KR20050059183A - 파일의 중굴공법, 기초파일 구조 - Google Patents

파일의 중굴공법, 기초파일 구조 Download PDF

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KR20050059183A
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Abstract

콘크리트제의 기제 파일(1)에 선단 금구(6)를 장착하고, 배토기구를 갖지 않는 굴착 로드(15)를 삽입하고, 굴착 헤드(18)의 요전하는 굴착 암(21)으로 굴착하면서 기제 파일(1)을 침설한다(a). 기제 파일(1)의 외경의 1.4배 이상의 직경으로 지반을 느슨하게 하면서 굴착하고, 느슨하게 한 굴착토를 기제 파일(1)의 외면으로 외측에 눌러 굳힌다. 설계상 지정된 지층(26A, 26B)에서는, 시멘트 밀크를 주입하고 교반 혼합하여, 지반 강도를 복원 및 개량한 고화 혼합층(29A, 29B)을 형성한다(b, c, d). 파일구멍 바닥(31)측에 시멘트 밀크를 충전한 뿌리굳히기층(30)을 형성한다(e). 굴착 헤드(18)를 지상으로 끌어올리고, 기제 파일(1)을 하강하여, 선단 금구(13)를 뿌리굳히기층(30)내에 위치시킨다(f). 종래 중굴공법에 비해 약 2배의 지지력을 발휘하는 동시에, 배토량을 대폭 경감할 수 있다.

Description

파일의 중굴공법, 기초파일 구조{INTERNAL EXCAVATION METHOD THROUGH PILE, AND FOUNDATION PILE STRUCTURE}
본 발명은, 파일구멍을 굴착하면서 기제(旣製) 파일을 매설하는 중굴(中堀)공법, 이 공법에 기초하여 시공된 파일구멍내에 기제 파일을 매설하여 이루어지는 기초파일 구조에 관한 것이다. 특히, 지반 도중에 비교적 연약한 지반의 층을 포함하고, 그 층에서는 충분한 지지력이 얻어지지 않을 경우에 특히 유효하다.
통상의 파일 중굴공법에서는, 기제 파일의 중공부에, 굴착 헤드 및 배토 스파이럴 형성한 굴착 로드를 삽입하고, 기제 파일의 앞에 돌출한 굴착 로드로, 지층을 굴착하면서, 기제 파일을 침설시키고 있었다. 이 경우, 굴착 헤드의 굴착 직경은 매설하는 기제 파일의 내경보다 약간 작은(마이너스 40mm 정도) 치수로 하고 있었다(비특허문헌 1). 그리고, 이 파일구멍내에 그대로 기제 파일을 밀어 넣고, 또는 파일구멍 내벽과 기제 파일의 간극에 시멘트 밀크를 주입하여 기제 파일을 밀어 넣고 있었다(예를 들면, 특허문헌 1, 5쪽 좌상 2∼3행째).
또, 중굴공법에서, 뿌리굳히기부를 직경확장 하여, 선단 지지력을 증가시키는 경우, 굴착 헤드에 요동하여 확대 굴착할 수 있는 굴착날(특허문헌 1)이나 굴착 로드의 축과 직교하는 방향(수평방향)으로 돌출하는 굴착날을 형성하여, 확대 뿌리굳히기부의 굴착을 하고 있었다.
또, 기제 파일의 매설에 앞서, 굴착 로드로 파일구멍의 전부를 굴착한 후에 기제 파일을 매설하여 기초 파일을 매설하는 공법(선굴(先堀)공법)에서는, 굴착 로드의 중간부에 확장개방 날을 형성하고, 파일구멍의 축부에 직경확장부를 굴착하는 공법도 제안되고 있는데(특허문헌 2), 연약한 지층 등에서는 채용할 수 없어, 사용범위가 한정되어 있었다.
또, 중굴공법에서는, 상기한 바와 같이, 기제 파일의 외경보다 소직경의 파일구멍을 굴착하므로, 선굴공법에서 사용하는, 외측면에 마디 등의 요철을 형성한 기제 파일을 사용할 수 없고, 오로지 원통형상의 기제 파일을 사용하고 있었다.
또, 배토를 줄이는 것을 목적으로 한 발명으로서, 특허문헌 3∼5가 개시되어 있다.
(특허문헌 1) 일본 특개평 8-291682호 공보
(특허문헌 2) 일본 특개평 2-108724호 공보
(특허문헌 3) 일본 특개소 57-74534호 공보
(특허문헌 4) 일본 특개 2002-54135호 공보
(특허문헌 5) 일본 특개 2002-81059호 공보
(비특허문헌 1) 일본 「파일 기초의 조사·설계부터 시공까지」
(제 2 회 개정판)
(재)토질공학회 1993년 5월25일 초판발행
425∼431쪽
도 1(a)는 본 발명의 실시예의 기제 파일과 굴착 로드를 도시하고, 기제 파일을 절단한 확대 정면도, 도 1(b)는, 본 발명의 기초파일 구조이다.
도 2는 기초파일 구조의 뿌리굳히기부의 확대 정면도이고, (a), (b)는 본 발명의 실시예이다.
도 3은 본 발명의 중굴공법을 설명하는 종단면도이다.
도 4(a)∼(d)는 본 발명의 선단 금구의 지지면과 전단력의 전파를 설명하는 개략 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시에 사용하는 다른 굴착 헤드의 정면도이다.
도 6은 기초파일 구조의 뿌리굳히기부의 확대 정면도이고, 선굴공법으로 굴착한 비교예를 도시한다.
1. 발명이 이루고자 하는 기술적 과제
(1) 소위 선굴공법에서는, 기제 파일의 매설에 앞서, 파일구멍의 전부를 굴착한 후에 기제 파일을 매설하고, 굴착 드럼으로 파일구멍벽을 고르게 하고 시멘트 밀크를 교반·충전할 수 있지만, 중굴공법에서는, 일반적으로, 굴착토의 대부분을 굴착 로드로 배출하고 있고, 또한 구조상으로 굴착 로드에 練첨부 드럼을 부착하기 어려우므로, 파일구멍벽을 고르게 할 수도 없었다. 따라서, 기제 파일과 파일구멍과의 사이의 파일 둘레부를 지지력으로 하여 충분하게 이용할 수 없었다.
또, 중굴용의 굴착 로드에서는, 기제 파일(통상은 콘크리트계)의 중공부를 통과시키지 않으면 안된다는 구조상의 제한이 있고, 비교적 직경확장이 용이한 경우(특허문헌 2)에서도, 중공부 통과상태(최소 직경), 파일구멍 축부 굴착상태(중간 직경), 파일구멍 확장 바닥부 굴착상태(최대 직경)의 3위치를 취하지 않으면 안되고, 복잡한 구조로 설계강도상 한정되어 있었다. 또, 통상의 굴착직경의 2단 전환식에서는, 확장 바닥 뿌리굳히기부를 형성하는 경우에는, 뿌리굳히기부의 굴착 직경은, 파일구멍의 축부 직경의 1.2배 정도까지이고, 상기 굴착 헤드에 굴착날 붙이 요동 암을 설치한 경우라도, 1.5배가 한도였다. 특히 외경 1000φ 등의 대직경의 기제 파일을 사용한 경우에는, 1.2배 정도로 제한되어 있었다.
또, 중굴공법에서는, 일반적으로 굴착 헤드의 바로 위에 기제 파일의 선단을 위치시키고, 이 기제 파일을 침설하면서 굴착하므로, 상기 특허문헌 2와 같이 굴착 로드의 중간부에 직경확장날을 형성하여 직경확장부를 굴착할 수 없었다.
따라서, 중굴공법에서는, 굴착속도를 빠르게 하려면, 굴착토의 배출을 많게 하지 않을 수 없어, 결과적으로 환경면에서도 바람직하지 못하고, 시공하는 토질도 한정되어 있었다. 즉, 굴착토의 배출을 좋게 하기 위해서 각종의 연구가 이루어졌다(일본 특개평 5-3353호 공보의 공기의 분출 등).
(2) 또, 일반적으로, 사질토, 역질토 등의 지반에, 확장 바닥 뿌리굳히기부를 형성하는 중굴공법에서는,
총지지력 Ra =1/3(Rp+Rf)(kN/개)
로, 산정된다.
여기에서, Rp=α×Nave×Ap
α: 지지력 정수(통상 250 정도)
Nave: 파일 선단 평균 N값
Ap: 기제 파일의 선단 단면적
이다. 또한, 여기에서 기제 파일의 선단 단면적은, 하중에 의한 전단력의 전파에 기여하는 소일 시멘트층과의 부착면적에 상당한다.
또, Rf는 파일 둘레면 마찰저항력이고, 파일둘레 고정액의 사용의 유무에 따라,
·파일둘레 고정액 사용시: Rf=C×Nave×L×φ
(C=2∼3)
·파일둘레 고정액 불사용시: Rf=C×L×φ
(C=15)
의 값을 사용한다.
또한 여기에서,
L: 파일의 둘레면 마찰력을 고려할 수 있는 지반의 길이
φ: 파일의 둘레 길이
Nave: 파일둘레 고정액을 사용하는 구간의 평균 N값
이다.
대체로, N값이 낮을 경우(예를 들면, 10 이하)는, 기제 파일로서 통상의 원통파일을 사용한 경우는, 마디 파일 등 이용한 기초 파일 구조에 비해 Rf(파일 둘레면 마찰저항력)이 작아졌다.
따라서, 중굴공법에 있어서, 지지력을 증가하기 위해서는, Rp, Rf의 어느 하나 또는 양쪽을 증가시키는 것이 필요했다.
본 발명에서는, Rf를 크게하기 위해서, 파일구멍의 축부 외주부를 개량하여, 기제 파일의 둘레면 전체로 지반 강도를 향상시키는 것을 목적으로 한다. 이것에 의해, 기제 파일의 둘레면의 전체적인 마찰 저항력을 확보·증가시키는 동시에, 응력 전파 면적을 크게 하여 응력을 널리 완화하여 전파할 수 있게 한다. 즉, 상기 Rf의 식에 있어서, N 또는 계수 C 등을 크게 한다.
(3) 또, Rp(선단 지지력)를 증강하기 위해서, 파일 하단부(선단부)의 파일 외표면을 넓혀 소일 시멘트와의 부착면적을 증강하는 동시에, 부착면으로부터의 응력을 충분히 전파할 수 있는 높은 고화강도의 뿌리굳히기부를 형성하는 것을 목적으로 한다. 즉, 상기식에서, α 및 Ap를 크게 한다.
