KR100891129B1 - 지중파일용 오거의 파일 케이스 - Google Patents

지중파일용 오거의 파일 케이스 Download PDF

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김민규
이규철
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(주)한국중기계
녹우건설(주)
이규철
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Abstract

본 발명은 굴착공의 굴착 작업과 파일의 매립 작업시 오거 스크류의 둘레에 배치되어 함께 굴착 작업을 수행하는 파일 케이스에 관한 것이다.
본 발명은 오거 장치를 이용한 지반 천공시 경질지반의 위치에 따라서 적절한 길이로 조절하여 사용하기 위해 여러 단계로 길이를 늘리거나 줄일 수 있고, 특히 케이스 내측에 구비되어 있는 가이드를 이용하여 길이조절을 가능하도록 한 새로운 형태의 파일 케이스를 구현함으로써, 많은 수의 파일 케이스를 준비해야 하는 불편함을 해소할 수 있고, 토사 및 슬러그 배출 등의 작업을 효과적으로 수행할 수 있으며, 특히 다단계의 길이조절이 가능하여 일정치 않은 경질지반의 위치에 효율적으로 대처하여 작업을 수행할 수 있는 지중파일용 오거의 파일 케이스를 제공한다.
굴착, 파일, 매립, 오거, 오거 스크류, 파일 케이스, 길이 조절

Description

지중파일용 오거의 파일 케이스{Pile case of auger for engineering work underground pile}
본 발명은 지중파일용 오거의 파일 케이스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 굴착공의 굴착 작업과 파일의 매립 작업시 오거 스크류의 둘레에 배치되어 함께 굴착 작업을 수행하는 파일 케이스에 관한 것이다.
일반적으로 현대의 건축물은 날로 고층화 및 대형화는 추세에 있으며, 이러한 고층의 건축물은 자중에 의한 수직하중이나 풍력을 크게 작용받게 된다.
이와 같은 건축물은 지층을 관통하여서 지반층에 받쳐지는 지지말뚝으로 지지되는 구조로서 시공된다.
이와 같이 고층의 건축물을 시공함에 있어 필수적으로 할 수 있는 말뚝공사는 항타기 등으로 타격하여 지중에 말뚝을 직접적으로 박아넣는 충격식과, 오거(Auger)를 회전시켜 굴착공을 천공한 후 그 굴착공 내에 말뚝을 근입하는 천공식이 있다.
충격식 말뚝공사는 주로 경암지반의 건축물 공사에 적용되는 반면에, 천공식 말뚝공사는 연약지반의 건축물 공사에 주로 적용되며 소음 발생을 방지할 수 있는 이점을 가지는 것으로 알려져 있다.
상기한 바와 같이 연약지반에 적용되는 천공식 말뚝공사는 굴착장비에 장착된 오거로서 지중 굴착작업을 수행하여서 지지말뚝을 근입시킬 수 있도록 지반층까지 천공하고, 천공된 굴착공으로부터 오거를 인발한 후에 그 굴착공 내에 지지말뚝을 근입시켜서 설치하게 됨으로써, 기성말뚝 설치작업 중에 소음 발생을 방지할 수 있는 이점을 제공할 수 있다.
이와 같이 상기 오거는 지반을 천공하는 장치로서, 파일을 지반에 설치하기 위한 토목공사에 주로 활용되고 있다.
상기 오거를 이용하여 파일을 지반에 박아넣는 작업을 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시한 바와 같이, 오거에 구비되어 있는 스크류 고정용 오거 리더(미도시)와 케이스 고정용 오거 리더(10)에 오거 스크류(11)와 파일 케이스(12)를 각각 장착한 후, 오거 스크류(11)와 파일 케이스(12)를 별도의 구동장치를 이용하여 각각 양방향으로 회전시킨다.
이후, 오거 스크류(11)와 파일 케이스(12)가 적당한 깊이까지 지반(G)을 파고 들어가면, 오거 스크류(11)와 파일 케이스(12)의 작동을 정지시킨 후 파일 케이스(12)를 케이스 고정용 오거 리더(10)로부터 분리시킨다.
이후, 케이스 고정용 오거 리더(10)와 오거 스크류(11)를 상방향으로 이동시 켜 파일 케이스(12)로부터 꺼내면, 지반의 구멍에 끼워진 상태로 파일 케이스(12)만 남게 된다.
이후, 파일 케이스(12)의 내부에 강관파일을 투입한 다음, 케이스 고정용 오거 리더(10)의 재장착과 함께 파일 케이스(12)를 지반의 구멍으로부터 꺼낸다.
