KR20050073777A - 지반안정공법용 파일 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지보재 및 배후토사의 응력으로 인한 파일의 변형을 효과적으로 방지할 수 있는 파일 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일은 지보재가 고정되는 위치에서 지보재 및/또는 배후토사의 응력에 대하여 파일의 강성을 향상시키 위한 지지수단으로서, 전후가 개방되고 측면이 폐쇄된 단면형상을 갖는 슬리브부재 또는 복수개의 웨브가 형성된다. 또한, 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일은 상기 슬리브부재 또는 상기 복수개의 웨브로 형성된 내부 공동을 통하여 지보재의 두부(頭部)를 파일 내부에 배치할 수 있게 된다. 따라서 지보재 고정부가 파일 외부로 돌출되는 면적을 줄일 수 있으므로 용지의 활용을 극대화하는 것이 가능하며, 영구옹벽 시공시 타설되는 콘크리트의 물량을 줄일 수 있으므로 공사비용을 절감할 수 있다.

Description

지반안정공법용 파일 및 그 제조방법 {PILE FOR METHOD OF GROUND IMPROVEMENT, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 건축 또는 토목 공사 중 건물의 지하층이나 옹벽과 같은 구조물을 축조하기 위한 굴토 작업을 하는 데에 있어서 굴토면의 안정성을 확보하기 위한 지반안정공법에 사용되는 엄지말뚝용 파일에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 상기 파일 자체에 어스앵커 또는 쏘일네일 등과 같은 지보재를 고정하기 위한 수단으로서, 공동(空洞)을 포함하는 지보재고정부가 하나 또는 둘 이상 형성된 지반안정공법용 파일 및 상기 파일의 제조방법에 관한 것이다.
정지 평형상태에 있는 지반을 굴착하면 지반변위가 필연적으로 발생하게 된다. 따라서 이러한 지반변위와 변형량을 최소화하기 위한 지반안정공법의 선정은 매우 중요하다. 특히 벽면에 작용하는 횡방향 토압의 크기와 분포 및 변위를 고려한 흙막이 구조물을 설계하는 것은, 굴착과 더불어 발생할 수 있는 문제점들이 규모나 내용면에서 나날이 복잡해지고 있는 오늘날의 지하구조물의 시공에 있어서 대단히 중요해지고 있다. 그러므로 현장의 지형 및 지질조건 등의 모든 여건들이 고려된 경제적이고 안전한 흙막이 공법의 선정이 필수적이라 할 수 있다.
일반적으로 흙막이 공법은 크게 배면부 토사의 자립을 유지하기 위한 토류벽 공법과 이를 구조적으로 보강하는 버팀공법으로 구분되며, 현재 가장 많이 사용되고 있는 토류벽 공법으로는, 엄지말뚝 토류판 공법, C.I.P(Cast In Place Pile) 공법, S.C.W(Soil Cement Wall) 공법, 지하연속벽(Slurry Wall) 공법, 강널말뚝 (Sheet Pile) 공법 등이 있다. 또한 흙막이 벽체를 지보하는 방법은 크게 보 방식과 앵커 방식으로 구분되며, 보 방식에는 버팀보 공법, 역타 공법 등이 있고, 앵커 방식에는 어스앵커 공법과 소일네일링 공법 등이 있다.
특히, 엄지말뚝 토류판 공법은 굴착전에 H-Pile과 같은 엄지말뚝을 1 내지 2 미터 간격으로 지중에 설치하고 굴착과 동시에 토류판을 엄지말뚝 사이에 시공하여 토사의 붕괴 및 토압을 지탱한다. 이 형식은 흙막이 벽체에서 가장 많이 사용되고 있으나 지반의 변형, 토류판 뒷채움 부실, 지하수 등에 대해 거의 무방비 상태이므로 지질여건상 꼭 필요한 경우에는 반드시 그라우팅 공법과 병행하여 적용한다. 또한 어스앵커공법은 버팀보와 버팀지주가 필요하지 않아 넓은 작업장소가 확보되므로 굴착능률이 향상되며 흙막이 벽체의 측압을 배면측의 앵커로 지탱하므로 사면이나 모양이 일정치 않은 굴착 평면이라도 쉽게 적용할 수 있다. 소일네일링 공법은 굴착면에 유연한 지보체를 제공하거나 사면안정 등을 목적으로 개발된 공법이다. 이 공법은 기본적으로 인장응력, 전단응력 및 휨 모멘트에 저항할 수 있는 보강재를 프리 스트레싱 없이 비교적 촘촘한 간격으로 삽입하여 원 지반의 전체적인 전단강도를 증대시키고 발생 변위를 가능한 억제하여 굴착공사 도중이나 완료후에 예상되는 이완을 제한하는 공법이다.
상기의 공법들 중에서 엄지말뚝 토류판 공법에 의해 흙막이 벽체를 형성하고 이를 앵커방식으로 지보하는 방법으로서, 토목, 건축 공사의 땅파기 작업에 따른 굴착공 형성시 토류벽 방향으로 작용하는 주동토압(active earth pressure)에 의해 토류벽이 무너지는 것을 방지하기 위한 방법으로 수평보를 이용한 어스앵커공법이 널리 이용되었다. 즉, 임의의 간격으로 세워서 고정한 다수개의 H형강지주의 사이에 다수개의 토류판을 적층시키는 방식으로서, 토류판을 지지하여 주는 다수개의 H형강지주를 흙벽 또는 암벽에 고정시키기 위해 어스앵커를 사용하는 것이다. 이때, 어스앵커의 고정은 종방향으로 세워서 고정된 다수개의 H형강지주에 수평보로서 H형강띠를 횡방향으로 고정설치하고, 상기 H형강띠에 어스앵커를 고정하게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 앵커공법에서는, 필연적으로 H형강을 종방향 및 횡방향으로 길게 설치하여야 하므로 별도의 중장비를 동원해야 하고, 또한 그 중장비의 사용시 H형강을 들어올릴 때와 회전할 때에 사고의 위험성이 매우 높게 된다. 또한 H형강은 고가품이므로 통상 한쌍의 H형강띠를 H형강지주에 임의의 높이로 설치하는 경우에 필요이상의 재료를 사용하여 공사비의 증가를 가져오게 된다. 아울러, 어스앵커에 의해 지지되는 토류벽에 정식 구조물이 일체로 합벽시공되는 경우에는 수평보와 정식 구조물에 사용되는 철근의 간섭으로 인하여, 소요 벽체의 두께보다 훨씬 두꺼운 콘크리트 옹벽을 타설해야 하므로 불필요한 콘크리트 물량이 과도하게 투입되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 종래와 같이 H형강띠를 사용하지 않고도 엄지말뚝 자체에 어스앵커 또는 쏘일네일과 같은 지보재를 시공하는 것이 가능한 흙막이 벽체용 엄지말뚝을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 통해 H형강띠를 사용할 필요가 없으며, 따라서 중장비를 사용하여 긴 파일을 들어올리거나 회전시키는 등의 복잡한 작업공정을 생략할 수 있게 된다. 또한 앵커를 고정하기 위하여 한쌍의 H형강띠를 사용함으로써 필요이상의 자재에 소요되는 공사비를 절감하고, 또한 띠장으로 인한 용지의 사용면적을 줄임으로써 용지사용율을 극대화하고자 한다.
