KR101488970B1 - 보강날개를 구비한 지지파일 및 이의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축구조물 또는 토목구조물 건조 시에 지지 안정성 확보를 위해 지반에 형성된 굴착공 내부에 설치되어 시멘트계 충진물이 상기 굴착공 내부에 충진 및 경화됨으로써 형성된 시멘트계 충진부에 의해 상기 지반에 지지 고정되게 시공되거나, 상기 지반에 형성된 지반개량체에 관입 설치되어 상기 지반에 지지 고정되게 시공되는 지지파일 및 이의 시공방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 보강날개를 구비한 지지파일은, 내부에 공동부가 형성된 강관 또는 콘크리트 말뚝으로 구비되는 파일체; 상기 시멘트계 충진부 또는 상기 지반개량체에 대한 상기 파일체의 부착력을 향상시키도록 상기 파일체의 외주면에 반경 방향으로 돌출되게 구비된 하나 이상의 보강날개; 및 상기 파일체에 인가되는 굽힘력으로 인해 상기 보강날개의 표면과 상기 시멘트계 충진부 또는 상기 지반개량체 간에 슬립이 발생하는 것을 방지하도록 상기 보강날개의 상ㆍ하면 중 하나 이상에 돌기 또는 홈으로 구비된 하나 이상의 슬립 방지부;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 지지파일에 상하 방향으로 인가되는 압축력, 인발력에 대해 파일체와 시멘트계 충진부 또는 지반개량체 간에 부착력을 증대시키는 보강날개의 표면에 슬립 방지부가 형성됨으로써, 지지파일에 측 방향으로 인가되는 굽힘력에 대해서도 파일체와 시멘트계 충진부 또는 지반개량체 간의 부착력을 크게 향상시킬 수 있고, 이에 따라 굽힘력에 의해 지지파일이 휘어지는 것을 방지할 수 있으므로 건축구조물이나 토목구조물에 대한 지지력을 제고할 수 있으며, 슬립 방지부가 보강날개의 상면과 하면에 구비되고 파일체의 외주면과 내주면에 각각 외ㆍ내측 보강부가 설치됨으로써, 이러한 슬립 방지부 및 외ㆍ내측 보강부에 의해 시멘트계 충진부 또는 지반개량체와 지지파일이 견고하게 일체 결합되면서 전단저항이 극대화되어 지지파일의 지지력이 더욱 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 파일체가 슬라임이나 지반개량체 하단의 불충분한 교반 부분에 의한 시공 품질 저하를 막기 위해 폐쇄형 말뚝으로 구비되는 경우에는 파일체의 하면에 형성되는 안내부재가 굴착공의 바닥면 또는 지반개량체의 바닥 경계면에 압입되면서 굴착공 또는 지반개량체 내부에서의 지지파일의 위치가 틀어지지 않게 안정적으로 안내하여 지지파일의 시공을 용이하게 하고, 지지파일의 하면을 굴착공의 바닥면 또는 지반개량체의 바닥경계면에 밀착시킴으로써 시공 품질을 더욱 제고할 수 있다.

Description

보강날개를 구비한 지지파일 및 이의 시공방법 {SUPPORTING PILE WITH REINFORCING BLADE AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 보강날개를 구비한 지지파일 및 이의 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지지파일에 측 방향으로 인가되는 굽힘력에 대해서도 건축구조물이나 토목구조물에 대한 지지파일의 지지력을 크게 제고할 수 있고, 그 시공이 용이하면서도, 시공 품질도 향상시킬 수 있는 보강날개를 구비한 지지파일 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축구조물이나 토목구조물을 지반 상에 건조할 때, 지반이 연약하거나 건축구조물이나 토목구조물의 하중이 큰 경우에는 하중에 대한 충분한 지지력 확보를 위해 강관이나 콘크리트 말뚝 등과 같은 지지파일이 사용된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 지지파일(20)은 건축구조물이나 토목구조물의 건조 예정 지반(BG)에 형성한 굴착공(BG')에 소일시멘트(soil cement)와 같은 시멘트계 충진물이 충진된 상태로 삽입되고, 그 상태로 시멘트계 충진물이 양생되어 시멘트계 충진부(10)를 형성함으로써 시멘트계 충진부(10)와 지지파일(20)이 일체 거동하면서 건축구조물이나 토목구조물로부터 인가되는 하중을 효과적으로 지지하게 된다.

이와 다른 방식으로써, 상기 지지파일(20)은 지반개량체 시공장치를 이용하여 건축구조물이나 토목구조물의 건조 예정 지반(BG)에 형성된 지반개량체(물, 고화제 등으로 이루어진 슬러리와 토사의 교반물)에 관입 설치됨으로써, 지반개량체가 경화됨에 따라 지반개량체와 지지파일(20)이 일체 거동하면서 건축구조물이나 토목구조물로부터 인가되는 하중을 효과적으로 지지하게 된다.

한편, 이와 같은 지지파일(20)에 상하 방향으로 강한 압축력이나 인발력이 인가되면 지지파일(20)의 표면과 시멘트계 충진부(10) 또는 지반개량체 간에 슬립이 발생하면서 지지력이 저하될 수 있는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 이를 막기 위해 지지파일(20)의 표면에 보강날개(30)를 형성하기도 한다.

이 같은 종래의 보강날개(30)를 구비한 지지파일(20)은 상하 방향으로 강한 압축력이나 인발력이 인가되더라도 보강날개(30)에 의해 지지파일(20)의 표면과 시멘트계 충진부(10) 또는 지반개량체 간의 슬립 발생이 방지되면서 지지파일(20)의 지지력을 향상시킨다.

그러나 지지파일(20)에는 상하 방향의 압축력이나 인발력 뿐만 아니라, 측 방향으로 굽힘력이 인가되기도 하는데, 종래의 지지파일(20)의 경우 측 방향으로 굽힘력이 인가되었을 때에 보강날개(30)의 표면과 시멘트계 충진부(10) 또는 지반개량체 간에 슬립이 발생하면서 지지파일(20)이 굽어지고, 이에 따라 지지파일(20)의 지지력이 저하될 뿐만 아니라, 굽힘 변형에 따라 지지파일(20)이 손상되는 문제점이 있다.

즉, 종래의 보강날개(30)를 구비한 지지파일(20)은 보강날개(30)의 구비로 인해 압축력이나 인발력에 대해서는 어느 정도 지지력 저하가 방지되지만, 굽힘력에 대해서는 여전히 취약한 문제점이 있다.

