KR101370102B1 - 현장타설형 팽이파일 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 현장타설형 팽이파일을 이용하여 연약지반을 보강하는 시공작업시 기초철근 조립체상에 다수개의 현장타설형 팽이파일을 간단하게 조립·설치할 수 있도록 함과 동시에 현장타설형 팽이파일이 하부의 골재층에 손쉽게 박히도록 함으로써 시공작업성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 새로운 현장타설형 팽이파일 및 그 시공방법이 개시된다.
본 발명은 상부면이 개방되고, 내부가 비어 있으며, 윗부분이 넓고 아랫부분으로 갈수록 좁아지는 상광하협(上廣下狹) 형태로 이루어지는 본체부와, 상기 본체부의 하단부 중심으로부터 수직하방으로 연장형성되어 본체부를 지지함과 동시에 시공시 아랫쪽의 골재층에 박히는 파일(Pile)부로 이루어지는 현장타설형 팽이파일에 있어서, 상기 본체부의 상부 내주면상에는 다수개의 현장타설형 팽이파일이 서로 연접된 상태로 잇대어 조립될 때 서로 이웃하는 현장타설형 팽이파일이 윗쪽으로부터 끼워지는 고정클립상의 고정턱이 견고하게 끼워져 걸릴 수 있도록 하기 위한 클립고정홈이 일정 간격으로 형성되는 한편, 상기 파일부는 상기 본체부의 내부와 연통된 상태에서 윗부분이 넓고 아랫쪽으로 갈수록 좁아지게 형성되며, 그 하단부는 쐐기형으로 이루어지고, 내부의 길이방향 중심선을 따라 배수공이 형성되며, 상기 배수공의 둘레에 해당되는 쐐기형 하단부의 두께는 파일부의 다른 부위의 두께에 비하여 상대적으로 두껍게 형성되도록 구성된다.

Description

현장타설형 팽이파일 및 그 시공방법{Cast-in-place type top-pile and construction process of the same}

본 발명은 현장타설형 팽이파일 및 그 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현장타설형 팽이파일을 이용하여 연약지반을 보강하는 시공작업시 기초철근 조립체상에 다수개의 현장타설형 팽이파일을 간단하게 조립·설치할 수 있도록 함과 동시에 현장타설형 팽이파일이 하부의 골재층에 손쉽게 박히도록 함으로써 시공작업성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 현장타설형 팽이파일 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연약지반(軟弱地盤)에 건축물을 짓거나 각종 토목공사를 수행하기 위해서는 먼저 지반을 견고하게 보강할 필요가 있으며, 이를 위하여 다수의 팽이파일(Top-pile)을 기초지면에 깔아서 기반 다짐공사를 하게 되는바, 콘크리트로 성형된 팽이파일은 지반에 대한 응력분산 기능을 수행함과 동시에 하중(荷重)을 분산시키는 기능을 함으로써 연약지반을 보강하는 역할을 하는 것이다.

이와 같이 팽이파일을 이용하여 연약한 지반에 대한 보강공사를 시공하는 경우, 다수개의 팽이파일을 지면에 평면상으로 배열한 후 자갈 등의 골재를 이용하여 팽이파일 사이에 형성되는 공간을 채우고 다지게 되는데, 이와 같이 팽이파일을 이용하여 연약지반을 보강하게 되면 건축물의 기초지반으로 손쉽게 이용할 수 있을 정도로 보강효과가 나타나기 때문에 지반보강의 능률성과 경제성이 매우 뛰어나다는 장점이 있다.

그러나, 기존의 콘크리트로 미리 성형된 팽이파일은 부피가 크고 무거워 건설현장까지 운반이 매우 불편한 것은 물론, 운반에 따른 비용도 많이 소요되어 경제적으로 불리하다는 문제가 있으며, 그 형태 또한 윗쪽의 본체부는 넓고 무거운 반면 아랫쪽의 파일부는 상대적으로 가늘게 성형되기 때문에 운반중 파일부가 파손되기 쉽다는 문제가 있고, 시공작업성도 불량하여 전체적으로 그 능률성이 크게 떨어진다는 문제가 있다.

