KR101582857B1 - 강관 파일 및 그 강관 파일의 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강관 파일 및 그 강관 파일의 시공 방법에 관한 것으로, 로터리파일과 이음파일로 구성하는 강관 파일을 구성하되, 로터리파일은 강관의 외주연에 나선 형태의 스파이럴날개가 일체되고, 각 스파이럴날개 사이의 강관 외주연에는 돌출된 스페이서를 일체로 구성하며, 로터리파일 하부에는 관통된 유출공을 형성하고, 로터리파일 두부에는 나사가 형성된 체결구가 일체로 구성하며, 이음파일은 강관으로 구성하고, 그 양단의 선단과 두부에는 나사가 형성된 체결구가 각각 구성되어, 시공하는 현장을 정리하는 시공지 정리 단계(S1); 로터리파일의 선단에 회전툴을 연결하고, 로터리파일의 강관 내부로 그라우트재가 주입되도록 연결되어, 로터리파일을 지반으로 회전·삽입하면서, 그라우팅을 실시하는 로터리파일 파일링 및 그라우팅 단계(S2); 지반 위로 노출된 로터리파일의 상부로 이음파일의 체결구를 통해 나사 연결하는 이음파일 연결 단계(S3); 로터리파일을 지반으로 회전·삽입하면서, 이음파일로 그라우팅을 실시하는 이음파일 파일링 및 그라우팅 단계(S4)로 강관 파일을 파일링하고, 설계된 깊이까지 이음파일의 체결구를 통한 나사결합으로 연결한 뒤에, 파일링과 그라우팅을 동시에 하며, 지반으로 돌출된 이음파일의 두부를 절단하고, 두부보강판과 철근으로 보강하는 두부 정리 및 두부 보강 단계(S5)로 강관 파일의 시공이 완료되어, 나사 연결에 의해 직진도와 수직도가 우수하고, 파일링과 그라우팅이 동시에 실시되어, 지지력과 인발저항력이 우수하고, 파일링과 그라우팅을 동시에 실시하여 시공이 빠르고 용이한 것이다.

Description

강관 파일 및 그 강관 파일의 시공 방법{ the steel pipe pile and the piling method therewith}

본 발명은 강관 파일 및 그 강관 파일의 시공 방법에 관한 것으로, 로터리파일과 이음파일로 구성하는 강관 파일을 구성하되, 로터리파일은 강관의 외주연에 나선 형태의 스파이럴날개가 일체되고, 각 스파이럴날개 사이의 강관 외주연에는 돌출된 스페이서를 일체로 구성하며, 로터리파일 하부에는 관통된 유출공을 형성하고, 로터리파일 두부에는 나사가 형성된 체결구가 일체로 구성하며, 이음파일은 강관으로 구성하고, 그 양단의 선단과 두부에는 나사가 형성된 체결구가 각각 구성되어, 시공하는 현장을 정리하는 시공지 정리 단계(S1); 로터리파일의 선단에 회전툴을 연결하고, 로터리파일의 강관 내부로 그라우트재가 주입되도록 연결되어, 로터리파일을 지반으로 회전·삽입하면서, 그라우팅을 실시하는 로터리파일 파일링 및 그라우팅 단계(S2); 지반 위로 노출된 로터리파일의 상부로 이음파일의 체결구를 통해 나사 연결하는 이음파일 연결 단계(S3); 로터리파일을 지반으로 회전·삽입하면서, 이음파일로 그라우팅을 실시하는 이음파일 파일링 및 그라우팅 단계(S4)로 강관 파일을 파일링하고, 설계된 깊이까지 이음파일의 체결구를 통한 나사결합으로 연결한 뒤에, 파일링과 그라우팅을 동시에 하며, 지반으로 돌출된 이음파일의 두부를 절단하고, 두부보강판과 철근으로 보강하는 두부 정리 및 두부 보강 단계(S5)로 강관 파일의 시공이 완료되어, 나사 연결에 의해 직진도와 수직도가 우수하고, 파일링과 그라우팅이 동시에 실시되어, 지지력과 인발저항력이 우수하고, 파일링과 그라우팅을 동시에 실시하여 시공이 빠르고 용이한 것이다.

일반적인 파일(pile) 시공 방법을 보면, 공장에서 미리 생산된 강관 파일, PHC 파일, PC 파일 RC 파일 등을 타격, 진동, 회전에 의해 연결하면서 연속으로 연약지반에 삽입하며, 파일의 삽입 후에는 지반 위로 돌출된 파일을 절단하고, 그 절단된 파일 끝을 두부정리를 하는 것이 일반적이다.

한편, 지반으로 파일을 삽입하는 방법 중, 파일을 회전하여 삽입하는 파일의 구조와 그 시공 방법을 보면, 강관의 외주연에 나선 형상의 날개를 일체로 형성한 강관 파일을 구성하고, 그 강관을 회전하는 방법으로 지반으로 삽입한 후에, 강관 중심으로 그라우팅을 실시하여 지반의 교란된 부분을 보강하여, 선단지지력과 주면마찰력을 높인다.

