KR20090109282A - 팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법 및 이에 사용되는파일 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 심체(110); 심체(110)의 하단의 정착장(B) 상부인 중앙부를 둘러 장착된 팩(120); 팩(120)에 시멘트 밀크 또는 몰탈을 주입하도록 설치된 주입관(130);을 포함하는 팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법용 파일 조립체(100) 및 이를 이용한 기초공법을 제시함으로써, 공사 완료 후 아웃 케이싱을 근입하지 않고도, 소요 강도를 얻을 수 있고, 연약지반에 대한 그라우팅 작업을 원활하게 수행할 수 있도록 한다.

마이크로 파일, 팩, 몰탈

Description

팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법 및 이에 사용되는 파일 조립체{FOUNDATION CONSTRUCTION METHOD OF MICRO PILE USING PACK AND PILE USED IN THE SAME}

본 발명은 건설 공법에 관한 것으로서, 상세하게는 마이크로 파일을 보다 효율적이고 안정적으로 시공할 수 있도록 하는 공법 및 이에 사용되는 파일 조립체에 관한 것이다.

마이크로 파일(micro pile)이란 일반적으로 소구경의 파일(일반적으로 직경이 300mm 이하)을 지칭하는 것으로서, 이를 이용한 기초구조물은 적은 공간을 차지함에 비해 큰 하중을 지지할 수 있는 장점을 가지므로, 공간적 제약으로 인하여 대형장비의 진입이 불가능한 조건에 주로 적용된다.

도 1은 종래의 마이크로 파일 기초구조물을 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 기본적으로 기초지반의 천공홀(1)에 삽입되는 아웃 케이싱(10)과, 그 아웃 케이싱(10)의 심부에 삽입되는 마이크로 파일(20)에 의해 구성되며, 아웃 케이싱(10)와 마이크로 파일(200) 사이의 공간은 시멘트 밀크(cement milk) 또는 몰탈(mortar)을 주입하고 양생함으로써 충전한다.

심도가 깊어지는 경우에는 복수의 마이크로 파일(20)을 연결부재(30)에 의해 연결하여 사용하며, 아웃 케이싱(10) 내주면과 마이크로 파일(20) 사이의 간격을 일정하게 하기 위하여 간격유지부재(40)를 적용하는 것이 일반적이다.

마이크로 파일(20)의 상부에는 지지판(50)이 이중너트(60a,60b)에 의해 결합되는데, 이러한 구조가 기초 콘크리트(70)에 근입되어 상부구조물의 하중을 기초지반에 전달하는 역할을 담당한다.

한편, 기초지반은 점토, 모래 등에 의해 구성된 연약층(2)과 암반에 의해 구성된 지지층(3)으로 나누어 볼 수 있는데, 상기 파이프(100)가 없다고 가정하는 경우 천공홀(1)에 주입된 시멘트 밀크 또는 몰탈은 연약층(2)의 공극을 통해 유출될 것이고, 지지층(3)은 이러한 우려가 적으므로, 상기 아웃 케이싱(10)는 연약층(2) 구간에만 근입되는 구성을 취한다.

마이크로 파일(20)이 연약층(2)에 근입된 구간(지표면으로부터 a-a선까지의 구간)은 강도를 발휘할 수 없다는 전제 하에 자유장(A)이라 칭하고, 지지층(3)에 근입된 구간(a-a선으로부터 b-b선까지의 구간)이 기초구조물로서 실제 강도를 발휘한다는 전제 하에 정착장(B)이라 칭한다.

상부의 하중에 대하여 저항할 수 있는 강도를 갖는 것은 지지층(3)이므로, 구조물 전체의 안정성을 담보하기 위해서는, 마이크로 파일(20)의 하단이 지지층(3)의 소정 심도까지 근입될 것이 요구되고, 이때 소요되는 정착장(B)의 깊이는 일반적으로 4 ~ 5 m 정도이다.

아웃 케이싱(100)은 천공작업시 천공 홀(1)에 삽입되어, 그라우팅 작업 후 지중에 그대로 매립되는데, 그 이유는 다음 두 가지이다.

첫째, 천공작업 후 이를 제거하는 경우 연약층(2)의 천공 홀(1)이 무너져 그라우팅 작업을 수행할 수 없기 때문이다.

둘째, 연약지반의 연약층(3)에 주입된 몰탈은 주변 지반으로 흘러나가게 되므로, 아웃 케이싱(100) 없이 몰탈 고결체 만으로 원하는 강도를 얻기 위해서는, 지나치게 과도한 양의 몰탈이 소요되기 때문이다.

