면서 용제의 함량을 낮추기 위해 25∼30 중량부를 사용함이 바람직하다.

그리고 상기 부틸 아크릴레이트의 함량을 5∼10 중량부로 제한한 이유는 콘크리트의 안정된 인장강도를 확보하기 위한 것이다.

한편, 상기 폴리옥시플로필렌 글리세롤 트리에테르는 분산, 유화력이 강하고 계면 흡착도 우수하여 폴리우레탄 원료의 혼합을 용이하게 할 수 있다.

상기 폴리옥시플로필렌 글리세롤 트리에테르는 4∼5 중량부로 하는 것이 바람직하며, 상기 폴리옥시플로필렌 글리세롤 트리에테르가 4중량부 보다 적을 경우에는 점도가 낮아 수용성 수지 내 혼합이 어려울 수 있고, 상기 폴리옥시플로필렌 글리세롤 트리에테르가 5% 보다 클 경우에는 수용성 수지 내 기포가 다량으로 발생할 수 있다.

또한, 상기 리튬 실리케이트는 콘크리트에 침투하여 수산화칼슘과 반응하여 불용성 칼슘실리케이트 수화물을 형성할 수 있다.

리튬 실리케이트는 콘크리트의 조직을 보다 견고하게 하며, 콘크리트의 내구성능을 향상시키는 효과가 있다.

여기서, 상기 리튬 실리케이트는 0.1∼1 중량부로 함이 바람직하다.

한편, 상기 계면활성제의 함량을 1∼2 중량부로 제한한 이유는 콘크리트의 경화를 촉진시키기 위한 것이다.

여기서, 상기한 계면활성제는 에톡실화된 노닐페닐이 대표적이다.

또한, 폴리카본산계 유동화제는 120분 이상 유동성 확보, 고강도, 고유동 콘크리트에 적용, 슬럼프 플로우 손실해결, 콘크리트 점성 슬럼프 유지, 자유 조절 가능, 사용량에 비례하여 높은 감수력 제공, 작업성 및 수밀성, 마감성 탁월, 안정된 압축강도 확보, 비교적 입형이 양호한 세척사, 망사, 하천사 사용시 작업성 및 블리딩 억제 효과 탁월, 안정된 공기포 연행을 통해 작업성 향상 및 동결 융해 저항성 증대, 친환경 재료로서 1∼2 중량부로 하는 것이 바람직하다.

특히, 폴리카본산계 유동화제로 폴리에틸렌 글리콜 술폰산 에테르 또는 폴리에틸렌 글리콜 메타크릴산을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 폴리카본산계 유동화제는 고밀도 배근 콘크리트, 자기 충전형 콘크리트, 대형 고층 구조물, 60n/㎟ 고강도 고유동 콘크리트용으로 사용된다.

한편, 상기 수지몰탈에 사용되는 물은 청수를 사용함을 원칙으로 하며, 30∼38중량부가 바람직하다.

상기한 바와 같은 수지몰탈의 표면에는 자정기능을 갖는 이산화티탄조성물을 5-8회 도포하여 사용할 수도 있음을 밝혀둔다.

여기서, 상기 이산화티탄조성물은 Ti[OCH(CH₃)₂]₄ 와 (CH₃)₂ CHOH로 제조한 TiO₂ sol 0.57mol/ℓ, C₈H₂0O₄Si와 (CH₃)₂CHOH로 제조한 SiO₂ sol 0.44mol/ℓ, Zn(C ₂H₃O₂)₂로부터 제조한 ZnO sol 0.5mol/ℓ 그리고 Silver를 각각 제조하여 이를 중량대비 TiO₂ sol, SiO₂ sol, ZnO sol와 Silver로 복합 처리한 수용액 또는 분말 상태로 이루어지고, 이를 중량부 대비 TiO₂ sol 100중량부, SiO₂ sol 80중량부, ZnO sol 18중량부와 Silver 2중량부로 복합 처리힌 수용액 또는 분말 상태로 이루어진다.

상기한 이산화티탄조성물은 콘크리트의 열화방지와 막강도, 내구성, 가시광 투과율, 광촉매 활성의 저하 등의 문제점을 해결하여 적은 양의 자외선 에너지량에서의 광화학 반응이 충분함은 물론 금속이온에 의한 악취물질의 분해와 미생물의 살균 메커니즘에 의해 더욱 우수한 탈취효과, 방오효과 및 살균효과를 발현할 수 있다.