그리고 회전식 파일의 구체적으로 예를 들어보면, 국내특허등록 제1270832호에는, 강관 형태의 파일 본체와, 상기 파일 본체의 외주면에 일정 간격을 두고 스크류 형태로 부착된 회전 날개를 포함하는 충전 강관식 로터리 파일에 있어서, 상기 파일 본체의 내측과 연통하도록 상기 파일 본체의 외주면에 일정 간격을 두고 설치되어 상기 파일, 본체의 내부에 충전되는 시멘트 모르타르가 압력에 의해 상기 파일 본체의 외부로 토출될 수 있도록 하는 모르타르 토출관이 구비되고, 상기 모르타르 토출관은 상기 회전 날개의 상면을 따라 상측으로 경사지게 배치됨과 아울러 상기 파일, 본체의 외주면을 따라 구부러진 형태로 설치되어, 이에 따라 파일 본체 내부의 시멘트 모르타르 압력에 의해 모르타르 토출관의 출구가 개방되어 파일 본체의 외부로 시멘트 모르타르를 배출하게 되므로, 파일 본체의 내부와 외부를 동시에 그라우팅하여 로터리 파일이 견고하게 고정하도록 하는 구조의 충전 강관식 로터리 파일에 대한 내용이 게시되어 있다.

또한, 국내특허출원 제2012-0069423호에는, 동일한 외경과 외주면에 하나 이상의 나선날개를 갖고 관입 깊이에 따라 길이 방향으로 상호 연결되어 지층으로 관입되는 복수개의 강관을 포함하는 로타리 파일에 있어서, 상호 이웃한 강관의 연결부에는, 어느 한쪽 단부의 일정 길이의 내경을 강제로 확장시킨 확공부와 확공부에 관통된 복수의 볼트삽입공을 구비하고; 확공부에 삽입되는 강관의 단부에 볼트 삽입공과 동수의 나사공을 형성하고; 상기 볼트삽입공에 삽입되어 상기 나사공에 나사 결합되는 조인트 볼트로 구성하여; 상기 조인트 볼트가 체결 후 내측에 위치하는 강관의 내경부로 돌출되지 않도록 하는 구조의 로타리 파일의 강관 연결구조에 대한 내용이 게시되어 있다.

그러나 앞서 예시한 첫 번째 특허를 보면, 강관의 외주연에 스크류 형태로 부착된 회전 날개가 일체로 구성된 로터리 파일이 구성되어, 로터리 파일의 회전으로 상하로 일정 간격으로 구성되는 파일을 삽입하고, 파일링이 끝단 다음 그라우팅을 하게되며, 균일한 그라우팅을 위해서, 각 회전 날개의 상면을 따라 모르타르 토출관을 구비하고 있으나, 파일링에 의해 지반 내부에 형성되는 홀의 크기는 회전 날개의 직경과 유사하고, 파일링 후에 회전날개 사이에 다시 흙이 메워지므로, 파일링이 끝난 뒤에, 그라우팅을 실시하면, 메워진 흙에 의해 모르타르 토출관의 개방이 불가능하거나, 개방되더라도 그라우팅이 균일하게 이루어지지 않은 문제점이 있었으며, 또, 파일링 시공에서 로타리 파일은 제일 아래에 위치하고, 그 위로는 일반 강관 파일이 연결되어 시공되는데, 로터리 파일 위로 시공되는 일반 강관 파일 주변까지의 그라우팅이 어려운 문제점이 있었다.

또한, 앞서 예시한 두 번째 특허를 보면, 상하로 연결되는 로타리 파일에 볼트삽입공이 관통되어, 볼트삽입공에 볼트를 조립하는 볼팅 방법에 의해 상하로 이웃하는 파일을 상하로 연결하고 있으나, 볼트의 나사와 볼트삽입공은 어느 정도 유격이 있으므로, 파일링 시에 흔들림에 의해, 파일의 수직도가 불량한 문제점이 발생하며, 또한, 상하로 연결되는 파일과 파일이 끼워서 연결되는 부분과 볼팅이 되는 부분은 충분한 밀폐가 되지 않으므로, 그라우팅시의 압력으로 파일과 파일 사이의 연결 부위로 그라우트재가 누출되어, 그라우팅이 균일하지 못한 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자, 로터리파일과 이음파일로 구성하는 강관 파일을 구성하되, 로터리파일은 강관의 외주연에 나선 형태의 스파이럴날개가 일체되고, 각 스파이럴날개 사이의 강관 외주연에는 돌출된 스페이서를 일체로 구성하며, 로터리파일 하부에는 관통된 유출공을 형성하고, 로터리파일 두부에는 나사가 형성된 체결구가 일체로 구성하며, 이음파일은 강관으로 구성하고, 그 양단의 선단과 두부에는 나사가 형성된 체결구가 각각 구성되어, 시공하는 현장을 정리하고; 로터리파일의 선단에 회전툴을 연결하고, 로터리파일의 강관 내부로 그라우트재가 주입되도록 연결되어, 로터리파일을 지반으로 회전·삽입하면서, 그라우팅을 실시하며; 지반 위로 노출된 로터리파일의 상부로 이음파일의 체결구를 통해 나사 연결하고; 로터리파일을 지반으로 회전·삽입하면서, 그라우팅을 실시하는 방법으로 강관 파일을 파일링하고, 설계된 깊이까지 이음파일의 체결구를 통한 나사결합으로 연결한 뒤에, 파일링과 그라우팅을 동시에 하며, 지반으로 돌출된 이음파일의 두부를 절단하고, 두부보강판과 철근으로 두부 보강하여, 강관 파일의 시공이 완료되어, 나사 연결에 의해 직진도와 수직도가 우수하고, 파일링과 그라우팅이 동시에 실시되어, 지지력과 인발저항력이 우수하고, 시공이 빠르고 용이하도록 한다.

