KR101726256B1 - 말뚝구멍 굴착 헤드 및 말뚝구멍 굴착 방법 - Google Patents

말뚝구멍 굴착 헤드 및 말뚝구멍 굴착 방법 Download PDF

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Abstract

자갈 등의 이물이 출현한 경우이어도, 굴착 헤드 중에 끼이지 않아, 굴착작업을 중단시키지 않는다.
말뚝구멍 굴착 헤드(30)는 헤드 본체(1)의 수평축(12, 12)에 굴착 암(15, 15)을 자유롭게 요동할 수 있게 부착하여 구성한다. 헤드 본체(1)의 하면(6a)에 길이(H1)의 고정 굴착날(10, 10)을 간격(W1)을 두고 고정한다. 굴착 암(15)의 하단(15a)에 길이(H2)의 암 굴착날(24, 24)을 간격(W2)을 두고 고정한다. 미리 지반 조사를 하여, 최대 입경(D0)의 자갈 등의 이물이 존재하는 것을 안 경우, 「고정 굴착날(11)의 길이(H1) 및 간격(W1)>D0」 「암 굴착날(24)의 길이(H2) 및 간격(W2)>D0」 중 적어도 한쪽의 조건을 충족시키도록 구성한다. 또, 「암 굴착날(24)의 선단(25)과 고정 굴착날(10)의 선단(11)의 수평방향의 거리(L1)>D0」 「암 굴착날(24)의 선단(25)과 고정 굴착날(10) 선단(11)의 연직방향의 거리(h1)>D0」의 조건을 충족시키는 것이 바람직하다.

Description

말뚝구멍 굴착 헤드 및 말뚝구멍 굴착 방법{EXCAVATION HEAD FOR PILE HOLE AND EXCAVATION METHOD FOR PILE HOLE}
본 발명은 건축, 토목 등의 분야에서 말뚝 기초공사로서 말뚝구멍 굴착을 행하는 굴착 로드의 굴착 헤드 및 이것을 사용하는 말뚝구멍 굴착 방법에 관한 것이다.
굴착 로드에 연결하는 헤드 본체에 나선날개를 형성하고, 나선날개의 하단에 굴착날을 고정한 굴착 헤드에서는, 그 굴착날로서는, 일반적으로, 날끝의 각도(굴착각도)가 얕고 평판 형상이며, 전체 굴착날의 날끝이 지반에 대하여 동일한 깊이(대략 수평위치)에 배치되어 있다(특허문헌 1). 이 굴착 헤드를 회전하면서 굴착날의 전부의 선단(날끝)이 거의 동시에 접지하여, 말뚝구멍의 바닥을 굴착하고 있었다. 이 경우, 헤드 본체의 하단으로부터 굴착날의 선단까지의 거리, 즉 굴착날의 길이는, 굴착직경 50∼80cm 정도의 경우, 통상 10cm 정도로 설정되어 있었다. 또한, 이 굴착 헤드의 경우, 직경을 확대하여 굴착하기 위하여, 가동하여 외측으로 돌출하는 바닥 확장 굴착날을 부착하고 있었다.
또, 토질에 따라 상이한 굴착날을 사용하고, 지반의 굴착성을 좋게 하여 굴착효율을 향상시키는 연구도 이루어져 있었다(비특허문헌 1).
또, 굴착 헤드 본체에 자유롭게 요동할 수 있는 굴착 암을 부착한 굴착 헤드가 제안되어 있다(특허문헌 2). 이 굴착 헤드에서는, 자갈이 있는 경우에 자갈의 최대 치수의 2배의 길이로 고정 굴착날, 보조 굴착날을 설정하고 있었다.
특허문헌 1: 일본 실공평 7-50468 특허문헌 2: 일본 특개 2005-307496
비특허문헌 1: 사단법인 콘크리트파일 건설기술협회, 「기제 콘크리트 말뚝의 시공관리」, 제5판, 사단법인 콘크리트파일 건설기술협회, 2008년 6월, 274쪽
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
호박돌 등의 입경이 큰 것이 섞이는 지반에서의 말뚝구멍 굴착에 있어서, 종래의 굴착 헤드 중, 나선날개를 갖는 굴착 헤드의 경우(특허문헌 1, 비특허문헌 1), 통상은, 호박돌 등의 입경의 큰 것이 있으면, 고정 굴착날에 호박돌 등이 걸려, 고정 굴착날이 접지하지 않아, 굴착 불능에 빠지는 경우도 있었다.
또, 종래의 굴착 헤드 중, 굴착 암을 갖는 굴착 헤드의 경우(특허문헌 2), 통상은, 자갈 등이 있으면 굴착 암에 의해, 자갈 등은 말뚝구멍 중앙부로 모여들어, 헤드 본체와 굴착 암 사이에 위치하고, 말뚝구멍 바닥의 중앙(헤드 본체의 중심 근처)에서 구르면서, 굴착 암의 보조 굴착날과 고정 굴착날로, 말뚝구멍의 굴착을 할 수 있었다. 그러나, 자갈이나 호박돌 등의 최대 입경이 굴착날 간격 이상이 되면, 자갈이나 호박돌 등이 굴착날 사이에 끼이거나 걸리거나 하여, 굴착날의 선단이 말뚝구멍 바닥(굴착면)에 접지되지 않아, 굴착할 수 없는 경우가 있었다.
