KR20130113004A

KR20130113004A - 고강도 강관을 이용한 선단확장형 중굴 공법

Info

Publication number: KR20130113004A
Application number: KR1020120035206A
Authority: KR
Inventors: 안동욱; 나승민; 여경윤; 하동화; 민기훈
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2013-10-15
Also published as: KR101360614B1

Abstract

본 발명은 강관 말뚝이 선회되도록 하여 관입을 원활하게 실시할 수 있고, 확대구근부의 그라우팅시 확대비트를 상하로 왕복운동시켜서 교반 성능이 향상되고, 강관 말뚝의 이음을 신속하게 진행할 수 있어 공기를 단축시킬 수 있는 고강도 강관을 이용한 선단확장형 중굴 공법을 제공한다. 본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, (a) 1차 선단부 강관 말뚝/오거스크류/이너파이프를 세트로 조립하여 상,하부 오거를 갖는 굴착장비에 장착시킨 후 오거스크류 및 이너파이프의 하단에 확대비트 날개를 갖는 확대비트 헤드를 연결하는 단계와; (b) 1차 선단부 강관 말뚝이 매입되도록 강관 말뚝 수직도를 확인 한 후 상부오거를 구동시켜 확대비트 헤드로 굴착함과 동시에 하부오거에 연결된 선단부 강관 말뚝을 회전시키는 단계와; (c) 1차 굴착이 종료되면 굴착장비에서 1차 오거스크류 및 이너파이프를 분리한 후 2차 강관 말뚝/오거스크류/이너파이프를 굴착장비에 장착하고, 2차 오거스크류/이너파이프의 하부와 1차 오거드릴/이너파이프의 상부를 서로 연결하고, 이어서 1,2차 강관 말뚝을 조인팅하는 단계와; (d) 상부오거를 구동시켜 확대비트 헤드로 2차 굴착을 진행하고 동시에 1,2차 강관 말뚝을 회전시키는 단계와; (e) 확대비트 헤드가 목표심도인 구근부 상단까지 도달되면, 강관 말뚝의 회전을 정지시켜 강관 말뚝을 더 이상 관입시키지 않고 오거스크류만 회전시켜 암반층에 구근부 하단까지 예비굴착을 수행하는 단계와; (e) 오거스크류를 상승 회전시키면서 확대비트를 서서히 펼치고 확대비트가 완전히 확대되면 구근부의 깊이만큼 확대비트를 상하로 수회 왕복시키면서 암반층에 예비확대구근을 형성하는 단계와; (f) 예비확대구근이 형성되면 이너파이프를 통해 예비확대구근에 그라우트를 주입하면서 확대비트를 상하로 반복시키면서 그라우트를 교반하여 확대구근을 형성하는 단계; 및 (g) 확대구근이 형성되면 구라우트 주입을 중단하고 확대비트를 접은 후 선단에 위치한 강관 말뚝을 확대구근의 상단에서 일정 깊이까지 더 근입시킨 후 오거스크류을 인발하는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

Description

고강도 강관을 이용한 선단확장형 중굴 공법{Front edge expanded bulb having internal excavation method used high strength steel pile}

본 발명은 강관 말뚝의 중굴 공법에 관한 것으로, 특히 강관 말뚝이 선회 관입되도록 하여 관입을 용이하게 실시할 수 있고, 확대구근부의 그라우팅시 확대비트 날개를 상하로 왕복운동시켜 교반 성능이 향상되고, 강관 말뚝의 이음을 신속하게 진행할 수 있어 공기를 단축시킬 수 있고, 구근부를 형성한 후 강관과의 합성 거동을 통해 선단지지력을 극대화할 수 있는 고강도 강관을 이용한 선단확장형 중굴 공법에 관한 것이다.

국내에 시공되고 있는 말뚝공법은 항타공법, 매입공법 및 현장타설공법 등 크게 세가지 형식으로 나눌 수 있다. 이 중에서 항타공법은 말뚝을 직접 타격하는 직타공법으로 전통적으로 이용되어 온 공법이다. 이 공법은 최근에 말뚝의 항타 시 발생하는 소음 및 진동 등의 공해로 인하여 매우 제한적으로 사용되고 있다.

