KR100981708B1 - 자천공 저소음 무진동 회전압입공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운전석과 동력장치를 구비한 무한궤도차량과, 상기 무한궤도차량에 결합되어 파일 또는 케이싱을 회전압입시키는 압입장치부와, 상기 파일 또는 케이싱을 압입 후 검사를 위하여 충격하중을 주는 해머로 구성되는 자천공 저소음 무진동 회전압입기를 이용한 압입공법에 관한 것으로, 상기 회전압입기를 압입 위치로 이동시키고 리더를 지면과 수직 방향으로 세우는 제 1단계와; 상기 리더를 세운 상태에서 메인 실린더로 압입기 본체를 하강시키는 제 2단계와; 크레인으로 파일 또는 케이싱을 상기 압입기 본체에 삽입시키는 제 3단계와; 삽입된 상기 파일 또는 케이싱을 따라 상기 압입기 본체를 75~100cm 다시 상승시키는 제 4단계와; 클램핑 장치를 작동시켜 상기 클램핑 장치를 상기 파일 또는 케이싱에 밀착시키는 제 5단계와; 발전기를 가동하여 전원을 공급받아 모터를 구동하는 제 6단계와; 상기 모터의 구동에 의해 회전력이 기어장치에서 클램핑 장치로 전달되어 상기 파일 또는 케이싱을 3~7 RPM으로 회전시키는 제 7단계와; 상기 파일 또는 케이싱이 회전될 때 상기 메인 실린더를 0.3~0.7 m/sec의 하강속도로 하강시켜 상기 파일 또는 케이싱을 압입시키는 제 8단계와; 하강되는 상기 파일 또는 케이싱의 수직도를 측정하여 수직도를 교정하는 제 9단계와; 상기 파일 또는 케이싱을 75~100cm 하강시킨 후 상기 모터를 정지시키는 제 10단계와; 상기 모터 정지 후 상기 클램핑 장치를 가동하여 상기 파일 또는 케이싱에서 상기 클램핑 장치를 푸는 제 11단계와; 설계 관입 깊이까지 상기 파일 또는 케이싱이 압입될 수 있도록 상기 제 4단계에서 상기 제 10단계를 반복하는 제 12단계와; 설계 관입 깊이까지 상기 파일 또는 케이싱이 압입 완료 후 상기 해머를 자유낙하시켜 지반의 침하량을 체크하여 최종관입량을 검사하는 제 13단계와; 상기 최종관입량 검사 후 다른 곳 압입을 위해 상기 회전압입기를 이동하는 제 14단계와; 상기 파일 또는 케이싱의 압입이 끝난 후 상부를 지표위 부분을 30~60cm를 남기고 절단하는 제 15단계로 구성된 자천공 저소음 무진동 회전압입공법이다.
본 발명의 압입공법은 자갈층을 포함한 연약지반에서 항타를 하지 않고 저소음 무진동으로 파일이나 케이싱을 회전 압입하여 박을 수 있고, 위에서 해머로 항타하지 않아 천고가 낮은 교각 밑이나 건물 내에서의 작업이 가능하므로, 소음공해나 진동에 의한 타 시설물의 피해를 줄일 수 있고, 15m 길이를 박는데 약 20~40분이면 가능하므로 공사비용을 절감하고 공사기간을 단축하는 효과를 낼 수 있다.

Description

자천공 저소음 무진동 회전압입공법{Self Piling Method of Low Noise and Zero Vibration using Rotationg and Pushing Piling Machine}

본 발명은 자갈층을 포함한 연약지반에 파일 또는 케이싱을 박는 압입공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 운전석과 동력장치를 구비한 무한궤도차량과, 상기 무한궤도차량에 결합되어 파일 또는 케이싱을 회전 압입시키는 압입장치부와, 상기 파일 또는 케이싱을 압입 후 검사를 위하여 충격하중을 주는 해머로 구성되는 저소음 무진동 회전압입기를 이용한 파일 또는 케이싱을 압입하는 공법에 관한 것이다.

일반적으로 건축 및 교량기초공사를 위해서 연약지반이나, 암반층 등에 강관 등으로 제작되는 파일을 설치하여 보강작업을 압입기를 이용하여 행하게 된다.

일반적으로 연약지반을 개량하기 위한 시공장비의 구조는 광폭트랙을 장착한 무한궤도차량과, 상기 무한궤도차량의 전방에 수직방향으로 형성된 리더와, 상기 리더의 길이방향으로 승하강 되며 하부에는 슈를 구비한 파일 또는 케이싱을 유압해머로 파일 또는 케이싱을 지중으로 관입을 반복하여 보강부재 파일을 시공하여 연약지반을 개량하게 되므로, 결과적으로 상기 유압해머 및 스크류 오가의 능력과 효율에 따라서 연약지반의 시공품질 및 작업효율이 결정되는 중요한 요인이 된다.

그러나 상기 유압해머 및 스크류 오가는 강력한 진동력 및 소음, 분진이 발생하고, 작업장의 천고 및 폭이 넓은 공간이 필요하게 되어 인근주민의 경제적인 활동 및 개인생활에 막대한 지장을 초래할 뿐만 아니라 심한 경우에는 건축물의 균열과 가축들이 폐사(弊社)하게 되는 원인을 제공하게 되는 폐단을 갖게 되었다.

