KR100790006B1 - 강관 파일 내부 절단 장치 - Google Patents

강관 파일 내부 절단 장치 Download PDF

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KR100790006B1
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김백영
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석정건설주식회사
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Abstract

본 발명은 강관 파일 내부 절단 장치(Steel Pile Inner Cutting Unit: 일명 "SPICU" 공법) 및 그 절단 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 강관 파일 내부 절단 장치는 중심축(10), 그 중심축 상부에 고정된 핸들(20), 강관 파일(100)의 상단부에 조립되고 상기 중심축이 회전할 수 있도록 조립된 상부 덮개(30), 상기 중심축의 하단에 일체로 조립되고 복수개의 회전하는 그라인더 디스크(44)가 구비되어 강관 파일을 절단하기 위한 절단 장치(40), 및 상기 그라인더 디스크를 유압으로 강관 파일에 밀착시키기 위한 유압펌프(50)를 포함한다. 상기 그라인더 디스크(44)는 모터(43)에 의하여 고속으로 회전하며, 실린더(41) 내에 피스톤(42)이 구비되어 유압장치에 의하여 압력을 받아 강관 파일의 내부 면에 밀착되고, 압력이 해제되면 내부 면으로부터 이격된다. 상기 핸들(20)은 수동으로 모터 등의 자동수단에 의하여 일정한 속도로 회전한다.
강관 파일, 절단 장치, 그라인더 디스크, 스페이서, 컷팅 비트

Description

강관 파일 내부 절단 장치{Steel Pile Inner Cutting Unit}
제1도는 강관이 암반층까지 관입된 상태를 도시하기 위한 개략적인 단면도이다.
제2도는 본 발명의 한 구체예에 따른 강관 파일 내부 절단 장치의 개략적인 부분 단면도이다.
제3도는 제2도의 횡단면도로서, (A)는 A-A선의 횡단면도이고, (B)는 B-B선의 횡단면도이며, (C)는 C-C선의 횡단면도이다.
제4도는 본 발명의 다른 한 구체예에 따른 강관 파일 내부 절단 장치의 개략적인 부분 단면도이다.
* 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명 *
10 : 중심축 20 : 핸들
30 : 상부 덮개 31 : 고정 볼트
40 : 절단 장치 41 : 실린더
42 : 피스톤 43 : 모터
44 : 그라인더 디스크 50 : 유압펌프
60 : 압력게이지 70 : 스페이서(spacer)
80 : 절단 장치 81 : 실린더
82 : 피스톤 83 : 연장 아암(arm)
84 : 커팅 비트(cutting bit) 90: 모터
100: 강관 파일
발명의 분야
본 발명은 토목공사나 건축공사에서 지중(地中)에 관입된 강관 파일(pile)을 일정한 높이로 절단하기 위한 강관 파일 절단 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 지중에 관입된 강관 파일을 내부로부터 절단하기 위한 강관 파일 내부 절단 장치 및 그 절단 방법에 관한 것이다.
발명의 배경
각종 토목공사나 건축공사에서는 구조물의 하중을 지지층에 전달하기 위하여 지중에 강관 파일이나 콘크리트 파일을 관입한다. 강관 파일이나 콘크리트 파일은 원통형 형상으로, 하부 선단이 암반층에 도달할 때까지 관입한다. 그런데 암반층의 높이가 일정하지 않기 때문에 파일의 상부 선단도 일정하지 않게 된다. 따라서 파일을 수평으로 유지하기 위하여 상부 선단을 절단하는 작업을 해야 한다.
절단하고자 하는 파일의 상부 선단이 지표면 위로 올라오는 경우에는 절단기나 그라인더와 같은 절단 기구를 이용하여 파일의 외부로부터 절단하고 있다. 이러한 경우에는 큰 어려움 없이 파일을 절단할 수 있다.
