Helix Piles 공법

Helix Piles 설계기준

"소구경 말뚝을 이용한 선단부(Helix 부착)와 연결부를 특허 받은 Coupler로 결합하며, 풍화토와 풍화암 or 연암 상단(n=50/20)까지 유압식 드라이브로 자 천공(회전+압입), 비배토로 시공하는 저소음 친환경 기초파일 보강공법이다."

압축과 인장하중을 동시에 받는 파일에 적용

개별 헬리컬(D1, D2, D3)이 각각 하중 지지방식

최소 근입깊이(H1) : 헬릭스(D3) 크기 X 3배

각 헬리컬의 간격 : 헬릭스(D1, D2, D3) 크기 X 3배

주면 마찰력은 강관파일을 따라 발생하나 선단 지지력에 비해 작게 발생

굴삭기에 전용오거를 장착, 파일의 회전 및 압입력으로 근입 시공하는 공법

헬리컬 날개에 의한 선단 지지방식

Helix Piles 공법의 특징(Ⅰ)

Helix Piles 공법의 특징(Ⅱ)

선단과 연결부(Shaft)의 새로운 결합방식

슬라이드 블럭 Key를 포함한 Coupler System(디자인 등록 제30-0781328호)
슬라이드 블럭 Key 적용, 오거로 파일 결합 및 회전근입 동시실행, 연속 시공 가능
연결부간 유격이 없고 수직도 우수, 인장 하중에 강함(시공품질 우수)

기초 슬래브와 Helix Pile간 연결 보강 방법

접지판, 보강철근 등을 이용 슬래브와 말뚝 강결합(특허 제10-1406217호)
기존 건물 기초보강시 코어작업 홀을 이용 구기초와 파일간 연결 보강 방법
코어작업 -> 파일자 천공 -> 두부절단 -> 보강재 조립 및 설치 -> 그라우팅

기존 공법 대비 개선안

기존 기초와 소구경말뚝 결합 보강방법

공법비교Ⅰ (Helix Pile/Micro Pile)

Helix 및 Micro Pile 공법의 개요도

공법 비교표

공법 비교표
구분	Helix Piles	Micro Piles
시공성	소형 또는 대형 장비(굴삭기) 단순공정(공기단축효과) 1일 작업 가능 수량 : 200~400m	소형장비(크롤러 드릴) 공정 복잡(케이싱 작업, 용접 및 양생 등) 1일 작업 가능 수량 : 100~150m
안정성	설계 하중 : 500~1,000KN/ea 선단지지 + 주면 마찰(압축 및 인장)	설계 하중 : 500~900KN/ea 주면 마찰(압축 및 인장 저항)
경제성	공기 단축 및 파일 소요길이 감소(공사비 절감)	다공정으로 공기 증가 및 파일 길이 증가(공사비 증가)
환경성	자 천공 방식(비배토 및 슬라임 無 진동, 소음 및 비산 먼지 최소화(민원 발생 우려 無)	배토 시공(슬라임 발생 별도 처리 필요) 진동, 소음 및 비산 먼지 다량 발생(민원 발생 우려 多)

공법비교Ⅱ (Helix Pile/Micro Pile)

파일 길이 산정(예제, Φ114.3mm 기준)

개략 공사비 비교

개략 공사비 비교
구분		Helix Piles	Micro Piles
총근입 파일길이(M)		450.0	700.0
자재비	선단부	13,500,000	-
	연결부	19,000,000	31,500,000
	지압판	3,500,000	6,000,000
	케이싱	-	15,700,000
설치비 및 천공비		9,000,000	28,000,000
그라우팅비		4,500,000	10,500,000
합계		49,500,000	91,700,000

구조 안정성 검증 Ⅰ

소구경 강관말뚝 연결부(커플러) 압축 & 휠 성능시험(연구수행기관 : 목포대학LINC사업단/2016년 1월)

시험결과

압축실험 : 최대 하중 1,712.01kN으로 판단되며, 헬릭스 파일이 가진 최대 압축 내력을 연결부가 충분히 지지할 수 있음을 확인함.
휨 실 험 : 최대 하중은 275.25kN이었따. 최대 하중 도달까지 연결부에서 파괴는 관찰되지 않았으며, 이는 헬릭스 파일이 가진 최대 내력을 연결부가 충분히 지지할 수 있음을 확인함.

구조 안정성 검증 Ⅱ

소구경 강관말뚝과 구기초 결합부(뚫림전단) 성능실험(연구수행기관 : 목포대학LINC사업단/2016년 1월)

시험결과

기본형 : 말뚝 결합부가 구조체와 미끄러짐이 발생, 변형량이 증가, 탄성거동하며 최대하중 1,184.6kN으로 최종 파괴됨.
확장형 : 압축변형률이 소성 거동하며, 콘크리트 외부 노출 소구경 강관 말뚝에 좌굴이 발생하며, 최대하중 1,701.6kN으로 최종 파괴됨. 따라서 기본형 보다 확장형이 약143% 높은 하중저항 성능을 보유하는 것으로 판단, 말뚝과 구조물 결합부에 적용시, 건물 상부 작용하중을 말뚝으로 안전하게 전달할 수 있다.