KR20080092010A

KR20080092010A - 토목공사용 파일

Info

Publication number: KR20080092010A
Application number: KR1020070035262A
Authority: KR
Inventors: 이정재; 정영훈
Original assignee: 만수건설(주)
Priority date: 2007-04-10
Filing date: 2007-04-10
Publication date: 2008-10-15

Abstract

본 발명은 연약지반에서 주로 사용되는 토목공사용 파일과, 이 파일을 지면에 밖을 수 있도록 된 파일시공장치 및 이를 이용한 파일시공방법에 관한 것으로, 시공장치에 구비된 시공유닛을 이용하여 하단에 블레이드가 구비된 파일을 회전시킴과 동시에, 파일의 내부에 고압의 에어를 공급하여 파일 하단부로 배출되도록 하므로써, 파일의 하단 주위의 흙을 밀어내어, 파일이 용이하게 지면을 파고들어 박히게 되고, 파일을 시공하는 도중에 소음과 진동이 거의 발생되지 않게 되는 장점이 있다.

Description

토목공사용 파일과 파일시공장치 및 이를 이용한 파일시공방법{ Pile and piling machine and piling method thereof}

도 1은 본 발명에 따른 토목공사용 파일의 측단면도,

도 2는 본 발명에 따른 토목공사용 파일의 분해상태를 도시한 측단면도,

도 3은 본 발명에 따른 토목공사용 파일의 저면사시도,

도 4는 본 발명에 따른 토목공사용 파일의 저면도,

도 5는 본 발명에 따른 파일시공장치를 도시한 구성도,

도 6은 본 발명에 따른 파일시공장치의 사용상태를 도시한 구성도,

도 7은 본 발명에 따른 토목공사용 파일과 파일시공장치를 이용한 파일시공방법을 도시한 참고도,

도 8은 본 발명에 따른 토목공사용 파일의 변형예를 도시한 참고도,

도 9는 본 발명에 따른 토목공사용 파일의 변형예를 도시한 또다른 참고도,

도 10은 본 발명에 따른 토목공사용 파일의 제2 실시예를 도시한 측단면도,

도 11은 도 10에 도시한 토목공사용 파일의 시공에 사용되는 파일시공장치를 도시한 구성도,

도 12는 본 발명에 따른 토목공사용 파일의 제2 실시예에 따른 변형예를 도 시한 참고도,

도 13은 본 발명에 따른 토목공사용 파일의 제3 실시예를 도시한 측단면도,

도 14는 도 13에 도시한 토목공사용 파일의 시공에 사용되는 파일시공장치를 도시한 구성도,

도 15는 본 발명에 따른 토목공사용 파일의 제3 실시예에 따른 변형예를 도시한 참고도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100; 파일, 110; 파일본체,

120; 지지판, 121; 관통공,

130; 블레이드, 140; 상부블록,

141; 관통공, 200; 본체,

300; 리더, 400; 시공유닛,

410; 승강대, 420; 회전블록,

430; 결합유닛 440; 구동장치,

450; 에어주입블록, 460; 에어펌프.

본 발명은 연약지반에서 주로 사용되는 토목공사용 파일과 파일시공장치 및 이를 이용한 파일시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 토목 기초공사 단계에는 지면에 여러개의 파일을 박아 구조물을 지지할 수 있도록 하는 공사가 행해진다.

이와같은 기초공사에 사용되는 파일은 상하단이 PHC로 대표되는 콘크리트 파일이나, 강관파일, H빔 등이 주로 사용되며, 콘크리트 파일이나 강관파일은 상하단이 개방된 원통형으로 이루어진다.

이러한 파일을 지면에 박는 방법으로는 항타기를 이용하여 파일을 땅에 때려서 박는 타설시공법과, 오거를 이용하여 굴착된 파일공에 파일을 삽입한 후 항타기로 파일을 때리는 경타과정을 거쳐 고정하는 굴착시공법 등이 소개되어 있다. 이때, 굴착시공법은 타설시공법에 비해 파일을 약하게 때리므로, 타설시공법에 비해 소음 및 진동발생이 적은 특징이 있다.

한편, 최근들어, 소음 및 진동발생에 대한 인식이 높아져 감에 따라, 소음과 진동을 더욱 줄일 수 있는 다양한 방법이 강구되고 있다.

그러나, 종래의 파일시공방법은 강도에는 차이가 있으나, 모두 파일을 가격하야 하므로, 소음과 진동발생을 줄이는데는 한계가 있었다. 특히, 굴착시공방법의 경우, 미리 파일공을 굴착한 후 파일을 박게 되므로, 공정수가 늘어 시공시간이 길어지는 문제점이 있었다.