또한, 상기 유압해머 및 스크류 오가로 파일 또는 케이싱을 타격 또는 천공하여 삽입할 경우 주변 지반이 교란되어 보강부재의 충분한 다짐효과를 얻을 수 없는 문제점을 갖게 되었다.

따라서 최근에는 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 방안으로 모터의 구동에 의하여 연약지반 속으로 관입 및 상승하는 오가와, 상기 오가의 내부에 위치하고 모래 또는 쇄석이 하강하고 그리고 상하운동을 통하여 하강한 모래 또는 쇄석을 다지는 케이싱과, 상기 케이싱에 연결되고 모래 또는 쇄석을 공급받아 상기 케이싱에 제공하는 호퍼와, 상기 케이싱에 연결되어 상기 케이싱을 상하로 구동하는 실린더 장치 및 정회전을 통하여 상기 오가를 관입시키고 역회전을 통하여 상기 오가를 상승시키는 모터로 이루어지고, 상기 케이싱의 자유낙하를 통하여 적어도 상기 케이싱 및 호퍼의 하중으로 상기 하강한 모래 또는 쇄석을 다지는 것을 특징을 하는 "연약지반을 개량하기 위한 무진동 저소음 그래뉼러 파일 시공장치"가 대한민국 특허등록 제0380798호로 등록된 바 있다.

그러나 종래의 "연약지반을 개량하기 위한 무진동 저소음 그래뉼러 파일 시공장치"는 상기 실린더 장치의 반복되는 상하동작을 통해서 케이싱과 호퍼의 하중으로 오가의 내부에 공급되는 모래 또는 쇄석을 다지는 구조를 갖는 것으로, 이 또한 바이브레이션 해머와 같이 상기 케이싱과 호퍼의 승하강 동작과정에서 발생하는 충격으로 인해 소음과 진동이 발생하게 되는 단점을 갖게 되었다.

특히 종래의 "연약지반을 개량하기 위한 무진동 저소음 그래뉼러 파일 시공장치"는 중량물인 케이싱과 호퍼를 오직 실린더 장치로만 상하동작시키는 구조이기 때문에 결국 실린더 장치의 기계적인 무리가 발생하게 되므로, 이로 인한 설비의 내구성 저하 및 고장의 원인을 제공하게 되었다.

또한, 종래의 "연약지반을 개량하기 위한 무진동 저소음 그래뉼러 파일 시공장치"는 상기 케이싱, 호퍼, 실린더 장치로 인한 전체적인 부피와 하중이 증가하게 되고 장비의 이동성 저하로 인해 시공효율이 저하될 뿐만 아니라 무게 중심의 변화로인해 장비가 한쪽 방향으로 전도되는 안전사고가 빈번하게 발생하게 되었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 자갈층을 포함한 연약지반에서 항타를 하지 않고 저소음 무진동으로 파일이나 케이싱을 회전 압입하여 박을 수 있고, 위에서 해머로 항타하지 않아 천고가 낮은 교각 밑이나 건물 내에서의 작업이 가능케 하며, 소음공해나 진동에 의한 타 시설물의 피해를 줄일 수 있고, 빠른 시간에 파일을 박음으로서 공사비용을 절감하고 공사기간을 단축하는 압입공법을 제공함에 있다.

본 발명의 압입공법에 사용되는 회전압입기는 광폭트랙을 장착하여 접지압을 최소화하며 광폭트랙을 중심으로 360˚회전되는 운전석과 동력장치를 구비한 무한궤도차량과, 상기 무한궤도차량에 결합되어 파일 또는 케이싱을 회전 압입시키는 압입장치부와, 상기 파일 또는 케이싱을 압입 후 검사를 위하여 충격하중을 주는 해머로 구성되고, 상기 압입장치부는 상기 파일 또는 케이싱이 삽입되어 회전압입으로 상기 파일 또는 케이싱을 압입시키는 압입기 본체와; 상기 무한궤도차량과 결합되어 상기 압입장치부를 이동 가능하게 하고 압입기 본체가 결합되는 리더와; 상기 리더 상부와 상기 압입기 본체에 결합되어 상기 압입기 본체가 상기 리더의 전면을 타고 승강되도록 하는 2개의 메인 실린더로 구성되고, 상기 압입기 본체는 상기 파일 또는 케이싱을 회전시키는 회전력을 공급하는 2개의 모터와; 상기 파일 또는 케이싱을 밀착 고정하여 상기 모터의 회전력에 의해 상기 파일 또는 케이싱이 회전될 수 있게 하는 클램핑 장치와; 상기 모터의 회전력을 상기 파일 또는 케이싱을 클램핑하고 있는 클램핑 장치에 전달하는 기어장치와; 상기 리더에 결합되어 상기 메인 실린더에 의해 상기 리더를 따라 상기 압입기 본체를 승강되게 하는 가이드블록과; 상기 모터와 상기 메인 실린더와 상기 가이드블록이 상부에 설치되고 상기 기어장치와 클램핑 장치가 하부에 설치되며 상기 파일 또는 케이싱이 통과하는 장치설치판으로 구성되는 구조이다.

