KR101683126B1 - 쇄석말뚝 다짐장치와 이를 이용한 쇄석말뚝 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쇄석말뚝 다짐장치와 이를 이용한 쇄석말뚝 시공 방법에 관한 것이다.
본 발명의 쇄석말뚝 다짐장치는, 크레인 또는 굴삭기 중 어느 하나에 설치되며 원주방향으로의 회전 및 상하방향으로 다짐력을 발생시키고 하부에 집게(11)가 구비되어 있는 바이브로해머(10)와; 상기 바이브로해머(10)의 집게(11)에 의해 고정되며 수직 판 형상을 이루는 집게연결부(21)와, 중간 부분이 상기 집게연결부(21)의 양단에 각각 일체로 연결되어 있고 수직 판 형상을 이루는 날개부(22)와, 상기 집게연결부(21) 및 날개부(22)에 의해 둘러쌓인 좌우 양측 두 개의 쇄석가이드홈(23)으로 구성된 쇄석가이드부재(20)와; 상기 쇄석가이드부재(20)의 집게연결부(21) 하단에 일체로 연결되어 있고 외경이 원형 단면 형상을 이루는 원봉부재(30)와; 상기 원봉부재(30)의 하단에 연결되어 있고, 둘레에 쇄석투입홈(41)이 형성되어 있는 다짐헤드(40);를 포함하여 구성된다.
본 발명에 의해, 쇄석과 접촉하는 다짐헤드에 상부로부터 회전 및 상하 진동 에너지를 전달하는 부재의 구성에 있어서 천공홀에 삽입되는 부분 상측에 대응되는 위치에 쇄석가이드부재를 구비하여 쇄석의 이동을 가이드하는 쇄석가이드홈을 형성함으로써 천공홀 상부로부터 낙하하는 쇄석이 비중 차이에 의해 층분리 현상이 발생하지 않고 고르게 섞인 채 투입홀 저부로 투입될 수 있게 함으로써 쇄석말뚝이 균질한 상태가 될 수 있고, 쇄석가이드부재의 회전에 의해 쇄석이 평면상에서 고르게 분산된 상태로 다짐헤드 상부로 떨어짐으로써 투입홀이 형성된 다짐헤드의 상하 진동 및 회전에 의해 투입홀 저부로 쇄석의 고르게 원활히 통과되어 공급될 수 있게 되며, 쇄석가이드홈과 투입홀이 평면상에서 천공홀 중심을 기준으로 동일 방향에 위치하도록 함으로써 쇄석의 가이드가 가일층 정확히 투입홀을 향해 이루어질 수 있게 되고, 다짐헤드는 상면이 경사진 원추형의 형상을 취하도록 하고, 둘레면이 투입홀을 향해 경사지게 구배를 갖도록 형성됨으로써 투입홀로의 쇄석 이동이 원활히 이루어질 수 있게 되며, 말뚝의 시공에 있어서 쇄석의 투입과 다짐이 동시에 이루어지도록 하면서 쇄석가이드부재의 가이드를 통해 비중 차에 의한 층 분리 현상이 발생하지 않게 되고, 쇄석은 쇄석가이드홈으로만 일정 시간 간격으로 공급되도록 함으로써 다짐헤드 상부에 잔량의 쇄석을 최소화시키면서 다짐이 이루어져 다짐 효율을 높이고, 바이브로해머에 가해지는 부하를 최소화할 수 있게 된다.

Description

쇄석말뚝 다짐장치와 이를 이용한 쇄석말뚝 시공 방법{APPARATUS FOR CONSTRUCTING COMPACTED STONE COLUMN PILE AND CONSTRUCTION METHOD OF COMPACTED STONE COLUMN PILE USING THE SAME}

본 발명은 쇄석말뚝 다짐장치 및 이를 이용한 쇄석말뚝 시공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 날개부 및 집게연결부에 의해 갇힌 쇄석가이드홈이 형성된 쇄석가이드부재를 이용하여 투입되는 쇄석이 다짐헤드까지 낙하하는 동안 층분리 현상이 방지되도록 하여 균질한 쇄석말뚝을 시공할 수 있도록 한, 쇄석말뚝 다짐장치와 이를 이용한 쇄석말뚝 시공 방법에 관한 것이다.

