KR101626510B1 - 소일 네일 관입 장치 - Google Patents

Abstract

소일 네일 관입 장치에 대해서 개시한다.
본 발명의 소일 네일 관입 장치는, 일측에 지반에 관입되는 첨두부를 가지고 있고, 규칙적인 간격으로 형성된 마디와 마디 사이를 연결하는 리브로 이루어지는 소일 네일; 및 소일 네일의 첨두부가 지반에 대한 관입 방향으로 위치한 채로 그 길이 방향을 따라서 삽입 관통되는 본체부;를 포함하는 소일 네일 관입 장치에 있어서, 본체부는, 소일 네일에 형성된 하나 이상의 마디에 대응하여 맞물리도록 또는 이 마디를 누르는 하나 이상의 오목부 또는 볼록부가 형성되고, 소일 네일의 길이 방향을 따라서 소일 네일과 맞물려서 본체부의 경사면과 대응면에 대해서 쐐기 작용을 하도록 그 일측면에 경사면이 형성된 ?지부를 포함하며, 또한, 본체부는, ?지부의 경사면에 대응하는 본체부의 경사면과 함께 ?지부의 하나 이상의 오목부와 맞물리는 소일 네일을 쐐기 작용으로 고정시켜 항타 방향으로 소일 네일을 지중으로 타입시키는 것을 특징으로 한다.

Description

소일 네일 관입 장치{APPARATUS FOR PENETRATING SOIL NAIL}

본 발명은 소일 네일의 관입 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건설 현장 또는 건축 현장 등에서 간단한 방법에 의해서 첨두부의 강도가 강화된 소일 네일을 관입하기 위한 소일 네일 관입 장치에 관한 것이다.

일반적으로 지반은 경제적인 동기에 의해서 안정화될 필요가 있다.

경제적인 목적으로 지반을 이용하는 경우 기존 지반의 강도를 최대한 활용하면서 이와 동시에 대형 건축물 등을 설치하였을 때 기존 지반에 대한 전단 변형이나 침하 등을 예방하기 위해서 파일(pile)과 같은 보조 수단을 이용하여 지반을 강화하고 있었으며, 지반 강화의 규모에 따라서 소일 네일(soil nail) 또는 간단하게 네일(nail)로 불리는 보강재(이하, 본 발명에서는 '소일 네일'로 통일함)를 지반에 관입하고 있었다.

이와 같은 지반의 안정화는 통상적인 터파기 공사 현장이나 도로, 철도, 댐, 터널, 지하 구조물, 기타 고층 빌딩을 건축하기 위한 기초 공사, 특히 비탈면 보강 공사의 경우에 거의 필수적으로 사용되고 있다.

특히, 작업 중에 경사면이 발생하거나 지반이 견고하지 않는 현장의 경우, 경사면의 붕괴 등을 방지하고, 지반을 견고하게 하기 위해서는 반드시 지반을 안정화시켜야 하며, 이와 같이 지반의 안정화를 위해서 다양한 소일 네일 및 이 소일 네일을 관입하기 위한 다양한 소일 네일 관입 장치가 개발되고 있다.

그 중에는, 먼저 지반의 일부를 천공한 다음 이 천공한 구멍에 전용 소일 네일을 삽입하고, 천공한 구멍과 소일 네일 사이의 틈을 충전재 등으로 충전하여 굳히는 방법이 있으나, 작업 자체가 번거로울 뿐만 아니라 작업에 필요한 장비가 많아 다대한 비용이 소요되면서도, 작업의 난이도 때문에 공기를 맞추는데 불리한 점이 있었다.

이를 극복하기 위해서 지중에 소일 네일을 직접 관입하는 장치가 개발되었으나, 소일 네일의 관입 동작이 반복되면서 소일 네일 관입 장치를 이루는 구성 부품의 마모 및/또는 파손과, 이 마모 및/또는 파손된 부품의 교체에 의한 작업 시간의 낭비가 발생하였다.

또한, 소일 네일의 지중 직접 관입시 지중 내의 암석 등에 의해서 소일 네일의 선단이 휘어지거나, 소일 네일의 첨두부가 파손 또는 파괴되어 소일 네일의 관입 자체가 곤란해지는 등의 문제가 있었다. 예컨대, 소일 네일의 첨두부가 파손되는 경우, 지반의 강도를 보강하는데, 필요한 보강력을 제공하지 못할 우려가 있었다.

한편, 선행 기술 문헌은, 통상의 브레이커에 장착되는 로드로 연결되는 브래킷과, 내부 중심으로 네일을 관통 설치할 수 있도록 형성되는 통로와, 넓은 지름과 좁은 지름을 갖는 경사면으로 형성되고 상기 통로의 내주면을 정의하는 공간과, 원주 방향으로 2등분 되고 상기 경사면에 대응하는 넓은 지름 또는 좁은 지름을 구비하며 판 면에는 각각 장공이 형성되어 있는 다수의 래칫 플레이트와, 상기 장공으로 관통 배치되어서 다수의 래칫 플레이트를 일체로 집합 배치하는 결속 바아로 이루어지고, 상기 다수의 래칫 플레이트에 의해 형성되는 경사진 외주면이 상기 본체의 공간에 형성된 경사면과 진동 접촉하여 발생하는 척킹 작동으로 상기 래칫 플레이트의 중심 측 내주면이 네일의 둥근테를 초핑하여 지중으로 매설되게 하는 일방향 척을 갖춘 구성으로 되어 있는 네일 항타 장치에 개시하고 있다.

