KR101859136B1 - 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초 및 이의 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하부 말뚝과 팽이부 및 상부연결층이 기초의 상하 응력을 분담함으로써, 지표 부근보다 단단한 지층에 지지되는 깊은 말뚝의 장점과 지진 발생시 건축물의 충격이 최소화되도록 하는 팽이기초의 장점을 동시에 가질 수 있는 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초 및 이의 시공 방법에 대한 것이다.
본 발명 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초는 지반 내부에 근입되는 것으로 상단 일부가 지반 상부로 돌출되는 하부 말뚝; 지반 상부에 상기 하부 말뚝 상부를 덮도록 포설되는 골재다짐층; 및 상기 하부 말뚝 상부에 결합되어 골재다짐층 내에 구비되는 팽이부; 로 구성되되, 상기 팽이부는, 상부가 개방된 상광하협의 콘 형상이고, 내부에 채워지는 현장 타설 콘크리트의 페이스트를 포함한 일부가 외부로 유출될 수 있도록 망눈이 형성되는 망형으로 상기 하부 말뚝 상부에 거치되고, 상면이 상기 골재다짐층 상부로 노출되도록 상기 골재다짐층 내에 구비되는 보강재; 상기 보강재 내부에 콘크리트가 타설되어 경화됨으로써 형성되는 심부; 및 상기 보강재에서 외부로 유출된 콘크리트의 페이스트를 포함한 일부가 보강재 외부의 골재다짐층과 혼합되어 경화됨으로써 형성되는 외측보강부; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초 및 이의 시공 방법 {Cast in place top base having deep pile and construction method thereof}

본 발명은 하부 말뚝과 팽이부 및 상부연결층이 기초의 상하 응력을 분담함으로써, 지표 부근보다 단단한 지층에 지지되는 깊은 말뚝의 장점과 지진 발생시 건축물의 충격이 최소화되도록 하는 팽이기초의 장점을 동시에 가질 수 있는 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초 및 이의 시공 방법에 대한 것이다.

일반적으로 건축물의 지반이 약하면 지반을 보강한다. 이때, 얕은 기초로 지반이 보강되는 경우, 잡석 또는 매스 콘크리트로 연약층을 치환하거나 팽이말뚝을 주로 사용한다. 이중 팽이말뚝 기초는 대체로 보강 후 지지력이 보강 전 원지반 지내력의 2배 정도에 불과하여 지반 보강에 한계가 있다.

이에 등록특허 제10-1522410호의 "헬리컬 말뚝부와 프리캐스트 팽이부의 일체화 구조를 가지는 팽이파일 및 이를 이용한 팽이파일 시공 방법"과 같은 종래 기술은 비배토 회전 관입의 방법으로 헬리컬 파일을 먼저 시공한 후 상부의 프리캐스트 콘크리트 팽이부를 헬리컬 파일 두부와 결합함으로써 기존 팽이말뚝 기초보다 지반지지력을 향상시키고자 하였다(도 1).

그러나 이러한 종래기술은 팽이부와 헬리컬 파일 접합부에서 응력집중으로 인해 팽이부 또는 헬리컬 파일 두부의 파손 우려가 있고, 인접하는 팽이부가 서로 독립적으로 분리되어 있어 기초의 연속성을 확보할 수 없다.

또한, 헬리컬 파일의 하중을 팽이부가 분담하기 위해서는 팽이부의 직경이 1.0m 이상 되어야 한다. 그러나 이 경우 거푸집 제작이나 콘크리트 양생에 어려움이 있고, 프리캐스트 부재인 팽이부의 중량이 과도하게 증가하게 되어 야적 및 운반 부담이 커지는 문제점이 있다.

뿐만 아니라 이웃하는 팽이부가 서로 맞닿아 있어 팽이부 사이 공간이 좁으므로 채움 골재의 다짐이 용이하지 않다. 이에 따라 상부 구조물의 하중 재하시 팽이부가 상부하중을 충분히 분담하기 전에 하부의 헬리컬 파일에 하중이 집중되는 문제도 있다.

