KR20060119048A - 와이어 브러시를 이용한 현장타설 말뚝 천공구의 슬라임제거장치 및 이를 이용한 슬라임 제거방법 - Google Patents

Abstract

굴착면에 쌓인 슬라임을 단시간에 효과적으로 제거할 수 있도록 이루어진 와이어 브러시를 이용한 현장타설 말뚝 천공구의 슬라임 제거장치 및 이를 이용한 슬라임 제거방법을 제공하기 위하여,

현장타설 말뚝의 시공을 위하여 굴착된 천공구 내부에 설치되고 일측단부는 천공구의 외부로 연장되는 양수관;

상기 양수관의 선단부에 설치되어 천공구 내부의 물과 슬라임을 양수관 외부로 배출시키는 양수펌프;

상기 양수펌프의 회전축에 고정되어 회전축과 함께 회전하면서 천공구에 적층되거나 바닥면에 붙은 슬라임에 직접적으로 운동에너지를 가하여 교란 및 탈리시키는 와이어 브러시;

상기 양수관을 통하여 배출되는 슬라임이 혼합된 물을 일시적으로 저장하여 슬라임은 침전시키고 물은 방류하는 침전조;

를 포함하는 와이어 브러시를 이용한 현장타설 말뚝 천공구의 슬라임 제거장치를 제공한다.

또한 본 발명은, 구조물의 기초로 사용되는 현장타설 말뚝의 시공을 위하여 지반에 소정의 직경과 깊이로 천공구를 굴착하는 단계;

상기 굴착된 천공구의 바닥면에 쌓이거나 부착된 슬라임에 직접적으로 운동에너지를 가하여 슬라임이 떨어지도록 하는 슬라임 탈리단계;

상기 탈리된 슬라임을 수중양수기 등으로 물과 함께 천공구 외부로 배출하는 슬라임 제거공정;

을 포함하는 와이어 브러시를 이용한 현장타설 말뚝 천공구의 슬라임 제거방법을 제공한다.

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Description

와이어 브러시를 이용한 현장타설 말뚝 천공구의 슬라임 제거장치 및 이를 이용한 슬라임 제거방법{APPARATUS AND METHOD FOR REMOVING SLIME THROUGH USING WIRE BRUSH IN BORE FOR CAST-IN-PLACE PILES}

도 1은 종래 기술에 의한 현장타설 말뚝 천공구의 슬라임 제거장치가 굴착된 천공구에 설치된 도면.

도 2는 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위하여 현장타설 말뚝을 시공하기 위하여 굴착된 천공구에 슬라임 제거장치가 설치된 도면.

도 3은 본 발명의 슬라임 제거장치의 주요부분을 나타내는 도면.

본 발명은 와이어 브러시를 이용한 현장타설 말뚝 천공구의 슬라임 제거장치 및 이를 이용한 슬라임 제거방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴착면에 쌓인 슬라임을 단시간에 효과적으로 제거할 수 있도록 이루어진 와이어 브러시를 이용한 현장타설 말뚝 천공구의 슬라임 제거장치 및 이를 이용한 슬라임 제거방법에 관한 것이다.

일반적으로 토목이나 건축물을 시공하기 위해서는 지반의 침하를 막기 위해 기초공사를 하게되는데, 이러한 기초공사 중에서 가장 보편적으로 사용되는 것이 말뚝기초를 설치하는 방법이다.

말뚝기초는 공장에서 제작된 강관말뚝이나 콘크리트말뚝과 같은 기성말뚝을 현장에서 항타장비 등을 이용하여 지중에 설치하는 항타말뚝과, 지반을 미리 굴착하고 그 속에 철근망을 삽입한 후, 콘크리트를 타설하는 현장타설 말뚝으로 크게 나뉠 수 있다.

항타말뚝과 현장타설 말뚝은 시공현장의 지반상태 및 작업여건에 따라서 그에 적합한 것을 선택하여 시공하게되며, 근래에는 구조물이 고층화 및 대형화 되어감에 따라 기초공사시 환경공해 및 근접건물의 피해를 최소화하기 위해 소음??진동이 없는 현장타설 말뚝의 사용이 증가하고 있다.