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 같은 종래의 쇄석말뚝 다짐공법은 일련의 보강재 투입 후의 다짐공정이 반복적으로 진행됨에 따라 그 시 공기간이 오래 걸리고, 그 다짐효율이 낮은 단점이 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위한 기술로, "쇄석말뚝 다짐장치"(한국 공개특허공보 제10-2011-0048280호, 특허문헌 1)에는 다짐헤드의 가장자리에 보강재(쇄석)이 하부 공간으로 투입될 수 있는 투입홈을 형성함으로써 보강재의 투입 및 다짐을 동시에 진행하여 시공 시간의 단축 및 다짐효율 향상을 도모할 수 있도록 한 바 있다.

특허문헌 1의 구성은 다짐헤드의 하면부가 하향 볼록한 형상을 취해 중앙 부분에서 충격에 의한 다짐이 극대화되도록 이루어져 있고, 양측 가장자리의 투입홈을 통해 쇄석 보강재는 연속적으로 투입된다.

이때, 다짐헤드의 상부는 원 봉 형상의 로드가 설치되어 있게 되며 천공홀 둘레와 로드 사이의 공간으로 쇄석이 쌓인 상태에서 다짐에 의해 하부 공간이 발생할 때마다 투입홈으로 적재된 쇄석이 유입되게 된다.

그런데, 천공홀 상부로부터 쇄석이 낙하하는 과정에서 쇄석의 비중에 따라 무게가 무거운 쇄석은 하부에 쌓이게 되고, 무게가 가벼운 쇄석은 상부에 쌓이게 되므로 층 분리 현상이 발생할 수 있게 된다.

이처럼 층 분리 현상이 발생할 경우 말뚝 품질이 균질해지지 못하게 되는 문제점을 갖게 된다.

또, 다짐헤드를 통한 충격 발생시 쇄석이 위로 튀오오르지 못하도록 다짐헤드는 투입홀을 배제한 상태에서 최대한 천공홀 내주면과의 사이로 공간 형성을 최소화해야 하는데, 자칫 쇄석의 투입 시기와 투입량 조절이 원할하지 못할 경우 다짐헤드의 상부에 쇄석이 쌓여 있게 될 수 있으며, 이 경우 상하 진동을 위해 다짐헤드를 상부로 들어올림에 있어 다짐장치에 부하가 발생하게 되어 높은 타격력을 발생시키지 못하게 되는 문제점도 발생하게 된다.

더불어, 저부가 볼록한 다짐헤드는 중앙 부위에서의 타격력을 높여 다짐에 효과적일 수 있으나, 천공홀 외곽에 위치한 쇄석에 가해지는 충격이 작기 때문에 이 부분에서는 실질적으로 다짐의 효과가 미미해질 수 있게 된다.

KR10-2011-0048280 (2011.05.11)

본 발명의 쇄석말뚝 다짐장치와 이를 이용한 쇄석말뚝 시공 방법은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 쇄석과 접촉하는 다짐헤드에 상부로부터 회전 및 상하 진동 에너지를 전달하는 부재의 구성에 있어서 천공홀에 삽입되는 부분 상측에 대응되는 위치에 쇄석가이드부재를 구비하여 쇄석의 이동을 가이드하는 쇄석가이드홈을 형성함으로써 천공홀 상부로부터 낙하하는 쇄석이 비중 차이에 의해 층분리 현상이 발생하지 않고 고르게 섞인 채 투입홀 저부로 투입될 수 있게 함으로써 쇄석말뚝이 균질한 상태가 될 수 있게 하려는 것이다.

더불어, 쇄석가이드부재의 회전에 의해 쇄석이 평면상에서 고르게 분산된 상태로 다짐헤드 상부로 떨어짐으로써 투입홀이 형성된 다짐헤드의 상하 진동 및 회전에 의해 투입홀 저부로 쇄석의 고르게 원활히 통과되어 공급될 수 있게 하려는 것이다.

또, 쇄석가이드홈과 투입홀이 평면상에서 천공홀 중심을 기준으로 동일 방향에 위치하도록 함으로써 쇄석의 가이드가 가일층 정확히 투입홀을 향해 이루어질 수 있게 하려는 것이다.

