WO2016021781A1 - 선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법 - Google Patents

선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법 Download PDF

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WO2016021781A1
WO2016021781A1 PCT/KR2014/011690 KR2014011690W WO2016021781A1 WO 2016021781 A1 WO2016021781 A1 WO 2016021781A1 KR 2014011690 W KR2014011690 W KR 2014011690W WO 2016021781 A1 WO2016021781 A1 WO 2016021781A1
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expansion
pile
tip
guide member
pressing
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PCT/KR2014/011690
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English (en)
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Inventor
임성대
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(주)삼일이엔씨
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/34—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same
    • E02D5/38—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making by use of mould-pipes or other moulds
    • E02D5/44—Concrete or concrete-like piles cast in position ; Apparatus for making same making by use of mould-pipes or other moulds with enlarged footing or enlargements at the bottom of the pile
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/54—Piles with prefabricated supports or anchoring parts; Anchoring piles

Definitions

  • the present invention by using a simple equipment without a separate drill drill to expand the pile ground at the same time and quickly to form a pile expansion by cutting the pile tip ground, the tip expansion pile and the construction method that can greatly increase the allowable bearing capacity of the pile It is about.
  • the piles installed in the ground to support various construction and civil engineering structures support the load of the upper structure by the piles.
  • the process of drilling the ground first to form a drilling hole must be preceded.
  • the drilling hole may adopt a variety of construction methods according to the ground conditions or pile diameter, and the deviation of air and construction cost is very large depending on which construction method is adopted.
  • the pile supports the structure by the tip support and the principal friction, and to secure the sufficient support of the pile, a method of increasing the tip support through the expansion of the tip of the pile may be considered.
  • this conventional technology has a lot of input of the equipment used, not only the amount of drilling more than necessary, but also had a disadvantage in that it is difficult to prevent the wall of the enlarged hole from being relaxed or collapsed.
  • the slime and groundwater coexist in the pile enlargement space, it is difficult to guarantee the quality of concrete.
  • the registered patent since the registered patent has a reinforcing plate attached to the bottom of the pile, the tip of the pile itself is already enlarged, so that the expanded diameter of the pile tip cannot be larger than the diameter of the hole.
  • the present invention by using a simple equipment without additional drill drills to expand the pile and ground piles at the same time to quickly cut the pile tip ground in the soft rock as well as hard rock layer, to increase the allowable bearing capacity of the pile and It is intended to provide a construction method thereof.
  • the present invention is to provide a tip expansion pile and a construction method thereof, which is economical and can be quickly constructed with minimal diameter cutting by cutting the ground as much as the expanded volume by using a solid expansion body equipped with a cutting tip on the outside. do.
  • the present invention discharges the cutting slime of the pile enlargement space to the outside and at the same time the cement-based joint filling material is directly filled where the expansion slime exits and the cutting slime is taken out so that the periphery of the pile expansion unit is integrated. It is intended to provide a tip expansion pile and a construction method thereof to minimize settlement.
  • the present invention is to provide a tip expansion pile and its construction method that can prevent the settlement of the pile by filling the joint filler material with high density in the ground of the pile tip portion by blocking the space between the outer diameter of the pile and the wall of the hole.
  • the present invention is to provide a tip expansion pile and its construction method that can be prevented from loosening or collapsing the expansion wall of the diameter expansion hole is formed at the same time as the diameter cutting.
  • the present invention is composed of a expansion shaft that is expanded diameter while rotating to be coupled to the lower portion of the pile body and the pile body, the expansion sphere is installed in the drilling hole formed in the ground, the magnifying sphere is the An upper guide member coupled to a lower portion of the pile body; A lower guide member provided below the upper guide member to be spaced apart from the upper guide member by a predetermined distance; A tubular connection member having a plurality of entrance holes formed on an outer circumferential surface by connecting the centers of the upper guide member and the lower guide member to each other; And it is installed between the upper guide member and the lower guide member of the outer side of the connecting member is provided in the arc-shaped wing portion coupled to the cutting tip on the outside and the wing portion to the pressing portion inserted into the entrance hole of the connection member A plurality of expanders configured to expand the diameter of the enlarged sphere by the pressing part sliding outward from the connecting member by the pressure in the connecting member to protrude out of the upper and lower part guide members; Provides a tip
  • the present invention is formed between the upper guide member and the lower guide member is formed in a c shape with both sides and the inner side is further provided with a blocking member for receiving the wing side side of the expansion body adjacent to the inside
  • the blocking member provides a tip expansion pile, characterized in that when the expansion body is projected to the outside of the upper and lower guide member, the upper and lower guide members are projected together by the pressure of the expansion body.
  • the expansion body provides a tip expansion pile, characterized in that protrudes to the outside outside the pressure of the injection material injected into the connection member.
  • the connecting member is provided with a tip expansion pile, characterized in that the upper part is closed and the injection material injection hole for pressurization is formed through the closed surface.
  • the lower guide member provides a tip expansion pile, characterized in that an outlet for discharging the joint filling material injected into the connection member to the lower diameter sphere is formed.
  • a discharging passage for discharging the remaining slime of the lower diameter sphere to the upper diameter sphere is formed between the lower guide member and the closed surface of the upper connection member. to provide.
  • the present invention according to another preferred embodiment of the upper guide member and the lower guide member is formed in the center of the upper through hole and the lower through hole communicating with the connection member, respectively, the lower portion of the pressing body inclined inward toward the lower Slope surface is formed to provide a tip expansion pile, characterized in that the slope surface to press the pressing portion.
  • the present invention according to another preferred embodiment provides a tip expansion pile, characterized in that the slope surface of the pressing body is formed over the whole of the pressing body consisting of a conical tip portion.
  • the pressing body has a cylindrical shape, and a plurality of guide grooves recessed to form the slope surface is formed at a position corresponding to the pressing portion of the lower portion of the expansion body.
  • the present invention according to another preferred embodiment provides a tip expansion pile, characterized in that the pressing body is a concrete material.
  • the present invention according to another preferred embodiment provides a tip expansion pile, characterized in that the steel plate is coupled to the slope surface of the pressing body.
  • the present invention according to another preferred embodiment provides a tip expansion pile characterized in that the steel sheet is further provided on the outer peripheral surface of the pressing body.
  • a hammer bit is coupled to an upper portion of the pressurizing body by applying a striking force to the pressurizing body to move the pressurizing body downward, and is integrated with each other.
  • the present invention according to another preferred embodiment provides a tip expansion pile, characterized in that the hammer bit for applying a striking force to the pressing body to the downward movement of the pressing body is coupled to the upper and lower reciprocating movement.
  • an insertion groove in which a hammer bit is inserted into a lower end of the pressing body is formed, and a horizontal groove communicating with the insertion groove is formed in a side of the pressing body.
  • the lower end is provided with a coupling groove which is formed in the upper and lower holes in the position corresponding to the horizontal groove is inserted into the coupling pin to penetrate the horizontal groove and the coupling groove provides a tip expansion pile, characterized in that the hammer bit and the pressing body is coupled.
  • the present invention according to another preferred embodiment provides a tip expansion pile, characterized in that the buffer plate is provided on the bottom surface of the insertion groove.
  • the hammer bit is provided with a fluid passage for supplying a high pressure pressure fluid to a pressurized body, and the pressurized body is formed to penetrate an upper surface and a lower end of the pressurized fluid to a space in the enlarged oral cavity.
  • a fluid supply path for supplying is formed, and a guide tube communicating with an upper through hole is coupled to an upper center of the upper guide member, and an upper portion of the guide tube for preventing hammer repulsion surrounding an outer circumferential surface of a hammer for transmitting a hitting force to a hammer bit.
  • the lower end of the case provides a tip expansion pile, characterized in that the pressure fluid leakage prevention pipe is inserted into the upper end.
  • the present invention is formed in the pressurizing body to penetrate the upper surface and the lower end is formed with a fluid supply path for supplying a pressure fluid to the space in the enlarged diameter sphere, the lower guide member to communicate with the lower through hole
  • the slime inflow prevention device is further provided with a closed side and a lower surface in which the slime inflow prevention device is coupled to the lower guide member so as to be separated from the lower guide member by the pressurizing body. do.
  • At least one pressure fluid discharge port is formed on a side of the slime inlet prevention port, and the pressure fluid discharge port is provided with a backflow prevention plug which is opened to the outside only by an internal pressure.
  • a backflow prevention plug which is opened to the outside only by an internal pressure.
  • the backflow preventing plug is inserted into the pressure fluid discharge port so that one end of the small diameter in the shape of a truncated cone protrudes into the slime inlet prevention port, and closes the pressure fluid discharge port, and the slime is pressurized.
  • the tip expansion pile Moving to the outside of the inlet to provide a tip expansion pile, characterized in that configured to open the pressure fluid outlet.
  • the backflow prevention plug is inserted into the pressure fluid outlet, and has an inner end open and an outer end closed in a hollow cylinder shape, and the other end of the closed end is incised to pressure of the pressure fluid.
  • a tip expansion pile characterized in that it is opened to the outside by opening.
  • connection member provides a tip expansion pile, characterized in that at least one pressure fluid discharge port through which the pressure fluid supplied from the fluid supply passage is discharged is formed.
  • the present invention according to another preferred embodiment provides a tip expansion pile, characterized in that the upper end of the outer circumferential surface of the pressing body protrudes outwardly and the locking jaw is formed to be caught by the upper guide member when the pressing body moves downward for a predetermined distance.
  • the present invention according to another preferred embodiment provides a tip expansion pile, characterized in that the pressing body detection unit for measuring the insertion depth of the pressing body is provided on one side of the hitting portion for pressing the expansion oral or pressing body.
  • the present invention according to another preferred embodiment provides a tip expansion pile characterized in that the guide pipe body is coupled to the upper portion of the connection member.
  • the present invention according to another preferred embodiment provides a front end piling characterized in that the lower portion of the lower guide member is further provided with a vertical vertical penetration of the tubular shape communicating with the lower through hole.
  • the present invention according to another preferred embodiment provides a tip expansion pile, characterized in that the inlet is formed in the upper guide member inlet for joining filling material.
  • the present invention according to another preferred embodiment provides a tip expansion pile, characterized in that the wing portion of the expansion body has a plate shape.
  • the present invention according to another preferred embodiment provides a tip expansion pile, characterized in that the pressing portion of the expansion body is configured to be separated from the wing.
  • the extension body has at least one of an upper surface and a lower surface protruding therefrom, and a protruding portion of the expansion body is inserted into the upper guide member or the lower guide member to extend the expansion direction of the expansion body.
  • a tip expansion pile characterized in that the guide groove is formed to guide.
  • the cutting tip is accommodated in the cutting tip receiving groove formed on the outside of the expansion body provides a tip expansion pile, characterized in that configured to protrude to the outside during the rotation of the expansion sphere.
  • the present invention according to another preferred embodiment provides a tip expansion pile, characterized in that the expansion body or the upper and lower guide member is provided with a stopper for limiting the extension length of the expansion body.
  • the cutting tip provides an extended tip pile, characterized in that the cutting tip is integrally formed on the outside of the wing of the expansion body, or is coupled to the outside of the wing.
  • the cutting tip provides a tip expansion pile, characterized in that the welding cutting tip is melted welding rod and integrated with the expansion body.
  • the pile body is a ready-made concrete pile or a steel pipe pile
  • the expansion sphere provides a tip expansion pile, which is rotated according to the rotation of the pile body.
  • the present invention according to another preferred embodiment provides a tip expansion pile characterized in that the adapter for rotating the pile body is coupled to the upper portion of the pile body.
  • the present invention according to another preferred embodiment provides a tip expansion pile, characterized in that the pile body is a cast-in-place pile.
  • the present invention according to a preferred embodiment relates to a method for constructing the tip expansion pile, (a) forming a hole in the ground; (b) inserting a tip expansion stake having a diameter-expansion coupled to the bottom of the pile body into a drilling hole; And (c) pressurizing the extension body by injecting the injection material into the connection member through the injection material injection hole formed on the upper surface of the connection member while rotating the pile so that the cutting tip of the extension body extends to the outside of the upper and lower guide members while cutting the ground.
  • a construction method of the tip expansion stake characterized in that it comprises a.
  • the present invention according to another preferred embodiment relates to a method for constructing the tip expansion pile, (a) forming a hole in the ground; (b) inserting a tip expansion stake having a diameter-expansion coupled to the bottom of the pile body into a drilling hole; (c) inserting the press body into the connecting member in the vertical direction through the upper through hole of the upper guide member while rotating the pile to press the rear end of the pressurizing portion of the expander so that the expander cuts the ground and expands to the outside of the upper and lower guide members. Making it possible; (d) injecting a hardenable bonding filler into the interior of the connection member and the space between the enlarged oral cavity and the lower guide member; And (e) curing the bonding filler. It provides a construction method of the tip expansion stake characterized in that it comprises a.
  • the present invention according to another preferred embodiment relates to a method for constructing the tip expansion pile, (a) forming a hole in the ground; (b) inserting the enlarged oral cavity into the drilling hole; (c) pressing the rear end of the pressurizing portion inside the connecting member while rotating the enlarged orifice so that the expander extends to the outside of the upper and lower guide members while cutting the ground; And (d) installing a reinforcing bar on the enlarged sphere and placing concrete to form a cast-in-place pile; It provides a construction method of the tip expansion stake characterized in that it comprises a.
  • the horizontal radially expanding cutting tip can provide a pile enlargement cross section of the designed dimension without excessive cutting, thereby significantly increasing the bearing capacity and the pullout resistance with the minimum amount of cutting work and the minimum number of expansion bodies.
  • the cutting slime can be quickly discharged to the outside by supplying a pressure fluid with the hammer bit strike. Therefore, the formation speed of the pile enlargement is very fast, and the surrounding area is clean, so the quality of the pile enlargement is very excellent.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a magnifying glass constituting the tip expansion pile of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view of the enlarged oral cavity in which the expansion body is inserted into the upper and lower guide members.
  • Figure 3 is a perspective view of the expansion sphere protruding to the outside of the upper and lower guide member.
  • Figure 4 is a perspective view of the tip expansion pile of the present invention.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing a part of the enlarged mouth.
  • Figure 6 is an exploded perspective view of the tip expansion pile of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating various embodiments of the pressing body.
  • FIGS. 9 and 10 are perspective views showing embodiments of the pressing body coupled to the hammer bit on the top.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view showing a coupling relationship between a hammer bit and a pressing body.
  • FIG. 12 is a cross-sectional perspective view of the hammer bit and the press body showing the movement of the press body by vertical vibration of the hammer bit.
  • FIG. 13 is an enlarged perspective view of a portion 'A' of FIG. 12.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the tip expansion pile of the present invention equipped with a guide tube and a pressure fluid leakage prevention pipe.
  • Figure 15 is a cross-sectional view of the tip expansion pile of the present invention provided with a slime inlet.
  • Fig. 16 is a bottom perspective view showing an embodiment of the slime inflow prevention tool.
  • Figure 17 is a cross-sectional view showing the front end of the expansion piling the pressure fluid outlet opening and closing by the backflow stopper.
  • FIG. 18 illustrates an embodiment of a backflow prevention plug.
  • 19 is a bottom perspective view showing a part of the enlarged orifice in which the pressure fluid discharge port is formed in the connecting member;
  • 20 is a plan view and a cross-sectional view of the tip expansion pile of the present invention showing a process in which the pressure fluid is discharged.
  • 21 is a cross-sectional view of the present invention the front end expansion stake is formed.
  • FIG. 22 is an exploded perspective view showing another embodiment of the enlarged oral cavity.
  • Fig. 23 is a cross-sectional perspective view showing a coupling relationship between the upper and lower guide members and the connecting member.
  • 24 is a cross-sectional perspective view showing another embodiment of the enlarged oral cavity.
  • 25 is a bottom view showing another embodiment of the enlarged oral cavity.
  • 26 is a perspective view illustrating an embodiment of the expander.
  • FIG. 27 is a perspective view showing another embodiment of the expander.
  • 29 is a side view showing another embodiment of the enlarged oral cavity.
