KR101875411B1 - 염해방지용 헬리컬파일 구조물 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부식성이 우수한 합성수지 재질의 헬리컬파일을 해안 연약지반 내에 신속하고 간편하게 매설할 수 있고, 염해에 대한 부식 없이 상부 구조물을 장기간 동안 안정적으로 지지할 수 있는 염해방지용 헬리컬파일 구조물 및 그 시공방법을 제공한다. 본 발명에 따른 염해방지를 위한 헬리컬파일 시공방법은, 제1헬리컬파일 내부에 내부식성 재질로 구성된 제2헬리컬파일을 삽입하는 단계와; 제2헬리컬파일의 제2나선날개가 제1헬리컬파일의 제1나선날개 하부에서 보호날개 안쪽 영역에 배치되도록 한 후 제1헬리컬파일을 제2헬리컬파일과 함께 지중으로 회전 관입시키는 단계와; 제1 및 제2헬리컬파일이 목표 심도까지 회전 관입되면, 제1헬리컬파일을 반대방향으로 회전시켜 상부로 인출하는 단계와; 제2헬리컬파일 내부로 그라우팅재를 주입하여 제2헬리컬파일 주변을 그라우팅재로 채우는 단계와; 제2헬리컬파일의 상단을 설계된 레벨선에 맞게 정리한 후 지압판을 설치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

염해방지용 헬리컬파일 구조물 및 그 시공방법{Helical pile apparatus for preventing salt damage and and construction method thereof}

본 발명은 내부식성이 우수한 합성수지 재질의 헬리컬파일을 해안 연약지반 내에 신속하고 간편하게 매설할 수 있고, 염해에 대한 부식 없이 상부 구조물을 장기간 동안 안정적으로 지지할 수 있는 염해방지용 헬리컬파일 구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 태양광 발전은 다수의 전지셀이 직병렬로 결합된 다수의 태양광 패널(태양전지판)을 고정식 또는 가변식의 지지대에 고정하여 태양광을 받아 전류를 발생시키고 이를 직류 그대로 충전하여 사용하거나 교류로 전환하여 전력 계통에 연결함으로써 상용 전원으로 사용할 수 있도록 되어 있다. 이러한 태양광 발전은 발전과정에서 오염물질의 발생이 전혀 없고, 태양이 존재하는 한 에너지 고갈의 우려가 없기 때문에 새로운 에너지원으로 각광받고 있다.

최근에는 태양전지의 효율이 향상되고, 제조단가가 하락함에 따라 수백에서 수천개의 태양전지판을 사용하여 메가와트 단위의 발전용량을 가능하게 하는 상업용 태양광 발전 단지의 개발이 다수 진행되고 있다. 이러한 태양광발전은 동일한 일조 조건하에서 발전시설의 설치면적에 발전량이 비례하게 되므로 발전시설 건설 부지 확보의 중요성이 크다고 할 수 있으며, 이와 동시에 태양광 설비의 설치를 위한 토목공사비용 및 지지용 구조물의 시공비용이 투자비용의 상당한 비중을 차지하고 있다.

한편, 종래의 육상 태양광 발전시설에 있어서는 시설이 설치되는 부지의 기정지작업 및 기초 콘크리트 구조물의 공사작업이 필수적이고, 여기에 금속 파이프로 이루어진 구조물을 세우거나 창고형 건축물을 세우고 그 위에 태양광 패널을 설치하여야 했었으므로 토목공사비용 및 구조물 건설에 소요되는 자재와 비용의 지출이 상당한 부담이 됨은 물론 이의 시공에 소요되는 시간도 상당히 오래 걸리게 됨으로써 전체적인 공사비용이 상승하게 되어 투자대비 수익성이 저하되는 단점이 있었으며, 금속 파이프 구조물은 시공 후 부식방지를 위한 지속적인 보수를 필요로 하는 등의 단점도 있다.

