KR20110029877A - 구조물 연속 인상장치 및 이를 이용한 구조물 연속 인상공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반침하 또는 지지부의 파손과 마모로 인해 침하된 구조물을 인상높이까지 연속적으로 인상시킬 수 있는 구조물 연속 인상장치 및 이를 이용한 구조물 연속 인상공법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 구조물 연속 인상장치는 구조물에 형성된 설치홀을 통해 지반을 향해 연장되도록 설치되는 압입체와, 상기 구조물에 일단이 고정되고, 상기 구조물의 상방으로 소정길이 연장되는 지지체와, 상기 지지체의 상부에 고정 결합되는 반력지지부와, 상기 압입체와 상기 반력지지부의 사이에 설치되어 상기 압입체를 하방으로 압입되지 않도록 지지하는 지지층까지 압입시킨 후, 상기 구조물을 상방으로 인상시키는 압입 및 인상수단과, 상기 압입 및 인상수단에 의해 상기 구조물이 인상되었을 때, 상방으로 인상된 구조물이 하강하지 않도록 상기 압입체에 대하여 상기 지지체의 인상 위치를 고정시키는 위치고정수단을 구비한다.

구조물, 연속인상, 압입체

Description

구조물 연속 인상장치 및 이를 이용한 구조물 연속 인상공법 {Structure consecutive lifting apparatus and lifting method using that}

본 발명은 구조물 연속 인상장치 및 이를 이용한 구조물 연속 인상공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지반침하 또는 지지부의 파손과 마모로 인해 침하된 구조물을 인상높이까지 연속적으로 인상시킬 수 있는 구조물 연속 인상장치 및 이를 이용한 구조물 연속 인상공법에 관한 것이다.

시공된 구조물에 침하가 발생 되거나 기초보강을 하여야 하는 경우 지금까지는 대부분 지반에 시멘트 액이나 모르타르 등을 주입하는 방법을 사용하여 왔으나, 시공결과에 대한 품질확보 및 평가가 곤란하고, 주입방법에 의한 지금까지의 기술은 추가침하의 억제가 대부분이었으며, 연약지반 층이 두껍거나, 인상하여야 할 높이가 큰 경우에는 구조물의 기초보강이나 인상이 가능하다 할지라도 과다한 비용이 소요된다는 문제점이 있었다.

또한 주입을 위한 천공 등에 있어 구조물 내부의 천공위치까지 중장비를 반입하여야 하기 때문에 시공 자체가 불가능하거나 추가손상을 초래할 수 있었다.

또한 고압의 에어컴프레서를 이용하거나 현탁액에 의한 천공방법은 공기압에 의한 손상이나 주입재가 경화되기 전 지반의 액상화로 내력을 더욱 약화시키는 경우도 있었으며. 오거에 의한 천공방법도 기존구조물에서는 적용할 수 없는 경우가 대부분이었다.

이에 반하여 강관파일 압입에 의한 방법은 무진동 무소음의 친환경방법으로 강관파일을 소요의 경질지층까지 압입한 후 압입한 파일에 의하여 침하된 구조물의 인상과 기초보강이 동시에 이루어질 뿐만 아니라 파일 선단 지층의 내력 및 압입파일의 내력도 정확하게 파악되는 등 기존의 제반 문제점들을 해결할 수 있는 공법이라 할 수 있다. 하지만 침하된 기존 구조물에 반력장치를 사용할 수 없는 경우 즉, 개방되지 않은 제한된 폐쇄공간에서 위와 같은 파일압입에 의한 방법을 적용함에 있어서는 파일압입을 위한 반력지지체 및 인상을 위한 구체적인 공법이 없었다.

이와 같은 문제를 해결하기 위한 방편으로 본 출원인은 등록특허공보 10-0621669호에서 압입체를 이용한 구조물 인상 및 기초보강 공법을 제시하였다.

