WO2016175445A1 - 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설콘크리트말뚝 및 그 시공 방법 - Google Patents

지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설콘크리트말뚝 및 그 시공 방법 Download PDF

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WO2016175445A1
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steel pipe
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concrete
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박을재
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주식회사 서호아이씨피 건설
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
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    • E02D5/40—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making by use of mould-pipes or other moulds in open water

Definitions

  • the present invention relates to a method for constructing concrete piles and a civil engineering structure by organically bonding a steel pipe casing, a geotube and an injury prevention device to a concrete pile installation for installing a concrete pile installed to enhance the supporting force of the ground on which the civil engineering structure is installed
  • the present invention relates to a pile of a cast-in-place concrete using a geotube and an apparatus for preventing injury thereof, and a construction method thereof.
  • in-situ concrete pile method is a method in which a steel pipe casing is hammered up to the depth of the ground, and then excavated in the casing. Thereafter, a reinforcing net is inserted, concrete is poured into the pile using a trestle pipe
  • Pull-out method is a method of making a pile in the field by placing a steel pipe casing up to the top of a rock layer using a steel pipe casing as a permanent member, then excavating the inside of the casing, inserting the reinforcing net, Is known.
  • the latter type of conventional buried-type cast-in-place concrete piling method is problematic in construction because the steel pipe casing satisfies only the role of a cast concrete pile in the field and is buried in the ground. Even if this type of reclamation type concrete piling method is used, the one side of the large diameter pipe casing is not inserted into the rock layer in the sloping rock layer of the water or sea, and concrete is lost due to the gap, happened.
  • Laid-Open Publication No. 10-2009-0099937 discloses a method of pressing a casing into a soil layer as a porthole protecting means at the time of excavation and placing it on the surface of a weathered layer (uppermost layer of a rock layer) The hammer bit is inserted into the casing to excavate to the inside of the rock layer. Subsequently, the reinforcing cage is inserted into the casing of the steel casing to pour the concrete, while the concrete is gradually filled from the bottom of the excavating hole. It is made by the method.
  • the bottom pile of concrete pile is completely embedded in the weathered rock layer by the pull - out method, but there is a disadvantage that the pile of concrete is collapsed and the pile wall collapses.
  • the groundwater flows from the portion where the groundwater and the concrete directly contact with each other and the concrete is lost before being hardened. And there is a problem of securing quality such as occurrence of excessive slime due to scratching of the wall when inserting the reinforcing net.
  • Another disadvantage is that a separate pore wall protection process using slurry is required to prevent such pore wall collapse.
  • the pore wall protection process not only causes water pollution due to outflow of bentonite, but also causes a lot of detailed processes and inconveniences in construction.
  • the reinforcing steel may be corroded by salting, thereby posing a problem of quality assurance.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-0618597 (published on September 4, 2006) has already filed a prior application for a "method of placing a cast pile with an inner tube and a concrete pile- (Outer casing) is hammered and inserted by using a hammer, the inside of the steel pipe casing is excavated, and the inner tube is inserted into the excavation hole inside the steel pipe casing to form the upper surface of the weatherproof layer (support layer) , The steel pipe casing is withdrawn while retaining the inner tube while placing the concrete after interposing the reinforcing net inside the inner tube.
  • the air tube 224 blocks the space between the inner circumferential surface of the steel pipe casing 20 and the outer circumferential surface of the inner tube 250 to prevent the concrete from penetrating into the inner circumferential surface of the steel pipe casing 20 and the inner tube 250, It is possible to prevent the concrete laid between the outer circumferential surfaces of the first and second plates 10 and 10 from coming into contact with each other.
  • the above-described method using the inner tube and the concrete up-and-down preventing device is required to constitute an air-inflated concrete up-and-down apparatus. Since air needs to be injected into the air tube 224 through the pipe 228, Since an air tube equipped with a valve is separately required, it requires a lot of cost, manpower, and space to operate the equipment.
  • the present invention has been devised in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a steel pipe casing, a geotube, and an injury prevention device for placing a concrete pile for on-
  • the present invention relates to a pile for placing a concrete in a concrete structure
  • a cast concrete pile using a geotube and its injuries prevention apparatus comprises a steel pipe casing 20 having a predetermined depth and a predetermined diameter and length, ; A geotube 60 inserted into the steel pipe casing 20 at a predetermined depth in the longitudinal direction and having a predetermined diameter and length; A plurality of rope hooks 112 formed at the end of the geotube 60 in the form of a ring or a ring at predetermined intervals and a rope 114 corresponding to the rope hooks 112, And an injury prevention weight (116) for preventing the rear geotube (60) from rising at the other end of the rope.
  • a reinforcing net (70) inserted into the geotube (60) at a predetermined depth in the longitudinal direction and having a predetermined size; The reinforcing net 70 in the geotube 60; And a concrete (90) which is placed and cured.
  • a method of constructing a concrete pile of a cast-in-place using a geotube and a float prevention apparatus is characterized in that a steel pipe casing 20 having a predetermined diameter and length is installed in a ground 10 using an excavator 30 (I); (II) excavating the ground 10 in the steel pipe casing 20 to a predetermined depth using a hammer grab 40 and an inverse drill (RCD) / BG 50; A step (III) of fabricating the geotube 60 to match the diameter and length of the steel pipe casing 20; (Iv) connecting the float prevention device 110 to the lower end portion of the geotube 60 by adjusting the length of the rope in consideration of the depth of the weathered rock layer and the soft rock layer; (V) longitudinally inserting a geotube (60) connected to the injury prevention device (110) into the steel pipe casing (20); (VI) of introducing a reinforcing net (70) having a predetermined size in the longitudinal direction into the geotube (
  • the present invention having the above-described structure has the following effects in the case of a cast concrete pile using a geotube and its injury prevention device.
  • the present invention relates to a geotube having a perfect formwork function in a steel pipe casing by organically combining a steel pipe casing for constructing a concrete pile for placing a concrete, a geotube and an injury prevention device, There is an advantage that the loss of concrete can be prevented.
  • FIGS. 1 to 6 are process charts showing a construction process of a pile of a cast-in-place concrete according to the present invention
  • FIG. 1 is an exemplary view showing a state in which a steel pipe casing (or a sacrificial steel pipe) is placed on land, in water or in water.
  • FIG 2 is an exemplary view showing a state in which a ground in a steel pipe casing is excavated by an excavator.
  • FIG 3 is an exemplary view showing a state in which a geotube is inserted up to an excavated ground by using a float prevention device in a steel pipe casing.
  • FIG. 4 is an exemplary view showing a state of inserting a reinforcing net into a geotube.
  • Fig. 5 is an example of installing a trestle tube in a reinforcing net and pouring concrete.
  • FIG. 6 is an exemplary view showing the completed state of the concrete pile after drawing the steel pipe casing.
