KR101973577B1 - 공삭공 시공 조건에서의 파일 시공을 위한 파일 조립체 및 이를 이용한 파일 시공 방법 - Google Patents

Abstract

파일 조립체가 개시되며, 상기 파일 조립체는, 내부가 중공인 관 형상의 본파일; 상기 본파일 상에 안착 배치되고, 관 형상의 바디 상측에 복수의 상부 안착 홀이 형성된 안착 플레이트가 구비되는 보조파일; 및 상기 복수의 상부 안착 홀 각각에 대응하여 상기 본파일의 내부에 고정 배치되는 복수의 하부 앵커 정착체, 및 상기 복수의 하부 앵커 정착체 각각에 하부가 정착 고정되고 상기 복수의 상부 안착 홀 각각에 상부가 안착되어 하향 이동이 제한되게 고정되는 복수의 앵커 강선을 갖는 앵커 구조체를 포함하되, 상기 앵커 강선은 인장력이 작용된 긴장 상태로 상기 상부 안착 홀에 안착되어, 상기 보조파일과 상기 본파일이 상호 연결되도록 하고, 상기 앵커 구조체는, 상기 앵커 강선에 작용된 인장력이 해제된 긴장 해제 상태에서 상기 하부 앵커 정착체로부터 상기 앵커 강선이 분리 가능하도록 구비된다.

Description

공삭공 시공 조건에서의 파일 시공을 위한 파일 조립체 및 이를 이용한 파일 시공 방법{PILE ASSEMBLY AND CONSTRUCTION METHOD OF PILE USING THE SAME}

본원은 공삭공 시공 조건에서의 파일 시공을 위한 파일 조립체 및 이를 이용한 파일 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 파일 두부가 지표면 아래에 형성되게 파일을 시공하는 경우가 있는데, 이와 같이, 기초 저면보다 그라운드 레벨이 높을 때 보조 파일을 이용하여 파일을 시공하는 방법이 있다.

구체적으로, 상기 방법에 따르면, 지상에서 본파일을 먼저 항타 또는 근입한 후, 보조파일을 이용하여 본파일을 타격함으로써 본파일을 시공할 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 본파일과 보조파일이 일체화되어 있지 않은 상태에서 시공이 진행되므로 항타 에너지 전달과 지지력 확인에 대한 신뢰도가 저하된다는 단점이 있다.

본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제0149397 호에 개시되어 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보조파일로부터 본파일로 전달되는 항타 에너지의 전달량이 종래 대비 증가할 수 있도록, 본파일과 보조파일을 연결하고, 본파일과 보조파일의 연결 해제가 용이한 파일 조립체 및 이를 이용한 파일 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 파일 조립체는, 내부가 중공인 관 형상의 본파일; 상기 본파일 상에 안착 배치되고, 관 형상의 바디 상측에 복수의 상부 안착 홀이 형성된 안착 플레이트가 구비되는 보조파일; 및 상기 복수의 상부 안착 홀 각각에 대응하여 상기 본파일의 내부에 고정 배치되는 복수의 하부 앵커 정착체, 및 상기 복수의 하부 앵커 정착체 각각에 하부가 정착 고정되고 상기 복수의 상부 안착 홀 각각에 상부가 안착되어 하향 이동이 제한되게 고정되는 복수의 앵커 강선을 갖는 앵커 구조체를 포함하되, 상기 앵커 강선은 인장력이 작용된 긴장 상태로 상기 상부 안착 홀에 안착되어, 상기 보조파일과 상기 본파일이 상호 연결되도록 하고, 상기 앵커 구조체는, 상기 앵커 강선에 작용된 인장력이 해제된 긴장 해제 상태에서 상기 하부 앵커 정착체로부터 상기 앵커 강선이 분리 가능하도록 구비될 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제2 측면에 따른 파일 시공 방법은, (a) 본원의 제1 측면에 따른 파일 조립체를 형성된 천공부 내에 배치하는 단계; (b) 상기 본파일의 주면에 시멘트밀크를 주입하여 양생하는 단계; 및 (c) 상기 앵커 구조체를 이용하여 상기 본파일로부터 상기 보조파일을 분리하여 인발시키는 단계를 포함할 수 있다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 본파일과 보조파일이 앵커 구조체에 의해 연결되어 접촉되어 일체화될 수 있으므로, 보조파일에 작용하는 경타 에너지가 크게 보존되어 본파일로 전달되어 본파일이 계획된 지층(이를 테면, 선단지지층)에 안착될 수 있다. 또한, 보조파일의 인발시, 긴장 상태인 앵커 강선의 인장력을 제거하는 것으로 앵커 강선의 하부와 하부 앵커 정착체의 분리가 이루어질 수 있으므로, 본파일과 보조파일이 용이하게 분리될 수 있다.

도 1은 천공부에 배치된 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 본파일의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 보조파일의 상부를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 보조파일의 개략적인 평면도이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 본파일과 보조파일의 연결 부분의 개략적인 단면도이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 앵커 강선의 하부와 하부 앵커 정착체가 결합된 것을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 보조파일 캡의 개략적인 단면도이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 보조파일 캡의 개략적인 개념 평면도이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 보조파일의 하부의 개략적인 단면도이다.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 보조파일의 연결 유도 유닛이 구비된 부분의 개략적인 단면도이다.
도 11은 본원의 일 실시예에 따른 파일 시공 방법의 파일 조립체를 천공부에 배치하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 12 및 도 13은 천공 장비가 천공하는 것을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 14는 본원의 일 실시예에 따른 파일 시공 방법의 파일 조립체가 경타되는 것을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 15는 본원의 일 실시예에 따른 파일 시공 방법의 시멘트밀크를 양생하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 16은 본원의 일 실시예에 따른 파일 시공 방법의 보조파일을 인발하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 17은 본원의 일 실시예에 따른 파일 시공 방법의 철골 구조물을 배치하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 18은 본원의 일 실시예에 따른 파일 시공 방법의 본파일의 상측을 채움하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

참고로, 본원의 실시예에 관한 설명 중 방향이나 위치와 관련된 용어(상측, 상부, 상단, 하측, 하부, 하단 등)는 도면에 나타나 있는 각 구성의 배치 상태를 기준으로 설정한 것이다. 예를 들면 도 1을 보았을 때, 전반적으로 12시 방향이 상측, 전반적으로 12시 방향을 향하는 부분이 상부, 전반적으로 12시 방향을 향하는 단부가 상단, 전반적으로 6시 방향이 하측, 전반적으로 6시 방향을 향하는 부분이 하부, 전반적으로 6시 방향을 향하는 단부가 하단 등이 될 수 있다.

본원은 파일 조립체 및 이를 이용한 파일 시공 방법에 관한 것이다.

먼저, 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체(이하 '본 파일 조립체'라 함)에 대해 설명한다.

본 파일 조립체는 공삭공 시공에 이용된다. 공삭공이라 함은 기초 저면보다 그라운드 레벨이 높을 때 보조 파일 등을 이용하여 파일을 시공하는 것을 의미할 수 있다. 다시 말해, 공삭공은 터파기 이전에 파일 두부가 지표면 아래에 형성되도록 파일을 시공하는 것을 의미할 수 있다.

