KR102261907B1 - 지중관 확경 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원형으로 배열된 다수의 Ÿ‡지(40)와 원추형 왕복콘(30)의 상호 작용으로 외경이 확대 및 축소되는 지중관 확경 장치 및 이를 이용한 현장타설 합성 말뚝 공법으로서, 지반에 기 관입된 관체(10) 내부로 지중관 확경 장치를 투입한 후 가동하여 관체(10)에 돌출부(11)를 형성하는 것이다.
본 발명을 통하여, 현장타설 합성 말뚝의 외주면에 요철을 형성함으로써 말뚝과 지반간 견고한 결합 구조를 구축할 수 있으며, 이로써 말뚝의 지지력을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

Description

지중관 확경 장치{ENLARGING APPARATUS FOR UNDERGROUND PIPE}

본 발명은 원형으로 배열된 다수의 Ÿ‡지(40)와 원추형 왕복콘(30)의 상호 작용으로 외경이 확대 및 축소되는 지중관 확경 장치 및 이를 이용한 현장타설 합성 말뚝 공법으로서, 지반에 기 관입된 관체(10) 내부로 지중관 확경 장치를 투입한 후 가동하여 관체(10)에 돌출부(11)를 형성하는 것이다.

현장타설 말뚝은 기성(旣成) 말뚝과 대비되는 말뚝기초의 일종으로서, 도 1에서와 같이, 기 천공된 굴착공 또는 기 관입된 케이싱(19) 내부로 콘크리트를 타설한 후 양생하여 구성하게 되며, 기성 말뚝과는 달리 지반에 완성된 말뚝 구조체를 타입(打入)하는 공정이 불필요하므로, 항타(杭打)과정에서 유발되는 소음이나 진동을 방지할 수 있는 장점이 있다.

일반적으로 말뚝기초는 선단지지력(先端支持力)과 주면마찰력(柱面摩擦力)에 의하여 말뚝 상부 구조물의 하중이나 지하수로 인한 지중구조물의 부압(浮壓)에 저항하게 되므로, 소기의 지지력을 발현하는 암반층 이상의 굴착심도를 확보하거나, 암반층이 지나치게 깊은 경우 소정길이 이상의 근입장(根入長)을 확보하여야 한다.

또한 말뚝은 단순히 상부 하중을 지반에 전달하는 구조체로서 거동하는 것 뿐 아니라 그 자체가 일종의 장주(長柱)형 구조물로서 축방향 압축, 횡방향 휨 및 좌굴응력에 저항하여야 하는 바, 도 1에서와 같이, 통상 콘크리트 본체 내부에 보강재로서 철근(99) 또는 철골을 매입하게 된다.

한편, 이러한 보강재 구성 현장타설 말뚝의 일종으로서 강관(鋼管)을 지반에 관입시킨 후 강관을 존치한 상태에서 콘크리트를 타설 및 양생하는 현장타설 강관 합성 콘크리트 말뚝이 개발된 바 있으며, 관련 종래기술로서 공개특허 제2018-9196호 등을 들 수 있다.

공개특허 제2018-9196호를 비롯한 종래의 현장타설 합성 말뚝은 주 보강재가 말뚝에 매입되는 전통적인 현장타설 말뚝과 달리 보강재인 강관이 말뚝을 피복하는 구조를 가지는 것으로, 지반에 관입된 강관이 타설되는 콘크리트의 거푸집 역할과 보강재 역할을 겸비하게 되며, 매입식 보강재에 비하여 말뚝 구조체 자체의 구조적 강성 확보에는 유리한 것으로 알려져 있다.

전통적인 현장타설 말뚝에서는 도 1에서와 같이, 굴착장비(90)에 장착된 오거 등의 굴진체(91)를 이용하여 지반을 굴착, 천공하되, 굴진체(91)의 굴진과 동반하여 굴착공의 공벽을 유지하는 케이싱(19)이 관입되고, 케이싱(19) 하단이 목표 심도에 도달하면 굴진체(91)를 철수하고 철근(99) 등의 보강재를 케이싱(19) 내부로 투입한 후, 도면상 도시되지는 않았으나 굴착공 내부로 콘크리트를 타설하는 것으로, 이때 케이싱(19)은 콘크리트의 타설 직전에 인발되거나, 콘크리트의 타설과 동시에 인발되거나 또는 콘크리트의 타설이 완료된 직후 인발되는 방식으로 회수된다.

