KR101706501B1 - 파일 설치공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무배토 다짐방식의 파일 설치공법으로서,
지반에 케이싱(2)을 세우고 이 케이싱(2)의 내부에는 선단으로 갈수록 좁아지는 테이퍼진 헤드부(5)를 가진 해머비트(4)를 가진 진동굴착기(10)를 삽입하는 단계(S1); 진동굴착기(10)로 케이싱(2) 하단의 지반을 타격하여 굴착하되 굴착된 토사를 측방으로 밀어 굴착공 둘레벽을 다지되 미량의 잔여토사를 배출하면서 케이싱(2)을 하강시키는 천공단계(S2); 케이싱(2)이 원하는 위치까지 하강하면 진동굴착기(10)를 제거하고 천공의 하단에 소일시멘트나 몰탈을 충전하는 단계(S3); 기성재파일(12)을 상기 케이싱(2) 내로 압입하여 선단 소일시멘트나 몰탈층과 일체로 결합하는 단계(S4); 케이싱(2)을 제거하고 기성재파일(12)과 굴착공 둘레벽 사이에 형성되는 틈새에 몰탈을 충전하는 단계(S5)를 포함하다.

Description

파일 설치공법 {Pile installing method}

본 발명은 파일 설치공법에 관한 것으로서, 좀 더 상세히는 시공이 용이하면서도 배토량을 최소화하고 파일 주변의 토양을 다짐으로써 지반을 강화하고 파일의 지지력을 높일 수 있어서, 연약지반에서 시공하기 적합한 새로운 파일 설치공법에 관한 것이다.

종래에 연약지반에 구조물을 구축하기 위해서는 기성재 파일을 타격하여 경지반까지 타입하거나, 케이싱을 하강시켜서 파일을 설치할 부위의 토사를 굴착한 후에, 현장타설파일을 시공하거나 기성재 파일을 매입설치하는 등의 시공법이 사용되고 있다. 그런데 기성재 파일의 타격방식은 타격소음이 발생되므로 사용가능한 지역이 제한되고 파일 자체에 무리한 충격이 가해져서 파일이 손상될 가능성이 있고 파일의 길이가 제한되어 연약지반의 깊이가 깊은 곳에 사용하기가 곤란하다는 문제점이 있다. 그리고 케이싱을 하강시켜서 토사를 굴착한 후에 현장타설파일을 시공하거나 기성재 파일을 매입하는 방식은 토사를 굴착하는 과정에서 굴착공 주변토양이 굴착부위로 밀려나오면서 주변토양의 밀도가 저하되어 지내력이 떨어지는 문제점이 있고, 굴착되어 배출된 토양의 처리에도 시간과 비용이 드는 문제점이 있었다.

이러한 점에 착안하여 연약지반에 파일을 설치하되 오거스크류로 지반을 굴착하면서 굴착된 토사를 지상으로 배출하지 않고 파일의 측면으로 밀어 다짐으로써 토사층을 압밀강화시키고 파일과의 마찰력을 높여서 파일의 지지력을 증대시키는 무배토 다짐방식 파일설치공법이 소개된 바 있다. 그러나 종래의 이러한 무배토 다짐 파일공법은 지반이 연약하고 무른 경우에는 파일설치용 천공의 형태가 올바로 유지되지 못하여 이후의 기성재 파일의 설치시에 정확하고 용이하게 못하는 문제가 있고, 또한 지반 속에 상대적으로 경질인 풍암층이 포함된 경우에는 오거스크류가 이러한 풍암층을 뚫고 지나기 어려워서 원하는 위치까지 파일을 설치하기 곤란한 문제점이 있었다.

일본특개평5-106223 (1993.04.27)

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 파일설치공법 상의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 본 발명은 연약지반을 굴착하면서 지상으로의 토사배출을 억제하여 환경오염을 줄이고 토사를 굴착공의 측면으로 밀어 다짐으로써 파일과 주변지반과의 마찰력을 증대시켜서 지내력을 증강시키며, 연약지반 천공시 천공형태가 올바로 유지되어 이후의 파일의 설치가 용이한 새로운 파일 설치공법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 연약지반에 파일을 설치하는 방법에 있어서,

지반에 케이싱(2)을 세우고 이 케이싱(2)의 내부에는 선단으로 갈수록 좁아지는 테이퍼진 헤드부(5)를 가진 해머비트(4)와 이 해머비트(4)의 상부에 배치되며 해머비트(4)를 구동하는 진동발생기(6) 및 이 진동발생기(6) 위로 수직연장되는 스크류샤프트(8)를 구비한 진동굴착기(10)를 삽입하는 단계(S1);

상기 진동굴착기(10)로 케이싱(2) 하단의 지반에 진동을 가하여 타격하여 해머비트(4)의 테이퍼진 헤드부(5)로 지중에 진입하면서 토사를 측방으로 밀어 굴착공 둘레벽을 다지되, 다져지고 남는 미량의 잔여토사를 해머비트(4) 및 진동발생기(6)와 굴착공 둘레벽 또는 케이싱(2) 사이의 틈새로 통과시키고 스크류사프트(8)를 통해 배출하면서 케이싱(2)을 하강시키는 천공단계(S2);

