KR20140077487A - 헬리컬 말뚝부와 프리캐스트 팽이부의 일체화 구조를 가지는 팽이파일 및 이를 이용한 팽이파일 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건축 및 토목구조물을 시공할 때 기초지반의 표면을 개량하여 지지력을 보강하기 위하여 사용되는 팽이파일 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 본 발명에서는 지반에 연직하게 설치되는 말뚝부의 선단에 헬리컬(helical) 날개를 설치하여 말뚝부의 회전에 의해 말뚝부의 선단이 지반에 관입되어 고정되도록 하며, 원추형의 팽이부는 프리캐스트 콘크리트에 의해 별도 제작하여 상기 말뚝부에 끼워 일체로 조립하는 구조를 가지는 팽이파일 및 그 시공방법이 제공된다.

Description

헬리컬 말뚝부와 프리캐스트 팽이부의 일체화 구조를 가지는 팽이파일 및 이를 이용한 팽이파일 시공방법{Top Pile having Helical Body and Constructing Method of such Top Pile}

본 발명은 건축 및 토목구조물을 시공할 때 기초지반의 표면을 개량하여 지지력을 보강하기 위하여 사용되는 팽이파일 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 지반에 연직하게 설치되는 말뚝부의 선단에 헬리컬(helical) 날개를 설치하여 말뚝부의 회전에 의해 말뚝부의 선단이 지반에 관입되어 고정되도록 하며, 원추형의 팽이부는 프리캐스트 콘크리트로 별도 제작하여 상기 말뚝부에 끼워 일체로 조립하는 구조를 가지는 팽이파일 및 그 시공방법에 관한 것이다.

건축 및 토목구조물을 시공할 때, 지반의 지지력이 부족할 경우에는, 지반표면을 소정 두께로 제거한 후, 다수개의 팽이파일을 설치한 후, 팽이파일 사이를 쇄석으로 뒷채움함으로써 지반표면을 개량하여 필요한 지반 지지력을 확보하게 된다. 도 1에는 종래의 팽이파일을 제작하기 위하여 사용되는 팽이파일 거푸집(100)의 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 종래기술에 따라 도 1에 도시된 팽이파일 거푸집(100)을 이용하여 지반표면에 복수개의 현장타설 콘크리트 팽이파일(101)을 설치한 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 종래기술에서는 개량이 필요한 지반표면을 소정 깊이로 굴착하여 제거한 후, 합성수지로 만들어지며 팽이처럼 생긴 거푸집(100)을 굴착된 지반표면에 설치하고, 현장에서 콘크리트를 상기 거푸집(100)에 타설하여 복수개의 팽이파일(101)을 각각 제작한 후, 팽이파일 사이에 쇄석(102)을 굴착된 깊이만큼 채워 넣고 다짐함으로써 지반표면을 개량하여 건축 및 토목구조물의 지지에 필요한 지반지지력을 확보하였다. 이러한 종래기술의 예가 대한민국 등록특허 제10-0725068호에 개시되어 있다. 그러나 위와 같은 종래기술에서는 팽이파일의 전체를 현장 콘크리트 타설에 의해 제작하므로, 콘크리트의 양생에 필요한 시간만큼 공기가 지연되는 단점이 있다.

또한, 종래기술의 팽이파일의 경우, 팽이파일을 이용한 지반개량의 효과가, 팽이파일 기초의 시공전 지지력의 2배 이내로 한정되어 있기 때문에 사용에 제약이 많다는 한계가 있다.

한편, 팽이파일을 시공하여 지반의 지지력을 확보함에 있어서, 설치해야 할 팽이파일의 갯수가 증가될수록 공사비가 증가되므로, 필요한 지반지지력을 충분히 크게 확보할 수 있다면 가능한 팽이파일의 설치개수를 줄이는 것이 바람직하다.

대한민국 등록특허 제10-0725068호(2007. 06. 12. 공고) 참조.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점과 단점을 개선하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로는 팽이파일의 전체를 현장 콘크리트 타설에 의해 제작함으로 인한 공기 지연을 방지하며, 필요한 지반지지력을 충분히 확보하면서도 설치해야 할 팽이파일의 갯수를 줄임으로써 공사비를 절감할 수 있게 하는 팽이파일과 그 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 연직하게 설치되며, 지반에 관입하여 박히는 선단부의 외주면에는 나선형의 헬리컬 날개가 구비되어 있는 말뚝부와, 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되며 상부에서 아래로 갈수록 단면적이 줄어들도록 테이퍼져 있는 형상을 가지고 있고 중앙에는 삽입공이 형성되어 있어, 상기 말뚝부가 상기 삽입공에 끼워져서 상기 말뚝부와 결합되는 팽이부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 팽이파일이 제공된다.

