KR101011143B1

KR101011143B1 - 말뚝 선단의 기초부 형성과 인장부재의 고정정착부 형성을 위한 시공방법 및 그를 위한 공벽확장용 도구

Info

Publication number: KR101011143B1
Application number: KR1020100102167A
Authority: KR
Inventors: 임성대; 현재호; 조형권
Original assignee: (주)삼일이엔씨
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2011-01-26
Also published as: WO2012053733A2; WO2012053733A3

Abstract

본 발명은 말뚝 선단의 기초부 형성과 인장부재의 고정정착부 형성을 위한 시공방법으로서, 지반을 깊이방향으로 천공한 후 천공홀 선단부에 공벽확장용 도구를 위치시키는 단계와, 공벽확장용 도구를 구동시켜서 천공홀 선단부를 확공함과 동시에 상기 공벽확장용 도구로 확공부의 상부 원지반을 받침지지하는 단계와, 기초용이나 고정정착용 콘크리트를 공벽확장용 도구를 통해 통과시켜 확공상태의 천공홀 선단부의 공간에 타설로 채워주는 단계와, 공벽확장용 도구를 점차 축소시킴과 동시에 축소에 따라 생기는 공간에 기초용이나 고정정착용의 콘크리트 타설로 채워주어 최종적으로 말뚝 선단에 확대 기초부를 형성하거나 인장부재의 고정정착부를 형성하는 것이다.

Description

말뚝 선단의 기초부 형성과 인장부재의 고정정착부 형성을 위한 시공방법 및 그를 위한 공벽확장용 도구{CONSTRUCTION METHOD FOR FORMING FOOTING OF PILE AND FORMING FIXED ANCHORAGE ZONE OF TENSION MEMBER, AND TOOLS FOR EXPANDING DRILLED HOLE THEREFOR}

본 발명은 구조물의 기초나 사면안정 및 지반과 관련된 건설분야에서의 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천공홀 선단부 확장에 의해 압축말뚝의 경우에는 말뚝 선단에 확대 기초부를 형성하여 말뚝의 허용지지력을 개선하고, 인장을 받는 말뚝이나 앵커의 경우에는 천공홀 선단부에 고정정착부를 형성하여 인발저항력을 획기적으로 개선하기 위한 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 건설분야에서는 구조물의 기초나 사면안정 및 지반 관련 구조물에 관련한 다양한 시공방법이 있다.

구조물 기초 지지를 위한 말뚝의 시공방법의 예시들이 도 1에 도시되어 있다.

도 1은 구조물 기초지지를 위한 말뚝시공을 완료한 상태도로서, 도 1의 (a)는 강관말뚝(2)으로 시공한 시공 상태도이고, 도 1의 (b)는 PHC(Pretensioned spun High-strength Concrete)말뚝(4)으로 시공한 시공 상태도이며, 도 1의 (c)는 현장타설 말뚝(6)으로 시공한 시공 상태도이다.

도 1에 관련된 통상적인 구조물 기초 지지를 위한 말뚝시공 방법은 천공장비나 타입(打入)장비를 이용해서 동일한 직경으로 암반층(8)의 지지 지반까지 천공하거나 타입한 후 말뚝(2)(4)(6)의 선단부(10)를 지지 지반까지 근입하여 주는 직접 지지방식이다.

그런데 이와 같은 통상의 말뚝시공 방법에 따르면 말뚝 하단의 지지 면적만으로 상부하중을 지지하게 되므로 이 경우는 말뚝 재료의 허용축하중은 충분한 여유가 있지만 말뚝을 지지하는 지반이 먼저 항복(허용지지력 초과)을 해 버리는 문제가 발생한다.

이와 같은 구조물 기초 지지를 위한 말뚝 시공방법은 압축말뚝 시공방식이 대부분이며 인장말뚝 시공방식도 이용되고 있다.

인장말뚝의 경우, 말뚝은 주로 천공 후 매입하는 형식이 많아 인장을 받을 경우 인발저항력을 기대하기 어려워 인장말뚝 자체를 인정하지 않거나 최대로 인정하더라도 말뚝의 인발저항력이 너무 작아 기초 말뚝을 전반적으로 과다하게 설계하게 되는 문제가 있었다. 여기서 말뚝의 인발저항력은 주면마찰력과 말뚝자중의 합으로 표현될 수 있는데, 뚫린 구멍에 인장말뚝이 삽입되어 있는 형태이므로 그 말뚝의 주면마찰력은 매우 작으며 말뚝자중 또한 여전히 작아서 인장말뚝의 도입이 현실적으로는 쉽지 않다.

도 2는 사면안정을 위한 앵커 시공 예시도이고, 도 3은 건축물의 부력방지를 위해 앵커를 시공한 상태를 보여주는 예시도이며, 도 4는 흙막이 가시설을 위한 앵커의 시공 예시도이다. 그리고, 도 5는 영구앵커 옹벽의 시공 예시도이다.

도 2 내지 도 5에 도시된 예시와 같이, 사면(14)의 안정화, 건축물 및 토목구조물(16)의 부력방지, 흙막이 가시설(18) 및 영구앵커 옹벽(20) 등에는 공통적으로 앵커(12)가 사용되는데, 이러한 앵커 시공의 경우에는 앵커(12)의 둘레와 기 천공된 길이의 곱으로 표현되는 면적에 대한 인발저항력을 기대할 수 있다.

그런데, 이때 앵커(12)의 인발저항력이 작아 그 앵커가 필요 하중에 저항하지 못하고 빠져나와 버리므로 정착부(22)에 앵커(12)를 확실하게 정착하기 위해서 주로 암반층까지 천공을 하되 정착에 요구되는 길이 만큼 천공홀을 형성한 후 앵커(12)를 삽입하고 지반과 앵커체 간의 마찰력 확보와 앵커 보호를 위해 천공홀 내에 2중, 3중으로 시멘트 그라우트 등의 주입재를 압력 주입하는 방식을 취한다. 하지만 주입재를 압력 주입하게 되면 주입재에 포함된 환경오염성분이 지하수를 타고 수백미터 내지 수킬로미터까지 이동할 수가 있는 등 주변 일대의 지중 환경에 대한 피해가 야기될 수 있고 주변지반에 침투하는 주입재의 양이 엄청나므로 시공경비가 그 만큼 더 소요되는 문제가 있었다. 또 매립토층이나 연약지반에는 앵커의 정착이 곤란하여 사면안정이나 부력방지용 앵커의 적용이 사실상 어려웠다.

