KR102143176B1 - 파일 선행하중 재하 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축물의 리모델링 등에 있어 보강파일 정착 전에 유압잭으로 보강파일에 선행하중을 가하여 기존 파일과의 하중 및 변위의 균형을 맞추는 선행하중 재하 공법 등에 적용하기 위한 것으로, 제작이 용이하고 경제적이면서도 정착 장치의 설치가 신속하고 선행하중 재하가 용이한 파일 선행하중 재하 방법에 대한 것이다.
본 발명 파일 선행하중 재하 방법은 원통 형상의 지지강관, 확장정착부 및 하부고정판으로 구성되는 파일 선행하중 재하용 반력강관, 하단은 하부고정판의 결합공 중 어느 하나에 나사 결합되고, 상단은 지지강관의 상부로 돌출되는 적어도 2 이상의 제1지지강봉 상부에 결합되는 반력판; 지지강관의 상부에 제거 가능하게 구비되는 잭지지판; 하단은 하부고정판의 결합공 중 어느 하나에 나사 결합되고, 상단은 지지강관의 내부에 위치하는 적어도 2 이상의 제2지지강봉 상부에 결합되어 보강파일의 상단에 밀착되는 가압정착판; 및 반력판의 하부에 구비되어 반력판 또는 가압정착판을 가압하는 유압잭; 으로 구성되는 파일 선행하중 재하 장치를 이용한다.

Description

파일 선행하중 재하 방법{Method for loading pre-load of piles}

본 발명은 건축물의 리모델링 등에 있어 보강파일 정착 전에 유압잭으로 보강파일에 선행하중을 가하여 기존 파일과의 하중 및 변위의 균형을 맞추는 선행하중 재하 공법 등에 적용하기 위한 것으로, 제작이 용이하고 경제적이면서도 정착 장치의 설치가 신속하고 선행하중 재하가 용이한 파일 선행하중 재하 방법에 대한 것이다.

리모델링은 건축물의 노후화를 억제하거나 기능 향상 등을 위하여 건축물을 대수선하거나 일부 증축하는 행위를 일컫는다. 특히, 수직 증축은 연직 하중이 증가하게 되므로, 기존 파일에 대해 추가적인 보강파일을 시공하여 안전을 확보할 수 있어야 한다.

이를 위하여 기존에는 기초 바닥 슬래브를 천공하여 보강파일을 지중에 근입하고 보강파일의 두부를 바닥 슬래브 내에 정착하였다.

그런데 이와 같이 단순히 보강파일을 시공하여 바닥 슬래브에 정착할 경우, 기존 구조물에 이미 설치되어 하중을 지지하고 있는 기존 파일은 기존 구조물의 하중에 더해 증축으로 인해 추가되는 연직 하중을 분담한다. 그러나 이와 달리 새로 시공된 보강파일은 추가되는 연직 하중만을 분담하게 되므로, 기존 파일과 하중 부담에 불균형이 발생한다.

이에 따라 주변 지반과의 변위 차로 인해 주면 마찰력 및 말뚝의 탄성 변형량에 차이가 발생하여 서로 다르게 거동하므로, 부등침하가 발생하거나 기초에 추가 모멘트가 발생하여 기초에 부담을 가중시키는 원인으로 작용하게 된다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위하여 보강파일의 두부를 바닥 슬래브에 정착하기 전에 미리 보강파일에 유압잭으로 선행하중을 가하여 기존 파일과의 하중 및 변위의 균형을 맞추는 선행하중 재하 공법이 사용된다.

이때, 보강파일에 선행하중을 가하기 위해서는 유압잭을 지지할 반력부재가 필요하다.

이에 등록특허 제10-1732134호에 개시된 바와 같이, 콘을 가압하여 쐐기를 천공홀의 내벽에 마찰저항에 의해 정착하고, 쐐기를 반력부재로 하여 유압잭으로 말뚝을 가압하는 기술이 개발되었다.

그러나 이러한 종래 기술은 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저, 정착 장치의 정착력은 쐐기와 콘크리트 내벽 및 쐐기와 콘의 마찰력에 의해 결정되는데, 쐐기와 콘크리트의 마찰에 의한 정착력이 불균일하다. 그리고 쐐기와 콘크리트 내벽의 접합면에서만 정착력이 발휘되어 국부적으로 하중이 집중되므로, 기존 바닥 슬래브의 균열 및 크리프 등에 대한 우려가 있다.

또한, 쐐기와 콘의 접촉면에서 균일한 마찰력을 발휘하도록 하기 위해서는 쐐기와 콘의 제작시 정밀성이 필요하다. 그러나 이들 접촉면의 조도 관리에 어려움이 있고, 내하체의 정밀 가공에 따른 제작비 상승으로 비경제적이다.

뿐만 아니라 내하체의 설치 방식이 복잡하고, 선행하중 도입 후 정착너트의 조임 작업이 불편하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 제작이 용이하고 경제적이면서도 정착 장치의 설치가 신속하고 선행하중 재하가 용이한 파일 선행하중 재하 방법을 제공하고자 한다.

