암반층에서의 대구경 지지말뚝 시공방법{Constructing method of a large hole supporting pile in rock floor}
본 발명은 암반층에서의 대구경 말뚝 시공방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 콘크리트 사용량을 최소화 할 수 있고, 공기(工期)단축 및 공사비용을 대폭 절감할 수 있으면서도 지지말뚝의 마찰력을 높일 수 있는 암반층에서의 대구경 말뚝 시공방법을 제공코자 하는 것이다.
연약지반에서 건축 토목 공사를 위한 기초공사로 땅 속에 파일(기둥)을 박아 넣어서 구조물의 하중을 지탱할 수 있도록 하고 있다. 말뚝은 성질에 따라서 분류하면, 지지말뚝과 마찰말뚝으로 나눌 수 있다. 지지말뚝은 말뚝의 선단이 단단한 지반까지 도달하여 지지되는 것을 말하며, 마찰말뚝은 주위의 지반과 말뚝의 마찰력에 의해서 하중을 지탱하는 것이며, 특히 지지말뚝의 경우 큰 하중을 받는 교량에서 많이 사용하고 있다. 통상적인 지지말뚝의 시공방법은 도 1과 같이 지름이 1000mm 이상의 대구경 으로 시공이 이루어지는 것으로, 단단한 지반인 암반층에 도달하도록 연약지반(110)에 구멍(111)을 천공하는 단계(a)와; 암반층(120)에 일정 깊이로 구멍(121)을 천공하는 단계(b)와, 연약지반(110) 및 암반층(120)에 천공된 구멍(111,121)의 가장자리 측으로 철근(130)을 배근하는 단계(c)와; 천공된 구멍(111,121)에 콘크리트(140)를 타설하여 철근(130)이 내입된 지지말뚝(100)을 성형하는 단계(d)에 의해 시공이 이루어진다. 상기 종래 지지말뚝(100) 시공방법에 있어서, 암반층(120)에서의 일반적인 작업은 파일 드릴링 머신의 드럼 스테빌라이져(drumstabilizer)에 결합되는 수개의 함마비트(=함마드릴)를 설치하여 암반층(120)을 두드려서 1000mm 이상의 대구경으로 구멍(121)을 천공하였다. 상기와 같이 대구경으로 암반층(120)에 구멍(121)을 천공하는 작업은 고가장비인 함마비트의 마모가 심하여 이를 자주 교체해야 하는 등의 문제점으로 인해 공사 시간이 매우 많이 소요되며, 또한 천공된 구멍(121) 전체를 콘크리트(140)로 다시 매워야 함으로 콘크리트 소모가 많아 공사비용이 증가하게 되는 등 다수의 문제점이 있었다.
이에 본 발명자는 종래 지지말뚝의 선단부와 접하는 암반층 작업의 문제점을 일소코자 본 발명을 연구 개발한 것으로서, 본 발명에서는 콘크리트 사용량을 최소 화 할 수 있고, 공간단축 및 공사비용을 대폭 절감할 수 있으면서도 지지말뚝의 마찰력과 지지력을 높일 수 있는 암반층에서의 대구경 지지말뚝 시공방법을 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.
과제 해결 수단으로 본 발명에서는 단단한 암반층의 기능을 적극적으로 이용한 것으로서, 암반층에 도넛 형상으로 구멍을 천공하여 암반층 기둥을 형성하고, 도넛 형상의 구멍에 철근을 배근한 상태에서 콘크리트를 타설함으로 해서, 암반층 기둥이 지지말뚝의 마찰력을 높이면서도 지지력을 유지할 수 있게 하였다.
본 발명에서 제공하는 지지말뚝 시공방법에 의하면 하기와 같은 다수의 효과가 있다. 첫째 암반층에서의 구멍 천공을 단시간에 행할 수 있어 작업 공기를 대폭 줄일 수 있다. 둘째 암반층 기둥 부피만큼 콘크리트를 적게 투입함으로 작업비용을 절감할 수 있다. 셋째 지지말뚝의 선단부 내부와 외부가 암반층과 마찰되므로 지지말뚝의 마찰지지력을 높일 수 있다.
