KR102247848B1 - 가압그라우팅을 이용한 현장타설 말뚝 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 가압그라우팅을 이용한 현장타설 말뚝 시공방법에 있어서,
케이싱을 삽입하거나 케이싱 삽입 없이 지반을 연직방향인 종방향으로 굴착하는 1단계; 원주방향으로 서로 이격되면서 종방향으로 설치되는 축철근들과 상기 축철근들을 수평방향인 횡방향으로 결속하는 띠철근을 포함하는 철근망과, 상기 철근망에 결합되는 것으로 종방향으로 설치되고 하부가 서로 연결되는 주입관들과, 상기 철근망의 외측을 감싸는 섬유튜브를 포함하는 철근케이지를 상기 지반의 굴착 부분에 삽입하는 2단계; 상기 지반의 굴착 부분에 콘크리트를 타설하는 3단계; 및 상기 콘크리트 타설로부터 일정 시간 경과 후 상기 주입관을 이용하여 지반속으로 그라우트를 가압 주입하는 4단계;순으로 시공하는 것을 특징으로 하는 가압그라우팅을 이용한 현장타설 말뚝 시공방법에 관한 것으로서, 지반의 굴착 부분에 트레미관을 이용하여 콘크리트를 타설한 이후 주입관 및 주입링을 이용하여 지반속으로 그라우트를 가압 주입함으로써, 모래자갈층 및 유수의 흐름이 있는 지층에서 발생되는 콘크리트의 손실단면에 보강그라우팅을 실시하여 추가 보강함으로써, 현장타설말뚝의 지지력, 특히 말뚝의 주면마찰력이 증대되고, 현장타설 말뚝의 두부에 보강강관을 설치함으로써, 현장타설 말뚝의 두부에 보강강관을 설치함으로써, 현장타설 말뚝의 두부에 집중되는 전단력과 휨모멘트에 효과적으로 대응할 수 있는 우수한 교량 구조물을 시공할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

Description

가압그라우팅을 이용한 현장타설 말뚝 및 그 시공방법{Cast-in-place pile using Pressurized grouting and construction method}

본 발명은 가압그라우팅을 이용한 현장타설 말뚝 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 상세하게는 1차 콘크리트 타설 이후 그라우팅을 추가 가압 주입함으로써 1차 콘크리트 타설에서 발생할 수 있는 단면 손실에 대한 보강과 주변 연약지반에 대한 보강 효과를 얻을 수 있는 가압그라우팅을 이용한 현장타설 말뚝 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 교량의 기초공사는 기반암위에 직접 콘크리트를 타설하여 기초를 설치하는 직접기초공법과 기반암까지 파일을 박아서 설치하는 파일기초공법이 사용되고 있다.

기초공사는 직접공사비 외 지하수 용출지역에서는 차수벽공사, 연약지반에서는 토류벽공사가 필수적으로 동반되어야함에 따라 많은 공사비와 공사기간이 필요하다.

따라서 기초공사 시 보조공사인 차수벽 및 토류벽 설치공사와 확대기초 공사비를 절감하고 공사기간을 단축하기 위하여 현장타설말뚝 공법의 적용이 확대되어가는 추세이다.

현장타설말뚝공법은 강관 케이싱을 계획심도까지 삽입하면서 케이싱 내부를 굴착한 후 철근망을 건입하고 트레미관을 이용하여 콘크리트를 타설하면서 케이싱을 인발하여 현장에서 말뚝을 조성하는 인발형 공법과, 상기 강관 케이싱을 영구부재로 삼아 케이싱 내부에 철근망을 건입하고 트레미관을 이용하여 콘크리트를 타설하여 말뚝을 조성하는 매입형 공법과, 상기 강관 케이싱을 계획심도까지 삽입시킨 다음 지오 튜브(Geo tube)를 포함한 철근망을 건입한 후 트레미관을 이용하여 콘크리트를 타설하여 현장에서 말뚝을 조성하는 지오튜브(Geo tube) 공법 등이 있다.

위 공법 모두 트레미관을 이용하여 콘크리트를 타설하는 공법으로 말뚝 상단에 레이턴스(laitance)층이 쌓여서 콘크리트 타설 양생 후 레이턴스층을 제거하고 후속공정을 진행하게 되는데 이 작업을 두부정리라 한다.

