KR20100043600A - 내부 굴착 말뚝 공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 천공과 동시에 가이드 케이싱을 근입하여 천공수직도를 관리하며, 천공부에 콘크리트를 타설하고 센터파일을 설치하는 과정을 통하여 센터파일의 수직도를 정밀하게 유지할 수 있는 내부굴착 말뚝공법에 관한 것이다.
본 발명은, 1차 가이드 케이싱 위치를 측량한 후, 터파기를 실시하는 제1 단계; 1차 가이드 케이싱을 삽입 후 그 외주부에 콘크리트를 타설하여 아웃케이싱을 설치하는 제2 단계; 천공과 동시에 2차 가이드 케이싱을 근입하는 제3 단계; 천공부에 기초 콘크리트를 선 타설한 후 센터파일을 근입하는 제4 단계; 상기 2차 가이드 케이싱 상단에 가이드 철물을 대어 센터파일을 고정한 후 콘크리트를 타설하는 제5 단계; 및 센터파일을 구축하고 뒷채움 시공 후 2차 가이드 케이싱을 인발하는 제6 단계를 포함하는 내부굴착 말뚝공법을 제공한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 특징에 따르면, 먼저 장비의 동선을 확보할 수 있으며, 천공으로 올라오는 굴착토의 정리를 수월하게 할 수 있다. 또한, 상호 역회전하는 시스템으로써 오거나 비트를 이용한 천공작업과 동시에 가이드 케이싱을 근입함으로써 천공수직도를 정밀하게 유지할 수 있다. 또한, 센터파일의 근입전에 천공 굴착부에 콘크리트를 선타설함으로써 상기 센터파일이 타설 반대편으로 쏠리는 현상을 방지할 수 있고, 정밀한 수직도를 유지할 수 있다.
내부말뚝, 가이드 케이싱, 아웃케이싱, 센터파일, PRD, 연직도
Description
본 발명은 여러 종류의 토적층 및 암반기초는 물론 사면의 대활동에 대한 방지, 탑 다운(Top Down) 공법 등에 다양하게 적용할 수 있는 내부 굴착 말뚝공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철골 수직에 대한 정밀도를 확보하고, 장비동선에 제약을 받지 않으면서 천공후의 굴착토의 정리를 수월하게 할 수 있는 내부굴착 말뚝공법에 관한 것이다.
일반적으로, 내부굴착용 P.R.D(Percussion Rotary Drill) 파일(Pile)은 지상 구조물을 지지하는 기초의 일종으로 현장 굴착용 R.C.D(Reverse Circulation Drill) 파일(Pile)에 비하여 소구경인 직경 600mm~1000mm까지에 해당하는 단면으로 시공되는 파일이다. 상기한 PRD 파일은 여러 종류의 퇴적층 및 암반기초는 물론 사면의 대활동에 대한 방지, 탑 다운(TOP DOWN) 공법 등에 다양하게 적용시킬 수 있으며, 저압의 AIR를 사용하므로 주위의 구조물에 대한 피해가 없고, 파일 드라이 버(Pile Driver)에 장착된 해머 비트(Hammer Bit)를 압축공기에 의하여 타격(Percussion) 하면서 회전(Rotary)시키는 방식으로 지반을 굴착하고 압축공기로 굴착토를 배출하는 공법이다.
상기 PRD 공법은 통상 N치가 50이상의 사력층으로 구멍이 무너지는 경우, 불안정한 토사층을 통과하여 암반에 말뚝을 정착시키는 경우, 천공구멍의 입구부터 붕괴되어 공사가 위험한 경우, 대구경 말뚝 타설공사, 심한 자갈, 전석층, 불균질한 매립층, 연약지반 등 기존의 굴착장비로는 케이싱(CASING) 삽입작업이 불가능한 지층등에 적용된다.
일반적인 PRD 공법의 시공과정을 도1을 참조하여 간략히 설명한다.
도1은 일반적인 PRD 공법의 시공개요도이다.
