KR102560642B1 - 마이크로파일을 이용한 복합파일 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두부를 보강하면서도 두부의 손상을 최소화함은 물론 가동에 의한 수직응력(압축력)과 수평응력(인장력)이 복합적으로 유발되도록 하는 마이크로파일을 이용한 복합파일 및 그 시공방법에 관한 것이다.
본 발명의 구성은, 지반에 매설되는 강관에 삽입되어 두부가 지표면 상측으로 노출된 마이크로파일을 이용한 복합파일로서, 상기 강관의 상측 단부에 무타공으로 결합되는 체결부재; 상기 체결부재의 상측에서 상기 강관의 외주면에 둘레방향을 따라 간격을 가지며 결합된 복수개의 지지리브에 결합되어 상기 강관의 상단에 거치되고, 중앙부에 상기 마이크로파일이 관통되는 제1관통홀을 형성하며, 상기 지지리브의 외측 부위에서 둘레방향을 따라 복수개의 제1삽입홀을 형성한 하부재하판; 중앙부에 제2관통홀을 형성하여 상기 하부재하판과 길이방향으로 간격을 갖도록 상기 마이크로파일이 관통된 상태에서 상면에 록너트가 체결되어 결합되고, 복수개의 상기 제1삽입홀에 길이방향으로 대응하는 위치에 복수개의 제2삽입홀을 형성한 상부재하판; 및 상기 제2삽입홀 및 제1삽입홀을 관통하면서 하측 단부가 상기 체결부재에 결합되는 두부보강앵커;를 포함한다.

Description

마이크로파일을 이용한 복합파일 및 그 시공방법{Composite pile using micro pile and its construction method}

본 발명은 마이크로파일을 이용한 복합파일 및 그 시공방법에 관한 것으로, 구체적으로는 두부를 보강하면서도 두부의 손상을 최소화함은 물론 가동에 의한 수직응력(압축력)과 수평응력(인장력)이 복합적으로 유발되도록 하는 마이크로파일을 이용한 복합파일 및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축물과 같은 구조물들은 강건한 기초 위에 시공되고 있으나, 연약지반 위에 구조물이 시공된 경우 또는 기초의 하부에 지하수가 흐르거나 공동이 형성되어 있는 경우에는 구조물에 침하가 발생하여 구조물이 기울어지는 현상이 발생할 수 있다.

이렇게 시공되어 있는 구조물에 침하가 발생하면 지반에 시멘트나 모르타르 등을 주입하는 방법 등을 통해 기초를 보강하는 방식이 주로 사용되어 왔으나, 이러한 방법은 시공 품질의 확보가 곤란하고, 구조물의 추가 침해를 억제하는 정도에 불과하여 기초 보강의 효과가 약하며, 이미 침하가 많이 진행된 경우에는 보강 효과를 보기 어려운 문제가 있었다.

이에 따라, 최근에는 기초구조물의 바닥판을 관통하는 수직홀을 지반에까지 이어지도록 뚫은 후, 여기에 강관이나 마이크로파일 등을 설치하고 시멘트 모르타르로 충전하여 그라우팅함으로써, 구조물의 기초를 확실하게 보강 및 보수하는 방법이 많이 사용되고 있다,

특히, 침하가 우려되는 지역에 구조물을 신설하는 경우에는, 기초에 상술한 파일을 시공함으로써, 지반의 지내력을 향상시키는 방법이 사용되고 있다.

한편, 마이크로파일(Micro Pile)은 소규모 천공 장비 등을 이용해 소정의 깊이까지 천공하고 파일 및 철근을 조립 설치한 후, 펌프를 사용하여 그라우팅을 실시하는 공정을 통해 소구경 현장 타설 말뚝을 형성하는 공법(소구경파일 공법)으로, 연약지반 또는 경사지역 등의 지반 내에 매설되어 지반의 압축과 인장에 의한 구조물의 부상방지 및 침하방지와 횡압 또는 지반강도를 향상시켜 주기 위한 구조체이다.

이러한 마이크로파일은 타워 또는 송전탑 등의 신설구조물의 기초파일 시공시 적용될 뿐만 아니라, 기존 기초의 보수 또는 보강에도 적용되어 내진성이 증대되고, 지반의 종류 및 지층의 조건 등에 크게 구애받지 않고 적용이 가능해, 근래에 많이 시공되고 있다.

이렇게 타설된 파일은 적정하게 타설된 뒤에는 지반 상부로 돌출된 파일을 적절하게 절단하고, 그 끝부분을 보강하게 되며, 그 다음에는 그 상부에 수평 방향으로 바닥 철근을 배근하고, 기초 콘크리트를 타설하여 파일과 타설된 콘크리트에 의해 기초구조물을 안정적으로 지지하도록 한다.

