KR101489387B1

KR101489387B1 - 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일 및 이 시공 방법

Info

Publication number: KR101489387B1
Application number: KR20140088903A
Authority: KR
Inventors: 이종하
Original assignee: 주식회사 대성방재기술
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2015-02-04

Abstract

본 발명은 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일 및 이 시공 방법에 관한 것으로, 구조물의 압축력에 대한 지지력을 확보함과 아울러 부력 등에 의한 인발력에 대한 저항력을 발생하여 구조물의 기초를 견고하게 보강함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일은, 강봉(11)과; 상기 강봉보다 큰 단면적의 판상이며 상기 강봉의 두부에 결합되는 지압판, 상기 강봉 조립체에 체결되어 상기 지압판을 고정하는 너트로 이루어진 록너트(20)와; 상기 강봉의 선단부에 조립되어 지중의 파일공(1) 공저에 설치되며 확장형 쐐기에 의해 상기 파일공의 공저에 정착되는 선단 정착구를 포함하고, 상기 선단 정착구는, 둘레부에는 확장유도 경사부(31)가 구비되는 한편 내부에는 경사형의 콘 지지면(33)이 구비된 콘 장착부(32)가 형성된 구성이며 상기 강봉의 선단부에 배치되는 내하체(30), 상기 강봉의 둘레부에 고정되는 누름판(40), 상기 내하체의 둘레부에 원주방향을 따라 배열되면서 밴드에 의해 결합되며 상기 내하체의 선단부가 상기 파일공의 공저에 고정된 상태에서 상기 누름판에 의해 상기 내하체의 확장유도 경사부를 타고 하강하면서 상기 내하체의 둘레부로 확장되어 상기 파일공 주변의 지중에 정착되는 2개 이상의 확장형 쐐기(50), 상기 강봉의 선단부에 상기 내하체의 콘 장착부에 삽입되어 둘레부가 상기 콘 지지면에 지지되는 쐐기 콘(60), 상기 강봉에 고정되며 상기 쐐기 콘을 상기 콘 지지면에 지지되도록 하는 지지부재로 구성된다.
본 발명에 의한 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일 시공 방법은, 지중에 토사층과 암반층에 걸쳐 파일공을 천공하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 천공된 파일공 내부에 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일(100)을 삽입하는 제2단계와; 상기 제2단계 이후 상기 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일의 강봉을 하강시켜 상기 확장형 쐐기가 확장에 의해 지중에 정착되도록 하되, 상기 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일의 선단 정착구의 내하체를 공저에 고정한 상태에서 상기 강봉을 공저를 향해 하강시켜 상기 확장형 쐐기를 상기 내하체의 둘레부로 확장시켜 지중에 정착하는 제3단계와; 상기 제3단계 이후 상기 파일공 내부를 그라우팅하는 제4단계와; 상기 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일의 강봉의 두부를 지압판과 조임너트에 의해 정리하는 제4단계와; 상기 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일의 두부에 기초 콘크리트를 타설하는 제5단계를 포함한다.
본 발명은 상기 강봉의 둘레부에 패커를 설치하여 주변 지반을 보강하는 것도 포함된다.

Description

지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일 및 이 시공 방법{END SUPPORTING MULTI MICRO PILE AND METHOD FOR CONSTRUCTING THE SAME}

본 발명은 마이크로 파일 및 지반 보강에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조물의 압축력에 대한 지지력을 확보함과 아울러 부력 등에 의한 인발력에 대한 저항력을 발휘하여 구조물의 기초를 견고하게 보강할 수 있는 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일 및 이 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 신설되는 건물이나 구조물 시공시 대형장비 진입에 제약을 받지 않으므로 기성말뚝이 많이 사용되어지며, 지층조건이나 구조물의 하중에 따라 지내력기초나 파일기초로 상부의 구조물을 지지하게 된다.

구조물에 접한 지층조건이 양호하여 지지력이 충분히 확보될 경우에는 지내력 기초로 그 위에 직접 기초공사를 수행할 수 있지만, 그렇지 못한 지층조건인 경우에는 지지력 확보 및 지반 침하를 방지하기 위해 파일을 시공하게 된다. 이때 사용되는 파일은 그 재질에 따라 강관 파일, PHC 파일 등으로 구분되고, 주로 관형 형태의 파일이 일반적으로 사용된다.