도 1은 천공부에 배치된 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 개략적인 단면도이고, 도 2는 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 본파일의 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 파일 조립체는 본파일(1)을 포함한다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본파일(1)은 내부가 중공인 관 형상이다. 예시적으로, 본파일(1)은 강관 파일일 수 있으나 이에만 한정되는 것은 아니다. 또한, 도 2를 참조하면, 본파일(1)은 하단이 강 부재 접합 등에 의해 폐쇄될 수 있다. 이에 따라, 필요한 경우, 본파일(1) 내부에는 충진유체(후술함)가 수용될 수 있다.

또한, 도 1을 참조하면, 본 파일 조립체는 보조파일(2)을 포함한다. 보조파일(2)은 관 형상의 바디(21)를 포함할 수 있다. 또한, 보조파일(2)은 본파일(1) 상에 안착 배치된다. 다시 말해, 보조파일(2)은 그의 내부(바디(21)의 내부)가 본파일(1)의 내부와 연통되도록 본파일(1) 상에 안착 배치될 수 있다. 예를 들어, 보조파일(2)은 바디(21)의 하면이 본파일(1)의 상면에 안착되게 배치될 수 있다.

도 3은 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 보조파일의 상부를 도시한 개략적인 단면도이고, 도 4는 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 보조파일을 상측에서 내려다본 개략적인 평면도이며, 도 5는 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 본파일과 보조파일의 연결 부분을 도시한 개략적인 단면도이다.

도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 보조파일(2)에 있어서, 관 형상의 바디(21) 상측에는 복수의 상부 안착 홀(221)이 형성된 안착 플레이트(22)가 구비된다. 도 4를 참조하면, 안착 플레이트(22)는 중공부가 형성되는 폐도형 형상일 수 있다. 또한, 상부 안착 홀(221)은 안착 플레이트(22)의 중공부를 감싸는 부분(영역)에 형성될 수 있으며, 안착 플레이트(22)의 둘레 방향으로 복수 개가 형성될 수 있다. 또한, 상부 안착 홀(221)은 하나 이상(이를 테면, 두 개)이 그룹을 이루고, 그룹 간에 간격이 있도록 형성될 수 있다. 예시적으로, 안착 플레이트(22)는 바디(21)의 상단과 용접 등의 통상적인 접합 방법에 의해 연결될 수 있다.

또한, 도 1을 참조하면, 본 파일 조립체는 앵커 구조체(3)를 포함한다. 도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 앵커 구조체(3)는 복수의 상부 안착 홀(221) 각각에 대응하여 본파일(1)의 내부에 고정 배치되는 복수의 하부 앵커 정착체(31)를 포함한다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 복수의 하부 앵커 정착체(31)는 본파일(1)의 내면에 둘레를 따라 간격을 두고 고정 배치될 수 있다. 복수의 하부 앵커 정착체(31) 각각은, 복수의 상부 안착 홀(221) 각각과 일대일 대응하게 배치될 수 있다. 예시적으로 도 4를 참조하면, 복수의 상부 안착 홀(221)이 16개 형성되면, 하부 앵커 정착체(31)는 이러한 16개의 상부 안착 홀(221) 각각에 대응하도록 16개가 둘레 방향을 따라 배치될 수 있다. 여기서, 상기 일대일 대응은 둘레 방향(원주 방향)에 대하여 동일한(상응하는) 위치(각도)에 배치 또는 형성되는 것을 지칭할 수 있다. 또한, 하부 앵커 정착체(31)는 앵커 강선(32)에 일대일 대응하여 구비될 수 있다. 또한 도 4를 참조하면, 상술한 바와 같이, 상부 안착 홀(221)이 둘 이상이 그룹(쌍)을 이루어 서로 이웃하게 형성되고, 둘레 방향을 따라 간격을 두고 각 그룹이 배치됨을 고려하면, 하부 앵커 정착체(31) 또한 상기 상부 안착 홀(221)의 그룹에 대응하여 둘 이상씩 그룹을 이루고 둘레 방향을 따라 그룹 간 간격을 두고 배치될 수 있다(도 2 참조).

또한, 도 1을 참조하면, 앵커 구조체(3)는 앞서 언급한 앵커 강선(32)을 복수 개 포함한다. 도 1 및 도 5를 참조하면, 복수의 앵커 강선(32)은 복수의 하부 앵커 정착체(31) 각각에 하부가 정착 고정되고, 도 1 및 도 3을 참조하면, 복수의 상부 안착 홀(221) 각각에 상부가 안착되어 하향 이동이 제한되게 고정된다.

또한, 도 1을 참조하면, 앵커 강선(32)은 인장력이 작용된 긴장 상태로 상부 안착 홀(221)에 안착되어 보조파일(2)과 본파일(1)이 상호 연결되게 한다. 긴장 상태에서 앵커 강선(32)에는 보조파일(2)이 본파일(1) 상에 고정적으로 안착 배치된 상태를 유지하게 하는 인장력이 작용될 수 있다. 예를 들어, 앵커 강선(32)의 긴장 상태는 본파일(1)과 보조파일(2)이 상호 연결된 상태로 인양되고 천공부(9)에 배치되어 앵커 강선(32)에 대한 인장력이 인위적으로 해제되기 전까지 유지될 수 있다.

이러한 본 파일 조립체에 의하면, 본파일(1)과 본파일(1) 상에 안착 배치되는 보조파일(2)이 앵커 강선(32)에 의해 일체화될 수 있으므로, 보조파일(2)에 대한 경타가 이루어지면, 보조파일(2)에 작용하는 외력(타격 에너지)이 본파일(2)로 전달될 수 있다. 일반적으로, 공삭공 시공과 같이 본파일(본항)이 굴착면 이하에 배치되는 시공이 이루어지는 경우가 있는데, 본 파일 조립체에 의하면, 본파일(1) 및 본파일(1) 상에 안착 배치되는 보조파일(2)이 천공부(9)에 배치될 수 있기 때문에, 보조파일(2)에 대한 경타를 통해 굴착면 이하에 배치되는 본파일(1)에 타격 에너지가 전달될 수 있다. 이와 같이, 본 파일 조립체는 본파일(1)과 보조파일(2)을 일체화하여 천공부(9)에 근입시키고 해머를 사용한 경타 과정을 거쳐 본파일(1)을 계획된 지층(예를 들어, 선단지지층)에 안착시킬 수 있다.

참고로, 도 3을 참조하면, 앵커 구조체(3)는 앵커 강선(32)의 상부 둘레를 파지하고 외주면이 아래로 갈수록 좁아지는 형상을 이루는 상부 외찌(wedge) 세트(33)를 포함할 수 있다. 또한, 상부 안착 홀(221)은 상부 외찌 세트(33)의 외주면의 형상에 대응하여 상단으로부터 아래로 갈수록 그 폭이 좁아지는 테이퍼 구간(2211)을 가질 수 있다. 즉, 상부 안착 홀(221)의 상하 방향으로의 구간의 적어도 일부는 테이퍼 구간(2211)일 수 있다. 이에 따라, 상부 외찌 세트(33)는 상부 안착 홀(221) 내에 안착되어 하측 방향으로의 소정 이상의 이동은 제한되고 상측 방향으로의 이동에 대해서는 자유도를 가질 수 있다. 이러한 상부 외찌 세트(33)에 포함된 복수의 외찌에 의해 둘러싸인 앵커 강선(32)은 상부 외찌 세트(33)가 상부 안착 홀(221)에 안착된 상태에서 상부 안착 홀(221) 내부에서 보다 하측으로 이동될수록 더욱 조여져 하향 이동이 제한될 수 있다. 참고로, 도 3에는 상부 안착 홀(221)이 테이퍼 구간(2211) 및 테이퍼 구간(2211)이 아닌 구간(2212)을 포함하는 것으로 도시되어 있다.

