KR101334444B1 - 다단 헤드확장형 마이크로 파일 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로 파일에 관한 것으로서, 지반에 천공된 천공홀에 삽입되는 케이싱과 상기 케이싱 내에 삽입되는 마이크로 파일 본체와, 상기 마이크로 파일 본체의 길이방향을 따라 일정간격 이격되어 설치되고 상기 마이크로 파일의 외주면에 체결되는 저항 플레이트를 구비하며, 상기 저항 플레이트의 직경은 상기 마이크로 파일 본체의 외경보다 크고 상기 케이싱의 내경보다 작은 범위이고, 마이크로 파일 본체는 중앙에 그라우트 주입로가 형성된 중공의 관 형상으로 형성되고, 외주면에는 일정간격 이격되어 설치되며 상기 그라우트 주입로에 연결된 그라우트 배출구가 형성되며, 상기 저항 플레이트는 상기 그라우트 배출구로부터 주입된 그라우팅재에 의해 형성되는 패킹부 내에 삽입되어 상기 패킹부와 일체로 거동하며, 토목섬유를 복수 층 적층하여 형성되는 원반형 플레이트로 구성되어, 마이크로 파일의 하단부에서 상기 마이크로 파일에 체결되는 저항 플레이트를 설치하고, 상기 저항 플레이트를 토목섬유를 함유하는 원반형 플레이트로 구성함으로써 상기 마이크로 파일을 경량으로 구성하면서도 상기 마이크로 파일에 작용하는 수평력 및 휨 응력에 대한 저항성능을 향상시킬 수 있고, 동일한 직경의 마이크로 파일을 설치하더라도 마이크로 파일의 선단을 상기 저항 플레이트와 상기 그라우팅재에 의해 선단의 직경이 확장될 수 있으므로, 마이크로 파일의 마찰력을 증가시켜 파일의 지지력을 향상시킬 수 있다.

Description

다단 헤드확장형 마이크로 파일{MICRO PILE HAVING MULTIPLE EXPANDED HEAD PART}
본 발명은 마이크로 파일에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마이크로 파일의 하부에 압축 저항부재를 설치하여 마이크로 파일에 작용하는 수평력 및 휨 응력에 대한 저항성능을 향상시키고 마이크로 파일의 마찰력을 증가시켜 파일의 지지력을 향상시킬 수 있는 다단 헤드확장형 마이크로 파일에 관한 것이다.
일반적으로, 기초 지반에 대한 지지력을 확보하기 위한 방법으로 말뚝 기초 보강법을 이용하고 있다. 기초 지반에 유압드릴이나 각종 천공기의 로드(Rod) 및 비트(Bit)를 이용하여 천공작업을 수행하고, 그 천공된 홀에 철근과 같은 강관을 삽입한 후, 보강액(그라우팅액)을 주입하는 그라우팅 공법 등을 비롯한 다양한 공법들이 제안되었으며, 그 중 하나가 마이크로파일(Micro pile)이다.
마이크로 파일은 직경이 300mm이하의 소구경의 파일을 지칭하는 것으로서, 선단 지지보다는 주면 마찰력에 의하여 지지특성이 발휘되고 지반과 일체로 거동하여 지반개량효과도 얻을 수 있다는 것이다. 또한, 지반 그라우팅도 병행할 수 있으며, 소형장비를 사용하기 때문에 협소한 공간에서도 시공이 용이한 장점이 있다. 마이크로파일은 파일체 구면의 마찰력에 의해 압축력과 인장력을 지지할 수 있는 파일로서 시공 목적에 따라 구조물 지지용, , 지반 보강용, 인장용으로 구분할 수 있다.
종래의 마이크로 파일로서 한국특허 제707938호에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 지반에 천공된 천공홀에 삽입되는 케이싱(2)과, 케이싱(2) 내에 삽입되는 마이크로 파일(3)로 구성되며, 케이싱(2)과 마이크로 파일(3) 사이의 공간은 시멘트 밀크(cement milk) 또는 몰탈(mortar)을 주입하고 양생함으로써 충전한다. 또한, 천공된 깊이가 깊어지는 경우에는 복수의 마이크로 파일(3)을 연결부재(4)에 의해 연결하여 사용하며, 케이싱(2)과 마이크로 파일(3) 사이의 간격을 일정하게 하기 위하여 간격유지재(5)를 적용하는 것이 일반적이다.