이에 따라, 최근에는 상기한 문제점을 줄이면서 일조량이 풍부하고 개방된 설치면적을 넓게 확보하기 위하여 해안에 위치한 뻘, 양식장 또는 폐염전 등을 저렴한 비용으로 임대하여 태양광 발전시설을 구축함으로써 투자대비 수익성을 크게 높이고자 하는 노력이 있어왔다.

한편, 특허등록 제10-1632150호(2016.06.14)에는 태양광 발전을 위한 종래의 태양광패널 지지 구조에 대한 일 예가 제시되어 있다. 상기 등록 특허에서는 내부가 빈 상태로 성형되어 지면에 밀착되는 바닥면을 갖는 몸체의 전,후방에 각각 상방으로 높이가 다른 전방 돌출부와 후방 돌출부가 형성되고, 상기 전,후방 돌출부에는 태양광 패널을 지지하는 가로부재가 안착되는 안치턱이 형성되며, 상기 몸체에는 지면에 파일을 박아 고정시키기 위한 앵커 고정부가 형성되어, 정지된 지면 위에 지지용 구조물을 일정 간격으로 배치한 상태에서 강관 파일을 박고 시멘트 몰탈을 채워 양생한 후 지지용 구조물 위에 가로부재를 설치하고, 그 위에 고정브라켓을 사용하여 태양광 패널을 고정 설치하였다.

그러나, 상기와 같은 종래의 태양광패널 지지구조는 태양광패널을 지지하는 강관 파일을 정지된 지면에 단순히 밖아 넣는 방식으로 설치되기 때문에, 뻘, 양식장, 폐염전 등과 같은 해안가 연약지반 내에 태양광패널이 시공될 경우 상부 구조물의 하중으로 인해 파일이 불균등하게 침하를 일으키는 부동침하 현상이 발생하게 되어 태양광패널이 전체적으로 불균일한 모양으로 배열하게 되는 단점이 있었고, 상기와 같이 강관 파일이 연질지반 내에 매설된 상태에서 강관 파일의 외면과 지반 내부의 마찰력만으로 지지력이 발휘되기 때문에 태양광패널에 강한 바람이 작용하여 강관 파일에 상부로 들어올리려는 인장력이 작용할 경우 강관 파일이 지반 내에서 온전한 지지력을 발휘하지 못하게 됨으로써 상부로 쉽게 뽑힐 수 있는 문제가 발생할 수 있다. 이러한 이유로 인해 상부 구조물에 인장력이 작용하여도 지반에 온전하게 지지력을 발휘할 수 있도록 외주면에 나선날개를 갖는 헬리컬파일을 지반 내에 회전 관입시켜 상기 복수의 나선날개를 통해 풍하중에도 큰 지지력이 발휘될 수 있도록 하였다.

그러나, 상기와 같은 종래의 헬리컬파일을 이용한 시공방법 또한 실제 현장에서 시공시 해안가 연약지반의 특성상 헬리컬파일의 관입 심도가 일정치 않고 비스듬히 회전 관입되는 경우가 많기 때문에, 파일들을 균일하게 맞추기 위한 작업이 매우 번거롭고 시간도 많이 걸려 시공성이 현저히 저하되고, 이에 따라 시공비용이 크게 상승되는 문제가 있었다.

아울러, 기존의 강재로 이루어진 헬리컬파일은 부식방지를 위해 일반 강재에 아연 도금한 것이 사용되는데, 이렇게 아연 도금된 헬리컬파일을 지중에 매설한 이후에는 설계된 레벨선이 맞게 파일 상단을 절단하거나 용접하는 두부 정리 작업을 현장에서 실시해야 하는데, 이와 같이 아연 도금 헬리컬파일의 상단을 절단하거나 용접할 경우 아연 도금이 벗겨져 염해에 의해 강재의 부식이 곧바로 진행되기 때문에 파일의 두부 정리 작업 자체가 불가능하고 부식으로 인해 장시간 동안 내구성을 유지하기가 어렵다는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1632150호(2016.06.14)