따라서 본 발명의 목적은 구조물의 기초나 사면안정 및 지반과 관련된 시공에 있어 압축말뚝의 경우에는 천공홀 선단부 확장을 통해 말뚝 선단에 확대기초부를 형성하여 말뚝의 허용지지력을 개선하는 시공방법 및 그를 위한 공벽확장용 도구를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 구조물의 기초나 사면안정 및 지반과 관련된 시공에 있어 인장을 받는 말뚝이나 앵커의 경우에는 확장된 천공홀 선단부에 고정정착부를 형성하여 인발저항력을 개선하는 시공방법 및 그를 위한 공벽 확장용 도구를 제공함에 있다.

상기한 목적에 따라 본 발명은, 말뚝 시공방법에 있어서, 지반을 깊이방향으로 천공한 후 천공홀 선단부에 공벽확장용 도구를 위치시키는 제1 단계와, 공벽확장용 도구를 구동시켜서 천공홀 선단부를 확공함과 동시에 상기 공벽확장용 도구로 확공부의 상부 원지반을 받침지지하는 제2 단계와, 기초용 콘크리트를 공벽확장용 도구를 통해 통과시켜 확공상태의 천공홀 선단부의 공간에 타설로 채워주는 제3 단계와, 상기 공벽확장용 도구를 점차 축소시킴과 동시에 축소에 따라 생기는 공간에 기초용 콘크리트 타설로 채워주어 말뚝 선단에 기초부를 형성하는 제4 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 말뚝 선단의 기초부 형성을 위한 시공방법이다.

상기의 공벽확장용 도구는 외부 유체제어로 팽창과 축소가 가능한 팽창형 발룬과 공벽 절삭을 위한 절삭비트들을 구비한 천공경 확장드릴임을 특징으로 한다.

또 본 발명에서는 천공경 확장드릴로 천공홀 선단부의 바닥부터 상방으로 진행하며 확공함을 특징으로 한다.

또 상기 제1 단계에서는 지반을 깊이방향으로 천공시 천공홀 공벽의 무너짐 방지를 위해 필요시 관형 케이싱을 설치함을 특징으로 한다.

또 상기의 제3 내지 제4 단계중 천공홀의 무너짐 방지를 위해 액상 안정재를 천공홀에 주입하는 단계를 더 가짐을 특징으로 한다.

상기의 제4단계를 수행 후 부피 축소된 공벽확장용 도구를 천공홀에서 빼내어 지상으로 회수하는 단계를 더 가짐을 특징으로 한다.

또 본 발명에서는 공벽확장용 도구 회수 후에 말뚝 정치를 위한 스페이서를 하단에 갖는 말뚝을 천공홀에 근입하는 단계를 더 가짐을 특징으로 한다.

또 본 발명은 상기의 공벽확장용 도구 회수 후에 말뚝 정치를 위한 스토퍼를 그 두부에 갖는 말뚝을 천공홀에 근입하는 단계를 더 가짐을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 건설공사용 인장부재 시공방법에 있어서, 지반을 깊이방향으로 천공한 후 천공홀 선단부에 공벽확장용 도구를 위치시키는 제1 단계와, 공벽확장용 도구를 구동시켜서 천공홀 선단부를 확공함과 동시에 상기 공벽확장용 도구로 확공부의 상부 원지반을 받침지지하는 제2 단계와, 고정정착용 콘크리트를 공벽확장용 도구를 통해 통과시켜 확공상태의 천공홀 선단부의 공간에 타설로 채워주는 제3 단계와, 상기 공벽확장용 도구를 점차 축소시킴과 동시에 축소에 따라 생기는 공간에 고정정착용 콘크리트 타설로 채워주어 인장부재 선단에 고정정착부를 형성하는 제4 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 인장부재의 고정정착부 형성을 위한 시공방법이다.

상기의 인발저항용 고정정착부에는 인발저항 등이 가능한 보강구조물이 고정정착용 콘크리트 내에 설치됨을 특징으로 한다.

또 상기 보강구조물은 종횡 배치되어 인장부재와 일체로 체결된 보강재임을 특징으로 한다.

또 상기의 인장부재는 인장말뚝 및 앵커중의 하나임을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 건설 공사를 위해 지반에 뚫린 천공홀의 선단부에 공벽 확장하기 위해 사용하는 공벽확장용 도구에 있어서, 외부 유체제어로 팽창과 축소가 가능한 팽창형 발룬과 공벽절삭을 위한 절삭비트들을 구비한 천공경 확장드릴과, 천공경 확장드릴에 일단이 연결되며, 유체압을 팽창형 발룬으로 전달하기 위한 압력호스와 천공경 확장드릴의 구동을 제어하기 위한 전선과 반죽상태의 콘크리트를 천공경 확장드릴 측으로 주입하기 위한 주입관을 내장한 연결대로 구성함을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서, 상기의 천공경 확장드릴은, 연결대의 선단을 축으로 회전하는 회전체와, 회전체를 구동시키는 회전체 구동부를 구비하며; 상기 회전체는, 압력호스를 통해 유입되는 유체압에 의해서 팽창 및 수축하는 팽창형 발룬과, 회전체가 회전 구동함에 따라 천공홀 선단부의 공벽을 절삭하여 확장하는 절삭비트들로 구성함을 특징으로 한다.

본 발명으로 인해 암반층을 포함한 대부분의 지층에서 확공부의 형상을 유지한 채 천공홀 확장이 가능하고, 지중의 원하는 위치에 일정한 규격과 일정한 강도를 가지는 신뢰성 있는 구조체를 형성할 수 있다. 또 본 발명은 천공홀 선단부 확장방법을 압축말뚝이나 인장말뚝, 인장앵커에 적용시 압축부재나 인장부재 시공을 위한 천공길이가 짧아지고 허용지지력이 증가하여 시공 본수를 줄일 수 있어 매우 경제적이다. 또한 자연훼손이 적으며 주변 지중환경에 미치는 영향도 천공경의 범위를 벗어나지 않으므로 기존 말뚝이나 앵커 시공방법에 비해 자연 훼손이 상대적으로 적은 친환경적인 공법이라 할 수 있다.

보다 구체적인 효과는 하기와 같다.

(1) 압축말뚝의 경우, 말뚝 선단부 확대기초 형성에 의한 허용지지력 증가로 말뚝 본수가 줄고 필요시 암반층뿐만 아니라 단단한 토사층 정도에만 근입하여도 지지력 확보가 가능하므로 말뚝 길이와 천공 길이도 줄일 수 있어 매우 경제적이며 공기 단축도 가능하다.

