KR20130015032A - 강관파일의 부력방지장치 및 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속철도 및 빌딩, 교량 등 각종 건축 토목구조물을 시공하고 토목공사중 약한 지반을 보강하기 위하여 굴착공에 강관파일을 매설하는 과정에서 부력에 의해 삽입된 콘크리트 몰탈이 상승하는 것을 억제하는 것은 물론 지지력을 향상시켜 원자재 비용을 절감할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

강관파일의 부력방지장치 및 시공방법{The buoyancy protection device of a steel pipe piles and thereof construction method}

본 발명은 고속철도 및 빌딩, 교량 등 각종 건축 토목구조물을 시공하고 토목공사중 약한 지반을 보강하기 위하여 굴착공에 강관파일을 매설하는 과정에서 부력에 의해 삽입된 콘크리트 몰탈이 상승하는 것을 억제하는 것은 물론 지지력을 향상시켜 원자재 비용을 절감할 수 있는 강관파일의 부력장치 및 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 빌딩, 교량, 고속철도 등 각종 건축 토목구조물을 시공할 때 약한 지반을 보강하기 위하여 강관파일을 지층에 타설하여 매설하고, 매설되는 강관파일의 상단에는 보강구조를 시설한 후, 기초 콘크리트 구조물을 구축하여 콘크리트 토목 및 건축구조물을 지탱되도록 하고 있다.

따라서 각종 건축토목구조물을 시공할 때 약한 지반을 보강하기 위하여 강관파일을 지층에 타설하여 매설하고 매설되는 강관파일의 선단은 폐쇄하고 두부(상단)에는 보강구조를 설치하여 기초 콘크리트구조물을 구축하여 콘크리트 토목/건축구조물을 지탱되도록 하고 있다.

종전에는 강관파일은 파이프형태를 그대로 사용함으로써, 굴착공에 콘크리트몰탈을 타설한 후에 강관파일을 타입하여 지층과 결합 자립되게 설치하고나서 강관파일 위에 설치되어 기초 콘크리트를 지지하는 두부의 보강구조들을 설치하고 있는 것이다.

상기와 같이 강관파일을 파이프형태로 지층에 매설됨으로써 강관파일은 지층의 지지력과 수평저항력이 높지못하여 강관파일을 깊게 타설하게 되고 따라서 강관파일의 소요가 많게 되는 동시에 굴착시공과 강관파일의 타설 공기가 길어져 시공비가 상승하는 문제점이 있다

또한, 상기 강관파일을 매설하기 위해서는 우선 지면에서 지층으로 터파기를 한 상태에서 천공기에 의해 지중으로 천공작업을 한 후에 콘크리트 몰탈을 주입하고나서 강관파일을 안착시키기 위해 항타를 하고 토사로 더 메우기 하는 공정에서 콘크리트 몰탈이 부력에 의해 상승하여 지면으로 넘치는 경우가 자주 발생한다.

따라서 콘크리트 몰탈의 사용량이 많아지고, 부력으로 상승한 콘크리트 몰탈을 제거하기 위한 추가 공정이 소요됨과 동시에 시공비와 자재비가 추가로 상승하는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 강관파일을 굴착공에 삽입하고 콘크리트 몰탈을 안착하는 과정에서 부력에 의해 지면으로 상승하는 것을 방지함으로 인해 추가공정이 발생하는 것을 차단함은 물론 추가적인 자재 투입을 절약하여 시공비를 절감할 수 있는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 연약지반의 지지력확장은 물론 강관파일의 소요를 줄이고 타설공기를 단축하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명은 지면에서 지층으로 굴착공을 형성하고, 상기 형성된 굴착공의 하부에만 콘크리트 몰탈을 주입한 상태에서 지지력 확장장치의 하단에 부착된 강관파일을 삽입한 후, 상기 강관파일을 경타하여 안착시킨 후 콘크리트 몰탈을 강간파일의 중간 높이까지만 재주입한 후에 토사로 되메우기하여 마무리함으로써 강관파일의 부력방지장치 및 시공방법을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 강관파일의 하단부에 지지력확장장치를 부착하여 굴착공에 개입함으로써, 강관파일은 지층 지지력도 보완하고 강관파일의 사용을 줄임으로써 사용량도 절약하는 동시에 항타 시간도 단축할 수 있어 원자재의 절감에 따라 시공비용을 낮출 수 있어 경제적인 효과가 상승한다.

