KR20070090748A - 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법에 관한 것으로, 강관말뚝에 폐쇄형 선단슈를 부착하고 강관말뚝의 내부에 햄머를 삽입하여 선단슈의 상부면을 타격하여 선단 지반을 다짐하고, 콘크리트말뚝의 경우에는 케이싱 내부에서 햄머로 보조말뚝 또는 선단 지반을 직접 타격하여 선단 지반을 다짐하는 방식으로, 천공구멍 외부로 돌출된 말뚝 두부를 타격하지 않고 천공구멍의 내부에서 말뚝에 직접적인 충격이 가지 않도록 선단 지반을 다짐하여 선단지지력을 강화함으로써, 햄머에 의한 항타시에 발생되는 소음이 현저히 감소되고 말뚝 두부 및 말뚝 내부의 손상이 방지됨과 동시에 선단지지력이 강화되며 이에 따라 강관말뚝의 재료적 낭비를 방지하여 시공 원가가 절감되는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법을 제공한다.

강관말뚝, 콘크리트말뚝, 보조말뚝, 매입말뚝공법, 선단슈

Description

선단지지력이 강화된 매입말뚝공법{Auger-Drilled Piling Method to Improve Pile End Bearing Capacity}

도 1은 종래 기술에 의한 매입말뚝공법으로 시공된 강관말뚝의 지지력을 나타내기 위한 단면도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강관말뚝에 대한 매입말뚝공법의 시공 작업을 개념적으로 도시한 단면도,

도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 콘크리트말뚝에 대한 매입말뚝공법의 시공 작업을 개념적으로 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강관말뚝의 선단에 부착된 폐쇄형 선단슈의 형상을 도시한 사시도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 햄머에 대해 햄머비와 햄머 낙하시의 공기속도와의 관계를 그래프로 도시한 도면,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 햄머의 형상을 도시한 사시도,

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조말뚝을 이용한 매입말뚝공법의 시공 방법을 개념적으로 도시한 단면도,

도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 보조말뚝을 이용한 매입말뚝공법의 시공방법을 개념적으로 도시한 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 천공구멍 20: 케이싱

30: 강관말뚝 40: 선단슈

41: 원형 플레이트 42: 십자형 보강부

50: 햄머 51: 가이드레일

60: 보조말뚝 61: 하부몸체

62: 상부몸체 63: 관통홀

본 발명은 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 강관말뚝에 폐쇄형 선단슈를 부착하고 강관말뚝의 내부에 햄머를 삽입하여 선단슈의 상부면을 타격하여 선단 지반을 다짐하고, 콘크리트말뚝의 경우에는 케이싱 내부에서 햄머로 보조말뚝 또는 선단 지반을 직접 타격하여 선단 지반을 다짐하는 방식으로, 천공구멍 외부로 돌출된 말뚝 두부를 타격하지 않고 천공구멍의 내부에서 말뚝에 직접적인 충격이 가지 않도록 선단 지반을 다짐하여 선단지지력을 강화함으로써, 햄머에 의한 항타시에 발생되는 소음이 현저히 감소되고 말뚝 두부 및 말뚝 내부의 손상이 방지됨과 동시에 선단지지력이 강화되며 이에 따라 강관말뚝의 재료적 낭비를 방지하여 시공 원가가 절감되는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법에 관한 것이다.

일반적으로 토목공사에 있어서 말뚝기초공법은 전통적으로 가장 널리 사용되고 있는 기초공법으로서, 말뚝의 종류 및 말뚝기초의 시공방법 또한 매우 다양하다.

말뚝의 종류는 재질에 따라 일반적으로 파이프 형상의 강관말뚝과 원통형상의 콘크리트말뚝으로 분류할 수 있으며, 이외에도 필요에 따라 빔(Beam)형태의 강말뚝이 사용되기도 한다.