또한, 다짐헤드는 상면이 경사진 원추형의 형상을 취하도록 하고, 둘레면이 투입홀을 향해 경사지게 구배를 갖도록 형성됨으로써 투입홀로의 쇄석 이동이 원활히 이루어질 수 있게 하려는 것이다.

아울러, 말뚝의 시공에 있어서 쇄석의 투입과 다짐이 동시에 이루어지도록 하면서 쇄석가이드부재의 가이드를 통해 비중 차에 의한 층 분리 현상이 발생하지 않게 하려는 것이다.

더하여, 쇄석은 쇄석가이드홈으로만 일정 시간 간격으로 공급되도록 함으로써 다짐헤드 상부에 잔량의 쇄석을 최소화시키면서 다짐이 이루어져 다짐 효율을 높이고, 바이브로해머에 가해지는 부하를 최소화하려는 것이다.

본 발명의 쇄석말뚝 다짐장치는 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 크레인 또는 굴삭기 중 어느 하나에 설치되며 원주방향으로의 회전 및 상하방향으로 다짐력을 발생시키고 하부에 집게(11)가 구비되어 있는 바이브로해머(10)와; 상기 바이브로해머(10)의 집게(11)에 의해 고정되며 수직 판 형상을 이루는 집게연결부(21)와, 중간 부분이 상기 집게연결부(21)의 양단에 각각 일체로 연결되어 있고 수직 판 형상을 이루는 날개부(22)와, 상기 집게연결부(21) 및 날개부(22)에 의해 둘러쌓인 좌우 양측 두 개의 쇄석가이드홈(23)으로 구성된 쇄석가이드부재(20)와; 상기 쇄석가이드부재(20)의 집게연결부(21) 하단에 일체로 연결되어 있고 외경이 원형 단면 형상을 이루는 원봉부재(30)와; 상기 원봉부재(30)의 하단에 연결되어 있고, 둘레에 쇄석투입홈(41)이 형성되어 있는 다짐헤드(40);를 포함하여 구성된다.

상기한 구성에 있어서, 쇄석투입홈(41)은 평면상에서 천공홀 중심을 기준으로 쇄석가이드홈(23)과 동일한 방향에 위치하는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 다짐헤드(40)는 상면이 상기 원봉부재(30) 외주면으로부터 외곽측으로 하향 경사지게 형성된 경사부(42)가 형성되어 있고, 상기 다짐헤드(40)의 측벽면은 양측의 상기 날개부(22) 중간에 위치하는 지점의 상단 높이가 높고, 쇄석투입홈(41) 측을 향해 점차 높이가 낮아지는 볼록한 라운드 형상으로 이루어진 측면경사부(43)가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 쇄석말뚝 다짐장치를 이용한 쇄석말뚝 시공 방법은, 말뚝 시공 대상이 되는 지반을 천공하여 천공홀(4)을 형성하는 천공단계와; 상기 쇄석말뚝 다짐장치의 다짐헤드(40)를 천공홀(4) 바닥면까지 삽입하는 다짐헤드삽입단계와; 상기 다짐헤드(40)를 상향 이동시키면서 동시에 상기 쇄석말뚝 다짐장치의 바이브로해머(10)를 작동시켜 다짐헤드(40)로 하여금 상하 진동 및 회전이 이루어지도록 함과 더불어 천공홀(4) 내부로 쇄석을 투입하여 쇄석(5)이 쇄석투입홈(41)을 통해 다짐헤드(40) 하부 공간으로 투입되어 다층의 쇄석말뚝을 형성하되, 회전하는 쇄석가이드부재(20)에 의해 쇄석(5)이 쇄석가이드홈(23)에 갇힌 상태로 회전하면서 하향 이동하여 쇄석 중량에 의한 층분리가 방지되면서 말뚝이 시공되도록 하는 말뚝시공단계;를 포함하여 구성된다.