또한, 본 발명은 지지력확장자장치의 상·하부원판 간격을 조절하여 콘크리트 몰탈의 부력을 조절할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 조립볼트에 눈금을 표시하여 상·하부원판을 조립하는 과정에서 높이 및 수평상태를 용이하게 조절하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 굴착공에 강관파일을 삽입하고, 안착하는 과정에서 콘크리트 몰탈이 부력에 의해 상승하여 넘치는 것을 방지함으로써 작업공정을 단축할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명 강관파일의 부력 방지장치를 도시해 보인 분리 사시도.
도 2는 본 발명 강관파일의 부력 방지장치를 도시해 보인 결합 사시도.
도 3은 본 발명 강관파일의 부력 방지장치의 설치 상태를 도시해 보인 분리 사시도.
도 4는 본 발명 강관파일의 부력 방지장치의 설치 상태를 도시해 보인 결합 단면도.
도 5는 본 발명 강관파일의 부력 방지장치의 다른 설치 상태를 도시해 보인 분리 사시도.
도 6은 본 발명 강관파일의 부력 방지장치의 다른 설치 상태를 도시해 결합 단면도.
도 7은 본 발명 강관파일의 부력 방지장치의 시공방법을 도시해 순서도.

상기와 같은 목적 및 효과를 달성하기 위하여 본 발명은 이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 강관파일의 부력 방지장치를 도시해 보인 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명 강관파일의 부력 방지 장치를 도시해 보인 결합 사시도이다.

본 발명 강관파일(11)의 부력방지장치(1)는 지면에서 지중으로 굴착공(12)을 굴착한 상태에서 굴착공(12)의 내부로 매설되는 강관파일(11)의 하단에 부착되어 지지력을 확장하고, 주입되는 콘크리트 몰탈(9)이 부력에 의해 상승하는 것을 방지하여 굴착공(12)에서 지면으로 넘치는 것을 방지하는 구조이다.

따라서 본 발명 부력방지장치(1)는 강관파일(11)의 하단부에는 용접에 의해 고정되는 것으로서 하부원판(3)과 조립볼트(5), 상부원판(2)으로 구성된다.

상기 하부원판(3)은 강관파일(11)의 외경보다 직경이 더 크며 중앙에는 콘크리트 몰탈(9)이 유입되는 유입공(6)과, 상기 유입공(6)의 둘레에는 조립볼트(5)의 하단이 삽입되어 조립 너트(4)에 의해 조임 체결되도록 일정간격으로 조립공(7)이 형성되며, 상기 조립공(7)의 둘레 가장자리에는 강관파일(11)의 하단 둘레를 지지하기 위해 일정간격으로 다수개의 리브(8)가 상부 방향을 향해 일체로 형성된다.

또한, 상기 하부원판(3)의 조립공(7)에는 수직방향으로 세워져 체결되도록 조립공(7)과 동일한 갯 수의 조립볼트(5)가 위치한다.

상기 조립볼트(5)는 길이방향을 따라 일정간격으로 눈금(13)이 표시되어 상·하부원판(2, 3)을 수평하게 위치한 상태로 체결하거나, 높이를 균일하게 조절할 수 있도록 하여 콘크리트 몰탈(9)을 1차 주입시 발생하는 부력을 조절할 수 있도록 한다.

따라서 상기 조립볼트(5)의 하단은 하부원판(3)의 조립공(7)으로 각각 삽입하는 과정에서 하부원판(3)의 상면과 저면으로 조립 너트(4)가 끼움 체결된 상태에서 강간파일(11)의 내부로 삽입된다.

또한, 강관파일(11)의 내부로 삽입된 조립볼트(5)의 상단에는 하부원판(3)에 형성된 조립공(7)과 동일하게 조립공(7)이 형성된 상부원판(2)이 끼움 조립된다.

상기 상부원판(2)의 조립공(7) 사이 내측에는 한 개 이상의 배출공(10)이 형성된 상태에서 상면과 저면으로 조립 너트(4)가 위치하여 조립볼트(5)에 의해 조임 체결한다.

도 3은 본 발명 강관파일의 부력방지장치의 설치 상태를 도시해 보인 분리 사시도 이며, 도 4는 본 발명 강관파일의 부력방지장치의 설치 상태를 도시해 보인 결합 단면도이다.

