KR20150037353A - 파일 부착력 증대 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파일 부착력 증대 장치 및 방법에 관한 것으로, 지반에 형성되는 천공홀부에 삽입되는 기둥부와, 기둥부에 장착되고 측방향으로 확장되어 지반에 박히는 보강부와, 천공홀부에 투입되어 경화되는 충진부를 포함하여, 지반과의 결합력이 증대된다.

Description

파일 부착력 증대 장치 및 방법{INCREASING DEVICE AND METHOD OF PILE ADHESION}

본 발명은 파일 부착력 증대 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지반과의 결합력이 향상되어, 마이크로파일의 길이와 개수를 증가시키지 않고도 마찰면적을 증대시켜 지반을 강화하는 파일 부착력 증대 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 구조물 기초 공사시 연약지반이나 불량지반 위에 구조물을 그대로 설치할 수 없으므로 지반 보강작업을 실시한다.

지반 보강작업은 드릴 등 천공기를 이용하여 지반에 천공작업을 실시하여 보강재를 삽입하고, 그라우트를 주입한다.

천공된 지반이나 암반층까지 채워지는 그라우트는 보강재와 함께 경화된다.

지반 보강작업은 암반 및 토질이 안정화되어 있는 곳에서는 행해지지 않고, 연약지반이나 지층의 복합성으로 인한 불량지반에 인장력 및 압축력을 얻기위한 수단으로 수행된다.

이때, 청공된 지반에 삽입되는 보강재를 마이크로파일(micro pile)이라고 한다.

마이크로파일은 직경이 300mm이하의 소구경의 파일을 지칭하는 것으로서, 선단 지지보다는 주면 마찰력에 의하여 지지특성이 발휘되고 지반과 일체로 거동하여 지반개량효과도 얻을 수 있다.

또한, 마이크로파일은 지반 그라우팅도 병행할 수 있으며, 소형장비를 사용하기 때문에 협소한 공간에서도 시공이 용이한 장점이 있다.

마이크로파일은 파일체 구면의 마찰력에 의해 압축력과 인장력을 지지할 수 있는 파일로서, 시공 목적에 따라 구조물 지지용, 지반 보강용, 인장용으로 구분할 수 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2009-0089127호(2009.08.21 공개, 발명의 명칭 : 응력분산형 마이크로파일)에 개시되어 있다.

종래에는 보강재와 그라우트, 그라우트와 지반간의 부착력이 서로간의 마찰면적에만 의존하기 때문에, 설정된 저항력 확보를 위해서 보강재의 길이나 개수를 늘려야 되는 문제점이 있다.

따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 보강재의 길이나 개수를 줄이더라도 설정된 저항력 확보가 가능한 파일 부착력 증대 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 파일 부착력 증대 장치는: 지반에 형성되는 천공홀부에 삽입되는 기둥부; 상기 기둥부에 장착되고, 측방향으로 확장되어 상기 지반에 박히는 보강부; 및 상기 천공홀부와 상기 기둥부 사이에 투입되어 경화되는 충진부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보강부는: 상기 기둥부에 결합되는 보강본체부; 상기 보강본체부에 회전 가능하도록 장착되는 보강날개부; 상기 보강본체부에 장착되고, 상기 보강날개부가 펼쳐져 상기 지반에 박히도록 상기 보강날개부를 탄성 지지하는 보강탄성부; 및 상기 보강날개부의 회전을 제한하는 보강억제부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보강본체부는: 상기 기둥부가 관통되도록 중공된 본체결합관; 상기 본체결합관에서 측방향으로 연장되는 본체둘레판; 상기 본체둘레판에 형성되는 본체지지대; 및 상기 본체지지대에 결합되어 상기 보강탄성부가 장착되고, 상기 보강날개부가 회전 가능하도록 설치되는 본체지지핀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보강본체부는: 상기 본체결합관을 관통하여 상기 기둥부에 결합되는 본체고정체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보강날개부는: 상기 보강본체부에 회전 가능하도록 장착되는 날개회전대; 및 상기 날개회전대에 결합되고, 상기 지반에 박히는 날개쐐기판을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보강억제부는: 상기 보강날개부를 감싸도록 형성되어 상기 보강날개부를 상기 보강본체부에 근접시키는 탄성재질의 억제링; 및 상기 억제링에 연결되고, 상기 지반 외부로 노출되는 억제와이어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 파일 부착력 증대 방법은: 지반에 천공홀부를 형성하는 단계; 보강부가 장착된 기둥부를 상기 천공홀부에 삽입하는 단계; 상기 보강부가 측방향으로 확장되어 상기 지반에 박히는 단계; 및 상기 천공홀부와 상기 기둥부 사이로 충진부가 투입되어 경화되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 보강부는 상기 기둥부에 결합되는 보강본체부; 상기 보강본체부에 회전 가능하도록 장착되는 보강날개부; 상기 보강본체부에 장착되고, 상기 보강날개부가 펼쳐져 상기 지반에 박히도록 상기 보강날개부를 탄성 지지하는 보강탄성부; 및 상기 보강날개부의 회전을 제한하는 보강억제부를 포함하고, 상기 보강부가 측방향으로 확장되어 상기 지반에 박히는 단계에서는 상기 보강날개부의 회전을 제한하는 상기 보강억제부가 제거되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 파일 부착력 증대 장치 및 방법은 보강부가 지반에 박혀 결합력이 증대되므로, 기둥부의 개수나 길이를 줄이더라도 기존과 상응하는 결합력을 획득할 수 있는 효과가 있다.

