KR20100073373A - Steel pipe pile equipped with base enlargement device and the construction method - Google Patents

Steel pipe pile equipped with base enlargement device and the construction method Download PDF

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Abstract

PURPOSE: A front-end enlarging device for a steel pipe pile and a construction method of a steel pipe pile using the same are provided to secure ground stabilization and structural stability, and to improve bearing power of a steel pipe pile. CONSTITUTION: A front-end enlarging device for a steel pipe pile comprises a steel pile body, a front-end enlargement excavating unit(20), and an auger. The steel pile body is installed by a boring machine and has a hollow. The front-end enlargement excavating unit is formed in the front end of the steel pile body in a disk plate shape and enlarges an area of an excavated hole. The auger is inserted into the steel pile body.

Description

강관말뚝 선단확대장치 및 그를 이용한 강관말뚝 시공방법{Steel pipe pile equipped with base enlargement device and the construction method}Steel pipe pile equipped with base enlargement device and the construction method

본 발명은 기초의 지지력 성능을 향상시킬 수 있는 강관말뚝 선단확대장치 및 그를 이용한 강관말뚝 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선단확대장치를 이용하여 지반천공경을 확대굴착함으로써 강관말뚝의 지지력을 향상시키고, 강관말뚝과 지반의 일체화를 통해 구조적 안정성을 확보하며, 회전·압입 및 강관 내부 중굴굴착을 통해 말뚝을 관입시킴으로써 항타로 인한 소음 및 진동 등 건설공해를 제거할 수 있는 강관말뚝 선단확대장치 및 그를 이용한 강관말뚝 시공방법에 관한 것이다.The present invention relates to a steel pipe pile tip expanding device and a method for constructing a steel pipe pile using the same, and more particularly, to expand the bearing capacity of the steel pipe pile by expanding and drilling the ground drilling diameter using the tip expanding device. Steel pipe pile tip expansion device to improve structural stability by integrating steel pipe piles and ground, and to remove construction pollution such as noise and vibration due to driving by injecting piles through rotational, pressing, and heavy excavation inside steel pipes And it relates to a steel pipe pile construction method using the same.

일반적으로, 토목 및 건축 구조물의 시공 시, 구조물을 지지하는 원 지반의 지지능력이 부족할 경우, 원 지반을 개량하거나 기성말뚝을 강제로 타격하는 항타공법 또는 원 지반을 천공하여 기성 말뚝을 매입하는 매입공법 등이 적용되고 있다. In general, when construction of civil and building structures lacks the support capacity of the original ground to support the structure, the purchase is to purchase the existing pile by improving the original ground or drilling the ground by force The construction method is applied.

상기 항타공법은 말뚝재료와 구조적 지지성능면에서 우수한 특성을 보임으로써 토목구조물의 기초 공법에 관련하여 종래에 가장 선호되던 공법이다. 그러나, 항타말뚝 시공시에 발생하는 타격에너지로 인한 진동과 소음 등 건설환경 공해요인으로 인해 공사현장 주변의 각종 구조물들의 내구성에 심각한 피해를 초래하고 있으며, 사람들의 일상적인 생활을 침해할 뿐만 아니라 가축용 시설물이 인접한 지역의 경우 가축의 폐사 요인이 되는 문제점이 있다. 1994년 건설공사에 대한 소음 및 진동규제법이 공포된 이후 국민들의 환경권 요구문제가 건설공사에서 가장 두드러진 난제중의 하나로 인식되고 있으며, 말뚝 시공 시 발생되는 소음 및 진동은 대표적인 민원의 대상이 되고 있다. 따라서, 대도시뿐만 아니라 도시 외곽지역, 민가에서 벗어난 지역에서 조차 항타공법이 가지고 있는 소음, 진동, 매연 등 건설공해 문제점으로 인해 사용이 제한되고 있는 추세이다. 특히, 이로 인한 민원 문제가 발생할 경우 공사 중 매입공법으로 설계변경을 해야하는 등 시공상 막대한 지장을 초래하는 경우가 빈번히 발생하고 있다. 이에 따라 항타공법의 적용성이 지속적으로 감소되고 있으며 대신 각종 저진동·저소음 공법으로 전환되고 있는 실정이다. The anti-punching method is the most preferred method in the related art with respect to the foundation method of the civil structure by showing excellent properties in terms of pile materials and structural support performance. However, due to the pollution of the construction environment such as vibration and noise due to the impact energy generated during the driving pile construction, it causes serious damage to the durability of various structures around the construction site. In the case of adjacent facilities, there is a problem that causes death of livestock. Since the noise and vibration regulation law was promulgated for construction in 1994, people's demand for environmental rights has been recognized as one of the most prominent challenges in construction, and noise and vibration generated during the construction of piles have been the target of civil complaints. Therefore, even in the outlying areas of the city as well as in large cities, even in areas outside the private house, the use is limited because of construction pollution problems such as noise, vibration, smoke. In particular, the civil complaints caused by this often cause significant obstacles in construction, such as the need to change the design by the purchase method during construction. As a result, the applicability of the anti-ballast method is continuously decreasing, and instead, various types of low vibration and noise methods are being converted.

상기한 항타공법과는 다르게 원지반을 천공하여 기성말뚝을 매입하는 종래의 매입말뚝공법의 시공순서는 다음과 같다.Unlike the above-described anti-punching method, the construction procedure of the conventional embedding pile method of buying a ready-made pile by drilling a ground is as follows.

먼저, 천공장비를 이용하여 지지층의 지반까지 천공 후, 천공장비의 노즐을 이용하여 선단용 그라우트를 실시한다. 주면 고정용 그라우트를 주입하면서 천공용 로드를 천천히 뽑아 올린 후, 땅 속에 뚫어놓은 천공홀 사이로 기성말뚝(콘크리트, 강관)을 삽입한다. 그리고, 말뚝의 지지력을 확보하기 위하여 별도의 항타기 또는 경량 항타램을 이용하여 최종 관입용 항타작업을 실시하는 일련의 과정으로 시공한다. First, after drilling to the ground of the support layer using the drilling equipment, the grout for the tip is performed using the nozzle of the drilling equipment. After injecting the fixing grout, the drilling rod is pulled out slowly and the ready-made pile (concrete, steel pipe) is inserted between the drilling holes drilled in the ground. And, in order to secure the bearing capacity of the pile by using a separate rudder or lightweight rudder construction is constructed as a series of processes to perform the final penetration rudder work.

