KR20180013508A - 스핀형 형강 기초파일 및 시공방법 - Google Patents

Abstract

스핀형 형강 기초파일 및 시공방법을 제공한다.
본 발명은 제1,2플랜지사이를 연결하는 웹으로 이루어지는 일정길이의 파일본체 ; 상기 파일본체의 하부단에 장착되는 근입관의 외부면에 구비되는 회전날개 ; 및 상기 회전날개가 외부노출되도록 상기 파일본체가 삽입배치되고, 상기 근입관과 하부걸림부를 매개로 연결되며, 회전구동력을 제공하는 오거머신과 상부걸림부를 매개로 연결되는 외부케이싱을 포함하고, 상기 외부케이싱과 더불어 회전되는 회전날개가 천공홀을 형성하면서 지반에 일정깊이 회전관입되어 근입고정된다.

Description

스핀형 형강 기초파일 및 시공방법{Spin Type Shape Steel Foundation File and Construction Method}

본 발명은 스핀형 형강 기초파일 및 이를 시공하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 고도제한이 있는 시공지역에서 기초파일 시공작업시 소음과 진동의 발생을 최소화할 수 있고, 파일본체와 지반간의 직접적인 마찰저항 없이 파일본체를 회전관입시킬 수 있어 파일본체의 변형 및 파손을 방지할 수 있는 스핀형 형강 기초파일 및 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 건물이나 구조물을 지상에 세우는 경우, 지반의 조건이나 구조물의 하중에 따라 상부구조물을 지지하기 위하여 지반을 보강하는 기초공사를 수반하게 된다.

이러한 지반공사에 수반되는 파일 기초는 설치된 파일이 두부를 상부구조물에 연결시키는 기초공법으로, 이에 사용되는 기초파일은 재질에 따라 강관파일, 콘크리트파일, 합성파일 등으로 구분할 수 있다.

그리고 지반에 기초파일을 시공하는 방법은 기초 파일을 지반의 내부로 수직으로 입설되도록 기초파일의 상단을 타격하여 지반의 내부로 강제적으로 삽입하는 항타공법과, 지반을 미리 굴착하여 굴착공을 형성한 후 준비된 기초파일을 굴착공에 삽입하는 굴착공법으로 나눌 수 있다.

한편, 지반 아래에 고정 설치되는 기초파일의 지지력은 파일의 선단지지력 및 파일의 외주면과 지면과의 사이에 발생하는 마찰력에 의해 발생하게 된다.

(특허문헌 1) KR2004-0004961 A

특허문헌 1에는 파이프상의 파일본체 외주면에 다수의 스크류를 결합수단에 의해 이격 설치하고, 상측방향으로 점차 큰 직경의 스크류를 순차적으로 설치하여 구성되는 기초파일을 게시하고 있다.

그러나 기초파일의 파일본체가 중공형 파이프단면상으로 이루어지는 경우, 시공후 내부강성이 취약하여 휨변형이 발생될 수 있으며, 중실형 바부재로 이루어지는 경우 파일본체의 단중이 무거워지고, 길이방향으로 다수개 연결하는 작업이 곤란한 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 고도제한이 있는 시공지역에서 기초파일 시공작업시 소음과 진동의 발생을 최소화할 수 있고, 파일본체와 지반간의 직접적인 마찰저항 없이 파일본체를 회전관입시킬 수 있어 파일본체의 변형 및 파손을 방지할 수 있는 스핀형 형강 기초파일 및 시공방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 목적은 천공홀의 중심과 파일본체의 중심을 일치시키는 항심작업을 보다 간편하게 수행할 수 있고, 시공시 굴착력을 높일 수 있는 스핀형 형강 기초파일 및 시공방법을 제공하고자 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서 본 발명의 바람직한 실시예는, 제1,2플랜지사이를 연결하는 웹으로 이루어지는 일정길이의 파일본체 ; 상기 파일본체의 하부단에 장착되는 근입관의 외부면에 구비되는 회전날개 ; 및 상기 회전날개가 외부노출되도록 상기 파일본체가 삽입배치되고, 상기 근입관과 하부걸림부를 매개로 연결되며, 회전구동력을 제공하는 오거머신과 상부걸림부를 매개로 연결되는 외부케이싱을 포함하고, 상기 외부케이싱과 더불어 회전되는 회전날개가 천공홀을 형성하면서 지반에 일정깊이 회전관입되어 근입고정되는 것을 특징으로 하는 스핀형 형강 기초파일을 제공한다.