또, 본 발명은, 중굴공법에 있어서, 파일구멍 굴착시에, 기제 파일의 중공부로부터 지상으로 배출되는 배토를 적게 하는 것을 목적으로 한다.
(4) 또, 특허문헌 3의 발명은, 미리 선단에 땅속에 비틀어 넣을 수 있고 또한 보강이 되는 금구(金具)를 붙인 강관을, 케이싱으로 하여 땅속에 비틀어 넣고, 그 후 강관내에, 기제 파일(콘크리트제)을 삽입하는 공법에서, 배토의 삭감을 실현하는 발명이 개시되어 있다. 그러나, 이 공법에서는, 기제 파일을 금구에 싣는 것 뿐이며, 기제 파일과 금구의 일체성이 없고, 또한 지반과 기제 파일 사이의 응력전파를 확실하게 하는 소일 시멘트층 등의 고화 혼합층의 배려가 없어, 고지지력의 발휘는 기대할 수 없다. 또, 이 공법은 금구를 필수로 하고 있으므로, 중굴공법에의 응용은 일체 할 수 없다.
또, 특허문헌 4의 발명은, 기제 파일의 외경과 같은 직경의 파일구멍을 굴착하고, 그후 나선 블레이드를 갖는 기제 파일을 매설하는 선굴공법이다. 파일구멍의 축부의 직경을 상대적으로 작게 함으로써, 굴착토의 배출량을 경감하는 점이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 4의 발명은, 나선 블레이드를 비틀어 넣을 때에, 큰 비틀림이 기제 파일에 발생하고, 지반이 단단한 경우에는 특별히 기제 파일에 거대한 비틀림이 발생하여, 콘크리트제의 기제 파일로는 실시 불가능하다. 또, 지층에 연약한 층이 포함되어 있을 경우에는, 파일구멍 직경이 작으므로, 파일구멍벽과 기제 파일의 외측면과의 간극에 시멘트 밀크 등과 고화 혼합층의 형성을 하기 어려우므로, 주변마찰력의 발휘가 곤란하다.
또, 특허문헌 5의 발명은, 중공의 기제 파일의 하단부에 나선 블레이드와 굴착날을 갖는 추진 헤드를 끼워 맞추어서, 기제 파일을 통과시킨 회전 로드로 추진 헤드를 회전하여, 기제 파일을 무회전으로 관입시키는 공법이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 5의 발명은, 매설되는 추진 헤드와 기제 파일과의 일체성이 불확실하고, 또 확대굴착을 할 수 없으므로, 추진 헤드를 사용한 유효한 지지 지반 주변에서의 지지력 강화를 도모할 수 없다. 또, 중간깊이의 지층에 연약한 층이 포함되어 있을 경우에는, 그 부분에서의 고화 혼합층의 형성을 할 수 없어, 주변마찰력의 강화를 도모할 수 없다. 또한, 복잡한 구조의 추진 헤드를 지지 지반으로부터 회수할 수 없어, 코스트가 상승한다.
2. 과제를 해결하기 위한 수단
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 파일구멍 축부도 포함하여, 종래에 비해 굴착 직경이 큰(기제 파일의 파일직경에 대해) 파일구멍을 굴착하고, 또한 당해 파일구멍의 굴착중에, 적어도 설계상 바람직한 심도범위의 적당한 구간에 고화 혼합층을 형성하면서 파일구멍을 굴착하는 구성으로 했다.
즉 제 1 발명은, 기제 파일의 중공부의 선단으로부터 굴착 로드의 굴착 헤드를 돌출시키고, 지반을 굴착하여 파일구멍을 형성하면서 기제 파일을 하강하여, 소정 파일구멍내에 상기 기제 파일을 매설하는 파일의 중굴공법에 있어서,
당해 지반중에서, 설계에서 정한 소정의 심도범위에 고화 혼합층을 형성하고, 당해 심도범위 이외의 심도범위에서는, 통상의 파일구멍 굴착을 하는 것을 특징으로 한 파일의 중굴공법이다.
또, 제 2 발명은, 기제 파일의 중공부의 선단으로부터 굴착 로드의 굴착 헤드를 돌출시키고, 지반을 굴착하여 파일구멍을 형성하면서 기제 파일을 하강하여, 소정 파일구멍내에 상기 기제 파일을 매설하는 파일의 중굴공법에 있어서,
당해 지반중에서, 설계에서 정한 소정의 심도범위에 고화 혼합층을 형성하여 지반 강도를 복원 및 강화하고, 당해 심도범위 이외의 심도범위에서는, 통상의 파일구멍 굴착을 하는 것을 특징으로 한 파일의 중굴공법이다.
또, 제 3 발명은, 기제 파일의 외경보다 대직경의 직경으로 파일구멍을 형성하고, 설계에서 정한 소정의 심도범위를 굴착할 때에, 굴착토에 시멘트 밀크류를 주입하고, 이 굴착토를 교반 혼합하여, 소정 고화강도의 고화 혼합층을 형성하는 것을 특징으로 한 청구범위 제 1 항 또는 제 2 항의 파일의 중굴공법이다.
또, 제 4 발명은, 상기 제 1∼제 3 발명에서, 기제 파일의 외경의 1.4배 이상의 직경으로 파일구멍을 형성하고, 설계에서 정한 소정의 심도범위를 굴착할 때에, 굴착토에 시멘트 밀크류를 주입하고, 이 굴착토를 교반 혼합하여, 소정 고화강도의 고화 혼합층을 형성하는 것을 특징으로 한 파일의 중굴공법이다.
또, 제 5 발명은, 기제 파일의 중공부의 선단으로부터 굴착 로드의 굴착 헤드를 돌출시키고, 지반을 굴착하여 파일구멍을 형성하면서 상기 기제 파일을 하강하여, 소정 파일구멍내에 상기 기제 파일을 매설하는 파일의 중굴공법에 있어서,
상기 기제 파일의 외경의 1.4배 이상의 직경으로 파일구멍을 형성하고, 상기 지반에서 비교적 연약한 지층을 포함하는 심도구간에서, 굴착토에 시멘트 밀크류를 주입하고, 이 굴착토를 교반 혼합하여, 소정 고화강도의 고화 혼합층을 형성하는 것을 특징으로 한 파일의 중굴공법이다.
또, 제 6 발명은, 기제 파일의 중공부의 선단으로부터 굴착 로드의 굴착 헤드를 돌출시키고, 지반을 굴착하여 파일구멍을 형성하면서 기제 파일을 하강하여, 소정 파일구멍내에 상기 기제 파일을 매설하는 파일의 중굴공법에 있어서,
중간부에 배토기구를 갖지 않는 굴착 로드를 사용하여, 상기 기제 파일의 외경의 1.4배 이상의 직경으로 지반을 느슨하게 하면서 굴착하고, 느슨하게 한 굴착토를, 상기 기제 파일의 외면으로 외측에 눌러 굳히면서, 상기 기제 파일을 침설하는 것을 특징으로 한 파일의 중굴공법이다.
또, 제 7 발명은, 기제 파일의 중공부의 선단으로부터 굴착 로드의 굴착 헤드를 돌출시키고, 지반을 굴착하여 파일구멍을 형성하면서 기제 파일을 하강하여, 소정 파일구멍내에 상기 기제 파일을 매설하는 파일의 중굴공법에 있어서,
상기 기제 파일의 외경의 1.4배 이상의 직경으로 지반을 느슨하게 하면서 굴착하고, 느슨하게 한 굴착토를, 상기 기제 파일의 외면으로 외측에 눌러 굳히면서, 상기 기제 파일을 침설하는 것을 특징으로 한 파일의 중굴공법이다.
또, 제 8 발명은, 기제 파일의 중공부의 선단으로부터 굴착 로드의 굴착 헤드를 돌출시키고, 지반을 굴착하여 파일구멍을 형성하면서 기제 파일을 하강하여, 소정 파일구멍내에 상기 기제 파일을 매설하는 파일의 중굴공법에 있어서,
중간부에 배토기구를 갖지 않는 굴착 로드를 사용하고, 당해 지반중에서, 설계에서 정한 소정의 심도범위를, 상기 기제 파일의 외경의 1.4배 이상의 직경으로 지반을 느슨하게 하면서 굴착하고, 느슨하게 한 굴착토를, 상기 기제 파일의 외면으로 외측에 눌러 굳히고, 또는 설계에서 정한 소정 심도범위에는 소정 고화강도의 고화 혼합층을 형성하고, 당해 심도범위 이외의 심도범위에서는, 통상의 파일구멍 굴착을 하는 것을 특징으로 한 파일의 중굴공법이다.
또, 제 9 발명은, 상기 제 1∼제 8 발명에 있어서, 기제 파일의 선단에 선단 금구를 연결하고, 이 선단 금구의 선단으로부터 굴착 헤드를 돌출하고, 지반을 굴착하여 파일구멍을 형성하고, 상기 선단 금구는, 통 형상 기부의 외측면에, 상방 또는 하방을 향하여, 전단력을 전파시켜 선단 지지력으로서 이용할 수 있는 지지면을, 하나 또는 복수 개소에 형성하는 것을 특징으로 한 파일의 중굴공법이다.
또, 제 10 발명은, 상기 제 1∼제 8 발명에 있어서, 파일축부의 하단부외측면에 요철부를 형성한 기제 파일을 사용하고, 이 기제 파일의 선단으로부터 굴착 헤드를 돌출하고, 지반을 굴착하여 파일구멍을 형성하고, 상기 기제 파일의 요철부는, 상기 기제 파일의 하단부 외측면에, 상방 또는 하방을 향하여, 전단력을 전파시켜 선단 지지력으로서 이용할 수 있는 지지면을, 하나 또는 복수 개소에 형성하는 것을 특징으로 한 파일의 중굴공법이다.
또, 제 11 발명은, 상기 제 1∼제 8 발명에 있어서, 기제 파일의 선단에, 통 형상 기부의 외측면에 횡방향의 돌기를 형성한 선단 금구를 연결하고, 이 선단 금구의 선단으로부터 굴착 헤드를 돌출하고, 지반을 굴착하여 파일구멍을 형성하는 것을 특징으로 하는 파일의 중굴공법이다.
