KR102110809B1

KR102110809B1 - 외부보강관에 의한 보강 헬리컬 파일 시공 방법

Info

Publication number: KR102110809B1
Application number: KR1020190174100A
Authority: KR
Inventors: 이윤주
Original assignee: 이윤주
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2020-05-14

Abstract

본 발명은, 보강 헬리컬 파일의 시공 방법에 있어서, a) 헬리컬 날개가 구비되어 있는 하부관(30)과 상부관(20)을 지반 속에 회전 관입하는 단계; b) 상기 상부관(20)의 상부에 파일상부 보강구조체를 회전 관입하는 단계를 포함하는 보강 헬리컬 파일 시공 방법에 관한 것이다.

Description

외부보강관에 의한 보강 헬리컬 파일 시공 방법{Construction method for reinforced helical pile}

본 발명은, 지반 속에 설치되는 파일의 상부 보강구조와 회전력에 의해 지반 속에 관입시켜 상부구조를 지지하는 헬리컬 파일에 관한 것으로, 특히 원형 단면의 파일과 헬리컬 파일의 상부를 보강할 수 있는 파일 시공 방법에 관한 것이다.

건축물이나 토목구조물이 지반 위에서 안전하게 지지될 수 있도록 하기 위해, 상부구조물의 하중을 지지하고, 하중을 지반으로 전달하기 위해 지반 속으로 파일(Pile)을 설치하게 되는데, 파일의 설치는 파일에 타격을 가하여 타입하는 타격방법과 파일에 압입력을 가하여 압입하는 압입방법이 사용되어 왔다.

그러나 종래의 타격방법과 압입방법은 시공 시 소음과 진동에 의하여 안전상의 문제와 환경상의 문제가 지적되면서 최근에는 회전에 의한 압입방식이 개발되어 사용되고 있다.

회전압입방식에는 헬리컬 파일(Helical Pile)이 사용된다. 헬리컬 파일은 일반적으로 파이프형태로 된 샤프트와 헬리컬 날개, 지압판 등을 포함하여 구성된다.

헬리컬 파일은 헬릭스 모터를 이용한 회전 힘(Torque Force)을 이용하여 헬리컬 날개를 회전시켜 지반 속에 관입하게 된다.

관입되는 파일의 전체 길이와 동일한 관을 제작하기가 어렵고, 그러한 관을 시공하는 것 역시 어렵기 때문에, 통상 일정길이(3~m 내외)의 관을 준비하여, 헬리컬 날개가 부착된 하부관을 먼저 관입하고, 이후 하부관과 상부관을 연결하면서 순차적으로 회전관입한 후, 레미콘 및 시멘트 모르타르 등을 이용하여 관의 내부 및 외부에 그라우팅(Grouting)을 하고, 파일의 두부 정리 후 지압판을 설치하는 순서로 시공하게 된다.

이때 하부관과 상부관의 연결방법으로, 용접에 의해 부착시키는 방법, 상부관과 하부관에 나사선을 형성하여 나사결합하는 방법 등을 사용하고 있으나, 종래의 방법은 헬리컬 파일을 회전 관입할 때 회전력에 의해 하부관과 상부관의 연결부가 파손되어 파일의 회전 관입이 더 이상 진행되지 않는 경우가 발생하였고, 지중에서 파일의 연결부가 파손된 경우에는 이들의 제거 및 재시공을 위해 지반을 굴착하여 제거해야 하므로, 시공비용이 상승하고, 공기가 지연되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 헬리컬 파일은 헬리컬 날개에 의해 지지력이 증대되기 때문에 제작비용과 공사비용을 절감하기 위해 관의 직경 및 두께 등을 줄여 시공하는 경우가 많은데, 파일의 직경이 줄어들게 되어 파일의 내하력이 저하되는 경우가 발생하고, 압축력뿐만 아니라 지진, 풍하중 등과 같은 수평하중에 대한 저항능력이 작은 단점이 있었고, 파일의 전체 직경을 크게 증가시킬 때에는 경제성이 저하되는 문제가 발생하였다.

따라서 파일의 전체 직경을 증가시키지 않고, 공사비를 크게 증가시키지 않으면서, 간편하고 효율적으로 파일의 지지력을 증대시킬 수 있는 방법의 개발이 요구되었다.