  • FIG. 30 is a perspective view showing a magnifier having a guide tube.
  • Fig. 31 is a bottom perspective view of the enlarged oral cavity having a guide tube and having an expansion body inserted into the upper and lower guide members.
  • Fig. 32 is a bottom perspective view of the enlarged oral cavity having a guide tube and having an extended body projecting outwardly of the upper and lower side guide members.
  • 33 is a perspective view of the expander showing whether or not the cutting tip is accommodated in the direction of rotation of the enlarged sphere.
  • 34 is a perspective view showing an embodiment of the expansion member and the blocking member
  • 35 is a perspective view showing the tip expansion pile of the present invention provided with a pressurized body pressed by a hammer;
  • Fig. 36 is a sectional view of the tip expansion pile of the present invention provided with a pressurized body pressed by a hammer;
  • FIG. 37 is a diagram showing the step-by-step process of the construction method of the tip expansion pile of the present invention.
  • the tip expansion pile of the present invention is composed of a expansion diameter that expands while rotating to be coupled to the pile body and the lower portion of the pile body, is installed in the drilling hole formed in the ground, the expansion sphere is the lower portion of the pile body
  • An upper guide member coupled to the upper guide member;
  • a lower guide member provided below the upper guide member to be spaced apart from the upper guide member by a predetermined distance;
  • a tubular connection member having a plurality of entrance holes formed on an outer circumferential surface by connecting the centers of the upper guide member and the lower guide member to each other; And it is installed between the upper guide member and the lower guide member of the outer side of the connecting member is provided in the arc-shaped wing portion coupled to the cutting tip on the outside and the wing portion to the pressing portion inserted into the entrance hole of the connection member
  • a plurality of expanders configured to expand the diameter of the enlarged sphere by the pressing part sliding outward from the connecting member by the pressure in the connecting member to protrude out of the upper and lower part guide members; Character
  • the tip expansion pile of the present invention is to be installed in the drilling hole formed in the ground, it consists of a pile body 10 and expansion diameter 20 to expand the diameter while rotating to be coupled to the lower portion of the pile body (10).
  • the pile body 10 is a ready-made concrete pile or a steel pipe pile
  • the expansion sphere 20 may be configured to rotate in accordance with the rotation of the pile body (10).
  • the upper portion of the pile body 10 can be coupled to the adapter 60 for rotating the pile body 10 as shown in Figures 35 to 36 to be described later.
  • the expander 24 of the enlarged oral cavity 20 extends radially to form a pile expansion portion.
  • the pile body 10 may be configured as a cast-in-place pile.
  • the diameter of the ground is cut by rotating only the diameter sphere 20 separately from the pile body 10 first, and then the pile body 10 is installed later.
  • the enlarged sphere 20 includes an upper guide member 21 coupled to a lower portion of the pile body 10; A lower guide member 22 provided below the upper guide member 21 to be spaced apart from the upper guide member 21 by a predetermined interval; A connection member 23 having a tubular shape in which a plurality of entrance holes 231 are formed on an outer circumferential surface by connecting the centers of the upper guide member 21 and the lower guide member 22 to each other; And an arc-shaped wing portion 242 and the wing portion having a cutting tip 243 coupled to an outer side, which is installed between the upper guide member 21 and the lower guide member 22 outside the connecting member 23.
  • a pressing portion 241 is inserted into the entrance and exit hole 231 of the connecting member 23, the pressing portion 241 by the pressure in the connecting member 23 inside the connection member (23) a plurality of expansion bodies (24) for sliding the outside to enlarge the diameter of the enlarged sphere (20) by protruding the wing portion (242) to the outside of the upper and lower guide members (21, 22); It consists of.
  • the enlarged diameter hole 20 is to form a pile expansion portion having a diameter larger than the pile body 10 at the tip of the pile without additional drilling drill, thereby increasing the allowable bearing capacity of the pile by securing additional tip bearing capacity.
  • the allowable bearing capacity of the piles is greatly increased, and economical construction is possible by minimizing the number of piles and optimizing the drilling depth.
  • the expansion sphere 20 is configured to rotate in accordance with the rotation of the pile body 10 by integrally coupled to the lower end of the pile body 10 by welding or the like, or separated from the pile body 10 pile body 10 Can be configured to rotate separately.
  • the upper and lower guide members 21 and 22 are spaced apart from each other by a predetermined interval, and prevent the dropping of the expansion body 24 and guide the expansion of the expansion body 24 in the horizontal direction.
  • the lower end of the pile body 10 may serve as an upper guide member of the enlarged sphere (20).
  • the expansion body 24 is composed of a pressing portion 241 and the wing 242, the cutting portion 243 for cutting the ground diameter is coupled to the wing 242 outside.
  • the expansion body 24 may be made of a hard metal or a polymer material such as steel.
  • a known nanocarbon composite material such as an ultra-high strength alloy material or a graphene-metal composite material as the expander 24 may improve the strength of the expander 24, thereby reducing the amount of cutting.
  • the expansion body 24 is arranged in plural, and various embodiments of the expansion body 24 are shown in FIGS. 26 to 28 to be described later.
  • the cutting tip 243 may be made of a hard material such as steel, and may be configured as a welding cutting tip in which the welding rod is melted and integrated with the expansion body 24.
  • Welding electrodes are usually manganese rods, which are very strong and durable and can be simply installed at the ends of the expander 24. Therefore, it is possible to use a welding cutting tip in which the welding rod is installed at the end of the expansion body 24 and melted to form a welding rod.
  • the cutting tip 243 may be integrally formed to protrude to the outside of the wing 242 of the expansion body 24, or may be formed to be coupled to the outside of the wing 242.
  • the cutting tip 243 may be to cut the ground to the desired dimensions, thereby forming a cross section of the pile enlargement of the designed dimensions. Therefore, it is possible to greatly increase the pile bearing capacity and pullout resistance with the minimum amount of cutting work and the minimum number of expansion bodies 24.
  • the expansion body 24 serves as a permanent reinforcement of the pile expansion portion in the expanded state after completion of the pile construction.
  • the expansion body 24 may protrude to the outside by the pressure of the injection material injected into the connection member 23.
  • connection member 23 is closed at the top, the injection surface injection hole 261 for the pressure may be formed through the closed surface.
  • the cover member 26 may be closed by covering an upper portion of the connection member 23, and an injection material injection hole 261 is formed in the cover member 26.
  • the upper guide member 21 is formed with an upper through hole 211.
  • the upper guide member 21 may close the connecting member 23 without a separate cover member 26, and an injection material injection hole 261 may be formed in the upper guide member 21. In this case, the upper guide member 21 does not need to separately form the upper through hole 211.
  • the pressing part 241 provided at the rear end of the expansion body 24 is pressed by the injection pressure of the injection material.
  • the pressing part 241 slides to the outside of the connecting member 23 through the entrance hole 231 formed on the outer circumferential surface of the connecting member 23, so that the wing part 242 is outside the upper and lower guide members 21 and 22. To protrude.
  • the injection material is preferably a cement-based bonding material, in particular cement grout.
  • the bonding filler is to be filled in the enlarged diameter sphere 20, and after curing is integrated with other components constituting the enlarged diameter sphere (20).
  • the bonding filler tightly fills the ground around the pile enlargement to form a solid pile enlargement.
  • the bonding filler may be injected through the injection material injection hole 261.
  • the lower end of the hose may be formed of a heavy steel material to be detachably coupled to the pressure injection material injection hole 261.
  • the lower guide member 22 may have an outlet 221 for discharging the bonding filler injected into the connection member 23 to the lower diameter hole 20.
  • the bonding filler is discharged to the lower diameter sphere 20 to press the lower portion of the pile to form a bulb.
  • the discharge passage 262 for discharging the remaining slime of the lower diameter sphere 20 to the upper diameter sphere 20 may be formed through.
  • the discharge passage 262 is discharged to the outside by the fluid by the remaining slime including the groundwater in the lower diameter sphere 20, to ensure the excellent concrete quality of the pile expansion.
  • the pile body 10 to which the expansion sphere 20 is coupled is to be entered after completion of the ground drilling, so that the residual slime is accumulated on the bottom surface of the drilling hole. Since the residual slime acts as a cause of the settlement of the pile, the residual slime at the bottom of the drilling hole should be discharged to the outside while the tip of the pile is expanded.
  • the slime discharge fluid when the slime discharge fluid is injected into the pressure injection material inlet 261, the injected fluid is accumulated between the lower diameter hole 20 and the bottom of the hole through the outlet 221 formed in the lower guide member 22. Ejected to the slime side.
  • the pressure of the fluid is increased so that the remaining slime is pushed upward through the plurality of discharge passages 262 formed in the lower guide member 22 and discharged.
  • the slime discharge fluid compressed air, pressure supplied water, or a hardenable bonding filler may be used.
  • the bonding filler Since the double compressed air and water later inject a separate bonding filler, it is preferable to use the bonding filler as a fluid for slime discharge from the beginning, it is most effective to use the compressed air together.
  • the bonding filler may be a material having excellent bonding properties such as hardenable cement grout, mortar, concrete, and high strength after curing, and among them, grout is advantageous for injection and slime discharge.
  • the expandable grout injected between the lower diameter sphere 20 and the drilling hole is hardened to expand and further increase the ground rigidity, thereby minimizing settlement.
  • this diameter-cut slime is discharged to the outside through the discharge passage 262 together with the slime discharge fluid described above.
  • FIG. 2 is a perspective view of the enlarged oral cavity in which the expansion body is inserted into the upper and lower guide members
  • Figure 3 is a perspective view of the enlarged oral cavity protruding outwardly of the upper and lower guide members.
  • a blocking member 25 may be further provided to accommodate the side portion 242.
  • the blocking member 25 is positioned between the upper and lower guide members 21 and 22, and as shown in FIG. 3, when the expansion body 24 protrudes out of the upper and lower guide members 21 and 22, the expansion body 24 is used. Protrudes together to the outside of the upper and lower guide members (21, 22) by the pressure.
  • the blocking member 25 is positioned in the space between the adjacent expansion bodies 24 after the expansion of the expansion body 24, it is possible to form a continuous pile expansion part without any gap in plan view.
  • the bonding filler does not leak to the outside by the blocking member 25.
  • the space between the pile outer peripheral surface and the inner periphery of the drilling hole by the expansion member 24 and the blocking member 25 is blocked, it is possible to fill the joint filler material with high density on the ground of the pile tip.
  • the joining filler material integrates all components of the pile expansion unit, thereby greatly improving the durability of the pile tip, thereby preventing pile settlement.
  • the blocking member 25 also preferably uses a rigid plate such as steel so as to be suitable for supporting the tip of the pile, and permanently reinforces the pile expansion part in an enlarged state after the construction of the pile is completed.
  • Figure 4 is a perspective view of the tip expansion pile of the present invention
  • Figure 5 is an exploded perspective view showing a part of the expansion sphere
  • Figure 6 is an exploded perspective view of the tip expansion pile of the present invention.
  • the expansion body 24 may protrude to the outside by the pressure of the injection material or may protrude to the outside by the pressure of the press body 30.
  • an upper through hole 211 and a lower through hole 222 communicating with the inside of the connecting member 23 are formed at the centers of the upper guide member 21 and the lower guide member 22, respectively.
  • the lower surface of the sieve 30 is formed with a slope surface 31 inclined inward toward the lower side so that the slope surface 31 pressurizes the pressing portion 241.
  • the press body 30 presses the expander 24.
  • the slope of the press body 30 is reduced.
  • the surface 31 presses the rear end of the pressing portion 241 in the horizontal direction so that the wing portion 242 of the expanding body 24 moves outward, thereby expanding the enlarged diameter mouth 20.
  • an inclined surface may be formed at the rear end of the pressing unit 241 to correspond to the slope surface 31 of the pressing body 30.
  • the expansion body 24 performs diameter cutting using the pressing force of the pressing body 30 or the rotational force of the pile body 10, the diameter of the expansion body 24 is rapidly cut in various layers from the soil layer to the hard rock layer. This is possible.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating various embodiments of the pressing body.
  • the slope surface 31 of the press body 30 may be configured as a conical tip portion formed over the entire bottom of the press body 30.
  • the pressing body 30 has a cylindrical shape, such that the slope surface 31 is formed at a position corresponding to the pressing portion 241 of the lower body 24.
  • a plurality of recessed guide grooves 32 may be formed.
  • the guide groove 32 is inclined while being inclined to form the slope surface 31 toward the inner side of the cylinder toward the bottom of the cylinder, a plurality of adjacent guide grooves 32 may be configured to have the same clearance distance.
  • the guide groove 32 guides the plurality of adjacent pressing portions 241 of the expansion body 24 to be radially expanded to the outside of the enlarged diameter hole 20 while maintaining a constant distance from each other.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing other embodiments of the press body.
  • the press body 30 may be made of concrete (C) material that is cheaper than the steel press body.
  • the pressurized body 30 since the pressurized body 30 may be damaged by pressurization, the pressurized body 30 is permanently left in a state of being infiltrated into the pile lower ground after one use. Therefore, the density of the pile lower ground is increased to reinforce the ground, it is possible to prevent the sludge generated in the pile inner surface flowing into the expansion hole (20).
  • the steel plate 33 is coupled to the slope surface 31 of the pressing body 30 in contact with the pressing unit 241. I can reinforce it.
  • the outer circumferential surface of the press body 30 may be reinforced with the steel plate 33.
  • FIGS. 9 and 10 are perspective views showing embodiments of the pressing body coupled to the hammer bit on the top.
  • the upper portion of the pressing body 30, the hammer bit 40 for moving down the pressing body 30 by applying a striking force to the pressing body 30 is coupled, so as to be integral with each other Can be configured.
  • the hammer bit 40 and the pressing body 30 are configured to be integral with each other, the hammer bit 40 and the pressing body 30 are not damaged by the strike.
  • the pressing body 30 vibrates up and down like the hammer bit 40 and presses downward.
  • the pressurized body 30 is recovered together with the recovery of the hammer bit 40 after the ground expansion is completed.
  • the upper portion of the pressing body 30 by applying a striking force to the pressing body 30 may be coupled to the hammer bit 40 for moving the pressing body 30 downward reciprocating up and down. .
  • the pressurized body 30 is recovered together with the recovery of the hammer bit 40 after the ground expansion is completed.
  • FIG. 11 is an exploded perspective view showing the coupling relationship between the hammer bit and the press body
  • FIG. 12 is a cross-sectional perspective view of the hammer bit and the press body showing movement of the press body by vertical vibration of the hammer bit
  • FIG. This is an enlarged perspective view of the 'A' part.
  • an insertion groove 34 into which a lower end of the hammer bit 40 is inserted is formed in the upper center of the pressing body 30, and the pressing body (
  • a horizontal groove 35 communicating with the insertion groove 34 is formed in the side of the side 30, and the coupling groove 41 is an upper and lower hole at a position corresponding to the horizontal groove 35 at the bottom of the hammer bit 40.
  • Is formed through the coupling pin (P) is inserted through the horizontal groove 35 and the coupling groove 41 can be coupled to the hammer bit 40 and the pressing body (30).
  • the hammer bit 40 is coupled to the pressing body 30 so as to be able to reciprocate vertically.
  • 12 (a) and 12 (b) show the pressing body 30 in the lower movement and the upper movement of the hammer bit 40, respectively.
  • the hammer bit 40 strikes the press body 30 while vibrating up and down, but as shown in FIG. 12A, the press body 30 is pressed downward only by the downward hit of the hammer bit 40. Therefore, the press body 30 can be stably hit.
  • the buffer plate 37 may be provided on the bottom of the insertion groove 34 in order to prevent damage to the contact portion of the hammer bit 40 and the press body 30 due to the impact.
  • a snap ring groove 36 to which a snap ring R is coupled to an inner circumferential surface of the horizontal groove 35 of the press body 30 to prevent the coupling pin P from falling off. ) May be formed.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of the tip expansion pile of the present invention provided with a guide tube and a pressure fluid leak prevention pipe.
