KR101361674B1 - 비회전 연직잭 내장형 헬리컬 파일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 헬리컬 파일의 파일본체 내에 연직방향으로 팽창하게 되는 비회전 연직잭을 구비하고 있어서, 별도의 지상반력 장치를 구축하지 않고서도 비회전 연직잭에 의한 정적 지지하중 측정방법을 이용하여 헬리컬 파일의 선단지지력 및 주변마찰 지지력을 측정할 수 있는 헬리컬 파일에 관한 것이다.
본 발명의 헬리컬 파일에서는 파일본체에 비회전 연직잭이 구비되는데, 상기 비회전 연직잭은, 실린더(10)와, 피스톤(11)과, 상기 피스톤(11)의 상부로부터 끼워져 결합되는 회전방지부재(12)를 포함하여 구성되며, 본 발명의 헬리컬 파일은, 상기 회전방지부재(12)가 상기 피스톤(11)에 끼워진 후 상기 피스톤(11)의 상단부는 상부 본체부(105)의 하부에 일체로 결합되고, 상기 회전방지부재(12)의 하부는 상기 실린더(10)와 일체로 결합되어, 상기 피스톤(11)은 상기 회전방지부재(12)에 끼워진 채로 상,하 이동할 수 있지만 회전은 불가능하며; 상부 본체부(105)에 가해진 회전력이 상기 비회전 연직잭(1)에 의해 하부 본체부(105)로 전달되어 파일본체(101)가 지반에 관입되며; 파일본체(101)의 지반 관입 후, 피스톤(11)의 하단면과 실린더(10)의 하부 내면 사이로 유압을 가하여 상부 본체부(105)에는 상향력이 작용함과 동시에 하부 본체부(106)에는 하향력이 작용하게 되어 지지력을 측정할 수 있는 구성을 가진다.

Description

비회전 연직잭 내장형 헬리컬 파일{Helical Pile having Non-twisting Jack Apparatus for Test of Supporting Performance}

본 발명은 파일본체의 선단부에 회전날개가 구비되어 있어 파일본체가 회전하게 되면 회전날개의 꼬여있는 형상으로 인하여 선단부가 지반에 관입되어 지중에 설치됨으로써 지상의 건축물이나 토목구조물로부터의 하중을 지지하는 헬리컬 파일(helical pile)에 관한 것으로서, 구체적으로는 헬리컬 파일의 파일본체 내에 연직방향으로 팽창하게 되는 비회전 연직잭을 구비하고 있어서, 별도의 지상반력 장치를 구축하지 않고서도 비회전 연직잭에 의한 정적 지지하중 측정방법을 이용하여 헬리컬 파일의 선단지지력 및 주변마찰 지지력을 측정할 수 있는 헬리컬 파일에 관한 것이다.

건축물이나 토목구조물로부터의 하중을 지지하는 기초의 시공을 위하여 사용되는 파일(말뚝)로서, 축부재로 이루어진 파일본체의 선단부에 회전날개가 구비되어 있어서 파일본체가 회전하게 되면 회전날개의 꼬여있는 형상으로 인하여 선단부가 지반에 관입되어 지중에 설치됨으로써 상부의 건축물이나 토목구조물로부터의 하중을 지지하는 헬리컬 파일이 사용된다. 이러한 헬리컬 파일은 지반을 미리 천공하지 않는 비천공/비배토 방식의 말뚝이다. 대한민국 등록특허공보 제10-0388263호(2003. 06. 19. 공고)에는 이러한 헬리컬 파일의 일예가 개시되어 있고, 도 1에는 종래 기술의 헬리컬 파일(100)을 시공하는 방법을 보여주는 개략적인 수직 단면도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 것처럼, 종래의 헬리컬 파일(100)은, 연직한 축부재로 이루어진 파일본체(101)와, 판 부재가 꼬여진 형태로 상기 파일본체(101)의 연직 하단 즉, 선단부에 일체로 구비되어 있는 회전날개(102)를 포함하여 구성되는데, 파일본체(101)의 상단부에 결합된 회전모터(M)에 의해, 파일본체(101)가 회전함에 따라 선단부의 회전날개(102)가 지반을 전단시키면서 지반을 파고들어가서 파일본체(101)가 연직하게 지중에 삽입 설치된다. 즉, 회전모터(M)에 의해 회전하여 토오크(T)를 가하게 되면, 파일본체(101) 및 회전날개(102)가 회전하면서 지반에 대해서는 전단력을 발생시킴과 동시에 하향력을 발생시키게 되고, 그에 따라 파일본체(101)가 지중으로 관입되는 것이다.