등록특허공보 10-1852826

본 발명은, 위와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위해, 간단한 방법으로 상부관의 상부를 보강하는 헬리컬 파일 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은, 원형 단면을 갖는 파일의 상부를 보강할 수 있는 파일상부 보강구조체와 이를 이용한 원형 단면 파일 상부 보강 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

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본 발명에서는, 원형 단면으로 된 파일의 상부를 보강하는 파일상부 보강구조체에 있어서, 상기 파일상부 보강구조체는, 외부보강관(40), 삽입가이드관(50), 토사유입방지링(60), 지압판(80)을 포함하되, 상기 외부보강관(40)은, 상기 파일의 직경보다 큰 직경을 가지고, 상기 파일과 동심원을 이루도록 상기 파일의 상부 외면을 둘러싸도록 설치되고, 상기 파일의 상부에 상기 삽입가이드관(50)이 씌워지되, 상기 삽입가이드관(50)의 외측으로 상기 외부보강관(40)이 위치하며, 상기 삽입가이드관(50)의 아래에 상기 토사유입방지링(60)이 위치하고, 상기 지압판(80)은 상기 파일의 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 파일상부 보강구조체를 제공한다.

상기 토사유입방지링(60)은 상기 파일에 끼워져 상기 외부보강관(40) 및 상기 삽입가이드관(50)의 아래에 위치하고, 상기 파일의 상부로 상기 삽입가이드관(50)이 씌워지고, 상기 지압판(80)에는 제1그라우팅공(81)과 제2그라우팅공(82)이 구비되며, 회전모터의 회전력에 의해 상기 삽입가이드관(50)이 회전하게 되면, 상기 외부보강관(40)과 상기 토사유입방지링(60)이 함께 회전하면서, 상기 삽입가이드관(50), 외부보강관(40) 및 토사유입방지링(60)이 지반 속으로 관입되는 것을 특징으로 한다.

상기 파일 상부와 상기 삽입가이드관(50)의 사이에 위치하는 가이드관위치유지구(70)를 더 포함한다.

상기 외부보강관(40)은, 본체(41); 상기 본체(41)의 상단에 구비되는 걸림홈(42); 상기 본체(41)의 하단에 구비되는 절삭날(43)을 포함하고, 상기 삽입가이드관(50)은, 본체(51); 상기 본체(51)의 상부에 구비되되, 상기 걸림홈(42)에 삽입되어 회전모터의 회전력을 외부보강관(40)으로 전달하는 걸림돌기(52); 상기 본체(51)의 하단에 구비되는 절삭날(53); 상부커버본체(551) 및 상부커버날개(552)를 포함하는 상부커버(55)를 포함하며, 상기 토사유입방지링(60)은, 본체(61); 상기 본체(61)의 상단에서 외측으로 구비되는 토사유입방지판(64); 상기 본체(61)의 측면 및/또는 하단에 구비되는 절삭날(63); 상기 토사유입방지판(64)에 형성되어 상기 절삭날(53)이 삽입되는 절삭날삽입홈(62)을 포함하고, 상기 상부커버날개(552)의 두께(t1)가, 상부커버본체(551)의 두께(t2)와 가이드관위치유지구(70)의 상부커버(72)의 두께(t3)를 합한 것과 동일하게 하여, 상기 파일과 외부보강관(40)의 상단 높이를 맞출 수 있도록 하고, 회전 관입시 외부보강관(40)에 압입력을 주어 걸림돌기(52)가 파손되는 것을 방지하고, 관입이 완료된 후에는 상기 삽입가이드관(50)과 상기 가이드관위치유지구(70)는 파일로부터 제거되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서는, 원형 단면으로 된 파일의 상부를 보강하는 방법에 있어서, 가) 파일을 설치하는 단계; 나) 상기 파일의 상부에 상기 파일상부 보강구조체를 회전 관입하는 단계를 포함하는 원형 단면 파일 상부 보강 방법을 제공한다.

본 발명에서는, 보강 헬리컬 파일의 시공 방법에 있어서, a) 헬리컬 날개가 구비되어 있는 하부관(30)과 상부관(20)을 지반 속에 회전 관입하는 단계; b) 상기 상부관(20)의 상부에 상기 파일상부 보강구조체를 회전 관입하는 단계를 포함하는 보강 헬리컬 파일 시공 방법을 제공한다.

본 발명에서는, 보강 헬리컬 파일의 시공 방법에 있어서, A) 헬리컬 날개가 구비되어 있는 하부관(30)을 지반 속에 회전 관입하는 단계; B) 상기 하부관(30)의 상부에 토사유입방지링(60)을 끼우는 단계; C) 연결부(10)를 이용하여 상기 하부관(30)과 상부관(20)을 연결하는 단계; D) 연결부(10)에 의해 연결된 상기 하부관(30)과 상부관(20)을 함께 회전 관입하는 단계; E) 상기 상부관(20)의 상부에, 삽입가이드관(50)과 상기 삽입가이드관(50)의 외측에 위치하는 외부보강관(40)을 설치하여 회전 관입하는 단계; F) 상기 삽입가이드관(50)의 절삭날(53)이 상기 토사유입방지링(60)의 절삭날삽입홈(62)에 삽입되어, 상기 삽입가이드관(50), 외부보강관(40) 및 토사유입방지링(60)이 함께 회전 관입하는 단계; G) 상기 삽입가이드관(50)을 제거하는 단계를 포함하는 보강 헬리컬 파일 시공 방법을 제공한다.