그런데 상기 종래의 인상 및 기초보강 공법은 구조물을 인상시키기 위한 인상수단으로 사용되는 유압실린더의 스트로크를 초과하여 구조물을 인상시킬 필요가 있는 경우에는 인상된 구조물을 용이하게 지지하기 어려워 인상시킨 구조물이 다시 하강하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 구조물의 연속적인 인상이 가능하도록 형성된 구조물 연속 인상장치 및 이를 이용한 연속 인상공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구조물 연속 인상장치는 구조물에 형성된 설치홀을 통해 지반을 향해 연장되도록 설치되는 압입체와, 상기 구조물에 일단이 고정되고, 상기 구조물의 상방으로 소정길이 연장되는 지지체와, 상기 지지체의 상부에 고정 결합되는 반력지지부와, 상기 압입체와 상기 반력지지부의 사이에 설치되어 상기 압입체를 하방으로 압입되지 않도록 지지하는 지지층까지 압입시킨 후, 상기 구조물을 상방으로 인상시키는 압입 및 인상수단과, 상기 압입 및 인상수단에 의해 상기 구조물이 인상되었을 때, 상방으로 인상된 구조물이 하강하지 않도록 상기 압입체에 대하여 상기 지지체의 인상 위치를 고정시키는 위치고정수단을 구비한다.

상기 압입 및 인상수단은 유압실린더가 적용되고, 상기 위치고정수단은 상기 압입체의 상부 측면에 돌출되게 형성된 돌출부재와, 상기 압입 및 인상수단에 의해 승강된 지지체에 설치되어 상기 지지체가 하강하지 않도록 상기 돌출부에 걸려 지지되는 승강지지부재를 구비하는 것이 바람직하다.

그리고 본 발명에 따른 구조물 연속 인상공법은 구조물에 지반을 향해 압입 체를 삽입할 수 있도록 설치홀을 천공하는 설치홀 천공단계와, 하단이 상기 구조물에 고정되고, 상기 구조물로부터 상방으로 소정길이 연장되는 다수의 지지로드를 포함하는 지지체를 설치하는 지지체 설치단계와, 상기 지지체의 상단에 반력지지부를 설치하는 반력지지부 설치단계와, 상기 설치홀에 압입체를 세팅하고 상기 압입체의 상단과 상기 반력지지부의 사이에 압입 및 인상수단을 설치한 후 작동시켜 상기 압입체를 상기 구조물의 하부 지반을 통해 지지층까지 삽입하는 압입체 압입단계와, 상기 압입체가 지지층에 도달하면 상기 압입 및 인상수단을 통해 상기 압입체를 미는 반력을 통해 구조물을 상방으로 들어올리는 인상단계 및 상기 압입 및 인상수단이 상기 구조물의 추가 인상을 준비하는 과정에서 상기 인상단계에서 승강된 구조물 및 지지체가 하방으로 하강하는 것을 방지하도록 상기 지지체를 상기 압입체에 대하여 위치고정시키는 위치고정단계를 구비한다.

상기 위치고정단계는 상기 압입체가 지지층까지 압입된 후, 상기 압입체의 상측에 외부로 돌출되는 돌출부재를 용접 결합하는 돌출부재 결합과정과, 상기 인상딘 지지체에 상기 돌출부재에 걸릴 수 있도록 승강지지부재를 체결하는 승강지지부재 체결과정을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 구조물 연속 인상장치 및 이를 이용한 구조물 연속 인상공법은 구조물을 인상하기 위한 유압실린더의 스트로크 이상의 길이로 인상할 때, 인상된 구조물과 지지체가 하강하는 것을 방지할 수 있으므로 구조물의 인상이 안정적으로 이루어질 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구조물 연속 인상장치 및 이를 이용한 구조물 연속 인상공법을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에는 본 발명에 따른 구조물 연속 인상장치(100)의 바람직한 일 실시예가 도시되어 있는데, 도면을 참조하면, 본 발명은 구조물(10)을 관통하도록 설치되는 압입체(110)와, 상기 구조물(10)에 지지되어 구조물(10)과 일체로 인상되는 지지체(120)와, 상기 지지체(120)의 상단에 설치되는 반력지지부(130)와, 상기 압입체(110)와 반력지지부(130)의 사이에 설치되어 압입체(110)를 압입하고 구조물(10)을 인상하는 압입 및 인상수단(140) 및 상기 인상된 지지체(120)를 압입체(110)에 인상된 상태로 고정시키기 위한 위치고정수단(150)을 포함한다.

