KR102503780B1 - 강관으로 이루어진 말뚝보강체의 설치에 의한 국부 보강 구조를 가지는 말뚝의 시공방법, 이에 의해 시공된 말뚝, 및 이러한 말뚝을 이용한 흙막이 벽체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흙막이 벽체 등을 구축하기 위하여 말뚝을 시공함에 있어서, 말뚝의 연직길이에서 휨응력이 크게 발생하는 위치에만 국부적으로 강관으로 이루어지거나 또는 강관과 철근의 조립체로 이루어진 말뚝보강체를 추가로 더 배치하여 휨강성을 보강한 구조를 가지도록 말뚝을 시공함으로써, 말뚝이 지하의 굴착공간을 위한 흙막이 벽체의 일부로 사용될 때, 굴착공간에 설치되는 지보재(예를 들면 역레이커 등)의 수직방향 설치간격을 증대시켜서 지보재의 소요개수를 줄이거나 또는 생략할 수 있도록 함으로써 시공경제성을 향상시킬 수 있도록 하는 "강관을 이용한 말뚝보강체의 설치에 의한 국부 보강 구조를 가지는 말뚝의 시공방법 및 이에 의해 시공된 말뚝을 이용한 흙막이 벽체"에 관한 것이다.

Description

강관으로 이루어진 말뚝보강체의 설치에 의한 국부 보강 구조를 가지는 말뚝의 시공방법, 이에 의해 시공된 말뚝, 및 이러한 말뚝을 이용한 흙막이 벽체{Constructing Method of Pile with Steel Pipe Reinforcement, Pile constructed by such Method, and Retaining Wall having such Piles}

본 발명은 말뚝보강체에 의하여 휨강성이 보강된 구조를 가지도록 말뚝을 시공하는 방법과, 이러한 방법에 의해 시공된 말뚝, 그리고, 이러한 말뚝을 이용하여 구축된 흙막이 벽체에 관한 것으로서, 구체적으로는 흙막이 벽체 등을 구축하기 위하여 말뚝을 시공함에 있어서, 말뚝의 연직위치에서 휨응력이 크게 발생하는 위치에만 국부적으로 강관으로 이루어지거나 또는 강관과 철근의 조립체로 이루어진 말뚝보강체를 추가로 더 배치하여 휨강성을 보강한 구조를 가지도록 말뚝을 시공함으로써, 말뚝이 지하의 굴착공간을 위한 흙막이 벽체의 일부로 사용될 때, 굴착공간에 설치되는 지보재(예를 들면 역레이커 등)의 수직방향 설치간격을 증대시켜서 지보재의 소요개수를 줄이거나 또는 생략할 수 있게 하여 시공경제성을 향상시킬 수 있도록 하는 "강관으로 이루어진 말뚝보강체의 설치에 의한 국부 보강 구조를 가지는 말뚝의 시공방법 및 이에 의해 시공된 말뚝을 이용한 흙막이 벽체"에 관한 것이다.

현장타설말뚝을 시공함에 있어서는 일반적으로 오거 등의 천공기를 이용하여 지반을 연직하게 천공하여 말뚝공을 형성하고, 말뚝공에 철근망을 근입 배치한 후에 콘크리트를 타설하는 방식을 이용한다. 이러한 현장타설말뚝은, 지반 굴착시 흙막이 벽체를 구축하기 위한 방법 중의 하나인 CIP(Cast-in Place) 공법에 많이 이용된다. 대한민국 등록특허 제10-2226859호에는 CIP공법에 대한 일예가 개시되어 있다.

도 1에는 종래 기술에 따른 말뚝을 이용한 흙막이 벽체(300F)의 개략적인 부분 평면도가 도시되어 있다. 도 2 및 도 3에는 각각 도 1의 흙막이 벽체(300F)를 설치하고 지반의 굴착하여 굴착공간에 지하 건축구조물(400)을 구축한 상태를 보여주는 개략적인 측단면도가 도시되어 있다. 도 2에는 도 1의 화살표 A-A 즉, H빔을 말뚝 보강재로 이용한 말뚝(H) 위치에서의 측단면도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 1의 화살표 B-B 즉, 철근망을 말뚝 보강재로 이용한 말뚝(R) 위치에서의 측단면도가 도시되어 있다. 도 2 및 도 3에서 파형의 실선(M)으로 그려진 것은 흙막이 벽체(300F)의 말뚝에 작용하는 휨모멘트도를 나타낸다.

도 1 내지 도 3에 예시된 것처럼 말뚝을 이용한 종래의 흙막이 벽체의 경우, 말뚝을 굴착공간 방향으로 휘어지게 만드는 휨모멘트가 작용하는 위치마다 역레이커(reverse raker)와 같은 지보재(401)를 굴착공간 내에 설치하여야 하므로, 연직방향으로 많든 개수의 지보재가 필요하고, 그에 따라 굴착공간의 잠식이 생기게 되어 지하 건축구조물 구축 작업이 번거로워지고 공기 및 비용의 증가가 유발된다.

