KR102256698B1 - 주열식 겹천공용 양방향 가이드 케이싱 및 이를 이용한 천공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반 천공 방법을 제공한다. 지반 천공 방법은 (가) 지반굴착기를 이용하여 지반에 제1파일공을 천공하고, 그 내부에 단면이 원형인 제1케이싱을 압입시키는 제1천공단계; (나) 상기 제1파일공으로부터 소정 거리이격된 위치에 제2파일공을 천공하고, 그 내부로 단면이 원형인 제2케이싱을 압입시키는 제2천공단계; (다) 상기 제1파일공과 상기 제2파일공에 단면이 비원형인 내부 케이싱을 삽입하는 단계; (라) 상기 제1파일공과 상기 제2파일공으로부터 상기 제1,2케이싱을 인발하는 단계; 및 (마) 상기 제1파일공과 상기 제2파일공 사이에 연결 파일공을 천공하면서 그 내부에 제1연결 케이싱을 압입시키는 연결 천공단계를 포함하되; 상기 (마) 단계에서 상기 연결 파일공은 상기 제1파일공과 상기 제2파일공 각각에 일부가 겹치도록 천공되고, 상기 제1연결 케이싱은 상기 제1파일공 내에 위치한 내부 케이싱과 상기 제2파일공 내에 위치한 내부 케이싱에 의해 그 수직 삽입이 안내될 수 있다.

Description

주열식 겹천공용 양방향 가이드 케이싱 및 이를 이용한 천공 방법{Two-Way Guide casing of cast in place type overlap drilling and Method for Drilling Ground using the same}

본 발명은 주열식 겹천공용 양방향 가이드 케이싱 및 이를 이용한 천공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 아파트나 빌딩 또는 교량과 같은 각종 구조물을 시공하기 위해서는 구조물의 시공토대가 되는 지반을 일정 심도만큼 굴삭하는 기초 터파기 공사를 실시하게 되는데, 이러한 기초 터파기 공사시 굴삭된 지반을 통하여 지하수나 침투수가 기초터의 내부로 용출될 경우 작업이 곤란하게 될 뿐만 아니라 시공하고자 하는 구조물의 강도와 그 안전성에 치명적인 악영향을 미치게 될 우려가 있기 때문에 기초 터파기 공사를 실시하기 전에는 반드시 개량지반의 둘레에 걸쳐 기초터의 내부로 지하수나 침투수가 용출되는 것을 차단하기 위한 차수벽(遮水壁)을 시공하게 된다.

이와 같은 차수벽을 시공하는 데 통상적으로 사용되고 있는 공법 중의 하나로서는 지반굴착장비에 구비된 오거 머신을 이용하여 소정의 직경을 가지는 파일공을 주열식으로 지반에 천공한 후 천공된 파일공에 콘크리트를 타설하여 벽체를 형성하도록 하는 CIP 공법이 널리 알려져 있다.

이와 같은 CIP 공법은 기둥들이 주열식으로 시공되는 것이어서 이웃하는 파일공에 연이어 파일공을 천공하는 과정에서 다음과 같은 문제가 발생될 수 있다.

케이싱의 내부에서 회전하는 오거 머신에 의해 천공되는 파일공은 지반내부로 더욱 더 깊이 들어갈수록 암반 구간에서 편타 발생으로 정확한 수직도를 유지하지 못하게 되어 파일공의 하단부가 비스듬하게 형성되는 일이 빈번하게 발생되곤 하였다.

따라서, 지반(1)내에 천공되는 파일공(4-1,4-2)의 하단부가 정확한 수직도를 유지하지 못하고 비스듬하게 형성되면, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 천공된 파일공(4-1,4-2)의 내부에 콘크리트를 타설하여 콘크리트파일을 형성할 경우 서로 인접한 콘크리트파일의 하단부사이에서 틈새(G)가 생기게 되어 지하수나 침투수가 용출되는 것을 차단하는 차수벽의 기능을 수행하지 못하게 되므로 그 벌어진 틈새를 막는 공사를 별도로 시공해야 하는 번거로운 문제점이 있었다.