바람직하게, 상기 하부걸림부는 상기 근입관의 외부면에 장착되는 하부걸림키와, 상기 외부케이싱의 외부면에 절개형성되어 상기 하부걸림키가 걸림연결되는 하부걸림슬릿을 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 파일본체는 상기 외부케이싱의 내부면과 외접하도록 호형 외부면을 갖는 접촉부재를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 근입관은 상기 파일본체의 하부단에 고정설치되는 고정판과, 상기 회전날개를 갖추어 상기 고정판에 장착되는 원통관 및 상기 원통관의 개방된 하부단을 밀폐하는 밀폐판을 포함할 수 있다.

더욱 바람직하게, 상기 파일본체의 회전중심과 상기 지반에 일정깊이 형성되는 천공홀의 중심을 서로 일치시킬 수 있도록 상기 밀폐판에 구비되는 적어도 하나의 항심키를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 외부케이싱은 반원단면상으로 이루어지는 한쌍의 케이싱연결판을 매개로 상기 파일본체의 전체길이에 맞추어 연장조립될 수 있다.

바람직하게, 상기 파일본체의 단면을 보강하는 보강부를 포함하고, 상기 보강부는 상기 제1,2플랜지에 양측 단부가 접하는 한쌍의 수직보강판과, 상기 웹에 접하도록 상기 한쌍의 수직보강판의 내측면으로부터 연장되는 수평보강판 및 상기 한쌍의 수직보강판을 웹과 나란하게 고정설치하도록 상기 수직보강판에 형성된 복수개의 연결공과 상기 웹에 형성된 다른 연결공을 관통하여 체결되는 복수개의 체결부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예는, 제1,2플랜지사이를 연결하는 웹으로 이루어지고, 회전날개를 갖는 근입관을 하부단에 장착한 파일본체를 준비하는 단계 ; 회전구동력을 제공하는 오거머신과 상부연결부를 매개로 외부케이싱의 상부단을 걸림연결한 다음, 상기 외부케이싱의 하부단과 하부연결부를 매개로 상기 근입관을 걸림연결하여 상기 파일본체가 내부배치된 외부케이싱을 오거머신과 연결하는 단계 ; 상기 오거머신의 회전력에 의해서 상기 외부케이싱과 더불어 파일본체를 회전시켜 지반아래에 일정깊이 상기 회전날개를 회전관입시키는 단계 ; 상기 회전날개의 하부단이 지반아래에 일정깊이 근입고정된 상태에서 상기 하부걸림부와 외부케이싱간의 걸림을 해제하고, 걸림해제된 외부케이싱을 천공홀로부터 분리이탈시켜 파일본체를 천공홀내에 잔류하는 단계 ; 을 포함하는 스핀형 형강 기초파일 시공방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 외부케이싱을 오거머신과 연결하는 단계 이후에, 상기 근입관의 하부단에 돌출되도록 구비된 적어도 하나의 항심키를 이용하여 시공위치의 중심과 파일본체의 회전중심을 서로 일치시키거나 지반 아래에 일정깊이 함몰형성된 천공홀의 중심과 상기 파일본체의 회전중심을 서로 일치시키는 단계를 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 회전날개를 회전관입시키는 단계는 상기 외부케이싱과 파일본체사이에 개재되는 접촉부재에 의해서 상기 외부케이싱내에 배치된 파일본체의 회전떨림을 방지할 수 있다.

바람직하게, 상기 파일본체를 천공홀내에 잔류하는 단계 이후에, 상기 천공홀내에 그라우팅재를 주입하여 충진하는 단계를 포함할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) H 단면상의 형강부재로 이루어지는 파일본체의 근입관에 회전날개를 갖추고, 오거머신의 회전력에 의해서 내부배치된 파일본체와 연결되는 외부케이싱을 회전시킴으로써 회전관입되는 회전날개가 근입고정되거나 일정깊이의 천공홀을 따라 회전관입되어 천공홀의 바닥면에 근입고정될 수 있기 때문에 고도제한이 있는 시공지역에서 기초파일 시공작업시 발생되는 소음 및 진동을 최소화할 수 있어 민원발생을 예방할 수 있으며, 파일본체와 지반 사이의 직접적인 마찰저항에 기인하는 파일본체의 파손 및 변형을 방지할 수 있다.

