KR200445795Y1 - 지표면에서의 콘크리트 블록 보강을 이용한 교량의 단일 현장타설말뚝 기초 - Google Patents

Abstract

본 고안은 푸팅을 설치하지 않고 지중에 설치되는 말뚝과 교량의 교각에 해당하는 기둥이 현장 타설 철근 콘크리트에 의해 연속적으로 합성된 상태로 제작되며 교량의 코핑부 및 교량의 상부구조물을 지지하는 교량의 하부구조를 이루는 단일 현장타설말뚝 기초로서, 지표면에서의 수평변위 및 모멘트를 효율적으로 제어하고 좌굴에 대한 안전성을 증가시킬 수 있는 최적의 단면 크기를 가질 수 있는 단일 현장타설말뚝 기초에 관한 것이다.

본 고안에서는 교량의 코핑부 및 교량의 상부구조물을 지지하는 교량의 하부구조를 이루며, 지중에 설치되는 말뚝(11)과 지상에 노출되는 기둥(12)이 일체로 합성된 구조를 가지는 단일 현장타설말뚝 기초(1)로서, 단일 현장타설말뚝 기초(1)가 지반에 수직하게 설치된 상태에서, 단일 현장타설말뚝 기초(1)에 저항하는 지반면의 면적을 확대시키도록, 지면 위치에서 비합성 방식으로 말뚝(11)의 외주면을 감싸는 원형 링 형상의 콘크리트 보강블록(20)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 단일 현장타설말뚝 기초가 제공된다.

Description

지표면에서의 콘크리트 블록 보강을 이용한 교량의 단일 현장타설말뚝 기초{Single Column Drilled Pier Foundation having Concrete Block for Surface Reinforcement}

본 고안은 교량의 하부구조를 이루는 단일 현장타설말뚝 기초에 관한 것으로서, 구체적으로는, 푸팅을 설치하지 않고 지중에 설치되는 말뚝과 교량의 교각에 해당하는 기둥이 현장 타설 철근 콘크리트에 의해 연속적으로 합성된 상태로 제작되며 교량의 코핑부 및 교량의 상부구조물을 지지하는 교량의 하부구조를 이루는 단일 현장타설말뚝 기초로서, 지표면에서의 수평변위 및 모멘트를 효율적으로 제어하고 좌굴에 대한 안전성을 증가시킬 수 있는 최적의 단면 크기를 가질 수 있는 단일 현장타설말뚝 기초에 관한 것이다.

도 1에는 단일 현장타설말뚝 기초(Single Column Drilled Pier Foundation)를 이용한 종래의 일반적인 교량의 기초를 보여주는 개략적인 도면이 도시되어 있다. 최근에는 교량을 시공함에 있어서, 푸팅(footing)을 설치하지 않고 도면에 도시된 것 같이, 단면 직경 약 2.0∼3.5m의 철근 콘크리트의 형태로, 지중에 설치되는 말뚝(110)과 교량의 교각에 해당하는 기둥(120)을 현장에서 연속적으로 시공하여 단일 현장타설말뚝 기초(100)를 제작하여 교량의 하부구조를 형성함으로써 교량을 시공하는 공법이 제시되고 있다. 단일 현장타설말뚝 기초(100)는, 지중에 설치되는 말뚝(110)과 지상에 노출되는 기둥(120)이 일체로 합성된 구조를 가지고 있다. 따라서 지표면 하부에 설치되는 말뚝(110)은 일반적인 공지의 현장타설 말뚝 시공 방법을 이용할 수 있으며, 지표면 상부의 기둥(120)은 일반적인 교각 시공 방법을 이용할 수 있으므로, 그 시공 과정이 단순하여 경제성 및 시공성이 매우 우수하다. 특히, 위와 같은 단일 현장타설말뚝 기초(100)를 이용하게 되면, 종래의 푸팅을 이용한 시공방법에 비하여, 푸팅 시공으로 인한 과다한 지반절취가 없으므로 터파기량을 감소시킬 수 있다. 또한 말뚝(110)의 시공을 위하여 지반을 굴착할 때 지지층을 확인 할 수 있어, 말뚝을 항타하여 관입시키기 곤란한 지층에도 적용이 가능하며 기타 다양한 지반조건에도 적용 가능하다는 장점이 있다.

