WO2023106765A1 - 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드 - Google Patents

말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드 Download PDF

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WO2023106765A1
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pile
rod
ground
cutting
penetration rod
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임성대
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(주)삼일이엔씨
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Definitions

  • a cutting arm equipped with a discharge part is rotated into the supporting ground of the ground to cut and pulverize the ground, and by seating the tip of the pile on the upper part of the expanded tip reinforcement part formed by mixing the injection material, without penetrating the pile to the supporting ground. It is about a rotary penetration rod for forming an enlarged end reinforcement part of a pile that can obtain a greater bearing capacity than existing piles.
  • Drilled piles such as PHC piles or cast-in-place piles have a very deep drilling depth because they drill the ground up to the bedrock to secure tip bearing capacity. Since the casing installed to protect the hole wall during the ground drilling process is difficult to penetrate to the depth of the rock mass, a pneumatic compressor is used together with the casing to prevent the hole wall from collapsing during the drilling operation, and the excavated soil is discharged with compressed air to perform the drilling operation. Conduct.
  • Cast-in-place piles have the advantage that there are almost no civil complaints due to noise or vibration during construction, but it is impossible to put them on during construction. Therefore, the tip bearing capacity cannot be expected, so it can only be used as a friction pile.
  • PHC piles which are ready-made piles, have limited bearing capacity because the excavated slime at the tip of the pile is only hardened even if it is pounded after pile construction.
  • the helical pile has about three helixes, which are helical disks, at regular intervals on the outer circumferential surface of the pile body.
  • the helical pile is constructed by rotating the pile into the ground and then filling the inside of the pile with cement grout.
  • the tip bearing capacity directly supported by the spiral disc when a load is applied and the cylindrical shape between the upper and lower spiral discs when the compression or pulling force is applied after construction is applied.
  • the bearing capacity is demonstrated by the circumferential frictional force developed between the ground and the adjacent ground.
  • Helical piles are usually installed in small-scale equipment such as backhoes with hydraulic equipment to rotate penetration into the ground. Therefore, the length of the pile is often limited to within 3m, and a number of helical piles are connected and used according to the depth of penetration.
  • helical piles are used for building support, helices with diameters ranging from 200 to 350 mm are usually used.
  • the helix located at the bottom needs to be supported on a hard rock layer higher than the weathered rock, but it is difficult to secure the pile bearing capacity because it is difficult to insert the tip of the pile to the weathered rock when the helix is provided.
  • a helical pile with a small diameter is used in the stratum passing through the soft stratum, there is a risk of buckling of the helical pile.
  • the conventional micropile has higher reliability for the pile bearing capacity than the helical pile.
  • the micropile is constructed after drilling the ground, a separate drilling machine is required, and a treatment process for floating soil generated during drilling is required, which is cumbersome and requires a lot of construction cost.
  • the micropile requires a casing for protecting the hole wall in the soft ground section, such as weathered soil, and thus is less economical, and since a drilling hole must be formed in the weathered rock larger than the diameter of the micropile, hammer strikes are unavoidable and there is a risk of civil complaints.
  • the present invention is provided at the bottom of the rotary penetration rod penetrating into the ground, and the cylindrical pile expanded tip reinforcement for supporting the tip of each pile by cutting and pulverizing the ground and mixing the injection material. It is intended to provide a rotational penetration rod for forming.
  • the present invention relates to a rotary penetration rod for forming a reinforced end portion of a pile in a supporting ground in the ground by having a cutting part in the rod body, wherein the cutting part is provided on the outside of the rod body, and is a spiral steel plate for rotation penetration.
  • It is located in the middle of the spiral steel plate or at the front or rear end of the spiral steel plate in the rotational direction, protrudes outward from the spiral steel plate for rotation penetration, and has an injection material supply path inside in the longitudinal direction, and communicates with the injection material supply path on one side It provides a rotary penetration rod for forming an enlarged tip reinforcement portion of a pile, characterized in that it consists of one or more cutting arms in which a discharge portion is formed for injecting the injection material into the pulverized surrounding ground.
  • the present invention provides a rotary penetration rod for forming an enlarged tip reinforcement portion of a pile, characterized in that the cutting arm is plate-shaped and has the same penetration angle as the spiral steel plate for rotation penetration.
  • the present invention according to another preferred embodiment provides a rotary penetration rod for forming an enlarged tip reinforcement portion of a pile, characterized in that the discharge portion is composed of three or more discharge holes whose discharge area increases toward the outside.
  • one side of the cutting arm is cut so that the discharge area increases toward the outside of the discharge portion to form an enlarged tip reinforcement portion of the pile, characterized in that it is formed long in the longitudinal direction of the cutting arm A rotating penetration rod is provided.
  • the present invention provides a rotational penetration rod for forming an enlarged tip reinforcement portion of a pile, characterized in that the cutting arm provided on the spiral steel plate for rotational penetration is provided near the front end of the rod body.
  • the present invention according to another preferred embodiment provides a rotational penetration rod for forming an enlarged tip reinforcing portion of a pile provided at a place where the support steel plate is higher than the cutting arm by a predetermined height outside the front end of the rod body.
  • the rotary penetration rod is enlarged, characterized in that the hole wall maintenance fluid discharge unit for discharging the fluid for maintaining the hole wall generated in the process of recovering the rod to the ground is provided.
  • a rotational penetration rod for forming a front end reinforcement.
  • the present invention is for constructing a pile equipped with an enlarged tip reinforcement portion using the rotation penetration rod, (a) rotating the rotation penetration rod to penetrate the rotation penetration rod to cut the lower portion of the support ground up to, and rotates the rotary penetration rod to cut and crush the support ground with a cutting arm to a diameter larger than the tip of the pile, while injecting and mixing the injection material into the cut and pulverized support ground through the discharge part to form a columnar shape Forming an enlarged tip reinforcement portion of the; (b) recovering the rotational penetration rod to the ground; And (c) constructing a pile so that the tip of the pile is mounted on the upper surface of the expanded tip reinforcement part; It provides a construction method of a pile equipped with an enlarged tip reinforcement, characterized in that consisting of.
  • the present invention is for constructing a pile having an enlarged tip reinforcement using a pile to which the rotary penetration rod is coupled at the bottom, (a) cutting the lower part of the rotary penetration rod by rotating the pile Reaching the part to the top of the supporting ground; And (b) rotating the pile to cut and pulverize the support ground with a cutting arm to a diameter larger than the tip of the pile, while injecting and mixing the injection material into the cut and pulverized support ground through the discharge unit to expand the cylindrical shape.
  • Forming a front end reinforcement part It provides a construction method of a pile equipped with an enlarged tip reinforcement using a rotary penetration rod, characterized in that consisting of.
  • the present invention is for constructing a pile equipped with an enlarged tip reinforcement portion using a pile to which the rotary penetration rod is coupled to the lower end, (a) by rotating the pile equipped with the rotary penetration rod Cutting and pulverizing the soft ground with a cutting arm in the soft ground to a diameter larger than the tip of the pile, while injecting and mixing the injection material into the cut and pulverized soft ground through the discharge part to form an enlarged intermediate reinforcing part in a cylindrical shape. doing; And (b) rotating the pile to penetrate the cutting part of the bottom of the rotary penetration rod to reach the top of the supporting ground under the soft ground, and rotate the pile to cut and crush the supporting ground with a cutting arm to a diameter larger than the tip of the pile.
