KR20130073336A

KR20130073336A - 파일구조체 및 이를 이용한 기초와 지주 시공방법

Info

Publication number: KR20130073336A
Application number: KR1020110141127A
Authority: KR
Inventors: 허영숙
Original assignee: 최근호
Priority date: 2011-12-23
Filing date: 2011-12-23
Publication date: 2013-07-03

Abstract

본 발명은 건축토목 구조물을 시공할 때 연약 지반을 보강하기 위한 파일구조체 및 이를 이용한 기초와 지주 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지반을 굴착한 후 지반 내부로 지주용 에이치빔을 일체로 구비하고 지주가 되는 파일구조체를 관입시킴으로써 기초와 지주를 동시에 시공할 수 있도록 한 파일구조체 및 이를 이용한 기초와 지주 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 본체가 철근과 환형철근, 시멘트 혼합물 및 보강용 에이치빔으로 이루어진 원기둥 형상을 가진 파일구조체에 있어서, 상기 본체의 중앙에는 고결재를 주입하기 위한 하나 이상의 주입관이 관통 설치되고, 상기 본체의 상단에는 복수의 연결볼트를 기립 고정한 연결판이 설치되며, 상기 연결판의 상단에는 연결볼트에 의해 수직으로 체결 고정되는 지주용 에이치빔이 일체로 설치됨을 특징으로 한 파일구조체 및; 지면을 굴착함과 동시에 굴착한 지반 내부로 중공의 케이싱을 관입시키는 제1단계와; 파일구조체를 케이싱의 내부 공간에 의해 확보된 파일매설공에 삽입하는 제2단계와; 케이싱을 지반 외부로 인출하는 제3단계와; 파일구조체의 주입관을 통해 고결재를 파일매설공과 파일구조체의 사이에 생긴 공극으로 주입한 후 일정시간 양생시켜 기초 및 지주의 시공을 완료하는 제4단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한 파일구조체를 이용한 기초와 지주 시공방법이 제공된다.

Description

파일구조체 및 이를 이용한 기초와 지주 시공방법{Pile structure and Construction methods}

본 발명은 건축토목 구조물을 시공할 때 연약 지반을 보강하기 위한 파일구조체 및 이를 이용한 기초와 지주 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지반을 굴착한 후 지반 내부로 지주용 에이치빔을 일체로 구비하고 지주가 되는 파일구조체를 관입시킴으로써 기초와 지주를 동시에 시공할 수 있도록 한 파일구조체 및 이를 이용한 기초와 지주 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 기초공사란, 구조물(構造物)의 초석으로서, 건물이나 교량, 댐 같은 구조물을 지반 위에 구축할 시 구조물의 자체중량에 의한 수직방향의 하중(荷重)과 지진, 바람 등이 구조물에 가하는 수평방향의 하중을 지반에 전달하기 위한 보강구조를 형성하는 작업을 일컫는다.

즉, 건물이나 교량 등 각종 건축토목 구조물을 시공할 때 연약 지반을 보강하기 위하여 지하 암반층까지 구멍을 굴착하고, 콘크리트파일이나 강관파일 등의 파일구조체를 굴착한 지반에 매설하여, 건축 토목 구조물을 지지하게 되는 것이다.

이때 파일구조체는 지반의 조건이나 구조물의 하중 등과 같은 다양한 조건에 따라 그 종류와 시공방법이 정해지며, 상기 파일구조체의 종류는 강관파일, 콘크리트파일, 합성파일 등이 있다.

상기 파일구조체의 시공방법에는 다양한 방법이 있는데, 그 중에서 타설공법이 가장 많이 사용되고 있다.

타설공법은 통상적으로, 각종 건축 토목 구조물을 시공하기 위한 기초공사로서, 굴착기로 소정의 깊이까지 파일매설공을 천공하면서 동시에 파일매설공을 확보하기 위한 중공의 케이싱을 삽입한 후, 케이싱 내부에 조립된 철근을 관입하고, 콘크리트를 타설하여 파일구조체를 파일매설공에 일체로 형성하는 공법이다.

그러나 상기와 같이 타설공법을 통해 형성된 파일구조체는 파일매설공에 콘크리트를 타설하여 형성되는데, 이때 파일매설공에서 케이싱을 인출하게 되면, 경화되지 않은 콘크리트로 토사나 수분 등이 침투하면서 콘크리트의 농도가 묽게 변하였다.