말뚝기초의 시공방법은 말뚝을 기성 제작하여 사용하는 방식의 기성말뚝공법과 현장에서 말뚝을 직접 양생하는 방식의 현장타설말뚝공법으로 분류되며, 기성말뚝공법은 기성말뚝을 지반에 직접 항타하여 매입하는 방식의 항타말뚝공법과 지반에 천공구멍을 굴착한 후 천공구멍에 기성말뚝을 매입하는 방식의 매입말뚝공법으로 나눌 수 있다. 이러한 다양한 시공방법은 각 시공현장의 상황에 따라 적절하게 선택되어진다.

이와 같은 말뚝기초에 의한 말뚝의 지지력은 말뚝이 지지할 수 있는 말뚝 상부 하중의 크기를 의미하는 것으로서 선단지지력과 주변마찰력으로 분리하여 고려된다. 선단지지력은 말뚝 단부의 전체 단면적에 발현되는 지지력을 의미하며, 주변마찰력은 말뚝의 주면과 지반의 접촉에 의해 발생되는 마찰력을 의미한다. 일반적으로 말뚝의 상부에 작용하는 하중은 수직하중이 크게 작용하므로 말뚝의 지지력은 주변마찰력보다 선단지지력에 의해 크게 영향을 받게 된다.

도 1은 종래 기술에 의한 매입말뚝공법으로 시공된 강관말뚝의 지지력을 나타내기 위한 단면도이다.

일반적으로 강관말뚝(30)을 사용하는 매입말뚝공법에서 강관말뚝(30)은 선단부가 개방된 형태의 개단(開端) 강관말뚝(30)이 사용되는데, 오거(Auger)를 이용하여 지반에 천공구멍(10)을 굴착한 후 강관말뚝(30)을 천공구멍(10) 내부로 삽입하여 매입하는 방식으로 진행된다. 이때, 천공구멍(10)의 공벽은 케이싱(20)에 의해 지지되는 것이 일반적이다.

강관말뚝(30)의 매입방식은 강관말뚝(30)을 천공구멍(10) 내부로 삽입한 후 강관말뚝(30)의 두부를 항타함으로써 강관말뚝(30)의 선단지지력을 강화시키고, 이후 강관말뚝(30)의 고정을 위해 강관말뚝(30)과 천공구멍(10) 사이에 시멘트페이스트(미도시)를 주입하는 그라우팅 및 케이싱(20) 인발 과정을 통해 강관말뚝(30)의 매입이 완료된다.

이와 같이 매입된 강관말뚝(30)의 지지력(P1)은 도 1에 도시된 바와 같이 주변마찰력(P3)과 선단지지력(P2)의 합에 해당하는데, 지반의 침하 방지를 위해서는 선단지지력(P2)이 상대적으로 중요하다. 선단지지력(P2)의 크기는 항타에 의해 강관말뚝(30)의 선단부가 지반 속에 관입되며 발생하는 선단폐색 정도 및 선단 지반의 다짐 정도에 의해 영향을 받는다.

선단폐색의 정도는 항타에 의해 강관말뚝(30)의 선단부가 지반 속에 관입되며 강관말뚝(30)의 선단 내부로 유입되는 지반의 체적 및 마찰력에 의존하게 되는데, 일반적으로 강관말뚝(30)의 경우에 말뚝직경의 4배 이상 지반에 관입되어야 선 단폐색효과가 발생한다. 이에 따라 개단 강관말뚝(30)의 경우에는 선단지지력의 강화를 위해 일반적으로 강관말뚝(30)의 두부를 햄머 등의 항타기계를 사용하여 항타하는 방식으로 강관말뚝(30)을 소정 깊이까지 관입시킨다. 또한, 선단 지반의 다짐 정도는 개단 강관말뚝(30)의 경우에 말뚝의 형상이 파이프 형상으로서 말뚝 선단의 단면적이 작기 때문에 선단 지반에 대한 다짐 효과가 매우 작아서 선단지지력에 크게 영향을 미치지는 않는다. 이에 따라 선단 지반의 다짐 효과를 향상시키기 위해 말뚝 선단의 단면적을 증가시키는 방식으로 시공되기도 한다.

한편, 콘크리트말뚝(미도시)의 경우에는 말뚝의 선단부가 폐쇄되어 있는 형태이므로 콘크리트말뚝의 선단지지력은 항타에 의해 발생하는 선단 지반의 다짐 정도 즉, 선단 지반에 대한 햄머의 다짐에너지에 의해 크게 영향을 받게 된다.