(2) 파일본체의 하부단에 구비되는 항심키에 의해서 지반아래에 일정깊이 형성된 천공홀의 중심과 파일본체의 회전중심을 기초파일의 회전관입전에 서로 일치시킴으로써 파일본체를 회전관입시켜 근입고정하는 기초파일 시공작업을 보다 원활하게 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀형 형강 기초파일을 도시한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀형 형강 기초파일을 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀형 형강 기초파일의 주요부에 대한 상세도이다.
도 4a 내지 도 4b 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀형 형강 기초파일에 적용되는 보강부를 도시한 조립도이다.
도 5a 내지 도 5d 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀형 형강 기초파일을 시공하는 작업순서도이다.
도 6a 내지 도 6c 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀형 형강 기초파일을 기형성된 천공홀에 시공하는 작업순서도이다.
도 7a 내지 도 7e 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀형 형강 기초파일에 적용되는 항심키의 다양한 형태의 설치 상태도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구조 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스핀형 형강 기초파일(100)은 도 1 과 도 2에 도시한 바와 같이, 지반에 일정깊이 근입고정되거나 지반에 일정깊이 형성된 천공홀(H)의 바닥면에 하부단이 근입고정되어 지반이나 천공홀의 내부에 수직하게 고정설치될 수 있도록 파일본체(110), 회전날개(130) 및 외부케이싱판(170)을 포함한다.

상기 파일본체(110)는 제1,2플랜지(111,112)와, 이들 사이를 일체로 연결하는 웹(113)으로 이루어져 H 단면상으로 구비되는 일정길이의 형강부재로 이루어질 수 있다.

이러한 파일본체(110)는 상기 천공홀(H)의 깊이와 대응하는 길이를 갖는 단일한 형강부재로 이루어지거나 길이방향으로 일정간격으로 두고 분할되어 서로 연결되는 복수개의 형강부재로 이루어질 수 있다.

상기 회전날개(130)는 상기 파일본체의 하부단에 장착되는 근입관(130a)의 외부면에 일체로 구비되는 나선형 날개체로 이루어질 수 있다.

이러한 회전날개(130)는 미도시된 오거머신과 같은 회전 및 상하왕복 구동원과 연결되는 외부케이싱(170)의 일방향 회전시 이와 더불어 회전되면서 지반 아래로 일정깊이 굴착하거나 지반에 일정깊이로 기형성된 천공홀의 내경을 확장시키면서 상기 천공홀의 바닥면에 근입고정되는 나선형 굴착부재이다.

상기 회전날개(130)가 장착되는 근입관(130a)은 상기 파일본체(110)의 하부단에 고정설치되는 대략 사각판상의 고정판(132)을 포함하고, 상기 고정판에는 상기 회전날개(130)를 외부면에 장착한 원통관(131)을 갖추고, 상기 원통관(131)의 개방된 하부단에는 이를 밀폐하는 대략 원판상의 밀폐관(133)을 포함할 수 있다.

상기 원통관(131)의 내부에는 굴착시 외력을 견딜 수 있도록 내부보강판(131a)을 구비하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 파일본체(110)는 상기 외부케이싱(170)의 내부면과 접해짐으로써 상기 외부케이싱과 더불어 회전시 상기 외부케이싱 내부에서의 회전떨림을 방지할 수 있도록 호형 외부면을 갖는 접촉부재(116)를 복수개의 체결부재에 의해서 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 파일본체(110)는 상기 천공홀(H)의 깊이와 대응하는 길이를 갖는 단일한 형강부재로 이루어질 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니며 길이방향으로 일정간격으로 두고 분할되는 형강부재로 이루어져 복수개의 접합판(140)을 매개로 하여 길이방향으로 접합연결되어 합성될 수 있다.

즉, 상기 접합판(140)은 상기 파일본체(110)의 단부에 해당하는 제1,2플랜지(111,112) 및 웹(113)에 각각 관통형성된 복수개의 체결공(114)과 대응하는 다른 복수개의 연결공(142)을 관통형성한 대략 사각판재로 이루어질 수 있다.

이에 따라, 적어도 2개 이상의 형강부재로 이루어지는 파일본체(110)는 길이방향으로 상,하부단이 서로 맞닿은 상태에서 제1,2플랜지(111,112) 및 웹(113)에 각각 관통형성된 복수개의 체결공(114)과 상기 접합판(140)에 관통형성된 연결공(142)이 서로 대응하여 일치하도록 상기 제1,2플랜지의 외측면과, 상기 웹의 양측면에 복수개의 접합판을 가고정한 다음, 서로 일치되는 체결공(114)과 연결공(142)을 통하여 체결되는 복수개의 체결부재에 의해서 일련의 길이를 갖는 파일본체로 합성조립될 수 있다.

또한, 상기 근입관의 하부단에는 지반에 일정깊이 형성된 천공홀의 상단입구를 통하여 회전되면서 하강되기 전에 상기 천공홀(H)의 중심과 상기 파일본체(110)의 회전중심을 서로 일치시킬 수 있도록 상기 천공홀(H)과 대응하는 근입관의 개방된 하부단을 밀폐하는 밀폐판에 돌출되도록 구비되는 적어도 하나의 항심키(134)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1,2플랜지(111,112) 및 웹(113)으로 이루어지는 파일본체(110)의 단면을 보강할 수 있도록 보강부(160)를 포함할 수 있다.