또한, 한국실용신안등록 제292844호에는 선단에 분출 홀을 구비한 지반 천공용 비트, 파이프 내부 중앙에 그라우트를 안내하는 홀을 구비한 나선형 중공파이프를 이용한 마이크로 파일에 대한 것이 기재되어 있다.
그러나, 이러한 종래의 마이크로파일은 파일체와 그라우팅재와의 마찰력 및 그라우팅재와 주변지반과의 마찰력을 이용할 뿐이어서, 파일체와 주변지반과의 마찰력을 증가시키기 위해서는 파일체의 크기를 키우거나 파일체의 개수를 증가시켜야 하므로, 마찰력을 증가시키는 데에 많은 비용과 시간이 소요된다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 마이크로 파일의 하부에 압축 저항부재를 설치하여 마이크로 파일에 작용하는 수평력 및 휨 응력에 대한 저항성능을 향상시키는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 마이크로 파일의 마찰력을 증가시켜 파일의 지지력을 향상시킬 수 있는 다단 헤드확장형 마이크로 파일을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 다단 헤드확장형 마이크로 파일은, 지반에 천공된 천공홀에 삽입되는 케이싱과, 상기 케이싱 내에 삽입되고, 내부에 중공이 형성되어 있으며, 상기 중공과 연통되는 복수의 그라우트 배출구가 외주면에 형성되어 있는 마이크로 파일 본체와, 상기 마이크로 파일 본체의 길이방향을 따라 간격을 두고 설치되고, 상기 마이크로 파일 본체의 외주면에 체결되는 하나 이상의 저항 플레이트를 구비하며, 상기 저항 플레이트의 직경은 상기 마이크로 파일 본체의 외경보다 크고 상기 케이싱의 내경보다 작은 범위이고, 상기 저항 플레이트는 상기 그라우트 배출구로부터 주입된 그라우팅재에 의해 형성되는 패킹부 내에 삽입되는 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 상기 저항 플레이트는 상기 그라우트 배출구에 인접하여 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
삭제
또한, 상기 저항 플레이트는 토목섬유를 복수 층 적층하여 형성되는 원반형 플레이트인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 마이크로 파일 본체의 외주면에 체결되며, 상기 저항 플레이트가 삽입되는 상기 패킹부의 상부면에 맞닿아 상기 패킹부를 가압하는 위치에 설치되는 가압용 저항 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명의 다단 헤드확장형 마이크로 파일에 의하면, 상기 마이크로 파일의 하단부에서 상기 마이크로 파일에 체결되는 저항 플레이트를 설치하고, 상기 저항 플레이트를 토목섬유를 함유하는 원반형 플레이트로 구성함으로써 상기 마이크로 파일을 경량으로 구성하면서도 상기 마이크로 파일에 작용하는 수평력 및 휨 응력에 대한 저항성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 저항 플레이트가 상기 마이크로 파일에 삽입된 그라우트 주입관을 통해 주입되는 그라우팅재 또는 시멘트 밀크에 둘러싸여 일체로 거동할 수 있으므로, 동일한 직경의 마이크로 파일을 설치하더라도 마이크로 파일의 선단을 상기 저항 플레이트와 상기 그라우팅재에 의해 선단의 직경이 확장될 수 있으므로, 마이크로 파일의 마찰력을 증가시켜 파일의 지지력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래기술에 의한 마이크로 파일을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 다단 헤드확장형 마이크로 파일을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 그라우트 주입후의 다단 헤드확장형 마이크로 파일을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 저항 플레이트를 예시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 다단 헤드확장형 마이크로 파일에 대하여 실시예로써 상세하게 설명한다.
도 2 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의한 다단 헤드확장형 마이크로 파일(1)은 케이싱(10)과, 마이크로 파일 본체(20)와, 저항 플레이트(30)를 포함한다.
상기 케이싱(10)은 지반을 천공하여 형성된 천공홀에 삽입되고, 지반의 연약층을 천공하면서 한 후 지반의 지지층에 이르는 깊이까지 천공하여 삽입된다.
상기 케이싱의 내부에는 마이크로 파일 본체(20)가 삽입된다. 상기 마이크로 파일 본체(20)의 하부끝단은 상기 케이싱(10)이 삽입된 깊이까지 삽입된 후, 상기 지지층의 표면으로부터 소정의 근입길이를 확보할 수 있는 깊이까지 삽입된다.
