KR20210024808A - Cip 공법용 띠장 간극채움재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CIP 공법용 띠장 간극채움재에 관한 것이다.
본 발명의 CIP 공법용 띠장 간극채움재는, 원형 단면의 타설말뚝이 연이어 설치되고, 타설말뚝들을 가로지르는 띠장이 설치되는 CIP 공법에서 타설말뚝과 띠장 사이의 간극을 채우줘는 CIP 공법용 띠장 간극채움재에 있어서, 내부에 내부충진공간(51a)이 형성되어 있는 내부유닛(51)과; 상기 내부충진공간(51a)에 충진되며, 수분과 접촉하면 부피가 팽창하는 소재로 이루어진 분말상의 수 팽창성 시멘트(52)과; 상기 내부유닛(51)의 외부를 감싸 설치되어 있되, 내주면이 내부유닛(51)의 외주면과 이격된 외부충진공간(53a)을 형성하는 외부유닛(53)과; 상기 외부충진공간(53a)에 충진되어 있는 충진재(54);를 포함하여 구성되며, 상기 외부유닛(53)은 연질 시트로 이루어져 있고, 상기 충진재가 내외로 통과되지 않고 수분은 통과할 수 있는 다공성을 가지며, 상기 내부유닛(51)은 연질 시트로 이루어져 있고, 상기 분말상의 수 팽창성 시멘트(52)가 내외로 통과되지 않고 수분은 통과할 수 있는 다공성을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 말뚝과 띠장 사이의 간격이 좁더라도 설치가 용이하고, 각 말뚝과 띠장 사이의 간격이 상이하더라도 전체적으로 말뚝과 띠장 사이를 충진시켜 시공성이 용이한 간극채움재가 제공되며, 이를 이용하여 말뚝과 띠장 사이의 간격을 최소화할 수 있는 CIP 공법이 제공된다.

Description

CIP 공법용 띠장 간극채움재 및 이를 이용한 CIP 공법{Waling filler for CIP and Construction method of cast-in-placed-pile using it}

본 발명은 띠장 간극채움재 및 이를 이용한 CIP 공법에 관한 것으로, 말뚝과 띠장 사이의 간격이 좁더라도 설치가 용이하고, 각 말뚝과 띠장 사이의 간격이 상이하더라도 전체적으로 말뚝과 띠장 사이를 충진시켜 시공성이 용이한 간극채움재 및 이를 이용한 CIP 공법에 관한 것이다.

지중의 굴착공사에서 굴토 배면의 붕괴를 방지하기 위한 흙막이 벽체의 시공방법중 CIP흙막이 벽체의 시공방법은 지반 조건에 구애받지 않고 거의 모든 지반에 대하여 적용이 가능하고, 굴착 완료후에는 지하구조물의 외부 옹벽과 합벽시공할 수 있어 대지 경계에까지 근접하여 시공할 수 있기 때문에 도심지의 많은 현장에서 적용되고 있다.

이러한 CIP흙막이 벽체의 시공방법은, 굴착공사의 착수 전에 굴착지반 경계에 어스 오거 등의 장비를 이용하여 소정의 깊이까지 천공하여 천공홀을 형성시킨 후, 상기 천공홀에 철근콘크리트 구조물을 조성하여 지중에 CIP말뚝을 형성하고, 이러한 말뚝을 주열식으로 연속시공하여 흙막이 벽체를 형성시키는 방법으로 이루어진다.

이때 대심도 굴착공사나 지하수위가 높은 지반에서는, 흙막이 벽체에 미치는 배면 토압이 일반적인 경우보다 매우 크게 작용하기 때문에, 흙막이 벽체가 토사의 압력을 견딜 수 있도록 흙막이 벽체의 내면에 별도의 띠장이 밀착 시공된다.

그런데, 흙막이 벽체에 대한 띠장 시공시 다음과 같은 문제점이 있다.

시공 지면에 다수의 수직 보링을 일렬로 순차 실시할 때 작업자가 각 수직 보링 위치를 일직선으로 맞추는데 한계가 있고, 또한 주변 시공 환경에 따른 간섭 요인 등이 존재하여 각 수직 보링 위치를 일직선으로 맞추는데 한계가 있는 바, 수직 보링에 의한 굴착홀이 일직선을 이루지 못하고 불규칙한 배열을 이루게 된다.

따라서, 수직보링에 의한 굴착홀내에 타설된 콘크리트 기둥 즉, 흙막이 벽체 들도 일직선을 이루지 못하고 불규칙한 배열을 이루게 되어, 흙막이 벽체에 띠장이 말착되면, 띠장의 길이방향에서 어떤 부분은 흙막이 벽체에 밀착되고, 또 어떤 부분은 흙막이 벽체와 이격되는 현상이 발생한다.

이렇게 흙막이 벽체와 띠장이 이격되면, 흙막이 벽체에 대한 띠장의 지지력이 떨어질 수 밖에 없고, 결국 흙막이 벽체가 토사압에 의하여 무너져 내릴 수 있는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여 종래에는 흙막이 벽체와 띠장 간의 이격공간에 합판에 의한 거푸집을 만들고, 그 내부에 콘크리트를 타설하는 공법이 사용되었지만, 거푸집을 만드는 숙달된 노무자 필요한 점, 거푸집 전구간 설치로 공사 기간이 증가하는 점, 콘크리트 전구간 설치로 산업폐기물 처리 비용이 증가하는 점, 불필요한 작업증가로 공사비가 증가하는 점 등의 단점이 있고, 특히 흙막이 벽체와 띠장 간의 협소한 이격공간에 거푸집을 설치하기 어려운 단점이 있다.

이에 앵글, 강판, H빔 등을 절단하여 흙막이 벽체와 띠장 사이에 용접하여 지지하는 공법이 사용되었지만, H빔 등을 절단 및 용접 시공함에 따른 강재 소모량이 증가하는 점, 용접으로 인한 기본 강성을 변화시키므로 재사용시 안전 문제가 발생하는 점, 토압 발생시 강재 변형이 발생하므로 확실한 용접을 위한 숙력된 노무자자 필요한 점, 면처리 등의 추가 인건비 부담이 존재하는 점 등의 단점이 있다.

