KR101882628B1

KR101882628B1 - 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법

Info

Publication number: KR101882628B1
Application number: KR1020170167233A
Authority: KR
Inventors: 문형록
Original assignee: 문형록
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2018-07-26

Abstract

본 발명의 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법은 시행할 지반의 지질층을 파악하기 위한 지질조사를 하는 지질조사단계와; 지질조사를 바탕으로 천공할 깊이와 2차천공하여 확공할 위치를 결정하는 천공깊이 및 확공위치 결정단계와; 1차천공을 위해 굴착기를 천공 위치에 고정시키는 천공 준비단계와; 천공깊이 및 확공위치에 따라 오거에 스크류 롯드와 확산안테나 및 드릴비트부를 결합시키는 드릴부 조립 장착단계와; 상기 오거를 정회전으로 가동하여 상기 안테나 조인트의 외부키가 외륜키박스의 하부키박스에 들어가면, 회전력이 상기 스크류 롯드를 통해 상기 확산안테나에 전달되고, 상기 확산안테나를 통해 아래의 상기 스크류 롯드 또는 드릴비트부로 회전력이 전달되어 1차천공을 하는 1차 천공단계와; 1차천공 후 상기 오거를 정지시키고, 상기 오거를 역방향으로 90도 회전하고 상부 방향으로 올려 안테나 조인트의 외부키가 외륜키박스의 상부키박스에 위치하게 하여 이너 샤프트부를 통해 회전력을 베벨기어부로 전달하여 확산날개를 펼칠 수 있게 조치하는 2차 천공 준비단계와; 상기 오거를 정회전하여 상기 확산날개를 펼치면서 상기 확산날개를 회전시켜 최하단 및 중간의 일정 부분을 2차천공을 하는 2차 천공단계와; 상기 오거를 인상하기 위하여 상기 오거를 역방향으로 역회전시켜 상기 확산날개를 접는 확산날개 폴드업(foldup)단계와; 상기 오거를 역회전하면서 인상하고 상기 드릴부의 중앙의 중공을 통하여 그라우팅액를 토출하여 토사와 그라우팅액을 혼합시켜 천공된 부분을 소일믹싱겔로 채우는 오거 인상 및 소일믹싱단계와; 소일믹싱겔로 채워진 천공된 부분에 PHC Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망을 삽입하는 파일 삽입단계를 포함하여 구성된다.
본 발명의 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법에 따르면 확산날개를 쉽게 펼쳤다 오므렸다 할 수 있으며, 베벨기어부로 수직회전력을 수평회전력으로 변경시키므로 작동이 용이하므로 2차 천공을 쉽게 할 수 있고, 최하부와 중간 부분 1~5개소에도 2차 천공을 하여 콘크리트 그라우팅을 할 수 있는 공간을 마련하며, 공간에 소일믹싱겔을 충전 후 확장플레이트가 부착된 파일을 삽입하여 지반을 보강할 수 있는 효과가 있다.

Description

굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법{Construction Method of Simultaneous Extensional Drilling and Reinforcement of Ground Using Expansion Antenna for Excavation}

본 발명은 굴착기의 스크류 롯드 하부에 부착되는 굴착용 확산 안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파일을 삽입하기 위한 천공작업에 사용되는 굴착기의 스크류 롯드 하부에 부착되어 확산날개가 펼쳐져 일정 부분을 1차 천공 크기보다 확장하여 2차 천공을 하여 지반이 약한 것을 보강하기 위해 파일의 기초 역할을 할 수 있게 콘크리트 그라우팅을 할 수 있는 공간을 마련하며, 공간에 소일믹싱겔을 충전 후 파일을 삽입하여 지반을 보강하는 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 건축물이나 토목구조물이 축조되는 지반 중 연약 지반에는 건축물이나 토목구조물의 하중으로 인하여 지반침하나 측방유동이 발생될 수 있으며, 이를 방지하고 건축물이나 토목구조물의 안전성을 장기간 확보하기 위해 지반 내에 파일(강관파일, PHC파일 등)공사를 시행하게 된다.

아울러 국내,외에서 일반적으로 적용하고 있는 PHC 파일 시공법으로는 항타공법과 매입공법이 있으며, 항타공법은 파일을 항타하는 해머 형식에 따라 항타식과 진동식으로 구분된다.

즉, 항타식은 주로 낙하에너지에 의해 파일을 지반에 관입시키는 방식이며, 진동식은 진동발생기로 발생된 왕복운동에 의해 항타시 발생되는 주변 지반과의 마찰력을 작게 하고 진동력에 의해 파일에 발생한 관성력을 이용하여 파일을 지반에 관입시키는 방식이다.

그러나, 이러한 항타식 공법은 주로 낙하에너지에 의해 파일을 지반에 관입시키는 방식으로, 해머의 효율 및 항타 도중에 발생하는 파일의 응력이 달라지면서 동시에 지지력도 달라지는 문제가 발생되며, 항타공사로 인한 소음과 지반진동은 민원발생의 원인이 되고, 파일을 항타시공하기 어려운 자갈, 호박돌 및 핵석이 분포되어 있는 지층은 물론이고 쓰레기가 매립된 지층에 적용이 불가능한 문제점이 있었다.

따라서, 상기 항타공법의 소음 및 진동문제를 개선하고자 개발된 매입공법에는, 중굴(中掘, inside boring))공법이 구비되는데, 이 중굴 공법은 파일 내부 중공부에 굴착 비트(bit) 및 배토용 나선(spiral)이 형성된 롯드를 삽입하고, 이 롯드(rod)를 회전시켜 지반을 천공하면서 파일을 근입시키는 공법이다.

또한, 연약지반에서는 지반을 보강하기 위한 방법으로 그라우팅 공법이 사용되고 있는데, 이러한 그라우팅 공법은 상기 중굴 공법으로 굴착공을 형성하고, 다단상으로 연결 된 복수의 롯드를 통해 외부에서 공급된 몰탈이 비트가 구비된 헤드에서 분출되어 굴착공에 주입되는 방식으로 이루어진다.

그러나, 드릴 비트를 사용해 굴착공 전체를 같은 직경으로 천공하고 몰탈을 주입하여 파일을 지지하는 것으로는 구조물을 확실하게 지지할 수 없어 견고한 지반까지 상기 굴착공을 더 깊거나 직경을 크게 천공해야 하는 어려움이 있었다.

따라서, 한국등록특허공보 제 10-0631397에서 연약지반을 천공하고, 이 굴착공 선단에 확경홀을 더 형성하여 몰탈을 주입함으로써 지반 강화를 신속히 이룰 수 있는 그라우팅 확공장치 및 그 시공방법이 개시되었다.

또한, 한국등록특허공보 제 10-1435632 선단확장용 중굴 구근 시공용 굴착장치와 한국등록특허공보 제 10-1592832 가변식 확경비트가 구비된 굴착기용 천공 헤드가 개시되었다.

참고로 그라우팅 확공장치 및 그 시공방법을 설명하면, 굴착기와 연결되도록 중공으로 이루어져 상,하로 연통되는 이중관 롯드와, 상기 이중관롯드의 상부에 설치된 슈벨과, 상기 슈벨에 연결되는 고압펌프, 에어펌프 및 상기 이중관롯드와 연결되는 중심관과, 상기 중심관의 토출공이 내장되게 감싸면서 사방으로 팽창, 수축되는 확공장치와, 중심관하단의 드릴비트로 구성되어 있다.

여기서, 상기 확공장치의 내부에 중심관의 토출공이 내장되어 있어 에어펌프에서 압력공기가 주입공과 토출공을 통하여 공급되어 확공장치가 공기압력으로 팽창되도록 이루어진다.

또, 상기 에어펌프는 이중관롯드와 연결된 슈벨에 고압호스로 연결되어 압력을 주입시키는 것이며, 이러한 압력으로는 공기압,유압,수압 등을 이용할 수 있다.

그러나, 상기 선행기술에 따른 그라우팅 확공장치는, 연약지반을 천공하여 유입공을 용이하게 확장시켜 지반 강화를 신속하게 이룰 수 있으며, 경제적으로 원가절감을 할 수 있으나, 팽창과 수축을 계속할 시 기능이 저하되어 확장장치를 교체해야 하는 번거로움이 있으며, 팽창되는 정도를 조절하는 것이 어려우며, 정확한 위치에 천공홀을 확장시키는 것이 어려워 설계대로 확장시키는데에 문제점이 있었다.

선단확장용 중굴 구근 시공용 굴착장치(10-1435632)를 간략하게 설명하면, 스크류하우징에 접힘과 펼침이 가능하도록 확대날개가 설치되고, 스크류하우징내에 설치되어 인너롯드에 연동하는 연결인너롯드의 랙기어가 확대날개의 피니언기어와 치합되어 확대날개의 접힘과 펼침 동작을 실현하게 구성된 바 있다.

그러나, 상기의 확대날개를 접힘과 펼침 동작으로 전환하기 위해 연결인너롯드의 승하강 이동과 기어의 치합 및 제작에 따른 어려움과 다수개의 부품이 복잡하게 조립되어 생산성이 감소되고, 다수개의 부품조립에 의해 내구성이 저하되고 작동이 잘안되는 문제점이 있었다.

가변식 확경비트가 구비된 굴착기용 천공 헤드(10-1592832)는 지반에 파일 등을 근입하기 위해 천공 헤드를 정회전 하강이동시켜 구멍을 천공하고, 상기 천공 작업 중에 확장 레벨에서는 천공 헤드를 역회전시켜 확경비트가 펼쳐진 상태에서 말뚝 선단부까지 하강이동하면서 확경천공작업을 수행하도록 하였으나 작동이 잘안되는 문제점이 있었다.