상기와 같은 회전압입기를 이용한 자천공 저소음 무진동 회전압입공법은 상기 회전압입기를 압입 위치로 이동시키고 상기 지지대를 지면과 수직 방향으로 세우는 제 1단계와; 상기 지지대를 세운 상태에서 상기 메인실린더로 상기 압입기 본체를 하강시키는 제 2단계와; 크레인으로 상기 파일 또는 케이싱을 상기 압입기 본체에 삽입시키는 제 3단계와; 삽입된 상기 파일 또는 케이싱을 따라 상기 압입기 본체를 75~100cm 다시 상승시키는 제 4단계와; 상기 클램핑 장치를 작동시켜 상기 클램핑 장치를 상기 파일 또는 케이싱에 밀착시키는 제 5단계와; 발전기를 가동하여 전원을 공급받아 상기 모터를 구동하는 제 6단계와; 상기 모터의 구동에 의해 회전력이 상기 기어장치에서 클램핑 장치로 전달되어 상기 파일 또는 케이싱을 3~7 RPM으로 회전시키는 제 7단계와; 상기 파일 또는 케이싱이 회전될 때 상기 메인 실린더를 0.3~0.7 m/sec의 하강속도로 하강시켜 상기 파일 또는 케이싱을 압입시키는 제 8단계와; 하강되는 상기 파일 또는 케이싱의 수직도를 측정하여 수직도를 교정하는 제 9단계와; 상기 파일 또는 케이싱을 75~100cm 하강시킨 후 상기 모터를 정지시키는 제 10단계와; 상기 모터 정지 후 상기 클램핑 장치를 가동하여 상기 파일 또는 케이싱에서 상기 클램핑 장치를 푸는 제 11단계와; 설계 관입 깊이까지 상기 파일 또는 케이싱이 압입될 수 있도록 상기 제 4단계에서 상기 제 11단계를 반복하는 제 12단계와; 설계 관입 깊이까지 상기 파일 또는 케이싱이 압입 완료 후 상기 해머를 자유낙하시켜 지반의 침하량을 체크하여 최종관입량을 검사하는 제 13단계와; 상기 최종관입량 검사 후 다른 곳 압입을 위해 상기 회전압입기를 이동하는 제 14단계와; 상기 파일 또는 케이싱의 압입이 끝난 후 상부를 지표위 부분을 30~60cm 남기고 절단하는 제 15단계로 구성되며, 상술한 자천공 저소음 무진동 회전압입공법으로 본 발명의 해결하려는 과제를 해결할 수 있다.

본 발명의 압입공법은 자갈층을 포함한 연약지반에서 항타를 하지 않고 저소음 무진동으로 파일이나 케이싱을 회전 압입하여 박을 수 있고, 위에서 해머로 항타하지 않아 천고가 낮은 교각 밑이나 건물 내에서의 작업이 가능하므로, 소음공해나 진동에 의한 타 시설물의 피해를 줄일 수 있고, 15m 길이를 박는데 약 20~40분이면 가능하므로 공사비용을 절감하고 공사기간을 단축하는 효과를 낼 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자천공 저소음 무진동 회전압입공법의 순서도
도 2는 본 발명에 따른 자천공 저소음 무진동 회전압입공법에 사용되는 회전압입기 사시도
도 3은 본 발명에 따른 자천공 저소음 무진동 회전압입공법에 사용되는 회전압입기의 압입장치부 평면도
도 4는 본 발명에 따른 자천공 저소음 무진동 회전압입공법에 사용되는 회전압입기의 압입기 본체 단면도
도 5는 본 발명에 따른 자천공 저소음 무진동 회전압입공법에 사용되는 회전압입기의 클램핑 장치 동작도
도 6은 본 발명에 따른 자천공 저소음 무진동 회전압입공법에 사용되는 회전압입기의 클램핑 패드 확대도

먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 자천공 저소음 무진동 회전압입공법을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 자천공 저소음 무진동 회전압입공법의 순서도이며, 도 2는 본 발명에 따른 자천공 저소음 무진동 회전압입공법에 사용되는 회전압입기 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 자천공 저소음 무진동 회전압입공법에 사용되는 회전압입기의 압입장치부 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 자천공 저소음 무진동 회전압입공법에 사용되는 회전압입기의 압입기 본체 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 자천공 저소음 무진동 회전압입공법에 사용되는 회전압입기의 클램핑 장치 동작도이며, 도 6은 본 발명에 따른 자천공 저소음 무진동 회전압입공법에 사용되는 회전압입기의 클램핑 패드 확대도이다.

본 발명의 자천공 저소음 무진동 회전압입공법을 설명하기 전에 본 발명의 이해를 돕기 위해 본 발명에 사용되는 회전압입기에 대해 먼저 설명한다.

도 2, 도3, 도4에 도시되어 있는 것과 같이 본 발명에 사용된 회전압입기(A)는 대별하면 광폭트랙을 장착하여 접지압을 최소화하며 광폭트랙을 중심으로 360˚회전되는 운전석과 동력장치를 구비한 무한궤도차량(1)과, 상기 무한궤도차량(1)에 결합되어 파일 또는 케이싱(B)을 회전압입하여 압입시키는 압입장치부(2)와, 상기 파일 또는 케이싱(B)을 압입 후 검사를 위하여 충격하중을 주는 해머(3)로 구성된다.

상기 무한궤도차량(1)은 상기 압입장치부(2)에 필요한 전원를 공급하기 위하여 별도의 발전기(11)가 내장되며, 상기 무한궤도차량(1)에 필요한 유압 및 상기 압입장치부(2) 및 상기 무한궤도차량(1) 붐대 실린더에 필요한 유압을 공급하기 위한 유압장치(12)가 내장된다.

