KR102151167B1

KR102151167B1 - 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집 고정장치 및 그 시공방법

Info

Publication number: KR102151167B1
Application number: KR1020200043734A
Authority: KR
Inventors: 박서진
Original assignee: 박서진
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2020-04-10
Publication date: 2020-09-02

Abstract

본 발명은 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집 고정장치 및 그 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현장타설말뚝을 성형하기 위해 굴착 공벽을 굴착시 토사층의 공벽 붕괴를 예방하기 위해 굴착 공벽에 건입된 케이싱을 이후 지상으로 인출하는 과정에서 토목섬유거푸집이 끌려 나오는 것을 방지하여 현장타설말뚝이 동일한 단면적을 가지도록 성형하여 안정성을 높일 수 있고, 외부 응력에 대항성이 높은 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집 고정장치 및 그 시공방법에 관한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 현장타설말뚝을 형성하는 과정에서 굴착공의 붕괴를 방지하기 위하여 굴착 공벽에 밀착하도록 설치되는 케이싱과, 상기 현장타설말뚝을 형성하기 위하여 굴착 공벽에 기 배치된 말뚝용 원통형철근망에 콘크리트 타설시 콘크리트 유실을 방지하기 위해 설치하는 토목섬유거푸집이 구비되되, 상기 굴착 공벽에서 케이싱이 인발될 때 상기 토목섬유거푸집을 상기 굴착 공벽으로 밀착시켜 현장타설말뚝과 굴착 공벽 사이의 공간에 콘크리트가 타설되도록 하기 위한 토목섬유거푸집 고정장치에 있어서, 상기 현장타설말뚝을 구성하기 위한 말뚝용 원통형철근망의 주철근에 다수 개가 상호 간격을 두고 배치되는 고정모듈과, 상기 토목섬유거푸집에 배치되되 상기 고정모듈이 배치된 위치 및 개수에 상응하는 위치 및 개수로 배치되는 클램프모듈과, 상기 고정모듈과 상기 클램프모듈을 연결하여 상기 케이싱이 굴착 공벽에서 인발시 상기 토목섬유거푸집이 마찰에 의하여 끌려 나가지 않도록 하는 연결모듈을 포함한다.

Description

현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집 고정장치 및 그 시공방법{Geotechnical formwork fixing device for construction of cast-in-place piles and construction method}

본 발명은 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집 고정장치 및 그 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현장타설말뚝을 성형하기 위해 굴착 공벽을 굴착시 토사층의 공벽 붕괴를 예방하기 위해 굴착 공벽에 건입된 케이싱을 이후 지상으로 인출하는 과정에서 토목섬유거푸집이 끌려 나오는 것을 방지하여 현장타설말뚝이 동일한 단면적을 가지도록 성형하여 안정성을 높일 수 있고, 외부 응력에 대항성이 높은 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집 고정장치 및 그 시공방법에 관한 것이다.

현장타설말뚝은 큰 하중을 받는 교량 구조물 기초에 주로 사용하는 것으로, 알려진 바와 같이 현장타설말뚝은 시공 현장에서 말뚝용 구멍을 굴착한 후 철근 거푸집을 구멍에 건입한 후 콘크리트를 타설 후 양생하여 형성한다.

이러한 현장타설말뚝은 지반굴착시 케이싱을 세워서 토사층의 공벽 붕괴를 예방하고 케이싱 내부 토사를 그라브로 굴착하고 암층은 암굴착장비로 굴착 후 철근망을 건입하고 콘크리트 타설용 트레미 파이프를 설치하여 콘크리트를 타설하여 완성한다.

이때 시공하는 지반에 지하대수층이나 지하공동이 있는 구역에 설치되는 현장타설말뚝은 콘크리트 타설시 콘크리트 유실을 예방하기 위해서 현장타설말뚝의 원주면에 말뚝보호공으로 희생강관 또는 토목섬유거푸집을 설치하여 현장타설말뚝의 품질을 확보하고 있다.

여기서 희생강관은 금속으로 형성된 강관을 굴착 공벽에 배치하여 콘크리트 유실을 예방하였으나, 미리 제조된 금속으로 이루어진 강관을 시공 현장까지 운반하는 과정이 어렵고, 수~수십미터의 길이로 이루어진 희생강관을 직립시키는 과정 및 이를 위한 장비의 설치와 운용 등이 매우 번거롭고 높은 비용이 발생하는 문제점이 있었다.

상기 토목섬유거푸집은 현장타설말뚝의 내부에 설치하는 철근망(원통형철근망)에 고정하여 설치하는데 고정방법에 따라서 성형된 현장타설말뚝의 최종 품질이 다르게 나타난다.

이를 좀 더 상세히 살펴보면, 토목섬유거푸집을 설치할 때 현장타설말뚝의 단면적을 감소시키지 않아야 하며, 케이싱을 지상으로 인발할 때 케이싱과의 마찰력에 의해서 외부로 끌려나오지 않아야 한다.

즉, 도 11에 도시된 바와 같이, 강관으로 이루어진 케이싱은 높은 토압(土壓)이 작용하는 굴착 공벽이 무너지지 않도록 유지하기 위하여 일정의 두께를 가지는데, 일정한 두께를 가지고 있는 케이싱을 인발한 후에는 케이싱 두께 만큼의 공간이 콘크리트로 채워져서 현장타설말뚝과 굴착 공벽의 토사층간의 마찰력이 발생해야만 최종 현장타설말뚝이 높은 안정성을 가질 수 있는 것이다.