따라서, 이러한 매입말뚝공법은 지반에 천공구멍을 먼저 굴착하는 시공 특성상 천공구멍 내부에서 말뚝 선단 지반의 선단지지력이 충분하지 못하므로, 위에서 살펴본 바와 같이 말뚝의 선단지지력을 향상하기 위해 천공구멍에 강관말뚝 또는 콘크리트말뚝과 같은 기성말뚝을 삽입한 상태에서 기성말뚝의 두부를 햄머 등의 항타기계를 사용하여 항타함으로써 선단지지력을 강화하는 방식으로 시공되고 있다.

그러나 이와 같은 방식으로 시공되는 매입말뚝공법은 천공구멍의 외부로 돌출된 말뚝 두부를 항타함에 따라 소음이 발생하여 주변에 소음공해를 유발하는 문제점이 있으며, 또한 이러한 말뚝 두부 항타에 따라 말뚝 두부에 손상이 발생되거나 말뚝의 내부에 항타 충격에 의한 미세 균열이 발생하여 안전에 심각한 위협을 초래하는 문제점이 있었다. 또한 강관말뚝을 사용하는 경우에는 선단지지력 강화를 위한 선단폐색 효과를 발생시키기 위해 말뚝 두부를 항타하여 강관말뚝을 말뚝 직경의 4배 이상 관입시켜야 하므로 이러한 관입 부분의 양만큼 강관말뚝의 길이를 더 길게 제작해야 하기 때문에 재료의 낭비와 시공 원가의 상승이라는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 강관말뚝에 폐쇄형 선단슈를 부착하고 강관말뚝의 내부에 햄머를 삽입하여 선단슈의 상부면을 타격하여 선단 지반을 다짐하고, 콘크리트말뚝의 경우에는 케이싱 내부에서 햄머로 보조말뚝 또는 선단 지반을 직접 타격하여 선단 지반을 다짐하는 방식으로, 천공구멍 외부로 돌출된 말뚝 두부를 타격하지 않고 천공구멍의 내부에서 말뚝에 직접적인 충격이 가지 않도록 선단 지반을 다짐하여 선단지지력을 강화함으로써, 햄머에 의한 항타시에 발생되는 소음이 현저히 감소되고 말뚝 두부 및 말뚝 내부의 손상이 방지됨과 동시에 선단지지력이 강화되며 이에 따라 강관말뚝의 재료적 낭비를 방지하여 시공 원가가 절감되는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 케이싱에 의해 공벽이 지지되는 천공구멍을 지반에 굴착한 후 상기 천공구멍에 기성말뚝을 매입하는 매입말뚝공법 에 있어서, 상기 천공구멍의 내부에서 상기 기성말뚝의 선단 지반을 다짐하는 것을 특징으로 하는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법을 제공한다.

이때, 상기 천공구멍의 내부에서 햄머의 타격에 의해 상기 선단 지반을 다짐하는 것이 바람직하며, 상기 햄머의 외주면에는 상기 햄머의 낙하 경로를 가이드하는 가이드레일이 형성될 수 있다.

또한, 상기 기성말뚝은 선단에 폐쇄형 선단슈가 부착된 강관말뚝으로 형성되고, 상기 강관말뚝이 상기 천공구멍에 삽입된 후 상기 햄머가 상기 강관말뚝의 내부로 삽입되어 상기 선단슈의 상부면을 타격하며 상기 선단 지반을 다짐할 수 있으며, 상기 햄머의 수평 단면적은 상기 강관말뚝의 내부공간 수평 단면적의 95%이하로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기성말뚝은 선단에 폐쇄형 선단슈가 부착된 강관말뚝 또는 콘크리트말뚝으로 형성되고, 상기 강관말뚝 또는 콘크리트말뚝이 상기 천공구멍에 삽입되기 전 상기 햄머가 상기 케이싱 내부에서 상기 선단 지반을 타격하며 다짐할 수 있으며, 상기 햄머의 수평 단면적은 상기 케이싱의 내부공간 수평 단면적의 95%이하로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 이때 상기 선단 지반에 소정 높이의 보조말뚝이 안착되고, 상기 햄머가 상기 보조말뚝의 상부를 타격하여 상기 선단 지반을 다짐하는 것이 바람직하고, 상기 보조말뚝은 원통형으로 상기 보조말뚝의 직경은 상기 기성말뚝의 직경보다 크게 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강관말뚝에 대한 매입말뚝공법의 시공 작업을 개념적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 콘크리트말뚝에 대한 매입말뚝공법의 시공 작업을 개념적으로 도시한 단면도이다.