이에 최근에는 "CIP흙막이 벽체용 필러부재"(한국 등록특허공보 제10-1930929호, 특허문헌 1)에는 말뚝에 접하는 외접지지판, 띠장에 접하는 내접지지판 및 이 둘 사이의 간격을 조정하는 간격조정대로 구성되어 각기 간격이 다른 띠장과 말뚝을 지지할 수 있게 한 기술이 공개되어 있다.

특허문헌 1은 거푸집을 이용한 습식 간격 매움이나, 구조부재의 가공을 이용한 건식 간격 매움 방식에 비해 시공이 간편한 장점이 있다.

그러나, 특허문헌 1의 경우 띠장과 말뚝 사이의 다양한 간격에 대응하기 위한 간격조정대가 일정 길이 이상 소요되는 바, 띠장과 말뚝 사이의 간격이 매우 협소한 경우에는 시공이 용이하지 못한 문제점이 있다.

즉, H형강이 매설된 말뚝의 피복을 박리하여 형강이 노출되게 한 후, 여기에 바로 띠장이 설치되지 않고 브라켓 등을 설치하는 공법에는 어느 정도 적용이 가능하나, 근복적으로 띠장과 말뚝 사이 간격을 최소화하는 공법에는 적용이 용이하지 못한 문제점이 있다.

한편, "흙막이 벽체와 띠장 간의 홈메우기용 자바라 잭"(한국 등록특허공보 제10-1364227호, 특허문헌 2)에는 케이스의 용적 변화가 용이한 거푸집 형태의 구조가 제시되어 있는 바, 특허문헌 1에 비해 협소한 간극에도 용이하게 설치할 수 있는 장점을 가진다.

그러나, 특허문헌 2의 구조는 그 형태가 정형화되어 있기 때문에 띠장과 말뚝 사이에 여러 장애물이 있는 경우에는 그 적용이 용이하지 못한 문제점이 있다.

KR 10-1930929 (2018.12.13) KR 10-1364227 (2014.02.07)

본 발명의 CIP 공법용 띠장 간극채움재 및 이를 이용한 CIP 공법은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 말뚝과 띠장 사이의 간격이 좁더라도 설치가 용이하고, 각 말뚝과 띠장 사이의 간격이 상이하더라도 전체적으로 말뚝과 띠장 사이를 충진시켜 시공성이 용이한 간극채움재를 제공하려는 것이다.

뿐만 아니라, 이를 이용하여 말뚝과 띠장 사이의 간격을 최소화할 수 있는 CIP 공법을 제공하려는 것이다.

구체적으로, 중간에 H형강이 내장된 말뚝 없이 전체적으로 철근만 내장된 말뚝을 형성하되, 철근조립체를 구성함에 있어서 박리부재를 이용하여 콘크리트에 일체화되지 않고 상부가 밴딩 가능한 지지철근을 설치한 후 말뚝 시공 후 지지철근 상부를 밴딩하도록 구성하고, 별도의 브라켓 없이 그 위에 바로 띠장을 안착시켜 고정함으로써 띠장과 말뚝 사이의 거리를 최소화시키고, 전술한 간극채움재를 말뚝과 띠장 사이에 설치한 후 간극채움재를 팽창시켜 전체적으로 띠장과 말뚝이 밀착될 수 있는 공법을 제공하려는 것이다.

뿐만 아니라, 지지처른 상부를 밴딩시키기 위해 콘크리트 피복을 박리시킴에 있어서 그 위치를 식별할 수 있는 수단을 제공함으로써 말뚝의 표면 손상을 최소화시킬 수 있게 하려는 것이다.

본 발명의 CIP 공법용 띠장 간극채움재는 상기한 과제를 해결하기 위하여, 원형 단면의 타설말뚝이 연이어 설치되고, 타설말뚝들을 가로지르는 띠장이 설치되는 CIP 공법에서 타설말뚝과 띠장 사이의 간극을 채우줘는 CIP 공법용 띠장 간극채움재에 있어서, 내부에 내부충진공간(51a)이 형성되어 있는 내부유닛(51)과; 상기 내부충진공간(51a)에 충진되며, 수분과 접촉하면 부피가 팽창하는 소재로 이루어진 분말상의 수 팽창성 시멘트(52)과; 상기 내부유닛(51)의 외부를 감싸 설치되어 있되, 내주면이 내부유닛(51)의 외주면과 이격된 외부충진공간(53a)을 형성하는 외부유닛(53)과; 상기 외부충진공간(53a)에 충진되어 있는 충진재(54);를 포함하여 구성되며, 상기 외부유닛(53)은 연질 시트로 이루어져 있고, 상기 충진재가 내외로 통과되지 않고 수분은 통과할 수 있는 다공성을 가지며, 상기 내부유닛(51)은 연질 시트로 이루어져 있고, 상기 분말상의 수 팽창성 시멘트(52)가 내외로 통과되지 않고 수분은 통과할 수 있는 다공성을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 있어서 상기 내부유닛(51)가 외부유닛(53)은 부직포로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 상기 외부유닛(53)과 내부유닛(51)을 관통하며 유연성을 갖는 시트 재질로 이루어진 관상의 관통부재(55)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

