KR200331520Y1 - 현장타설말뚝용 철근망 조립 구조체 - Google Patents

Abstract

본 고안은 현장타설말뚝(Bored pile)의 외주 측면인 주면부의 마찰력과 밑면인 선단부의 지지력을 강화하기 위하여 현장타설말뚝의 주면부와 선단부의 접촉면을 그라우팅(Grouting)하는 방법에 사용되어지는 현장타설말뚝용 철근망 조립 구조체에 관한 것이다.

본 고안의 현장타설말뚝용 철근망 조립 구조체의 구성은 주철근과 띠철근 및 주면부 스페이서(Spacer)로 이루어진 철근망 구조체와; 상기 철근망 구조체에 T형 연결구에 의해 연결된 원형 맨젯튜브(Manchette tube)와, 패커(Packer) 주입용 파이프로 이루어진 패커 주입용 장치가 일체로 조립된 형태의 구조체이다.

Description

현장타설말뚝용 철근망 조립 구조체{The Grouted Bored pile and Structure of Erecton reinforcing bar}

본 고안은 현장타설말뚝(Bored pile)(이하 ‘현타말뚝’이라 한다)의 외주 측면인 주면부의 마찰력과 밑면인 선단부의 지지력을 강화하기 위하여 현타말뚝의 주면부와 선단부의 접촉면을 그라우팅(Grouting)하는 방법에 사용되어지는 현타말뚝용 철근망 조립 구조체에 관한 것이다.

현타말뚝의 일반적인 시공순서는 오거(Auger), 버켓(Bucket) 또는 햄머 그라브(Hammer grab) 등을 이용하여 소정의 심도까지 굴착하고 조립된 철근망 구조체를 굴착된 굴착공벽에 삽입한 후 트레미관(Tremie pipe)을 통해 콘크리트를 타설하게 된다.

이 때 굴착된 굴착공벽은 굴착공벽 측면부의 응력의 이완, 침투수의 영향 등으로 인하여 굴착된 굴착공벽의 주변의 측면과 지반은 느슨하여지고 그 결과 현타말뚝 주면부의 마찰력의 저하를 초래하게 되며, 또한 현타말뚝 선단부는 상부하중 제거에 의한 부풀음(Swelling) 및 굴착시 퇴적된 토사(Slime)의 불완전한 처리로 인하여 선단부의 지지력의 감소 또는 과다한 선단부의 침하 등과 같은 여러 가지의 문제점들이 발생된다.

본 고안은 현타말뚝 시공시 발생되는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 현타말뚝 주면부의 마찰력과 선단부의 지지력의 저하요인을 해소하고 더 나아가 상기한 마찰력 및 지지력을 증대시키기 위한 그라우팅 공법에 사용되는 철근망 구조체에 패커(Packer) 주입용 장치가 일체로 조립된 현타말뚝용 철근망 조립 구조체(이하 ‘현타말뚝용 구조체’라 한다)를 제공함에 그 목적이 있다.

본 고안의 현타말뚝의 시공방법은 철근망 구조체에 패커 주입용 장치를 설치한 현타말뚝용 구조체를 굴착공벽에 삽입한 후 콘크리트를 타설하고, 상기 패커 주입용 장치를 통해 보강제인 주입액(이하 ‘주입액’ 이라 한다)의 주입을 시행함으로서 현타말뚝의 지내력을 향상시키기 위한 그 목적이 있다.

주입액의 주입 시기는 굴착공벽 측면부의 응력의 이완과 침투수 및 굴착공벽의 밑면에 퇴적된 토사의 불완전한 처리에 따라서 결정된다.

상기 주입액은 주면부의 마찰력과 선단부의 지지력을 증대시켜 주기 위한 보강제의 일종으로서, 약액에 한하지 않고 시멘트 등을 사용할 수 있다.

본 고안의 현타말뚝의 시공방법은 통상의 현타말뚝의 시공방법과 동일하나 본 고안은 철근망 구조체에 패커 주입용 장치가 일체로 조립된 현타말뚝용 구조체를 사용하여 패커 주입용 장치를 통해 주입액을 주입하는 공정이 추가됨에 특징이 있다.