따라서, 굴착날 사이에 이물이 끼어 굴착속도가 저하되었을 때는, 그 정도에 따라 그대로 속행하거나, 또는 일단 굴착 헤드를 끌어올리는 등 하고, 그 이물을 제거하고 굴착을 재개하는 경우도 있었다. 어쨌든 말뚝구멍 굴착시간이 더 걸려서, 소요 공정이 대폭 늦어지는 경우도 있었다.
그래서, 본 발명에서는, 미리 지반 조사에서 밝혀진 지반 내의 자갈류의 이물의 최대 입경(D0)에 대하여, 굴착 헤드의 고정 굴착날의 길이(높이와 같다. 이하 동일)(H1) 및 간격(W1), 암 굴착날의 길이(H2) 및 간격(W2), 암 굴착날 선단과 고정 굴착날 선단의 수평거리(L1), 연직거리(h1)를 정했으므로, 상기 문제점을 해결했다.
즉 본 발명은, 굴착 로드의 하단에 연결하는 연결부를 갖는 헤드 본체에 설치한 수평축에, 굴착 암을 자유롭게 요동할 수 있게 부착하고, 이하와 같이 구성한 것을 특징으로 하는 말뚝구멍 굴착 헤드이다.
(a) 상기 헤드 본체의 하면에 하방을 향하여, 길이(H1)의 고정 굴착날을 소정 간격(W1)을 두고 복수개 고정한다.
(b) 상기 굴착 암의 하단에, 하방을 향하여, 길이(H2)의 암 굴착날을 소정 간격(W2)을 두고 복수개 고정한다.
(c) 상기 암 굴착날은 연직에 대하여 선단이 외측을 향하도록 비스듬히 배치되고, 상기 암 굴착날의 선단과 상기 고정 굴착날의 선단과의 거리이며, 수평방향의 거리를 L1로 한다.
(d) 상기 고정 굴착날의 하단으로부터 상기 암 굴착날의 선단까지의 연직방향의 거리를 h1로 한다.
(e) 굴착 예정의 지반의 토질 조사에 의해 밝혀진 지반 내의 자갈류의 이물의 최대 입경(D0)에 대하여, 상기 굴착 로드가 회전하지 않는 상태에서, 이하의 「가의 조건」 및 「나의 조건」중 적어도 하나를 충족시킨다.
가. 고정 굴착날의 길이(H1) 및 간격(W1)>최대 입경(D0)
나. 암 굴착날의 길이(H2) 및 간격(W2)>최대 입경(D0)
또한 상기에 있어서, 굴착 예정의 지반의 토질 조사에 의해 밝혀진 지반 내의 자갈류의 이물의 최대 입경(D0)에 대하여, 상기 굴착 로드가 회전하지 않는 상태에서, 상기 「가의 조건」 및 「나의 조건」을 충족시키고, 또한 이하의 조건을 충족시키는 것을 특징으로 하는 말뚝구멍 굴착 헤드이다.
다. 암 굴착날 선단과 고정 굴착날 선단의 수평방향의 거리(L1)>최대 입경(D0)
라. 암 굴착날 선단과 고정 굴착날 선단의 연직방향의 거리(h1)>최대 입경(D0)
또한 다른 발명은, 이하 (1)∼(4)의 수순으로, 말뚝구멍을 굴착하는 것을 특징으로 하는 말뚝구멍 굴착 방법이다.
(1) 미리, 굴착 예정의 지반의 토질 조사에 의해 밝혀진 지반 내의 자갈류의 이물의 최대 입경(D0)을 결정한다.
(2) 굴착 로드의 하단에 연결하는 연결부를 갖는 헤드 본체에 설치한 수평축에, 굴착 암을 자유롭게 요동할 수 있게 부착하고, 이하와 같이 구성한 것을 특징으로 하는 말뚝구멍 굴착 헤드를 준비한다.
(a) 상기 헤드 본체의 하면에 하방을 향하여, 길이(H1)의 고정 굴착날을 소정 간격(W1)을 두고 복수개 고정한다.
(b) 상기 굴착 암의 하단에, 하방을 향하여, 길이(H2)의 암 굴착날을 소정 간격(W2)을 두고 복수개 고정한다.
(c) 상기 암 굴착날은 연직에 대하여 선단이 외측을 향하도록 비스듬히 배치되고, 상기 암 굴착날의 선단과 상기 고정 굴착날의 선단과의 거리이며, 수평방향의 거리를 L1로 한다.
(d) 상기 고정 굴착날의 하단으로부터, 상기 암 굴착날의 선단까지의 연직방향의 거리를 h1로 한다.