본 발명은 매입말뚝공법에 관한 것으로 케이싱(20)에 의해 공벽이 지지되도록 천공구멍(10)을 지반에 굴착한 후 천공구멍(10) 내부에 강관말뚝(30) 또는 콘크리트말뚝(미도시)과 같은 기성말뚝을 삽입하고 시멘트페이스트(미도시)를 주입하는 그라우팅 및 케이싱(20) 인발 과정을 통해 시공된다. 이때, 본 발명에 따른 매입말뚝공법은 말뚝의 선단 지지력을 강화하기 위해 천공구멍(10)의 외부로 돌출된 기성말뚝의 두부를 항타하는 방식으로 선단 지반을 다짐하는 것이 아니고 천공구멍(10)의 내부에서 기성말뚝의 선단 지반을 다짐한다. 선단 지반을 다짐하기 위해서는 천공구멍(10)의 내부에서 햄머(50)를 이용한 타격에 의해 선단 지반을 다짐하는 것이 바람직하다.

도 2에 도시된 바와 같이 강관말뚝에 대한 매입말뚝공법은 강관말뚝(30)의 선단에 파이프 형 강관말뚝(30)의 선단을 폐쇄하는 폐쇄형 선단슈(40)가 부착되고, 햄머(50)가 강관말뚝(30)의 내부에 삽입되어 선단슈(40)를 타격하여 선단 지반을 다짐하는 방식으로 시공된다. 즉, 강관말뚝(30)의 선단에 폐쇄형 선단슈(40)를 부착하고 선단슈(40)가 부착된 강관말뚝(30)을 천공구멍(10)에 삽입한 후, 삽입된 강관말뚝(30)의 내부에 햄머(50)를 삽입하고 햄머(50)를 자유낙하함으로써 햄머(50)가 강관말뚝(30)의 선단슈(40) 상부면을 타격하며 선단 지반을 다짐하게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이러한 강관말뚝에 대한 매입말뚝공법은 햄머(50)가 강관말뚝(30)에 부착된 선단슈(40)를 타격하며 선단 지반을 다짐하게 되므로 말뚝의 선단지지력이 강화되는데, 이때 햄머(50)가 천공구멍(10)의 외부로 돌출된 강관말뚝(30)의 두부를 타격하는 방식이 아니고 천공구멍(10) 내부에서 선단슈(40)를 타격하므로 선단지지력 강화를 위한 항타시 주변에 전달되는 소음이 현저하게 감소하여 주변환경에 대해 소음공해의 발생이 억제되며 선단지지력이 강화되는 시공방법이다. 또한, 햄머(50)가 강관말뚝(30)을 직접 타격하지 않고 선단슈(40)를 타격하는 방식으로 선단지지력을 강화하므로 강관말뚝(30)의 손상이 방지되며 선단지지력이 강화되는 시공방법이다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 콘크리트말뚝에 대한 매입말뚝공법은 콘크리트말뚝의 형상이 원통형으로 선단 폐쇄형이므로 선단지지력을 강화하기 위해서 천공구멍(10)에 콘크리트말뚝을 삽입하기 전 천공구멍(10)의 내부 즉, 천공구멍(10)의 공벽을 지지하는 케이싱(20) 내부에서 선단 지반을 햄머(50)로 타격하며 선단 지반을 다짐하는 방식으로 시공된다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 이러한 콘크리트말뚝에 대한 매입말뚝 공법은 강관말뚝에 대한 매입말뚝공법과 마찬가지로 천공구멍(10)의 외부로 돌출된 콘크리트말뚝 두부를 타격하는 방식이 아니고 천공구멍(10) 내부에서 선단 지반을 햄머(50)에 의해 직접 타격하여 선단 지반을 다짐함으로써 선단지지력을 강화하는 방식이므로 소음 발생이 억제되고 콘크리트말뚝의 손상이 방지되며 선단지지력이 강화되는 시공방법이다.