선행기술문헌에 개시된 장치는, 네일 관입에 사용되는 다수의 래칫 플레이트가 네일의 양쪽을 파지한 상태에서, 경사면과 진동 접촉하는 구성을 개시하고 있으나, 이와 같이 다수의 래칫 플레이트를 갖는 복잡한 구성에 의해서는 래칫 플레이트의 파손과 같은 장치의 내구성이 우려되었다.

특히, 래칫 플레이트가 과도하게 마모되거나 파손되는 경우 이를 교체하기 위해서 전체 지반 안정화 공정이 마비되어 전체 공정 자체가 멈추는 문제가 발생하였다.

또한, 선행기술문헌에 개시된 장치는, 소일 네일 선단의 마모에 대해서 초경 합금으로 된 첨두부를 삽입하고 용접으로 부착하는 방법을 적용하고 있으나, 이 초경 합금 첨두부는 별도로 제작해야 할 뿐만 아니라 첨두부 자체의 재료비가 고가라는 문제가 있었다.

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대한민국 등록특허공보 제10-0765410호(2007.10.17. 공고)(발명의 명칭: "항타식(杭打式) 소일 네일링 장치")

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 지반 안정화 공법 중에 소일 네일 관입 장치를 이루는 부품의 마모나 파손을 극력 억제하는 것을 일 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 소일 네일 선단의 마모나 파괴 등을 억제하는 수단으로 소일 네일의 첨두부를 비교적 간단한 담금질과 뜨임으로 이루어지는 열처리를 통해서 적극적으로 억제하여 소일 네일의 첨두부를 강화시키는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치는, 일측에 지반에 관입되는 첨두부를 가지고 있고, 규칙적인 간격으로 형성된 마디와 마디 사이를 연결하는 리브로 이루어지는 소일 네일; 및 소일 네일의 첨두부가 지반에 대한 관입 방향으로 위치한 채로 그 길이 방향을 따라서 삽입 관통되는 본체부;를 포함하는 소일 네일 관입 장치에 있어서, 본체부는, 소일 네일에 형성된 하나 이상의 마디에 대응하여 맞물리는 하나 이상의 오목부가 형성되고, 소일 네일의 길이 방향을 따라서 소일 네일과 맞물려서 본체부의 경사면과 대응면에 대해서 쐐기 작용을 하도록 그 일측면에 경사면이 형성된 ?지부를 포함하며, 또한, 본체부는, ?지부의 경사면에 대응하는 본체부의 경사면과 함께 ?지부의 하나 이상의 오목부와 맞물리는 소일 네일을 쐐기 작용으로 고정시켜 항타 방향으로 소일 네일을 지중으로 타입시키는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치는, 일측에 지반에 관입되는 첨두부를 가지고 있고, 규칙적인 간격으로 형성된 마디와 마디 사이를 연결하는 리브로 이루어지는 소일 네일; 및 소일 네일의 첨두부가 지반에 대한 관입 방향으로 위치한 채로 그 길이 방향을 따라서 삽입 관통되는 본체부;를 포함하는 소일 네일 관입 장치에 있어서, 본체부는, 소일 네일에 형성된 하나 이상의 마디에 대응하여 이 마디를 누르는 하나 이상의 오목부가 형성되고, 소일 네일의 길이 방향을 따라서 소일 네일과 맞물려서 본체부의 경사면과 대응면에 대해서 쐐기 작용을 하도록 그 일측면에 경사면이 형성된 ?지부를 포함하며, 또한, 본체부는, ?지부의 경사면에 대응하는 본체부의 경사면과 함께 ?지부의 하나 이상의 볼록부와 맞물리는 소일 네일을 쐐기 작용으로 고정시켜 항타 방향으로 소일 네일을 지중으로 타입시키는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 본체부의 ?지부는, 소일 네일의 마디에 대해서 그 일측과 맞물리는 것이 바람직하다.

또한, ?지 홀더는, ?지부의 하단에 형성되는 탄성부와 ?지 홀더를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, ?지부의 경사면에 대응하는 본체부의 경사면은, 20° 내지 35°의 범위의 경사각을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 소일 네일의 첨두부는, 강도를 강화시키기 위해서 열처리되는 것이 바람직하다.

또한, 열처리는, 담금질과 뜨임을 포함하면 더욱 바람직하다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

본 발명에 따르면, 지반 안정화 공법을 장시간 시행하더라도 소일 네일 관입 장치를 이루는 부품의 마모나 파손이 극력 억제되므로, 부품 비용 또는 유지 비용을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 소일 네일 선단의 마모나 파괴를 경제적으로 및 적극적으로 억제할 수 있기 때문에, 지반 안정화시 공기 단축 및 공사 품질 저하 등을 방지할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치에서 사용되는 소일 네일의 개략 단면도.
도 1b는 도 1a에 나타낸 소일 네일의 첨두부의 가능한 세 가지 형태를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치를 포함하는 소일 네 관입 장치의 전체를 나타낸 개략적인 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치, 특히 ?지부를 나타낸 측단면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치의 개략적인 측단면도.
도 5는 도 3 또는 도 4에 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치의 맞물림 메커니즘의 일례, 특히 쐐기 작용이 작동되는 메커니즘을 나타내기 위한 A-A 단면을 따른 개략적인 단면도.
도 6은 도 3 또는 도 4에 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치의 맞물림 메커니즘의 다른 예를 나타낸 개략적인 단면도.
도 7은 도 3 또는 도 4에 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치의 맞물림 메커니즘의 쐐기 작용이 작동 해제된 상태를 나타내는 개략적인 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치에서 사용되는 소일 네일의 개략 단면도이다.