  • the hammer bit 40 is formed with a fluid passage 42 for supplying a high pressure pressure fluid to the press body 30, the press body 30 is the upper and lower ends It is formed to penetrate the fluid supply path 38 is formed to supply the pressure fluid to the space in the enlarged diameter sphere 20, the guide tube in communication with the upper through hole 211 in the upper center of the upper guide member 21 ( 28 is coupled, the pressure fluid is inserted into the upper end of the hammer repulsion prevention case 51 surrounding the outer circumferential surface of the hammer 52 for transmitting the impact force to the hammer bit 40 to the upper portion of the guide tube 28
  • An outflow pipe 281 may be provided.
  • the pressure fluid outflow prevention pipe 281 is a guide pipe 28 to prevent the pressure fluid supplied through the fluid passage 42 and the fluid supply path 38 leaks to the upper diameter sphere 20 to drop the pressure It is coupled to the upper portion and seals the upper end of the pressurizer 30 together with the lower hammer repellent case 51.
  • the pressure fluid may be composed of compressed air or water.
  • 15 is a cross-sectional view of the tip expansion pile of the present invention provided with a slime inflow prevention device.
  • the pressure body 30 is formed to penetrate the upper surface and the lower end is formed with a fluid supply path 38 for supplying a pressure fluid to the space in the enlarged diameter sphere 20, the lower portion of the lower guide member 22 It is coupled to communicate with the lower through-hole 222 is further provided with a slime inlet prevention 27 is closed side and bottom, the slime inlet 27 is lowered by the pressure of the pressing body 30 It may be configured to be coupled to the lower guide member 22 to be separated from the guide member 22.
  • the pressurizer 30 closes the lower through hole 222 so that the lower slime does not flow into the enlarged diameter hole 20.
  • FIG. 16 is a bottom perspective view showing an embodiment of the slime inflow prevention device
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing the tip expansion pile of the present invention in which the pressure fluid outlet is opened and closed by a backflow prevention stopper
  • FIG. 18 is an embodiment of the backflow prevention stopper It is a figure which shows.
  • At least one pressure fluid outlet 271 is formed at a side of the slime inlet prevention 27, and the pressure fluid outlet 271 is opened to the outside only by an internal pressure.
  • Prevention plug 272 may be provided.
  • the pressure fluid outlet 271 is responsible for discharging the pressure fluid until the slime inlet prevention device 27 is dropped by the pressure of the pressure body (30).
  • the backflow stopper 272 prevents the external slime from flowing into the slime inlet 27.
  • the reverse flow stopper 272 is inserted into the pressure fluid discharge port (271) so that one end of the small diameter in the shape of a truncated protrusion protrudes into the slime inlet prevention 27 (27)
  • the discharge port 271 may be closed, and the pressure fluid discharge port 271 may be opened by moving to the outside of the slime inflow prevention port 27 by the pressurization of the pressure body 30.
  • the truncated conical backflow stopper 272 further closes the pressure fluid outlet 271 against the external pressure, and falls outwardly with respect to the internal pressure to easily open the pressure fluid outlet 271.
  • FIG. 17B shows the pressure body 30 after being pressurized, and the backflow prevention plug 272 is pushed out of the pressure fluid outlet 271 by the pressure of the pressure body 30 after the expansion body 24 is expanded.
  • the pressure fluid discharge port 271 is opened by dropping.
  • the backflow stopper 272 is inserted into the pressure fluid outlet 271 is a hollow cylinder shape of the inner end is opened and the outer end is closed, the closed other end is a part incised pressure It may be configured to open to the outside by the pressure of the fluid.
  • FIG. 19 is a bottom perspective view showing a part of the enlarged orifice in which the pressure fluid discharge port is formed in the connecting member
  • FIG. 20 is a plan view and a cross-sectional view of the tip expansion pile of the present invention showing a process in which the pressure fluid is discharged.
  • At least one pressure fluid outlet 232 through which the pressure fluid supplied from the fluid supply passage 38 is discharged may be formed in the connection member 23.
  • the pressure fluid discharge port 232 may be formed through the outer circumferential surface of the connection member 23 to discharge the pressure fluid supplied from the fluid supply path 38 between the upper and lower guide members 21 and 22.
  • a process of discharging the pressure fluid through the pressure fluid outlet 232 will be described with reference to FIG. 20.
  • FIG. 20A illustrates a step before the pressurized body 30 is pressed, that is, before the pressure fluid is discharged.
  • the reverse flow stopper 272 of the slime inflow prevention device 27 is opened and connected to the pressure fluid discharge port 271 of the slime inflow prevention device 27.
  • the pressure fluid is discharged through two pressure fluid outlets 232 of the member 23.
  • the slime inflow prevention device 27 is dropped as shown in FIG. 20 (d), so that the open space between the slime inflow prevention device 27 and the lower guide member 22 is reduced.
  • the pressure fluid is discharged through the pressure fluid discharge port 271 of the earth 27 and the pressure fluid discharge port 232 of the connecting member 23.
  • 21 is a cross-sectional view of the present invention the front end expansion stake is formed.
  • the upper jaw 39 of the upper end of the pressing body 30 may protrude outward to be caught by the upper guide member 21 when the pressing body 30 moves downward for a predetermined distance.
  • the locking jaw 39 can be the same depth of the insertion of the plurality of piles, it is easy to control the quality of the piles.
  • a pressing body detector for measuring the insertion depth of the pressing body 30 may be further provided at one side of the hitting part for pressing the enlarged oral cavity 20 or the pressing body 30.
  • the pressurizer detection unit checks the insertion depth of the pressurizer 30 to determine whether the actual expander 24 is expanded, and calculates the diameter of the expander 24 according to the insertion depth of the pressurizer 30. Make sure
  • the insertion depth of the pressing body 30 may be represented as an image by a separate display unit, and when the pressing body 30 reaches a preset depth, a signal unit may be further provided to inform a sound or a notification. .
  • the pressurized body detector may be configured as a camera, a position sensor, a touch sensor, or the like.
  • FIG. 22 is an exploded perspective view showing another embodiment of the enlarged sphere.
  • the expansion bodies 24 may extend in a predetermined direction along the guide grooves 212 and 223.
  • the upper guide member 21 may be provided with a plurality of inlets 213, and a joint filler such as grout may be injected through the inlets 213.
  • the lower guide member 22 is formed with an outlet 221 for discharging the joint filling material injected into the connecting member 23 to the lower diameter sphere 20.
  • FIG. 23 is a cross-sectional perspective view showing a coupling relationship between the upper and lower guide members and the connecting member
  • FIG. 24 is a cross-sectional perspective view showing another embodiment of the enlarged sphere
  • FIG. 25 is a bottom view showing another embodiment of the enlarged sphere.
  • a pressure injection material injection hole 261 is formed on the closed upper surface of the connection member 23, or as shown in FIG. 24 of the connection member 23.
  • the cover member 26 through which the injection material injection hole 261 is pressurized is closed by closing the upper portion.
  • the bonding filler may not be leaked to the upper diameter sphere 20, but injected into the lower diameter sphere 20 through the outlet 221 formed in the lower guide member 22, as shown in FIG. 25, to form a bulb. have.
  • a plurality of discharge passages 262 penetrating between the lower guide member 22 and the upper surface of the connecting member 23 may be identified.
  • the discharge passage 262 discharges the remaining slime of the lower diameter sphere 20 to the upper diameter sphere 20.
  • FIG. 26 to 28 are perspective views showing various embodiments of the expander, and FIG. 29 is a side view showing another embodiment of the enlarged oral cavity.
  • 26 to 28 are applicable to both the expansion member 24 protruding to the outside by the injection material or the pressing body 30 is pressed.
  • the wing 242 of the expansion body 24 may be configured in a plate shape.
  • the wing portion 242 may be formed thicker than both sides of the central portion.
  • the cutting slime discharge passage 224 may be formed between both lower portions of the wing parts 242 of the expansion body 24 and the upper portion of the lower guide member 22.
  • the pressing portion 241 and the wing portion 242 of the expansion body 24 may be integrally formed as shown in FIGS. 26 and 28, or may be configured to be separated as shown in FIG. 27.
  • FIG. 30 is a perspective view illustrating an enlarged oral cavity having a guide tube
  • FIG. 31 is a bottom perspective view of the enlarged oral cavity in which an expansion body is inserted into the upper and lower guide members
  • FIG. 32 is provided with a guide tube. It is a bottom perspective view of the enlarged oral cavity in which the expansion body protrudes outward of the upper and lower side guide members.
  • the pressing portion 241 of the expansion body 24 may protrude to the outside by the pressing of the pressing body 30, in this case, the lower guide member 22 in Figure 31 to As shown in FIG. 32, a lower through hole 222 through which the press body 30 may pass may be formed.
  • the guide tube body 28 may be coupled to the upper portion of the connection member 23 as shown in FIGS.
  • the guide tube 28 may be integrally formed with the connection member 23 or separately coupled to the connection member 23 so as to protrude a predetermined length to the connection member 23.
  • the lower portion of the lower guide member 22 may be further provided with a vertical vertical penetration portion 29 of the tubular communication with the lower through hole 222.
  • the vertical penetration portion 29 may be formed with a plurality of grooves on the lower side, and the remaining pile accumulated on the bottom surface of the drilled hole by rotating the bottom of the drill hole in the form of a sawtooth by the rotation of the pile body (10) easily discharge the slime outside the vertical penetration (29).
  • FIG. 33 is a perspective view of the expander showing whether or not the cutting tip is accommodated in the rotation direction of the enlarged oral cavity, and FIG.
  • the cutting tip 243 is to be accommodated in the cutting tip receiving groove 245 formed on the outside of the expansion body 24 is configured to protrude to the outside during the rotation of the enlarged sphere (20) Can be.
  • the inner peripheral surface of the drilling hole and the cutting tip 243 when the pile body 10 coupled with the expansion diameter 20 are coupled to the drilling hole where the direct drilling is completed. These bump into each other.
  • the cutting tip 243 is accommodated in the cutting tip receiving groove 245.
  • the ground is cut in diameter while protruding the cutting tip 243 to the outside as shown in FIG. 33B while rotating the pile main body 10.
  • the cutting tip 243 can construct a hard continuous pile enlargement part in the diameter-expansion hole while diameter-cutting the ground, there is no fear that the empty wall of the diameter-expansion hole will relax or collapse during the diameter expansion operation.
  • the cutting tip 243 may be configured to protrude to the outside of the expansion body 24 by external control or pressurization of the pressing body 30.
  • extension 24 or the upper and lower guide members 21 and 22 may be provided with a stopper S that limits the extension length of the extension 24.
  • the stopper (S) is formed to protrude on one surface of the lower or upper and lower guide members (21, 22) of the expansion body 24, by limiting the length of the expansion body 24 is extended to form the pile expansion to the designed size Make sure
  • the expander 24 may form a stopper S by extending the rear end of the pressing unit 241 to a predetermined length as shown in FIG. 34 (a), and as shown in FIG. 34 (b).
  • the portion of the cutting tip may be reduced while forming an inclined surface on the upper surface of the front end of the wing portion 242 so that the diameter of the 24 may be easily increased.
  • 35 and 36 are a perspective view and a cross-sectional view showing the tip expansion pile of the present invention, respectively, provided with a pressurized body pressed by a hammer.
  • the pressurizer 30 presses the rear end of the pressurizer 241 so that the expander 24 protrudes to the outside, the pressurizer 30 presses the expander 24 by vibrating or hitting the expander ( Expand the radial radially and cut the ground diameter.
  • the inclined surface 244 formed at the rear end of the pressing unit 241 may be formed as a smooth surface without a protruding portion to minimize the frictional force during contact between the pressing body 30 and the inclined surface 244, grease or the like to reduce the frictional force. You may apply it. As a result, rapid diameter cutting and pile enlargement can be formed, and the possibility of breakage of the pressing portion 241 is reduced.
  • the pressing body 30 is movable up and down in the pile body 10, while descending the inclined surface 244 by the impact or vibration of the upper weight or hammer, the rear end of the pressing unit 241 in the horizontal direction Pressurize.
  • 35 to 36 is an embodiment of the case of pressing the pressing body 30 by the hitting. That is, when pressure is applied using the hammer 52 to the press body striking portion 54 positioned above the press body 30, the press body 30 which receives the striking force of the press body striking portion 54 is the press portion. The diameter-cutting is performed while pressing the 241 and protruding the extension 24 to the outside.
  • the hammer 52 may be provided with a hammer bit pressing portion 50 that can give a sufficient load in order to prevent the repulsive force due to the hammer hit.
  • the hammer bit pressing portion 50 is provided with an adapter 60 for rotating the pile body 10.
  • a vibrator when vibration is applied to the press body 30, a vibrator may be directly attached to the press body 30 itself, and a vertical vibration may be possible. At this time, it is more effective to apply the vibration while supplying the compressed air into the pile.
  • Method for constructing the tip expansion pile in which the expansion body 24 is expanded by the injection material (A) forming a drill hole in the ground; (b) inserting the tip expansion stake into which the expansion hole 20 is coupled to the bottom of the pile body 10 into the drilling hole; And (c) injecting injection material into the connection member 23 through the injection injection material injection hole 261 formed on the upper surface of the connection member 23 while rotating the pile to pressurize and protrude the expansion body 24.
  • Cutting tip (243) of the) to extend out of the upper and lower guide members (21, 22) while cutting the ground; It is configured to include.
  • the injection material is entered into the bottom surface side of the drilled hole in which residual slime is accumulated to increase the density of the residual slime and the surrounding ground.
  • step (c) may be accompanied by the process of beating the pile body.
  • step (c) After the step (c), after curing of the injection material is completed, the press body 30 is recovered, and after the recovery of the press body 30, the filling material is filled where the press body 30 is located.
  • the expansion body 24 permanently reinforces the pile expansion part in an enlarged state after the construction of the pile is completed.
  • pressurizing body 30 is placed on the upper end of the enlarged sphere (FIG. 37 (b)), (c) while rotating the pile pressurized body through the upper through hole 211 of the upper guide member 21 Insert the 30 into the connecting member 23 in the vertical direction to press the rear end of the pressing portion 241 of the expander 24 so that the expander 24 cuts the ground and the outside of the upper and lower guide members 21 and 22. (C) and (d) of FIG. 37.
  • the press body 30 is moved toward the bottom surface of the drilled hole in which residual slime is accumulated to increase the density of the residual slime and the surrounding ground.
  • step (c) may be accompanied by the process of beating the pile body.
  • a curable bonding filler is injected into the interior of the connection member 23 and a space between the enlarged oral cavity 20 and the lower guide member 22, and (e) the bonding filler is cured (FIG. 37). (e)).
  • the press body 30 is recovered (FIG. 37 (f)).
  • the filling material may be filled where the pressurizer 30 is located, and then hit the pressurizer 30 again.
  • the lower end of the pile can be solidified to minimize the settlement of the pile.
  • a hard filling material such as sand or gravel, a bonding material such as fast hard grout, or the like may be used.
  • the press body 30 can also be left in the residual slime increased density.
  • Method for constructing the tip expansion pile that the pile body 10 is a cast-in-place pile (a) forming a perforation hole in the ground; (b) inserting the enlarged oral cavity 20 into the drilling hole; (c) pressing the rear end of the pressing part 241 from the inside of the connecting member 23 while rotating the enlarged orifice 20 so that the expander 24 cuts the ground and expands to the outside of the upper and lower part guide members 21 and 22. ; And (d) installing a reinforcing bar on the enlarged sphere 20 and forming concrete by pouring concrete; It is configured to include.
  • the tip expansion pile of the present invention and its construction method, unlike the prior art, by expanding the diameter of the expansion sphere coupled to the lower portion of the pile body without a separate drill drill to rapidly cut the pile tip ground in various layers from the soil layer to the solid rock layer At the same time it can form a pile expansion.
  • the allowable bearing capacity of the pile is greatly increased, thereby minimizing the number of piles and optimizing the drilling depth. Therefore, the present invention has industrial applicability in that it can be widely applied to foundation piles of various construction and civil engineering structures with excellent economic efficiency.

