KR101319520B1 - 선단확장형 중굴 구근 시공 시스템 및 그 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 확대구근에 토사 등의 품질을 떨어뜨리는 잡석이 혼합되는 것을 방지하여 확대구근의 강도를 증가시키며, 택일된 믹서탱크에 고장이 발생될 경우 타 믹서탱크를 선택할 수 있도록 하는 선단확장형 중굴 구근 시공 시스템 및 그 시공 방법을 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 선단확장형 중굴 구근 시공 시스템은, 강관이나 PHC파일로 제작되어 있는 복수 개의 본말뚝과; 본말뚝의 내부로 인입되는 복수 개의 스크류롯드와; 본말뚝과 스크류롯드를 운반시키는 보조용 크레인과; 스크류롯드를 정역 회전 구동시키는 상부오거장비와 본말뚝을 회전 구동시키는 하부오거장비 및 인너롯드를 진퇴운동시키는 확대비트 구동용 실린더가 탑재되어 있는 파일 드라이브와; 스크류롯드에 인입되어 확대비트를 확장시킴과 동시에 그라우트 통로를 제공하는 인너롯드와; 인너롯드에 연결된 확대비트를 가지고 스크류롯드의 최하단에 결합되어 있는 확대비트 헤드; 및 확대비트로 형성된 확대구근용 구멍에 필요한 그라우트 밀크를 제조 및 공급시키는 그라우팅 믹서 플랜트를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

선단확장형 중굴 구근 시공 시스템 및 그 시공 방법{Front edge expanded bulb constructing system and method}

본 발명은 선단확장형 중굴 구근 시공 시스템 및 그 시공 방법에 관한 것으로, 특히 확대구근에 토사 등의 품질을 떨어뜨리는 잡석이 혼합되는 것을 방지하고, 확대구근용 구멍에 투입되는 그라우트 밀크를 교반함으로써 확대구근의 강성을 확보하고, 택일된 믹서탱크에 고장이 발생할 경우 타 믹서탱크를 선택할 수 있도록 한 선단확장형 중굴 구근 시공 시스템 및 그 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 중굴 공법은 말뚝의 중공부에 굴착비트 및 배토용 나선이 형성된 굴착로드를 삽입하고, 말뚝 선단으로부터 돌출된 굴착비트를 이용하여 지반을 굴착하면서 말뚝을 침설시키는 공법을 일컫는다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 본 출원인이 발명한 한국 공개특허 공개번호 제10-2011-0103787호가 알려져 있다. 이 기술은 선단에 형성되는 확대구근의 굴착 시 지반의 굴착 시와 동일한 방향으로 굴착로드를 회전시켜 배토가 가능하게 함으로써 구근확대축조부의 압축강도를 증가시킬 수 있는 확대비트를 이용한 중굴 구근확대공법을 제공한다. 이는 본말뚝의 중공부에 굴착로드를 삽입하고, 상기 굴착로드의 선단에 설치된 굴착비트를 상기 본말뚝의 선단으로부터 돌출시킨 채로 상기 굴착로드를 정회전시켜 지반을 굴착하면서 상기 본말뚝을 지반의 지지층에 도달할 때까지 침설하는 단계; 상기 굴착로드를 정회전시켜 상기 굴착비트로 상기 지지층을 굴착하여 예비구근을 형성하는 단계; 상기 굴착로드의 외측으로 확대비트를 돌출시키고, 상기 굴착로드를 계속해서 정회전시켜 상기 확대비트로 상기 예비 구근의 일부 또는 전부를 확대 굴착하여 확대구근을 형성하는 단계; 및 상기 지지층에 형성된 예비 구근 및 확대구근에 구근확대액을 주입하고 상기 본말뚝을 상기 확대구근의 내부에 삽입하는 단계를 포함한다.

그러나 위 배경기술은 굴착시 본말뚝이 하강 이동만하여 침설되는 방법을 채택하고 있어 굴착비트가 굴착해 놓은 토사의 저항을 받아 본말뚝이 원활하게 침설되지 못하는 문제를 갖는다. 또한, 확대구근에 토사 등의 품질을 떨어뜨리는 잡석이 혼합되어 원하는 강도를 구현하기가 어렵다.

