KR102070490B1 - 지중 매설된 phc 파일 제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속으로 회전하는 케이싱으로 지중을 굴착한 상태에서 지중에 매설된 PHC 파일을 케이싱으로 포위한 후, PHC 파일을 인발하여 제거토록 한 지중 매설된 PHC 파일 제거장치 및 공법을 제공한다.
이를 구현하기 위한 본 발명은 지중 매설된 PHC 파일 제거장치에 있어서, 내부에는 PHC 파일이 삽입되기 위한 공간이 형성되며 상기 기중기에 분리 가능하게 설치되어, 상기 기중기에서 공급되는 동력원으로 고속 회전 동작하는 케이싱, 상기 케이싱의 하단에 설치되며 중앙으로는 상기 PHC 파일이 통과하기 위한 구멍이 형성된 링플레이트, 상기 링플레이트의 하단 둘레면을 따라 설치되며 상기 케이싱의 고속 회전 동작에 따라 지면을 파고 들어가며 굴착하는 적어도 하나 이상의 초경팁, 상기 케이싱의 외경을 따라 설치되며 외부에서 공급되는 에어와 물을 분사시키는 적어도 하나 이상의 분사관 및 상기 링플레이트의 하단에 구비되며 상기 분사관에서 분사되는 에어와 물을 상기 초경팁의 굴착 지점으로 분사시키는 적어도 하나 이상의 분사노즐을 포함하여 구성한 것을 요지로 한다.

Description

지중 매설된 PHC 파일 제거장치{PILE REMOVAL APPARATUS}

본 발명은 지중 매설된 PHC 파일 제거장치에 관련되는 것으로서, 더욱 상세하게는 고속으로 회전하는 케이싱으로 지중을 굴착한 상태에서 지중에 매설된 PHC 파일을 케이싱으로 포위한 후, PHC 파일을 인발하여 제거토록 한 지중 매설된 PHC 파일 제거장치에 관한 것이다.

일반적으로, 철근 콘크리트 구조물이나 그 밖의 건축 및 토목 구조물 등을 축조할 경우 축조되는 지반의 기초를 견고하게 하기 위하여 지반에 PHC, 강관파일이나 H형 빔을 박아서 매설하는 방법으로 기초공사를 실시하고 있다.

종래에는 기초공사를 할 때 해당 지역 지반의 상태를 조사한 후 지반 상태에 따라 기초의 종류 및 이의 시공방법을 결정하여 기초를 시공하여 왔다.

그런데, 최근에는 대도시를 중심으로 재건축 및 재개발이 붐을 이루고 있다.

이러한 재개발 및 재건축 시 지상의 구조물은 각종 파쇄장치를 이용하여 파쇄하여 건설 폐기물을 폐기 및 재활용 처리하나, 지중에 매립되어 있는 기초는 제거가 어려운 문제점이 있다.

최근에는 기존 매설되어 있는 콘크리트 파일을 그대로 방치한 상태에서 기초로 매립되어 있는 콘크리트 파일의 위치를 감안하여 구조 검토를 실시한 후 이를 회피하여 기초를 시공하는 공법이 증가하고 있다. 이 경우 새롭게 시공해야 할 신규파일과 기존파일 간에 간섭이 일어나는 경우 구조 검토의 비용이 상승하고, 이를 회피하기 위하여 기존 파일의 양측으로 다수 개의 파일을 시공해야 하는 바, 공사비의 증가가 심각한 문제점이 있었다.

한편, 이러한 문제점을 해결하기 위한 선행기술로는 대한민국 특허청 등록특허공보 등록번호 제 10-1596660 호(명칭: 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 장치 및 공법)을 예로 들 수 있다.