1. 한국등록특허공보 제 10-1435632 (등록일자 : 2014년 08월 22일) 선단확장용 중굴 구근 시공용 굴착장치 2. 한국등록특허공보 제 10-1592832 (등록일자 : 2016년 02월 01일) 가변식 확경비트가 구비된 굴착기용 천공 헤드 3. 한국공개특허공보 제 10-2014-0062591 (공개일자 : 2014년 05월 26일) 지반굴착용 확공 드릴비트와 그 사용방법 4. 한국공개특허공보 제 10-2006-0006755 (공개일자 : 2006년 01월 19일) 인입식 선단확대 굴착비트 5. 한국등록특허공보 제 10-0631397 (등록일자 : 2006년 09월 27일) 그라우팅 확공장치 및 그 시공방법

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 2차 천공을 최하부에 형성하기 위하여 최하부 스크류 롯드와 말단의 드릴비트부 사이에 설치되거나, 2차 천공을 중간 1~5개소 및 최하부에 형성하기 위하여 상기 스크류 롯드와 스크류 롯드 사이에 1~5개소 및 최하부 스크류 롯드와 말단의 드릴비트부 사이에 설치되며, 펼쳤다 오므렸다 할 수 있으며, 펼쳤을 때 2차천공을 하는 2개의 확산날개와; 상기 확산날개가 결합되어, 상기 확산날개를 펼쳤다 오므렸다 하는 회전력을 주는 베벨기어부를 포함하여 구성되는 굴착용 안테나를 이용하여 2차 천공을 하여 콘크리트 그라우팅을 할 수 있는 공간을 마련하며, 공간에 소일믹싱겔을 충전 후 확장플레이트가 부착된 파일을 삽입하여 지반을 보강하는 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법을 제공함에 있다.

본 발명의 시공방법은 PHC Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망을 삽입하기 위한 천공작업에 사용되는 굴착기의 스크류 롯드 하부에 부착되어 연약지반을 보강할 수 있는 보강기초를 타설하기 하기 위하여 일정 부분을 1차천공 크기보다 확장하여 2차천공으로 확공하는 확산안테나를 이용하여 지반을 보강하는 방법이다.

상기 시공방법은 시행할 지반의 지질층을 파악하기 위한 지질조사를 하는 지질조사단계와; 지질조사를 바탕으로 천공할 깊이와 2차천공하여 확공할 위치를 결정하는 천공깊이 및 확공위치 결정단계와; 1차천공을 위해 상기 굴착기를 천공 위치에 고정시키는 천공 준비단계와; 천공깊이 및 확공위치에 따라 오거에 스크류 롯드와 확산안테나 및 드릴비트부를 결합시키는 드릴부 조립 장착단계와; 상기 오거를 정회전으로 가동하여 상기 안테나 조인트의 외부키가 외륜키박스의 하부키박스에 들어가면, 회전력이 상기 스크류 롯드를 통해 상기 확산안테나에 전달되고, 상기 확산안테나를 통해 아래의 상기 스크류 롯드 또는 드릴비트부로 회전력이 전달되어 1차천공을 하는 1차 천공단계와; 1차천공 후 상기 오거를 정지시키고, 상기 오거를 역방향으로 90도 회전하고 상부 방향으로 올려 안테나 조인트의 외부키가 외륜키박스의 상부키박스에 위치하게 하여 이너 샤프트부를 통해 회전력을 베벨기어부로 전달하여 확산날개를 펼칠 수 있게 조치하는 2차 천공 준비단계와; 상기 오거를 정회전하여 상기 확산날개를 펼치면서 상기 확산날개를 회전시켜 최하단 및 중간의 일정 부분을 2차천공을 하는 2차 천공단계와; 상기 오거를 인상하기 위하여 상기 오거를 역방향으로 역회전시켜 상기 확산날개를 접는 확산날개 폴드업(foldup)단계와; 상기 오거를 역회전하면서 인상하고 상기 드릴부의 중앙의 중공을 통하여 그라우팅액를 토출하여 토사와 그라우팅액을 혼합시켜 천공된 부분을 소일믹싱겔로 채우는 오거 인상 및 소일믹싱단계와; 소일믹싱겔로 채워진 천공된 부분에 PHC Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망을 삽입하는 파일 삽입단계를 포함하여 구성된다.

상기 PHC Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망에는 지반 보강을 위한 선단 지지력을 증대시키기 위해, 선단에 확장플레이트가 부착되거나; 지반 보강을 위하여 수평보강과 선단지지력 증대시키기 위해 선단 및 두부에 확장플레이트가 부착되거나, 지반 보강을 위하여 수평보강과 선단 지지력 증대와 주면 마찰력 증대와 인발저항을 증대시키기 위해 2차천공한 각각의 부분에 확장플레이트가 부착된다.

상기 굴착기는 천공을 위한 오거와, 상기 오거가 부착되어 상기 오거가 상하로 움직이는 리더를 포함하여 구성된다.

상기 오거는 모터와 감속기를 포함하고 천공하는 구동력을 주는 구동부와;

상기 구동부의 하부에 결합되어 상기 구동부의 구동력에 의해 회전되어 천공을 하는 드릴부로 구성된다.

상기 드릴부는 회전될 때 흙을 파고들어가는 스크류 날개를 부착된 1개 또는 2개 이상의 상기 스크류 롯드와; 확공할 부분에 설치되며, 상기 스크류 롯드와 상기 스크류 롯드 사이 및 최하단의 상기 스크류 롯드 하부에 설치되는 확산안테나와; 최하단의 상기 스크류 롯드에 설치된 상기 확산안테나의 하부에 설치되어 굴착을 하며, 비트를 포함한 드릴비트부로 구성된다.

상기 확산안테나는 상기 오거의 스크류 롯드의 하단에 결합되어 상기 스크류 롯드부터 회전력을 전달받으며, 전달받은 회전력을 하부로 전달하는 외부키와 내부기어가 형성되는 안테나 조인트와; 상기 안테나 조인트의 일정 부분이 내부로 삽입되며, 상기 외부키와 기어 결합되어 상기 안테나 조인트로부터 회전력을 전달받아 하부로 전달해주고, 내부에 상부키박스와 하부키박스가 형성되어 2차천공을 위해 회전력을 전달할 때는 상기 상부키박스에서 상기 안테나 조인트의 회전력을 전달받으며, 1차천공 때는 상기 하부키박스에서 상기 안테나 조인트의 회전력을 전달받는 외륜키박스와; 일정 길이가 상기 안테나 조인트의 내부에 설치되어 상하운동을 하고, 상기 안테나 조인트가 상기 외륜키박스의 상부키박스에서 하부로 회전력을 전달하도록 상기 오거의 스크류 롯드를 역방향으로 90도 회전한 후 상기 오거를 일정 길이만큼 올렸을 때만 상기 안테나 조인트의 내부기어로부터 회전력을 전달받으며, 상기 외륜키박스와 기어 결합을 위한 내륜 키뭉치가 형성된 이너 샤프트부와; 상기 이너 샤프트부의 회전력을 전달받아 중앙으로 펼쳤다 오므렸다 할 수 있으며, 펼쳤을 때 회전되어 2차천공을 하는 2개의 확산날개와; 상기 외륜키박스의 하부에 결합되어 회전력을 하부로 전달하고, 상기 이너 샤프트부의 일정 부분이 내부에 삽입 설치되는 확산날개몸체와; 상기 확산날개몸체의 하부에 삽입 결합되며, 상기 확산날개가 좌측과 우측에 결합되고, 상기 이너 샤프트부의 하단과 결합되어 상기 이너 샤프트부로부터 수직방향의 회전력을 전달받아 상기 확산날개를 펼쳤다 오므렸다 하는 수평방향의 회전력을 주는 베벨기어부를 포함하여 구성된다.

상기 확산안테나는 상기 스크류 롯드와 스크류 롯드 사이에 설치될 경우 상기 확산날개몸체의 하부에 결합되고, 하부에 상기 스크류 롯드가 삽입되어 결합되는 하부조인트가 추가로 포함되며, 상기 하부조인트에는 회전될 때 흙을 파고들어가는 스크류 날개가 형성되고, 상기 확산안테나가 최하부에 설치될 때에는 상기 확산날개몸체의 하부는 상기 드릴비트부와 결합된다.

상기 확산안테나는 2차천공을 최하부에 형성하기 위하여 최하부 스크류 롯드와 말단의 드릴비트부 사이에 설치되거나, 2차천공을 중간 1개소 또는 다수 개 및 최하부에 형성하기 위하여 상기 스크류 롯드와 스크류 롯드 사이의 필요 부분 및 최하부 스크류 롯드와 말단의 드릴비트부 사이에 설치되며, 상기 확산안테나의 중심 부분에는 천공 부분에 그라우팅액과 압축공기를 공급하기 위한 중공이 형성되고, 상기 확산날개의 길이 방향 좌우에는 2차천공을 용이하게 하기 위하여 3개 이상의 비트팁이 형성된다.

상기 베벨기어부는 상부로부터 회전력을 전달받아 회전하며, 상기 확산날개를 서로 반대 방향으로 벌어지게 하거나 오므려지게 할 때에 회전력을 출력하는 출력수직베벨기어와; 상기 확산날개가 끼워져 입력된 회전력을 상기 확산날개에 전달하며, 상기 출력수직베벨기어로부터 축방향의 회전력을 전달받아 수평방향의 회전력으로 변환시켜 상기 확산날개를 벌어지게 하거나 오므려지게 하는 회전력을 상기 확산날개에 전달하는 2개의 입력수평베벨기어와; 상기 입력수평베벨기어가 양측에 각각 끼워지며, 상기 입력수평베벨기어에 끼워진 상기 확산날개를 지지하는 역할을 하는 확산날개지지대와; 상기 확산날개지지대의 하부에 형성되며, 각각의 상기 입력수평베벨기어와 기어 결합하여 상기 입력수평베벨기어가 원활하게 회전할 수 있도록 하측에서 지지해주는 지지수직베벨기어와; 상기 출력수직베벨기어, 확산날개지지대 및 지지수직베벨기어가 외주면에 삽입되며, 내부에 뭉치중공이 형성되어 상기 베벨기어부의 중심으로 상기 그라우팅 재료와 압축공기가 외부로 누출되지 않게 통과하는 통로가 되는 제1에어소일뭉치를 포함하여 구성된다.