상기 매입말뚝공법의 다른 예로서, 지반 천공시, 나선형 로드가 부착된 오거를 사용하여 천공하고, 천공종료 후 선단과 주면에 그라우트를 동시에 실시하는 공법도 제안되어 있다. As another example of the above-described embedded pile method, a method of drilling by using an auger with a spiral rod in the ground drilling, and simultaneously grouting the tip and the main surface after the completion of drilling, has also been proposed.

상기한 매입말뚝공법은 천공으로 인한 슬러지 등이 외부로 배출되지 않고 말뚝 선단 지지층에 약 50 ~ 100cm 가량 가라앉아 있어 말뚝의 설계지지력을 발휘하기가 곤란한 문제점이 있다. 상기한 문제점을 내포하고 있음에도 불구하고 매입말뚝 시공법은 강관말뚝의 시공 시 발생하는 소음과 진동을 배제할 수 있다는 장점이 있어 현재 국내에서 많이 사용되고 있다. The embedded pile method has a problem that it is difficult to exert the design support of the pile because the sludge due to the perforation is soaked about 50 ~ 100cm in the pile tip support layer without being discharged to the outside. Despite the problems mentioned above, the embedded pile construction method has the advantage that it can exclude the noise and vibration generated during the construction of the steel pipe pile is currently used in many countries.

위와 같은 종래의 강관말뚝 매입공법에 의하면, 선단지지력 보다는 주로 주면 마찰력에 의하여 강관말뚝에 가해지는 하중을 지지하게 되며, 강관말뚝을 해머로 직접 타격하여 매설하는 시공법에 비하여 지지력이 상당히 작아진다는 문제점이 있고 시공비는 약 10배에 달하며 경제성이 취약해지는 단점이 있다. 즉, 상기 강관말뚝 매입공법은 상대적으로 높은 시공비, 비경제성, 그리고 낮은 지지력을 가지는 한계에도 불구하고 소음과 진동 등 건설환경공해 규제법 때문에 저소음 저진동의 장점을 통해 민원발생의 소지를 없앨 수 있다는 목적으로 현재 그 적용이 증가하고 있는 실정이다. 종래의 강관말뚝 매입공법에 의하여 시공된 말뚝의 경우, 강관말뚝에 재하되는 축하중과 휨모멘트에 의한 응력을 주로 강관말뚝의 내력으로 지탱하였는데, 강관말뚝만으로 말뚝 자체의 내력을 증가시키려면 직경과 두께가 큰 것을 이 용하여야 한다. 그런데, 강관말뚝은 고가의 강재로 제작되므로 종래의 시공법에서와 같이 강관말뚝의 직경과 두께를 증가시켜 강관말뚝의 내력을 증가시키는 경우 재료비가 많이 소요되는 단점이 있다. 또한, 강관말뚝을 회전·압입하여 관입시키는 경우, 지표하부 지층에 자갈층이나 단단한 점토층, 또는 단단한 사질토층, 풍화토층 등과 같이 회전·압입에 의한 관입시공성이 낮은 지층이 존재할 경우 시공기간이 길어지고 강관 선단부가 파손을 입는 등 시공상에 어려움이 큰 문제점을 내포하고 있다. According to the conventional steel pipe pile embedding method as described above, the load applied to the steel pipe pile is mainly supported by the friction of the main surface rather than the tip bearing force, and the bearing force is considerably smaller than the construction method in which the steel pipe pile is directly blown with a hammer. There is a disadvantage that the construction cost is about 10 times and economic weakness. That is, the steel pipe pile embedding method can eliminate the possibility of civil complaints through the advantages of low noise and low vibration due to the construction environmental pollution regulation law such as noise and vibration, despite the limitations of relatively high construction cost, uneconomics, and low bearing capacity. Currently, its application is increasing. In the case of the pile constructed by the conventional steel pipe pile embedding method, the stress due to the axial load and the bending moment loaded on the steel pipe pile was mainly supported by the strength of the steel pipe pile. To increase the strength of the pile itself by using the steel pipe pile alone, Larger thicknesses should be used. By the way, since the steel pipe pile is made of expensive steel material, when the diameter and thickness of the steel pipe pile is increased by increasing the diameter and thickness of the steel pipe pile as in the conventional construction method, there is a disadvantage that a lot of material costs are required. In addition, when the steel pipe pile is rotated and press-fitted, the construction period is long and the steel pipe is long when there is a low layer of penetration-induced porosity such as gravel, hard clay, or hard sand, weathered soil, etc. There is a big problem in the construction, such as the tip is damaged.

따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 지반 천공시 선단부 유효면적을 확대시키고 말뚝의 관입 시공 효율을 증가시키기 위하여 톱니날을 가진 선단확대장치가 장착된 강관말뚝을 회전·압입하여 관입시키고, 강관 내부는 중굴 굴착을 통해서 내부 천공함으로써 진동 및 소음 공해의 발생을 억제시키고, 강관말뚝 관입 시공 효율을 증가시킬 수 있는 강관말뚝 선단확대장치 및 그를 이용한 강관말뚝 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above problems, the steel pipe pile equipped with a tip expansion device having a toothed blade in order to increase the effective area of the distal end portion and increase the penetration efficiency of the pile when drilling the ground It is press-fitted and intruded, and the inside of the steel pipe is drilled through the middle excavation to suppress the occurrence of vibration and noise pollution, and to provide the steel pipe pile tip expanding device and steel pipe pile construction method using the same to increase the efficiency of steel pipe pile penetration. The purpose is.