앵커 구조체(3)는 앵커 강선(32)에 작용된 인장력이 해제된 긴장 해제 상태에서 하부 앵커 정착체(31)로부터 앵커 강선(32)이 분리 가능하도록 구비된다. 예시적으로, 상부 외찌 세트(33)가 앵커 강선(32) 및 상부 안착 홀(221)로부터 분리(제거)되면서, 앵커 강선(32)이 소정의 길이만큼 하향 수축됨에 따라, 상기 긴장 해제 상태에 도달될 수 있다.

도 6은 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 앵커 강선의 하부와 하부 앵커 정착체가 결합된 것을 도시한 개략적인 단면도이다.

도 6을 참조하면, 하부 앵커 정착체(31)는 앵커 강선(32)의 하부 둘레를 파지하고 외주면이 위로 갈수록 좁아지는 형상을 이루는 하부 외찌 세트(311) 및 하부 외찌 세트(311)의 외주면의 형상에 대응하여 아래로 갈수록 그 폭이 좁아지는 테이퍼 구간을 갖는 하부 안착 홀(3121)이 형성된 정착구 유닛(312)을 포함할 수 있다. 하부 안착 홀(3121)은 하부 외찌 세트(311)의 비스듬한 쐐기면(외주면)의 적어도 일부를 감싸는 테이퍼 구간을 통해 쐐기 효과가 발휘될 수 있도록 형성될 수 있다.

긴장 해제 상태에서 앵커 강선(32)의 상단을 회전시키면, 하부 앵커 정착체(31) 중 앵커 강선(32)의 하단과 끼움 결합에 의해 마찰 연결된 부분이 상기 회전에 따라 나사 결합 진행되어 하향 이동되면서 하부 외찌 세트(311)가 하부 안착 홀(3121)로부터 하향 이격될 수 있다.

구체적으로, 하부 앵커 정착체(31)는, 하부 외찌 세트(311)의 상하 방향 이동과 연동되되 하부 외찌 세트(311)의 수평 방향 이동은 불구속하도록 하부 외찌 세트(311)의 하부와 연결되고, 수나사부(3131)가 하향 돌출되는 외찌 연동 유닛(313) 및 정착구 유닛(312)의 하부와 연결되고 수나사부(3131)와 나사 결합 가능하게 하향 함몰 형성된 홈 또는 홀 형태의 암나사부(314)를 포함할 수 있다.

외찌 연동 유닛(313)은, 앵커 강선(32)에 작용된 인장력에 의해 하부 외찌 세트(311)가 하부 안착 홀(3121)의 내주면을 가압하는 긴장 상태에서 수나사부(3131)가 암나사부(314)와 나사 결합되지 않도록 구비될 수 있다.

외찌 연동 유닛(313)의 상단에는 앵커 강선(32)의 하단을 끼움 결합 가능하도록 하향 함몰된 강선 끼움 홈(3132)이 형성되고, 끼움 결합은, 수나사부(3131)가 암나사부(314)에 진입한 상태에서, 상기 앵커 강선(32)의 회전을 통해 외찌 연동 유닛(313)의 수나사부(3131)를 회전시켜 수나사부(3131)가 암나사부(314)에 나사 결합 가능하도록 하는 회전 마찰력이 앵커 강선(32)의 하단과 강선 끼움 홈(3132) 사이에 형성되도록 이루어질 수 있다. 또한, 끼움 결합은, 수나사부(3131)와 암나사부(314)가 나사 결합된 상태에서 앵커 강선(32)을 미리 설정된 힘 이상으로 상향으로 잡아당기면, 앵커 강선(32)의 하단이 강선 끼움 홈(3132)으로부터 상향 이탈 가능하도록 이루어지질 수 있다.

이에 따르면, 앵커 강선(32)에 작용되는 인장력이 해제되면, 그 인장력(장력)과 동등한 크기의 반력에 의해 앵커 강선(32)이 하측 방향으로 튕겨 이동될 수 있다. 이와 같이 앵커 강선(32)이 튕겨 이동되며 외찌 연동 유닛(313)의 수나사부(3131)가 암나사부(314)에 삽입될 수 있고, 이와 같은 상태에서 앵커 강선(32)이 수나사부(3131)와 암나사부(314)의 나사 체결 방향으로 회전되면, 외찌 연동 유닛(313)의 수나사부(3131)와 암나사부(314)가 나사 결합 될 수 있고, 수나사부(313)와 암나사부(314)가 나사 결합된 상태에서 앵커 강선(32)을 상기 미리 설정된 힘 이상으로 상향으로 잡아당기면, 앵커 강선(32)은 외찌 연동 유닛(313)으로부터 탈거될 수 있다.

또한, 앵커 강선(32)와 하부 외찌 세트(311)의 결합의 다른 예로서, 하부 외찌 세트(311)는 앵커 강선(32)을 파지하고 있는 상태에서 상부의 적어도 일부가 정착구 유닛(312)의 하부 안착 홀(3121)에 삽입되어 가압될 수 있다. 이러한 경우, 앵커 강선(32)의 인장력이 해제되면, 그 인장력(장력)과 동등한 크기의 반력에 의해 앵커 강선(32)이 하측 방향으로 튕겨 이동될 수 있고, 앵커 강선(32)이 튕겨 이동되며 외찌 연동 유닛(313)의 수나사부(3131)가 암나사부(314)에 삽입될 수 있고, 이와 같은 상태에서 앵커 강선(32)이 수나사부(3131)와 암나사부(314)의 나사 체결 방향으로 회전되면, 외찌 연동 유닛(313)의 수나사부(3131)와 암나사부(314)가 나사 결합 될 수 있고, 앵커 강선(32)의 회전이 진행됨에 따라 수나사부(313)와 암나사부(314)가 나사 결합되며 외찌 연동 유닛(313) 및 외찌 연동 유닛(313)과 연결된 하부 외찌 세트(311)는 하측 방향으로 이동될 수 있다. 이에 따라, 하부 외찌 세트(311)가 그를 가압하고 있던 하부 안착 홀(3121)로부터 탈거되기 시작하면 하부 외찌 세트(311)의 앵커 강선(32)을 파지하는 파지력은 약해질 수 있으며, 결국 앵커 강선(32)을 상측 방향으로 잡아당기는 외력이 파지력보다 강해져 앵커 강선(32)은 인발될 수 있다. 이러한 경우, 하부 외찌 세트(311)의 내측부에는 하부 외찌 세트(311)에 외측 방향으로의 외력을 작용하는 벌림링이 구비될 수 있고, 수나사부(313)와 암나사부(314)의 나사 결합량에 따른 외찌 연동 유닛(313) 및 외찌 연동 유닛(313)과 연결된 하부 외찌 세트(311)의 하측 방향으로의 이동이 진행되면 하부 안착 홀(3121)에 의한 하부 외찌 세트(311)에 대한 가압력이 약해질 수 있으며, 벌림링은 약해지는 가압력에 대응하여 하부 외찌 세트(311)의 앵커 강선(32)을 파지하고 있는 내측 부분을 벌려 앵커 강선(32)의 인발이 보다 빠르고 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.