인상을 위한 구조물(10)에는 상기 압입체(110)를 설치하기 위한 설치홀(11)을 천공하며, 설치홀(11)의 주변으로 상기 지지체(120)를 설치하기 위한 지지홀(12)을 천공한다.

압입체(110)는 구조물(10)을 상방으로 인상시킬 때, 구조물(10)의 하중과 구조물(10)을 인상시키기 위한 압입 및 인상수단(140)의 가압력을 충분히 지탱할 수 있는 강도를 갖는 강관이 적용되는 것이 바람직하다.

지지체(120)는 상기 구조물(10)을 인상시키기 위한 것으로 지지로드(121)와, 상기 지지로드(121)의 하단에 형성되어 구조물(10)에 걸리는 앵커(122)를 포함한다.

지지체(120)를 설치하기 위한 상기 지지홀(12)은 설치홀(11)의 주변으로 4 개가 소정 간격이격되게 형성되어 있으며, 상기 앵커(122)가 구조물(10)의 하면에 걸려 구조물(10)을 지지한 상태로 지지로드(121)가 구조물(10)의 상방으로 연장되게 형성되어 있다. 지지로드(121)는 철근 또는 강봉으로 형성될 수 있다.

상기 지지체(120)를 구조물(10)에 설치한 다음 필요하다면 지지홀(12)에 콘크리트 몰탈(123)을 타설하여 지지체(120)와 구조물(10)의 결합강도를 높일 수도 있다.

지지체(120)의 상단에는 반력지지부(130)가 결합된다.

반력지지부(130)는 상기 지지로드(121)의 상단이 관통할 수 있도록 다수의 통과홀이 천공되어 있는 플레이트 형상이며, 체결너트가 반력지지부(130)를 통과한 지지로드(121)의 상측에 나사결합되어 반력지지부(130)를 지지로드(121)에 고정시킨다.

본 실시예와는 달리 인상되는 구조물(10)이 지하배수관로와 같이 관형태이거나 기타 상 하측 구조물(10)을 포함하는 경우에는 지지로드(121)의 상단에 설치되는 반력지지부(130)가 지지로드(121) 뿐만 아니라 상측의 구조물(10)에도 고정되도록 설치될 수 있다.

상기 압입체(110)는 설치홀(11)을 통해 구조물(10)로부터 지반(20)을 향해 연장되도록 설치되고, 상기 압입 및 인상수단(140)에 의해 지반(20)으로 압입이 이루어진다.

압입 및 인상수단(140)은 유압에 의해 구동하는 유압실린더(141)가 적용되었는데, 이 유압실린더(141)는 본체(142)가 압입체(110)의 상단에 마련된 보강 판(111)에 설치되고, 본체(142)로부터 유압에 의해 상방으로 승강되는 실린더로드(143)는 상단이 상기 반력지지부(130)에 접촉하도록 설치된다.

유압에 의해 실린더로드(143)가 상방으로 승강하면 이 압력에 의해 압입체(110)가 지반(20)을 뚫고 압입이 이루어지게 된다.

상기 압입체(110)는 지표면으로부터 하방으로 소정거리 이격된 지점에 있는 지지층(30)까지 압입이 이루어지는데, 지지층(30)은 압입 및 인상수단(140)의 압력으로는 압입될 수 없는 지지강도를 갖는 지층이다.