  • injecting and mixing the injection material into the cutting and pulverized support ground through the discharge part to form an enlarged tip reinforcement part in a cylindrical shape It provides a construction method of a pile equipped with an enlarged tip reinforcement using a rotary penetration rod, characterized in that consisting of.
  • the present invention according to another preferred embodiment relates to a composite pile provided with an enlarged tip reinforcement constructed by a rotating penetration rod, the enlarged tip reinforcement formed in the support base; And a pile installed on the upper part of the enlarged tip reinforcement part; A composite pile equipped with an enlarged tip reinforcement, characterized in that consisting of.
  • the present invention according to another preferred embodiment is provided so that the lower part of the rotary penetration rod penetrates the enlarged tip reinforcement part, and the pile is a steel pipe pile integrally provided at the upper end of the rod body of the rotary penetration rod.
  • the pile is a composite pile equipped with an expanded end reinforcement part, characterized in that the lower end is a ready-made pile or a cast-in-place pile mounted on the upper end of the expanded end reinforcement part.
  • the expanded tip reinforcement formed in the original ground serves as an expanded foundation for individual piles, even if the pile does not penetrate into the weathered rock, it has a greater allowable vertical bearing capacity than a pile constructed by drilling into the rock mass or a press-fitting ready-made pile or helical pile inserted into the rock mass. can be obtained.
  • the cutting arm is provided to have the same penetration angle as the spiral steel plate in the middle, front end or rear end of the spiral steel plate for rotation penetration, the cutting arm is protected and has additional penetration performance while minimizing penetration resistance.
  • the depth of the pile is not deep, so there is no worry about the pile buckling.
  • FIG. 1 is a front view showing a rotary penetration rod equipped with a cutting part.
  • Figure 2 is a side view showing a rotary penetration rod equipped with a cutting portion.
  • Figure 3 is a perspective view showing a rotary penetration rod provided with a cutting portion.
  • Figure 4 is a view showing a state in which the rotary penetration rod is installed as a pile.
  • Figure 5 is a perspective view showing a rotary penetration rod equipped with a cutting arm and an eccentricity prevention unit.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a state in which an injection material supply path is provided inside a cutting part
  • FIG. 7 is a perspective view showing an embodiment in which a discharge space is provided in a spiral steel plate
  • FIG. 8 is a perspective view showing an embodiment provided with a cutaway type discharge unit
  • 9 and 10 are views showing a rotary penetration rod without a supporting steel plate.
  • FIG. 11 is a view showing a construction method of a pile provided with an enlarged tip reinforcement according to the present invention.
  • FIG. 12 is a view showing a construction method of a pile provided with an enlarged tip reinforcement according to the present invention according to another embodiment.
  • FIG. 13 is a view showing a composite pile provided with an enlarged tip reinforcing part at the bottom of the pre-made pile.
  • FIG. 14 is a view showing a composite pile provided with an enlarged tip reinforcement under the cast-in-place pile.
  • the rotational penetration rod for forming the expanded end reinforcement of the pile of the present invention is provided with a cutting part on the rod body to form the expansion end reinforcement of the pile in the supporting ground of the ground.
  • the cutting part is located in the middle of the spiral steel plate for rotation penetration provided outside the rod body or at the front or rear end of the spiral steel plate in the rotational direction of the spiral steel plate, protrudes outward from the spiral steel plate for rotation penetration, and supplies the injection material to the inside.
  • the furnace is provided in the longitudinal direction, and one side is characterized in that it is composed of one or more cutting arms communicating with the injection material supply passage and forming a discharge part for injecting the injection material into the pulverized surrounding ground.
  • 1 to 3 are views showing a rotary penetration rod equipped with a cutting part.
  • the rotary penetration rod for forming the expanded tip reinforcement of the pile of the present invention is provided with a cutting part 5 in the rod body 4, and the pile 2 in the support ground 12 in the ground ) It relates to a rotary penetration rod (3) for forming an enlarged tip reinforcement portion (6), wherein the cutting portion (5) is provided on the outside of the rod body (4), the spiral steel plate 51 for rotation penetration and the rotation It is formed to protrude outward from the penetration spiral steel plate 51, and an injection material supply path 521 is provided in the longitudinal direction, and one side communicates with the injection material supply path 521 to inject the injection material into the ground surrounding the ground. It is characterized in that it is composed of a cutting arm 52 in which a discharge portion 522 for is formed.
  • the cantilever length of the cutting arm 52 can be seen as the length protruding from the outside of the spiral steel plate 51. As the length of the lever is shortened, it is not only structurally safe but also minimizes rotational penetration resistance.
  • the discharge part 522 is formed of at least three or more discharge holes formed on one side of the cutting arm 52 to be spaced apart from each other in the longitudinal direction, or one side of the cutting arm 52 is cut in the longitudinal direction of the cutting arm 52. It may be formed long, and it is preferable to form such that the injection material discharge amount increases toward the outside.
  • the inner side may be possible only with the discharge hole of the cutting arm 52 provided at the rear end of the spiral steel plate.
  • FIG. 4 is a view showing a state in which the rotary penetration rod is installed as a pile.
  • the spiral steel plate 51 for rotational penetration mainly refers to a spiral-shaped steel plate of about 1 cycle provided at the tip of the rod body 4 to obtain penetration force at the beginning of rotational penetration of the pile 2, and rotates like a helical pile.
  • the penetration rod 3 itself is used as the pile 2, it is also helpful to secure the vertical compression bearing capacity, and in the case of the tension pile, it can also be used as a support steel plate for pulling resistance (FIG. 4).
  • One or more cutting arms 52 may be located in the middle of the spiral steel plate 51 or at the front end or rear end of the spiral steel plate 51 in the rotational direction.
  • one of the cutting arms 52 may be placed at the front or rear end of the spiral steel plate 51 in the rotational direction, and the rest may be arranged at equal intervals in the middle of the spiral steel plate 51. .
  • the cutting arm (51) is placed at the rear end of the spiral steel plate (51) to reduce penetration resistance, and after forming the enlarged tip reinforcement portion (6)
  • the cutting arm 52 is placed at the tip of the spiral steel plate 51.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a rotary penetration rod equipped with a cutting arm and an eccentric preventing part.
  • the cutting arm 52 when there is one cutting arm 52 equipped with a discharge part 522, the cutting arm 52 is placed at the front or rear end of the spiral steel plate 51 in the rotational direction, which is advantageous for uniform discharge of the injection material. It is necessary to form an eccentricity prevention part 53 (which can also be seen as a cutting arm without a discharge part) for preventing eccentricity on the opposite side of the rotation center on the outside of the spiral steel plate 51 for rotation penetration.
  • an eccentricity prevention part 53 which can also be seen as a cutting arm without a discharge part
  • the cutting arm 52 is plate-shaped and may be provided to have the same penetration angle as the spiral steel plate 51 for rotation penetration.
  • the main reason for attaching the plate-shaped cutting arm 52 to the spiral steel plate 51 to have the same penetration angle as the spiral steel plate 51 is that the penetration resistance is minimized and the cutting arm 52 does not bend in the thickness direction. This is because breakage or bending of the cutting arm 52 is prevented during the penetration process.
  • a plurality of crushing tips protruding in the vertical direction may be placed above or below the cutting arm 52 .