한편, 최근에는 프리캐스트 콘크리트 팽이말뚝의 문제점을 해결하고자 합성수지재 팽이용기를 이용한 현장 타설형 팽이말뚝이 많이 사용되고 있다. 그런데 팽이말뚝 하단에 깊은 말뚝이 구비되는 경우, 앞서 설명한 바와 같이 팽이말뚝의 직경이 1.0m 이상이 되어야 하므로 합성수지재 팽이용기 제작시 금형 비용이 많이 증가할 수밖에 없다. 그리고 팽이용기의 면적 증가로 인해 팽이말뚝과 하부 쇄석과의 마찰 저항이 감소하여 팽이말뚝의 지지력이 저하될 수 있다. 또한, 이 경우에도 인접하는 팽이용기 사이 공간이 좁아 골재 채움 및 다짐이 어려워 팽이말뚝이 침하되는 문제가 그대로 남아 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 팽이부 하부에 깊은 말뚝인 하부 말뚝을 구비하여 지반 지지력을 많이 증가시키면서도 무겁고 가격이 비쌀 뿐 아니라 설치 작업도 불편한 프리캐스트 콘크리트 팽이말뚝이나 팽이용기 제품이 필요 없어 운반과 취급이 간편하고 경제적인 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초 및 이의 시공 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 종래의 팽이말뚝에 비하여 골재 포설이 용이하고 치밀한 하부 지지층을 확보할 수 있는 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초 및 이의 시공 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 복수의 팽이부 상부 전체를 일체화할 수 있을 뿐 아니라 건축물 기초 콘크리트 하부의 버림 콘크리트와 팽이부 전체를 일체로 시공할 수 있어, 상부 구조물의 하중을 효율적으로 기초 전반에 분배하여 전달하고 내진 성능을 향상시킬 수 있는 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초 및 이의 시공 방법을 제공하고자 한다.

바람직한 실시예에 따른 본 발명은 지반 내부에 근입되는 것으로 상단 일부가 지반 상부로 돌출되는 하부 말뚝; 지반 상부에 상기 하부 말뚝 상부를 덮도록 포설되는 골재다짐층; 및 상기 하부 말뚝 상부에 결합되어 골재다짐층 내에 구비되는 팽이부; 로 구성되되, 상기 팽이부는, 상부가 개방된 상광하협의 콘 형상이고, 내부에 채워지는 현장 타설 콘크리트의 페이스트를 포함한 일부가 외부로 유출될 수 있도록 망눈이 형성되는 망형으로 상기 하부 말뚝 상부에 거치되고, 상면이 상기 골재다짐층 상부로 노출되도록 상기 골재다짐층 내에 구비되는 보강재; 상기 보강재 내부에 콘크리트가 타설되어 경화됨으로써 형성되는 심부; 및 상기 보강재에서 외부로 유출된 콘크리트의 페이스트를 포함한 일부가 보강재 외부의 골재다짐층과 혼합되어 경화됨으로써 형성되는 외측보강부; 로 구성되며, 상기 보강재에서 망눈의 전체 면적은 보강재의 측면 전체 면적의 50% 이상이고, 이웃하는 보강재는 상호 일정 간격 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 하부 말뚝의 상부에는 보강재가 거치되는 거치부가 구비되는 것을 특징으로 하는 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 거치부의 상부에는 심부 내부에 매립되는 연결정착부가 구비되는 것을 특징으로 하는 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 보강재와 하부 말뚝의 사이에는 완충재가 구비되는 것을 특징으로 하는 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 이웃하는 팽이부의 사이에는 상기 팽이부와 동일하게 구성되는 보조 팽이부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 팽이부와 골재다짐층의 상부에는 심부 및 외측보강부와 일체로 형성되는 상부연결층이 구비되는 것을 특징으로 하는 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초를 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초의 시공 방법에 관한 것으로, (a) 상단 일부가 지반 상부로 돌출되도록 지반에 하부 말뚝을 근입하는 단계; (b) 상기 하부 말뚝 상부에 보강재를 설치하는 단계; (c) 상기 보강재 주변의 지반 상부에 골재를 포설하고 다짐하여 골재다짐층을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 보강재의 내부에 콘크리트를 충전하여 보강재 내부와 외부에 각각 심부와 외측보강부가 형성되도록 함으로써 팽이부를 시공하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초의 시공 방법을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 (d) 단계에서, 상기 보강재 내부와 함께 골재다짐층과 보강재 상부에 콘크리트를 동시 타설하여 팽이부와 골재다짐층 상부에 상부연결층이 형성되는 것을 특징으로 하는 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초의 시공 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 깊은 기초의 응력은 팽이부 하부의 하부 말뚝이 분담하고, 얕은 기초의 응력은 팽이부 상부 및 이와 일체로 연결된 상부연결층이 분담하도록 하여 지표 부근보다 단단한 지층에 지지되는 깊은 말뚝의 장점과 지진 발생시 건축물의 충격이 최소화되도록 하는 팽이기초의 장점을 동시에 가질 수 있다.