또, 제 12 발명은, 상기 제 1∼제 8 발명에 있어서, 고화 혼합층의 외경과, 파일구멍의 뿌리굳히기부의 외경을 대략 동일 외경으로 형성하는 것을 특징으로 하는 파일의 중굴공법이다.
또, 제 13 발명은, 파일구멍내에 기제 파일을 매설하여 구성한 기초파일 구조으로서,
상기 파일구멍은, 적어도 설계에서 미리 정한 심도범위의 지반 강도를 복원 및 개량하여 구성하고, 상기 기제 파일은 하단부에, 선단 금구를 부착하고 있고, 이 선단 금구는 통 형상 기부의 외측면에, 비스듬히 상방 또는 비스듬히 하방을 향하여, 전단력을 전파시켜 선단 지지력으로서 이용할 수 있는 지지면을, 하나 또는 복수 개소에 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 기초파일 구조다.
상기에 있어서의 비교적 연약한 지층이란, 기제 파일의 매설 예정의 지반에서, 그 1개의 파일구멍에서, 미리 상정한 지반 강도에 대해, 그 상정한 지반 강도보다 작은 강도밖에 갖지 않는 지반 강도의 지반을 가리킨다. 예를 들면, 상정하는 지반 강도를, 사질토에서, N값으로 "20"으로 한 경우, 그 평균 N값 보다 대폭 낮은 값, 예를 들면 "5" 보다 작은 값을 갖는 N값을 갖는, 지지력으로서 거의 고려할 수 없는 지반을 가리킨다. 이 경우, 미리 상정하는 지반 강도는, 1개의 파일구멍 마다 설정되는 경우, 또는 대지 전체에 대해 설정되는 경우 등이 있다.
또, 상기에 있어서, 시멘트 밀크류란, 굴착토에 혼입하여 교반 혼합하면, 소정시간 경과후에 고화하는 시멘트 밀크 및 시멘트 밀크와 동등한 수경성의 재료를 가리킨다.
또, 상기에 있어서, 「설계에서 정한 소정의 심도범위」는, 통상 지반은 각종 지반 강도의 지층으로 형성되어 있어, 어느 심도범위를 설정할지는, 기초파일 구조의 전체로서, 강도를 높일 수 있는 범위를 정한다. 즉, 연약한 지층을 「소정의 심도범위」로 정하는 경우, 또는 비교적 지반 강도가 강한 중간층을 「소정의 심도범위」로 정하는 경우, 연약한 층을 적당하게 조합하여 「소정의 심도범위」로 하는 경우, 또는, 지반 강도에 의하지 않고, 어떤 심도범위를 「소정의 심도범위」로 정하는 경우 등이 있다.
또, 상기에 있어서, 「기제 파일의 외경의 1.4배 이상으로 굴착」이라고 했는데, 특별히 파일구멍의 축부에서는, 상한은 없고, 대직경으로 하면 그만큼 기제 파일의 매설은 용이하고, 또한 지지력의 증가를 기대할 수 있다. 그러나, 대직경으로 하면 그만큼 큰 굴착 로드를 필요로 하고, 또 굴착속도도 늦어져, 시공효율이 나빠진다. 따라서, 상기 및 기초 파일(기제 파일)의 설치 간격 등을 비교 조정하여, 통상은 뿌리굳히기부에서 높은 선단 지지력이 얻어지는 굴착 직경과 동일 치수인 1.4∼1.5배 정도가 바람직하다.
또, 상기에 있어서의 「전단력의 전파」란 「선단 금구(13)를 부착한 기제 파일」 또는 「하단부 외측면에 요철부를 설치한 기제 파일」을 파일구멍내의 고화된 소일 시멘트층내에 매설한 경우에 당해 소일 시멘트층을 향하여 전단력을 전파할 수 있는 것을 말한다. 또 「전단력을 전파시킬 수 있는 지지면」은, 「선단 금구의 통 형상 기부(강관 본체)(6)의 외측면」 또는 「기제 파일의 하단부 외측면」에 돌기(예를 들면, 환상 돌기)(10)를 형성한 경우에는, 당해 돌기(10)의 하면이 하방을 향하여 전단력이 전파될 수 있는 지지면(B)을 구성하고, 당해 돌기(10)의 상면이 상방을 향하여 전단력이 전파될 수 있는 지지면(A)을 구성한다(도 4(a)). 이 경우, 돌기(10)의 상하면은, 수직면에 대해 다소 경사진 면인 것이 바람직하다. 또, 실험에 의하면, 전단력이 전파하는 방향은, 수직면에 대해 비스듬히 작용하고 있으므로, 당해 전파하는 방향과 직각으로 형성하는 것이 바람직한 것을 알 수 있었다.
또, 돌기부를 넓게 잡기 위해서, 상하 방향의 전단력이 작용하는 지지면을 통 형상 기부(1)의 외측면에 오목부로 하여 형성한 경우에는, 오목부의 측벽면이 각 지지면(A, B)을 구성한다(도 4(b)). 또한, 지지면은 돌기나 오목부에 한하지 않고, 통 형상 기부(6)의 외측면에 단차를 형성하여 동일한 기능을 갖는 지지면(A) 또는 지지면(B)으로 할 수 있고(도 4(c)(d)), 그 형상은 임의이다. 요점은, 통 형상 기부(6)(기제 파일(1)에 환상 돌기(37)가 형성되는 경우에는, 하부 축부(36). 도 2(a))의 외측면에 전단력의 전파에 유효한 어떠한 수단(예를 들면 단차부 등)이 형성되고, 선단 지지력으로서 이용할 수 있으면, 요철의 형상에 관계없이 지지면을 구성할 수 있다.
또, 상기에 있어서의 통 형상 기부(6)(또는, 하부 축부(36). 도 2(a))는, 응력의 전파 밸런스상, 원통 형상으로 하는 것이 바람직하지만, 각통 등 그 형상은 임의이다
또, 상기에 있어서, 선단 금구(13)의 통 형상 기부(6)의 외경 D11은, 기제 파일(1)의 외경 D01 보다 소직경으로 형성하면(D11≤D01), 기제 파일(1)의 외경 D01에 따른 파일구멍을 굴착하면 좋으므로 바람직하다. 이 경우에는, 통 형상 기부(6)의 상단부에, 기제 파일(1)의 외경 D01에 따른 대직경부(7)를 형성한다(도 2(b)). 또, 이 경우, 지지면을 형성하는 환상 돌기(10)의 외경 D13을, 기제 파일(1)의 외경 D01(즉 대직경부(7)의 외경) 보다 소직경으로 하고(D13 <D01), 또는, 외경 D13을 기제 파일(1)의 외경 D01 보다 대직경으로 할 수도 있다(D01 <D13). 또, 당연히, D13=D01로 할 수 있다. 또, 외경 D13을 D01보다 크게하지 않는 편이 기제 파일을 삽입할 때의 저항이 적으므로, 높은 지반 강도(또는 토질의 밀도) 등의 지반의 시공에서는 유효하다.
또, 통 형상 기부(6)의 외경 D11을, 기제 파일(1)의 외경 D01과 동등하게 하고 (D01≒D11), 또는, 통 형상 기부(1)의 외경 D11을, 기제 파일(1)의 외경 D01 보다 대직경으로 할 수도 있다(D01<D11). 이들 치수는, 지반 강도나 토질의 밀도, 기초 파일에 요구되는 소요내력 등에 따라 구분하여 사용할 수 있다.
또, 선단 금구(13)를 사용하지 않고, 기제 파일(1)에 가는 직경의 하부 축부(36)를 형성하고 이 축부에 환상 돌기(37, 37)를 형성한 경우에는(도 2(a)) 통 형상 기부(6)의 외면이, 하부 축부의 외면에 상당하고, 동일한 구성이 되도록 설정한다.
또, 상기에 있어서, 통 형상 기부(6)의 내경 D12를 기제 파일(1)의 내경 D02와 동등 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이 축부가 굴착 헤드를 삽입하는 것이 용이하게 되기 때문이다.
3. 발명의 효과
(1) 소정의 구간에서 고화 혼합층을 형성하고, 또한 굴착토를 배출하지 않고 기제 파일의 외주벽으로, 지반을 가압하므로, 동일한 직경의 기제 파일을 사용한 종래 중굴공법에 비해, 약 2배의 지지력을 발휘하는 것이 가능하다.
또, N값의 대소에 관계없이, 적당하게 구간을 대직경으로 파일구멍 굴착을 하고 시멘트 밀크류를 주입하여 고화 혼합층을 형성하는 경우에는, 더욱 파일 둘레 마찰력을 복원 및 보강할 수 있으므로 확실하게 지지력의 증강이 예상된다.
(2) 종래 중굴공법은, 굴착토의 배출이 많은 것이 난점이었지만, 본 발명에서는 기제 파일의 외경보다 대직경(예를 들면, 기제 파일의 외경의 약 1.4배 이상의 대직경)의 파일구멍을 느슨하게 하여 형성함으로써, 특별히 굴착 로드에 배토기구를 형성하지 않고 기제 파일을 침설할 수도 있으므로, 배토량을 시멘트 밀크 등의 파일구멍내에 주입한 주입물량 정도까지 저감할 수 있다. 또, 비교적 연약하여 지지력을 기대할 수 없는 지층(좋지 않은 지층)을 포함하는 심도구간에만, 굴착토에 시멘트 밀크류를 주입하고 교반 혼합하여 고화 혼합층을 형성할 수도 있다. 또한, 대직경의 파일구멍을 기제 파일의 외경의 약 1.4배 이상의 직경으로 굴착하는 경우에는, 고지지력이 얻어지는 뿌리굳히기부가 형성되므로, 보다 높은 내력을 갖는 기초 파일도 동시에 구축할 수 있다.
(3) 굴착한 파일구멍내에 고화 혼합층을 형성하므로, 고화 혼합층이 기제 파일의 외주면과 일체로 부착할 수 있으면, 외주에 대직경의 환상 돌기를 갖는 기제 파일을 구성할 수 있으므로, 인접하는 기초 파일로 고화 혼합층을 대략 동일 깊이로 형성하고, 또한 고화전에 시공할 수 있으면, 인접하는 고화 혼합층을 서로 연결할 수도 있고, 상호 연결군으로서 보다 강력한 기초파일 구조를 실현할 수 있다.
