KR102073630B1 - 희생강관을 이용한 현장타설말뚝의 희생강관 절감과 현장타설말뚝 상부의 강성증대를 위한 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 희생강관을 이용한 현장타설말뚝의 희생강관 절감과 현장타설말뚝 상부의 강성증대를 위한 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토사층에서 공벽유지용으로 사용되는 희생강관 중 현장타설말뚝의 콘크리트가 양생된 후에는 토사층에서 역할이 없는 희생강관을 제거하여 지중에 매립되는 희생강관의 량을 줄여 시공비용을 절감시킬 수 있고, 말뚝상부에 한정하여 희생강관을 설치하여 수평하중에 대한 저항강성을 증대시킬 수 있는 희생강관을 이용한 현장타설말뚝의 희생강관 절감과 현장타설말뚝 상부의 강성증대를 위한 시공방법에 관한 것으로서, a) 수심부 거푸집 길이와 수평하중 저항력 및 두부정리 길이를 고려하고, 선단부에 보강용 철판(11)을 덧대고 선단슈(12)를 설치하여 압입 시 하방으로 집중되는 압력에 의해 선단부가 파손되는 것을 방지하고, 지반반력에 저항하는 비틀림강성을 증대시킨 희생강관(10)을 제작하는 단계(S10); b) 토사를 이용하여 현장타설말뚝의 설치 위치 주변으로 가축도를 설치하는 단계(S20); c) 상기 가축도 표면에 현장타설말뚝의 정위치를 측량하는 단계(S30); d) 현장타설말뚝의 설정된 정위치에 압입장치를 배열하는 단계(S40); e) 상기 압입장치를 통해 희생강관(10)을 압입함과 동시에 희생강관의 내측 토사를 굴착하는 단계(S50); f) 압입된 희생강관의 상단에 연결장치(20)를 결합하는 단계(S60); g) 연결장치(20)의 상단에 케이싱(30)을 결합하고, 지중으로 압입함과 동시에 희생강관(10), 연결장치(20), 케이싱(30)의 내부 토사를 굴착하는 단계(S70); h) 상기 희생강관(10)이 암반층 도달시 RCD공법(Reverse Circulation Drill) 또는 BG공법을 통해 암반을 현장타설말뚝 설치 깊이까지 굴착하여 현장타설말뚝용 구멍을 형성하는 단계(S80); i) 조립된 철근망을 현장타설말뚝용 구멍에 배치하고 콘크리트를 타설하는 단계(S90); j) 상기 케이싱(30)을 인발하고, 인발된 케이싱(30)에 결합된 연결장치(20)의 하단까지 콘크리트를 타설 후 양생하는 단계(S100); k) 콘크리트 양생 후 연결장치(20)를 희생강관(10)에서 분리하고, 희생강관(10)의 지면 노출부 정리를 실시하는 단계(S110);를 포함한다.

Description

희생강관을 이용한 현장타설말뚝의 희생강관 절감과 현장타설말뚝 상부의 강성증대를 위한 시공방법{Sacrificial Steel Pipe Cutting Method Using Sacrificial Steel Pipe for Field Drilled Shaft and Construction Method for Stiffness Increase on the Pile}

본 발명은 희생강관을 이용한 현장타설말뚝의 희생강관 절감과 현장타설말뚝 상부의 강성증대를 위한 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토사층에서 공벽유지용으로 사용되는 희생강관 중 현장타설말뚝의 콘크리트가 양생된 후에는 토사층에서 역할이 없는 희생강관을 제거하여 지중에 매립되는 희생강관의 량을 줄여 시공 비용을 절감시킬 수 있고, 말뚝상부에 한정하여 희생강관을 설치하여 수평하중에 대한 저항강성을 증대시킬 수 있는 희생강관을 이용한 현장타설말뚝의 희생강관 절감과 현장타설말뚝 상부의 강성증대를 위한 시공방법에 관한 것이다.

