KR20030010037A

KR20030010037A - 돌출간이 방사상으로 돌출된 현장 타설 콘크리트 파일형성장치 및 방법

Info

Publication number: KR20030010037A
Application number: KR1020010044782A
Authority: KR
Inventors: 원 회 양; 이호상
Original assignee: 원 회 양; 이호상
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2003-02-05
Also published as: KR100430342B1; DE10158524A1; US20030021637A1; CN1399038A; CA2358399A1; JP2003049426A; US6592300B2; JP3582831B2

Abstract

본 발명은 연약지반을 개량하기위하여 사용되는 여러가지 공법중 지중에 철근 콘크리트(또는 몰탈) 파일 구조체를 형성 하도록 한 콘크리트 그라우팅 방법 및 장치에 관한 것으로 지중에 그라우팅되어 고결되는 철큰 콘크리트 파일의 형태가 역학적으로 견고할 뿐 아니라 항상 균질한 형상이 되도록 함으로써 파일구조체에 대한 신뢰성이 보장되는 그라우팅을 할수 있게 하는 기능을 가지는 구조로 된 장치를 사용하여 돌출간이 방사상으로 돌출된 현장타설 콘크리트 파일을 형성하기 위한 공법을 제공하기 위한 발명이다.

Description

돌출간이 방사상으로 돌출된 현장 타설 콘크리트 파일 형성장치 및 방법{A formative installation and construction method of concrete file that projection is protruded into a radial shape}

본 발명은 그 건축물 또는 구축물을 구축하기 위한 현장 지반이 연약지반일경우 이 연약지반을 개량하기 위하여 선단에 "+"자형의 돌출간이 외주면에 돌설된 원뿔형태의 비트(Bit)가 구비되고, 이 비트와 연결하여 콘크리트 파일이 형성되게 하는 공법 및 장치에 관한것이다. 콘크리트 파일 성형관을 2중관으로 구비하고 이 콘크리트 파일 성형관을 수직으로 지중에 침하시켜서 일정한 깊이로 침하완료한 다음, 콘크리트 파일 성형관 내부에 구비된 성형관 직경보다 다소작은 직경의 소경관에 철근이 필요한 형태로 배근된 철근골조를 이 소경관에 장입한 다음 별도로 구비된 콘크리트 주입 호스를 통하여 콘크리트를 공급하면서 파일 성형관을 서서히 인발함으로써 균일한 형태의 돌출간이 방사상으로 돌출되고 내부에 철근이 매입된 현장타설 콘크리트 파일을 지중에 형성할수 있도록하는 장치와 이 장치에 의하여 십자형 단면을 가지는 콘크리트파일이 형성되도록 하는 방법에 관한 발명이다.

종래 연약지반을 개량할 목적으로 지중에 철근 콘크리트 파일을 형성하기 위하여서는 먼저 지중에 소정 직경과 깊이로 콘크리트 타설공을 구비한 다음, 이 콘크리트 타설공에 철근을 삽입하고 콘크리트 타설공에 콘크리트를 타설충전하여 양생함으로써 현장 철근콘리트 파일을 형성되게 하는 것으로 그 일례로서,

콘크리트 타설공을 형성시키는 방법으로 페데스탈(Pedestal) 말뚝이나 프랑키(Franki)말뚝, 베노토(Benoto), 칼웰드(Calweld), 리버스 써큐레이션(Reverse Circulation)등등의 공법이 사용되어 왔다.

그러나 종래와 같이 철근콘크리트 파일을 형성하기 위하여서는 지중에 먼저 콘크리트 타설공을 구비한다음 그 콘크리트 타설공에 철근을 삽입하게 되면 콘크리트 타설공 자체의 내주면이 매우불균일하고 이러한 상태에서 철근을 삽입하게 되면 철근의 위치가 부정확하게 되어 콘크리트 타설시 철근들과 콘크리트와의 타설두께가 균일하지 못하게 되고 이런 상태에서 타설된 콘크리트 파일의 강도에 대한 신뢰도가 매우 낮게 되는 문제점이 발생하므로 타설된 콘크리트와 철근들과의 피복두께가 정확하고 균일한 형태로 파일이 성형되도록 하므로써 파일강도에 대한 확실한 신뢰성이 보장되도록 하는 철근콘크리트 파일형성 공법이 요구되고 있는 실정이다.