그러나 기 사용 중이던 건물이나 구조물의 증축시 기초보강 공사로 대형 장비의 진입이 불가능한 지역에 대한 기초보강 공사를 할 경우에는 소형 장비로 시공하는 소구경 파일로 보강을 하게 되는데 이때 마이크로 파일을 사용하게 된다.

상기 마이크로 파일은 소구경이기 때문에 소형장비로 모든 지층에서 천공작업이 가능할 뿐만 아니라 수직 또는 경사로 시공이 가능하다. 그리고 이러한 마이크로 파일은 일정한 직경과 길이로 자유장과 정착장을 천공하여 천공홀에 강봉을 설치한 후 시멘트 그라우트재를 토사층과 기반암층을 충진시켜 마이크로 파일을 지반과 일체화시키는 공정을 통해 설치된다.

종래 기술에 의한 마이크로 파일의 시공 상태 단면도로서, 마이크로 파일은 지중에 천공된 파일공에 삽입(토사층)되는 케이싱, 상기 케이싱 내부에 삽입되는 파일체, 상기 케이싱 내부에 충진되는 그라우트재에 의해 형성되는 그라우팅층으로 구성된다.

한편, 상기 마이크로 파일의 지지력은 지반과 닿는 선단부의 선단지지력과 마이크로 파일의 외주면과 지반의 내벽 간에 발생하는 마찰력에 의해 그 크기가 결정된다. 그런데 상기 마이크로 파일은 선단부의 단면적이 매우 좁은 원통 형태로 형성되는 관계로, 선단부의 선단지지력은 그리 크지 않다. 즉, 건물이나 구조물에 의한 압축하중이 마이크로 파일에 가해지게 되면, 선단부에 하중이 집중되어 마이크로 파일이 지반을 파고들어 침하가 발생될 수 있다. 또한, 반대로, 마이크로 파일에 상부 방향으로 인장하중이 가해질 경우에는 밋밋한 마이크로 파일의 외주면과 지반 내벽과의 마찰력이 약해 결국 마이크로 파일이 상측으로 부상하거나 뽑히는 문제가 발생될 수 있다.

즉, 마이크로 파일 공법은 파일체와 그라우팅재와의 마찰력 및 그라우팅재와 기반암과의 마찰력을 이용할 뿐이어서, 파일체와 기반암과의 마찰력을 증가시키기 위해서는 파일체의 크기를 키우거나 파일체의 개수를 증가시켜야 하므로, 마찰력을 증가시키는 데에 많은 비용과 시간이 소요된다고 하는 문제점이 있다.

다시 말하면, 마이크로 파일은 구조물에 의한 압축하중과 지하수에 의해 발생되는 부력에 의한 상승력을 받게 되는데, 종래 마이크로 파일은 마찰 면적으로 압축력과 인장력을 받기 때문에 정착장의 길이가 길어지는 문제점이 있다. 따라서 정착부의 길이를 길게함에 따라 시공성과 경제성이 좋지 않으며, 정착부의 길이가 길어지는 만큼 그라우트재에 혼합되는 지하수의 양이 많아지게 되고 따라서 그라우트재가 희석되어 설계 강도를 맞추는 것이 매우 어렵다.