(4) 고화 혼합층의 외경과 파일구멍의 뿌리굳히기부의 직경을 대략 동일하게 함으로써, 파일구멍 굴착 공사가 단순하게 되고, 제어 프로세스가 간소화 되고, 또한 굴착 헤드의 신뢰성도 향상된다. 또, 고화 혼합층의 외경을, 기초 파일의 외경의 1.5배 이상으로 할 수 있는 굴착 헤드도 용이하게 실현된다.
또, 시공 지반이 딱딱하거나, 또는 밀도가 높은 경우에, 굴착 로드에 다소의 배토기구를 설치하여 시공속도를 높인 구성으로 한 경우에도, 본 시공방법을 조합하면, 종래에 비해 대폭 배토량을 저감할 수 있다.
(5) 또, 선단 금구를 사용하는 것이 바람직하지만, 하단부에 요철부를 형성한 콘크리트제의 기제 파일을 채용하여 동일한 높은 지지력을 얻을 수 있는 효과가 있다. 이 경우, 요철부를 선단 금구와 동일한 구성으로 하여, 동일한 시공방법을 채용할 수 있으므로, 종래의 선굴공법에 의해 하단부에 요철부를 형성한 콘크리트제의 기제 파일을 매설한 경우와 동일한 뿌리굳히기부를 형성함으로써, 높은 지지력을 얻을 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
1. 기본적인 실시형태
(1) 기제 파일(1)을 매설할 예정의 지반에서, 기제 파일(1)의 중공부(2)를 삽입 통과시켜 돌출한 굴착 헤드(18)로, 파일구멍(28)을 굴착하면서, 지반을 느슨하게 하여 형성한 파일구멍(28)내에, 기제 파일(1)을 하강하여 침설한다(도 3(a)∼(c)). 굴착 헤드(18)로 굴착하는 파일구멍(28)의 굴착 직경은, 침설하는 기제 파일(1)의 외경 이상, 예를 들면, 1.4∼1.5배 정도의 대직경으로 지면(25)으로부터 굴착한다. 여기에서, 굴착시 및 기제 파일의 침설시에 굴착토의 배출을 하지 않기 위해서, 굴착 로드의 중간부에서는, 종래와 같은 배토용의 기능(스파이럴 등)은 반드시 만들 필요는 없다.
또한, 지반 강도가 높은 지반이나 토질의 밀도가 매우 높은 지반 등을 굴착할 때에서, 시공속도를 올리고 싶은 경우에는, 기제 파일의 관입 저항을 줄이기 위해서, 굴착 로드에 부분적으로 일반적인 스파이럴(배토기능)을 형성하거나, 또는 소직경의 스파이럴 형성한 구조로 하여 다소의 배토를 하는 것도 유효하다.
이때, 개량예정 지반에 상당하는 지층(26A, 26B)을 굴착할 때는, 굴착 헤드(18)로부터 굴착토내에 고화제를 주입하면서 굴착·교반하여 소정 고화강도의 개량 지반을 조성하고, 병행하여 순차로, 기제 파일(1)을 침설한다.
종래의 중굴공법에서는, 기제 파일(1)의 외주에는 두께 1∼2cm의 파일둘레 고정액 층을 통하여 즉시 지반에 도달하지만, 본 발명에서는, 고화 혼합층에서는, 고화 혼합층이 두텁게 형성되어, 고화 혼합층(외경)의 외주 전체가 지반에 접한다.
예를 들면, 기제 파일(1)의 외경 600mm의 경우, 고화 혼합층의 외경은 840∼900mm 정도가 되어, 응력이 전파되는 충분한 두께를 확보하기 때문에, 고화 혼합층의 두께(상하방향의 길이)는 강도상에서 1m 이상이 바람직하다.
여기에서, 본 발명의 대직경 굴착에 의해 적절하게 지반이 느슨해져 완화되기 때문에, 특별히 굴착토의 배출을 하지 않고도, 외측면에 요철이 있는 콘크리트제의 기제 파일도 침설을 할 수 있으므로, 거의 배토가 없는 기초 파일의 조성을 할 수 있다. 물론, 콘크리트제의 기제 파일보다 두께가 얇은 강관제의 기제 파일쪽이 침설은 용이가 되므로, 강관제의 기제 파일을 사용할 수도 있다. 또, 고화제 등의 주입분량의 굴착토의 배출은 있으므로, 고화 혼합층은 가능한 한 적은 편이 바람직하다.
(2) 고화제로서, 예를 들면, 고농도의 시멘트 밀크을 사용하고, 굴착토내에 주입하고, 굴착 헤드(18)로 교반 혼합하여, 고화 혼합층(소일 시멘트층)(29A, 29B)을 형성한다. 이 경우, 고화 혼합층(소일 시멘트층)(29A, 29B)의 내주면과 기제 파일(1)의 외주면과의 부착 강도가, 고화 혼합층(29A, 29B)의 외주면과 원지반면과의 부착 강도보다 큰 것이, 응력의 전파성 향상을 위해 필요하다.
이 기제 파일(1)의 외주에 부착된 도넛 형상의 고화 혼합층(29A, 29B)이 고착되어, 기제 파일의 환상 돌기로서 작용한다. 즉, 기제 파일(1)에 수직하중 또는 인발력이 고화 혼합층의 상하면으로부터 상하의 원지반에 대해 전단력의 전파를 도모할 수 있어, 연직 지지력, 일발력을 증강한다(도 1(b) 쇄선 화살표로 도시).
(3) 고화 혼합층을 형성하지 않는 층에서는, 굴착토에 고화제를 주입하지 않으므로, 기제 파일(1)의 외주에는, 느슨해져 완화된 굴착토가, 그대로 침설되는 기제 파일의 외주에 의해 가압된 상태로 축적된다. 즉 고화 혼합층(29A)과 고화 혼합층(29B) 사이의 층(심도범위)에서는, 기제 파일의 외주측에 방사상으로 가압된 굴착토층이 형성된다.
(4) 이상과 같이, 소정의 깊이 위치에서 고화 혼합층(29A, 29B)을 형성하면서, 소정 깊이까지 파일구멍(28)을 굴착했다면(도 3(a)∼(c)), 이어서 뿌리굳히기부를 형성한다. 즉 뿌리굳히기부에서는 굴착 헤드(18)의 하단부로부터 고농도의 시멘트 밀크를 주입하면서 파일구멍의 하단부만을 교반 혼합하고, 필요에 따라, 굴착 이토를 상방으로 밀어 올리고, 뿌리굳히기부내의 굴착 이토를 시멘트 밀크와 치환 등 하여, 뿌리굳히기층(30)을 형성한다(도 3(d)(e)). 뿌리굳히기층(30)에는, 지반 강도 이상의 고화강도를 갖는 시멘트 밀크를 충전한다. 이어서, 굴착 헤드(18)을 닫고, 기제 파일(1)의 중공부(2)를 통과하여, 지상(25)으로 끌어 올린다(도 3(f)).
동시에, 시멘트 밀크로 채워진(소일 시멘트 상태로 존재하는) 파일구멍(28)의 뿌리굳히기부내에, 기제 파일(1)의 선단부를 침설하고, 기제 파일(1)의 하면이 뿌리굳히기부의 바닥으로부터 소정의 길이만큼 떨어진다. 이상과 같이 하여, 기제 파일(1)의 매설이 완료되고, 시멘트 밀크가 고화발현후에, 기초파일 구조(33)를 형성한다(도 1(b)).
이 경우, 뿌리굳히기부의 강화를 위해서는, 굴착 헤드(18)의 본체부 또는 상부에 양토 및 교반을 목적으로 하는 스파이럴을 설치한 굴착 로드를 사용할 수도 있다(도시 하지 않음). 뿌리굳히기부로부터 가능한 한 굴착토를 배제하거나, 또는, 충분하게 시멘트 밀크와 굴착토를 교반 혼합하여, 양질의 뿌리굳히기층(30)을 형성하기 위해서이다.
(5) 본 발명의 중굴공법에서 사용하는 기제 파일(1)은, 뿌리굳히기부에서 형성된 시멘트 밀크로 이루어지는 뿌리굳히기층(30)내에서, 뿌리굳히기층(30)과 일체가 되어, 높은 연직지지력 및 인발력을 발휘하기 때문에, 부착면적이 큰 돌기(또는, 마디, 나선 블레이드)부착 기제 파일(1)이 바람직하다. 특히, 기제 파일(1)을 침설할 때의 밀어넣기 저항이 적어 용이하게 밀어넣을 수 있고, 또한 부착 표면적이 크게 하기 위해서, 돌기부착 원통형의 강관 본체(6)를 기체로 하는 선단 금구(13)를, 기제 파일(1)의 선단(3)에 장착하여 구성하는 것이 바람직하다.
이 중굴공법을 채용하는 경우, 사용하는 기제 파일(1)의 하단부에 형성 한 또는 선단 금구(13)에 형성한 대직경의 돌기, 예를 들면 비교적 관입 저항이 작은 구성이고, 또한 대직경의 나선 블레이드 등을 형성하여, 더욱 높은 지지력을 갖는 기초 파일을 구축할 수도 있다.
또, 이 선단 금구(13)는 돌기로 부착면적을 크게 취하기 위해서, 원통형의 강관 본체(6)를 기제 파일(1)의 외경보다 크게 하지 않고, 밀어넣기 저항을 작게 하기 위해서 돌기 외경은 상부에 장착하는 기제 파일(1)의 외경과 동등 또는 외경 이하로 하고, 돌기의 개수는, 필요하게 되는 뿌리굳히기층(30)과의 필요한 부착면적에 합치시킨 매수로 하는 것이, 소요 지지력의 밸런스의 점에서 적당하다. 또한, 기제 파일(1)을 침설할 때에, 선단 금구(13)의 돌기면에 토니가 부착되는 것을 막고, 뿌리굳히기층(30)내에서의 부착을 높일 필요때문에, 돌기부의 외경을 기제 파일(1)의 외경보다 약간 크게 하여 부착면적을 증가하거나, 돌기의 상하면에 테이퍼 형상의 경사를 붙이는 것이 바람직하다.
또, 돌기면에의 토니의 부착을 방지하는 처리를 함으로써, 뿌리굳히기층(30)이 고화후의 초기 침하를 방지할 수 있다.
