KR20110072814A - 지표 부근의 상단부 직경이 확대된 변단면 기초 말뚝의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연직 및 수평하중을 받는 기초 말뚝의 지지력 증가와 변위 감소를 위하여 지표면에서부터 일정 깊이까지 말뚝의 직경이 확대된 변단면 말뚝의 형태로 기초 말뚝을 시공하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명에서는 기초 말뚝을 지중에 설치하여 시공함에 있어서, 큰 수평하중이 작용하는 지표면 부분에 대해서는 기초 말뚝의 단면을 확대하여 수평지지력을 증대시킴으로써 수평하중에 대해 효과적으로 대응하면서도, 단면의 확대가 필요하지 아니한 부분까지 과도하게 기초 말뚝의 단면이 커지는 것을 방지하여 불필요한 비용이 더 소요되지 않도록 함으로써 경제성을 향상시킬 수 있도록 하는 것으로서, 일정한 직경을 가지고 길이 방향으로 연장되어 있는 본체(10)와, 본체(10)의 상단부에 형성되어 있고 본체(10)보다 더 큰 직경을 가지도록 상기 본체(10)의 외부에 직경확대부(11)가 형성되어 있는 기초 말뚝(1)의 시공방법이 제공된다.

Description

지표 부근의 상단부 직경이 확대된 변단면 기초 말뚝의 시공방법{Constructing Method of Concrete Pile having Various Cross-section}

본 발명은 지반에 설치되고 그 상부의 기초 또는 구조물을 지지하는 기초 말뚝의 시공하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 연직 및 수평하중을 받는 기초 말뚝의 지지력 증가와 변위 감소를 위하여 지표면에서부터 일정 깊이까지 말뚝의 직경이 확대된 변단면 말뚝의 형태로 기초 말뚝을 시공하기 위한 방법에 관한 것이다.

기초 말뚝은 기초를 지지하거나 또는 구조물을 직접 지지하기 위하여 설치되는 것으로서, 지표면 근처의 지반이 지지층으로 부적당할 때, 구조물의 하중을 상대적으로 깊은 지지층에 전달하기 위한 수단으로 사용되며, 통상 근입 깊이가 3m 이상 또는 말뚝 직경의 3배 이상이 된다.

수평하중을 받는 기초 말뚝은 말뚝두부에서 선단까지 전체 길이에서 수평하중을 저항하는 것이 아니라 지표면에서부터 일정 깊이까지만 수평력에 저항하게 된 다. 따라서 말뚝직경이 클수록 기초 말뚝의 수평지지력이 증가하게 된다.

그러나 지표면에서의 큰 수평지지력을 얻기 위하여 기초 말뚝의 직경을 증가시키게 되면, 수평지지력이 작은 기초 말뚝의 중간부분이나 선단부분은 오히려 기초 말뚝의 직경이 과도하게 되어 경제적이지 않게 되는 문제점이 발생한다.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는, 기초 말뚝을 지중에 설치하여 시공함에 있어서, 큰 수평하중이 작용하는 지표면 부분에 대해서는 기초 말뚝의 단면을 확대하여 수평지지력을 증대시킴으로써 수평하중에 대해 효과적으로 대응하면서도, 단면의 확대가 필요하지 아니한 부분까지 과도하게 기초 말뚝의 단면이 커지는 것을 방지하여 불필요한 비용이 더 소요되지 않도록 함으로써 경제성을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 일정한 직경을 가지고 길이 방향으로 연장되어 있는 본체와, 본체의 상단부에 형성되어 있고 본체보다 더 큰 직경을 가지도록 상기 본체의 외부에 직경확대부가 형성되어 있는 기초 말뚝의 시공방법으로서, 기초 말뚝의 본체보다 더 큰 직경을 가지며 중앙이 비워져 있는 튜브형 케이싱을 지표면에 관입 설치하는 단계; 튜브형 케이싱의 중앙부에서 지반 굴착작업을 수행하여 지반에 말뚝설치공을 천공하는 단계; 케이싱이 설치된 부분에서 케이싱의 내부에 존재하던 토사를 제거하여 케이싱 내부에도 빈 공간이 되도록 하는 단계; 및 말뚝설치공에 철근망을 삽입설치하고 콘크리트를 타설하여 말뚝설치공 내부와 케이싱의 내부를 채움으로써, 본체와 직경확대부가 하나의 부재 형태로 일체 형성되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기초 말뚝 시공방법이 제공된다.

