KR101442074B1

KR101442074B1 - 선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법

Info

Publication number: KR101442074B1
Application number: KR1020140102407A
Authority: KR
Inventors: 임성대
Original assignee: (주)삼일이엔씨
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2014-08-08
Publication date: 2014-09-19
Also published as: KR101453993B1; KR101453997B1

Abstract

본 발명은 별도의 확공드릴 없이 간단한 장비를 이용하여 토사층에서 단단한 암반층까지 다양한 지층에서 신속하게 말뚝 선단 지반을 확경 절삭함과 동시에 말뚝 확대부를 형성함으로써, 말뚝의 허용지지력을 크게 증가시킬 수 있는 선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법에 대한 것이다.
본 발명의 선단 확장 말뚝은 말뚝 본체 및 상기 말뚝 본체의 하부에 결합되는 것으로 회전하면서 지름이 확장되는 확경구로 구성되어, 지중에 형성된 천공홀에 설치되는 선단 확장 말뚝으로, 상기 확경구는 상기 말뚝 본체의 하부에 결합되는 상부가이드판재; 상기 상부가이드판재 하부에 상부가이드판재와 일정 간격 이격되도록 구비되는 하부가이드판재; 상기 상부가이드판재와 하부가이드판재의 중앙을 서로 연결하는 것으로 외주면에 복수의 진출입공이 형성된 통 형상의 연결부재; 및 상기 연결부재 외측의 상부가이드판재와 하부가이드판재 사이에 설치되는 것으로 외측에 절삭팁이 결합된 호 형상의 날개부 및 상기 날개부 후단에 구비되는 것으로 상기 연결부재의 진출입공에 삽입되는 가압부로 구성되되, 연결부재 내측에서의 가압에 의해 가압부가 연결부재 외측으로 슬라이딩되어 상기 날개부가 상하부가이드판재의 외부로 돌출됨으로써 확경구의 지름을 확대하는 복수의 확장체; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법{Piles with an Extended Head and Construction Method thereof}

본 발명은 별도의 확공드릴 없이 간단한 장비를 이용하여 토사층에서 단단한 암반층까지 다양한 지층에서 신속하게 말뚝 선단 지반을 확경 절삭함과 동시에 말뚝 확대부를 형성함으로써, 말뚝의 허용지지력을 크게 증가시킬 수 있는 선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법에 대한 것이다.

각종 건축·토목 구조물을 지지하기 위하여 지중에 설치되는 말뚝은 상부 구조물의 하중을 말뚝에 의하여 지지하는 것으로, 말뚝 시공을 위해서는 우선 지반을 천공하여 천공홀을 형성하는 과정이 선행되어야 한다.

상기 천공홀은 지반 조건이나 말뚝 직경 등에 따라 다양한 시공법을 채택할 수 있으며, 어떤 시공법을 채택하는지에 따라 공기 및 공사비의 편차가 매우 크다.

말뚝은 선단지지력과 주면마찰력에 의하여 구조물을 지지하는데, 말뚝의 충분한 지지력 확보를 위해서는 말뚝 선단부의 확장을 통하여 선단지지력을 증가시키는 방법을 고려할 수 있다.

종래 말뚝 선단부 확장을 위해서는 직천공 드릴로 암반층까지 수직천공을 진행하고 별도의 확공드릴로 천공홀의 선단을 확경하는 과정을 필요로 하였다. 그리고 천공홀 선단부의 잔여슬라임을 제거하고 확경홀의 공벽 이완을 안정화시킨 다음 말뚝 확대부 공간에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 보강부를 형성하였다.

그러나 이러한 종래기술은 사용 장비의 투입이 많고, 천공량이 필요 이상으로 많을 뿐 아니라 확경홀의 공벽이 이완되거나 무너지는 것을 방지하기 어려운 단점이 있었다. 또한, 말뚝 확대부 공간에 슬라임과 지하수가 공존하므로 콘크리트의 품질을 보장하기 어려웠다.

아울러 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 콘크리트기둥(10) 하단에 PC강선(20)의 일단이 관통되도록 콘크리트기둥(10) 보다 큰 외경의 보강판(50)을 결합함으로써, 말뚝 자체의 선단을 확장하는 보강판이 일체화된 PHC 파일에 대한 기술이 있다(등록특허 제 10-1150854호).

그러나 상기 등록특허는 말뚝 하부에 보강판이 부착된 것이어서, 말뚝 자체의 선단이 이미 확대되어 있으므로 말뚝 선단의 확장 지름이 천공홀의 지름보다 클 수 없는 한계가 있다. 또한 단단한 지반에서는 적용이 곤란하고, 말뚝 선단의 증가된 직경으로 천공홀 전체를 형성하는 경우 말뚝 선단을 제외한 부분은 과대 천공이 되어 공기와 공사비를 크게 증가시키는 원인이 된다.

따라서 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 공개특허 제10-2013-0057161호에서는 드릴 몸통과 동일한 직경의 수직천공과 단계별 천공홀 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴을 이용하여 말뚝 선단을 부분적으로 확공할 수 있는 기술이 제안되었다.

그러나 상기 공개특허의 기술을 이용하여 지반을 굴착하는 경우, 시간이 오래 걸리고 장비가 대형으로 협소한 장소에서 진행하기 어려운 경우가 있었다.

본 발명은 별도의 확공드릴 없이 간단한 장비를 이용하여 연약지반 뿐만 아니라 단단한 암반층에서도 신속하게 말뚝 선단 지반을 확경 절삭함과 동시에 말뚝 확대부를 형성함으로써, 말뚝의 허용지지력을 증가시킬 수 있는 선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 외측에 절삭팁이 장착된 견고한 확장체를 이용하여 확장체가 확장된 체적만큼 확경 절삭함으로써, 최소한의 확경 절삭으로 경제성이 뛰어나고 신속한 시공이 가능한 선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 말뚝 확대부 공간의 절삭슬라임 등을 외부로 배출시킴과 동시에 확장체가 빠져나간 확경구 내부와 절삭슬라임이 빠져나간 곳에 시멘트계 접합채움재가 바로 채워지게 하여 말뚝 확대부 주변이 일체화되게 함으로써 말뚝의 침하를 최소화하는 선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 말뚝 외경부와 천공홀 벽면 사이의 공간을 막아 말뚝 선단부의 지반에 높은 밀도로 접합채움재를 채움으로써, 말뚝의 침하를 방지할 수 있는 선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 확경절삭과 동시에 말뚝확대부가 형성되게 함으로써, 확경홀의 공벽이 이완되거나 무너지는 것을 방지할 수 있는 선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법을 제공하고자 한다.