현타말뚝용 구조체는 현타말뚝 주면부의 마찰력 증대를 위해 지반강화가 요구되는 심도의 위치에 따라서, 도 3의 철근망 구조체의 주면부 스페이서에 본 고안의 패커 주입용 장치가 일체로 조립된 경우와, 도 4의 철근망 구조체의 외주연과 주면부 스페이서에 본 고안의 패커 주입용 장치가 일체로 조립된 경우 및, 도 5의 철근망 구조체의 외주연에 본 고안의 패커 주입용 장치가 일체로 조립된 경우로 구분할 수 있다.

또한 상기의 경우가 아니더라도 상기 패커 주입용 장치의 패커 주입용 파이프에 연결된 T형 연결구에 의하여 연결되는 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(Manchettetube)는 주면부의 마찰력 증대를 위해 지반강화가 요구되는 심도의 위치에 따라서 설치 개수를 달리하여 설치될 수 있다.

상기 주면부 주입용 원형 맨젯튜브가 철근망 구조체의 주면부 스페이서(Spacer)에 설치될 경우에는 원칙적으로 철근망 구조체와 주면부 스페이서가 조립되면서 생긴 내부의 공간부에 설치되나, 철근망 구조체의 주면부 스페이서에 설치되지 않을 경우에는 철근망 구조체의 외주연에 설치되고, 선단부 주입용 원형 맨젯튜브는 철근망 구조체의 선단부에 설치된다.

상기 패커 주입용 장치는 패커 주입용 파이프와; 주면부 주입용 원형 맨젯튜브와; 선단부 주입용 원형 맨젯튜브와; 상기 패커 주입용 파이프와, 주면부 주입용 원형 맨젯튜브와 선단부 주입용 원형 맨젯튜브를 연결하는 T형 연결구에 의하여 일체로 조립되어 결합된다.

그리고, 상기와 같이 구성된 현타말뚝용 구조체를 굴착공벽에 삽입하고 콘크리트를 타설한 후 주입액의 주입 시기에 맞추어 패커 주입 장치에 의해 공급되는 주입액을 패커 주입용 파이프를 통해 최하단 선단부 주입용 원형 맨젯튜브로부터 주입시켜 순차적으로 주면부 주입용 원형 맨젯튜브로 주입되면서 지면에서 가장 가까운 주면부 주입용 원형 맨젯튜브까지 주입시킨다.

도 1a는 철근망 구조체의 단면도.

도 1b는 도 1a의 A-A′의 단면도.

도 1c는 도 1a의 B-B′의 단면도로서 선단부 철근망 구조체의 상세도.

도 2는 본 고안의 패커 주입용 장치의 개략도.

도 3은 철근망 구조체의 주면부 스페이서에 본 고안의 패커 주입용 장치가 일체로 조립된 현장타설말뚝용 철근망 조립 구조체의 개략도.

도 4는 철근망 구조체의 외주연과 주면부 스페이서에 본 고안의 패커 주입용 장치가 일체로 조립된 현장타설말뚝용 철근망 조립 구조체의 개략도.

도 5는 철근망 구조체의 외주연에 본 고안의 패커 주입용 장치가 일체로 조립된 현장타설말뚝용 철근망 조립 구조체의 개략도.

도 6은 굴착공벽 내 삽입된 철근망 구조체의 주면부 스페이서에 패커 주입용 장치가 조립된 현장타설말뚝용 철근망 조립 구조체의 개략적 상세도.

도 7은 굴착공벽 내 삽입된 철근망 구조체의 외주연에 패커 주입용 장치가 조립된 현장타설말뚝용 철근망 조립 구조체의 개략적 상세도.

