WO2016122215A1 - 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일 - Google Patents

선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일 Download PDF

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WO2016122215A1
WO2016122215A1 PCT/KR2016/000896 KR2016000896W WO2016122215A1 WO 2016122215 A1 WO2016122215 A1 WO 2016122215A1 KR 2016000896 W KR2016000896 W KR 2016000896W WO 2016122215 A1 WO2016122215 A1 WO 2016122215A1
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reinforcement plate
ground
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reinforcement
pile
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PCT/KR2016/000896
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Inventor
송기용
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이엑스티(주)
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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
    • E02D5/56—Screw piles
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/62—Compacting the soil at the footing or in or along a casing by forcing cement or like material through tubes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2250/00—Production methods
    • E02D2250/003—Injection of material

Definitions

  • the present invention relates to a screw pile for reinforcing ground combined with a tip extension reinforcement plate to increase the tip bearing capacity of the pile.
  • foundation construction is carried out by embedding PHC piles or H-beams in the ground and laying the foundations. It is a very important work in building structures.
  • the former casting method uses the lifting rope installed on the upper part of the leader installed vertically on the crawler driving device to raise and drop the hammer of heavy weight, and then insert and insert the file by using the compressed air of the compressor. By placing the hammer up and down while placing the pile and inserting it into the ground.
  • the screw pile mounted on the pile connection part is rotated to excavate the ground to form a pile ball, and then the screw pile is reversely rotated to remove it from the drilled pile ball, and then the pile is inserted into the pile ball.
  • Patent No. 10-1416864 is an invention that can shorten the time required for drilling work when drilling the ground using a screw pile and at the same time increase the workability of the drilling work.
  • Patent No. 10-1416864 proposed by the present applicant can increase the drilling workability, but there is a problem in that a large number of files must be constructed in order to secure design support since the tip support cannot be secured.
  • the construction strength of the pile pile is composed of the sum of the tip bearing force of the pile tip and the peripheral frictional force of the pile side.
  • the conventional method is unable to secure the tip bearing force.
  • the present invention has been proposed to solve the above problems, the object of the present invention is to purchase the file at the same time as the perforation can not only reduce the construction period required during the drilling and file access, but also the support capacity of the embedded file It is to provide a screw pile for reinforcing ground combined with a tip expansion reinforcement plate that has improved construction and economic efficiency.
  • the present invention in the ground reinforcement pile that can excavate the ground, the rod-shaped body formed with a through hole that is a passage of air and grouting liquid therein, and the spiral shape along the outer peripheral surface of the body Screw wing that is formed integrally with the body, the grouting hole is a plurality of holes are drilled so that the grouting liquid can be sprayed on the outer peripheral surface of the body, the circular plate shape, one end of the body is coupled to the upper surface in a straight line with the through hole Air discharge hole is to be placed in the upper and lower ends through the expansion plate and the cutting edge is generated, and the other end is composed of an excavation bit coupled to one side of the lower end of the extension expansion plate, excavation bit (500) ) And screw vanes are rotated to drill the ground, and then the extension extension reinforcement plate is ground to the bottom of the drilled hole and grouted.
  • the grouting hole is a plurality of holes are drilled so that the grouting liquid can be sprayed on the outer peripheral surface of the body, the circular plate shape
  • the present invention has the following effects.
  • the present invention is an invention that can increase the construction strength of the pile by using the tip extension reinforcement plate is coupled to the pile to support the pile. That is, the present invention is an invention that can significantly reduce the construction period and construction cost to reduce the number of piles or the length of the piles to secure the design support.
  • the present invention has the advantage that can be purchased at the same time with the drilling to reduce the construction period required for drilling and pile access.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a screw pile of the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view of Figure 1;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 4 is a bottom view of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a second embodiment of the screw pile of the present invention.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a third embodiment of the screw pile of the present invention.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of FIG. 6.
  • FIG. 9 is a bottom view of FIG. 6.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a screw pile of the present invention
  • Figure 2 is an exploded perspective view of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG. 1, and FIG. 4 is a bottom view of FIG.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a second embodiment of the screw pile of the present invention.
  • the present invention relates to a screw pile for ground reinforcement combined with a tip expansion reinforcement plate, in detail, in the ground reinforcement pile that can excavate the ground, there is formed a through-hole 110 which is a passage of air and grouting liquid therein
  • the grouting hole 300 is a plurality of holes to be injected and the circular plate shape, one end of the body 100 is coupled to the upper surface of the air discharge hole to be in line with the through hole 110
  • the tip expansion reinforcement plate 400 is formed through the upper and lower surfaces 410, and the cutting edge is formed at the other end, and one end of the drilling bit 500 is coupled to one side of the bottom extension reinforcement plate 400.
  • the present invention relates to a screw pile for ground reinforcement combined with a tip expansion reinforcement plate consisting of a body 100, screw blade 200, grouting hole 300, tip expansion reinforcement plate 400 and the excavation bit 500 It is an invention that can reduce the construction period and the construction cost during the pile construction to support the load of the structure.
  • foundation construction is carried out by embedding PHC piles or H-beams in the ground and laying the foundations. It is a very important work in building structures.
