KR200466943Y1 - 굴착 교반 로드 - Google Patents

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KR200466943Y1
KR200466943Y1 KR2020110005325U KR20110005325U KR200466943Y1 KR 200466943 Y1 KR200466943 Y1 KR 200466943Y1 KR 2020110005325 U KR2020110005325 U KR 2020110005325U KR 20110005325 U KR20110005325 U KR 20110005325U KR 200466943 Y1 KR200466943 Y1 KR 200466943Y1
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수경기업 주식회사
이의선
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Abstract

본 고안은 말뚝의 중공에 삽입되며, 상단이 굴착기의 회전력에 의해 회전되어 말뚝의 하부에 말뚝의 외경보다 큰 외경을 가진 확대 구근을 형성시키기 위한 굴착 교반 로드에 관한 것으로서, 내측에 수직 유로가 형성되고, 하측에 상기 수직 유로와 연통된 배출구가 형성된 로드(rod) 형상의 로드 몸체; 상기 로드 몸체의 외주면을 따라 나선형으로 배치되는 교반 스크류(screw); 상기 교반 스크류의 하단에 결합되는 굴착 비트; 및 상기 교반 스크류의 나선 방향과 평행하게 회전 가능하도록 상기 교반 스크류의 일측에서 힌지 결합하며, 상기 교반 스크류가 지중에 삽입되는 방향으로 회전시 흙과의 마찰에 의해 확장되고, 상기 굴착 교반 로드의 인발시 말뚝의 내주면에 의해 폐합되는 적어도 한 쌍 이상의 회전 날개부를 포함하는 굴착 교반 로드에 관한 것이다. 본 고안에 따르면, 타격이 아닌 회전력을 이용하는 굴착 교반 로드를 사용하기 때문에 저소음, 저진동으로 시공할 수 있으며, 확장 가능한 회전 날개부를 통해 말뚝의 하부에 말뚝의 외경보다 큰 외경을 가진 확대 구근을 형성할 수 있으므로, 보다 확실한 선단 지지력을 얻을 수 있다.

Description

굴착 교반 로드 {Agitation rod for excavating}
본 고안은 굴착 교반 로드에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 건축물 및 각종 구조물 기초 공사를 위한 지반 굴착 장치에 장착할 수 있는 굴착 교반 로드에 관한 것이다.
도심지 내 아파트 등의 건축물 시공이나 각종 구조물 기초 시공시, 항타 공법에 의한 말뚝 시공은 타격 에너지로 인해 소음 및 진동이 발생한다. 이러한 소음 및 진동으로 인해 주민들 뿐만 아니라 인접구조물의 내구성에도 직접적인 피해가 발생할 수 있기 때문에, 도심지와 더불어 민가에서 벗어난 외곽지역에서도 항타공법에 의한 말뚝 기초 시공은 점차 그 적용이 제한되고 있는 실정이다.
과거에는 아파트 등의 건축물이나 토목구조물 시공시 부족한 지반의 지지력을 증대시키기 위해 기성 중공말뚝(예를 들면, PC, PHC, 강관 말뚝 등)에 항타를 통해 말뚝을 시공하였으나, 최근에는 소음 및 진동을 줄이기 위한 대안 공법으로서 원 지반을 오거(auger)에 의해 천공하고 중공 말뚝을 삽입하여 매설하는 공법 등이 활용되고 있다.
매입말뚝의 경우 천공장비나 오거-스크류를 이용하여 지반내 지지층 하단까지 천공한 후 노즐을 통해 선단 고정액을 분사한 후 기성말뚝을 항타하거나 매입하고, 교란된 말뚝 주면 마찰력을 보강하기 위해 고정액으로 말뚝 주변에 대한 그라우팅(Grouting)을 실시하는 공법이 일반적으로 사용되고 있다.
이러한 매입말뚝 공법은 천공시 지반 강도의 이완을 목적으로 물을 분사하기 때문에, 지표면으로 월류(Overflow)된 굴착수 및 굴착으로 인해 배토된 토사 처리가 현장에서 문제되고 있다. 또한 천공으로 발생한 공내 토사 및 안정액 찌꺼기 등이 말뚝 선단에 그대로 잔류방치된 상태에서 기성말뚝을 매입하여 말뚝의 선단 지지력이 약화되는 심각한 원인이 되고 있다.
즉, 매입말뚝 공법의 지표면 월류수와 배토된 토사의 처리 문제, 선단 지지력 및 주면 마찰력 손실 문제를 해결하고, 말뚝의 성능을 개선시킬 수 있는 공법의 요구가 점차 증대되고 있다.
