KR101436307B1

KR101436307B1 - 헬리칼 복합말뚝 시공방법

Info

Publication number: KR101436307B1
Application number: KR1020130031502A
Authority: KR
Inventors: 이형훈
Original assignee: 주식회사 대산시빌테크날러지; 이형훈
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2014-09-02

Abstract

지반에 회전 삽입시켜 시공되는 헬리칼 말뚝을 복합 말뚝화시켜 종래 헬리칼 말뚝의 단점인 수평저항력을 획기적으로 증진시킬 수 있는 헬리칼 복합말뚝 시공방법에 대한 것으로서 상기 시공방법은 지반에 회전날개부를 구비한 헬리칼 말뚝을 회전 삽입시키고, 상기 회전 삽입에 의하여 교란된 지반에 지표면으로부터 복합고결재를 주입하는 단계를 포함하여, 상기 복합고결재에 의하여 헬리칼 말뚝의 주위에 교란된 지반이 경화되도록 하게 된다.

Description

헬리칼 복합말뚝 시공방법{HELIX COMPOSITE PILE AND THE CONSTRUCTION METHOD THEREFOR}

본 발명은 헬리칼 복합말뚝 시공방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 지반에 회전 삽입시켜 시공되는 헬리칼 말뚝을 복합 말뚝화시켜 종래 헬리칼 말뚝의 단점인 수평저항력을 획기적으로 증진시킬 수 있는 헬리칼 복합말뚝 시공방법에 관한 것이다.

구조물 지지용 말뚝 또는 지반 보강용 말뚝의 시공방법의 하나로 직경이 비교적 작은 헬리칼 말뚝을 이용하는 방법이 있다.

도 1a는 종래 헬리칼 말뚝(20)의 시공단면도를 도시한 것인데, 상기 헬리칼 말뚝은 통상 속이 빈 관 형태의 말뚝으로서 외주면에 나선형 회전날개부(21)가 다수 이격되어 헬리칼 말뚝(20)을 지반에 회전시켜 삽입시키는 방법으로 말뚝을 설치하게 된다.

헬리칼 말뚝(20)은 지반에 회전 삽입시킨 이후에는 헬리칼 말뚝(20) 두부를 지지판(미도시)에 정착너트(50)를 이용하여 정착시키는 방식으로 설치한다.

이에 상기 헬리칼 말뚝(20)의 제한적 길이(시공, 운반 등의 이유)에 의하여 서로 연결시켜야 할 경우에는 헬리칼 말뚝(20)의 연결단부가 서로 겹쳐져 삽입되도록 한 후에 상기 연결단부를 관통하는 볼트와 너트와 같은 체결부재(40)를 이용하는 것이 일반적이다.

하지만 연결단부의 체결력이 부족하여 헬리칼 말뚝(20) 회전 시 각각의 헬리칼 말뚝(20)이 서로 헛돌면서 회전 삽입을 어렵게 한다는 문제점이 있었다.

즉, 서로 연결된 헬리칼 말뚝(20)이 작용하는 하중에 대하여 지반에 압축력 전달시 전단연결재로 기능하는 상기 체결부재(40)가 취약하여 말뚝으로서 역할을 제대로 발휘하지 못하는 문제점이 지적되었다.

또한, 상기 헬리칼 말뚝(20)은 일정한 직경을 가진 속이 빈 관 형태의 말뚝이므로 지표면으로부터 일정한 깊이(개략 5-10m)에서 크게 발생하는 휨 모멘트(M, 수평저항력)에 대해 상당히 취약할 수밖에 없었다.

즉, 종래 헬리칼 말뚝(20)은 소정의 직경이 가진 관부재로서 전체 연장길이에 걸쳐 소구경 관의 형태로 시공되므로 특히 상부에 있어 작용하는 토압 등에 의한 수평저항력이 작다는 문제점이 있었다.

도 1b는 종래 헬리칼 말뚝(10)의 회전날개부(11)의 회전 삽입 상태도를 도시한 것이다. 즉, 상기 회전날개부(11)는 링형 회전날개부 일부를 절단하여 상하로 절단단면이 상하방향으로 이격되도록 하여 헬리칼 말뚝의 외주면에 형성되어 헬리칼 말뚝 회전 시 절단단면(A)이 회전하면서 지반(G)을 전단 파괴시켜 가면서 회전 삽입되도록 하게 된다.