또, 내력을 크게 하기 위해서는, 선단 금구(13)의 돌기의 표면적은 크게하는 것이 필요하지만, 하중시의 전단력 전파의 유효성 및 시공실무면에서는, 그 돌기 외경은 역으로 작은 것이 필요하다. 따라서, 돌기의 기초부에 위치하는 강관 본체(6)의 외경은 가능한 한 소직경으로 하고, 돌기의 외경은 기제 파일을 침설할 때에, 관입 저항이 가능한 한 발생하지 않도록, 상부에 연결하는 기제 파일(1)의 외경과 대략 동일한 정도의 치수이고 그다지 크지 않은 치수로 하는 것이 바람직하다. 즉, 지지력에 관여하는 돌기면에서 발생하는 전단력의 전파를 고려했을 때는, 적어도 돌기부의 외측면(하면 또는 상면)에 소요 치수 형상으로, 지반 강도보다 높은 고화강도의 소일 시멘트층이 형성되어 있는 것이 필수적이기 때문이다.
또, 선단 금구(13)의 각 부 표면과 뿌리굳히기부의 뿌리굳히기층(소일 시멘트층)(30)과의 부착 강도의 확보를 위해, 선단 금구(13)의 돌기부의 표면적을 넓히도록 설계하고 있는데, 더욱이 시공시에 있어서, 돌기부 표면에 토니가 부착되어서 양자의 부착 강도가 저하되는 것을 방지하는 것이 필요하다. 특히, 중굴공법에서는, 선굴공법과 같이 소일 시멘트가 충전된 파일구멍내에 기제 파일(1)을 침설하는 경우와 달리, 파일구멍(28)을 굴착하여 소일 시멘트를 형성하고 있는 높이 위치(굴착 헤드(18)의 위치)의 바로 위에 기제 파일(1)의 선단(3)이 위치하고 있으므로 선단 금구(13)와 뿌리굳히기층(30)과의 부착에는 배려가 필요하다. 따라서, 돌기부의 상하면은 수평이 아니라 경사면인 것이 바람직하므로 마디 형상으로 하거나, 또는 침설시에 토니가 돌기의 상측면에 말려들지 않도록 상부의 파일 외경보다 약간 큰(외경 큼) 돌기로 하는 등 돌기 선단부의 형상·치수의 연구에 의해 지지력의 확실하고 또한 안정한 발현이 가능하게 된다.
(6) 또, 본 발명 중굴공법에서 사용하는 굴착 로드(15)는, 폈을 때에 기제 파일(1)의 외경의 1.4∼1.5배의 외경으로 파일구멍 굴착할 수 있고, 또한 직경 축소하여 기제 파일(1)의 중공부(2)를 통과할 수 있도록, 그 내경 이하의 외경으로서 닫힐 수 있는 굴착 헤드(18)를 사용한다. 즉, 굴착 헤드(18)는, 직경 축소시와 직경 확장시의 비가 큰 구조를 필요로 한다. 예를 들면, 로드 본체(16)에 접속할 수 있는 헤드 본체(19)의 양측에, 선단에 굴착날(22)을 갖는 굴착 암(21)을 요동 자유롭게 부착하여 구성한다(도 1(a)). 따라서, 이 굴착 헤드(18)를 사용하면, 기제 파일(1)의 선단 금구의 돌기(또는, 기제 파일의 하단부 외주에 형성한 돌기)의 외경이 기제 파일의 축부의 외경보다 대직경으로 된 경우라도, 침입시의 저항을 고려한 형상(예를 들면, 나선 블레이드 등)이면, 기제 파일(1)을 파일구멍(28)내에 용이하게 관입 매설할 수 있다.
또, 큰 직경확장치수를 비교적 용이하게 실현할 수 있는 요동식의 굴착팔을 이용한 굴착 헤드를 사용한 종래 중굴공법에서는, 파일구멍(28)의 축부에서의 소직경 굴착(기제 파일의 외경 + 2cm 정도), 파일구멍(28)의 확장 바닥 뿌리굳히기부에서의 대직경 굴착(기제 파일의 외경의 약 1.2배 정도), 굴착 헤드(18)의 인발시의 직경축소시(기제 파일의 내경 이하) 3가지의 제어 스텝이 필요하지만, 본 공법에서는, 대직경 굴착·교반시와 굴착 헤드(18)의 인발 2가지의 제어 스텝으로 줄어 있으므로, 굴착 헤드(18)의 구조를 간소화할 수 있어, 강성 강도의 증강이 가능하게 된다. 따라서, 대직경 굴착의 제어가 확실하고 안정화 되어 신뢰성이 향상되는 동시에, 보수나 유지관리면에서도 안정화 되어 경제적이게 된다.
또한, 이 공법에서 사용하는 굴착 헤드(18)는, 종래에 비해, 적어도 기제 파일(1)의 외경의 1.4∼1.5배의 굴착 직경을 필요로 하므로, 굴착수단의 제어 스텝을 2가지로 함으로써, 굴착 암(21)을 갖는 구조에서, 강성 강도가 높은 구조의 굴착 헤드(18)를 사용함으로써 실현할 수 있다.
또, 굴착 로드(15)의 로드 본체(16)에는, 종래의 중굴용 로드와 같이 배토를 주목적으로 한 스파이럴을 생략할 수 있다. 파일구멍(28)의 심 및 기제 파일(1)의 중공부(2)의 심과 굴착 로드(15)의 심을 합치기 위한 스테빌라이저의 기능 및 굴착 로드(15)주변의 굴착토를 교반하는 기능을 갖는 부재를 돌출설치 하는 것이 바람직하다(도 1(a)).
(7) 본 공법에서는, 토질에 따라서는, 굴착 직경의 대소를 조절하여(기제 파일(1)의 외경에 대해, 굴착 헤드(18)의 굴착 직경의 비율을 증감함으로써 조절함), 기제 파일(1)을 빠르게 침설할 수 있고, 기제 파일(1)의 침설속도를 제어할 수 있는데, 지반의 굴착 및 분쇄성을 보다 향상시키기 위해서는, 대직경 굴착에 적합한 굴착 헤드가 필요하다.
예를 들면, 통 형상의 헤드 본체(19)에 외통(41)을 승강가능하게 부착하고, 헤드 본체(19)의 상단부에 상부 암(42)의 상단, 외통(41)의 하단부에 하부 암(43)의 하단을 각각 핀으로 연결하고, 상부 암(42)의 하단과 하부 암(43)의 상단을 핀으로 연결하여, 굴착 헤드(18)를 구성할 수 있다(도 5). 이 경우, 상부 암(42), 하부 암(43)으로부터 굴착 암(21)을 구성하고, 외통(41)의 하단에 굴착날(20, 20), 상부 암(43)의 하면측에 굴착날(22, 22)이 형성되어 있다.
이 굴착 헤드에서는, 외통(41)과 헤드 본체(19)를 상대적으로 상하동시켜, 굴착 암(21)의 상부 암(42)과 하부 암(43)이 겹치도록(수평으로 접근하도록) 굴착 직경을 확대할 수 있어, 구동 범위를 길게 취할 수 있으므로, 일반적인 굴착 헤드에 비해, 직경축소시(굴착 암(21)의 상부 암(42)과 하부 암(43)이 종방향으로 배치된 상태) 즉 기제 파일의 외경에 비교한 비율이 큰 굴착이 가능하고, 굴착날도 다단으로 형성할 수 있으므로, 분쇄 성능도 제어할 수 있다. 따라서, 이 굴착 헤드(18)에서는, 기제 파일과의 파일직경비로 2배 이상의 대직경 굴착·교반도 가능하게 되어, 더욱 큰 지지력을 발휘하는 것이 가능하게 된다.
또, 굴착 헤드(18)에, 상하 방향으로 복수의 스토퍼를 형성할 수도 있고(도시 하지 않음), 이 경우에는, 다른 굴착 직경에 용이하게 대응할 수 있다. 따라서, 이 굴착 헤드(18)를 사용함으로써, 굴착기(굴착 로드(15)의 로드 본체(16))에 하나의 굴착 헤드(18)를 장착한 채, 굴착위치를 바꾸어서 다른 직경의 파일 구멍을 형성하는 경우에, 스토퍼의 조절만으로, 연속굴착이 가능하게 된다. 또, 1개의 파일구멍으로, 깊이 방향에서 직경이 다른 축부를 갖는 파일구멍을 형성하는 경우에도, 스토퍼의 조절만으로, 용이하게 굴착 직경의 변경을 할 수 있어, 다른 직경의 고화 혼합층을 갖는 기초 파일의 구축도 용이하게 된다.
(8) 이상과 같이, 본 발명에서는, 기제 파일(1)의 외경의 1.4∼1.5배 정도로 굴착하여, 소정의 지반에서는 고화 혼합층을 형성할 수 있으므로, 이 고농도의 소일 시멘트로 이루어지는 고화 혼합층이, 기제 파일(1)의 외주에 형성되는 환상 돌기로서도 작용한다. 예를 들면, 외경 800mm의 기제 파일의 경우, 외경 1120∼1200mm 정도의 고화 혼합층이 형성되고, 즉 기제 파일의 외주에, 돌기 높이(수평방향의 돌출거리) 160∼200mm의 환상 돌기를 형성할 수 있다.
이 경우, 기제 파일(1)과 고화 혼합층(29A, 29B)과는 일체로 작용하므로, 기제 파일의 외부 표면적을 증가시켜서 지반과의 부착을 늘리는 동시에, 기제 파일(1)에 연직하중 또는 인발력이 작용한 경우, 고화 혼합층(29A, 29B)의 상하면이 응력전파면으로서 작용하여, 당해 상하면으로부터 연약 지반의 상하에 위치하는 지반에, 전단력이 유효하게 전파되어 지지력을 증강할 수 있다(도 1(b)).
이와 같이, 지반을 느슨하게 함으로써 기제 파일의 파일 둘레부의 마찰력은 저하되지만, 저하된 기제 파일의 파일 둘레부의 마찰력을, 고화 혼합층 등을 적당하게 형성함으로써, 복원, 보강할 수 있고, 또한 고화 혼합층(29A, 29B)과 기제 파일(1)의 외면과의 부착을 충분히 높이도록 시공하면, 종래의 기제 파일(1)의 축부로 발휘되는 지지력의 약 2배 정도의 지지력을 얻을 수 있다.
또, 기제 파일의 표면적이 실질적으로 넓어져, 기제 파일의 응력전파 면적이 넓어지므로, 주변의 약한 원지반에의 전파 하중응력도(면적당의 응력)를 감소·완화시켜, 기초 파일의 내하중을 증가시킨다.
