KR20010112281A - Repair of hollow tubular structures - Google Patents

Abstract

파일(12), 특히 손상된 파일을 수리하기 위한 목적으로 중공의 하중 지지 부재의 구조적인 강도를 증가시키는 방법은 강성의 구조물 인서트(17)를 파일(12) 내부에 끼우고 이격시켜서 간극(18)을 형성하는 단계, 간극(18)을 팽창성 충전재(19)로 충전하는 단계, 및 충전재(19)를 간극(18) 내에서 경화 및 팽창시켜서 파일(12)에 인장 후프 응력과 인서트(17)에 대응하는 압축 후프 응력을 발생시켜서, 파일(12)과 인서트(17) 사이의 하중 전달을 향상시키는 단계를 포함한다.A method of increasing the structural strength of a hollow load bearing member for the purpose of repairing piles (12), in particular damaged piles, involves inserting and stiffening rigid structural inserts (17) into piles (12) and spacing (18). Forming a gap, filling the gap 18 with the expandable filler 19, and curing and expanding the filler 19 in the gap 18 to tension hoop stress and insert 17 in the pile 12. Generating a corresponding compressive hoop stress to improve load transfer between the pile 12 and the insert 17.

Description

중공 관형 구조물의 수리 방법 및 장치 {REPAIR OF HOLLOW TUBULAR STRUCTURES}Repair method and apparatus of hollow tubular structure {REPAIR OF HOLLOW TUBULAR STRUCTURES}

종래에, 원통형 강관 파일의 수리는 파일의 외부에 전체 또는 부분 슬리브를 용접하여 이 슬리브가 손상된 부분을 덮도록 하여 이루어졌다.Conventionally, repair of cylindrical steel pipe piles has been made by welding the entire or partial sleeve to the outside of the pile so that the sleeve covers the damaged portion.

전체 슬리브는 2개의 반쪽 슬리브를 그 종방향과 단부 에지를 따라 파일에 용접함으로써 형성될 수 있으며, 이로 인해 손상된 파일에 효과적으로 외부 표피를 추가하였다. 그러나, 파일에 대한 대부분의 손상은 최고와 최저 수위 사이의 영역에서 일어나고, 수리용 슬리브 또는 부분 슬리브는 적절한 수리 효과를 위해 필요한 강도를 제공하도록 대략 손상된 영역보다 많이 연장되어야 하기 때문에, 일반적으로 간만 구역 또는 해저에서 이러한 슬리브를 용접할 필요가 있었다. 이러한 용접은 비교적 비용 및 시간이 많이 소요되고, 특수한 장비가 필요할 수 있으며, 매우 숙련공에 의해 작업되지 않으면 수리된 파일의 구조적인 상태가 완벽해질 수 없다.The entire sleeve can be formed by welding two half sleeves to the pile along its longitudinal and end edges, thereby effectively adding an outer skin to the damaged pile. However, since most damage to the pile occurs in the region between the highest and lowest water levels, the repair sleeve or partial sleeve generally needs to extend more than approximately the damaged region to provide the strength necessary for a proper repair effect. Or it was necessary to weld these sleeves on the sea floor. Such welding is relatively costly and time consuming, may require special equipment, and the structural condition of the repaired pile may not be perfect unless very skilled workers are working.

오스트레일리아 특허명세서 제59285/86호에는 스틸 슬리브를 사용하여 콘크리트 파일을 수리하고 슬리브 사이의 공간을 그라우트(grout)로 충전하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법은 슬리브를 부착하기 전에 손상된 콘크리트를 파일로부터 제거하는 단계를 포함한다. 이 명세서에는 사각형 파일에 관한 방법이 기재되어 있으며, 슬리브에는 슬리브의 일부로서 형성되는 내부 내장형 금속 스페이서가 제공되어 파일의 표면을 받친다. 이러한 슬리브는 비교적 고가이고 각 파일의 상이한 유형, 형상 및 크기에 대하여 주문 제작될 필요가 있다.Australian Patent No. 59285/86 describes a method of repairing a concrete pile using a steel sleeve and filling the space between the sleeves with grout. The method includes removing damaged concrete from the pile before attaching the sleeve. This specification describes a method for a rectangular pile, wherein the sleeve is provided with an internal embedded metal spacer that is formed as part of the sleeve to support the surface of the pile. Such sleeves are relatively expensive and need to be customized for different types, shapes and sizes of each pile.

미국특허 제4,306,821호에는 플렉시블 시트 형태와 손상된 파일 사이의 공간 내부에 충전재를 채워서 구조적인 파일을 복원하는 방법이 기재되어 있다. 충전재는 손상된 파일을 보호하는 구조적인 코팅을 제공한다. 이러한 방법에 의해, 수리된 파일의 강도는 충전재의 강도에 상당히 좌우되며, 이 충전재는 파일과 접착하는 에폭시 재료인 것이 바람직하다. 그러므로, 필요한 충전재의 양은 파일의 필요 강도를 제공할 필요가 있는 양이 된다.U. S. Patent No. 4,306, 821 describes a method for restoring structural piles by filling a filler within the space between the flexible sheet form and the damaged pile. The filler provides a structural coating that protects the damaged pile. By this method, the strength of the repaired pile depends significantly on the strength of the filler, which is preferably an epoxy material that adheres to the pile. Therefore, the amount of filler required is the amount necessary to provide the required strength of the pile.

