KR20190137293A - 회전 관입 말뚝의 시공방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전 관입 말뚝의 개방구를 통해 토사 등의 이물질이 유입되는 문제를 해결할 수 있는 회전 관입 말뚝의 시공방법을 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 회전 관입 말뚝의 시공방법은, (a) 내측에 내부 공간이 마련된 말뚝 바디와, 말뚝 바디의 상단부에 내부 공간과 연결되도록 배치되는 개방구를 갖는 회전 관입 말뚝을 준비하는 단계와, (b) 개방구를 덮도록 회전 관입 말뚝에 막음부재를 가결합하는 단계와, (c) 막음부재가 가결합된 회전 관입 말뚝을 그 상단부가 지표면 아래에 위치하도록 지반 속으로 관입시키는 단계와, (d) 지반 속으로 관입된 회전 관입 말뚝의 위쪽 지반을 굴착하여 회전 관입 말뚝의 상단부를 외부로 노출시키는 단계와, (e) 막음부재를 개방구에서 분리하여 개방구를 개방하는 단계와, (f) 회전 관입 말뚝의 개방구를 통해 회전 관입 말뚝의 내부 공간에 그라우트재를 주입하는 단계를 포함한다.

Description

회전 관입 말뚝의 시공방법{CONSTRUCTION METHOD FOR ROTATIONAL PENETRATION PILE}
본 발명은 회전 관입 말뚝의 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지반에서의 지내력을 증대시키기 위해 지반 속으로 회전 관입되는 회전 관입 말뚝의 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로, 각종 토목 구조물이나 건축 구조물의 시공 시 지반의 기초를 조성하거나 안정화시키기 위한 지반보강 공사가 선행된다.
지반보강 공사로는 기성말뚝을 강제로 타격하는 항타공법이나, 천공용 장비를 이용하여 원 지반을 천공한 후 기성 말뚝을 매입하는 매입말뚝 공법 등이 이용된다.
항타공법은 기성말뚝을 항타용 유압 또는 디젤 램을 이용하여 강제로 항타하여 관입시키는 공법으로, 구조물을 지지하는 기초공법으로 널리 이용된다. 기성말뚝을 기초로 이용하는 상부 구조물로는 교량, 박스구조물, 옹벽, 항만시설물 그리고 건축구조물 등이 있다. 기성말뚝은 생산 공장에서의 규격화와 대량생산이 용이하고 말뚝 품질의 우수성이 장점이며, 지반보강 공사에 가장 많이 이용되고 있다.
그런데 종래의 항타공법은 항타 말뚝 시공 시 발생하는 타격에너지로 인한 진동과 소음으로 공사현장 주변의 각종 구조물들의 내구성에 심각한 피해를 초래할 수 있다. 또한, 말뚝의 항타로 인하여 주변건물들의 피해와 주민 생활 침해 현상이 동반되므로, 민원해결에 의한 보상비 지출로 공사비가 증가되고, 공사기간이 연장되는 단점이 있다.
한편, 매입말뚝 공법은 천공용 장비를 이용하여 지지층의 지반까지 천공 후 천공용 장비의 노즐을 이용하여 선단용 그라우트를 실시하고 주면 고정용 그라우트재를 주입하면서 천공용 로드를 천천히 뽑아 올린 후, 땅 속에 뚫어놓은 구멍 사이로 기성말뚝을 삽입하는 작업이 수반된다. 말뚝의 지지력을 확보하기 위하여 항타기를 이용하여 최종 관입용 항타작업을 실시하기도 한다.
그런데 종래의 매입말뚝 공법은 나선형 로드가 부착된 오거를 사용하여 천공한 후 기성말뚝을 삽입해야 하므로, 많은 장비가 필요하고 시공 기간이 길어지는 문제점이 있다.
이와 같은 종래의 항타 공법이나 매입말뚝 공법의 문제점을 해결하기 위하여, 지반에 미리 천공 구멍을 형성하지 않고 회전 압입 방식으로 말뚝을 지반에 관입시키는 회전 관입 공법이 제안된 바 있다. 회전 관입 공법은 굴착부가 구비된 말뚝의 끝단을 지면에 대고 회전시킴으로써 별도의 천공 작업이나 항타 작업없이 말뚝을 지반에 관입시킬 수 있다.
말뚝은 파이프 형상의 말뚝 바디와, 말뚝 바디의 하단에 구비되어 지반을 굴착하는 굴착부와, 말뚝 바디의 중단을 감싸도록 장착되는 복수 개의 나선형 원판을 포함하는 것이 일반적이다.
그런데 종래의 말뚝은 시공 현장 여건상 최종 말뚝 두부의 높이가 시공 지표면보다 아래쪽에 놓이는 경우, 말뚝 두부의 개방구를 통해 말뚝 내부로 토사 등의 이물질이 유입되거나, 이물질로 개방구가 막히기 쉽다. 이 경우, 개방구를 통해 말뚝 내부로 그라우트재가 정상적으로 주입되지 못하여 말뚝의 지반 보강력이 떨어지는 문제가 발생하게 된다.
등록특허공보 제1609168호 (2016. 04. 05)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 회전 관입 말뚝에 막음부재를 가결합하여 회전 관입 말뚝의 개방구를 막은 상태로 회전 관입 말뚝을 지반에 관입시킴으로써, 회전 관입 말뚝의 개방구를 통해 토사 등의 이물질이 유입되는 문제를 해결할 수 있는 회전 관입 말뚝의 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 회전 관입 말뚝의 시공방법은, (a) 내측에 내부 공간이 마련된 말뚝 바디와, 상기 말뚝 바디의 상단부에 상기 내부 공간과 연결되도록 배치되는 개방구를 갖는 회전 관입 말뚝을 준비하는 단계; (b) 상기 개방구를 덮도록 상기 회전 관입 말뚝에 막음부재를 가결합하는 단계; (c) 상기 막음부재가 가결합된 상기 회전 관입 말뚝을 그 상단부가 지표면 아래에 위치하도록 지반 속으로 관입시키는 단계; (d) 지반 속으로 관입된 상기 회전 관입 말뚝의 위쪽 지반을 굴착하여 상기 회전 관입 말뚝의 상단부를 외부로 노출시키는 단계; (e) 상기 막음부재를 상기 개방구에서 분리하여 상기 개방구를 개방하는 단계; 및 (f) 상기 회전 관입 말뚝의 개방구를 통해 상기 회전 관입 말뚝의 내부 공간에 그라우트재를 주입하는 단계;를 포함한다.
상기 (a) 단계에서, 상기 말뚝 바디의 상단부에는 상기 개방구가 구비되고 단면 형상이 비원형으로 이루어지는 말뚝 상단 연결부가 구비될 수 있다.
상기 (a) 단계에서, 상기 회전 관입 말뚝을 복수 개 준비하되, 상기 복수 개의 회전 관입 말뚝 중에서 일부는 상기 말뚝 바디의 회전 시 지반을 뚫고 들어갈 수 있도록 상기 말뚝 바디의 하단부에 배치되는 굴착부를 포함하고, 다른 일부는 상기 말뚝 상단 연결부와 상대 회전하지 못하게 탈착식으로 결합될 수 있도록 상기 말뚝 바디의 하단부에 배치되는 말뚝 하단 연결부를 포함할 수 있다.
상기 말뚝 하단 연결부는, 상기 말뚝 상단 연결부가 삽입되는 삽입홈을 구비하고, 단면 형상이 상기 말뚝 상단 연결부의 단면 형상에 대응하는 비원형으로 이루어질 수 있다.
