KR101514123B1 - 할로우 바 앵커 파일의 시공 시스템 및 이을 이용한 건물 내부나 협소한 장소에서의 기초 말뚝 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 할로우 바 앵커 파일에 소일교반유닛을 부가적으로 설치하여 그라우트재와 소일의 균질한 혼합이 이루어져 앵커파일과 합성된 양질의 기초 말뚝이 시공될 수 있도록 한 할로우 바 앵커 파일의 시공 시스템 및 이을 이용한 건물 내부나 협소한 장소에서의 기초 말뚝 시공 방법을 제공한다.
본 발명의 할로우 바 앵커 파일의 시공 시스템의 적절한 실시 형태에 따르면, 건물 내부나 협소한 장소에서의 방향 조절 및 전후 이동이 가능한 소형장비와; 소형장비의 전방측 어태치먼트에 설치되어 있는 퍼커션 로터리 햄머와; 퍼커션 로터리 햄머에 장착되고 선단에 드릴비트가 설치되어 있는 할로우 바 앵커 파일과; 퍼커션 로터리 햄머에 유압호스를 통해 연결되어 퍼커션 로터리 햄머에 필요한 유압을 공급하는 유압파워팩과; 할로우 바 앵커 파일에 그라우트 호스를 통해 연결되어 할로우 바 앵커 파일의 중공부에 그라우트재를 공급하는 그라우트 펌프를 포함하고; 상기 할로우 바 앵커 파일의 회전 관입시 그라우트재와 소일을 교반시키기 위해 상기 할로우 바 앵커 파일에 소일교반수단이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

할로우 바 앵커 파일의 시공 시스템 및 이을 이용한 건물 내부나 협소한 장소에서의 기초 말뚝 시공 방법{Hollow bar anchor pile and construction method of the same}

본 발명은 할로우 바 앵커 파일의 시공 시스템 및 이을 이용한 건물 내부나 협소한 장소에서의 기초 말뚝 시공 방법에 관한 것으로, 특히 할로우 바 앵커 파일에 소일교반유닛을 부가적으로 설치하여 그라우트재와 소일의 균질한 혼합이 이루어져 앵커파일과 합성된 양질의 기초 말뚝이 시공될 수 있도록 한 할로우 바 앵커 파일의 시공 시스템 및 이을 이용한 건물 내부나 협소한 장소에서의 기초 말뚝 시공 방법에 관한 것이다.

일반적으로 할로우 바 앵커 파일은 중공형으로 선단에 드릴비트를 설치하여 사용된다. 이때 드릴 비트에는 그라우트 토출공이 형성된다. 할로우 바 앵커 파일은 드릴 비트를 회전 관입시키면서 동시에 그라우트를 주입하여 지중으로 관입된다. 이때 그라우트는 드릴 비트측에서 토출되면서 드릴 비트가 교란시킨 소일과 혼합되어 시공 후 그라우트와 소일이 혼재되어 있는 기초기둥을 형성하여 할로우 바 앵커 파일의 둘레에 합성된다.

이같이 할로우 바 앵커 파일은 기초 말뚝을 시공하게 되는데 있어, 그라우트와 소일의 혼합을 드릴비트에 의존하여 이루어졌다. 따라서 양질의 혼합을 이루는데 한계가 있었다. 또한 건물과 장소에 구애되지 않는 조건에서 시공되므로 건물 내부나 협소한 장소에서 시공하는데 어려움이 있었다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 공개특허 공개번호 제10-2011-0121043호로서, 말뚝 기초구조 및 그 시공방법이 제한되어 있다. 이는 지반 내에 일정 깊이로 형성된 제1천공부; 상기 제1천공부의 하단에서 하부로 일정깊이로 형성된 제2천공부; 상기 제1천공부에 설치되고, 내부에 중공부가 길이방향으로 길게 형성되고, 상기 중공부의 상단 및 하단은 개방되는 중공형 말뚝; 및 상기 중공형 말뚝의 중공부 및 제2천공부에 설치되고, 복수의 긴장재, 긴장재들의 하단에 구비된 정착체, 및 상기 긴장재들의 외측에 배치된 주름관을 가진 앵커;를 포함하고, 상기 제1천공부는 상기 중공형 말뚝의 길이에 대응하는 깊이로 형성되고, 상기 제1천공부의 내경은 중공형 말뚝의 외경에 대응하며, 상기 제2천공부는 상기 앵커의 정착장에 대응하는 깊이로 형성되고, 상기 제2천공부는 제1천공부 보다 작은 직경을 가지며, 상기 주름관의 상측 외주면 및 상기 중공형 말뚝의 상부 내주면 사이에는 슬리브가 개재되고, 상기 슬리브의 하단에는 외경방향으로 연장된 플랜지가 형성되며, 상기 플랜지는 상기 중공형 말뚝의 내주면과 접촉하는 것을 특징으로 하여, 기초 지반의 지지력을 향상시킨다.