이와 같이, 타설된 파일의 두부보강(두부정리)의 경우, 파일 내부에 원반 형태의 하부원형판을 일정 깊이로 삽입하고, 이에 보강철근을 인입하거나 설치하면서, 상부로 보강철근을 일정 길이가 돌출되게 배근하고, 파일의 적정 깊이로 콘크리트를 타설하여 메우면서 파일의 두부보강을 하게 되며, 이를 위한 종래의 다양한 두부 보강장치 등이 개발되었다.

종래기술로서, 특허문헌 1에는 강관파일의 두부를 보강하는 장치에 있어서, 강관파일의 상부에 삽입되어 지지대로 고정되며, 타설되는 콘크리트를 지지하는 막음판; 강관파일의 상부 둘레에 다수로 형성되는 천공홀; 강관파일에 수직으로 연결되도록 수평방향으로 절곡되어 천공홀에 각각 삽입되고, 강관파일의 내부로 삽입된 부분이 하향으로 절곡되어 수평으로 절곡됨으로써 끝단이 강관파일의 내측면에 지지되는 "ㄷ"자의 절곡지지부를 가지는 다수의 보강철근; 및 보강철근의 절곡지지부를 서로 결속시키는 하부 띠철근을 포함하는 강관파일의 두부 보강장치가 개시되어 있다.

그러나, 상술한 종래의 특허문헌 1은, 강관파일의 두부 보강장치를 구현하기 위해, 강관파일의 상측 단부에 타설된 콘크리트를 파내야 함은 물론 그 둘레를 따라 천공홀을 형성하여야 하기 때문에, 오랜 작업시간이 소요됨과 더불어 작업이 번거롭고, 강관파일의 손상 또는 파손을 초래할 수밖에 없는 문제가 있었다.

그리고, 막음판을 통해 수직방향으로 작용하는 압축 하중에는 어느 정도 저항능력(수직응력)을 가지고 있으나, 예컨대 풍하중과 같은 수평방향으로 작용하는 인장 하중에는 저항능력이 매우 취약한 문제가 있었다.

이러한 문제들은 파일을 견고하게 지지하는 것이 결국에는 지반과 기초구조물을 보강하는 관계에 있어, 파일의 두부를 안정적으로 보강하는 구조를 구현하지 못하게 됨에 따라, 지반이나 기초구조물을 견고하게 지지할 수 없게 되는 문제로 이어지게 되었다.

대한민국 등록특허공보 제10-1068162호(2011.09.27. 공고)

본 발명의 목적은 강관과 두부보강앵커의 결합 관계를 통한 두부의 보강은 유지할 수 있도록 하면서도, 강관에 두부보강앵커를 결합하기 위해 강관의 상측 단부에 타설된 콘크리트를 파내거나 홀을 천공하는 작업을 배제할 수 있도록 함으로써, 작업시간을 단축시킬 수 있도록 함은 물론 강관의 손상 또는 파손을 최소화할 수 있도록 하는 마이크로파일을 이용한 복합파일 및 그 시공방법을 제공함에 있다.

그리고, 하부재하판을 통한 가동에 의해 수직방향 하중의 작용에 따른 하측으로 밀어내는 압축력을 통해 수직응력이 유발되도록 함과 동시에 상부재하판을 통한 가동에 의해 풍하중과 같은 수평방향 하중의 작용에 따른 상측으로 당기는 인장력을 통해 수평응력이 유발되도록 하여 수직응력과 수평응력이 복합적으로 발현되도록 함으로써, 파일의 두부를 견고하게 지지할 수 있도록 하는 것도 본 발명의 목적이다.

또한, 제1앵커와 제2앵커를 연결하는 턴버클과 간격유지커플러를 통해 지반 또는 지표면 상에 형성되는 기초구조물의 형태에 따라 상부재하판과 하부재하판의 길이방향 간격을 조절할 수 있도록 하여 복합파일의 범용성을 확보할 수 있도록 하는 것도 본 발명의 목적이다.

나아가, 상술한 목적들을 구현함에 의해, 파일의 두부를 보강함은 물론 견고한 지지관계를 유지하도록 함으로써, 지반과 기초구조물을 보강함과 동시에 안정적으로 지지할 수 있도록 하는 것도 본 발명의 목적이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로파일을 이용한 복합파일은, 지반에 매설되는 강관에 삽입되어 두부가 지표면 상측으로 노출된 마이크로파일을 이용한 복합파일로서, 상기 강관의 상측 단부에 무타공으로 결합되는 체결부재; 상기 체결부재의 상측에서 상기 강관의 외주면에 둘레방향을 따라 간격을 가지며 결합된 복수개의 지지리브에 결합되어 상기 강관의 상단에 거치되고, 중앙부에 상기 마이크로파일이 관통되는 제1관통홀을 형성하며, 상기 지지리브의 외측 부위에서 둘레방향을 따라 복수개의 제1삽입홀을 형성한 하부재하판; 중앙부에 제2관통홀을 형성하여 상기 하부재하판과 길이방향으로 간격을 갖도록 상기 마이크로파일이 관통된 상태에서 상면에 록너트가 체결되어 결합되고, 복수개의 상기 제1삽입홀에 길이방향으로 대응하는 위치에 복수개의 제2삽입홀을 형성한 상부재하판; 및 상기 제2삽입홀 및 제1삽입홀을 관통하면서 하측 단부가 상기 체결부재에 결합되는 두부보강앵커;를 포함한다.