더하여, 본 발명의 CIP 공법은, 굴착장비를 이용하여 천공홀(1)을 형성하고 천공홀(1) 내부에 케이싱(2)을 설치하는 천공단계와; 다수 개의 수직철근(11)과, 상기 수직철근(11)을 감싸 연결되는 띠철근(12)으로 구성된 철근조립체(10)를 제조하되, 상기 철근조립체(10)의 외측에 철근조립체(10) 길이 방향으로 연장되며 일정 길이를 갖는 지지철근(13)을 설치하되, 지지철근(13)의 하부는 띠철근(12)에 용접 고정하여 결합부(13b)를 형성하고, 상기 결합부(13b)의 상부는 띠철근(12)에 분리 가능하도록 결속철선(13d)으로 결속하는 철근조립단계와; 일측에 수직 방향의 끼움홈(14a)이 형성된 박리부재(14)를 준비한 후, 상기 끼움홈(14a)에 상기 지지철근(13)이 끼워지도록 하면서 박리부재(14)를 철근조립체의 외측에 설치하는 박리부재설치단계와; 박리부재(14)가 흙막이벽체를 형성하는 방향이 되도록 상기 철근조립체(10)를 케이싱(2) 내부에 삽입한 후 케이싱(2) 내부에 콘크리트를 타설하고 케이싱(2)을 인발하여 타설말뚝(3)을 시공하는 타설단계와; 타설말뚝(3)과 접한 지중을 굴착하여 박리부재(14)가 위치한 타설말뚝(3) 표면이 노출면이 되도록 한 다음 상기 지지철근(13)의 상부측에 대응되는 위치의 박리부재 외측의 콘크리트 피복을 박리하여 박리부재(14)를 노출시키는 제1박리단계와; 상기 콘크리트 피복이 박리되고 노출된 박리부재(14)를 내측의 콘크리트로부터 박리하여 지지철근(13)의 상부를 외부로 노출시키는 제2박리단계와; 상기 제2박리단계에 의해 노출된 지지철근(13)을 결속철선(13d)으로부터 분리한 후 밴딩하여 결합부(13b)의 상부가 결합부(13b)으로부터 꺽인 밴딩부(13a)를 형성하는 밴딩단계와; 내부에 내부충진공간(51a)이 형성되어 있고, 연질 시트로 이루어져 있는 내부유닛(51)과, 상기 내부충진공간(51a)에 충진되며, 수분과 접촉하면 부피가 팽창하는 소재로 이루어진 분말상의 수 팽창성 시멘트(52)와, 상기 내부유닛(51)의 외부를 감싸 설치되어 있고, 연질 시트로 이루어져 있되, 내주면이 내부유닛(51)의 외주면과 이격된 외부충진공간(53a)을 형성하는 외부유닛(53)과, 상기 외부충진공간(53a)에 충진되어 있는 충진재(54)와, 상기 외부유닛(53)과 내부유닛(51)을 관통하며 유연성을 갖는 시트 재질로 이루어진 관상의 관통부재(55)로 구성되고, 상기 외부유닛(53)은 상기 충진재가 내외로 통과되지 않고 수분은 통과할 수 있는 다공성을 가지며, 상기 내부유닛(51)은 상기 분말상의 수 팽창성 시멘트(52)가 내외로 통과되지 않고 수분은 통과할 수 있는 다공성을 가지고, 상기 관통부재(55)는 내부충진공간(51a) 및 외부충진공간(53a) 내부에서 길이 방향으로 신장 가능하게 주름진 형태로 설치되어 있는 간극채움재(50)를 준비한 후, 상기 관통부재(55)에 밴딩부(13a)를 관통시키는 채움재설치단계와; 상기 밴딩된 지지철근(13) 상부에 띠장(4)을 안착시켜 연결하는 띠장설치단계와; 상기 간극채움재(50)에 물을 뿌려 간극채움재(50)를 팽창시켜 외부유닛(53)의 양측 벽면이 띠장(4)과 타설말뚝(3)의 표면에 밀착되고, 제1박리단계 및 제2박리단계를 거쳐 형성된 타설말뚝(3) 표면의 홈이 메워지도록 하는 밀착단계;를 포함하여 구성된다.

상기한 구성에 있어서, 상기 박리부재(14)의 일측에는 외광내협 형태의 식별재설치홈(14b)이 형성되어 있고, 몸체가 상기 식별재설치홈(14b) 형상에 대응되는 형상의 탄성 재질의 식별재(20)가 상기 식별재설치홈(14b)에 끼움 결합되되, 식별재(20)의 내측 단부에는 걸림돌기(21)가 외측으로 돌출된 채 형성되어 상기 팽창제설치홈(14b)을 강제로 관통한 후 몸체의 채 이탈이 방지되도록 구성되며, 식별재(20)의 외측 단부는 특정 색상 또는 마크가 인쇄 처리된 인쇄부(22)가 형성되어 있고, 상기 식별재(20)는 수분과 접촉하여 부피가 팽창하는 재질로 이루어져 콘크리트 타설에 따른 수분 접촉시 외측이 상기 박리부재(14)의 외측으로 팽창하여 천공홀(1)의 내주면에 닿도록 돌출하여 인쇄부(22)가 타설말뚝(3)의 외주면으로 노출되도록 하며, 상기 제1박리단계에서 인쇄부(22)를 통해 박리 위치를 육안으로 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 말뚝과 띠장 사이의 간격이 좁더라도 설치가 용이하고, 각 말뚝과 띠장 사이의 간격이 상이하더라도 전체적으로 말뚝과 띠장 사이를 충진시켜 시공성이 용이한 간극채움재가 제공된다.

뿐만 아니라, 이를 이용하여 말뚝과 띠장 사이의 간격을 최소화할 수 있는 CIP 공법이 제공된다.

구체적으로, 중간에 H형강이 내장된 말뚝 없이 전체적으로 철근만 내장된 말뚝을 형성하되, 철근조립체를 구성함에 있어서 박리부재를 이용하여 콘크리트에 일체화되지 않고 상부가 밴딩 가능한 지지철근을 설치한 후 말뚝 시공 후 지지철근 상부를 밴딩하도록 구성하고, 별도의 브라켓 없이 그 위에 바로 띠장을 안착시켜 고정함으로써 띠장과 말뚝 사이의 거리를 최소화시키고, 전술한 간극채움재를 말뚝과 띠장 사이에 설치한 후 간극채움재를 팽창시켜 전체적으로 띠장과 말뚝이 밀착될 수 있는 공법이 제공된다.

뿐만 아니라, 지지처른 상부를 밴딩시키기 위해 콘크리트 피복을 박리시킴에 있어서 그 위치를 식별할 수 있는 수단을 제공함으로써 말뚝의 표면 손상을 최소화시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 CIP 공법용 띠장 간극채움재의 설치 일 예를 나타낸 사시도 및 작동 상태를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에서 간극채움재의 또다른 실시예를 나타낸 사시도 및 작동 상태를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 간극채움재에 관통부재가 설치된 예를 나타낸 절단 사시도.
도 4는 본 발명에서 관통부재가 구비된 간극채움재를 이용한 CIP 공법 예를 나타낸 분해 사시도.
도 5는 도 4에 따른 CIP 공법을 순차적으로 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 CIP 공법에서 철근조립체의 조립 상태를 나타낸 분해 사시도.
도 7은 본 발명의 CIP 공법에서 철근조립체의 조립을 순차적으로 나타낸 사시도.
도 8은 본 발며에 의해 제조된 말뚝 및 말뚝의 피복을 1차 박리한 상태를 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명에서 말뚝을 2차 박리하고, 지지철근을 박리한 상태를 나타낸 사시도.
도 10은 본 발명에서 식별재의 설치 상태를 나타낸 분해 사시도.
도 11은 본 발명에서 식별재의 작동 상태를 나타낸 단면도.