대한민국 등록특허공보 제10-2226859호(2021. 03. 10. 공고).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 흙막이 벽체 등을 구축하기 위하여 말뚝을 시공함에 있어서, 말뚝의 지지를 위하여 굴착공간에 설치되는 역레이커 등의 지보재의 수직방향 설치간격을 증대시킬 수 있도록 함으로써, 지보재의 소요개수를 줄이거나 또는 생략할 수 있게 하여 시공경제성을 향상시킬 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 지반을 천공하여 말뚝공을 형성하고, 중공부를 가지는 말뚝 기본체를 말뚝공 내에 배치하는 단계; 강관부재와, 연직방향으로 길게 연장된 봉 부재로 이루어져서 강관부재의 상부에 일체로 구비된 인양고리를 포함하여 구성된 말뚝보강체를 말뚝 기본체의 중공부 내에 삽입 배치하는 단계; 말뚝 기본체의 중공부 내에 콘크리트를 타설하여 말뚝보강체가 콘크리트에 매립되게 만드는 단계를 포함하여, 말뚝 기본체와 말뚝보강체와 콘크리트가 일체화되어 있어서, 강관부재가 존재하는 위치에서의 휨강성이 보강되어 있는 구성의 말뚝을 구축하게 되는 것을 특징으로 하는 말뚝 시공방법이 제공된다.

위와 같은 본 발명에서, 말뚝보강체는 강관부재의 외면에 연직방향으로 길게 연장된 복수개의 연직보강근이 일체로 구비될 수 있는데, 복수개의 연직보강근은 강관부재의 평단면 원주 외곽을 따라 서로 간에 간격을 두고 서로 나란하게 배치될 수 있으며, 말뚝 기본체는 주철근과 나선철근을 구비하도록 사전에 제작된 철근망으로 이루어지며; 말뚝보강체가 철근망의 중공부에 삽입되면 연직보강근과 주철근은 서로 마주보면서 나란하게 위치하는 구성을 가질 수 있다.

특히 본 발명에서 말뚝보강체의 하단에는 한 쌍의 판부재로 이루어진 경사끼임판이 일체로 구비되어 있는데, 경사끼임판은 2개가 연직하향으로 갈수록 하측의 단부가 서로 가까워지도록 경사지게 마주보면서 나란하게 배치되며; 철근망의 중공부 내에는 2개의 횡지지대가 한 쌍을 이루어서 수평하게 간격을 두고 일체로 배치되는데, 한 쌍의 횡지지대 사이의 간격은 경사끼임판의 단부 사이의 간격보다 크며; 말뚝보강체가 철근망의 중공부 내로 삽입되면, 경사끼임판이 한 쌍의 횡지지대 사이의 간격에 끼이면서 철근망체의 중공부 내에 위치하게 되어, 말뚝의 시공과정에서 말뚝보강체가 회전되지 않고 연직보강근과 주철근은 서로 마주보면서 나란하게 위치하는 상태가 유지될 수 있다.

한편, 본 발명에서, 말뚝보강체는 휨강성의 보강이 필요한 위치와 동일한 개수의 복수개 강관부재를 구비하고 있으며, 복수개의 강관부재는 연직방향으로 이격되어 있고, 서로 이격되어 있는 강관부재 사이에는 연결재가 배치되어서, 연결재에 의해 이격되어 있는 복수개의 강관부재가 서로 일체화되어 있는 구성을 가질 수도 있고, 말뚝 기본체는 PHC 파일로 이루어질 수도 있다.

더 나아가, 본 발명에서는 지반에 천공된 말뚝공에 형성된 말뚝으로서, 상기한 본 발명의 방법에 의해 시공된 것을 특징으로 하는 말뚝이 제공되며, H빔을 말뚝 보강재로 이용한 말뚝과, 본 발명의 말뚝이 혼합되어 일렬로 연속 배치되어 있는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 흙막이 벽체도 제공된다.

본 발명에 따른 말뚝은 말뚝보강체가 배치된 부분에서 매우 큰 휨강성을 가지게 되며, 따라서 이러한 본 발명의 말뚝을 포함하여 구축된 흙막이 벽체는 종래 기술에서 필요하였던 역레이커(reverse raker)와 같은 지보재의 설치를 생략하거나 또는 그 설치 개수를 줄일 수 있게 되고, 그에 따라 지보재 설치에 따른 비용을 크게 줄일 수 있게 되며, 지보재의 수직방향 설치간격 증대시켜서 작업공간을 더욱 용이하게 확보할 수 있게 되고, 그만큼 시공경제성을 향상시키게 될 뿐만 아니라 시공효율성도 크게 향상시킬 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

특히, 본 발명에서 말뚝을 보강하기 위한 말뚝보강체에는 인양고리가 구비되어 있어서, 인양장치 인양고리를 물어서 용이하게 말뚝보강체를 인양하고 하강시킬 수 있게 되므로 말뚝 시공작업을 더욱 효율적으로 수행할 수 있으며, 콘크리트를 말뚝공에 타설하거나 다짐할 때, 또는 말뚝공에 배치되어 있던 케이싱을 인발하여 제거할 때, 인양고리는 말뚝보강체가 회전하지 않고 원래의 위치를 유지하게 만들기 위하여 작업자가 말뚝보강체를 붙잡게 되는 부분으로도 활용될 수 있는 바, 말뚝보강체의 회전을 효과적으로 방지할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

더 나아가, 본 발명의 말뚝에서, 말뚝 기본체는 주철근을 구비한 철근망으로 이루어질 수 있고, 이러한 철근망에는 횡지지대를 설치하고, 말뚝보강체의 하단에는 경사끼임판을 설치하여, 말뚝보강체가 철근망의 중공부에 삽입되었을 때 경사끼임판이 횡지지대 사이에 매우 견고하게 끼워져서 말뚝보강체의 회전을 효과적으로 억제할 수 있게 되는 바, 이러한 구성에 의하면, 말뚝 시공과정에서 말뚝보강체가 회전하여 주철근과 말뚝보강체의 연직보강근이 서로 어긋나게 되는 것을 매우 효과적으로 방지할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

