KR101125048B1

KR101125048B1 - 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 강관파일 및 ｐｈｃ파일

Info

Publication number: KR101125048B1
Application number: KR1020080126613A
Authority: KR
Inventors: 송기용
Original assignee: 이엑스티 주식회사
Priority date: 2008-07-23
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2012-03-21
Also published as: KR20100010891A

Abstract

본 발명은 지반의 지지력 보강에 이용되며 봉 형상의 몸체 외주면에 스크류가 형성되어 지반을 천공함과 동시에 파일을 관입할 수 있고, 동일한 컴프레셔의 압력으로도 파일에 주입되는 공기주입압을 더욱 높일 수 있는 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 강관파일 및 PHC파일에 관한 것으로서, 파일 몸체부의 구멍보다 작은 직경을 가지며 상기 구멍내에 설치되는 공기주입관과, 상기 몸체부의 길이방향의 양끝단 부근에 설치되어 상기 공기주입관이 이탈하지 않도록 상기 몸체부에 고정시키는 고정부를 포함하여 구성되며, 상기 공기주입관의 하부 끝단은 끝단을 향하여 점차 직경이 감소하는 테이퍼 형상으로 형성되어, 별도의 천공작업이 필요하지 않기 때문에, 공사단가를 줄일 수 있으며 시공기간을 단축시킬 수 있고, 또한, 동일한 공기주입압으로도 천공되는 지반에는 더욱 큰 공기압을 적용할 수 있기 때문에 천공 및 배토작업이 더욱 원활하게 이루어질 수 있다.

공기주입압, 테이퍼, 강관파일, PHC파일

Description

공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 강관파일 및 ＰＨＣ파일{STEEL PIPE PILE AND PHC PILE WITH INNER PIPE FOR AIR INJECTION AND GROUTING}

본 발명은 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 강관파일에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지반을 천공함과 동시에 동일한 컴프레셔의 압력으로도 강관파일에 주입되는 공기주입압을 더욱 높일 수 있는 강관파일에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 PHC파일에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 PHC파일에 관한 것이다.

일반적으로, 루트 파일은 직경 30cm이하의 작은 구경으로 천공을 해서 설치하는 현장파일로서 강관파일 혹은 마이크로파일 등으로 불리고 있다. 기초를 보강하거나 지반의 내력을 보강하기 위해 지정공사가 이루어지는데, 특히 기존건물의 보수보강을 위한 경우에는 작업공간상의 제약때문에 일반적으로 신축공사에 적용되는 지정공사를 그대로 적용하기 곤란하다. 강관파일은 이러한 작업기계의 현장진입이 어렵고 작업공간이 협소하거나 제한된 지역에서도 쉽게 설치할 수 있는 장점을 지니고 있다.

종래의 강관파일을 설치하는 방법은, 유압드릴이나 각종 천공기를 이용하여 천공작업을 수행하고 이어 천공홀에 강봉(철근), 강봉조립체등의 소구경 파일을 삽입한 후 그라우팅액을 주입하는 과정으로 진행된다.

그러나 이러한 강관파일공법은 천공작업과 파일설치작업, 그라우팅액 주입작업이 각각 별도의 공정으로 이루어져 공사기간이 연장된다는 점과 연약지반에는 천공작업과 동시에 천공홀을 유지하기 위한 케이싱 설치가 요구된다는 등의 문제점이 있었다.

이에 본 출원인은 봉 형상의 몸체 외주면에 스크류가 형성되어 천공작업과 파일설치작업의 일원화가 가능한 스크류오거를 이용한 소구경파일공법을 제안한 바 있다.

그러나, 상기 종래기술은 중공관을 통해 공기를 주입할 때에 주입된 공기가 중공관을 가득 채운 상태에서야 비로소 파일선단 부분에 요구되는 공기주입압으로 가압할 수 있기 때문에, 컴프레셔에 가해지는 부하가 매우 커진다고 하는 문제점이 있었다.

또한, 대구경 강관파일의 경우, 오우거 등의 천공장비를 이용하여 지반을 천공하고 강관파일을 삽입하여 시공하는 바, 천공장비를 이용하여 천공할 때에 천공에 많은 비용과 시간이 소요된다고 하는 문제점이 있었다.