위와 같은 본 발명의 팽이파일에서, 상기 삽입공은 상기 팽이부의 테이퍼진 형상의 중심을 상,하로 관통하는 관통공으로 형성될 수도 있는데, 이 경우, 상기 팽이부가 말뚝부의 상부에 위치하도록 팽이부의 하면을 지지하는 스톱퍼가 말뚝부의 외면에 돌출된 형태로 구비되고, 상기 팽이부의 하면에는 상기 스톱퍼가 삽입되는 오목부가 형성되어 있는 구성을 가질 수 있다.

또한 위와 같은 본 발명의 팽이파일에서, 상기 팽이부는 그 최상면이 십자형상을 가지고 있으며, 상기 십자형상의 단면 모양을 유지하면서, 상부에서 아래로 갈수록 상기 팽이부의 단면이 줄어드는 형태로 팽이부가 테이퍼져 있는 형상을 가질 수 있다.

더 나아가 본 발명의 팽이파일에서는, 상기 말뚝부가 지반에 삽입 설치된 후 지반에 그라우팅재를 주입할 수 있도록, 상기 말뚝부에는 그라우팅재를 주입하기 위한 그라우팅 주입구가 형성되어 있으며; 상기 말뚝부의 내부에는 상기 말뚝부의 상단에서부터 상기 그라우팅 주입구까지 연통되어 그라우팅재가 주입될 수 있는 주입통로가 형성될 수도 있다.

본 발명에서는 앞서 언급한 목적을 달성하기 위하여, 상기한 여러 가지 실시예에 따른 팽이파일을 시공하는 방법이 제공된다. 예를 들면, 본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위하여, 팽이파일의 시공방법으로서, 원지반의 상부에 1차 쇄석층을 형성하는 단계; 연직하게 설치되며, 원지반에 관입하여 박히는 선단부의 외주면에는 나선형의 헬리컬 날개가 구비되어 있는 말뚝부를 회전시킴으로써, 상기 1차 쇄석층을 관통하여 상기 헬리컬 날개가 구비된 선단부가 원지반에 박혀서 고정되도록 상기 말뚝부를 연직하게 설치하는 단계; 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되며 뒤집어진 원추형상을 가지고 있고 중앙에는 삽입공이 형성되어 있는 팽이부를, 상기 말뚝부가 상기 삽입공에 끼워지도록 상기 말뚝부에 결합하여 설치하는 단계; 및 상기 1차 쇄석층 위로 상기 팽이부의 상면 높이까지 2차 쇄석층을 포설하여 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 팽이파일 시공방법이 제공된다.

본 발명에 따른 팽이파일은 회전에 의해 말뚝부를 연직하게 지반에 설치하게 되므로, 팽이파일의 시공과정에서 발생하는 항타 등으로 인한 소음을 최소화시킬 수 있게 되는 장점을 가지게 될 뿐만 아니라, 말뚝부의 선단이 원지반에 박혀서 고정되므로, 종래의 팽이파일보다 더 큰 지반지지력을 발휘하게 된다. 따라서 본 발명에 따른 팽이파일을 이용하게 되면, 종래 기술과 동일한 지반지지력을 확보하는데 필요한 팽이파일의 개수를 줄일 수 있게 되며, 그에 따라 공사비를 크게 절감할 수 있는 잇점이 있다.

또한 본 발명에 따른 팽이파일은, 팽이부가 현장 콘크리트 타설에 의해 제작되는 것이 아니라, 공장에서 미리 제작되는 프리캐스트 콘크리트 부재로 이루어져 말뚝부와 조립되는 구성을 가지고 있으므로, 현장에서의 콘크리트 타설, 양생 등으로 인하여 발생되는 공기 지연을 방지할 수 있게 되는 효과도 발휘된다.