도 1은 종래 기술에 따른 말뚝을 이용한 흙막이 벽체의 개략적인 부분 평면도이다.
도 2 및 도 3은 각각 도 1의 흙막이 벽체를 설치하고 지반의 굴착하여 굴착공간에 지하 건축구조물을 구축한 상태를 보여주는 개략적인 측단면도이다.
도 4의 (a) 내지 (e)는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 말뚝을 시공하는 순서를 순차적으로 보여주는 개략적인 측단면도이다.
도 5은 도 4에 도시된 본 발명의 말뚝에 사용된 말뚝보강체의 일 실시예에 대한 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 예시된 본 발명의 말뚝을 포함하는 구성의 흙막이 벽체를 보여주는 도 1에 대응되는 개략적인 부분 평면도이다.
도 7은 도 6의 화살표 C-C에 따른 측단면도로서 도 6의 흙막이 벽체를 설치하고 지반의 굴착하여 굴착공간에 지하 건축구조물을 구축한 상태에 대한 도 3에 대응되는 개략적인 측단면도이다.
도 8은 복수개의 이격 배치된 강관과 연결재, 그리고 인양고리로 구성된 말뚝보강체의 개략적인 사시도이다.
도 9의 (a) 및 (b)는 각각 강관부재의 외면에 복수개의 연직보강근이 일체 구비된 구성을 가지는 본 발명에 따른 말뚝보강체의 또다른 실시예에 대한 개략적인 사시도이다.
도 10의 (a) 및 (b)는 각각 도 9의 (a) 및 (b)의 실시예에서 연직보강근이 강관부재의 하단 이상으로 더 길게 연장되도록 변형된 본 발명에 따른 말뚝보강체의 또다른 실시예에 대한 개략적인 사시도이다.
도 11의 (a) 및 (b)와 도 12의 (a) 내지 (d)는 각각 말뚝보강체의 또다른 실시예에 대한 개략적인 사시도이다.
도 13의 (a) 및 (b)는 각각 도 9의 (b)에 예시된 말뚝보강체를 철근망의 중공부 내에 삽입한 상태에서의 개략적인 평단면 확대도이다.
도 14의 (a) 및 (b)는 각각 말뚝보강체의 강관부재 하단에 경사끼임판이 설치된 형태를 보여주는 말뚝보강체(1)의 하단에 대한 개략적인 부분 확대도와 화살표 K 방향으로의 개략적인 정면도이다.
도 15의 (a) 및 (b)는 각각 철근망 내측에 횡지지대가 설치되고, 경사끼임판이 횡지지대에 끼워진 상태를 보여주는 개략적인 부분 확대도와 화살표 K 방향으로의 개략적인 정면도이다.
도 16은 말뚝 기본체로서 PHC 파일이 사용된 본 발명의 말뚝을 포함하는 구성의 흙막이 벽체를 보여주는 도 1에 대응되는 개략적인 부분 평면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 4의 (a) 내지 (e)에는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 말뚝(P)을 시공하는 순서를 순차적으로 보여주는 개략적인 측단면도가 도시되어 있다. 도 4에는 본 발명에 따른 말뚝(P)의 일예로서 현장타설 콘크리트 말뚝이 도시되어 있다.

우선 도 4의 (a)에 도시된 것처럼 오거 등의 천공기를 이용하여 지반을 소정 깊이로 천공하여 말뚝공(4)을 형성한다. 이 때, 천공된 말뚝공(4)의 공벽이 무너지지 않고 유지될 수 있도록 필요에 따라서는 관부재로 이루어진 케이싱(40)을 말뚝공(4)에 삽입할 수 있다. 물론 지반의 상태에 따라서는 케이싱(40)은 설치하지 않을 수도 있다.

후속하여 도 4의 (b)에 도시된 것처럼 말뚝공(4) 내에 "말뚝 기본체"를 근입시켜 배치한다. 도 4의 (a) 내지 (e)에서는 본 발명의 말뚝(P)으로서 현장타설 콘크리트 말뚝의 시공방법을 예시하고 있으므로, 여기서는 주철근(22)과 나선철근으로 이루어지도록 사전에 제작된 철근망(2)이 "말뚝 기본체"에 해당한다. 그러나 "말뚝 기본체"는 이에 한정되지 않으며, 후술하는 것처럼 PHC 파일로 이루어질 수도 있다.

철근망(2) 또는 후술하는 PHC 파일 등으로 이루어진 "말뚝 기본체"는 중앙에 연직방향으로 형성된 중공부가 존재한다. 그리고 이러한 중공부에는 본 발명의 말뚝보강체(1)가 삽입 배치된다. 이 때, 말뚝보강체(1)가 낙하되지 않고 "말뚝 기본체"의 중공부 내에 안정적으로 놓일 수 있도록, 중공부에는 받침부가 존재하게 된다. 따라서 "말뚝 기본체"로서 철근망(2)을 사전 제작할 때, 미리 이러한 받침부를 형성해두는데, 이 경우 받침부는 철근망(2) 중앙의 중공부를 전부 또는 일부 가로막을 수 있도록 수평하게 배치된 철근이거나 강봉, 또는 철판 등의 다양한 형태로 만들어질 수 있으며, 특히 받침부는 후술하는 횡지지대(28)로 이루어질 수 있다.

철근망(2)이 배치된 후에는 도 4의 (c) 및 (d)에 도시된 것처럼 철근망(2) 중앙의 중공부 내에 본 발명의 말뚝보강체(1)를 삽입 배치하고, 후속하여 도 4의 (e)에 도시된 것처럼 "말뚝 기본체"의 중공부 즉, 도면에 예시된 실시예에서는 철근망(2) 중앙의 중공부 내에 콘크리트를 타설하여 철근망(2)과 말뚝보강체(1)가 모두 콘크리트에 매립되어 말뚝 기본체와 말뚝보강체(1)와 콘크리트가 일체화되어 있는 구성의 말뚝(P)을 구축하게 된다. 케이싱(40)을 설치해두었던 경우에는, 말뚝공(4) 내에 콘크리트를 타설한 후 케이싱(40)을 인발하여 말뚝공(4)에서 제거할 수 있다.