나아가, 본 발명은 지보재 및 배후토사의 응력으로 인한 파일의 변형을 효과적으로 방지할 수 있는 파일 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일은 지보재가 고정되는 위치에서 지보재 또는 배후토사의 응력에 대하여 파일의 강성을 향상시키 위한 지지수단이 제공된다. 또한 상기 지지수단들은 파일 내부에 공동을 형성하므로 이를 통해 지보재 고정부를 파일 내부에 배치할 수 있게 된다. 따라서 지보재 고정부가 파일 외부로 돌출되는 면적을 줄일 수 있으므로 용지의 활용을 극대화하는 것이 가능하게 된다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 지보재가 시공되는 위치에 공동이 형성된 관형상의 슬리브부재를 포함하는 지반안정공법용 파일을 현장에서 즉시 제작할 수 파일의 제조방법을 제공하는 것이다. 이를 통해 시공현장에서 보다 단시간에 강성이 뛰어난 파일을 제조함으로써, 다양한 지질환경 등에 보다 효율적으로 대처하는 것이 가능하게 한다.
이하에서는 바람직한 실시예들을 예시하여 본 발명의 지반안정공법용 파일의 구성의 특징을 설명하고자 한다. 다음에서 설명하는 실시예들은 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일의 일 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 다양하게 변형하여 이용할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 지반안정공법용 파일은, 서로 대향 배치되는 전면플랜지부 및 후면플랜지부; 상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부를 상호 연결시키는 웨브; 지보재를 시공할 부위마다 상기 전면플랜지부로부터 상기 웨브를 경유하여 상기 후면플랜지부에 이르는 일부분을 소정의 형상으로 부분절개하여 형성된 내측절개부; 및 상기 내측절개부에 배치되어 상기 웨브를 지지하며 그 내부에 공동(空洞)이 형성된 관형상의 슬리브부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 슬리브부재는 전후(前後)가 개방되고 측면이 폐쇄된 관형상인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 또 다른 실시예로서, 서로 대향 배치되고 지보재가 시공될 위치마다 상기 지보재가 관통하여 삽입가능한 제1 및 제2 지보재삽입홀이 각각 형성된 전면플랜지부 및 후면플랜지부; 상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부를 상호 연결시키되 상기 제1 및 제2 지보재삽입홀이 형성되지 않은 영역에 배치되는 제1 웨브; 상호 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부를 상호 연결시키되 상기 제1 및 제2 지보재 삽입홀이 형성된 영역에서 그 좌우측에 평행하게 배치되는 제2 웨브; 및 상기 제1 웨브 및 제2 웨브와 연속하여 형성되되, 상기 제2 웨브와 함께 공동(空洞)을 형성하는 한쌍의 웨브연속부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일을 제공한다.
나아가, 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일의 제조방법으로서, 서로 대향 배치되는 전면플랜지부 및 후면플랜지부와, 상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부를 상호 연결시키는 웨브를 포함하고, 높이가 H이고 너비가 W이며 횡단면이 에이치형인 파일을 준비하는 단계; 상기 에이치형 파일에서 지보재를 시공할 부위마다 상기 전면플랜지부로부터 상기 웨브를 경유하여 상기 후면플랜지부에 이르는 내측부분을 소정의 형상으로 부분절개하여 내측절개부를 형성하는 단계; 및 상기 내측절개부에 배치되어 상기 웨브를 지지하며 내부에 공동(空洞)이 형성된 관형상의 슬리브부재를 부착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일의 제조방법을 제공한다.
이하 첨부한 도면을 통하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지반안정공법용 파일의 지보재고정부(110)를 도시한 도면이다. 본 제1 실시예에 따른 지반안정공법용 파일(100)은 서로 대향하여 배치되는 전면플랜지부(120) 및 후면플랜지부(140)를 포함하고, 상기 전면플랜지부(120) 및 상기 후면플랜지부(140)를 상호 연결시키는 웨브(160)를 포함한다. 상기 파일(100)은 길이가 긴 파일로 제조되며, 전면플랜지부(120) 및 후면플랜지부(140)는 너비가 W이며 소정의 두께를 갖는 평판형상이고, 웨브(160)는 전면플랜지부(120) 및 후면플랜지부(140) 각각의 중앙 부위에서 연속하여 형성되어 있다. 즉, 전면플랜지부(120), 후면플랜지부(140) 및 웨브(160)는 높이가 H이고 너비가 W인 에치형 파일로 제조된다.
본 제1 실시예에 따른 지반안정공법용 파일은 어스앵커 또는 쏘일네일과 같은 지보재(미도시)를 시공할 부위마다 전면플랜지부(120)의 내측에서 웨브(160)를 경유하여 후면플랜지부(140)에 이르는 일부분을 소정의 형상으로 부분절개하여 형성된 내측절개부를 포함한다. 예컨대, 도 1에 도시한 바와 같이, 전면플랜지부(120) 및 후면플랜지부(140)의 내측 일부분이 가로 L1 및 세로 L2의 치수를 갖는 방형으로 절개되어, 각각 절개면(122) 및 절개면(142)가 형성될 수 있다. 상기 내측절개부는 웨브(160)의 절개면(162)이 전면플랜지부(120)의 절개면(122) 및 후면플랜지부(140)의 절개면(142)과 동일한 평면으로 절개되어 형성된다. 다시 말해서, 상기 내측절개부는 가로길이 L1, 세로길이 L2 및 높이 H를 갖는 육면체 형상으로 절개되어 형성된다. 이러한 형상의 내측절개부는 지보재가 시공될 위치마다 형성되며 따라서 하나의 파일(100)에 복수개가 형성되는 것도 가능하다.
한편, 본 제1 실시예에서와 같은 형상의 내측절개부에 끼워맞춰지는 슬리브부재(200)는 상하(上下) 또는 전후(前後)가 개방되고 네측면이 폐쇄된 관형상으로 제조되어 그 내부에 공동(空洞)이 형성되어 있다. 전면플랜지부(120)를 향하는 방향을 전(前)방향이라 하고, 후면플랜지부(140)를 향하는 방향을 후(後)방향이라 할 때, 상기 슬리브부재(200)는 전후(前後)가 개방되고 네측면이 폐쇄된 관형상이라고 할 수 있다. 슬리브부재(200)는 상기 내측절개부와 동일한 외곽칫수를 갖는 관형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 다시 말해서, 가로길이 L1, 세로길이 L2 및 높이 H1인 관형상으로 제조되며, 이때 높이 H1은 상기 파일(100)의 높이 H와 동일한 크기를 갖는다. 이러한 구조의 슬리브부재(200)를 상기 파일(100)의 내측절개부에 끼워맞추면, 상기 슬리브부재의 네 측면(220)은 전면플랜지부(120)의 절개면(122), 후면플랜지부(140)의 절개면(142) 및 웨브(160)의 절개면(162)에 각각 인접하게 된다. 이들 각각의 절개면(122, 142, 및 162)과 슬리브부재(200)의 네측면(220)을 용접체결함으로써 상기 파일(100)에 슬리브부재(200)를 부착하게 된다. 그리하여 슬리브부재(200)의 네개의 외측면(220)은, 전면플랜지부(120), 후면플랜지부(140) 및 웨브(160)의 각각의 절개면에 부착되어 각각을 지지하게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일의 제2 실시예를 도시한다. 도 2에 도시한 파일(100)의 기본 구조는 도 1에 도시한 파일과 유사하다. 그러나, 전면플랜지부(120), 후면플랜지부(140) 및 웨브(160)의 일부를 절개하여 형성되는 내측절개부 형상은 도 1과는 다소 상이한 형상을 갖는다. 즉, 전면플랜지부(120) 및 후면플랜지부(140)의 절개되는 영역은 가로 L1 및 세로 L2의 칫수를 갖는 방형으로 절개되지만, 웨브(160)가 절개되는 영역은 세로길이 L4 및 높이 D의 크기로 절개되어 형성된다. 여기서 D는 전면플랜지부(120) 및 후면플랜지부(140)의 내측거리를 의미한다. 도 2에 도시한 본 발명에 따른 파일(100)의 내측절개부의 형상을 보건대, 웨브(160)의 세로방향 절개길이 L4는 전면플랜지부(120) 및 후면플랜지부(140)가 세로방향으로 절개된 길이 L2보다 큰 칫수를 갖는다. 따라서 파일(100)의 안쪽에서 보면, 웨브(160)의 절개면(162)이 전면플랜지부(120)의 절개면(122) 및 후면플랜지부(140)의 절개면(142)보다 안쪽에 위치하게 된다. 따라서 절개면(162)과 절개면(122) 사이의 여유공간과 절개면(162)과 절개면(142) 사이의 여유공간이 형성된다.