상기 (c) 단계에서, 상기 굴착부를 포함하는 회전 관입 말뚝 위에 상기 말뚝 하단 연결부를 갖는 회전 관입 말뚝을 하나 이상 차례로 결합하고, 최상부에 위치하는 회전 관입 말뚝에 회전력을 가하여 상기 막음부재가 가결합된 회전 관입 말뚝을 그 상단부가 지표면 아래에 위치하도록 지반 속으로 회전 관입시킨 후, 최상부에 위치하는 회전 관입 말뚝을 지반 속에 관입된 회전 관입 말뚝에서 분리할 수 있다.
상기 굴착부를 포함하는 회전 관입 말뚝은 상기 말뚝 바디의 상단부와 하단부 사이에 배치되는 굴착 날개를 포함하고, 상기 굴착 날개는, 상기 말뚝 바디가 삽입되는 삽입구멍을 구비하고 상기 말뚝 바디의 외면을 감싸도록 상기 말뚝 바디의 중간 부분에 결합되는 굴착 날개 바디와, 상기 말뚝 바디의 회전 시 지반을 굴착할 수 있도록 상기 굴착 날개 바디로부터 하측으로 경사지게 돌출되는 굴착 블레이드와, 상기 굴착 블레이드에 의해 굴착되는 토양을 상기 굴착 날개 바디의 상측으로 이동시킬 수 있도록 상기 굴착 날개 바디에 구비되는 배출홈을 포함할 수 있다.
상기 굴착 날개는, 상기 굴착 블레이드의 강도 보강을 위해 상기 굴착 날개 바디로부터 하측으로 돌출되어 상기 굴착 블레이드의 하면을 지지하는 보강 리브를 포함할 수 있다.
상기 굴착부를 포함하는 회전 관입 말뚝은, 상기 말뚝 바디의 하단부에 굵기가 축소된 형태로 이루어져 상기 굴착부와 연결되는 축소부를 포함할 수 있다.
상기 굴착부는, 상기 말뚝 바디의 하단부를 덮도록 상기 말뚝 바디와 결합되는 지지판과, 상기 지지판의 하면으로부터 하측으로 돌출되는 굴착날과, 상기 지지판의 하면과 상기 굴착날의 측면을 연결하는 보강편을 포함할 수 있다.
상기 굴착날은 상기 지지판으로부터 하측으로 볼록하게 상기 지지판에 대해 수직으로 세워진 반원판 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 (b) 단계에서, 상기 막음부재는 상기 말뚝 바디에 용접될 수 있다.
상기 (b) 단계에서, 상기 막음부재는 접착 물질에 의해 상기 말뚝 바디에 접착될 수 있다.
상기 (b) 단계에서, 상기 막음부재는 압축 가능한 재질로 이루어져 상기 개방구 속에 압입 결합될 수 있다.
본 발명에 따른 회전 관입 말뚝의 시공방법은, 회전 관입 말뚝에 막음부재를 가결합하여 회전 관입 말뚝의 개방구를 막은 상태로 회전 관입 말뚝을 지반 속에 관입시키고, 지반 속으로 관입된 회전 관입 말뚝의 위쪽 지반을 굴착하여 회전 관입 말뚝의 상단부를 외부로 노출시킨 후 막음부재를 분리하여 개방구를 개방함으로써, 시공 과정에서 회전 관입 말뚝의 내부로 토사 등의 이물질이 유입되는 문제를 해결할 수 있다. 따라서, 종래와 같이, 회전 관입 말뚝 내부로 토사 등의 이물질이 유입되어 회전 관입 말뚝 내부로 그라우트재가 정상적으로 주입되지 못하거나, 회전 관입 말뚝의 지반 보강력이 떨어지는 문제를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 회전 관입 말뚝의 시공방법은 회전 관입 말뚝에 구비되는 굴착 날개의 굴착 블레이드가 지반 속에 박혀 회전 관입 말뚝이 지반 속에서 안정적으로 관입된 상태를 유지할 수 있으므로, 종래의 나선형 원반을 갖는 말뚝과 같이 시공 후 지반 위에 건설되는 구조물의 하중을 받을 때, 말뚝이 회전하면서 지반을 파고드는 문제가 발생하지 않는다. 따라서, 지반을 더욱 안정적으로 보강할 수 있고 구조물을 안정적으로 지지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 회전 관입 말뚝의 시공방법은 이에 이용되는 회전 관입 말뚝이 말뚝 바디와 굴착 날개의 결합이 용이한 구조를 가지므로, 시공 비용 절감이 가능하다. 종래의 나선형 원반을 갖는 말뚝은 말뚝과 나선형 원반 간의 접합 부위가 나선형으로 이루어져 자동 용접이 불가능하고, 수작업으로 나선형 원반에 용접해야 하므로, 제조가 번거롭고 제조 비용 및 제조 시간이 증가하는 문제점이 있었다. 이에 반해, 본 발명에 이용되는 회전 관입 말뚝은 말뚝 바디와 굴착 날개 간의 접합 부위가 원형으로 이루어지므로, 굴착 날개의 삽입구멍에 말뚝 바디가 끼워진 상태에서 자동 용접 방식을 통해 굴착 날개와 말뚝 바디가 접합될 수 있다. 따라서, 회전 관입 말뚝의 제조가 용이하고 제조 원가를 줄일 수 있어 전체적인 시공 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 회전 관입 말뚝의 시공방법에 이용되는 회전 관입 말뚝을 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 회전 관입 말뚝 간의 결합 구조를 설명하기 위한 것이다.
도 3은 도 1에 나타낸 회전 관입 말뚝의 굴착부를 나타낸 저면 사시도이다.
도 4는 도 1에 나타낸 회전 관입 말뚝의 굴착부를 나타낸 저면도이다.
도 5는 도 1에 나타낸 회전 관입 말뚝의 굴착 날개를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 1에 나타낸 회전 관입 말뚝의 말뚝 바디와 굴착 날개의 결합 상태를 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 1에 나타낸 회전 관입 말뚝의 굴착 날개를 나타낸 측면도이다.
도 8은 도 1에 나타낸 회전 관입 말뚝에 막음부재를 가결합하는 방법을 설명하기 위한 것이다.
도 9는 도 1에 나타낸 회전 관입 말뚝에 막음부재가 가결합된 상태를 나타낸 것이다.
도 10 및 도 11은 막음부재의 다양한 변형예를 나타낸 것이다.
도 12 내지 도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 회전 관입 말뚝의 시공방법을 설명하기 위한 것이다.
도 20 내지 도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전 관입 말뚝의 시공방법을 설명하기 위한 것이다.
도 24는 회전 관입 말뚝에 구비되는 굴착 날개의 변형예를 나타낸 것이다.
도 25는 회전 관입 말뚝에 구비되는 축소부의 변형예를 나타낸 것이다.
도 26은 회전 관입 말뚝에 구비되는 굴착부의 변형예를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 따른 회전 관입 말뚝의 시공방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 회전 관입 말뚝의 시공방법에 이용되는 회전 관입 말뚝을 나타낸 정면도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 회전 관입 말뚝 간의 결합 구조를 설명하기 위한 것이다.