삭제
(e) 상기 최대 입경(D0)에 대하여, 상기 굴착 로드가 회전하지 않는 상태에서, 이하의 「가의 조건」 및 「나의 조건」 중 적어도 하나를 충족시키도록, 상기 굴착 헤드를 구성한다.
가. 고정 굴착날의 길이(H1) 및 간격(W1)>최대 입경(D0)
나. 암 굴착날의 길이(H2) 및 간격(W2)>최대 입경(D0)
(3) 지상으로부터 상기 선택한 굴착 헤드를 회전하면서 지반을 굴착한다.
(4) 굴착 도중에, 상기 자갈류의 이물이 발생한 경우에는, 이 자갈류의 이물을, 말뚝구멍 바닥에서 굴리면서, 상기 굴착 헤드로 굴착한다.
또한 다른 발명은, 이하 (1)∼(4)의 수순으로, 말뚝구멍을 굴착하는 것을 특징으로 하는 말뚝구멍 굴착 방법이다.
(1) 미리, 굴착 예정의 지반의 토질 조사에 의해 밝혀진 지반 내의 자갈류의 이물의 최대 입경(D0)을 결정한다.
(2) 굴착 로드의 하단에 연결하는 연결부를 갖는 헤드 본체에 설치한 수평축에, 굴착 암을 자유롭게 요동할 수 있게 부착하고, 이하와 같이 구성한 것을 특징으로 하는 말뚝구멍 굴착 헤드를 준비한다.
(a) 상기 헤드 본체의 하면에 하방을 향하여, 길이(H1)의 고정 굴착날을 소정 간격(W1)을 두고 복수개 고정한다.
(b) 상기 굴착 암의 하단에, 하방을 향하여, 길이(H2)의 암 굴착날을 소정 간격(W2)을 두고 복수개 고정한다.
(c) 상기 암 굴착날은 연직에 대하여 선단이 외측을 향하도록 비스듬히 배치되고, 상기 암 굴착날의 선단과 상기 고정 굴착날의 선단과의 거리이며, 수평방향의 거리를 L1로 한다.
(d) 상기 고정 굴착날의 하단으로부터, 상기 암 굴착날의 선단까지의 연직방향의 거리를 h1로 한다.
삭제
(e) 상기 최대 입경(D0)에 대하여, 상기 굴착 로드가 회전하지 않는 상태에서, 이하의 「가의 조건」 내지 「라의 조건」을 충족시키도록, 상기 굴착 헤드를 구성한다.
가. 고정 굴착날의 길이(H1) 및 간격(W1)>최대 입경(D0)
나. 암 굴착날의 길이(H2) 및 간격(W2)>최대 입경(D0)
다. 암 굴착날 선단과 고정 굴착날 선단의 수평방향의 거리(L1)>최대 입경(D0)
라. 암 굴착날 선단과 고정 굴착날 선단의 연직방향의 거리(h1)>최대 입경(D0)
(3) 지상으로부터 상기 선택한 굴착 헤드를 회전하면서 지반을 굴착한다.
(4) 굴착 도중에, 상기 자갈류의 이물이 발생한 경우에는, 이 자갈류의 이물을 말뚝구멍 바닥에서 굴리면서, 상기 굴착 헤드로 굴착한다.
본 발명은, 미리 사전의 지반(토질)조사에 의해, 굴착하는 지반에 있는 자갈 등의 이물의 최대 입경(D0)에 따라, 굴착 헤드의 고정 굴착날의 길이(H1) 및 간격(W1), 암 굴착날의 길이(H2) 및 간격(W2), 암 굴착날 선단과 고정 굴착날 선단의 수평거리(L1), 연직거리(h1)를 정했으므로, 자갈 등의 이물이 출현한 경우이어도, 이물이 굴착 헤드 속에 끼이는 일이 없으므로, 굴착작업을 중단되지 않고, 계획대로 굴착작업을 할 수 있다.
또, 고정 굴착날의 간격(W1), 암 굴착날의 간격(W2)을 굴착지반 내에 있는 자갈 등의 이물의 최대 입경(D0) 이상으로 함으로써, 최대 입경(D0)의 이물이 발생했다고 해도, 이물이, 양쪽 굴착날 사이에 끼이지 않고, 굴착날 사이를 통과할 수 있다. 따라서, 굴착날 선단은 말뚝구멍 바닥면(굴착면)에 도달할 수 있어, 굴착효율을 저하시키지 않고 굴착을 계속하여, 말뚝구멍을 구축할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 말뚝구멍 굴착의 지연이 사라져, 말뚝 기초의 축조 공기가 확실하게 되어, 안정화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예의 굴착 헤드의 비회전 상태로, (a)는 정면도, (b)는 저면도.
도 2는 마찬가지로, 그 우측면도.
도 3은 본 발명의 실시예의 굴착 헤드의 소직경 굴착 상태로, (a)는 정면도, (b)는 저면도.
도 4는 마찬가지로 그 우측면도.
도 5는 본 발명의 실시예의 굴착 헤드의 대직경 굴착 상태로, (a)는 정면도, (b)는 저면도.
도 6은 마찬가지로 그 우측면도.
