KR101345457B1

KR101345457B1 - 파일 압입기와 이 파일 압입기를 이용한 파일 압입 시공 방법

Info

Publication number: KR101345457B1
Application number: KR1020120086922A
Authority: KR
Inventors: 김명학; 정성민; 전영택; 김경목; 윤민승
Original assignee: 김명학; 정성민; 윤민승; 김경목; 전영택
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2013-12-27

Abstract

본 발명은 파일 압입기와 이 파일 압입기를 이용한 파일 압입 시공 방법에 관한 것으로, 먼저, 파일 압입기는 파일 상부를 결속하는 압입클램프와; 압입클램프와 결합되어 파일을 지중으로 압입하는 압입수단; 그리고 압입수단을 상하이동하는 승강수단;을 포함하며, 파일 내부에 삽입되는 천공로드를 포함하는 제트오거가 압입클램프 상부에 추가 구성되고, 이렇게 구성되는 파일 압입기는 파일시공장치의 리더에 장착되어 사용되며, 다음, 이 파일 압입기를 이용한 파일 압입 시공 방법은 천공로드가 내부로 삽입된 파일을 파일 압입기에 결속하고, 리더를 수직으로 세우는 준비단계(G1)와; 천공로드로 공기, 물, 모르타르, 시멘트페이스트 중 하나 또는 다수를 분사하여 지중을 천공하는 동시에 압입수단으로 파일을 지중에 압입하는 지중천공과 파일압입단계(G2); 그리고 파일 압입기와 계획 심도까지 근입된 파일의 결속을 해체하여, 천공로드를 인발하는 파일해체와 천공로드인발단계(G3);로 순차 시공함으로써, 파일을 항타하지 않아 소음, 진동, 지반충격, 지반약화, 지반교란이 적고, 종래 파일시공방법에 비해 배토량이 적으며, 별도의 케이싱이 필요치 않아 케이싱에 관련된 장비와 공정 없이 파일이 시공되는 것을 특징이 있다.

Description

파일 압입기와 이 파일 압입기를 이용한 파일 압입 시공 방법 {driving piles pressure device and using the device driving pile method}

일반적으로 파일 시공은 지중에 파일을 시공하여 건축물이나 구조물을 견고하게 지지하기 위한 시공으로 고강도를 가진 원주형 또는 직사각형의 파일이나 빔을 지중 박아서 매설하거나, 천공된 지중에 모르타르나 시멘트페이스트를 타설하여 파일을 시공한다.

종래엔 주로 피에이치씨(PHC) 파일, 강관 파일 등을 항타기를 이용해 지반의 계획 심도까지 타입시키는 타입 공법과, 어스오거 등의 굴착장비로 지반을 먼저 천공하여 굴착공을 형성하고, 그 굴착공에 파일을 삽입한 다음, 파일의 주변을 그라우팅한 후, 파일을 경타하여 소정의 지지력을 확보하는 프리보링 공법이 사용되어 왔다.

이러한 종래의 파일 시공 방법 외, 종래의 방법에서 개선된 다양한 파일 시공 방법이 개발되어 사용되고 있는데 그 예로, 국내특허등록 제 0837182호에는 기중기에 의해 수직 방향으로 이동하는 항타수단에 마련된 고정부를 중공관의 내측에 끼우고, U자타입의 파일을 상기 중공관의 외주면 일측에 밀착시켜서 클램프로 상기 고정부에 클램핑함으로써 상기 고정부를 관통함과 아울러 상기 기중기에 수직 방향으로 이동하도록 설치되는 천공 로드 주위에 상기 U자타입의 파일을 수직되게 위치시킨 상태에서 수직 방향으로 이동시킬 수 있도록 상기 중공관을 매개로 하여 상기 기중기에 설치하는 클램핑 단계와, 상기 천공로드를 회전시켜서 상기 U자타입의 파일이 삽입되고자 하는 지점을 미리 천공함과 동시에 상기 U자타입의 파일의 상부에 상기 항타수단으로 상하 진동을 가하여 천공되는 파일공에 상기 U자타입의 파일을 삽입시킴으로써 천공과 항타가 동시에 실시되는 천공 및 항타 단계와, 상기 U자타입의 파일을 상기 기중기로부터 분리시키는 클램핑 해제 단계와, 상기 U자타입의 파일을 지중에 남겨두고서 상기 천공 로드를 상기 파일공으로부터 빼내는 인출 단계를 포함하는 '파일의 회전없이 천공 및 항타 작업이 동시에 실시되는 파일 시공방법'이 게시되어 있다.

