KR101044485B1 - 장심도 케이싱 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해안가나 매립지역의 오거천공 작업시 지중 안으로 케이싱을 설치하는 시공방법과 이때 사용하는 장심도(長深度) 케이싱에 관한 것이다.

본 발명은 오거 머신을 이용한 지반 천공시 길이 확장이 가능한 케이싱을 이용하여 천공 깊이에 따라서 적절하게 길이를 늘려가면서 작업을 수행할 수 있는 새로운 내외부 케이싱 조합 형태의 케이싱 수단 및 이것을 이용한 새로운 시공법을 구현함으로써, 원활한 시공이 가능하고, 시공 시간을 줄일 수 있는 등 시공 효율 향상과 더불어 공기를 단축할 수 있는 장심도 케이싱 및 시공방법을 제공한다.

오거, 천공, 케이싱, 장심도, 키, 내부 케이싱, 외부 케이싱, 확장

Description

장심도 케이싱{Casing for deep depth filing hole}

본 발명은 장심도 케이싱 및 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해안가나 매립지역의 오거천공 작업시 지중 안으로 케이싱을 설치하는 시공방법과 이때 사용하는 장심도(長深度) 케이싱에 관한 것이다.

일반적으로 구조물의 기초공사인 파일 설치작업 또는 연약지반의 보강을 위한 그라우팅 작업 등을 하기 위해서는 천공장비로 지반에 천공홀을 뚫은 후, 천공홀에 파일을 설치하거나 모르타르나 지반경화제 등을 주입하게 된다.

이러한 기초공사에서 파일을 시공하는 방법으로는 타설시공법과 굴삭시공법 등이 사용되고 있다.

상기 타설시공법은 주로 경암지반의 시공시 사용하는 공법으로서, 기중기에 수직으로 설치한 리더 상부의 권양로프를 이용하여 중량체의 해머를 상승시켰다가 낙하시켜서 파일을 타설하거나, 컴프레셔의 압축공기를 이용하여 해머를 상승시켰 다가 하강시키면서 파일을 타설하여 지반에 삽입 설치하는 공법이다.

이러한 시공법은 해머로서 파일 상단을 타설시 타격음과 진동이 크게 발생하는 문제점으로 인해 그 사용에 제약이 많이 따른다.

상기 굴삭시공법은 주로 연약지반의 시공시 사용하는 공법으로서, 지중에 파일을 설치하기 위하여 굴착장비에 장착된 오거(Auger)를 사용하여 지반층까지 천공하고, 이렇게 천공한 굴착공으로부터 오거를 인발한 후, 이때의 굴착공 내에 파일을 근입 설치함으로써, 파일 설치작업 중에 소음 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.

이렇게 오거를 사용하여 연약지반 등을 천공하는 경우, 천공된 구멍의 내면이 무너져 내리는 것을 방지하기 위한 수단으로 케이싱을 주로 사용한다.

즉, 오거에 구비되어 있는 스크류 고정용 오거 리더와 케이싱 고정용 오거 리더에 스크류와 케이싱을 각각 장착한 후, 이렇게 장착한 스크류와 케이싱을 별도의 구동장치를 이용하여 각각 양방향으로 회전시키면서 지반을 천공하게 되며, 지반의 구멍에 끼워진 상태로 남아 있는 케이싱 내부에 강관파일을 투입하여 지반에 박아 고정시키면 파일 매립 작업을 완료할 수 있다.

그러나, 현재의 굴착시공의 경우 케이싱의 장착 한계로 인해 시공 효율이 많이 떨어지는 문제점이 있다.