그러나 대개의 경우는 절단하고자 하는 부위가 지표 속에 위치하게 된다. 그리고 바다나 하천인 경우에는 수중에 위치하는 경우도 있다. 절단하고자 하는 부위가 지표 속에 있는 경우에는 파일 주변의 토사를 굴삭기 등으로 제거한 후 절단해야 한다. 그런데 대부분의 경우에는 파일이 조밀하게 박혀 있어서 파일과 파일 사이로 굴삭기 삽날이 들어갈 공간이 없다.
이러한 경우에는 수작업으로 즉 인력으로 토사를 제거할 수밖에 없다. 이러한 작업은 실로 막대한 비용과 공사기간이 소요된다. 수중에서 절단 작업을 하는 경우에는 잠수부를 동원해야 하기 때문에 역시 많은 비용과 시간이 소요된다.
본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하고자 파일을 내부에서 절단함으로써 간편하게 절단할 수 있는 본 발명의 강관 파일 내부 절단 장치를 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 파일의 내부에 삽입하여 간편하게 파일을 절단할 수 있는 새로운 강관파일 내부 절단 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 파일과 파일 사이의 토사를 제거하지 않고 파일을 내부로부터 절단할 수 있는 새로운 파일 절단 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 수중에서도 파일의 내부에 삽입하여 간편하게 파일을 절단할 수 있는 파일 절단 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 작업효율을 극대화하고 비용을 절감할 수 있는 강관 파일을 절단하는 새로운 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 상세히 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
발명의 요약
본 발명에 따른 강관 파일 내부 절단 장치는 중심축(10), 그 중심축 상부에 고정된 핸들(20), 강관 파일(100)의 상단부에 조립되고 상기 중심축이 회전할 수 있도록 조립된 상부 덮개(30), 상기 중심축의 하단에 일체로 조립되고 복수개의 회전하는 그라인더 디스크(44)가 구비되어 강관 파일을 절단하기 위한 절단 장치(40), 및 상기 그라인더 디스크를 유압으로 강관 파일에 밀착시키기 위한 유압펌프(50)를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
상기 중심축이 강관 파일의 중심에 항상 위치하도록 중심축 중간 부위에 스페이서(70)가 중심축에 고정되도록 조립되는 것을 더 포함한다.
상기 그라인더 디스크(44)는 모터(43)에 의하여 고속으로 회전하며, 실린더(41) 내에 피스톤(42)이 구비되어 유압장치에 의하여 압력을 받아 강관 파일의 내부 면에 밀착되고, 압력이 해제되면 내부 면으로부터 이격된다.
상기 핸들(20)은 수동으로 또는 모터 등의 자동수단에 의하여 일정한 속도로 회전한다.
본 발명의 다른 구체예에 따른 강관 파일 내부 절단 장치는 중심축(10), 강관 파일의 상단부에 조립되고 상기 중심축을 고정시키기 위한 상부 덮개(30), 상기 중심축의 하단에 조립되어 회전하고 강관 파일을 절단하기 위한 커팅 비트(84)가 구비된 절단 장치(80), 상기 절단 장치를 회전시키기 위한 구동 모터(90), 및 상기 커팅 비트를 유압으로 강관 파일에 밀착시키기 위한 유압펌프(50)를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
상기 절단 장치(80)는 실린더(81), 피스톤(82), 연장 아암(arm)(83), 및 커팅 비트(84)로 구성되며, 유압 장치에 의하여 압력을 받아 강관 파일의 내부 면에 커팅 비트가 밀착되고, 압력이 해제되면 내부 면으로부터 이격된다.
이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명
본 발명은 토목공사나 건축공사에서 지중(地中)에 관입된 강관 파일(pile)을 일정한 높이로 절단하기 위한 절단 장치로서, 파일 내부에 삽입하여 내부쪽에서 외 부쪽으로 파일을 절단하기 위한 강관 파일 내부 절단 장치(Steel Pile Inner Cutting Unit: 일명 "SPICU" 공법이라고도 명명함) 및 그 절단 방법에 관한 것이다.
지중에 관입된 파일은 대개의 경우 절단하고자 하는 부위가 지표 속에 위치하게 된다. 제1도는 강관이 암반층까지 관입된 상태를 도시하기 위한 개략적인 단면도이다. 강관 파일(100)은 원통형 형상으로, 하부 선단이 암반층에 도달할 때까지 관입한다.