말뚝(pile)는 땅속에 박아 넣는 기둥을 말하며, 상반부가 지반 위에 노출된 말뚝은 여기에 구조물을 연결하게 되는데 보통 교량(橋梁)과 같은 구조물이나 수중에서의 잔교(棧橋)의 교각(橋脚)의 일부로서도 이용된다.

종래의 말뚝 시공방법으로는 타입말뚝공법과 매입말뚝공법이 있는데, 타입말뚝공법의 경우 말뚝을 타입하는 햄머의 형식에 따라 타격식과 진동식으로 구분된다. 매입말뚝공법은 항타 공사로 인한 소음과 지반진도을 줄일 수 있고 말뚝을 향타 시공하기 어려운 자갈 호박돌 및 핵석이 분포되어 있는 지층에서도 말뚝 관입 시공이 용이한 장점이 있는 것으로, 굴착장비나 굴착방식 및 최종 말뚝처리방식 등에 따라 중굴(내부굴착)공법, 선굴착공법 및 회전압입공법으로 분류된다.

또한 말뚝을 공장에서 제작하여 사용하는 기성말뚝공법과 현장에서 말뚝을 직접 시공, 제작하는 현장타설말뚝공법으로 분류된다.

여기서 현장타설말뚝공법은 지반을 굴착하고 굴착된 지반에 철근망을 삽입한 후 콘크리트를 타설하여 형성된다.

지반을 굴착하는 과정에서 천공된 공벽의 유지가 가장 중요하며, 양질의 지층에서는 지반 자체의 강성에 의하여 공벽이 유지가 되지만 연약층일 경우에는 천공된 구멍의 공벽이 스스로 유지되지 않아서 희생강관으로 공벽을 유지하는 깊이까지 설치하여 연약한 구간의 공벽을 유지하면서 지지층까지 천공한다.

천공이 완료되면 철근망을 삽입하고 콘크리트를 타설한다. 이러한 현장타설말뚝공법은 말뚝의 길이가 길어지면 적용되는 것으로, 말뚝길이가 길어지는 지층은 주로 연약지반이 상부층에 분포한 경우가 많고, 해상, 호수, 강을 횡단하는 교량의 기초는 수심부를 통과하여 암반층을 지지층으로 하기 때문에 말뚝 길이가 길어진다.

해상, 하상 등 수심부에 현장타설말뚝을 적용하는 경우, 수심부에서 콘크리트를 보호하는 거푸집 역할을 할 수 있도록 희생강관을 설치하고 있는데, 이러한 희생강관은 수심부 하부의 토사층에서는 현장타설말뚝을 제작하기 위한 콘크리트 타설 전에는 말뚝 굴착공의 공벽유지 역할을 하지만 콘크리트 타설 후에는 콘크리트가 굴착공의 공벽을 유지하므로 희생강관의 공벽유지 역할은 완료되며, 콘크리트가 양생된 후에는 현장타설말뚝 구조체로서의 역할은 없으나 시공방법상 희생강관의 제거가 어렵기 때문에 그대로 영구 존치시키게 되고 이로 인해 공사비가 증가하는 문제점이 있었다.

즉, 가설부재로서 사용되는 희생강관은 토압, 수압, 횡력에 대해 공벽을 유지하고, 지중에 매립되기 때문에 건설장비에 의해 타격되거나 압입될 경우 외력이 많이 가해지기 때문에 변형이 발생하지 않도록 매우 두꺼운 형태로 형성되나, 본 구조물의 강도에는 영향을 미치지 않고, 일 예로 해상에서의 교량 시공시 현장타설말뚝을 형성하기 위해 사용되는 희생강관은 수천에서 수만개가 사용된다.