위 공법중 인발형 공법은 콘크리트가 지면까지만 타설이 가능하기 때문에 두부정리를 지하에서 실시하게 되는데 두부정리를 지하에서 실시하게 되면 지하수 용출지역이나 연약지반 같은 경우 굴착면의 안정을 확보하기 위하여 토류벽 또는 차수벽을 설치한 후 두부정리를 실시해야하므로 공사비 및 공사기간이 많이 소요되는 문제점 등이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대한민국 등록특허 제10-1664368호 “지오튜브를 이용한 현장타설말뚝의 두부정리부위를 지상화하여 시공하는 방법”이 개시되어 있다. 이 종래기술은 말뚝의 두부정리부위를 지상화하여 시공하는 방법으로 철근망에 지오튜브를 결속선으로 고정하여 묶고 콘크리트 타설 시 지오튜브를 거푸집으로 활용하여 지상부에 두부정리 부위가 노출되도록 콘크리트를 타설하여 두부정리를 지상에서 실시함으로써, 공사비 및 공사기간의 소요를 절감할 수 있는 기술이다.

그러나 상기 종래기술들은 굴착된 지반의 내측에 트레미관에 의하여 콘크리트 타설함에 따라 모래자갈층 등으로 유수의 흐름이 있는 지층구간의 경우 콘크리트 단면이 손실되어 현장타설말뚝의 구조적 안정성이 저하되는 문제점이 있다.

따라서 모래자갈층 등으로 유수의 흐름이 있는 지층구간에서 타설된 콘크리트의 손실단면에 대한 보강 및 주변 연약지반에 대한 보강이 실시될 수 있는 현장타설말뚝 시공방법의 기술 개발이 요구된다.

특허 1 : 대한민국 등록특허 제10-1664368호

본 발명은 지반의 굴착 부분에 콘크리트를 타설한 이후 주입관을 이용하여 지반속으로 그라우트를 추가 가압 주입하여 모래자갈층 등으로 유수의 흐름이 있는 지층에서 발생되는 콘크리트의 손실단면을 보강함으로써, 현장타설말뚝의 지지력과 말뚝의 주면마찰력 등이 증대되는 가압그라우팅을 이용한 현장타설 말뚝 및 그 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, 현장타설 말뚝의 취약부위인 굴착부 입구나 연약층에 보강강관을 설치함으로써, 현장타설 말뚝의 두부에 집중되는 전단력과 휨모멘트에 효과적으로 대응하고, 연약층에서 발생할 수 있는 구조적 취약점을 보강할 수 있는 가압그라우팅을 이용한 현장타설 말뚝 및 그 시공방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일례에 따른 가압그라우팅을 이용한 현장타설 말뚝 시공방법은, 케이싱을 삽입하거나 케이싱 삽입 없이 지반을 연직방향인 종방향으로 굴착하는 1단계; 원주방향으로 서로 이격되면서 종방향으로 설치되는 축철근들과 상기 축철근들을 수평방향인 횡방향으로 결속하는 띠철근(나선철근 포함)을 포함하는 철근망과, 상기 철근망에 결합되는 것으로 종방향으로 설치되는 주입관들과, 상기 철근망의 외측을 감싸는 섬유튜브를 포함하는 철근케이지를 상기 지반의 굴착 부분에 삽입하는 2단계; 상기 지반의 굴착 부분에 콘크리트를 타설하는 3단계; 및 상기 콘크리트 타설로부터 일정 시간 경과 후 상기 주입관을 이용하여 지반속으로 그라우트를 가압 주입하는 4단계;순으로 시공하고, 상기 주입관들은 하부가 서로 연결될 수 있다.