또한 본 발명의 팽이파일은, 팽이부를 공장에서 경량의 구조로 용이하게 제작할 수 있으므로, 연약지반과 같이 경량의 것이 필요한 경우에도 효과적으로 사용할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 팽이파일을 제작하기 위하여 사용되는 팽이파일 거푸집의 개략적인 사시도이다.
도 2는 종래기술에 따라 도 1에 도시된 팽이파일 거푸집을 이용하여 지반표면에 복수개의 현장타설 콘크리트 팽이파일을 설치한 상태를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 헬리컬 조립식 팽이파일을 바라보는 방향을 달리하여 도시한 개략적인 분해 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 헬리컬 조립식 팽이파일의 개략적인 조립 사시도이다.
도 6 내지 도 8은 각각 도 3에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 팽이파일을 시공하는 각 단계를 순차적으로 보여주는 개략적인 측단면도이다.
도 9는 그라우팅재를 주입할 수 있는 구성을 가지는 본 발명의 제2실시예에 따른 팽이파일을 시공한 상태를 보여주는 개략적인 측단면도이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 팽이파일의 개략적인 분해사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 제3실시예에 따른 팽이파일의 조립상태를 보여주는 도 10의 선 K-K에 따른 개략적인 반단면 조립 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 팽이파일의 개략적인 조립사시도이다.
도 13은 도 12에 도시된 제4실시예에 따른 팽이파일의 개략적인 조립단면도이다.
도 14는 본 발명의 제4실시예에 따른 팽이파일의 개략적인 분해사시도이다.
도 15는 도 12 내지 도 14에 도시된 제4실시예에 따른 팽이파일을 복수개로 동시에 시공하는 방법을 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 16은 도 15에 도시된 단면도에 대한 개략적인 사시도이다.
도 17은 본 발명의 제5실시예에 따른 팽이파일의 개략적인 조립사시도이다.
도 18은 도 17에 도시된 제5실시예에 따른 팽이파일을 팽이부에서 말뚝부 선단 방향으로 내려다본 상태의 개략적인 평면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 3 및 도 4에는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 헬리컬 조립식 팽이파일(1)(이하, "팽이파일(1)"이라고 약칭함)의 개략적인 분해 사시도가 바라보는 방향을 달리하여 도시되어 있으며, 도 5에는 상기한 제1실시예에 따른 팽이파일(1)의 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 팽이파일(1)은, 연직하게 설치되며 원지반에 관입하여 박히는 선단부의 외주면에는 나선형의 헬리컬 날개(11)가 구비되어 있는 말뚝부(10)와, 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되며 뒤집어진 원추형상을 가지고 있고 중앙에는 상기 말뚝부(10)가 끼워지는 삽입공(21)이 형성되어 있어 상기 말뚝부(10)의 상부에 조립 결합되는 원추형의 팽이부(20)를 포함하여 구성된다.

구체적으로 상기 말뚝부(10)는 강재 파일 등으로 이루어진 축부재로서, 선단부의 외주면에는 나선형의 헬리컬 날개(11)가 일체로 구비되어 있다. 후술하는 것처럼 말뚝부(10)는 지반에 관입되어 연직하게 설치되는데, 말뚝부(10)를 회전시키게 되면 헬리컬 날개(11)의 꼬여있는 형상으로 인하여 헬리컬 날개(11)가 지반의 흙을 연속적으로 전단(剪斷)시킴에 따라, 말뚝부(10)의 선단부가 지반을 파고들면서 진출하여 말뚝부(10)의 선단부가 견고한 "원지반"에 박히게 된다. 상기 말뚝부(10)의 상부에는 팽이부(20)가 결합된다.

본 발명에서 팽이부(20)는 아래로 갈수록 직경이 좁아지는 원추형상의 프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되는데, 상기 팽이부(20)의 중앙에는 삽입공(21)이 형성되어 있다. 상기 말뚝부(10)의 상부가 상기 삽입공(21)에 끼워져서, 상기 팽이부(20)가 말뚝부(10)의 상부에 결합된다. 도 3 내지 도 7에 도시된 제1실시예에서는 상기 삽입공(21)은 팽이부(20)의 원추형상 중심에서 관통하도록 형성되어 있다. 그러나 후술하는 것처럼 삽입공(21)이 반드시 팽이부(20)를 전부 관통해야만 하는 것은 아니다.