한편, 일반적으로 지중에 설치되는 말뚝 즉, 파일의 지지력을 시험하기 위한 방법으로서, 파일의 중간에 유압잭을 설치하고 유압잭에 유압을 가하여, 유압잭의 아래에 위치하는 말뚝에는 하향력을 가하고 유압잭의 위쪽으로의 말뚝에는 상향력을 가함으로써 파일의 지지력을 측정하는 정적(靜的) 지지하중 측정방법이 제시되어 있다. 대한민국 등록특허공보 제10-0742117호에는 지반에 현장타설 콘크리트에 의해 시공되는 콘크리트 말뚝에 대해 위와 같은 정적 지지하중 측정방법을 적용하는 기술이 개시되어 있다.

그런데 헬리컬 파일의 경우에는, 위와 같이 단순히 파일본체의 중간에, 유압에 의해 팽창 수축하는 통상적인 유압잭을 설치할 수가 없다. 그 이유는 헬리컬 파일은 파일본체가 회전하면서 지반에 관입되는 것인데, 파일본체의 중간에 설치된 통상적인 유압잭으로는, 유압잭 상부에 위치하는 파일본체 부분에 작용하는 회전력을 유압잭 하부에 위치하는 파일본체 부분에 그대로 전달할 수가 없기 때문이다. 즉, 통상적인 유압잭은 팽창 및 수축 작용만을 수행할 뿐이고 회전력을 전달하는 기능은 없기 때문에, 헬리컬 파일의 파일본체 중간에 통상적인 유압잭을 설치할 경우, 유압잭 상부에 위치하는 파일본체 부분을 회전시킬 때 유압잭 자체가 회전 비틂에 의해 파괴될 수도 있으며, 유압잭 상부에 위치하는 파일본체 부분에 작용하는 회전력이 유압잭 하부에 위치하는 파일본체 부분으로 그대로 전달되지 않아, 파일본체의 선단부가 회전하지 못하여 지반으로의 관입 자체가 이루어지지 않는 현상이 발생한다.