한편, 슬리브부재(200)는, 그 외곽칫수가 가로길이 L3, 세로길이 L4 및 높이 H2를 갖는 관형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 그리하여, 상기 슬리브부재(200)를 파일(100)의 좌측 또는 우측 방향에서 웨브(160)가 부분절개된 영역에 끼워맞추게 된다. 이때, 슬리브부재(200)의 가로길이 L3는 L1보다 크고 상기 파일(100)의 너비 W보다 작거나 같은 것이 바람직하다. 따라서, 슬리브부재(200)의 상측면(222) 및 하측면(224)은 웨브(160)의 상하(上下) 절단면(162)에 부착되어 상기 웨브(160)를 지지하게 된다. 또한, 슬리브부재(200)의 전후에 형성된 양단면(230, 도면에 도시하지는 않았으나 반대쪽 단면을 포함한다.)은 각각 전면플랜지부(120) 및 후면플랜지부(140)의 내측면에 부착되어 양 플랜지부를 지지하게 된다. 다시 말해서, 슬리브부재(200)는 도 2에서 점선으로 표시한 영역(A)에 배치된다. 슬리브부재(200)를 배치한 후 파일(100)과 슬리브부재(200)의 접촉면을 용접체결방식에 의해 부착함으로써 본 제2 실시예에 따른 지반안정공법용 파일(100)을 완성하게 된다.
도 1 및 도 2에 도시한 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일의 슬리브부재(200)는 상하 또는 전후가 개방되고 네측면이 폐쇄된 관형상을 갖는다. 상기 도면들에서는 슬리브부재(200)의 네측면의 단면형상이 직사각형 또는 방형(方形)을 갖는 것으로 도시하였다. 그러나, 본 발명에 따른 슬리브부재(200)의 네측면은 전면플랜지부(120), 후면플랜지부(140) 및 웨브(160)가 부분절단되어 형성되는 각각의 절개면 또는 양플랜지의 내측에 부착되어 이들을 지지하기만 하면 그 형상을 다양하게 변형하여도 무방하다.
도 3은 본 발명에 따른 슬리브부재(200)의 다양한 변형이 가능함을 설명하기 위한 도면이다. 도 3(a)는 슬리브부재(200)의 네개의 단면(222, 224, 226 및 228)들이 서로 만나는 네개의 모서리를 곡면처리한 경우를 도시한다. 이러한 구성의 슬리브부재(200)를 통하여 웨브(160)를 통해 전달되는 응력이 모서리에 집중되는 것을 방지할 수 있다. 도 3(b)는 슬리브부재(200)의 네측면 안쪽에 데크플레이트 (232)가 부착된 경우를 도시하고, 도 3(c)는 주름형상의 지지판(234)을 부착한 경우이다. 이러한 구성을 통하여 슬리브부재(200)의 강성을 보다 강화시킬 수 있다. 또한 슬리브부재(200)의 네측면(222, 224, 226, 및 228) 자체를 데크플레이트 또는 주름형상의 지지판으로 형성하는 것도 가능하다. 도 3(a) 내지 도 3(c)에 도시한 다양한 형상의 슬리브부재(200)는 제1 실시예 및 제2 실시예 모두에 적용가능하다. 특히 도 2에서와 같이 슬리브부재(200)를 내측절개부 안쪽에 배치하여 그 양단면(230)을 전면플랜지부(120) 및 후면플랜지부(140)의 내측면에 부착하는 경우에, 데크플레이트 또는 주름형상의 지지판을 포함하거나 그 자체로 데크 플레이트 또는 주름형상의 네측면을 갖는 슬리브부재를 배치함으로써 수평방향으로 인가되는 지보재 또는 배후토사로 인한 응력에 대하여 보다 효과적으로 지지할 수 있게 된다. 따라서 파일의 변형을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일과 슬리브부재의 부착력을 향상시키기 위하여 한쌍의 결합부재(300)를 사용한 경우를 도시한다. 상기 한쌍의 결합부재(300)는 슬리브부재(200)가 웨브(160)와 접촉하는 부위에서, 상기 슬리브부재(200)의 상면(222) 및 하면(224) 각각에 선택적으로 부착된다. 상기 한쌍의 결합부재(300)는 웨브(160)의 두께만큼의 간격을 두고 서로 이격되어 배치되며, 그 간격 사이에 상기 웨브(160)가 위치되도록 한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 한쌍의 결합부재(300)는 상기 슬리브부재(200)에 볼트/너트 체결방식에 의해 결합되는 것이 가능하다. 이 경우 상기 결합부재(300)에는 볼트 삽입홀(320)이 미리 천공되어 있어서 볼트 및 너트(322)를 체결하는 것이 바람직하지만, 용접 등의 방식에 의하여 체결하는 것도 무방하다.
도 5는 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일에 사용되는 슬리브부재(200)의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 5(a)에 도시한 슬리브부재(200)는 상하 또는 전후가 개방되고 네 측면이 폐쇄된 관형상을 갖는 점에 있어서는 앞에서 설명한 경우와 같다. 그러나, 도 5(a)에 도시한 슬리브부재(200)는 네 측면으로 둘러싸인 내부 공동(空洞)을 지지하기 위한 공동지지판(240)이 형성된 점에서 차이가 있다. 상기 공동지지판(240)을 통하여 슬리브부재(200)의 굽힘강도를 향상시킴으로써 외부응력으로 인한 변형을 보다 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 아울러, 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일은 상기 슬리브부재(200)에 형성된 공동을 통하여 어스앵커 또는 쏘일네일 등과 같은 지보재를 삽입하게 된다. 따라서, 상기 공동지지판(240)이 전면플랜지부(120) 및 후면플랜지부(140)에 평행하게 배치되는 평판으로 형성된 경우에는, 그 내부에 지보재가 관통하여 삽입되는 지보재삽입홀(242)이 형성된 것이 바람직하다. 상기 지보재삽입홀(242)의 형성위치는 삽입되는 지보재의 경사각도에 따라서 결정되며 충분한 여유공간을 갖도록 타원형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 도 5(b)는 지보재삽입홀(242)이 형성된 공동지지판(240) 및 슬리브부재(200)의 상면(222) 및 하면(224)의 절개단면을 나타낸다. 아울러, 슬리브부재(200)를 지지하기 위한 공동지지판으로는 양 플랜지부에 수직한 평판으로 구성될 수도 있다. 이 경우, 공동을 통해 삽입되는 지보재가 통과하는 영역의 좌우에 서로 대향하여 배치되는 것이 바람직하다.