한편, 한국 등록특허 등록번호 제10-0775645호에는 그라우트 주입을 위한 자동제어장치, 주입시스템 및 그 제어방법이 제시되어 있다. 이는 배합비가 재조정된 그라우트를 기준압력하에서 지속적으로 주입시키는 시간인 제1경과시간을 체크하여 제1경과시간이 경과되었는지를 확인하고, 상기 제1경과시간이 경과한 시점부터 시간을 체크하여 제2경과시간이 경과하였는지를 확인하는 시간관리부; 상기 시간관리부에 의해 상기 제2경과시간이 경과되었다고 확인되면 시공이 종료되었음을 알리는 표시부; 및 상기 시간관리부에 의해 상기 제1경과시간이 경과되었다고 확인되면 주입관 측으로의 그라우트 공급을 차단하도록 제어하고, 상기 시간관리부에 의해 상기 제2경과시간이 경과되었다고 확인되면 상기 표시부를 통해 시공이 종료되었음을 알리도록 제어하는 제어부;를 포함한다. 그러나 위 후자 기술은 교반기가 단일 구조로서 고장이 발생할 경우 대응할 방안이 없는 문제를 가지고 있다. 또한 혼합된 그라우트가 시간이 지남에 따라 응집되는 현상을 제어할 수 없는 단점을 가지고 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반적인 사정을 감안하여 창안된 것으로, 확대구근에 토사 등의 품질을 떨어뜨리는 잡석이 혼합되는 것을 방지하고, 동시에 확대구근용 구멍에 투입되는 그라우트 밀크를 교반함으로써 확대구근의 강성을 확보하고, 택일된 믹서탱크에 고장이 발생될 경우 타 믹서탱크를 선택할 수 있도록 한 선단확장형 중굴 구근 시공 시스템 및 그 시공 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 선단확장형 중굴 구근 시공 시스템은,

강관이나 PHC파일(Pretensioned spun high strength concrete pile)로 제작되어 있는 복수 개의 본말뚝과;

본말뚝의 내부로 인입되는 복수 개의 스크류롯드와;

본말뚝과 스크류롯드를 운반시키는 보조용 크레인과;

스크류롯드를 정역 회전 구동시키는 상부오거장비와 본말뚝을 회전 구동시키는 하부오거장비 및 인너롯드를 진퇴운동시키는 확대비트 구동용 실린더가 탑재되어 있는 파일 드라이브와;

스크류롯드에 인입되어 확대비트를 확장시킴과 동시에 그라우트 통로를 제공하는 인너롯드와;

인너롯드에 연결된 확대비트를 가지고 스크류롯드의 최하단에 결합되어 있는 확대비트 헤드; 및

확대비트로 형성된 확대구근용 구멍에 필요한 그라우트를 제조 및 공급시키는 그라우팅 믹서 플랜트를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 확대비트는 서로 대향되게 설치된 한 쌍으로 확대비트 헤드에 로테이팅 가능하게 피벗 결합되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 그라우팅 믹서 플랜트는,

박스 형태의 틀을 이루는 믹싱 플랜트 프레임과;

믹싱 플랜트 프레임의 상부에 배치되어 시멘트를 저장하는 시멘트 사일로와;

믹싱 플랜트 프레임의 일측에 배치되어 물을 일정량 저장하는 수조와;

시멘트 사일로 하방의 일측에 서로 나란하게 배치되고 각기 믹서모터를 가지고 믹서 날개를 회전 구동시켜 그라우트 밀크를 제조시키는 제1 믹서탱크 및 제2 믹서탱크와;

제1 및 제2 믹서탱크로부터 제조된 그라우트 밀크를 수용하여 교반용 모터에 연결된 교반용 날개로 대기 중인 그라우트 밀크가 굳지 않도록 계속적으로 저어주는 교반탱크와;

