KR101840640B1 - 파일인발용 케이싱을 이용한 파일인발방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파일인발용 케이싱에 관한 것으로서, 지중에 박혀 있는 파일이 내부로 끼워지도록 지중으로 항타되며 외주면에 웨지삽입공(113)이 관통형성된 케이싱본체(110)와; 상기 케이싱본체(110)의 웨지삽입공(113)의 하부에 구비되며, 작동유체의 유출입에 따라 길이와 각도가 조절되며, 상기 웨지삽입공(113)을 통해 이동되어 상기 파일의 표면을 접촉지지하는 복수개의 웨지부(120)와; 상기 케이싱본체(110)의 외주면에 원주방향을 따라 일정 간격으로 돌출되게 결합되어 상기 웨지부(120)와 상기 웨지삽입공(113)을 수용하는 웨지하우징(130)을 포함하며, 상기 웨지부(120)는, 상기 웨지하우징(130)의 하부에 힌지결합되며 작동유체가 유출입되는 웨지실린더(121)와; 상기 웨지실린더(121)의 내부에 수용되며 상기 작동유체의 유출입에 따라 상기 웨지실린더(121) 외부로 승하강되는 승강축(123)과; 상기 승강축(123)의 상단에 힌지결합되며 상기 승강축(123)의 상승에 의해 상기 웨지삽입공(113)을 통해 상기 파일(P) 측으로 이동되며 상기 파일(P)의 외주면을 접촉지지하는 웨지(125)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

파일인발용 케이싱을 이용한 파일인발방법{PILE DRAWING CASING AND PILE DRAWING METHOD USING THEREOF}

본 발명은 파일인발용 케이싱을 이용한 파일인발방법에 관한 것으로서, 보다 자세히는 지중에 깊이 매립되어 있는 콘크리트 파일을 적은 힘으로 손상없이 인발할 수 있는 파일인발용 케이싱을 이용한 파일인발방법에 관한 것이다.

파일은 흙막이벽의 설치를 위한 흙막이 공사에서 또는 지반강화를 위한 지정공사에서 진동항타기(바이브로해머)를 이용하여 지반에 매립되게 설치된다. 재건축 등의 사유로 지반에 매립설치된 콘크리트 파일의 제거가 필요할 경우, 콘크리트 파일의 인발이 필요하다.

이때, 지중에 박혀 있는 파일에는 토압이 작용하기 때문에 인발시 인발저항력이 크다. 이에 따라 파일을 크레인을 이용해 들어올릴 때, 상당한 힘이 요구된다.

또한, 통상 파일은 콘크리트 재질로 형성되므로 인발을 위해 수직방향 외의 편향된 힘이 작용되는 경우 파일이 부러지는 경우가 많다. 통상 10~30m 길이의 파일이 지중에 매설된 상태로 부러지면, 부러진 파일을 외부로 인발하기가 더욱 어려우며 부러진 파일은 재활용 할 수 없는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 공개특허 제10-2006-0079446호 "파일의 인발저항력 저감장치 및 이를 이용한 파일인발방법"이 개시된 바 있다. 개시된 파일인발방법은 파일 인발을 위해 파일을 수용할 수 있는 케이싱을 파일에 끼워맞춤되게 삽입하고, 파일과 함께 케이싱을 함께 인발한다.

그런데, 통상 파일의 길이가 10~30m로 길므로, 파일과 케이싱을 함께 지상으로 인발한 후, 서로 끼움결합된 케이싱으로부터 파일을 다시 인발하여 분리하기에는 크레인의 크기에 의해 제약이 발생되는 문제가 있었으며, 또한, 인발시 파일 결합부가 떨어질 경우 잔존 파일을 인발하기가 매우 어렵다.