압입 및 인상수단(140)에 의해 압입체(110)의 압입이 이루어지는 과정에서 상기 압입체(110)가 지지층(30)에 도달하게 되면 압입체(110)가 하강하지 못하기 때문에 그 반력에 의해 상기 실린더로드(143)의 상단에 접하는 반력지지부(130)가 상방으로 승강하게 된다.

상기 반력지지부(130)는 지지체(120)와 결합되어 있고, 지지체(120)는 구조물(10)에 고정되어 있으므로, 결과적으로 유압실린더(141)의 구동에 의해 구조물(10)이 상방으로 소정높이 승강하게 된다.

본 실시예에서는 상기 유압실린더(141)가 압입체(110)의 압입 및 구조물(10)의 인상 작용을 모두 수행하도록 되어 있으나, 압입체(110)를 압입하기 위한 가압력과 구조물(10)을 인상시키기 위한 가압력이 다르거나 상기 실린더로드(143)의 스트로크 길이가 상이한 경우에는 압입체(110)의 압입과 구조물(10)의 인상에 각각 별개의 실린더가 사용될 수도 있다.

위치고정수단(150)은 상방으로 인상된 구조물(10)의 위치를 고정하기 위한 것이다.

유압실린더(141)에서 실린더로드(143)가 인출되는 스트로크 길이보다 구조물(10)을 인상시켜야 하는 높이가 높은 경우에는 한번의 스트로크로 구조물(10)을 목적하는 높이로 인상시킬 수 없기 때문에 실린더로드(143)를 인출하여 구조물(10)을 일차적으로 인상시킨 다음 실린더로드(143)를 하강시키고 실린더로드(143)와 반력지지부(130)의 사이에 보조서포트부재(144)를 설치하고 다시 유압실린더(141)를 구동함으로써 구조물(10)을 상방으로 들어올리도록 해야 한다.

구조물(10)의 인상 높이가 매우 높은 경우에는 이러한 인상작업을 여러차례에 걸쳐 연속적으로 실시해야만 구조물(10)이 목적하는 높이만큼 인상되는 것이 가능하다.

그런데 구조물(10)을 1차적으로 인상시킨 다음 보조서포트부재(144)를 설치하기 위해 실린더로드(143)를 하강시키면 구조물(10)을 지지하는 지지력이 사라지기 때문에 지지체(120)와 구조물(10)이 다시 하방으로 하강하기 때문에 상기 지지체(120)와 구조물(10)을 인상된 높이에서 고정되도록 지지하기 위해 상기 위치고정수단(150)이 필요하다.

위치고정수단(150)은 압입체(110)의 상부에 설치되는 돌출부재(151)와, 상기 지지체(120)에 설치되어 돌출부재(151)에 의해 지지되는 승강지지부재(152)를 포함한다.

상기 돌출부재(151)는 압입체(110)가 지지층(30)까지 압입된 후 용접을 통해 압입체(110)의 상부 측면에 용접결합되는데, 상면은 상기 승강지지부재(152)가 걸 릴 수 있도록 수평방향을 따라 압입체(110)의 외면으로부터 방사상의 방향으로 돌출되게 형성된다.

본 실시예에서는 돌출부재(151)가 상호 대향되는 방향으로 돌출되도록 두 개가 설치되었으나, 돌출부재(151)의 형성 갯수는 이보다 많아질 수도 있다.

승강지지부재(152)는 지지플레이트(153)와, 이 지지플레이트(153)를 지지로드(121)에 결합시키기 위한 클램프(155)로 되어 있다.

지지플레이트(153)에는 네 개의 관통홀(154)이 형성되어 있다. 클램프(155)는 'U'자 형인데, 지지로드(121)를 감싸도록 양 단이 관통홀(154)을 통과하게 끼워지며, 단부에 고정너트(156)가 체결되어 지지플레이트(153)를 지지로드(121)에 고정시킨다.

이렇게 클램프(155)에 의해 고정된 지지플레이트(153)는 다시 지지로드(121)와의 접촉부분을 용접하여 지지플레이트(153)와 지지로드(121)의 결합력을 보강한다.