이에 따라 지중에 완성되는 파일구조체의 내구성 및 강도가 저하되어 구조물의 하중을 견고히 지지하지 못하는 문제점이 발생하였다.

또한 타설공법은 복수 개의 파일구조체를 지중에 시공할 때, 굴착기 등과 같은 장비에 의해 발생하는 진동이 파일매설공에 주입된 콘크리트로 전달되는 것을 방지하기 위하여 파일구조체의 근접시공을 제한하고 있다.

다시 말해, 파일매설공에 주입된 콘크리트의 구성 성분인 모래, 시멘트, 자갈 등이 파일매설공 내부에서 진동에 의해 분리 편성되어 완성된 파일구조체의 강도가 적정 수준을 유지하지 못하게 되는 문제를 방지하도록 한 것이다.

이에 따라 파일구조체의 근접시공이 어려움으로써, 파일구조체가 시공된 위치와 일정 간격 이격된 거리에 장비를 이동시킨 후 파일구조체을 재시공하게 되는데, 이는 장비의 효율적인 운용을 어렵게 하여 공사기간의 증대를 초래하는 문제점을 유발하였다.

이뿐만 아니라 토사나 수분 등의 침입을 고려하여 파일구조체의 직경에 여유분을 주게 되는데, 이는 파일구조체를 형성하기 위해 굴착하는 파일매설공의 직경 증대를 유발하게 된다.

즉, 파일매설공의 직경이 증대됨으로써, 굴착 작업에 따른 작업시수와, 파일구조체를 형성하기 위해 소요되는 원자재의 사용양이 증가하여 파일구조체를 시공하기 위한 공사기간 및 공사비용이 이에 상응하여 증대되는 문제점이 유발되었다.

그리고 케이싱의 내부로 주입된 콘크리트가 파일매설공에서 케이싱이 인출되기 전에 경화하는 문제가 발생하는데, 이는 고가의 케이싱을 파일매설공에서 인출하지 못하는 상황을 유발하여 자원 낭비와 공사비용 증가 등의 문제점이 야기되었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점를 해소할 수 있는 구조를 가진 파일구조체와 이를 이용한 기초와 지주 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 본체가 철근과 환형철근, 시멘트 혼합물 및 보강용 에이치빔으로 이루어진 원기둥 형상을 가진 파일구조체에 있어서, 상기 본체의 중앙에는 고결재를 주입하기 위한 하나 이상의 주입관이 관통 설치되고, 상기 본체의 상단에는 복수의 연결볼트를 기립 고정한 연결판이 설치되며, 상기 연결판의 상단에는 연결볼트에 의해 수직으로 체결 고정되는 지주용 에이치빔이 일체로 설치됨을 특징으로 한 파일구조체 및; 지면을 굴착함과 동시에 굴착한 지반 내부로 중공의 케이싱을 관입시키는 제1단계와; 파일구조체를 케이싱의 내부 공간에 의해 확보된 파일매설공에 삽입하는 제2단계와; 케이싱을 지반 외부로 인출하는 제3단계와; 파일구조체의 주입관을 통해 고결재를 파일매설공과 파일구조체의 사이에 생긴 공극으로 주입한 후 일정시간 양생시켜 기초 및 지주의 시공을 완료하는 제4단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한 파일구조체를 이용한 기초와 지주 시공방법을 제공한다.

본 발명은 보강 구조인 기초를 간편하게 형성할 수 있고, 구조물의 지주인 에이치빔을 별도로 설치하는 과정이 없으며, 파일구조체의 연접시공을 통해 장비의 효율적인 운용이 가능하게 됨으로써, 기초 및 지주를 형성하기 위한 공사기간 및 공사비용을 절감할 수 있고, 종래보다 직경이 축소된 파일구조체를 통해 지반의 보강이 가능하게 되어, 파일구조체의 제작에 따른 자재비가 절감되며, 파일구조체를 파일매설공에 견고히 고정하는 것이 가능해져 구조물의 하중이나 진동을 효과적으로 지지할 수 있는 안정된 기초를 형성할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 파일구조체를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명의 파일구조체의 지주용 에이치빔이 분리된 상태에 대한 확대 사시도.
도 3은 본 발명의 파일구조체를 도시한 종단면도.
도 4는 본 발명의 파일구조체의 시공 과정을 도시한 순서도.
도 5는 본 발명의 파일구조체의 시공 완료 상태에 대한 종단면도.
도 6은 본 발명의 파일구조체의 시공 완료 상태에 대한 횡단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 건축 토목 구조물을 시공할 때 연약 지반을 보강하기 위한 파일구조체(100) 및 이를 이용한 기초와 지주 시공방법에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 지반의 암반층까지 구멍을 굴착한 후, 지상에서 미리 제작한 파일구조체(100)를 파일매설공(H)에 삽입하므로 시공이 간편해져 기초 및 지주공사의 공기가 단축되고 이에 따른 시공 비용도 함께 절감되는 것이 특징이다.

