KR102356585B1 - 확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체의 압력 제어를 통한 타격식으로 지반의 천공홀 하단부의 직경을 넓혀서 천공할 수 있는 확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 굴착 천공홀 하단부의 직경을 확장시키기 위하여 이용되는 확공 장치로서, 장치 하우징; 상기 장치 하우징에 구비되며, 유체압력을 구동원으로 전후 선형 동작하는 타격 해머의 타격으로 천공홀 내벽을 확공하도록 구성되는 하나 이상의 확공 타격 수단; 및 상기 확공 타격 수단에 유체압력을 제공하며, 확공 타격 수단의 타격 위치를 제어하도록 구성되는 동작 구동 수단;을 포함하는 확공 장치가 제공된다.

Description

확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법 {UNDER REAMING APPARATUS AND UNDER REAMED PILE CONSTRUCTION METHOD USING THE SAME}

본 발명은 확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유체압력을 이용하여 천공된 지반의 천공홀 하단부 측면을 타격하여 직경을 넓힐 수 있는 확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법에 관한 것이다.

통상적으로 건축물의 기초 공사 시에는 먼저 굴착기로 지반을 뚫고 그 구멍으로 강관이나 철골과 함께 콘크리트를 채워 지반에 매몰되는 기둥을 형성하는데, 건축물의 자중을 충분히 견디면서 지반의 침하를 방지하기 위해서는 가능한 구멍을 깊게 파거나 구멍의 직경을 확장하여야 한다.

도 1은 종래 일반적인 말뚝 시공 장치를 나타내는 도면으로서, 관련 기술인 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0103787호와 같이, 확대구근을 형성할 때 원형관 안에 비트가 장착된 오거를 넣어 회전하면서 서로 상호 역회전하면서 관입하고, 이때 오거 끝에 부착된 비트는 땅을 굴착하고 굴착된 토사는 원형관 내부에 내삽된 굴착로드를 타고 올라와 외부로 배출된다. 이와 같이 말뚝 내경보다 조금 더 넓게 지반을 긁어내거나, 천공 종료 후 말뚝 선단 주변을 좀 더 넓게 굴착하기 위하여 확공비트 또는 확공오거가 적용되고 있다. 도 1에서 "A"부분이 해머나 비트가 스크류 구비의 로드의 하단부에서 교체되는 부분이다.

종래의 확공비트 또는 확공오거는 굴착로드의 측면에 확장구조체가 구비되고, 정역회전 혹은 확장을 위하여 별도로 구비된 기계적인 장치의 작동으로 펼쳐지는 구조로 구성된다.

그러나 종래의 확공오거는 확공오거를 펼치거나 접기 위해 별도의 복잡한 기계장치 혹은 유압장치를 구비해야만 하고, 이로 인해 통상 공기가 지나가는 중공부가 기계장치나 유압장치의 작동을 위한 공간으로 활용되거나 복잡한 추가적인 구성을 필요로 하는 문제점이 있으며, 정회전 시 접혀있고 역회전 시에 펼쳐지게 구성되어 있어 확공 천공 후 다시 정회전 하여 확장된 부분이 접혀야 하는데, 이때 완전하게 접히지 않는 오작동이 발생하여 회수 단계에서 문제가 발생하게 된다.

한편, 종래 해머를 이용한 굴착의 경우 구멍의 상단부와 하단부가 일률적인 직경을 가질 수 밖에 없어 깊고 큰 구멍을 굴착하기 위해서는 많은 시간과 비용이 소요되고 장비 또한 대형화되어야 하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점은 굴착되는 구멍의 하단부만 국부적으로 확장할 수 있는 장비가 도입하여 해결할 수 있는데, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 "확장형 해머(등록특허 제10-0928029호)"가 제안된 바 있다.