본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 파일을 손상없이 인발할 수 있는 파일인발용 케이싱 및 이를 이용한 파일인발방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 파일과 이를 둘러싼 토양 사이의 저항력을 줄여 적은 힘으로 파일을 인발할 수 있는 파일인발용 케이싱 및 이를 이용한 파일인발방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 파일과 케이싱을 용이하게 분리할 수 있는 파일인발용 케이싱 및 이를 이용한 파일인발방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명의 목적은 파일인발용 케이싱에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 파일인발용 케이싱은, 지중에 박혀 있는 파일이 내부로 끼워지도록 지중으로 항타되며 외주면에 웨지삽입공(113)이 관통형성된 케이싱본체(110)와; 상기 케이싱본체(110)의 웨지삽입공(113)의 하부에 구비되며, 작동유체의 유출입에 따라 길이와 각도가 조절되며, 상기 웨지삽입공(113)을 통해 이동되어 상기 파일의 표면을 접촉지지하는 복수개의 웨지부(120)와; 상기 케이싱본체(110)의 외주면에 원주방향을 따라 일정 간격으로 돌출되게 결합되어 상기 웨지부(120)와 상기 웨지삽입공(113)을 수용하는 웨지하우징(130)을 포함하며, 상기 웨지부(120)는, 상기 웨지하우징(130)의 하부에 힌지결합되며 작동유체가 유출입되는 웨지실린더(121)와; 상기 웨지실린더(121)의 내부에 수용되며 상기 작동유체의 유출입에 따라 상기 웨지실린더(121) 외부로 승하강되는 승강축(123)과; 상기 승강축(123)의 상단에 힌지결합되며 상기 승강축(123)의 상승에 의해 상기 웨지삽입공(113)을 통해 상기 파일(P) 측으로 이동되며 상기 파일(P)의 외주면을 접촉지지하는 웨지(125)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 따르면, 상기 웨지하우징(130)의 상부는 상기 케이싱본체(110)를 향해 점차 상승되는 경사가이드(133)가 형성되고, 상기 웨지(125)는 상기 경사가이드(133)와 맞닿는 영역이 상기 경사가이드(133)에 대응되는 경사면으로 형성되며, 상기 파일(P)과 맞닿는 영역에는 상기 파일(P)을 접촉지지하는 복수개의 지지이빨(125b)이 형성되며, 상기 승강축(123)이 상승되면 상기 웨지(125)는 상기 경사가이드(133)의 경사각에 의해 가압되고, 상기 하부힌지(121a)와 상기 상부힌지(125d)는 상기 웨지(125)가 상기 파일(P)의 외벽면을 접촉지지하도록 회동될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 케이싱본체(110)의 하부에 원주방향을 따라 일정 간격으로 구비되어 상기 파일 주변의 토양으로 물을 분사하는 물분사부(140)와; 상기 물분사부(140)의 상부에 상기 케이싱본체(110)를 관통하여 아이들 회전가능하게 결합되어 상기 케이싱본체(110) 내부로 상기 파일(P)이 끼워질 때, 상기 파일(P)의 외벽면과 접촉되어 상기 파일(P)과 상기 케이싱본체(110)의 위치를 정렬하는 복수개의 가이드롤러(150)를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 목적은, 상술한 파일인발용 케이싱을 이용한 파일인발방법에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 파일인발방법은, 상기 케이싱본체(110)의 상부로 진동항타기를 연결하고, 크레인을 이용해 상기 케이싱본체(110)에 상기 파일(P)이 끼워지도록 상기 케이싱본체(110)를 지중으로 항타하는 단계와; 상기 케이싱본체(110)가 상기 파일(P)의 매립깊이만큼 항타되면, 작동유체를 상기 웨지실린더(121)로 공급하여 상기 복수개의 웨지(125)를 이동시키는 단계와; 상기 복수개의 웨지(125)가 상기 파일(P)의 외벽면을 접촉지지하여 상기 케이싱본체(110)와 상기 파일(P)을 구속시키는 단계와; 크레인을 이용해 상기 파일(P)이 결합된 케이싱본체(110)를 상부로 1차 인발높이까지 들어올리는 단계와; 상기 1차 인발높이에서 상기 웨지실린더(121)의 작동유체를 배출하여 상기 웨지(125)와 상기 파일(P)의 접촉상태를 해제하여 상기 케이싱본체(110)와 상기 파일(P)을 분리하는 단계와; 상기 케이싱본체(110)를 지상으로 인발하는 단계와; 상기 파일(P)을 지상으로 인발하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 파일(P)을 지상으로 인발하는 단계 전에, 상기 파일(P)의 상단에 손상방지강봉(300)을 삽입하는 단계와; 상기 손상방지강봉(300)이 삽입된 상기 파일(P)의 상단 외주연에 와이어결합용밴드(310)를 결합시키는 단계가 더 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 파일인발용 케이싱과 이를 이용한 파일인발방법은 파일인발용 케이싱을 파일이 내부에 끼워지게 땅속으로 항타한 후 유압에 의해 동작되는 웨지부에 의해 파일과 결합된다. 이에 따라 파일을 인발할 때는 웨지부를 구동하여 파일과 파일인발용 케이싱을 결합시키고, 파일과 파일인발용 케이싱을 분리할 때는 웨지부의 구동을 해제한다. 이러한 웨지부의 동작에 의해 종래 케이싱과 파일이 끼움 결합되어 지상에서 케이싱과 파일의 분리가 어렵거나 파일이 손생되던 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 파일인발용 케이싱과 이를 이용한 파일인발방법은 케이싱과 파일을 한꺼번에 지상으로 인발하지 않고, 1차 인발높이까지만 함께 인발하고, 1차 인발높이에서 지중에 매립된 상태로 케이싱만 먼저 인발한 후 파일을 인발한다. 이에 따라 종래 지상으로 함께 인발한 후 파일과 케이싱의 길이에 의해 크레인으로 작업하는데 제약이 있던 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 파일인발용 케이싱과 이를 이용한 파일인발방법은 웨지부를 이용해 착탈가능하게 파일과 결합되고, 파일 인발시에 내부에 손상방지강봉을 삽입한 후 와이어결합용 밴드를 결합시키는 과정을 진행하므로 파일의 손상없이 파일을 인발할 수 있다. 이에 의해 인발된 파일을 재활용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 파일인발용 케이싱과 이를 이용한 파일인발방법은 지중에 케이싱을 항타할 때, 하부에 구비된 물분사부에서 물을 분사하기 때문에 지반을 약화시켜 보다 용이하게 케이싱을 항타할 수 있으며, 토양의 인발저항력도 감소되므로 파일과 케이싱의 인발에도 적은 힘이 요구된다.