바람직한 실시예에 따른 본 발명은 원통 형상의 지지강관, 상기 지지강관의 하단에서 일정 거리 상부에 지지강관의 원주를 따라 지지강관보다 지름이 크게 형성되어 지지강관의 상하단 가압에 의해 외측으로 절곡 확장되는 확장정착부 및 상기 지지강관의 하단에 결합되는 것으로 중앙에 파일관통공이 형성되고, 파일관통공의 주변에 복수의 결합공이 형성되는 하부고정판으로 구성되는 파일 선행하중 재하용 반력강관; 하단은 하부고정판의 결합공 중 어느 하나에 나사 결합되고, 상단은 지지강관의 상부로 돌출되는 적어도 2 이상의 제1지지강봉 상부에 결합되는 반력판; 상기 지지강관의 상부에 제거 가능하게 구비되는 잭지지판; 하단은 하부고정판의 결합공 중 어느 하나에 나사 결합되고, 상단은 지지강관의 내부에 위치하는 적어도 2 이상의 제2지지강봉 상부에 결합되어 보강파일의 상단에 밀착되는 가압정착판; 및 상기 반력판의 하부에 구비되어 반력판 또는 가압정착판을 가압하는 유압잭; 으로 구성되는 파일 선행하중 재하 장치를 이용한 파일 선행하중 재하 방법에 관한 것으로, (a) 바닥 슬래브 및 상기 바닥 슬래브 하부의 지반 상부 일정 깊이까지 천공홀을 천공하고, 상단이 상기 바닥 슬래브의 내에 위치하도록 보강파일을 상기 천공홀을 통해 지중에 근입하는 단계; (b) 상기 천공홀 내에 상기 반력강관을 확장정착부가 바닥 슬래브의 하부에 위치하도록 삽입하는 한편, 상기 반력강관의 내부에 상기 제1지지강봉, 반력판, 제2지지강봉 및 가압정착판을 결합하여 보강파일의 상단이 하부고정판의 파일관통공을 관통하여 가압정착판의 하부에 위치하도록 하는 단계; (c) 상기 지지강관의 상부에 잭지지판을 거치하고 잭지지판과 반력판 사이에 유압잭을 설치하는 단계; (d) 상기 유압잭을 신장하여 제1지지강봉에 의해 반력판에 연결된 하부고정판을 상부로 당김으로써 확장정착부를 외측으로 절곡 확장하여 바닥 슬래브의 하부로 삽입 정착되도록 하는 단계; (e) 상기 잭지지판을 제거하고 유압잭의 하단을 가압정착판에 밀착시키는 단계; (f) 상기 유압잭을 신장하여 가압정착판을 하부로 가압함으로써 보강파일에 선행하중을 재하하는 단계; (g) 상기 가압정착판을 제2지지강봉에 고정하는 단계; 및 (h) 상기 반력판 및 유압잭을 제거한 후 천공홀의 내부에 그라우트재를 충전하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 파일 선행하중 재하 방법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 지지강관은 상기 확장정착부가 형성되는 하부의 정착강관 및 상단이 바닥 슬래브의 상면 높이까지 연장되도록 상기 정착강관의 상부에 구비되는 연장강관으로 구성되어, 상기 (d) 단계 이후의 어느 단계에서 상기 연장강관이 제거되는 것을 특징으로 하는 파일 선행하중 재하 방법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 정착강관의 상단과 연장강관의 하단에는 서로 맞물리도록 대응되는 형상의 요철부가 형성되는 것을 특징으로 하는 파일 선행하중 재하 방법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (e) 단계에서, 상기 유압잭과 가압정착판의 사이에는 잭스트럿이 구비되는 것을 특징으로 하는 파일 선행하중 재하 방법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 제1지지강봉은 지지강관의 내측에 접하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 파일 선행하중 재하 방법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 확장정착부에는 수직 방향으로 형성되는 슬릿홀이 횡방향으로 복수 개가 상호 이격되게 구비되는 것을 특징으로 하는 파일 선행하중 재하 방법을 제공한다.

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본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 건축물의 리모델링 등에 있어 보강파일 정착 전에 유압잭으로 보강파일에 선행하중을 가하여 기존 파일과의 하중 및 변위의 균형을 맞추는 선행하중 재하 공법 등에서, 지지강관의 하단 부분에 외측으로 절곡 확장되는 확장정착부가 구비되는 반력강관을 이용함으로써 제작이 용이하고 경제적인 파일 선행하중 재하 방법을 제공할 수 있다.

둘째, 지지강관의 상하단을 가압하는 간단한 공정만으로도 반력강관을 구성하는 지지강관 하부의 확장정착부가 확장되어 바닥 슬래브의 저면을 지지함으로써 선행하중 재하시 반력을 지지할 수 있다. 따라서 정착 장치의 설치가 신속하고 선행하중 재하가 용이하다.

셋째, 파일 선행하중 재하 장치의 가압정착판은 보강파일에 재하된 선행하중을 지지하며, 천공홀 내부에 충전되는 그라우트재의 내부에 묻혀 보강파일의 두부를 그라우트재 내부에 안정적으로 정착한다.

넷째, 반력강관의 확장정착부에 의해 직경이 확대된 확장 공간에 그라우트재를 충전하면, 확장정착부와 함께 천공홀보다 직경이 확대된 확장그라우팅체가 역아치형을 이루면서 보다 넓은 면적에서 바닥 슬래브의 하부를 안정적으로 지지할 수 있다.