미국특허 제4,697,649호에는 케이싱 로터리 구동 기구에 의해 지하에 굴착되는 나사선을 일단부에 갖는 스플릿 케이싱(split casing)을 제공함으로써 지하에 있는 손상된 포스트를 보강하는 방법이 기재되어 있다. 케이싱과 포스트 사이의 환형에는 적절한 충전재가 채워진다. 그러나, 이러한 시스템은 상기의 지하용 포스트를 위한 설계이지 해저용 파일을 위한 것은 아니다. 또한, 구동 기구는 비교적 복잡하고 고가이며 상당한 수리비가 추가된다.U. S. Patent No. 4,697, 649 describes a method of reinforcing damaged posts underground by providing a split casing with one end of a screw thread excavated underground by a casing rotary drive mechanism. The annulus between the casing and the post is filled with the appropriate filler. However, such a system is designed for the above-mentioned underground posts, not for subsea piles. In addition, the drive mechanism is relatively complicated, expensive and adds significant repair costs.

미국특허 제4,439,070호에는 파일 둘레에 놓인 플렉시블 재킷 및 파일과 재킷 사이의 환형 공간을 적절한 에폭시 수지 화합물로 형성된 충전재를 이용하여 해저의 파일을 복원하는 방법이 기재되어 있다. 재킷과 파일 사이에는 상부 및 하부 밀봉이 제공되고 이 재킷은 에폭시 수지의 주입을 위한 주입 포트 및 환형의 공간으로부터 물을 배출하기 위한 배출 포트를 갖는다. 또한, 복원된 파일의 강도는 파일에 접착된 에폭시 수지의 강도 및 양에 좌우되며, 이 시스템은 폐쇄된 환형의공간을 형성하도록 각 단부의 밀봉에 따라 효과적으로 된다. 이와 유사한 시스템이 스위스특허 제573520호에 기재되어 있다.U.S. Patent No. 4,439,070 describes a method of restoring piles on the seabed using a flexible jacket placed around the pile and a filler formed from an appropriate epoxy resin compound in the annular space between the pile and the jacket. An upper and lower seal is provided between the jacket and the pile and the jacket has an injection port for injection of the epoxy resin and a discharge port for discharging water from the annular space. In addition, the strength of the restored pile depends on the strength and amount of epoxy resin adhered to the pile, and the system becomes effective upon sealing at each end to form a closed annular space. Similar systems are described in Swiss Patent No. 573520.

오스트레일리아 특허명세서 제72002/98호에는, 외측 슬리브를 사용하는 파일의 강도를 증가시키는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 일부의 경우에는 이러한 방식으로 외측 슬리브를 사용하는 것이 불가능하다. 예를 들어, 일부 파일은 용접된 브레이싱이 외측 슬리브가 비현실적으로 결합되도록 보강된다. 다른 요소들 또한 상기 특허에 기재된 방식으로 외측 슬리브를 사용하는 데에 있어서 방해가 된다.Australian Patent No. 72002/98 describes a method of increasing the strength of a pile using an outer sleeve. However, in some cases it is not possible to use the outer sleeve in this way. For example, some piles are reinforced so that the welded bracing is unrealistically coupled to the outer sleeve. Other elements also hinder the use of the outer sleeve in the manner described in the patent.

따라서, 효과적으로 손상된 파일을 수리할 수 있는 개선된 방법 및 장치의 제공이 요구된다.Therefore, there is a need for providing an improved method and apparatus that can effectively repair damaged files.

또한, 간만 구역 또는 해저 용접의 필요성을 방지하면서 손상된 파일을 수리할 수 있는 방법의 제공이 요구된다.There is also a need to provide a way to repair damaged piles while avoiding the need for tidal zones or seabed welding.

또한, 광범위한 응용 및 전술한 다양한 파일, 컬럼, 포스트 등에 사용될 수 있는 손상된 파일의 수리 방법 및 장치의 제공이 요구된다.There is also a need to provide a method and apparatus for repairing damaged files that can be used in a wide variety of applications and various files, columns, posts, and the like described above.

또한, 비교적 저렴하고 비교적 신속하고 경제적으로 수리할 수 있는 파일의 수리 방법 및 장치의 제공이 요구된다.In addition, there is a need to provide a method and apparatus for repairing a file, which is relatively inexpensive, relatively quick and economical.

또한, 비교적 비숙련공에 의한 파일의 수리 방법 및 장치의 제공이 요구된다.There is also a need to provide a method and apparatus for repairing files by relatively unskilled workers.

본 발명은 구조물 부재의 수리에 관한 것이며, 구체적으로는 파일(pile)과 같은 구조물의 효과적인 수리를 위한 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to repair of structural members, and more particularly to improved methods and apparatus for effective repair of structures such as piles.

