KR20190061785A - 기초 보강 공법 및 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존 기초 보강시 기초에 형성되는 원뿔대 형상의 삽입공 내에 보강 파일을 삽입하고 그라우팅하여 파일 정착부를 형성함으로써, 보강 파일을 견고하게 정착함과 아울러 보강부의 펀칭 파괴를 방지할 수 있는 기초 보강 공법 및 구조에 대한 것이다.
본 발명 기초 보강 공법은 내부에 상하부 철근이 배근된 기존 기초를 보강 파일로 보강하기 위한 것으로, (a) 상기 기초의 보강 파일 설치 위치에 기초를 상하로 관통하고, 하부로 갈수록 폭이 넓어지도록 테이퍼진 삽입공을 천공하는 단계; (b) 상기 삽입공에 보강 파일을 삽입하여 보강 파일의 상단 일부가 삽입공 내에 위치하도록 지반에 근입하는 단계; 및 (c) 상기 삽입공 내에 충전재를 그라우팅하고 경화시켜 파일 정착부를 형성하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

기초 보강 공법 및 구조{Method and structure for reinforcing foundation}

본 발명은 기존 기초 보강시 기초에 형성되는 원뿔대 형상의 삽입공 내에 보강 파일을 삽입하고 그라우팅하여 파일 정착부를 형성함으로써, 보강 파일을 견고하게 정착함과 아울러 기초 보강부의 펀칭 파괴를 방지할 수 있는 기초 보강 공법 및 구조에 대한 것이다.

기존 기초를 보강하기 위한 방법의 하나로, 기존 기초에 코어홀을 형성한 후 소구경 파일을 코어홀을 통하여 지반에 근입한 후 그라우팅하여 정착하는 기초 보강 방법이 있다.

상기 기술은 소구경 파일의 선단지지력과 그라우팅재와의 주면마찰력에 의하여 지반을 보강한다.

그러나 보강 파일의 지반 근입시 편심이 발생할 수 있는데, 이에 따라 보강 파일이 천공홀의 일측으로 치우치면 충전재가 보강 파일 상단에 고르게 채워지지 않고 두께가 일정하지 않아 보강 파일 상단이 제대로 정착되지 못하는 문제가 있다.

아울러 원통형의 코어홀에 소구경 파일을 근입하여 지반에 정착시킬 경우, 천공홀과 그라우팅부 사이에 펀칭 파괴가 발생할 우려가 있다.

이를 방지하기 위해 도 1과 같이, 정착앵커(16)로 코어홀(12a)의 측면을 뚫어 앵커링한 보강 구조 공법이 개발되었다(특허 제10-1633289호).

상기 등록기술은 경사 방향의 정착 앵커(16)가 코어홀(12a)의 크기보다 넓게 확장되어 기초 콘크리트에 정착됨으로써 구조적 안정성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 그러나 상세가 복잡하여 시공 및 관리가 어려운 한계가 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 기존 기초 등의 보강시 보강 파일의 정착을 견고하게 할 수 있고, 보강부의 펀칭 파괴를 방지할 수 있는 기초 보강 공법 및 구조를 제공하고자 한다.

본 발명은 구조가 간단하여 시공이 용이한 기초 보강 공법 및 구조를 제공하고자 한다.

바람직한 실시예에 따른 본 발명은 내부에 상하부 철근이 배근된 기존 기초를 보강 파일로 보강하기 위한 것으로, (a) 상기 기초의 보강 파일 설치 위치에 기초를 상하로 관통하고, 하부로 갈수록 폭이 넓어지도록 테이퍼진 삽입공을 천공하는 단계; (b) 상기 삽입공에 보강 파일을 삽입하여 보강 파일의 상단 일부가 삽입공 내에 위치하도록 지반에 근입하는 단계; 및 (c) 상기 삽입공 내에 충전재를 그라우팅하고 경화시켜 파일 정착부를 형성하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기초 보강 공법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (a) 단계에서, 상기 삽입공은 상기 기초의 보강 파일 설치 위치에 상하로 지름이 동일한 관통공을 천공한 후, 상기 관통공의 측면을 홀가공하여 하부로 갈수록 폭이 넓어지도록 테이퍼진 확대부를 형성함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 기초 보강 공법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 확대부는 상기 상부 철근과 하부 철근의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 기초 보강 공법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (b) 단계에서, 상기 보강 파일 근입 후에 상기 삽입공의 내부에는 외주면에 다수의 유동공이 형성된 보강 파이프가 삽입되는 것을 특징으로 하는 기초 보강 공법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 보강 파이프의 하부 중앙에는 결합공이 형성된 하부판이 구비되어, 상기 보강 파일의 상단이 결합공에 결합되는 것을 특징으로 하는 기초 보강 공법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 유동공은 보강 파이프의 외주면을 절개하여 내측 또는 외측으로 절곡하여 형성되는 것을 특징으로 하는 기초 보강 공법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 확대부의 일측에 정착홈부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 기초 보강 공법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 기초 보강 공법에 의해 시공된 기초 보강 구조에 관한 것으로, 내부에 상하부 철근이 배근된 기존 기초; 상기 기초의 보강 파일 설치 위치에 기초를 상하로 관통하고, 하부로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성되는 삽입공; 상기 삽입공을 통해 삽입되어 상단 일부가 상기 삽입공 내에 위치하도록 지반에 근입되는 보강 파일; 및 상기 삽입공 내에 충전재가 그라우팅되어 형성되는 파일 정착부; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 기초 보강 구조를 제공한다.