이때 상기 헬리칼 말뚝은 지반에 설계 위치에 정확하게 회전 삽입되어 도달해야 말뚝으로서 기능을 발휘하게 되는데 문제는 회전 삽입 시 정확한 직진성 확보가 어렵다는 문제점이 있었다.

즉, 지반이 균질하거나 연약한 경우에는 헬리칼 말뚝의 직진성 확보에 큰 어려움이 없지만 비 균질하고 자갈, 전석이 포함된 지반은 전단강도가 커서 헬리칼 말뚝의 회전날개부의 전단저항이 커져 삽입 깊이가 길어지면 길어질수록 직진하지 못하고 경사지게 시공되는 등 정확한 설계위치에 헬리칼 말뚝을 시공하기가 매우 어렵다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 비 균질하고 자갈, 전석이 포함된 지반은 전단강도가 큰 지반에서도 헬리칼 앵커의 회전 삽입이 용이하도록 하면서 직직성을 확보할 수 있어 효율적인 헬리칼 말뚝시공이 가능하면서도, 특히 헬리칼 말뚝이 소정의 직경이 가진 관부재로서 지반에 시공됨으로서 특히 헬리칼 말뚝 상부가 수평저항력에 매우 취약하다는 문제점을 해결할 수 있는 헬리칼 복합말뚝 시공방법 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은

헬리칼 말뚝의 선단부는 진진성 확보를 위한 연장된 관 형태의 포인터가 더 형성되도록 하고, 상기 포인터 상부에는 회전날개부를 형성시키되 상기 회전날개부는 직진형 회전날개부로 형성되도록 하였다.

상기 포인터는 헬리칼 말뚝의 선도관 역할을 하도록 하는 것이고,

상기 직진형 회전날개부는 반원형으로 분할 형성되도록 하되 관 형태의 말뚝 외주면에 서로 상하로 이격 형성되도록 하되 서로 상하 경사지도록 형성되도록 하였다.

또한 상기 직진형 회전날개부는 절단면들이 모두 다단날개부로 형성되어 지반에 효과적으로 회전 삽입되도록 하여 헬리칼 말뚝의 진진성을 확보할 수 있도록 하였다.

또한 본 발명은 종래 헬리칼 말뚝은 지반에 회전 삽입시키는 것으로 시공을 완료했기 때문에 도 2a와 같이 헬리칼 말뚝 상부의 수평저항면적이 헬리칼 말뚝의 직경정도에 밖에 되지 않아 수평저항력에 매우 취약하였다. 이에 본 발명은 종래 헬리칼 말뚝 주위에 복합고결재(시멘트 등) 주입 및 철근망을 설치하여 복합고결재와 교란된 지반과 헬리칼 말뚝이 서로 일체화되도록 함으로서 수평저항면적이 증가하여 수평저항력을 충분히 확보할 수 있도록 하였다.

이를 위해 본 발명은

지반에 회전날개부를 구비한 헬리칼 말뚝을 회전 삽입시키고,

상기 회전 삽입에 의하여 교란된 지반에 지표면으로부터 복합고결재를 주입하는 단계를 포함하여, 상기 복합고결재에 의하여 헬리칼 말뚝의 주위에 교란된 지반이 경화되도록 하는 헬리칼 복합말뚝 시공방법을 제공한다.

또한 바람직하게는

상기 헬리칼 말뚝에 철근망을 더 장착하도록 하되,

상기 철근망은 헬리칼 말뚝을 감싸는 원통형 철근망 및 원통형 철근망하단에 원통형 링 및 원통형 링의 외주면과 일측이 접하고 타측은 원통형 링에 고정된 연결재;를 포함하여 헬리칼 말뚝이 회전하더라도 철근망은 회전하지 않도록 하는 헬리칼 복합말뚝 시공방법을 제공한다.