본 발명은 파일과 같은 구조물의 효과적인 수리에 관해 설명될 것이나, 본 발명은 스틸 재킷 해상 구조물, 교량 등의 구조물 부재, 모든 유형의 관형(tubular) 포스트(post), 컬럼(column), 폴(pole) 및 필러(pillar)를 포함하는 광범위한 관형 구조물 부재의 유지보수, 보호 및 수리에 널리 응용된다는 것을 이해하여야 한다.The present invention will be described in terms of effective repair of structures such as piles, but the present invention is directed to steel jacketed offshore structures, structural members such as bridges, tubular posts, columns, poles of all types. It is to be understood that they are widely used for the maintenance, protection and repair of a wide range of tubular structural members, including pillars and pillars.

본 발명은 또한 특히 원통형 금속 파일에 관하여 설명될 것이나, 본 발명은 관형 콘크리트 파일 등을 포함하는 다른 형태의 구조물에 응용될 수 있음을 이해하여야 한다.The invention will also be described in particular with regard to cylindrical metal piles, but it should be understood that the invention can be applied to other types of structures, including tubular concrete piles and the like.

돌출제방(jetty), 부두(wharf), 잔교(pier), 스틸 재킷 플랫폼과 같은 해상 구조물 및 이와 유사한 구조물을 지지하기 위해 사용되는 파일은 부식, 침식 및 관련된 화학적 또는 전기화학적 부식과, 선박 등의 충격에 의해 손상을 입기 쉽다. 물 특히 해수에 잠겨있는 파일은 일반적으로 간만 수위(tide level) 사이의 파일 영역이 가장 침식되기 쉽다. 파일의 이러한 부분은 주기적으로 해수에 잠기고 대기에 노출되어 파일의 다른 부분에 비해 침식이 가속되게 된다. 돌출제방, 부두, 잔교, 교량, 해상 구조물 등의 상태는 파일의 손상에 의해 상당히 열화될 수 있기 때문에 상당한 손상을 입은 파일들은 수리되거나 교체될 필요가 있다.Piles used to support offshore structures, such as jetty, wharf, pier, steel jacketed platforms, and the like, may be used for corrosion, erosion and related chemical or electrochemical corrosion, ships, etc. It is easy to be damaged by shock. Piles immersed in water, especially seawater, are generally the most prone to erosion of pile areas between tide levels. These parts of the pile are periodically submerged in seawater and exposed to the atmosphere, accelerating erosion compared to other parts of the pile. Since the condition of overhang banks, docks, bridges, bridges, offshore structures, etc. can be significantly degraded by damage to piles, damaged piles need to be repaired or replaced.

도 1은 본 발명에 따른 돌출제방용 파일 및 케이싱된 수리용 인서트의 부분단면도.1 is a partial cross-sectional view of a protruding bank pile and a casing repair insert according to the present invention;

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원통형의 관형 파일 및 인서트의 평단면도.2 is a cross-sectional plan view of a cylindrical tubular pile and insert according to one embodiment of the present invention.

본 발명의 하나의 특징에 따르면, 파일과 같은 중공의 하중 지지 부재의 구조적인 강도를 증가시키는 방법은 강성의 구조물 인서트―여기서 인서트의 외측 치수는 중공 부재의 내측 치수보다 작아서 상기 부재와 상기 인서트 사이에 간극을 제공함―를 하중 지지 부재 내부에 끼우는 단계, 상기 인서트를 상기 부재와 이격되도록 지지하는 단계, 상기 인서트와 상기 부재 사이의 간극을 팽창성 충전재로 충전하는 단계 및 상기 충전재를 경화시켜서 상기 부재 상에 인장력과 상기 인서트 상에 압축력을 발생시키도록 팽창시키는 단계를 포함한다.According to one aspect of the invention, a method of increasing the structural strength of a hollow load bearing member, such as a pile, is a rigid structural insert, wherein the outer dimension of the insert is smaller than the inner dimension of the hollow member so that it is between the member and the insert. Providing a clearance to the interior of the load bearing member, supporting the insert away from the member, filling a gap between the insert and the member with an expandable filler and curing the filler onto the member. Expanding to produce a tensile force and a compressive force on the insert.

이러한 응용을 위한 인서트는 단일체 인서트이며, 이 단일체 인서트는 상기 부재 내에서 결합될 수 있다. 또는, 상기 인서트는 용접, 볼트 또는 다른 기계적인 결합구에 의하거나, 클립에 의하거나, 접착 또는 화학적 결합에 의하거나, 힌지 수단을 이용하거나, 이들의 조합에 의해, 상호 결합된 2개 이상의 부품으로 형성될 수 있다.The insert for this application is a monolithic insert, which monolithic insert can be joined in the member. Alternatively, the insert may be joined together by welding, bolts or other mechanical fasteners, by clips, by adhesive or chemical bonding, by means of hinges, or by a combination of two or more parts. It can be formed as.

상기 인서트는 스페이서 수단을 사용하여 상기 부재와 이격되는 것이 바람직하며, 스페이서 수단은 스페이싱 탭(spacing tab), 노치 또는 상기 인서트 부재의 다른 변형, 또는 상기 인서트의 외표면에 부착되는 합성수지 또는 고무 등을 포함한 별도의 스페이서를 포함할 수 있다. 대안적으로, 스페이서 수단은 인서트를 결합하기 전에 상기 부재에 부착될 수 있거나, 상기 부재 내에 인서트를 결합한 후에 상기 부재와 상기 인서트 사이에 삽입될 수 있다.The insert is preferably spaced apart from the member using spacer means, the spacer means comprising a spacing tab, notch or other modification of the insert member, or synthetic resin or rubber attached to the outer surface of the insert. It may include a separate spacer including. Alternatively, spacer means may be attached to the member prior to joining the insert, or inserted between the member and the insert after joining the insert in the member.