도 8a는 본 고안의 주면부 주입용 원형 맨젯튜브의 개략적 사용상태도

도 8b는 본 고안의 선단부 주입용 원형 맨젯튜브의 개략적 사용상태도

도 9a는 본 고안의 주면부 주입용 원형 맨젯튜브와 패커 주입용 파이프의 연결 상세도

도 9b는 본 고안의 선단부 주입용 원형 맨젯튜브와 패커 주입용 파이프의 연결 상세도

도 10a는 본 고안의 선단부 주입용 원형 맨젯튜브의 상세 단면도

도 10b는 본 고안의 주면부 주입용 원형 맨젯튜브의 상세 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1: 주철근 2: 띠철근

3: 주면부 스페이서 4: 공간부

5: 철근망 구조체 6: 패커 주입용 장치

7: 패커 주입용 파이프 8: 주면부 주입용 원형 맨젯튜브

9: 선단부 주입용 원형 맨젯튜브 10: T형 연결구

11: 주입공 12: 굴착공벽

본 고안의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명함으로서 보다 명확히 하였다.

도 1a는 철근망 구조체의 단면도를 나타낸 것으로서, 굴착공벽(12) 내에 수직으로 삽입된 철근망 구조체(5)의 외주연에는 상단부부터 하단의 선단부까지 마찰력의 보강이 필요한 주면부 스페이서(3)가 설치되고; 상기 철근망 구조체(5)의 외주연에 설치된 주면부 스페이서(3)는 철근망 구조체(5)의 길이에 따라서 설치되는 개수를 달리할 수 있고, 특히 현타말뚝의 주면부의 마찰력 증대를 위해 지반강화가 요구되는 심도의 위치에 따라서 설치 개수를 달리하여 설치될 수도 있다.

참고로 도 1b는 도 1a의 철근망 구조체의 단면도의 A-A′의 단면도이고, 도 1c는 도 1a의 B-B′의 단면도로서 선단부의 철근망 구조체의 상세도이다.

도 2는 본 고안의 패커 주입용 장치의 개략도를 나타낸 것으로서, 상기 패커 주입용 장치(6)는 주입액을 주입하는 통로가 되는 패커 주입용 파이프(7)와; 상기 패커 주입용 파이프(7)에 연결되는 것으로서 현타말뚝의 주면부의 마찰력 증대를 위해 지반강화가 요구되는 심도의 위치에 따라서 철근망 구조체(5)의 외주연에 설치되는 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8)와; 상기 패커 주입용 파이프(7)에 연결되는 것으로서 현타말뚝의 선단부 지지력을 강화하기 위해 철근망 구조체(5)의 선단부 아래쪽에 설치되는 선단부 주입용 원형 맨젯튜브(9)와; 상기 패커 주입용 파이프(7)와 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8) 및 선단부 주입용 원형 맨젯튜브(9)를 연결하는 T형 연결구(10)로 구성된다.

도 3은 철근망 구조체의 주면부 스페이서에 본 고안의 패커 주입용 장치가 일체로 조립된 현장타설말뚝용 철근망 조립 구조체의 개략도이고, 도 4는 철근망 구조체의 외주연과 주면부 스페이서에 본 고안의 패커 주입용 장치가 일체로 조립된 현장타설말뚝용 철근망 조립 구조체의 개략도이며, 도 5는 철근망 구조체의 외주연에 본 고안의 패커 주입용 장치가 일체로 조립된 현장타설말뚝용 철근망 조립 구조체의 개략도이다.

상기 도 3의 경우와 같이 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8)가 철근망 구조체(5)의 주면부 스페이서(3)에 설치될 경우에는 원칙적으로 철근망 구조체(5)에 주면부 스페이서(3)가 조립되면서 생긴 내부의 공간부(4)에 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8)가 설치되나, 상기 도 5의 경우와 같이 철근망 구조체(5)의 주면부 스페이서(3)에 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8)가 설치되지 않을 경우에는 철근망 구조체(5)의 외주연에 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8)가 설치되며, 선단부 주입용 원형 맨젯튜브(9)는 철근망 구조체(5)의 선단부의 아래쪽에 설치되고, 패커 주입용 파이프(7)는 철근망 구조체(5)의 내측에 설치된다.

도 6은 굴착공벽 내 삽입된 철근망 구조체의 주면부 스페이서에 패커 주입용 장치가 조립된 현장타설말뚝용 철근망 조립 구조체의 개략적 상세도로서, 굴착공벽(12) 내에 삽입된 철근망 구조체(5)의 외주연에 주면부 스페이서(3)가 설치되고, 패커 주입용 파이프(6)에 설치된 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8)는 철근망 구조체(5)와 연결되는 주면부 스페이서(3)에 의하여 형성되는 공간부(4) 사이에원형의 형태로 결속되며, 상기 패커 주입용 파이프(6)와 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8)는 T형의 연결구(10)에 의하여 연결된다.