이러한 특징은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 파일구조체(100)는 본체(1)가 철근(2)과 환형철근(3), 시멘트 혼합물(4) 및 보강용 에이치빔(5)으로 이루어진 원기둥 형상을 가진 파일구조체(100)에 있어서, 상기 본체(1)의 중앙 내부에는 하나 이상의 주입관(6)이 관통 설치되고, 상기 본체(1)의 상단에는 복수의 연결볼트(8)를 기립 고정한 연결판(7)이 설치되며, 상기 연결판(7)의 상단에는 연결볼트(8)에 의해 수직으로 체결 고정되는 지주용 에이치빔(9)이 일체로 설치된 것에 의해 달성된다.

이때 상기 주입관(6)은 고결재(12)를 파일매설공(H)의 최하부부터 주입하여 파일구조체(100)와 파일매설공(H)의 사이에 형성된 공극을 빈틈없이 메우는 기능을 한다.

그리고 상기 연결판(7)은 파일구조체(100)의 상단에 일체로 매설 고정되어 이에 체결되는 지주용 에이치빔(9)을 견고하게 고정 지지하기 위한 기능을 함과 동시에 지주용 에이치빔(9)을 체결하는 작업을 용이하게 하기 위한 기능을 한다.

이와 같은 구조를 가진 본 발명의 파일구조체(100)의 작용과 이를 이용한 기초 와 지주 시공 과정을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4의 a와b에 도시된 바와 같이, 제1단계는 지면을 굴착함과 동시에 굴착한 지반 내부로 중공의 케이싱(C)을 관입시키는 단계이다.

이는 파일구조체(100)를 매설하기 위한 파일매설공(H)을 상기 케이싱(C)의 내부 공간을 통해 확보하는 단계이다.

이때는 케이싱(C)의 내부에 굴착로드(R)가 삽입되어 지반을 굴착하면서 굴착된 원지반토를 외부로 배출하는 굴착기를 사용하면 된다.

즉, 굴착로드(R)로 지반을 굴착하면서 케이싱(C)을 지반 내부에 동시 관입하는 것이다.

그리고 지반 굴착이 완료되면 굴착로드(R)를 외부로 인출하면 된다. 그러면 내부에 빈공간이 형성된 케이싱(C)만이 지반 내부에 관입 된 상태가 되므로 파일매설공(H)을 확보할 수 있다.

이때 케이싱(C)의 상단은 지면보다 일정 높이 돌출된 상태로 관입되는데, 이는 이후의 단계에서 케이싱(C)을 외부로 인출할 때 용이하게 작업하기 위한 목적이다.

도 4의 c에 도시된 바와 같이, 제2단계는 파일구조체(100)를 케이싱(C)의 내부 공간에 의해 확보된 파일매설공(H)에 삽입하는 단계이다. 이는 기초와 지주가 동시에 되는 파일매설공(H)을 지반에 삽입하는 단계이다.

이때 파일구조체(100)의 상단 연결판(7)에 일체로 체결된 지주용 에이치빔(9)은 지반 외부로 노출된 상태로 삽입해야 한다. 이는 파일구조체(100)가 건축물의 지주를 받치는 기초가 되고, 그 상단에 체결된 지주용 에이치빔(9)은 건축물의 지주가 되기 때문이다.

도 4의 d에 도시된 바와 같이, 제3단계는 케이싱(C)을 지반 외부로 인출하는 단계이다. 그러면 파일구조체(100)는 지반 내부에 매설된 상태가 되고, 파일구조체(100)의 상단 연결판(7)에 일체로 설치된 지주용 에이치빔(9)은 지반 외부로 돌출된 상태가 된다.

여기서 파일구조체(100)는 외부에서 제작이 완료된 상태에서 파일매설공(H)에 삽입됨에 따라, 파일매설공(H)에 콘크리트를 주입하여 양생하는 방법을 통해 파일구조체(100)를 형성하던 종래와 달리 토사와 수분의 침입에 따른 파일구조체(100)의 강도 저하 문제가 완전히 해소된다.

