KR101896629B1 - 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체 및 이를 이용한 소구경 파일 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수평 지지력을 증대할 수 있는 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체는에 관한 것으로서, 양단에 수나사가 마련되며, 동심 상으로 설치되는 지지력 보강부재를 포함하는 지지력 보강 소구경 파일; 양단에 수나사가 마련되며, 상기 지지력 보강부재의 지름에 대응하는 지름을 가지며 외주면에 형성되는 제1센터링부를 포함하는 적어도 한 개의 날개 소구경 파일; 상기 지지력 보강 소구경 파일과 상기 적어도 한 개의 날개 소구경 파일을 연결하고, 상기 적어도 한 개의 날개 소구경 파일의 제1센터링부에 대응하는 지름을 가지며 외주면에 마련되는 제2센터링부를 포함하는 커플러; 상기 적어도 한 개의 날개 소구경 파일의 선단에 결합되며, 상기 적어도 한 개의 날개 소구경 파일의 제1센터링부에 대응하는 지름을 가지며 외주면에 마련되는 제3센터링부를 포함하는 선단 지지부재; 및 상기 지지력 보강 소구경 파일과 상기 적어도 한 개의 날개 소구경 파일의 길이 방향으로 나란하게 설치되는 그라우팅 호스;를 포함한다.

Description

지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체 및 이를 이용한 소구경 파일 시공방법{Micro pile assembly having supporting force reinforcing member and micro pile constructing method using the same}

본 발명은 소구경 파일 조립체 및 이를 이용한 소구경 파일 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수평 방향의 지지력을 증대시킬 수 있는 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체 및 이를 이용한 소구경 파일 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 소구경 파일 또는 마이크로 파일(micro pile)은 지름이 약 100mm 이하인 말뚝으로서, 신축 구조물의 기초 공사, 기존 구조물의 기초 보강, 연약 지반의 기초 보강용, 기존 구보물의 내진 보강 파일 등으로 널리 사용되고 있다.

소구경 파일은 일반적인 관형 파일에 비해 소형 장비를 이용한 소구경 천공으로 큰 하중을 지지할 수 있고, 지름이 작아 어떤 종류의 지반에서도 천공작업이 가능하며, 수직과 수평 사이의 어느 각도로나 시공을 할 수 있다는 점에 장점이 있다. 특히, 기존 건물의 증, 개축시에 기초 보강 공사가 필요한 경우, 대형 굴착 장비를 사용할 수 없는 협소한 지역에 기초 보강 공사를 할 경우에는 소구경 파일을 사용한다.

소구경 파일 및 이를 이용한 시공방법에 관련된 기술이 대한민국 등록특허 제10-1499341호(발명의 명칭; 할로우 바를 이용한 소구경 말뚝 및 그 시공방법, 공고일; 2015년03월05일)(특허 문헌 1)에 개시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 특허 문헌 1에 개시된 소구경 말뚝(100)은 전체 길이에 걸쳐 길이 방향으로 중공이 형성되고 외주면에는 나선형 돌기가 형성된 복수의 할로우 바(110)와 복수의 할로우 바(110) 중 가장 아래쪽에 위치하는 할로우 바(110)의 선단에 결합되는 드릴 비트(120), 복수의 할로우 바(110)를 서로 연결하는 교반날개 부착 커플러(130), 및 복수의 할로우 바(110) 중 지반 위로 노출되는 할로우 바(110)의 두부에 나사 결합되어 천공 구멍(101)을 밀폐시키는 천공홀 밀폐장치(140)를 포함한다.

드릴 비트(120)는 지반에 천공 구멍(101)을 형성하는 것으로서, 내부에는 물과 그라우트를 토출하기 위한 토출공이 형성되어 있다. 드릴 비트(120)의 토출공은 복수의 할로우 바(110)의 중공과 연통되어 있어, 할로우 바(110)의 중공과 드릴 비트(120)의 토출공을 통해 드릴 비트(120)로 형성한 천공 구멍(101)에 그라우트를 충진할 수 있다.

도 1에 개시된 소구경 말뚝(100)은 천공 작업과 소구경 파일의 삽입 작업을 동시에 할 수 있으며, 천공 내부에 삽입되는 케이싱이 필요 없다는 점에서 이점이 있다.

그러나 특허 문헌 1의 소구경 파일 시공방법은 천공의 바닥, 즉 드릴 비트가 설치된 부분에 천공 구멍의 지름보다 확대된 구근을 형성하는 것이므로, 연약층에 소구경 파일을 시공하는 경우에는 유효하나, 소구경 파일의 선단을 암반과 같은 단단한 지지층에 고정하는 경우에는 암반에 확대된 구근을 형성하는 것이 어렵다는 문제가 있다.

또한, 특허 문헌 1의 소구경 파일 시공방법은 케이싱을 사용하지 않으므로 좌굴의 문제가 발생할 수 있으며, 수평력에 취약하여 수평력을 받는 구조물에 사용할 수 없다. 특히, 파일의 지름(d)에 비해 파일의 길이(L)가 긴 경우에는 파일이 지지할 수 있는 지지하중이 감소한다. 파일의 지름과 파일의 길이에 따른 지지하중의 감소는 다음의 식으로 나타낼 수 있다.

여기서, μ는 장경비에 의한 파일의 허용응력 감소율(%)을 나타내며, L/d는 장경비, n은 허용응력을 감소시키지 않아도 되는 L/d의 상한 값을 나타낸다.

또한, 특허 문헌 1의 소구경 파일 시공방법은 드릴 비트를 소구경 파일과 함께 묻게 되므로, 가격이 비싼 드릴 비트를 한 번만 사용하고 버려야 한다는 점에서 시공 비용이 높아질 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 케이싱을 사용하지 않고도 수평 방향의 힘을 지지할 수 있는 수평 지지력이 크며, 천공 구멍에 그라우팅 호스를 삽입하는 작업이 용이하여 시공 비용을 줄일 수 있는 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체 및 이를 이용한 소구경 파일 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르는 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체는,

양단에 수나사가 마련되며, 동심 상으로 설치되는 지지력 보강부재를 포함하는 지지력 보강 소구경 파일;

양단에 수나사가 마련되며, 상기 지지력 보강부재의 지름에 대응하는 지름을 가지며 외주면에 형성되는 제1센터링부를 포함하는 적어도 한 개의 날개 소구경 파일;

상기 지지력 보강 소구경 파일과 상기 적어도 한 개의 날개 소구경 파일을 연결하고, 상기 적어도 한 개의 날개 소구경 파일의 제1센터링부에 대응하는 지름을 가지며 외주면에 마련되는 제2센터링부를 포함하는 커플러;

상기 적어도 한 개의 날개 소구경 파일의 선단에 결합되며, 상기 적어도 한 개의 날개 소구경 파일의 제1센터링부에 대응하는 지름을 가지며 외주면에 마련되는 제3센터링부를 포함하는 선단 지지부재; 및

상기 지지력 보강 소구경 파일과 상기 적어도 한 개의 날개 소구경 파일의 길이 방향으로 나란하게 설치되는 그라우팅 호스;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 지지력 보강 소구경 파일의 지지력 보강부재, 상기 적어도 한 개의 날개 소구경 파일의 제1센터링부, 상기 커플러의 제2센터링부, 및 상기 선단 지지부재의 제3센터링부 각각에는 상기 그라우팅 호스가 통과하는 개구부가 마련될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지력 보강부재는, 상기 지지력 보강 소구경 파일에 설치되는 상부 원판; 상기 상부 원판에서 일정 거리 이격되어 상기 지지력 보강 소구경 파일에 설치되는 하부 원판; 및 상기 상부 원판과 상기 하부 원판 사이에 설치되는 복수의 연결 바;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 지지력 보강 소구경 파일의 외주면에는 전 길이에 걸쳐 수나사가 형성되며, 상기 지지력 보강부재는 상기 지지력 보강 소구경 파일에 나사 체결되도록 형성될 수 있다.