(2) 인장말뚝의 경우, 확공부 직상부의 지반 중량과 원지반 전단저항력의 합이 인발저항력이 되므로 실질적인 인장말뚝 효과가 있어 교량이나 기타 구조물의 기초 설계시 기초의 규격이나 말뚝의 수량을 크게 줄일 수 있어 효율적이고 경제적인 신개념의 설계가 가능하다. 예를 들어, 교각 기초에 대한 내진 설계시 횡방향 하중에 대해 인장말뚝의 도입이 어려웠으나 본 발명에 의해 압축과 인장을 동시에 받을 수 있는 말뚝 개념의 도입으로 효율적이고 경제적인 설계가 가능하다.

(3) 사면안정을 위한 앵커체에 적용시 선단 확공부에 고정정착부가 형성되고 원지반 전단저항력에 의한 큰 인발저항력을 확보할 수 있어 정착길이가 짧아지고 무압의 공내그라우팅이나 보호피막으로 앵커체만 보호하면 되므로 경제적이면서 주변 지중환경을 훼손하지 않는 공법이 될 수 있다. 종래의 가압 주입시 지하수를 타고 주입재가 주변 일대의 지하수와 지중환경을 오염시키는 사례가 많았다.

(4) 건물이나 지하철역사, 상하수도 구조물 등 지중구조물의 부력방지를 위한 앵커체에 적용시 선단 확공부에 고정정착부가 형성되고 확공 상부의 지반중량과 원지반 전단저항력에 의한 큰 인발저항력을 확보할 수 있어 정착길이가 짧아지고 무압의 공내그라우팅으로 앵커체만 보호하면 되므로 경제적이면서 주변 지중환경을 훼손하지 않는 공법이 될 수 있다.

(5) 토목 또는 건축 구조물의 시공공간 확보를 위한 토류벽 가시설을 위한 앵커에 적용시, 선단 확공부에 고정정착부가 형성되고 원지반 전단저항력에 의한 큰 인발저항력을 확보할 수 있어 정착길이가 짧아지고 무압의 공내그라우팅으로 앵커체만 보호하면 되므로 경제적이면서 주변 지중환경을 훼손하지 않는 공법이 될 수 있다.

(6) 부지경계부 옹벽 등과 같이 구조물 시공범위에 제약이 있는 경우 벽체나 기초저판에 영구앵커나 인장말뚝을 적용하여 구조물 규격을 줄이고 부지경계부 사면의 절취범위를 줄이는 데 활용할 수 있어 친환경적이다.

도 1은 일반적인 구조물 기초지지를 위한 말뚝시공을 완료한 상태도,
도 2는 일반적인 사면안정을 위한 앵커 시공 상태 예시도,
도 3은 일반적인 건축물의 부력방지를 위해 앵커를 시공한 상태를 보여주는 예시도,
도 4는 일반적인 흙막이 가시설을 위한 앵커의 시공 예시도,
도 5는 일반적인 영구앵커 옹벽의 시공 예시도,
도 6은 지반 천공홀의 선단부를 별도의 공벽유지장치 없이 확공함에 따른 문제를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 말뚝 선단에 확대 기초부 형성을 위한 시공 절차를 설명하기 위한 개략도,
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 인장부재중 인장말뚝의 고정정착부 형성을 위한 시공절차를 설명하는 개략도,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 인장부재중 앵커의 고정정착부 형성을 위한 시공절차를 설명하는 개략도,
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 공벽확장용 도구로서의 천공경 확장드릴 및 연결대 요부 확대 단면도,
도 12 내지 도 14는 본 발명에 따른 다수 종류의 천공경 확장드릴의 예시도,
도 15 내지 도 20은 본 발명의 실시 예들에 따른 말뚝 및 앵커 시공 상태도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에서는 지반을 천공하고 천공홀의 선단부를 확공하는 방식을 채용하여 말뚝선단에 확대 기초부를 형성하거나 인장부재의 고정정착부를 형성하는 것을 구현한다.

그런데 도 6의 (a)에서와 같이, 주로 지반의 암반층(8)에 형성되는 천공홀(24)의 선단부(26)를 별도의 공벽유지장치 없이 확공하게 되면 비어 있는 확공부(24a)에는 공기와 함께 천공드릴 냉각을 위한 주입수가 유입되고 때로는 다량의 지하수가 유입되므로 확공부(24a)의 상부 원지반이 느슨해 지면서, 도 6의 (b)에서와 같이 확공부(24a) 근처의 공벽이 무너지는 문제가 야기된다. 도 6의 (b)에서 붕괴물 잔해(28)가 천공홀 선단부(26)의 확장공간내에 쌓이게 되고, 그로 인해서 말뚝 기초부의 형성이나 인장부재 고정정착부의 형성을 어렵게 한다.

그러므로 이러한 문제 해결이 선행되어야 한다. 즉 천공홀 선단부(26)의 확공작업중 확공부(24a)의 공벽 유지를 위한 기술이 선행되어야 하며, 본 발명에서는 이를 위한 시공방법과 천공홀 선단부(26)를 확공하는 천공경 확장드릴의 구조를 제시한다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 말뚝 선단에 확대 기초부 형성을 위한 시공 절차를 설명하기 위한 개략도로서, 압축 말뚝에 주로 적용될 수 있는 방법이다.

그리고, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 인장부재의 고정정착부 형성을 위한 시공절차를 설명하는 개략도로서, 인장말뚝 시공에 주로 적용될 수 있는 방법이다. 도 9 또한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 인장부재의 고정정착부 형성을 위한 시공절차를 설명하는 개략도로서, 앵커 시공 예컨대, 사면안정을 위한 앵커 시공, 건축물의 부력방지를 위한 앵커 시공, 흙막이 가시설용 앵커 시공, 영구앵커옹벽용 앵커 시공, 현수교나 사장교의 앵커리지 등에 주로 적용될 수 있는 방법이다.

그러므로 본 발명에서 '인장부재'는 건설공사에 사용되는 인장용 부재로서, 도 8에 적용된 인장말뚝, 도 9에 적용된 각종 앵커들 즉 사면안정을 위한 앵커, 건축물의 부력방지를 위한 앵커, 흙막이 가시설용 앵커, 영구앵커옹벽용 앵커, 소일네일(soil nail) 등을 포함한다. 인장용 부재 중 앵커의 소재의 일 예로는 철근, 강선, 강봉, 강관, FRP인장재, 특수섬유 등이 있다.