또한, 종래의 지지파일(20)은 굴착공(BG')의 바닥면이나 지반개량체 하단의 바닥 경계면에 존재하는 슬라임 또는 불충분한 교반 부분에 의해 지지파일의 선단 지지력이 저하되는 것을 방지하기 위해, 폐쇄형 말뚝으로 구비된 경우, 시멘트계 충진물이 충진된 굴착공(BG') 또는 지반개량체에 지지파일(20)을 삽입할 때에 부력이나 슬라임, 지반개량체의 불충분한 교반 부분 등에 의해 굴착공(BG')의 바닥면 또는 지반개량체의 바닥 경계면에 대한 지지파일(20)의 위치가 흔들려 시공하기가 난해하고, 시공 품질이 저하되는 단점이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 지지파일에 측 방향으로 인가되는 굽힘력에 대해서도 파일체와 시멘트계 충진부 또는 지반개량체 간의 슬립 발생을 방지할 수 있고, 파일체가 폐쇄형 말뚝으로 구비되는 경우에도 시멘트계 충진물이 충진된 굴착공 또는 지반개량체에 지지파일을 회전 관입할 때에 굴착공 또는 지반개량체 내부에서의 지지파일의 위치가 틀어지지 않게 안정적으로 안내할 수 있는 보강날개를 구비한 지지파일 및 이의 시공방법을 제공하고자 한다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 보강날개를 구비한 지지파일은, 건축구조물 또는 토목구조물 건조 시에 지지 안정성 확보를 위해 지반에 형성된 굴착공 내부에 설치되어 시멘트계 충진물이 상기 굴착공 내부에 충진 및 경화됨으로써 형성된 시멘트계 충진부에 의해 상기 지반에 지지 고정되게 시공되거나, 상기 지반에 형성된 지반개량체에 관입 설치되어 상기 지반에 지지 고정되게 시공되는 지지파일로서, 내부에 공동부가 형성된 강관 또는 콘크리트 말뚝으로 구비되는 파일체; 상기 시멘트계 충진부 또는 상기 지반개량체에 대한 상기 파일체의 부착력을 향상시키도록 상기 파일체의 외주면에 반경 방향으로 돌출되게 구비된 하나 이상의 보강날개; 및 상기 파일체에 인가되는 굽힘력으로 인해 상기 보강날개의 표면과 상기 시멘트계 충진부 또는 상기 지반개량체 간에 슬립이 발생하는 것을 방지하도록 상기 보강날개의 상ㆍ하면 중 하나 이상에 돌기 또는 홈으로 구비된 하나 이상의 슬립 방지부;를 포함한다.

상기 보강날개를 구비한 지지파일은, 상기 파일체의 외주면에 구비되어 상기 파일체의 외주면과 상기 시멘트계 충진부 또는 상기 지반개량체 간에 슬립이 발생하는 것을 차단하는 하나 이상의 외측 보강부;를 더 포함하되, 상기 외측 보강부는, 상기 파일체의 외주면에 대응되는 내주면을 갖는 슬리브 또는 그 슬리브를 길이방향으로 절단한 편(片)의 형상으로 구비되며 상기 파일체의 외주면에 결합되는 결합체, 및 상기 결합체의 외주면에 돌기 또는 홈 형상으로 구비된 하나 이상의 슬립 방지부재를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 보강날개를 구비한 지지파일은, 상기 파일체의 내주면에 구비되어 상기 파일체의 내주면과 상기 시멘트계 충진부 또는 상기 지반개량체 간에 슬립이 발생하는 것을 차단하는 하나 이상의 내측 보강부;를 더 포함하되, 상기 내측 보강부는, 상기 파일체의 내주면에 대응되는 외주면을 갖는 슬리브 또는 그 슬리브를 길이방향으로 절단한 편(片)의 형상으로 구비되며 상기 파일체의 내주면에 결합되는 결합체, 및 상기 결합체의 내주면에 돌기 또는 홈 형상으로 구비된 하나 이상의 슬립 방지부재를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 파일체는, 하측이 폐쇄된 폐쇄형 강관 또는 콘크리트 말뚝으로 구비되고, 그 하면 중심부에는, 소정의 길이를 갖는 막대 형상으로 구비되며, 상기 지지파일의 시공시에 상기 굴착공의 바닥면 또는 상기 지반개량체의 바닥 경계면에 압입됨으로써 상기 지지파일이 상기 굴착공에 충진된 상기 시멘트계 충진물 또는 상기 지반개량체 내에 회전 관입될 때에 그 위치가 틀어지지 않게 안내 지지하는 안내부재가 구비될 수 있다.

상기 안내부재는, 그 외주면에 상기 굴착공의 바닥면 또는 상기 지반개량체의 바닥 경계면에 대한 상기 안내부재의 회전 압입을 안내하도록 나선 형태로 형성된 하나 이상의 회전날개가 구비될 수 있다.

상기 슬립 방지부는, 그 평면 형상이 원형이나 격자형인 돌기 또는 홈으로 구비될 수 있다.

상기 슬립 방지부는, 상기 보강날개에 형성된 복수의 설치홀에 각각 삽입 설치되어 상기 보강날개의 상ㆍ하측 중 하나 이상의 방향으로 돌출 구비되는 하나 이상의 핀부재를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 슬립 방지부는, 상기 보강날개에 형성된 복수의 설치홀에 각각 삽입 설치되는 복수의 핀부재; 및 상기 복수의 핀부재를 서로 연결하며 상기 보강날개의 상ㆍ하측 중 하나 이상의 방향으로 돌출되는 하나 이상의 돌출부재;를 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 시공방법은, 건축구조물 또는 토목구조물 건조 시에 지지 안정성 확보를 위해 지반에 형성된 굴착공 내부에 설치되며, 시멘트계 충진부가 외주면을 감싸게 형성되어 지반에 지지 고정되는 보강날개를 구비한 지지파일을 시공하는 방법으로서, 상기 지반에 상기 굴착공을 굴착 형성하는 제1단계; 상기 보강날개를 구비한 지지파일을 상기 굴착공 내부에 삽입하는 제2단계; 및 상기 보강날개를 구비한 지지파일의 안내부재를 상기 굴착공의 바닥면에 회전 압입, 진동 압입 또는 항타 압입하여 상기 보강날개를 구비한 지지파일의 하면을 상기 굴착공의 바닥면에 밀착시키는 제3단계;를 포함하며, 상기 시멘트계 충진부를 형성하는 시멘트계 충진물은 상기 제2단계 전, 상기 제3단계 후, 또는 상기 제2ㆍ제3단계의 진행과 동시에 상기 굴착공 내부에 충진된다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 시공방법은, 건축구조물 또는 토목구조물 건조 시에 지지 안정성 확보를 위해 지반에 형성된 지반개량체 내부에 관입 설치되어 상기 지반에 지지 고정되는 보강날개를 구비한 지지파일을 시공하는 방법으로서, 상기 지반에 상기 지반개량체를 시공 형성하는 단계; 상기 보강날개를 구비한 지지파일을 상기 지반개량체에 관입하는 단계; 및 상기 보강날개를 구비한 지지파일의 안내부재를 상기 지반개량체의 바닥 경계면에 회전 압입, 진동 압입 또는 항타 압입하여 상기 보강날개를 구비한 지지파일의 하면을 상기 지반개량체의 바닥 경계면에 밀착시키는 단계;를 포함한다.