교반탱크의 출구 측에 연결되어 인너롯드와 연결되는 그라우트 펌프; 및

믹서모터, 교반용 모터, 그라우트 펌프의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 선단확장형 중굴 구근 시공 방법은,

서비스홀에 1차 본말뚝을 설치하고 상부오거장비에 스크류롯드를 장착시키는 단계와;

하부오거장비에 1차 본말뚝을 장착시킨 후 본말뚝과 스크류롯드를 회전시켜 침설시키는 단계와;

1차 본말뚝의 침설 후 2차 본말뚝을 1차 본말뚝에 연결하고 스크류롯드와 본말뚝을 회전시켜 1차 본말뚝이 침설하여 지지층에 도달되게 한 후 본말뚝의 침설을 멈추고 확대비트 헤드를 이용하여 일정 깊이로 예비 굴착하는 단계와;

확대비트를 로테이팅하여 확장시킨 후 확대비트 헤드의 상승과 하강을 반복하여 확대구근용 구멍을 형성시키는 단계와;

확대비트 헤드를 확대구근용 구멍의 하단까지 내린 상태에서 제자리 회전시켜 인너롯드로 그라우트 투입을 시작하여 확대구근용 구멍에 1/2을 채우고, 계속해서 상기 확대비트 헤드를 상승 회전시키면서 그라우트를 투입하여 확대구근용 구멍에 나머지 1/2을 채운 다음, 상기 확대구근용 구멍에 채워진 그라우트에 교반이 이루어지도록 확대비트 헤드를 회전시키면서 상하로 왕복시켜 교반된 확대구근부를 형성하고, 이후 확대비트의 날개를 접고 확대비트 헤드를 본말뚝의 내부로 상승시키면서 상기 확대구근부에 투입된 그라우트의 1/4을 투입하여 본말뚝에 관근입부를 형성한 후, 확대비트 헤드를 포함한 스크류롯드를 인발한 후 본말뚝의 선단을 확대구근부의 일정 깊이까지 삽입시켜 관근입부와 확대구근부로 된 확대구근을 형성하는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 확대구근의 양생시 본말뚝의 침하를 방지하기 위해 본말뚝의 상부에 강관 지지대를 용접 설치하는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 한다.

또한, 확대구근 속에 삽입되는 1차 본말뚝의 깊이는 본말뚝의 직경과 동일하게 하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 확대구근의 높이가 본말뚝의 직경의 3배가 되도록 하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 확대구근을 형성하기 위해 투입되는 그라우트는 물시멘트비(W/C)를 40%이상 60%미만의 부배합으로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 선단확장형 중굴 구근 시공 시스템 및 그 시공 방법에 따르면, 토사를 배출시킨 후 그라우트 밀크의 투입이 이루어져 확대구근에 잡석이 혼합되는 것을 방지하고 동시에 그라우트 밀크를 교반함으로써 확대구근의 강도가 증가된다.

또한, 믹서탱크에 고장이 발생할 경우 타 믹서탱크를 선택할 수 있고, 제조된 그라우트 밀크가 말뚝의 시공 완료될 때까지 계속적으로 교반이 이루어지고 이로 인해 혼합된 그라우트 밀크의 응결을 방지할 수 있어 시공 대응성이 뛰어나다.

도 1은 본 발명에 따른 선단확장형 중굴 구근 시공 시스템의 구성도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 선단확장형 중굴 구근 시공 방법을 설명하기 위한 공정순서도.
도 4는 본 발명에 적용되는 그라우팅 믹서플랜트의 정면도.
도 5는 도 4의 평면도.
도 6은 본 발명에 따른 선단확장형 중굴 구근 시공 방법을 통하여 제작된 확대구근의 예시도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되기 바란다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 1실시 예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니며 본 출원시점에서 이들과 대체되는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.

