KR102479503B1 - 무 케이싱 마이크로 파일 시공방법 및 시공장치 - Google Patents

Abstract

무(無) 케이싱 마이크로 파일 시공방법 및 시공장치에대한 발명이 개시된다.
개시된 무 케이싱 마이크로 파일 시공방법 및 시공장치는, 지반 천공 작업과 동시에 천공되는 공벽의 전체에 공벽유지용 케이싱에 대응하는 공벽 유지용 보강막을 형성하면서 마이크로 파일을 속히 시공할 수 있게 하여, 종래 공벽유지용 케이싱을 시공하기 위한 작업 공정수의 생략만큼의 시공기간 단축과 아울러 시공비를 절감할 수 있게 하는 경제성과, 또한 해머 등의 생략으로 주변 구조물에 진동과 소음 등의 영향을 주는 일이 없는 쾌적한 작업환경을 조성할 수 있게 한다.

Description

무 케이싱 마이크로 파일 시공방법 및 시공장치{Casingless Micro - Pile Construction Method And Construction Device}

본 발명은 무(無)케이싱 마이크로 파일 시공방법 및 시공장치에 관한 것으로, 특히 공벽유지용 케이싱(Steel Casing)의 설치 없이도 내진 및 지반강화를 위한 마이크로 파일을 시공할 수 있게 한 무 케이싱 마이크로 파일 시공방법 및 시공장치에 관한 것이다.

일반적으로 건물기초 보강을 위해 다양한 공법들이 제안되어 있다.

그 중에서도 마이크로파일(Micropile)이 대표적이라 할 수 있다. 마이크로파일은 전 세계적으로 지반보강과 파일의 대용 목적으로 시공되어 온 것인데, 적용 목적과 범위에 따라 Mini pile, Micro pile, Root pile, Needle pile, 그리고 Gewi pile 등으로 불리고 있다.

이러한 마이크로파일은 수직력과 수평력에 모두 견딜 수 있고, 설계 개념에 따라 상기의 말뚝 기초 보강법을 대신하거나 지반 및 말뚝 복합체의 한 요소로 이용되기도 하는데, 주변 구조물이나 지반 그리고 환경에 최소한의 영향을 주면서 시공되고, 시공이 곤란한 모든 종류의 토질조건에서 시공이 가능하며, 그라운드 앵커나 그라우팅 시공장비로 수평 이하의 어떠한 각도로도 시공할 수 있음은 주지된 사실이다.

이러한 마이크로파일의 시공방법의 일 예가 하기 특허문헌들에 공표되어 있다. 특허문헌 1은 '내진 및 지반강화용 마이크로파일 성형방법 및 상기 방법에 의하여 시공된 내진 및 지반강화용 마이크로파일에 관한 것으로, 지반의 지지력의 강약을 불문하고 모든 지반에 관계없이 지반의 보강작업이 가능하게 되며 지반을 보강하기 위한 마이크로파일의 성형작업이 용이하게 되어 작업의 진척속도가 빨라 시공기간이 단축되며 천공의 저면의 중앙에 수직으로 강봉을 용이하게 삽입시켜 고정시킬 수가 있게 되므로 설계강도까지 보장되어 강도가 제대로 발현되고 지진의 횡파로 인한 요동시에도 이러한 지진의 횡파를 용이하게 수직으로 매립된 강봉에서 흡수하게 되어 마이크로파일의 파괴를 최소한으로 하는 것이 가능하게 되어 내진용 구조로도 사용이 가능한 내진 및 지반강화용 마이크로파일 성형방법 및 상기 방법에 의하여 시공된 내진 및 지반강화용 마이크로파일을 포함하고, 지반을 비트로 천공하는 단계와, 천공된 지반에 비트내의 중앙공을 통하여 강봉을 천공의 중앙에 근입시키는 단계와, 천공의 중앙에 강봉이 근입된 상태에서 비트에 설치된 에어공급관에서 공급된 에어를 에어분사공을 통하여 분사함과 동시에 비트에 설치된 몰탈공급관을 통하여 공급된 몰탈을 몰탈분사노즐을 통하여 분사하면서 비트를 상승시켜서 그라우트구근을 형성시키는 단계를 포함하는 내진 및 지반강화용 마이크로파일 성형방법'이라고 것이며,