  • FIG. 6 is a perspective view showing a state in which an injection material supply path is provided inside a cutting part
  • FIG. 7 is a perspective view showing an embodiment in which a discharge space is provided in a spiral steel plate.
  • the discharge unit 522 may include three or more discharge holes whose discharge area increases toward the outside.
  • a groove (not shown) for securing an injection material discharge space is formed in the spiral steel plate 51 on the front side of the discharge direction of the inner discharge part 522, or FIG. 7 As shown in , the discharge space 511 through which the injection material is discharged may be secured by spacing the middle of the 1/2 cycle spiral steel plate 51 apart.
  • FIG. 8 is a perspective view illustrating various embodiments of a discharge unit for uniformly discharging an injection material.
  • Figure 8 (a) is an embodiment provided with a discharge hole in which the discharge area increases toward the outside
  • Figure 8 (b) is an embodiment in which the interval of the discharge hole is formed narrower toward the outside
  • Figure 8 (c) This is an embodiment of the incision type discharge unit.
  • the discharge part 522 may be formed long in the longitudinal direction of the cutting arm 43 by cutting one side of the cutting arm 52 so that the discharge area increases toward the outside. there is.
  • the discharge part 522 cuts one side of the cutting arm 52, in particular, the injection material supply path 521 outward so that the injection material is continuously and evenly injected into the cut and pulverized support ground 12, so that the cutting arm 52 ) can be formed continuously in the longitudinal direction of
  • the cutting arm 52 provided on the spiral steel plate 51 for rotational penetration may be provided near the front end of the rod body 4.
  • a plurality of rod bodies 4 are connected and used.
  • the cutting arm 52 formed on the spiral steel plate 51 for rotational penetration starts at the tip It is located in the rod body 4 of.
  • one rod body 4 can be lengthened to form the enlarged tip reinforcement portion 6 with only one rod body 4, which can also be regarded as the rod body 4 at the tip.
  • the cutting edge provided at the front end of the rod body 4 is also a necessary part to secure the initial penetration position.
  • 9 and 10 are views showing a rotary penetration rod without a supporting steel plate.
  • the rotational penetration rod 3 may be configured without a separate support steel plate 41 outside the rod body 4 .
  • a support steel plate 41 may be provided at a position higher than the cutting arm 52 by a predetermined height.
  • the spiral helix may be the support steel plate 41.
  • the support steel plate 41 is provided at a place higher than the cutting arm 52 by a predetermined height so that the height difference between the cutting arm 52 and the support steel plate 41 becomes the height of the enlarged tip reinforcement part 6.
  • the support steel plate 41 When the diameter of the support steel plate 41 is 300 mm and the diameter of the expanded tip reinforcement part 6 is 700 mm, assuming that the load distribution angle is about 27 °, the support steel plate is provided at a position about 400 mm higher than the cutting arm. (300mm + 2 ⁇ 400mm x tan27° ⁇ 700mm).
  • the rod main body 4 may be provided with a fluid discharge unit (not shown) for discharging a fluid for maintaining a hole wall generated in the process of returning the rod to the ground.
  • a fluid discharge unit (not shown) for discharging a fluid for maintaining a hole wall generated in the process of returning the rod to the ground.
  • the fluid discharge unit for maintaining the hollow wall may be configured to be opened and closed.
  • FIG. 11 is a view showing a method of constructing a pile equipped with an enlarged tip reinforcement according to the present invention.
  • the rotational penetration rod 3 is rotated to penetrate the rotational penetration rod 3 so that the cutting portion 5 under the rotational penetration rod 3 reaches the top of the support base 12, and the rotational penetration rod 3 is rotated to cut While cutting and pulverizing the support ground 12 with the arm 52 to a diameter larger than the tip of the pile 2, injecting the injection material into the cut and pulverized support ground 12 through the discharge part 522, By mixing, an enlarged end-reinforced portion 6 having a cylindrical shape is formed (Fig. 11(a)).
  • the injection material may be injected by reciprocating up and down while repeatedly rotating the rotary penetration rod 3 in the forward and reverse directions after completing the cutting and crushing of the ground with the cutting arm 5.
  • the injection material may be injected into the cut and pulverized ground at the same time. In this case, the construction period can be shortened and construction is convenient.
  • the support base 12 may be cut and pulverized to a diameter three or more times the vertical projected area of the front end of the pile 2.
  • the rotary penetration rod 3 is recovered to the ground (Fig. 11 (b)). The recovery of the rotary penetration rod 3 is performed before hardening of the enlarged tip reinforcement part 6.
  • the rotary penetration rod 3 is recovered while rotating in reverse, and at this time, a cutting tip 54 may be provided on the spiral steel plate 51 for smooth recovery.
  • the operation of forming the enlarged tip reinforcement part 6 may be repeated by moving the equipment to another ball.
  • the pile (2) is constructed so that the front end of the pile (2) is mounted on the upper surface of the expanded tip reinforcement part (6) (Fig. 11 (c)).
  • the tip of the pile (2) is seated on the upper portion of the expanded tip reinforcement portion (6).
  • the rotary penetration rod 3 may be coupled to the lower end of the pile 2 to form a composite pile.
  • the pile 2 may be a steel pipe pile integral with the top of the rotary penetration rod 3.
  • the pile 2 is rotated and the cutting part 5 under the rotary penetration rod 3 reaches the top of the supporting ground 12, and then the pile 2 is rotated to the cutting arm 52.
  • the pile 2 is rotated to a diameter larger than the tip of the pile 2, injecting and mixing the injection material into the cutting and pulverizing supporting ground 12 through the discharge part 522 and mixing to form a cylindrical shape.
  • An enlarged tip reinforcement part 6 is formed.
  • FIG. 12 is a view showing a construction method of a pile equipped with an enlarged tip reinforcement according to the present invention according to another embodiment.
  • the rotary penetration rod 3 may be coupled to the lower end of the pile 2 to form a composite pile.
  • the pile 2 may be a steel pipe pile integral with the top of the rotary penetration rod 3.
  • an enlarged intermediate reinforcing portion 7 may be formed in the pile 2 to increase the frictional force on the surface of the composite pile.
  • the pile 2 equipped with the rotary penetration rod 3 is rotated to penetrate the soft ground 11 with the cutting arm 52 in the soft ground 11 with a larger diameter than the tip of the pile 2.
  • injection material is injected into the cut and pulverized soft ground 11 through the discharging part 522 and mixed to form an enlarged intermediate reinforcing part 7 having a cylindrical shape (Fig. 12(a) )).
  • the pile 2 is a steel pipe pile and may be integrally provided with a rotary penetration rod 3 at the lower end.
  • the rotary penetration rod 3 uses the enlarged tip reinforcement part 6 It penetrates and is permanently established in the ground (1).
  • FIG. 13 is a view showing a composite pile provided with an expanded end reinforcement part at the lower part of the precast pile
  • FIG. 14 is a view showing a composite pile provided with an expanded end reinforcement part at the lower part of the cast-in-place pile.
  • the pile 2 may be a ready-made pile such as a PHC pile, and as shown in FIG. It may be a cast-in-place pile formed by pouring.
  • the expanded end reinforcement part formed in the original ground serves as an expansion base for the individual pile, so that a large allowable vertical bearing capacity can be secured even if the pile does not penetrate into the weathered rock.