즉, 전통적인 현장타설 말뚝의 시공에 있어서 케이싱(19)은 공벽 유지 목적으로 활용되는 임시 구조물로서 최종 단계에서 회수되어 재사용되는 반면, 현장타설 강관 합성 말뚝에 있어서 강관은 보강재로서 영구 존치되는 차이점이 있는 것이다.

이러한 전통적인 케이싱(19) 회수형 현장타설 말뚝과 현장타설 강관 합성 말뚝은 어느 한쪽이 절대적으로 유리한 공법이라 할 수는 없는 것으로, 각각의 장단점을 감안하여 제반 여건에 따라 적용되는 공법이라 할 수 있다.

우선, 전통적인 케이싱(19) 회수형 현장타설 말뚝은 타설되는 콘크리트와 지반이 직접 접촉되는 구조로서 완성된 말뚝에 있어서 주면마찰력 확보가 용이할 뿐 아니라, 고가 자재인 케이싱(19)의 회수 및 재사용을 통하여 공사비를 절감할 수 있는 반면, 말뚝 구조체 자체의 강성이 상대적으로 취약하고, 케이싱(19)의 인발 및 재사용 공정의 수행 과정에서 시공 속도가 저하되는 문제점이 있다.

반면, 현장타설 강관 합성 말뚝은 전술한 바와 같이 말뚝 구조체 자체의 구조적 강성 확보에 유리한 바, 선단지지력이 충분히 확보되는 지반에서는 말뚝의 단면적을 축소하거나 시공 본수를 감축할 수 있으나, 말뚝과 지반간 접촉면이 강관 표면에 형성되는 바 주면마찰력 확보에 있어서 불리하다.

특히, 현장타설 강관 합성 말뚝의 시공에 있어서, 최초 굴착공 천공시 굴진체(91)와 동반 관입되는 케이싱(19)과 말뚝 보강용 강관이 별도로 구성될 수 있으며, 이 경우 케이싱(19) 내부로 보강용 강관을 투입한 후, 케이싱(19)을 인발, 철수하게 되는데, 이렇듯 굴진용 케이싱(19)과 보강용 강관이 별도로 구성되면 강관과 굴착공 공벽간 공동이 형성되거나, 말뚝 주변 지반에 상당한 교란이 유발될 수 밖에 없는 바, 실질적인 주면마찰력은 기대할 수 없게 된다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 지반에 기 관입된 상태의 관체(10) 내부로 투입되어 관체(10)를 확경하는 지중관 확경 장치에 있어서, 피스톤로드(21)가 축방향 왕복되는 구동부(20)의 선단에는 지지관(25)이 장착되며, 호형(弧形) 편체로서 내부에는 피스톤로드(21) 말단측으로 내경이 점차 확대되는 경사면이 형성되고 외주면에는 스프링결합홈(48)이 형성되는 다수의 Ÿ‡지(40)가 원형의 Ÿ‡지(40) 조합체를 형성하여 지지관(25) 선단에 배치되며, 피스톤로드(21) 선단부에는 지지관(25) 측으로 직경이 점차 축소되는 원추형의 왕복콘(30) 장착되고, Ÿ‡지(40)의 스프링결합홈(48)에는 복귀스프링(45)이 결합되어, 피스톤로드(21)에 의하여 왕복콘(30)이 견인되면 Ÿ‡지(40) 조합체의 외경이 확대되고, 왕복콘(30)이 추진되면 Ÿ‡지(40) 조합체의 외경이 축소됨을 특징으로 하는 지중관 확경 장치이다.

또한, 상기 Ÿ‡지(40)의 지지관(25) 측 후단부 외주면에는 억지홈(47)이 형성되고, 지지관(25)의 선단부 외주면에는 굴곡 판체인 후크(27)가 형성되어, Ÿ‡지(40) 조합체 외경의 최대 확대 상태에서 후크(27)의 말단부가 억지홈(47)에 결합됨을 특징으로 하는 지중관 확경 장치이다.