먼저, 센터 파일을 영구 구조체로 사용하기 위해서는 수직 정밀도를 유지해야 한다. 통상적으로 센터파일을 설치하기 위하여 기둥중심축을 측량한다(S1). 1차 가이드 케이싱 위치를 오거(auger)로 굴착한 후 철제 케이싱을 삽입하여 공벽이 무너지는 것을 막는다(S2). 1차 가이드 케이싱 설치의 완료후에 수직도를 확인하고, 1차 가이드 케이싱의 주변을 콘크리트로 타설한다(S3, S4). 다음 PRD 장비 세팅 및 천공해머를 1차 케이싱 내에 정착한다(S5). 1차 및 2차 천공을 실시하면서 수직도를 확인하고, 압축공기에 의한 슬라임을 배출한다(S6 내지 S9). 다음 천공된 케이싱 내에 콘크리트를 타설한 후 H형강(또는 BOX형 기둥, 강관 기둥 포함)을 근입하고 기둥 주위를 되메우기 한 후, 케이싱을 인발하여 제거한다(S10 내지 S13). 이렇게 시공하는 종래의 방법은 수직도를 일정 오차범위 내에 두기 매우 어려운 문제점 이 있다. 또한, 수직도가 맞지 않을 경우 재작업을 하거나 시공 중 보강하는 작업을 해야 하므로 시간적 경제적 손실이 막심한 다른 문제점이 있다.
상기한 문제점을 극복하기 위하여 특허등록 제034662호에 센터파일의 수직정밀도를 유지하는 PRD 공법이 제안되었다.
이에 대하여 도2a 내지 도2f를 참조하여 간략히 설명한다.
도면에 도시한 바와 같이, 먼저 기둥이 설 지반(100)의 자리에 땅을 걷어 내고, 길이 1-1.2m 정도의 1차 가이드 케이싱(guide casing)(102)을 설치한다(도2a 참조). 1차 가이드 케이싱(102) 외부에는 콘크리트(104)를 타설하여 1차 가이드 케이싱(102)이 움직이지 않도록 고정한다. 1차 가이드 케이싱(102) 내부에 오거(auger)를 넣어 토사를 천공한다(도2b 참조). 통상 암반에 도달할 때까지 천공하고 2차 가이드 케이싱(106)을 삽입한다(도2c 참조). 1차 가이드 케이싱(102)에 의해 토사 천공은 정밀도가 유지된다. 토사 천공이 완료되면 에어 해머 또는 비트를 장착하여 암반을 천공한다(도2d 참조). 암반은 기초가 설치될 위치 아래 그리고 소정의 근입장을 유지할 수 있을 때까지 천공한다. 암반 천공은 1차 가이드 케이싱(102)과 2차 가이드 케이싱(106)이 조합작용하여 천공할 때 수직도는 정밀하게 유지된다. 수직도는 수직도 점검장비(예, KODEN)로 확인한다. 암반 천공이 끝나면 센터 파일(108)을 삽입하고, 센터파일(108) 외부 그리고 2차 가이드 케이싱(106) 내부에 콘크리트(104)를 채워 센터 파일(108)을 고정시킨다(도2e 참조). 센터파일(108이 고정되면 1, 2차 가이드 케이싱(102, 106)을 철거하여 센터파일 설치를 완료한다.
센터파일의 수직도를 더욱 정밀하게 유지하기 위하여 2차 가이드 케이싱(106) 상단에 가이드철물(110)을 설치한다(도2f 참조). 가이드철물(110)은 ㄱ-형강, 철근, 기타 철물을 사용할 수 있지만 ㄱ-형강이 바람직하다.
상기한 종래의 PRD 공법은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 1차 가이드 케이싱을 설치한 후 지반위에 콘크리트를 타설하여 1차 가이드 케이싱을 고정하기 때문에 콘크리트가 지반위로 올라오게 된다, 따라서, 장비동선에 제약받으며, 천공시에 올라오는 굴착토가 콘크리트 위에 쌓이게 됨으로써 굴착토를 정리하기가 힘들고 번거롭다.