상기 안테나 조인트의 내부에는 상기 이너 샤프트부의 내륜 키뭉치와 결합되어 회전력을 상기 이너 샤프트부에 전달하는 상기 내부기어가 형성되며, 상기 안테나 조인트의 하부 외면에는 상기 외륜키박스의 상부키박스 또는 하부키박스에 결합되어 회전력을 전달하는 상기 외부키가 형성된다.

상기 외륜키박스와 확산날개몸체에는 회전될 때 흙을 파고들어가는 스크류 날개가 형성되며, 상기 확산날개몸체의 스크류 날개에는 상기 확산날개가 펼쳐지고 오므려질 수 있도록 날개가이드홈이 형성된다.

상기 이너 샤프트부는 하단이 상기 베벨기어부의 출력수직베벨기어와 결합되며, 일정 길이가 상기 안테나 조인트(11)의 내부에 설치되어 상하운동을 하고, 상기 안테나 조인트가 상기 외륜키박스의 상부키박스에서 하부로 회전력을 전달하도록 오거를 일정 길이만큼 올렸을 때만 상기 안테나 조인트의 내부기어로부터 회전력을 전달받아 상기 출력수직베벨기어로 전달하며, 상기 외륜키박스와 기어 결합을 위한 내륜 키뭉치가 형성되고, 내부로 상기 그라우팅 재료와 압축공기가 통과하는 샤프트중공이 형성되는 이너 샤프트와; 하단이 상기 이너 샤프트의 상단에 결합되며, 상단은 상기 안테나 조인트의 내벽면을 상하로 슬라이딩하며 상부에 다수 개의 오링이 설치되는 오링부가 형성되고, 내부로 상기 그라우팅 재료와 압축공기가 통과하여 상기 샤프트중공으로 보내지는 뭉치중공)이 형성된 제2에어소일뭉치를 포함하여 구성된다.

상술한 굴착용 확산안테나와 이를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법으로 본 발명의 해결하고자 하는 과제를 해결할 수 있다.

본 발명의 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법에 따르면 확산날개를 쉽게 펼쳤다 오므렸다 할 수 있으며, 베벨기어부로 수직회전력을 수평회전력으로 변경시키므로 작동이 용이하므로 2차 천공을 쉽게 할 수 있고, 최하부와 중간 부분 1~5개소에도 2차 천공을 하여 콘크리트 그라우팅을 할 수 있는 공간을 마련하며, 공간에 소일믹싱겔을 충전 후 확장플레이트가 부착된 파일을 삽입하여 지반을 보강할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 선단확장을 위해 확산안테나 1개가 선단에 장착시의 본 발명의 굴착기 전체도
도 2는 선단확장 및 두부확장을 위해 확산안테나가 선단 및 두부에 장착시의 본 발명의 굴착기 전체도
도 3은 선단확장 및 두부확장을 포함하여 다수 개의 확장을 위해 확산안테나가 다수 개 장착시의 본 발명의 굴착기 전체도
도 4는 오거의 1차 천공시와 2차 천공시의 확산날개 상태도
도 5는 본 발명의 확산 안테나의 제1실시예 조립도
도 6은 본 발명의 확산 안테나의 제1실시예의 접혔을 때와 펼쳤을 때의 사용예
도 7은 본 발명의 확산 안테나의 제1실시예 분해도
도 8은 본 발명의 확산 안테나의 제2실시예 조립도
도 9는 본 발명의 확산 안테나의 제2실시예의 접혔을 때와 펼쳤을 때의 사용예
도 10은 본 발명의 확산 안테나의 제2실시예 분해도
도 11은 본 발명의 확산 안테나에 따른 안테나 조인트 단면도
도 12는 본 발명의 확산 안테나에 따른 외륜키박스 단면도
도 13은 본 발명의 확산 안테나에 따른 이너 샤프트부 단면도
도 14는 본 발명의 확산 안테나에 따른 확산날개 단면도
도 15는 본 발명의 확산 안테나에 따른 확산날개몸체 단면도
도 16은 본 발명의 확산 안테나에 따른 베벨기어부 단면도
도 17은 본 발명의 확산 안테나에 따른 하부조인트 단면도
도 18은 본 발명의 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법 순서도
도 19는 본 발명의 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법에 따른 선단확장 소일믹싱
도 20은 본 발명의 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법에 따른 선단확장 및 두부확장 소일믹싱
도 21은 본 발명의 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법에 따른 전구간 돌출형 소일믹싱

먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 본 발명에 따른 "굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법"에 관한 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

다음의 실시 예는 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 선단확장을 위해 확산안테나 1개가 선단에 장착시의 본 발명의 굴착기 전체도이며, 도 2는 선단확장 및 두부확장을 위해 확산안테나가 선단 및 두부에 장착시의 본 발명의 굴착기 전체도이고, 도 3은 선단확장 및 두부확장을 포함하여 다수 개의 확장을 위해 확산안테나가 다수 개 장착시의 본 발명의 굴착기 전체도이며, 도 4는 오거의 1차 천공시와 2차 천공시의 확산날개 상태도이고, 도 5는 본 발명의 확산 안테나의 제1실시예 조립도이며, 도 6은 본 발명의 확산 안테나의 제1실시예의 접혔을 때와 펼쳤을 때의 사용예이고, 도 7은 본 발명의 확산 안테나의 제1실시예 분해도이며, 도 8은 본 발명의 확산 안테나의 제2실시예 조립도이고, 도 9는 본 발명의 확산 안테나의 제2실시예의 접혔을 때와 펼쳤을 때의 사용예이며, 도 10은 본 발명의 확산 안테나의 제2실시예 분해도이고, 도 11은 본 발명의 확산 안테나에 따른 안테나 조인트 단면도이며, 도 12는 본 발명의 확산 안테나에 따른 외륜키박스 단면도이고, 도 13은 본 발명의 확산 안테나에 따른 이너 샤프트부 단면도이며, 도 14는 본 발명의 확산 안테나에 따른 확산날개 단면도이고, 도 15는 본 발명의 확산 안테나에 따른 확산날개몸체 단면도이며, 도 16은 본 발명의 확산 안테나에 따른 베벨기어부 단면도이고, 도 17은 본 발명의 확산 안테나에 따른 하부조인트 단면도이며, 도 18은 본 발명의 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법 순서도이고, 도 19는 본 발명의 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법에 따른 선단확장 소일믹싱이며, 도 20은 본 발명의 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법에 따른 선단확장 및 두부확장 소일믹싱이고, 도 21은 본 발명의 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법에 따른 전구간 돌출형 소일믹싱이다.

본 발명의 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법은 PHC(Pretensioned Spun High Strength Concrete) Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망을 삽입하기 위한 천공작업((穿孔作業)에 사용되는 굴착기(A)의 스크류 롯드(A121) 하부에 부착되어 연약지반을 보강할 수 있는 보강기초를 타설하기 하기 위하여 일정 부분을 1차천공 크기보다 확장하여 2차천공으로 확공(擴孔)하는 확산안테나(1)를 이용하고, 상기 PHC Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망을 삽입하여 지반을 보강하는 공법이다.

본 발명의 확산안테나(1)가 사용되는 굴착기(A)는 PHC(Pretensioned Spun High Strength Concrete) Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망을 삽입하기 위한 천공작업((穿孔作業)에 사용되며, 상하로 승강 이동이 가능하게 설치되는 오거(A1)와; 상기 오거(A1)가 결합되는 가이드를 포함하며, 상기 가이드를 타고 상기 오거(A1)를 상하로 움직일 수 있게 하는 리더(A2)와; 상기 리더(A2)가 설치되어 상기 리더(A2)를 수직으로 세워 지지해주며, 상기 오거(A1)를 상기 리더(A2)에 따라 상하로 움직이게 하는 케이블(A31)과 주행장치(A32)가 구비된 크롤러 크레인(A3)으로 구성된다.

상기 오거(A1)는 모터와 감속기를 포함하고 천공하는 구동력을 주는 구동부(A11)와; 상기 구동부(A11)의 하부에 결합되어 상기 구동부(A11)의 구동력에 의해 회전되어 천공을 하는 드릴부(A12)로 구성된다.

상기 드릴부(A12)는 회전될 때 흙을 파고들어가는 스크류 날개(A1211)를 부착된 1개 또는 2개 이상의 상기 스크류 롯드(A121)와; 확공할 부분에 설치되며, 상기 스크류 롯드(A121)와 상기 스크류 롯드(A121) 사이 및 최하단의 상기 스크류 롯드(A121) 하부에 설치되는 확산안테나(1)와; 최하단의 상기 스크류 롯드(A121)에 설치된 상기 확산안테나(1)의 하부에 설치되어 굴착을 하며, 비트를 포함한 드릴비트부(A122)로 구성된다.

상기 확산안테나(1)는 PHC(Pretensioned Spun High Strength Concrete) Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망을 삽입하기 위한 천공작업((穿孔作業)에 사용되는 굴착기(A)의 스크류 롯드(A121) 하부에 부착되어 연약지반을 보강할 수 있는 보강기초를 타설하기 하기 위하여 일정 부분을 1차천공 크기보다 확장하여 2차천공으로 확공(擴孔)하는 역할을 한다.