도 2는 종래의 확장형 해머 구조로서 승하강블록이 상승한 상태로 확공이 이루어지는 것을 설명하기 위한 도면으로, "확장형 해머"의 경우, 유압실린더(300)에 의하여 승하강블록(400)이 상승하면서 에어해머(200) 각각을 외측으로 밀어내어 상기 해머비트(220)의 굴착 반경이 증가되는 구조인데 시공시 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 승하강블록(400)의 승하강에 따라 에어해머(200)가 회동하여 해머본체(100)와 이루는 경사각이 변하게 되나 승하강블록(400)이 에어해머(200)의 각도 변화를 능동적으로 수용할 수 없어 승하강블록(400)의 외측면이 에어해머(200)의 외측면을 안정적으로 지지할 수 없고(승하강블록(400)의 외측면과 에어해머(200)의 외측면 상이에 면접촉이 발생하지 않고 선접촉 내지 점접촉이 발생하여 하중 전달에 문제가 있음), 작업시 떨림 현상이 심하게 발생하게 되는 문제점이 있다.

둘째, 해머가 확장할 때 해머본체(100)의 외벽에서 에어해머(200)이 벌어짐에 따라 에어해머(200)를 안정적으로 지지하는 장치가 없는 문제점이 있으며, 이러한 구조적인 불안정으로 인해 확공을 위한 타격 시 해머와 비트 등의 주요 구성요소에 편심이 가해져서 암반의 확공에는 활용할 수 없는 문제가 발생하였다.

셋째, 슬러지를 배출하는 별도의 수단이 구비되지 않아 작업 후 잔재를 청소하기가 어려운 문제점이 있다,

따라서 보다 효과적으로 확공을 할 수 있는 새로운 구조의 확공 장치에 대한 연구와 개발이 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허공보 10-2011-0103787(2011.09.21. 공개) 대한민국 등록특허공보 10-0928029(2099.11.24. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-0990201(2010.10.29. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-1367359(2014.02.26. 공고) 대한민국 공개특허공보 10-2020-0037981(2020.04.10. 공개) 미국 등록특허공보 4,271,915(1981.06.09. 공고)

따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 유체의 압력 제어를 통한 타격식으로 지반의 천공홀 하단부의 직경을 넓혀서 천공할 수 있는 확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 굴착 천공홀 하단부의 직경을 확장시키기 위하여 이용되는 확공 장치로서, 장치 하우징; 상기 장치 하우징에 구비되며, 유체압력을 구동원으로 전후 선형 동작하는 타격 해머의 타격으로 천공홀 내벽을 확공하도록 구성되는 하나 이상의 확공 타격 수단; 및 상기 확공 타격 수단에 유체압력을 제공하며, 확공 타격 수단의 타격 위치를 제어하도록 구성되는 동작 구동 수단;을 포함하고, 상기 확공 타격 수단은, 하나 이상의 유체압력 주입구가 형성되는 압력 실린더와, 상기 압력 실린더에 선형 이동 가능하게 구비되고, 초경버튼을 갖는 단부가 상기 압력 실린더의 일단부에서 외측으로 노출되게 하기 타격해머의 일단부에 구비되는 확공비트와, 상기 압력 실린더에서 선형 이동 가능하게 구비되고, 상기 하나 이상의 유체압력 주입구를 통해 작용하는 유체압력으로 전후 선형 이동하는 타격 해머, 및 상기 타격 해머의 타단부에 구비되는 피스톤을 포함하며, 확공 종료 후 상기 확공비트가 천공홀의 내벽에 닿지 않도록 그 확공비트가 장착된 타격해머를 그 후단 방향으로 후퇴시키는 후퇴수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 확공 장치가 제공된다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 굴착 천공홀 하단부의 직경을 확장시키기 위하여 이용되는 확공 장치로서, 장치 하우징; 상기 장치 하우징에 구비되며, 유체압력을 구동원으로 전후 선형 동작하는 타격 해머의 타격으로 천공홀 내벽을 확공하도록 구성되는 하나 이상의 확공 타격 수단; 및 상기 확공 타격 수단에 유체압력을 제공하며, 확공 타격 수단의 타격 위치를 제어하도록 구성되는 동작 구동 수단;을 포함하며, 상기 확공 타격 수단은, 하나 이상의 유체압력 주입구가 형성되는 압력 실린더와, 상기 압력 실린더의 일단부에서 외측으로 노출되게 하기 타격해머의 일단부에 구비되는 확공비트와, 상기 압력 실린더에서 선형 이동 가능하게 구비되고, 상기 하나 이상의 유체압력 주입구를 통해 작용하는 유체압력으로 전후 선형 이동하여 상기 확공비트를 타격하는 타격 해머, 및 상기 타격 해머의 타단부에 구비되는 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 하는 확공 장치가 제공된다.

