KR102550526B1 - 강관 말뚝 파일링장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하천이나 바다에 설치되는 오탁방지막이 유실되지 않도록 고정하기 위한 강관 말뚝을 수중의 저면에 박기 위한 강관 말뚝 파일링 장치에 관한 것으로, 해저면에 박히도록 뾰죽한 하단부(112)를 갖는 소정 길이를 갖는 4개의 수직 프레임(110)과, 상기 수직 프레임(110)의 상,하단에 수평으로 용접되어 수직 프레임(110)의 내측에 수용 공간을 갖도록 연결하는 상,하부 사각 프레임(120,130)으로 이루어진 케이지(100)와; 상기 케이지(100) 내부의 수용 공간에 상하 승강 가능하게 설치되며 강관 말뚝(P)을 회전, 타격 및 고압수 분사 방식 중의 하나 또는 2가지를 조합하여 해저면에 박는 항타기(200);로 구성되어 있다.

Description

강관 말뚝 파일링장치{An Apparatus for piling steel pile}
본 발명은 하천이나 바다의 수면에 설치되는 오탁방지막이 유실되지 않도록 고정하기 위한 강관 말뚝을 수중의 지면에 박기 위한 강관 말뚝 파일링 장치에 관한 것이다.
일반적으로 바다에서 해안매립이나 항만공사 등을 할 때에는 많은 양의 돌 및 관련 자재를 바다에 투입하게 되는데, 이 과정에서 해역에 발생하는 각종 오염물이나 떠오르는 침전물 등의 오탁(汚濁)이 공사현장 바깥의 바다 쪽으로 확산되어 주변해역을 오염시키게 되므로 이를 방지하기 위하여 공사를 착수하기 전에 오탁방지막을 공사현장 부근의 해역에 반드시 설치하여 이물질이 공사해역을 벗어나 멀리 확산되는 것을 차단 시켜주고 있는데, 이러한 오탁방지막을 설치하는 방법으로는 콘크리트 블록을 수중에 투하시켜 앵커로 사용하거나 강관 말뚝을 해저면에 박아서 오탁방지막에 와이어를 연결하는 방법을 사용하고 있는데, 콘크리트 블록을 앵커로 사용할 경우에는 이의 부피가 크고 중량이 무거워 운반과 설치에 많은 비용이 소요되는 것은 물론, 해저면에 콘크리트 블록을 방치할 경우 선박 이동에 지장을 초래하는 등의 문제가 있었다.
본 출원인이 검색한 바에 의하면, 본 발명과 관련된 종래기술로 특허문헌 1의 오탁방지막 설치용 나무말뚝 및 이를 이용한 오탁방지막 구조물과 특허문헌 2 오탁방지막용 강관말뚝 앙카 및 그 박음장치가 개시되어 있다.
특허문헌 1에서는 진동 햄머 등을 사용하여 나무말뚝을 박아 앵커 로프를 걸어 오탁방지막을 지지하도록 되어 있으나 진동 햄머를 사용할 경우 해저면의 지질에 따라서 나무말뚝 하단부의 원기둥 설치부와 말뚝 고정부를 해저면에 깊숙하게 박는 것이 불가능한 상황이 발생하여 나무 말뚝이 쉽게 빠져버리게 되는 문제점이 있었다.
한편, 특허문헌 2의 강관말뚝 앙카 및 이 박음장치의 경우에도 진동항타장치를 사용하여 강관말뚝 앙카를 박도록 되어 있으나, 이 또한 해저면의 지질에 따라서 충분한 깊이로 박지 못하는 상황이 발생하는 것은 마찬가지였다.
한국등록실용 제20-0319698호(2003.07.01. 등록) 한국등록특허 제10-1682446호(2016.11.29. 등록)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 해저지질에 상관없이 오탁방지막 고정용 강관 말뚝을 해저면에 충분한 깊이로 박을 수 있는 강관 말뚝 파일링장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 해저면에 박히도록 뾰죽한 하단부를 갖는 소정 길이를 갖는 4개의 수직 프레임과, 상기 수직 프레임의 상,하단에 수평으로 용접되어 수직 프레임의 내측에 수용 공간을 갖도록 연결하는 상,하부 사각 프레임으로 이루어진 케이지와;
상기 케이지 내부의 수용 공간에 상하 승강 가능하게 설치되며 강관 말뚝을 회전, 타격 및 고압수 분사 방식 중의 어느 하나 또는 2가지 이상을 조합하여 해저면에 박는 항타기;로 구성되는 강관 말뚝 파일링장치를 제공한다.
상기 하부 사각 프레임의 내측에는 항타기를 케이지 내부의 수용 공간에 삽입할 수 있도록 개방되고 항타기의 이탈 방지를 위해 폐쇄되는 래치가 더 설치된다.