특허문헌 2는 '압력 그라우팅에 의한 토사 정착형 마이크로파일은 토사 지반에서 상부구조물에 의한 압축력을 지반으로 전달하기 위한 압력 그라우팅에 의한 토사 정착형 마이크로파일에 관한 것으로, 천공홀 내에 근입되는 마이크로파일 본체; 천공홀 상부에서 마이크로파일 본체 외주면 상단에 구비되는 것으로 내부에 제1주입재가 채워져 팽창됨으로써 천공홀 내부를 밀폐하는 튜브형의 섬유패커인 패커부재; 상기 패커부재 내에 제1주입재를 주입하기 위해 패커부재 일측에 결합되는 팽창주입관; 천공홀 내부에 제2주입재를 주입하기 위해 마이크로파일 본체 측면에 결합되어 마이크로파일 본체 하단까지 연장되는 메인주입관; 및 상광하협의 콘 형상으로 중앙에 결합공이 형성되어, 상기 결합공이 상기 마이크로파일 본체 하부 외주면에 나사 결합되고, 메인주입관이 관통되는 관통공이 상하로 형성되는 것으로 복수 개가 상하로 일정 간격 이격되도록 구비되는 주면콘으로 구성되는 것을 특징으로한다.'는 것이고,

특허문헌 3은 '지중에 천공홀을 형성하는 제1단계 ; 그라우트재를 고압으로 분사하는 그라우트재 분사구 및 상기 그라우트재 분사구에 상기 그라우트재를 공급하는 그라우트재 이동관을 포함하는 제트그라우팅 장치를 삽입하는 제2단계; 상기 그라우트재 분사구로부터 상기 그라우트재를 상기 천공홀 내부에 고압으로 분사시켜 그라우트구근을 형성시키는 제3단계; 및 상기 그라우트구근에 강봉을 삽입하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제트그라우팅을 이용한 마이크로파일의 시공방법이 제공 된다.'는 것이다.

그러나 상기 특허문헌 1의 선행기술은 지반에 천공 작업을 완료후, 지반의 천공에 3중관의 비트내의 중앙공을 통해 강봉(Thread Bar)을 넣어서 천공의 중앙에 배치시키어 강봉의 수직도를 정확하게 잡은 다음 강봉의 상부에서 해머장치로 강봉을 가격하여 강봉의 예리한 하단부가 천공의 저면의 중앙에 충분하게 근입토록하고, 이어서 에어와 몰탈을 분사하면서 그라우팅하여 마이크로 파일을 성형하는 공법이다.

이 때문에 강봉을 해머로 가격시 발생되는 충격은 주변 구조물에 소음 및 진동 등의 큰 영향을 주게 되는 요인으로 됨은 물론 강봉을 비트 내의 중앙구멍에 위치 후 해머에 의한 가격 작업은 그만큼 작업 공정수를 증가시켜서 시공비의 상승 요인이 되게 한다.

또한 특허문헌 2,3의 선행기술은 특허문헌 1의 경우와 같은 해머에 의한 가격 공정의 생략으로 주변 구조물에 영향을 주는 일은 없으나, 공벽 유지를 위한 작업공정수의 증가로 인한 시공비 증가의 문제는 그대로 내포하고 있다.

따라서 토사층의 천공홀의 공벽 유지를 위한 케이싱의 설치 없이도 천공홀 내부에 내진 및 지반강화를 위한 그라우팅을 하는 시공방법 및 시공장치의 개발이 절실하게 요구되고 있다.

