KR20120126702A - 스크류파일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크류파일에 관한 것으로서, 내부에 중공이 형성되고 일측 단부에 상기 중공과 연통되며 상기 중공보다 작은 직경을 갖는 토출공이 관통 형성된 폐쇄면을 구비하며 측면에 복수의 그라우팅공이 둘레 방향을 따라 소정 거리 이격되도록 관통 형성된 관상의 로드부와; 상기 로드부의 외주면에 상기 로드부의 길이 방향을 따라 나선 형상으로 형성되어 부착되는 나선부를; 포함하여 구성함으로써, 스크류파일을 이용하여 지반을 천공시에 천공 작업에 소요되는 시간을 단축함과 동시에 천공 작업의 작업성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

스크류파일{SCREW ANCHOR PILE}

본 발명은 스크류파일에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스크류파일 이용한 지반 천공 작업시에 작업성을 높여서 효과적으로 지반을 천공할 수 있는 스크류파일에 관한 것이다.

일반적으로 고층 건축물이나 철근 콘크리트 구조물 등을 축조할 경우에는 그 기초를 견고히 하기 위하여 지반에 PHC 파일 또는 H형 빔을 박아서 매설하는 방법으로 기초공사를 지행하고 있으며, 상기 파일 등의 시공은 건축물 및 구조물 등을 축조하는데 있어서는 매우 중요한 공사이다.

상기 파일을 시공하는 방법으로는 타설시공법과 굴착시공법 등이 소개된 바 있다.

전자의 타설시공법은 크롤러주행 장치에 수직으로 설치한 리더(Leader)의 상부에 설치된 권양로우프를 이용하여 중량체의 해머를 상승시켰다가 낙하시켜 파일을 타발하여 삽입시키는 방법과 콤푸레샤의 압축공기를 이용하여 해머를 상승시켰다가 하강시키면서 파일을 타설하여 지반에 삽입시키는 공법이다.

그리고, 후자의 굴착시공법은 파일연결부에 장착된 스크류 파일을 회전작동시켜 지반을 굴착하여 파일공을 형성시킨 다음 스크류 파일을 역회전시켜 굴착된 파일공에서 빼낸 다음 파일공에 파일을 삽입시키는 방법이다.

그런데 이러한 스크류 파일을 이용하여 지반을 천공시에 스크류파일의 형상에 따라 지반을 천공에 소요되는 시간과 작업성에 많은 차이가 있으므로 지반을 가장 효과적으로 천공할 수 있는 스크류파일의 형상에 대한 필요성이 대두되고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 스크류파일을 이용하여 지반을 천공시에 천공 작업에 소요되는 시간을 단축함과 동시에 천공 작업의 작업성을 높일 수 있는 스크류파일을 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크류파일은 내부에 중공이 형성되고 일측 단부에 상기 중공과 연통되며 상기 중공보다 작은 직경을 갖는 토출공이 관통 형성된 폐쇄면을 구비하며 측면에 복수의 그라우팅공이 둘레 방향을 따라 소정 거리 이격되도록 관통 형성된 관상의 로드부와; 상기 로드부의 외주면에 상기 로드부의 길이 방향을 따라 나선 형상으로 형성되어 부착되는 나선부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 폐쇄면이 구비된 상기 로드부의 단부 둘레면에는 상기 로드부의 단부면에서 소정 길이로 돌출되며 금속재질로 형성된 복수의 돌출편이 구비될 수 있다.

그리고, 상기 복수의 돌출편은 상기 로드부의 단부에서 상이한 길이로 돌출되도록 형성될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 스크류파일은 내부에 중공이 형성되고 일측 단부가 경사지게 절개되어 외부와 연통되도록 개구 형성되며 측면에 복수의 그라우팅공이 둘레 방향을 따라 소정 거리 이격되도록 관통 형성된 관상의 로드부와; 상기 로드부의 외주면에 상기 로드부의 길이 방향을 따라 나선 형상으로 형성되어 부착되는 나선부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 그라우팅공은 상기 로드부의 둘레 방향을 따라 상호 대향하도록 형성될 수 있다.

그리고, 상기 그라우팅공은 상기 로드부의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 상기 로드부의 측면에 복수로 구비될 수 있다.

또한, 상기 그라우팅공은 상기 로드부의 길이 방향을 따라 상호 교번되게 이격 배치될 수 있다.