상기 케이지와 항타기에는 각각 인양 고리가 부착되어 크레인으로 인양할 수 있도록 한다.
상기 항타기는 케이지 내부에서 상하로 슬라이딩 되는 육면체 프레임과, 상기 육면체 프레임의 내측에 승강 가능하게 설치되며 하단부에 강관말뚝 상단의 플랜지가 결합되는 헤드가 부착되고 유압모터에 의해 회전되는 슬라이더와, 상기 육면체 프레임의 상부에 설치되어 상기 슬라이더의 상단부를 타격하는 유압햄머를 포함한다.
바람직한 실시 예에서, 상기 육면체 프레임에는 항타기가 수중에 세워진 상태에서 기울어지는지의 여부를 감지하기 위한 기울기 센서와, 상기 항타기의 동작상태를 감시하기 위한 수중 카메라가 더 설치된다.
본 발명에 의한 강관 말뚝 파일링 장치는 케이지가 수중에서 수직 상태를 유지한 채로 케이지 내부의 항타기가 회전 방식과 타격방식 및 고압수 분사 방식을 선택하거나 2가지 이상을 조합하여 강관 말뚝을 해저면에 박아넣을 수 있도록 되어 있으므로 해저면의 지질 상태에 맞는 방식을 사용하여 효과적으로 강관 말뚝을 충분한 깊이로 박을 수 있으며, 이에 의해 수면 위에 설치되는 오탁방지막을 안정적으로 고정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 강관 말뚝 파일링 장치의 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 강관 말뚝 파일링 장치의 저면 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 강관 말뚝 파일링 장치의 정면도,
도 4는 도 1에 도시된 항타기의 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 항타기의 일부 절개 사시도,
도 6은 도 1에 도시된 항타기와 강관 말뚝의 연결 상태를 도시한 저면 사시도,
도 7은 도 1에 도시된 항타기의 정면도,
도 8은 본 발명에 의한 강관 말뚝 파일링 장치에서의 강관 말뚝 파일링 과정도,
도 9는 본 발명에서 고압수 분사와 타격방식을 조합한 파일링 상태를 도시한 것이다.
이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 8에는 본 발명의 일 실시 예에 의한 강관 말뚝 파일링 장치 및 이를 사용하여 강관 말뚝을 해저면에 파일링 하는 상태가 도시되어 있다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 의한 강관 말뚝 파일링 장치(1)는 해저면에 박히도록 뾰죽한 하단부(112)를 갖는 소정 길이를 갖는 4개의 수직 프레임(110)과, 상기 수직 프레임(110)의 상,하단에 수평으로 용접되어 수직 프레임(110)의 내측에 수용 공간을 갖도록 연결하는 상,하부 사각 프레임(120,130)으로 이루어진 케이지(100)와;
상기 케이지(100) 내부의 수용 공간에 상하 승강 가능하게 설치되며 강관 말뚝(P)을 회전, 타격 및 고압수 분사 방식 중의 적어도 2가지를 조합하여 해저면에 박는 항타기(200);로 구성되어 있다.
본 실시 예에서, 상기 케이지(100)와 항타기(200)의 상부 측에는 각각 인양 고리(122,210)가 부착되어 도 8에 도시된 바와 같이 크레인(C)으로 인양할 수 있도록 되어 있다.
또, 본 실시 예에서, 상기 케이지(100)의 하부 사각 프레임(130) 내측에는 항타기(200)를 케이지(100) 내부의 수용 공간에 삽입할 수 있도록 개방되고 항타기(200)가 하부로 이탈되는 것을 방지하기 위하여 폐쇄되는 래치(140)가 더 설치되는데, 상기 래치(140)는 일측이 하부 사각 프레임(130)에 축으로 회동가능하게 결합되어 있어 래치(140)를 회동시키는 것에 의해 수용 공간의 모서리 부분이 개방되거나 폐쇄되도록 하여 항타기(200)가 진입되거나 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 되어 있다.
아울러, 상기 케이지(100)의 상부 사각 프레임(120)에는 그 모서리 부분에 대각선 방향으로 항타기(200)가 상부로 이탈되는 것을 방지하기 위한 이탈방지 브라켓(150)이 부착되어 있다.
도면 중 부호 160은 상기 케이지(100)의 좌우 측 중간 부분에 부착된 핸들 바(handle bar)이다.
상기 항타기(200)는 상기 케이지(100) 내부에서 상하로 슬라이딩 되는 육면체 프레임(220)과, 상기 육면체 프레임(220)의 내측에 승강 가능하게 설치되며 하단부에 강관 말뚝(P) 상단의 플랜지(Pa)가 결합되는 헤드(232)가 부착되고 유압모터(234)에 의해 회전되는 슬라이더(230)와, 상기 육면체 프레임(220)의 상부에 설치되어 상기 슬라이더(230)의 상단부를 타격하는 유압햄머(240)를 포함한다.