도면에 나타낸 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 회전 관입 말뚝의 시공방법에 사용되는 회전 관입 말뚝(100)(200)은 회전 및 가압 작용에 의해 지반에 관입됨으로써 지반의 지내력을 향상시킬 수 있다. 회전 관입 말뚝(100)(200)은 상대적으로 하측에 배치되어 최선단에서 지반을 뚫고 들어갈 수 있는 구조의 회전 관입 말뚝(100)과, 상대적으로 상측에 배치되어 회전력을 전달할 수 있는 구조의 회전 관입 말뚝(200)으로 구분될 수 있다. 상대적으로 하측에 배치되는 회전 관입 말뚝(100)은 그 하단부에 지반을 뚫고 들어갈 수 있는 굴착부(120)가 구비되고, 상대적으로 상측에 배치되는 회전 관입 말뚝(200)은 다른 회전 관입 말뚝(100)에 탈착식으로 결합될 수 있는 말뚝 하단 연결부(213)를 포함한다.
지반 관입 시 최선단에서 지반을 뚫고 들어가는 회전 관입 말뚝(100)은 하단부로부터 지반 속으로 관입될 수 있는 말뚝 바디(110)와, 말뚝 바디(110)의 하단부에 구비되는 굴착부(120)와, 말뚝 바디(110)의 중간 부분에 결합되는 복수 개의 굴착 날개(130)를 포함한다.
말뚝 바디(110)는 폭보다 길이가 긴 직선형의 파이프 형태로 이루어진다. 말뚝 바디(110)의 하단부에는 축소부(112)가 마련되고, 말뚝 바디(110)의 상단부에는 말뚝 상단 연결부(113)가 구비된다. 또한, 말뚝 바디(110)의 내부에는 그라우트재(G)가 주입될 수 있는 내부 공간(114)이 형성된다.
축소부(112)는 말뚝 바디(110)의 중간 부분보다 굵기가 축소된 형태로 이루어진다. 축소부(112)의 하단부에 굴착부(120)가 연결된다. 축소부(112)는 굴착부(120)의 최대 폭보다 작은 폭을 갖는다. 따라서, 도 13에 나타낸 것과 같이, 회전 관입 말뚝(100)이 회전하여 굴착부(120)가 지반을 굴착할 때, 굴착부(120)에 의해 굴착되는 토양이 축소부(112)의 외측면을 따라 말뚝 바디(110) 측으로 원활하게 이동할 수 있다. 즉, 굴착부(120)가 지반을 가압하면서 굴착을 할 때, 굴착부(120) 아래에 위치하는 부위의 지반이 단단하게 압축되는 것이 아니라 굴착부(120)의 후방 측으로 이동하게 되므로, 굴착부(120)에 의한 지반 굴착이 더욱 용이하게 이루어질 수 있다.
축소부(112)의 폭이 작을수록 굴착부(120)에 의해 굴착된 토양이 원활하게 뒤쪽으로 배출될 수 있지만, 축소부(112)의 폭이 너무 작으면 강도가 떨어지게 된다. 따라서, 축소부(112)의 폭은 회전 관입 말뚝(100)의 재질이나 규격, 지반의 특성 등 여러가지 조건에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
말뚝 바디(110)는 그 하단부 및 상단부가 각각 압연되는 방식으로 축소부(112) 및 말뚝 상단 연결부(113)가 일체형으로 이루어지는 구조를 취할 수 있다. 다른 예로, 말뚝 바디(110)의 중간 부분과 축소부(112) 및 말뚝 상단 연결부(113)가 각각 별도로 제작된 후 접합되는 방식으로 말뚝 바디(110)가 제작될 수도 있다.
말뚝 상단 연결부(113)는 다른 회전 관입 말뚝(200)의 말뚝 하단 연결부(213)가 분리 가능하게 결합되는 부분이다. 말뚝 상단 연결부(113)에는 안착판(117)이 결합된다. 회전 관입 말뚝(200)의 말뚝 하단 연결부(213)가 말뚝 상단 연결부(113)에 결합될 때 안착판(117)의 상면에 다른 말뚝 하단 연결부(213)가 접할 수 있다.
말뚝 상단 연결부(113)는 회전 관입 말뚝(200)의 말뚝 하단 연결부(213)와 상대 회전하지 못하게 탈착식으로 결합될 수 있는 형태를 갖는다. 즉, 말뚝 상단 연결부(113)는 도 2에 나타낸 것과 같이, 그 단면 형상이 다각형 형상으로 이루어진다. 말뚝 상단 연결부(113)에는 내부 공간(114)과 연통하는 개방구(115)가 마련된다. 개방구(115)를 통해 그라우트재(G)가 내부 공간(114) 속으로 주입될 수 있다.
말뚝 상단 연결부(113)는 도시된 것과 같은 사각 기둥 형태 이외에, 말뚝 하단 연결부(213)와 상대 회전하지 못하게 탈착식으로 결합될 수 있도록 그 단면 형상이 다른 다각형 형상 등 비원형으로 이루어지는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 굴착부(120)는 말뚝 바디(110)가 지반에 세워진 상태로 회전력을 제공받아 회전할 때 지반을 뚫고 들어갈 수 있도록 축소부(112)의 하단부에 배치된다. 굴착부(120)는 축소부(112)의 끝단에 결합되는 지지판(121)과, 지지판(121)의 하면으로부터 하측으로 돌출되는 굴착날(123)과, 굴착날(123)의 측면에 결합되는 보강편(124)을 포함한다.
지지판(121)은 말뚝 바디(110)의 길이 방향에 대해 수직으로 배치되어 축소부(112)의 끝단을 덮을 수 있다. 지지판(210)이 하나의 원판 형상으로 형성되면, 말뚝 바디(110) 및 이에 결합된 굴착부(120)가 수직방향 중심축을 중심으로 회전될 때, 지지판(210)의 둘레 부분의 토양은 굴착되지 않으므로, 회전 관입 말뚝(100)이 지반에 삽입되는데 어려움이 있을 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 지지판(121)의 가장자리에는 돌출단(122)이 구비된다. 돌출단(122)은 지지판(121)의 가장자리로부터 외측으로 돌출되고, 지지판(121)의 둘레를 따라 이격 배치된다. 지지판(121)의 회전 시 복수 개의 돌출단(122)이 지지판 둘레의 토양을 긁어냄으로써, 회전 관입 말뚝(100)이 더욱 용이하게 지반 속으로 관입될 수 있다. 이때, 굴착날(123)에 의해 굴착되는 토양은 이웃하는 두 개의 돌출단(122) 사이를 통해 회전 말뚝 바디(110) 측으로 이동할 수 있다.
돌출단(122)은 회전 관입 말뚝(100)이 쉽게 관입될 수 있는 직경의 천공 구멍을 형성할 수 있는 크기로 이루어지는 것이 좋다. 즉, 도 4에 나타낸 것과 같이, 말뚝 바디(110)의 중심축으로부터 돌출단(122)의 끝단까지의 거리는, 말뚝 바디(110)의 최대 반지름보다 큰 것이 바람직하다.
굴착날(123)은 토양을 긁어내면서 지반 속으로 뚫고 들어갈 수 있도록 지지판(121)의 하면으로부터 돌출된다. 끝단이 뾰족한 종래의 굴착날은 지반을 뚫고 들어가기가 상대적으로 용이하지만, 토양을 긁어내는 효과가 떨어지므로 굴착되는 토양을 지표면 측으로 배출시키는 기능이 떨어지게 된다. 이에 반해 본 발명의 굴착날(123)은 지지판(121)의 하면으로부터 하측으로 볼록하게 수직으로 세워진 반원판 형상으로 이루어짐으로써, 한 번에 보다 많은 양의 토양을 긁어내어 배출시킬 수 있다. 굴착 효율을 증대시키기 위해 굴착날(123)은 그 양쪽 끝단이 회전 관입 말뚝(100)의 중심축을 사이에 두고 상호 대향하도록 배치되는 두 개의 돌출단(122) 각각의 끝단에 위치하는 것이 좋다. 즉, 굴착날(123)의 한쪽 끝단은 어느 하나의 돌출단(122)의 가장자리에 위치하고, 굴착날(123)의 다른 쪽 끝단은 다른 돌출단(122)의 가장자리에 위치하는 것이 좋다.