또한 본 발명에서는 일정한 직경을 가지고 길이 방향으로 연장되어 있는 본체와, 본체의 상단부에 형성되어 있고 본체보다 더 큰 직경을 가지도록 상기 본체의 외부에 직경확대부가 형성되어 있는 기초 말뚝의 시공방법으로서, 상기 본체는 프리캐스트 방식으로 사전에 제작되어 있는 부재이며, 기초 말뚝의 본체보다 더 큰 직경을 가지며 중앙이 비워져 있는 튜브형 케이싱을 지표면에 관입 설치하는 단계; 상기 튜브형 케이싱 내부의 토사를 제거하는 단계; 프리캐스트 부재로 이루어진 본체를 튜브형 케이싱 내부의 위치에서 지중에 관입 설치하는 단계; 및 튜브형 케이싱의 내면과 본체 사이의 공간에 콘크리트를 타설하여 채움으로써 본체의 외부에 직경확대부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기초 말뚝 시공방법이 제공된다.

본 발명에 의하여 기초 말뚝을 지중에 설치하여 시공하게 되면, 큰 수평하중 이 작용하는 지표면 부분에서 기초 말뚝의 수평지지력이 향상되고 그에 따라 수평 변위를 감소시킬 수 있게 된다. 또한 기초 말뚝의 지표면 부분의 직경이 확대된 만큼 연직하중에 저항하는 면적과 주면마찰력이 작용하는 면적이 넓어지기 때문에 연직하중에 대한 기초 말뚝의 연직 지지력도 증가하게 되며 그에 따라 연직 변위도 크게 감소되는 효과가 발휘된다.

특히, 본 발명에 의하면, 단면의 확대가 필요하지 아니한 부분까지 과도하게 기초 말뚝의 단면이 커지는 것을 방지할 수 있게 되므로, 위와 같은 수평지지력 및 연직지지력 향상과, 수평 및 연직 변위 감소 효과를 달성함에 있어서, 불필요한 비용의 소모를 최소화시킬 수 있게 되고, 기초 말뚝의 설치 간격 증가 및 그에 따른 설치 개수의 감소 등에 의한 공사비 절감을 통하여 시공 경제성이 향상되는 효과가 발휘된다.

이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 시공방법은 현장타설 콘크리트 말뚝에 의한 기초 말뚝과 프리캐스트로 제작되어 지중에 관입 설치되는 프리캐스트 말뚝에 의한 기초 말뚝에 모두 적용될 수 있다. 도 1에는 본 발명에 따른 시공방법에 의해 시공되어 상단부 에 직경확대부(11)가 형성된 본 발명에 따른 기초 말뚝(1)의 개략적인 사시도가 도시되어 있는데, 설명의 편의를 위하여 일정한 직경을 가지고 길이 방향으로 연장되어 있는 부분을 본체(10)라고 명명하고, 본체(10)의 상단부에 형성되어 있고 기초 말뚝(1)의 직경이 본체(10)보다 더 크게 되도록 본체(10)의 외부에 더 존재하게 되는 부분을 직경확대부(11)라고 명명한다. 후술하는 것처럼 기초 말뚝(1)의 상단부에서 상기 본체(10)와 직경확대부(11)가 양자 사이의 구분 없이 하나로 형성될 수도 있고, 상기 본체(10)에 추가적으로 직경확대부(11)가 형성됨으로 인하여 양자 사이에 구분이 존재할 수도 있다.

도 2 내지 도 5에는 각각 현장타설 콘크리트 말뚝에 의한 기초 말뚝을 시공하는 방법의 각 단계가 개략적인 단면도로 도시되어 있는데, 우선 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예의 일실시예로서 현장타설 콘크리트 말뚝에 의한 기초 말뚝의 시공방법에 대해 설명한다.

도 2에 도시된 것처럼, 기초 말뚝을 시공할 위치에서, 지표면에는 기초 말뚝의 본체보다 더 큰 직경을 가지며 중앙이 비워져 있는 튜브형 케이싱(20)을 수평지지력의 보강이 필요한 깊이만큼 관입 설치한다. 후속하여 도 3에 도시된 것처럼 천공장비(31)를 이용하여 튜브형 케이싱(20)의 중앙부에서 지반 굴착작업을 수행하여 계획하였던 심도까지 지반에 말뚝설치공(30)을 천공한다. 즉, 케이싱(20)의 설치 깊이 이상으로 깊게 필요한 깊이로 말뚝설치공(30)을 천공하는 것이다. 아울러 도 4에 도시된 것처럼, 케이싱(20)이 설치된 부분에서도 케이싱(20)의 내부에 존재하던 토사를 제거하여 케이싱(20) 내부에도 빈 공간이 되도록 한다. 이 때 공기분 사, 워터분사 등을 이용하여 케이싱(20)의 내면이 완전하게 노출되도록 토사를 제거하는 것이 바람직하다.

케이싱(20) 내부의 토사가 제거된 후에는 도 5에 도시된 것처럼 통상적인 말뚝의 제작과 마찬가지로 말뚝설치공(30)에 철근망(33)을 삽입설치하고 트레미관 등을 이용하여 콘크리트(32)를 타설하여 말뚝설치공(30) 내부와 케이싱(20)의 내부를 채움으로써, 기초 말뚝(1)의 본체(10)와 직경확대부(11)를 하나의 부재 형태로 일체 형성한다.