항타공법의 시공 시 발생하는 소음 및 진동의 문제를 해결하기 위하여 최근에는 매입공법이 많이 사용되는데, 이 매입공법으로는 선굴(先掘, Pre Boring)공법 및 중굴(中掘, Inside Boring)공법 등이 있다. 여기서, 중굴공법이란 기제(旣製)말뚝의 중공부에 굴착비트 및 배토용 나선(spiral)이 형성된 굴착로드를 삽입하고, 기제말뚝 선단으로부터 돌출된 굴착비트를 이용하여 지반을 굴착하면서 기제말뚝을 침설시키는 공법이다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 공개특허 공개번호 제10-2011-0103787호가 있다. 이는 본말뚝의 중공부에 굴착로드를 삽입하고, 상기 굴착로드의 선단에 설치된 굴착비트를 상기 본말뚝의 선단으로부터 돌출시킨 채로 상기 굴착로드를 정회전시켜 지반을 굴착하면서 상기 본말뚝을 지반의 지지층에 도달할 때까지 침설하는 단계; 상기 굴착로드를 정회전시켜 상기 굴착비트로 상기 지지층을 굴착하여 예비구근을 형성하는 단계; 상기 굴착로드의 외측으로 확대비트를 돌출시키고, 상기 굴착로드를 계속해서 정회전시켜 상기 확대비트로 상기 예비구근의 일부 또는 전부를 확대 굴착하여 확대구근을 형성하는 단계; 및 상기 지지층에 형성된 예비구근 및 확대구근에 구근확대액을 주입하고 상기 본말뚝을 상기 확대구근의 내부에 삽입하는 단계를 포함하며, 본 발명에 따르면 본말뚝을 케이싱으로 하여 지반을 굴착하고, 본말뚝의 선단에 형성되는 확대구근의 굴착 시 지반의 굴착 시와 동일하게 굴착로드를 회전시켜 배토가 가능하게 함으로써 구근확대축조부의 압축강도를 증가시키는 '확대비트를 이용한 중굴구근확대공법'을 제시하고 있다.

그러나 상기 배경기술은 굴착비트의 굴착시 본말뚝이 정위치에서 그대로 하강만하여 침설되는 방법을 채택하고 있다. 이럴 경우 굴착비트가 굴착해 놓은 토사의 저항을 받아 본말뚝이 원활하게 침설되지 못하는 단점을 가진다.

또한, 확대구근내에서 그라우트의 교반 과정이 없어 양질의 확대구근을 득하는데 한계가 있다.

한국 등록특허 등록번호 제10-0833901호(등록일 2008.05.26) 한국 등록특허 등록번호 특0171394호(등록일 1998.10.20)

본 발명은 강관 말뚝이 선회되도록 하여 관입을 원활하게 실시할 수 있고, 확대구근부의 그라우팅시 확대비트를 상하로 왕복운동시켜서 교반 성능이 향상되고, 강관 말뚝의 이음을 신속하게 진행할 수 있어 공기를 단축시킬 수 있는 고강도 강관을 이용한 선단확장형 중굴 공법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, (a) 1차 선단부 강관 말뚝/오거스크류/이너파이프를 세트로 조립하여 상,하부 오거를 갖는 굴착장비에 장착시킨 후 오거스크류 및 이너파이프의 하단에 확대비트 날개를 갖는 확대비트 헤드를 연결하는 단계와;

(b) 1차 선단부 강관 말뚝이 매입되도록 강관 말뚝 수직도를 확인 한 후 상부오거를 구동시켜 확대비트 헤드로 굴착함과 동시에 하부오거에 연결된 선단부 강관 말뚝을 회전시키는 단계와;

(c) 1차 굴착이 종료되면 굴착장비에서 1차 오거스크류 및 이너파이프를 분리한 후 2차 강관 말뚝/오거스크류/이너파이프를 굴착장비에 장착하고, 2차 오거스크류/이너파이프의 하부와 1차 오거드릴/이너파이프의 상부를 서로 연결하고, 이어서 1,2차 강관 말뚝을 조인팅하는 단계와;

(d) 상부오거를 구동시켜 확대비트 헤드로 2차 굴착을 진행하고 동시에 1,2차 강관 말뚝을 회전시키는 단계와;