도 1은 파일 선행하중 재하용 반력강관을 도시하는 사시도.
도 2는 확장정착부의 상세를 도시하는 단면 사시도.
도 3은 확장정착부의 확장 상태를 도시하는 사시도.
도 4는 일실시예에 의한 지지강관이 구비된 반력강관을 도시하는 사시도.
도 5는 다른 실시예에 의한 지지강관이 구비된 반력강관을 도시하는 사시도.
도 6은 파일 선행하중 재하 장치가 설치된 상태를 도시하는 도면.
도 7은 보강파일과 가압정착판의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 8은 본 발명 파일 선행하중 재하 방법의 단계별 공정을 도시하는 도면.
도 9는 바닥 슬래브 하부의 보강파일 주변에 형성된 확장그라우팅체를 도시하는 사시도.
도 10은 잭스트럿이 구비된 파일 선행하중 재하 장치가 설치된 상태를 도시하는 도면.
도 11은 일실시예에 의한 지지강봉이 배치된 상태를 도시하는 평면도.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 파일 선행하중 재하용 반력강관을 도시하는 사시도이고, 도 2는 확장정착부의 상세를 도시하는 단면 사시도이며, 도 3은 확장정착부의 확장 상태를 도시하는 사시도이다.

도 1, 도 2 등에 도시된 바와 같이, 파일 선행하중 재하용 반력강관은 원통 형상의 지지강관(31); 상기 지지강관(31)의 하단에서 일정 거리 상부에 지지강관(31)의 원주를 따라 지지강관(31)보다 지름이 크게 형성되어 지지강관(31)의 상하단 가압에 의해 외측으로 절곡 확장되는 확장정착부(32); 및 상기 지지강관(31)의 하단에 결합되는 것으로 중앙에 파일관통공(331)이 형성되고, 파일관통공(331)의 주변에 복수의 결합공(332)이 형성되는 하부고정판(33); 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 보강파일(2)의 정착 전에 유압잭으로 보강파일(2)에 선행하중을 가하여 기존 파일과의 하중 및 변위의 균형을 맞추는 선행하중 재하 공법 등에 적용하기 위한 것으로, 제작이 용이하고 경제적이면서도 정착 장치의 설치가 신속하고 선행하중 재하가 용이한 파일 선행하중 재하 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 파일 선행하중 재하용 반력강관(30)은 지지강관(31), 확장정착부(32) 및 하부고정판(33)을 포함하여 구성된다.

상기 반력강관(30)은 보강파일(2)의 근입을 위해 바닥 슬래브(1b)에 형성된 천공홀(10)에 삽입되는 것으로, 보강파일(2)에 선행하중을 재하하기 위한 반력부재의 역할을 한다. 아울러 상기 반력강관(30)은 보강파일(2)의 두부를 바닥 슬래브(1b) 내에 정착하는 역할을 한다.

상기 지지강관(31)은 상하가 개방된 원통 형상으로 구성된다.

상기 지지강관(31)의 상단은 콘크리트 바닥 슬래브(1b)의 상면과 일치하거나 상면보다 약간 돌출되고 하단은 지반(1a) 내로 일정 깊이 삽입될 수 있도록 지지강관(31)은 높이를 바닥 슬래브(1b)의 두께보다 두껍게 형성한다(도 6).

상기 확장정착부(32)는 지지강관(31)의 하단에서 일정 거리 상부에 위치된다.

상기 확장정착부(32)는 지지강관(31)의 원주를 따라 지지강관(31)보다 지름이 크게 형성되어, 지지강관(31)의 상하단 가압에 의해 외측으로 절곡 확장된다.

즉, 상기 확장정착부(32)는 지지강관(31)의 일부가 외부로 볼록하게 확대되어 상부와 하부가 경사지게 형성된다.

상기 확장정착부(32)는 지지강관(31)을 내측에서 외측으로 확관하여 형성 가능하다.

상기 확장정착부(32)는 외측으로 볼록하게 돌출 형성되므로, 지지강관(31)의 하단을 상부로 가압할 경우 중앙이 절곡되면서 외측으로 확대된다.

이에 따라 지지강관(31) 하부의 확장정착부(32)가 바닥 슬래브(1b) 저면을 지지하여 선행하중 재하시 반력을 지지한다.

이때, 절곡부를 중앙보다 상부 위치에 형성할 경우, 지지강관(31) 상부의 길이가 짧아져 확장정착부(32)의 절곡 확장시 확장된 확장정착부(32)가 상향으로 형성되어 바닥 슬래브(1b) 저면에 밀착될 수 있다.

상기 하부고정판(33)은 지지강관(31)의 하단에 결합된다.

상기 하부고정판(33)은 중앙에 보강파일(2)이 관통되는 파일관통공(331)이 형성된다.

상기 파일관통공(331)의 주변에는 복수의 결합공(332)이 형성된다.

상기 복수의 결합공(332)에는 하부고정판(33)을 상부로 당기기 위한 제1지지강봉(R1)과 보강파일(2)에 선행하중을 재하하기 위한 제2지지강봉(R2)이 각각 나사 결합된다.

이를 위하여 상기 결합공(332)의 내주면에는 암나사산이 형성된다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 확장정착부(32)에는 수직 방향으로 형성되는 슬릿홀(321)이 횡방향으로 복수 개가 상호 이격되게 구비될 수 있다.

상기 지지강관(31) 가압시 적은 크기의 힘으로도 확장정착부(32)를 용이하게 외측으로 절곡할 수 있도록 확장정착부(32)의 면을 복수 개의 슬릿홀(321)로 상호 분리할 수 있다.

이에 따라 지지강관(31)의 양단을 가압하면 슬릿홀(321)에 의해 분리된 각 유닛 확장정착부(32')가 방사상으로 쉽게 확장된다.