도 5에 도시한 공동지지판(240)을 포함하는 슬리브부재(200)를 사용하는 경우에는, 공동지지판(240)에 지보재의 두부(頭部)를 고정시키기 위한 두부정착용 브라켓을 설치하는 것이 가능하다. 도 6에는, 공동지지판(240) 및 슬리브부재(200)에 브라켓(440)을 배치하고, 상기 브라켓(440)의 지보재고정면에 지보재헤드(420)를 부착한 경우를 도시하였다. 이러한 구성에서는, 공동지지판(240)에 형성된 지보재삽입홀을 통하여 어스앵커 또는 쏘일네일 등의 지보재(400)를 시공한 후에 그 두부(頭部)를 지보재헤드(420)에 고정하게 된다. 따라서 종래에는 H형강띠를 사용하여 정착하던 지보재의 두부(頭部)를 엄지말뚝으로 사용되는 본 발명에 따른 파일(100)에 형성된 공동(空洞) 내부에 배치할 수 있게 된다. 또한, 이와 같이 지보재(400)의 두부(頭部)를 고정한 후 상기 슬리브부재(200)의 공동(空洞) 내부를 충진재를 사용하여 밀폐하는 것도 가능하다. 이 경우 전면플랜지부(120)의 절개영역을 덮는 덮개(422)를 채용하면 충진재를 사용하여 상기 공동을 밀폐하는 것이 보다 용이하다. 상기 덮개(422)는 평판을 사용하여 용접 등의 방식으로 전면플랜지부(120)에 부착할 수 있다. 또한 후술할 플랜지보강판을 상기 공동을 밀폐하는 덮개로서도 사용할 수 있다. 지보재 두부를 밀폐하기 위한 충진재(460)로는, 플라스틱(Plastic) 또는 콘크리트를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 에폭시, 우레탄 등의 합성수지를 사용하거나 콘크리트 몰탈 등을 충진함으로써, 지보재 두부가 장착된 상기 슬리브부재(200)의 공동을 방수 또는 방식 처리하는 것이 가능하다. 아울러, 섬유강화플라스틱 등의 강화플라스틱을 사용하면 상기 공동이 외부응력으로 인해 변형되는 것을 방지할 수도 있다. 또한, 지보재의 두부정착부가 파일 자체에 형성된 공동에 배치되므로, 외부로 돌출되는 면적이 감소하게 된다. 따라서 흙막이 벽체를 형성한 후 영구옹벽을 설치하기 위하여 콘크리트를 타설하는 경우에 옹벽설치에 필요한 콘크리트의 물량을 줄일 수 있으므로 전체적인 시공비용을 줄일 수 있다. 아울러, 종래에는 H형강띠를 사용하였기 때문에 지보재의 두부가 외부로 돌출되는 면적이 필연적으로 상당한 면적을 차지하였으나, 본 발명에 따른 파일을 사용하여 파일 내부에 형성된 공동에 지보재 두부를 장착하게 되면 그 만큼 용지의 사용율을 증가시킬 수 있다.
한편, 도 7에는 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일에 사용가능한 플랜지 보강판에 대하여 도시하였다. 도 7에 도시한 플랜지 보강판은 상기 전면플랜지부(120)에 부착되는 제1 플랜지보강판(520) 및 상기 후면플랜지부(140)에 부착되는 제2 플랜지보강판(540)을 포함한다. 도 1 및 도 2에서 도시한 바와 같이 파일(100)에 내측절개부가 형성됨으로 인하여 전면플랜지부(120) 및 후면플랜지부(140)의 단면계수가 감소될 수 있다. 따라서 전면플랜지부(120) 및 후면플랜지부(140)를 보강하기 위한 수단으로서, 제1 및 제2 플랜지보강판(520, 540)을 채용하는 것도 가능하다. 상기 플랜지보강판(520, 540)은 양 플랜지부에 형성된 절개영역을 모두 포함하는 정도의 크기를 갖는 것도 가능하고, 그 일부만을 덮는 칫수를 갖는 것도 가능하다. 또한 제1 플랜지보강판(520) 및 제2 플랜지보강판(540)을 선택적으로 채용할 수 있으며, 필요에 따라서는 전면플랜지부(120)만을 보강하기 위하여 제1 플랜지보강판(520)만을 채용하는 것도 가능하다. 또한, 이들 플랜지보강판(520, 540)은 파일(100)에 볼트/너트체결방식으로 체결하는 것도 가능하고, 용접방식에 의해 부착되는 것도 가능하다. 또한 제1 플랜지보강판(520) 및 제2 플랜지보강판(540)을 모두 부착하는 경우에는, 각각에는 상기 슬리브부재(200)의 상기 공동을 통해 지보재(도시하지 않음)를 관통하여 삽입가능한 제1 및 제2 지보재삽입홀이 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 제1 플랜지보강판(520)은 필요에 따라 적절한 크기로 제조된 평판을 사용하여, 상기 전면플랜지부(120)의 절개된 영역 전부 또는 일부를 포함하는 위치에서 전면플랜지부(120)에 부착된다. 또한, 상기 제1 플랜지보강판(520)에는 지보재의 두부(頭部)를 고정시키기 위한 두부정착용 브라켓(522)이 부착될 수 있으며, 필요에 따라서는 브라켓(522)을 제1 플랜지보강판에 일체로 형성하는 것도 가능하다. 상기 브라켓(522)에는 지보재의 두부를 고정할 지보재헤드(524)가 배치되어, 지보재를 시공한 후에 그 두부를 고정하게 된다.
다음으로, 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일의 또 다른 실시예를 설명하기로 한다. 이하에서 설명할 지반안정공법용 파일은 그 자체로 공동(空洞)이 형성된 경우이다. 파일의 기본 구성은 앞에서 설명한 실시예들과 유사하다. 즉, 전면플랜지부(120) 및 후면플랜지부(140)를 포함하며, 이들을 상호 연결시키는 웨브(160)로 구성되어 세로방향으로 길다란 파일로 제조된다. 또한 어스앵커 또는 쏘일네일 등의 지보재가 고정되는 영역을 지보재고정부(110)라고 할 때, 상기 파일에 하나 또는 둘 이상의 지보재고정부가 형성되어 있다. 이하 구체적인 구성의 특징을 첨부한 도면을 통하여 설명하기로 한다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 제3 및 제4 실시예로서, 서로 대향하여 배치되고 지보재가 시공될 위치마다 상기 지보재가 관통하여 삽입가능한 제1 지보재삽입홀(112) 및 제2 지보재삽입홀(114)이 각각 형성된 전면플랜지부(120) 및 후면플랜지부(140); 상기 전면플랜지부(120) 및 상기 후면플랜지부(140)를 상호 연결시키되 상기 제1 및 제2 지보재삽입홀(112, 114)이 형성되지 않은 영역에 배치되는 제1 웨브(160); 전면플랜지부(120) 및 상기 후면플랜지부(140)를 상호 연결시키되 상기 제1 및 제2 지보재삽입홀(112, 114)이 형성된 영역에서 그 좌우측에 평행하게 배치되는 제2 웨브(164); 및 상기 제1 웨브(160) 및 제2 웨브(164)와 연속하여 형성되되, 상기 제2 웨브와 함께 공동(空洞)을 형성하는 한쌍의 웨브연속부(166);를 포함한다. 이와 같은 구성의 파일(100)은 지보재고정부(110)가 하나 또는 둘 이상으로 형성되어 있으며, 상기 지보재고정부(110)에서는 공동을 형성하는 제2 웨브(164) 및 웨브연속부(166)가 전면플랜지부(120), 후면플랜지부 (140) 및 상기 제1 웨브(160)와 일체로 형성된다. 또한 지보재가 관통하여 삽입가능한 제1 지보재삽입홀(112) 및 제2 지보재삽입홀(114)이 지보재고정부(110)의 전면플랜지부(120) 및 후면플랜지부(140)의 소정의 위치에 형성된다.