그리고 국내특허등록 제 1051878호에는 일측에 지면에 수직 방향으로 설치된 리더를 구비하는 크레인; 상기 리더에 설치되어 상기 리더를 따라 상하로 이동하며, 하부에 일렬로 복수의 파일이 체결되는 하부 오거; 상기 하부 오거 상부의 상기 리더에 설치되어 상기 리더를 따라 상하로 이동하며, 하부에 상기 하부 오거에 결합된 파일에 삽입되는 굴착 로드가 체결되며, 상기 굴착 로드를 회전시키는 상부 오거; 상기 파일의 하부로 돌출된 상기 굴착 로드의 말단에 체결되며, 상기 상부 오거를 통하여 상기 굴착 로드로 전달되는 회전력에 의해 굴착하면서 상기 굴착 로드 밖으로 분사물을 고압으로 분사하여 굴착 반경을 확대하여 굴착공을 형성하는 분사형 굴착 비트;를 포함하고, 상기 하부 오거에 일렬로 체결되는 상기 복수의 파일은, 상기 하부 오거에 체결되는 상부 파일; 상기 상부 파일의 하부에 체결되는 적어도 하나의 중간 파일; 및 상기 적어도 하나의 중간 파일의 최하부에 체결되는 하부 파일;을 포함하고, 상기 하부 파일 및 중간 파일은 콘크리트 파일이고, 상기 상부 파일은 스틸 파일인 것을 특징으로 하는 '분사형 굴착 비트를 이용한 파일 시공 장치'가 게시되어 있다.

그러나 '파일의 회전없이 천공 및 항타 작업이 동시에 실시되는 파일 시공방법'에서는 종래의 타입 공법과 같이 항타로 파일을 타입함으로써, 소음과 진동이 발생할 뿐만 아니라 지반충격과 지반약화 및 지반교란이 발생하는 문제점이 있어 도심지나 인구밀집지역에서 시공을 할 수 없었다.

그리고 '분사형 굴착 비트를 이용한 파일 시공 장치' 에서는 종래의 프리보링 공법과 같이 파일 삽입과 그라우팅 후, 파일을 경타하는데, 이로 인해 소음과 진동이 발생할 뿐만 아니라 지반충격과 지반약화 및 지반교란이 발생하는 문제점이 있어 도심지나 인구밀집지역에서 시공을 할 수 없었다.

아울러 종래의 공법 중, 에스아이피(Soil-Cement Injected Precasting Pile) 공법은 경타시 타격음이 발생하며, 자갈층 시공 시 공벽 무너짐이 발생하고, 단단한 풍화암대 천공이 어려우며, 천공 시 주변 지층 이완 발생하는 문제점이 있었다.

그리고 종래의 공법 중 티포(T4) 공법은 비산먼지와 소음발생 그리고 전석층 시공 시 공벽 붕괴의 문제점이 있었으며, 종래의 공법 중 에스디에이(Separate Doughnut Auger) 공법도 전석층 시공이 어려운 문제점이 있었다.

또한, 프리보링 공법과 같이 굴착공을 천공한 후, 파일을 삽입하는 공법은 파일이 삽입되기 전까지 굴착공을 유지하기 위한 케이싱이 필요한데, 이러한 케이싱에 의해 여러 장치가 필요하며, 공정 단순하지 못한 문제점이 있었다.

이로 인해 소음과 진동, 그리고 지반충격과 지반약화 및 지반교란이 발생하지 않으면서 계획 심도까지 파일이 근입되며, 자갈층이나 풍화암대 및 전석층 등 종래의 장비로 시공이 용이하지 못한 지층에도 시공이 용이하고, 시공에 필요한 장치와 공정이 간략한 파일 근입 장치와 파일 시공 방법의 개발 필요성이 야기되었다.

따라서 본 발명은 앞에서 언급한 문제점을 해결하고자, 본 발명의 파일 압입기는 파일 상부를 결속하는 압입클램프와; 이 압입클램프와 결합되어 파일을 지중으로 압입하는 압입수단; 그리고 압입수단과 결합되어 압입수단을 상하이동하는 승강수단;을 포함하며, 통상의 파일시공장치에서 지면과 수직된 리더에 장착되어 사용됨으로써, 파일을 항타하지 않아 지반충격, 지반약화, 지반교란이 적으며, 파일이 무소음, 무진동으로 시공되도록 한다.

여기서 압입수단은 윈치타입과 유압타입으로 나누어지며, 윈치타입의 경우, 압입수단과 승강수단은 동활차와, 와이어나 체인으로 동활차를 끌어당기는 윈치를 포함함으로써, 윈치로 동활차를 하부로 끌어당겨 파일을 지중에 압입하고, 윈치로 동활차를 상부로 끌어당겨 압입클램프를 상승시키며, 유압타입의 경우, 압입수단은 유압실린더를 포함하고; 승강수단은 이송모터를 포함하며; 유압실린더로 파일을 압입 시, 리더에 고정되어 유압실린더를 지지하고, 이송모터로 상하이동 시, 리더와의 고정이 해체되는 고정수단이 구성됨으로써, 고정수단으로 유압실린더를 지지 후, 유압실린더로 파일을 압입하며, 이송모터로 유압실린더를 상하 이동시킨다.

그리고 폐쇄 시, 파일의 외주연을 감싸 파일이 지면과 수평방향으로 유동하는 것을 방지하며, 개방 시, 개방된 내부로 압입클램프와 압입수단이 통과할 수 있는 하부밴드를 추가로 구성하여, 하부밴드를 리더 하단에 장착함으로써, 파일을 압입 시, 하부밴드를 폐쇄하여 파일의 유동을 방지하며, 압입클램프가 하부밴드까지 도달 시, 하부밴드를 개방하고 개방된 하부밴드의 내부로 압입클램프가 통과하여 계획 심도까지 파일을 압입하도록 한다.