  • FIG. 7 is an exemplary view showing an injury prevention device.
  • Figure 8 is an illustration showing various sizes of geotube fabrication.
  • FIGS. 9A to 9D illustrate cross-sectional views of various shapes of geotubes used in a pile of a cast-in-place concrete according to the present invention.
  • FIG. 10 is an exemplary view showing a conventional method of placing a concrete pile on a site.
  • a concrete pile of a cast-in-place using a geotube and a float prevention device comprises a steel pipe casing 20 having a predetermined depth and a predetermined diameter and length, A geotube 60 inserted into the steel pipe casing 20 at a predetermined depth in the longitudinal direction and having a predetermined diameter and length; A plurality of rope hooks 112 formed at the end of the geotube 60 in the form of a ring or a ring at predetermined intervals and a rope 114 corresponding to the rope hooks 112, And an injury prevention weight (116) for preventing the rear geotube (60) from rising at the other end of the rope.
  • a reinforcing net (70) inserted into the geotube (60) at a predetermined depth in the longitudinal direction and having a predetermined size; The reinforcing net 70 in the geotube 60; And a concrete (90) which is placed and cured.
  • FIG. 1 is a view showing a state in which a steel pipe casing (or a sacrificial steel pipe) is placed on land, in water or underwater
  • FIG. 1 3 is a view showing an example of a state in which a geotube is extended to a ground excavated by using a float prevention device in a steel pipe casing
  • 5 is a view showing an example in which a trestle pipe is installed in a reinforcing net and a concrete is laid.
  • Fig. 6 is a view showing an example in which a steel pipe casing is pulled out
  • FIG. 7 is a view illustrating an example of an injury prevention device used in a pile of a cast-in-place concrete according to the present invention
  • FIGS. 9A to 9D illustrate cross-sectional views of various shapes of geotubes used in a pile of a cast-in-place concrete according to the present invention.
  • the cast concrete piles using the geotube and the float prevention apparatus according to the present invention are inserted into the ground 10 at a predetermined depth, and the steel pipe casing 20 having a predetermined diameter and length, and; A geotube 60 inserted into the steel pipe casing 20 at a predetermined depth in the longitudinal direction and having a predetermined diameter and length; A plurality of rope hooks 112 formed at the end of the geotube 60 in the form of a ring or a ring at predetermined intervals and a rope 114 corresponding to the rope hooks 112, And an injury prevention weight (116) for preventing the rear geotube (60) from rising at the other end of the rope.
  • a reinforcing net (70) inserted into the geotube (60) at a predetermined depth in the longitudinal direction and having a predetermined size; And a concrete 90 placed on the reinforcing net 70 in the geotube 60 to be hardened.
  • the cast concrete pile using the geotube and the float prevention apparatus is composed of a steel pipe casing 20, a geotube, an injury prevention device, a reinforcing net 70 and a concrete 90.
  • steel pipe casing 20 the reinforcing net 70, the concrete 90, and the like are well known in the art and will not be described herein.
  • the geotube 60 is a material commonly used in conventional civil engineering work, and is a PET (polyethylene terephthalate) It is mainly made of PP, but it can be used as a material of any kind of stone, PVC, FRP. As shown in FIG. 8, the geotube 60 is constructed in various sizes and is combined with the length of the steel pipe casing 20. The tensile strength of the geotube 60 when filled with concrete is 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 ton / m. As shown in FIGS. 9A to 9D, the geotube 60 may have any one of a circular pipe, a corrugated pipe, a spiral pipe, a smooth pipe, and a corrugated pipe. However, considering the workability and the sectional area of the concrete column, A tubular shape is preferable.
  • a geotube 60 is inserted into the inserted steel pipe casing 20 and a reinforcing net 70 is inserted into the geotube 60.
  • the center of the reinforcing net 70 is installed with a trestle tube 80 So that the concrete 90 is poured.
  • the outer reinforcing bar at the front end of the reinforcing net 70 is bent inward to prevent the geotube 60 from being caught or torn when the reinforcing net 70 is inserted into the geotube 60.
  • the concrete 90 pushes up the geotube 60 by buoyancy while covering the anti-floating weight 116 at the bottom of the ground with the concrete 90 being laid.
  • the geotube 60 starts to float by the concrete filled from the front end and floats up only by the length of the rope 114 attached to the float prevention weight 116 and then stops.
  • the end of the geotube 60 is brought into contact with the portion of the spacer 111 which is attached to the lower end of the reinforcing net 70 in the same line densely so that the end of the geotube is not folded or rolled into the inside of the reinforcing net, And is disposed so as to spread toward the inner peripheral surface of the casing.
  • the concrete pipe 80 and the steel pipe casing 20 are interlocked with each other when the height of the steel pipe casing reaches a position 2 m or more higher than the front end of the trasmet tube 80 while the concrete is continuously pushed up through the tramp tube, .
  • the cone crush column in which the steel pipe casing 20 is pulled out is designed to protect the outer surface of the concrete because the geotube 60 acts as a form by wrapping the outer wall of the concrete pipe 20. Therefore, The problem of loss of concrete due to the clearance between the steel pipe casing and rock mass partially buried in the steep slope rocks in the sea, the problem of loss of concrete in the section where the underground aquifers pass, and the settlement of the concrete collapse in the soft ground So that it is possible to construct an on-site concrete pile having excellent performance.
  • the position of the space between the geotube 60 and the reinforcing net 70 is precisely adjusted.
  • the reinforcing bars of the reinforcing net 70 are connected to the geotube 60,
  • the spacer 100 is fixed to the reinforcing net 70 along the longitudinal direction at predetermined intervals on the outer circumferential surface thereof in order to prevent the reinforcing net 60 from being caught or torn.
  • the spacers 100 are alternately provided on the left and right sides of the geotube 60 so as not to be offset to any one of the inner and outer surfaces of the geotube 60. In this case, since the reinforcing net 70 structure is maintained without being directly contacted with the geotube 60, it is possible to maintain a constant coating thickness of the concrete at the time of pouring the concrete, thereby forming a solid and durable concrete pile.
  • a plurality of separate ring-shaped or annular rope hooks 130 are attached to the outer circumferential surface of the lower end of the geotube 60.
  • the rope hook 130 is provided with a plurality of ropes And the other end of each of the plurality of ropes 114 is attached to the other end of the rope 114.
  • the other end of the rope 114 is attached to the other end of the rope 114,
  • the float prevention weight 116 can prevent the geotube 60 from sinking when water is filled in the steel pipe casing 20 or when the geotube 60 is inserted into the steel pipe casing 20 due to buoyancy, 60 can be easily inserted into the steel pipe casing 20 due to its own weight and therefore the suspending preventive weight 116 is hung on the end of the geotube 60 so that the geotube 60 is designed in the steel pipe casing 20 So that it can be inserted up to the depth.
