KR101624897B1 - 기초파일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기초파일에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연약지반에 대한 지지력을 극대화하고, 항타 작업 중 땅속에 원활하게 박힐 수 있도록 한 기초파일에 관한 것이다.
이를 위해, 땅속에 박혀 토압에 지지되는 몸체와, 상기 몸체의 하단부 둘레를 따라 돌출 고정된 복수의 하부 보강핀을 포함하는 기초파일에 있어서, 상기 하부 보강핀은 몸체의 길이 방향에 대하여 몸체의 일측을 향해 경사지게 고정되며, 몸체의 하단부로 갈수록 너비가 점점 좁아지게 형성된 것을 특징으로 하는 기초파일을 제공한다.

Description

기초파일{A foundation pile}

본 발명은 기초파일에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연약지반에서의 지지력을 극대화하고, 항타 작업이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 기초파일에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반 상에 놓인 상부구조물의 하중을 지지하고 견고한 지반으로 하중을 전달하기 위해서는 지반에 기초파일(pile)이 설치된다.

즉, 건축물이나 가로등 및 이정표 지주 등의 구조물을 지반에 견고하게 지지하기 위해서 기초공사를 수행하는데, 경질지반처럼 구조물에 접한 지반이 이것을 지지하기에 충분한 강도의 강성이 있는 경우에는, 경질지반에 직접 기초공사를 수행할 수 있지만, 그렇지 못한 연약지반의 경우에는 지반침하가 발생되지 않도록, 파일(Pile ; 말뚝)을 박거나 지반을 개량하는 지정공사를 수행한 후, 이 위에 기초공사를 수행하고 있다.

상기 기초파일(pile)은 흙막이 토류공사, 부력앵커공사, 건물기초공사, 사면보강공사 등에 사용되며, 금속재 파이프로 이루어진 기초파일이 지면에 압입됨으로써 상부구조물을 견고하게 지지할 수 있는 기초재가 되는 것이다.

상기 기초파일은 강널파일, 관형 파일, H-형강 파일 등과 같이 다양한 형태의 것들이 적절히 선택되어 사용되고 있지만, 연약지반의 지정공사에는 관형 파일을 사용하는 것이 일반적이며, 이러한 관형 파일은 그 재질에 따라 강관파일이나, PC 파일, PHC 파일 등으로 구분된다.

상기 관형 파일(10)은 도 1에 도시된 바와 같이, 낙하해머·증기해머·디젤파일해머 및 진동파일드라이버 등의 항타장비(20)에 의해서 지반에 박히게 된다.

하지만, 상기와 같이 기초파일(10)이 일직선의 관형으로 이루어져 있으므로, 시공된 후 바람에 영향을 많이 받는 문제가 있었다.

즉, 연약지반에 박혀 시공된 기초파일(10)의 형태가 보강재 없이 일직선의 관형으로 이루어져 있으므로, 기상 및 여러 환경요인에 의해 바람이 강하게 불 경우, 지반에 박힌 기초파일(10)은 이를 견디지 못하고 지반 속에서 기울어지는 문제를 야기하였던 것이다.

이에 따라, 기초파일(10)에 설치된 목적하는 구조물, 예컨대 가로등, 태양열 발전, 전력구조물, 가설주택이 무너지고 파손되는 문제가 있었다.

물론, 기초파일(10)의 지지력을 보완하기 위하여, 기초파일(10)의 길이를 길게 제작하여 지면에 압입되는 길이를 최대화하는 방법도 있지만, 이는 기초파일(10)의 제작비용이 상승함과 동시에 작업에 많은 시간과 노력이 소모되는 문제점이 있으며, 기초파일(10)을 지면에 타격하여 압입시 발생하는 소음 및 진동에 의해 공사장 인근의 주민들로부터 민원을 야기하는 경우가 빈번하였다.