굴착 로드(40)의 하단에 연결하여, 말뚝구멍 굴착에 사용하는 말뚝구멍 굴착 헤드(30)이다(도 1, 도 2). 말뚝구멍 굴착 헤드(30)는, 굴착 로드(40)에 연결하는 연결부 축(5)을 갖는 헤드 본체(1)에 설치한 수평축(12, 12)에, 굴착 암(15, 15)을 자유롭게 유동할 수 있게 부착하여 구성한다. 또한, 이하의 (a)∼(e)와 같이 구성한다.
(a) 헤드 본체(1)의 하면(6a)에 하방을 향하여, 길이(H1)의 고정 굴착날(10, 10)을 소정 간격(W1)을 두고 복수개 고정한다.
(b) 굴착 암(15)의 하단(15a)에, 하방을 향하여, 길이(H2)의 암 굴착날(24, 24)을 소정 간격(W2)을 두고 복수개 고정한다.
(c) 암 굴착날(24)은 연직에 대하여 선단(25)이 외측을 향하도록 비스듬히 배치되어 있다. 이 경우, 암 굴착날(24)의 선단(25)과, 고정 굴착날(10)의 선단(11)과의 거리이며, 수평방향(수평축(12) 방향)의 거리를 L1로 한다.
(d) 고정 굴착날(10)의 하단(11)으로부터 암 굴착날(24)의 선단(25)까지의 연직방향의 거리를 h1로 한다.
(e) 미리 지반 조사를 하고, 지층 내에 최대 입경(D0)의 자갈 등의 이물(통상은 D0는 2cm∼10cm 정도)이 존재하는 것을 조사해 둔다. 이 경우에, 최대 입경(D0)에 따라, 길이(H1) 및 간격(W1), 길이(H2) 및 간격(W2), 수평거리(L1), 연직거리(h1)의 각 치수를 D0와의 관계에서, 이하와 같이 조절한다.
가. 고정 굴착날(11)의 길이(H1) 및 간격(W1)>D0
나. 암 굴착날(24)의 길이(H2) 및 간격(W2)>D0
다. 암 굴착날(24)의 선단(25)과 고정 굴착날(10)의 선단(11)의 수평방향의 거리(L1)>D0
라. 암 굴착날(24)의 선단(25)과 고정 굴착날(10) 선단(11)의 연직방향의 거리(h1)>D0
여기에서, 조건 가, 조건 나는 어느 한쪽 또는 양쪽의 조건을 충족시키는 것이 필요하지만, 조건 다, 조건 라는 조건을 충족시키는 것이 바람직하다.
도면에 기초하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
1. 굴착 헤드(30)의 실시예
(1) 헤드 본체(1)는, 사각기둥 형상의 기부(基部)(2)의 상단(2a)에, 굴착 로드와 연결하기 위한 연결축부(5)를, 기부(2)와 축을 일치시켜 연이어 설치하고, 기부(2)의 하단에 연속하여, 편평한 팽출부(6)를 형성하여 이루어진다.
기부(2)의 4개의 측면을, 서로 평행한 제 1 측면(3, 3a)과, 서로 평행한 제 2 측면(4, 4a)으로 한다. 팽출부(6)에서, 기부(2)의 제 1 측면(3, 3a)과 연속된 면을 제 1 측면(7, 7a)으로 하고, 기부(2)의 제 2 측면(4, 4a)과 연속되고, 또한 제 1 측면(7, 7a)과 인접하는(반대측의) 면을 제 2 측면(8, 8a)으로 한다. 즉, 팽출부(6)의 팽출 방향에 제 2 측면(8, 8a)이 위치한다. 따라서, 팽출부(6)의 제 1 측면(7, 7)은 편평면으로 되고, 팽출부(6)는 수평방향으로 팽출하여, 편평면의 폭이 커지도록 형성된다. 또한 팽출부(6)의 하면(6a)은, 중앙부가 직선 형상으로 형성되고, 양단부(6b, 6b)가 상방을 향하여 경사져서 형성되어 있다. 팽출부(6)의 하면(6a)의 중앙부에, 지상으로부터 말뚝구멍 내에 시멘트 밀크 등을 토출하기 위한 토출구(13)를 설치하고 있고, 팽출부(6)의 하면(6a)에서 토출구(13)의 양측에, 길이(L1)의 고정 굴착날(10, 10)을 선단(11, 11)을 하방을 향하고, 또한 간격(W1)을 두고 부착한다.
고정 굴착날(10, 10)의 선단(11, 11)은 거의 일직선 위에 정렬되어 있다. 또한 고정 굴착날(10, 10)에서, 토출구(13)로부터 제 2 측면(8)측에 위치하는 고정 굴착날(10, 10)이 제 1 측면(7a)측에 선단(11)을 향하여 경사져서 형성되어 있다. 또한 토출구(13)로부터 제 2 측면(8a)측에 위치하는 고정 굴착날(10, 10)이 제 1 측면(7)측에 선단(11)을 향하여 경사져서 형성되어 있다.