한편, 지반은 단단하기에 따라 단단한 경질지반과 무른 연약지반으로 나뉘는 데, 연약지반의 경우 흙에 모래나 뻘 흙 등이 섞여있으므로, 경질지반에 비해 굴착이나 파일을 박는 것이 쉬운 특징이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 소음이나 진동의 발생을 최소화 할 수 있는 파일시공 방법과 이를 위한 토목공사용 파일과 파일시공장치 및 이를 이용한 파일시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파일은, 상하단이 개방된 원통형으로 이루어진 파일본체와; 상하면을 관통하는 배기공이 형성되며 파일본체의 하단에 결합되는 지지판과; 기단에서 선단부로 갈수록 상하 폭이 좁아지도록 구성되며, 기단부가 지지판의 중심부를 향하도록 지지판의 하측면에 방사방향으로 구비된 복수개의 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조로 되어있다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1내지 도 4에 의하면, 본 발명에 따른 토목공사용 파일(100)은 상하단이 개방된 원통형으로 이루어진 파일본체(110)와, 파일본체(110)의 하단에 결합되는 지지판(120)과, 이 지지판(120)의 하측면에 구비된 복수개의 블레이드(130)로 구성된다.

상기 파일본체(110)는 강관파일이나 PHC파일을 이용한다.

상기 지지판(120)은 파일본체(110)의 외경과 동일한 지름을 갖는 원형 금속판으로 이루어지며, 중앙에는 상하를 관통하는 배기공(121)이 형성된 것으로, 상면에는 상측으로 돌출되어 상기 파일본체(110)의 하단 내부로 끼워지는 복수개의 보조패널(122)이 구비된다. 이 보조패널(122)은 삼각형의 금속판을 지지판(120)의 상면에 방사방향으로 용접결합하여 구성된 것으로, 둘레면에는 나사결합공(123)이 형성되어 파일본체(110)의 하단 내주면에 밀착된다.

이때, 파일본체(110)의 하단 둘레부에는 보조패널(122)의 나사결합공(123)에 대응되도록 관통공(111)이 형성되어, 이 관통공(111)을 관통하여 보조패널(122)의 나사결합공(123)에 결합되는 볼트(124)를 이용하여, 지지판(120)을 파일본체(110)의 하단에 고정할 있다.

상기 블레이드(130)는 기단에서 선단부로 갈수록 상하 폭이 좁아지는 이등변 삼각형의 철판을 거꾸로 뒤집어 놓은 형태로 이루어지며, 기단부가 지지판(120)의 중심부를 향하도록 지지판(120)의 하측면에 용접결합된다. 이때, 이 블레이드(130)는 3개로 이루어지며, 지지판(120)을 하측에서 볼 때, 상호 120도 각도를 이루도록 방사방향으로 배치된다.

그리고, 이와같이 구성된 파일(100)을 지면에 시공하는 파일시공장치는 도5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 와이어(210)를 풀거나 감을 수 있는 권취기(220)가 구비된 본체(200)와, 이 본체(200)에 구비되며 지면에 수직으로 설치되는 리 더(300)와, 이 리더(300)에 승강가능하게 장착되어 권취기(220)의 와이어(210)에 연결되어 권취기(220)의 작동에 따라 승강되는 시공유닛(400)으로 구성된다.

상기 시공유닛(400)은, 리더(300)에 승강가능하게 장착되며 권취기(220)의 와이어(210)에 연결되어 본체(200)에 의해 승강되는 승강대(410)와, 이 승강대(410)의 하측면에 회전가능하게 장착된 회전블록(420)과, 이 회전블록(420)의 하측에 구비되며 파일(100)의 상단에 탈착가능하게 결합되는 결합유닛(430)과, 결합유닛(430)의 하측에 연결되어 회전블록(420)을 회전시키는 구동장치(440)와, 하측으로 개방된 에어주입구(451)가 형성되며 회전블록(420)에 구비되어 결합유닛(430)에 결합되는 파일(100)의 상단에 기밀하게 연결되는 에어주입블록(450)과, 이 에어주입블록(450)에 연결되는 에어펌프(460)로 이루어진다.