상기 시공방법은 시행할 지반의 지질층을 파악하기 위한 지질조사를 하는 지질조사단계와; 지질조사를 바탕으로 천공할 깊이와 2차천공하여 확공할 위치를 결정하는 천공깊이 및 확공위치 결정단계와; 1차천공을 위해 상기 굴착기(A)를 천공 위치에 고정시키는 천공 준비단계와; 천공깊이 및 확공위치에 따라 상기 오거(A1)에 스크류 롯드(A121)와 확산안테나(1) 및 드릴비트부(A122)를 결합시키는 드릴부 조립 장착단계와; 상기 오거(A1)를 정회전으로 가동하여 안테나 조인트(11)의 외부키(111)가 외륜키박스(12)의 하부키박스(122)에 들어가면, 회전력이 상기 스크류 롯드(A121)를 통해 상기 확산안테나(1)에 전달되고, 상기 확산안테나(1)를 통해 아래의 상기 스크류 롯드(A121) 또는 드릴비트부(A122)로 회전력이 전달되어 1차천공을 하는 1차 천공단계와; 1차천공 후 상기 오거(A1)를 정지시키고, 상기 오거(A1)를 역방향으로 90도 회전하고 상부 방향으로 올려 상기 안테나 조인트(11)의 외부키(111)가 외륜키박스(12)의 상부키박스(121)에 위치하게 하여 상기 이너 샤프트부(13)를 통해 회전력을 상기 베벨기어부(16)로 전달하여 확산날개(14)를 펼칠 수 있게 조치하는 2차 천공 준비단계와; 상기 오거(A1)를 정회전하여 상기 확산날개(14)를 펼치면서 상기 확산날개(14)를 회전시켜 최하단 및 중간의 일정 부분을 2차천공을 하는 2차 천공단계와; 상기 오거(A1)를 인상하기 위하여 상기 오거(A1)를 역방향으로 역회전시켜 상기 확산날개(14)를 접는 확산날개 폴드업(foldup)단계와; 상기 오거(A1)를 역회전하면서 인상하고 상기 드릴부(A12)의 중앙의 중공을 통하여 그라우팅액를 토출하여 토사와 그라우팅액을 혼합시켜 천공된 부분을 소일믹싱겔로 채우는 오거 인상 및 소일믹싱단계와; 소일믹싱겔로 채워진 천공된 부분에 PHC Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망을 삽입하는 파일 삽입단계를 포함하여 구성된다.

도 1은 상기 확산안테나(1)가 최하단의 상기 스크류 롯드(A121) 하부에 설치되었을 때의 상기 굴착기(A)의 측면도로서 상기 확산안테나(1)가 최하단의 상기 스크류 롯드(A121) 하부에 설치되었으므로 선단 확장일 때의 상기 오거(A1)의 조립 상태를 보여주며, 상기 확산날개(14)는 2차 천공을 할 수 있게 펼쳐져 있을 때이다.

도 2는 상기 확산안테나(1)가 최상단의 상기 스크류 롯드(A121) 하부와 최하단의 상기 스크류 롯드(A121) 하부에 설치되었을 때의 상기 굴착기(A)의 측면도로서 상기 확산안테나(1)가 최상단의 상기 스크류 롯드(A121) 하부와 최하단의 상기 스크류 롯드(A121) 하부에 설치되었으므로, 선단 확장 및 두부확장의 상기 오거(A1)의 조립 상태를 보여주며, 상기 확산날개(14)는 2차 천공을 할 수 있게 펼쳐져 있을 때이다.

도 3은 상기 확산안테나(1)가 최상단의 상기 스크류 롯드(A121) 하부와 최하단의 상기 스크류 롯드(A121) 하부 및 중간에 지반의 보강이 필요한 부분에 설치되었을 때의 상기 굴착기(A)의 측면도로서 다수 부분이 돌출 확장되었을 때의 상기 오거(A1)의 조립 상태를 보여주며, 상기 확산날개(14)는 2차 천공을 할 수 있게 펼쳐져 있을 때이다.

도 4는 상기 오거(A1)에서 상기 확산 안테나(1)가 2차 천공(B2)을 중간 1개소 및 최하부에 형성하기 위하여 상기 스크류 롯드(A121)와 스크류 롯드(A121) 사이에 1개소 및 최하부 스크류 롯드(A121)와 말단의 드릴비트부(A122) 사이에 설치된 것을 상기 확산날개(14)를 1차 천공시는 오므려진 상태가 되고, 2차 천공시에는 펼쳐진 상태가 된 것을 보여주며, 2차 천공시는 상기 오거(A1)이 높이가 1차 천공시보다 높게 되며, 높게 되는 이유는 상기 오거(A1)를 상부 방향으로 올려 상기 확산 안테나(1)의 상기 안테나 조인트(11)의 외부키(111)가 키의 길을 타고 위로 올라가 상기 외륜키박스(12)의 상부키박스(121) 키 자리에 위치하기 때문이다.

도 5 내지 도 7은 상기 굴착기(A)에서 2차 천공(B2)을 최하부에 형성하기 위하여 최하부 스크류 롯드(A121)와 말단의 드릴비트부(A122) 사이에 상기 확산 안테나(1)가 설치될 때의 제1실시예의 구성요소이다.

제1실시예의 상기 확산 안테나(1)의 하부에는 상기 드릴비트부(A122)가 설치된다.

제1실시예의 상기 확산 안테나(1)는 오거(A1)의 스크류 롯드(A121)의 하단에 결합되어 상기 스크류 롯드(A121)부터 회전력을 전달받으며, 전달받은 회전력을 하부로 전달하는 외부키(111)와 상기 베벨기어부(16)의 출력수직베벨기어(161)로 전달하는 내부기어(112)가 형성되는 상기 안테나 조인트(11)와; 상기 안테나 조인트(11)의 일정 부분이 내부로 삽입되며, 상기 외부키(111)와 기어 결합되어 상기 안테나 조인트(11)로부터 회전력을 전달받아 하부로 전달해주고, 내부에 상부키박스(121)와 하부키박스(122)가 형성되어 2차 천공(B2)을 위해 상기 확산날개(14)를 펼치기 위해 상기 베벨기어부(16)에 회전력을 전달할 때는 상기 상부키박스(121)에서 상기 안테나 조인트(11)의 회전력을 전달받으며, 1차 천공(B1) 때는 상기 하부키박스(122)에서 상기 안테나 조인트(11)의 회전력을 전달받는 외륜키박스(12)와; 하단이 상기 베벨기어부(16)의 출력수직베벨기어(161)와 결합되며, 일정 길이가 상기 안테나 조인트(11)의 내부에 설치되어 상하운동을 하고, 상기 안테나 조인트(11)가 상기 외륜키박스(12)의 상부키박스(121)에서 하부로 회전력을 전달하도록 상기 오거(A1)의 스크류 롯드(A121)를 역방향으로 90도 회전한 후 상기 오거(A1)를 일정 길이만큼 올렸을 때만 상기 안테나 조인트(11)의 내부기어(112)로부터 회전력을 전달받아 상기 출력수직베벨기어(161)로 전달하며, 상기 외륜키박스(12)와 기어 결합을 위한 내륜 키뭉치(1311)가 형성된 이너 샤프트부(13)와; 상기 이너 샤프트부(13)의 회전력을 전달받아 중앙으로 펼쳤다 오므렸다 할 수 있으며, 펼쳤을 때 회전되어 2차 천공(B2)을 하는 2개의 상기 확산날개(14)와; 상기 외륜키박스(12)의 하부에 결합되어 회전력을 하부로 전달하고, 상기 이너 샤프트부(13)의 일정 부분이 내부에 삽입 설치되며, 상기 베벨기어부(16)가 하측 부분에 삽입 결합되는 확산날개몸체(15)와; 상기 확산날개몸체(15)의 하부에 삽입 결합되며, 상기 확산날개(14)가 좌측과 우측에 결합되고, 상기 출력수직베벨기어(161)가 상기 이너 샤프트부(13)의 하단과 결합되어 상기 이너 샤프트부(13)로부터 수직방향의 회전력을 전달받아 상기 확산날개(14)를 펼쳤다 오므렸다 하는 수평방향의 회전력을 주는 상기 베벨기어부(16)를 포함하여 구성된다.

상기 확산 안테나(1)의 중심 부분에는 2차 천공(B2) 부분에 보강기초자리 형성을 위한 그라우팅 재료와 압축공기를 공급하기 위한 중공이 형성된다.

상기 확산날개(14)의 길이 방향 좌우에는 2차 천공(B2)을 용이하게 하기 위하여 3개 이상의 비트팁(141)이 형성된다.

도 6에 도시되어 있는 것 같이 상기 확산날개(14)를 펼치지 않았을 때는 예를 들면 600mm 직격의 천공을 할 수 있고, 펼쳤을 때는 1000mm 직경의 천공을 할 수 있어, 1000mm 직경이 2차 천공 부분에 그라우팅 재료와 압축공기를 공급하여 파일 보강기초 자리를 형성시켜 파일 삽입 작업 시 콘크리트를 공급하여 파일을 보강하는 보강기초를 만들어 풍암이 있는 약한 지반에서도 파일의 지내력을 보강할 수 있다.

도 6과 같이 상기 확산 안테나(1)의 외륜키박스(12)와 확산날개몸체(15)의 외부에는 흙을 파고들어가는 스크류 날개(171)가 형성된다.

도 8 내지 도 11은 상기 굴착기(A)에서 2차 천공(B2)을 중간부에 형성하기 위하여 상기 스크류 롯드(A121)와 스크류 롯드(A121) 사이에 상기 확산 안테나(1)가 설치될 때의 제2실시예의 구성요소이다.

제2실시예의 상기 확산 안테나(1)의 하부에는 상기 스크류 롯드(A121)가 결합될 수 있는 구조가 된다.