둘째, 콘크리트의 페이스트 등이 통과될 수 있는 망형의 보강재가 골재다짐층에 설치되므로, 보강재 외부로 유출된 페이스트 등이 골재다짐층과 불균일하게 맞물린 상태로 일체화된 외측보강부를 형성하여 보강재의 직경보다 더 큰 직경의 확대된 팽이부를 형성할 수 있다. 즉, 보강재 크기 이상의 지지력을 확보할 수 있다.

셋째, 공사비 부담이 적은 상부의 팽이부가 상부 하중을 상당 부분 분담함으로써, 공사비가 많이 소요되는 깊은 말뚝인 하부 말뚝에 전달되는 하중을 감소시켜 하부 말뚝 공사비는 물론 전체적인 기초 공사비를 절감할 수 있다.

넷째, 시공 완료된 팽이부는 이웃하는 팽이부와 서로 일체화되면서도 팽이부 시공을 위한 보강재는 서로 이격 설치되므로, 보강재 사이에 골재 채움 및 다짐을 위한 작업 공간이 충분히 확보된다. 따라서 종래의 팽이말뚝에 비해 골재 포설 및 다짐 작업을 쉽게 진행할 수 있고, 팽이부의 침하를 최소화할 수 있으며 훨씬 치밀한 하부지지층을 확보할 수 있다.

다섯째, 팽이부를 상부의 버림 콘크리트나 본기초와 같은 상부연결층과 일체형 슬래브 구조물로 구성할 수 있다. 이에 따라 본기초 등 상부연결층의 변형을 감소시킬 수 있으며, 상부하중의 분산 면적이 증가하므로 기초의 지지력 향상 및 침하 최소화의 효과를 얻을 수 있다.

여섯째, 하부 말뚝이 구비된 팽이부 사이에 하부 말뚝이 없는 보조 팽이부를 배치할 경우, 보다 경제적이며 자유롭게 기초 설계가 가능하다.

일곱째, 하부 말뚝 상부에 팽이부가 결합됨으로써, 하부 말뚝 두부의 수평 투영 면적이 대폭 증가하여 수평 하중에 대한 저항 능력이 향상된다.

여덟째, 팽이부 구성을 위한 보강재의 크기가 작고 망체 구조로써 중량이 작아 제작, 운반 및 취급이 편리하다. 아울러 보강재의 간격 조절이 가능하여 대지 형상에 따른 맞춤 시공이 용이하다.

아홉째, 하부 말뚝의 집중 하중이 아닌 넓은 면적의 팽이부에 의해 하중이 지지되므로 본기초의 두께를 감소시킬 수 있다.

도 1은 종래 헬리컬 말뚝부가 구비된 팽이파일을 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초를 도시하는 단면도.
도 3은 다양한 하부 말뚝이 적용된 본 발명 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초를 도시하는 단면도.
도 4는 보강재의 다양한 실시예를 도시하는 사시도.
도 5는 하부 말뚝과 보강재의 결합 관계를 도시하는 도면.
도 6은 완충재가 구비된 본 발명 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초를 도시하는 단면도.
도 7은 보조 팽이부가 구비된 본 발명 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초를 도시하는 단면도.
도 8은 본 발명에 의한 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초의 시공 방법에 대한 각 단계를 도시하는 도면.
도 9는 커버부재와 연결철근이 구비된 보강재를 도시하는 사시도.
도 10은 커버부재와 연결철근이 결합된 상태를 도시하는 단면도.