또한, 철근케이지는 보강강관을 더 포함하고, 상기 보강강관은 상기 지반 굴착부의 입구에서 상하측으로 연장되어 설치되고, 상기 축철근들 중 하측의 축철근들은 상기 보강강관의 하부의 외부에 둘레방향으로 배치된 후 용접 결합되고, 상측의 축철근들은 상기 보강강관의 내부에 둘레방향으로 배치된 후 상측으로 연장되며, 상기 섬유튜브의 상단은 상기 하측의 축철근들을 지나 상기 보강강관에 밴딩 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 철근케이지는 제2보강강관을 더 포함하고, 상기 제2보강강관은 상기 지반 굴착부의 하부 연약층에 설치되고, 상기 축철근들 중 하측의 축철근들은 상기 제2보강강관의 내부에 둘레방향으로 배치되고, 상측의 축철근들은 상기 제2보강강관의 상부 외부에 둘레방향으로 배치된 후 용접 결합되고, 상기 섬유튜브의 하단은 상기 상측의 축철근들을 지나 상기 제2보강강관에 밴딩 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 1단계에서의 지반의 굴착은 토사층을 지나 암반층의 일부까지 굴착하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 4단계에서의 그라우트의 가압 주입은 상기 주입관들 중 어느 하나를 제외한 나머지 주입관으로 그라우트를 가압 주입하고, 상기 제외한 어느 하나의 주입관으로 그라우트가 오버플로우할 때 밀폐하고, 상기 나머지 주입관으로 그라우트를 계속 가압 주입하여 지반속으로 그라우트를 가압 주입하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 종방향으로 서로 이격되게 원주 형상의 주입링들이 설치되고, 상기 주입링들은 상기 주입관들과 서로 연통되고, 상기 주입링들에는 상기 그라우트가 지반속으로 주입되는 주입구들이 구비된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 주입링과 주입관을 서로 연통 연통되게 하는 연결T엘보를 포함하고, 상기 연결T엘보는 상하측의 상기 주입관과 결합되는 수직파이프, 상기 수직파이프에서 횡방향으로 돌출되고 상기 주입링과 결합되는 한 쌍의 수평파이프를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 주입구에 설치되어 상기 콘크리트의 유입을 차단하면서 상기 그라우트의 가압 주입을 가능하게 하는 난리턴밸브를 포함하고, 상기 난리턴밸브는 상기 주입구에 삽입되는 것으로 파이프 형상인 몸체, 상기 몸체의 내측 둘레방향을 따라 설치되어 상기 주입구의 내측에 걸리는 내측걸림턱, 상기 몸체의 외측 둘레방향을 따라 설치되어 상기 주입구의 외측에 걸리는 외측걸림턱, 상기 몸체를 막는 막음판, 상기 막음판의 표면의 일부를 십자 형상으로 절취하여 잘 절개되게 하는 절취부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 주입구에 설치되어 상기 콘크리트의 유입을 차단하면서 상기 그라우트의 가압 주입을 가능하게 하는 테이프를 포함하고, 상기 테이프는 상기 주입구 부분에서 겹쳐서 부착된 후 상기 그라우트의 가압 주입시 상기 겹쳐서 부착된 부위가 벌어지면서 주입되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 주입구가 밀폐되도록 덮어 설치되어 상기 콘크리트의 유입을 차단하면서 상기 그라우트의 가압 주입을 가능하게 하는 섬유덮개를 포함하고, 상기 섬유덮개는 한 쌍의 결속재에 의해 상기 주입링에 설치되고, 상기 섬유덮개는 주입구에서 겹쳐 설치된 후 상기 그라우트의 가압 주입시 상기 겹쳐 설치된 부위가 벌어지면서 주입되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명을 통해 지반의 굴착 부분에 콘크리트를 타설한 이후 주입관을 이용하여 지반속으로 그라우트를 추가 가압 주입하여 모래자갈층 등으로 유수의 흐름이 있는 지층에서 발생되는 콘크리트의 손실단면을 보강함으로써, 현장타설말뚝의 지지력과 말뚝의 주면마찰력 등이 증대될 수 있다.

