KR20130085354A

KR20130085354A - 나선 말뚝의 파일링 장치

Info

Publication number: KR20130085354A
Application number: KR1020120148219A
Authority: KR
Inventors: 백인우
Original assignee: 백인우
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2013-07-29

Abstract

본 발명은 오른나선 말뚝과 왼나선 말뚝을 서로 반대 방향으로 회전시켜 파일링할 수 있는 나선 말뚝의 파일링 장치를 개시한다. 본 발명은 이동설비유닛에 탈착할 수 있도록 결합되고 지반에 파일링할 수 있는 오른나선 말뚝과 왼나선 말뚝이 서로 간격을 두고 끼워져 통과되어 있는 어댑터와, 오른나선 말뚝의 파일링을 위하여 오른나선 말뚝을 시계방향으로 회전시키도록 어댑터에 설치되어 있는 제1 회전구동장치와, 왼나선 말뚝의 파일링을 위하여 상기 왼나선 말뚝을 반시계 방향으로 회전시도록 어댑터에 설치되어 있는 제2 회전구동장치로 구성되어 있다. 본 발명에 의하면, 오른나선 말뚝과 왼나선 말뚝을 서로 반대 방향으로 동시에 회전시켜 나선 말뚝들에 작용되는 반력을 감소시킴으로써, 큰 회전력을 줄 수 있어 예를 들면 고르지 못한 지질 등에서도 용이하고 효율적으로 파일링할 수 있다. 또한, 이동설비유닛에 간편하게 탈착할 수 있으며, 일정한 위치에 세팅되어 있는 상태에서 연장 샤프트의 결합에 의하여 나선 말뚝의 길이를 간편하게 연장하여 파일링할 수 있다.

Description

나선 말뚝의 파일링 장치{APPARATUS FOR PILING SCREW PILE}

본 발명은 나선 말뚝의 파일링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오른나선 말뚝과 왼나선 말뚝을 서로 반대 방향으로 동시에 회전시켜 파일링할 수 있는 나선 말뚝의 파일링 장치에 관한 것이다.

말뚝공법(Pile method)은 말뚝의 재료나 시공법에 따라 많은 종류가 있으며, 구조물의 종류에 따라 다른 설계 및 시공 기준이 적용되고 있다. 말뚝공법은 타입말뚝공법(Driven pile method)과 매입말뚝공법(Drilled pile method)으로 구분되고 있다. 타입말뚝공법은 디젤해머(Diesel hammer), 유압해머(Hydraulic hammer) 등의 타격장비에 의하여 말뚝을 타격하여 지반에 시공하는 공법이다. 매입말뚝공법은 오거(Auger)에 의하여 지반에 구멍(Bore)을 뚫고 말뚝을 타격, 압입하거나 회전시켜 시공하는 공법이다.

타입말뚝공법은 말뚝의 지지력이 가장 크고, 시공관리가 용이하며, 경제성이 우수한 장점이 있다. 그러나 타입말뚝공법은 말뚝의 타격 시에 발생하는 진동과 소음 등의 건설 공해에 의하여 시공이 제한되고 있다. 따라서 기성말뚝(Precast pile)의 시공은 비교적 저소음·저진동의 선굴착(Pre-boring)을 병용하는 타격방식과 매입말뚝공법이 주로 선호되고 있다.

한편, 나선 말뚝은 샤프트(Shaft)와 샤프트의 외면에 형성되어 있는 나선(Screw or Helix)을 구비한다. 이러한 나선 말뚝은 미국 특허 제7,914,236호 "나선 말뚝 구조 지지 시스템(Screw pile substructure support system)"과 미국 특허 제7,338,232호 "나선 말뚝의 설치 방법(Method for installing a screw pile)"에 개시되어 있다.