도 8(a) 및 도 9(a)는 본 발명의 제3 및 제4 실시예에 따른 지반안정공법용 파일의 사시도이고, 도 8(b) 및 도 9(b)는 제1 지보재삽입홀(112)이 형성된 상기 지보재고정부(110)의 횡단면을 도시한 도면이고, 도 8(c) 및 도 9(c)는 상기 지보재고정부(110)의 수직단면을 도시한 도면이다. 도 8(c) 및 도 9(c)에 도시한 제1 지보재삽입홀(112)과 제2 지보재삽입홀(114)의 형성위치는 삽입될 지보재(도시하지 않음)가 하향으로 삽입되는 경사각도를 갖도록 형성되어 있다. 도 8(a) 내지 도 8(c)는, 상기 제2 웨브(164)가 상기 전면플랜지부(120) 및 상기 후면플랜지부(140)의 좌우측 가장자리로부터 연속되어 형성된 경우이고, 도 9(a) 내지 도 9(c)는, 상기 제2 웨브(164)가 상기 전면플랜지부(120) 및 상기 후면플랜지부(140)의 좌우측 가장자리와, 상기 제1 및 제2 지보재삽입홀(112, 114)의 좌우측 가장자리 사이에 배치된 경우이다. 즉, 도 8 및 도 9에 도시한 파일의 지보재고정부(110)의 횡단면을 비교하면, 도 8의 경우는 사각형상이고, 도 9는 "Ⅱ"자 형상이라는 점에서 차이가 있다. 이러한 구성의 지반안정공법용 파일에는 제1 및 제2 지보재삽입홀(112, 114)이 형성되어 있으므로 이들을 관통하여 지보재를 시공할 수 있게 되고, 또한 엄지말뚝으로 사용되는 파일 자체에 지보재를 고정할 수 있게 된다. 또한 상기 지보재삽입홀들의 좌우측에 서로 대향하여 형성된 제2 웨브(164)를 형성함으로써, 제1 및 제2 지보재삽입홀로 인하여 파일의 강성이 취약해지는 것을 방지할 수 있다.
도 10 및 도 11에는 본 발명의 제3 및 제4 실시예에 따른 파일의 제2 웨브(164) 및 웨브연속부(166)로 구성되는 공동의 단면형상을 도시한 절단면도이다. 도 10(a) 및 도 11(a)는 제2 웨브(164) 및 웨브연속부(166)로 구성되는 공동(空洞)의 수직단면이 사각형상인 경우이고, 도 10(b) 및 도 11(b)는 제2 웨브(164) 및 웨브연속부(166)로 구성되는 공동(空洞)의 수직단면이 육각형상인 경우이다. 이와 같이 제2 웨브(164) 및 웨브연속부(166)로 형성된 공동(空洞)의 형상을 변형하여 제1 웨브(160)로부터 전달되는 응력이 일부분에 집중되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 도면들에는 도시하지 않았으나, 제2 웨브(164) 및 웨브연속부(166)가 연속되는 부분 및 웨브연속부(166) 및 제1 웨브(160)가 연속되는 부분이 곡면처리되는 것도 바람직하다. 이와 같은 구성을 통하여, 제1 웨브(160)로부터 전달되는 응력이 절곡된 부위에 집중되는 것을 방지한다.
도 12(a) 및 도 12(b)는 제2 웨브(164) 및 웨브연속부(166)를 평판형상이 아닌 데크플레이트 또는 주름형상의 지지판으로 구성한 경우를 도시한다. 이를 통해, 제2 웨브(164) 및 웨브연속부(166)가 전면플랜지부(120) 및 후면플랜지부(140)에 접촉하는 면적을 증가시킴으로써 지보재 및/또는 배후토사로부터 전달되는 수평응력으로 인한 파일의 변형을 보다 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 또한 제1 웨브(160)로부터 전달되는 응력이 국부에 집중됨으로 인한 파일의 변형을 방지하게 된다. 도 12에는 제2 웨브(164) 및 웨브연속부(166) 모두가 데크플레이트 또는 주름형상의 지지판으로 구성되는 경우를 도시하였으나, 필요에 따라서는 어느 하나만을 데크플레이트 또는 주름형상의 지지판으로 구성하는 것도 가능하다.
한편, 제3 및 제4 실시예에 따른 지반안정공법용 파일은 제2 웨브(164) 및 웨브연속부(166)로 둘러싸인 공동(空洞)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 상기 공동을 지지하기 위하여 그 내부에 상기 제2 웨브(164) 및 상기 한쌍의 웨브연속부(116)를 지지하는 공동지지판을 형성하는 것이 가능하다. 상기 공동지지판은 상기 공동을 지지하기 위하여 그 내부에 다양한 위치로 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 공동지지판은 양 플랜지부에 평행한 평판으로 형성될 수도 있고, 양 플랜지부에 수직한 평판으로 형성될 수도 있다. 특히, 도 13에 도시한 제3 및 제4 실시예에 따른 파일의 절단면도에서 보듯이, 상기 공동지지판(168)을 전면플랜지부(120) 및 후면플랜지부(140)에 평행하게 배치하는 경우에는, 공동지지판(168)의 소정의 위치에 지보재(400)가 관통하여 삽입가능한 제3 지보재삽입홀(169)을 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 구성을 통하여, 지보재(400)의 두부(頭部)를 상기 공동의 내부에 포함시키는 것이 가능하게 된다. 나아가, 상기 공동지지판(168)에 지보재의 두부(頭部)를 고정시키기 위한 두부정착용 브라켓(440)을 배치하고, 지보재(400)를 시공한 후 그 두부(頭部)를 지보재헤드(420)를 통해 고정하게 된다. 또한, 상기 공동의 내부에 플라스틱(Plastic) 또는 콘크리트로 충진함으로써 지보재의 두부를 방수처리 또는 방식처리하는 것이 가능하다. 여기에 사용되는 충진재(460)는 앞에서 설명한 제1 및 제2 실시예와 동일하다. 충진재(460)를 사용하여 공동 내부를 밀폐하는 경우에는, 덮판(422)을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 지보재의 두부를 정착한 후 덮판(422)을 볼트/너트체결방식 또는 용접체결방식으로 상기 전면플랜지부(120)에 부착하고 상기 덮판에 미리 천공된 홀(미도시)을 통해 충진재(460)를 주입하게 된다. 상기 덮판(422)은 전면플랜지부(120)을 보강하기 위한 수단으로서도 사용할 수 있으며, 이 경우 후술할 플랜지보강판을 채용할 수 있다. 이와 같이 파일 본체에 형성된 공동에 지보재의 두부를 정착하는 경우에, 지보재(400)로부터 전달되는 응력은 상기 공동지지판(168)을 통해 제2 웨브(164) 및 웨브연속부(168)로 전달되며, 그 응력은 전면플랜지부(120), 후면플랜지부(140) 및 제1 웨브(160)으로 전달되어 파일(100) 전체에 전달된다.
