KR20140005759A - 팽이 상부 덮개를 포함한 팽이형 파일 및 이를 이용한 연약 지반 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존의 팽이형 파일 이외에 팽이 상부 덮개를 추가로 포함한 팽이형 파일 및 이를 이용한 연약 지반 시공 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 덮개를 포함한 팽이형 파일이 개시되고, 이는, 아래로 좁아지는 뿔 형상의 중공형 팽이부와 상기 팽이부의 하부로 소정의 길이가 연장된 중공형 파일 본체부를 포함하는, 팽이형 파일; 및 상기 팽이형 파일의 팽이부의 상부 개방부를 커버하는 팽이 상부 덮개를 포함한다.

Description

팽이 상부 덮개를 포함한 팽이형 파일 및 이를 이용한 연약 지반 시공 방법 {TOP TYPED PILE COMPRISING LID AND METHOD OF REINFORCING GROUND USING THE SAME}

본 발명은 기존의 팽이형 파일 이외에 팽이 상부 덮개를 추가로 포함한 팽이형 파일 및 이를 이용한 연약 지반 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공장제작 콘크리트 팽이형 파일을 이용한 기초공법은 구조물의 기초지반표면에 팽이형상의 콘크리트 파일을 부설하는 공법으로 연약지반에서 기초의 일부로 많이 사용되고 있는데, 지반에 대한 보강효과를 가짐과 동시에 하중을 분산시켜 지반에 전달함으로써, 기초부분과 그 부근지반을 개량하는 경우와 유사한 효과를 나타낸다.

이 공법은 기초지반표면에 파일의 위치확보도 겸한 정방형으로 된 위치철근을 깔고 그 위에 팽이형 콘크리트 파일을 나란히 부설한 후, 파일을 걸기 위해 묻어둔 철근고리에 연결철근을 또다시 정방형으로 결속하며, 파일의 하부공간은 쇄석으로 충진시키고 충분히 다짐한다.

한편, 상기한 연약지반에 사용되는 콘크리트 팽이형 파일은 원형의 상면을 구비함과 동시에 상기 상면의 중앙에는 고리가 돌출 형성된 팽이부와 상기 팽이부의 중앙 하부에 길게 연장 설치된 파일본체부와 상기 파일본체부의 하부에 연장 형성되어 원추형 저면을 갖는 파일선단부로 이루어진 구조이다.

상기한 바와 같은 구조로 이루어진 종래의 공장제작 콘크리트 팽이형 파일 및 현장타설 팽이형 파일은 원추형상의 팽이부와 파일본체부가 45°의 경사면을 이룸으로써 상부에서 하부에 작용하는 상재하중을 지반의 사방으로 분산시킴으로 인하여 매우 높은 지반보강 효과가 있다.

본 발명의 발명자는 본 출원 이전에 2011년 12월 16일자로 제 10-2011-0136105호(지반 보강 구조물 조립체 및 그 시공 방법)를 출원하였다.

이러한 팽이형 파일을 현장에서 이용할 경우, 팽이형 용기 내에 콘크리트 타설과 버림 콘크리트 타설을 별도로 진행하게 되고, 이는 공사 기간 및 공사 비용을 증가시키고 있는 실정이다.

본 발명의 발명자는 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 기존의 팽이형 파일에 상부 덮개를 추가하였고, 이러한 구성에 의해 공사 기간 및 공사 비용을 단축시킬 수 있게 되었다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 덮개를 포함한 팽이형 파일이 개시되고, 이는, 아래로 좁아지는 뿔 형상의 중공형 팽이부와 상기 팽이부의 하부로 소정의 길이가 연장된 중공형 파일 본체부를 포함하는, 팽이형 파일; 및 상기 팽이형 파일의 팽이부의 상부 개방부를 커버하는 팽이 상부 덮개를 포함한다.

이 경우 팽이 상부 덮개는 상기 팽이부의 내부 둘레를 따라서 삽입되어 장착될 수 있는 돌출부를 포함할 수 있거나, 또는 팽이부의 둘레부가 삽입되어 장착될 수 있도록 상기 둘레부에 대응하는 홈을 포함할 수 있다.

한편, 팽이 상부 덮개는 윗면에 십자형 홈이 형성되어 있고, 상기 십자형 홈에 팽이형 파일을 연결하기 위한 철근이 삽입될 수 있다.