바람직한 실시예에 따른 본 발명은 말뚝 본체 및 상기 말뚝 본체의 하부에 결합되는 것으로 회전하면서 지름이 확장되는 확경구로 구성되어, 지중에 형성된 천공홀에 설치되는 선단 확장 말뚝으로, 상기 확경구는 상기 말뚝 본체의 하부에 결합되는 상부가이드판재; 상기 상부가이드판재 하부에 상부가이드판재와 일정 간격 이격되도록 구비되는 하부가이드판재; 상기 상부가이드판재와 하부가이드판재의 중앙을 서로 연결하는 것으로 외주면에 복수의 진출입공이 형성된 통 형상의 연결부재; 및 상기 연결부재 외측의 상부가이드판재와 하부가이드판재 사이에 설치되는 것으로 외측에 절삭팁이 결합된 호 형상의 날개부 및 상기 날개부 후단에 구비되는 것으로 상기 연결부재의 진출입공에 삽입되는 가압부로 구성되되, 연결부재 내측에서의 가압에 의해 가압부가 연결부재 외측으로 슬라이딩되어 상기 날개부가 상하부가이드판재의 외부로 돌출됨으로써 확경구의 지름을 확대하는 복수의 확장체; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 상부가이드판재와 하부가이드판재의 사이에는 양 측면과 내측이 개방된 ㄷ 형상으로 형성되어 내부에 인접하는 확장체의 날개부 측부가 수납되는 막음부재가 더 구비되되, 상기 막음부재는 확장체가 상하부가이드판재의 외부로 돌출될 때 확장체의 가압에 의해 상하부가이드판재의 외부로 같이 돌출되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 확장체는 연결부재 내에 주입되는 주입재의 가압에 외해 외부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 연결부재는 상부가 폐쇄되는 것으로 폐쇄된 면에는 가압용 주입재 주입구가 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 하부가이드판재에는 연결부재 내에 주입된 접합채움재를 확경구 하부로 배출하는 유출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 하부가이드판재와 연결부재 상부의 폐쇄된 면 사이에는 확경구 하부의 잔여슬라임을 확경구 상부로 배출하는 배출통로가 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 상부가이드판재에는 연결부재 내부와 연통되는 상부관통공이 형성되고, 상기 확장체의 가압부는 후단의 상부가 모따기된 경사면이 형성되어, 하단이 원뿔 모양으로 상부에서 상부관통공을 통해 연결부재 내로 수직 방향으로 삽입되는 가압체가 가압부 후단을 수평 방향으로 가압하여 외부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체는 진동 또는 타격에 의해 확장체를 가압하는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 연결부재의 상부에는 가이드관체가 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 하부가이드판재에는 가압체가 통과될 수 있는 하부관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 하부가이드판재의 하부에는 하부관통공과 연통되는 관 형상의 수직관입부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 상부가이드판재에는 접합채움재를 유입하는 유입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 선단확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 확장체의 날개부는 판 형상인 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 확장체의 가압부는 날개부와 분리되어 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 확장체는 상부면과 하부면 중 적어도 어느 하나가 돌출되고, 상기 상부가이드판재 또는 하부가이드판재에는 상기 확장체의 돌출된 부분이 삽입되어 확장체의 확장 방향을 가이드하는 가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 절삭팁은 확장체의 외측에 형성된 절삭팁 수용홈에 수납되었다가 확경구의 회전시 외부로 돌출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 확장체 또는 상하부가이드판재에는 확장체의 확장 길이를 제한하는 스토퍼가 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 절삭팁은 확장체의 날개부 외측에 일체로 돌출되게 형성되거나, 날개부 외측에 결합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 절삭팁은 용접봉을 녹여 확장체와 일체화한 용접절삭팁인 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 말뚝 본체는 기성콘크리트 말뚝 또는 강관 말뚝으로 상기 확경구는 말뚝 본체의 회전에 따라 회전되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 말뚝 본체의 상부에는 말뚝 본체를 회전시키기 위한 어댑터가 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 말뚝 본체는 현장타설말뚝인 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.

바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법에 관한 것으로, (a) 지반에 천공홀을 형성하는 단계; (b) 말뚝 본체의 저면에 확경구가 결합된 선단 확장 말뚝을 천공홀 내부에 삽입하는 단계; 및 (c) 말뚝을 회전시키면서 연결부재 상부면에 형성된 가압용 주입재 주입구를 통해 연결부재 내부에 주입재를 주입함으로써 확장체를 가압 돌출시켜 확장체의 절삭팁이 지반을 절삭하면서 상하부가이드판재 외부로 확장되도록 하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝의 시공 방법을 제공한다.

바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법에 관한 것으로, (a) 지반에 천공홀을 형성하는 단계; (b) 말뚝 본체의 저면에 확경구가 결합된 선단 확장 말뚝을 천공홀 내부에 삽입하는 단계; (c) 말뚝을 회전시키면서 상기 상부가이드판재의 상부관통공을 통해 가압체를 연결부재 내로 수직 방향으로 삽입하여 확장체의 가압부 후단을 가압하여 확장체가 지반을 절삭하면서 상하부가이드판재의 외부로 확장되도록 하는 단계; (d) 상기 연결부재의 내부 및 확경구와 하부가이드판재의 사이 공간에 경화 가능한 접합채움재를 주입하는 단계; 및 (e) 상기 접합채움재를 경화시키는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝의 시공 방법을 제공한다.

바람직한 실시예에 따른 본 발명은 말뚝 본체가 현장타설말뚝인 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법에 관한 것으로, (a) 지반에 천공홀을 형성하는 단계; (b) 확경구를 천공홀 내부에 삽입하는 단계; (c) 확경구를 회전시키면서 연결부재 내측에서 가압부 후단을 가압하여 확장체가 지반을 절삭하면서 상하부가이드판재 외부로 확장되도록 하는 단계; 및 (d) 상기 확경구 상부에 철근망을 설치하고 콘크리트를 타설하여 현장타설말뚝을 형성하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝의 시공 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 별도의 확공드릴 없이 말뚝 본체 하부에 결합되는 확경구의 지름을 확대시켜 토사층에서 단단한 암반층까지 다양한 지층에서 신속하게 말뚝 선단 지반을 확경 절삭함과 동시에 말뚝 확대부를 형성할 수 있다. 이에 따라 말뚝의 본당 허용지지력이 크게 증가되므로, 말뚝 수량의 최소화 및 굴착 심도의 최적화가 가능하다. 따라서 뛰어난 경제성으로 각종 건축·토목 구조물의 기초용 말뚝에 광범위하게 적용할 수 있다.

둘째, 말뚝 확대부 체적만큼만 국부적으로 확장 천공할 수 있어 지반 천공량을 최소로 할 수 있다. 또한, 수평 방사상 확장되는 절삭팁에 의하여 과도한 절삭 없이 설계된 치수의 말뚝 확대부 단면을 제공해 줄 수 있으므로, 최소의 절삭작업량과 최소의 확장체 수량으로 지지력과 인발저항력을 크게 증가시킬 수 있다.

셋째, 에어해머비트를 이용하여 분당 700타 이상의 타격과 함께 슬라임 배출용 압축공기를 말뚝 확대부 주변의 절삭슬라임 측으로 공급하여 잔여슬라임을 외부로 신속하게 배출시킬 수 있다. 따라서 말뚝 확대부의 형성 속도가 매우 빠를 뿐 아니라 주변이 깨끗하여 말뚝 확대부 주변에 채워지는 시멘트계 접합채움재의 품질이 매우 우수하다.