또한, 물을 분사하며 인발하기 때문에 케이싱본체 표면을 세척할 수 있다.

또한, 1차 인발높이에서 케이싱만 먼저 인발한 후, 파일을 후속하여 인발하므로 파일 주변의 토양등이 케이싱 인발시 대부분 제거되어 파일 인발이 현저히 용이해질 수 있다.

또한, 케이싱의 외주면에 형성된 복수개의 가이드롤러에 의해 파일과 케이싱의 위치정렬이 용이해질 수 있으며, 케이싱의 항타작업이 보다 빠르게 진행될 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 파일인발용 케이싱을 이용하여 파일을 인발하는 과정을 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 파일인발용 케이싱의 구성을 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 파일인발용 케이싱에서 웨지하우징을 분리한 구성을 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 파일인발용 케이싱의 단면구성을 도시한 단면도,
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 파일인발과정을 단계별로 도시한 예시도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명의 파일인발용 케이싱(100)을 이용해 땅속(A)에 박힌 파일(P)을 인발하는 과정을 도시한 사시도이고, 도 2는 파일인발용 케이싱(100)의 구성을 도시한 사시도이다.

도시된 바와 같이 파일(P)은 다양한 건설현장에서 다양한 목적으로 땅속에 깊이 박혀 있다. 본 발명의 파일인발용 케이싱(100)은 땅속(A)에 박혀 있는 파일(P)을 손상없이 지상으로 완전히 인발할 수 있게 한다. 이를 위해 파일인발용 케이싱(100)의 상부에는 진동항타기(220)가 결합되고, 크레인(200)에 의해 파일(P)이내부에 끼워지게 땅속으로 항타된 후 지상으로 들어올려진다.

본 발명의 파일인발용 케이싱(100)은 파일(P)의 외경 보다 큰 내경을 갖는 중공관 형태로 형성되는 케이싱본체(110)와, 케이싱본체(110)의 외주연에 구비되며 파일(P)을 향해 이동가능하게 구비되어 파일(P)을 접촉지지하는 웨지부(120)와, 케이싱본체(110)의 외주연에 구비되어 웨지부(120)를 내부에 수용하는 웨지하우징(130)과, 케이싱본체(110)의 하부에 구비되어 파일(P)을 감싸는 토양으로 물을 분사하는 물분사부(140)와, 케이싱본체(110)의 하부에 구비되어 케이싱본체(110)와 파일(P)의 결합을 돕는 가이드롤러(150)를 포함한다.

케이싱본체(110)는 크레인(200)에 의해 파일(P)이 내부에 수용되도록 땅속에 매립되어, 파일(P)을 감싸고 있는 토양과 파일(P)을 분리시켜 파일(P)에 대한 토압을 줄인다. 케이싱본체(110)의 상부에는 진동항타기(220)와 결합되는 결합단(111)이 형성된다. 결합단(111)에는 크레인(200)과 연결된 와이어(210)가 삽입될 수 있는 삽입공이 형성될 수 있다.

도 3은 웨지하우징(130)이 분리된 파일인발용 케이싱(100)의 구성을 도시한 사시도이고, 도 4는 파일인발용 케이싱(100)의 단면구성을 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이 케이싱본체(110)는 외주면에 복수개의 웨지삽입공(113)이 관통형성된다. 웨지삽입공(113)은 웨지부(120)에 대응되는 위치에 웨지(125)의 크기에 대응되게 관통형성된다. 웨지삽입공(113)은 땅속으로 파일인발용 케이싱(100)이 매립된 후 웨지(125)가 파일(P) 측으로 회동하여 파일(P)과 결합될 수 있게 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 웨지부(120)는 도시된 바와 같이 케이싱본체(110)의 외주연을 따라 일정 각도 간격으로 3개에서 4개로 형성될 수 있다. 또한, 웨지부(120)는 케이싱본체(110)의 길이방향을 따라 특정 영역에만 형성되거나, 상부와 하부로 2단으로 형성되거나, 상부와 하부 및 중간에 걸쳐 다단으로 형성될 수 있다.

웨지부(120)의 원주방향 개수와 길이방향 설치단수는 파일(P)의 길이와 직경을 고려하여 결정될 수 있다.

웨지부(120)는 케이싱본체(110)의 외주연에 구비되어 케이싱본체(110)와 파일(P)이 일체로 결합될 수 있게 한다. 웨지부(120)는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 웨지하우징(130)의 내부에 수용되어 외부로 드러나지 않게 은폐된다.

웨지부(120)는 작동유체의 유출입에 의해 동작되는 웨지실린더(121)와, 웨지실린더(121) 내부를 상하로 승강하는 승강축(123)과, 승강축(123)의 상부에 구비되며 웨지삽입공(113)을 통해 파일(P) 측으로 이동되어 파일(P)을 접촉지지하는 웨지(125)를 포함한다.