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Abstract

본 발명은 별도의 확공드릴 없이 간단한 장비를 이용하여 다양한 지층에서 신속하게 말뚝 선단 지반을 확경 절삭함과 동시에 말뚝 확대부를 형성함으로써, 말뚝의 허용지지력을 증가시킬 수 있는 선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법에 대한 것이다. 본 발명의 선단 확장 말뚝은 말뚝 본체 및 상기 말뚝 본체의 하부에 결합되는 것으로 회전하면서 지름이 확장되는 확경구로 구성되어, 지중에 형성된 천공홀에 설치되는 것으로, 상기 확경구는 상기 말뚝 본체의 하부에 결합되는 상부가이드부재; 상기 상부가이드부재 하부에 상부가이드부재와 일정 간격 이격되도록 구비되는 하부가이드부재; 상기 상부가이드부재와 하부가이드부재의 중앙을 서로 연결하는 것으로 외주면에 복수의 진출입공이 형성된 통 형상의 연결부재; 및 상기 연결부재 외측의 상부가이드부재와 하부가이드부재 사이에 설치되는 것으로 외측에 절삭팁이 결합된 호 형상의 날개부 및 상기 날개부 후단에 구비되는 것으로 상기 연결부재의 진출입공에 삽입되는 가압부로 구성되는 복수의 확장체; 로 구성된다.

Description

선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법
본 발명은 별도의 확공드릴 없이 간단한 장비를 이용하여 다양한 지층에서 신속하게 말뚝 선단 지반을 확경 절삭함과 동시에 말뚝 확대부를 형성함으로써, 말뚝의 허용지지력을 크게 증가시킬 수 있는 선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법에 대한 것이다.
각종 건축·토목 구조물을 지지하기 위하여 지중에 설치되는 말뚝은 상부 구조물의 하중을 말뚝에 의하여 지지하는 것으로, 말뚝 시공을 위해서는 우선 지반을 천공하여 천공홀을 형성하는 과정이 선행되어야 한다.
상기 천공홀은 지반 조건이나 말뚝 직경 등에 따라 다양한 시공법을 채택할 수 있으며, 어떤 시공법을 채택하는지에 따라 공기 및 공사비의 편차가 매우 크다.
말뚝은 선단지지력과 주면마찰력에 의하여 구조물을 지지하는데, 말뚝의 충분한 지지력 확보를 위해서는 말뚝 선단부의 확장을 통하여 선단지지력을 증가시키는 방법을 고려할 수 있다.
종래 말뚝 선단부 확장을 위해서는 직천공 드릴로 암반층까지 수직천공을 진행하고 별도의 확공드릴로 천공홀의 선단을 확경하는 과정을 필요로 하였다. 그리고 천공홀 선단부의 잔여슬라임을 제거하고 확경홀의 공벽 이완을 안정화시킨 다음 말뚝 확대부 공간에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 보강부를 형성하였다.
그러나 이러한 종래기술은 사용 장비의 투입이 많고, 천공량이 필요 이상으로 많을 뿐 아니라 확경홀의 공벽이 이완되거나 무너지는 것을 방지하기 어려운 단점이 있었다. 또한, 말뚝 확대부 공간에 슬라임과 지하수가 공존하므로 콘크리트의 품질을 보장하기 어려웠다.
아울러 콘크리트기둥 하단에 PC강선의 일단이 관통되도록 콘크리트기둥 보다 큰 외경의 보강판을 결합함으로써, 말뚝 자체의 선단을 확장하는 보강판이 일체화된 PHC 파일에 대한 기술이 있다(등록특허 제 10-1150854호).
그러나 상기 등록특허는 말뚝 하부에 보강판이 부착된 것이어서, 말뚝 자체의 선단이 이미 확대되어 있으므로 말뚝 선단의 확장 지름이 천공홀의 지름보다 클 수 없는 한계가 있다. 또한 단단한 지반에서는 적용이 곤란하고, 말뚝 선단의 증가된 직경으로 천공홀 전체를 형성하는 경우 말뚝 선단을 제외한 부분은 과대 천공이 되어 공기와 공사비를 크게 증가시키는 원인이 된다.
이에 드릴 몸통과 동일한 직경의 수직천공과 단계별 천공홀 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴을 이용하여 말뚝 선단을 부분적으로 확공할 수 있는 기술이 제안되었다(공개특허 제10-2013-0057161호).
그러나 상기 공개특허의 기술을 이용하여 지반을 굴착하는 경우, 시간이 오래 걸리고 장비가 대형으로 협소한 장소에서 진행하기 어려운 경우가 있었다.
본 발명은 별도의 확공드릴 없이 간단한 장비를 이용하여 연약지반 뿐만 아니라 단단한 암반층에서도 신속하게 말뚝 선단 지반을 확경 절삭함과 동시에 말뚝 확대부를 형성함으로써, 말뚝의 허용지지력을 증가시킬 수 있는 선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 외측에 절삭팁이 장착된 견고한 확장체를 이용하여 확장체가 확장된 체적만큼 지반을 확경 절삭함으로써, 최소한의 확경 절삭으로 경제성이 뛰어나고 신속한 시공이 가능한 선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 말뚝 확대부 공간의 절삭슬라임 등을 외부로 배출시킴과 동시에 확장체가 빠져나간 확경구 내부와 절삭슬라임이 빠져나간 곳에 시멘트계 접합채움재가 바로 채워지게 하여 말뚝 확대부 주변이 일체화되게 함으로써 말뚝의 침하를 최소화하는 선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 말뚝 외경부와 천공홀 벽면 사이의 공간을 막아 말뚝 선단부의 지반에 높은 밀도로 접합채움재를 채움으로써, 말뚝의 침하를 방지할 수 있는 선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 확경절삭과 동시에 말뚝확대부가 형성되어, 확경홀의 공벽이 이완되거나 무너지는 것을 방지할 수 있는 선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법을 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 말뚝 본체 및 상기 말뚝 본체의 하부에 결합되는 것으로 회전하면서 지름이 확장되는 확경구로 구성되어, 지중에 형성된 천공홀에 설치되는 선단 확장 말뚝으로, 상기 확경구는 상기 말뚝 본체의 하부에 결합되는 상부가이드부재; 상기 상부가이드부재 하부에 상부가이드부재와 일정 간격 이격되도록 구비되는 하부가이드부재; 상기 상부가이드부재와 하부가이드부재의 중앙을 서로 연결하는 것으로 외주면에 복수의 진출입공이 형성된 통 형상의 연결부재; 및 상기 연결부재 외측의 상부가이드부재와 하부가이드부재 사이에 설치되는 것으로 외측에 절삭팁이 결합된 호 형상의 날개부 및 상기 날개부 후단에 구비되는 것으로 상기 연결부재의 진출입공에 삽입되는 가압부로 구성되되, 연결부재 내측에서의 가압에 의해 가압부가 연결부재 외측으로 슬라이딩되어 상기 날개부가 상하부가이드부재의 외부로 돌출됨으로써 확경구의 지름을 확대하는 복수의 확장체; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 상부가이드부재와 하부가이드부재의 사이에는 양 측면과 내측이 개방된 ㄷ 형상으로 형성되어 내부에 인접하는 확장체의 날개부 측부가 수납되는 막음부재가 더 구비되되, 상기 막음부재는 확장체가 상하부가이드부재의 외부로 돌출될 때 확장체의 가압에 의해 상하부가이드부재의 외부로 같이 돌출되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 확장체는 연결부재 내에 주입되는 주입재의 가압에 외해 외부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 연결부재는 상부가 폐쇄되는 것으로 폐쇄된 면에는 가압용 주입재 주입구가 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 하부가이드부재에는 연결부재 내에 주입된 접합채움재를 확경구 하부로 배출하는 유출구가 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 하부가이드부재와 연결부재 상부의 폐쇄된 면 사이에는 확경구 하부의 잔여슬라임을 확경구 상부로 배출하는 배출통로가 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 상부가이드부재 및 하부가이드부재의 중앙에는 연결부재 내부와 연통되는 상부관통공 및 하부관통공이 각각 형성되고, 상기 가압체의 하부에는 하부로 갈수록 내측으로 기울어진 슬로프면이 형성되어 상기 슬로프면이 가압부를 가압하는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체의 슬로프면은 가압체 하부 전체에 걸쳐 형성되어 원추형 선단부로 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체는 원통 형상이고, 하부의 상기 확장체의 가압부에 대응되는 위치에 상기 슬로프면이 형성되도록 함몰된 복수의 안내홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체는 콘크리트 재질인 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체의 슬로프면에는 강판이 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체의 외주면에는 강판이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체의 상부에는 가압체에 타격력을 가하여 가압체를 하향 이동시키기 위한 해머비트가 결합되되, 서로 일체인 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체의 상부에는 가압체에 타격력을 가하여 가압체를 하향 이동시키기 위한 해머비트가 상하 왕복 이동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체의 상부 중앙에는 해머비트 하단이 삽입되는 삽입홈이 형성되고, 상기 가압체의 측면에는 상기 삽입홈에 연통되는 수평홈이 관통 형성되며, 상기 해머비트 하단에는 상기 수평홈에 대응되는 위치에는 상하 장공인 결합홈이 관통 형성되어 결합핀이 상기 수평홈과 결합홈을 관통하도록 삽입되어 해머비트와 가압체가 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 삽입홈의 저면에는 완충판이 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 해머비트에는 가압체에 고압의 압력유체를 공급하기 위한 유체통로가 형성되고, 상기 가압체에는 상면과 하단을 관통하도록 형성되어 압력유체를 확경구 내 공간으로 공급하는 유체공급로가 형성되며, 상기 상부가이드부재의 상부 중앙에는 상부관통공과 연통되는 가이드관체가 결합되고, 상기 가이드관체의 상부에는 해머비트에 타격력을 전달하기 위한 해머의 외주면을 감싸는 해머 반발방지용 케이스의 하단이 상단에 삽입되는 압력유체 유출방지 파이프가 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체에는 상면과 하단을 관통하도록 형성되어 압력유체를 확경구 내 공간으로 공급하는 유체공급로가 형성되고, 상기 하부가이드부재의 하부에는 하부관통공과 연통되도록 결합되는 것으로 측면 및 하면이 폐쇄된 슬라임유입방지구가 더 구비되되, 상기 슬라임유입방지구는 가압체의 가압에 의해 하부가이드부재와 분리되도록 하부가이드부재와 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 슬라임유입방지구의 측면에는 적어도 하나 이상의 압력유체배출구가 형성되고, 상기 압력유체배출구에는 내부 압력에 의해 외부로만 개방되는 역류방지마개가 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 역류방지마개는 원뿔대 형상으로 지름이 작은 일단이 슬라임유입방지구 내측으로 돌출되도록 압력유체배출구에 삽입되어 압력유체배출구를 폐쇄하고, 가압체의 가압에 의해 슬라임유입방지구의 외측으로 이동하여 압력유체배출구가 개방되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 역류방지마개는 압력유체배출구에 삽입되는 것으로 내측 일단이 개방되고 외측 타단이 폐쇄된 속이 빈 통 형상이고, 폐쇄된 타단은 일부가 절개되어 압력유체의 압력에 의해 외측으로 벌어져 개방되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 연결부재에는 유체공급로로부터 공급된 압력유체가 배출되는 적어도 하나 이상의 압력유체배출구가 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체의 상단 외주면에는 외측으로 돌출되어 가압체가 하향으로 일정 거리 이동시 상부가이드부재에 걸리는 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 확경구 또는 가압체를 가압하기 위한 타격부의 일측에는 가압체의 삽입 깊이를 측정하는 가압체 탐지부가 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 연결부재의 상부에는 가이드관체가 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 하부가이드부재의 하부에는 하부관통공과 연통되는 관 형상의 수직관입부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 상부가이드부재에는 접합채움재를 유입하는 유입구가 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 확장체의 날개부는 판 형상인 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 확장체의 가압부는 날개부와 분리되어 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 확장체는 상부면과 하부면 중 적어도 어느 하나가 돌출되고, 상기 상부가이드부재 또는 하부가이드부재에는 상기 확장체의 돌출된 부분이 삽입되어 확장체의 확장 방향을 가이드하는 가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 절삭팁은 확장체의 외측에 형성된 절삭팁 수용홈에 수납되었다가 확경구의 회전시 외부로 돌출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 확장체 또는 상하부가이드부재에는 확장체의 확장 길이를 제한하는 스토퍼가 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 절삭팁은 확장체의 날개부 외측에 일체로 돌출되게 형성되거나, 날개부 외측에 결합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 절삭팁은 용접봉을 녹여 확장체와 일체화한 용접절삭팁인 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 말뚝 본체는 기성콘크리트 말뚝 또는 강관 말뚝으로 상기 확경구는 말뚝 본체의 회전에 따라 회전되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 말뚝 본체의 상부에는 말뚝 본체를 회전시키기 위한 어댑터가 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 말뚝 본체는 현장타설말뚝인 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝을 제공한다.
아울러 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법에 관한 것으로, (a) 지반에 천공홀을 형성하는 단계; (b) 말뚝 본체의 저면에 확경구가 결합된 선단 확장 말뚝을 천공홀 내부에 삽입하는 단계; 및 (c) 말뚝을 회전시키면서 연결부재 상부면에 형성된 가압용 주입재 주입구를 통해 연결부재 내부에 주입재를 주입함으로써 확장체를 가압 돌출시켜 확장체의 절삭팁이 지반을 절삭하면서 상하부가이드부재 외부로 확장되도록 하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝의 시공 방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법에 관한 것으로, (a) 지반에 천공홀을 형성하는 단계; (b) 말뚝 본체의 저면에 확경구가 결합된 선단 확장 말뚝을 천공홀 내부에 삽입하는 단계; (c) 말뚝을 회전시키면서 상기 상부가이드부재의 상부관통공을 통해 가압체를 연결부재 내로 수직 방향으로 삽입하여 확장체의 가압부 후단을 가압하여 확장체가 지반을 절삭하면서 상하부가이드부재의 외부로 확장되도록 하는 단계; (d) 상기 연결부재의 내부 및 확경구와 하부가이드부재의 사이 공간에 경화 가능한 접합채움재를 주입하는 단계; 및 (e) 상기 접합채움재를 경화시키는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝의 시공 방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법에 관한 것으로, (a) 지반에 천공홀을 형성하는 단계; (b) 확경구를 천공홀 내부에 삽입하는 단계; (c) 확경구를 회전시키면서 연결부재 내측에서 가압부 후단을 가압하여 확장체가 지반을 절삭하면서 상하부가이드부재 외부로 확장되도록 하는 단계; 및 (d) 상기 확경구 상부에 철근망을 설치하고 콘크리트를 타설하여 현장타설말뚝을 형성하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝의 시공 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 별도의 확공드릴 없이 말뚝 본체 하부에 결합되는 확경구의 지름을 확대시켜 토사층에서 단단한 암반층까지 다양한 지층에서 신속하게 말뚝 선단 지반을 확경 절삭함과 동시에 말뚝 확대부를 형성할 수 있다. 이에 따라 말뚝의 본당 허용지지력이 크게 증가되므로, 말뚝 수량의 최소화 및 굴착 심도의 최적화가 가능하다. 따라서 뛰어난 경제성으로 각종 건축·토목 구조물의 기초용 말뚝에 광범위하게 적용할 수 있다.
둘째, 말뚝 확대부 체적만큼만 국부적으로 확장 천공할 수 있어 지반 천공량을 최소로 할 수 있다. 또한, 수평 방사상 확장되는 절삭팁에 의하여 과도한 절삭 없이 설계된 치수의 말뚝 확대부 단면을 제공해 줄 수 있으므로, 최소의 절삭작업량과 최소의 확장체 수량으로 지지력과 인발저항력을 크게 증가시킬 수 있다.
셋째, 해머비트의 타격과 함께 압력유체를 공급하여 절삭슬라임을 외부로 신속하게 배출시킬 수 있다. 따라서 말뚝 확대부의 형성 속도가 매우 빠를 뿐 아니라 주변이 깨끗하여 말뚝 확대부의 품질이 매우 우수하다.