도 1a로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 소일 네일(10)은 통상적인 이형 철근의 형태를 유지하고 있다.

일반적으로, 철근은 원형 철근과 이형 철근으로 나뉘어지며, 본 발명에서는 소일 네일용으로 원형 철근을 사용하는 것이 아니라, 이형 철근을 사용하고 있음을 알아야 한다.

참고로, 지반 안정용 소일 네일(10)로는 다양한 규격의 이형 철근을 이용할 수 있으며, 예를 들어서, D29 또는 D25 규격의 이형 철근을 이용할 수 있음을 알아야 하며, 이하 본 발명에서는 D29 규격의 이형 철근을 사용하는 것으로 가정한다.

그러나 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 필요하다면, D29 또는 D25 규격 이외의 이형 철근도 이용할 수 있음을 잘 알 것이다.

도 1a에 나타낸 이형 철근(이하 소일 네일(10)로 통칭함)에는 통상 마디(12)와 이 마디(12)를 잇는 리브(14)가 형성되어 있다.

상술한 바와 같이, 선행기술문헌에 개시된 종래 기술에서는 소일 네일(10)의 양쪽에 배치한 다수의 래칫 플레이트가 소일 네일(10)을 파지하는 구성에 대해서 개시하고 있으나, 본 발명의 발명자들은 다대한 노력 끝에 소일 네일(10)의 일측에서만 쐐기 작용을 하는, 예를 들면, 후술하는 ?지부(400)와 본체부(130)의 상호 작용에 의하여 소일 네일(10)을 파지하는 구성을 고안하게 되었다.

소일 네일(10)의 각 마디(12)는 도 1a에서와 같이, 좌우 대칭형으로 형성될 수도 있지만, 후술하는 도 3 및 도 4에서 나타낸 마디(12)에서와 같이, 하나씩 걸러서, 즉 교대로 형성될 수도 있다.

참고로, 본 발명에서는 소일 네일(10)에 형성된 마디(12)가 도 1a에 나타낸 형태의 마디라도 무방하며, 도 3 및 도 4에 나타낸 마디(12)의 형태라도 무방함을 알아야 한다.

바람직하게는 마디(12)는 규칙적인 간격으로 형성되며, 이들 마디(12) 사이는 리브(14)로 연결되어 있을 수 있다.

여기에서, 본 발명의 소일 네일(10)의 리브(14)는 소일 네일(10)을 지반에 관입시킬 때 소일 네일(10)의 관입을 도와주는 역할 및 관입 후에 지반 내에서 견고하게 유지되도록 도와주는 역할을 수행할 수 있음은 잘 알 것이다.

또한, 본 발명의 소일 네일(10)은 일측에 지반에 관입되는 첨두부(16)를 가지고 있으며, 이 첨두부(16)는 지반에 관입될 때 더욱 용이하게 관입될 수 있도록 그 끝이 날카롭게 형성될 수 있다.

여기에서, 첨두부(16)의 가능한 형상으로는, 예컨대, 도 1a에 나타낸 소일 네일의 첨두부의 가능한 세 가지 형태를 나타낸 도면으로서의 도 1b를 참조하여 설명한다.

도 1b의 (a)는 첨두부(16)가 좌우 대칭형의 뾰족한 형상이고, 도 1b의 (b) 및 (c)는 좌측 및 우측의 어느 한쪽만 절개한 비대칭 형상을 나타낸다.

도 1b에 나타낸 바와 같이, 첨두부(16)는, 작업 현장에서 적절하게 그 형상을 형성하는 것으로 충분하다.

한편, 상술한 바와 같이, 소일 네일(10)의 지중 관입시 지중 내의 암반이나 기타 반발력 등에 의해서 소일 네일(10)의 선단이 휘어지거나 파괴되는 등의 문제가 있었으며, 이 문제를 해결하기 위해서 첨두부(16)의 일부를 열처리하여 강도를 강화시킨 열처리부(18)를 더 구비할 수 있다.

이때, 열처리는 국부 열처리에 상당하는 것으로, 담금질과 이에 후속하는 뜨임, 풀림, 불림 등의 열처리를 포함하며, 소일 네일(10)로 사용하는 이형 철근을 형성하는 강재의 조건에 적합한 열처리면 무방하다고 하겠다.

또한, 이들 각 열처리의 순서는 반드시 기재된 것과 같은 순서대로 처리해야 하는 것이 아님은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 잘 이해할 수 있을 것이다.

또한, 열처리부(18)는 지반 관입의 안정성을 위해서 적어도 10 cm, 바람직하게는 20 cm 이상 형성될 수 있다.

열처리부(18)는 소일 네일(10)의 지반 내로의 삽입을 용이하게 하기 위한 것이므로 첨두부(16)의 일부에 대해서만, 즉 10 cm 정도만 열처리하더라도 용도에 충분히 적합하다고 하겠다.

이와 같이 소일 네일(18)의 선단에 열처리부(18)를 형성하게 되면, 종래 기술에서와 같이 소일 네일(10)의 첨두부(16)의 파손이나 휘어짐 등을 억제하기 위해서 고강성, 고강도이지만 고가의 별도의 팁(tip)을 결합시킨 구성과 대비하였을 때, 경제적으로 유리하게 됨을 알 수 있을 것이다.

다르게는, 필요하다면 첨두부(16)에 나사 홈 또는 단순 끼워맞춤되는 별도의 어댑터부(미도시)를 설치하고, 여기에 원래의 이형 철근의 재질과 다른 속성, 특히 강도가 높은 재질의 첨두부를 결합시켜서 형성할 수도 있다.