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

도 2는 본 발명 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초를 도시하는 단면도이고, 도 3은 다양한 하부 말뚝이 적용된 본 발명 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초를 도시하는 단면도이며, 도 4는 보강재의 다양한 실시예를 도시하는 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초는 지반(1) 내부에 근입되는 것으로 상단 일부가 지반(1) 상부로 돌출되는 하부 말뚝(3); 지반(1) 상부에 상기 하부 말뚝(3) 상부를 덮도록 포설되는 골재다짐층(4); 및 상기 하부 말뚝(3) 상부에 결합되어 골재다짐층(4) 내에 구비되는 팽이부(2); 로 구성되되, 상기 팽이부(2)는, 상부가 개방된 상광하협의 콘 형상이고, 내부에 채워지는 현장 타설 콘크리트의 페이스트를 포함한 일부가 외부로 유출될 수 있도록 망눈이 형성되는 망형으로 상기 하부 말뚝(3) 상부에 거치되고, 상면이 상기 골재다짐층(4) 상부로 노출되도록 상기 골재다짐층(4) 내에 구비되는 보강재(21); 상기 보강재(21) 내부에 콘크리트가 타설되어 경화됨으로써 형성되는 심부(22); 및 상기 보강재(21)에서 외부로 유출된 콘크리트의 페이스트를 포함한 일부가 보강재(21) 외부의 골재다짐층(4)과 혼합되어 경화됨으로써 형성되는 외측보강부(23); 로 구성되며, 상기 보강재(21)에서 망눈의 전체 면적은 보강재(21)의 측면 전체 면적의 50% 이상이고, 이웃하는 보강재(21)는 상호 일정 간격 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 하부 말뚝(3)은 지반(1) 정지 작업 후 지반(1) 내에 근입되는 깊은 말뚝으로 단단한 토사층 또는 암반층에 지지될 수 있다.

상기 하부 말뚝(3)은 도 2에 도시된 헬리컬 파일 뿐 아니라 도 3의 (a)에 도시된 마이크로 파일(3a)이나 도 3의 (b)에 도시된 강관 파일(3b)과 같은 강말뚝 또는 도 3의 (c)에 도시된 기성콘크리트말뚝(3c)이나 도 3의 (d)에 도시된 현장 타설 콘크리트 말뚝(3d)과 같은 콘크리트 말뚝 등일 수 있다.

상기 하부 말뚝(3a, 3b, 3c, 3d)은 지반(1)에 회전 관입하거나 천공홀(11)을 선 천공한 후 설치될 수 있다.

도 3의 (d)에 도시된 현장 타설 콘크리트 말뚝(3d)은 천공홀(11) 내에 선조립된 철근농을 삽입하고 콘크리트를 충전하여 형성할 수 있다. 이때, 상기 철근농의 상부는 보강재(21) 하부로 삽입되어 팽이부(2)와 일체화될 수 있다.

상기 보강재(21)는 골재다짐층(4)에 현장 팽이부(2)를 시공하기 위한 것으로 하부 말뚝(3)의 상부에 거치된다. 이때, 이웃하는 보강재(21)는 상호 일정 간격 이격되도록 배치된다.

도 4의 (a) 내지 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 보강재(21)는 내부에 콘크리트를 타설할 수 있도록 상부가 개방되고, 시공하고자 하는 팽이부(2)의 형상에 대응되도록 상부에서 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 상광하협의 콘 형상으로 형성된다.

상기 보강재(21)는 외부의 골재, 즉 골재다짐층(4)의 쇄석 등이 내부로 침투하지 못하도록 하면서도 내부에 타설되는 콘크리트의 페이스트나 잔골재 등 콘크리트의 일부가 외부로 유출되도록 하기 위해 망눈이 형성된 망형으로 구성된다.

이에 따라 보강재(21)의 내부와 보강재(21)의 외부 일정 두께가 일체로 팽이부(2)를 형성한다. 예를 들어, 40㎜ 크기의 골재를 사용하는 경우, 페이스트가 보강재(21)의 외측으로 40㎜ 유출되면 외측보강부(23)의 두께는 페이스트의 침투 두께와 이에 맞물린 골재 크기의 합인 80㎜가 된다. 망눈이 없는 종래 합성수지 용기를 사용할 경우, 용기 외측면과 골재다짐층(4)이 완전히 분리되고 경계면에서 공극이 커지게 된다. 그런데 본 발명은 가로재와 세로재가 서로 교차하여 가로재와 세로재의 사이에 망눈이 형성된 망체로 보강재(21)를 구성함으로써, 보강재(21)와 골재 사이 경계면에서 공극을 최소화할 수 있다.