제1실시예와 같이 삽입공(21)이 팽이부(20)를 완전히 통과하는 관통공으로 형성되는 경우에는, 말뚝부(10)의 상부가 상기 삽입공(21)에 끼워졌을 때, 상기 팽이부(20)가 말뚝부(10)의 상부에 위치된 상태를 유지하도록 팽이부(20)의 하면을 지지하는 스톱퍼(12)가 말뚝부(10)에 돌출된 형태로 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 말뚝부(10)에 끼워진 팽이부(20)의 위치를 고정시키기 위하여 상기 스톱퍼(12)가 팽이부(20)의 원추형 하면을 지지하게 되는 것이다. 도면에서 부재번호 13은 상기 스톱퍼(12)를 보강하기 위하여 필요에 따라 설치되는 보강리브(13)이다. 팽이부(20)가 말뚝부(10)에 끼워진 상태에서 회전하는 것을 방지하도록, 팽이부(20)의 하면에 오목부(22)를 형성하여 상기 스톱퍼(12)가 상기 오목부(22)에 삽입된 상태로 놓이도록 하는 것도 바람직하다.

한편, 완전히 관통된 형태로 만들어진 삽입공(21)에 말뚝부(10)가 끼워진 상태에서는 삽입공(21)의 내면과 말뚝부(10) 외면 사이에 유격이 존재할 수 있는데, 부재번호 24는 이러한 삽입공(21)의 내면과 말뚝부(10) 외면 사이의 유격에 끼워지는 쐐기부재(24)이다. 즉, 팽이부(20)의 삽입공(21)에 말뚝부(10)가 끼워진 상태에서 상기 쐐기부재(24)가 삽입공(21)의 내면과 말뚝부(10) 외면 사이의 유격에 끼워지게 되면, 팽이부(20)와 상기 말뚝부(10)가 서로 견고하게 일체화된다. 상기 쐐기부재(24)는 3개소 이상 설치하는 것이 바람직하다.

도 6 내지 도 8에는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 팽이파일(1)을 시공하는 방법 단계를 순차적으로 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있는데, 다음에서는 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 팽이파일(1)의 시공방법에 대해 설명한다.

우선 도 6에 도시된 것처럼, 원지반(50)의 상부에 잡석이나 쇄석 등을 소정 두께로 1차 포설하여 1차 쇄석층(51)을 형성한다. 그리고 말뚝부(10)를 연직하게 쇄석층(51)에 관입 설치한다. 본 발명에 따른 팽이파일(1)에서는 말뚝부(10)의 선단부에 헬리컬 날개(11)가 구비되어 있으므로, 예를 들어, 말뚝부(10)의 최상단에 유압모터 등의 회전구동장치(미도시)를 결합하여 말뚝부(10)를 회전시키게 되면 헬리컬 날개(11)의 꼬여있는 형상으로 인하여 말뚝부(10)의 선단부가 1차 쇄석층(51)을 파고들면서 진출하게 되는데, 본 발명에서는 이와 같은 헬리컬 날개(11)를 이용한 회전 관입 작업을 수행하되, 말뚝부(10)의 선단부가 원지반(50)에 박혀서 고정되며, 말뚝부(10)에 구비된 스톱퍼(12)는 1차 쇄석층(51)의 상면 위쪽에 위치할 때까지 관입 작업을 수행한다. 즉, 본 발명에서는 말뚝부(10)를 유압모터 등에 의하여 회전시킴으로써 용이하게 쇄석층에 연직하게 관입시킬 수 있게 되며, 더 나아가 말뚝부(10)의 선단이 원지반(50)에 관입되어 고정되므로, 말뚝부(10)와 팽이부(20)의 결합으로 이루어진 팽이파일(1)이 종래의 것보다 더욱 견고하게 지반에 설치되어 더 큰 지반 지지력을 발휘하게 된다.

도 6에 도시된 상태에 후속하여, 도 7에 도시된 것처럼, 말뚝부(10)에 팽이부(20)를 끼워서 팽이부(20)를 거치한다. 즉, 도면에 도시된 실시예에서는 말뚝부(10)를 팽이부(20)의 삽입공(21)에 삽입하고, 팽이부(20)의 하면이 상기 스톱퍼(12)에 지지되도록 설치하는 것이다. 팽이부(20)가 설치된 후에는 삽입공(21)의 내면과 말뚝부(10) 외면 사이의 유격에 쐐기부재(24)를 타격 등의 방법에 의해 끼워 넣어서, 팽이부(20)와 상기 말뚝부(10)가 서로 견고하게 일체화되도록 한다. 이와 같이 말뚝부(10)에 팽이부(20)가 결합되면, 도 8에 도시된 것처럼 1차 쇄석층(51) 위로 잡석이나 쇄석 등을 채우고 다짐을 수행하여 팽이부(20)의 상면 높이까지 2차 쇄석층(52)의 포설작업을 수행한다.