이러한 본 발명의 보강날개를 구비한 지지파일 및 이의 시공방법에 의하면, 지지파일에 상하 방향으로 인가되는 압축력, 인발력에 대해 파일체와 시멘트계 충진부 또는 지반개량체 간에 부착력을 증대시키는 보강날개의 표면에 슬립 방지부가 형성됨으로써, 지지파일에 측 방향으로 인가되는 굽힘력에 대해서도 파일체와 시멘트계 충진부 또는 지반개량체 간의 부착력을 크게 향상시킬 수 있다.

이에 따라 굽힘력에 의해 지지파일이 휘어지는 것을 방지할 수 있으므로 건축구조물이나 토목구조물에 대한 지지력을 제고할 수 있다.

그리고 상기 슬립 방지부가 보강날개의 상면과 하면에 구비되고, 파일체의 외주면과 내주면에 각각 외ㆍ내측 보강부가 설치됨으로써, 이러한 슬립 방지부 및 외ㆍ내측 보강부에 의해 시멘트계 충진부 또는 지반개량체와 지지파일이 견고하게 일체 결합되면서 전단저항이 극대화되어 지지파일의 지지력이 크게 증대될 수 있다.

한편, 상기 슬립 방지부는, 보강날개에 형성된 설치홀에 삽입 설치되는 핀부재와 핀부재를 서로 연결하며 보강날개의 표면으로 돌출되는 돌출부재로 이루어짐으로써, 보강날개에 저렴하고 용이하게 형성될 수 있다.

또한, 파일체가 폐색효과로써 슬라임 또는 지반개량체의 불충분한 교반 부분에 의한 시공 품질 저하를 막고 선단 면적 증대로 선단 지지력 향상을 위해 폐쇄형 말뚝으로 구비되는 경우에는 파일체의 하면 중심부에 형성되는 안내부재가 굴착공의 바닥면 또는 지반개량체의 바닥 경계면에 압입되면서 굴착공 내부에서의 지지파일의 위치가 틀어지지 않게 안정적으로 안내하여 지지파일의 시공을 용이하게 하고, 지지파일의 하면을 굴착공의 바닥면 또는 지반개량체의 바닥 경계면에 밀착시킴으로써 시공 품질을 더욱 제고할 수 있다.

도 1은 종래의 보강날개를 구비한 지지파일의 시공상태를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 사시도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 시공상태의 일례를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일에 있어서, 보강날개가 원판 형상으로 구비된 변형된 형태를 도시한 사시도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일에 있어서, 보강날개가 원판 형상으로 구비되고 슬립 방지부가 격자 돌기 형상으로 구비된 다른 변형 형태를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 분리 사시도,
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 시공상태의 일례를 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 사시도,
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일에 있어서, 안내부재의 외주면에 회전날개가 구비된 상태를 도시한 단면도,
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 시공상태의 일례를 도시한 도면,
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 사시도,
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 시공상태의 일례를 도시한 도면,
도 13은 본 발명의 제1실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 시공방법을 도시한 순서도,
도 14a 내지 도 14d는 본 발명의 제1실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 시공방법을 설명하기 위한 도면,
도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 시공방법을 도시한 순서도,
도 16a 내지 도 16c는 본 발명의 제2실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 시공방법을 설명하기 위한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, '통상의 기술자'라 한다)가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 그 범위가 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명에 따른 보강날개를 구비한 지지파일은 건축구조물 또는 토목구조물 건조 시에 지지 안정성 확보를 위해 지반에 형성된 굴착공 내부에 설치되며, 시멘트계 충진물이 상기 굴착공 내부에 충진 및 경화되어 시멘트계 충진부를 형성함에 따라 상기 지반에 지지 고정되게 시공되거나, 지반개량체 시공장치를 통해 지반에 형성된 지반개량체에 관입 설치되어 지반에 지지 고정되게 시공되는 지지파일로서, 그 외주면에 지지파일에 대해 상하 방향으로 인가되는 압축력과 인발력에 대해 시멘트계 충진부 또는 지반개량체와의 부착력을 증대시키기 위해 보강날개가 외주면에 구비된 지지파일에 관한 것이다.

이하의 여러 실시예에 있어서는, 굴착공 내부에 설치되어 시멘트계 충진부에 의해 지반에 지지 고정되게 시공되는 보강날개를 구비한 지지파일을 기준으로 설명하였으나, 본 발명에 따른 보강날개를 구비한 지지파일은 지반개량체에 관입 설치되게 구비될 수 있고, 이 경우 시멘트계 충진부에 대응되는 물(物)이 지반개량체이며, 굴착공의 바닥면에 대응되는 것이 지반개량체의 바닥 경계면임을 밝혀둔다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 구성 및 작용효과를 구체적으로 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일은, 파일체(100), 보강날개(200), 슬립 방지부(300) 및 외측 보강부(400)를 포함하여 이루어진다.

상기 파일체(100)는 내부에 공동부(110)가 형성된 강관 말뚝으로 구비되며, 건축구조물이나 토목구조물로부터 인가되는 하중을 지지하는 지지파일의 몸체 역할을 한다.

본 발명의 제1실시예에 있어서, 파일체(100)는 개방형 강관 말뚝으로 구비되었으나, 콘크리트 말뚝으로 구비될 수도 있고, 폐쇄형 말뚝으로 구비될 수도 있다.

상기 보강날개(200)는 지지파일에 인가되는 압축력과 인발력에 대해 시멘트계 충진부(10)와 파일체(100)의 부착력을 향상시키도록 파일체(100)의 외주면에 반경 방향으로 돌출되게 구비된다.

본 발명의 제1실시예에 있어서, 상기 보강날개(200)는 파일체(100)의 외주면을 따라 나선으로 형성된 날개, 복수개로 구현되었으나, 그 형상 및 개수가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 보강날개(200')는 원판 형상으로 이루어질 수도 있고, 평면에서 바라볼 때에 사각형이나 육각형 등의 다각형 형상으로 구비될 수도 있다.

상기 슬립 방지부(300)는 보강날개(200)의 상면과 하면에 소정의 폭을 갖는 원형 돌기 형상으로 세 개가 구비됨으로써, 파일체(100)에 인가되는 굽힘력으로 인해 보강날개(200)의 상ㆍ하면과 시멘트계 충진부(10) 간에 슬립이 발생하는 것을 방지한다.