참고로, 앵커 강선(32)의 안착 플레이트(22)의 상측으로 돌출된 부분을 회전시키면 앵커 강선(32) 자체가 회전될 수 있다. 따라서, 앵커 강선(32)의 하부와 하부 앵커 정착체(31)의 분리시, 작업자는 지상(예를 들어, 안착 플레이트(22) 상)에서 앵커 강선(32)을 수나사부(313)와 암나사부(314)가 나사 결합되는 방향으로 회전시킨 후, 앵커 강선(32)을 잡아당김으로써 용이하게 앵커 강선(32)의 하부와 하부 앵커 정착체(31)를 분리할 수 있다.

또한, 앵커 강선(32)에 작용되는 인장력의 해제(긴장 상태의 해제)는 앵커 강선(32)의 둘레를 조이며 파지한 상태로 상부 안착 홀(221) 내에 안착되어 있던 상부 외찌 세트(33)를 앵커 강선(32) 및 상부 안착 홀(221)로부터 분리함에 따라 앵커 강선(32)이 안착 플레이트(22) 하측으로 더 인입됨으로써 이루어질 수 있다.

또한, 도 1을 참조하면, 보조파일(2)은 개구부(23)를 포함할 수 있다. 개구부(23)는 상부 안착 홀(221)에 안착된 앵커 강선(32)의 상부로부터 상향 이격된 안착 플레이트(22)의 상측에 형성될 수 있다. 예를 들어, 안착 플레이트(22)의 상측에 안착 플레이트(22)를 사이에 두고 상술한 개구부(23)를 포함하는 관 형상인 보조 바디가 바디(21)와 대응되게 구비될 수 있다. 이러한 보조 바디는 앵커 강선(32)의 상부 안착 홀(221)의 상측으로 돌출된 부분을 둘러싸도록 구비될 수 있을 것이다.

도 7은 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 보조파일 캡의 개략적인 단면도이고, 도 8은 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 보조파일 캡의 개략적인 평면도이다.

도 7, 도 8 및 도 14를 참조하면, 본 파일 조립체는 보조파일(2)의 개구부(23)를 덮는 보조파일 캡(4)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 보조파일(2)에 대한 경타는 보조파일 캡(4)에 대한 경타를 통해 이루어질 수 있다. 이러한 보조파일 캡(4)에 의해, 본파일(1)과 보조파일(2)을 연결하는 앵커 강선(32)의 구비로 인하여 보조파일(2)에 대한 경타가 어려운 곤란성이 해소될 수 있다.

도 7 및 도 14를 참조하면, 보조파일 캡(4)은 보조파일(2)의 상부를 감싸는 하부 캡부(44)를 포함할 수 있다. 하부 캡부(44)는 보조파일(2)의 상부의 외면 및 개구부(23)를 감쌀 수 있다. 또한, 보조파일 캡(4)은 하부 캡부(44)의 상측에 구비되는 상부 캡부(43)를 포함할 수 있다. 상부 캡부(43)는 하부 캡부(44)의 상면으로부터 상측으로 돌출되게 배치될 수 있다. 예시적으로, 상부 캡부(43)는 하부 캡부(44)의 상면 중 하부 캡부(44)의 상면의 테두리 부분을(외측을 향하는 부분)을 제외한 부분으로부터 상측으로 돌출되게 구비될 수 있다. 보조파일(2)에 대한 경타는 상측 캡부(43)에 대해 이루어질 수 있는데, 상측 캡부(43)에 작용되는 경타 에너지가 하부 캡부(44)를 거쳐 보조파일(2)에 전달될 수 있다.

또한, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상부 캡부(43)에는 상부 캡부(43)의 외면으로부터 돌출되어 하부 캡부(44)의 상면의 테두리 부분 상에 지지되는 거더(41)가 구비될 수 있다. 도 8을 참조하면, 거더(41)는 상부 캡부(43)의 둘레 방향(보조파일 캡(4)의 둘레 방향)을 따라 간격을 두고 구비될 수 있다. 상부 캡부(43)에 거더(41)가 구비됨으로써, 상부 캡부(43)를 통한 보조파일(2)에 대한 경타시, 경타에 의해 상부 캡부(43)에 작용하는 외력이 상부 캡부(43) 및 거더(41)를 통해 최대한 보존되어 하부 캡부(44) 및 보조파일(2)에 균일하게 작용될 수 있다.

또한, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상부 캡부(43)의 외면에는 상부 캡부(43)의 내부와 외부를 연통시키는 홀(42)이 형성될 수 있다. 홀(42)은 상부 캡부(43)의 둘레를 따라 간격을 두고 복수 개가 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, 4개의 홀(42)이 간격을 두고 형성될 수 있다. 홀(42)은 하부에서부터 올라오는 앵커 강선(32), 다시 말해, 앵커 강선(32)의 상부 안착 홀(221)의 상측으로 노출된 부분에 여유분이 존재할 경우 이를 절단하지 않고 바깥쪽으로 노출시키기 위한 홀일 수 있다. 여유분이라 함은, 앵커 강선(32)의 상부 안착 홀(221)의 상측으로 노출된 부분 중 상부 캡부(43) 내에서 수용 가능한 범위를 벗어난 부분을 의미할 수 있다. 이에 따라 본 파일 조립체에 의하면, 앵커 강선(32)에 보조파일 캡(4) 내부에 수용하기 어려운 여유분이 발생할 경우, 여유분은 절단되지 않고 홀(42)을 통해 상부 캡부(43)의 외부로 노출될 수 있다. 앵커 강선(32)이 안착 플레이트(22) 상으로 너무 짧게 돌출되어 있어도 앵커 강선(32)을 인장(긴장)할 때 또는 차후 해체할 때 다소간의 불편함이 초래될 여지가 있으므로, 앵커 강선(32)이 안착 플레이트(22) 상으로 돌출되는 길이는 강선 인장 및 해체시의 작업 편의성을 고려하여 설정함이 바람직하다. 또한, 이 같은 작업 편의성을 고려하여 앵커 강선(32)을 절단하지 않고 소정 이상의 길이를 갖는 여유분을 두는 경우 앵커 강선(32)의 재사용 측면에 있어서도 보다 유리할 수 있다.

또한, 도 7을 참조하면, 앵커 강선(32)의 여유분이 상부 캡부(43)로 연장되어 상기 홀(42)을 통해 외부로 노출될 수 있도록, 하부 캡부(44)의 상측(상부) 부재에는 상부 캡부(43)의 내부 공간과 통하는 내부 홀이 형성될 수 있다. 예시적으로 도 7을 참조하면, 하부 캡부(44)의 상측 부재의 둘레 부분(상부 캡부(43)보다 외측에 해당하는 둘레 부분)에는 전술한 거더(41)가 연결 및 지지될 수 있는 둘레 지지 부재가 형성되고, 둘레 지지 부재의 내측(상부 캡부(43)보다 내측)에 상기 내부 홀이 형성될 수 있다. 도 14를 참조하면, 앵커 강선(32)의 여유분은 이러한 내부 홀을 통해 상부 캡부(43) 측으로 연장되고, 상기 여유분 중 상부 캡부(43) 내부에 수용될 수 없는 길이 부분은 상부 캡부(43)에 형성된 홀(42)을 통해 외부로 노출되는 형태로 배치될 수 있다.

도 9는 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 보조파일의 하부의 개략적인 단면도이고, 도 10은 본원의 일 실시예에 따른 파일 조립체의 보조파일의 연결 유도 유닛이 구비된 부분의 개략적인 단면도이다.