  • the floatation preventing device 110 prevents the geotube 60 from rising upward due to the buoyancy or pressure of the concrete.
  • the length of the rope is adjusted so that the lower end of the geotube 60 is aligned with the height of the weathered stratum.
  • the lower end of the geotube 60 is formed by placing concrete in the weathered rock layer and the soft rock layer, . Since the height of the weathered rock layer and the soft rock layer can be known through the depth of the soil layer, the gravel layer, the weathered rock and the soft rock layer and the length of the steel pipe casing 20 inserted through the drilling during the geological survey, The length can be adjusted.
  • the rope 114 can be manufactured by adjusting the length thereof as needed, and the material thereof can be composed of any one of a wire rope, a techno wire, and a carbon fiber.
  • the weight of the float prevention weight 116 is determined in consideration of the buoyancy of the geotube 60.
  • the weight of the float prevention weight 116 may be circular, A cone shape, or a boss shape, and one or more of them may be used depending on the weight.
  • the geotube 60 and the pile- The geotube 60 can be easily inserted into the steel pipe casing 20 and the geotube 60 inserted into the steel pipe casing 20 due to the concrete pouring can be prevented from buoyancy
  • the height of the rope 114 can be easily adjusted to maintain the supporting force by placing the concrete in the weathered rock and the soft rock.
  • a method of constructing a pile of cast concrete using a geotube (60) and an injury preventive device (110) according to the present invention is characterized in that a steel pipe casing (20) having a predetermined diameter and a predetermined length is installed in an excavator A step (I) of approximating a predetermined depth using the method; (II) excavating the ground 10 in the steel pipe casing 20 to a predetermined depth using the hammer grab 40 and an inverse drill (RCD) / BG, and penetrating the steel pipe casing to the designed depth; A step (III) of fabricating the geotube 60 to match the diameter and length of the steel pipe casing 20; A step (III) of adjusting the length of the rope to the lower end of the geotube (60) in consideration of the frictional force and the tip supporting force in consideration of the weathered rock layer and the soft rock layer; (V) longitudinally inserting a geotube (60) connected to the injury prevention device (110) into the steel pipe casing (20); (VI) of
  • the step (II) of excavating the ground (10) and penetrating the steel pipe casing up to the design depth is firstly excavated using a hammer grab, an inversion drill (RCD) / BG, Secondly, the foundation consisting of weathered rock or soft rock is excavated using inversion drill (RCD) / BG and excavation is performed while removing the slime.
  • the next casing is connected repeatedly The steel pipe casing is penetrated to the depth of design depth, the rock is excavated to the design depth, and the slime settled on the bottom is discharged and cleaned.
  • step (VII) when the reinforcing net (70) having a predetermined length in the longitudinal direction is inserted in the geotube (60) to the depth of the design depth, the concrete is inserted in the geotube (60) So that only the length of the rope 114 is floated. At this time, the concrete is directly put into the weathered rock layer and the soft rock layer to maintain the friction supporting force and the tip supporting force. The geotube 60 floats only up to the length of the rope 114.
  • the float prevention weight and the gravity are no longer lifted by the rope 114 and the concrete is held in the geotube 60 until the steel pipe casing 20
  • the tip of the steel pipe casing becomes 2 m higher than the tip height of the trimming tube 80
  • the trimming tube 80 and the steel pipe casing 20 are interlocked and pulled out at the same height at the same time.
  • the cast-in-place concrete pile using the geotube and its injuries prevention apparatus according to the present invention constructed as described above is installed in order to strengthen the supporting force of the ground 10 on which the civil engineering structure is installed,
  • the steel pipe casing 20 for the geotube 60 and the float prevention device 110 are organically coupled to each other to facilitate the concrete pouring and construction of civil engineering structures.
  • the concrete is submerged by the geotube 60 to prevent aggregate separation, collapse, conduction, and the like, and the large-diameter steel pipe casing of the water- or sea- And it is possible to solve the problems of loss of concrete and securing of quality caused by loss of concrete through cracks.
  • the method of pulling out the casing while pouring the concrete causes the casing to be pulled out before the concrete is hardened. In the passage area of the underground aquifer through which the groundwater flows, the groundwater flows from the portion where the groundwater and concrete directly contact, Can be solved.

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Abstract

본 발명은 토목 구조물이 설치되는 지반의 지지력을 강화하기 위하여 설치하는 대구경 현장타설 콘크리트말뚝 시공 중 발생하는 문제점을 개선하기 위한 것으로, 케이싱 또는 희생강관과 지오튜브 및 부상방지추를 유기적으로 결합시켜 콘크리트 타설 및 토목 구조물의 시공을 용이하도록 한 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝 및 이의 시공 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝은 지반에 소정의 깊이로 근입되며, 소정의 직경 및 길이를 갖는 강관케이싱과; 상기 강관케이싱내에 길이방향으로 소정의 깊이로 근입되며, 소정의 직경 및 길이를 갖는 지오튜브와; 상기 지오튜브 끝단에서 소정부분 안쪽에 고리에 의해 연결된 로프에 부상방지추를 매달아 지오튜브의 부상을 방지하는 부상방지장치; 상기 지오튜브 내에 길이방향으로 소정의 깊이로 근입되며, 소정의 크기로 이루어진 철근망과; 상기 철근망에 타설됨과 동시에 경화되는 콘크리트;로 포함한다. 본 발명에 따른 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝의 시공 방법은 지반(10)에 소정의 직경 및 길이를 갖는 강관케이싱(20)을 굴착기(30)를 이용하여 소정의 깊이로 근입하는 단계(Ⅰ); 상기 강관케이싱(20)내의 지반(10)을 햄머그래브(40)와 역환드릴(RCD)/BG(50)를 이용하여 소정의 깊이로 굴착하는 단계(Ⅱ); 지오튜브(60)를 강관케이싱(20)의 직경과 길이에 맞게 제작하는 단계(Ⅲ); 부상방지장치(110)를 풍화암층과 연암층의 깊이를 고려하여 로프의 길이 조절하여 지오튜브(60)의 하단 끝부분에 연결하는 단계(Ⅳ); 부상방지장치(110)가 연결된 지오튜브(60)를 상기 강관케이싱(20)내에 길이방향으로 삽입하는 단계(Ⅴ); 상기 지오튜브(60)내에 길이방향으로 소정의 크기로 이루어진 철근망(70)을 소정의 깊이로 건입하는 단계(Ⅵ); 상기 철근망(70)내 가운데에 트레미관(80)을 설치하고, 상기 트레미관(80)에 콘크리트(90)를 타설하면서 강관케이싱 선단이 트레미관(80)의 선단높이보다 2m 높은 위치가 되었을 때부터는 트레미관(80)과 강관케이싱(20)을 연동시켜 같은 높이로 동시에 인발하는 단계(Ⅶ)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설콘크리트말뚝 및 그 시공 방법
본 발명은 토목 구조물이 설치되는 지반의 지지력을 강화하기 위하여 설치하는 현장타설 콘크리트말뚝 시공을 위한 강관케이싱과 지오튜브(Geo tube) 및 부상방지장치를 유기적으로 결합시켜 콘크리트 타설 및 토목 구조물의 시공을 용이하도록 한 지오튜브(Geo tube)와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설콘크리트말뚝 및 그 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로 현장타설 콘크리트말뚝 공법은 강관 케이싱을 지반의 계획심도까지 항타하여 근입시킨 후, 상기 케이싱 내를 굴착한 후, 철근망을 건입하고 트레미관을 이용하여 콘크리트를 타설하여 현장에서 말뚝을 조성하는 인발형 공법과, 강관 케이싱을 영구부재로 삼아 강관 케이싱을 암반층 상면 까지 안착시킨 다음 케이싱 내를 굴착 후, 철근망을 건입하고 트레미관을 이용하여 콘크리트를 타설하여 현장에서 말뚝을 조성하는 매입형 공법이 알려져 있다.
