KR20160033354A - 선단 확장형 말뚝 확장 시스템 - Google Patents

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KR20160033354A
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Abstract

본 발명은 간단한 장비를 이용하여 다양한 지층에서 신속하게 말뚝 선단 지반을 확경 절삭함과 동시에 말뚝 확대부를 형성함으로써, 말뚝의 허용지지력을 크게 증가시킬 수 있는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템에 대한 것이다.
본 발명은 말뚝 본체, 말뚝 본체 하부에 결합되어 지름이 확장되는 확경구 및 상기 확경구의 지름을 확장하기 위한 가압체로 구성되는 것으로, 상기 확경구는 말뚝 본체 하부에 결합되는 것으로 중앙에 상부관통공이 형성된 상부가이드부재; 상기 상부가이드부재 하부에 상부가이드부재와 일정 간격 이격되도록 구비되는 것으로 중앙에 하부관통공이 형성되는 하부가이드부재; 상기 상하부가이드부재를 연결하는 것으로 상부관통공에 연통되도록 결합되고, 외주면에 복수의 진출입공이 형성된 연결부재; 및 상기 연결부재 외측의 상하부가이드부재 사이에 설치되는 것으로 외측에 절삭팁이 결합된 호 형상의 날개부 및 상기 날개부 후단에 구비되는 것으로 상기 연결부재의 진출입공에 삽입되는 가압부로 구성되되, 연결부재 내측에서의 가압에 의해 가압부가 연결부재 외측으로 슬라이딩되어 상기 날개부가 상하부가이드부재의 외부로 돌출됨으로써 확경구의 지름을 확대하는 복수의 확장체; 로 구성된다.

Description

선단 확장형 말뚝 확장 시스템{The Extending System for Piles with an Extended Head}
본 발명은 별도의 확공드릴 없이 간단한 장비를 이용하여 다양한 지층에서 신속하게 말뚝 선단 지반을 확경 절삭함과 동시에 말뚝 확대부를 형성함으로써, 말뚝의 허용지지력을 크게 증가시킬 수 있는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템에 대한 것이다.
각종 건축·토목 구조물을 지지하기 위하여 지중에 설치되는 말뚝은 상부 구조물의 하중을 말뚝에 의하여 지지하는 것으로, 말뚝 시공을 위해서는 우선 지반을 천공하여 천공홀을 형성하는 과정이 선행되어야 한다.
상기 천공홀은 지반 조건이나 말뚝 직경 등에 따라 다양한 시공법을 채택할 수 있으며, 어떤 시공법을 채택하는지에 따라 공기 및 공사비의 편차가 매우 크다.
말뚝은 선단지지력과 주면마찰력에 의하여 구조물을 지지하는데, 말뚝의 충분한 지지력 확보를 위해서는 말뚝 선단부의 확장을 통하여 선단지지력을 증가시키는 방법을 고려할 수 있다.
종래 말뚝 선단부 확장을 위해서는 직천공 드릴로 암반층까지 수직천공을 진행하고 별도의 확공드릴로 천공홀의 선단을 확경하는 과정을 필요로 하였다. 그리고 천공홀 선단부의 잔여슬라임을 제거하고 확경홀의 공벽 이완을 안정화시킨 다음 말뚝 확대부 공간에 콘크리트를 타설하여 콘크리트 보강부를 형성하였다.
그러나 이러한 종래기술은 사용 장비의 투입이 많고, 천공량이 필요 이상으로 많을 뿐 아니라 확경홀의 공벽이 이완되거나 무너지는 것을 방지하기 어려운 단점이 있었다. 또한, 말뚝 확대부 공간에 슬라임과 지하수가 공존하므로 콘크리트의 품질을 보장하기 어려웠다.
아울러 콘크리트기둥 하단에 PC강선의 일단이 관통되도록 콘크리트기둥 보다 큰 외경의 보강판을 결합함으로써, 말뚝 자체의 선단을 확장하는 보강판이 일체화된 PHC 파일에 대한 기술이 있다(등록특허 제 10-1150854호).
그러나 상기 등록특허는 말뚝 하부에 보강판이 부착된 것이어서, 말뚝 자체의 선단이 이미 확대되어 있으므로 말뚝 선단의 확장 지름이 천공홀의 지름보다 클 수 없는 한계가 있다. 또한 단단한 지반에서는 적용이 곤란하고, 말뚝 선단의 증가된 직경으로 천공홀 전체를 형성하는 경우 말뚝 선단을 제외한 부분은 과대 천공이 되어 공기와 공사비를 크게 증가시키는 원인이 된다.
이에 드릴 몸통과 동일한 직경의 수직천공과 단계별 천공홀 확장이 가능한 지반 굴착용 드릴을 이용하여 말뚝 선단을 부분적으로 확공할 수 있는 기술이 제안되었다(공개특허 제10-2013-0057161호).
그러나 상기 공개특허의 기술을 이용하여 지반을 굴착하는 경우, 시간이 오래 걸리고 장비가 대형으로 협소한 장소에서 진행하기 어려운 경우가 있었다.
