KR20160053884A - 기초공사용 파일 압입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천공과 항타작업을 동시에 수행할 수 있으며, 천공후 파일 또는 케이싱을 회전시킴으로써 용이하게 인발할 수 있게 하는 기초공사용 파일 압입장치에 관한 것이다. 그의 구성은; 기중기에 상하로 기동 가능하게 설치되는 것으로서 회전력을 발생시키는 오거; 상기 오거에 매달린 상태에서 상기 오거에 의해 축회전되며 선단에 비트가 설치되는 스크류; 상기 기중기에 의해 상하로 기동 가능하게끔 상기 스크류의 주연부에 설치되는 것으로서 수직방향의 기동하여 진동을 발생시키기 위한 진동발생기; 상기 진동발생기의 하단에 연결되는 것으로서, 케이싱의 상단을 클램핑하기 위한 클램프기구; 상기 스크류의 외주에 끼워지도록 설치되며 상기 클램프기구에 의해 파지됨으로써 상기 진동발생기로부터 진동을 전달받게 되는 케이싱; 상기 케이싱의 축방향 회전을 위해 상기 클램프기구와 상기 진동발생기 사이에 설치되는 케이싱 회전기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.

Description

기초공사용 파일 압입장치{Apparatus For Planting Pile Of Foundation Work}

본 발명은 지반공사용 파일 압입장치에 관한 것으로서, 천공과 항타작업을 동시에 수행할 수 있으며, 천공 후 파일 또는 케이싱을 회전시킴으로써 용이하게 인발할 수 있게 하는 기초공사용 파일 압입장치에 관한 것이다.

건축물이나 교량을 시공하기 위하여 지반을 보강할 필요가 많다. 이 경우 지반에 PHC 또는 강관파일을 압입하여 매설하는 기초공사가 수행되고 있다.

파일을 압입 설치하는 공법에는 타설시공법과 굴삭시공법이 대표적으로 제안되고 있다. 타설시공법은 기중기를 이용하여 해머를 낙하시켜서 파일의 두부를 타격하여 강제로 압입하는 공법이며, 굴삭시공법은 오거(Auger)에 장착된 스크류로써 먼저 굴삭하여 파일공을 형성시킨 다음 파일 등을 파일공에 삽입하 공법이다.

전자는 시공시 해머의 타격음과 진동이 크게 발생하는 문제점으로 인해 도시 중심에서는 사용이 크게 제한되고 있으며, 후자는 스크류를 빼낼 때 주변 흙이 무너져 내리면서 파일공을 메우는 문제 때문에 개선의 여지가 많다.

위와 같은 문제점을 개선하고자 DRA(Double Rotator Auger) 공법이 제안되었다. 이 공법은 오거와 케이싱을 반대방향으로 2축 회전시키면서 천공중 오거가 굴착한 토사가 케이싱을 타고 올라와 케이싱 상단부에서 배출되도록 하고 파일공을 확보한 후 파일을 끼워 넣은 다음 케이싱을 인발하는 과정을 포함한다. 그러나 이 공법에서 케이싱을 인발할 때 케이싱의 외주면에 강한 토압이 작용하고 있기 때문에 인발이 쉽지 않다는 문제가 있다.

대한민국 특허출원 제10-2005-0070682호 대한민국 특허출원 제10-2007-0035254호

위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은, 건축물 또는 토목공사에 있어서 지반을 강화하고자 파일(또는 말뚝)을 지중에 수직으로 고정시키기 위한 굴삭식 파일 압입장치를 제공하되 스크류로 굴삭한 다음 케이싱을 인발할 때 인발과정이 용이하게 진행될 수 있도록 하기 위한 파일 압입장치를 제공하는 것에 있다.

위와 같은 목적은, 지반 기초공사를 위하여 파일을 압입하는 장치로서;

기중기에 상하로 기동 가능하게 설치되는 것으로서 회전력을 발생시키는 오거; 상기 오거에 매달린 상태에서 상기 오거에 의해 축회전되며 선단에 비트가 설치되는 스크류; 상기 기중기에 의해 상하로 기동 가능하게끔 상기 스크류의 주연부에 설치되는 것으로서 수직방향의 기동하여 진동을 발생시키기 위한 진동발생기; 상기 진동발생기의 하단에 연결되는 것으로서, 케이싱의 상단을 클램핑하기 위한 클램프기구; 상기 스크류의 외주에 끼워지도록 설치되며 상기 클램프기구에 의해 파지됨으로써 상기 진동발생기로부터 진동을 전달받게 되는 케이싱; 상기 케이싱의 축방향 회전을 위해 상기 클램프기구와 상기 진동발생기 사이에 설치되는 케이싱 회전기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기초공사용 파일 압입장치에 의해 달성된다.

본 발명의 특징에 의하면, 케이싱 회전기구는 상기 스크류에 직각을 이루는 설치면을 제공하는 브래킷; 상기 브래킷 상면에 안착되는 모터; 상기 모터의 출력축에 연결되는 것으로서 회전력을 증대시키기 위한 감속기어열; 상기 감속기어열의 출력단과 상기 클램프기구를 연결하는 케이싱 체결부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 케이싱 회전기구는 상기 스크류의 원주방향을 따라 복수 개가 방사대칭 형태로 설치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 케이싱 회전기구는 상기 클램프기구를 정해진 각도의 범위 내에서 주기적으로 왕복 회전되도록 하는 것일 수 있다.