상기한 구성에서 상기 쇄석(5)은 일정 시간 간격으로 상기 쇄석가이드홈(23) 내부로만 투입되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 쇄석과 접촉하는 다짐헤드에 상부로부터 회전 및 상하 진동 에너지를 전달하는 부재의 구성에 있어서 천공홀에 삽입되는 부분 상측에 대응되는 위치에 쇄석가이드부재를 구비하여 쇄석의 이동을 가이드하는 쇄석가이드홈을 형성함으로써 천공홀 상부로부터 낙하하는 쇄석이 비중 차이에 의해 층분리 현상이 발생하지 않고 고르게 섞인 채 투입홀 저부로 투입될 수 있게 함으로써 쇄석말뚝이 균질한 상태가 될 수 있게 된다.

더불어, 쇄석가이드부재의 회전에 의해 쇄석이 평면상에서 고르게 분산된 상태로 다짐헤드 상부로 떨어짐으로써 투입홀이 형성된 다짐헤드의 상하 진동 및 회전에 의해 투입홀 저부로 쇄석의 고르게 원활히 통과되어 공급될 수 있게 된다.

또, 쇄석가이드홈과 투입홀이 평면상에서 천공홀 중심을 기준으로 동일 방향에 위치하도록 함으로써 쇄석의 가이드가 가일층 정확히 투입홀을 향해 이루어질 수 있게 된다.

또한, 다짐헤드는 상면이 경사진 원추형의 형상을 취하도록 하고, 둘레면이 투입홀을 향해 경사지게 구배를 갖도록 형성됨으로써 투입홀로의 쇄석 이동이 원활히 이루어질 수 있게 된다.

아울러, 말뚝의 시공에 있어서 쇄석의 투입과 다짐이 동시에 이루어지도록 하면서 쇄석가이드부재의 가이드를 통해 비중 차에 의한 층 분리 현상이 발생하지 않게 된다.

더하여, 쇄석은 쇄석가이드홈으로만 일정 시간 간격으로 공급되도록 함으로써 다짐헤드 상부에 잔량의 쇄석을 최소화시키면서 다짐이 이루어져 다짐 효율을 높이고, 바이브로해머에 가해지는 부하를 최소화할 수 있게 된다.

도 1은 종래의 쇄석말뚝 다짐 장치를 나타낸 단면 개략도.
도 2는 본 발명의 쇄석말뚝 다짐장치가 굴삭기에 연결되어 설치된 예를 나타낸 단면 개략도.
도 3은 본 발명의 쇄석말뚝 다짐장치가 크레인에 연결되어 설치된 예를 나타낸 단면 개략도.
도 4 내지 6은 본 발명의 쇄석말뚝 다짐장치를 이용한 쇄석말뚝 시공 방법을 나타낸 단면 개략도.
도 7은 본 발명에서 다짐헤드의 또다른 실시예를 나타낸 사시도 및 단면도.
도 8 내지 9는 본 발명의 쇄석말뚝 시공 방법에서 쇄석의 주입이 일정 간격으로 이루어지는 상태를 나타낸 부분절단 사시도.

이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 쇄석말뚝 다짐장치와 이를 이용한 쇄석말뚝 시공 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 쇄석말뚝 다짐장치는 바이브로해머(10), 쇄석가이드부재(20), 원봉부재(30) 및 다짐헤드(40)를 포함하여 구성되어 있다.

본 발명의 구성요소인 바이브로해머(10)는 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼 크레인(2)이나 굴삭기(1) 등에 선택적으로 설치되며, 원주방향으로의 회전 및 상하방향으로 다짐력을 발생시키고 하부에 집게(11)가 구비되어 있다.

바이브로해머(10)로 대표적인 것으로 진동식 말뚝 해머(vibro pile hammer)가 있다.

진동식 말뚝 해머는 지진기를 말뚝에 부착하여 상하 진동을 주고, 말뚝 주변 마찰력을 감소시켜 기계 및 말뚝 자중에 의해 말뚝을 지중에 관입시키는 기계로 소음이 적고 말뚝 머리 손상이 적으며 말뚝을 뺄 때에도 사용할 수 있다.

또, 등록특허 716132호에 개시된 것처럼 싱글오거와, 싱글오거 하부에 항타수단이 구비된 형태의 오거바이브로해머로 구성될 수 있다.