여기서 현장타설말뚝을 성형하기 위해 콘크리트를 타설할 때 타설되는 콘크리트의 유실을 방지하기 위해 설치되는 토목섬유거푸집은 연성인 직물로 구성되어 콘크리트가 타설될 때 발생하는 타설압력에 의하여 굴착 공벽으로 확장되는데 확장 과정에서 토목섬유거푸집이 설치된 위치에 정확하게 위치해야만 동일한 폭으로 확장될 수 있는데, 상술한 바와 같이 콘크리트 타설 후 케이싱을 인발할 때 콘크리트 자중이 케이싱과 밀착되어서 높은 마찰력이 발생하게 되고 이로 인해 인발되는 케이싱에 의해 연성인 직물로 이루어진 토목섬유거푸집이 상방으로 끌어 올려진다.

토목섬유거푸집이 상방으로 끌어 올려진 부위는 콘크리트가 양생된 이후에 단면적이 얇거나 굴곡진 형태로 이루어져 해당 부위가 외부 응력에 대한 대항성이 낮아 파손의 문제점이 높은 문제점이 있었다.

또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 콘크리트를 타설하면 토목섬유거푸집과 케이싱 사이로 콘크리트가 상승(유입)하여 최종 양생된 현장타설말뚝의 단면이 축소(얇아짐)되어 현장타설말뚝의 구조적인 성능을 저하시키는 문제점이 있었다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 제안된 종래기술로는 대한민국 등록특허 제10-20000104호(2019.07.09., 등록)가 있는데, 상기 종래기술은 토목섬유거푸집의 말단부에 콘크리트를 타설하면서 케이싱 인발시 토목섬유거푸집이 확장되면서 토사층과 밀착되도록 하는 용수철링을 포함한 것이다.

즉, 토목섬유거푸집의 말단부에 탄성복원력을 가지는 용수철링을 배치하여 콘크리트가 타설될 때 발생하는 타설압력에 의하여 토목섬유거푸집을 굴착 공벽으로 밀착시키고, 수평연결부재를 통해 토목섬유거푸집을 원통형철근망에 결합함으로써 케이싱 인발시 위치 이동을 제한할 수 있도록 한 것이다.

그러나, 상기 종래기술의 용수철링은 단순히 탄성체를 원형의 고리 형태로 형성한 것이기 때문에 타설압력이 원형의 고리 전체에 균일하게 전달되지 않는 이상 타설압력이 강하게 발생하는 부위부터 먼저 용수철링이 신장되기 때문에 해당 부위의 두께와 타설압력이 약하게 발생하는 부위의 두께가 다르게 형성되기 때문에 양생된 현장타설말뚝의 단면적이 균일하지 못한 문제점이 있고, 이로 인해 내구성이 저하됨은 물론 외부 응력에 대한 대항성이 약해 안정성이 낮은 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-2000104호(2019.07.09., 등록) 대한민국 등록특허 제10-1027963호(2011.04.01., 등록) 대한민국 등록특허 제10-1281601호(2013.06.27., 등록)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 현장타설말뚝을 성형하기 위해 굴착 공벽을 굴착시 토사층의 공벽 붕괴를 예방하기 위해 굴착 공벽에 건입된 케이싱을 콘크리트 타설 후 지상으로 인출하는 과정에서 토목섬유거푸집이 끌려 나오는 것을 방지하여 현장타설말뚝이 동일한 단면적을 가지도록 성형하여 안정성을 높일 수 있고, 외부 응력에 대항성이 높은 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집 고정장치 및 그 시공방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 토목섬유거푸집의 고정장치의 기능을 개선하여 단면의 축소를 예방하고 토목섬유거푸집 하단에서 발생하는 콘크리트의 상승을 예방하여 말뚝의 단면 축소를 예방하므로써 현장타설말뚝의 품질을 확보하고 안정성을 확보하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 먼저 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집의 고정장치를 먼저 살펴보면, 현장타설말뚝을 형성하는 과정에서 굴착공의 붕괴를 방지하기 위하여 굴착 공벽에 밀착하도록 설치되는 케이싱과, 상기 현장타설말뚝을 형성하기 위하여 굴착 공벽에 기 배치된 말뚝용 원통형철근망에 콘크리트 타설시 콘크리트 유실을 방지하기 위해 설치하는 토목섬유거푸집이 구비되되, 상기 굴착 공벽에서 케이싱이 인발될 때 상기 토목섬유거푸집을 상기 굴착 공벽으로 밀착시켜 현장타설말뚝과 굴착 공벽 사이의 공간에 콘크리트가 타설되도록 하기 위한 토목섬유거푸집 고정장치에 있어서, 상기 현장타설말뚝을 구성하기 위한 말뚝용 원통형철근망의 주철근에 다수 개가 상호 간격을 두고 배치되는 고정모듈과, 상기 토목섬유거푸집에 배치되되 상기 고정모듈이 배치된 위치 및 개수에 상응하는 위치 및 개수로 배치되는 클램프모듈과, 상기 고정모듈과 상기 클램프모듈을 연결하여 상기 케이싱이 굴착 공벽에서 인발시 상기 토목섬유거푸집이 마찰에 의하여 끌려 나가지 않도록 하는 연결모듈을 포함한다.