또한, 현장타설 말뚝의 취약부위인 굴착부 입구나 연약층에 보강강관을 설치함으로써, 현장타설 말뚝의 두부에 집중되는 전단력과 휨모멘트에 효과적으로 대응하고, 연약층에서 발생할 수 있는 구조적 취약점을 보강할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 케이싱 설치 및 해머그래브 또는 오거를 통해 지반을 굴착하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 1b는 본 발명의 RCD 또는 T4장비를 이용하여 암반을 굴착하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 1c는 본 발명의 철근케이지를 굴착된 지반의 내부로 삽입하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 1d는 본 발명의 트레미관을 이용하여 지반의 내측으로 콘크리트를 타설하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 1e는 본 발명의 콘크리트 타설로부터 일정 시간 경과 후 주입관을 통해 그라우트를 가압하여 주입하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 1f는 본 발명의 현장타설 말뚝의 상측으로 기둥부 및 코핑부를 설치하여 후속공정을 시공하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 철근케이지의 구성을 도시하는 상세하게 보여주는 도면이다.
도 2b는 본 발명의 보강강관과 철근망의 결합부분을 도시하는 확대도이다.
도 2c는 도 2a의 A-A단면을 상세하게 도시하는 단면도이다.
도 2d는 도 2c에서 보강강관과 철근망의 용접 결합을 상세하게 도시하는 확대단면도이다.
도 2e는 본 발명의 섬유튜브를 철근망에 결속하는 모습을 상세하게 도시하는 상세도이다.
도 3a는 본 발명의 철근망과 보강강관의 결합을 상세하게 도시하는 평면도이다.
도 3b는 본 발명의 철근망과 보강강관의 결합을 상세하게 도시하는 측면도이다.
도 3c는 도 3b의 A-A단면을 도시하는 단면도이다.
도 3d는 도 3b의 B-B단면을 도시하는 단면도이다.
도 3e는 도 3b의 C-C단면을 도시하는 단면도이다.
도 3f는 도 3b의 D-D단면을 도시하는 단면도이다.
도 3g는 본 발명의 철근망과 보강강관의 결합을 상세하게 도시하는 입체도이다.
도 4a는 본 발명의 보강강관을 현장타설 말뚝의 두부에 설치하는 실시예를 도시하는 측면도이다.
도 4b는 본 발명의 보강강관을 현장타설 말뚝의 하부 연약층에 설치하는 실시예를 도시하는 측면도이다.
도 4c는 본 발명의 보강강관을 현장타설 말뚝의 두부와 하부 연약층 모두에 설치하는 실시예를 도시하는 측면도이다.
도 5a는 본 발명의 콘크리트 타설 후 주입관을 통해 지반속으로 그라우트를 가압하여 주입하는 모습을 도시하는 도면이다.
도 5b는 본 발명의 주입관, 주입링, 연결T엘보가 상호 결합되어 철근망에 설치된 모습을 상세하게 도시하는 입체도이다.
도 5c는 본 발명의 연결T엘보를 상세하게 도시하는 상세도이다.
도 6a는 본 발명의 일례에 따른 난리턴밸브를 설치한 주입링의 모습을 도시하는 단면도 및 상세도이다.
도 6b는 본 발명의 테이프를 설치한 주입링의 모습을 도시하는 단면도 및 상세도이다.
도 6c는 본 발명의 섬유덮개를 설치한 주입링의 모습을 도시하는 단면도 및 상세도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다.

도 1 내지 도6을 참조하여, 본 발명의 일례에 따른 가압그라우팅을 이용한 현장타설 말뚝 및 그 시공방법을 상세하게 설명한다.

본 발명의 일례에 따른 가압그라우팅을 이용한 현장타설 말뚝 시공방법은, 가압그라우팅을 이용한 현장타설 말뚝 시공방법에 있어서, 케이싱(10)을 삽입하거나 케이싱(10) 삽입 없이 지반을 연직방향인 종방향으로 굴착하는 1단계; 원주방향으로 서로 이격되면서 종방향으로 설치되는 축철근들과 상기 축철근들을 수평방향인 횡방향으로 결속하는 띠철근(나선철근 포함)을 포함하는 철근망(20)과, 상기 철근망(20)에 결합되는 것으로 종방향으로 설치되는 주입관(30)들과, 상기 철근망(20)의 외측을 감싸는 섬유튜브(40)를 포함하는 철근케이지를 상기 지반의 굴착 부분에 삽입하는 2단계; 상기 지반의 굴착 부분에 콘크리트를 타설하는 3단계; 및 상기 콘크리트 타설로부터 일정 시간 경과 후 상기 주입관(30)을 이용하여 지반속으로 그라우트를 가압 주입하는 4단계;순으로 시공하고, 상기 주입관들은 하부가 서로 연결될 수 있다.

