KR20100124166A - 항타 강관 파일용 슈우 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연약지반에 항타되는 강관 파일의 하단부에 부착되는 슈우(Shoe)에 관한 것으로, 본 발명은 항타되는 강관 파일의 하단부에 부착되어 항타장비에 의해 강관 파일이 땅속으로 타설될 때 강관 파일의 하단부에 부착된 슈우에 의해 지중 장애물을 파일의 반경방향 외측으로 밀어내면서 주행하므로 항타되는 강관 파일의 안정성을 향상시키고, 단위면적당 접지압이 작아져 주행저항성을 줄여줌으로 강관 파일의 이동성을 향상시킬 수 있다.

항타, 연약지반, 파일(Pile), 강관 파일

Description

항타 강관 파일용 슈우{SHOE FOR STEEL PILE}

본 발명은 연약지반에 건축물이나 토목공사를 하는 경우 구조물의 하중에 의해 지반이나 구조물이 붕괴되거나 침강되는 것을 방지하기 위하여 지중에 콘크리트 파일 혹은 강관 파일을 항타할 때, 파일의 하단부에 쐐기형 슈우(shoe)를 부착함으로써 항타되는 파일이 주행할 때 장애물을 파일의 반경방향 외측으로 밀쳐내면서 주행하는데 따른 파일의 안정성이 향상되고 단위면적당 접지압을 작게하여 주행저항이 감소되도록 함으로써 파일을 신속하게 항타할 수 있는 항타 강관 파일용 슈우에 관한 것이다.

통상적으로 연약지반(soft ground)이라 함은 지반 자체가 상부 구조물로부터 전해오는 하중을 견딜 수 없거나 혹은 예측 침하량이 허용치를 넘는 경우로서, 연약한 점토, 느슨한 사질토, 유기질토 등이 이에 속하며, 이러한 연약한 점성토나 유기질토로 구성된 지반 위에 도로, 교량, 건물 등이 그대로 놓이면 전단면 침하량이 과대하여 지고, 지지력이 부족하여 안전상의 문제가 생기며, 최근에 와서 쓰레 기가 중요한 환경문제가 되고 있을 뿐만 아니라, 쓰레기 매립에 의해 이루어진 지반을 도로나 건축물의 기초로 활용하고자 하는 방안도 강구되고 있어, 이러한 지반에서도 과도한 침하와 지지력의 부족이 예상되므로 연약지반 처리대책이 요구된다.

이와 같은 연약지반을 기초로 하는 구조물의 안정성과 침하문제에 대한 대책 중 흔히 사용되는 성토하중을 지지층에 도달하는 공법(PILE이용 공법)은, 공장에서 미리 생산된 강관 파일, PHC 파일, PC 파일, RC 파일 등을 타입공법(타격, 진동)이나 매입공법 등의 방법으로 시공하게 되며, 이러한 파일은 그 지반의 상태에 따라 타격 후에 연속으로 이어 타격되며, 적정하게 타격된 뒤에는 계획 지반 상부로 돌출된 파일을 적절히 절단하고, 그 상부에 수평 방향으로 바닥 철근을 배근한 뒤, 기초 콘크리트를 타설하여 항타한 파일과 타설된 콘크리트에 의해 구조물(건축물)을 안정적으로 지지하도록 하는 것이다.

항타용 파일(Pile)은 대표적으로 스틸(Steel, 이하 '강관 파일'이라 한다.) 파일과 콘크리트 파일 등 2종류가 있는데, 콘크리트 파일에는 일반 철근을 내부에 배근하여 콘크리트를 타설하여 양생시킨 일반 콘크리트 파일과, "Ulbon"이라는 긴장근을 내부에 배근하고 콘크리트를 타설한 뒤 강제로 인장시켜 응력을 도입함으로써 응력 상태하에서 급속 양생시켜 만드는 고강도 파일(이하, 'PHC 파일'이라 한다. Prestressed Spun High Strength Concrete Pile)과 원통형 강재 파일이 있다.

최근에는 일반 콘크리트 파일에 비하여 강도가 대단히 높은 고강도 파일을 사용하고 있으며, 일반 콘크리트 파일은 경량 건축 이외에는 점차 사용되지 않고 있다.

상기한 바와 같은 파일(Pile)을 지중속으로 항타하기 위해서는 낙하해머, 증기해머, 디젤파일 해머 및 진동 파일 드라이버와 같은 항타장비가 이용되는데, 항타장비에 의해 제일 처음 지중에 항타된 파일이 견고한 지반까지 도달하지 않은 경우 박힌 파일위에 다른 파일을 더 연결하여 시공한다.

이때, 하부 파일위로 연결되는 상부파일은 항타장비의 항타압력이 하부 파일로 고르게 전달되도록 두 파일이 연결부위는 면접촉되도록 편평하게 구성되어 있다.

이와 같은 종래의 파일의 구조는 등록실용신안 제20-0224734호"콘크리트 파일용 보강 밴드"(등록일:2001. 03. 09), 등록실용신안 제20-0277683호 "연약지반 보강용 파일의 연결구조"(등록일:2002. 05. 27), 등록실용신안 제258871호의 '피에이치씨 파일의 조인트 캡' 및 등록특허공보 제10-0687471호 "피에이치씨 파일의 볼트 체결식 조인트 슈"(등록일:2007. 02. 21)를 참조해 볼 수 있다.