대한민국 등록번호 10-0942524

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 지반에 대한 지지력을 극대화하고 땅속으로의 압입이 원활하게 이루어질 수 있도록 하단부 둘레를 따라 경사지게 설치된 보강재를 갖는 기초파일을 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 땅속에 박혀 토압에 지지되는 몸체와, 상기 몸체의 하단부 둘레를 따라 돌출 고정된 복수의 하부 보강핀을 포함하는 기초파일에 있어서, 상기 하부 보강핀은 몸체의 길이 방향에 대하여 몸체의 일측을 향해 경사지게 고정되며, 몸체의 하단부로 갈수록 너비가 점점 좁아지게 형성된 것을 특징으로 하는 기초파일을 제공한다.

이때, 상기 하부 보강핀은, 몸체의 저면 가장자리에 고정된 고정부와, 상기 고정부로부터 몸체의 하방을 향해 직선으로 연장된 직선부와, 상기 몸체의 하단부 둘레면에 경사지게 고정된 보강부와, 상기 보강부와 직선부를 라운드지게 연결한 라운드부로 구성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 몸체의 저면에는 몸체의 내외부를 통하게 하는 그라우팅공이 형성되고, 상기 몸체의 내부에는 그라우트가 주입되는 그라우팅 호스가 그라우팅공을 통해 몸체의 밖으로 노출된 것이 바람직하다.

이때, 상기 몸체의 상단부 둘레에는 복수의 상부 보강핀이 형성되고, 상부 보강핀과 하부 보강핀 사이에는 복수의 중간 보강핀이 형성된 것이 바람직하다.

이때, 상기 상부 보강핀 주변의 지반에는 상부 보강핀 둘레를 따라 콘크리트 웅덩이를 형성하고, 콘크리트 웅덩이에 콘크리트를 타설하여 시공이 이루어지도록 한 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 기초파일은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 기초파일을 구성하는 몸체의 하단부에 하부 보강핀이 설치되되, 하부 보강핀은 몸체의 길이 방향을 기준으로 일측으로 경사지게 고정됨으로써, 몸체의 지지력 범위를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

즉, 땅속에서의 토압에 의해 지지받는 하부 보강핀을 통해 몸체에 전달되는 힘이 몸체의 둘레면에 넓게 전달됨으로써, 지지력을 극대화할 수 있는 것이다.

둘째, 하부 보강핀의 단부 형태가 몸체의 저면을 향해 라운드지게 형성됨에 따라, 몸체가 땅속으로 박히는 과정에서 지반과의 접촉 면적을 줄일 수 있기 때문에 기초파일 시공이 용이하게 이루어질 수 있는 효과가 있다.

즉, 몸체의 하단부 둘레에 보강핀이 돌출 형성되더라도, 지반에 접촉되는 하부 보강핀의 단부는 라운드진 형태로 모여 있으므로 최초 지반을 뚫고 삽입되는 과정이 용이하게 이루어질 수 있는 것이다.

셋째, 몸체의 내부를 통해 몸체의 외부로 그라우팅 호스가 노출되어 설치되고, 그라우팅 호스를 통해 땅속으로 그라우트 주입이 이루어질 수 있으므로, 기초파일 시공과정에서 이완된 땅속과 기초 파일 사이에 그라우트가 타설될 수 있어 연약지반에서도 기초파일의 지지력을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

넷째, 몸체의 상부 둘레를 따라 복수의 상부 보강핀이 형성됨으로써, 몸체의 상부와 하부가 균형있게 지지될 수 있으며, 땅속에 박힌 기초파일의 상부 보강핀 둘레에는 콘크리트 시공이 이루어질 수 있도록 함으로써, 연약지반이라도 기초파일의 지지력은 극대화될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 관형 파일에 대한 항타 작업을 나타낸 단면도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기초파일을 나타낸 측면도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기초파일의 하부 보강핀이 설치된 요부를 펼친 상태를 나타낸 요부 전개도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기초파일의 하부 보강핀이 설치된 요부를 나타낸 측면도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기초 파일이 시공된 상태를 나타낸 단면도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기초 파일에 대하여 설명하도록 한다.

기초파일은 지반 지지력을 극대화하고, 땅속에 삽입되는 작업이 용이하게 이루어질 수 있도록 한 기술적 특징이 있다.