또한, 상기 지중관 확경 장치를 이용한 현장타설 합성 말뚝 공법에 있어서, 지반에 관체(10)를 관입시키는 단계와, 관체(10)가 목표 심도에 도달하면 관체(10) 내부로 지중관 확경 장치를 투입하는 단계와, 지중관 확경 장치의 구동부(20)로 작동유체를 압송하여 왕복콘(30)을 견인하고 Ÿ‡지(40) 조합체를 확경시킴으로써 관체(10)에 돌출부(11)를 형성하는 단계와, 지중관 확경 장치를 관체(10) 외부로 철수하는 단계와, 관체(10)에 콘크리트를 타설 및 양생하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 지중관 확경 장치를 이용한 현장타설 합성 말뚝 공법이다.

본 발명을 통하여, 현장타설 합성 말뚝의 외주면에 요철을 형성함으로써 말뚝과 지반간 견고한 결합 구조를 구축할 수 있으며, 이로써 말뚝의 지지력을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

특히, 말뚝을 구성하는 관체(10)가 지반에 관입된 상태에서 관체(10)를 측방 확경 변형시킬 수 있으므로, 관체(10)의 확경 부위가 주변 지반을 압축하면서 지반 조직이 치밀화될 수 있으며, 치밀화된 지반에 관체(10)의 확경 부위가 결합됨으로써, 일층 강화된 결속력이 발현될 수 있다.

이로써, 현장타설 합성 말뚝 특유의 구조적 강성을 유지하면서도 주면마찰력 내지 결속력을 획기적으로 향상시킬 수 있어, 말뚝 기초의 성능을 제고하고 상부 구조물의 안정성을 확보할 수 있다.

도 1은 종래의 현장타설 말뚝 시공 과정 설명도
도 2는 본 발명의 시공 과정 설명도
도 3은 본 발명 장치의 작동 방식 설명도
도 4는 본 발명 장치의 축소 상태 저면 사시도
도 5는 본 발명 장치의 확대 상태 저면 사시도
도 6은 본 발명 장치의 분해 사시도
도 7은 본 발명 장치의 상태별 대표 단면도
도 8은 후크 및 억지홈이 적용된 본 발명 장치의 일 실시예 저면 사시도
도 9는 도 8 실시예의 작동 방식 설명도

본 발명의 상세한 구성 및 수행 과정을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 2는 본 발명의 시공 과정을 도시한 것으로, 도시된 바와 같이, 지반에 관입된 관체(10) 내부로 구동부(20), 지지관(25), Ÿ‡지(40) 및 왕복콘(30) 등으로 구성된 본 발명의 지중관 확경 장치를 투입하여, 관체(10)의 직경이 부분적으로 확대되는 돌출부(11)를 형성한 후, 관체(10) 내부에 콘크리트를 타설 및 양생함으로써 본 발명이 적용된 현장타설 합성 말뚝이 완성된다.

즉, 본 발명은 사전에 부분 돌출 내지 변형된 기성 변단면 관체(10)를 지반에 타입하거나, 지반에 기 천공된 굴착공을 부분적으로 추가 굴착함으로써 결과적으로 현장타설 말뚝에 요철을 형성하는 것이 아니라, 금속제 관체(10)가 지반에 관입된 상태에서 관체(10) 내부로 지중관 확경 장치를 투입하여 관체(10)를 내측에서 외측으로 가압함으로써 해당 부위에 관체(10)의 직경이 확경된 돌출부(11)를 형성하는 것이다.

따라서, 사전에 요철 가공된 관체(10)를 지반에 관입시키는 경우 불가피한 극심한 관입 저항, 주변 지반의 교란 및 이로 인한 주면마찰력 상실이 본 발명에서는 일체 수반되지 않으며, 관체(10)의 존치 상태에서 현장타설 말뚝에 부분적인 단면 확대부 내지 요철을 형성할 수 있는 바, 종래기술에서는 현장타설 말뚝의 부분 확대가 불가능하였던 연약지반 등의 악조건에서도 적용이 가능하다.

종래의 부분 확경식 현장타설 말뚝은 케이싱(19) 없이도 자력으로 굴착공의 공벽이 유지되는 지반에 한하여 적용 가능한 것으로, 공벽 지반이 노출된 상태의 굴착공에 특수 굴착기를 투입하여 굴착공 일부 구간의 공벽에 대한 측방 추가 굴착을 실시하는 방식으로 진행되었는 바, 사실상 극히 안정적인 암반 지반에 대하여만 적용이 가능하였다.