먼저 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시 예로서 말뚝 선단에 확대 기초부 형성을 위한 시공 절차를 상세히 설명한다.

우선 도 7의 (a)와 같이 지반을 천공하고 천공홀(24)에 관형 케이싱(32)을 설치하는 것이다.

지반을 깊이방향으로 해머드릴 등을 이용해서 천공하되 지반 내 단단한 토사층이나 필요시 암반층(8)까지 천공을 하여 천공홀(24)을 형성한다. 이 경우 지반의 깊이방향은 지면의 연직 방향이 대부분이며 경사방향도 포함될 수 있고, 천공홀(24)의 깊이는 통상 수 미터에서 수십 미터까지 형성된다.

천공홀(24)을 형성함과 동시에 천공홀(24) 공벽의 무너짐을 방지하기 위해 관형 케이싱(32)을 천공홀(24)에 설치한다. 관형 케이싱(32)의 대표적인 일 예로는 강관케이싱이 있다. 관형 케이싱(32)은 모래층이나 자갈층, 약한 토사층 등과 같이 천공 공벽이 무너질 우려가 있는 지층구간에 설치되며, 지층이 단단할 경우에는 그 설치가 생략될 수 있다.

그 다음에는 도 7의 (b)에서와 같이, 공벽확장용 도구, 바람직하게는 천공경 확장드릴(30)을 천공홀(24)의 선단부(26)에 위치시킨다. 공벽확장용 도구는 천공경 확장드릴(30)이 가장 바람직하므로 본 명세서에서는 천공경 확장드릴(30)로 실시 예들을 설명할 것이다. 공벽확장용 도구의 다른 일 예로는 워터제트방식의 절삭기계가 이용될 수도 있다.

천공경 확장드릴(30)은 관형 연결대(34)와 연결된다. 관형 연결대(34)는 금속재 등의 강성 관체가 바람직하며, 천공경 확장드릴(30)의 축대역할을 할 수 있는 것이 좋다. 천공경 확장드릴(30)과 연결된 관형 연결대(34)의 후미부는 천공홀(24)을 통해서 지상으로 연장된다. 또 관형 연결대(34)에는 천공홀(24) 내에 연결대(34)가 안정되게 지지될 수 있도록 관체 원통면에 일정 간격으로 지지구(미도시함)가 설치되는 것이 바람직하다. 지지구는 필요에 따라서 푸쉬풀(push-pull) 작동될 수 있는 구조로 구현할 수 있다.

연결대(34)는 관체 내부에 공기와 같은 유체의 압력을 전달하는 압력호스(36)와 천공경 확장드릴(30)의 축회전 동력전달이나 승강구동과 같은 드릴의 각종 제어를 위한 전선(38)과 굳지 않은 즉 반죽상태의 기초용 콘크리트나 고정정착용 콘크리트를 주입하기 위한 주입관(40)을 구비한다.

연결대(34)의 선두부에는 축회전 가능하게 천공경 확장드릴(30)이 장치된다.

천공경 확장드릴(30)은 도 10, 도 11, 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 압력호스(36)를 통한 외부 유체제어로 팽창과 축소가 가능한 팽창형 발룬(42)과 공벽 절삭을 위한 절삭비트(44)들을 구비한다.

천공경 확장드릴(30)에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 본 발명의 천공경 확장드릴(30)은, 다양한 종류가 있지만 연결대(34)를 축으로 하여 회전하는 회전체(50)를 공통적으로 구비한다.

회전체(50)는 연결대(34)의 주입관(40)이 하방으로 관통하며 저부에 콘크리트 토출구(40a)가 마련되게 지지하는 축부(46)와 그 축부(46)에 결합된 팽창형 발룬(42)을 포함하며, 또 절삭비트(44)도 구비한다.

회전체(50)는 회전체 구동부(52)에 의해서 구동된다. 회전체 구동부(52)는 천공경 확장드릴(30)과 함께 설치되는 것이 바람직하며, 천공경 확장드릴(30)과 멀리 떨어진 지상에 위치될 수도 있다.

회전체(50)의 구성요소중 하나인 팽창형 발룬(42)은 천공홀 선단부(26)를 확공함에 따라 생기는 확공부(24a)의 상부 원지반을 받침지지하는 역할을 담당하며, 절삭비트(44)들은 회전체(50)가 회전구동함에 따라 천공홀 선단부(26)의 공벽을 절삭하여 확장하는 역할을 담당한다.

회전체(50)의 다른 구성요소중 하나인 절삭비트(44)들은 도 12 내지 도 15에 도시된 바와 같이 회전체(50)에 다양한 형태로 장착될 수 있다.

도 12에서는 팽창형 발룬(42) 표면에 절삭비트(44)들이 체결된 구조를 보여주고 있다. 이 경우에는 절삭비트(44)들이 체결된 팽창형 발룬(42)에는 절삭 잔해가 수월하게 빠져나갈 수 있도록 하기 위한 배출홈(48)들이 원통 외면에 일정간격으로 배열하되 상하로 연장 형성되어 있다.

도 13 및 도 14에서는 회전체(50)의 다른 구성요소 중 하나인 절삭비트(44)들이 연결대(34)의 선두부에 축회전가능케 설치된 축부(46)의 원통면에 다수 아암(54)들에 장치된 구성을 보여주고 있고, 이때 팽창형 발룬(42)은 인접 아암(54)들 사이에 위치되며 축부(46)의 원통면에 기밀 체결된다.

도 13에 도시된 회전체(50)의 구조는 절삭비트(44)들을 갖는 다수의 아암(54)들 각각이 방사상으로 펼치거나 접을 수 있게 힌지 연결될 수 있다. 그리고 도 14에 도시된 회전체(50)의 구조는 다수의 아암(54)들이 방사상 방향으로 전후 슬라이딩 가능케 장치된 구조이다.

절삭비트(44)들은 고강도 특수강 재질로 구성되며, 팽창형 발룬(42)이나 아암(54)에 장착시 교체가 가능하도록 조립식으로 체결되는 것이 바람직하다. 이러한 조립체결은 절삭비트(44)가 마모될 때 그 교체를 용이하게 해준다.

한편 회전체(50)는 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 연결대(34)를 고정축으로 하여 축회전 가능하게 장치될 수 있고, 다른 일 예로서 회전체(50)는 관체형 연결대(34) 내에 회전봉을 장입하고 그 회전봉에 일체로 축설되게 장치될 수도 있다.