상기의 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 다른 측면은,

상기 특징 중의 적어도 어느 하나의 특징을 포함하는 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체를 이용하는 소구경 파일 시공방법에 있어서,

상기 소구경 파일 시공방법은,

기초 지반의 연약층을 관통하고 지지층의 소정 깊이까지 천공 구멍을 형성하며, 상기 연약층에는 케이싱을 설치하는 단계;

상기 천공 구멍에 상기 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체를 삽입하는 단계; 및

상기 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체의 그라우팅 호스를 통해 상기 천공 구멍에 그라우트를 충진하면서, 상기 케이싱을 빼는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체에 의하면, 지지력 보강 소구경 파일의 지지력 보강부재에 그라우트가 충진되면, 지지력 보강부재는 철근 콘크리트 구조와 유사한 구조를 갖게 되므로 천공 구멍에 삽입된 소구경 파일 조립체의 지름을 지지력 보강부재의 지름으로 고려할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 조립체가 지지할 수 있는 수평 지지력은 소구경 파일만 사용하는 경우에 비해 증대되는 효과가 있으므로 케이싱을 사용하지 않을 수 있다. 따라서, 소구경 파일의 시공 비용을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체의 선단에 날개 소구경 파일의 지름보다 큰 지름을 갖는 선단 지지부재가 설치되므로 소구경 파일 조립체의 선단 지지력을 증대시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의한 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체 및 이를 사용하는 소구경 파일 시공방법은 종래 기술에 의한 소구경 파일 시공방법보다 지지층의 근입 길이를 줄일 수 있으므로, 시공 비용을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 조립체에 의하면, 한 개의 소구경 파일을 연결한 후 연결한 커플링의 개구부의 외주면에 마련된 입구를 통해 개구부에 그라우팅 호스를 고정할 수 있으므로, 소구경 파일 조립체의 조립시 그라우팅 호스의 꼬임이 발생하지 않는다는 이점이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 할로우 바를 이용한 소구경 말뚝이 지반에 설치된 상태를 나타내는 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체를 나타내는 사시도;
도 3은 도 2의 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체의 분해 사시도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체에 사용되는 지지력 보강부재의 일 예를 나타내는 사시도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체에 사용되는 지지력 보강부재의 다른 예를 나타내는 사시도;
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 의한 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체에 사용되는 지지력 보강부재의 다른 예를 나타내는 평면도;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체에 사용되는 커플러의 일 예를 나타내는 사시도;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 조립체에 사용되는 선단 지지부재의 일 예를 나타내는 사시도;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 조립체에 사용되는 지지력 보강 소구경 파일의 다른 예를 나타내는 사시도;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 조립체에 사용되는 지지력 보강 소구경 파일의 또 다른 예를 나타내는 사시도;
도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 시공방법을 나타내는 도면;
도 12a 및 도 12b는 그라우트를 가압하는 본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 시공방법을 나타내는 도면;
도 13a 및 도 13b는 팩을 이용하여 가압하는 본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 시공방법을 나타낸 도면;이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체 및 이를 이용한 소구경 파일 시공방법의 실시예들에 대해 상세하게 설명한다.

이하에서 설명되는 실시 예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들과 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2의 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체의 분해 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체에 사용되는 지지력 보강부재의 일 예를 나타내는 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체(1)는 지지력 보강 소구경 파일(10A), 날개 소구경 파일(10B), 커플러(20), 선단 지지부재(30), 그라우팅 호스(40), 지지력 보강부재(60)를 포함할 수 있다.

지지력 보강 소구경 파일(10A)은 천공 구멍에 삽입되는 소구경 파일 조립체(1)의 가장 상단에 설치되며, 수평 지지력을 증가시킬 수 있도록 하는 지지력 보강부재(60)를 구비한다. 또한, 지지력 보강부재(60)는 지지력 보강 소구경 파일(10A)이 천공 구멍의 중심에 위치하도록 하는 역할도 한다.

구체적으로, 지지력 보강 소구경 파일(10A)은 원형 단면의 소구경 파일(10)과 소구경 파일(10)의 외주면에 동심 상으로 설치되는 지지력 보강부재(60)로 구성될 수 있다.

소구경 파일(10)은 지름이 100mm 이하이고 길이가 긴 원형 단면의 강봉 또는 강관으로 형성되며, 소구경 파일(10)의 양단에는 커플러(20)를 결합할 수 있도록 일정 범위의 수나사(11)가 마련된다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 지지력 보강부재(60)는 소구경 파일(10)에 설치되는 상부 원판(61), 상부 원판(61)에서 일정 거리 이격되어 소구경 파일(10)에 설치되는 하부 원판(62), 및 상부 원판(61)과 하부 원판(62) 사이에 설치되는 복수의 연결 바(63)를 포함할 수 있다. 상부 원판(61)과 하부 원판(62)은 환 형상 또는 도넛 형상으로 형성되며, 서로 평행하게 설치되고, 소구경 파일(10)의 외주면에 용접으로 고정될 수 있다. 상부 원판(61)과 하부 원판(62)은 소구경 파일(10)의 지름보다 큰 지름을 가지며, 지지력 보강 소구경 파일(10A)이 삽입되는 천공 구멍의 지름보다 작은 지름으로 형성된다.

상부 원판(61)에는 복수의 고정 구멍과 개구부(61a)가 마련된다. 복수의 고정 구멍은 복수의 연결 바(63)를 고정하기 위한 것으로서, 상부 원판(61)을 관통하도록 형성된다. 도 4에 도시된 실시예의 경우에는 6개의 연결 바(63)가 사용되므로 상부 원판(61)에는 6개의 고정 구멍이 일정 간격으로 형성된다. 개구부(61a)는 그라우팅 호스(40)가 통과할 수 있도록 상부 원판(61)의 2개의 고정 구멍 사이에 마련되며, 상부 원판(61)의 외주면에 입구가 형성된다. 개구부(61a)는 상부 원판(61)을 관통하도록 형성되며, 설치되는 그라우팅 호스(40)의 지름 및 개수에 따라 적절한 크기로 형성될 수 있다. 상부 원판(61)의 개구부(61a)는 상부 원판(61)의 외주면에 입구가 마련되어 있으므로 지지력 보강부재(60)가 설치된 소구경 파일(10A)을 커플러(20)로 다른 소구경 파일(10B)에 결합한 후, 그라우팅 호스(40)를 상부 원판(61)의 외주면에 마련된 입구를 통해 개구부(61a)에 삽입할 수 있다. 따라서, 커플러(20)로 지지력 보강부재(60)를 구비한 소구경 파일(10A)을 연결할 때, 그라우팅 호스(40)가 꼬이는 일은 발생하지 않는다.

한편, 상부 원판(61)의 개구부(61a)에는 필요한 경우 호스 빠짐 방지부재가 설치될 수 있다. 호스 빠짐 방지부재에 대해서는 후술한다. 또한, 도시하지는 않았으나, 필요한 경우 상부 원판(61)에 천공 구멍에 그라우트를 충진할 때 그라우트가 통과할 수 있는 적어도 한 개의 개구를 마련할 수 있다. 이와 같이 상부 원판(61)에 그라우트 통과용 개구를 마련하면 그라우트 충진이 쉬워질 수 있다.