따라서 고가의 희생강관을 회수하지 못하고, 단순 가설재로 1회 사용하고 지중에 매립하게 됨으로써 전체적인 공사비가 증가하는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1714610호

본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, 토사층에서 공벽유지용으로 사용되는 희생강관 중 현장타설말뚝의 콘크리트가 양생된 후에는 토사층에서 역할이 없는 희생강관을 제거하여 지중에 매립되는 희생강관의 량을 줄여 시공비용을 절감시킬 수 있고, 말뚝상부에 한정하여 희생강관을 설치하여 수평하중에 대한 저항강성을 증대시킬 수 있는 희생강관을 이용한 현장타설말뚝의 희생강관 절감과 현장타설말뚝 상부의 강성증대를 위한 시공방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 바이브로햄머 대신 오실레이터를 사용하여 강관을 압입하여 수직도를 확보하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 오실레이터를 이용하여 케이싱의 압입과 인발을 하고, 희생강관 사용에 따른 경제성을 확보하기 위해 케이싱과 희생강관을 연결하여 사용하여야 하며, 케이싱을 인발할 때 희생강관을 해당구간에 존치시키기 위해 희생강관과 케이싱의 연결은 특수 제작한 연결장치(device)을 이용하여 연결한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, a) 수심부 거푸집 길이와 수평하중 저항력 및 두부정리 길이를 고려하고, 압입시 하방으로 집중되는 압력에 의해 선단부가 파손되는 것을 방지하기 위하여 보강용 철판을 덧대고 선단슈를 설치하여 압입 시 지반반력에 저항하는 비틀림강성을 증대시킨 희생강관을 제작하는 단계; b) 토사를 이용하여 현장타설말뚝의 설치 위치 주변으로 가축도를 설치하는 단계; c) 상기 가축도 표면에 현장타설말뚝의 정위치를 측량하는 단계; d) 현장타설말뚝의 설정된 정위치에 압입장치를 배열하는 단계; e) 상기 압입장치를 통해 희생강관을 압입함과 동시에 희생강관의 내측 토사를 굴착하는 단계; f) 압입된 희생강관의 상단에 연결장치을 결합하는 단계; g) 연결장치의 상단에 케이싱을 결합하고, 지중으로 압입함과 동시에 희생강관, 연결장치, 케이싱의 내부 토사를 굴착하는 단계; h) 상기 희생강관이 암반층 도달시 RCD공법(Reverse Circulation Drill) 또는 BG공법을 통해 암반을 현장타설말뚝 설치 깊이까지 굴착하여 현장타설말뚝용 구멍을 형성하는 단계; i) 조립된 철근망을 현장타설말뚝용 구멍에 배치하고 콘크리트를 타설하는 단계; j) 상기 케이싱을 인발하고, 인발된 케이싱에 결합된 연결장치의 하단까지 콘크리트를 타설 후 양생하는 단계; k) 콘크리트 양생 후 연결장치를 희생강관에서 분리하고, 희생강관의 지면 노출부 정리를 실시하는 단계;를 포함한다.

상기 j) 단계는, 인발되는 케이싱은 희생강관이 수평저항력을 높이기 위한 강성증대구역까지 인발되는 것을 특징으로 한다.

상기 a) 단계에는, a-1) 상기 희생강관과 연결하기 위한 연결장치를 제작하는 단계가 더 포함되되, 상기 연결장치는 외경이 상기 희생강관 및 케이싱과 동일하도록 제작되는 것을 특징으로 한다.

상기 f) 단계에서, 압입된 희생강관의 상단과 연결장치의 하단이 상호 맞닿도록 배치된 후 용접을 통해 일체로 고정되는 것을 특징으로 한다.

상기 g) 단계에서, 상기 연결장치의 상단과 케이싱의 하단에는 각각 볼트공이 형성되고, 이들을 관통하는 볼트를 통해 연결장치와 케이싱이 분리 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 d) 단계에서, 배치되는 압입장치는 오실레이터로서, 케이싱의 압입과 인발시 케이싱과 이에 연결된 연결장치 및 희생강관의 손상을 방지하고, 희생강관의 수직도를 유지할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 희생강관이 불필요한 부위에는 희생강관을 인발하여 재활용할 수 있어 공사비를 절감할 수 있고, 특히 수심부에 현장타설말뚝을 설치할 때 거푸집이 필요 없는 토사층에 배치됐던 희생강관을 인발하여 재활용할 수 있어 공사비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 희생강관을 인발함에 있어 수평하중에 대한 저항강성을 증대시켜야 하는 부위에 희생강관을 배치하여 수평하중에 대한 저항강성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