이 경우, 작업 현장에서의 모든 소일 네일(18)의 선단에 대해서 열처리하는 수고로움에 비해서 신속한 지반 안정화를 도모할 수 있다고 하겠다.

다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치를 포함하는 소일 네일 관입 장치에 대해서 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치를 포함하는 소일 네일 관입 장치의 전체를 나타낸 개략적인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치의 측단면도로, 특히 ?지부(400)를 나타낸 도면이다.

도면에 따르면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치는, 크게 보아, 본체부(130)를 포함하는 소일 네일 관입 장치(100)와, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있는 통상적인 브레이커를 포함하는 항타기(300), 및 소일 네일 관입 장치(100)와 항타기(300) 사이에서 항타기(300)의 항타 작용을 소일 네일 관입 장치(100)로 일방향 항타 에너지로 변환시켜 전달해 주는 연결부(200)의 구성을 포함하고 있다.

본 발명의 소일 네일(10)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 소일 네일 관입 장치(100)의 대략 가운데 위치에 형성한 통로(120)에 삽입되는 것이 바람직하며, 다르게는 통로(120)의 위치는 도 2에 도시한 가운데 위치 뿐만 아니라, 도 3에 나타낸 바와 같이, 가운데로부터 일부 치우친 위치에도 형성될 수 있음을 잘 알 것이다.

소일 네일 관입 장치(100)는 유지 보수를 위해서 본체부(130)의 일측에 형성되는 커버(102)를 더 포함하고 있는 것이 바람직하다. 이 커버(102)는 본체부(130)의 하부에 위치한 것으로 도시되어 있으며, 커버(102)의 역할에 대해서는 후술하기로 한다.

다음으로, 연결부(200)는 상술한 바와 같이 항타기(300)로부터의 항타 작용을 소일 네일 관입 장치(100)로 전달하는 구성 요소이며, 이를 위해서, 항타기(300)의 치즐('노미'라고도 함)로부터 일방향의 항타 에너지를 전달받는 결합부(220)를 포함한다.

다르게는, 연결부(200)는 도 2에 도시한 바와 달리, 소일 네일 관입 장치(100)에 부착되어 일측으로 연장되어 연결되는 형식이 아니라, 소일 네일 관입 장치(100)와 사실상 일체로 형성될 수도 있다. 이 경우에는 작업 현장이 비교적 협소한 경우라고 하더라도 소일 네일(10)의 관입이 용이해질 수 있다.

마지막으로, 항타기(300)는 일반적인 유압식 브레이커를 포함하여 드롭 해머, 증기 또는 압축 공기 해머, 디젤 또는 가솔린 해머, 진동 항타기 중의 하나로 이루어질 수 있으며, 이들 항타기의 구성에 대해서는, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 잘 알 것이다.

상술한 항타기(300)로는 유압식 브레이커가 가장 바람직하며, 지반의 종류가 다양하다는 점을 감안한다면, 이 항타기(300)가 유압 브레이커만으로 한정되지는 않는다는 것 역시 잘 알 것이다.

또한, 항타기(300)로부터의 항타 작용은 연결축(320)을 통해서, 도면에서 보아 상부에서 하부로 일방적으로 전달되며, 이를 위해서 항타기(300)는 연결부(200)의 결합부(220)에 견고하게 결합되어 있지 않는 것이 바람직하다.

이때, 항타기(300)와 연결부(200)는 도시한 바와 같이, 凹 형상의 결합부(220)에 느슨하게 삽입되어 있는 것이 바람직하며, 또한 소일 네일 관입 장치(100)와 연결부(200)는 일체로 거동할 수 있도록 견고하게 결합되어 있는 것이 바람직하다.

다음으로, 소일 네일 관입 장치(100), 특히 ?지부(400)의 구성에 대해서 도 3 및 도 4를 참조하여 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.

도 4는 도 3과 사실상 동일한 구성이지만 소일 네일 관입 장치(100)의 다른 실시예를 나타내고 있다. 도 3의 구성에 대한 설명에 이어 바로 도 4의 구성에 대해서 설명하기로 한다.

도 3으로부터, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치(100)는, 측단면으로 보았을 때, 소일 네일 관입 장치(100) 내에 소일 네일(10)이 첨두부(16)가 소일 네일(10)의 관입 방향으로 위치한 채로 그 길이 방향으로 따라서 삽입 관통하는 통로(120)가 형성되어 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치(100)는, 이 통로(120)의 좌측면에는 소일 네일(10)의 하나 이상의 마디(12)와 맞물릴 수 있는 하나 이상의 오목부(410)가 형성되고, 상술한 소일 네일(10)의 길이 방향을 따라서 소일 네일(10)과 맞물려서 왕복 운동하며 그 일측면에 경사면(450)이 형성된 ?지부(400)를 포함하고 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치(100)는, 본체부(130) 내에 ?지부(400)의 경사면(450)에 대응하는 경사면(450)을 갖는다.

이때, 도면에 나타낸 경사면(450)은 ?지부(400)와 본체부(130)의 접촉면에 공통적으로 형성된 경사면(450)을 나타낸 것임을 알아야 한다.

여기에서, 경사면(450)의 경사 각도는 적절한 각도, 예를 들면, 도 3에서 보아, 수직면에 대해서 우측으로 20° 내지 35°의 범위의 경사각을 갖도록 비교적 완만하게 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 경사면(450)의 경사각이 상술한 각도 범위를 벗어나게 되면 경사면(450)을 따라서 이동하게 되는 ?지부(400)가 소일 네일(10)을 사이에 두고 반대편 본체부(130)의 면과 함께 작용하는 ?지 작용이 원활하게 수행될 수 없을 우려가 있다.