단일 현장타설말뚝 기초(100)의 단면 크기는 다음의 두 가지 요소를 고려하여 결정될 수 있다. 단일 현장타설말뚝 기초(100)는 유연한 거동을 보이는 구조이므로, 지표면에서 큰 수평변위가 생기게 되고, 지표면 아래에는 가상고정점이 존재하게 된다. 따라서 지표면에서의 큰 수평변위 발생을 고려하여 단일 현장타설말뚝 기초(100)의 단면 크기를 결정할 수 있다. 또한 좌굴장이 증가됨에 따른 임계좌굴하중의 감소를 고려하여 단일 현장타설말뚝 기초(100)의 단면크기를 결정할 수 있다. 그런데 일반적으로 지표면에서의 수평변위가, 좌굴하중에 대한 것보다 더 중요하게 인식되고 있고, 그에 따라 좌굴하중을 고려하여 결정되는 단면보다 더 큰 단면을 가지도록 단일 현장타설말뚝 기초(100)가 시공되고 있는 실정이다.

한편, 단일 현장타설말뚝 기초(100)는 일반적으로 케이싱을 근입할 수 있는 연약지반에 시공되고, 이러한 단일 현장타설말뚝 기초(100)를 시공함에 있어서는 푸팅을 시공하지 않게 되므로, 푸팅이 형성되는 종래의 교량 기초에 비하여 매우 유연한(flexible) 거동을 보이는 구조가 된다. 따라서 단일 현장타설말뚝 기초(100)를 시공한 경우, 지진 하중에 대해서 지표면에서는 큰 수평변위가 발생하게 되며, 이러한 이유 때문에, 위에서 언급한 많은 장점에도 불구하고 실제로 적용되는 사례는 많지 않다.

위와 같은 유연한 구조라는 단일 현장타설말뚝 기초(100)의 한계를 극복하려는 노력의 일환으로서 지반치환 공법이 제시되고 있다. 도 2a에는 도 1에 도시된 종래의 단일 현장타설말뚝 기초(100)에서 지면에 지반치환을 적용한 상태를 보여주는 개략도가 도시되어 있고, 도 2b 및 도 2b에는 경사지에 설치된 종래의 단일 현장타설말뚝 기초(100)에서 지반치환을 적용한 상태를 보여주는 개략도가 도시되어 있다. 도 2a에 도시된 것처럼, 지면을 다른 소재로 이루어진 지반(치환지반)(200)으로 치환하기 위해서는, 그 치환 범위가 상당히 광범위 해져야 한다. 만일 지반치환 범위를 광범위하게 하지 않으면, 치환되지 않은 지반의 영향으로 인하여, 치환지반(200)에 의한 수평변위에 대한 보강 효과가 불확실하게 된다. 반면에, 보강 효과를 증대를 위하여, 광범위한 지반치환을 하게 되면 과다한 터파기로 인해 시공성 및 경제성의 저하를 야기하게 되는 문제점이 있다.

특히, 경사면에 말뚝(110)이 시공될 경우에는, 도 2b에 도시된 것처럼 지반치환의 깊이가 매우 깊어지고 치환 범위가 더욱 광범위해지기 때문에 그만큼 시공성이 현저하게 저하된다. 도 2c와 같이 경사진 형태로 지반치환을 하는 경우에는, 도 2c에서 원형으로 표시된 부분은 경사지로 남아 있게 되어 지반치환에 의한 수평변위의 효과가 미미하다는 문제가 있다. 또한, 위와 같은 종래의 지반치환 방식은 해상 시공에 대해서는 적용하기 어렵다는 한계가 있다.