특히, 굴착공 공벽에 대한 측방 추가 굴착과정에서 발생되는 토사 및 슬라임(slime) 등의 배토가 곤란하여, 이들 토사 및 슬라임이 굴착공 하단에 잔류될 수 밖에 없었으며, 이는 현장타설 말뚝의 구조체 자체의 강도는 물론 선단지지력을 심각하게 훼손하는 요인으로 작용하였을 뿐 아니라, 공벽의 측방 굴착시 상당한 진동 및 충격이 수반될 수 밖에 없는 바, 상부 지반의 붕락이 빈발하는 심각한 문제점이 있었다.

반면, 본 발명에서는 도 2 및 도 3에서와 같이, 관체(10)가 지반에 관입된 상태에서 관체(10) 및 굴착공에 대한 단면 부분 확대가 진행되는 바, 굴착공 공벽 유지 여부 등 지반 조건에 관계 없이 적용이 가능할 뿐 아니라, 배토 및 붕락 관련 문제가 전혀 발생되지 않으며, 도 2에서와 같이 다수의 돌출부(11)를 원하는 지점에 자유롭게 형성할 수 있다.

이렇듯, 본 발명은 도 3에서와 같이, 지반에 관입된 상태의 관체(10) 내부로 구동부(20), 지지관(25), Ÿ‡지(40) 및 왕복콘(30) 등으로 구성되는 지중관 확경 장치를 투입하여, 측방으로 돌출되는 Ÿ‡지(40)가 관체(10)를 내측에서 외측으로 가압하여 강제 변형시킴으로써 직경이 확대된 돌출부(11)를 형성하는 것으로, 이러한 본 발명 지중관 확경 장치의 기본 구성이 도 4 내지 도 7에 도시되어 있다.

우선, 도 4는 본 발명 지중관 확경 장치의 외경 축소 상태를 도시하고 있고, 도 5는 본 발명 지중관 확경 장치의 외경 확대 상태를 도시하고 있는 것으로, 이들 도면을 통하여 확인할 수 있는 바와 같이 본 발명 지중관 확경 장치에 있어서 직경의 확대 및 축소는 장치 선단부에 원형으로 배열되는 다수의 Ÿ‡지(40)에 의하여 수행된다.

즉, 도 4에서와 같이 원형으로 배열된 다수의 Ÿ‡지(40)가 인접 Ÿ‡지(40)간 상호 이격되는 방향으로 이동되면 해당 부위의 외경이 확대되고, 인접 Ÿ‡지(40)들이 상호 근접되는 방향으로 이동되면 해당 부위의 외경이 축소되는 방식으로 작동되는 것으로, 이러한 Ÿ‡지(40) 원형 조합체의 확경 및 축경 구동은 유체압실린더인 구동부(20)의 동력 및 Ÿ‡지(40) 외주면에 결합되는 복귀스프링(45)의 수축력에 의하여 수행된다.

도 6 및 도 7은 본 발명 지중관 확경 장치의 내부 구조 및 작동 방식을 설명한 도면으로서, 동 도면에 도시된 바와 같이, 유체압에 의하여 피스톤로드(21)가 축방향 왕복되는 구동부(20)의 선단(先端)에는 피스톤로드(21)를 포위하는 중공(中空)의 지지관(25)이 장착되며, 피스톤로드(21)의 횡단면상 방사상(放射狀)으로 분할된 호형(弧形) 편체로서 내부에는 피스톤로드(21) 말단측으로 내경이 점차 확대되는 경사면이 형성되고 외주면에는 스프링결합홈(48)이 형성되는 다수의 Ÿ‡지(40)가 원형의 Ÿ‡지(40) 조합체를 형성하여 지지관(25) 선단에 배치된다.

또한, 피스톤로드(21) 선단부에는 지지관(25) 측으로 직경이 점차 축소되는 원추형의 왕복콘(30) 장착되고, Ÿ‡지(40)의 스프링결합홈(48)에는 복귀스프링(45)이 결합되어, 피스톤로드(21)에 의하여 왕복콘(30)이 견인되어 왕복콘(30) 외주면이 Ÿ‡지(40) 내주면을 압박함에 따라 Ÿ‡지(40) 조합체의 외경이 확대되고, 피스톤로드(21)에 의하여 왕복콘(30)이 추진됨에 따라 복귀스프링(45)의 수축력이 Ÿ‡지(40)를 내측으로 압박함에 따라 Ÿ‡지(40) 조합체의 외경이 축소된다.