기초파일은 몸체(100)와, 하부 보강핀(200)과, 상부 보강핀(300)과, 중간 보강핀(400)과, 그라우팅 호스(500)를 포함하여 구성된다.

몸체(100)는 기초파일의 외관을 구성하며, 땅속에 압입되어 목적 구조물을 지지하는 역할을 한다.

몸체(100)는 중공(中空)의 파이프 형태로 이루어짐이 바람직하며, 몸체(100)의 일단부에는 차폐캡(110)이 설치되고 몸체(100)의 타단부에는 플랜지(120)가 마련된다.

이때, 몸체(100)의 일단부라 함은 땅속에 삽입된 부분을 말하며, 몸체(100)의 타단부라 함은 땅밖에 노출되어 목적 구조물이 설치되는 부분을 말한다.

상기 차폐캡(110)은 몸체(100)의 내부를 차폐하여 항타 작업시 몸체(100) 내부에 흙이 유입되지 않도록 하는 역할을 한다.

이와 같이 차폐캡(110)이 몸체(100) 내부에 흙 유입을 차단함으로써, 기초파일이 땅속에 박힐 때 항타를 위한 에너지가 커짐에 따라 기초파일의 지지력을 높일 수 있게 된다.

이때, 차폐캡(110)에는 몸체(100)의 내외부를 통하게 하는 그라우팅공(111)이 형성된다.

그라우팅공(111)은 후술하는 그라우팅 호스(500)가 노출되는 통로로서, 그라우팅 호스(500)를 통해 그라우트재가 땅속에 노출되도록 하기 위한 구성이다.

그리고, 몸체(100)의 타단부에 마련된 플랜지(120)에는 목적 구조물, 즉 기초파일에 설치되는 구조물이 결합되기 위한 구성이다.

목적 구조물로는 예컨대 태양광 발전장치, 가로등, 도로안내판 등이 있다.

이때, 몸체(100)에 목적 구조물이 설치되기 위한 결합구성으로, 반드시 플랜지(120)가 마련되어야 하는 것은 아니며, 다양한 결합수단으로 마련될 수 있다.

다음으로, 하부 보강핀(200)은 지반에 대한 몸체(100)의 지지력을 극대화하며, 항타 작업시 몸체(100)가 땅속에 박힐 때, 용이하게 박히도록 하는 역할을 한다.

하부 보강핀(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 몸체(100)의 하단부 둘레를 따라 복수로 고정된다.

하부 보강핀(200)은 몸체(100)의 둘레로부터 돌출된 플레이트 형태로 이루어지며, 몸체(100)의 길이 방향으로 고정된다.

이때, 기초파일을 정면에서 봤을 때, 상기 하부 보강핀(200)은 몸체(100)의 일측으로 경사지게 고정된 기술적 특징을 갖는다.

즉, 도 3을 통해 알 수 있듯이, 복수의 하부 보강핀(200)들이 몸체(100)의 길이 방향에 대하여 수평하게 고정된 것이 아니라 몸체(100)의 일측으로 경사지게 고정됨에 따라 몸체(100)의 체면적이 받는 지지력은 극대화될 수 있는 것이다.

이에 따라, 몸체(100)가 땅속에 박혔을 때, 토압과 하부 보강핀(200) 사이에 발생하는 지지력은 몸체(100)에 넓게 전달되므로, 기초파일의 지지력을 극대화할 수 있게 된다.

하부 보강핀(200)에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

하부 보강핀(200)은 몸체(100)의 저면 가장자리에 밀착되어 고정된 고정부(210)와, 상기 고정부(210)로부터, 몸체(100)의 단부 외측을 향해 직선으로 연장된 직선부(220)와, 몸체(100)의 하단부 둘레면에 경사지게 고정된 보강부(230)와, 상기 보강부(230)와 직선부(220)를 라운드지게 연결한 라운드부(240)로 구성된다. 복수의 하부 보강핀(200)들의 직선부(220)들 사이에는 전술한 그라우팅공(111)이 형성되어 하부 보강핀(200)들의 직선부(220) 주변을 그라우팅한다.