또한, 로터리파일의 스파이럴날개의 외경과 유사한 크기의 지름을 가지는 고정구를 더 구비하되, 상기 고정구에는 이음파일의 강관의 외경으로 관통된 끼움홀을 형성하고, 적어도 두 개 이상으로 분할된 구조로 구성하여, 상기 로터리파일과 이음파일의 파일링과 그라우팅이 끝난 다음에는, 상기 고정구를 지반 아래의 이음파일 주변에 디스크 형태로 조립하여, 그라우트재가 경화하는 동안 설치된 로터리파일과 이음파일들이 수직을 유지하도록 한다.

이와 같이 본 발명은, 로터리파일과 이음파일로 구성하는 강관 파일을 구성하되, 로터리파일은 강관의 외주연에 나선 형태의 스파이럴날개가 일체되고, 각 스파이럴날개 사이의 강관 외주연에는 돌출된 스페이서를 일체로 구성하며, 로터리파일 하부에는 관통된 유출공을 형성하고, 로터리파일 두부에는 나사가 형성된 체결구가 일체로 구성하며, 이음파일은 강관으로 구성하고, 그 양단의 선단과 두부에는 나사가 형성된 체결구가 각각 구성되어, 시공하는 현장을 정리하고; 로터리파일의 선단에 회전툴을 연결하고, 로터리파일의 강관 내부로 그라우트재가 주입되도록 연결되어, 로터리파일을 지반으로 회전·삽입하면서, 그라우팅을 실시하며; 지반 위로 노출된 로터리파일의 상부로 이음파일의 체결구를 통해 나사 연결하고; 로터리파일을 지반으로 회전·삽입하면서, 그라우팅을 실시하는 방법으로 강관 파일을 파일링하고, 설계된 깊이까지 이음파일의 체결구를 통한 나사결합으로 연결한 뒤에, 파일링과 그라우팅을 동시에 하며, 지반으로 돌출된 이음파일의 두부를 절단하고, 두부보강판과 철근으로 두부 보강하여, 강관 파일의 시공이 완료되어, 나사 연결에 의해 직진도와 수직도가 우수하고, 파일링과 그라우팅이 동시에 실시되어, 지지력과 인발저항력이 우수하고, 시공이 빠르고 용이한 효과가 있다.

또한, 로터리파일의 스파이럴날개의 외경과 유사한 크기의 지름을 가지는 고정구를 더 구비하되, 상기 고정구에는 이음파일의 강관의 외경으로 관통된 끼움홀을 형성하고, 적어도 두 개 이상으로 분할된 구조로 구성하여, 상기 로터리파일과 이음파일의 파일링과 그라우팅이 끝난 다음에는, 상기 고정구를 지반 아래의 이음파일 주변에 디스크 형태로 조립하여, 그라우트재가 경화하는 동안 설치된 로터리파일과 이음파일들이 수직을 유지하는 효과가 있다.

도 1의 (A)와 (B)는 본 발명에 따른 강관 파일 중에서 로터리파일의 정면도와 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 로터리파일의 하부 부분의 단면도와 (D), (E), (F)는 C부분의 로타리파일의 선단 구조 예시에 따른 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 강관 파일 중에서 이음파일의 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 강관 파일의 로터리파일과 이음파일을 연결한 상태에 따른 단면도와 연결 부분에 대한 일부 확대도.
도 5는 본 발명에 따른 강관 파일의 로터리파일과 이음파일의 조립 사시도와 일부 절개 확대도.
도 6은 본 발명에 따른 강관 파일의 시공 과정 중에서 파일링한 로터리파일과 이음파일을 연결을 보여주는 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 강관 파일의 시공 과정 중에서 두부 보강을 보여주는 조립 사시도와 고정구의 구조에 따른 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 강관 파일의 시공 과정 중에서 파일링한 강관 파일에 두부 보강에 대한 정면도.
도 9는 본 발명에 따른 강관 파일의 시공에 따른 정면도.
도 10은 본 발명에 따른 강관 파일의 시공에 따른 순서도.