미국 특허 제7,338,232호에는 나선 말뚝의 시공을 위한 이동설비유닛(Mobile installation unit)으로 굴착기(Excavator)의 붐(Boom)에 설치되어 있는 드라이브 헤드(Drive head)와, 드라이브 헤드에 결합되어 있는 어댑터(Adapter)와, 어댑터에 결합되어 있는 스위블(Swivel)과, 스위블에 결합되어 있는 드라이브 캔(Drive can)이 개시되어 있다. 나선 말뚝의 상단은 드라이브 캔에 연결되어 있다. 나선 말뚝은 드라이브 헤드의 구동에 의하여 회전되어 지반에 시공된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 나선 말뚝을 시공하는 드라이브 헤드는 큰 회전력의 것이 요구되고 있기 때문에 굴착기 등의 붐에 드라이브 헤드를 설치하여 나선 말뚝을 시공하기 어려운 경우가 많은 문제가 있다. 특히, 드라이브 헤드의 회전력이 커질수록 반력도 커지므로, 드라이브 헤드, 붐 등이 반력에 의하여 손상되는 경우가 흔히 발생되고 있다. 따라서 나선 말뚝은 회전력의 크기가 제한되어 연약지반에 많이 사용되고 있으며, 지질이 고르지 못한 지반에는 사용하지 않고 있는 실정이다. 뿐만 아니라, 나선 말뚝의 규격은 소형에 머물러 사용에 많은 제약을 받고 있는 실정이다.

한편, 굴착기의 붐이 접근하지 못하는 곳에서는 나선 말뚝의 파일링이 어려운 문제가 있다. 또한, 나선 말뚝의 상단이 드라이브 헤드에 고정되기 때문에 나선 말뚝의 길이를 연장하는 경우, 드라이브 헤드로부터 나선 말뚝을 분리하고, 나선 말뚝에 연장 샤프트를 결합한 후 다시 드라이브 헤드에 고정시켜야 하므로, 나선 말뚝의 길이 연장이 매우 번거로운 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 여러 가지 문제점들을 해결하기 위한 것이다. 본 발명의 목적은, 파일링을 용이하게 실시할 수 있는 새로운 나선 말뚝의 파일링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 나선의 방향이 서로 반대 방향인 두 개의 나선 말뚝들을 서로 반대 방향으로 동시에 회전시켜 나선 말뚝들에 작용하는 반력을 서로 상쇄시킴으로써, 큰 회전력을 부여할 수 있는 나선 말뚝의 파일링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 이동설비유닛에 간편하게 탈착할 수 있으며, 일정한 위치에 세팅(Setting)되어 있는 상태에서 연장 샤프트의 결합에 의하여 나선 말뚝의 길이를 간편하게 연장하여 파일링할 수 있는 나선 말뚝의 파일링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 나선의 방향이 서로 반대 방향인 두 개의 나선 말뚝들 각각을 회전시키는 두 개의 유압모터들에 같은 크기로 유압을 공급하여 지반의 저항력에 따라 나선 말뚝들의 회전수를 가변시킴으로서 파일링을 효율적으로 실시할 수 있는 나선 말뚝의 파일링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 나선 말뚝의 파일링 장치가 제공된다. 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치는, 이동설비유닛에 탈착할 수 있도록 결합되고, 지반에 파일링할 수 있는 오른나선 말뚝과 왼나선 말뚝이 서로 간격을 두고 끼워져 통과되어 있는 어댑터와; 오른나선 말뚝의 파일링을 위하여 오른나선 말뚝을 시계방향으로 회전시키도록 어댑터에 설치되어 있는 제1 회전구동장치와; 왼나선 말뚝의 파일링을 위하여 상기 왼나선 말뚝을 반시계 방향으로 회전시도록 어댑터에 설치되어 있는 제2 회전구동장치를 포함한다.

또한, 오른 및 왼나선 말뚝 각각은 회전되는 제1 및 제2 회전구동장치 각각의 롤러들에 의하여 상하방향으로 이동되고, 어댑터의 가이드를 따라 간격을 조절할 수 있도록 이동되는 제1 및 제2 슬라이드에 끼워져 통과되어 있다.