본 발명은 지중, 지하 및 토양 상태 등에 의한 환경 제약 없이 높은 수직도를 갖는 연속벽체를 시공할 수 있는 주열식 겹천공용 양방향 가이드 케이싱 및 이를 이용한 천공 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일측면에 따르면, (가) 지반굴착기를 이용하여 지반에 제1파일공을 천공하고, 그 내부에 단면이 원형인 제1케이싱을 압입시키는 제1천공단계; (나) 상기 제1파일공으로부터 소정 거리이격된 위치에 제2파일공을 천공하고, 그 내부로 단면이 원형인 제2케이싱을 압입시키는 제2천공단계; (다) 상기 제1파일공과 상기 제2파일공에 단면이 비원형인 내부 케이싱을 삽입하는 단계; (라) 상기 제1파일공과 상기 제2파일공으로부터 상기 제1,2케이싱을 인발하는 단계; 및 (마) 상기 제1파일공과 상기 제2파일공 사이에 연결 파일공을 천공하면서 그 내부에 제1연결 케이싱을 압입시키는 연결 천공단계를 포함하되; 상기 (마) 단계에서 상기 연결 파일공은 상기 제1파일공과 상기 제2파일공 각각에 일부가 겹치도록 천공되고, 상기 제1연결 케이싱은 상기 제1파일공 내에 위치한 내부 케이싱과 상기 제2파일공 내에 위치한 내부 케이싱에 의해 그 수직 삽입이 안내되는 지반 천공 방법을 제공하고자 한다.

또한, 상기 제1파일공과 상기 제2파일공 간의 이격 거리는 상기 제1연결 케이싱의 지름보다 작을 수 있다.

또한, 상기 내부 케이싱은 중심축을 향하여 함몰된 2개의 원호형 가이드홈을 포함하고, 상기 원호형 가이드홈은 상기 연결 파일공에 삽입되는 상기 연결 케이싱의 외주면 형상에 대응되는 원호를 가짐으로써, 상기 제1연결 케이싱은 상기 제1파일공에 삽입된 내부 케이싱의 원호형 가이드홈과 상기 제2파일공에 삽입된 내부 케이싱의 원호형 가이드홈을 따라 수직 삽입이 안내될 수 있다.

또한, (바) 상기 (마)단계 이후에 상기 제2파일공으로부터 소정 거리이격된 위치에 제3파일공을 천공하고, 그 내부로 단면이 원형인 제3케이싱을 압입시키는 제3천공단계; (사) 상기 제3파일공에 상기 내부 케이싱을 삽입하는 단계; (아) 상기 제3파일공으로부터 상기 제3케이싱을 인발하는 단계; 및 (자) 상기 제2파일공과 상기 제3파일공 사이에 연결 파일공을 천공하면서 그 내부에 제2연결 케이싱을 압입시키는 제2연결 천공단계를 포함하되; 상기 (자) 단계에서 상기 연결 파일공은 상기 제2파일공과 상기 제3파일공 각각에 일부가 겹치도록 천공되고, 상기 제2연결 케이싱은 상기 제2파일공 내에 위치한 내부 케이싱과 상기 제3파일공 내에 위치한 내부 케이싱에 의해 그 수직 삽입이 안내될 수 있다.

또한, 상기 (가) 단계와 상기 (나) 단계는 1대의 지반굴착기를 이용한 순차 수행 또는 2대의 지반굴착기를 이용한 동시 수행이 가능하며, 상기 (다) 단계와 상기 (라)단계는 상기 제1파일공부터 상기 내부 케이싱 삽입 및 상기 제1케이싱 인발을 순차적으로 처리한 후 상기 제2파일공에 상기 내부 케이싱 삽입 및 상기 제2케이싱 인발을 순차적으로 수행하거나 또는 상기 제1파일공과 상기 제2파일공에 내부 케이싱을 각각 삽입 후 상기 제1케이싱과 상기 제2케이싱을 인발할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 복수개의 파일공을 서로 인접하도록 연속적으로 천공하는데 사용되는 내부 케이싱은 상기 파일공에 삽입된 케이싱 내에 삽입되고, 측면에 중심축을 향하여 함몰된 2개의 원호형 가이드홈을 포함하는 내부 케이싱을 제공할 수 있다.