도면 중 부호 222는 상기 슬라이더(230)를 육면체 프레임(220) 내측에서 상하로 승강 가능하도록 지지하기 위한 가이드이고, 부호 224는 상기 육면체 프레임(220)이 케이지(100) 내측의 수용공간에서 상하로 안정적으로 승강 가능하게 수직 프레임(110)과 밀착되도록 하기 위한 가이드 레일이며, 부호 236은 상기 슬라이더(230)의 상단에 부착되어 유압햄머(240)의 램머(242)와 접촉하여 타격을 받게 되는 타격판이고, 238은 유압모터(234)에 의해 회전되는 회전체이며, 부호 239는 상기 회전체(238)와 헤드(232)를 연결하는 축관으로, 회전체(238)의 내측 상부에서 축관(239)이 핀(p)으로 연결되거나 해제될 수 있도록 되어 있다.
또, 본 실시 예에서, 상기 항타기(200)의 육면체 프레임(220)에는 케이지(100)와 항타기(200)가 수중에 세워진 상태에서 기울어지는지의 여부를 감지하기 위한 기울기 센서(S)와, 상기 케이지(100) 내부에 설치된 항타기(200)의 동작상태를 수면 위의 작업자가 육안으로 감시하기 위한 수중 카메라(V)가 더 설치되어 있다.
상기 기울기 센서(S)는 X,Y,Z의 세 방향에 대한 기울기 즉, 수평과 수직상태를 모두 측정하여 파일링 장치가 수중에서 안정적인 자세를 유지하고 있는지를 감시하며, 기울기가 불안정한 상태에서는 파일링 작업을 중지할 수 있도록 하기 위한 경보신호를 송출할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또, 상기 수중 카메라(V)는 도면에 도시된 바와 같이 항타기(200)의 육면체 프레임(220)에 설치되어 내측의 슬라이더(230) 부분을 중심으로 하여 파일이 정상적으로 박히고 있는 지의 여부 및 헤드(232)에 플랜지부(Pa)가 정상적으로 커플링되어 있는지 커플링 상태가 해제되었는지의 여부를 육안으로 확인할 수 있도록 해주는데, 상기 헤드(232)에 파일(P)의 플랜지부(Pa)를 커플링하는 방법은 상술한 돌기(233)와 홀(h)만에 의존하지 않고 별도의 클램프를 사용하여 상하로 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 하여야 하며, 상기 클램프는 말뚝을 파일링 완료한 후에 선상에서 해제하여 회수가 가능하도록 로프나 와이어로 연결하여 선상에서 로프나 와이어를 잡아당기는 것에 의해 풀릴 수 있는 공지의 바이스 플라이어 등을 사용할 수 있다.
한편, 본 실시 예에서 사용되는 강관 말뚝(P)은 도 6에 도시된 바와 같이 몸체는 내부가 길이방향으로 비어있는 강관으로 제작되고, 상단에는 플랜지부(Pa)가 형성되어 있으며, 하단에는 나선부(Pb)가 형성되어 있다.
상기 플랜지부(Pa)에는 항타기(200)의 슬라이더(230) 하단에 부착된 헤드(232)에 방사상으로 형성된 돌기(233)가 끼워지는 홀(h)이 방사상으로 복수 개 형성되어 있다.
도면상으로는 상기 항타기(200)의 유압모터(234)와 유압햄머(240)로 연결된 유압라인 및 기울기센서(S)와 수중 카메라(V)로 연결된 케이블은 도시 생략되거나 일부 절단된 상태로 도시되어 있다.
이와 같이 구성된 본 실시 예에 의한 강관 말뚝 파일링 장치는 도 8에 도시된 바와 같이 동력 또는 무동력 작업 선박을 이용하여 오탁방지막을 설치하고자 하는 해상으로 이동하여 선상에서 크레인(C)으로 파일링 장치(1)를 수중으로 침하시켜 해저면에 안착되도록 한 상태에서 상술한 바와 같이 유압 모터를 이용한 회전방식, 유압햄머를 이용한 타격방식을 선택적으로 사용하거나 이를 동시에 조합하여 사용함으로써 강관 말뚝을 해저면에 박을 수 있게 되는 것이며, 강관 말뚝은 크레인으로 파일링 장치를 들어 올린 상태에서 항타기의 헤드에 클램핑 한 상태로 수중으로 침하시키면 된다.
본 발명에 의한 파일링 장치는 케이지가 해저면에 안정적으로 세워진 상태를 기울기 센서로 감시하면서 파일링 작업을 수행하게 되며, 항타기는 케이지 내부에서 보호된 상태에서 가이드 레일에 의해 수직으로 하강하면서 파일링 작업이 이루어지게 되므로 회전, 타격 등의 작업이 안전하게 이루어질 수 있게 되는 것이고, 이러한 작업 상태는 수중 카메라에 의해 촬영되어 실시간으로 수면 위의 작업자가 육안으로 확인할 수 있으므로 문제가 발생하였을 경우 즉각적인 대처가 가능하게 된다.