지반 또는 지표면 상에 형성되는 기초구조물의 형태에 따라 조절되는 상기 상부재하판과 하부재하판의 길이방향 간격에 따른 선택적인 높이를 가지면서 상기 상부재하판과 하부재하판 사이에 개재되어 상기 마이크로파일을 감싸도록 결합되는 간격유지커플러를 더 포함할 수 있다.

상기 체결부재는 일정 높이를 가지며 힌지를 통해 연결된 한 쌍의 밴드조인트가 하나 이상의 체결볼트와 체결너트를 통해 결합된 형태이고, 한 쌍의 상기 밴드조인트는 외주면에 둘레방향을 따라 간격을 가지며 복수개의 결합블록을 구비하며, 상기 결합블록은 후크 형태의 상기 두부보강앵커의 하측 단부가 끼워져 걸리도록 결합되는 결합홀을 형성할 수 있다.

상기 체결부재는 상기 강관의 외주면 둘레방향을 따라 결합된 복수개의 고정블록으로 이루어진 형태이고, 상기 고정블록은, 하측 단부에 후크 형태의 상기 두부보강앵커의 하측 단부가 끼워지는 끼움홈을 형성하며, 상기 강관의 결합부위 하측에 상기 끼움홈에 끼워진 상기 두부보강앵커의 하측 단부가 걸려 고정되는 고정단턱을 형성할 수 있다.

상기 두부보강앵커는, 상기 제1삽입홀을 관통하고 하측 단부가 상기 체결부재에 결합되는 제1앵커; 상기 제2삽입홀을 관통하고 상측 단부가 폭 방향 외측으로 절곡 형성된 제2앵커; 및 상기 제1앵커와 제2앵커를 연결하면서 지반 또는 지표면 상에 형성되는 기초구조물의 형태에 따라 조절되는 상기 상부재하판과 하부재하판의 길이방향 간격에 대응하도록 상기 제1앵커와 제2앵커의 연결 높이를 조절하는 턴버클;을 포함할 수 있다.

상기 제1앵커는 상기 제1삽입홀의 관통 부위로부터 상기 체결부재에 결합되는 하측 단부가 폭 방향 내측으로 비스듬한 경사를 이루는 형태로 배치되면서 상기 제1삽입홀에서 상협하광 형상의 제1쐐기를 통해 결속되고, 상기 제2앵커는 상기 제2삽입홀에서 상광하협 형상의 제2쐐기를 통해 결속될 수 있다.

상술한 마이크로파일을 이용한 복합파일의 시공방법으로서, 상기 강관의 상측 단부에 체결부재를 결합시키는 제1단계; 복수개의 상기 지지리브를 상기 강관의 외주면에 결합시키는 제2단계; 상기 제1관통홀을 통해 상기 하부재하판을 상기 마이크로파일에 끼워 상기 지지리브에 결합시켜 상기 강관의 상단에 거치되도록 하는 제3단계; 지반 또는 지표면 상에 형성되는 기초구조물의 형태에 따라 상기 하부재하판과의 간격을 조절하여 상기 제2관통홀을 통해 상기 상부재하판을 상기 마이크로파일에 끼운 다음 상기 상부재하판의 상면까지 상기 록너트를 상기 마이크로파일에 체결하여 결합시키는 제4단계; 및 상기 두부보강앵커가 제2삽입홀 및 제1삽입홀을 관통하도록 삽입한 다음 상기 두부보강앵커의 하측 단부를 상기 체결부재 결합시키는 제5단계;를 포함할 수 있다.

상기 제4단계는 상기 마이크로파일에 상기 상부재하판을 결합시키기 전에 상기 상부재하판과 하부재하판의 길이방향 간격에 대응하는 높이를 갖는 간격유지커플러가 상기 마이크로파일을 감싸도록 결합시켜 상기 상부재하판과 하부재하판 사이에 개재되도록 할 수 있다.

상술한 본 발명의 구성에 의하면, 강관과 두부보강앵커의 결합 관계를 통한 두부의 보강은 유지할 수 있게 되면서도, 강관에 두부보강앵커를 결합하기 위해 강관의 상측 단부에 타설된 콘크리트를 파내거나 홀을 천공하는 작업을 배제할 수 있게 됨으로써, 작업시간을 단축시킬 수 있게 됨은 물론 강관의 손상 또는 파손을 최소화할 수 있게 되는 효과가 있다.