또한, 파일 내부에 삽입되는 천공로드와, 천공로드 하단에 결합되는 비트를 포함하는 통상의 오거를 압입클램프 상부에 구성함으로써, 비트와 천공로드로 지중을 천공하는 동시에 파일을 압입하도록 한다.

아울러 파일 압입 시공 방법은 파일 압입기에 제트오거의 추가 여부에 따라 두 가지로 나누어지는데, 비 오거의 파일 압입 시공 방법은 오거가 추가 구성되지 않은 파일 압입기를 리더에 장착한 파일시공장치를 구비하고, 파일을 파일 압입기에 결속하여 파일이 시공될 위치에 리더를 지면과 수직되게 세우는 준비단계(S1); 압입수단으로 파일을 지중에 압입하되, 압입클램프와 압입수단이 하부밴드에 근접 시, 하부밴드를 개방 후, 계획 심도까지 파일을 압입하는 파일압입단계(S2); 파일 압입기와 계획 심도까지 근입된 파일의 결속을 해체하는 파일결속해체단계(S3);를 포함하는 시공 방법으로 시공함으로써, 파일을 항타하지 않아 지반충격, 지반약화, 지반교란이 적으며, 파일이 무소음, 무진동으로 시공되도록 한다.

그리고 제트오거의 파일 압입 시공 방법은 제트오거가 포함된 파일 압입기를 리더에 장착한 파일시공장치를 구비하고, 천공로드가 내부로 삽입된 파일을 파일 압입기에 결속하여 파일이 시공될 위치에 리더를 지면과 수직되게 세우는 준비단계(G1); 천공로드와 비트로 공기, 물, 모르타르, 시멘트페이스트 중 하나 또는 다수를 분사하여 지중을 천공하는 동시에 압입수단으로 파일을 지중에 압입하되, 압입클램프와 압입수단이 하부밴드에 근접 시, 하부밴드를 개방 후, 계획 심도까지 지중을 천공하면서 파일을 압입하는 지중천공과 파일압입단계(G2); 파일 압입기와 계획 심도까지 근입된 파일의 결속을 해체하여, 천공로드를 인발하는 파일해체와 천공로드인발단계(G3);를 포함하는 시공 방법으로 시공함으로써, 파일을 항타하지 않아 소음, 진동, 지반충격, 지반약화, 지반교란이 적으며,별도의 케이싱이 필요치 않아 케이싱에 관련된 장비와 공정 없이 파일이 시공되도록 한다.

이때, 제트오거의 파일 압입 시공 방법은 시멘트 분사에 따라 또 세가지 유형으로 나누어지는데, 지중천공과 파일압입단계(G2)에서 분사는 계획 심도 하부에 모르타르나 시멘트페이스트를 분사, 또는 공기를 추가 분사하여 초단(최하단 기초)을 형성하거나; 일정 심도마다 모르타르나 시멘트페이스트를 분사, 또는 공기를 추가 분사하여 다수 개의 구근과 초단을 형성하거나; 지중천공 시작부터 모르타르나 시멘트페이스트를 분사, 또는 공기를 추가 분사하여 파일 전체를 보강함으로써, 추가되는 장비나 공정 없이 시공자의 선택에 의해 파일의 선단만 보강하거나, 파일의 주변도 보강, 또는 파일 전체를 보강할 수 있다.

이와 같이 파일 압입기는 윈치타입이나 유압타입으로 파일을 결속한 압입클램프를 지중 방향으로 힘을 가해 파일을 지중에 압입함으로써, 연약층이나 자갈층 천공 시에도 공벽이 붕괴되지 않으며, 파일을 항타하지 않아 지반충격과 지반약화 및 지반교란이 적고, 파일이 무소음, 무진동으로 시공되어 도심 밀집지역 내에서 시공이 가능한 효과가 있다.

그리고 폐쇄 시, 파일의 유동을 방지하며, 개방 시, 내부로 압입클램프와 압입수단이 통과할 수 있는 하부밴드가 추가로 됨으로써, 파일을 압입 시, 하부밴드를 폐쇄하여 파일의 유동을 방지하며, 압입클램프가 하부밴드까지 도달 시, 하부밴드를 개방하고 이 내부로 압입클램프가 통과하여 계획 심도까지 파일을 압입할 수 있는 효과가 있다.

또한, 통상의 오거를 압입클램프 상부에 구성하여, 지중을 천공하는 동시에 파일을 압입함으로써, 천공된 지중의 면과 파일 밀착된 상태로 관입되어 배토흙이 대폭 감소되어 배토된 흙을 되매우는 작업이 불필요하며, 단일 장비로 파일 시공이 가능할 뿐만 아니라 공정이 간소화되어 공기가 단축되는 효과가 있다.