즉, 종래의 공법은 값 비싼 자재인 강관에 의한 아웃 케이싱(100) 자체를 지중에 근입한 상태에서 공사를 마무리해야 한다는 점에서 문제로 지적되어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 공사 완료 후 아웃 케이싱을 근입하지 않고도, 소요 강도를 얻을 수 있고, 연약지반에 대한 그라우팅 작업을 원활하게 수행할 수 있도록 하는 마이크로 파일 기초공법 및 이에 사용되는 파일 조립체를 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 심체(110); 상기 심체(110)의 하단의 정착장(B) 상부인 중앙부를 둘러 장착된 팩(120); 상기 팩(120)에 시멘트 밀크 또는 몰탈을 주입하도록 설치된 주입관(130); 을 포함하는 팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법용 파일 조립체(100)를 제시한다.

상기 팩(120)에 유입된 이물질을 외부로 배출하도록, 상기 팩(120)에 설치된 이물질 배출관(140)을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 심체(110)는 강봉(111)에 의해 구현될 수 있다.

상기 심체(110)는 다수의 철근(112)에 의해 구현될 수도 있다.

상기 다수의 철근(112)은 스페이서(113)에 의해 상호 간격이 유지되는 것이 바람직하다.

상기 팩(120)의 하부에 몰탈을 주입하도록 설치된 제2 주입관(150)을 더 구비한 것이 바람직하다.

상기 제2 주입관(150)의 하단은 폐쇄되고, 하부 측벽에는 몰탈 배출공(151) 이 형성된 것이 바람직하다.

상기 몰탈 배출공(151)에는 몰탈의 배출에 의해 파단될 정도의 강도로 접착된 배출공 임시폐쇄부재(152)가 장착된 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 기초지반의 지지층(3)까지 천공 홀(1)을 형성하는 천공단계; 상기 천공 홀(1)에 1차 그라우팅을 실시하는 1차 그라우팅 단계; 상기 파일 조립체(100)를 상기 천공 홀(1)에 삽입하되, 상기 팩(120)이 상기 연약층(2)에 위치함과 아울러, 상기 심체(110)의 하단이 상기 지지층(3)에 위치하도록 하는 파일 조립체 삽입단계; 상기 주입관(130)을 통해 상기 팩(120)에 시멘트 밀크 또는 몰탈을 주입하여 부풀도록 하는 2차 그라우팅 단계;를 포함하는 팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법을 제시한다.

상기 천공단계와 함께, 또는 상기 천공단계와 1차 그라우팅 단계 사이에는, 상기 천공 홀(1)의 연약층(2)까지 아웃 케이싱(10)을 삽입하는 아웃 케이싱 삽입단계가 더 포함되고, 상기 2차 그라우팅 단계 이전, 또는 상기 2차 그라우팅 단계와 함께 상기 아웃 케이싱(10)을 제거하는 아웃 케이싱 제거단계가 더 포함된 것이 바람직하다.

상기 파일 조립체(100)의 팩(120)은 팽창에 의해 파단될 수 있는 강도의 재질에 의한 묶음부재(121)에 의해, 상기 심체(110)에 묶인 상태로 상기 천공 홀(1)에 삽입되는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 기초지반의 지지층(3)까지 천공 홀(1)을 형성하는 천공단계; 상기 천공 홀(1)에 1차 그라우팅을 실 시하는 1차 그라우팅 단계; 상기 파일 조립체(100)를 상기 천공 홀(1)에 삽입하되, 상기 팩(120)이 상기 연약층(2)에 위치함과 아울러, 상기 심체(110)의 하단이 상기 지지층(3)에 위치하도록 하는 파일 조립체 삽입단계; 상기 주입관(130)을 통해 상기 팩(120)에 시멘트 밀크 또는 몰탈을 주입하여 부풀도록 하는 2차 그라우팅 단계; 상기 2차 주입관(140)을 통해 상기 팩(120)의 하부에 시멘트 밀크 또는 몰탈을 주입하는 3차 그라우팅 단계;를 포함하는 팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법을 제시한다.

본 발명은 공사 완료 후 아웃 케이싱을 근입하지 않고도, 소요 강도를 얻을 수 있고, 연약지반에 대한 그라우팅 작업을 원활하게 수행할 수 있도록 하는 마이크로 파일 기초공법 및 이에 사용되는 파일 조립체를 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 2 이하를 참조하여, 본 발명에 의한 기초공법을 설명하면 다음과 같다.

위 공법에 사용되는 파일 조립체(100)는, 심체(110); 심체(110)의 하단의 정착장(B) 상부인 중앙부를 둘러 장착된 팩(120); 팩(120)에 시멘트 밀크 또는 몰탈을 주입하도록 설치된 주입관(130)을 포함하여 구성된다.

우선, 기초지반의 지지층(3)까지 천공 홀(1)을 형성하고, 그 천공 홀(1)에 1차 그라우팅을 실시한다(도 2).