본 발명은 강관 파일 및 그 강관 파일의 시공 방법에 관한 것으로, 로터리파일과 이음파일로 구성하는 강관 파일을 구성하되, 로터리파일은 강관의 외주연에 나선 형태의 스파이럴날개가 일체되고, 각 스파이럴날개 사이의 강관 외주연에는 돌출된 스페이서를 일체로 구성하며, 로터리파일 하부에는 관통된 유출공을 형성하고, 로터리파일 두부에는 나사가 형성된 체결구가 일체로 구성하며, 이음파일은 강관으로 구성하고, 그 양단의 선단과 두부에는 나사가 형성된 체결구가 각각 구성되어, 시공하는 현장을 정리하는 시공지 정리 단계(S1); 로터리파일의 선단에 회전툴을 연결하고, 로터리파일의 강관 내부로 그라우트재가 주입되도록 연결되어, 로터리파일을 지반으로 회전·삽입하면서, 그라우팅을 실시하는 로터리파일 파일링 및 그라우팅 단계(S2); 지반 위로 노출된 로터리파일의 상부로 이음파일의 체결구를 통해 나사 연결하는 이음파일 연결 단계(S3); 로터리파일을 지반으로 회전·삽입하면서, 이음파일로 그라우팅을 실시하는 이음파일 파일링 및 그라우팅 단계(S4)로 강관 파일을 파일링하고, 설계된 깊이까지 이음파일의 체결구를 통한 나사결합으로 연결한 뒤에, 파일링과 그라우팅을 동시에 하며, 지반으로 돌출된 이음파일의 두부를 절단하고, 두부보강판과 철근으로 보강하는 두부 정리 및 두부 보강 단계(S5)로 강관 파일의 시공이 완료되어, 나사 연결에 의해 직진도와 수직도가 우수하고, 파일링과 그라우팅이 동시에 실시되어, 지지력과 인발저항력이 우수하고, 파일링과 그라우팅을 동시에 실시하여 시공이 빠르고 용이한 것이다.

본 발명에 따른 강관 파일 및 그 강관 파일의 시공 방법에 대해서 설명하되, 먼저, 강관 파일을 도1을 참고하여 설명하면, 강관 파일은 로터리파일(10)과 이음파일(20)로 구성하는데, 로터리파일(10)은 강관(11) 외주연에 스파이럴날개(12)와 스페이서(13) 및 체결구(15)가 일체된 구조이며, 강관(11)은 스틸 재질의 파이프 구조이며, 파일링용 강관(11)을 적용하고, 직경 및 두께는 적용하는 시공지에 따라 결정된다.

그리고 로터리파일(10)의 스파이럴날개(12)는 로터리파일(10)의 외주연에 나선형으로 돌출되게 형성된 구조로, 스파이럴날개(12)는 로터리파일(10)의 길이 방향을 따라 다수개 형성하고, 스파이럴날개(12)의 직경은 두부에서 선단으로 갈수록 직경이 작게 구성하여, 지반으로의 삽입을 용이하게 한다.

그리고 스페이서(13)는 사각판형으로 구성되어, 강관(11)의 외주연에 돌출되게 구성하되, 스페이서(13)는 강관(11)의 길이 방향에 대해서 경사를 형성하면서 일체되는데, 스페이서(13)의 경사 방향은 스파이럴날개(12)가 강관(11)에서 형성하는 경사 방향과 동일하도록 형성하며, 스페이서(13)이 돌출된 정도는 스파이럴날개(12)가 돌출된 범위 같거나 조금 작도록 돌출되는데, 다시 말하면, 스파이럴날개(12)의 수직 상하부 이내의 범위까지 스페이서(13)가 돌출되고, 스페이서(13)는 스파이럴날개(12)보다 더 돌출되지 않도록 한다.

또, 로터리파일(10)의 선단(하부)은 로터리파일(10)의 선단은 막힌 구조이고, 지반으로의 진입이 용이한 구조를 가지도록 하는데, 이를 위해서, 도2와 도2의 (D)에 도시한 바와 같이, 로터리파일(10)의 선단은, 선단 끝으로(하부 끝으로) 갈수록 좁아지는 단면으로 형성되어, 선단의 끝 중심이 뾰족한 구조로 형성하거나, 또는, 도2의 (E)에 도시한 바와 같이, 로터리파일(10)의 선단이 사선 형태로 절단되어 막힌 구조로 구성하거나, 또한, 도2의 (F)에 도시한 바와 같이, 로터리파일(10)의 선단은 막힌 구조이고, 선단의 막힌면에 비트팁(17)이 다수개 일체된 구조로 구성할 수 있으며, 파일링할 때에 선단의 구조에 의해 지반을 뚫는데 용이한 구조를 가진다.

또한, 로터리파일(10)의 선단 측면에는 관통된 유출공(14)이 한 개 형성되어, 그라우팅시에 그라우트재(200)가 유출공(14)을 통해 외부로 유출될 수 있도록 한다.

또한, 로터리파일(10)의 두부(상부)에는 체결구(15)가 일체로 형성되며, 상기 로터리파일(10)의 체결구(15)는 상하로 관통되고, 나사가 형성된 구조로, 상부로 돌출된 수나사로 형성하거나, 또는, 도4 및 도5에 도시한 바와 같이, 관통된 내부로 암나사를 형성하며, 체결구(15)의 측면에는 원주방향으로 돌출된 사각형의 분할키(16)를 일체로 더 형성하여, 로터리파일(10)을 파일링한 후에 스패너와 같은 보조기구(미도시)로 분할키(16)을 고정되게 잡아서 로터리파일(10)이 회전하는 것을 방지하여, 로터리파일(10)을 회전툴에서 분리할 때 사용한다.