상기 결합유닛(430)은 파일본체(110)의 상단 외주면을 물어 고정할 수 있도록 된 척을 이용하는 것으로, 오일라인(431)을 통해 본체(200)에 구비된 유압펌프(432)에 연결되어, 유압펌프(432)에서 공급되는 고압의 오일에 의해 작동된다. 상기 구동장치(440)는 승강대(410)의 내부에 구비되며 유압펌프(432)에 연결된 유압모터를 이용하는 것으로, 그 구동축(441)이 회전블록(420)에 연결되어 회전블록(420)을 회전시킨다.

상기 에어주입블록(450)은 원통형으로 구성되어 파일(100)의 상단 즉, 파일본체(110)의 상단 내부에 삽입되는 것으로, 둘레부에 패킹(452)이 구비되어 파일본체(110)의 내주면과의 사이에 기밀성을 유지할 수 있도록 구성된다.

상기 에어펌프(460)는 에어호스(461)를 통해 에어주입블록(450)의 에어주입 구(451)에 연결되어, 에어주입구(541)를 통해 파일(100)의 내부에 고압의 에어를 주입할 수 있도록 구성된다. 이때, 에어주입블록(450)은 파일본체(110)의 상단에 기밀하게 연결되어, 파일본체(110)의 상단과 에어주입블록(450)의 사이로는 에어가 새어나갈 수 없으므로, 파일(100)의 내부로 주입된 고압의 에어는 지지판(120)의 배기공(121)을 통해 파일(100)의 하측 즉, 블레이드(130)의 둘레부로 배출된다.

이와같이 구성된 토목공사용 파일 및 파일시공장치를 이용한 파일시공방법을 도 7에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

우선, 상기 파일(100)을 정해진 위치에 세팅한 후, 시공유닛(400)의 결합유닛(430)을 파일(100)의 상단에 결합하면, 에어주입블록(450)이 파일본체(110)의 상단에 삽입되어 기밀하게 연결된다(도 7의 a). 그리고, 시공유닛(400)을 하강시켜 파일(100)의 하단이 지면(10)에 밀착되도록 한 상태에서, 에어펌프(460)를 이용하여 파일(100)의 내부에 고압의 에어를 공급함과 동시에, 구동장치(440)로 결합유닛(430)을 회전시킨다(도 7의 b).

이와같이, 파일(100)의 내부에 에어를 주입하면, 이 에어는 지지판(120)의 배기공(121)을 통해 블레이드(130)의 둘레부로 배출되어, 파일(100) 하단 둘레부의 흙을 외측으로 밀어냄과 동시에 흙의 입자사이로 스며들어 흙 입자의 결합력을 약화시킨다. 따라서, 파일본체(110)와 함께 회전하는 블레이드(130)가 결합력이 약해진 흙사이로 파고들어가 흙을 외측으로 용이하게 밀어내고, 이에따라 파일(100)이 지면(10)을 파고들어가 박히게 된다(도 7의 c). 이때, 파일(100)은 파일(100)의 자중과, 시공유닛(400)의 무게에 의해 하측으로 가압되므로, 원활하게 지면(10)을 파고 들어가게 된다.

그리고, 파일(100)의 하단이 경질지반에 닿아 견고하게 고정되면, 시공장치의 시공유닛(400)을 분리한 후, 지면(10)으로 노출된 파일(100)의 상단부분을 일정한 높이로 잘라내어 시공을 완료할 수 있다.

이러한 토목공사용 파일과 파일시공장치 및 파일시공방법에 의하면, 하단에 블레이드(130)가 구비된 파일(100)을 회전시킴과 동시에, 파일(100)의 내부에 고압의 에어를 주입하여, 파일(100)의 하단에 형성된 배기공(121)을 통해 파일(100)의 하단으로 고압의 에어가 배출도록 하므로써, 파일(100)이 지면을 파고들어 박히도록 한다.

따라서, 파일(100)을 지면에 때려박는 종래의 파일시공방법과 달리, 소음과 진동이 거의 발생되지 않게 되는 장점이 있다.

특히, 연약지반에 파일(100)을 박을 때, 더욱 효율적으로 사용할 수 있다.

또한, 상기 블레이드(130)가 회전하면서 지면(10)을 파고 들어가므로, 땅속에 사이즈가 작은 돌과 같은 단단한 물체가 있을 경우, 이 물체를 파쇄하거나 바깥쪽으로 밀어낼 수 있어서, 파일시공작업이 원활하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.

그리고, 상기 블레이드(130)는 지지판(120)의 외부로 갈수록 상하 폭이 좁아지는 삼각형으로 구성되어 지지판(120)의 하측면에 방사방향으로 배치되므로, 파 일(100)의 회전시 흙을 외측으로 밀어내면서 지면(10)을 효율적으로 파고들 수 있는 장점이 있다.