넷째, 인접 확장체의 날개부를 수납하는 막음부재를 이용하여 말뚝 외주면과 천공홀 내주면 사이의 공간을 차단함으로써, 확경구 및 말뚝 선단부의 지반에 높은 밀도로 접합채움재를 채워 넣을 수 있으며, 말뚝의 장기 하중 작용시에도 말뚝 하부의 잔여슬라임이 외부로 빠져나갈 수가 없다. 따라서 말뚝 확대부의 모든 구성들을 일체화시켜 말뚝 선단부의 내구력이 크게 개선되며 말뚝의 장기 침하를 방지할 수 있다.

다섯째, 확장체에 결합된 절삭팁이 지반을 확경 절삭하는 동안 확경홀에 경질의 연속된 말뚝 확대부가 시공되므로, 확경 작업 중 확경홀의 공벽이 이완되거나 무너질 염려가 없다.

여섯째, 콤팩트한 장비의 사용으로 공간의 효율적 이용이 가능하다.

도 1은 종래 보강판이 일체화된 PHC 파일의 측단면도.
도 2는 종래 단계별 천공경 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴의 사시도.
도 3은 확경구의 실시예를 도시하는 사시도.
도 4는 상하부가이드판재의 내부로 확장체가 삽입된 확경구의 사시도.
도 5는 상하부가이드판재의 외부로 확장체가 돌출된 확경구의 사시도.
도 6은 확경구의 실시예를 도시하는 분해사시도.
도 7은 상하부가이드판재와 연결부재의 결합관계를 도시하는 단면 사시도.
도 8은 확경구의 다른 실시예를 도시하는 단면 사시도.
도 9는 확경구의 다른 실시예를 도시하는 저면도.
도 10은 확장체의 실시예를 도시하는 사시도.
도 11은 확장체의 다른 실시예를 도시하는 사시도.
도 12는 확장체의 또 다른 실시예를 도시하는 사시도.
도 13은 확경구의 다른 실시예를 도시하는 측면도.
도 14는 가이드관체가 구비된 확경구를 도시하는 사시도.
도 15는 가이드관체가 구비된 것으로, 상하부가이드판재의 내부로 확장체가 삽입된 확경구의 저면사시도.
도 16은 가이드관체가 구비된 것으로, 상하부가이드판재의 외부로 확장체가 돌출된 확경구의 저면사시도.
도 17은 확경구의 회전 방향에 따른 절삭팁의 수납 여부를 도시하는 확장체의 사시도.
도 18은 확장체와 막음부재의 실시예를 도시하는 사시도.
도 19는 해머에 의하여 가압되는 가압체가 설치된 본 발명 선단 확장 말뚝을 도시하는 사시도.
도 20은 해머에 의하여 가압되는 가압체가 설치된 본 발명 선단 확장 말뚝을 도시하는 단면도.
도 21은 본 발명 선단 확장 말뚝의 시공 방법의 단계별 공정을 도시하는 도면.

이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 3은 확경구의 실시예를 도시하는 사시도이다.

본 발명의 선단 확장 말뚝은 지중에 형성된 천공홀에 설치되는 것으로, 말뚝 본체(10) 및 상기 말뚝 본체(10)의 하부에 결합되는 것으로 회전하면서 지름이 확장되는 확경구(20)로 구성된다.

상기 말뚝 본체(10)는 기성콘크리트 말뚝 또는 강관 말뚝으로 상기 확경구(20)는 말뚝 본체(10)의 회전에 따라 회전되도록 구성할 수 있다.

이때, 상기 말뚝 본체(10)의 상부에는 후술할 도 19 내지 도 20에서와 같이 말뚝 본체(10)를 회전시키기 위한 어댑터(40)가 결합 가능하다.

기성콘크리트 말뚝 또는 강관 말뚝으로 구성된 말뚝 본체(10)의 회전과 함께 확경구(20)의 확장체(24)가 방사상으로 확장하여 말뚝 확대부를 형성한다.

또한, 상기 말뚝 본체(10)는 현장타설말뚝으로 구성할 수 있다.

이 경우, 말뚝 본체(10)와 별도로 확경구(20)만 먼저 회전시켜 지반을 확경 절삭한 다음, 말뚝 본체(10)를 나중에 설치한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 확경구(20)는 상기 말뚝 본체(10)의 하부에 결합되는 상부가이드판재(21); 상기 상부가이드판재(21) 하부에 상부가이드판재(21)와 일정 간격 이격되도록 구비되는 하부가이드판재(22); 상기 상부가이드판재(21)와 하부가이드판재(22)의 중앙을 서로 연결하는 것으로 외주면에 복수의 진출입공(231)이 형성된 통 형상의 연결부재(23); 및 상기 연결부재(23) 외측의 상부가이드판재(21)와 하부가이드판재(22) 사이에 설치되는 것으로 외측에 절삭팁(243)이 결합된 호 형상의 날개부(242) 및 상기 날개부(242) 후단에 구비되는 것으로 상기 연결부재(23)의 진출입공(231)에 삽입되는 가압부(241)로 구성되되, 연결부재(23) 내측에서의 가압에 의해 가압부(241)가 연결부재(23) 외측으로 슬라이딩되어 상기 날개부(242)가 상하부가이드판재(21, 22)의 외부로 돌출됨으로써 확경구(20)의 지름을 확대하는 복수의 확장체(24); 로 구성된다.

상기 확경구(20)는 별도의 확공드릴 없이 말뚝 선단에 말뚝 본체(10)보다 지름이 확장된 말뚝 확대부를 신속하게 형성함으로써, 선단지지력 추가 확보로 말뚝의 허용지지력을 증가시킨다.

이에 따라 말뚝의 본당 허용지지력이 크게 증가되므로, 말뚝 수량의 최소화 및 굴착 심도의 최적화로 경제성 있는 시공이 가능하다. 아울러 말뚝 확대부 체적만큼만 국부적으로 확장 천공되므로 지반 천공량을 최소로 할 수 있다.

따라서 뛰어난 경제성으로 각종 건축·토목 구조물의 기초용 말뚝에 광범위하게 적용할 수 있다.

상기 확경구(20)는 말뚝 본체(10)의 하단에 용접 등의 방법으로 일체로 결합하여 말뚝 본체(10)의 회전에 따라 회전하도록 구성하거나, 말뚝 본체(10)와 분리하여 말뚝 본체(10)와 별도로 회전하도록 구성 가능하다.

상기 상하부가이드판재(21, 22)는 상호 상하로 일정 간격 이격되어 배치되는 것으로, 확장체(24)의 탈락을 방지함과 동시에 확장체(24)의 수평 방향으로의 확장을 가이드 한다.

도면에서는 전체적으로 원형 플레이트 형상의 상하부가이드판재(21, 22)가 각각 도시되었으나, 이에 국한되지 않고 다양한 형상의 실시예가 가능하다.

상기 확장체(24)는 가압부(241)와 날개부(242)로 구성되며, 날개부(242) 외측에는 지반을 확경 절삭하는 절삭팁(243)이 결합된다.