그리고, 하부재하판을 통한 가동에 의해 수직방향 하중의 작용에 따른 하측으로 밀어내는 압축력을 통해 수직응력이 유발됨과 동시에 상부재하판을 통한 가동에 의해 풍하중과 같은 수평방향 하중의 작용에 따른 상측으로 당기는 인장력을 통해 수평응력이 유발되어 수직응력과 수평응력이 복합적으로 발현됨으로써, 파일의 두부를 견고하게 지지할 수 있게 되는 효과도 있다.

또한, 제1앵커와 제2앵커를 연결하는 턴버클과 간격유지커플러를 통해 지반 또는 지표면 상에 형성되는 기초구조물의 형태에 따라 상부재하판과 하부재하판의 길이방향 간격을 조절할 수 있게 되어 복합파일의 범용성을 확보할 수 있는 효과도 있다.

결국, 상술한 효과들이 구현됨에 의해, 파일의 두부가 보강됨은 물론 견고한 지지관계를 유지하게 됨으로써, 지반과 기초구조물이 보강됨과 동시에 안정적으로 지지할 수 있게 되는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로파일을 이용한 복합파일을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 마이크로파일을 이용한 복합파일을 개략적으로 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 마이크로파일을 이용한 복합파일을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로파일을 이용한 복합파일을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로파일을 이용한 복합파일을 개략적으로 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 상술한 본 발명의 목적을 구현하기 위한 바람직한 실시 구성과 이들 구성에 따른 작용관계에 대하여 설명하겠으며, 종래와 동일 내지 동일 범주에 있는 기술구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 두부를 보강하면서도 두부의 손상을 최소화함은 물론 가동에 의한 수직응력(압축력)과 수평응력(인장력)이 복합적으로 유발되도록 하는 마이크로파일을 이용한 복합파일 및 그 시공방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 마이크로파일을 이용한 복합파일의 구성은, 도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 지반(1)에 매설되는 강관(3)에 삽입되어 두부가 지표면 상측으로 노출된 마이크로파일(4)을 이용한 것으로서, 체결부재(100), 하부재하판(200), 상부재하판(300) 및 두부보강앵커(400)를 포함한 형태일 수 있다.

본 발명의 체결부재(100)는, 도 1 내지 도 3과 같이, 강관(3)의 상측 단부에 무타공으로 결합되는 것으로서, 일정 높이를 가지며 힌지를 통해 연결된 한 쌍의 밴드조인트(110)가 하나 이상의 체결볼트(120)와 체결너트(130)를 통해 결합된 형태로 구현될 수 있다.

여기에서, 한 쌍의 밴드조인트(110)는 외주면에 둘레방향을 따라 간격을 가지며 복수개의 결합블록(140)을 구비한 형태일 수 있고, 결합블록(140)은 후술할 후크 형태로 이루어진 복수개의 두부보강앵커(400)의 하측 단부가 끼워져 걸리도록 결합되는 결합홀(141)을 형성한 형태로 구현될 수 있다.

그리고, 체결부재(100)는 상술한 밴드조인트(110)와는 다른 실시예로서, 도 4 및 도 5와 같이, 강관(3)의 외주면 둘레방향을 따라 용접 등의 방법으로 결합된 복수개의 고정블록(150)으로 이루어진 형태일 수 있다.

이때, 고정블록(150)은 하측 단부에 후술할 후크 형태로 이루어진 복수개의 두부보강앵커(400)의 하측 단부가 끼워지는 끼움홈(151)을 형성하며, 강관(3)의 결합부위 하측에 끼움홈(151)에 끼워진 두부보강앵커(400)의 하측 단부가 걸려 고정되는 고정단턱(152)을 형성한 형태로 구현될 수 있다.

이렇게 후술하는 두부보강앵커(400)를 강관(3)에 결합 고정시켜 두부의 보강을 유도함에 있어, 본 발명의 체결부재(100)를 통해 강관(3)과 두부보강앵커(400)의 결합 관계를 통한 두부의 보강은 유지할 수 있게 되면서도, 강관(3)에 두부보강앵커(400)를 결합하기 위해 강관(3)의 상측 단부에 타설된 콘크리트를 파내거나 홀을 천공하는 작업을 배제할 수 있게 됨으로써, 작업시간을 단축시킬 수 있게 됨은 물론 강관(3)의 손상 또는 파손을 최소화할 수 있게 된다.

본 발명의 하부재하판(200)은, 도 1 내지 도 5와 같이, 원형 또는 다각형의 단면을 가질 수 있음은 물론 길이방향으로 두께를 갖는 형태로 구성되며, 체결부재(100)의 상측에서 강관(3)의 외주면에 둘레방향을 따라 간격을 가지며 결합된 복수개의 지지리브(210)에 용접 등으로 결합되어 강관(3)의 상단에 거치되는 형태로 결합되고, 중앙부에 마이크로파일(4)이 관통되는 제1관통홀(220)을 형성하며, 지지리브(210)의 외측 부위에서 둘레방향을 따라 복수개의 제1삽입홀(230)을 형성한 형태일 수 있다.