둘째, 지반위에 타설된 콘크리트의 강성이 약하기 때문에 2차 가이드 케이싱의 인발작업시 지반 붕괴의 우려가 높으며, 콘크리트 타설시 1차 및 2차 가이드 케이싱의 움직임이 발생되어 정밀시공을 기대하기 힘들다.
셋째, 케이싱이 없는 상태에서 천공작업을 실시하므로 천공수직도가 불량하고, 공벽이 붕괴될 우려가 존재한다.
넷째. 2차 가이드 케이싱 근입작업시 공벽의 손상이 우려된다.
다섯째, 도3 및 도4에 도시한 바와 같이 센터파일(108)을 천공부에 삽입하고, 콘크리트를 타설하는 과정에서 센터파일(108)의 하부가 타설구(트레미관)(112) 반대편으로 많이 움직이기 때문에 센터파일(108)의 수직도가 불량해진다.
따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 천공과 동시에 가이드 케이싱을 근입하여 천공수직도를 관리하며, 천공부에 콘크리트를 타설하고 센터파일을 설치하는 과정을 통하여 센터파일의 수직도를 정밀하게 유지할 수 있는 내부굴착 말뚝공법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 가이드 케이싱 설치시 지반보다 낮게 함으로써 장비동선을 해결하고, 굴착토의 정리를 수월하게 할 수 있는 내부굴착 말뚝공법을 제공함에 닿른 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 1차 가이드 케이싱 위치를 측량한 후, 터파기를 실시하는 제1 단계; 1차 가이드 케이싱을 삽입 후 그 외주부에 콘크리트를 타설하여 아웃케이싱을 설치하는 제2 단계; 천공과 동시에 2차 가이드 케이싱을 근입하는 제3 단계; 천공부에 기초 콘크리트를 선 타설한 후 센터파일을 근입하는 제4 단계; 상기 2차 가이드 케이싱 상단에 가이드 철물을 대어 센터파일을 고정한 후 콘크리트를 타설하는 제5 단계; 및 센터파일을 구축하고 뒷채움 시공 후 2차 가이드 케이싱을 인발하는 제6 단계를 포함하는 내부굴착 말뚝공법을 제공한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 특징에 따르면, 1차 가이드 케이싱의 상부면을 지반보다 낮게 위치시키고, 1차 가이드 케이싱의 외주면으로 소정의 강도를 갖는 콘크리트재의 아웃케이싱을 설치함으로써 장비의 동선을 확보할 수 있으며, 천공으로 올라오는 굴착토의 정리를 수월하게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 2차 가이드 케이싱을 오거나 비트의 천공작업과 동시에 근입시킴으로써 천공수직도를 정밀하게 유지할 수 있는 다른 효과가 있다
또한, 본 발명은 센터파일의 근입전에 천공 굴착부에 콘크리트를 선 타설함으로써 상기 센터파일이 타설 반대편으로 쏠리는 현상을 방지할 수 있고, 정밀한 수직도를 유지할 수 있는 또 다른 효과가 있다.
이하, 첨부된 도5 내지 도9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 내부 굴착 말뚝공법은 천공부 및 센터파일의 수직정밀도를 유지한 상태로 설치될 수 있도록 구현한 것이다.
도5a 내지 도5e는 본 발명에 따른 내부 굴착 말뚝공법의 시공순서를 나타내며, 도6은 본 발명의 내부굴착 말뚝공법에서 천공과 동시에 2차 가이드 케이싱을 근입시키기 위한 오거 및 비트의 구성도이다.
먼저, 1차 가이드 케이싱 위치를 측량한 후, 터파기를 실시한다.
도5a에 도시한 바와 같이 지반(100) 굴착부에 1차 가이드 케이싱(2)을 삽입후 그 외주부에 콘크리트를 타설하여 아웃케이싱(4)을 설치한다. 지반(100)위에 설치되는 상기 아웃케이싱(4)은 1,000 ∼ 1,200mm의 두께를 가짐으로써 충분한 강성 을 유지할 수 있도록 한다.