상기 확장체(24)는 강재 등 경질의 금속이나 고분자 물질의 소재를 이용할 수 있다. 또한 확장체(24)로 초고강도 합금소재나 그래핀-금속 복합소재와 같은 공지의 나노카본 복합소재를 이용하면 확장체(24)의 강도가 향상되므로 절삭량을 줄일 수 있다.

상기 확장체(24)는 복수 개가 배치되며, 확장체(24)의 다양한 실시예가 후술할 도 10 내지 도 12에 도시된다.

상기 절삭팁(243)은 강재 등 경질의 재료로 제작 가능하며, 용접봉을 녹여 확장체(24)와 일체화한 용접절삭팁으로 구성할 수도 있다.

용접봉은 통상 망간봉으로 강도가 매우 강하고 내구성이 뛰어나며 확장체(24) 단부에 간단하게 설치할 수 있다. 따라서 용접봉을 확장체(24) 단부에 설치하고 녹여서 용접살을 형성하여 일체화한 용접절삭팁을 이용할 수 있다.

상기 절삭팁(243)은 확장체(24)의 날개부(242) 외측에 일체로 돌출되게 형성되거나, 날개부(242) 외측에 결합하여 형성할 수 있다.

상기 절삭팁(243)은 원하는 치수대로 지반을 절삭하도록 할 수 있으며, 이에 따라 설계된 치수의 말뚝 확대부 단면을 형성할 수 있다. 따라서 최소의 절삭작업량과 최소의 확장체(24) 수량으로 말뚝 지지력과 인발저항력을 크게 증가시키는 것이 가능하다.

상기 확장체(24)는 말뚝 시공 완료 후 확대된 상태로 말뚝 확대부의 영구적인 보강재 역할을 한다.

본 발명에서 상기 확장체(24)는 연결부재(23) 내에 주입되는 주입재의 가압에 의해 외부로 돌출될 수 있다.

이 경우, 상기 연결부재(23)는 상부가 폐쇄되는 것으로, 폐쇄된 면에는 가압용 주입재 주입구(261)가 관통 형성될 수 있다.

또는 도 5 등에 도시된 바와 같이 별도의 커버부재(26)로 연결부재(23)의 상부를 덮어 폐쇄할 수 있는데, 상기 커버부재(26)에 가압용 주입재 주입구(261)가 형성된다. 이 경우 상부가이드판재(21)에는 상부관통공(211) 형성된다.

이 밖에 별도의 커버부재(26) 없이 상부가이드판재(21)가 연결부재(23)를 폐쇄하도록 하고 상부가이드판재(21)에 가압용 주입재 주입구(261)를 형성할 수도 있다. 이 경우 상부가이드판재(21)에는 상부관통공(211)을 따로 형성할 필요가 없다.

상기 가압용 주입재 주입구(261)를 통하여 연결부재(23) 내부로 주입재를 주입하면, 주입재의 주입압에 의하여 확장체(24) 후단에 구비된 가압부(241)가 가압된다. 그리고 이에 따라 가압부(241)가 연결부재(23) 외주면에 형성된 진출입공(231)을 통하여 연결부재(23) 외측으로 슬라이딩되면서, 날개부(242)가 상하부가이드판재(21, 22)의 외부로 돌출된다.

상기 주입재는 시멘트계 접합채움재, 특히 시멘트 그라우트를 사용하는 것이 바람직하다.

아울러 상기 접합채움재는 확경구(20) 내부에 채워지는 것으로, 경화된 후 확경구(20)를 구성하는 다른 구성들과 일체화된다. 또한, 접합채움재는 말뚝 확대부 주변 지반을 밀실하게 채워, 견고한 말뚝 확대부를 형성한다.

그리고 접합채움재는 상기 가압용 주입재 주입구(261)를 통하여 주입될 수 있다.

상기 가압용 주입재 주입구(261)에 외부 호스를 연결하여 외부에서 접합채움재를 공급하는 경우, 상기 호스 하단을 묵직한 강재로 형성하여 가압용 주입재 주입구(261)에 착탈 가능하게 결합할 수 있다.

또한, 도 9에서와 같이 상기 하부가이드판재(22)에는 연결부재(23) 내에 주입된 접합채움재를 확경구(20) 하부로 배출하는 유출구(221)가 형성될 수 있다. 이로써, 접합채움재가 확경구(20) 하부로 배출되어 말뚝 하부를 가압하여 구근을 형성한다.

상기 하부가이드판재(22)와 연결부재(23) 상부의 폐쇄된 면 사이에는 확경구(20) 하부의 잔여슬라임을 확경구(20) 상부로 배출하는 배출통로(27)가 관통 형성될 수 있다.

상기 배출통로(27)는 확경구(20) 하부의 지하수 등을 포함한 잔여슬라임을 유체에 의해 외부로 배출함으로써, 말뚝 확대부의 우수한 콘크리트 품질을 확보할 수 있도록 한다.

통상 확경구(20)가 결합된 말뚝 본체(10)는 지반 천공 완료 후 근입되는 것이므로, 천공홀 바닥면에 잔여슬라임이 쌓여 있게 된다. 이러한 잔여슬라임은 말뚝 침하의 원인으로 작용하므로, 말뚝 선단을 확경하면서 천공홀 바닥의 잔여슬라임을 외부로 배출하여야 한다.

이를 위하여 상기 가압용 주입재 주입구(261)에 슬라임 배출용 유체를 주입하면 주입된 유체가 하부가이드판재(22)에 형성된 유출구(221)를 통하여 확경구(20) 하부와 천공홀 바닥면 사이에 쌓인 슬라임 측으로 배출된다. 슬라임 배출용 유체의 주입이 계속되면 유체의 압력이 증가하여 잔여슬라임이 하부가이드판재(22)에 형성된 복수의 배출통로(27)를 통하여 상부로 밀려 올라가 배출된다.

상기 슬라임 배출용 유체로는 압축공기, 압력 공급되는 물, 경화 가능한 접합채움재 등을 이용할 수 있다.

이중 압축공기와 물은 나중에 별도의 접합채움재를 주입하는 과정이 수반되므로, 처음부터 접합채움재를 슬라임 배출용 유체로 사용함이 바람직하며, 압축공기를 함께 사용하는 것이 가장 효과적이다.

상기 접합채움재는 경화 가능한 시멘트 그라우트, 모르타르, 콘크리트와 같이 접합성이 우수하고 경화 후 높은 강도를 갖는 재료를 사용할 수 있으며, 이중에서도 그라우트가 주입 및 슬라임 배출에 유리하다.

뿐만 아니라, 접합채움재로 팽창성 그라우트를 주입하면, 확경구(20) 하부와 천공홀 사이에 주입된 팽창성 그라우트가 경화되면서 팽창하여 지반 강성을 더욱 증가시키며, 이로 인하여 침하량 또한 최소화할 수 있다.