상기 슬릿홀(321)은 바람직하게는 확장정착부(32)의 전체 높이에 걸쳐 형성한다.

도 4는 일실시예에 의한 지지강관이 구비된 반력강관을 도시하는 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 지지강관(31)은 상기 확장정착부(32)가 형성되는 하부의 정착강관(31a) 및 상단이 바닥 슬래브(1b)의 상면 높이까지 연장되도록 상기 정착강관(31a)의 상부에 구비되는 연장강관(31b)으로 구성 가능하다.

즉, 상기 지지강관(31)은 하부의 정착강관(31a)과 상부의 연장강관(31b)으로 구성할 수 있다.

상기 반력강관(30)은 지지강관(31) 하부의 확장정착부(32)가 바닥 슬래브(1b) 저면을 지지하여 선행하중 재하시 반력을 지지한다. 그러므로 확장정착부(32)가 확장된 후에는 지지강관(31)의 길이를 길게 유지할 필요가 없다.

따라서 확장정착부(32)의 확장 후에는 지지강관(31)의 상부 부분을 제거하여 재사용하도록 하여 강관량을 절약하도록 구성할 수 있다.

이를 위해 지지강관(31)을 확장정착부(32)가 형성된 하부의 정착강관(31a)과 상부의 연장강관(31b)으로 분리하고, 하부의 확장정착부(32)가 확장되어 바닥 슬래브(1b)의 하부에 정착된 후에는 연장강관(31b)을 제거하도록 구성할 수 있다.

도 5는 다른 실시예에 의한 지지강관이 구비된 반력강관을 도시하는 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 정착강관(31a)의 상단과 연장강관(31b)의 하단에는 서로 맞물리도록 대응되는 형상의 요철부(311a, 311b)가 형성되도록 구성할 수 있다.

상기 확장정착부(32)를 외측으로 확장하는 과정에서 바닥 슬래브(1b)의 하부에 토사가 아닌 자갈 등이 끼여 있으면 확장정착부(32)가 전 방향에 걸쳐 균일하게 확장되지 않을 수 있다.

이 경우 확장정착부(32)가 자갈 등을 피해 제대로 확장될 수 있도록 하부의 정착강관(31a)을 적절한 각도로 회전시킬 필요가 있다.

이를 위해 상부의 연장강관(31b)의 회전력을 하부의 정착강관(31a)에 전달할 수 있도록 정착강관(31a)과 연장강관(31b)의 접합면에서 서로 맞물리는 요철부(311a, 311b)를 형성할 수 있다.

도 6은 파일 선행하중 재하 장치가 설치된 상태를 도시하는 도면이고, 도 7은 보강파일과 가압정착판의 결합 관계를 도시하는 사시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 파일 선행하중 재하 장치는 상기 파일 선행하중 재하용 반력강관(30); 하단은 하부고정판(33)의 결합공(332) 중 어느 하나에 나사 결합되고, 상단은 지지강관(31)의 상부로 돌출되는 적어도 2 이상의 제1지지강봉(R1) 상부에 결합되는 반력판(34); 상기 지지강관(31)의 상부에 제거 가능하게 구비되는 잭지지판(35); 하단은 하부고정판(33)의 결합공(332) 중 어느 하나에 나사 결합되고, 상단은 지지강관(31)의 내부에 위치하는 적어도 2 이상의 제2지지강봉(R2) 상부에 결합되어 보강파일(2)의 상단에 밀착되는 가압정착판(36); 및 상기 반력판(34)의 하부에 구비되어 반력판(34) 또는 가압정착판(36)을 가압하는 유압잭(37); 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 파일 선행하중 재하용 반력강관(30)은 도 1 내지 도 5를 참고하여 전술한 파일 선행하중 재하용 반력강관(30)을 의미한다.

상기 반력판(34)은 하단은 하부고정판(33)의 결합공(332) 중 어느 하나에 나사 결합되고, 상단은 지지강관(31)의 상부로 돌출되는 적어도 2 이상의 제1지지강봉(R1) 상부에 결합된다.

상기 제1지지강봉(R1)은 하단이 하부고정판(33)의 결합공(332) 중 어느 하나에 나사 결합되고, 상단이 지지강관(31)의 상부로 돌출된다.

상기 제1지지강봉(R1)은 2 이상 구비된다.

상기 반력판(34)은 지지강관(31)의 하단을 상향으로 끌어당겨 확장정착부(32)를 외측으로 절곡 확장하기 위한 것으로, 유압잭(37)의 상부에 설치된다.

상기 제1지지강봉(R1)은 반력판(34)을 지지강관(31) 하부의 하부고정판(33)과 연결하여 유압잭(37)에 의한 반력판(34)의 상향 변위를 하부고정판(33)에 전달한다.

상기 제1지지강봉(R1)의 상단에는 반력판(34)의 상면을 지지하여 반력을 전달하도록 너트(N1)가 결합될 수 있다.

상기 반력판(34)에는 유압잭(37)이 볼트(B) 등으로 고정될 수 있다.

상기 잭지지판(35)은 지지강관(31)의 상부에 제거 가능하게 구비된다.

상기 잭지지판(35)은 상부에 유압잭(37)이 거치되는 것으로서, 지지강관(31) 상단에 지지되어 유압잭(37) 신장시 상부의 반력판(34)을 밀어올리는 반력 부재의 역할을 한다.