이렇게 로터리파일(10)은 강관(11)을 따라 스파이럴날개(12)와 스페이서(13)를 일체로 형성하며, 선단에 유출공(14)을 형성하고, 그 타단인 두부에는 체결구(15)를 일체로 형성한 구조이다.

다음으로, 도3에 도시한 바와 같이, 이음파일(20)은 강관(21)과 체결구(22)(23)가 일체로 형성된 구조로, 강관(21)은 스틸 재질의 파이프 구조이며, 파일링용 강관(21)을 적용하고, 직경 및 두께는 적용하는 시공지에 따라 결정되는데, 이음파일(20)의 강관(21)은 로터리파일(10)의 강관(11)과 동일한 규격으로 적용된다.

또한, 이음파일(20)의 강관(21)의 선단(하부)에는 체결구(22)를 일체로 형성하는데, 체결구(22)는 상하로 관통되고, 나사가 형성된 구조로, 관통된 내부로 암나사를 형성하거나, 또는, 도4이나 도5에 도시한 바와 같이, 하부로 돌출된 수나사로 형성하는데, 이음파일(20)의 선단에 일체된 체결구(22)는 로터리파일(10)의 두부에 구성하는 체결구(22)와 결합되는 구조로 구성되어 나사 결합이 이루어지도록한다.

그리고 이음파일(20)의 두부(상부)에는 체결구(23)를 일체로 형성하는데, 이음파일(20)의 두부에 위치되는 체결구(23)는 상하로 관통되고, 나사가 형성된 구조로, 상부로 돌출된 수나사로 형성하거나, 또는, 관통된 내부로 암나사를 형성하며, 체결구(23)의 측면에는 원주 방향으로 돌출된 사각형의 분할키(24)를 일체로 더 형성하여, 이음파일(20)을 파일링한 후에 분할키(24)을 다른 기구(미도시)로 잡아서 로터리파일(10)이 회전하는 것을 방지하여, 이음파일(20)을 회전툴에서 분리할 때 사용하며, 이음파일(20)의 두부에 일체된 체결구(23)는 그 상부에 위치되는 다른 이음파일(20)의 선단에 구성된 체결구(22)와 나사 결합되는 구조로 구성된다.

참고로, 회전툴(미도시)는 강관 파일에 장착되어, 모터에 의해 강관 파일을 회전시키는 장치(기계)이고, 또, 회전툴의 중앙으로는 관통된 공간이 구성되어, 그 관통된 공간으로 그라우팅용 파이프가 강관 파일의 회전에 간섭을 받지 않게 구성된 구조로 구성되며, 회전툴은 로터리파일(10)의 체결구(15)의 나사, 또는, 이음파일(20)의 체결구(23)과 나사 연결되어, 강관 파일과의 연결과 그라우팅용 파이프가 연결이 동시에 이루어지는 구조로 구성되어, 강관 파일의 회전과 그라우팅이 용이하게 이루어지도록 한다.

이렇게 이음파일(20)은 강관(21)의 일단 또는 양단에 체결구(22)(23)가 일체된 구조이다.

아울러, 로터리파일(10)와 이음파일(20)의 각 체결구(15)(22)(23) 및 분할키(16)(24)는 강관보다 우수한 강도, 내구성을 가지는 금속을 적용하는 것이 바람직하다.

또한, 강관 파일의 시공 방법에서는 고정구(30)가 더 필요한데, 고정구(30)는 적절한 두께를 가지는 원판 형상이고, 그 중앙에는 관통된 끼움홀(31)을 형성하며, 그 끼움홀(31)은 이음파일(20)의 강관(21) 외부 지름보다는 약간 크게 형성하고, 고정구(30)의 외경은 로터리파일(30)의 스파이럴날개(12)의 외경과 유사하게 형성하는데, 다시 말하면, 로터리파일(30)이 지반에 진입하여 형성하는 홀에 고정구(30)가 끼움될 수 있도록 고정구(30)를 구성하며, 이러한 고정구(30)는 적어도 두개로 분할 구성되어, 강관(21) 조립을 용이하게 한다.

이러한 구조의 로터리파일(10)과 이음파일(20)을 이용한 강관 파일의 시공 방법을 도10의 시공 순서도를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 시공지 정리 단계(S1)는, 강관 파일을 시공할 시공지를 정리하는 단계로, 필요에 따라 시공지는 터파기를 실시하고 흙막이를 설치하거나, 물막이 등을 설치하여, 강관 파일의 용이한 파일링을 위해 현장을 정리하는데, 정리된 시공지에는 파일링을 실시하는 지점에 위치를 표시한다.

그리고 로터리파일 파일링 및 그라우팅 단계(S2)는 준비된 로터리파일(10)을 파일링하면서, 동시에 로터리파일(10)의 강관(11) 내부로 그라우팅하여, 로터리파일(10)의 삽입과 그라우팅을 동시에 진행하면서 파일링하는 단계로, 로터리파일(10)은 회전툴에 로터리파일(10)의 체결구(15)를 통해 연결하여, 회전툴을 통해 로터리파일(10)을 파일링할 위치에 수직으로 세우고, 파일링하면서 동시에 그라우팅을 실시한다.