본 발명에 따른 선단확장형 중굴 구근 시공 시스템은 도 1 및 도 2와 같이 강관이나 PHC파일로 제작된 복수 개의 말뚝(1)과, 본말뚝(1)의 내부로 인입되는 복수 개의 스크류롯드(2)와, 본말뚝(1)과 스크류롯드(2)를 운반시키는 보조용 크레인(10)과, 스크류롯드(2)를 정역 회전 구동시키는 상부오거장비(21)와 본말뚝(1)을 회전 구동시키는 하부오거장비(22) 및 스크류롯드(2)에 인서트 된 인너롯드(4)를 진퇴운동시키는 확대비트 구동용 실린더(23)가 탑재되어 있는 파일 드라이브(20)와, 스크류롯드(2)에 인입되어 확대비트(3a)를 확장시킴과 동시에 그라우트 통로를 제공하는 인너롯드(4)와, 인너롯드(4)에 연결된 확대비트(3a)를 가지고 스크류롯드(2)의 최하단에 결합되어 있는 확대비트 헤드(3)와, 확대비트 헤드(3)로 형성된 지지층(200)의 확대구근용 구멍(201)에 필요한 그라우트 밀크를 제조 및 공급시키는 도 4 및 도 5의 그라우팅 믹서 플랜트(30)를 포함하여 구성된다.

본 발명의 실시 예에서 사용되는 확대비트(3a)가 형성된 확대비트 헤드(3)는 공지된 것으로, 이는 본 출원인이 발명한 한국 공개특허 공개번호 제10-2011-0103787호에 공지된 확대비트가 설치된 굴착비트를 사용할 수 있다.

본 실시 예에서 본말뚝(1)은 강관으로 제작된 것을 예시하고 있으나, 지형에 따라 상기 본말뚝(1)을 PHC파일로 대체할 수 있다.

시공 순서에 의하여 본말뚝(1)은 지중으로 제일 먼저 관입되는 것을 1차 본말뚝이라 하고 그 이후 연결되는 것을 2차 본말뚝의 순으로 기재한다.

본 발명에서 사용되는 본말뚝(1)은 직경이 대략 600 내지 1200mm의 강관 말뚝을 사용할 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서 사용되는 본말뚝(1)의 직경은 1000mm를 채택하여 사용하고 있다.

그리고 본말뚝(1), 스크류롯드(2), 인너롯드(4)는 하나의 단위세트를 이루어 설치된다. 인너롯드(4)는 스크류롯드(2)의 내부에 삽입되고, 스크류롯드(2)는 본말뚝(1)의 내부에 삽입된다. 최하부 측에 위치하는 인너롯드(4)는 확대비트(3a)에 연결되어져 있고, 인너롯드(4)는 확대비트 구동용 실린더(23)에 의해 승강 왕복 동작하게 되어 있다.

따라서 스크류롯드(2)는 단면이 인너롯드(4)가 삽입되도록 중공을 이루고 있다. 인너롯드(4)는 그라우트 공급통로를 제공하며 최하단이 확대비트(3a)와 연결되어 확대비트 구동용 실린더(23)의 작동 방향에 따라 승강 운동한다. 확대비트(3a)는 서로 대향되게 설치된 한 쌍으로 구성되며 확대비트 헤드(3)에 로테이팅 가능하게 피벗 결합된다. 확대비트(3a)와 인너롯드(4)는 예로 랙기어와 피니언기어를 사용한 치형 결합이 될 수 있다. 즉, 인너롯드(4)에 랙기어를 설치하고 확대비트(3a)에 피니언기어를 설치하여 상호 치형 결합시켜서 구성된다. 이때 확대비트 헤드(3)에는 인너롯드(4)에서 배출되는 그라우트가 외부로 분출되도록 복수 개의 분출공(도시안됨)을 갖는다.