또한 바람직하게는

헬리칼 말뚝은 관 형태의 말뚝 외주면에 회전날개부가 형성된 것으로서 회전날개부의 형성위치 하방의 헬리칼 말뚝의 선단부에 직진형 회전날개부가 형성되도록 하되, 상기 직진형 회전날개부는 반원형으로 분할 형성되도록 하되 관 형태의 말뚝 외주면에 서로 상하로 이격 형성되도록 함과 더불어 서로 상하 경사지도록 형성되도록 하며, 상기 직진형 회전날개부의 절단단면부(A1)는 복수개의 절단단면부로 구분된 다단 절단부로 형성되도록 하며, 상기 직진형 회전날개부 또는 관 형태의 말뚝 선단부 내측면에는 회전방향으로 연장된 관 형태의 포인터가 더 형성되도록 하는 헬리칼 복합말뚝 시공방법을 제공한다.

본 발명에 의한 헬리칼 말뚝은 회전날개의 형상을 변형시키는 것으로 지반의 종류에 따라 헬리칼 말뚝을 용이하게 지반에 회전 삽입시킬 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의한 헬리칼 말뚝은 직진성을 충분히 확보할 수 있기 때문에 품질관리가 용이하여 보다 효율적인 헬리칼 말뚝 시공이 가능하게 된다.

또한 본 발명은 복합고결재 및 철근망을 이용하여 헬리칼 말뚝 시공시 교란된 주위 지반과 일체화되어 복합말뚝이 형성되어 수평저항력 확보가 가능하여 종래 헬리칼 말뚝의 단점을 보완할 수 있게 된다.

도 1a는 종래 헬리칼 말뚝의 시공사시도,
도 1b는 종래 헬리칼 말뚝의 회전날개부 작용사시도,
도 2a 및 도 2b는 종래 헬리칼 말뚝과 본 발명의 헬리칼 말뚝의 수평저항면적 대비도,
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 발명의 헬리칼 말뚝 시공사시도, 발췌 사시도, 작용사시도,
도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 본 발명의 실시예 1에 의한 헬리칼 복합말뚝 시공순서도,
도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d는 본 발명의 실시예 2에 의한 헬리칼 복합말뚝 시공순서도,
도 6a, 도 6b, 도 6c 및 도 6d는 본 발명의 실시예 1의 변형예에 의한 헬리칼 복합말뚝 시공순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[ 본 발명의 헬리칼 말뚝(100) ]

도 3a는 본 발명의 직진형 회전날개부(120)를 구비한 헬리칼 말뚝(100)을 도시한 시공사시도이다.

상기 헬리칼 말뚝(100)는 관 형태의 말뚝에 적어도 1개 이상의 회전날개부(110) 이외에 선단부에 직진형 회전날개부(120)가 형성된 말뚝체이다.

상기 회전날개부(110)는 종래 헬리칼 말뚝에 구비된 회전날개부로서 관 형태의 말뚝 외주면에 형성되는데

먼저, 상기 회전날개부(110)는 예컨대 원형 링을 절단하여 절단부위를 상하로 이격시킨 상태로 관 형태의 말뚝의 외주면에 일체로 형성되도록 하게 된다.

이때 헬리칼 말뚝의 회전 삽입 시 지반의 절삭과정이 용이하게 진행된다면 헬리칼 말뚝(100)의 직진성 확보가 쉽지만, 헬리칼 말뚝(100)의 회전 시 절삭에 방해가 되는 자갈층이 존재하면 절삭이 방해되면서 많은 반력을 받게 된다.

이러한 반력은 결국 헬리칼 말뚝(100)의 직진성 확보를 어렵게 하게 되어 헬리칼 말뚝(100)은 견고한 지반에서 직진성 확보가 매우 어렵게 된다.

특히 자갈층이 존재하는 지반의 경우에는 예상치 못한 방향으로 헬리칼 말뚝(100)이 삽입되어 설계여건을 맞추지 못하는 경우가 많게 된다.

이에 본 발명은 헬리칼 말뚝(100)의 직진성 확보는 결국 지반의 절삭을 원활하게 유도하는 것임을 확인하여 직진형 회전날개부(120)를 헬리칼 말뚝(100)의 선단부에 형성시키게 된다.

따라서 상기 직진형 회전날개부(120)는 지반의 절삭을 용이하게 하는 기능을 가지도록 하게 되는데, 이러한 기능 확보를 위한 수단은 다음과 같다.