이에 따라, 최근에는 콘크리트로 미리 성형된 기존의 팽이파일 보다 시공현장에서 성형하여 바로 시공할 수 있는 현장타설(Cast-in-place)형 팽이파일이 주로 적용되고 있는 실정이다.

상기의 현장타설형 팽이파일을 이용한 시공은 먼저 다수개의 합성수지재 팽이파일 성형틀을 준비하고, 다음의 그림 1에서 보여지는 바와 같이, 상기 다수의 팽이파일 성형틀을 건설 현장의 연약지반 위에 서로 연접되게 잇대어 배치한 다음 상기 각각의 팽이파일 형틀에 콘크리트를 타설하고 양생시켜 팽이파일을 성형토록 함으로서, 현장에서 팽이파일의 파일의 제작 및 시공이 동시에 이루어지도록 하는 것이다.

그림 1. 현장타설형 팽이파일의 시공상태를 나타내는 이미지

이와 같은 현장타설형 팽이파일 및 그 시공방법에 대한 다양한 선행기술로서 대한민국 특허등록 제10-0798698호(명칭: 팽이파일 조립체를 이용한 현장타설용 팽이파일의 시공방법)과 대한민국 특허등록 제10-0799848호(명칭:결합구조를 보강한 현장타설형 팽이파일)가 제안되었다.

상기 특허등록 제10-0798698호의 선행기술은 '현장타설형 팽이파일을 구성하는 몸체부상에 철근이 '井'형태로 관통되게 끼워질 수 있도록 하기 위한 8개의 장공이 형성되도록 한 것'을 기술적 특징으로 하는 것이다.

그러나, 상기 특허등록 제10-0798698호의 선행기술에서는 다수개의 팽이파일을 연접되게 설치하는 경우 철근을 관통공에 맞추어 끼워야 하기 때문에 작업이 매우 까다로워 시공성이 불량하다는 문제가 있다.

또, 상기 특허등록 제10-0799848호의 선행기술은 '팽이파일을 이용하는 기초시공에 있어서, 상단이 개방된 상광하협 형태의 부양부가 형성되고 상기 부양부와 일체로 되어 하향 연장되고 하단이 뾰족한 파일부로 구성된 팽이파일과, 횡과 종방향으로 각각 복수개 연접한 상기 각 팽이파일의 부양부를 가로 및 세로 방향의 십자형태로 관통한 복수개의 연결철근이 결합되어 복수개의 팽이파일이 연결철근을 통해 상호 고정된 팽이패널을 제공하는 것'을 기술적 특징으로 하는 것이다.

그러나, 상기 특허등록 제10-0799848호의 선행기술 또한 다수개의 팽이파일을 연접되게 설치하는 경우 연결철근을 관통공에 맞추어 끼워야 하기 때문에 작업이 매우 까다로워 시공성이 불량하다는 문제가 있다.