참고로 도 7은 굴착공벽 내 삽입된 철근망 구조체의 외주연에 패커 주입용 장치가 조립된 현장타설말뚝용 철근망 조립 구조체의 개략적 상세도이다.

도 8a는 본 고안의 주면부 주입용 원형 맨젯튜브의 개략적 사용상태도이고, 도 8b는 본 고안의 선단부 주입용 원형 맨젯튜브의 개략적 사용상태도로서, 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8)와 선단부 주입용 맨젯튜브(9)에는 주입액이 현타말뚝의 주면부와 선단부로 분사 될 수 있도록 일정한 간격으로 다수개의 주입공(11)이 형성되어 있고, 상기 주입공(11)은 주입액의 분사가 요구되는 방향을 선택하여 배열하여야 하는데, 상기 주면부 주입용 원형의 원형 맨젯튜브(8)의 경우는 화살표 방향을 따라 현타말뚝의 주면부를 통과하여 굴착공벽의 측면 연약지반에 선택적으로 주입될 수 있도록 형성되고, 상기 저면부 주입용 원형 맨젯튜브(9)의 경우는 화살표 방향을 따라 현타말뚝의 선단부를 통과하여 굴착공벽의 밑면 지반에 선택적으로 주입될 수 있도록 형성된다.

상기 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8)와 저면부 주입용 원형 맨젯튜브(9)에 형성되어 있는 주입공(11)은 약 20cm 간격으로 지름 5mm로 천공되어 있으며 그 주입공(11)은 고무 밴드(미기재)를 씌워서 주입 압력이 가해지면 고무 밴드가 열려 주입액이 주입되고, 주입액의 압력이 제거되면 고무 밴드가 닫혀 일단 주입된 주입액은 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8)와 선단부 주입용 원형 맨젯튜브(9) 내로 유입되지 않도록 주입공(11)에 씌워진 고무 밴드가 역류방지밸브(No return valve)의 역할을 하게 된다.

도 9a 및 도 9b는 본 고안의 주면부 주입용 원형 맨젯튜브와 패커 주입용 파이프의 연결 상세도이고, 도 9b는 본 고안의 선단부 주입용 원형 맨젯튜브와 패커 주입용 파이프의 연결 상세도로서, 도 9a의 경우 철근망 구조체(5)의 외주연에 설치되는 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8)는 패커 주입용 파이프(7)와 T형 연결구(10)에 의해 수평으로 연결되고, 도 9b의 경우 철근망 구조체(5)의 최선단부에 설치되는 선단부 주입용 원형 맨젯튜브(9)는 T형 연결구(10)에 의해 수직의 형태로 패커 주입용 파이프(7)에 연결되어 진다. 참고로 도 10a 및 도 10b는 본 고안의 선단부 주입용 원형 맨젯튜브의 상세 단면도이고, 도 10b는 본 고안의 주면부 주입용 원형 맨젯튜브의 상세 단면도이다.

본 고안의 현타말뚝의 시공방법은 상기의 내용에 따라 제작되어진 현타말뚝용 구조체를 이용하여 통상적인 현타말뚝의 시공방법에 따라 시공하는데, 주입액을 주입함으로써 현타말뚝의 주면부의 마찰력과 선단부의 선단 지지력을 증대시키기 위해 다음과 같이 주입액을 주입하는 공정이 추가된다는데 그 특징이 있는 것으로서 현타말뚝의 시공방법은 다음과 같다.