(e) 확대비트 헤드가 목표심도인 구근부 상단까지 도달되면, 강관 말뚝의 회전을 정지시켜 강관 말뚝을 더 이상 관입시키지 않고 오거스크류만 회전시켜 암반층에 구근부 하단까지 예비굴착을 수행하는 단계와;

(e) 오거스크류를 상승 회전시키면서 확대비트를 서서히 펼치고 확대비트가 완전히 확대되면 구근부의 깊이만큼 확대비트를 상하로 수회 왕복시키면서 암반층에 예비확대구근을 형성하는 단계와;

(f) 예비확대구근이 형성되면 이너파이프를 통해 예비확대구근에 그라우트를 주입하면서 확대비트를 상하로 반복시키면서 그라우트를 교반하여 확대구근을 형성하는 단계; 및

(g) 확대구근이 형성되면 구라우트 주입을 중단하고 확대비트를 접은 후 선단에 위치한 강관 말뚝을 확대구근의 상단에서 일정 깊이까지 더 근입시킨 후 오거스크류을 인발하는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 미리 지반에 일정 깊이로 천공된 서비스 홀을 두고, 굴착없이 선단부 강관 말뚝을 서비스 홀에 삽입시킨 후 2차 강관 말뚝을 선단부 강관 말뚝에 접합 연결한 후 강관 말뚝을 회전시키면서 관입 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 굴착 중에 원활한 잔류토의 배토와 선단부 강관 말뚝의 매입을 위해 이너파이프 내부의 그라우트재 주입구로 공기를 주입하는 단계가 포함된 것을 특징으로 한다.

또한, 확대비트 날개는 확대비트 헤드에 피봇 결합되어 하향 회동하여 펼쳐지고 상향 회동하여 접혀지도록 동작하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 하부 강관 말뚝의 상부에 이너링을 고정 설치한 후 상부 강관 말뚝의 하단을 이너링에 삽입한 후 상,하부 강관 말뚝을 용접으로 이음되어 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 선단부 강관 말뚝의 선단에 전단보강을 위해 일정 구간으로 클립핑과 위빙 방식으로 결합된 전단연결철근이 설치되어 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 예비확대구근의 높이가 강관 말뚝의 직경(D)의 3배가 되도록 하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 확대구근부 속에 관입되는 강관 말뚝 깊이는 선단부 강관 말뚝의 직경과 동일하게 하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 확대구근의 그라우트 양생 시 최상단측 강관 말뚝에 강관 말뚝지지대를 용접하여 지반에 고정시켜 놓고 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, (d)단계 후 목표심도에 도달될 때까지 추가적으로 강관 말뚝/오거스크류/이너파이프를 조립하여 (b)단계와 (c)단계를 순차적으로 반복하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 고강도 강관을 이용한 선단확장형 중굴 공법은, 강관 말뚝의 회전 관입으로 인해 확대비트 헤드가 굴착시킨 토사의 저항을 받지 않고 관입이 수월하게 이루어진다. 또한 선단부 강관 말뚝에 전단연결철근이 구비되어 확대구근과의 주면마찰력 및 선단지지력이 향상된다. 또한 선단확대 굴착 후 확대비트를 상하로 왕복시키면서 그라우팅이 이루어져 교반 성능이 향상된다. 또한 상,하부 강관 말뚝간의 이음시 이너링을 사용함으로써 구조가 간단해지면서 이음 접합을 신속히 수행할 수 있다. 또한 서비스홀을 이용하여 추가적으로 강관 말뚝을 연결시켜 시공됨으로써 장축의 강관 말뚝을 한 번에 사용할 수 있어 공기를 단축할 수 있다.