또, 상기 특허등록 제10-0799848호의 선행기술에서는 팽이파일 조립체를 이용하여 연약지반에 대한 보강공사를 시공하는 경우, 현장타설형 팽이파일의 내부에 콘크리트를 타설하고 양생한 다음에 상기 팽이파일 사이의 공간부에 골재를 채워 넣고 다지는 골재채우기 공정이 진행되는바, 팽이파일의 간섭에 의하여 골재가 균일하게 충전되지 못하거나 골재의 다짐상태가 균일하지 못한 경우 시공 후 지반의 부분 침하현상이 발생될 우려가 높다는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 현장타설형 팽이파일을 이용하여 연약지반을 보강하는 시공작업시 기초철근 조립체상에 다수개의 현장타설형 팽이파일을 간단하면서도 견고하게 조립·설치할 수 있도록 함으로써 연약지반에 대한 보강작업의 시공성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 새로운 현장타설형 팽이파일을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 현장타설형 팽이파일이 하부의 골재층에 손쉽게 박히도록 함으로써 시공작업성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 새로운 현장타설형 팽이파일을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기한 현장타설형 팽이파일을 이용하여 보다 효율성을 높인 새로운 현장타설형 팽이파일의 시공방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상부면이 개방되고, 내부가 비어 있으며, 윗부분이 넓고 아랫부분으로 갈수록 좁아지는 상광하협(上廣下狹) 형태로 이루어지는 본체부와, 상기 본체부의 하단부 중심으로부터 수직하방으로 연장형성되어 본체부를 지지함과 동시에 시공시 아랫쪽의 골재층에 박히는 파일(Pile)부로 이루어지는 현장타설형 팽이파일에 있어서, 상기 본체부의 상부 내주면상에는 다수개의 현장타설형 팽이파일이 서로 연접된 상태로 잇대어 조립될 때 서로 이웃하는 현장타설형 팽이파일이 윗쪽으로부터 끼워지는 고정클립상의 고정턱이 견고하게 끼워져 걸릴 수 있도록 하기 위한 클립고정홈이 일정 간격으로 형성되는 한편, 상기 파일부는 상기 본체부의 내부와 연통된 상태에서 윗부분이 넓고 아랫쪽으로 갈수록 좁아지게 형성되며, 그 하단부는 쐐기형으로 이루어지고, 내부의 길이방향 중심선을 따라 배수공이 형성되며, 상기 배수공의 둘레에 해당되는 쐐기형 하단부의 두께는 파일부의 다른 부위의 두께에 비하여 상대적으로 두껍게 형성된 특징을 갖는다.

본 발명에서 상기 본체부의 상부 내주면상에는 다수개의 보강편이 일정 간격으로 형성되고, 상기 본체부상에서 고정클립 고정홈이 형성된 부분의 바깥면에는 비틀림방지턱이 돌출되게 형성된 특징을 갖는다.

상기의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 현장타설형 팽이파일의 시공방법은 보강하고자 하는 연약지반의 표면을 균일하게 고르는 지반 고르기단계와; 지반위에 부직포 같은 토목용 매트를 도포하는 토목용 매트 설치단계와; 상기 토목용 매트위에 골재를 일정 높이로 적층시키고, 균일하게 다지는 골재층 형성단계와; 다져진 골재층의 상부면에 기초철근을 가로 및 세로방향으로 서로 교차되게 배근하고, 상기 기초철근의 교차부 일측에 '△'형의 공간부가 형성되도록 보조철근을 경사지게 배근한 후 케이블 타이(Cable tie), 철사등의 결속부재로 결속하는 기초철근 조립단계와; 상기 격자형상으로 조립된 기초철근상의 각각의 교차부에 형성된 '△'형 공간부 마다 현장타설형 팽이파일의 파일부를 삽입하고, 포클레인의 공구척에 결합된 천공기를 상기 현장타설형 팽이파일의 파일부에 끼운 다음 작동시켜 상기 현장타설형 팽이파일의 파일부가 골재층에 박히도록 하는 방식으로 다수개의 현장타설형 팽이파일을 기초철근 조립체상에 연접되게 설치하는 현장타설형 팽이파일 설치단계와; 상기 기초철근 조립체상에서 서로 연접되게 설치된 현장타설형 팽이파일의 윗쪽으로부터 고정클립을 끼워 상기 고정클립의 양쪽 내주면에 형성된 고정턱이 현장타설형 팽이파일의 상부 내주면에 형성된 클립고정홈에 끼워져 걸리도록 하여 서로 이웃하는 현장타설형 팽이파일이 서로 견고하게 고정되도록 하는 현장타설형 팽이파일 조립단계와; 상기 기초철근 조립체상에 서로 연접되게 설치된 상태에서 고정클립에 고정 조립된 현장타설형 팽이파일의 본체부 및 파일부 내측에 콘크리트를 채워 넣는 콘크리트 타설단계와; 현장타설형 팽이파일의 내부에 충전된 콘크리트를 1∼3일 동안 굳히는 콘크리트 양생단계와; 상기의 현장타설된 팽이파일의 윗부분에 다시 콘크리트를 포설하고 양생시켜 기초콘크리트층을 형성하는 기초콘크리트 형성단계를 포함하여 구성된다.