도 4 내지 도 6에서와 같이, 구동부(20)는 유체압에 의하여 작동하는 유체압 실린더로서, 후단부에는 유압펌프 등 외부의 유체압 제공 수단과 연결되는 작동유체 배관 결속용 포트(28)가 형성되며, 도면부호가 부여되지는 않았으나 연결선이 결선되는 결선구가 장착되어 지상의 크레인 등의 장비와 연결될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 본 발명 지중관 확경 장치의 실시예는 도면상 구동부(20) 상단부가 결선되어 지상과 연결되고 있으나, 이러한 강연선(鋼撚線) 또는 체인 등의 선재(線材) 뿐 아니라, 연속관형 로드(rod) 등이 적용될 수도 있으며, 연속관형 로드 적용시 포트(28)를 비롯한 유체 배관이 로드에 내장될 수도 있다.

또한, 유체압 실린더인 구동부(20) 선단에 장착되어 피스톤로드(21)를 포위하는 중공의 지지관(25)은 양단이 개방된 원통형 지지체로서, 후단부는 구동부(20) 선단부에 부착되고, 선단면에는 Ÿ‡지(40)의 후단면이 밀착되면서 Ÿ‡지(40)의 피스톤로드(21) 횡단 방향 활동(sliding)을 유도 및 지지하고 피스톤로드(21) 및 피스톤로드(21) 선단부 장착 왕복콘(30)의 작동공간을 제공한다.

즉, 도 7에서와 같이, 피스톤로드(21)가 구동부(20) 내부로 수납되면서 왕복콘(30)이 구동부(20) 측으로 견인되는 과정에서 원추형 왕복콘(30)의 후단측 축경부 중 상당 부분이 지지관(25) 내부로 수납되며, Ÿ‡지(40)의 후단면은 지지관(25) 선단면과 밀착된 상태로 측방 왕복하면서 전체 Ÿ‡지(40)의 원형 조합체 직경이 증감되는 것이다.

도 7의 좌측 도면은 피스톤로드(21)가 돌출되어 왕복콘(30)이 외측으로 노출된 상태를 도시하고 있는데, 이 상태에서 Ÿ‡지(40)의 원형 조합체는 각각의 개별 Ÿ‡지(40)가 상호 근접 내지 밀착되면서 그 조합체 직경이 축소된 상태를 이루게 되며, 구동부(20)의 작동으로 피스톤로드(21)가 구동부(20) 내측으로 수납되고 왕복콘(30)이 구동부(20) 측으로 견인되면, 원추형 왕복콘(30)의 외주면이 Ÿ‡지(40)의 내주면을 압박하면도 도 7의 우측 도면에서와 같이 개별 Ÿ‡지(40)가 상호 이격되면서 전체 Ÿ‡지(40)의 원형 조합체 직경이 확대된다.

도 6 및 도 7에서와 같이, Ÿ‡지(40)의 외주면에는 스프링결합홈(48)이 요입 형성되고 이 스프링결합홈(48)에는 원형의 권부(捲部)를 형성하는 복귀스프링(45)이 결합되는데, 도시된 실시예에서는 Ÿ‡지(40)의 후단부 및 선단부 각각이 소폭 축경된 상태에서 후단부 외주면 및 선단부 외주면 모두에 스프링결합홈(48)이 형성되고 이들 2개소의 스프링결합홈(48)에 각각 별도의 복귀스프링(45)이 결합되고 있다.

이러한 복귀스프링(45)은 전체 Ÿ‡지(40)의 원형 조합체를 상시 외측에서 중심측으로 압박하느 수축력을 가하게 되고, 따라서 Ÿ‡지(40) 조합체에는 상시 축경측의 압박력이 작용하게 되는데, 도 7의 우측 도면에서와 같은 Ÿ‡지(40) 조합체의 확경은 원형 복귀스프링(45)의 수축력을 월등하게 상회하는 구동부(20)의 견인력에 의하여 왕복콘(30)이 견인됨에 따라 복귀스프링(45)의 수축력이 극복되어 수행되는 것이다.

따라서, 도 7에 있어서 전술한 작동과 역방향의 작동 즉, 우측 도면과 같은 상태에서 좌측 도면과 같은 상태로의 작동이 진행되어 피스톤로드(21)가 돌출되고 왕복콘(30)이 구동부(20) 외측으로 추진되면, 복귀스프링(45)의 수축력에 의하여 전체 Ÿ‡지(40)가 상호 근접되면서 Ÿ‡지(40) 원형 조합체의 직경이 축소되게 된다.