이어서 본 발명은 압입장치로서 오실레이터를 활용하여 희생강관을 압입하면서 케이싱 내부의 토사를 햄머그라브 등의 굴착장비를 통해 굴착함으로써 현장타설말뚝의 수직도 관리가 용이하고 이를 통해 수직도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 현장타설말뚝 시공시 필요한 작업공간을 고가의 가교 대신 상대적으로 저가인 가축도를 활용하여 공사비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 희생강관을 이용한 현장타설말뚝의 희생강관 절감과 현장타설말뚝 상부의 강성증대를 위한 시공방법을 도시한 공정도.
도 2는 본 발명을 구성하는 희생강관과 연결장치의 결합상태를 도시한 예시도.
도 3은 본 발명을 구성하는 희생강관과 연결장치 및 케이싱의 결합상태를 도시한 예시도
도 4는 본 발명을 구성하는 가축도가 설치된 상태를 도시한 예시도.
도 5는 본 발명을 구성하는 말뚝의 정위치를 설정하는 상태를 도시한 상태도.
도 6은 본 발명을 구성하는 압입장치의 정렬 상태를 도시한 상태도.
도 7은 본 발명을 구성하는 희생강관을 압입하는 과정을 도시한 예시도.
도 8은 본 발명을 구성하는 연결장치를 희생강관의 상단에 용접이음한 상태를 도시한 예시도.
도 9는 본 발명을 구성하는 케이싱을 연결장치의 상부에 볼팅 이음한 상태를 도시한 예시도.
도 10은 본 발명을 구성하는 암반층을 굴착하는 상태를 도시한 예시도.
도 11은 본 발명을 구성하는 철근망을 케이싱 내부로 배치한 상태를 도시한 예시도.
도 12는 본 발명을 구성하는 콘크리트를 타설하는 상태를 도시한 예시도.
도 13은 본 발명을 구성하는 케이싱을 인발하는 상태를 도시한 예시도.
도 14는 본 발명을 구성하는 희생강관이 수평하중에 대한 저항강성을 증대시키는 위치에 도달한 상태를 도시한 예시도.
도 15는 본 발명을 구성하는 타설된 콘크리트 양생 후 표면을 정리한 상태를 도시한 예시도.

이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 희생강관을 이용한 현장타설말뚝의 희생강관 절감과 현장타설말뚝 상부의 강성증대를 위한 시공방법(S1)의 바람직한 구현예를 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명은 a) 수심부 거푸집 길이와 수평하중에 대한 저항력 및 두부정리 길이를 고려하고, 선단부에 보강용 철판을 덧대고 선단슈를 설치하여 압입 시 하방으로 집중되는 압력에 의해 선단부가 파손되는 것을 방지하고, 지반반력에 저항하는 비틀림강성을 증대시킨 희생강관(10)을 제작하는 단계(S10)로 시작된다.

본 발명에 따른 희생강관(10)은 도 2에 도시된 바와 같이, 길이 방향으로 연장되며 중앙이 관통된 관체 형태로 이루어지고, 선단부에 압입시 지반반력을 최소화하기 위한 선단슈(12)가 구비되며, 하방으로 집중되는 압력에 의해 선단부가 파손되는 것을 방지하기 위하여 선단부에 보강용 철판(11)이 덧대어진다.

이러한 희생강관(10)의 길이는 상술한 바와 같이 수심부 거푸집의 길이와 수평하중에 대한 저항력 및 두부정리 길이를 고려하여 제작되는데, 여기서 두부정리란 콘크리트 양생 후 지면에 노출된 콘크리트 중 품질이 불량인 부위를 제거하는 것을 지칭하며, 희생강관의 길이는 제작시 이러한 길이를 고려하여 산정한다. 이어서 구조해석을 실시하여 설계기준에서 제시하는 현장타설말뚝의 수평하중에 저항하는 허용수평지지력과 허용수평변위를 만족하는 현장타설말뚝의 보강길이를 산정한다.