1단계는, 지반을 굴착하는 단계이다. 1단계는, 케이싱(10)을 삽입하거나 케이싱(10) 삽입 없이 지반을 연직방향인 종방향으로 굴착하여 현장타설 말뚝 시공을 위한 굴착공을 형성하는 단계이다. 본 단계에서는 해머그래브 또는 오거를 이용하여 굴착을 실시할 수 있다. 이 경우에는 지반 내측의 공벽 붕괴를 방지하기 위하여 케이싱(10)을 설치할 수 있다. 또한, 필요가 없는 경우 케이싱(10)의 설치를 생략할 수 있다.

도 1b를 참조하면, 지반의 굴착은 토사층을 지나 암반층의 일부까지 굴착할 수 있다. 암반의 굴착은 RCD 또는 T4장비를 사용할 수 있다. 지반의 굴착을 암반층까지 실시하는 경우 현장타설 말뚝의 하부가 암반에 지지됨으로써, 말뚝의 지지력이 증진될 수 있다.

2단계는, 지반의 굴착 부분에 철근케이지를 삽입하는 단계이다. 즉, 본 단계는 지반의 굴착 부분에 철근케이지를 삽입하여 현장타설 말뚝을 철근콘크리트말뚝으로의 시공을 준비하는 단계이다. 철근케이지는 이후 3단계에서 트레미관에 의해 타설되는 콘크리트와 합성되어 철근콘크리트말뚝으로 시공될 수 있다.

철근케이지는 원주방향으로 서로 이격되면서 종방향으로 설치되는 축철근들과 상기 축철근들을 수평방향인 횡방향으로 결속하는 띠철근들을 포함하는 철근망(20), 철근망(20)에 종방향으로 설치되고 하부가 서로 연결되는 주입관(30)들, 철근망(20)의 외측을 감싸는 섬유튜브(40)를 포함할 수 있다.

철근케이지는 보강강관(50)을 더 포함할 수 있다. 보강강관(50)은 지반 굴착부의 입구에서 상하측으로 연장되게 설치되고, 축철근들 중 하측에 배치되는 축철근들은 보강강관(50)의 하부의 외부에 둘레방향으로 배치된 후 용접 결합되고, 상측의 축철근들은 보강강관(50)의 내부에 둘레방향으로 배치된 후 상측으로 연장될 수 있다. 상측의 축철근들도 보강강관(50)의 내부에 용접 결합될 수 있다. 섬유튜브(40)의 상단은 하측의 축철근들을 지나 보강강관(50)에 고무링 등으로 밴딩 결합될 수 있다. 섬유튜브(40)의 상단은 철근망(20) 상측이면서 보강강관(50)의 외측에 고무링 등으로 결합됨으로써 견고히 결합됨과 동시에 콘크리트의 다량 누출을 방지할 수 있다. 상기 보강강관(50)은 현장타설 말뚝 상단에 발생하는 휨응력과 전단응력에 잘 대응할 수 있다.

또한, 철근케이지는 제2보강강관(50')은 지반 굴착부의 하부 연약층에 설치될 수 있다. 이 경우 축철근들 중 하측의 축철근들은 제2보강강관(50')의 내부에 둘레방향으로 배치되고, 제2보강강관(50')에 용접될 수 있다. 상측의 축철근들은 제2보강강관(50')의 상부 외부에 둘레방향으로 배치된 후 용접 결합될 수 있다. 섬유튜브(40)의 하단은 상측의 축철근들의 하측을 지나 제2보강강관(50')에 고무링 등에 의하여 밴딩되어 결합될 수 있다. 연약층에 설치되는 제2보강강관(50')은 현장타설 말뚝을 보강하고, 동시에 연약지반으로의 콘크리트의 유출을 방지할 수 있다.

보강강관(50)과 제2보강강관(50')은 필요에 따라 현장타설 말뚝의 두부와 하부 연약층에 함께 설치될 수 있다. 이와 같이 보강강관(50)과 제2보강강관(50')이 두부와 하부 연약층 모두에 설치되는 경우, 보강강관은 말뚝 두부에 발생하는 휨응력과 전단응력에 잘 대응하고, 동시에 현장타설 말뚝을 보강하고, 또한 연약지반으로의 콘크리트의 유출을 방지할 수 있다.

3단계는, 철근케이지를 삽입한 지반의 굴착 부분에 콘크리트를 타설하는 단계이다. 본 단계에서 콘크리트의 타설은 트레미관 등을 이용하여 실시할 수 있다. 본 단계를 통해 타설되는 콘크리트와 지반의 굴착 부분에 삽입된 철근케이지가 합성되어 철근콘크리트말뚝으로 시공될 수 있다.