아울러 이 파일 압입기를 이용한 파일 압입 시공 방법 중, 비 오거의 파일 압입 시공 방법은 오거가 추가 구성되지 않은 파일 압입기를 리더에 장착한 파일시공장치를 구비하는 준비단계(S1); 압입수단으로 계획 심도까지 파일을 압입하는 파일압입단계(S2); 계획 심도까지 근입된 파일의 결속을 해체하는 파일결속해체단계(S3);로 시공함으로써, 연약층이나 자갈층 천공 시에도 공벽이 붕괴되지 않으며, 파일을 항타하지 않아 지반충격과 지반약화 및 지반교란이 적고, 파일이 무소음, 무진동으로 시공되어 도심 밀집지역 내에서 시공이 가능한 효과가 있다.

그리고 제트오거의 파일 압입 시공 방법은 제트오거가 포함된 파일 압입기를 리더에 장착한 파일시공장치를 구비하는 준비단계(G1); 공기, 물, 모르타르, 시멘트페이스트 중 하나 또는 다수를 분사하여 지중을 천공하는 동시에 압입수단으로 계획 심도까지 파일을 압입하는 지중천공과 파일압입단계(G2); 계획 심도까지 근입된 파일의 결속을 해체하여, 천공로드를 인발하는 파일해체와 천공로드인발단계(G3);로 시공함으로써, 분사로 느슨해진 지중에 파일이 압입되어 천공된 지중의 면과 파일 밀착된 상태로 관입되며, 이로 인해 배토흙이 대폭 감소되어 배토된 흙을 되매우는 작업이 불필요하고, 파일과 천공된 지중 사이의 틈을 채울 모르타르나 시멘트페이스트의 양을 줄일 수 있으며, 천공시, 모르타르나 시멘트페이스트를 분사하여 천공함으로써 지반개량도 동시에 이루어지고, 굴착공을 유지할 케이싱이 필요치 않아 단일 장비로 파일 시공이 가능할 뿐만 아니라 공정이 간소화되어 공기가 단축되는 효과가 있다.

또한, 제트오거의 파일 압입 시공 방법 중, 지중천공과 파일압입단계(G2)에서 계획 심도 하부에 모르타르나 시멘트페이스트를 분사하여 초단(최하단 기초)을 형성하거나; 일정 심도마다 모르타르나 시멘트페이스트를 분사하여 다수 개의 구근과 초단을 형성 및; 지중천공 시작부터 모르타르나 시멘트페이스트를 분사하여 파일 전체를 보강함으로써, 추가되는 장비나 공정 없이 지층분포 상태나 주변환경에 따라 시공자의 선택에 의해 파일의 선단만 보강하거나, 파일의 주변도 보강, 또는 파일 전체를 보강하여 파일의 지지력을 증대시킬 수 있어 파일의 근입깊이 및 파일의 수량을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 예시에 따른 윈치타입의 파일 압입기의 정면도와 측면도.
도 2는 본 발명의 또 다른 예시에 따른 유압타입의 파일 압입기의 정면도와 측면도.
도 3은 본 발명의 예시에 따른 하부밴드의 개폐 평면도.
도 4는 본 발명의 예시에 따른 비 오거의 파일 압입 시공 공정도.
도 5는 본 발명의 또 다른 예시에 따른 제트오거의 파일 압입 시공 공정도.
도 6은 본 발명의 또 다른 예시에 따른 제트오거의 파일 압입 시공 중, 준비단계(G1) 도.
도 7과 8은 본 발명의 또 다른 예시에 따른 제트오거의 파일 압입 시공 중, 지중천공과 파일압입단계(G2) 도.
도 9는 본 발명의 또 다른 예시에 따른 제트오거의 파일 압입 시공 중, 파일해체와 천공로드인발단계(G3) 도.
도 10은 본 발명의 또 다른 예시에 따른 파일 보강의 세 가지 유형 시공도.

본 발명에 따른 파일 압입기는 파일시공장치의 리더에 장착되어, 압입수단을 통해 파일을 지중에 압입하는 장비로, 이 파일 압입기는 압입클램프와, 압입수단, 그리고 승강수단으로 기본구성되며, 오거와 하부밴드 및 보조클램프가 추가구성되는데, 이들 각 구성를 순차로 설명한 후, 이 파일 압입기를 이용한 파일 압입 시공 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저 파일 압입기(100)의 압입클램프(110)는 도 1과 도 6에서 도시한 바와 같이 지중에 근입되어 건축물이나 구조물을 지지할 통상의 파일(300) 상부를 결속하는 것으로, 통상의 클램프 구조이되, 파일(300)을 압입하기 위한 강한 힘이 가해져도 파일(300)과의 결속이 해체되지 않는 결속력을 형성한다.

여기서 파일(300)은 금속 파일이나 콘크리트 파일 등으로 구성될 수 있으나 피에이치씨(PHC) 파일로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고 파일(300)을 지중에 압입하는 힘은 84 내지 120t/m², 또는 이 이상의 힘이므로 이 힘 이상의 결속력을 가진다.

다음으로 압입수단은 압입클램프(110)와 결합되어 파일(300)을 지중으로 압입하는 구성이며, 승강수단은 압입수단과 결합되어 압입수단을 상하이동하는 구성으로, 도 1과 도 2에서 도시한 바와 같이 윈치타입과 유압타입으로 나누어지는데, 윈치타입은 도 1에서 도시한 바와 같이 압입클램프(110)나 압입클램프(110)와 결합된 몸체에 결합되는 동활차(121)(131)와, 와이어나 체인으로 동활차(121)(131)를 끌어당기는 윈치를 포함한다.