위 파일 조립체(100)를 천공 홀(1)에 삽입하되, 팩(120)이 연약층(2)에 위치함과 아울러, 심체(110)의 하단이 상기 지지층(3)에 위치하도록 한다(도 3).

주입관(130)을 통해 팩(120)에 시멘트 밀크 또는 몰탈을 주입하여 부풀도록 한다(도 4).

즉, 심체(110)와 팩(120)에 의해 구성되는 파일 조립체(100)를 천공 홀(1)에 삽입하고, 팩(120)에 몰탈을 주입하여 부풀림으로써, 연약층(2)에 고결체를 형성하는 한편, 지지층(3)에는 심체(110)의 하단이 그라우팅에 의해 지지되도록 한 것이다.

따라서, 아웃 케이싱(10)이 없이도 그라우팅 작업이 충분히 가능하며, 작업 완료 후 아웃 케이싱(10)이 근입되지 않고, 과도한 양의 몰탈을 사용하지 않으면서도 충분한 강도의 고결체를 형성한다는 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의한 기초공법은 기본적으로 아웃 케이싱(10)이 없이도 작업이 이루어질 수 있으나, 바닷가, 사석층과 같은 과도한 연약지반의 경우에는, 작업 중 아웃 케이싱(10)을 사용하는 것이 바람직하다.

즉, 천공 후 또는 천공과 함께 천공 홀(1)의 연약층(2)까지 아웃 케이싱(10)을 일단 삽입하고, 1차 그라우팅을 실시한 후, 2차 그라우팅(팩에 대한 그라우트의 주입) 단계 이전, 또는 2차 그라우팅 단계와 함께 아웃 케이싱(10)을 제거함으로써, 아웃 케이싱(10)의 임시 삽입에 의해 그라우팅 작업을 원활히 진행하고, 그라우팅 작업 완료 후에는 아웃 케이싱(10)을 제거하여 재활용할 수 있다.

팩(120)은 시멘트 밀크의 일부가 외부로 유출되어 팩 주변에 소일 콘크리트 층을 형성하도록 공극이 있는 섬유 재질에 의해 형성되는 것이 바람직한데, 이 경우 외부의 이물질이 팩의 공극을 통해 내부로 유입될 수 있다는 문제가 있다.

따라서 주입관(130)에 대한 그라우트 주입 중 위 유입된 이물질을 외부로 배출하도록, 팩(120)에 별도의 이물질 배출관(140)이 설치된 구성을 취하는 것이 바람직하다.

파일 조립체(100)를 구성하는 심체(110)는 강봉(111), 또는 다수의 철근(112)에 의해 형성될 수 있으며, 후자의 경우 다수의 철근(112)은 스페이서(113)에 의해 상호 간격이 유지된다(도 5).

천공 홀(1)에 대한 파일 조립체(100)의 삽입작업시, 도 3에 도시된 바와 같이 팩(120)은 심체(110)에 묶인 상태로 있는 것이 원활한 작업을 위해 바람직하다.

이를 위하여 심체(110)에 팩(120)을 묶는 묶음부재(121)는 철사와 같이 몰탈의 주입에 의한 팩(120)의 팽창에 의해 파단될 수 있는 강도의 재질에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

암반 재질에 의해 이루어지는 지지층(3)은 별도의 보강이 필요없는 경우가 일반적이나, 절리 등 암반 불연속면이 존재하는 경우, 이를 밀실하게 충전하는 것이 바람직하다.

이를 위하여, 도 6 내지 8은 팩(120)의 하부인 지지층에 몰탈을 주입하도록 제2 주입관(150)이 설치된 실시예를 도시한 것이다.

즉, 이는 위 2차 그라우팅 이후, 2차 주입관(140)을 통해 팩(120)의 하부인 지지층(3)에 시멘트 밀크 또는 몰탈을 주입하기 위한 구성이다.

제2 주입관(150)의 하단은 폐쇄되고, 하부 측벽에는 몰탈 배출공(151)이 형성됨으로써, 몰탈이 지지층(3)의 내측면을 향하여 집중적으로 배출되도록 하는 것이 바람직하다.

3차 그라우팅 작업 이전, 타 작업시 몰탈 배출공(151)이 손상되거나, 이를 통한 이물질의 유입을 막기 위해서는, 몰탈 배출공(151)에 테이프와 같은 배출공 임시폐쇄부재(152)를 붙여 두고, 3차 그라우팅 작업시 고압 몰탈의 배출에 의해 배출공 임시폐쇄부재(152)의 접착이 파단되도록 하는 것이 바람직하다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

도 1은 종래의 마이크로 파일 기초 구조물의 단면도.

도 2 이하는 본 발명에 의한 기초공법의 실시예를 도시한 것으로서,

도 2 내지 4는 제1실시예의 공정을 도시한 단면도.