특히, 이러한 Ÿ‡지(40)는 각각이 지지관(25) 및 피스톤로드(21)의 횡단면상 원호(圓弧) 형태를 이루는 호형으로 형성되는 바, Ÿ‡지(40) 조합체의 확경시에도 전체적인 형상이 원형 또는 원형에 근접한 형태를 이루게 되어, 관체(10)에 대한 안정적인 확경 변형이 가능하다.

한편, 도 7의 우측 도면에서와 같이, 왕복콘(30)이 완전히 견인되어 Ÿ‡지(40) 조합체가 최대한 확경된 상태에서는 Ÿ‡지(40) 내주면과 왕복콘(30) 외주면간 강력한 상호 압박력이 작용하게 되고, 지중에서 작동하는 여건상 욍복콘의 외주면과 Ÿ‡지(40) 내주면간 토사 또는 분진 등 다양한 불순물이 침착되면서, 왕복콘(30)과 Ÿ‡지(40)가 상호 결착되어, 왕복콘(30)의 추진에도 불구하고 Ÿ‡지(40) 조합체가 수축되지 않고 왕복콘(30)과 동반 이동되는 문제가 발생될 수 있다.

즉, 실제 구동상에서는 왕복콘(30)과 Ÿ‡지(40)가 불필요하게 상호 결착되어 피스톤로드(21)를 돌출시키면, Ÿ‡지(40)는 관체(10)의 돌출부(11) 내주면에 결합된 상태에서 구동부(20)가 후퇴, 상승하면서 본 발명 지중관 확경 장치의 관체(10)내 원활한 이동에 장애가 발생될 수 있는 것이다.

이러한 지중관 확경 장치의 관체(10)내 이동 장애는 관체(10)에 다수의 돌출부(11)를 형성하는 작업 능률을 저하할 뿐 아니라, 확경 장치가 회수 불능 상태가 되는 심각한 결과를 초래할 수 있으므로, 본 발명에서는 도 8 및 도 9에서와 같이, 억지홈(47) 및 후크(27)를 구성함으로써, Ÿ‡지(40) 조합체의 최대 확대 상태에서 왕복콘(30)과 Ÿ‡지(40)의 동반 이동을 억제하였다.

즉, 도 8 및 도 9에서와 같이, Ÿ‡지(40)의 지지관(25) 측 후단부 외주면에는 억지홈(47)을 요입 형성하고, 지지관(25)의 선단부 외주면에는 C자형으로 굴곡된 판체인 후크(27)를 형성하여, 도 9의 우측 도면에서와 같이, Ÿ‡지(40) 조합체 외경의 최대 확대 상태에서 후크(27)의 말단부가 억지홈(47)에 결합되도록 함으로써, 왕복콘(30)이 추진될 시 Ÿ‡지(40)의 동반 전진을 억제하는 것이다.

따라서, 설령 Ÿ‡지(40)와 왕복콘(30)간 결착이 발생되었다 하여도, 일단 왕복콘(30)이 단독 추진됨에 따라 결착이 해소될 수 있으며, 이후에는 왕복콘(30)과 Ÿ‡지(40)의 독립적인 운동이 가능하므로 복귀스프링(45)의 수축력이 원활하게 작용될 수 있어, Ÿ‡지(40) 조합체의 수축이 무리없이 이루어질 수 있는 것이다.

전술한 바와 같은 본 발명의 지중관 확경 장치를 활용하여 지반에 관입된 상태의 관체(10)에 외측으로 돌출된 돌출부(11)를 형성할 수 있으며, 이로써 해당 관체(10)가 피복 보강재로 적용되는 현장타설 합성 말뚝에 있어서, 주면마찰력을 비롯한 지지력을 획기적으로 제고할 수 있는데, 이러한 본 발명의 현장타설 합성 말뚝 공법의 수행 과정을 설명하면 다음과 같다.

우선, 지반에 관체(10)를 관입시키는 단계가 수행되는데, 관체(10)의 지반 관입은 다양한 방식으로 수행될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 굴진체(91)와 동반 관입되는 케이싱(19)을 지반에 존치하여 관체(10)로 활용하는 방식은 물론, 케이싱(19) 내부로 별도의 관체(10)를 투입한 후 관체(10)만을 존치한 채 케이싱(19)을 인발하는 방식도 가능하다.

