KR200316588Y1 - 심저부 벨링 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안의 심저부 벨링 장치는 제1, 2 커팅 비트(31, 33; 45, 47)의 선회 중심을 상호 힌지로 연결하고, 그 선회 선단을 하우징(27)의 가이드(39)에서 승강하는 스페이서 로드(29)의 하단에 제1, 2 링크(41, 43; 49, 51)를 개재하여 상호 연결하여, 심저부에 형성되는 벨 부분의 바닥을 평평하게 확대 굴착함으로서, 이 굴착부를 포함한 심저부의 벨 부분에 설치되는 벨링 파일의 수직 상태를 견고하게 유지시키고 또한 수직 방향에 대한 지지력을 강력하게 한다.

Description

심저부 벨링 장치 {Apparatus for belling out deep foundation}

본 고안은 심저부 벨링 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연약지반 강화 공법의 일환으로 역약지반에 대선단부 말뚝(pile with enlarged base), 즉 벨 파일(bell pile)을 설치하는 공정 중, 벨링 공정에서 심저부에 형성되는 벨 부분의 바닥을 평평하게 굴착하는 심저부 벨링 장치에 관한 것이다.

연약지반은 토양의 수분 함양 과다로 인하여 구조물의 기초 지반으로서 지지력이 불충분하고, 압축에 따른 변형 및 유동성이 크기 때문에 구조물에 악영향을 미칠 염려가 있는 지반이다.

일반적으로 연약지반은 N값이 4이하인 점성토 지반을 가리키며, 주로 3각주나 매립지 등 새로운 충적지에 많이 존재한다.

이 연약지반에 구조물을 안전하게 설치하기 위해서는 지반을 강화하여야 한다. 이 연약지반을 강화하기 위하여, 심도 70미터에 이르는 암반까지 일정한 간격으로 다수의 타설 파일을 설치하는 방법이 사용되고 있으나, 이 방법은 파일의 수직도를 유지하기 어렵고, 지반 내에서의 수직도를 확인할 방법이 없기 때문에 벨 파일을 설치하는 방법이 적용되고 있다. 이 벨 파일 설치 방법은 심도 약 30 내지 40미터의 심저부에 확대된 벨 부분을 형성하여 연약지반을 강화하게 된다.

이와 같이 심저부에 확대 형성된 벨 부분을 구비하고 있는 벨 파일을 일정한 간격으로 설치하는 공법은 도 1에 도시된 바와 같은 공정에 의하여 순차적으로 진행된다.

즉, 굴착기 또는 어스 오거에 의하여 회전 동력을 전달받는 스페이서 로드(1)와 이 선단에 직경이 다소 크게 형성된 비트(2)로 지반을 굴착한다(a).

일정 깊이까지 굴착한 후 지반의 수직 굴착을 위하여 스텐드 파이프(5)를 삽입 설치한다(b). 그리고 지반의 굴착부에 벤토나이트액(7)을 주입하여 원활한 굴착을 가능케 한다(c).

케이싱(미도시)을 삽입하면서 상기 비트(2)보다 직경이 작은 비트(3)로 소정의 깊이까지 지반을 계속 굴착한다(d). 지반 굴착이 완료되면 비트(3)를 꺼내고 벨링 장치(9)를 투입하여(e), 굴착된 심저부를 확대 굴착하여 벨 부분을 형성한다(f). 이 벨링 장치(9)를 꺼내고 굴착된 심저부까지의 심도를 측정한다(g).

이 심도에 상응하도록 외부에서 배근한 철근(11)을 굴착부에 삽입 설치한다(h). 이 철근(11) 사이로 트레미(tremie) 파이프(13)를 설치하고(i), 에어리프트에 따라 철근(11)을 슬라임(15) 처리하여 철근과 콘트리트의 부착성을 좋게 한다(j).

그리고, 트레미 파이프(13)를 뽑아 올리면서 이 트레미 파이프(13)를 통하여 생 콘크리트(17)를 타설하고(k), 스텐드 파이프(5)를 제거(l)함으로서 벨링 파일(19)을 완성한다(m).