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 염분이 많은 해안가의 뻘, 양식장, 폐염전 등과 같은 연약지반에 큰 지지력을 가지며 정착시킬 수 있고 염분과의 접촉에 따른 부식을 방지하여 내구성을 증대시킬 수 있는 염해방지용 헬리컬파일 구조물 및 그 시공방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 헬리컬파일 시공 후 현장에서 두부 정리 작업이 가능하여 헬리컬파일 위에 장착되는 상부 구조물의 높이를 균일하게 유지시킬 수 있는 염해방지용 헬리컬파일 구조물 및 그 시공방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 취성에 약한 FRP 헬리컬파일을 지반 내에 신속하고 용이하게 매설할 수 있고, 상부구조물에 가해지는 큰 풍하중에도 지반 내에서 견고한 지지력을 확보할 수 있으며, 경제적인 시공이 가능한 염해방지용 헬리컬파일 구조물 및 그 시공방법을 제공하는 데에 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 염해방지를 위한 헬리컬파일 시공방법은, (a)제1헬리컬파일 내부에 내부식성 재질로 구성된 제2헬리컬파일을 삽입하는 단계와; (b)제2헬리컬파일의 제2나선날개가 제1헬리컬파일의 제1나선날개 하부에서 보호날개 안쪽 영역에 배치되도록 한 후 제1헬리컬파일을 제2헬리컬파일과 함께 지중으로 회전 관입시키는 단계와; (c)제1 및 제2헬리컬파일이 목표 심도까지 회전 관입되면, 제1헬리컬파일을 반대방향으로 회전시켜 상부로 인출하는 단계와; (d)제2헬리컬파일 내부로 그라우팅재를 주입하여 제2헬리컬파일 주변을 그라우팅재로 채우는 단계와; (e)제2헬리컬파일의 상단을 설계된 레벨선에 맞게 정리한 후 지압판을 설치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제2헬리컬파일은 내식성이 있는 섬유강화플라스틱(FRP; Fiber Reinforced Plastics)으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 (c)단계는 제1헬리컬파일을 상부로 일정 폭 들어올려 보호날개를 제2나선날개로부터 이격시킨 후 제1헬리컬파일을 반대방향으로 회전시키면서 상부로 인출하는 과정을 통해 수행될 수 있다.

그리고, 상기 (e)단계는 제2헬리컬파일의 상단을 설계된 레벨선에 맞게 절단한 후 지압판을 접합하는 과정을 통해 수행될 수 있다.

한편, 상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 염해방지용 헬리컬파일 구조물은, 외주면 하단에 제1나선날개가 형성된 제1헬리컬파일과; 내부식성 재질로 구성되어 제1헬리컬파일 내부에 삽입되며 외주면 하단에 제1나선날개와 대응하는 제2나선날개가 형성된 제2헬리컬파일;을 포함하며, 상기 제2나선날개는 제1나선날개보다 직경이 작고 제1헬리컬파일의 내경보다는 큰 직경을 갖도록 형성되고, 상기 제1나선날개의 끝단에는 상기 제2나선날개의 두께 폭보다 큰 폭을 가지며 하방으로 돌출된 보호날개가 형성된 된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 보호날개는 제1헬리컬파일이 지중으로 회전 관입되는 과정에서 상기 제1나선날개와 함께 천공작업을 수행하는 동시에 상기 제2나선날개가 지중에 직접 마찰되지 않도록 보호하는 기능을 수행한다.