본 발명에 있어서, 상기 확공 타격 수단은 상기 압력 실린더에 구비되어 상기 타격 해머의 전진 이동 거리를 제한하는 스토퍼를 더 포함하고, 상기 하나 이상의 유체압력 주입구는 상기 압력 실린더의 타단부에 형성되는 제1 유체압력 주입구, 및 상기 피스톤과 스토퍼 사이에 형성되는 제2 유체압력 주입구를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 확공 타격 수단은, 상기 압력 실린더에 구비되어 상기 타격 해머의 전진 이동 거리를 제한하는 스토퍼, 및 상기 피스톤과 스토퍼 사이에 개재되어 구비되는 탄성 수단을 더 포함하고, 상기 하나 이상의 유체압력 주입구는 상기 압력 실린더의 타단부에 형성되는 단일의 유체압력 주입구로 이루어지며, 상기 제1 유체압력 주입구로 주입되는 유체의 압력이 높아지면 타격 해머를 압력실린더의 일단으로 전진시키고, 상기 제1 유체압력 주입구로 주입되는 유체의 압력이 낮아지면 탄성수단의 복원력에 의해 타격해머를 압력실린더의 타단으로 후퇴시키도록 이루어진다.

본 발명에 있어서, 상기 확공 타격 수단은, 상기 압력 실린더에 구비되어 상기 타격 해머의 전진 이동 거리를 제한하는 스토퍼를 더 포함하고, 상기 압력 실린더의 중심을 기준으로 양측에 확공비트와 타격 해머와 피스톤 및 스토퍼가 대칭되게 구성되며, 상기 하나 이상의 유체압력 주입구는 상기 압력 실린더의 중앙부에 형성되는 제1 유체압력 주입구, 및 상기 피스톤과 스토퍼 사이에 각각 형성되는 제2 유체압력 주입구를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 압력 실린더에 구비되어 상기 타격 해머의 전진 이동 거리를 제한하는 스토퍼를 더 포함하고, 상기 압력 실린더의 타단부에 확공비트가 구비되고, 상기 압력 실린더는 상기 장치 하우징에 고정되는 슬라이딩 가이드 실린더에 의해 선형 이동 가능하게 지지되며, 상기 하나 이상의 유체압력 주입구는, 상기 압력 실린더의 타단부의 측부에 연통되게 형성되는 제1 유체압력 주입구, 및 상기 피스톤과 스토퍼 사이에 연통되게 형성되는 제2 유체압력 주입구를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 외부로부터의 유체압력을 제공받으며, 제1 유체압력 유출구와 제2 유체압력 유출구를 통해 상기 확공 타격 수단으로 유체압력을 제어하여 주입하도록 구성되는 유체압력 제어 수단;을 더 포함하며, 상기 유체압력 제어 수단은, 일정 압력 이하에서 상기 제2 유체압력 유출구를 개방하고 제1 유체압력 유출구를 폐쇄하고, 특정 압력 이상에서는 제2 유체압력 유출구를 폐쇄하고 제1 유체압력 유출구를 개방하도록 구성되고, 상기 제1 유체압력 유출구는 상기 압력실린더의 타단에 구비되는 제1 유체압력 주입구와 연결되고, 상기 제2 유체압력 유출구는 압력실린더 일단과 확공 타격 수단의 피스톤 사이에 구비되는 제2 유체압력 주입구에 연결되어, 일정 압력 이하의 유체를 주입할 경우에는 제2 유체압력 주입구로 주입되는 유체의 압력으로 확대피스톤을 압력실린더 타단으로 후퇴시키며, 특정 압력 