이러한 이유에서 헬리컬 파일에 대해 지지력(선단지지력 및 주변마찰력)을 측정하기 위해서는, 현장타설 콘크리트 파일이나 프리캐스트 콘크리트 파일 등에 적용되는 유압잭을 이용한 정적 지지하중 측정방법을 적용하지 못하였고, 부득이 도 2에 도시된 것과 같이 반력제공말뚝(200)을 별도로 시공하는 방법을 이용하여야만 했다. 즉, 종전에는 헬리컬 파일의 지지력 측정을 위해서, 도 2에 도시된 것과 같이, 헬리컬 파일(100)의 주변으로 반력제공말뚝(200)을 별도로 시공하고 상기 반력제공말뚝(200)의 상부에 반력대(201)를 설치한 후, 반력대(201)와 헬리컬 파일(100)의 상단 사이에 유압잭(210)을 설치하여 유압잭(210)을 신장시켜 헬리컬 파일(100)에 시험하중을 가하는 "반력제공말뚝 이용 정적 지지하중 측정방법"에 의할 수밖에 없었던 것이다. 따라서 종래기술에 의해서 헬리컬 파일의 지지력을 측정하려면, 반력제공말뚝(200), 반력대(201) 등의 설치를 위한 비용 및 시간 등이 과다하게 소요되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0388263호(2003. 06. 19. 공고) 참조. 대한민국 등록특허공보 제10-0742117호(2007. 07. 27. 공고) 참조.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점과 단점을 개선하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 파일본체와 회전날개를 포함하여 구성되는 헬리컬 파일의 지지력을 정적 지지하중 측정방법으로 측정하되, 헬리컬 파일의 주변으로 반력제공말뚝이나 별도의 반력대를 설치하지 않도록 함으로써, 낮은 비용과 짧은 시간 내에 헬리컬 파일의 지지력을 정확하게 측정할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 헬리컬 파일을 이루는 파일본체의 복수개의 위치에 회전력의 전달이 가능하면서도 유압에 의해 팽창 및 수축이 가능한 구성을 가지는 새로운 형태의 비회전 연직잭을 파일본체 내에 내장시킨 구조를 가짐으로써, 별도의 반력제공말뚝이나 반력대를 설치하지 않고서도 정적 지지하중 측정방법으로 정확하게 지지력을 측정할 수 있도록 하는 구성을 가지는 헬리컬 파일을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 연직한 축부재로 이루어진 파일본체와, 판 부재가 꼬여진 형태로 상기 파일본체의 연직 하단의 외면에 일체로 구비되어 있는 회전날개를 포함하여 구성된 헬리컬 파일로서, 상기 파일본체에는 비회전 연직잭이 구비되어 상기 비회전 연직잭을 중심으로 위쪽으로 상부 본체부와 하부 본체부로 구분되는데, 상기 비회전 연직잭은, 하부는 막혀 있고 상부로부터는 중공이 형성되어 있는 관형상을 가지고 있고 하부는 상기 하부 본체부와 일체로 조립되는 실린더와; 상기 실린더의 상기 중공에 하부가 삽입되어 승하강하게 되며 상부는 상기 상부 본체부와 일체로 조립되는 피스톤과; 상기 피스톤의 상부에 끼워져서 상기 피스톤의 회전을 방지하게 되며 하부는 실린더와 일체로 결합되는 회전방지부재를 포함하며; 상기 피스톤의 측면에는 오목하게 형성된 끼움부가 그 길이 방향으로 피스톤의 상단면으로부터 길게 형성되어 있되, 상기 피스톤의 하단면은 실린더의 중공 단면에 대응되는 형상을 가지고 있으며; 상기 피스톤에는, 유압관과 연결되어 피스톤의 하단면과 실린더의 하부 내면 사이로 유체를 공급하여 유압을 가하는 유압주입공이 길이 방향으로 관통 형성되어 있으며; 상기 회전방지부재의 내면에는 상기 끼움부에 삽입되는 회전방지돌기가 돌출 형성되어 있고; 상기 회전방지부재가 끼워져서 상기 회전방지부재의 위쪽으로 돌출되어 있는 피스톤의 상단부는 상부 본체부의 하부에 일체로 결합되어 있어서, 상부 본체부에 가해진 회전력이 상기 비회전 연직잭에 의해 하부 본체부로 전달되어 하부 본체부와 회전날개의 회전에 의해 파일본체가 지반에 관입되며; 파일본체의 지반 관입 후, 유압주입공을 통해 피스톤의 하단면과 실린더의 하부 내면 사이로 유체를 공급하여 유압을 가하여 유압에 의해 상부 본체부에는 상향력이 작용하게 되며 하부 본체부에는 하향력이 작용하게 되어 지지력을 측정할 수 있게 되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 헬리컬 파일이 제공된다.

본 발명에 따른 헬리컬 파일은, 파일본체의 복수개의 위치에 회전력의 전달이 가능하면서도 유압에 의해 팽창 및 수축이 가능한 비회전 연직잭이 내장되어 있고, 이러한 비회전 연직잭에 의해 연직잭의 상부로부터 연직잭의 하부로 회전력을 온전히 전달하면서도, 연직잭 상부로는 상승력을 가하게 되고 연직잭 하부로는 가압력을 가함으로써, 정적 지지하중 측정방법에 의해 헬리컬 파일의 지지력을 정확하게 측정할 수 있게 된다. 즉, 본 발명에 의하면, 헬리컬 파일에 대해서도 정적 지지하중 측정방법을 적용할 수 있게 되는 것이다.