본 발명에 따른 제3 및 제4 실시예에서는 파일(100)의 지보재고정부(110)에 제1 및 제2 지보재삽입홀(112, 114)이 형성된다. 이들 지보재삽입홀(112, 114)의 형성위치는 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이 삽입될 지보재가 하향으로 삽입되는 경사각도를 갖도록 배치될 수 있으나, 필요에 따라서는 상향으로 삽입되는 경사각도를 갖도록 형성될 수도 있다. 또한 도 14(a)에서 보듯이, 후면플랜지부(140)에 형성되는 제2 지보재삽입홀(114)이 수직방향으로 장경을 갖는 타원형상으로 형성되는 것도 가능하다. 따라서, 지보재의 시공시 주위환경에 따라 경사각도를 자유롭게 조절할 수 있게 된다. 어스앵커 또는 쏘일네일과 같은 지보재를 삽입할 배후토사가 연약지반이거나 국부적으로 암반이 포함되어 있다면 이를 피해서 시공하는 것이 바람직하므로, 고정된 경사각도로 형성되어 있는 경우보다 시공환경에 능동적으로 대처할 수 있다는 점에서 유리하다. 마찬가지 이유로, 도 14(b)에 도시한 바와 같이, 수평방향의 장경을 갖는 제2 지보재삽입홀을 형성하는 것도 가능하다. 나아가, 도 14(c)에서는 지보재를 보다 용이하게 고정하기 위하여 제2 지보재삽입홀이 형성된 위치에서 후면플랜지부(140)로부터 연장된 지보재고정용 돌기부(116)가 형성된 경우를 도시한다. 도 14(c)에서의 제2 지보재삽입홀은 타원형상으로 형성되어 있으나, 후면플랜지부(140)로부터 연장되는 제2 웨브(164) 및 웨브연속부(166)에 영향을 미치지 않는 범위내에서 그 형상을 자유로이 변형하는 것도 가능하다.
도 15에는 본 제3 실시예에 따른 지반안정공법용 파일에 부착가능한 플랜지보강판을 도시하였다. 제1 플랜지보강판(520)은 전면플랜지부(120)에 부착되며, 제2 플랜지보강판(540)은 후면플랜지부(540)에 부착된다. 상기 플랜지보강판(520, 540)은 상기 제1 및 제2 지보재삽입홀(112, 114)이 형성됨으로 인한 단면계수감소를 방지하기 위하여 부착되며, 상기 전면플랜지부 또는 상기 후면플랜지부에 선택적으로 사용될 수 있다. 특히 상기 플랜지보강판(520, 540)에는 지보재가 관통하여 삽입가능한 제4 지보재삽입홀(526)이 형성되며, 이는 상기 파일(100)에 형성된 제1 및 제2 지보재삽입홀(112, 114)과 일치하도록 배치된 것이 바람직하다. 아울러, 전면플랜지부(120)에 부착되는 제1 플랜지보강판(520)에는 지보재의 두부(頭部)를 고정시키기 위한 두부정착용 브라켓(522)이 배치된다. 상기 브라켓(522)은 별도의 부재로 제조되어 상기 제1 플랜지보강판(520)에 부착될 수도 있고, 제1 플랜지보강판(520)과 일체로 제조되는 것도 가능하다. 지보재를 시공한 후 지보재헤드(524)를 통해 지보재의 두부(頭部)를 고정하게 된다. 여기서 제1 플랜지보강판(520)은 전면플랜지부(120)을 보강하는 보강수단으로서 뿐만 아니라 지보재를 통해 전달되는 지지력에 대한 지압판으로서도 기능하게 된다. 여기서 도 15에서는 도 8에 도시한 파일에 플랜지보강판(520, 540)을 부착하는 상태를 도시하였으나, 도 9에 도시한 파일에도 적용가능함은 당연하다.
한편, 도 8에 도시한 파일 구조에서는 제2 웨브(164)가 전면플랜지부(120) 및 후면플랜지부(140)의 좌우측 가장자리로부터 연장되어 형성된다. 따라서 상기 지보재고정부(110)의 수평단면이 사각형상이므로 엄지말뚝 토류판 공법에서 흙막이 벽체를 구성하는 토류판을 배치할 여유공간이 제공되지 않는다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 상기 지보재고정부(110)에 배치될 제1 플랜지보강판은 그 폭이 전면플랜지부(120)의 폭보다 크게 형성됨으로써 좌우측에 각각 토류판걸림부(526)가 형성된다. 또한, 토류판을 보다 용이하게 배치하기 위하여 상기 토류판걸림부(526)의 상부 또는 하부에 경사지게 형성된 경사부(528)가 형성된다.
또한, 도 16에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 제3 및 제4 실시예의 지반안정공법용 파일은 지보재고정부(110)의 제1 및 제2 지보재삽입홀(112, 114)로부터 연장되어 형성된 파이프부재(600)를 포함한다. 상기 파이프부재(600)는 별도의 부재로 제조되어 상기 제1 및 제2 지보재삽입홀(112, 114)에 끼워맞춘 후 용접함으로써 형성될 수도 있고, 상기 파일과 일체로 형성될 수도 있다. 상기 파이프부재(600)를 통하여 제1 및 제2 지보재삽입홀의 변형을 방지하는 것이 가능하다. 또한 파이프부재 내부를 플라스틱 또는 콘크리트로 충진함으로서 지보재의 두부를 방수 또는 방식처리하는 것도 가능하다.
지금까지 설명한 본 발명의 지반안정공법용 파일, 및 이에 부가하여 체결되는 제1 및 제2 플랜지보강판, 파이프부재 및 슬리브부재 등은 구조설계시 요구되는 강성을 가진 재료라면 어떠한 재료라도 채용가능하다. 본 발명의 지반안정공법용 파일은 스틸재질을 갖는 H형강(H-Pile)으로 제조되는 것이 바람직하지만, 지하벽 또는 옹벽 등을 시공함에 있어서 요구되는 조건을 만족하기만 하면 플라스틱으로 제조할 수 있다. 특히 본 발명의 지반안정공법용 파일을 플라스틱 재질로 제조하는 경우에는 엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastics)이나, 탄소섬유 또는 유리섬유 등을 플라스틱에 복합시킨 섬유강화플라스틱(FRP: Fiber Reinforecd Plastics) 등과 같은 강화플라스틱(Reinforced Plastics)으로 제조하는 것도 가능하다. 특히 플라스틱으로 제조하는 경우에는 내식성이 좋으므로 환경오염 등의 문제를 고려할 때 영구옹벽의 시공에 보다 유리하다. 아울러 재활용 플라스틱을 사용하면 제조비용을 절약할 수 있을 뿐만 아니라, 플라스틱 부산물 등을 줄일 수 있다는 점에서 보다 바람직하다. 또한 철근을 배근한 콘크리트 재질의 파일을 사용하는 것도 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 쉽게 이해될 것이다.
또한 고정부재에 공동을 형성하는 경우에는 그 내부를 합성수지 또는 콘크리트 등의 충진재로 밀폐하여 방수 및 방식 처리하는 것이 가능하다. 앞에서 설명한 바와 같이 보강재의 두부를 공동 내부에 매설하여 정착하는 경우 뿐만 아니라, 보강재의 두부를 고정부재의 전면플랜지에 정착하는 경우에도 공동 내부를 충진재로 밀폐처리하는 것이 바람직하다. 특히, 제1 및 제2 보강재삽입홀에 슬리브부재를 부착하는 경우에는 충진재로 밀폐처리하는 것이 보다 용이하게 된다.
본 발명은 종래와 같이 H형강띠를 사용하지 않고도 엄지말뚝 자체에 어스앵커 또는 쏘일네일과 같은 지보재를 시공하는 것이 가능한 흙막이 벽체용 엄지말뚝을 제공한다. 따라서 H형강띠를 사용할 필요가 없으므로 중장비를 사용하여 긴 파일을 들어올리거나 회전시켜야 하는 등의 복잡한 작업공정을 생략할 수 있다. 또한 앵커를 고정하기 위하여 한쌍의 H형강띠를 사용함으로써 필요이상의 자재에 소요되는 공사비를 절감하고, 또한 띠장으로 인한 용지의 사용면적을 줄임으로써 용지사용율을 극대화할 수 있다.