넷째, 인접 확장체의 날개부를 수납하는 막음부재를 이용하여 말뚝 외주면과 천공홀 내주면 사이의 공간을 차단함으로써, 확경구 및 말뚝 선단부의 지반에 높은 밀도로 접합채움재를 채워 넣을 수 있으며, 말뚝의 장기 하중 작용시에도 말뚝 하부의 잔여슬라임이 외부로 빠져나갈 수가 없다. 따라서 말뚝 확대부의 모든 구성들을 일체화시켜 말뚝 선단부의 내구력이 크게 개선되며 말뚝의 장기 침하를 방지할 수 있다.
다섯째, 확장체에 결합된 절삭팁이 지반을 확경 절삭하는 동안 확경홀에 경질의 연속된 말뚝 확대부가 시공되므로, 확경 작업 중 확경홀의 공벽이 이완되거나 무너질 염려가 없다.
여섯째, 콤팩트한 장비의 사용으로 공간의 효율적 이용이 가능하다.
일곱째, 콘크리트 재질의 가압체를 이용하여 원가를 절감할 수 있으며, 콘크리트 가압체 외부에 강판을 결합하는 경우에는 자재비를 절감하면서 가압체의 파손을 방지할 수 있다.
여덟째, 하부가이드부재 하부에 슬라임유입방지구가 구비되는 경우에는 가압 초기에 하부슬라임이 확경구 내로 유입되는 것을 방지하면서 가압 후 절삭슬라임의 배출을 도와 해머비트의 원활한 작동을 돕는다.
아홉째, 연결부재 외주면에 압력유체배출구가 형성되는 경우에는 가압 진행 중 상하부가이드부재 사이로 압력유체를 배출할 수 있다.
도 1은 본 발명 선단 확장 말뚝을 구성하는 확경구의 실시예를 도시하는 사시도.
도 2는 상하부가이드부재의 내부로 확장체가 삽입된 확경구의 사시도.
도 3은 상하부가이드부재의 외부로 확장체가 돌출된 확경구의 사시도.
도 4는 본 발명 선단 확장 말뚝의 사시도.
도 5는 확경구 일부를 도시하는 분해사시도.
도 6은 본 발명 선단 확장 말뚝의 분해사시도.
도 7은 가압체의 다양한 실시예들을 도시하는 사시도.
도 8은 가압체의 다른 실시예들을 도시하는 단면도.
도 9 및 도 10은 상부에 해머비트가 결합된 가압체의 실시예들을 도시하는 사시도.
도 11은 해머비트와 가압체의 결합 관계를 도시하는 분해사시도.
도 12는 해머비트의 상하 진동에 의한 가압체의 이동을 나타내는 해머비트와 가압체의 단면사시도.
도 13은 도 12의 'A' 부분에 대한 확대사시도.
도 14는 가이드관체와 압력유체 유출방지 파이프가 구비된 본 발명 선단 확장 말뚝의 단면도.
도 15는 슬라임유입방지구가 구비된 본 발명 선단 확장 말뚝의 단면도.
도 16은 슬라임유입방지구의 실시예를 도시하는 저면사시도.
도 17은 역류방지마개에 의하여 압력유체배출구가 개폐되는 본 발명 선단 확장 말뚝을 도시하는 단면도.
도 18은 역류방지마개의 실시예를 도시하는 도면.
도 19는 연결부재에 압력유체배출구가 형성된 확경구 일부를 도시하는 저면사시도.
도 20은 압력유체가 배출되는 과정을 도시하는 본 발명 선단 확장 말뚝의 평면도 및 단면도.
도 21은 걸림턱이 형성된 본 발명 선단 확장 말뚝의 단면도.
도 22는 확경구의 다른 실시예를 도시하는 분해사시도.
도 23은 상하부가이드부재와 연결부재의 결합관계를 도시하는 단면사시도.
도 24는 확경구의 다른 실시예를 도시하는 단면사시도.
도 25는 확경구의 다른 실시예를 도시하는 저면도.
도 26은 확장체의 실시예를 도시하는 사시도.
도 27은 확장체의 다른 실시예를 도시하는 사시도.
도 28은 확장체의 또 다른 실시예를 도시하는 사시도.
도 29는 확경구의 다른 실시예를 도시하는 측면도.
도 30은 가이드관체가 구비된 확경구를 도시하는 사시도.
도 31은 가이드관체가 구비된 것으로, 상하부가이드부재의 내부로 확장체가 삽입된 확경구의 저면사시도.
도 32는 가이드관체가 구비된 것으로, 상하부가이드부재의 외부로 확장체가 돌출된 확경구의 저면사시도.
도 33은 확경구의 회전 방향에 따른 절삭팁의 수납 여부를 도시하는 확장체의 사시도.
도 34는 확장체와 막음부재의 실시예를 도시하는 사시도.
도 35는 해머에 의하여 가압되는 가압체가 설치된 본 발명 선단 확장 말뚝을 도시하는 사시도.
도 36은 해머에 의하여 가압되는 가압체가 설치된 본 발명 선단 확장 말뚝을 도시하는 단면도.
도 37은 본 발명 선단 확장 말뚝의 시공 방법의 단계별 공정을 도시하는 도면.
본 발명의 선단 확장 말뚝은 말뚝 본체 및 상기 말뚝 본체의 하부에 결합되는 것으로 회전하면서 지름이 확장되는 확경구로 구성되어, 지중에 형성된 천공홀에 설치되는 것으로, 상기 확경구는 상기 말뚝 본체의 하부에 결합되는 상부가이드부재; 상기 상부가이드부재 하부에 상부가이드부재와 일정 간격 이격되도록 구비되는 하부가이드부재; 상기 상부가이드부재와 하부가이드부재의 중앙을 서로 연결하는 것으로 외주면에 복수의 진출입공이 형성된 통 형상의 연결부재; 및 상기 연결부재 외측의 상부가이드부재와 하부가이드부재 사이에 설치되는 것으로 외측에 절삭팁이 결합된 호 형상의 날개부 및 상기 날개부 후단에 구비되는 것으로 상기 연결부재의 진출입공에 삽입되는 가압부로 구성되되, 연결부재 내측에서의 가압에 의해 가압부가 연결부재 외측으로 슬라이딩되어 상기 날개부가 상하부가이드부재의 외부로 돌출됨으로써 확경구의 지름을 확대하는 복수의 확장체; 로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 선단 확장 말뚝을 구성하는 확경구의 실시예를 도시하는 사시도이다.
본 발명의 선단 확장 말뚝은 지중에 형성된 천공홀에 설치되는 것으로, 말뚝 본체(10) 및 상기 말뚝 본체(10)의 하부에 결합되는 것으로 회전하면서 지름이 확장되는 확경구(20)로 구성된다.
상기 말뚝 본체(10)는 기성콘크리트 말뚝 또는 강관 말뚝으로 상기 확경구(20)는 말뚝 본체(10)의 회전에 따라 회전되도록 구성할 수 있다.
이때, 상기 말뚝 본체(10)의 상부에는 후술할 도 35 내지 도 36에서와 같이 말뚝 본체(10)를 회전시키기 위한 어댑터(60)가 결합 가능하다.
기성콘크리트 말뚝 또는 강관 말뚝으로 구성된 말뚝 본체(10)의 회전과 함께 확경구(20)의 확장체(24)가 방사상으로 확장하여 말뚝 확대부를 형성한다.
또한, 상기 말뚝 본체(10)는 현장타설말뚝으로 구성할 수 있다.
이 경우, 말뚝 본체(10)와 별도로 확경구(20)만 먼저 회전시켜 지반을 확경 절삭한 다음, 말뚝 본체(10)를 나중에 설치한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 확경구(20)는 상기 말뚝 본체(10)의 하부에 결합되는 상부가이드부재(21); 상기 상부가이드부재(21) 하부에 상부가이드부재(21)와 일정 간격 이격되도록 구비되는 하부가이드부재(22); 상기 상부가이드부재(21)와 하부가이드부재(22)의 중앙을 서로 연결하는 것으로 외주면에 복수의 진출입공(231)이 형성된 통 형상의 연결부재(23); 및 상기 연결부재(23) 외측의 상부가이드부재(21)와 하부가이드부재(22) 사이에 설치되는 것으로 외측에 절삭팁(243)이 결합된 호 형상의 날개부(242) 및 상기 날개부(242) 후단에 구비되는 것으로 상기 연결부재(23)의 진출입공(231)에 삽입되는 가압부(241)로 구성되되, 연결부재(23) 내측에서의 가압에 의해 가압부(241)가 연결부재(23) 외측으로 슬라이딩되어 상기 날개부(242)가 상하부가이드부재(21, 22)의 외부로 돌출됨으로써 확경구(20)의 지름을 확대하는 복수의 확장체(24); 로 구성된다.
상기 확경구(20)는 별도의 확공드릴 없이 말뚝 선단에 말뚝 본체(10)보다 지름이 확장된 말뚝 확대부를 신속하게 형성함으로써, 선단지지력 추가 확보로 말뚝의 허용지지력을 증가시킨다.
이에 따라 말뚝의 본당 허용지지력이 크게 증가되므로, 말뚝 수량의 최소화 및 굴착 심도의 최적화로 경제성 있는 시공이 가능하다. 아울러 말뚝 확대부 체적만큼만 국부적으로 확장 천공되므로 지반 천공량을 최소로 할 수 있다.
따라서 뛰어난 경제성으로 각종 건축·토목 구조물의 기초용 말뚝에 광범위하게 적용할 수 있다.
상기 확경구(20)는 말뚝 본체(10)의 하단에 용접 등의 방법으로 일체로 결합하여 말뚝 본체(10)의 회전에 따라 회전하도록 구성하거나, 말뚝 본체(10)와 분리하여 말뚝 본체(10)와 별도로 회전하도록 구성 가능하다.
상기 상하부가이드부재(21, 22)는 상호 상하로 일정 간격 이격되어 배치되는 것으로, 확장체(24)의 탈락을 방지함과 동시에 확장체(24)의 수평 방향으로의 확장을 가이드 한다.
도면에서는 전체적으로 원형 플레이트 형상의 상하부가이드부재(21, 22)가 각각 도시되었으나, 이에 국한되지 않고 다양한 형상의 실시예가 가능하다.
말뚝 본체(10)의 하단은 확경구(20)의 상부가이드부재 역할을 할 수도 있다.
상기 확장체(24)는 가압부(241)와 날개부(242)로 구성되며, 날개부(242) 외측에는 지반을 확경 절삭하는 절삭팁(243)이 결합된다.
상기 확장체(24)는 강재 등 경질의 금속이나 고분자 물질의 소재를 이용할 수 있다. 또한 확장체(24)로 초고강도 합금소재나 그래핀-금속 복합소재와 같은 공지의 나노카본 복합소재를 이용하면 확장체(24)의 강도가 향상되므로 절삭량을 줄일 수 있다.
상기 확장체(24)는 복수 개가 배치되며, 확장체(24)의 다양한 실시예가 후술할 도 26 내지 도 28에 도시된다.
상기 절삭팁(243)은 강재 등 경질의 재료로 제작 가능하며, 용접봉을 녹여 확장체(24)와 일체화한 용접절삭팁으로 구성할 수도 있다.
용접봉은 통상 망간봉으로 강도가 매우 강하고 내구성이 뛰어나며 확장체(24) 단부에 간단하게 설치할 수 있다. 따라서 용접봉을 확장체(24) 단부에 설치하고 녹여서 용접살을 형성하여 일체화한 용접절삭팁을 이용할 수 있다.
상기 절삭팁(243)은 확장체(24)의 날개부(242) 외측에 일체로 돌출되게 형성되거나, 날개부(242) 외측에 결합하여 형성할 수 있다.
상기 절삭팁(243)은 원하는 치수대로 지반을 절삭하도록 할 수 있으며, 이에 따라 설계된 치수의 말뚝 확대부 단면을 형성할 수 있다. 따라서 최소의 절삭작업량과 최소의 확장체(24) 수량으로 말뚝 지지력과 인발저항력을 크게 증가시키는 것이 가능하다.
상기 확장체(24)는 말뚝 시공 완료 후 확대된 상태로 말뚝 확대부의 영구적인 보강재 역할을 한다.
본 발명에서 상기 확장체(24)는 연결부재(23) 내에 주입되는 주입재의 가압에 의해 외부로 돌출될 수 있다.
이 경우, 상기 연결부재(23)는 상부가 폐쇄되는 것으로, 폐쇄된 면에는 가압용 주입재 주입구(261)가 관통 형성될 수 있다.
또는 도 3 등에 도시된 바와 같이 별도의 커버부재(26)로 연결부재(23)의 상부를 덮어 폐쇄할 수 있는데, 상기 커버부재(26)에 가압용 주입재 주입구(261)가 형성된다. 이 경우 상부가이드부재(21)에는 상부관통공(211) 형성된다.
이 밖에 별도의 커버부재(26) 없이 상부가이드부재(21)가 연결부재(23)를 폐쇄하도록 하고 상부가이드부재(21)에 가압용 주입재 주입구(261)를 형성할 수도 있다. 이 경우 상부가이드부재(21)에는 상부관통공(211)을 따로 형성할 필요가 없다.
상기 가압용 주입재 주입구(261)를 통하여 연결부재(23) 내부로 주입재를 주입하면, 주입재의 주입압에 의하여 확장체(24) 후단에 구비된 가압부(241)가 가압된다. 그리고 이에 따라 가압부(241)가 연결부재(23) 외주면에 형성된 진출입공(231)을 통하여 연결부재(23) 외측으로 슬라이딩되면서, 날개부(242)가 상하부가이드부재(21, 22)의 외부로 돌출된다.
상기 주입재는 시멘트계 접합채움재, 특히 시멘트 그라우트를 사용하는 것이 바람직하다.
아울러 상기 접합채움재는 확경구(20) 내부에 채워지는 것으로, 경화된 후 확경구(20)를 구성하는 다른 구성들과 일체화된다. 또한, 접합채움재는 말뚝 확대부 주변 지반을 밀실하게 채워, 견고한 말뚝 확대부를 형성한다.
그리고 접합채움재는 상기 가압용 주입재 주입구(261)를 통하여 주입될 수 있다.
상기 가압용 주입재 주입구(261)에 외부 호스를 연결하여 외부에서 접합채움재를 공급하는 경우, 상기 호스 하단을 묵직한 강재로 형성하여 가압용 주입재 주입구(261)에 착탈 가능하게 결합할 수 있다.
또한, 도 25에서와 같이 상기 하부가이드부재(22)에는 연결부재(23) 내에 주입된 접합채움재를 확경구(20) 하부로 배출하는 유출구(221)가 형성될 수 있다. 이로써, 접합채움재가 확경구(20) 하부로 배출되어 말뚝 하부를 가압하여 구근을 형성한다.
상기 하부가이드부재(22)와 연결부재(23) 상부의 폐쇄된 면 사이에는 확경구(20) 하부의 잔여슬라임을 확경구(20) 상부로 배출하는 배출통로(262)가 관통 형성될 수 있다.
상기 배출통로(262)는 확경구(20) 하부의 지하수 등을 포함한 잔여슬라임을 유체에 의해 외부로 배출함으로써, 말뚝 확대부의 우수한 콘크리트 품질을 확보할 수 있도록 한다.
통상 확경구(20)가 결합된 말뚝 본체(10)는 지반 천공 완료 후 근입되는 것이므로, 천공홀 바닥면에 잔여슬라임이 쌓여 있게 된다. 이러한 잔여슬라임은 말뚝 침하의 원인으로 작용하므로, 말뚝 선단을 확경하면서 천공홀 바닥의 잔여슬라임을 외부로 배출하여야 한다.
이를 위하여 상기 가압용 주입재 주입구(261)에 슬라임 배출용 유체를 주입하면 주입된 유체가 하부가이드부재(22)에 형성된 유출구(221)를 통하여 확경구(20) 하부와 천공홀 바닥면 사이에 쌓인 슬라임 측으로 배출된다. 슬라임 배출용 유체의 주입이 계속되면 유체의 압력이 증가하여 잔여슬라임이 하부가이드부재(22)에 형성된 복수의 배출통로(262)를 통하여 상부로 밀려 올라가 배출된다.