그리고 케이싱(C)의 인출로 인해 파일매설공(H)과 파일구조체(100)의 사이에는 공극이 생기게 되는데, 이는 이후의 단계에서 매워지게 된다.

도 4의 e에 도시된 바와 같이, 제4단계는 파일구조체(100)의 주입관(6)을 통해 고결재(12)를 파일매설공(H)과 파일구조체(100)의 사이에 생긴 공극으로 주입한 후 일정시간 양생시켜 기초 및 지주의 시공을 완료하는 단계이다.

이때 주입관(6)은 파일구조체(100)의 중앙 내부로 관통되어 있으므로, 고결재(12)를 파일매설공(H)과 파일구조체(100)의 사이 최하부부터 시작하여 최상부까지 빈틈없이 주입할 수 있다.

그런 다음 일정기간 양생 기간을 거침으로써 고결재(12)는 파일구조체(100)와 일체로 경화되면서 파일구조체(100)와 파일매설공(H)간의 공극을 메우게 된다. 따라서 건축물의 기초와 지주의 시공을 동시에 완료할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 파일구조체(100) 및 이를 이용한 기초와 지주 시공방법은 지상에서 지주용 에이치빔(9)이 설치된 파일구조체(100)를 제작하여 지중에 삽입함에 따라 지반의 보강 구조인 기초를 간편하게 형성할 수 있고, 구조물의 지주인 에이치빔(9)을 별도로 설치하는 과정이 없으며, 굴착기 등과 같은 장비의 진동에 관계없이 파일구조체(100)의 연접시공이 가능하게 되어 장비의 효율적인 운용이 가능하게 됨으로써, 기초 및 지주를 형성하기 위한 공사기간 및 공사비용을 절감할 수 있다.

또한 파일구조체(100)를 파일매설공(H)에서 형성하는 종래와 달리 시멘트혼합물(4)에 침입하는 토사나 수분의 고려가 불필요함에 따라, 종래보다 직경이 축소된 파일구조체(100)를 통해 지반의 보강이 가능하게 되어, 파일구조체(100)의 제작에 따른 자재비가 절감된다.

이뿐만 아니라 파일구조체(100)와 파일매설공(H) 사이에 형성된 공극을 파일매설공(H)의 최하부에서부터 고결재(12)로 채움에 따라, 파일구조체(100)를 파일매설공(H)에 견고히 고정하는 것이 가능해져 구조물의 하중이나 진동을 효과적으로 지지할 수 있는 안정된 기초를 형성할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서, 치환, 변형 및 변환이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서, 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 명백할 것이다.

1 : 본체 2 : 철근
3 : 환형철근 4 : 시멘트 혼합물
5 : 보강용 에이치빔 6 : 주입관
7 : 연결판 8 : 연결볼트
9 : 지주용 에이치빔 10 : 연결너트
11 : 고정볼트 12 : 고결재
100 : 파일구조체
C : 케이싱 H : 파일매설공
R : 굴착로드

Claims

본체(1)가 철근(2)과 환형철근(3), 시멘트 혼합물(4) 및 보강용 에이치빔(5)으로 이루어진 원기둥 형상을 가진 파일구조체(100)에 있어서, 상기 본체(1)의 중앙에는 고결재(12)를 주입하기 위한 하나 이상의 주입관(6)이 관통 설치되고, 상기 본체(1)의 상단에는 복수의 연결볼트(8)를 기립 고정한 연결판(7)이 설치되며, 상기 연결판(7)의 상단에는 연결볼트(8)에 의해 수직으로 체결 고정되는 지주용 에이치빔(9)이 일체로 설치됨을 특징으로 한 파일구조체.
지면을 굴착함과 동시에 굴착한 지반 내부로 중공의 케이싱(C)을 관입시키는 제1단계와; 파일구조체(100)를 케이싱(C)의 내부 공간에 의해 확보된 파일매설공(H)에 삽입하는 제2단계와; 케이싱(C)을 지반 외부로 인출하는 제3단계와; 파일구조체(100)의 주입관(6)을 통해 고결재(12)를 파일매설공(H)과 파일구조체(100)의 사이에 생긴 공극으로 주입한 후 일정시간 양생시켜 기초 및 지주의 시공을 완료하는 제4단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한 파일구조체(100)를 이용한 기초와 지주 시공방법.