하부 원판(62)에는 복수의 고정 구멍(62b)과 개구부(62a)가 마련된다. 하부 원판(62)은 상술한 상부 원판(61)과 동일하게 형성되므로 상세한 설명은 생략한다. 필요한 경우, 하부 원판(62)에도 그라우트 통과용 개구가 마련될 수 있다.

복수의 연결 바(63)는 철근 또는 강봉으로 형성되며, 상부 원판(61)의 복수의 고정 구멍과 하부 원판(62)의 복수의 고정 구멍(62b) 사이에 설치된다. 연결 바(63)의 양단에는 일정 길이의 수나사(63a)가 마련된다. 따라서, 상부 원판(61)의 고정 구멍과 하부 원판(62)의 고정 구멍(62b)으로 돌출된 수나사(63a)에 고정 너트(64)를 체결하면, 연결 바(63)를 상부 원판(61)과 하부 원판(62) 사이에 고정할 수 있다. 다른 예로서, 복수의 연결 바(63)로는 전체 길이에 걸쳐 수나사가 형성된 나선 봉(thread bar) 또는 나선 철근을 사용할 수도 있다.

도 4에서는 복수의 연결 바(63)를 각각 2개의 고정 너트(64)를 사용하여 상부 원판(61)과 하부 원판(62)에 고정한 지지력 보강부재(60)에 대해 설명하였으나, 복수의 연결 바(63)의 고정 구조가 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체에 사용되는 지지력 보강부재의 다른 예를 나타내는 사시도이다.

도 5를 참조하면, 지지력 보강부재(60')는 소구경 파일(10)에 고정되는 상부 원판(61)과 하부 원판(62), 및 상부 원판(61)과 하부 원판(62) 사이에 고정되는 복수의 연결 바(63)를 포함한다.

상부 원판(61)과 하부 원판(62)이 복수의 고정 구멍(62b)과 개구부(61a,62a)를 포함하는 것은 상술한 실시예의 지지력 보강부재(60)와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.

다만, 복수의 연결 바(63')와 상부 원판(61)과 하부 원판(62)을 결합하는 방법이 상이하다. 도 5에 도시된 지지력 보강부재(60')에서는, 연결 바(63')의 일단은 상부 원판(61)의 고정 구멍에 용접으로 고정되고, 연결 바(63')의 타단은 하부 원판(62)의 고정 구멍(62b)에 용접으로 고정된다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 의한 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체에 사용되는 지지력 보강부재의 다른 예를 나타내는 평면도이다.

도 6a에는 지지력 보강부재(60)의 개구부(61a)의 입구에 호스 빠짐 방지부재(50)로서 호스 차단바(51)가 설치된 경우가 도시되어 있다. 도 6a를 참조하면, 지지력 보강부재(60)의 상부 원판(61)의 개구부(61a)의 입구 양측에는 관통홀(52)(또는, 홈)이 형성되며, 이 2개의 관통홀(52)에는 ㄷ자 형상의 호스 차단바(51)가 고정된다. 다른 예로는, 2개의 관통홀(52)에 철사를 삽입하여 개구부(61a)의 입구를 막을 수 있다. 그러면, 지지력 보강 소구경 파일(10A)을 핸들링할 때, 지지력 보강부재(60)의 개구부(61a)에 위치하는 그라우팅 호스(40)가 개구부(61a)의 입구를 통해 빠져 지지력 보강부재(60)와 분리되는 경우는 발생하지 않는다. 도 6a의 경우에는 한 개의 그라우팅 호스(40)가 지지력 보강부재(60)의 개구부(61a)에 설치된 경우를 도시하고 있으나, 2개 이상의 그라우팅 호스(40)가 지지력 보강부재(60)의 개구부(61a)에 설치된 경우에도 상술한 바와 같이 개구부(61a)의 입구를 호스 차단바(51)로 차단할 수 있다.

도 6b에는 호스 빠짐 방지부재(50)로서 지지력 보강부재(60)의 개구부(61a)의 입구(61c)의 폭(w)을 그라우팅 호스(40)의 지름(d)보다 작게 형성한 경우를 도시하고 있다. 도 6b를 참조하면, 지지력 보강부재(60)의 개구부(61a)의 입구(61c)의 폭(w)은 그라우팅 호스(40)의 바깥지름(d)보다 좁고, 개구부(61a)의 내부의 폭은 그라우팅 호스(40)의 바깥지름(d)보다 큰 치수로 형성된다. 이때, 그라우팅 호스(40)는 고무와 같은 탄성이 있는 재질로 형성되어 있으므로, 그라우팅 호스(40)는 개구부(61a)의 입구(61c)를 통해 개구부(61a)의 내부로 삽입될 수 있다. 이와 같이, 개구부(61a)의 입구(61c)의 폭(w)을 그라우팅 호스(40)의 바깥지름(d)보다 작게 하면, 그라우팅 호스(40)가 개구부(61a)에서 빠지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 도 6b의 경우에는 한 개의 그라우팅 호스(40)가 지지력 보강부재(60)의 개구부(61a)에 설치된 경우를 도시하고 있으나, 2개 이상의 그라우팅 호스(40)가 지지력 보강부재(60)의 개구부(61a)에 설치된 경우에도 상술한 바와 같이 개구부(61a)의 입구(61c)를 그라우팅 호스(40)의 바깥지름보다 작게 하면 그라우팅 호스(40)가 개구부(61a)에서 빠져 지지력 보강부재(60)와 분리되는 것을 방지할 수 있다.

도 6a 및 도 6b에서는 지지력 보강부재(60)의 상부 원판(61)만을 도시하고 설명하였으나, 지지력 보강부재(60)의 하부 원판(62)도 상부 원판(61)과 동일하게 그라우팅 호스(40)의 빠짐을 방지할 수 있는 호스 빠짐 방지부재를 포함할 수 있다.

날개 소구경 파일(10B)은 원형 단면의 길이가 긴 강봉 또는 강관의 소구경 파일(10)로 형성되며, 외주면에는 동심 상으로 제1센터링부(13)가 형성된다. 제1센터링부(13)는 날개 소구경 파일(10B)이 천공 구멍에 삽입되었을 때, 날개 소구경 파일(10B)이 천공 구멍의 중심에 위치하도록 하는 역할을 한다. 또한, 제1센터링부(13)는 날개 소구경 파일(10B)과 천공 구멍에 채워지는 그라우트(도 11c의 220 참조)의 결합을 강화하여 날개 소구경 파일(10B)이 천공 구멍에 주입된 그라우트에 대해 수직방향으로 빠지는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 제1센터링부(13)는 소구경 파일(10)의 지름보다 큰 지름을 가지며, 날개 소구경 파일(10B)이 삽입되는 천공 구멍의 지름보다 작은 지름으로 형성된다. 예를 들면, 제1센터링부(13)는 환 형상 또는 도넛 형상으로 형성되며, 소구경 파일(10)의 외주면에 용접으로 고정될 수 있다.

도 2 및 도 3에는 소구경 파일(10)에 한 개의 제1센터링부(13)가 설치된 경우가 도시되어 있으나, 제1센터링부(13)의 개수는 이에 한정되지 않는다. 소구경 파일(10)의 길이에 따라 필요한 경우 2개 이상의 제1센터링부(13)를 소구경 파일(10)의 길이 방향으로 일정 간격으로 설치할 수 있다. 소구경 파일(10)에 한 개의 제1센터링부(13)를 설치하는 경우에는 제1센터링부(13)는 소구경 파일(10)의 길이 방향의 중앙에 설치할 수 있다.