이처럼 상하 방향의 다짐력을 발생시키면서 원주방향으로의 회전을 하는 바이브로 해머는 그 자체로 하나의 세트화되어 시중에서 쉽게 구할 수 있는 것인 바, 바이브로해머 자체의 세부 구성에 대한 도면 및 설명은 생략하기로 한다.

단지, 본 발명의 바이브로해머(10)는 도시된 바와 같이 하부에 집게(11)가 구비된 형태의 것이면 족한 것으로 집게는 통상의 바이브로해머에 제시되는 바와 같이 유압장치에 의해 작동하게 된다.

본 발명의 구성요소인 쇄석가이드부재(20)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 하부에 연결되는 원봉부재(30)와 함께 상기 바이브로해머(10)의 상하 진동 즉, 다짐력과 회전력을 다짐헤드(40)에 전달하는 역할을 한다.

이때, 원봉부재(30)는 특허문헌 1에 도시된 것과 같은 동력 전달수단인 데 비해 쇄석가이드부재(20)는 도 2에 확대하여 평면상으로 나타낸 바와 같은 형상을 취한다.

구체적으로 쇄석가이드부재(20)는 집게연결부(21), 날개부(22) 및 쇄석가이드홈(23)으로 구성되는데, 도면을 살펴보면 마치 H형강과 같은 형상을 취하는 것을 알 수 있다.

집게연결부(21)는 상술한 상기 바이브로해머(10)의 집게(11)에 의해 고정되도록 수직 판 형상을 이룬다.

날개부(22)는 도시된 바와 같이 단면상에서 중간 부분이 상기 집게연결부(21)의 양단에 각각 일체로 연결되어 있고 이 역시 수직 판 형상을 이룬다.

쇄석가이드홈(23)은 도면과 같이 단면상에서 "ㄷ"자 형으로 둘러쌓인 공간을 지칭하는데, 구체적으로 상기 집게연결부(21) 및 날개부(22)에 의해 둘러쌓인 좌우 양측 두 개로 이루어져 있다.

쇄석가이드부재(20)로 하여금 쇄석가이드홈(23)의 수량을 높이기 위해 단면이 H형강 형상이 아닌 다른 형태로 형성할 수도 있으나, 쇄석가이드부재(20)는 타격력을 전달하는 부재이기 때문에 높은 강도와 내구성을 가져야 한다.

따라서, 시중에서 쉽게 구할 수 있으면서 높은 강도를 갖는 H형강 형태로 구성됨이 가장 바람직하다 할 것이다.

이때, 쇄석가이드부재(20)는 날개부(22)의 길이가 천공홀(4) 내경을 기준으로 2/5 ~ 3/5 정도의 길이로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기한 길이 비율을 초과할 경우 표면이 매끄럽지 못한 천공홀(4)의 경우 천공홀(4) 내벽면의 돌출된 장애물에 부딪혀 원할한 회전이 이루어지지 못할 수 있으며, 상기 비율 미만일 경우 원할한 가이드가 이루어지지 못하게 된다.

본 발명의 구성요소인 원봉부재(30)는 상기 쇄석가이드부재(20)의 집게연결부(21) 하단에 일체로 연결되어 있고 외경이 원형 단면 형상을 이룬다.

이때, 원봉부재(30)의 외경은 도시된 바와 같이 쇄석가이드부재(20)의 양 날개부(22)의 길이보다 작게 이루어짐이 바람직하다.

쇄석가이드부재(20)를 다짐헤드(40)까지 연장하지 않고 원봉부재(30)를 통해 연결하는 것은 다짐헤드(40) 상부에 충분한 공간을 형성하기 위한 것이다.

역으로 쇄석가이드부재(20)를 다짐헤드(40)까지 연장 형성할 경우 다짐헤드(40)가 상승과 하강을 반복하여 쇄석을 다질 때 다짐헤드(40) 상부의 쇄석이 쇄석투입홈(41)으로 원활히 투입되지 못하고 빈 공간이 형성되어 다짐 효율이 저하될 수 있다.