본 발명을 적용하면, 현장타설형 팽이파일을 구성하는 본체부의 상부 가장자리 내주면에 클립고정홈이 형성되어 있어 다수개의 현장타설형 팽이파일을 연접되게 잇대어 조립하는 경우 윗쪽으로부터 끼워지는 별도의 고정클립상의 고정턱이 상기 클립고정홈에 견고하게 끼워져 걸리기 때문에 현장타설형 팽이파일의 조립작업이 매우 간편하게 이루어진다는 효과가 있다.

또, 본 발명의 현장타설형 팽이파일을 구성하는 본체부의 상부 내주면상에는 다수개의 보강편이 일정 간격으로 형성되기 때문에 강성이 보강되는 것은 물론, 상기 본체부상의 각각의 고정클립 고정홈이 형성된 부분의 바깥면에는 비틀림방지턱이 바깥쪽으로 돌출되게 형성됨에 따라 다수개의 현장타설형 팽이파일을 서로 잇대어 연접되게 설치하는 경우 뒤틀리지 않아 시공작업성이 향상된다는 효과가 있다.

또, 상기 현장타설형 팽이파일을 구성하는 아랫쪽의 파일부의 하단이 쐐기형태로 이루어짐과 동시에 그 두께가 파일부의 다른 부위의 두께보다 두껍게 형성되기 때문에 골재층에 대한 현장타설형 팽이파일의 설치작업이 간편하고 원활하게 이루어진다는 효과가 있다.

또, 본 발명을 적용하면, 연약지반위에 골재층을 형성한 상태에서 그 위에 기초철근 조립체를 설치하고, 상기 기초철근 조립체를 사이에 두고, 현장타설형 팽이파일을 박아 설치한 후 상기 현장타설형 팽이파일의 내부에 콘크리트를 타설하여 양생시키기 때문에 시공작업이 간편한 것은 물론, 시공 후 지반의 부분 침하현상이 발생되지 않는다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 현장타설형 팽이타일을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 현장타설형 팽이타일을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 현장타설용 팽이타일들을 서로 연접되게 배치한 상태에서 서로 이웃하는 팽이파일의 윗쪽으로부터 고정클립을 끼워 고정하고, 격자(格子)형상으로 연결된 기초철근 사이에 끼워 조립한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 부분 확대 사시도이다.
도 5는 도 3의 저면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 현장타설형 팽이파일을 시공면의 골재층에 박아 고정시키는 상태를 나타내는 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 현장타설형 팽이파일 조립체를 이용하여 연약지반에 대한 보강공사를 시공한 상태의 단면도이다.
도 8은 도 7의 부분 확대도이다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 현장타설형 팽이파일(10)에서는상부면이 개방되고, 내부가 비어 있으며, 윗부분이 넓고 아랫부분으로 갈수록 좁아지는 상광하협(上廣下狹) 형태로 이루어지는 본체부(12)가 마련된다.

상기 본체부(12)의 하단부 중심으로부터 수직하방으로는 상기 본체부(12)를 지지함과 동시에 시공시 아랫쪽의 골재층에 박히는 파일부(14)가 일체로 연장·형성되도록 구성된다.

본 발명에서 상기 본체부(12)의 상부 내주면상에는 다수개의 현장타설형 팽이파일(10)(10')이 서로 연접된 상태로 잇대어 조립될 때 서로 이웃하는 현장타설형 팽이파일(10)(10')이 윗쪽으로부터 끼워지는 고정클립(16)상의 고정턱(18)이 견고하게 끼워질 수 있도록 하기 위한 클립고정홈(20)이 일정 간격으로 형성되도록 구성된다.

또, 상기 파일부(14)는 상기 본체부(12)의 내부와 연통된 상태에서 윗부분이 넓고 아랫쪽으로 갈수록 좁아지게 형성되며, 그 하단부는 쐐기형으로 이루어진다.