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Abstract

본 발명은 토출부가 구비된 절삭암을 지중의 지지지반에 회전 관입하여 지반을 절삭 및 분쇄하고 주입재를 혼합하여 형성된 확대선단보강부의 상부에 말뚝 선단을 안착시킴으로써, 말뚝을 지지지반까지 관입하지 않으면서도 기존 말뚝보다 큰 지지력을 얻을 수 있는 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드에 대한 것이다.

Description

말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드
본 발명은 토출부가 구비된 절삭암을 지중의 지지지반에 회전 관입하여 지반을 절삭 및 분쇄하고 주입재를 혼합하여 형성된 확대선단보강부의 상부에 말뚝 선단을 안착시킴으로써, 말뚝을 지지지반까지 관입하지 않으면서도 기존 말뚝보다 큰 지지력을 얻을 수 있는 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드에 대한 것이다.
PHC 말뚝이나 현장타설말뚝과 같은 천공 말뚝은 선단지지력 확보를 위해 암반까지 지반을 천공하므로 천공 심도가 매우 깊다. 이러한 지반 천공 과정에서 공벽 보호를 위해 설치되는 케이싱은 암반 심도까지 관입하기 어려우므로, 케이싱과 함께 공압콤프레셔를 이용하여 천공 작업 중 공벽이 무너지는 것을 방지하면서 압축공기로 굴착토사를 배출하며 천공 작업을 실시한다.
그러나 압축공기로 굴착 토사를 배출한다 하더라도 천공홀 저면에 굴착 토사 등으로 인한 슬라임이 쌓이는 것은 피할 수 없다.
따라서 천공홀을 암반층까지 천공한다 하더라도 말뚝이 암반에 직접 지지되는 것이 아니라 천공홀 바닥의 굴착 슬라임 위에 놓이게 되므로, 말뚝의 선단지지력 감소가 크고 장기 침하가 발생한다.
현장타설말뚝은 시공 중 소음이나 진동에 의한 민원발생이 거의 없는 장점이 있는 반면 시공 중 경타가 불가능하다. 그러므로 선단지지력을 기대할 수 없어 마찰말뚝으로 사용할 수 밖에 없다.
기성말뚝인 PHC 말뚝은 말뚝 시공 후 경타를 하더라도 말뚝 선단의 굴착 슬라임이 단단해지는 정도에 불과하여 지지력에 한계가 있다.
한편, 압입이나 회전 관입으로 시공되는 말뚝의 대표적인 예로 헬리컬 파일이 있다.
헬리컬 파일은 파일 본체 외주면에 나선형의 원판인 헬릭스(helix)가 일정 간격으로 3개 정도 구비된다. 헬리컬 파일은 지반에 파일을 회전 관입한 후 파일 내부에 시멘트 그라우트를 채워 시공하며, 하중 재하 시 나선형 원판에 의해 직접 지지되는 선단지지력과 시공 후 압축 또는 인발력 작용 시 상하 나선형 원판 사이에 있는 원통 형상의 지반과 인접하는 주변 지반 사이에서 발현되는 주면마찰력으로 지지력을 발휘한다.
이러한 헬리컬 파일은 소음 및 진동이 적고, 경제성과 시공성이 우수하여 신축이나 리모델링 공사에서 기초 보강 등에 많이 사용된다.
헬리컬 파일은 통상 백호 등의 소규모 장비에 유압장비를 장착하여 지반 내에 회전 관입 시공한다. 이에 파일 길이가 3m 이내로 제한되는 경우가 많으며, 관입 심도에 따라 다수의 헬리컬 파일을 연결하여 사용한다. 건축물 지지 용도로 헬리컬 파일을 사용하는 경우, 보통 지름 200~350㎜ 범위의 헬릭스를 사용한다. 이때, 최하단에 위치하는 헬릭스는 풍화암 이상의 단단한 암반층에 지지시켜야 하는데, 헬릭스가 구비된 상태에서 파일 선단을 풍화암까지 근입하기 어려워 파일 지지력 확보에 어려움이 있다. 또한, 연약지층을 통과하는 지층에 직경이 작은 헬리컬 파일을 사용할 경우, 헬리컬 파일의 좌굴 발생 우려가 있다.
또한, 종래 마이크로파일은 헬리컬 파일에 비해 파일 지지력에 대한 신뢰성이 높다. 반면, 지반을 천공한 다음 마이크로파일을 시공하게 되므로 별도의 천공기가 필요하고, 천공 작업 시 발생하는 부상토에 대한 처리 공정이 필요하여 시공이 번거로우며 공사비가 많이 소요되는 단점이 있다.
아울러 마이크로파일은 풍화토 등 연약지반 구간에서 공벽 보호를 위한 케이싱이 필요하여 경제성이 떨어지고, 마이크로파일의 지름 이상으로 풍화암에 천공홀을 형성해야 하므로 해머 타격이 불가피하여 민원 발생 우려가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 지중에 관입되는 회전관입로드의 하부에 구비되는 것으로, 지반을 절삭 및 분쇄하고 주입재를 혼합함으로써 개별 말뚝의 선단 지지를 위한 원기둥 형상의 말뚝 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드를 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 로드본체에 절삭부가 구비되어 지중의 지지지반에 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드에 관한 것으로, 상기 절삭부는 로드본체 외부에 구비된 회전관입용 나선형 강판과 나선형 강판의 중간이나 나선형 강판의 회전방향 선단 또는 후단에 위치하여 상기 회전관입용 나선형 강판보다 외측으로 돌출 형성되고, 내부에 주입재공급로가 길이 방향으로 구비되며, 일측에는 상기 주입재공급로와 연통되어 분쇄된 주변 지반으로 주입재를 주입하기 위한 토출부가 형성되는 1개 이상의 절삭암으로 구성되는 것을 특징으로 하는 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 절삭암은 플레이트형이며 회전관입용 나선형 강판과 동일한 관입각을 가지는 것을 특징으로 하는 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 토출부는 외측으로 갈수록 토출면적이 커지는 3개 이상의 토출공으로 구성되는 것을 특징으로 하는 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 토출부는 외측으로 갈수록 토출면적이 커지도록 상기 절삭암의 일측이 절개되어 절삭암의 길이 방향으로 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 회전관입용 나선형 강판에 구비되는 절삭암은 로드본체의 선단부 근처에 구비되는 것을 특징으로 하는 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 로드본체의 선단부 외측에는 지지강판이 절삭암보다 일정 높이만큼 높은 곳에 구비되는 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 회전관입로드에는 상기 로드를 지상으로 회수하는 과정에 발생하는 공벽을 유지하기 위한 유체를 토출하기 위한 공벽유지용 유체 토출부가 구비되는 것을 특징으로 하는 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드를 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 회전관입로드를 이용하여 확대선단보강부가 구비된 말뚝을 시공하기 위한 것으로, (a) 상기 회전관입로드를 회전 관입하여 회전관입로드 하부의 절삭부를 지지지반 상부까지 도달시키고, 상기 회전관입로드를 회전시켜 절삭암으로 지지지반을 상기 말뚝의 선단부보다 큰 지름으로 절삭 및 분쇄하는 한편, 상기 토출부를 통해 절삭 및 분쇄된 지지지반에 주입재를 주입하고 혼합하여 원기둥 형상의 