그래서 도6에 도시한 바와 같이, 로터리파일(10)은 회전툴(미도시)에 의해 회전하고, 지반으로 삽입되면서, 지반에 홀이 발생하는 동시에 흙이 다시 채워지는데, 이때, 그라우팅을 통해서 로터리파일(10) 내부에 그라우트재(200)가 채워지고, 유출공(14)을 통해서 그라우트재(200)가 로터리파일(10) 외부로 유출되는데, 스페이서(13)에 의해 그라우트재(200)와 흙이 섞여(교반되어) 강관(11) 주변을 메우고, 또한, 그 주변의 교란된 흙과 공극 사이로 그라우트재(200)가 메워지며, 이러한 로터리파일(10)은 파일링 및 그라우팅은 로터리파일(10)의 두부의 체결구(15)가 거의 지반에 가까워 질 때까지 실시한다.

이 과정에서는 로터리파일(10)은 지반에 수직으로 삽입되면서, 파일링에 의해 형성하는 홀이 스파이럴날개(12)의 직경으로 형성되고, 그 홀은 스페이서(13)에 의해 간격이 유지되면서, 로터리파일(10)이 지반에 대해 수직으로 파일링되도록 유도 및 유지하므로, 로터리파일(10)의 수직도가 우수하다.

다음으로, 이음파일 연결 단계(S3)는 로터리파일(10) 위로 이음파일(20)을 체결구(22)를 통해 연결하는 단계로, 도4 내지 도6에 도시한 바와 같이, 로터리파일(10)의 분할키(16)에 보조도구(미도시)를 장착하여, 로터리파일(10)이 움직이거나 회전하지 않도록 고정하고, 회전툴의 역회전으로 로터리파일(10)을 회전툴에서 분리하며, 로터리파일(10)의 분할키(16)에 보조도구(미도시)을 제거한다.

그리고 이음파일(20)은 회전툴에 이음파일(20)의 체결구(23)를 통해 연결하고, 설치된 로터리파일(10) 위로 이음파일(20)을 위치한 다음, 각 체결구(15)(22)에 의해 나사 결합으로 상하로 서로 연결하여, 로터리파일(10)에 이음파일(20)을 고정한다.

이어지는, 이음파일 파일링 및 그라우팅 단계(S4)는 이음파일(20) 및 이와 연결된 로터리파일(10)을 파일링하면서, 동시에 로터리파일(10) 내부로 그라우팅하여, 로터리파일(10)의 삽입과 그라우팅을 동시에 진행하면서 파일링하는 단계로, 회전툴에 의해 이음파일(20)을 회전하면, 지반 내부의 로터리파일(10)이 회전툴에 의해 회전하면서 진입되어, 지반 내부에 홀이 발생하는 동시에 흙이 채워지고, 이때, 이음파일(20)로 그라우팅을 실시한다.

그래서 그라우팅에 의해 그라우트재(200)는 이음파일(20)과 로터리파일(10)을 통과하고, 그라우트재(200)는 유출공(14)을 통해서 로터리파일(10) 외부로 유출되는데, 이 과정에서, 이음파일(20)과 로터리파일(10)은 나사 결합에 의해 결합되므로 연결 부위에서 그라우트재(200)가 유출되지 않으며, 유출공(14)으로 유출된 그라우트재(200)는 스페이서(13)에 의해 흙과 섞여(교반되어) 강관(11) 주변을 메우고, 또한, 그 주변의 교란된 흙과 공극 사이로 그라우트재(200)가 메워지며, 로터리파일(10)과 연결된 이음파일(20)은 같이 회전하면서 지반 내부로 삽입되며, 이러한 로터리파일(10) 및 그라우팅은 이음파일(20)의 두부의 체결구(23)가 거의 지반에 가까워 질 때까지 실시한다.

이 과정에서는 로터리파일(10)과 이와 연결된 이음파일(20)이 지반에 대해서 수직으로 삽입되면서, 파일링에 의해 형성된 홀이 스파이럴날개(12)의 직경으로 형성되고, 그 홀은 스페이서(13)에 의해 간격이 유지되면서, 로터리파일(10)과 이음파일(20)이 지반에 대해 수직으로 파일링되도록 유도 및 유지하므로, 로터리파일(10)과 이음파일(20)의 수직도가 우수하다.

한편, 로터리파일 파일링 및 그라우팅 단계(S2)에 의한 로터리파일(10)의 파일링이나 이음파일 파일링 및 그라우팅 단계(S4)의 이음파일(20)의 파일링으로 설계된 파일링이 끝나면 다음의 두부 정리 및 두부 보강 단계(S5)로 넘어가나, 실제로 파일 시공에서 파일링은 많은 깊이가 요구되므로, 시공지 정리 단계(S1) 내지 이음파일 파일링 및 그라우팅 단계(S4) 다음으로는, 이음파일 연결 단계(S3)와 이음파일 파일링 및 그라우팅 단계(S4)를 반복하여, 요구되는 깊이까지 파일링을 실시한다.