또, 기부(2) 및 팽출부(6)는 하방을 향하여 제 1 측면(3, 3a), 제 1 측면(7, 7a)이 서로 근접하는(제 2 측면(4, 4a), 제 2 측면(8, 8a)의 폭이 줄어드는) 치수로 설정되어 있다.
(2) 헤드 본체(1)의 기부(2)의 제 1 측면(3, 3a)에 수평축(12, 12)을 형성한다. 수평축(12)은 제 1 측면(3, 3a)에서 축이 일치해 있으면, 일체의 축이어도, 분할된 축이어도 어떤 것이어도 가능하다.
수평축(12, 12)에, 굴착 암(15)의 기단부(20)를, 각각 자유롭게 요동할 수 있게 부착한다. 또한, 수평축(12)은 굴착 암(15)을 회동할 수 있는 축이 형성되면 되므로, 굴착 암(15)에 수평축(12)을 설치하고, 헤드 본체(1)에 베어링을 형성해도 된다(도시하고 있지 않음).
(3) 굴착 암(15)은 헤드 본체(1)측의 면을 내면(16a), 내면(16a)의 반대측을 외면(16)으로 한다.
굴착 암(15)의 기단부(20)에서, 수평축(12)의 주위를 대직경으로 형성하고, 중간부(21)에서 폭이 작아지고, 선단부(22)를 폭넓게 형성한다. 또한 양쪽 굴착 암(15, 15)은, 기단부(20, 20)의 내면(16a, 16a)이 평행하게 형성되고, 중간부(21, 21)는 하방을 향하여 내면(16a), 내면(16a)이 근접하고, 또한 외면(16), 외면(16)이 근접하도록 굴곡되어 형성되어 있다. 따라서, 중간부(21)의 하단을 가장 근접한 형상으로 하고, 선단부(22, 22)는 반대로 하방을 향하여 내면(16a), 내면(16a)이 멀어지도록, 또한 외면(16), 외면(16)도 멀어지도록 형성한다.
따라서, 굴착 암(15, 15)의 선단부(22, 22)는 외측을 향하여 벌어지도록 형성되고, 굴착 암(15, 15)의 하단부에, 벌어짐 방향에 연속하도록, 외측을 향하여 굴착날(24, 24)을 돌출 설치한다.
암 굴착날(24)의 선단(25)은 외측을 향하고, 암 굴착날의 외면은, 수직에 대하여, 각도(θ1)로 경사져서 부착되어 있다(도 2). 또한 굴착 암(15)의 하단(15a)으로부터 암 굴착날(24)의 선단(25)까지의 길이를 L2로 하고, 암 굴착날(24, 24)의 간격을 W2로 한다(도 1(a)).
또한 고정 굴착날(10)의 선단(11)과, 암 굴착날(24)의 선단(25)과의 연직방향의 거리를 h1로 한다(도 2). 이 경우, 암 굴착날(24)의 날끝(25, 25)은 정면에서 보아 비스듬히 정렬되어 배치되어 있으므로, 가장 상방에 위치하는 암 굴착날(24)의 선단(25)과, 고정 굴착날(10)의 선단(11)과의 연직방향의 거리를 나타낸다.
또, 고정 굴착날(10)의 선단(11)과, 암 굴착날(24)의 선단(25)과의 수평방향의 거리(수평축(12) 방향의 거리)를 L1로 한다(도 2). 이 경우, 암 굴착날(24)의 날끝(25, 25)은 바닥면에서 보아 비스듬히 정렬되어 배치되어 있으므로, 토출구(13)에 가까운 위치의 고정 굴착날(10)과, 그 고정 굴착날(10)에 가장 가까운 암 굴착날(24)과의 수평 거리를 나타낸다.
또한 굴착 암(15, 15)의 내면(16a) 및 외면(16)에 인접하는 면(기부(2)의 제 2 측면(4)과 동일한 방향에 있는 면)을 일측면(17)으로 하고, 타측(기부(2)의 제 1 측면(4a)과 동일한 방향에 있는 면)을 타측면(18)으로 한다. 일측면(17)은 정회전으로 요동할 때에 전면측을 향하는 측면이고, 타측면(18)은 정회전으로 요동할 때에 후면측을 향하는 측면이다.
(4) 또한 굴착 로드의 기부(20)의 상단에 상방으로 팽출하는 조작 돌기부(26)를 형성한다. 굴착 암(15, 15)이 정회전하여 요동하여, 대직경 굴착할 때, 조작 돌기부(26)가 부딪쳐 최대 요동을 규제하는 스토퍼(32)를 헤드 본체(1)의 기부(2)의 제 1 측면(3, 3a)에 각각 돌출 설치한다. 또한 이 때, 굴착 암(15, 15)의 중간부의 타측면(18)이 부딪치는 스토퍼(33, 33)를 팽출부(6)에 돌출 설치한다.
또, 헤드 본체(1)의 기부(2)의 제 2 면(4, 4a)(수평축(12, 12)을 설치하지 않은 면)에, 판 형상의 교반판(34, 34)을 비스듬히 돌출 설치한다.