그런데 암반층의 높이가 일정하지 않기 때문에 파일의 상부 선단도 일정하지 않게 된다. 따라서 파일을 수평으로 유지하기 위하여 상부 선단을 절단하는 작업을 해야 한다. 이 경우에는 파일 주변의 토사를 굴삭기 등으로 제거한 후 절단해야 한다. 그런데 대부분의 경우에는 파일이 조밀하게 박혀 있어서 파일과 파일 사이로 굴삭기 삽날이 들어갈 공간이 없다. 따라서 수작업으로 토사를 제거할 수밖에 없는데, 이는 실로 막대한 비용과 공사기간이 소요된다.
그리고 공사현장이 바다나 하천인 경우에는 파일이 수중에 위치하는 경우도 있다. 이 경우에는 수중에서 파일을 절단해야 하기 때문에 잠수부를 동원해야 하며, 이로 인한 비용과 시간 또한 막대한 실정이다.
제2도는 본 발명의 한 구체예에 따른 강관 파일 내부 절단 장치의 개략적인 부분 단면도이고, 제3도는 제2도의 횡단면도로서, (A)는 A-A선의 횡단면도이고, (B)는 B-B선의 횡단면도이며, (C)는 C-C선의 횡단면도이다.
본 발명에 따른 강관 파일 내부 절단 장치는 중심축(10), 그 중심축 상부에 고정된 핸들(20), 강관 파일(100)의 상단부에 조립되고 상기 중심축이 회전할 수 있도록 조립된 상부 덮개(30), 상기 중심축의 하단에 일체로 조립되고 복수개의 회전하는 그라인더 디스크(44)가 구비되어 강관 파일을 절단하기 위한 절단 장치(40), 및 상기 그라인더 디스크를 유압으로 강관 파일에 밀착시키기 위한 유압펌프(50)를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
상기 중심축은 본 발명 장치의 중심을 이루는 축으로서, 그 길이를 조절할 수 있도록 연결하여 사용할 수 있는 구조로 되어 있다. 즉 절단면은 모든 파일이 동일한 평면 상에 존재하게 되지만 절단되는 파일의 길이는 그 관입된 정도에 따라 다르기 때문에 중심축의 길이를 조절할 필요가 있는 것이다. 절단되는 파일의 길이는 수준계에 의하여 측정되어 결정되며, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.
중심축의 하부 단부에는 파일을 절단하기 위한 절단 장치(40)가 조립되고, 그 상부에는 상부 덮개(30)가 조립된다.
상부 덮개는 통상 한 쌍의 고정볼트(31)에 의하여 강관의 상부 외부면에 고정된다. 상부 덮개의 중앙에는 중심축이 관통하여 파일의 절단 깊이에 중심축이 상하로 이동할 수 있고, 또한 중심축이 회전할 수 있는 구조를 갖는다.
상부 덮개의 상부쪽에는 핸들(20)이 고정되도록 조립되는데, 이 핸들은 수동으로 서서히 회전시킬 수 있도록 중심축과 일체가 되도록 조립된다. 물론 제2도에는 수동으로 회전시킬 수 있는 핸들(20)이 도시되어 있지만, 모터와 같은 구동수단(도시되지 않음)을 이용하여 자동으로 중심축을 회전시킬 수도 있다.
상기 중심축이 강관 파일의 중심에 항상 위치하도록 중심축 중간 부위에 스페이서(spacer)(70)가 중심축에 고정될 수도 있다. 제2도에는 스페이서(70)가 4 개의 가이드(71)를 구비하는 것으로 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 2개, 3개, 또는 4개 이상을 구비할 수도 있다.
절단 장치(40)는 실린더(41), 피스톤(42), 모터(43), 및 그라인더 디스크(44)로 이루어진다. 제2도에는 피스톤, 모터, 그라인더 디스크가 두 개씩 설치된 것으로 도시 있지만 이에 한정되는 것은 아니고 3개, 4개, 6개, 8개 등의 적절한 복수개로 설치할 수도 있다.