위에서 살펴본 것처럼, 본 발명에 따른 팽이파일(1)은 회전에 의해 말뚝부(10)를 연직하게 지반에 설치하게 되므로, 팽이파일(1)의 시공과정에서 발생하는 항타 등으로 인한 소음을 최소화시킬 수 있게 되는 장점을 가지게 될 뿐만 아니라, 말뚝부(10)의 선단이 원지반에 박혀서 고정되므로, 종래의 팽이파일보다 더 큰 지반지지력을 발휘하게 된다. 따라서 본 발명에 따른 팽이파일(1)을 이용하게 되면, 종래 기술과 동일한 지반지지력을 확보하는데 필요한 팽이파일의 개수를 줄일 수 있게 되며, 그에 따라 공사비를 크게 절감할 수 있는 잇점을 가지게 된다.

또한 본 발명에 따른 팽이파일(1)은, 팽이부(20)가 현장 콘크리트 타설에 의해 제작되는 것이 아니라, 공장에서 미리 제작되는 프리캐스트 콘크리트 부재로 이루어져 말뚝부(10)와 조립되는 구성을 가지고 있으므로, 현장에서의 콘크리트 타설, 양생 등으로 인하여 발생되는 공기 지연을 방지할 수 있게 되는 효과도 발휘된다.

한편, 본 발명의 팽이파일(1)에서는, 지반에 그라우팅재를 주입할 수 있는 구성을 더 가질 수 있다. 도 9에는 이와 같이 그라우팅재를 주입할 수 있는 구성을 가지는 본 발명의 제2실시예에 따른 팽이파일(1)을 시공한 상태를 보여주는 개략적인 측단면도가 도시되어 있다. 도 9에서도 상기한 도 6 내지 도 8과 마찬가지로 팽이부(20)와 원지반, 그리고 1차 및 2차 쇄석층만이 단면 형태로 도시되어 있다.

도 9에 도시된 본 발명의 제2실시예에 따른 팽이파일(1)에서는, 말뚝부(10)에 모르타르나 고결재 등의 그라우팅재를 주입하기 위한 그라우팅 주입구(110)가 형성되어 있으며, 상기 말뚝부(10)의 내부에는 말뚝부(10)의 상단에서부터 상기 그라우팅 주입구(110)까지 연통되어 그라우팅재가 주입될 수 있는 주입통로(도면에는 도시되지 않음)가 형성되어 있다. 이와 같이 주입통로와 그라우팅 주입구(110)가 구비된 말뚝부(10)를 앞서 제1실시예와 마찬가지로 회전시켜서 원지반(50)에 연직하게 관입설치한다. 이 때, 헬리컬 날개(11)가 구비된 말뚝부(10)는 비배토(非排土) 방식으로 원지반(50)에 관입되므로, 말뚝부(10)가 관입된 원지반(50)의 상부는 토사가 교란되어 무른 상태로 만들어질 수 있다. 제2실시예에 따른 팽이파일(1)에서는 믹서(M)와 펌프(P)를 이용하여 그라우팅재를 말뚝부(10)의 상단으로부터 주입통로로 가압주입하여 상기 그라우팅 주입구(110)를 통해, 물러진 원지반(50)의 상부에서 원지반(50) 내로 유입되도록 한다. 즉, 교란되어 물러진 원지반(50)의 상부에서 원지반(50) 내로 그라우팅재가 주입됨으로써, 원지반(50)이 더욱 보강되는 것이다. 도 9에서 부재번호 112는, 그라우팅재가 주입되는 부분에 매립되어 말뚝부(10)와 원지반(50) 사이의 결합력을 증진시키는 결합돌출보강재(112)이다. 상기 결합돌출보강재(112)는 판재를 원형 링형태로 제작하여 말뚝부(10)의 외면에 일체로 구비하거나 기타 철근 등으로 결합돌출보강재(112)를 제작하여 말뚝부(10)의 외면에 일체로 구비할 수 있다. 팽이부(20)는 앞서 도 6 내지 도 8에서 설명한 것처럼, 상기 말뚝부(10)의 상부로부터 끼워져 결합되고, 원지반(50)의 위쪽으로는 1차 쇄석층(51)과 2차 쇄석층(52)에 포설된다. 도면에서는 쇄석층이 1차 쇄석층(51)과 2차 쇄석층(52)으로 구분되어 있는 것으로 도시하고 또 설명하였으나, 쇄석층을 반드시 이와 같이 순차적으로 포설할 필요는 없다.