한편, 강관 말뚝의 파일링이 완료되면 클램프를 해제한 후 오탁방지막을 지지하기 위한 와이어(W)를 강관 말뚝의 플랜지부 하부 측에 연결하여 오탁방지막을 설치하면 되는 것이다.
도 9에는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 강관 말뚝 파일링 방법이 도시되어 있는데, 본 실시 예에서는 강관 말뚝(P)의 하단부에 나선부를 제거하고 하단부를 개방한 상태에서 강관 말뚝의 상단부에서 워터 제트 고압수 라인(L)을 강관 말뚝 내부로 삽입하여 해저면에 분사함으로써 강관 말뚝(P)이 고압수 분사 및 유압햄머(240)에 의한 타격에 의해 해저면에 박힐 수 있도록 되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 강관 말뚝 파일링 장치는 케이지가 수중에서 수직 상태를 유지한 채로 케이지 내부의 항타기가 회전 방식과 타격방식 및 고압수 분사 방식을 선택하거나 2가지 이상을 조합하여 강관 말뚝을 해저면에 박아넣게 되므로 해저면의 지질 상태에 맞는 방식을 사용하여 효과적으로 강관 말뚝을 충분한 깊이로 박을 수 있으므로 강관 말뚝의 파일링 작업을 경제적이면서도 신속하게 할 수 있음은 물론, 오탁방지막의 안정적인 지지가 가능하게 되므로 해안매립이나 항만공사 등을 할때 발생하는 오염물질이 해상으로 확산되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 이점이 있다.
1 : 파일링 장치
100 : 케이지
110 : 수직 프레임
120 : 사각 프레임
122 : 인양 고리
130 : 사각 프레임
140 : 래치
150 : 이탈방지 브라켓
160 : 핸들 바
200 : 항타기
210 : 인양 고리
220 : 육면체 프레임
222 : 가이드
224 : 가이드 레일
230 : 슬라이더
232 : 헤드
234 : 유압모터
236 : 타격판
238 : 회전체
239 : 축관
240 : 유압햄머
242 : 램머
C : 크레인
h : 홀
L : 고압수 라인
P : 강관 말뚝
Pa : 플랜지부
Pb : 나선부
p : 핀
S : 기울기 센서
V : 수중 카메라
W : 와이어

Claims (4)

  1. 해저면에 박히도록 뾰죽한 하단부(112)를 갖는 소정 길이를 갖는 4개의 수직 프레임(110)과, 상기 수직 프레임(110)의 상,하단에 수평으로 용접되어 수직 프레임(110)의 내측에 수용 공간을 갖도록 연결하는 상,하부 사각 프레임(120,130)으로 이루어진 케이지(100)와; 상기 케이지(100) 내부의 수용 공간에 상하 승강 가능하게 설치되며 강관 말뚝(P)을 회전, 타격 및 고압수 분사 방식 중의 하나 또는 2가지를 조합하여 해저면에 박는 항타기(200);로 이루어지고, 상기 케이지(100)의 하부 사각 프레임(130) 내측에는 항타기(200)를 케이지(100) 내부의 수용 공간에 삽입할 수 있도록 개방되고 항타기(200)가 하부로 이탈되는 것을 방지하기 위하여 폐쇄되는 래치(140)가 회동가능하게 결합되며, 상기 항타기(200)는 상기 케이지(100) 내부에서 가이드(222)를 따라 상하로 슬라이딩 되는 육면체 프레임(220)과, 상기 육면체 프레임(220)의 내측에 승강 가능하게 설치되며 하단부에 강관 말뚝(P) 상단의 플랜지(Pa)가 결합되는 헤드(232)가 부착되고 유압모터(234)에 의해 회전되는 슬라이더(230)와, 상기 육면체 프레임(220)의 상부에 설치되어 상기 슬라이더(230)의 상단부를 타격하는 유압햄머(240)를 포함하고, 상기 슬라이더(230)의 상단에는 유압햄머(240)의 램머(242)와 접촉하여 타격을 받게 되는 타격판(236)이 부착된 것을 특징으로 하는 강관 말뚝 파일링 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 항타기(200)의 육면체 프레임(220)에는 케이지(100)와 항타기(200)가 수중에 세워진 상태에서 기울어지는지의 여부를 감지하기 위한 기울기 센서(S)와, 상기 케이지(100) 내부에 설치된 항타기(200)의 동작상태를 수면 위의 작업자가 육안으로 감시하기 위한 수중 카메라(V)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 강관 말뚝 파일링 장치.
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