이하에서 첨부 도면에 의거하여 본 발명에서 제공하는 지지말뚝 시공방법을 설명한다. 도 2는 본 발명이 적용된 지지말뚝 시공방법의 바림직한 예를 보인 공정도이다. 본 발명에서 제공하는 지지말뚝 시공방법은 지름이 1000mm 이상의 대구경의 지지말뚝 시공에 적용되는 것이다. 도시된 바에 의하면 단단한 지반인 암반층(3)에 도달하도록 연약지반(2)에 구멍(2a)을 천공하는 단계(a)와; 암반층(3)에 일정 깊이로 도넛 형상으로 구멍(3a)을 천공하여 중앙에 암반기둥(4)을 형성하는 단계(b)와; 연약지반(2) 및 암반층(3)에 천공된 구멍(2a,3a)의 가장자리 측으로 철근(5)을 배근하는 단계(c)와; 천공된 구멍(2a,3a)에 콘크리트(6)를 타설하여 철근(5)이 내입된 지지말뚝(1)을 성형하는 단계(d)에 의해 시공이 이루어지는 것으로서, 본 발명의 특징은 암반층(3)에 일정 깊이로 도넛 형상으로 구멍(3b)을 천공하여 중앙에 암반기둥(4)을 형성하고, 도넛 형상의 구멍(3a)에 철근(5)을 배근한 상태에서 콘크리트(6)를 타설한 구성이다. 상기 암반기둥(4)의 상단은 원뿔형상으로 안내면(4a)을 형성하여 타설되는 콘크리트(6)가 도넛 형상의 구멍(3a)으로 용이하게 안내될 수 있게 한다. 본 발명에서의 도넛 형상의 구멍(3a) 천공은 하기와 같은 장치에 의해 이루어질 수 있다. 첫째 도 3과 같이 파일 드릴링 머신의 드릴 파이프 하단에 드럼 스테빌라이 져(drum stabilizer)(21)를 결합하고 그 하측으로 단면이 도넛 형상인 바디(22)를 결합하며, 이 바디(22)의 하단에 수개의 비트(23)를 설치하여 드럼 스테빌라이져(21)가 회전할 때 바디(22)가 함께 회전되면서 비트(23)가 암반층을 긁으면서 도넛형상의 구멍을 형성하도록 한다. 둘째 도 4와 같이 파일 드릴링 머신의 드릴 파이프 하단에 드럼 스테빌라이져(drum stabilizer)(21)를 결합하고 그 하측으로 도넛 형상인 바디(22)를 결합하며, 이 바디(22)에 수직방향으로 함마비트(24)를 설치하여 드럼 스테빌라이져(21)가 회전할 때 바디(22)가 함께 회전되고, 바디(22)에 설치되어 있는 함마비트(24)가 승강하면서 암반층을 타격하여 도넛형상의 구멍을 형성되게 한다. 본 발명에서 제공하는 지지말뚝 시공방법을 현장에 적용할 경우 암반층(3)을 완전히 제거하는 것에 비하여 천공시간을 대폭 절감할 수 있다. 즉, 종래에는 암반층에 1000mm 이상의 대구경 구멍을 천공하였으나, 본 발명에서는 도넛 형상으로만 구멍(3a)을 천공하므로 장비 운용에 있어서 매우 유리하며, 암반층(3)과의 접지면을 최소화 한 상태에서 구멍(3a)을 천공하므로 작업시간을 대폭 단축할 수 있고, 장비손상도 최소화 할 수 있는 것이다. 그리고 본 발명의 지지말뚝(1) 시공방법에 의하면 종래 방법과 비교할 때 동일한 지지력을 제공하지만 지지말뚝(1)과 암반층(3)과의 마찰력을 비교하면 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이 굴착된 구멍(121)의 내벽이지만 본 발명에서는 굴착된 구멍(3a)의 내벽과, 암반기둥(4)의 외벽 및 암반기둥(4) 상부의 경사진 안내면(4a)이 함께 제공되므로 지지말뚝(1)의 마찰력을 극대화 시킬 수 있으며, 콘크리트(6) 강도 보다 단단한 암반기둥(4)이 지지말뚝(1)의 중심을 잡고 있는 형상이 되므로 안정된 지지말뚝(1) 시공 상태를 제공할 수 있는 것이다. 또한 콘크리트(6) 사용에 있어서도 암반기둥(1)의 부피만큼 적게 사용할 수 있어 경제적이다.
도 1은 종래 지지말뚝 시공방법의 예를 보인 공정도 도 2는 본 발명이 적용된 지지말뚝 시공방법의 바림직한 예를 보인 공정도 도 3, 도 4는 본 발명을 시공하기 위해 암반층에 도넛형상의 구성을 천공하는 천공 장비의 예를 보인 정면도 및 저면도 ■도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■ 1:지지말뚝 2:연약지반 2a,3a:구멍 3:암반층 4:암반기둥 5:철근 6:콘크리트 |