다음에서는 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 제3실시예에 따른 팽이파일(1)에 대해 설명한다. 도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 팽이파일(1)의 개략적인 분해사시도이고, 도 11은 도 10에 도시된 제3실시예에 따른 팽이파일(1)의 조립상태를 보여주는 도 10의 선 K-K에 따른 개략적인 반단면 조립 사시도이다. 도면에 도시된 것처럼, 본 발명의 팽이파일(1)에서 팽이부(20)에 형성된 삽입공(21)의 내부는 나사부로 형성되고, 상기 삽입공(21)에 끼워지는 말뚝부(10) 상부에도 나사부(19)를 형성하여, 말뚝부(10)와 팽이부(20)를 결합할 때, 말뚝부(10)의 상부가 삽입공(21)에 나사결합된 상태로 삽입되도록 하는 것이다. 내면에 나사부가 형성되어 있는 통형상 부재(29)를 배치한 상태로 상기 팽이부(20)를 제작함으로써, 용이하게 내면에 나사부가 형성된 팽이부(20)의 삽입공(21)을 형성할 수 있게 된다.

이와 같은 제3실시예에 따른 팽이파일(1)의 경우, 말뚝부(10)와 팽이부(20)가 나사결합에 의해 견고하게 일체화되어 있으므로, 지하수 등에 의해 팽이파일(1)에 부력이 작용하더라도, 팽이부(20)가 말뚝부(10)를 따라 상향으로 올라가는 것이 방지된다. 즉, 상기한 본 발명의 제3실시예에 따른 팽이파일(1)에 의하면 기초의 보강 효과는 물론이고, 불력방지 앵커로서의 효과도 발휘화게 되는 장점이 있다.

한편, 앞서 언급한 것처럼, 본 발명에 있어서 팽이부(20)의 원추형상 중심에 형성된 상기 삽입공(21)이 반드시 팽이부(20)를 전부 관통하는 관통공으로 이루어질 필요는 없다.

도 12에는 본 발명의 제4실시예에 따른 팽이파일(1)의 개략적인 조립사시도가 도시되어 있고, 도 13에는 도 12에 도시된 제4실시예에 따른 팽이파일(1)의 개략적인 조립단면도가 도시되어 있으며, 도 14에는 도 12에 도시된 제4실시예에 따른 팽이파일(1)의 개략적인 분해사시도가 도시되어 있다. 도 13에서는 팽이부(20)만이 단면형태로 도시되어 있다. 도 12 내지 도 14에 도시된 제4실시예처럼, 본 발명의 팽이파일(1)에서 팽이부(20)에 형성된 삽입공(21)은 관통공이 아니라, 말뚝부(10) 상부의 일부분만이 삽입될 수 있는 구멍으로 형성될 수 있다. 상기 말뚝부(10)의 상단부가 닿게 되는 삽입공(21) 내면을 보호하기 위하여 강재판 등으로 이루어진 보강판(25)을 상기 삽입공(21)의 내부 바닥에 위치하도록 팽이부(20) 내에 매립설치할 수도 있다.

더 나아가, 본 발명에서는 팽이부(20)의 원추형 경사면에 요철부(26)를 형성할 수도 있다. 즉, 팽이부(20)의 원추형 경사면을 도 12 내지 도 14에 도시된 것처럼, 오목볼록한 요철부(26)가 형성된 면으로 만들 수 있는 것이다. 이와 같이 요철부(26)가 형성되면, 팽이부(20)의 원추형 경사면이 쇄석층과 접하게 되는 면적이 증가하게 되고, 그에 따라 마찰력이 증가하여 팽이파일(1)에 의해 발휘되는 지지력이 더욱 향상되는 효과가 발휘된다. 이러한 요철부(26)의 구성은 앞서 살펴본 도 3 내지 도 8의 제1실시예 뿐만 아니라 도 9에 도시된 제2실시예 및 도 10에 도시된 제3실시예에도 적용될 수 있다. 또한 제4실시예에 대해서도, 앞서 제3실시예의 경우처럼, 말뚝부(10)와 팽이부(20)의 삽입공(21)이 나사결합되는 구성이 적용될 수 있다.