이러한 하부재하판(200)은 가동에 의해 압축 하중의 전달이 가능하도록 구성된 것인데, 즉 상측으로부터 가해지는 하중을 나선형 강봉으로 이루어진 마이크로파일(4)로 밀어내는 힘으로서 전달하는 역할을 하는 것이고, 상측으로부터 압축을 받을 때에는 파일에 그 하중이 전달되었을 때, 상측에서 내리는 힘이 하측의 지반에서 파일로 전달되게 됨으로써, 반력(수직응력)이 유발되었을 때, 콘크리트가 적절한 두께를 갖도록 하기 위해 압축용의 재하판(하부재하판(200))은 두부의 보강 구조에 있어 하부에 위치함이 바람직하다.

본 발명의 상부재하판(300)은, 도 1 내지 도 5와 같이, 중앙부에 제2관통홀(320)을 형성하여 하부재하판(200)과 길이방향으로 간격을 갖도록 마이크로파일(4)이 관통된 상태에서 상면에 록너트(310)가 체결되어 결합되고, 복수개의 제1삽입홀(230)에 길이방향으로 대응하는 위치에 복수개의 제2삽입홀(330)을 형성한 형태일 수 있다.

예컨대, 마이크로파일(4)은 철탑의 기초용으로 사용될 경우, 부력용으로 적용되게 되는데, 이때 풍하중과 같이 폭 방향으로 작용하는 힘에 대응하기 위한 수평응력으로서 인장력이 작용되도록 하는 것이고, 이렇게 가동에 의한 마이크로파일(4)에 인장력(수평응력)이 유발되도록 하기 위한 인장용의 재하판(상부재하판(300))은 두부의 보강 구조에 있어 압축용 하부재하판(200)의 위치보다 상측에 배치됨이 바람직하다.

이와 같이, 하부재하판(200)을 통한 가동에 의해 수직방향 하중의 작용에 따른 하측으로 밀어내는 압축력을 통해 수직응력이 유발됨과 동시에 상부재하판(300)을 통한 가동에 의해 풍하중과 같은 수평방향 하중의 작용에 따른 상측으로 당기는 인장력을 통해 수평응력이 유발되어 수직응력과 수평응력이 복합적으로 발현됨으로써, 파일의 두부를 견고하게 지지 및 보강할 수 있게 된다.

이를 통해, 파일의 두부가 보강됨은 몰론 견고한 지지관계를 유지하게 됨으로써, 지반(1)과 기초구조물(2)이 보강됨과 동시에 안정적으로 지지할 수 있게 되는 것이다.

즉, 지반(1)에 파일을 박고 기초구조물(2)을 형성시킨 상태에서, 외력에 의해 파일이 지반에서 이탈될 경우에는 기초구조물(2)을 지지할 수 없는 상태가 되는 것이고, 때문에 파일을 지지 및 보강한다는 것은 곧, 지반(1)과 기초구조물(2)을 보강하게 된다는 것이다.

따라서, 본 발명의 마이크로파일을 이용한 복합파일에서, 압축용으로 작용하는 하부재하판(200)은 수직하중에 대해 밑으로 미는 작용에 따른 수직응력을 유발하도록 가동하여 파일을 지지하는 것이며, 인장용으로 작용하는 상부재하판(300)은 기초구조물(2)에 비스듬하거나 폭 방향으로 외력(예를 들어, 풍하중)이 작용하게 되면 파일이 빠져버릴 수도 있기 때문에 위로 당기는 작용에 따른 수평응력을 유발하도록 가동하여 파일을 지지하는 것으로서, 결국에는 수직응력과 수평응력을 복합적으로 유발하여 지반(1)과 기초구조물(2)을 지지 및 보강할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 두부보강앵커(400)는, 도 1 내지 도 5와 같이, 상술한 상부재하판(300)의 제2삽입홀(330) 및 하부재하판(200)의 제1삽입홀(230)을 관통하면서 하측 단부가 체결부재(100)에 결합 고정되는 형태로 구성될 수 있다.

여기에서, 두부보강앵커(400)는, 제1삽입홀(230)을 관통하고 하측 단부가 체결부재(100)에 결합되는 제1앵커(410)와, 제2삽입홀(330)을 관통하고 상측 단부가 폭 방향 외측으로 절곡 형성된 제2앵커(420)로 분할된 형태로 구성될 수 있다.

그리고, 두부보강앵커(400)는, 제1앵커(410)와 제2앵커(420)를 연결하면서 지반(1) 또는 지표면 상에 형성되는 기초구조물(2)의 형태에 따라 조절되는 상부재하판(300)과 하부재하판(200)의 길이방향 간격에 대응하도록 제1앵커(410)와 제2앵커(420)의 연결 높이를 조절하는 턴버클(430)을 포함한 형태일 수 있다.