따라서 이웃하는 보강재(21) 사이의 간격을 충분히 하여 골재의 포설 및 다짐 공정에서는 충분한 작업 공간 확보로 시공을 쉽게 진행할 수 있고, 동시에 최종 팽이부(2)의 지름을 충분히 크게 할 수 있어 지지력 확보 면에서도 유리하다.

즉, 시공성과 구조 성능을 모두 향상시킬 수 있다.

상기 보강재(21)의 내부에 현장 타설 콘크리트에 의해 형성되는 부분은 심부(22)이고, 상기 보강재(21)의 외부에 일정 두께로 페이스트가 주변의 골재다짐층(4)에 확산되어 확대 형성되는 부분은 외측보강부(23)이다.

상기 보강재(21)에서 망눈의 전체 면적은 보강재(21)의 측면 전체 면적의 50% 이상으로 구성할 수 있다.

상기 보강재(21)의 내부에 타설되는 콘크리트의 페이스트나 잔골재가 망눈을 통해 충분히 유출되어 보강재(21)의 외측에 적절한 두께의 외측보강부(23)가 형성될 수 있도록 하고, 심부(22)와 외측보강부(23)가 구조적으로 분리되지 않고 상호 일체가 되도록 하기 위해서는 최소한 보강재(21) 측면 전체 면적의 50% 이상의 면적을 갖는 망눈이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 보강재(21)는 평단면 형상을 원형 외에 다각형인 콘 현상으로 제작할 수도 있으며, 다각형인 경우 원형에 가깝게 구성하면 제작 및 운반 측면에서 유리하다.

상기 보강재(21)의 망눈 크기는 골재다짐층(4)의 골재가 보강재(21)의 내부로 침투되는 것을 방지하기 위해 골재다짐층(4)의 골재 크기와 비슷하거나 그 이하가 되도록 제작하는 것이 바람직하다.

상기 보강재(21)는 지반(1) 상부에 직접 설치될 수 있다. 그러나 외측보강부(23)가 보강재(21)의 하부로 연장 형성되어 하부 말뚝(3)의 상단을 감싸 팽이부(2)와 하부 말뚝(3) 상단이 서로 일체화된 구조가 되도록 지반(1) 상부에 일정 높이 이격되도록 보강재(21)를 설치하는 것이 바람직하다.

상기 보강재(21)는 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 합성수지로 사출에 의하여 제작할 수 있다. 그러나 보강재(21)의 규격이 커지는 경우 사출 성형 시 금형 비용이 많이 소요될 수 있으므로, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 강선 등의 금속 재질을 이용하여 제작할 수도 있다.

상기 보강재(21)는 하부 말뚝(3)과의 결합을 견고하게 하거나 콘크리트 페이스트의 하부 유출을 용이하게 하기 위해 하부가 개방되도록 형성할 수 있다.

상기 골재다짐층(4)은 지반(1) 상부에 쇄석 등 골재를 포설하여 형성되는 것으로, 지반(1) 상부에 보강재(21)를 직접 설치 후 보강재(21) 사이, 즉 보강재(21)의 외부에 골재를 포설 및 다짐하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 골재다짐층(4)은 지반(1) 상부에 1차로 골재를 일정 높이 포설 및 다짐한 후 보강재(21)를 상호 이격되도록 설치한 다음, 보강재(21) 사이에 2차로 골재를 포설 및 다짐하여 형성될 수도 있다.

상기 골재다짐층(4)은 팽이부(2)의 저면을 지지하여 하중을 지반(1)으로 전달하는 역할을 한다.

상기 외측보강부(23)는 보강재(21)의 내부에 채워지는 콘크리트 중 페이스트를 포함한 일부가 망눈을 통해 외부로 유출되어 보강재(21) 주변의 골재다짐층(4)과 함께 경화되어 형성된다.