확대선단보강부를 형성하는 단계; (b) 상기 회전관입로드를 지상으로 회수하는 단계; 및 (c) 상기 확대선단보강부의 상면에 말뚝의 선단부가 거치되도록 말뚝을 시공하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 확대선단보강부가 구비된 말뚝의 시공 방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 하단에 상기 회전관입로드가 결합된 말뚝을 이용하여 확대선단보강부가 구비된 말뚝을 시공하기 위한 것으로, (a) 상기 말뚝을 회전 관입하여 회전관입로드 하부의 절삭부를 지지지반 상부까지 도달시키는 단계; 및 (b) 상기 말뚝을 회전시켜 절삭암으로 지지지반을 상기 말뚝의 선단부보다 큰 지름으로 절삭 및 분쇄하는 한편, 상기 토출부를 통해 절삭 및 분쇄된 지지지반에 주입재를 주입하고 혼합하여 원기둥 형상의 확대선단보강부를 형성하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전관입로드를 이용한 확대선단보강부가 구비된 말뚝의 시공 방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 하단에 상기 회전관입로드가 결합된 말뚝을 이용하여 확대선단보강부가 구비된 말뚝을 시공하기 위한 것으로, (a) 상기 회전관입로드가 구비된 말뚝을 회전 관입하여 연약지반 내에 절삭암으로 상기 연약지반을 상기 말뚝의 선단부보다 큰 지름으로 절삭 및 분쇄하는 한편, 상기 토출부를 통해 절삭 및 분쇄된 연약지반에 주입재를 주입하고, 혼합하여 원기둥 형상의 확대중간보강부를 형성하는 단계; 및 (b) 상기 말뚝을 회전 관입하여 회전관입로드 하부의 절삭부를 연약지반 하부의 지지지반 상부까지 도달시키고, 상기 말뚝을 회전시켜 절삭암으로 지지지반을 상기 말뚝의 선단부보다 큰 지름으로 절삭 및 분쇄하는 한편, 상기 토출부를 통해 절삭 및 분쇄된 지지지반에 주입재를 주입하고 혼합하여 원기둥 형상의 확대선단보강부를 형성하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전관입로드를 이용한 확대선단보강부가 구비된 말뚝의 시공 방법을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본발명은 회전관입로드에 의해 시공된 확대선단보강부가 구비된 복합말뚝에 관한 것으로, 상기 지지지반 내에 형성된 상기 확대선단보강부; 및 상기 확대선단보강부 상부에 설치된 말뚝; 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 확대선단보강부가 구비된 복합말뚝.
다른 바람직한 실시예에 따른 본발명은 상기 확대선단보강부에는 상기 회전관입로드의 하부가 관통하도록 구비되고, 상기 말뚝은 상기 회전관입로드의 로드본체 상단에 일체로 구비되는 강관말뚝인 것을 특징으로 하는 확대선단보강부가 구비된 복합말뚝.
다른 바람직한 실시예에 따른 본발명은 상기 말뚝은 하단이 상기 확대선단보강부 상부에 거치되는 기성말뚝 또는 현장타설말뚝인 것을 특징으로 하는 확대선단보강부가 구비된 복합말뚝.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 원지반에 형성된 확대선단보강부가 개별 말뚝의 확대 기초 역할을 하므로, 말뚝을 풍화암까지 관입하지 않더라도 암반까지 천공하여 시공한 말뚝이나 암반에 근입한 압입형 기성말뚝 또는 헬리컬 파일에 비해 큰 허용 연직지지력을 확보할 수 있다.
둘째, 절삭암이 회전관입용 나선형 강판의 중간이나 선단 또는 후단에 나선형 강판과 동일한 관입각을 가지도록 구비되므로 절삭암이 보호되고 추가적인 관입성능을 가짐과 동시에 관입저항을 최소화 할 수 있다.
셋째, 회전관입 완료와 동시에 말뚝의 확대선단보강부 형성이 완료되는 회전관입형 복합강관말뚝 뿐만 아니라 지중에 확대선단보강부 형성을 완료한 다음 절삭암을 지상으로 회수하고 이후 기성말뚝이나 현장타설말뚝 등 다양한 종류의 말뚝을 지중의 확대선단보강부에 시공할 수도 있어 적용범위가 매우 광범위하다.
넷째, 말뚝심도가 깊지 않아 말뚝이 좌굴할 염려가 없어진다
다섯째, 지중에 확대선단보강부를 형성하기 위해 지지지반을 절삭 및 분쇄하여 주재료로 사용하므로 경제적이며, 비배토 회전 관입 공법으로 시공되므로 현장이 깨끗하고, 소음과 진동이 거의 발생하지 않아 민원발생 염려가 없다.
도 1은 절삭부가 구비된 회전관입로드를 도시하는 정면도.
도 2는 절삭부가 구비된 회전관입로드를 도시하는 측면도.
도 3은 절삭부가 구비된 회전관입로드를 도시하는 사시도.
도 4는 회전관입로드가 말뚝으로 설치된 상태를 도시하는 도면.
도 5는 절삭암과 편심방지부가 구비된 회전관입로드를 도시하는 사시도.
도 6은 절삭부 내부에 주입재공급로가 구비된 상태를 도시하는 사시도.
도 7은 나선형 강판에 토출공간부가 구비된 실시예를 도시하는 사시도.
도 8은 절개형 토출부가 구비된 실시예를 도시하는 사시도.
도 9 및 도 10은 지지강판이 없는 회전관입로드를 도시하는 도면.
도 11은 본 발명 확대선단보강부가 구비된 말뚝의 시공 방법을 도시하는 도면.
도 12는 다른 실시예에 의한 본 발명 확대선단보강부가 구비된 말뚝의 시공 방법을 도시하는 도면.
도 13은 기성말뚝 하부에 확대선단보강부가 구비된 복합말뚝을 도시하는 도면.
도 14는 현장타설말뚝 하부에 확대선단보강부가 구비된 복합말뚝을 도시하는 도면.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드는 로드본체에 절삭부가 구비되어 지중의 지지지반에 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드에 관한 것으로, 상기 절삭부는 로드본체 외부에 구비된 회전관입용 나선형 강판과 나선형 강판의 중간이나 나선형 강판의 회전방향 선단 또는 후단에 위치하여 상기 회전관입용 나선형 강판보다 외측으로 돌출 형성되고, 내부에 주입재공급로가 길이 방향으로 구비되며, 일측에는 상기 주입재공급로와 연통되어 분쇄된 주변 지반으로 주입재를 주입하기 위한 토출부가 형성되는 1개 이상의 절삭암으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 절삭부가 구비된 회전관입로드를 도시하는 도면이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드는 로드본체(4)에 절삭부(5)가 구비되어 지중의 지지지반(12)에 말뚝(2)의 확대선단보강부(6)를 형성하기 위한 회전관입로드(3)에 관한 것으로, 상기 절삭부(5)는 로드본체(4) 외부에 구비된 회전관입용 나선형 강판(51)과 상기 회전관입용 나선형 강판(51)보다 외측으로 돌출 형성되고, 내부에 주입재공급로(521)가 길이 방향으로 구비되며, 일측에는 상기 주입재공급로(521)와 연통되어 분쇄된 주변 지반으로 주입재를 주입하기 위한 토출부(522)가 형성되는 절삭암(52)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 절삭암(52)이 주로 회전관입용 나선형 강판(51)의 중간이나 후단 배면부에 강결되어 절삭암(52)의 켄틸레버 길이는 나선형 강판(51)의 외측으로부터 돌출된 길이로 볼 수 있으므로 켄틸레버 길이가 짧아져 구조적으로 안전할 뿐만 아니라 회전관입 저항을 최소화 할 수 있다.