본 고안은 위와 같은 종래 기술이 가지고 있는 단점과 한계점을 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 본 고안은 단일 현장타설말뚝 기초에서, 광범위한 지표면의 지반치환 작업을 하지 않고서도, 지표면에서의 수평변위를 효율적으로 감소시키고 좌굴에 대한 안전성을 증가시킴으로써, 단일 현장타설말뚝 기초의 단면 크기가 과도해지지 않게 되고 최적의 단면 크기를 갖도록 함과 동시에, 광범위한 지반치환 및 그에 따른 과다한 터파기로 인한 시공성 및 경제성의 저하를 방지하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 고안은 육상뿐만 아니라 해상에서도 용이하게 단일 현장타설말뚝 기초를 시공할 수 있으며, 말뚝을 경사지에 설치해야 하는 경우에도 용이하게 단일 현장타설말뚝 기초를 시공할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 고안에서는 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 단면 크기를 증가시키거나 또는 광범위한 지반치환을 이용한 보강 대신에, 단일 현장타설말뚝 기초의 지표면 위치에, 단일 현장타설말뚝 기초와 비합성 거동을 하는 현장타설 콘크리트 보강블록 또는 프리캐스트 콘크리트 보강블록을 단일 현장타설말뚝 기초에 설치함으로써, 단일 현장타설말뚝 기초에 저항하는 지반면적을 확대하여, 지표면에서의 단일 현장타설말뚝 기초의 수평변위 및 작용 모멘트를 효율적으로 제어하고, 단일 현장타설말뚝 기초의 좌굴에 대한 안전성을 증가시킨 단일 현장타설말뚝 기초가 제공된다.

본 고안에 따르면, 단일 현장타설말뚝 기초의 단면 크기를 증가시키거나, 광범위한 지반치환을 수행하지 않아도 지표면의 수평변위를 효율적으로 감소시키는 반면에, 좌굴장을 감소시켜 단면의 저항력 및 임계좌굴하중을 증가시키고 발생모멘트를 감소시킬 수 있게 된다. 따라서 본 고안에 의하면, 단일 현장타설말뚝 기초의 제작을 위하여 사용되는 콘크리트, 철근 등의 재료를 줄일 수 있어 그 만큼 재료비를 절감할 수 있게 되고, 단면 크기의 증가를 방지하므로 시공장비의 소규모화를 통하여 시공성 및 경제성을 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

또한 본 고안에 따른 단일 현장타설말뚝 기초에서는 프리캐스트 콘크리트 보강 블록을 이용할 수 있으므로, 현장타설이 어려운 해상 시공 조건에서도 단일 현장타설말뚝 기초를 시공할 수 있어, 적용될 수 있는 범위를 확대시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 기존 형식의 단일 현장타설말뚝 기초를 이용한 종래의 일반적인 교량의 기초를 보여주는 개략도이다.

도 2a 내지 도 2c는 각각 도 1에 도시된 종래의 단일 현장타설말뚝 기초에서, 지면에 지반치환을 적용한 상태를 보여주는 개략도이다.

도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 단일 현장타설말뚝 기초의 개략도이다.

도 4는 도 3의 선 A-A에 따른 단면도이다.

도 5는 본 고안의 단일 현장타설말뚝 기초에 구비되는 콘크리트 보강블록이 설치된 상태의 부분 단면도이다.

도 6은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 단일 현장타설말뚝 기초의 개략도이다.

도 7은 도 6의 선 B-B에 따른 단면도이다.

도 8은 프리캐스트 콘크리트 보강블록이 단일 현장타설말뚝 기초에 구비된 상태의 부분 단면도이다.

도 9a 및 도 9b는 각각 도 7 및 도 8에 대응되는 도면으로서, 횡방향 강봉에 의해 분할편이 조립되는 실시예의 단면도와 사시도이다.