본 고안의 목적은 매입 말뚝 공법의 선단 지지력 및 주변 마찰력 손실 문제를 해결하기 위한 굴착 교반 로드를 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 고안의 실시예에 따른 굴착 교반 로드는 말뚝의 중공에 삽입되며, 상단이 굴착기의 회전력에 의해 회전되어 말뚝의 하부에 말뚝의 외경보다 큰 외경을 가진 확대 구근을 형성시키기 위한 굴착 교반 로드에 관한 것으로서, 내측에 수직 유로가 형성되고, 하측에 상기 수직 유로와 연통된 배출구가 형성된 로드(rod) 형상의 로드 몸체; 상기 로드 몸체의 외주면을 따라 나선형으로 배치되는 교반 스크류(screw); 상기 교반 스크류의 하단에 결합되는 굴착 비트; 및 상기 교반 스크류의 나선 방향과 평행하게 회전 가능하도록 상기 교반 스크류의 일측에서 힌지 결합하며, 상기 교반 스크류가 지중에 삽입되는 방향으로 회전시 흙과의 마찰에 의해 확장되고, 상기 굴착 교반 로드의 인발시 말뚝의 내주면에 의해 폐합되는 적어도 한 쌍 이상의 회전 날개부를 포함한다.
여기서, 상기 교반 스크류의 평면상 직경이 일정하지 않은 경우, 상기 회전 날개부는, 상기 교반 스크류 중 평면상 직경이 가장 큰 위치에서 힌지 결합할 수 있다.
아울러, 상기 교반 스크류는 서로 마주되는 한 쌍이 대칭되도록 나선형으로 구비되고, 상기 회전 날개부는 한 쌍이 상기 교반 스크류들의 동일한 평면 위치에서 대칭적으로 배치될 수 있다.
나아가, 상기 회전 날개부는, 일측에 날개 삽입홈이 형성되며, 상기 교반 스크류의 나선 방향과 평행하게 상기 교반 스크류의 일측에 고정되는 브라켓; 및 상기 브라켓의 일측과 회전 가능하도록 힌지 결합하며, 말뚝의 중공에 삽입시 상기 날개 삽입홈의 내측에 폐합되어 있다가, 상기 교반 스크류가 지중에 삽입되는 방향으로 회전시 흙과의 마찰에 의해 상기 날개 삽입홈의 외측으로 확장되고, 상기 굴착 교반 로드의 인발시 다시 말뚝의 내주면에 의해 상기 날개 삽입홈의 내측으로 폐합되는 회전 날개를 포함할 수 있다.
게다가, 상기 회전 날개는, 굴착시 흙과의 마찰력을 상기 회전 날개에 전달하기 위해, 상기 회전 날개의 하측에 수직 고정되는 하부 비트를 더 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 회전 날개는, 상기 굴착 교반 로드의 인발시 말뚝의 내주면에 의해 상기 회전 날개의 폐합이 용이하도록, 상방 내측을 향하여 경사지게 상기 회전 날개의 상측에 고정되는 가이드부재를 더 포함할 수 있다.
본 고안의 실시예에 따른 굴착 교반 로드에 의하면,
첫째, 타격이 아닌 회전력을 이용하는 굴착 교반 로드를 사용하기 때문에 저소음, 저진동으로 시공할 수 있다.
둘째, 확장 가능한 회전 날개부를 통해 말뚝의 하부에 말뚝의 외경보다 큰 외경을 가진 확대 구근을 형성할 수 있으므로, 보다 확실한 선단 지지력을 얻을 수 있다.
셋째, 회전 날개부가 교반 스크류의 나선 방향과 평행하게 회전 가능하도록 배치되므로 교반 스크류가 지중에 삽입되는 방향으로 회전시 흙과의 마찰에 의해 자연스럽게 확장되고, 굴착 교반 로드의 인발시 말뚝의 내주면에 의해 자연스럽게 폐합되므로 별도의 유압장치 없이 회전 날개부의 확장 및 폐합이 가능하다.
넷째, 회전 날개의 하측에 수직 고정되는 하부 비트를 포함할 경우, 굴착시 흙과의 마찰력을 증대시킬 수 있다.
다섯째, 상방 내측을 향해 경사지게 회전 날개의 상측에 고정되는 가이드부재를 통해 굴착 교반 로드의 인발시 말뚝의 내주면에 의한 폐합이 용이해 지는 효과가 있다.