여기서, 동활차(121)(131)는 압입클램프(110)에 결속된 파일(300)을 기준으로 좌우대칭되는 위치에 다수 개 구성되되, 압입수단으로 사용되는 압입용 동활차(121)는 압입클램프(110) 하단에 구성되며, 승강수단으로 사용되는 승강용 동활차(131)는 압입클램프(110) 상단에 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 윈치는 압입용 동활차(121)를 지중으로 끌어당기되, 7 내지 10t/m²의 인장력을 갖는 와이어나 체인을 열두 줄 이상으로 연결되어 84 내지 120t/m², 또는 이 이상의 힘으로 끌어내리며, 윈치는 승강용 동활차(131)를 지상으로 끌어당겨 압입클램프(110)와 연결된 구성을 끌어올린다.

이때, 윈치는 파일시공장치(200)의 리더(210)가 아닌 파일시공장치(200) 내부에 안전하게 장착되어 사용된다.

그리고 유압타입은 도 2에서 도시한 바와 같이 압입수단으로 유압실린더(122)를 포함하고, 승강수단으로 이송모터(132)를 포함하는데, 유압실린더(122) 하단과 압입클램프(110)가 결합되고, 유압실린더(122) 상부나 유압실린더(122) 상부와 결합된 몸체에 이송모터(132)가 결합된다.

또한, 유압실린더(122)로 파일(300)을 압입 시, 파일시공장치(200)의 리더(210)에 고정되어 유압실린더(122)를 지지하며, 이송모터(132)로 상하이동 시, 리더(210)와의 고정이 해체되는 고정수단이 구성된다.

여기서 유압실린더(122)는 다수개로 구성되어 총 힘의 합이 84 내지 120t/m², 또는 이 이상이 되며, 이 힘으로 유압실린더(122)는 압입클램프(110)를 지중으로 밀어내고, 고정수단은 유압실린더(122)의 유압력을 지지하는 구성으로 이루어진다.

이때, 고정수단은 유압실린더(122) 상부에 구성될 수 있으며, 이송모터(132)에 구성될 수 있다.

다음은 파일 압입기(100)의 기본구성에서 추가되는 구성으로 제트오거(140)는 도 7과 도 8에서 도시한 바와 같이 유체를 고압 및 저압 분사하여 지중을 천공하는 통상의 제트오거이며, 파일(300) 내부에 삽입되는 천공로드(141)와, 천공로드(141) 하단에 결합되는 비트(142)를 포함하여 압입클램프(110) 상부에 구성된다.

여기서 파일압입기(100)는 제트오거(140) 외 통상의 다른 오거를 구성하여 지중 천공과 함께 파일을 압입할 수 있다.

그리고 하부밴드(150)는 도 3에서 도시한 바와 같이 폐쇄 시, 두 반원통이 결합하여 파일(300)의 외주연을 감싸 파일(300)이 지면과 수평방향으로 유동하는 것을 방지하며, 개방 시, 두 반원통이 좌우로 해체되며, 개방된 내부로 압입클램프(110)와 압입수단이 통과할 수 있도록, 두 반원통이 압입클램프(110)와 압입수단의 폭보다 넓게 벌려지는 구조로 구성되어, 파일시공장치(200)의 리더(210) 하단에 결합 된다.

또한, 보조클램프(160)는 하부밴드(150)와 같이 개폐가 가능하되, 폐쇄 시, 파일(300)을 결속하며, 개방 시, 개방된 내부로 압입클램프(110)와 압입수단이 통과 할 수 있는 구조로, 보조클램프(160)를 상하 이동하는 승강수단이 구성되며, 파일시공장치(200)의 리더(210)에 결합되어 압입클램프(110)와 하부밴드(150) 사이에서 상하 이동한다.

이렇게 구성되는 파일 압입기(100)는 파일시공장치(200)의 지면과 수직된 리더(210)에 장착되어 사용되는데, 윈치타입이나 유압타입으로 파일(300)을 결속한 압입클램프(110)를 지중 방향으로 힘을 가해 파일(300)을 지중에 압입함으로써, 연약층이나 자갈층 천공 시에도 공벽이 붕괴되지 않으며, 파일(300)을 항타하지 않아 지반충격과 지반약화 및 지반교란이 적고, 파일(300)이 무소음, 무진동으로 시공되어 도심 밀집지역 내에서 시공이 가능한 특징이 있다.

그리고 폐쇄 시, 파일(300)의 유동을 방지하며, 개방 시, 내부로 압입클램프(110)와 압입수단이 통과할 수 있는 하부밴드(150)가 추가로 됨으로써, 파일(300)을 압입 시, 하부밴드(150)를 폐쇄하여 파일(300)의 유동을 방지하며, 압입클램프(110)가 하부밴드(150)까지 도달 시, 하부밴드(150)를 개방하고 이 내부로 압입클램프(110)가 통과하여 계획 심도까지 파일(300)을 압입할 수 있는 특징이 있다.