하나의 배치에 있어서, 인서트의 하부 에지와 상기 부재 사이에는 제1 밀봉이 제공되어 그 하단부에서 상기 인서트와 상기 부재 사이의 간극을 밀봉하도록 한다. 상기 인서트의 상부 에지에는 제1 밀봉과 이격되어 제2 밀봉이 바람직하게 제공될 수도 있다. 이러한 하나 또는 복수의 밀봉은 충전재가 경화되고 팽창되기 전에 상기 인서트와 상기 부재 사이의 공간 내에서 팽창성 충전재를 보존하는 역할을 한다. 인서트가 2개 이상의 부품으로 구성되는 경우에는, 인서트 부품을 서로 고정하는 수단에 따라 상기 인서트의 부품 사이에 밀봉이 사용될 수도 있다.In one arrangement, a first seal is provided between the lower edge of the insert and the member to seal the gap between the insert and the member at its lower end. The upper edge of the insert may preferably be provided with a second seal spaced from the first seal. This one or more seals serve to preserve the expandable filler in the space between the insert and the member before the filler is cured and expanded. If the insert consists of two or more parts, a seal may be used between the parts of the insert, depending on the means for holding the insert parts together.

팽창성 충전재는 시멘트질 그라우트와 같은 그라우트를 포함할 수 있으며, 여기에 팽창제가 첨가되어 상기 그라우트를 경화 및 팽창시켜 양생한다. 양생이 된 경우, 팽창성 충전재는 인서트 내에서 인장 후프 응력(tensile hoop stress) 및 압축 후프 응력을 야기시켜서 상기 부재 상의 하중 작용이 상기 부재와 상기 인서트 사이로 전달될 수 있도록 한다. 시멘트질 그라우트의 팽창성 충전재는 칼슘-설포-알루미네이트(calcium-sulpho-aluminate) 또는 석회계(lime based) 혼합물일 수 있다. 본 발명의 방법에 의해, 상기 부재 접촉면을 가로지르는 그라우트와 상기 인서트 접촉면을 가로지르는 그라우트의 마찰에 의해 상기 부재와 상기 인서트 사이의 하중이 전달된다.The expandable filler may include grout, such as cementitious grout, to which an expanding agent is added to cure and swell the grout to cure. When cured, the expandable filler causes tensile hoop stresses and compressive hoop stresses in the inserts so that a loading action on the member can be transferred between the member and the insert. The expandable filler of cementitious grout may be calcium-sulpho-aluminate or lime based mixtures. By the method of the invention, the load between the member and the insert is transmitted by the friction of the grout across the member contact surface and the grout across the insert contact surface.

본 발명은 또한 손상된 파일의 수리 또는 하중 지지 부재의 강도의 증가를 위한 장치를 포함하며, 상기 부재 내부에 결합될 수 있는 인서트, 상기 인서트를 상기 부재와 이격시키는 수단 및 상기 간극을 충전하고 경화 또는 양생하여 상기 인서트를 추가로 인장하도록 한 팽창성 충전재를 구비하고, 이 충전재는 상기 인서트와 상기 부재 사이에서 단단한 접촉을 형성한다.The invention also includes a device for repairing a damaged pile or for increasing the strength of a load bearing member, comprising inserts that can be coupled within the member, means for separating the insert from the member and filling and curing the gap or An intumescent filler that is cured to further tension the insert, the filler forming a rigid contact between the insert and the member.

본 발명의 한 형태에서는 시어 키(shear key)가 제공되어 상기 인서트를 상기 팽창성 충전재와 단단히 연결하고 상기 충전재를 상기 부재와 연결하도록 한다. 시어 키는 코치 볼트(coach bolt) 또는 상기 부재에 조여지는 유사한 것들을 포함한 스터드, 볼트를 포함할 수 있다. 상기 인서트 자체는 또한 볼트, 상기 인서트에 펀치되거나 프레스된 변형, 용접된 핀 등을 포함하는 임의의 적절한 수단으로 형성되고 외측으로 연장하는 시어 키를 가질 수 있다. 시어 키는 스페이서 수단을 구성하거나 일부분이 되도록 작용할 수 있다.In one aspect of the invention, a shear key is provided to securely connect the insert with the expandable filler and to connect the filler with the member. Shear keys may include bolts, studs including coach bolts or the like that are fastened to the member. The insert itself may also have a sheer key extending outwardly and formed by any suitable means including bolts, deformations punched or pressed into the insert, welded pins, and the like. The sheer key may act to constitute or be part of the spacer means.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 손상된 영역을 갖는 파일 등의 대략 원통형의 관형 구조물을 수리하는 방법은 상기 부재 내부에 인서트 수단―여기서 인서트 수단은 상기 부재 상의 손상된 영역을 넘어서 양 방향으로 연장하는 축 방향의 길이를 갖고 외경이 상기 부재의 내경보다 작으며 스페이서 수단은 상기 인서트 수단을 상기 부재와 이격시켜서 그 사이에 대략 환형인 공간을 형성함―을 고정하는 단계, 상기 환형의 공간에 팽창성 그라우트를 충전하는 단계, 상기 공간 내부에서 상기 그라우트를 경화시키고 팽창시켜서 상기 부재를 인장시키고 상기 인서트에 압축력을 가함으로써 상기 경화된 그라우트가 상기 부재/그라우트/인서트 접촉면을 가로지르는 마찰에 의해 상기 부재와 상기 인서트 사이의 하중의 확실한 전달을 용이하게 하는 단계를 포함한다.According to another feature of the invention, a method for repairing a substantially cylindrical tubular structure, such as a pile having damaged areas, includes insert means inside said member, wherein the insert means extend in both directions beyond the damaged area on said member. Securing an expandable grout to the annular space having a length of and having an outer diameter smaller than the inner diameter of the member and the spacer means spaced apart the insert means from the member to form a substantially annular space therebetween. Hardening and expanding the grout within the space to tension the member and exert a compressive force on the insert such that the cured grout intersects between the member and the insert by friction across the member / grout / insert contact surface. Steps to facilitate reliable transmission of the load Include.