또한 고강도 강관 사용 및 선단부 확장(선단면적 1.7배)을 통한 높은 설계지지력 구현이 가능하고, 강관 내부 굴착공법(중굴공법)으로 공벽 붕괴를 위한 별도의 케이싱이 불필요하며, 풍화암층까지 굴착하여 W(물)/C(콘크리트)=50%의 확대 구근부 형성이 가능하고, 배토물 검토를 통하여 지지 암반의 품질 확인이 가능하고, 저소음/저진동 공법으로 도심지 시공이 가능하다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명에 따른 강관 말뚝의 중굴 공법의 시공 순서를 나타낸 도면이고,
도 2a는 본 발명의 강관 말뚝의 중굴 공법 시공시 적용되는 굴착 장비의 요부구성도로서 강관 말뚝 및 오거드릴의 장착상태도로서 확대비트 날개가 펼쳐진 상태도.
도 2b는 도 2a에서 확대비트 날개가 접어진 상태도.
도 3 및 도 4는 구근 축조의 순서를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 강관 말뚝의 중굴 공법의 시공 공정도이고,
도 6a는 선단부 강관 말뚝의 선단부에 전단연결철근이 설치된 정면도이고,
도 6b는 전단연결철근이 위빙 방식으로 설치된 상태를 나타내는 선단부 강관 말뚝의 평단면도이고,
도 6c는 전단연결철근이 클립핑 방식으로 설치된 상태를 나타내는 선단부 강관 말뚝의 평단면도이고,
도 7a는 강관 말뚝의 이음부를 나타낸 분해도이고,
도 7b는 도 7a의 이너링를 조립하여 나타낸 강관 말뚝 이음부의 단면도이고,
도 8은 본 발명에 따라 시공된 구근부와 강관과의 치수 관계를 나타내기 위한 구근부의 형상 도면이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명에서 굴착 깊이의 정도에 고강도 강관 말뚝은 복수개로 설치되어 사용되어진다. 따라서 본 명세서에서 설명의 편의상 1차적으로 굴착 장비에 설치되는 고강도 강관 말뚝을 '선단부 강관 말뚝'이라고 하고, 최후에 조립되는 고강도 강관 말뚝은 '상단부 강관 말뚝'이라고 하고, 선단부 강관 말뚝과 상단부 강관 말뚝의 사이에 설치되는 것을 '중간 말뚝'이라고 하고(중간 말뚝은 관입 깊이에 따라 사용될 수도 있고 사용되지 않는 경우도 있다), 서로 이웃한 것에 한하여 하부에 배치된 것을 '하부 강관 말뚝'으로 상부에 배치된 것을 '상부 강관 말뚝'이라고 정의한다. 이같이 본 발명에서는 고강도 강관 말뚝은 그의 조립 순서와 위치에 따라 명칭이 변경되어진다. 그 이외에 오거스크류 및 이너파이프는 조립되는 순서에 따라 앞에 1차, 2차, ...와 같이 번호 차수를 정하여 명명한다.

한편, 확대구근축조의 순서는 도 3 및 도 4를 참조하며, 전체적인 시공 순서는 도 5의 각 단계의 번호(S11~S21)를 병기하여 설명한다.

도 1과 같이 굴착장비(100), 보조크레인(200), 교반플랜트, 강관 말뚝(11,21,31) 등의 자재가 현장에 반입된다. 이후 보조크레인을 이용하여 1차 선단부 강관 말뚝(11)/오거스크류(12)/이너파이프(13)가 세트로 조립된다. 이때 도 2와 같이 이너파이프(13)는 오거스크류(12)의 중공내로 삽입되고, 오거스크류(12)은 선단부 강관 말뚝(11) 중공내로 삽입된다. 한 세트의 선단부 강관 말뚝(11)/오거스크류(12)/이너파이프(13)는 보조크레인으로 인양되어 도 1a와 같이 굴착장비에 장착시킨다. 굴착장비(100)는 도 2와 같이 리더(101)에 안내되어 승강되는 상부오거(102)와 하부오거(104)를 가지며, 상부오거(102)측에 유압 잭/스위블(106)이 설치되어 있다. 오거스크류(12)는 상부오거(102)에 장착되어 회전 구동되고, 선단부 강관 말뚝(11)은 하부 오거(104)에 장착되어 회전 구동된다. 이너파이프(13)는 유압 잭/스위블(106)에 연결되어 확대비트 날개(14a)를 확대시키고 그 내부로 그라우트 주입이 공급되는 통로의 기능을 수행한다.

이같이 상,하부 오거(102,104)를 갖는 굴착장비(100)에 선단부 강관 말뚝(11)을 장착시킨 후 1차 오거스크류(12) 및 이너파이프(13)의 하단에 확대비트 헤드(14)를 연결(S12)한다. 도 2a 및 도 2a와 같이 확대비트 헤드(14)에는 피봇 결합되어 이너파이프(13)에 의해 하향 회동하여 펼쳐지고 상향 회동하여 접혀지는 한 쌍의 확대비트 날개(14a,14a)가 설치되어저 있다. 도 2a는 한 쌍의 확대비트 날개(14a,14a)가 펼쳐저 있는 상태를 나타내고, 도 2b는 한 쌍의 확대비트 날개(14a,14a)가 접혀저 있는 상태를 나타낸다.