또한, 제트오거(140)를 압입클램프(110) 상부에 구성하여, 지중을 천공하는 동시에 파일(300)을 압입함으로써, 천공된 지중의 면과 파일(300) 밀착된 상태로 관입되어 배토흙이 대폭 감소되어 배토된 흙을 되매우는 작업이 불필요하며, 단일 장비로 파일 시공이 가능할 뿐만 아니라 공정이 간소화되어 공기가 단축되는 특징이 있다.

다음은 이 파일 압입기를 이용한 파일 압입 시공 방법으로, 파일 압입기(100)에 오거의 추가 여부에 따라 두 가지로 나누어지는데, 비 오거의 파일 압입 시공 방법은 도 4에서 도시한 바와 같이 준비단계(S1)와 파일압입단계(S2), 그리고 파일결속해체단계(S3)로 나누어지며, 먼저 준비단계(S1)는 제트오거(140) 또는 통상의 오거가 추가 구성되지 않은 파일 압입기(100)를 리더(210)에 장착한 파일시공장치(200)를 구비하고, 파일(300)을 파일 압입기(100)에 결속하여 파일(300)이 시공될 위치에 리더(210)를 지면과 수직되게 세운다.

그 후, 파일압입단계(S2)는 윈치타입 또는 유압타입의 압입수단으로 파일(300)을 지중에 압입하되, 압입클램프(110)와 압입수단이 하부밴드(150)에 근접 시, 하부밴드(150)를 개방 후, 계획 심도까지 파일(300)을 압입한다.

이때, 윈치타입은 7 내지 10t/m²의 인장력을 갖는 열두 줄 이상의 와이어나 체인을 끌어내려 84 내지 120t/m², 또는 이 이상의 힘으로 지속적으로 파일(300)을 지중에 압입하며, 유압타입은 고정수단으로 고정 후, 유압실린더(122)로 84 내지 120t/m², 또는 이 이상의 힘을 가해 압입클램프(110)를 압입하고, 고정수단의 고정을 푼 후, 이송모터(132)로 파일(300)이 압입된 깊이만큼 이동한 다음, 고정수단의 고정, 유압실린더(122)의 압입, 고정수단 해체, 이송모터(132)의 이동 순으로 반복하여 압입한다.

그 후, 파일결속해체단계(S3)는 파일 압입기(100)와 계획 심도까지 근입된 파일(300)의 결속을 해체한다.

그 후, 파일(300)을 파일 압입기(100)에 결속하여 파일(300)이 시공될 위치에 리더(210)를 지면과 수직되게 세우는 준비단계(S1)로 돌아가 파일압입단계(S2)와, 파일결속해체단계(S3) 순으로 순차 시공한다.

그리고 제트오거(140)의 파일 압입 시공 방법은 도 5에서 도시한 바와 같이 준비단계(G1), 지중천공과 파일압입단계(G2), 파일해체와 천공로드인발단계(G3)로 나누어지며, 먼저 준비단계(G1)는 도 6에서 도시한 바와 같이 제트오거(140)가 포함된 파일 압입기(100)를 리더(210)에 장착한 파일시공장치(200)를 구비하고, 천공로드(141)가 내부로 삽입된 파일(300)을 파일 압입기(100)에 결속하여 파일(300)이 시공될 위치에 리더(210)를 지면과 수직되게 세운다.

그 후, 지중천공과 파일압입단계(G2)는 도 7에서 도시한 바와 같이 천공로드(141)와 비트(142)로 공기, 물, 모르타르, 시멘트페이스트 중 하나 또는 다수를 분사하여 파일(300) 하단의 지중을 교란하면서 지중을 천공하며, 지중천공에 의해 배출되는 슬라임은 파일(300) 내부로 상승되어 외부로 반출되는데, 이때, 지중을 천공하는 동시에 압입수단으로 파일(300)을 지중에 압입하되, 압입클램프(110)와 압입수단이 하부밴드(150)에 근접 시, 하부밴드(150)를 개방 후, 계획 심도까지 지중을 천공하면서 파일(300)을 압입한다.

여기서 제트오거(140)의 분사는 사용자의 편의 및 용도에 따라 고압 및 저압으로 분사되며, 파일(300) 압입은 비 오거의 파일 압입 시공 방법의 파일압입단계(S2)와 같이 윈치타입과 유압타입으로 고압분사로 인해 연약상태로 교란된 지중에 파일(300)을 압입한다.

이때, 지중천공과 파일압입단계(G2)는 시멘트 분사에 따라 또 세가지 유형으로 나누어지는데, 도 8에서 도시한 바와 같이 계획 심도 하부에 모르타르나 시멘트페이스트를 분사, 또는 공기를 추가 분사하여 초단(최하단 기초)을 형성하는 유형과, 일정 심도마다 모르타르나 시멘트페이스트를 분사, 또는 공기를 추가 분사하여 다수 개의 구근과 초단을 형성하는 유형, 지중천공 시작부터 모르타르나 시멘트페이스트를 분사, 또는 공기를 추가 분사하여 파일(300) 전체를 보강하는 유형으로 나누어진다.