또한 회전체(50)는 옆으로는 팽창하되 그 자리에서만 회전가능하게 구현할 수도 있고, 도 7 내지 도 14에 도시된 바와 같이 회전과 아울러 상승 이동이 가능하도록 구현될 수도 있다.

회전체(50)가 회전과 함께 상승 이동될 수 있는 방식은, 지상에서 연결대(34)를 견인하여 주므로 연결대(34)에 회전가능하게 축설된 회전체(50)가 상승이동하는 방식과, 도 11에서와 같이 연결대(34)가 축부(46) 아래로 연장 형성되며 천공홀 선단부(26)의 바닥을 지지하는 하부받침(49)을 구비하여서 연결대(34)의 하부받침(49)이 천공홀 선단부(26)의 바닥에 지지된 상태에서 회전체(50)만을 상승이동시키는 방식이 있다.

연결대(34)의 하부받침(49)이 천공홀 선단부(26)의 바닥에 고정된 상태에서 회전체(50)를 상승 및 하강 이동시키는 제어는 회전체(50) 부근에 설치된 승강구동부(56)에 의해서 이루어진다. 승강 구동부(56)는 회전체(50)와 연결대(34)간에 래크와 피니언 기어구조를 장착하여서 구현할 수도 있고, 상단이 연결대(34)에 링크 고정되고 하단이 회전체(50) 상부가 슬라이딩 레일궤도에 걸림되어진 궤도부재에 링크 연결된 공압 또는 유압식 작동실린더로 회전체(50)를 당겨올려 주거나 밀어 내려주는 방식으로도 구현할 수 있는 것이며, 그외 이와 균등한 것들로 구현할 수도 있음이 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하여질 것이다.

팽창형 발룬(42)은 낙하산줄이나 방탄복 등에 사용되는 아라미드섬유사와 같은 특수한 보강용 섬유를 방사상 방향으로 늘어날 수 있도록 주름형성 및 벌키성을 갖도록 직조 형성하며, 보강용 섬유 내에는 탄력 팽축이 가능한 고무층이 보강용 섬유층과 접착 형성된 복합소재로 구성된다.

팽창형 발룬(42)은 대체로 원통형상이며, 팽창형 발룬(42)의 내면과 결합된 축부(46)에는 공기와 같은 유체 주입이 가능하도록 원주방향을 따라가며 레일홈이 형성되며 레일홈의 바닥면에는 주입 장공(59)들이 배열형성된다. 압력호스(36)는 축부(46)의 원주 레일홈에 기밀 가능케 삽입된 두개의 원반 사이에 형성된 에어룸(58)과 연통되게 연결된다. 압력호스(36)를 통해서 주입된 압축공기는 에어룸(58)과 축부(46)의 원주 레일홈 바닥에 형성된 주입장공(59)을 통해서 팽창형 발룬(42)내에 주입된다.

공기와 같은 유체주입으로 팡창형 발룬(42)의 부피가 팽창하게 되면 그 직경이 부피 축소된 드릴 직경의 2~3배까지도 늘어날 수 있다. 팽창형 발룬(42)에 가해지는 압력은 7~25 kgf/㎠이 바람직하며, 이때 천공홀 선단부(26)의 확공부(24a) 상면에 대해 지지할 수 있는 힘은 천공경 600mm을 1000mm으로 확공시 30톤 이상이 된다. 이러한 팽창형 발룬(42)의 지지력은 천공홀 선단부(26)의 확공부(24a) 상부의 원지반이 이완되어 떨어지는 1톤 이내의 잔해 중량을 충분히 지지할 수 있는 것이다.

팽창용 발룬(42)은 유체를 빼냄에 따라 부피축소가 되며, 최대 연결대(34)의 직경 크기 근처까지 줄어들 수 있다.

상기와 같은 천공경 확장드릴(30)을 천공홀 선단부(26)에 위치시키고, 도 7의 (c)에서와 같이 부피 팽창되는 천공경 확장드릴(30)로 천공홀 선단부(26)에 확공부(24a)를 형성한다.

즉 천공경 확장드릴(30)의 팽창형 발룬(42)에 압축공기를 주입함과 동시에 회전체(50)를 회전시키게 되면 천공경 확장드릴(30)은 회전체(50)에 장착된 절삭비트(44)들에 의해서 천공홀 선단부(26)의 공벽이 절삭되면서 확공부(24a)가 형성된다. 또 그와 동시에 천공경 확장드릴(30)이 압축공기 주입으로 서서히 팽창하므로 확공된 상측 부분을 메워주어 상부 원지반을 천공경 확장드릴(30)의 팽창형 발룬(42)이 받침지지 하게 된다. 그러므로 천공홀 선단부(26)의 주위 공벽이 무너지는 것을 방지할 수 있다.

이때 굳지 않은 기초용 콘크리트(60)는 천공경 확장드릴(30)에 축설치된 연결대(34)내의 콘크리트 주입관(40)과 천공경 확장드릴(30)의 하방 토출구(40a)를 통해 토출되어 도 7의 (d)에서와 같이 확공 상태의 천공홀 선단부(26)의 공간 즉 확공부(24a)에 채워진다.

또 천공경 확장드릴(30)은 회전과 동시에 확대 기초부 형성에 필요한 만큼 확공부(24a)를 마련하기 위해 상승 이동하는 것이 바람직하다. 천공경 확장드릴(30)의 상승 이동에 의해, 확공부(24a) 상부의 지반을 팽창형 발룬(42)의 상부면이 항상 지지하는 구조가 되어 원지반 공벽이 무너지는 것을 방지하면서도 비어있는 확공부(24a)에 타설되는 확대 기초의 두께를 확보할 수 있다.

또 확공부(24a)에 기초용 콘크리트(60)를 계속 주입을 하게 되며, 그에 따라 확대 기초부 마련을 위한 확공부 형성과 아울러 기초용 콘크리트(60)의 주입이 충분히 이루어진다. 그러면 공기압을 조절을 통해 도 7의 (e)에서와 같이 천공경 확장드릴(30)을 공기주입 전의 초기상태로 축소시킨다. 천공경 확장드릴(30)의 부피 축소에 따라 생기는 공간에 기초용 콘크리트(60)를 계속 채워줌으로써 말뚝 선단을 지탱하기 위한 확대 기초부(62)를 도 7의 (f)와 같이 형성한다.