상기 무한궤도차량(1)에는 리더(22)와 결합하여 상기 압입장치부(2)를 들어 이동할 수 있게 하는 실린더와 연결된 붐대 끝에 형성된 제1결합부(13) 및 제2결합부(14)와, 상기 해머(3)에 연결된 와이어(151)를 권취 권출하는 윈치(15)가 설치된다.

상기 압입장치부(2)는 상기 파일 또는 케이싱(B)이 삽입되어 회전압입으로 상기 파일 또는 케이싱을 압입시키는 압입기 본체(21)와; 상기 무한궤도차량(1)과 결합되어 상기 압입장치부(2)를 이동 가능하게 하고 상기 압입기 본체(21)가 결합되는 리더(22)와; 상기 리더(22)의 상부와 상기 압입기 본체(21)에 결합되어 상기 압입기 본체(21)가 상기 리더(22)의 전면을 타고 수직으로 승강되도록 하는 2개의 메인 실린더(23)로 구성된다.

상기 압입기 본체(21)는 상기 파일 또는 케이싱(B)을 회전시키는 회전력을 공급하는 2개의 모터(211)와; 상기 파일 또는 케이싱(B)을 밀착 고정하여 상기 모터(211)의 회전력에 의해 상기 파일 또는 케이싱(B)이 회전될 수 있게 하는 클램핑 장치(212)와; 상기 모터(211)의 회전력을 상기 파일 또는 케이싱(B)을 클램핑하고 있는 상기 클램핑 장치(212)에 전달하는 기어장치(213)와; 상기 리더(22)에 결합되어 상기 메인 실린더(23)에 의해 상기 리더(22)를 따라 상기 압입기 본체(21)를 승강되게 하는 가이드블록(214)과; 상기 모터(211)와 상기 메인 실린더(23)와 상기 가이드블록(214)이 상부에 설치되고 상기 기어장치(213)와 클램핑 장치(212)가 하부에 설치되며 상기 파일 또는 케이싱(B)이 통과하는 장치설치판(215)으로 구성되는 구조이다.

상기 리더(22)에는 상기 압입기 본체(21)가 수직으로 승강될 수 있게 상기 가이드 블록(214))과 결합되는 가이드 레일(221)이 형성되고, 상기 리더(22)의 상부에는 상기 해머(3)에 연결되어 상기 해머(3)가 승강될 수 있도록 하는 와이어(151)를 걸 수 있는 도르래 장치(222)가 형성된다.

상기 기어장치(213)는 상기 모터(211)의 축에 삽입 결합되는 구동기어(2131)와, 상기 구동기어(2131)에 접합되며 상기 클램핑 장치(212)에 결합되고 중앙으로 상기 파일 또는 케시싱(B)이 통과되는 피동링기어(2132)로 구성된다.

상기 모터(211)의 축의 단부에는 상기 축을 지지하기 위한 베어링(2133)이 설치되며, 상기 피동링기어(2132) 내부와 클램퍼 승강판(2124) 하부에는 회전을 원활하게 하고 상기 클램핑 장치(212)의 수직도를 맞추는 베어링(2133)이 설치된다.

상기 클램핑 장치(212)는 상기 파일 또는 케이싱(B)의 삽입을 원활하게 하기 위한 가이드 역할을 하는 가이드관(2121)과, 상기 가이드관(2121)의 하부에 설치되어 상기 파일 또는 케이싱(B)의 수직도를 향상시키는 클램핑고정구(2122)와, 상기 파일 또는 케이싱(B)에 직접 밀착되어 상기 모터(211)의 회전력을 상기 파일 또는 케이싱(B)에 전달하여 회전되게 하는 클램퍼(2123)와, 상기 클램퍼(2123)가 상기 파일 또는 케이싱(B)에 밀착되거나 분리되게 하는 클램퍼 승강판(2124)과, 상기 클램퍼 승강판(2124)을 승강시켜 상기 클램퍼(2123)가 상기 파일 또는 케이싱(B)에 밀착되거나 분리되게 하는 클램퍼 실린더(2125)와, 상기 클램핑고정구(2122)의 하부에 결합되어 상기 클램퍼(2123)와 상기 클램핑고정구(2122)를 결합시켜 모터의 회전력이 상기 클램퍼(2123)에 전달되게 하며 링크가 움직일 수 있기 때문에 상기 클램퍼(2123)가 동작되게 하는 다수 개의 연결링크(2126)로 구성된다.

상기 클램퍼(2123)는 상기 클램퍼 승강판(2124)에 의해 승강되는 링쐐기(21231)와, 상기 링쐐기(21231)의 내부에 설치되어 상기 링쐐기(21231)의 상승 및 하강에 의해 상기 파일 또는 케이싱에 밀착되거나 떨어지는 다수 개의 클램핑 패드(21232)로 구성된다.

도 1에 도시되어 있는 것 같이 자천공 저소음 무진동 회전압입공법을 단계별로 설명하면 다음과 같다.

제 1단계는 압입기 이동 및 리더 수직장착 단계로서 상기 파일 또는 케이싱(B)을 박을 위치를 설계도면에 의거 측량계로 측량하여 위치를 표시하고 상기 회전압입기(A)가 안착될 부분의 지면을 정리 정돈 및 개략적인 수평을 유지하여 상기 회전압입기(A)가 완전히 수평을 유지할 수 있게 후 상기 회전압입기(A)를 압입 위치로 이동시키고 상기 리더(22)를 지면과 수직 방향으로 세우는 압입 준비 단계이다. 상기 리더(22)가 수직으로 서 있어야만 상기 파일 또는 케이싱(B)이 수직으로 압입되므로 상기 회전압입기(A)의 상기 리더(22)가 수직을 유지하는 것이 매우 중요하다.