이러한 보강부(160)는 도 4a 와 도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 제1,2플랜지(111,112)에 양측 단부가 접하는 대략 사각판상의 한쌍의 수직보강판(162)과, 상기 웹(113)에 단부가 접하도록 상기 한쌍의 수직보강판(162)의 내측면으로부터 연장되는 수평보강판(164) 및 상기 한쌍의 수직보강판(162)을 웹(113)과 나란하게 고정설치하도록 상기 수직보강판(162)에 형성된 복수개의 연결공(162a)과 상기 웹에 형성된 다른 연결공(113a)을 관통하여 체결되는 일정길이의 장력볼트와 같은 복수개의 체결부재(165)를 포함한다.

이에 따라, 상기 파일본체(110)는 상기 제1,2플랜지(111,112)사이에 상기 웹과 나란하도록 배치되는 수직보강판(162)과, 상기 수직보강판(162)으로부터 웹(113)에 접하도록 연장되는 수평보강판(164)에 의해서 단면을 보강하여 파일본체의 강성을 더욱 증대시킬 수 있는 것이다.

한편, 상기 외부케이싱(170)은 상기 회전날개(130)가 외부노출되도록 상기 파일본체(110)가 내부에 삽입배치되는 대략 중공원통형의 중공관부재로 이루어질 수 있다.

이러한 외부케이싱(170)은 상기 파일본체(110)와 더불어 회전될 수 있도록 근입관(130a)과 하부연결부(135)를 매개로 연결됨과 동시에 회전구동력을 제공하는 오거머신(10)과 상부연결부(175)를 매개로 연결되는 것이다.

상기 하부연결부(135)는 상기 근입관(130a)의 외부면에 일체로 장착되는 하부걸림키(135a)와, 상기 외부케이싱(170)의 하부단 외부면에 절개형성되어 상기 걸림키가 대응하여 걸림연결되는 하부연결슬릿(135b)을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 하부걸림키(135a)는 상기 근입관(130a)의 원통관 외부면에 일체로 구비되는 블럭체로 이루어지고 상기 하부연결슬릿(135b)은 상기 외부케이싱과 근입관과의 걸림해제가 가능하도록 하부로 개구된 대략 ㄴ 단면상의 절개부로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 하부연결슬릿(135b)이 형성되는 외부케이싱(170)의 내부면에는 도 3d 에 도시한 바와 같이, 상기 하부걸림키(135b)에 의한 회전구동력의 전달시 외부케이싱의 변형 및 파손을 방지할 수 있도록 보강내부판(135c)을 추가로 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 외부케이싱(170)은 상기 파일본체(110)와 마찬가지로 상기 천공홀(H)의 깊이와 대응하는 길이를 갖는 단일한 중공관부재로 이루어질 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니며 길이방향으로 일정간격으로 두고 분할되는 중공관부재로 이루어져 반원단면상의 케이싱연결판(172a)을 매개로 하여 상기 파일본체의 전체길이에 맞추어 조립연장될 수 있다.

이러한 상기 케이싱연결판(172a)은 상기 외부케이싱에 관통형성되는 연결공(172a)과 대응하는 다른 연결공(172b)을 복수개 관통형성하고, 서로 대응하는 연결공을 통하여 체결되는 체결부재에 의해서 상기 파일본체를 내부배치하는 외부케이싱(170)을 길이방향으로 연속하여 조립할 수 있다.

상기 외부케이싱(170)의 상부단 외부면에는 오거머신(10)의 걸림홈(12)에 선택적으로 대응결합되도록 상부연결부(175)를 구비할 수 있다.

이에 따라, 상기 외부케이싱(170)은 상기 하부연결부를 매개로 하여 상기 파일본체의 하부단에 구비되는 근입관(130a)과 걸림연결되고, 상기 상부컬림부(175)를 매개로 하여 상기 오거머신과 걸림연결됨으로써, 상기 오거머신의 회전구동력에 의해서 상기 외부케이싱이 일방향 회전구동됨과 동시에 파일본체와 더불어 외부케이싱의 하부단으로 노출된 회전날개(130)가 회전되면서 지반에 회전관입되면서 천공홀을 형성하게 되고, 지반에 근입고정되는것이다.