또한, 본 발명은 지반 천공시 선단부 유효면적을 확대시켜 말뚝의 선단지지력을 향상시키고, 천공 선단부는 고강도 몰탈을 충진하여 지반 안정화를 도모함과 동시에 강관말뚝과 지반의 일체화를 통해 말뚝의 구조적 안정성을 확보하고, 전체적으로 말뚝의 큰 연직지지력과 수평지지력을 확보할 수 있어 강관말뚝의 개수뿐만 아니라 근입깊이를 증가시키지 않으면서도 지지력을 향상시킬 수 있는 강관말뚝 선단확대장치 및 그를 이용한 강관말뚝 시공방법을 제공함에 다른 목적이 있다.In addition, the present invention is to improve the tip bearing capacity of the pile by expanding the effective area of the tip when drilling the ground, the drilling tip is filled with high-strength mortar to stabilize the ground and at the same time secure the structural stability of the pile through the integration of the steel pipe pile and the ground In addition, it is possible to secure a large vertical support and horizontal support of the pile as a whole to provide a steel pipe pile end expansion device and a steel pipe pile construction method that can improve the bearing capacity without increasing the number of steel pipe piles as well as the depth of entry. There is another purpose.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 지상의 천공장비에 의해 직립되게 설치되며, 중공부를 가지고 천공장비로부터 제공되는 동력에 의해 지반의 굴착위치로 회전·압입되는 강관 말뚝 몸체; 및 상기 강관말뚝 몸체의 선단 외주면에 반경방향으로 확장된 디스크 판 형태로 이루어지며, 지반 천공시 굴착공의 유효면적을 확대시키기 위한 선단 확대굴착수단을 포함하는 강관말뚝의 선단확대장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is installed upright by the drilling equipment on the ground, the steel pipe pile body is rotated and pressed to the excavation position of the ground by the power provided from the drilling equipment having a hollow portion; And a disk plate extending radially on the outer circumferential surface of the steel pipe pile body in a radial direction, and providing a tip expanding device for expanding the steel pipe pile including a tip expansion and digging means for expanding an effective area of an excavation hole when drilling the ground.

본 실시예에서는 상기 강관말뚝 몸체의 내부에 인입되어 강관말뚝 내부를 중굴 굴착하되, 필요시 선단확대굴착수단에 의해 관입될 면적의 직하부 지반을 확대굴착하기 위한 장치가 구비된 오거를 더 포함한다.The present embodiment further includes an auger that is inserted into the steel pipe pile body to excavate the inside of the steel pipe pile, and, if necessary, an apparatus for expanding and excavating the lower ground of the area to be introduced by the tip enlargement excavating means. .

또한, 본 발명은 중공관 형태의 제1 강관말뚝 선단 외주면에 톱니날을 갖는 선단확대 굴착판을 장착하는 제1 단계; 상기 제1 강관말뚝을 천공장비에 수직으로 설치한 후 지반으로 회전·압입시켜 지표로부터 일정심도까지 확대천공하면서 관입하는 제2 단계; 제1 강관말뚝 내부에 오거를 인입하고 회전시켜 중굴굴착하는 제3 단계; 관입된 제1 강관말뚝 상단에 제2 강관말뚝을 결합하는 제4 단계; 상기 제1 및 제2 강관말뚝을 회전·압입시켜 관입함과 동시에 강관 말뚝 내부를 오거로 중굴 굴착하면서 지반의 소정깊이까지 관입하는 제5 단계; 상기 제1 및 제2 강관말뚝에 의해 확장된 지반 천공부의 선단부로부터 소정 높이까지 몰탈을 주입하는 제6 단계; 상기 제1 및 제2 강관말뚝 주면부에 그라우트재를 채운후 양생시켜 말뚝 구조체를 형성하는 제7 단계; 및 구조물의 두부를 정리하는 제8 단계를 포함하는 강관말뚝 시공방법을 제공한다. In addition, the present invention comprises a first step of mounting a tip-extended drilling plate having a toothed blade on the outer circumferential surface of the first steel pipe pile end of the hollow tube shape; A second step of installing the first steel pipe pile perpendicularly to the drilling equipment, and then rotating and pressing the steel pipe pile into the ground while expanding and drilling through the surface to a predetermined depth; A third step of inserting the auger into the first steel pipe pile and rotating the core to excavate; A fourth step of coupling the second steel pipe pile to the top of the first steel pipe pile inserted; A fifth step of injecting the first and second steel pipe piles into the steel pipe piles and intruding the steel pipe piles into a predetermined depth of the ground while digging the inside of the steel pipe piles into augers; A sixth step of injecting mortar up to a predetermined height from a distal end portion of the ground perforated portion extended by the first and second steel pipe piles; A seventh step of forming a pile structure by filling and grouting the grout material on the first and second steel pipe piles; And it provides a steel pipe pile construction method comprising an eighth step of arranging the head of the structure.

상기한 바와 같이 본 발명의 특징에 따르면 다음과 같은 특징이 있다.As described above, the present invention has the following features.

첫째, 지반 천공경이 확장된 하부 선단부분에 소정높이만큼 1차 몰탈을 채운 후, 2차로 주면부에 그라우트재를 채우고 양생함으로써 강관말뚝의 선단부 지지력과 주면부 지지력을 극대화할 수 있다. 이에 따라 단순 매입공법이 갖고 있던 지지력 부족 문제를 해결할 수 있으며, 고가의 강재 사용량을 줄임으로써 경제성을 향상시킬수 있다.First, after filling the primary mortar by the predetermined height in the lower end portion of the ground perforated diameter expanded by the predetermined height, the secondary end portion of the steel pipe pile can be maximized by supporting and curing the grout material. Accordingly, it is possible to solve the problem of lack of support that the simple purchase method has, and to improve the economics by reducing the use of expensive steel.