이하에서는, 본 발명을 보다 잘 이해하도록 하기 위해서 첨부도면을 참조한 실시예를 설명한다.Hereinafter, in order to better understand the present invention will be described embodiments with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2에 예시된 실시예는 특히 돌출제방 등에 사용되는 것과 같은 원통형의 관형 파일(12)을 수리하도록 설계되었다. 도 1은 해수 환경에서 파일(12)에 의해 지지되는 돌출제방용 상부 구조물(14)을 예시한다. 해수(15)는 일정한 시간이 지나면 일반적으로 파일(12)의 조수 한계(tidal limit)에 해당하는 영역에 걸쳐서 파일(12)에 침식으로 인한 손상(16)을 일으킨다.The embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2 is especially designed to repair cylindrical tubular piles 12, such as those used in protrusion embankments and the like. 1 illustrates a protruding upper structure 14 supported by piles 12 in a seawater environment. The sea water 15 causes damage 16 due to erosion of the pile 12 over a region that generally corresponds to the tidal limit of the pile 12.

파일(12)의 상태를 적절하게 수리 및 복원하기 위해서는 파일(12)에 인서트(17)를 고정하여 이 인서트가 파일(12)에 걸리는 하중의 적어도 일부를 지지할 수 있도록 할 필요가 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 수리는 파일(12) 내에 인서트(17)를 위치시키고 이 인서트(17)를 파일(12)과 이격시켜서 대략 환형의 공간(18)을 형성함으로써 수행된다. 이어서 공간(18)은 팽창성 그라우트(19)로 충전되어 경화되었을 때 인서트(17)를 압축하고 파일(12)을 인장함으로써 파일(12)과 인서트(17) 사이에 상당히 단단한 접촉면을 형성하도록 한다.In order to properly repair and restore the state of the pile 12, it is necessary to fix the insert 17 to the pile 12 so that the insert can support at least a part of the load on the pile 12. According to the invention, this repair is carried out by placing the insert 17 in the pile 12 and spacing the insert 17 away from the pile 12 to form an approximately annular space 18. The space 18 is then filled with the expandable grout 19 to compress the insert 17 and tension the pile 12 to form a fairly tight contact surface between the pile 12 and the insert 17 when cured.

그라우트(19)가 경화되기 전에 환형의 공간(18) 내에서 보존하기 위해, 적어도 인서트(17)의 하부 단부 둘레에는 밀봉(21)이 제공되어 인서트(17)와 파일(12) 사이에서 연장된다. 도 1에 도시한 밀봉은 가요성의 변형성 고무 링으로 형성되며 인서트(17)의 단부 상에 결합된다. 그러나, 밀봉(21)은 임의의 적절한 수단 또는 합성수지 소재, 매스틱(mastic) 등을 포함하는 소재로 형성될 수 있다.In order to preserve in the annular space 18 before the grout 19 is cured, a seal 21 is provided at least around the lower end of the insert 17 and extends between the insert 17 and the pile 12. . The seal shown in FIG. 1 is formed of a flexible deformable rubber ring and is bonded on the end of the insert 17. However, the seal 21 may be formed of any suitable means or material including synthetic resin material, mastic, and the like.

환형의 공간(18)의 상부 단부에는 제2 밀봉(22)이 바람직하게 제공되어 초기경화 및 팽창 동안에 환형의 공간 내부에 있는 그라우트를 보존하도록 한다. 이러한 밀봉(22)은 그라우트가 환형의 공간(18) 내부로 이송되고 모든 물 및 공기가 배출된 후에 이루어지며, 그렇지 않은 경우에는 물 및 공기를 배출해야 한다.A second seal 22 is preferably provided at the upper end of the annular space 18 to preserve the grout within the annular space during initial cure and expansion. This sealing 22 takes place after the grout has been transferred into the annular space 18 and all the water and air have been discharged, otherwise the water and air must be discharged.