이상의 유체를 주입할 경우에는 제1 유체압력 주입구로 주입되는 유체의 압력으로 피스톤을 압력실린더 일단으로 전진시키면서 타격해머를 작동시켜서 확공할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 유체압력 제어 수단은, 유체압력을 제공받는 유체압력 유입부가 하기 피스톤의 이동방향으로 형성되는 압력제어 블록; 상기 압력제어 블록에 슬라이딩 이동 가능하게 구비되며, 상기 유체압력 유입부로부터의 유체압력을 슬라이딩 이동방향으로 제공받는 유체압력제어 피스톤; 상기 압력제어 블록에 구비되어 상기 유체압력제어 피스톤을 일방향으로 이동시키는 탄성력을 인가하는 탄성 부재; 상기 압력제어 블록에 형성되어 상기 피스톤의 일방향 이동 거리 및 타방향 이동 거리를 제한하는 제1 스토퍼와 제2 스토퍼; 상기 유체압력제어 피스톤에 형성되는 유체압력 연통 구멍; 상기 압력제어 블록에 형성되고, 상기 제1 스토퍼에 의한 일방향 이동 제한 시 상기 피스톤의 유체압력 연통 구멍과 연통되며, 상기 압력 실린더의 제1 유체압력 주입구에 연결되는 제1 유체압력 유출구; 및 상기 압력제어 블록에 형성되고, 상기 제2 스토퍼에 의한 타방향 이동 제한 시 상기 피스톤의 유체압력 연통 구멍과 연통되는 제2 유체압력 유출구;를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 외부로부터의 유체압력을 제공받으며, 제1 유체압력 유출구와 제2 유체압력 유출구를 통해 상기 확공 타격 수단으로 유체압력을 제어하여 주입하도록 구성되는 유체압력 제어 수단;을 더 포함하며, 상기 유체압력 제어 수단은 유체압력을 제1 유체압력 유출구와 제2 유체압력 유출구로 분기하여 유체의 이송 방향을 제어하는 방향제어밸브를 포함하고, 상기 제1 유체압력 유출구는 압력실린더 타단에 구비되는 제1 유체압력 주입구와 연결되고, 상기 제2 유체압력 유출구는 압력실린더 일단과 피스톤 사이에 구비되는 제2 유체압력 주입구에 연결되어, 상기 제2 유체압력 유출구 개방 시에는 이와 연결된 제2 유체압력 주입구로 주입되는 유체의 압력으로 피스톤을 압력실린더 타단으로 후퇴시키며, 제1 유체압력 유출구 개방 시에는 이와 연결된 제1 유체압력 주입구로 주입되는 유체의 압력으로 피스톤을 압력실린더 일단으로 전진시키면서 타격해머를 작동시켜서 확공할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 동작 구동 수단은, 천공 장비에 의해 상하이동 및 회전 가능하고, 하단에서 상기 장치 하우징이 착탈 가능하게 결합되며, 내부 중공부를 통하여 유체압력가 이송되는 로드일 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 동작 구동 수단은, 천공홀 상단에 거치되는 인양수단; 상기 인양수단에 의해 상하 이동 가능하고, 천공홀 내벽에 밀착 지지하여 그 회전이동을 고정하는 복수의 밀착 고정 수단이 구비되며, 상기 장치 하우징의 연결 블록체가 천공홀 중심축을 축으로 회전 가능하게 결합하는 회전 구동 수단; 상기 회전 구동 수단에 유체압력을 제공하는 