둘째, 상기 강관말뚝은 콘크리트 말뚝에 비해서 5배 이상 큰 횡방향 지지성능을 가지고 있는데, 이러한 우수한 횡방향 지지성능에도 불구하고 항타에 의한 건설환경 문제 및 높은 가격으로 인해 강관말뚝의 사용성이 저감되었던 현장에서도 강관말뚝을 적용할 수 있게 되어 기초의 연직방향 및 횡방향 구조적 안정성을 높일 수 있다. Second, the steel pipe pile has a lateral support performance that is more than five times greater than that of concrete piles. Despite the excellent lateral support performance, the site of the steel pipe piles has been reduced due to construction environment problems and high prices due to driving. Steel pipe piles can also be applied to increase the vertical and transverse structural stability of the foundation.

셋째, 강관 말뚝의 선단부에 장착된 톱니날을 가진 선단확대 굴착판을 이용하여 강관말뚝의 회전·압입시, 지반 천공경을 확장하면서 관입함으로써 지반 굴착성능을 증가시키고, 또 강관 말뚝의 내부는 오거로 중굴 굴착하여 내부 천공함으로써 종래의 말뚝항타에 의한 소음 및 진동 등 건설환경 공해요소를 완전히 제거할 수 있다. Third, when the steel pipe pile is rotated and pressed using the tip-extended drilling plate with the toothed blade mounted on the tip of the steel pipe pile, the ground drilling diameter is increased and the penetration is increased, and the inside of the steel pipe pile is auger. By drilling in the middle of the furnace and drilling inside, it is possible to completely remove the environmental pollution factors such as noise and vibration caused by conventional pile driving.

이하, 첨부된 도1 내지 도5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5.

본 발명에 의한 강관말뚝 선단확대장치 및 그를 이용한 강관말뚝 시공방법은 지반 천공경을 확대하면서 강관말뚝을 관입시킴으로써 지반 굴착성능을 향상시키 고, 천공홀 주면부 및 강관말뚝 내부에 시멘트 몰탈과 그라우트재를 충진하여 지반 안정화를 도모함과 동시에 강관말뚝과 지반의 일체화를 통해 말뚝의 구조적 안정성을 확보할 수 있도록 구현한 것이다. Steel pipe pile tip expansion device according to the present invention and steel pipe pile construction method using the same to improve the ground drilling performance by injecting the steel pipe pile while expanding the ground hole diameter, cement mortar and grout material in the perforated hole main surface and the steel pipe pile It is implemented to secure the structural stability of the pile by integrating the steel pipe pile and the ground at the same time to stabilize the ground by filling the.

도1은 본 발명에 의한 강관말뚝 선단확대장치 및 오거를 이용하여 지반을 굴착하는 개념도이고, 도2는 본 발명에 의한 강관말뚝 선단확대장치의 일실시예 구성을 나타낸 사시도이고, 도3은 본 발명의 요부인 선단 확대굴착판의 변형예시도이고, 도4는 본 발명의 요부인 선단 확대굴착판의 세부 구성을 개략적으로 나타내기 위한 저면도이다.1 is a conceptual view of excavating the ground using a steel pipe pile tip expanding apparatus and auger according to the present invention, Figure 2 is a perspective view showing an embodiment configuration of the steel pipe pile tip expanding apparatus according to the present invention, Figure 3 Fig. 4 is a bottom view for schematically showing the detailed configuration of the tip enlarged drilling plate which is the main part of the present invention.

도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 지상의 천공장비(도시하지 않음)에 직립되게 설치되며, 중공부를 가지고 천공장비로부터 제공되는 동력에 의해 지표로부터 소정 심도까지 회전·압입되는 강관말뚝 몸체(10)와; 상기 강관말뚝 몸체(10)의 하단 외주면에 반경방향으로 확장되게 형성되며, 지반의 천공시 관경을 확대시키기 위한 선단확대굴착판(20); 및 상기 강관말뚝 몸체(10)의 내부에 인입되어 강관말뚝 내부를 중굴 굴착하는 오거(30)를 포함한다. As shown in the drawing, in the embodiment of the present invention is installed upright on the ground drilling equipment (not shown), the steel pipe pile is rotated and pressed from the surface to a predetermined depth by the power provided from the drilling equipment having a hollow portion A body 10; It is formed to extend in the radial direction on the outer peripheral surface of the lower end of the steel pipe pile body 10, the tip enlarged digging plate 20 for expanding the diameter of the ground when drilling; And an auger 30 inserted into the steel pipe pile body 10 to excavate the inside of the steel pipe pile.

강관 말뚝의 지지력은 선단지지력과 주면 마찰력의 합으로 계산되며, 일반적으로 선단지지력이 주면마찰력보다 더 크기 때문에 선단지지력이 말뚝의 지지력을 지배하는 주요한 요소가 된다. 이와 같은 말뚝의 지지력을 크게 하기 위해 마련된 것이 선단 확대굴착판(20)이다.The bearing capacity of the steel pipe pile is calculated by the sum of the tip bearing force and the frictional force of the main surface. In general, the tip bearing capacity is the main factor governing the pile bearing capacity because the tip bearing power is larger than that of the main surface friction. The tip expansion rig plate 20 is provided to increase the bearing capacity of such a pile.

상기 선단 확대굴착판(20)은 강관말뚝 선단부의 굴착 면적을 확대하여 지반 천공경을 확대하는 역할을 하며 동시에 강관말뚝을 회전·압입하여 관입시키는 역 할을 한다. The tip expansion rig plate 20 serves to expand the drilling area of the steel pipe pile tip portion to enlarge the ground drilling diameter, and at the same time serves to rotate and press the steel pipe pile.