여기서, 후자인 종래의 매입형 현장타설 콘크리트말뚝 공법은 강관케이싱이 현장타설 콘크리트말뚝 거푸집 역할만을 충족시킨 후, 지반 내에 매입되어 사장되는 공법으로 시공상 비경제적인 문제가 있다. 이러한 매입형 현장타설 콘크리트말뚝 공법을 사용하더라도, 수상이나 해상의 경사진 암층부분에서 대구경의 강관케이싱의 일측부분이 암층에 근입되지 않음으로써 틈으로 콘크리트가 유실되어 콘크리트의 손실과 품질확보의 문제가 발생했다.
한편, 케이싱을 공벽보호 용으로 사용하고 인발하는 현장 타설 말뚝 공법인
인발형 공법의 종래기술로 공개특허공보 공개번호 10-2009-0099937호 등에는 굴착 시 공벽 보호수단으로서 케이싱을 토사층에 압입시켜 풍화암층(암반층의 가장위층) 표면에 안착시키고, 풍화암층 표면에 안착된 강관 케이싱의 내부에 해머 비트를 삽입시켜 암층 내부까지 굴착하며, 이어서 강관 케이싱 내부에 철근 케이지를 건입해 두고 콘크리트를 타설하면서 굴착공 바닥으로부터 콘크리트가 순차적으로 채워지는 것에 대응하여 강관 케이싱을 서서히 인발해 내는 공법으로 이루어지고 있다.
이러한 인발형 공법에 의한 현장타설말뚝은 콘크리트의 하단이 풍화암층에 일체로 매립되기는 하나 케이싱 인발과정에서 공벽의 토사가 밀려들어 붕괴하는 공벽붕괴(necking)가 발생하는 단점이 있다. 또한, 콘크리트가 경화되기 전에 강관케이싱을 인발함으로써, 지하수가 흐르는 지하대수층 통과 구간에서는 지하수와 콘크리트가 직접적으로 접하는 부분에서 지하수의 흐름으로 콘크리트가 경화되기 전에 유실되어 버리거나, 여굴로 인해 많은 양의 콘크리트가 손실되는 문제가 있고, 철근망을 삽입시 공벽의 긁힘으로 인한 슬라임의 과대발생 등 품질확보의 문제가 있다.
이러한 공벽붕괴를 막기 위해서는 슬러리를 이용한 별도의 공벽보호공정이 필요하다는 단점도 있다. 또한, 공벽보호공정은 벤토나이트 등의 유출로 인해 수질오염을 초래할 뿐만 아니라 세부공정이 많아 시공 상의 불편을 초래한다. 또한, 해상교량이나 해상 구조물의 하부 구조물에 적용될 경우 철근이 염해에 의해 부식될 가능성도 있어 품질확보의 문제가 있다.
또한, 인발형 공법의 종래기술로서 등록특허공보 10-0618597호(2006. 9. 4. 공고)는 '인너튜브와 콘크리트 오름방지장치를 사용한 현장타설콘크리트말뚝 및 이의 시공방법'이 이미 선행출원되어 등록받은 바 있으며 이에 대한 기술적 요지를 보면, 강관 케이싱(외부 케이싱)을 해머를 이용해 타격하여 삽입하고, 강관 케이싱 내부를 굴착하며, 강관 케이싱 내측의 굴착공에 인너 튜브를 삽입하여 풍화암층(지지층) 상면에 안착시킨 다음, 인너튜브의 내부에 철근망을 건입한 후, 콘크리트를 타설하면서 강관 케이싱은 인발하고 인너튜브는 보존하는 공법이다.
즉, 도 10에 도시된 바와 같이 강관케이싱(20)내에 인너튜브(250) 삽입 후, 공기주입식 콘크리트 오름장치(220)의 파이프(228)를 통해 공기를 주입하면, 에어밸브(226)를 통해 에어튜브(224)내에 공기가 서서히 팽창되어져, 궁극적으로 강관케이싱(20)의 내주면과 인너튜브(250)의 외주면 사이의 공간을 에어튜브(224)가 막아주게 된다.
이러한 공법은 강관케이싱(20)의 내주면과 인너튜브(250)의 외주면 사이의 공간을 에어튜브(224)가 막아줌으로써, 콘크리트 타설로 인하여 콘크리트가 강관케이싱(20)의 내주면과 인너튜브(250)의 외주면 사이로 타설된 콘크리트가 차오르는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같은 인너튜브와 콘크리트 오름방지장치를 사용한 현장타설콘크리트말뚝에 대한 종래기술의 문제점을 지적하면, 강관케이싱(20)의 내주면과 인너튜브(250)의 사이에 공간이 형성되므로 강관케이싱(20)의 내경에 비해 콘크리트말뚝의 단면적이 감소하게 되므로, 원하는 단면적의 콘크리트말뚝을 세우기 위해서는 직경이 더 큰 강관케이싱을 사용해야 하므로 시공비가 많이 드는 단점이 있다.
또한, 인너튜브와 콘크리트 오름방지장치를 사용하는 상기의 방법은 공기 주입식 콘크리트 오름방지장치를 구성해야 하는데, 파이프(228)를 통하여 에어튜브(224)에 공기를 주입해야 하므로 파이프, 공기 주입기, 에어벨브가 설치된 에어튜브를 별도로 필요로 하므로 장비를 운용하는데 많은 비용과, 인력, 공간 등을 필요로 하게 된다.