본 발명은 별도의 확공드릴 없이 간단한 장비를 이용하여 다양한 지층에서 신속하게 말뚝 선단 지반을 확경 절삭함과 동시에 말뚝 확대부를 형성함으로써, 말뚝의 허용지지력을 증가시킬 수 있는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 외측에 절삭팁이 장착된 견고한 확장체를 이용하여 확장체가 지반을 확경 절삭함으로써, 최소한의 확경 절삭으로 경제성이 뛰어나고 신속한 시공이 가능한 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명은 확경절삭과 동시에 말뚝확대부가 형성되어, 확경홀의 공벽이 이완되거나 무너지는 것을 방지할 수 있는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 말뚝 본체, 말뚝 본체 하부에 결합되어 지름이 확장되는 확경구 및 상기 확경구의 지름을 확장하기 위한 가압체로 구성되는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템에 관한 것으로, 상기 확경구는 말뚝 본체 하부에 결합되는 것으로 중앙에 상부관통공이 형성된 상부가이드부재; 상기 상부가이드부재 하부에 상부가이드부재와 일정 간격 이격되도록 구비되는 것으로 중앙에 하부관통공이 형성되는 하부가이드부재; 상기 상부가이드부재와 하부가이드부재를 연결하는 것으로 상부관통공에 연통되도록 결합되고, 외주면에 복수의 진출입공이 형성된 연결부재; 및 상기 연결부재 외측의 상부가이드부재와 하부가이드부재 사이에 설치되는 것으로 외측에 절삭팁이 결합된 호 형상의 날개부 및 상기 날개부 후단에 구비되는 것으로 상기 연결부재의 진출입공에 삽입되는 가압부로 구성되되, 연결부재 내측에서의 가압에 의해 가압부가 연결부재 외측으로 슬라이딩되어 상기 날개부가 상하부가이드부재의 외부로 돌출됨으로써 확경구의 지름을 확대하는 복수의 확장체; 로 구성되고, 상기 가압체 하부에는 하부로 갈수록 내측으로 기울어진 경사면이 형성되어 상기 경사면이 가압부를 가압하는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체의 경사면은 가압체 하부 전체에 걸쳐 형성되어 원추형 선단부로 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체는 원통 형상이고, 하부의 상기 확장체의 가압부에 대응되는 위치에 상기 경사면이 형성되도록 함몰된 복수의 가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체는 콘크리트 재질인 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체의 경사면에는 강판이 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체의 외주면에는 강판이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체의 상부에는 가압체에 타격력을 가하여 가압체를 하향 이동시키기 위한 해머비트가 결합되되, 서로 일체인 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체의 상부에는 가압체에 타격력을 가하여 가압체를 하향 이동시키기 위한 해머비트가 상하 왕복 이동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체의 상부 중앙에는 해머비트 하단이 삽입되는 삽입홈이 형성되고, 상기 가압체의 측면에는 상기 삽입홈에 연통되는 수평홈이 관통 형성되며, 상기 해머비트 하단에는 상기 수평홈에 대응되는 위치에는 상하 장공인 결합홈이 관통 형성되어 결합핀이 상기 수평홈과 결합홈을 관통하도록 삽입되어 해머비트와 가압체가 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 삽입홈의 저면에는 완충판이 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 해머비트에는 가압체에 고압의 압력유체를 공급하기 위한 유체통로가 형성되고, 상기 가압체에는 상면과 하단을 관통하도록 형성되어 압력유체를 확경구 내 공간으로 공급하는 유체공급로가 형성되며, 상기 상부가이드부재의 상부 중앙에는 상부관통공과 연통되는 가이드관체가 결합되고, 상기 가이드관체의 상부에는 해머비트에 타격력을 전달하기 위한 해머의 외주면을 감싸는 해머 반발방지용 케이스의 하단이 상단에 삽입되는 압력유체 유출방지 파이프가 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체에는 상면과 하단을 관통하도록 형성되어 압력유체를 확경구 내 공간으로 공급하는 유체공급로가 형성되고, 상기 하부가이드부재의 하부에는 하부관통공과 연통되도록 결합되는 것으로 측면 및 하면이 폐쇄된 슬라임유입방지구가 더 구비되되, 상기 슬라임유입방지구는 가압체의 가압에 의해 하부가이드부재와 분리되도록 하부가이드부재와 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 슬라임유입방지구의 측면에는 적어도 하나 이상의 압력유체배출구가 형성되고, 상기 압력유체배출구에는 내부 압력에 의해 외부로만 개방되는 역류방지마개가 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 역류방지마개는 원뿔대 형상으로 지름이 작은 일단이 슬라임유입방지구 내측으로 돌출되도록 압력유체배출구에 삽입되어 압력유체배출구를 폐쇄하고, 가압체의 가압에 의해 슬라임유입방지구의 외측으로 이동하여 압력유체배출구가 개방되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 역류방지마개는 압력유체배출구에 삽입되는 것으로 내측 일단이 개방되고 외측 타단이 폐쇄된 속이 빈 통 형상이고, 폐쇄된 타단은 일부가 절개되어 압력유체의 압력에 의해 외측으로 벌어져 개방되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 연결부재에는 유체공급로로부터 공급된 압력유체가 배출되는 적어도 하나 이상의 압력유체배출구가 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 가압체의 상단 외주면에는 외측으로 돌출되어 가압체가 하향으로 일정 거리 이동시 상부가이드부재에 걸리는 스토퍼가 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 확경구 또는 가압체를 가압하기 위한 타격부의 일측에는 가압체의 삽입 깊이를 측정하는 가압체 탐지부가 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 별도의 확공드릴 없이 말뚝 본체 하부에 결합되는 확경구의 지름을 확대시켜 토사층에서 단단한 암반층까지 다양한 지층에서 신속하게 말뚝 선단 지반을 확경 절삭함과 동시에 말뚝 확대부를 형성할 수 있다. 이에 따라 말뚝의 본당 허용지지력이 크게 증가되므로, 말뚝 수량의 최소화 및 굴착 심도의 최적화가 가능하다. 따라서 뛰어난 경제성으로 각종 건축·토목 구조물의 기초용 말뚝에 광범위하게 적용할 수 있다.