이로인해, 천공 작업에 들어가는 비용과 시간을 절약할 수 있고, 자재 비용도 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 파일 부착력 증대 장치 및 방법은 보강억제부에 의해 보강날개부가 보강본체부에 근접되어 천공홀부로 기둥부의 삽입이 원활하게 이루어지고, 보강억제부 제거시 보강날개부가 펼쳐져 지반에 박힐 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 파일 부착력 증대 장치 및 방법은 억제링에 연결된 억제와이어가 지반 외부로 노출되므로, 지반 외부에서 억제링을 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 보강장치에서, 기둥부가 지반에 형성되는 천공홀부에 삽입된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에서 기둥부에 장착된 보강부가 지반에 박힌 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에서 충진부가 충진된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보강부를 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보강부에서 보강날개부가 보강억제부에 의해 회전이 제한된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5에서 보강억제부가 제거되어 보강날개부가 회전되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파일 부착력 증대 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 파일 부착력 증대 장치 및 방법의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 보강장치에서, 기둥부가 지반에 형성되는 천공홀부에 삽입된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에서 기둥부에 장착된 보강부가 지반에 박힌 상태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 3은 도 2에서 충진부가 충진된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 보강장치(1)는 기둥부(10)와, 보강부(20)와, 충진부(30)를 포함한다.

기둥부(10)는 지반(100)에 형성되는 천공홀부(110)에 삽입되고, 보강부(20)는 기둥부(10)에 장착된다. 일 예로, 보강부(20)는 기둥부(10)의 길이방향으로 복수개가 배치된다. 일 예로, 기둥부(10)는 접촉면적이 증대되도록 외주면이 요철 형상을 한다.

보강부(20)는 작업자의 선택에 따라 측방향으로 확장되어 천공홀부(110)가 형성되는 지반(100)에 박힌다.

충진부(30)는 천공홀부(110)에 투입되되, 기둥부(10)와 접촉되고 지반(100)과 접촉되어 경화된다. 일 예로, 충진부(30)로는 그라우트(grout)가 사용된다.

따라서, 보강부(20)가 지반(100)에 박혀 기둥부(10)와 지반(100)과의 결합력이 향상되고, 충진부(30)가 경화되어 연약한 지반(100)을 안정화시킨다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보강부를 개략적으로 나타내는 분해사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보강부에서 보강날개부가 보강억제부에 의해 회전이 제한된 상태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 6은 도 5에서 보강억제부가 제거되어 보강날개부가 회전되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보강부(20)는 보강본체부(21)와, 보강날개부(22)와, 보강탄성부(23)와, 보강억제부(24)를 포함한다.

보강본체부(21)는 기둥부(10)에 결합되고, 보강날개부(22)는 보강본체부(22)에 회전 가능하도록 장착된다.

보강탄성부(23)는 보강본체부(21)에 장착되어 보강날개부(22)를 탄성 지지한다. 이러한 보강탄성부(23)의 탄성력에 의해 보강본체부(21)에 근접된 보강날개부(22)가 펼쳐져 지반(100)에 박힌다.

보강억제부(24)는 보강날개부(22)의 회전을 제한하고, 선택적으로 보강날개부(22)의 회전을 허용한다.

일 예로, 보강억제부(24)는 기둥부(10)를 감싸는 링 형상을 하며, 보강본체부(21)에 근접되도록 보강날개부(22)를 감싼다.

보강부(20)가 설치된 기둥부(10)가 천공홀부(110)에 삽입되면, 작업자는 보강억제부(24)를 조작하여 보강억제부(24)를 보강날개부(22)에서 제거한다.

보강억제부(24)가 제거되면, 보강탄성부(23)의 탄성력에 의해 보강날개부(22)가 회전되어 지반(100)에 박힌다.

본 발명의 일 실시예에 따른 보강본체부(21)는 본체결합관(211)과, 본체둘레판(212)과, 본체지지대(213)와, 본체지지핀(214)을 포함한다.

본체결합관(211)은 기둥부(10)가 관통되도록 중공된 형상을 하여, 지반(100) 외부에서 작업자가 본체결합관(211)을 기둥부(10)에 끼운다.