다시 말하면, 이음파일 파일링 및 그라우팅 단계(S4) 다음으로는 설치된 이음파일(20)에 설치된 회전툴(미도시)을 분리하고, 회전툴에 다른 이음파일(20)을 장착하여, 설치된 이음파일(20) 위로 다른 이음파일(20)을 위치한 다음, 각 체결구(23)(22)에 의해 나사 결합하여, 설치된 이음파일(20)에 다른 이음파일(20)을 고정하고, 이음파일(20)이 내부에는 그라우팅용 파이프(미도시)를 위치하는 이음파일 연결 단계(S3)와, 회전툴을 작동하여 로터리파일(10)과 이음파일(20)들을 회전하여 지반으로 강관 파일을 삽입하면서, 동시에 그라우팅을 실시하는 이음파일 파일링 및 그라우팅 단계(S4)를 반복하여 설계되거나 요구되는 깊이까지 이음파일(20)을 연결하면서, 파일링과 그라우팅을 동시에 실시한다.

위와 같이, 시공지 정리 단계(S1) 내지 이음파일 파일링 및 그라우팅 단계(S4)로, 강관 파일의 파일링과 그라우팅이 끝나고, 지반 내부에는 제일 하부에 로터리파일(10)이 위치하고, 그 위로 다수개의 이음파일(20)이 체결구(22)(23)에 의해 나사결합으로 연결되어 위치하며, 지반 위로는 제일 마지막으로 파일링된 이음파일(20)이 돌출된 상태를 가지고, 이렇게 파일링으로 설치된 로터리파일(10)과 이음파일(20)은, 강관 파일들 간에 나사결합으로 인해서 파일링할 때에 흔들림이 없으므로 수직 방향으로의 파일링이 용이하며, 로터리파일(10)의 스페이서(13)에 의한 파일링된 홀 내부의 간격 유지가 일정하므로, 설치된 강관 파일의 수직도가 우수하며, 스페이서(13)에 의해 그라우트재(200)가 흙이 혼합되어, 친환경적이고, 강관 파일 주변으로 시멘트 덩어리(시멘트 군)을 형성하므로, 지지력, 재하하중, 인발저항력이 우수한 특징이 있다.

추가로, 고정구 설치 단계(S4′)는 지반 아래에 이음파일(20) 주변에 발생한 홀에 고정구를 적어도 하나 설치하는 단계로, 분할된 구조를 가지는 고정구(30)를 지반 아래에 형성한 홀로 넣어서 이음파일(20)의 강관(21) 외주연에 고정구의(30)끼움홀(31)이 끼이도록 설치하며, 분할된 고정구(30)는 디스크 형태가 되도록 위치하여 넣고, 이러한 고정구(30)는 상하로 하나 이상 설치하는 것이 바람직하며, 이렇게 설치된 고정구(30)는 고정구(30)의 외경이 로터리파일(10)의 삽입으로 발생한 외경과 유사하므로, 이음파일(20)의 홀의 중심에 위치하여, 그라우트재(200)가 경화되는 동안 로터리파일(10)과 이음파일(20)들의 수직도가 우수한 특성이 있다.

마지막으로, 도7 내지 도9에 도시한 바와 같이, 두부 정리 및 두부 보강 단계(S5)는, 주입된 그라우트재(200)가 적절한 시간을 두고 경화된 후에, 지반 상부로 돌출된 이음파일(20)의 두부를 일정 높이에서 절단하고, 두부보강판(100)을 설치하며, 철근(110)을 배근하는 단계로, 앞서, 이음파일 파일링 및 그라우팅 단계(S4)로 제일 마지막으로 파일링된 이음파일(20)의 두부는 지반 상부로 돌출된 상태인데, 돌출된 이음파일(20)의 두부는 적절한 높이를 두고 절단하고, 절단되 이음파일(20)의 상부에는 두부보강판(100)을 설치하고, 두부보강판(100)에는 철근(110)을 배근한다.

상기 두부보강판(100)은 스틸 재질의 적절한 두께를 가지는 판으로 구성하며, 두부보강판(100)의 중앙에는 이음파일(20)의 강관(21)보가 약간 큰 크기로 관통된 홀을 형성하고, 그 중앙의 홀 주변의 두부보강판(100)에는 관통된 홀, 또는, 관통된 암나사로 형성된 체결공(101)을 다수개 형성하여, 두부보강판(100)은 중앙의 홀이 이음파일(20)의 상부에 위치되도록 끼우고, 용접 등의 방법에 의해 일체화하고, 두부보강판(100)의 체결공(101)으로 철근(110)을 설계되거나 요구되는 형태로 배근한다.

이렇게 두부 정리 및 두부 보강 단계(S5)로 강관 파일의 시공이 완료되고, 이렇게 시공되는 강관 파일의 시공 방법은 무진동, 무소음의 특성이 있고, 협소한 공간에서도 시공이 가능하며, 강관 파일의 파일링과 그라우팅이 동시에 진행되므로 공기가 빠르고 시공이 용이하며, 상하로 이어지는 강관 파일이 나사 결합으로 연결되어, 파일링을 위한 회전 시에 흔들림이 없으므로, 강관 파일의 수직도가 우수하고, 나사 결합된 강관 파일의 연결 부분은 그라우트재(200)의 누출이 없으며, 로터리파일(10)의 스페이서(13)에 의해서 파일링된 홀의 직경을 유지하면서, 흙과 그라우트재(200)를 혼합하면서 교반시키면서, 파일링된 강관 파일 주변에 시멘트 군(群)을 형성하여 재하 하중, 지지력 및 인발저항력을 증대시키는 특징이 있다.