2개 이상의 부품으로 형성될 수 있는 인서트(17)는, 조립되었을 때 하중 지지 베어링 부재가 적어도 파일 상의 하중을 지지할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 팽창성 그라우트는 경화되어 파일과 인서트 사이에서 하중 전달을 용이하게 하는 재료이어야 한다. 본 발명에 사용되는 바람직한 그라우트는 팽창제로서 칼슘-설포-알루미네이트 제제(formulation)를 포함하는 시멘트질 그라우트 혼합물이다. 이러한 제제는 초기 경화 기간을 가지며 이 때 그라우트가 경화된다. 이 기간 후에 양생 기간이 뒤따르며 이 때 그라우트가 팽창하여 반경방향 초기 응력을 발생시켜서 인서트(17)에 압축 후프 응력을, 그리고 파일(12)에 인장 후프 응력을 발생시키게 된다. 초기 응력은 12 MPa 또는 그 이상이 될 수 있다. 또한, 인서트(17)의 외측 표면을 거칠게 함으로써, 그라우트와 인서트 사이의 미끄럼 저항도를 더욱 크게 얻을 수 있다. 이러한 표면 거칠기는 기계가공, 스탬핑, 쇼트블라스팅 등을 포함하는 임의의 적절한 수단에 의해 증가될 수 있다. 그라우트 혼합물에서 첨가물의 비율은 그라우트의 양생에서 팽창을 통한 소정의 초기 응력을 얻기 위한 핵심 설계 변수이다.It is to be understood that the insert 17, which may be formed from two or more parts, may, when assembled, support a load bearing member at least on the pile. In addition, the expandable grout should be a material that is cured to facilitate load transfer between the pile and the insert. Preferred grouts for use in the present invention are cementitious grout mixtures comprising calcium-sulfo-aluminate formulations as swelling agents. Such formulations have an initial cure period at which time the grout cures. This period is followed by a curing period, in which the grout expands to produce a radial initial stress resulting in a compressive hoop stress on the insert 17 and a tensile hoop stress on the pile 12. The initial stress can be 12 MPa or more. Further, by roughening the outer surface of the insert 17, the slip resistance between the grout and the insert can be further increased. Such surface roughness may be increased by any suitable means including machining, stamping, shotblasting, and the like. The proportion of additives in the grout mixture is a key design variable for obtaining the desired initial stress through expansion in the curing of the grout.

도 2를 참조하면, 파일(12) 내부에 인서트(17)가 조립되고, 이 인서트(17)는 그 외측면에 접착제 또는 기계적 죔에 의해 고정되는 일련의 내측 변형성 고무 스페이서(27)에 의해 파일(12)과 이격된다. 스페이서(27)는 인서트의 길이를 따라여러 곳에 제공되며, 이로 인해 인서트가 예시된 것처럼 위치되는 경우, 스페이서는 인서트(17)를 파일(12)의 중앙에 오도록 작용하여 인서트(17)와 파일(12) 사이에 대체로 환형의 공간(18)이 존재하도록 한다. 이어서, 이 공간은 전술한 팽창성 그라우트 혼합물로 충전되고 경화 및 팽창되어 인서트(17)에 압축 응력과 파일(12)에 인장 응력을 형성하며, 이 그라우트의 소재는 파일과 인서트 사이에서 하중을 전달하기 용이한 것이다.With reference to FIG. 2, an insert 17 is assembled inside the pile 12, the insert 17 being piled by a series of inner deformable rubber spacers 27 fixed to the outer side by adhesive or mechanical fastening. Spaced apart from (12). The spacers 27 are provided in several places along the length of the insert, whereby when the insert is positioned as illustrated, the spacer acts to place the insert 17 in the center of the pile 12 so that the insert 17 and pile ( There is a generally annular space 18 between 12). This space is then filled, cured and expanded with the aforementioned expandable grout mixture to form compressive stresses on the inserts 17 and tensile stresses on the piles 12, the material of which is used to transfer the load between the pile and the inserts It is easy.

대안적인 형태의 스페이서(도시하지 않음)는 스프링 강 등의 가요성 소재로 형성되는 링을 포함하며, 이것은 인서트(17) 둘레에 클립될 수 있다. 이 링은 외측으로 연장하는 지지 레그를 여러 개 가질 수 있으며, 이 지지 레그의 에지는 파일의 표면과 맞닿아 링의 몸체가 이격될 수 있도록 한다. 링은 인서트(17)의 하부 단부 전체에서 맞닿음으로써 인서트(17)가 파일(12)과 균일하게 이격되도록 이 단부를 지지한다.An alternative type of spacer (not shown) includes a ring formed of a flexible material, such as spring steel, which can be clipped around the insert 17. The ring may have several support legs that extend outwardly, the edges of which are in contact with the surface of the pile so that the body of the ring can be spaced apart. The ring supports this end so that the insert 17 is evenly spaced from the pile 12 by abutting all over the lower end of the insert 17.

상기 하부 밀봉은 또한 고무, 합성수지소재, 직물 등의 가요성 소재로 된 하나 이상의 포켓으로 형성될 수 있으며, 그 상부 단부의 개구부는 접착 또는 다른 임의의 고정 수단에 의해 인서트(17)의 하부 에지부에 고정된다.The lower seal may also be formed from one or more pockets of flexible material, such as rubber, resin, fabric, etc., the opening of the upper end of which is the lower edge of the insert 17 by gluing or any other fastening means. Is fixed to.