또한, 상기 내부 케이싱은 상기 케이싱의 외주면 형상에 대응되는 원호를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 지중, 지하 및 토양 상태 등에 의한 환경 제약 없이 높은 수직도를 갖는 연속벽체를 시공할 수 있다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 연속벽체를 시공할 수 있는 지반 천공 방법의 각 단계를 나타낸 흐름도이다.
도 2는 파일공의 굴착 과정을 보여주는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 지반 천공 방법을 단계적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 내부 케이싱을 보여주는 사시도이다.
도 5는 기존 지반 천공 방법의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 연속벽체를 시공할 수 있는 지반 천공 방법의 각 단계를 나타낸 흐름도이고, 도 2는 파일공의 굴착 과정을 보여주는 도면이고, 도 3a 및 도 3b는 지반 천공 방법을 단계적으로 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 3b를 참조하면, 본 발명의 지반 천공 방법은 개략적으로, 제1천공/제2천공 단계(S110) --> 내부케이싱 삽입/제1,2케이싱인발 단계(S120) --> 연결 천공 단계(S130) --> 제3천공 단계(S140) --> 내부 케이싱 삽입/제3케이싱 인발 단계(S150) --> 연결 천공 단계(S160)를 포함할 수 있다.

제1천공/제2천공 단계(S110)에서는 지반굴착기의 오거(auger)(10)를 회전시켜 지표면(20)으로부터 지지층(40)까지 토사를 굴착함으로써, 수직 방향의 제1파일공(H1)과 제2파일공(H2)을 형성한다. 제1파일공(H1)과 제2파일공(H2)은 1대의 지반굴착기(미도시됨)를 이용한 순차 수행이 가능하며, 또 다른 예로 2대의 지반굴착기를 활용할 경우 동시 천공이 가능할 수 있다.

제1천공/제2천공 단계(S110)는 파일공(H1,H2)을 천공하면서 그 내부에 단면이 원형인 케이싱(30-1,30-2)을 압입하거나 또는 파일공(H1,H2)을 천공한 후에 케이싱(30-1,30-2)을 삽입할 수 있다. 본 실시예에서는 파일공을 천공하면서 케이싱을 압입하는 방식을 적용하는 것이 바람직하다.

제1파일공(H1)과 제2파일공(H2) 간의 이격 거리는 제1연결 케이싱(40)의 지름보다 작은 것이 바람직하다. 여기서, 제1파일공(H1)과 제2파일공(H2)에 삽입되는 케이싱(30-1,30-2)과 제1연결 케이싱(40)은 동일한 규격의 케이싱일 수 있다.

도 2를 참조하면, 오거(10)는 지표면(20)에 구멍을 뚫는 도구로써, 드릴비트의 형상을 가진다. 오거(10)는 모터(M1)와 연결되어 상기 모터(M1)가 회전함에 따라 함께 회전되면서 지표면(20)에 압입(壓入)하여 굴착한 토사를 지상으로 끌어 올린다. 작업자가 원하는 깊이로 굴착이 완료되면, 파일공(굴착공간;H)에 잔재하는 토사 및 슬러지(sludge) 등을 에어서징(air surging) 등의 방식으로 제거할 수 있다. 케이싱(casing)(30)은 오거(10)의 외주면을 감싸며, 구동모터(M2)와 연결되어 상기 구동모터(M2)가 회전함에 따라 함께 회전된다. 상기 케이싱(30)은 오거(10)의 외주면을 감싼 상태에서, 오거(10)로 토사를 굴착할 때, 상기 오거(10)의 회전방향과 역방향(또는 동일방향)으로 회전되면서 지표면(20)으로부터 지지층(40)까지 관입된다. 케이싱(30)은 오거(10)를 회전시켜서 파일공의 수직도를 유지하는 기능을 한다. 오거(10)와 케이싱(30)을 역방향으로 회전시키는 이유는, 오거(10) 및 케이싱(30)을 같은 방향으로 회전시키는 경우보다, 굴착되는 토사가 지상으로 배출되는 것이 용이하기 때문이다.

내부 케이싱 삽입 및 제1,2케이싱인발 단계(S120)는 제1파일공(H1)과 제2파일공(H2) 각각에 단면이 비원형인 내부 케이싱(50)을 삽입한다. 그리고 제1파일공(H1)과 제2파일공(H2)으로부터 제1,2케이싱(30-1,30-2)을 인발한다.