한편, 이와 같은 콘크리트말뚝에 대한 매입말뚝공법은 선단이 폐쇄된 형태의 강관말뚝(30)의 경우에도 동일한 시공공정에 따라 적용할 수 있을 것이다. 즉, 평평한 플레이트 형태의 폐쇄형 선단슈가 부착된 강관말뚝(30)의 경우에는 강관말뚝(30)의 내부에서 햄머(50)에 의한 타격을 하지 않고, 도 3에 도시된 바와 같이 강관말뚝(30)을 천공구멍(10)에 삽입하기 전 햄머(50)에 의해 선단 지반을 다짐하는 방식으로 적용할 수 있을 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강관말뚝의 선단에 부착된 폐쇄형 선단슈의 형상을 도시한 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 강관말뚝(30)의 선단에 부착된 폐쇄형 선단슈(40)는 강관말뚝(30)의 선단을 폐쇄하는 원형 플레이트(41)와 원형 플레이트(41)의 하부면에 십자형 보강부(42)가 형성되도록 구성되는 것이 바람직하다. 십자형 보강부(42)는 중앙부의 높이가 사방 끝단부의 높이보다 크도록 경사지게 형성되는 것이 바람직한데, 이는 선단지지력에 의한 선단슈(40)의 중앙에 응력 집중이 발생하게 되므로 선단슈(40)의 중앙부를 보강하기 위함이다. 또한, 이러한 선단슈(40)의 중앙부 보강을 위해 선단슈(40)의 형상을 하부측으로 돌출된 원뿔 형상으로 형성할 수도 있을 것이다. 한편, 선단슈(40)의 상부면은 원형 플레이트(41) 형상에 따라 평평한 면을 이루도록 형성되는 것이 바람직하고, 이는 강관말뚝(30)의 내부에서 햄머(50)에 의해 선단슈(40)의 상부면이 타격되는 경우 응력이 선단슈(40)에 균등하게 전달되도록 하기 위함이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 햄머에 대해 햄머비와 햄머 낙하시의 공기속도와의 관계를 그래프로 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 햄머의 형상을 도시한 사시도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 매입말뚝공법은 천공구멍(10)의 내부에서 햄머(50)의 타격에 의해 선단 지반을 다짐하기 때문에, 강관말뚝(30)에 대한 시공인 경우 햄머(50)가 강관말뚝(30)의 내부로 삽입되기 위해서는 햄머(50)의 외경이 강관말뚝(30)의 내경보다 작게 형성되어야 하며, 콘크리트말뚝에 대한 시공인 경우 햄머(50)가 케이싱(20)의 내부로 삽입되기 위해서는 햄머(50)의 외경이 케이싱(20)의 내경보다 작게 형성되어야 한다.

이때, 햄머(50)의 외경을 강관말뚝(30) 또는 케이싱(20)의 내부로 삽입되는 한도 내에서 최대로 크게 형성하게 되면, 햄머(50)가 강관말뚝(30) 또는 케이싱(20)의 내부에서 자유낙하하는 경우 공기저항력이 증가하여 햄머(50)의 낙하 효율이 감소하게 된다. 즉, 햄머(50)의 외경이 크게 형성되어 햄머(50)와 강관말뚝(30) 또는 케이싱(20) 사이의 공간이 작아질수록 햄머(50)의 자유낙하시 햄머(50)의 하부공간으로부터 햄머(50)의 상부공간으로 유동하는 공기의 흐름이 원할하지 못하게 되므로 햄머(50)의 하부공간에 공기압이 증가하여 햄머(50)의 낙하 효 율이 감소하게 된다.