제 2단계는 메인 실린더(23)로 압입기 본체(21)를 하강시키는 단계로서 상기 회전압입기(A)를 이동시킬 때는 상기 압입기 본체(21)를 상기 리더(22) 위쪽으로 올려서 지면에 닿지 않게 하고 이동하므로 상기 리더(22)를 정확하게 수직으로 세운 상태에서 상기 메인 실린더(23)로 상기 압입기 본체(21)를 상기 리더(22)의 하부까지 하강시켜 상기 파일 또는 케이싱(B)을 상기 압입기 본체(21)에 삽입할 수 있는 상태로 준비하는 단계이다.

제 3단계는 상기 파일 또는 케이싱(B)을 삽입하는 단계로서 크레인으로 상기 파일 또는 케이싱(B)의 상단 약 1m 부분을 밧줄로 묶어 상기 크레인의 붐대를 세워서 상기 파일 또는 케이싱(B)이 수직이 되게 한 상태로 만들어 상기 압입기 본체(21)에 삽입시키는 단계이며, 이때 클램핑 장치는 완전히 열려 있어서 상기 파일 또는 케이싱(B)이 삽입될 수 있게 해야 한다.

제 4단계는 압입기 본체(21)를 75~100cm 상승시키는 단계로서 상기 파일 또는 케이싱(B)을 1회 압입할 높이만큼 상기 메인 실린더(23)를 작동시켜 상기 제 2단계에서 상기 압입기 본체(21)를 상기 리더(22)의 하부까지 내려진 것을 삽입된 상기 파일 또는 케이싱(B)을 따라 상기 압입기 본체(21)를 75~100cm 다시 상승시키는 단계이다. 상기 메인 실린더(23)의 최대 행정거리 만큼 올릴 수 있으며 일반적으로 약 90cm 정도 상승시킨다.

제 5단계는 클램핑 장치(212)로 파일 또는 케이싱(B)에 밀착시키는 단계로서 상기 클램핑 장치(212)의 클램퍼 실린더(2125)의 로드를 위로 올려 상기 클램퍼 승강판(2124)을 상승시키면 링쐐기(21231)의 경사면이 상기 클램퍼(21232)의 경사면을 타고 상승되면 상기 클램핑고정구(2122)는 고정되어 있으므로 움직일 수 있는 상기 연결링크(2126)가 상기 파일 또는 케이싱(B) 쪽으로 기울어져 상기 파일 또는 케이싱(B)을 잡아주는 클램퍼(2123)를 상기 파일 또는 케이싱(B) 쪽으로 밀어서 상기 파일 또는 케이싱(B)에 밀착되어 상기 클램핑 장치(212)가 모터에 의해 회전하면 상기 파일 또는 케이싱(B)도 같이 회전하게 된다.

제 6단계는 모터를 가동하는 단계로서 상기 무한궤도차량(1)에 탑재된 발전기(11)를 가동하여 전원을 공급받아 상기 모터(211)를 구동하는 단계이다.

제 7단계는 상기 파일 또는 케이싱(B)을 3~7 RPM으로 회전시키는 단계로서 상기 모터(211)를 구동하면 회전력이 발생하여 상기모터(211)의 축이 회전하고 상기 축에 결합된 구동기어(2131)이 회전하고 상기 구동기어(2131)에 맞물려 있는 피동링기어(2132)이 반대 방향으로 회전하고 상기 피동링기어(2132)에 연결되어 있는 상기 클램핑 장치(212)가 회전하게 되며 상기 클램핑 장치(212)에 밀착되어 있는 상기 파일 또는 케이싱(B)이 최종적으로 회전하게 된다.

상기 피동링기어(2132)는 힘의 균형을 주기 위하여 2개의 상기 모터(211)의 구동기어(2131)에 의해 구동되므로 2개의 상기 모터(211)의 회전방향은 서로 반대 방향이어야 하며, 상기 모터(211)는 정역이 가능한 DC모터 사용하여 회전방향을 바꿀 수 있게 하는 것이 상기 파일 또는 케이싱(B)의 압입 작업시 편리할 수 있다.

제 8단계는 상기 메인 실린더(23)로 상기 파일 또는 케이싱(B)을 압입하는 단계로서 상기 파일 또는 케이싱(B)이 회전될 때 상기 메인 실린더(23)를 0.3~0.7 m/min의 하강속도로 하강시켜 상기 파일 또는 케이싱을 압입시키는 단계이다.

상기 파일 또는 케이싱(B)이 회전되면 상기 파일 또는 케이싱(B)과 흙과의 마찰력이 감소하여 상기 메인 실린더(23)로 하부 압력을 가하면 상기 파일 또는 케이싱(B)이 압입되어 아래로 박혀 내려가게 된다.

상기 메인 실린더(23)의 하강속도가 너무 빠르면 상기 메인 실린더(23)에 부하가 걸려 압입이 되지 않고 상기 메인 실린더(23)의 고장의 원인이 될 수도 있다.

제 9단계는 상기 파일 또는 케이싱(B)의 수직도를 체크 교정하는 단계로서 하강되는 상기 파일 또는 케이싱(B)의 상기 압입기 본체(21) 하부에 노출된 부분의 수직도를 수직계로서 계속 측정하여 수직도를 교정하며, 교정 방법은 흙이나 쐐기로 기울어진 부분에 계속 넣거나 흙을 넣어 다져주어 교정하고, 많은 교정이 필요할 때는 크레인의 붐대의 위치를 약간 이동하여 교정할 수도 있다.