이상과 같이 하여, 본 발명의 굴착 헤드(30)를 구성한다(도 1, 도 2). 이 굴착 헤드(30)에 있어서, 이하의 값은, 사전에 지반 조사했을 때, 밝혀진 최대 입경의 자갈류의 직경(D0)보다 커지도록 설정한다.
가. 고정 굴착날(10)의 길이(H1) 및 간격(W1)
나. 암 굴착날(24)의 길이(H2) 및 간격(W2)
다. 암 굴착날(24)의 선단(25)과 고정 굴착날(10)의 선단(11)의 수평방향의 거리(L1)
라. 암 굴착날(24)의 선단(25)과 고정 굴착날(10)의 선단(11)의 연직방향의 거리(h1)
2. 말뚝구멍 시공 방법
(1) 시공현장 내 또는 시공현장 주변에서, 미리 지반 조사를 한다. 이 경우, 통상의 보링 조사 이외에, 자갈 등 이물이 존재하는지 아닌지, 또 존재하는 경우에는 그 이물의 직경을 조사한다. 그리고, 밝혀진 이물의 최대 입경을 D0로서 설정한다. 이 경우, 이물의 존재는, 모든 지층에서 조사하는 것이 바람직하지만, 적어도 「층이 두꺼운 지층(예를 들면, 2m 정도보다 두꺼운 층)」 및 「굴착이 곤란하다고 생각되는 지층(N값이 비교적 큰 층, 특히 N값≥20)」 중 적어도 하나로, 조사한다.
(2) 상기 구성의 굴착 헤드(30)에서,
가. 고정 굴착날(11)의 길이(H1) 및 간격(W1)>D0
나. 암 굴착날(24)의 길이(H2) 및 간격(W2)>D0
다. 암 굴착날(24)의 선단(25)과 고정 굴착날(10)의 선단(11)의 수평방향의 거리(L1)>D0
라. 암 굴착날(24)의 선단(25)과 고정 굴착날(10) 선단(11)의 연직방향의 거리(h1)>D0가 되도록, 길이(H1) 및 간격(W1), 길이(H2) 및 간격(W2), 수평 거리(L1), 연직거리(h1)의 각 치수를 조절한 굴착 헤드(30)를 준비한다.
예를 들면, D0=10cm의 경우,
가. 고정 굴착날(11)의 길이(H1)=15cm, 간격(W1)=15cm
나. 암 굴착날(24)의 길이(H2)=15cm, 간격(W2)=15cm
다. 암 굴착날(24)의 선단(25)과 고정 굴착날(10)의 선단(11)의 수평방향의 거리(L1)=l5cm
라. 암 굴착날(24)의 선단(25)과 고정 굴착날(10) 선단(11)의 연직방향의 거리(h1)=15cm
로 설정한 굴착 헤드(30)를 사용한다.
(3) 계속해서, 통상의 말뚝구멍 굴착과 동일하게, 굴착 로드(40)의 하단부에 굴착 로드(30)의 연결축부(5)를 꽂아 연결하여, 굴착 로드(40)를 정회전한다. 굴착 암(15)의 암 굴착날(10)의 선단이 지면에 부딪치고(도 1(a), 도 2), 굴착을 개시함에 따라, 토압으로 굴착 암(15)이 벌어지고, 소정 직경(DD1)으로 말뚝구멍 축부를 굴착한다(도 3(a), 도 4). 이 경우, 암 굴착날(24)이 말뚝구멍의 바닥의 주위와 측벽을 깎고, 고정 굴착날(10)이 말뚝구멍의 바닥의 중심 부근을 깎는다. 따라서, 지층으로부터 최대 입경(D0) 정도의 이물(자갈 등)이 존재한 경우이어도, 고정 굴착날(10, 10) 사이, 암 굴착날(24, 24) 사이, 또는 고정 굴착날(10)과 암 굴착날(24) 사이에 끼이지 않아, 효율적으로 말뚝구멍을 굴착할 수 있다.
또한 이 상태의 굴착 암(15, 15)의 요동 각도는 헤드 본체(1) 또는 굴착 암(15)에 설치한 스토퍼(도시하지 않음)에 의해 유지된다.
(4) 계속해서, 말뚝구멍의 축부의 굴착에 이어, 마찬가지로, 정회전하고, 또한 스토퍼(32, 33)에 굴착 암(15) 및 조작 돌기부(26)가 부딪칠 때까지, 굴착 암(15)을 요동한다. 이 상태에서, 소정 직경(DD2)으로 말뚝구멍 확장 바닥부를 굴착한다(도 5(a), (b), 도 6). 이 경우, 마찬가지로, 암 굴착날(24)이 말뚝구멍의 밑바닥의 주위와 측벽을 깎고, 고정 굴착날(10)이 말뚝구멍의 바닥의 중심 부근을 깎는다. 따라서, 지층으로부터 최대 입경(D0) 정도의 이물이 존재한 경우이어도, 고정 굴착날(10, 10) 사이, 암 굴착날(24, 24) 사이, 또는 고정 굴착날(10)과 암 굴착날(24) 사이에 끼이지 않아, 효율적으로 말뚝구멍을 굴착할 수 있다.