여기서 도 6과 같이 선단부 강관 말뚝(11)의 선단에 내주면과 외주면에 전단보강을 위해 일정 구간에 전단연결철근(11a)이 다수 설치되어져 시공될 수 있다. 전단연결철근(11a)은 도 6b와 같이 위빙방식으로 또는 도 6c와 같이 클립핑 방식으로 결합되어져 선단부 강관 말뚝(11)에 용접되어 설치될 수 있다. 이때 전단연결철근(11a)의 상하 배치 단수는 예로, 선단부 강관 말뚝(11)의 두께가 12mm인 경우 5단이 바람직하다.

그 다음, 선단부 강관 말뚝(11)이 매입되도록 강관 말뚝의 수직도를 게이지로 확인 한 후 상부오거(102)를 구동시켜 도 1b와 같이 확대비트 헤드(14)로 굴착함과 동시에 하부오거(104)에 연결된 선단부 강관 말뚝(11)을 회전시킨다(S13). 이같이 선단부 강관 말뚝(11)이 회전되므로 토사의 방해없이 관입이 매우 용이하게 이루어진다.

여기서, 굴착 중에 원활한 잔류토의 배토와 선단부 강관 말뚝(11)의 매입을 위해 이너파이프(13) 내부의 그라우트재 주입구로 공기를 주입하여 시공이 진행될 수 있다(S14).

그 다음, 1차 굴착이 종료되면 굴착장비(100)에서 1차 오거스크류(12) 및 이너파이프(13)를 분리(S15)한 후 2차 강관 말뚝(21)/오거스크류(22)/이너파이프(23)의 세트를 동일한 방법으로 굴착장비에 장착한다. 이때 2차 오거스크류(22)/이너파이프(23)의 하부와 1차 오거스크류(12)/이너파이프(13)의 상부를 서로 연결(S16)하고, 이어서 하부 강관 말뚝(11)과 상부 강관 말뚝(21)을 조인팅(S17)시킨다.

여기서 조인팅 방법은 도 7a 및 도 7b와 같이 하부 강관 말뚝(11)의 상부에 이너링(110)을 고정 설치한 후 상부 강관 말뚝(21)의 하단을 이너링(110)에 삽입한 후 상,하부 강관 말뚝(11,21)의 접합면 외주면을 용접으로 조인팅된다. 이때 이너링(110)은 그 길이의 반 정도가 하부 강관 말뚝(11)에 삽입되어 고정되고 이너링(110)의 나머지 반정도의 구간에 상부 강관 말뚝(21)이 삽입되어져 조인팅된다.

그 다음, 상부오거(102)를 구동시켜 확대비트 헤드(14)로 2차 굴착을 진행하고 동시에 하부오거(104)를 구동시켜 1,2차 강관 말뚝(11,21)을 회전시켜서 관입량을 증가시킨다.

여기서, 2차 굴착이 진행된 후 목표심도에 도달될 때까지 강관 말뚝의 증설을 확인(S18) 한 후 추가가 요구될 경우 단계(S13~S17)가 반복되어진다. 이 과정에서 강관 말뚝/오거스크류/이너파이프는 상기한 바와 같이 동일한 방법으로 조립되고 이너링을 사용하여 조인팅 하는 단계가 반복되어진다.

그 다음, 확대비트 헤드(14)가 목표심도인 확대구근부 상단까지 도달되면, 강관 말뚝(11,21)의 회전을 정지시켜 강관 말뚝을 더 이상 관입시키지 않고(확대비트 날개를 확대시키지 않음) 오거스크류(12)만 회전 하강시켜 암반층에 구근부 하단까지 예비굴착(도 3의 (다))을 수행한다.

그 다음, 오거스크류(12)를 상승 회전시키면서 확대비트 날개(14a)를 서서히 펼치고 확대비트 날개(14a)가 완전히 확대되면 오거스크류을 승강 반복시켜 확대구근부의 깊이만큼 확대비트 날개(14a)를 상하로 수회 왕복(도3의 (라))시키면서 암반층에 예비확대구근을 형성시킨다(S19). 이때 예비확대구근의 높이는 도 8과 같이 선단부 강관 말뚝(11)의 직경(D)의 3배가 되도록 함이 바람직하다.