특히, 이와 같이 헬리컬 파일의 지지력을 정적 지지하중 측정방법으로 측정함에 있어서, 별도의 반력제공말뚝이나 반력대를 설치할 필요가 전혀 없으므로 반력제공말뚝의 시공 등에 수반되는 비용이나 시공시간의 소모가 없으며, 따라서 경제적인 헬리컬 파일의 시공 및 지지력 측정이 가능하게 되는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 헬리컬 파일을 시공하는 방법을 보여주는 개략적인 수직 단면도이다.
도 2는 별도의 반력제공말뚝 시공을 이용한 종래 기술에 따른 헬리컬 파일의 지지력 측정 상태를 보여주는 개략도이다.
도 3은 비회전 연직잭을 복수개의 위치에 내장하고 있는 본 발명의 헬리컬 파일에 대한 개략적인 측면도이다.
도 4는 도 3의 원 A부분에 대한 확대사시도로서 헬리컬 파일에 구비된 비회전 연직잭의 개략적인 조립사시도이다.
도 5 내지 도 7은 각각 도 4에 도시된 비회전 연직잭이 결합되는 과정을 순차적으로 보여주는 개략적인 분해 사시도이다.
도 8은 도 5의 선 B-B에 따른 개략적인 단면 사시도이다.
도 9는 도 5의 선 C-C에 따른 개략적인 단면 사시도이다.
도 10은 비회전 연직잭이 설치된 본 발명의 헬리컬 파일에서 비회전 연직잭에 유압이 작용하는 상태를 보여주는 도 8에 대응되는 단면 사시도이다.
도 11은 비회전 연직잭이 설치된 본 발명의 헬리컬 파일에서 비회전 연직잭에 유압이 작용하는 상태를 보여주는 도 9에 대응되는 단면 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 3에는 비회전 연직잭(1)을 복수개의 위치에 내장하고 있는 헬리컬 파일의 개략적인 측면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 원 A부분에 대한 확대사시도 즉, 헬리컬 파일에 구비된 비회전 연직잭의 개략적인 조립사시도가 도시되어 있다. 도 5 내지 도 7에는 각각 도 4에 도시된 비회전 연직잭이 결합되는 과정을 순차적으로 보여주는 개략적인 분해 사시도가 도시되어 있다. 도 8에는 도 5의 선 B-B에 따른 개략적인 단면 사시도가 도시되어 있으며, 도 9에는 도 5의 선 C-C에 따른 개략적인 단면 사시도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 헬리컬 파일(100)은, 연직한 축부재로 이루어진 파일본체(101)와, 판 부재가 꼬여진 형태로 상기 파일본체(101)의 연직 하단의 외면에 일체로 구비되어 있는 회전날개(102)를 포함하여 구성되며, 상기 파일본체(101)에는 한 곳 또는 복수개의 위치에 비회전 연직잭(1)이 구비되어 있다. 필요에 따라서는 본 명세서에서 파일본체(101)에서 비회전 연직잭(1)이 구비된 위치보다 위쪽에 존재하는 부분은 "상부 본체부(105)"라고 기재하며, 파일본체(101)에서 비회전 연직잭(1)이 구비된 위치보다 아래쪽에 존재하는 부분은 "하부 본체부(106)"라고 기재한다.

우선 상기 비회전 연직잭(1)의 구성에 대해 설명한다. 도면에 도시된 것처럼, 비회전 연직잭(1)은, 하부는 막혀 있고 상부로부터는 중공이 형성되어 있는 관형상을 가지고 있고 가지고 있고 하부는 상기 하부 본체부(106)와 일체로 조립되는 실린더(10)와, 상기 실린더(10)의 상기 중공에 하부가 삽입되어 승하강하게 되며 상부는 상부 본체부(105)와 일체로 조립되는 피스톤(11)과, 상기 피스톤(11)의 상부에 끼워져서 상기 피스톤(11)의 회전을 방지하게 되며 하부는 실린더(10)와 일체로 결합되는 회전방지부재(12)를 포함하여 구성된다.