아울러, 상기 그라우팅공은 상기 로드부의 내주면에서 외주면을 향하여 하향 경사지게 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 스크류파일은 스크류파일을 이용하여 지반을 천공시에 천공 작업에 소요되는 시간을 단축함과 동시에 천공 작업의 작업성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크류파일의 구조를 도시한 사시도이고,
도 2는 도 1의 'Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 선단면도이며,
도 3은 도 2의 'Ⅲ-Ⅲ'선에 따른 선단면도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크류파일의 구조를 도시한 사시도이고,
도 5는 도 4의 'Ⅴ-Ⅴ'선에 따른 선단면도이며,
도 6은 도 5의 'Ⅵ-Ⅵ'선에 따른 선단면도이고,
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른스크류파일의 구조를 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명에 따른 스크류파일에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스크류파일의 구조를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 'Ⅱ-Ⅱ'선에 따른 선단면도이며, 도 3은 도 2의 'Ⅲ-Ⅲ'선에 따른 선단면도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크류파일의 구조를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 'Ⅴ-Ⅴ'선에 따른 선단면도이며, 도 6은 도 5의 'Ⅵ-Ⅵ'선에 따른 선단면도이고, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른스크류파일의 구조를 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크류파일은 내부에 중공(110)이 형성되고 일측 단부가 경사지게 절개되어 외부와 연통되도록 개구 형성되며 측면에 복수의 그라우팅공(120)이 둘레 방향을 따라 소정 거리 이격되도록 관통 형성된 관상의 로드부(100)와, 로드부(100)의 외주면에 로드부(100)의 길이 방향을 따라 나선 형상으로 형성되어 부착되는 나선부(200)를 포함하여 구성되어 있다.

로드부(100)는 지반을 천공시에 로드부(100)의 단부를 통하여 물이나 혹은 공기등의 유체를 분출함으로써 천공 작업을 용이하게 할 수 있도록 그 중심에 길이 방향을 따라 연장 형성되어 유체가 이동하는 경로를 형성하는 중공(110)이 구비되어 있다.

중공(110)을 통하여 공기가 지반으로 주입되면 지반이 약화되므로 천공작업을 더욱 원활하게 진행할 수 있게 되며, 그와 동시에 천공 토사를 후술할 나선부(200)로 신속하게 이동시키므로 원활한 배토가 이루어질 수 있도록 한다.

중공(110)은 상술한 바와 같이 지반 천공 및 파일 설치 단계에서는 공기나 유체의 주입 통로로 이용되고, 그 후 그라우팅 단계에서는 그라우팅액의 주입 통로로 이용된다.

로드부(100)의 선단 측면에는 스크류파일로 지반을 천공하면서 그라우팅액을 천공된 지반으로 주입할 수 있도록 하는 복수의 그라우팅공(130)이 관통 형성되는데, 본 실시예에서의 그라우팅공(130)은 10 mm 의 직경을 갖도록 형성되어 있다.

그라우팅공(120)은 로드부(100)의 둘레 방향을 따라 상호 대향하도록 형성될 수 있는데, 본 실시예에서의 그라우팅공(120)은 2개나 혹은 4개의 그라우팅공(120)이 상호 대향되도록 마련되어 있다.

2개의 그라우팅공(120)이 상호 대향되도록 로드부(100)의 측면에 관통 형성되는 경우는 개방된 로드부(100)의 단부를 통하여 로드부(100)의 내부로 유입되는 토사에 대한 배토량을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 4개의 그라우팅공(120)이 상호 대향되도록 로드부(100)의 측면에 관통 형성되는 경우는 스크류파일을 동일한 깊이의 지반으로 관입하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

그라우팅공(120)은 로드부(100)의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 로드부(100)의 측면에 복수로 구비될 수 있으며, 그 이격 거리는 스크류파일이 천공되는 지반의 재질에 따라 다양하게 변화될 수 있으나, 본 실시예에서는 1 미터의 간격으로 그라우팅공(120)이 형성되어 있다.

이러한 그라우팅공(120)은 천공된 지반의 주연부에 그라우팅액을 골고루 침투시킬 수 있도록 로드부(100)의 길이 방향을 따라 상호 교번되게 이격 배치시키는 것이 효과적이다.