위와 같은 구성에 의하면, 굴삭 공법을 이용하여 기초공사용 말뚝을 설치하는 장치에 있어서, 압입된 케이싱에 회전력을 가함으로써 그의 인발이 용이하게 이루어질 수 있게 하는 파일 압입장치가 제공된다. 따라서 지반 기초공사의 작업속도를 향상시킬 수 있으며 인발과정에서 케이싱을 손상을 방지하여 장치의 내구성을 높일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 파일 압입장치의 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 파일 압입장치의 주요부의 단면 구성도이다.
도 3은 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 파일 압입장치의 주요부의 평면 구성도이다.
도 4(a),(b),(c),(d),(e)는 본 발명의 실시예에 의한 파일 압입장치의 사용상태를 단계적으로 도시하는 공정도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다.

오거(auger, 1)가 기중기(3)에 상하로 기동 가능하게 설치된다. 오거(1)는 지면에 수직을 이루는 축(X)을 중심으로 한 회전력을 발생시키는 것이다. 오거(1)와 기중기(3)는 권양로프(5)에 의해 연결된다.

스크류(7)가 오거(1)에 매달린 상태에서 오거(1)에 의해 축회전되면서 굴삭된 토사를 상부로 인출하게 된다. 스크류(7)의 선단에는 비트(9)가 설치되어 토사 및 암반 등을 굴삭하도록 한다.

스크류(7)에 의해 만들어지는 파일공이 토사에 의해 파묻히지 않도록 스크류(7)의 외주연에는 케이싱(11)이 설치된다. 케이싱(11)은 기중기(3)에 의해 상하로 기동 가능하게끔 스크류(7)의 주연부에 설치되는 진동발생기(13)의 하단에 연결된다. 수직방향의 기동을 통하여 진동을 발생시키기 위한 진동발생기(13) 역시 권양로프(5')에 의해 기중기(1)와 연결되며 오거(1)와는 독립적으로 거동한다. 진동발생기(13)는 유압에 의해 작동되며 지면에 수직을 이루는 방향으로 케이싱(11)의 상단부에 반복적인 충격력을 가하는 것이다. 오거(1)와 진동발생기(13)는 공지사항으로서 그 내부 구성에 대한 설명은 이를 생략한다.

케이싱(11)의 상단을 클램핑하기 위한 클램프기구(15)가 진동발생기(13) 하부에 연결된다. 본 발명의 실시예에 의하면 진동발생기(13)와 클램프기구(15)는 후술되는 케이싱 회전기구(17)를 매개로 하여 서로 연결된다.

케이싱(11)이 스크류(7)의 외주에 끼워지도록 설치되며 클램프기구(15)에 의해 파지됨으로써 진동발생기(13)로부터 진동을 전달받게 된다.

클램프기구(15)는 일단이 케이싱 회전기구(17)에 연결되며 타단은 하방향으로 연장되는 클램프 실린더(19)와, 케이싱 회전기구(17)의 하부에 고정 연결되는 원통 형상의 클램프 하우징(21)과; 중심부가 클램프 하우징(21)의 외주벽에 힌지 연결되는 것으로서 일단은 상기 클램프 실린더(19)의 작동부에 연결되고 타단은 상기 클램프 실린더(19)에 의해 회전 기동하게 되는 엘(L)자형 레버(23)와, 상기 레버(23)의 타단에 연결되며 상기 레버(23)의 기동에 따라 케이싱(11)의 외주면을 압박하게 되는 죠(25, jaw);를 포함한다. 클램프 기구(15)는 좌우대칭 또는 방사대칭 형태로 복수 개가 설치되며, 이들은 모두 동시에 기동할 수 있도록 설치된다. 죠(25)는 마찰력으로써 케이싱(11)의 상단 외주면을 압박하게 된다.

케이싱 회전기구(17)는 기다란 원통 형상으로 된 케이싱(11)의 축방향 회전을 위해 클램프기구(15)와 진동발생기(13) 사이에 설치된다. 케이싱 회전기구(17)는 브래킷(27), 모터(29), 감속기어열(31)을 포함한다.

브래킷(27)은 스크류(7)에 직각을 이루는 설치면(33)을 제공한다. 모터(29)가 브래킷(27)의 상면에 안착된다. 모터(29)는 전동모터 또는 유압모터가 사용될 수 있다. 감속기어열(31)이 모터(29)의 출력축에 연결되어 회전력을 증대시킨다. 케이싱 체결부(35)는 감속기어열의 출력단(31a)과 클램프기구(15)를 연결한다. 감속기어열(31)은 다수의 단위기어를 포함할 수 있음은 물론이다.