보강편(124)은 지지판(121)의 하면과 굴착날(123)의 측면을 연결함으로써 굴착날(123)의 강도를 증대시켜준다. 굴착날(123)은 지반을 굴착하는 과정에서 암석이나 단단한 지반에 접할 때 그 두께 방향으로 기울어지거나 휘어질 수 있다. 보강편(124)은 굴착날(123)의 측면을 지지함으로써 굴착날(123)의 변형을 막아준다. 도면에는 삼각형 형상의 보강편(124)이 굴착날(123)의 양쪽 측면에 하나씩 배치되는 것으로 나타냈으나, 보강편(124)의 형상이나 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 1, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 굴착 날개(130)는 말뚝 바디(110)와 함께 회전하여 말뚝 바디(110) 둘레의 지반을 굴착할 수 있도록 말뚝 바디(110)의 중간에 결합된다. 굴착 날개(130)는 말뚝 바디(110)의 외면을 감싸도록 말뚝 바디(110)의 중간 부분에 결합되는 굴착 날개 바디(131)와, 굴착 날개 바디(131)로부터 하측으로 경사지게 돌출되는 굴착 블레이드(134)를 포함한다.
굴착 날개 바디(131)는 삽입구멍(132)과 배출홈(133)을 갖는다. 삽입구멍(132)은 말뚝 바디(110)가 삽입될 수 있도록 말뚝 바디(110)의 횡단면 형상에 대응하는 형상으로 이루어진다. 배출홈(133)은 굴착 블레이드(134)의 상측에 위치하도록 굴착 날개 바디(131)에 마련된다. 굴착 블레이드(134)가 굴착 날개 바디(131) 하측의 토양을 굴착할 때, 굴착 블레이드(134)가 긁어내는 토양이 배출홈(133)을 통해 굴착 날개 바디(131)의 상측으로 원활하게 배출될 수 있다.
도면에는 두 개의 배출홈(133)이 삽입구멍(132)의 둘레를 따라 대략 180도 간격으로 배치되는 것으로 나타냈으나, 배출홈(133)의 개수나 배치 각도는 굴착 블레이드(134)의 개수나 배치 각도 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 도면에는 배출홈(133)이 굴착 날개 바디(131)의 가장자리 외측으로 개방되는 형태를 갖는 것으로 나타냈으나, 배출홈(133)은 굴착 날개 바디(131)의 가장자리 안쪽 일부분이 절개된 형태로 이루어질 수도 있다.
도시된 것과 같이, 굴착 날개 바디(131)는 중앙에 삽입구멍(132)이 마련되고, 삽입구멍(132)의 둘레에 배출홈(133)이 형성된 원형 디스크 형태로 이루어져 말뚝 바디(110)의 길이 방향과 수직으로 배치될 수 있다. 물론, 굴착 날개 바디(131)는 말뚝 바디(110)의 외면에 고정되어 굴착 블레이드(134)를 지지할 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.
굴착 블레이드(134)는 말뚝 바디(110)의 회전 시 말뚝 바디(110) 둘레의 지반을 굴착할 수 있도록 굴착 날개 바디(131)로부터 하측으로 경사지게 돌출된다. 굴착 블레이드(134)는 배출홈(133)의 하측에 위치한다. 굴착 블레이드(134)는 회전 관입 말뚝(100)의 회전 방향상 그 하단부가 굴착 날개 바디(131)와 연결되는 상단부보다 선행하도록 배치된다. 따라서, 굴착 블레이드(134)가 말뚝 바디(110)와 함께 회전할 때 굴착 블레이드(134)가 긁어내는 토양은 굴착 블레이드(134)의 경사진 상면을 따라 굴착 날개 바디(131)의 상측으로 이동할 수 있다. 굴착 날개 바디(131)에 대한 굴착 블레이드(134)의 경사각은 45도가 바람직하나 굴착 날개 바디(131)의 강도나 굴착력, 토양 배출 효율 등을 고려하여 다양한 각도로 선택될 수 있다. 그리고 굴착 블레이드(134)가 굴착 날개 바디(131)로부터 돌출된 길이도 다양하게 변경될 수 있다.
도 6에 나타낸 것과 같이, 굴착 날개(130)를 말뚝 바디(110)의 길이 방향과 평행한 방향으로 투영할 경우, 굴착 블레이드(134)는 배출홈(133)을 완전히 덮지 않도록 배치되는 것이 좋다. 굴착 블레이드(134)가 평면도 상 배출홈(133)을 완전히 덮는 형태로 배치되면, 암석이나 덩어리로 뭉친 흙 등이 배출홈(133)을 통해 원활하게 배출되지 못하는 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
도면에는 두 개의 굴착 블레이드(134)가 삽입구멍(132)의 둘레를 따라 대략 180도 간격으로 배치되는 것으로 나타냈으나, 굴착 블레이드(134)의 개수나 배치 각도는 다양하게 변경될 수 있다.
굴착 블레이드(134)는 굴착 날개 바디(131)와 일체형 구조로 제작될 수 있다. 즉, 굴착 블레이드(134)는 원형 디스크 형태의 굴착 날개 바디(131)의 일부분을 절개 및 절곡하는 방식으로 만들어질 수 있다. 다른 예로, 굴착 블레이드(134)는 굴착 날개 바디(131)와 별도로 제작된 후 굴착 날개 바디(131)의 하면에 경사지게 부착될 수도 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 굴착부(120)를 갖는 회전 관입 말뚝(100) 위에 결합되는 회전 관입 말뚝(200)은 상단부에 말뚝 상단 연결부(113)가 구비되고 하단부에 말뚝 하단 연결부(213)가 마련된 말뚝 바디(210)를 포함한다. 말뚝 바디(210)는 폭보다 길이가 긴 직선형의 파이프 형태로 이루어지며, 그 내측에 그라우트재(G)가 주입될 수 있는 내부 공간(211)이 구비된다. 말뚝 상단 연결부(113)는 상술한 회전 관입 말뚝(100)에 구비되는 말뚝 상단 연결부(113)와 같은 것으로, 말뚝 상단 연결부(113)의 내측에 내부 공간(211)과 연통하는 개방구(115)가 마련되고, 말뚝 상단 연결부(113) 외측에 안착판(117)이 배치된다.
말뚝 하단 연결부(213)는 다른 회전 관입 말뚝(100)(200)의 말뚝 상단 연결부(113)와 분리 가능하게 결합되는 부분이다. 말뚝 하단 연결부(213)는 회전 관입 말뚝(100)(200)의 말뚝 상단 연결부(113)와 상대 회전하지 못하게 탈착식으로 결합될 수 있는 형태를 갖는다. 즉, 말뚝 하단 연결부(213)는 도 2에 나타낸 것과 같이, 그 단면 형상이 말뚝 상단 연결부(113)의 단면 형상에 대응하는 다각형 형상으로 이루어진다. 말뚝 하단 연결부(213)에는 말뚝 상단 연결부(113)가 삽입될 수 있는 삽입홈(214)이 마련된다. 삽입홈(214)에 말뚝 상단 연결부(113)가 간단히 삽입되는 방식으로 말뚝 하단 연결부(213)와 말뚝 상단 연결부(113)가 상호 분리 가능하게 결합될 수 있다.