한편, 한 천공홀의 시공이 완료되면 후속공으로 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S)을 이동 거치시킨 후, 상기한 바와 같은 단계를 숙지하고, 점검하면서 시행한다.

특히, 작업을 병행 시공하는 현장의 특성상 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S) 이동시 시스템 상호 간의 간섭을 최소화하고, 신호수 및 작업 책임자의 관리하에 안전하게 이동토록 한다.

또한, 본 발명의 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S)의 이동구간을 최소화하고, 이동전에 동선을 미리 결정하고, 공간을 충분히 확보한 다음 이동한다.

현장에 반입된 케이싱의 부재의 번호 확인 및 시공계획이 수립된 구간인지 확인한다.

한편, 도 13은 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 실시예를 분해 도시한 예시도, 도 14는 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템의 실시예를 결합 도시한 예시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템은 최상부에 배치되는 구동부(100)와; 상기 구동부(100)의 하부에 연결되며, 소정의 직경 및 길이를 갖는 구조용 케이싱(200)과; 상기 구조용 케이싱(200)의 하단부에 용접 결합됨과 동시에 원통형상으로 형성되며, 내주면에 나사산이 형성된 케이싱비트(300)와; 상기 케이싱비트(300) 내에 나사결합됨과 동시에 상부에 에어해머(410)가 구비되고, 하부에 해머비트(420)가 설치된 굴착로드(400)로 구성되고, 상기 케이싱비트(300)의 최하단부에 비트팁(320)이 굴착로드(400)의 해머비트(420)와 동일한 수직 높이로 고정 설치되고, 상기 굴착로드(400)에는 케이싱비트(300)의 내주면에 대응되는 부분에 나사산이 형성되어, 상기 케이싱비트(300)와 굴착로드(400)는 나사결합됨을 특징으로 한다.

이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 지중구조물 시공방법은 최상부에 배치되는 구동부(100)와; 상기 구동부(100)의 하부에 연결되며, 소정의 직경 및 길이를 갖는 구조용 케이싱(200)과; 상기 구조용 케이싱(200)의 하단부에 용접 결합됨과 동시에 원통형상으로 형성되며, 내주면에 나사산이 형성된 케이싱비트(300)와; 상기 케이싱비트(300) 내에 나사결합됨과 동시에 상부에 에어해머(410)가 구비되고, 하부에 해머비트(420)가 설치된 굴착로드(400)로 구성되고, 상기 케이싱비트(300)의 최하단부에 비트팁(320)이 굴착로드(400)의 해머비트(420)와 동일한 수직 높이로 고정 설치되고, 상기 굴착로드(400)에는 케이싱비트(300)의 내주면에 대응되는 부분에 나사산이 형성되어, 상기 케이싱비트(300)와 굴착로드(400)는 나사결합된 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용하여 주상형 지중구조물을 시공하는 공법으로서, 대상 지반을 측량하는 단계(S 1); 상기 측량한 대상 지반에 가이드홀을 설치하는 단계(S 2); 상기 가이드홀에 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S)을 설치하는 단계(S 3); 상기 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S)의 비트팁(320)과 해머비트(420)를 이용하여 지반을 일정한 직경 및 깊이로 지반을 굴착하는 단계(S 4); 상기 케이싱비트(300)로부터 굴착로드(400)를 분리하는 단계(S 5); 상기 케이싱비트(300)에 그라우트재를 충전 및 경화시키는 단계(S 6); 상기 케이싱비트(300)의 그라우트재 충전부 상단에 충전재를 충전 및 경화시키는 단계(S 7)로 이루어진다.

본 발명의 상세한 설명에 기재한 바람직한 실시예는 예시적인 것으로서 한정적인 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 나타나 있고, 그들 특허청구범위의 의미중에 들어가는 모든 변형예는 본 발명에 포함되는 것이다.