상기한 구성을 갖는 기초파일(100)은 도 1 내지 도 3d에 도시한 바와 같이, 오거머신의 회전력에 의해 일방향 회전되면서 상기 파일본체의 하부단에 장착된 근입관(130a)의 회전날개(130)를 이용하여 지반 아래의 연약층에 일정깊이 회전관입되고, 상기 회전날개(130)는 파일본체의 하부단 일부와 더불어 암반층에 근입고정되는 반면에 상기 파일본체(110)의 상단부 일부는 상부구조물을 지지하도록 지상으로 노출되는 것이다.

이때, 굴착력을 발생시키는 회전날개를 갖는 파일본체(110)는 오거머신과 연결된 외부케이싱(170)의 내부에 배치됨으로써 파일본체의 회전관입시 지반토양층 및 암반층과의 접촉마찰을 배제할 수 있기 때문에 마찰저항에 기인하는 파일본체의 변형 및 파손을 방지할 수 있는 것이다.

또한, 상기 파일본체(110)와 더불어 지반 아래에 회전관입되는 외부케이싱(170)은 상기 파일본체의 근입관과의 걸림해제후 오거머신과의 연결상태에서 상부로 분리이탈시켜 재활용할 수 있다.

즉, 상기 기초파일(100)을 지반 아래에 일정깊이 근입고정하는 시공방법은 먼저, 제1,2플랜지사이를 연결하는 웹으로 이루어진 H 단면상의 파일본체(110)를 준비하고, 이러한 파일본체의 하부단에는 회전날개(130)를 갖는 근입관(130a)이 일체로 장착되어 있다.

그리고 회전구동력을 제공하는 오거머신(10)과 상부연결부(175)를 매개로 하여 외부케이싱(170)의 상부단을 걸림연결한 다음, 상기 오거머신과 연결된 외부케이싱(170)은 상기 파일본체(110)의 하부단에 구비되는 근입관(130a)과 하부연결부(135)를 매개로 하여 걸림연결되는 것이다.

이때, 상기 외부케이싱과 근입관과의 걸림연결작업은, 상기 외부케이싱의 개방된 하부단을 통하여 상기 파일본체의 상부단을 진입시켜 상기 외부케이싱의 내부에 파일본체를 삽입배치함과 동시에 상기 근입관의 외부면에 돌출형성된 하부걸림키(135a)를 상기 외부케이싱의 하부단에 절개형성된 하부연결슬릿(135b)에 걸림연결한다.

이러한 외부케이싱(170)과 근입관간의 걸림연결작업은 상기 파일본체(110)가 내부배치되고 오거머신과 연결된 외부케이싱(170)의 상단부과 지면으로부터 수직하게 세워진 파일본체(110)의 상단을 서로 마주한 상태에서 상기 외부케이싱의 내부로 파일본체를 삽입하면서 상기 외부케이싱(170)의 하단에 개구형성된 하부연결슬릿(135b)의 수직슬릿을 통하여 상기 근입관(130a)의 하부걸림키(135a)가 대응하여 끼워지도록 한 다음, 상기 오거머신의 회전조작에 의해서 외부케이싱이 일방향으로 일정각도 회전되면 상기 하부걸림키(135a)가 하부연결슬릿(135b)의 수평슬릿에 걸려져 연결되는 것이다.

이때, 상기 회전날개를 갖는 근입관은 상기 외부케이싱의 하부단에 외부노출된다.

이어서, 상기 오거머신(10)과 상부단이 연결된 외부케이싱(170)은 파일본체(110)와 더불어 시공위치로 이동되고, 도 5a 에 도시한 바와 같이, 상기 파일본체의 하부단에 구비되는 근입관의 항심키(134)가 지면의 시공위치까지 근접하여 상기 파일본체의 회전중심과 시공위치의 중심을 서로 일치시킨다.

이러한 상태에서 도 5b 와 도 5c 에 도시한 바와 같이, 상기 오거머신(10)에 의해서 외부케이싱(170)과 더불어 파일본체(110)가 일방향으로 회전됨과 동시에 하강하게 되면, 상기 파일본체의 근입관(130a)에 구비된 회전날개(130)의 굴착력에 의해서 상기 외부케이싱과 더불어 파일본체(110)는 지반 아래에 서서히 천공홀을 형성하면서 일정깊이 회전관입되는 것이다.

상기 외부케이싱과 더불어 회전되는 파일본체의 회전관입시 상기 외부케이싱(170)의 내부면과 파일본체의 외부면사이에는 접촉부재(116)가 개재됨으로써 상기 외부케이싱 내부에 배치된 파일본체의 회전떨림을 방지할 수 있는 것이다.