도 1은 본 발명상으로 실시되는 콘크리트 주입관 장치의 일부 축약 전체 사시도

도 2는 본 발명상으로 실시되는 콘크리트 주입관을 사용하여 지중 콘크리트 파일을 형성 고결하였을때의 파일 횡단면도

도 3은 본 발명상으로 실시되는 콘크리트 주입관 장치의 최하단부가 다수개의 삼각날개 형태의 세그멘트로 구비되어 각 세그멘트가 개방된 상태도

도 4는 본 발명상으로 실시되는 콘크리트 주입관 장치의 최하단부의 각 세그멘트가 원뿔형태로 폐쇄된 상태도

도 5는 각 세그멘트가 폐쇄되도록 계지되거나 개방되게하는 개폐추에 의하여 각 세그멘트가 개방됨과 동시에 금속추는 현수삽 포삽파이프의 하단으로 이동되고 파일내부에 콘크리트가 충전되기 시작하는 상태 설명을 위한 단면도

도 6은 주입관 최하단부가 폐쇄된 상태에서 파일의 자중과 주입관 장치 하단부에 구비된 다수개의 바이브레이터의 진동에 의하여 연약지반으로 주입관이 지중으로 소정깊이로 침하된 상태를 나타내는 종단면도

도 7은 침하완료된 주입관 내주면에 고정적으로 입설된 소경관 내주면에 철근이 내삽된 상태에서 콘크리트를 콘크리트 주입호스로 주입시작을 할때의 상태 단면도

도 8은 콘크리트 주입과 동시에 주입관을 서서히 상승 인발하면서 주입관 최선단에 구비된 폐쇄되어 있던 각 세그멘트가 개방됨으로써 주입관 선단부에 확보된 지중공간에 콘크리트가 토출 충전되는 상태 단면도

도 9는 콘크리트가 타설된 지중에 철근만 잔존하고 주입관은 완전히 상부지면으로 인발되어 지중 콘크리트 타설 충전이 완료된 상태단면도

(도면의 주요부분에 대한 보호설명)

CP.콘크리트 파일

1.콘크리트 주입관 2,2a.현수삭 3.볼트 3a.볼트관통공

C.콘크리트 10.롯드 11.롯드외주벽 12.요입부

13.콘크리트주입호스 14.개폐판 15.힌지 16.걸쇄 17.소경관

18.고정간 19,19a.플랜지 20.절개홈 21,21a.철판커버

22.현수삭 포삽 파이프 23.코일스프링 24.걸고리

30.비트 30a.비트중공부 31.비트외주벽 32.돌출간

33.바이브레이터 34.세그멘트 35.힌지 36.계지홈

37.금속추 40.철근 골조

본 발명은 상기와 같은 철근 콘크리트 파일의 강도에 대한 확실한 신뢰성을 보장할수 있는 철근콘크리트 파일을 연약지반에 형성할수 있도록하는 공법과 이 공법에 따르는 장치에 대하여 안출한 발명으로써 먼저, 본 공법을 수행하기위한 구체적인 수단인 철근콘크리트 파일을 지중에 형성시키기 위한 장치의 구성을 이하에 첨부도면을 들어 설명한다.

첨부도면 제 6도 및 제 7도에서와 같이 상부선단이 체인 또는 와이어 로프등의 현수삭(2)에 의하여 크레인붐에 연결 현수되는 본 발명상의 콘크리트 주입관(1)은 크게 상부구조인 중공관인 롯드(Rod)(10)와 하부구조인 비트(Bit)(30)로 나누어 구성되고 이들의 상,하 선단을 볼트(3)등의 체결수단으로 착탈 자유로이 연설되게 함으로써 비트(30)의 직경을 공사현장 규모에 부합되는 직경의 비트로 선택하여 착탈할수 있게 하는바,