즉, 상기 직진형 회전날개부(120)는 2개의 반원형 회전날개부(121,122)로 분할되어 관 형태의 말뚝의 선단부 외주면에 형성된다.

이때 상기 각각의 반원형 회전날개부(121,122)들은 관 형태의 말뚝의 외주면에 서로 상하로 이격 형성되도록 하되 서로 상하 경사지도록 형성되도록 하였다. 이와 같이 형성시킨 이유는 각각의 회전날개부들이 서로 연결되어 있으면 1회전까지 회전날개부들이 지반을 물고 있어 회전이 용이하지 않은 경우 회전에 의한 삽입방향에 영향을 줄 수 있기 때문이다. 이에 본 발명은 회전날개부를 서로 상하로 분리하여 이러한 영향을 받지 않도록 한 것이다.

또한 상기 직진형 회전날개부는 서로 상하 경사지도록 하여 지반의 절단파괴면이 서로 상하로 형성되도록 하였다.

또한 도 3b와 같이 절단단면부가 다단날개부로 형성되어 지반에 효과적으로 회전 삽입되도록 하여 헬리칼 말뚝의 직진성을 확보할 수 있도록 하게 된다.

즉, 상기 각각의 회전날개부(121,122)는 각각 절단단면부(A0,A1)를 가지도록 형성되며, 일측 절단단면부(A1)는 서로 각을 이루면서 절단된 다단 절단부(A11,A12)로 형성되도록 함으로서, 도 3c와 같이 회전날개부(121,122)의 일부분이 제거되는 형태로(S로 표시된 점선부분) 형성되도록 하여 다양한 잡석층에도 관입이 용이하여 지지층에 도달하여 지지할 수 있도록 함과 더불어 직진성을 확보할 수 있게 되는 것이다.

구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저 도 3b와 같이 위쪽 절단단면부(A0)와 달리 아래쪽 절단단면부(A1)는 2단(A11,A12)으로 다단 형성되어 있어 각각의 절단단면부(A11,A12)는 상기 절단단면부(A0)의 절단단면적과 대비하여 절반정도의 절단단면적을 각각 가지도록 형성되어 있음을 알 수 있다.

이에 헬리칼 말뚝의 회전에 의하여 상기 절단단면부 A11이 먼저 지반(G)을 전단파괴시키게 되는데 절단단면부 A11은 전체 절단단면적(A1=A11+A12)과 대비하여 절반정도의 절단단면적(A11=A12=개략 2A1/2)으로 작게 형성됨을 알 수 있다.

따라서 회전력이 동일한 상태에서 2단(A11,A21) 각각의 절단단면적은 작아지게 되므로 절단단면적의 크기에 비례하여 형성되는 지반의 전단저항도 작아지기 때문에 지반의 효과적인 전단파괴가 가능하게 된다.

다음으로 연이어 절단단면부 A12가 다시 지반을 전단파괴 시키게 되는데 전단파괴가 이미 이루어진 지반을 다시 전단파괴 시키게 되므로 더욱 더 전단저항이 작아져 설사 지반이 비 균질하거나 전석 등이 혼합되어 있는 경우라도 실제 쉽게 헬리칼 말뚝의 회전 삽입이 가능하게 된다.

이에 상기 절단단면부(A1)가 예컨대 2개의 절단단면부(A11,A12)로 구분되어 당초 절단단면부(A1)보다 작은 절단단면적을 가지도록 서로 각을 이루면서 형성된 것을 지팅하여 절단단면부의 다단형성(다단 날개부)이라고 하기로 한다. 이에 도 3a 및 도 3b는 절단단면부(A1)가 2단(A11,A12)으로 형성된 경우로서 상기 각각의 직진형 회전날개부(120)는 도 3a와 같이 관 형태의 말뚝의 선단부 또는 도 3b와 같이 선단부로부터 약간 위쪽에 형성시킬 수 있다.

다음으로 직진성을 확보하기 위한 보조수단이 관 형태의 포인터(130)이다.

상기 포인터(130)는 헬리칼 말뚝을 기준으로 일종의 선도관 역할을 하게 된다.

즉, 도 3c와 같이 포인터(130)가 지중에 먼저 회전 삽입하여 삽입 방향을 선도하게 되면 뒤따라 회전 삽입 되는 헬리칼 말뚝은 포인터를 따라 직진성을 효과적으로 확보있게 된다.