날개 소구경 파일(10B)의 제1센터링부(13)에는 그라우팅 호스(40)가 설치되는 개구부(14)가 마련된다. 개구부(14)는 제1센터링부(13)를 날개 소구경 파일(10B)의 길이 방향으로 관통하도록 형성되며, 설치되는 그라우팅 호스(40)의 지름 및 개수에 따라 적절한 크기로 형성될 수 있다. 날개 소구경 파일(10B)의 제1센터링부(13)의 개구부(14)에는 필요한 경우 상술한 지지력 보강부재(60)의 개구부(61a,62a)와 같이 호스 빠짐 방지부재가 설치될 수 있다.

커플러(20)는 지지력 보강 소구경 파일(10A)과 날개 소구경 파일(10B)을 연결하거나 2개의 날개 소구경 파일(10B)를 연결하는 것으로서, 커플러(20)의 외주면에는 제2센터링부(23)가 형성된다. 도 2에는 한 개의 커플러(20)에 의해 지지력 보강 소구경 파일(10A)과 날개 소구경 파일(10B)이 연결된 경우를 도시하고 있으나, 천공 구멍의 깊이가 깊은 경우에는 2개 이상의 커플러(20)를 사용하여 2개 이상의 날개 소구경 파일(10B)을 연결할 수 있다.

커플러(20)의 양단에는 제1암나사(21)와 제2암나사(22)가 마련된다. 따라서, 커플러(20)의 제1암나사(21)에 지지력 보강 소구경 파일(10A)의 수나사(11)를 체결하고, 제2암나사(22)에 날개 소구경 파일(10B)의 수나사(11)를 체결하면, 지지력 보강 소구경 파일(10A)과 날개 소구경 파일(10B)이 연결된다.

커플러(20)의 외주면에 커플러(20)의 길이 방향으로 대략 중앙에는 제2센터링부(23)가 형성된다. 예를 들면, 제2센터링부(23)는 환 형상 또는 도넛 형상으로 형성되며, 날개 소구경 파일(10B)의 제1센터링부(13)에 대응하는 지름을 갖는다. 예를 들면, 제2센터링부(23)의 바깥지름은 제1센터링부(13)의 바깥지름과 동일하게 형성할 수 있다.

커플러(20)의 제2센터링부(23)에는 그라우팅 호스(40)가 설치되는 개구부(24)가 마련된다. 커플러(20)의 개구부(24)는 제2센터링부(23)를 커플러(20)의 길이 방향으로 관통하도록 형성되며, 설치되는 그라우팅 호스(40)의 지름 및 개수에 따라 적절한 크기로 형성될 수 있다. 커플러(20)의 개구부(24)는 날개 소구경 파일(10B)의 제1센터링부(13)의 개구부(14)와 동일한 크기와 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 커플러(20)의 개구부(24)의 입구에는 그라우팅 호스(40)가 개구부(24)에서 빠지는 것을 방지하기 위한 호스 빠짐 방지부재가 마련될 수 있다. 호스 빠짐 방지부재는 그라우팅 호스(40)가 제2센터링부(23)의 개구부(24)에서 빠지는 것을 방지할 수 있는 한 다양한 구조 또는 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 커플러(20)의 제2센터링부(23)의 개구부(24)의 호스 빠짐 방지부재는 도 6a 및 6b에 도시된 지지력 보강부재(60)의 상부 원판(61)의 개구부(61a)의 호스 빠짐 방지부재(50)와 동일하거나 유사하게 형성할 수 있다.

한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 커플러(20)의 외주면 양단, 즉 제2센터링부(23)의 좌우에는 커플러(20)를 지지력 보강 소구경 파일(10A)과 날개 소구경 파일(10B)에 용이하게 체결하기 위해 정육각형으로 형성되는 체결부(25,27)가 마련될 수 있다. 도 7에서는 체결부(25,27)를 정육각형으로 형성하였으나, 체결부(25,27)는 사각형으로 형성할 수도 있다. 또한, 도 7에서는 체결부(25,27)를 제2센터링부(23)의 좌우로 커플러(20)의 양단에 2개 설치한 경우를 도시하고 있으나, 체결부(25,27)는 커플러(20)의 일단에만 한 개 마련할 수도 있다.

또한, 커플러(20)는 지지력 보강 소구경 파일(10A)과 날개 소구경 파일(10B)과의 나사 체결이 풀리는 것을 방지하기 위한 풀림방지부를 더 포함할 수 있다.

도 7에는 풀림방지부로 나사(29)를 사용한 경우를 나타내고 있다. 예를 들면, 커플러(20)의 제1암나사(21)와 제2암나사(22)의 길이 방향으로 대략 중앙에는 커플러(20)를 반경 방향으로 관통하는 관통공(26,28)이 형성되고, 관통공(26,28)의 내면에는 암나사가 마련될 수 있다. 제1암나사(21)에 지지력 보강 소구경 파일(10A)의 수나사(11)를 체결한 후, 제1암나사(21)의 관통공(26)에 고정 나사(29)를 체결하면, 커플러(20)의 제1암나사(21)가 지지력 보강 소구경 파일(10A)에서 풀리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 커플러(20)의 제2암나사(22)에 날개 소구경 파일(10B)의 수나사(11)를 체결한 후, 제2암나사(22)의 관통공(28)에 고정 나사(29)를 체결하면, 커플러(20)의 제2암나사(22)가 날개 소구경 파일(10B)에서 풀리는 것을 방지할 수 있다. 도 7에서는 커플러(20)의 풀림방지부로 나사를 사용한 경우를 도시하고 있으나, 풀림방지부의 구조가 이에 한정되는 것은 아니다.

다른 예로서, 풀림방지부는 잠금 너트를 사용할 수 있다. 구체적으로, 지지력 보강 소구경 파일(10A)의 수나사(11)에 잠금 너트(미도시)를 체결하여, 잠금 너트가 지지력 보강 소구경 파일(10A)의 수나사(11) 끝단에 위치하도록 한 후, 지지력 보강 소구경 파일(10A)의 수나사(11)에 커플러(20)의 제1암나사(21)를 체결한다. 그 후, 잠금 너트를 이동시켜 커플러(20)의 제1암나사(21)가 마련된 일단과 밀착시키면 지지력 보강 소구경 파일(10A)과 커플러(20)의 나사 체결이 풀리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 날개 소구경 파일(10B)의 수나사(11)에 잠금 너트(미도시)를 체결하여, 잠금 너트가 날개 소구경 파일(10B)의 수나사(11) 끝단에 위치하도록 한 후, 날개 소구경 파일(10B)의 수나사(11)에 커플러(20)의 제2암나사(22)를 체결한다. 그 후, 잠금 너트를 이동시켜 커플러(20)의 제2암나사(22)가 마련된 타단과 밀착시키면 날개 소구경 파일(10B)과 커플러(20)의 나사 결합이 풀리는 것을 방지할 수 있다.

선단 지지부재(30)는 선단 지지력을 증대시키기 위한 것으로서, 날개 소구경 파일(10B)의 선단에 결합된다. 예를 들면, 소구경 파일 조립체(1)가 도 2에 도시된 바와 같이 지지력 보강 소구경 파일(10A)과 날개 소구경 파일(10B)을 포함하는 경우에는, 천공 구멍에 삽입되는 소구경 파일 조립체(1)의 가장 아래에 있는 날개 소구경 파일(10B)의 선단에 선단 지지부재(30)가 설치된다. 만일, 소구경 파일 조립체가 2개 이상의 날개 소구경 파일(10B)을 포함하는 경우에는, 선단 지지부재(30)은 가장 아래에 위치하는 날개 소구경 파일(10B)의 선단에 설치된다. 선단 지지부재(30)는 단단한 암석층과 같은 지지층의 천공 구멍에 삽입되어 소구경 파일 조립체(1)를 지지하는 역할을 한다.