상기 토출부(522)는 상기 절삭암(52)의 일측에 길이 방향으로 상호 이격되도록 형성되는 적어도 3개 이상의 토출공으로 형성되거나 절삭암(52)의 일측이 절개되어 절삭암(52)의 길이 방향으로 길게 형성될 수도 있으며 외측으로 갈수록 주입재 토출량이 커지도록 형성하는 것이 바람직하다.
상기 나선형 강판(51)의 중간에 홈을 낼 필요가 없을 수도 있다. 왜냐하면 내측은 주입량이 적어도 되기 때문에 내측은 나선형 강판 후단에 구비된 절삭암(52)의 토출공만으로도 가능할 수도 있다.
도 4는 회전관입로드가 말뚝으로 설치된 상태를 도시하는 도면이다.
상기 회전관입용 나선형 강판(51)은 주로 말뚝(2)의 회전관입 초기에 관입력을 얻기 위하여 로드본체(4)의 선단에 구비되는 1사이클 정도의 나선 형상의 강판을 뜻하며 헬리컬파일과 같이 회전관입로드(3) 자체를 말뚝(2)으로 사용시 연직방향 압축지지력 확보에도 도움이 되고 인장말뚝의 경우 인발저항용 지지강판 겸용으로 사용할 수도 있다(도 4).
상기 절삭암(52)은 1개 이상이며 나선형 강판(51)의 중간이나 나선형 강판(51)의 회전방향 선단 또는 후단에 위치할 수 있다.
상기 절삭암(52)이 2개 이상인 경우 절삭암(52) 중 1개는 나선형 강판(51)의 회전방향 선단 또는 후단에 두고 나머지는 나선형 강판(51)의 중간에 등간격으로 배치할 수 있다.
헬리컬파일과 같이 회전관입로드(3)가 말뚝 본체로 사용되는 경우에는 관입저항을 줄이기 위해 절삭암(51)을 나선형 강판(51)의 후단에 두는 것이 바람직하고 확대선단보강부(6) 형성 후 회전관입로드(3)를 지상으로 회수하는 경우에는 회전관입로드(3)를 역회전하면서 주입재를 토출하게 되므로 절삭암(52)을 나선형 강판(51)의 선단에 위치시키는 것이 바람직하다.
도 5는 절삭암과 편심방지부가 구비된 회전관입로드를 도시하는 사시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이 토출부(522)가 구비된 절삭암(52)이 1개인 경우 절삭암(52)은 주입재의 균일한 토출에 유리한 나선형 강판(51)의 회전방향 선단 또는 후단에 두되 회전중심 반대편에 편심 방지를 위한 편심방지부(53)(토출부가 없는 절삭암으로 볼 수도 있음)를 회전관입용 나선형 강판(51) 외측에 형성할 필요가 있다.
상기 절삭암(52)은 플레이트형이며 회전관입용 나선형 강판(51)과 동일한 관입각을 갖도록 구비될 수 있다.
플레이트 형상의 절삭암(52)을 나선형 강판(51)과 동일한 관입각을 가지도록 나선형 강판(51)에 부착하는 주된 이유는 관입저항이 최소화되고 절삭암(52)에 두께방향 휨이 발생하지 않아 관입과정에 절삭암(52)의 파손이나 휨이 방지되기 때문이다.
주입재가 원지반과 골고루 혼합되게 하기 위하여 절삭암(52)의 상부 또는 하부에는 연직 방향으로 돌출된 다수의 분쇄팁을 둘 수도 있다.
도 6은 절삭부 내부에 주입재공급로가 구비된 상태를 도시하는 사시도이고, 도 7은 나선형 강판에 토출공간부가 구비된 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이 상기 토출부(522)는 외측으로 갈수록 토출면적이 커지는 3개 이상의 토출공으로 구성될 수 있다.
외측으로 갈수록 토출공의 직경이 커지게 구성하는 방법과 동일 직경의 토출공을 외측에 더 많이 배치하는 방법으로 가능하다.
상기 절삭암(52)을 나선형 강판(51)의 중간에 설치하는 경우 내측 토출부(522)의 토출방향 전면의 나선형 강판(51)에 주입재 토출 공간 확보용 홈(미도시)을 형성하거나 도 7에 도시된 바와 같이 1/2 사이클의 나선형 강판(51) 중간을 이격시켜 주입재가 토출되는 토출공간부(511)를 확보할 수도 있다.
도 8은 주입재를 균등하게 토출하기 위한 토출부의 다양한 실시예를 도시하는 사시도이다.
도 8의 (a)는 외측으로 갈수록 토출면적이 커지는 토출공이 구비된 실시예이고, 도 8의 (b)는 외측으로 갈수록 토출공의 간격이 좁게 형성된 실시예이며, 도 8의(c)는 절개형 토출부의 실시예이다.
도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 상기 토출부(522)는 외측으로 갈수록 토출면적이 커지도록 상기 절삭암(52)의 일측이 절개되어 절삭암(43)의 길이 방향으로 길게 형성될 수 있다.
상기 주입재가 절삭 및 분쇄된 지지지반(12) 내부에 연속적으로 골고루 주입되도록 상기 토출부(522)는 절삭암(52) 특히, 주입재공급로(521)의 일측이 외측으로 절개되어 절삭암(52)의 길이 방향으로 길게 연속 형성될 수 있다.
이에 따라 절삭암(52)의 회전에 따라 절삭 및 분쇄되는 지지지반(12) 전체에 빈 곳 없이 균일하게 주입재를 연속 주입 가능하다.
상기 회전관입용 나선형 강판(51)에 구비되는 절삭암(52)은 로드본체(4)의 선단부 근처에 구비될 수 있다.
상기 확대선단보강부(6)가 위치하는 심도에 따라 다수의 로드본체(4)를 연결하여 사용하게 되는데 회전관입용 나선형 강판(51)에 형성되는 절삭암(52)은 회전관입이 시작되는 선단의 로드본체(4)에 위치하게 된다.
물론, 로드본체(4) 1개의 길이를 길게 하여 1개의 로드본체(4) 만으로 확대선단보강부(6)를 형성할 수도 있는데 이 역시도 선단의 로드본체(4)로 볼 수 있다.
회전관입 선단 로드본체(4)의 선단에 구비되는 첨단부 또한 최초 관입위치 확보를 위해 꼭 필요한 부분이다.
도 9 및 도 10은 지지강판이 없는 회전관입로드를 도시하는 도면이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 로드본체(4) 외부에 별도의 지지강판(41) 없이 회전관입로드(3)를 구성할 수도 있다.
상기 로드본체(4)의 선단부 외측에는 지지강판(41)이 절삭암(52)보다 일정 높이만큼 높은 곳에 구비될 수 있다.
회전관입로드(3)가 헬리컬파일의 경우 나선 형상의 헬릭스가 지지강판(41)이 될 수 있다.
상기 지지강판(41)을 절삭암(52)보다 일정 높이만큼 높은 곳에 구비하도록 하여 절삭암(52)과 지지강판(41)의 높이 차이가 확대선단보강부(6)의 높이가 되도록 한다.