그리고 희생강관의 규격은 외경을 기준으로 하며, 외경이 후술하는 연결장치(20)와 일치하도록 하고, 두께는 후술하는 압입장치로 압입할 때 발생하는 장비의 압력과 지반반력을 고려하여 결정한다. 이때 상술한 바와 같이 장비의 압력과 지반반력에 의해 선단부가 파손되는 것을 방지하기 위하여 보강용 철판과 선단슈가 구비되는 것이 바람직하며, 이러한 보강용 철판과 선단슈는 희생강관의 길이, 직경, 두께 및 장비의 압력과 지반반력을 고려하여 다양하게 변경 가능한 것으로 도시된 형태에 한정되지 않음은 물론이다.

이어서 다음 단계는 b) 토사를 이용하여 현장타설말뚝의 설치 위치 주변으로 가축도를 설치하는 단계(S20)로서, 양질의 토사를 이용하여 가축도를 설치하는 것이다.

이는 수심부에서 현장타설말뚝 공법을 시행할 때, 오실레이터 또는 크레인 등과 같은 중장비가 가교위에서 작업을 진행하면 후술하는 케이싱이 회전할 때 발생하는 횡방향 하중이 가교에 영향을 주어 가교가 전도되는 등의 현상이 발생하는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 토사를 이용한 가축도를 오실레이터와 크레인이 작업하는 구역에 설치하여 안정성을 확보하는 것이다. 이때 오실레이터 및 크레인 이외에도 현장타설말뚝 공법에 사용되는 장비의 운용 및 이동 거리 등을 고려하여 가축도를 설치한다.

이어서, c) 상기 가축도 표면에 현장타설말뚝의 정위치를 측량하는 단계(S30)는, GPS 또는 광파기 등을 통한 위치측량을 실시하여 현장타설말뚝의 정위치를 확인하는 것으로, 바람직하게는 위치 측량 후 인조점 확인을 통해 수평오차를 확인하는 단계를 포함한다.(도 5 참조)

이어서, d) 상기 c) 단계를 통해 확인된 정위치에 압입장치를 배열하는 단계(S40)로서, 본 발명에서 사용하는 압입장치는 오실레이터(Oscillator)이다. 종래에 현장타설말뚝 공법에서 희생강관을 압입함과 동시에 내부 토사를 굴착하기 위한 장비로서, 대형 바이브로햄머 등이 사용되었으나 대형 바이브로햄머를 사용하는 경우 장비의 진동, 그리고 항타(杭打)시 지반반력의 차이 때문에 케이싱의 수직도를 유지하기가 곤란하고 항타에 의해 케이싱 및 희생강관이 손상되어 인발과 재활용이 불가능한 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명에서는 오실레이터를 통해 희생강관 및 후술하는 케이싱 등을 압입함으로써 수직도(연직도)를 보장하고 희생강관과 케이싱의 손상을 방지하여 인발작업의 편의성을 향상시키고 재활용이 가능하도록 한 장점이 있다(도 6 참조).

다음, e) 상기 압입장치를 통해 희생강관(10)을 압입함과 동시에 희생강관의 내측 토사를 굴착하는 단계(S50)는, 오실레이터를 통해 희생강관을 압입함과 동시에 희생강관의 내측에 배치된 토사를 굴착하여 제거하는 것으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 이때 희생강관 내측 토사를 제거하는데 사용하는 굴착 장비로는 햄머그라브 등이 사용될 수 있다. 상기 e) 단계는 수심부 거푸집 길이와 수평하중을 고려하여 산정한 길이만큼 진행되는 것으로 도면 중 도시된 형태에 한정되지 않음은 물론이다.

다음 f) 압입된 희생강관의 상단에 연결장치(20)를 결합하는 단계(S60)는, 희생강관을 지중에 압입하는 과정에서 희생강관의 길이만큼 토사 굴착과 희생강관의 압입이 완료되면 희생강관의 상단에 연결장치(20)를 설치하는 단계이다.