  • the former casting method uses the lifting rope installed on the upper part of the leader installed vertically on the crawler driving device to raise and drop the hammer of heavy weight, and then insert and insert the file by using the compressed air of the compressor. By placing the hammer up and down while placing the pile and inserting it into the ground.
  • the screw pile mounted on the pile connection part is rotated to excavate the ground to form a pile ball, and then the screw pile is reversely rotated to remove it from the drilled pile ball, and then the pile is inserted into the pile ball.
  • Patent No. 10-1416864 is an invention that can shorten the time required for drilling work when drilling the ground using a screw pile and at the same time increase the workability of the drilling work.
  • Patent No. 10-1416864 proposed by the present applicant can increase the drilling workability, but there is a problem in that a large number of files must be constructed in order to secure design support since the tip support cannot be secured.
  • the construction strength of the pile pile is composed of the sum of the tip bearing force of the pile tip and the peripheral frictional force of the pile side.
  • the conventional method is unable to secure the tip bearing force.
  • the present invention has been proposed to solve the above problems, the object of the present invention is to purchase the file at the same time as the perforation can not only reduce the construction period required during the drilling and file access, but also the support capacity of the embedded file It is to provide a screw pile for reinforcing ground combined with a tip expansion reinforcement plate that has improved construction and economic efficiency.
  • the present invention is an invention in which the tip extension reinforcing plate is coupled to the pile to increase the construction strength of the pile by using the tip bearing force of the pile. That is, the present invention is an invention that can significantly reduce the construction period and construction cost to reduce the number of piles or the length of the piles to secure the design support. In addition, the present invention has the advantage that can be purchased at the same time with the drilling to reduce the construction period required for drilling and pile access.
  • the body 100 is a rod-shaped member having a through hole 110 formed therein for passage of air and grouting liquid.
  • the body 100 extends along the longitudinal direction at the center thereof so as to facilitate the drilling operation by ejecting a fluid such as water or air at the time of drilling the ground to form a passage through which the fluid moves. It is provided.
  • the through hole 110 is used as an injection passage for air or fluid in the ground drilling and pile installation stages, and is then used as an injection passage for grouting liquid in the grouting stage.
  • the present invention may be configured to further include one or more body 100 having a grouting hole 300 formed on the outer circumferential surface at the other end of the body 100 according to the depth to be excavated. That is, the body 100 may be coupled to a plurality of excavation to the depth required in the design according to the excavation depth.
  • the body 100 When the body 100 satisfies the required strength, various materials may be used.
  • the steel pipe may be used.
  • the screw wing 200 is formed in a spiral shape along the outer circumferential surface of the body 100 and is integrally installed in the body 100.
  • Screw blade 200 may be formed in the entire length of the body 100 along the outer circumferential surface of the body 100, it may be formed by a predetermined length at one end.
  • the screw blade 200 is a configuration that helps the screw pile 10 can be inserted into the ground by rotationally press-fitted so that the screw pile 10 can be easily inserted into the ground.
  • the screw blade 200 is a passage through which the soil generated during drilling can move quickly to the outside.
  • the screw blade 200 may be installed with various pitches and diameters along the longitudinal direction of the body 100 on the outer circumferential surface of the body 100 according to the properties of the ground.
  • the screw pile 10 has a pitch (P) of the screw blade 200 has a size 2.3-2.5 times the diameter (d) of the body 100, the diameter (D) of the screw blade 200 is the body 100 )
  • the ratio (P / D) of the pitch (P) and the diameter (D) of the screw blade 200 may have a size of 1.5 to 2.0 times the diameter (d) of 1.2 to 1.5.
  • the diameter (d) of the body 100 is the outer diameter of the body 100
  • the pitch (P) of the screw blade 200 is the spacing of the screw blade 200
  • the diameter (D) of the screw blade 200 Means the outer diameter of the circle (circle) drawn by the screw blade (200).
  • Screw blade 200 may be used a variety of materials if the required strength is satisfied, but the material of the body 100 is the same kind of material for the convenience of manufacturing.
  • the grouting ball 300 is a configuration in which a plurality of holes are drilled so that the grouting liquid may be injected onto the outer circumferential surface of the body 100.
  • the grouting balls 300 may be formed to face each other along the circumferential direction of the body 100.
  • the grouting balls 300 may be provided so that two or four grouting balls 300 face each other.
  • the two grouting balls 300 are formed to penetrate the sides of the body 100 so as to face each other, the amount of soil discharged to the soil flowing into the body 100 through the end of the open body 100 may be increased. It can be effective.
  • Grouting ball 300 may be provided in a plurality on the side of the body 100 to be spaced apart at regular intervals along the longitudinal direction of the body 100, the separation distance varies depending on the material of the ground on which the screw pile 10 is perforated
  • the grouting hole 300 may be formed at an interval of 1 meter.
  • the grouting hole 300 is effective to be spaced apart alternately along the longitudinal direction of the body 100 so as to evenly penetrate the grouting liquid to the periphery of the perforated ground.
  • the tip expansion reinforcement plate 400 is a circular plate shape, one end of the body 100 is coupled to the upper surface, but the air discharge hole 410 is drilled through the upper and lower surfaces so as to lie in line with the through hole 110. Configuration.