KR 공개특허 제10-2018-0062669호 KR 특허등록번호 제10-1544139호 KR 특허등록번호 제10-1378814호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점 해결을 위해 개발된 것으로, 지반 천공과 동시에 천공된 공벽의 전체에 종래의 공벽유지용 케이싱에 대응하는 공벽 유지용 보강막을 형성하여 속히 마이크로 파일 시공을 완료할 수 있게 하여, 종래 공벽유지용 케이싱 설치를 위한 작업 공정수의 생략으로 인한 시공기간 단축과 시공비를 절감할 수 있게 하고, 또한 해머 등의 타격 작업 생략으로 인한 주변 구조물에 진동, 소음 등을 주는 일이 없는 쾌적한 작업환경을 조성할 수 있게 한 무 케이싱 마이크로 파일 시공방법 및 시공장치를 제공하는 데 목적이 있다.

또한 본 발명은 공벽 유지용 보강막을 친환경 재료로 구성하여 자연 친화성을 갖게 한 무 케이싱 마이크로 파일 시공방법 및 시공장치를 제공하는 데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 무 케이싱 마이크로 파일 시공방법은, 천공축(Auger)의 비트 및 스크류와 또한 에어 분사공을 통하여 분사되는 에어에 의해 소정 깊이의 천공홀을 표토층으로부터 암반층에 걸쳐 천공하는 단계; 천공 완료된 상기 천공홀로부터 상기 천공축을 상승 이동하면서 상기 천공축의 공벽유지용 그라우트재 분사공으로부터 분사되는 공벽유지용 그라우트재를 내주벽면으로 소정 두께를 이루게 부착시키는 단계; 내주벽면에 균일하게 부착된 그라우트재를 상기 천공축에 돌출 설치한 원주형 가압체에 의해 내주벽면에 대하여 가압하는 형태로 문질러서 공벽의 주벽면과 일체로 고정화 되게 하여 소정 강도를 유지하는 공벽유지용 보강막을 형성하는 단계; 상기 공벽유지용 보강막이 형성된 상기 천공홀의 내부 중앙으로 암반층으로부터 표토층에 이르는 길이를 갖는 강봉을 삽입하는 단계; 및 상기 강봉이 삽입된 천공홀의 내부로 밀크상의 시멘트 몰탈을 그라우팅하여 상기 강봉과 상기 공벽유지용 보강막과 마찰력을 유지하게 연결하는 그라우팅 구근을 형성하는 단계를 포함한다.

상기 공벽유지용 그라우트재는 액상의 급결제와 겔상태의 자연친화형 고로슬래그계열의 무기물재로 이루어지며, 이 급결제와 고로슬래그재는 상기 천공축의 각 분사공들을 통하여 분사되어 화학 반응하면서 공벽에 소정두께로 부착되게 한 것을 특징으로 한다.

상기 공벽유지용 보강막과 상기 그라우팅 구근의 마찰력에 비례하여 상기 마이크로 파일의 길이를 조절할 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 무 케이싱 마이크로 파일 시공장치는, 천공비트, 굴삭 및 이송 스크류, 및 에어 분사공을 갖는 천공축 (Auger)과 이 천공축을 회전시키는 회전기구로 구성되어 지반의 연약지반과 암반층에 걸쳐 소정 직경의 천공홀을 천공하는 천공기 ; 및 상기 천공기에 구비되어 상기 천공홀의 공벽의 내주벽면 전체에 공벽유지용 보호막을 형성하는 공벽유지용 보강막 설치수단을 포함하고, 상기 공벽유지용 보강막 설치수단은, 상기 천공축의 축방향을 따라 에어 분사공을 사이에 두고 상기 천공축의 선단의 양측으로 각각 개방되게 설치되어 공벽유지용 그라우트재를 분사하여 상기 천공홀의 내주벽면으로 부착되게 하는, 액상 급결제를 분사하는 액상 급결제 분사공과 겔상의 고로슬래그계열의 무기물 재의 분사공으로 구성된 공벽유지용 그라우트재 분사공, 및 상기 천공축에 링형상을 이루면서 천공축의 외방으로 돌출 설치하여 상기 공벽유지용 그라우트재 분사공으로부터 공벽 내주벽면에 부착되게 분사된 그라우트재를 내주벽면에 대하여 가압하는 형태로 문질러서 공벽의 주벽면과 일체로 고정화 시키어 소정 강도를 유지하는 공벽유지용 보강막을 형성하는 원주형 가압체를 포함하는 것을 특징으로 한다.