상기한 구성을 갖는 본 발명의 염해방지용 헬리컬파일 구조물 및 그 시공방법구성에 따르면, 내부식성이 있는 제2헬리컬파일을 제1헬리컬파일 내부로 삽입한 후, 제1헬리컬파일이 지중으로 회전 관입되는 과정에서 제2헬리컬파일이 제1헬리컬파일과 함께 딸려 들어가 목표 심도 위치까지 관입될 수 있고, 관입 완료 후 제1헬리컬파일만을 상부로 인출하는 간단한 과정을 통해 내부식성이 있는 제2헬리컬파일을 연약지반에 내에 큰 지지력을 가지며 정착시킬 수 있고 염분과의 접촉에 따른 부식을 방지하여 내구성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 인장력은 우수하나 취성이 약하여 지반 내에 회전 관입하여 매설하는 것이 어려웠었던 섬유강화플라스틱(FRP) 재질의 제2헬리컬파일을 연약지반 내에 쉽고 간편하게 매설하여 정착시킬 수 있고, 제2헬리컬파일 하단에 구비된 제2나선날개를 통해 지반 내에서 큰 지지력을 발휘할 수 있기 때문에 상부 구조물에 큰 풍하중이 작용하여도 지반으로부터 쉽게 뽑히지 않는 견고한 지지력을 확보할 수 있다.

또한, FRP로 이루어진 제2헬리컬파일을 시공한 후 현장에서 제2헬리컬파일의 두부를 절단하거나 접합하는 등의 두부 정리 작업이 가능하기 때문에 제2헬리컬파일 상부에 장착되는 상부 구조물의 높이를 균일하게 유지시킬 수 있다.

또한, FRP로 이루어진 제2헬리컬파일을 제1헬리컬파일 내에 삽입하고 제2나선날개가 제1나선날개 끝단의 보호날개 내측 영역에 위치되도록 한 상태에서 지중으로 회전 관입이 이루어지도록 함으로써 제2나선날개가 지중과 직접 마찰되지 않고 보호날개를 통해 보호된 상태에서 지중으로 매설될 수 있기 때문에 FRP 헬리컬파일의 지중 관입이 가능해지고, 이로 인해 장기간 동안 염해에도 부식되지 않는 기초 시공이 가능해지는 장점이 있다. 따라서, 염해방지가 필요한 해상 지역이나 연약지반 등에 효과적으로 사용될 수 있다.

또한, 지중에 매설된 FRP 제2헬리컬파일 상단에 지압판을 접합한 상태에서 지압판 위에 설치되는 상부 구조물을 볼트 및 너트를 이용하여 체결할 경우, 상기 지압판에 형성된 장공과 상부 구조물에 형성된 장공이 서로 겹쳐진 상태에서 볼트 및 너트를 통해 체결됨으로써 지압판과 상부 구조물 사이에 조립 오차가 발생하여도 오차를 효과적으로 흡수할 수 있기 때문에 신속하고 경제적인 시공이 가능해지는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 염해방지용 헬리컬파일 구조물의 주요부 구성을 도시한 분해 사시도.
도 2는 제1헬리컬파일 내부에 제2헬리컬파일의 일부가 삽입된 모습을 보여주는 측면도.
도 3은 제1헬리컬파일 내부에 제2헬리컬파일이 완전히 삽입된 상태에서 제1나선날개의 끝단에 구비된 보호날개를 통해 제2나선날개가 보호되는 모습을 보여주는 도면.
도 4와 도 5는 본 발명의 염해방지용 헬리컬파일 구조물 시공방법을 순차적으로 보여주는 시공도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 염해방지용 헬리컬파일 구조물 및 그 시공방법에 대한 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 제품을 생산하는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려질 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 염해방지용 헬리컬파일 구조물은 강재로 이루어진 제1헬리컬파일(100)과, 내식성이 있는 합성수지 재질로 이루어진 제2헬리컬파일(200)을 포함하여 구성된다.

제1헬리컬파일(100)은 외주면에 하단에 제1나선날개(110)가 구비된 강재 파일로서, 회전구동장비(미도시)를 통해 연약지반 내에 회전 관입될 수 있도록 마련된다.