이에 상기 포인터(130)는 직진성 확보를 위해 직경이 헬리칼 말뚝의 직경보다 작은 관부재로 형성시키되 이러한 포인터(130)는 선단부에 장착된 직진형 회전날개부(120) 또는 관 형태의 말뚝 내측면에 형성되도록 하게 된다.

이때 상기 포인터(130)는 직경이 작아 말뚝으로서 역할을 미비하지만 지반의 전단저항이 크지 않아 삽입방향으로 헬리칼 말뚝을 효과적으로 유도할 수 있게 되며, 이러한 포인터(130)는 헬리칼 말뚝의 선단부에 위치한 회전날개부에 형성될 경우 초기 헬리칼 말뚝의 직진성 확보에 매우 유리하게 된다.

물론 상기 포인터(130)는 적어도 1개 이상 선단부의 회전날개부에 형성시킬 수 있을 것이다.

이에 본 발명에 의한 헬리칼 말뚝은 지반의 전단저항에 대비하여 지반의 전단파괴를 효과적으로 수행할 수 있을 뿐만 아니라 직진성도 함께 확보할 수 있기 때문에 헬리칼 말뚝 시공에 매우 효과적이게 된다.

또한 상기 직진형 회전날개부(120)는 헬리칼 말뚝의 선단부에 형성되도록 하되 통상의 회전날개부(110)도 적어도 1개 이상 설치되도록 하게 된다.

[ 본 발명의 헬리칼 말뚝(100) 시공방법 ]

도 4 및 도 5는 본 발명의 헬리칼 말뚝(100) 시공방법의 실시예 1,2를 각각 도시한 것인데 먼저 실시예 1을 도 4 및 실시예 2를 도 5를 기준으로 살펴본다.

[ 실시예 1 ]

먼저 도 4a와 같이 지반에 도 3b와 같은 헬리칼 말뚝(100)을 회전시켜 지표면으로부터 일정 깊이(H1) 도달 시키게 된다.

상기 깊이(H1)는 수치적 의미가 아니라 최종 깊이(H)를 기준으로 시공용이성, 현장여건에 따라 여러 번 나누어 시공함에 따른 첫번째 시공 깊이라 할 수 있다.

이에 지표면으로부터 깊이(H1)까지의 지반은 교란된 상태가 되며 후술되는 복합고결재(200)를 주입함에 있어 지표면 부근의 교란된 지반이 붕괴되지 않도록 원통형의 가이드부(300)를 지표면 부근의 교란된 지반에 삽입시키게 된다.

이에 몸통부(310)는 지표면 부근의 교란된 지반 상부에 삽입되고 상부플랜지부(320)는 지표면 표면에 접하도록 세팅되어 있음을 알 수 있다.

다음으로는 도 4b와 같이 가이드부(300) 내부에 복합고결재(200)를 주입시키게 되다.

통상 헬리컬 말뚝(100)을 지반에 회전 삽입시키게 되면 교란된 지반이 지표면으로 상기 복합고결재(200)는 유출되지는 않고 지반 속에 잔류된다. 이에 상기 잔류된 교란된 지반과 믹싱되어 고결되도록 고결재를 주입하게 되는데 고결재가 반응하는 교란된 지반량을 한계가 있으므로 지표면으로부터 깊이(H1)까지의 교란된 지반과 반응할 수 있을 정도의 고결재를 주입시키게 된다.

이러한 고결재는 시멘트, 모래, 물, 점탄성혼화제, 양질의 토사 등을 조합한 것을 이용하면 되며 교란된 지반을 고결시킴에 그 특징이 있다.

이에 고결재가 최종 경화되면 교란된 지반은 경화되어 헬리칼 말뚝 주위에 경화된 지반이 형성되며 이에 헬리칼 복합말뚝을 시공할 수 있게 된다.

이에 본 발명은 상기 고결재를 복합고결재(200)라 지칭한다.