제2실시예의 상기 확산 안테나(1)는 오거(A1)의 스크류 롯드(A121)의 하단에 결합되어 상기 스크류 롯드(A121)부터 회전력을 전달받으며, 전달받은 회전력을 하부로 전달하는 외부키(111)와 상기 베벨기어부(16)의 출력수직베벨기어(161)로 전달하는 내부기어(112)가 형성되는 상기 안테나 조인트(11)와; 상기 안테나 조인트(11)의 일정 부분이 내부로 삽입되며, 상기 외부키(111)와 기어 결합되어 상기 안테나 조인트(11)로부터 회전력을 전달받아 하부로 전달해주고, 내부에 상부키박스(121)와 하부키박스(122)가 형성되어 2차 천공(B2)을 위해 상기 확산날개(14)를 펼치기 위해 상기 베벨기어부(16)에 회전력을 전달할 때는 상기 상부키박스(121)에서 상기 안테나 조인트(11)의 회전력을 전달받으며, 1차 천공(B1) 때는 상기 하부키박스(122)에서 상기 안테나 조인트(11)의 회전력을 전달받는 외륜키박스(12)와; 하단이 상기 베벨기어부(16)의 출력수직베벨기어(161)와 결합되며, 일정 길이가 상기 안테나 조인트(11)의 내부에 설치되어 상하운동을 하고, 상기 안테나 조인트(11)가 상기 외륜키박스(12)의 상부키박스(121)에서 하부로 회전력을 전달하도록 상기 오거(A1)의 스크류 롯드(A121)를 역방향으로 90도 회전한 후 상기 오거(A1)를 일정 길이만큼 올렸을 때만 상기 안테나 조인트(11)의 내부기어(112)로부터 회전력을 전달받아 상기 출력수직베벨기어(161)로 전달하며, 상기 외륜키박스(12)와 기어 결합을 위한 내륜 키뭉치(1311)가 형성된 이너 샤프트부(13)와; 상기 이너 샤프트부(13)의 회전력을 전달받아 중앙으로 펼쳤다 오므렸다 할 수 있으며, 펼쳤을 때 회전되어 2차 천공(B2)을 하는 2개의 상기 확산날개(14)와; 상기 외륜키박스(12)의 하부에 결합되어 회전력을 하부로 전달하고, 상기 이너 샤프트부(13)의 일정 부분이 내부에 삽입 설치되며, 상기 베벨기어부(16)가 하측 부분에 삽입 결합되는 확산날개몸체(15)와; 상기 확산날개몸체(15)의 하부에 삽입 결합되며, 상기 확산날개(14)가 좌측과 우측에 결합되고, 상기 출력수직베벨기어(161)가 상기 이너 샤프트부(13)의 하단과 결합되어 상기 이너 샤프트부(13)로부터 수직방향의 회전력을 전달받아 상기 확산날개(14)를 펼쳤다 오므렸다 하는 수평방향의 회전력을 주는 상기 베벨기어부(16)와; 상기 확산날개몸체(15)의 하부에 결합되고, 하부에 상기 스크류 롯드(A121)가 삽입되어 결합되며, 회전될 때 흙을 파고들어가는 스크류 날개(171)가 형성된 하부조인트(17)를 포함하여 구성된다.

도 9에 도시되어 있는 것 같이 상기 확산날개(14)를 펼치지 않았을 때는 예를 들면 600mm 직격의 천공을 할 수 있고, 펼쳤을 때는 1000mm 직경의 천공을 할 수 있어, 1000mm 직경이 2차 천공 부분에 그라우팅 재료와 압축공기를 공급하여 파일 보강기초 자리를 형성시켜 파일 삽입 작업 시 콘크리트를 공급하여 파일을 보강하는 보강기초를 만들어 풍암이 있는 약한 지반에서도 파일의 지내력을 보강할 수 있다.

도 9와 같이 상기 확산 안테나(1)의 외륜키박스(12)와 확산날개몸체(15) 및 하부조인트(17)의 외부에는 흙을 파고들어가는 스크류 날개(171)가 형성된다.

천공작업을 설명하면 다음과 같다.

1차 천공시는 안테나 조인트(11)의 외부키(111)이 외륜키박스(12)의 하부키박스(122)에 위치하고 정회전으로 회전할 때는 키자리에 들어가서 키가 물려 회전하게 되며, 그러면 상기 스크류 롯드(A121)와 확산 안테나(1) 및 드릴비트부(A122)가 정회전하면서 1차 천공을 한다.

이때 상기 확산날개(14)는 접혀있는 상태이므로 상기 드릴비트부(A122)의 크기만큼 예를 들면 600mm 직경으로 구멍을 천공하게 된다.

2차 천공시는 정지시킨 상태에서 상기 오거(A1)를 역방향으로 90 회전하면 상기 안테나 조인트(11)의 외부키(111)가 상기 외륜키박스(12)의 하부키박스(122)에서 빠지게 된다.

이때, 상기 오거(A1)를 상부 방향으로 올리면 상기 확산 안테나(1)의 상기 안테나 조인트(11)의 외부키(111)가 키의 길을 타고 위로 올라가 상기 외륜키박스(12)의 상부키박스(121) 키 자리에 위치하며, 이너 샤프트부(13)의 이너 샤프트(131)의 내륜키뭉치(1311)도 같은 위치에 인위적으로 만든 키스톱장치를 통해 그 자리에 위치하게 된다.

그리고 상기 오거(A1)를 정회전하면 동시에 상기 안테나 조인트(11)의 외부키(111)가 상기 외륜키박스(12)의 상부키박스(121)에 끼워지고, 상기 안테나 조인트(11)의 내부기어(112)도 상기 이너 샤프트(131)의 내륜키뭉치(1311)에 끼워져 회전력을 얻게 된다.

베벨기어부(16)의 출력수직베벨기어(161)가 상기 이너 샤프트(131)의 회전으로 인하여 회전하면 상기 베벨기어부(16)의 입력수평베벨기어(162)가 회전하고, 상기 입력수평베벨기어(162)의 회전으로 상기 확산날개(14)가 서로 반대 방향으로 벌어지고 확산이 된다.

펼쳐진 상기 확산날개(14)도 상기 스크류 롯드(A121)에서 회전력을 받아 상기 확산 안테나(1)가 회전하므로 같이 회전하여 2차 천공작업을 한다.

2차 천공작업을 마친 후 다시 역순방향으로 작업하면 상기 확산날개(14)가 접어지고 기계를 들어올리면 천공작업이 완료된다.

도 11에 도시되어 있는 것 같이 상기 안테나 조인트(11)은 상기 오거(A1)의 스크류 롯드(A121)의 하단에 결합되어 상기 스크류 롯드(A121)부터 회전력을 전달받으며, 전달받은 회전력을 하부로 전달하는 외부키(111)와 상기 베벨기어부(16)의 출력수직베벨기어(161)로 전달하는 내부기어(112)가 형성된다.

상기 안테나 조인트(11)의 내부에는 상기 이너 샤프트부(13)의 내륜 키뭉치(1311)와 결합되어 회전력을 상기 이너 샤프트부(13)에 전달하는 상기 내부기어(112)가 형성된다.

상기 안테나 조인트(11)의 하부 외면에는 상기 외륜키박스(12)의 상부키박스(121) 또는 하부키박스(122)에 결합되어 회전력을 전달하는 상기 외부키(111)가 형성된다.

상기 안테나 조인트(11)은 상기 내부기어(112)를 형성시키기 위해 상부와 하부를 나누어 제작 후 상부와 하부를 용접하여 일체화를 시킨다.

도 12에 도시되어 있는 것 같이 상기 외륜키박스(12)는 상기 안테나 조인트(11)의 일정 부분이 내부로 삽입되며, 상기 외부키(111)와 기어 결합되어 상기 안테나 조인트(11)로부터 회전력을 전달받아 하부로 전달해주고, 내부에 상부키박스(121)와 하부키박스(122)가 형성되어 2차 천공(B2)을 위해 상기 확산날개(14)를 펼치기 위해 상기 베벨기어부(16)에 회전력을 전달할 때는 상기 상부키박스(121)에서 상기 안테나 조인트(11)의 회전력을 전달받으며, 1차 천공(B1) 때는 상기 하부키박스(122)에서 상기 안테나 조인트(11)의 회전력을 전달받는다.

상기 외륜키박스(12)에는 회전될 때 흙을 파고들어가는 스크류 날개(123)가 형성된다.

상기 외륜키박스(12)의 상부에는 상기 안테나 조인트(11)가 내부에서 유격없이 슬라이딩되고 일정 높이 이상은 상기 안테나 조인트(11)가 빠지지 않도록 스톱시켜주는 다수 개의 오링이 형성된 스톱바프랜지(124)가 형성된다.

도 13에 도시되어 있는 것 같이 상기 이너 샤프트부(13)는 하단이 상기 베벨기어부(16)의 출력수직베벨기어(161)와 결합되며, 일정 길이가 상기 안테나 조인트(11)의 내부에 설치되어 상하운동을 하고, 상기 안테나 조인트(11)가 상기 외륜키박스(12)의 상부키박스(121)에서 하부로 회전력을 전달하도록 상기 오거(A1)의 스크류 롯드(A121)를 역방향으로 90도 회전한 후 상기 오거(A1)를 일정 길이만큼 올렸을 때만 상기 안테나 조인트(11)의 내부기어(112)로부터 회전력을 전달받아 상기 출력수직베벨기어(161)로 전달하며, 상기 외륜키박스(12)와 기어 결합을 위한 내륜 키뭉치(1311)가 형성된다.

상기 이너 샤프트부(13)는 하단이 상기 베벨기어부(16)의 출력수직베벨기어(161)와 결합되며, 일정 길이가 상기 안테나 조인트(11)의 내부에 설치되어 상하운동을 하고, 상기 안테나 조인트(11)가 상기 외륜키박스(12)의 상부키박스(121)에서 하부로 회전력을 전달하도록 오거(A1)를 일정 길이만큼 올렸을 때만 상기 안테나 조인트(11)의 내부기어(112)로부터 회전력을 전달받아 상기 출력수직베벨기어(161)로 전달하며, 상기 외륜키박스(12)와 기어 결합을 위한 내륜 키뭉치(1311)가 형성되고, 내부로 상기 그라우팅 재료와 압축공기가 통과하는 샤프트중공(1312)이 형성되는 이너 샤프트(131)와; 하단이 상기 이너 샤프트(131)의 상단에 결합되며, 상단은 상기 안테나 조인트(11)의 내벽면을 상하로 슬라이딩하며 상부에 다수 개의 오링이 설치되는 오링부(1321)가 형성되고, 내부로 상기 그라우팅 재료와 압축공기가 통과하여 상기 샤프트중공(1312)으로 보내지는 뭉치중공(1322)이 형성된 제2에어소일뭉치(132)를 포함하여 구성된다.

