KR20020030907A - 하부지지체를 갖는 기초말뚝의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 기초말뚝이 하부지지체로서 지지되도록 시공하여 줌으로써, 연약지반에서 기초말뚝 시공시에 소요되는 공사기간과 공사비용을 절감하여 주며, 기존 지상구조물의 보강 균열 및 파손을 방지하여 줄 뿐만 아니라, 신설 지상구조물에 대한 하중을 효율적으로 감당할 수 있게 하여 주는 하부지지체를 갖는 기초말뚝의 시공방법에 관한 것이다.

본발명의 하부지지체를 갖는 기초말뚝의 시공방법은 지반층에 소정의 직경크기와 소요 깊이로서 말뚝 설치공(10)을 천공하여 그 말뚝 설치공 내에 강관(20)을 끼워서 설치하고, 상기 말뚝 설치공(10) 직하부의 지반층에 그 말뚝 설치공 보다 작은 직경크기로서 그라우트액 분사공(30)을 천공하며, 상기 그라우트액 분사공(30) 내에 그라우트액(A)을 강제로 압력 분사하여서 상기 말뚝 설치공(10) 직하부에 주변지반층까지 폭넓게 구근이 형성되도록 하부지지체(2)를 설치하고, 상기 하부지지체(2)로부터 말뚝 설치공(10) 내에 수직으로 세워져서 위치하도록 심재(40)를 근입한 후에, 상기 말뚝 설치공(10) 내에 다시 그라우트액(A)을 주입 경화시켜서 상기 하부지지체(2)의 상부에 일연체로서 기초말뚝(1)을 설치 시공하는 것이다.

Description

하부지지체를 갖는 기초말뚝의 시공방법{Method of Constructing Pile With Basement}

본발명은 지상구조물의 하중을 지반층에 전달하여 주는 기초말뚝에 관한 것으로, 특히 연약지반에서 기초말뚝의 심도를 최대한 얕게 시공할 수 있도록 하면서도 하중감당능력을 향상시켜 주는 하부지지체를 갖는 기초말뚝의 시공방법에 관한 것이다.

이전부터 지상구조물의 하중을 지반층에 효율적으로 전달하기 위한 대책으로 다양한 말뚝공사 방법들이 개발되어 건설공사현장에서 유용하게 활용되고 있는 바, 도심지 건설공사현장에서는 진동과 소음이 상대적으로 적은 현장치기 말뚝공사를 주로 채택하여 왔다.

상기한 현장치기 말뚝공사는 도1a 및 도1b와 같이, 해당위치의 지중을 소요깊이로 천공하여서 굴착공(110)을 형성하고, 천공된 굴착공(110) 내에 강관(120)과 함께 심재(130)를 삽입하여서 위치시킨 후에, 굴착공(110) 내에 주입호스(140)로서 그라우트액(A)을 주입하여서 지반층에 기초말뚝(100)을 설치 시공하게 되었다.

이와 같이 시공된 기초말뚝(100)은 주변지반과 적정한 마찰력을 유지하여서, 지상구조물의 하중을 효율적으로 감당하는 장점을 가지는 것이 사실이다.

그러나, 일반토사와 같이 느슨하거나 연약한 지반층에서는 현장치기로서 시공된 기초말뚝(100)이 주변지반과 적정한 마찰력을 유지하기 어렵다. 이러한 이유로, 지반이 느슨하거나 연약한 지반층에서는 현장치기 말뚝공사를 극히 제한적으로 채택하게 될 뿐만 아니라, 현장치기 말뚝공사를 채택하여서 기초말뚝(100)을 시공할 경우에 그 기초말뚝의 심도를 최대한 깊게하여서 주변지반과 적정한 마찰력을 유지할 수 있도록 시공되어야 하기 때문에, 공사기간이 불필요하게 연장되는 동시에 경제성을 상실하게 되는 등의 문제점을 수반하게 되었다.