상기 선행기술은 지반굴착장비의 케이싱 오거에 결합되어 회전에 의해 지중에 매립된 폐 PHC 파일의 둘레에 설치되고, 파쇄된 잔재물의 인양시 사용되는 인케싱과 아웃케이싱으로 이루어진 이중 케이싱과, 지반굴착장비의 스크류 오거에 결합되어 상기 이중 케이싱을 구성하는 인케이싱 내경쪽에 설치되고, 하부로부터 각각 둘레에 스크류가 형성되고 내부로 압축공기가 공급되는 원뿔형 스크류 해머 비트, 에어 해머 및 스크류 파일이 결합되어 상기 이중 케이싱과 함께 회전 하강하면서 원뿔형 스크류 해머 비트가 매립된 폐 PHC 파일을 파쇄토록 하고, 파쇄 완료된 잔재물을 인케이싱과 함께 지상으로 인양시 사용되는 파쇄 스크류를 포함하여 구성되되, 상기 원뿔형 스크류 해머 비트는 폐 PHC 파일의 중공부에 일부 구간이 삽입되도록 하단에서 상부방향으로 갈수록 외경이 넓게 형성되고, 둘레에는 파쇄 및 잔재물 이송용 복수개의 스크류가 형성되고, 상단에는 에어 해머의 하단에 삽입되어 회전력과 타격력 및 압축공기를 받아 폐 PHC 파일 파쇄에 사용되도록 돌출 형성된 다각형 구조의 결합구가 형성되고, 내부에는 상부 결합구에서 하단 또는 측방에 형성된 배출구까지 압축공기 통로가 형성되어 잔재물에 압축공기를 배출토록 구성된 것을 요지로 한다.

그러나 위 선행기술은 PHC 파일을 제거하기 위해 일차적으로 파쇄 작업을 수행하더라도 파쇄된 PHC 파일 잔재물을 다시 인양하는 작업을 수행하여야만 PHC 파일의 제거작업이 완료됨으로서 파쇄 및 인양 두 번의 불필요한 작업으로 인해 작업성이 떨어질 뿐 아니라, 늘어난 공정으로 인한 작업속도까지 느려져 공사 기간이 증가하고 공사비가 추가로 상승하는 문제점을 유발한다.

문헌 1: 대한민국 특허청 등록특허공보 등록번호 제 10-1596660 호

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 지중에 매설된 PHC 파일을 인발하는 방식으로 제거토록 한 지중 매설된 PHC 파일 제거장치를 제공함에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 PHC 파일을 인발하기 위해 케이싱을 고속 회전시켜 지면을 굴착하는 과정에서 고압의 에어 및 워터를 동시 분사하여 굴착중에 생겨난 흙을 분출시키도록 하여 케이싱의 굴착 효율을 높이도록 한 지중 매설된 PHC 파일 제거장치를 제공함에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 초경팁을 지반 상태에 따라 교체가능토록 한 지중 매설된 PHC 파일 제거장치를 제공함에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 PHC 파일의 길이에 맞추어 케이싱의 길이를 조정할 수 있도록 한 지중 매설된 PHC 파일 제거장치를 제공함에 있다.

상술한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 지중 매설된 PHC 파일 제거장치에 있어서, 내부에는 PHC 파일이 삽입되기 위한 공간이 형성되며 상기 기중기에 분리 가능하게 설치되어, 상기 기중기에서 공급되는 동력원으로 고속 회전 동작하는 케이싱, 상기 케이싱의 하단에 설치되며 중앙으로는 상기 PHC 파일이 통과하기 위한 구멍이 형성된 링플레이트, 상기 링플레이트의 하단 둘레면을 따라 설치되며 상기 케이싱의 고속 회전 동작에 따라 지면을 파고 들어가며 굴착하는 적어도 하나 이상의 초경팁, 상기 케이싱의 외경을 따라 설치되며 외부에서 공급되는 에어와 물을 분사시키는 적어도 하나 이상의 분사관 및 상기 링플레이트의 하단에 구비되며 상기 분사관에서 분사되는 에어와 물을 상기 초경팁의 굴착 지점으로 분사시키는 적어도 하나 이상의 분사노즐을 포함하여 구성함을 특징으로 한다.

상기 케이싱은 상기 기중기의 오거에 결합되어 있는 연결부재에 끼워지되, 상기 연결부재 및 상기 케이싱에는 구멍을 형성하고, 상기 구멍으로 핀을 체결하여 결합 구성함이 바람직하다.