또, 지정한 지층의 높이 위치에서, 그 면적을 널리 굴착·교반하고, 고화 혼합층(29A, 29B)을 형성한 직후 굳어지기 전에, 순차로, 기제 파일(1)을 밀어넣음으로써, 기제 파일(1)의 밀어넣기 저항(관입 저항)이 적어져, 기제 파일을 용이하게 침설할 수 있다.
또, 종래 중굴공법과 같이, 굴착 로드에 스파이럴 형상과 같은 굴착토 배출기구가 불필요하게 되어, 총 배토량을 저감할 수 있다. 즉, 굴착 직경을 종래보다 대폭 대직경(예를 들면, 기제 파일의 파일직경에 대해 1.4배 이상)으로 지반을 느슨하게 하여 완화시키면서 굴착하고, 기제 파일을 침설하면, 기제 파일의 외측면(외주면)에서, 느슨하게 한 굴착토를 대략 방사상으로 주변의 지반에 가압하면서 기제 파일을 침설하고, 기초 파일을 구축하므로, 종래와 같이, 굴착 로드에 배토기구를 설치하지 않아도 기제 파일의 침설을 할 수 있다.
(9) 선굴공법에 의해 확장 바닥 뿌리굳히기부(35)를 갖는 파일구멍을 굴착하고, 지반 강도보다 높은 고화강도의 소일 시멘트를 충전한 확장 바닥 뿌리굳히기부(35)내에, 하부 축부(36)를 가는 직경으로 하고, 하부 축부(36)를 포함하는 하단부에 환상 돌기(37, 37)를 형성한 기제 파일(1)을 매설하여, 기초파일 구조(38)를 형성한 경우, 그 환상 돌기(37, 37)의 표면으로부터 전단력이 충분히 전파될 수 있도록 축조하면(도 6), 종래의 원통 형상의 기제 파일로 발휘하는 지지력에 비해, 약 2배의 지지력이 얻어지는 것이 확인되었다. 본 발명의 기초파일 구조(33)에서는, 선단 금구(13)를 고정시킨 기제 파일(1) 또는 환상 돌기(37)를 형성한 기제 파일(1)을 상기와 같은 수순으로 매설하므로(도 2(a)(b), 도 3), 종래의 선굴공법에 의한 이 기초파일 구조(38)와 동등한 높은 지지력을 발현시키는 것이 가능하다(도 6).
따라서, 본 발명에서는, 중굴공법에서, 굴착 직경을 기제 파일의 외경보다 대직경(예를 들면, 기제 파일의 외경의 1.4배 이상)으로 함으로써, 전체적으로 배토량을 경감할 수 있는 동시에, 높은 지지력을 실현할 수 있다.
2. 구체적인 실시형태
[1] 기제 파일(1)
기제 파일(1)로서, 하기 형상·크기의 원통형 콘크리트 파일을 채용한다. 또한, 필요 내력이 큰 경우에는, 강관 피복 콘크리트 파일(SC 파일) 등을 선택할 수도 있다(도 1(a), 도 2(b)).
파일 외경 D01=800mm
파일 두께 t01=110mm
파일 내경 D02=580mm
파일 길이 L01=19m
[2] 선단 금구(13)
외경 D11, 내경 D12, 전체 길이 L11의 강관 본체(두께 t11)(6)의 상단부에, 외경 D13의 대직경부(7)를 형성하고, 대직경부(7)를 기제 파일(1)과의 연결부로 한다. 대직경부(7)는 상면(8)을 수평평면상으로 하고, 하면(9)을 서서히 소직경으로 한 부분 원추형의 경사 사면이 형성되어 있다. 연결부의 외경, 즉 대직경부(7)의 외경 D13은 접속해야 할 기제 파일(1)의 외경(D01 하단부의 외경)과 대략 동일하게 되어 있다. 대직경부(7)의 폭(높이)은 L13으로 형성되어 있다.
강관 본체(6)의 하단부 외측면에, 외경 D13의 원반 형상(도넛 형상)의 환상 돌기(10)를 돌출 설치한다. 환상 돌기(10)의 상면(11)은, 수평면 형상으로 형성하고, 하면(12)은 부분 원추형의 경사 사면을 형성하고, 경사 사면의 하단은 강관 본체(6)의 하단에 도달하고 있다. 환상 돌기(10)의 폭(높이)은 L13으로 형성되어 있다(도 2(b)).
이상과 같이 하여, 선단 금구(13)를 구성한다(도 2(b), 도 1(a)). 또 대직경부(7)와 환상 돌기(10)와의 간격은 L12로 형성되고, 돌기부 길이 L14(=(D13-D11)÷2)로 하면, 지지면으로부터의 전단력의 전파가 장해 없이 작용하기 때문에, 적어도
을 충족시키도록 형성되어 있다.
또한, 치수는 하기와 같이 형성한다.
·강관 본체(1) 외경 D11=610mm
·강관 본체(1) 내경 D12=572mm
·강관 본체(1) 길이 L11=749mm
·대직경부(7)의 폭 L13=119mm
·대직경부(7)와 환상 돌기(10)와의 간격 L12=430mm
또, 상기 실시예에서는, 강관 본체(6)의 내경 D12는 상부에 연결하는 기제 파일(1)의 내경 D02와 동일하게 하고 강관 본체(6)의 두께 t11을 15∼40mm 정도로 하고 있으므로, 환상 돌기(10)의 강재의 마디 형상의 외경 D13을 상부의 기제 파일(1)의 외경 D01 이상으로 설정할 수 있어, 돌기 면적(소일 시멘트와의 부착면적)을 크게 취할 수 있다. 따라서, 형성하는 환상 돌기(10)의 수를 1개 증가하는 것만으로, 기제 파일(1)을 외경으로 한단계 위의 기제 파일(1)로 발휘하는 지지력과 동등한 지지력을 얻을 수 있다.
[3] 굴착 로드(15)
중공의 로드 본체(16)의 선단부에 굴착 헤드(18)를 장착하여, 굴착 로드(15)를 구성한다. 굴착 헤드(18)는, 로드 본체(16)에 접속할 수 있는 헤드 본체(19)의 양측에, 굴착 암(21, 21)의 상단부를 요동 자유롭게 부착하여 구성한다(도 1(a)). 헤드 본체(19)는 중간부로부터 하단부를 향하여 테이퍼 형상을 이루는 편평부를 형성하고, 편평부의 선단에 굴착날(20, 20)을 돌출설치하고 있다.
굴착 암(21)은, 상단부가 회전축(24)에서 헤드 본체(19)에 부착되고, 중간부는 하방을 향해서, 헤드 본체(19)의 편평부에 따르도록, 헤드 본체(19)에 접근하도록 굴곡하고, 굴착날(22, 22)을 형성한 하단부는 하방을 향해서, 굴착날(22, 22)과 함께 외측을 향해서 펴지도록 굴곡되어 있다. 이러한 형상으로 함으로써, 굴착 암(21, 21)은, 회전저항이 작아져, 요동하기 쉽고 또한 굴착 헤드(18) 전체가 컴팩트하게 되어, 기제 파일의 중공부를 삽입하는 것이 용이하게 되므로, 대직경 굴착이 용이하게 된다.
헤드 본체(19)에는, 파일구멍(28)의 굴착 직경에 대응하여 굴착 암(21, 21)이 회전하는 범위를 제한하는 스토퍼(23, 23)가 부착되어 있다.
또, 로드 본체(16)에는, 배토용의 스파이럴을 생략하고, 소정 높이(예를 들면 5m)마다, 수평판(17, 17)을 직경 대칭으로 부착하고 있다. 수평판(17, 17)은, 굴착 로드(15)의 축과, 파일구멍(28)의 축 또는 기제 파일(1)의 축을 합치기(센터링 하기) 위한 스테빌라이저의 기능, 굴착토의 교반의 기능 등을 겸비한다.
이 굴착 헤드(18)에서는, 작동 태양은, 파일구멍(28)의 굴착시(파일구멍 축부 굴착시, 고화 혼합층을 형성하는 굴착·교반시, 뿌리굳히기부 굴착·교반시) 및 기제 파일(1)의 중공부(2)를 통과할 때 2가지의 스텝 방식으로 간소화 하고 있다. 굴착 암(21)을 요동시켜서, 기제 파일(1)의 외경의 1.5배(1200mm) 정도의 외경으로, 굴착 로드(15)에 배토기구가 없어도, 확실하고 또한 안정한 굴착·교반을 실현했다.
[4] 중굴공법의 설명
(1) 기제 파일(1)을 매설 예정의 지반(주요부분은 사질토)은, 지상(25)으로부터, 6.5m∼7.5m의 두께 1m분량, 13.5m∼14.5m의 두께 1m분량으로 설계상 지정된 2개소의(예를 들면, 비교적 약한 N값 5 정도) 지층(26A, 26B)이 존재하고 있다(도 1(b), 도 3).
(2) 선단 금구(13)의 대직경부(7)의 상면(8)을, 기제 파일(1)의 선단(3)(하단판의 하면)에 대고, 대직경부(7)와 하단판을 볼트나 용접 등으로 일체로 고정하여, 선단 금구(13)부착의 기제 파일(1)을 구성한다(도 2(b), 도 1(a)).
(3) 소정의 굴착위치에서, 굴착 로드(15)를, 선단 금구(12)부착 기제 파일(1)의 중공부(2), 선단 금구(13)의 중공부(6a)를 삽입 통과시키고, 선단 금구(13)의 선단(14)으로부터 굴착 헤드(18)를 돌출시킨다.
이 상태에서, 기제 파일(1) 및 굴착 로드(15)를 연직으로 지지하여, 굴착 로드(15)을 회전시키면, 굴착 암(21)이 스토퍼(23)로 규제될 때까지 요동하고, 그 요동 각도를 유지한 채, 굴착 암의 굴착날(22, 22), 헤드 본체(19)의 굴착날(20, 20)로 파일구멍(28)을 굴착할 수 있다. 선단 금구(13)의 선단(14)으로부터 돌출한 굴착 헤드(18)에서, 기제 파일(1)의 외경보다 대직경의 파일구멍(28)의 축부를 굴착한다. 굴착하면서 굴착 로드(15)를 하강하는 동시에 이어서, 기제 파일(1)을 하강시킨다(도 3(a)).