내부 케이싱 삽입 및 제1,2케이싱인발 단계(S120)는 제1파일공(H1)에 내부 케이싱(50)을 삽입한 후 제1케이싱(30-1)을 인발하고, 제2파일공(H2)에 내부 케이싱(50)을 삽입한 후에 제2케이싱(30-2)을 인발할 수 있다. 또는, 제1파일공(H1)과 제2파일공(H2)에 내부 케이싱(50)을 각각 삽입 후 제1케이싱(30-1)과 제2케이싱(30-2)을 인발할 수 있다.

도 4는 내부 케이싱을 보여주는 사시도이다.

도 4를 참조하면, 내부 케이싱(50)은 중심축을 향하여 함몰된 2개의 원호형 가이드홈(52)을 포함할 수 있다. 원호형 가이드홈(52)은 연결 파일공(CH)에 삽입되는 연결 케이싱(40)의 외주면 형상에 대응되는 원호를 갖는다. 제1파일공(H1)에 삽입된 내부 케이싱(50)과 제2파일공(H2)에 삽입된 내부 케이싱(50)은 그 사이에 천공되는 연결 파일공(CH)에 삽입되는 제1연결 케이싱(40)의 수직 삽입을 안내하기 위해 제공된다. 즉, 제1연결 케이싱(40)은 제1파일공(H1)에 삽입된 내부 케이싱(50)의 원호형 가이드홈(52)과 제2파일공(H2)에 삽입된 내부 케이싱(50)의 원호형 가이드홈(52)을 따라 수직 하방으로 안내될 수 있다.

연결 천공 단계(S130)는 제1파일공(H1)과 제2파일공(H2) 사이에 연결 파일공(CH)을 천공하면서 그 내부에 제1연결 케이싱(40)을 압입시킨다.

연결 천공 단계(S130)에서 연결 파일공(CH)은 제1파일공(H1)과 제2파일공(H2) 각각에 일부가 겹치도록 천공될 수 있다. 제1연결 케이싱은 제1파일공 내에 위치한 내부 케이싱과 제2파일공 내에 위치한 내부 케이싱에 의해 그 수직도의 틀어짐을 방지할 수 있다.

도 1 및 도 3b를 참조하면, 제3천공 단계(S140)는 제2파일공(H2)으로부터 소정 거리이격된 위치(제1파일공과 제2파일공의 이격 거리와 동일)에 제3파일공(H3)을 천공하고, 그 내부로 단면이 원형인 제3케이싱(30-3)을 압입시킨다. 제3천공 단계(S140)는 제1,2천공 단계와 동일한 방식으로 파일공을 천공할 수 있다.

내부 케이싱 삽입/제3케이싱 인발 단계(S150)는 제3파일공(H3)에 내부 케이싱(50)을 삽입한다. 그리고 제3파일공(H3)으로부터 제3케이싱(30-3)을 인발한다. 이러한 과정은 앞서 언급한 제1,2파일공(H1,H2)에서의 내부 케이싱 삽입 및 제1,2케이싱 인발 과정과 동일하다.

연결 천공 단계(S160)는 제2파일공(H2)과 제3파일공(H3) 사이에 연결 파일공(CH)을 천공하면서 그 내부에 제2연결 케이싱(40)을 압입시킨다.

연결 천공 단계(S160)에서 연결 파일공(CH)은 제2파일공(H2)과 제3파일공(H3) 각각에 일부가 겹치도록 천공될 수 있다. 제2연결 케이싱(40)은 제2파일공(H2) 내에 위치한 내부 케이싱(50)과 제3파일공(H3) 내에 위치한 내부 케이싱(50)에 의해 그 수직도의 틀어짐을 방지할 수 있다.

제3천공 단계(S140)부터 내부 케이싱 삽입/제3케이싱 인발 단계(S150) 그리고 연결 천공 단계(S160)를 연속적으로 행하면서 측량된 시공라인을 따라 파일공을 천공하면서 반복 작업 작업을 수행할 수 있다.