또한, 상기 고정모듈은, 길이 방향으로 연장된 띠 형태로 이루어지되, 길이 방향 양단이 각각 상기 말뚝용 원통형철근망의 주철근에 용접을 통해 일체로 고정되는 고정부가 형성되고, 중앙에는 외측으로 볼록하게 돌출되어 상기 연결모듈의 일단이 결합하는 결합부가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 클램프모듈은, 상기 토목섬유거푸집의 외면에 배치되는 외판과, 상기 토목섬유거푸집의 내면에 배치되는 내판과, 상기 외판 및 내판에 각각 형성된 결합공과, 상기 결합공에 관통 삽입되어 외판과 내판 및 그 사이에 배치된 토목섬유거푸집을 고정하는 볼트와, 상기 내판 또는 상기 외판 중 어느 일판에 배치되어 상기 볼트을 고정하는 고정너트와, 상기 내판에서 상기 말뚝용 원통형철근망을 향해 돌출 형성되어 상기 연결모듈의 타단이 결합하는 결합고리를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연결모듈은, 금속재 링(ring) 또는 금속재 샤클(shackle) 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정모듈과 상기 클램프모듈은 각각 일측이 개구된 U-볼트로 이루어지되, 상기 고정모듈은 개구된 일측에 상기 말뚝용 원통형 철근망의 주철근을 용접으로 일체로 고정하고, 상기 클램프모듈은 개구된 일측이 상기 토목섬유거푸집을 내측에서 외측 방향으로 관통한 후 너트에 의해 토목섬유거푸집과 일체로 고정된 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 토목섬유거푸집의 길이 방향 말단부에 배치되어 현장타설말뚝을 성형하기 위해 타설된 콘크리트가 토목섬유거푸집과 굴착 공벽 사이의 공간으로 상승하여 현장타설말뚝의 단면이 축소되는 것을 방지하기 위한 탄성부재가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 탄성부재는, 상기 현장타설말뚝의 원주길이보다 상대적으로 긴 원주길이를 갖고, 상기 토목섬유거푸집과 결속되는 용수철링과, 원형의 고리 형태로 이루어져 상기 용수철링의 일면에 맞닿도록 삽입되며, 원형 고리의 원주길이는 상기 현장타설말뚝의 말뚝용 원통형철근망의 원주길이보다 상대적으로 길고 상기 굴착 공벽의 내주면 원주길이보다 상대적으로 짧은 원주길이를 갖는 형상유지철근을 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탄성부재는, 형상유지철근의 선단부를 서로 겹치게 하여 강관파이프에 삽입된 상태로 연결시켜 케이싱의 내주면에 맞닿아 탄지되어 있다가 케이싱 인발 후에는 용수철링과 함께 탄석적으로 팽창하여 굴착공벽 내주면에 맞닿도록 탄성 지지하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집의 고정장치를 이용한 시공방법은, 현장타설말뚝을 성형하기 위하여 굴착 공벽을 형성하는 단계와, 형성된 굴착 공벽에 케이싱을 건입하는 단계와, 상기 케이싱의 내부로 배치되는 말뚝용 원통형철근망을 다수 개의 주철근과 상기 주철근을 감싸는 환형철근을 이용하여 형성하는 단계와, 상기 말뚝용 원통형철근망의 주철근 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 다수 개의 고정모듈을 고정하는 단계와, 현장타설말뚝을 성형하기 위한 콘크리트 타설시, 타설된 콘크리트의 유실을 방지하기 위한 토목섬유거푸집에 상기 고정모듈에 대응하는 위치 및 개수로 클램프모듈을 고정하는 단계와, 상기 고정모듈과 클램프모듈을 연결모듈을 통해 연결하는 단계와, 상기 말뚝용 원통형철근망과 토목섬유거푸집을 케이싱 내부로 건입하는 단계와, 콘크리트 타설용 트레미 파이프를 설치한 후 콘크리트를 타설하여 현장타설말뚝을 성형하는 단계와, 콘크리트 타설 후 상기 케이싱을 지상으로 인발하는 단계와, 상기 케이싱의 인발 중 상기 말뚝용 원통형철근망과 상기 토목섬유거푸집을 연결하는 고정장치를 통해 토목섬유거푸집이 신장되면서 굴착 공벽의 내주면에 밀착하는 단계 및 타설 된 콘크리트를 양생하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은 현장타설말뚝을 성형하여 단면적의 축소가 없어 외부 응력에 의한 파손을 방지할 수 있어 안정성이 향상된 현장타설말뚝을 형성할 수 있다.

본 발명은 고정장치를 통해 케이싱이 인발시 토목섬유거푸집이 상방으로 끌어 올려지는 것을 방지하고, 인발된 케이싱이 차지하던 공간으로 원활하게 확장되어 안정적이고 설계 규격에 맞는 현장타설말뚝을 성형할 수 있다.