한편, 종래의 기성콘크리트 파일이나 PHC파일을 이용하여 시공하는 경우, 소음, 진동 등의 문제를 해결하기 위하여 매입말뚝공법을 많이 이용하고 있는 바, 이중 오거를 이용하여 소정위치까지 굴착하고, 내부 오거를 인발하고 말뚝을 삽입한 후 외부케이싱을 인발한 후 경타를 실시한다.

이 때, 내부 오거를 인발하면서 외부 케이싱 내에 시멘트 페이스트를 주입하거나 외부 케이싱을 인발한 후 별도의 튜브를 이용하여 말뚝과 천공지반 사이에 시멘트 페이스트를 주입하고 있다.

그러나, 상기 종래기술은, 주입되는 시멘트 페이스트가 원하는 위치에 충진되지 않거나, 파일 선단의 일측에만 충진되거나 하여 파일선단에 구근이 제대로 형성되지 않는다고 하는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 지반의 지지력 보강에 이용되며 봉 형상의 몸체 외주면에 스크류가 형성되어 지반을 천공함과 동시에 파일을 관입할 수 있고, 동일한 컴프레셔의 압력으로도 강관파일에 주입되는 공기주입압을 더욱 높일 수 있는 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 강관파일을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 복수의 강관파일을 연결하여 사용하여야 할 때에 최선단의 강관파일과 연결되는 강관파일의 선단부분을 각각 다르게 제조하지 않고 동일하게 제조하더라도 최선단의 강관파일에 간단하게 장착함으로써 공기주입압을 높일 수 있는 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 강관파일을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 대구경 강관파일에 있어서 천공장비에 의한 천공시 고압으로 공기압을 주입시켜서 토질을 교란하여 천공작업의 효율성을 높일 수 있는 강관파일을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 콘크리트 파일이나 PHC파일에 있어서, 파일이 매입되는 천공된 지반의 바닥면을 정리하고, 매입되는 파일선단 및 주변에 주입되는 시멘트 페이스트가 파일선단 주변에 골고루 충진될 수 있는 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 PHC파일을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 강관파일은, 중앙에 구멍이 형성된 봉 형상의 몸체부와, 상기 몸체부의 외주면을 따라 나선형상으로 형성되며 상기 몸체부에 일체로 설치되는 스크류날개부를 가지는 강관파일에 있어서, 상기 몸체부의 상기 구멍보다 작은 직경을 가지며 상기 구멍내에 설치되는 공기주입관과, 상기 몸체부의 길이방향의 양끝단 부근에 설치되어 상기 공기주입관이 이탈하지 않도록 상기 몸체부에 고정시키는 고정부를 포함하여 구성되며, 상기 공기주입관의 하부 끝단은 끝단을 향하여 점차 직경이 감소하는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 공기주입관의 하부 끝단은 상기 몸체부로부터 돌출되도록 형성되어 있고, 상기 공기주입관의 하부 끝단의 외경은 하부 끝단이 상부 끝단에 삽입될 수 있도록 상부 끝단의 외경보다 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 강관파일은, 중앙에 구멍이 형성된 봉 형상의 몸체부와, 상기 몸체부의 외주면을 따라 나선형상으로 형성되며 상기 몸체부에 일체로 설치되는 스크류날개부를 가지는 강관파일에 있어서, 상기 몸체부의 하부끝단의 내주면에 결합되며 상기 몸체부의 상기 구멍보다 작은 내경을 가지는 고리형상의 공기압상승부를 구비하며, 상기 공기압상승부의 상부끝단은 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 몸체부의 하부끝단의 내주면에는 나사산이 형성되어 있고, 상기 공기압상승부는, 상기 몸체부의 나사산과 나사결합하는 나사산이 형성되어 있고 상 부끝단은 테이퍼 형상으로 형성된 테이퍼벽부와, 상기 몸체부의 하부끝단의 외주면을 둘러싸는 외부벽부와, 상기 테이퍼벽부와 상기 외부벽부를 연결하는 바닥부로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 외부벽부에는 상기 몸체부의 길이방향에 대하여 경사져 형성된 복수의 칼날이 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 강관파일은, 원통형 형상의 본체부와, 상기 본체부의 내주면에 고정되며 상기 본체부의 내주면을 따라 복수 개 설치되는 복수의 고정부와, 상기 고정부 내에 착탈가능하게 삽입되며 내부에 공기주입로가 형성된 기다란 봉 형상의 복수의 공기주입관을 포함하여 구성되며, 공기주입관의 하부 끝단은 끝단을 향하여 점차 직경이 감소하는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 PHC파일은, 중앙에 통공이 형성된 원반형상의 슈와, 상기 슈의 둘레를 따라 일체로 형성된 보강밴드를 가지며 내부에 상기 슈에 고정된 긴장재가 설치되어 있는 원통 형상의 본체부로 구성된 PHC파일에 있어서, 상기 본체부의 내주면에 고정되며 상기 본체부의 내주면을 따라 복수 개 설치되는 복수의 고정부와, 상기 고정부 내에 착탈가능하게 삽입되며 내부에 공기주입로가 형성된 기다란 봉 형상의 공기주입관과, 상기 공기주입관이 삽입되며 상기 본체부의 내주면 하부 끝단 내측에 수용되고 고정되어 상기 PHC파일의 하부 선단 외측으로 공기 및 충진재를 분산하여 배출하는 분산배출부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 분산배출부는, 중앙에 상기 공기주입관이 삽입되는 삽입구멍을 가지는 상부몸체부와, 상기 상부몸체부와 일체로 형성되며 복수의 분출구멍이 형성된 하부 몸체부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 하부몸체부는 하측으로 볼록한 돔 형상으로 형성되며, 둘레를 따라 상기 본체부의 내측면에 고정되는 연결플랜지가 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분산배출부의 상측에 배치되고 상기 본체부의 내주면에 고정되며 상기 공기주입관이 삽입되는 관통구멍이 형성된 원반형상의 역류방지부를 더욱 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 지반의 지지력 보강에 이용되며 봉 형상의 몸체 외주면에 스크류가 형성되어 지반을 천공함과 동시에 파일을 관입할 수 있고, 동일한 컴프레셔의 압력으로도 강관파일에 주입되는 공기주입압을 더욱 높일 수 있는 강관파일을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 복수의 강관파일을 연결하여 사용하여야 할 때에 최선단의 강관파일과 연결되는 강관파일의 선단부분을 각각 다르게 제조하지 않고 동일하게 제조하더라도 최선단의 강관파일에 간단하게 장착함으로써 공기주입압을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 PHC파일에 의하면, 공기주입관을 통하여 파일이 매입 되는 천공된 지반의 바닥면을 정리하고, 공기주입관 및 분산배출부에 의해 매입되는 파일선단 및 주변에 주입되는 시멘트 페이스트가 파일선단 주변에 골고루 충진될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 강관파일을 실시예로써 설명한다.