일반적인 헬리컬파일은 파일의 길이방향을 따라 복수 개의 나선날개가 일정 간격으로 구비되어 나선날개의 전단지지력 및 마찰저항으로 파일에 대한 압축하중및 인장하중에 대해 지지력을 발휘할 수 있도록 구성되어 있다.

이에 반하여, 본 발명에 따른 제1헬리컬파일(100)은 연약지반 내에 목표 심도까지 회전 관입된 후, 지중에 매설되지 않고 상부로 다시 인출되기 때문에 파일 외주면에 제1나선날개(110)를 복수 개 형성할 필요 없이 외주면 하단에 하나만 형성하여도 연약지반의 원활한 천공작업이 가능하다.

즉, 상기 제1헬리컬파일(100)은 지중에 회전 관입되어 매설되지 않고 제2헬리컬파일(200)을 지중의 목표 심도 위치까지 안정적으로 끌고 들어가는 유인 도구 기능을 수행하기 때문에 통상의 헬리컬파일 구조와 같이 제1나선날개(110)를 제1헬리컬파일(100) 외주면에 복수의 개수로 형성할 필요가 없다.

이때, 제1헬리컬파일(100)의 길이연장이 필요할 경우 지중에 회전 관입된 제1헬리컬파일(100)의 상단에 샤프트파일(150)을 하나 이상 커플러(140)를 통해 연결하여 제1헬리컬파일(100)에 대한 길이연장 작업을 수행할 수 있다.

이 경우, 상기 제1헬리컬파일(100) 내에 삽입되는 제2헬리컬파일(200) 또한 제1헬리컬파일(100)의 연장된 길이에 대응하는 길이를 갖도록 마련될 수 있다.

한편, 제2헬리컬파일(200)은 염해에 강한 내부식성을 갖는 합성수지 재질로 구성된다. 이때, 바람직하게는 내부식성이 우수하고 인장력에 강한 섬유강화플라스틱(FRP; Fiber Reinforced Plastics) 재질로 구성될 수 있다.

이와 같은 섬유강화플라스틱(이하 'FRP"라고 함)으로 제작된 제2헬리컬파일(200)은 강재로 이루어진 제1헬리컬파일(100)보다 인장력은 크고 취성(비틀림)은 약한 특성이 있기 때문에, 그동안 지중으로 회전 관입되어 매설되는 헬리컬파일 구조에는 상기와 같은 FRP 재질을 적용하기가 어려웠다.

그러나, 본 발명에서는 이러한 FRP로 제작된 제2헬리컬파일(200)을 연약지반 내부로 직접 회전 관입시키지 않고, 강재로 이루어진 제1헬리컬파일(100) 내에 삽입하여 상기 제1헬리컬파일(100)의 회전 관입시 지반층과 직접적인 접촉 없이 따라 들어가 목표 심도 위치에 매설되도록 할 수 있다.

이러한 제2헬리컬파일(200)은 그 직경이 제1헬리컬파일(100)의 내경보다 작게 형성되어 제1헬리컬파일(100) 내부로 삽입이 가능하고, 상기 제2헬리컬파일(200)의 하단에는 제1헬리컬파일(100)의 제1나선날개(110)와 대응하는 제2나선날개(210)가 구비된다.

이때, 상기 제2헬리컬파일(200)의 외주면 하단에 형성된 제2나선날개(210)는 제1헬리컬파일(100) 외주면에 형성된 제1나선날개(110)보다 직경이 작고 제1헬리컬파일(100)의 내경보다는 큰 직경을 갖도록 형성된다.

이에 따라, 제2헬리컬파일(200)이 제1헬리컬파일(100) 내부로 삽입될 경우 제2나선날개(210)는 제1헬리컬파일(100) 내부로 삽입되지 못하고 제1나선날개(110)의 하부 측에 배치된다.