또한, 케이싱이 배치된 상태에서 토목섬유거푸집을 케이싱에 밀착하도록 배치함으로써 케이싱과 토목섬유거푸집 사이 또는 토목섬유거푸집과 굴착 공벽 사이로 콘크리트가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 고정장치는 말뚝용 원통형철근망의 주철근에 용접으로 고정되기 때문에 케이싱의 인발에도 토목섬유거푸집이 상방으로 끌어 올려지는 것을 방지하는 저항력을 형성할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집 고정장치의 일 실시예의 고정모듈을 도시한 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집 고정장치의 일 실시예를 결합 상태를 도시한 예시도들.
도 3은 본 발명에 따른 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집 고정장치의 일 실시예의 클램프모듈을 도시한 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집 고정장치의 다른 실시예의 고정모듈을 도시한 예시도.
도 5는 도 4에 따른 고정모듈을 이용한 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집 고정장치의 사용 상태를 도시한 예시도들.
도 6은 본 발명에 따른 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집 고정장치의 일 실시예의 탄성부재가 설치된 상태를 도시한 평면도.
도 7은 도 6의 일부를 절단하여 도시한 단면도.
도 8은 도 6의 탄성부재가 토목섬유거푸집을 케이싱측으로 탄성 가압하는 상태를 도시한 상태도.
도 9는 도 6의 탄성부재가 케이싱 인발시 신장하여 토목섬유거푸집이 굴착 공벽의 내주면에 밀착된 상태를 도시한 상태도.
도 10은 본 발명에 따른 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집의 고정장치를 이용한 시공방법을 도시한 예시도.
도 11은 현장타설말뚝 성형 과정에서 케이싱이 인발되는 상태를 도시한 예시도.
도 12는 현장타설말뚝 성형 과정에서 케이싱과 토목섬유거푸집 사이로 콘크리트가 유입되는 현상을 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 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집 고정장치 및 그 시공방법의 바람직한 구현예를 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명에 따른 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집 고정장치(1)를 살펴보면, 현장타설말뚝을 형성하는 과정에서 굴착공의 붕괴를 방지하기 위하여 굴착 공벽에 밀착하도록 설치되는 케이싱과, 상기 현장타설말뚝을 형성하기 위하여 굴착 공벽에 기 배치된 말뚝용 원통형철근망(2)에 콘크리트 타설시 콘크리트 유실을 방지하기 위해 설치하는 토목섬유거푸집이 구비되되, 상기 굴착 공벽에서 케이싱이 인발될 때 상기 토목섬유거푸집을 상기 굴착 공벽으로 밀착시켜 현장타설말뚝과 굴착 공벽 사이의 공간에 콘크리트가 타설되도록 하기 위한 토목섬유거푸집 고정장치에 있어서, 상기 현장타설말뚝을 구성하기 위한 말뚝용 원통형철근망의 주철근(2a)에 다수 개가 상호 간격을 두고 배치되는 고정모듈(10)과, 상기 토목섬유거푸집에 배치되되 상기 고정모듈(10)이 배치된 위치 및 개수에 상응하는 위치 및 개수로 배치되는 클램프모듈(20)과, 상기 고정모듈(10)과 상기 클램프모듈(20)을 연결하여 상기 케이싱이 굴착 공벽에서 인발시 상기 토목섬유거푸집이 마찰에 의하여 끌려 나가지 않도록 하는 연결모듈(30)을 포함하여, 상기 케이싱이 콘크리트 타설 후 지상으로 인발시 토목섬유거푸집이 신장(伸長)되어 굴착 공벽의 내주면(내벽)에 밀착하도록 함으로써 타설된 콘크리트의 유실을 방지함과 동시에 현장타설말뚝의 단면적이 동일하게 형성되도록 하여 안정성을 증대시킨 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집 고정장치에 관한 것이다.

상기 고정모듈(10)은 길이 방향으로 연장된 띠 형상으로 이루어지며 길이 방향 양단부가 말뚝용 원통형철근망(2)을 구성하는 주철근에 용접을 통해 고정된다.

여기서 말뚝용 원통형철근망(2)은 현장타설말뚝을 성형하기 위해 설치되는 철근망으로서, 수직 방향으로 배치되되 다수 개가 방사상으로 배치된 주철근(2a)과 상기 주철근의 외주면을 감싸며 배치되며 주철근의 길이 방향을 따라 다수 개가 일정 간격을 두고 배치되는 환형철근을 포함한다.

상기 고정모듈(10)은 상기 주철근(2a)에 길이 방향 양단부를 형성하는 고정부(11)가 용접을 통해 일체로 고정된다.

이어서 상기 고정모듈(10)의 중앙에는 외측으로 볼록하게 돌출된 결합부(12)가 형성되는데, 상기 결합부(12)는 상기 말뚝용 원통형철근망(2)의 외측에 배치되는 토목섬유거푸집(3)측을 향해 돌출된다.

여기서 상기 결합부(12)는 후술하는 연결모듈(30)이 결합하도록 주철근(2a)과의 사이에 공간을 형성한다.

이때 상기 결합부(12)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 고정부(11)와 하나의 몸체에서 일체로 형성될 수 있고 다른 실시예로서 상기 고정부(11)를 길이 방향으로 연장된 띠 형태로 형성한 후 별도의 고리로 결합부(12)를 형성한 후 고정부(11)의 길이 방향 중앙에 용접을 통해 결합될 수 있다.