삭제

하기 실시 예에 의하면, 종래의 공벽유지용 케이싱을 생략하는 만큼의 자재 와 공수의 생략으로 시공비 절감 및 시공기간 단축 효과를 부여한다.

또한 공벽유지용 케이싱의 생략으로 주변 구조물에 종래의 해머 타격에 의한 진동, 소음 등의 영향을 주는 일이 없는 쾌적한 작업 환경을 조성하는 효과를 부여한다.

또한 본 발명은 공벽 유지용 보강막은 자연 친화적인 재료로 이루어져 친환경 효과를 부여한다.

도 1(a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 무 케이싱 마이크로 파일 천공장치에 의하여 마이크로 파일의 시공 과정을 설명한 도면이고,
도 2a는 도 1의 마이크로 파일 천공장치에서 천공축(114)만을 발췌하여 일부 생략하고 확대 표시한 도면이고,
도 2b는 도 2a의 I-I선 방향에 따른 확대 절단면도(切斷面圖)이며,
도 3a는 도 1에서 시공된 무 케이싱 마이크로 파일의 내부 구조를 보여주는 단면도이고,
도 3b는 도 3a의 II-II선 방향에 따른 절단면도이고,
도 3c는 도 3a와 대비되는 종래의 마이크로 파일의 종 단면도이며,
도 3d는 도 3c의 III-III선 방향에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 무 케이싱 마이크로 파일의 시공 방법에 대한 흐름도이다.

본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시 예나 이 실시 예에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 발명에 사용되는 모든 용어들은 이하의 발명 내용을 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 발명에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.

본 발명에서 사용되는 "포함하는" "구비하는" "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시 예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.

본 발명에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.

또한 본 발명에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

또 본 발명에서 사용되는 "정면" "전방" 등의 방향 지시어는 첨부된 도면에서 x축 방향을 기준으로 하고, "후면", "후방" 등의 방향 지시어는 그 반대 방향을 의미한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 무 케이싱 마이크로 파일 시공방법 및 시공장치에 대한 실시 예를 설명한다.

먼저, 도 1(a),1(b),1(c), 1(d), 도 2a 및 도 2b를 참조하면서 본 발명에 따른 무(無)케이싱 마이크로 파일 시공장치에 대해 설명한다.

도면 표시와 같이, 본 발명에 따른 무 케이싱 마이크로 파일 시공장치(100)는 천공비트(111)와 굴삭 및 이송 스크류(112)와 그리고 고압의 에어 분사공(113)을 구비하여 지반의 연약지반과 암반층에 걸쳐서 소정 직경의 천공홀(20)을 천공하는 천공축(Auger)(114)을 회전시키는 회전기구(115)로 된 천공기(110)를 포함한다. 이 천공기(110)는 예컨대 보통의 일반적인 크레인(10)과 같은 중장비 등에 설치되어 지반(30)(연약지반 및 암반층)을 천공한다.

도면 표시와 같이, 상기 천공기(110)에는 상기 천공홀(20)의 공벽의 내주벽면 전체에 공벽유지용 보강막(22)을 형성하기 위한 공벽유지용 보강막 설치수단(120)을 구비하고 있다.

상기 공벽유지용 보강막 설치수단(120)은 원주형 가압체(121)와 공벽유지용 그라우트재 분사공(123)을 포함한다.