또한, 본 발명은 케이싱을 고속 회전시켜 상기 초경팁으로 지면을 굴착하여 상기 케이싱의 내부 공간으로 지중에 매설되어 있는 PHC파일을 삽입시키는 단계, 상기 굴착 지점으로 고압의 에어와 물을 분사시켜 토사를 외부로 분출시키는 단계 및 상기 PHC 파일이 삽입된 상기 케이싱을 들어올려 지중에 매설되어 있는 PHC 파일을 인발 제거하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명은 지중에 매설된 PHC 파일을 인발하는 방식으로 제거토록 하고, 특히 PHC 파일을 인발하기 위해 케이싱을 고속 회전시켜 지면을 굴착하는 과정에서 고압의 에어 및 워터를 동시 분사하여 굴착중에 생겨난 흙을 분출시키도록 하여 케이싱의 굴착 효율을 높임은 물론 종래의 PHC파일을 파쇄하는 방식에 비해 한 번의 굴착시공만으로 PHC파일을 인발 제거할 수 있어 불필요한 작업공정을 줄여 공사기간을 대폭 줄일 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지중 매설된 PHC 파일 제거장치의 전체 구성을 도시한 도면.
도 2는 도 1의 주요구성을 발췌하여 도시한 도면.
도 3은 도 2의 단면도.
도 4는 도 1의 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 지중 매설된 PHC 파일 제거장치를 이용한 공정을 도시한 도면.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 두 개의 실시 예를 대표하여 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 지중 매설된 PHC 파일 제거장치의 전체 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 주요구성을 발췌하여 도시한 도면이며, 도 3은 도 2의 단면도고, 도 4는 도 1의 평면도이다.

도 1 내지 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 지중 매설된 PHC 파일 제거장치는 통상의 기중기(에 구비되어 있는 오거(310)에 연결부재(70)로 연결 설치되어, 상기 기중기(300)에서 공급되는 동력원으로 고속 회전하는 케이싱(10)으로 외형을 구성한다.

상기 케이싱(10)은 원통의 파이프 형상을 가지며 내부에는 지중에 매설되어 있는 PHC 파일(200)이 삽입되기 위한 공간이 형성되도록 구성한다.

상기 케이싱(10)의 상단에는 체결구(14)가 구비되고, 상기 체결구(14)는 기중기(300)의 오거(310)에 결합되어 있는 연결부재(70)에 끼워진 상태에서 체결핀(18)으로 결합되며 케이싱(10)을 기중기(300)에 연결 구성하게 되며, 상기 기중기(300)의 오거(310)에 연결 구성된 케이싱(10)은 기중기(300)에서 공급되는 동력으로 고속 회전 동작을 수행한다.

상기 케이싱(10)과 연결부재(70)의 연결 구조는 상기 케이싱(10)의 상단에 형성된 체결구(14)와 상기 연결부재(70)에 서로 연결하여 통하는 구멍(16, 72)을 각각 형성하고, 상기 구멍(16, 72)으로 핀(80)을 체결하여 상기 케이싱(10)과 연결부재(70)를 서로 분리 가능하게 연결 구성하게 된다.

상기 케이싱(10)의 길이는 PHC 파일(200)의 길이에 대응하도록 제작되며, 바람직하게는 PHC 파일(200)의 길이가 길게 제작된 경우에는 해당 PHC 파일(200)에 대응하는 길이로 제작된 케이싱으로 교체하여 사용할 수 있도록 한다.

상기 케이싱(10)의 하단에는 링플레이트(20)가 설치된다. 상기 링플레이트(20)는 원형의 링 형태로 중앙으로는 PHC 파일(200)이 케이싱(10)의 공간(12)으로 삽입될 수 있도록 통과시키는 통과구멍(21)이 형성되고 그 하단 둘레면에는 적어도 하나 이상의 초경팁(22)이 분리 가능하게 결합 구성된다.

상기 초경팁(2)은 상기 케이싱(10)의 고속 회전 동작에 따라 지면을 뚫고 들어가며 굴착하여 지중에 매설되어 있는 PHC 파일(200)을 인발할 수 있도록 한다. 상기한 초경팁(22)은 링플레이트(20)의 하단 둘레면을 따라 분리 가능하게 결합 구성함이 바람직하며, 이는 지반의 상황에 맞추어 다양한 종류의 초경팁(22)으로 교체하여 사용할 수 있도록 하기 위함이다. 상기 초경팁(22)의 분리 및 결합 방식은 다양한 방법을 채택할 수 있으나, 바람직하게는 초경팁(22)을 링플레이트(20)의 하단 둘레면에 나사식으로 결합시켜 구성하는 것이 가장 바람직할 것이다.