그라우팅 믹서 플랜트(30)는 도 4 및 도 5와 같이 믹싱 플랜트 프레임(31)과, 믹싱 플랜트 프레임(31)의 상부에 배치된 시멘트 사일로(32)와, 믹싱 플랜트 프레임(31)의 일측에 배치되어 물을 저장하는 수조(33)와, 시멘트 사일로(32) 하방의 일측에 서로 나란하게 배치되고 각기 믹서모터(34, 34)를 가지고 믹서 날개(도시안됨)를 회전 구동시켜 그라우트 밀크를 제조시키는 제1믹서 탱크(36a) 및 제2 믹서 탱크(36b)와, 제1 및 제2 믹서탱크(36a, 36b)로부터 제조된 그라우트 밀크를 수용하여 교반용 모터(37)에 연결된 교반용 날개(38)로 대기 중인 그라우트 밀크가 굳지 않도록 계속적으로 저어주는 교반탱크(39)와, 교반탱크(39)의 출구 측에 연결되어 있는 그라우트 펌프(40)와, 상기 믹서모터(34, 34), 교반용 모터(37), 그라우트 펌프(40)의 구동을 제어하는 제어부(41)를 포함한다. 상기 그라우트 펌프(40)의 토출구는 호스를 통해 최상부 측 인너롯드(4)에 연결된다.

이같이 본 발명에서는 제1믹서 탱크(36a)와 제2 믹서 탱크(36b)로 2대가 구비되어져 있어 어느 한쪽이 고장 또는 수리의 필요성이 발생하더라도 즉각적으로 다른 쪽을 선택하여 현장에서 그라우트 밀크의 생산 및 공급이 가능하도록 되어 있다.

따라서 시멘트 사일로(32)에 저장된 시멘트와 수조(33)에 채워진 물이 일정한 비율로 Y자 밸브(도시안됨)을 통해 선택된 제1믹서 탱크(36a) 또는 제2믹서 탱크(36b) 또는 제1 및 제2믹서 탱크(36a, 36b)로 공급되고, 해당 믹서모터(34)가 구동하여 믹서날개의 회전에 의해 시멘트와 물이 혼합되어 그라우트 밀크가 제조된다. 물과 시멘트의 계량을 그라우팅 믹서 플랜트 내에 설치되어 있는 제어부(41)에 의해 자동 계량된다.

제조된 그라우트 밀크는 교반탱크(39)로 이동하고, 교반탱크(39) 내에서는 교반용 날개(38)의 회전이 계속적으로 이루어지므로 굳지 않은 상태에서 대기하게 되고, 그라우트 펌프(40)가 구동되면 펌핑되어져 인너롯드(4)로 공급된다.

이와 같이 구성된 선단확장형 중굴 구근 시공 시스템을 이용하여 확대구근을 형성하는 시공방법을 도 2 및 도 3을 함께 참조하여 설명한다.

지면(100)으로부터 일정 깊이로 천공되어 있는 서비스홀(H)(도 2의 (가))에 1차 본말뚝(1)을 설치하고 상부오거장비(21)에 스크류롯드(2)를 장착시킨다.

다음으로, 하부오거장비(22)에 1차 본말뚝(1)을 장착하여 회전 구동시킨 후 상부오거장비(21)를 구동시켜 스크류롯드(2)를 회전시킨다. 따라서 확대비트 헤드(3)가 지하를 굴착하면서 내려가고 스크류롯드(2)가 굴착된 토사를 배토하여 1차 본말뚝(1)이 용이하게 침설된다.(도 2(나))

그 다음으로 1차 본말뚝(1)의 침설이 완료되면 2차 본말뚝(1)을 1차 본말뚝(1)에 연결하고 2차 스크류롯드(2)를 1차 스크류롯드(2)에 각기 연결시키고 스크류롯드(2)를 회전시켜 1차 본말뚝(1)이 침설하여 지지층(200)에 도달되게 한 후 본발뚝(1)의 침설을 멈추고 확대비트 헤드(3)를 이용하여 일정 깊이로 예비 굴착을 진행한다.(도 2의 (다))

상기와 같이 굴착중에 스크류롯드(2)의 배토를 원활하게 하기 위해 인너롯드(4)에 압축공기를 공급하여 확대비트 헤드(3)로 분출시켜 본말뚝(1)을 침설하는 것이 바람직하다.

그 다음으로 확대비트(3a)를 로테이팅하여 확장시킨 후 확대비트 헤드(3)의 상승과 하강을 수회 반복하여 확대구근용 구멍(201)을 형성시킨다.(도 2의 (라)) 이때 확대구근용 구멍(201)의 깊이는 본말뚝(1) 직경(1000mm)의 3배(3000mm) 정도가 된다(도 6참조).