도 10a 및 도 10b는 각각 중공형 분할편에 의한 프리캐스트 콘크리트 보강블록에 대한 도면으로서, 도 10a는 도 7에 대응되는 단면도이고, 도 10b는 도 10a의 선 C-C에 따른 부분 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 단일 현장타설말뚝 기초

11 : 말뚝

12 : 기둥

20 : 콘크리트 보강블록

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

도 3에는 본 고안의 일 실시예에 따른 단일 현장타설말뚝 기초(1)의 개략도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3의 선 A-A에 따른 단면도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 고안의 단일 현장타설말뚝 기초(1)에 콘크리트 보강블록(20)이 설치된 상태의 부분 단면도가 도시되어 있다.

본 고안에 따른 단일 현장타설말뚝 기초(1)는, 지중에 설치되는 말뚝(11)과 지상에 노출되는 기둥(12)이 일체로 합성된 구조를 가지고 있다. 즉, 말뚝(11)과 기둥(12)이 하나의 부재로서 현장타설 철근 콘크리트 구조로 일체로 시공되어 설치되는 것이다. 상기 말뚝(11)은 천공 후 콘크리트 타설 등의 시공순서를 포함하는 일반적인 공지의 현장타설 말뚝 시공 방법을 이용하여 시공될 수 있으며, 본 고안에서는 상기 말뚝(11)의 시공 방법에 특별한 제한이 없다. 상기 기둥(12) 역시 거푸집 설치 등의 작업을 포함하는 일반적인 기둥 시공방법을 이용하여 시공될 수 있으며, 본 고안에서는 상기 기둥(12)의 시공 방법에 특별한 제한이 없다.

본 고안의 단일 현장타설말뚝 기초(1)에서는, 말뚝(11)이 지중에 설치되고 기둥(12)은 지면에서부터 지중으로 위치하도록 수직하게 설치된 후, 지면 위치에서 상기 말뚝(11)의 외면에는 상기 말뚝(11)을 감싸도록 콘크리트 보강블록(20)이 구비된다. 구체적으로, 말뚝(11)과 기둥(12)이 일체로 설치된 상태에서, 말뚝의 직경 정도의 깊이와 말뚝 직경의 2~3배 정도의 폭을 가지는 콘크리트 보강블록(20)의 크기에 맞추어 지면으로부터 지반을 터파기를 하고 상기 말뚝(11)의 외면을 감싸도록 콘크리트 보강블록(20)을 설치한다. 위에서 언급한 것처럼, 콘크리트 보강블록(20)은, 말뚝(11)에 설치되었을 때의 폭이 적어도 말뚝(11) 직경의 2~3배가 되며, 그 높이는 말뚝(11)의 직경과 동일하거나 그 이상이 되는 것이 바람직하다. 콘크리트 보강블록(20)의 폭 즉, 외경이 말뚝(11)의 2배일 경우, 수평변위 해석에 사용되는 지반에서의 스프링계수가 약 2.0∼ 2.5배 증가하게 되어 수평변위에 대한 우수한 보강효과가 발휘된다. 그러나 위의 수치는 바람직한 실시예일 뿐이며 본 고안은 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3 내지 도 5에 도시된 실시예에서, 상기 콘크리트 보강블록(20)은 현장 타설 콘크리트로 제작되는데, 링의 형상을 가지면서 지면으로부터 지중으로 상기 말뚝(11)의 외면을 감싸는 형태로 구성된다. 이를 위해서, 앞서 설명한 것처럼 상기 말뚝(11)의 주위를 지면으로부터 소정 깊이로 터파기한 후에 거푸집을 설치하여 현장 타설에 의해 콘크리트 보강블록(20)을 제작한다. 본 고안에 있어서, 상기 콘크리트 보강블록(20)은 말뚝(11)을 비합성 구조로 감싸게 되는데, 이를 위해서 도 4에 도시된 것처럼, 말뚝(11)의 외주면에 PE필름 등의 분리제(21)를 미리 도포해둔 상태에서 콘크리트를 타설하여 콘크리트 보강블록(20)을 제작하게 된다. 도면에 도시된 실시예에서 상기 콘크리트 보강블록(20)의 외형이 원형으로 되어 있으나, 이에 한정되지 아니하며 다각형으로 이루어질 수 있다. 즉, 다각형 링 형태로 상기 콘크리트 보강블록(20)이 형성될 수 있는 것이다.