상기 D)단계와 E)단계 사이에, 상기 상부관(20)과 상기 삽입가이드관(50)의 사이에 가이드관위치유지구(70)를 설치하는 단계를 더 포함한다.

상기 G)단계 후에, 상기 하부관(30) 및 상부관(20)의 내부, 상기 외부보강관(40)의 내부에 그라우팅하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따른 파일상부 보강구조체 및 이를 이용한 원형단면 파일 상부 보강 방법, 보강 헬리컬 파일 시공 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 설치된 파일의 상부에 간단한 구조를 갖는 파일상부 보강구조체를 설치하고, 회전모터에 의해 파일상부 보강구조체를 회전 관입시키면 파일 상부를 보강할 수 있으므로, 파일 상부의 보강작업이 간편하다.

둘째, 외부보강관과 파일 사이에 토사 및 이물질이 유입되는 것을 토사유입방지링에 의해 억제할 수 있으므로, 외부보강관과 파일 사이에 균일하고 품질 높은 그라우팅을 실시할 수 있어 파일 상부의 압축강도와 휨강성 보강효과가 높다.

셋째, 외부보강관의 상단에 형성된 걸림홈에, 삽입가이드관의 걸림돌기가 삽입되어 삽입가이드관과 외부보강관이 함께 회전 관입되므로 작업효율이 높다.

넷째, 삽입가이드관의 절삭날이 토사유입방지판의 절삭날삽입홈에 삽입된 상태에서 삽입가이드관과 토사유입방지판이 함께 회전 관입되므로 작업이 효율적으로 진행되고, 외부보강관 내부로 토사유입이 최대한 억제할 수 있다.

다섯째, 상부관과 하부관을 연결하여 설치하는 헬리컬 파일의 경우, 연결부의 아래에 토사유입방지링을 미리 설치하여 놓으면, 상하부관의 회전관입에 의해 토사유입방지링도 함께 회전관입되므로 작업효율이 높고, 상부관 주변을 흙을 미리 배제할 수 있는 효과가 있다.

도 1, 2는 종래기술이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 헬리컬 파일의 사시도이다.
도 4는 본 발명이 적용되는 헬리컬 파일의 연결부이다.
도 5는 상부관의 외측에 외부보강관이 설치된 모습이다.
도 6은 상부관과 외부보강관의 상부에 지압판이 설치된 모습이다.
도 7은 파일상부 보강구조체가 상부관 상부에 체결된 모습이다.
도 8은 연결부가 있는 경우 파일상부 보강구조체가 동작하는 실시예이다.
도 9는 외부보강관의 사시도이다.
도 10은 삽입가이드관의 사시도이다.
도 11은 토사유입방지링의 사시도이다.
도 12는 가이드관위치유지구의 사시도이다.
도 13은 상부관과 외부보강관의 상부에 1차 그라우팅된 단면도이다.
도 14는 상부관과 외부보강관의 상부로 기초콘크리트를 타설한 단면도이다.
도 15는 외부보강관 상부의 확대도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명이 적용되는 헬리컬 파일은, 도 3, 4에 도시되어 있는 것과 같이 상부관(20), 하부관(30), 연결부(10)를 포함한다.

하부관(30)에는 헬리컬 날개(31)가 구비되어 있고, 회전에 의해 헬리컬 날개가 관입됨으로써 지지력을 발휘하게 된다. 도 3을 보면, 상기 상부관(20)의 하단과 상기 하부관(30)의 상단이 연결부(10)에 의해 연결되어 있다. 상기 연결부(10)는 회전모터에 의해 발생된 상부관(20)의 회전력을 하부관(30)으로 전달시키게 된다.

도 3, 4에는 상기 상부관(20)을 하나만 도시하였으나, 최종 설치되는 파일의 규모, 길이 등에 따라 상기 상부관(20)은 복수가 될 수 있고, 복수가 되는 경우에는 상부관의 위로 다른 상부관이 연결되는 구조로 설치된다. 그리고 헬리컬 파일의 규모가 작을 경우에는, 상부관과 하부관으로 구분되지 않고, 헬리컬 날개가 구비된 하나의 관이 하나의 헬리컬 파일이 된다.