상기 마이크로 파일 본체(20)의 외주면에는 스크류(21)가 형성되어 있고, 복수 개의 마이크로 파일 본체를 연결하여 삽입할 때에 상기 스크류(21)에 체결되는 연결부재(도시하지 않음)를 나사결합에 의해 체결하여 연결할 수 있도록 구성된다.
상기 마이크로 파일 본체(20)는 기다란 봉 형상으로 형성되어 있고, 중앙에는 길이방향을 따라 중공부가 형성되어, 상기 중공부를 통하여 시멘트 밀크나 그라우팅재를 삽입 및 주입할 수 있는 그라우트 주입로(22)로 구성할 수 있다.
또한, 상기 마이크로 파일 본체(20)의 외주면에는 그라우트 배출구가 상기 마이크로 파일 본체(20)의 길이방향을 따라 일정간격 이격되어 형성되어 있다. 상기 그라우트 배출구(23)는 상기 마이크로 파일 본체(20)의 외주면으로부터 내측 중심을 향하여 구멍이 형성되어 상기 그라우트 주입로(22)와 서로 연통하도록 구성되어, 상기 그라우트 주입로(22)를 통해 주입되는 그라우팅재 또는 시멘트 밀크가 상기 그라우트 배출구(23)로부터 외부로 배출될 수 있도록 구성된다.
상기 마이크로 파일 본체(20)의 하단 부근에는 복수의 저항 플레이트(30)가 설치된다. 상기 저항 플레이트(30)는 상기 마이크로 파일 본체의 하단 부근에서 길이방향을 따라 일정간격 이격되어 설치되고 상기 마이크로 파일의 외주면에 체결된다.
상기 저항 플레이트(30)의 상하부에는 상기 저항 플레이트(30)를 상기 마이크로 파일 본체에 보다 안정적으로 고정할 수 있도록 체결부재(33)가 설치된다.
상기 저항 플레이트(30)의 직경은 상기 마이크로 파일 본체(20)의 외경보다 크고 상기 케이싱의 내경보다 작은 범위로 구성되어, 상기 케이싱 내로 삽입될 수 있도록 구성된다.
상기 저항 플레이트(30)에는 중앙에 상기 마이크로 파일 본체의 외경에 상응하는 직경의 구멍이 형성되어 있다. 또한, 상기 저항 플레이트(30)는, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 한 쌍의 반원형 원반(30a) 형태로 구성될 수도 있고, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 중앙의 구멍이 형성된 내측면에 나사산(30b)이 형성되어, 상기 마이크로 파일 본체(20)의 외주면에 형성된 스크류(21)에 나사결합하여, 회전에 의해 원하는 위치에 위치될 수 있도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 저항 플레이트(30)는 복수 개의 토목섬유를 적층하여 일체로 결합시켜 형성할 수 있다. 상기 토목섬유는 폴리프로필렌, 폴리에스터(polyester),폴리에칠렌(polyethylene), 폴리아크릴니트릴(polyacrynitril), 나일론 등의 합성섬유를 직조하여 형성된 다공성 제품인 지오텍스타일(geotextile)과 차수용 제품인 지오멤브레인(geomembranes), 고강도 제품인 지오그리드(geogrids)를 포함한다. 상기 저항 플레이트(30)는 부직포 또는 직포를 고화제 수용액에 함침시켜 형성된 토목섬유를 복수 층으로 적층하여 일정 두께를 가지도록 형성한 후, 상술한 바와 같은 형상을 가지는 형태로 제조될 수 있다.
이로써, 상기 저항 플레이트(30)는 설치가 용이하면서도 경량이고, 인장력과 내구성이 우수하며, 필요에 따라서는 고강도 제품으로 구성할 수 있다.
또한, 상기 저항 플레이트(30)는 상기 그라우트 배출구(23)에 인접하여 설치되어, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 그라우트 배출구(23)로부터 배출된 그라우팅재 또는 시멘트 밀크가 상기 저항 플레이트(30)를 둘러싸서 구근을 형성하는 패킹부(40)를 형성할 수 있도록 구성된다.