그러나 상기 배경기술은 천공부에 중공형 말뚝 및 앵커를 관입시켜 놓고, 그라우트를 주입하는 시공으로 이루어져 건물내부나 협소한 곳에서의 소일을 활용한 기초 말뚝을 시공할 수 없다.

등록특허 등록번호 제10-0712191호(파일앵커와 윈치를 이용한 파일관입장치 및 방법) 한국 공개특허 공개번호 특2002-0029694호(지중 앵커파일)

본 발명은 할로우 바 앵커 파일에 소일교반유닛을 부가적으로 설치하여 그라우트재와 소일의 균질한 혼합이 이루어져 앵커파일과 합성된 양질의 기초 말뚝이 시공될 수 있도록 한 할로우 바 앵커 파일의 시공 시스템 및 이을 이용한 건물 내부나 협소한 장소에서의 기초 말뚝 시공 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 할로우 바 앵커 파일의 시공 시스템의 적절한 실시 형태에 따르면,

건물 내부나 협소한 장소에서의 방향 조절 및 전후 이동이 가능한 소형장비와;

소형장비의 전방측 어태치먼트에 설치되어 있는 퍼커션 로터리 햄머와;

퍼커션 로터리 햄머에 장착되고 선단에 드릴비트가 설치되어 있는 할로우 바 앵커 파일과;

퍼커션 로터리 햄머에 유압호스를 통해 연결되어 퍼커션 로터리 햄머에 필요한 유압을 공급하는 유압파워팩과;

할로우 바 앵커 파일에 그라우트 호스를 통해 연결되어 할로우 바 앵커 파일의 중공부에 그라우트재를 공급하는 그라우트 펌프를 포함하고;

상기 할로우 바 앵커 파일의 회전 관입시 그라우트재와 소일을 교반시키기 위해 상기 할로우 바 앵커 파일에 소일교반수단이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 소일교반수단은, 내주면에 상기 할로우 바 앵커 파일의 앵커 바가 결합되는 나선홈을 갖는 원통형 보스와; 상기 원통형 보스의 외주면에 일정 간격으로 배치되어 반경방향으로 돌출되어 있는 복수개 이상의 아암과; 상기 아암의 각 말단에 접합되어 있는 교반헤드를 갖고; 교반헤드는 동일한 단면상의 위치에 배열되어 있거나 서로 다른 단면상의 위치에 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 소일교반수단은, 내주면에 상기 할로우 바 앵커 파일의 앵커 바가 결합되는 나선홈을 갖는 원통형 보스와; 상기 원통형 보스의 외주면에 복수개 이상의 선풍기 날개 형태의 고정날개가 접합되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 소일교반수단은, 내주면에 상기 할로우 바 앵커 파일의 앵커 바가 결합되는 나선홈을 갖는 원통형 보스와; 상기 원통형 보스의 외주면에 일정 간격마다 설치되어 있는 날개 고정판과; 상기 날개 고정판에 슬라이딩 가능하게 결합되어 상기 할로우 바 앵커 파일의 회전 원심력에 의해 반경방향으로 일정량 돌출되는 부채꼴 형태의 이동날개로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 할로우 바 앵커 파일의 시공 시스템을 이용한 건물 내부나 협소한 장소에서의 기초 말뚝 시공 방법에 따르면,

할로우 바 앵커 파일과 연결된 퍼커션 로터리 햄머를 탑재한 소형장비를 기초말뚝 공사가 필요한 장소로 이동 위치시키는 단계와;

퍼커션 로터리 햄머에 필요한 유압을 원거리에서 공급하기 위해 퍼커션 로터리 햄머에 유압호스를 통해 유압파워팩을 연결하는 단계와;