구체적으로 상기 실린더(10)는 중공이 형성된 통형상의 부재로 이루어져 있되 그 중공의 하면은 막혀 있는 구성을 가진다. 상기 실린더(10)의 하면은 하부 본체부(106)의 상단과 일체로 결합된다. 실린더(10)가 하부 본체부(106)의 상단에 놓인 상태에서, 예를 들어 용접 등의 방법에 의해 실린더(10)와 하부 본체부(106)가 서로 회전이 불가능한 상태로 일체를 이루게 되는 것이다.

상기 피스톤(11)은 상기 실린더(10)의 중공 내에 삽입되어 승하강하는 부재로서, 본 발명에서 상기 피스톤(11)의 측면에는 오목하게 형성된 끼움부(110)가 그 길이 방향으로 피스톤(11)의 상단면으로부터 소정 길이로 길게 형성되어 있다. 상기 끼움부(110)는 도면에 예시된 것처럼 피스톤(11)의 대향되는 양측면에 한 쌍으로 형성될 수도 있지만, 1개 또는 3개 이상의 복수개로 형성될 수도 있다. 상기 끼움부(110)는 피스톤(11)의 상단면부터 시작하지만, 피스톤(11)의 하단면까지 이어지지는 않는다. 즉, 피스톤(11)의 길이 방향으로 바라볼 때, 피스톤(11)의 상단면은 끼움부(110)가 오목하게 존재하는 형상을 가지고 있지만, 피스톤(11)의 하단면은 끼움부(110)가 존재하지 않은 상태로 실린더(10)의 중공 단면에 대응되는 형상을 가지고 있는 것이다. 도면에 도시된 실시예에서 실린더(10)의 중공은 원통형상을 가지고 있으므로, 상기 피스톤(11)의 하단면 역시 원형으로 되어 있다. 필요에 따라서는 실린더(10)의 중공 내면과 피스톤(11) 하단면 가장자리와의 밀봉을 위하여, 피스톤(11)의 하단면과 이어지는 피스톤(11)의 측면에는 밀봉링(13)이 구비될 수 있다.

한편, 상기 피스톤(11)에는 길이 방향으로 유압주입공(15)이 관통 형성되어 있다. 상기 유압주입공(15)에는 상부 본체부(105)의 중공을 통해서 외부로부터 삽입된 유압관(91)이 결합된다(도 8 및 도 9 참조). 후술하는 것처럼, 상기 유압관(91)과 상기 유압주입공(15)을 통해서 유압이 주입되면, 피스톤(11)의 하단면과 실린더(10)의 막혀 있는 하부 내면 사이로 유체가 공급되어 채워지면서 유압에 의해 피스톤(11)이 실린더(10)로부터 뽑히는 방향으로 움직이게 된다. 유압이 주입될 수 있는 공간을 확보하기 위하여, 도면에 도시된 것처럼 실린더(10)의 막혀 있는 하부 내면은 평평하지 않고 오목한 형상을 가질 수 있다. 상기 피스톤(11)의 길이는 실린더(10)의 중공 깊이 보다 더 크기 때문에, 피스톤(11)의 하부가 실린더(10)의 중공에 삽입된 상태에서 피스톤(11)의 상부는 실린더(10) 밖으로 돌출된다(도 6 참조).

상기 회전방지부재(12)는 이와 같이 실린더(10) 밖으로 돌출되어 있는 피스톤(11)의 상부에 끼워지는 부재로서, 길이 방향으로 소정 폭을 가지는 띠 형상을 가지고 있다. 상기 회전방지부재(12)의 내면은 상기 피스톤(11)의 상단면의 형상에 대응되는데, 구체적으로 상기 회전방지부재(12)의 내면에는 상기 끼움부(110)에 삽입되는 회전방지돌기(120)가 돌출 형성되어 있다. 따라서 회전방지부재(12)가 피스톤(11)의 상단으로부터 아래로 끼워지게 되면 상기 회전방지 돌기(120)는 끼움부(110)에 삽입된다. 도면에 도시된 것처럼, 회전방지부재(12)가 피스톤(11)에 끼워졌을 때, 회전방지부재(12)의 내부에 피스톤(11)이 꽉 차도록 결합되는 것이 바람직하다. 회전방지부재(12)가 위에서 설명한 것처럼 피스톤(11)의 상단부로부터 피스톤(11)의 외면에 끼워진 이후에(도 7 참조) 상기 회전방지부재(12)의 하단은 상기 실린더(10)의 상단과 일체로 결합된다. 예를 들어 용접 등의 방법에 의해 회전방지부재(12)의 하단이 실린더(10)의 상단에 결합되어, 회전방지부재(12)와 실린더(10)가 서로 회전이 불가능한 상태로 일체를 이루게 되는 것이다.