둘째, 말뚝 확대부 체적만큼만 국부적으로 확장 천공할 수 있어 지반 천공량을 최소로 할 수 있다. 또한, 수평 방사상 확장되는 절삭팁에 의하여 과도한 절삭 없이 설계된 치수의 말뚝 확대부 단면을 제공해 줄 수 있으므로, 최소의 절삭작업량과 최소의 확장체 수량으로 지지력과 인발저항력을 크게 증가시킬 수 있다.
셋째, 해머비트의 타격과 함께 압력유체를 공급하여 절삭슬라임을 외부로 신속하게 배출시킬 수 있다. 따라서 말뚝 확대부의 형성 속도가 매우 빠를 뿐 아니라 주변이 깨끗하여 말뚝 확대부의 품질이 매우 우수하다.
넷째, 확장체에 결합된 절삭팁이 지반을 확경 절삭하는 동안 경질의 연속된 말뚝 확대부가 시공되므로, 작업 중 확경홀의 공벽이 이완되거나 무너지지 않는다.
다섯째, 콤팩트한 장비의 사용으로 공간의 효율적 이용이 가능하다.
여섯째, 콘크리트 재질의 가압체를 이용하여 원가를 절감할 수 있으며, 콘크리트 가압체 외부에 강판을 결합하는 경우에는 자재비를 절감하면서 가압체의 파손을 방지할 수 있다.
일곱째, 하부가이드부재 하부에 슬라임유입방지구가 구비되는 경우에는 가압 초기에 하부슬라임이 확경구 내로 유입되는 것을 방지하면서 가압 후 절삭슬라임의 배출을 도와 해머비트의 원활한 작동을 돕는다.
여덟째, 연결부재 외주면에 압력유체배출구가 형성되는 경우에는 가압 진행 중 상하부가이드부재 사이로 압력유체를 배출할 수 있다.
도 1은 본 발명 선단 확장형 말뚝 확장 시스템의 사시도.
도 2는 확경구 일부를 도시하는 분해사시도.
도 3은 본 발명 선단 확장형 말뚝 확장 시스템의 분해사시도.
도 4는 가압체의 다양한 실시예들을 도시하는 사시도.
도 5는 가압체의 다른 실시예들을 도시하는 단면도.
도 6 및 도 7은 상부에 해머비트가 결합된 가압체의 실시예들을 도시하는 사시도.
도 8은 해머비트와 가압체의 결합 관계를 도시하는 분해사시도.
도 9는 해머비트의 상하 진동에 의한 가압체의 이동을 나타내는 해머비트와 가압체의 절개사시도.
도 10은 도 9의 'A' 부분에 대한 확대사시도.
도 11은 가이드관체와 압력유체 유출방지 파이프가 구비된 본 발명 선단 확장형 말뚝 확장 시스템의 단면도.
도 12는 슬라임유입방지구가 구비된 본 발명 선단 확장형 말뚝 확장 시스템의 단면도.
도 13은 슬라임유입방지구의 실시예를 도시하는 저면사시도.
도 14는 역류방지마개에 의하여 압력유체배출구가 개폐되는 본 발명 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 도시하는 단면도.
도 15는 역류방지마개의 실시예를 도시하는 도면.
도 16은 연결부재에 압력유체배출구가 형성된 확경구 일부를 도시하는 저면사시도.
도 17은 압력유체가 배출되는 과정을 도시하는 본 발명 선단 확장형 말뚝 확장 시스템의 평면도 및 단면도.
도 18은 스토퍼가 형성된 본 발명 선단 확장형 말뚝 확장 시스템의 단면도.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 선단 확장형 말뚝 확장 시스템의 사시도이고, 도 2는 확경구 일부를 도시하는 분해사시도이며, 도 3은 본 발명 선단 확장형 말뚝 확장 시스템의 분해사시도이다.
도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 선단 확장형 말뚝 확장 시스템은 말뚝 본체(10), 말뚝 본체(10) 하부에 결합되어 지름이 확장되는 확경구(20) 및 상기 확경구(20)의 지름을 확장하기 위한 가압체(30)로 구성된다.
상기 말뚝 본체(10)는 기성콘크리트 말뚝 또는 강관 말뚝으로 상기 확경구(20)는 말뚝 본체(10)의 회전에 따라 회전되도록 구성할 수 있다. 이 경우 말뚝 본체(10)의 회전과 함께 확경구(20)의 확장체(24)가 방사상으로 확장하여 말뚝 확대부를 형성한다.
또한, 상기 말뚝 본체(10)는 현장타설말뚝으로 구성할 수 있다. 이 경우, 말뚝 본체(10)와 별도로 확경구(20)만 먼저 회전시켜 지반을 확경 절삭한 다음, 말뚝 본체(10)를 나중에 설치한다.