  • the diameter of the tip expansion reinforcement plate 400 should be smaller than the diameter of the member to which the body 100 and the screw blades 200 are coupled.
  • the tip expansion reinforcing plate 400 is a circular plate shape is seated on the bottom of the drilling hole it is easy to secure the tip support force. That is, since the tip extension reinforcement plate 400 is supported by the bottom surface of the drilled hole, the tip extension reinforcement plate 400 may receive the tip support force as much as the cross-sectional area of the tip extension reinforcement plate 400, thereby receiving a larger compressive load.
  • the frictional force of the principal surface is reduced in the tensile and compressive forces required by the end support force is secured by the installed tip expansion reinforcement plate 400.
  • the pile is to be a micro pile
  • the length of the anchorage to be secured can be shortened.
  • the cost of the drilling process and the injection cost of grouting liquid can be reduced and the construction period can be shortened. You can also expect.
  • the tip bearing capacity can be increased, thereby reducing the number of files to be constructed.
  • the air discharge hole 410 is a hole in which air is blown out so that the soil generated by the excavation bit can be carried out to the outside.
  • the air discharge hole 410 is of a suitable size so that the soil generated during drilling can be carried out by the air injected therein, for example, it may be formed to have a diameter of 10 ⁇ 30mm.
  • the tip expansion reinforcement plate 400 is configured to further include a coupling groove 420 is formed on the upper surface of the air discharge hole 410 is formed in accordance with the size of the end of the body 100, the body ( One end of the 100 may be inserted into and coupled to the coupling groove 420.
  • the tip extension reinforcement plate 400 and the body 100 may be coupled in a variety of ways, such as welding when combined, for easy coupling may be a coupling groove 420 on one side of the tip extension reinforcement plate 400.
  • Coupling groove 420 is formed larger than the outer diameter of the body 100 so that the body 100 can be easily inserted into a cross-sectional groove is formed where the air discharge hole 410 is located.
  • the tip expansion reinforcement plate 400 and the body 100 may be coupled in a bolt coupling form.
  • the tip extension reinforcement plate 400 can be produced in large quantities to easily combine with the body whenever necessary to produce a screw pile (10).
  • the tip expansion reinforcement plate 400 is configured to further include a plurality of soil discharge holes 430 that are drilled through the upper, lower surface on one side of the upper surface, the earth discharge outlet 430 is excavation bit 500 excavation Soil produced is discharged to the outside.
  • the earth and sand discharge holes 430 may be bored with various diameters on one side of the tip expansion reinforcement plate 400 so that the soil generated during the drilling can be easily discharged to the outside.
  • the diameter may be 10 to 40 mm.
  • the soil discharge hole 430 may be drilled into four to eight on one side of the tip expansion reinforcement plate 400.
  • the tip expansion reinforcement plate 400 may be twisted so that a portion of the circular plate shape is cut in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the body 100 and the cut portions are spaced at a predetermined interval.
  • the air discharge hole 410 is drilled about the diameter of the body 100, so that the tip extension reinforcement plate 400 is easily coupled to the body 100, and when the ground is excavated, the tip extension reinforcement plate 400 is a screw wing 200 It can play the role of helping to excavate the ground easily.
  • the air injection hole 350 may be drilled on the outer circumferential surface of the body 100 at a position close to the tip extension reinforcement plate 400.
  • the air spraying hole 350 is a hole in which air is blown out to discharge the soil when the excavated soil is not discharged to the outside and is on the upper surface of the tip expansion reinforcement plate 400.
  • the air injection hole 350 may be drilled in various diameters and directions.
  • the air injection hole 350 is formed to be inclined downward from the inner circumferential surface toward the outer circumferential surface to easily discharge the earth and sand on the upper surface of the tip expansion reinforcement plate 400. You can.
  • Figure 6 is a perspective view showing a third embodiment of the screw pile of the present invention
  • Figure 7 is an exploded perspective view of Figure 6;
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of FIG. 6 and FIG. 9 is a bottom view of FIG.
  • the present invention may further couple the auxiliary screw blade to the outer peripheral surface of the tip expansion reinforcement plate 400 so that the screw pile can be easily inserted into the ground.
  • the tip extension reinforcement plate 400 may be formed in a spiral shape on the outer circumferential surface and may further include an auxiliary screw vane 250 integrally installed on the tip extension reinforcement plate 400.
  • Auxiliary screw blade 250 may be installed in a plurality so that the screw pile can be easily inserted into the ground, it may be installed in accordance with the shape of the screw blade (200).
  • the auxiliary screw blade 250 may be formed in a spiral shape on the outer circumferential surface of the tip extension reinforcement plate 400 so that one end thereof is engaged with one end of the screw blade 200.
  • Auxiliary screw blade 250 may be used if a variety of materials can be used if the required strength is satisfied for the convenience of manufacturing may be manufactured using a material such as the tip expansion reinforcement plate 400.