본 발명에 따르면 기초에 하부로 갈수록 폭이 넓어지는 원뿔대 형상의 정착부를 형성함으로써, 파일 정착부 외주면의 지압 또는 마찰전단에 의하여 보강부와 기초 계면 사이의 펀칭 전단 파괴 방지가 가능한 기초 보강 공법 및 구조를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면 보강 파일의 상단이 기초에 관통 형성된 삽입공의 확대된 부분에 위치하므로, 보강 파일의 상부 주변에 충전재가 충분히 고르게 채워질 수 있다. 아울러 파일 정착부 두께가 일정하여 안정적으로 정착된다. 따라서 보강 파일의 상단이 제대로 견고하게 정착 가능하다.

본 발명에 따르면 기존 기초 등의 보강시 하부로 갈수록 폭이 넓어지는 삽입공 내에 보강 파일 상단이 위치하도록 지반에 근입한 후 상부에 그라우팅하여 파일 정착부를 형성하면 충분하므로, 구조 및 시공이 간단하다.

도 1은 종래 기술에 의하여 보강된 기초를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명 기초 보강 공법의 단계별 공정을 도시하는 도면.
도 3은 삽입공의 시공 순서를 도시하는 도면.
도 4는 파일 정착부의 하중 지지 개념을 도시하는 도면.
도 5는 보강 파이프의 실시예를 도시하는 사시도.
도 6은 보강 파이프가 삽입된 기초를 도시하는 측단면도.
도 7은 보강 파이프와 보강 파일의 결합 관계를 도시하는 측단면도.
도 8은 절곡판이 구비된 보강 파이프를 도시하는 측단면도.
도 9는 확대부의 다양한 실시예를 도시하는 도면.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명 기초 보강 공법의 단계별 공정을 도시하는 도면이다.

도 2의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 본 발명 기초 보강 공법은 내부에 상하부 철근(11, 12)이 배근된 기존 기초(1)를 보강 파일(2)로 보강하기 위한 것으로, (a) 상기 기초(1)의 보강 파일(2) 설치 위치에 기초(1)를 상하로 관통하고, 하부로 갈수록 폭이 넓어지도록 테이퍼진 삽입공(14)을 천공하는 단계; (b) 상기 삽입공(14)에 보강 파일(2)을 삽입하여 보강 파일(2)의 상단 일부가 삽입공(14) 내에 위치하도록 지반에 근입하는 단계; 및 (c) 상기 삽입공(14) 내에 충전재를 그라우팅하고 경화시켜 파일 정착부(3)를 형성하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 시공이 용이하면서도 보강 파일(2)의 정착을 견고하게 할 수 있고, 아울러 기초 보강부의 펀칭 파괴를 방지할 수 있는 기초 보강 공법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명 기초 보강 공법에서는 우선 (a) 상기 기초(1)의 보강 파일(2) 설치 위치에 기초(1)를 상하로 관통하고, 하부로 갈수록 폭이 넓어지도록 테이퍼진 삽입공(14)을 천공한다(도 2의 (a)).

상기 기초(1)는 철근콘크리트 기초로 내부에 상부 철근(11) 및 하부 철근(12)이 배근되어 있다.

상기 삽입공(14)은 기초(1)를 상하 수직으로 관통하는 것으로, 하부로 갈수록 폭이 넓어지도록 테이퍼진 형상으로 이루어진다.

다음으로, (b) 상기 삽입공(14)에 보강 파일(2)을 삽입하여 보강 파일(2)의 상단 일부가 삽입공(14) 내에 위치하도록 지반에 근입한다(도 2의 (b)).