전술한 바와 같은 선행 문헌에 게시된 파일(Pile)을 살펴보면, 파일의 상하단에 두 파일이 연결시킴에 있어 보다 간편한 연결구조를 제공하는 것에 특징이 있다.

한편, 강관 파일의 상하부를 연결시킴에 있어 강관의 두께가 얇아 접촉면이 매우 협소하기 때문에 하부 파일의 직경과 상부 파일의 직경을 연결한 뒤 연결된 부위를 용접하여 일체화시키는 방식이 보편화되어 있다.

그러나, 전술한 바와 같은 항타장비에 의해 항타된 강관 파일은 땅속으로 항타되는 과정에 지중에 매설된 바위나 잡석과 같은 장애물을 만나면 항타장비의 타 격에도 불구하고 파일은 지중속으로 잘 박히지 않는다.

특히, 강관 파일의 경우 강관 파일의 하단 원주면은 장애물에 의해 심하게 변형되거나 일그러지는데, 이와 같은 파일의 일그러짐이나 변형은 그 자체로서 항타작업 성능을 떨어뜨린다.

결국, 강관 파일의 선단부(파일의 하단)의 강성을 강화시키기 위해 강관 파일의 선단부를 보강하는 선단보강작업이 요구되는 문제와, 항타장비의 더 오래 운전해야하는 문제 그리고 더 강한 힘으로 강관 파일을 가격해야 하므로 항타장비의 운전비용이 상승하고 공기지연을 초래하는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같이 종래의 항타 강관 파일에 따른 문제를 보완하고자 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 강관 파일을 땅속에 항타할 때 강관 파일의 하단부에 부착하여 항타함으로써 강관 파일의 안정성을 향상시키고, 단위면적당 접지압을 작게하여 강관 파일의 주행저항성을 향상시키기 위한 항타 강관 파일용 슈우를 제공하는데 있다.

본 발명의 목적에 따른 항타 강관 파일용 슈우는,

항타장비에 의해 땅속으로 항타되는 강관 파일의 주행성을 향상시키기 위하 여 상기 강관 파일의 하단부에 부착되고, 하측으로 경사진 경사부가 마련된 2개 이상의 슈우 프레임이 연결하되, 상기 슈우 프레임사이에 공간부를 마련하고 상기 공간부를 커버하도록 상기 슈우 프레임의 경사부에는 슈우날개가 부착된 항타 강관 파일용 슈우에 의해 구현할 수 있다.

본 발명에 따른 슈우는 슈우 날개에 의해 항타장비에 의해 강관 파일이 땅속으로 박힐 때 강관 파일의 이동경로에 각종 장애물이 있는 경우 장애물을 반경방향 외측으로 밀어내면서 진행하므로 강관 파일의 주행안정성을 향상시키고, 강관 파일이 단위 면적당 접지압이 작아져 주행저항성을 줄여줌으로써 강관 파일의 이동성이 향상된다.

따라서, 강관 파일의 주행속도가 빠르고, 항타장비의 운전에 따른 에너지비용도 절감할 수 있으며, 또한 시공에 따른 공기를 단축시킬 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 항타 강관 파일용 슈우에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시한 슈우를 강관 파일에 부착하는 것을 예시한 요부 사시도 및 시공상태를 나타낸 단면도이고, 도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 슈우의 변형예를 예시한 사시도 및 저면도 및 시공상태를 예시한 요부 단면도이며, 도 3a 내지 도 3b는 본 발명에 따른 슈우의 다른 실시예를 예시한 요부 사시도 및 요부단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 슈우(10)는, 2개 이상의 판상형 슈우 프레임(11)를 서로 교차되도록 연결하되, 일측단은 하측으로 뾰족한 형상 즉, 예각을 지닌 경사부(12)가 마련되고, 타측단은 강관 파일(1a)의 내·외경에 용접되는 고정부(13)로 구성되어 있다.

슈우 프레임(11)은 2개 이상의 강판이 서로 교차되도록 배치한 뒤 그 교차부위를 용접(14, 용접비드)하여 제작되는데, 그 배치상태는 제작자의 의도에 따라 다양화할 수 있다. 도면에서 슈우 프레임(11)은 십자형상으로 교차되도록 연결한 것으로 도시되어 있으나 전술한 바와 같이 슈우 프레임(11)을 연결할 때, 슈우 프레임(11)의 배치 형태를 오각형상, 육각형상, 혹은 기타 다각형상으로 배치할 수도 있다.

상기한 슈우(10)는 이웃하게 배치된 슈우 프레임(11) 사이에는 공간부(11b)가 마련되는데, 그 공간부(11b)는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이 슈우 프레임(11)의 경사면에 부착된 슈우 날개(11a)에 의해 공간부(11b)의 일부가 커버되도록 하거나 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같이 슈우날개(11a)가 모두 연결된 상태로 공간부(11b)를 커버할 수도 있다.