상기 이너 샤프트(131)의 내부에는 그라우팅 재료와 압축공기가 통과하는 샤프트중공(1312)가 형성되고, 상단 내부에는 상기 제2에어소일뭉치(132)와의 결합을 위한 제2에어소일뭉치결합구(1313)이 형성된다.

상기 이너 샤프트(131)의 외부에는 상기 이너 샤프트(131)가 진동없이 회전될 수 있도록 중간을 지지해주며, 상기 확산날개몸체(15)의 상단에 결합되고, 베어링을 포함한 베어링커버(1315)가 형성된다.

상기 제2에어소일뭉치(132)의 하단부에는 상기 이너 샤프트(131)의 제2에어소일뭉치결합구(1313)와의 결합을 위한 결합나사(1323)이 형성된다.

도 14에 도시되어 있는 것 같이 상기 확산날개(14)는 상기 이너 샤프트부(13)의 회전력을 전달받아 중앙으로 펼쳤다 오므렸다 할 수 있으며, 펼쳤을 때 회전되어 2차 천공(B2)을 하며, 2개로 구성된다.

상기 확산날개(14)의 하단부에는 상기 베벨기어부(16)과의 결합을 위한 베벨기어부결합구(142)가 형성된다.

도 15에 도시되어 있는 것 같이 상기 확산날개몸체(15)는 상기 외륜키박스(12)의 하부에 결합되어 회전력을 하부로 전달하고, 상기 이너 샤프트부(13)의 일정 부분이 내부에 삽입 설치되며, 상기 베벨기어부(16)가 하측 부분에 삽입 결합된다.

상기 확산날개몸체(15)에는 회전될 때 흙을 파고들어가는 스크류 날개(151)가 형성된다.

상기 확산날개몸체(15)의 스크류 날개(151)에는 상기 확산날개(14)가 펼쳐지고 오므려질 수 있도록 날개가이드홈(1511)이 형성된다.

상기 확산날개몸체(15)의 하단부에는 상기 베벨기어부(16)이 삽입결합되는 베벨기어부결합홈(152)과 기어베어링(153)이 형성된다.

상기 확산날개몸체(15)의 내부에는 상기 이너 샤프트부(13)이 설치되는 원통중공(156)이 형성된다.

상기 확산날개몸체(15)의 상단에는 상기 외륜키박스(12)와 결합을 위한 외륜키박스 결합플랜지(154)가 형성되며, 하단에는 상기 하부조인트(17) 또는 드릴비트부(A122)와의 결합을 위한 하부조인트 또는 드릴비트부 결합플랜지(155)가 형성된다.

도 16에 도시되어 있는 것 같이 상기 베벨기어부(16)는 상기 확산날개몸체(15)의 하부에 삽입 결합되며, 상기 확산날개(14)가 좌측과 우측에 결합되고, 상기 출력수직베벨기어(161)가 상기 이너 샤프트부(13)의 하단과 결합되어 상기 이너 샤프트부(13)로부터 수직방향의 회전력을 전달받아 상기 확산날개(14)를 펼쳤다 오므렸다 하는 수평방향의 회전력을 주는 역할을 한다.

상기 베벨기어부(16)는 상부로부터 회전력을 전달받아 회전하며, 상기 확산날개(14)를 서로 반대 방향으로 벌어지게 하거나 오므려지게 할 때에 회전력을 출력하는 출력수직베벨기어(161)와; 상기 확산날개(14)가 끼워져 입력된 회전력을 상기 확산날개(14)에 전달하며, 상기 출력수직베벨기어(161)로부터 축방향의 회전력을 전달받아 수평방향의 회전력으로 변환시켜 상기 확산날개(14)를 벌어지게 하거나 오므려지게 하는 회전력을 상기 확산날개(14)에 전달하는 2개의 입력수평베벨기어(162)와; 상기 입력수평베벨기어(162)가 양측에 각각 끼워지며, 상기 입력수평베벨기어(162)에 끼워진 상기 확산날개(14)를 지지하는 역할을 하는 확산날개지지대(163)와; 상기 확산날개지지대(163)의 하부에 형성되며, 각각의 상기 입력수평베벨기어(162)와 기어 결합하여 상기 입력수평베벨기어(162)가 원활하게 회전할 수 있도록 하측에서 지지해주는 지지수직베벨기어(164)와; 상기 출력수직베벨기어(161), 확산날개지지대 및 지지수직베벨기어가 외주면에 삽입되며, 내부에 뭉치중공(1651)이 형성되어 상기 베벨기어부(16)의 중심으로 상기 그라우팅 재료와 압축공기가 외부로 누출되지 않게 통과하는 통로가 되는 제1에어소일뭉치(165)를 포함하여 구성된다.

도 17에 도시되어 있는 것 같이 상기 하부조인트(17)는 상기 스크류 롯드(A121)와 스크류 롯드(A121) 사이에 설치될 경우 상기 확산날개몸체(15)의 하부에 결합되고, 하부에 상기 스크류 롯드(A121)가 삽입되어 결합되며, 회전될 때 흙을 파고들어가는 스크류 날개(171)가 형성된다.

상기 하부조인트(17)의 하부에는 상기 스크류 롯드(A121)의 상단과의 결합을 위한 스크류롯드 결합구(172)가 형성된다.

상기 하부조인트(17)의 상부에는 상기 확산날개몸체(15)와의 결합을 위한 확산날개몸체결합플랜지(173)이 형성된다.

도 18에 도시되어 있는 것 같이 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법은 시행할 지반의 지질층을 파악하기 위한 지질조사를 하는 지질조사단계와; 지질조사를 바탕으로 천공할 깊이와 2차천공하여 확공할 위치를 결정하는 천공깊이 및 확공위치 결정단계와; 1차천공을 위해 상기 굴착기(A)를 천공 위치에 고정시키는 천공 준비단계와; 천공깊이 및 확공위치에 따라 상기 오거(A1)에 스크류 롯드(A121)와 확산안테나(1) 및 드릴비트부(A122)를 결합시키는 드릴부 조립 장착단계와; 상기 오거(A1)를 정회전으로 가동하여 상기 안테나 조인트(11)의 외부키(111)가 외륜키박스(12)의 하부키박스(122)에 들어가면, 회전력이 상기 스크류 롯드(A121)를 통해 상기 확산안테나에 전달되고, 상기 확산안테나를 통해 아래의 상기 스크류 롯드(A121) 또는 드릴비트부(A122)로 회전력이 전달되어 1차천공을 하는 1차 천공단계와; 1차천공 후 상기 오거(A1)를 정지시키고, 상기 오거(A1)를 역방향으로 90도 회전하고 상부 방향으로 올려 상기 안테나 조인트(11)의 외부키(111)가 외륜키박스(12)의 상부키박스(121)에 위치하게 하여 상기 이너 샤프트부(13)를 통해 회전력을 상기 베벨기어부(16)로 전달하여 상기 확산날개(14)를 펼칠 수 있게 조치하는 2차 천공 준비단계와; 상기 오거(A1)를 정회전하여 상기 확산날개(14)를 펼치면서 상기 확산날개(14)를 회전시켜 최하단 및 중간의 일정 부분을 2차천공을 하는 2차 천공단계와; 상기 오거(A1)를 인상하기 위하여 상기 오거(A1)를 역방향으로 역회전시켜 상기 확산날개(14)를 접는 확산날개 폴드업(foldup)단계와; 상기 오거(A1)를 역회전하면서 인상하고 상기 드릴부(A12)의 중앙의 중공을 통하여 그라우팅액를 토출하여 토사와 그라우팅액을 혼합시켜 천공된 부분을 소일믹싱겔로 채우는 오거 인상 및 소일믹싱단계와; 소일믹싱겔로 채워진 천공된 부분에 PHC Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망을 삽입하는 파일 삽입단계를 포함하여 구성된다.

상기 시공방법을 상세히 설명하면 같다.

상기 지질조사단계는 시행할 지반의 지질층을 파악하기 위한 지질조사를 하는 단계이다.

상기 천공깊이 및 확공위치 결정단계는 지질조사를 바탕으로 천공할 깊이와 2차천공하여 확공할 위치를 결정하는 단계로서, 선단만 2차 천공하여 확공할 것인지, 선단과 두부를 2차 천공하여 확공할 것인지, 아니면 지반이 완전히 약하여 선단과 두부 이외에 다수 개의 2차 천공을 중간부분에 할 것인지를 결정한다.

이것은 지반 보강을 위해 선단만 지지력을 증대시킬 것인지, 수평보강과 선단지지력 증대시킬 것인지 수평보강과 선단 지지력 증대와 주면 마찰력 증대와 인발저항을 증대시킬 것인지 지질조사를 바탕으로 결정한다.

상기 천공 준비단계는 1차천공을 위해 상기 굴착기(A)를 천공 위치에 고정시키는 단계로서, 상기 굴착기(A)의 주행장치(A32)를 이용하여 천공 위치까지 이동한다.

상기 드릴부 조립 장착단계는 천공깊이 및 확공위치에 따라 상기 오거(A1)에 스크류 롯드(A121)와 확산안테나(1) 및 드릴비트부(A122)를 결합시키는 단계로서, 상기 크롤러 크레인(A3)을 눕혀서 상기 천공깊이와 확공위치에 따라 상기 스크류 롯드(A121)와 확산안테나(1) 및 드릴비트부(A122)를 결합시킨다.

