KR101276505B1 - 회전식 기초파일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전방식으로 굴착하여 지반에 근입되게 설치되며 상부가 구조물과 결합되는 기초파일에 있어서, 내측에 중공부가 형성된 몸체, 상기 몸체의 하면에 형성되어 중공부로 토사의 유입을 안내하는 가이드부, 상기 몸체의 하면 중심으로부터 몸체의 길이방향으로 연장 형성되며, 상기 몸체의 외경보다 작은 외경을 갖는 중심파일, 상기 중심파일 외주연에는 적어도 하나 이상 형성되는 굴착날개를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가이드부는 상기 중공부와 연통되게 형성되는 토사유입공과 상기 토사유입공으로 토사의 유입을 안내하는 경사판으로 형성된다.
이에 의하여, 지반에 기초파일을 설치하는데 있어 소음과 진동의 발생을 최소화함과 동시에 지반에 근입되는 기초파일의 외주연과 지반 사이의 마찰력을 증가시켜 상부 구조물에 대한 높은 지지력을 갖는 회전식 기초파일이 제공된다.

Description

회전식 기초파일 { Rotating basic pile}

본 발명은 기초파일에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전방식으로 굴착하여 지반에 근입되게 설치되고 상부가 구조물과 결합되는 회전식 기초파일에 관한 것이다.

일반적으로, 도로 및 철도변에 설치되는 방음벽, 철근콘크리트 옹벽, 표지판 및 조명등과 같은 큰 하중의 도로시설물 등을 설치하기 위해서는 지반의 조건 및 시설물의 크기 등에 따라 상부 구조물을 지지하기 위하여 연약지반을 보강하는 기초공사로 기초파일을 설치한다.

기초파일을 시공하는 방법에는 크게 파일을 수직으로 세운 후 위에서 기초파일의 상단을 타격하여 지반에 강제로 근입시켜 설치하는 타입공법과 지반을 미리 굴착하여 굴착공을 형성한 후 기초파일을 굴착공에 삽입하는 굴착공법으로 나눈다.

타입공법은 기초파일이 지반에 설치될 때에 주변 지반의 흙을 밀어내며 근입되기 때문에 주변과의 마찰력에 의하여 지지력이 뛰어난 장점이 있다.

하지만, 기초파일의 상단을 타격하여 기초파일을 근입시키기 때문에 기초파일의 상단이 손상되기 쉽고, 타격시 발생되는 소음과 진동으로 인하여 민원이 발생하는 등 최근 들어 사용이 제한되고 있는 문제점이 있다.

반면, 굴착공법은 굴착기로 기초파일이 설치될 장소를 미리 굴착한 다음 기초파일을 근입하는 공법으로, 타입공법과 비교하였을시 소음과 진동이 적으며 파일의 상단이 손상되는 문제점을 개선하는 장점이 있다.

그러나, 기초공사를 하는 데 있어 별도의 굴착기로 지반을 굴착하여 굴착공을 형성한 다음 기초파일을 굴착공에 근입시킨 후 굴착공과 기초파일에 보강제를 타설하기 때문에 공정이 복잡하고 타설된 보강제가 양생 되는데 있어 날씨의 영향을 받는 등 시간과 비용이 많이 드는 문제점이 있다.

그리하여, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 공개 특허 제10-2004-0004961호에 도시된 바와 같이 파일본체(100)에 굴착날개 기능을 수행하는 스크류(200)를 일체로 형성하였다.

하지만, 파일본체(100)에 굴착날개(200)가 형성된 기초파일은 굴착날개(200)가 파일본체(100)의 외경보다 넓은 직경을 형성하게 된다. 파일본체(100)에 형성된 굴착날개(2000)에 의하여 굴착되는 굴착공의 직경은 근입되는 파일본체(100)의 외경보다 넓게 형성되어, 파일본체(100)의 측면과 지반 사이의 마찰력이 작아 타입공법으로 기초파일 근입시켰을 때보다 상부고조물에 대한 지지력이 약하다는 문제점이 있다.

또한, 근입이 완료된 기초파일의 상부에 구조물을 설치함에 있어, 기초파일이 기울게 근입됐을 경우 상부 구조물의 수평을 유지하지 못하는 문제점이 있다.

공개번호 특2004-0004961 (2004.01.16) '스크류가 구비된 기초파일'

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지반에 기초파일을 설치하는데 있어 소음과 진동의 발생을 최소화함과 동시에 지반에 근입되는 기초파일의 외주연과 지반 사이의 마찰력을 높여 상부 구조물에 대한 지지력이 뛰어난 회전식 기초파일을 제공함에 있다.