최종적으로, 상기 외부케이싱과 더불어 파일본체(110)가 지반 아래에 회전관입된 상태에서, 도 5d 에 도시한 바와 같이, 상기 근입관의 하부걸림부(135)와 외부케이싱(170)간의 걸림을 해제하고, 걸림해제된 외부케이싱(170)을 오거머신의 상승력에 의해서 상부로 끌어 올려 분리하게 되면, 천공홀의 바닥면에 회전날개가 근입고정된 파일본체(110)를 천공홀(H)내에 잔류시켜 수직하게 배치하게 된다.

그리고 상기 외부케이싱이 분리제거된 천공홀(H)내에 그라우팅과 같은 주입재(G)를 주입하여 천공홀(H)의 상단까지 채운 다음, 이를 경화시키면 천공홀의 바닥면에 하부단 일부가 회전날개와 더불어 근입고정되는 기초파일 시공작업을 종료하게 된다.

한편, 상기 기초파일은 지반아래에 외부케이싱과 파일본체가 지반 아래에 일정깊이의 천공홀(H)을 형성하면서 시공되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 기초파일 시공하고자 하는 지반에 일정깊이 천공홀(H)을 기형성한 시공위치에서 기초파일을 시공하는 작업을 수행할 수 있다.

즉, 이러한 시공작업은 도 6a 내지 도 6c 에 도시한 바와 같이, 상기 파일본체의 근입관과 하부연결부를 매개로 하여 외부케이싱을 연결한 다음, 지상크레인의 레일을 따라 하강이동되는 오거머신에 의해서 상기 외부케이싱의 하부단을 통해 외부노출되는 회전날개를 지반에 일정깊이 기형성된 천공홀(H)의 직상부에 배치한다.

이때, 상기 천공홀의 내경은 상기 외부케이싱의 외경과 대략적으로 일치하거나 크게 형성될 수 있다.

이러한 상태에서, 지상작업자는 상기 기초파일의 회전중심인 항심키(134)와 상기 천공홀(H)의 중심이 서로 일치되도록 기초파일(100)의 위치를 조절하며, 이러한 기초파일(100)의 위치조절은 지상에 대기하는 지상크레인의 움직임에 의해서 이루어질 수 있다.

연속하여, 상기 항심키(134)와 천공홀(H)의 중심이 서로 일치되면, 상기 오거머신의 하강작동에 의해서 오거머신과 연결된 외부케이싱(170)은 파일본체와더불어 천공홀내로 진입시킨다.

이때, 상기 외부케이싱이 천공홀내로 진입하는 작업을 보다 원활하게 수행할 수 있도록 상기 오거머신의 회전구동력에 의해서 상기 외부케이싱과 더불어 파일본체를 일방향으로 회전구동시킬 수 있다.

이어서, 상기 파일본체의 하부단에 구비된 근입관의 회전날개가 천공홀의 바닥면에 접하게 되면, 상기 오거머신의 하강 및 회전구동력에 의해서 상기 회전날개와 근입관은 상기 천공홀(H)의 바닥면에 일정깊이 근입되어 고정되는 것이다.

최종적으로, 상기 파일본체가 회전날개와 더불어 천공홀의 바닥면에 근입고정된 상태에서 상기와 마찬가지로 상기 오거머신의 회전작동에 의해서 근입관(130a)의 하부걸림부(135)와 외부케이싱(170)간의 걸림을 해제한 다음, 걸림해제된 외부케이싱(170)을 천공홀로부터 분리이탈시켜 파일본체를 천공홀내에 수직하게 잔류하게 된다.

그리고, 상기 천공홀(H)내에 그라우팅과 같은 주입재(G)를 주입하여 천공홀(H)의 상단까지 채운 다음, 이를 경화시켜 마무리 함으로써 상기 천공홀의 바닥면에 하부단 일부가 회전날개와 더불어 근입고정되는 기초파일을 시공하는 작업을 종료하게 된다.

한편 상기 외부케이싱(170)은 상기 파일본체(110)의 하부단에 일체로 구비되고, 외부면에 회전날개를 갖는 근입관(130a)과 걸림연결 및 걸림해제되는 것으로 도시하고 설명하였지만 이에 한정되는 것은 아니며 상기 파일본체의 외부면에 돌출되도록 구비되는 하부걸림키와 걸림연결 및 걸림해제될 수 있다.

이러한 파일본체(110)는 도 7a 내지 도 7e에 도시한 바와 같이, 외부면인 제1,2플랜지(111,112)에 각각 상기 외부케이싱의 하부단에 절개형성된 하부연결슬릿(135b)과 대응하여 걸림연결되도록 일체로 장착되는 하부걸림키(135a)를 포함하고, 상기 외부케이싱의 하부단에 외부노출되는 회전날개(130b)는 상기 파일본체에 고정장착되는 한쌍의 날개체로 이루어질 수 있다.