도 1, 도 5, 도 9 및 도 10을 참조하면, 보조파일(2)은 그 하면과 본파일(1)의 상면과의 맞춤 접촉이 유도되도록 바디(21)의 내주면으로부터 바디(21)의 하측으로 돌출되는 연결 유도 유닛(25)을 포함할 수 있다. 이러한 연결 유도 유닛(25)은 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배치되는 형태로 복수개 구비될 수 있다. 보조파일(2)은 복수의 연결 유도 유닛(2)이 본파일(1) 내부에 모두 인입되도록 본파일(1) 상에 배치됨으로써 보조파일(2)의 하면이 본파일(1)의 상면과 접촉되는 위치를 가이드받을 수 있다. 즉, 연결 유도 유닛(2)은 보조파일(2)의 본파일(1)에 대한 안착을 가이드할 수 있다. 이러한 연결 유도 유닛(25)에 의해 본파일(1)과 보조파일(2)의 일체성이 향상될 수 있으며, 보조파일(2)에 작용하는 경타 에너지가 최대한 보존되어 본파일(1)에 작용될 수 있다.

도 9를 참조하면, 연결 유도 유닛(25)의 하단의 외측면(보조파일(2)의 반경 방향 기준으로 외측면)은 아래로 갈수록 보조파일(2)의 내측을 향하게 기울어진 경사면(251)으로 구비될 수 있다. 이에 따라, 보조파일(2)이 본파일(1) 상에 배치되는 과정에서 연결 유도 유닛(2)은 보조파일(2)을 보다 자연스럽고 점진적으로 가이드할 수 있다.

상술한 바에 따르면, 본 파일 조립체는 굴착면 이하에 파일을 시공할 경우에 적용할 수 있는 것으로서, 타격 에너지를 굴착면 이하에 배치되는 본파일에 전달하기 위한 보조 장치를 포함할 수 있다.

굴착면 이하에서의 기성파일(본파일(본항))을 경타하기 위해서는 보조파일(보조항)을 본파일(본항)과 일체화하여 근입하는 것이 필요하다. 그런데, 기존의 보조파일 사용 방식은 본파일과 보조파일 사이의 이격 구간이 발생하므로 타격에너지 전달이 불확실하고 보조파일과 본파일의 형상 및 물리적 특성(임피던스)의 차이에 의해 동재하시험 해석결과의 신뢰성에 문제가 발생하며, 굴착심도가 매우 깊어질 경우 시공성이 결여되어 품질관리가 용이하지 않는 문제점이 있었다. 이에 따라, 상기의 문제점을 해소하기 위하여 본파일과 보조파일의 형상 및 물리적 특성을 동일하게 하면서 일체화 시키고, 적정 수준의 인장력을 발현시켜 시공성 및 재하시험 결과에 대한 신뢰도를 높이며, 경타로 파일을 지지층에 안착시킨 후에는 본파일과 보조파일을 용이하게 분리시킬 방법이 필요하다.

본 파일 조립체는, 본파일(1)과 보조파일(2)을 제거식 앵커인 앵커 구조체(3)로 연결하여 충분한 인장력을 발휘시켜 본파일(1)과 보조파일(2)을 일체화하여 천공부(9)에 근입시키고, 경타 과정을 거쳐 파일을 계획된 높이(이를 테면, 선단지지층)에 안착시킬 수 있다. 또한, 본 파일 조립체에 의하면, 보조파일(2)의 인발시, 긴장 상태였던 앵커 강선(32)의 인장력을 제거하는 것으로 앵커 강선(32)의 하부와 하부 앵커 정착체(31)의 분리가 이루어질 수 있으므로, 본파일(1)과 보조파일(2)을 용이하게 분리하여 보조파일(2)을 인발할 수 있다.

이하에서는, 상술한 본 파일 조립체를 이용한 본원의 일 실시예에 따른 파일 시공 방법(이하 '본 파일 시공 방법'이라 함)에 대하여 설명한다. 다만, 본 파일 시공 방법의 설명과 관련하여 앞서 살핀 본 파일 조립체에서 설명한 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.

본 파일 시공 방법은 공삭공 시공에 해당한다.

도 11은 본원의 일 실시예에 따른 파일 시공 방법의 파일 조립체를 천공부에 배치하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 12 및 도 13은 천공 장비가 천공하는 것을 설명하기 위한 개략적인 단면도이며, 도 14는 본원의 일 실시예에 따른 파일 시공 방법의 파일 조립체가 경타되는 것을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 11을 참조하면, 본 파일 시공 방법은 상술한 본 파일 조립체를 형성된 천공부(9) 내에 배치하는 단계(이하 '제1 단계'라 함)를 포함한다. 제1 단계는 본 파일 조립체를 인양하여 천공부(9) 내에 배치할 수 있다. 또한, 도 12를 참조하면, 제1 단계는 천공부(9) 내에 배치되는 본 파일 조립체를 경타하여 본파일(1)을 계획된 지층(이를 테면, 선단지지층)에 안착시킬 수 있다. 본 파일 조립체에 대한 경타는 경타 장비(94)가 보조파일 캡(4)을 경타함으로써 이루어질 수 있는데, 보조파일(2)에 작용되는 경타 에너지는 보조파일(2)과 결합된 본파일(1)에 전달되어 본파일(1)이 계획된 지층(굴착저면)에 안착되게 할 수 있다.

또한, 참고로, 제1 단계 이전에 천공부(9)가 형성될 수 있고, 형성된 천공부(9)에 대하여 제1 단계가 수행될 수 있다. 참고로, 도 13 및 도 14를 참조하면, 천공부(9)는, 지면에 케이싱(91)이 세팅되고, 천공 장비(이를테면, 스크류(screw))(92)가 천공을 수행함으로써 형성될 수 있다.

도 15는 본원의 일 실시예에 따른 파일 시공 방법의 시멘트밀크를 양생하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 15를 참조하면, 본 파일 시공 방법은 본파일(1) 주면에 시멘트밀크(97)를 주입하여 양생하는 단계(이하 '제2 단계'라 함)를 포함할 수 있다. 먼저, 제2 단계는 본파일(1) 주면, 다시 말해, 본파일(1)과 천공부(9) 사이의 주면부에 시멘트밀크(97)를 주입할 수 있다. 시멘트밀크(97)라 함은, 시멘트와 물의 혼합을 통해 형성되는 것으로서, 시멘트풀, 시멘트그라우트, 시멘트페이스트 등을 포함하는 넓은 개념으로 이해될 수 있다.

또한, 제2 단계는 주입된 시멘트밀크(97)를 양생할 수 있다. 도 15를 참조하면, 제2 단계는 본파일(1) 내부에 충진되는 충진유체(도면에는 미도시)와 접촉하도록 중공부의 내부에 히터(952)를 설치하고, 충진유체에서 시멘트밀크(97)로 열 전달이 이루어지도록 히터(952)의 발열을 통해 충진유체를 가열하여 시멘트밀크(97)를 상온 양생 대비 고속 양생할 수 있다.

예를 들어, 제2 단계는 본파일(1) 내부에 충진유체를 충진하고 히터(952)를 배치할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본파일(1)의 하단은 폐쇄되었기 때문에 충진유체가 본파일(1) 내에 충진될 수 있다. 또한, 히터(952)는 연결 라인(951)을 통해 본파일(1) 내부로 투입될 수 있다. 또한, 히터(952)에는 전기를 공급하도록 지상으로부터 연장되는 전선이 연결될 수 있다.