상기 연결부(10)는, 상기 상부관(20)의 하부에 부착되는 ㄷ자형 지압돌기(210)와 연결관(100)을 포함한다. 상기 연결관(100)은 하부관(30)의 상부에 용접에 의해 부착될 수도 있고, 볼트결합에 의해 결합될 수도 있다. 그리고 상기 상부관(20)의 하부와 연결관(100)에는 볼트공이 구비되어 볼트(301)와 너트(302)에 의해 체결된다.

이하에서는 본 발명의 파일상부 보강구조체와 이를 헬리컬 파일에 적용하는 보강 헬리컬 파일 시공 방법에 대해 설명한다.

도 7, 8에는 본 발명의 파일 상부 보강구조체가 결합된 상태의 단면도가 도시되어 있고, 도 9 내지 12에는 세부 구성의 사시도가 도시되어 있다.

도 7은 중간에 연결부가 없을 경우 상부관(20)의 상부를 보강하는 단면도이고, 도 8은 연결부(10)가 있을 경우 상부관(20) 상부를 보강하는 단면도이다.

본 발명의 파일 상부 보강구조체는, 외부보강관(40), 삽입가이드관(50), 토사유입방지링(60), 가이드관위치유지구(70)를 포함한다.

도 7에 도시되어 있는 것과 같이, 상부관(20)의 상부에 삽입가이드관(50)이 씌워져 있고, 삽입가이드관(50)의 외측으로 상기 외부보강관(40)이 위치한다. 그리고 삽입가이드관(50)의 아래로는 토사유입방지링(60)이 위치한다.

상부관(20)의 상부와 삽입가이드관(50)의 사이에는 가이드관위치유지구(70)를 더 설치할 수 있다.

외부보강관(40)은, 상부관의 직경보다 큰 직경을 가지고, 상부관과 동심원을 이루도록 상부관의 상부 외면을 둘러싸도록 설치되는데, 도 9에는 외부보강관(40)의 사시도가 도시되어 있다.

도 9에 나타나 있는 것과 같이, 외부보강관(40)은 원형관 형태로 이루어지는 본체(41)가 있고, 상기 본체(41)의 상단에는 걸림홈(42)이 구비되며, 상기 본체(41)의 하단에는 절삭날(43)이 구비된다.

상기 걸림홈(42)은, 도 9에 도시된 것과 같이 역L자형 모양으로 할 수 있고, 직사각형태로 할 수도 있다.

삽입가이드관(50)으로부터 전해지는 회전력만을 전달하고자 하는 경우에는 직사각형의 걸림홈(42)을 형성할 수 있고, 회전력 전달에 더하여 외부보강관(40)을 리프팅(Lifting)하거나 이동시키고자 하는 경우에는 역L자형 걸림홈(42)을 형성할 수 있다.

역L자형으로 걸림홈을 형성하는 경우, 삽입가이드관(50)의 걸림돌기(52)는 수직홈(422)을 통해 삽입되고, 도 10에 도시한 회전방향으로 삽입가이드관(50)을 회전하면 걸림돌기(52)가 수평홈(421)에 끼워져 회전력을 전달시키게 된다.

외부보강관(40)의 회전 관입이 완료되면, 회전모터를 반대 방향으로 회전시켜 걸림돌기(52)가 수평홈(421)으로부터 빠져 나오게 되고, 삽입가이드관(50)을 위로 리프팅하여 제거하게 된다.

상기 절삭날(43)은, 외부보강관(40)을 회전 관입할 때 지반을 절삭하기 위해 구비한다.

도 10에는 상기 외부보강관(40)을 가이드하면서 회전 관입시킬 수 있는 삽입가이드관(50)이 도시되어 있다.

도 10에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 삽입가이드관(50)은, 원형관 형태로 이루어지는 본체(51)가 있고, 상기 본체(51)의 상부에는 상기 걸림홈(42)에 삽입되어 회전모터의 회전력을 외부보강관(40)으로 전달하는 걸림돌기(52)가 구비되며, 상기 본체(51)의 하단에는 절삭날(53)이 구비되고, 본체(51)의 상단에는 본체(51)의 직경보다 큰 직경을 가지는 상부커버(55)가 구비되고, 상기 상부커버(55)의 상부로는 회전력전달구(54)가 구비된다.

도 10, 15에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 상부커버(55)는 상기 본체(51)와 일체로 형성되는 상부커버본체(551)와 상기 상부커버본체(551)로부터 외측으로 형성되는 상부커버날개(552)를 포함한다. 상부커버날개(552)의 직경이 상기 외부보강관(40)의 외경보다 크게 하여, 회전 관입시 회전 장비의 무게를 이용한 압입력을 외부보강관(40)에 작용시켜 회전 압입을 원활히 할 수 있다.