또한, 절삭팁(243)에 의하여 지반 절삭시 발생하는 슬라임 또한 외부로 배출되지 않으면 이후의 확경 절삭 작업을 곤란하게 할 수 있다. 따라서 이러한 확경 절삭된 슬라임 또한 앞서 설명한 슬라임 배출용 유체와 함께 상기 배출통로(27)를 통하여 외부로 배출한다.

확장체(24)는 앞서 설명한 주입재의 가압에 의하여 외부로 돌출되는 경우 이외에, 후술할 가압체(30)의 가압에 의하여 외부로 돌출될 수도 있다.

이에 대하여는 도 6과 관련하여 설명하기로 한다.

도 4는 상하부가이드판재의 내부로 확장체가 삽입된 확경구의 사시도이고, 도 5는 상하부가이드판재의 외부로 확장체가 돌출된 확경구의 사시도이다.

도 4 내지 도 5에서와 같이, 상기 상부가이드판재(21)와 하부가이드판재(22)의 사이에는 양 측면과 내측이 개방된 ㄷ 형상으로 형성되어 내부에 인접하는 확장체(24)의 날개부(242) 측부가 수납되는 막음부재(25)가 더 구비될 수 있다.

상기 막음부재(25)는 상하부가이드판재(21, 22) 사이에 위치되었다가, 도 5에서와 같이 확장체(24)가 상하부가이드판재(21, 22)의 외부로 돌출될 때 확장체(24)의 가압에 의해 상하부가이드판재(21, 22)의 외부로 같이 돌출된다.

이에 따라 확장체(24)의 확장 후 인접 확장체(24) 사이의 공간에 막음부재(25)가 위치되게 되므로, 평면에서 보아 틈새 없는 연속적인 말뚝 확대부의 형성이 가능하다.

특히, 주입재의 가압에 의해 확장체(24)가 외부로 돌출되는 경우, 막음부재(25)에 의하여 접합채움재가 외부로 누출되지 않는다. 그리고 확장체(24)와 막음부재(25)에 의하여 말뚝 외주면과 천공홀 내주면 사이의 공간이 차단되므로 말뚝 선단부의 지반에 높은 밀도로 접합채움재를 채워 넣을 수 있다. 이로써 접합채움재에 의하여 말뚝 확대부의 모든 구성들을 일체화시켜 말뚝 선단부의 내구력이 크게 개선되며, 이에 따라 말뚝 침하를 방지할 수 있다.

또한, 가압체(30)에 의하여 확장체(24)가 외부로 돌출되는 경우, 후술할 도 13에서와 같이 확장체(24)의 날개부(242) 하부와 하부가이드판재(22)의 상부 사이에 형성된 절삭슬라임 배출통로(224)를 통하여 절삭 슬라임이 확경 절삭과 함께 확경구(20) 상부로 자연스럽게 배출된다.

상기 막음부재(25) 또한 확장체(24)와 마찬가지로 말뚝 선단부를 지지하기에 적합하도록 강재 등 경질의 판체를 이용함이 바람직하며, 말뚝 시공 완료 후 확대된 상태로 말뚝 확대부를 영구적으로 보강한다.

도 6은 확경구의 실시예를 도시하는 분해사시도이다.

상기 확장체(24)는 주입재의 가압에 의하여 외부로 돌출되거나 가압체(30)의 가압에 의하여 외부로 돌출될 수 있다.

후자의 경우, 도 6, 도 10 내지 도 12, 도 19 내지 도 20 등을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 상기 상부가이드판재(21)에는 연결부재(23)의 내부와 연통되는 상부관통공(211)이 형성되고, 상기 확장체(24)의 가압부(241)는 후단의 상부가 모따기된 경사면(244)이 형성되어, 하단이 원뿔 모양으로 상부에서 상부관통공(211)을 통하여 연결부재(23) 내로 수직 방향으로 삽입되는 가압체(30)가 가압부(241) 후단을 수평 방향으로 가압하여 외부로 돌출될 수 있다.

이 경우, 확장체(24)는 가압체(30)의 타격 또는 진동에 의한 가압력과 말뚝 본체(10)의 회전력을 이용하여 확경 절삭을 진행하므로, 절삭 속도가 빠르고 토사층에서 단단한 암반층까지 다양한 지층에서 확경 절삭이 가능하다.

도 6, 도 10 내지 도 11에서와 같이, 상기 확장체(24)는 상부면과 하부면 중 적어도 어느 하나가 돌출되고, 상기 상부가이드판재(21) 또는 하부가이드판재(22)에는 상기 확장체(24)의 돌출된 부분이 삽입되어 확장체(24)의 확장 방향을 가이드하는 가이드홈(212, 223)이 형성될 수 있다.

따라서 확장체(24)를 구성하는 날개부(242)에서 상하로 돌출된 부분이 상하부가이드판재(21, 22)의 대면하는 면에 각각 형성된 가이드홈(212, 223)에 각각 삽입되므로, 각 확장체(24)는 가이드홈(212, 223)을 따라 일정한 방향으로 확장될 수 있다.

도 6 및 도 14 등에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 상부가이드판재(21)에는 유입구(213)가 복수 개 형성될 수 있으며, 유입구(213)를 통하여 그라우트 등 접합채움재가 주입될 수 있다.

또한, 상기 하부가이드판재(22)에는 연결부재(23) 내에 주입된 접합채움재를 확경구(20) 하부로 배출하는 유출구(221)가 형성된다.

도 7은 상하부가이드판재와 연결부재의 결합관계를 도시하는 단면 사시도이고, 도 8은 확경구의 다른 실시예를 도시하는 단면 사시도이며, 도 9는 확경구의 다른 실시예를 도시하는 저면도이다.

주입재의 가압에 의하여 확장체(24)가 외부로 돌출되는 경우, 폐쇄된 연결부재(23) 상부면에는 가압용 주입재 주입구(261)가 형성되거나, 도 8에서와 같이 상기 연결부재(23)의 상부를 폐쇄하는 것으로 가압용 주입재 주입구(261)가 관통 형성된 커버부재(26)가 결합된다.

이로써, 접합채움재가 확경구(20) 상부로 누출되지 않고, 도 9에서와 같이 상기 하부가이드판재(22)에 형성된 유출구(221)를 통하여 확경구(20) 하부로 주입되어 구근을 형성할 수 있도록 한다.

아울러 도 8에서는 상기 하부가이드판재(22)와 연결부재(23)의 상부면 사이를 관통하는 배출통로(27)를 복수 개 확인할 수 있다. 상기 배출통로(27)는 확경구(20) 하부의 잔여슬라임을 확경구(20) 상부로 배출한다.

도 10 내지 도 12는 확장체의 다양한 실시예를 도시하는 사시도이고, 도 13은 확경구의 다른 실시예를 도시하는 측면도이다.

도 10 내지 도 12에 도시된 확장체(24)는 주입재나 가압체(30)의 가압에 의하여 외부로 돌출되는 확장체(24)에 모두 적용 가능하다.

도 10에서와 같이, 상기 확장체(24)의 날개부(242)는 판 형상으로 구성할 수 있다.

또한, 도 11 내지 도 12에서와 같이, 상기 날개부(242)는 중앙부의 두께가 양측보다 두껍게 형성할 수도 있다.