유체압력 이송관; 및 상기 밀착 고정 수단의 고정 및 해제, 상기 연결 블록체의 회전 및 정지, 상기 이송관에서 공급되는 유체의 이송 및 정지를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 동작 구동 수단의 이송관과 상기 장치 하우징의 연결 블록체 사이에는 무한회전 또는 360도 양방향 왕복회전 가능하고 유체압력을 전달할 수 있는 스위벨을 더 포함하며, 상기 회전 구동 수단은 유체압력 혹은 외부에서 공급되는 전기에 의해 작동하는 구동 모터와 기어를 구비하여, 회전 구동 수단에 연결된 상기 장치 하우징의 연결 블록체를 연속적 혹은 단속적으로 회전시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 동작 구동 수단은, 지상에 구비되는 지지구조체에 구비되어 연속 또는 단속 회전력을 제공하는 구동 모터와, 상기 지지구조체에 구비되며 하기 로드에 유체압력을 공급하도록 구성되는 스위벨, 및 상단부가 상기 스위벨의 하부에 연결되고 하단부는 장치 하우징의 상단의 연결 블록체에 결합되는 로드를 포함하여, 상기 로드를 회전시키면서 공압 컴프레셔 혹은 수압 컴프레셔를 통해 제공되는 유체압력이 상기 로드 내부의 연통로를 통해 공급되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 따르면, 굴착 지반의 천공 하단부의 직경을 확장시키기 위한 확공말뚝 시공 방법으로서, 상기한 관점들에 따른 확공 장치를 확공할 천공홀 하부에 위치시키는 제1 단계; 천공홀의 중심축을 중심으로 확공 장치를 연속적 혹은 단속적으로 회전시키고, 확공 장치의 압력 실린더에 유체압력을 공급하여 타격 해머를 천공홀 내벽 방향으로 전진시키면서 유체압력에 의해 작동하는 타격 해머의 타격으로 확공비트가 천공홀의 내벽을 분쇄하여 직경을 넓히는 제2 단계; 타격 해머를 천공홀 내벽에서 멀어지는 방향으로 후퇴시키는 제3 단계; 및 확공 장치를 천공홀 외부로 이동하는 제4 단계; 및 천공홀에 주입재를 주입하는 제5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 확공말뚝 시공 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 관점에 있어서, 상기 제1 단계 이전에, 상부의 연약한 지반에서 공벽 붕괴를 방지하기 위한 케이싱이 설치된 후 실행되고, 상기 제1 단계 및 제3 단계는 천공홀 내부에서 확공 장치의 상하 이동을 위하여 타격해머를 후퇴시켜 확공 비트가 천공홀 내벽에 닿지 않은 상태에서 이루어지며, 상기 제4 단계와 제5 단계 사이에, 천공홀의 하부에 남아 있는 슬라임을 제거하는 것을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 있어서, 상기 제2 단계는 상기 확공 장치의 높이를 다르게 설정하면서 실행되며, 상기 제2 단계에서 상기 확공 장치의 단속적 회전은 타격 해머를 후퇴시킨 상태에서 일정각도 회전시킨 후 타격해머를 작동하여 확공비트가 천공홀 내벽을 확공하는 과정을 반복할 수 있다.