본 실시예의 경우, 상기 지지판(120)의 배기공(121)은 지지판(120)의 중앙부에 형성되었으나, 도 8에 도시한 바와 같이, 배기공(121)이 다수개로 이루어져, 지지판(120)에 일정한 분포로 분산형성되는 것도 가능하다. 또한, 본 실시예의 경우, 상기 지지판(120)은 상면에 보조패널(122)이 구비되어, 이 보조패널(122)에 결합되는 볼트(124)를 이용하여 지지판(120)을 파일본체(110)의 하단에 결합하도록 구성되었으나, 도 9에 도시한 바와 같이, 지지판(120)을 상하로 관통하는 볼트(124)를 이용하여 지지판(120)을 직접 파일본체(110)의 하단에 고정하는 것도 가능하다.

도 10과 도 11은 본 발명에 따른 다른 실시에를 도시한 것으로, 파일본체(110)의 상단에는 상부블록(140)이 더 구비된다.

이 상부블록(140)은 중앙부에 상하면을 관통하는 관통공(141)이 형성된 것으로, 파일본체(110)의 상단둘레면을 관통하는 볼트(145)에 의해 파일본체(110)의 상단에 고정된다.

그리고, 상기 상부블록(140)과 시공유닛(400)의 결합유닛(430)에는, 상호 대응되는 형상의 오목홈(142)과 걸림턱(433)이 각각 형성되어, 시공유닛(400)을 파일(100)의 상단에 결합할 때, 오목홈(142)과 걸림턱(433)이 상호 맞물려 시공블록이 파일(100)의 상단에 견고하게 결합된다.

또한, 상기 에어주입블록(450)은 저면에 패킹(452)이 구비되어 상부블록(140)의 상면에 기밀하게 밀착되며, 이 에어주입블록(450)에 형성된 에어주입구(451)는 상부블록(140)의 관통공(141)과 상호 연통되어, 파일(100)의 내부로 고압의 에어를 공급할 수 있다.

따라서, 시공유닛(400)을 파일(100)상단에 결합하면, 에어주입블록(450)의 하단이 상부블록(140) 상면에 기밀하게 밀착되어, 상부블록(140)의 관통공(141)을 통해 파일(100)의 내부에 고압의 에어를 주입할 수 있다.

이와같이 구성된 토목공사용 파일 및 파일시공장치는, 상기 상부블록(140)과 시공유닛(400)의 결합유닛(430)에는, 상호 대응되는 형상의 오목홈(142)과 걸림턱(433)이 각각 형성되어, 시공유닛(400)이 파일(100)에 견고하게 결합되므로, 파일시공시 결합유닛(430)과 파일(100)의 결합부에서 슬립이 발생되어 결합유닛(430)이 헛돌게 되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

본 실시예의 경우, 상기 상부블록(140)에 오목홈(142)을 형성하고, 시공유닛(400)의 결합유닛(430)에 걸림턱(433)을 형성하였으나, 필요에 따라, 도 12에 도시한 바와 같이, 상부블록(140)에 걸림턱(143)을 형성하고, 시공유닛(400)의 결합유닛(430)에 이에 대응되는 오목홈(434)을 형성하는 것도 가능하다.

도 13과 도 14는 본 발명에 따른 제3 실시예를 도시한 것으로, 상기 상부블 록(140)의 상면에는 외주면에 나사산(144a)이 형성된 원통형의 연장부(144)가 구비되며, 상기 결합유닛(430)은 하단이 개방되어 상부블록의 외주면에 결합되는 원통체로 구성되며, 이 결합유닛(430)의 내주면에는 연장부의 나사산(144a)과 맞물리는 나사산(435)이 형성된다.

따라서, 결합유닛(430)을 파일(100)의 상단에 일치시킨 후, 구동장치(440)로 결합유닛(430)을 회전시키면, 결합유닛(430)과 상부블록(140)의 나사산(144a,435)이 상호 맞물려 결합유닛(430)과 파일(100)이 상호 결합, 고정된다. 그리고, 상기 구동장치(440)로 결합유닛(430)을 반대방향으로 회전시켜 결합유닛(430)과 파일(100)의 결합을 해제할 수 있다.

이와같이 구성된 토목공사용 파일과 파일시공장치는, 결합유닛(430)의 구성이 간단할 뿐 아니라, 결함수단을 회전시키는 것만으로 파일(100)과 결합유닛(430)을 상호 결합 또는 결합해제시킬 수 있어서, 제어가 간단한 장점이 있다.