도 5는 제2실시예의 공정이 완료된 상태를 도시한 단면도.

도 6은 제3실시예의 공정이 완료된 상태를 도시한 단면도.

도 7은 파일 조립체의 단면도.

도 8은 제2 주입관의 부분 사시도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1 : 천공 홀 2 : 연약층

3 : 지지층 10 : 아웃 케이싱

100 : 파일 조립체 111 : 강봉

112 : 철근 113 : 스페이서

110 : 심체 120 : 팩

121 : 묶음부재 130 : 주입관

140 : 이물질 배출관 150 : 제2 주입관

151 : 몰탈 배출공 152 : 배출공 임시폐쇄부재

A : 자유장 B : 근입장

Claims (12)

1. 심체(110);

   상기 심체(110)의 하단의 정착장(B) 상부인 중앙부를 둘러 장착된 팩(120);

   상기 팩(120)에 시멘트 밀크 또는 몰탈을 주입하도록 설치된 주입관(130);

   을 포함하는 팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법용 파일 조립체(100).
2. 제1항에 있어서,

   상기 팩(120)에 유입된 이물질을 외부로 배출하도록, 상기 팩(120)에 설치된 이물질 배출관(140)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법용 파일 조립체(100).
3. 제1항에 있어서,

   상기 심체(110)는 강봉(111)인 것을 특징으로 하는 팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법용 파일 조립체(100).
4. 제1항에 있어서,

   상기 심체(110)는 다수의 철근(112)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법용 파일 조립체(100).
5. 제4항에 있어서,

   상기 다수의 철근(112)은 스페이서(113)에 의해 상호 간격이 유지되는 것을 특징으로 하는 팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법용 파일 조립체(100).
6. 제1항에 있어서,

   상기 팩(120)의 하부에 몰탈을 주입하도록 설치된 제2 주입관(150)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법용 파일 조립체(100).
7. 제6항에 있어서,

   상기 제2 주입관(150)의 하단은 폐쇄되고, 하부 측벽에는 몰탈 배출공(151)이 형성된 것을 특징으로 하는 팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법용 파일 조립체(100).
8. 제6항에 있어서,

   상기 몰탈 배출공(151)에는 몰탈의 배출에 의해 파단될 정도의 강도로 접착된 배출공 임시폐쇄부재(152)가 장착된 것을 특징으로 하는 팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법용 파일 조립체(100).
9. 기초지반의 지지층(3)까지 천공 홀(1)을 형성하는 천공단계;

   상기 천공 홀(1)에 1차 그라우팅을 실시하는 1차 그라우팅 단계;

   제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 파일 조립체(100)를 상기 천공 홀(1)에 삽입하되, 상기 팩(120)이 상기 연약층(2)에 위치함과 아울러, 상기 심체(110)의 하단이 상기 지지층(3)에 위치하도록 하는 파일 조립체 삽입단계;

   상기 주입관(130)을 통해 상기 팩(120)에 시멘트 밀크 또는 몰탈을 주입하여 부풀도록 하는 2차 그라우팅 단계;를

   포함하는 팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 천공단계와 함께, 또는 상기 천공단계와 1차 그라우팅 단계 사이에는, 상기 천공 홀(1)의 연약층(2)까지 아웃 케이싱(10)을 삽입하는 아웃 케이싱 삽입단계가 더 포함되고,

    상기 2차 그라우팅 단계 이전, 또는 상기 2차 그라우팅 단계와 함께 상기 아웃 케이싱(10)을 제거하는 아웃 케이싱 제거단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법.
11. 제9항에 있어서,

    상기 파일 조립체(100)의 팩(120)은 팽창에 의해 파단될 수 있는 강도의 재질에 의한 묶음부재(121)에 의해, 상기 심체(110)에 묶인 상태로 상기 천공 홀(1)에 삽입되는 것을 특징으로 하는 팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법.
12. 기초지반의 지지층(3)까지 천공 홀(1)을 형성하는 천공단계;

    상기 천공 홀(1)에 1차 그라우팅을 실시하는 1차 그라우팅 단계;

    제6항 내지 제8항 중 어느 한 항의 파일 조립체(100)를 상기 천공 홀(1)에 삽입하되, 상기 팩(120)이 상기 연약층(2)에 위치함과 아울러, 상기 심체(110)의 하단이 상기 지지층(3)에 위치하도록 하는 파일 조립체 삽입단계;

    상기 주입관(130)을 통해 상기 팩(120)에 시멘트 밀크 또는 몰탈을 주입하여 부풀도록 하는 2차 그라우팅 단계;

    상기 2차 주입관(140)을 통해 상기 팩(120)의 하부에 시멘트 밀크 또는 몰탈을 주입하는 3차 그라우팅 단계;를

    포함하는 팩을 이용한 마이크로 파일 기초공법.

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