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Abstract

본원발명은 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일에 관한 것으로 상세하게는 지반을 굴착할 수 있는 지반보강용 파일에 있어서, 내부에 공기 및 그라우팅액의 통로가 되는 관통공이 형성된 봉 형상의 몸체와, 몸체의 외주면을 따라 나선형상으로 형성되며 몸체에 일체로 설치되는 스크류날개와, 몸체의 외주면에 그라우팅액이 분사될 수 있도록 다수의 구멍이 뚫려 있는 그라우팅공과, 원형의 판 형상으로 몸체의 일단이 상면에 결합되되 관통공과 일직선상에 놓이도록 공기토출공이 상,하면을 관통하여 뚫려 있는 선단확장 보강판 및, 타단에 절삭날이 생성되어 있는 것으로 일단이 선단확장 보강판의 하면 일측에 결합되는 굴착비트로 구성되되, 굴착비트(500) 및 스크류날개가 회전하여 지반을 천공한 후 선단확장 보강판이 천공된 구멍의 바닥면에 안착되면서 그라우팅하여 선단지지력을 높이는 것을 특징으로 한다.

Description

선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일
본 발명은 파일의 선단지지력을 높인 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일에 관한 것이다.
일반적으로 고층 건축물이나 철근 콘크리트 구조물 등을 축조할 경우에는 그 기초를 견고히 하기 위하여 지반에 PHC 파일 또는 H형 빔을 박아서 매설하는 방법으로 기초공사를 진행하고 있으며, 상기 파일 등의 시공은 건축물 및 구조물 등을 축조하는데 있어서는 매우 중요한 공사이다.
상기 파일을 시공하는 방법으로는 타설시공법과 굴착시공법 등이 소개된 바 있다. 전자의 타설시공법은 크롤러주행 장치에 수직으로 설치한 리더(Leader)의 상부에 설치된 권양로우프를 이용하여 중량체의 해머를 상승시켰다가 낙하시켜 파일을 타발하여 삽입시키는 방법과 콤푸레샤의 압축공기를 이용하여 해머를 상승시켰다가 하강시키면서 파일을 타설하여 지반에 삽입시키는 공법이다. 그리고, 후자의 굴착시공법은 파일연결부에 장착된 스크류 파일을 회전작동시켜 지반을 굴착하여 파일공을 형성시킨 다음 스크류 파일을 역회전시켜 굴착된 파일공에서 빼낸 다음 파일공에 파일을 삽입시키는 방법이다.
그런데 이러한 스크류 파일을 이용하여 지반을 천공시에 스크류파일의 형상에 따라 지반을 천공에 소요되는 시간과 작업성에 많은 차이가 있으므로 지반을 가장 효과적으로 천공할 수 있는 스크류파일의 형상에 대한 필요성이 대두되고 있는 실정에 따라 본 출원인은 등록특허 제10-1416864호를 제시하여 시공성을 높였다. 즉, 등록특허 제10-1416864호는 스크류파일을 이용하여 지반을 천공시에 천공 작업에 소요되는 시간을 단축함과 동시에 천공 작업의 작업성을 높일 수 있는 발명이다.
그러나 본 출원인이 제시한 등록특허 제10-1416864호는 천공 작업성을 높일 수 있으나 선단지지력을 확보할 수 없어서 설계상의 지지력을 확보하기 위해서는 많은 수의 파일이 시공되어야 하는 문제가 있다. 즉, 근입된 파일의 시공 내력은 파일선단의 선단지지력과 파일 측면의 주변마찰력의 합으로 이루어지는데 종래의 공법은 선단지지력을 확보할 수 없어서 상기와 같은 문제가 발생되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 천공과 동시에 파일을 매입할 수 있어 천공 및 파일 근입시 소요되는 공사기간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 매입된 파일의 선단지지력을 확보할 수 있어 시공성과 경제성을 높인 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본원발명은 지반을 굴착할 수 있는 지반보강용 파일에 있어서, 내부에 공기 및 그라우팅액의 통로가 되는 관통공이 형성된 봉 형상의 몸체와, 몸체의 외주면을 따라 나선형상으로 형성되며 몸체에 일체로 설치되는 스크류날개와, 몸체의 외주면에 그라우팅액이 분사될 수 있도록 다수의 구멍이 뚫려 있는 그라우팅공과, 원형의 판 형상으로 몸체의 일단이 상면에 결합되되 관통공과 일직선상에 놓이도록 공기토출공이 상,하면을 관통하여 뚫려 있는 선단확장 보강판 및, 타단에 절삭날이 생성되어 있는 것으로 일단이 선단확장 보강판의 하면 일측에 결합되는 굴착비트로 구성되되, 굴착비트(500) 및 스크류날개가 회전하여 지반을 천공한 후 선단확장 보강판이 천공된 구멍의 바닥면에 안착되면서 그라우팅하여 선단지지력을 높이는 것을 특징으로 하는 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일을 제공한다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 파일에 선단확장 보강판이 결합되어 있어 파일의 선단지지력을 이용하여 파일의 시공 내력을 높일 수 있는 발명이다. 즉, 본원발명은 설계지지력을 확보하기 위해 시공되는 파일 수 또는 파일의 길이를 줄일 수 있어 시공기간 및 공사비를 획기적으로 줄일 수 있는 발명이다.
둘째, 본 발명은 천공과 동시에 파일을 매입할 수 있어 천공 및 파일 근입시 소요되는 공사기간을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도1은 본원발명의 스크류파일에 관한 일실시예를 나타내는 사시도이다.