상기 1차 천공단계는 상기 오거(A1)를 정회전으로 가동하여 상기 안테나 조인트(11)의 외부키(111)가 외륜키박스(12)의 하부키박스(122)에 들어가면, 회전력이 상기 스크류 롯드(A121)를 통해 상기 확산안테나(1)에 전달되고, 상기 확산안테나(1)를 통해 아래의 상기 스크류 롯드(A121) 또는 드릴비트부(A122)로 회전력이 전달되어 1차천공을 하는 단계로서, 상기 확산안테나(1)의 상기 안테나 조인트(11)의 외부키(111)가 외륜키박스(12)의 하부키박스(122)에 들어가게 한 후 정회전하여 1차 천공을 한다.

상기 2차 천공 준비단계는 1차천공 후 상기 오거(A1)를 정지시키고, 상기 오거(A1)를 역방향으로 90도 회전하고 상부 방향으로 올려 상기 안테나 조인트(11)의 외부키(111)가 외륜키박스(12)의 상부키박스(121)에 위치하게 하여 상기 이너 샤프트부(13)를 통해 회전력을 상기 베벨기어부(16)로 전달하여 상기 확산날개(14)를 펼칠 수 있게 조치하는 단계로서, 상기 확산날개(14)를 펼칠 수 있게 상기 오거(A1)를 역방향으로 90도 회전하고 상부 방향으로 올려 상기 안테나 조인트(11)의 외부키(111)가 외륜키박스(12)의 상부키박스(121)에 위치하게 하여 상기 이너 샤프트부(13)를 통해 회전력을 상기 베벨기어부(16)로 전달할 수 있게 한다.

상기 2차 천공단계는 상기 오거(A1)를 정회전하여 상기 확산날개(14)를 펼치면서 상기 확산날개(14)를 회전시켜 최하단 및 중간의 일정 부분을 2차천공을 하는 단계이다.

상기 확산날개 폴드업단계는 상기 오거(A1)를 인상하기 위하여 상기 오거(A1)를 역방향으로 역회전시켜 상기 확산날개(14)를 접는 단계이다.

상기 오거 인상 및 소일믹싱단계는 상기 오거(A1)를 역회전하면서 인상하고 상기 드릴부(A12)의 중앙의 중공을 통하여 그라우팅액를 토출하여 토사와 그라우팅액을 혼합시켜 천공된 부분을 소일믹싱겔로 채우는 단계이다.

상기 파일 삽입단계는 소일믹싱겔로 채워진 천공된 부분에 PHC Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망을 삽입하는 단계로서, 상기 PHC Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망의 필요부분에 확장플레이트(D1)을 부착 후 파일을 삽입한다.

상기 확장플레이트(D1)는 일정 크기와 일정 형태의 판형이거나, 파이프나 봉을 엮어서 제작할 수도 있으며, 지반 보강을 위해 필요 지내력를 확보하기 위한 것으로 설계에 의해 여러 가지 형태로 제작될 수 있다.

도 19는 선단확장일 때의 우측에서 좌측으로의 시공 순서로서 좌측 도면은 1차 천공 후 상기 확산안테나(1)의 확산날개(14)를 펼치고 2차 천공하여 확공하는 것을 나타내며, 중간 도면은 2차 천공 후 토사와 그라우팅액을 혼합시켜 천공된 부분을 소일믹싱겔로 채운 단면이며, 좌측 도면은 소일믹싱겔로 채워진 천공된 부분에 선단에 확장플레이트(D1)를 부착한 상기 PHC Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망을 삽입한 상태의 단면도이다.

선단에 부착된 상기 확장플레이트(D1)는 지반 보강을 위한 선단 지지력을 증대시키기 위한 것이다.

도 20은 선단확장 및 두부확장의 우측에서 좌측으로의 시공 순서로서 좌측 도면은 1차 천공 후 상기 확산안테나(1)의 확산날개(14)를 펼치고 2차 천공하여 확공하는 것을 나타내며, 중간 도면은 2차 천공 후 토사와 그라우팅액을 혼합시켜 천공된 부분을 소일믹싱겔로 채운 단면이며, 좌측 도면은 소일믹싱겔로 채워진 천공된 부분에 선단과 두부에 확장플레이트(D1)를 부착한 상기 PHC Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망(D)을 삽입한 상태의 단면도이다.

선단과 두부에 부착된 상기 확장플레이트(D1)는 지반 보강을 위하여 수평보강과 선단지지력 증대시키기 위한 것이다.

도 21은 전구간 돌출형의 우측에서 좌측으로의 시공 순서로서 좌측 도면은 1차 천공 후 상기 확산안테나(1)의 확산날개(14)를 펼치고 2차 천공하여 확공하는 것을 나타내며, 중간 도면은 2차 천공 후 토사와 그라우팅액을 혼합시켜 천공된 부분을 소일믹싱겔로 채운 단면이며, 좌측 도면은 소일믹싱겔로 채워진 천공된 부분에 돌출부분 전체 다 확장플레이트(D1)를 부착한 상기 PHC Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망(D)을 삽입한 상태의 단면도이다.

돌출부분 전체에 부착된 상기 확장플레이트(D1)는 지반 보강을 위하여 수평보강과 선단 지지력 증대와 주면 마찰력 증대와 인발저항을 증대시키기 위한 것이다.

본 발명의 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법에 따르면 확산날개(14)를 쉽게 펼쳤다 오므렸다 할 수 있으며, 베벨기어부(16)로 수직회전력을 수평회전력으로 변경시키므로 작동이 용이하므로 2차 천공을 쉽게 할 수 있고, 최하부와 중간 부분 1~5개소에도 2차 천공을 하여 콘크리트 그라우팅을 할 수 있는 공간을 마련하며, 공간에 소일믹싱겔을 충전 후 확장플레이트가 부착된 파일을 삽입하여 지반을 보강할 수 있는 효과가 있다.

A : 굴착기 A1 : 오거
A11 : 구동부 A12 : 드릴부
A121 : 스크류 롯드 A1211 : 스크류 날개
A122 : 드릴비트부 A2 : 리더
A3 : 크롤러 크레인 A31 : 케이블
A32 : 주행장치 B : 천공부분
B1 : 1차 천공부분 B2 : 2차 천공부분
C : 소일믹싱겔
D : PHC Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망
D1 : 확장플레이트
1 : 확산 안테나
11 : 안테나 조인트 111 : 외부키
112 : 내부기어 12 : 외륜키박스
121 : 상부키박스 122 : 하부키박스
123 : 스크류 날개 124 : 스톱바프랜지
13 : 이너 샤프트부 131 : 이너 샤프트
1311 : 내륜 키뭉치 1312 : 샤프트중공
1313 : 제2에어소일뭉치결합구 1314 : 출력수직베벨기어결합플랜지
1315 : 베어링커버 132 : 제2에어소일뭉치
1321 : 오링부 1322 : 뭉치중공
1323 : 결합나사 14 : 확산날개
141 : 비트팁 142 : 베벨기어부결합구
15 : 확산날개몸체 151 : 스크류 날개
1511 : 날개가이드홈 152 : 베벨기어부결합홈
153 : 기어베어링 154 : 외륜키박스 결합플랜지
155 : 하부조인트 또는 드릴비트부 결합플랜지
156 : 원통중공 16 : 베벨기어부
161 : 출력수직베벨기어 162 : 입력수평베벨기어
163 : 확산날개지지대 1631 : 지지대플랜지
164 : 지지수직베벨기어 165 : 제1에어소일뭉치
1651 : 뭉치중공 1652 : 뭉치플랜지
17 : 하부조인트 171 : 스크류 날개
172 : 스크류롯드 결합구

