KR101111597B1 - 쇄석말뚝 다짐장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쇄석말뚝 다짐장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쇄석 등과 같은 보강재의 투입 및 보강재의 다짐이 동시에 진행되도록 함으로써 다짐말뚝 공법을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 다짐말뚝 장치에 관한 것이다.

본 발명의 쇄석말뚝 다짐장치는, 원주방향으로 회전가능하게 설치된 회전로드; 상기 로드의 단부에 설치된 다짐헤드; 및 상기 다짐헤드측에 상하방향으로 다짐력을 인가하는 다짐력인가유닛;을 포함하고, 상기 다짐헤드는 그 하면이 곡면지게 형성되고, 그 가장자리에는 하나 이상의 투입홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

쇄석, 말뚝, 다짐, 투입홈, 다짐력, 헤드

Description

쇄석말뚝 다짐장치{APPARATUS FOR CONSTRUCTING COMPACTED STONE COLUMN PILE}

본 발명은 쇄석말뚝 다짐장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쇄석 등과 같은 보강재의 투입 및 보강재의 다짐이 동시에 진행되도록 함으로써 다짐말뚝 공법을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 다짐말뚝 장치에 관한 것이다.

널리 주지된 바와 같이, 쇄석말뚝 다짐공법(Stone column pile)은 진동하중 또는 충격하중을 이용하여 지반 내에 쇄석말뚝을 타설 및 다짐함으로써 지반 내에 잘 다져진 쇄석말뚝의 무리를 조성하고, 이로 인해 말뚝 주변의 지반을 개량하여 연약지반을 강화시키는 공법이다.

이러한 쇄석말뚝 다짐공법은 오거 또는 케이싱 등을 이용하여 지중 내에 천공을 형성하고, 호퍼 등을 통해 천공 내에 일정량의 보강재(쇄석, 모래, 강자갈, 콘크리트쇄석, 고로슬래그 등)를 투입한 후에 다짐장비를 이용하여 투입된 보강재를 다지는 공정을 진행한다. 그 후에 천공의 상부까지 보강재가 투입되도록 다시 일정량의 보강재를 반복적으로 투입한 후에 다짐공정을 반복한다. 즉, 쇄석말뚝의 길이 10m를 기준으로 약 10회의 보강재 투입 및 다짐공정을 반복하도록 구성된다.

이와 같이, 종래의 쇄석말뚝 다짐공법은 일련의 보강재 투입 후의 다짐공정이 반복적으로 진행됨에 따라 그 시공기간이 오래 걸리고, 그 다짐효율이 낮은 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 보강재의 투입 및 다짐을 동시에 진행함으로써 시공시간의 단축 및 다짐효율의 향상을 도모할 수 있는 쇄석말뚝 다짐장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상하방향의 다짐력 및 회전방향의 다짐력을 동시에 작용시킴으로써 쇄석말뚝의 다짐율을 극대화시킬 수 있는 쇄석말뚝 다짐장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 쇄석말뚝 다짐장치는,

원주방향으로 회전가능하게 설치된 회전로드;

상기 로드의 단부에 설치된 다짐헤드; 및

상기 다짐헤드측에 상하방향으로 다짐력을 인가하는 다짐력인가유닛;을 포함하고,

상기 다짐헤드는 그 하면이 곡면지게 형성되고, 그 가장자리에는 하나 이상의 투입홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 투입홈의 측면에는 제1 및 제2 경사면이 형성되고, 상기 제1 및 제2 경사면은 다짐헤드의 하부방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 회전로드는 회전구동유닛에 의해 원주방향으로 회전하고,

상기 회전구동유닛은,

구동모터 및 기어열이 내장된 케이스; 및

상기 케이스의 하부로 돌출된 회전축;을 포함하며,

상기 회전축에는 상기 회전로드가 연결되고, 상기 회전로드는 상기 회전축과 함께 회전하는 것을 특징으로 한다.

상기 회전구동유닛의 회전축과 상기 회전로드의 상단 사이에는 완충유닛이 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 회전로드와 상기 회전구동유닛 사이에는 보조 다짐력인가유닛이 설치되고, 상기 보조 다짐력인가유닛의 상단은 상기 회전구동유닛의 회전축 하단에 고정되며, 상기 보조 다짐력인가유닛의 하부는 회전로드가 연결되며, 상기 보조 다짐력인가유닛 및 회전로드는 상기 회전축과 동일방향으로 회전하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 보강재의 투입 및 다짐을 동시에 진행함으로써 시공시간의 단축 및 다짐효율의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명은 상하방향의 다짐력 및 회전방향의 다짐력을 동시에 작용시킴으로써 쇄석말뚝의 다짐율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쇄석말뚝 다짐장치(10)는 백호(back hoe) 등과 같은 무한궤도차량(1)의 붐(3)측에 설치된다.