또한, 팽이형 파일들이 팽이형 파일의 상부에 철근들이 설치되어 서로 연결된 경우에는, 아랫면에 십자형 홈이 형성되어 있는 팽이 상부 덮개가 이용될 수 있으며, 이 경우 십자형 홈에 팽이형 파일을 연결하기 위한 철근이 수용될 수 있다.

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 팽이 상부 덮개를 포함한 팽이형 파일을 이용한 연약 지반 시공 방법이 개시되고, 이러한 방법은, 분리 가능한 팽이 상부 덮개를 포함한 팽이형 파일을 연약 지반에 설치하는 단계; 상기 팽이형 파일에 팽이 상부 덮개를 설치하는 단계; 쇄석 채움 및 다짐 단계; 상기 팽이 상부 덮개를 제거하는 단계; 팽이형 파일 내부에 콘크리트 타설을 하는 단계; 버림 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계를 포함한다.

도 1a 및 1b는 팽이형 파일의 일 실시예의 모습이다.
도 2는 팽이형 파일 및 팽이 상부 덮개의 일 실시예의 모습이다.
도 3은 팽이형 파일 및 팽이 상부 덮개의 추가적인 실시예의 모습이다.
도 4는 팽이 상부 덮개의 추가적인 실시예의 모습이다.
도 5는 종래 기술에 따른 연약 지반 시공 방법의 순서도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 연약 지반 시공 방법의 순서도이다.
도 7a-7b는 하중 및 지반 조건에 따른 팽이형 파일의 설치 모습이다.
도 8a-8b는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 팽이 상부 덮개의 모습과 다수개의 팽이형 파일에 시공된 모습을 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다.

하기 설명은 본 발명의 실시예에 대한 기본적인 이해를 제공하기 위해서 하나 이상의 실시예들의 간략화된 설명을 제공한다. 본 섹션은 모든 가능한 실시예들에 대한 포괄적인 개요는 아니며, 모든 엘리먼트들 중 핵심 엘리먼트를 식별하거나, 모든 실시예의 범위를 커버하고자 할 의도도 아니다. 그 유일한 목적은 후에 제시되는 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략화된 형태로 하나 이상의 실시예들의 개념을 제공하기 위함이다.

본 발명은 기존의 팽이형 파일 이외에 팽이 상부 덮개를 추가로 포함한 팽이형 파일 및 이를 이용한 연약 지반 시공 방법에 관한 것으로서, 이하에서는 팽이 상부 덮개를 포함한 팽이형 파일에 대해 먼저 설명한 이후, 시공 방법에 대해 차례대로 설명하도록 하겠다.

* 팽이 상부 덮개를 포함한 팽이형 파일

본 발명의 상부 덮개를 포함한 팽이형 파일은, 팽이형 파일(100) 및 팽이 상부 덮개(200)를 포함한다.

도 1a는 팽이형 파일의 평면도, 측면도 및 사시도를 도시한다. 팽이형 파일(100)은 도 1a에서 도시된 것처럼 아래로 좁아지는 형상을 가지며, 이는 마치 팽이와 같은 모습이기 때문에 팽이형 파일로서 불린다. 팽이형 파일(100)은 팽이부(110) 및 파일 본체부(120)로 나뉜다.

팽이부(110)는 속이 빈 중공 형상이며, 아래로 좁아지는 뿔 형상을 가지며 팽이형 파일을 평면으로 볼 때 둥근 원 형태를 갖는다. 이러한 원 형태는 예시적인 것이고, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형, 구각형, 십각형, 십이각형, 십오각형 및 십팔각형과 같은 다각형 형태를 가질 수도 있다.

팽이부는 그 주위에 다수개의, 바람직하게는 4개의, 주위의 다른 팽이형 파일과 연결하기 위한 체결부(130)를 가질 수 있다. 이러한 체결부는 팽이형 파일을 실제로 연약 지반에 설치할 때 주위의 다른 팽이형 파일들과 연결하기 위한 것이다. 이러한 체결부는 교호적으로 배치된 양각 체결부(132) 및 음각 체결부(134)로 이루어질 수 있다. 다만, 이러한 체결부의 형상은 예시적인 것이고, 팽이형 파일과 파일 사이를 연결할 수 있는 다른 형상의 체결부(예를 들어 교차 연결형, 암수형, 버튼형, 벨트형 등)가 이용될 수 있음은 당업자에게 자명한 사실이다.