본체둘레판(212)은 본체결합관(211)에서 측방향으로 연장된다. 일 예로, 본체둘레판(212)은 본체결합관(211)의 하단부에서 측방향으로 돌출되는 원형 띠 형상을 한다.

본체지지대(213)는 본체둘레판(212)에 형성된다. 일 예로, 본체지지대(213)는 본체둘레판(212)의 원주면을 따라 3쌍이 이격되어 배치되되, 본체결합관(211)과, 본체둘레판(212)과, 본체지지대(213)는 일체로 성형된다.

본체지지핀(214)은 본체지지대(213)에 결합된다. 이러한 본체지지핀(214)에는 보강날개부(22)가 회전 가능하도록 장착된다. 그리고, 본체지지핀(214)에는 보강탄성부(23)가 장착되어 보강날개부(22)를 지지한다.

일 예로, 본체지지핀(214)는 쌍으로 이루어지는 본체지지대(213)를 각각 관통하되, 보강탄성부(23)는 본체지지대(213)에 감겨 고정된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 보강본체부(21)는 본체고정체(215)를 더 포함한다.

본체고정체(215)는 본체결합관(211)을 관통하여 기둥부(10)에 결합됨으로써, 본체결합관(211)을 본체고정체(215)에 고정시킨다. 일 예로, 본체고정체(215)로는 볼트가 사용된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 보강날개부(22)는 날개회전대(221)와, 날개쐐기판(222)을 포함한다.

날개회전대(221)는 보강본체부(21)에 회전 가능하도록 장착된다. 일 예로, 날개회전대(221)에는 본체지지핀(214)이 관통된다.

날개쐐기판(222)은 날개회전대(221)에 결합되고, 보강탄성부(23)의 탄성력에 의해 날개회전대(221)가 회전되어 지반(100)에 박힌다. 일 예로, 날개쐐기판(222)의 단부는 지반(100)에 박히도록 날카로운 형상을 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 보강억제부(24)는 억제링(241)과, 억제와이어(242)를 포함한다.

억제링(241)은 탄성재질을 포함하여 이루어지고, 보강날개부(22)를 감싸도록 형성되어 보강날개부(22)를 보강본체부(21)에 근접시킨다.

일 예로, 억제링(241)은 3개의 날개쐐기판(222)이 기둥부(10)에 밀착된 상태에서 날개쐐기판(222)들을 감싼다.

이때, 억제링(241)이 날개쐐기판(222)에서 이탈되는 것을 방지하도록, 날개쐐기판(222)의 외측에는 억제링(214)이 안착되기 위한 안착홈부(225)가 형성된다.

억제와이어(242)는 억제링(241)에 연결되고, 지반(100) 외부로 노출된다. 일 예로, 기둥부(10)의 길이방향으로 복수개의 보강부(20)가 배치되고, 각 보강부(20)에 형성되는 억제링(241)은 개별적으로 지반(100) 외부로 배출되거나, 서로 연결되어 지반(100) 외부로 배출될 수 있다.

작업자는 지반(100) 외부에 노출된 억제와이어(242)를 잡아당겨, 날개쐐기판(222)을 감싸는 억제링(241)을 제거한다.

이때, 억제링(241)은 억제와이어(242)와 연결되어 지반(100) 외부로 배출되지 않고, 날개쐐기판(222)의 회전을 제한하는 구간을 벗어나기만 하여도 무방하다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 파일 부착력 증대 장치 및 방법의 작용과 효과를 설명하면 다음과 같다.

기둥부(10)에 복수개의 보강부(20)를 장착하되, 보강본체부(21)는 본체고정체(215)에 의해 기둥부(10)에 고정되고, 보강본체부(21)에 회전 가능하도록 장착되는 보강날개부(22)는 억제링(241)에 감겨 보강본체부(21)에 근접 배치된다.

보강부(20)가 장착된 기둥부(10)는 지반(100)에 형성되는 천공홀부(110)에 삽입되는데, 억제링(241)에 연결되는 억제와이어(242)는 지반(100) 외부로 노출된다(도 1 참조).

상기한 상태에서, 억제와이어(242)를 잡아당기면, 억제링(241)이 이동되어 보강날개부(22)에서 이탈된다(도 2와 도 6 참조).

보강날개부(22)를 감싸던 억제링(241)이 제거되면, 보강탄성부(23)의 탄성력에 의해 보강날개부(22)가 회전되어 지반(100)에 박힌다.

복수개의 보강날개부(22)가 사방으로 흩어지면서 지반(100)에 박히면, 충진부(30)가 천공홀부(110)에 투입되어 경화된다(도 3 참조).

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 파일 부착력 증대 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 연약한 지반(100)에 천공기를 이용하여 천공홀부(110)를 형성하고(S10), 천공홀부(110)에 기둥부(10)를 삽입한다(S20).