100: 구동부 200: 구조용 케이싱
300: 케이싱비트 310: 요홈
320: 케이싱비트 330: 슬라임 배출통로
340: 그라우트배출공 400: 굴착로드
410: 에어해머 420: 해머비트
430: 결합돌기
S: 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템

Claims

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최상부에 배치되는 구동부(100)와; 상기 구동부(100)의 하부에 연결되며, 소정의 직경 및 길이를 갖는 구조용 케이싱(200)과; 상기 구조용 케이싱(200)의 하단부에 용접 결합되는 케이싱비트(300)와; 상기 케이싱비트(300) 내에 착탈되게 결합됨과 동시에 상부에 에어해머(410)가 구비되고, 하부에 해머비트(420)가 설치된 굴착로드(400)로 구성되고, 상기 케이싱비트(300)는 구조용 케이싱(200)에 비해 내경이 조금 작은 직경을 갖는 단관으로서, 상기 케이싱비트(300)에는 전후좌우로 L형상을 갖는 요홈(310)이 다수 개 형성되며, 상기 케이싱비트(300)에는 최하단부에 비트팁(320)이 굴착로드(400)의 해머비트(420)와 동일한 수직 높이보다 짧게 고정 설치되고, 측면에 그라우트재 배출공(340)이 천공 형성되고, 상기 굴착로드(400)에는 케이싱비트(300)의 요홈(310)에 대응되는 부분에 결합돌기(430)가 다수 개 형성되고, 상기 케이싱비트의 요홈(310)에 굴착로드(400)의 결합돌기(430)가 스플라인 방식으로 결합되며, 상기 굴착로드(400)의 케이싱비트(300) 내부로 스플라인 결합에 의해 슬라임 배출통로(330)가 자연 발생적으로 형성된 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 구조물을 시공하는 공법으로서,
시공할 대상 지반을 측량 및 검측하는 단계(S 1);
상기 측량한 대상 지반에 가이드케이싱 중심점 측량 부분에 가로, 세로 및 깊이로 터파기를 시행하고, 상기 터파기 부분의 굴착바닥을 수평하게 평탄작업을 실시한 후, 상기 터파기 바닥면에 가이드케이싱 중심점 좌표를 측정한 후, 측량보조대를 이용하여 가이드케이싱 설치 위치를 스프레이로 마킹한 후, 상기 가이드케이싱 설치한 후, 상기 가이드케이싱에 수평자를 하여 양방향 수직도 및 수평도를 확인 실시한 후, 상기 가이드케이싱을 소정의 크기로 절단한 후, 상기 절단된 가이드케이싱을 상기 가이드케이싱 중심점에 안착시킨 후, 상기 가이드케이싱 외부를 토사 되메우기를 실시한 후, 상기 가이드케이싱의 상부 중심점을 좌표 측량하여 좌표값을 확인한 후, 오차범위 이내로 위치를 수정하여 실시하고, 상기 가이드케이싱의 외부를 보양재로 보양한 후, 상기 가이드케이싱에 콘크리트를 나누어 타설 실시한 후, 상기 가이드케이싱에 타설된 콘크리트를 양생 후, 상기 가이드케이싱을 인발한 후 경화시켜 가이드홀을 설치하는 단계(S 2);
상기 가이드홀에 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S)을 설치하되, 설치 대상 지반이 연약지반일 경우에는 골재를 치환작업하여 대상 지반을 견고히 다짐한 후, 상기 대상 지반에 복공판을 포설하고, 상기 복공판에 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S)을 설치하는 단계(S 3);
상기 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템(S)의 비트팁(320)과 해머비트(420)를 이용하여 지반을 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 지반을 굴착하는 단계(S 4);
상기 케이싱비트(300)로부터 굴착로드(400)를 반시계방향으로 회전시켜 케이싱비트(300)로부터 굴착로드(400)를 분리하는 단계(S 5);
상기 케이싱비트(300)의 상단에 패커를 설치하고, 상기 패커에 그라우팅 펌프를 이용하여 그라우트재를 주입하여 상기 패커를 통해 그라우트재를 케이싱비트(300) 내 및 케이싱비트(300)의 그라우트배출공(340)을 통해 그라우트재를 충전 및 경화시키는 단계(S 6);
상기 케이싱비트(300)의 그라우트재 충전부 상단에 충전재를 충전 및 경화시키는 단계(S 7)로 이루어짐을 특징으로 하는 구조용 케이싱 매몰용 굴착시스템을 이용한 주상형 지중구조물 시공방법.