상기와 같이 확대비트(3a)를 확장시킨 상태에서 확대비트 헤드(3)의 상승과 하강을 수회 반복하여 확대구근용 구멍(201)을 형성함으로써 확대구근용 구멍(201)의 주변 지반이 단단해져 확대구근용 구멍(201)이 무너지는 것을 방지하게 된다.

그 다음으로, 확대비트 헤드(3)를 확대구근용 구멍(201)의 하단까지 내린 상태(즉, 제자리 상태)에서 회전시키고 제어부(41)에 의해 그라우트 펌프(40)를 가동시켜 인너롯드(4)로 그라우트 밀크를 공급시킨다. 따라서 그라우트 밀크가 확대비트 헤드(3)의 복수 분출공을 통해 확대구근용 구멍(201)에 투입이 시작된다.(도 3의 (마))

상기와 같이 확대비트 헤드(3)를 확대구근용 구멍(201)의 하단에 위치된 상태에서 제자리 회전시키면서 그라우트를 확대구근용 구멍(201)에 투입시킴으로써 확대구근용 구멍(201)의 바닥에 있는 토사가 투입되는 그라우트의 압력에 의해 밀리면서 상부로 부상하게 되어 상기 토사가 그라우트에 혼합되는 것을 방지하게 된다. 이때 상기 회전비트 헤드(3)를 제자리에서 회전시키면서 투입되는 그라우트는 확대구근용 구멍(201)의 1/2 이다.

이후 계속해서 상기 확대비트 헤드(3)를 상승 회전시키면서 그라우트를 투입하여 확대구근용 구멍(201)에 나머지 1/2을 채운 다음, 상기 확대구근용 구멍(201)에 채워진 그라우트에 교반이 이루어지도록 확대비트 헤드(3)를 회전시키면서 상하로 왕복시켜 교반된 확대구근부(301)(도 6 및 도 3의 (바))를 형성하고, 이후 확대비트(3a)의 날개를 접고 확대비트 헤드(3)를 본말뚝(1)의 내부로 상승시키면서 상기 확대구근부(301)에 투입된 그라우트의 1/4을 투입하여 본말뚝(1)에 관근입부(302)를 형성한 후, 도 3의 (사)와 같이 확대비트 헤드(30)를 포함한 스크류롯드(2)를 인발한 후 본발뚝(1)의 선단을 확대구근부(301)의 일정 깊이까지 삽입시켜 관근입부(302)와 확대구근부(301)로 된 확대구근(300)이 완성된다.

상기와 같이 확대구근용 구멍(201)에 그라우트를 채운 상태에서 확대비트 헤드(3)가 상하로 왕복시켜 그라우트를 교반할 때는 확대비트 헤드(3)를 통해 그라우트가 더 이상 투입되지 않고 확대비트 헤드(3)를 상하로 왕복시켜 교반이 이루어지게 됨으로 그라우트는 밀도가 높아져 확대구근(300)의 강성을 확보하게 된다.

상기에서 확대구근(300)을 구성하는 관근입부(302)의 깊이는 본말뚝(1)의 직경(D)과 동일하게 시공할 수 있다(도 6 참조).

그 다음으로 확대구근(300)의 양생시에 본말뚝(1)의 침하를 방지하기 위해 본말뚝(1)의 상부에 강관 지지대(7)를 용접 설치함으로써 공정이 완료된다(도 3의 (아)).

한편, 상기 확대구근(300)을 형성하기 위해 투입되는 그라우트는 물시멘트비(W/C)를 40%이상 60%미만의 부배합(rich mix)으로 함으로써 풍화암 이상의 압축강도를 갖게 하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 확대구근(300)이 본말뚝(1)에 일체로 형성되어 견고한 지지체를 형성하여 확대구근(300)에 정착되는 본말뚝(1)과 일체로 상부 하중을 지지하게 된다.