등록특허 제10-1201829호 등록특허 제10-1048396호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구조물의 압축력에 대한 지지력을 확보함과 아울러 부력 등에 의한 인발력에 대한 저항력을 발생하여 구조물의 기초를 견고하게 보강할 수 있는 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일 및 이 시공 방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일은, 강봉과; 상기 강봉보다 큰 단면적의 판상이며 상기 강봉의 두부에 결합되는 지압판, 상기 강봉 조립체에 체결되어 상기 지압판을 고정하는 너트로 이루어진 록너트와; 상기 강봉의 선단부에 조립되어 지중의 파일공 공저에 설치되며 확장형 쐐기에 의해 상기 파일공의 공저에 정착되는 선단 정착구를 포함하고, 상기 선단 정착구는, 둘레부에는 확장유도 경사부가 구비되는 한편 내부에는 경사형의 콘 지지면이 구비된 콘 장착부가 형성된 구성이며 상기 강봉의 선단부에 배치되는 내하체, 상기 강봉의 둘레부에 고정되는 누름판, 상기 내하체의 둘레부에 원주방향을 따라 배열되면서 밴드에 의해 결합되며 상기 내하체의 선단부가 상기 파일공의 공저에 고정된 상태에서 상기 누름판에 의해 상기 내하체의 확장유도 경사부를 타고 하강하면서 상기 내하체의 둘레부로 확장되어 상기 파일공 주변의 지중에 정착되는 2개 이상의 확장형 쐐기, 부력에 의한 상기 강봉에 상승력이 가해질 때 상기 강봉과 상기 내하체를 결합하여 상기 내하체의 상승에 의해 상기 확장형 쐐기가 확장되도록 하는 내하체 결속수단으로 구성된다.

본 발명에 의한 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일 시공 방법은, 지중에 토사층과 암반층에 걸쳐 파일공을 천공하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 천공된 파일공 내부에 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일을 삽입하는 제2단계와; 상기 제2단계 이후 상기 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일의 강봉을 하강시켜 상기 확장형 쐐기가 확장에 의해 지중에 정착되도록 하되, 상기 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일의 선단 정착구의 내하체를 공저에 고정한 상태에서 상기 강봉을 공저를 향해 하강시켜 상기 확장형 쐐기를 상기 내하체의 둘레부로 확장시켜 지중에 정착하는 제3단계와; 상기 제3단계 이후 상기 파일공 내부를 그라우팅하는 제4단계와; 상기 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일의 강봉의 두부를 지압판과 조임너트에 의해 정리하는 제4단계와; 상기 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일의 두부에 기초 콘크리트를 타설하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일 및 이 시공 방법에 의하면, 강봉조립체에 의한 정착력과 함께 선단정착구에 의해 큰 정착력을 발생함으로써 구조물에 의한 압축력에 대한 지지력을 확보하고 아울러 부력에 의한 상승력이 가해질 때 쐐기 콘을 통해 강봉과 내하체가 쐐기식으로 결속되어 강봉만 인발되는 현상이 방지되고 큰 상승력에 의해 내하체와 강봉이 상승하더라도 확장형 쐐기가 더 확장되어 큰 정착력을 발휘함으로써 기초를 견고하게 보강 및 지지하며, 따라서, 정착부의 길이를 짧게 할 수 있으며 이로 인하여 파일공의 깊이를 낮게 하고 파일의 길이를 짧게 할 수 있으므로 강봉의 좌굴에 대한 영향을 줄일 수 있으며 시공성이 향상되고 시공비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일의 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일의 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일의 시공 공정도.
도 4는 본 발명에 의한 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일에 패커가 적용된 도면.
도 5는 도 3은 본 발명에 의한 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일에 패커가 적용된 예의 시공 공정도.

도 1과 도 2에서 보이는 것처럼, 본 발명에 따른 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일(100)은, 강봉 조립체(10), 강봉 조립체(10)의 두부에 설치되는 록너트(20) 및 강봉 조립체(10)의 선단부에 연결되며 파일공(1)(도 3에 도시됨)의 선단에서 정착력을 확보하는 선단 정착구로 구성된다.

강봉 조립체(10)는 1개 이상의 강봉(11), 강봉(11)의 둘레부에 결합되며 강봉(11)이 파일공(1)의 중심에 배치되도록 하는 1개 이상의 센트럴라이저(12)로 구성된다.

강봉(11)은 스틸 강봉, 그라우팅과의 마찰력 증대를 위하여 외주면이 요철 구조인 강봉, 철근(나사선 철근, 이형 철근 등) 등이 사용 가능하고, 록너트(20)와 선단정착구와의 연결 등을 위하여 외주면에 나사선이 형성되는 것이 바람직하며 따라서 나사선 철근이 바람직하다.

강봉(11)은 파일공(1)의 깊이에 따라 수량이 달라지며 2개 이상이 사용되는 경우 커플러를 통해 연결되어 사용된다. 상기 커플러는 강봉(11)의 구조에 따라 다양한 구조의 제품이 적용될 것이다.