(4) 지상으로부터 6.0m 정도 굴착한 곳에서, 굴착토중에, 헤드 본체(18)로부터 시멘트 밀크(고화강도 20N/mm2 정도)를 주입하고, 굴착토와 교반 혼합하면서 약 2m 사이, 굴착토과 시멘트 밀크를 교반 혼합하면서 굴착하고, 눌러 굳혀서, 기제 파일(1)의 주위에 소일 시멘트층(29A)을 형성한다. 소일 시멘트층(고화 혼합층)의 형성은, 설계상에서 지정된 위치에서 행하고, 그 지층(26A)을 포함하는 상하 높이를 형성의 대상으로 삼는다. 시멘트 밀크를 주입할 때에, 굴착 헤드(18)를 상하로 승강시키면, 잘 교반되어, 균질한 소일 시멘트층이 만들어진다. 또한, 소일 시멘트층(고화 혼합층)(29A)은 고화강도 0.5N/mm2 정도로 한다.
또 고화 혼합층을 형성하는 높이 위치는, 사전의 표준 관입 시험에 의한 N값에 의해 개략 파악할 수 있으므로, 그 N값이 해당되는 높이 위치에서 고화 혼합층을 형성하는 것이 바람직하다. 즉 굴착중의 굴착 로드(15)를 회전·승강시키는 오거의 모터의 전류값을 측정하고, 소정 높이 범위(예를 들면, 50cm) 마다 적산하여 적산 전류값을 산출해 두면, 표준 관입 시험의 N값과 동일한 심도로 지반 강도의 비교를 할 수 있고, 당해 적산전류값을 나타내는 그 높이 위치가 해당하는 개량해야 할 지반이 되므로, 상기 N값과 병용함으로써, 정확한 심도구간에서 고화 혼합층을 형성할 수 있다.
(5) 형성한 소일 시멘트층(29A)에도 마찬가지로, 기제 파일(1)을 하강하고, 이어서, 굴착 로드(15)을 하강하고, 굴착 헤드(18)로 파일구멍(28)을 굴착하면서 기제 파일(1)을 하강한다.
(6) 설계에서 지정한 지층(26B)에 대응하여, 지상으로부터 13.0m∼15.0m의 높이에서도, 마찬가지로, 헤드 본체(19)로부터 시멘트 밀크를 토출하고, 굴착토와 교반 혼합하여, 소일 시멘트층(고화 혼합층)(29B)을 형성한다(도 3(b)). 이후 동일하게, 시멘트 밀크를 사용하지 않고, 파일구멍(28)을 굴착한다(도 3(c)).
이와 같이, 지반 개량 등을 하면서 기제 파일(1)을 순차적으로 침설하므로, 소일 시멘트의 유출도 저지할 수 있어, 고화 혼합층(29A, 29B)을 확실하게 형성할 수 있다.
(7) 지지 지반(N값 30)인 소정 깊이(약 21m)까지, 파일구멍을 굴착하면, 파일구멍 바닥(31)으로부터 높이 2m 정도의 사이에서, 시멘트 밀크(고화강도 20N/mm2 정도)를 주입하면서 굴착 헤드(18)를 회전하여 승강해서, 굴착토와 시멘트 밀크를 교반 혼합하면서 뿌리굳히기층(30)을 형성한다(도 3(d)(e)). 필요에 의해, 뿌리굳히기부의 바닥으로부터 시멘트 밀크를 토출하여 굴착토를 밀어 올리고, 굴착토를 시멘트 밀크로 치환할 수도 있다.
(8) 주변의 지반 강도보다 높은 고화강도 20N/mm2 정도의 뿌리굳히기층(30)을 형성하면, 굴착 로드(15)를 역회전하여 굴착 암(21, 21)을 닫고, 굴착 로드(15)의 회전을 일단 멈춰서 굴착 암(21, 21)을 헤드 본체(19)를 따라 늘어뜨린 상태로 한다(이 상태에서, 굴착 헤드(18)의 최대 외경은 기제 파일(1)의 내경 D02 이하로 되어 있음). 계속해서, 굴착 암(21, 21)이 흔들리지 않도록, 굴착 로드(15)를 천천히 회전하여, 뿌리굳히기층(30)을 교반하면서, 굴착 헤드(18)를 굴착 로드(15)와 함께, 선단 금구(13)의 중공부(6a) 및 기제 파일(1)의 중공부(2)를 삽입하여(도 3(f)), 지상으로 끌어올린다.
또, 굴착 헤드(18)의 헤드 본체(19)에서, 굴착 로드(15)가 역회전 했을 때에 굴착 암(21, 21)이 회전하는 측에, 스토퍼를 부착해 둘 수도 있고(도시하지 않음), 이 경우에는, 역회전시키면서 굴착 헤드(18)를 끌어올리면, 기제 파일(1)의 중공부(2)의 내벽을 상처내지 않고, 확실하게 굴착 헤드를 회수할 수 있다.
(9) 이어서, 또는 굴착 로드(15)의 끌어올림과 병행하여, 기제 파일(1)을 하강하여(도 3(f)), 선단 금구(13)를 뿌리굳히기층(30)내에 위치시키고, 선단 금구(13)의 선단(하단)(14)과 파일구멍 바닥(31)이 기제 파일(1)의 축부 외경 D01 정도의 거리 L20(여기에서는, 약 1m로 했다. 도 2(b))을 비운 위치에서, 선단 금구(13)부착의 기제 파일(1)을 파일구멍(28)내에 유지한다.
소일 시멘트층(29A, 29B), 뿌리굳히기층(30)이 고화 발현후에, 소일 시멘트층(29A, 29B) 및 뿌리굳히기층(30)과 기제 파일(1)이 정착하여 일체로 형성된 기초파일 구조(33)을 구축한다(도 1(b), 도 2(b)).
[5] 시험결과
본 기초파일 구조(33)의 축조시, 시멘트 밀크 주입량에 상당하는 양인 약간의 배토량으로, 굴착토를 거의 배출하지 않으므로, 주변 지반 강도도 굳혀져 있고, 재하 시험에서도 높은 지지력의 93000kN(최대 하중)이 얻어지고 있다. 또, 침하특성의 불균일의 개선을 기대할 수 있다.
또, 종래 중굴공법으로서, 본 공법의 선단 금구(13)를 사용하지 않고, 본 공법의 뿌리굳히기층내의 선단 금구(13)의 외경 600mm과 동일 직경에 의해, 상단으로부터 하단까지 형성한 콘크리트제의 기제 파일을 사용한 종래 중굴공법과 비교한다. 외경 600mm의 기제 파일을 사용하고, 뿌리굳히기층내에 기제 파일의 선단부를 동일하게 정착시킨 경우, 동일 지반에서, 최대 하중이 약 3100kN이었다.
[6] 다른 실시예
(1) 상기 실시예에 있어서, 기제 파일(1)을 하강시키는 타이밍은, 종래 중굴공법과 동일하게 임의이다. 단, 형성한 소일 시멘트층(29A, 29B)에서는, 당해 층 형성후에 조속히 기제 파일(1)을 설치시키는 것이 바람직하다.
(2) 또, 상기 실시예에 있어서, 지층(26A, 26B)의 2구간을 개량하여 고농도의 소일 시멘트층(29A, 29B)으로 치환한 고화 혼합층을 형성했지만, N값의 대소에 상관없이 다른 구간에도 고농도의 소일 시멘트층을 적당히 형성하여, 축부의 지지력을 증강시키는 것이 가능하다(도시 하지 않음). 또, 상기 실시예에서는, 특히 N값이 작은 구간만 고화 혼합층을 형성하고, 적은 처리로 지지력 증강 효과가 높은 종합적인 고화 혼합층을 조성했지만, 시공 지반에 따라서는, 파일구멍(28)의 전체 깊이에 걸쳐서 고화강도 0.5N/mm2 이하로 고화 혼합층을 형성하고, 또한 좋지 않은 지반에서 높은 고화강도의 예를 들면 1.0N/mm2 정도의 소일 시멘트층(고화 혼합층)을 형성하는 것도 가능하다.
단, 새롭게 파일구멍내에 주입한 시멘트 밀크 등의 분량만큼, 굴착토가 파일구멍으로부터 배출되므로, 굴착토 등의 배출물을 적게 하기 위해서는, 시멘트 밀크 등의 주입을 가능한 한 줄이는 것이 바람직하다.
(3) 또, 상기 실시예에서, 하단에 선단 금구(13)를 고정한 기제 파일(1)을 매설했지만, 선단 금구(13)를 사용하지 않는 다른 기제 파일(1)을 사용할 수도 있다.
기제 파일(1)로서, 하단부에 상부 축부(34)보다 가늘게 한 하부 축부(36)를 형성하고, 상부 축부(34)와 하부 축부(36)의 단차부분(경계부분), 단차부분의 상방, 단차부분의 하방(하부 축부의 하부)에 환상 돌기(37, 37)를 각각 형성한다. 필요 내력이 큰 경우에는, 연결파일으로서, 하측 파일을 상기 기제 파일로 하여, 상측 파일을 강관피복 콘크리트 파일(SC 파일) 등을 선택할 수도 있다(도 2(a)). 또한, 상기에 있어서의 상부 축부(34)란, 축부의 하단부에 형성한 하부 축부(36)를 제외한 부분으로서, 중간부를 포함하는 축부이다.
·파일 외경(축부) D01=700mm
·파일 두께 t01=100mm
·파일 내경 D02=500mm
·하부 축부의 외경 D11=600mm
·환상 돌기(37)의 외경 D13=750mm
·파일구멍의 굴착 직경 D21=1100mm
·파일의 선단부가 위치하는 지반의 N값=30
이 경우, 환상 돌기(37, 37)의 간격 L12 및 하부 축부(36)로부터의 환상 돌기(37)의 길이 L14는, 상기 실시예의 대직경부(7)와 환상 돌기(10)와의 간격 L12와 동일하게 설정한다. 또, 환상 돌기(37)는 경사 상면(37a), 경사 하면(37b)을 갖고, 경사 하면(37b)은 강관 본체(6)의 대직경부의 하면(9)이나 환상 돌기(10)의 하면(12)과 동일한 기능을 갖도록 설정한다. 경사 상면(37a)도 동일하게 형성되어 있다.