그리고 상기 슬립 방지부(300)는 시멘트계 충진부(10)와의 부착이 설사 파괴되더라도 그 돌기 또는 홈 형상으로 인해 시멘트계 충진부(10)와 보강날개(200)의 표면이 일정 수준 이상의 지압 면적을 확보하여 외력에 대해 저항 거동하게 함으로써, 붕괴방지를 억제하고 국부적인 파괴로 서서히 진행하도록 유도하는 역할도 수행한다.

상기 슬립 방지부(300)는 제1실시예에 있어서 소정의 폭을 갖는 원형 돌기 형상으로 구비되었으나, 이에 한정되지 않는다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 슬립 방지부(300'')는 격자 돌기 형상으로 구비될 수도 있으며, 일 방향으로 형성된 사선 돌기 형상으로 구비될 수도 있다.

그러나 상기 슬립 방지부(300)는 다양한 측 방향에서 인가되는 굽힘력에 대해서 보강날개(200)의 표면과 시멘트계 충진부(10) 간의 슬립 발생을 효과적으로 방지할 수 있다는 점에서 일 방향으로 형성되는 것보다는 원형이나 격자형으로 구비되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 슬립 방지부(300)는 보강날개(200)의 상면이나 하면 중 어느 하나에만 형성될 수도 있고, 후술되는 제2실시예와 같이 돌기가 아닌 홈의 형태로 구현될 수도 있다.

상기 외측 보강부(400)는 파일체(100)의 외주면에 구비되어 지지파일에 인가되는 압축력이나 인발력에 의해 파일체(100)와 시멘트계 충진부(10) 간에 슬립이 발생하는 것을 차단한다.

이를 위해, 상기 외측 보강부(400)는 결합체(410) 및 슬립 방지부재(420)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 결합체(410)는 파일체(100)의 외주면에 대응되는 내주면을 갖는 슬리브를 길이 방향으로 절반으로 절단한 편(片)의 형상으로 구비되며, 파일체(100)의 외주면에 용접이나 볼트 체결 등의 방법으로 결합된다.

상기 슬립 방지부재(420)는 결합체(410)의 외주면에 나선 형태의 돌기로 구비되어 시멘트계 충진부(10)와 지지파일의 부착력을 극대화시킨다.

본 발명의 제1실시예에 있어서, 상기 외측 보강부는 파일체(100)의 외주면에 대응되는 결합체(410)와 슬립 방지부재(420)로 구현되었으나, 그 구현 방식이 이에 한정되는 것은 아니며, 나선 형태의 돌기로 구비된 슬립 방지부재(420)의 형상도 다양하게 변형될 수 있다.

그러나 상기 외측 보강부(400)는, 외주면에 돌기가 구비된 슬리브를 절반으로 절단하여 각각 파일체(100)의 일측과 타측에서 파일체(100)의 외주면에 결합시키는 형태로 구현되는 것(특히 기성제품인 슬리브 부재를 사용할 경우)이 그 비용 및 제작 공수 측면에서 바람직할 것이다.

여기서 기성제품인 슬리브 부재란, 현재 공장 생산되며 건설현장에서 사용되고 있는 리브형 강관, 리브형 강판, 파형 강관, 파형 강판 등 기성제품을 기본 재료로 하는 부재 등을 의미한다.

이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 시공방법 및 사용 상태를 구체적으로 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 보강날개를 구비한 지지파일을 시공할 때에는 지반(BG)을 굴착하여 굴착공(BG')을 형성하고, 이 굴착공(BG') 내부에 시멘트계 충진물을 충진한다.

그 다음, 파일체(100)에 보강날개(200), 슬립 방지부(300) 및 외측 보강부(400)를 각각 결합 형성한 지지파일을 이 굴착공(BG')에 삽입하여 시멘트계 충진물에 잠기게 천천히 회전 관입한다.

이후, 지지파일의 선단이 굴착공(BG')의 바닥면에 안착되면 그 상태로 시멘트계 충진물을 양생 경화시켜, 시멘트계 충진부(10)로 형성함으로써, 시멘트계 충진부(10)와 지지파일이 일체 거동하면서 건축구조물이나 토목구조물을 안정적으로 지지하게 된다.

이렇게 시공된 지지파일에 도 3에 도시된 바와 같이 측방향으로 굽힘력이 인가되면, 보강날개(200)의 표면에 형성된 슬립 방지부(300)에 의해 보강날개(200)와 시멘트계 충진부(10) 간의 슬립이 방지되면서, 지지파일에 안정적으로 반작용의 힘이 인가되면서 굽힘력을 상쇄한다.

이때에 지지파일에 인가되는 굽힘력은 건축구조물이나 토목구조물로부터 지지파일에 인가되는 경우가 많으므로, 도 3에 도시된 바와 같이, 이를 효과적으로 상쇄하기 위해 지지파일의 상부에 위치한 보강날개(200)와 파일체(100)의 표면에 반드시 슬립 방지부(300)와 외측 보강부(400)가 구비되는 것이 중요하다.

이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 구성 및 작용효과를 구체적으로 설명한다. 본 발명의 제2실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일도 제1실시예와 유사하게 기본적으로 파일체(100'), 보강날개(200''), 슬립 방지부(300''') 및 외측 보강부(400')를 포함하여 이루어진다.

상기 파일체(100')는 강관 말뚝으로 구비된 제1실시예의 파일체(100)와는 달리 콘크리트 말뚝으로 구비된다.

그리고 상기 보강날개(200'')는 도 7에 도시된 바와 같이, 파일체(100')의 제작시에 그 표면에 매립 고정되는 고정부(210)를 포함하여 구성되며, 상기 슬립 방지부(300''')는 돌기 형상으로 구비된 제1실시예의 슬립 방지부(300)와는 달리 격자 홈의 형태로 구비된다. 물론 상기 슬립 방지부(300''')는 원형 홈, 사선 형태의 홈 등 다양한 형태로 변형될 수 있다.

또한, 상기 외측 보강부(400')는 제1실시예와 유사하게 결합체(410')와 슬립 방지부재(420')로 이루어지되, 결합체(410')가 파일체(100')의 제작시에 파일체(100')의 표면에 매립 고정된다.

즉, 본 발명의 제2실시예는 제1실시예에 비해, 파일체(100')가 콘크리트 말뚝으로 구비되는 경우에 대한 실시예이며, 슬립 방지부(300)가 돌기가 아닌 홈의 형태로 구비된 실시예이다.

이 외에 각 구성요소의 역할 및 기능, 다양한 변형 가능성, 시공 방법 및 사용 상태에 대해서는 제1실시예에 대한 설명과 대동소이하므로, 더 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이하, 도 8 및 도 10을 참조하여 본 발명의 제3실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 구성 및 작용효과를 구체적으로 설명한다. 본 발명의 제3실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일도 제1실시예와 유사하게 기본적으로 파일체(100), 보강날개(200-1), 슬립 방지부(300-1) 및 외측 보강부(400'')를 포함하여 이루어진다.