웨지실린더(121)는 웨지하우징(130)의 하우징본체(131)에 회동가능하게 결합된다. 이를 위해 웨지실린더(121)의 하부에는 하부힌지(121a)가 구비된다. 웨지실린더(121)는 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 웨지(125)가 파일(P)과 접촉될 수 있도록 하부힌지(121a)에 의해 일정각도 파일(P) 측으로 회동된다.

웨지실린더(121)의 외부에는 작동유체를 내부로 유입시키는 작동유체유입관(121b)과, 내부의 작동유체를 외부로 배출시키는 작동유체배출관(121c)이 상하로 각각 구비된다. 작동유체유입관(121b)은 케이싱본체(110)의 외주연에 구비된 작동유체공급라인(127)과 연결되고, 작동유체배출관(121c)은 작동유체배출라인(128)과 연결된다.

도 1에 도시된 바와 같이 작동유체공급라인(127)과 작동유체배출라인(128)은 작동유체저장부(129)와 연결되며, 도면에 도시되지 않은 펌프(미도시)에 의해 작동유체의 공급과 배출이 이루어진다. 펌프(미도시)는 작업자의 제어신호에 의해 동작된다.

승강축(123)은 웨지실린더(121)에 수용되며 작동유체의 유출입에 따라 웨지실린더(121)에 대해 상하로 승강된다. 대기상태일 때는 승강축(123)은 도 4에 도시된 바와 같이 웨지실린더(121) 내부로 하강된 상태를 유지하며, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 케이싱본체(110)와 파일(P)이 결합될 때는 웨지실린더(121) 상부로 상승하게 된다.

승강축(123)의 최대상승높이는 웨지(125)가 웨지하우징(130)의 경사가이드(133)에 접촉되는 높이로 제한된다.

웨지(125)는 승강축(123)의 상부에 구비되며 케이싱본체(110)와 파일(P)을 일체로 결합시키는 역할을 한다. 웨지(125)는 직각삼각형 형태로 형성된다. 웨지(125)에서 파일(P)과 접하는 파일접촉면(125a)은 수직하게 형성되며, 판면에 지지이빨(125b)이 형성된다.

지지이빨(125b)은 도 3에 확대도시된 바와 같이 상부에서 하부방향으로 복수개가 날카롭게 형성된다. 지지이빨(125b)은 파일접촉면(125a)과 파일(P)의 외주면이 접촉된 상태에서 상부로 들어올려질 때 파일접촉면(125a)이 미끄러지지 않도록 파일(P)의 외주면을 지지한다.

웨지(125)의 파일접촉면(125a)과 지지이빨(125b)은 파일(P)의 외경에 대응되는 곡률을 갖도록 형성된다. 이에 의해 지지이빨(125b)이 파일(P)의 외주면을 강한 힘으로 접촉지지하여 파일(P)과 케이싱본체(110) 간의 결합구속력이 향상될 수 있다.

웨지(125)의 상부에 웨지하우징(130)의 경사가이드(133)와 맞닿는 가이드접촉면(125c)은 파일(P) 측을 향해 상향되는 방향의 경사각을 갖게 형성된다.

웨지(125)와 승강축(123)의 결합영역에는 하부힌지(121a)가 구비된다. 하부힌지(121a)는 웨지(125)가 파일(P) 측을 향해 회동되도록 지지한다.

도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 승강축(123)이 상승되면 가이드접촉면(125c)이 경사가이드(133)와 맞닿게 된다. 이 상태에서 승강축(123)이 보다 더 상승되면 웨지실린더(121)가 하부힌지(121a)에 의해 파일(P)을 향해 회동되면서 가이드접촉면(125c)이 경사가이드(133)를 따라 파일(P) 측을 향해 이동된다.

승강축(123)이 최대 높이로 상승되고, 웨지(125)가 웨지삽입공(113)의 상단에 접촉되면 웨지(125)가 상부힌지(125d)에 의해 회동되며 웨지(125)의 지지이빨(125b)이 파일(P)의 외주면을 접촉지지하게 된다.

여기서, 승강축(123)의 최대승강높이와 웨지실린더(121)가 웨지하우징(130) 내부에 하부힌지(121a)에 의해 결합되는 위치는 파일(P)의 외경과 케이싱본체(110)의 내경을 고려하여 지지이빨(125b)이 파일(P)에 최대한 밀착 가압될 수 있게 설계되는 것이 바람직하다.

웨지하우징(130)은 웨지부(120)가 내부에 수용되도록 케이싱본체(110)에 결합된다. 웨지하우징(130)은 땅속에 케이싱본체(110)가 매립된 상태로 웨지부(120)가 원활하게 동작되도록 웨지부(120)를 보호한다.

도 2에 도시된 바와 같이 웨지하우징(130)을 통해 작동유체유입라인(127)과 작동유체배출라인(128)이 웨지부(120)와 연결된다. 웨지하우징(130)은 웨지실린더(121)를 감싸게 구비된 하우징본체(131)와, 하우징본체(131)의 상단에 결합되는 경사가이드(133)를 포함한다.