제 10단계는 1차 압입량을 다 압입한 후 상기 모터(211)을 정지하는 단계로서 상기 파일 또는 케이싱을 75~100cm로 1차 압입량을 다 하강시킨 후 상기 모터(211)를 정지시킨다.

제 11단계는 상기 파일 또는 케이싱(B)에서 상기 클램핑 장치(212)를 푸는 단계로서 2차 압입량을 압입하기 위하여 상기 모터(211) 정지 후 상기 클램핑 장치(212)를 가동하여 상기 파일 또는 케이싱(B)에서 상기 클램핑 장치(212)를 푼다. 상기 파일 또는 케이싱(B)과 상기 클램핑 장치(212)가 밀착되어 있는 상태에서 푸는 방법은 상기 클램퍼 실린더(2125)의 로드를 아래로 밀어 상기 클램퍼 승강판(2124)를 아래로 내리면 상기 링쐐기(21231)가 경사면을 타고 하부로 내려가면 경사면이 맞물려 있고 상기 클램핑고정구(2122)는 고정되어 있으므로 움직일 수 있는 상기 연결링크(2126)이 일직선으로 서서 상기 클램퍼(2123)가 상기 링쐐기(21231) 쪽으로 붙어 상기 파일 또는 케이싱(B)에 밀착되었던 상기 클램퍼(2123)이 풀려 상기 압입기 본체(21)을 상기 메인 실린더(23)으로 실린더 로드를 올리면 상기 파일 또는 케이싱(B)는 그대로 있고 상기 압입기 본체(21)만 파이프를 타고 올라갈 수 있다.

제 12단계는 1차 압입을 끝낸 후 2차에서 마지막 차수까지 계속 제 4단계에서 제11단계를 반복하는 단계로서 보통 상기 파일이나 케이싱(B)의 길이가 15미터 이고 설계 관입량이 14m 정도라면 1차 압입량이 75~100cm이므로 14~18차의 압입을 계속하게 된다.

제 13단계는 최종 관입량 검사 단계로서 설계 관입 깊이까지 상기 파일 또는 케이싱(B)이 압입 완료 후 상기 해머(3)를 자유낙하시켜 지반의 침하량을 침하량 검사기기로 체크하여 최종관입량을 검사하는 단계이다.

상기 해머(3)는 3ton 무게를 사용하고, 상기 해머(3)의 사용 방법은 상기 상기 파일 또는 케이싱(B)을 압입 완료 후 상기 윈치(15)에서 풀리는 상기 와이어(151)를 상기 도르래 장치(222)를 통과하여 상기 해머(3)의 최상단에 결합하여 상기 윈치(15)에 의해 2m 높이로 올렸다 자유 낙하시켜 충격을 지면에 주어 침하량을 체크하여 최종관입량 검사를 실시하며, 상기 제 13단계는 설계 시방에 따라 생략될 수도 있다.

제 14단계는 작업 완료 후 상기 회전압입기(A)를 이동하는 단계로서 상기 최종관입량 검사 후 다른 곳 압입을 위해 상기 회전압입기(A)를 이동한다.

제 15단계는 상기 파일 또는 케이싱 상부 절단 단계로서 상기 파일 또는 케이싱(B)의 압입이 끝난 후 상부를 지표위 부분을 30~60cm 남기고 절단하여 파일 작업 후 콘크리트 타설을 위한 철근 작업 등의 후속작업을 할 수 있게 마무리 작업을 시행한다.

도 5에 도시되어 있는 것 같이 상기 회전압입기(A)의 클램핑 장치 동작도로서 좌측 도면과 같이 상기 클램퍼 실린더(2125)의 로드를 아래로 밀어 상기 클램퍼 승강판(2124)를 아래로 내리면 상기 링쐐기(21231)가 경사면을 타고 하부로 내려가면 경사면이 맞물려 있고 상기 클램핑고정구(2122)는 고정되어 있으므로 움직일 수 있는 상기 연결링크(2126)이 일직선으로 서서 상기 클램퍼(2123)가 상기 링쐐기(21231) 쪽으로 붙어 상기 파일 또는 케이싱(B)에 밀착되었던 상기 클램퍼(2123)이 풀려 상기 압입기 본체(21)을 상기 메인 실린더(23)으로 실린더 로드를 올리면 상기 파일 또는 케이싱(B)는 그대로 있고 상기 압입기 본체(21)만 파이프를 타고 올라갈 수 있으며, 우측 도면과 같이 상기 클램핑 장치(212)의 클램퍼 실린더(2125)의 로드를 위로 올려 상기 클램퍼 승강판(2124)을 상승시키면 링쐐기(21231)의 경사면이 상기 클램퍼(21232)의 경사면을 타고 상승되면 상기 클램핑고정구(2122)는 고정되어 있으므로 움직일 수 있는 상기 연결링크(2126)가 상기 파일 또는 케이싱(B) 쪽으로 기울어져 상기 파일 또는 케이싱(B)을 잡아주는 클램퍼(2123)를 상기 파일 또는 케이싱(B) 쪽으로 밀어서 상기 파일 또는 케이싱(B)에 밀착되어 상기 클램핑 장치(212)가 모터에 의해 회전하면 상기 파일 또는 케이싱(B)도 같이 회전하게 된다.