<실시예 1>

도 2는 본 실시예에 의한 강관파일을 나타내는 단면도, 도 3은 도 2의 A부분의 확대도, 도 4는 도 1의 B-B'를 따라 본 평면도이다.

도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 강관파일(1)은, 몸체부(10)와, 스크류날개부(20)와, 공기주입관(30)과, 고정부(40)로 구성되어 있다.

상기 몸체부(10)는 기다란 봉 형상으로 형성되어 있고, 중앙에는 구멍이 형성된 중공관의 형태로 구성되어 있다. 상기 몸체부는 길이가 1m ~ 5m로서 모듈화되어 있는 것이 바람직하다.

상기 몸체부(10)의 상부끝단에는 복수의 몸체부를 연결할 수 있도록 오목부(11)가 형성되어 있고, 상기 오목부가 형성된 몸체부에는 복수의 몸체부를 연결하기 위한 핀구멍(11a)이 형성되어 이 핀구멍에 핀을 삽입함으로써 복수의 몸체부를 연결하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 몸체부의 하부끝단에는 돌출부(11b)가 마련될 수 있다. 상기 돌출부에는 핀을 삽입하기 위한 핀구멍이 형성되어 있다. 이로써, 상기 돌출부를 인접한 몸체부의 상기 오목부에 끼워넣고, 상기 돌출부에 형성된 핀구멍과 상기 오목부에 형성된 핀구멍을 관통하는 핀을 삽입함으로써 복수의 몸체부가 연결될 수 있다.

상기 몸체부(10)의 외주면에는 나선형상으로 상기 몸체부를 감싸는 스크류날개부(20)가 형성되어 있다. 상기 스크류날개부(20)는 상기 몸체부에 용접등의 수단에 의해 일체로 마련된다.

상기 스크류날개부를 마련함으로써, 상기 몸체부를 가압회전시킴으로써 별도의 천공장비가 없어도 강관파일만으로도 지반에 천공할 수 있다.