즉, 쇄석가이드부재(20)의 양 날개부(22)의 길이보다 작은 직경의 원봉부재(30)가 쇄석가이드부재(20)와 다짐헤드(40) 사이를 연결함으로써 다짐헤드(40) 사이에 다짐헤드(40)의 상승과 하강이 반복되는 과정에서 쇄석이 원활히 쇄석투입홈(41)으로 투입되면서 다짐이 이루어질 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 구성요소인 다짐헤드(40)는 도 2, 3에 도시되어 있는 바와 같이 상기 원봉부재(30)의 하단에 연결되어 있고, 둘레에 쇄석투입홈(41)이 형성되어 있어 쇄석투입홈(41)을 통해 쇄석이 다짐헤드(40) 하부의 공간으로 투입되고, 다짐헤드(40)의 상,하 진동 및 회전이 반복되면서 다짐이 이루어지게 된다.

이때, 다짐헤드(41)의 저부는 특허문헌 1과 같이 하향되게 볼록한 형상을 취해 효과적인 다짐이 이루어지도록 할 수도 있다.

하지만, 본 발명에서는 전술한 쇄석가이드부재(20) 및 원봉부재(30)의 구성에 의해 쇄석이 원할하게 투입될 수 있는 관계로 저면은 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 천공홀(4) 바닥면과 평행하게 평평한 형태로 이루어짐이 보다 바람직하다.

전체적으로 평평한 형태로 이루어질 경우 쇄석투입홈(41)을 통해 다짐헤드(40) 저부의 천공홀(4) 내부 공간으로 투입된 쇄석이 전체적으로 고른 타격에너지를 받으면서 다져질 수 있게 된다.

이러한 구성에서 쇄석투입홈(41)은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 평면상에서 천공홀(4) 중심을 기준으로 쇄석가이드홈(23)과 동일한 방향에 위치하는 것이 바람직하다.

이러한 구성은 쇄석가이드홈(23) 내부로 유입된 쇄석이 자중에 의해 하향 이동하면서 원할하게 쇄석투입홈(41)으로 유입될 수 있게 해준다.

이때, 투입되는 쇄석은 원봉부재(30)가 위치한 부분에서는 일부는 쇄석투입홈(41)으로 바로 삽입되지 못하고 다짐헤드(40)의 상면에 고이게 된다.

이때, 다짐헤드(40)의 반복적인 상하 움직임에 의해 다짐헤드(40) 상면에서 튕기면서 서서히 쇄석투입홈(41)으로 삽입되게 되나, 부분적으로는 잘 삽입되지 못하는 경우도 발생할 수 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위한 방안으로 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 상기 다짐헤드(40)는 상면이 상기 원봉부재(30) 외주면으로부터 외곽측으로 하향 경사지게 형성된 경사부(42)가 형성되도록 할 수 있다.

더불어, 상기 다짐헤드(40)의 측벽면은 양측의 상기 날개부(22) 중간에 위치하는 지점의 상단 높이가 높고, 쇄석투입홈(41) 측을 향해 점차 높이가 낮아지는 볼록한 라운드 형상으로 이루어진 측면경사부(43)가 형성되도록 구성될 수 있다.

이러한 구성은 쇄석가이드홈(23)을 통해 낙하하는 쇄석 중 쇄석투입홈(41)으로 직접 삽입되지 못하고 그 외곽의 영역으로 낙하하는 쇄석이 있는 경우 경사부(42)를 통해 다짐헤드(40) 상부의 외곽 영역으로 굴러내려옴과 더불어 측벽면에 형성된 측면경사부(43)를 통해 자연스럽게 쇄석투입홈(41)으로 미끄러져 삽입될 수 있는 구조가 되어 다짐헤드(40) 상면에 쇄석이 고인 채 미 삽입되는 현상을 방지하도록 할 수 있다.

특히, 주입되는 쇄석이 쇄석 단독이 아니라 액상의 그라우트액이나 몰탈 등이 혼합되는 경우에는 다짐헤드(40) 상부에 보다 잘 고이지 않고 원활히 쇄석투입홈(41)으로 삽입될 수 있게 된다.

아울러, 상기와 같은 구성에서 다짐헤드(40)는 바이브로해머의 회전 작용에 의해 회전하는 상태가 되므로 쇄석가이드홈(23)에 둘러쌓인 쇄석은 수직 낙하하는 것이 아니라 쇄석가이드부재(20)의 회전에 의해 천공홀(4) 내부에서 나선형의 형태를 취하면서 하향 이동하다가 쇄석투입홈(41)으로 삽입되게 된다.