상기 공벽유지용 그라우트재 분사공(123)은 상기 천공축(114)의 축 방향을 따라 에어 분사공(113)을 사이에 두고 상기 천공축(114)의 선단의 양측으로 개방되는 상태로 설치되어, 공급되는 액상의 공벽유지용 그라우트재를 상기 천공홀(20)의 울퉁 불퉁한 내주벽면에 소정 두께를 이루며 균일하게 부착되게 분사한다.

상기 공벽유지용 그라우트재 분사공(123)은 2개의 분사공으로 구성되는데, 하나는 액상 급결제 분사공(123-1)으로 액상 급결제의 분사에 제공되고, 다른 하나는 고로슬래그계열의 고로슬래그재 분사공(123-2)으로 겔 상태의 고로슬래그재 분사에 제공된다. 상기 액상 급결제 분사공(123-1)으로부터 소정압력으로 분사되는 액상 급결제와 고로슬래그계열의 고로슬래그재 분사공(123-2)으로부터 소정압력으로 분사되는 겔 상태의 고로슬래그재가 서로 화학 반응하여 천공홀의 내주벽면에 부착돠면서 상기 공벽유지용 보강막(22)을 형성한다.

상기 원주형(圓柱形)가압체(121)는 상기 천공축(114)에 링형상을 이루면서 이 천공축(114)의 외방으로 돌출 설치되며, 상기 공벽유지용 그라우트재 분사공(123)으로부터 공벽 내주벽면에 부착되게 분사된 그라우트재를 내주벽면에 대하여 가압하는 형태로 문질러서 그라우트재를 공벽의 내주벽면과 일체로 고정화되게 하여 쉽게 붕괴되는 일이 없는 강도를 유지하는 공벽유지용 보강막(22)을 형성할 수 있게 한다.

상기와 같이 구성된 무(無)케이싱 마이크로 파일 시공장치(100)를 사용하여 무(無)케이싱 마이크로 파일을 시공하는 방법에 대해 다시 도 1(a) 내지 도 1(d) 및 도 2a, 도 2b와 그리고 도 3a, 도 3b, 도 3c, 도 3d를 참조하여 상세하게 설명한다.

<무(無)케이싱 마이크로 파일의 시공 방법>

<단계1 : 천공단계(S1)>

천공기는 일반적인 통상의 타워크레인(10)에 지지되어 지반(30)의 천공에 제공된다. 지반의 천공에 제공되는 천공기(100)는 구동기구(115)로부터 전달되는 구동력으로 천공축(Auger)(114)이 회전될 수 있게 하고, 상기 천공축(Auger)(114)의 회전시 선단에 구비된 천공비트(111), 굴삭 및 이송 스크류(112), 및 에어 분사공(113)으로부터 분사되는 고압의 에어 분사에 의하여 지반(30)의 표토층으로부터 암반층에 걸쳐 소정 심도(深度)의 천공홀(20)을 천공할 수 있게 한다.(도 1(a) 참조).

상기 천공비트(111)에 의한 천공홀(20)의 형성시 발생되는 굴삭토(掘削土)는 천공과정에서 상기 천공축(114)의 굴삭 및 이송 스크류(112)에 의하여 지상으로 지속적으로 이송되게 하여 골재로 재활용할 수 있게 하는 순환골재 기능을 하게 한다.

<단계2 : 천공홀의 내주벽면에 공벽유지용 그라우트재 부착단계(S2)>

상기 천공단계(S1)에서 천공홀(20)이 완료되면, 에어 분사 중지와 아울러 상기 천공홀(20)로부터 상기 천공축(114)을 회전시키면서 상승 이동시키게 되는데, 이러한 상승 이동과정에서 상기 천공기(110)에 구비된 상기 공벽유지용 보강막 설치수단(120)으로 하여금 상기 천공홀(20)의 공벽의 내주벽면 전체에 그라우트재를 분사한다. 즉, 상기 공벽유지용 그라우트재 분사공(123)의 액상 급결제 분사공(123-1)으로 부터는 소정 압력으로 액상 급결제를 분사하는 반면, 상기 고로슬래그재 분사공(123-2)으로부터는 소정 압력의 겔 상태의 고로슬래그재를 분사되게하여 이들 재료들이 서로 화학 반응하면서 상기 천공홀(20)의 내주벽면에 소정 두께를 이루면서 균일하게 부착되게 한다.