또한, 복수의 몸체부를 연결하여 사용할 때에, 최하단의 몸체부의 외주면의 하부끝단에는 천공되는 지면에 대하여 상기 스크류날개부의 각도보다 더욱 큰 각도로 경사진 복수의 칼날(21)이 마련되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 몸체부의 상기 중앙구멍에는 공기주입관(30)이 마련된다. 상기 공기주입관의 외경은 상기 몸체부의 상기 구멍보다 작은 직경을 가지도록 형성되어 있다.

종래기술에서는, 천공작업시 상기 몸체부의 상기 구멍을 공기주입로로 이용하고 그 후 그라우팅작업시에 상기 구멍에 그라우팅재를 주입하도록 구성되어 공기주입로의 직경이 크기 때문에 공기주입압의 손실이 컸으나, 본 발명에 있어서는 상 기 몸체부의 상기 구멍보다 작은 직경의 공기주입관을 별도로 이용하기 때문에 공기주입압의 손실이 적게 된다.

또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 공기주입관의 하부 끝단의 외경은 하부 끝단이 상부 끝단에 삽입될 수 있도록 상부 끝단의 외경보다 작게, 즉 상기 공기주입관의 중심을 향하여 점차 직경이 감소하는 테이퍼면(31)을 갖도록 형성되어 있다. 이와 같이, 상기 공기주입관을 구성함으로써, 동일한 공기주입압으로 상기 공기주입관에 공기가 주입되더라도 천공되는 지면에는 더욱 큰 공기주입압을 작용할 수 있게 된다.

또한, 상기 공기주입관의 하부끝단은 상기 몸체부의 하부끝단으로부터 돌출되도록 구성할 수 있다. 이로써, 복수의 상기 강관파일을 연결하여 사용할 때에, 상부의 강관파일의 공기주입관의 하부끝단이 하부의 강관파일의 공기주입관의 상부끝단에 삽입되어 복수의 강관파일을 연결하여 사용하더라도 주입되는 공기압의 손실없이 복수의 강관파일을 연결할 수 있다.

또한, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 몸체부의 길이방향의 상부 끝단 및 하부 끝단에는, 상기 공기주입관이 이탈하지 않도록 상기 공기주입관을 상기 몸체부에 고정시키는 고정부(40)가 마련된다.

상기 고정부(40)는 지반천공후 주입되는 그라우팅재의 원활한 주입을 위하여 판형상으로 형성되지 않고, 도 4에 나타낸 바와 같이, 4개의 막대형상으로 형성되어 상기 공기주입관을 상기 몸체부에 고정시키도록 구성한다. 또한, 상기 고정부 는 상기 몸체부의 상하부끝단 뿐만 아니라 길이방향의 전체에 걸쳐 적당한 간격으로 형성할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 강관파일을 이용한 시공방법에 대하여 설명한다.

우선, 하부끝단에 칼날이 형성된 강관파일을 선택한 후, 강관파일을 회전 및 가압시키면서 보강대상지반에 관입시킨다. 이 때, 상기 공기주입관을 통해 컴프레셔로부터 공기압을 주입하면서 상기 강관파일을 관입시키면, 상기 공기주입관의 하부끝단의 테이퍼형상으로 인하여 주입되는 공기압보다 더욱 큰 공기압이 관입대상지반에 작용하게 되어 지반이 약화되어 천공작업을 더욱 원활하게 할 수 있고 동시에 천공된 토사를 스크류날개부를 이용하여 토사를 파일의 외측으로 압밀시킴으로써 지지력을 더욱 향상시킬 수 있고, 배토가 여의치 않은 경우 스크류날개부를 통하여 원활히 배토할 수 있게 된다.

그런 다음, 관입된 강관파일의 상단에 칼날이 설치되지 않은 강관파일을 연결한다. 강관파일 사이의 연결은 상부의 강관파일의 돌출부를 하부의 강관파일의 오목부에 끼워넣고, 상기 돌출부와 오목부에 형성된 핀구멍을 관통하는 핀을 삽입하여 체결함으로써 이루어진다. 이 때, 상부 강관파일의 몸체부로부터 돌출된 상기 공기주입관은 하부 강관파일의 공기주입관의 상부에 맞추어 끼워넣어진다.