케이싱(2)이 원하는 위치까지 하강하면 진동굴착기(10)를 제거하고 굴착공의 하단에 소일시멘트나 몰탈을 충전하는 단계(S3);

기성재파일(12)을 상기 케이싱(2) 내로 압입하여 선단 소일시멘트나 몰탈층과 일체로 결합하는 단계(S4);

케이싱(2)을 제거하고 기성재파일(12)과 굴착공 둘레벽 사이에 형성되는 틈새에 몰탈을 충전하는 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 설치공법에 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 진동굴착기(10)의 헤머비트(4) 또는 진동발생기(6)의 직경은 케이싱(2) 내경의 9/10 이상인 것을 특징으로 하는 파일 설치공법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 연약지반에 파일을 설치하는 경우에 케이싱(2)의 내부에 해머비트(4)와 스크류샤프트(8)를 구비한 진동굴착기(10)를 설치하여 지반에 진동을 가하면서 타격하여 해머비트(4)의 테이퍼진 헤드부(5)로 지중에 진입하면서 토사를 측방으로 밀어 굴착공 둘레벽을 다지므로, 굴착된 토사가 지상으로 거의 배출되지 않고 굴착공 둘레벽을 다지는데 사용되므로, 배토량을 대폭 줄여서 공사현장의 환경오염을 방지함과 동시에 연약지반의 굴착공 주변 토양을 다짐으로써 파일과의 마찰력을 증대시켜서 지반의 지내력을 증대시키는 효과를 달성할 수 있다. 또한 케이싱(2)에 안내되는 진동굴착기(10)에 의해 정확한 위치로 굴착이 가능하고 또한 굴착공에 케이싱(2)이 삽입되므로 연약지반인 경우에도 굴착공 형태가 무너지지 않고 올바르게 수직인 상태를 유지할 수 있어서, 이후의 기성재파일의 설치시에 정확한 위치에 신속하게 설치할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 헤드부(5)가 선단으로 갈수록 좁아지는 테이퍼진 형태의 헤머비트(4)의 진동 타격에 의해 해머비트(4) 하부 토사가 굴착공 측방 둘레벽 쪽으로 밀려서 가압되어 다져지고, 다져지고 남은 적은 양의 잔여토사만이 상대적으로 좁은 해머비트(4) 및 진동발생기(6)와 굴착공 둘레벽 또는 케이싱(2) 내주면과의 틈새를 통해 빠져나와 스크류샤프트(8)를 타고 지상으로 배출되므로, 배출토의 양이 최소화되므로 배출토에 의한 공사현장의 환경오염이나 배출토의 처리에 필요한 공간과 비용을 절감하여 효율적인 현장관리가 가능하다.

또한, 본 발명에 따르면 지반을 굴착할 때 오거스크류가 아닌 해머비트(4)를 사용하여 진동에 의해 타격하면서 지반을 천공하므로, 지반층에 혹시 존재하는 풍암층과 같이 상대적으로 경질인 바위층도 진동타격력으로 용이하게 굴착할 수 있어서, 무른 연약층은 물론 부분적으로 경질의 바위층이 존재하는 경우에도 관계없이 용이하게 지반을 천공하여 파일을 설치할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시공순서도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진동굴착기의 구성도

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시공순서도이고, 도 2는 본 발명에 사용되는 진동굴착기의 구성도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따르면, 먼지 파일을 설치하고자 하는 지반 위에 케이싱(2)을 세우고, 이 케이싱(2)의 내부에는 본 발명에 따른 진동굴착기(10)를 삽입설치한다(S1). 이 진동굴착기(10)는 그 하단에는 선단으로 갈수록 폭이 좁아지는 테이퍼진 형태의 헤드부(5)를 가진 해머비트(4)를 포함하고, 이 해머비트(4)의 상부에는 이 해머비트(4)에 진동을 가하는 진동발생기(6)가 연결되고, 이 진동발생기(6)의 상부에는 둘레부에 나선날개(9)가 형성된 스크류샤프트(8)가 구비된다. 상기 해머비트(4)에는 적절한 초경날이 다수개 매입설치된 것으로서, 진동발생기(6)에 의해 회전작용과 상하 진동작용이 동시에 이루어진다. 이 해머비트(4)는 스크류날개로 토사를 파고들면서 굴착토를 상승시켜서 배출하는 일반적인 해머비트(4)와는 달리 둘레부에 토사가 통과되는 큰 오목홈이 형성되지 않으며, 미량의 토사배출을 위해 작은 오목홈(14)이 형성될 수 있다.