다음으로는 도 4c와 같이 헬리칼 말뚝에 다른 헬리칼 말뚝을 연결하여 더 깊은 위치로 헬리칼 말뚝을 회전 삽입시키게 된다. 이때 복합고결재와 먼저 믹싱된 헬리칼 말뚝 주위의 지반은 아직 완전히 경화되기 이전 상태이므로 회전 삽입에 의하여 복합고결재가 믹싱된 지반은 하방으로 이동할 수 있으며 추가 깊이(H2)까지 도달하게 되며 다시 복합고결재(200)를 주입시키게 된다.

이에 먼저 복합고결재(200)가 믹싱된 지반과 이후에 복합고결재가 믹싱된 지반은 시간이 경과함에 따라 서로 상하로 일체성을 확보할 수 있게 된다.

이에 도 4d와 같이 최종 깊이(H3)까지 헬리칼 말뚝을 연결해가면서 회전 삽입시킨 이후에 역시 전체 깊이(H=H1+H2+H3)에 걸쳐 주입된 복합고결재(200)에 의하여 헬리칼 말뚝 주위에 경화된 교란된 지반을 확인할 수 있으며, 이에 복할 헬리칼 말뚝이 형성됨을 알 수 있다.

이로서 도 2b와 같이 본 발명에 의한 복합 헬리칼 말뚝은 상부에 있어 수평저항단면적이 헬리칼 말뚝의 직경정도가 아닌 주위의 복합말뚝 직경에 의한 수평저항단면적에 의하여 수평력을 저항할 수 있어 종래 수평저항력에 취약한 헬리칼 말뚝의 단점을 보완할 수 있게 됨을 알 수 있다. 최종 복합 헬리칼 말뚝의 시공이 완료되면 가이드부(300)는 제거하고 재사용 할 수 있도록 하게 된다.

[ 실시예 2 ]

상기 실시예 2는 실시예 1에 있어 헬리칼 복합말뚝에 있어 철근망(400)을 더 설치하는 경우이다.

이에 먼저 도 5a와 같이 지반에 도 3b와 같은 헬리칼 말뚝(100)을 회전시켜 지표면으로부터 일정 깊이(H1) 도달 시키게 된다.

이에 지표면으로부터 깊이(H1)까지의 지반은 교란된 상태가 되며 후술되는 복합고결재(200)를 주입함에 있어 지표면 부근의 교란된 지반이 붕괴되지 않도록 원통형의 가이드부(300)를 지표면 부근의 교란된 지반에 역시 삽입시키게 된다.

이로서 몸통부(310)는 지표면 부근의 교란된 지반 상부에 삽입되고 상부플랜지부(320)는 지표면 표면에 접하도록 세팅되어 있음을 알 수 있다.

다음으로는 도 5b와 같이 가이드부(300) 내부에 복합고결재(200)를 주입시키게 되다.

역시 이러한 복합 고결재(200)는 시멘트, 모래, 물, 점탄성혼화제, 양질의 토사 등을 조합한 것을 이용하면 된다.

다음으로 도 5c와 같이 철근망(400)을 준비하게 되는데 상기 철근망은 헬리칼 말뚝(100)을 감싸는 원통형 철근조립체(410)을 이용하게 되고, 원통형 철근조립체(410) 하단에는 원판형 철근망리드플레이트(420)를 장착시키게 된다.

즉, 헬리칼 말뚝(100)을 지반에 회전 삽입시키게 되면 지반이 교란되면서 교란된 지반은 측방으로 밀려지게 된다. 이에 상기 철근망리드플레이트(420)를 헬리칼 말뚝(100)과 연결시키게 되면 철근망리드플레이트(420)의 외주면이 측방으로 밀려진 교란된 지반이 원통형 철근조립체(410) 내부로 유입되지 않도록 기능하게 된다.

이에 철근망리드플레이트(420)는 원통형 링(421) 형태로서 중앙의 헬리칼 말뚝(100)의 외주면과 연결재(422)의 일측이 접하고 연결재(422)의 타측은 원통형 링(421)에 고정되어 있어 헬리칼 말뚝(100)이 회전하더라도 철근조립체(410)은 회전하지 않도록 세팅하게 된다.

또한 헬리칼 말뚝에는 전단연결재(140) 즉 헬리칼 말뚝을 관통하여 양 측방으로 연장된 볼트 형태의 전단연결재(140)를 추가 장착하여 상기 전단연결재(140)가 복합고결재(200)와의 일체성을 추가로 확보할 수 있도록 함을 알 수 있다.