무한궤도차량(1)은 그 하부에 광폭트랙(4)을 구비하고, 이 광폭트랙(4)에 의해 무한궤도차량(1)은 접지압을 최소화할 수 있다. 또한, 무한궤도차량(1)은 광폭트랙을 중심으로 360°회전이 자유로운 운전석(2) 및 동력장치 등을 가진다. 무한궤도차량(1)은 그 전방에 붐(3)이 설치되고, 본 발명에 의한 쇄석말뚝 다짐장치(10)는 붐(3)의 단부에 피벗가능하게 설치된다.

붐(3)의 단부에는 피벗브라켓(7)이 피벗가능하게 설치되고, 이 피벗브라켓(7)에는 쇄석말뚝 다짐장치(10)가 연결된다.

본 발명의 쇄석말뚝 다짐장치(10)는 원주방향으로 회전가능하게 설치된 회전로드(11) 및 회전로드(11)의 단부에 설치된 다짐헤드(20)를 포함한다.

회전로드(11)는 중공형 파이프 형상으로 형성되고, 회전로드(11)의 상부에는 회전구동유닛(30)이 배치되며, 이 회전구동유닛(30)에 의해 회전로드(11)는 원주방향으로 회전하도록 구성된다.

회전구동유닛(30)은 케이스(31)를 구비하고, 케이스(31)의 내부에는 구동모터(미도시) 및 구동모터(미도시)에 의해 구동하는 기어열(미도시)이 설치된다. 그리고, 케이스(31)의 하부에는 회전축(32)이 하부로 돌출되고, 이 회전축(32)에는 회전로드(11)가 연결된다. 회전구동유닛(30)은 구동모터의 구동력이 기어열을 통해 회전축(32)으로 회전력을 전달하면, 회전로드(11)는 회전축(32)과 함께 회전구동한다.

회전구동유닛(30)의 상단에는 피벗브라켓(7)의 하단이 피벗가능하게 설치되고, 이 피벗브라켓(7)의 상단은 붐(3)의 단부에 피벗가능하게 설치된다. 이러한 피벗브라켓(7)에 의해 회전구동유닛(30) 및 회전로드(11)는 무한궤도차량(1)의 붐(3)에 대해 피벗가능하게 설치될 수 있다.

회전구동유닛(30)의 회전축(32)과 회전로드(11)의 상단 사이에는 완충유닛(60)이 설치될 수 있다. 완충유닛(60)은 우레탄 등과 같이 완충재가 여러겹으로 적층된 구조로 구성되어 회전로드(11)측에 잔류하는 충격력 또는 진동력 등을 흡수하여 완충할 수 있다.

다짐헤드(20)는 회전로드(11)의 하단에 분리가능하게 설치되고, 지반(50)의 천공(51) 내로 투입되는 보강재(55)를 다지도록 구성된다.

다짐헤드(20)에는 상하방향의 충격하중 또는 진동하중과 같은 상하방향의 다짐력을 인가하는 다짐력인가유닛(40)이 설치되고, 이 다짐력인가유닛(40)은 컴팩터 등과 같이 상하방향의 충격하중 또는 진동하중을 인가할 수 있는 구조로 구성되어 다짐헤드(20)의 상면 또는 내부에 설치될 수 있다.

도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 다짐헤드(20)는 그 하면(21)이 곡면지게 형성되고, 그 상면(22)은 평탄하게 형성됨으로써 반구형 구조로 구성된다. 그리고, 다짐헤드(20)의 가장자리 일부에는 하나 이상의 투입홈(23)이 상하로 절취되어 형성되고, 다량의 보강재(55)들은 투입홈(23)을 통과하여 천공(51) 내에서 다짐헤 드(20)의 하부로 투입될 수 있다.

이러한 투입홈(23)은 다짐헤드(20)의 측면에 하나 이상의 갯수로 형성될 수 있다. 예컨대, 도 9에 도시된 바와 같이 다짐헤드(20)의 일 측면에 하나의 투입홈(23)이 형성될 수 있고, 도 2 내지 8에 도시된 바와 같이 다짐헤드(20)의 좌우 양측에 2개의 투입홈(23)이 대칭적으로 형성될 수도 있으며, 그외에도 투입홈(23)은 3개, 4개 등과 같이 보다 다양한 갯수로 형성될 수도 있다.