이 경우, 제1헬리컬파일(100)이 지중에 회전 관입되는 과정에서, 제1헬리컬파일(100) 내에 삽입된 제2헬리컬파일(200) 부분은 지반층과 직접 접촉되지 않아 보호될 수 있지만, 제1나선날개(110) 하부 측에 배치된 제2나선날개(210) 부분은 지반층으로 노출되어 회전 관입시 마찰저항을 받을 수 있다.

이를 방지하기 위하여, 본 발명에서는 제1헬리컬파일(100) 하단에 형성된 제1나선날개(110)의 끝단에 제2나선날개(210)를 지반층과 직접 마찰되지 않게 보호할 수 있는 별도의 보호날개(112)가 구비되어 있다.

이때, 상기 보호날개(112)는 제1나선날개(110)의 끝단으로부터 상기 제2나선날개(210)의 두께 폭(T2)보다 큰 폭(T1)을 가지며 하방으로 돌출 연장된 부분으로서, 제1헬리컬파일(100)의 지중 회전 관입시 보호날개(112)의 일측면에 형성된 경사진 절삭면(112a)을 통해 지반층의 천공 및 굴착이 가능하고, 아울러, FRP로 이루어진 제2헬리컬파일(200)의 하단 제2나선날개(210) 부분이 지반층과 직접적으로 접촉하여 마찰을 일으키지 않도록 보호해주는 기능을 하게 된다.

그리고, 상기 제2헬리컬파일(200)의 외면에는 길이방향을 따라 복수 개의 그라우팅홀(220)이 일정 간격으로 배열 형성됨으로써, 상기 제2헬리컬파일(200)이 지중에 매설된 이후 상기 제2헬리컬파일(200) 내부로 그라우팅재가 주입되면 제2헬리컬파일(200) 외면에 형성된 그라우팅홀(220)과 개방된 하단 부분으로 그라우팅재가 흘러나가 제2헬리컬파일(200)의 주변부를 메울 수 있게 된다.

한편, 도 4 및 도 5는 상기한 구성을 갖는 발명의 염해방지용 헬리컬파일 구조물의 시공방법을 순차적으로 보여주는 시공도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 염해방지를 위한 헬리컬파일 시공방법은, 먼저, 강재로 구성된 제1헬리컬파일(100) 내부에 FRP로 구성된 제2헬리컬파일(200)을 삽입한다.(S-1)

이 경우, 제1헬리컬파일(100)의 개방된 하단으로 제2헬리컬파일(200)의 상단을 삽입하여 제2나선날개(210)가 제1나선날개(110)의 하부에 접촉되는 위치까지 삽입이 이루어지게 된다.

이렇게 제1헬리컬파일(100) 내부로 FRP로 구성된 제2헬리컬파일(200)의 삽입 작업이 완료되면, 다음으로, 제2헬리컬파일(200)의 제2나선날개(210)가 제1헬리컬파일(100)의 제1나선날개(110) 하부에서 보호날개(112) 안쪽 영역에 배치되도록 위치시킨 후, 제1헬리컬파일(100)을 회전구동장비(미도시)에 맞물리고 회전시켜 제2헬리컬파일(200)과 함께 목표 심도의 지반층까지 회전 관입한다.(S-2)

이 경우, 제1헬리컬파일(100)이 지중에 회전 관입되는 과정에서는 제1나선날개(110) 및 보호날개(112)는 지반층과 직접적으로 마찰되어 지반층의 천공 작업을 수행하게 되지만, FRP로 구성된 제2헬리컬파일(200)은 제2나선날개(210) 부분이 제1나선날개(110) 끝단에 형성된 보호날개(112)의 내측 영역에 위치한 상태에서 회전 관입되기 때문에 상기 제2나선날개(210)는 지반층과 직접적으로 마찰되지 않고 상기 보호날개(112)를 통해 보호되어 목표 심도 위치까지 안정적으로 도달되어 매설될 수 있다.