<단계3 : 공벽유지용 보강막 형성단계(S3)>

상기 천공홀(20)의 내주벽면에 공벽유지용 그라우트재의 부착과 동시에 상기 천공축(114)에 링형상을 이루면서 상기 천공축(114)의 외방으로 돌출 설치한 상기 원주형(圓柱形)가압체(121)는 상기 공벽유지용 그라우트재 분사공(123)으로부터 공벽 내주벽면에 부착되게 분사된 그라우트재를 내주벽면에 대하여 가압하는 형태로 문질러서 그라우트재를 공벽의 내주벽면과 일체로 고정화되게 하여 쉽게 붕괴됨이 없는 강도를 유지하는 공벽유지용 보강막(22)을 형성할 수 있게 한다.(도 1b참조).

즉, 상기 천공홀(20)의 내주벽면에 공벽유지용 그라우트재가 부착됨과 동시에 공벽 내주벽면에 균일하게 부착된 그라우트재를 상기 천공축(114)의 원주형 가압체(121)는 천공축(114)과 같이 상승 이동시 천공축(114)같이 회전되면서 공벽 내주벽면에 부착된 그라우트재를 내주벽면 측으로 가압하는 형태로 문질러서 공벽의 내주벽면과 일체적으로 고정화 되게 한다. 천공홀의 공벽의 내주벽면과 일체적으로 고정화 된 그라우트재는 일정시간 동안의 경화단계를 거쳐 종래 케이싱에 상응하는 강도를 유지하는 공벽유지용 보강막(22)을 형성한다.

상기 공벽유지용 보강막(22)은 상기 천공홀(20)로부터 상기 천공축(114)을 상승 이동시키면서 설치되는데, 상기 천공홀(20)로부터 상기 천공축(114)이 이탈되는 순간 상기 공벽유지용 보강막 설치수단(120)에 의해 상기 공벽유지용 보호막(22)의 설치가 완료되는 것이므로, 상기 공벽유지용 보강막(22)의 설치는 천공홀의 설치와 동시에 완성되는 공기 단축의 이점이 있다.

상기 천공홀(22)에 공벽유지용 보강막(22)을 설치하는 이유는 후술하는 강봉(Thread Bar)(40)의 설치 과정에서 연약지반인 토사층 구간의 천공홀(20)이 붕괴 됨 없도록 원래 천공홀의 공벽을 그대로 유지하도록 하는 보강특성을 주기 위함인데, 이러한 방법은 종래(도 4a 참조)의 토사층 구간의 붕괴 방지를 위해 사전에 토사층 구간의 케이싱(50)(Steel Casing)설치 공정의 생략, 상기 케이싱(50)을 지중에 타입시 발생되는 소음과 진동으로 인해 주변에 피해를 주는 일이 없게 함은 물론 지중에 묻혀지게 됨으로 인한 경제적인 손실을 없게 하고, 또한 지중에 타입된 케이싱(50)의 부식으로 인한 주변 토양의 오염 원인도 없게 하는 친환경적인 이익을 부여한다.

이러한 이유로 본 발명의 공벽유지용 그라우트재는 급결제(accelerators for shotcrete)와 고로슬래그계(Blast Furnace Slag Aaggregate)의 친환경재로 구성된다. 상기 급결제는 같이 분사된 고로슬래그재료가 응결되어 천공홀의 공벽으로부터 흘러내리거나 이탈되지 않고 원 지반에 요구되는 성능의 두께만큼 부착되도록 하는 공벽에 대한 고로슬래그재의 응결, 경화 촉진과 아울러 강도를 증대시키는 기능을 발휘하는 것으로, 사용시에는 액상 상태로 제공된다.