또한, 상기 확대구근(300)을 형성하기 위해 도 2의 (라)와 같이 확대구근용 구멍(201)을 형성하는 과정에서 확대비트 헤드(3)를 상승과 하강을 반복함으로써 확대구근용 구멍(201)의 주변이 단단해져, 이후 그라우트 투입시 토사 및 잡석이 혼합되는 것을 방지함으로써 상기 확대구근(300)의 강도를 높일 수 있고, 이와 함께 도 3의 (마)와 같이 확대비트 헤드(3)를 통해 그라우트 투입시 상기 확대비트 헤드(3)가 확대구근용 구멍(201)의 바닥에 위치된 상태에서 이루어져 바닥에 있는 토사가 그라우트의 압력에 의해 밀리면서 상부로 부상하게 되어 토사의 혼합을 방지함으로써 확대구근(300)의 강도를 높일 수 있고, 이와 함께 도 3의 (바)와 같이 확대구근용 구멍(201)에 투입되어 형성된 확대구근부(301)에 확대비트 헤드(3)를 상하로 왕복시켜 투입된 그라우트의 교반이 이루어짐에 따라 그라우트의 밀도가 높아져 결국 확대구근(300)의 압축강도를 높이게 되는 것이다.

또한, 본 발명은 한 쌍의 믹서 탱크(36a, 36b)를 채택함으로써 고장 및 수리에 신속히 대응하여 확대구근 형성시 그라우트 주입의 중단 사고에 대처할 수 있다. 또한, 그라우트 밀크의 공급이 적시에 이루어져 토사나 잡석 등이 그라우트 교반시 혼합될 염려가 없어지고 확대구근의 품질이 좋아져 선단지지력이 향상된다.

1: 본 말뚝 2: 스크류롯드
3: 확대비트 헤드 3a: 확대비트
4: 인너롯드 20: 파일 드라이브
21 : 상부오거장비 22: 하부오거장비
23: 확대비트 구동용 실린더 30: 그라우팅 믹서 플랜트
31 : 믹싱 플랜트 프레임 32: 시멘트 사일로
33: 수조 34: 믹서모터
36a, 36b: 제1 및 제2믹서 탱크
37: 교반용 모터 38: 교반용 날개
39: 교반탱크 40: 그라우트 펌프
41 : 제어부 200 : 지지층
201 : 확대구근용 구멍 300 : 확대구근
301 : 확대구근부 302 : 관근입부

Claims (8)