여기서 연결장치(20)는 미리 제작된 것으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 희생강관과 후술하는 케이싱 사이에 배치되어 이들을 연결하기 위한 것이다.

전체적으로 길이는 상하 1M 이내인 것이 바람직한데 이는 희생강관과 케이싱 사이에 배치된 상태에서 압입 또는 인발시 발생하는 압력에 의해 손상되는 것을 방지하고, 희생강관과 용접을 통해 결합된 상태에서 지중에 매립될 수 있기 때문에 불필요하게 낭비되는 길이를 줄여 제작비를 낮추기 위한 것이다.

케이싱과 연결하는 연결장치의 상부는 볼트이음장치를 설치하고, 희생강관과 연결하는 연결케이싱 하부는 용접이음을 할 수 있도록 제작한다.

이러한 연결장치는 상기 a) 단계의 희생강관 제조 단계 이후에 별도의 연결장치 제작 단계(S11)을 통해 제작된다.

상기와 같이 제작된 연결장치(20)를 압입이 정지된 희생강관(10)의 상단에 배치한 후 맞닿은 부위를 용접을 통해 일체로 고정한다.

즉, 맞닿는 부위를 용접 이음을 통해 일체로 결합하여 이하 인입 및 인발시 연결장치와 희생강관이 일체로 이동할 수 있도록 한다.

이어서 g) 연결장치(20)의 상단에 케이싱(30)을 결합하고, 지중으로 압입함과 동시에 희생강관(10), 연결장치(20), 케이싱(30)의 내부 토사를 굴착하는 단계(S70)는, 상기 연결장치(20)의 상단에 케이싱(30)을 배치한 후 연결장치와 케이싱을 볼팅으로 결합한 후 오실레이터를 통해 지중으로 압입하여 희생강관과 함께 지중으로 압입시키고 동시에 내부 토사를 햄머그라브를 통해 굴착하는 단계이다(도 9 참조).

이러한 g) 단계에서 희생강관과 연결장치 및 케이싱의 압입은 상기 희생강관의 선단슈가 암반층에 도달하는 깊이까지 반복적으로 진행된다.

이때, 상기 연결장치(20)의 상단과 케이싱(30)의 하단에는 각각 볼트공(21)(31)이 형성되고, 이들을 관통하는 볼트를 통해 연결장치(20)와 케이싱(30)이 분리 가능하게 결합되는 것으로 이를 통해 후술하는 단계 중 케이싱이 지면에 인발된 후 연결장치와의 분리의 편의성을 향상시키고 압입시에는 케이싱과 연결장치가 일체로 압입되도록 하여 압입 및 인발시 케이싱 및 연결장치의 손상을 최소화하여 재활용이 가능하도록 하는 장점이 있다.

다음 h) 상기 희생강관(10)이 암반층 도달시 RCD공법(Reverse Circulation Drill) 또는 BG공법을 통해 암반을 현장타설말뚝 설치 깊이까지 굴착하여 현장타설말뚝용 구멍을 형성하는 단계(S80)는, 희생강관(10)의 선단슈가 암반층에 도달하면 압입을 정지시키고, RCD공법 또는 BG공법을 통해 암반을 현장타설말뚝 설치 깊이 까지 파쇄, 굴착하여 현장타설말뚝용 구멍을 형성하는 단계이다.