상기와 같은 시공 방법으로 파일공들을 주열식으로 지반에 천공한 후 천공된 파일공들에 콘크리트를 타설함으로써 연속벽체를 형성할 수 있다. 참고로, 내부 케이싱과 연결 케이싱은 콘트리트 타설 후 콘크리트가 양생되기 전에 인발한다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 오거 20 : 지표면
30 : 케이싱 40 : 연결 케이싱
50 : 내부 케이싱

Claims (7)

1. (가) 지반굴착기를 이용하여 지반에 제1파일공을 천공하고, 그 내부에 단면이 원형인 제1케이싱을 압입시키는 제1천공단계;
   (나) 상기 제1파일공으로부터 소정 거리이격된 위치에 제2파일공을 천공하고, 그 내부로 단면이 원형인 제2케이싱을 압입시키는 제2천공단계;
   (다) 상기 제1파일공과 상기 제2파일공에 단면이 비원형인 내부 케이싱을 삽입하는 단계;
   (라) 상기 제1파일공과 상기 제2파일공으로부터 상기 제1,2케이싱을 인발하는 단계; 및
   (마) 상기 제1파일공과 상기 제2파일공 사이에 연결 파일공을 천공하면서 그 내부에 제1연결 케이싱을 압입시키는 연결 천공단계를 포함하되;
   상기 (마) 단계에서
   상기 연결 파일공은 상기 제1파일공과 상기 제2파일공 각각에 일부가 겹치도록 천공되고, 상기 제1연결 케이싱은 상기 제1파일공 내에 위치한 내부 케이싱과 상기 제2파일공 내에 위치한 내부 케이싱에 의해 그 수직 삽입이 안내되며,
   상기 (가) 단계와 상기 (나) 단계는 1대의 지반굴착기를 이용한 순차 수행 또는 2대의 지반굴착기를 이용한 동시 수행이 가능하고,
   상기 (다) 단계와 상기 (라)단계는 상기 제1파일공부터 상기 내부 케이싱 삽입 및 상기 제1케이싱 인발을 순차적으로 처리한 후 상기 제2파일공에 상기 내부 케이싱 삽입 및 상기 제2케이싱 인발을 순차적으로 수행하거나 또는 상기 제1파일공과 상기 제2파일공에 내부 케이싱을 각각 삽입 후 상기 제1케이싱과 상기 제2케이싱을 인발하는 지반 천공 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 (나) 단계에서
   상기 제1파일공과 상기 제2파일공 간의 이격 거리는 상기 제1연결 케이싱의 지름보다 작은 지반 천공 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 내부 케이싱은
   중심축을 향하여 함몰된 2개의 원호형 가이드홈을 포함하고,
   상기 원호형 가이드홈은 상기 연결 파일공에 삽입되는 상기 제1연결 케이싱의 외주면 형상에 대응되는 원호를 가짐으로써,
   상기 제1연결 케이싱은 상기 제1파일공에 삽입된 내부 케이싱의 원호형 가이드홈과 상기 제2파일공에 삽입된 내부 케이싱의 원호형 가이드홈을 따라 수직 삽입이 안내되는 지반 천공 방법.
4. 제3항에 있어서,
   (바) 상기 (마)단계 이후에 상기 제2파일공으로부터 소정 거리이격된 위치에 제3파일공을 천공하고, 그 내부로 단면이 원형인 제3케이싱을 압입시키는 제3천공단계;
   (사) 상기 제3파일공에 상기 내부 케이싱을 삽입하는 단계;
   (아) 상기 제3파일공으로부터 상기 제3케이싱을 인발하는 단계; 및
   (자) 상기 제2파일공과 상기 제3파일공 사이에 연결 파일공을 천공하면서 그 내부에 제2연결 케이싱을 압입시키는 제2연결 천공단계를 포함하되;
   상기 (자) 단계에서
   상기 연결 파일공은 상기 제2파일공과 상기 제3파일공 각각에 일부가 겹치도록 천공되고, 상기 제2연결 케이싱은 상기 제2파일공 내에 위치한 내부 케이싱과 상기 제3파일공 내에 위치한 내부 케이싱에 의해 그 수직 삽입이 안내되는 지반 천공 방법.
   
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

Images