즉, 해안가나 매립지역의 오거 천공작업시 지중 안으로 케이싱을 설치할 때, 지역의 특성상 파일이 설치되는 경질지반의 깊이가 깊은 관계로 파일공 또한 깊게 천공해야 하는데, 이때 케이싱의 최대 길이가 29m인 관계로 별도의 조인트 또는 현 장 용접으로 모자라는 길이만큼의 케이싱을 이어붙혀서 설치해야 하므로, 시공시간이 늘어나게 되고 작업성 또한 좋지 않게 되는 등 시공성이 크게 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 오거 머신을 이용한 지반 천공시 길이 확장이 가능한 케이싱을 이용하여 천공 깊이에 따라서 적절하게 길이를 늘려가면서 작업을 수행할 수 있는 새로운 형태의 케이싱 수단 및 시공법을 구현함으로써, 원활한 시공이 가능하고, 시공 시간을 줄일 수 있는 등 시공 효율 향상과 더불어 공기를 단축할 수 있는 장심도 케이싱 및 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에서 제공하는 장심도 케이싱은 오거의 리더측에 결합되어 회전가능하고 외주면에는 키 홈을 갖는 다수의 키 체결구가 길이방향으로 따라 배치되어 있는 형태로 이루어진 내부 케이싱과, 상기 내부 케이싱의 외부에 슬라이드 가능한 구조로 결합되며 내주면 상단에 형성되어 있는 키를 통해 내부 케이싱의 각 키 체결구에 선택적으로 체결가능한 외부 케이싱을 포함하는 구조로 이루어져 있으며, 해안가나 매립지역의 지반 천공시 지반의 천공 깊이에 따라 내외부 케이싱의 길이를 확장하면서 지반을 천공함으로써, 원하는 깊이까지의 시공을 원활하게 수행할 수 있는 특징이 있다.

여기서, 상기 케이싱을 인발하는 단계의 경우, 내외부 케이싱을 확장된 상태로 인발할 수 있으나, 내외부 케이싱을 축소시킨 상태로 인발하는 것이 바람직하다.

본 발명은 케이싱 전체 길이를 확장시킬 수 있는 내외부 케이싱의 조합 형태로 이루어진 장심도 케이싱을 제공함으로써, 오거 천공장비의 케이싱 장착의 한계를 극복하고 원활한 시공이 이루어질 수 있으며, 따라서 전체적인 시공의 효율성을 향상시킬 수 있다.

예를 들면, 기존 장비의 경우 케이싱을 29m까지 설치하고, 별도의 조인트 또는 현장용접으로 모자라는 길이만큼 케이싱을 이어붙혀 작업을 함으로 인해 시공 시간 증가는 물론 작업성이 현저히 떨어지나, 본 발명에서 제공하는 장심도 케이싱을 사용하게 되면, 위와 같은 작업을 생략할 수 있으며, 연속적으로 재사용이 가능하여 시공 효율 향상과 더불어 공기 단축, 원자재 등의 절감 효과를 도모할 수 있다.

일 예로, 본 발명에서 제공하는 장심도 케이싱은 내부 케이싱 29m, 외부 케이싱 27m로 최대 56m까지 지중으로 케이싱을 설치할 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1과 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장심도 케이싱을 나타내는 사시도이다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 장심도 케이스는 2개의 케이싱 조합 형태, 예를 들면 내부 케이싱(12)과 외부 케이싱(14)의 조합 형태로 이루어지며, 지반 천공시 천공 깊이에 맞춰 내외부 케이싱 간의 길이를 적절히 조절해가면서, 특히 내외부 케이싱의 길이를 확장하여 천공작업을 수행할 수 있도록 되어 있다.

이를 위하여, 상기 내부 케이싱(12)은 상단부 외주면에 있는 양쪽 2개의 구동용 키(20)에 의해 오거의 리더측에 결합되어 함께 회전가능하게 되고, 상기 외부 케이싱(14)은 내부 케이싱(12)의 외측에 슬라이드 조합되어, 상단부 내주면에 고정 형성되어 있는 양쪽 2개의 키(13)를 통해 내부 케이싱(12)의 소정의 위치에 체결되며, 이때의 외부 케이싱(14)도 내부 케이싱(12)과 함께 회전이 가능하게 된다.

따라서, 내부 케이싱(12)과 외부 케이싱(14) 간의 수납 및 인출 상태, 실질적으로는 내부 케이싱(12)의 수납 및 인출 상태에 따라 케이싱 전체 길이가 축소되거나 확장될 수 있게 된다.

상기 케이싱 간의 길이 조절은 키 체결구(11)에 의해 이루어지며, 이때의 키 체결구(11)는 내부 케이싱(12)의 외부에 구비되어 길이 조절시 외부 케이싱(14)의 위치를 잡아주는 역할을 하게 되고, 결국 케이싱의 길이조절된 상태를 유지시켜줄 수 있게 된다.

이를 위하여, 상기 내부 케이싱(12)의 외주면에는 둘레를 따라 장착되는 다수 개의 키 체결구(11)가 마련되고, 이러한 각각의 키 체결구(11)는 케이싱 길이방향을 따라 일정간격을 두고 배치되며, 각 키 체결구(11)에는 외부 케이싱(14)이 갖는 키(13)가 체결되는 키 홈(10)이 마련된다.