이에 따라, 지반(1) 또는 지표면 상에 형성되는 기초구조물(2)의 형태에 따라 길이방향으로 다양한 간격을 갖도록 결합될 수 있는 상부재하판(300)과 하부재하판(200)이 이루는 길이방향 간격은 후술할 간격유지커플러(500)를 통해, 견고하게 고정 및 유지시킨 상태에서, 두부보강앵커(400)의 설치시 제1앵커(410)와 제2앵커(420)를 연결하는 턴버클(430)로 제1앵커(410)와 제2앵커(420)의 연결 높이를 조절하여 두부를 견고하게 지지 및 보강하도록 할 수 있게 된다.

이때, 상측 단부가 폭 방향 외측으로 절곡 형성된 상태에서 제2삽입홀(330)을 관통하는 형상으로 결합되는 제2앵커(420)에 의해 두부보강앵커(400)가 기초구조물(2) 내에서 폭 방향으로 확장된 면적을 이루면서 일체로 결합되어 견고한 지지 및 보강을 유지할 수 있게 된다.

예컨대, 제1앵커(410)는 제1삽입홀(230)의 관통 부위로부터 체결부재(100)에 결합되는 하측 단부가 폭 방향 내측으로 비스듬한 경사를 이루는 형태로 배치되면서 제1삽입홀(230)에서 상협하광 형상의 제1쐐기(440)를 통해 결속될 수 있다.

이러한 제1앵커(410)가 제1삽입홀(230)의 관통 부위로부터 체결부재(100) 결합되는 하측 단부가 폭 방향 내측으로 비스듬한 경사를 이루게 됨으로써, 강관(3)과 폭 방향으로 인접하도록 배치된 상태에서 고정 결합됨에 따라, 마치 길이방향으로 일체를 이루는 것처럼 안정적으로 결합되어 견고한 지지 및 보강 상태를 유지할 수 있게 된다.

그리고, 제1앵커(410)가 제1쐐기(440)를 통해 제1삽입홀(230)에 고정 결합됨으로써, 안정적으로 그 결합 상태가 유지되어 파일의 두부 지지 및 보강을 이룰 수 있게 된다.

더불어, 제2앵커(420)는 제2삽입홀(330)에서 상광하협 형상의 제2쐐기(450)를 통해 결속될 수 있고, 상술한 제1앵커(410)가 제1쐐기(440)를 통해 제1삽입홀(230)에 고정 결합되는 것과 마찬가지로, 안정적인 결합 상태가 유지되어 제1앵커(410)와 함께 파일의 두부 지지 및 보강을 이룰 수 있게 된다.

이렇게 구성된 두부보강앵커(400)는, 제1앵커(410) 및 제2앵커(420)가 각각 제1삽입홀(230) 및 제2삽입홀(330)을 관통하여 제1쐐기(440) 및 제2쐐기(450)로 고정된 상태에서, 제1앵커(410)의 상측 단부와 제2앵커(420)의 하측 단부를 상호 길이방향으로 인접한 부위에서 연결시키는 턴버클(430)을 통해, 하부재하판(200)과 상부재하판(300)이 이루는 길이방향 간격에 대응하도록, 그 연결 높이를 조절하여 결합시킬 수 있게 된다.

본 발명에 따른 마이크로파일을 이용한 복합파일은, 도 1 내지 도 5와 같이, 지반(1) 또는 지표면 상에 형성되는 기초구조물(2)의 형태에 따라 조절되는 상부재하판(300)과 하부재하판(200)의 길이방향 간격에 따른 선택적인 높이를 가지면서 상부재하판(300)과 하부재하판(200) 사이에 개재되어 마이크로파일(4)의 외주면을 감싸도록 결합되는 간격유지커플러(500)를 더 포함한 형태로 구성될 수 있다.

예컨대, 간격유지커플러(500)는 무탭 형태의 커플러로 적용 및 구현되어 지반(1) 또는 기초구조물(2)의 형태에 따라 이미 설정된 길이방향 간격으로 마이크로파일(4)에 결합되는 상부재하판(300)과 하부재하판(200)의 간격 유지는 물론 상부재하판(300)과 하부재하판(200)이 길이방향으로 움직이지 않도록 고정시키게 된다.