하우징본체(131)는 웨지실린더(121)가 일정 각도 회동될 수 있도록 웨지실린더(121)를 수용한다. 웨지실린더(121)의 하부힌지(121a)는 하우징본체(131)의 바닥면에 회동가능하게 결합된다.

경사가이드(133)는 웨지(125)를 웨지삽입공(113)으로 안내할 수 있는 경사각도로 경사지게 형성되다. 경사가이드(133)의 경사각도와 길이는 웨지(125)의 두께와 웨지실린더(121)가 회동될 수 있는 하우징본체(131)의 내부공간 등을 고려하여 설계된다.

물분사부(140)는 케이싱본체(110)의 하단에 구비되어 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 케이싱본체(110)가 파일(P)이 박혀 있는 땅으로 삽입될 때 파일(P) 주변으로 물(W)을 분사하여 지반을 약화시킨다. 이에 의해 보다 용이하게 케이싱본체(110)가 땅에 삽입될 수 있으며, 아울러 파일(P)과 케이싱본체(110)가 인발될 때 땅의 인발저항력을 저감시킬 수 있다.

물분사부(140)는 케이싱본체(110)의 하단 측에 외주연을 따라 일정간격으로 복수개가 구비된다. 물분사부(140)는 도 1에 도시된 바와 같이 물을 고압으로 분사하는 물분사노즐(141)과, 물분사노즐(141)로 물저장부(145)의 물을 공급하는 물공급라인(143)을 포함한다. 도면에 도시되지 않았으나 물공급라인(143)과 물저장부(145) 사이에는 물공급펌프(미도시)가 구비된다.

물분사노즐(141)은 크레인(200)에 의해 케이싱본체(110)가 땅으로 삽입될 때 물을 분사한다. 경우에 따라 물분사노즐(141)은 땅에 삽입된 상태로 파일(P)과 일체로 결합된 상태에서 케이싱본체(110)가 상방향으로 인발될 때에도 물을 분사할 수 있다.

여기서, 도 2에는 물분사노즐(141)이 한 쌍의 웨지부(130) 사이에 배치되었으나, 이는 일례일 뿐이며 물분사노즐(141)은 각 웨지부(130)의 하부에 웨지부(130)와 일직선상으로 배치될 수 있다.

물분사노즐(141)이 웨지부(130)의 하부에서 물을 분사하게 되면, 케이싱본체(110)를 항타할 때 저항을 최소화시킬 수 있어 바람직하다.

이 때, 물분사노즐(141)은 하부방향으로 수직하게 물을 분사하거나, 케이싱본체(110)를 향해 일정 각도 내측으로 물을 분사할 수 있다. 물분사노즐(141)이 일정 각도 내측으로 물을 분사하면서 파일(P)이 인발되면, 내측으로 분사된 물이 케이싱본체(110)의 외주면을 따라 흐르면서 케이싱본체(110)를 씻어내는 효과가 있다.

한편, 물분사노즐(141)은 고압으로 물을 분사한다. 이에 따라 물분사노즐(141)에 의해 분사된 물이 파일(P)과 케이싱본체(110)의 내벽면 사이로 유입될 수 있다. 그런데, 이렇게 유입된 물의 압력이 커서 파일()과 케이싱본체(110)에 영향을 미칠 수 있다. 이에 케이싱본체(110)의 표면에는 도면에는 도시되지 않았으나 길이방향을 따라 복수개의 물배출공(미도시)이 형성될 수 있다.

물배출공(미도시)에 의해 내부로 유입된 물이 외부로 배출될 수 있으며, 내부의 배압을 줄어주여 항타 효과를 증대시킬 수 있다.

한편, 케이싱본체(110)의 하부에는 도 2에 도시된 바와 같이 원주방향을 따라 일정간격으로 복수개의 가이드롤러(150)가 구비된다. 가이드롤러(150)는 케이싱본체(110)와 파일(P)과의 위치정렬을 도와주고, 케이싱본체(110)가 파일(P)에 수직하게 삽입되도록 도와준다.

크레인(200)의 와이어(210)에 의해 연결된 케이싱본체(110)는 공중에 매달린 상태로 파일(P)에 동축상으로 땅에 매립되어야 한다. 이에 따라 크레인(200) 운전기사가 케이싱본체(110)를 정확하게 파일(P)에 위치를 정렬하기에 어려움이 있다. 또한, 케이싱본체(110)의 하단이 파일(P)의 상단에 삽입된 상태에서도 수직하게 파일(P)에 끼움결합되기 어려움이 있다.

가이드롤러(150)는 도 4의 확대 단면도에 도시된 바와 같이 케이싱본체(110)를 관통하여 배치된다. 즉, 가이드롤러(150)가 케이싱본체(110)의 내벽면으로 돌출되게 형성되어 파일(P)의 외주면과 접촉되게 배치된다. 이에 의해 케이싱본체(110)의 하단부가 파일(P)의 상단에 끼워지면 복수개의 가이드롤러(150) 사이로 파일(P)이 위치하게 되어 파일(P)이 케이싱본체(110)에 동축상으로 위치가 정렬되도록 도와준다.