지반 천공하는 작업의 초기에 지반과 닿는 로드부(100)의 단부는 로드부(100)의 길이 방향과 경사를 이루도록 절개 형성되는데, 절개되는 형상은 지반과 닿는 면적을 줄일 수 있는 형상이라면 어떠한 형사이라도 가능하며, 본 실시예에서의 로드부(100)의 단부는 로드부(100) 단부의 가장 긴 직경을 형성하는 양측 지점에서 로드부(100)의 양측면을 향하여 일정한 각도로 절개 형성된 형상을 갖는다.

이는 초기 천공시 스크류파일의 회전 중심을 기준으로 지반과 닿는 로드부(100)의 단부가 상호 대향하도록 하여 저항을 최소화함으로써 지반을 용이하게 천공하기 위함이다.

이러한 구성을 갖는 스크류파일의 둘레방향을 따라 형성된 그라우팅공의 개수 및 길이 방향을 따라 형성된 그라우팅공의 개수에 따른 관입성을 실험한 결과의 데이터는 [표 1]에 기재하였다.

둘레방향을 따른 그라우팅공 개수	2	4	2	4
길이방향을 따른 그라우팅공 전체개수	2	4	4	8
관입깊이(mm)	300	300	300	230
관입시간(sec)	14	26	48	110
관입속도(mm/s)	21.4	11.5	6.3	2.1
배토량(mm)	140	110	85	35
내부관입량(mm)	50	50	100	150

[표 1]을 분석해보면 그라우팅공이 스크류파일의 둘레방향을 따라 2개로 형성되고, 스크류파일의 길이방향을 따라서는 선단에만 형성된 경우가 관입속도가 21.4 mm/s로 가장 빠름을 알 수 있다.

그리고, 내부로 유입되는 토사의 내부관입량과 배토량도 마찬가지로 그라우팅공이 스크류파일의 둘레방향을 따라 2개로 형성되고, 스크류파일의 길이방향을 따라서는 선단에만 형성된 경우가 내부관입량이 상대적으로 적고 배토량이 많아서 스크류파일을 효과적으로 지반에 관입할 수 있는 것으로 나타났다.

그러나 이러한 선단부가 개방된 스크류파일은 스크류파일이 지반에 관입되면서 내부로 유입되는 토사의 양이 많아서 지반을 천공함에 있어서 방해 요소로 작용하는 측면이 있으므로 이러한 문제점은 본 발명의 다른 실시예를 통하여 해결하였다.

도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 스크류파일은, 내부에 중공(310)이 형성되고 일측 단부에 중공(310)과 연통되며 중공(310)보다 작은 직경을 갖는 토출공(321)이 관통 형성된 폐쇄면(320)을 구비하며 측면에 복수의 그라우팅공(330)이 둘레 방향을 따라 소정 거리 이격되도록 관통 형성된 관상의 로드부(300)와, 로드부(300)의 외주면에 로드부(300)의 길이 방향을 따라 나선 형상으로 형성되어 부착되는 나선부(400)를 포함하여 구성되어 있다.

로드부(300)는 지반을 천공시에 로드부(300)의 단부를 통하여 물이나 혹은 공기등의 유체를 분출함으로써 천공 작업을 용이하게 할 수 있도록 그 중심에 길이 방향을 따라 연장 형성되어 유체가 이동하는 경로를 형성하는 중공(310)이 구비되어 있다.

중공(310)을 통하여 공기가 지반으로 주입되면 지반이 약화되므로 천공작업을 더욱 원활하게 진행할 수 있게 되며, 그와 동시에 천공 토사를 후술할 나선부(400)로 신속하게 이동시키므로 원활한 배토가 이루어질 수 있도록 한다.

중공(310)은 상술한 바와 같이 지반 천공 및 파일 설치 단계에서는 공기나 유체의 주입 통로로 이용되고, 그 후 그라우팅 단계에서는 그라우팅액의 주입 통로로 이용된다.

그리고, 로드부(300)의 일측 단면은 지반을 천공하기 위하여 지반으로 스크류파일이 삽입될 경우에 토사가 로드부(300)의 중공(110)으로 유입됨을 최소화할 수 있도록 하는 폐쇄면(320)이 구비되어 있다.

폐쇄면(320)의 중앙 영역에는 중공(310)을 통하여 로드부(300)의 외부로 토출되면서 토사를 밀어낼 수 있도록 중공(310)보다 작은 직경을 갖도록 형성되는 토출공(321)이 관통 형성되는데, 본 실시예에서의 토출공(321)은 20 mm 의 직경을 갖도록 형성되어 있다.