본 발명은 원형 단면의 타설말뚝이 연이어 설치되고, 타설말뚝들을 가로지르는 띠장이 설치되는 CIP 공법에서 타설말뚝과 띠장 사이의 간극을 채우줘는 CIP 공법용 띠장 간극채움재에 관한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 띠장 간극채움재 및 이를 이용한 CIP 공법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 간극채움재는 크게 내부유닛(51), 수 팽창성 시멘트(52), 외부유닛(53) 및 충진재(54)를 포함하여 구성되어 있다.

본 발명의 구성요소인 내부유닛(51)은 도 1의 단면도에 나타나 있는 바와 같이 내부에 내부충진공간(51a)이 형성되어 있다.

내부유닛(51)은 본 발명의 목적에 부합할 수 있도록 연질 시트로 이루어져 있다.

더하여, 본 발명에서 내부유닛(51)은 내부에 저장되는 분말상의 수 팽창성 시멘트(52)가 분말 상태에서 내외로 통과지 않되, 수분은 통과할 수 있는 다공성을 갖는 것을 특징으로 한다.

이때, 수 팽창성 시멘트(52)가 물과 접하게 되면 용해 또는 분산 상태가 되면서 공극의 크기가 큰 경우 고운 시멘트(52) 입자가 통과할 수 있기 때문에 공극의 크기는 매우 작은 것이 바람직하다.

이를 위한 대표적인 재질로는 부직포가 있다.

부직포는 섬유를 직포 과정을 거치지 않고 평행 또는 부정 방향으로 배열하고 합성수지 접착제로 결합하여 펠트 모양으로 만든 것으로, 대표적으로는 융점이 250℃ 이상인 고융점 폴리에스터와 융점이 220℃ 이하인 저융점 폴리에스터가 3 : 7의 중량비로 웹이 형성되도록 니들 펀칭함으로써 제조될 수 있다.

이러한 중량비는 형태 안정성이 높아 내부유닛(51)이 안정적으로 분말상의 수 팽창성 시멘트(52)를 수용한 상태를 이루게 됨은 물론, 물과 시멘트의 혼합액은 손쉽게 외부로 빠져나올 수 있게 해준다.

본 발명의 구성요소인 수 팽창성 시멘트(52)는 분말 형태를 이루며, 상기 내부충진공간(51a)에 충진되어 있다.

이러한 수 팽창성 시멘트(52)는 수분과 접촉하면 부피가 팽창하는 소재로 다양한 공지의 팽창 시멘트를 사용할 수 있다.

일 예로는 시중에서 판매되는 속경성 레미탈 등으로 구성될 수 있다.

또는 산화칼슘(CaO) 22 중량%, 이산화규소 33 중량%, 아황산 12 중량%, 알루미나 15 중량%, 산화철 18 중량%로 이루어진 혼화재가 시멘트 100 중량부 대비 1 ~ 3 중량부 첨가된 구성으로 이루어질 수 있다.

상기한 조성은 아황산 성분이 팽창성을 주도하고, 산화칼슘 성분이 초기팽창량과 복염 생성 반응의 진행 속도를 촉진시키는 구성이다.

본 발명의 구성요소인 외부유닛(53)은 상기 내부유닛(51)의 외부를 감싸 설치되어 있되, 내주면이 내부유닛(51)의 외주면과 이격된 외부충진공간(53a)을 형성한다.

외부유닛(53)은 내부유닛(51)과 마찬가지로 연질 시트로 이루어져 있고, 상기 충진재가 내외로 통과되지 않고 수분은 통과할 수 있는 다공성을 가진다.

이때, 충진재는 모래가 적당한데, 모래의 입자가 통상 곱기 때문에 공극의 크기가 작은 것이 바람직하다.

따라서, 외부유닛(53) 역시 내부유닛(51)처럼 부직포로 이루어짐이 바람직하다.

다만, 외부유닛(53)은 내부유닛(51)보다는 더 유연하여 내용물이 팽창할 때 충분한 부피 팽창이 가능할 수 있도록 이를 수용할 수 있도록 유연해야 한다.

이를 위해 융점이 250℃ 이상인 고융점 폴리에스터와 융점이 220℃ 이하인 저융점 폴리에스터가 5 : 5의 중량비로 웹이 형성되도록 니들 펀칭함으로써 제조될 수 있다.

이러한 중량비는 형태 안정성은 전술한 내부유닛(51)보다는 낮아 보다 유연성이 높다.

이러한 구성의 외부유닛(53)은 연질 시트를 이루게 되며, 상기 충진재가 내외로 통과되지 않고 수분은 통과할 수 있게 된다.

본 발명의 구성요소인 충진재(54)는 전술한 수 팽창성 시멘트가 결합될 수 있는 다양한 공지의 무기질 재료가 가능하며 대표적으로는 모래, 자갈 등으로 구성될 수 있다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 간극채움재는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 여러 개의 말뚝들의 직경을 합한 길이만큼 일체로 형성될 수도 있으며, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 각 말뚝의 직경에 대응하는 길이만큼 형성될 수 있다.

도 1의 예는 H형강(b)이 위치한 지점마다 브라켓(c)에 의해 지지되므로 설치가 용이한 장점이 있다.

도 2의 예는 외부유닛(53)의 양단에 체결끈(57)이 장착되어 있어 외부유닛(53)들을 서로 체결하는 방식이다.

이 방식은 각각의 외부유닛(53)을 크기를 달리하는 것이 가능하기 때문에 상대적으로 말뚝과 띠장 사이의 차이가 큰 경우에 적용하기 좋다.