기초용 콘크리트(60)를 천공홀 선단부(26)의 확공부(24a)에 천공경 확장드릴(30)을 하방 관통하는 토출구(40a)를 통해 주입시에는(도 7의 (d)(e)), 천공홀(24)에 삽입된 연결대(34) 바깥으로는 천공홀(24)의 무너짐 방지를 위해 액상 안정재(64)를 주입함을 이해하여야 한다. 액상 안정재(64)는 기초용 콘크리트(60)에 비해서 비중이 상대적으로 낮다.

도 7의 (f)와 같이 부피 축소된 천공경 확장드릴(30)을 천공홀(24)에서 빼내어 지상으로 회수하면 기초용 콘크리트(60)의 타설이 완료된다. 기초용 콘크리트(60)의 타설이 완료됨은 말뚝 선단의 확대 기초부(62) 형성이 완료됨을 의미한다. 도 7의 (f)에서 보듯이 기초용 콘크리트(60)의 타설이 완료시 액상 안정재(64)는 기초용 콘크리트(60)에 비해서 비중이 낮으므로 기초용 콘크리트(60)에 의해서 그 위로 밀려 올라간다.

천공경 확장드릴(30)을 회수한 후, 도 7의 (g)와 같이 압축말뚝(66)을 천공홀(24)에 근입하며 관형 케이싱(32)도 제거한다. 이때 압축말뚝(66)의 선단부가 천공홀 선단부(26)의 확장공간에 타설된 확대 기초부(62) 상에 정치될 수 있도록 본 발명의 일 예에서는 도 7의 (g)에서와 같이 압축 말뚝(66)의 하단에 스페이서(66a)를 장착한다. 또 압축말뚝(66)의 선단부가 천공홀 선단부(26)의 확장공간에 타설된 확대 기초부(62) 상에 정치될 수 있도록 하는 본 발명의 다른 일 예로서는 도 7의 (g')와 같이 말뚝(66)의 두부에 스토퍼(66b)를 갖도록 형성한다. 말뚝(66) 두부에 장치된 스토퍼(66b)는 지면바닥에 걸림되어서 압축말뚝(66)이 확대 기초부(62)상에 정치되게 해준다.

다음으로 도 8 및 도 9는 본 발명의 다른 실시 예로서 인장부재의 인발저항용 고정정착부 형성을 위한 시공절차를 설명한다.

도 8은 인장말뚝(70) 시공에 관한 것이고, 도 9는 앵커(80) 시공 예컨대, 사면안정을 위한 앵커 시공, 건축물의 부력방지를 위한 앵커 시공, 흙막이 가시설용 앵커 시공, 영구앵커옹벽용 앵커 시공, 현수교나 사장교의 앵커리지 시공에 관한 것이다.

도 8의 인장말뚝(70)의 시공은 도 7에 도시된 압축말뚝(66)의 시공방식과 거의 유사하며, 마지막 도 8의 (g)에서는 인발 저항용 고정정착부(74)를 천공홀 확공된 선단부에 형성하는 것이 압축말뚝 시공방식의 도 7의 (g)와는 다른 것이다. 인발저항용 고정정착부(74)에는 공용중 인장부재에 작용하는 인발력 등의 하중에 저항할 수 있는 보강구조물(72)을 고정정착용 콘크리트(60) 내에 설치하여야 한다. 이때 보강 철근망, FRP(Fiberglass Reinforced Plastics) 보강재, 보강강판 등과 같은 보강구조물(72)이 내설된 콘크리트(60)는 고정정착 용도로 사용된다. 보강구조물(72)로 이용되는 철근들은 천공홀(24)에 투입시 접어진 우산 살대처럼 있다가 고정정착부(74)에서 방사형으로 펼쳐져서 콘크리트(60) 내에 매립 배근될 수 있다. 보강구조물(72)의 철근중 종철근은 도 7에서와 같이 고정정착부(74) 상에 인장말뚝(70)을 정치하기 위한 스페이서(66a)로 사용될 수 있으며, 종철근을 스페이서로 사용하지 않도록 짧게 형성할 경우에는 인장말뚝(70)의 정치용으로 인장말뚝(70)의 두부에 스토퍼(66b)를 장착할 수 있다. 상기 보강구조물(72)의 철근은 고정장착부(74)에서 인발력 등의 작용하중에 저항 가능한 다른 재료로 대체될 수도 있다.

도 9에 도시된 앵커 시공은 인장부재로서 인장말뚝(70) 대신에 앵커(80)로 대체한 것이며 구체적인 시공방법은 도 9에 도시된 바와 같이 도 8의 인장말뚝(70) 시공과 거의 유사하다. 그러므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 15 내지 도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 말뚝 및 앵커 시공 상태도이다.

도 15는 본 발명의 실시 예에 따라 구조물 기초지지를 위해 압축말뚝(66)의 선단부에 확대 기초부(62)를 적용한 단면 상태도이고, 도 16은 본 발명에 따라 인장말뚝(70)의 선단부에 인발저항용 고정정착부(74)를 적용한 단면 상태도이며, 도 17은 본 발명에 따라 사면(14) 안정용 앵커(80)의 선단부에 인발저항용 고정정착부(74)를 적용한 단면 상태도이다.

그리고, 도 18은 본 발명에 따라 건축물(16)의 부력방지 앵커(80)의 선단부에 인발저항용 고정정착부(74)를 적용한 단면 상태도이고, 도 19는 본 발명에 따라 흙막이 가시설(18)용 어스앵커(80)의 선단부에 인발저항용 고정정착부(74)를 적용한 단면 상태도이다. 도 2O은 본 발명에 따라 영구앵커 옹벽(20)의 앵커(80)의 선단부에 인발저항용 고정정착부(74)를 적용한 단면 상태도이다.

상기와 같이 확대기초부(62)나 인발저항용 고정정착부(74)를 형성하게 되면 하기와 같은 작용효과가 있다.

첫째, 압축말뚝의 경우 천공홀 선단부 확장에 의해 말뚝선단부에 일종의 확대기초부를 형성하므로(접지면적을 충분히 확보하여 말뚝본체가 재료적인 면에서 허용하중을 초과하여 항복할 때까지 지반의 지지력이나 침하 문제가 발생하지 않도록 함) 말뚝의 허용지지력을 크게 개선하여 사용 말뚝의 본수를 줄일 수 있고 필요에 따라 말뚝선단부를 풍화암이나 연암이상의 기반암이 아닌 단단한 토사층 정도까지만 시공할 수 있어 공사비를 대폭 절감할 수 있다.

