KR20130028026A - 기성파일의 재하시험 방법 및 이를 이용한 기성파일의 보강방법 - Google Patents

Abstract

건물의 기성파일 상단부 주위의 기초 콘트리트층을 제거하는 기성파일의 상단부 노출단계와,
상기 기성파일 노출단계에 의해 노출된 기성파일의 단부주위의 기초 콘크리트층에 앵커부재를 설치하는 앵커부재 설치단계와,
상기 앵커부재에 상기 파일에 가압력을 가할 수 있는 압력인가유닛을 설치하는 압력인가유닛 설치단계와,
상기 압력인가유닛을 이용하여 파일의 박히는 방향으로 외력을 가하여 재하시험을 하는 재하시험단계를 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

Description

기성파일의 재하시험 방법 및 이를 이용한 기성파일의 보강방법{jacking method for pile}

본 발명은 기성파일의 재하시험 방법 및 이를 이용한 기성파일의 보강방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 오래된 건축물 또는 부분적인 침하가 발생 된 건축물의 기초를 이루는 기성파일의 재하시험 방법 및 이를 이용한 기성파일의 보강방법에 관한 것이다.

일반적으로 시공된 구조물에 침하가 발생 되거나 기초보강을 하는 경우 지금까지는 대부분 지반에 시멘트 액이나 모르타르 등을 주입하는 방법을 사용하거나 건축물의 일측 즉, 기초구조물 또는 건축구조물의 기둥 등에 인상을 위한 앵커부재를 설치하고, 이 앵커부재를 이용하여 건축물을 인상하는 방법을 사용하여 왔다.

상기 침하가 발생되거나 기초 보강이 필요한 부분에 시멘트 액 또는 모르타르를 주입하는 방법은 시공결과에 대한 품질확보 및 평가가 어렵고, 연약지반 층이 두껍거나, 인상하여야 할 높이가 큰 경우 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.

이러한 점을 감안하여 본 발명은 건축구조물에 앵커부재를 설치하고 이를 이용해 파일을 시공하여 부상시키는 방법에 대한 많은 연구를 진행하여 특허등록 제 0807810호(기초보강에 의한 구조물 인상공법), 특허공개 제 2009-008729호(구조물 연속 인상장치 및 이를 이용한 구조물 연속 인상공법) 등 다수의 건들을 출원 및 등록 받았다.

한편, 부등침하로 인하여 건물의 기울어진 경우, 건물의 기성파일의 지지력이 재대로 확인되지 않은 경우 건물의 기울어진 부분을 인상시켜 보완한다 하여도 다시 기성파일의 지지력이 약한 부위가 침하되어 건물이 기울어지게 되는 문제점이 있다.

특히, 기존 건물을 지지한 상태에서 지하층을 형성하는 경우, 기성파일들에 의해 건물이 지지된 상태에서 지하층을 건설하게 되므로 기성파일의 지지력이 정확하게 파악되지 않은 상태에서 건축물이 기울어지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기성파일의 재하시험을 수행하고, 이 시험에 근거하여 파일의 보강 및 파일이 선단이 지지될 수 있도록 시공하여 건물의 지지력을 높일 수 있는 기성파일의 재하시험 방법 및 이를 이용한 기성파일의 보강방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기성파일의 재하시험 방법은 건물의 기성파일 상단부 주위의 기초 콘트리트층을 제거하는 기성파일의 상단부 노출단계와,

상기 기성파일 노출단계에 의해 노출된 기성파일의 주위의 기초콘크리트층에 앵커부재를 설치하는 앵커부재설치단계와,

상기 기성파일에 건축물의 자중에 의한 하중이 가하여질 수 있도록 압력유닛을 설치하는 압력인가유닛 설치단계와,

상기 압력인가유닛을 이용하여 기성파일이 박히는 방향으로 외력을 가하여 재하시험을 하는 재하시험단계를 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

대안으로 상기 목적을 달성하기 위한 기성파일의 재하시험 방법은 건물의 기성파일 상단부위기 노출되도록 건물 하부의 흙을 제거하는 굴착단계와,

상기 노출된 기성파일의 일부를 절단하고, 절단된 사이에 기성파일이 박히는 방향으로 외력을 인가하기 위한 압력인가유닛을 설치하는 압력인가유닛 설치단계와,

상기 압력인가유닛을 이용하여 파일의 박히는 방향으로 외력을 가하여 재하시험을 하는 재하시험단계를 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 절단된 파일의 대응되는 면에 캡을 설치하고 이들 캡들에 설치되어 파일이 박히는 방향으로 캡을 가이드하여 압력 인가 유닛에 의해 파일에 압력의 인가 시 파일이 기울어지는 것을 방지하는 가이드 유닛을 구비한다.