그 다음, 예비확대구근이 형성되면 이너파이프(13)를 통해 예비확대구근에 그라우트를 주입(S20)하면서 확대비트 날개(14a)를 상하로 반복시키면서 그라우트를 교반하여 확대구근을 형성(도 4의 (나))한다. 확대비트 날개의 상하 반복으로 그라우트의 교반 성능과 효율이 향상된다. 여기서 그라우트재와 토사의 혼합을 방지하기 위해 확대비트 날개의 상하 반복 직전에 도 4의 (가)와 같이 확대비트 날개를 구근 하단까지 내린 상태에서 그라우트를 주입하여 하단부 토사를 상층으로 이동시키는 작업이 이루어질 수 있다.

그 다음, 확대구근이 형성되면 구라우트 주입을 중단하고 확대비트 날개(14a)를 접은 후 선단에 위치한 선단부 강관 말뚝(11)을 확대구근의 상단에서 일정 깊이까지 더 근입시킨 후 오거스크류를 인발(도 4(다))한다. 이때 확대구근부 속에 관입되는 강관 말뚝 깊이는 도 8과 같이 선단부 강관 말뚝(11)의 직경(D)과 동일하게 이루어짐이 바람직하다.

한편, 확대구근의 크라우트 양생 시 즉, 오거스크류의 인발 후 최상단측 강관 말뚝에 강관 말뚝지지대(50)를 용접하여 지반에 고정시켜 놓으므로써 더 이상의 변형이 없도록 함이 바람직하다.

본 실시 예에서는 처음부터 굴착을 수행하면서 선단부 강관 말뚝을 매설하였지만 본 발명은 굴착없이 선단부 강관 말뚝을 미리 지반에 도 3의 (가)와 같이 일정 깊이로 천공된 서비스 홀(5)에 인입시키고, 2차 강관 말뚝을 선단부 강관 말뚝에 연결한 후 시공이 진행될 수도 있다.

이같이 시공된 본 방법에 따르면, 강관 말뚝의 회전 관입으로 인해 확대비트 헤드(14)가 굴착시킨 토사의 저항을 받지 않고 관입이 수월하게 이루어져 공기가 단축된다. 또한 선단부 강관 말뚝에 전단연결철근이 구비되어 확대구근과의 접합력이 향상되고 선단지지력이 극대화된다. 또한 선단확대 굴착 후 확대비트를 상하로 왕복시키면서 그라우팅이 이루어져 교반 성능이 향상된다. 또한 상,하부 강관 말뚝간의 이음시 이너링을 사용함으로써 구조가 간단해지면서 이음 접합을 신속히 수행할 수 있다. 또한 서비스홀을 이용하여 강관 말뚝을 연결시킴으로써 장축의 강관 말뚝을 한 번에 사용할 수 있어 공기를 단축할 수 있다. 또한 W(물)/C(콘크리트)=50%의 비율로 그라우팅하여 확대 구근부를 형성할 경우 25.0MPa의 강도를 얻을 수 있어 구근의 품질을 확보할 수 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