이와 같은 구조물의 기초로 사용되는 현장타설 말뚝을 시공하기 위해서는, 먼저 지반에 소정의 직경과 길이로 천공구를 뚫은 다음, 천공구의 하부에 쌓인 슬라임(Slime)을 제거한 후, 수중콘크리트를 타설하여 양생하면 하나의 현장타설 말뚝이 설치된다.

상기 슬라임은 지반을 굴착하면서 발생되는 토사와 돌조각이 물과 뒤섞여 천공구의 바닥면에 쌓이게되는 퇴적물로서, 이를 제거하지 않고 천공구에 콘크리트를 타설하여 말뚝을 시공하면, 말뚝의 지지력이 약화되어 건축물의 하부기초가 부실해진다.

이러한 현장타설 말뚝의 지지력 약화는 슬라임의 두께가 두꺼울수록, 현장타설 말뚝의 길이가 짧을수록 더욱 커지게 된다.

따라서 천공구의 굴착이 완료되면, 반드시 슬라임 제거작업을 행하게 되는데, 천공구에 대한 슬라임 제거작업을 빠르게 할 수 있으면 그만큼 공사기간을 단축할 수 있게된다. 그리고 이러한 하나의 천공구에 대한 굴착, 슬라임 제거, 콘크리트타설 작업은 천공구 굴착 당일에 모두 이루어지는 것이 바람직하다.

천공구의 슬라임 제거방법으로는 에어리프트 펌프방식, 워터제트 방식, 제트 석션(Suction)방식, 약액방식 등이 있으며, 실질적으로 현장에서는 가장 많이 이용되는 방식으로는 에어리프트 펌프방식이 사용되고 있다.

상기 에어리프트 펌프방식은 도 1에 도시된 바와 같이, 지중에 천공된 천공구(100)의 바닥면(100)으로 컴프레셔(200)를 통하여 고압공기를 불어넣어 천공구(100)의 하부에 침전된 슬라임(S)을 부상시켜 천공구(100) 내부의 물(300)과 혼합시킨 다음, 양수펌프(400)를 가동시켜 슬라임이 혼합된 물(300)을 양수관(500)을 통하여 천공구(100) 외부로 배출시켜 침전조(600)에 투입시키고, 이 침전조(600)에서 슬라임은 침전시키고 물은 방류하는 방식으로 슬라임을 제거한다.

그러나 대부분의 경우 천공구(100)의 바닥면(110)은 평탄치 않고 요철면으로 형성되므로, 요철면으로 형성된 바닥면(110)의 슬라임을 제거하려면 보다 많은 시간이 소요되고, 또 완벽하게 제거하기가 쉽지 않다.

특히, 지반의 형태가 안산암 계통의 풍암, 연암일 경우에는, 천공구(100) 굴착과정에서 천공장비의 비트에 의해 지반이 바위로서의 성질을 상실하여 점착력이 높은 점토성 성질을 가지게되므로 천공구(100)의 바닥면(110)에 붙어 쉽게 제거되지 않는 경우가 발생한다.

이런 경우에는 슬라임 제거에 더욱 더 많은 시간이 소요되고, 천공구(100) 내부로 별도의 청수(맑은 물)를 투입하고서 슬라임을 제거해야 된다.

그리고 천공구(100)의 바닥면(110)의 상태를 확인하는 것은 매우 힘든 작업으로서, 통상적으로 끈에 철근을 매달아 철근을 천공구(100)의 바닥면(110)까지 내려보내 철근의 선단부가 바닥면(110)에 접촉되면서 끈을 타고 돌아오는 반사감각을 이용하여 천공구(100)의 바닥면 상태를 검측하고서, 상기와 같이 그에 맞는 슬라임 제거방법으로 슬라임을 제거하게 된다.

그러나 상기와 같은 슬라임 제거방법은 고압 컴프레셔(200) 장비가 필수적으로 필요하며, 또 천공구(100)의 바닥면(110)의 상태를 별도로 확인하는 작업을 거친 후, 바닥면(110)의 상태에 따라서 그에 적합한 방법으로 슬라임(S)을 제거해야되므로 슬라임 제거에 많은 시간이 소요된다.