상기 파일부(14)의 하단부 내부에는 길이방향 중심선을 따라 배수공(22)이 형성되도록 구성되며, 상기 배수공(22)의 둘레에 해당되는 쐐기형 하단부의 두께는 파일부(14)의 다른 부위의 두께에 비하여 상대적으로 두껍게 형성되도록 구성된다.

한편, 상기 본체부(12)의 상부 내주면상에는 다수개의 보강편(12a)이 일정 간격으로 형성되고, 상기 본체부(12)상의 각각의 고정클립 고정홈(16)이 형성된 부분의 바깥면에는 비틀림방지턱(12b)이 바깥쪽으로 돌출되게 형성되도록 구성된다.

이와 같은 본 발명에 따른 현장타설형 팽이파일을 이용하여 연약지반에 대한 고장공사를 시행하는 공정을 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명한다.

먼저, 보강하고자 하는 연약지반의 표면을 균일하게 고른 다음(지반 고르기단계)에 상기 지반위에 부직포 같은 토목용 매트를 도포하고(토목용 매트 설치단계), 상기 토목용 매트위에 골재를 일정 높이로 적층시킨 후 균일하게 다져 골재층(30)을 형성한다(골재층 형성단계).

상기의 골재층(30)의 상부면에 기초철근(32)을 가로 및 세로방향으로 서로 교차되게 배근하고, 상기 기초철근(32)의 교차부 일측에 '△'형의 공간부(34)가 형성되도록 보조철근(36)을 경사지게 배근한 후 케이블 타이(Cable tie), 철사등의 결속부재로 결속한다(기초철근 조립단계).

그런 다음, 상기 격자형상으로 조립된 기초철근(32)상의 각각의 교차부에 형성된 '△'형 공간부(34) 마다 현장타설형 팽이파일(10)(10')의 파일부(14)를 삽입하고, 포클레인(38)의 공구척에 결합된 천공기(40)를 상기 현장타설형 팽이파일(10)(10')의 파일부(14) 내측에 끼운 다음 작동시켜 상기 현장타설형 팽이파일(10)(10')의 파일부(14)가 골재층(30)에 박히도록 하는 방식으로 다수개의 현장타설형 팽이파일(10)(10')을 기초철근 조립체상에 연접되게 설치한다(현장타설형 팽이파일 설치단계).

이와 같이 현장타설형 팽이파일(10)(10')이 설치된 상태에서 상기 기초철근 조립체상에서 서로 연접되게 설치된 현장타설형 팽이파일(10)(10')의 윗쪽으로부터 고정클립(16)을 끼워 상기 고정클립(16)의 양쪽 내주면에 형성된 고정턱(18)이 현장타설형 팽이파일(10)(10')의 상부 내주면에 형성된 클립고정홈(20)에 끼워져 걸리도록 함으로써 서로 이웃하는 현장타설형 팽이파일(10)(10')이 서로 견고하게 고정되도록 한다(현장타설형 팽이파일 조립단계).

그런 다음, 상기 기초철근 조립체상에 서로 연접되게 설치된 상태에서 고정클립(16)에 의하여 고정·조립된 현장타설형 팽이파일(10)(10')의 본체부(12) 및 파일부(14) 내측에 콘크리트(42)를 채워 넣고(콘크리트 타설단계), 상기 현장타설형 팽이파일(10)(10')의 내부에 충전된 콘크리트(42)를 1∼3일 동안 양생시킨다(콘크리트 양생단계).

그런 다음, 상기와 같이 현장타설된 팽이파일(10)(10')의 윗부분에 다시 콘크리트를 포설하고 양생시켜 기초콘크리트층을 형성하면(기초콘크리트 형성단계), 본 발명에 따른 시공공정이 완료되는 것이다.