상기 슬라임 배출용 유체로는 압축공기, 압력 공급되는 물, 경화 가능한 접합채움재 등을 이용할 수 있다.
이중 압축공기와 물은 나중에 별도의 접합채움재를 주입하는 과정이 수반되므로, 처음부터 접합채움재를 슬라임 배출용 유체로 사용함이 바람직하며, 압축공기를 함께 사용하는 것이 가장 효과적이다.
상기 접합채움재는 경화 가능한 시멘트 그라우트, 모르타르, 콘크리트와 같이 접합성이 우수하고 경화 후 높은 강도를 갖는 재료를 사용할 수 있으며, 이중에서도 그라우트가 주입 및 슬라임 배출에 유리하다.
뿐만 아니라, 접합채움재로 팽창성 그라우트를 주입하면, 확경구(20) 하부와 천공홀 사이에 주입된 팽창성 그라우트가 경화되면서 팽창하여 지반 강성을 더욱 증가시키며, 이로 인하여 침하량 또한 최소화할 수 있다.
또한, 절삭팁(243)에 의하여 지반 절삭시 발생하는 슬라임 또한 외부로 배출되지 않으면 이후의 확경 절삭 작업을 곤란하게 할 수 있다. 따라서 이러한 확경 절삭된 슬라임 또한 앞서 설명한 슬라임 배출용 유체와 함께 상기 배출통로(262)를 통하여 외부로 배출한다.
도 2는 상하부가이드부재의 내부로 확장체가 삽입된 확경구의 사시도이고, 도 3은 상하부가이드부재의 외부로 확장체가 돌출된 확경구의 사시도이다.
도 2 내지 도 3에서와 같이, 상기 상부가이드부재(21)와 하부가이드부재(22)의 사이에는 양 측면과 내측이 개방된 ㄷ 형상으로 형성되어 내부에 인접하는 확장체(24)의 날개부(242) 측부가 수납되는 막음부재(25)가 더 구비될 수 있다.
상기 막음부재(25)는 상하부가이드부재(21, 22) 사이에 위치되었다가, 도 3에서와 같이 확장체(24)가 상하부가이드부재(21, 22)의 외부로 돌출될 때 확장체(24)의 가압에 의해 상하부가이드부재(21, 22)의 외부로 같이 돌출된다.
이에 따라 확장체(24)의 확장 후 인접 확장체(24) 사이의 공간에 막음부재(25)가 위치되게 되므로, 평면에서 보아 틈새 없는 연속적인 말뚝 확대부의 형성이 가능하다.
특히, 주입재의 가압에 의해 확장체(24)가 외부로 돌출되는 경우, 막음부재(25)에 의하여 접합채움재가 외부로 누출되지 않는다. 그리고 확장체(24)와 막음부재(25)에 의하여 말뚝 외주면과 천공홀 내주면 사이의 공간이 차단되므로 말뚝 선단부의 지반에 높은 밀도로 접합채움재를 채워 넣을 수 있다. 이로써 접합채움재에 의하여 말뚝 확대부의 모든 구성들을 일체화시켜 말뚝 선단부의 내구력이 크게 개선되며, 이에 따라 말뚝 침하를 방지할 수 있다.
또한, 가압체(30)에 의하여 확장체(24)가 외부로 돌출되는 경우, 후술할 도 29에서와 같이 확장체(24)의 날개부(242) 하부와 하부가이드부재(22)의 상부 사이에 형성된 절삭슬라임 배출통로(224)를 통하여 절삭 슬라임이 확경 절삭과 함께 확경구(20) 상부로 자연스럽게 배출된다.
상기 막음부재(25) 또한 확장체(24)와 마찬가지로 말뚝 선단부를 지지하기에 적합하도록 강재 등 경질의 판체를 이용함이 바람직하며, 말뚝 시공 완료 후 확대된 상태로 말뚝 확대부를 영구적으로 보강한다.
도 4는 본 발명 선단 확장 말뚝의 사시도이고, 도 5는 확경구 일부를 도시하는 분해사시도이며, 도 6은 본 발명 선단 확장 말뚝의 분해사시도이다.
상기 확장체(24)는 주입재의 가압에 의하여 외부로 돌출되거나 가압체(30)의 가압에 의하여 외부로 돌출될 수 있다.
후자의 경우, 상기 상부가이드부재(21) 및 하부가이드부재(22)의 중앙에는 연결부재(23) 내부와 연통되는 상부관통공(211) 및 하부관통공(222)이 각각 형성되고, 상기 가압체(30)의 하부에는 하부로 갈수록 내측으로 기울어진 슬로프면(31)이 형성되어 상기 슬로프면(31)이 가압부(241)를 가압한다.
상기 가압체(30)는 확장체(24)를 가압하는 것으로, 가압체(30)가 상부관통공(211)을 통하여 연결부재(23) 내로 수직 방향으로 삽입되면, 가압체(30)의 슬로프면(31)이 가압부(241) 후단을 수평 방향으로 가압하여 확장체(24)의 날개부(242)가 외측으로 이동하여 확경구(20)가 확장된다.
도 6에서와 같이, 가압부(241)의 후단에는 가압체(30)의 슬로프면(31)에 대응되도록 경사면이 형성될 수 있다.
상기 확장체(24)는 가압체(30)의 타격 또는 진동에 의한 가압력과 말뚝 본체(10)의 회전력을 이용하여 확경 절삭을 진행하므로, 절삭 속도가 빠르고 토사층에서 단단한 암반층까지 다양한 지층에서 확경 절삭이 가능하다.
도 7은 가압체의 다양한 실시예들을 도시하는 사시도이다.
도 7의 (a)에서와 같이, 상기 가압체(30)의 슬로프면(31)은 가압체(30) 하부 전체에 걸쳐 형성되는 원추형 선단부로 구성할 수 있다.
또는 도 7의 (b)에서와 같이, 상기 가압체(30)는 원통 형상이고, 하부의 상기 확장체(24)의 가압부(241)에 대응되는 위치에 상기 슬로프면(31)이 형성되도록 함몰된 복수의 안내홈(32)이 형성되도록 구성할 수도 있다.
상기 안내홈(32)은 원통 하단으로 갈수록 원통 내측으로 슬로프면(31)을 형성하도록 경사지면서 함몰되며, 인접하는 복수의 안내홈(32)은 상호 유격 거리를 동일하게 구성할 수 있다.
따라서 안내홈(32)은 확장체(24)의 복수의 인접하는 가압부(241)가 서로 일정한 거리를 유지하면서 확경구(20) 외측으로 방사상으로 확경되도록 가이드한다.
도 8은 가압체의 다른 실시예들을 도시하는 단면도이다.
가압체(30)는 강재 가압체보다 저가인 콘크리트(C) 재질로 구성할 수 있다.
이 경우 가압체(30)는 가압에 의한 파손 발생의 우려가 있으므로, 1회 사용 후 말뚝 하부 지반에 관입된 상태로 영구 존치시킨다. 따라서 말뚝 하부 지반의 밀도가 증가하여 지반을 보강하고, 말뚝 내측면에서 발생한 슬러지가 확경구(20) 내로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
콘크리트(C) 재질의 가압체(30)의 경우, 도 8의 (a)에서와 같이 가압부(241)와 접촉하는 가압체(30)의 슬로프면(31)에는 강판(33)을 결합하여 보강할 수 있다.
또는 도 8의 (b)에서와 같이, 상기 가압체(30)의 외주면을 강판(33)으로 보강할 수 있다.
도 8의 (b)의 경우, 슬로프면(31)을 비롯하여 가압체(30)의 외주면 전체에 강판(33)이 위치되므로, 강판(33) 내부에 콘크리트(C)를 충전하여 가압체(30)를 제작할 수 있다.
따라서 가압에 의하여 가압체(30)가 파손되지 않으면서 가압체(30) 제작에 소요되는 자재비를 절감할 수 있다.
도 9 및 도 10은 상부에 해머비트가 결합된 가압체의 실시예들을 도시하는 사시도이다.
도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 가압체(30)의 상부에는 가압체(30)에 타격력을 가하여 가압체(30)를 하향 이동시키기 위한 해머비트(40)가 결합되되, 서로 일체를 이루도록 구성할 수 있다.
이 경우, 해머비트(40)와 가압체(30)가 서로 일체를 이루도록 구성되므로, 타격에 의하여 해머비트(40)와 가압체(30) 사이가 손상되지 않는다.
그리고 해머비트(40)의 타격력이 가압체(30)에 직접 전달되므로, 가압체(30)가 해머비트(40)와 같이 상하로 진동하며 하향 가압한다.
상기 가압체(30)는 지반 확장 완료 후 해머비트(40) 회수시 함께 회수된다.
아울러 도 10에서와 같이, 상기 가압체(30)의 상부에는 가압체(30)에 타격력을 가하여 가압체(30)를 하향 이동시키기 위한 해머비트(40)가 상하 왕복 이동 가능하게 결합될 수 있다.
상기 가압체(30)는 지반 확장 완료 후 해머비트(40) 회수시 함께 회수된다.
도 11은 해머비트와 가압체의 결합 관계를 도시하는 분해사시도이고, 도 12는 해머비트의 상하 진동에 의한 가압체의 이동을 나타내는 해머비트와 가압체의 단면사시도이며, 도 13은 도 12의 'A' 부분에 대한 확대사시도이다.
도 11 내지 도 12에서 볼 수 있는 바와 같이, 도 10의 실시예의 경우 상기 가압체(30)의 상부 중앙에는 해머비트(40) 하단이 삽입되는 삽입홈(34)이 형성되고, 상기 가압체(30)의 측면에는 상기 삽입홈(34)에 연통되는 수평홈(35)이 관통 형성되며, 상기 해머비트(40) 하단에는 상기 수평홈(35)에 대응되는 위치에는 상하 장공인 결합홈(41)이 관통 형성되어 결합핀(P)이 상기 수평홈(35)과 결합홈(41)을 관통하도록 삽입되어 해머비트(40)와 가압체(30)가 결합될 수 있다.
이로써, 해머비트(40)가 상하 왕복 이동 가능하게 가압체(30)에 결합된다.
즉, 결합핀(P)에 의하여 가압체(30)와 해머비트(40)가 분리되지는 않지만, 장공인 결합홈(41)의 구성에 의하여 해머비트(40)가 상하로 왕복 운동하면서 가압체(30)를 타격한다.
도 12의 (a) 및 (b)는 각각 해머비트(40)의 하부 이동 및 상부 이동시 가압체(30)를 도시한다.
해머비트(40)는 상하로 진동하면서 가압체(30)를 타격하지만, 도 12의 (a)에서와 같이 가압체(30)는 해머비트(40)의 하향 타격에 의해서만 하향으로 가압된다. 따라서 안정적으로 가압체(30)를 타격할 수 있다.
이때, 타격에 의하여 해머비트(40)와 가압체(30)가 접촉되는 부분이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 삽입홈(34)의 저면에는 완충판(37)이 구비될 수 있다.
도 12의 (a) 및 도 13에서 볼 수 있는 바와 같이, 가압체(30)의 수평홈(35) 내주면에는 결합핀(P)의 탈락 방지를 위한 스냅링(R)이 결합되는 스냅링홈(36)이 형성될 수 있다.
도 14는 가이드관체와 압력유체 유출방지 파이프가 구비된 본 발명 선단 확장 말뚝의 단면도이다.
도 14에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 해머비트(40)에는 가압체(30)에 고압의 압력유체를 공급하기 위한 유체통로(42)가 형성되고, 상기 가압체(30)에는 상면과 하단을 관통하도록 형성되어 압력유체를 확경구(20) 내 공간으로 공급하는 유체공급로(38)가 형성되며, 상기 상부가이드부재(21)의 상부 중앙에는 상부관통공(211)과 연통되는 가이드관체(28)가 결합되고, 상기 가이드관체(28)의 상부에는 해머비트(40)에 타격력을 전달하기 위한 해머(52)의 외주면을 감싸는 해머 반발방지용 케이스(51)의 하단이 상단에 삽입되는 압력유체 유출방지 파이프(281)가 구비될 수 있다.
상기 압력유체 유출방지 파이프(281)는 유체통로(42)와 유체공급로(38)를 통하여 공급되는 압력유체가 확경구(20) 상부로 누출되어 압력이 떨어지는 것을 방지하기 위하여 가이드관체(28) 상부에 결합되어 해머 반발방지용 케이스(51) 하부와 함께 가압체(30) 상단을 밀폐한다.
압력유체는 압축공기 또는 물 등으로 구성할 수 있다.
도 15는 슬라임유입방지구가 구비된 본 발명 선단 확장 말뚝의 단면도이다.
본 발명에서 상기 가압체(30)에는 상면과 하단을 관통하도록 형성되어 압력유체를 확경구(20) 내 공간으로 공급하는 유체공급로(38)가 형성되고, 상기 하부가이드부재(22)의 하부에는 하부관통공(222)과 연통되도록 결합되는 것으로 측면 및 하면이 폐쇄된 슬라임유입방지구(27)가 더 구비되되, 상기 슬라임유입방지구(27)는 가압체(30)의 가압에 의해 하부가이드부재(22)와 분리되도록 하부가이드부재(22)와 결합되도록 구성할 수 있다.
도 15의 (a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 가압체(30)의 가압 초기에는 슬라임유입방지구(27)에 의하여 하부슬라임이 확경구(20) 내로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 가압체(30)가 하부로 이동하여 확장체(24)가 확장된 직후에는 가압체(30)가 하부관통공(222)을 폐쇄하므로 하부슬라임이 확경구(20) 내부로 유입되지 않는다.
이후 도 15의 (b)에서와 같이 가압체(30)가 보다 하향 이동하여 슬라임유입방지구(27)가 하부가이드부재(22)로부터 탈락하면, 압력유체가 하부가이드부재(22)와 슬라임유입방지구(27) 사이로 배출되므로 절삭슬라임의 배출을 도와 해머비트(40)의 원활한 작동이 가능하다.
도 16은 슬라임유입방지구의 실시예를 도시하는 저면사시도이고, 도 17은 역류방지마개에 의하여 압력유체배출구가 개폐되는 본 발명 선단 확장 말뚝을 도시하는 단면도이며, 도 18은 역류방지마개의 실시예를 도시하는 도면이다.
앞서 설명한 도 15의 실시예의 경우, 상기 슬라임유입방지구(27)의 측면에는 적어도 하나 이상의 압력유체배출구(271)가 형성되고, 상기 압력유체배출구(271)에는 내부 압력에 의해 외부로만 개방되는 역류방지마개(272)가 구비될 수 있다.
상기 압력유체배출구(271)는 가압체(30)의 가압에 의하여 슬라임유입방지구(27)가 탈락하기 전까지 압력유체의 배출을 담당한다.
상기 역류방지마개(272)는 외부슬라임이 슬라임유입방지구(27) 내로 유입되는 것을 방지한다.
도 16 및 도 17에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 역류방지마개(272)는 원뿔대 형상으로 지름이 작은 일단이 슬라임유입방지구(27) 내측으로 돌출되도록 압력유체배출구(271)에 삽입되어 압력유체배출구(271)를 폐쇄하고, 가압체(30)의 가압에 의해 슬라임유입방지구(27)의 외측으로 이동하여 압력유체배출구(271)가 개방되도록 구성할 수 있다.
원뿔대 형상의 역류방지마개(272)는 외부 압력에 대하여 압력유체배출구(271)를 더욱 폐쇄하고, 내부 압력에 대하여 외부로 탈락하여 압력유체배출구(271)를 용이하게 개방한다.
도 17의 (a)는 가압체(30)의 가압 전으로, 역류방지마개(272)가 압력유체배출구(271)를 폐쇄하므로, 외부슬라임이 슬라임유입방지구(27) 내부로 유입되지 않는다.