파일 본체부(120)는 팽이부의 하부로부터 연장되며 역시 속이 빈 중공형 형상을 갖는다. 본체부는 아래로 좁아지는 형태를 갖는 것으로 도시되었지만, 이러한 형태는 예시적인 것에 불과하다.

한편, 팽이형 파일(100)에는 팽이형 파일의 중심축을 따라서 도 1a에서 도시된 것처럼 파일의 하부로부터 파일 본체부를 4등분으로 나누는 절개홈(140)이 형성되어 있을 수 있다. 이러한 절개홈(140)은 도 5에서 예시되는 것처럼 팽이형 파일을 슬릿을 포함한 시트에 끼워서 사용할 때 이용된다. 이러한 절개홈이 없는 팽이형 파일의 경우에는, 팽이형 파일이 설치되고 이후 상부 연결 철근 또는 하부 연결 철근을 이용해 팽이형 파일을 연결시키는 방식을 이용할 수도 있다.

여기서, 팽이형 파일은 그 재질이 폴리에틸렌수지(PE : polyethylene), 폴리스티렌수지(PS : polystyrene), ABS 수지(ABS : acrylonitrile butadiene styrene copolymer), 발포폴리스티렌(EPS : Expandable Poly-Styrene), 함석류, 알루미늄, 철판, 철선, 금속류, 비금속류, 목재류, 재생 PE 및 재생 PP 등으로 구성된다.

도 1b는 추가적인 실시예에 따른 팽이형 파일의 사시도를 도시한다.

도 2 및 3은 팽이형 파일 및 팽이 상부 덮개(200)의 모습을 나타낸다. 팽이 상부 덮개(200)는 팽이형 파일의 팽이부의 개방된 상부 전체를 커버할 수 있는 크기이어야 하며, 바람직하게는 팽이부의 상부의 형상과 대응되는 형상을 갖는다. 예를 들어 팽이부의 상부가 평면으로 볼 때 원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형, 구각형, 십각형, 십이각형, 십오각형 및 십팔각형과 같은 다각형 형태일 경우, 팽이 상부 덮개(200)의 형상도 대응되는 형상을 가질 수 있다.

이러한 팽이 상부 덮개(200)는 팽이형 파일의 팽이부의 상부와 꼭 맞게 끼워지는 것이 바람직하다. 왜냐하면 팽이 상부 덮개(200)는 팽이형 파일의 내부의 중공부로 쇄석 다짐을 할 때 쇄석이 들어가는 것을 방지하는 역할을 하기 때문이다.

이와 같이 팽이 상부 덮개(200)와 팽이형 파일의 팽이부의 상부가 꼭 맞게 끼워질 수 있도록, 팽이 상부 덮개(200)는 팽이부의 상부의 내부 둘레를 따라서 삽입되어 장착될 수 있도록 도 2에서와 같이 돌출부(210)를 포함할 수 있다. 이러한 돌출부의 외부 둘레는 팽이부의 내부 둘레와 크기 및 형상이 거의 일치함으로써 서로 꼭 맞게 끼워질 수 있다.

이러한 방법 이외에 팽이 상부 덮개(200)에 홈(220)이 형성되어 있을 수도 있는데, 이는 도 3에서 도시된다. 도 3에서 보는 것처럼, 팽이 상부 덮개(200)는 팽이부의 상부의 둘레부가 팽이 상부 덮개(200)의 홈(220)에 삽입될 수 있도록 홈(220)을 포함할 수 있다. 이러한 홈(220)은 팽이부의 상부의 둘레부와 대응되는 형상 및 크기를 가질 것이다.

또한, 도 4에서 보는 것처럼 팽이 상부 덮개의 윗면에는 십자형 홈이 형성되어 있을 수 있다. 이러한 십자형 홈(230)은 팽이형 파일을 설치한 이후 팽이형 파일들을 연결할 때 철근으로 연결할 경우, 이러한 철근의 연결이 가능하게 하기 위함이다. 즉, 팽이형 파일을 설치하고 팽이 상부 덮개를 덮은 이후 십자형 철근을 연결할 때 철근들이 팽이형 파일을 연결한 채로 단단하게 지지되도록 팽이형 파일 덮개에 십자형 홈이 형성되어 있는 것이다.