이와 같이 회전방지부재(12)가 결합된 후에도, 상기 피스톤(11)의 상단부는 회전방지부재(12) 위쪽으로 돌출되어 상부 본체부(105)와 일체로 결합된다. 도면에 도시된 실시예에서는, 회전방지부재(12) 위쪽으로 돌출되어 있는 피스톤(11)의 상단부가 상부 본체부(105)의 중공 내부로 삽입되고, 상부 본체부(105)의 측면 방향에서부터 볼트 등과 같은 체결부재(90)가 상부 본체부(105)를 관통하여 상기 피스톤(11)에 박혀서 고정됨으로써, 상기 피스톤(11)의 상단부가 상부 본체부(105)와 일체로 결합되어 있다.

한편, 지지력 시험 과정에서 피스톤(11)이 실린더(10)로부터 뽑히는 거리 즉, 지지력 시험 과정에서 상부 본체부(105)와 하부 본체부(106) 사이가 벌어지는 거리를 측정할 수 있도록, 도면에 도시된 실시예에서는 상기 상부 본체부(105)의 중공을 통해서 변위측정 탐침(80)이 삽입되며, 상기 변위측정 탐침(80)의 하단은 상기 회전방지돌기(120)의 상단면에 접촉한 상태로 위치하게 된다. 상기 변위측정 탐침(80)은 봉형상의 부재로 이루어질 수 있다.

다음에서는 위와 같은 비회전 연직잭(1)이 구비된 본 발명에 따른 헬리컬 파일(100)의 시공 및 지지력 시험방법에 대해 설명한다.

상부 본체부(105)와 하부 본체부(106)의 사이에 위와 같은 구성에 의해 비회전 연직잭(1)이 구비된 상태에서, 종래와 마찬가지로 파일본체(101)를 연직하게 세운 후 모터 등을 이용하여 상부 본체부(105)에 회전력을 가한다. 앞서 살펴본 것처럼, 본 발명에서 비회전 연직잭(1)의 피스톤(11) 상단부는 상부 본체부(105)와 일체로 결합되어 있고, 피스톤(11)에는 회전방지부재(12)가 끼워져서 피스톤(11)이 회전방지부재(12)에 끼워진 채로 길이 방향으로 상,하 이동할 수 있지만 회전은 불가능하게 결합되어 있으며, 상기 회전방지부재(12)는 실린더(10)와 일체로 결합되어 있고, 상기 실린더(10)는 하부 본체부(106)와 일체로 결합되어 있다. 따라서 상부 본체부(105)에 가해진 회전력은 피스톤(11)으로 전달되고, 후속하여 피스톤(11)으로부터 회전방지부재(12)로 전달되어, 실린더(10)를 거쳐 하부 본체부(106)로 전달된다. 즉, 상부 본체부(105)의 회전력은 비회전 연직잭(1)을 통해 하부 본체부(106)로 그대로 전달되는 것이다. 따라서 상부 본체부(105)를 회전시킴에 따라 하부 본체부(106)가 회전하면서, 회전날개(102)가 지반을 파고들게 되어, 파일본체(101)가 지반에 연직하게 관입 설치된다.

위에서 살펴본 것처럼, 본 발명에 따른 헬리컬 파일(100)에서는 비록 파일본체(101)의 중간에 비회전 연직잭(1)이 구비되어 있지만, 종래의 잭장치와 달리 상기 비회전 연직잭(1)은 회전력을 그대로 전달하는 구성을 가지고 있으므로, 종래의 일반적인 헬리컬 파일을 시공하는 것과 마찬가지로 파일본체(101)의 상부 회전을 통해서 용이하게 파일본체(101)를 지반에 연직하게 관입시켜서 헬리컬 파일(100)을 시공할 수 있게 된다.