선단 지지부재(30)는 원형 단면을 갖는 환봉 형상으로 형성되며, 상단에는 날개 소구경 파일(10B)의 수나사(11)와 나사 결합될 수 있는 암나사(31)가 마련된다. 선단 지지부재(30)의 하단(32)은 막힌 구조이다. 선단 지지부재(30)는 지지층의 천공 구멍의 깊이에 대응하는 길이로 형성할 수 있다. 다른 예로서, 선단 지지부재(30)로 상술한 커플러(20)를 사용할 수 있다. 이 경우에는 커플러(20)는 충분한 선단 지지력을 발휘할 수 있을 정도의 길이를 가질 수 있다.

선단 지지부재(30)의 외주면에는 동심 상으로 제3센터링부(33)가 마련된다. 예를 들면, 제3센터링부(33)는 환 형상 또는 도넛 형상으로 형성되며, 선단 지지부재(30)의 지름보다 큰 지름, 즉 날개 소구경 파일(10B)의 제1센터링부(13)에 대응하는 지름을 갖는다. 예를 들면, 제3센터링부(33)의 바깥지름은 제1센터링부(13)의 바깥지름과 동일하게 형성할 수 있다.

선단 지지부재(30)의 제3센터링부(33)에는 그라우팅 호스(40)가 설치되는 개구부(34)가 마련된다. 선단 지지부재(30)의 개구부(34)는 제3센터링부(33)를 선단 지지부재(30)의 길이 방향으로 관통하도록 형성되며, 설치되는 그라우팅 호스(40)의 지름 및 개수에 따라 적절한 크기로 형성될 수 있다. 선단 지지부재(30)의 개구부(34)는 날개 소구경 파일(10B)의 제1센터링부(13)의 개구부(14) 또는 커플러(20)의 제2센터링부(23)의 개구부(24)와 동일한 크기 및 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 선단 지지부재(30)의 제3센터링부(33)의 개구부(34)의 입구에는 그라우팅 호스(40)가 개구부(34)에서 빠지는 것을 방지하기 위한 호스 빠짐 방지부재가 마련될 수 있다. 호스 빠짐 방지부재는 그라우팅 호스(40)가 제3센터링부(33)의 개구부(34)에서 빠지는 것을 방지할 수 있는 한 다양한 구조 또는 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 선단 지지부재(30)의 제3센터링부(33)의 개구부(34)의 호스 빠짐 방지부재는 도 6a 및 6b에 도시된 지지력 보강부재(60)의 상부 원판(61)의 개구부(61a)의 호스 빠짐 방지부재(50)와 동일하거나 유사하게 형성할 수 있다.

제3센터링부(33)는 선단 지지부재(30)의 길이 방향으로 임의의 위치에 설치될 수 있다. 예를 들면, 제3센터링부(33)는 선단 지지부재(30)의 대략 중앙 부근, 상단 부근, 또는 하단 부근에 설치될 수 있다. 도 8에는 제3센터링부(33)가 선단 지지부재(30)의 중앙 부근에 마련된 경우를 도시하고 있다. 제3센터링부(33)는 선단 지지부재(30)의 길이 방향으로 선단 지지력을 최대로 할 수 있는 곳에 설치될 수 있다. 여기서, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 조립체(1)에 사용되는 선단 지지부재의 일 예를 나타내는 사시도이다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 선단 지지부재(30)의 상단의 외주면, 즉 제3센터링부(33)의 상측에는 선단 지지부재(30)와 날개 소구경 파일(10B)의 나사 체결을 용이하게 하기 위해 정육각형으로 형성되는 체결부(35)가 마련될 수 있다. 도 8에서는 체결부(35)를 정육각형으로 형성하였으나, 체결부(35)는 사각형으로 형성할 수도 있다. 또한, 도 8에서는 체결부(35)를 제3센터링부(33)의 상측에 마련한 경우를 도시하고 있으나, 체결부(35)는 제3센터링부(33)의 하측에 마련할 수도 있다.

또한, 선단 지지부재(30)에는 선단 지지부재(30)와 날개 소구경 파일(10B)의 나사 체결이 풀리는 것을 방지하기 위한 풀림방지부를 더 포함할 수 있다.

도 8에는 풀림방지부로 나사를 사용한 경우를 나타내고 있다. 예를 들면, 선단 지지부재(30)의 암나사(31)의 길이 방향으로 대략 중앙에는 선단 지지부재(30)를 반경 방향으로 관통하는 관통공(36)이 형성되고, 관통공(36)의 내면에는 암나사가 마련될 수 있다. 선단 지지부재(30)의 암나사(31)에 날개 소구경 파일(10B)의 수나사(11)를 체결한 후, 암나사(31)의 관통공(36)에 고정 나사 또는 고정 볼트(39)를 체결하면, 선단 지지부재(30)가 날개 소구경 파일(10B)에서 풀리는 것을 방지할 수 있다. 도 8에서는 선단 지지부재(30)의 풀림방지부로 나사(39)를 사용한 경우를 도시하고 있으나, 풀림방지부의 구조가 이에 한정되는 것은 아니다.

다른 예로서, 풀림방지부는 잠금 너트를 사용할 수 있다. 구체적으로, 날개 소구경 파일(10B)의 수나사(11)에 잠금 너트(미도시)를 체결하여, 잠금 너트가 날개 소구경 파일(10B)의 수나사(11) 끝단에 위치하도록 한 후, 날개 소구경 파일(10B)의 수나사(11)에 선단 지지부재(30)의 암나사(31)를 체결한다. 그 후, 잠금 너트를 이동시켜 선단 지지부재(30)의 암나사(31)가 마련된 일단과 밀착시키면 선단 지지부재(30)와 날개 소구경 파일(10B)이 풀리는 것을 방지할 수 있다.

선단 지지부재(30)는 날개 소구경 파일(10B)보다 큰 지름을 가지며, 또한, 선단 지지부재(30)에는 선단 지지부재(30)보다 큰 지름을 갖는 제3센터링부(33)가 마련되어 있으므로, 선단 지지부재(30)를 지지층의 천공 구멍에 삽입하여 소구경 파일 조립체(1)를 지지하면 소구경 파일을 지지층의 천공 구멍에 삽입하여 지지하는 종래 기술에 비해 선단 지지력을 증가시킬 수 있다. 딱딱한 지지층을 천공하는데에는 시간과 비용이 많이 소요되므로, 지지층의 천공 구멍의 깊이를 작게 하면 시공 비용을 줄일 수 있다. 본 발명의 경우에는 선단 지지부재(30)의 선단 지지력이 크므로 종래 기술에 의한 소구경 파일에 비해 지지층의 근입 깊이를 줄일 수 있으므로, 시공 비용을 절감할 수 있다.

그라우팅 호스(40)는 천공 구멍에 그라우트를 충진하기 위한 것으로서, 지지력 보강 소구경 파일(10A) 및 날개 소구경 파일(10B)과 나란하게 날개 소구경 파일(10B)의 길이 방향으로 설치된다. 그라우팅 호스(40)는 지지력 보강 소구경 파일(10A)의 상부 원판(61)과 하부 원판(62)에 마련된 개구부(61a,62a), 날개 소구경 파일(10B)의 제1센터링부(13)에 마련된 개구부(14), 커플러(20)의 제2센터링부(23)에 마련된 개구부(24), 및 선단 지지부재(30)의 제3센터링부(33)에 마련된 개구부(34)에 의해 소구경 파일 조립체(1)에 고정될 수 있다. 또한, 커플러(20)의 제2센터링부(23)의 개구부(24)는 외주면이 개방된 형태로 형성되어 있기 때문에, 커플러(20)로 지지력 보강 소구경 파일(10A)과 날개 소구경 파일(10B)을 연결한 후, 그라우팅 호스(40)를 외주면의 입구를 통해 커플러(20)의 개구부(24)에 삽입할 수 있다. 따라서, 커플러(20)로 2개의 소구경 파일(10A,10B)을 연결할 때, 그라우팅 호스(40)가 꼬이는 일은 발생하지 않는다.