상기 지지강판(41)의 직경이 300㎜이고 확대선단보강부(6)의 직경을 700㎜로 시공하는 경우 하중분산각을 27°정도로 가정하면 절삭암보다 400㎜ 정도 높은 위치에 지지강판을 구비하면 된다(300㎜ + 2 × 400㎜ x tan27° ≒ 700㎜).
상기 로드본체(4)에는 상기 로드를 지상으로 회수하는 과정에 발생하는 공벽을 유지하기 위한 유체를 토출하기 위한 공벽유지용 유체토출부(미도시)가 구비될 수 있다.
상기 공벽유지용 유체토출부는 개폐가 가능하도록 구성될 수 있다.
단순히 로드본체(4)의 선단에 일정 장력을 가지는 스프링이 부착된 마개형 첨단부를 부착하면 하향 회전관입 중에는 로드본체(4)의 하단이 막혀 있다가 지상으로 상향 회수하는 과정에 첨단부가 하향하면서 선단 로드 하부가 개방되어 미리 로드 내부에 채워 둔 벤토나이트 등의 공벽유지용 유체가 저절로 공벽을 채워 공벽의 붕괴를 방지할 수 있는 것이다. 이후 지상에서 로드 회전관입 중 생긴 홀에 봉을 일정 깊이만큼 내리거나 지중의 지지지반에 형성된 확대선단보강부(6)의 중심까지 내린 후 지상에서 말뚝 시공을 위한 오거 천공시 오거 중심에 봉의 상단을 끼운 상태로 천공작업을 진행하면 말뚝(2)이 정확하게 지중의 확대선단보강부(6)에 안착되는 것이다.
도 11은 본 발명 확대선단보강부가 구비된 말뚝의 시공 방법을 도시하는 도면이다.
본 발명에서는 먼저 상기 회전관입로드(3)를 회전 관입하여 회전관입로드(3) 하부의 절삭부(5)를 지지지반(12) 상부까지 도달시키고, 상기 회전관입로드(3)를 회전시켜 절삭암(52)으로 지지지반(12)을 상기 말뚝(2)의 선단부보다 큰 지름으로 절삭 및 분쇄하는 한편, 상기 토출부(522)를 통해 절삭 및 분쇄된 지지지반(12)에 주입재를 주입하고 혼합하여 원기둥 형상의 확대선단보강부(6)를 형성한다(도 11의 (a)).
상기 주입재는 절삭암(5)으로 지반을 절삭 및 분쇄 완료한 후 회전관입로드(3)를 정방향 및 역방향으로 반복 회전하면서 상하 왕복 이동시켜 주입할 수 있다. 또는, 지반을 절삭 및 분쇄하면서 동시에 절삭 및 분쇄된 지반에 주입재를 주입할 수도 있으며, 이 경우 공기 단축이 가능하고 시공이 편리하다.
상기 지지지반(12)은 말뚝(2) 선단부 연직 투영 면적의 3배 이상의 지름으로 절삭 및 분쇄할 수 있다.
상기 확대선단보강부(6)를 형성한 후에는 회전관입로드(3)를 지상으로 회수한다(도 11의 (b)). 상기 회전관입로드(3)의 회수는 확대선단보강부(6)의 경화 전에 실시하도록 한다.
상기 회전관입로드(3)는 역회전시키면서 회수하며 이때 원활한 회수를 위해 나선형 강판(51)에 절삭팁(54)이 구비될 수 있다.
상기 회전관입로드(3)를 회수한 후에는 다른 공으로 장비를 이동하여 확대선단보강부(6) 형성 작업을 반복할 수 있다.
마지막으로 상기 확대선단보강부(6)의 상면에 말뚝(2) 선단부가 거치되도록 말뚝(2)을 시공한다(도 11의 (c)).
즉, 지중에 형성된 확대선단보강부(6) 위치에 말뚝(2)을 시공하여 말뚝(2) 선단부을 확대선단보강부(6)의 상부에 안착시킨다.
상기 회전관입로드(3)는 말뚝(2) 하단에 결합되어 복합말뚝을 형성할 수 있다. 상기 말뚝(2)은 회전관입로드(3) 상부와 일체인 강관말뚝일 수 있다.
이 경우 상기 말뚝(2)을 회전 관입하여 회전관입로드(3) 하부의 절삭부(5)를 지지지반(12) 상부까지 도달시킨 후, 상기 말뚝(2)을 회전시켜 절삭암(52)으로 지지지반(12)을 상기 말뚝(2)의 선단부보다 큰 지름으로 절삭 및 분쇄하는 한편, 상기 토출부(522)를 통해 절삭 및 분쇄된 지지지반(12)에 주입재를 주입하고 혼합하여 원기둥 형상의 확대선단보강부(6)를 형성한다.
도 12는 다른 실시예에 의한 본 발명 확대선단보강부가 구비된 말뚝의 시공 방법을 도시하는 도면이다.
상기 회전관입로드(3)는 말뚝(2) 하단에 결합되어 복합말뚝을 형성할 수 있다. 상기 말뚝(2)은 회전관입로드(3) 상부와 일체인 강관말뚝일 수 있다.
이때, 상기 복합말뚝의 주면 마찰력을 증대시키기 위해 상기 말뚝(2)에는 확대중간보강부(7)가 형성될 수 있다.
이를 위해 상기 회전관입로드(3)가 구비된 말뚝(2)을 회전 관입하여 연약지반(11) 내에 절삭암(52)으로 상기 연약지반(11)을 상기 말뚝(2)의 선단부보다 큰 지름으로 절삭 및 분쇄하는 한편, 상기 토출부(522)를 통해 절삭 및 분쇄된 연약지반(11)에 주입재를 주입하고, 혼합하여 원기둥 형상의 확대중간보강부(7)를 형성한다(도 12의 (a)).
이후, 상기 말뚝(2)을 회전 관입하여 회전관입로드(3) 하부의 절삭부(5)를 연약지반(11) 하부의 지지지반(12) 상부까지 도달시키고, 상기 말뚝(2)을 회전시켜 절삭암(52)으로 지지지반(12)을 상기 말뚝(2)의 선단부보다 큰 지름으로 절삭 및 분쇄하는 한편, 상기 토출부(522)를 통해 절삭 및 분쇄된 지지지반(12)에 주입재를 주입하고 혼합하여 원기둥 형상의 확대선단보강부(6)를 형성한다(도 12의 (b)).
상기 회전관입로드(3)에 의해 상기 지지지반(2)에 형성된 확대선단보강부(6)의 상부에 말뚝(2)을 설치함으로써 확대선단보강부가 구비된 복합말뚝을 형성할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 말뚝(2)은 강관말뚝으로 하단에 회전관입로드(3)가 일체로 구비될 수 있으며, 이때 상기 회전관입로드(3)는 상기 확대선단보강부(6)를 관통하여 지반(1) 내에 영구매립된다.
도 13은 기성말뚝 하부에 확대선단보강부가 구비된 복합말뚝을 도시하는 도면이고, 도 14는 현장타설말뚝 하부에 확대선단보강부가 구비된 복합말뚝을 도시하는 도면이다.
상기 말뚝(2)은 도 13에 도시된 바와 같이 PHC 말뚝 등과 같은 기성말뚝일 수도 있고, 도 14에 도시된 바와 같이 확대선단보강부(6) 상부에 형성된 천공홀 내부에 철근망을 삽입하고 콘크리트를 타설하여 형성된 현장타설말뚝일 수도 있다.