상기 목적을 달성하기 위한 기성파일의 재하시험를 이용한 기성파일의 보강방법은

기성파일 상단부 주위의 기초 콘트리트층을 제거하여 기성파일의 상단부 노출되도록 하는 기성파일노출단계와,

상기 기성파일노출단계에 의해 노출된 기성파일의 단부 주위의 기초 콘크리트층에 앵커부재를 설치하는 앵커부재설치단계와,

상기 앵커부재에 상기 기성파일에 가압력을 가할 수 있는 압력인가유닛을 설치하는 압력인가유닛 설치단계와,

상기 압력인가유닛을 이용하여 기성파일이 박히는 방향으로 외력을 가하여 재하시험을 수행하는 재하시험단계와,

상기 재하시험을 통하여 파일의 선단지지가 이루어지지 않거나 지지력의 설계치 이하인 경우 기성파일을 박는 파일시공단계를 구비한 것을 그 특징을 한다.

본 발명의 기성파일의 재하시험 방법 및 이를 이용한 기성파일의 보강방법은 기존 건축물의 재하하중을 시험하여 지반침하 또는 파일의 지지력 불균일로 인한 건물의 기울어짐을 방지할 수 있으며, 나아가서는 건물이 기성파일에 지지된 상태에서 지하 터파기 공사를 가능하게 한다. 그리고 기성파일의 지지력을 높여 건물의 설계안전성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 기성파일의 재하시험 방법을 나타내 보인 측면도,
도 2는 본 발명에 따른 기성파일의 재하시험 방법의 다른 실시예를 나타내 보인 측면도,
도 3은 기성파일에 앵커가 설치된 상태를 보인 사진
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 기성파일의 재하시험 방법을 이용한 기성파일 보강방법을 나타내 보인 측면도,

본 발명은 기 건설된 건축물의 기성파일의 재하시험 방법 및 이 방법을 이용한 기성파일 보강방법에 관한 것으로, 그 일 실시예를 도 1 내지 도 4에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 기성파일의 재하시험 방법은 기성파일 노출단계와, 앵커부재 설치단계, 압력인가유닛 설치단계, 재하시험단계를 구비한다.

기성파일 노출단계는 기성파일(200)의 상단부가 노출될 수 있도록 기성파일(200) 상단부 주위의 기초 콘트리트층(100)을 제거하는 단계이다. 상기 기성파일(200)의 상단부 노출을 위해 제거되는 기초 콘크리트층(100)의 직경은 기성파일(200)의 직경보다 상대적으로 크게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 앵커부재 설치단계는 기성파일(200)이 노출되도록 일부가 제거된 기초 콘크리트 층에 기성파일(200)의 재하시험 및 시공을 위한 압력인가유닛(400)을 설치할 수 있는 앵커부재(300)를 설치하는 단계이다. 앵커부재(300)의 하단을 기초 콘크리트층(100)에 콘크리트 모르타르 또는 기타 접착수단을 통해 고정시키며, 앵커부재(300) 기초콘크리트층(100)에 고정된 하단으로부터 상방으로 연장된다.

압력인가유닛 설치단계는 상술한 것처럼 기성파일(200)의 재하시험 및 기성파일(200)의 시공을 위한 것으로서, 앵커부재(300)의 상단에 기성파일(200)을 하방으로 압입시킬 수 있도록 설치된다.

압력인가유닛(400)은 본 실시예에서와 같이 유압잭을 적용할 수 있으며, 유압잭의 바디가 앵커부재(300)에 고정되고 유압에 의해 인출되는 인출로드가 하방으로 인출될 수 있도록 설치되며, 인출로드의 단부에 기성파일(200)의 상단이 지지되어 하방으로 압입이 이루어진다.