즉, 본 발명은 보강재(21)의 외부로 단면이 확대되어 팽이부(2)가 형성된다.

이때, 기존 무근 콘크리트 구조인 팽이말뚝과는 달리 상기 보강재(21)가 내측의 심부(22)와 외측의 외측보강부(23) 사이에서 철근콘크리트 구조물의 철근 역할을 하므로, 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초의 구조 성능을 크게 향상시킨다.

상기 외측보강부(23)는 보강재(21)의 내부에 현장 타설되는 콘크리트의 슬럼프를 조절하거나 혼화제를 사용하여 골재다짐층(21)으로 주입되는 콘크리트의 확산 범위를 조절하여 형성할 수 있다.

도 5는 하부 말뚝과 보강재의 결합 관계를 도시하는 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하부 말뚝(3)의 상부에는 보강재(21)가 거치되는 거치부(31)가 구비될 수 있다.

상기 거치부(31)는 하부 말뚝(3) 근입 후 보강재(21)를 하부 말뚝(3)의 상부에 거치하기 위한 것으로, 보강재(21)의 하면보다 넓은 면적으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 거치부(31)상에 보강재(21)가 거치되므로, 골재다짐층(4) 형성 전에 보강재(21)를 미리 설치할 수 있다.

또한, 상기 거치부(31)의 상부에는 심부(22) 내부에 매립되는 연결정착부(32)가 구비될 수 있다.

상기 연결정착부(32)는 팽이부(2)의 심부(22) 내부에 묻혀 정착되는 것으로 팽이부(2)와 하부 말뚝(3)을 구조적으로 상호 일체화하는 역할을 한다.

또한, 연결정착부(32)가 보강재(21)의 위치를 고정하므로 보강재(21)의 설치가 용이하고, 골재다짐층(4) 시공 중 보강재(21)의 위치가 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

도면에는 도시되지 않았지만 연결정착부(32)와 심부(22)의 부착력을 향상시키기 위해 연결정착부(32)의 외주면에는 나사산이나 요철부 등을 형성할 수 있다.

도 6은 완충재가 구비된 본 발명 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초를 도시하는 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 보강재(21)와 하부 말뚝(3)의 사이에는 완충재(33)가 구비될 수 있다.

본 발명은 깊은 기초와 얕은 기초가 복합된 것으로서, 얕은 기초인 팽이부(2)와 깊은 기초인 하부 말뚝(3)의 침하량이 서로 다를 수 있다. 그런데 수직 방향 변위에 대해 팽이부(2)와 하부 말뚝(3)이 서로 고정되면, 얕은 기초의 침하량이 하부 말뚝(3)에 전달되어 하부 말뚝(3)의 침하량이 커질 우려가 있다.

따라서 얕은 기초인 팽이부(2)의 침하가 하부 말뚝(3)에 전달되지 않도록 팽이부(2)와 하부 말뚝(3) 사이에 완충재(33)를 두어 수직 방향 변위를 분리할 수 있다.

상기 완충재(33)는 상부 하중을 하부 말뚝(3)으로 전달하면서도 초기 침하에 의한 변위만을 분리하는 것이므로, 고무 등과 같이 탄성을 가지면서도 강성을 갖는 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 완충재(33)는 보강재(21)의 하면에 직접 지지되도록 구성할 수도 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 거치부(31)의 하부에 구비되도록 구성할 수도 있다. 이 경우 거치부(31)의 하부에 가이드관(34)을 형성하여 완충재(33)를 가이드관(34)의 내부에 삽입한 후 하부 말뚝(3)의 상단이 가이드관(34)의 내부에 삽입되도록 구성할 수 있다.

도 7은 보조 팽이부가 구비된 본 발명 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초를 도시하는 단면도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 이웃하는 팽이부(2)의 사이에는 상기 팽이부(2)와 동일하게 구성되는 보조 팽이부(2')가 더 구비될 수 있다.

지반이나 하중 조건 등에 따라 하부 말뚝(3)에 비해 팽이부(2)의 소요 개수가 더 많은 경우에는 하부 말뚝(3)이 구비된 팽이부(2)의 사이에 보조 팽이부(2')를 더 배치할 수 있다.