도 5에는 본 발명의 말뚝(P)에 사용된 말뚝보강체(1)의 일 실시예에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 본 발명에서 말뚝보강체(1)는 강관부재(10)와, 상기 강관부재(10)의 상부에 일체로 구비된 인양고리(11)를 포함한다. 강관부재(10)는 말뚝공(4)의 연직길이보다 더 짧은 연직길이를 가지며 "말뚝 기본체"의 중공부의 평단면보다 더 작은 평단면 크기를 가진다. 필요에 따라서는 말뚝보강체(1)가 콘크리트에 매립되었을 때, 콘크리트가 강관부재(10)의 중공 내부에도 용이하게 유입되어 채워질 수 있도록, 강관부재(10)에는 콘크리트 유입공(101)이 관통 형성될 수 있으며, 이러한 콘크리트 유입공(101)은 필요한 개수로 복수개 형성될 수 있다. 편의상 콘크리트 유입공(101)은 도 5에 예시된 말뚝보강체(11)에만 도시하였고, 다른 도면에는 그 도시를 생략하였으나, 후술하는 본 발명의 말뚝보강체(1)의 다른 실시예에서도 필요에 따라 콘크리트 유입공(101)이 강관부재(10)에 형성될 수 있다.

인양고리(11)는 연직방향으로 길게 연장된 봉 부재를 포함하는 구성을 가지고 있으며, 그 하단이 강관부재(10)의 상부에 일체로 결합된다. 도 5에 예시된 말뚝보강체(1)의 실시예처럼, 인양고리(11)에는 복수개의 봉 부재 상단에 단부결합재(110)가 구비되어서, 단부결합재(110)에 의해 복수개의 봉 부재가 일체화되어 있는 구성을 가지는 것이 바람직하다. 도 5의 실시예에서 단부결합체(110)는 링 형태의 부재로 이루어져 있다. 그러나 인양고리(11)의 구성 내지 형상은 도면에 예시된 것에 한정되지 않으며, 2개의 봉 부재에 의해 영문자 U를 뒤집은 형태로 폐합된 부재의 구성을 가질 수도 있고, 복수개의 봉 부재 상단에는 다양한 형상의 단부결합재(110)가 구비될 수도 있다.

이와 같이 말뚝보강체(1)에는 인양고리(11)가 구비되어 있으므로, 말뚝보강체(1)를 말뚝공(4)에 삽입할 때 크레인 등의 인양장치가 인양고리(11)를 물어서 용이하게 말뚝보강체(1)를 인양하고 하강시킬 수 있게 된다. 또한 말뚝보강체(1)를 설치한 후에 인양고리(11)의 상단은 지면 위로 돌출되는 것이 바람직한데, 후술하는 바와 같이 콘크리트를 말뚝공(4)에 타설하거나 또는 타설된 콘크리트를 다짐할 때, 더 나아가 말뚝공(4)에 배치되어 있던 케이싱(40)을 인발하여 제거할 때, 인양고리(11)는 말뚝보강체(1)가 회전하지 않고 원래의 위치를 유지하게 만들기 위하여 작업자가 말뚝보강체(1)를 붙잡거나 고정시키게 되는 부분으로도 활용된다. 즉, 작업자가 말뚝보강체(1)가 회전되지 않도록 말뚝보강체(1)를 붙잡거나 고정시킬 때, 인양고리(11)는 작업자가 직접 붙잡을 수 있는 부분 또는 고정시키기 위한 장치나 도구가 체결되거나 물리게 되는 부분으로서 매우 유용하게 이용될 수 있는 것이다.

도 4의 (a) 내지 (e)를 참조하여 설명한 상기한 과정에 의해 시공된 본 발명의 말뚝(P)은 말뚝보강체(1)가 배치된 부분에서 매우 큰 휨강성을 가지게 된다. 도 6에는 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 실시예에 따른 본 발명의 말뚝(P)을 포함하는 구성을 가지도록 구축된 흙막이 벽체(300A)를 보여주는 도 1에 대응되는 개략적인 부분 평면도가 도시되어 있다. 본 발명의 흙막이 벽체(300A)는 도면에 예시된 것처럼 H빔을 말뚝 보강재로 이용한 말뚝과, 본 발명에 따른 말뚝(P)이 혼합되어 일렬로 연속 배치되어 있는 구성을 가지고 있다. 구체적으로 H빔을 말뚝 보강재로 이용한 말뚝은 지반에 천공된 말뚝공(4)에 H빔을 삽입배치하고, H빔이 매립되도록 말뚝공(4)에 콘크리트를 타설하여 구축된다. 본 발명에 따른 말뚝(P)은 위에서 설명한 본 발명의 방법에 의해 구축된다. 도 6에서 부재번호 22는 "말뚝 기본체"의 일예에 해당하는 철근망(2)에 종방향(연직방향)으로 배치된 주철근(22)이다. 도 6에 예시된 것처럼 "말뚝 기본체"가 주철근(22)을 구비한 철근망(2)으로 이루어진 경우, 말뚝보강체(1)가 철근망(2)의 중공부 내에 삽입되었을 때, 철근망(2)의 내면에 배치된 주철근(22)과 말뚝보강체(1)의 외면 사이에는 콘크리트가 채워질 수 있는 간격이 존재하는 것이 바람직하다.