도 15에는 도 12 내지 도 14에 도시된 제4실시예에 따른 팽이파일(1)을 복수개로 동시에 시공하는 방법을 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있으며, 도 16에는 도 15에 도시된 단면도에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 제4실시예에 따른 팽이파일(1)의 경우도 앞서 설명한 도 9의 실시예와 마찬가지로, 헬리컬 날개(11)가 구비된 말뚝부(10)를 회전시켜서 원지반(50)에 연직하게 관입 설치한 후, 원지반(50)의 상부에 그라우팅재를 가압하여 설치하는데, 도 15 및 도 16에 도시된 것처럼, 복수개의 말뚝부(10)를 설치한 후, 복수개의 팽이부(20)를 수평하게 배치한 후, 팽이부(20)의 상면을 제1결속봉(201)으로 서로 연결하고, 팽이부(20)의 하부도 제2결속봉(202)으로 서로 연결하여, 복수개의 말뚝부(10) 상단이 동시에 복수개의 팽이부(20)에 삽입 결합되도록 할 수 있다. 팽이부(20) 상단에 U자형 결합고리를 설치하고, 봉부재로 이루어진 제1결속봉(201)을 상기 U자형 결합고리에 끼워서 결속함으로써, 복수개의 말뚝부(10)를 서로 엮을 수 있다. 하부의 제2결속봉(202) 역시 봉부재로 이루어져 말뚝부(10) 2개를 한쌍으로 하여 서로 결속할 수 있다. 이와 같은 방법에 의하면 복수개의 말뚝부(10)에 복수개의 팽이부(20)를 동시에 결합할 수 있으므로 팽이파일(1)의 시공 속도를 향상시킬 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 팽이파일(1)에서 팽이부(20)는, 앞서 설명한 제1 내지 제4실시예와 같이 원뿔형상으로 이루어진 원추형으로 이루어질 수 있지만, 도 17 및 도 18에 도시된 제5실시예와 같이, 위에서 아래로 바라본 평면상태에서 십자형상을 가질 수도 있다. 도 17에는 본 발명의 제5실시예에 따른 팽이파일(1)의 개략적인 조립사시도가 도시되어 있고, 도 18에는 도 17에 도시된 제5실시예에 따른 팽이파일(1)을 팽이부에서 말뚝부 선단 방향으로 내려다본 상태의 개략적인 평면도가 도시되어 있다.

도면에 도시된 것처럼, 제5실시예의 경우, 팽이부(20)가 상부에서 아래로 갈수록 단면적이 줄어들도록 테이퍼져 있는 형상을 가지고 있지만, 평면상태에서 팽이부(20)는 십자형상을 가진다. 즉, 팽이부(20)의 최상면은 십자형상을 가지고 있으며, 이러한 십자형상의 단면모양을 유지하면서, 상부에서 아래로 갈수록 팽이부(20)의 단면이 점차로 줄어드는 형태로 팽이부(20)가 테이퍼져 있는 것이다. 이와 같이 팽이부(20)가 십자형상을 가지는 경우에는, 팽이부(20)의 테이퍼진 경사면의 면적이, 단순한 원형의 평면을 가지는 원추형일 경우에 비하여, 월등이 늘어나게 되고, 그만큼 쇄석층 또는 지반과 접하게 되는 면적이 증가된다. 따라서 더 큰 지지력을 발휘하게 된다. 그러므로, 동일한 지반지지력을 발휘하는 경우에는, 더 적은 개수의 팽이파일을 사용할 수 있으며, 같은 개수 또는 같은 크기의 팽이파일을 사용하는 경우에는 더 큰 지반지지력을 발휘할 수 있게 되는 효과가 발휘된다. 이러한 십자형 평면을 가지도록 팽이부(20)를 구성하는 것은 앞서 설명한 제1실시예, 제2실시예, 제3실시예 및 제4실시예 모두에 적용할 수 있다.

더 나아가, 본 발명의 팽이파일(1)에서 상기 팽이부(20)는, 속이 비어 있는 구성을 가질 수도 있다. 즉, 연약지반의 경우, 팽이파일의 자중이 과도한 경우에는 불리할 수 있다. 이 경우에는 프리캐스트 콘크리트 부재로 팽이부(20)를 제작할 때, 팽이부(20)의 내부에 스티로폼을 배치하거나 기타 내부 거푸집을 설치하는 등의 방법을 통해서 팽이부(20)의 속이 비어 있는 형태로 제작함으로써 경량화시킬 수 있게 된다. 현장타설 콘크리트에 의해서 팽이부를 제작하는 경우, 위와 같은 경량화가 매우 어렵지만, 본 발명에서는 팽이부(20)가 프리캐스트 부재로 제작되어 말뚝부(10)와 조립 결합되는 구성을 가지고 있으며, 따라서 팽이부(20)를 공장에서 경량의 구조로 용이하게 제작할 수 있어 위와 같은 경량화를 용이하게 구현할 수 있게 되는 장점을 가진다.