이 벨 파일 설치 공법에 사용되는 벨링 장치는 심저부를 확대 굴착하여 벨 부분을 형성함에 있어서, 구조적인 문제로 인하여 심저부를 평평하게 굴착하지 못하고 오목 또는 볼록하게 굴착한다. 따라서 이 벨링 장치를 사용하여 완성된 벨링 파일(19)은 연약지반 내에서 수직 상태의 유지 및 수직 방향에 대한 강한 지지력을 가지기 어렵다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 연약지반의 굴착부에 설치되는 벨링 파일의 수직 상태를 견고하게 유지시키고, 수직 방향에 대하여 강력한 지지력을 가지도록 심저부에 형성되는 벨 부분의 바닥을 평평하게 굴착하는 심저부 벨링 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이 심저부 벨링 장치는 연약지반의 굴착부에 삽입되고, 그 측방에 직경 방향으로 개구가 형성되어 있으며, 그 중앙에 길이 방향으로 가이드가 형성되어 있는 하우징,

이 하우징의 가이드 내에서 승강 가능하도록 수직 방향으로 설치되어 회전 동력을 전달하는 스페이서 로드,

이 스페이서 로드의 하단에 링크를 개재하여 그 일측이 힌지 구조로 연결되어 하우징의 각 개구로 각각 출몰하도록 다른 일측이 하우징에 힌지 구조로 연결되는 제1, 2 커팅 비트로 구성되어 있다.

상기 제1, 2 커팅 비트는 그 선회 중심이 하우징의 상부 외측에 힌지로 장착되고, 그 선회 선단이 스페이서 로드의 하단에 제1, 2 링크를 개재하여 연결되어 있다.

상기 제1, 2 커팅 비트는 그 선회 중심이 상호 힌지로 연결 장착되고, 그 선회 선단이 스페이서 로드의 하단에 제1, 2 링크를 개재하여 연결되어 있다.

이 심저부 벨링 장치는 제1, 2 커팅 비트로 심저부를 확대 굴착함에 있어서, 제1, 2 커팅 비트의 선회 중심을 하우징의 상부 외측에 힌지로 장착하고 선회 선단을 스페이서 로드의 하단에 제1, 2 링크로 연결하므로 이 제1, 2 커팅 비트에 의한 심저부의 벨 부분의 바닥을 거의 평평하게 굴착할 수 있고, 특히 제1, 2 커팅 비트의 선회 중심을 상호 힌지로 연결하고 선회 선단을 스페이서 로드의 하단에 제1, 2 링크로 연결하므로 심저부의 벨 부분의 바닥을 완전히 평평하게 굴착할 수 있다. 따라서 이렇게 평평한 심저부의 벨 부분에 설치되는 벨 파일은 수직 상태로 견고하게 유지되고, 수직 방향에 대하여 강력한 지지력을 가지게 된다.

도 1은 일반적인 벨 파일 시공 순서도.

도 2는 본 고안에 따른 심저부 벨링 장치의 1차 벨링 전 상태 단면도.

도 3은 본 고안에 따른 심저부 벨링 장치의 1차 벨링 중 상태 단면도.

도 4는 본 고안에 따른 심저부 벨링 장치의 2차 벨링 전 상태 단면도.

도 5는 본 고안에 따른 심저부 벨링 장치의 2차 벨링 중 상태 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

A, B : 심저부 벨링 장치 21 : 케이싱

23 : 연약지반 25 : 굴착부

27 : 하우징 29 : 스페이서 로드

31, 33 : 제1, 2 커팅 비트 35, 37 : 개구

39 : 가이드 41, 43 : 제1, 2 링크

45, 47 : 제1, 2 커팅 비트 49, 51 : 제1, 2 링크

본 고안의 이점과 장점은 이하의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명함으로서 보다 명확하게 될 것이다.

도 2는 본 고안에 따른 심저부 벨링 장치(A)의 1차 벨링 전 상태 단면도로서, 케이싱(21)을 삽입하면서 굴착된 연약지반(23)의 굴착부(25)에 심저부 벨링 장치(A)가 삽입되어 있다.