상기 확경구(20)는 별도의 확공드릴 없이 말뚝 선단에 말뚝 본체(10)보다 지름이 확장된 말뚝 확대부를 신속하게 형성하는 부분으로, 도 1 내지 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 상부가이드부재(21), 하부가이드부재(22), 연결부재(23) 및 복수의 확장체(24)를 포함하여 구성된다.
상기 상부가이드부재(21)는 말뚝 본체(10) 하부에 결합되는 것으로 중앙에 상부관통공(211)이 형성된다. 그리고 하부가이드부재(22)는 상기 상부가이드부재(21) 하부에 상부가이드부재(21)와 일정 간격 이격되도록 구비되는 것으로 중앙에 하부관통공(221)이 형성된다.
상기 상하부가이드부재(21, 22)는 상호 일정 간격 이격되어 확장체(24)의 탈락을 방지함과 동시에 확장체(24)의 수평 방향으로의 확장을 가이드한다.
상기 연결부재(23)는 상기 상부가이드부재(21)와 하부가이드부재(22)를 연결하는 것으로 상부관통공(211)에 연통되도록 결합되고, 외주면에 후술할 가압부가 입출 가능한 복수의 진출입공(231)이 형성된다.
상기 확장체(24)는 상기 연결부재(23) 외측의 상부가이드부재(21)와 하부가이드부재(22) 사이에 설치되는 것으로 외측에 절삭팁(T)이 결합된 호 형상의 날개부(241) 및 상기 날개부(241) 후단에 구비되는 것으로 상기 연결부재(23)의 진출입공(231)에 삽입되는 가압부(242)로 구성되며, 복수 개 배치된다.
상기 절삭팁(T)은 지반을 확경 절삭하는 것으로, 경질의 재료로 제작 가능하며, 용접봉을 녹여 확장체(24)와 일체화한 용접절삭팁으로 구성할 수도 있다.
상기 절삭팁(T)은 원하는 치수대로 지반을 절삭하도록 할 수 있으며, 이에 따라 설계된 치수의 말뚝 확대부 단면을 형성할 수 있다. 따라서 최소의 절삭작업량과 최소의 확장체(24) 수량으로 말뚝 지지력과 인발저항력을 크게 증가시키는 것이 가능하다.
상기 확장체(24)는 연결부재(23) 내측에서의 가압에 의해 가압부(242)가 연결부재(23) 외측으로 슬라이딩되어 상기 날개부(241)가 상하부가이드부재(21, 22)의 외부로 돌출됨으로써 확경구(20)의 지름을 확대한다.
상기 확장체(24)는 말뚝 시공 완료 후 확대된 상태로 말뚝 확대부의 영구적인 보강재 역할을 한다.
상기 가압체(30)는 확장체(24)를 가압하는 것으로, 가압체(30)의 하부에는 하부로 갈수록 내측으로 기울어진 경사면(31)이 형성되어 상기 경사면(31)이 가압부(242)를 가압하도록 구성된다.
즉, 가압체(30)가 상부관통공(211)을 통하여 연결부재(23) 내로 수직 방향으로 삽입되면, 가압체(30)의 경사면(31)이 가압부(241) 후단을 수평 방향으로 가압하여 확장체(24)의 날개부(242)가 외측으로 이동하여 확경구(20)가 확장된다.
이로써, 선단지지력 추가 확보로 말뚝의 본당 허용지지력이 크게 증가되므로, 말뚝 수량의 최소화 및 굴착 심도의 최적화로 경제성 있는 시공이 가능하다. 아울러 말뚝 확대부 체적만큼만 국부적으로 확장 천공되므로 지반 천공량을 최소로 할 수 있다. 따라서 뛰어난 경제성으로 각종 건축·토목 구조물의 기초용 말뚝에 광범위하게 적용할 수 있다.
도 3에서와 같이, 가압부(241)의 후단에는 가압체(30)의 경사면(31)에 대응되도록 경사면이 형성될 수 있다.
상기 확장체(24)는 가압체(30)의 타격 또는 진동에 의한 가압력과 말뚝 본체(10)의 회전력을 이용하여 확경 절삭을 진행하므로, 절삭 속도가 빠르고 토사층에서 단단한 암반층까지 다양한 지층에서 확경 절삭이 가능하다.
도 4는 가압체의 다양한 실시예들을 도시하는 사시도이다.
도 4의 (a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 가압체(30)의 경사면(31)은 가압체(30) 하부 전체에 걸쳐 형성되어 원추형 선단부로 구성할 수 있다.
또는 도 4의 (b)에서와 같이, 상기 가압체(30)는 원통 형상이고, 하부의 상기 확장체(24)의 가압부(242)에 대응되는 위치에 상기 경사면(31)이 형성되도록 함몰된 복수의 가이드홈(32)이 형성되도록 구성할 수도 있다.
상기 가이드홈(32)은 원통 하단으로 갈수록 원통 내측으로 경사면(31)을 형성하도록 경사지면서 함몰되며, 인접하는 복수의 가이드홈(32)은 상호 유격 거리를 동일하게 구성할 수 있다.
따라서 가이드홈(32)은 확장체(24)의 복수의 인접하는 가압부(242)가 서로 일정한 거리를 유지하면서 확경구(20) 외측으로 방사상으로 확경되도록 가이드한다.
도 5는 가압체의 다른 실시예들을 도시하는 단면도이다.