11: 선단부 강관 말뚝
12: 오거스크류
13: 이너파이프
14: 확대비트 헤드
14a: 확대비트 날개
102: 상부오거
104: 하부오거

Claims

(a) 1차 선단부 강관 말뚝/오거스크류/이너파이프를 세트로 조립하여 상,하부 오거를 갖는 굴착장비에 장착시킨 후 오거스크류 및 이너파이프의 하단에 확대비트 날개를 갖는 확대비트 헤드를 연결하는 단계와;
(b) 1차 선단부 강관 말뚝이 매입되도록 강관 말뚝 수직도를 확인 한 후 상부오거를 구동시켜 확대비트 헤드로 굴착함과 동시에 하부오거에 연결된 선단부 강관 말뚝을 회전시키는 단계와;
(c) 1차 굴착이 종료되면 굴착장비에서 1차 오거스크류 및 이너파이프를 분리한 후 2차 강관 말뚝/오거스크류/이너파이프를 굴착장비에 장착하고, 2차 오거스크류/이너파이프의 하부와 1차 오거드릴/이너파이프의 상부를 서로 연결하고, 이어서 1,2차 강관 말뚝을 조인팅하는 단계와;
(d) 상부오거를 구동시켜 확대비트 헤드로 2차 굴착을 진행하고 동시에 1,2차 강관 말뚝을 회전시키는 단계와;
(e) 확대비트 헤드가 목표심도인 구근부 상단까지 도달되면, 강관 말뚝의 회전을 정지시켜 강관 말뚝을 더 이상 관입시키지 않고 오거스크류만 회전시켜 암반층에 구근부 하단까지 예비굴착을 수행하는 단계와;
(e) 오거스크류를 상승 회전시키면서 확대비트를 서서히 펼치고 확대비트가 완전히 확대되면 구근부의 깊이만큼 확대비트를 상하로 수회 왕복시키면서 암반층에 예비확대구근을 형성하는 단계와;
(f) 예비확대구근이 형성되면 이너파이프를 통해 예비확대구근에 그라우트를 주입하면서 확대비트를 상하로 반복시키면서 그라우트를 교반하여 확대구근을 형성하는 단계; 및
(g) 확대구근이 형성되면 구라우트 주입을 중단하고 확대비트를 접은 후 선단에 위치한 강관 말뚝을 확대구근의 상단에서 일정 깊이까지 더 근입시킨 후 오거스크류을 인발하는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 하는 고강도 강관을 이용한 선단확장형 중굴 공법.
제 1항에 있어서,
미리 지반에 일정 깊이로 천공된 서비스 홀을 두고, 굴착없이 선단부 강관 말뚝을 서비스 홀에 삽입시킨 후 2차 강관 말뚝을 선단부 강관 말뚝에 접합 연결한 후 강관 말뚝을 회전시키면서 관입 시공되는 것을 특징으로 하는 고강도 강관을 이용한 선단확장형 중굴 공법.
제 1항에 있어서,
굴착 중에 원활한 잔류토의 배토와 선단부 강관 말뚝의 매입을 위해 이너파이프 내부의 그라우트재 주입구로 공기를 주입하는 단계가 포함된 것을 특징으로 하는 고강도 강관을 이용한 선단확장형 중굴 공법.
제 1항에 있어서,
확대비트 날개는 확대비트 헤드에 피봇 결합되어 하향 회동하여 펼쳐지고 상향 회동하여 접혀지도록 동작하여 시공되는 것을 특징으로 하는 고강도 강관을 이용한 선단확장형 중굴 공법.
제 1항에 있어서,
하부 강관 말뚝의 상부에 이너링을 고정 설치한 후 상부 강관 말뚝의 하단을 이너링에 삽입한 후 상,하부 강관 말뚝을 용접으로 이음되어 시공되는 것을 특징으로 하는 고강도 강관을 이용한 선단확장형 중굴 공법.
제 1항에 있어서,
선단부 강관 말뚝의 선단에 전단보강을 위해 일정 구간에 복수 단으로 클립핑 방식 또는 위빙 방식으로 결합된 전단연결철근이 설치되어 시공되는 것을 특징으로 하는 고강도 강관을 이용한 선단확장형 중굴 공법.
제 1항에 있어서,
예비확대구근의 높이가 강관 말뚝의 직경(D)의 3배가 되도록 하여 시공되는 것을 특징으로 하는 고강도 강관을 이용한 선단확장형 중굴 공법.
제 1항에 있어서,
확대구근부 속에 관입되는 강관 말뚝 깊이는 선단부 강관 말뚝의 직경(D)과 동일하게 하여 시공되는 것을 특징으로 하는 고강도 강관을 이용한 선단확장형 중굴 공법.
제 1항에 있어서,
확대구근의 크라우트 양생 시 최상단측 강관 말뚝에 강관 말뚝지지대를 용접하여 지반에 고정시켜 놓고 시공되는 것을 특징으로 하는 고강도 강관을 이용한 선단확장형 중굴 공법.
제 1항에 있어서,
(d)단계 후 목표심도에 도달될 때까지 추가적으로 강관 말뚝/오거스크류/이너파이프를 조립하여 (b)단계와 (c)단계를 순차적으로 반복하여 시공되는 것을 특징으로 하는 고강도 강관을 이용한 선단확장형 중굴 공법.