도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 경사면(450)은 본체부(130)의 공간(140) 내에 형성될 수 있으며, 특히 도 3에 따르면 상기 공간의 대략 절반 정도의 삼각형 공간을 차지하는 것으로 도시되어 있지만, 경사면(450)을 제공할 수 있다면, 단지 경사면(450)만 제공할 수도 있다.

즉, ?지 대응부(460)는 중공 상태로 형성될 수도 있음을 알아야 한다.

이 경우에 있어서, 경사면(450)은 도시한 바와 유사한 형태의 2 차원 평면의 형태로 제공될 수도 있고, 사실상의 1 차원 형상, 예를 들면, 도시하지는 않았지만, 하나 이상의 레일(rail)로 형성될 수도 있음을 잘 알 것이다.

즉, ?지부(400)의 경사면(450)을 형성할 수 있는 구성이면 충분하다고 하겠다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치(100)는, 본체부(130)의 일측, 바람직하게는 도 3에 도시한 바와 같이, 본체부(130)의 하부에 ?지부(400)의 하단에 연결되고, 이 ?지부(400)와 소일 네일(10)과의 맞물림을 수동으로 조정하기 위한 ?지 홀더(500)가 관통되는 관통홀(110)이 있는 커버(102)가 더 형성될 수 있다.

?지 홀더(500)는 홀더 축(520)을 통해서, ?지부(400)의 하단에 연결될 수 있다.

이때, 본체부(130)의 내측면과 ?지부(400)의 하단 사이에는 홀더 축(520)을 둘러싸는 탄성부(540)가 더 형성될 수 있다.

본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 이와 같은 탄성부(540)의 가장 바람직한 형태로는 도시되어 있는 바와 같이 스프링인 것을 잘 알 것이다.

이때, 탄성부(540)는 바람직하게는 커버(102) 하단에서 지지되어 ?지부(400)를 상향으로 지지하는 역할을 한다.

또한, 탄성부(540)는 관통홀(110)에 비교적 느슨하게 위치하고 있는 것이 바람직하며, 관통홀(110)을 통해서 탄성부(540)가 도면 하측으로 탈락하는 것을 방지하기 위해서, 탄성부(540)의 하단에 이 탄성부(540)의 탈락을 방지하기 위한 디스크(미도시)가 더 형성되어 있을 수 있다.

다르게는, 더 나아가서, ?지부(400)가 경사면(450)을 따라서 이동할 때, 홀더 축(520)이 좌우로 이동하는 것을 고려하여, 도면에서 보아, 좌우 방향으로 길이가 긴 홀(hole)의 형태인 것이 바람직하다.

이 경우에도, ?지부(400)가, 도면에서 보아, 좌우 방향으로 이동하게 되면서 탄성부(540)가 관통홀(110)에서 빠질 우려가 있으므로, 이를 방지하기 위해서 관통홀(110)의 상부, 및 탄성부(540)의 하부에 이를 방지하기 위한 디스크(미도시)가 더 형성되어 있는 것이 바람직하다.

만약, 새로운 소일 네일(10)을 삽입하는 경우, 또는, 소일 네일(10)의 항타 관입 중에 소일 네일(10)의 파지에 문제가 생기는 등의 비상 사태가 발생하는 경우 등에 대처하기 위해서는, 도면에서 보아, ?지 홀더(500)를 하방으로 당김으로써, ?지부(400)와 소일 네일(10)의 맞물림 등을 해제할 수도 있다. 이에 대해서는, 상술한 도 3의 설명에서 이미 설명하였다.

다음으로, ?지부(400)와 소일 네일(10)의 맞물림 메커니즘에 대해서 설명하기로 한다.

상술한 바와 같이, 소일 네일(10)에는 규칙적인 간격으로 형성된 마디(12)와 이 마디끼리를 연결하는 리브(14)가 형성되어 있다.

이에 대응하여 ?지부(400)에는, 상술한 바와 같이, 마디(12)와 맞물릴 수 있는 오목부(410)가 형성되어 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치(100)는 소일 네일(10)의 관입 중에, 상술한 ?지부(400)에 형성된 오목부(410)가 마디(12)의 돌출부(15)와 맞물릴 수 있다.

즉, 항타기(300)로부터의 소일 네일(10)의 관입 방향으로의 항타 작용이 시작되면, ?지부(400)에 형성된 오목부(410) 중의 하나 이상의 오목부(410)가 소일 네일(10)에 형성된 마디(12) 중의 하나 이상의 마디(12)의 돌출부(15)와 맞물리게 되고, 이렇게 맞물린 상태로 연결부(200)를 통하여 본체부(130)로 항타 응력이 전달되게 되고, 서로 맞물린 ?지부(400)와 소일 네일(10)이 본체부(130)와 ?지부(400)의 경사면(450) 사이에서 서로 반대 방향으로 이동하려고 하는 쐐기 작용이 발생되어 고정되며, 본체부(130)의 타입 방향에 따라 소일 네일이 본체부의 항타 관입 방향, 즉 도면에서 보아 하방으로 이동하게 되어 소일 네일이 지중으로 항타 타입되게 된다.

이와 같이, 서로 맞물린 채로 소일 네일(10)이 항타 관입 방향으로 이동(항타 타입)한 다음에는 본체부(130)가 항타 타입 반대 방향으로 이동하게 되고, 이때 쐐기 작용이 해제될 수 있다.