센트럴라이저(12)는 강봉(11)의 외주면에 결합되는 한 쌍의 결합부 및 상기 한 쌍의 결합부의 중앙에 파일공(1)을 향해 벌어지는 구조로 형성되며 단부가 파일공(1)의 내벽에 지지됨으로써 강봉(11)이 파일공(1)의 중심에 배치되도록 한다.

록너트(20)는 강봉 조립체(10)의 두부와 기초 콘크리트부(2)(도 3에 도시됨)의 결속을 위하여 사용되며, 강봉 조립체(10)의 강봉(11)의 두부에 예컨대 나사 체결되는 한 쌍의 너트(21,22), 강봉(11)보다 큰 단면적의 판상이며 한 쌍의 너트(21,22)들의 사이에 결합되어 지압력을 발생하는 지압판(23)으로 구성된다.

선단 정착구는 강봉 조립체(10)의 선단부에 연결되어 파일공(1)의 공저에 설치됨으로써 선단 정착력을 발휘하는 것이며, 강봉(11)에 결합되는 내하체(30), 강봉(11)의 둘레부에 결합되는 누름판(40), 내하체(30)의 둘레부에 결합되며 강봉(11)과 함께 하강하는 누름판(40)에 의해 하강하면서 내하체(30)의 둘레부로 확장되어 지중에 정착되는 2개 이상의 확장형 쐐기(50), 강봉(11)의 둘레부에 결합되며 강봉(11)과 내하체(30)를 쐐기식으로 지지하는 쐐기 콘(60)으로 구성된다.

상기 선단 정착구는 강봉(11)에 커플러를 통해 연결되는 별도의 정착봉을 포함할 수도 있다. 즉 강봉(11)에 상기 정착봉이 연결되며 내하체(30)와 누름판(40), 확장형 쐐기(50) 및 쐐기 콘(60)은 상기 정착봉에 장착되는 것이다.

내하체(30)는 둘레부에 확장유도 경사부(31)가 구비되는 한편 내부에는 경사형의 콘 지지면(33)이 구비된 콘 장착부(32)가 형성된 구성된 입체형 블록이며 강봉(11)의 둘레부에 배열[강봉(11)에 나사 체결 또는 쐐기 콘(60)과 확장형 쐐기(50)들에 의해 간접적으로 결합]된다.

확장유도 경사부(31)는 확장형 쐐기(50)가 지중을 향해 확장되도록 유도하는 경사면이고, 콘 장착부(32)는 도 2를 기준으로 할 때 하부를 향해 개방된 홈의 형태이다.

강봉(11)은 내하체(30)에 고정되며 확장형 쐐기(50)의 확장 전에는 선단부가 내하체(30)의 콘 장착부(32)의 안쪽에 배치 즉 강봉(11)이 확장형 쐐기(50)의 확장을 위하여 하강하는 여유 공간을 두고 결합된다.

내하체(30)는 확장형 쐐기(50)의 안정적인 확장을 위하여 파일공(1)의 공저에 고정되어야 하며 이를 위하여 선단부에 하나 이상의 스파이크가 구비될 수도 있다. 상기 스파이크는 지중에 박혀 고정됨으로써 내하체(30)가 움직이지 않고 설치 위치를 고수하도록 한다.

누름판(40)은 강봉(11)보다 큰 단면적이며 강봉(11)에 고정(나사 체결, 용접 등)되며 강봉(11)과 함께 하강하여 확장형 쐐기(50)를 하강시킨다.

누름판(40)은 확장형 쐐기(50)를 누를 때 휨 변형되지 않아야 하며 따라서 이에 맞는 강도와 두께로 이루어지고, 예를 들어 상부에 하나 이상의 보강체가 올려 질 수 있다.

누름판(40)은 강봉(11)에 나사 체결됨으로써 확장형 쐐기(50)의 초기 위치를 설정할 수 있다.