도 17의 (b)는 가압체(30)의 가압 후를 도시하는 것으로, 확장체(24) 확장 후 가압체(30)의 가압에 의하여 역류방지마개(272)가 압력유체배출구(271)로부터 탈락하여 압력유체배출구(271)가 개방된다.
또는 도 18에서와 같이, 상기 역류방지마개(272)는 압력유체배출구(271)에 삽입되는 것으로 내측 일단이 개방되고 외측 타단이 폐쇄된 속이 빈 통 형상이고, 폐쇄된 타단은 일부가 절개되어 압력유체의 압력에 의해 외측으로 벌어져 개방되도록 구성할 수 있다.
따라서 도 18의 (b)에서와 같이, 외부 압력에 의해서는 역류방지마개(272)의 폐쇄된 타단 측의 절개된 부분이 닫혀 있게 된다.
반대로 도 18의 (a) 및 (c)에서와 같이, 내부에서 압력유체의 압력 발생시에는 역류방지마개(272)의 폐쇄된 타단 측의 절개된 부분이 외측으로 열려 압력유체가 외부로 배출된다.
도 19는 연결부재에 압력유체배출구가 형성된 확경구 일부를 도시하는 저면사시도이고, 도 20은 압력유체가 배출되는 과정을 도시하는 본 발명 선단 확장 말뚝의 평면도 및 단면도이다.
도 19에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 연결부재(23)에는 유체공급로(38)로부터 공급된 압력유체가 배출되는 적어도 하나 이상의 압력유체배출구(232)가 관통 형성될 수 있다.
즉, 유체공급로(38)로부터 공급된 압력유체를 상하부가이드부재(21, 22) 사이로 배출할 수 있도록 연결부재(23)의 외주면에는 압력유체배출구(232)를 관통 형성할 수 있다.
상기 압력유체배출구(232)를 통한 압력유체의 배출과정은 도 20을 참조하여 설명한다.
도 20의 (a)는 가압체(30)의 가압 전, 즉 압력유체의 배출 전 단계를 나타낸다.
가압이 진행되면, 도 20의 (b)에서와 같이 연결부재(23)의 압력유체배출구(232) 1 곳을 통하여 압력유체가 배출된다.
이후 가압이 더욱 진행되면, 도 20의 (c)에서와 같이 슬라임유입방지구(27)의 역류방지마개(272)가 개방되면서, 슬라임유입방지구(27)의 압력유체배출구(271)와 연결부재(23)의 압력유체배출구(232) 2 곳을 통하여 압력유체가 배출된다.
마지막으로 가압이 완료된 경우에는 도 20의 (d)에서와 같이 슬라임유입방지구(27)가 탈락되므로, 슬라임유입방지구(27)와 하부가이드부재(22) 사이의 개방된 공간, 슬라임유입방지구(27)의 압력유체배출구(271)와 연결부재(23)의 압력유체배출구(232) 3 곳을 통하여 압력유체가 배출된다.
따라서 절삭슬라임의 원활한 배출이 가능하다.
도 21은 걸림턱이 형성된 본 발명 선단 확장 말뚝의 단면도이다.
도 21에서와 같이, 상기 가압체(30)의 상단 외주면에는 외측으로 돌출되어 가압체(30)가 하향으로 일정 거리 이동시 상부가이드부재(21)에 걸리는 걸림턱(39)이 형성될 수 있다.
상기 걸림턱(39)은 복수의 말뚝의 삽입되는 깊이를 동일하게 할 수 있으므로, 말뚝의 품질 관리가 용이하다.
아울러 도면에는 미도시되었으나, 상기 확경구(20) 또는 가압체(30)를 가압하기 위한 타격부의 일측에는 가압체(30)의 삽입 깊이를 측정하는 가압체 탐지부가 더 구비될 수 있다.
가압체 탐지부는 가압체(30)의 삽입 깊이를 확인하여 실제 확장체(24)가 확장되었는지 여부를 확인하며, 가압체(30)의 삽입 깊이에 따라 확장체(24)의 확경 지름을 계산할 수 있도록 한다.
가압체(30)의 삽입 깊이는 별도의 디스플레이부에 의하여 영상으로 나타낼 수 있으며, 가압체(30)가 사전 설정된 깊이에 도달할 경우 음향이나 알림등 등으로 알려줄 수 있는 신호부가 더 구비될 수도 있다.
가압체 탐지부는 카메라, 위치 감지 센서, 접촉 센서 등으로 구성할 수 있다.
도 22는 확경구의 다른 실시예를 도시하는 분해사시도이다.
도 22, 도 26 내지 도 27에서와 같이, 상기 확장체(24)는 상부면과 하부면 중 적어도 어느 하나가 돌출되고, 상기 상부가이드부재(21) 또는 하부가이드부재(22)에는 상기 확장체(24)의 돌출된 부분이 삽입되어 확장체(24)의 확장 방향을 가이드하는 가이드홈(212, 223)이 형성될 수 있다.
따라서 날개부(242)의 상하 돌출된 부분이 가이드홈(212, 223)에 각각 삽입되므로, 각 확장체(24)는 가이드홈(212, 223)을 따라 일정한 방향으로 확장될 수 있다.
도 22 및 도 30 등에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 상부가이드부재(21)에는 유입구(213)가 복수 개 형성될 수 있으며, 유입구(213)를 통하여 그라우트 등 접합채움재가 주입될 수 있다.
또한, 상기 하부가이드부재(22)에는 연결부재(23) 내에 주입된 접합채움재를 확경구(20) 하부로 배출하는 유출구(221)가 형성된다.
도 23은 상하부가이드부재와 연결부재의 결합관계를 도시하는 단면사시도이고, 도 24는 확경구의 다른 실시예를 도시하는 단면사시도이며, 도 25는 확경구의 다른 실시예를 도시하는 저면도이다.
주입재의 가압에 의하여 확장체(24)가 외부로 돌출되는 경우, 폐쇄된 연결부재(23) 상부면에는 가압용 주입재 주입구(261)가 형성되거나, 도 24에서와 같이 상기 연결부재(23)의 상부를 폐쇄하는 것으로 가압용 주입재 주입구(261)가 관통 형성된 커버부재(26)가 결합된다.
이로써, 접합채움재가 확경구(20) 상부로 누출되지 않고, 도 25에서와 같이 상기 하부가이드부재(22)에 형성된 유출구(221)를 통하여 확경구(20) 하부로 주입되어 구근을 형성할 수 있다.
아울러 도 24에서는 상기 하부가이드부재(22)와 연결부재(23)의 상부면 사이를 관통하는 배출통로(262)를 복수 개 확인할 수 있다. 상기 배출통로(262)는 확경구(20) 하부의 잔여슬라임을 확경구(20) 상부로 배출한다.
도 26 내지 도 28은 확장체의 다양한 실시예를 도시하는 사시도이고, 도 29는 확경구의 다른 실시예를 도시하는 측면도이다.
도 26 내지 도 28에 도시된 확장체(24)는 주입재나 가압체(30)의 가압에 의하여 외부로 돌출되는 확장체(24)에 모두 적용 가능하다.
도 26에서와 같이, 상기 확장체(24)의 날개부(242)는 판 형상으로 구성할 수 있다.
또한, 도 27 내지 도 28에서와 같이, 상기 날개부(242)는 중앙부의 두께가 양측보다 두껍게 형성할 수도 있다.
이 경우, 도 29에서와 같이, 상기 확장체(24)의 날개부(242) 양측 하부와 상기 하부가이드부재(22)의 상부 사이에는 절삭슬라임 배출통로(224)가 형성될 수 있다.
아울러 상기 확장체(24)의 가압부(241)와 날개부(242)는 도 26 및 도 28에서와 같이 일체로 형성하거나, 도 27에서와 같이 분리되도록 구성할 수 있다.
도 30은 가이드관체가 구비된 확경구를 도시하는 사시도이고, 도 31은 가이드관체가 구비된 것으로 상하부가이드부재의 내부로 확장체가 삽입된 확경구의 저면사시도이며, 도 32는 가이드관체가 구비된 것으로 상하부가이드부재의 외부로 확장체가 돌출된 확경구의 저면사시도이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서 상기 확장체(24)의 가압부(241)는 가압체(30)의 가압에 의하여 외부로 돌출될 수 있는데, 이 경우 상기 하부가이드부재(22)에는 도 31 내지 도 32에서와 같이 가압체(30)가 통과될 수 있는 하부관통공(222)이 형성될 수 있다.
상기 하부관통공(222)은 도 31에서와 같이 가압체(30)의 가압 전에는 복수의 확장체(24)에 의하여 막힌 상태를 유지하였다가, 가압체(30)의 삽입에 의하여 도 32에서와 같이 개방된 상태가 된다.
이때, 도 30 내지 도 32에서와 같이 상기 연결부재(23)의 상부에는 가이드관체(28)가 결합될 수 있다.
상기 가이드관체(28)는 연결부재(23) 상부로 일정 길이 돌출되도록 연결부재(23)와 일체로 형성되거나 연결부재(23)에 별도로 결합할 수 있다.
상기 가이드관체(28)는 연결부재(23) 상부로 연장된 높이만큼 외측에 시멘트계 접합채움재를 미리 채워두면 상부 가압용 주입재 주입구(261)를 통해 확장체(24)가 빠져나간 확경구(20) 내부에 접합채움재가 저절로 채워진다.
또한, 후술할 도 36에서 볼 수 있는 바와 같이 하부가이드부재(22)의 하부에는 하부관통공(222)과 연통되는 관 형상의 수직관입부(29)가 더 구비될 수 있다.
상기 수직관입부(29)는 하단 측면에 복수의 홈부가 형성될 수 있으며, 말뚝 본체(10)의 회전에 의하여 천공홀 바닥면을 톱니와 같은 형태로 회전하면서 근입하여 천공홀 바닥면에 쌓인 잔여슬라임을 수직관입부(29) 외부로 쉽게 배출한다.
도 33은 확경구의 회전 방향에 따른 절삭팁의 수납 여부를 도시하는 확장체의 사시도이고, 도 34는 확장체와 막음부재의 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 33에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 절삭팁(243)은 확장체(24)의 외측에 형성된 절삭팁 수용홈(245)에 수납되었다가 확경구(20)의 회전시 외부로 돌출되도록 구성될 수 있다.
절삭팁(243)이 확장체(24) 외부로 돌출 형성된 경우에는 직천공이 완료된 천공홀에 확경구(20)가 결합된 말뚝 본체(10)를 근입할 때 천공홀 내주면과 절삭팁(243)이 서로 부딪히게 된다.
이와 같이 절삭팁(243)이 천공홀 내주면과 간섭되는 것을 방지하기 위하여, 도 33의 (a)에서와 같이 확경구(20)를 절삭팁(243)이 절삭팁 수용홈(245)에 수납된 상태로 천공홀에 근입한다. 이후, 확경구(20)의 근입이 완료되면 말뚝 본체(10)를 회전시키면서 도 33의 (b)에서와 같이 절삭팁(243)을 외부로 돌출시키면서 지반을 확경 절삭한다.
이로써 절삭팁(243)이 지반을 확경 절삭하는 동안 확경홀에 경질의 연속 말뚝 확대부를 시공할 수 있으므로, 확경 작업 중 확경홀의 공벽이 이완되거나 무너질 염려가 없다.
상기 절삭팁(243)은 외부의 제어나 가압체(30)의 가압에 의하여 확장체(24) 외측으로 돌출되도록 구성할 수도 있다.
뿐만 아니라, 도 33에서와 같이 상기 확장체(24) 또는 상하부가이드부재(21, 22)에는 확장체(24)의 확장 길이를 제한하는 스토퍼(S)가 구비될 수 있다.
상기 스토퍼(S)는 확장체(24)의 하부 또는 상하부가이드부재(21, 22)의 일면에 돌출 형성되어, 확장체(24)가 확장되는 길이를 제한함으로써 말뚝 확장부를 설계된 크기대로 형성할 수 있도록 한다.
상기 확장체(24)는 도 34의 (a)에서와 같이 가압부(241) 후단을 상부로 일정 길이 연장시켜 스토퍼(S)를 형성할 수 있고, 도 34의 (b)에서와 같이 확장체(24)의 확경이 용이하도록 날개부(242) 전단 상면에 경사면을 형성하면서 절삭팁의 개소를 감소시킬 수도 있다.
또한, 도 34의 (c)에서와 같은 U형상의 막음부재(25)도 ㄷ형상의 막음부재(25)에 포함된다고 할 수 있다.
도 35와 도 36은 각각 해머에 의하여 가압되는 가압체가 설치된 본 발명 선단 확장 말뚝을 도시하는 사시도와 단면도이다.
상기 가압체(30)가 가압부(241) 후단을 가압하여 확장체(24)가 외부로 돌출되는 경우, 가압체(30)는 진동 또는 타격에 의해 확장체(24)를 가압하여 확장체(24)를 방사상으로 확장하면서 지반을 확경 절삭한다.
이때, 상기 가압부(241) 후단에 형성된 경사면(244)은 돌출부 없이 매끈한 면으로 형성하여 가압체(30)와 경사면(244) 간의 접촉시 마찰력을 최소화할 수 있으며, 마찰력 감소를 위하여 그리스 등을 도포할 수도 있다. 이로써, 신속한 확경 절삭 및 말뚝 확대부 형성이 가능하고 가압부(241)의 파손 가능성이 감소된다.
상기 가압체(30)는 말뚝 본체(10) 내에서 상하로 이동 가능하며, 상부의 무게추나 해머에 의한 타격 또는 진동에 의하여 경사면(244)을 타고 하강하면서 가압부(241) 후단을 수평 방향으로 가압한다.
도 35 내지 도 36은 타격에 의하여 가압체(30)를 가압하는 경우에 대한 실시예이다. 즉, 가압체(30) 상부에 위치하는 가압체 타격부(54)에 해머(52)를 이용하여 압력을 가하면, 가압체 타격부(54)의 타격력을 전달받은 가압체(30)는 가압부(241)를 가압하여 확장체(24)를 외부로 돌출시켜 확장하면서 확경 절삭을 진행한다.
이때, 해머(52) 상부에는 해머의 타격에 의한 반발력을 방지하기 위하여 충분한 하중을 줄 수 있는 해머비트 누름부(50)가 구비될 수 있다. 그리고 해머비트 누름부(50) 상부에는 말뚝 본체(10)를 회전시키기 위한 어댑터(60)가 구비된다.
또한, 가압체(30)에 진동을 가하는 경우에는 가압체(30) 자체에 직접 바이브레이터를 장착하여 상하 진동이 가능하게 할 수도 있다. 이때에도 압축공기를 말뚝 내부에 공급하면서 진동을 가하면 더욱 효과적이다.
이하, 앞서 살펴본 본 발명의 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법에 대하여 살펴본다.
주입재에 의하여 확장체(24)가 확장되는 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법은 (a) 지반에 천공홀을 형성하는 단계; (b) 말뚝 본체(10)의 저면에 확경구(20)가 결합된 선단 확장 말뚝을 천공홀 내부에 삽입하는 단계; 및 (c) 말뚝을 회전시키면서 연결부재(23) 상부면에 형성된 가압용 주입재 주입구(261)를 통해 연결부재(23) 내부에 주입재를 주입함으로써 확장체(24)를 가압 돌출시켜 확장체(24)의 절삭팁(243)이 지반을 절삭하면서 상하부가이드부재(21, 22) 외부로 확장되도록 하는 단계; 를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 주입재는 잔여슬라임이 쌓인 천공홀 바닥면 측으로 근입되어 잔여슬라임과 주변 지반의 밀도를 증가시킨다.
상기 (c) 단계 실시 전에 말뚝 본체를 경타하는 과정이 수반될 수 있다.
상기 (c) 단계 이후, 주입재의 경화가 완료된 다음에는 가압체(30)를 회수하며, 가압체(30)의 회수 후에는 가압체(30)가 위치하던 곳에 채움재를 충전한다.
상기 확장체(24)는 말뚝 시공 완료 후 확대된 상태로 말뚝 확대부를 영구적으로 보강한다.
도 37은 본 발명 선단 확장 말뚝의 시공 방법의 단계별 공정을 도시하는 도면이다.
