KR20090036103A

KR20090036103A - 마이크로 파일의 구조

Info

Publication number: KR20090036103A
Application number: KR1020090024578A
Authority: KR
Inventors: 임완혁
Original assignee: (주)신영기초개발; 주식회사 선택코리아
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2009-04-13

Abstract

본 발명은 마이크로 파일의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신설구조물 기초파일 및 기존 구조물의 보강시 시공되는 현장타설 말뚝인 마이크로 파일의 구조에 관한 것으로, 천공홀 내부에 삽설되는 심재인 강봉(Thread bar)의 표면에 나사산을 형성시키되, 상기 나사산이 부착력이 극대화될 수 있는 피치를 갖도록 형성시켜 압축강도 및 강성이 증대되어 구조의 신뢰성이 확보되는 특징이 있다.

본 발명은 높은 강성을 갖는 마이크로 파일을 달성하기 위한 최적의 구조를 구현하도록 하는 것으로써,

직경이 75mm의 규격으로 형성되어 마이크로 파일의 심재역활을 하되, 외주면에 16mm의 피치로 나사산(11)이 형성된 강봉(10)과, 강봉(10)의 상단 및 하단부에 체결되어 상호간 이웃하도록 강봉(10)을 체결하는 커플러(20)와, 강봉(10)의 외표면에 소정의 간격으로 결합되어 강봉(10)의 중심을 유지하도록 하는 중심간격재(30)와, 강봉의 측면부에 배치되어 파일구멍내로 그라우트재를 공급하는 그라우트 호스(40)와, 강봉(10)의 상단부에 결합되어 상부 구조물과 체결 가능하도록 하는 너트(50)와 지압철판(60)으로 구성되어 높은 부착력 및 압축강도를 갖는 마이크로 파일의 구조를 달성함을 특징으로 한다.

하여, 강봉의 나사산이 상기 본 발명에 규정하는 피치를 갖는 본 발명 마이 크로 파일은 압축강도가 현저히 증대되어 주변마찰에 의한 지지력이 증대되며, 이로 인해 구조적으로 안정된 마이크로파일시스템을 구현할 수 있도록 함으로써 신뢰성이 확보되는 장점이 있다.

마이크로 파일, 트레드 바, 강봉, 지반보강재

Description

마이크로 파일의 구조 { The Structure of Micro pile }

일반적으로 마이크로 파일(Micro Pile)이란 소규모 천공장비등을 이용해 소정의 깊이까지 천공하고 파일 및 철근을 조립 설치한 후 펌프를 사용하여 그라우팅을 실시하는 공정을 통해 소구경 현장타설 말뚝을 형성하는 공법으로, 상기 마이크로 파일 시스템은 연약지반 혹은 경사지역 등의 지반 내에 매설되어 지반의 압축과 인장에 의한 구조물의 부상방지 및 침하방지와 횡압, 지반강도를 향상시켜 주기 위한 구조체이다.

상기 마이크로 파일은 타워, 송전탑 등의 신설구조물의 기초파일 시공시 적용될 뿐 아니라, 기존 기초의 보수, 보강에도 적용되어 내진성이 증대되며, 지반의 종류 및 지층의 조건 등의 크게 구애받지 않고 적용이 가능하여 근래에 많이 시공되고 있다.

또한, 마이크로 파일은 일반 타입의 말뚝보다 주변마찰에 의한 지지력이 증대되며, 실제 천공경보다 큰 주변 마찰저항을 가지며, 선단 지지력도 증가시킬 수 있을 뿐 아니라, 소규모 천공장비를 사용함으로써 타입시공이나 대구경 천공말뚝에 비해 진동 및 소음을 감소시킬 수 있기 때문에 도심지 기초 말뚝 또는 공장지역 기초 말뚝으로써 활용도가 높아 각광받고 있다.

한편, 상기의 마이크로 파일은 전길이에 대해 나사산(Threads)이 형성된 심재가 몸체를 지지하도록 하는 구조를 갖는 것으로, 상세하게는 몸체 외표면에 나선형의 결합돌기가 연속 반복적으로 형성되어진 강봉(Threads Bar)과, 강봉의 상단 및 하단부에 체결되어 강봉이 상호간 이웃하도록 체결시키는 커플러(Coupler)와, 강봉(Threads Bar)의 외표면에 결합되어 파일구멍내로 삽입되어진 강봉(Threads Bar)의 중심을 유지하는 중심간격재(Centralizer)로 통상 형성되어 천공홀에 그라우트재를 공급하여 양생하는 것으로 시공되게 된다.

상기 구조를 갖는 마이크로 파일 시스템을 현장에서 적용할 시 시멘트 그라우트와 강봉이 일체가 되도록 하여 상호 부착력을 높이는 것이 가장 큰 주안점이며, 상호 부착력을 증대시키기 위해서는 외주면을 나선형으로 형성시킨 강봉이 가장 유리한 부착력을 확보할 수 있는 형태로 재현되고 있다.