할로우 바 앵커 파일의 중공부에 그라우트재를 공급하기 위해 할로우 바 앵커 파일과 원거리에 위치된 그라우트 펌프를 그라우트 호스로 연결하는 단계와;

퍼커션 로터리 햄머를 작동시킴과 동시에 할로우 바 앵커파일의 일정 관입 이후로 그라우트를 공급하면서 할로우 바 앵커 파일에 설치된 소일교반수단을 이용하여 그라우트재와 소일을 교반시켜가면서 할로우 바 앵커 파일을 지반에 관입시켜 놓는 단계를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 할로우 바 앵커 파일의 시공 시스템 및 이을 이용한 건물 내부나 협소한 장소에서의 기초 말뚝 시공 방법에 따르면, 할로우 바 앵커 파일에 소일교반유닛을 부가적으로 설치하여 그라우트재와 소일의 균질한 혼합이 이루어져 앵커파일과 합성된 양질의 기초 말뚝이 시공될 수 있다. 또한 소형장비를 사용하여 건물 내부는 물론 협소한 장소에서의 기초 말뚝 시공을 수행할 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 할로우 바 앵커 파일의 시공 시스템의 구성도.
도 2a는 본 발명에 따른 할로우 바 앵커 파일의 사시도.
도 2b는 도 2a의 A-A선 단면도.
도 3a는 도 2a에 적용된 소일교반유닛의 변형예.
도 3b는 도 3a의 부분 단면된 정면도.
도 4a는 본 발명에 적용되는 소일교반유닛의 다른 변형예를 나타낸 단면도.
도 4b는 도 4a의 B-B선 단면도.
도 5a는 본 발명에 적용되는 소일교반유닛의 또 다른 변형예를 나타낸 단면도.
도 5b는 도 5a의 C-C선 단면도.
도 5c는 도 5b의 요부확대도.
도 6은 본 발명에 따른 할로우 바 앵커 파일의 시공순서에 따른 각 사용상태도.
도 7은 본 발명에 따른 할로우 바 앵커 파일 시스템 전체의 시공순서도.
도 8은 본 발명에 따른 소일교반유닛의 다른 설치예를 보여주는 사시도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1과 같이 건물 내부나 협소한 장소에서의 방향 조절 및 전후 이동이 가능한 소형장비(10)가 구비된다. 소형장비(10)는 궤도 또는 차륜을 가지고 이동하며, 운전석이 설치되거나 별도의 운전석이 없이도 수동으로 레버나 핸들을 조작하여 이동되는 작업장비가 될 수 있다. 소형장비(10)의 전방측에는 어태치먼트(12)가 설치된다. 어태치먼트(12)는 실린더로 동작되는 붐대에 연결되며 퍼커션 로터리 햄머(14)를 이동시킬 수 있는 구조를 가진다.

소형장비(10)의 어태치먼트(12)에는 퍼커션 로터리 햄머(14)가 설치된다. 퍼커션 로터리 햄머(14)는 유압을 받아 타발력과 회전력을 동시에 발휘한다.

퍼커션 로터리 햄머(14)에는 할로우 바 앵커 파일(16)이 장착된다. 할로우 바 앵커 파일(16)은 복수개 이상의 앵커 바(161), 최 하부측 앵커 바(16)의 선단에 설치된 드릴비트(162) 그리고 이웃한 앵커 바(161)를 연결시키는 커플러를 겸하는 후술할 소일교반유닛을 갖는다. 이때 앵커 바(161)는 드릴비트(162)에 형성된 그라우트 토출공(162a)과 연통되어 있는 중공통로(161a)를 갖는다.

퍼커션 로터리 햄머(14)에는 유압호스(15)를 통해 연결되어 퍼커션 로터리 햄머에 필요한 유압을 공급하는 유압파워팩(19)이 구비된다. 유압파워팩(19)은 주지의 기술로서 오일탱크, 유압모터, 유압펌프, 밸브유닛 등으로 구성된다.

할로우 바 앵커 파일(14)에는 그라우트 호스(17)를 통해 연결되어 할로우 바 앵커 파일(16)의 중공부에 그라우트재를 공급하는 주지의 그라우트 펌프(18)가 구비된다.