이후, 해머 등으로 강관파일을 지반에 박아 고정시키면 파일 매립 작업을 완료할 수 있다.
여기서, 상기 파일 케이스는 연약지반을 천공할 때 천공된 구멍의 내면이 무너져 내리지 않도록 하는 기능을 수행한다.
참고로, 경질지반을 천공하는 경우에는 파일 케이스를 사용하지 않더라도 지반의 구멍 내면이 무너져 버리는 일이 발생되지 않으므로, 파일 케이스는 사용되지 않는다.
한편, 경질지반은 지면으로부터의 깊이가 일정하지 않으므로, 이때의 파일 케이스는 경질지반의 위치에 따라서 적절한 길이의 것을 적용하는 것이 바람직하다.
그러나, 기존에는 굴착 작업시 경질지반의 위치를 예측해서 다양한 길이의 파일 케이스를 미리 준비해야 하고, 이처럼 사용 여부를 알 수 없는 다양한 길이의 파일 케이스를 미리 준비해야 함으로 인해 작업성이 크게 떨어질 뿐만 아니라, 많은 파일 케이스들을 보관 및 취급하는 측면에서도 불리한 점이 있다.
이러한 문제를 해소하기 위하여 대한민국 등록특허 10-0713135호에서는 길이를 조절할 수 있는 형태의 파일 케이스를 제시하고 있다.
그러나, 위의 파일 케이스의 경우에는 파일 케이스 자체에 구멍이 뚫려 있는 구조로 되어 있기 때문에 오거 스크류의 회전시에 파일 케이스가 뒤틀리는 현상이 발생하고, 또 파일 케이스 내부의 토사가 상부로 이송되는 동안에 상기 구멍으로 유출되는 문제가 있으며, 작업시 슬러그를 빼내기 위해 에어를 주입할 때, 압력이 떨어져 슬러그 배출이 어려운 단점이 있다.
또한, 길이를 조절하기 위해 형성한 구멍의 길이가 한정되어 있기 때문에 한단계 정도밖에 길이를 조절할 수 없는 한계가 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 오거 장치를 이용한 지반 천공시 경질지반의 위치에 따라서 적절한 길이로 조절하여 사용하기 위해 여러 단계로 길이를 늘리거나 줄일 수 있고, 특히 케이스 내측에 구비되어 있는 가이드를 이용하여 길이조절을 가능하도록 한 새로운 형태의 파일 케이스를 구현함으로써, 많은 수의 파일 케이스를 준비해야 하는 불편함을 해소할 수 있고, 토사 및 슬러그 배출 등의 작업을 효과적으로 수행할 수 있으며, 특히 다단계의 길이조절이 가능하여 일정치 않은 경질지반의 위치에 효율적으로 대처하여 작업을 수행할 수 있는 지중파일용 오거의 파일 케이스를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 지중파일용 오거의 파일 케이스는 오거의 케이스 고정용 오거 리더측에 결합되며 내주면에는 가이드키를 걸어주기 위한 적어도 위아래 2곳의 수평홈 및 가이드키를 이동시키기 위하여 수평홈 사이를 연결해주는 수직홈으로 이루어진 가이드홈을 가지는 메인 케이스와, 상기 메인 케이스의 내부에 슬라이드 가능한 구조로 결합되며 외주면에는 가이드홈을 따라 안내되는 가이드키를 가지는 서브 케이스로 구성되어 길이를 늘리거나 줄일 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 가이드홈의 수평홈은 메인 케이스의 전체 길이에 걸쳐 일정간 격을 두고 여러 단계로 형성하는 동시에 각 단계의 수평홈들은 길이방향으로 길게 연통되는 하나의 수직홈으로 연결하어 케이스의 길이를 여러 단계로 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 제공하는 지중파일용 오거의 파일 케이스는 길이조절이 가능한 메인 케이스와 서브 케이스를 채용함으로써, 굴착작업시 파일 케이스를 교체하지 않고서도 경질지반의 위치에 상응하게 파일 케이스의 전체 길이를 적절히 조절하여 굴착작업을 수행할 수 있고, 결국 서로 다른 길이의 파일 케이스들을 취급하고 보관하는 등의 불편함을 해소할 수 있는 등 작업의 편이성을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
특히, 종전과 같이 핀과 홀을 이용한 가이드를 대신하여 메인 케이스와 서브 케이스의 길이조절을 위한 가이드를 케이스 내측에 구비한 형태를 적용함으로써, 케이스의 전체적인 강성저하를 막을 수 있고, 토사의 배출시 토사가 유출되는 것을 방지할 수 있으며, 또 슬러그 배출을 위한 에어 주입시 에어 압력이 떨어지는 문제를 완전히 배제할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2와 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파일 케이스를 나타내는 사시도 와 단면도이다.