콘크리트 보강블록(20)이 제작되면, 터파기한 지반과 콘크리트 보강블록(20) 사이의 공간을 쇄석 등의 채움재를 이용하여 채운다. 이 때 다짐을 할 수도 있다. 콘크리트 보강블록(20)의 제작을 위해 터파기를 할 때 필요한 경우에는 가시설을 할 수도 있다. 예를 들어, 콘크리트 보강블록(20)를 설치할 지면이 경사면이거나 또는 공사지장물이 존재(터파기를 하게 되면 하수관이나 수로를 침범하게 되거나 또는, 경사면 위에 기존도로가 있는 경우 등)하여 그냥 터파기가 어려운 경우에는 흙막이 가시설 등을 설치한 후 터파기를 수행한다.

한편, 위와 같은 현장 타설 콘크리트를 이용하여 콘크리트 보강블록(20)을 제작하는 것은 육상에서의 시공에 매우 유용하다. 반면에 해상에서의 시공에서는 현장 타설 콘크리트를 이용하여 콘크리트 보강블록(20)을 제작하는 것이 어려울 수 있다. 이러한 경우 및 기타 필요한 경우에는 다음에서 설명하는 것처럼 프리캐스트로 제작되어 조립되는 콘크리트 보강블록(20)을 이용할 수도 있다.

도 6 내지 도 8에는 본 고안의 또다른 실시예에 따른 단일 현장타설말뚝 기초(1)에 대한 도면이 도시되어 있는데, 도 6에는 단일 현장타설말뚝 기초(1)의 개략도가 도시되어 있으며, 도 7에는 도 6의 선 B-B에 따른 단면도가 도시되어 있다. 도 8에는 도 6에 도시된 프리캐스트 콘크리트 보강블록(20)이 단일 현장타설말뚝 기초(1)에 구비된 상태의 부분 단면도가 도시되어 있다.

도 6 내지 도 8에 도시된 실시예에 따른 단일 현장타설말뚝(1)에서도 기둥(12)과 일체로 합성되어 설치된 말뚝(11)에는, 그 지면에서 프리캐스트로 사전 제작되어 조립되는 콘크리트 보강블록(20)이 말뚝(11)을 비합성 상태로 감싸도록 설치된다. 구체적으로, 상기 콘크리트 보강블록(20)은 복수개의 분할편(22)으로 나누어져 있으며, 사전 제작된 후 현장으로 운반되어 말뚝(11)을 감싸도록 분할편(22)이 배치된 상태에서 서로 일체로 조립 결합되어 콘크리트 보강블록(20)을 이루게 된다. 도면에 도시된 실시예에서는 콘크리트 보강블록(20)이 두 개의 분할편(22)으로 분할되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 아니하며 2개 이상의 복수의 분할편(22)으로 분할될 수 있다. 이러한 분할편(22)은 말뚝(11)에 비합성구조로 설치되며, 사용성을 위한 철근만이 그 내부에 배치되어 있다.

상기 분할편(22)을 일체로 조립은 다음과 같은 방식에 따라 이루어 질 수 있다. 분할편(22)들을 말뚝(11) 주위에 배치한 상태에서, 상기 분할편(22)의 외면을 밴드부재(23)로 감싸서 상기 밴드부재(23)를 고정시킴으로써 분할편(22)들이 일체를 이루어 콘크리트 보강블록(20)이 되도록 하는 것이다. 상기 밴드부재(23)는 강재판으로 이루어질 수 있는데, 도 8에 도시된 것처럼 밴드부재(23)를 두 개의 구분하여 양측 단부에 플랜지(231)를 형성하여 서로 플랜지 접합함으로써 상기 밴드부재(23)가 분할편(22)을 감싸서 고정하도록 할 수 있다. 그러나 이는 바람직한 실시예이며 이에 한정되는 것은 아니다.