나아가, 본 발명은 지보재 및 배후토사의 응력으로 인한 파일의 변형을 효과적으로 방지할 수 있는 파일 구조를 제공한다. 또한, 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일은 지보재가 고정되는 위치에 공동을 형성하므로 이를 통해 지보재 고정부를 파일 내부에 배치할 수 있게 된다. 따라서 지보재 고정부가 파일 외부로 돌출되는 면적을 줄일 수 있으므로 용지의 활용을 극대화할 수 있다.
또한, 본 발명은 지보재가 시공되는 위치에 공동이 형성된 관형상의 슬리브부재를 포함하는 지반안정공법용 파일을 현장에서 즉시 제작할 수 있는 파일의 제조방법을 제공한다. 이를 통해 시공현장에서 보다 단시간에 강성이 뛰어난 파일을 제조함으로써, 다양한 지질환경 등에 보다 효율적으로 대처하는 것이 가능하게 된다.
이상으로, 바람직한 실시예들을 예시하여 설명함으로써 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일 및 상기 파일의 제조방법에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위내에서 변형된 형태로 구현가능함을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일의 제1 실시예로서 파일 본체에 슬리브부재를 부착하는 상태를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일의 제2 실시예로서 파일 본체에 슬리브부재를 부착하는 상태를 도시한 도면이다.
도 3(a) 내지 도 3(c)는 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일의 슬리브부재의 다양한 실시예를 도시한 도면으로서 상기 슬리브부재의 수직단면을 도시한 절단면도이다.
도 4는 슬리브부재 및 웨브의 결속을 보강하기 위한 한쌍의 결합부재가 부착된 파일의 절단면도이다.
도 5(a)는 공동지지판이 구비된 슬리브부재의 사시도이고, 도 5(b)는 상기 슬리브부재의 절단면도이다.
도 6은 지보재의 두부(頭部)가 파일 본체에 정착된 상태를 도시한 절단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일의 양 플랜지부에 플랜지보강판이 부착되는 상태를 도시한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 지반안정공법용 파일의 다른 실시예들을 도시한 도면으로서, 도 8(a) 및 도 9(a)는 각각의 사시도이고, 도 8(b) 및 도 9(b)는 지보재고정부의 횡단면도이고, 도 8(c) 및 도 9(c)는 지보재고정부의 수직단면도이다.
도 10(a)는 도 8에 도시한 파일의 제2 웨브 및 웨브연속부로 구성되는 공동(空洞)의 수직단면이 사각형상인 경우를 도시하고, 도 10(b)는 상기 공동의 수직단면이 육각형상인 경우를 도시한 도면이다.
도 11(a)는 도 9에 도시한 파일의 제2 웨브 및 웨브연속부로 구성되는 공동(空洞)의 수직단면이 사각형상인 경우를 도시하고, 도 11(b)는 상기 공동의 수직단면이 육각형상인 경우를 도시한 도면이다.
도 12(a)는 도 8에 도시한 파일의 제2 웨브 및 웨브연속부의 수직단면이 데크플레이트 형상인 경우를 도시하고, 도 12(b)는 주름형상인 경우를 도시한 도면이다.
도 13은 제2 웨브 및 웨브연속부로 구성된 공동 내부에 공동지지판이 구비된 경우 지보재를 상기 공동 내부에 장착한 상태를 도시한 절단면도이다.
도 14(a) 내지 도 14(c)는 도 8에 도시한 파일의 후면플랜지부에 형성된 제2 지보재삽입홀의 다양한 형상을 도시한 도면이다.
도 15는 도 8에 도시한 파일의 전면플랜지부 및 후면플랜지부에 제1 및 제2 플랜지보강판을 부착하는 상태를 도시한 사시도이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시예에 따른 지반안정공법용 파일에 형성된 제1 지보재삽입홀 및 제2 지보재삽입홀에 파이프부재를 부착한 상태를 도시한 절단면도이다.

Claims (54)

  1. 지반안정공법에 사용되는 파일로서,
    서로 대향 배치되는 전면플랜지부 및 후면플랜지부;
    상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부를 상호 연결시키는 웨브;
    지보재를 시공할 부위마다 상기 전면플랜지부로부터 상기 웨브를 경유하여 상기 후면플랜지부에 이르는 일부분을 소정의 형상으로 부분절개하여 형성된 내측절개부; 및
    상기 내측절개부에 배치되어 상기 웨브를 지지하며 그 내부에 공동(空洞)이 형성된 관형상의 슬리브부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 파일은 상기 전면플랜지부, 상기 후면플랜지부 및 상기 웨브로 형성되는 횡단면이 에이치형인 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 슬리브부재는 전후(前後)가 개방되고 측면이 폐쇄된 관형상인 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 내측절개부는, 가로길이 L1, 세로길이 L2 및 높이 H1를 갖는 육면체 형상으로 절개되어 형성되고, H1은 상기 파일의 높이 H와 동일한 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 슬리브부재는, 상기 내측절개부와 동일한 외곽칫수를 갖는 관형상으로 형성되며, 상기 슬리브부재의 외측면은 상기 전면플랜지부, 상기 후면플랜지부 및 상기 웨브의 절개면에 부착되어 상기 전면플랜지부, 상기 후면플랜지부 및 상기 웨브를 지지하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 내측절개부는, 상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부의 절개부는 가로길이 L1 및 세로길이 L2로 부분절개되어 형성되고, 상기 웨브의 절개부는 세로길이 L4 및 높이 D로 부분절개되어 형성되며, L4는 L2보다 크고, D는 상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부 사이의 내측거리인 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 슬리브부재는, 그 외곽칫수가 가로길이 L3, 세로길이 L4 및 높이 H2를 갖는 관형상으로 형성되고, L3는 L1보다 크고 상기 파일의 너비 W보다 작거나 같으며, 그 상측면 및 하측면은 상기 웨브의 상하(上下) 절단면에 부착되어 지지하고, 그 전후에 형성된 양단면은 각각 상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부의 내측면에 부착되어 지지하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  8. 제5항 또는 제7항에 있어서,
    상기 슬리브부재는 상기 전면플랜지부에 평행한 수직단면이 방형(方形)인 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 슬리브부재는 네개의 모서리부가 곡면처리된 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  10. 제5항 또는 제7항에 있어서,
    상기 슬리브부재의 측면이 데크플레이트형상 또는 주름형상을 갖는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  11. 제3항에 있어서,
    상기 슬리브부재의 상측면 또는 하측면에 부착되어 상기 웨브와의 결합을 보강하기 위한 한쌍의 결합편을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 슬리브부재는 그 내부에 형성된 상기 공동(空洞)을 지지하기 위한 공동지지판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 공동지지판은 상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부에 평행하게 배치되며 그 내부에 지보재가 관통하여 삽입되는 지보재삽입홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 공동지지판은 지보재의 두부(頭部)를 고정시키기 위한 두부정착용 브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  15. 제1항 또는 제14항에 있어서,
    상기 지보재의 두부(頭部)를 고정한 후 상기 공동의 내부를 충진재로 충진하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 충진재는 플라스틱(Plastic) 또는 콘크리트인 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 전면플랜지부에 부착되는 제1 플랜지보강판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 후면플랜지부에 부착되는 제2 플랜지보강판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 플랜지보강판은 상기 슬리브부재의 상기 공동을 통해 지보재를 관통하여 삽입가능한 제1 및 제2 지보재삽입홀을 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 제1 플랜지보강판은 지보재의 두부(頭部)를 고정시키기 위한 두부정착용 브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  21. 지반안정공법에 사용되는 파일로서,
    서로 대향 배치되고 지보재가 시공될 위치마다 상기 지보재가 관통하여 삽입가능한 제1 및 제2 지보재삽입홀이 각각 형성된 전면플랜지부 및 후면플랜지부;
    상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부를 상호 연결시키되 상기 제1 및 제2 지보재삽입홀이 형성되지 않은 영역에 배치되는 제1 웨브;
    상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부를 상호 연결시키되 상기 제1 및 제2 지보재 삽입홀이 형성된 영역에서 그 좌우측에 평행하게 배치되는 제2 웨브; 및
    상기 제1 웨브 및 상기 제2 웨브와 연속하여 형성되되, 상기 제2 웨브와 함께 공동(空洞)을 형성하는 한쌍의 웨브연속부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제2 웨브는 상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부의 좌우측 가장자리로부터 연속되어 형성되는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 제2 웨브는 상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부의 좌우측 가장자리, 및 상기 제1 및 제2 지보재삽입홀의 좌우측 가장자리 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  24. 제21항 내지 제23항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2 웨브 및 그 양단에 형성된 상기 한쌍의 웨브연속부로 구성되는 상기 공동의 수직단면이 사각형상인 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  25. 제21항 내지 제23항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2 웨브 및 그 양단에 형성된 상기 한쌍의 웨브연속부로 구성되는 상기 공동의 수직단면이 육각형상인 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  26. 제21항 내지 제23항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2 웨브는 데크플레이트형상 또는 주름형상인 것을 특징으로 하는 지주파일.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 한쌍의 웨브연속부는 데크플레이트형상 또는 주름형상인 것을 특징으로 하는 지주파일.