도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 파일 케이스는 외부 케이스인 메인 케이스(14)와 내부 케이스인 서브 케이스(16)로 구성되며, 굴착작업시 경질지반의 위치에 따라 메인 케이스(14)와 서브 케이스(16) 간의 길이를 적절히 조절해가면서 작업을 할 수 있도록 되어 있다.
여기서, 상기 메인 케이스(14)는 외주면 상단부에 있는 대략 2개의 소켓키(22)를 이용하여 케이스 고정용 오거 리더측에 결합되어 회전되는 부분이며, 상기 서브 케이스(16)는 메인 케이스(14)의 내측에 슬라이드 조합되면서 그 수납 및 인출을 통해 실질적으로 파일 케이스의 길이를 연장 또는 단축시켜주는 부분이다.
예를 들면, 서브 케이스(16)는 메인 케이스(14)의 가이드를 타고 상하로 움직여 길이가 조절될 수 있고, 대략 10m 정도의 2개의 파이프를 조합했을 경우, 접었을 때는 10m 이지만, 길게 빠져나올 때엔 보통 접었을 때의 2배인 20m로 길게 빼내어 작업을 할 수 있다.
상기 케이스 간의 길이조절은 가이드에 의해 이루어지며, 이때의 가이드는 케이스의 내부에 구비되어 길이조절시 케이스의 이동을 안내하고, 또 케이스의 길이조절된 상태를 유지시켜주는 역할을 한다.
이를 위하여, 상기 메인 케이스(14)의 내주면에는 적어도 위아래의 2곳에 수평홈(17)이 형성되고, 위아래 수평홈(17) 사이에는 수직홈(18)이 연결 형성된다.
이때, 수평홈(17)은 메인 케이스(14)의 원주방향에 걸쳐 일정구간의 길이를 가지면서 수직홈(18)과 일측이 통하는 형상을 하고 있으며, 메인 케이스(14)의 길 이방향을 따라 일정간격을 유지하면서 위치되고, 이에 따라 윗쪽 수평홈(17) 내에 위치되어 있던 후술하는 가이드키(15)가 수직홈(18)을 따라 아래쪽 수평홈(17) 내에 위치되면, 이때의 이동된 거리만큼 케이스의 길이가 늘어난 상태가 된다.
이렇게 서브 케이스(16)의 가이드키(15)를 걸어주는 수평홈(17)과 가이드키(15)의 이동통로가 되는 수직홈(18)으로 이루어지는 가이드홈(13)은 메인 케이스(16)의 전체 길이에 걸쳐 일정간격을 두고 여러 단계로 형성되며, 이에 따라 케이스의 길이를 여러 단계로 선택 조절할 수 있다.
예를 들면, 메인 케이스(14)의 길이방향을 따라가면서 일정간격을 유지한 채로 다수의 수평홈(17)이 형성되고, 각각의 수평홈(17)의 한쪽 끝과 케이스 길이방향과 나란하게 연장되는 수직홈(18)이 연통하게 되므로서, 어느 한 곳의 수평홈(17)에 있던 가이드키(15)는 수직홈(18)을 따라 이동하면서 선택된 다른 한 곳의 수평홈(17) 내에 안착될 수 있고, 결국 서브 케이스(16)는 가이드키(15)를 이용하여 메인 케이스(14)의 전체 길이에 분포되어 있는 수평홈(17)을 선택해가면서 그 길이를 늘리거나 줄일 수 있도록 되어 있다.
특히, 메인 케이스(14)에 형성되는 가이드홈(13)의 수평홈(17) 및 수직홈(18)은 케이스 원주방향을 따라 180°위상차를 갖는 2개가 서로 마주보는 위치에 배치되는 대칭구조로 이루어져 있으며, 이에 따라 메인 케이스(14)와 서브 케이스(16) 간의 결착상태가 안정적으로 균형을 이룰 수 있게 된다.
물론, 상기 가이드홈(13)이 대칭구조를 가짐에 따라 이에 상응하여 서브 케이스(16)에 있는 가이드키(15) 또한 케이스 원주방향을 따라 180°간격을 두고 위 치되는 2개가 구비될 수 있다.