본 발명에 따른 확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 본 발명은 구동원인 유체압력을 효율적으로 제어함으로써 확공 장치의 동작을 신뢰성 있게 확보할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 본 발명은 확공 타격 수단을 천공홀의 중심축을 회전축으로 다방향으로 타격하면서 확공할 수 있고, 특히 각각의 타격에서는 천공홀 내벽에 대하여 직교하는 방향으로 타격함으로써 편심이 가해지지 않으므로 시공 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

셋째, 본 발명은 확공 타격 수단의 타격 동작 시 이루어지는 유체압력원의 분배가 확공 타격 수단 자체에서 자동 제어됨으로써 동작 신뢰성을 확보하며, 균일한 확공을 실행할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 종래 일반적인 말뚝 시공 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 확장형 해머 구조로서 승하강블록이 상승한 상태로 확공이 이루어지는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 확공 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제1 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제1 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제2 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제3 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제4 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제1 실시 예의 유체압력 제어 수단의 구성과 동작을 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제2 실시 예의 유체압력 제어 수단의 구성과 동작을 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제3 실시 예의 유체압력 제어 수단의 구성과 동작을 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제4 실시 예의 유체압력 제어 수단의 구성과 동작을 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 장치 하우징에 확공 타격 수단이 구성되는 실시 형태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 도 13에서 장치 하우징에 확공 타격 수단이 결합되는 부분을 나타내는 단면도이다.
도 15는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 확공 타격 수단에 동력을 제공하기 위한 동작 구동 수단의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 일 실시 예의 동작 구동 수단을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 일 실시 예의 동작 구동 수단을 나타내는 단면도이다.
도 18은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 확공 타격 수단에 동력을 제공하기 위한 또 다른 실시 예에 따른 동작 구동 수단의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명에 따른 확공 장치를 이용한 확공말뚝 시공 방법에서 확공 전후의 천공홀을 나타내는 단면도이다.
도 20은 본 발명에 따른 확공 장치를 이용한 확공말뚝 시공 방법에 의해 시공된 확공 말뚝을 나타내는 단면도이다.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 확공 장치를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제1 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 구성도이며, 도 5는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제1 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 단면도이다.

본 발명에 따른 확공 장치는, 굴착 지반의 하단부의 직경을 확장시키기 위하여 이용되는 확공 장치로서, 도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 크게 장치 하우징(100); 확공 타격 수단(200); 및 동작 구동 수단(300);을 포함한다.

구체적으로, 본 발명에 따른 확공 장치는, 굴착 지반의 천공 하단부의 직경을 확장시키기 위하여 이용되는 확공 장치로서, 도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 장치 하우징(100); 상기 장치 하우징(100)에 구비되며, 유체압력을 구동원으로 전후 선형 동작하는 타격 해머(230)의 타격으로 천공홀 내벽을 확공하도록 구성되는 하나 이상의 확공 타격 수단(200); 및 상기 확공 타격 수단(100)에 유체압력을 제공하며, 확공 타격 수단의 자세 또는 타격 위치를 제어하도록 구성되는 동작 구동 수단(300);을 포함한다.

상기 장치 하우징(100)은 그 하부에 천공 바닥면으로부터 확공 장치를 일정 높이로 유지시키기 위한 높이 유지 수단(110)을 포함한다.

상기 높이 유지 수단(110)은 도면에 예시한 바와 같이 막대 형태로 구성될 수 있으며, 또한 길이 조절 가능하게 구성될 수 있다.

이러한 높이 유지 수단(110)은 천공홀 바닥으로부터 일정 높이 이격되어 확공할 수 있도록 일정한 길이의 막대 형태로 형성되어 장치 하우징(100)의 바닥면에 구비되며, 확공 후 높이 유지 수단(110)의 길이를 변경하여 확공할 수 있는데, 이는 그 높이 유지 수단(110)의 길이를 조정하여 확공부 전체를 일정한 직경으로 확공하거나, 일정한 간격으로 요철을 형성하도록 확공할 수 있다.

또한, 상기 장치 하우징(100)은 그 내부에 구비되며, 아래에서 상세히 설명될 확공 타격 수단(200)을 구성하는 타격 해머 모듈의 일단부가 외부로 노출되도록 구성된다.