본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치는, 오른나선 말뚝과 왼나선 말뚝을 서로 반대 방향으로 동시에 회전시켜 나선 말뚝들에 작용되는 반력을 감소시킴으로써, 큰 회전력을 줄 수 있어 예를 들면 고르지 못한 지질 등에서도 용이하고 효율적으로 파일링할 수 있다. 또한, 이동설비유닛에 간편하게 탈착할 수 있으며, 일정한 위치에 세팅(Setting)되어 있는 상태에서 연장 샤프트의 결합에 의하여 나선 말뚝의 길이를 간편하게 연장하여 파일링할 수 있으므로, 작업성을 향상시킬 수 있다. 따라서 나선 말뚝을 광범위하게 사용할 수 있는 유용한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치에서 연장 샤프트의 연결을 설명하기 위하여 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치에서 어댑터의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도이다.
도 6은 도 5에서 제1 및 제2 슬라이드 사이의 간격이 넓어져 있는 구성을 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치에서 어댑터의 가이드와 제1 및 제2 슬라이드를 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치에서 종동기어, 제1 및 제2 롤러의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치에서 종동기어, 제1 및 제2 롤러의 구성을 분리하여 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치에서 오른 및 왼나선 말뚝과 제1 및 제2 롤러의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 11의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치를 일례로 굴착기에 결합하여 사용하는 상태를 설명하기 위하여 나타낸 도면들이다.
도 12의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치를 일례로 로프에 메달아 사용하는 상태를 설명하기 위하여 나타낸 도면들이다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

이하, 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치는 이동설비유닛(10), 예를 들면 굴착기(12), 크레인(Crain), 텔레스코픽 핸들러(Telescopic handler), 지게차(Forklift) 등에 설치되며, 나선의 방향이 서로 반대 방향으로 형성되어 있는 오른나선 말뚝(Right-handed screw pile: 20)과 왼나선 말뚝(Left-handed screw pile: 30)을 동시에 회전시켜 지반(2)에 시공한다.

도 1과 도 2를 참조하면, 오른나선 말뚝(20)은 샤프트(22), 샤프트(22)의 외면에 장착되어 있는 복수의 오른나선(24)들과 샤프트(22)의 하단에 장착되어 있는 팁(Tip: 26)으로 구성되어 있다. 도 1과 도 3에 샤프트(22)는 사각 단면의 각관(Square pipe)으로 구성되어 있는 것이 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것으로 샤프트(22)는 원형 단면의 로드(Rod), 중공 파이프(Hollow pipe) 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 복수의 오른나선(24)들은 샤프트(22)의 하단과 이웃하도록 샤프트(22)의 외면에 장착되어 있는 제1 오른나선(24a)과 제1 오른나선(24b)으로부터 떨어져 샤프트(22)의 외면에 장착되어 있는 제2 오른나선(24b)을 구비한다. 커플링(Coupling: 28)이 샤프트(22)의 상단에 장착되어 있다. 연장 샤프트(40)의 하단이 핀(Pin: 42)에 의하여 커플링(28)에 추가로 결합되어 샤프트(22)의 상단으로부터 연장된다.

왼나선 말뚝(30)은 오른나선 말뚝(20)과 기본적으로 동일하게 구성되어 있다. 왼나선 말뚝(30)은 샤프트(32), 복수의 왼나선(34)들, 팁(36)과 커플링(38)을 구비한다. 왼나선(34)들은 제1 왼나선(34a)과 제2 왼나선(34b)로 구성되어 있다. 연장 샤프트(50)의 하단이 핀(52)에 의하여 커플링(38)에 추가로 결합되어 샤프트(32)의 상단으로부터 연장된다. 이러한 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)은 서로 간격을 두고 지반(2)에 시공된다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치는 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)의 파일링을 위하여 굴착기(12)에 탈착할 수 있도록 설치되는 어댑터(60)를 구비한다. 어댑터(60)는 가이드(Guide: 62), 제1 슬라이드(Slide: 64)와 제2 슬라이드(66)를 구비한다. 가이드(62)는 양측에 제1 개방단부(62a)와 제2 개방단부(62b)가 형성되어 있는 보어(62c)를 구비한다. 가이드(62)는 보어(62c)가 사각 단면으로 형성되어 있는 각관으로 구성되어 있다. 제1 및 제2 슬라이드(64, 66) 각각은 제1 및 제2 개방단부(62a, 62b)를 통하여 출몰할 수 있도록 가이드(62)의 보어(62c)에 장착되어 있다. 가이드(62) 밖으로 돌출되어 있는 제1 및 제2 슬라이드(64, 66) 각각의 선단부에 구멍(64a, 66a)이 형성되어 있다. 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30) 각각의 샤프트(22, 32)는 구멍(64a, 66a)에 끼워진다.