이에 헬리칼 말뚝(100)의 상단에 연결된 철근망(400)이 교란된 지반으로 삽입되도록 하면서 헬리칼 말뚝이 더 깊은 위치로 헬리칼 말뚝을 회전 삽입시키게 된다. 이때 복합고결재와 먼저 믹싱된 헬리칼 말뚝 주위의 지반은 아직 완전히 경화되기 이전 상태이므로 회전 삽입에 의하여 복합고결재가 믹싱된 지반은 하방으로 이동할 수 있으며 추가 깊이(H2)까지 도달하게 되며 다시 복합고결재(200)를 주입시키게 된다.

이에 도 5d와 같이 최종 깊이(H3)까지 헬리칼 말뚝을 연결해가면서 회전 삽입시킨 이후에 역시 전체 깊이(H=H1+H2+H3)에 걸쳐 주입된 복합고결재에 의하여 헬리칼 말뚝 주위에 복합고결재에 의하여 경화된 교란된 지반을 확인할 수 있으며, 이에 복할 헬리칼 말뚝이 형성됨을 알 수 있다.

이로서 역시 도 2와 같이 본 발명에 의한 복합 헬리칼 말뚝은 상부에 있어 수평저항단면적이 헬리칼 말뚝의 직경정도가 아닌 주위의 복합말뚝 직경에 의한 수평저항단면적에 의하여 수평력을 저항할 수 있어 종래 수평저항력에 취약한 헬리칼 말뚝의 단점을 보완할 수 있게 됨을 알 수 있다. 최종 복합 헬리칼 말뚝의 시공이 완료되면 가이드부(300)는 제거하고 재사용 할 수 있도록 하게 될 뿐만 아니라 철근망(400)에 의해서 복합 헬리칼 말뚝의 상부 수평저항력을 보다 증진시킬 수 있게 된다.

[ 실시예 3 ]

실시예 3은 실시예 1과 대비하여 가이드부(300)에 차이가 있는데 복합고결재를 주입시킬 때 압송시키는 경우 교란된 지반과 미싱되면서 지표면으로 복합고결재가 누츨 되는 경우가 발생할 수 있는데 실시예 3에서는 이를 방지하기 위한 구성이 포함된다.

이에 역시 도 6a와 같이 지반에 도 3b에서 확인할 수 있는 헬리칼 말뚝(100)을 회전시켜 지표면으로부터 일정 깊이(H1) 도달 시키게 된다.

이에 역시 지표면으로부터 깊이(H1)까지의 지반은 교란된 상태가 되며 후술되는 복합고결재(200)를 주입함에 있어 지표면 부근의 교란된 지반이 붕괴되지 않도록 원통형의 가이드부(300)를 지표면 부근의 교란된 지반에 삽입시키게 된다.

다음으로는 도 6b와 같이 가이드부(300) 내부에 복합고결재(200)를 주입시키게 되다.

이때 상기 가이드부(300)의 상부에는 가이드덮개(330)가 씌워져 있으며 회전 삽입되는 헬리칼 말뚝이 관통될 수 있도록 중앙홀이 형성되어 있고, 헬리칼 말뚝의 외주면과 중앙홀 내측면 사이에 누출방지링(340)이 끼워져 있고, 누출방지링 내부에는 헬리칼 말뚝 회전구속해제베어링(350)이 세팅되어 있다.

이에 상기 가이드덮개를 사용하더라도 헬리칼 말뚝의 회전 삽입에 방해가 되지 않으면서도 복합고결재의 주입시 누출을 방지할 수 있게 된다.

다음으로는 도 6c와 같이 역시 헬리칼 말뚝에 다른 헬리칼 말뚝을 연결하여 더 깊은 위치로 헬리칼 말뚝을 회전 삽입시키게 된다. 이때 복합고결재와 먼저 믹싱된 헬리칼 말뚝 주위의 지반은 아직 완전히 경화되기 이전 상태이므로 회전 삽입에 의하여 복합고결재가 믹싱된 지반은 하방으로 이동할 수 있으며 추가 깊이(H2)까지 도달하게 되며 다시 복합고결재를 주입시키게 된다.