제2도에 도시된 바와 같이, 그라인더 디스크(44)는 모터(43)에 의하여 고속으로 회전하며, 실린더(41) 내에 피스톤(42)이 구비되어 유압장치에 의하여 압력을 받아 강관 파일의 내부 면에 밀착되고, 압력이 해제되면 내부 면으로부터 이격된다. 모터(43)는 유압모터 또는 전기모터가 바람직하게 사용될 수 있고, 제2도에는 절단 장치(40) 내에 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 그 외부에 설치될 수도 있다.
그라인더 디스크(44)를 유압으로 강관 파일 내부면에 밀착시키고 해제하기 위하여 유압펌프(50)가 외부에 설치된다. 제2도에는 유압펌프가 상부 덮개(30) 위에 도시되어 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 상부 덮개로부터 떨어져서 설치될 수도 있다.
절단하고자 하는 파일의 높이가 결정되면 스위치(도시되지 않음)를 작동시켜 실린더(41) 내부에 압력을 걸어주고, 그 압력에 의하여 그라인더 디스크(44)가 파 일 내부면에 밀착되어 회전하게 된다. 이때 실린더 내부 압력이 압력 게이지(60)에 나타난다. 운전자는 이 압력 게이지를 주시해야 하며, 파일이 절단되면 압력이 갑자기 떨어지게 되는데, 이때 스위치를 OFF 시킨다. 스위치를 OFF 시키면 모터(43)의 구동이 멈춤과 동시에 압력펌프(50)에 의한 실린더의 압력도 해제되어 그라인더 디스크가 오므라든다. 그리고 장치 전체를 다음 파일로 이동하여 다시 정단 작업을 행하게 된다. 본 발명의 도면에서는 실린더 내부에 압력을 걸어주고 또 해제하는 수단에 대하여 구체적으로 도시하지는 않았는데, 이는 당업자가 용이하게 실시할 수 있는 부분이기 때문이다.
압력 게이지(60) 대신에 모니터(도시되지 않음)를 설치하여 실린더 내부의 압력을 모니터 상에 나타낼 수도 있다. 물론 압력 게이지와 모니터를 동시에 사용할 수도 있다. 작동스위치를 OFF 시키는 방법도 작업자가 압력 게이지나 모니터를 보면서 수동으로 하는 방법과 컴퓨터 프로그래밍을 통하여 자동으로 하는 방법이 채용될 수 있다. 이러한 방법들은 모두 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.
그라인더 디스크(44)가 고속으로 회전하고, 또한 중심축(20)이 수동 또는 자동으로 회전하면서 파일이 내부로부터 외부쪽으로 절단되는 것이다.
그라인더 디스크는 고속으로 회전하면서 강관 파일을 절단하기 때문에 쉽게 마모된다. 마모된 그라인더 디스크는 새로운 제품으로 교환해주어야 하며, 그 교환 시기나 교환 방법 등은 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.
제4도는 본 발명의 다른 한 구체예에 따른 강관 파일 내부 절단 장치의 개략적인 부분 단면도이다.
본 발명의 다른 구체예에 따른 강관 파일 내부 절단 장치는 중심축(10), 강관 파일의 상단부에 조립되고 상기 중심축을 고정시키기 위한 상부 덮개(30), 상기 중심축의 하단에 조립되어 회전하고 강관 파일을 절단하기 위한 커팅 비트(84)가 구비된 절단 장치(80), 상기 절단 장치를 회전시키기 위한 구동 모터(90), 및 상기 커팅 비트를 유압으로 강관 파일에 밀착시키기 위한 유압펌프(50)를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
상기 절단 장치(80)는 실린더(81), 피스톤(82), 연장 아암(arm)(83), 및 커팅 비트(84)로 구성되며, 유압 장치에 의하여 압력을 받아 강관 파일의 내부 면에 커팅 비트가 밀착되고, 압력이 해제되면 내부 면으로부터 이격된다.