도 1은 본 고안의 실시예에 따른 지반 굴착 장치를 나타낸 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 고안에 대한 굴착 교반 로드의 하부를 나타낸 정면도이다.
도 3 및 도 4는 각각 도 2에 도시된 회전 날개부의 작동 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5 및 도 6은 각각 도 2에 도시된 회전 날개부의 작동 상태를 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 굴착 교반 로드에 의한 시공 순서를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 고안의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 본 고안의 실시예에 따른 지반 굴착 장치를 나타낸 정면도, 도 2는 도 1에 도시된 본 고안에 대한 굴착 교반 로드의 하부를 나타낸 정면도, 도 3 및 도 4는 각각 도 2에 도시된 회전 날개부의 작동 상태를 나타낸 단면도, 도 5 및 도 6은 각각 도 2에 도시된 회전 날개부의 작동 상태를 나타낸 평면도이다.
먼저 도 1을 참고하면, 굴착 교반 로드(100)가 적용되기 위한 굴착기(1)는 일반적인 굴착기로서 포스트프레임(10), 상부오거(20), 하부오거(30) 등을 구비한다.
포스트프레임(10)은 크롤러 크레인의 선단에 설치된다. 상부오거(20)는 포스트프레임(10)의 가이드(11) 상측에 와이어 및 도르래에 의해 상하로 이동한다.
하부오거(30)는 포스트프레임(10)의 가이드(11)에 연결된 상태로 상부오거(20)의 하방(下方)에 위치한다. 그리고 하부오거(30)는 바디 양측에 와이어 및 도르래에 의해 상하로 이동되며, 하단에 말뚝(P)이 결합되는 클램프(31)를 구비한다. 굴착 교반 로드(100)는 외주면에 교반 스크류(120)가 배치되고, 상부오거(20)의 출력축에 연결된다.
이때, 말뚝(P)은 하부오거(30) 하단의 클램프(31)에 결합되어 상부오거(20)의 작동에 따라 교반 스크류(120)와 함께 회전하는 굴착 교반 로드(100)에 의해 천공된 지반의 굴착공에 박히게 된다.
다음으로 도 2를 참조하면, 굴착 교반 로드(100)는 로드 몸체(110), 교반 스크류(screw)(120), 굴착 비트(130) 및 회전 날개부(140)를 포함한다.
굴착 교반 로드(100)는 말뚝(P)의 중공(M)에 삽입되며, 상단이 굴착기의 회전력에 의해 회전되어 말뚝(P)의 하부에 말뚝(P)의 외경보다 큰 외경을 가진 확대 구근(E)을 형성시키기 위한 장치이다. 더욱 구체적으로는 굴착 교반 로드(100)는 앞서 설명한 상부오거(20)와 연결되어 상부오거(20)의 작동에 의해 회전하면서 굴착하게 된다.
로드 몸체(110)는 로드(rod) 형상으로서 내측에 수직 유로(111)가 형성되어 있고, 하측에 수직 유로(111)와 연통된 배출구(111a)가 형성되어 있다. 이러한 수직 유로(111)와 배출구(111a)를 통해 시멘트와 물이 혼합된 시멘트계 고화재 슬러리 등이 분사되며, 분사된 시멘트계 고화재 슬러리와 흙이 교반되어 확대 구근(E)이 형성된다.
교반 스크류(screw)(120)는 로드 몸체(110)의 외주면을 따라 나선형으로 배치된다. 교반 스크류(120a, 120b)는 필요에 따라 서로 마주되는 한 쌍이 대칭되도록 나선형으로 구비될 수도 있다. 굴착 비트(130)는 일반적으로 사용되는 굴착을 위한 날이며, 교반 스크류(120)의 하단에 결합된다.
회전 날개부(140)는 적어도 한 쌍 이상이 양측에 구비되고, 교반 스크류(120)의 나선 방향과 평행하게 회전 가능하도록 교반 스크류(120)의 일측에서 각각 힌지 결합한다. 회전 날개부(140)는 교반 스크류(120)가 지중에 삽입되는 방향으로 회전시 흙과의 마찰에 의해 확장되고, 굴착 교반 로드(100)의 인발시 말뚝(P)의 내주면에 의해 폐합되는 구조이다.
여기서, 교반 스크류(120)의 평면상 직경이 일정하지 않은 경우, 회전 날개부(140)는 교반 스크류(120) 중 평면상 직경이 가장 큰 위치에서 힌지 결합할 수 있다. 즉, 회전 날개부(140)는 교반 스크류(120)로부터 확장되는 구조이므로 교반 스크류(120) 중 평면상 직경이 가장 큰 위치에서 힌지 결합하는 것이 확장에 유리하다.