로드부(300)의 선단 측면, 즉, 폐쇄면(320)이 구비된 로드부(300)의 단부와 근접한 위치의 로드부(300) 측면에는 스크류파일의 관입 작업 중에 토출공(321)이 막혀서 토출공(321)을 통하여 공기를 분사하지 못할 경우에도 지반을 향하여 공기를 분사할 수 있도록 하는 별도의 공기분사공(350)이 관통 형성되어 있다.

공기분사공(350)은 지반을 향하여 공기를 효과적으로 분사할 수 있도록 로드부(300)의 내주면에서 외주면을 향하여 하향 경사지도록 형성하는 것이 효과적이다.

로드부(300)의 측면에는 스크류파일로 지반을 천공하면서 그라우팅액을 천공된 지반으로 주입할 수 있도록 하는 복수의 그라우팅공(330)이 관통 형성되는데, 본 실시예에서의 그라우팅공(330)은 10 mm 의 직경을 갖도록 형성되어 있다.

그라우팅공(330)은 로드부(300)의 둘레 방향을 따라 상호 대향하도록 형성될 수 있는데, 본 실시예에서의 그라우팅공(330)은 2개나 혹은 4개의 그라우팅공(330)이 상호 대향되도록 마련되어 있다.

2개의 그라우팅공(330)이 상호 대향되도록 로드부(300)의 측면에 관통 형성되는 경우는 토출공(330)을 통하여 로드부(300)의 내부로 유입되는 토사에 대한 배토량을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 4개의 그라우팅공(330)이 상호 대향되도록 로드부(100)의 측면에 관통 형성되는 경우는 스크류파일을 동일한 깊이의 지반으로 관입하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

그라우팅공(330)은 로드부(300)의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 로드부(300)의 측면에 복수로 구비될 수 있으며, 그 이격 거리는 스크류파일이 천공되는 지반의 재질에 따라 다양하게 변화될 수 있으나, 본 실시예에서는 1 미터의 간격으로 그라우팅공(330)이 형성되어 있다.

이러한 그라우팅공(330)은 천공된 지반의 주연부에 그라우팅액을 골고루 침투시킬 수 있도록 로드부(300)의 길이 방향을 따라 상호 교번되게 이격 배치시키는 것이 효과적이다.

아울러, 그라우팅공(330)은 로드부(300)의 내주면에서 외주면을 향하여 하향 경사지게 형성하는 것이 효과적인데, 이는 지반을 천공하면서 그라우팅액을 천공된 지반으로 토출시하는 경우에 스크류파일이 진행하는 방향에 대한 토출력을 향상시켜서 그라우팅 작업이 정확하게 수행되도록 할 수 있는 효과가 있다.

한편, 도 7에 도시한 바와 같이, 별도의 그라우팅공(330)을 마련하지 않고, 로드부(300)의 단부에 형성된 토출공(321)과, 공기분사공(350)을 통하여 공기 분사 및 그라우팅이 동시에 이루어지도록 구성할 수도 있다.

폐쇄면(320)이 구비된 로드부(300)의 단부 둘레면에는 로드부(300)의 단부면에서 소정 길이로 돌출되며 금속재질로 형성된 복수의 돌출편(340)이 구비될 수도 있다.

돌출편(340)은 지반을 천공하는 작업의 초기에 스크류파일의 단부에 구비된 평탄한 폐쇄면(320)이 먼저 지반에 닿는 것을 방지하여 로드부(300)의 단부에서 돌출 형성된 돌출편(340)이 지반과 먼저 닿도록 함으로써 스크류파일과 지반 사이의 마찰을 적게 하여 초기 천공 작업을 용이하게 하기 위함이다.

이러한 복수의 돌출편(340)은 초기 천공 작업시 지반과 닿는 면적을 작게 하여 천공작업을 더욱 용이하게 할 수 있도록 로드부(300)의 단부에서 상이한 길이로 돌출되도록 형성되는 것이 더욱 효과적이다.

한편, 로드부(300)의 외주면에는 나선 형상으로 형성되어 고정 결합되는 나선부(400)가 구비되는데, 나선부(400)는 지반을 천공시에 회전에 의하여 로드부(300)가 용이하게 지반으로 삽입될 수 있도록 하고, 스크류파일에 의하여 천공되는 지반의 천공 지름을 확대시킬 수 있는 역할과 더불어 지반에 대한 스크류파일의 주면마찰력을 향상시키는 역할을 한다.