상기한 구성의 지중 매설된 PHC 파일 제거장치를 통해 PHC파일(200)을 인발하고자 할 때에는 기중기(300)의 오거(310)에 연결부재(70)를 통해 케이싱(10)을 설치한 상태에서 상기 케이싱(10)의 링플레이트(20) 하단에 설치되어 있는 초경팁(22)을 지면에 접촉시킨 다음, 케이싱(10)을 고속 회전시키게 되면 상기 초경팁(20)은 지면을 파고 들어가게 되고, 이 과정에서 지중에 매설되어 있는 PHC파일(200)은 케이싱(10)의 내부 공간(12)으로 삽입되어 진다.

다음, PHC파일(200)은 케이싱(10)의 내부 공간에 완전히 삽입되고 나면 상기 케이싱(10)을 지중에서 뽑아내는 방식으로 PHC파일을 인발 제거하게 되는 것이다.

한편, 상기 케이싱(10)의 외경에는 적어도 하나 이상의 분사관(30)이 설치된다. 상기 분사관(30)은 지면을 굴착하는 과정에서 외부에서 공급되는 고압의 에어와 워터를 굴착지점으로 분사시켜 굴착과정에서 발생한 토사를 강제 셔징으로 외부로 강제 분출시키게 된다.

즉, 케이싱(10)이 지면을 파고 들어가며 굴착하는 방식으로 PHC파일(200)을 제거하게 되면 굴착과정에서 토사가 계속적으로 늘어나 케이싱(10)이 회전할 수 있는 공간을 막아 케이싱(10) 굴착을 방해하게 되는 바, 상기 분사관(30)에서 분사하는 에어 및 워터가 굴착과정에서 발생한 흙을 외부로 강제 분출시키도록 하여 케이싱(10)의 굴착 작업이 원할히 행해질 수 있도록 한다.

상기 케이싱(10)의 분사관(30)에는 에어공급관(74) 및 워터공급관(76)의 일단이 연결되고, 상기 에어공급관(74) 및 워터공급관(76)의 타단은 케이싱(10)과 기중기(300)의 오거(310)를 연결하는 연결부재(70)에 연결되어, 상기 연결부재(70)로 공급된 에어 및 워터를 상기 분사관(30)으로 각각 공급하게 된다. 본 발명의 실시 예에서는 상기 분사관(30)을 케이싱(10)의 외경을 따라 4개가 형성되도록 구성함이 가장 바람직하다.

상기 케이싱(10)의 하단 외측 둘레면에는 상기 분사관(30)과 연결하여 통하는 연결구멍(32)이 형성되고, 또한 상기 케이싱(10)의 하단에 설치되어 있는 링플레이트(20)에는 상기 연결구멍(32)을 통해 배출되는 에어와 워터를 굴착 지점으로 배출시키는 적어도 하나 이상의 분사노즐(24)이 구비된다.

즉, 상기 케이싱(10)의 분사관(30)으로 공급된 에어와 워터는 상기 케이싱(10)의 연결구멍(32)을 통해 케이싱(10) 내부 공간으로 유입된 후, 상기 링플레이트(20)의 분사노즐(24)을 통해 굴착 지점으로 강제 분사되어 굴착과정에서 발생한 흙을 외부로 분출시키게 된다.

상기 케이싱(10)의 연결구멍(32)과 상기 링플레이트(20)의 분사노즐(24)은 별도의 니플(34)로 연결 구성하여 에어와 워터를 직접 공급받도록 구성할 수 있다. 또한, 상기 각 분사관(30)으로는 에어와 워터를 각각 개별적으로 공급할 수 있으나, 필요에 따라서는 에어와 워터의 혼합유체가 각 분사관(30)으로 함께 공급되도록 구성할 수도 있다.

상기와 같이 구성된 지중 매설된 PHC 파일 제거장치를 이용하여 PHC파일을 인발 제거하는 과정을 기술하기로 한다.

본 발명의 지중 매설된 PHC 파일 제거장치를 이용하여 PHC 파일(200)을 제거하는 공법은 도 5에서와 같이 케이싱 굴착단계, 에어 및 워터 공급단계, PHC 파일 인발단계 및 토사 되메움단계로 이루어진다.