한편, 상기 파일본체(110)가 콘크리트 재질의 PHC 파일로 이루어진 경우, 본 실시예와 같이, 상기 상부블록(140)의 외주면에 나사산(144a)을 형성하는 것이 바람직하지만, 파일본체(110)가 강관파일로 이루어진 경우, 별도의 상부블록(140)을 이용하지 않고, 도 15에 도시한 바와 같이, 파일본체(110)의 상단 외주면에 직접 나사산(144a)을 형성하는 것도 가능하다.

또한, 파일본체(110) 또는 상부블록(140)의 연장부 내주면에 나사산(144a)을 형성하고, 이에 대응되는 나사산(435)을 상기 에어주입블록(450)의 외주면에 형성하여 결합유닛(430)을 구성하는 것도 가능하다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 토목공사용 파일과 파일시공장치 및 이를 이용한 파일시공방법은 파일시공장치의 결합유닛(430)을 이용하여, 하단에 블레이드(130)가 구비된 파일(100)을 회전시킴과 동시에, 에어펌프(460)를 이용하여 파일(100)의 내부에 고압의 공기를 공급하여, 지지판(120)의 배기공(121)을 통해 블레이드(130)의 둘레부로 고압의 에어가 배출되도록 하므로, 파일(100)이 용이하게 지면(10)을 파고들어 박히게 되며, 파일(100)을 시공하는 도중에 소음과 진동이 거의 발생되지 않게 되는 장점이 있다.

Claims

상하단이 개방된 원통형으로 이루어진 파일본체(110)와;

상하면을 관통하는 배기공(121)이 형성되며 파일본체(110)의 하단에 결합되는 지지판(120)과;

기단에서 선단부로 갈수록 상하 폭이 좁아지도록 구성되며, 기단부가 지지판(120)의 중심부를 향하도록 지지판(120)의 하측면에 방사방향으로 구비된 복수개의 블레이드(130)를 포함하는 것을 특징으로 토목공사용 파일.
제 1항에 있어서, 상기 지지판(120)은 상측으로 돌출되어 상기 파일본체(110)의 하단 내부로 끼워지는 복수개의 보조패널(122)이 상면에 구비되어, 파일본체(110)의 하단을 관통하여 보조패널(122)에 결합되는 볼트(124)에 의해, 지지판(120)이 파일본체(110)의 하단에 고정되는 것을 특징으로 하는 토목공사용 파일.
제 1항에 있어서, 상하면을 관통하는 관통공(141)이 형성되며 상기 파일본체(110)의 상단에 구비되어 파일시공장치의 시공유닛(400)이 결합되는 상부블록(140)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토목공사용 파일.
와이어(210)를 감거나 풀 수 있는 권취기(220)가 구비된 본체(200)와;

이 본체(200)에 구비되며 지면(10)에 수직으로 설치되는 리더(300)와;

리더(300)에 승강가능하게 장착되며 권취기(220)의 와이어(210)에 연결되어 권취기(220)에 의해 승강되는 승강대(410)와, 이 승강대(410)의 하측면에 회전가능하게 장착된 회전블록(420)과, 이 회전블록(420)의 하측에 구비되며 파일(100)의 상단에 탈착가능하게 결합되는 결합유닛(430)과, 결합유닛(430)에 연결되어 결합블록을 회전시키는 구동장치(440)와, 하측으로 개방된 에어주입구(451)가 형성되며 회전블록(420)의 하측에 구비되어 결합유닛(430)에 결합되는 파일(100)의 상단에 기밀하게 연결되는 에어주입블록(450)과, 에어주입구(451)에 연결되는 에어펌프(460)를 포함하는 시공유닛(400)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 파일시공장치.
파일(100)의 상단에 파일시공장치의 시공유닛(400)을 결합하여 시공유닛(400)의 에어주입블록(450)을 파일(100)의 상단에 기밀하게 연결하는 단계와; 시공유닛(400)의 구동장치(440)로 파일(100)을 회전시키면서, 에어주입블록(450)의 에어주입구(451)에 연결된 에어펌프(460)로 파일(100)의 내부에 에어를 주입하여 파일(100)의 하단으로 에어가 배출되도록 하여, 파일(100)이 지면(10)을 파고 들어가 박히도록 하는 단계와; 파일(100)이 충분한 깊이로 박히면 시공유닛(400)을 분 리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일시공방법.