상기 보강 파일(2)은 근입 후 파일 두부를 삽입공(14) 내부에서 플라즈마 커팅기 등으로 절단하여 적절한 길이를 형성하도록 한다.

이에 따라 상기 보강 파일(2)의 상단이 삽입공(14)의 확대된 부분에 위치하게 되므로, 후에 보강 파일(2)의 상부 주변에 충전재가 충분히 고르게 채워질 수 있다. 아울러 파일 정착부(3)의 두께가 일정하여 보강 파일(2)이 안정적으로 정착될 수 있다.

상기 보강 파일(2)은 파일 정착부(3) 내에 견고하게 정착되도록 상부 외주면에 쉬어스터드(미도시)가 결합될 수 있다.

이후, (c) 상기 삽입공(14) 내에 충전재를 그라우팅하고 경화시켜 파일 정착부(3)를 형성한다(도 2의 (c)).

이에 따라 삽입공(14) 내에 원뿔대 형상의 파일 정착부(3)가 형성되므로, 파일 정착부(3)와 기초(1) 계면 사이의 펀칭 전단에 대하여 파일 정착부(3) 외주면의 지압 또는 마찰전단에 의해 효과적으로 저항 가능하다.

상기 충전재는 기초(1)의 콘크리트(13)보다 강도가 높은 에폭시나 무수축 모르타르를 사용하는 것이 바람직하다.

도 3은 삽입공의 시공 순서를 도시하는 도면이다.

도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 (a) 단계에서, 상기 삽입공(14)은 상기 기초(1)의 보강 파일(2) 설치 위치에 상하로 지름이 동일한 관통공(141)을 천공한 후, 상기 관통공(141)의 측면을 홀가공하여 하부로 갈수록 폭이 넓어지도록 테이퍼진 확대부(142)를 형성함으로써 형성 가능하다.

상기 기초(1)에 테이퍼진 형상의 삽입공(14)을 한 번에 형성하기는 어렵다.

따라서 일반적인 천공기를 이용하여 상하로 지름이 동일한 원통형의 관통공(141)을 선 천공한 후(도 3의 (a)), 관통공(141) 내부에서 특수 장비를 이용하여 관통공(141)의 측면 방향으로 기존 콘크리트(13)를 긁어내어 확대부(142)를 형성함으로써 테이퍼진 삽입공(14)을 쉽게 시공할 수 있다(도 3의 (b)).

도 4는 파일 정착부의 하중 지지 개념을 도시하는 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 확대부(142)는 상기 상부 철근(11)과 하부 철근(12)의 사이에 형성될 수 있다.

상하 수직 방향으로만 단면 변화 없이 형성되는 관통공(141)은 하단의 날을 회전시켜 코어링하는 일반적인 천공기를 사용하여 천공할 수 있는데, 이 경우 철근이 간섭되더라도 철근을 쉽게 절단할 수 있어 천공 작업을 용이하게 진행할 수 있다.

그러나 테이퍼형 확대부(142)는 기초(1)의 콘크리트(13) 부분을 관통공(141) 측면에서 긁어내어 형성하는 것이므로, 확대부(142) 형성을 위한 장비로는 철근 절단이 곤란해 철근 간섭 시 작업이 매우 어렵다.

따라서 확대부(142)가 상부 철근(11)과 하부 철근(12) 사이에만 형성되도록 함으로써, 확대부(142) 시공시 상하부 철근(11, 12)을 절단하지 않고 작업을 진행하도록 할 수 있다.

아울러 상기 확대부(142)를 상하부 철근(11, 12) 사이에만 부분적으로 형성하는 경우, 확대부(142) 하부에 단턱부(143)가 자연스럽게 형성된다.

이러한 단턱부(143)는 보강 파일(2)에 인장력 작용시 파일 정착부(3)가 관통공(141)에서 빠지지 않도록 한다. 이에 따라 파일 정착부(3)가 주변 기초(1)와 상하 양방향으로 견고하게 고정되므로, 압축력 및 인장력 모두에 대해 안정적으로 하중을 전달할 수 있다(도 4).

또한, 하부 철근(12)의 절단 길이를 최소화할 수 있다.

도 5는 보강 파이프의 실시예를 도시하는 사시도이고, 도 6은 보강 파이프가 삽입된 기초를 도시하는 측단면도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 (b) 단계에서, 상기 보강 파일(2) 근입 후에 상기 삽입공(14)의 내부에는 외주면에 다수의 유동공(41)이 형성된 보강 파이프(4)가 삽입될 수 있다.

상기 보강 파이프(4)는 외주면에 다수의 유동공(41)이 형성된다.