소일교반유닛은 할로우 바 앵커 파일(16)의 회전 관입시 그라우트재와 소일을 교반시키기는 역할을 한다.

제 1실시 예로서 소일교반유닛(21)은, 도 3a 및 도 3b에서와 같이 내주면에 할로우 바 앵커 파일(16)의 앵커 바(161)에 결합되는 나선홈을 갖는 원통형 보스(211)와, 원통형 보스(211)의 외주면에 일정 간격으로 배치되어 반경방향으로 돌출되어 있는 복수개 이상의 아암(212)과, 아암(212)의 각 말단에 접합되어 있는 교반헤드(213)를 갖는다.

이때 교반헤드(203)는 도 2a와 같이 동일한 단면상의 위치에 배열되어 있거나 도 3a 및 도 3b와 같이 서로 다른 단면상의 위치에 배열되어 어긋나게 설치될 수 있다.

이때 교반헤드(203)의 회전 반경은 드릴비트(162)의 최대 외경과 같거나 이보다 작게 구성된다.

따라서 앵커 파일의 시공시 교반헤드(203)의 회전으로 그라우트와 소일의 교반을 원활하게 할 수 있다.

제 2실시 예로서 소일교반유닛(22)은, 도 4a 및 도 4b와 같이 내주면에 상기 할로우 바 앵커 파일(16)의 앵커 바(161)가 결합되는 나선홈을 갖는 원통형 보스(221)와, 원통형 보스(221)의 외주면에 접합되어 있는 복수개 이상의 고정날개(222)로 구성된다. 이때 고정날개(222)는 선풍기 날개 형태를 갖는다.

이같이 고정날개(222)가 선풍기 날개 형태를 갖기 때문에 설치 방향의 전환에 따라 앵커파일의 시공시 그라우트와 소일의 교반시 블로잉 방향을 바꾸어줄 수 있다.

제 3실시 예로서 소일교반유닛(23)은, 도 5a 내지 도 5c와 같이 내주면에 할로우 바 앵커 파일(16)의 앵커 바(161)가 결합되는 나선홈을 갖는 원통형 보스(231)와, 원통형 보스(231)의 외주면에 일정 간격마다 설치되어 있는 날개 고정판(232)과, 날개 고정판(232)에 슬라이딩 가능하게 결합되어 상기 할로우 바 앵커 파일의 회전 원심력에 의해 반경방향으로 일정량 돌출되는 부채꼴 형태의 이동날개(233)로 구성되어 있다.

이때 날개 고정판(232)에는 안내장공(232a)이 형성되어 있고, 안내장공(232a)에 이동날개(233)에 고정되어 있는 고정핀(234)(또는 고정볼트)이 삽입되어 있다.

따라서 할로우 바 앵커 파일(16)의 회전시 이동날개(233)가 원심력에 의해 반경방향으로 돌출되어 교반 동작을 하게 된다. 따라서 앵커파일의 시공시 회전 반경으로 이동날개(233)가 이동을 하게 되어 그라우트와 소일의 교반을 원활하게 할 수 있다.

이와 같이 구성된 할로우 바 앵커 파일의 시공 시스템을 이용한 앵커 파일의 시공 방법을 도 6 및 도 7을 함께 참조하여 설명한다.

먼저, 도 1과 같이 할로우 바 앵커 파일(16)과 연결된 퍼커션 로터리 햄머(14)를 탑재한 소형장비(10)를 기초말뚝 공사가 필요한 장소로 이동 위치(S10)시킨다. 이때 소형장비(10)는 크기가 소형이므로 건물 내부로 진입이 가능하고 협소한 장소에서 시공이 가능하다.

다음, 퍼커션 로터리 햄머(14)에 필요한 유압을 원거리에서 공급하기 위해 퍼커션 로터리 햄머(14)에 유압호스(15)를 통해 유압파워팩(19)을 연결(S11)한다.

그 다음, 할로우 바 앵커 파일(16)의 중공부에 그라우트재를 공급하기 위해 할로우 바 앵커 파일(16)과 원거리에 위치된 그라우트 펌프(18)를 그라우트 호스(17)로 연결(S12)시킨다.