또한 천공구(100)의 바닥면(110)의 요철이 심하거나, 지반의 형태가 안산암 계통으로 이루어진 경우에는 바닥면의 슬라임을 제거하기 매우 어려우며 이를 완전히 제거하기 위해서는 많은 시간이 소요된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 현장타설 말뚝의 시공을 위하여 천공구에 쌓인 슬라임을 천공구의 바닥면의 상태와 지반의 종류와 상관없이 단시간에 효율적으로 제거할 수 있는 와이어 브러시를 이용한 현장타설 말뚝 천공구의 슬라임 제거장치 및 이를 이용한 슬라임 제거방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 제안하는 와이어 브러시를 이용한 현장타설 말뚝 천공구의 슬라임 제거장치는,

현장타설 말뚝의 시공을 위하여 굴착된 천공구 내부에 설치되고 일측단부는 천공구의 외부로 연장되는 양수관;

상기 양수관의 선단부에 설치되어 천공구 내부의 물과 슬라임을 양수관 외부로 배출시키는 양수펌프;

상기 양수펌프의 회전축에 고정되어 회전축과 함께 회전하면서 천공구에 적층되거나 바닥면에 붙은 슬라임에 직접적으로 운동에너지를 가하여 교란 및 탈리시키는 와이어 브러시;

상기 양수관을 통하여 배출되는 슬라임이 혼합된 물을 일시적으로 저장하여 슬라임은 침전시키고 물은 방류하는 침전조;

를 포함하는 와이어 브러시를 이용한 현장타설 말뚝 천공구의 슬라임 제거장치를 제공한다.

상기 와이어 브러시는 외측면으로 경사지게 설치되며, 소정의 탄성력과 복원력을 갖는 다수의 금속선으로 이루어진다.

또한 본 발명은, 구조물의 기초로 사용되는 현장타설 말뚝의 시공을 위하여 지반에 소정의 직경과 깊이로 천공구를 굴착하는 단계;

상기 굴착된 천공구의 바닥면에 쌓이거나 부착된 슬라임에 직접적으로 운동에너지를 가하여 슬라임이 떨어지도록 하는 슬라임 탈리단계;

상기 탈리된 슬라임을 수중양수기 등으로 물과 함께 천공구 외부로 배출하는 슬라임 제거공정;

을 포함하는 와이어 브러시를 이용한 현장타설 말뚝 천공구의 슬라임 제거방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위하여 현장타설 말뚝을 시공하기 위하여 굴착된 천공구에 슬라임 제거장치가 설치된 도면이고, 도 3은 본 발명의 슬라임 제거장치의 주요부분을 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 슬라임 제거장치는, 토목 구조물이나 건축물을 시공할 때, 지반의 침하를 막기 위한 기초공사로서 말뚝기초를 현장에서 설치하기 위하여 적용되는 것으로서, 먼저 구조물이이나 건축물이 설치될 지반에 다수의 천공구(100)를 굴착한다.

상기 천공구(100)의 굴착은 구조물이나 건축물의 규모 및 하중, 그리고 지반의 구조에 따라서 지반에 소정의 간격과 깊이로 천공구(100)를 굴착한다.

천공구(100)의 굴착은 통상적으로 사용되는 케이싱 오가(미도시) 등을 이용하여 굴착할 수 있으며, 이러한 굴착시 배토되는 토사 등은 케이싱 오가에 장착된 케이싱 로드장치에 의하여 천공구(100) 외부로 배출된다.

이렇게 천공구(100)의 굴착이 완료되면, 천공구(100) 내부는 일정 높이까지 지하수 등이 유입되어 물(300)이 채워지고, 천공구(100)의 바닥면(110)에는 지반을 굴착하면서 발생되는 토사와 돌조각 등으로 이루어진 슬라임(S)이 퇴적된다.

이러한 슬라임(S)은 천공구(100)의 천공이 완료된 후, 곧바로 장비를 설치하여 제거하야야 되는데, 대부분의 경우 천공구(100)의 바닥면(110)은 평탄하지 않고 요철면으로 이루어지므로, 이 요철면의 슬라임을 제거하는데 많은 시간이 소요됨은 물론, 완전히 제거하기가 쉽지 않으며, 슬라임(S)이 점착력이 높은 점토 성질을 가질 경우 더욱 어렵다.