이와 같이 팽이 상부 덮개에 십자형 홈을 형성시켜 놓음으로써, 시공을 마친 이후 팽이 상부 덮개를 재활용 가능함과 더불어 연결 철근 역시 재활용 가능하게 된다는 장점을 갖게 된다.

한편, 도 8a 및 8b에서 보는 것처럼, 팽이 상부 덮개(800)에는 팽이부(100)와 마주하는 면에 십자형 홈(810)이 형성되어 있을 수 있다. 이러한 십자형 홈(810)은 도 4에서와 마찬가지로 팽이형 파일들을 철근으로 연결할 때 팽이 상부 덮개(800)가 팽이부에 잘 안착할 수 있도록 하는 구성이다.

팽이형 파일들을 연결하기 위해 팽이형 파일의 팽이부(100)의 상부에는 연결 철근이 교차되어 지나갈 수 있도록 연결 홈(110)이 형성되어 있고, 이러한 홈(110)을 통해 철근이 서로 교차되어 지나감으로써 팽이형 파일들이 서로 연결되어 지지된다.

이 상태에서 팽이 상부 덮개(800)를 덮을 경우에 팽이 상부 덮개의 하부에 십자형 홈(810)이 형성되어 있지 아니한다면, 팽이 상부 덮개(800)는 연결 철근 위에 떠 있는 형상을 갖게 될 것이고 팽이부와 밀착되어 덮개가 닫히지 아니하는 문제점이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 발명자는 팽이 상부 덮개(800)의 하부에 십자형 홈(810)을 형성시킴으로써 연결 철근이 있더라도 팽이 상부 덮개가 팽이형 파일에 밀착되어 꼭 장착될 수 있도록 하였다.

도 8b는 다수개의 팽이형 파일들이 철근에 의해 연결된 이후 팽이 상부 덮개(800)를 이용해 팽이형 파일의 상부를 덮은 상태의 모습을 도시한다.

또한, 이러한 팽이 상부 덮개(800)는 시공을 마친 이후 재활용이 가능하다는 장점을 갖는다.

* 팽이 상부 덮개를 포함한 팽이형 파일을 이용한 연약 지반 시공 방법

현재 이용되고 있는 연약 지반 시공 방법은 다음과 같다. 도 5는 종래 기술에 따른 연약 지반 시공 방법의 순서도로서, 팽이형 파일 설치 단계(S510); 상하부 연결철근 설치 및 연결단계(S520); 콘크리트 타설 단계(S530); 콘크리트 양생 단계(S540); 쇄석 채움 및 다짐 단계(S550); 및 버림콘크리트 타설 및 양생 단계(S560)로 이루어진다.

팽이형 파일은 그 내측 중공부에 채움재가 채워지게 되는데, 이러한 채움재는 중량자재, 재활용자재, 자연산자재 및 경량자재 중 적어도 어느 하나 이상이 채워지는 것이 일반적이다. 일반적으로 현장에서 팽이형 파일을 시공할 때 팽이형 파일을 설치하고 연결 철근 등으로 연결 후 콘크리트 타설을 하고 양생 이후 쇄석을 채우고 다지게 된다. 이때 쇄석이 팽이형 파일의 중공부에 들어가는 것을 방지하기 위해 반드시 콘크리트를 먼저 타설하고 양생을 한 이후 쇄석 채움 다짐을 하는 것이다.

이 경우 통상적으로 500m² 면적을 기준으로, 팽이형 파일의 조립 및 설치 단계가 1일, 팽이형 파일 내 콘크리트 타설 단계가 1일, 팽이형 파일 내의 콘크리트 양생 단계가 1일, 쇄석 채움 및 다짐 단계가 1일, 그리고 버림 콘크리트 타설 및 양생 단계가 3일이 소요되고, 총 공사기간이 전체 7일이 소요된다.

이러한 공사 기간이 길어지고, 팽이형 파일 내부로 쇄석이 유입되는 것을 막기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 팽이 상부 덮개를 포함한 팽이형 파일을 이용해 연약 지반 시공을 할 경우, 총 공사기간이 3일이나 단축된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 팽이 상부 덮개를 포함한 팽이형 파일을 이용해 연약 지반 시공 방법의 순서도를 도시한다.