이 심저부 벨링 장치(A)는 케이싱(21)의 내부로 유도 삽입될 수 있도록 형성된 하우징(27), 이 하우징(27)에 회전 동력을 전달하는 스페이서 로드(29), 그리고 스페이서 로드(29)와 하우징(27)에 상호 작용 가능하게 장착되는 제1, 2 커팅 비트(31, 33)로 구성되어 있다.

상기 하우징(27)은 그 양측에 직경 방향으로 개방 형성되는 개구(35, 37)를 구비하고 있다. 이 개구(35, 37)는 하우징(27)에 장착되는 제1, 2 커팅 비트(31, 33)의 개수에 상응하는 개수로 형성되고, 이 제1, 2 커팅 비트(31, 33)의 출입을 가능하게 하는 형상으로 구비되어 있다.

본 실시 예에서는 제1, 2 커팅 비트(31, 33)가 판상으로 형성되어 있고, 개구(35, 37)는 이 판상의 제1, 2 커팅 비트(31, 33)가 원활히 출몰할 수 있도록 상하 방향으로 길게 형성된 슬롯홀로 구성되어 있다.

또한, 이 하우징(37)은 그 중앙 내측에 가이드(39)를 구비하고 있다. 이 가이드(39)는 스페이서 로드(29)를 하우징(27)의 길이 방향, 즉 상하 방향으로 안내할 수 있도록 형성되어 있다.

이 하우징(27)은 가이드(39)로 삽입되는 스페이서 로드(29)와 일체로 회전하게 되고, 이로 인하여 하우징(27)에 장착된 제1, 2 커팅 비트(31, 33)는 심저부를 확대 굴착하여 벨 부분을 형성하게 된다.

이 스페이서 로드(29)는 심저부에서 벨 부분의 확대 굴착의 정도에 따라 가이드(39) 내에서의 위치가 결정된다. 즉 심저부에서 벨 부분의 확대 굴착이 커질수록 스페이서 로드(29)는 가이드(39)의 상측에 하측으로 이동하게 된다. 이 스페이서 로드(29)는 연약지반의 굴착 심도가 커짐에 따라 연속적으로 연결되어 심저부에까지 이르게 된다.

이 스페이서 로드(29)는 외부의 굴착기 또는 어스 오거로 회전 동력을 전달받아서 하우징(27) 및 제1, 2 커팅 비트(31, 33)로 전달함으로서 심저부에 벨 부분을 확대 굴착할 수 있게 한다.

이러한 동력 전달을 위하여, 제1, 2 커팅 비트(31, 33)는 스페이서 로드(29)에 그 일측이 연결되고, 하우징(27)의 일측에 다른 일측이 연결되어 있다. 즉, 제1, 2 커팅 비트(31, 33)는 스페이서 로드(29)의 하단에 제1, 2 링크(41, 43)를 개재하여 각각 힌지 구조로 연결되어 있다. 따라서 스페이서 로드(29)가 하강함에 따라 제1, 2 링크(41, 43)를 통하여 제11, 2 커팅 비트(31, 33)가 하우징(27)의 개구(35, 37)로 돌출하면서 심저부에 벨 부분을 확대 굴착하게 된다.

도 2, 3에 도시된 심저부 벨링 장치(A)는 그 일 실시 예이다. 즉, 제1, 2 커팅 비트(41, 43)는 그 선회 중심으로 하우징(27)의 상부 외측에 힌지로 장착되고, 그 선회 선단으로 스페이서 로드(29)의 하단에 제1, 2 링크(41, 43)를 개재하여 연결되어 있다.

따라서, 이 제1, 2 커팅 비트(41, 43)를 하우징(27)의 상부 외측에 장착하는 구성은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 중앙 또는 내측에 장착하는 구성보다 심저부에서 벨 부분을 확대 굴착함에 있어서, 벨 부분의 바닥을 거의 평평하게 한다. 이와 같이 벨 부분의 바닥이 거의 평면에 가까울 정도의 평평함은 이 굴착부(25) 와 벨 부분에 일체로 설치될 벨 파일의 수직 상태 유지 및 수직 지지력을 보다 강하게 한다.