먼저 상부구조인 롯드(10)는 도1에서와 같이 소정직경과 길이로되는 중공관인 롯드(10)의 외주벽(11) 일측을 내측으로 성형하여 요입부(12)를 형성하되 롯드 길이방향으로 요입형성하며, 도1, 도8에서와 같이 이 요입부(12)에 콘크리트(C) 주입호스(13)를 매입한다. 이 요입부(12) 좌,우선단에는 일정한 길이의 개폐판(14)을 회전 자유로이 되도록 일측에 힌지(15) 결합하고 타측에 걸쇄(16)를 구비하며, 이 개폐판(14)을 요입부(12) 전체에 걸쳐 개폐할수 있게 다수개를 부착하고 롯드(10) 내부에는 롯드(10) 직경보다 다소작고 길이는 동일한 상,하가 개통된 소경관(17)을 내삽하여 다수개의 고정간(18)으로 위치 고정되게 롯드(10) 내주면에 용접으로 직립고정 시킨다.

롯드(10) 하부선단의 외주벽(11)에는 소정폭과 두께를 가진 플랜지(flange)(19)를 구비하며 이 플랜지(19)에 다수개의 볼트(3) 관통공(3a)(도면에는 도시안됨)을 천설하고 이 플랜지(19) 선단과 롯드(10) 외주벽(11)에 일정한 각도의 기울기를 가지고 볼트(3)를 조이는 스페너등이 삽입될수 있는 절개홈(20)을 볼트(3) 관통공(3a) 위치에 형성한 철판커버(21)를 용접 착설한다. 또한 상기 롯드(10) 내부에는 일정한 길이의 현수삭(2a) 체결용 포삽파이프(22)를 위치 고정되게 착설함으로써 본 발명상으로 실시되는 콘크리트 주입관(1)의 상부구조가 구성된다.

그리고 상기 롯드(10) 하단의 플랜지(19)와 대접연결되는 플랜지(19a)가 상부외주연부에 구비되고 이 플랜지(19a)에 플랜지(19)와 대칭적으로 볼트관통공(도면에는 도시안됨)이 천설되어 볼트(3)와 너트(도면에는 도시안됨)로 나사결합되는하부구조인 내부가 중공부(30a)로 되는 비트(30) 외주벽(31) 상부에도 철판커버(21a)를 대칭적으로 용접착설함으로써 콘크리트 주입관(1)의 침하시 토사와의 접촉저항을 줄여서 보다 용이하게 침하되게 한다. 이 비트(30) 외주벽(31)에는 다수개(도면상으로는 4개)의 일정한 높이로 되고 다이아몬드 형태의 4개의 경사면을 가진 돌출간(32)을 돌설하고 이 돌출간(32) 내부에는 각각 바이브레이터(33)를 장착한다. 이러한 비트(30) 하단부 주연부(31a)에는 다수개의 삼각판형의 세그멘트(34)를 각각 힌지(35) 결합하고 이 각 세그멘트(34)의 하부모서리를 삽입계지되도록 계지홈(36)이 외주면 전둘레에 구비된 금속추(37)가 별도의 현수삭(2a)에 연설되게 하되 이 금속추(37)가 연설된 현수삭(2a)은 롯드(10) 내벽에 별도로 착설된 현수삭(2a) 포삽파이프(22)에 삽설되게 한다.

이 현수삭(2a)의 상부 선단에는 소정길이의 코일스프링(23)을 연설하고 코일스프링(23) 선단에는 걸고리(24)를 연설하여 걸고리(24)가 롯드(10) 상부선단에 걸려있도록 하여 이 현수삭(2a) 하부선단에 연설된 금속추(37)의 외주면에 형성된 계지홈(36)에 계지고정되어 있는 각 세그멘트(34)에 의하여 비트(30) 하부선단을 탄력적으로 폐쇄되게한 상태에서 이 비트(30) 내부로 공급되는 철근골조(40)의 무게와 롯드(10)의 상단에 걸려있는 걸고리(24)를 사람이 임시로 해제함으로써 각 세그멘트(34)는 힌지(35)를 축으로 하방으로 하향 개방됨과 동시에 다시 상기 걸고리(24)를 롯드(10)의 상단에 걸어 금속추(37)는 현수삭(2a)에 연설된 코일스프링(23)의 복원 탄성력에 의하여 현수삭 포삽파이프(22) 선단에 계지되게한 구조로 하부구조가 구성되므로써 본 발명상으로 실시되는 연약지반 개량을 위한 콘크리트주입용 주입관(1)의 전체구조가 구성된다.