그런데, 철근이 내장된 말뚝과 H형강이 내장된 말뚝이 일정 간격으로 설치되어 있는 CIP 공법에서 H형강이 내장된 말뚝 사이의 간격이 크거나, 간극채움재의 무게가 과도하게 무거운 경우 간극채움재가 쳐지게 되어 띠장 밑에 위치하여 띠장과 말뚝 사이를 밀착시키지 못하는 현상이 발생할 수 있다.

간극채움재의 처짐을 방지하기 위해 도 1에 도시된 것처럼 외부유닛(53)에 띠장(4)에 걸쳐지는 고리(56)를 형성할 수도 있으나, 팽창 과정에서 고리가 이탈하면서 분리되는 현상이 발생하기 쉽다.

도 3 및 이하의 도면에서는 이러한 현상을 방지하기 위한 간극채움재 및 이를 이용한 CIP 공법이 제시되어 있다.

도 3에 도시된 간극채움재는 상기 외부유닛(53)과 내부유닛(51)을 관통하며 유연성을 갖는 시트 재질로 이루어진 관상의 관통부재(55)가 더 구비되어 있다.

도시된 관통부재(55)는 도면에 나타나 있는 바와 같이 내부충진공간(51a) 및 외부충진공간(53a)을 관통시키며, 내부가 빈 관상을 이룬다.

이때, 만일 관통부재(55)가 경질 재질로 이루어져 있을 경우 운반, 보관 등의 과정에서 외부유닛(53)이 변형될 때 외부유닛(53) 내주면과 단부가 이격될 수 있고, 이 공간으로 충진재(54)가 채워져 지지철근의 관통 연결이 용이해지지 않을 수 있다.

이러한 이유로 관통부재(55)는 양 단부가 외부유닛(53)가 연결되어 있어야 하는데, 경질 재질로 이루어져 있을 경우 외부유닛(53)의 팽창을 방해하게 된다.

이를 위해 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 관통부재(55)는 양 단부가 외부유닛(53)과 연결되어 있되, 외부유닛(53)의 변형을 방해하지 않게 길이 방향으로 신장 가능하게 외주면이 주름(55a)이 형성된 형태로 설치되어 있는 것이 바람직하다.

즉, 설치 전 관통부재(55)의 양단을 늘여놓은 길이가 외부유닛(53)의 양단 사이의 길이보다 긴 상태에서 외부유닛(53)의 양단과 연결하여 자연스럽게 관통부재(55)의 외주면에는 외력이 작용하지 않은 상태에서는 주름진 형태를 취하게 된다.

이하에서는 상기와 같이 주름진 형태의 관통부재(55)가 구비된 간극채움재를 이용한 CIP 공법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

1. 천공단계

도 5의 첫번째 도면에 나타나 있는 바와 같이 오거 등의 굴착장비를 이용하여 천공홀(1)을 형성하고 천공홀(1) 내부에 케이싱(2)을 설치한다.

2. 철근조립단계

도 5의 두번째 도면에 나타난 바와 같이 다수 개의 수직철근(11)과, 상기 수직철근(11)을 감싸 연결되는 띠철근(12)으로 구성된 철근조립체(10)를 제조한다.

이때, 상기 철근조립체(10)의 외측에 철근조립체(10) 길이 방향으로 연장되며 일정 길이를 갖는 지지철근(13)을 설치하는 것을 특징으로 한다.

지지철근(13)은 하부는 타설말뚝(3)과 일체화되어야 함과 더불어, 상부는 밴딩된 채 띠장(4)의 하중을 충분히 지지할 수 있어야 한다.

이를 위해 도 7에 확대하여 도시된 바와 같이 지지철근(13)의 하부 즉, 밴딩이 이루어지는 구간의 하부에 위치하는 부분은 띠철근(12)에 용접 고정하여 결합부(13b)를 형성하는 것이 바람직하다.

도 7의 확대된 부분에서 도면기호 "13c"는 띠철근(12)과 용접된 용접부를 의미한다.

더하여, 밴딩이 이루어지는 구간의 상부는 타설말뚝(3)에 일체로 연결되면 않되며 손쉽게 분리될 수 있어야 한다.

이를 위해 밴딩이 이루어지는 부분을 기준으로 상측 즉, 결합부(13b)의 상측은 도면에 도시된 바와 같이 띠철근(12)에 결속철선(13d)에 의해 결속되어 추후 손쉽게 분리되도록 이루어짐이 바람직하다.

아울러, 밴딩이 이루어지는 부분을 기준으로 상측은 전술한 것처럼 타설된 콘크리트와 일체화 않되는 것이 바람직한 바, 도 6에 나타난 것처럼 비닐 등과 같은 연질 소재의 커버(30)가 끼워질 수도 있다.

3. 박리부재설치단계

도 5의 세번째 도면에 나타난 바와 같은 박리부재(14)를 설치한다.

박리부재(14)는 도6에 도시된 바와 같이 일측에 수직 방향의 끼움홈(14a)이 형성되어 있어 이 끼움홈(14a)에 상기 지지철근(13)이 끼워지도록 한다.

끼움홈(14a)은 박리부재(14)의 내주면을 상하 단부까지 가로지르는 방향으로 형성될 수도 있고, 박리부재(14)의 상단과 하단으로부터 이격된 형태가 되도록 설치할 수도 있다.

더하여, 도면에서 박리부재(14)는 지지철근(13)의 길이만큼 형성된 예가 도시되어 있는데, 이는 이해의 편의를 위해 도시한 것이며, 지지철근(13)이 밴딩되는 지점을 기준으로 상측만을 커버링할 정도의 크기로 형성될 수도 있다.

이러한 박리부재(14)는 도시된 것처럼 철근조립체(10)의 외측에 설치되는데, 도 7의 우측 도면에 나타난 것처럼 박리부재(14)의 일측에 홀 타공이 이루어지고, 철사 등을 이용하여 철근조립체(10)의 수직철근(11)이나 띠철근(12)에 결속되어 조립될 수 있다.

한편, 박리부재(14)의 재질은 금속판이나 목재판 등 다양한 재질로 구성될 수도 있다.

그 중에서 콘크리트와 접한 면에서 손쉽게 분리가 가능하고 가볍고, 저렴한 소재가 적합하며, 대표적으로는 스티로폼을 예로 들 수 있다.