말뚝 하단 연결부(213)는 도시된 것과 같은 사각 기둥 형태 이외에, 말뚝 상단 연결부(113)와 상대 회전하지 못하게 탈착식으로 결합될 수 있도록 그 단면 형상이 다른 다각형 형상 등 비원형으로 이루어지는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.
이러한 회전 관입 말뚝(200)은 굴착부(120)를 갖는 회전 관입 말뚝(100)의 상단부에 간단한 끼움 방식으로 결합되어 상대적으로 하측에 배치되는 회전 관입 말뚝(100)에 회전력을 전달할 수 있다. 즉, 회전 관입 말뚝(200)은 도 14에 나타낸 것과 같이 회전 장비(10)로부터 회전력을 제공받아 굴착부(120)를 갖는 회전 관입 말뚝(100)에 회전력을 전달하고, 그 회전 관입 말뚝(100)과 함께 지반 속으로 회전 관입될 수 있다. 회전 관입 말뚝(200)은 굴착부(120)를 갖는 회전 관입 말뚝(100)이 지반 속으로 완전히 관입된 후, 회전 관입 말뚝(100)으로부터 분리되어 도 15에 나타낸 것과 같이, 또 다른 회전 관입 말뚝(100)을 지반에 관입시키는데 이용될 수 있다.
지반 보강 깊이가 깊은 경우, 굴착부(120)를 갖는 회전 관입 말뚝(100) 상단에 회전력을 전달할 수 있는 하나 이상의 회전 관입 말뚝(200)이 차례로 결합될 수 있다. 그리고 필요에 따라 굴착부(120)를 갖는 회전 관입 말뚝(100)의 상단부에 결합되는 회전 관입 말뚝(200)도 지반 속에 관입된 상태로 지반 보강에 이용될 수 있다.
회전 관입 말뚝(100)(200)은 막음부재(300)에 의해 개방구(115)가 막힌 상태로 지반 속으로 관입될 수 있다.
도 8 및 도 9에 나타낸 것과 같이, 막음부재(300)는 개방구(115)로 토사 등의 이물질이 유입되지 못하도록 개방구(115)를 덮는다. 막음부재(300)는 회전 관입 말뚝(100)(200)의 개방구(115)를 덮음으로써, 회전 관입 말뚝(100)(200)이 지반 속에 관입된 상태에서 개방구(115)를 통해 토사 등의 이물질이 회전 관입 말뚝(100)(200)의 내부로 유입되지 못하게 막아준다.
막음부재(300)는 개방구(115)를 통해 회전 관입 말뚝(100)(200)의 내부로 그라우트재(G)를 주입하기 전에 개방구(115)에서 분리되어야 한다. 따라서, 막음부재(300)는 개방구(115)에서 어렵지 않게 분리될 수 있도록 회전 관입 말뚝(100)(200)에 가결합된다.
막음부재(300)는 용접을 통해 회전 관입 말뚝(100)(200)에 가결합될 수 있다. 즉, 막음부재(300)는 개방구(115)에 삽입될 수 있는 형태로 이루어져, 개방구(115)에 삽입된 상태로 그 가장자리가 말뚝 바디(110)(210)에 용접될 수 있다. 용접을 통한 막음부재(300)의 가결합 시, 막음부재(300)의 분리를 용이하게 하기 위해 도시된 것과 같이 막음부재(300)의 가장자리 일부에만 용접부(310)를 형성할 수 있다. 이 경우, 막음부재(300)를 간단하게 타격하여 회전 관입 말뚝(100)(200) 내부로 들어가게 하는 방식으로 개방구(115)를 쉽게 개방할 수 있다.
막음부재(300)의 구조나 가결합 방식은 다양하게 변경될 수 있다.
예를 들어, 도 10에 나타낸 것과 같이, 막음부재(320)는 접착 물질(330)에 의해 말뚝 상단 연결부(113)에 가결합될 수 있다. 즉, 막음부재(320)는 개방구(115)에 삽입될 수 있는 형태로 이루어져, 개방구(115)에 삽입된 상태로 그 가장자리가 접착 물질(330)에 의해 말뚝 바디(110)(210)에 접착될 수 있다. 이 경우, 막음부재(320)를 간단하게 타격하여 회전 관입 말뚝(100)(200) 내부로 들어가게 하는 방식으로 개방구(115)를 어렵지 않게 개방할 수 있다. 접착 물질(330)로는 실리콘 접착제 등 막음부재(320)를 말뚝 바디(110)(210)에 접착시킬 수 있는 다양한 물질이 이용될 수 있다.
또 다른 예로, 도 11에 나타낸 것과 같이, 막음부재(340)는 압축 가능한 재질로 이루어져 개방구(115) 속에 압입되는 방식으로 회전 관입 말뚝(100)(200)에 가결합될 수 있다. 이 경우, 막음부재(340)를 타격하여 회전 관입 말뚝(100)(200) 내부로 들어가게 하는 방식이나, 막음부재(340)를 말뚝 상단 연결부(113)에서 끄집어내는 방식으로 개방구(115)를 어렵지 않게 개방할 수 있다. 막음부재(340)는 고무 또는 그 이외에 압축력을 받아 형태가 변형될 수 있는 다양한 소재로 이루어질 수 있다.
이 밖에, 막음부재는 개방구(115)를 막도록 회전 관입 말뚝(100)(200)에 가결합되어 회전 관입 말뚝(100)(200)이 지반 속에 관입된 후, 회전 관입 말뚝(100)(200) 내부로 들어가거나, 회전 관입 말뚝(100)(200)의 외부로 분리되어 개방구(115)에서 제거될 수 있는 다양한 다른 구조를 취하거나, 또는 다양한 다른 방식으로 회전 관입 말뚝(100)(200)에 가결합될 수 있다.
이하에서는, 도 12 내지 도 19를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 회전 관입 말뚝의 시공방법에 대하여 설명한다.
본 실시예는 굴착부(120)를 포함하는 회전 관입 말뚝(100)이 지반 속에 관입된 상태로 지반을 보강하는 시공 형태를 예로 든 것이다.
먼저, 굴착부(120)를 갖는 복수 개의 회전 관입 말뚝(100)과, 회전 장비(10)의 회전력을 전달할 수 있는 하나 이상의 회전 관입 말뚝(200)을 준비한다. 그리고 회전 관입 말뚝(100)을 지반에 관입하기 전에 회전 관입 말뚝(100)의 상단부에 막음부재(300)를 가결합하여 회전 관입 말뚝(100)의 개방구(115)를 막는다.
이후, 도 12 및 도 13에 나타낸 것과 같이, 회전 관입 말뚝(100)의 굴착부(120)를 지표면에 대고 회전 관입 말뚝(100)을 지면에 대해 세운 상태로 지표면 측으로 가압하면서 회전시킨다. 이때, 굴착부(120)가 최선단에서 지반을 뚫고 들어가고, 굴착 날개(130)의 굴착 블레이드(134)가 회전 관입 말뚝(100) 둘레의 지반을 굴착함으로써 회전 관입 말뚝(100)이 지반 속으로 원활하게 관입될 수 있다.
굴착부(120)는 토양을 긁어내면서 하강하게 되는데, 굴착부(120)에 의해 굴착되는 토양은 굴착부(120) 뒤쪽으로 배출되어 말뚝 바디(110)의 축소부(112) 외측면을 지나게 된다. 그리고 굴착 블레이드(134)에 의해 굴착되는 토양은 배출홈(133)을 통해 굴착 날개 바디(131)의 뒤쪽으로 이동하게 된다.