작업 중에, 상부 단부로부터 환형의 공간(18) 내부에 팽창성 그라우트(19)가 투입되면, 그라우트는 포켓을 충전하여 그 표면이 파일의 표면과 맞닿아 밀봉하도록 한다. 그러므로 그라우팅된 포켓은 밀봉을 형성하여 팽창성 그라우트(19)가 아래쪽으로 흘러 환형의 공간(18)을 빠져나가는 것을 방지한다. 인서트(17)가 2개 이상의 상호 결합된 부품으로 형성되는 경우, 포켓에는 각각의 인서트 부품이 제공되고 이들 인서트 부품이 상호 결합되면 단부 포켓은 서로 맞닿는다는 것을 이해하여야 한다.During operation, when an inflatable grout 19 is introduced into the annular space 18 from the upper end, the grout fills the pocket so that its surface abuts against the surface of the pile. The grouted pocket therefore forms a seal to prevent the expandable grout 19 from flowing downward and exiting the annular space 18. If the inserts 17 are formed of two or more interlocked parts, it is to be understood that the pockets are provided with respective insert parts and that the end pockets abut each other when these insert parts are joined together.

인서트는 솔리드 구조물 또는 도시한 바와 같은 관형 구조물일 수 있고 금속이나 목재로 형성될 수 있음을 이해하여야 한다.It should be understood that the insert can be a solid structure or a tubular structure as shown and can be formed of metal or wood.

본 발명의 구조물에서 밀봉, 공간 등은 전술한 국제특허출원에 기재된 것으로부터 적용할 수 있으며 본 명세서의 일부로 참조되었음을 또한 이해하여야 한다.It is also to be understood that the seals, spaces, etc. in the structures of the present invention are applicable from those described in the above-mentioned international patent applications and are referenced as part of this specification.

Claims (14)