이는 상부에서 수직 낙하하는 경우 다짐헤드(40) 상면을 타격하여 손상을 입히고, 다짐헤드(40) 수명을 단축시키는 현상을 방지할 수 있게 함은 물론 나선형의 이동에 의해 비중 차이에 따른 층분리 현상의 발생을 저감시킬 수 있게 된다.

이하에서는 상기와 같은 쇄석말뚝 다짐장치를 이용한 쇄석말뚝 시공 방법에 대해 설명하기로 한다.

1. 천공단계

먼저, 스크류 오거, 오거 바이브로 해머 등 다양한 천공장치를 이용하여 말뚝 시공 대상이 되는 지반을 천공하여 천공홀(4)을 형성한다.

2. 다짐헤드삽입단계

도 2, 3에 도시되어 있는 바와 같이 상기 쇄석말뚝 다짐장치의 다짐헤드(40)를 천공홀(4) 바닥면까지 삽입한다.

이때, 천공홀(4) 내부에는 도면과 같이 쇄석가이드부재(20)의 전체 또는 하부 일부가 삽입된 형태가 되도록 한다.

3. 말뚝시공단계

도 4에 도시되어 있는 바와 같이 설치한 후 상기 다짐헤드(40)를 상향 이동시키면서 동시에 상기 쇄석말뚝 다짐장치의 바이브로해머(10)를 작동시켜 다짐헤드(40)로 하여금 상하 진동 및 회전이 이루어지도록 하고, 더불어 천공홀(4) 내부로 쇄석을 투입한다.

이에 따라 낙하된 쇄석(5)은 쇄석가이드홈(23)의 가이드에 의해 쇄석투입홈(41)을 통해 다짐헤드(40) 하부 공간으로 투입되게 된다.

이때, 회전하는 쇄석가이드부재(20)에 의해 쇄석(5)이 쇄석가이드홈(23)에 갇힌 상태로 회전하면서 하향 이동하여 쇄석 중량에 의한 층분리가 방지되면서 말뚝이 시공된다.

아울러, 쇄석말뚝은 1차 쇄석 투입 및 다짐에 의해 도면과 같이 구근부(50)를 형성하고, 이어 2차, 3차 반복적으로 쇄석 투입, 다짐장치 작동에 의해 마디형의 말뚝유닛(51)을 형성할 수 있다.

도 5 내지 6은 이러한 과정에서 점차로 다짐헤드(40)가 상향 이동하게 되는 것이 나타나 있다.

상기한 구성에서 쇄석의 투입은 천공홀(4) 주변을 빙 돌면서 투입하기에 어려움이 있다.

따라서 쇄석가이드홈(23)이 위치하지 않은 날개부(22)와 천공홀(4) 사이 고간으로 투입될 수도 있다.

이 경우 전술한 바와 같이 다짐헤드(40)의 경사진 형상을 통해 쇄석가이드홈(23) 이외의 부분으로 투입된 쇄석 역시 가이드되도록 할 수 있다.

하지만 보다 바람직하기로는 쇄석의 투입을 일정 시간 즉, 도 8에 도시된 것처럼 회전하는 쇄석가이드부재(20)의 쇄석가이드홈(23)이 관 형태 등으로 이루어진 공급수단(3)을 향해 위치하는 경우 쇄석의 투입이 이루어지도록 하고, 도 9와 같이 쇄석가이드홈(23)이 공급수단(3)을 향하지 않는 경우에는 쇄석의 투입이 중단되도록 함으로써 가이드되지 못하고 수직 낙하하는 쇄석이 발생하지 않도록 할 수 있다.

이처럼 본 발명의 쇄석말뚝 다짐장치를 이용한 쇄석말뚝 시공 방법은 특허문헌 1과 같이 쇄석의 투입과 다짐이 동시에 이루어지는 장점을 가지면서도 층 분리에 따른 말뚝 품질 저하를 방지할 수 있게 된다.

본 발명에서 사용된 용어인 쇄석은 쇄석말뚝을 형성하기 위해 투입되는 원료를 나타낸 것으로 온전히 쇄석으로만 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 쇄석에 각종 고형분, 액상 등이 첨가된 형태의 실시예 역시 포함될 수 있다 할 것이다.