이와 같이 지반층 하부의 목표 심도 위치까지 제1헬리컬파일(100)과 제2헬리컬파일(200)의 회전 관입이 완료되면, 이어서 상기 제1헬리컬파일(100)을 상기 회전 관입 방향과 반대되는 방향으로 회전시켜 지면 밖으로 다시 인출한다.(S-3)

이때, 상기 제1헬리컬파일(100)의 인출작업은 제1헬리컬파일(100)을 상방으로 살짝 들어올려 제1헬리컬파일(100)의 보호날개(112) 부분이 제2헬리컬파일(200)의 제2나선날개(210)로부터 상측으로 이격되도록 한 후, 상기 제1헬리컬파일(100)을 회전 관입 방향과 반대되는 방향으로 회전시켜 상부로 인출하여 제거하게 된다.

이렇게 제1헬리컬파일(100)을 상부로 인출하여 제거한 이후에는 지중에 매설되어 있는 제2헬리컬파일(200) 내부에 그라우팅 장비(310)를 이용하여 그라우팅재를 주입하여 제2헬리컬파일(200) 주변을 그라우팅재로 채워 양생시키는 그라우팅 작업이 실시된다.(S-4)

그리고, 이와 같은 그라우팅 작업이 모두 완료된 다음에는, 제2헬리컬파일(200)의 상단을 설계된 레벨선(level line)에 맞게 절단하거나 다른 파일 조각을 접착제로 접합하는 등의 과정을 거쳐 현장에서 두부 정리 작업을 실시하고, 그 위에 지압판(320)을 설치하게 된다.(S-5)

이때, 지압판(320)은 제2헬리컬파일(200)과 마찬가지로 FRP 재질로 제작되어 접착제를 통해 두부 정리 작업이 완료된 제2헬리컬파일(200) 상단에 접합되어 견고하게 결합된다.

이와 같은 과정으로 제2헬리컬파일(200) 상단에 지압판(320)의 설치작업이 완료된 후에는, 상기 지압판(320) 위에 태양광패널 등의 상부 구조물(330)을 맞댄 상태에서 볼트(341) 및 너트(342)로 체결하여 결합함으로써 태양광패널의 시공을 완료할 수 있다.(S-6)

이때, 상기 지압판(320) 부분과 그 위에 맞대어지는 상부 구조물(330) 부분에 볼트(341)가 관통될 수 있는 장공을 각각 형성하되, 상기 각 장공을 서로 교차하는 방향으로 배치함으로써, 지압판(320) 위에 상부 구조물(330)을 맞대어 볼트(341), 너트(342)를 통해 체결작업을 수행할 경우, 지압판(320)과 상부 구조물(330) 사이에 조립 오차가 발생되어도 상기 장공을 통해 조립 오차를 효과적으로 흡수하게 됨으로써 지압판(320) 위에 상부 구조물(330)을 신속하고 용이하게 설치할 수 있다.

상술한 바와 같이, FRP는 재질의 특성상 인장력이 우수하나 비틀림에 취약하기 때문에 나선형 날개가 있는 헬리컬파일 형태로 제작하여 지중으로 회전 관입할 경우 쉽게 파손됨으로써 강재로 이루어진 종래의 헬리컬파일처럼 지중으로 회전 관입하는 것 자체가 어려웠으나, 본 발명에 따른 헬리컬파일 시공방법을 이용할 경우 FRP로 이루어진 제2헬리컬파일(200)을 제1헬리컬파일(100) 내에 삽입하고 제2나선날개(210)가 제1나선날개(110) 끝단의 보호날개(112) 내측 영역에 위치되도록 배치한 상태에서 제1헬리컬파일(100)과 함께 지중으로 회전 관입하여 제2나선날개(210)가 지반층과 직접 마찰되지 않고 보호날개(112)를 통해 효과적으로 보호된 상태로 지중에 안정적으로 매설될 수 있기 때문에 FRP 헬리컬파일의 지중 관입이 가능해져 강한 풍하중에도 제2나선날개(210)를 통해 견고한 지지력을 발휘할 수 있고, 장기간이 지나도 기초가 전혀 부식되지 않는 기초 시공이 가능해지는 장점이 있다.