그리고 설치가 완료된 상부관(20)과 외부보강관(40)의 상단 높이를 동일하게 하기 위해, 상기 상부커버날개(552)의 두께(t1)가, 상부커버본체(551)의 두께(t2)와 가이드관위치유지구(70)의 상부커버(72)의 두께(t3)를 합한 것과 동일하게 한다(도 15 참조).

즉, 도 15에서 t1 = t2 + t3 로 함으로써, 상부관(20)과 외부보강관(40)의 상단 높이를 동일하게 맞추기 위한 추가적인 작업을 하지 않아도 되므로 시공성, 작업효율성이 상승하고, 시공의 품질이 높아지며, 걸림돌기(52)가 파손되는 것을 방지하는 특별한 효과가 있다.

상기 상부커버본체(551)로부터 외측으로 형성되는 상부커버날개(552)를

상기 걸림돌기(52)와 걸림홈(42)의 수는 1개 이상으로 하되, 회전력, 외부보강관(40) 및 삽입가이드관(50)의 제원 등에 따라 결정한다.

회전모터의 회전력이 회전력전달구(54)를 거쳐, 본체(51)→ 걸림돌기(52)→걸림홈(42)으로 전달됨으로써 외부보강관(40)이 지반속으로 회전관입된다.

상기 절삭날(43)과 절삭날(53)은 삼각형, 사각형 또는 절삭부분이 뾰족한 사다리꼴, 원형 등을 사용할 수 있다.

도 11에는 토사유입방지링(60)이 도시되어 있는데, 상기 토사유입방지링(60)은, 원통형으로 상하 관통되어 있는 본체(61)가 있고, 상기 본체(61)의 상단에서 외측으로 형성되는 토사유입방지판(64)이 구비되며, 상기 본체(61)의 측면 및/또는 하단에는 절삭날(63)이 구비되고, 상기 토사유입방지판(64)에는 상기 절삭날(53)이 삽입되는 절삭날삽입홈(62)이 구비된다.

상기 토사유입방지링(60)은 외부보강관(40)의 하부에서 먼저 토사를 굴착함으로써 토사와 이물질 등이 외부보강관(40)과 상부관(20) 사이로 유입되는 것을 방지한다.

도 12에는 가이드관위치유지구(70)가 도시되어 있는데, 도 12에서 보는 것과 같이, 원통형의 본체(71)가 있고, 본체의 내부에는 내부공간(73)이 형성되어 상기 내부공간(73)으로 상부관(20) 또는 파일의 상부가 삽입되며, 본체(71)의 일측은 상부커버(72)가 구비되어 가이드관위치유지구(70)가 상부관의 상부에 걸쳐질 수 있도록 한다.

상기 상부커버(72)는 본체(71)가 상부관의 상부에 걸쳐질 수 있도록 하는 역할을 하므로 본체의 일측이 상부커버(72)에 의해 반드시 폐쇄되어 있을 필요는 없다.

상기 가이드관위치유지구(70)는, 상기 상부관 상부와 상기 삽입가이드관(50)의 사이에 위치하여, 회전 관입시 삽입가이드관(50)이 흔들리지 않고 안정적으로 회전 관입되도록 하고, 아울러, 상부관(20)과 외부보강관(40)의 단면이 동심원이 될 수 있도록 정밀한 시공을 가능하게 한다. 즉, 가이드관위치유지구(70)를 두고 시공함으로써, 상부관과 외부보강관 사이의 간격이 원둘레를 걸쳐 동일하도록 시공할 수 있게 되고, 이는 상부관과 외부보강관에 의한 보강구조가 완전한 대칭구조가 될 수 있도록 하여 구조적 취약부가 없도록 하는 특별한 효과가 있다.

그리고 외부보강관(40)의 관입이 완료된 후에는 상기 삽입가이드관(50)과 상기 가이드관위치유지구(70)는 제거된다.

이하에서는 위에서 설명한 파일상부 보강구조체를 이용하여 보강 헬리컬 파일을 시공하는 방법에 대해 설명한다.

외부보강관은 수평력과 모멘트에 대한 보강이므로, 외부보강관(40)의 길이는 상부관 내지 파일 외경의 5배 내외로 연장하는 것이 바람직하고, 휨모멘트에 저항하기 위해 5배 이상 깊게 매입할 수도 있다.