1: 팽이파일
10: 말뚝부
20: 팽이부

Claims (7)

1. 연직하게 설치되며, 지반에 관입하여 박히는 선단부의 외주면에는 나선형의 헬리컬 날개(11)가 구비되어 있는 말뚝부(10)와,
   프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되며 상부에서 아래로 갈수록 단면적이 줄어들도록 테이퍼져 있는 형상을 가지고 있고 중앙에는 삽입공(21)이 형성되어 있어, 상기 말뚝부(10)가 상기 삽입공(21)에 끼워져서 상기 말뚝부(10)와 결합되는 팽이부(20)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 팽이파일.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 삽입공(21)은 상기 팽이부(20)의 테이퍼진 형상의 중심을 상,하로 관통하는 관통공으로 형성되며;
   상기 팽이부(20)가 말뚝부(10)의 상부에 위치하도록 팽이부(20)의 하면을 지지하는 스톱퍼(12)가 말뚝부(10)의 외면에 돌출된 형태로 구비되어 있으며;
   상기 팽이부(20)의 하면에는 상기 스톱퍼(12)가 삽입되는 오목부(22)가 형성되어 있는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 팽이파일.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 팽이부(20)는 그 최상면이 십자형상을 가지고 있으며, 상기 십자형상의 단면 모양을 유지하면서, 상부에서 아래로 갈수록 상기 팽이부(20)의 단면이 줄어드는 형태로 팽이부(20)가 테이퍼져 있는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 팽이파일.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 삽입공(21)의 내부는 나사부로 형성되고,
   상기 삽입공(21)에 끼워지는 말뚝부(10) 상부에도 나사부(19)가 형성되어 있어서,
   상기 말뚝부(10)와 상기 팽이부(20)는, 상기 말뚝부(10)의 상부가 상기 삽입공(21)에 나사결합된 상태로 끼워져 결합되는 것을 특징으로 하는 팽이파일.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 말뚝부(10)가 지반에 삽입 설치된 후 지반에 그라우팅재를 주입할 수 있도록, 상기 말뚝부(10)에는 그라우팅재를 주입하기 위한 그라우팅 주입구(110)가 형성되어 있으며;
   상기 말뚝부(10)의 내부에는 상기 말뚝부(10)의 상단에서부터 상기 그라우팅 주입구(110)까지 연통되어 그라우팅재가 주입될 수 있는 주입통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 팽이파일.
   
6. 팽이파일의 시공방법으로서,
   아래쪽의 선단부의 외주면에는 나선형의 헬리컬 날개(11)가 구비되어 있는 말뚝부(10)를 회전시킴으로써, 관통하여 상기 헬리컬 날개(11)가 구비된 선단부가 원지반(50)에 박혀서 고정되도록 상기 말뚝부(10)를 연직하게 설치하는 단계;
   프리캐스트 콘크리트 부재로 제작되며 뒤집어진 원추형상을 가지고 있고 중앙에는 삽입공(21)이 형성되어 있는 팽이부(20)를, 상기 말뚝부(10)가 상기 삽입공(21)에 끼워지도록 상기 말뚝부(10)에 결합하여 설치하는 단계; 및
   상기 팽이부(20)의 상면 높이까지 쇄석층을 포설하여 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 팽이파일 시공방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 말뚝부(10)에는 그라우팅재를 주입하기 위한 그라우팅 주입구(110)가 형성되어 있고, 상기 말뚝부(10)의 내부에는 상기 말뚝부(10)의 상단에서부터 상기 그라우팅 주입구(110)까지 연통되어 그라우팅재가 주입될 수 있는 주입통로가 형성되어 있으며;
   상기 말뚝부(10)가 지반에 삽입 설치된 후에는 상기 주입통로로 그라우팅재를 주입하여 상기 그라우팅 주입구(110)를 통하여 지반에 그라우팅재가 주입되도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 팽이파일 시공방법.

Images