상기 케이싱 굴착단계는 케이싱(10)을 기중기(300)의 오거(310)에 설치한 다음, 상기 케이싱(10)을 지면에 수직으로 접촉시킨 상태에서 상기 케이싱(10)을 고속 회전시켜 초경팁(22)을 이용하여 PHC 파일(200)이 박혀있는 지면을 굴착하게 된다.

상기 에어 및 워터 공급단계는 케이싱(10)을 회전시켜 지면을 굴착하는 과정에서 상기 케이싱(10)의 분사관(30)으로 고압의 에어 및 워터를 공급하여 초경팁(22)이 설치되어 있는 링플레이트(20)의 분사노즐(23)을 통해 굴착 지점으로 에어와 워터를 분사시켜 굴착과정에서 발생한 토사를 외부로 분출시키게 된다. 상기 에어 및 워터의 강력한 셔징 효과를 통해 케이싱은 토사에 방해받지 않고 신속한 굴착 작업을 행할 수 있다.

상기 PHC 파일 인발단계는 굴착이 완료된 후, 케이싱(10) 내부 공간(12)으로 PHC 파일(200)이 삽입되고 나면 기중기(300)를 이용하여 케이싱(10)을 들어올려 PHC 파일(200)을 인발하게 된다.

상기 토사 되메움 단계는 PHC 파일(200)이 인발 제거된 굴착지점으로 굴삭기를 이용하여 토사를 되메움 한다.

즉, 상기와 같이 본 발명의 제거장치로 지중에 매설되어 있는 PHC 파일(200)을 인발 제거토록 함으로서 PHC파일을 파쇄하는 방식에 비해 한 번의 굴착시공만으로 PHC파일을 인발 제거할 수 있어 불필요한 작업공정을 줄여 공사기간을 대폭 줄일 수 있다.

10: 케이싱 12: 공간
14: 체결구 20: 링플레이트
22: 초경팁 24: 분사노즐
30: 분사관 70: 연결부재

Claims (3)

1. 지중에 매설된 PHC 파일을 인발하는 방식으로 제거토록 하는 지중 매설된 PHC 파일 제거장치에 있어서,
   기중기의 오거(310)에 연결되며 둘레면에는 구멍(72)이 형성된 연결부재(70);
   상기 연결부재(70)의 구멍(72)에 서로 연결하여 통하는 구멍(72)이 형성된 체결구(14)가 상단에 구비되며 상기 구멍(72)으로 핀(80)을 체결하여 상기 연결부재(70)에 분리 가능하게 연결 구성되어 상기 기중기에서 공급되는 동력원으로 고속 회전하는 케이싱(10);
   상기 케이싱(10)의 내부에 형성되며 지중에 매설되어 있는 PHC 파일(200)이 삽입되어 지는 공간(12);
   상기 케이싱(10)의 하단에 설치되며 중앙으로는 상기 공간(12)으로 삽입되어 지는 PHC 파일(200)이 통과하기 위한 구멍(21)이 형성된 링플레이트(20);
   상기 링플레이트(20)의 하단 둘레면을 따라 설치되며 상기 케이싱(10)의 고속 회전 동작에 따라 지면을 파고 들어가며 굴착하는 적어도 하나 이상의 초경팁(22);
   상기 케이싱(10)의 외경을 따라 설치되며 외부에서 공급되는 에어와 물을 분사시키는 적어도 하나 이상의 분사관(30);
   상기 분사관(30)에 일단이 연결되고 타단은 상기 연결부재(70)에 연결 구성되어 상기 연결부재(70)로 공급된 에어 및 워터를 상기 분사관(30)으로 공급하는 에어 및 워터공급관(72, 74);
   상기 케이싱(10)의 하단 외측 둘레면에 형성되며 상기 분사관(30)과 연결하여 통하는 연결구멍(32);
   상기 링플레이트(20)의 하단에 구비되며 상기 연결구멍(32)과 니플(34)로 연결 구성된 상태에서 상기 분사관(30)에서 분사되는 에어와 물을 상기 초경팁(22)의 굴착 지점으로 분사시키는 적어도 하나 이상의 분사노즐(24)을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 지중 매설된 PHC 파일 제거장치.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
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