또, 상기에서, 환상 돌기(37)의 길이 L14는, 상부 축부(34)의 외면으로부터 돌출 설치되지 않은 범위에서, 환상 돌기(37)의 경사 상하면(37a, 37b)을 가능한 한 넓게 확보할 수 있는 구성으로 할 수도 있고, 상기와 같은 L12와의 관계에서 설정한다.
이 선단 금구(13)를 사용하지 않고, 환상 돌기(37)를 형성한 기제 파일(1)을 사용하고, 상기 실시예와 동일한 시공에 의해 형성한 기초파일 구조(33)의 경우(도 2(a)), 동일한 재하시험을 행한 결과, 최대 하중으로 7492kN의 높은 지지력이 얻어지고 있다. 이것을, 뿌리굳히기부내의 환상 돌기(37), 환상 돌기(10)의 직경의 차이점을 고려한 단위 단면적당의 지지력으로 비교하면, 상기 선단 금구(13)을 사용한 기초파일 구조(33)의 경우(도 2(b))는 618kN/m2, 환상 돌기(37)부착 기제 파일(1)의 경우(도 2(a))는 565kN/m2이고, 동일한 정도의 지지력을 기대할 수 있다.
또, 이 기제 파일(1)은, 상기 실시예의 선단 금구(13)를 고정한 기제 파일(1)과 동일한 공정으로 파일구멍(28)내에 매설하여, 기초파일 구조(33)를 구성한다(도 2(a)). 또한, 이 경우, 환상 돌기(37)의 선단 외주가 가장 외경이 크므로, 토니가 부착되기 쉬우므로, 적당한 방법으로 환상 돌기(37, 37)를 피복하면(도시 하지 않음), 뿌리굳히기층(30)내에서 안정된 보다 큰 지지력을 발휘할 수 있다.
이 기제 파일(1)에서, 환상 돌기(37) 대신에, 환상 돌기를 절단한 환상이 아닌 돌기, 또는 분산적으로 배치한 돌기로부터 볼록부를 형성할 수도 있다(도시하지 않음). 또, 이 기제 파일(1)에서, 경사 상면(37a), 경사 하면(37b)과 동일한 기능을 가지면, 환상 돌기(볼록부)(37) 대신에, 환상 오목부를 형성할 수도 있다(도시 하지 않음).
(4) 또, 상기 실시예에서, 로드 본체(16)에 배토용의 스파이럴을 형성하지 않은 굴착 로드(15)를 사용하는 것이 배토를 줄이는 점에서는 바람직하지만, 부분적으로 배토용의 스파이럴을 로드 본체(16)에 형성하거나, 또는, 통상보다 외경이 작은 스파이럴을 로드 본체(16)의 일부 또는 전부에 형성한 굴착 로드를 사용할 수도 있다(도시 하지 않음). 이것은, 지반 강도가 높은 부분에서 굴착속도를 빠르게 하는 것을 우선하는 경우나, 뿌리굳히기부내로부터 가능한 한 굴착토를 배제하는 것을 우선하는 경우 등에 유효하다.
따라서, 상기 발명의 파일직경보다 대직경의 파일구멍 굴착시에, 굴착 로드에 다소의 배토기구를 설치하여, 배토량을 제어함으로써, 시공속도와 배토량(배토처리량)을 적당하게 조합할 수 있어, 종래보다 경제적인 기초 파일을 시공할 수 있다.

Claims (13)

  1. 기제 파일의 중공부의 선단으로부터 굴착 로드의 굴착 헤드를 돌출시켜, 지반을 굴착하여 파일구멍을 형성하면서 기제 파일을 하강하여, 소정 파일구멍내에 상기 기제 파일을 매설하는 파일의 중굴공법에 있어서,
    당해 지반중에서, 설계에서 정한 소정의 심도범위에 고화 혼합층을 형성하고, 당해 심도범위 이외의 심도범위에서는, 통상의 파일구멍 굴착을 하는 것을 특징으로 하는 파일의 중굴공법.
  2. 기제 파일의 중공부의 선단으로부터 굴착 로드의 굴착 헤드를 돌출시켜, 지반을 굴착하여 파일구멍을 형성하면서 기제 파일을 하강하여, 소정 파일구멍내에 상기 기제 파일을 매설하는 파일의 중굴공법에 있어서,
    당해 지반중에서, 설계에서 정한 소정의 심도범위에 고화 혼합층을 형성하여 지반 강도를 복원 및 강화하고, 당해 심도범위 이외의 심도범위에서는, 통상의 파일구멍 굴착을 하는 것을 특징으로 하는 파일의 중굴공법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 기제 파일의 외경보다 큰 직경의 직경으로 파일구멍을 형성하고, 설계에서 정한 소정의 심도범위를 굴착할 때에, 굴착토에 시멘트 밀크류를 주입하고, 당해 굴착토를 교반 혼합하여, 소정 고화강도의 고화 혼합층을 형성하는 것을 특징으로 하는 파일의 중굴공법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 기제 파일의 외경의 1.4배 이상의 직경으로 파일구멍을 형성하고, 설계에서 정한 소정의 심도범위를 굴착할 때에, 굴착토에 시멘트 밀크류를 주입하고, 당해 굴착토를 교반 혼합하여, 소정 고화강도의 고화 혼합층을 형성하는 것을 특징으로 하는 파일의 중굴공법.
  5. 기제 파일의 중공부의 선단으로부터 굴착 로드의 굴착 헤드를 돌출시켜, 지반을 굴착하여 파일구멍을 형성하면서 상기 기제 파일을 하강하여, 소정 파일구멍내에 상기 기제 파일을 매설하는 파일의 중굴공법에 있어서,
    상기 기제 파일의 외경의 1.4배 이상의 직경으로 파일구멍을 형성하고, 상기 지반에서 비교적 연약한 지층을 포함하는 심도구간에서, 굴착토에 시멘트 밀크류를 주입하고, 당해 굴착토를 교반 혼합하여, 소정 고화강도의 고화 혼합층을 형성하는 것을 특징으로 하는 파일의 중굴공법.
  6. 기제 파일의 중공부의 선단으로부터 굴착 로드의 굴착 헤드를 돌출시켜, 지반을 굴착하여 파일구멍을 형성하면서 기제 파일을 하강하여, 소정 파일구멍내에 상기 기제 파일을 매설하는 파일의 중굴공법에 있어서,
    중간부에 배토기구를 갖지 않는 굴착 로드를 사용하여, 상기 기제 파일의 외경의 1.4배 이상의 직경으로 지반을 느슨하게 하면서 굴착하고, 느슨하게 한 굴착토를 상기 기제 파일의 외면으로 외측에 눌러 굳히면서, 상기 기제 파일을 침설하는 것을 특징으로 하는 파일의 중굴공법.
  7. 기제 파일의 중공부의 선단으로부터 굴착 로드의 굴착 헤드를 돌출시켜, 지반을 굴착하여 파일구멍을 형성하면서 기제 파일을 하강하여, 소정 파일구멍내에 상기 기제 파일을 매설하는 파일의 중굴공법에 있어서,
    상기 기제 파일의 외경의 1.4배 이상의 직경으로 지반을 느슨하게 하면서 굴착하고, 느슨하게 한 굴착토를, 상기 기제 파일의 외면으로 외측에 눌러 굳히면서, 상기 기제 파일을 침설하는 것을 특징으로 하는 파일의 중굴공법.
  8. 기제 파일의 중공부의 선단으로부터 굴착 로드의 굴착 헤드를 돌출시켜, 지반을 굴착하여 파일구멍을 형성하면서 기제 파일을 하강하여, 소정 파일구멍내에 상기 기제 파일을 매설하는 파일의 중굴공법에 있어서,
    중간부에 배토기구를 갖지 않는 굴착 로드를 사용하여, 당해 지반중에서, 설계에서 정한 소정의 심도범위를, 상기 기제 파일의 외경의 1.4배 이상의 직경으로 지반을 느슨하게 하면서 굴착하고, 느슨하게 한 굴착토를, 상기 기제 파일의 외면으로 외측에 눌러 굳히고, 또는 설계에서 정한 소정 심도범위에서는 소정 고화강도의 고화 혼합층을 형성하고, 당해 심도범위 이외의 심도범위에서는, 통상의 파일구멍 굴착을 하는 것을 특징으로 하는 파일의 중굴공법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 기제 파일의 선단에 선단 금구를 연결하고, 이 선단 금구의 선단으로부터 굴착 헤드를 돌출시켜, 지반을 굴착하여 파일구멍을 형성하고, 상기 선단 금구는, 통 형상 기부의 외측면에, 상방 또는 하방을 향하여, 전단력을 전파시켜 선단 지지력으로서 이용할 수 있는 지지면을, 하나 또는 복수 개소에 형성하는 것을 특징으로 하는 파일의 중굴공법.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 파일축부의 하단부 외측면에 요철부를 형성한 기제 파일을 사용하고, 당해 기제 파일의 선단으로부터 굴착 헤드를 돌출시켜, 지반을 굴착하여 파일구멍을 형성하고, 상기 기제 파일의 요철부는, 상기 기제 파일의 하단부 외측면에, 상방 또는 하방을 향하여, 전단력을 전파시켜 선단 지지력으로서 이용할 수 있는 지지면을, 하나 또는 복수 개소에 형성하는 것을 특징으로 하는 파일의 중굴공법.
  11. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 기제 파일의 선단에, 통 형상 기부의 외측면에 횡방향의 돌기를 형성한 선단 금구를 연결하고, 당해 선단 금구의 선단으로부터 굴착 헤드를 돌출시켜, 지반을 굴착하여 파일구멍을 형성하는 것을 특징으로 하는 파일의 중굴공법.
  12. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 고화 혼합층의 외경과, 파일구멍의 뿌리굳히기부의 외경을 대략 동일 외경으로 형성하는 것을 특징으로 하는 파일의 중굴공법.
  13. 파일구멍내에 기제 파일을 매설하여 구성한 기초파일 구조에 있어서,
    상기 파일구멍은, 적어도 설계에서 미리 정한 심도범위의 지반 강도를 복원 및 개량하여 구성하고, 상기 기제 파일은 하단부에, 선단 금구를 부착하여 이루어지고, 당해 선단 금구는 통 형상 기부의 외측면에, 비스듬히 상방 또는 비스듬히 하방을 향하여, 전단력을 전파시켜 선단 지지력으로서 이용할 수 있는 지지면을, 하나 또는 복수 개소에 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 기초파일 구조.
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