다음에서는 역시 본 발명의 시공 단계를 보여주는 단면도인 도 6 및 도 7을 참조하여 프리캐스트 말뚝에 의한 기초 말뚝의 시공 방법을 설명한다. 이미 본체(11)가 제작되어 있는 프리캐스트 말뚝을 이용하여 본 발명에 따른 기초 말뚝을 시공하는 경우에는 앞서 도 2에 도시된 것처럼 튜브형 케이싱(20)을 설치하고 튜브형 케이싱(20) 내부의 토사를 제거한 후, 도 6에 도시된 것처럼, 프리캐스트 말뚝의 본체(11)를 항타 등의 방법을 통해 튜브형 케이싱(20) 내부의 위치에서 지중에 관입 설치하고 직경확대부(11)를 형성하기 위한 공간(21)을 확보한다. 후속하여 도 7에 도시된 것처럼 케이싱(20)의 내면과 본체(11) 사이의 공간에 콘크리트(32)를 타설하여 채움으로써 본체(10)의 외부에 직경확대부(11)를 형성한다.

위에서 설명한 바와 같은 본 발명의 시공방법에 따라 상단부에 직경확대부(11)가 형성된 기초 말뚝(1)을 지중에 설치하게 되면, 큰 수평하중이 작용하는 지표면 부분에서 기초 말뚝의 수평지지력이 향상되고 그에 따라 수평 변위를 감소시킬 수 있게 된다. 또한 기초 말뚝의 지표면 부분의 직경이 확대된 만큼 연직하 중에 저항하는 면적과 주면마찰력이 작용하는 면적이 넓어지기 때문에 연직하중에 대한 기초 말뚝의 연직 지지력도 증가하게 되며 그에 따라 연직 변위도 크게 감소되는 효과가 발휘된다.

특히, 위와 같은 본 발명의 시공방법에서는, 위와 같은 직경확대부가 형성된 기초 말뚝을 현장 타설 콘크리트 말뚝이나 프리캐스트 콘크리트 말뚝 모두에 대해서 용이하게 효율적으로 지중에 설치할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 시공방법에 의해 시공되어 상단부에 직경확대부가 형성된 기초 말뚝의 개략적인 사시도이다.

도 2 내지 도 5는 각각 현장타설 콘크리트 말뚝에 의한 기초 말뚝을 시공하는 방법의 각 단계를 보여주는 개략적인 단면도이다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 또다른 실시예로서, 각각 프리캐스트 말뚝에 의한 기초 말뚝을 시공하는 방법의 각 단계를 보여주는 개략적인 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 기초 말뚝

10 : 본체

11 : 직경확대부

Claims (2)

1. 일정한 직경을 가지고 길이 방향으로 연장되어 있는 본체(10)와, 본체(10)의 상단부에 형성되어 있고 본체(10)보다 더 큰 직경을 가지도록 상기 본체(10)의 외부에 직경확대부(11)가 형성되어 있는 기초 말뚝(1)의 시공방법으로서,

   기초 말뚝의 본체(10)보다 더 큰 직경을 가지며 중앙이 비워져 있는 튜브형 케이싱(20)을 지표면에 관입 설치하는 단계;

   튜브형 케이싱(20)의 중앙부에서 지반 굴착작업을 수행하여 지반에 말뚝설치공(30)을 천공하는 단계;

   케이싱(20)이 설치된 부분에서 케이싱(20)의 내부에 존재하던 토사를 제거하여 케이싱(20) 내부에도 빈 공간이 되도록 하는 단계; 및

   말뚝설치공(30)에 철근망(33)을 삽입설치하고 콘크리트(34)를 타설하여 말뚝설치공(30) 내부와 케이싱(20)의 내부를 채움으로써, 본체(10)와 직경확대부(11)가 하나의 부재 형태로 일체 형성되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변단면 기초 말뚝 시공방법.
2. 일정한 직경을 가지고 길이 방향으로 연장되어 있는 본체(10)와, 본체(10)의 상단부에 형성되어 있고 본체(10)보다 더 큰 직경을 가지도록 상기 본체(10)의 외부에 직경확대부(11)가 형성되어 있는 기초 말뚝(1)의 시공방법으로서,

   상기 본체(11)는 프리캐스트 방식으로 사전에 제작되어 있는 부재이며,

   기초 말뚝의 본체(10)보다 더 큰 직경을 가지며 중앙이 비워져 있는 튜브형 케이싱(20)을 지표면에 관입 설치하는 단계;

   상기 튜브형 케이싱(20) 내부의 토사를 제거하는 단계;

   프리캐스트 부재로 이루어진 본체(11)를 튜브형 케이싱(20) 내부의 위치에서 지중에 관입 설치하는 단계; 및

   튜브형 케이싱(20)의 내면과 본체(11) 사이의 공간에 콘크리트(34)를 타설하여 채움으로써 본체(10)의 외부에 직경확대부(11)를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 변단면 기초 말뚝 시공방법.

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