도 9a 및 도 9b에는 각각 도 7 및 도 8에 대응되는 도면으로서, 횡방향 강봉(27)에 의해 분할편(22)이 조립되는 실시예의 단면도와 사시도가 도시되어 있다. 도 9a 및 도 9b에 도시된 것처럼, 말뚝(11)을 감싸도록 분할편(22)을 배치한 상태에서 양측 분할편(22)을 관통하도록 횡방향 강봉(27)을 삽입하여 체결함으로써, 생기 분할편(22)이 서로 조립되어 콘크리트 보강블록(20)을 이루도록 할 수도 있다.

또한 도면에서 상기 밴드부재(23)는 판형상으로 이루어진 것으로 도시되어 있는데, 이는 바람직한 실시예이며 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 상기 밴드부재(23)는 강선 등으로 이루어질 수 있으며, 더 나아가 분할편(22)을 감싸서 서로 조립할 수 있는 부재를 모두 포괄하는 의미로 해석되어야 한다.

한편, 해상에 설치된 교량의 경우, 말뚝(11)과 기둥(12)의 일체 시공을 위해 말뚝(11)의 외면에 희생 강관(영구케이싱)(31)이 존재할 수 있다. 이 경우, 분할편(22)들을 상기 희생 강관(31)을 감싸도록 배치되어 조립된다.

분할편(22)들을 조립하는 작업을 수중에서 진행하는 것을 피하기 위하여 슬라이딩 패드(32)를 이용할 수도 있다. 구체적으로, 말뚝(11)의 외면에 또는 콘크리트 보강블록(20)의 내면에, 즉 말뚝(11)의 외면과 분할편(22)의 내면 사이에 슬라이딩 패드(32)를 설치한 상태에서 분할편(22)들을 배치, 조립하여 콘크리트 보강블록(20)의 형성한 후에, 상기 콘크리트 보강블록(20)을 하강시켜 콘크리트 보강블록(20)을 지면 아래에 위치시키는 것이다. 위와 같이 희생 강관(31)이 설치된 경우, 도 8에 도시된 것처럼 상기 슬라이딩 패드(32)는 희생 강관(31)의 외면 또는 콘크리트 보강블록(20)의 내면에 설치된다. 즉, 회생 강관(31)의 외면과 분할편(22)의 내면 사이에 슬라이딩 패드(32)가 설치되는 것이다. 물론 희생 강관(31)이 사용되지 아니하는 경우에도 슬라이딩 패드(32)가 사용될 수 있으며, 앞서 살펴본 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예에서도 슬라이딩 패드(32)가 사용될 수 있다. 이러한 슬라이딩 패드(32)로는 불소수지인 테플론(Teflon)판(PTFE Sliding Pad)을 사용할 수 있는데, 본 고안에서 슬라이딩 패드(32)의 재질은 이에 한정되지 아니한다.

상기 분할편(22) 즉, 콘크리트 보강블록(20)의 하부면은 도 6 및 도 8에 도시된 것처럼 하부로 갈수록 그 단면직경이 줄어드는 테이퍼 형태를 가진 쐐기 형상이 되도록 할 수 있다. 이와 같이 콘크리트 보강블록(20)의 하부를 쐐기 형상으로 제작하게 되면, 위와 같이 위쪽에서 분할편(22)을 이용하여 콘크리트 보강블록(20)을 조립한 후 하강시켜 지면 아래로 콘크리트 보강블록(20)을 설치할 때, 콘크리트 보강블록(20)을 지면 아래의 지반으로 용이하게 관입시킬 수 있게 된다. 이와 같이 콘크리트 보강블록(20)의 하부를 쐐기 형상으로 만드는 것은 도 3 내지 도 5에 도시된 실시예에도 적용할 수 있다.