또한, 에어튜브에 공기를 주입한 후 콘크리트가 굳을 때까지 에어튜브 속의 공기를 일정 압력으로 유지해야 하나, 시공 도중에 에어튜브가 철근망이나 시공 중 찢긴 강관케이싱에 걸려 파손되거나, 콘크리트의 타설시 콘크리트의 하중에 의해 에어튜브가 부상하는 등의 문제가 발생하여 콘크리트 오름방지장치 본래의 기능을 수행하지 못하는 단점을 가지고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 토목 구조물이 설치되는 지반의 지지력을 강화하기 위하여 설치하는 현장타설 콘크리트말뚝 시공을 위한 강관케이싱과 지오튜브 및 부상방지장치를 유기적으로 결합시켜 콘크리트 타설 및 토목 구조물의 시공을 용이하도록 한 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설콘크리트말뚝을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 강관케이싱 내에 완벽한 PET. PT 등의 재질로 제작된 지오튜브를 거푸집 기능을 갖도록 사용하여 미 경화상태의 콘크리트 유실을 방지함으로써, 일반 육상 구간이나 연약지반에서는 콘크리트의 손실 양을 절감하고, 콘크리트 침하ㅇ붕괴를 예방하고, 해상 수상구간에서는 희생강관과 암층의 경계부에서 희생강관 삽입 부족에 따른 암층과의 사이의 콘크리트의 유실을 방지하며, 지하 대수층에서는 콘크리트 유실을 방지하도록 한 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설콘크리트말뚝을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝은, 지반(10)에 소정의 깊이로 근입되며 소정의 직경 및 길이를 갖는 강관케이싱(20)과; 상기 강관케이싱(20) 내에 길이방향으로 소정의 깊이로 삽입되며, 소정의 직경 및 길이를 갖는 지오튜브(60)와; 상기 지오튜브(60) 끝단에 링 또는 고리 형태로 이루어지며 일정 간격으로 복수 개 설치되는 로프걸이(112)와, 상기 로프걸이(112)에 대응되며 일단이 연결되며 길이 조절이 가능한 로프(114)와, 상기 로프의 타단에 매달리어 지오튜브(60)가 부상하는 것을 방지하는 부상방지추(116)를 포함하는 부상방지장치(110); 상기 지오튜브(60) 내에 길이방향으로 소정의 깊이로 삽입되며, 소정의 크기로 이루어진 철근망(70)과; 상기 지오튜브(60) 내의 상기 철근망(70)과; 타설되어 경화되는 콘크리트(90);로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝의 시공 방법은, 지반(10)에 소정의 직경 및 길이를 갖는 강관케이싱(20)을 굴착기(30)를 이용하여 소정의 깊이로 근입하는 단계(Ⅰ); 상기 강관케이싱(20)내의 지반(10)을 햄머그래브(40)와 역환드릴(RCD)/BG(50)를 이용하여 소정의 깊이로 굴착하는 단계(Ⅱ); 지오튜브(60)를 강관케이싱(20)의 직경과 길이에 맞게 제작하는 단계(Ⅲ); 부상방지장치(110)를 풍화암층과 연암층의 깊이를 고려하여 로프의 길이 조절하여 지오튜브(60)의 하단 끝부분에 연결하는 단계(Ⅳ); 부상방지장치(110)가 연결된 지오튜브(60)를 상기 강관케이싱(20)내에 길이방향으로 삽입하는 단계(Ⅴ); 상기 지오튜브(60)내에 길이방향으로 소정의 크기로 이루어진 철근망(70)을 소정의 깊이로 건입하는 단계(Ⅵ); 상기 철근망(70)내 가운데에 트레미관(80)을 설치하고, 상기 트레미관(80)에 콘크리트(90)를 타설하면서 강관케이싱 선단이 트레미관(80)의 선단높이보다 2m 높은 위치가 되었을 때부터는 트레미관(80)과 강관케이싱(20)을 연동시켜 같은 높이로 동시에 인발하는 단계(Ⅶ)로 이루어진다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 토목 구조물이 설치되는 지반의 지지력을 강화하기 위하여 설치하는 현장타설 콘크리트말뚝 시공을 위한 강관케이싱과 지오튜브 및 부상방지장치를 유기적으로 결합시켜 강관케이싱 내에 완벽한 거푸집 기능을 갖는 지오튜브를 사용함으로써, 콘크리트의 유실을 방지할 수 있는 이점이 있다.
둘째, 본 발명은 강관케이싱과 지오튜브 및 부상방지장치를 유기적으로 결합시켜 콘크리트를 타설하고 강관케이싱을 조기에 인발할 수 있으므로 종래의 방법에 비해 극히 용이하게 하여 공사기간을 단축시킬 뿐만 아니라 토목 구조물의 품질이 향상되는 이점이 있다.
셋째, 본 발명은 거푸집 형식을 갖는 지오튜브 내에 콘크리트를 타설하면서 트레미관과 강관케이싱을 연동시켜 같이 인발할 할 수 있으므로 작업시간 단축과 강관케이싱 및 장비의 사용효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 현장타설 콘크리트말뚝의 시공 과정을 도시한 공정도로서,
도 1은 강관케이싱(또는 희생강관)을 육상, 해상 또는 수중에 세우는 상태를 도시한 예시도이다.
도 2는 강관케이싱 내의 지반을 굴착기로 굴착하는 상태를 도시한 예시도이다.
도 3은 강관케이싱 내에 부상방지장치를 사용하여 지오튜브를 굴착된 지반까지 삽입하는 상태를 도시한 예시도이다.
도 4는 지오튜브 내에 철근망을 삽입하는 상태를 도시한 예시도이다.
도 5는 철근망 내에 트레미관을 설치하고 콘크리트를 타설한 예시도이다.
도 6은 강관케이싱을 인발한 후 콘크리트말뚝의 완성된 상태를 도시한 예시도이다.
도 7은 부상방지장치를 도시한 예시도이다.
도 8은 지오튜브 제작을 다양한 크기를 도시한 예시도이다.
도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 따른 현장타설 콘크리트말뚝에 사용되는 다양한 형상의 지오튜브의 단면을 도시한 예시도이다.
도 10은 종래기술의 현장타설 콘크리트말뚝 시공방법을 도시한 예시도이다.