또한, 제2 단계는 히터(952)의 발열이 충진유체를 통해 천공부(9) 내부 중 본파일(1)의 외측에 타설되는 시멘트밀크(97)로 전달되도록 히터(952)를 제어할 수 있다. 히터(952)는 시멘트밀크(97)가 정해진 시간 이내에 요구되는 강도 이상으로 양생되도록 충진유체를 가열할 수 있다.

예시적으로, 충진유체는 기체 및 액체 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 충진유체는 물과 같은 액체일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 충진유체는 공기일 수 있다. 다만, 충진유체로 공기를 활용하는 경우에는, 공기와 같은 기체의 열 용량이 물과 같은 액체에 비해 상대적으로 작음을 고려하여, 히터의 개수나 발열량을 충진유체가 액체인 경우보다 크게 증가시키는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 충진유체는 액체를 포함할 수 있다. 충진유체에 포함되는 액체는 공기보다 비열 및 밀도가 큰 액체임이 바람직하다. 일반적으로 공기(air)의 경우, 그 밀도나 비열이 물에 비해 상대적으로 크지 않아, 콘크리트나 강으로 이루어지는 파일의 소정 두께를 통과하여 파일의 외측으로 고온의 열 전달이 이루어지려면 상술한 바와 같이 히터(952)가 보다 고열로 발열되어야 하는 측면이 있다. 이에 반해, 물과 같은 액체를 포함하는 충진유체는 공기에 비해 열 용량(밀도 및 비열)이 커서, 충진유체가 품은 열이 본파일(1) 외측으로 효율적으로 전달될 수 있다.

또한, 액체를 포함하는 충진유체는 높은 비열이 액체의 순환과 조합되면서 비교적 균일한 온도로 가열될 수 있어, 본파일(1) 외측으로 보다 균일한 열 전달이 이루어질 수 있다. 다시 말해, 액체를 포함하는 충진유체의 경우, 비열이 높아 천천히 식으면서(온도의 급강하 없이) 순환되기 때문에, 기체에 비해 균일한 온도를 유지하기 용이하다.

또한, 충진유체는 액체를 주성분으로 하고 일부 다른 물질이 첨가되는 형태로 구현될 수 있다. 이때, 충진유체에 첨가되는 물질로는 충진유체의 빠른 순환, 본파일(1)의 강도 저하 방지, 열 용량 증대 등의 다양한 기능 수행을 위한 첨가제가 활용될 수 있다. 예를 들어, 충진유체에는 높은 비열 및 밀도를 갖는 금속 분말, 금속 조각 또는 알갱이가 첨가될 수 있다.

다만, 충진유체는 이에만 한정되는 것은 아니며, 본파일(1)의 두께를 통과하는 열 전달을 좋은 효율로 이루어낼 수 있는 다양한 유체(액체 또는 기체)가 충진유체로 선택될 수 있다. 또한, 충진유체로 적합한 유체의 선택은, 히터(952)의 개수 및 출력과 같은 발열수단도 함께 고려하여 이루어짐이 바람직할 것이다.

또한, 충진유체는 본파일(1) 내에 주입되기 전에 선가열될 수 있다. 또한, 일반적으로 본파일(1) 내에 충진유체가 투입된 다음 히터(952)가 설치되겠지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예로, 히터(952)가 본파이프(1) 내에 먼저 설치되고 나서 충진유체가 주입될 수도 있다.

또한, 히터(952)는 충진유체를 가열할 수 있다. 예시적으로, 히터(952)는 전기발열 방식으로 구비될 수 있다. 다만, 히터(952)의 방식은 이에만 한정되는 것은 아니며, 다양한 발열 방식을 갖는 장치들이 히터(952)로 활용될 수 있다. 또한, 도 15를 참조하면, 히터(952)는 충진유체를 보다 균일하게 가열할 수 있도록 굴착 깊이 방향을 따라 길게 연장된 형상으로 구비될 수 있다.

또한, 도 15를 참조하면, 히터(952)는 본 파일(1) 내부에 길이 방향(연직 방향)을 따라 간격을 두고 복수 개 배치될 수 있다. 이와 같이 복수개의 히터(952)가 간격을 두고 설치됨으로써, 충진유체의 온도가 보다 균일하게 유지될 수 있고, 이에 따라 콘크리트가 보다 균일하게 경화되어 고른 강도 내지 주면마찰력이 확보될 수 있다.

또한, 충진유체와 접촉하도록 내부 온도 센서가 설치될 수 있다. 내부 온도 센서가 감지한 충진유체의 온도에 기초하여 히터(952)의 가동이 제어될 수 있다.

또한, 천공부(9)와 본파일(1) 사이의 주면부에 하나 이상의 주면 온도 센서가 설치될 수 있다. 내부 온도 센서가 시멘트밀크(97)에 열을 전달하는 열 전달 매개체인 충진유체의 온도를 감지하는 구성인데 반해, 주면 온도 센서는 시멘트밀크(97) 자체의 온도를 감지하는 구성에 해당할 수 있다.

또한 도 15를 참조하면, 복수 개의 히터(952) 중 최하측 히터(952)는 천공부(9)의 바닥면(본파일(1)의 바닥면)으로부터 미리 설정된 높이 이내에 배치될 수 있다. 미리 설정된 높이는 본파일(1) 내부에 충진된 충진유체 중 천공부(9)의 바닥면과 이웃하는 충진유체에 대해서도 미리 설정된 충진유체 온도범위의 온도로의 가열이 이루어질 수 있는 높이일 수 있다.

히터(952)가 주변의 충진유체를 가열하면, 가열된 충진유체는 밀도가 작아지면서 상승 이동하는 유체의 대류가 일어나게 된다. 이에 따라, 최하측 히터(952)가 천공부(9)의 바닥면에서 소정 이상 상측으로 이격되게 배치되는 경우, 천공부(9) 바닥면 부근의 충진유체에는 대류에 의한 온도 균일화가 이루어지지 못하는 한계가 있다. 이러한 경우, 천공부(9)의 바닥면과 이웃하는 콘크리트에는 열이 전달되지 않아 천공부(9) 내의 상층부에 위치하는 콘크리트에 비해 경화 속도가 느려져 천공부(9) 내의 콘크리트 중 최하측의 콘크리트는 다른 영역의 콘크리트에 비해 상대적으로 균일하게 양생(경화)되지 않을 수 있다. 이에 따라 본원의 발명자는 최하측 히터(952)의 배치 위치를 보다 디테일하게 설정할 필요성을 인지하였다. 유체의 가열시 대류를 고려하면 최하측 히터(952)는 천공부(9) 바닥면에 최대한 가깝게 또는 접촉되게 배치함이 바람직하겠으나, 본파일(1)의 하면에 대한 히터(952)의 접촉으로 인해 본 파일(1)의 하면 손상이 우려되는 경우에는, 본파일(1)의 하면에 대한 손상은 방지하면서 본파일(1)의 하면과 이웃하는 충진유체에 대해서도 미리 설정된 충진유체 온도범위의 온도로의 가열이 이루어질 수 있도록 최하측 히터(952)의 배치 위치를 설정함이 바람직할 것이다.