상기 잭지지판(35)은 지지강관(31)의 상단에 지지되는데, 잭지지판(35)을 안정적으로 지지할 수 있도록 지지강관(31)의 상단 높이를 바닥 슬래브(1b)의 상면과 동일하게 함으로써 지지강관(31)과 바닥 슬래브(1b)가 동시에 잭지지판(35)을 지지하도록 하는 것이 바람직하다.

지지강관(31)의 상단 높이가 바닥 슬래브(1b)의 상면보다 높은 경우에는 잭지지판(35)의 날개부에 높이조절볼트(미도시)를 결합하여 높이조절볼트 하단을 바닥 슬래브(1b) 상면에 지지하거나 심플레이트 등을 잭지지판(35)과 바닥 슬래브(1b) 사이에 삽입하여 잭지지판(35)을 지지할 수 있다.

이와 같이 잭지지판(35)을 바닥 슬래브(1b) 상면에 지지하도록 함으로써 지지강관(31) 가압에 의해 확장정착부(32) 확장 시 지지강관(31) 상단이 바닥 슬래브(1b) 하부로 하강하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 지지강관(31)의 하단만 상승하여 확장정착부(32)가 확장되므로 확장정착부(32) 상면이 바닥 슬래브(1b) 하면에 밀착될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 지지강관(31)의 상부에는 잭지지판(35)이 삽입되어 걸리는 홈부(312)가 형성될 수 있다.

상기 가압정착판(36)은 하단은 하부고정판(33)의 결합공(332) 중 어느 하나에 나사 결합되고, 상단은 지지강관(31)의 내부에 위치하는 적어도 2 이상의 제2지지강봉(R2) 상부에 결합되어 보강파일(2)의 상단에 밀착된다.

상기 제2지지강봉(R2)은 하단이 하부고정판(33)의 결합공(332) 중 어느 하나에 나사 결합되고, 상단이 지지강관(31)의 내부에 위치된다.

상기 제2지지강봉(R2)은 2 이상 구비된다.

상기 가압정착판(36)은 보강파일(2)에 선행하중을 재하한 후 재하된 선행하중을 지지한다. 아울러 천공홀(10) 내부에 충전되는 그라우트재(5)의 내부에 묻혀 보강파일(2)의 두부를 그라우트재(5) 내부에 정착한다.

상기 제2지지강봉(R2)은 가압정착판(36)을 지지강관(31) 하부의 하부고정판(33)과 연결하여, 가압정착판(36)에 작용하는 보강파일(2)의 하중을 하부고정판(33) 및 확장정착부(32)를 통해 바닥 슬래브(1b)의 하면으로 전달한다.

상기 제2지지강봉(R2)의 상단에는 가압정착판(36)의 상면을 지지하여 보강파일(2)에 재하된 선행하중을 지지하도록 너트(N2)가 결합될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 가압정착판(36)의 하부에는 보강파일(2)의 상단이 수용되어 중심 위치를 가이드하는 가이드관(361)이 형성될 수 있다.

한편, 상기 반력판(34)은 복수의 날개부가 방사상으로 배치되도록 구성하여, 이웃하는 날개부 사이로 제2지지강봉(R2)에 결합된 너트(N2)를 조이기 위한 박스 렌치(4)가 통과되도록 할 수 있다.

상기 잭지지판(35) 역시 복수의 날개부가 방사상으로 배치되도록 구성하여, 이웃하는 날개부 사이로 제1지지강봉(R1)이 통과되도록 구성 가능하다. 즉, 잭지지판(35)의 각 날개부는 제1지지강봉(R1) 사이를 통해 외측으로 돌출되어 지지강관(31) 상단에 지지할 수 있다.

또한, 상기 가압정착판(36)도 복수의 날개부가 방사상으로 배치되도록 구성하여, 이웃하는 날개부 사이로 제1지지강봉(R1)이 통과되도록 구성 가능하다.

이때, 상기 반력판(34)과 가압정착판(36)의 각 날개부에는 제1지지강봉(R1) 및 제2지지강봉(R2)이 각각 관통하는 관통공을 형성할 수 있다.

도 5와 관련하여 전술한 바와 같이, 상기 지지강관(31)을 정착강관(31a)과 연장강관(31b)으로 구성하되, 정착강관(31a)과 연장강관(31b)의 접합면이 상호 요철부(311a, 311b)로 맞물려 회전력을 전달하도록 구성된 경우에는 상부의 연장강관(31b)을 잭지지판(35)으로 회전시킬 수 있도록 연장강관(31b)의 상부에 잭지지판(35)의 날개부가 삽입 가능한 홈부(312)를 형성할 수 있다.

도 8은 본 발명 파일 선행하중 재하 방법의 단계별 공정을 도시하는 도면이고, 도 9는 바닥 슬래브 하부의 보강파일 주변에 형성된 확장그라우팅체를 도시하는 사시도이다.

본 발명 파일 선행하중 재하 방법은 도 6과 관련하여 전술한 파일 선행하중 재하 장치(3)를 이용하여 파일에 선행하중을 재하하는 방법에 관한 것이다.

도 8의 (a) 내지 (h)를 참고하여 본 발명 파일 선행하중 재하 방법의 단계별 공정에 대하여 설명한다.