도 7에는 도 6의 화살표 C-C에 따른 측단면도 즉, 도 6의 흙막이 벽체(300A)를 설치하고 지반의 굴착하여 굴착공간에 지하 건축구조물(400)을 구축한 상태에 대한 도 3에 대응되는 개략적인 측단면도가 도시되어 있다. 도 7에서 점선으로 표시된 것은 종래의 구조에서 설치되던 역레이커(reverse raker)와 같은 지보재이다. 종래 기술에 비하여 본 발명에서는 지보재가 불필요하여 생략될 수 있는 것을 보여주기 위하여 도 7에 지보재를 점선으로 표시하였다.

도 7에 예시된 것처럼 본 발명에 따른 흙막이 벽체(300A)는 말뚝보강체(1)가 배치되어 보강된 부분에서 매우 큰 휨강성을 가지게 되므로, 종래 기술에서 흙막이 벽체를 지지하기 위하여 지하 건축구조물(400)의 구축시에 설치하였던 역레이커(reverse raker)와 같은 지보재를 생략하거나 또는 그 설치 개수를 줄일 수 있게 되고, 그에 따라 지보재 설치에 따른 비용을 크게 줄일 수 있게 되며, 지보재의 수직방향 설치간격 증대시켜서 작업공간을 더욱 용이하게 확보할 수 있게 되고, 그만큼 시공경제성을 향상시키게 될 뿐만 아니라 시공효율성도 크게 향상시킬 수 있게 된다.

만일 말뚝(P)의 연직길이를 따라 복수개의 이격된 개소에 대하여 휨강성의 보강이 필요한 경우, 말뚝보강체(1)는 휨강성의 보강이 필요한 위치와 동일한 개수의 복수개 강관부재(10)를 구비할 수 있는데, 복수개의 강관부재(10)는 연직방향으로 이격되어 있고, 서로 이격되어 있는 강관부재(10) 사이에는 연결재(13)가 배치되며, 이격되어 있는 강관부재(10)가 연결재(13)의 결합에 의해 일체화되어 있는 구성을 가질 수 있다. 도 8에는 이러한 실시예로서 2개의 이격 배치된 강관부재(10)와 연결재(13), 그리고 인양고리(11)로 구성된 말뚝보강체(1)의 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

본 발명에서 말뚝보강체(1)는 강관부재(10)에 복수개의 연직보강근(12)이 더 구비되어 있는 구성을 가질 수도 있다. 도 9의 (a) 및 (b)에는 각각 본 발명에 따른 말뚝보강체(1)의 또다른 실시예에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 9의 (a)와 (b)에 예시된 말뚝보강체(1)는 강관부재(10)의 외면에 연직방향으로 길게 연장된 복수개의 연직보강근(12)이 일체로 배치되어 있는 구성을 가지고 있다. 이 때 복수개의 연직보강근(12)은 강관부재(10)의 평단면 원주 외곽을 따라 서로 간에 간격을 두고 서로 나란하게 배치될 수 있다. 연직보강근(12)은 철근으로 이루어져서 강관부재(10)의 외면에 밀착되도록 부착된 상태로 구비될 수도 있지만, 도면에 도시된 것처럼 강관부재(10)의 외면에 링 형태의 간격결합재(120)를 일체로 설치하고, 간격결합재(120)에 연직보강근(12)을 배치하여 일체화시킴으로써, 연직보강근(12)이 강관부재(10)의 외면과 소정 간격을 두면서 일체로 배치될 수도 있다.

한편, 이와 같이 말뚝보강체(1)에 연직보강근(12)이 구비되는 경우, 도 9의 (a) 및 (b)에 각각 예시된 것처럼 인양고리(11)의 봉 부재가 연직보강근(12)에 포함될 수도 있다. 즉, 도 9의 (a)에 도시된 것처럼 연직보강근(12)의 "일부"가 강관부재(10)의 상단 이상으로 길게 연장되어 인양고리(11)의 봉 부재에 해당할 수 있고, 도 9의 (b)에 도시된 것처럼 연직보강근(12)의 "전부"가 강관부재(10)의 상단 이상으로 길게 연장되어 인양고리(11)의 봉 부재에 해당할 수 있는 것이다. 물론 도 9의 (a) 및 (b)에 예시된 것과는 달리, 봉 부재를 구비한 인양고리(11)가 연직보강근(12)과는 별도로 강관부재(10)의 상부에 일체로 구비될 수도 있다.

말뚝보강체(1)의 강관부재(10)에 연직보강근(12)을 설치함에 있어서, 강관부재(10)와 연직보강근(12)을 동일한 연직길이가 되도록 함으로써 강관부재(10)의 연직길이 영역에만 연직보강근(12)이 배치되도록 할 수도 있지만, 연직보강근(12)이 강관부재(10)의 하단 이상으로 더 길게 연장되도록 할 수도 있다. 도 10의 (a) 및 (b)에는 각각 연직보강근(12)이 강관부재(10)의 하단 이상으로 더 길게 연장된 형태로 구비된 말뚝보강체(1)의 실시예를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 10의 (a)는 앞서 도 9의 (a)에 도시된 실시예를 변형하여 연직보강근(12)이 강관부재(10)의 하단 이상으로 길게 연장되어 있는 것을 보여주고, 도 10의 (b)는 도 9의 (b)에 도시된 실시예를 변형하여 연직보강근(12)이 강관부재(10)의 하단 이상으로 길게 연장되어 있는 것을 보여준다. 이 때 연직보강근(12)에서 강관부재(10)보다 더 길게 연장된 부분에는 연직보강근(12) 간의 일체화 및 서로 간의 간격 유지를 위하여 원형 링형태의 간격결합재(120)를 배치하여 복수개의 연직보강근(12)이 간격결합재(120)의 외측에 결합됨으로써 서로 일체화되게 할 수도 있다.