둘째, 인장말뚝의 경우 천공홀 선단부 확장에 의해 확공부 둘레에 대한 전체 천공길이 만큼의 원지반 전단저항력을 기대할 수 있어 인장말뚝의 인발저항력이 획기적으로 개선되므로 교량이나 기타 건설구조물의 기초설계시 인장말뚝 개념을 도입하여 기초규격이나 말뚝본수를 크게 줄일 수 있다.

셋째, 사면안정을 위한 앵커시공의 경우 천공홀 선단부 확장에 의해 전체 천공길이의 확공부 둘레에 대한 확대된 전단저항력(천공홀 부분의 앵커길이에 대한 마찰력이 아닌 확공부에 대한 원지반 전단저항력으로서 매우 큰 인발저항력 확보 가능)을 활용할 수 있어 천공장과 앵커길이를 줄일 수 있고 최소한의 앵커체와 보호그라우트만으로 안정성을 크게 개선할 수 있다.

넷째, 부력방지를 위한 앵커시공의 경우에도 천공홀 선단부 확장에 의해 전체 천공길이의 확공부 둘레에 대한 확대된 전단저항력과 자중을 활용할 수 있어 천공장과 앵커 길이를 줄일 수 있고 최소한의 앵커체와 보호 그라우트만으로 안정성을 크게 개선할 수 있다.

다섯째, 흙막이 가시설을 위한 앵커시공의 경우에도 천공홀 선단부 확장에 의해 전체 천공길이의 확공부 둘레에 대한 확대된 전단저항력을 활용할 수 있어 천공장과 앵커길이를 줄일 수 있고 최소한의 앵커체와 보호 그라우트만으로 안정성을 크게 개선할 수 있다.

여섯째, 부지경계부 옹벽 등과 같이 기초저판을 최소화할 필요가 있는 경우 기초저판 내에 천공홀 선단부가 확장된 인장말뚝 또는 인장앵커를 적용하여 구조물의 안정성을 쉽게 확보할 수 있으며 영구앵커옹벽의 경우에도 벽체 배면에 천공홀 선단부가 확장된 인장앵커 적용으로 기초저판을 최소화하여 주변환경 훼손을 줄이고 경제적인 시공이 가능하다.
일곱째, 현수교나 사장교와 같은 케이블 지지 교량의 전체적인 안정성 확보를 위한 앵커리지 시공의 경우 케이블 정착용 앵커블록의 규격을 줄이거나 앵커블록 없이 암반에 직집 앵커링할 수 있어서 주변환경 훼손을 줄이고 경제적인 시공도 가능하다.
여덟째, 해양구조물에 사용되는 말뚝이나 앵커, 해상의 시설물에 대한 앵커링에도 주변환경 훼손을 최소화하면서 경제적인 시공이 가능하다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

(2)-- 강관말뚝 (4)-- PHC말뚝
(6)-- 현장타설 말뚝 (8)-- 암반층
(10)-- 말뚝 선단부 (12)-- 앵커
(14)-- 사면 (16)-- 건축물 토목 구조물
(18)-- 흙막이 가시설 (20)-- 옹벽
(22)-- 정착부 (24)-- 천공홀
(24a)-- 확공부 (26)-- 천공홀 선단부
(28)-- 붕괴물 잔해 (30)-- 천공경 확장드릴
(32)-- 관형 케이싱 (34)-- 연결대
(36)-- 압력호스 (38)-- 전선
(40)-- 주입관 (40a)-- 토출구
(42)-- 팽창형 발룬 (44)-- 절삭비트
(46)-- 축부 (48)-- 배출홈
(50)-- 회전체 (52)-- 회전체 구동부
(54)-- 아암 (56)-- 승강구동부
(58)-- 에어룸 (59)-- 주입장공
(60)-- 기초용 및 고정정착용 콘크리트 (62)-- 확대 기초부
(64)-- 액상 안정재 (66)-- 압축말뚝
(70)-- 인장말뚝 (72)-- 보강구조물
(74)-- 고정정착부 (80)-- 앵커