즉, 상기 슈우날개(11a)를 슈우 프레임(11)에 부착함에 있어 슈우 날개(11a)편을 각각의 슈우 프레임(11)의 경사부(12)에 부착하여 공간부(11b)의 일부분을 커버하도록 부착하거나, 상기 슈우날개(11a)를 역 원추형상(깔데기 형상)으로 제작하 여 슈우 프레임(11)의 경사부(12)에 용접하여 부착하되 공간부(11b)가 커버되도록 부착할 수 있다.

슈우 날개(11a)는 강관 파일(1a)이 항타장비에 의해 항타되는 과정에 지중 장애물을 만나는 경우 슈우날개(11a)의 경사면에 의해 장애물이 강관 파일의 반경방향 외측으로 밀려나므로 강관 파일(1a)의 주행성이 향상된다.

슈우 프레임(11)의 외측 상단으로 돌출된 고정부(13)는 슈우 프레임(11)를 파일에 부착시키기 위한 것으로, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 강관 파일(1a)의 외경 하단부에 고정부(13)를 용접하여 부착시키게 되고, 슈우 프레임(11)의 외측 하단으로 절삭된 고정부(13)는 강관 파일(1a)의 하측 내경에 용접에 의해 부착한다.

강관 파일이 항타되는 과정에 슈우 프레임(11)의 경사부(12)는 항타된 강관 파일(1a)의 주행방향에 장애물이 있는 경우 슈우 날개(11a)가 장애물을 강관 파일의 반경방향 외측으로 밀어내면서 강관 파일이 주행하므로 파일의 주행거리가 더 길어진다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 강관 파일(1a)의 하단부 외경과 같은 내경을 지닌 밴드(13a)가 마련된 슈우(10)를 강관 파일(1a)의 둘레에 연결밴드(13a)를 용접하여 부착할 수 있고, 또한 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 강관 파일(1a)의 내경에 삽입되는 연결밴드(13a)를 마련하여 슈우(10)를 강관 파일(1a)에 정렬시킬 수 있고, 슈우(10)의 외경과 강관 파일(1a)이 접하는 테두리를 용접하여 부착할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 슈우는 강관 파일의 선단부를 슈우의 부착함으로써 파일의 안정성을 향상시킬 수 있으며, 강관 파일을 항타할 때 강관 파일의 하단부에 부착된 슈우가 장애물을 강관 파일의 반경방향 외측으로 밀어내면서 주행하므로 강관 파일의 주행성을 향상되며, 또한 슈우에 의해 강관 파일의 선단부를 별도로 보강하지 않더라도 선단보강효과를 제공하고, 단위면적당 강관 파일의 접지압이 작아져 강관 파일의 이동성이 향상된다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 바람직한 강관 파일용 슈우의 실시예를 예시한 분해 사시도 및 항타되는 파일의 단면도,

도 2a 내지 도 2c는 도 1a에 도시된 슈우에 날개를 더 부착한 상태를 나타내는 분해사시도, 저면도 및 시공상태를 보여주는 단면도,

도 3a 내지 도 3c는 도 3a에 도시된 슈우에 대한 변형예를 예시한 사시도, 저면도 및 강관 파일의 시공에 따른 단면도,

도 4a는 본 발명에 따른 슈우를 강관 파일에 부착한 것을 예시한 분해사시도,

도 4b는 도 4a에 도시된 슈우의 사용예를 예시한 단면도,

도 5a는 본 발명에 따른 슈우를 강관 파일에 부착한 다른 예를 예시한 분해 사시도,

도 5b는 도 5a에 도시된 슈우의 사용예를 예시한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1a : 강관 파일 10 : 슈우

11 : 슈우 프레임 11a : 슈우날개

11b: 공간부 12 : 경사부

13 : 고정부 13a :연결밴드

14 : 용접비드

Claims (5)

1. 항타장비에 의해 땅속으로 항타되는 강관 파일(1a)의 주행성을 향상시키기 위해 하측방향으로 경사진 경사부(12)가 마련된 2개 이상의 슈우 프레임(11)을 교차시켜 연결되고, 강관 파일의 하단부에 부착되는 고정부(13)로 이루어진 것을 특징으로 하는 항타 파일용 슈우.
2. 제1항에 있어서,

   상기 슈우 프레임(11)사이에 형성된 공간부(11b)를 커버하도록 상기 슈우 프레임(11)의 경사부(12)에 부착되는 슈우날개(11a)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항타 파일용 슈우.
3. 제2항에 있어서,

   상기 슈우날개(11a)는 역 원추형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 항타 파일용 슈우.
4. 항타장비에 의해 땅속으로 항타되는 강관 파일(1a)의 주행성을 향상시키기 위해 하측방향으로 경사진 깔데기 형상의 경사부(12)를 갖추고 강관 파일(1a)의 선단부의 외경을 포위하는 연결밴드(13a)로 구성된 것을 특징으로 하는 항타 파일용 슈우.
5. 제4항에 있어서,

   상기 연결밴드(13a)는 강관 파일(1a)의 내경에 삽입되는 외경으로 형성된 것을 특징으로 하는 항타 파일용 슈우.

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