한편, 각 투입홈(23)은 사출성형 또는 절삭가공 등과 같이 다양한 공정을 통해 형성될 수 있으며, 각 투입홈(23)은 측면에 의해 한정되고, 이러한 투입홈(23)의 측면에는 제1 및 제2 경사면(25, 26)이 형성된다. 제1 및 제2 경사면(25, 26)은 다짐헤드(20)의 원주방향으로 서로 이격되고, 제1 및 제2 경사면(25, 26)은 하부방향으로 경사지게 형성된다. 그리고, 제1 및 제2 경사면(25, 26)의 경사각도는 서로 동일하거나 서로 다르게 형성될 수도 있다. 이러한 투입홈(23)의 제1 및 제2 경사면(25, 26)에 의해 다짐헤드(20)는 그 가장자리에 믹서기날과 같은 형상으로 구성될 수 있다. 이에 따라, 투입홈(23)을 통해 투입되는 보강재(55)들은 제1 및 제2 경사면(25, 26)을 타고 하부방향으로 원활하고 안정적으로 이동할 수 있다.

이와 같이, 제1 및 제2 경사면(25, 26)을 타고 보강재(55)들이 원활하게 이동함에 따라 다짐헤드(20)의 다짐작용에 의한 구근(56)의 형성범위가 대폭 확대될 수 있어 그 다짐율의 극대화를 구현할 수 있다.

또한, 투입홈(23)을 통해 다량의 보강재(55)들이 투입되면, 그 다짐공정 도중에 보강재(55)들이 투입홈(23)에서 서로 맞물려져 그 이동이 원활하게 이루어지 못하는 자밍(jamming) 현상이 발생할 수 있다. 이에 다량의 보강재(55)들이 투입홈(23)의 제1 및 제2 경사면(25, 26)을 타고 하부방향으로 원활하게 이동할 수 있으므로 다짐공정 도중에 자밍(jamming)현상을 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 본 발명은 지반(50)의 천공(51) 주변에 컨베이어기구(미도시)를 통해 단위 소요량을 산정하여 일정량의 보강재(55)를 천공(51) 내로 자유낙하식으로 투입할 수 있다.

이와 달리, 별도의 보강재 투입관(58)을 천공(51)측에 배치하고, 압축공기와 함께 일정량의 보강재(55)는 압축공기와 함께 투입관(58)을 통해 천공(51) 내로 강제로 투입될 수도 있다. 이와 같이 압축공기에 의해 보강재(55)가 강제로 투입되는 경우, 그 압축공기의 압력에 의해 보강재(55)의 자밍(jamming)현상이 효과적으로 방지될 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 쇄석말뚝다짐장치를 도시한 도면으로, 도 10의 실시예는 회전로드(11)의 상부에 설치되어 상하방향으로 다짐력을 추가적으로 인가할 수 있는 보조 다짐력인가유닛(80)을 더 포함할 수 있다.

보조 다짐력인가유닛(80)은 회전로드(11)와 회전구동유닛(30) 사이에 설치된다. 보조 다짐력인가유닛(80)의 상단은 회전구동유닛(30)의 회전축(32) 하단에 고정되고, 보조 다짐력인가유닛(80)의 하부에는 회전로드(11)가 연결된다. 이에, 회전구동유닛(30)의 구동에 의해 회전축(32)이 회전하면, 보조 다짐력인가유닛(80) 및 회전로드(11)는 회전축(32)과 동일방향으로 회전한다.

보조 다짐력인가유닛(80)으로는 추가적인 상하방향의 다짐력(충격하중 또는 진동하중)을 인가할 수 있도록 구성되고, 지층의 종류에 따라 일반적인 천공기에 이용되는 바이브레이션 해머(vibration hammer) 또는 유압에 의해 상하 방향으로 충격력을 인가하는 유압충격기 등이 선택적으로 적용될 수 있다.

보조 다짐력인가유닛(80)의 하단과 회전로드(11)의 상단 사이에는 완충유닛(60)이 설치될 수 있다. 완충유닛(60)은 우레탄 등과 같이 완충재가 여러겹으로 적층된 구조로 구성되어 보조 다짐력인가유닛(80)의 작동으로 인해 다짐력인가유닛(80) 또는 회전로드(11)측에 잔류하는 충격력 또는 진동력 등을 흡수하여 완충할 수 있다.

그외 나머지 구성은 선행하는 실시예와 동일하므로 그 자세한 설명은 생략한다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 작동관계를 다음과 같이 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 지반(50) 측에 하나 이상의 천공(51)을 형성하고, 이 천공(51) 내로 일정량의 보강재(55)를 투입한다. 보강재(55)는 쇄석, 모래, 강자갈, 콘크리트쇄석, 고로슬래그 등으로 이루어진다.

일정량의 보강재(55)가 천공(51)의 바닥측에 충전되면, 무한궤도차량의 붐(3)을 작동시켜 다짐헤드(20)를 천공(51) 내로 진입시켜 하강시킨다.