가압체(30)는 강재 가압체보다 저가인 콘크리트(C) 재질로 구성할 수 있다.
이 경우 가압체(30)는 가압에 의한 파손 발생의 우려가 있으므로, 1회 사용 후 말뚝 하부 지반에 관입된 상태로 영구 존치시킨다. 따라서 말뚝 하부 지반의 밀도가 증가하여 지반을 보강하고, 말뚝 내측면에서 발생한 슬러지가 확경구(20) 내로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
콘크리트(C) 재질의 가압체(30)의 경우, 도 5의 (a)에서와 같이 가압부(242)와 접촉하는 가압체(30)의 경사면(31)에는 강판(33)을 결합하여 보강할 수 있다.
또는 도 5의 (b)에서와 같이, 상기 가압체(30)의 외주면을 강판(33)으로 보강할 수 있다.
도 5의 (b)의 경우, 경사면(31)을 비롯하여 가압체(30)의 외주면 전체에 강판(33)이 위치되므로, 강판(33) 내부에 콘크리트(C)를 충전하여 가압체(30)를 제작할 수 있다.
따라서 가압에 의하여 가압체(30)가 파손되지 않으면서 가압체(30) 제작에 소요되는 자재비를 절감할 수 있다.
도 6 및 도 7은 상부에 해머비트가 결합된 가압체의 실시예들을 도시하는 사시도이다.
도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 가압체(30)의 상부에는 가압체(30)에 타격력을 가하여 가압체(30)를 하향 이동시키기 위한 해머비트(40)가 결합되되, 서로 일체를 이루도록 구성할 수 있다.
이 경우, 해머비트(40)와 가압체(30)가 서로 일체를 이루도록 구성되므로, 타격에 의하여 해머비트(40)와 가압체(30) 사이가 손상되지 않는다.
그리고 해머비트(40)의 타격력이 가압체(30)에 직접 전달되므로, 가압체(30)가 해머비트(40)와 같이 상하로 진동하며 하향 가압한다.
상기 가압체(30)는 지반 확장 완료 후 해머비트(40) 회수시 함께 회수된다.
아울러 도 7에서와 같이, 상기 가압체(30)의 상부에는 가압체(30)에 타격력을 가하여 가압체(30)를 하향 이동시키기 위한 해머비트(40)가 상하 왕복 이동 가능하게 결합될 수 있다.
상기 가압체(30)는 지반 확장 완료 후 해머비트(40) 회수시 함께 회수된다.
도 8은 해머비트와 가압체의 결합 관계를 도시하는 분해사시도이고, 도 9는 해머비트의 상하 진동에 의한 가압체의 이동을 나타내는 해머비트와 가압체의 절개사시도이며, 도 10은 도 9의 'A' 부분에 대한 확대사시도이다.
도 8 내지 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 도 7의 실시예의 경우 상기 가압체(30)의 상부 중앙에는 해머비트(40) 하단이 삽입되는 삽입홈(34)이 형성되고, 상기 가압체(30)의 측면에는 상기 삽입홈(34)에 연통되는 수평홈(35)이 관통 형성되며, 상기 해머비트(40) 하단에는 상기 수평홈(35)에 대응되는 위치에는 상하 장공인 결합홈(41)이 관통 형성되어 결합핀(P)이 상기 수평홈(35)과 결합홈(41)을 관통하도록 삽입되어 해머비트(40)와 가압체(30)가 결합될 수 있다.
이로써, 해머비트(40)가 상하 왕복 이동 가능하게 가압체(30)에 결합된다.
즉, 결합핀(P)에 의하여 가압체(30)와 해머비트(40)가 분리되지는 않지만, 장공인 결합홈(41)의 구성에 의하여 해머비트(40)가 상하로 왕복 운동하면서 가압체(30)를 타격한다.
도 9의 (a) 및 (b)는 각각 해머비트(40)의 하부 이동 및 상부 이동시 가압체(30)를 도시한다.
해머비트(40)는 상하로 진동하면서 가압체(30)를 타격하지만, 도 9의 (a)에서와 같이 가압체(30)는 해머비트(40)의 하향 타격에 의해서만 하향으로 가압된다. 따라서 안정적으로 가압체(30)를 타격할 수 있다.
이때, 타격에 의하여 해머비트(40)와 가압체(30)가 접촉되는 부분이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 삽입홈(34)의 저면에는 완충판(37)이 구비될 수 있다.
도 9의 (a) 및 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 가압체(30)의 수평홈(35) 내주면에는 결합핀(P)의 탈락 방지를 위한 스냅링(R)이 결합되는 스냅링홈(36)이 형성될 수 있다.
도 11은 가이드관체와 압력유체 유출방지 파이프가 구비된 본 발명 선단 확장형 말뚝 확장 시스템의 단면도이다.
도 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 해머비트(40)에는 가압체(30)에 고압의 압력유체를 공급하기 위한 유체통로(42)가 형성되고, 상기 가압체(30)에는 상면과 하단을 관통하도록 형성되어 압력유체를 확경구(20) 내 공간으로 공급하는 유체공급로(38)가 형성되며, 상기 상부가이드부재(21)의 상부 중앙에는 상부관통공(211)과 연통되는 가이드관체(25)가 결합되고, 상기 가이드관체(25)의 상부에는 해머비트(40)에 타격력을 전달하기 위한 해머(50)의 외주면을 감싸는 해머 반발방지용 케이스(51)의 하단이 상단에 삽입되는 압력유체 유출방지 파이프(26)가 구비될 수 있다.