그런 다음, 연결된 복수의 강관파일을 회전시키면서 공기주입관을 통하여 공기를 주입한다. 이와 같이, 복수의 연결된 강관파일의 관입이 모두 이루어지면, 상기 공기주입관과 상기 몸체부의 구멍사이에 그라우팅재를 충진한다. 이로써 강관파일의 선단부에는 구근이 형성되어 지반에 정착하게 된다. 여기서, 상기 몸체부에는 몸체부의 원주방향으로 관통하는 분기구멍을 더욱 형성하여 주입되는 그라우팅재가 몸체부의 내외부에서 일체화되어 강관파일과 그라우팅재가 더욱 일체화될 수 있도록 구성할 수 있다.

그런 다음, 복수의 연결된 강관파일의 최상부의 강관파일의 두부를 정리한 후, 기초콘크리트를 타설하여 지반보강작업을 완료한다.

상술한 바와 같은 강관파일에 의하면, 종래기술에서와 같은 별도의 천공작업이 필요하지 않기 때문에, 공사단가를 줄일 수 있으며 시공기간을 단축시킬 수 있고, 또한, 동일한 공기주입압으로도 천공되는 지반에는 더욱 큰 공기압을 적용할 수 있기 때문에 천공 및 배토작업이 더욱 원활하게 이루어질 수 있다.

<실시예 2>

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 강관파일을 나타내는 도면이다. 본 실시예에 의한 강관파일은 상기 실시예 1에 나타난 강관파일과는 달리 단일관으로 형성되어 있으며, 상기 몸체부의 상기 구멍은 공기주입의 통로로 사용될 뿐만 아니라 그라우팅재의 주입로로도 사용된다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 강관파일은, 몸체부(10')와, 스크류날개부(20')와, 공기압상승부(50)로 구성되어 있다.

상기 몸체부와 상기 스크류날개부의 구성은 실시예 1의 구성과 동일하므로 중복된 설명은 생략한다.

상기 공기압상승부(50)는 상기 몸체부의 하부끝단의 내주면에 결합되며 상기 몸체부의 상기 구멍보다 작은 내경을 가지는 고리형상으로 형성되어 있다. 또한, 상기 공기압상승부의 상부끝단은 테이퍼 형상으로 형성되어 있다.

<실시예 3>

도 6 및 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 강관파일을 나타내는 도면이다.

본 실시예에 있어서, 실시예 1 및 2와 동일한 구성에 대하여는 중복된 설명은 생략한다.

본 실시예의 몸체부(10')는 하부끝단의 내주면에 나사산이 형성되어 있는 점과, 몸체부의 전체 길이에 걸쳐 스크류날개부가 형성되어 있다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1 및 실시예 2의 몸체부의 구성과 동일하다.

본 실시예에 의한 강관파일은 복수의 강관파일을 연결하여 사용하더라도 최하부의 강관파일이라 하더라도 실시예 1과 같은 칼날을 설치할 필요없이 동일한 강관파일을 이용할 수 있다.

즉, 상기 강관파일의 상기 몸체부(10')에는 상부끝단 부분 및 하부끝단 부분을 제외한 전체 길이에 걸쳐 스크류날개부(20')가 형성되어 있다.

또한, 상기 몸체부의 하부끝단의 내주면에는 나사산이 형성되어 있고, 상기 나사산에는 후술하는 공기압상승부의 나사산이 나사결합된다.

본 실시예에 의한 강관파일은 상기 몸체부와는 별도로 제조되는 공기압상승부(60)를 구비한다.

상기 공기압상승부(60)는, 바닥을 가지는 이중관 형상으로 형성되어 있다. 즉, 상기 공기압상승부는 테이퍼벽부(61)와, 외부벽부(62)와, 바닥부(63)로 구성되어 있다.

상기 테이퍼벽부(61)의 상기 외부벽부를 향하는 측에는, 상기 몸체부의 나사산과 나사결합하는 나사산(61a)이 형성되어 있고 상부끝단은 경사지게 형성된 테이퍼면(61b)이 형성되어 있다.

또한, 상기 테이퍼벽부(61)를 일정간격, 즉 상기 몸체부의 두께에 상응하는 거리만큼 이격된 위치에는 상기 몸체부의 하부끝단의 외주면을 둘러싸는 외부벽부(62)가 형성되어 있다.

또한, 상기 테이퍼벽부(61)의 하부끝단과 상기 외부벽부(62)의 하부끝단을 연결하는 바닥부(63)가 일체로 형성되어 있다.

상기 외부벽부에는, 상기 실시예 1의 상기 몸체부의 하부끝단의 외주면에 형성된 칼날과 동일한 칼날이 형성되어 있다.