상기 아웃케이싱(4) 설치에 따른 콘크리트 타설시에 1차 가이드 케이싱(2)내에 흙을 채워 고정하거나 별도의 고정장치를 이용하여 상기 1차 가이드 케이싱(2)의 유동을 방지한다.
본 실시예에서는 상기 1차 가이드 케이싱(2)의 상면이 지반보다 낮게 위치시키고, 그 외주부에 아웃케이싱(4)이 설치되는 구조를 채용하고 있다. 상기한 구조에 의해 굴착 장비가 지형의 제약없이 원활하게 움직일 수 있는 동선이 확보되고, 또 부가적으로 천공에 의해 올라오는 굴착토의 정리를 수월해진다.
상기 아웃케이싱(4)의 양생이 완료되면, 1차 가이드 케이싱(2)을 인발한다.
도5b에 도시한 바와 같이 1차 가이드 케이싱(2)이 인발된 천공부내에 오거(auger)(6) 또는 비트(22)를 삽입하고, 굴착을 실시하여 천공과 함께 2차 가이드 케이싱(8)이 근입되도록 한다. 이때, 상기 2차 가이드 케이싱(8)은 암반전까지만 근입된다.
도6은 본 발명의 요부인 아웃케이싱의 시공 도해로서, 1차 가이드 케이싱(2)의 설치 및 인발과 아웃케이싱(4)에 2차 가이드 케이싱(8)을 근입하는 일련의 과정을 보여주고 있다. 도7은 본 발명의 내부굴착 말뚝공법에서 천공과 동시에 2차 가이드 케이싱을 근입하는 과정을 나타낸 개략도이다.
도7에 도시한 바와 같이, 상기 오거(6) 또는 비트(22)의 외주면에 2차 가이드 케이싱(8)이 위치하되, 상기 오거(6) 또는 비트(22)가 2차 가이드 케이싱(8)의 하단부보다 소정 간격만큼 더 돌출되게 위치시킨 구조를 채용한다. 본 실시예에서 는 도8a 및 도8b에 도시한 바와 같이 천공작업시 오거(6) 또는 비트(22)의 회전방향과 2차 가이드 케이싱(8)의 회전방향을 상호 반대로 하여 2차 가이드 케이싱(8)의 근입이 원활하도록 한다. 또한, 천공지질의 상태가 암반일 경우 오거(6)를 사용하고, 사질토(22)의 경우에는 비트를 사용하여 천공한다. 이때, 오거(6)와 2차 가이드 케이싱의 간격을 35cm 정도로 하고, 비트(22)와 2차 가이드 케이싱(8)의 간격을 5cm 로 한다.
상기한 구조의 오거(6) 또는 비트(22)를 이용하여 굴착을 실시할 경우에 천공과 동시에 2차 가이드 케이싱(8)이 뒤따라 근입되므로 천공수직도를 정밀하게 유지할 수 있다.
암반 하부까지 천공을 완료한 후에는 작업의 시공을 원활하게 하기 위하여 기초 콘크리트(10)를 먼저 타설한 후 센터파일(12)을 근입한다. 본 실시예에서, 상기 센터파일(12)은 기중기를 이용하여 센터파일(12)을 인양한 후 천공부 하부로 내리기 때문에 센터파일의 수직도를 양호하게 할 수 있다. 또한, 상기 센터파일(12)은 원활한 근입을 위하여 굴착바닥면으로부터 소정 간격만큼 이격되게 위치된다.
상기한 바와 같이 콘크리트의 선타설 후 센터파일을 근입하게 되면, 트래미관(도시하지 않음)을 통한 콘크리트 타설시 센터파일의 연직도가 일정하게 근입되므로 도7에 도시한 바와 같이 비록 천공의 연직도가 불량하더라도 센터파일의 수직오차를 정밀하게 제어할 수 있다.