2개 이상의 확장형 쐐기(50)는 내하체(30)의 확장유도 경사부(31)에 진원의 형태로 배열되고 누름판(40)의 하강에 의해 동일한 각도로 벌어져 모든 부분에서 균등한 정착력을 발생하며 내주면에는 내하체(30)의 확장유도 경사부(31)에 대응하는 경사부가 형성된다. 즉 확장형 쐐기(50)는 내부면에 경사부가 형성됨과 아울러 외형이 진원을 형성함에 따라 두께가 달라지게 형성된다.

2개 이상의 확장형 쐐기(50)들은 밴드(511) 등의 묶음부재를 통해 초기의 결합 상태[파일공(1)에 삽입될 때 간섭을 일으키지 않도록 파일공(1)의 내경보다 작은 외경을 유지하는 상태]를 유지하며, 누름판(40)에 의해 눌릴 때 확장에 의해 밴드(51)가 끊어지도록 한다. 물론, 밴드(51)는 확장형 쐐기(50)의 확장을 간섭하지 않는 조건 하에서 끊어지지 않고 신축을 통해 확장형 쐐기(50)를 지지하는 것도 가능하다.

쐐기 콘(60)은 내주면이 요철인 다수의 편이 스프링 등으로 연결된 통상의 제품이며 강봉(11)을 고정하지만 확장형 쐐기(50)의 확장을 위한 강봉(11)의 하강을 구속하지는 않는다.

쐐기 콘(60)은 콘 하우징(61)을 통해 설치된다.

쐐기 콘(60)은 강봉(11)에 결합된 상태에서 내하체(30)의 콘 지지면(33)에 밀착된 상태를 유지하여야 하며 이를 위하여 지지부재가 적용된다.

상기 지지부재는 코일스프링(62)으로서 내부에 강봉(11)이 관통되며 강봉(11)에 고정된 스프링 고정구(63)와 쐐기 콘(60)의 사이에 개재되어 스프링 고정구(63)를 지지기반으로 하여 쐐기 콘(60)이 콘 지지면(33)에 밀착 지지되도록 한다.

스프링 지지구(63)는 예를 들어 너트이며 강봉(11)에 나사 체결되어 코일스프링(62)의 위치 변경이 가능하도록 함으로써 코일스프링(62)의 탄성력을 조절하도록 한다.

도 3에서 보이는 것처럼, 본 발명에 의한 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일 시공 방법은 다음과 같다.

(S10) 파일공 천공.

본 발명의 마이크로 파일(100)을 지중에 설치하기 위하여 공지의 천공장비를 이용하여 지중에 파일공(1)을 천공한다.

파일공(1)은 지표면에서부터 토사층과 암반층에 걸쳐 천공 형성되며 이는 암반층에서 정착력을 확보하기 위한 것이고 본 발명이 마이크로 파일(100)의 정착력을 고려하여 노하우를 갖고 맞춤 천공한다.

토사층은 붕괴의 우려가 있고 이를 방지하기 위하여 토사층에는 케이싱을 설치할 수도 있다.

(S20) 마이크로 파일 설치.

전 공정을 통해 지중에 천공 형성된 파일공(1) 안에 본 발명의 마이크로 파일(100)을 설치한다.

상기 선단 정착구를 파일공(1)의 공저로 하여 마이크로 파일(100)을 파일공(1) 내부에 삽입 설치하며, 이때, 확장형 쐐기(50)들은 밴드(51)로 묶여 파일공(1)의 내경보다 적은 외경을 유지하고, 따라서 마이크로 파일(100)은 간섭없이 원활하게 삽입된다.

이어서 마이크로 파일(100)의 선단 정착부를 장착하고 파일공(1) 내부를 그라우팅하며, 2가지 방법이 가능하다. 하나는 상기 선단 정착부를 정착한 후 그라우팅하는 것이고 다른 하나는 파일공(1) 내부에 그라우트재를 주입하여 그라우팅한 후 상기 선단 정착부를 정착하되 그라우트재가 경화되기 전에 선단 정착구를 정착하는 것이며 이하에서는 전자의 방법을 예로 들어 설명한다.

(S30) 마이크로 파일 정착.

먼저 내하체(30)는 공저에 정착되어 위치를 고수한다. 지금까지 쐐기 콘(60)은 수축 상태의 코일스프링(62)에 의해 내하체(30)의 콘 지지면(33)에 밀착[콘 하우징(61)을 통해 ]된다.