본 발명 파일 선행하중 재하 방법에서는 먼저 (a) 바닥 슬래브(1b) 및 상기 바닥 슬래브(1b) 하부의 지반(1a) 상부 일정 깊이까지 천공홀(10)을 천공하고, 상단이 상기 바닥 슬래브(1b)의 내에 위치하도록 보강파일(2)을 상기 천공홀(10)을 통해 지중에 근입하는 단계가 실시된다(도 8의 (a)).

본 발명에서는 바닥 슬래브(1b)의 하부에서 보강파일(2)의 선행하중을 지지하므로, 상기 (a) 단계에서는 바닥 슬래브(1b)의 저면보다 일정 깊이 더 깊게 천공홀(10)을 천공한다.

천공홀(10)을 형성한 다음에는 소형의 파일 근입 장비(미도시)를 이용하여 보강파일(2)을 천공홀(10)을 통해 지반(1a)에 근입한다. 이때, 보강파일(2)의 상단은 바닥 슬래브(1b) 내 일지점에 위치시킨다.

그리고 (b) 상기 천공홀(10) 내에 상기 반력강관(30)을 확장정착부(32)가 바닥 슬래브(1b)의 하부에 위치하도록 삽입하는 한편, 상기 반력강관(30)의 내부에 상기 제1지지강봉(R1), 반력판(34), 제2지지강봉(R2) 및 가압정착판(36)을 결합하여 보강파일(2)의 상단이 하부고정판(33)의 파일관통공(331)을 관통하여 가압정착판(36)의 하부에 위치하도록 한다(도 8의 (b)).

상기 제1지지강봉(R1), 반력판(34), 제2지지강봉(R2) 및 가압정착판(36)은 미리 지지강관(31)에 결합된 상태로 지지강관(31)과 함께 설치되는 것이 바람직하다. 다만, 경우에 따라서는 제1지지강봉(R1)과 반력판(34)은 지지강관(31) 삽입 후 설치할 수도 있다.

상기 (a) 단계에서 천공홀(10)을 천공한 후에 바닥 슬래브(1b)의 깊이를 현장에서 측정하여 반력강관(30)의 삽입 깊이를 결정할 수 있다.

정확하게는 확장정착부(32)의 상부가 바닥 슬래브(1b)의 저면 높이에 위치하도록 반력강관(30)을 삽입한다.

상기 바닥 슬래브(1b)의 하부에는 버림 콘크리트(미도시)가 구비될 수 있는데, 이 경우 확장정착부(32)는 버림 콘크리트보다 하부에 위치하되 버림 콘크리트의 천공홀(10) 주면 하부 모서리 파괴를 고려하여 확장정착부(32)의 상단이 버림 콘크리트 하면보다 약간 높게 위치시키는 것이 바람직하다.

다음으로, (c) 상기 지지강관(31)의 상부에 잭지지판(35)을 거치하고 잭지지판(35)과 반력판(34) 사이에 유압잭(37)을 설치한다(도 8의 (c)).

상기 잭지지판(35)은 지지강관(31)의 상단에 거치되는데, 반력을 견고하게 지지하고, 지지강관(31)의 하부 이동을 방지하기 위해 잭지지판(35)이 지지강관(31)의 상단과 바닥 슬래브(1b) 상면에 동시에 지지되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 유압잭(37)은 반력판(34)의 저면에 고정 설치하는 것이 바람직하다.

이후, (d) 상기 유압잭(37)을 신장하여 제1지지강봉(R1)에 의해 반력판(34)에 연결된 하부고정판(33)을 상부로 당김으로써 확장정착부(32)를 외측으로 절곡 확장하여 바닥 슬래브(1b)의 하부로 삽입 정착되도록 한다(도 8의 (d)).

상기 유압잭(37)을 신장하면, 반력판(34)이 상부로 상승하면서 제1지지강봉(R1)을 끌어올린다. 동시에 제1지지강봉(R1)의 하단에 결합된 하부고정판(33)이 같이 상승하면서, 지지강관(31)을 상부로 가압하여 확장정착부(32)가 외측으로 절곡 확장되어 주변의 지반(1a)을 파고들어가게 된다.

이때, 확장정착부(32)가 확장되는 과정에서 바닥 슬래브(1b) 하부의 지반(1a)에 소정의 확장 공간이 형성된다.

상기 (d) 단계에서 하부고정판(33) 상승시에는 제2지지강봉(R2) 및 가압정착판(36)의 상면에 체결된 너트(N2)도 같이 상승한다. 따라서 (d) 단계 이후에, 제2지지강봉(R2)의 상부에 결합된 너트(N2)를 조여 가압정착판(36)을 보강파일(2)의 상단에 밀착 고정할 수 있다.

그리고 (e) 상기 잭지지판(35)을 제거하고 유압잭(37)의 하단을 가압정착판(36)에 밀착시킨다(도 8의 (e)).

즉, 상기 반력판(34)과 유압잭(37)을 반력강관(30) 내부로 하강시킨다.

이를 위하여 상기 반력판(34)의 외경은 반력강관(30)의 내경 이하가 되어야 한다.

도면에는 도시되지 않았으나, 상기 잭지지판(35) 제거시 반력판(34) 및 반력판(34) 하부에 결합된 유압잭(37)이 하부로 갑자기 떨어지는 것을 방지하기 위해, 반력판(34) 하부의 제1지지강봉(R1)에는 너트 또는 클립 등을 결합하여 반력판(34)을 선택적으로 지지하게 할 수 있다.

그리고 (f) 상기 유압잭(37)을 신장하여 가압정착판(36)을 하부로 가압함으로써 보강파일(2)에 선행하중을 재하한다(도 8의 (f)).