상기 유동공(41)은 보강 파이프(4)의 내외로 충전재가 유동될 수 있도록 한다.

상기 보강 파이프(4)는 상기 (b) 단계에서 삽입공(14) 내부에 보강 파일(2) 근입 후 삽입공(14) 내에 삽입된다.

이렇게 삽입된 보강 파이프(4)는 보강 파일(2) 상부의 충전재를 횡구속하여 파일 정착부(3)를 보강한다.

상기 보강 파이프(4)는 보강 파일(2) 상단 외부의 돌출된 부분을 감싸도록 시공 가능하며, 보강 파이프(4)의 상단은 삽입공(14)의 상부 부분까지 연장되도록 시공할 수 있다.

도 7은 보강 파이프와 보강 파일의 결합 관계를 도시하는 측단면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 보강 파이프(4)의 하부 중앙에는 결합공이 형성된 하부판(42)이 구비되어, 상기 보강 파일(2)의 상단이 결합공에 결합되도록 구성 가능하다.

종래에는 보강 파일(2)의 상단을 충전재 그라우팅에 의하여 형성되는 파일 정착부(3)에 정착시키기 위해 플레이트 등 소정 면적을 갖는 정착판을 결합하였다.

그런데 이 경우 정착판이 삽입공(14)을 통과하여야 하므로, 삽입공(14)의 지름을 필요 이상으로 크게하여야 한다.

따라서 본 발명에서는 수평 방향으로 폭이 넓은 정착판이 아니라 수직 방향으로 연장되는 보강 파이프(4)를 이용하여, 보강 파일(2)의 상단이 보강 파이프(4) 하부에 구비된 하부판(42)에 결합되어 파일 정착부(3) 내에 견고하게 정착되도록 하였다.

이때, 상기 하부판(42)의 결합공 내주면에는 암나사산이 형성되고, 보강 파일(2)의 상부 외주면에는 나사산이 형성되어, 보강 파일(2)의 상단을 하부판(42)의 결합공에 나사 결합할 수 있다.

상기 보강 파일(2)은 보강 파이프(4)의 하부에 위치된 하부판(42)에 의해 파일 정착부(3) 내에 정착되며, 보강 파이프(4)의 유동공(41) 내에 채워지는 충전재에 의해 더욱 견고하게 정착 가능하다.

도 8은 절곡판이 구비된 보강 파이프를 도시하는 측단면도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 유동공(41)은 보강 파이프(4)의 외주면을 절개하여 내측 또는 외측으로 절곡하여 형성 가능하다.

상기 유동공(41)은 보강 파이프(4)의 외주면을 절개한 후 절개된 부분을 보강 파이프(4)의 내측 또는 외측으로 절곡하여 형성할 수 있다.

이에 따라 보강 파이프(4)가 절개된 후 절곡되어 절곡판(43)이 형성된다.

상기 절곡판(43)은 파일 정착부(3) 내에 묻혀 정착력을 증가시킨다.

상기 절곡판(43)은 삽입공(14) 내에 보강 파이프(4) 삽입시, 삽입공(14)과 상호 간섭되지 않도록 보강 파이프(4)의 내측으로 절곡하여 형성하는 것이 바람직하다. 다만, 경우에 따라 보강 파이프(4)의 절개 부분을 외측으로 절곡하여 절곡판(43)을 형성할 수도 있다.

다음으로, 본 발명 기초 보강 구조는 도 2 내지 도 8을 참고하여 전술한 본 발명 기초 보강 공법에 의해 시공된 기초 보강 구조에 관한 것이다.

본 발명 기초 보강 구조는 내부에 상하부 철근(11, 12)이 배근된 기존 기초(1); 상기 기초(1)의 보강 파일(2) 설치 위치에 기초(1)를 상하로 관통하고, 하부로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성되는 삽입공(14); 상기 삽입공(14)을 통해 삽입되어 상단 일부가 상기 삽입공(14) 내에 위치하도록 지반에 근입되는 보강 파일(2); 및 상기 삽입공(14) 내에 충전재가 그라우팅되어 형성되는 파일 정착부(3); 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 기존 기초(1)는 내부에 상하부 철근(11, 12)이 배근된 철근콘크리트 기초로, 기초(1)를 수직으로 관통하는 삽입공(14) 내에 보강 파일(2)을 삽입하고 그라우팅하여 파일 정착부(3)를 형성할 수 있다.

상기 삽입공(14)은 하부로 갈수록 폭이 넓어지도록 테이퍼진 형상으로 이루어진다.

상기 보강 파일(2)은 상단 일부가 삽입공(14) 내에 위치하는 것으로, 특히 삽입공(14)의 폭이 확대되는 부분에 보강 파일(2)의 상단이 위치된다.