도 7에는 연결부(10)가 없는 상부관(20)의 상부에 보강구조체가 설치된 단면도가 도시되어 있다. 상부관(20)의 길이에 비해 외부보강관(40)의 길이가 짧을 경우(즉 보강구조체의 길이가 상부관보다 짧아 보강구조체의 아래에 연결부가 위치한 경우) 도 7의 실시예가 적용될 수 있고, 또한 헬리컬 파일의 규모가 작아 상부관과 하부관으로 구분되지 않고, 하나의 관이 하나의 헬리컬 파일이 되는 경우에도 도 7의 실시예가 적용된다.

도 7과 같은 경우의 보강 헬리컬 파일의 시공 방법은, 먼저 도 3, 4와 같이 헬리컬 날개가 구비되어 있는 하부관(30)과 상부관(20)을 지반 속에 회전 관입한다. 이때 하부관과 상부관의 사이에는 연결부가 구비된다.

그리고, 설치된 상기 상부관(20)의 상부에 파일상부 보강구조체를 조립하고, 회전 관입하게 된다. 상부관 상부에서의 파일상부 보강구조체의 조립은, 상부관에 토사유입방지링(60)을 먼저 끼우고, 외부보강관(40)을 삽입가이드관(50)의 외부에 조립한 후, 가이드관위치유지구(70)를 설치하고, 토사유입방지링(60)의 절삭날삽입홈(62)에 삽입가이드관의 절삭날(53)을 삽입할 수도 있고, 외부보강관(40), 삽입가이드관(50) 및 토사유입방지링(60)을 미리 조립할 수도 있다.

외부보강관(40)의 회전 관입이 완료되면, 삽입가이드관(50)과 가이드관위치유지구(70)를 제거한다.

도 8에는 하부관(30)과 상부관(20)의 사이에 연결부(10)가 구비되어 있고, 연결부(10)의 아래에 토사유입방지링(60)이 설치되어 있는 단면도가 도시되어 있다. 상부관(20)의 전체 길이에 걸쳐 외부보강관(40)으로 보강하는 경우 도 8의 실시예가 적용된다.

도 8과 같은 경우의 보강 헬리컬 파일의 시공 방법은, 먼저 헬리컬 날개가 구비되어 있는 하부관(30)을 지반 속에 회전 관입하고, 상기 하부관(30)의 상부를 통해 토사유입방지링(60)을 끼운다.

연결관(100)을 하부관(30)의 상부에 용접한 상태로 공장생산된 경우에는 토사유입방지링(60) 본체(61)의 내경을 연결관(100)과 같거나 약간 크게 하고, 볼트(301)의 길이보다는 작게 한다. 토사유입방지링 본체(61)의 내경을 이렇게 함으로써 연결관(100)이 부착되어있는 하부관(30)의 상부로 토사유입방지링(60)을 끼워 넣을 수 있다.

이후 연결관의 상부로 상부관(20)을 연결하고 볼트(301)를 체결하면 상부관(20)이 연결된다.

그 다음 연결부(10)에 의해 연결된 상기 하부관(30)과 상부관(20)을 함께 회전 관입하면, 하부관(30), 연결부(10), 상부관(20)이 함께 아래로 관입되는데, 상기 토사유입방지링(60) 본체(61)의 내경이 볼트(301)의 길이보다는 작게 형성되므로 토사유입방지링(60)이 볼트(301)에 걸쳐 함께 지반 속으로 회전 관입된다.

소정 깊이 관입한 후, 상기 상부관(20)의 상부에 가이드관위치유지구(70), 삽입가이드관(50) 및 외부보강관(40)을 설치하여 회전 관입시킨다. 삽입가이드관(50)과 외부보강관(40)이 계속 아래로 회전 관입되면 결국 삽입가이드관의 절삭날(53)이 토사유입방지링의 절삭날삽입홈(62)에 삽입된다(이 상태에서는, 도 8에 도시된 삽입가이드관과 외부보강관의 길이는 도시된 것보다 길게 형성되어 삽입가이드관이 토사유입방지링과 만나게 된다).

결국 상기 삽입가이드관(50)의 절삭날(53)이 상기 토사유입방지링(60)의 절삭날삽입홈(62)에 삽입되어, 상기 삽입가이드관(50), 외부보강관(40) 및 토사유입방지링(60)이 함께 아래로 추가 회전 관입을 하게 된다.

필요로 하는 깊이 만큼 외부보강관(40)이 회전 관입되면, 이후 상기 삽입가이드관(50)과 가이드관위치유지구(70)를 제거한다.

그리고 상기 하부관(30) 및 상부관(20)의 내부, 상기 외부보강관(40)의 내부에 그라우팅을 실시한다.