상기 승강지지부재(160)는 도 5에 도시된 것처럼 지지로드(121)와 교차하는 방향으로 연장되는 복수개의 크로스바(161)에 클램프(155)가 관통할 수 있는 통공(163)이 형성된 결합판(162)을 결합시켜 클램프(155)와 결합되도록 함으로써 지지플레이트(153)의 역할을 대신하도록 형성할 수도 있다.

승강지지부재(152)는 지지로드(121)에 안정적으로 결합될 수 있으며, 돌출부재(151)에 걸려 지지체(120)와 구조물(10)이 하강하는 것을 방지할 수 있다면 이 외에도 다양한 형태로 형성될 수 있다.

이렇게 지지체(120)와 구조물(10)이 인상된 상태에서 압입체(110)와 지지체(120)에 각각 돌출부재(151)와 승강지지부재(152)를 설치하면 승강지지부재(152)가 돌출부재(151)의 상단에 걸리게 되므로 실린더로드(143)가 하강하더라도 지지체(120)와 구조물(10)이 하강하는 것을 방지할 수 있다.

이 상태로 실린더로드(143)와 반력지지부(130)의 사이에 보조서포트부재(144)를 장착하고 다시 유압실린더(141)를 구동하여 구조물(10)을 상방으로 인상시킨 다음 다시 지지체(120)에 승강지지부재(152)를 설치하여 돌출부재(151)에 걸리게 한다.

이러한 과정을 반복함으로써 여러번의 스트로크에 걸쳐 지지체(120)와 구조물(10)을 소기의 목적한 높이까지 안전하게 인상시킬 수 있게 된다.

이하에서는 도 6을 참조하여 본 발명의 구조물(10) 연속 인상공법을 설명한다.

먼저 인상할 구조물(10)에 압입체(110)와 지지체(120)를 설치하기 위해 설치홀(11)과 지지홀(12)을 천공하는 천공단계를 실시한다.

설치홀(11)과 지지홀(12)이 천공되면 앵커(122)가 구조물(10)의 하부를 지지하도록 설치하고 지지로드(121)가 구조물(10)의 상방으로 연장되도록 지지체(120)를 설치한 뒤 콘크리트 몰탈(123)을 타설하여 지지체(120)를 구조물(10)에 고정시킨다. 물론 콘크리트 몰탈(123)을 타설하지 않아도 지지체(120)가 구조물(10)에 견고하게 결합될 수 있다면 몰탈을 타설하는 과정은 생략할 수 있다.

지지체(120)가 설치되면 지지체(120)의 상단 즉, 지지로드(121)의 상단에 반 력지지부(130)를 고정 결합시킨다.

이후에는 압입체(110)를 설치홀(11)을 관통하게 설치한 다음 압입체(110)의 상단과 반력지지부(130) 사이에 유압실린더(141)를 설치하여 압입체(110)를 지지층(30)까지 압입하게 된다.

압입체(110)가 충분히 압입되어 지지층(30)에 지지되면, 유압실린더(141)의 구동에 의해 구조물(10)과 지지체(120)가 인상되기 시작하는데, 유압실린더(141)의 스트로크 길이보다 인상될 높이가 높으면 상기 압입체(110)에 돌출부재(151)를 용접하고, 지지로드(121)에 돌출부재(151)에 걸릴 수 있도록 승강지지부재(152)를 설치하여 승강지지부재(152)가 돌출부재(151)에 걸림으로써 지지체(120)와 구조물(10)이 하강하는 것을 방지하고, 실린더로드(143)를 하강시킨 후 보조서포트부재(144)를 장착하여 구조물(10)와 지지체(120)를 설정높이에 달할때까지 인상시키게 된다.

구조물(10)이 설정높이에 달할기 위해 유압실린더(141)를 여러번 구동할 필요가 있을 때에는 인상된 지지체(120)에 매번 승강지지부재(152)를 설치하여 인상된 위치에서 구조물(10)과 지지체(120)를 고정한다.