도면중 미설명부호 (41)은 연약지반이다.

상기와 같이 구성된 본발명상으로 실시 구비되는 콘크리트 파일형성 장치를 사용한 콘크리트 파일형성 공법을 먼저 시공 하고자 하는 위치에 적합한 직경으로 되는 비트(30)를 선택하여 크레인의 붐대에 연결된 현수삭(2)에 의하여 현수되어 있는 롯드(10) 하단부의 플랜지(19)와 비트(30) 상단부의 플랜지(19a)와를 대접하여 볼트(3)와 너트로 결합하고 현수삭(2a) 선단의 금속추(37)에 형성되어 있는 계지홈(36)에 비트(30) 하단부에 힌지(35) 결합된 다수개의 세그멘트(34) 모서리가 계지되어 비트(30) 하단부가 폐쇄된 상태에서 주입관(1)의 비트(30) 하부선단을 연약지반상에 위치시키고 다수개의 바이브레이터(33)를 동시에 가동하면 이 바이브레이터(33)의 진동에 의하여 주입관(1)은 연약지반 지중으로 비교적 중량물인 주입관(1)의 자중에 의하여 침하되게 된다.

상기 주입관이 침하되는 지반은 연약지반이므로 바이브레이터의 진동으로 충분히 필요한 위치의 지중 깊이까지 침하시킬수 있고 목표지점까지 침하되었으면, 그다음 주입관(1)의 롯드(10) 내주면에 수직으로 고정구비된 소경관(17)에 설계상 적당한 직경과 콘크리트 파일이 형성될 길이와 동일한 길이의 미리 배근된 철근 골조(40)를 장입하면 소경관(17)을 통하여 장입된 철근 골조(40)는 비트(30) 내주면 하단까지 위치되게 되고 바이브레이터(33)를 계속 가동하여 롯드(10)와 비트(30)를 계속진동시키면서 서서히 주입관(11)을 상승시킴과 동시에 금속추(37)에 구비된 계지홈(36)에 계지고정되어 있던 다수개의 각 세그멘트(34)는 금속추(37)를 현수삭(2a)과 연설된 상태로 지지 고정하고 있는 롯드(10) 상단에 걸려있는 걸고리(24)를 사람이 임시 해제하고 또한 주입관(1) 내부에 공급된 철근골조(40)의 무게에 의하여 각 세그멘트(34)가 외곽쪽으로 열리게 되면서 비트(30) 하단이 개방되게 되고, 이때 콘크리트 주입호스(13)를 통하여 콘크리트(C)를 토출하고, 비트(30) 자체가 확보한 지중공간과 이 공간과 연결되는 비트(30) 외주면에 돌설된 다이아몬드 형태의 돌출간(32)에 의하여 확보된 4개의 공간부에 콘크리트가 충전되게 된다.

이때 콘크리트 주입관(1)인 롯드(10)와 소경관(17)과 비트(30)는 상승하지만 소경관(17) 내부에 장입되어 있던 철근골조(40)는 지중에 그대로 잔존하여 계속 서서히 상승하는 콘크리트 주입관(1) 하부 선단의 비트(30)로부터 토출되는 콘크리트(C)가 철근골조(40) 사이사이에 충전되면서 타설됨으로써 도면 도2에 도시한 단면 상태인 원기둥에 4개의 지간이 방사상으로 돌설된 역학적으로 가장 안전한 저항체 형태로 되는 균일한 형태의 콘크리트 파일이 지중에 정확한 형태로 형성되므로 본 발명상의 장치를 사용한 공법으로 철근 콘크리트 파일을 형성하므로써 균질한 파일형태에 대한 신뢰성이 높으며 내부에 철근이 개재되어 콘크리트 양생시 매우견고한 지중 기초 철근 콘크리트 파일을 형성할수 있을 뿐 아니라 타설되는 콘크리트에 바이브레이터에 의하여 지속적으로 진동이 가해져서 타설된 콘크리트를 다지는 역할을 함으로 콘크리트 파일의 조직에 공극이 최소화 되어 매우치밀함에 따라 양생완료시 매우 강고한 철근 콘크리트 파일을 구축할수 있다.