도 11의 (a) 및 (b)에는 각각 강관부재(10)에 연직보강근(12)이 더 설치되어 있는 말뚝보강체(1)의 또다른 실시예에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있는데, 도 11의 (a)에 예시된 것처럼 강관부재(10)의 연직길이 중 일부 구간에만 연직보강근(12)이 배치될 수도 있고, 도 11의 (b)에 예시된 것처럼, 2개의 강관부재(10)가 이격 배치된 구성의 말뚝보강체(도 8을 참조하여 설명한 실시예의 말뚝보강체)에서도 강관부재(10)의 외측에 연직보강근(12)이 더 설치될 수도 있다. 도 11의 (b)에 예시된 실시예의 경우, 연직보강근(12)이 이격 배치된 강관부재(10)를 서로 일체화시키는 기능을 수행할 수 있으므로, 도 8의 실시예에서 이격 배치된 강관부재(10)를 서로 연결해주던 연결재(13)는 생략될 수 있다.

도 12의 (a) 내지 (d)에는 각각 말뚝보강체(1)의 또다른 실시예에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 본 발명의 말뚝보강체(1)에서 연직보강근(12)이 강관부재(10)의 상,하단 이상으로 더 길게 연장된 형태로 구비될 때, 연직보강근(12)이 반드시 전체 연직길이에서 연속되어야만 하는 것은 아니고, 필요에 따라서는 연직보강근(12)의 중간이 생략될 수도 있다. 도 12의 (a)에는 도 10의 (b)에 도시된 실시예의 말뚝보강체(1)에서 연직보강근(12)의 중간이 생략된 형태의 실시예가 도시되어 있다.

또한 2개의 강관부재(10)가 이격 배치된 구성의 말뚝보강체(도 8을 참조하여 설명한 실시예의 말뚝보강체)의 경우, 도 12의 (b)에 도시된 것처럼 이격 배치된 강관부재(10)를 서로 연결해주던 연결재(13)로서 철근 즉, 연직보강근(12)을 이용하면서, 연직보강근(12)이 강관부재(10)의 평단면 원주 외곽을 따라 서로 간에 간격을 두고 배치되도록 할 수도 있다. 이와 유사하게 도 5에 예시되었던 말뚝보강체(1) 역시 도 12의 (c)에 도시된 것처럼 인양고리(11)를 이루는 봉 부재로서 연직보강근(12)을 평단면 원주 외곽을 따라 서로 간에 간격을 두고 배치할 수도 있다. 이 경우 연직보강근(12)의 하단이 강관부재(10)의 상부에 일체로 결합된다. 연직보강근(12)은 도 12의 (d)에 도시된 것처럼 강관부재(10)의 하단 이상으로만 더 길게 연장된 형태로 구비될 수도 있다.

위에서 설명한 것처럼 말뚝보강체(1)에서 연직보강근(12)은 강관부재(10)의 외면에 밀착하여 또는 강관부재(10)의 외면과 이격된 상태로 강관부재(10)의 원형 단면을 따라 배치되는데, "말뚝 기본체"가 철근망(2)으로 이루어진 경우, 연직보강근(12)은 철근망(2)의 내면에 배치된 주철근(22)과 마주하는 것이 바람직하다. 도 13의 (a) 및 (b)에는 각각 도 9의 (b)에 예시된 말뚝보강체(1)를 철근망(2)의 중공부 내에 삽입한 상태에서의 개략적인 평단면 확대도가 도시되어 있는데, 도 13의 (a)에는 도 9의 (b)에 표시된 화살표 M-M 방향으로의 개략적인 평단면도가 도시되어 있고, 도 13의 (b)에는 도 9의 (b)에 표시된 화살표 N-N 방향으로의 개략적인 평단면도가 도시되어 있다. 도 13의 (a) 및 (b)에 예시된 것처럼 강관부재(10)의 외부에 연직보강근(12)이 구비되어 있는 말뚝보강체(1)를 철근망(2)의 중공부에 삽입하였을 때, 연직보강근(12)은 철근망(2)의 내면에 배치된 주철근(22)과 서로 마주하는 것이 바람직하다. 이렇게 연직보강근(12)과 주철근(22)이 서로 마주하여 위치하게 되면, 연직방향의 평단면 형상으로 보았을 때, 주철근(22)과 주철근(22) 사이, 그리고 연직보강근(12)과 이웃하는 연직보강근(12) 사이에 콘크리트가 유입될 수 있는 충분한 간격이 확보될 수 있고, 그에 따라 철근망(2)의 중공부에 콘크리트를 타설하였을 때 빈 공간 없이 콘크리트가 충실하게 채워지게 되어 우수한 품질의 말뚝(P)이 구축될 수 있다.