본 발명은 이와 같은 슬라임을 빠르게 간단하게 제거할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 그러한 것을 위하여 천공구(100)에는 양수펌프(400)가 장착된 양수관(500)을 설치하고, 상기 양수펌프(400)의 외측으로는 이 양수펌프(400)의 회전으로 함께 회전하면서 천공구(100)의 바닥면에 쌓이거나 달라붙은 슬라임(S)에 직접적으로 운동에너지를 가하여 슬라임(S)을 교란 및 탈리시키는 와이어 브러시(W)가 제공된다.

상기 양수관(500)은 일측단이 천공구(100)의 바닥면(110)과 근접된 상태로 위치하는 양수펌프(400)와 연결되고, 타측단은 천공구(100)의 외부로 연장되어 침전조(600)와 연결된다. 침전조(600)에서는 양수관(500)을 통하여 혼합 배출되는 물(300)과 슬라임(S)을 일시적으로 저장하여 슬라임(S)은 침전시키고 물(300)은 방류한다.

상기 양수펌프(400)는 천공구(100) 내부의 물(300)과 슬라임(S)을 흡입하여 양수관(500)을 통하여 천공구(100) 외부로 배출시키는 것으로서, 모터(410)와, 이 모터(410)의 회전축(420)에 연결되어 유체를 양수관(500)으로 배출시키는 임펠러 (430)로 이루어진 통상적인 수중펌프로 이루어질 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 슬라임(S)을 제거하는 와이어 브러시(W)의 설치를 위하여, 양수펌프(400)의 회전축(420) 단부에는 양수펌프(400)의 외측으로 연장되는 연장부(440)가 연결되고, 이 연장부(440)의 단부에는 고정부(450)가 고정되며, 이 고정부(450)에는 와이어 브러시(W)가 고정 설치된다.

상기 와이어 브러시(W)는 양수펌프(400)의 모터(410)와 함께 회전하면서 슬라임(S)과 직접적으로 접촉하므로, 천공구(100)의 바닥면(110)의 요철이 심하거나 슬라임(S)이 점착력이 높은 점토성 성질을 가질 경우라도, 이를 바닥면(110)으로부터 쉽게 이탈시킬 수 있어 슬라임의 제거작업을 빠르고 완벽하게 할 수 있다.

상기 와이어 브러시(W)는 소정의 굵기를 갖는 여러가닥의 금속선들로 이루어질 수 있으며, 용접 등과 같은 통상적인 방법으로 고정부(450)에 고정할 수 있다.

이러한 와이어 브러시(W)는 슬라임(S)과의 접촉면적을 보다 넓게 할 수 있도록 외측면 경사방향으로 고정되며, 바닥면(110)의 요철이 심할 경우라고 와이어 브러시(W)가 접촉되어 슬라임(S)을 완전하게 제거할 수 있도록 소정의 탄성력과 복원력을 갖는 금속선으로 이루어진다.

이와 같이 양수펌프(400)에 장착된 와이어 브러시(W)는 모터(410)의 구동과 함께 회전하면서 천공구(100)의 바닥면(110)에 쌓이거나 낀 슬라임(S)과 직접 접촉하여 탈리시키므로, 종래의 컴프레셔의 압축공기를 이용하여 슬라임을 탈리시키는 것보다 더욱 빠르고 완벽하게 슬라임(S)을 제거할 수 있으며, 이와 아울러 설치 및 이동이 어렵고 많은 소음을 발생하는 컴프레셔가 필요없다.

상기와 같은 본 발명의 천공구 슬라임 제거장치를 이용하여 천공구의 슬라임을 제거하려면, 먼저 구조물의 기초로 사용되는 현장타설 말뚝의 시공을 위하여 지반에 천공구(100)를 굴착한다.