도2는 도1의 분리사시도이다.
도3은 도1의 단면도이다.
도4는 도1의 저면도이다.
도5는 본원발명의 스크류파일에 관한 제2실시예를 나타내는 사시도이다.
도6은 본원발명의 스크류파일에 관한 제3실시예를 나타내는 사시도이다.
도7은 도6의 분리사시도이다.
도8은 도6의 단면도이다.
도9는 도6의 저면도이다.
-부호의 설명-
10 : 스크류파일
100 : 몸체 110 : 관통공
200 : 스크류날개 250 : 보조스크류날개
300 : 그라우팅공 350 : 공기분사공
400 : 선단확장 보강판
410 : 공기토출공 420 : 결합홈
430 : 토사배출공
500 : 굴착비트
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일의 구체적인 내용을 상세히 설명하기로 한다.
도1은 본원발명의 스크류파일에 관한 일실시예를 나타내는 사시도이고, 도2는 도1의 분리사시도이다.
도3은 도1의 단면도이고, 도4는 도1의 저면도이다.
도5는 본원발명의 스크류파일에 관한 제2실시예를 나타내는 사시도이다.
본원발명은 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일에 관한 것으로 상세하게는 지반을 굴착할 수 있는 지반보강용 파일에 있어서, 내부에 공기 및 그라우팅액의 통로가 되는 관통공(110)이 형성된 봉 형상의 몸체(100)와, 상기 몸체(100)의 외주면을 따라 나선형상으로 형성되며 상기 몸체(100)에 일체로 설치되는 스크류날개(200)와, 상기 몸체(100)의 외주면에 그라우팅액이 분사될 수 있도록 다수의 구멍이 뚫려 있는 그라우팅공(300)과, 원형의 판 형상으로 상기 몸체(100)의 일단이 상면에 결합되되 상기 관통공(110)과 일직선상에 놓이도록 공기토출공(410)이 상,하면을 관통하여 뚫려 있는 선단확장 보강판(400) 및, 타단에 절삭날이 생성되어 있는 것으로 일단이 상기 선단확장 보강판(400)의 하면 일측에 결합되는 굴착비트(500)로 구성되되, 상기 굴착비트(500) 및 상기 스크류날개(200)가 회전하여 지반을 천공한 후 상기 선단확장 보강판(400)이 천공된 구멍의 바닥면에 안착되면서 그라우팅하여 선단지지력을 높이는 것을 특징으로 한다.
본원발명은 몸체(100), 스크류날개(200), 그라우팅공(300), 선단확장 보강판(400) 및 굴착비트(500)로 구성되는 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일에 관한 것으로 구조물의 하중을 지지하기 위한 파일 시공시 시공기간과 시공비를 줄일 수 있는 발명이다.
일반적으로 고층 건축물이나 철근 콘크리트 구조물 등을 축조할 경우에는 그 기초를 견고히 하기 위하여 지반에 PHC 파일 또는 H형 빔을 박아서 매설하는 방법으로 기초공사를 진행하고 있으며, 상기 파일 등의 시공은 건축물 및 구조물 등을 축조하는데 있어서는 매우 중요한 공사이다.
상기 파일을 시공하는 방법으로는 타설시공법과 굴착시공법 등이 소개된 바 있다. 전자의 타설시공법은 크롤러주행 장치에 수직으로 설치한 리더(Leader)의 상부에 설치된 권양로우프를 이용하여 중량체의 해머를 상승시켰다가 낙하시켜 파일을 타발하여 삽입시키는 방법과 콤푸레샤의 압축공기를 이용하여 해머를 상승시켰다가 하강시키면서 파일을 타설하여 지반에 삽입시키는 공법이다. 그리고, 후자의 굴착시공법은 파일연결부에 장착된 스크류 파일을 회전작동시켜 지반을 굴착하여 파일공을 형성시킨 다음 스크류 파일을 역회전시켜 굴착된 파일공에서 빼낸 다음 파일공에 파일을 삽입시키는 방법이다.
그런데 이러한 스크류 파일을 이용하여 지반을 천공시에 스크류파일의 형상에 따라 지반을 천공에 소요되는 시간과 작업성에 많은 차이가 있으므로 지반을 가장 효과적으로 천공할 수 있는 스크류파일의 형상에 대한 필요성이 대두되고 있는 실정에 따라 본 출원인은 등록특허 제10-1416864호를 제시하여 시공성을 높였다. 즉, 등록특허 제10-1416864호는 스크류파일을 이용하여 지반을 천공시에 천공 작업에 소요되는 시간을 단축함과 동시에 천공 작업의 작업성을 높일 수 있는 발명이다.
그러나 본 출원인이 제시한 등록특허 제10-1416864호는 천공 작업성을 높일 수 있으나 선단지지력을 확보할 수 없어서 설계상의 지지력을 확보하기 위해서는 많은 수의 파일이 시공되어야 하는 문제가 있다. 즉, 근입된 파일의 시공 내력은 파일선단의 선단지지력과 파일 측면의 주변마찰력의 합으로 이루어지는데 종래의 공법은 선단지지력을 확보할 수 없어서 상기와 같은 문제가 발생되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 천공과 동시에 파일을 매입할 수 있어 천공 및 파일 근입시 소요되는 공사기간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 매입된 파일의 선단지지력을 확보할 수 있어 시공성과 경제성을 높인 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일을 제공함에 있다.