상기 보조 팽이부(2')는 팽이부(2)와 동일하게 보강재(21) 및 보강재(21) 내외부의 심부(22)와 외측보강부(23)로 구성 가능하며, 팽이부(2)의 간격, 팽이말뚝의 소요 개수 등에 따라 복수 개가 설치될 수도 있다.

도 2 등에 도시된 바와 같이, 상기 팽이부(2)와 골재다짐층(4)의 상부에는 심부(22) 및 외측보강부(23)와 일체로 형성되는 상부연결층(5)이 구비될 수 있다.

상기 상부연결층(5)은 심부(22) 및 골재다짐층(4)의 상부에 콘크리트를 타설하여 심부(22) 및 외측보강부(23)와 일체로 형성 가능하다.

상기 상부연결층(5)은 버림 콘크리트 또는 본기초일 수 있다.

이때, 상기 상부연결층(5)은 심부(22) 및 외측보강부(23)에 타설되는 콘크리트와 동시에 타설되어 일체로 구성될 수 있다.

이에 따라 팽이부(5)와 상부연결층(5)을 일체화할 수 있다.

도 8은 본 발명에 의한 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초의 시공 방법에 대한 각 단계를 도시하는 도면이고, 도 9는 커버부재와 연결철근이 구비된 보강재를 도시하는 사시도이며, 도 10은 커버부재와 연결철근이 결합된 상태를 도시하는 단면도이다.

본 발명 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초의 시공 방법은 (a) 상단 일부가 지반(1) 상부로 돌출되도록 지반(1)에 하부 말뚝(3)을 근입하는 단계; (b) 상기 하부 말뚝(3) 상부에 보강재(21)를 설치하는 단계; (c) 상기 보강재(21) 주변의 지반(1) 상부에 골재를 포설하고 다짐하여 골재다짐층(4)을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 보강재(21)의 내부에 콘크리트를 충전하여 보강재(21) 내부와 외부에 각각 심부(22)와 외측보강부(23)가 형성되도록 함으로써 팽이부(2)를 시공하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 (a) 단계에서는 정지 작업이 완료된 지반(1)에 복수의 하부 말뚝(3)을 근입한다(도 8의 (a)). 이때, 하부 말뚝(3)의 상단 일정 길이가 지반(1) 상부로 돌출된다.

그리고 (b) 상기 하부 말뚝(3)의 상부에 보강재(21)를 설치한다(도 8의 (b)).

상기 보강재(21)는 이웃하는 보강재(21)와 일정 간격 이격되도록 설치되며, 도 9 등에 도시된 바와 같이 보강재(21)의 상부에는 복수의 보강재(21)를 상호 연결하도록 연결철근(24)이 설치될 수 있다. 이 경우 복수의 보강재(21)를 미리 연결철근(24)으로 연결하여 선조립한 후 동시에 하부 말뚝(3) 상부에 설치할 수도 있다.

다음으로, (c) 상기 보강재(21) 주변의 지반(1) 상부에 골재를 포설하고 다짐하여 골재다짐층(4)을 형성한다(도 8의 (c)).

골재의 다짐 작업은 콤팩터나 진동기를 사용하여 실시하는 것이 바람직하다.

특히, 진동기에 의한 골재 다짐시 보강재(21) 사이에 충분한 공간을 확보할 수 있으므로, 골재의 포설 및 다짐 작업이 유리하다. 아울러 진동기의 운용이 용이하므로 종래 팽이말뚝에 비하여 골재다짐층(4)의 다짐도 확보에 유리하다.

이후, (d) 상기 보강재(21)의 내부에 콘크리트를 충전하여 보강재(21) 내부와 외부에 각각 심부(22)와 외측보강부(23)가 형성되도록 함으로써 팽이부(2)를 완성한다(도 8의 (d)).

이때, 상기 (d) 단계에서는 보강재(21) 내부와 함께 골재다짐층(4)과 보강재(21) 상부에 콘크리트를 동시 타설하여 팽이부(2)와 골재다짐층(4) 상부에 상부연결층(5)이 함께 시공될 수 있다.

상기 (b) 단계에서는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 보강재(21)의 배치 후에 보강재(21)의 개방된 상면을 커버부재(25)로 폐쇄하되, 상기 커버부재(25)는 (c) 단계에서, 골재다짐층(4) 형성 후에 제거되도록 구성할 수 있다.