또한, 회전방식으로 기초파일을 지반에 근입시키는데 있어 별도의 굴착장비를 사용하여 지반을 굴착하는 복잡한 단계를 생략하여 작업의 간편화로 공기를 단축시켜며 비용을 절감할 수 있는 회전식 기초파일을 제공함에 있다.

또한, 상부 구조물과 결합하는 지반에 근입된 기초파일에 있어 상부 구조물의 수평을 유지할 수 있는 회전식 기초파일을 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 회전방식으로 굴착하여 설치되며 상부가 구조물과 결합되는 기초파일에 있어서, 내측에 중공부가 형성된 몸체, 상기 몸체의 하면에 형성되어 중공부로 토사의 유입을 안내하는 가이드부, 상기 몸체의 하면 중심으로부터 몸체의 길이방향으로 연장 형성되며, 상기 몸체의 외경보다 작은 외경을 갖는 중심파일 및 상기 중심파일 외주연에는 적어도 하나 이상 형성되는 굴착날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 기초파일에 의해 달성된다.

또한, 상기 가이드부는 상기 중공부와 연통되게 형성되는 토사유입공과 상기 토사유입공으로 토사의 유입을 안내하는 경사판으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 굴착날개는 나선형으로 형성되며, 직경은 상기 원통의 직경보다 작거나 같게 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 중심파일의 선단부에는 경사면이 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 중심파일은 상기 몸체에 형성된 중공부와 연통되는 관통공이 길이방향으로 관통 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 몸체의 상단부 외주연에는 상부 구조물과 체결되는 플레이트부가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 플레이트부와 상기 상부 구조물 사이에는 상면이 수평면으로 이루어지는 수평유지부재가 개재되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 지반에 기초파일을 설치하는데 있어 소음과 진동의 발생을 최소화함과 동시에 지반에 근입되는 기초파일의 외주연과 지반 사이의 마찰력을 증가시켜 상부 구조물에 대한 높은 지지력을 갖을 수 있는 회전식 기초파일이 제공된다.

또한, 회전방식으로 기초파일을 지반에 근입시키는데 있어 별도의 굴착장비를 사용하지 않는 간이한 작업 공정으로 공기를 단축시켜 비용을 절감할 수 있는 회전식 기초파일이 제공된다.

또한, 지반에 근입된 기초파일이 상부 구조물과 체결하는데 있어 상부 구조물의 수평을 유지할 수 있는 회전식 기초파일이 제공된다.

도 1은 종래의 기초파일 사시도,
도 2은 본 발명 회전식 기초파일의 저면 사시도,
도 3는 본 발명 회전식 기초파일을 a-a 방향으로 절단한 단면도,
도 4은 본 발명 회전식 기초파일에 회전모터가 결합되는 단계를 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명 회전식 기초파일이 인양되어 굴착 포인트로 이송되는 단계를 나타낸 사시도,
도 6는 본 발명 회전식 기초파일이 지반을 굴착하는 단계를 나타낸 사시도,
도 7은 매립이 완료된 본 발명 회전식 기초파일에서 회전모터를 제거하는 단계를 나타낸 사시도,
도 8은 본 발명 회전식 기초파일이 지반에 근입된 상태를 나타낸 정면도,
도 9은 수평유지부재가 개재된 본 발명 회전식 기초파일에 상부 구조물이 설치된 상태를 나타낸 정면도,
도10은 본 발명 회전식 기초파일에 방음벽이 설치된 예시도임.

설명에 앞서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 일실시예에서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 회전식 기초파일에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 회전식 기초파일을 저면에서 바라본 저면사시도, 도3은 본 발명에 따른 회전식 기초파일을 a-a 방향으로 절단한 단면도를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 회전식 기초파일은 몸체(10), 상기 몸체(10)의 하부에 형성되는 가이드부(20), 상기 몸체(10)의 하면에 형성되는 중심파일(30) 및 상기 중심파일(30)의 외주연에 형성되는 굴착날개(40)를 포함하여 구성된다.

상기 몸체(10)는 원통 형상으로 내측에 길이 방향으로 중공부(12)가 형성되며, 상기 중공부(12)는 상기 몸체(10)의 상부로 관통되게 형성된다. 또한, 상기 몸체(10)의 상단부 외주연에는 상부 구조물(S)과 체결할 수 있는 체결공(52)이 다수 형성된 플레이트부(50)가 형성된다. 이때, 상기 몸체(10)와 상기 플레이트부(50)가 교차하는 인접한 면에는 지지플레이트(54)가 다수 형성되는데, 상기 지지플레이트(54)는 상부 구조물(S)과 체결되는 상기 플레이트부(50)에 직접 전달되는 하중을 상기 몸체(10)에 안정적으로 전달시키는 기능을 수행한다.