즉, 본 발명은 파일에 선단확장 보강판이 결합되어 있어 파일의 선단지지력을 이용하여 파일의 시공 내력을 높일 수 있는 발명이다. 즉, 본원발명은 설계지지력을 확보하기 위해 시공되는 파일 수 또는 파일의 길이를 줄일 수 있어 시공기간 및 공사비를 획기적으로 줄일 수 있는 발명이다. 또한, 본 발명은 천공과 동시에 파일을 매입할 수 있어 천공 및 파일 근입시 소요되는 공사기간을 줄일 수 있는 장점이 있다.
몸체(100)는 내부에 공기 및 그라우팅액의 통로가 되는 관통공(110)이 형성된 봉 형상의 부재이다. 몸체(100)는 지반 천공시에 물이나 혹은 공기 등의 유체를 분출시킴으로써 천공 작업을 용이하게 할 수 있도록 그 중심에 길이 방향을 따라 연장 형성되어 유체가 이동하는 경로를 형성하는 관통공(110)이 구비되어 있다. 관통공(110)을 통하여 공기가 지반으로 주입되면 지반이 약화됨으로 천공작업을 더욱 원활하게 진행할 수 있게 되며, 그와 동시에 천공 토사를 후술할 스크류날개(200)로 신속하게 이동시키므로 원활한 배토가 이루어질 수 있도록 한다. 관통공(110)은 상술한 바와 같이 지반 천공 및 파일 설치 단계에서는 공기나 유체의 주입 통로로 이용되고, 그 후 그라우팅 단계에서는 그라우팅액의 주입 통로로 이용된다.
또한, 본원발명은 굴착되는 깊이에 따라 몸체(100)의 타단에 외주면에 그라우팅공(300)이 형성된 몸체(100)가 1개 이상 결합되는 것을 더 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 몸체(100)는 굴착되는 깊이에 따라 다수개가 결합되어 설계상에 요구되는 깊이까지 굴착할 수 있다.
몸체(100)는 소요되는 강도를 만족하면 다양한 재료가 사용될 수 있는데 일례로 강관이 사용될 수 있다.
스크류날개(200)는 몸체(100)의 외주면을 따라 나선형상으로 형성되며 몸체(100)에 일체로 설치되는 구성이다. 스크류날개(200)는 몸체(100)의 외주면을 따라 몸체(100)의 전체 길이에 형성될 수도 있고, 일단에서 일정길이만큼 형성되어 있을 수 있다. 스크류날개(200)는 스크류파일(10)이 지반에 용이하게 삽입될 수 있도록 스크류파일(10)이 회전 압입하여 지반에 관입될 수 있도록 도와주는 구성이다. 또한, 스크류날개(200)는 천공시 발생되는 토사가 외부로 신속하게 이동할 수 있는 통로가 된다. 스크류날개(200)는 지반의 성질에 따라 몸체(100)의 외주면에 몸체(100)의 길이방향을 따라 다양한 피치와 직경을 가지고 설치될 수 있다. 일례로 스크류파일(10)은 스크류날개(200)의 피치(P)가 몸체(100) 직경(d)의 2.3~2.5배 크기를 가지고, 스크류날개(200)의 직경(D)이 몸체(100) 직경(d)의 1.5~2.0배 크기를 가지면서 스크류날개(200)의 피치(P)와 직경(D)의 비(P/D)가 1.2~1.5일 수 있다. 여기서 몸체(100)의 직경(d)은 몸체(100)의 외경을, 스크류날개(200)의 피치(P)는 스크류날개(200)의 간격을, 스크류날개(200)의 직경(D)은 스크류날개(200)가 그리는 원(circle)의 외경을 의미한다.
스크류날개(200)는 소요되는 강도를 만족하면 다양한 재료가 사용될 수 있으나 제작의 편의성을 위하여 몸체(100)의 재료가 같은 종류의 재료가 사용된다.
그라우팅공(300)은 몸체(100)의 외주면에 그라우팅액이 분사될 수 있도록 다수의 구멍이 뚫려 있는 구성이다. 그라우팅공(300)은 몸체(100)의 둘레 방향을 따라 상호 대향하도록 형성될 수 있는데, 일례로 그라우팅공(300)은 2개나 혹은 4개의 그라우팅공(300)이 상호 대향되도록 마련되어 있을 수 있다. 2개의 그라우팅공(300)이 상호 대향되도록 몸체(100)의 측면에 관통 형성되는 경우는 개방된 몸체(100)의 단부를 통하여 몸체(100)의 내부로 유입되는 토사에 대한 배토량을 증대시킬 수 있는 효과가 있다. 그리고, 4개의 그라우팅공(300)이 상호 대향되도록 몸체(100)의 측면에 관통 형성되는 경우는 스크류파일(10)을 동일한 깊이의 지반으로 관입하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다. 그라우팅공(300)은 몸체(100)의 길이 방향을 따라 일정 간격 이격되게 몸체(100)의 측면에 복수로 구비될 수 있으며, 그 이격 거리는 스크류파일(10)이 천공되는 지반의 재질에 따라 다양하게 변화될 수 있는데 일례로 1 미터의 간격으로 그라우팅공(300)이 형성되어 있을 수 있다. 이러한 그라우팅공(300)은 천공된 지반의 주연부에 그라우팅액을 골고루 침투시킬 수 있도록 몸체(100)의 길이 방향을 따라 상호 교번되게 이격 배치시키는 것이 효과적이다.