이러한 회전날개(130b)는 도 7a 에 도시한 바와 같이, 상기 제1,2플랜지(111,112)에 접하여 상기 파일본체(110)의 하부에 일체로 고정설치되도록 외측으로 절개된 절개홈(137)을 갖는 한쌍의 나선형 날개체로 이루어지거나 도 7b 에 도시한 바와 같이, 제1,2플랜지(111,112)에 양단이 일체로 고정된 고정보강판(120)과 상기 제1,2플랜지에 동시에 접하여 상기 파일본체의 일체로 고정설치되도록 외측으로 절개된 절개홈(137)을 갖는 한쌍의 나선형 날개체로 이루어질 수 있다.

이러한 회전날개(130b)는 상기 파일본체의 근입관 외부면에 설치되는 다른 회전날개와 마찬가지로 외부케이싱과 덥줄어 회전되는 파일본체(110)의 일방향 회전시 지반 아래로 일정깊이 굴착하거나 지반에 일정깊이로 기형성된 천공홀의 내경을 확장시키면서 상기 천공홀의 바닥면에 근입고정되는 나선형 굴착부재이다.

또한, 상기 파일본체의 하부단에는 상기 천공홀(H)의 중심과 상기 파일본체(110)의 회전중심을 서로 일치시킬 수 있도록 항심판(150)을 포함할 수 있다.

이러한 항심판(150)은 도 7c 에 도시한 바와 같이, 상기 파일본체의 웹(113)에 대하여 교차배치되도록 상기 웹(113)이 끼움연결되는 제1끼움홈(151a)을 함몰형성하고, 양단부가 상기 보강고정판(120)의 내측면에 접하여 일체로 고정설치되는 항심용 제1조립판(151)을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 항심판(150)은 도 7d에 도시한 바와 같이, 상기 파일본체의 웹(113)에 대하여 교차배치되도록 상기 웹(113)이 끼움연결되는 제2끼움홈(153a)을 함몰형성하고, 양단부가 상기 보강고정판(120)의 내측면에 접하여 일체로 고정설치되는 항심용 제2조립판(153)과, 상기 제2끼움홈(153a)의 반대편에 상기 제2조립판(153)에 대하여 교차배치되도록 제3끼움홈(154a)을 형성하는 항심용 제3조립판(154)을 포함한다.

여기서, 상기 제3끼움홈(154a)은 상기 제2끼움홈(153a)의 반대편에해당하는 항심용 제2조립판(153)에 돌출형성되는 돌출턱(153b)에 형성될 수 있다.

또한, 상기 항심판(150)은 도 7e 에 도시한 바와 같이, 상기 파일본체의 웹(113)의 양측면과 상기 고정보강판(120)의 내측면에 양단부가 각각 접하여 일체로 고정설치되는 한쌍의 항심용 제4조립판(155)과, 상기 웹(113)에 대하여 교차하도록 상기 한쌍의 항심용 제4조립판(155)에 고정설치되는 항심용 제5조립판(156)및 상기 항심용 제5조립판(156)에 형성된 제4끼움홈(156a)에 끼움연결되어 상기 항심용 제5조립판(156)에 대하여 교차배치되는 항심용 제6조립판(157)을 포함한다.

상기 항심용 제6조립판(157)에는 상기 제4끼움홈(156a)에 대응결합하는 제5끼움홈(157a)을 형성할 수 있다.

이에 따라, 미도시된 오거머신에 상단부가 연결된 외부케이싱과 걸림연결되고, 상기 외부케이싱의 내부에 배치된 파일본체(110)의 하부단에 하향 돌출된 항심판(150)을 구비하게 됨으로써, 지반에 일정깊이 형성되는 천공홀(H)의 직상부에 파일본체(110)를 배치한 상태에서 작업자는 상기 파일본체의 중심에 배치되는 항심판(150)과 상기 천공홀(H)의 중심을 서로 일치시키는 작업을 간편하고 정확하게 수행할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

110 : 파일본체
111,112 : 제1,2플랜지
113 : 웹
120 : 고정보강판
130,130b : 회전날개
130a : 근입관
131 : 원통관
132 : 고정판
133 : 밀폐판
134 : 항심키
135 : 하부연결부
135a : 하부걸림키
135b : 하부연결슬릿
140 : 접합판
142 : 연결공
150 : 항심판
160 : 보강부
162 ; 수직보강판
164 : 수평보강판
170 : 외부케이싱
172 : 케이싱연결판

Claims (11)