고정부(210)가 몸체(100)의 둘레면이 아닌 저면에 고정됨에 따라, 상기 하부 보강핀(200)이 몸체(100)로부터 돌출된 구성이더라도 몸체(100)의 하단부 직경을 최소화시킬 수 있게 된다.

또한, 하부 보강핀(200)은 기초파일의 최저점으로부터 상방으로 라운드진 구성을 이룸에 따라, 몸체(100)가 땅속에 박히는 과정이 유연하고 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

이때, 하부보강핀(200)의 하부가 반드시 라운드진 라운드부로 구성되어야 하는 것은 아니다.

즉, 하부보강핀(200)의 기술적 특징 중 하나는 기초파일이 땅속에 박히는 과정에서 유연하게 박힐 수 있도록 하는 것인데, 하부보강핀(200)의 너비가 상부에서 하부로 갈수록 점점 좁아지게 형성되기만 하면 무방한 것이다.

따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 하부보강핀(200)의 하단부를 라운드지게 하여 하부보강핀(200)의 너비를 점점 줄일 수도 있고, 도시되지는 않았지만 하부보강핀(200)의 하단부를 각이 지게 하여 너비를 점점 줄일 수도 잇다.

다음으로, 상부 보강핀(300)은 하부 보강핀(200)과 더불어 지반에 대한 몸체(100)의 지지력을 극대화하며, 몸체(100)의 상부 둘레면에 고정된다.

이때, 상부 보강핀(300)은 하부 보강핀(200)과 달리, 몸체(100)의 길이 방향에 대하여 수평한 방향으로 고정된다.

즉, 하부 보강핀(200)은 지반에서 몸체(100)가 기울어지는 것을 억제하는 지지력을 극대화하는 보강재이고, 상부 보강핀(300)은 지반에서 몸체(100)가 회전되는 것을 억제하는 지지력을 극대화하는 보강재인 것이다.

이때, 상부 보강핀(300)의 저면은 상향 경사지게 형성됨이 바람직하다.

이는, 항타 작업시 몸체(100)가 땅속에 박히는 과정에서 저항을 최소화하기 위함이다.

다음으로, 중간 보강핀(400) 역시, 지반에 대한 몸체(100)의 지지력을 극대화하는 역할을 하며, 상부 보강핀(300)과 하부 보강핀(200) 사이의 몸체(100) 둘레면에 고정된다.

중간 보강핀(400)은 몸체(100)의 길이 방향으로 어긋난 위치에 고정됨이 바람직하다.

다음으로, 그라우팅 호스(500)는 기초파일이 박힌 땅속으로 그라우트가 유입될 수 있는 관로를 형성하며, 몸체(100)의 내부를 통해 차폐캡(110)의 그라우팅공(111)을 통해 노출되도록 설치된다.

그라우팅 호스(500)는 기초파일의 지지력을 더욱 견고하게 하기 위함인데, 기초파일이 땅속에 박히는 과정에서 교란되고 이완된 하부 보강핀(200) 주위에 그라우트가 유입되도록 하여 기초파일의 지지력을 극대화하고자 한 것이다.

즉, 기초파일의 지지력이 확보되기 위해서는 기초파일 주변에 이완된 흙이 제자리로 복구되기까지 시간이 걸리는바 이러한 문제를 해소하기 위하여 상기 그라우팅 호스(500)를 통해 그라우트를 주입함으로써 기초파일에 대한 지지력을 신속하게 확보할 수 있는 것이다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 기초파일 시공 작업에 대하여 설명하도록 한다.

항타 장비(20)를 이용해 기초파일을 타격하여 땅속에 삽입시킨다.

이때, 기초파일의 하부 보강핀(200) 단부가 라운드지게 형성되고, 몸체(100)의 저면으로 모이게 형성됨으로써, 땅속으로 원활하게 박히게 된다.

특히, 하부 보강핀(200)이 몸체(100)에 경사지게 고정된 상태이므로, 몸체(100)는 항타장비에 의해 타격이 이루어질 때마다 땅속에 바로 삽입되는 것이 아니라 약간씩 회전되면서 압입이 이루어지게 된다.