상기 재하시험단계는 상기 압력인가유닛(400)을 이용하여 기성파일(200)이 박히는 방향으로 외력을 가하여 재하시험을 하는 단계이며, 재하시험을 통해 지반의 지지력과 안정성을 측정한다.

여기에서 상기 재하시험은 시험위치의 지반조건에 따라 다른 경향을 보인다. 점토성 토질의 경우 시공이 후 시간이 경과됨에 따라 마찰력이 지속적으로 증가하여 일정값(일반적으로 초기 하중의 1배)까지 증가되는 경향이 있다. 기성파일을 설치한 후 일정시간(약 2년)이 경과한 후 초기 지지력의 2배이상의 지지력이 측정되기도 하는데, 이 지지력과 건물의 하중을 감안하여 기성파일의 보강이 이루어지는데, 이러한 실험을 하기 위해서는 최대 설계가능 하중의 225% 이상에 해당하는 재하 하중을 필요로 한다. 이러한 재하시험단계에서 이러한 하중은 자중이 기성파일에 가하여지도록 함으로써 재하시험을 위한 하중을 확보할 수 있다. 그리고 설정된 재하하중(건축물의 하중에 따라 각 기둥에 작용하는 설계하중, 건물에 따라 달라질 수 있음) 이상을 견디지 못하는 경우 기성파일을 삽입방향으로 하중을 가하여 암반지반까기 삽입한 후 보강하여 충분한 건물의 하중을 재하할 수 있도록 한다.

이 경우 기성파일의 연결하여 암반층까지 삽입하게 되는데, 기성파일의 단부는 기초지반에 지지될 수 있도록 연결한다. 이 연결작업은 콘크리트 몰타르와 철근을 이용하여 연결하거나 별도의 관체와 같은 보강부재와 콘트리트몰타르 및 철근을 이용하여 연결할 수 있다.

그리고 본 발명의 기성파일의 재하시험 방법은 기초 콘크리트 층의 상부로 연장되는 앵커부재를 설치하기 어려운 구조일 때에는 다음과 같은 단계들을 구비할 수도 있다.

즉, 기성파일의 재하시험 방법은 굴착단계와, 압력인가유닛 설치단계와, 재하시험단계를 포함할 수 있다.

굴착단계는 기성파일의 상단부위가 노출되도록 건물 하부의 흙을 제거하는 단계로서, 건물과 인접한 지점으로부터 굴착을 하여 건물 하부에 기성파일의 상단부위가 노출되도록 한다.

압력인가유닛 설치단계는 노출된 기성파일(200)에 재하시험을 실시할 수 있도록 하기 위한 것이다. 상기 굴착단계를 통해 기성파일의 상부가 노출되도록 굴착이 이루어지면, 압력인가유닛을 설치하기 전에 보강파일을 설치하여 기성파일에 압력인가유닛을 설치하는 동안 건물이 안정적으로 지지될 수 있도록 한 다음 노출된 기성파일의 상부를 절단한다.

그리고 절단된 기성파일에 압력인가유닛을 설치한다. 압력인가유닛은 절단된 하부 기성파일을 지중으로 압입할 수 있는 방향으로 설치되는 것이 바람직하며, 앞선 실시예에서와 같이 유압잭이 적용될 수 있다.

이렇게 압력인가유닛을 설치한 후에는 기성파일(200)을 박히는 방향으로 가압하면서 재하시험을 실시하는 재하시험단계를 진행한다.

본 실시예의 경우, 절단된 기성파일이 지중으로 압입되는 과정에서 기울어지는 것을 방지하기 위한 가이드 유닛(600)을 더 구비할 수 있다. 먼저 절단된 기성파일의 상호 대응되는 면에 캡(500)를 설치하고 이들 캡(500)들에 설치되어 파일이 박히는 방향으로 캡(500)을 가이드 하도록 가이드 유닛(600)을 마련한다.

상기와 같이 재하시험이 완료되면, 시험결과에 따라 보강이 필요한 경우 상술한 바와 같이 기성파일을 삽입하고, 압력인가유닛을 제거한 후 절단된 부위의 연결작업을 수행한다.

본 발명의 기성파일(200)의 재하시험을 이용한 기성파일의 보강방법은 기성파일 노출단계, 앵커부재 설치단계, 압력인가유닛 설치단계, 재하시험단계 및 파일 시공단계를 구비한다.