본 발명 부력 방지장치(1)는 상·하부원판(2, 3) 사이에 조립볼트(5)가 결합된 것으로서 조립볼트(5)의 외주면에 일정간격으로 표시된 눈금(13)을 확인하고 상·하부원판(2, 3)을 수평하게 체결하는 것은 물론 굴착공(12)으로 콘크리트 몰탈(9)을 1차 주입하였을 때 상승하는 콘크리트 몰탈(9)의 부력을 조절할 수 있도록 한다.

또한, 부력방지장치(1)는 하부원판(3)이 강관파일(11)의 직경보다 더 넓기 때문에 리브(8)에 외주면이 밀착된 상태에서 하부원판(3)의 상면에 안착된 상태로 일부만 용접하여도 리브(8)과 강관판일(11)의 외주면을 밀착한 상태로 지지하기 때문에 견고하게 고정된 상태를 유지한다.

따라서 본원발명은 하부원판(3)이 강관파일(11)의 하단을 밀폐한 상태에서 하부원판(3)에 형성된 유입공(6)을 통해서만 콘크리트 몰탈(9)이 삽입되어 상부원판(2)에 형성된 배출공(10)으로 배출되어 강관파일(11)의 내부로 주입되면 부력에 의한 지지력 약화도 해결함과 동시에 지지력을 향상시킨다.

또한, 강관파일(11)의 하단부에 지지력 확장장치(1)가 용접 고정됨으로 인해 설계 톤수를 향상시키는 것은 물론 강관파일(11)의 하단을 밀폐하여 토사 유입을 방지함과 동시에 강관파일(11)의 사용 갯 수를 줄일 수 있다.

또한, 상·하부원판(2, 3)을 연결 및 조립하는 조립볼트(5)는 전체가 나선부로 형성되어 있어 상·하부원판(2, 3)의 간격을 자유롭게 조절할 수 있다.

또한, 부력방지장치(1)가 강관파일(11)에 부착되어 삽입된 상태에서 굴착공(12)에 콘크리트 몰탈(9)을 소량만 주입한 상태에서 강관파일(11)을 경타하여 안착시킬 수 있음으로써 시공비용을 절감함과 동시에 내진 설계도 가능하다.

도 5는 본 발명 강관파일의 부력방지장치의 다른 설치 상태를 도시해 보인 분리 사시도이고, 도 6은 본 발명 강관파일의 부력방지장치의 다른 설치 상태를 도시해 결합 단면도이다.

본 발명 부력방지장치(1)는 상·하부원판(2, 3)을 조립하는 조립볼트(5)를 대체하여 조립봉(14)을 사용하여 상·하부원판(2, 3)에 형성된 조립공(7)으로 삽입한 상태에서 직접 용접함으로써 다수개의 조립 너트(4)를 조임 체결하는 작업공정을 단축할 수 있다.

도 7은 본 발명 강관파일의 부력방지장치의 시공방법을 도시해 순서도이다.

본 발명은 강관파일(11)의 하단부에 부착된 부력방지장치(1)를 시공하기 위해서는 먼저 지면에서 지중으로 3m 정도의 깊이로 터파기 작업(15)을 한다.

상기 터파기 작업(15)을 마친 후에 지면에서 지중으로 천공기를 통해 천공작업(16)을 하여 굴착공(12)을 형성한다.

상기 천공된 굴착공(12) 내부에는 60㎝정도의 깊이를 유지하도록 콘크리트 몰탈(9)을 1차로 주입(17)한다.

상기 콘크리트 몰탈(9)을 1차 주입(17)한 상태에서 부력방지장치(1)를 부착한 강관파일(11)을 삽입한(18) 다음 강관파일(11)을 안착시키기 위해 항타기로 강관파일을 경타(19)하면 하부원판(3)에 형성된 유입공(6)을 통해 콘크리트 몰탈(9)이 유입되어 충진되면서 상부원판(2)에 형성된 배출공(10)으로 충진된 콘크리트 몰탈(9)의 일부가 배출되어 고정되면, 굴착공(12) 내부로 콘크리트 몰탈(9)을 재차 주입하여 굴착공(12)의 바닥에서 2m40㎝ 정도의 높이를 유지하도록 콘크리트 몰탈(9)을 2차 주입(20)한다.