(5) 또한, 이물은, 굴착 이토(泥土) 등의 말뚝구멍 충전물을, 주입한 시멘트 밀크와 치환했을 때, 다른 말뚝구멍 충전물과 함께, 굴착 암(15, 15)의 선단부(22), 교반판(34, 34)을 통하여, 상방으로 올려져 지상으로 배토된다. 남은 이물은 주입한 시멘트 밀크와 혼련되어 소일 시멘트로 된다.
(6) 또한, 굴착 로드(40)는 정회전하여, 소직경 굴착 및 대직경 굴착했지만, 역회전하여 타측으로 굴착 암(15, 15)을 요동시켜, 굴착할 수도 있다(도시하지 않음).
3. 다른 실시예
상기 실시예에 있어서,
가. 고정 굴착날(11)의 길이(H1) 및 간격(W1)>D0
나. 암 굴착날(24)의 길이(H2) 및 간격(W2)>D0
다. 암 굴착날(24)의 선단(25)과 고정 굴착날(10)의 선단(11)의 수평방향의 거리(L1)>D0
라. 암 굴착날(24)의 선단(25)과 고정 굴착날(10) 선단(11)의 연직방향의 거리(h1)>D0로 하는 것이 바람직하지만, 적어도 가 또는 나 중 적어도 하나를 충족시키고 있는 것이 필요하다.
가. 고정 굴착날(11)의 길이(H1) 및 간격(W1)>D0
나. 암 굴착날(24)의 길이(H2) 및 간격(W2)>D0
특히,
다. 암 굴착날(24)의 선단(25)과 고정 굴착날(10)의 선단(11)의 수평방향의 거리(L1)>D0
라. 암 굴착날(24)의 선단(25)과 고정 굴착날(10) 선단(11)의 연직방향의 거리(h1)>D0의 조건은, 굴착개시 직후에 중요한 조건이지만, 굴착을 진행시키면 굴착 암(24)이 요동하여, 「암 굴착날(24)의 선단(25)과 고정 굴착날(10)의 선단(11) 」은 상대적으로 떨어지므로, 상기 조건은 반드시 충족시킨 상태가 된다.
1 헤드 본체
2 헤드 본체의 기부
2a 기부의 상단
3, 3a 기부의 제 1 측면
4, 4a 기부의 제 2 측면
5 연결축부
6 헤드 본체의 팽출부
6a 팽출부의 하면
6b 팽출부의 하면에서 양단부
7, 7a 팽출부의 제 1 측면
8, 8a 팽출부의 제 2 측면
10 고정 굴착날
11 고정 굴착날의 선단
12 수평축
13 토출구
15 굴착 암
15a 굴착 암의 하단
16 굴착 암의 외면
16a 굴착 암의 내면
17 굴착 암의 일측면
18 굴착 암의 타측면
20 굴착 암의 기부
21 굴착 암의 중간부
22 굴착 암의 선단부
24 암 굴착날
25 암 굴착날의 선단
30 굴착 헤드
32, 33 스토퍼
34 교반판
40 굴착 로드

Claims (4)

  1. 굴착 로드의 하단에 연결하는 연결부를 갖는 헤드 본체에 설치한 수평축에, 굴착 암을 자유롭게 요동할 수 있게 부착하고, 이하와 같이 구성한 것을 특징으로 하는 말뚝구멍 굴착 헤드.
    (a) 상기 헤드 본체의 하면에 하방을 향하여, 길이(H1)의 고정 굴착날을 소정 간격(W1)을 두고 복수개 고정한다.
    (b) 상기 굴착 암의 하단에, 하방을 향하여, 길이(H2)의 암 굴착날을 소정 간격(W2)을 두고 복수개 고정한다.
    (c) 상기 암 굴착날은 연직에 대하여 선단이 외측을 향하도록 비스듬히 배치되고, 상기 암 굴착날의 선단과 상기 고정 굴착날의 선단과의 거리이며, 수평방향의 거리를 L1로 한다.
    (d) 상기 고정 굴착날의 하단으로부터 상기 암 굴착날의 선단까지의 연직방향의 거리를 h1로 한다.
    (e) 굴착 예정의 지반의 토질 조사에 의해 밝혀진 지반 내의 자갈류의 이물의 최대 입경(D0)에 대하여, 상기 굴착 로드가 회전하지 않는 상태에서, 이하의 「가의 조건」 및 「나의 조건」 중 적어도 하나를 충족시킨다.
    가. 고정 굴착날의 길이(H1) 및 간격(W1)>최대 입경(D0)
    나. 암 굴착날의 길이(H2) 및 간격(W2)>최대 입경(D0)
  2. 제 1 항에 있어서,
    굴착 예정의 지반의 토질 조사에 의해 밝혀진 지반 내의 자갈류의 이물의 최대 입경(D0)에 대하여, 상기 굴착 로드가 회전하지 않는 상태에서, 상기 「가의 조건」 및 「나의 조건」을 충족시키고, 또한 이하의 조건을 충족시키는 것을 특징으로 하는 말뚝구멍 굴착 헤드.