상기 센터파일(12)의 근입 완료후에 도5f에 도시한 바와 같이 2차 가이드 케이싱(8)의 상단에 가이드철물(14)을 설치하여 센터파일(12)을 고정한 후 콘크리트 를 타설한다. 상기 가이드철물(14)은 ㄱ-형강, 철근, 기타 철물을 사용할 수 있지만 ㄱ-형강이 바람직하다.
상기 센터파일(12)의 구축 후 양질의 모래나 토사를 이용하여 뒷채움을 실시하고 2차 가이드 케이싱(8)을 인발한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도1은 일반적인 PRD 공법의 시공개요도.
도2a 내지 도2f는 종래 기술에 따른 PRD 공법의 시공순서도.
도3 및 도4는 종래의 PRD 공법에서 트래미관의 콘크리트 타설에 따른 센터파일의 수직도 불량상태를 나타낸 개략도.
도5a 내지 도5e는 본 발명에 따른 내부 굴착 말뚝공법의 시공순서도.
도6은 본 발명의 요부인 아웃케이싱의 시공 도해.
도7은 본 발명의 내부굴착 말뚝공법에서 천공과 동시에 2차 가이드 케이싱을 근입하는 과정을 나타낸 개략도.
도8a 및 도8b는 본 발명의 내부굴착 말뚝공법에서 천공과 동시에 2차 가이드 케이싱을 근입시키기 위한 오거 및 비트의 구성도.
도9는 본 발명의 내부굴착 말뚝공법에서 센터파일의 수직도가 양호한 상태를 나타낸 개략도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
2: 1차 가이드 케이싱 4: 아웃케이싱
6: 오거(auger) 8: 2차 가이드 케이싱
10: 기초 콘크리트 12: 센터파일
14: 가이드철물 22: 비트
Claims (6)
1차 가이드 케이싱 위치를 측량한 후, 터파기를 실시하는 제1 단계;
1차 가이드 케이싱을 삽입 후 그 외주부에 콘크리트를 타설하여 아웃케이싱을 설치하는 제2 단계;
천공과 동시에 2차 가이드 케이싱을 근입하는 제3 단계;
천공부에 기초 콘크리트를 선 타설한 후 센터파일을 근입하는 제4 단계;
상기 2차 가이드 케이싱 상단에 센터파일을 고정한 후 콘크리트를 타설하는 제5 단계; 및
센터파일을 구축하고 2차 가이드 케이싱을 인발하는 제6 단계
를 포함하는 내부굴착 말뚝공법.
제 1 항에 있어서,
상기 제2 단계는 아웃 케이싱의 설치 후 1차 가이드 케이싱을 인발하는 과정을 더 포함하는 내부 굴착 말뚝 공법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제2 단계는 1차 가이드 케이싱이 지반보다 낮게 위치되도록 시공하는 것을 특징으로 하는 내부 굴착 말뚝 공법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제2 단계는 아웃케이싱의 설치를 위한 콘크리트 타설시 1차 가이드 케이싱의 유동을 방지하기 위하여 상기 1차 가이드 케이싱내에 흙을 채워넣는 과정을 포함하는 내부 굴착 말뚝 공법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제3 단계는
오거 또는 비트의 외주면에 2차 가이드 케이싱을 위치시키되, 상기 오거 또는 비트가 2차 가이드 케이싱의 하단부보다 소정 간격만큼 더 돌출되게 위치시키고, 오거 또는 비트의 회전방향과 2차 가이드 케이싱의 회전방향을 상호 반대로 한 구조를 이용하여 아웃케이싱 내부의 천공작업과 함께 2차 가이드 케이싱을 근입하는 과정을 포함하는 내부 굴착 말뚝 공법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제4 단계는
중력을 이용하여 센터파일을 천공부에 근입하며,
센터파일을 굴착바닥면으로부터 소정 간격만큼 이격되게 위치시킨 후 2차 가이드 케이싱 상단에 가이드 철물을 대고 센터파일을 고정하는 과정을 포함하는 내부 굴착 말뚝 공법.
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