상기 현장타설형 팽이파일(10)(10')의 본체부(12) 및 파일부(14)의 내부에 콘크리트(42)가 채워질 때 생기는 약간의 물은 상기 파일부(14)의 하단 내측에 형성된 배수공(22)을 통하여 골채층(30)으로 배출된다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 연약지반위에 골재층을 형성한 상태에서 그 위에 기초철근 조립체를 설치하고, 상기 기초철근 조립체를 사이에 두고 현장타설형 팽이파일을 박아 설치한 후 상기 현장타설형 팽이파일의 내부에 콘크리트를 타설하여 양생시키기 때문에 시공작업이 간편한 것은 물론, 시공 후 지반의 부분 침하현상이 발생되지 않게 되는 것이다.

10,10' : 현장타설형 팽이파일 12 : 본체부
12a : 보강편 12b : 비틀림방지턱
14 : 파일부 16 : 고정클립
18 : 고정턱 20 : 클립고정홈
22 : 배수공 30 : 골재층
32 : 기초철근 34 : '△'형 공간부
36 : 보조철근 38 : 포클레인
40 : 천공기 42 : 콘크리트.

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 보강하고자 하는 연약지반의 표면을 균일하게 고르는 지반 고르기단계와; 지반위에 부직포 같은 토목용 매트를 도포하는 토목용 매트 설치단계와; 상기 토목용 매트위에 골재를 일정 높이로 적층시키고, 균일하게 다지는 골재층 형성단계와; 다져진 상기 골재층(30)의 상부면에 기초철근(32)을 가로 및 세로방향으로 서로 교차되게 배근하고, 케이블 타이(Cable tie), 철사 등의 결속부재로 결속하는 기초철근 조립단계와; 상기 기초철근 조립체상에 다수개의 현장타설형 팽이파일(10)(10')을 연접되게 설치하는 현장타설형 팽이파일 설치단계와; 상기 기초철근 조립체상에서 서로 연접되게 설치된 현장타설형 팽이파일(10)(10')이 서로 견고하게 고정되도록 하는 현장타설형 팽이파일 조립단계와; 상기 기초철근 조립체상에 서로 연접되게 설치된 상태에서 조립된 현장타설형 팽이파일(10)(10')의 본체부(12) 및 파일부(14) 내측에 콘크리트(42)를 채워 넣는 콘크리트 타설단계와; 상기 현장타설형 팽이파일(10)(10')의 내부에 충전된 콘크리트(42)를 1∼3일 동안 굳히는 콘크리트 양생단계와; 상기의 현장타설된 팽이파일(10)(10')의 윗부분에 다시 콘크리트를 포설하고 양생시켜 기초콘크리트층을 형성하는 기초콘크리트 형성단계를 포함하는 현장타설형 팽이파일의 시공방법에 있어서,
   상기 기초철근 조립단계에서는 기초철근(32)의 교차부 일측에 보조철근(36)을 경사지게 배근하여 '△'형의 공간부(34)가 형성되도록 하고;
   상기 현장타설형 팽이파일 설치단계에서는 격자형상으로 조립된 상기 기초철근(32)상의 각각의 교차부에 형성된 '△'형 공간부(34) 마다 현장타설형 팽이파일(10)의 파일부(14)를 삽입하고, 포클레인(38)의 공구척에 결합된 천공기(40)를 상기 현장타설형 팽이파일(10)의 파일부(14) 내측에 끼운 다음 작동시켜 상기 현장타설형 팽이파일(10)의 파일부(14)가 골재층(30)에 박히도록 파일링(Piling)하여 다수개의 현장타설형 팽이파일(10)(10')이 기초철근 조립체상에 연접되게 설치하고;
   상기 현장타설형 팽이파일 조립단계에서는 상기 기초철근(32) 조립체상에서 서로 연접되게 설치된 현장타설형 팽이파일(10)(10')의 윗쪽으로부터 고정클립(16)을 끼워 상기 고정클립(16)의 양쪽 내주면에 형성된 고정턱(18)이 현장타설형 팽이파일(10)(10')의 상부 내주면에 형성된 클립고정홈(20)에 견고하게 끼워져 걸리도록 하여 서로 이웃하는 현장타설형 팽이파일(10)(10')이 서로 견고하게 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 현장타설형 팽이파일의 시공방법.

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