여기, 시멘트 분사에 따른 지중천공과 파일압입단계(G2)의 세 유형은 지반 및 지층상태와 경제성에 따라 달라지는데, 지반 전체가 연약지반일 경우, 지중천공 시작부터 시멘트를 분사하여 지중을 천공하는 동시에 파일(300)을 압입하여 파일(300) 전체를 보강하는 유형이 바람직하며, 특정 지층만 연약지반이거나, 지반 전체가 강하지 않을 경우, 특정 지층 천공, 또는 일정 심도마다 시멘트를 분사하여 구근을 형성하는 유형이 바람직하고, 통상의 지반에선 계획 심도 하부에만 시멘트를 분사하여 초단을 형성하는 유형이 바람직하다.

그 후, 파일해체와 천공로드인발단계(G3)는 파일 압입기(100)와 계획 심도까지 근입된 파일(300)의 결속을 해체하여, 천공로드(141)를 인발한다.

그 후, 천공로드(141)가 내부로 삽입된 파일(300)을 파일 압입기(100)에 결속하여 파일(300)이 시공될 위치에 리더(210)를 지면과 수직되게 세우는 준비단계(G1)로 돌아가 지중천공과 파일압입단계(G2)와, 파일해체와 천공로드인발단계(G3) 순으로 순차 시공한다.

이와 같이 이 파일 압입기를 이용한 파일 압입 시공 방법 중, 비 오거의 파일 압입 시공 방법은 오거가 추가 구성되지 않은 파일 압입기(110)를 리더(210)에 장착한 파일시공장치(200)를 구비하는 준비단계(S1); 압입수단으로 계획 심도까지 파일(300)을 압입하는 파일압입단계(S2); 계획 심도까지 근입된 파일(300)의 결속을 해체하는 파일결속해체단계(S3);로 시공함으로써, 연약층이나 자갈층 천공 시에도 공벽이 붕괴되지 않으며, 파일(300)을 항타하지 않아 지반충격과 지반약화 및 지반교란이 적고, 파일이 무소음, 무진동으로 시공되어 도심 밀집지역 내에서 시공이 가능한 특징이 있다.

그리고 제트오거(140)의 파일 압입 시공 방법은 제트오거(140)가 포함된 파일 압입기(110)를 리더(210)에 장착한 파일시공장치(200)를 구비하는 준비단계(G1); 공기, 물, 모르타르, 시멘트페이스트 중 하나 또는 다수를 분사하여 지중을 천공하는 동시에 압입수단으로 계획 심도까지 파일을 압입하는 지중천공과 파일압입단계(G2); 계획 심도까지 근입된 파일(300)의 결속을 해체하여, 천공로드(141)를 인발하는 파일해체와 천공로드인발단계(G3);로 시공함으로써, 분사로 느슨해진 지중에 파일(300)이 압입되어 천공된 지중의 면과 파일(300) 밀착된 상태로 관입되며, 이로 인해 배토흙이 대폭 감소되어 배토된 흙을 되매우는 작업이 불필요하고, 파일(300)과 천공된 지중 사이의 틈을 채울 모르타르나 시멘트페이스트의 양을 줄일 수 있으며, 천공시, 모르타르나 시멘트페이스트를 분사하여 천공함으로써 지반개량도 동시에 이루어지고,굴착공을 유지할 케이싱이 필요치 않아 단일 장비로 파일 시공이 가능할 뿐만 아니라 공정이 간소화되어 공기가 단축되는 특징이 있다.

또한, 제트오거(140)의 파일 압입 시공 방법 중, 지중천공과 파일압입단계(G2)에서 계획 심도 하부에 모르타르나 시멘트페이스트를 분사하여 초단을 형성하거나; 일정 심도마다 모르타르나 시멘트페이스트를 분사하여 다수 개의 구근과 초단을 형성 및; 지중천공 시작부터 모르타르나 시멘트페이스트를 분사하여 파일(300) 전체를 보강함으로써, 추가되는 장비나 공정 없이 지층분포 상태나 주변환경에 따라 시공자의 선택에 의해 파일의 선단만 보강하거나, 파일(300)의 주변도 보강, 또는 파일(300) 전체를 보강하여 파일(300)의 지지력을 증대시킬 수 있어 파일의 근입깊이 및 파일의 수량을 줄일 수 있는 특징이 있다.

100: 파일 압입기 110: 압입클램프 121,131: 동활차
122: 유압실린더 132: 이송모터 140: 제트오거
141: 천공로드 142: 비트 150: 하부밴드
160: 보조클램프 200: 파일시공장치 210: 리더
300: 파일