이 경우, 도 13에서와 같이, 상기 확장체(24)의 날개부(242) 양측 하부와 상기 하부가이드판재(22)의 상부 사이에는 절삭슬라임 배출통로(224)가 형성될 수 있다.

아울러 상기 확장체(24)의 가압부(241)와 날개부(242)는 도 10 및 도 12에서와 같이 일체로 형성하거나, 도 11에서와 같이 분리되도록 구성할 수 있다.

도 14는 가이드관체가 구비된 확경구를 도시하는 사시도이고, 도 15는 가이드관체가 구비된 것으로, 상하부가이드판재의 내부로 확장체가 삽입된 확경구의 저면사시도이며, 도 16은 가이드관체가 구비된 것으로, 상하부가이드판재의 외부로 확장체가 돌출된 확경구의 저면사시도이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서 상기 확장체(24)의 가압부(241)는 가압체(30)의 가압에 의하여 외부로 돌출될 수 있는데, 이 경우 상기 하부가이드판재(22)에는 도 15 내지 도 16에서와 같이 가압체(30)가 통과될 수 있는 하부관통공(222)이 형성될 수 있다.

상기 하부관통공(222)은 도 15에서와 같이 가압체(30)의 가압 전에는 복수의 확장체(24)에 의하여 막힌 상태를 유지하였다가, 가압체(30)의 삽입에 의하여 도 16에서와 같이 개방된 상태가 된다.

이때, 도 14 내지 도 16에서와 같이 상기 연결부재(23)의 상부에는 가이드관체(28)가 결합될 수 있다.

상기 가이드관체(28)는 연결부재(23) 상부로 일정 길이 돌출되도록 연결부재(23)와 일체로 형성되거나 연결부재(23)에 별도로 결합할 수 있다.

상기 가이드관체(28)는 연결부재(23) 상부로 연장된 높이만큼 외측에 시멘트계 접합채움재를 미리 채워두면 상부 가압용 주입재 주입구(261)를 통해 확장체(24)가 빠져나간 확경구(20) 내부에 접합채움재가 저절로 채워진다.

또한, 후술할 도 20에서 볼 수 있는 바와 같이 하부가이드판재(22)의 하부에는 하부관통공(222)과 연통되는 관 형상의 수직관입부(29)가 더 구비될 수 있다.

상기 수직관입부(29)는 하단 측면에 복수의 홈부가 형성될 수 있으며, 말뚝 본체(10)의 회전에 의하여 천공홀 바닥면을 톱니와 같은 형태로 회전하면서 근입하여 천공홀 바닥면에 쌓인 잔여슬라임을 수직관입부(29) 외부로 쉽게 배출하도록 한다.

도 17은 확경구의 회전 방향에 따른 절삭팁의 수납 여부를 도시하는 확장체의 사시도이고, 도 18은 확장체와 막음부재의 실시예를 도시하는 사시도이다.

도 17에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 절삭팁(243)은 확장체(24)의 외측에 형성된 절삭팁 수용홈(245)에 수납되었다가 확경구(20)의 회전시 외부로 돌출되도록 구성될 수 있다.

절삭팁(243)이 확장체(24) 외부로 돌출 형성된 경우에는 직천공이 완료된 천공홀에 확경구(20)가 결합된 말뚝 본체(10)를 근입할 때 천공홀 내주면과 절삭팁(243)이 서로 부딪히게 된다.

이와 같이 절삭팁(243)이 천공홀 내주면과 간섭되는 것을 방지하기 위하여, 도 17의 (a)에서와 같이 확경구(20)를 절삭팁(243)이 절삭팁 수용홈(245)에 수납된 상태로 천공홀에 근입한다. 이후, 확경구(20)의 근입이 완료되면 말뚝 본체(10)를 회전시키면서 도 17의 (b)에서와 같이 절삭팁(243)을 외부로 돌출시키면서 지반을 확경 절삭한다.

이로써 절삭팁(243)이 지반을 확경 절삭하는 동안 확경홀에 경질의 연속 말뚝 확대부를 시공할 수 있으므로, 확경 작업 중 확경홀의 공벽이 이완되거나 무너질 염려가 없다.

상기 절삭팁(243)은 외부의 제어나 가압체(30)의 가압에 의하여 확장체(24) 외측으로 돌출되도록 구성할 수도 있다.

뿐만 아니라, 도 17에서와 같이 상기 확장체(24) 또는 상하부가이드판재(21, 22)에는 확장체(24)의 확장 길이를 제한하는 스토퍼(S)가 구비될 수 있다.

상기 스토퍼(S)는 확장체(24)의 하부 또는 상하부가이드판재(21, 22)의 일면에 돌출 형성되어, 확장체(24)가 확장되는 길이를 제한함으로써 말뚝 확장부를 설계된 크기대로 형성할 수 있도록 한다.

상기 확장체(24)는 도 18의 (a)에서와 같이 가압부(241) 후단을 상부로 일정 길이 연장시켜 스토퍼(S)를 형성할 수 있고, 도 18의 (b)에서와 같이 확장체(24)의 확경이 용이하도록 날개부(242) 전단 상면에 경사면을 형성하면서 절삭팁의 개소를 감소시킬 수도 있다.

또한, 도 18의 (c)에서와 같은 U형상의 막음부재(25)도 ㄷ형상의 막음부재(25)에 포함된다고 할 수 있다.

도 19와 도 20은 각각 해머에 의하여 가압되는 가압체가 설치된 본 발명 선단 확장 말뚝을 도시하는 사시도와 단면도이다.

상기 가압체(30)가 가압부(241) 후단을 가압하여 확장체(24)가 외부로 돌출되는 경우, 가압체(30)는 진동 또는 타격에 의해 확장체(24)를 가압하여 확장체(24)를 방사상으로 확장하면서 지반을 확경 절삭한다.

상기 가압체(30)는 단부가 가압부(241) 후단에 형성된 경사면(244)과 대응되도록 하부로 갈수록 뾰족해지는 원뿔 형상으로 구성할 수 있다.

이때, 상기 경사면(244)은 돌출부 없이 매끈한 면으로 형성하여 가압체(30)와 경사면(244) 간의 접촉시 마찰력을 최소화할 수 있으며, 가능하면 마찰력 감소를 위하여 그리스 등을 도포할 수도 있다. 이로써, 신속한 확경 절삭 및 말뚝 확대부 형성이 가능하고 가압부(241)의 파손 가능성이 감소된다.

상기 가압체(30)는 말뚝 본체(10) 내에서 상하로 이동 가능하며, 상부의 무게추나 해머에 의한 타격 또는 진동에 의하여 경사면(244)을 타고 하강하면서 확장체(24)의 가압부(241) 후단을 수평 방향으로 가압하여 확장시킨다.

도 19 내지 도 20은 타격에 의하여 가압체(30)를 가압하는 경우에 대한 실시예이다.