이때, 지반 굴착 효율 및 시공성을 향상시키기 위해서 상기 선단확대 굴착판(20)은 도2에 도시한 바와 같이 확장된 두개의 반경 디스크판(20a, 20b)으로 구성된 구조로 이루어져 있다. 이때, 상기 선단 확대굴착판(20)의 두개의 반경 디스크판(20a, 20b,)은 상호 엇갈리게 위치되되, 수평면으로부터 소정 경사각(θ)을 갖도록 비스듬하게 장착되어 있다. 또한, 도3 및 도4에 도시한 바와 같이 상기 선단 확대굴착판(20)의 각 반원 디스크판(20a,20b)의 직선단면부에는 톱니날(21)이 일체로 가공된 구조로 되어 있어 지반 굴착 효율성을 향상시킬 수 있다. At this time, in order to improve the ground drilling efficiency and workability, the tip-expanded drilling plate 20 is composed of a structure consisting of two radial disk plates (20a, 20b) extended as shown in FIG. At this time, the two radial disk plate (20a, 20b,) of the front end digging plate 20 is staggered with each other, it is mounted obliquely to have a predetermined inclination angle (θ) from the horizontal plane. In addition, as shown in Figs. 3 and 4, the toothed blade 21 is integrally machined on the straight end surface portions of the semi-circular disk plates 20a and 20b of the tip-expansion digging plate 20. Improved digging efficiency

도5는 본 발명의 요부인 선단 확대굴착판의 다른 실시예시도이고, 도6은 도4의 선단확대장치를 이용하여 지반을 굴착하는 상태도이다.Figure 5 is another embodiment of the tip enlargement excavation plate which is the main part of the present invention, Figure 6 is a state diagram for excavating the ground using the tip enlargement apparatus of FIG.

상기 선단 확대굴착판(20)의 다른실시예로서 도5 및 도6에 도시한 바와 같이, 반경방향으로 확장되며, 소정 각도만큼 절개된 면(31)을 가진 스크류 형태의 디스크 판으로 형성되며, 상기 절개면(21)에는 톱니날(31a)이 형성된 구조로 할 수도 있다. As another embodiment of the distal end digging plate 20, as shown in Figures 5 and 6, it is formed of a disk plate of the screw shape having a radially expanded surface 31 is cut by a predetermined angle, The cutting surface 21 may have a structure in which a tooth blade 31a is formed.

상기한 바와 같이 선단확대굴착판(20)의 구조에 따르면, 강관말뚝(10)의 직경(D)보다 큰 직경(DW)을 갖는 선단확대굴착판(20)이 회전하면서 발생하는 프로펠링력(propelling force)에 의해 지반을 천공하되, 강관말뚝(10)의 직경보다 큰 단면을 확보함으로써 말뚝의 기초지지력을 확보하게 된다.As described above, according to the structure of the tip enlargement digging plate 20, the propeling force generated while the tip enlargement digging plate 20 having a diameter DW larger than the diameter D of the steel pipe pile 10 is rotated ( By drilling the ground by propelling force), by securing a cross-section larger than the diameter of the steel pipe pile (10) to ensure the basic bearing capacity of the pile.

즉, 상기한 구조의 선단 확대굴착판(20)에 의해 강관말뚝의 선단지지력을 발휘하는 단면적이 크게 되며, 따라서 종래의 시공방법보다 더 큰 선단지지력을 발휘 할 수 있으며, 결과적으로 더 우수한 지지력을 얻을 수 있게 된다. That is, the cross-sectional area exerting the tip bearing force of the steel pipe pile is increased by the tip expanding rig plate 20 having the above-described structure, and thus, it is possible to exert a larger tip bearing force than the conventional construction method, and as a result, a better bearing force. You can get it.

상기한 강관말뚝 선단확대장치를 이용하여 지반 천공을 실시하고, 강관말뚝의 기초지지력을 향상시키는 과정을 도7 및 도8을 참조하여 설명한다.The process of ground drilling using the above-described steel pipe pile tip expanding apparatus and improving the basic bearing capacity of the steel pipe pile will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

도7은 본 발명의 요부인 선단 확대 굴착판이 장착된 강관말뚝을 지반에 관입시킨 후 강관말뚝의 선단부에 재료 불분리 고강도 및 부착강도가 큰 몰탈을 주입한 상태도이다. 7 is a state diagram in which a high strength and high adhesion strength of mortar is injected into the distal end of the steel pipe pile after injecting the steel pipe pile equipped with the tip expansion rig, which is the main part of the present invention, to the ground.

도면에 도시한 바와 같이, 선단 확대굴착판(20)이 장착된 강관말뚝(10)을 지반에 관입시킨 후, 강관말뚝의 선단부로부터 강관말뚝 내경(D)의 5배 높이(5xD)이상으로 재료불분리 고강도 및 부착강도가 큰 몰탈(40)을 주입한다. As shown in the drawing, after injecting the steel pipe pile 10 equipped with the tip expansion rig plate 20 into the ground, the material from the tip of the steel pipe pile to the height of 5 times (5xD) or more of the steel pipe pile inner diameter (D) Non-separation high strength and high adhesion strength mortar 40 is injected.

상기 강관말뚝(10)의 선단부 보강 몰탈의 타설 범위와 연직지지력에 관한 기존 연구결과, 말뚝 선단부로부터 강관말뚝의 내경의 5배 이상 몰탈을 타설할 경우, 선단부 지반과 강관말뚝(10)이 일체화되어 말뚝 구조체의 선단지지력이 충분히 발휘된 것으로 보고되었다(정두환 등, 1999). As a result of previous research on the casting range and vertical bearing capacity of the tip reinforcement mortar of the steel pipe pile 10, when the mortar is cast more than 5 times the inner diameter of the steel pipe pile from the pile tip, the ground and the steel pipe pile 10 are integrated. It was reported that the tip bearing capacity of the pile structure was sufficiently exerted (Doo Hwan et al., 1999).

본 발명에서는 선단부 보강 및 말뚝 구조체 지지력의 확보를 위해서 선단부로부터 강관 말뚝(10) 내경의 5배 이상 해당하는 높이만큼 강관말뚝(10) 내부와 선단 확대굴착판(20) 위에 몰탈을 주입함으로써 강관말뚝(10)과 몰탈(40)의 복합체를 형성하게 된다. 이에 따라 압축응력에 대한 내력이 우수한 몰탈(40)과 인장응력에 대한 내력이 우수한 강관말뚝(10)이 함께 하중 지지거동을 하게 된다. 이에 따라 종래의 강관말뚝만 시공하였던 공법에서보다 강관말뚝의 두께 및 직경을 더 줄이면서 동일한 내력을 발휘할 수 있는 효과를 가져올 수 있다. In the present invention, the steel pipe pile by injecting mortar on the inside of the steel pipe pile 10 and the tip expansion rig 20 by a height corresponding to five times or more of the inner diameter of the steel pipe pile 10 from the end portion in order to secure the tip portion reinforcement and the support structure of the pile structure It forms a complex of 10 and the mortar (40). Accordingly, the mortar 40 having excellent strength for compressive stress and the steel pipe pile 10 having excellent strength for tensile stress have a load supporting behavior. Accordingly, the thickness and diameter of the steel pipe piles can be reduced more than in the conventional method of constructing the steel pipe piles, thereby achieving the same strength.