    다. 암 굴착날 선단과 고정 굴착날 선단의 수평방향의 거리(L1)>최대 입경(D0)
    라. 암 굴착날 선단과 고정 굴착날 선단의 연직방향의 거리(h1)>최대 입경(D0)
  3. 이하 (1)∼(4)의 수순으로 말뚝구멍을 굴착하는 것을 특징으로 하는 말뚝구멍 굴착 방법.
    (1) 미리, 굴착 예정의 지반의 토질 조사에 의해 밝혀진 지반 내의 자갈류의 이물의 최대 입경(D0)을 결정한다.
    (2) 굴착 로드의 하단에 연결하는 연결부를 갖는 헤드 본체에 설치한 수평축에, 굴착 암을 자유롭게 요동할 수 있게 부착하고, 이하와 같이 구성한 것을 특징으로 하는 말뚝구멍 굴착 헤드를 준비한다.
    (a) 상기 헤드 본체의 하면에 하방을 향하여, 길이(H1)의 고정 굴착날을 소정 간격(W1)을 두고 복수개 고정한다.
    (b) 상기 굴착 암의 하단에, 하방을 향하여, 길이(H2)의 암 굴착날을 소정 간격(W2)을 두고 복수개 고정한다.
    (c) 상기 암 굴착날은 연직에 대하여 선단이 외측을 향하도록 비스듬히 배치되고, 상기 암 굴착날의 선단과 상기 고정 굴착날의 선단과의 거리이며, 수평방향의 거리를 L1로 한다.
    (d) 상기 고정 굴착날의 하단으로부터, 상기 암 굴착날의 선단까지의 연직방향의 거리를 h1로 한다.
    (e) 상기 최대 입경(D0)에 대하여, 상기 굴착 로드가 회전하지 않는 상태에서, 이하의 「가의 조건」 및 「나의 조건」 중 적어도 하나를 충족시키도록, 상기 굴착 헤드를 구성한다.
    가. 고정 굴착날의 길이(H1) 및 간격(W1)>최대 입경(D0)
    나. 암 굴착날의 길이(H2) 및 간격(W2)>최대 입경(D0)
    (3) 지상으로부터 상기 선택한 굴착 헤드를 회전하면서 지반을 굴착한다.
    (4) 굴착 도중에, 상기 자갈류의 이물이 발생한 경우에는, 이 자갈류의 이물을, 말뚝구멍 바닥에서 굴리면서, 상기 굴착 헤드로 굴착한다.
  4. 이하 (1)∼(4)의 수순으로 말뚝구멍을 굴착하는 것을 특징으로 하는 말뚝구멍 굴착 방법.
    (1) 미리, 굴착 예정의 지반의 토질 조사에 의해 밝혀진 지반 내의 자갈류의 이물의 최대 입경(D0)을 결정한다.
    (2) 굴착 로드의 하단에 연결하는 연결부를 갖는 헤드 본체에 설치한 수평축에, 굴착 암을 자유롭게 요동할 수 있게 부착하고, 이하와 같이 구성한 것을 특징으로 하는 말뚝구멍 굴착 헤드를 준비한다.
    (a) 상기 헤드 본체의 하면에 하방을 향하여, 길이(H1)의 고정 굴착날을 소정 간격(W1)을 두고 복수개 고정한다.
    (b) 상기 굴착 암의 하단에, 하방을 향하여, 길이(H2)의 암 굴착날을 소정 간격(W2)을 두고 복수개 고정한다.
    (c) 상기 암 굴착날은 연직에 대하여 선단이 외측을 향하도록 비스듬히 배치되고, 상기 암 굴착날의 선단과 상기 고정 굴착날의 선단과의 거리이며, 수평방향의 거리를 L1로 한다.
    (d) 상기 고정 굴착날의 하단으로부터, 상기 암 굴착날의 선단까지의 연직방향의 거리를 h1로 한다.
    (e) 상기 최대 입경(D0)에 대하여, 상기 굴착 로드가 회전하지 않는 상태에서, 이하의 「가의 조건」 내지 「라의 조건」을 충족시키도록, 상기 굴착 헤드를 구성한다.
    가. 고정 굴착날의 길이(H1) 및 간격(W1)>최대 입경(D0)
    나. 암 굴착날의 길이(H2) 및 간격(W2)>최대 입경(D0)
    다. 암 굴착날 선단과 고정 굴착날 선단의 수평방향의 거리(L1)>최대 입경(D0)
    라. 암 굴착날 선단과 고정 굴착날 선단의 연직방향의 거리(h1)>최대 입경(D0)
    (3) 지상으로부터 상기 선택한 굴착 헤드를 회전하면서 지반을 굴착한다.
    (4) 굴착 도중에, 상기 자갈류의 이물이 발생한 경우에는, 이 자갈류의 이물을 말뚝구멍 바닥에서 굴리면서, 상기 굴착 헤드로 굴착한다.
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