즉, 지중 또는 수심부의 연약 지반층인 토사층까지는 희생강관이 배치되고, 이하의 암반층은 파쇄 및 굴착을 통해 구멍을 형성하는 것이다. 여기서 사용되는 RCD공법 또는 BG공법은 공지의 것이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.(도 10 참조)

다음 i) 조립된 철근망을 현장타설말뚝용 구멍에 배치하고 콘크리트를 타설하는 단계(S90)는, 암반층의 파쇄 및 굴착이 완료된 후 현장타설말뚝을 구성하는 보강재로서 제작된 철근망을 현장타설말뚝용 구멍에 수직하게 배치하고(도 11 참조), 트레미파이프 등과 같은 콘크리트 타설 장비를 통해 굴착된 구멍의 바닥면부터 콘크리트를 타설하며 이와 동시에 케이싱(30)을 상측으로 인발하는 단계이다.(도 12 참조)

즉, 암반층의 바닥부터 콘크리트를 타설하고 동시에 케이싱을 점진적으로 상승시키는 것으로, 여기서 케이싱의 인발속도는 타설된 콘크리트에 희생강관의 선단슈가 맞닿지 않는 속도로 이루어지는 것이 바람직한데 이는 타설된 콘크리트가 희생강관에 묻은 상태로 빠져 나감으로써 일부가 누락된 상태에서 양생되는 것을 방지하기 위한 것이다.

즉, 타설된 콘크리트의 밀도를 높여 양생 후 강도를 보장할 수 있도록 하기 위한 것이다.

다음 j) 케이싱(30)을 인발하고, 인발된 케이싱(30)과 결합된 연결장치(20)의 하단까지 콘크리트를 타설 후 양생하는 단계(S100)로서, 여기서 상기 케이싱의 인발 높이는 수평저항력을 높이기 위한 강성증대구역에 희생강관이 위치하도록 하는 것으로, 수평저항력을 높이기 위한 강성증대구역은 도 14에 도시된 바와 같이 지표면으로부터 시작되어 지중의 일정 지점까지의 구역이다.

즉, 수평저항력은 지반이 연약한 토사층에서 현장타설말뚝의 수평하중에 대한 저항력이 매우 약하기 때문에 해당 지반의 지반보강 또는 지반개량으로 지반의 강성을 키우거나 현장타설말뚝 본체의 강성을 키워야 하는데, 현장타설말뚝의 구조체는 철근망과 콘크리트의 조합인 철근콘크리트로 형성되고 철근콘크리트의 탄성계수와 강재의 탄성계수를 비교할 때 콘크리트의 강성이 강재의 1/7~1/8정도이다.

따라서 현장타설말뚝에서 토사층에 위치하는 부위에 희생강관을 배치하여 현장타설말뚝 본체의 강성을 높임으로써 수평하중에 대한 저항강성을 증대시킬 수 있는 것이다.

이를 위해 j) 단계에서 케이싱을 인발하여 지반이 연약한 토사층에 희생강관이 위치하도록 하고, 콘크리트를 타설하되 인발된 희생강관과 연결된 연결장치의 하단까지 콘크리트를 타설한다. 이를 통해 토사층에 배치된 희생강관은 거푸집의 역할을 함과 동시에 연약 지반을 보강하는 보강재의 기능도 수행하여 수평저항강성을 극대화할 수 있는 것이다.

다음 k) 콘크리트 양생 후 연결장치(20)를 희생강관(10)에서 분리하고, 희생강관(10)의 지면 노출부 정리를 실시하는 단계(S110)는, 타설된 콘크리트가 양생된 후 연결장치(20)를 희생강관(10)에서 분리하고 지면상에 노출된 희생강관과 타설된 콘크리트 등을 정리하는 단계이다. 여기서 콘크리트는 품질시험을 실시하여 정리되는 높이가 결정되는 것이다.(도 15 참조)

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

S1 : 희생강관을 이용한 현장타설말뚝의 희생강관 절감과 현장타설말뚝 상부의 강성증대를 위한 시공방법
S10 : 희생강관 제작 단계
S11 : 연결장치 제작 단계
S20 : 가축도 설치 단계
S30 : 현장타설말뚝 정위치 측량 단계
S40 : 압입장치 배열 단계
S50 : 희생강관 압입 및 내측 토사 굴착 단계
S60 : 희생강관에 연결장치 결합 단계
S70 : 연결장치에 케이싱 결합 단계
S80 : 암반층 파쇄 및 굴착 단계
S90 : 철근망 건입 및 콘크리트 타설 단계
S100 : 케이싱 인발 및 콘크리트 타설, 그리고 양생 단계
S110 : 연결장치 분리 및 두부 정리 단계
10 : 희생강관
20 : 연결장치
30 : 케이싱