Claims

연약지반 개량을 위하여 지중에 균질한 상태의 철근 콘크리트 파일을 형성하기위한 돌출간이 방사상으로 돌출된 현장 타설 콘크리트 파일(CP)을 형성하기 위한 장치에 있어서,

중공관인 롯드(10) 외주벽(11) 일측을 내측으로 롯드(10) 길이방향으로 요입부(12)를 요입형성하여 이 요입부(12)에 콘크리트(C) 주입호스(13)를 매입하고 이 요입부(12) 좌,우선단에는 일정한 길이의 개폐판(14)을 회전자재하게 일측에 힌지(15) 결합하고 타측에 걸쇄(16)를 구비하여 이 개폐판(14)을 개폐할수 있게 요입부(12) 전체에 다수개를 부착하며, 롯드(10) 내부에는 소직경으로되는 롯드(10) 길이와 동일한 길이의 소경관(17)을 내설하여 이 소경관(17)을 다수개의 고정간(18)으로 롯드(10) 내주면에 용접으로 직립고정 시키고, 롯드(10) 하부선단의 외주벽(11)에는 소정폭과 두께의 플랜지(flange)(19)를 구비하여 이 플랜지(19)에 다수개의 볼트(3) 관통공(3a)을 천설하고 이 플랜지(19) 선단과 롯드(10) 외주벽(11)과 일정한 각도의 기울기를 가지고 다수개의 절개홈(20)을 구비한 철판커버(21)를 용접 착설하여서 되는 돌출간이 방사상으로 돌출된 현장타설 콘크리트 파일 형성장치.
제 1항에 있어서,

내부가 중공부(30a)로 되는 비트(30) 외주벽(31) 상부에도 철판커버(21a)를대칭적으로 용접착설하고 이 비트(30) 외주벽(31)에는 다수개(도면상으로는 4개)의 일정한 높이로 되며 다이아몬드 형태의 4개의 경사면을 가진 돌출간(32)을 돌설하고 이 돌출간(32) 내부에는 각각 바이브레이터(33)를 장착하며 이러한 비트(30) 하단부 주연부(31a)에는 다수개의 삼각판형의 세그멘트(34)를 각각 힌지(35) 결합하고 이 각 세그멘트(34)의 하부모서리를 삽입계지되도록 계지홈(36)이 외주면 전둘레에 구비된 금속추(37)가 현수삭(2a) 하부선단에 연설되고 상측에 코일스프링(23)과 걸고리(24)가 연설되고 각 세그멘트(34) 선단이 금속추(37)의 외주면에 형성된 계지홈(36)에 계지고정되어 비트(30) 하부선단을 폐쇄되게 하여서 되는 돌출간이 방사상으로 돌출된 현장타설 콘크리트 파일 형성장치.
연약지반 개량을 위하여 지중에 균질한 상태의 철근 콘크리트 파일을 형성하기위한 돌출간이 방사상으로 돌출된 현장 타설 콘크리트 파일(CP)을 형성하기 위한 방법에 있어서,

상측에 롯드(10)와 롯드(10)하단에 비트(30)가 연설된 콘크리트 주입관(1)을 연약지중에 바이브레이터(33)의 진동에 의하여 침하시키고 침하된 콘크리트 주입관(1) 내부의 소경관(17) 내부에 철근골조(40)를 내삽한 다음 콘크리트 주입호스(13)를 통하여 콘크리트를 타설함과 동시에 콘크리트 주입관(1)을 계속적으로 진동시키면서 인발함에 따라 지중에 확보된 공간에 잔존하는 철근 골조(40) 사이에 콘크리트가 충전되게 하여 철근콘크리트 파일이(CP)이 형성되도록 한 돌출간이 방사상으로 돌출된 현장 타설 콘크리트 파일의 형성 방법.