또한, 히터(952)는 충진유체가 미리 설정된 충진유체 온도범위의 온도로 가열되도록 발열할 수 있다. 예시적으로, 제어부(95)는 내부 온도 센서를 통해 감지된 충진유체의 온도에 기초하여 히터(952)의 발열(가동)을 제어할 수 있다. 즉, 제어부(95)와 내부 온도 센서의 조합을 통해 충진유체의 온도가 조절될 수 있다.

참고로, 제어부(95)는 히터(952)를 제어하는 부분, 내부 온도 센서를 제어하는 부분, 주면 온도 센서를 제어하는 부분 등을 포괄하는 개념으로 이해함이 바람직하다. 예를 들어, 제어부(95)는 도면에 도시된 바와 같이 일체적으로 구비될 수도 있지만, 각각의 제어 파트가 물리적으로 분리되도록 각각 별도의 구성으로 구비될 수도 있다.

또한, 미리 설정된 충진유체 온도범위는 상온보다 높은 하한을 갖는 온도범위일 수 있다. 본 시공 방법은 충진유체를 히터(952)를 이용해 고온으로 가열함으로써, 본파일(1) 외측에 타설되는 시멘트밀크(97)에 고온의 열 전달이 이루어지도록 하여, 결과적으로 시멘트밀크(97)가 상온을 초과하는 고온에서 양생되도록 함으로써, 시멘트밀크(97)가 상온 또는 상온보다 낮은 온도에서의 양생에 비해 훨씬 빠른 속도로 원하는 강도에 도달하도록 할 수 있다.

즉, 미리 설정된 충진유체 온도범위는 시멘트밀크(97)가 원하는 강도에 도달하는데 소요되는 시간을 상온에서 상기 원하는 강도에 도달하는데 소요되는 시간보다 단축시키도록 열 전달이 이루어지게 하는 온도범위일 수 있다. 다시 말해, 소정의 충진유체 온도범위는, 시멘트밀크(97)가 상온보다 높은 온도를 유지하며 고속 양생될 수 있는 정도로 시멘트밀크(97)에 열 전달을 수행할 수 있는 온도범위로 설정될 수 있다.

보다 구체적으로, 히터(952)는 충진유체를 직접 가열하고, 이렇게 직접 가열된 충진유체로부터 시멘트밀크(97)로 열 전달이 이루어지면서 시멘트밀크(97)가 승온되는 것이므로, 충진유체가 상온보다 상당히 높게 가열되어야 시멘트밀크(97)가 상온보다 높게 가열될 수 있을 것이다. 즉, 충진유체가 히터(952)에 의해 실제 가열되는 온도보다 충진유체로부터 열을 전달받아 가열되는 시멘트밀크(97)의 온도는 낮을 수밖에 없으므로, 충진유체는 시멘트밀크(97)를 정해진 시간(시공현장의 공기를 고려한 계획된 시간) 이내에 고속 양생할 수 있는 고온 가열이 가능한 정도의, 상온보다 충분히 높은 온도로 가열됨이 바람직하다.

또한, 미리 설정된 충진유체 온도범위는 형성되는 본파일(1)의 두께, 본파일(1) 하나당 커버 범위 등 충진유체로부터 본파일(1) 외측의 시멘트밀크(97)로의 열 전달에 영향을 미치는 요인들을 고려하여, 시공현장 별로 맞춤 설정함이 바람직하다. 또한, 미리 설정된 충진유체 온도범위는 충진유체가 직접적으로 접촉되는 본파일(1)의 강도 저하 등에 영향을 미치지 않는 정도의 온도범위로 설정됨이 바람직하며, 충진유체의 성분, 밀도, 비열 등의 제원과 본파일(1)의 재질 등의 제원을 함께 고려하여 설정될 수 있다.

또한, 참고로, 시멘트밀크(97) 온도 센서는 소정의 직경을 갖는 연직 관 내부에 복수개가 상하 방향으로 간격을 두고 배치되는 형태로 구비될 수 있다. 이때, 연직 관은 그 내부에 배치된 시멘트밀크(97) 온도 센서가 양생 중인 시멘트밀크(97)의 온도를 보다 직접적이고 정확하게 측정할 수 있도록 둘레에 다수의 홀이 형성된 유공관으로 구비될 수 있다. 제어부(95)는 유체 온도 센서가 감지한 충진 유체의 온도 및 시멘트밀크(97) 온도 센서가 감지한 시멘트밀크(97)의 온도에 기초하여 상술한 바와 같이, 충진유체가 미리 설정된 충진유체 온도범위의 온도로 가열되도록 히터(952)의 발열을 제어할 수 있다.

도 16은 본원의 일 실시예에 따른 파일 시공 방법의 보조파일을 인발하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 17은 본원의 일 실시예에 따른 파일 시공 방법의 철골 구조물을 배치하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이며, 도 18은 본원의 일 실시예에 따른 파일 시공 방법의 본파일의 상측을 채움하는 단계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 16을 참조하면, 본 파일 시공 방법은 앵커 구조체(3)를 이용하여 본파일(1)로부터 보조파일(2)을 분리하여 인발하는 단계(이하 '제3 단계'라 함)를 포함한다. 제3 단계는 앵커 강선(32)에 작용되는 인장력을 해제한 후, 앵커 강선(32)을 회전시킴으로써 앵커 강선(32)과 하부 앵커 정착체(31)의 연결을 해제할 수 있다. 이는 상술하였으므로 자세한 설명은 생략한다. 앵커 강선(32)의 하부와 하부 앵커 정착체(31)의 연결이 해제됨으로써 본파일(1)과 보조파일(2)은 분리 가능한 상태가 될 수 있고, 이후에 보조파일(2)은 인발될 수 있다.

또한, 도 17을 참조하면 본 파일 시공 방법은 본파일(1) 내부를 타설하고, 본파일(1) 상에 철골 구조물(96)을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 예시적으로, 본파일(1) 내부는 콘크리트로 타설될 수 있다. 여기서, 철골 구조물(96)의 형상은 도면에 도시된 바에만 한정되는 것은 아니며, 당 분야의 통상의 기술자에게 기알려져 있거나 향후 개발될 예정인 다양한 타입의 철골 구조물(96)의 형상으로 적용될 수 있다.

또한 도 18을 참조하면, 본 파일 시공 방법은 케이싱(91)을 제거하고 본파일(1)의 상측을 채움하는 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로, 천공부(9)의 본파일(1)의 상측 부분에는 흙채움이 이루어질 수 있다.본 파일 조립체를 이용하는 본 파일 시공 방법은 P.R.D 공법에 적용될 수 있다. 또한, 본 파일 시공 방법은 기성 본항(본파일) 내부에 콘크리트를 타설하고 그 상부에 건축철골을 배치하는 대안공법에 활용될 수 있다. 본 파일 시공 방법에 따르면, 기성파일의 우수한 내력을 최대한 활용하고 경타를 통해 선단지지층에 기성 본항을 위치시킬 경우 기존 P.R.D 공법과 대비하여 천공경의 축소가 가능하여 경제성 및 시공성이 확보될 수 있다.