1단계에서 케이싱(10)을 삽입한 경우에는 케이싱(10)을 인발하면서 콘크리트를 타설할 수 있다. 즉, 타설되는 콘크리트를 뒤따라가면서 케이싱(10)을 인발함으로써, 지반 내측의 공벽이 붕괴되지 않고 콘크리트가 타설될 수 있다.

4단계는, 지반속으로 그라우트를 가압 주입하는 단계이다. 본 단계는 상기 3단계에서 콘크리트를 타설한 후 일정 시간 경과 후 철근망(20)에 결합된 주입관(30)을 이용하여 지반속으로 그라우트를 가압 주입하는 단계이다. 본 실시예에서는 콘크리트 타설 20~24시간 경과 후 즉, 타설된 콘크리트가 어느 정도 경화한 후 그라우트를 주입할 수 있다. 이는 주입되는 그라우트가 타설된 콘크리트에 섞이지 않고 콘크리트를 관통하여 지반으로 주입되게 하기 위함이다.

그라우트의 가압 주입은 주입관(30)들 중 어느 하나를 제외한 나머지 주입관(30)으로 그라우트를 가압 주입하고, 제외한 어느 하나의 주입관(30)으로 그라우트가 오버플로우할 때 이를 밀폐하고, 나머지 주입관(30)으로 그라우트를 계속 가압 주입하여 지반속으로 그라우트를 가압 주입할 수 있다.

즉, 주입관(30)들 중 하나의 주입관(30)을 제외하고 나머지 주입관(30)들로 그라우트를 가압 주입하게 되면 제외한 하나의 주입관(30)으로 그라우트가 넘치게 되는 오버플로우 현상이 발생하게 되는데 이때 오버플로우하는 주입관(30)을 밀폐하게 되면 가압 주입되는 그라우트는 지반속으로 가압 주입되게 된다.

주입관(30)들에는 종방향으로 서로 이격되게 원주 형상의 주입링(32)들이 설치될 수 있다. 주입링(32)들은 주입관(30)들과 서로 연통되어 연결될 수 있다. 주입링(32)들은 주입관(30)들이 서로 연통되게 함으로써 그라우트의 이동을 용이하게 하고, 또한 그라우트가 균일하게 지반에 주입되게 할 수 있다.

주입링(32)과 주입관(30)은 연결T엘보(34)에 의하여 서로 연통되게 할 수 있다. 연결T엘보(34)는 상하측의 주입관(30)과 결합되는 수직파이프(342), 수직파이프(342)에서 횡방향으로 돌출되고 주입링(32)과 결합되는 한 쌍의 수평파이프(344)를 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 연결T엘보(34)는 수직파이프(342)에 의해 주입관(30)에 길이방향으로 결합되고, 수평파이프(344)에 의해 주입링(32)과 횡방향으로 결합될 수 있다. 수평파이프(344)는 주입링(32)과 같은 곡선 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 연결T엘보(34)의 수직파이프(342)는 주입관(30)의 일부가 되고, 수평파이프(344)는 주입링(32)의 일부가 될 수 있다.

도 6a를 참조하면, 주입링(32)들에는 주입구들이 구비될 수 있다. 주입구들은 그라우트가 지반속으로 주입되도록 할 수 있다. 상기 주입구에는 난리턴밸브(60)가 설치될 수 있다. 난리턴밸브(60)는 주입구에 설치되어 지반속에 타설된 콘크리트가 주입링(32)의 내측으로 유입되는 것은 차단하고, 그라우트는 지반속으로 가압 주입이 가능하도록 할 수 있다.