또한, 상기 가이드홈(13)에는 수직홈(18)의 연장선상을 따라 최하단에 형성되는 스톱퍼(19)가 구비되며, 이때의 스톱퍼(19)는 서브 케이스(16)의 최상단에 있는 가이드키(15)를 걸어주는 역할을 하게 되므로서, 메인 케이스(14)로부터 서브 케이스(16)가 완전 탈거되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 스톱퍼(19)는 서브 케이스(16)의 조립 후, 즉 가장 상단부에 있는 두꺼운 두께의 가이드키(15)를 가이드홈(13) 내에 삽입한 후, 가이드홈(13)의 벽면에 용접 등의 방법으로 고정 설치할 수 있다.
또한, 상기 가이드홈(13)의 수평홈(17)에는 홈 내에 걸려져 있는 가이드키(15)의 이탈을 막아주는 턱부(20)가 구비된다.
이때의 턱부(20)는 수직홈(18)과의 경계를 이루는 끝부분에 형성되며, 진동이나 충격 등에 의해 가이드키(15)가 수평홈(17)을 벗어나 수직홈(18)을 통해 떨어지는 것을 효과적으로 막아줄 수 있다.
상기 서브 케이스(16)는 메인 케이스(14)의 내측에 슬라이드 가능한 형태로 조합되는 부분으로서, 메인 케이스(14)보다는 작은 직경, 예를 들면 1~2mm 정도 작은 직경을 가지고 있으며, 그 외주면 상단부에는 메인 케이스(14)가 갖는 가이드홈(13)을 타고 다니면서 걸려지거나 이동가능한 가이드키(15)가 돌출 형성되어 있다.
이때의 가이드키(15)는 원주방향을 따라 180°간격을 두고 위치되는 2개를 구비하는 것이 바람직하다
특히, 상기 가이드키(15)는 케이스 길이방향을 따라 일정간격을 두고 배치되는 다수 개로 구성될 수 있는데, 예를 들면 메인 케이스(14)가 갖는 각 수평홈(17)의 위치에 일대일 매칭되는 수의 가이드키(15)가 구비될 수 있다.
이렇게 다수 개의 가이드키(15)가 각 수평홈(17) 내에 함께 걸려지는 형태를 제공함으로써, 회전시 트위스트 모멘트에 대한 강도 보강이 가능하게 되고, 결국 케이스의 변형을 방지할 수 있는 이점이 있다.
이때, 상기 가이드키(15) 중에서 최상단에 위치되는 가이드키(15)를 제외한 나머지 가이드키(15)들은 최상단 가이드키에 비해 얇은 두께를 가짐으로써, 서브 케이스(16)의 인출 및 수납시 스톱퍼(19)와의 간섭을 배제할 수 있다.
또한, 상기 메인 케이스(14)의 하단부에는 링 비트(21)가 갖추어져 있으며, 이에 따라 케이스의 길이를 늘려서 서브 케이스(16)로 천공하는 경우, 메인 케이스(14)도 이때의 링 비트(21)를 이용하여 함께 진행되면서 시공하므로 간섭되는 부분을 처리할 수 있다.
따라서, 이와 같이 구성된 파일 케이스를 이용하여 굴착작업을 수행하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 파일 케이스의 길이를 단축한 상태에서 굴착작업을 수행하는 과정을 나타내는 개략도이고, 도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 일 실시예에 따른 파일 케이스의 길이를 연장한 상태에서 굴착작업을 수행하는 과정을 나타내는 개략도이다.
우선, 도 4a에 도시한 바와 같이 서브 케이스(16)의 가이드키(15)가 메인 케 이스(14)의 수평홈(17)의 좌측에 끼워진 상태에서 도 4b에 도시한 바와 같이 지반굴착을 위해 파일 케이스를 반시계 방향으로 회전시키면서 하방향으로 이동시키면, 서브 케이스(16)가 메인 케이스(14)와 함께 회전되어서 지반을 굴착하게 된다(물론, 이때의 오거 스크류도 회전하면서 지반을 굴착하게 된다).
지반의 굴착 후, 파일 케이스를 파일 케이스를 회전시키면서 상방향으로 이동시키거나, 파일 케이스를 회전시키지 않고 그대로 상방향으로 이동시키면, 메인 케이스(14) 및 서브 케이스(16) 전체가 지반으로부터 빠져나올 수 있게 된다.