Claims

PHC(Pretensioned Spun High Strength Concrete) Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망을 삽입하기 위한 천공작업((穿孔作業)에 사용되는 굴착기(A)의 스크류 롯드(A121) 하부에 부착되어 연약지반을 보강할 수 있는 보강기초를 타설하기 하기 위하여 일정 부분을 1차천공 크기보다 확장하여 2차천공으로 확공(擴孔)하는 확산안테나(1)를 이용하여 지반을 보강하는 시공방법에 있어서,
상기 굴착기(A)는 천공을 위한 오거(A1)와, 상기 오거(A1)가 부착되어 상기 오거(A1)가 상하로 움직이는 리더(A2)를 포함하여 구성되며,
상기 오거(A1)는 모터와 감속기를 포함하고 천공하는 구동력을 주는 구동부(A11)와;
상기 구동부(A11)의 하부에 결합되어 상기 구동부(A11)의 구동력에 의해 회전되어 천공을 하는 드릴부(A12)로 구성되고,
상기 드릴부(A12)는 회전될 때 흙을 파고들어가는 스크류 날개(A1211)를 부착된 1개 또는 2개 이상의 상기 스크류 롯드(A121)와;
확공할 부분에 설치되며, 상기 스크류 롯드(A121)와 상기 스크류 롯드(A121) 사이 및 최하단의 상기 스크류 롯드(A121) 하부에 설치되는 확산안테나(1)와;
최하단의 상기 스크류 롯드(A121)에 설치된 상기 확산안테나(1)의 하부에 설치되어 굴착을 하며, 비트를 포함한 드릴비트부(A122)로 구성되며,
상기 확산안테나(1)는 상기 오거(A1)의 스크류 롯드(A121)의 하단에 결합되어 상기 스크류 롯드(A121)부터 회전력을 전달받으며, 전달받은 회전력을 하부로 전달하는 외부키(111)와 내부기어(112)가 형성되는 안테나 조인트(11)와;
상기 안테나 조인트(11)의 일정 부분이 내부로 삽입되며, 상기 외부키(111)와 기어 결합되어 상기 안테나 조인트(11)로부터 회전력을 전달받아 하부로 전달해주고, 내부에 상부키박스(121)와 하부키박스(122)가 형성되어 2차천공을 위해 회전력을 전달할 때는 상기 상부키박스(121)에서 상기 안테나 조인트(11)의 회전력을 전달받으며, 1차천공(B1) 때는 상기 하부키박스(122)에서 상기 안테나 조인트(11)의 회전력을 전달받는 외륜키박스(12)와;
일정 길이가 상기 안테나 조인트(11)의 내부에 설치되어 상하운동을 하고, 상기 안테나 조인트(11)가 상기 외륜키박스(12)의 상부키박스(121)에서 하부로 회전력을 전달하도록 상기 오거(A1)의 스크류 롯드(A121)를 역방향으로 90도 회전한 후 상기 오거(A1)를 일정 길이만큼 올렸을 때만 상기 안테나 조인트(11)의 내부기어(112)로부터 회전력을 전달받으며, 상기 외륜키박스(12)와 기어 결합을 위한 내륜 키뭉치(1311)가 형성된 이너 샤프트부(13)와;
상기 이너 샤프트부(13)의 회전력을 전달받아 중앙으로 펼쳤다 오므렸다 할 수 있으며, 펼쳤을 때 회전되어 2차천공을 하는 2개의 확산날개(14)와;
상기 외륜키박스(12)의 하부에 결합되어 회전력을 하부로 전달하고, 상기 이너 샤프트부(13)의 일정 부분이 내부에 삽입 설치되는 확산날개몸체(15)와;
상기 확산날개몸체(15)의 하부에 삽입 결합되며, 상기 확산날개(14)가 좌측과 우측에 결합되고, 상기 이너 샤프트부(13)의 하단과 결합되어 상기 이너 샤프트부(13)로부터 수직방향의 회전력을 전달받아 상기 확산날개(14)를 펼쳤다 오므렸다 하는 수평방향의 회전력을 주는 베벨기어부(16)를 포함하여 구성되며,
상기 확산안테나(1)는 2차천공을 최하부에 형성하기 위하여 최하부 스크류 롯드(A121)와 말단의 드릴비트부(A122) 사이에 설치되거나, 2차천공을 중간 1개소 또는 다수 개 및 최하부에 형성하기 위하여 상기 스크류 롯드(A121)와 스크류 롯드(A121) 사이의 필요 부분 및 최하부 스크류 롯드(A121)와 말단의 드릴비트부(A122) 사이에 설치되며,
상기 확산안테나(1)의 중심 부분에는 천공 부분에 그라우팅액과 압축공기를 공급하기 위한 중공이 형성되고,
상기 확산날개(14)의 길이 방향 좌우에는 2차천공을 용이하게 하기 위하여 3개 이상의 비트팁(141)이 형성되며,
상기 시공방법은 시행할 지반의 지질층을 파악하기 위한 지질조사를 하는 지질조사단계와;
지질조사를 바탕으로 천공할 깊이와 2차천공하여 확공할 위치를 결정하는 천공깊이 및 확공위치 결정단계와;
1차천공을 위해 상기 굴착기(A)를 천공 위치에 고정시키는 천공 준비단계와;
천공깊이 및 확공위치에 따라 상기 오거(A1)에 스크류 롯드(A121)와 확산안테나(1) 및 드릴비트부(A122)를 결합시키는 드릴부 조립 장착단계와;
상기 오거(A1)를 정회전으로 가동하여 상기 안테나 조인트(11)의 외부키(111)가 외륜키박스(12)의 하부키박스(122)에 들어가면, 회전력이 상기 스크류 롯드(A121)를 통해 상기 확산안테나(1)에 전달되고, 상기 확산안테나(1)를 통해 아래의 상기 스크류 롯드(A121) 또는 드릴비트부(A122)로 회전력이 전달되어 1차천공을 하는 1차 천공단계와;
1차천공 후 상기 오거(A1)를 정지시키고, 상기 오거(A1)를 역방향으로 90도 회전하고 상부 방향으로 올려 상기 안테나 조인트(11)의 외부키(111)가 외륜키박스(12)의 상부키박스(121)에 위치하게 하여 상기 이너 샤프트부(13)를 통해 회전력을 상기 베벨기어부(16)로 전달하여 상기 확산날개(14)를 펼칠 수 있게 조치하는 2차 천공 준비단계와;
상기 오거(A1)를 정회전하여 상기 확산날개(14)를 펼치면서 상기 확산날개(14)를 회전시켜 최하단 및 중간의 일정 부분을 2차천공을 하는 2차 천공단계와;
상기 오거(A1)를 인상하기 위하여 상기 오거(A1)를 역방향으로 역회전시켜 상기 확산날개(14)를 접는 확산날개 폴드업(foldup)단계와;
상기 오거(A1)를 역회전하면서 인상하고 상기 드릴부(A12)의 중앙의 중공을 통하여 그라우팅액를 토출하여 토사와 그라우팅액을 혼합시켜 천공된 부분을 소일믹싱겔로 채우는 오거 인상 및 소일믹싱단계와;
소일믹싱겔로 채워진 천공된 부분에 PHC Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망을 삽입하는 파일 삽입단계를 포함하여 구성되고,
상기 베벨기어부(16)는 상부로부터 회전력을 전달받아 회전하며, 상기 확산날개(14)를 서로 반대 방향으로 벌어지게 하거나 오므려지게 할 때에 회전력을 출력하는 출력수직베벨기어(161)와;
상기 확산날개(14)가 끼워져 입력된 회전력을 상기 확산날개(14)에 전달하며, 상기 출력수직베벨기어(161)로부터 축방향의 회전력을 전달받아 수평방향의 회전력으로 변환시켜 상기 확산날개(14)를 벌어지게 하거나 오므려지게 하는 회전력을 상기 확산날개(14)에 전달하는 2개의 입력수평베벨기어(162)와;
상기 입력수평베벨기어(162)가 양측에 각각 끼워지며, 상기 입력수평베벨기어(162)에 끼워진 상기 확산날개(14)를 지지하는 역할을 하는 확산날개지지대(163)와;
상기 확산날개지지대(163)의 하부에 형성되며, 각각의 상기 입력수평베벨기어(162)와 기어 결합하여 상기 입력수평베벨기어(162)가 원활하게 회전할 수 있도록 하측에서 지지해주는 지지수직베벨기어(164)와;
상기 출력수직베벨기어(161), 확산날개지지대 및 지지수직베벨기어가 외주면에 삽입되며, 내부에 뭉치중공(1651)이 형성되어 상기 베벨기어부(16)의 중심으로 그라우팅 재료와 압축공기가 외부로 누출되지 않게 통과하는 통로가 되는 제1에어소일뭉치(165)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법
제 1항에 있어서,
상기 PHC Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망에는 지반 보강을 위한 선단 지지력을 증대시키기 위해, 선단에 확장플레이트(D1)가 부착되는 것을 특징으로 하는 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법
제 1항에 있어서,
상기 PHC Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망에는 지반 보강을 위하여 수평보강과 선단지지력 증대시키기 위해. 선단 및 두부에 확장플레이트(D1)가 부착되는 것을 특징으로 하는 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법
제 1항에 있어서,
상기 PHC Pile, 강관, 강봉, H-Beam, 현장타설 말뚝 또는 철근망에는 지반 보강을 위하여 수평보강과 선단 지지력 증대와 주면 마찰력 증대와 인발저항을 증대시키기 위해 2차천공한 각각의 부분에 확장플레이트(D1)가 부착되는 것을 특징으로 하는 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법
제 1항에 있어서,
상기 확산안테나(1)는 상기 스크류 롯드(A121)와 스크류 롯드(A121) 사이에 설치될 경우 상기 확산날개몸체(15)의 하부에 결합되고, 하부에 상기 스크류 롯드(A121)가 삽입되어 결합되는 하부조인트(17)가 추가로 포함되며,
상기 하부조인트(17)에는 회전될 때 흙을 파고들어가는 스크류 날개(171)가 형성되고,
상기 확산안테나(1)가 최하부에 설치될 때에는 상기 확산날개몸체(15)의 하부는 상기 드릴비트부(A122)와 결합되는 것을 특징으로 하는 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법
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제 1항에 있어서,
상기 안테나 조인트(11)의 내부에는 상기 이너 샤프트부(13)의 내륜 키뭉치(1311)와 결합되어 회전력을 상기 이너 샤프트부(13)에 전달하는 상기 내부기어(112)가 형성되며,
상기 안테나 조인트(11)의 하부 외면에는 상기 외륜키박스(12)의 상부키박스(121) 또는 하부키박스(122)에 결합되어 회전력을 전달하는 상기 외부키(111)가 형성되고,
상기 외륜키박스(12)와 확산날개몸체(15)에는 회전될 때 흙을 파고들어가는 스크류 날개(123, 151)가 형성되며,
상기 확산날개몸체(15)의 스크류 날개(151)에는 상기 확산날개(14)가 펼쳐지고 오므려질 수 있도록 날개가이드홈(1511)이 형성되고,
상기 이너 샤프트부(13)는 하단이 상기 베벨기어부(16)의 출력수직베벨기어(161)와 결합되며, 일정 길이가 상기 안테나 조인트(11)의 내부에 설치되어 상하운동을 하고, 상기 안테나 조인트(11)가 상기 외륜키박스(12)의 상부키박스(121)에서 하부로 회전력을 전달하도록 오거(A1)를 일정 길이만큼 올렸을 때만 상기 안테나 조인트(11)의 내부기어(112)로부터 회전력을 전달받아 상기 출력수직베벨기어(161)로 전달하며, 상기 외륜키박스(12)와 기어 결합을 위한 내륜 키뭉치(1311)가 형성되고, 내부로 상기 그라우팅 재료와 압축공기가 통과하는 샤프트중공(1312)이 형성되는 이너 샤프트(131)와;
하단이 상기 이너 샤프트(131)의 상단에 결합되며, 상단은 상기 안테나 조인트(11)의 내벽면을 상하로 슬라이딩하며 상부에 다수 개의 오링이 설치되는 오링부(1321)가 형성되고, 내부로 그라우팅 재료와 압축공기가 통과하여 상기 샤프트중공(1312)으로 보내지는 뭉치중공(1322)이 형성된 제2에어소일뭉치(132)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 굴착용 확산안테나를 이용한 동시 확장 및 지반 보강 시공방법