만일 도 2처럼 교반 스크류(120a, 120b)가 서로 마주되는 한 쌍이 대칭되도록 나선형으로 구비되는 경우는 회전 날개부(140) 한 쌍이 교반 스크류들(120a, 120b)의 동일한 평면 위치에서 대칭적으로 배치되게 된다.
회전 날개부(140)는 더욱 구체적으로는 브라켓(141)과 회전 날개(142)를 포함한다. 브라켓(141)은 일측에 날개 삽입홈(141a)이 형성되며, 교반 스크류(120)의 나선 방향과 평행하게 교반 스크류(120)의 일측에 고정된다. 회전 날개(142)는 브라켓(141)의 일측과 회전 가능하도록 힌지 결합한다. 회전 날개(142)는 외측 단부에 굴착이 용이하도록 비트가 구비되어 있다.
이때, 회전 날개(142)는 도 3에 도시된 것처럼 굴착시 흙과의 마찰력을 회전 날개(142)에 전달하기 위해 회전 날개(142)의 하측에 수직 고정되는 하부 비트(143)를 포함한다. 또한, 회전 날개(142)는 도 4에 도시된 것처럼 굴착 교반 로드(100)의 인발시 말뚝(P)의 내주면에 의해 회전 날개(142)의 폐합이 용이하도록, 상방 내측을 향하여 경사지게 회전 날개(142)의 상측에 고정되는 가이드부재(144)를 포함한다.
회전 날개(142)는 말뚝(P)의 중공에 삽입시 날개 삽입홈(141a)의 내측에 폐합되어 있다가, 도 5에 도시된 것처럼 교반 스크류(120)가 지중에 삽입되는 방향으로 회전시 흙과의 마찰에 의해 날개 삽입홈(141a)의 외측으로 확장되고, 도 6에 도시된 것처럼 굴착 교반 로드(100)의 인발시 다시 말뚝(P)의 내주면에 의해 날개 삽입홈(141a)의 내측으로 폐합되는 구조이다. 따라서, 회전 날개부(140)는 별도의 유압장치 없이 확장 및 폐합이 가능한 구조이다.
도 7은 도 1에 도시된 굴착 교반 로드에 의한 시공 순서를 나타낸 단면도이다. 도 7을 참조하여 굴착 교반 로드에 의해 매입 말뚝을 시공하는 순서는 다음과 같다.
먼저, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이 상부오거(20)의 회전 및 하강에 따라 미리 천공된 구멍에 삽입된 말뚝(P)의 내측에 배치된 굴착 교반 로드(100)가 회전 및 하강하게 된다. 이때, 회전 날개부(140)가 말뚝(P)의 내측에 있기 때문에, 회전 날개(142)는 날개 삽입홈(141a) 내측으로 가압되어 최외각 교반 스크류(120)의 직경은 감소된 상태이다.
다음으로 도 3에서 설명한 것처럼 굴착 교반 로드(100)가 말뚝(P)의 하단 이하로 하강되어 지반을 천공하면, 회전 날개(142)의 하측에 고정된 하부 비트(143)가 지면을 깎으면서 발생되는 부하(마찰력)가 회전 날개(142)에 전달되고, 회전 날개(142)에 전달된 하부 비트(143)의 부하 작용에 의해 회전 날개(142)가 브라켓(141)의 외향으로 회전되면서 최외각 교반 스크류(120)의 직경을 확대시키고 그와 동시에 외향 회전된 회전 날개(142)에 의해 말뚝(P)을 박기 위한 굴착공이 천공된다(도 5 및 도 7의 (b) 참조).
이때, 도 7의 (c), (d)에 도시된 것처럼 굴착공을 천공하면서 로드 몸체(110)의 수직 유로(111)와 배출구(111a)를 통해 시멘트와 물이 혼합된 시멘트계 고화재 슬러리 등이 분사되며, 분사된 시멘트계 고화재 슬러리와 흙이 교반되어 확대 구근(E)이 형성된다.
참고로, 굴착 교반 로드(100)에 의해 형성된 확대 구근(E)의 범위는 다음 표 1과 같다.