또한, 본 파일 조립체 및 본 파일 시공 방법은 공삭공 시공 조건에서의 양방향재하시험에 적용될 수 있다. 파일시공면과 굴착면의 차이로 인하여 발생하는 이른바 ‘공삭공’시공에 본 파일 조립체 또는 본 파일 시공 방법이 적용될 경우, 불확실한 선단지지 상태의 품질을 보다 정확하게 판명할 수 있어 공사의 신뢰도가 향상될 수 있다. 또한, 상술한 본 파일 시공 방법에 따라 히터를 이용해 시멘트밀크를 보다 빠르게 양생하는 히터 파일 공법이 적용을 적용하면 파일의 선단지지력은 물론 조기에 주면마찰력의 발현 정도를 확인할 수 있으므로 지지력 부족 등에 대한 신속한 대처가 가능하다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 본파일
2: 보조파일
21: 바디
22: 안착 플레이트
221: 상부 안착 홀
2211: 테이퍼 구간
2212: 테이퍼 구간이 아닌 구간
23: 개구부
25: 연결 유도 유닛
251: 경사면
3: 앵커 구조체
31: 하부 앵커 정착체
311: 하부 외찌 세트
312: 정착구 유닛
3121: 하부 안착 홀
313: 외찌 연동 유닛
3131: 수나사부
3132: 강선 끼움 홈
314: 암나사부
32: 앵커 강선
33: 상부 외찌 세트
4: 보조파일 캡
41: 거더
42: 홀
43: 상부 캡부
44: 하부 캡부
9: 천공부
91: 케이싱
92: 스크류
94: 경타 장비
95: 제어부
951: 연결 라인
952: 히터
96: 철골 구조물
97: 시멘트밀크

Claims (10)

1. 공삭공 시공에 이용되는 파일 조립체에 있어서,
   내부가 중공인 관 형상의 본파일;
   상기 본파일 상에 안착 배치되고, 관 형상의 바디 상측에 복수의 상부 안착 홀이 형성된 안착 플레이트가 구비되는 보조파일; 및
   상기 복수의 상부 안착 홀 각각에 대응하여 상기 본파일의 내부에 고정 배치되는 복수의 하부 앵커 정착체, 및 상기 복수의 하부 앵커 정착체 각각에 하부가 정착 고정되고 상기 복수의 상부 안착 홀 각각에 상부가 안착되어 하향 이동이 제한되게 고정되는 복수의 앵커 강선을 갖는 앵커 구조체를 포함하되,
   상기 앵커 강선은 인장력이 작용된 긴장 상태로 상기 상부 안착 홀에 안착되어, 상기 보조파일과 상기 본파일이 상호 연결되도록 하고,
   상기 앵커 구조체는, 상기 앵커 강선에 작용된 인장력이 해제된 긴장 해제 상태에서 상기 하부 앵커 정착체로부터 상기 앵커 강선이 분리 가능하도록 구비되며,
   상기 하부 앵커 정착체는,
   상기 앵커 강선의 하부 둘레를 파지하고 외주면이 위로 갈수록 좁아지는 형상을 이루는 하부 외찌 세트; 및
   상기 하부 외찌 세트의 외주면의 형상에 대응하여 아래로 갈수록 그 폭이 좁아지는 테이퍼 구간을 갖는 하부 안착 홀이 형성된 정착구 유닛을 포함하고,
   상기 긴장 해제 상태에서 상기 앵커 강선의 상단을 회전시키면, 상기 하부 앵커 정착체 중 상기 앵커 강선의 하단과 끼움 결합에 의해 마찰 연결된 부분이 상기 회전에 따라 나사 결합 진행되어 하향 이동되면서 상기 하부 외찌 세트가 상기 하부 안착 홀로부터 하향 이격되는 것인, 파일 조립체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 앵커 구조체는, 상기 앵커 강선의 상부 둘레를 파지하고 외주면이 아래로 갈수록 좁아지는 형상을 이루는 상부 외찌 세트를 더 포함하고,
   상기 상부 안착 홀은 상기 상부 외찌 세트의 외주면의 형상에 대응하여 상단으로부터 아래로 갈수록 그 폭이 좁아지는 테이퍼 구간을 갖는 것인, 파일 조립체.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 하부 앵커 정착체는,
   상기 하부 외찌 세트의 상하 방향 이동과 연동되되 상기 하부 외찌 세트의 수평 방향 이동은 불구속하도록 상기 하부 외찌 세트의 하부와 연결되고, 수나사부가 하향 돌출되는 외찌 연동 유닛; 및
   상기 정착구 유닛의 하부와 연결되고, 상기 수나사부와 나사 결합 가능하게 하향 함몰 형성된 홈 또는 홀 형태의 암나사부를 더 포함하고,
   상기 외찌 연동 유닛은, 상기 앵커 강선에 작용된 인장력에 의해 상기 하부 외찌 세트가 상기 하부 안착 홀의 내주면을 가압하는 상기 긴장 상태에서 상기 수나사부가 상기 암나사부와 나사 결합되지 않도록 구비되는 것인, 파일 조립체.
5. 제4항에 있어서,
   상기 외찌 연동 유닛의 상단에는 상기 앵커 강선의 하단을 끼움 결합 가능하도록 하향 함몰된 강선 끼움 홈이 형성되고,
   상기 끼움 결합은, 상기 수나사부가 상기 암나사부에 진입한 상태에서, 상기 앵커 강선의 회전을 통해 상기 외찌 연동 유닛의 수나사부를 회전시켜 상기 수나사부가 상기 암나사부에 나사 결합 가능하도록 하는 회전 마찰력이 상기 앵커 강선의 하단과 상기 강선 끼움 홈 사이에 형성되도록 이루어지고,
   상기 수나사부와 상기 암나사부가 나사 결합된 상태에서 상기 앵커 강선을 미리 설정된 힘 이상으로 상향으로 잡아당기면, 상기 앵커 강선의 하단이 상기 강선 끼움 홈으로부터 상향 이탈 가능하도록 이루어지는 것인, 파일 조립체.
6. 제1항에 있어서,
   상기 보조파일은, 상기 상부 안착 홀에 안착된 상기 앵커 강선의 상부로부터 상향 이격된 상기 안착 플레이트의 상측에 형성되는 개구부를 포함하고,
   상기 파일 조립체는 상기 개구부를 덮는 보조파일 캡을 더 포함하며,
   상기 보조파일에 대한 경타는 상기 보조파일 캡에 대한 경타를 통해 이루어지는 것인, 파일 조립체.
7. 제1항에 있어서,
   상기 보조파일은, 그 하면과 상기 본파일의 상면과의 맞춤 접촉이 유도되도록 상기 바디의 내주면으로부터 상기 바디의 하측으로 돌출되는 연결 유도 유닛을 포함하는 것인, 파일 조립체.
8. 제7항에 있어서,
   상기 연결 유도 유닛의 하단의 외측면은 아래로 갈수록 보조파일의 내측을 향하게 기울어진 경사면으로 구비되는 것인, 파일 조립체.
9. 공삭공 시공에 해당하는 파일 시공 방법에 있어서,
   (a) 제1항에 따른 파일 조립체를 형성된 천공부 내에 배치하는 단계;
   (b) 상기 본파일의 주면에 시멘트밀크를 주입하여 양생하는 단계; 및
   (c) 상기 앵커 구조체를 이용하여 상기 본파일로부터 상기 보조파일을 분리하여 인발시키는 단계를 포함하는 파일 시공 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 (b) 단계는, 상기 본파일 내부에 충진되는 충진유체와 접촉하도록 중공부의 내부에 히터를 설치하고, 상기 충진유체에서 상기 시멘트밀크로 열 전달이 이루어지도록 상기 히터의 발열을 통해 상기 충진유체를 가열하여, 상기 시멘트밀크를 상온 양생 대비 고속 양생하는 것인, 파일 시공 방법.
    

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