한편, 위와 같은 프리캐스트 방식의 콘크리트 보강블록(20)의 경우에는, 프리캐스트 콘크리트 보강블록(20)의 크기가 커질 때 그 무게가 과도해지는 것을 방지하기 위하여, 필요에 따라서는 그 내부를 중공으로 만들 수도 있다. 도 10a 및 도 10b에는 각각 중공형 분할편에 의한 프리캐스트 콘크리트 보강블록에 대한 도면이 도시되어 있는데, 도 10a는 도 7에 대응되는 단면도이고, 도 10b는 도 10a의 선 C-C에 따른 부분 단면도이다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 것처럼, 콘크리트 보강블록(20)을 이루는 분할편(22)을 형성할 때, 그 상부는 막혀있고 하부는 개방되어 그 내부에 중공부(25)가 형성되는 구조를 가지도록 함으로써, 프리캐스트 콘크리트 보강블록(20)의 크기가 커지더라도 그 무게가 과도하게 증가하는 것을 방지할 수도 있다. 특히, 이와 같이 중공을 형성한 경우에는 분할편(22)의 설치시에, 상기 중공부(25)의 내부에 채워지는 토사 등을 펌프로 빼내어 상기 중공 내부의 압력과 분할편(22) 외부의 압력에 차이가 발생하도록 함으로써 상기 분할편(22)이 지면의 하부로 쉽게 근입되어 설치되도록 할 수 있다. 이러한 방법에 의하면 프리캐스트 콘크리트 보강블록(20)의 크기가 커서 일반적인 장비를 이용해서 분할편(22)을 설치하기가 어려운 경우에도 용이하게 분할편(22)을 설치할 수 있게 된다. 도면부호 26은 펌프를 이용하여 중공부(25)의 내부를 비우기 위한 연통공(26)이다.

한편, 위와 같이 분할편(22)을 조립하여 프리캐스트 방식으로 콘크리트 보강블록(20)을 제작, 설치하는 것은 해상에서의 시공뿐만 아니라, 육상에서의 시공 특히, 현장 타설에 의한 콘크리트 블록의 제작이 어려운 조건을 가진 현장에서의 시공에도 적용할 수 있다.

이상에서 설명한 것처럼, 본 고안에 따른 단일 현장타설말뚝 기초(1)에서는, 지면에서 말뚝(11)의 외주면에 콘크리트 보강블록(20)이 설치된다. 본 고안에서 콘크리트 보강블록(20)은 지반에 대하여 수평하중의 전달 및 말뚝의 저항면적을 증가시키는 역할을 수행한다. 앞서 설명하였듯이, 종래의 단일 현장타설말뚝 기초는 유연한 구조로 이루어져 있으며, 그로 인하여 지표면에서의 큰 수평변위가 발생하고, 지표면의 아래에 가상고정점이 생성되어 좌굴장이 증가되어 임계좌굴하중의 감소되는 한계가 있다. 종래에는 이러한 한계에 대한 대책으로서 단순히 단일 현장타설말뚝 기초의 단면을 과도하게 키워왔다.

그러나 본 고안에 따른 단일 현장타설말뚝 기초에서는 위와 같이 지면에서 말뚝에 콘크리트 보강블록을 비합성 상태로 구비한다. 상기 콘크리트 보강블록은 말뚝의 수평변위에 저항하는 지반면의 면적을 확대시키게 되며, 그에 따라 지표면의 수평변위를 효율적으로 감소시켜 단일 현장타설말뚝 기초의 단면 안정성을 증대시키는 효과를 가져온다.

특히, 위와 같이 콘크리트 보강블록을 설치하여 보강하게 되면, 단일 현장타설말뚝 기초의 가상고정점이 위로 상승하게 되는 효과를 가져 오게 되어 임계 좌굴하중이 증가되어 좌굴장이 감소하게 된다. 따라서 단일 현장타설말뚝 기초에서의 발생 모멘트 및 확대 모멘트가 감소하게 되고, 기둥의 길이를 축소시킬 수 있으며, 결과적으로 단면저항력의 증가 및 적용범위의 확대라는 우수한 효과가 발휘된다.