1. 제1,2플랜지사이를 연결하는 웹으로 이루어지는 일정길이의 파일본체 ;
   상기 파일본체의 하부단에 장착되는 근입관의 외부면에 구비되는 회전날개 ; 및
   상기 회전날개가 외부노출되도록 상기 파일본체가 삽입배치되고, 상기 근입관과 하부걸림부를 매개로 연결되며, 회전구동력을 제공하는 오거머신과 상부걸림부를 매개로 연결되는 외부케이싱을 포함하고,
   상기 외부케이싱과 더불어 회전되는 회전날개가 천공홀을 형성하면서 지반에 일정깊이 회전관입되어 근입고정되는 것을 특징으로 하는 스핀형 형강 기초파일.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하부걸림부는 상기 근입관의 외부면에 장착되는 하부걸림키와, 상기 외부케이싱의 외부면에 절개형성되어 상기 하부걸림키가 걸림연결되는 하부걸림슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀형 형강 기초파일.
3. 제1항에 있어서,
   상기 파일본체는 상기 외부케이싱의 내부면과 외접하도록 호형 외부면을 갖는 접촉부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀형 형강 기초파일.
4. 제1항에 있어서,
   상기 근입관은 상기 파일본체의 하부단에 고정설치되는 고정판과, 상기 회전날개를 갖추어 상기 고정판에 장착되는 원통관 및 상기 원통관의 개방된 하부단을 밀폐하는 밀폐판을 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀형 형강 기초파일.
5. 제4항에 있어서,
   상기 파일본체의 회전중심과 상기 지반에 일정깊이 형성되는 천공홀의 중심을 서로 일치시킬 수 있도록 상기 밀폐판에 구비되는 적어도 하나의 항심키를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀형 형강 기초파일.
6. 제1항에 있어서,
   상기 외부케이싱은 반원단면상으로 이루어지는 한쌍의 케이싱연결판을 매개로 상기 파일본체의 전체길이에 맞추어 연장조립되는 것을 특징으로 하는 스핀형 형강 기초파일.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 파일본체의 단면을 보강하는 보강부를 포함하고,
   상기 보강부는 상기 제1,2플랜지에 양측 단부가 접하는 한쌍의 수직보강판과, 상기 웹에 접하도록 상기 한쌍의 수직보강판의 내측면으로부터 연장되는 수평보강판 및 상기 한쌍의 수직보강판을 웹과 나란하게 고정설치하도록 상기 수직보강판에 형성된 복수개의 연결공과 상기 웹에 형성된 다른 연결공을 관통하여 체결되는 복수개의 체결부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀형 형강 기초파일.
8. 제1,2플랜지사이를 연결하는 웹으로 이루어지고, 회전날개를 갖는 근입관을 하부단에 장착한 파일본체를 준비하는 단계 ;
   회전구동력을 제공하는 오거머신과 상부연결부를 매개로 외부케이싱의 상부단을 걸림연결한 다음, 상기 외부케이싱의 하부단과 하부연결부를 매개로 상기 근입관을 걸림연결하여 상기 파일본체가 내부배치된 외부케이싱을 오거머신과 연결하는 단계 ;
   상기 오거머신의 회전력에 의해서 상기 외부케이싱과 더불어 파일본체를 회전시켜 지반아래에 일정깊이 상기 회전날개를 회전관입시키는 단계 ;
   상기 회전날개의 하부단이 지반아래에 일정깊이 근입고정된 상태에서 상기 하부걸림부와 외부케이싱간의 걸림을 해제하고, 걸림해제된 외부케이싱을 천공홀로부터 분리이탈시켜 파일본체를 천공홀내에 잔류하는 단계 ; 를 포함하는 스핀형 형강 기초파일 시공방법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 외부케이싱을 오거머신과 연결하는 단계 이후에, 상기 근입관의 하부단에 돌출되도록 구비된 적어도 하나의 항심키를 이용하여 시공위치의 중심과 파일본체의 회전중심을 서로 일치시키거나 지반 아래에 일정깊이 함몰형성된 천공홀의 중심과 상기 파일본체의 회전중심을 서로 일치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀형 형강 기초파일 시공방법.
10. 제8항에 있어서,
    상기 회전날개를 회전관입시키는 단계는 상기 외부케이싱과 파일본체사이에 개재되는 접촉부재에 의해서 상기 외부케이싱내에 배치된 파일본체의 회전떨림을 방지하는 것을 특징으로 하는 스핀형 형강 기초파일 시공방법.
11. 제8항에 있어서,
    상기 파일본체를 천공홀내에 잔류하는 단계 이후에, 상기 천공홀내에 그라우팅재를 주입하여 충진하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀형 형강 기초파일 시공방법.

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