즉, 상기 키 체결구(11)에는 외부 케이싱(12)의 키(13)가 지나다닐 수 있도록 케이싱 길이방향을 따라 터져 있는 형태로 이루어진 절개부(15)가 형성되고, 상기 키 홈(10)은 절개부(15)의 한쪽 옆에서 수평으로 통하는 형태로 형성된다.

이에 따라, 상기 외부 케이싱(12)의 키(13)는 절개부(15)를 통해 진입한 후에 옆으로 회전하면서 키 홈(10)에 체결될 수 있고, 결국 내외부 케이싱은 키(13)와 키 홈(10) 간의 체결에 의해 일체식으로 결속될 수 있게 된다.

여기서, 각각의 키 체결구(11)가 갖고 있는 각각의 절개부(15)는 케이싱 길이방향을 따라 일직선상에 놓이게 되며, 따라서 내부 케이싱(12)은 케이싱 길이 조절시 별도의 부가적인 동작없이 곧바로 상승 및 하강하면서 외부 케이싱(14)의 키(13)와 원활하게 체결될 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에서는 내부 케이싱(12)에 3개의 키 체결구(11)를 구비하면서 내외부 케이싱 간의 길이를 3단계로 조절할 수 있는 예를 제공하고 있지만, 필요에 따라 더 많은 수의 키 체결구(11)를 구비하여, 내외부 케이싱 간의 길이를 좀더 많은 단계로 조절할 수 있음은 물론이다.

특히, 상기 키 체결구(11)는 케이싱 축선을 기준으로 180°대칭 구조로 이루어져 있으며, 이에 따라 내외부 케이싱 간의 결착상태가 안정적으로 균형을 이룰 수 있게 된다.

즉, 상기 키 체결구(11)는 내부 케이싱(12)의 둘레면을 감싸는 형태로 장착되는데, 키 체결구(11)의 한쪽에는 절개부(15) 및 키 홈(10)이 마련되고, 원주방향을 따라 180°위상차를 두고 다른 한쪽에 절개부(15) 및 키 홈(10)이 마련된다.

이때, 상기 양쪽의 키 홈(10)은 서로 같은 회전방향으로 끼워지는 형태가 될 수 있다.

물론, 상기 키 체결구(11)가 대칭 구조를 가짐에 따라 이에 상응하여 외부 케이싱(14)에 있는 키(13) 또한 케이싱 원주방향을 따라 180°간격을 두고 위치되는 2개가 마련될 수 있다.

또한, 상기 키 체결구(11)에는 절개부(15)가 있는 쪽으로 하향 경사지게 모이는 경사면으로 이루어진 좌우 대칭형태의 키 안내부(16)가 형성되고, 보다 상세하게 키 홈(10)을 중심으로 상기 절개부(15)의 양단에는 외부 케이싱(12)의 키(13)가 체결을 위해 진입할 때의 방향을 유도해주는 좌우 대칭형태로 서로 벌어지는 방향의 경사면으로 이루어지는 키 안내부(16)가 형성되고, 이에 따라 외부 케이싱(12)의 키(13)가 체결을 위해 절개부(15)측으로 진입할 때(실질적으로는 키는 그대로 있고 절개부가 키 쪽으로 움직일 때), 방향이 약간 안맞는 경우에도 키 안내부(16)와의 접촉을 통해 방향이 유도될 수 있고, 결국 외부 케이싱(14)와 내부 케이싱(14) 간의 체결작동이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

그리고, 상기 내부 케이싱(12)에는 외부 케이싱(14)의 완전 탈거를 막아주는 수단이 마련된다.

예를 들면, 내부 케이싱(12)이 갖는 여러 개의 키 체결구(11) 중에서 케이싱의 가장 아래쪽에 장착되는 키 체결구(11)에는 이 키 체결구(11)의 절개부(15)를 막아주는 형태의 스톱퍼(17)가 마련된다.

이에 따라, 내외부 케이싱의 길이가 최대한 확장된 상태에서는 외부 케이싱(14)의 키(13)가 스톱퍼(17)에 의해 걸려직 되므로서, 내부 케이싱(12)으로부터 외부 케이싱(14)이 완전 탈거되는 문제를 방지할 수 있다.