스티로폼은 가볍고 저렴하면서 콘크리트와 접한 면을 손쉽게 분리할 수 있다.

4. 타설단계

도 5의 네번째 도면에 나타나 있는 바와 같이 박리부재(14)가 흙막이벽체를 형성하는 방향이 되도록 상기 철근조립체(10)를 케이싱(2) 내부에 삽입한 후 다섯번 째 도면에 나타난 것처럼 케이싱(2) 내부에 콘크리트를 타설하고 케이싱(2)을 인발하여 타설말뚝(3)을 시공한다.

이때, 철근조립체(10)를 삽입할 때 원할한 삽입이 가능하도록 케이싱(2) 내주면과 이격된 상태로 삽입하게 되고, 타설 후 케이싱(2)을 외부로 인발함에 따라 박리부재(14)는 그 자체로 타설말뚝(3)의 노출면이 되지 못하고, 박리부재(14)와 타설말뚝(3) 외주면 사이에 피복층(3a)이 형성된다.

1 ~ 4 단계는 기존에 알려진 CIP공법과 마찬가지로 반복되어 계속 진행되어 다수 개의 타설말뚝(3)이 연속적으로 연결 형성되도록 시공된다.

5. 제1박리단계

도 5의 여섯번 째 도면에 나타난 바와 같이 타설말뚝(3)과 접한 지중을 굴착하여 박리부재(14)가 위치한 타설말뚝(3) 표면이 노출면이 되도록 한다.

이어 상기 지지철근(13)의 상부측에 대응되는 위치의 박리부재(14) 외측의 콘크리트 피복 즉, 상기 피복층(3a)을 망치 등의 각종 공구(a)를 이용하여 박리한다.

이때, 박리부재(14)과 전술한 스티로폼과 같이 자체적으로 탄성을 갖는 부재로 이루어진 경우 공구로 타격할 때 충격을 흡수하게 되어 타설말뚝(3)의 손상은 방지된다.

이러한 과정에 의해 도 5의 우측에 나타난 바와 같이 박리부재(14)의 외주면은 외부로 노출되도록 한다.

6. 제2박리단계

도 5의 일곱번 째 도면에 나타난 바와 같이 상기 콘크리트 피복이 박리되고 노출된 박리부재(14)를 내측의 콘크리트로부터 박리하여 지지철근(13)의 상부를 외부로 노출시킨다.

도 9의 좌측에는 지지철근(13)의 상부가 외부로 노출된 상태가 도시되어 있다.

이때, 외부로 노출된 지지철근(13)은 전술한 바와 같이 상기 박리부재(14)의 끼움홈(14a)에 끼워져 있던 상태이므로 표면에 콘크리트가 결합되어 있지 않거나 미량 부착된 상태를 이룬다.

더하여, 전술한 바와 같이 커버(30)가 끼워져 있던 상태일 경우에는 콘크리트가 결합되어 있지 않은 상태로 손쉽게 밴딩을 할 수 있게 된다.

7. 밴딩단계

도 5의 여덟번 째 도면에 나타난 바와 같이 밴딩 공구를 이용하여 상기 제2박리단계에 의해 노출된 지지철근(13)을 결속철선(13d)으로부터 분리한 후 밴딩하여 결합부(13b)의 상부가 결합부(13b)으로부터 꺽인 밴딩부(13a)를 형성한다.

밴딩된 상태는 도 9의 우측에 도시되어 있다.

밴딩 단계를 거침에 따라 지지철근(13)은 타설말뚝(3)의 내부에 삽입되어 콘크리트에 완전히 일체화된 결합부(13b)와, 콘크리트와 연결되지 않은 상태로 외측으로 밴딩되어 돌출된 밴딩부(13a)를 이루게 된다.

도 9에서 밴딩 위치는 이해의 편의를 위해 도시한 것으로, 도면상의 박리 처리에 의해 발생한 홈(3b)을 기준으로 홈(3b) 하부측에서 밴딩 처리될 수도 있다.

8. 채움재설치단계

전술한 간극채움재(50)를 준비한 후, 상기 관통부재(55)에 밴딩부(13a)를 관통시켜 설치한다.

이때의 간극채움재(50)는, 내부에 내부충진공간(51a)이 형성되어 있고, 연질 시트로 이루어져 있는 내부유닛(51)과, 상기 내부충진공간(51a)에 충진되며, 수분과 접촉하면 부피가 팽창하는 소재로 이루어진 분말상의 수 팽창성 시멘트(52)와, 상기 내부유닛(51)의 외부를 감싸 설치되어 있고, 연질 시트로 이루어져 있되, 내주면이 내부유닛(51)의 외주면과 이격된 외부충진공간(53a)을 형성하는 외부유닛(53)과, 상기 외부충진공간(53a)에 충진되어 있는 충진재(54)와, 상기 외부유닛(53)과 내부유닛(51)을 관통하며 유연성을 갖는 시트 재질로 이루어진 관상의 관통부재(55)로 구성되고, 상기 외부유닛(53)은 상기 충진재가 내외로 통과되지 않고 수분은 통과할 수 있는 다공성을 가지며, 상기 내부유닛(51)은 상기 분말상의 수 팽창성 시멘트(52)가 내외로 통과되지 않고 수분은 통과할 수 있는 다공성을 가지고, 상기 관통부재(55)는 내부충진공간(51a) 및 외부충진공간(53a) 내부에서 길이 방향으로 신장 가능하게 주름진 형태로 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

9. 띠장설치단계

도 5의 아홉번 째 도면에 나타난 바와 같이 상기 밴딩된 지지철근(13) 상부에 띠장(4)을 안착시켜 연결한다.

띠장과의 결합은 용접이나 클램핑 등 다양한 수단으로 연결될 수 있다.

이때, 띠장(4)은 최대한 밀어넣어 지지철근(13)을 관통한 상기 간극채움재(50)를 타설말뚝 측으로 최대한 밀착시킨다.

10. 밀착단계

상기 간극채움재(50)에 물을 뿌려 간극채움재(50)를 팽창시켜 외부유닛(53)의 양측 벽면이 띠장(4)과 타설말뚝(3)의 표면에 밀착되고, 제1박리단계 및 제2박리단계를 거쳐 형성된 타설말뚝(3) 표면의 홈이 메워지도록 한다.