상기 파일체(100)는 강관 말뚝으로 구비되되, 제1실시예와는 달리 하단부가 폐쇄된 폐쇄형 말뚝으로 구비된다. 이 경우, 지지파일의 시공시에, 굴착공(BG'')의 바닥면에 존재하는 슬라임(SM)이 파일체(100)의 내부로 유입되는 것이 방지되므로, 시공 품질을 더 향상시킬 수 있고, 파일체(100)의 선단 면적이 넓어져, 선단부 지지력이 제고되는 장점이 있다.

그러나 파일체(100)가 폐쇄형 말뚝으로 구비되면, 시멘트계 충진물을 굴착공(BG'')에 미리 충진 시공할 경우 시공시에 강한 부력이 지지파일에 작용하고, 파일체(100)의 하단과 굴착공(BG'')의 사이에 존재하는 슬라임(SM)에 의해 굴착공(BG'') 바닥면에 대한 지지파일의 위치가 빈번하게 틀어지게 되는데, 이를 방지하기 위해, 도 8에 도시된 바와 같이, 파일체(100)의 하면 중심부에는 소정의 길이를 갖는 막대 형상의 안내부재(120)가 구비된다.

상기 안내부재(120)는 지지파일의 시공시에 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 굴착공(BG'')의 바닥면에 압입됨으로써 지지파일이 시멘트계 충진물이 충진된 굴착공(BG'') 내에 회전 관입될 때에 그 위치가 틀어지지 않으면서 지지파일의 하면이 슬라임(BG)을 배제하고 굴착공(BG'')의 바닥면에 밀착될 수 있도록 지지파일을 안내 지지한다.

상기 안내부재(120)는 시공방법에 따라 굴착공(BG'')의 바닥면에 회전 압입될 수도 있고, 진동 압입될 수도 있으며, 항타 압입될 수도 있다. 여기서 회전 압입이란 회전시키면서 연직 가압이 이루어짐에 의한 것이고, 진동 압입이란 떨림과 같은 진동을 인가함과 동시에 연직 가압이 이루어짐에 의한 것이며, 항타 압입이란 항타를 통해 연직 충격에 의한 것이다.

또한, 상기 안내부재(120)는 시공이 완료된 후에도 지진 등에 기인하는 수평하중이 지지파일의 하부에 인가될 때에 이러한 측 방향의 굽힘력에 대해 지지파일과 지반(BG') 간의 부착력을 향상시키는 역할도 수행한다.

본 발명의 제3실시예에 있어서, 상기 안내부재(120)는 원기둥 막대 형상으로 한 개가 구비되었으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 단면 형상을 갖는 기둥으로 구비될 수도 있고, 두 개 이상이 구비될 수도 있다.

한편, 상기 안내부재(120)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 굴착공(BG'')의 바닥면에 대한 용이한 회전 압입을 유도하기 위해 그 외주면을 따라 나선형의 회전날개(121)가 하나 이상 형성될 수도 있다.

본 발명의 제3실시예에 있어서, 복수의 보강날개(200-1) 중 최하측에 위치한 보강날개(200-1)는 파일체(100)의 최하단에 구비되는 것이 바람직하다. 그 이유는 안내부재(120)가 굴착공(BG'')의 바닥면에 압입됨에 따라 파일체(100)의 바닥면은 슬라임이 사이에 위치하지 않게 굴착공(BG'')의 바닥면에 강하게 밀착되며 시공 품질이 향상되는데, 이때에 보강날개(200-1)가 파일체(100)의 최하단에 구비되면, 도 10에 도시된 바와 같이 시멘트계 충진부(10)의 하측을 굴착공(BG'')의 바닥면에 위치한 보강날개(200-1)가 떠받치는 형상이 되어, 지지파일과 시멘트계 충진부(10)가 더욱 효과적으로 일체 거동할 수 있기 때문이다.

이때, 굴착공(BG'')의 바닥부를 더 큰 너비로 굴착하고, 해당 부분을 고강도 시멘트계 충진물을 충진하여 경화시킴으로써 고강도 시멘트계 충진부(10')를 형성할 경우에는 이러한 효과가 더욱 극대화될 수 있다.

상기 보강날개(200-1)는 원판 형태로 구비되며, 보강날개(200-1)에는 상하 방향 동일한 간격으로 설치홀(220)이 형성된다.

상기 슬립 방지부(300-1)는 설치홀(220)에 삽입 설치되는 볼트 등으로 구비되는 핀부재(300a) 및 핀부재(300a)의 단부에 체결되는 너트(300n)를 포함하여 이루어진다.

즉, 본 발명의 제3실시예는, 슬립 방지부(300-1)가 설치홀(220)을 통해 보강날개(200-1)에 손쉽게 체결 형성될 수 있는 특징이 있다.

본 발명의 제3실시예에 있어서, 상기 슬립 방지부(300-1)는 핀부재(300a)에 너트(300n)가 체결되어 보강날개(200-1)의 양측으로 머리 형상이 모두 돌출되게 구현되었으나, 설치홀(220)에 삽입 설치되는 핀부재(300a)로만 구현되어도 무방하다.

상기 외측 보강부(400'')는 결합체(410'')와 결합체(410'')의 외주면에 나선 돌기 형상으로 구비된 슬립 방지부재(420'')를 포함하여 이루어지는데, 상기 결합체(410'')는 파일체(100)의 외주면을 감쌀 수 있는 일측이 절개된 슬리브 형상으로 구비된다.

그리고 상기 결합체(410'')에는 다수의 체결홀(411)이 형성되어, 도 8에 도시된 바와 같이, 볼트로 파일체(100)의 외주면에 간편하게 고정될 수 있다.

이하, 도 10을 참조하여, 본 발명의 제3실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 시공방법 및 사용 상태를 구체적으로 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 보강날개를 구비한 지지파일을 시공할 때에는 지반(BG)을 굴착하여 굴착공(BG'')을 형성하되, 굴착공(BG'')의 바닥부는 더 큰 너비로 굴착하고, 이 굴착공(BG'') 바닥부가 잠기게 고강도 시멘트계 충진물을 충진한다.

그 다음, 본 발명의 제3실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일을 이 굴착공(BG'')에 삽입하여 고강도 시멘트계 충진물에 잠기게 천천히 회전 관입한다.

그러면 지지파일의 하단이 굴착공(BG'')의 바닥면에 존재하는 슬라임과 접촉하기 전에 안내부재(120)가 굴착공(BG'')의 바닥면에 압입되기 시작하면서, 굴착공(BG'')에 대한 지지파일의 위치를 안내하게 된다.