이때, 천공홀부(110)에 삽입되는 기둥부(10)에는 보강부(20)가 장착되는데, 보강부(20)의 구성은 상술한 설명에 기재되어 있으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

기둥부(10)가 천공홀부(110)에 삽입되면, 보강부(20)가 측방향으로 확장되어 지반(100)에 박힌다(S30). 이와 같이 보강부(20)가 지반(100)에 박히면, 기둥부(10)와 지반(100)과의 결합력이 증대된다.

보강부(20)가 지반(100)에 박히면, 천공홀부(110)와 기둥부(10) 사이로 충진부(30)가 투입되어 경화된다(S40).

본 발명의 일 실시예에 따른 지반 보강장치(1)는 보강부(20)가 지반(100)에 박혀 결합력이 증대되므로, 기둥부(10)의 개수나 길이를 줄이더라도 기존과 상응하는 결합력을 획득할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지반 보강장치(1)는 보강억제부(24)에 의해 보강날개부(22)가 보강본체부(21)에 근접되어 천공홀부(110)로 기둥부(10)의 삽입이 원활하게 이루어지고, 보강억제부(24) 제거시 보강날개부(22)가 펼쳐져 지반(100)에 박힐 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 지반 보강장치(1)는 억제링(241)에 연결된 억제와이어(242)가 지반(100) 외부로 노출되므로, 지반(100) 외부에서 억제링(241)을 제거할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

10 : 기둥부 20 : 보강부
21 : 보강본체부 22 : 보강날개부
23 : 보강탄성부 24 : 보강억제부
211 : 본체결합관 212 : 본체둘레판
213 : 본체지지대 214 : 본체지지핀
215 : 본체고정체 221 : 날개회전대
222 : 날개쐐기판 225 : 안착홈부
241 : 억제링 242 : 억제와이어

Claims (8)

1. 지반에 형성되는 천공홀부에 삽입되는 기둥부;
   상기 기둥부에 장착되고, 측방향으로 확장되어 상기 지반에 박히는 보강부; 및
   상기 천공홀부와 상기 기둥부 사이에 투입되어 경화되는 충진부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 부착력 증대 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 보강부는
   상기 기둥부에 결합되는 보강본체부;
   상기 보강본체부에 회전 가능하도록 장착되는 보강날개부;
   상기 보강본체부에 장착되고, 상기 보강날개부가 펼쳐져 상기 지반에 박히도록 상기 보강날개부를 탄성 지지하는 보강탄성부; 및
   상기 보강날개부의 회전을 제한하는 보강억제부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 부착력 증대 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 보강본체부는
   상기 기둥부가 관통되도록 중공된 본체결합관;
   상기 본체결합관에서 측방향으로 연장되는 본체둘레판;
   상기 본체둘레판에 형성되는 본체지지대; 및
   상기 본체지지대에 결합되어 상기 보강탄성부가 장착되고, 상기 보강날개부가 회전 가능하도록 설치되는 본체지지핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 부착력 증대 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 보강본체부는
   상기 본체결합관을 관통하여 상기 기둥부에 결합되는 본체고정체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 부착력 증대 장치.
5. 제 2항에 있어서, 상기 보강날개부는
   상기 보강본체부에 회전 가능하도록 장착되는 날개회전대; 및
   상기 날개회전대에 결합되고, 상기 지반에 박히는 날개쐐기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 부착력 증대 장치.
6. 제 2항에 있어서, 상기 보강억제부는
   상기 보강날개부를 감싸도록 형성되어 상기 보강날개부를 상기 보강본체부에 근접시키는 탄성재질의 억제링; 및
   상기 억제링에 연결되고, 상기 지반 외부로 노출되는 억제와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 부착력 증대 장치.
7. 지반에 천공홀부를 형성하는 단계;
   보강부가 장착된 기둥부를 상기 천공홀부에 삽입하는 단계;
   상기 보강부가 측방향으로 확장되어 상기 지반에 박히는 단계; 및
   상기 천공홀부와 상기 기둥부 사이로 충진부가 투입되어 경화되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일 부착력 증대 방법.
8. 제 7항에 있어서, 상기 보강부는
   상기 기둥부에 결합되는 보강본체부;
   상기 보강본체부에 회전 가능하도록 장착되는 보강날개부;
   상기 보강본체부에 장착되고, 상기 보강날개부가 펼쳐져 상기 지반에 박히도록 상기 보강날개부를 탄성 지지하는 보강탄성부; 및
   상기 보강날개부의 회전을 제한하는 보강억제부를 포함하고,
   상기 보강부가 측방향으로 확장되어 상기 지반에 박히는 단계에서는, 상기 보강날개부의 회전을 제한하는 상기 보강억제부가 제거되는 것을 특징으로 하는 파일 부착력 증대 방법.

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