이와 같이 파일본체(101)가 지반에 연직하게 관입설치된 상태에서, 헬리컬 파일(100)의 재하성능 즉, 지지력을 시험하기 위해서는, 우선 상기 유압관(91)과 상기 유압주입공(15)을 통해서 유체를 주입하게 된다. 그에 따라 피스톤(11)의 하단면과 실린더(10)의 막혀 있는 하부 내면 사이로 유체가 채워지게 되고, 그에 따라 피스톤(11)의 하단면에 대해 상향으로 유압이 작용하게 됨과 동시에 실린더(10)의 막혀 있는 하부 내면에 대해서는 하향으로 유압이 작용하게 된다. 즉, 유압에 의해 상부 본체부(105)에는 상향력이 작용하게 되며 하부 본체부(106)에는 하향력이 작용하게 되는 것이다. 도 10 및 도 11에는 각각 이와 같이 유압이 작용하는 상태를 보여주는 도 8 및 도 9에 대응되는 단면 사시도가 도시되어 있다.

앞서 살펴본 것처럼, 피스톤(11)은 실린더(10)에 대해 회전은 불가능하지만, 상하로는 움직일 수 있는 상태이므로, 피스톤(11)의 상단부와 결합되어 있는 상부 본체부(105)를 지반으로부터 뽑히는 방향으로 유압이 가해지면서 피스톤(11)이 실린더(10)로부터 뽑히는 방향으로 움직이게 된다. 그에 따라 도 10 및 도 11에 도시된 것처럼 상부 본체부(105)와 하부 본체부(106) 사이는 벌어지게 되고, 이와 같은 상부 본체부(105)와 하부 본체부(106) 사이의 간격변화는 변위측정 탐침(80)에 의해 측정된다. 이러한 변위측정 탐침(80)에 의해 측정된 상부 본체부(105)와 하부 본체부(106) 사이의 간격변화를 이용하여, 공지의 방법에 의해 헬리컬 파일의 지지력을 산정할 수 있게 된다.

한편, 본 발명에서 헬리컬 파일의 지지력은, 위와 같이 변위측정 탐침(80)에 의해 측정된 상부 본체부(105)와 하부 본체부(106) 사이의 간격변화를 이용하는 것 이외에도, 피스톤(11)의 하단면과 실린더(10)의 막혀 있는 하부 내면 사이에 채워진 유체의 유압을 측정함으로써, 산정할 수 있다. 즉, 상기 유압관(91)을 통해서 상기 유압주입공(15)으로 주입되는 유체의 압력을 유압관(91)의 단부에 설치된 가압펌프 등으로부터 직접 측정하여 피스톤(11)의 하단면과 실린더(10)의 막혀 있는 하부 내면에 가해지는 압력을 파악함으로써, 이에 근거하여 공지의 방법에 의해 헬리컬 파일의 지지력을 산정할 수 있는 것이다.

이와 같이, 본 발명은 헬리컬 파일(100)의 파일본체(101)를 상부 본체부(105)와 하부 본체부(106)의 두 부분으로 분할하여 구분하고, 하부 본체부(106)에는 하항력을 가하고, 상부 본체부(105)에는 상향력을 가하도록 구성되어 있다. 즉, 본 발명은 회전에 의해 지반에 관입되는 헬리컬 파일임에도 불구하고, 유압에 의해 상항력과 하향력을 가할 수 있도록 구성되어 있으므로, 정적(靜的) 지지하중 측정방법을 이용하여 헬리컬 파일의 지지력을 측정하면서도, 종래 기술에서 필수적으로 요구되었던 반력제공말뚝(200)이 전혀 필요가 없게 되며, 따라서 반력제공말뚝(200)의 설치를 위한 비용, 시간 등을 줄일 수 있으며, 따라서 경제성이 향상되는 효과를 발휘하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 헬리컬 파일(100)에서는 상기한 구성을 가지는 비회전 연직잭(1)을 필요한 개소에 필요한 개수로 용이하게 설치할 수 있다는 장점이 있다.