한 쌍의 브래킷(Bracket: 70)들이 가이드(62)의 외면 중앙에 서로 간격을 두고 장착되어 있다. 한 쌍의 로킹핀(Locking pin: 72)들이 한 쌍의 브래킷(70)들에 가이드(62)의 길이 방향을 따라 서로 평행하게 장착되어 있다. 로킹핀(72)들은 굴착기(12)의 붐(14)에 설치되어 있는 어태치먼트 커플러(Attachment coupler: 16)의 록(Lock)에 의하여 로킹되어 가이드(62)를 붐(14)에 결합하게 된다. 이러한 어태치먼트 커플러(16)는 굴착기(12), 크레인), 텔레스코픽 핸들러 등에서 여러 어태치먼트(Attachment)들을 탈착하여 사용할 수 있게 한다.

도 4와 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 서포트 플레이트(Support plate: 80)가 제1 슬라이드(64)의 선단부와 이웃하도록 제1 슬라이드(64)의 내측에 장착되어 있다. 제2 서포트 플레이트(90)가 제2 슬라이드(66)의 선단부와 이웃하도록 제2 슬라이드(66)의 내측에 장착되어 있다. 제1 및 제2 서포트 플레이트(80, 90) 각각의 중앙에 제1 및 제2 슬라이드(64, 66) 각각의 구멍(64a, 66a)과 정렬되도록 구멍(82a, 92a)이 형성되어 있다.

도 4, 도 5와 도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치는 오른나선 말뚝(20)을 회전시키기 위한 제1 회전구동장치(100)와 왼나선 말뚝(30)을 회전시키기 위한 제2 회전구동장치(200)를 구비한다. 제1 및 제2 회전구동장치(100, 200) 각각은 유압모터(102, 202), 구동기어(104, 204), 종동기어(106, 206)와 복수의 제1 롤러(108, 208)들로 구성되어 있다.

유압모터(102, 202)는 제1 및 제2 슬라이드(64, 66)의 내측에 장착되어 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)의 회전을 위한 구동력을 제공한다. 구동기어(104, 204)는 유압모터(102, 202)의 샤프트(102a, 202a)에 결합되어 있다. 종동기어(106, 206)는 링기어(Ring gear)로 구성되어 있고, 구동기어(104, 204)와 맞물려 회전할 수 있도록 제1 및 제2 슬라이드(64, 66)의 내측에 장착되어 있다. 종동기어(106, 206)는 제1 및 제2 서포트 플레이트(80, 90)의 상부에 배치되어 있다.

복수의 제1 롤러(108, 208)들 각각은 종동기어(106, 206)와 함께 회전할 수 있도록 종동기어(106, 206)의 상면에 장착되어 있다. 제1 원판(110, 210)이 종동기어(106, 206)의 상면에 장착되어 있다. 복수의 제1 브래킷(112, 212)들이 제1 원판(110, 210)의 구멍(110a, 210a)을 중심으로 원주 방향을 따라 제1 원판(110, 210)의 상면에 장착되어 있다.

복수의 제1 롤러(108, 208)들 각각은 한 쌍의 베어링(114, 214)들의 지지에 의하여 제1 브래킷(112, 212)들에 회전할 수 있도록 장착되어 있다. 제1 롤러(108, 208)들은 평면에서 볼 때 제1 롤러(108, 208)들 사이에 끼워지는 사각 단면의 샤프트(22, 32)의 외면을 지지할 수 있도록 제1 원판(110, 210)의 구멍(110a, 210a)을 중심으로 네 개가 정사각형을 이루도록 배치된다. 몇몇 실시예에 있어서, 제1 롤러(108, 208)들의 개수와 배치는 샤프트(22, 32)의 단면 형상에 따라 적절하게 변경될 수 있다.

제1 및 제2 회전구동장치(100, 200) 각각은 종동기어(106, 206)의 하부에 배치되어 복수의 제2 롤러(116, 216)들을 구비한다. 제2 원판(118, 218)이 종동기어(106, 206)의 하면에 장착되어 있다. 제2 원판(118, 218)의 중앙에 구멍(118a, 218a)이 형성되어 있다. 복수의 제2 브래킷(120, 220)들이 제2 원판(118, 218)의 구멍(118a, 218a)을 중심으로 원주 방향을 따라 제2 원판(118, 218)의 하면에 장착되어 있다.