한편, 상기 내부 케이싱(12)과 외부 케이싱(14)의 경우, 서로 간의 길이를 축소시켜야 하는 상황도 필요하며, 이때 외부 케이싱(14)이 지반에 박혀 있는 상태에서 내부 케이싱(12)을 아래로 내려 수납시키게 되는데, 이러한 케이싱 간의 수납시 외부 케이싱(14)이 지면으로 딸려 들어갈 수 있게 된다.

이러한 것을 방지하기 위하여 외부 케이싱(14)의 상단부 외주 둘레에는 멈춤링(19)이 구비되고, 이 멈춤링(19)을 지면에 설치되는 지지판(18)으로 걸어주게 되므로서, 외부 케이싱(14)이 지면으로 딸려 들어가는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 장심도 케이싱에서 내부 케이싱과 외부 케이싱의 길이조절상태를 나타내는 정면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 여기서는 내부 케이싱(12)과 외부 케이싱(14) 간의 길이를 여러 단계로 선택 조절하는 형태를 보여준다.

예를 들면, 내부 케이싱(12)에는 길이방향을 따라 가면서 일정간격을 유지한 채 다수의 키 체결구(11)가 마련되고, 각 키 체결구(11)에는 절개부(15)측으로부터 연통되는 키 홈(10)이 구비되므로서, 외부 케이싱(14)의 키(13)에 체결되어 있던 어느 하나의 키 체결구(11)에 있는 키 홈(10)이 옆으로 방향을 돌려 키(13)로부터 빠져나올 수 있고, 계속해서 케이싱 축선방향을 따라 상하로 이동하면서 선택된 다른 하나의 키 체결구(11)에 있는 키 홈(10)이 외부 케이싱(14)의 키(13)와 체결될 수 있으며, 결국 내부 케이싱(12)은 자신이 갖고 있는 각각의 키 체결구(11)를 선택하여 외부 케이싱(14)의 키(13)에 체결되므로서, 케이싱의 전체 길이가 임의로 축소 및 확장될 수 있게 되는 것이다.

따라서, 이와 같이 구성되는 장심도 케이싱을 이용하여 굴착공을 시공하는 방법에 대해 살펴보면 다음과 같다.

도 4a 내지 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 장심도 케이싱을 이용하여 지반을 천공하는 시공방법을 나타내는 개략도이다.

먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이, 내부 케이싱(12)과 외부 케이싱(14)의 조합형태로 이루어진 장심도 케이싱(100)을 오거 리더(110)에 장착하고, 장심도 케이싱(100)을 굴착지점에 위치시킨다.

이때, 상기 장심도 케이싱(100)은 내외부 케이싱이 서로 겹쳐있어 그 길이가 축소된 상태이다.

다음, 지반 굴착을 위해 장심도 케이싱(100)을 반시계 방향으로 회전시키면서 하 방향으로 이동시키면, 장심도 케이싱(100)의 회전에 의해, 즉 함께 회전하는 내외부 케이싱에 의해 지반을 굴착할 수 있다(물론 이때의 스크류도 회전하면서 지반을 굴착하게 된다).

도 4b에 도시한 바와 같이, 길이가 축소된 상태의 장심도 케이싱(100)을 이용하여 지면에 외부 케이싱(14)의 상단이 위치될 때까지 1차 지반을 천공한 후, 케이싱 길이를 늘려 2차 천공을 수행한다.

도 4c에 도시한 바와 같이, 지반에 박혀 있는 외부 케이싱(14)으로부터 내부 케이싱(12)을 들어 올려서 케이싱 전체 길이를 확장한다.

즉, 내부 케이싱(12)을 시계방향으로 약간 회전시켜 키로부터 키 홈이 벗어나게 한 다음, 내부 케이싱(12)을 위로 들어 올려서 내부 케이싱(12)의 가장 아래쪽에 장착되어 있는 키 체결구의 키 홈에 외부 케이싱(14)의 키를 체결한다.

이렇게 케이싱 길이를 늘린 상태에서, 도 4d에 도시한 바와 같이, 장심도 케이싱(100)을 재차 반시계 방향으로 회전시키면서 하 방향으로 이동시키면, 내외부 케이싱의 회전에 의해 지반이 천공된다.

즉, 길이가 확장된 상태로 내외부 케이싱이 늘어나 있는 형태의 장심도 케이싱(100)을 이용하여 지면에 내부 케이싱(12)의 상단이 위치될 때까지 지반을 2차 천공한다.

지반 천공 후, 케이싱 내부로 파일(미도시)을 근입 설치하고, 도 4e에 도시한 바와 같이, 확장된 상태의 장심도 케이싱(100)을 그대로 인발하면, 굴착공 천공과 파일 설치를 위한 시공을 완료할 수 있다.