지상에서 강봉(11)을 공저쪽으로 하강(지상에서 누름 또는 회전 조작에 의한 하강)시키면 내하체(30)가 파일공(1)의 공저에 고정된 상태이기 때문에 내하체(30)가 회전하지 않는 상태에서 강봉(11)이 하강한다.

강봉(11)의 하강시 누름판(40)이 함께 하강하게 되고 누름판(40)의 하강에 의해 확장형 쐐기(50)들이 하강한다.

확장형 쐐기(50)들은 확장유도 경사부(31)에 의해 하강함과 아울러 바깥쪽으로 확장되어 파일공(1) 주변의 지반 속에 박혀 정착된다.

이와 같이 강봉(11)이 하강함으로써 강봉(11)에 고정된 스프링 고정구(63)가 하강하며, 따라서 쐐기 면(33)과 스프링 고정구(63) 사이의 거리가 벌어지지만 코일스프링(62)이 팽창하여 쐐기 콘(60)은 콘 지지면(33)에 밀착 지지된 상태를 유지한다.

(S40) 그라우팅.

파일공(1) 내부에 그라우트 호스를 삽입하여 상기 그라우트 호스를 통해 그라우트재를 주입함으로써 그라우팅한다.

(S50) 두부 정리.

확장형 쐐기(50)의 선단 정착을 완료하면 강봉(11)(지상으로 돌출된 부분)에 록너트(20)를 체결하여 두부를 정리하고, 지면으로부터 일정 높이에 걸쳐 버림콘크리트를 타설한다.

이어서, 지표면으로부터 일정 높이에 기초 콘크리트부(2)를 시공하며, 예를 들어 종횡방향의 철근을 배근[이때 본 발명의 마이크로 파일(100)과 철근을 결속할 수도 있음]하고 콘크리트를 타설하여 기초 콘크리트부(2)를 시공한다.

본 발명에 의한 마이크로 파일은 확장형 쐐기(50)에 의해 지중에 큰 정착력으로 시공되어 구조물로부터 가해지는 압축하중에 의한 지반의 붕괴를 방지하며, 또한 부력에 의해 상승력이 발생할 때 쐐기 편(60)에 의해 강봉(11)과 내하체(30)가 쐐기식으로 결속되어 내하체(30)에도 상승력이 함께 가해지며, 따라서 내하체(30)의 둘레부에 확장된 확장형 쐐기(50)가 지반 속으로 더 확장되므로 마이크로 파일(100)의 상승을 방지한다.

도 4에서 보이는 바와 같이, 주변 지반을 보강하고 좌굴도 방지할 수 있도록 강봉(11)의 둘레부에 하나 이상의 패커(70)를 설치할 수 있다.

패커(70)는 내부에 시멘트 밀크 등의 유체가 주입되어 팽창함으로써 파일공의 내벽에 밀착되어 주변 지반을 지지함으로써 주변 지반을 보강한다.

패커(70)는 확장형 쐐기(50)를 확장시킨 후 팽창되며 이후에 파일공 내부를 그라우팅한다. 따라서, 패커(70)가 파일공 내부를 밀봉한 상태이기 때문에 가압그라우팅이 가능하므로 그라우팅에 의한 지지력도 증가하는 효과도 도출한다.

도 5는 패커(70)가 적용된 예의 시공 순서도이며, 도 3에서 설명한 것처럼, 마이크로 파일을 장착한 후 그라우팅 전에 패커를 팽창하여 패킹하고, 이어서 파일공(1) 내부를 그라우팅 시공한다. 이 후 공정은 전술한 실시예와 동일하다.