본 발명에 따른 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝은, 지반(10)에 소정의 깊이로 근입되며 소정의 직경 및 길이를 갖는 강관케이싱(20)과; 상기 강관케이싱(20) 내에 길이방향으로 소정의 깊이로 삽입되며, 소정의 직경 및 길이를 갖는 지오튜브(60)와; 상기 지오튜브(60) 끝단에 링 또는 고리 형태로 이루어지며 일정 간격으로 복수 개 설치되는 로프걸이(112)와, 상기 로프걸이(112)에 대응되며 일단이 연결되며 길이 조절이 가능한 로프(114)와, 상기 로프의 타단에 매달리어 지오튜브(60)가 부상하는 것을 방지하는 부상방지추(116)를 포함하는 부상방지장치(110); 상기 지오튜브(60) 내에 길이방향으로 소정의 깊이로 삽입되며, 소정의 크기로 이루어진 철근망(70)과; 상기 지오튜브(60) 내의 상기 철근망(70)과; 타설되어 경화되는 콘크리트(90);로 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 6은 본 발명에 따른 현장타설 콘크리트말뚝의 시공 과정을 도시한 공정도로서, 도 1은 강관케이싱(또는 희생강관)을 육상, 해상 또는 수중에 세우는 상태를 도시한 예시도이며, 도 2는 강관케이싱내의 지반을 굴착기로 굴착하는 상태를 도시한 예시도이며, 도 3은 강관케이싱 내에 부상방지장치를 사용하여 지오튜브를 굴착된 지반까지 근입하는 상태를 도시한 예시도이며, 도 4는 지오튜브 내에 철근망을 건입하는 상태를 도시한 예시도이며, 도 5는 철근망 내에 트레미관을 설치하고 콘크리트를 타설한 예시도이며, 도 6은 강관케이싱을 인발한 후 콘크리트말뚝의 완성된 상태를 도시한 예시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 현장타설 콘크리트말뚝에 사용되는 부상방지장치를 도시한 예시도이며, 도 8은 지오튜브 제작을 다양한 크기를 도시한 예시도이며, 도 9a 내지 도 9d는 본 발명에 따른 현장타설 콘크리트말뚝에 사용되는 다양한 형상의 지오튜브의 단면을 도시한 예시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지오튜브와 이의 부상방지 장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝은 지반(10)에 소정의 깊이로 근입되며, 소정의 직경 및 길이를 갖는 강관케이싱(20)과; 상기 강관케이싱(20) 내에 길이방향으로 소정의 깊이로 삽입되며, 소정의 직경 및 길이를 갖는 지오튜브(60)와; 상기 지오튜브(60) 끝단에 링 또는 고리 형태로 이루어지며 일정 간격으로 복수 개 설치되는 로프걸이(112)와, 상기 로프걸이(112)에 대응되며 일단이 연결되며 길이 조절이 가능한 로프(114)와, 상기 로프의 타단에 매달리어 지오튜브(60)가 부상하는 것을 방지하는 부상방지추(116)를 포함하는 부상방지장치(110); 상기 지오튜브(60) 내에 길이방향으로 소정의 깊이로 삽입되며, 소정의 크기로 이루어진 철근망(70)과; 상기 지오튜브(60) 내의 상기 철근망(70)에 타설되어 경화되는 콘크리트(90);로 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝은 강관케이싱(20), 지오튜브, 부상방지장치, 철근망(70) 및 콘크리트(90)로 구성된다.
여기서, 상기 강관케이싱(20), 철근망(70), 콘트리트(90) 등은 공지된 기술로서 종래기술에서 자세히 언급되어 있으므로 본 발명에서는 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
지오튜브(60)는 주로 종래 토목시공에서 일반적으로 사용되고 있는 재질로서 포설이 용이하고 고강도의 기능을 갖는 PET. PP를 사용하여 주로 제작하나, 함석, PVC, FRP 중 어느 하나의 재질로서도 사용 가능하다. 또한 지오튜브(60)는 도 8에 도시한 바와 같이 그 크기를 다양하게 제작하여 강관케이싱(20)의 길이에 따라 결합하여 구성되는데, 콘크리트 죽이 채워질 때의 인장강도가 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 ton/m 중 어느 하나로 구성할 수 있다. 또한 지오튜브(60)는 도 9a 내지 9d에 도시한 바와 같이 그 단면형상이 원형관, 파형관, 나선관, 평활관, 주름관 중 어느 하나를 사용할 수 있으나, 시공성이나 콘크리트기둥의 단면적을 고려할 때 원형관 형상이 바람직하다 하겠다.
근입된 강관케이싱(20)에는 지오튜브(60)가 삽입되고, 지오튜브(60) 내에는 철근망(70)이 건입된 후, 상기 철근망(70) 내 가운데는 트레미관(80)을 설치하여 콘크리트(90)를 타설하게 된다. 여기서 상기 철근망(70) 선단부의 외측 철근은 지오튜브(60) 내에 철근망(70) 건입시 지오튜브(60)가 걸리거나 걸리어 찢기는 것을 방지하기 위해 내측으로 구부러지는 형상으로 구성된다.
콘크리트(90) 타설과 함께 콘크리트(90)가 지반 가장 아랫부분에 있는 부상방지추(116)를 덮고 차올라 오면서 부력에 의해 지오튜브(60)를 밀어 올리게 된다. 지오튜브(60)는 선단부터 채워지는 콘크리트에 의해 부상을 시작하여 부상방지추에(116)에 매어있는 로프(114)의 길이만큼만 부상하다가 멈추게 된다. 여기서 지오튜브(60)의 끝단은 철근망(70)의 하단부에 동일 선상에 조밀하게 부착된 스페이서(111)의 부분과 만나게 되어, 지오튜브의 끝단이 철근망 안쪽으로 접히거나 말려들어가지 않고 강관케이싱 내주면 측으로 퍼져서 배치되게 된다. 트레미 관을 통해 콘크리트가 계속 타설되어 올라오면서 강관케이싱 선단의 높이가 트레미관(80)의 선단보다 2m 이상 높은 위치가 되었을 때부터는 트레미관(80)과 강관케이싱(20)을 연동시켜 같이 인발하게 된다. 이렇게 강관케이싱(20)이 인발된 콘크리드기둥은 지오튜브(60)가 외벽을 감싸 거푸집의 역할을 하게 되므로 콘크리트 외부를 보호하게 되므로, 종래 기술에서 문제점이 되었던 여굴로 인한 콘크리트가 유실되는 문제점, 해상의 급경사 암반에서 부분 타설된 강관케이싱과 암반의 틈새로 콘크리트가 유실되는 문제점, 지하대수층이 통과되는 구간에 콘크리트가 유실되는 문제점 등을 해결하고, 연약지반에서 콘크리트가 붕괴ㅇ침하되는 것을 해결하게 되므로 성능이 우수한 현장타설콘크리트말뚝을 시공할 수 있게 된다.
상기 지오튜브(60)에 철근망(70)을 건입시 지오튜브(60)와 철근망(70) 사이의 공간 위치를 정확하게 잡아주고, 철근망(70)의 철근이음부, 철사 등에 의해 지오튜브(60)가 걸리거나, 걸리어 찢기는 것을 방지하기 위하여 철근망(70)에는 길이방향을 따라 외주면에 소정의 간격마다 스페이서(100)가 고정 설치된다. 특히, 상기 스페이서(100)는 강관케이싱(20)에 지오튜브(60) 삽입 후, 지오튜브(60)와 철근망(70)의 위치를 정확하게 잡아주므로, 철근망(70)이 지오튜브(60)내의 어느 한쪽에 치우지지 않도록 지오튜브(60)의 좌우측에 교호적으로 스페이서(100)를 설치한다. 이렇게 되면 철근망(70) 구조체가 지오튜브(60)에 직접 닿지 않고 이격시킨 상태가 유지되어 콘크리트 타설시 일정한 콘크리트의 피복두께를 유지할 수 있게 되므로 견고하고 내구성이 강한 콘크리트말뚝이 형성되게 된다.