아울러, 기존의 아연 도금된 강재의 헬리컬파일은 지중에 매설된 상태에서 상단을 레벨선에 맞추기 위해 상단을 절단하거나 용접하는 등의 두부 정리 작업을 실시하게 되면 아연 도금이 벗겨지게 되어 파일에 부식이 쉽게 유발되어 현장에서 두부 정리 작업 자체가 불가능하였지만, 본 발명에서는 FRP로 구성된 제2헬리컬파일(200)을 지중에 매설한 후 상단 부분을 절단하거나 접합하여도 내부식성을 동일하게 유지할 수 있기 때문에 현장에서 두부 정리 작업이 가능하고, 따라서, 염해방지가 필요한 해상 지역이나 연약지반 등에 효과적으로 사용될 수 있는 장점이 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

100 : 제1헬리컬파일 110 : 제1나선날개
112 : 보호날개 112a : 절삭면
140 : 커플러 150 : 샤프트파일
200 : 제2헬리컬파일 210 : 제2나선날개
220 : 그라우팅홀 310 : 그라우팅 장비
320 : 지압판 330 : 상부 구조물

Claims (7)

1. (a) 제1헬리컬파일 내부에 내부식성 재질로 구성된 제2헬리컬파일을 삽입하는 단계와;
   (b) 제2헬리컬파일의 제2나선날개가 제1헬리컬파일의 제1나선날개 하부에서 보호날개 안쪽 영역에 배치되도록 한 후 제1헬리컬파일을 제2헬리컬파일과 함께 지중으로 회전 관입시키는 단계와;
   (c) 제1 및 제2헬리컬파일이 목표 심도까지 회전 관입되면, 외부에 배치된 제1헬리컬파일을 반대방향으로 회전시켜 상부로 인출하는 단계와;
   (d) 제2헬리컬파일 내부로 그라우팅재를 주입하여 제2헬리컬파일 주변을 그라우팅재로 채우는 단계와;
   (e) 제2헬리컬파일의 상단을 설계된 레벨선에 맞게 정리한 후 지압판을 설치하는 단계;
   를 포함하고,
   상기 (b) 단계는,
   상기 제1나선날개보다 직경이 작고 상기 제1헬리컬파일의 내경보다는 큰 직경을 갖도록 제2나선날개를 형성하고, 상기 제1나선날개의 끝단에는 상기 제2나선날개의 두께 폭보다 큰 폭을 가지며 하방으로 돌출되는 보호날개를 형성하며, 상기 제1헬리컬파일과 상기 제2헬리컬파일이 지중으로 회전 관입되는 과정에서 상기 제1나선날개과 상기 보호날개는 지중에 직접 마찰되면서 천공작업을 수행하는 단계와, 상기 제2헬리컬파일의 상기 제2나선날개는 상기 제1헬리컬파일의 제1나선날개 하부에서 상기 보호날개의 안쪽 영역에 배치되어 천공작업 수행 시 지중에 직접 마찰되지 않도록 보호하는 단계가 동시에 진행되는 것을 특징으로 하는 염해방지용 헬리컬파일 구조물 시공방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 제2헬리컬파일은 섬유강화플라스틱(FRP; Fiber Reinforced Plastics)으로 구성된 것을 특징으로 하는 염해방지용 헬리컬파일 구조물 시공방법.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 (c)단계는 제1헬리컬파일을 상부로 일정 폭 들어올려 보호날개를 제2나선날개로부터 이격시킨 후 제1헬리컬파일을 반대방향으로 회전시키면서 상부로 인출하는 것을 특징으로 하는 염해방지용 헬리컬파일 구조물 시공방법.
   
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