KR20180006791A

KR20180006791A - 확장구근타입 기성재파일공법

Info

Publication number: KR20180006791A
Application number: KR1020160087649A
Authority: KR
Inventors: 원병천; 이정옥; 박규하; 전웅배; 이종범
Original assignee: 원병천; 이정옥
Priority date: 2016-07-11
Filing date: 2016-07-11
Publication date: 2018-01-19

Abstract

본 발명은 확장구근타입 기성재파일공법에 관한 것으로서, 지반(1)상의 파일을 설치할 위치에 케이싱(10)과 함께 또는 케이싱없이 분사공(6)이 형성된 비트(3)로 굴착하여 굴착공(2)을 천공하는 단계(S1), 상기 비트(3)의 분사공(6)을 통해 굴착공(2)의 선단부에 고압의 물과 에어를 분사하여 굴착공(2) 선단 둘레부를 절삭하여 확장절삭부(4)를 형성하는 단계(S2), 상기 비트(3)의 분사공(6)을 통해 굴착공(2) 선단의 확장절삭부(4)에 시멘트몰탈(8)을 충전하여 확장구근(9)을 형성하면서 절삭된 토사나 이물질을 비중차에 의해 부상시키는 단계(S3), 굴착공(2)에 강관파일(11) 또는 콘크리트기성재파일(12)을 하강하여 상기 확장구근(9)에 매입하여 확장구근(9)에 지지시키는 단계(S4)를 포함한다.

Description

확장구근타입 기성재파일공법 {Construction method of enlarged bulb type prefabricated pile}

본 발명은 확장구근타입 기성재파일공법에 관한 것으로서, 좀 더 상세히는 연약지반 보강을 위한 기초파일의 설치시에 용이하게 확장구근을 형성하여 기성재파일을 지지시킴으로써, 파일의 선단지지력을 제고하고 시공비를 절감할 수 있는 새로운 확장구근타입 기성재파일공법에 관한 것이다.

종래에 지반을 보강하기 위해 콘크리트파일 또는 강재파일 등의 기성재파일을 지반에 설치하는 경우에, 파일 선단부의 지반이 연약한 경우에는 파일의 선단지지력도 낮아서, 그만큼 단위 파일이 담당할 수 있는 지지력도 작으므로, 소요의 설계하중을 지지하기 위해서는 파일의 설치개수도 증대되거나 파일의 심도를 증대시켜야 함에 따라 시공비가 증대되는 문제점이 있다. 한편, 근래에 파일의 선단지지력을 증대시키기 위해, 미리 파일을 설치할 부위를 굴착하고, 굴착공의 선단부에 콘크리트, 몰탈 또는 소일시멘트 등의 그라우팅재를 주입하여 구근을 형성하고 그 위에 파일을 설치하는 파일공법이 사용되고 있다.

이와 같이 굴착공의 선단에 그라우팅 구근을 형성하는 하나의 방법으로, 굴착비트에 확장가능한 커터날을 장착하여, 먼저 굴착비트로 소정의 깊이까지 지반을 굴착한 후에, 커터날을 확장시키고 회전시켜서 굴착공 선단부 둘레에 확장된 절삭부를 형성하여 여기에 그라우팅재를 주입하는 방법이 사용된다. 이러한 방법은 지반이 전체적으로 연약지반인 경우에는 굴착공 선단에 확장된 절삭부를 용이하게 형성할 수 있지만, 선단부 주변에 부분적으로 경지반이나 암반 또는 바위가 배치되어 있는 경우에는 확장된 커터날이 이들에 걸려서 원활하게 회전되지 못하거나 확장된 커터날이 파손되는 등의 문제점이 있다.

한편, 굴착공의 선단에 그라우팅 구근을 형성하는 또 다른 방법으로는, 굴착공의 선단에 직접 그라우팅재를 고압으로 주입하여 굴착공 선단 주변으로 침투시키거나 그라우팅재 구근을 확장시키는 방법이 있는데, 이러한 방법은 그라우팅재가 반죽상태이므로 유동성이 상대적으로 약하므로, 상당한 압력으로 분사하더라도 굴착공 선단부 주변의 토사를 넓게 절삭하기 어려워서, 충분한 크기의 확장구근을 형성하기 어렵다는 문제가 있다.

아울러, 굴착공의 천공시에 굴착공에 잔류하는 잔류토사가 파일의 선단부와 경지반층 사이에 분포되게 되어, 파일의 선단부가 선단부 경지반층에 견고하게 안착되어 지지되기 어렵다는 문제점이 있었다.