도 5는 이러한 관계를 실험적인 결과로 도시한 것으로 강관말뚝(30) 또는 케이싱(20)의 내부 공간 수평 단면적에 대한 햄머(50) 수평 단면적의 비율을 백분율로 나타낸 것을 햄머비로 하여 이러한 햄머비와 햄머(50) 주변을 통과하는 최대 공기속도와의 관계를 실험적인 데이터로 그래프화 하였다. 도 5에 도시된 바와 같이 햄머비가 증가함에 따라 공기속도가 증가하는 것을 알 수 있으며, 햄머비가 약 95% 이상이 되는 경우에 공기속도가 급격히 증가하는 것을 알 수 있다. 즉, 햄머비가 95% 이상이 되는 경우에는 햄머(50)의 하부공간에 공기압이 증가하여 햄머(50)의 자유낙하 효율이 급격히 감소된다. 따라서, 도 5의 그래프를 통해 알 수 있듯이 본 발명에 따른 햄머(50)의 수평 단면적은 강관말뚝(30)에 대한 시공인 경우 강관말뚝(30)의 내부 공간 수평 단면적의 95% 이하로 형성하는 것이 바람직하고, 콘크리트말뚝에 대한 시공인 경우 케이싱(20)의 내부 공간 수평 단면적의 95% 이하로 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 이와 같이 햄머(50)의 외경이 강관말뚝(30)이나 케이싱(20)의 내경보다 작게 형성되기 때문에 햄머(50)가 타격을 위해 자유낙하하는 경우 강관말뚝(30) 또는 케이싱(20)의 내주면과 충돌하며 낙하효율이 감소하게 되고, 또한 햄머(50)의 타격이 선단슈(40) 또는 선단 지반의 중앙부로부터 이격 편타되어 타격 효율이 감소될 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 햄머(50)는 도 6에 도시된 바와 같이 햄머(50)의 외주면에 햄머(50)의 낙하경로를 가이드하는 가이드레일(51)이 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 가이드레일(51)은 복수개가 형성되어 햄머(50)의 외주면을 따라 등간격으로 형성되는 것이 바람직하고, 본 발명의 일 실시예에 따라 4개의 가이드레일(51)이 햄머(50)의 외주면 전후좌우에 각각 형성될 수 있으나, 가이드레일(51)의 개수, 형상 및 형성위치는 다양하게 변형이 가능할 것이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조말뚝을 이용한 매입말뚝공법의 시공 방법을 개념적으로 도시한 단면도이고, 도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 보조말뚝을 이용한 매입말뚝공법의 시공방법을 개념적으로 도시한 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 콘크리트말뚝에 대해서 매입말뚝공법으로 시공하는 경우 햄머(50)가 케이싱(20) 내부에 삽입되어 선단 지반을 타격하는 방식으로 시공하게 되는데, 이때 도 5에서 살펴본 바와 같이 햄머(50)의 직경이 케이싱(20) 내부의 직경보다 작게 형성되므로 케이싱(20) 내부의 선단 지반은 햄머(50)에 의해 직접 타격되지 않는 가장자리 부분의 선단 지반이 중앙부의 선단 지반보다 느슨하게 다짐될 수 있다.

따라서, 이를 방지하기 위해 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 별도의 보조말뚝(60)을 선단 지반에 안착하고 햄머(50)가 보조말뚝(60)의 상부면을 타격하여 케이싱(20) 내부의 선단 지반을 고르게 다짐할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

보조말뚝(60)은 원통형으로 그 직경은 케이싱(20) 내부에 삽입되는 한도 내에서 최대한 크게 형성되고 적어도 시공하는 콘크리트말뚝의 직경보다는 더 크게 형성되어 케이싱(20) 내부의 선단 지반이 고르게 다짐될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

보조말뚝(60)은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 7에 도시된 바와 같이 원통형 기둥 형상으로 중앙부에 높이 방향의 관통홀(63)이 형성된 형태로 구성될 수 있으며, 또한 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라 도 8에 도시된 바와 같이 원통형으로 상부 및 하부몸체(62,61)의 분리형으로 구성될 수도 있을 것이다.