상기 가이드부(20)는 나선형으로 형성되며, 상기 몸체(10)의 회전력에 의하여 굴착날개(40) 기능을 수행한다. 또한, 상기 가이드부(20)는 굴착된 토사가 상기 몸체(10)의 내측에 형성된 중공부(12)로 유입시킬 수 있게 상기 중공부(12)와 연통되게 형성되는 토사유입공(24)과 상기 토사유입공(24)으로 토사의 유입을 안내하는 경사판(22)으로 형성된다.

상기 중심파일(30)은 몸체(10)의 하면에 상기 몸체(10)의 길이 방향으로 연장 형성된다. 여기서, 상기 중심파일(30)은 상기 몸체(10)의 회전 중심에 위치하며, 상기 중심파일(30)은 상기 몸체(10)의 외경보다 작은 외경을 형성한다. 한편, 상기 중심파일(30)의 선단부에는 경사면(32)이 형성되며, 상기 중심파일(30)의 내측부에는 상기 몸체(10)에 형성된 중공부(12)와 연통되는 관통공(34)이 길이방향으로 관통 형성된다. 이때, 상기 중심파일(30)의 회전력에 의하여 굴착된 토사가 상기 중심파일(30)에 형성된 관통공(34)으로 유입되어 상기 중공부(12)에 수용된다.

상기 굴착날개(40)는 상기 중심파일(30)의 외주연에 적어도 하나 이상 형성된다. 또한, 상기 굴착날개(40)는 나선형으로 형성되며, 상기 굴착날개(40)의 직경은 상기 몸체(10)의 직경보다 작거나 같게 형성된다.

여기서, 상기 몸체(10)의 형상은 원통형으로 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 적절히 변형될 수 있다. 예를 들어, 상기 몸체(10)는 원통에 유사한 다각형으로 형성될 수 있다.

지금부터는 상술한 회전식 기초파일의 작동에 대하여 설명한다.

먼저 본 발명에 따른 회전식 기초파일은 기초파일(1)을 직접 회전시켜 그 회전력에 의하여 지반을 굴착하며 몸체(10)를 지반에 근입시켜 설치하는 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이 몸체(10) 상부에 위치한 플레이트부(50)에 다수 형성된 체결공(52)에 체결부재(B)를 사용하여 회전모터(M)와 체결한 후 기초파일(1)을 인양한다.

인양된 기초파일(1)은 도 5에 도시된 바와 상기 기초파일(1)이 설치될 장소로 이동시킨 후, 미리 표시된 지점에 수직방향으로 중심파일(30)의 선단부를 위치한 다음 상기 회전모터(M)를 작동시켜 상기 기초파일(1)의 회전력에 의하여 서서히 지반(G)을 굴착하여 들어간다.

이때, 경사지게 형성된 상기 선단부의 경사면(32)이 기초파일(1)의 회전중심에 위치하여 원점에서 회전하는 중심파일(30)의 초기 굴착을 용이하게 한다.

또한, 상기 중심파일(30)에 의해 굴착된 토사는 상기 중심파일(30) 내측에 중공부(12)와 연통되게 형성된 관통공(34)으로 유입되어 상기 중공부(12)로 수용하여 토사 굴착량을 감소시켜 굴착을 용이하게 한다.

한편, 지속적으로 회전하며 하강하는 기초파일(1)은 회전력에 의하여 중심파일(30)이 서서히 지반을 굴착해 들어가며, 상기 중심파일(30)의 외주연에 형성된 굴착날개(40)가 지반(G)에 근접하게 하강하게 된다.

지반(G)에 근접한 굴착날개(40)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 굴착날개(40)의 선단부가 지반(G)과 접촉하게 되고, 회전력에 의하여 지반(G)을 굴착하며 기초파일(1)의 몸체(10)를 근입시킬 굴착공을 생성한다.

여기서, 굴착공의 지름(d2)은 도 7에 도시된 바와 같이 몸체(10)의 외경(d1)보다 작거나 같게 형성된 굴착날개(40)에 의하여 근입되는 몸체(10)의 외주연과 지반(G) 사이에 빈 공간을 형성하지 않는다.