1 : 파일공, 2 : 기초 콘크리트부
10 : 강봉 조립체, 11 : 강봉
12 : 센트럴라이저, 20 : 록너트
30 : 내하체, 31 : 확장유도 경사부
32 : 콘 장착부, 33 : 콘 지지면
40 : 누름판, 50 : 확장형 쐐기
60 : 쐐기 콘, 61 : 콘 하우징
62 : 코일스프링, 63 : 스프링 고정구
70 : 패커,

Claims

강봉(11)과;
상기 강봉보다 큰 단면적의 판상이며 상기 강봉의 두부에 결합되는 지압판, 상기 강봉 조립체에 체결되어 상기 지압판을 고정하는 너트로 이루어진 록너트(20)와;
상기 강봉의 선단부에 조립되어 지중의 파일공(1) 공저에 설치되며 확장형 쐐기에 의해 상기 파일공의 공저에 정착되는 선단 정착구를 포함하고,
상기 선단 정착구는,
둘레부에는 확장유도 경사부(31)가 구비되는 한편 내부에는 경사형의 콘 지지면(33)이 구비된 콘 장착부(32)가 형성된 구성이며 내부에 상기 강봉의 선단부가 상기 파일공의 공저를 향해 전진 가능하도록 지지되는 한편 부력의 발생시 상기 강봉과 고정되는 내하체(30),
상기 강봉의 둘레부에 고정되는 누름판(40),
상기 내하체의 둘레부에 원주방향을 따라 배열되면서 밴드에 의해 결합되며 상기 내하체의 선단부가 상기 파일공의 공저에 고정된 상태에서 상기 누름판에 의해 상기 내하체의 확장유도 경사부를 타고 하강하면서 상기 내하체의 둘레부로 확장되어 상기 파일공 주변의 지중에 정착되는 한편 부력의 발생시 상기 내하체의 부상에 의해 확장되는 2개 이상의 확장형 쐐기(50),
부력에 의해 상기 강봉에 상승력이 가해질 때 상기 강봉과 상기 내하체를 결합하여 상기 내하체의 상승에 의해 상기 확장형 쐐기가 확장되도록 하는 내하체 결속수단을 포함하고,
상기 내하체 결속수단은, 상기 강봉의 선단부에 상기 내하체의 콘 장착부에 삽입되어 둘레부가 상기 콘 지지면에 지지되는 쐐기 콘(60), 상기 강봉에 고정되며 상기 쐐기 콘을 상기 콘 지지면에 지지되도록 하는 지지부재를 포함하며,
상기 지지부재는 내부에 상기 강봉이 관통되며 상기 강봉에 고정된 스프링 고정구(63)와 상기 쐐기 콘의 사이에 개재되어 상기 스프링 고정구를 지지기반으로 하여 상기 쐐기 콘을 상기 콘 지지면으로 지지하는 코일스프링(62)인 것을 특징으로 하는 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일.
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청구항 1에 있어서, 상기 스프링 지지구는 상기 코일스프링의 탄성력을 조절하도록 상기 강봉에 나사 체결되는 것을 특징으로 하는 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 내하체는 상기 강봉에 연결되는 정착봉에 장착되는 것을 특징으로 하는 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일.
청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 강봉의 둘레부에 설치되며 내부에 주입되는 유체를 통해 팽창하여 상기 파일공에 밀착됨으로써 주변 지반을 보강하는 하나 이상의 패커(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일.
지중에 토사층과 암반층에 걸쳐 파일공을 천공하는 제1단계와;
상기 제1단계를 통해 천공된 파일공 내부에 청구항 1에 의한 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일을 삽입하는 제2단계와;
상기 제2단계 이후 상기 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일의 강봉을 하강시켜 상기 확장형 쐐기가 확장에 의해 지중에 정착되도록 하되, 상기 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일의 선단 정착구의 내하체를 공저에 고정한 상태에서 상기 강봉을 공저를 향해 하강시켜 상기 확장형 쐐기를 상기 내하체의 둘레부로 확장시켜 지중에 정착함과 아울러 상기 파일공 내부를 그라우팅하는 제3단계와;
상기 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일의 강봉의 두부를 지압판과 조임너트에 의해 정리하는 제4단계와;
상기 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일의 두부에 기초 콘크리트를 타설하는 제5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일 시공 방법.
청구항 7에 있어서, 상기 제3단계에서는 상기 강봉의 둘레부에 설치되는 하나 이상의 패커를 팽창시켜 상기 패커를 상기 파일공에 밀착시킨 후 상기 파일공 내부를 그라우팅하는 것을 특징으로 하는 지반 보강과 부력 방지용 마이크로 파일 시공 방법.