상기 클램프모듈(20)은 상기 토목섬유거푸집에 배치되되 상기 고정모듈(10)이 배치된 위치 및 개수에 상응하는 위치 및 개수로 배치되는 것으로, 상기 토목섬유거푸집의 외면에 배치되는 외판(21)과, 상기 토목섬유거푸집의 내면에 배치되는 내판(22)과, 상기 외판(21) 및 내판(22)에 각각 형성된 결합공(23)과, 상기 결합공(23)에 관통 삽입되어 외판(21)과 내판(22) 및 그 사이에 배치된 토목섬유거푸집을 고정하는 볼트(24)와, 상기 내판(22) 또는 상기 외판(21) 중 어느 일판에 배치되어 상기 볼트(24)을 고정하는 고정너트(25)와, 상기 내판(22)에서 상기 말뚝용 원통형철근망을 향해 돌출 형성되어 상기 연결모듈(30)의 타단이 결합하는 결합고리(26)를 포함한다.

상기 외판(21)과 내판(22)은 각각 편평한 플레이트 형태로 이루어져 토목섬유거푸집(3)의 내면과 외면에 각각 맞닿도록 배치된 상태에서 맞닿는 면적을 넓혀 콘크리트 타설시 발생하는 타설압력에 의하여 파손되는 것을 방지하며 토목섬유거푸집을 견고하게 고정할 수 있도록 한다.

상기 결합공(23)은 상기 외판(21)과 내판(22)에서 각각 한 쌍씩 관통 형성되되, 동일한 위치에 형성되어 상기 볼트(24)가 관통 결합한다.

상기 볼트(24)는 상호 이격된 위치에 배치된 한 쌍의 다리와 상기 다리를 연결하는 연결대로 이루어진 것으로, 이러한 볼트(24)는 다양한 분야에서 사용되는 공지의 U-볼트로서 상세한 설명은 생략하도록 한다.

상기 볼트(24)는 상기 결합공(23)을 관통하여 배치되고 관통한 단부가 고정너트(25)에 의해 고정되는 것으로, 여기서 고정너트(25)는 상기 내판(22) 또는 상기 외판(21) 중 어느 일판에 배치되어 관통 결합된 볼트(24)와 결합한 후 내판(22) 또는 외판(21)에 밀착 결합된다.

그리고 상기 결합고리(26)는 상기 내판(22)에서 상기 말뚝용 원통형철근망을 향해 돌출 형성된 것으로, 상기 고정모듈(10)에 형성된 결합부(12)와 상호 마주보도록 배치되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 이루어진 클램프모듈(20)은 토목섬유거푸집(3)에 다수 개가 배치되되 상기 결합고리(26)가 말뚝용 원통형철근망을 향해 배치되며, 토목섬유거푸집(3)이 케이싱이 지상으로 인발될 때 상방으로 끌려 나가지 않도록 하고, 콘크리트 타설시 발생하는 타설압력에 의하여 토목섬유거푸집이 굴착 공벽측으로 확장(신장)될 때 접히거나 굴곡지는 것을 방지하면서 굴착 공벽에 맞닿도록 한다.

상기 연결모듈(30)은 상기 고정모듈(10)과 상기 클램프모듈(20)을 연결하여 상기 케이싱(4)이 굴착 공벽에서 지상으로 인발시 상기 토목섬유거푸집이 마찰에 의하여 끌려 나가지 않도록 한다.

이러한 연결모듈(30)은 환형(環形)으로 이루어져 상기 고정모듈(10)의 결합부(12)와 상기 클램프모듈(20)의 결합고리(26)에 결합된다.

상기와 같이 이루어진 연결모듈(30)을 통해 토목섬유거푸집(3)은 케이싱을 지상으로 인발시 끌려 올라가지 않고, 타설 압력에 의하여 굴착 공벽으로 신장될 때 긴장 상태를 유지함으로써 접히거나 굴곡지는 것을 최소화하여 현장타설말뚝의 단면적이 동일하게 형성되도록 한다.

상기와 같이 이루어진 고정장치(1)는 말뚝용 원통형철근망와 토목섬유거푸집을 연결하여 케이싱 인발시 토목섬유거푸집이 상방으로 끌어 올려지는 것을 방지하고, 케이싱 인발 과정에서 인발되는 케이싱의 하단부에 토목섬유거푸집이 신속하게 확장되어 굴착 공벽에 밀착하도록 함으로써 케이싱과 토목섬유거푸집 사이로 타설된 콘크리트가 유입되는 것을 차단하여 현장타설말뚝의 단면이 축소되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

여기서 현장타설말뚝의 단면이 축소되는 것은 케이싱과 토목섬유거푸집 사이로 콘크리트가 유입되면 유입된 콘크리트는 토목섬유거푸집과 굴착 공벽 사이에서 양생되기 때문에 현장타설말뚝과 일체화되지 못한 상태가 되며, 토목섬유거푸집과 굴착 공벽 사이에서 양생된 콘크리트의 부피만큼 현장타설말뚝의 단면적이 축소되는 것이다.