따라서, 그라우팅 호스(40)는 지지력 보강 소구경 파일(10A)의 상부 원판(61)과 하부 원판(62)의 개구부(61a,62a), 날개 소구경 파일(10B)의 제1센터링부(13)의 개구부(13), 커플러(20)의 제2센터링부(23)의 개구부(24), 및 선단 지지부재(30)의 제3센터링부(33)의 개구부(34)를 통과하도록 설치된다. 따라서, 지지력 보강 소구경 파일(10A)의 개구부(61a,62a), 날개 소구경 파일(10B)의 개구부(14), 커플러(20)의 개구부(24), 및 선단 지지부재(30)의 개구부(34)는 날개 소구경 파일(10B)의 길이 방향으로 일치하도록 할 수 있다. 지지력 보강 소구경 파일(10A)의 개구부(61a,62a), 커플러(20)의 개구부(24), 및 선단 지지부재(30)의 개구부(34)에 호스 빠짐 방지부재(50)가 마련된 경우에는, 그라우팅 호스(40)는 개구부(24,34)에서 빠지지 않도록 호스 빠짐 방지부재(50)에 의해 고정된다.

지지력 보강 소구경 파일(10A)과 날개 소구경 파일(10B)의 소구경 파일(10)로 강관을 사용하는 경우에는 강관의 가운데에 마련된 중공으로 그라우트를 충진할 수 있으므로 상술한 그라우팅 호스(40)를 사용하지 않을 수 있다.

다른 예로서, 지지력 보강 소구경 파일(10A)의 소구경 파일은 나사 봉(thread bar)(10')으로 형성할 수 있다. 나사 봉(10')은 환봉의 외주면에 전체 길이에 걸쳐서 수나사가 형성된 것을 말한다. 소구경 파일로 나사 봉(10')을 사용하는 경우에는 지지력 보강부재(60")는 도 9에 도시된 바와 같이 나사 봉(10')에 나사 체결되도록 형성할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 조립체에 사용되는 지지력 보강 소구경 파일을 나타내는 사시도이다.

도 9를 참조하면, 지지력 보강부재(60")는 나사 봉(10')에 나사 결합되는 암나사가 마련된 원통 형상의 결합부(66), 상기 결합부(66)에 설치되는 상부 원판(61), 상부 원판(61)에서 일정 거리 이격되어 결합부(66)에 설치되는 하부 원판(62), 및 상부 원판(61)과 하부 원판(62) 사이에 설치되는 복수의 연결 바(63)를 포함할 수 있다.

결합부(66)는 중공의 원통 형상으로 형성되며, 내면에는 나사 봉(10')의 수나사(11')에 대응하는 암나사(67)가 형성된다. 상부 원판(61)과 하부 원판(62)은 환 형상 또는 도넛 형상으로 형성되며, 서로 평행하게 설치되고, 결합부(66)의 외주면에 용접으로 고정될 수 있다. 상부 원판(61)과 하부 원판(62)은 결합부(66)의 지름보다 큰 지름을 가지며, 지지력 보강 소구경 파일(10A)이 삽입되는 천공 구멍의 지름보다 작은 지름으로 형성된다.

상부 원판(61), 하부 원판(62), 및 복수의 연결 바(63)는 상술한 실시예에 의한 지지력 보강부재(60)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 지지력 보강부재(60")의 결합부(66) 상단의 외주면, 즉 상부 원판(61)의 상측에는 지지력 보강부재(60")와 나사 봉(10')의 나사 체결을 용이하게 하기 위해 정육각형으로 형성되는 체결부(68)가 마련될 수 있다. 도 9에서는 체결부(68)를 정육각형으로 형성하였으나, 체결부(68)는 사각형으로 형성할 수도 있다. 또한, 도 9에서는 체결부(68)를 상부 원판(61)의 상측에 마련한 경우를 도시하고 있으나, 체결부(68)는 하부 원판(62)의 하측에 설치하거나, 상부 원판(61)의 상측과 하부 원판(62)의 하측 양쪽 모두에 설치할 수도 있다.

또한, 지지력 보강부재(60")에는 나사 봉(10')과의 나사 체결이 풀리는 것을 방지하기 위한 풀림방지부를 더 포함할 수 있다.

도 9에는 풀림방지부로 나사를 사용한 경우를 나타내고 있다. 예를 들면, 결합부(60")의 일단과 상부 원판(61)의 사이의 대략 중앙에는 결합부(66)를 반경 방향으로 관통하는 관통공(69)이 형성되고, 관통공(69)의 내면에는 암나사가 마련될 수 있다. 결합부(66)를 나사 봉(10')에 체결한 후, 결합부(66)의 관통공(69)에 고정 나사를 체결하면, 지지력 보강부재(60")가 나사 봉(10')에서 풀리는 것을 방지할 수 있다. 이러한 풀림방지부는 결합부(66)의 타단과 하부 원판(62) 사이에도 마련할 수 있다.

도 9에서는 지지력 보강부재(60")의 풀림방지부로 나사를 사용한 경우를 도시하고 있으나, 풀림방지부의 구조가 이에 한정되는 것은 아니다.

다른 예로서, 풀림방지부는 잠금 너트를 사용할 수 있다. 구체적으로, 나사 봉(10')에 지지력 보강부재(60")의 결합부(66)를 체결하여, 지지력 보강부재(60")가 나사 봉(10')의 대략 중앙에 위치하도록 한 후, 나사 봉(10')의 양단에서 2개의 잠금 너트를 체결한다. 그 후, 2개의 잠금 너트를 이동시켜 결합부(66)의 양단과 밀착시키면 지지력 보강부재(60")가 나사 봉(10')에서 풀리는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 지지력 보강 소구경 파일(10A)에 나사 봉(10')을 사용하는 경우에는 지지력 보강부재(60")의 위치를 임의로 정할 수 있으므로, 현장에서 천공 구멍(201)의 상태에 따라 지지력 보강 소구경 파일(10A)에 설치되는 지지력 보강부재(60")의 위치를 적절하게 조절할 수 있다는 이점이 있다.

이상에서는 소구경 파일로 나사 봉(10')을 사용한 경우에 대해 설명하였으나, 소구경 파일로 강관의 외주면에 전체 길이에 걸쳐 수나사가 형성된 나사 강관(thread steel pipe)을 사용할 수도 있다. 이 경우에는 나사 강관의 중앙에 중공이 형성된 것 외에는 상술한 바와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

이하, 도 10을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체에 사용될 수 있는 지지력 보강부재의 다른 예에 대해 설명한다.

도 10을 참조하면, 지지력 보강부재(60'")는 나사 봉(10')에 나사 결합되는 암나사가 마련된 원통 형상의 결합부(66), 상기 결합부(66)에 설치되는 상부 원판(61), 상부 원판(61)에서 일정 거리 이격되어 결합부(66)에 설치되는 하부 원판(62), 상부 원판(61)과 하부 원판(62) 사이에 설치되는 복수의 연결 바(63), 및 복수의 연결 바 내부에 설치되는 나선 철근(70)을 포함할 수 있다.