본 발명의 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드는 원지반에 형성된 확대선단보강부가 개별 말뚝의 확대 기초 역할을 하여 말뚝을 풍화암까지 관입하지 않더라도 큰 허용 연직지지력을 확보할 수 있다.
또한 확대선단보강부가 구비된 말뚝 시공시 지중에 확대선단보강부를 형성하기 위해 지지지반을 절삭 및 분쇄하여 주재료로 사용하므로 경제적이며, 비배토 회전 관입 공법으로 시공되므로 현장이 깨끗하고, 소음과 진동이 거의 발생하지 않는 다는 점에서 산업상 이용 가능성이 있다.

Claims (13)

  1. 로드본체(4)에 절삭부(5)가 구비되어 지중의 지지지반(12)에 말뚝(2)의 확대선단보강부(6)를 형성하기 위한 회전관입로드(3)에 관한 것으로,
    상기 절삭부(5)는 로드본체(4) 외부에 구비된 회전관입용 나선형 강판(51)과 나선형 강판(51)의 중간이나 나선형 강판(51)의 회전방향 선단 또는 후단에 위치하여 상기 회전관입용 나선형 강판(51)보다 외측으로 돌출 형성되고, 내부에 주입재공급로(521)가 길이 방향으로 구비되며, 일측에는 상기 주입재공급로(521)와 연통되어 분쇄된 주변 지반으로 주입재를 주입하기 위한 토출부(522)가 형성되는 1개 이상의 절삭암(52)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드.
  2. 제1항에서,
    상기 절삭암(52)은 플레이트형이며 회전관입용 나선형 강판(51)과 동일한 관입각을 가지는 것을 특징으로 하는 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드.
  3. 제1항에서,
    상기 토출부(522)는 외측으로 갈수록 토출면적이 커지는 3개 이상의 토출공으로 구성되는 것을 특징으로 하는 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드.
  4. 제1항에서,
    상기 토출부(522)는 외측으로 갈수록 토출면적이 커지도록 상기 절삭암(52)의 일측이 절개되어 절삭암(43)의 길이 방향으로 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드.
  5. 제1항에서,
    상기 회전관입용 나선형 강판(51)에 구비되는 절삭암(52)은 로드본체(4)의 선단부 근처에 구비되는 것을 특징으로 하는 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드.
  6. 제5항에서,
    상기 로드본체(4)의 선단부 외측에는 지지강판(41)이 절삭암(52)보다 일정 높이만큼 높은 곳에 구비되는 것을 특징으로 하는 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드.
  7. 제5항에서,
    상기 로드본체(4)에는 상기 회전관입로드(3)를 지상으로 회수하는 과정에 발생하는 공벽을 유지하기 위한 유체를 토출하기 위한 공벽유지용 유체 토출부가 구비되는 것을 특징으로 하는 말뚝의 확대선단보강부를 형성하기 위한 회전관입로드.
  8. 제1항에 의한 회전관입로드(3)를 이용하여 확대선단보강부(6)가 구비된 말뚝(2)을 시공하기 위한 것으로,
    (a) 상기 회전관입로드(3)를 회전 관입하여 회전관입로드(3) 하부의 절삭부(5)를 지지지반(12) 상부까지 도달시키고, 상기 회전관입로드(3)를 회전시켜 절삭암(52)으로 지지지반(12)을 상기 말뚝(2)의 선단부보다 큰 지름으로 절삭 및 분쇄하는 한편, 상기 토출부(522)를 통해 절삭 및 분쇄된 지지지반(12)에 주입재를 주입하고 혼합하여 원기둥 형상의 확대선단보강부(6)를 형성하는 단계;
    (b) 상기 회전관입로드(3)를 지상으로 회수하는 단계; 및
    (c) 상기 확대선단보강부(6)의 상면에 말뚝(2)의 선단부가 거치되도록 말뚝(2)을 시공하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 확대선단보강부가 구비된 말뚝의 시공 방법.
  9. 하단에 제1항에 의한 회전관입로드(3)가 결합된 말뚝(2)을 이용하여 확대선단보강부(6)가 구비된 말뚝(2)을 시공하기 위한 것으로,
    (a) 상기 말뚝(2)을 회전 관입하여 회전관입로드(3) 하부의 절삭부(5)를 지지지반(12) 상부까지 도달시키는 단계; 및
    (b) 상기 말뚝(2)을 회전시켜 절삭암(52)으로 지지지반(12)을 상기 말뚝(2)의 선단부보다 큰 지름으로 절삭 및 분쇄하는 한편, 상기 토출부(522)를 통해 절삭 및 분쇄된 지지지반(12)에 주입재를 주입하고 혼합하여 원기둥 형상의 확대선단보강부(6)를 형성하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전관입로드를 이용한 확대선단보강부가 구비된 말뚝의 시공 방법.
  10. 하단에 제1항에 의한 회전관입로드(3)가 결합된 말뚝(2)을 이용하여 확대선단보강부(6)가 구비된 말뚝(2)을 시공하기 위한 것으로,
    (a) 상기 회전관입로드(3)가 구비된 말뚝(2)을 회전 관입하여 연약지반(11) 내에 절삭암(52)으로 상기 연약지반(11)을 상기 말뚝(2)의 선단부보다 큰 지름으로 절삭 및 분쇄하는 한편, 상기 토출부(522)를 통해 절삭 및 분쇄된 연약지반(11)에 주입재를 주입하고, 혼합하여 원기둥 형상의 확대중간보강부(7)를 형성하는 단계; 및
    (b) 상기 말뚝(2)을 회전 관입하여 회전관입로드(3) 하부의 절삭부(5)를 연약지반(11) 하부의 지지지반(12) 상부까지 도달시키고, 상기 말뚝(2)을 회전시켜 절삭암(52)으로 지지지반(12)을 상기 말뚝(2)의 선단부보다 큰 지름으로 절삭 및 분쇄하는 한편, 상기 토출부(522)를 통해 절삭 및 분쇄된 지지지반(12)에 주입재를 주입하고 혼합하여 원기둥 형상의 확대선단보강부(6)를 형성하는 단계; 로 구성되는 것을 특징으로 하는 회전관입로드를 이용한 확대선단보강부가 구비된 말뚝의 시공 방법.
  11. 상기 제1항에 의한 회전관입로드(3)에 의해 시공된 확대선단보강부(6)가 구비된 복합말뚝에 관한 것으로,
    상기 지지지반(12) 내에 형성된 상기 확대선단보강부(6); 및
    상기 확대선단보강부(6) 상부에 설치된 말뚝(2); 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 확대선단보강부가 구비된 복합말뚝.
  12. 제11항에서,
    상기 확대선단보강부(6)에는 상기 회전관입로드(3)의 하부가 관통하도록 구비되고, 상기 말뚝(2)은 상기 회전관입로드(3)의 로드본체(4) 상단에 일체로 구비되는 강관말뚝인 것을 특징으로 하는 확대선단보강부가 구비된 복합말뚝.
  13. 제11항에서,
    상기 말뚝(2)은 하단이 상기 확대선단보강부(6) 상부에 거치되는 기성말뚝 또는 현장타설말뚝인 것을 특징으로 하는 확대선단보강부가 구비된 복합말뚝.
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