상기 커버부재(25)는 골재의 포설 및 다짐 과정에서 골재가 보강재(21) 내부로 들어가는 것을 방지한다.

1: 지반 11: 천공홀
2: 팽이부 21: 보강재
22: 심부 23: 외측보강부
24: 연결철근 25: 커버부재
3, 3a, 3b, 3c, 3d: 하부 말뚝 31: 거치부
32: 연결정착부 33: 완충재
34: 가이드관 4: 골재다짐층
5: 상부연결층

Claims (8)

1. 지반(1) 내부에 근입되는 것으로 상단 일부가 지반(1) 상부로 돌출되는 하부 말뚝(3);
   지반(1) 상부에 상기 하부 말뚝(3) 상부를 덮도록 포설되는 골재다짐층(4); 및
   상기 하부 말뚝(3) 상부에 결합되어 골재다짐층(4) 내에 구비되는 팽이부(2); 로 구성되되,
   상기 팽이부(2)는,
   상부가 개방된 상광하협의 콘 형상이고, 내부에 채워지는 현장 타설 콘크리트의 페이스트를 포함한 일부가 외부로 유출될 수 있도록 망눈이 형성되는 망형으로 상기 하부 말뚝(3) 상부에 거치되고, 상면이 상기 골재다짐층(4) 상부로 노출되도록 상기 골재다짐층(4) 내에 구비되는 보강재(21);
   상기 보강재(21) 내부에 콘크리트가 타설되어 경화됨으로써 형성되는 심부(22); 및
   상기 보강재(21)에서 외부로 유출된 콘크리트의 페이스트를 포함한 일부가 보강재(21) 외부의 골재다짐층(4)과 혼합되어 경화됨으로써 형성되는 외측보강부(23); 로 구성되며,
   상기 보강재(21)에서 망눈의 전체 면적은 보강재(21)의 측면 전체 면적의 50% 이상이고, 이웃하는 보강재(21)는 상호 일정 간격 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초.
   
2. 제1항에서,
   상기 하부 말뚝(3)의 상부에는 보강재(21)가 거치되는 거치부(31)가 구비되는 것을 특징으로 하는 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초.
   
3. 제2항에서,
   상기 거치부(31)의 상부에는 심부(22) 내부에 매립되는 연결정착부(32)가 구비되는 것을 특징으로 하는 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초.
   
4. 제1항에서,
   상기 보강재(21)와 하부 말뚝(3)의 사이에는 완충재(33)가 구비되는 것을 특징으로 하는 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초.
   
5. 제1항에서,
   이웃하는 팽이부(2)의 사이에는 상기 팽이부(2)와 동일하게 구성되는 보조 팽이부(2')가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초.
   
6. 제1항에서,
   상기 팽이부(2)와 골재다짐층(4)의 상부에는 심부(22) 및 외측보강부(23)와 일체로 형성되는 상부연결층(5)이 구비되는 것을 특징으로 하는 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초.
   
7. 제1항에 의한 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초의 시공 방법에 관한 것으로,
   (a) 상단 일부가 지반(1) 상부로 돌출되도록 지반(1)에 하부 말뚝(3)을 근입하는 단계;
   (b) 상기 하부 말뚝(3) 상부에 보강재(21)를 설치하는 단계;
   (c) 상기 보강재(21) 주변의 지반(1) 상부에 골재를 포설하고 다짐하여 골재다짐층(4)을 형성하는 단계; 및
   (d) 상기 보강재(21)의 내부에 콘크리트를 충전하여 보강재(21) 내부와 외부에 각각 심부(22)와 외측보강부(23)가 형성되도록 함으로써 팽이부(2)를 시공하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초의 시공 방법.
   
8. 제7항에서,
   상기 (d) 단계에서, 상기 보강재(21) 내부와 함께 골재다짐층(4)과 보강재(21) 상부에 콘크리트를 동시 타설하여 팽이부(2)와 골재다짐층(4) 상부에 상부연결층(5)이 형성되는 것을 특징으로 하는 하부 말뚝이 구비된 현장 타설 일체형 팽이말뚝 기초의 시공 방법.

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