난리턴밸브(60)는 주입구에 삽입 설치되는 것으로 파이프 형상인 몸체, 몸체의 내측 둘레방향을 따라 설치되어 주입구의 내측에 걸리는 내측걸림턱, 몸체의 외측 둘레방향을 따라 설치되어 주입구의 외측에 걸리는 외측걸림턱, 몸체를 막는 막음판, 막음판의 표면의 일부를 십자 형상으로 절취하여 잘 절개되게 하는 절취부를 포함할 수 있다. 즉, 내측걸림턱과 외측걸림턱에 의하여 난리턴밸브(60)가 주입구에 고정되도록 설치되고, 몸체를 막는 막음판에 의하여 콘크리트가 주입링(32)의 내측으로의 유입을 차단하며, 막음판에 형성되는 십자 형상의 절취부가 그라우트가 가압되는 경우 절개되어 용이하게 벌어짐으로써 그라우트가 지반속으로 가압 주입될 수 있다. 또한, 난리턴밸브(60)의 몸체의 내측에는 복수의 절개선이 형성될 수 있다. 이 절개선은 난리턴밸브(60)가 주입구에 용이하게 삽입되게 할 수 있다. 또한, 난리턴밸브(60)의 내측걸림턱은 내측의 두께가 얇게 형성되어 주입구에 용이하게 삽입되게 할 수 있다.

또한, 도 6b를 참조하면, 상기 주입구에는 난리턴벨트를 대신하여 테이프(62)를 설치할 수 있다. 테이프(62)는 주입구의 외측에 설치되어 콘크리트의 유입을 차단하면서 그라우트의 가압 주입을 가능하게 할 수 있다.

테이프(62)는 주입구 부분에 일부 겹쳐서 부착된 후 그라우트의 가압 주입시 겹쳐서 부착된 부위가 벌어지면서 지반속으로 그라우트가 가압 주입될 수 있다. 즉, 테이프(62)는 부착 부위가 떨어질 수 있도록 겹쳐진 부분은 적게 하는 것이 바람직하다. 또한, 테이프(62)는 하나가 주입구를 막도록 부착 설치될 수 있다. 이 경우 일측은 두껍게 타측은 얇게 부착됨으로써 얇게 부착된 쪽이 떨어지면서 가압 주입될 수 있다.

도 6c를 참조하면, 상기 주입구가 밀폐되도록 섬유덮개(64)를 설치할 수 있다. 섬유덮개(64)는 주입구가 밀폐되도록 함으로써, 콘크리트의 유입을 차단하면서 그라우트의 가압 주입을 가능하게 할 수 있다.

섬유덮개(64)는 한 쌍의 결속재에 의해 주입링(32)에 설치될 수 있다. 섬유덮개(64)는 주입구에서 겹쳐 설치된 후 그라우트의 가압 주입시 겹쳐 설치된 부위가 벌어지면서 그라우트가 지반속으로 가압 주입될 수 있다.

또한, 한 쌍의 결속재 중 일측이 비교적 느슨하게 결속됨으로써 그라우트가 가압 주입될 때 느슨하게 결속된 결속재가 풀리거나 결속재 하측을 통해 그라우트가 주입될 수 있다.

상기 테이프(62)나 섬유덮개(64)는 저렴하면서도 편리하게 콘크리트의 유입을 차단하고, 동시에 그라우트의 가압 주입을 가능하게 할 수 있다.

따라서 상기한 실시예들로 구성된 주입링(32)들을 통해 그라우트들이 지반속으로 가압 주입될 수 있고, 지반속으로 가압 주입된 그라우트가 타설된 콘크리트의 단면손실 부분을 보강하고, 동시에 연약지반 등을 보강함으로써, 말뚝의 지지력과 주면마찰력의 증대가 이루어져 현장타설 말뚝의 구조적 안정성이 증대될 수 있다.

상기한 단계들을 통해 현장타설 말뚝을 시공한 후 말뚝의 상측으로 교각인 기둥부를 시공하고, 기둥부의 상측으로 코핑부를 시공함으로써, 교량 시공의 후속공정을 실시할 수 있다.

결국, 상기한 가압그라우팅을 이용한 현장타설 말뚝 시공방법을 통해 모래자갈층 및 유수의 흐름이 있는 지반에도 현장타설 말뚝을 견고하고 용이하게 설치할 수 있어 교량의 기초공사를 경제적이고 효율적으로 시공할 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 구성되거나 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 케이싱
20: 철근망
30: 주입관
32: 주입링
34: 연결T엘보
342: 수직파이프
344: 수평파이프
40: 섬유튜브
50: 보강강관
50': 제2보강강관
60: 난리턴밸브
62; 테이프
64: 섬유덮개

Claims (11)