상기 지지강관(31)은 바닥 슬래브(1b)의 하부에 삽입되어 지지되는 확장정착부(32)에 의해 고정되고, 반력판(34)은 제1지지강봉(R1)에 의해 지지강관(31) 하단의 하부고정판(33)에 고정된다. 그러므로 유압잭(37) 신장시 유압잭(37)의 상단은 반력판(34)에 지지되어 고정되고, 유압잭(37)의 하단이 하부로 하강하면서 가압정착판(36)을 하부로 가력하여 가압정착판(36) 하부의 보강파일(2)에 선행하중을 재하한다.

그리고 (g) 상기 가압정착판(36)을 제2지지강봉(R2)에 고정한다(도 8의 (g)).

상기 (g) 단계에서는 상기 가압정착판(36)이 하부로 이동하는 것을 방지하기 위하여, 가압정착판(36) 상부의 너트(N2)를 박스 렌치(4)로 조여 가압정착판(36) 상면에 밀착시킴으로써 가압정착판(36)을 고정한다.

마지막으로 (h) 상기 반력판(34) 및 유압잭(37)을 제거한 후 천공홀(10)의 내부에 그라우트재(5)를 충전한다(도 8의 (h)).

상기 (h) 단계에서, 제1지지강봉(R1)은 그대로 존치하되 바닥 슬래브(1b) 상부로 돌출된 부분만 절단할 수도 있으나, 반력판(34) 및 유압잭(37)과 함께 제거하는 것이 보다 바람직하다.

상기 그라우트재(5)는 제1지지강봉(R1)이 제거된 하부고정판(33)의 결합공(332)을 통해 중력식 또는 압력식으로 하부고정판(33)의 하부 공간에 충전할 수 있다.

상기 확장정착부(32)에 의해 직경이 확대된 확장 공간에 그라우트재(5)가 충전되면, 확장정착부(32)와 함께 천공홀(10)보다 직경이 확대된 확장그라우팅체(51)가 넓은 면적에서 바닥 슬래브(1b)의 하부를 지지할 수 있다.

상기 보강파일(2) 상단의 가압정착판(36)은 천공홀(10) 내부의 그라우트재(5) 내에 정착된다.

상기 확장그라우팅체(51)는 도 9에 도시된 바와 같이 역아치형을 이루어 안정적으로 하중을 지지한다.

한편, 상기 지지강관(31)은 상기 확장정착부(32)가 형성되는 하부의 정착강관(31a) 및 상단이 바닥 슬래브(1b)의 상면 높이까지 연장되도록 상기 정착강관(31a)의 상부에 구비되는 연장강관(31b)으로 구성되어, 상기 (d) 단계 이후의 어느 단계에서 상기 연장강관(31b)이 제거되도록 구성할 수 있다(도 8의 (e) 내지 도 8의 (f)).

이에 따라 다른 파일에 선행하중 재하시 연장강관(31b)을 재사용 가능하다.

상기 반력판(34)의 외경이 연장강관(31b)의 내경보다 작은 경우에는 (d) 단계 이후 어느 한 단계에서 연장강관(31b)을 제거할 수 있다.

그러나 반력판(34)의 외경이 연장강관(31b)의 내경보다 큰 경우에는 (h) 단계에서 반력판(34) 제거 후 연장강관(31b)을 제거하여야 한다.

도 10은 잭스트럿이 구비된 파일 선행하중 재하 장치가 설치된 상태를 도시하는 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 상기 (e) 단계에서는 상기 유압잭(37)과 가압정착판(36)의 사이에 잭스트럿(38)이 구비되도록 구성할 수 있다.

상기 유압잭(37)의 상단은 반력판(34)의 하면에 고정된 상태로 잭지지판(35)과 가압정착판(36)을 가압하는데, 가압정착판(36)은 잭지지판(35)보다 하부에 위치하므로 반력판(34)과 유압잭(37)을 하부로 이동시켜야 하는 번거로움이 있다.

따라서 유압잭(37)의 램 선단에 잭스트럿(38)을 설치함으로써, 반력판(34)을 하부로 이동시키지 않고서도 가압정착판(36)을 가압하도록 구성 가능하다.

도 11은 일실시예에 의한 지지강봉이 배치된 상태를 도시하는 평면도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제1지지강봉(R1)은 지지강관(31)의 내측에 접하도록 구성할 수 있다.

상기 확장정착부(32)의 확장시 확장정착부(32)가 방사상으로 동시에 대칭적으로 절곡될 수 있도록 제1지지강봉(R1)은 지지강관(31)의 내측에 접하여 밀착되도록 구성 가능하다.

이때, 상기 제1지지강봉(R1) 및 너트(N1) 체결을 위해 반력판(34)의 외경은 지지강관(31)의 내경 이상이 되어야 한다.

이 경우 반력판(34)을 지지강관(31) 내부로 삽입하는 것이 불가능하고, 따라서 유압잭(37) 역시 지지강관(31) 내부에 삽입하기 곤란하므로 가압정착판(36)을 가압하기 위해서는 유압잭(37)의 하단에 잭스트럿(38)이 구비되어야 한다.