따라서, 토목섬유거푸집과 굴착 공벽 사이에 콘크리트가 유입되어 양생되는 것을 방지해야만 현장타설말뚝의 단면적이 동일하게 형성될 수 있고, 이를 통해 외부응력에 대한 대항성이 높아 안정성이 향상된 현장타설말뚝을 성형할 수 있는 것이다.

한편, 상기 고정모듈(10)과 클램프모듈(20)의 다른 실시예로서 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고정모듈(10)과 상기 클램프모듈(20)은 각각 일측이 개구된 U-볼트로 이루어지되, 상기 고정모듈(10)은 개구된 일측에 상기 주철근(2a)이 용접을 통해 일체로 고정되고, 상기 클램프모듈(20)은 개구된 일측이 상기 토목섬유거푸집을 내측에서 외측 방향으로 관통한 후 너트에 의해 토목섬유거푸집과 일체로 고정된다.

상기와 같이 이루어진 고정모듈(10)과 클램프모듈(20)은 도 5에 도시된 바와 같이 연결모듈(30)을 통해 일체로 결합된다.

한편, 상기 클램프모듈(20)은 토목섬유거푸집(3)에 일체로 결합하기 위해서 U-볼트의 개구된 일측을 형성하는 한 쌍의 다리가 토목섬유거푸집(3)에 관통 삽입된 후 고정용 너트에 의해 토목섬유거푸집과 일체로 결합된다.(도 5의 (b) 참조)

이어서, 본 발명에서는 상기 토목섬유거푸집의 길이 방향 말단부에 배치되어 현장타설말뚝을 성형하기 위해 타설된 콘크리트가 토목섬유거푸집과 굴착 공벽 사이의 공간으로 상승하여 현장타설말뚝의 단면이 축소되는 것을 방지하기 위한 탄성부재(40)가 더 구비된다.

상기 탄성부재(40)는 다양한 실시예가 가능한 것으로, 이하에서는 각각의 실시예를 별도로 살펴보도록 한다.

먼저 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 탄성부재(40)는 토목섬유거푸집(3)의 길이 방향 말단부에 배치되되, 상기 현장타설말뚝의 원주길이보다 상대적으로 긴 원주길이를 갖고, 상기 토목섬유거푸집과 결속되는 용수철링(41)과, 원형의 고리 형태로 이루어져 상기 용수철링(41)의 일면에 맞닿도록 삽입되며, 원형 고리의 원주길이는 상기 현장타설말뚝의 말뚝용 원통형철근망의 원주길이보다 상대적으로 길고 상기 굴착 공벽의 내주면 원주길이보다 상대적으로 짧은 원주길이를 갖는 형상유지철근(42)을 포함한다.

상기와 같이 이루어진 탄성부재(40)는 도 8a에 도시된 바와 같이 케이싱 내부에서 상기 용수철링(41)이 수축하여 형상유지철근(42)이 용수철링(41)의 내면에서 케이싱(4)측으로 밀착하여 토목섬유거푸집(3)을 케이싱(4)에 밀착시킨다.

또한, 도 8b에 도시된 바와 같이, 상기 형상유지철근(42)의 연결부는 형상유지철근(42)의 선단부를 서로 겹치게 하여 강관파이프에 삽입시켜 연결시킨다.

이를 통해 토목섬유거푸집(3)과 케이싱(4) 사이로 타설되는 콘크리트가 유입되는 것을 예방할 수 있고, 토목섬유거푸집(3)이 확장된 상태를 유지하기 때문에 말뚝용 원통형철근망의 건입이 용이하다.

이후, 도 9에 도시된 바와 같이 케이싱(4)이 인발되면 토목섬유거푸집(3)의 말단부를 확장시켜 굴착 공벽측으로 밀착시킴으로써 토목섬유거푸집(3)과 굴착 공벽 사이의 틈새가 발생하는 것을 방지한다.

이때, 형상유지철근(42)을 통해 용수철링(41)이 확장되는 것을 제어하며 토목섬유거푸집의 말단부 형상이 변형되는 것을 방지하고, 동시에 토목섬유거푸집이 긴장 상태로 굴착 공벽에 밀착될 수 있도록 한다.

상기 형상유지철근(42)의 연결부은 선단부가 서로 겹치게 하여 강관파이프에 삽입된 상태에서 케이싱(4)의 내주면에 맞닿아 탄지되어 있다가 케이싱(4) 인발 후에는 용수철링(41)과 함께 탄석적으로 팽창하여 굴착공벽 내주면에 맞닿도록 탄성지지되게 강관파이프(43) 내에서 자유롭게 신축이 가능하도록 한다.

상기 탄성부재(40)는, 상기 토목섬유거푸집(3)의 말단부가 케이싱(4)이 인발전에는 케이싱(4)의 내주면에 맞닿고, 케이싱(4) 인발후에는 굴착공벽 내주면에 맞닿도록 탄성지지한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 탄성부재는 토목섬유거푸집의 말단부를 케이싱측으로 탄성 가압하여 토목섬유거푸집과 케이싱 사이로 콘크리트가 유입되는 것을 차단하고, 케이싱 인발시 토목섬유거푸집을 굴착 공벽측으로 탄성 가압하여 토목섬유거푸집과 굴착 공벽 사이로 콘크리트가 유입되는 것을 방지한다.