상기 패킹부(40)의 경화에 의해 상기 그라우팅재와 상기 저항 플레이트(30)가 일체로 거동할 수 있다. 이에 따라, 상기 패킹부(40)가 상기 저항 플레이트(30)에 체결된 상기 마이크로 파일 본체(20)와 일체로 거동이 가능하며, 상기 패킹부(40)의 직경이 상기 마이크로 파일 본체의 직경은 물론 상기 케이싱의 직경보다 크게 구성되기 때문에, 상기 마이크로 파일 본체의 선단, 즉 헤드 부분은 확장된 헤드를 가지게 되고, 상기 패킹부와 주변과의 마찰력이 증가하게 된다.
또한, 상기 저항 플레이트와 상기 그라우팅재가 일체로 거동하기 때문에, 상기 마이크로 파일 본체에 상부로부터 작용하는 하중에 대하여, 직경이 큰 상기 패킹부와 주변과의 증가된 마찰력에 의해 지지할 수 있으므로, 작은 직경의 마이크로 파일 본체를 설치하더라도 보다 큰 지지력을 얻을 수 있고, 세장비가 큰 상기 마이크로 파일의 좌굴을 방지할 수 있는 효과도 얻을 수 있다.
한편, 상기 저항 플레이트(30)는 상기 패킹부 내에 삽입되는 제 1 저항 플레이트(31)와, 상기 제 1 저항 플레이트(31)가 삽입되는 상기 패킹부의 상부면에 맞닿아 배치되는 가압용 저항 플레이트(32)로 구성될 수 있다. 다만, 이하에서, 가압용 저항 플레이트(32)는 제 1 저항 플레이트(31)와 용이하게 구분하기 위하여 '제 2 저항 플레이트(32)'로 지칭하기로 한다.
상기 제 2 저항 플레이트(32)는 상기 제 1 저항 플레이트(31)보다 직경이 더크게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제 2 저항 플레이트(32)는, 상기 그라우트 배출구로부터 그라우팅재나 시멘트 밀크를 주입하여 상기 제 1 저항 플레이트를 둘러싸는 상기 패킹부를 설치한 후에, 상기 패킹부(40)의 상부면에 맞닿아 상기 패킹부를 가압하는 위치에 설치된다.
상기 제 2 저항 플레이트(32)의 설치에 의해, 상기 마이크로 파일 본체(20)에 가해지는 상부로부터의 하중을 받아, 직경이 큰 상기 제 2 저항 플레이트의 전체 면적으로 상기 패킹부를 가압할 수 있기 때문에, 보다 큰 하중에 대하여 지지할 수 있도록 구성된다.
비록, 본 발명의 실시예가 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
1 : 다단 헤드확장형 마이크로 파일
10 : 케이싱
20 : 마이크로 파일 본체
22 : 그라우트 주입로
23 : 그라우트 배출구
30 : 저항 플레이트
31 : 제 1 저항 플레이트
32 : 제 2 저항 플레이트
40 : 패킹부

Claims (6)

  1. 지반에 천공된 천공홀에 삽입되는 케이싱과,
    상기 케이싱 내에 삽입되고, 내부에 중공이 형성되어 있으며, 상기 중공과 연통되는 복수의 그라우트 배출구가 외주면에 형성되어 있는 마이크로 파일 본체와,
    상기 마이크로 파일 본체의 길이방향을 따라 간격을 두고 설치되고, 상기 마이크로 파일 본체의 외주면에 체결되는 하나 이상의 저항 플레이트를 구비하며,
    상기 저항 플레이트의 직경은 상기 마이크로 파일 본체의 외경보다 크고 상기 케이싱의 내경보다 작은 범위이고,
    상기 저항 플레이트는 상기 그라우트 배출구로부터 주입된 그라우팅재에 의해 형성되는 패킹부 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 다단 헤드확장형 마이크로 파일.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항 플레이트는 상기 그라우트 배출구에 인접하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 다단 헤드확장형 마이크로 파일.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항 플레이트는 토목섬유를 복수 층 적층하여 형성되는 원반형 플레이트인 것을 특징으로 하는 다단 헤드확장형 마이크로 파일.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 마이크로 파일 본체의 외주면에 체결되며, 상기 저항 플레이트가 삽입되는 상기 패킹부의 상부면에 맞닿아 상기 패킹부를 가압하는 위치에 설치되는 가압용 저항 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다단 확장형 마이크로 파일.
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