상술한 바와 같이 구성함으로써, 복수의 강관파일을 연결하여 사용하는 경우, 최하부, 천공된 지면에 맞닿는 강관파일로서 칼날이 부착된 별도의 강관파일을 사용할 필요없이 모듈화되고 규격화된 강관파일만을 사용하더라도 상술한 바와 같 은 공기압상승부를 최하부의 강관파일의 하부에 장착함으로써 천공작업을 원활하게 할 수 있다.

즉, 모듈화된 몸체부의 돌출부를 제거하고 상기 공기압상승부를 체결한 후, 지반에 관입시키고, 이에 연결되는 강관파일은 상기 실시예 1과 같이 연결하여 사용할 수 있다.

이로써, 종래기술에서와 같은 별도의 천공작업이 필요하지 않기 때문에, 공사단가를 줄일 수 있으며 시공기간을 단축시킬 수 있고, 또한, 동일한 공기주입압으로도 천공되는 지반에는 더욱 큰 공기압을 적용할 수 있기 때문에 천공 및 배토작업이 더욱 원활하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 강관파일의 몸체부를 모듈화하고 규격화하여 제조할 수 있기 때문에 제조단가를 더욱 낮출 수 있을 뿐만 아니라 최하부의 강관파일에 상기 공기압상승부를 간단하게 체결함으로써 천공작업의 준비가 완료될 수 있다.

<실시예 4>

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 강관파일을 나타내는 도면이다.

도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 강관파일은, 예를 들면 내경이 대략 2m인 대구경 강관파일이다.

상기 강관파일(110)은, 본체부(111)와, 고정부(112)와, 공기주입관(113)으로 구성되어 있다.

상기 본체부(111)는 내경이 2m이상이고 원통형 형상으로 형성되어 있다.

상기 고정부(112)는, 예를 들면 Ω자 형상이나 원호 형상으로 형성되어, 양끝단이 상기 본체부의 내면에 용접 또는 볼트 등의 수단에 의해 고정된다. 상기 고정부는 상기 본체부의 내면을 따라 복수개 형성되며, 본 실시예에 있어서는 스틸제로 구성되어 있지만 반드시 이에 한정되지 않고 고무패킹 등에 의해 구성되어도 좋다.

상기 고정부와 상기 본체부의 내면이 형성하는 공극에는 공기주입관(113)이 삽입된다. 상기 공기주입관은, 내부에 공기주입로가 형성된 기다란 봉 형상으로 형성되어 있으며, 오우거 등의 천공장비를 이용한 천공작업시에 상기 공극내에 삽입되어 워터제트나 에어제트 방식에 의해 천공대상 지반을 교란시킨다.

또한, 상기 공기주입관의 하부 끝단은 끝단을 향하여 점차 직경이 감소하는 테이퍼 형상으로 형성되어, 동일한 공기압이 주입되더라도 천공대상 지반에 보다 강력한 공기압을 작용할 수 있도록 구성되어 있다.

본 실시예에 의한 강관파일은 RCD공법이나 PRD공법 등의 굴착에 활용될 수 있다.

<실시예 5>

도 9 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

본 실시예는 PHC파일에 관한 것으로, 본 실시예의 PHC파일은 그라우팅 겸용 내부관을 갖는다.

상기 PHC파일(70)은 내부에 강선으로 제조된 긴장재(72)가 배치된 원통형상의 본체부(71)를 가지며, 상기 본체부는 통상의 PHC파일에서와 마찬가지로 오토클레이브 방법에 의해 제조된다.

상기 본체부(71)의 하부에는 상기 긴장재를 긴장하여 장착시키는 원반형상의 슈(74)가 배치되고, 상기 슈의 중앙에는 통공이 형성되어 있다. 또한, 상기 본체부의 하단 외측면의 둘레에는 상기 슈의 둘레를 따라 일체로 형성된 보강밴드(73)가 설치된다.

상기 본체부의 내측에는 상기 본체부의 내주면에 고정되는 고정부(40)가 상기 본체부의 길이방향을 따라 복수개 설치되어 있다. 상기 고정부(40)는 지반천공후 주입되는 그라우팅재의 원활한 주입을 위하여 판형상으로 형성되지 않고, 4개의 막대형상으로 형성되어 상기 공기주입관을 상기 본체부에 고정시키고,상기 본체부의 상하부끝단 뿐만 아니라 길이방향의 전체에 걸쳐 적당한 간격으로 형성할 수 있음은 상기 실시예 1에서와 동일하다.