상기 압력유체 유출방지 파이프(26)는 유체통로(42)와 유체공급로(38)를 통하여 공급되는 압력유체가 확경구(20) 상부로 누출되어 압력이 떨어지는 것을 방지하기 위하여 가이드관체(25) 상부에 결합되어 해머 반발방지용 케이스(51) 하부와 함께 가압체(30) 상단을 밀폐한다.
압력유체는 압축공기 또는 물 등으로 구성할 수 있다.
도 12는 슬라임유입방지구가 구비된 본 발명 선단 확장형 말뚝 확장 시스템의 단면도이다.
본 발명에서 상기 가압체(30)에는 상면과 하단을 관통하도록 형성되어 압력유체를 확경구(20) 내 공간으로 공급하는 유체공급로(38)가 형성되고, 상기 하부가이드부재(22)의 하부에는 하부관통공(221)과 연통되도록 결합되는 것으로 측면 및 하면이 폐쇄된 슬라임유입방지구(27)가 더 구비되되, 상기 슬라임유입방지구(27)는 가압체(30)의 가압에 의해 하부가이드부재(22)와 분리되도록 하부가이드부재(22)와 결합되도록 구성할 수 있다.
도 12의 (a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 가압체(30)의 가압 초기에는 슬라임유입방지구(27)에 의하여 하부슬라임이 확경구(20) 내로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 가압체(30)가 하부로 이동하여 확장체(24)가 확장된 직후에는 가압체(30)가 하부관통공(221)을 폐쇄하므로 하부슬라임이 확경구(20) 내부로 유입되지 않는다.
이후 도 12의 (b)에서와 같이 가압체(30)가 보다 하향 이동하여 슬라임유입방지구(27)가 하부가이드부재(22)로부터 탈락하면, 압력유체가 하부가이드부재(22)와 슬라임유입방지구(27) 사이로 배출되므로 절삭슬라임의 배출을 도와 해머비트(40)의 원활한 작동이 가능하다.
도 13은 슬라임유입방지구의 실시예를 도시하는 저면사시도이고, 도 14는 역류방지마개에 의하여 압력유체배출구가 개폐되는 본 발명 선단 확장형 말뚝 확장 시스템을 도시하는 단면도이며, 도 15는 역류방지마개의 실시예를 도시하는 도면이다.
앞서 설명한 도 12의 실시예의 경우, 상기 슬라임유입방지구(27)의 측면에는 적어도 하나 이상의 압력유체배출구(271)가 형성되고, 상기 압력유체배출구(271)에는 내부 압력에 의해 외부로만 개방되는 역류방지마개(272)가 구비될 수 있다.
상기 압력유체배출구(271)는 가압체(30)의 가압에 의하여 슬라임유입방지구(27)가 탈락하기 전까지 압력유체의 배출을 담당한다.
상기 역류방지마개(272)는 외부슬라임이 슬라임유입방지구(27) 내로 유입되는 것을 방지한다.
도 13 및 도 14에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 역류방지마개(272)는 원뿔대 형상으로 지름이 작은 일단이 슬라임유입방지구(27) 내측으로 돌출되도록 압력유체배출구(271)에 삽입되어 압력유체배출구(271)를 폐쇄하고, 가압체(30)의 가압에 의해 슬라임유입방지구(27)의 외측으로 이동하여 압력유체배출구(271)가 개방되도록 구성할 수 있다.
원뿔대 형상의 역류방지마개(272)는 외부 압력에 대하여 압력유체배출구(271)를 더욱 폐쇄하고, 내부 압력에 대하여 외부로 탈락하여 압력유체배출구(271)를 용이하게 개방한다.
도 14의 (a)는 가압체(30)의 가압 전으로, 역류방지마개(272)가 압력유체배출구(271)를 폐쇄하므로, 외부슬라임이 슬라임유입방지구(27) 내부로 유입되지 않는다.
도 14의 (b)는 가압체(30)의 가압 후를 도시하는 것으로, 확장체(24) 확장 후 가압체(30)의 가압에 의하여 역류방지마개(272)가 압력유체배출구(271)로부터 탈락하여 압력유체배출구(271)가 개방된다.
또는 도 15에서와 같이, 상기 역류방지마개(272)는 압력유체배출구(271)에 삽입되는 것으로 내측 일단이 개방되고 외측 타단이 폐쇄된 속이 빈 통 형상이고, 폐쇄된 타단은 일부가 절개되어 압력유체의 압력에 의해 외측으로 벌어져 개방되도록 구성할 수 있다.
따라서 도 15의 (b)에서와 같이, 외부 압력에 의해서는 역류방지마개(272)의 폐쇄된 타단 측의 절개된 부분이 닫혀 있게 된다.
반대로 도 15의 (a) 및 (c)에서와 같이, 내부에서 압력유체의 압력 발생시에는 역류방지마개(272)의 폐쇄된 타단 측의 절개된 부분이 외측으로 열려 압력유체가 외부로 배출된다.
도 16은 연결부재에 압력유체배출구가 형성된 확경구 일부를 도시하는 저면사시도이고, 도 17은 압력유체가 배출되는 과정을 도시하는 본 발명 선단 확장형 말뚝 확장 시스템의 평면도 및 단면도이다.