한편, 현장치기 말뚝공사와 관련하여 개발된 것으로 압력 분사 그라우트공법이 알려져 있다. 이 압력 분사 그라우트공법은 도2a 및 도2b에 도시되는 바와 같이, 지반층에 소요깊이로서 그라우트액 분사공(210)을 천공하고, 천공된 그라우트액 분사공(210) 내에 제트분사관(220)으로서 주변지반층과 교반되도록 그라우트액 (A)을 압력 분사시켜서 소일시멘트기둥(200)을 형성하여 주므로, 신설 또는 기존 지상구조물의 지반층을 보강하여 주거나 그 신설 또는 기존 지상구조물의 하중을 직접적으로 감당할 수 있는 장점을 가지게 되었다.

그러나, 이와 같은 압력 분사 그라우트공법으로서 기존 지상구조물의 지반층을 보강하는 경우에는 압력 분사되는 그라우트액(A)이 지반층에 과응력으로 작용하여 기존 지상구조물을 부상(浮上)시키게 될 뿐만 아니라, 압력 분사된 그라우트액 (A)이 경화되는 시점까지 지반층을 일시적으로 약화시켜서 기존 지상구조물에 균열 및 파손을 유발시키는 문제점이 있었다.

또한, 이 압력 분사 그라우트공법으로서 신설 지상구조물의 지반층을 보강하는 경우에는 그라우트액(A)이 경화되면서 수축될 뿐만 아니라, 압력 분사된 그라우트액(A)으로부터 수분이 주변지반으로 심하게 유출되어서 소일시멘트기둥(200)이 공동화되기 때문에, 지반층을 보강하여 주어서 신설 지상구조물의 하중을 효율적으로 감당하기에 역부족한 문제점 등이 있었다.

본발명의 목적은 하부지지체를 갖추도록 시공하여서 연약지반에서 기초말뚝의 심도를 최대한 얕게하여 시공상의 경제성을 제고하여 주는 기초말뚝의 시공방법을 제공하는 데 있다.

본발명의 다른 목적은 하부지지체를 가지도록 시공하여서 지상구조물에 대한 하중감당능력이 우수한 기초말뚝을 얻을 수 있게 하여 주는 기초말뚝의 시공방법을 제공하는 데 있다.

도1a 및 도1b는 종래의 현장치기 말뚝공사를 예시한 것임

도2a 및 도2b는 종래의 압력 분사 그라우트공법을 예시한 것임

도3a, 도3b, 도3c, 도3d, 도3e는 본발명의 하부지지체를 갖는 기초말뚝의 시공방법에 따른 단계별 작업공정을 나타낸 것임

도4는 본발명의 기초말뚝에 사용되는 다른 심재를 나타낸 것임

도5는 본발명의 기초말뚝에 사용되는 또 다른 심재를 나타낸 것임

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 기초말뚝 2: 하부지지체 A: 그라우트액

10: 말뚝 설치공 20: 강관 30: 그라우트액 분사공

40: 심재 50: 천공드릴 60: 제트분사관

70: 주입호스

본발명의 하부지지체를 갖는 기초말뚝의 시공방법은 도3a 내지 도3e에 도시되는 바와 같이, 지반층에 소정의 직경크기와 소요 깊이로서 말뚝 설치공(10)을 천공하여 그 말뚝 설치공 내에 강관(20)을 끼워서 설치하고, 상기 말뚝 설치공(10) 직하부의 지반층에 그 말뚝 설치공 보다 작은 직경크기로서 그라우트액 분사공(30)을 천공하며, 상기 그라우트액 분사공(30) 내에 그라우트액(A)을 강제로 압력 분사하여서 상기 말뚝 설치공(10) 직하부에 주변지반층까지 폭넓게 구근이 형성되도록 하부지지체(2)를 설치하고, 상기 하부지지체(2)로부터 말뚝 설치공(10) 내에 수직으로 세워져서 위치하도록 심재(40)를 근입한 후에, 상기 말뚝 설치공(10) 내에 다시 그라우트액(A)을 주입 경화시켜서 상기 하부지지체(2)의 상부에 일연체로서 기초말뚝(1)을 설치 시공함을 기술구성상의 특징으로 한다.