팽이 상부 덮개를 포함한 팽이형 파일을 이용한 연약 지반 시공 방법은, 분리 가능한 팽이 상부 덮개를 포함한 팽이형 파일을 연약 지반에 설치하는 단계(S610); 팽이형 파일에 팽이 상부 덮개를 설치하는 단계(S620); 쇄석 채움 및 다짐 단계(S630); 팽이 상부 덮개를 제거하는 단계(S640); 팽이형 파일 내부에 콘크리트 타설을 하는 단계(S650); 및 버림 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계(S660)를 포함한다.

이 경우 통상적으로 500m² 면적을 기준으로, 팽이형 파일의 조립 및 설치 단계가 1일, 팽이형 파일에 팽이 상부 덮개를 덮고 쇄석 채움 및 다짐을 하는 단계가 1일, 팽이 상부 덮개를 제거하고 팽이형 파일 내부에 콘크리트 타설 및 버림 콘크리트 타설과 양생 단계가 3일이 소요되고, 따라서 총 공사기간이 전체 5일이 소요된다. 이는 기존의 팽이형 파일의 시공 기간보다 2일의 기간 단축이 이루어지게 된다. 즉, 본 발명에 따라 시공할 경우, 전체 공사 시간에 있어서 약 30%의 시간 단축이 이루어질 수 있다.

도 7a-7b는 하중 및 지반 조건에 따른 팽이형 파일의 설치 모습이다. 도 7a는 하중이 비교적 크거나 지반 조건이 불리한 경우에 이용되는 모습으로서, 이러한 지반 조건에서는 팽이형 파일을 촘촘하게 그림과 같이 설치하는 것이 바람직하다. 본 실시예의 경우에는 팽이형 파일의 연결을 위해 하부에 슬릿을 포함한 시트를 설치한 이후 팽이형 파일의 파일 본체부의 하부에 형성되어 있는 십자형 절개홈을 통해 시트의 교차점에 팽이형 파일이 끼워져 설치될 수 있다. 이러한 절개홈과 시트의 끼움 방식이 아닌, 팽이평 파일을 지반에 설치한 이후 연결 철근으로 연결하는 방식도 이용될 수 있다.

도 7b는 하중이 비교적 작거나 지반 조건이 양호한 경우에 이용되는 모습으로서, 이와 같이 지반 조건이 양호한 경우에는 팽이형 파일을 도 7a와 같이 촘촘하게 설치할 필요는 없으며, 도 7b와 같이 듬성듬성 설치해도 충분히 연약 지반 시공이 가능하다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 팽이형 파일로서, 상기 팽이형 파일은 아래로 좁아지는 뿔 형상의 중공형 팽이부와 상기 팽이부의 하부로 소정의 길이가 연장된 중공형 파일 본체부를 포함하는, 팽이형 파일; 및
   상기 팽이형 파일의 팽이부의 상부 개방부를 커버하는 팽이 상부 덮개를 포함하는,
   상부 덮개를 포함한 팽이형 파일.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 팽이 상부 덮개는 상기 팽이부의 내부 둘레를 따라서 삽입되어 장착될 수 있는 돌출부를 포함하는,
   상부 덮개를 포함한 팽이형 파일.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 팽이 상부 덮개는 상기 팽이부의 둘레부가 삽입되어 장착될 수 있도록 상기 둘레부에 대응하는 홈을 포함하는,
   상부 덮개를 포함한 팽이형 파일.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 팽이 상부 덮개는 윗면에 십자형 홈이 형성되어 있고, 상기 십자형 홈에 팽이형 파일을 연결하기 위한 철근이 삽입될 수 있는,
   상부 덮개를 포함한 팽이형 파일.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 팽이 상부 덮개의 아랫면에는 십자형 홈이 형성되어 있고, 상기 십자형 홈에 팽이형 파일을 연결하기 위한 철근이 수용될 수 있는,
   상부 덮개를 포함한 팽이형 파일.
   
6. 분리 가능한 팽이 상부 덮개를 포함한 팽이형 파일을 연약 지반에 설치하는 단계;
   상기 팽이형 파일에 팽이 상부 덮개를 설치하는 단계;
   쇄석 채움 및 다짐 단계;
   상기 팽이 상부 덮개를 제거하는 단계;
   팽이형 파일 내부에 콘크리트 타설을 하는 단계;
   버림 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계를 포함하는,
   팽이 상부 덮개를 포함한 팽이형 파일을 이용한 연약 지반 시공 방법.
   

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