결합부(66), 상부 원판(61), 하부 원판(62), 및 복수의 연결바(63)는 상술한 도 9의 지지력 보강부재(60")와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

나선 철근(70)은 복수의 연결 바(63)의 내부에 상기 결합부(66)를 둘러싸는 형태로 나선형으로 형성되며, 복수의 연결 바(63)에 용접으로 결합될 수 있다. 이와 같이 복수의 연결 바(63) 내측에 나선 철근(70)을 설치하면, 그라우트를 충진하였을 때, 지지력 보강 소구경 파일(10A)이 지지할 수 있는 하중이 더욱 커진다.

도 10에서는 나선 철근(70)이 복수의 연결 바(63)의 내부에 설치된 경우를 설명하였으나, 나선 철근(70)의 설치 위치는 이에 한정되지 않는다. 도시하지는 않았으나, 나선 철근(70)은 복수의 연결 바(63)를 외부에서 감싸는 나선형으로 형성할 수도 있다.

다른 예로서, 도시하지는 않았지만, 상술한 도 4 및 도 5의 지지력 보강부재(60,60')에도 복수의 연결 바(63)의 내측이나 외측에 나선 철근(70)을 마련할 수 있다.

이하, 도 11a 내지 도 11d를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 시공방법에 대해 설명한다.

도 11a 내지 도 11d는 본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 시공방법을 나타내는 도면이다.

먼저, 천공 기계를 사용하여 기초 지반(200)에 천공 구멍(201)을 형성한다. 구체적으로, 도 11a에 도시된 바와 같이, 기초 지반(200)의 연약층(203)을 관통하여 지지층(205)에 소정 근입 깊이(L)로 천공 구멍을 형성한다. 지지층(205)의 천공 구멍(202)은 소구경 파일 조립체(1)가 설계 강도를 발휘할 수 있는 근입 깊이(L)로 형성된다. 천공 구멍(201)을 형성할 때, 케이싱(210)을 함께 근입한다. 이때, 케이싱(210)은 연약층(203) 구간에만 근입되고, 지지층(205)에는 근입되지 않는다. 즉, 케이싱(210)은 지지층(205)에 의해 지지되는 형태로 설치된다.

이어서, 도 11b에 도시된 바와 같이, 상술한 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 조립체(1)를 천공 구멍(201)에 삽입한다. 이때, 소구경 파일 조립체(1)의 길이가 긴 경우에는 천공 구멍(201)에 날개 소구경 파일(10B)과 지지력 보강 소구경 파일(10A)을 삽입하면서 조립을 수행할 수 있다. 예를 들면, 먼저 선단에 선단 지지부재(30)가 설치된 날개 소구경 파일(10B)을 천공 구멍(201)에 삽입하고 그 후단에 커플링(20)을 이용하여 지지력 보강 소구경 파일(10A)을 연결한다. 커플링(20)에 의해 2개의 소구경 파일(10A,10B)의 연결이 완료되면, 커플링(20)의 개구부(24)에 그라우팅 호스(40)를 고정한다. 이와 같이 2개 이상의 소구경 파일(10A,10B)을 천공 구멍(201)에 삽입하면서 커플링(20)으로 연결하여 조립하고 개구부(24)에 그라우팅 호스(40)를 고정하면, 10m 이상으로 길이가 긴 소구경 파일 조립체(1)를 핸들링할 필요가 없으며, 그라우팅 호스(40)의 꼬임이 발생하지 않으므로 작업이 용이하다.

소구경 파일 조립체(1)의 삽입이 완료되면, 소구경 파일 조립체(1)의 선단에 설치된 선단 지지부재(30)는 지지층(205)에 형성된 천공 구멍(202)에 근입된다. 또한, 지지력 보강 소구경 파일(10A)의 지지력 보강부재(60)는 케이싱(210)의 내부에 위치하게 된다. 이때, 지지력 보강부재(60)는 지면으로부터 대략 4-5m 정도의 깊이에 위치한다. 지지력 보강 소구경 파일(10A)의 지지력 보강부재(60), 날개 소구경 파일(10B)의 제1센터링부(13), 및 커플러(20)의 제2센터링부(23)는 케이싱(210) 내부에 위치하여 소구경 파일 조립체(1)가 케이싱(210)의 중심에 위치하도록 한다.

다음으로, 도 11c에 도시된 바와 같이 그라우팅 호스(40)를 통해 그라우트를 주입하면, 천공 구멍(201)에 그라우트(220)를 충진할 수 있다. 이때, 천공 구멍(201)에 그라우트(220)를 충진하면서, 그라우트(220)의 충진 높이에 따라 케이싱(210)을 인발한다. 그러면, 천공 구멍(201)이 무너지는 것을 방지하면서 천공 구멍(201)에 그라우트(220)를 충진할 수 있다.

지지력 보강부재(60)에 그라우트(220)가 충진되면, 지지력 보강부재(60)는 철근 콘크리트 구조와 유사한 구조를 갖게 된다. 따라서, 천공 구멍(201)에 삽입된 소구경 파일 조립체(1)의 지름을 지지력 보강부재(60)의 지름으로 고려할 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 조립체(1)가 지지할 수 있는 수평 지지력은 소구경 파일만 사용하는 경우에 비해 증가한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 조립체(1)를 이용하여 그라우트를 충진할 때, 그라우트에 일정한 압력을 가하여 공급하거나 가압 팩을 사용할 수 있다. 그라우트에 가압을 하는 경우가 도 12a 및 도 12b에 도시되어 있다.

도 12a 및 도 12b는 그라우트를 가압하는 본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 시공방법을 나타내는 도면이다.

도 12a에 도시된 바와 같이, 가압을 하여 그라우트를 충진하는 경우에는 천공 구멍(201)에서 케이싱(210)을 인발한 후, 천공 구멍(201)의 상단을 차단하여 천공 구멍(201)을 밀폐시키는 밀폐부재(230)를 설치한다. 밀폐부재(230)에는 천공 구멍(201)의 공기를 외부로 배출하기 위한 공기 호스(232)가 설치된다. 따라서, 그라우팅 호스(40)를 통해 일정한 압력으로 그라우트를 충진하면(화살표 G), 천공 구멍(201)의 공기는 공기 호스(232)를 통해 외부로 배출된다(화살표 A). 이때, 공기의 배출을 쉽게 하기 위해, 지지력 보강부재(60), 제1센터링부(13), 커플러(20)의 제2센터링부(23), 및 선단지지부재(30)의 제3센터링부(33)에는 공기 배출공이 형성될 수 있다.

한편, 도 12a에서는 밀폐부재(230)가 천공 구멍(201)의 상단에 설치된 경우를 도시하고 있으나, 밀폐부재(230)의 설치위치는 이에 한정되지 않는다. 도 12a에 가상선으로 도시한 바와 같이, 필요한 경우에 밀폐부재(230)는 천공 구멍(201)의 내부에 임의의 위치에 설치될 수 있다.

그라우팅 호스(40)를 통해 일정한 압력으로 그라우트(220)를 충진하면, 도 12b에 도시된 바와 같이, 그라우트(220)가 천공 구멍(201)의 측벽의 내부로 침입하여 확장 구근(222)이 형성된다.

도시하지는 않았지만, 소구경 파일로 강관 또는 나사 강관을 사용하는 경우에는 강관 또는 나사 강관의 중공을 통해 가압된 그라우트를 공급할 수 있다. 이 경우에도, 공기의 배출을 쉽게 하기 위해 지지력 보강부재(60), 제1센터링부(13), 커플러(20)의 제2센터링부(23), 및 선단지지부재(30)의 제3센터링부(33)에는 공기 배출공이 형성될 수 있다.