상기 삽입공(14)은 관통공(141)과 확대부(142)로 구성할 수 있으며, 확대부(142)는 상부 철근(11)과 하부 철근(12) 사이에 형성할 수 있다.

상기 삽입공(14) 내부에는 하부가 보강 파일(2)의 외측을 감싸도록 보강 파이프(4)가 삽입될 수 있다.

아울러 상기 보강 파이프(4)의 외주면에는 충전재의 유동을 위한 유동공(41)이 다수 형성될 수 있으며, 보강 파이프(4)의 하부 중앙에는 하부판(42)이 결합되어, 보강 파일(2)의 상단과 나사 결합될 수 있다.

도 9는 확대부의 다양한 실시예를 도시하는 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이 상기 확대부(142)의 일측에는 정착홈부(144)가 더 형성되도록 구성될 수 있다. 이에 따라 파일 정착부(3)의 정착력 증대를 도모할 수 있다.

상기 정착홈부(144)는 확대부(142)를 측면에서 긁어내서 형성한 것으로 도 9의 (a)와 같이 테이퍼지게 형성하여 테이퍼진 부분을 다단으로 형성할 수도 있고, 도 9의 (b)와 같이 측방으로만 더 확대하여 형성할 수도 있다.

1: 기초
11: 상부 철근
12: 하부 철근
13: 콘크리트
14: 삽입공
141: 관통공
142: 확대부
143: 단턱부
144: 정착홈부
2: 보강 파일
3: 파일 정착부
4: 보강 파이프
41: 유동공
42: 하부판
43: 절곡판

Claims (8)

1. 내부에 상하부 철근(11, 12)이 배근된 기존 기초(1)를 보강 파일(2)로 보강하기 위한 것으로,
   (a) 상기 기초(1)의 보강 파일(2) 설치 위치에 기초(1)를 상하로 관통하고, 하부로 갈수록 폭이 넓어지도록 테이퍼진 삽입공(14)을 천공하는 단계;
   (b) 상기 삽입공(14)에 보강 파일(2)을 삽입하여 보강 파일(2)의 상단 일부가 삽입공(14) 내에 위치하도록 지반에 근입하는 단계; 및
   (c) 상기 삽입공(14) 내에 충전재를 그라우팅하고 경화시켜 파일 정착부(3)를 형성하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기초 보강 공법.
   
2. 제1항에서,
   상기 (a) 단계에서,
   상기 삽입공(14)은 상기 기초(1)의 보강 파일(2) 설치 위치에 상하로 지름이 동일한 관통공(141)을 천공한 후, 상기 관통공(141)의 측면을 홀가공하여 하부로 갈수록 폭이 넓어지도록 테이퍼진 확대부(142)를 형성함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 기초 보강 공법.
   
3. 제1항에서,
   상기 확대부(142)는 상기 상부 철근(11)과 하부 철근(12)의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 기초 보강 공법.
   
4. 제1항에서,
   상기 (b) 단계에서,
   상기 보강 파일(2) 근입 후에 상기 삽입공(14)의 내부에는 외주면에 다수의 유동공(41)이 형성된 보강 파이프(4)가 삽입되는 것을 특징으로 하는 기초 보강 공법.
   
5. 제4항에서,
   상기 보강 파이프(4)의 하부 중앙에는 결합공이 형성된 하부판(42)이 구비되어, 상기 보강 파일(2)의 상단이 결합공에 결합되는 것을 특징으로 하는 기초 보강 공법.
   
6. 제5항에서,
   상기 유동공(41)은 보강 파이프(4)의 외주면을 절개하여 내측 또는 외측으로 절곡하여 형성되는 것을 특징으로 하는 기초 보강 공법.
   
7. 제2항에서,
   상기 확대부(142)의 일측에는 정착홈부(144)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 기초 보강 공법.
   
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 기초 보강 공법에 의해 시공된 기초 보강 구조에 관한 것으로,
   내부에 상하부 철근(11, 12)이 배근된 기존 기초(1);
   상기 기초(1)의 보강 파일(2) 설치 위치에 기초(1)를 상하로 관통하고, 하부로 갈수록 폭이 넓어지도록 형성되는 삽입공(14);
   상기 삽입공(14)을 통해 삽입되어 상단 일부가 상기 삽입공(14) 내에 위치하도록 지반에 근입되는 보강 파일(2); 및
   상기 삽입공(14) 내에 충전재가 그라우팅되어 형성되는 파일 정착부(3); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 기초 보강 구조.

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