결국, 본 발명에 따른 마이크로파일을 이용한 복합파일은, 강관(3)과 두부보강앵커(400)의 결합 관계를 통한 두부의 보강은 유지할 수 있게 되면서도, 강관(3)에 두부보강앵커(400)를 결합하기 위해 강관(3)의 상측 단부에 타설된 콘크리트를 파내거나 홀을 천공하는 작업을 배제할 수 있게 됨으로써, 작업시간을 단축시킬 수 있게 됨은 물론 강관(3)의 손상 또는 파손을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 하부재하판(200)을 통한 가동에 의해 수직방향 하중의 작용에 따른 하측으로 밀어내는 압축력을 통해 수직응력이 유발됨과 동시에 상부재하판(300)을 통한 가동에 의해 풍하중과 같은 수평방향 하중의 작용에 따른 상측으로 당기는 인장력을 통해 수평응력이 유발되어 수직응력과 수평응력이 복합적으로 발현됨으로써, 파일의 두부를 견고하게 지지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 제1앵커(410)와 제2앵커(420)를 연결하는 턴버클(430)과 간격유지커플러(500)를 통해 지반 또는 지표면 상에 형성되는 기초구조물의 형태에 따라 상부재하판(300)과 하부재하판(200)의 길이방향 간격을 조절할 수 있게 되어 복합파일의 범용성을 확보할 수 있는 것이다.

이렇게 본 발명의 마이크로파일(4)을 이용한 복합파일의 구현 요소들에 의해, 파일의 두부가 보강됨은 물론 견고한 지지관계를 유지하게 됨으로써, 지반(1)과 기초구조물(2)이 보강됨과 동시에 안정적으로 지지할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상술한 본 발명에 따른 마이크로파일(4)을 이용한 복합파일의 시공방법은, 제1단계 내지 제5단계를 포함한 형태로 이루어질 수 있다.

먼저, 제1단계는 강관(3)의 상측 단부에 체결부재(100)를 결합시키는 단계로서, 상술한 한 쌍의 밴드조인트(110) 또는 고정블록(150)을 선택적으로 적용하여 두부보강부재(400) 하측 단부의 고정 결합을 유도할 수 있다.

다음으로, 제2단계는 복수개의 지지리브(210)를 체결부재(100) 상측의 강관(3) 외주면 둘레를 따라 용접 등의 방법으로 결합시키는 단계이다.

다음으로, 제3단계는 제1관통홀(220)을 통해 하부재하판(200)을 마이크로파일(4)에 끼워 지지리브(210)에 용접 등의 방법으로 결합시켜 강관(3)의 상단에 거치되도록 하는 단계이다.

다음으로, 제4단계는 지반(1) 또는 지표면 상에 형성되는 기초구조물(2)의 형태에 따라 하부재하판(200)과의 길이방향 간격을 이미 설정된 높이에 맞게 조절하여 제2관통홀(320)을 통해 상부재하판(300)을 마이크로파일(4)에 끼운 다음, 상부재하판(300)의 상면까지 록너트(310)를 마이크로파일(4)에 체결하여 결합시키는 단계이다.

이러한 제4단계에 있어, 마이크로파일(4)에 상부재하판(300)을 결합시키기 전에 상부재하판(200)과 하부재하판(300)의 길이방향 간격에 대응하는 높이를 갖는 간격유지커플러(500)가 마이크로파일을 감싸도록 결합시켜 상부재하판(300)과 하부재하판(200) 사이에 개재되도록 하여 상부재하판(300)과 하부재하판(200)이 이루는 길이방향 간격이 고정된 상태에서 두부보강앵커(400)의 설치를 유도할 수 있다.

마지막으로, 두부보강앵커(400)가 제2삽입홀(330) 및 제1삽입홀(230)을 관통하도록 삽입한 다음, 두부보강앵커(400)의 하측 단부를 체결부재(100)에 고정 결합시킴으로써, 두부가 보강된 마이크로파일(4)을 이용한 복합파일의 시공을 이루게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 구체적인 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.

1 : 지반 2 : 기초구조물
3 : 강관 4 : 마이크로파일
100 : 체결부재 110 : 밴드조인트
120 : 체결볼트 130 : 체결너트
140 : 결합블록 141 : 결합홀
150 : 고정블록 151 : 끼움홈
152 : 고정단턱 200 : 하부재하판
210 : 지지리브 220 : 제1관통홀
230 : 제1삽입홀 300 : 상부재하판
310 : 록너트 320 : 제2관통홀
330 : 제2삽입홀 400 : 두부보강앵커
410 : 제1앵커 420 : 제2앵커
430 : 턴버클 440 : 제1쐐기
450 : 제2쐐기 500 : 간격유지커플러

Claims (8)

1. 지반에 매설되는 강관에 삽입되어 두부가 지표면 상측으로 노출된 마이크로파일을 이용한 복합파일로서,
   상기 강관의 상측 단부에 무타공으로 결합되는 체결부재;
   상기 체결부재의 상측에서 상기 강관의 외주면에 둘레방향을 따라 간격을 가지며 결합된 복수개의 지지리브에 결합되어 상기 강관의 상단에 거치되고, 중앙부에 상기 마이크로파일이 관통되는 제1관통홀을 형성하며, 상기 지지리브의 외측 부위에서 둘레방향을 따라 복수개의 제1삽입홀을 형성한 하부재하판;
   중앙부에 제2관통홀을 형성하여 상기 하부재하판과 길이방향으로 간격을 갖도록 상기 마이크로파일이 관통된 상태에서 상면에 록너트가 체결되어 결합되고, 복수개의 상기 제1삽입홀에 길이방향으로 대응하는 위치에 복수개의 제2삽입홀을 형성한 상부재하판; 및
   상기 제2삽입홀 및 제1삽입홀을 관통하면서 하측 단부가 상기 체결부재에 결합되는 두부보강앵커;를 포함하는 마이크로파일을 이용한 복합파일.
   