도8은 지반에 관입된 강관말뚝의 선단부에 재료 불분리 고강도 및 부착강도가 큰 몰탈을 주입한 후 강관말뚝 주면부에 그라우트재를 주입하고 양생시켜 말뚝 구조체를 형성하는 상태도이다.8 is a state diagram of forming a pile structure by injecting and curing the grout material into the main surface of the steel pipe pile after injecting a large mortar material material separation high strength and adhesion strength to the front end portion of the steel pipe pile infiltrated into the ground.

도면에 도시한 바와 같이, 강관말뚝의 선단부로부터 강관말뚝 내경(D)의 5배 높이 이상 재료불분리 고강도 및 부착강도가 큰 몰탈(40)을 주입한 후 강관말뚝 주면부(s1)에 그라우트재를 주입하고 양생시킨다. As shown in the drawing, after injecting a mortar 40 having a high strength and a high adhesion strength of material separation more than five times the height of the steel pipe pile inner diameter (D) from the tip of the steel pipe pile, the grout material to the steel pipe pile main surface portion (s1) Inject and cure.

상기 강관말뚝(10)의 외주면부(s1)보다 큰 선단 확대굴착판(20)에 의해 지반의 천공경을 확대하면서 강관말뚝(10)이 회전·압입에 의해 관입된다. 이에 따라 지반 하부에 관입된 강관말뚝(10)의 외주면부(s1)는 지반 교란효과로 인해 지층이 느슨해져 강관말뚝(10)의 주면마찰력이 감소하게 된다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 느슨해진 강관말뚝(10)의 주면부(s1)에 그라우트재를 주입하여 양생시킴으로써 강관말뚝(10)의 주면마찰력을 증대시킬 수 있고, 동시에 선단부에 충진된 고강도 몰탈과 주면부 그라우트재가 일체화되면서 선단확대굴착판(20)이 장착된 강관말뚝(10)과도 일체화되어 전체적으로 말뚝 구조체가 형성된다. The steel pipe pile 10 is penetrated by rotation and press-fitting while expanding the perforation diameter of the ground by the tip expansion rig plate 20 larger than the outer circumferential surface portion s1 of the steel pipe pile 10. Accordingly, the outer circumferential surface portion s1 of the steel pipe pile 10 penetrated into the ground is loosened due to the ground disturbance effect, and the main surface friction of the steel pipe pile 10 is reduced. In order to overcome this disadvantage, by injecting and curing the grout material into the main surface portion (s1) of the loosened steel pipe pile 10, the main surface friction of the steel pipe pile 10 can be increased, and at the same time the high-strength mortar and the main surface filled in the tip As the secondary grout material is integrated, the pile structure 10 is integrally formed with the steel pipe pile 10 on which the tip expanding excavator plate 20 is mounted.

다음, 본 발명의 강관말뚝 관입장치를 이용하여 강관말뚝을 관입시키는 시공과정을 도9를 참조하여 설명한다.Next, the construction process of injecting the steel pipe pile by using the steel pipe pile penetration device of the present invention will be described with reference to FIG.

도9는 본 발명의 요부인 선단 확대굴착판을 장착한 강관말뚝의 회전·압입 및 중굴 굴착하는 과정의 시공흐름도이다.Figure 9 is a construction flow diagram of the process of rotating, pressing and mid-drill excavation of the steel pipe pile equipped with the tip expansion drilling plate which is the main part of the present invention.

도면에 도시한 바와 같이, 먼저 제1 강관말뚝을 지반 하부에 근입 시공하기에 앞서 톱니날(21a)을 가진 선단 확대굴착판(20)을 비스듬하게 제1 강관말뚝(10) 의 선단부 외주면에 일체로 장착한다(s100). As shown in the figure, first, the tip expansion drilling plate 20 having the toothed blade 21a is obliquely integrated on the outer peripheral surface of the distal end portion of the first steel pipe pile 10 before the first steel pipe pile is built into the ground. To be mounted (s100).

지상의 시공위치를 결정하고, 상기 시공위치에서 천공장비를 조정하여 선단 확대굴착판(20)이 장착된 제1 강관말뚝을 수직으로 세운다(s200). Determine the construction position of the ground, and adjust the drilling equipment at the construction position to vertically erect the first steel pipe pile equipped with the tip expansion excavator (20) (s200).

천공장비에 동력을 전달하면서 제1 강관말뚝을 회전·압입하여 제1 강관말뚝을 서서히 하부로 관입시킨다(s310). 이와 동시에 강관말뚝 내부에 오거(30)를 인입하고 회전시켜 강관말뚝 내부를 중굴 굴착한다(s320).While transmitting power to the drilling equipment, the first steel pipe pile is rotated and press-fitted to slowly inject the first steel pipe pile to the lower portion (s310). At the same time, the auger 30 is introduced into the steel pipe pile and rotated to excavate the inside of the steel pipe pile.

지반 천공경부에 관입된 제1 강관말뚝 상단에 제2 강관말뚝(도시하지 않음)을 위치시키고 상기 제1 및 제2 강관말뚝을 이음 연결한다(s400). 상기 제1 및 제2 강관말뚝의 이음은 소켓이음, 볼트이음, 용접이음 등으로 결합한다. Positioning the second steel pipe pile (not shown) on the top of the first steel pipe pile inserted into the ground perforated neck portion and connects the first and second steel pipe piles (s400). The joints of the first and second steel pipe piles are combined into socket joints, bolt joints, and weld joints.