다시말해서, 본발명은 지반층에 말뚝 설치공(10)과 그라우트액 분사공(30)을각각 천공하여서, 상기 그라우트액 분사공(30)을 통하여 상기 말뚝 설치공(10) 직하부에 그라우트액(A)을 압력 분사하여서 하부지지체(2)를 설치하고, 상기 하부지지체(2)와 말뚝 설치공(10) 내에 심재(40)를 근입한 후에 다시 그 말뚝 설치공(10) 내에 그라우트액(A)을 주입 경화시켜서 직하부에 설치된 하부지지체(2)와 일체로서 기초말뚝(1)을 설치 시공할 수 있도록 한 것이다.

따라서, 본발명은 첫째 기초말뚝(1)이 하부지지체(2)에 의하여 지지되도록 하여서, 연약지반에서 기초말뚝(1)의 심도를 최대한 얕게하여 시공할 수 있기 때문에, 공사기간을 단축시켜 주면서도 공사비용을 절감하여 주는 장점을 가지게 된다.

둘째 하부지지체(2)는 그라우트액(A)을 압력 분사하여서 설치하고, 기초말뚝 (1)은 그라우트액(A)을 중력식으로 주입하여서 설치 시공하기 때문에, 기존 지상구조물에 대하여 균열 및 파손이 발생됨을 방지하여 줄 뿐만 아니라, 신설 지상구조물에 대하여 하중을 효율적으로 감당할 수 있게 하여 주는 장점을 가지게 되는 것이다.

이하, 첨부도면에 의하여 본발명의 기초말뚝을 시공하는 단계별 작업공정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도3a는 지반층에 말뚝 설치공(10)을 천공하고 그 말뚝 설치공 내에 강관(20)을 끼워서 설치하는 작업공정을 나타내고 있다.

상기 말뚝 설치공(10)은 해당 작업위치의 지반층을 수직으로 굴착하여서 예정된 직경크기와 깊이로서 천공하게 된다.

상기 말뚝 설치공(10) 내에 설치되는 강관(20)은 그 말뚝 설치공을 보호하여서 붕괴됨을 방지하여 주는 역할을 수행하게 된다.

도3b는 천공된 말뚝 설치공(10)의 직하부 지반층에 그라우트액 분사공(30)을 천공하는 작업공정을 나타내고 있다.

상기 그라우트액 분사공(30)은 천공드릴(50)로서 상기 말뚝 설치공(10) 내부 바닥으로부터 굴착하여서 상기 말뚝 설치공(10)의 직하부에 그 말뚝 설치공 보다 작은 직경크기로 천공되도록 한다.

그리고, 상기 그라우트액 분사공(30)은 말뚝 설치공(10)의 하부 중앙에 위치하도록 천공하여서, 이후에 상기 그라우트액 분사공(30) 내에서 압력 분사되는 그라우트액(A)이 말뚝 설치공(10)을 중심으로 주변지반층까지 균등하게 확산되어서 구근이 형성되도록 함이 바람직하다.

도3c는 천공된 그라우트액 분사공(30) 내에 그라우트액(A)을 압력 분사하여서 하부지지체(2)를 설치하는 작업공정을 나타내고 있다.

상기 하부지지체(2)는 상기 그라우트액 분사공(30) 내에 외부의 가압펌프(미도시)와 연결되도록 설치된 제트분사관(60)으로서 그라우트액(A)을 강제로 압력 분사하여서, 상기 말뚝 설치공(10) 직하부의 주변지반층과 그라우트액(A)이 충분히 교반되어서 폭넓게 구근이 형성되도록 설치한다.

이와 같이 설치된 하부지지체(2)는 압력 분사되어서 주변지반층과 폭넓게 구근이 형성되도록 설치되기 때문에, 이후에 시공되는 기초말뚝(1)을 견고하게 떠받쳐서 지지하여 주는 역할을 충실히 수행하게 된다.