상부관의 상부에 지압판(80)을 설치하기 전(도 6, 13 참조)에, 1차로 그라우팅을 실시하는데, 1차 그라우팅을 실시하면 하부관의 선단 구멍, 상부관과 외부보강관 사이의 공간으로 그라우팅이 침투하게 되어 도 13에서 보는 것과 같이 그라우팅의 상부에 빈 공간이 발생할 수 있다. 따라서 상부관의 상부에 설치되는 지압판에는 도 6에서 보는 것과 같이 제1그라우팅공(81)과 제2그라우팅공(82)을 구비하여, 1차 그라우팅 후에 생기는 빈공간을, 지압판(80) 설치 후 상기 제1그라우팅공(81)을 통해 상기 상부관의 내부를 추가 그라우팅하고, 상기 제2그라우팅공(82)을 통해 상부관과 외부보강관 사이 공간을 추가 그라우팅한다. 그라우팅 양생이 완료되면 헬리컬 파일의 상부 보강이 완료된다.

상기 제1그라우팅공(81)과 제2그라우팅공(82)의 수는 1개 이상으로 할 수 있고, 상기 제1그라우팅공(81)의 직경은 상부관(20)보다 작아야 하고, 상기 제2그라우팅공(82)의 직경은 상부관(20)의 외측과 외부보강관(40)의 내측 사이 거리보다 작아야 한다.

지압판은 파일의 수직력을 기초에 전달하는 기능을 수행하므로, 지압판(80)의 중심과 상부관의 중심이 일치하도록 설치하여 지압판이 지압에 의해 회전하지 않도록 하고, 지압력이 균등하게 전달되도록 하여야 한다. 지압판은 정사각형, 직사각형, 원형 등으로 할 수 있다.

이후 도 14에서 보는 것과 같이 상부관과 외부보강관의 상부 일부가 기초콘크리트 속에 묻히도록 하여 기초콘크리트 상부의 하중이 지압판과 상부관 및 외부보강관으로 전달되도록 한다.

아울러, 위에서 설명한 파일상부 보강구조체와 외부보강관(40)의 설치방법은 헬리컬 파일 뿐만 아니라 단면이 원형인 파일이면 다른 형식의 파일의 상부를 보강할 때에도 적용할 수 있다.

이 경우에는 타입, 현장타설 등에 의해 파일을 설치하고, 상기 파일의 상부에 위에서 설명한 파일상부 보강구조체를 회전 관입하는 과정을 거침으로써 적용할 수 있다.

상부관과 외부보강관 사이의 그라우팅이 양생되지 전까지 외부보강관을 임시 고정할 경우가 있는데, 이렇게 상부관(20) 또는 파일의 상부에 외부보강관(40)의 위치를 고정하고자 할 때에는 도 5에 도시한 것과 같이 고정구(44)를 사용하여 고정할 수 있고, 고정구(44)로는 철물 용접, 볼트너트, 목재, 철사 등을 사용할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10. 연결부 100. 연결관
210. ㄷ자형 지압돌기
301. ?트 302. 너트
20. 상부관
30. 하부관 31. 헬리컬 날개
40. 외부보강관 41. 본체
42. 걸림홈
421. 수평홈 422. 수직홈
43. 절삭날 44. 고정구
50. 삽입가이드관 51. 본체
52. 걸림돌기 53. 절삭날
54. 회전력전달구 55. 상부커버
551. 상부커버본체 552. 상부커버날개
60. 토사유입방지링 61. 본체
62. 절삭날삽입홈 63. 절삭날
64. 토사유입방지판
70. 가이드관위치유지구 71. 본체
72. 상부커버 73. 내부공간
80. 지압판
81. 제1그라우팅공 82. 제2그라우팅공
g : 그라우팅