아울러, 본 고안에 따르면 단일 현장타설말뚝 기초의 단면적을 줄일 수 있으며, 그에 따라 단일 현장타설말뚝 기초의 제작을 위한 콘크리트량 및 철근량의 감소, 시공장비의 소규모화를 도모할 수 있으며, 시공성 및 경제성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

또한 프리캐스트 방식으로 콘크리트 보강블록을 제작하여 설치할 수 있으므로, 시공조건이 열악한 현장에서도 용이하게 본 고안에 따른 단일 현장타설말뚝 기초를 설치할 수 있어, 단일 현장타설말뚝 기초의 적용범위를 확대시킬 수 있게 된다.

특히, 지면을 다른 지반 재료로 치환하는 종래 기술에서는 상당히 넓은 면적을 치환하여야 하므로, 그에 따라 환경파괴가 야기될 뿐만 아니라 과다한 터파기로 인해 시공성 및 경제성의 저하가 발생하였으나, 본 고안의 경우에는 단일 현장타설말뚝 기초의 말뚝 주변으로 지표면으로부터 약 말뚝 직경 깊이만 터파기 하면 되므로, 종래의 기술에 비하여 시공성 및 경제성이 우수하며, 환경파괴도 최소화할 수 있게 된다.

앞서 살펴본 것처럼, 경사지에 단일 현장타설말뚝 기초가 설치된 경우, 종래 기술에서는 지반 치환을 위하여 매우 깊고 넓은 범위의 지면 굴착을 시행하여야 하므로 시공성이 매우 나쁘다는 문제점이 있다. 그러나 본 고안의 경우, 콘크리트 보강블록이 경사면과 교차하는 수평면 이하에 위치하게 되어 단일 현장타설말뚝 기초 중에서 수평변위에 취약한 부분을 집중적으로 보강할 수 있고 콘크리트 보강블록의 설치를 위해서는 적은 범위와 깊이의 굴착만이 필요하므로, 경사지에 설치된 단일 현장타설말뚝 기초의 경우라도 시공성의 저하 없이 매우 효과적으로 수평변위에 대한 보강을 시행할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 도면에 도시된 실시예에서는 교량의 코핑부를 지지하는 단일 현장타설말뚝 기초가 2개인 파이형 교각으로 도시되어 있으나, 본 고안에 따른 단일 현장타설말뚝 기초는 이에 한정되지 않고 하나의 단일 현장타설말뚝 기초가 코핑부를 지지하는 T형 교각 및 기타 2개 이상의 복수개가 코핑부를 지지하는 교각에도 적용될 수 있음은 물론이다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 교량의 코핑부 및 교량의 상부구조물을 지지하는 교량의 하부구조를 이루며, 지중에 설치되는 말뚝(11)과 지상에 노출되는 기둥(12)이 일체로 합성된 구조를 가지는 단일 현장타설말뚝 기초(1)로서,

   단일 현장타설말뚝 기초(1)가 지반에 수직하게 설치된 상태에서, 단일 현장타설말뚝 기초(1)에 저항하는 지반면의 면적을 확대시키도록, 지면 위치에서 비합성 방식으로 말뚝(11)의 외주면을 감싸는 링 형상의 콘크리트 보강블록(20)이 구비되어 있으며;

   상기 콘크리트 보강블록(20)은, 프리캐스트 방식으로 복수개의 나누어져 제작된 분할편(22)이 현장으로 운반되어 말뚝(11)을 감싸도록 배치된 상태에서, 분할편(22)이 조립됨으로써 제작된 것을 특징으로 하는 단일 현장타설말뚝 기초.
4. 제3항에 있어서,

   복수개의 분할편(23)이 조립되어 콘크리트 보강블록(20)이 형성된 후 상기 콘크리트 보강블록(20)을 지면으로 하강시켜 설치할 수 있도록, 복수개의 분할편(23)의 내면과 말뚝(11)의 외면 사이에는 슬라이딩 패드(32)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 단일 현장타설말뚝 기초.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,

   콘크리트 보강블록(20)이 지면 아래의 지반으로 용이하게 관입될 수 있도록, 콘크리트 보강블록(20)의 하부면이 하부로 갈수록 그 단면직경이 줄어드는 테이퍼 형태를 가진 쐐기 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 단일 현장타설말뚝 기초.