이어서, 항타기(300)의 항타 작용이 계속 반복되면서, 동일한 메커니즘에 따라서 소일 네일(10)이 지반에 효과적으로 관입될 수 있다.

또한 ?지부(400)의 경사면(450)을 따른 이동을 감안하여, 공간(140) 내에는 ?지부(400)와 본체부(130) 사이에는, ?지부(400)의 이동을 고려한 여유 공간(w)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상술한 ?지부(400)는 표준 이형 철근의 규격 D29 또는 D25에 적합한 소일 네일(10)에 대응하는 크기로 형성되는 것이 바람직하나, 필요에 따라서는 표준 규격 D29 또는 D25 이외의 소일 네일(10)을 이용할 수도 있는 바, 이를 위해서는, 상술한 커버(102)를 개방한 다음, 다른 규격의 소일 네일(10)에 대응하도록 형성된 ?지부(400)로 교체할 수도 있다.

이를 위해서는, 각종 이형 철근의 규격에 적합한 사이즈의 ?지부(400)를 다수개 형성하여 둘 수 있으며, 요컨대 ?지부(400)는 카트리지화될 수 있음을 잘 알 것이다.

이제, 도 4에 대해서 살펴보면, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 도 4의 소일 네일 관입 장치(100)는, 도 3에 나타낸 소일 네일 관입 장치(100)의 구성과 대부분의 구성이 동일하지만, 도 3의 ?지부(400)에 오목부(410)가 형성되어 있었다면, 도 4에서는 ?지부(400)에 볼록부(412)가 형성되어 있음을 알아야 한다.

즉, 도 3의 경우, ?지부(400)의 오목부(410)가 소일 네일(10)의 마디(12)를 둘러싸듯이 맞물린다면, 도 4의 경우, ?지부(400)의 볼록부(412)는 소일 네일(10)의 마디(12)의 상부, 바람직하게는 소일 네일(10)의 항타 관입 방향을 기준으로 마디(12)의 후면측(도 4에서는 도면의 상부측)에서 마디(12)를 누르는 방식으로 맞물리는 것이 바람직하다.

다르게는, 도 4에 나타낸 소일 네일 관입 장치(100)의 구성에 있어서, ?지부(400)에 형성한 볼록부(412)는 도시한 바와 같이 고정된 형태의 볼록부로 형성될 수도 있지만, 이 볼록부(412)가 ?지부(400)의 본체 내로 삽입 및/또는 돌출되는 구성으로 형성될 수도 있으나, 그 구체적인 구성에 대해서는 설명을 생략한다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치(100)에서, 소일 네일(10)과 ?지부(400)의 서로 다른 맞물림 메커니즘에 대해서 도 3 및 도 4를 기본으로 참고하면서, 특히 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.

도 5는 도 3 및 도 4에 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치의 맞물림 메커니즘의 일례 및 다른 예를 나타낸 개략적인 단면도로서, 특히 도 5는 쐐기 작용이 작동되는 메커니즘을 나타내기 위한 A-A 단면을 따른 개략적인 단면도이고, 도 6은 도 3 또는 도 4에 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치의 맞물림 메커니즘의 다른 예를 나타낸 개략적인 단면도이다.

여기에서, 도 7은 도 3 또는 도 4에 나타낸 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치의 맞물림 메커니즘의 쐐기 작용이 작동 해제된 상태를 나타내는 개략적인 단면도로, 도 7은 단순히 쐐기 작용이 작동 해제된 상태를 나타내기 위한 도면이며, 도 5 및 도 6의 구성 요소와 사실상 동일한 구성 요소를 포함하고 있을 뿐이기 때문에, 도 7의 각종 구성 요소에 대한 설명 및 이들 구성 요소의 동작 등에 대한 설명은 도 5 및 도 6의 설명을 참조하는 것으로 대신하기로 한다.

도 5(또는 도 6)의 상태에서 항타기(300)로부터 항타 에너지를 소일 네일 관입 장치(100)로 연결부(200)를 통해 일방향으로 전달받게 되면, 도 3 및 도 4에서와 같이 소일 네일 관입 장치(100) 내에 삽입되어 있는 소일 네일(10)은 ?지부(400)와 맞물리게 되고 소일 네일(10)과 ?지부(400)는 도면상 상대적으로 상부로 움직이게 되며, 반면, 본체부(130)의 구성 요소인 본체부(130) 내부의 경사면(450) 및 대응면(460)은 도면상 상대적으로 하부로 움직이게 되며, 소일 네일(10)과 ?지부(400) 및 경사면(450)과 대응면(460)은 서로 반대 방향으로 이동하게 되며, 이때 경사면(450)과 대응면(460)에서 서로 맞물린 상태의 ?지부(400)와 소일 네일(10)이 한 덩어리가 되어 본체부(130)와 밀착되어 쐐기 작용이 발생하게 되는 상태가 된다.

?지부(400)와 소일 네일(10) 및 대응면(460)이 도 5에서와 같이 밀착된 상태에서, 소일 네일(10)은 본체부(130)를 포함하는 소일 네일 관입 장치(100)와 함께 고정되어 항타기(300)로부터 연결부(200)를 통해 일방향의 항타 에너지를 전달받게 되고 이에 의해서 목적하는 소일 네일(10)의 지중 항타 관입이 이루어 지게 된다.