가압체(30)에 의하여 확장체(24)가 확장되는 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법에서는 우선 (a) 지반에 천공홀을 형성하고, (b) 말뚝 본체(10)의 저면에 확경구(20)가 결합된 선단 확장 말뚝을 천공홀 내부에 삽입한다(도 37의 (a)).
그리고 확경구(20) 상단에 가압체(30)를 위치시키고(도 37의 (b)), (c) 말뚝을 회전시키면서 상기 상부가이드부재(21)의 상부관통공(211)을 통해 가압체(30)를 연결부재(23) 내로 수직 방향으로 삽입하여 확장체(24)의 가압부(241) 후단을 가압하여 확장체(24)가 지반을 절삭하면서 상하부가이드부재(21, 22)의 외부로 확장되도록 한다(도 37의 (c) 및 (d)).
이때, 상기 가압체(30)는 잔여슬라임이 쌓인 천공홀 바닥면 측으로 근입되어 잔여슬라임과 주변 지반의 밀도를 증가시킨다.
상기 (c) 단계 실시 전에 말뚝 본체를 경타하는 과정이 수반될 수 있다.
이후 (d) 상기 연결부재(23)의 내부 및 확경구(20)와 하부가이드부재(22)의 사이 공간에 경화 가능한 접합채움재를 주입하고, (e) 상기 접합채움재를 경화시킨다(도 37의 (e)).
마지막으로 가압체(30)를 회수한다(도 37의 (f)). 상기 가압체(30)의 회수 후에는 가압체(30)가 위치하던 곳에 채움재를 충전한 다음, 다시 가압체(30)를 타격할 수 있다. 이로써, 잔여슬라임의 밀도를 더욱 증가시킴으로써, 말뚝 하단부를 고결체로 만들어 말뚝의 침하를 최소화할 수 있다.
상기 채움재로는 모래나 자갈과 같은 경질의 채움재, 속경성 그라우트와 같은 접합재 등을 이용할 수 있다.
가압체(30)로 채움재를 타격하고 다시 주입하는 과정을 반복하여 최대한 말뚝 확대부의 지반 밀도를 증가시킴이 바람직하며, 가압체(30) 또한 밀도가 높아진 잔여슬라임 내에 잔존시켜 둘 수 있다.
말뚝 본체(10)가 현장타설말뚝인 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법은 (a) 지반에 천공홀을 형성하는 단계; (b) 확경구(20)를 천공홀 내부에 삽입하는 단계; (c) 확경구(20)를 회전시키면서 연결부재(23) 내측에서 가압부(241) 후단을 가압하여 확장체가(24) 지반을 절삭하면서 상하부가이드부재(21, 22) 외부로 확장되도록 하는 단계; 및 (d) 상기 확경구(20) 상부에 철근망을 설치하고 콘크리트를 타설하여 현장타설말뚝을 형성하는 단계; 를 포함하여 구성된다.
즉, 기성콘크리트 말뚝 또는 강관 말뚝으로 구성된 말뚝 본체(10)가 말뚝 본체(10)의 회전과 함께 확경구(20)의 확장체(24)가 방사상으로 확장하여 말뚝 확대부를 형성하는 반면, 말뚝 본체(10)가 현장타설말뚝인 경우에는 상기 (c) 단계에서 말뚝 본체(10)와 별도로 확경구(20)만 먼저 회전시켜 지반을 확경 절삭한 다음, (d) 단계에서 현장타설말뚝으로 말뚝 본체(10)를 설치한다.
본 발명의 선단 확장 말뚝 및 이의 시공 방법은 종래기술과는 달리 별도의 확공드릴 없이 말뚝 본체 하부에 결합되는 확경구의 지름을 확대시켜 토사층에서 단단한 암반층까지 다양한 지층에서 신속하게 말뚝 선단 지반을 확경 절삭함과 동시에 말뚝 확대부를 형성할 수 있다.
이에 따라 말뚝의 본당 허용지지력이 크게 증가되므로, 말뚝 수량의 최소화 및 굴착 심도의 최적화가 가능하다. 따라서 뛰어난 경제성으로 각종 건축·토목 구조물의 기초용 말뚝에 광범위하게 적용할 수 있다는 점에서, 본 발명은 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (40)

  1. 말뚝 본체(10) 및 상기 말뚝 본체(10)의 하부에 결합되는 것으로 회전하면서 지름이 확장되는 확경구(20)로 구성되어, 지중에 형성된 천공홀에 설치되는 선단 확장 말뚝으로,
    상기 확경구(20)는
    상기 말뚝 본체(10)의 하부에 결합되는 상부가이드부재(21);
    상기 상부가이드부재(21) 하부에 상부가이드부재(21)와 일정 간격 이격되도록 구비되는 하부가이드부재(22);
    상기 상부가이드부재(21)와 하부가이드부재(22)의 중앙을 서로 연결하는 것으로 외주면에 복수의 진출입공(231)이 형성된 통 형상의 연결부재(23); 및
    상기 연결부재(23) 외측의 상부가이드부재(21)와 하부가이드부재(22) 사이에 설치되는 것으로 외측에 절삭팁(243)이 결합된 호 형상의 날개부(242) 및 상기 날개부(242) 후단에 구비되는 것으로 상기 연결부재(23)의 진출입공(231)에 삽입되는 가압부(241)로 구성되되, 연결부재(23) 내측에서의 가압에 의해 가압부(241)가 연결부재(23) 외측으로 슬라이딩되어 상기 날개부(242)가 상하부가이드부재(21, 22)의 외부로 돌출됨으로써 확경구(20)의 지름을 확대하는 복수의 확장체(24); 로 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  2. 제1항에서,
    상기 상부가이드부재(21)와 하부가이드부재(22)의 사이에는 양 측면과 내측이 개방된 ㄷ 형상으로 형성되어 내부에 인접하는 확장체(24)의 날개부(242) 측부가 수납되는 막음부재(25)가 더 구비되되, 상기 막음부재(25)는 확장체(24)가 상하부가이드부재(21, 22)의 외부로 돌출될 때 확장체(24)의 가압에 의해 상하부가이드부재(21, 22)의 외부로 같이 돌출되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  3. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 확장체(24)는 연결부재(23) 내에 주입되는 주입재의 가압에 외해 외부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  4. 제3항에서,
    상기 연결부재(23)는 상부가 폐쇄되는 것으로 폐쇄된 면에는 가압용 주입재 주입구(261)가 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  5. 제4항에서,
    상기 하부가이드부재(22)에는 연결부재(23) 내에 주입된 접합채움재를 확경구(20) 하부로 배출하는 유출구(221)가 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  6. 제4항에서,
    상기 하부가이드부재(22)와 연결부재(23) 상부의 폐쇄된 면 사이에는 확경구(20) 하부의 잔여슬라임을 확경구(20) 상부로 배출하는 배출통로(262)가 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  7. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 상부가이드부재(21) 및 하부가이드부재(22)의 중앙에는 연결부재(23) 내부와 연통되는 상부관통공(211) 및 하부관통공(222)이 각각 형성되고,
    상기 가압체(30)의 하부에는 하부로 갈수록 내측으로 기울어진 슬로프면(31)이 형성되어 상기 슬로프면(31)이 가압부(241)를 가압하는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  8. 제7항에서,
    상기 가압체(30)의 슬로프면(31)은 가압체(30) 하부 전체에 걸쳐 형성되어 원추형 선단부로 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  9. 제7항에서,
    상기 가압체(30)는 원통 형상이고, 하부의 상기 확장체(24)의 가압부(241)에 대응되는 위치에 상기 슬로프면(31)이 형성되도록 함몰된 복수의 안내홈(32)이 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  10. 제7항에서,
    상기 가압체(30)는 콘크리트(C) 재질인 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  11. 제10항에서,
    상기 가압체(30)의 슬로프면(31)에는 강판(33)이 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  12. 제10항에서,
    상기 가압체(30)의 외주면에는 강판(33)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  13. 제7항에서,
    상기 가압체(30)의 상부에는 가압체(30)에 타격력을 가하여 가압체(30)를 하향 이동시키기 위한 해머비트(40)가 결합되되, 서로 일체인 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  14. 제7항에서,
    상기 가압체(30)의 상부에는 가압체(30)에 타격력을 가하여 가압체(30)를 하향 이동시키기 위한 해머비트(40)가 상하 왕복 이동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  15. 제14항에서,
    상기 가압체(30)의 상부 중앙에는 해머비트(40) 하단이 삽입되는 삽입홈(34)이 형성되고, 상기 가압체(30)의 측면에는 상기 삽입홈(34)에 연통되는 수평홈(35)이 관통 형성되며, 상기 해머비트(40) 하단에는 상기 수평홈(35)에 대응되는 위치에는 상하 장공인 결합홈(41)이 관통 형성되어 결합핀(P)이 상기 수평홈(35)과 결합홈(41)을 관통하도록 삽입되어 해머비트(40)와 가압체(30)가 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  16. 제15항에서,
    상기 삽입홈(34)의 저면에는 완충판(37)이 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에서,
    상기 해머비트(40)에는 가압체(30)에 고압의 압력유체를 공급하기 위한 유체통로(42)가 형성되고, 상기 가압체(30)에는 상면과 하단을 관통하도록 형성되어 압력유체를 확경구(20) 내 공간으로 공급하는 유체공급로(38)가 형성되며, 상기 상부가이드부재(21)의 상부 중앙에는 상부관통공(211)과 연통되는 가이드관체(28)가 결합되고, 상기 가이드관체(28)의 상부에는 해머비트(40)에 타격력을 전달하기 위한 해머(52)의 외주면을 감싸는 해머 반발방지용 케이스(51)의 하단이 상단에 삽입되는 압력유체 유출방지 파이프(281)가 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  18. 제7항에서,
    상기 가압체(30)에는 상면과 하단을 관통하도록 형성되어 압력유체를 확경구(20) 내 공간으로 공급하는 유체공급로(38)가 형성되고,
    상기 하부가이드부재(22)의 하부에는 하부관통공(222)과 연통되도록 결합되는 것으로 측면 및 하면이 폐쇄된 슬라임유입방지구(27)가 더 구비되되, 상기 슬라임유입방지구(27)는 가압체(30)의 가압에 의해 하부가이드부재(22)와 분리되도록 하부가이드부재(22)와 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  19. 제18항에서,
    상기 슬라임유입방지구(27)의 측면에는 적어도 하나 이상의 압력유체배출구(271)가 형성되고, 상기 압력유체배출구(271)에는 내부 압력에 의해 외부로만 개방되는 역류방지마개(272)가 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  20. 제19항에서,
    상기 역류방지마개(272)는 원뿔대 형상으로 지름이 작은 일단이 슬라임유입방지구(27) 내측으로 돌출되도록 압력유체배출구(271)에 삽입되어 압력유체배출구(271)를 폐쇄하고, 가압체(30)의 가압에 의해 슬라임유입방지구(27)의 외측으로 이동하여 압력유체배출구(271)가 개방되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  21. 제19항에서,
    상기 역류방지마개(272)는 압력유체배출구(271)에 삽입되는 것으로 내측 일단이 개방되고 외측 타단이 폐쇄된 속이 빈 통 형상이고, 폐쇄된 타단은 일부가 절개되어 압력유체의 압력에 의해 외측으로 벌어져 개방되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  22. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에서,
    상기 연결부재(23)에는 유체공급로(38)로부터 공급된 압력유체가 배출되는 적어도 하나 이상의 압력유체배출구(232)가 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  23. 제7항에서,
    상기 가압체(30)의 상단 외주면에는 외측으로 돌출되어 가압체(30)가 하향으로 일정 거리 이동시 상부가이드부재(21)에 걸리는 걸림턱(39)이 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  24. 제7항에서,
    상기 확경구(20) 또는 가압체(30)를 가압하기 위한 타격부의 일측에는 가압체(30)의 삽입 깊이를 측정하는 가압체 탐지부가 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  25. 제7항에서,
    상기 연결부재(23)의 상부에는 가이드관체(28)가 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  26. 제7항에서,
    상기 하부가이드부재(22)의 하부에는 하부관통공(222)과 연통되는 관 형상의 수직관입부(29)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  27. 제7항에서,
    상기 상부가이드부재(21)에는 접합채움재를 유입하는 유입구(213)가 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  28. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 확장체(24)의 날개부(242)는 판 형상인 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  29. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 확장체(24)의 가압부(241)는 날개부(242)와 분리되어 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  30. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 확장체(24)는 상부면과 하부면 중 적어도 어느 하나가 돌출되고, 상기 상부가이드부재(21) 또는 하부가이드부재(22)에는 상기 확장체(24)의 돌출된 부분이 삽입되어 확장체(24)의 확장 방향을 가이드하는 가이드홈(212, 223)이 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  31. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 절삭팁(243)은 확장체(24)의 외측에 형성된 절삭팁 수용홈(245)에 수납되었다가 확경구(20)의 회전시 외부로 돌출되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  32. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 확장체(24) 또는 상하부가이드부재(21, 22)에는 확장체(24)의 확장 길이를 제한하는 스토퍼(S)가 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  33. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 절삭팁(243)은 확장체(24)의 날개부(242) 외측에 일체로 돌출되게 형성되거나, 날개부(242) 외측에 결합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  34. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 절삭팁(243)은 용접봉을 녹여 확장체(24)와 일체화한 용접절삭팁인 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  35. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 말뚝 본체(10)는 기성콘크리트 말뚝 또는 강관 말뚝으로 상기 확경구(20)는 말뚝 본체(10)의 회전에 따라 회전되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  36. 제35항에서,
    상기 말뚝 본체(10)의 상부에는 말뚝 본체(10)를 회전시키기 위한 어댑터(60)가 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  37. 제1항 또는 제2항에서,
    상기 말뚝 본체(10)는 현장타설말뚝인 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝.
  38. 제3항에 의한 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법에 관한 것으로,
    (a) 지반에 천공홀을 형성하는 단계;
    (b) 말뚝 본체(10)의 저면에 확경구(20)가 결합된 선단 확장 말뚝을 천공홀 내부에 삽입하는 단계; 및
    (c) 말뚝을 회전시키면서 연결부재(23) 상부면에 형성된 가압용 주입재 주입구(261)를 통해 연결부재(23) 내부에 주입재를 주입함으로써 확장체(24)를 가압 돌출시켜 확장체(24)의 절삭팁(243)이 지반을 절삭하면서 상하부가이드부재(21, 22) 외부로 확장되도록 하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝의 시공 방법.
  39. 제7항에 의한 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법에 관한 것으로,
    (a) 지반에 천공홀을 형성하는 단계;
    (b) 말뚝 본체(10)의 저면에 확경구(20)가 결합된 선단 확장 말뚝을 천공홀 내부에 삽입하는 단계;
    (c) 말뚝을 회전시키면서 상기 상부가이드부재(21)의 상부관통공(211)을 통해 가압체(30)를 연결부재(23) 내로 수직 방향으로 삽입하여 확장체(24)의 가압부(241) 후단을 가압하여 확장체(24)가 지반을 절삭하면서 상하부가이드부재(21, 22)의 외부로 확장되도록 하는 단계;
    (d) 상기 연결부재(23)의 내부 및 확경구(20)와 하부가이드부재(22)의 사이 공간에 경화 가능한 접합채움재를 주입하는 단계; 및
    (e) 상기 접합채움재를 경화시키는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝의 시공 방법.
  40. 제35항에 의한 선단 확장 말뚝을 시공하는 방법에 관한 것으로,
    (a) 지반에 천공홀을 형성하는 단계;
    (b) 확경구(20)를 천공홀 내부에 삽입하는 단계;
    (c) 확경구(20)를 회전시키면서 연결부재(23) 내측에서 가압부(241) 후단을 가압하여 확장체가(24) 지반을 절삭하면서 상하부가이드부재(21, 22) 외부로 확장되도록 하는 단계; 및
    (d) 상기 확경구(20) 상부에 철근망을 설치하고 콘크리트를 타설하여 현장타설말뚝을 형성하는 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장 말뚝의 시공 방법.
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