Claims

삭제
원형 단면으로 된 파일의 상부를 보강하는 파일상부 보강구조체에 있어서,
상기 파일상부 보강구조체는, 외부보강관(40), 삽입가이드관(50), 토사유입방지링(60), 지압판(80)을 포함하되,
상기 외부보강관(40)은, 상기 파일의 직경보다 큰 직경을 가지고, 상기 파일과 동심원을 이루도록 상기 파일의 상부 외면을 둘러싸도록 설치되고,
상기 파일의 상부에 상기 삽입가이드관(50)이 씌워지되, 상기 삽입가이드관(50)의 외측으로 상기 외부보강관(40)이 위치하며,
상기 삽입가이드관(50)의 아래에 상기 토사유입방지링(60)이 위치하고,
상기 지압판(80)은 상기 파일의 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는
파일상부 보강구조체.
제2항에 있어서,
상기 토사유입방지링(60)은 상기 파일에 끼워져 상기 외부보강관(40) 및 상기 삽입가이드관(50)의 아래에 위치하고,
상기 파일의 상부로 상기 삽입가이드관(50)이 씌워지고,
상기 지압판(80)에는 제1그라우팅공(81)과 제2그라우팅공(82)이 구비되며,
회전모터의 회전력에 의해 상기 삽입가이드관(50)이 회전하게 되면, 상기 외부보강관(40)과 상기 토사유입방지링(60)이 함께 회전하면서, 상기 삽입가이드관(50), 외부보강관(40) 및 토사유입방지링(60)이 지반 속으로 관입되는 것을 특징으로 하는
파일상부 보강구조체.
제3항에 있어서,
상기 파일 상부와 상기 삽입가이드관(50)의 사이에 위치하는 가이드관위치유지구(70)를 더 포함하는
파일상부 보강구조체.
제4항에 있어서,
상기 외부보강관(40)은, 본체(41); 상기 본체(41)의 상단에 구비되는 걸림홈(42); 상기 본체(41)의 하단에 구비되는 절삭날(43)을 포함하고,
상기 삽입가이드관(50)은, 본체(51); 상기 본체(51)의 상부에 구비되되, 상기 걸림홈(42)에 삽입되어 회전모터의 회전력을 외부보강관(40)으로 전달하는 걸림돌기(52); 상기 본체(51)의 하단에 구비되는 절삭날(53); 상부커버본체(551) 및 상부커버날개(552)를 포함하는 상부커버(55)를 포함하며,
상기 토사유입방지링(60)은, 본체(61); 상기 본체(61)의 상단에서 외측으로 구비되는 토사유입방지판(64); 상기 본체(61)의 측면 및/또는 하단에 구비되는 절삭날(63); 상기 토사유입방지판(64)에 형성되어 상기 절삭날(53)이 삽입되는 절삭날삽입홈(62)을 포함하고,
상기 상부커버날개(552)의 두께(t1)가, 상부커버본체(551)의 두께(t2)와 가이드관위치유지구(70)의 상부커버(72)의 두께(t3)를 합한 것과 동일하게 하여, 상기 파일과 외부보강관(40)의 상단 높이를 맞출 수 있도록 하고, 회전 관입시 외부보강관(40)에 압입력을 주어 걸림돌기(52)가 파손되는 것을 방지하고,
관입이 완료된 후에는 상기 삽입가이드관(50)과 상기 가이드관위치유지구(70)는 파일로부터 제거되는 것을 특징으로 하는,
파일상부 보강구조체.
원형 단면으로 된 파일의 상부를 보강하는 방법에 있어서,
가) 파일을 설치하는 단계;
나) 상기 파일의 상부에 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항의 파일상부 보강구조체를 회전 관입하는 단계를 포함하는
원형 단면 파일 상부 보강 방법.
보강 헬리컬 파일의 시공 방법에 있어서,
a) 헬리컬 날개가 구비되어 있는 하부관(30)과 상부관(20)을 지반 속에 회전 관입하는 단계;
b) 상기 상부관(20)의 상부에 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항의 파일상부 보강구조체를 회전 관입하는 단계를 포함하는
보강 헬리컬 파일 시공 방법.
보강 헬리컬 파일의 시공 방법에 있어서,
A) 헬리컬 날개가 구비되어 있는 하부관(30)을 지반 속에 회전 관입하는 단계;
B) 상기 하부관(30)의 상부에 토사유입방지링(60)을 끼우는 단계;
C) 연결부(10)를 이용하여 상기 하부관(30)과 상부관(20)을 연결하는 단계;
D) 연결부(10)에 의해 연결된 상기 하부관(30)과 상부관(20)을 함께 회전 관입하는 단계;
E) 상기 상부관(20)의 상부에, 삽입가이드관(50)과 상기 삽입가이드관(50)의 외측에 위치하는 외부보강관(40)을 설치하여 회전 관입하는 단계;
F) 상기 삽입가이드관(50)의 절삭날(53)이 상기 토사유입방지링(60)의 절삭날삽입홈(62)에 삽입되어, 상기 삽입가이드관(50), 외부보강관(40) 및 토사유입방지링(60)이 함께 회전 관입하는 단계;
G) 상기 삽입가이드관(50)을 제거하는 단계를 포함하는
보강 헬리컬 파일 시공 방법.
제8항에 있어서,
상기 D)단계와 E)단계 사이에,
상기 상부관(20)과 상기 삽입가이드관(50)의 사이에 가이드관위치유지구(70)를 설치하는 단계를 더 포함하는
보강 헬리컬 파일 시공 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 G)단계 후에, 상기 하부관(30) 및 상부관(20)의 내부, 상기 외부보강관(40)의 내부에 그라우팅하는 단계를 더 포함하는
보강 헬리컬 파일 시공 방법.