제4도의 구체예가 제2도의 구체예와 다른 점은 제2도에서는 중심축(10)이 회전하지만, 제4도에서는 중심축(10)이 회전하지 않고 커팅 비트(84)가 구비된 절단 장치(80) 전체가 회전한다는 점이다. 따라서 제4도의 구체예는 중심축을 회전시키는 핸들이나 기타의 다른 자동 회전 수단이 필요없다.
상기 절단 장치를 회전시키기 위한 구동 모터(90)는 절단 장치의 상부쪽에 설치되어 있는 것으로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 파일 외부에 설치될 수도 있다.
제4도 구체예의 운전 방법은 중심축을 회전하는 것을 제외하고는, 제2도 구체예의 운전 방법과 동일하다.
커팅 비트(84)는 고속으로 회전하면서 강관 파일을 절단하기 때문에 쉽게 마모된다. 마모된 커팅 비트는 새로운 제품으로 교환해주어야 하며, 그 교환 시기나 교환 방법 등은 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다. 커팅 비트는 연장 아암(83)에 조립식으로 결합되기 때문에 교환시 당업자에 의하여 용이하게 교환될 수 있다.
본 발명에 따른 강관 파일 내부 절단 장치는 종래에 파일을 외부로부터 절단함으로써 발생하는 모든 문제를 해결하도록 파일의 내부에 절단 장치를 삽입하고 내부로부터 파일을 절단한다. 절단해야할 파일의 깊이는 수준계에 의하여 간단하게 측정되기 때문에, 그 측정된 깊이에 따라 절단장치를 삽입하고, 상부 덮개를 파일의 선단부에 고정시킨 다음, 절단장치를 작동시켜 파일을 절단하고, 파일이 절단되면 절단장치의 작동을 정지하는 단계에 의하여 절단작업을 행한다. 절단작업이 완료되면 상부덮개를 해제하여 다음 파일로 이동한다.
본 발명은 파일과 파일 사이의 토사를 제거하지 않고 파일을 내부로부터 절단할 수 있고, 수중에서도 파일의 내부에 삽입하여 간편하게 파일을 절단할 수 있는 새로운 파일 절단 장치와 작업효율을 극대화하고 비용을 절감할 수 있는 강관 파일을 절단하는 새로운 방법을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시 될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (8)

  1. 중심축(10);
    강관 파일(100)의 상단부에 조립되고 상기 중심축이 회전할 수 있도록 조립된 상부 덮개(30);
    상기 중심축의 하단에 일체로 조립되고 복수개의 회전하는 그라인더 디스크(44), 실린더(41), 피스톤(42) 및 모터(43)가 구비되어 강관 파일을 절단하기 위한 절단 장치(40); 및
    상기 그라인더 디스크를 유압으로 강관 파일에 밀착시키기 위한 유압펌프(50);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일의 내부에 삽입하여 파일을 절단하기 위한 강관 파일 내부 절단 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상부 덮개(30)의 상부쪽에 조립되어 상기 중심축을 수동으로 회전시키기 위한 핸들(20)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강관 파일 내부 절단 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 상부 덮개(30)의 상부쪽에 설치되며 구동수단을 이용하여 자동으로 상기 중심축을 회전시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강관 파일 내부 절단 장치.
  4. 삭제
  5. 중심축(10);
    강관 파일의 상단부에 조립되고 상기 중심축을 고정시키기 위한 상부 덮개(30);
    상기 중심축의 하단에 조립되어 회전하고 강관 파일을 절단하기 위한 커팅 비트(84)가 구비된 절단 장치(80);
    상기 절단 장치를 회전시키기 위한 구동 모터(90); 및
    상기 커팅 비트를 유압으로 강관 파일에 밀착시키기 위한 유압펌프(50);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일의 내부에 삽입하여 파일을 절단하기 위한 강관 파일 내부 절단 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 절단 장치(80)는 실린더(81), 피스톤(82), 연장 아 암(arm)(83), 및 커팅 비트(84)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강관 파일 내부 절단 장치.
  7. 제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 중심축이 강관 파일의 중심에 항상 위치하도록 중심축 중간 부위에 고정되도록 조립되는 스페이서(70)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 강관 파일 내부 절단 장치.
  8. 삭제
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