국내특허 제10-1098659호 (201.12.19)

본 발명은 전술한 바와 같은 확장구근을 이용한 파일공법의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 본 발명은 연약지반을 보강하기 위한 기성재 기초파일의 설치시에 용이하게 굴착공 선단부에 확장구근을 형성하여 기성재파일을 지지시킴으로써, 파일의 선단지지력을 증대시킴으로서 파일설치개수를 줄이고 시공비를 절감할 수 있는 새로운 확장구근타입 기성재파일공법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 지반(1)상의 파일을 설치할 위치에 케이싱(10)과 함께 또는 케이싱없이 분사공(6)이 형성된 비트(3)로 굴착하여 굴착공(2)을 천공하는 단계(S1), 상기 비트(3)의 분사공(6)을 통해 굴착공(2)의 선단부에 고압의 물과 에어를 분사하여 굴착공(2) 선단 둘레부를 절삭하여 확장절삭부(4)를 형성하는 단계(S2), 상기 비트(3)의 분사공(6)을 통해 굴착공(2) 선단의 확장절삭부(4)에 시멘트몰탈(8)을 충전하여 확장구근(9)을 형성하면서 절삭된 토사나 이물질을 비중차에 의해 부상시키는 단계(S3), 굴착공(2)에 강관파일(11) 또는 콘크리트기성재파일(12)을 하강하여 상기 확장구근(9)에 매입하여 확장구근(9)에 지지시키는 단계(S4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장구근타입 기성재파일공법이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 기성재파일(11,12)의 하단 외측둘레부에는 상기 시멘트몰탈 확장구근(9)에 매입되어 맞물리도록 된 걸림돌기(16)가 부착된 것을 특징으로 하는 확장구근타입 기성재파일공법이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 기성재파일(11,12)의 하단에는 상기 확장구근(9)을 뚫고 상기 굴착공(2)의 하단에 맞닿아 지지되는 철근이나 바형상의 지지다리(18)가 형성되는 것을 특징으로 하는 확장구근타입 기성재파일공법이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 지반(1)상의 파일을 설치할 위치에 분사공(6)이 형성된 비트(3)로 굴착하여 굴착공(2)을 천공하고 이 굴착공(2)을 통해 강관파일(20)을 하강시키는 단계(ST1), 상기 비트(3)의 분사공(6)을 통해 굴착공(2)의 선단부에 고압의 물과 에어를 분사하여 굴착공(2) 선단 둘레부를 절삭하여 확장절삭부(4)를 형성하는 단계(ST2), 상기 비트(3)의 분사공(6)을 통해 굴착공(2) 선단의 확장절삭부(4)에 시멘트몰탈(8)을 충전하여 확장구근(9)을 형성하면서 절삭된 토사나 이물질을 비중차에 의해 부상시키는 단계(ST3), 상기 시멘트몰탈 확장구근(9)을 경화시켜서 상기 강관파일(20)의 선단을 상기 확장구근(9)에 정착시키는 단계(ST4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장구근타입 기성재파일공법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 연약지반에 기성재 강관파일(11)이나 기성재 콘크리트파일(12)을 설치함에 있어서, 파일의 선단지지력을 증대시키기 위해 시멘트몰탈 확장구근(9)을 형성하기 위한 확장절삭부(4)를 비트(3)의 분사공(6)을 통해 고압의 물과 에어를 이용하여 절삭함으로써, 굴착공(2) 선단 둘레부의 연약토양을 효과적으로 절삭하여 확장할 수 있고, 만일 굴착공(2) 선단 둘레부에 바위나 경지반이 존재하는 경우에는 이 부분은 그대로 두고 주변부 토사만을 절삭하게되어, 확장비트에 의한 기계적 절삭시에 발생가능한 확장비트의 파손과 같은 문제를 피할 수 있다. 또한, 고압수에 의한 절삭은 직접 시멘트몰탈(8)을 고압으로 주입하는 것에 비해서는 유동성이 우수하여 더욱 효과적으로 주변 토사를 절삭하여 굴착공(2)의 직경에 비해 상당히 넓은 확장절삭부(4)를 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 굴착공(2) 천공시에 굴착공(2) 내에 발생되는 잔류토사가 분사된 물과 혼합되면서 상대적으로 비중이 높은 시멘트몰탈(8)에 의해 굴착공(2) 상부로 부상되므로, 강관파일(11)이나 기성재콘크리트파일(12)을 안착하려는 굴착공(2) 선단의 경지반층이 깨끗이 청소된 상태로 시멘트몰탈(8)로 충전되므로, 지반지지층과 파일 선단과의 구저적 일체화가 증대되고 파일의 침하도 효과적으로 방지된다.