복수의 제2 롤러(116, 216)들 각각은 제1 롤러(108, 208)들과 마찬가지로 한 쌍의 베어링(122, 222)들의 지지에 의하여 제2 브래킷(120, 220)들에 회전할 수 있도록 추가로 장착되어 있다. 제2 롤러(116, 216)들은 제2 원판(118, 218)의 구멍(118a, 218a)을 중심으로 네 개가 정사각형을 이루도록 배치된다. 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)의 샤프트(22, 32)는 제1 및 제2 롤러(108, 116, 208, 216)들과 구름마찰(Rolling friction)된다. 따라서 샤프트(22, 32)는 상하방향으로 이동할 수 있다.

제1 및 제2 롤러(108, 116, 208, 216)들은 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)이 종동기어(106, 206)와 함께 회전되도록 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)을 붙잡아주는 홀딩수단(Holding means)이다. 몇몇 실시예에 있어서, 홀딩수단은 유압구동기(Hydraulic actuator)의 작동에 의하여 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)을 붙잡아주는 조(Jaw), 클램프(Clamp)를 갖는 척(Chuck) 또는 클램핑유닛(Clamping unit)으로 구성될 수 있다.

유압모터(102, 202)의 구동은 작동유체를 공급하는 유압공급장치(230)와 작동유체의 유량 및 압력을 제어하는 유압제어기(232)에 의하여 제어된다. 유압제어기(232)는 유압공급장치(230)로부터 공급되는 작동유체의 유량 및 압력을 제어하여 유압호스(234)로 보낸다. 작동유체는 유압호스(234)를 통하여 유압모터(102, 202)에 공급되어 유압모터(102, 202)를 구동시키게 된다.

제1 및 제2 회전구동장치(100, 200) 각각은 종동기어(106, 206)의 회전을 지지하도록 제1 및 제2 서포트 플레이트(80, 90)의 상면에 장착되어 있는 스러스트 베어링(Thrust bearing: 82, 92)을 더 구비한다. 스러스트 베어링(82, 92)의 중앙에 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)이 통과되는 구멍(82a, 92a)이 형성되어 있다. 스러스트 베어링(82, 92)은 제1 및 제2 서포트 플레이트(80, 90)의 상면에 고정되어 있다. 종동기어(106, 206) 각각은 스러스트 베어링(82, 92)의 레이스(Race: 82b, 92b)에 고정되어 레이스(82b, 92b)와 함께 원활하게 회전된다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치는 가이드(62)에 대하여 제1 및 제2 슬라이드(64, 66)를 출몰시켜 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30) 사이의 간격을 조절하는 간격조절유닛(300)을 구비한다. 간격조절유닛(300)은 제1 유압실린더(310)와 제2 유압실린더(320)로 구성되어 있다.

제1 및 제2 유압실린더(310, 320)는 실린더하우징(Cylinder housing: 312, 322)과 실린더하우징(312, 322)에 신축되도록 결합되어 있는 실린더로드(Cylinder rod: 314, 324)로 구성되어 있다. 제1 및 제2 유압실린더(310, 320)의 실린더하우징(312, 322)은 가이드(62)의 내측에 고정되어 있다. 제1 유압실린더(310)의 실린더로드(314)는 가이드(62)의 내측에 끼워져 있는 제1 슬라이드(64)의 후단부에 결합되어 있다. 제2 유압실린더(320)의 실린더로드(324)는 가이드(62)의 내측에 끼워져 있는 제2 슬라이드(66)의 후단부에 결합되어 있다.

지금부터는, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치에 대한 작용을 설명한다.

도 1, 도 3 내지 도 6와 도 10을 참조하면, 작업자는 오른나선 말뚝(20)의 샤프트(22)를 제1 슬라이드(64)의 구멍(64a)에 끼워 통과시키고, 왼나선 말뚝(30)의 샤프트(32)를 제2 슬라이드(66)의 구멍(66a)에 끼워 통과시킨다. 제1 및 제2 롤러(108, 116, 208, 216)들 각각은 베어링(114, 120, 214, 220)들의 지지에 의하여 회전되어 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)의 샤프트(22, 32)가 원활히 끼워지게 한다. 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)의 삽입이 완료되면, 제1 및 제2 롤러(108, 116, 208, 216)들은 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)의 샤프트(22, 32)의 외면에 접촉되어 있게 된다.