다음, 상기 연결된 제1 및 제2 강관말뚝을 회전·압입함과 동시에 강관 내부의 선단부를 오거로 중굴 굴착하면서 지반 하부의 소정 심도까지 관입시킨다(s500).Next, while rotating and pressing the connected first and second steel pipe piles, the tip ends inside the steel pipes are drilled by augers and inserted into the predetermined depth under the ground (s500).

이때, 선단확대굴착판(20)에 의해 확장 굴착되는 과정에서 선단부 지반에 암반 등을 출현되었을 경우에 중굴굴착하던 오거(30)가 선단확대굴착판(20)의 직하부로 진입하게 되고, 상기 오거의 날(도시하지 않음)이 선단확대부 면적까지 커버하도록 암반을 확대굴착하게 된다. In this case, when a rock or the like appears on the tip ground in the process of expanding and drilling by the tip enlargement drilling plate 20, the auger 30 which has been excavated enters the lower portion of the tip expansion drilling plate 20, and the auger A rock (not shown) will be excavated to cover the area up to the tip enlargement.

상기 제1 및 제2 강관말뚝의 관입이 완료되면, 제1 강관말뚝의 선단부로부터 강관말뚝 내경(D)의 5배 높이(5xD)이상에 해당하는 높이만큼 재료 불분리 고강도 및 부착강도가 큰 몰탈(40)을 주입한다(s600).When the penetration of the first and second steel pipe piles is completed, the mortar having large material non-separation strength and adhesion strength from the distal end of the first steel pipe pile to a height corresponding to 5 times the height (5xD) or more of the steel pipe pile inner diameter (D) 40 is injected (s600).

상기 제1 및 제2 강관말뚝 주면부에 그라우트재를 주입하고 양생하여 말뚝 구조체를 형성한다(s700). The grout material is injected into the main surface portions of the first and second steel pipe piles and cured to form a pile structure (S700).

상기 말뚝 구조체에 정재하시험 또는 동재하시험을 시행하여 말뚝의 지지력을 확인한 후, 상기 말뚝 구조체의 두부를 정리한다(s800, s900). After confirming the bearing capacity of the pile by performing a static load test or a dynamic load test on the pile structure, the head of the pile structure is arranged (s800, s900).

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.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.

도1은 본 발명에 의한 강관말뚝 선단확대장치 및 오거를 이용하여 지반을 굴착하는 개념도. 1 is a conceptual view of excavating the ground using a steel pipe pile tip expansion device and auger according to the present invention.

도2는 본 발명에 의한 강관말뚝 선단확대장치의 일실시예 구성을 나타낸 사시도.Figure 2 is a perspective view showing an embodiment of the steel pipe pile tip expanding apparatus according to the present invention.

도3은 본 발명의 요부인 선단 확대굴착판의 변형예시도.Figure 3 is a modified example of the tip expansion excavator plate, which is the main part of the present invention.

도4는 본 발명의 요부인 선단 확대굴착판의 세부 구성을 개략적으로 나타내기 위한 저면도.Figure 4 is a bottom view for schematically showing the detailed configuration of the tip expansion excavator plate which is the main part of the present invention.

도5는 본 발명의 요부인 선단 확대굴착판의 다른 실시예시도.Figure 5 is another embodiment of the tip expansion excavator plate which is the main part of the present invention.

도6은 도5의 선단확대장치를 이용하여 지반을 굴착하는 상태도.Figure 6 is a state diagram for excavating the ground using the tip expansion device of FIG.

도7은 본 발명의 요부인 선단 확대 굴착판이 장착된 강관말뚝을 지반에 관입시킨 후 강관말뚝의 선단부에 재료 불분리 고강도 및 부착강도가 큰 몰탈을 주입한 상태도.7 is a state of injecting a high mortar material and high adhesion strength to the distal end of the steel pipe pile after injecting the steel pipe pile equipped with a tip expansion drilling plate, which is the main part of the present invention into the ground.

도8은 지반에 관입된 강관말뚝의 선단부에 재료 불분리 고강도 및 부착강도가 큰 몰탈을 주입한 후 강관말뚝 주면부에 그라우트재를 주입하고 양생시켜 말뚝 구조체를 형성하는 상태도.8 is a state of forming a pile structure by injecting and curing the grout material into the main surface of the steel pipe pile after injecting a large mortar material material separation high strength and adhesion strength to the tip of the steel pipe pile infiltrated into the ground.

도9는 본 발명의 요부인 선단 확대굴착판을 장착한 강관말뚝의 회전·압입 및 중굴 굴착하는 과정의 시공흐름도.Figure 9 is a construction flow diagram of the process of rotating, press-fitting and mid-drill excavation of the steel pipe pile equipped with a tip expansion excavator plate which is the main part of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10: 강관말뚝 20: 선단 확대굴착판10: steel pipe pile 20: distal end drilling plate

21: 톱니날 30: 오거(auger) 40: 몰탈 50: 그라우트재21: tooth 30: auger 40: mortar 50: grout

S1: 강관말뚝 주면부S1: main part of steel pipe pile

Claims (12)