선단확장 보강판(400)은 원형의 판 형상으로 몸체(100)의 일단이 상면에 결합되되 관통공(110)과 일직선상에 놓이도록 공기토출공(410)이 상,하면을 관통하여 뚫려 있는 구성이다. 선단확장 보강판(400)의 직경은 몸체(100)와 스크류날개(200)가 결합된 부재의 직경보다 작아야 한다. 또한, 선단확장 보강판(400)는 원형의 판 형상으로 천공 홀의 바닥에 안착되어 선단지지력을 확보하기 용이하다. 즉, 선단확장 보강판(400)은 천공 홀 바닥면에 지지됨으로 선단확장 보강판(400)의 단면적만큼 선단지지력을 받아줄 수 있으므로, 더 큰 압축하중을 받을 수 있게 된다. 따라서, 시공된 선단확장 보강판(400)으로 선단지지력이 확보가 됨으로 요구되는 인장 및 압축력에 있어서 주면 마찰력이 줄어들게 된다. 예를 들어 시공되는 파일이 마이크로 파일인 경우 확보되어야 하는 정착의 길이가 줄어들 수 있어 마이크로파일의 길이 감소에 따라서 천공공정에 소요되는 비용과 그라우팅액의 주입 비용 등을 절감할 수 있고 공사기간의 단축도 기대할 수 있다. 또 다른 예로 단순 파일인 경우 선단지지력을 높일 수 있어 시공되는 파일의 수를 줄일 수 있는 특징이 있다.
공기토출공(410)은 굴착비트에 의해서 발생되는 토사가 외부로 반출될 수 있도록 공기가 뿜어져 나오는 구멍이다. 공기토출공(410)은 천공시 발생되는 토사가 주입되는 공기에 의해서 외부로 반출될 수 있도록 적당한 크기로 되어 있는데 일례로 10 ~30mm의 직경을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 선단확장 보강판(400)은 상기 공기토출공(410)이 있는 상면에 상기 몸체(100)의 일단 사이즈에 맞게 홈이 형성되어 있는 결합홈(420)을 더 포함하여 구성되되, 몸체(100)의 일단이 결합홈(420)에 삽입되어 결합될 수 있다. 선단확장 보강판(400)과 몸체(100)가 결합시 용접 등 다양한 방법으로 결합될 수 있는데 결합이 손쉽게 하기 위하여 선단확장 보강판(400) 일측에 결합홈(420)이 생성되어 있을 수 있다. 결합홈(420)은 공기토출공(410)이 있는 곳에 단면이 원형의 홈으로 생성되는 것으로 몸체(100)가 용이하게 삽입될 수 있도록 몸체(100)의 외경보다 크게 형성되어 있다. 또한, 결합홈(420)의 내측면에 나사선이 생성되어 있고, 몸체의 일단에 이에 대응하는 나사선이 있는 경우 볼트 결합 형식으로 선단확장 보강판(400)과 몸체(100)가 결합될 수 있다. 선단확장 보강판(400)에 결합홈이 생성되어 있는 경우 선단확장 보강판(400)을 대량으로 생산하여 필요시마다 손쉽게 몸체와 결합하여 스크류파일(10)을 제작할 수 있다.
또한, 선단확장 보강판(400)은 상면 일측에 상,하면을 관통하여 뚫려 있는 다수의 토사배출공(430)을 더 포함하여 구성되되, 토사배출공(430)은 굴착비트(500)가 굴착하면서 생성된 토사가 외부로 배출되도록 한다. 토사배출공(430)은 천공시 생성된 토사가 손쉽게 외부로 배출될 수 있도록 선단확장 보강판(400)의 일측에 다양한 직경으로 뚫려 있을 수 있다. 일례로 직경이 10 ~ 40mm일 수 있다. 또한, 토사배출공(430)은 선단확장 보강판(400)의 일측에 4개 내지 8개로 뚫려 있을 수 있다.
또한, 선단확장 보강판(400)은 원형의 판 형상의 일부분이 상기 몸체(100)의 길이방향과 수직되는 방향으로 절개되고 절개된 부분이 일정간격으로 이격되도록 뒤틀려 있을 수 있다. 이경우 공기토출공(410)이 몸체(100)의 직경 정도로 뚫려 있어 선단확장 보강판(400)이 용이하게 몸체(100)에 결합되고, 지반 굴착시 선단확장 보강판(400)이 스크류날개(200)와 같은 역할을 하여 지반을 용이하게 굴착되도록 도와 줄 수 있는 역할을 할 수 있다.