상기 장심도 케이싱을 이용하여 지반을 천공한 후에 내부 케이싱과 외부 케이싱을 수축한 상태로 인발할 수 있다.

이를 위하여, 도 4f 및 4g에 도시한 바와 같이, 케이싱 인발시 확장된 상태의 장심도 케이싱(100)을 인발하되, 외부 케이싱(14)의 상단에 지면 위로 노출될 때까지 인발한다.

다음, 외부 케이싱(14)의 멈춤링(19)에 지지판(18)을 걸어 수축시 외부 케이싱(14)이 지면으로 딸려 들어가는 것을 조치한 다음, 내외부 케이싱 간의 키 및 키 홈 체결을 해제한 상태에서 내부 케이싱(12)을 아래로 내려, 즉 내부 케이싱(12)을 외부 케이싱(14)의 내부로 수납시켜 케이싱 길이를 축소시킨다.

계속해서, 길이가 축소된 상태의 장심도 케이싱(100)을 인발하면, 케이싱 인발작업을 마칠 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 장심도 케이싱을 이용한 시공에서는 케이싱 길이를 용이하게 확장하여 천공작업을 할 수 있고, 케이싱 길이 또한 천공 깊이에 따라 조절이 가능하므로, 전체적인 굴착공 시공 및 파일 설치 시공을 효율적으로 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장심도 케이싱을 나타내는 분해 사시도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장심도 케이싱을 나타내는 결합 사시도

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 장심도 케이싱에서 내부 케이싱과 외부 케이싱의 길이조절상태를 나타내는 정면도

도 4a,4b,4c,4d,4e,4f,4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 장심도 케이싱을 이용하여 지반을 천공하는 시공방법을 나타내는 개략도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 키 홈 11 : 키 체결구

12 : 내부 케이싱 13 : 키

14 : 외부 케이싱 15 : 절개부

16 : 키 안내부 17 : 스톱퍼

18 : 지지판 19 : 멈춤링

20 : 구동용 키

Claims (9)

1. 오거의 리더측에 결합되어 회전가능하고 외주면에는 키 홈(10)을 갖는 다수의 키 체결구(11)가 길이방향으로 따라 일정 간격으로 배치되어 있는 형태로 이루어진 내부 케이싱(12)과, 상기 내부 케이싱(12)의 외부에 슬라이드 가능한 구조로 결합되며 내주면 상단에 고정 형성되어 있는 키(13)를 통해 내부 케이싱(12)의 각 키 체결구(11)에 선택적으로 체결가능한 외부 케이싱(14)과, 상기 외부 케이싱(14)의 상단부 외주 둘레에는 천공 완료 후 케이싱 축소시 지면의 지지판(18)에 걸려지면서 외부 케이싱(14)이 지면으로 딸려 들어가는 것을 막아주는 멈춤링(19)을 포함하되,

   상기 내부 케이싱(12)의 키 체결구(11)는 외부 케이싱(12)의 키(13)가 지나다닐 수 있도록 직선상으로 터져 있는 형태로 이루어진 절개부(15)와, 상기 절개부(15)의 한쪽 옆에 키(13)를 걸어줄 수 있는 수평의 키 홈(10)과,

   상기 키 홈(10)을 중심으로 상기 절개부(15)의 양단에는 외부 케이싱(12)의 키(13)가 체결을 위해 진입할 때의 방향을 유도해주는 좌우 대칭형태로 서로 벌어지는 방향의 경사면으로 이루어지는 키 안내부(16)로 이루어져, 지반의 천공 깊이에 따라 내외부 케이싱의 길이를 확장하여 지반을 천공할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 장심도 케이싱.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 내부 케이싱(12)의 키 체결구(11)는 케이싱 축선을 기준으로 180°대칭 구조로 이루어져 외부 케이싱(14)이 갖는 양쪽의 키(13)를 동시에 체결하여 케이싱 간의 안정적인 결합형태를 확보할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 장심도 케이싱.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 내부 케이싱(12)에 장착되는 키 체결구(11) 중에서 케이싱의 가장 아래쪽에 장착되는 키 체결구(11)는 외부 케이싱(14)의 키(13)를 걸어줌으로써 내부 케이싱(12)으로부터 외부 케이싱(14)의 완전 탈거를 막아주는 스톱퍼(17)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장심도 케이싱.
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