2. 제1항에 있어서,
   지반 또는 지표면 상에 형성되는 기초구조물의 형태에 따라 조절되는 상기 상부재하판과 하부재하판의 길이방향 간격에 따른 선택적인 높이를 가지면서 상기 상부재하판과 하부재하판 사이에 개재되어 상기 마이크로파일을 감싸도록 결합되는 간격유지커플러를 더 포함하는 마이크로파일을 이용한 복합파일.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 체결부재는 일정 높이를 가지며 힌지를 통해 연결된 한 쌍의 밴드조인트가 하나 이상의 체결볼트와 체결너트를 통해 결합된 형태이고,
   한 쌍의 상기 밴드조인트는 외주면에 둘레방향을 따라 간격을 가지며 복수개의 결합블록을 구비하며,
   상기 결합블록은 후크 형태의 상기 두부보강앵커의 하측 단부가 끼워져 걸리도록 결합되는 결합홀을 형성함을 특징으로 하는 마이크로파일을 이용한 복합파일.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 체결부재는 상기 강관의 외주면 둘레방향을 따라 결합된 복수개의 고정블록으로 이루어진 형태이고,
   상기 고정블록은,
   하측 단부에 후크 형태의 상기 두부보강앵커의 하측 단부가 끼워지는 끼움홈을 형성하며, 상기 강관의 결합부위 하측에 상기 끼움홈에 끼워진 상기 두부보강앵커의 하측 단부가 걸려 고정되는 고정단턱을 형성함을 특징으로 하는 마이크로파일을 이용한 복합파일.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 두부보강앵커는,
   상기 제1삽입홀을 관통하고 하측 단부가 상기 체결부재에 결합되는 제1앵커;
   상기 제2삽입홀을 관통하고 상측 단부가 폭 방향 외측으로 절곡 형성된 제2앵커; 및
   상기 제1앵커와 제2앵커를 연결하면서 지반 또는 지표면 상에 형성되는 기초구조물의 형태에 따라 조절되는 상기 상부재하판과 하부재하판의 길이방향 간격에 대응하도록 상기 제1앵커와 제2앵커의 연결 높이를 조절하는 턴버클;을 포함함을 특징으로 하는 마이크로파일을 이용한 복합파일.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1앵커는 상기 제1삽입홀의 관통 부위로부터 상기 체결부재에 결합되는 하측 단부가 폭 방향 내측으로 비스듬한 경사를 이루는 형태로 배치되면서 상기 제1삽입홀에서 상협하광 형상의 제1쐐기를 통해 결속되고,
   상기 제2앵커는 상기 제2삽입홀에서 상광하협 형상의 제2쐐기를 통해 결속됨을 특징으로 하는 마이크로파일을 이용한 복합파일.
   
7. 제1항에 의한 마이크로파일을 이용한 복합파일의 시공방법으로서,
   상기 강관의 상측 단부에 체결부재를 결합시키는 제1단계;
   복수개의 상기 지지리브를 상기 강관의 외주면에 결합시키는 제2단계;
   상기 제1관통홀을 통해 상기 하부재하판을 상기 마이크로파일에 끼워 상기 지지리브에 결합시켜 상기 강관의 상단에 거치되도록 하는 제3단계;
   지반 또는 지표면 상에 형성되는 기초구조물의 형태에 따라 상기 하부재하판과의 간격을 조절하여 상기 제2관통홀을 통해 상기 상부재하판을 상기 마이크로파일에 끼운 다음 상기 상부재하판의 상면까지 상기 록너트를 상기 마이크로파일에 체결하여 결합시키는 제4단계; 및
   상기 두부보강앵커가 제2삽입홀 및 제1삽입홀을 관통하도록 삽입한 다음 상기 두부보강앵커의 하측 단부를 상기 체결부재 결합시키는 제5단계;를 포함함을 특징으로 하는 마이크로파일을 이용한 복합파일의 시공방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 제4단계는 상기 마이크로파일에 상기 상부재하판을 결합시키기 전에 상기 상부재하판과 하부재하판의 길이방향 간격에 대응하는 높이를 갖는 간격유지커플러가 상기 마이크로파일을 감싸도록 결합시켜 상기 상부재하판과 하부재하판 사이에 개재되도록 함을 특징으로 하는 마이크로파일을 이용한 복합파일의 시공방법.
   

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