또한, 케이싱(19)의 인발 직후 공벽의 일시 또는 장기 유지가 가능한 지반에서는 케이싱(19)을 우선 인발한 후 굴착공 내부로 관체(10)를 투입하는 방식의 적용도 가능하다.

본 발명에 있어서 적용되는 관체(10)의 소재로는 일반적인 케이싱(19) 또는 지중 압입관에서와 같은 강철은 물론, 전성(展性) 또는 연성(延性)이 풍부한 다양한 금속이 적용될 수 있다.

관체(10)가 목표 심도에 도달하면 도 2의 좌단부 도면에서와 같이, 관체(10) 내부로 본 발명의 지중관 확경 장치를 투입하는 단계가 수행되는데, 이때 Ÿ‡지(40) 조합체는 축경된 상태로서, 이 상태에서 본 발명 지중관 확경 장치의 평면상 최대 폭은 관체(10)의 내경 미만으로 설정되므로 원활한 관체(10)내 투입 및 이동이 가능하다.

이후, 지중관 확경 장치의 구동부(20)로 작동유체를 압송하여 왕복콘(30)을 견인하고 Ÿ‡지(40) 조합체를 확경시킴으로써 관체(10)에 돌출부(11)를 형성하는 단계가 수행된다.

일단 1개소의 돌출부(11) 형성이 완료된 후에는 왕복콘(30)을 추진하여 Ÿ‡지(40) 조합체를 축경하고, 지중관 확경 장치를 이동한 후, 왕복콘(30)을 재차 견인하여 Ÿ‡지(40) 조합체를 재차 확경시킴으로써 도 2의 중앙부에서와 같이 다수의 돌출부(11)를 반복 형성할 수 있다.

전체 돌출부(11)의 형성이 완료되면 Ÿ‡지(40) 조합체를 축경하고 지중관 확경 장치를 관체(10) 외부로 철수하는 단계가 수행되고, 이어서 도 2의 우단에서와 같이, 관체(10)를 존치한 상태에서 관체(10) 내부에 콘크리트를 타설 및 양생하는 단계가 수행됨으로써, 본 발명의 지중관 확경 장치를 이용한 현장타설 합성 말뚝 공법이 완료된다.

10 : 관체
11 : 돌출부
19 : 케이싱
20 : 구동부
21 : 피스톤로드
25 : 지지관
27 : 후크
28 : 포트
30 : 왕복콘
40 : Ÿ‡지
45 : 복귀스프링
47 : 억지홈
48 : 스프링결합홈
90 : 굴착장비
91 : 굴진체
99 : 철근

Claims (3)

1. 지반에 기 관입된 상태의 관체(10) 내부로 투입되어 관체(10)를 확경하는 지중관 확경 장치로서, 피스톤로드(21)가 축방향 왕복되는 구동부(20)의 선단에는 지지관(25)이 장착되며, 호형(弧形) 편체로서 내부에는 피스톤로드(21) 말단측으로 내경이 점차 확대되는 경사면이 형성되고 외주면에는 스프링결합홈(48)이 형성되는 다수의 Ÿ‡지(40)가 원형의 Ÿ‡지(40) 조합체를 형성하여 지지관(25) 선단에 배치되며, 피스톤로드(21) 선단부에는 지지관(25) 측으로 직경이 점차 축소되는 원추형의 왕복콘(30) 장착되고, Ÿ‡지(40)의 스프링결합홈(48)에는 복귀스프링(45)이 결합되어, 피스톤로드(21)에 의하여 왕복콘(30)이 견인되면 Ÿ‡지(40) 조합체의 외경이 확대되고, 왕복콘(30)이 추진되면 Ÿ‡지(40) 조합체의 외경이 축소되는 지중관 확경 장치에 있어서,
   상기 Ÿ‡지(40)의 지지관(25) 측 후단부 외주면에는 억지홈(47)이 형성되고;
   지지관(25)의 선단부 외주면에는 굴곡 판체인 후크(27)가 형성되어;
   Ÿ‡지(40) 조합체 외경의 최대 확대 상태에서 후크(27)의 말단부가 억지홈(47)에 결합됨으로써, Ÿ‡지(40) 조합체의 수축이 무리없이 이루어짐을 특징으로 하는 지중관 확경 장치.
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