도3d는 설치된 하부지지체(2)로부터 말뚝 설치공(10) 내에 위치하도록 심재(40)를 근입하는 작업공정을 나타내고 있다.

상기 심재(40)를 근입시킬 때에는, 상기 하부지지체(2)를 설치하는 과정에서 말뚝 설치공(10) 내에 토사와 그라우트액(A)이 혼합된 상태로 채워져 있는 잔재물을 미리 제거한 후에, 상기 심재(40)의 하단부를 하부지지체(2)에 끼워넣고 말뚝 설치공(10) 내에 세워지도록 근입하여서 된다.

본발명의 실시예에서 상기 심재(40)는 소정의 직경크기를 가지는 강봉(41)으로 만들어진 것으로 예시하고 있으나, 필요에 따라서 상기 심재(40)는 도4에서와 같이 상기 심재(40)는 복수개의 철근들이 하나로 묶여져서 철근다발(42)로 만들어질 수도 있으며, 도5에서와 같이 H형의 단면형상을 가지는 철제빔(43)으로 만들어질 수도 있음을 밝혀 둔다.

도3d 및 도3e는 말뚝 설치공(10) 내에 그라우트액(A)을 주입 경화시켜서 기초말뚝(1)을 설치하는 작업공정을 나타내고 있다.

상기 기초말뚝(1)은 상기 말뚝 설치공(10) 내에 외부의 그라우트액 공급장치 (80)와 연결되도록 설치된 주입호스(70)로서 그라우트액(A)을 중력식으로서 주입하여서, 상기 하부지지체(2)의 상부에 지지되도록 설치하여서 된다.

이와 같이 설치된 기초말뚝(1)은 직하부에 설치된 하부지지체(2)에 의하여 지지되어서, 그 기초말뚝(1)의 심도를 최대한 얕게하여 설치 시공할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본발명은 기초말뚝이 하부지지체로서 지지되도록 시공하여 줌으로써, 연약지반에서 기초말뚝 시공시에 소요되는 공사기간과 공사비용을 절감하여 주며, 기존 지상구조물의 보강 균열 및 파손을 방지하여 줄 뿐만 아니라, 신설 지상구조물에 대한 하중을 효율적으로 감당할 수 있게 하여 주는 등의 유용한 효과를 가지게 되는 것이다.

Claims (4)

1. 지반층에 소정의 직경크기와 소요 깊이로서 말뚝 설치공(10)을 천공하여 그 말뚝 설치공 내에 강관(20)을 끼워서 설치하고, 상기 말뚝 설치공(10) 직하부의 지반층에 그 말뚝 설치공 보다 작은 직경크기로서 그라우트액 분사공(30)을 천공하며, 상기 그라우트액 분사공(30) 내에 그라우트액(A)을 강제로 압력 분사하여서 상기 말뚝 설치공(10) 직하부에 주변지반층까지 폭넓게 구근이 형성되도록 하부지지체(2)를 설치하고, 상기 하부지지체(2)로부터 말뚝 설치공(10) 내에 수직으로 세워져서 위치하도록 심재(40)를 근입한 후에, 상기 말뚝 설치공(10) 내에 다시 그라우트액(A)을 주입 경화시켜서 상기 하부지지체(2)의 상부에 일연체로서 기초말뚝(1)을 설치 시공함을 특징으로 하는 하부지지체를 갖는 기초말뚝의 시공방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 심재(40)는 소정의 직경크기를 가지는 강봉(41)으로 만들어짐을 특징으로 하는 하부지지체를 갖는 기초말뚝의 시공방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 심재(40)는 복수개의 철근들이 하나로 묶여져서 철근다발(42)로 만들어짐을 특징으로 하는 하부지지체를 갖는 기초말뚝의 시공방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 심재(40)는 H형의 단면형상을 가지는 철제빔(43)으로 만들어짐을 특징으로 하는 하부지지체를 갖는 기초말뚝의 시공방법.