구조물(10)이 충분한 높이까지 인상된 후에는 유압실린더(141)를 인출하고, 마감콘크리트를 타설하여 구조물(10)과 압입체(110)를 지지토록 함으로써 마무리 한다.

도 1은 본 발명에 따른 구조물 연속 인상장치를 도시한 사시도,

도 2는 도 1의 구조물에 형성된 설치홀과 지지홀 및 지지체와 압입체를 도시한 분리사시도,

도 3은 도 1의 단면도,

도 4는 도 1의 위치고정수단을 도시한 부분발췌 분리사시도,

도 5는 승강지지부재의 다른 실시예를 도시한 분리사시도,

도 6은 본 발명에 따른 구조물 연속 인상공법에 따른 구조물의 인상과정을 도시한 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10; 구조물

100; 구조물 연속 인상장치

110; 압입체

120; 지지체

130; 반력지지부

140; 압입 및 인상수단

150; 위치고정수단

Claims (4)

1. 구조물에 형성된 설치홀을 통해 지반을 향해 연장되도록 설치되는 압입체와;

   상기 구조물에 일단이 고정되고, 상기 구조물의 상방으로 소정길이 연장되는 지지체와;

   상기 지지체의 상부에 고정 결합되는 반력지지부와;

   상기 압입체와 상기 반력지지부의 사이에 설치되어 상기 압입체를 하방으로 압입되지 않도록 지지하는 지지층까지 압입시킨 후, 상기 구조물을 상방으로 인상시키는 압입 및 인상수단과;

   상기 압입 및 인상수단에 의해 상기 구조물이 인상되었을 때, 상방으로 인상된 구조물이 하강하지 않도록 상기 압입체에 대하여 상기 지지체의 인상 위치를 고정시키는 위치고정수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 구조물 연속 인상장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 압입 및 인상수단은 유압실린더가 적용되고,

   상기 위치고정수단은 상기 압입체의 상부 측면에 돌출되게 형성된 돌출부재와,

   상기 압입 및 인상수단에 의해 승강된 지지체에 설치되어 상기 지지체가 하강하지 않도록 상기 돌출부에 걸려 지지되는 승강지지부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 구조물 연속 인상장치.
3. 구조물에 지반을 향해 압입체를 삽입할 수 있도록 설치홀을 천공하는 설치홀 천공단계와;

   하단이 상기 구조물에 고정되고, 상기 구조물로부터 상방으로 소정길이 연장되는 다수의 지지로드를 포함하는 지지체를 설치하는 지지체 설치단계와;

   상기 지지체의 상단에 반력지지부를 설치하는 반력지지부 설치단계와;

   상기 설치홀에 압입체를 세팅하고 상기 압입체의 상단과 상기 반력지지부의 사이에 압입 및 인상수단을 설치한 후 작동시켜 상기 압입체를 상기 구조물의 하부 지반을 통해 지지층까지 삽입하는 압입체 압입단계와;

   상기 압입체가 지지층에 도달하면 상기 압입 및 인상수단을 통해 상기 압입체를 미는 반력을 통해 구조물을 상방으로 들어올리는 인상단계; 및

   상기 압입 및 인상수단이 상기 구조물의 추가 인상을 준비하는 과정에서 상기 인상단계에서 승강된 구조물 및 지지체가 하방으로 하강하는 것을 방지하도록 상기 지지체를 상기 압입체에 대하여 위치고정시키는 위치고정단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 구조물 연속 인상공법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 위치고정단계는 상기 압입체가 지지층까지 압입된 후, 상기 압입체의 상측에 외부로 돌출되는 돌출부재를 용접 결합하는 돌출부재 결합과정과,

   상기 인상딘 지지체에 상기 돌출부재에 걸릴 수 있도록 승강지지부재를 체결 하는 승강지지부재 체결과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물 연속 인상공법.

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