도 8에 도시된 보조말뚝(60)은 하부몸체(61)가 선단 지반을 직접 다짐하는 기능을 수행하고 상부몸체(62)에 햄머(50)의 타격이 가해지는 구조이다. 하부몸체(61)는 상부가 개방된 속이 빈 원통형상으로 하부면의 중앙부에 관통홀(63)이 형성되는 형태로 구성되고, 상부몸체(62)는 속이 찬 원통형상으로 중앙부에 관통홀(63)이 형성되는 형태로 구성된다. 상부몸체(62)는 하부몸체(61)의 상부에 분리 가능하게 결합되며, 결합방식은 볼트(64)에 의해 결합되거나 키 및 키홈에 의한 결합 등 다양한 방식으로 결합될 수 있다.

이러한 보조말뚝(60)의 분리형 구조는 햄머(50)의 타격을 직접 받는 상부몸체(62)가 햄머(50)의 타격에 대한 강도를 갖도록 형성되고, 햄머(50)의 타격에너지를 전달받아 선단 지반을 다짐하는 하부몸체(61)는 상대적으로 작은 강도를 가지며 중량을 최소화할 수 있도록 형성된 구조이다. 따라서, 현장 상황에 따라 보조말뚝(60)의 높이 및 직경 등이 다른 종류를 사용해야 하는 경우에 경량화된 하부몸체(61)만을 교체하여 사용할 수 있으므로 보조말뚝(60)의 운반 작업 및 교체 작업이 용이하다는 장점이 있다.

한편, 보조말뚝(60)은 선단 지반이 투수계수가 큰 지반일 경우에 효과적으로 사용될 수 있는데, 도 3에서와 같이 보조말뚝(60)없이 햄머(50)가 선단 지반을 직 접 타격할 때 선단 지반이 투수계수가 큰 지반일 경우에는 지반에 천공구멍(10)을 천공하면 지하수위 아래에서 천공구멍(10)의 내부로 지하수가 유입되는 경우가 발생한다. 이러한 경우에는 햄머(50)의 타격량이 선단 지반에 그대로 전달되지 않고 지하수에 의한 저항에 따라 타격량이 감소된 상태로 선단 지반을 다짐하게 되므로 햄머(50)의 타격효율이 감소하여 선단 지반의 다짐이 어렵다. 따라서, 이러한 경우에는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 천공구멍(10) 내부로 유입된 지하수위의 높이(도 7 및 도 8에 점선으로 도시)보다 더 높게 형성된 소정 높이의 보조말뚝(60)을 선단 지반에 안착하고, 햄머(50)에 의해 보조말뚝(60)의 상부를 타격함으로써 선단 지반을 다짐하는 방식으로 시공될 수 있을 것이다.

이때, 보조말뚝(60)의 중앙부에 형성된 관통홀(61)에 의해 지하수로부터 보조말뚝(60)에 작용하는 부력을 방지할 수 있으며 또한 선단 지반 다짐 후 보조말뚝(60)을 상부로 끌어올릴 때 선단 지반에 부압이 발생하는 것을 방지하여 선단 지반 의 다짐이 느슨하게 되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 이상에서 설명한 보조말뚝(60)을 이용한 선단 다짐 방법은 콘크리트말뚝에 대한 매입말뚝공법 뿐만 아니라 평평한 플레이트 형태의 폐쇄형 선단슈가 부착된 강관말뚝(30)에 대한 매입말뚝공법에도 동일한 방법으로 적용될 수 있을 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법은 말뚝의 손상없이 선단지지력을 강화할 수 있다. 종래 기술에 의한 말뚝 두부 를 항타하는 방식의 매입말뚝공법은 햄머의 무게 및 낙하고가 증가하면 햄머의 충격에 의한 말뚝의 응력이 증가하여 말뚝이 손상될 수 있으며, 이의 방지를 위해 햄머의 무게 및 낙하고를 감소시키면 선단 지반의 다짐에너지가 감소하고 시공성이 떨어지게 된다. 이러한 종래 기술과 비교하여 본 발명에 따른 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법은 말뚝 두부를 항타하는 방식이 아니기 때문에 소음 발생이 억제되고 말뚝의 손상없이 햄머의 무게와 낙하고에 따라 큰 선단지지력을 얻을 수 있는 시공방법이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 강관말뚝에 폐쇄형 선단슈를 부착하고 강관말뚝의 내부에 햄머를 삽입하여 선단슈의 상부면을 타격하여 선단 지반을 다짐하고, 콘크리트말뚝의 경우에는 케이싱 내부에서 햄머로 보조말뚝 또는 선단 지반을 직접 타격하여 선단 지반을 다짐하는 방식으로, 천공구멍 외부로 돌출된 말뚝 두부를 타격하지 않고 천공구멍의 내부에서 말뚝에 직접적인 충격이 가지 않도록 선단 지반을 다짐하여 선단지지력을 강화함으로써, 햄머에 의한 항타시에 발생되는 소음이 현저히 감소되고 말뚝 두부 및 말뚝 내부의 손상이 방지됨과 동시에 선단지지력이 강화되며 이에 따라 강관말뚝의 재료적 낭비를 방지하여 시공 원가가 절감되는 효과가 있다.