아울러, 도 8, 9에서 천공홀(4) 주변에 표시된 점선은 선택적으로 천공 과정에서 케이싱이 삽입되는 경우를 표기한 것으로, 불량지반인 경우에 선택적으로 시공하게 된다.

1 : 굴삭기 2 : 크레인
3 : 공급수단 4 : 천공홀
5 : 쇄석 10 : 바이브로해머
11 : 집게 20 : 쇄석가이드부재
21 : 집게연결부 22 : 날개부
23 : 쇄석가이드홈 30 : 원봉부재
40 : 다짐헤드 41 : 쇄석투입홈
42 : 경사부 43 : 측면경사부
50 : 구근부 51 : 말뚝유닛

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 쇄석말뚝 다짐장치에 있어서,
   크레인 또는 굴삭기 중 어느 하나에 설치되며 원주방향으로의 회전 및 상하방향으로 다짐력을 발생시키고 하부에 집게(11)가 구비되어 있는 바이브로해머(10)와;
   상기 바이브로해머(10)의 집게(11)에 의해 고정되며 수직 판 형상을 이루는 집게연결부(21)와, 중간 부분이 상기 집게연결부(21)의 양단에 각각 일체로 연결되어 있고 수직 판 형상을 이루며, 천공홀 내경을 기준으로 2/5 ~ 3/5 정도의 길이로 이루어지는 날개부(22)와, 상기 집게연결부(21) 및 날개부(22)에 의해 둘러쌓인 좌우 양측 두 개의 쇄석가이드홈(23)으로 구성된 쇄석가이드부재(20)와;
   상기 쇄석가이드부재(20)의 집게연결부(21) 하단에 일체로 연결되어 있고 외경이 원형 단면 형상을 이루는 원봉부재(30)와;
   상기 원봉부재(30)의 하단에 연결되어 있고, 둘레에 쇄석투입홈(41)이 형성되어 있는 다짐헤드(40);를 포함하여 구성되며,
   상기 쇄석투입홈(41)은 평면상에서 천공홀 중심을 기준으로 쇄석가이드홈(23)과 동일한 방향에 위치하고,
   상기 다짐헤드(40)는 상면이 상기 원봉부재(30) 외주면으로부터 외곽측으로 하향 경사지게 형성된 경사부(42)가 형성되어 있고,
   상기 다짐헤드(40)의 측벽면은 양측의 상기 날개부(22) 중간에 위치하는 지점의 상단 높이가 높고, 쇄석투입홈(41) 측을 향해 점차 높이가 낮아지는 볼록한 라운드 형상으로 이루어진 측면경사부(43)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
   쇄석말뚝 다짐장치.
   
4. 삭제
5. 제 3항의 쇄석말뚝 다짐장치를 이용한 쇄석말뚝 시공 방법에 있어서,
   말뚝 시공 대상이 되는 지반을 천공하여 천공홀(4)을 형성하는 천공단계와;
   상기 쇄석말뚝 다짐장치의 다짐헤드(40)를 천공홀(4) 바닥면까지 삽입하는 다짐헤드삽입단계와;
   상기 다짐헤드(40)를 상향 이동시키면서 동시에 상기 쇄석말뚝 다짐장치의 바이브로해머(10)를 작동시켜 다짐헤드(40)로 하여금 상하 진동 및 회전이 이루어지도록 함과 더불어 천공홀(4) 내부로 쇄석을 일정 시간 간격으로 쇄석가이드홈(23) 내부로만 투입하여 쇄석(5)이 쇄석투입홈(41)을 통해 다짐헤드(40) 하부 공간으로 투입되어 다층의 쇄석말뚝을 형성하되, 회전하는 쇄석가이드부재(20)에 의해 쇄석(5)이 쇄석가이드홈(23)에 갇힌 상태로 회전하면서 하향 이동하여 쇄석 중량에 의한 층분리가 방지되면서 말뚝이 시공되도록 하는 말뚝시공단계;를 포함하여 구성된,
   쇄석말뚝 다짐장치를 이용한 쇄석말뚝 시공 방법.

Images