도 16에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 연결부재(23)에는 유체공급로(38)로부터 공급된 압력유체가 배출되는 적어도 하나 이상의 압력유체배출구(232)가 관통 형성될 수 있다.
즉, 유체공급로(38)로부터 공급된 압력유체를 상하부가이드부재(21, 22) 사이로 배출할 수 있도록 연결부재(23)의 외주면에는 압력유체배출구(232)를 관통 형성할 수 있다.
상기 압력유체배출구(232)를 통한 압력유체의 배출과정은 도 17을 참조하여 설명한다.
도 17의 (a)는 가압체(30)의 가압 전, 즉 압력유체의 배출 전 단계를 나타낸다.
가압이 진행되면, 도 17의 (b)에서와 같이 연결부재(23)의 압력유체배출구(232) 1 곳을 통하여 압력유체가 배출된다.
이후 가압이 더욱 진행되면, 도 17의 (c)에서와 같이 슬라임유입방지구(27)의 역류방지마개(272)가 개방되면서, 슬라임유입방지구(27)의 압력유체배출구(271)와 연결부재(23)의 압력유체배출구(232) 2 곳을 통하여 압력유체가 배출된다.
마지막으로 가압이 완료된 경우에는 도 17의 (d)에서와 같이 슬라임유입방지구(27)가 탈락되므로, 슬라임유입방지구(27)와 하부가이드부재(22) 사이의 개방된 공간, 슬라임유입방지구(27)의 압력유체배출구(271)와 연결부재(23)의 압력유체배출구(232) 3 곳을 통하여 압력유체가 배출된다.
따라서 절삭슬라임의 원활한 배출이 가능하다.
도 18은 스토퍼가 형성된 본 발명 선단 확장형 말뚝 확장 시스템의 단면도이다.
도 18에서와 같이, 상기 가압체(30)의 상단 외주면에는 외측으로 돌출되어 가압체(30)가 하향으로 일정 거리 이동시 상부가이드부재(21)에 걸리는 스토퍼(39)가 형성될 수 있다.
상기 스토퍼(39)는 복수의 말뚝의 삽입되는 깊이를 동일하게 할 수 있으므로, 말뚝의 품질 관리가 용이하다.
아울러 도면에는 미도시되었으나, 상기 확경구(20) 또는 가압체(30)를 가압하기 위한 타격부의 일측에는 가압체(30)의 삽입 깊이를 측정하는 가압체 탐지부가 더 구비될 수 있다.
가압체 탐지부는 가압체(30)의 삽입 깊이를 확인하여 실제 확장체(24)가 확장되었는지 여부를 확인하며, 가압체(30)의 삽입 깊이에 따라 확장체(24)의 확경 지름을 계산할 수 있도록 한다.
가압체(30)의 삽입 깊이는 별도의 디스플레이부에 의하여 영상으로 나타낼 수 있으며, 가압체(30)가 사전 설정된 깊이에 도달할 경우 음향이나 알림등 등으로 알려줄 수 있는 신호부가 더 구비될 수도 있다.
가압체 탐지부는 카메라, 위치 감지 센서, 접촉 센서 등으로 구성할 수 있다.
10: 말뚝 본체 20: 확경구
21: 상부가이드부재 211: 상부관통공
22: 하부가이드부재 221: 하부관통공
23: 연결부재 231: 진출입공
232: 압력유체배출구 24: 확장체
241: 날개부 242: 가압부
25: 가이드관체 26: 압력유체 유출방지 파이프
27: 슬라임유입방지구 271: 압력유체배출구
272: 역류방지마개 30: 가압체
31: 경사면 32: 가이드홈
33: 강판 34: 삽입홈
35: 수평홈 36: 스냅링홈
37: 완충판 38: 유체공급로
39: 스토퍼 40: 해머비트
41: 결합홈 42: 유체통로
50: 해머 51: 해머 반발방지용 케이스
C: 콘크리트 P: 결합핀
R: 스냅링 T: 절삭팁

Claims (18)

  1. 말뚝 본체(10), 말뚝 본체(10) 하부에 결합되어 지름이 확장되는 확경구(20) 및 상기 확경구(20)의 지름을 확장하기 위한 가압체(30)로 구성되는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템에 관한 것으로,
    상기 확경구(20)는
    말뚝 본체(10) 하부에 결합되는 것으로 중앙에 상부관통공(211)이 형성된 상부가이드부재(21);
    상기 상부가이드부재(21) 하부에 상부가이드부재(21)와 일정 간격 이격되도록 구비되는 것으로 중앙에 하부관통공(221)이 형성되는 하부가이드부재(22);
    상기 상부가이드부재(21)와 하부가이드부재(22)를 연결하는 것으로 상부관통공(211)에 연통되도록 결합되고, 외주면에 복수의 진출입공(231)이 형성된 연결부재(23); 및
    상기 연결부재(23) 외측의 상부가이드부재(21)와 하부가이드부재(22) 사이에 설치되는 것으로 외측에 절삭팁(T)이 결합된 호 형상의 날개부(241) 및 상기 날개부(241) 후단에 구비되는 것으로 상기 연결부재(23)의 진출입공(231)에 삽입되는 가압부(242)로 구성되되, 연결부재(23) 내측에서의 가압에 의해 가압부(242)가 연결부재(23) 외측으로 슬라이딩되어 상기 날개부(241)가 상하부가이드부재(21, 22)의 외부로 돌출됨으로써 확경구(20)의 지름을 확대하는 복수의 확장체(24); 로 구성되고,
    상기 가압체(30) 하부에는 하부로 갈수록 내측으로 기울어진 경사면(31)이 형성되어 상기 경사면(31)이 가압부(242)를 가압하는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 가압체(30)의 경사면(31)은 가압체(30) 하부 전체에 걸쳐 형성되어 원추형 선단부로 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템.