10 : 로터리파일 11 : 강관 12 : 스파이럴날개
13 : 스페이서 14 : 유출공 15 : 체결구
16 : 분할키 17 : 비트팁 20 : 이음파일
21 : 강관 22 : 체결구 23 : 체결구
24 : 분할키 30 : 고정구 31 : 끼움홀
100 : 두부보강판 101 : 체결공 110 : 철근
200 : 그라우트재

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 상하로 관통된 강관의 외주연에 나선 형태의 스파이럴날개가 일체되어, 회전하면서 파일링하는 로터리파일과, 이 로터리파일 상부로 연결되며, 상하로 관통된 강관의 두부 및 선단 외주연에 나사 체결구가 구비된 이음파일로 구성되며, 이들 상하로 이웃하는 강관 파일들은 로터리파일 두부와 이음파일 선단에 각기 구비된 나사 체결구에 의해 일체로 체결되는 강관 파일에 있어서,
   상기 로터리파일 및 이음파일의 두부에 구성된 체결구 측면에는 원주방향으로 돌출된 사각형의 분할키가 더 구성되어, 이를 별도의 보조기구로 고정되게 잡음으로써 해당 파일의 회전을 방지하고, 해당 파일을 회전툴에서 분리할 때 사용하도록 구비되며,
   상기 로터리파일의 각 스파이럴날개 사이의 강관 외주연에는 지름 방향으로 돌출된 스페이서를 일체로 구성하되, 이 스페이서는 사각 판형이되, 스파이럴날개가 형성하는 경사방향과 같은 사선방향으로 일체 된 구조이며, 이 스페이서는 스파이럴날개가 강관에서 돌출된 범위와 같거나 작게 돌출되게 형성하며,
   선단이 막힌 형태의 로터리파일의 선단 구조는, 선단 끝의 중심으로 갈수록 좁아지는 단면으로 형성된 구조, 선단이 사선으로 절단되어 막힌 구조, 선단이 막힌 면에 비트팁을 일체로 형성한 구조 중에서 선택적으로 적용되며, 이 로터리파일의 선단 측면에는 관통된 유출공이 더 형성되도록 함으로써,
   스페이서에 의해 간격유지와 흙과 그라우트재의 혼합이 용이하고, 선단의 구조에 의해 직진도가 우수함을 특징으로 하는 강관 파일.
   
4. 로터리파일을 회전시켜 지반에 삽입하면서 파일링하는 강관 파일의 시공 방법에 있어서,
   청구항3에 해당하는 강관 파일이 구비되어,
   시공하는 현장을 정리하는 시공지 정리 단계(S1);
   로터리파일 내부로 그라우팅용 파이프를 위치하며, 로터리파일을 지반으로 회전·삽입하면서, 그라우팅을 실시하는 로터리파일 파일링 및 그라우팅 단계(S2);
   지반 위로 노출된 로터리파일의 상부로 이음파일의 체결구를 통해 나사 연결하는 이음파일 연결 단계(S3);
   로터리파일을 지반으로 회전·삽입하면서, 그라우팅을 실시하는 이음파일 파일링 및 그라우팅 단계(S4)로 로터리파일과 이음파일을 파일링하고, 설계된 깊이까지 이음파일의 체결구를 통한 나사결합으로 연결한 뒤에, 파일링과 그라우팅을 동시에 하며,
   지반으로 돌출된 이음파일의 두부를 일정한 높이를 두고 절단하고, 두부보강판 및 철근으로 두부를 보강하는 두부 정리 및 두부 보강 단계(S5)로 시공이 완료되어,
   나사 연결에 의해 직진도와 수직도가 우수하고, 같이 실시되는 파일링과 그라우팅에 의해 지지력과 인발저항력이 우수함을 특징으로 하는 강관 파일의 시공 방법.
   
5. 제 4항에 있어서,
   로터리파일의 스파이럴날개의 외경과 유사한 크기의 지름을 가지는 고정구를 더 구비하되,
   상기 고정구에는 이음파일의 강관의 외경 크기로 관통된 끼움홀을 형성하고, 고정구는 적어도 두 개 이상으로 분할된 구조로 구성되어,
   이음파일 파일링 및 그라우팅 단계(S4)로 파일링과 그라우팅이 끝난 다음에는,
   상기 고정구를 지반 아래의 이음파일 주변에 디스크 형태로 조립하여,
   그라우트재가 경화하는 동안 설치된 로터리파일과 이음파일들이 수직을 유지할 수 있도록 함을 특징으로 하는 강관 파일의 시공 방법.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 두부 정리 및 두부 보강 단계(S5)에서는,
   관통된 홀 또는 암나사의 체결공이 다수개 형성된 두부보강판이 구성되어,
   두부에 두부보강판을 일체로 구성하고, 상기 두부보강판의 체결공으로 철근을 조립하여 두부를 보강함을 특징으로 하는 강관 파일의 시공 방법.

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