또한, 기성재파일(11,12)의 하단 둘레부에는 시멘트몰탈 확장구근(9)에 매입되어 맞물리는 걸림돌기(16)가 형성되므로, 시멘트몰탈 확장구근(9)과 기성재파일(11,12)과의 결합력이 강화되어 기초파일의 구조적 일체성이 강화된다.

아울러, 기성재파일(11,12)의 하단에는 확장구근(9)을 뚫고 굴착공(2)이 하단에 지지되는 지지다리(18)를 형성함으로써, 기성재파일(11,12)이 시멘트몰탈 확장구근(9)에 적당한 깊이로 매입되면서 기성재파일(11,12) 하부의 확장구근(9)의 두께를 충분하게 유지시킴으로써, 기성재파일(11,12)을 통해 전달되는 하중을 확장구근(9)을 통해 균일하고 효과적으로 지반에 전달할 수 있어서 파일의 지지력이 양호하게 유지될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 시공순서도
도 2는 본 발명의 다른 실시예의 기성재파일 구성도
도 3은 본 발명의 다른 실시예의 기성재파일 시공상태도
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 시공순서도

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 확장구근타입 기성재파일의 시공순서도로서, 도시된 바와 같이, 먼저 파일을 설치할 지반(1) 상의 소정 위치에 오거스크류나 드릴 기타 지반굴착용 비트(3)로 지반을 소정 깊이까지 굴착하여 굴착공(2)을 천공한다(S1). 이때, 굴착 깊이가 깊은 경우에는 굴착공(2) 주변 토사의 붕괴를 방지할 필요가 있으며 케이싱(10)을 굴착공(2)을 파내려 가면서 함께 침하시킨다. 그리고 본 발명에 따른 비트(3)의 둘레부에는 고압수나 시멘트몰탈을 분사하기 위한 분사공(6)이 형성된다.

소정 깊이까지 굴착공(2)을 천공하면 상기 비트(3)의 분사공(6)을 통해 고압수 즉, 고압의 물과 공기를 굴착공(2) 선단 둘레부에 분사하여 주변 토사를 절삭함으로써 확장절삭부(4)를 형성한다(S2). 이때 확장절삭부(4)를 소정 깊이만큼 절삭하기 위해 비트(3)를 적절히 상하로 이동시킬 수 있다.

다음에, 비트(2)의 분사공(6)을 통해 시멘트몰탈 기타 적절한 그라우팅재를 분사하여 굴착공(2) 선단의 확장절삭부(4)에 시멘트몰탈(8)을 채워서 확장구근(9)을 형성한다(S3). 이때, 시멘트몰탈을 분사하는 분사공(6)은 전술한 고압수를 분사하는 분사공과 동일한 것이거나 별도의 분사공일 수 있다. 상기 확장구근(9)을 형성하는 시멘트몰탈(8)은 기성재파일(11,12)의 선단을 지지하기 위한 적절한 시멘트몰탈재료나 첨가재가 혼합된 그라우팅재를 사용한다. 이와 같이 시멘트몰탈(8)을 굴착공(2)에 주입하면, 이러한 시멘트몰탈(8)에 비해 상대적으로 비중이 작은 잔류토사는 부상토(5)로서 시멘트몰탈(8)의 위쪽으로 부상하게 된다. 이와 같이 굴착공(2) 내의 잔류토사가 위쪽으로 부상하면, 지내력이 상대적으로 취약한 잔류토사가 후술하는 바와 같이 파일의 선단과 굴착공 하단 지반층 사이에 존재하지 않게 되어, 파일에 대한 지반의 지지력이 증대되고 파일의 침하를 억제한다.