즉, 가압체(30) 상부에 위치하는 가압체 타격부(54)에 해머(52)를 이용하여 압력을 가하면, 가압체 타격부(54)의 타격력을 전달받은 가압체(30)는 가압부(241)를 가압하여 확장체(24)를 외부로 돌출시켜 확장하면서 확경 절삭을 진행한다.

이때, 해머(52) 상부에는 해머 타격에 의한 반발력을 방지하기 위하여 충분한 하중을 줄 수 있는 해머비트 누름부(50)가 구비될 수 있다. 그리고 해머비트 누름부(50) 상부에는 말뚝 본체(10)를 회전시키기 위한 어댑터(40)가 구비된다.

또한, 가압체(30)에 진동을 가하는 경우에는 가압체(30) 자체에 직접 바이브레이터를 장착하여 상하 진동이 가능하게 할 수도 있다. 이때에도 압축공기를 말뚝 내부에 공급하면서 진동을 가하면 더욱 효과적이다.

이하, 앞서 살펴본 본 발명의 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법에 대하여 살펴본다.

주입재에 의하여 확장체(24)가 확장되는 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법은 (a) 지반에 천공홀을 형성하는 단계; (b) 말뚝 본체(10)의 저면에 확경구(20)가 결합된 선단 확장 말뚝을 천공홀 내부에 삽입하는 단계; 및 (c) 말뚝을 회전시키면서 연결부재(23) 상부면에 형성된 가압용 주입재 주입구(261)를 통해 연결부재(23) 내부에 주입재를 주입함으로써 확장체(24)를 가압 돌출시켜 확장체(24)의 절삭팁(243)이 지반을 절삭하면서 상하부가이드판재(21, 22) 외부로 확장되도록 하는 단계; 를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 주입재는 잔여슬라임이 쌓인 천공홀 바닥면 측으로 근입되어 잔여슬라임과 주변 지반의 밀도를 증가시킨다.

상기 (c) 단계 실시 전에 말뚝 본체를 경타하는 과정이 수반될 수 있다.

상기 (c) 단계 이후, 주입재의 경화가 완료된 다음에는 가압체(30)를 회수하며, 가압체(30)의 회수 후에는 가압체(30)가 위치하던 곳에 채움재를 충전한다.

상기 확장체(24)는 말뚝 시공 완료 후 확대된 상태로 말뚝 확대부를 영구적으로 보강한다.

도 21은 본 발명 선단 확장 말뚝의 시공 방법의 단계별 공정을 도시하는 도면이다.

가압체(30)에 의하여 확장체(24)가 확장되는 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법에서는 우선 (a) 지반에 천공홀을 형성하고, (b) 말뚝 본체(10)의 저면에 확경구(20)가 결합된 선단 확장 말뚝을 천공홀 내부에 삽입한다(도 21의 (a)).

그리고 확경구(20) 상단에 가압체(30)를 위치시키고(도 21의 (b)), (c) 말뚝을 회전시키면서 상기 상부가이드판재(21)의 상부관통공(211)을 통해 가압체(30)를 연결부재(23) 내로 수직 방향으로 삽입하여 확장체(24)의 가압부(241) 후단을 가압하여 확장체(24)가 지반을 절삭하면서 상하부가이드판재(21, 22)의 외부로 확장되도록 한다(도 21의 (c) 및 (d)).

이때, 상기 가압체(30)는 잔여슬라임이 쌓인 천공홀 바닥면 측으로 근입되어 잔여슬라임과 주변 지반의 밀도를 증가시킨다.

이후 (d) 상기 연결부재(23)의 내부 및 확경구(20)와 하부가이드판재(22)의 사이 공간에 경화 가능한 접합채움재를 주입하고, (e) 상기 접합채움재를 경화시킨다(도 21의 (e)).

마지막으로 가압체(30)를 회수한다(도 21의 (f)). 상기 가압체(30)의 회수 후에는 가압체(30)가 위치하던 곳에 채움재를 충전한 다음, 다시 가압체(30)를 타격할 수 있다. 이로써, 잔여슬라임의 밀도를 더욱 증가시킴으로써, 말뚝 하단부를 고결체로 만들어 말뚝의 침하를 최소화할 수 있다.

상기 채움재로는 모래나 자갈과 같은 경질의 채움재, 속경성 그라우트와 같은 접합재 등을 이용할 수 있다.

가압체(30)로 채움재를 타격하고 다시 주입하는 과정을 반복하여 최대한 말뚝 확대부의 지반 밀도를 증가시킴이 바람직하며, 가압체(30) 또한 밀도가 높아진 잔여슬라임 내에 잔존시켜 둘 수 있다.

말뚝 본체(10)가 현장타설말뚝인 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법은 (a) 지반에 천공홀을 형성하는 단계; (b) 확경구(20)를 천공홀 내부에 삽입하는 단계; (c) 확경구(20)를 회전시키면서 연결부재(23) 내측에서 가압부(241) 후단을 가압하여 확장체가(24) 지반을 절삭하면서 상하부가이드판재(21, 22) 외부로 확장되도록 하는 단계; 및 (d) 상기 확경구(20) 상부에 철근망을 설치하고 콘크리트를 타설하여 현장타설말뚝을 형성하는 단계; 를 포함하여 구성된다.

즉, 기성콘크리트 말뚝 또는 강관 말뚝으로 구성된 말뚝 본체(10)가 말뚝 본체(10)의 회전과 함께 확경구(20)의 확장체(24)가 방사상으로 확장하여 말뚝 확대부를 형성하는 반면, 말뚝 본체(10)가 현장타설말뚝인 경우에는 상기 (c) 단계에서 말뚝 본체(10)와 별도로 확경구(20)만 먼저 회전시켜 지반을 확경 절삭한 다음, (d) 단계에서 현장타설말뚝으로 말뚝 본체(10)를 설치한다.

10: 말뚝 본체 20: 확경구
21: 상부가이드판재 211: 상부관통공
212: 가이드홈 213: 유입구
22: 하부가이드판재 221: 유출구
222: 하부관통공 223: 가이드홈
224: 절삭슬라임 배출통로 23: 연결부재
231: 진출입공 24: 확장체
241: 가압부 242: 날개부
243: 절삭팁 244: 경사면
245: 절삭팁 수용홈 25: 막음부재
26: 커버부재 261: 가압용 주입재 주입구
27: 배출통로 28: 가이드관체
29: 수직관입부 30: 가압체
40: 어댑터 50: 해머비트 누름부
52: 해머 54: 가압체 타격부
S: 스토퍼