다음, 본 발명에 따른 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집의 고정장치를 이용한 시공방법은, 도 10에 도시된 바와 같이, 현장타설말뚝을 성형하기 위하여 굴착 공벽을 형성하는 단계(S1)와, 형성된 굴착 공벽에 케이싱을 건입하는 단계(S2)와, 상기 케이싱의 내부로 배치되는 말뚝용 원통형철근망을 다수 개의 주철근과 상기 주철근을 감싸는 환형철근을 이용하여 형성하는 단계(S3)와, 상기 말뚝용 원통형철근망의 주철근 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 다수 개의 고정모듈을 고정하는 단계(S4)와, 현장타설말뚝을 성형하기 위한 콘크리트 타설시, 타설된 콘크리트의 유실을 방지하기 위한 토목섬유거푸집에 상기 고정모듈에 대응하는 위치 및 개수로 클램프모듈을 고정하는 단계(S5)와, 상기 고정모듈과 클램프모듈을 연결모듈을 통해 연결하는 단계(S6)와, 상기 말뚝용 원통형철근망과 토목섬유거푸집을 케이싱 내부로 건입하는 단계(S7)와, 콘크리트 타설용 트레미 파이프를 설치한 후 콘크리트를 타설하여 현장타설말뚝을 성형하는 단계(S8)와, 상기 케이싱을 지상으로 인발하는 단계(S9)와, 상기 케이싱의 인발 중 상기 말뚝용 원통형철근망과 상기 토목섬유거푸집을 연결하는 고정장치를 통해 토목섬유거푸집이 신장되면서 굴착 공벽의 내주면에 밀착하는 단계(S10) 및 타설 된 콘크리트를 양생하는 단계(S11)를 포함한다.

굴착 공벽을 형성하는 단계(S1)와, 형성된 굴착 공벽에 케이싱을 건입하는 단계(S2)는 형성하고자 하는 현장타설말뚝의 길이를 결정한 후 지반에 소정 직경 및 길이를 갖는 케이싱을 밀착시켜 설치하고, 상기 케이싱 내부의 토사와 암을 소요깊이까지 굴착하면서 케이싱을 굴착 공벽을 따라 건입시키는 것이다.

이러한 단계에서 사용하는 장비 및 굴착 공법은 공지의 것이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

다음, 주철근과 환형철근으로 이루어진 말뚝용 원통형철근망을 형성하는 단계(S3)를 통해 말뚝용 원통형철근망을 형성하고, 이후 고정모듈을 주철근에 용접을 통해 고정하되, 다수 개의 고정모듈을 주철근의 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 고정하며(S4), 바람직하게는 방사상으로 다수 개의 고정모듈을 배치하고 방사상으로 배치된 고정모듈이 주철근의 길이 방향을 따라 일정 간격을 두고 배치한다.

이후, 토목섬유거푸집에 클램프모듈을 고정하는 단계(S5)에서는 상기 고정모듈에 대응하는 위치 및 개수로 클램프모듈을 토목섬유거푸집에 고정한다.

그리고, 연결모듈을 통해 고정모듈과 클램프모듈을 연결하는 단계(S6)를 통해 말뚝용 원통형철근망과 토목섬유거푸집을 일체로 형성하며, 이때 토목섬유거푸집이 연결모듈에 의해 위치 이동은 제한된다.

상기와 같이 일체로 연결된 말뚝용 원통형철근망과 토목섬유거푸집을 케이싱 내부로 건입하는 단계(S7)와, 콘크리트 타설용 트레미 파이프를 설치한 후 콘크리트를 타설하여 현장타설말뚝을 성형하는 단계(S8)는, 공지의 장치 및 공법을 사용하는 것으로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

다음 콘크리트를 타설한 후 케이싱을 지상으로 인발하는 단계(S9)를 통해 케이싱을 지상으로 인발하고, 케이싱을 인발하는 과정에서 상기 말뚝용 원통형철근망과 상기 토목섬유거푸집을 연결하는 고정장치를 통해 토목섬유거푸집이 신장되면서 굴착 공벽의 내주면에 밀착하는 단계(S10)를 통해 토목섬유거푸집을 굴착 공벽의 내주면에 밀착시킨다.

이를 좀 더 상세히 살펴보면, 상기 고정장치는 말뚝용 원통형철근망에 배치되는 고정모듈과 상기 토목섬유거푸집에 배치되는 클램프모듈이 구비되고 상기 고정모듈과 클램프모듈을 상호 연결하는 연결모듈을 포함한 것으로, 케이싱 인발시 토목섬유거푸집이 상방으로 끌어 올려지지 않도록 유지하며 케이싱이 인발되는 과정에서 토목섬유거푸집이 타설된 콘크리트의 타설압력에 의하여 굴착 공벽의 내벽된다.

이를 통해 인발된 케이싱의 공간만큼 콘크리트가 채워져 현장타설말뚝이 형성되며 토목섬유거푸집과 굴착 공벽 사이에 콘크리트가 유입되는 것을 예방하여 현장타설말뚝의 단면적이 축소되는 것을 방지함으로써 안정성이 높은 현장타설말뚝을 성형할 수 있는 것이다.

이후, 타설된 콘크리트를 양생하는 단계(S11)는, 타설된 콘크리트의 양 및 현장타설말뚝의 두께, 온도, 습도의 조건에 따라 소정의 시간 동안 콘크리트를 양생하는 단계이다.