또한, 굴착날개(40)에 의하여 굴착된 토사는 나선형으로 형성된 굴착날개(40)의 회전력에 의하여 상승하게 된다. 상승하는 토사가 굴착되어 하강하는 몸체(10)의 하면에 다다르게 되면, 상기 몸체(10)의 하면에 형성된 토사의 유입을 안내하는 경사판(22)을 따라 토사유입공(24)으로 유입되어 상기 몸체(10) 내측에 형성된 중공부(12)로 수용된다.

이때, 상기 중공부(12)로 수용된 토사로 인하여 몸체(10)의 하중이 증가된다. 증가된 하중으로 굴착력은 상승하고, 상기 몸체(10)와 지반(G) 사이 마찰력이 증가한다. 증가된 마찰력은 기초파일(1)이 설치된 후 상부 구조물(S)과 결합하여 상기 상부 구조물(S)에 대한 높은 지지력으로 작용하게 된다.

한편, 지반(G)에 근입이 완료된 기초파일(1)은 도 8에 도시된 바와 같이 몸체(10)의 상부에 형성된 플레이트부(50)와 회전모터(M)를 체결하고 있는 체결부재(B)를 제거한 다음 상기 회전모터(M)를 분리한다.

다음으로, 회전모터(M)가 제거된 기초파일(1)은 상기 플레이트부(50)에 상부 구조물(S)을 설치한다.

여기서, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 플레이트부(50)와 상기 상부 구조물(S) 사이에 상면이 수평면으로 이루어진 수평유지부재(60)를 개재한다.

이는, 기초파일(1)을 수직방향으로 지반(G)에 설치하는 과정에서 몸체(10)가 기울어지게 근입되어 플레이트부(50)가 수평을 유지하지 못하여 상부 구조물(S)과 결합하는데 발생되는 문제를 해결할 수 있다.

또한, 상기 수평유지부재(60)로 인하여 상부 구조물(S)과 체결된 체결부위에 대한 풍하중 및 체결력 감소를 방지할 수 있다.

마지막으로, 도 10은 지반(G)에 다수가 설치된 본 발명 회전식 기초파일에 방음벽이 설치된 예시를 나타낸 것이다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

파일 : 1
몸체 : 10 중공부 : 12
가이드부 : 20 경사판 : 22 토사유입공 : 24
중심파일 : 30 경사면 : 32 관통공 : 34
굴착날개 : 40
플레이트부 : 50 체결공 : 52 지지플레이트 : 54

Claims (7)

1. 회전방식으로 지반에 굴착하여 설치되며 상부가 구조물과 결합되는 기초파일에 있어서,
   내측에 토사를 수용함으로써 하중을 증가시켜 굴찰력을 향상시키는 중공부가 형성되고 상단부 외주연에는 구조물과 체결되는 플레이트부가 형성되는 몸체;
   상기 몸체의 하부에 형성되며, 외경이 상기 몸체의 외경과 동일하거나 상기 몸체의 외경보다 작게 형성되어 중공부로 토사의 유입을 안내하는 가이드부;
   상기 몸체의 하면 중심으로부터 몸체의 길이방향으로 연장 형성되며, 상기 몸체의 외경보다 작은 외경을 갖는 중심파일; 및
   상기 중심파일 외주연에 형성되며, 외경이 상기 몸체의 외경과 동일하거나 상기 몸체의 외경보다 작게 형성되는 굴착날개;
   상기 플레이트부 상부에 마련되며, 상면이 수평면으로 이루어짐으로써 상면 상부에 설치되는 구조물의 수평을 유지하고 상기 플레이트부와 구조물의 체결부위에 인가되는 풍하중을 감소시키고 상기 체결부위의 체결력을 유지시키는 수평유지부재;를 포함하며,
   상기 굴착날개에 의해 천공되는 지면으로 상기 몸체가 긴밀하게 진입하는 것을 특징으로 하는 회전식 기초파일.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 가이드부는 상기 중공부와 연통되게 형성되는 토사유입공과 상기 토사유입공으로 토사의 유입을 안내하는 경사판으로 형성되는 것을 특징으로 하는 회전식 기초파일.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 굴착날개는 나선형으로 형성되며, 상기 굴착날개의 직경은 상기 몸체의 외경보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 회전식 기초파일.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 중심파일의 선단부에는 경사면이 형성되는 것을 특징으로 하는 회전식 기초파일.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 중심파일은 상기 몸체에 형성된 중공부와 연통되는 관통공이 길이방향으로 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 회전식 기초파일.
   
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