말뚝 기초의 확대 구근의 범위 (단위: mm)
말뚝지름 D 확대구근 D'
φ400~φ600 D+150
φ700 이상 D+200
마지막으로, 도 7의 (d)에 도시된 것처럼 굴착 교반 로드(100)를 통해 굴착공의 천공과 확대 구근(E) 형성이 완료되면, 굴착공에 박혀 있는 말뚝(P) 내부로 굴착 교반 로드(100)를 인출시키기 위하여 상부오거(20)를 상승시키게 된다. 이때, 굴착 교반 로드(100)가 말뚝(P)의 하단 내측으로 압입되며, 말뚝(P)의 하단과 회전 날개부(140)의 상측에 고정된 가이드부재(144)의 경사의 마찰에 의해 회전 날개(142)가 날개 삽입홈(141a) 내측으로 가압되면서 도 6에 도시된 것처럼 최외각 교반 스크류(120)의 직경이 감소되면서 말뚝(P)으로 내삽되어 굴착 교반 로드(100)를 간편하게 인출할 수 있게 된다.
이렇게 본 고안의 실시예에 따르면, 타격이 아닌 회전력을 이용하는 굴착 교반 로드(100)를 사용하기 때문에 저소음, 저진동으로 시공할 수 있으며, 확장 가능한 회전 날개부(140)를 통해 말뚝(P)의 하부에 말뚝(P)의 외경보다 큰 외경을 가진 확대 구근(E)을 형성할 수 있으므로, 보다 확실한 선단 지지력을 얻을 수 있다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 고안의 실시예들은 본 고안의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 고안의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 고안의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 고안의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100...굴착 교반 로드 110...로드 몸체
120...교반 스크류 130...굴착 비트
140...회전 날개부 141...브라켓
142...회전 날개 143...하부 비트
144...가이드부재

Claims (6)

  1. 말뚝의 중공에 삽입되며, 상단이 굴착기의 회전력에 의해 회전되어 말뚝의 하부에 말뚝의 외경보다 큰 외경을 가진 확대 구근을 형성시키기 위한 굴착 교반 로드에 관한 것으로서,
    내측에 수직 유로가 형성되고, 하측에 상기 수직 유로와 연통된 배출구가 형성된 로드(rod) 형상의 로드 몸체;
    상기 로드 몸체의 외주면을 따라 나선형으로 배치되는 교반 스크류(screw);
    상기 교반 스크류의 하단에 결합되는 굴착 비트; 및
    상기 교반 스크류의 나선 방향과 평행하게 회전 가능하도록 상기 교반 스크류의 일측에서 힌지 결합하며, 상기 교반 스크류가 지중에 삽입되는 방향으로 회전시 흙과의 마찰에 의해 확장되고, 상기 굴착 교반 로드의 인발시 말뚝의 내주면에 의해 폐합되는 적어도 한 쌍 이상의 회전 날개부를 포함하되,
    상기 회전 날개부는,
    일측에 날개 삽입홈이 형성되며, 상기 교반 스크류의 나선 방향과 평행하게 상기 교반 스크류의 일측에 고정되는 브라켓; 및
    상기 브라켓의 일측과 회전 가능하도록 힌지 결합하며, 말뚝의 중공에 삽입시 상기 날개 삽입홈의 내측에 폐합되어 있다가, 상기 교반 스크류가 지중에 삽입되는 방향으로 회전시 흙과의 마찰에 의해 상기 날개 삽입홈의 외측으로 확장되고, 상기 굴착 교반 로드의 인발시 다시 말뚝의 내주면에 의해 상기 날개 삽입홈의 내측으로 폐합되는 회전 날개를 포함하고,
    상기 회전 날개는,
    상기 굴착 교반 로드의 인발시 말뚝의 내주면에 의해 상기 회전 날개의 폐합이 용이하도록, 상방 내측을 향하여 경사지게 상기 회전 날개의 상측에 고정되는 가이드부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착 교반 로드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 교반 스크류의 평면상 직경이 일정하지 않은 경우,
    상기 회전 날개부는, 상기 교반 스크류 중 평면상 직경이 가장 큰 위치에서 힌지 결합하는 것을 특징으로 하는 굴착 교반 로드.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 교반 스크류는 서로 마주되는 한 쌍이 대칭되도록 나선형으로 구비되고,
    상기 회전 날개부는 한 쌍이 상기 교반 스크류들의 동일한 평면 위치에서 대칭적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 굴착 교반 로드.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전 날개는,
    굴착시 흙과의 마찰력을 상기 회전 날개에 전달하기 위해, 상기 회전 날개의 하측에 수직 고정되는 하부 비트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착 교반 로드.
  6. 삭제
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