상기 고로슬래그계열의 고로슬래그 재료는 저 알칼리 특성으로 용탈에 의한 수축변형이 작으며, 또한 잠재 수경성으로 공벽의 붕괴됨이 없는 고내구와 고강도를 유지하게 하는 케이싱에 대응하는 작용을 하게 하면서, 고로슬래그 포졸란 반응에 의한 수산화 칼슘(Ca(OH)2)의 감소로 화학 저항성이 증대되는 내화학성을 갖게 하여 종래 케이싱(50)의 사용시 부식으로 인한 주변토양 오염의 우려를 없게 하는 친환경 특성을 발휘하게 하는 것으로, 사용시에는 겔 상태로 제공된다.

<단계 4 : 강봉 삽입 단계(S4)>

단계 2(S2)에 의해 천공홀(20)에 공벽유지용 보강막(22)설치가 완료되면, 상기 천공홀(20)의 내부로는 암반층의 바닥으로부터 표토층에 이르는 길이의 강봉(40)을 삽입하여 상기 천공홀(20)의 중앙에 직립상태로 위치되게 한다. 상기 강봉(Thread Bar)(40)의 삽입과 직립 상태의 지지는 미도시 하였으나 크레인과 같은 중장비에 의하여 실행할 수 있다.

<단계 5 : 시멘트 몰탈 그라우팅 단계(S5)>

단계 4(S4)의 강봉(40)의 삽입 작업이 완료되면, 상기 강봉(40)의 삽입이 완료된 천공홀(22)의 내부로 기 준비된 밀크상의 시멘트 몰탈을 그라우팅하여 상기 강봉(40)과 천공홀(22)의 공벽 전체에 걸쳐 설치된 상기 공벽유지용 보호막(22)과 직접적으로 밀착되는 마찰력을 유지하도록 연결하는 그라우팅 구근(球根)(60)을 형성함으로써, 도 3a의 표시와 같은 무(無)케이싱(Casing)의 마이크로 파일(70)을 완성할 수 있게 한다.

이상과 같은 방법으로 시공된 본 발명에 따른 마이크로 파일의 자재별 역학적 특성은 하기 표 1과 같다.

마이크로 파일의 지지력은 하기와 같은 공식에 의해 산정된다.

상기에서 Qa는 최대설계하중, Fs는 안전율, fs는 극한 마찰저항력, Db는 천공장을 나타나낸다.

마이크로 파일의 설계는 미연방도로국(FHWA)의 마이크로파일 설계와 시공에 관한 매뉴얼 참조하는데, 종래( 도 3c 참조)의 경우 마이크로파일은 선단지지력 및 자유장에 마찰력을 무시하고 설계를 하고 있기 때문에 시공비가 과다하게 되는 문제가 있으나, 본 발명의 마이크로 파일 시공방법은 소요지지력(주면마찰력)이 발휘되는 정착부 길이에 의해 결정되어 경제적인 시공을 할 수 있다는 것을 위 기재의 시공방법으로부터 간접적으로 확인할 수 있다.

본 발명은 공벽 유지용 강관(steel casing)의 사용 없이도 내진 및 지반강화용 마이크로 파일을 시공할 수 있게 하는 작업성을 제공한다.