이때 발생되는 쐐기 작용은 ?지부(400)의 오목부(410) 또는 볼록부(412)와 소일 네일(10)의 마디(12)가 맞물려서 일체로 거동할 때 발생되는 것이 바람직하며, 다만 더 많이 맞물렸을 때 쐐기 작용의 발생 효과가 더 크다는 점을 알아야 한다.

?지부(400)와 소일 네일(10)의 맞물림 상태를 더욱 향상시키기 위해서 ?지 홀더(500)와 탄성부(540)를 두었으며, 소일 네일(10)의 재장착이나 문제 발생시 ?지 홀더(500)와 탄성부(540)를 조정하여 재장착 또는 문제를 해결할 수도 있다.

소일 네일(10)을 추가로 지중으로 항타 관입하기 위해서는 쐐기 작용으로 고정된 본체부(130)와 ?지부(400) 및 소일 네일(10)을 해제시켜야 하며, 이를 위해서 항타기(100)를 항타 관입 방향과는 반대 방향으로 빠른 동작으로 움직였을 때, 본체부(130) 내부의 경사면(450) 및 대응면(460)의 개방되는 방향, 즉 도면에서 보아 도면의 하방으로 이동하면서 ?지부(400)와 소일 네일(10)의 연결이 해제되면서 쐐기 작용으로 고정되어 있었던 상태에서 쐐기 작용이 해제되어 느슨하게 열린 상태(미도시)로 된다.

이후 항타 관입할 대상이 되는 소일 네일(10)을 재장착하고 항타기(300)로부터 항타 에너지를 소일 네일 관입 장치(100)로 연결부(200)를 통해 일방향으로 전달받게 되면 소일 네일(10)은 재차 ?지부(400)와 맞물리게 되고, 소일 네일(10)과 ?지부(400)는, 도 3 및 도 4를 기준으로, 상대적으로 상부로 움직이게 되는 반면, 본체부(130)의 내부의 경사면(450) 및 대응면(460)은, 도 3 및 도 4를 기준으로, 상대적으로 하부로 움직이게 되어, 이들은 서로 반대 방향으로 이동하게 되므로, 경사면(450)과 대응면(460)에서 서로 맞물린 상태의 ?지부(400)와 소일 네일(10)이 한 덩어리가 되어 본체부(130)와의 쐐기 작용이 발생하게 되고, 따라서 소일 네일(10)은 본체부(130)를 포함하는 소일 네일 관입 장치(100)와 함께 고정되어 항타기(300)로부터 연결부(200)를 통해 전달받은 일방향의 항타 에너지를 전달받게 되며, 이에 의해서 본 발명에서 목적하는 소일 네일(10)의 지중 항타 관입이 이루에 지게 된다.

이와 같은 메커니즘을 반복하게 되면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 소일 네일 관입 장치(100)를 이용한 소일 네일(10) 항타 관입이 반복적으로 이루어질 수 있음을 알아야 한다.

한편, 도 5 및 도 6에서, 소일 네일(10)은 통로(120)를 관통하여 삽입되어 있다.

이때, 소일 네일(10)을 감싸는 통로(120) 및 대응면(460)의 형상은, 도시한 바와 같이, 다각형 형상으로 형성될 수도 있으며, 다르게는 소일 네일(10)이 삽입되는 통로(120)를 타원형으로 형성하고, ?지부(400)가 설치되는 공간은 직사각형 모양으로 형성할 수도 있다.

요컨대, 도 5 및 도 6에서, 소일 네일(10)은 그 마디(12)의 일측만이 ?지부(400)와 맞물려 있을 수 있도록 공간을 형성할 수 있다.

즉, 도 5 및 도 6에서 도면 상측의 소일 네일(10)의 마디(12) 부분은 본체부(130)의 통로(120) 및 대응면(460) 방향에서 모두 ?지부(400)와는 결합하지 않고 있음을 알아야 한다.

구체적으로, 본체부(130)의 통로(120) 및 대응면(460)과 경사면(450)은 ?지부(400) 및 소일 네일(10)과 서로 반대 방향으로 움직이며, 구체적으로는 소일 네일(10)의 항타 관입시에는 이 항타 관입 방향과 반대 방향으로 작용하는 반력이 ?지부(400)와 소일 네일(10)을 통하여 본체부(130)의 통로(120) 및 대응면(460)과 경사면(450)에 전달되어 쐐기 작용이 발생되고, 이 쐐기 작용에 의해서 소일 네일(10)이 밀착 고정되고, 이 상태로 항타 타입 방향으로의 운동 에너지를 전달받은 본체부(130)과 같이 소일 네일(10)을 하방으로 이동시켜 소일 네일(10)을 지중으로 항타 관입시킬 수 있음을 알아야 한다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 도 3의 ?지부(400)의 오목부(410)는 소일 네일(10)의 마디(12)의 돌출부(15)의 일부분, 더욱 상세하게는, 오목부(410)가 소일 네일(10)의 몸통부의 현 부분과 일부 중첩되도록 맞물릴 수 있다.

이때, 소일 네일(10)의 마디(12)와 ?지부(400)의 접선만 맞물릴 우려가 있기 때문에, 다르게는, 도 6에서와 같이, ?지부(400)의 오목부(410)가 소일 네일(10)의 마디(12)의 돌출붐(15)의 절반을 둘러싸도록 맞물릴 수 있다.

한편, 도 4의 ?지부(400)의 볼록부(412)에 대해서도 마찬가지로, 본 발명의 도 5 및 도 6에 나타낸 것과 유사하게, ?지부(400)의 볼록부(412)가 소일 네일(10)의 몸통부의 현 부분과 일부 중첩되도록 맞물리거나, 다르게는 ?지부(400)의 볼록부(412)가 소일 네일(10)의 마디(12)의 돌출부(15)의 절반을 둘러싸도록 맞물릴 수도 있음을 알아야 한다.