한편, 경질지반이 지면으로부터 멀게 위치되어 파일 케이스의 길이를 늘려야 하는 경우를 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이 서브 케이스(16)의 가이드키(15)가 수평홈(17)의 좌측에 끼워진 상태에서 도 5b에 도시한 바와 같이 가이드키(15)가 수직홈(18)의 선상에 위치되도록 서브 케이스(16)를 반시계 방향으로 회전시킨 후, 도 5c 및 도 5d에 도시한 바와 같이 서브 케이스(16)를 하방향으로 이동시키면, 가이드키(15)가 수직홈(18)을 따라 아래로 이동되고, 계속해서 여러 단계의 수평홈(18) 중에서 선택된 어느 한 곳의 수평홈(18)에 가이드키(15)를 위치시킨 다음, 이 상태에서 서브 케이스(16)를 시계 방향으로 회전시켜서 도 5e에 도시한 바와 같이 가이드키(15)가 수평홈(18)에 끼워지도록 한다.
이후, 도 5f에 도시한 바와 같이 지반굴착을 위해 파일 케이스를 반시계 방향으로 회전시키면서 하방향으로 이동시키면, 서브 케이스(16)가 메인 케이스(14)와 함께 회전되어서 지반을 굴착하게 된다.
지반의 굴착 후, 파일 케이스를 회전시키면서 상방향으로 이동시키거나, 파일 케이스를 회전시키지 않고 그대로 상방향으로 이동시키면, 메인 케이스(14) 및 서브 케이스(16) 전체가 지반으로부터 빠져나올 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 파일 케이스는 서브 케이스가 메인 케이스 내에 길이조절 가능하게 조합되는 구조를 가짐으로써, 굴착작업시 파일 케이스를 교체하지 않고서도 경질지반의 위치에 따라 파일 케이스의 길이를 적절히 조절할 수 있고, 이에 따라 굴착작업을 효율적으로 수행할 수 있다.
도 1은 종래 지중파일용 오거의 파일 케이스를 나타내는 단면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 파일 케이스를 나타내는 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파일 케이스를 나타내는 단면도
도 4a,4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 파일 케이스의 길이를 단축한 상태에서 굴착작업을 수행하는 과정을 나타내는 개략도
도 5a,5b,5c,5d,5e,5f는 본 발명의 일 실시예에 따른 파일 케이스의 길이를 연장한 상태에서 굴착작업을 수행하는 과정을 나타내는 개략도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 케이스 고정용 오거 리더 11 : 오거 스크류
12 : 파일 케이스 13 : 가이드홈
14 : 메인 케이스 15 : 가이드키
16 : 서브 케이스 17 : 수평홈
18 : 수직홈 19 : 스톱퍼
20 : 턱부 21 : 링 비트(Ring bit)
22 : 소켓키

Claims (7)

  1. 지중파일용 오거의 파일 케이스에 있어서,
    오거의 케이스 고정용 오거 리더측에 결합되며 내주면에 가이드홈(13)을 가지는 메인 케이스(14)와, 상기 메인 케이스(14)의 내부에 슬라이드 가능한 구조로 결합되며 외주면에는 가이드홈(13)을 따라 안내되는 가이드키(15)를 가지는 서브 케이스(16)로 구성되며, 상기 가이드홈(13)은 메인 케이스(14)의 전체 길이에 걸쳐 일정간격을 두고 여러 단계로 형성되어 가이드키(15)를 걸어주기 위한 다수의 수평홈(17)과 가이드키(15)를 이동시키기 위해 메인 케이스(14)의 길이방향으로 길게 형성되어 다수의 수평홈(17)들과 각각 연통되는 하나의 수직홈(18)으로 이루어지고, 상기 가이드키(15)는 케이스 길이방향을 따라 일정간격으로 배치되어 각 수평홈(17)들에 일대일 대응되는 수가 구비되어 케이스의 길이를 여러 단계로 조절할 수 있도록하며, 상기 수평홈(17)들에는 수직홈(18)과의 경계를 이루는 끝부분에 가이드키(15)의 이탈을 막아주는 턱부(20)가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 지중파일용 오거의 파일 케이스.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 가이드홈(13)에는 수직홈(18)의 연장선상의 최하단에 형성되어 서브 케이스(16)에 있는 최상단의 가이드키(15)를 걸어줌으로써 서브 케이스(16)의 완전탈거를 막아주는 걸림턱(19)이 구비되는 것을 특징으로 하는 지중파일용 오거의 파일 케이스.
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 메인 케이스(14)는 서브 케이스(16)로 천공할 때 자신도 함께 진행되는 것을 도와주는 하단부의 링 비트(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중파일용 오거의 파일 케이스.
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