20 : 천공홀
22 : 공벽유지용 보강막
30 : 지반
100 : 무 케이싱 마이크로 파일 시공장치
110 : 천공기
111 : 천공비트
112 : 굴삭 및 이송 스크류
113 : 에어 분사공
114 : 천공축(Auger)
120 : 공벽유지용 보강막 설치수단
121 : 원주형(圓柱形) 가압체
123 : 공벽유지용 그라우트재 분사공
123-1 : 액상 급결제 분사공
123-2 : 고로슬래그재 분사공
S1 : 천공단계
S2 : 공벽유지용 그라우트재 부착단계
S3 : 공벽유지용 보강막 형성단계
S4 : 강봉 삽입 단계
S5 : 시멘트 몰탈 그라우팅 단계

Claims (5)

1. 천공축(Auger)의 비트 및 스크류와 또한 에어 분사공을 통하여 분사되는 에어에 의해 소정 깊이의 천공홀을 표토층으로부터 암반층에 걸쳐 천공하는 단계;
   천공 완료된 상기 천공홀로부터 상기 천공축을 상승 이동하면서 상기 천공축의 공벽유지용 그라우트재 분사공으로부터 분사되는 공벽유지용 그라우트재를 내주벽면으로 소정 두께를 이루게 부착시키는 단계;
   내주벽면에 균일하게 부착된 그라우트재를 상기 천공축에 돌출 설치한 원주형 가압체에 의해 내주벽면에 대하여 가압하는 형태로 문질러서 공벽의 주벽면과 일체로 고정화 되게 하여 소정 강도를 유지하는 공벽유지용 보강막을 형성하는 단계;
   상기 공벽유지용 보강막이 형성된 상기 천공홀의 내부 중앙으로 암반층으로부터 표토층에 이르는 길이를 갖는 강봉을 삽입하는 단계; 및
   상기 강봉이 삽입된 천공홀의 내부로 밀크상의 시멘트 몰탈을 그라우팅하여 상기 강봉과 상기 공벽유지용 보강막과 마찰력을 유지하게 연결하는 그라우팅 구근을 형성하는 단계; 를 포함하는 무 케이싱 마이크로 파일 시공방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 공벽유지용 그라우트재는 액상의 급결제와 겔상태의 자연친화형 고로슬래그계열의 무기물재로 이루어지며, 이 급결제와 고로슬래그재는 상기 천공축의 공벽유지용 그라우트재 분사공을 통하여 분사되어 화학 반응하면서 공벽에 소정두께로 부착되게 한 것을 특징으로 하는 무 케이싱 마이크로 파일 시공방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 공벽유지용 보강막과 상기 그라우팅 구근의 마찰력에 비례하여 상기 마이크로 파일의 길이를 조절할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 무 케이싱 마이크로 파일 시공방법.
4. 삭제
5. 천공비트, 굴삭 및 이송 스크류, 및 에어 분사공을 갖는 천공축(Auger)과 이 천공축을 회전시키는 회전기구로 구성되어 지반의 연약지반과 암반층에 걸쳐 소정 직경의 천공홀을 천공하는 천공기 ; 및
   상기 천공기에 구비되어 상기 천공홀의 공벽의 내주벽면 전체에 공벽유지용 보호막을 형성하는 공벽유지용 보강막 설치수단을 포함하고,
   상기 공벽유지용 보강막 설치수단은, 상기 천공축의 축방향을 따라 에어 분사공을 사이에 두고 상기 천공축의 선단의 양측으로 각각 개방되게 설치되어 공벽유지용 그라우트재를 분사하여 상기 천공홀의 내주벽면으로 부착되게 하는, 액상 급결제를 분사하는 액상 급결제 분사공과 겔상의 고로슬래그계열의 무기물 재의 분사공으로 구성된 공벽유지용 그라우트재 분사공; 및
   상기 천공축에 링형상을 이루면서 천공축의 외방으로 돌출 설치하여 상기 공벽유지용 그라우트재 분사공으로부터 공벽 내주벽면에 부착되게 분사된 그라우트재를 내주벽면에 대하여 가압하는 형태로 문질러서 공벽의 주벽면과 일체로 고정화 시키어 소정 강도를 유지하는 공벽유지용 보강막을 형성하는 원주형 가압체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무 케이싱 마이크로 파일 시공장치.
   
   
   

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