  3. 제1항에서,
    상기 가압체(30)는 원통 형상이고, 하부의 상기 확장체(24)의 가압부(242)에 대응되는 위치에 상기 경사면(31)이 형성되도록 함몰된 복수의 가이드홈(32)이 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템.
  4. 제1항에서,
    상기 가압체(30)는 콘크리트(C) 재질인 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템.
  5. 제4항에서,
    상기 가압체(30)의 경사면(31)에는 강판(33)이 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템.
  6. 제4항에서,
    상기 가압체(30)의 외주면에는 강판(33)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템.
  7. 제1항에서,
    상기 가압체(30)의 상부에는 가압체(30)에 타격력을 가하여 가압체(30)를 하향 이동시키기 위한 해머비트(40)가 결합되되, 서로 일체인 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템.
  8. 제1항에서,
    상기 가압체(30)의 상부에는 가압체(30)에 타격력을 가하여 가압체(30)를 하향 이동시키기 위한 해머비트(40)가 상하 왕복 이동 가능하게 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템.
  9. 제8항에서,
    상기 가압체(30)의 상부 중앙에는 해머비트(40) 하단이 삽입되는 삽입홈(34)이 형성되고, 상기 가압체(30)의 측면에는 상기 삽입홈(34)에 연통되는 수평홈(35)이 관통 형성되며, 상기 해머비트(40) 하단에는 상기 수평홈(35)에 대응되는 위치에는 상하 장공인 결합홈(41)이 관통 형성되어 결합핀(P)이 상기 수평홈(35)과 결합홈(41)을 관통하도록 삽입되어 해머비트(40)와 가압체(30)가 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템.
  10. 제9항에서,
    상기 삽입홈(34)의 저면에는 완충판(37)이 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에서,
    상기 해머비트(40)에는 가압체(30)에 고압의 압력유체를 공급하기 위한 유체통로(42)가 형성되고, 상기 가압체(30)에는 상면과 하단을 관통하도록 형성되어 압력유체를 확경구(20) 내 공간으로 공급하는 유체공급로(38)가 형성되며, 상기 상부가이드부재(21)의 상부 중앙에는 상부관통공(211)과 연통되는 가이드관체(25)가 결합되고, 상기 가이드관체(25)의 상부에는 해머비트(40)에 타격력을 전달하기 위한 해머(50)의 외주면을 감싸는 해머 반발방지용 케이스(51)의 하단이 상단에 삽입되는 압력유체 유출방지 파이프(26)가 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템.
  12. 제1항에서,
    상기 가압체(30)에는 상면과 하단을 관통하도록 형성되어 압력유체를 확경구(20) 내 공간으로 공급하는 유체공급로(38)가 형성되고,
    상기 하부가이드부재(22)의 하부에는 하부관통공(221)과 연통되도록 결합되는 것으로 측면 및 하면이 폐쇄된 슬라임유입방지구(27)가 더 구비되되, 상기 슬라임유입방지구(27)는 가압체(30)의 가압에 의해 하부가이드부재(22)와 분리되도록 하부가이드부재(22)와 결합되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템.
  13. 제12항에서,
    상기 슬라임유입방지구(27)의 측면에는 적어도 하나 이상의 압력유체배출구(271)가 형성되고, 상기 압력유체배출구(271)에는 내부 압력에 의해 외부로만 개방되는 역류방지마개(272)가 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템.
  14. 제13항에서,
    상기 역류방지마개(272)는 원뿔대 형상으로 지름이 작은 일단이 슬라임유입방지구(27) 내측으로 돌출되도록 압력유체배출구(271)에 삽입되어 압력유체배출구(271)를 폐쇄하고, 가압체(30)의 가압에 의해 슬라임유입방지구(27)의 외측으로 이동하여 압력유체배출구(271)가 개방되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템.
  15. 제13항에서,
    상기 역류방지마개(272)는 압력유체배출구(271)에 삽입되는 것으로 내측 일단이 개방되고 외측 타단이 폐쇄된 속이 빈 통 형상이고, 폐쇄된 타단은 일부가 절개되어 압력유체의 압력에 의해 외측으로 벌어져 개방되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템.
  16. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에서,
    상기 연결부재(23)에는 유체공급로(38)로부터 공급된 압력유체가 배출되는 적어도 하나 이상의 압력유체배출구(232)가 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템.
  17. 제1항에서,
    상기 가압체(30)의 상단 외주면에는 외측으로 돌출되어 가압체(30)가 하향으로 일정 거리 이동시 상부가이드부재(21)에 걸리는 스토퍼(39)가 형성되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템.
  18. 제1항에서,
    상기 확경구(20) 또는 가압체(30)를 가압하기 위한 타격부의 일측에는 가압체(30)의 삽입 깊이를 측정하는 가압체 탐지부가 구비되는 것을 특징으로 하는 선단 확장형 말뚝 확장 시스템.
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