한편, 상기 지오튜브(60)에는 그 하단부 끝단의 외주면에는 로프를 맬 수 있는 별도의 링형상 또는 고리모양의 로프걸이(130)가 복수 개 부착되고, 상기 로프걸이(130)에는 복수의 로프(114)의 일단이 매어지고, 상기 복수의 로프(114) 타단은 부상방지장치(116)가 매달리는 구조의 부상방지추(116)가 부착된다. 상기 부상방지추(116)는 강관케이싱(20) 내에 물이 채워져 있거나 부력으로 인해 강관케이싱(20) 내에 지오튜브(60)를 삽입 시 지오튜브(60)가 가라앉지 않거나, 공기 중이라도 지오튜브(60)는 자체가 가벼우므로 자중에 의한 강관케이싱(20) 내에 삽입이 용이하지 않으므로 지오튜브(60)의 끝단에 부상방지추(116)를 매달아 지오튜브(60)를 강관케이싱(20) 내의 설계 심도까지 삽입할 수 있게 된다. 또한 부상방장치(110)는 지오튜브(60)에 콘크리트를 타설할 경우 콘크리트의 부력 또는 압력에 의해 지오튜브(60)가 위쪽으로 부상하여 올라오는 것을 방지한다. 상기 지오튜브(60)의 하단부 끝단이 풍화암 충의 높이로 맞추어지도록 로프의 길이를 조절하게 되는데, 지오튜브(60)의 그 하단부는 풍화암 층과 연암 층에 콘크리트가 타설되어 현장타설철근콘크리트말뚝의 지지력을 유지하게 된다. 여기서 풍화암 층과 연암 층의 높이는 지질조사 시에 시추를 통해 토사층, 자갈층, 풍화암 및 연암 층의 깊이와 타설된 강관케이싱(20)의 길이를 통해 그 높이를 알 수 있으므로 지지력을 유지하기 위한 로프의 길이를 조절할 수 있게 된다. 로프(114)는 그 길이를 필요에 따라 조절하여 제작할 수 있고, 그 재질은 와이어 로프, 테크노라사, 탄소섬유 중 어느 하나로 구성할 수 있다.
부상방지추(116)는 복수개의 로프(114) 끝단에 매달리게 되며, 그 재질이 철재 또는 납이고, 지오튜브(60)의 부력을 고려하여 중량을 결정하며, 그 단면형상이 원형, 마름모형, 콘형, 보스형 중 어느 하나의 형상으로 형성, 중량에 따라 하나 또는 복수 개 사용될 수 있다.
따라서 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 지오튜브(60)와 부상방지장치를 사용한 현장타설콘크리트말뚝은 부상방지장치(120)를 지오튜브(60) 하단부의 끝 부분에 매달아 강관케이싱(20)내에 삽입하면, 강관케이싱(20)내에 지오튜브(60)를 용이하게 삽입할 수 있고, 콘크리트 타설로 인하여 강관케이싱(20) 내에 삽입된 지오튜브(60)가 콘크리트 타설로 인해 콘크리트가 위로 차올라 오면서 그 부력 또는 압력에 의해 부상하는 것을 막을 수 있으며, 풍화암과 연암에 콘크리트를 타설하여 지지력을 유지하기 위한 높이를 로프(114)의 길이로 쉽게 조절할 수 있게 된다.
상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝의 시공에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 지오튜브(60)와 부상방지장치(110)를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝의 시공방법은, 지반(10)에 소정의 직경 및 길이를 갖는 강관케이싱(20)을 굴착기(30)를 이용하여 소정의 깊이로 근입하는 단계(Ⅰ); 상기 강관케이싱(20)내의 지반(10)을 햄머그래브(40)와 역환드릴(RCD)/BG을 이용하여 소정의 깊이로 굴착하고, 강관케이싱을 설계 심도 깊이까지 관입하는 단계(Ⅱ); 지오튜브(60)를 강관케이싱(20)의 직경과 길이에 맞게 제작하는 단계(Ⅲ); 부상방지장치(110)를 풍화암층과 연암층를 고려하여 마찰력과 선단지지력을 고려하여 로프의 길이 조절하여 지오튜브(60)의 하단 끝부분에 연결하는 단계(Ⅲ); 부상방지장치(110)가 연결된 지오튜브(60)를 상기 강관케이싱(20)내에 길이방향으로 삽입하는 단계(Ⅴ); 상기 지오튜브(60)내에 길이방향으로 소정의 크기로 이루어진 철근망(70)을 설계 심도의 깊이로 건입하는 단계(Ⅵ); 상기 철근망(70)내 가운데에 트레미관(80)을 설치하고, 상기 트레미관(80)에 콘크리트(90)를 타설하면서 강관케이싱 선단이 트레미관(80)의 선단높이보다 2m 높은 위치가 되었을 때부터는 트레미관(80)과 강관케이싱(20)을 연동시켜 같은 높이로 동시에 인발하는 단계(Ⅶ);로 이루어진다.
여기서, 상기 지반(10) 굴착하고, 강관케이싱을 설계 심도 깊이까지 관입하는 단계(Ⅱ)는 1차로 토사층 또는 자갈층으로 이루어진 지반을 햄머그래브, 역환드릴(RCD)/BG를 이용하여 굴착하고, 2차로 풍화암 또는 연암으로 이루어진 지반을 역환드릴(RCD)/BG를 이용하여 굴착함과 동시에 슬라임을 제거하면서 지반굴착을 실시하고, 강관케이싱의 길이만큼 관입되면 다음 케이싱을 연결하는 작업을 반복수행하여 강관케이싱을 설계심도 깊이까지 관입시키고, 설계심도까지 암반 굴착한 후, 바닥에 침전된 슬라임을 배출하여 청소를 실시한다.
또한, 상기 지오튜브(60) 삽입단계(Ⅴ)는 지오튜브(60)의 하단부에 부상방지장치(110)을 연결하여 강관케이싱(20)내의 삽입하면 부상방지추(110)의 무게에 의해 지오튜브(60)의 하단부가 설계 심도까지 삽입된다.
그리고 지오튜브(60)내에 길이방향으로 소정의 크기로 이루어진 철근망(70)을 설계 심도의 깊이로 건입하는 단계(Ⅵ) 후, 단계(Ⅶ)에서는 콘크리트를 타설하면 지오튜브(60)는 콘크리트의 부력에 의해 로프(114)의 길이만큼까지만 부상하다 멈춘다. 이때 콘크리트는 풍화암층과 연암층에 직접 타설되어 마찰지지력과 선단지지력을 유지하게 된다. 상기 지오튜브(60)는 로프(114)의 길이만큼까지만 부상하다 부상방지추와 중력과 로프(114)에 의해 더 이상 부상하지 않고, 지오튜브(60) 내에는 콘크리트가 강관케이싱(20)까지 차올라오게 되며, 강관케이싱 선단이 트레미관(80)의 선단높이보다 2m 높은 위치가 되었을 때부터는 트레미관(80)과 강관케이싱(20)을 연동시켜 같은 높이로 동시에 인발하게 된다.