Claims

파일(300) 상부를 결속하는 압입클램프(110);
상기 압입 클램프(110)와 결합 되어 파일(300)을 지중으로 압입 하는 압입 수단;
상기 압입수단과 결합되어 압입수단을 상.하 이동하는 승강수단을 포함하는 파일압입기(100)을 구성하고,
상기 압입수단과 승강수단은 동활차(121)(131)와, 와이어나 체인으로 동활차(121)(131)를 끌어당기는 윈치를 포함하도록 파일시공장치(200)의 본체에 구비하여, 윈치로 동활차를 하부로 끌어당겨 파일을 지중에 압입 하며, 윈치로 동활차를 상부로 끌어당겨 압입 클램프를 상승시키도록 구성되고,
이를 통상의 파일 시공 장치(200)에서 지면과 수직 된 리더(210)에 장착하여 사용되며,
상기 리더(210)의 하단으로는, 폐쇄 시 파일(300)의 외주연을 감싸 파일(300)이 지면과 수평방향으로 유동하는 것을 방지하며, 개방 시 개방된 내부로 압입클램프(110)와 압입수단이 통과할 수 있는 하부밴드(150)를 더 구비하도록 함으로써, 파일(300) 압입 시에 하부밴드(150)를 폐쇄하여 파일(300)의 유동을 방지하며, 압입클램프(110)가 하부밴드(150)까지 도달 시, 하부밴드(150)를 개방하여, 개방된 하부밴드(150)의 내부로 압입클램프(110)가 통과하여 계획 심도까지 파일(300)을 압입할 수 있도록 함으로써,
파일을 항타 하지 않아 지반충격, 지반약화, 지반교란이 적으며, 파일이 무소음, 무진동으로 시공되는 것을 특징으로 하는 파일 압입기.
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제 1항에 있어서,
파일(300) 내부에 삽입되는 천공 로드(141)와, 천공 로드(141) 하단에 결합 되는 비트(142)를 포함하는 통상의 제트 오거(140)를 압입 클램프(110) 상부에 구성함으로써,
비트와 천공 로드로 지중을 천공하는 동시에 파일을 압입 하는 것을 특징으로 하는 파일 압입기.
제 1항의 파일 압입기(100)를 리더(210)에 장착한 파일 시공 장치(200)를 구비하고, 파일(300)을 파일 압입기(100)에 결속하여 파일(300)이 시공될 위치에 리더(210)를 지면과 수직되게 세우는 준비단계(S1);
상기 압입수단으로 파일(300)을 지중에 압입하되, 압입클램프(110)와 압입수단이 파일(300) 압입 시에 하부밴드(150)를 폐쇄하여 파일(300)의 유동을 방지하며, 압입클램프(110)가 하부밴드(150)까지 도달 시, 하부밴드(150)를 개방하여, 개방된 하부밴드(150)의 내부로 압입클램프(110)가 통과하여 계획 심도까지 파일(300)을 안정되게 압입하는 파일압입단계(S2);
파일 압입기(100)와 계획 심도까지 근입 된 파일(300)의 결속을 해체하는 파일결속해체단계(S3);
를 포함하는 시공 방법으로 시공함으로써,
파일을 항타 하지 않아 지반충격, 지반약화, 지반교란이 적으며, 파일이 무소음, 무진동으로 시공되는 것을 특징으로 하는 파일 압입 시공 방법.
통상의 오거 중, 제트오거(140)가 포함된 제 5항의 파일 압입기(100)를 리더(210)에 장착한 파일 시공 장치(200)를 구비하고, 천공로드(141)가 내부로 삽입된 파일(300)을 파일 압입기(100)에 결속하여 파일(300)이 시공될 위치에 리더(210)를 지면과 수직되게 세우는 준비단계(G1);
천공로드(141)와 비트(142)로 공기, 물, 모르타르, 시멘트페이스트 중 하나 또는 다수를 분사하여 지중을 천공하는 동시에, 상기 압입수단으로 파일(300)을 지중에 압입하되, 압입클램프(110)와 압입수단이 파일(300) 압입 시에 하부밴드(150)를 폐쇄하여 파일(300)의 유동을 방지하며, 압입클램프(110)가 하부밴드(150)까지 도달 시, 하부밴드(150)를 개방하여, 개방된 하부밴드(150)의 내부로 압입클램프(110)가 통과하여 계획 심도까지 지중을 천공하면서 파일(300)을 안정되게 압입하는 지중천공과 파일압입단계(G2);
상기 지중천공과 파일압입단계(G2)에서 분사는 계획 심도 하부에 모르타르나 시멘트페이스트를 분사하여 초단을 형성하거나; 일정 심도마다 모르타르나 시멘트페이스트를 분사, 또는 공기를 추가 분사하여 다수 개의 구근과 초단을 형성하거나; 지중천공 시작부터 모르타르나 시멘트페이스트를 분사, 또는 공기를 추가 분사하여 파일(300) 전체를 보강함으로써, 추가되는 장비나 공정 없이 시공자의 선택에 따라 파일의 선단만 보강하거나, 파일의 주변 보강, 또는 파일 전체를 보강할 수 있도록 시공하며,
파일 압입기(100)와 계획 심도까지 근입 된 파일(300)의 결속을 해체하여, 천공로드(141)를 인발하는 파일해체와 천공로드인발단계(G3);를 포함하는 시공 방법으로 시공함으로써,
파일을 항타 하지 않아 소음, 진동, 지반충격, 지반약화, 지반교란이 적으며, 별도의 케이싱이 필요치 않아 케이싱에 관련된 장비와 공정 없이 파일이 시공되는 것을 특징으로 하는 파일 압입 시공 방법.
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