이와 같은 천공구(100)가 굴착되면, 굴착장비를 다른 천공구를 굴착할 장소로 이동시키고, 굴착된 천공구(100)에 쌓인 슬라임(S)의 제거를 위하여 천공구(100)에 상기와 같은 본 발명의 천공장비를 설치한다. 이때 양수펌프(400)는 와이어 브러시(W)의 단부가 찬공구(100)의 바닥면(110)에 닿도록 설치할 수도 있고, 와이어 브러시(W)가 바닥면(110)에서 약간의 간격을 유지한 상태로 띄워 설치한 후, 양수펌프(400)가 구동하면 이 양수펌프(400)를 하부로 이동시켜 와이어 브러시(W)가 천공구(100)의 바닥면(110)에 충분히 접촉될 수 있도록 할 수도 있다.

상기와 같은 상태에서 양수펌프(400)를 작동시키면, 모터(410)의 구동으로 회전축(420)이 회전하면서 임펠러(430) 및 와이어 브러시(W)도 함께 회전하며, 이때 와이어 브러시(W)의 회전으로 천공구(100)의 바닥면(110)에 쌓인 슬라임(S)을 탈리시키거나 교란시켜 물(300)에 섞는다.

그리고 이러한 물(300)은 임펠러(430)에 의하여 흡입되어 양수관(500)을 통하여 침전조(600)로 배출되어 일시 저장된 후, 이 침전조(600)에서 슬라임(S)은 침전시키고 물(300)은 방류하는 방식으로 천공구(100) 내부의 슬라임(S)을 제거한다.

이렇게 하나의 천공구에 대하여 슬라임 제거작업이 완료되면, 천공구(100)에서 슬라임 제거장치를 철거한 다음, 이 천공구(100)에 수중콘크리트를 타설하여 양 생하면 하나의 현장타설 말뚝의 설치가 완료된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 와이어 브러시를 이용한 현장타설 말뚝 천공구의 슬라임 제거장치 및 이를 이용한 슬라임 제거방법은, 양수펌프에 설치된 와이어 브러시가 천공구의 바닥면에 쌓이거나 바닥의 요철면에 낀 슬라임과 직접 접촉하여 탈리시키므로, 슬라임의 제거를 빠르고 완벽하게 할 수 있다.

또한 종래의 슬라임을 제거장치를 구성하는 컴프레셔가 필요없으므로 슬라임 제거장비의 설치 및 이동을 간단하고 용이하게 할 수 있어 공기단축과 공사비를 절감할 수 있다.

Claims (4)

1. 현장타설 말뚝의 시공을 위하여 굴착된 천공구 내부에 설치되고 일측단부는 천공구의 외부로 연장되는 양수관;

   상기 양수관의 선단부에 설치되어 천공구 내부의 물과 슬라임을 양수관 외부로 배출시키는 양수펌프;

   상기 양수펌프의 회전축에 고정되어 회전축과 함께 회전하면서 천공구에 적층되거나 바닥면에 붙은 슬라임에 직접적으로 운동에너지를 가하여 교란 및 탈리시키는 와이어 브러시;

   상기 양수관을 통하여 배출되는 슬라임이 혼합된 물을 일시적으로 저장하여 슬라임은 침전시키고 물은 방류하는 침전조;

   를 포함하는 와이어 브러시를 이용한 현장타설 말뚝 천공구의 슬라임 제거장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 와이어 브러시는 외측면으로 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 와이어 브러시를 이용한 현장타설 말뚝 천공구의 슬라임 제거장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 와이어 브러시는 소정의 탄성력과 복원력을 갖는 다수의 금속선으로 이루어진 것을 특징으로 하는 와이어 브러시를 이용한 현장타설 말뚝 천공구의 슬라임 제거장치.
4. 구조물의 기초로 사용되는 현장타설 말뚝의 시공을 위하여 지반에 소정의 직경과 깊이로 천공구를 굴착하는 단계;

   상기 굴착된 천공구의 바닥면에 쌓이거나 부착된 슬라임에 직접적으로 운동에너지를 가하여 슬라임이 떨어지도록 하는 슬라임 탈리단계;

   상기 탈리된 슬라임을 수중양수기 등으로 물과 함께 천공구 외부로 배출하는 슬라임 제거공정;

   을 포함하는 와이어 브러시를 이용한 현장타설 말뚝 천공구의 슬라임 제거방법.

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