이에 따라, 지지파일이 굴착공(BG'')에 더 깊이 삽입됨에 따라 지지파일에 작용하는 부력이 증가하고, 지지파일의 하단이 슬라임과 접촉되더라도 이러한 부력이나 슬라임에 의해 지지파일의 위치가 틀어지는 것이 효과적으로 방지된다.

이후, 상기 안내부재(120)가 굴착공(BG'')의 바닥면에 완전히 압입되어 지지파일의 선단이 굴착공(BG'')의 바닥면에 밀착되면 그 상태로 시멘트계 충진물을 충진 및 양생 경화시켜, 고강도 시멘트계 충진부(10')와 시멘트계 충진부(10)를 형성함으로써, 지지파일이 고강도 시멘트계 충진부(10') 및 시멘트계 충진부(10)와 일체 거동하면서 건축구조물이나 토목구조물을 안정적으로 지지하게 된다.

이렇게 시공된 지지파일에 측방향으로 굽힘력이 인가되면, 보강날개(200-1)의 표면에 형성된 슬립 방지부(300-1)와 굴착공(BG'')의 바닥면에 압입된 안내부재(120)에 의해 보강날개(200-1)와 시멘트계 충진부(10), 고강도 시멘트계 충진부(10') 간의 슬립 및 지지파일의 바닥면과 굴착공(BG'')의 바닥면 간의 슬립이 방지되면서, 인가된 굽힘력에 대해 효과적으로 저항한다.

이하, 도 11 및 도 12를 참조하여 본 발명의 제4실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 구성 및 작용효과를 구체적으로 설명한다. 본 발명의 제4실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일은 파일체(100), 보강날개(200-2), 슬립 방지부(300-2) 및 내측 보강부(500)를 포함하여 이루어진다.

상기 파일체(100)는 제1실시예의 파일체(100)와 유사하며, 상기 보강날개(200-2)는 파일체(100)의 외주면에 원판 형상으로 구비된다. 이 보강날개(200-2)에는 상하로 관통하게 설치홀(220')이 한 쌍씩 동일한 간격으로 돌아가며 형성된다.

상기 슬립 방지부(300-2)는 핀부재(300a')와 돌출부재(300b)로 이루어지는데, 상기 핀부재(300a')는 한 쌍의 설치홀(220)에 각각 삽입 설치되고, 상기 돌출부재(300b)는 한 쌍의 설치홀(220)에 각각 삽입 설치된 한 쌍의 핀부재(300a')를 서로 연결하며 보강날개의 상측과 하측으로 각각 돌출 구비된다.

본 발명의 제4실시예의 슬립 방지부(300-2)는 이와 같은 핀부재(300a')와 돌출부재(300b)로 이루어짐에 따라, 보강날개(200-2)에 용이하고 견고하게 설치할 수 있다.

본 발명의 제4실시예에 있어서, 상기 돌출부재(300b)는 그 단면이 사다리꼴인 막대 형태로 한 쌍의 핀부재(300a')를 서로 연결하도록 구현되었으나, 그 형상 및 연결하는 핀부재(300a')의 개수는 이에 한정되지 않고 다양하게 변형될 수 있고, 보강날개(200-2)의 상면과 하면 중 어느 한 면에만 구비될 수도 있음은 물론이다.

상기 내측 보강부(500)는 파일체(100)의 내주면에 구비되어 지지파일에 인가되는 압축력이나 인발력에 의해 파일체(100)의 내주면과 시멘트계 충진부(10) 간에 슬립이 발생하는 것을 차단한다.

이를 위해, 상기 내측 보강부(500)는 결합체(510) 및 슬립 방지부재(420)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 결합체(510)는 파일체(100)의 내주면에 대응되는 외주면을 갖는 일측이 절개된 슬리브 형상으로 구비되며, 파일체(100)의 상부와 하부의 내주면에 용접이나 볼트 체결 등의 방법으로 결합될 수 있다.

상기 슬립 방지부재(520)는 결합체(510)의 내주면에 나선 형태의 돌기로 구비되어 시멘트계 충진부(10)와 지지파일의 부착력을 극대화시킨다.

본 발명의 제4실시예에 있어서, 상기 내측 보강부는 파일체(100)의 내주면에 대응되는 결합체(510)와 슬립 방지부재(520)로 구현되었으나, 그 구현 방식이 이에 한정되는 것은 아니며, 나선 형태의 돌기로 구비된 슬립 방지부재(520)의 형상도 다양하게 변형될 수 있다.

또한, 상기 내측 보강부는 파일체(100)의 내주면에 대응되는 외주면을 갖는 슬리브를 길이방향으로 절단한 편(片)의 형상으로 구비될 수도 있고, 슬립 방지부재(520)는 돌기가 아닌 홈의 형상으로 구현될 수도 있다.

이하, 본 발명의 제4실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 시공방법 및 사용상태는 본 발명의 제1실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 시공방법 및 사용상태와 대동소이하므로, 이에 대한 자세한 설명은 제1실시예의 설명을 참조하도록 한다.

본 발명의 제1실시예 내지 제4실시예에 있어서, 상기 슬립 방지부(300, 300', 300'', 300''', 300-1, 300-2)는 모든 보강날개(200, 200', 200'', 200-1, 200-2)의 상면과 하면에 구비되었으나, 상ㆍ하면 중 어느 한 면에만 구비될 수도 있고, 다수의 보강날개(200, 200', 200'', 200-1, 200-2) 중 일부에만 구비될 수도 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예 내지 제3실시예에는 외측 보강부(400, 400', 400'')가 구비되고, 본 발명의 제4실시예에는 내측 보강부(500)가 구비되었으나, 이러한 외측 보강부(400, 400', 400'')와 내측 보강부(500)가 함께 구비된 형태로 구현될 수도 있다.

그리고 상기 외측 보강부(400, 400', 400'')와 상기 내측 보강부(500)는 파일체(100, 100')의 상단부, 하단부 및 보강날개(200, 200', 200'', 200-1, 200-2)의 사이마다 구비되었으나, 그 중 일부에만 구비될 수도 있다. 그러나 외측 보강부(400, 400', 400'')와 상기 내측 보강부(500)는 측 방향의 굽힘력에 대한 저항이 큰 파일체(100, 100')의 상부에는 반드시 구비되는 것이 바람직할 것이다.

이하, 도 13 내지 도 14d를 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 시공방법을 구체적으로 설명한다. 본 발명의 제1실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 시공방법은 파일체(100)가 폐쇄형 강관으로 구비되며 파일체(100)의 하면에 안내부재(120)가 설치된 제3실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일을 지반(BG)에 굴착공(BG'')을 먼저 형성하여 시공하는 방법에 관한 것이다.