1a: 지반 1b: 바닥 슬래브
10: 천공홀 2: 보강파일
3: 파일 선행하중 재하 장치 30: 반력강관
31: 지지강관 31a: 정착강관
311a: 요철부 31b: 연장강관
311b: 요철부 312: 홈부
32: 확장정착부 321: 슬릿홀
33: 하부고정판 331: 파일관통공
332: 결합공 34: 반력판
35: 잭지지판 36: 가압정착판
361: 가이드관 37: 유압잭
38: 잭스트럿 4: 박스 렌치
5: 그라우트재 51: 확장그라우팅체
B: 볼트 N1, N2: 너트
R1: 제1지지강봉 R2: 제2지지강봉

Claims (9)

1. 원통 형상의 지지강관(31), 상기 지지강관(31)의 하단에서 일정 거리 상부에 지지강관(31)의 원주를 따라 지지강관(31)보다 지름이 크게 형성되어 지지강관(31)의 상하단 가압에 의해 외측으로 절곡 확장되는 확장정착부(32) 및 상기 지지강관(31)의 하단에 결합되는 것으로 중앙에 파일관통공(331)이 형성되고, 파일관통공(331)의 주변에 복수의 결합공(332)이 형성되는 하부고정판(33)으로 구성되는 파일 선행하중 재하용 반력강관(30); 하단은 하부고정판(33)의 결합공(332) 중 어느 하나에 나사 결합되고, 상단은 지지강관(31)의 상부로 돌출되는 적어도 2 이상의 제1지지강봉(R1) 상부에 결합되는 반력판(34); 상기 지지강관(31)의 상부에 제거 가능하게 구비되는 잭지지판(35); 하단은 하부고정판(33)의 결합공(332) 중 어느 하나에 나사 결합되고, 상단은 지지강관(31)의 내부에 위치하는 적어도 2 이상의 제2지지강봉(R2) 상부에 결합되어 보강파일(2)의 상단에 밀착되는 가압정착판(36); 및 상기 반력판(34)의 하부에 구비되어 반력판(34) 또는 가압정착판(36)을 가압하는 유압잭(37); 으로 구성되는 파일 선행하중 재하 장치(3)를 이용한 파일 선행하중 재하 방법에 관한 것으로,
   (a) 바닥 슬래브(1b) 및 상기 바닥 슬래브(1b) 하부의 지반(1a) 상부 일정 깊이까지 천공홀(10)을 천공하고, 상단이 상기 바닥 슬래브(1b)의 내에 위치하도록 보강파일(2)을 상기 천공홀(10)을 통해 지중에 근입하는 단계;
   (b) 상기 천공홀(10) 내에 상기 반력강관(30)을 확장정착부(32)가 바닥 슬래브(1b)의 하부에 위치하도록 삽입하는 한편, 상기 반력강관(30)의 내부에 상기 제1지지강봉(R1), 반력판(34), 제2지지강봉(R2) 및 가압정착판(36)을 결합하여 보강파일(2)의 상단이 하부고정판(33)의 파일관통공(331)을 관통하여 가압정착판(36)의 하부에 위치하도록 하는 단계;
   (c) 상기 지지강관(31)의 상부에 잭지지판(35)을 거치하고 잭지지판(35)과 반력판(34) 사이에 유압잭(37)을 설치하는 단계;
   (d) 상기 유압잭(37)을 신장하여 제1지지강봉(R1)에 의해 반력판(34)에 연결된 하부고정판(33)을 상부로 당김으로써 확장정착부(32)를 외측으로 절곡 확장하여 바닥 슬래브(1b)의 하부로 삽입 정착되도록 하는 단계;
   (e) 상기 잭지지판(35)을 제거하고 유압잭(37)의 하단을 가압정착판(36)에 밀착시키는 단계;
   (f) 상기 유압잭(37)을 신장하여 가압정착판(36)을 하부로 가압함으로써 보강파일(2)에 선행하중을 재하하는 단계;
   (g) 상기 가압정착판(36)을 제2지지강봉(R2)에 고정하는 단계; 및
   (h) 상기 반력판(34) 및 유압잭(37)을 제거한 후 천공홀(10)의 내부에 그라우트재(5)를 충전하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 파일 선행하중 재하 방법.
   
2. 제1항에서,
   상기 지지강관(31)은 상기 확장정착부(32)가 형성되는 하부의 정착강관(31a) 및 상단이 바닥 슬래브(1b)의 상면 높이까지 연장되도록 상기 정착강관(31a)의 상부에 구비되는 연장강관(31b)으로 구성되어,
   상기 (d) 단계 이후의 어느 단계에서 상기 연장강관(31b)이 제거되는 것을 특징으로 하는 파일 선행하중 재하 방법.
   
3. 제2항에서,
   상기 정착강관(31a)의 상단과 연장강관(31b)의 하단에는 서로 맞물리도록 대응되는 형상의 요철부(311a, 311b)가 형성되는 것을 특징으로 하는 파일 선행하중 재하 방법.
   
4. 제1항에서,
   상기 (e) 단계에서,
   상기 유압잭(37)과 가압정착판(36)의 사이에는 잭스트럿(38)이 구비되는 것을 특징으로 하는 파일 선행하중 재하 방법.
   
5. 제1항에서,
   상기 제1지지강봉(R1)은 지지강관(31)의 내측에 접하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 파일 선행하중 재하 방법.
   
6. 제1항에서,
   상기 확장정착부(32)에는 수직 방향으로 형성되는 슬릿홀(321)이 횡방향으로 복수 개가 상호 이격되게 구비되는 것을 특징으로 하는 파일 선행하중 재하 방법.
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