이에 따라, 몸체(100) 주변의 흙은 나선형태로 이완된 상태가 된다.

이후, 계속된 항타 작업을 통해, 상부 보강핀(300) 까지 땅속에 삽입되면 항타 작업을 완료한다.

다음으로, 지반을 일정 깊이로 파서 도 5에 도시된 바와 같이, 상부 보강핀(300) 주변에 콘크리트 웅덩이(310)를 형성시킨다.

이후, 콘크리트 웅덩이(310)에 콘크리트를 타설함으로써, 지반에 대한 기초파일 지지력을 극대화시킨다.

한편, 그라우팅 호스(500)를 통해 그라우트를 주입시킨다.

이에 따라, 그라우트는 그라우팅 호스(500)를 통해, 땅속 하부 보강핀(200) 주변으로 배출이 된다.

이후, 그라우트는 하부 보강핀(200)에 의해 이완된 흙 속에서 점점 차오르면서, 양생됨으로써, 기초파일 시공이 완료된다.

다음으로, 상기와 같이 지반에 기초파일 시공이 완료되면, 도 5에 도시된 바와 같이 기초파일의 상단부에 마련된 플랜지에 목적하는 구조물을 결합시킴으로써 구조물 설치가 완료된다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 기초파일은 보강재를 마련하되 기초파일 하단부에 고정된 하부 보강핀(200)을 경사지게 고정하고 하부 보강핀(200)의 단부는 상방으로 갈수록 라운드지게 형성한 기술적 특징이 있다.

이에 따라, 지반 상에서 기초파일 지지력을 극대화할 수 있으며, 항타 작업시에 기초파일 삽입이 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 몸체 110 : 차폐캡
111 : 그라우팅공 120 : 플랜지
200 : 하부보강핀 210 : 고정부
220 : 직선부 230 : 보강부
240 : 라운드부 300 : 상부보강핀
310 : 콘크리트 웅덩이 400 : 중간보강핀
500 : 그라우팅호스

Claims (5)

1. 땅속에 박혀 토압에 지지되는 몸체(100)와, 상기 몸체의 하단부 둘레를 따라 돌출 고정된 복수의 하부 보강핀(200)과, 상기 몸체 내부에 설치되는 그라우팅 호스(500)를 포함하는 기초파일에 있어서,
   상기 하부 보강핀(200)은 상기 몸체의 길이 방향에 대하여 몸체의 일측을 향해 경사지게 고정되며, 몸체의 하단부로 갈수록 너비가 점점 좁아지게 형성되는 것으로, 상기 몸체의 저면 가장자리에 고정된 고정부(210)와, 상기 고정부로부터 몸체의 하방을 향해 직선으로 연장된 직선부(220)와, 상기 몸체의 하단부 둘레면에 경사지게 고정된 보강부(230)와, 상기 보강부와 직선부를 라운드지게 연결한 라운드부(240)로 이루어지고,
   상기 몸체는 중공의 파이프 형태로 이루어지면서 일단부에 차폐캡(110)이 설치되는 한편 상기 차폐캡에는 상기 하부 보강핀의 직선부들 사이에 저부를 향해 개방되는 그라우팅공(111)이 형성되고, 이에 의하여 상기 그라우팅 호스를 통해 공급되는 그라우트재를 상기 그라우팅공을 통해 저부를 향해 분사하여 상기 하부 보강핀의 직선부들 사이를 그라우팅하는 것을 특징으로 하는 기초파일.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 몸체의 상단부 둘레에는 복수의 상부 보강핀이 형성되고, 상부 보강핀과 하부 보강핀 사이에는 복수의 중간 보강핀이 형성된 것을 특징으로 하는 기초파일.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 상부 보강핀 주변의 지반에는 상부 보강핀 둘레를 따라 콘크리트 웅덩이를 형성하고, 콘크리트 웅덩이에 콘크리트를 타설하여 시공이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 기초파일.
   
   
   
   
   
   

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