구체적으로, 제1박리단계 및 제2박리단계를 거침에 따라 타설말뚝(3)의 표면에는 홈(3b)이 형성되며, 이 홈(3b)이 형성된 부분에서 띠장(4)은 타설말뚝(3)과 미접촉 상태를 갖게 되며, 다른 부분에 비해 그 거리가 더 커진 상태를 이룬다.

간극채움재(50)에 물을 공급하게 되면 모래(54)는 부직포로 이루어진 외부유닛(53) 외부로 빠져나오지 못한 상태를 이루면서 물은 내부충진공간(51a)으로 스며들어 수 팽창성 시멘트(52)와 접촉하게 되고, 물과 접촉한 수 팽창성 시멘트(52)는 부피가 팽창하면서 내부유닛(51)을 통과하면서 모래와 결합된 채 굳어 경화되게 된다.

더 나아가 간근채움재(50)가 팽창할 때 팽창하면서 홈(3b)도 채워주게 되어 띠장(4)에 연결되는 가설재의 구조적 안정성을 제공해주게 된다.

상기한 구성에서 제1박리단계를 시행함에 있어서 박리할 부분의 확인은 타설말뚝(3)의 표면을 공구로 쳐 봤을 때, 내부의 박리부재(14)로 인해 소리가 다른 부분을 확인하여 시공할 수 있다.

하지만 이러한 방식의 경우 경험이 적은 작업자의 경우 잘못된 지점을 박리하는 등 작업 정확도가 떨어질 수 있다.

한번 타설된 타설말뚝(3)은 시공된 후에는 재시공이 어렵기 때문에 타설말뚝(3)을 손상시키는 것은 최소화되어야 한다.

이를 위해 도 10에 도시되어 있는 바와같이 상기 박리부재(14)의 일측에는 외광내협 형태의 식별재설치홈(14b)이 형성되어 있고, 식별재설치홈(14b)에 식별재(20)를 설치할 수 있다.

식별재(20)는 몸체가 상기 식별재설치홈(14b) 형상에 대응되는 형상의 탄성 재질을 가져 상기 식별재설치홈(14b)에 끼움 결합되도록 구성된다.

이를 위한 식별재(20)의 재질은 고무가 가능하다.

이때, 식별재(20)의 내측 단부에는 걸림돌기(21)가 외측으로 돌출된 채 형성되어 상기 팽창제설치홈(14b)을 강제로 관통한 후 몸체의 채 이탈이 방지되도록 구성된다.

더하여, 식별재(20)의 외측 단부는 특정 색상 또는 마크가 인쇄 처리된 인쇄부(22)가 형성되어 작업자가 손쉽게 위치를 확인하도록 구성된다.

아울러, 상기 식별재(20)는 수분과 접촉하여 부피가 팽창하는 재질로 이루어져 콘크리트 타설에 따른 수분 접촉시 외측이 상기 박리부재(14)의 외측으로 팽창하여 천공홀(1)의 내주면에 닿도록 돌출하여 인쇄부(22)가 타설말뚝(3)의 외주면으로 노출되도록 구성된다.

즉, 상기 제1박리단계에서 인쇄부(22)를 통해 박리 위치를 육안으로 확인할 수 있게 된다.

이를 위한 식별재(20)의 소재는 수분에 접촉할 경우 팽창하는 성질을 갖는 고무 재질로 구성됨이 바람직하다.

그 예로는 고무 주재 100 중량부와, 가황 조제 13 중량부, 물팽창제 15 중량부를 포함하여 구성될 수 있다.

고무 주재와 가황 조제는 통상의 고무 제품 제조에 사용되는 원료를 사용할 수 있으며, 물 팽창제로는 소듐 벤토나이트나 카르복시메틸셀룰로오스 등으로 구성될 수 있다.

상기한 조성의 식별재(20)의 작용은 도 11에 도시되어 있는 바와 같이 콘크리트 타설 전에는 식별재(20)의 일측 표면이 식별재설치홈(14b)에 끼워진 상태에서 미돌출 상태로 있다가 콘크리트 타설시 수분과 접촉하게 되면 도면과 같이 팽창하여 돌출되어 천공홀의 벽면에 닿게 되어 인쇄부(22)가 외부로 노출된 상태를 이를 수 있게 된다.

1 : 천공홀 2 : 케이싱
3 : 타설말뚝 3a : 피복층
3b : 홈 4 : 띠장
10 : 철근조립체 11 : 수직철근
12 : 띠철근 13 : 지지철근
13a : 밴딩부 13b : 결합부
13c : 용접부 13d : 결속철선
14 : 박리부재 14a : 끼움홈
14b : 식별재설치홈 20 : 식별재
21 : 걸림돌기 22 : 인쇄부
30 : 커버 50 : 간극채움재
51 : 내부유닛 51a : 내부충진공간
52 : 수 팽창성 시멘트 53 : 외부유닛
53a : 외부충진공간 54 : 모래
55 : 관통부재 55a : 주름
56 : 고리 57 : 체결끈
a : 공구 b : H형강
c : 브라켓

Claims (5)

1. 원형 단면의 타설말뚝이 연이어 설치되고, 타설말뚝들을 가로지르는 띠장이 설치되는 CIP 공법에서 타설말뚝과 띠장 사이의 간극을 채우줘는 CIP 공법용 띠장 간극채움재에 있어서,
   내부에 내부충진공간(51a)이 형성되어 있는 내부유닛(51)과;
   상기 내부충진공간(51a)에 충진되며, 수분과 접촉하면 부피가 팽창하는 소재로 이루어진 분말상의 수 팽창성 시멘트(52)과;
   상기 내부유닛(51)의 외부를 감싸 설치되어 있되, 내주면이 내부유닛(51)의 외주면과 이격된 외부충진공간(53a)을 형성하는 외부유닛(53)과;
   상기 외부충진공간(53a)에 충진되어 있는 충진재(54);를 포함하여 구성되며,
   상기 외부유닛(53)은 연질 시트로 이루어져 있고, 상기 충진재가 내외로 통과되지 않고 수분은 통과할 수 있는 다공성을 가지며,
   상기 내부유닛(51)은 연질 시트로 이루어져 있고, 상기 분말상의 수 팽창성 시멘트(52)가 내외로 통과되지 않고 수분은 통과할 수 있는 다공성을 갖는 것을 특징으로 하는,
   CIP 공법용 띠장 간극채움재.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 내부유닛(51)가 외부유닛(53)은 부직포로 이루어진 것을 특징으로 하는,
   CIP 공법용 띠장 간극채움재.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 외부유닛(53)과 내부유닛(51)을 관통하며 유연성을 갖는 시트 재질로 이루어진 관상의 관통부재(55)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는,
   CIP 공법용 띠장 간극채움재.
   