이에 도 6d와 같이 최종 깊이(H3)까지 헬리칼 말뚝을 연결해가면서 회전 삽입시킨 이후에 역시 전체 깊이(H)에 걸쳐 주입된 복합고결재에 의하여 헬리칼 말뚝 주위에 복합고결재에 의하여 경화된 교란된 지반을 확인할 수 있으며, 이에 복할 헬리칼 말뚝이 형성됨을 알 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 헬리칼 말뚝 110: 회전날개부
120: 직진형 회전날개부 130: 포인터
200: 복합고결재
300: 가이드부
400: 철근망
410: 철근조립체
420: 철근망리드플레이트
421: 원통형 링 422: 연결재

Claims

지반에 회전날개부(110)를 구비한 헬리칼 말뚝(100)을 회전 삽입시키고,
상기 회전 삽입에 의하여 교란된 지반에 복합고결재(300)를 주입하는 단계를 포함하여,
상기 복합고결재에 의하여 헬리칼 말뚝의 주위에 교란된 지반이 경화되도록 하며,
상기 복합고결재를 지표면으로부터 주입하기 위하여 있어 지표면 부근의 교란된 지반이 붕괴되지 않도록 원통형의 가이드부(300)를 지표면 부근의 교란된 지반에 삽입시킨 후 복합고결재가 주입되도록 하고,
상기 원통형의 가이드부(300)는 원통형의 몸통부(310) 및 상기 몸통부 상부테두리에 형성된 상부플랜지(320)를 포함하도록 하되, 상기 원통형 가이드부에는 가이드덮개(330)가 씌워지도록 하되 상기 가이드덮개는 회전 삽입되는 헬리칼 말뚝이 관통될 수 있도록 중앙홀이 형성되어 있고, 헬리칼 말뚝의 외주면과 중앙홀 내측면 사이에 누출방지링이 끼워져 있고, 누출방지링 내부에는 헬리칼 말뚝 회전구속해제베어링이 세팅되도록 하는 것을 특징으로 하는 헬리칼 복합말뚝 시공방법.
제 1항에 있어서,
상기 헬리칼 말뚝(100)에 철근망(400)을 더 장착하도록 하되,
상기 철근망은 헬리칼 말뚝(100)을 감싸는 원통형 철근망(410) 및 원통형 철근망(410) 하단에 원통형 링(421) 및 원통형 링(421)의 외주면과 일측이 접하고 타측은 원통형 링(421)에 고정된 연결재(422);를 포함하여 헬리칼 말뚝(100)이 회전하더라도 철근망(410)은 회전하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 헬리칼 복합말뚝 시공방법.
제 1항에 있어서,
상기 복합고결재와 교란된 지반의 일체성을 위하여 헬리칼 말뚝을 관통하는 전단연결재(140)를 더 설치하는 것을 특징으로 하는 헬리칼 복합말뚝 시공방법.
제 1항에 있어서, 상기 헬리칼 말뚝(100)은 최종 깊이까지 순차적으로 회전 삽입 시켜가면서 회전날개부 위쪽의 교란된 지반이 복합고졀재에 의하여 순차적으로 경화되도록 하되 복합고결재가 주입된 교란된 지반은 상하로 서로 일체화되도록 하는 것을 특징으로 하는 헬리칼 복합말뚝 시공방법.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 헬리칼 말뚝(100)은 관 형태의 말뚝 외주면에 회전날개부(110)가 형성된 것으로서 회전날개부(110)의 형성위치 하방의 헬리칼 말뚝의 선단부에 직진형 회전날개부(120)가 형성되도록 하되, 상기 직진형 회전날개부(120)는 반원형으로 분할 형성되도록 하되 관 형태의 말뚝 외주면에 서로 상하로 이격 형성되도록 함과 더불어 서로 상하 경사지도록 형성되도록 하며, 상기 직진형 회전날개부(120)의 절단단면부(A1)는 복수개의 절단단면부 구분된 다단 절단부로 형성되도록 하며, 상기 직진형 회전날개부 또는 관 형태의 말뚝 선단부 내측면에는 회전방향으로 연장된 관 형태의 포인터(130)가 더 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 헬리칼 복합말뚝 시공방법.