1. 가압그라우팅을 이용한 현장타설 말뚝 시공방법에 있어서,
   케이싱을 삽입하거나 케이싱 삽입 없이 지반을 연직방향인 종방향으로 굴착하는 1단계;
   원주방향으로 서로 이격되면서 종방향으로 설치되는 축철근들과 상기 축철근들을 수평방향인 횡방향으로 결속하는 띠철근을 포함하는 철근망과, 상기 철근망에 결합되는 것으로 종방향으로 설치되는 주입관들과, 상기 철근망의 외측을 감싸는 섬유튜브를 포함하는 철근케이지를 상기 지반의 굴착 부분에 삽입하는 2단계;
   상기 지반의 굴착 부분에 콘크리트를 타설하는 3단계; 및
   상기 콘크리트 타설로부터 일정 시간 경과 후 상기 주입관을 이용하여 지반속으로 그라우트를 가압 주입하는 4단계;순으로 시공하고,
   상기 주입관들은 하부가 서로 연결되고,
   상기 4단계에서의 그라우트의 가압 주입은 상기 주입관들 중 어느 하나를 제외한 나머지 주입관으로 그라우트를 가압 주입하고, 상기 제외한 어느 하나의 주입관으로 그라우트가 오버플로우할 때 밀폐하고, 상기 나머지 주입관으로 그라우트를 계속 가압 주입하여 지반속으로 그라우트를 가압 주입하고,
   상기 철근케이지는 보강강관을 더 포함하고, 상기 보강강관은 상기 지반 굴착부의 입구에서 상하측으로 연장되어 설치되고, 상기 축철근들 중 하측의 축철근들은 상기 보강강관의 하부의 외부에 둘레방향으로 배치된 후 용접 결합되고, 상측의 축철근들은 상기 보강강관의 내부에 둘레방향으로 배치된 후 상측으로 연장되며, 상기 섬유튜브의 상단은 상기 하측의 축철근들을 지나 상기 보강강관에 밴딩 결합되고,
   상기 철근케이지는 제2보강강관을 더 포함하고, 상기 제2보강강관은 상기 지반 굴착부의 하부 연약층에 설치되고, 상기 축철근들 중 하측의 축철근들은 상기 제2보강강관의 내부에 둘레방향으로 배치되고, 상측의 축철근들은 상기 제2보강강관의 상부 외부에 둘레방향으로 배치된 후 용접 결합되고, 상기 섬유튜브의 하단은 상기 상측의 축철근들을 지나 상기 제2보강강관에 밴딩 결합되고,
   종방향으로 서로 이격되게 원주 형상의 주입링들이 설치되고, 상기 주입링들은 상기 주입관들과 서로 연통되고, 상기 주입링들에는 상기 그라우트가 지반속으로 주입되는 주입구들이 구비되고,
   상기 주입링과 주입관을 서로 연통 연통되게 하는 연결T엘보를 포함하고, 상기 연결T엘보는 상하측의 상기 주입관과 결합되는 수직파이프, 상기 수직파이프에서 횡방향으로 돌출되고 상기 주입링과 결합되는 한 쌍의 수평파이프를 포함하고,
   상기 주입구에 설치되어 상기 콘크리트의 유입을 차단하면서 상기 그라우트의 가압 주입을 가능하게 하는 난리턴밸브를 포함하고, 상기 난리턴밸브는 상기 주입구에 삽입되는 것으로 파이프 형상인 몸체, 상기 몸체의 내측 둘레방향을 따라 설치되어 상기 주입구의 내측에 걸리는 내측걸림턱, 상기 몸체의 외측 둘레방향을 따라 설치되어 상기 주입구의 외측에 걸리는 외측걸림턱, 상기 몸체를 막는 막음판, 상기 막음판의 표면의 일부를 십자 형상으로 절취하여 잘 절개되게 하는 절취부를 포함하고,
   상기 난리턴밸브의 몸체 내측에는 복수의 절개선이 형성되는 것을 특징으로 하는 가압그라우팅을 이용한 현장타설 말뚝 시공방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 1단계에서의 지반의 굴착은 토사층을 지나 암반층의 일부까지 굴착하는 것을 특징으로 하는 가압그라우팅을 이용한 현장타설 말뚝 시공방법.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 청구항 1, 4 중 어느 한 항에 의해 시공되는 가압그라우팅을 이용한 현장타설 말뚝.

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