지상의 천공장비에 의해 직립되게 설치되며, 중공부를 가지고 천공장비로부터 제공되는 동력에 의해 지반의 굴착위치로 회전·압입되는 강관 말뚝 몸체; 및Steel pipe pile body which is installed upright by the drilling equipment on the ground, and has a hollow portion rotated and pressed into the excavation position of the ground by the power provided from the drilling equipment; And 상기 강관말뚝 몸체의 선단 외주면에 반경방향으로 확장된 디스크 판 형태로 이루어지며, 지반 천공시 굴착공의 유효면적을 확대시키기 위한 선단 확대굴착수단It is made in the form of a disk plate extended radially on the outer peripheral surface of the tip end of the steel pipe pile body, tip expansion excavation means for expanding the effective area of the excavation hole in the ground drilling 을 포함하는 강관말뚝의 선단확대장치.End expansion device of the steel pipe pile including a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 강관말뚝 몸체의 내부에 인입되어 강관말뚝 내부를 중굴 굴착하되, 필요시 선단 확대굴착수단에 의해 관입될 면적의 하부 지반을 확대굴착하기 위한 오거를 더 포함하는 강관말뚝 선단확대장치.The steel pipe pile tip expanding apparatus further includes an auger for entering the inside of the steel pipe pile body to excavate the inside of the steel pipe pile, if necessary, to enlarge and excavate the lower ground of the area to be infiltrated by the tip expansion drilling means. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 선단 확대굴착수단은 상호 엇갈리게 위치된 반원 디스크판으로 이루어지되, 각 반원 디스크판은 수평방향에서 소정 기울기만큼 비스듬히 위치하는 것을 특징으로 하는 강관말뚝의 선단확대장치.The tip enlargement and excavation means is made of a semi-circle disk plate is staggered mutually positioned, each semi-circle disk plate is a tip expanding device of the steel pipe pile, characterized in that located at an angle by a predetermined slope in the horizontal direction. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 선단 확대굴착수단의 반원 디스크판의 직선단면부에 구비된 톱니날을 더 포함하는 강관말뚝 선단확대장치. Steel tip pile expanding device further comprises a tooth blade provided in the straight end surface portion of the semi-circular disk plate of the tip expansion and digging means. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 선단 확대굴착수단은 반경방향으로 확장되며, 소정 각도만큼 절개된 면을 가진 스크류 형태의 디스크 판으로 형성된 것을 특징으로 하는 강관말뚝 선단 확대장치.The tip enlargement excavating means is expanded in the radial direction, steel pipe pile tip expansion device, characterized in that formed in the form of a screw disk having a surface cut by a predetermined angle. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 선단 확대굴착수단의 절개면에 구비된 톱니날을 더 포함하는 강관말뚝 선단확대장치. Steel pipe pile tip expanding device further comprises a tooth blade provided on the cutting surface of the tip expansion and digging means. 중공관 형태의 제1 강관말뚝 선단 외주면에 톱니날을 갖는 선단확대 굴착판을 장착하는 제1 단계; A first step of mounting a tip-expanded drilling plate having a tooth blade on an outer circumferential surface of the first steel pipe pile tip having a hollow tube shape; 상기 제1 강관말뚝을 천공장비에 수직으로 설치한 후 지반으로 회전·압입시 켜 지표로부터 일정심도까지 확대천공하면서 관입하는 제2 단계; A second step of installing the first steel pipe pile perpendicularly to the drilling equipment, and then rotating and pressing the steel pipe pile into the ground while expanding and drilling the surface to a certain depth; 제1 강관말뚝 내부에 오거를 인입하고 회전시켜 중굴굴착하는 제3 단계; A third step of inserting the auger into the first steel pipe pile and rotating the core to excavate; 관입된 제1 강관말뚝 상단에 제2 강관말뚝을 결합하는 제4 단계; A fourth step of coupling the second steel pipe pile to the top of the first steel pipe pile inserted; 상기 제1 및 제2 강관말뚝을 회전·압입시켜 관입함과 동시에 강관 말뚝 내부를 오거로 중굴 굴착하면서 지반의 소정깊이까지 관입하는 제5 단계; A fifth step of injecting the first and second steel pipe piles into the steel pipe piles and intruding the steel pipe piles into a predetermined depth of the ground while digging the inside of the steel pipe piles into augers; 상기 제1 및 제2 강관말뚝에 의해 확장된 지반 천공부의 선단부로부터 소정 높이까지 몰탈을 주입하는 제6 단계; A sixth step of injecting mortar up to a predetermined height from a distal end portion of the ground perforated portion extended by the first and second steel pipe piles; 상기 제1 및 제2 강관말뚝 주면부에 그라우트재를 채운후 양생시켜 말뚝 구조체를 형성하는 제7 단계; 및 A seventh step of forming a pile structure by filling and grouting the grout material on the first and second steel pipe piles; And 구조물의 두부를 정리하는 제8 단계8th step to clean up the head of the structure 를 포함하는 강관말뚝 시공방법. Steel pipe pile construction method comprising a. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제3 단계는 제1 강관말뚝의 관입과 동시에 오거가 함께 중굴굴착하는 것을 특징으로 하는 강관말뚝 시공방법. The third step is a steel pipe pile construction method, characterized in that the auger is dug excavation together with the penetration of the first steel pipe pile. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제4 단계에서 제1 및 제2 강관말뚝은 소켓이음, 볼트이음, 용접이음중 하나로 결합되는 것을 특징으로 하는 강관말뚝 시공방법. The first and second steel pipe piles in the fourth step is a steel pipe pile construction method, characterized in that coupled to one of the socket joints, bolted joints, welding joints. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제5 단계는 The fifth step is 지반 선단부에 암반이 출현되었을 경우, 오거가 선단확대굴착판의 직하부로 진입하고, 오거의 날이 선단확대부 면적까지 커버하도록 확대굴착하는 과정을 더 포함하는 강관말뚝 시공방법.If a rock appeared at the tip of the ground, the auger enters directly below the tip enlargement drilling plate, and further comprises the step of expanding the excavation so that the blade of the auger to cover the area of the tip enlargement portion. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 제6 단계는 강관말뚝의 선단부로부터 강관말뚝 내경의 5배 이상의 높이에 재료불분리 고강도 및 부착강도가 큰 몰탈을 주입하는 과정을 강관말뚝 시공방법. The sixth step is a steel pipe pile construction method of injecting a high mortar material and a high adhesion strength material mortar from the distal end of the steel pipe pile to a height of at least five times the inner diameter of the steel pipe pile. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7, wherein 제7 단계 수행 후 상기 구조물에 정재하중 시험 또는 동재하중시험을 시행하여 말뚝의 지지력을 확인하는 제9 단계를 더 포함하는 강관말뚝 시공방법. Steel pipe pile construction method further comprises a ninth step of confirming the bearing capacity of the pile by performing a load load test or a copper load test on the structure after performing the seventh step.
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