이와 같이, 회전 관입 말뚝(100)은 굴착 선단 측의 토양을 점차적으로 압착시키면서 지반 속으로 관입되는 것이 아니라, 상대적으로 직경이 작은 축소부(112)의 외측면을 따라 굴착되는 토양을 배출시키므로, 보다 효과적으로 지반을 굴착하면서 지반 속으로 관입될 수 있다. 또한, 말뚝 바디(110)의 둘레에 배치되는 굴착 블레이드(134)가 회전 관입 말뚝(100) 둘레의 토양을 뒤쪽으로 긁어내면서 회전 관입 말뚝(100) 둘레를 굴착함으로써, 회전 관입 말뚝(100)이 더욱 신속하고 원활하게 지반 속으로 관입될 수 있다.
도 14에 나타낸 것과 같이, 굴착부(120)를 포함하는 회전 관입 말뚝(100)의 말뚝 상단 연결부(113)에 회전 장비(10)와 연결되는 회전 관입 말뚝(200)의 말뚝 하단 연결부(213)를 결합함으로써 회전 장비(10)의 회전력을 회전 관입 말뚝(200)을 통해 굴착부(120)를 갖는 회전 관입 말뚝(100)에 전달할 수 있다. 이와 같이, 회전 관입 말뚝(200)을 이용하면 굴착부(120)를 갖는 회전 관입 말뚝(100)을 그 상단부가 지표면 아래의 기초 공사면(B)이 형성된 깊이에 위치하도록 지반 속으로 회전 관입시킬 수 있다. 또한, 도 15에 나타낸 것과 같이, 하나의 회전 관입 말뚝(200)을 이용하여 복수 개의 회전 관입 말뚝(100)을 차례로 지반 속에 회전 관입시킬 수 있다. 지반 속에 관입되는 회전 관입 말뚝(100)과 회전 장비(10)의 회전력을 전달하는 회전 관입 말뚝(200)은 간단한 끼움 방식으로 결합되므로, 회전 관입 말뚝(100)을 지반 속에 관입시킨 후, 별다른 작업없이 회전 관입 말뚝(200)을 들어올리는 방식으로 지반에 관입된 회전 관입 말뚝(100)에서 쉽게 분리할 수 있다.
회전 관입 말뚝(100)의 관입 깊이가 상대적으로 얕은 경우 등 공사 상황에 따라서는 회전 장비(10)를 직접 굴착부(120)를 갖는 회전 관입 말뚝(100)에 연결하여 회전 관입 말뚝(100)에 회전력을 전달하는 것도 가능하다.
도 16에 나타낸 것과 같이, 상단부가 지표면 아래에 위치하도록 지반 속으로 관입된 회전 관입 말뚝(100)의 위쪽에는 회전 관입 말뚝(200)이 제거되면서 천공 구멍(H)이 형성된다. 이러한 천공 구멍(H)을 통해 토사 등의 이물질이 회전 관입 말뚝(100)으로 떨어질 수 있는데, 회전 관입 말뚝(100)의 개방구(115)는 막음부재(300)로 덮인 상태이므로, 회전 관입 말뚝(100)의 내부 공간(114)으로 토사 등의 이물질이 유입되기는 어렵다.
다음으로, 도 17에 나타낸 것과 같이, 지반 속으로 관입된 회전 관입 말뚝(100)의 위쪽 지반을 굴착하여 회전 관입 말뚝(100)의 상단부를 외부로 노출시키고 지표면 보다 낮은 기초 공사면(B)을 마련한다.
다음으로, 도 18에 나타낸 것과 같이, 타격 장비(20)를 이용하여 회전 관입 말뚝(100)에 가결합된 막음부재(300)를 타격하여 말뚝 상단 연결부(113)에서 분리한다. 이때, 막음부재(300)가 말뚝 상단 연결부(113)에서 분리되어 회전 관입 말뚝(100) 내부로 들어감으로써 개방구(115)가 개방된다.
다음으로, 도 19에 나타낸 것과 같이, 그라우트재 주입 장비(30)를 이용하여 개방된 개방구(115)를 통해 회전 관입 말뚝(100)의 내부로 그라우트재(G)를 주입한다. 개방구(115)를 통해 주입되는 그라우트재(G)는 회전 관입 말뚝(100)의 내부 공간(114)에 충전되어 회전 관입 말뚝(100)의 강도를 증대시켜준다. 도면에 나타내지는 않았으나, 회전 관입 말뚝(100)의 외측 둘레에도 그라우트재(G)가 주입될 수 있다.
이와 같이, 지반 속에 관입된 회전 관입 말뚝(100)은 기초 공사면(B)의 지내력을 증대시켜주고, 기초 공사면(B) 위에 시공되는 건축물의 기초부를 안정적으로 떠받칠 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 회전 관입 말뚝의 시공방법은, 회전 관입 말뚝(100)에 막음부재(300)를 가결합하여 회전 관입 말뚝(100)의 개방구(115)를 막은 상태로 회전 관입 말뚝(100)을 지반 속에 관입시키고, 지반 속으로 관입된 회전 관입 말뚝(100)의 위쪽 지반을 굴착하여 회전 관입 말뚝(100)의 상단부를 외부로 노출시킨 후 막음부재(300)를 분리하여 개방구(115)를 개방함으로써, 시공 과정에서 회전 관입 말뚝(100)의 내부로 토사 등의 이물질이 유입되는 문제를 줄일 수 있다. 따라서, 종래와 같이, 회전 관입 말뚝(100) 내부로 토사 등의 이물질이 유입되어 회전 관입 말뚝(100) 내부로 그라우트재(G)가 정상적으로 주입되지 못하는 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 회전 관입 말뚝의 시공방법은, 회전 관입 말뚝(100)에 구비되는 굴착 날개(130)의 굴착 블레이드(134)가 지반 속에 박혀 회전 관입 말뚝(100)이 지반 속에서 안정적으로 관입된 상태를 유지할 수 있으므로, 종래의 나선형 원반을 갖는 말뚝과 같이 시공 후 지반 위에 건설되는 구조물의 하중을 받을 때, 말뚝이 회전하면서 지반을 파고드는 문제가 발생하지 않는다. 따라서, 지반을 더욱 안정적으로 보강할 수 있고 구조물을 안정적으로 지지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 회전 관입 말뚝의 시공방법은 이에 이용되는 회전 관입 말뚝(100)이 말뚝 바디(110)와 굴착 날개(130)의 결합이 용이한 구조를 가지므로, 시공 비용 절감이 가능하다. 종래의 나선형 원반을 갖는 말뚝은 말뚝과 나선형 원반 간의 접합 부위가 나선형으로 이루어져 자동 용접이 불가능하고, 수작업으로 나선형 원반에 용접해야 하므로, 제조가 번거롭고 제조 비용 및 제조 시간이 증가하는 문제점이 있었다. 이에 반해, 본 발명에 이용되는 회전 관입 말뚝(100)은 말뚝 바디(110)와 굴착 날개(130) 간의 접합 부위가 원형으로 이루어지므로, 굴착 날개(130)의 삽입구멍(132)에 말뚝 바디(110)가 끼워진 상태에서 자동 용접 방식으로 굴착 날개(130)와 말뚝 바디(110)가 접합될 수 있다. 따라서, 회전 관입 말뚝(100)의 제조가 용이하고 제조 원가를 줄일 수 있어 전체적인 시공 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
한편, 도 20 내지 도 23은 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전 관입 말뚝의 시공방법을 설명하기 위한 것이다.