먼저, 도 14a에 도시된 바와 같이, 지반(BG)에 굴착공(BG'')을 형성한다(s110). 이때, 굴착공(BG'')의 하부를 좀 더 큰 직경을 갖도록 넓게 형성한다. 이는 추후에 굴착공(BG'')의 하부에 형성되는 고강도 시멘트계 충진부의 지반(BG)에 대한 부착력 및 고강도 시멘트계 충진부에 의한 지지파일 선단의 지지력 강화를 극대화시키기 위함이며, 본 발명의 시공방법에 있어서 필수적인 것은 아니다.

다음, 도 14b에 도시된 바와 같이, 굴착공(BG'')의 하부에 고강도 시멘트계 충진부 형성을 위한 고강도 시멘트계 충진물(11')을 충진한다(s120). 그리고 보강날개가 구비된 지지파일을 굴착공(BG'') 내부에 삽입한다(s130).

이후, 도 14c에 도시된 바와 같이, 안내부재(120)의 하단이 굴착공(BG'')의 바닥면에 안착된 상태에서 지지파일을 회전 및 하측으로 가압함으로써, 안내부재(120)를 굴착공(BG'')의 바닥면에 회전 압입한다(s140). 이때, 안내부재(120)가 굴착공(BG'')의 바닥면에 압입됨에 따라 굴착공(BG'')에 대한 지지파일의 위치가 틀어지지 않으면서 지지파일의 하면이 슬라임(SM)을 배제하고 굴착공(BG'')의 바닥면에 밀착될 수 있도록 지지파일을 안내 지지함으로써, 지지파일의 시공을 용이하게 하고 시공 품질을 향상시킨다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 안내부재(120)는 굴착공(BG'')의 바닥면에 회전 압입되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 진동 압입 또는 항타 압입될 수도 있다.

그 후, 도 14d에 도시된 바와 같이, 굴착공(BG'')의 내부와 파일체(100)의 공동부(110) 내부에 시멘트계 충진물(11)을 충진함으로써 시공을 완료한다(s150).

한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 상기 굴착공(BG')의 평면 형상에 대해 언급하지 않은 바와 같이, 굴착공(BG')은 원형의 평면 형상을 갖도록 굴착될 수도 있으나, 직사각형 등 다양한 평면 형상을 갖도록 굴착될 수 있음도 밝혀둔다.

또한, 고강도 시멘트계 충진물(11')과 시멘트계 충진물(11)을 구분하여 순차적으로 굴착공(BG'') 내부에 충진하지 않고, 보다 단순하게 시멘트계 충진물(11)을 한 번에 굴착공(BG'') 내부에 충진할 수도 있으며, 그 충진은 지지파일을 굴착공(BG'')에 삽입하기 전, 안내부재(120)를 굴착공(BG'')의 바닥면에 완전히 압입한 후, 또는 지지파일을 굴착공(BG'')에 삽입할 때나 안내부재(120)를 굴착공(BG'')의 바닥면에 압입할 때에 동시에 이루어질 수도 있다.

이하, 도 15 내지 도 16c를 참조하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 시공방법을 구체적으로 설명한다. 본 발명의 제2실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일의 시공방법은 전술된 제3실시예에 따른 보강날개를 구비한 지지파일을 지반개량체 시공장치(20)를 통해 지반(BG)에 형성된 지반개량체(RG)에 시공하는 방법에 관한 것이다.

먼저, 도 16a에 도시된 바와 같이, 지반개량체 시공장치(20)를 통해 물과 고화제 등으로 이루어진 슬러리를 주입하면서 지반(BG)을 교반하여 내려가면서 지반개량체(RG)를 시공 형성한다(s210).

다음, 도 16b에 도시된 바와 같이, 보강날개가 구비된 지지파일을 지반개량체(RG)에 관입한다(s220). 이러한 지지파일의 관입 시공은 지지파일을 회전 관입하는 형태로 이루어질 수도 있고, 지지파일을 천천히 가압 관입하는 형태로 이루어질 수도 있다.

이후, 도 16c에 도시된 바와 같이, 안내부재(120)의 하단이 지반개량체(RG) 하단의 바닥 경계면에 안착된 상태에서 지지파일을 회전 및 하측으로 가압함으로써, 안내부재(120)를 지반개량체(RG)의 바닥 경계면에 회전 압입한다(s230). 이때, 안내부재(120)가 지반개량체(RG)의 바닥 경계면 하측으로 압입됨에 따라 지지파일의 위치가 틀어지지 않으면서, 지지파일의 하면이 지반개량체(RG)의 바닥 경계면에 존재하는 교반이 충분히 이루어지지 않은 지반개량체(RG)의 하단 부분을 배제하고 지반개량체(RG)의 바닥 경계면에 밀착될 수 있도록 지지파일을 안내 지지함으로써, 지지파일의 시공을 용이하게 하고 시공 품질을 향상시킨다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 보강날개를 구비한 지지파일 및 이의 시공방법은, 지지파일에 상하 방향으로 인가되는 압축력, 인발력에 대해 파일체(100)와 시멘트계 충진부(10) 또는 지반개량체(RG) 간에 부착력을 증대시키는 보강날개(200)의 표면에 슬립 방지부(300)가 형성됨으로써, 지지파일에 측 방향으로 인가되는 굽힘력에 대해서도 파일체(100)와 시멘트계 충진부(10) 또는 지반개량체(RG) 간의 부착력을 크게 향상시킬 수 있고, 이에 따라 굽힘력에 의해 지지파일이 휘어지는 것을 방지할 수 있으므로 건축구조물이나 토목구조물에 대한 지지력을 제고할 수 있으며, 파일체(100)가 슬라임(SM)이나 지반개량체(RG)의 불충분한 교반 부분에 의한 시공 품질 저하를 막기 위해 폐쇄형 말뚝으로 구비되는 경우에는 파일체(100)의 하면에 형성되는 안내부재(120)가 굴착공(BG')의 바닥면 또는 지반개량체(RG)의 바닥 경계면에 압입되면서 굴착공(BG') 또는 지반개량체(RG) 내부에서의 지지파일의 위치가 틀어지지 않게 안정적으로 안내함으로써 지지파일의 시공을 용이하게 하고, 시공 품질을 더욱 제고할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부되어 있는 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＊
100, 100' : 파일체 110, 110' : 공동부
120 : 안내부재 121 : 회전날개
200, 200', 200'', 200-1, 200-2 : 보강날개
210 : 고정부 220, 220' : 설치홀
300, 300', 300'', 300''', 300-1, 300-2 : 슬립 방지부
300a, 300a' : 핀부재 300b : 돌출부재
300n : 너트 400, 400', 400'' : 외측 보강부
410, 410', 410'', 510 : 결합체
411 : 체결홀
420, 420', 420'', 520 : 슬립 방지부재
500 : 내측 보강부
10 : 시멘트계 충진부 11 : 시멘트계 충진물
10' : 고강도 시멘트계 충진부 11' : 고강도 시멘트계 충진물
20 : 지반개량체 시공장치
BG : 지반 BG', BG'' : 굴착공
SM : 슬라임 RG : 지반개량체