Claims (6)

1. a) 수심부 거푸집 길이와 수평하중에 대한 저항력 및 두부정리 길이를 고려하고, 하방으로 집중되는 압력에 의해 선단부가 파손되는 것을 방지하기 위하여 선단부에 보강용 철판(11)을 덧대고 선단슈(12)를 설치하여 선단부에 압입시 지반반력을 최소화하고, 지반반력에 저항하는 비틀림강성을 증대시킨 희생강관(10)을 제작하는 단계(S10);
   b) 토사를 이용하여 현장타설말뚝의 설치 위치 주변으로 가축도를 설치하는 단계(S20);
   c) GPS 또는 광파기를 통한 위치측량을 실시하여 가축도 표면에 현장타설말뚝의 정위치를 측량하는 단계(S30);
   d) 현장타설말뚝의 설정된 정위치에 압입장치를 배열하는 단계(S40);
   e) 상기 압입장치를 통해 희생강관(10)을 압입함과 동시에 희생강관의 내측 토사를 굴착하는 단계(S50);
   f) 압입된 희생강관의 상단에 연결장치(20)를 결합하는 단계(S60);
   g) 연결장치(20)의 상단에 케이싱(30)을 결합하고, 지중으로 압입함과 동시에 희생강관(10), 연결장치(20), 케이싱(30)의 내부 토사를 굴착하는 단계(S70);
   h) 상기 희생강관(10)이 암반층 도달시 RCD공법(Reverse Circulation Drill) 또는 BG공법을 통해 암반을 현장타설말뚝 설치 깊이까지 굴착하여 현장타설말뚝용 구멍을 형성하는 단계(S80);
   i) 조립된 철근망을 현장타설말뚝용 구멍에 배치하고 콘크리트를 타설하는 단계(S90);
   j) 상기 케이싱(30)을 인발하고, 인발된 케이싱(30)에 결합된 연결장치(20)의 하단까지 콘크리트를 타설 후 양생하는 단계(S100);
   k) 콘크리트 양생 후 연결장치(20)를 희생강관(10)에서 분리하고, 희생강관(10)의 지면 노출부 정리를 실시하는 단계(S110);를 포함하며,
   상기 f) 단계에서, 압입된 희생강관의 상단과 연결관의 하단이 상호 맞닿도록 배치된 후 용접을 통해 일체로 고정되고,
   상기 g) 단계에서, 상기 연결장치(20)의 상단과 케이싱(30)의 하단에는 각각 볼트공(21)(31)이 형성되고, 이들을 관통하는 볼트를 통해 연결관(20)과 케이싱(30)이 분리 가능하게 결합되며,
   상기 j) 단계는 인발되는 케이싱은 희생강관이 수평저항력을 높이기 위한 강성증대구역까지 인발되는 것을 특징으로 하는 희생강관을 이용한 현장타설말뚝의 희생강관 절감과 현장타설말뚝 상부의 강성증대를 위한 시공방법.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 a) 단계에는,
   a-1) 상기 희생강관(10)과 연결하기 위한 연결장치(20)를 제작하는 단계(S11)가 더 포함되되,
   상기 연결장치(20)는 외경이 상기 희생강관(10) 및 케이싱(30)과 동일하도록 제작되는 것을 특징으로 하는 희생강관을 이용한 현장타설말뚝의 희생강관 절감과 현장타설말뚝 상부의 강성증대를 위한 시공방법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 d) 단계에서
   배치되는 압입장치는 오실레이터로서, 케이싱의 압입과 인발시 케이싱과 이에 연결된 연결장치 및 희생강관의 손상을 방지하고, 희생강관의 수직도를 유지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 희생강관을 이용한 현장타설말뚝의 희생강관 절감과 현장타설말뚝 상부의 강성증대를 위한 시공방법.
   
   

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