또한, 케이싱본체(110)에 파일(P)이 위치가 정렬되면, 가이드롤러(150)가 파일(P)의 외벽면을 따라 아이들회전하면서 파일(P)을 따라 보다 용이하게 삽입될 수 있게 된다. 진동항타기(220)의 진동과 함께 가이드롤러(150)가 파일(P) 벽면을 따라 이동하기 때문에 긴 길이의 케이싱본체(110)가 편심되지 않고 수직한 방향으로 파일(P)에 끼워지며 지중에 항타될 수 있다.

가이드롤러(150)는 케이싱본체(110)의 길이방향을 따라 서로 다른 높이에 복수개가 구비되어 파일(P)과 케이싱본체(110)의 정렬 및 삽입을 돕는다.

여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파일인발용 케이싱(100)은 케이싱본체(110)와 파일(P)과의 위치정렬을 도와주기 위해 가이드롤러(150)가 구비되었으나, 경우에 따라 가이드롤러(150) 없이 케이싱본체(110)의 내벽면으로 돌출형성된 위치정렬돌기(미도시)가 구비될 수도 있다.

위치정렬돌기(미도시)는 케이싱본체(110)의 내벽면에 파일(P)과 접촉될 수 있는 두께로 돌출형성되어 파일(P)의 외벽면과 접촉되며 파일(P)의 위치정렬을 도울 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 파일인발용 케이싱(100)을 이용한 파일인발 방법을 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 지중에 파일(P)이 박혀 있는 상태에서, 크레인(200)은 인발해야할 파일(P)의 위치로 케이싱본체(110)를 위치시킨다. 이 때, 케이싱본체(110)의 상부에는 진동항타기(220)가 구비되고, 와이어(210)에 의해 크레인(200)과 연결된다.

진동항타기(220)가 케이싱본체(110)에 파일(P)이 끼워지도록 케이싱본체(110)를 조정한다. 이 때, 가이드롤러(150)에 의해 파일(P)이 위치정렬되고, 케이싱본체(110)가 파일(P)에 동축상으로 배치된다.

여기서, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 케이싱본체(110)의 하단에 구비된 복수개의 물분사노즐(141)은 물(W)을 땅(A)으로 분사하여 지반을 약화시킨다. 이 때 진동항타기(220)에서 인가되는 진동도 함께 땅(A)으로 인가되므로 땅의 마찰지지력이 저감되고 파일(P)에 대한 선단지지력도 저감될 수 있다. 또한, 가이드롤러(150)가 파일(P)의 외벽면을 따라 이동하므로 보다 쉽게 땅 속으로 항타될 수 있다.

이 때, 웨지부(120)의 승강축(123)은 웨지실린더(121)의 내부로 하강된 상태로 위치된다.

진동항타기(220)의 항타에 의해 케이싱본체(110)가 인발할 파일(P)의 근입깊이만큼 삽입되면, 작업자는 작동유체공급라인(127)으로 작동유체가 공급되도록 제어신호를 인가한다. 이에 의해 작동유체가 웨지실린더(121)로 공급되고, 승강축(123)이 상승된다. 승강축(123)이 상승되며 웨지(125)의 가이드접촉면(125c)이 웨지하우징(130)의 경사가이드(133)와 접촉된다.

승강축(123)의 추가 상승에 의해 웨지실린더(121)가 하부힌지(121a)에 의해 회동되고, 웨지(125)가 상부힌지(125d)에 의해 회동되며 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 웨지(125)가 웨지삽입공(113)을 통해 파일(P)과 케이싱본체(110)의 내벽면 사이의 공간으로 삽입된다. 승강축(123)이 최대 높이로 상승되면서 지지이빨(125b)이 파일(P)의 외벽면과 견고하게 맞물리게 된다.

케이싱본체(110)의 원주방향을 따라 복수개의 웨지(125)가 유압에 의해 파일(P)을 중심방향으로 가압하게 되므로, 파일(P)과 케이싱본체(110)는 견고하게 결속될 수 있다.

승강축(123)이 최대높이로 상승되고, 케이싱본체(110)와 파일(P)의 결합이 완료되면, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 크레인(200)이 와이어(210)를 들어올려 파일(P)이 결합된 케이싱본체(110)를 상방향으로 1차 인발높이(h1)까지 들어올린다.

이 때, 케이싱본체(110)를 들어올리는 1차 인발높이(h1)는 최초에 파일(P)이 매립되어 있는 깊이로부터 2-4m 내외로 설정된다. 1차 인발 높이(h1)까지 케이싱본체(110)를 들어올리는 것은 케이싱본체(110)가 상방향으로 이동하면서 파일(P)과 파일(P)을 감싸로 있는 토양 사이의 마찰력과 저항력을 감소시키기 위함이다.

또한, 종래 지상으로 케이싱과 파일을 함께 들어올린 후, 케이싱과 파일을 분리할 때 크레인의 크기에 의해 분리할 수 있는 케이싱의 길이에 제약이 발생되던 문제를 해결하기 위해 지중에 케이싱과 파일을 매립한 상태로 케이싱과 파일의 분리작업을 진행한다.