도 4, 5에 도시된 심저부 벨링 장치(B)는 다를 실시 예이다. 이 심저부 벨링 장치(B)는 상기의 심저수 벨링 장치(B)와 거의 유사한 구성 및 작용 효과를 가진다. 따라서 여기에는 양자의 구성 및 작용 효과가 상호 비교 설명되어 있다.

즉, 제1, 2 커팅 비트(45, 47)는 그 선회 중심을 상호 힌지로 연결 장착되고 그 선회 선단으로 스페이서 로드(29)의 하단에 제1, 2 링크(49, 51)를 개재하여 힌지 구조로 연결되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 이 제1, 2 커팅 비트(45, 47)의 선회 중심이 연결된 구성은 하우징(27)의 상부 외측에 선회 중심이 구비된 도 2, 3의 구성에 비하여, 심저부에서 벨 부분의 확대 굴착면을 완전히 평면 굴착을 가능하게 한다.

이 도 4, 5의 심저부 벨링 장치(B)는 도 2, 3의 심저부 벨링 장치(A)와 별도로 사용될 수도 있으나, 도 2, 3의 심저부 벨링 장치(A)를 사용 후 마무리용으로 사용될 수도 있다.

상기 두 경우 중 어느 경우이든 도 4, 5의 심저부 벨링 장치(B)는 벨 부분의 굴착면을 완전 평면으로 굴착함으로서 그렇지 못한 다른 벨링 장치에 비하여 연약지반의 굴착부(25) 및 이 굴착부(25)의 심저부에 형성되는 벨 부분에 타설되는 철근 콘크리트로 형성되는 벨 파일의 수직 상태 유지 및 수직 방향에 대한 보다 강한 지지력을 가지게 한다.

이와 같이 본 고안의 심저부 벨링 장치는 제1, 2 커팅 비트의 선회 중심을 하우징의 상부 외측에 힌지 구조로 장착하고 그 선회 선단을 스페이서 로드에 제1, 2 링크로 연결하거나, 제1, 2 커팅 비트의 선회 중심을 상호 힌지 구조로 장착하고 그 선회 선단을 스페이서 로드에 제1, 2 링크로 연결하여, 연약지반 굴착부의 심저부에 벨 부분을 형성함으로서, 벨 부분의 바닥을 거의 평평하게 굴착하거나 완전한 평면 상태로 굴착할 수 있다. 따라서 심저부에 형성되는 벨 부분의 바닥이 평평하게 굴착됨에 따라, 이 벨 부분을 포함한 굴착부에 설치되는 벨 파일은 견고한 수직 상태를 유지할 수 있고, 수직 하중에 대하여 보다 강력한 지지력을 발휘할 수 있다.

Claims (3)

1. 연약지반(23)의 굴착부(25)에 삽입되고, 그 측방에 직경 방향으로 개구(35, 37)가 형성되어 있으며, 그 중앙에 길이 방향으로 가이드(39)가 형성되어 있는 하우징(27),

   상기 하우징(27)의 가이드(39) 내에서 승강 가능하도록 수직 방향으로 설치되어 회전 동력을 전달하는 스페이서 로드(29),

   상기 스페이서 로드(29)의 하단에 제1, 2 링크(41, 43; 49, 51)를 개재하여 그 일측이 힌지 구조로 연결되어 하우징의 각 개구(35, 37)로 각각 출몰하도록 다른 일측이 하우징(27)에 힌지 구조로 연결되는 제1, 2 커팅 비트(31, 33; 45, 47)로 구성되는 심저부 벨링 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1, 2 커팅 비트(31, 33)는 그 선회 중심이 하우징(27)의 상부 외측에 힌지로 장착되고, 그 선회 선단이 스페이서 로드(29)의 하단에 제1, 2 링크(41, 43)를 개재하여 연결되는 심저부 벨링 장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1, 2 커팅 비트(45, 47)는 그 선회 중심이 상호 힌지로 연결 장착되고, 그 선회 선단이 스페이서 로드(29)의 하단에 제1, 2 링크(49, 51)를 개재하여 연결되는 심저부 벨링 장치.