본 실시예는 굴착부(120)를 포함하는 회전 관입 말뚝(100)과, 말뚝 하단 연결부(213)를 갖는 회전 관입 말뚝(200)이 일렬로 연결되어 함께 지반 속에 관입된 상태로 지반을 보강하는 경우를 예를 든 것이다.
먼저, 굴착부(120)를 갖는 복수 개의 회전 관입 말뚝(100)과, 말뚝 하단 연결부(213)를 갖는 복수 개의 회전 관입 말뚝(200)을 준비한다. 그리고 이들 회전 관입 말뚝(100)(200)을 지반에 관입하기 전에 상대적으로 지표면 가까이 위치하게 될 회전 관입 말뚝(200)에 막음부재(300)를 가결합하여 회전 관입 말뚝(200)의 개방구(115)를 막는다.
이후, 도 20에 나타낸 것과 같이, 말뚝 상단 연결부(113)와 말뚝 하단 연결부(213)를 결합하는 방식으로 굴착부(120)를 갖는 회전 관입 말뚝(100)과 말뚝 하단 연결부(213)를 갖는 회전 관입 말뚝(200)을 상하로 결합하고, 굴착부(120)를 지표면에 대고 회전 관입 말뚝(100)(200)을 지면에 대해 세운 상태로 지표면 측으로 가압하면서 회전시킨다. 이 과정에서, 지반 속에 관입되지 않을 별도의 회전 관입 말뚝(200)을 회전 장비(10)에 연결하여 상대적으로 상측에 배치되는 회전 관입 말뚝(200)에 결합하여 회전력을 전달함으로써, 상대적으로 상측에 배치되는 회전 관입 말뚝(200)의 상단부가 지표면 아래의 기초 공사면(B)이 형성된 깊이에 위치하도록 두 회전 관입 말뚝(100)(200)을 지반 속으로 회전 관입시킬 수 있다. 회전 관입 말뚝(100)(200)의 관입 깊이가 상대적으로 얕은 경우 등 공사 상황에 따라서는 회전 장비(10)를 직접 지반 속에 관입될 회전 관입 말뚝(200)에 연결하여 회전 관입 말뚝(100)(200)을 회전 관입시킬 수 있다.
이와 같이, 회전 관입 말뚝(100)(200)을 지반 속에 관입시킨 후, 상대적으로 상측에 배치되는 회전 관입 말뚝(200)의 위쪽에는 천공 구멍(H)이 형성된다. 이러한 천공 구멍(H)을 통해 토사 등의 이물질이 회전 관입 말뚝(200)으로 떨어질 수 있는데, 회전 관입 말뚝(200)의 개방구(115)는 막음부재(300)로 덮인 상태이므로, 회전 관입 말뚝(200)의 내부로 토사 등의 이물질이 유입되기는 어렵다.
다음으로, 도 21에 나타낸 것과 같이, 지반 속으로 관입된 회전 관입 말뚝(100)(200)의 위쪽 지반을 굴착하여 상대적으로 상측에 배치되는 회전 관입 말뚝(200)의 상단부를 외부로 노출시키고 지표면 보다 낮은 기초 공사면(B)을 마련한다.
다음으로, 도 22에 나타낸 것과 같이, 타격 장비(20)를 이용하여 상단부가 외부로 드러난 회전 관입 말뚝(200)에 가결합된 막음부재(300)를 타격하여 회전 관입 말뚝(200)의 말뚝 상단 연결부(113)에서 분리한다. 이때, 막음부재(300)가 말뚝 상단 연결부(113)에서 분리되어 회전 관입 말뚝(200) 내부로 들어감으로써 회전 관입 말뚝(200)의 개방구(115)가 개방된다.
다음으로, 도 23에 나타낸 것과 같이, 그라우트재 주입 장비(30)를 이용하여 개방된 개방구(115)를 통해 회전 관입 말뚝(200)의 내부로 그라우트재(G)를 주입한다. 상대적으로 하측에 배치되는 회전 관입 말뚝(100)은 이에 구비되는 개방구(115)를 통해 그 위쪽에 배치되는 회전 관입 말뚝(200)의 내부 공간(211)과 연통된 상태이므로, 위쪽 회전 관입 말뚝(200)의 개방구(115)를 통해 주입되는 그라우트재(G)는 회전 관입 말뚝(200)의 내부 공간(211) 및 아래쪽 회전 관입 말뚝(100)의 내부 공간(114)에 충전될 수 있다. 그라우트재(G)의 주입 과정에서, 도시된 것과 같이 회전 관입 말뚝(200)의 주변에도 그라우트재(G)를 주입하여 지반 지내력을 더욱 증대시킬 수 있다.
도면에는 굴착부(120)를 갖는 회전 관입 말뚝(100)의 위에 하나의 회전 관입 말뚝(200)이 연결되어 지반 속에 관입되는 것으로 나타냈으나, 지반 보강 깊이에 따라 굴착부(120)를 갖는 회전 관입 말뚝(100) 위에 두 개 이상의 회전 관입 말뚝(200)를 차례로 연결하여 지반 속에 관입시킬 수도 있다.
이상 본 발명에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명되고 도시되는 형태로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도면에는 회전 관입 말뚝의 시공방법에 이용되는 회전 관입 말뚝(100)에 구비되는 굴착 날개(130)가 말뚝 바디(110)의 하단부, 상단부 및 중간 부분에 각각 배치되는 것으로 나타냈으나, 말뚝 바디(110)에 결합되는 굴착 날개(130)의 개수나 위치는 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 굴착 날개는 도시된 것으로 한정되지 않고 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.
다른 예로, 도 24에 나타낸 것과 같이, 굴착 날개(140)는 삽입구멍(132) 및 배출홈(133)을 갖는 굴착 날개 바디(131)와, 굴착 날개 바디(131)로부터 하측으로 경사지게 돌출되는 굴착 블레이드(134)와, 굴착 블레이드(134)의 강도 보강을 위한 보강 리브(141)를 포함할 수 있다. 굴착 날개 바디(131)와 굴착 블레이드(134)는 상술한 것과 같다.
보강 리브(141)는 굴착 날개 바디(131)로부터 하측으로 돌출되어 굴착 블레이드(134)의 하면을 지지함으로써, 굴착 블레이드(134)의 강도를 증대시켜주고 굴착 블레이드(134)가 지반을 굴착할 때 굴착 블레이드(134)의 변형을 막아준다.
도면에는 보강 리브(141)가 삼각형 모양으로 이루어져 한쪽 변이 굴착 날개 바디(131)의 하면에 연결되고 다른 한쪽 변이 굴착 블레이드(134)의 하면에 연결되는 것으로 나타냈으나, 보강 리브(141)의 구조나 설치 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 회전 관입 말뚝(100)에 구비되는 축소부는 도시된 것으로 한정되지 않고 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.
다른 예로, 도 25에 나타낸 것과 같이, 축소부(150)는 굴착부(120)에 의해 굴착되는 토양의 배출 경로가 되는 복수 개의 가이드 홈(151)과, 복수 개의 가이드 홈(151) 사이에 배치되는 복수 개의 가이드 리브(152)를 포함할 수 있다. 가이드 홈(151)과 가이드 리브(152)는 각각 회전 관입 말뚝(100)의 길이 방향으로 직선으로 연장된 형태로 이루어진다. 이러한 축소부(150)는 가이드 리브(152)를 통해 적당한 강도를 유지하면서 가이드 홈(151)을 통해 토양을 말뚝 바디(110) 측으로 원활하게 배출시킬 수 있다.