Claims

말뚝 본체(10) 및 상기 말뚝 본체(10)의 하부에 결합되는 것으로 회전하면서 지름이 확장되는 확경구(20)로 구성되어, 지중에 형성된 천공홀에 설치되는 선단 확장 말뚝으로,
상기 확경구(20)는
상기 말뚝 본체(10)의 하부에 결합되는 상부가이드판재(21);
상기 상부가이드판재(21) 하부에 상부가이드판재(21)와 일정 간격 이격되도록 구비되는 하부가이드판재(22);
상기 상부가이드판재(21)와 하부가이드판재(22)의 중앙을 서로 연결하는 것으로 외주면에 복수의 진출입공(231)이 형성된 통 형상의 연결부재(23); 및
상기 연결부재(23) 외측의 상부가이드판재(21)와 하부가이드판재(22) 사이에 설치되는 것으로 외측에 절삭팁(243)이 결합된 호 형상의 날개부(242) 및 상기 날개부(242) 후단에 구비되는 것으로 상기 연결부재(23)의 진출입공(231)에 삽입되는 가압부(241)로 구성되되, 연결부재(23) 내측에서의 가압에 의해 가압부(241)가 연결부재(23) 외측으로 슬라이딩되어 상기 날개부(242)가 상하부가이드판재(21, 22)의 외부로 돌출됨으로써 확경구(20)의 지름을 확대하는 복수의 확장체(24); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제1항에서,
상기 상부가이드판재(21)와 하부가이드판재(22)의 사이에는 양 측면과 내측이 개방된 ㄷ 형상으로 형성되어 내부에 인접하는 확장체(24)의 날개부(242) 측부가 수납되는 막음부재(25)가 더 구비되되, 상기 막음부재(25)는 확장체(24)가 상하부가이드판재(21, 22)의 외부로 돌출될 때 확장체(24)의 가압에 의해 상하부가이드판재(21, 22)의 외부로 같이 돌출되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제1항 또는 제2항에서,
상기 확장체(24)는 연결부재(23) 내에 주입되는 주입재의 가압에 외해 외부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제3항에서,
상기 연결부재(23)는 상부가 폐쇄되는 것으로 폐쇄된 면에는 가압용 주입재 주입구(261)가 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제4항에서,
상기 하부가이드판재(22)에는 연결부재(23) 내에 주입된 접합채움재를 확경구(20) 하부로 배출하는 유출구(221)가 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제4항에서,
상기 하부가이드판재(22)와 연결부재(23) 상부의 폐쇄된 면 사이에는 확경구(20) 하부의 잔여슬라임을 확경구(20) 상부로 배출하는 배출통로(27)가 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제1항 또는 제2항에서,
상기 상부가이드판재(21)에는 연결부재(23) 내부와 연통되는 상부관통공(211)이 형성되고,
상기 확장체(24)의 가압부(241)는 후단의 상부가 모따기된 경사면(244)이 형성되어, 하단이 원뿔 모양으로 상부에서 상부관통공(211)을 통해 연결부재(23) 내로 수직 방향으로 삽입되는 가압체(30)가 가압부(241) 후단을 수평 방향으로 가압하여 외부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제7항에서,
상기 가압체(30)는 진동 또는 타격에 의해 확장체(24)를 가압하는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제7항에서,
상기 연결부재(23)의 상부에는 가이드관체(28)가 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제7항에서,
상기 하부가이드판재(22)에는 가압체(30)가 통과될 수 있는 하부관통공(222)이 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제10항에서,
상기 하부가이드판재(22)의 하부에는 하부관통공(222)과 연통되는 관 형상의 수직관입부(29)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제7항에서,
상기 상부가이드판재(21)에는 접합채움재를 유입하는 유입구(213)가 형성되는 것을 특징으로 하는 선단확장 말뚝.
제1항 또는 제2항에서,
상기 확장체(24)의 날개부(242)는 판 형상인 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제1항 또는 제2항에서,
상기 확장체(24)의 가압부(241)는 날개부(242)와 분리되어 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제1항 또는 제2항에서,
상기 확장체(24)는 상부면과 하부면 중 적어도 어느 하나가 돌출되고, 상기 상부가이드판재(21) 또는 하부가이드판재(22)에는 상기 확장체(24)의 돌출된 부분이 삽입되어 확장체(24)의 확장 방향을 가이드하는 가이드홈(212, 223)이 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제1항 또는 제2항에서,
상기 절삭팁(243)은 확장체(24)의 외측에 형성된 절삭팁 수용홈(245)에 수납되었다가 확경구(20)의 회전시 외부로 돌출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제1항 또는 제2항에서,
상기 확장체(24) 또는 상하부가이드판재(21, 22)에는 확장체(24)의 확장 길이를 제한하는 스토퍼(S)가 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제1항 또는 제2항에서,
상기 절삭팁(243)은 확장체(24)의 날개부(242) 외측에 일체로 돌출되게 형성되거나, 날개부(242) 외측에 결합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제1항 또는 제2항에서,
상기 절삭팁(243)은 용접봉을 녹여 확장체(24)와 일체화한 용접절삭팁인 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제1항 또는 제2항에서,
상기 말뚝 본체(10)는 기성콘크리트 말뚝 또는 강관 말뚝으로 상기 확경구(20)는 말뚝 본체(10)의 회전에 따라 회전되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제20항에서,
상기 말뚝 본체(10)의 상부에는 말뚝 본체(10)를 회전시키기 위한 어댑터(40)가 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제1항 또는 제2항에서,
상기 말뚝 본체(10)는 현장타설말뚝인 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
제3항에 의한 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법에 관한 것으로,
(a) 지반에 천공홀을 형성하는 단계;
(b) 말뚝 본체(10)의 저면에 확경구(20)가 결합된 선단 확장 말뚝을 천공홀 내부에 삽입하는 단계; 및
(c) 말뚝을 회전시키면서 연결부재(23) 상부면에 형성된 가압용 주입재 주입구(261)를 통해 연결부재(23) 내부에 주입재를 주입함으로써 확장체(24)를 가압 돌출시켜 확장체(24)의 절삭팁(243)이 지반을 절삭하면서 상하부가이드판재(21, 22) 외부로 확장되도록 하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝의 시공 방법.
제7항에 의한 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법에 관한 것으로,
(a) 지반에 천공홀을 형성하는 단계;
(b) 말뚝 본체(10)의 저면에 확경구(20)가 결합된 선단 확장 말뚝을 천공홀 내부에 삽입하는 단계;
(c) 말뚝을 회전시키면서 상기 상부가이드판재(21)의 상부관통공(211)을 통해 가압체(30)를 연결부재(23) 내로 수직 방향으로 삽입하여 확장체(24)의 가압부(241) 후단을 가압하여 확장체(24)가 지반을 절삭하면서 상하부가이드판재(21, 22)의 외부로 확장되도록 하는 단계;
(d) 상기 연결부재(23)의 내부 및 확경구(20)와 하부가이드판재(22)의 사이 공간에 경화 가능한 접합채움재를 주입하는 단계; 및
(e) 상기 접합채움재를 경화시키는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝의 시공 방법.
제22항에 의한 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법에 관한 것으로,
(a) 지반에 천공홀을 형성하는 단계;
(b) 확경구(20)를 천공홀 내부에 삽입하는 단계;
(c) 확경구(20)를 회전시키면서 연결부재(23) 내측에서 가압부(241) 후단을 가압하여 확장체가(24) 지반을 절삭하면서 상하부가이드판재(21, 22) 외부로 확장되도록 하는 단계; 및
(d) 상기 확경구(20) 상부에 철근망을 설치하고 콘크리트를 타설하여 현장타설말뚝을 형성하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝의 시공 방법.