본 발명의 실시예에 의하면, 케이싱 회전기구(17)는 도 3에 도시된 바와 같이 스크류(7)의 원주방향을 따라 복수 개가 방사대칭 형태로 설치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 케이싱 회전기구(17)는 클램프기구(15)를 정해진 각도(a), 예를 들어 40°의 범위 내에서 주기적으로 왕복 회전되도록 하는 것일 수 있다. 즉 시계방향 및 반시계방향으로 각각 40°씩 분당 30회씩 주기적 왕복 회전운동을 하도록 제어할 수 있다.

물론 케이싱 회전기구(17)는 인발시 뿐만 아니라 압입시에도 사용될 수 있다. 이에 의해 인발 또는 압입 과정이 더 용이하게 이루어질 수 있다. 케이싱(11)의 회전시 케이싱(11)과 죠(25)와의 사이에 슬립이 발생되지 않도록 미끄럼 방지수단이 더 구비될 수 있다. 죠(25)와의 접촉부위를 늘려 마찰력을 높일 수도 있고 죠(25)에 스파이크와 같은 미끄럼방지부재(35)를 부착할 수도 있을 것이다.

케이싱(11)의 회전력은 지반의 성질에 따라 조정 가능하게 할 수도 있다. 이는 기어의 감속비를 조정함으로써 가능하게 될 것이다.

도 4(a),(b),(c),(d),(e)는 본 발명의 실시예에 의한 파일 압입장치의 사용상태를 설명하기 위한 공정도이다.

도 4(a)는 케이싱(11)을 클램프기구(15)에 장착한 다음 스크류(7)를 회전시켜 지반에 박는 과정을 도시한다. 스크류(7)는 자신의 상부를 향해 토사를 반출하여 파일공(100)을 형성하며 케이싱(11)은 파일공(100)으로 토사가 밀려들어오는 것을 방지한다. 이후 기중기의 권양로프로써 스크류(7)를 케이싱(11)으로부터 빼내고(도 4(b) 참조), 파일공(100) 바닥부에 파일(110)을 고정하기 위한 시멘트밀크(120)를 타설한다(도 4(c) 참조). 이후 파일(110)을 파일공(100)에 끼워 넣고(도 4(d) 참조), 케이싱(11)을 화살표(K) 방향을 따라 좌우로 회전시키면서 기중기의 권양로프로써 인발한다(도 4(e) 참조). 이렇게 하여 파일(110)이 지중에 고정되는 것이다.

이 과정에서 진동발생기(13)에 의한 진동충격음이 있을 뿐이며, 파일공(100)에 토사가 메워지는 일이 없으며 케이싱(11)을 인발시 좌우로 회전시키면서 빼내므로 인발이 용이하게 된다. 인발과정에서 진동발생기(13)는 지속적으로 가동시킬 수 있음은 물론이다.

위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다.

1 : 오거(auger) 3 : 기중기
5, 5' : 권양로프 7 : 스크류
9 : 비트 11 : 케이싱
13 : 진동발생기 15 : 클램프기구
17 : 케이싱 회전기구 19 : 클램프 실린더
21 : 클램프 하우징 23 : 레버
25 : 죠(jaw) 27 : 브래킷
29 : 모터 31 : 감속기어열
33 : 설치면 35 : 미끄럼방지부재
100 : 파일공

Claims (3)

1. 지반 기초공사를 위하여 파일을 압입하는 장치로서;
   기중기에 상하로 기동 가능하게 설치되는 것으로서 회전력을 발생시키는 오거; 상기 오거에 매달린 상태에서 상기 오거에 의해 축회전되며 선단에 비트가 설치되는 스크류; 상기 기중기에 의해 상하로 기동 가능하게끔 상기 스크류의 주연부에 설치되는 것으로서 수직방향의 기동하여 진동을 발생시키기 위한 진동발생기; 상기 진동발생기의 하단에 연결되는 것으로서, 케이싱의 상단을 클램핑하기 위한 클램프기구; 상기 스크류의 외주에 끼워지도록 설치되며 상기 클램프기구에 의해 파지됨으로써 상기 진동발생기로부터 진동을 전달받게 되는 케이싱; 상기 케이싱의 축방향 회전을 위해 상기 클램프기구와 상기 진동발생기 사이에 설치되는 케이싱 회전기구를 포함하되;
   상기 케이싱 회전기구는;
   상기 스크류에 직각을 이루는 설치면을 제공하는 브래킷; 상기 브래킷 상면에 안착되는 모터; 상기 모터의 출력축에 연결되는 것으로서 회전력을 증대시키기 위한 감속기어열; 상기 감속기어열의 출력단과 상기 클램프기구를 연결하는 케이싱 체결부;를 포함하며;
   상기 케이싱 회전기구의 회전력은 상기 감속기어열의 감속비를 조정함으로써 조정 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 기초공사용 파일 압입장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 케이싱 회전기구는 상기 클램프기구를 정해진 각도의 범위 내에서 주기적으로 왕복 회전되도록 하는 것을 특징으로 하는 기초공사용 파일 압입장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 케이싱 회전기구는 상기 스크류의 원주방향을 따라 복수 개가 방사대칭 형태로 설치되는 것을 특징으로 하는 기초공사용 파일 압입장치.

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