4. CIP 공법에 있어서,
   굴착장비를 이용하여 천공홀(1)을 형성하고 천공홀(1) 내부에 케이싱(2)을 설치하는 천공단계와;
   다수 개의 수직철근(11)과, 상기 수직철근(11)을 감싸 연결되는 띠철근(12)으로 구성된 철근조립체(10)를 제조하되, 상기 철근조립체(10)의 외측에 철근조립체(10) 길이 방향으로 연장되며 일정 길이를 갖는 지지철근(13)을 설치하되, 지지철근(13)의 하부는 띠철근(12)에 용접 고정하여 결합부(13b)를 형성하고, 상기 결합부(13b)의 상부는 띠철근(12)에 분리 가능하도록 결속철선(13d)으로 결속하는 철근조립단계와;
   일측에 수직 방향의 끼움홈(14a)이 형성된 박리부재(14)를 준비한 후, 상기 끼움홈(14a)에 상기 지지철근(13)이 끼워지도록 하면서 박리부재(14)를 철근조립체의 외측에 설치하는 박리부재설치단계와;
   박리부재(14)가 흙막이벽체를 형성하는 방향이 되도록 상기 철근조립체(10)를 케이싱(2) 내부에 삽입한 후 케이싱(2) 내부에 콘크리트를 타설하고 케이싱(2)을 인발하여 타설말뚝(3)을 시공하는 타설단계와;
   타설말뚝(3)과 접한 지중을 굴착하여 박리부재(14)가 위치한 타설말뚝(3) 표면이 노출면이 되도록 한 다음 상기 지지철근(13)의 상부측에 대응되는 위치의 박리부재 외측의 콘크리트 피복을 박리하여 박리부재(14)를 노출시키는 제1박리단계와;
   상기 콘크리트 피복이 박리되고 노출된 박리부재(14)를 내측의 콘크리트로부터 박리하여 지지철근(13)의 상부를 외부로 노출시키는 제2박리단계와;
   상기 제2박리단계에 의해 노출된 지지철근(13)을 결속철선(13d)으로부터 분리한 후 밴딩하여 결합부(13b)의 상부가 결합부(13b)으로부터 꺽인 밴딩부(13a)를 형성하는 밴딩단계와;
   내부에 내부충진공간(51a)이 형성되어 있고, 연질 시트로 이루어져 있는 내부유닛(51)과, 상기 내부충진공간(51a)에 충진되며, 수분과 접촉하면 부피가 팽창하는 소재로 이루어진 분말상의 수 팽창성 시멘트(52)와, 상기 내부유닛(51)의 외부를 감싸 설치되어 있고, 연질 시트로 이루어져 있되, 내주면이 내부유닛(51)의 외주면과 이격된 외부충진공간(53a)을 형성하는 외부유닛(53)과, 상기 외부충진공간(53a)에 충진되어 있는 충진재(54)와, 상기 외부유닛(53)과 내부유닛(51)을 관통하며 유연성을 갖는 시트 재질로 이루어진 관상의 관통부재(55)로 구성되고, 상기 외부유닛(53)은 상기 충진재가 내외로 통과되지 않고 수분은 통과할 수 있는 다공성을 가지며, 상기 내부유닛(51)은 상기 분말상의 수 팽창성 시멘트(52)가 내외로 통과되지 않고 수분은 통과할 수 있는 다공성을 가지고, 상기 관통부재(55)는 내부충진공간(51a) 및 외부충진공간(53a) 내부에서 길이 방향으로 신장 가능하게 주름진 형태로 설치되어 있는 간극채움재(50)를 준비한 후, 상기 관통부재(55)에 밴딩부(13a)를 관통시키는 채움재설치단계와;
   상기 밴딩된 지지철근(13) 상부에 띠장(4)을 안착시켜 연결하는 띠장설치단계와;
   상기 간극채움재(50)에 물을 뿌려 간극채움재(50)를 팽창시켜 외부유닛(53)의 양측 벽면이 띠장(4)과 타설말뚝(3)의 표면에 밀착되고, 제1박리단계 및 제2박리단계를 거쳐 형성된 타설말뚝(3) 표면의 홈이 메워지도록 하는 밀착단계;를 포함하여 구성된,
   CIP 공법용 띠장 간극채움재를 이용한 CIP 공법.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 박리부재(14)의 일측에는 외광내협 형태의 식별재설치홈(14b)이 형성되어 있고,
   몸체가 상기 식별재설치홈(14b) 형상에 대응되는 형상의 탄성 재질의 식별재(20)가 상기 식별재설치홈(14b)에 끼움 결합되되, 식별재(20)의 내측 단부에는 걸림돌기(21)가 외측으로 돌출된 채 형성되어 상기 팽창제설치홈(14b)을 강제로 관통한 후 몸체의 채 이탈이 방지되도록 구성되며,
   식별재(20)의 외측 단부는 특정 색상 또는 마크가 인쇄 처리된 인쇄부(22)가 형성되어 있고,
   상기 식별재(20)는 수분과 접촉하여 부피가 팽창하는 재질로 이루어져 콘크리트 타설에 따른 수분 접촉시 외측이 상기 박리부재(14)의 외측으로 팽창하여 천공홀(1)의 내주면에 닿도록 돌출하여 인쇄부(22)가 타설말뚝(3)의 외주면으로 노출되도록 하며,
   상기 제1박리단계에서 인쇄부(22)를 통해 박리 위치를 육안으로 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는,
   CIP 공법용 띠장 간극채움재를 이용한 CIP 공법.

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