본원발명은 선단확장 보강판(400)과 근접한 위치의 몸체(100)의 외주면에 공기분사공(350)이 뚫려 있을 수 있다. 공기분사공(350)은 굴착시 생성된 토사가 외부로 배출되지 못하고 선단확장 보강판(400)의 상면에 있는 경우 이를 배출시키기 위하여 공기가 뿜어져 나오는 구멍이다. 공기분사공(350)은 다양한 직경과 방향으로 뚫려 있을 수 있는데 일례로 공기분사공(350)은 내주면에서 외주면을 향하여 하향 경사지게 형성되어 있어 선단확장 보강판(400)의 상면에 있는 토사를 손쉽게 배출시킬 수 있다.
도6은 본원발명의 스크류파일에 관한 제3실시예를 나타내는 사시도이고, 도7은 도6의 분리사시도이다.
도8은 도6의 단면도이고, 도9는 도6의 저면도이다.
본원발명은 스크류파일이 지반에 용이하게 삽입되어 설치될 수 있도록 선단확장 보강판(400)의 외주면에 보조스크류날개를 추가로 결합시킬 수 있다. 즉 상세하게 선단확장 보강판(400)은 외주면에 나선 형상으로 형성되며 상기 선단확장 보강판(400)에 일체로 설치되는 보조스크류날개(250)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 보조스크류날개(250)는 스크류파일이 지반에 용이하게 삽입될 수 있도록 다수개가 설치될 수 도 있고, 스크류날개(200)의 형상에 맞게 설치될 수 있다. 일례로 보조스크류날개(250)는 일단이 스크류날개(200)의 일단과 맞물리도록 선단확장 보강판(400)의 외주면에 나선 형상으로 형성될 수 있다.
보조스크류날개(250)는 소요되는 강도를 만족하면 다양한 재료가 사용될 수 있는데 제작의 편리성을 위하여 선단확장 보강판(400)과 같은 재료가 사용되어 제작될 수 있다.
이상으로 본 발명에 따른 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일의 바람직한 실시 예를 설명하였으나 이는 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 작용이 제한되지는 아니하는 것으로, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 도면 또는 도면을 참조한 설명에 의해 한정／제한되지는 아니하는 것이다. 또한 본 발명에서 제시된 발명의 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로써 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 사용되어질 수 있을 것인데, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의한 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술되는 본 발명의 기술적 범위에 구속되는 것으로서, 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능한 것이다.

Claims (9)

  1. 지반을 굴착할 수 있는 지반보강용 파일에 있어서,
    내부에 공기 및 그라우팅액의 통로가 되는 관통공(110)이 형성된 봉 형상의 몸체(100);
    상기 몸체(100)의 외주면을 따라 나선형상으로 형성되며 상기 몸체(100)에 일체로 설치되는 스크류날개(200);
    상기 몸체(100)의 외주면에 그라우팅액이 분사될 수 있도록 다수의 구멍이 뚫려 있는 그라우팅공(300);
    원형의 판 형상으로 상기 몸체(100)의 일단이 상면에 결합되되 상기 관통공(110)과 일직선상에 놓이도록 공기토출공(410)이 상,하면을 관통하여 뚫려 있는 선단확장 보강판(400); 및,
    타단에 절삭날이 생성되어 있는 것으로 일단이 상기 선단확장 보강판(400)의 하면 일측에 결합되는 굴착비트(500)로 구성되되,
    상기 굴착비트(500) 및 상기 스크류날개(200)가 회전하여 지반을 천공한 후 상기 선단확장 보강판(400)이 천공된 구멍의 바닥면에 안착되면서 그라우팅하여 선단지지력을 높이는 것을 특징으로 하는 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선단확장 보강판(400)과 근접한 위치의 상기 몸체(100)의 외주면에 공기분사공(350)이 뚫려 있는 것을 특징으로 하는 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공기분사공(350)은
    내주면에서 외주면을 향하여 하향 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 선단확장 보강판(400)은 상면의 상기 공기토출공(410)이 있는 부분에 상기 몸체(100)의 일단 사이즈에 맞게 홈이 형성되어 있는 결합홈(420)을 더 포함하여 구성되되,
    상기 몸체(100)의 일단이 상기 결합홈(420)에 삽입되어 결합되는 것을 특징으로 하는 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 선단확장 보강판(400)은 상면 일측에 상,하면을 관통하여 뚫려 있는 다수의 토사배출공(430)을 더 포함하여 구성되되,
    상기 토사배출공(430)은 상기 굴착비트(500)가 굴착하면서 생성된 토사가 외부로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일.
  6. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 선단확장 보강판(400)은 외주면에 나선 형상으로 형성되며 상기 선단확장 보강판(400)에 일체로 설치되는 보조스크류날개(250)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보조스크류날개(250)는
    일단이 상기 스크류날개(200)의 일단과 맞물리도록 상기 선단확장 보강판(400)의 외주면에 나선 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일.
  8. 제1항에 있어서,
    굴착되는 깊이에 따라 상기 몸체(100)의 타단에 외주면에 상기 그라우팅공(300)이 형성된 몸체(100)가 1개 이상 결합되는 것을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 선단확장 보강판(400)은 원형의 판 형상의 일부분이 상기 몸체(100)의 길이방향과 수직되는 방향으로 절개되고 절개된 부분이 일정간격으로 이격되도록 뒤틀려 있는 것을 특징으로 하는 선단확장 보강판이 결합된 지반보강용 스크류파일.
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