이어서, 확장구근(9)의 시멘트몰탈이 경화되기 전에 상기 굴착공(2)에 기성재 강관파일(11) 또는 PHC와 같은 기성재 콘크리트파일(12)을 하강시켜서 그 선단부가 확장구근(9) 속으로 매입되어 지지시킨다(S4). 이에 따라 기성재파일(11,12)이 선단 확장구근(9)과 일체로 연결되면서 기성재파일(11,12)의 하중이 선단 확장구근(9)에 의해 지반으로 효과적으로 분산되어 지지되므로, 기성재파일(11,12)의 선단지지력이 증대되고, 결과적으로 소요의 설계지지력을 달성하기 위한 파일이 설치개수를 줄이거나, 파일의 심도를 깊지 않게 할 수 있어서, 시공비도 절감할 수 있다. 만일 케이싱(10)을 사용한 경우에는 기성재파일(11,12)을 하강시킨 후에 케이싱(10)을 인발하여 제거한다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예의 기성재파일의 구성도로서, 강관파일(11)의 하단 외측둘레부에 걸림돌기(16)가 복수개 형성된다. 이 걸림돌기(16)는 강관파일(1) 둘레를 따라서 연장형성됨으로써, 이 강관파일(11)이 시멘트몰탈의 확장구근(9)에 매입되어 경화되면 기계적으로 맞물려서, 강관파일(11)과 확장구근(9)과의 구조적 일체성을 강화시킨다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예의 기성재파일의 시공상태도로서, 이러한 기성재파일(11,12)의 하단에는 하향연장되는 철근 또는 바형상의 지지다리(18)가 형성된 것이다. 이 지지다리(18)는 확장구근(9)이 경화되기 전에 기성재파일(11,12)이 하강하면 확장구근(9)을 뚫고 굴착공(2)의 하단에 맞닿아 지지된다. 이에 따라 기성재파일(11,12)의 선단이 직접 확장구근(9)을 뚫고 굴착공(2)의 하단에 접촉하거나 근접되는 것이 방지되어, 기성재파일(11,12) 하부의 확장구근(9)의 두께를 충분하게 유지시킴으로써, 기성재파일(11,12)을 통해 전달되는 하중을 확장구근(9)을 통해 균일하고 효과적으로 지반에 전달할 수 있어서 파일의 지지력이 양호하게 유지될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 변형된 실시예의 시공순서도로서, 도 1에 도시된 실시예에서 사용되는 케이싱(10)을 직접 강관파일로 사용하는 것이다. 이에 따라 굴착공(2)의 굴착시에 강관파일(20)을 하강시키고, 고압수를 이용하여 확장절삭부(4)를 형성하고, 여기에 몰탈시멘트를 주입하여 확장구근(9)을 형성한 후에는, 별도의 기성재파일(11,12)을 하강시킬 필요없이 이미 설치된 강관파일(20)을 확장구근(9) 상에게 정착시켜서 기성재파일의 시공을 완료하게 된다.

Claims

지반(1)상의 파일을 설치할 위치에 케이싱(10)과 함께 또는 케이싱없이 분사공(6)이 형성된 비트(3)로 굴착하여 굴착공(2)을 천공하는 단계(S1), 상기 비트(3)의 분사공(6)을 통해 굴착공(2)의 선단부에 고압의 물과 에어를 분사하여 굴착공(2) 선단 둘레부를 절삭하여 확장절삭부(4)를 형성하는 단계(S2), 상기 비트(3)의 분사공(6)을 통해 굴착공(2) 선단의 확장절삭부(4)에 시멘트몰탈(8)을 충전하여 확장구근(9)을 형성하면서 절삭된 토사나 이물질을 비중차에 의해 부상시키는 단계(S3), 굴착공(2)에 강관파일(11) 또는 콘크리트기성재파일(12)을 하강하여 상기 확장구근(9)에 매입하여 확장구근(9)에 지지시키는 단계(S4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장구근타입 기성재파일공법.
제 1 항에 있어서, 상기 기성재파일(11,12)의 하단 외측둘레부에는 상기 시멘트몰탈 확장구근(9)에 매입되어 맞물리도록 된 걸림돌기(16)가 부착된 것을 특징으로 하는 확장구근타입 기성재파일공법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 기성재파일(11,12)의 하단에는 상기 확장구근(9)을 뚫고 상기 굴착공(2)의 하단에 맞닿아 지지되는 철근이나 바형상의 지지다리(18)가 형성되는 것을 특징으로 하는 확장구근타입 기성재파일공법.
지반(1) 상의 파일을 설치할 위치에 분사공(6)이 형성된 비트(3)로 굴착하여 굴착공(2)을 천공하고 이 굴착공(2)을 통해 강관파일(20)을 하강시키는 단계(ST1), 상기 비트(3)의 분사공(6)을 통해 굴착공(2)의 선단부에 고압의 물과 에어를 분사하여 굴착공(2) 선단 둘레부를 절삭하여 확장절삭부(4)를 형성하는 단계(ST2), 상기 비트(3)의 분사공(6)을 통해 굴착공(2) 선단의 확장절삭부(4)에 시멘트몰탈(8)을 충전하여 확장구근(9)을 형성하면서 절삭된 토사나 이물질을 비중차에 의해 부상시키는 단계(ST3), 상기 시멘트몰탈 확장구근(9)을 경화시켜서 상기 강관파일(20)의 선단을 상기 확장구근(9)에 정착시키는 단계(ST4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장구근타입 기성재파일공법.