파일과 같은 중공의 하중 지지 부재의 구조적인 강도를 증가시키는 방법에 있어서,In a method of increasing the structural strength of a hollow load bearing member, such as a pile, 강성의 구조물 인서트―여기서 인서트의 외측 치수는 중공 부재의 내측 치수보다 작아서 상기 부재와 상기 인서트 사이에 간극을 제공함―를 상기 하중 지지 부재 내부에 끼우는 단계,Inserting a rigid structural insert, wherein the outer dimension of the insert is smaller than the inner dimension of the hollow member to provide a gap between the member and the insert, within the load bearing member, 상기 인서트를 상기 부재와 이격되도록 지지하는 단계,Supporting the insert to be spaced apart from the member, 상기 인서트와 상기 부재 사이의 간극을 팽창성 충전재로 충전하는 단계, 및Filling a gap between the insert and the member with an expandable filler, and 상기 충전재를 경화 또는 양생시켜서 상기 부재 상에 인장력과 상기 인서트 상에 적어도 반경방향의 압축력을 발생시키도록 팽창시키는 단계Curing or curing the filler to inflate to generate a tensile force on the member and at least a radial compressive force on the insert 를 포함하는 방법.How to include. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 부재 내부에 인서트가 형성되도록 2개 이상의 부품을 서로 체결하는 단계를 포함하는 단계.Fastening two or more components together so that inserts are formed inside the member. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 인서트는 2개의 부품을 기계적 수단, 화학적 결합 또는 접착에 의해 길이방향으로 서로 체결하여 형성하는 방법.Said inserts are formed by fastening two parts to one another longitudinally by mechanical means, chemical bonding or gluing. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 부재로부터 상기 인서트가 균일하게 이격되도록 하는 스페이서를 제공하는 단계를 포함하는 방법.Providing a spacer such that the insert is evenly spaced from the member. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 간극의 하부 단부를 밀봉하는 단계를 포함하는 방법.Sealing the lower end of the gap. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 간극의 상부 단부를 밀봉하는 단계를 포함하는 방법.Sealing the upper end of the gap. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 6, 상기 간극을 팽창성 충전재로 충전하는 단계는 칼슘-설포-알루미네이트 구성의 팽창제를 포함하는 시멘트질 그라우트로 상기 공간을 충전하는 것을 포함하는 방법.Filling the gap with the expandable filler comprises filling the space with a cementitious grout comprising an expanding agent of a calcium-sulfo-aluminate composition. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 7, 상기 충전재 내에 고정되도록 상기 인서트 및 상기 부재의 어느 한쪽 또는 양쪽에 시어 키(shear key)를 제공하는 단계를 포함하는 방법.Providing a shear key to either or both of the insert and the member to be secured in the filler. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실시하기 위한 장치에 있어서,An apparatus for carrying out the method according to any one of claims 1 to 8, 중공의 하중 지지 부재 내부에서 맞물리도록 적용된 하나 또는 2개 이상의 기다란 부품으로 형성되는 강성의 구조물 인서트,Rigid structural inserts formed of one or more elongated parts adapted to engage inside a hollow load bearing member, 상기 인서트와 상기 부재 사이에 간극이 형성되도록 상기 인서트를 상기 부재로부터 이격시키는 복수의 스페이서,A plurality of spacers spaced apart from the member such that a gap is formed between the insert and the member, 상기 간극의 하부 단부를 둘러싸는 밀봉, 및A seal surrounding the lower end of the gap, and 상기 간극을 충전하기 위한 팽창성 충전재Expandable filler to fill the gap 를 포함하며,Including; 상기 충전재가 경화 또는 양생되는 경우에 상기 인서트 및 상기 부재에 적어도 반경방향 압축력을 형성하여 상기 인서트에 압축 후프 응력 및 상기 부재에 인장 후프 응력을 일으키도록 상기 인서트와 상기 부재 사이에 단단한 접촉면을 형성하는When the filler is cured or cured to form at least radial compressive forces on the insert and the member to form a rigid contact surface between the insert and the member to produce a compressive hoop stress on the insert and a tensile hoop stress on the member 장치.Device. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 밀봉은 상기 각각의 인서트 부품의 하부 단부에 부착되어 상기 충전재로 충전되는 하나 또는 그 이상의 가요성 자루 모양의 부분-환형 주머니를 포함하고, 상기 주머니는 상기 각각의 인서트 부품의 상부 단부로부터 연장하는 충전재 공급라인 또는 공급관을 갖는 장치.The seal includes one or more flexible bag shaped part-annular pouches attached to the lower end of each insert part and filled with the filler material, the pouch extending from the upper end of each insert part. A device having a filler supply line or supply line. 손상된 영역을 갖는 파일 등의 구조물 부재를 수리하는 방법에 있어서,In the method of repairing a structural member such as a pile having a damaged area, 상기 부재 내부에 인서트 수단―여기서 인서트 수단은 상기 부재 상의 손상된 영역을 넘어서 양 방향으로 연장하는 축 방향의 길이를 갖고 외경이 상기 부재의 내경보다 작음―을 고정하는 단계,Fixing an insert means inside the member, wherein the insert means has an axial length extending in both directions beyond the damaged area on the member and the outer diameter is smaller than the inner diameter of the member, 상기 인서트를 상기 부재와 이격시켜서 간극을 형성하도록 스페이서를 제공하는 단계,Providing a spacer to space the insert from the member to form a gap, 상기 간극의 하부 단부를 밀봉하는 단계,Sealing the lower end of the gap, 상기 간극의 상부 단부를 통해 충전재를 투입하여 상기 간극 내의 임의의 물 또는 공기를 배출하도록 상기 간극을 팽창성 충전재로 충전하는 단계,Filling the gap with an expandable filler to introduce filler through the upper end of the gap to discharge any water or air in the gap; 상기 공간 내부에서 상기 충전재가 경화 또는 양생되어 팽창됨으로써 적어도 반경방향으로 힘을 발생시켜 상기 부재를 인장시키고 상기 인서트에 압축력을 가하고 상기 인서트에 압축 후프 응력을 발생시켜 상기 부재에 압축 후프 응력과 상기 인서트에 인장 후프 응력과 상기 부재에 인장 후프 응력을 일으키고, 이로써 상기 충전재가 상기 충전재-부재 및 충전재-인서트 접촉면을 가로지르는 마찰에 의해 상기 부재와 상기 인서트 사이의 하중의 확실한 전달을 용이하게 하는 단계The filler is cured or cured and expanded within the space to generate a force in at least radial direction to tension the member, apply compressive force to the insert, and generate compressive hoop stress on the insert to produce compressive hoop stress and the insert Causing a tension hoop stress to the member and a tension hoop stress to the member, thereby facilitating reliable transfer of the load between the member and the insert by friction across the filler-member and filler-insert contact surface. 를 포함하는 방법.How to include. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 팽창성 충전재는 칼슘-설포-알루미네이트 구성 또는 석회계 제제(limebased agent)의 팽창제를 포함하는 시멘트질 그라우트인 방법.Said expandable filler is a cementitious grout comprising a calcium-sulfo-aluminate composition or a swelling agent of a lime-based agent. 제11항 또는 제12항에 있어서,The method according to claim 11 or 12, wherein 상기 간극의 하부 단부는 상기 인서트의 하부 단부에 부착되어 팽창성 충전재 또는 그라우트로 충전되도록 된 가요성 자루 모양의 주머니로 밀봉되어 상기 부재에 대하여 팽창 및 밀봉되고 상기 충전재를 상기 간극 내에 보존하는 방법.A lower end of the gap is sealed with a flexible bag shaped bag attached to the lower end of the insert to be filled with an expandable filler or grout to expand and seal against the member and to retain the filler within the gap. 제11항 또는 제12항에 있어서,The method according to claim 11 or 12, wherein 상기 간극의 하부 단부는 상기 인서트에 하부 단부가 부착된 복수의 포켓 밀봉에 의해 밀봉되고, 상기 포켓 밀봉은 상기 간극 내부에 투입된 상기 충전재를 수용하도록 상부 단부가 개방되고, 상기 포켓을 충전하는 충전재가 안쪽 에지를 상기 부재와 맞물려 밀봉되도록 하는 방법.The lower end of the gap is sealed by a plurality of pocket seals having a lower end attached to the insert, the pocket seal having an upper end open to receive the filler charged into the gap, and a filler filling the pocket. A method of engaging an inner edge with the member to be sealed.