상기 본체부의 중앙구멍에는 공기주입관(30)이 설치된다. 상기 공기주입관(30)은 상기 고정부 내에 착탈가능하게 삽입되며 내부에 공기주입로가 형성된 기다란 봉 형상으로 형성되며, 실시예 1에서와 같이 하부 끝단의 외경은 하부 끝단이 상부 끝단에 삽입될 수 있도록 상부 끝단의 외경보다 작게 점차 직경이 감소하는 테이퍼면을 갖도록 형성될 수도 있다.

또한, 상기 본체부의 내주면 하부 끝단 내측에는 분산배출부(80)가 설치된 다.

상기 분산배출부(80)는, 상부몸체부(81)와 하부몸체부(82)로 구성되며, 상기 상부몸체부(81)는 상기 본체부의 상측을 향하여 볼록한 돔 형상으로 형성되어 있고, 중앙에 상기 공기주입관이 삽입되는 삽입구멍(81a)이 형성되어 있다. 상기 삽입구멍(81a)의 직경은 상기 공기주입관의 외경보다 약간 크게 형성되어 상기 공기주입관의 삽입이 용이하게 구성되어 있다.

상기 하부몸체부(82)는 상기 상부몸체부와 일체로 형성되며, 상기 본체부의 하측을 향하여 볼록한 돔 형상으로 형성되어 있다. 또한, 상기 하부몸체부에는 복수의 분출구멍(82a)이 형성되어 상기 공기주입관을 통하여 주입된 공기 및 시멘트페이스트가 상기 분출구멍을 통하여 파일의 하부측으로 분산되어 배출된다.

상기 하부몸체부의 둘레를 따라 연결플랜지(82b)가 수직하향으로 설치되어 상기 본체부의 내주면에 볼트(83) 등의 고정수단에 의해 고정연결된다.

상술한 바와 같은 구성에 의해, 상기 공기주입관을 복수의 고정부를 통하여 상기 PHC파일 내부에 안정적으로 삽입한 후, 상기 상부몸체부의 상기 삽입구멍을 관통하여 상기 상부몸체부와 상기 하부몸체부 사이의 공극에 상기 공기주입관의 끝단이 위치하도록 삽입한다.

그런 다음, 상기 공기주입관을 통하여 공기를 주입하면, 주입된 공기는 상기 하부몸체부의 분출구멍을 통하여 파일의 하부측으로 배출되면서 파일 하부의 슬라임 등을 불어내어 정리한다. 그런 다음, 공기주입관에 시멘트 페이스트 주입용 튜브를 연결하여 시멘트 페이스트를 주입하면, 주입된 시멘트 페이스트는 상기 상부 몸체부와 상기 하부몸체부 사이의 공극에 채워지면서 하부측으로 볼록한 돔 형상의 하부몸체부와 분출구멍에 의해 상기 파일의 하부측으로 골고루 넓게 충진될 수 있다.

또한, 상기 분산배출부의 상측에는 원반형상의 역류방지부(90)를 더욱 설치할 수 있다. 상기 역류방지부는 플라스틱이나 고무 등으로 제조될 수 있으며, ㄱ자 형상의 플랜지 및 볼트 등의 고정수단에 의해 상기 본체부의 내주면에 고정된다. 상기 역류방지부를 구비함으로써, 상기 공기주입관을 통해 주입된 시멘트 페이스트가 파일의 상측으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에 있어서는 PHC파일을 예로 설명하였지만, 반드시 이에 한정되지 않고 콘크리트 파일에도 상기 공기주입관, 상기 분산배출부 등의 구성을 적용할 수 있음은 물론이다.

도 1은 종래기술에 의한 강관파일을 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명에 의한 강관파일을 나타내는 단면도이다.

도 3은 도 2의 A부분의 확대도이다.

도 4는 도 1의 B-B'를 따라 본 평면도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

도 7은 도 6의 공기압상승부를 나타내는 도면이다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 PHC파일을 나타내는 도면이다.

도 10a 및 도 10b는 도 9의 분산배출부를 나타내는 도면이다.

도 11a 및 도 11b는 도 9의 역류방지부를 나타내는 도면이다.