Claims (10)

1. 건축구조물 또는 토목구조물 건조 시에 지지 안정성 확보를 위해 지반에 형성된 굴착공 내부에 설치되어 시멘트계 충진물이 상기 굴착공 내부에 충진 및 경화됨으로써 형성된 시멘트계 충진부에 의해 상기 지반에 지지 고정되게 시공되거나, 상기 지반에 형성된 지반개량체에 관입 설치되어 상기 지반에 지지 고정되게 시공되는 지지파일로서,
   내부에 공동부가 형성된 강관 또는 콘크리트 말뚝으로 구비되는 파일체;
   상기 시멘트계 충진부 또는 상기 지반개량체에 대한 상기 파일체의 부착력을 향상시키도록 상기 파일체의 외주면에 반경 방향으로 돌출되게 구비된 하나 이상의 보강날개; 및
   상기 보강날개의 표면과 상기 시멘트계 충진부 또는 상기 지반개량체 간에 슬립이 발생하는 것을 방지하도록 상기 보강날개의 상ㆍ하면 중 하나 이상에 돌기 또는 홈으로 구비된 하나 이상의 슬립 방지부;를 구비하며,
   상기 슬립방지부는 상기 파일체에 측방향으로 인가되는 굽힘력을 지지하기 위해 상기 파일체의 원주방향 또는 격자방향으로 형성되되,
   그 평면 형상이 원형이나 격자형인 돌기 또는 홈으로 구비되거나, 상기 보강날개에 형성된 복수의 설치홀에 각각 삽입 설치되어 상기 보강날개의 상ㆍ하측 중 하나 이상의 방향으로 돌출 구비되는 하나 이상의 핀부재를 포함하여 이루어지거나, 상기 보강날개에 형성된 복수의 설치홀에 각각 삽입 설치되는 복수의 핀부재; 및 상기 복수의 핀부재를 서로 연결하며 상기 보강날개의 상ㆍ하측 중 하나 이상의 방향으로 돌출되는 하나 이상의 돌출부재;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보강날개를 구비한 지지파일.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보강날개를 구비한 지지파일은,
   상기 파일체의 외주면에 구비되어 상기 파일체의 외주면과 상기 시멘트계 충진부 또는 상기 지반개량체 간에 슬립이 발생하는 것을 차단하는 하나 이상의 외측 보강부;를 더 포함하되,
   상기 외측 보강부는, 상기 파일체의 외주면에 대응되는 내주면을 갖는 슬리브 또는 그 슬리브를 길이방향으로 절단한 편(片)의 형상으로 구비되며 상기 파일체의 외주면에 결합되는 결합체, 및 상기 결합체의 외주면에 돌기 또는 홈 형상으로 구비된 하나 이상의 슬립 방지부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보강날개를 구비한 지지파일.
3. 제1항에 있어서,
   상기 보강날개를 구비한 지지파일은,
   상기 파일체의 내주면에 구비되어 상기 파일체의 내주면과 상기 시멘트계 충진부 또는 상기 지반개량체 간에 슬립이 발생하는 것을 차단하는 하나 이상의 내측 보강부;를 더 포함하되,
   상기 내측 보강부는, 상기 파일체의 내주면에 대응되는 외주면을 갖는 슬리브 또는 그 슬리브를 길이방향으로 절단한 편(片)의 형상으로 구비되며 상기 파일체의 내주면에 결합되는 결합체, 및 상기 결합체의 내주면에 돌기 또는 홈 형상으로 구비된 하나 이상의 슬립 방지부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보강날개를 구비한 지지파일.
4. 제1항에 있어서,
   상기 파일체는,
   하측이 폐쇄된 폐쇄형 강관 또는 콘크리트 말뚝으로 구비되고,
   그 하면 중심부에는, 소정의 길이를 갖는 막대 형상으로 구비되며, 상기 지지파일의 시공시에 상기 굴착공의 바닥면 또는 상기 지반개량체의 바닥 경계면에 압입됨으로써 상기 지지파일이 상기 굴착공에 충진된 상기 시멘트계 충진물 또는 상기 지반개량체 내에 회전 관입될 때에 그 위치가 틀어지지 않게 안내 지지하는 안내부재가 구비된 것을 특징으로 하는 보강날개를 구비한 지지파일.
5. 제4항에 있어서,
   상기 안내부재는,
   그 외주면에 상기 굴착공의 바닥면 또는 상기 지반개량체의 바닥 경계면에 대한 상기 안내부재의 회전 압입을 안내하도록 나선 형태로 형성된 하나 이상의 회전날개가 구비된 것을 특징으로 하는 보강날개를 구비한 지지파일.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 건축구조물 또는 토목구조물 건조 시에 지지 안정성 확보를 위해 지반에 형성된 굴착공 내부에 설치되며, 시멘트계 충진부가 외주면을 감싸게 형성되어 지반에 지지 고정되는 보강날개를 구비한 지지파일을 시공하는 방법으로서,
   상기 지반에 상기 굴착공을 굴착 형성하는 제1단계;
   제4항에 기재된 상기 보강날개를 구비한 지지파일을 상기 굴착공 내부에 삽입하는 제2단계; 및
   상기 보강날개를 구비한 지지파일의 안내부재를 상기 굴착공의 바닥면에 회전 압입, 진동 압입 또는 항타 압입하여 상기 보강날개를 구비한 지지파일의 하면을 상기 굴착공의 바닥면에 밀착시키는 제3단계;를 포함하며,
   상기 시멘트계 충진부를 형성하는 시멘트계 충진물은 상기 제2단계 전, 상기 제3단계 후, 또는 상기 제2ㆍ제3단계의 진행과 동시에 상기 굴착공 내부에 충진되는 것을 특징으로 하는 보강날개를 구비한 지지파일의 시공방법.
10. 건축구조물 또는 토목구조물 건조 시에 지지 안정성 확보를 위해 지반에 형성된 지반개량체 내부에 관입 설치되어 상기 지반에 지지 고정되는 보강날개를 구비한 지지파일을 시공하는 방법으로서,
    상기 지반에 상기 지반개량체를 시공 형성하는 단계;
    제4항에 기재된 상기 보강날개를 구비한 지지파일을 상기 지반개량체에 관입하는 단계; 및
    상기 보강날개를 구비한 지지파일의 안내부재를 상기 지반개량체의 바닥 경계면에 회전 압입, 진동 압입 또는 항타 압입하여 상기 보강날개를 구비한 지지파일의 하면을 상기 지반개량체의 바닥 경계면에 밀착시키는 단계;
    를 포함하는 보강날개를 구비한 지지파일의 시공방법.

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