본 발명의 말뚝(P)을 시공하기 위하여 콘크리트를 타설하고 다짐하는 과정에서 자칫 "말뚝 기본체"의 중공부에 삽입되어 있던 말뚝보강체(1)가 연직방향의 축을 중심으로 회전하여 움직일 수 있다. 또한 말뚝공의 공벽 유지를 위해 케이싱(40)이 설치된 경우에는 케이싱(40)을 빼내기 위해 케이싱(40)을 회전시키는 과정에서도 자칫 말뚝보강체(1)가 연직방향의 축을 중심으로 회전하여 움직일 수 있다. 이렇게 말뚝보강체(1)가 회전하여 움직이게 되면, 도 13의 (a) 및 (b)에 도시된 것처럼 처음에는 철근망(2) 내면의 주철근(22)과 말뚝보강체(1)의 연직보강근(12)이 서로 마주하고 있다가, 연직보강근(12)이 움직여서 주철근(22)과 연직보강근(12)이 마주하지 않고 서로 어긋나게 될 수 있다. 이러한 상황이 발생하게 되면 콘크리트가 유입될 수 있는 공간이 줄어들게 되어, 콘크리트의 부실 채움 등의 문제가 발생할 수 있다. 이에 대한 대비로서 앞서 설명한 것처럼 본 발명의 말뚝보강체(1)에는 인양고리(11)가 구비되어 있고, 인양고리(11)는 지상으로 돌출될 수 있을 정도의 충분한 길이를 가지고 있으므로, 작업자는 지상에서 수작업으로 또는 기계 장치를 이용하여 인양고리(11)의 상단을 말뚝보강체(1)가 움직이지 못하게 즉, 회전하지 못하게 만들 수 있게 된다. 따라서 본 발명에서는, 말뚝(P)의 시공과정에서 자칫 말뚝보강체(1)가 회전하게 되어 철근망(2)의 주철근(22)과 연직보강근(12)이 마주하지 않고 서로 어긋나게 되는 현상을 사전에 예방할 수 있으며, 이러한 주철근(22)과 연직보강근(12)의 위치가 어긋남으로 인하여 발생하는 여러 문제점을 효율적으로 예방할 수 있게 된다.

"말뚝 기본체"의 중공부에 삽입되어 있던 말뚝보강체(1)가 연직방향의 축을 중심으로 회전하여 움직이는 것을 방지하기 위한 또다른 방안으로는 아래에서 설명하는 것처럼 말뚝보강체(1)의 최하단에 경사끼임판(18)을 설치하고, 말뚝 기본체를 이루는 철근망(2) 내측에 경사끼임판(18)이 끼워져 고정되는 횡지지대(28)를 설치할 수도 있다.

도 14의 (a) 및 (b)에는 각각 말뚝보강체(1)의 강관부재(10) 하단에 경사끼임판(18)이 설치된 형태를 보여주는 말뚝보강체(1)의 하단에 대한 개략적인 부분 확대도와 화살표 K 방향으로의 개략적인 정면도가 도시되어 있다. 한 쌍의 판부재로 이루어진 경사끼임판(18)이 말뚝보강체(1)의 하단에 일체로 구비될 수 있는데, 경사끼임판(18)은 2개가 마주보도록 나란하게 배치되며, 특히 도 14의 (b)에 도시된 것처럼 연직하향으로 갈수록 경사끼임판(18)의 단부가 서로 가까워지도록 경사지게 배치된다. 도 5, 도 8, 도 9의 (a)와 (b), 도 11의 (a)와 (b) 및 도 12의 (b)와 (c)에 예시된 실시예처럼 강관부재(10)의 하단이 말뚝보강체(1)이 하단에 해당하는 경우에는, 도 14의 (a) 및 (b)에 도시된 것처럼 경사끼임판(18)은 용접 등의 방법에 의해 강관부재(10)의 하단에 일체로 구비될 수 있으며, 그 외 도 10의 (a)와 (b), 도 12의 (a)와 (d)에 예시된 실시예의 경우에는 연직보강근(12)의 하단에 링형태의 간격결합재(120)를 설치하고, 경사끼임판(18)을 간격결합재(120)의 하면에 일체 부착할 수도 있다.

한편, 이와 같이 말뚝보강체(1)의 하단에 경사끼임판(18)이 구비되는 경우, 말뚝 기본체를 이루는 철근망(2) 내측에 경사끼임판(18)이 끼워져 고정되는 횡지지대(28)가 설치된다. 도 15의 (a) 및 (b)에는 각각 철근망(2) 내측에 횡지지대(28)가 설치되고, 경사끼임판(18)이 횡지지대(28)에 끼워진 상태를 보여주는 개략적인 부분 확대도와 화살표 K 방향으로의 개략적인 정면도가 도시되어 있다. 도면에 예시된 것처럼 횡지지대(28)는 2개가 한 쌍을 이루어서 철근망(2)의 중공부 내에 수평하게 간격을 두고 일체로 배치되는데, 한 쌍의 횡지지대(28) 사이의 간격은 경사끼임판(18)의 단부 사이의 간격보다 크다. 따라서 경사끼임판(18)이 구비된 말뚝보강체(1)가, 횡지지대(28)가 구비된 철근망(2)으로 이루어진 말뚝 기본체의 중공부 내로 삽입되면, 도 15의 (a) 및 (b)에 예시된 것처럼 경사끼임판(18)이 한 쌍의 횡지지대(28) 사이의 간격에 끼이면서 말뚝보강체(1)가 말뚝 기본체의 중공부 내에 안정적으로 위치하게 되는데, 이렇게 경사끼임판(18)이 횡지지대(28) 사이에 끼인 상태에서는 말뚝보강체(1)의 회전이 실질적으로 불가능하다. 특히, 2개의 경사끼임판(18)은 연직하향으로 갈수록 그 단부가 서로 가까워지도록 경사지게 즉, 테이퍼지게 배치되어 있으므로, 말뚝보강체(1)가 말뚝 기본체의 중공부 내로 삽입되면, 경사끼임판(18)은 횡지지대(28) 사이에 매우 견고하게 끼이게 되고, 그만큼 말뚝보강체(1)의 회전을 효과적으로 억제할 수 있게 된다. 따라서 본 발명의 말뚝(P)을 시공하기 위하여 콘크리트를 타설하고 다짐하는 과정에서, 더 나아가 케이싱(40)을 빼내는 과정에서 말뚝보강체(1)가 연직방향의 축을 중심으로 회전하게 되어 철근망(2) 내면의 주철근(22)과 말뚝보강체(1)의 연직보강근(12)이 서로 어긋나게 되는 것을 매우 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