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.

1 : 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집의 고정장치
10 : 고정모듈
11 : 고정부 12 : 결합부
20 : 클램프모듈
21 : 외판 22 : 내판
23 : 결합공 24 : 볼트
25 : 고정너트 26 : 결합고리
30 : 연결모듈
40 : 탄성부재
41 : 용수철링 42 : 형상유지철근 43 : 강관파이프

Claims

현장타설말뚝을 형성하는 과정에서 굴착공의 붕괴를 방지하기 위하여 굴착 공벽에 밀착하도록 설치되는 케이싱과, 상기 현장타설말뚝을 형성하기 위하여 굴착 공벽에 기 배치된 말뚝용 원통형철근망에 콘크리트 타설시 콘크리트 유실을 방지하기 위해 설치하는 토목섬유거푸집이 구비되되, 상기 굴착 공벽에서 케이싱이 인발될 때 상기 토목섬유거푸집을 상기 굴착 공벽으로 밀착시켜 현장타설말뚝과 굴착 공벽 사이의 공간에 콘크리트가 타설되도록 하기 위한 토목섬유거푸집 고정장치에 있어서,
상기 현장타설말뚝을 구성하기 위한 말뚝용 원통형철근망의 주철근(2a)에 다수 개가 상호 간격을 두고 배치되는 고정모듈(10);
상기 토목섬유거푸집에 배치되되 상기 고정모듈(10)이 배치된 위치 및 개수에 상응하는 위치 및 개수로 배치되는 클램프모듈(20);
상기 고정모듈(10)과 상기 클램프모듈(20)을 연결하여 상기 케이싱이 굴착 공벽에서 인발시 상기 토목섬유거푸집이 마찰에 의하여 끌려 나가지 않도록 하는 연결모듈(30);을 포함하되,
상기 토목섬유거푸집의 길이 방향 말단부에 배치되어 현장타설말뚝을 성형하기 위해 타설된 콘크리트가 토목섬유거푸집과 굴착 공벽 사이의 공간으로 상승하여 현장타설말뚝의 단면이 축소되는 것을 방지하기 위한 탄성부재(40)가 구비되며,
상기 현장타설말뚝의 원주길이보다 상대적으로 긴 원주길이를 갖고, 상기 토목섬유거푸집과 결속되는 용수철링(41)과,
원형의 고리 형태로 이루어져 상기 용수철링(41)의 일면에 맞닿도록 삽입되며, 원형 고리의 원주길이는 상기 현장타설말뚝의 말뚝용 원통형철근망 원주길이보다 상대적으로 길고 상기 굴착 공벽의 내주면 원주길이보다 상대적으로 짧은 원주길이를 갖는 형상유지철근(42)을 포함한 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집의 고정장치.
청구항 1에 있어서, 상기 고정모듈(10)은,
길이 방향으로 연장된 띠 형태로 이루어지되, 길이 방향 양단이 각각 상기 말뚝용 원통형철근망의 주철근(2a)에 용접을 통해 일체로 고정되는 고정부(11)가 형성되고,
중앙에는 외측으로 볼록하게 돌출되어 상기 연결모듈(30)의 일단이 결합하는 결합부(12)가 형성된 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집의 고정장치.
청구항 1에 있어서, 상기 클램프모듈(20)은,
상기 토목섬유거푸집의 외면에 배치되는 외판(21)과,
상기 토목섬유거푸집의 내면에 배치되는 내판(22)과,
상기 외판(21) 및 내판(22)에 각각 형성된 결합공(23)과,
상기 결합공(23)에 관통 삽입되어 외판(21)과 내판(22) 및 그 사이에 배치된 토목섬유거푸집을 고정하는 볼트(24)와,
상기 내판(22) 또는 외판(23) 중 어느 일판에 배치되어 상기 볼트(24)를 고정하는 고정너트(25)와,
상기 내판(22)에서 상기 말뚝용 원통형철근망을 향해 돌출 형성되어 상기 연결모듈(30)의 타단이 결합하는 결합고리(26)를 포함한 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집의 고정장치.
청구항 1에 있어서, 상기 연결모듈(30)은,
금속재 링(ring) 또는 금속재 샤클(shackle) 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집의 고정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 고정모듈(10)과 상기 클램프모듈(20)은 각각 일측이 개구된 U-볼트로 이루어지되,
상기 고정모듈(10)은 개구된 일측에 상기 주철근(2a)이 용접을 통해 일체로 고정되고,
상기 클램프모듈(20)은 개구된 일측이 상기 토목섬유거푸집을 내측에서 외측 방향으로 관통한 후 너트에 의해 토목섬유거푸집과 일체로 고정된 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집의 고정장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 탄성부재(40)는 형상유지철근(42)의 선단부를 서로 겹치게 하여 강관파이프(43)에 삽입된 상태로 연결시켜 케이싱(4)의 내주면에 맞닿아 탄지되어 있다가 케이싱(4) 인발 후에는 용수철링(41)과 함께 탄석적으로 팽창하여 굴착공벽 내주면에 맞닿도록 탄성 지지하는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝 타설용 토목섬유거푸집의 고정장치.
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