그 후, 도 6 및 도 8과 같이 다짐력인가유닛(40)은 충격하중 또는 진동하중 등과 같은 상하방향의 다짐력을 인가함으로써 다짐헤드(20)는 상하방향으로 보강재(20)를 다진다. 더불어, 도 6 및 도 8과 같이 회전구동유닛(30)에 의해 회전로 드(11) 및 다짐헤드(20)가 회전함에 따라 다짐헤드(20)는 회전방향으로의 다짐력을 이용하여 보강재(20)를 다질 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 상하방향의 다짐력 및 회전방향의 다짐력을 동시에 작용시킴으로써 보강재(55)를 천공(51) 내에서 견고하게 다져 쇄석말뚝의 다짐율을 극대화시킬 수 있다.

그리고, 본 발명은 다짐헤드(20)의 측면에 투입홈(23)이 형성됨에 따라, 보강재(55)를 투입홈(23)을 통해 연속적으로 공급할 수 있다. 이에, 본 발명은 보강재(55)의 투입과 다짐작업을 동시에 병행하여 진행함으로써 시공시간의 단축 및 다짐효율의 향상을 도모할 수 있다.

한편, 투입홈(23)을 통해 투입되는 보강재(55)들은 투입홈(23)의 제1 및 제2 경사면(25, 26)을 타고 하부방향으로 원활하게 이동될 수 있다. 이에, 다짐헤드(20)의 다짐작용에 의한 구근의 형성범위가 대폭 확대될 수 있어 그 다짐율의 극대화를 구현할 수 있다.

또한, 제1 및 제2 경사면(25, 26)을 통해 보강재(55)들이 원활하게 하부방향으로 이동함에 따라, 그 다짐 내지 투입홈정 도중에 투입홈(23) 내에서 다량의 보강재(55)들이 서로 맞물리는 자밍(jamming) 현상이 효과적으로 방지될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쇄석말뚝다짐장치를 도시한 측면도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 쇄석말뚝다짐장치를 도시한 측면도이다.

도 3은 본 발명의 쇄석말뚝다짐장치에 의한 다짐헤드의 일 실시형태를 도시한 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다짐헤드를 도시한 평면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다짐헤드를 도시한 저면도이다.

도 6은 도 2의 화살표 A방향에서 바라본 다짐헤드의 측면도이다.

도 7은 도 6의 다짐헤드가 지반의 천공 내에서 보강재를 다지는 과정을 도시한 도면이다.

도 8은 도 2의 화살표 B방향에서 바라본 다짐헤드의 측면도이다.

도 9는 도 8의 다짐헤드가 지반의 천공 내에서 보강재를 다지는 과정을 도시한 도면이다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다짐헤드를 도시한 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *

10: 쇄석말뚝 다짐장치 11: 회전로드

20: 다짐헤드 23: 투입홈

25, 26: 제1 및 제2 경사면

30: 회전구동유닛 32: 회전축

Claims (5)

1. 원주방향으로 회전가능하게 설치된 회전로드;

   상기 로드의 단부에 설치된 다짐헤드; 및

   상기 다짐헤드측에 상하방향으로 다짐력을 인가하는 다짐력인가유닛;을 포함하고,

   상기 다짐헤드는 그 하면이 곡면지게 형성되고, 그 가장자리에는 하나 이상의 투입홈이 형성되며,

   상기 투입홈의 측면에는 제1 및 제2 경사면이 형성되고, 상기 제1 및 제2 경사면은 다짐헤드의 하부방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 쇄석말뚝 다짐장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 회전로드는 회전구동유닛에 의해 원주방향으로 회전하고,

   상기 회전구동유닛은,

   구동모터 및 기어열이 내장된 케이스; 및

   상기 케이스의 하부로 돌출된 회전축;을 포함하며,

   상기 회전축에는 상기 회전로드가 연결되고, 상기 회전로드는 상기 회전축과 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 쇄석말뚝 다짐장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 회전구동유닛의 회전축과 상기 회전로드의 상단 사이에는 완충유닛이 설치되는 것을 특징으로 하는 쇄석말뚝 다짐장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 회전로드와 상기 회전구동유닛 사이에는 보조 다짐력인가유닛이 설치되고, 상기 보조 다짐력인가유닛의 상단은 상기 회전구동유닛의 회전축 하단에 고정되며, 상기 보조 다짐력인가유닛의 하부는 회전로드가 연결되며, 상기 보조 다짐력인가유닛 및 회전로드는 상기 회전축과 동일방향으로 회전하도록 구성된 것을 특징으로 하는 쇄석말뚝 다짐장치.

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