도 5와 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 및 제2 유압실린더(310, 320)의 작동에 의하여 실린더로드(314, 324)가 전진되면, 제1 및 제2 슬라이드(64, 66)가 가이드(62)의 보어(62c)를 따라 가이드(62) 밖으로 이동되고, 제1 및 제2 슬라이드(64, 66)의 구멍(64a, 66a)에 끼워져 있는 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30) 사이의 간격이 넓어진다. 제1 및 제2 유압실린더(310, 320)의 작동에 의하여 실린더로드(314, 324)가 후퇴되면, 제1 및 제2 슬라이드(64, 66)가 가이드(62)의 보어(62c)를 따라 가이드(62) 안으로 이동되고, 제1 및 제2 슬라이드(64, 66)의 구멍(64a, 66a)에 끼워져 있는 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30) 사이의 간격이 좁아진다. 이와 같이 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30) 사이의 간격을 시공 현장에 알맞게 조절하여 시공할 수 있다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 유압제어기(232)는 유압공급장치(230)의 작동에 의하여 공급되는 작동유체의 유량과 압력을 제어한다. 작동유체는 유압호스(234)를 통하여 유압모터(102, 202)를 구동시킨다. 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)의 파일링을 위하여 제1 회전구동장치(100)의 유압모터(102)는 시계 방향으로 회전되고, 제2 회전구동장치(200)의 유압모터(202)는 반시계 방향으로 회전된다. 유압제어기(232)는 동일한 회전력을 출력하도록 유압모터(102, 202)를 제어하게 된다. 유압모터(102, 202)의 구동에 의하여 구동기어(104, 204)가 회전되고, 구동기어(104, 204)와 맞물려 있는 종동기어(106, 206)가 회전된다. 종동기어(106, 206)는 제1 및 제2 기어 서포트(80, 90)의 보스(84, 94)를 중심으로 회전된다. 종동기어(106, 206)와 함께 제1 및 제2 롤러(108, 116, 208, 216)들에 지지되어 있는 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)이 회전된다.

가이드(62)가 정지되어 있는 상태에서 회전하는 오른나선 말뚝(20)의 팁(26)과 오른나선(24)들은 지반(2)을 굴착하게 되고, 회전하는 왼나선 말뚝(30)의 팁(36)과 왼나선(34)들은 지반(2)을 굴착하게 된다. 또한, 오른 및 왼나선(24, 34)들의 굴착에 의하여 샤프트(22, 32)는 추진력을 받게 된다. 추진력을 받는 샤프트(22, 32)는 지반(2)을 향하여 이동되고, 제1 및 제2 슬라이드(64, 66)의 구멍(64a, 66a)을 빠져나가면서 지반(2)에 박히게 된다. 이때, 샤프트(22, 32)의 외면과 제1 및 제2 롤러(108, 116, 208, 216)들이 구름마찰되어 샤프트(22, 32)의 추진을 원활히 유지시키게 된다.

본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치에 있어서, 시계 방향으로 회전하는 오른나선 말뚝(20)의 반력과 반시계 방향으로 회전하는 왼나선 말뚝(30)의 반력이 상호 감쇠된다. 즉, 오른나선 말뚝(20)만 회전되는 경우, 오른나선 말뚝(20)의 회전 시 발생되는 반력에 의하여 회전력의 크기에 제한이 있었다. 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치는 오른나선 말뚝(20)과 왼나선 말뚝(30)이 서로 반대 방향으로 회전되면서 서로간의 반력을 감쇠시키게 된다. 따라서 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)의 회전력을 크게 하여 파일링을 안정적이고 용이하게 실시할 수 있다.

한편, 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)의 파일링 시 유압모터(102, 204) 각각에 공급되는 작동유체의 압력은 동일하다. 예를 들면, 지반(2)의 경도에 따라 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)은 서로 다른 저항력을 받게 된다. 오른나선 말뚝(20)이 왼나선 말뚝(30)보다 큰 저항력을 받게 되면, 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)이 동일 크기의 유압을 공급받고 있으므로, 오른나선 말뚝(20)의 회전 속도는 왼나선 말뚝(30)의 회전 속도보다 느려지게 된다. 이렇게 되면, 왼나선 말뚝(30)의 파일링 속도가 오른나선 말둑(20)의 파일링 속도보다 빨라지지만, 파일링의 깊이가 깊어지는 것에 따라 왼나선 말뚝(30)에 작용되는 저항력이 커지면서 앞에서 설명한 것과 반대로 오른나선 말뚝(20)의 회전 속도가 왼나선 말뚝(30)의 회전 속도보다 빨라지게 된다.