이러한 구성을 갖는 스크류파일의 둘레방향을 따라 형성된 그라우팅공의 개수 및 길이 방향을 따라 형성된 그라우팅공의 개수에 따른 관입성을 실험한 결과의 데이터는 [표 2]에 기재하였다.

둘레방향을 따른 그라우팅공 개수	2	4	2	4
길이방향을 따른 그라우팅공 전체개수	2	4	4	8
관입깊이(mm)	300	300	300	150
관입시간(sec)	73	70	211	110
관입속도(mm/s)	4.1	4.3	1.4	1.4
배토량(mm)	125	125	90	25
내부관입량(mm)	10	10	0	30

[표 2]를 분석해보면 선단에 토출공(321)만 형성되고 선단이 폐쇄된 스크류팡링의 경우에는 그라우팅공의 개수에 따라 관입속도와, 내부관입량은 큰 차이를 보이지 않지만 [표 1]과 비교하면 스크류파일의 내부로 관입되는 토사의 양이 현저하게 줄어 들었음을 알 수 있으며, 스크류파일의 내부로 관입되는 토사의 양이 적으므로 스크류파일을 효율적으로 지반에 삽입할 수 있는 효과가 있다.

이상, 본 발명의 스크류파일을 바람직한 실시예를 통해 설명하였으나 이는 발명의 이해를 돕고자 하는 것일 뿐, 본 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 하는 것이 아님은 물론이다.

본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.

100 : 로드부 110 : 중공
120 : 그라우팅공 200 : 나선부
300 : 로드부 310 : 중공
320 : 폐쇄면 321 : 토출공
330 : 그라우팅공 340 : 돌출편
350 : 공기분사공 200 : 나선부

Claims (9)

1. 내부에 중공이 형성되고 일측 단부에 상기 중공과 연통되며 상기 중공보다 작은 직경을 갖는 토출공이 관통 형성된 폐쇄면을 구비하며 측면에 복수의 그라우팅공이 둘레 방향을 따라 소정 거리 이격되도록 관통 형성된 관상의 로드부와;
   상기 로드부의 외주면에 상기 로드부의 길이 방향을 따라 나선 형상으로 형성되어 부착되는 나선부를;
   포함하는 것을 특징으로 하는 스크류파일.
2. 내부에 중공이 형성되고 일측 단부에 상기 중공과 연통되며 상기 중공보다 작은 직경을 갖는 토출공이 관통 형성된 폐쇄면을 구비한 관상의 로드부와;
   상기 로드부의 외주면에 상기 로드부의 길이 방향을 따라 나선 형상으로 형성되어 부착되는 나선부를;
   포함하는 것을 특징으로 하는 스크류파일.
3. 내부에 중공이 형성되고 일측 단부가 경사지게 절개되어 외부와 연통되도록 개구 형성되며 측면에 복수의 그라우팅공이 둘레 방향을 따라 소정 거리 이격되도록 관통 형성된 관상의 로드부와;
   상기 로드부의 외주면에 상기 로드부의 길이 방향을 따라 나선 형상으로 형성되어 부착되는 나선부를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 스크류파일.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 폐쇄면이 구비된 상기 로드부의 단부 둘레면에는 상기 로드부의 단부면에서 소정 길이로 돌출되며 금속재질로 형성된 복수의 돌출편이 구비된 것을 특징으로 하는 스크류파일.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 복수의 돌출편은 상기 로드부의 단부에서 상이한 길이로 돌출되도록 형성된 것을 특징으로 하는 스크류파일.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 폐쇄면과 근접한 위치의 상기 로드부의 측면에는 상기 로드부의 내주면에서 외주면을 향하여 하향 경사지게 형성된 공기분사공이 형성된 것을 특징으로 하는 스크류파일.
7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 그라우팅공은 상기 로드부의 둘레 방향을 따라 상호 대향하도록 형성된 것을 특징으로 하는 스크류파일.
8. 제1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 그라우팅공은 상기 로드부의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 상기 로드부의 측면에 복수로 구비된 것을 특징으로 하는 스크류파일.
9. 제8항에 있어서,
   상기 그라우팅공은 상기 로드부의 길이 방향을 따라 상호 교번되게 이격 배치된 것을 특징으로 하는 스크류파일.

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