통상적인 현타말뚝의 시공방법에 있어서, 통상적인 현타말뚝의 시공방법에 사용되어지는 철근망 구조체(5)에 패커 주입용 장치(6)를 설치하는 공정;

상기 패커 주입용 장치(6)의 패커 주입용 파이프(7) 내에 패커 주입기구를 삽입하는 공정;

상기 패커 주입기구를 이용하여 패커 주입용 파이프(7) 내에 주입된 주입액을 철근망 구조체(5)의 선단부 주입용 원형 맨젯튜브(9)로부터 약 10cm 상부에서 패커 주입기구를 고정시킨 후 선단부에 분사하는 공정;

단계적으로 패커 주입기구를 끌어올려 순차적으로 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8)에서 약 10cm 상부에서 패커 주입기구를 고정시킨 후 주면부에 분사하는 공정;

이 추가되는 것이 특징이며, 이때 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8)와 선단부 주입용 원형 맨젯튜브(9)의 설치심도는 철근망 구조체(5) 설치시 정확히 파악되어 있으므로 패커 주입기구에 주입심도를 표시함으로서 정확한 위치에서의 분사에 의한 주입이 가능하고, 분사압은 지층의 구성, 심도에 따라 그 압력의 크기를 조절할 수 있는 편리함이 있다.

최근 말뚝기초 형태의 경향은 말뚝직경의 대구경화 및 시공시 진동, 소음의 규제로 인하여 항타말뚝보다는 현타말뚝이 가장 널리 채택되는 추세이지만 이 공법은 현타말뚝의 주면부의 마찰력의 저하와 현타말뚝 선단부의 선단 지지력의 감소 또는 과다한 선단부의 침하 등과 같은 여러 가지의 문제점들이 발생되고 있다.

본 고안은 현타말뚝에 적용하는 패커의 주입방법과 이에 사용되는 현타말뚝용 구조체를 이용하여 종래의 현타말뚝의 시공방법을 따르되 추가의 패커 주입방법을 채택함으로서 현타말뚝 주면부의 마찰력 및 선단부의 지지력을 더욱 증대시키는 효과가 기대되는 공법이다.

Claims (4)

1. 주철근(1)과 띠철근(2) 및 주면부 스페이서(3)로 이루어진 철근망 구조체(5)에 있어서; 상기 철근망 구조체(5)에 주입액을 주입하는 통로가 되는 패커 주입용 파이프(7)와; 상기 패커 주입용 파이프(7)에 연결되는 것으로서 현타말뚝의 주면부의 마찰력 증대를 위해 지반강화가 요구되는 심도의 위치에 따라서 철근망 구조체(5)의 외주연에 설치되는 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8)와; 상기 패커 주입용 파이프(7)에 연결되는 것으로서 현타말뚝의 선단부 지지력을 강화하기 위해 철근망 구조체(5)의 선단부 아래쪽에 설치되는 선단부 주입용 원형 맨젯튜브(9)와; 상기 패커 주입용 파이프(7)와 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8) 및 선단부 주입용 원형 맨젯튜브(9)를 연결하는 T형 연결구(10)로 구성된 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝용 철근망 조립 구조체.
2. 청구항 1에 있어서, 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8)와 선단부 주입용 맨젯튜브(9)는 주입액이 현타말뚝의 주면부와 선단부로 분사 될 수 있도록 일정한 간격으로 다수개의 주입공(11)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝용 철근망 조립 구조체.
3. 제 2항에 있어서, 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8)와 저면부 주입용 원형 맨젯튜브(9)에 형성되어 있는 주입공(11)은 고무 밴드를 씌워서 주입 압력이 가해지면 고무 밴드가 열려 주입액이 주입되고, 주입액의 압력이 제거되면 고무 밴드가 닫혀 일단 주입된 주입액은 주면부 주입용 원형 맨젯튜브(8)와 선단부 주입용 원형 맨젯튜브(9) 내로 유입되지 않도록 주입공(11)에 씌워진 고무 밴드가 역류방지밸브(No return valve)의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝용 철근망 조립 구조체
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 주면부 주입용 원형의 원형 맨젯튜브(8)의 주입공(11)은 화살표 방향을 따라 현타말뚝의 주면부를 통과하여 굴착공벽의 측면 지반에 선택적으로 주입될 수 있도록 형성되고, 상기 저면부 주입용 원형 맨젯튜브(9)의 주입공(11)은 화살표 방향을 따라 현타말뚝의 선단부를 통과하여 굴착공벽의 밑면 지반에 선택적으로 주입될 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 현장타설말뚝용 철근망 조립 구조체.