Claims (14)

1. 케이싱에 의해 공벽이 지지되는 천공구멍을 지반에 굴착한 후 상기 천공구멍에 기성말뚝을 매입하는 매입말뚝공법에 있어서,

   상기 천공구멍의 내부에서 상기 기성말뚝의 선단 지반을 다짐하는 것을 특징으로 하는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 천공구멍의 내부에서 햄머의 타격에 의해 상기 선단 지반을 다짐하는 것을 특징으로 하는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 햄머의 외주면에는 상기 햄머의 낙하 경로를 가이드하는 가이드레일이 형성되는 것을 특징으로 하는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 가이드레일은 상기 햄머 외주면의 전후좌우에 각각 형성되는 것을 특징 으로 하는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 기성말뚝은 선단에 폐쇄형 선단슈가 부착된 강관말뚝으로 형성되고,

   상기 강관말뚝이 상기 천공구멍에 삽입된 후 상기 햄머가 상기 강관말뚝의 내부로 삽입되어 상기 선단슈의 상부면을 타격하며 상기 선단 지반을 다짐하는 것을 특징으로 하는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 폐쇄형 선단슈는 중앙부의 높이가 사방 끝단부의 높이보다 크도록 경사지게 형성된 십자형 보강부가 하부측에 형성되는 것을 특징으로 하는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 햄머의 수평 단면적은 상기 강관말뚝의 내부공간 수평 단면적의 95%이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법.
8. 제 2 항에 있어서,

   상기 기성말뚝은 선단에 폐쇄형 선단슈가 부착된 강관말뚝으로 형성되고,

   상기 강관말뚝이 상기 천공구멍에 삽입되기 전 상기 햄머가 상기 케이싱 내부에서 상기 선단 지반을 타격하며 다짐하는 것을 특징으로 하는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법.
9. 제 2 항에 있어서,

   상기 기성말뚝은 콘크리트말뚝으로 형성되고,

   상기 콘크리트말뚝이 상기 천공구멍에 삽입되기 전 상기 햄머가 상기 케이싱 내부에서 상기 선단 지반을 타격하며 다짐하는 것을 특징으로 하는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

    상기 햄머의 수평 단면적은 상기 케이싱의 내부공간 수평 단면적의 95%이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법.
11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

    상기 선단 지반에 소정 높이의 보조말뚝이 안착되고, 상기 햄머가 상기 보조말뚝의 상부를 타격하여 상기 선단 지반을 다짐하는 것을 특징으로 하는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 보조말뚝은 원통형으로 상기 보조말뚝의 직경은 상기 기성말뚝의 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 보조말뚝은 중앙부에 높이 방향으로 관통홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 보조말뚝은

    상부가 개방된 속이 빈 원통형으로 하부면의 중앙부에 높이방향의 관통홀이 형성된 하부몸체; 및

    속이 찬 원통형으로 중앙부에 높이방향의 관통홀이 형성된 상부몸체

    를 포함하고, 상기 상부몸체는 상기 하부몸체의 상부에 분리 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 선단지지력이 강화된 매입말뚝공법.

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