위의 설명에서는 "말뚝 기본체"로서 철근망(2)을 예시하여 본 발명을 설명하였으나, 철근망(2) 이외에도 중공부를 가지는 PHC 파일이 말뚝 기본체로서 이용될 수 있다. 도 16에는 말뚝 기본체로서 PHC 파일(25)이 사용된 본 발명의 말뚝을 포함하는 구성의 흙막이 벽체를 보여주는 도 6에 대응되는 개략적인 부분 평면도가 도시되어 있다. 도 16에 예시된 것처럼 PHC 파일(25)이 말뚝 기본체로 사용되는 경우, 위에서 설명한 바와 동일한 방식으로 PHC 파일(25)의 중공부에 말뚝보강체(1)를 삽입 배치하고 콘크리트를 타설함으로써 본 발명의 말뚝(P)을 구축할 수 있다. 도 16의 실시예에 대한 기타 설명은 위에서 설명한 것과 동일하므로 반복 설명은 생략한다.

한편, 위와 같은 방식으로 본 발명의 말뚝(P)을 시공하고, 이를 포함하는 흙막이 벽체를 구축함에 있어서, 필요할 경우에는 말뚝보강체(1)의 강관부재(10)에 콘크리트 유입용 구멍을 천공함으로써, 타설된 콘크리트가 자유롭게 강관부재(10)의 내외측에 채워질 수 있도록 하는 것도 바람직하다.

1: 말뚝보강체
2: 철근망
4: 말뚝공
10: 강관부재
11: 인양고리
12: 연직보강근

Claims (8)

1. 지반을 천공하여 말뚝공(4)을 형성하고, 중공부를 가지는 말뚝 기본체를 말뚝공(4) 내에 배치하는 단계; 강관부재(10)와, 연직방향으로 길게 연장된 봉 부재로 이루어져서 강관부재(10)의 상부에 일체로 구비된 인양고리(11)를 포함하여 구성된 말뚝보강체(1)를 말뚝 기본체의 중공부 내에 삽입 배치하는 단계; 및 말뚝 기본체의 중공부 내에 콘크리트를 타설하여 말뚝보강체(1)가 콘크리트에 매립되게 만드는 단계를 포함하여, 말뚝 기본체와 말뚝보강체(1)와 콘크리트가 일체화되어 있어서, 강관부재(10)가 존재하는 위치에서의 휨강성이 보강되어 있는 구성의 말뚝(P)을 구축하게 되는데;
   말뚝보강체(1)는 강관부재(10)의 외면에 연직방향으로 길게 연장된 복수개의 연직보강근(12)이 일체로 구비되어 있되, 복수개의 연직보강근(12)은 강관부재(10)의 평단면 원주 외곽을 따라 서로 간에 간격을 두고 서로 나란하게 배치되어 있으며;
   말뚝 기본체는 주철근(22)과 나선철근을 구비하도록 사전에 제작된 철근망(2)으로 이루어져 있고, 말뚝보강체(1)가 철근망(2)의 중공부에 삽입되면 연직보강근(12)과 주철근(22)은 서로 마주보면서 나란하게 위치하는데;
   말뚝보강체(1)의 하단에는 한 쌍의 판부재로 이루어진 경사끼임판(18)이 일체로 구비되어 있는데, 경사끼임판(18)은 2개가 연직하향으로 갈수록 하측의 단부가 서로 가까워지도록 경사지게 마주보면서 나란하게 배치되며, 철근망(2)의 중공부 내에는 2개의 횡지지대(28)가 한 쌍을 이루어서 수평하게 간격을 두고 일체로 배치되는데, 한 쌍의 횡지지대(28) 사이의 간격은 경사끼임판(18)의 단부 사이의 간격보다 크며, 말뚝보강체(1)가 철근망(2)의 중공부 내로 삽입되면 경사끼임판(18)이 한 쌍의 횡지지대(28) 사이의 간격에 끼이면서 철근망(2)체의 중공부 내에 위치하게 되어 말뚝의 시공과정에서 말뚝보강체(1)가 회전되지 않고 연직보강근(12)과 주철근(22)은 서로 마주보면서 나란하게 위치하는 상태가 유지되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 말뚝 시공방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   말뚝보강체(1)는 휨강성의 보강이 필요한 위치와 동일한 개수의 복수개 강관부재(10)를 구비하고 있으며,
   복수개의 강관부재(10)는 연직방향으로 이격되어 있고,
   서로 이격되어 있는 강관부재(10) 사이에는 연결재(13)가 배치되어서, 연결재(13)에 의해 이격되어 있는 복수개의 강관부재(10)가 서로 일체화되어 있는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 말뚝 시공방법.
6. 제1항에 있어서,
   말뚝 기본체는 PHC 파일인 것을 특징으로 하는 말뚝 시공방법.
7. 지반에 천공된 말뚝공(4)에 형성된 말뚝으로서, 청구항 제1항에 따른 방법에 의해 시공된 것을 특징으로 하는 말뚝.
8. H빔을 말뚝 보강재로 이용한 말뚝과, 청구항 제7항의 말뚝(P)이 혼합되어 일렬로 연속 배치되어 있는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 흙막이 벽체.

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