기성파일 노출단계와 앵커부재 설치단계, 압력인가유닛 설치단계, 재하시험단계는 앞서 설명한 기성파일의 재하시험방법과 일치한다. 즉, 기성파일의 상부가 노출되도록 기초 콘크리트를 제거하고, 노출된 기성파일을 압입하는 압력인가유닛을 설치하기 위한 앵커부재를 상기 기초 콘크리트에 고정시켜 설치하며, 설치된 앵커부재에 기성파일을 파일이 박히는 방향으로 압력을 가할 수 있게 압력인가유닛을 설치한다. 압력인가유닛을 통해 기성파일을 박히는 방향으로 압입하면서 재하시험을 실시하고, 재하시험결과 설정된 하중을 견디지 못한 경우 즉, 기성파일(200)의 선단이 암반층에 제대로 지지가 이루어지지 않거나 지지력이 설계치 이하인 경우에, 보강이 필요하게 되는데, 이 보강작업은 상기 압력인가유닛을 통해 기성파일(200)을 지중으로 압입하여 박는 파일 시공단계를 실시한다. 이 경우 기성파일의 박는작업이 완료되면, 기초콘크리트층과 연결하거나 절단된 부위를 상호 연결한다. 연결작업은 상술한 바와 관체 또는 콘크리트 몰타르와 철근등을 이용하여 연결할 수 있다. 그리고 기성파일이 상대적으로 약한 경우 별도의 보강파일작업을 실시한다. 보강파일작업은 압력인가유닛을 이용하여 보강파일을 시공하게된다.

이러한 본 발명에 따른 기성파일의 보강방법은 건물이 지지된 상태에서 기성파일의 지지력을 실험할 수 있으며, 건물의 부등침하에 의한 기울어짐을 근본적으로 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 건물의 기성파일 상단부 주위의 기초 콘트리트층을 제거하는 기성파일의 상단부 노출단계와,
   상기 기성파일 노출단계에 의해 노출된 기성파일의 단부주위의 기초 콘크리트층에 앵커부재를 설치하는 앵커부재 설치단계와,
   상기 앵커부재에 상기 파일에 가압력을 가할 수 있는 압력인가유닛을 설치하는 압력인가유닛 설치단계와,
   상기 압력인가유닛을 이용하여 파일의 박히는 방향으로 외력을 가하여 재하시험을 하는 재하시험단계를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 기성파일의 재하시험 방법.
2. 건물의 기성파일 상단부위가 노출되도록 건물 하부의 흙을 제거하는 굴착단계와,
   상기 노출된 기성파일의 일부를 절단하고, 절단된 사이에 파일이 박히는 방향으로 외력을 인가하기 위한 압력인가유닛을 설치하는 압력인가유닛 설치단계와,
   상기 압력인가유닛을 이용하여 파일의 박히는 방향으로 외력을 가하여 재하시험을 하는 재하시험단계를 구비하여 된 것을 특징으로 하는 기성파일의 재하시험 방법.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 절단된 파일의 대응되는 면에 캡을 설치하고 이들 캡들에 설치되어 파일이 박히는 방향으로 캡을 가이드하여 압력인가유닛에 의해 파일에 압력의 인가 시 파일이 기울어지는 것을 방지하는 가이드 유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 기성파일의 재하시험 방법.
4. 기성파일 상단부 주위의 기초 콘트리트층을 제거하는 기성파일의 상단부를 노출시키는 기성파일 노출단계와,
   상기 기성파일 노출단계에 의해 노출된 기성파일의 단부주위의 기초 콘크리트층에 앵커부재를 설치하는 앵커부재 설치단계와,
   상기 앵커부재에 상기 파일에 가압력을 가할 수 있는 압력인가유닛을 설치하는 압력인가유닛 설치단계와,
   상기 압력인가유닛을 이용하여 파일의 박히는 방향으로 외력을 가하여 재하시험을 하는 재하시험단계와,
   상기 재하시험을 통하여 파일의 선단지지가 이루어지지 않거나 지지력이 설계치 이하인 경우 파일을 박는 파일 시공단계를 구비한 것을 특징으로 하는 기성파일의 재하시험을 이용한 기성파일의 보강방법.
   

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