이 밖에, 축소부는 원통 형상이나 다각 기둥 형상 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 다각 기둥 형상의 축소부는 압연 가공이 용이하여 원통 형상의 축소부에 비해 제작이 용이한 장점이 있다. 반면, 원통 형상의 축소부는 토양의 배출 경로가 어느 방향으로나 일정하게 확보될 수 있는 장점이 있다.
또한, 굴착부(120)는 지지판(121)과, 굴착날(123) 및 보강편(124)을 포함하는 구조 이외에, 회전 관입 말뚝(100)과 함께 회전하여 지반을 뚫고 들어갈 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.
다른 예로, 도 26에 나타낸 것과 같이, 굴착부(160)는 축소부(112)의 끝단에 결합되는 지지판(161)과, 지지판(161)의 하면으로부터 하측으로 돌출되는 굴착날(162)과, 굴착날(162)의 측면에 결합되는 보강편(163)을 포함할 수 있다. 굴착날(162)은 상술한 것과 같이 하측으로 볼록하게 수직으로 세워진 반원판 형상으로 이루어진다. 지지판(161)은 하측으로 볼록하게 만곡된 형상 즉, 곡면판 형상으로 이루어진다. 이와 같이 굴착날(162)을 지지하는 지지판(161)을 곡면판 형상으로 형성하면, 토양을 가압하는 굴착날(162)의 하단부 길이를 더욱 길게 할 수 있으므로, 지반 굴착 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 지지판(161)을 곡면판 형상으로 형성하면, 지지판(161)의 하면에 압착되는 토양이 지지판(161)의 저면을 따라 더욱 용이하게 지지판(161)의 뒤쪽으로 이동할 수 있으므로, 굴착날(162)에 의해 굴착되는 토양을 축소부(112) 측으로 더욱 원활하게 배출시킬 수 있는 효과가 있다. 지지판(161)의 곡률은 굴착날(162)의 구조적 강도나 회전속도, 토양의 특성 등 여러가지 조건에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
100, 200 : 회전 관입 말뚝 110, 210 : 말뚝 바디
112, 150 : 축소부 113 : 말뚝 상단 연결부
115 : 개방구 120, 160 : 굴착부
121, 161 : 지지판 122 : 돌출단
123, 162 : 굴착날 124 : 보강편
130, 140 : 굴착 날개 131 : 굴착 날개 바디
132 : 삽입구멍 133 : 배출홈
134 : 굴착 블레이드 141 : 보강 리브
213 : 말뚝 하단 연결부 214 : 삽입홈
300, 320, 340 : 막음부재

Claims (13)

  1. (a) 내측에 내부 공간이 마련된 말뚝 바디와, 상기 말뚝 바디의 상단부에 상기 내부 공간과 연결되도록 배치되는 개방구를 갖는 회전 관입 말뚝을 준비하는 단계;
    (b) 상기 개방구를 덮도록 상기 회전 관입 말뚝에 막음부재를 가결합하는 단계;
    (c) 상기 막음부재가 가결합된 상기 회전 관입 말뚝을 그 상단부가 지표면 아래에 위치하도록 지반 속으로 관입시키는 단계;
    (d) 지반 속으로 관입된 상기 회전 관입 말뚝의 위쪽 지반을 굴착하여 상기 회전 관입 말뚝의 상단부를 외부로 노출시키는 단계;
    (e) 상기 막음부재를 상기 개방구에서 분리하여 상기 개방구를 개방하는 단계; 및
    (f) 상기 회전 관입 말뚝의 개방구를 통해 상기 회전 관입 말뚝의 내부 공간에 그라우트재를 주입하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 관입 말뚝의 시공방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 말뚝 바디의 상단부에는 상기 개방구가 구비되고 단면 형상이 비원형으로 이루어지는 말뚝 상단 연결부가 구비되는 것을 특징으로 하는 회전 관입 말뚝의 시공방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서, 상기 회전 관입 말뚝을 복수 개 준비하되, 상기 복수 개의 회전 관입 말뚝 중에서 일부는 상기 말뚝 바디의 회전 시 지반을 뚫고 들어갈 수 있도록 상기 말뚝 바디의 하단부에 배치되는 굴착부를 포함하고, 다른 일부는 상기 말뚝 상단 연결부와 상대 회전하지 못하게 탈착식으로 결합될 수 있도록 상기 말뚝 바디의 하단부에 배치되는 말뚝 하단 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 관입 말뚝의 시공방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 말뚝 하단 연결부는, 상기 말뚝 상단 연결부가 삽입되는 삽입홈을 구비하고, 단면 형상이 상기 말뚝 상단 연결부의 단면 형상에 대응하는 비원형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전 관입 말뚝의 시공방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 상기 굴착부를 포함하는 회전 관입 말뚝 위에 상기 말뚝 하단 연결부를 갖는 회전 관입 말뚝을 하나 이상 차례로 결합하고, 최상부에 위치하는 회전 관입 말뚝에 회전력을 가하여 상기 막음부재가 가결합된 회전 관입 말뚝을 그 상단부가 지표면 아래에 위치하도록 지반 속으로 회전 관입시킨 후, 최상부에 위치하는 회전 관입 말뚝을 지반 속에 관입된 회전 관입 말뚝에서 분리하는 것을 특징으로 하는 회전 관입 말뚝의 시공방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 굴착부를 포함하는 회전 관입 말뚝은 상기 말뚝 바디의 상단부와 하단부 사이에 배치되는 굴착 날개를 포함하고,
    상기 굴착 날개는, 상기 말뚝 바디가 삽입되는 삽입구멍을 구비하고 상기 말뚝 바디의 외면을 감싸도록 상기 말뚝 바디의 중간 부분에 결합되는 굴착 날개 바디와, 상기 말뚝 바디의 회전 시 지반을 굴착할 수 있도록 상기 굴착 날개 바디로부터 하측으로 경사지게 돌출되는 굴착 블레이드와, 상기 굴착 블레이드에 의해 굴착되는 토양을 상기 굴착 날개 바디의 상측으로 이동시킬 수 있도록 상기 굴착 날개 바디에 구비되는 배출홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 관입 말뚝의 시공방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 굴착 날개는, 상기 굴착 블레이드의 강도 보강을 위해 상기 굴착 날개 바디로부터 하측으로 돌출되어 상기 굴착 블레이드의 하면을 지지하는 보강 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 관입 말뚝의 시공방법.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 굴착부를 포함하는 회전 관입 말뚝은, 상기 말뚝 바디의 하단부에 굵기가 축소된 형태로 이루어져 상기 굴착부와 연결되는 축소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 관입 말뚝의 시공방법.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 굴착부는,
    상기 말뚝 바디의 하단부를 덮도록 상기 말뚝 바디와 결합되는 지지판과,
    상기 지지판의 하면으로부터 하측으로 돌출되는 굴착날과,
    상기 지지판의 하면과 상기 굴착날의 측면을 연결하는 보강편을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 관입 말뚝의 시공방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 굴착날은 상기 지지판으로부터 하측으로 볼록하게 상기 지지판에 대해 수직으로 세워진 반원판 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전 관입 말뚝의 시공방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 상기 막음부재는 상기 말뚝 바디에 용접되는 것을 특징으로 하는 회전 관입 말뚝의 시공방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 상기 막음부재는 접착 물질에 의해 상기 말뚝 바디에 접착되는 것을 특징으로 하는 회전 관입 말뚝의 시공방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서, 상기 막음부재는 압축 가능한 재질로 이루어져 상기 개방구 속에 압입 결합되는 것을 특징으로 하는 회전 관입 말뚝의 시공방법.
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