도 6은 클램핑 패드 확대도로서 상술한 상기 회전압입기(A)의 클램핑 장치 동작을 이해하는데 도움을 주기 위하여 실제 부품을 촬영하여 첨부하였다.

상술할 것 같이 본 발명의 압입공법은 자갈층을 포함한 연약지반에서 항타를 하지 않고 저소음 무진동으로 파일이나 케이싱을 회전 압입하여 박을 수 있고, 위에서 해머로 항타하지 않아 천고가 낮은 교각 밑이나 건물 내에서의 작업이 가능하므로, 소음공해나 진동에 의한 타 시설물의 피해를 줄일 수 있고, 15m 길이를 박는데 약 20~40분이면 가능하므로 공사비용을 절감하고 공사기간을 단축하는 효과를 낼 수 있다.

A : 회전압입기 B : 파일 또는 케이싱
1 : 무한궤도차량 11 : 발전기
12 : 유압장치 13 : 제1결합부
14 : 제2결합부 15 : 윈치
151 : 와이어 2 : 압입장치부
21 : 압입기 본체 211 : 모터
212 : 클램핑 장치 2121 : 가이드관
2122 : 클램핑고정구 2123 : 클램퍼
21231 : 링쐐기 21232 : 클램핑 패드
2124 : 클램퍼 승강판 2125 : 클램퍼 실린더
2126 : 연결링크 213 : 기어장치
2131 : 구동기어 2132 : 피동링기어
2133 : 베어링
214 : 가이드 블록 215 : 장치설치판
22 : 리더 221 : 가이드 레일
222 : 도르래 장치 23 : 메인 실린더
3 : 해머

Claims (3)