이상, 일부 실시예를 들어서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만, 이와 같은 설명은 예시적인 것에 불과한 것으로서, 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수 없다 할 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이상의 설명으로부터 본 발명을 다양하게 변형 또는 수정하여 실시하거나 본 발명과 균등한 실시를 행할 수 있다는 점을 잘 이해하고 있을 것이다.

10 : 소일 네일 12 : 마디
14 : 리브 15 : 돌출부
16 : 첨두부 18 : 열처리부
100 : 소일 네일 관입 장치
102 : 커버 120 : 통로
130 : 본체부 140 : 공간
200 : 연결부 300 : 항타기
400 : ?지부 410 : 오목부
412 : 볼록부 450 : 경사면
460 : 대응면 500 : ?지 홀더
540 : 탄성부

Claims (7)

1. 일측에 지반에 관입되는 첨두부를 가지고 있고, 규칙적인 간격으로 형성된 마디와 상기 마디 사이를 연결하는 리브로 이루어지는 소일 네일; 및
   상기 소일 네일의 상기 첨두부가 지반에 대한 관입 방향으로 위치한 채로 그 길이 방향을 따라서 삽입 관통되는 본체부;를 포함하는 소일 네일 관입 장치에 있어서,
   상기 본체부는, 상기 소일 네일에 형성된 하나 이상의 마디에 대응하여 이 마디를 누르는 하나 이상의 볼록부가 형성되고, 상기 소일 네일의 길이 방향을 따라서 상기 소일 네일과 맞물려서 상기 본체부의 경사면과 대응면에 대해서 쐐기 작용을 하도록 그 일측면에 경사면이 형성된 ?지부;
   상기 본체부 하부에 장착되어 개폐되는 커버;
   상기 ?지부의 하단에 연결되어 상기 커버에 형성된 관통홀에 통과된 ?지홀더;
   상기 커버 내측면과 상기 ?지부 하단 사이에 위치하고 상기 ?지홀더가 통과된 탄성부; 및
   상기 탄성부의 탈락을 방지하기 위하여, 상기 탄성부의 하단에 형성된 디스크;
   를 포함하며,
   상기 관통홀은
   상기 ?지부가 상기 경사면을 따라 이동 시, 상기 ?지홀더가 이동되도록 긴 홀(hole)로 형성되고,
   또한, 상기 본체부는,
   상기 ?지부의 상기 경사면에 대응하는 상기 본체부의 경사면과 함께 상기 ?지부의 상기 하나 이상의 오목부와 맞물리는 소일 네일을 쐐기 작용으로 고정시켜 항타 방향으로 소일 네일을 지중으로 타입시키는 것을 특징으로 하는,
   소일 네일 관입 장치.
   
2. 일측에 지반에 관입되는 첨두부를 가지고 있고, 규칙적인 간격으로 형성된 마디와 상기 마디 사이를 연결하는 리브로 이루어지는 소일 네일; 및
   상기 소일 네일의 상기 첨두부가 지반에 대한 관입 방향으로 위치한 채로 그 길이 방향을 따라서 삽입 관통되는 본체부;를 포함하는 소일 네일 관입 장치에 있어서,
   상기 본체부는,
   상기 소일 네일에 형성된 하나 이상의 마디에 대응하여 이 마디를 누르는 하나 이상의 볼록부가 형성되고, 상기 소일 네일의 길이 방향을 따라서 상기 소일 네일과 맞물려서 상기 본체부의 경사면과 대응면에 대해서 쐐기 작용을 하도록 그 일측면에 경사면이 형성된 ?지부;
   상기 본체부 하부에 장착되어 개폐되는 커버;
   상기 ?지부의 하단에 연결되어 상기 커버에 형성된 관통홀에 통과된 ?지홀더;
   상기 커버 내측면과 상기 ?지부 하단 사이에 위치하고 상기 ?지홀더가 통과된 탄성부; 및
   상기 탄성부의 탈락을 방지하기 위하여, 상기 탄성부의 하단에 형성된 디스크;
   를 포함하며,
   상기 관통홀은
   상기 ?지부가 상기 경사면을 따라 이동 시, 상기 ?지홀더가 이동되도록 긴 홀(hole)로 형성되고,
   또한, 상기 본체부는, 상기 ?지부의 상기 경사면에 대응하는 상기 본체부의 경사면과 함께 상기 ?지부의 상기 하나 이상의 볼록부와 맞물리는 소일 네일을 쐐기 작용으로 고정시켜 항타 방향으로 소일 네일을 지중으로 타입시키는 것을 특징으로 하는,
   소일 네일 관입 장치.
   
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 본체부의 상기 ?지부는, 상기 소일 네일의 상기 마디에 대해서 그 일측과 맞물리는 것을 특징으로 하는,
   소일 네일 관입 장치.
   
4. 삭제
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 ?지부의 상기 경사면에 대응하는 상기 본체부의 경사면은, 20° 내지 35°의 범위의 경사각을 갖는 것을 특징으로 하는,
   소일 네일 관입 장치.
   
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 소일 네일의 첨두부는, 강도를 강화시키기 위해서 열처리되는 것을 특징으로 하는,
   소일 네일 관입 장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 열처리는, 담금질과 뜨임을 포함하는 것을 특징으로 하는,
   소일 네일 관입 장치.

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