도 12는 본 발명에 의한 PHC파일의 설치 및 시공순서를 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 강관파일

10 : 몸체부

20 : 스크류날개부

30 : 공기주입관

40 : 고정부

50 : 공기압상승부

80 : 분산배출부

90 : 역류방지부

Claims

중앙에 구멍이 형성된 봉 형상의 몸체부와, 상기 몸체부의 외주면을 따라 나선형상으로 형성되며 상기 몸체부에 일체로 설치되는 스크류날개부를 가지는 강관파일에 있어서,

상기 몸체부의 상기 구멍보다 작은 직경을 가지며 상기 구멍내에 설치되는 공기주입관과,

상기 몸체부의 길이방향의 양끝단 부근에 설치되어 상기 공기주입관이 이탈하지 않도록 상기 몸체부에 고정시키는 고정부를 포함하여 구성되며,

상기 공기주입관의 하부 끝단은 끝단을 향하여 점차 직경이 감소하는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 강관파일.
제 1 항에 있어서,

상기 공기주입관의 하부 끝단은 상기 몸체부로부터 돌출되도록 형성되어 있고,

상기 공기주입관의 하부 끝단의 외경은 인접한 강관파일의 공기주입관의 상부끝단에 삽입될 수 있도록 상부 끝단의 외경보다 작게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 강관파일.
중앙에 구멍이 형성된 봉 형상의 몸체부와, 상기 몸체부의 외주면을 따라 나선형상으로 형성되며 상기 몸체부에 일체로 설치되는 스크류날개부를 가지는 강관파일에 있어서,

상기 몸체부의 하부끝단의 내주면에 결합되며 상기 몸체부의 상기 구멍보다 작은 내경을 가지는 고리형상의 공기압상승부를 구비하며,

상기 공기압상승부의 상부끝단은 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 강관파일.
제 3 항에 있어서,

상기 몸체부의 하부끝단의 내주면에는 나사산이 형성되어 있고,

상기 공기압상승부는,

상기 몸체부의 나사산과 나사결합하는 나사산이 형성되어 있고 상부끝단은 테이퍼 형상으로 형성된 테이퍼벽부와,

상기 몸체부의 하부끝단의 외주면을 둘러싸는 외부벽부와,

상기 테이퍼벽부와 상기 외부벽부를 연결하는 바닥부로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 강관파일.
제 4 항에 있어서,

상기 외부벽부에는 상기 몸체부의 길이방향에 대하여 경사져 형성된 복수의 칼날이 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 강관파일.
대구경 강관파일에 있어서,

원통형 형상의 본체부와,

상기 본체부의 내주면에 고정되며 상기 본체부의 내주면을 따라 복수 개 설치되는 복수의 고정부와,

상기 고정부 내에 착탈가능하게 삽입되며 내부에 공기주입로가 형성된 기다란 봉 형상의 복수의 공기주입관을 포함하여 구성되며,

공기주입관의 하부 끝단은 끝단을 향하여 점차 직경이 감소하는 테이퍼 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 강관파일.
중앙에 통공이 형성된 원반형상의 슈와, 상기 슈의 둘레를 따라 일체로 형성된 보강밴드를 가지며 내부에 상기 슈에 고정된 긴장재가 설치되어 있는 원통 형상 의 본체부로 구성된 PHC파일에 있어서,

상기 본체부의 내주면에 고정되며 상기 본체부의 내주면을 따라 복수 개 설치되는 복수의 고정부와, 상기 고정부 내에 착탈가능하게 삽입되며 내부에 공기주입로가 형성된 기다란 봉 형상의 공기주입관과, 상기 공기주입관이 삽입되며 상기 본체부의 내주면 하부 끝단 내측에 수용되고 고정되어 상기 PHC파일의 하부 선단 외측으로 공기 및 충진재를 분산하여 배출하는 분산배출부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 PHC파일.
제 7 항에 있어서, 상기 분산배출부는,

중앙에 상기 공기주입관이 삽입되는 삽입구멍을 가지는 상부몸체부와,

상기 상부몸체부와 일체로 형성되며 복수의 분출구멍이 형성된 하부 몸체부를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 PHC파일.
제 8 항에 있어서, 상기 하부몸체부는 하측으로 볼록한 돔 형상으로 형성되며, 둘레를 따라 상기 본체부의 내측면에 고정되는 연결플랜지가 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 PHC파일.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분산배출부의 상측에 배치되고 상기 본체부의 내주면에 고정되며 상기 공기주입관이 삽입되는 관통구멍이 형성된 원반형상의 역류방지부를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 공기주입 및 그라우팅 겸용 내부관을 가지는 PHC파일.