상기 콘크리트 몰탈(9)을 2차 주입(20)한 후 터파기로 발생된 토사를 굴착공 (12)내부로 삽입하여 되메우기 작업(21)을 하면 토사에 의해 콘크리트 몰탈(9)이 굴착공(12) 밖으로 넘치지않고 안정된 상태를 유지한다.

그 이유는 강관파일(11)의 내부로 콘크리트 몰탈(9)이 일부 주입됨은 물론 1, 2차 걸쳐 콘크리트 몰탈(9)을 1차와 2차로 주입(17, 20)하기 때문에 소량의 콘크리트 몰탈(9)을 사용하여도 견고하게 강관파일(11)을 지지 및 고정할 수 있기 때문이다.

1: 부력방지장치 2: 상부원판
3: 하부원판 4: 조립 너트
5: 조립볼트 6: 유입공
7: 조립공 8: 리브
9: 콘크리트 몰탈 10: 배출공
11: 강관파일 12: 굴착공
13: 눈금 14: 조립봉
15: 터파기 작업 16: 천공 작업
17: 1차 주입 작업 18: 강관파일 사입
19: 경타 작업 20: 2차 주입 작업
21: 되메우기 작업

Claims (3)

1. 지중으로 굴착공을 형성하여 매설되는 강관파일의 하단부에 부착되어 지지력을 확장하며 강관파일의 부력을 방지하는 부력방지장치에 있어서,
   상기 강관파일(11)의 하단부에 부착되며 강관파일(11)의 외경보다 직경이 더 크며 중앙에는 콘크리트 몰탈(12)이 유입되는 유입공(6)과, 상기 유입공(6)의 둘레에는 조립볼트(5)의 하단이 삽입되어 조립 너트(4)에 의해 조임 체결되도록 일정간격으로 조립공(7)이 형성되며, 상기 조립공(7)의 둘레 가장자리에는 강관파일(11)의 하단 둘레를 지지하기 위해 일정간격으로 다수개의 리브(8)가 상부방향을 향해 일체로 형성되어 용접 고정되는 하부원판(3)과;
   상기 하부원판(3)의 조립공(7)에는 수직방향으로 하단이 각각 삽입되어 하부원판(3)의 상면과 저면으로 조립 너트(4)가 끼움 체결된 상태에서 강간파일(11)의 내부로 삽입된 조립볼트(5)와;
   상기 조립볼트(5)에는 상부원판(2)의 높이를 균일하게 조절할 수 있도록 길이방향으로 표시된 눈금(13)과;
   상기 강관파일(11)의 내부로 삽입되어 조립볼트(5)의 상단이 삽입되도록 하부원판(3)에 형성된 조립공(7)과 동일하게 조립공(7)이 형성되며, 상기 조립공(7) 사이 내측에는 한 개 이상의 배출공(10)이 형성된 상태에서 상면과 저면으로 조립 너트(4)가 위치하여 체결된 상부원판(2)으로 구성된 것을 특징으로 하는 강관파일의 부력방지장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 강관파일(11)은 조립볼트(5)에 표시된 눈금(13)에 의해 상·하부원판(2, 3)의 높이를 균일하게 조절하여 고정할 수 있는 것을 특징으로 하는 강관파일의 부력방지장치.
   
3. 지중으로 굴착공을 형성하여 매설되는 강관파일의 하단부에 부착되어 지지력을 확장하며 강관파일의 부력을 방지하는 부력방지장치를 시공하는 방법에 있어서,
   지면에서 지중으로 터파기하는 작업공정(15);과
   상기 터파기 작업(15)을 마친 후에 지면에서 지중으로 굴착공을 천공하는 작업공정(16); 과
   상기 굴착공(12)의 하단에만 충진되어 위치하도록 콘크리트 몰탈(9)을 주입하는 1차 주입공정(17); 과
   상기 콘크리트 몰탈(9)이 주입된 굴찰공(12)으로 강관파일(11)을 삽입하는 삽입단계(18); 와
   상기 강관파일(11)을 콘크리트 몰탈(9)에 안착 고정시키기 위해 항타기로 경타하는 작업공정(19); 과
   상기 굴착공(12)의 내부로 콘크리트 몰탈(9)을 재차 주입하여 굴착공(12)의 중간 높이까지만 위치하도록 하는 2차 주입공정(20); 과
   상기 굴착공(12)을 터파기로 발생된 토사로 되메우기 하는 작업공정(21)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강관파일의 지지력 확장장치의 시공방법.

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