1: 비회전 연직잭
10: 실린더
11: 피스톤
12: 회전방지부재
100: 헬리컬 파일
101: 파일본체
102: 회전날개
105: 상부 본체부
106: 하부 본체부

Claims (5)

1. 파일본체(101)와, 판 부재가 꼬여진 형태로 상기 파일본체(101)의 하단 외면에 감겨져 구비되는 회전날개(102)를 포함하며, 상기 파일본체(101)에는 비회전 연직잭(1)이 구비되어 상기 파일본체(101)는 상기 비회전 연직잭(1)의 위쪽으로 중공형태의 상부 본체부(105)와 아래쪽으로 하부 본체부(106)로 구분되는데;
   상기 비회전 연직잭(1)은, 하부는 막혀 있고 상부로부터는 중공이 형성되어 있는 관형상을 가지고 있고 하부는 상기 하부 본체부(106)와 일체로 조립되는 실린더(10)와, 상기 실린더(10)의 중공에 삽입되어 승하강하게 되며 유압관(91)과 연결되는 유압주입공(15)이 길이 방향으로 관통 형성되어 있는 피스톤(11)과, 상기 피스톤(11)의 상부로부터 끼워져 결합되는 회전방지부재(12)를 포함하며;
   상기 회전방지부재(12)가 상기 피스톤(11)에 끼워진 후 상기 회전방지부재(12)의 위쪽으로 돌출되어 있는 상기 피스톤(11)의 상단부는 상부 본체부(105)의 하부에 일체로 결합되고, 상기 회전방지부재(12)의 하부는 상기 실린더(10)와 일체로 결합되어, 상기 피스톤(11)은 상기 회전방지부재(12)에 끼워진 채로 상,하 이동할 수 있지만 회전은 불가능하며;
   상부 본체부(105)에 가해진 회전력이 상기 비회전 연직잭(1)에 의해 하부 본체부(105)로 전달되어 하부 본체부(106)와 회전날개(102)의 회전에 의해 파일본체(101)가 지반에 관입되며;
   파일본체(101)의 지반 관입 후, 유압주입공(15)을 통해 피스톤(11)의 하단면과 실린더(10)의 하부 내면 사이로 유체를 공급하여 유압을 가하여 상부 본체부(105)에는 상향력이 작용함과 동시에 하부 본체부(106)에는 하향력이 작용하게 되어 지지력을 측정할 수 있게 되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 헬리컬 파일.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 피스톤(11)의 측면에는 오목하게 형성된 끼움부(110)가 그 길이 방향으로 피스톤(11)의 상단면으로부터 길게 형성되어 있되 상기 피스톤(11)의 하단면은 실린더(10)의 중공 단면에 대응되는 형상을 가지고 있으며;
   상기 회전방지부재(12)의 내면에는 회전방지돌기(120)가 돌출 형성되어 있어서;
   상기 회전방지부재(12)가 상기 피스톤(11)의 상부로부터 끼워지면, 상기 회전방지돌기(120)가 상기 끼움부(110)에 삽입됨으로써, 상기 피스톤(11)의 상하 움직임은 허용하지만 회전은 방지하게 되는 것을 특징으로 하는 헬리컬 파일.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 상부 본체부(105)의 중공을 통해서 변위측정 탐침(80)이 삽입되어 상기 변위측정 탐침(80)의 하단은 상기 회전방지돌기(120)의 상단면에 접촉한 상태로 위치하고 있어서, 지지력의 측정을 위해 유압이 가해짐으로써 상부 본체부(105)와 하부 본체부(106) 사이가 벌어지면 상기 변위측정 탐침(80)에 의해 벌어지는 거리를 측정하게 되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 헬리컬 파일.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 비회전 연직잭(1)은 상기 파일본체(101)의 복수개 위치에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 헬리컬 파일.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 실린더(10)의 중공 내면과 상기 피스톤(11) 하단면 가장자리와의 밀봉을 위하여, 상기 피스톤(11)의 하단면과 이어지는 상기 피스톤(11)의 측면에는 밀봉링(13)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 헬리컬 파일.

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