이와 같이 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)의 샤프트(22, 32)가 회전되는 제1 및 제2 롤러(108, 116, 208, 216)들과 구름마찰되어 상하방향으로 이동되는 구조에 의하여 지반(2)의 저항력을 완화시킴과 동시에 종동기어(106, 206), 제1 및 제2 롤러(108, 116, 208, 216)들과 함께 회전되면서 유압모터(102, 202)의 회전력을 전달받는 구조에 의하여 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)의 파일링을 안정적으로 실시할 수 있다. 이러한 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)은 상부 구조의 하중을 경질 지반에 도달시켜 지지하는 지지말뚝(Bearing pile)으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 흙막이 공사 등에서 인장말뚝(Tension pile)로 사용할 수 있다.

도 2를 참조하면, 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)의 길이를 연장하고자 할 경우, 작업자는 연장 샤프트(40, 50)의 하단을 핀(42, 52)에 의하여 커플링(28, 38)에 결합한다. 이때, 연장 샤프트(40, 50)의 결합은 커플링(28, 38)이 제1 및 제2 슬라이드(64, 66)의 상방에 배치되어 있는 상태에서 용이하게 실시할 수 있다. 따라서 연장 샤프프(40, 50)의 결합에 소요되는 작업시간을 단축시키고, 작업성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치에 있어서, 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)의 파일링과 반대로 제1 회전구동장치(100)의 유압모터(102)가 반시계 방향으로 회전되고, 제2 회전구동장치(200)의 유압모터(202)가 시계 방향으로 회전되면, 오른나선(24)들과 왼나선(34)들이 그 나선 방향과 반대 방향으로 회전되게 된다. 오른나선(24)들과 왼나선(34)들이 나선 방향과 반대 방향으로 회전되면, 샤프트(22, 32)에 발거력(Drawing force)이 작용된다. 따라서 샤프트(22, 32)는 지반(2)으로부터 용이하게 뽑아낼 수 있다. 이와 같이 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)은 지반(2)으로부터 뽑아내서 회수할 수 있으므로, 가설말뚝으로 사용할 수 있다.

도 11의 (a) 및 도 (b)에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치는 시공 현장에서 이동설비유닛(10)으로 굴착기(12), 텔레스코픽 핸들러 등의 붐(14)에 설치되어 있는 어태치먼트 커플러(16)의 록에 의하여 로킹핀(72)들을 로킹하여 사용할 수 있다. 도 11(a)에 도시되어 있는 바와 같이, 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)은 붐(14)의 작동에 의하여 지반(2)에 대하여 기립시켜 수직하게 시공할 수 있다. 도 11의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이, 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)은 붐(14)의 작동에 의하여 경사지게 배치하여 예를 들면, 옹벽(4), 경사지, 절토지 등에 용이하게 시공할 수 있다.

도 12의 (a) 및 (b)에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치는 시공 현장에서 가이드(62)를 로프(18)에 매달고, 로프(18)를 이동설비유닛(20)으로 크레인, 텔레스코픽 핸들러 등의 훅(Hook)에 매달아 간편하게 운반할 수 있다. 또한, 도 12의 (a)에 도시되어 있는 바와 같이, 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)은 로프(18)의 인양에 의하여 지반에 대하여 기립시켜 수직하게 시공할 수 있다. 도 12의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이, 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)은 로프(18)의 인양에 의하여 경사지게 배치하여 경사지, 절토지, 옹벽 등에 용이하게 시공할 수 있다.

본 발명에 따른 나선 말뚝의 파일링 장치는 반력의 감쇠에 의하여 오른 및 왼나선 말뚝(20, 30)을 수평 방향으로도 안정적이고 정확하게 시공할 수 있으므로, 이동설비유닛(10)의 진입이 어려운 장소, 예를 들면 해양, 강 등에서 구조물의 기초공사를 위한 기초말뚝의 시공에 유용하게 채택될 수 있다.