그러나, 높은 하중지지력을 갖는 마이크로 파일을 구현하기 위한 가장 궁극적인 요소가 되는 높은 강성을 갖는 강봉에 비해 파일에 결합되는 그라우트의 부착력이 현저히 떨어져 시공시 구조물의 안정성 및 견고성이 떨어지는 문제점이 있으므로 주변 지반과의 마찰력을 극대화하며 높은 압축강도를 확보할 수 있는 부착력이 향상된 강봉의 실현이 시급한 실정이었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 높은 부착력을 갖는 마이크로 파일을 달성하기 위한 최적의 구조를 구현하도록 하는 것으로써,

직경이 75mm이내의 규격으로 형성되어 마이크로 파일의 심재역할을 하되, 외주면에 16mm의 피치(P)로 나사산(11)이 형성된 강봉(10)과, 강봉(10)의 상단 및 하단부에 체결되어 상호간 이웃하도록 강봉(10)을 체결하는 커플러(20)와, 강봉(10)의 외표면에 소정의 간격으로 결합되어 강봉(10)의 중심을 유지하도록 하는 중심간 격재(30)와, 강봉의 측면부에 배치되어 파일 최하단부로부터 그라우트재를 공급하는 그라우트 호스(40)와, 강봉(10)의 상단부에 결합되어 상부 구조물과 체결 가능하도록 하는 너트(50)와 지압철판(60)으로 구성되어 높은 부착력 및 압축강도를 갖는 마이크로 파일의 구조를 달성함을 특징으로 한다.

하여, 강봉의 나사산이 상기 본 발명에 규정하는 피치를 갖는 본 발명 마이크로 파일은 압축강도가 현저히 증대되어 주변마찰에 의한 지지력이 증대되며, 이로 인해 구조적으로 안정된 마이크로파일시스템을 구현할 수 있도록 함으로써 신뢰성이 확보되는 장점이 있다.

본 발명은 마이크로 파일의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 신설구조물 및 기존 구조물의 보강시 시공되는 현장타설 말뚝인 마이크로 파일의 구조에 관한 것으로, 케이싱 내부에 삽설되는 심재인 강봉(Thread bar)의 표면에 나사산을 형성시키되, 상기 나사산이 부착력이 극대화될 수 있는 피치를 갖도록 형성시켜 압축강도 및 강성이 증대되어 구조의 신뢰성이 확보되는 특징이 있다.

상기 특징을 갖는 본 발명은 높은 강성을 갖는 마이크로 파일을 달성하기 위한 최적의 구조를 구현하도록 하는 것으로써,

직경이 75mm의 규격으로 형성되어 마이크로 파일의 심재역할을 하되, 외주면에 16mm의 피치(P)로 나사산(11)이 형성된 강봉(10)과, 강봉(10)의 상단 및 하단부에 체결되어 상호간 이웃하도록 강봉(10)을 체결하는 커플러(20)와, 강봉(10)의 외표면에 소정의 간격으로 결합되어 강봉(10)의 중심을 유지하도록 하는 중심간격재(30)와, 강봉의 측면부에 배치되어 파일구멍내로 그라우트재를 공급하는 그라우트 호스(40)와, 강봉(10)의 상단부에 결합되어 상부 구조물과 체결 가능하도록 하는 너트(50)와 지압철판(60)으로 대략 구성된다.

이하 본 발명의 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 결합도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 일부분해 단면도를 도시한 것이며, 도 3은 본 발명의 설치에 따른 사용상태도를 나타낸 것이며, 도 4a ~ 4b는 본 발명의 설치에 따른 단면도를 도시한 것으로, 먼저 본 발명 마이크로 파일에서 궁극적인 지지체인 심재가 되는 강봉(10)을 살펴보면,

직경이 75mm이내이며 5000 내지 5500kg/㎠ 의 고강도 특수강으로 제작되되, 전길이에 대하여 외표면에 16mm의 피치(P)로 나사산(11)이 형성되어 있어 어떠한 길이로도 절단 및 연결이 가능하도록 한 구성을 갖는다.

상기 규격의 갖는 강봉(10)은 나사산(11)을 형성함으로써 주변 지반과의 상호 부착력을 향상시키는 바, 상기 나사산(11)은 그 간격에 따라 압축강도가 현저히 차이를 보이는 것으로, 본원 출원인이 한국화학시험연구원에 의뢰한 압축강도의 변 화량을 하기 표 1을 통해 살펴보면,

[표 1]

시료길이	강봉규격	기존제품		본건 발명		향상률
시료길이	강봉규격	나사산 간격(mm)	압축강도(KN)	나사산 간격(mm)	압축강도(kN)	향상률
L=300mm	∮75	8	528.8	16	619.8	117%
L=600mm	∮75	8	1046.2	16	1133.6	108%