도 13a 및 도 13b는 팩을 이용하여 가압하는 본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 시공방법을 나타낸 도면이다.

팩(250)을 이용하여 천공 구멍(201)의 내부를 가압하는 경우에는, 도 13a에 도시된 바와 같이 아래쪽의 소구경 파일(10B)에 팩(250)을 설치한다. 팩(250)은 탄성이 있는 주머니 형태로 형성되어 내부에 그라우트(220)가 충진되면 팽창하여 천공 구멍(201)의 측벽을 가압하게 된다. 팩(250)에는 팩(250)의 내부에 그라우트(220)를 주입하는 제1그라우팅 호스(251)와 팩 내부의 공기를 외부로 배출하는 공기 호스(252)가 연결된다. 또한, 팩(250)의 외부에는 선단 지지부재(30)까지 연장되며, 팩(250)의 외부로 천공 구멍(201)에 그라우트(220)를 주입하는 제2그라우팅 호스(40)가 설치된다. 도 13a에서는 팩(250)이 날개 소구경 파일(10B)에 대응하는 길이로 형성되었으나, 팩(250)이 설치되는 구간은 이에 한정되지 않는다. 팩(250)은 필요한 가압력과 가압부위에 따라 적절한 구간에 설치될 수 있다. 또는 팩(250)은 천공 구멍(201)에 삽입된 소구경 파일 조립체(1) 전 길이에 대응하도록 설치될 수도 있다.

이와 같은 상태에서, 제1그라우팅 호스(251)로는 팩(250)을 팽창시킬 수 있도록 일정한 압력으로 그라우트(220)가 충진되며, 제2그라우팅 호스(40)는 가압되지 않은 그라우트(220)가 천공 구멍(201)의 내부를 충진하도록 공급한다. 그러면, 도 13b에 도시된 바와 같이, 제1 그라우팅 호스(251)로 공급된 그라우트(220)에 의해 팩(250)이 팽창되어 천공 구멍(201)의 측벽을 가압하고, 제2그라우팅 호스(40)로 공급된 그라우트(220)는 천공 구멍(201)을 충진한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체(1)에 의하면, 소구경 파일 조립체(1)의 상측부에 천공 구멍의 지름과 유사한 지름을 가지며, 그라우트 충진시 철근 콘크리트에 대응하는 구조를 형성하는 지지력 보강부재(60)가 마련되어 있으므로 수평 지지력이 증대된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 조립체(1)의 선단에 소구경 파일(10)의 지름보다 큰 지름을 갖는 선단 지지부재(30)가 설치되므로 소구경 파일(10)의 선단 지지력이 증대된다. 따라서, 종래 기술에 의한 소구경 파일보다 지지층의 근입 길이를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 소구경 파일 조립체(1)에 의하면, 복수의 소구경 파일(10A,10B)을 연결한 후 커플링(20)의 개구부(24)에 그라우팅 호스(40)를 고정할 수 있으므로, 소구경 파일 조립체(1)의 조립시 그라우팅 호스(40)의 꼬임이 발생하지 않는다.

상기에서 본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실시될 수 있을 것이다.

1; 소구경 파일 조립체 10; 소구경 파일
10A; 지지력 보강 소구경 파일 10B; 날개 소구경 파일
10'; 나사 봉 11; 수나사
13; 제1센터링부 14; 개구부
20; 커플러 21,22; 암나사
23; 제2센터링부 24; 개구부
25,27; 체결부 26,28; 관통공
29; 고정 나사 30; 선단 지지부재
31; 암나사 33; 제3센터링부
34; 개구부 35; 체결부
36; 관통공 40; 그라우팅 호스
50; 호스 빠짐 방지부재 51; 호스 차단바
52; 관통홀 53; 개구부 입구
60; 지지력 보강부재 61; 상부 원판
62; 하부 원판 63; 연결 바
64; 고정 너트 66; 결합부
68; 체결부 69; 관통공

Claims (7)

1. 양단에 수나사가 마련되며, 동심 상으로 설치되는 지지력 보강부재를 포함하는 지지력 보강 소구경 파일;
   양단에 수나사가 마련되며, 상기 지지력 보강부재의 지름에 대응하는 지름을 가지며 외주면에 형성되는 제1센터링부를 포함하는 적어도 한 개의 날개 소구경 파일;
   상기 지지력 보강 소구경 파일과 상기 적어도 한 개의 날개 소구경 파일을 연결하고, 상기 적어도 한 개의 날개 소구경 파일의 제1센터링부에 대응하는 지름을 가지며 외주면에 마련되는 제2센터링부를 포함하는 커플러;
   상기 적어도 한 개의 날개 소구경 파일의 선단에 결합되며, 상기 적어도 한 개의 날개 소구경 파일의 제1센터링부에 대응하는 지름을 가지며 외주면에 마련되는 제3센터링부를 포함하는 선단 지지부재; 및
   상기 지지력 보강 소구경 파일과 상기 적어도 한 개의 날개 소구경 파일의 길이 방향으로 나란하게 설치되는 그라우팅 호스;를 포함하며,
   상기 지지력 보강 소구경 파일의 지지력 보강부재, 상기 적어도 한 개의 날개 소구경 파일의 제1센터링부, 상기 커플러의 제2센터링부, 및 상기 선단 지지부재의 제3센터링부 각각에는 상기 그라우팅 호스가 통과하는 개구부가 마련되며,
   상기 개구부의 입구에는 호스 빠짐 방지부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 호스 빠짐 방지부재는 상기 개구부의 입구에 설치되는 호스 차단바 또는 철사로 형성되는 것을 특징으로 하는 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지력 보강부재는,
   상기 지지력 보강 소구경 파일에 설치되는 상부 원판;
   상기 상부 원판에서 일정 거리 이격되어 상기 지지력 보강 소구경 파일에 설치되는 하부 원판; 및
   상기 상부 원판과 상기 하부 원판 사이에 설치되는 복수의 연결 바;를 포함하며,
   상기 개구부와 상기 호스 빠짐 방지부재는 상기 상부 원판과 상기 하부 원판에 마련되는 것을 특징으로 하는 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 지지력 보강부재는 상기 복수의 연결 바에 설치된 나선 철근을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 지지력 보강 소구경 파일의 외주면에는 전 길이에 걸쳐 수나사가 형성되며, 상기 지지력 보강부재는 상기 지지력 보강 소구경 파일에 나사 체결되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항의 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체를 이용하는 소구경 파일 시공방법에 있어서,
   상기 소구경 파일 시공방법은,
   기초 지반의 연약층을 관통하고 지지층의 소정 깊이까지 천공 구멍을 형성하며, 상기 연약층에는 케이싱을 설치하는 단계;
   상기 천공 구멍에 상기 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체를 삽입하는 단계; 및
   상기 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체의 그라우팅 호스를 통해 상기 천공 구멍에 그라우트를 충진하면서, 상기 케이싱을 빼는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 소구경 파일 시공방법.
7. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항의 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체를 이용하는 소구경 파일 시공방법에 있어서,
   상기 소구경 파일 시공방법은,
   기초 지반의 연약층을 관통하고 지지층의 소정 깊이까지 천공 구멍을 형성하며, 상기 연약층에는 케이싱을 설치하는 단계;
   상기 천공 구멍에 상기 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체를 삽입하는 단계;
   상기 천공 구멍에서 상기 케이싱을 인발하는 단계; 및
   상기 지지력 보강부재를 구비한 소구경 파일 조립체의 그라우팅 호스를 통해소정의 압력을 가하여 그라우트를 충진하거나, 가압 팩을 사용하여 그라우트를 충진하는 것을 특징으로 하는 소구경 파일 시공방법.
   

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