이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 이동설비유닛 12: 굴착기
20: 오른나선 말뚝 24: 오른나선
30: 왼나선 말뚝 24: 왼나선
40, 50: 연장 샤프트 60: 어댑터
62: 가이드 64: 제1 슬라이드
66: 제2 슬라이드 70: 브래킷
80: 제1 서포트 플레이트 82: 스러스트 베어링
90: 제2 서포트 플레이트 92: 스러스트 베어링
100: 제1 회전구동장치 102, 202: 유압모터
104, 204: 구동기어 106, 206: 종동기어
108, 208: 제1 롤러 110, 210: 제1 원판
112, 212: 제1 브래킷 116, 216: 제2 롤러
118, 218: 제2 원판 120, 220: 제2 브래킷
230: 유압공급장치 232: 유압제어기
234: 유압호스 300: 간격조절유닛
310: 제1 유압실린더 320: 제2 유압실린더

Claims

이동설비유닛에 탈착할 수 있도록 결합되고, 지반에 파일링할 수 있는 오른나선 말뚝과 왼나선 말뚝이 서로 간격을 두고 끼워져 통과되어 있는 어댑터와;
상기 오른나선 말뚝의 파일링을 위하여 상기 오른나선 말뚝을 시계방향으로 회전시키도록 상기 어댑터에 설치되어 있는 제1 회전구동장치와;
상기 왼나선 말뚝의 파일링을 위하여 상기 왼나선 말뚝을 반시계 방향으로 회전시도록 상기 어댑터에 설치되어 있는 제2 회전구동장치를 포함하는 나선 말뚝의 파일링 장치.
제1항에 있어서,
상기 오른나선 말뚝과 상기 왼나선 말뚝 각각은 샤프트를 구비하고,
상기 어댑터는,
상기 이동설비유닛에 탈착할 수 있도록 결합되며, 보어가 형성되어 있는 가이드와;
상기 보어의 한쪽에 출몰할 수 있도록 장착되어 있고, 상기 오른나선 말뚝의 샤프트가 끼워져 통과되는 구멍이 형성되어 있는 제1 슬라이드와;
상기 보어의 다른 쪽에 출몰할 수 있도록 장착되어 있으며, 상기 왼나선 말뚝의 샤프트가 끼워져 통과되는 구멍이 형성되어 있는 제2 슬라이드를 구비하는 나선 말뚝의 파일링 장치.
제2항에 있어서,
상기 보어에 장착되어 있고 상기 제1 슬라이드에 연결되어 있는 제1 에어실린더와, 상기 보어에 장착되어 있으며 상기 제2 슬라이드에 연결되어 있는 제2 에어실린더를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 에어실린더 각각은 상기 제1 및 제2 슬라이드 사이의 간격을 조절하기 위하여 서로 반대 방향으로 작동되도록 구성되어 있는 나선 말뚝의 파일링 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 제1 및 제2 회전구동장치 각각은,
상기 제1 및 제2 슬라이드에 각각 장착되어 있고, 상기 오른 및 왼나선 말뚝 각각의 회전을 위한 구동력을 제공하는 유압모터와;
상기 유압모터의 구동에 의하여 회전하도록 상기 유압모터에 결합되어 있는 구동기어와;
상기 구동기어와 맞물려 회전하도록 상기 제1 및 제2 슬라이드 각각에 장착되어 있으며, 상기 오른 및 왼나선 말뚝의 샤프트 각각이 끼워지는 구멍이 중앙에 형성되어 있는 종동기어와;
상기 종동기어와 함께 상기 오른 및 왼나선 말뚝의 샤프트 각각을 회전시키도록 상기 종동기어에 장착되어 있고, 상기 오른 및 왼나선 말뚝의 샤프트각각이 상하방향으로 이동할 수 있도록 상기 종동기어의 구멍 주위에 배치되어 상기 오른 및 왼나선 말뚝의 샤프트 각각의 외면을 지지하고 있는 복수의 롤러들을 구비하는 나선 말뚝의 파일링 장치.
제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 오른 및 왼나선 말뚝의 샤프트 상단 각각에 커플링이 장착되어 있고, 상기 오른 및 왼나선 말뚝의 샤프트 각각의 연장을 위하여 상기 커플링에 추가로 결합되는 연장 샤프트를 더 포함하는 나선 말뚝의 파일링 장치.