1. 광폭트랙을 장착하여 접지압을 최소화하며 광폭트랙을 중심으로 360˚회전되는 운전석과 동력장치를 구비한 무한궤도차량(1)과, 상기 무한궤도차량(1)에 결합되어 파일 또는 케이싱(B)을 회전압입시키는 압입장치부(2)와, 상기 파일 또는 케이싱(B)을 압입 후 검사를 위하여 충격하중을 주는 해머(3)로 구성되고,
   상기 압입장치부(2)는 상기 파일 또는 케이싱(B)이 삽입되어 회전압입으로 상기 파일 또는 케이싱을 압입시키는 압입기 본체(21)와; 상기 무한궤도차량(1)과 결합되어 상기 압입장치부(2)를 이동 가능하게 하고 상기 압입기 본체(21)가 결합되는 리더(22)와; 상기 리더(22)의 상부와 상기 압입기 본체(21)에 결합되어 상기 압입기 본체(21)가 상기 리더(22)의 전면을 타고 수직으로 승강되도록 하는 2개의 메인 실린더(23)로 구성되며,
   상기 압입기 본체(21)는 상기 파일 또는 케이싱(B)을 회전시키는 회전력을 공급하는 2개의 모터(211)와; 상기 파일 또는 케이싱(B)을 밀착 고정하여 상기 모터(211)의 회전력에 의해 상기 파일 또는 케이싱(B)이 회전될 수 있게 하는 클램핑 장치(212)와; 상기 모터(211)의 회전력을 상기 파일 또는 케이싱(B)을 클램핑하고 있는 상기 클램핑 장치(212)에 전달하는 기어장치(213)와; 상기 리더(22)에 결합되어 상기 메인 실린더(23)에 의해 상기 리더(22)를 따라 상기 압입기 본체(21)를 승강되게 하는 가이드블록(214)과; 상기 모터(211)와 상기 메인 실린더(23)와 상기 가이드블록(214)이 상부에 설치되고 상기 기어장치(213)와 클램핑 장치(212)가 하부에 설치되며 상기 파일 또는 케이싱(B)이 통과하는 장치설치판(215)으로 구성되는 구조인 회전압입기(A)를 이용한 자천공 저소음 무진동 회전압입공법에 있어서,
   상기 회전압입기(A)를 압입 위치로 이동시키고 상기 리더(22)를 지면과 수직 방향으로 세우는 제 1단계와;
   상기 리더(22)를 세운 상태에서 상기 메인 실린더(23)로 상기 압입기 본체(21)를 하강시키는 제 2단계와;
   크레인의 붐대를 세워서 상기 파일 또는 케이싱(B)이 수직이 되게 한 상태로 만들어 상기 압입기 본체(21)에 삽입시키는 제 3단계와;
   삽입된 상기 파일 또는 케이싱(B)을 따라 상기 압입기 본체(21)를 75~100cm 다시 상승시키는 제 4단계와;
   상기 클램핑 장치(212)를 작동시켜 상기 클램핑 장치(212)를 상기 파일 또는 케이싱(B)에 밀착시키는 제 5단계와;
   발전기를 가동하여 전원을 공급받아 상기 모터(211)를 구동하는 제 6단계와;
   상기 모터(211)의 구동에 의한 회전력이 상기 기어장치(213)에서 클램핑 장치(212)로 전달되어 상기 파일 또는 케이싱(B)을 3~7 RPM으로 회전시키는 제 7단계와;
   상기 파일 또는 케이싱(B)이 회전될 때 상기 메인 실린더(23)를 0.3~0.7 m/min의 하강속도로 하강시켜 상기 파일 또는 케이싱(B)을 압입시키는 제 8단계와;
   하강되는 상기 파일 또는 케이싱(B)의 수직도를 수직계로 측정하여 흙이나 쐐기로 기울어진 부분에 계속 넣거나 흙을 다져주어 교정하고, 많은 교정이 필요할 때에는 크레인의 붐대의 위치를 이동하여 수직도를 교정하는 제 9단계와;
   상기 파일 또는 케이싱(B)을 75~100cm 하강시킨 후 상기 모터(211)를 정지시키는 제 10단계와;
   상기 모터(211) 정지 후 상기 클램핑 장치(212)를 가동하여 상기 파일 또는 케이싱(B)에서 상기 클램핑 장치(212)를 푸는 제 11단계와;
   설계 관입 깊이까지 상기 파일 또는 케이싱(B)이 압입될 수 있도록 상기 제 4단계에서 상기 제 10단계를 반복하는 제 12단계와;
   설계 관입 깊이까지 상기 파일 또는 케이싱(B)이 압입 완료된 후 상기 해머(3)를 자유낙하시켜 지반의 침하량을 체크하여 최종관입량을 검사하는 제 13단계와;
   상기 최종관입량 검사 후 상기 회전압입기(A)를 이동하는 제 14단계와;
   상기 파일 또는 케이싱(B)의 압입이 끝난 후 파일 또는 케이싱(B)의 상부를 지표위 부분중 30~60cm를 남기고 절단하는 제 15단계로 구성되며,
   상기 무한궤도차량(1)은 상기 압입장치부(2)에 필요한 전원를 공급하기 위하여 별도의 발전기(11)가 내장되며, 상기 무한궤도차량(1)에 필요한 유압 및 상기 압입장치부(2)에 필요한 유압을 공급하기 위한 유압장치(12)가 내장되고,
   상기 무한궤도차량(1)에는 상기 리더(22)와 결합하여 상기 압입장치부(2)를 들어 이동할 수 있게 하는 제1결합부(13) 및 제2결합부(14)와, 상기 해머(3)에 연결된 와이어(151)를 권취 권출하는 윈치(15)가 설치되며,
   상기 리더(22)에는 상기 압입기 본체(21)가 수직으로 승강될 수 있게 상기 가이드 블록(214))과 결합되는 가이드 레일(221)이 형성되고,
   상기 리더(22)의 상부에는 상기 해머(3)에 연결되어 상기 해머(3)가 승강될 수 있도록 하는 와이어(151)를 걸 수 있는 도르래 장치(222)가 형성되고,
   상기 기어장치(213)는 상기 모터(211)의 축에 삽입 결합되는 구동기어(2131)와, 상기 구동기어(2131)에 접합되며 상기 클램핑 장치(212)에 결합되고 중앙으로 상기 파일 또는 케이싱(B)이 통과되는 피동링기어(2132)로 구성되며,
   상기 모터(211)의 축의 단부에는 축을 지지하기 위한 베어링(2133)이 설치되며, 상기 피동링기어(2132) 내부와 클램퍼 승강판(2124) 하부에는 회전을 원활하게 하고 상기 클램핑 장치(212)의 수직도를 맞추는 베어링이 설치되고,
   상기 클램핑 장치(212)는 상기 파일 또는 케이싱(B)의 삽입을 원활하게 하기 위한 가이드 역할을 하는 가이드관(2121)과, 상기 가이드관(2121)의 하부에 설치되어 상기 파일 또는 케이싱(B)의 수직도를 향상시키는 클램핑고정구(2122)와, 상기 파일 또는 케이싱(B)에 직접 밀착되어 상기 모터(211)의 회전력을 상기 파일 또는 케이싱(B)에 전달하여 회전되게 하는 클램퍼(2123)와, 상기 클램퍼(2123)가 상기 파일 또는 케이싱(B)에 밀착되거나 분리되게 하는 클램퍼 승강판(2124)과, 상기 클램퍼 승강판(2124)을 승강시켜 상기 클램퍼(2123)가 상기 파일 또는 케이싱(B)에 밀착되거나 분리되게 하는 클램퍼 실린더(2125)와, 상기 클램핑고정구(2122)의 하부에 결합되어 상기 클램퍼(2123)와 상기 클램핑고정구(2122)를 결합시켜 모터의 회전력이 상기 클램퍼(2123)에 전달되게 하며 상기 클램퍼(2123)가 동작되게 하는 다수 개의 연결링크(2126)로 구성되고,
   상기 클램퍼(2123)는 상기 클램퍼 승강판(2124)에 의해 승강되는 링쐐기(21231)와, 상기 링쐐기(21231)의 내부에 설치되어 상기 링쐐기(21231)의 상승 및 하강에 의해 상기 파일 또는 케이싱(B)에 밀착되거나 떨어지는 다수 개의 클램핑 패드(21232)로 구성되며,
   상기 제 13단계에서 상기 해머(3)는 3ton 무게를 사용하고, 상기 해머(3)의 사용 방법은 상기 파일 또는 케이싱(B)을 압입 완료한 후 상기 윈치(15)에서 풀리는 상기 와이어(151)를 상기 도르래 장치(222)를 통과하여 상기 해머(3)의 최상단에 결합하여 상기 윈치(15)에 의해 2m 높이로 올렸다 자유 낙하시켜 충격을 지면에 주어 침하량을 체크하여 최종관입량 검사를 실시하는 것을 특징으로 하는 자천공 저소음 무진동 회전압입공법.
   
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