Claims

말뚝 시공방법에 있어서,
지반을 깊이방향으로 천공한 후 천공홀 선단부에 공벽확장용 도구를 위치시키는 제1 단계와,
공벽확장용 도구를 구동시켜서 천공홀 선단부를 확공함과 동시에 상기 공벽확장용 도구로 확공부의 상부 원지반을 받침지지하는 제2 단계와,
기초용 콘크리트를 공벽확장용 도구를 통해 통과시켜 확공상태의 천공홀 선단부의 공간에 타설로 채워주는 제3 단계와,
상기 공벽확장용 도구를 점차 축소시킴과 동시에 축소에 따라 생기는 공간에 기초용 콘크리트 타설로 채워주어 말뚝 선단에 확대 기초부를 형성하는 제4 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 말뚝 선단의 기초부 형성을 위한 시공방법.
제1항에 있어서, 상기 공벽확장용 도구는 외부 유체제어로 팽창과 축소가 가능한 팽창형 발룬과 공벽 절삭을 위한 절삭비트들을 구비한 천공경 확장드릴임을 특징으로 하는 말뚝 선단의 기초부 형성을 위한 시공방법.
제2항에 있어서, 상기 천공경 확장드릴로 천공홀 선단부의 바닥부터 상방으로 진행하며 확공함을 특징으로 하는 말뚝 선단의 기초부 형성을 위한 시공방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 단계에서는 지반을 깊이방향으로 천공시 천공홀 공벽의 무너짐 방지를 위해 관형 케이싱을 설치함을 특징으로 하는 말뚝 선단의 기초부 형성을 위한 시공방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 내지 제4 단계중 천공홀의 무너짐 방지를 위해 액상 안정재를 천공홀에 주입하는 단계를 더 가짐을 특징으로 하는 말뚝 선단의 기초부 형성을 위한 시공방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제4단계를 수행 후 부피 축소된 공벽확장용 도구를 천공홀에서 빼내어 지상으로 회수하는 단계를 더 가짐을 특징으로 하는 말뚝 선단의 기초부 형성을 위한 시공방법.
제5항에 있어서, 공벽확장용 도구 회수 후에 말뚝 정치를 위한 스페이서를 하단에 갖는 말뚝을 천공홀에 근입하는 단계를 더 가짐을 특징으로 하는 말뚝 선단의 기초부 형성을 위한 시공방법.
제5항에 있어서, 공벽확장용 도구 회수 후에 말뚝 정치를 위한 스토퍼를 그 두부에 갖는 말뚝을 천공홀에 근입하는 단계를 더 가짐을 특징으로 하는 말뚝 선단의 기초부 형성을 위한 시공방법.
건설공사용 인장부재 시공방법에 있어서,
지반을 깊이방향으로 천공한 후 천공홀 선단부에 공벽확장용 도구를 위치시키는 제1 단계와,
공벽확장용 도구를 구동시켜서 천공홀 선단부를 확공함과 동시에 상기 공벽확장용 도구로 확공부의 상부 원지반을 받침지지하는 제2 단계와,
고정정착용 콘크리트를 공벽확장용 도구를 통해 통과시켜 확공상태의 천공홀 선단부의 공간에 타설로 채워주는 제3 단계와,
상기 공벽확장용 도구를 점차 축소시킴과 동시에 축소에 따라 생기는 공간에 고정정착용 콘크리트 타설로 채워주어 인장부재 선단에 인발저항용 고정정착부를 형성하는 제4 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 인장부재의 고정정착부 형성을 위한 시공방법.
제9항에 있어서, 상기 공벽확장용 도구는 외부 유체제어로 팽창과 축소가 가능한 팽창형 발룬과 공벽 절삭을 위한 절삭비트들을 구비한 천공경 확장드릴임을 특징으로 하는 인장부재의 고정정착부 형성을 위한 시공방법.
제10항에 있어서, 상기 천공경 확장드릴로 천공홀 선단부의 바닥으로부터 인장부재의 두부방향으로 진행하며 확공함을 특징으로 하는 인장부재의 고정정착부 형성을 위한 시공방법.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 단계에서는 지반을 깊이방향으로 천공시 천공홀 공벽의 무너짐 방지를 위해 관형 케이싱을 설치함을 특징으로 하는 인장부재의 고정정착부 형성을 위한 시공방법.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 내지 제4 단계중 천공부에서 중력 하중에 의한 공벽 무너짐 방지를 위해 액상 안정재를 천공홀 내에 주입하는 단계를 더 가짐을 특징으로 하는 인장부재의 고정정착부 형성을 위한 시공방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제4단계를 수행후 부피 축소된 공벽확장용 도구를 천공홀에서 빼내어 지상으로 회수하는 단계를 더 가짐을 특징으로 하는 인장부재의 고정정착부 형성을 위한 시공방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 공벽확장용 도구 회수 후에 인장부재 정치를 위한 스페이서를 선단에 갖는 인장부재를 천공홀에 근입하는 단계를 더 가짐을 특징으로 하는 인장부재의 고정정착부 형성을 위한 시공방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 공벽확장용 도구 회수 후에 인장부재 정치를 위한 스토퍼를 그 두부에 갖는 인장부재를 천공홀에 근입하는 단계를 더 가짐을 특징으로 하는 인장부재의 고정정착부 형성을 위한 시공방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 인발저항용 고정정착부에는 인발저항이 가능한 보강구조물이 고정정착용 콘크리트 내에 설치됨을 특징으로 하는 인장부재의 고정정착부 형성을 위한 시공방법.
제17항에 있어서, 상기 보강구조물은 종횡 배치되어 체결된 철근임을 특징으로 하는 인장부재의 고정정착부 형성을 위한 시공방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 인장부재는 인장말뚝 및 앵커중의 하나임을 특징으로 하는 인장부재의 고정정착부 형성을 위한 시공방법.
건설 공사를 위해 지반에 뚫린 천공홀의 선단부에 공벽 확장하기 위해 사용하는 공벽확장용 도구에 있어서,
외부 유체제어로 팽창과 축소가 가능한 팽창형 발룬과 공벽절삭을 위한 절삭비트들을 구비한 천공경 확장드릴과,
천공경 확장드릴에 일단이 연결되며, 유체압을 팽창형 발룬으로 전달하기 위한 압력호스와 천공경 확장드릴의 구동을 제어하기 위한 전선과 반죽상태의 콘크리트를 천공경 확장드릴 측으로 주입하기 위한 주입관을 내장한 연결대로 구성함을 특징으로 하는 공벽확장용 도구.
제20항에 있어서, 상기 천공경 확장드릴은,
연결대의 선단을 축으로 회전하는 회전체와,
회전체를 구동시키는 회전체 구동부를 구비하며;
상기 회전체는, 압력호스를 통해 유입되는 유체압에 의해서 팽창 및 수축하는 팽창형 발룬과, 회전체가 회전 구동함에 따라 천공홀 선단부의 공벽을 절삭하여 확장하는 절삭비트들로 구성함을 특징으로 하는 공벽확장용 도구.
제21항에 있어서, 상기 천공경 확장드릴은 회전체를 승강시키는 승강구동부를 더 구비함을 특징으로 하는 공벽확장용 도구.
제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 회전체는 연결대의 주입관이 하방으로 관통하며 저부에 콘크리트 토출구가 마련되게 제공되는 축부를 구비하며, 상기 축부에 팽창형 발룬이 결합되게 구성함을 특징으로 하는 공벽확장용 도구.
제23항에 있어서, 상기 축부는 연결대에 회전가능케 축설치됨을 특징으로 하는 공벽확장용 도구.
제24항에 있어서, 상기 연결대는 상기 축부 아래로 연장 형성되며 천공홀 선단부의 바닥을 지지하는 하부받침을 구비함을 특징으로 하는 공벽확장용 도구.
제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 절삭비트들은 팽창형 발룬의 표면에 체결 고정됨을 특징으로 하는 공벽확장용 도구.
제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 회전체는 방사상으로 절첩 가능하게 힌지 연결된 아암을 구비하며, 다수의 아암 각각에는 절삭비트들이 체결 고정되게 구성함을 특징으로 하는 공벽확장용 도구.
제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 회전체는 방사상으로 전후 슬라이딩 가능케 장치된 아암을 구비하며, 다수의 아암 각각에는 절삭비트들이 체결 고정되게 구성함을 특징으로 하는 공벽확장용 도구.
제20항 또는 제21항에 있어서, 상기 팽창형 발룬은 방사상 방향으로 늘어날 수 있도록 형성된 보강용 섬유층과 상기 보강용 섬유층에 고무층이 접착 형성된 복합소재로 구성함을 특징으로 하는 공벽 확장용 도구.
제20항에 있어서, 상기 연결대는 강성 관체로 구성함을 특징으로 공벽확장용 도구.