즉, 본 발명에 따른 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝 시공방법은 강관케이싱(20)을 굴착기(30)로 지반(10)에 근입시킨 후, 상기 강관케이싱(20)내를 햄머그래브(40)로 1차로 토사층(12), 자갈층(14)을 굴착하며, 역환드릴(RCD)/BG로 2차로 암반(16, 18)을 굴착 후 슬라임을 제거하고, 상기 강관케이싱(20)내에 지오튜브(60)를 근입하되, 상기 지오튜브(60)의 하단에 부상방지추(116, 120)를 취부한 상태로 근입하고, 상기 지오튜브(60)내에 철근망(70)을 건입하며, 트레미관(80)을 통해 콘크리트(90)를 타설함과 동시에 강관케이싱(20)을 인발하여 지중에 현장타설 콘크리트 말뚝을 형성하는 것이다.
따라서 상기한 바와 같은 구성 및 시공으로 이루어진 본 발명에 따른 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝은 토목 구조물이 설치되는 지반(10)의 지지력을 강화하기 위하여 설치하는 현장타설 콘크리트말뚝 시공을 위한 강관케이싱(20)과 지오튜브(60) 및 부상방지장치(110)를 유기적으로 결합시켜 콘크리트 타설 및 토목 구조물의 시공이 현저하게 용이하다. 또한, 지오튜브(60)에 의해 콘크리트가 침하되어 골재가 분리되거나, 붕괴, 전도 등을 예방하고, 수상이나 해상의 경사진 암층부분에서 대구경의 강관케이싱이 암반절리에 의해 일측 부분이 암층에 근입되지 않음으로써 틈으로 콘크리트가 유실됨으로써 생기는 콘크리트의 손실과 품질확보의 문제를 해결할 수 있게 되었다. 콘크리트를 타설하면서 케이싱을 인발하는 공법으로 콘크리트가 경화되기 전에 케이싱을 인발함으로써, 지하수가 흐르는 지하대수층 통과 구간에서는 지하수와 콘크리트가 직접적으로 접하는 부분에서 지하수의 흐름으로 콘크리트가 경화되기 전에 유실되어 버리는 문제를 해결할 수 있는 작용효과가 있다.

Claims (7)

  1. 지반(10)에 소정의 깊이로 근입되며, 소정의 직경 및 길이를 갖는 강관케이싱(20)과; 상기 강관케이싱(20) 내에 길이방향으로 소정의 깊이로 삽입되며, 소정의 직경 및 길이를 갖는 지오튜브(60)와;
    상기 지오튜브(60)의 끝단에 링 또는 고리 형태로 이루어지며 일정 간격으로 복수 개 설치되는 로프걸이(112)와, 상기 로프걸이(112)에 대응되며 일단이 연결되며 길이 조절이 가능한 로프(114)와, 상기 로프의 타단에 매달리어 지오튜브(60)가 부상하는 것을 방지하는 부상방지추(116)를 포함하는 부상방지장치(110);
    상기 지오튜브(60) 내에 길이방향으로 소정의 깊이로 삽입되며, 소정의 크기로 이루어진 철근망(70)과;
    상기 지오튜브(60) 내의 상기 철근망(70)에 타설되어 경화되는 콘크리트(90);로 구성됨을 특징으로 하는 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 지오튜브(60)는 콘크리트 죽이 채워질 때의 인장강도가 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50 ton/m 중 어느 하나로 구성되고, 지오튜브(60)의 재질은 함석, PVC, FRP, PE. PP 중 어느 하나로 구성되고, 그 단면형상이 원형관인 것을 특징으로 하는 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 부상방지추(116)는 그 재질이 철재 또는 납이고, 지오튜브(60)의 부력을 고려하여 중량을 결정하며, 그 단면형상이 원형, 마름모형, 콘형, 보스형 중 어느 하나의 형상으로 형성되고, 중량에 따라 하나 또는 복수 개 사용됨을 특징으로 하는 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 로프(114)는 그 길이를 필요에 따라 조절하여 제작할 수 있고, 그 재질은 와이어 로프, 테크노라사, 탄소섬유 중 어느 하나로 구성됨을 특징으로 하는 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 철근망(70)은 외주면에 소정의 간격마다 스페이서(100)를 교호적으로 고정 설치하고, 선단부의 외주면 측 철근을 내측으로 구부리어 지오튜브(60) 내에 철근망(70) 근입시 지오튜브(60)가 걸리거나 걸리어 찢기는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 지오튜브(60)의 선단부에서의 철근망(70) 외주면에는 스페이서(100)를 동일 선상에 조밀한 간격으로 고정 설치하여 지오튜브(60) 선단부가 철근망(70) 안쪽으로 밀려들어가는 것을 방지 하는 것을 특징으로 하는 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝.
  7. 지반(10)에 소정의 직경 및 길이를 갖는 강관케이싱(20)을 굴착기(30)를 이용하여 소정의 깊이로 근입하는 단계(Ⅰ);
    상기 강관케이싱(20)내의 지반(10)을 햄머그래브(40)와 역환드릴(RCD)/BG(50)을 이용하여 소정의 깊이로 굴착하는 단계(Ⅱ);
    지오튜브(60)를 강관케이싱(20)의 직경과 길이에 맞게 제작하는 단계(Ⅲ);
    부상방지장치(110)를 풍화암층과 연암층를 고려하여 마찰력과 선단지지력을 고려하여 로프의 길이 조절하여 지오튜브(60)의 하단 끝부분에 연결하는 단계(Ⅲ);
    부상방지장치(110)가 연결된 지오튜브(60)를 상기 강관케이싱(20)내에 길이방향으로 삽입하는 단계(Ⅴ);
    상기 지오튜브(60)내에 길이방향으로 소정의 크기로 이루어진 철근망(70)을 소정의 깊이로 건입하는 단계(Ⅵ);
    상기 철근망(70)내 가운데에 트레미관(80)을 설치하고, 상기 트레미관(80)에 콘크리트(90)를 타설하면서 강관케이싱 선단이 트레미관(80)의 선단높이보다 2m 위의 위치가 되었을 때부터는 트레미관(80)과 강관케이싱(20)을 연동시켜 같은 높이로 동시에 인발하는 단계(Ⅶ)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지오튜브와 이의 부상방지장치를 사용한 현장타설 콘크리트말뚝 시공 방법.
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