본 발명은 파일설치공법은 진동굴착기(10)로 굴착한 대부분의 토사를 지상으로 반출하는 대신에 굴착공 측방의 둘레벽으로 밀어서 다지는 방식으로 지중에 굴착공을 형성하는 방식으로 이루어지므로, 측방으로 밀린 토사가 케이싱(2)을 통해 상부로 유출되는 것을 저지하기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 해머비트(4)의 직경이나 진동발생기(6)의 직경은 케이싱(2)이나 굴착공 둘레벽과의 사이에 틈새가 크게 형성되지 않도록 제작된다. 이를 위해 진동굴착기(10)의 해머비트(4) 또는 진동발생기(6)의 직경은 케이싱(2)의 내경의 9/10 이상인 것이 바람직하다. 또한, 진동발생기(6)의 둘레에도 미세하게 스크류날개(7)가 형성되어 미량의 토사를 상부로 운반하도록 할 수 있다.

이어서, 진동굴착기(10)로 케이싱(2)의 하단의 지반을 타격하면서 해머비트(4)의 테이퍼진 헤드부(5)로 지중에 진입하면서 토사를 측방으로 밀어내어 굴착하면서 케이싱(2)을 하강시킨다(S2). 이때 진동발생기(6)는 해머비트(4)에 진동을 가하면서 회전작동하여 지반으로 파고들어 굴착하게 된다. 이때 굴착된 토사는 대부분 해머비트(4)의 헤드부(5)에 의해 주변으로 밀려서 천공된 굴착공 둘레벽을 다지게 된다. 이를 위해서 해머비트(4)의 둘레부나 진동발생기(6)의 둘레부와 케이싱(2) 또는 굴착공의 사이에 틈새가 작아서 토사가 이들 틈새로 가급적 유출되지 않도록 한다. 그러나 틈새가 전혀 없으면 토양에 따라서는 지나치게 다져진 토사에 의해 과부하가 발생되어 굴착이 진행되지 않을 수도 있으므로, 다져지고 남은 일부의 잔여토양은 그 둘레부 틈새를 통해서 스크류샤프트(8)를 타고 지상으로 배출되도록 한다. 그러나 이러한 배출토의 양은 상대적으로 많이 않아서 그 처리에 따른 비용부담이나 환경오염의 우려가 상대적으로 적다.

다음에, 케이싱(2)이 원하는 위치까지 하강하면, 진동굴착기(10)를 제거하고 굴착공의 하단에 소일시멘트나 몰탈(11)을 충전한다(S3). 이러한 소일시멘트나 모탈(11)을 그라우팅하는 것은 파일의 하단부를 지반에 견고하게 정착시키고 파일의 침하를 방지하기 위한 것이다.

이어서, 기성재파일(12)을 드롭해머 등으로 상기 케이싱(2) 내로 타격하거나 밀어넣어 그 선단부가 소일시멘트나 몰탈(11)에 박혀서 일체화되도록 설치한다(S4). 이때 필요에 따라 케이싱(2)과 기성재파일(12) 사이의 틈새에 몰탈 등을 주입하여 틈새를 메울 수 있다

다음에, 케이싱(2)을 제거하고, 기성재파일(12)과 굴착공 둘레벽 사이에 형성되는 틈새에 몰탈(13) 등의 그라우팅재를 충전하여(S5), 토양과 기성재파일(12) 사이의 틈새를 채우고 파일과 토양과의 더욱 밀착시켜서 파일의 구조적 일체성을 높이고 파일과 주변토양간의 마찰력도 증대시킨다.

Claims (2)

1. 연약지반에 파일을 설치하는 방법에 있어서,
   지반에 케이싱(2)을 세우고 이 케이싱(2)의 내부에는 선단으로 갈수록 좁아지는 테이퍼진 헤드부(5)를 가진 해머비트(4)와 이 해머비트(4)의 상부에 배치되며 해머비트(4)를 구동하는 진동발생기(6) 및 이 진동발생기(6) 위로 수직연장되는 스크류샤프트(8)를 구비한 진동굴착기(10)를 삽입하는 단계(S1);
   상기 진동굴착기(10)로 케이싱(2) 하단의 지반에 진동을 가하여 타격하여 해머비트(4)의 테이퍼진 헤드부(5)로 지중에 진입하면서 토사를 측방으로 밀어 굴착공 둘레벽을 다지되, 다져지고 남는 미량의 잔여토사를 해머비트(4) 및 진동발생기(6)와 굴착공 둘레벽 또는 케이싱(2) 사이의 틈새로 통과시키고 스크류사프트(8)를 통해 배출하면서 케이싱(2)을 하강시키는 천공단계(S2);
   케이싱(2)이 원하는 위치까지 하강하면 진동굴착기(10)를 제거하고 굴착공의 하단에 소일시멘트나 몰탈을 충전하는 단계(S3);
   기성재파일(12)을 상기 케이싱(2) 내로 압입하여 선단 소일시멘트나 몰탈층과 일체로 결합하는 단계(S4);
   케이싱(2)을 제거하고 기성재파일(12)과 굴착공 둘레벽 사이에 형성되는 틈새에 몰탈을 충전하는 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 설치공법.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 진동굴착기(10)의 헤머비트(4) 또는 진동발생기(6)의 직경은 케이싱(2)의 내경의 9/10 이상인 것을 특징으로 하는 파일 설치공법.

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