케이싱본체(110)가 1차 인발높이로 상승되면서 파일(P) 주변을 감싸던 토양들이 대부분 분리되거나 지반이 약해지게 된다. 1차 인발 높이로 케이싱본체(110)를 들어올린 후, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 작업자는 웨지실린더(121)의 작동유체를 외부로 배출시킨다. 이에 의해 승강축(123)이 하강되면서 파일(P)을 접촉지지하던 웨지(125)가 파일(P)과 분리되고 웨지삽입공(113)을 통해 웨지하우징(130)으로 복귀된다.

웨지(125)와 파일(P)의 접촉이 해제되면서, 케이싱본체(110)와 파일(P)이 분리된다. 이 상태에서 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 크레인(200)은 케이싱본체(110)만 상방향으로 들어올린다. 앞서 케이싱본체(110)가 하강하면서 물을 분사하여 지반을 약화시켜 놓았으므로 케이싱본체(110)는 용이하게 인발될 수 있다.

케이싱본체(110)의 인발이 완료되면, 파일(P)을 인발한다. 이 때, 파일(P)의 인발을 위해 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 파일(P)의 상부에 와이어결합밴드(310)를 결합시킨다. 와이어결합밴드(310)는 반원형태의 고리가 힌지에 의해 결합되어 파일(P)의 상부를 감싸게 된다.

그런데, 콘크리트 재질의 파일(P)에 와이어결합밴드(310)가 강하게 결속되면 파일(P)이 부서지거나 손상될 수 있다. 이러한 손상을 방지하기 위해 와이어결합밴드(310)의 결합 전에 파일(P)의 상부에 손상방지강봉(300)을 삽입한다.

손상방지강봉(300)을 파일(P)의 내부로 일정깊이 삽입하여 파일(P)의 내벽면에 밀착되게 위치시키고, 와이어결합밴드(310)를 결합한다.

이 상태에서 와이어결합밴드(310)의 결합고리(311)에 와이어(210)를 걸어 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이 파일(P)을 외부로 인발한다.

앞서 케이싱본체(110)가 인발되면서 흙과의 저항이 저감되어 있으므로, 파일(P)은 별다른 저항없이 쉽게 외부로 인발될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 파일인발용 케이싱과 이를 이용한 파일인발방법은 파일인발용 케이싱을 파일이 내부에 끼워지게 땅속으로 항타한 후 유압에 의해 동작되는 웨지부에 의해 파일과 결합된다. 이에 따라 파일을 인발할 때는 웨지부를 구동하여 파일과 파일인발용 케이싱을 결합시키고, 파일과 파일인발용 케이싱을 분리할 때는 웨지부의 구동을 해제한다. 이러한 웨지부의 동작에 의해 종래 케이싱과 파일이 끼움 결합되어 지상에서 케이싱과 파일의 분리가 어렵거나 파일이 손생되던 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 파일인발용 케이싱과 이를 이용한 파일인발방법은 케이싱과 파일을 한꺼번에 지상으로 인발하지 않고, 1차 인발높이까지만 함께 인발하고, 1차 인발높이에서 지중에 매립된 상태로 케이싱만 먼저 인발한 후 파일을 인발한다. 이에 따라 종래 지상으로 함께 인발한 후 파일과 케이싱의 길이에 의해 크레인으로 작업하는데 제약이 있던 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 파일인발용 케이싱과 이를 이용한 파일인발방법은 웨지부를 이용해 착탈가능하게 파일과 결합되고, 파일 인발시에 내부에 손상방지강봉을 삽입한 후 와이어결합용 밴드를 결합시키는 과정을 진행하므로 파일의 손상없이 파일을 인발할 수 있다. 이에 의해 인발된 파일을 재활용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 파일인발용 케이싱과 이를 이용한 파일인발방법은 지중에 케이싱을 항타할 때, 하부에 구비된 물분사부에서 물을 분사하기 때문에 지반을 약화시켜 보다 용이하게 케이싱을 항타할 수 있으며, 토양의 인발저항력도 감소되므로 파일과 케이싱의 인발에도 적은 힘이 요구된다.

또한, 1차 인발높이에서 케이싱만 먼저 인발한 후, 파일을 후속하여 인발하므로 파일 주변의 토양등이 케이싱 인발시 대부분 제거되어 파일 인발이 현저히 용이해질 수 있다.