그 다음, 퍼커션 로터리 햄머(14)를 작동시켜 도 6(가)와 같이 1단계로 앵커 바(161)의 드릴 비트(162)를 이용해 지반으로 회전 관입(S13)시킨다.

그 다음, 도 6(나)와 같이 소일교반유닛(21)(또는 22,23)을 설치(S14)하여 두번째의 앵커바(161)를 연결한다.

그 다음, 도 6(다)와 같이 2단계로 할로우 바 앵커파일(16)의 회전 관입과 동시에 유압과 그라우트를 공급(S16)하면서 시공이 이루어진다. 이때 할로우 바 앵커 파일(16)에 설치된 소일교반유닛(21,22,23) 중 어느 하나가 그라우트재와 소일을 교반시켜 시공된다.

그 다음, 할로우 바 앵커파일(16)의 관입이 완료되면, 할로우 바 앵커파일(16)의 상부에 확대기초가 시공(S16)된다.

이같이 본 시스템에서는 소일교반유닛(21,22,23)을 사용하므로 그라우트재와 소일의 교반이 더욱 활발하게 일어나 이들이 균질하게 배합되어 할로우 바 앵커 파일(16)의 둘레로 합성된 하나의 기초기둥을 시공하게 된다.

한편, 본 발명은 도 8과 같이 소일교반유닛(21,22,23)은 할로우 바 앵커 파일(16과 16)을 연결시키는 커플러(163)에 접합되어 일체된 구성으로 나타날 수도 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 소형장비
14: 퍼커션 로터리 햄머
16: 할로우
18: 그라우트 펌프
19: 유압파워팩
21,22,23: 소일교반유닛

Claims (5)

1. 건물 내부나 협소한 장소에서의 방향 조절 및 전후 이동이 가능한 소형장비와;
   소형장비의 전방측 어태치먼트에 설치되어 있는 퍼커션 로터리 햄머와;
   퍼커션 로터리 햄머에 장착되고 선단에 드릴비트가 설치되어 있는 할로우 바 앵커 파일과;
   퍼커션 로터리 햄머에 유압호스를 통해 연결되어 퍼커션 로터리 햄머에 필요한 유압을 공급하는 유압파워팩과;
   할로우 바 앵커 파일에 그라우트 호스를 통해 연결되어 할로우 바 앵커 파일의 중공부에 그라우트재를 공급하는 그라우트 펌프를 포함하고;
   상기 할로우 바 앵커 파일의 회전 관입시 그라우트재와 소일을 교반시키기 위해 상기 할로우 바 앵커 파일에 소일교반수단이 설치되며,
   상기 소일교반수단은,
   내주면에 상기 할로우 바 앵커 파일의 앵커 바가 결합되는 나선홈을 갖는 원통형 보스와;
   상기 원통형 보스의 외주면에 일정 간격마다 설치되어 있는 날개 고정판과;
   상기 날개 고정판에 슬라이딩 가능하게 결합되어 상기 할로우 바 앵커 파일의 회전 원심력에 의해 반경방향으로 일정량 돌출되는 부채꼴 형태의 이동날개로 구성된 것을 특징으로 하는 할로우 바 앵커 파일의 시공 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 할로우 바 앵커 파일과 연결된 퍼커션 로터리 햄머를 탑재한 소형장비를 기초말뚝 공사가 필요한 장소로 이동 위치시키는 단계와;
   퍼커션 로터리 햄머에 필요한 유압을 원거리에서 공급하기 위해 퍼커션 로터리 햄머에 유압호스를 통해 유압파워팩을 연결하는 단계와;
   할로우 바 앵커 파일의 중공부에 그라우트재를 공급하기 위해 할로우 바 앵커 파일과 원거리에 위치된 그라우트 펌프를 그라우트 호스로 연결하는 단계와;
   퍼커션 로터리 햄머를 작동시킴과 동시에 할로우 바 앵커파일의 일정 관입 이후로 그라우트를 공급하면서 할로우 바 앵커 파일에 설치된 청구항 제1항의 소일교반수단을 이용하여 그라우트재와 소일을 교반시켜가면서 할로우 바 앵커 파일을 지반에 관입시켜 놓는 단계를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 하는 할로우 바 앵커 파일의 시공 시스템을 이용한 건물 내부나 협소한 장소에서의 기초 말뚝 시공 방법.

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