강봉(10)보다 큰 직경을 갖는 케이싱에 시멘트 밀크가 새지 않도록 하부쪽에 실링처리를 하고 24시간 지난후 케이싱 내부에 나사산의 간격이 8mm로 형성된 기존의 강봉과 나사산의 간격이 16mm로 형성된 본원 발명의 강봉(10)을 각각 마련된 케이싱 중앙 부위에 장착하여 배합된 시멘트 밀크를 주입한 후 기건상태로 7일간 양생시킨 시편을 만능재료시험기(Shimadzu, UH-200A)를 이용해 시편의 상부를 재하하여 견디는 힘을 측정한 것으로, 상기 다른 길이를 갖는 양 시료 모두 나사산의 간격을 16mm로 형성하였을 경우 8mm의 나사산을 갖는 기존에 강봉에 비해 압축강도가 현저히 향상된 것을 알 수 있으며, 이는 그라우트와 강봉과의 부착력이 향상됨을 의미하는 것으로, 상기와 같은 피치의 나사산을 갖는 강봉(10)은 외부 충격을 흡수하며 파장력을 넓히고 하중 완충을 더욱 강화시키게 된다.

한편, 상기 강봉(10)은 전길이에 대해 나사산(11)이 형성되어 있어 어떠한 요구 길이로도 절단 및 연결이 가능하도록 한 것으로, 굴착한 천공의 깊이가 깊을 경우 어떠한 길이로도 연결이 가능하도록 강봉(10)의 양단부에 이웃하는 강봉(10)을 연결하여 주는 커플러(20)가 마련되게 되며, 상기 커플러(20)는 고강도 특수강으로 제작하되, 강봉(10)이 관통될 수 있는 크기의 관통공을 갖는 원형의 형태가 바람직하다.

또한, 강봉(10)은 마이크로 파일의 심재로써, 천공홀의 중앙에 위치되어야 하는 바, 이는 강봉(10)의 외표면에 소정의 간격으로 결합되는 중심간격재(30)가 조력하게 된다.

상기 중심간격재(30)는 도 1에서 나타낸 바와 같이, 중앙으로 갈수록 볼록하도록 굴곡져 있어 강봉(10)이 천공홀의 중심을 유지하도록 한다.

또한, 상기 강봉(10)의 측면으로는 그라우트 호스(40)가 배치되어 천공홀 내로 그라우트가 주입되도록 하되, 직경이 16mm인 호스가 통상 배치되며, 천공홀 내에 삽입되어진 강봉(10)은 그라우트가 경화됨으로 하여 지반과 일체로 고정되게 되며, 견고한 파일의 형성을 위해 천공 후 케이싱(70)을 존치시켜 파일체의 그라우트재가 온전한 형태로 양생될 수 있도록 함이 바람직하다.

마지막으로, 외표면으로 커플러(20)와 중심간격재(30) 및 그라우트 호스(40) 가 결합된 강봉(10)이 천공홀 내부에 삽설되면 강봉(10)의 상단부로 너트(50) 및 지압철판(60)이 결합되는 바, 주입한 그라우트의 양생이 완료되면 두부를 정리하고 너트(50)로 지압철판(60)을 강봉(10)의 상단부에 고정시키게 되면 높은 부착력 및 압축강도를 갖는 마이크로 파일의 구조가 달성된다.

도 1은 본 발명의 정면도

도 2는 본 발명의 일부분해 단면도

도 3은 본 발명의 설치에 따른 사용상태도

도 4a ~ 4b는 본 발명의 설치에 따른 단면도

[ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ]

10 : 강봉(hread Bar) 11 : 나사산

20 : 커플러(Coupler) 30 : 중심간격재(Centralizer)

40 : 그라우트 호스 50 : 너트

60 : 지압 철판(Steel plate) 70 : 케이싱(Casing)

Claims

소구경 천공장비로 보강위치를 천공후 고강도 강재를 삽입하고 그라우트를 주입하여 말뚝체를 형성하도록 하는 마이크로 파일에 있어서,

직경이 75mm이내인 긴 원통형으로 형성되되, 전길이에 대하여 몸체 외표면에 16mm의 피치로 나사산(11)이 연속 반복적으로 형성되어진 강봉(10)과,

강봉(10)의 상단 및 하단부에 체결되어 상호간 이웃하도록 강봉(10)을 체결하는 커플러(20)와,

강봉(10)의 외표면에 소정의 간격으로 결합되어 강봉(10)의 중심을 유지하도록 하는 중심간격재(30)와,

강봉(10)의 측면부에 배치되어 그라우트재를 공급하도록 하는 그라우트 호스(40)와,

강봉(10)의 상단부에 결합되어 상부 구조물과 체결 가능하도록 하는 너트(50)와 지압철판(60)으로 구성되어 부착력 및 압축강도를 높이도록 함을 특징으로 하는 마이크로 파일의 구조.