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3. 강관이나 PHC파일 중 어느 하나로 제작되어 있는 복수 개의 본말뚝(1)과, 본말뚝(1)의 내부로 인입되는 복수 개의 스크류롯드(2)와, 본말뚝(1)과 스크류롯드(2)를 운반시키는 보조용 크레인(10)과, 스크류롯드(2)를 정역 회전 구동시키는 상부오거장비(21)와 본말뚝(1)을 회전 구동시키는 하부오거장비(22) 및 인너롯드(4)를 진퇴운동시키는 확대비트 구동용 실린더(23)가 탑재되어 있는 파일 드라이브(20)와, 스크류롯드(2)에 인입되어 확대비트(3a)를 확장시킴과 동시에 그라우트 통로를 제공하는 인너롯드(4)와, 인너롯드(4)에 연결된 확대비트(3a)를 가지고 스크류롯드(2)의 최하단에 결합되어 있는 확대비트 헤드(3) 및 확대비트(3a)로 형성된 확대구근용 구멍(201)에 필요한 그라우트를 제조 및 공급시키는 그라우팅 믹서 플랜트(30)를 포함하는 선단확장형 중굴 구근 시공 시스템에 있어서,
   상기 그라우팅 믹서 플랜트(30)는,
   박스 형태의 틀을 이루는 믹싱 플랜트 프레임(31)과,
   믹싱 플랜트 프레임(31)의 상부에 배치되어 시멘트를 저장하는 시멘트 사일로(32)와,
   믹싱 플랜트 프레임(31)의 일측에 배치되어 물을 일정량 저장하는 수조(33)와,
   시멘트 사일로(32) 하방의 일측에 서로 나란하게 배치되고 각기 믹서모터(34, 34)를 가지고 믹서 날개를 회전 구동시켜 그라우트 밀크를 제조시키는 제1 믹서탱크(36a) 및 제2 믹서탱크(36b)와,
   제1 및 제2 믹서탱크(36a,36b)로부터 제조된 그라우트 밀크를 수용하여 교반용 모터(37)에 연결된 교반용 날개(38)로 대기 중인 그라우트 밀크가 굳지 않도록 계속적으로 저어주는 교반탱크(39)와,
   교반탱크(39)의 출구 측에 연결되어 인너롯드(4)와 연결되는 그라우트 펌프(40) 및 믹서모터(34, 34), 교반용 모터(37), 그라우트 펌프(40)의 구동을 제어하는 제어부(41)를 포함하는 것을 특징으로 하는 선단확장형 중굴 구근 시공 시스템.
4. 서비스홀(H)에 1차 본말뚝(1)을 설치하고 상부오거장비(21)에 스크류롯드(2)를 장착시키는 단계와;
   하부오거장비(22)에 1차 본말뚝(1)을 장착시킨 후 본말뚝(1)과 스크류롯드(2)를 회전시켜 침설시키는 단계와;
   1차 본말뚝(1)의 침설 후 2차 본말뚝(1)을 1차 본말뚝(1)에 연결하고 스크류롯드(2)를 회전시켜 1차 본말뚝(1)이 침설하여 지지층(200)에 도달되게 한 후 본말뚝(1)의 침설을 멈추고 확대비트 헤드(3)를 이용하여 일정 깊이로 예비 굴착하는 단계와;
   확대비트(3a)를 로테이팅하여 확장시킨 후 확대비트 헤드(3)의 상승과 하강을 반복하여 확대구근용 구멍(201)을 형성시키는 단계와;
   확대비트 헤드(3)를 확대구근용 구멍(201)의 하단까지 내린 상태에서 제자리 회전시켜 인너롯드(4)로 그라우트 투입을 시작하여 확대구근용 구멍(201)에 1/2을 채우고, 계속해서 상기 확대비트 헤드(3)를 상승 회전시키면서 그라우트를 투입하여 확대구근용 구멍(201)에 나머지 1/2을 채운 다음, 상기 확대구근용 구멍(201)에 채워진 그라우트에 교반이 이루어지도록 확대비트 헤드(3)를 회전시키면서 상하로 왕복시켜 교반된 확대구근부(301)를 형성하고, 이후 확대비트(3a)의 날개를 접고 확대비트 헤드(3)를 본말뚝(1)의 내부로 상승시키면서 상기 확대구근부(301)에 투입된 그라우트의 1/4을 투입하여 본말뚝(1)에 관근입부(302)를 형성한 후, 확대비트 헤드를 포함한 스크류롯드(2)를 인발한 후 본말뚝(1)의 선단을 확대구근부(301)의 일정 깊이까지 삽입시켜 관근입부(302)와 확대구근부(301)로 된 확대구근(300)을 형성하는 단계;를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 하는 선단확장형 중굴 구근 시공 방법.
5. 제 4항에 있어서,
   확대구근(300)의 양생시 본말뚝(1)의 침하를 방지하기 위해 본말뚝(1)의 상부에 강관 지지대(7)를 용접 설치하는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 선단확장형 중굴 구근 시공 방법.
6. 제 4항에 있어서,
   확대구근(300) 속에 삽입되는 1차 본말뚝(1)의 깊이는 본말뚝(1)의 직경(D)과 동일하게 하여 시공되는 것을 특징으로 하는 선단확장형 중굴 구근 시공 방법.
7. 제 4항에 있어서,
   확대구근(300)의 높이가 본말뚝(1)의 직경(D)의 3배가 되도록 하여 시공되는 것을 특징으로 하는 선단확장형 중굴 구근 시공 방법.
8. 제 4항에 있어서,
   확대구근(300)을 형성하기 위해 투입되는 그라우트는 물시멘트비(W/C)를 40%이상 60%미만의 부배합으로 하는 것을 특징으로 하는 선단확장형 중굴 구근 시공 방법.

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