  28. 제21항 내지 제23항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 공동은 그 내부에 상기 제2 웨브 및 상기 한쌍의 웨브연속부를 지지하는 공동지지판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 공동지지판은 상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부에 평행하게 배치되고, 그 내부에 지보재가 관통하여 삽입가능한 제3 지보재삽입홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 공동지지판은 지보재의 두부(頭部)를 고정시키기 위한 두부정착용 브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  31. 제21항 또는 제30항에 있어서,
    상기 지보재의 두부(頭部)를 고정한 후 상기 공동의 내부를 충진재로 충진하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 충진재는 플라스틱(Plastic) 또는 콘크리트인 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  33. 제21항 내지 제23항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 전면플랜지부 또는 상기 후면플랜지부에 부착되는 플랜지보강판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 플랜지보강판은 지보재가 관통하여 삽입가능한 제4 지보재삽입홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 플랜지보강판은 지보재의 두부(頭部)를 고정시키기 위한 두부정착용 브라켓을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  36. 제33항에 있어서,
    상기 플랜지보강판은 좌우측에 토류판걸림부가 형성되는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 토류판 걸림부는 경사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  38. 제33항에 있어서,
    상기 플랜지보강판은 볼트/너트 체결방식 또는 용접체결방식에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  39. 제21항 내지 제23항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 전면플랜지부 및 후면플랜지부에 각각 형성된 제1 및 제2 지보재삽입홀은 삽입될 지보재가 상향으로 삽입되는 경사각도를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  40. 제21항 내지 제23항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부에 각각 형성된 제1 및 제2 지보재삽입홀은 삽입될 지보재가 하향으로 삽입되는 경사각도를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  41. 제21항 내지 제23항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 후면플랜지부에 형성된 제2 지보재삽입홀은 상기 전면플랜지부에 형성된 제1 지보재삽입홀의 직경보다 큰 수직방향 장경(長徑)을 갖는 타원형상인 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  42. 제21항 내지 제23항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 후면플랜지부에 형성된 제2 지보재삽입홀은 상기 전면플랜지부에 형성된 제1 지보재삽입홀의 직경보다 큰 수평방향 장경(長徑)을 갖는 타원형상인 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  43. 제21항 내지 제23항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2 지보재삽입홀은 삽입될 지보재가 복수의 경사각도로 고정가능한 지보재고정용 돌기부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  44. 제21항 내지 제23항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1 지보재삽입홀로부터 제2 지보재삽입홀에 배치되는 파이프부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  45. 제1항 또는 제21항에 있어서,
    상기 파일은 스틸(steel), 플라스틱 또는 철근 콘크리트로 제조되는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  46. 제1항 또는 제21항에 있어서,
    상기 지보재는 어스앵커 또는 쏘일네일인 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일.
  47. 제1항에 따른 지반안정공법용 파일의 제조방법으로서,
    서로 대향 배치되는 전면플랜지부 및 후면플랜지부와, 상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부를 상호 연결시키는 웨브를 포함하고, 높이가 H이고 너비가 W이며 횡단면이 에이치형인 파일을 준비하는 단계;
    상기 에이치형 파일에서 지보재를 시공할 부위마다 상기 전면플랜지부로부터 상기 웨브를 경유하여 상기 후면플랜지부에 이르는 내측부분을 소정의 형상으로 부분절개하여 내측절개부를 형성하는 단계; 및
    상기 내측절개부에 배치되어 상기 웨브를 지지하며 내부에 공동(空洞)이 형성된 관형상의 슬리브부재를 부착하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일의 제조방법.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 슬리브부재는 전후(前後)가 개방되고 측면이 폐쇄된 관형상인 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일의 제조방법.
  49. 제47항에 있어서,
    상기 내측절개부는, 가로길이 L1, 세로길이 L2 및 높이 H1를 갖는 육면체 형상으로 절개되어 형성되고, H1은 상기 파일의 높이 H와 동일한 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일의 제조방법.
  50. 제49항에 있어서,
    상기 슬리브부재는, 상기 내측절개부와 동일한 외곽칫수를 갖는 관형상으로 형성되며, 상기 슬리브부재의 외측면은 상기 전면플랜지부, 상기 후면플랜지부 및 상기 웨브의 절개면에 부착되는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일의 제조방법.
  51. 제47항에 있어서,
    상기 내측절개부는, 상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부의 절개부분을 가로길이 L1 및 세로길이 L2로 부분절개하여 형성되고, 상기 웨브의 절개부분을 세로길이 L4 및 높이 D로 부분절개하여 형성되며, L4는 L2보다 크고, D는 상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부 사이의 내측거리인 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일의 제조방법.
  52. 제51항에 있어서,
    상기 슬리브부재는, 그 외곽칫수가 가로길이 L3, 세로길이 L4 및 높이 H2를 갖는 관형상으로 형성되고, L3는 L1보다 크고 상기 파일의 너비 W보다 작거나 같으며, 그 상측면 및 하측면은 상기 웨브의 상하(上下) 절단면에 부착되고, 그 전후에 형성된 양단면은 각각 상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부의 내측면에 부착되는 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일의 제조방법.
  53. 제47항에 있어서,
    상기 슬리브부재는 그 내부에 형성된 상기 공동(空洞)을 지지하기 위한 공동지지판을 더 포함하며, 상기 공동지지판은 상기 전면플랜지부 및 상기 후면플랜지부에 평행하게 배치되며 그 내부에 지보재가 관통하여 삽입되는 지보재삽입홀이 형성된 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일의 제조방법.
  54. 제47항에 있어서,
    상기 슬리브부재를 부착한 후 상기 전면플랜지부 또는 상기 후면플랜지부를 보강하는 플랜지보강판을 부착하는 단계를 더 포함하며, 상기 플랜지보강판은 상기 공동을 통해 지보재를 관통하여 삽입가능한 지보재삽입홀이 형성된 것을 특징으로 하는 지반안정공법용 파일의 제조방법.
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