또한, 케이싱의 외주면에 형성된 복수개의 가이드롤러에 의해 파일과 케이싱의 위치정렬이 용이해질 수 있으며, 케이싱의 항타작업이 보다 빠르게 진행될 수 있는 장점이 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 파일인발용 케이싱 및 이를 이용한 파일인발방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

100 : 파일인발용 케이싱 110 : 케이싱본체
111 : 결합단 113 : 웨지삽입공
120 : 웨지부 121 : 웨지실린더
121a : 하부힌지 121b : 작동유체유입관
121c : 작동유체배출관 123 : 승강축
125 : 웨지 125a : 파일접촉면
125b : 지지이빨 125c : 가이드접촉면
125d : 상부힌지 127 : 작동유체공급라인
128 : 작동유체배출라인 129 : 작동유체저장부
130 : 웨지하우징 131 : 하우징본체
133 : 경사가이드 140 : 물분사부
141 : 물분사노즐 143 : 물공급라인
145 : 물저장부 150 : 가이드롤러
151 : 회전축 153 : 축프레임
200 : 크레인 210 : 와이어
220 : 진동항타기 300 : 손상방지강봉
310 : 와이어결합용밴드 311 : 결합고리
P : 파일

Claims (5)

1. 지중에 박혀 있는 파일이 내부로 끼워지도록 지중으로 항타되며 외주면에 웨지삽입공(113)이 관통형성된 케이싱본체(110)와;
   상기 케이싱본체(110)의 웨지삽입공(113)의 하부에 구비되며, 작동유체의 유출입에 따라 길이와 각도가 조절되며, 상기 웨지삽입공(113)을 통해 이동되어 상기 파일의 표면을 접촉지지하는 복수개의 웨지부(120)와;
   상기 케이싱본체(110)의 외주면에 원주방향을 따라 일정 간격으로 돌출되게 결합되어 상기 웨지부(120)와 상기 웨지삽입공(113)을 수용하는 웨지하우징(130)과;
   상기 케이싱본체(110)의 하부에 원주방향을 따라 일정 간격으로 구비되어 상기 파일 주변의 토양으로 물을 분사하는 물분사부(140)와;
   상기 물분사부(140)의 상부에 상기 케이싱본체(110)를 관통하여 아이들 회전가능하게 결합되어 상기 케이싱본체(110) 내부로 상기 파일(P)이 끼워질 때, 상기 파일(P)의 외벽면과 접촉되어 상기 파일(P)과 상기 케이싱본체(110)의 위치를 정렬하는 복수개의 가이드롤러(150)을 포함하며,
   상기 웨지부(120)는, 상기 웨지하우징(130)의 하부에 힌지결합되며 작동유체가 유출입되는 웨지실린더(121)와; 상기 웨지실린더(121)의 내부에 수용되며 상기 작동유체의 유출입에 따라 상기 웨지실린더(121) 외부로 승하강되는 승강축(123)과; 상기 승강축(123)의 상단에 힌지결합되며 상기 승강축(123)의 상승에 의해 상기 웨지삽입공(113)을 통해 상기 파일(P) 측으로 이동되며 상기 파일(P)의 외주면을 접촉지지하는 웨지(125)를 포함하고,
   상기 웨지하우징(130)의 상부는 상기 케이싱본체(110)를 향해 점차 상승되는 경사가이드(133)가 형성되고, 상기 웨지(125)는 상기 경사가이드(133)와 맞닿는 영역이 상기 경사가이드(133)에 대응되는 경사면으로 형성되며, 상기 파일(P)과 맞닿는 영역에는 상기 파일(P)을 접촉지지하는 복수개의 지지이빨(125b)이 형성되며, 상기 승강축(123)이 상승되면 상기 웨지(125)는 상기 경사가이드(133)의 경사각에 의해 가압되고, 하부힌지(121a)와 상부힌지(125d)는 상기 웨지(125)가 상기 파일(P)의 외벽면을 접촉지지하도록 회동되는 파일인발용 케이싱을 이용한 파일인발방법으로서,
   상기 케이싱본체(110)의 상부로 진동항타기를 연결하고, 크레인을 이용해 상기 케이싱본체(110)에 상기 파일(P)이 끼워지도록 상기 케이싱본체(110)를 지중으로 항타하는 단계와;
   상기 케이싱본체(110)가 상기 파일(P)의 매립깊이만큼 항타되면, 작동유체를 상기 웨지실린더(121)로 공급하여 상기 복수개의 웨지(125)를 이동시키는 단계와;
   상기 복수개의 웨지(125)가 상기 파일(P)의 외벽면을 접촉지지하여 상기 케이싱본체(110)와 상기 파일(P)을 구속시키는 단계와;
   크레인을 이용해 상기 파일(P)이 결합된 케이싱본체(110)를 상부로 1차 인발높이까지 들어올리는 단계와;
   상기 1차 인발높이에서 상기 웨지실린더(121)의 작동유체를 배출하여 상기 웨지(125)와 상기 파일(P)의 접촉상태를 해제하여 상기 케이싱본체(110)와 상기 파일(P)을 분리하는 단계와;
   상기 케이싱본체(110)를 지상으로 인발하는 단계와;
   상기 파일(P)을 지상으로 인발하는 단계를 포함하되,
   상기 파일(P)을 지상으로 인발하는 단계 전에,
   상기 파일(P)의 상단에 손상방지강봉(300)을 삽입하는 단계와;
   상기 손상방지강봉(300)이 삽입된 상기 파일(P)의 상단 외주연에 와이어결합용밴드(310)를 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파일인발용 케이싱을 이용한 파일인발방법.
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