또한, 상기 장치 하우징(100)의 상단부에는 상기한 동작 구동 수단(300)을 구성하며, 유체압력을 천공 장비를 통해 공급되는 경우, 즉 도 2에 나타낸 바와 같이 압력 유체가 천공장비의 로드에 형성된 중공부를 통해 제공받는 경우, 로드에 착탈 가능하게 결합되며 압력 유체를 제공받는 연통로(121)가 형성된 연결 블록체(120)을 포함한다.

상기 장치 하우징(100)의 하단 일측에는 확공 작업에 방해가 되는 지하수를 외부로 배출하는 펌프가 더 구비될 수 있다.

다음으로, 상기 확공 타격 수단(200)은, 일 실시 형태로서, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 하나 이상의 유체압력 주입구(도면에서는 제1 유체압력 주입구(211)와 제2 유체압력 주입구(212))가 형성되는 압력 실린더(210)와, 상기 압력 실린더(210)에서 선형 이동 가능하게 구비되고, 단면에 복수의 초경버튼(221)를 갖는 단부가 상기 압력 실린더(211)의 일단부에서 외측으로 노출되게 구비되며, 하기 타격 해머(230)의 일단부에 구비되는 확공비트(220)와, 상기 압력 실린더(210) 내부에 선형 이동 가능하게 구비되고, 상기 유체압력 주입구(211, 212)를 통하여 작용하는 유체압력으로 전후 선형 이동하여 상기 확공비트(220)가 천공홀 내벽을 타격하도록 하는 타격 해머(230), 및 상기 타격 해머(230)의 타단부에 구비되는 피스톤(240)를 포함한다. 또한, 상기 확공 타격 수단(200)은 상기 압력 실린더(210) 내에 구비되어 상기 타격 해머(230)의 전진 이동 거리를 제한하는 스토퍼(250)를 더 포함할 수 있다.

상기 압력 실린더(210)에서 제1 유체압력 주입구(211)는 타격 해머(230)의 후단부에서 유체압력이 인가되도록 형성되고, 제2 유체압력 주입구(212)는 피스톤(240)과 스토퍼(250) 사이의 공간으로 유체압력이 인가되도록 형성된다.

상기 확공비트(220)는 지반 혹은 암반을 직접 타격하여 분쇄하는 구성부로서, 정면(타격면)에는 복수의 초경버튼(211) 등이 구비되어 지반 혹은 암반을 타격하여 분쇄하도록 이루어진다.

상기 피스톤(240)은 타격 해머(230)의 후단부에 구비되고, 타격 해머(230)의 몸체 외경 보다 큰 내경의 압력 실린더(210)에 맞게 구비되어 제1 유체압력 주입구(211)로 들어오는 압력 유체를 동력으로 타격 해머(230)를 전방으로 밀어 이동시키며, 제2 유체압력 주입구(212)에서 압력이 들어올 경우에는 타격 해머(230)를 후방으로 이동되도록 한다.

상기 스토퍼(250)는 압력 실린더(210)의 일단(혹은 그 부근의 프레임)에 구비되어 타격 해머(230)의 이동 거리를 제한하는 역할을 하는 것으로, 확공 범위를 제한할 수 있다.

상기에서 설명한 확공 타격 수단(200)은 압력 실린더(210)의 후단에서 주입되는 압력이 높은 유체에 의해 타격 해머(230)가 왕복 이동하면서 비트(확공비트)(220)를 반복적으로 타격하는 장치로서, 통상 고압의 압축공기를 이용하는 공지의 에어해머(air hammer)의 구조를 채용하는 것으로, 유체압력원으로 고압의 압축공기를 이용하는 에어해머를 사용하며, 지하수가 있는 깊은 천공에서는 고압의 물을 유체압력원으로 이용하는 워터해머를 이용할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 에어 해머와 워터 해머를 타격 해머(230)로 통칭한다.

한편, 도 6은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제2 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 단면도로서, 제2 유체압력 주입구(212)는 생략되고, 피스톤(240)과 스토퍼(250) 사이에 탄성 수단(260)가 개재되어 구성될 수 있다.

이러한 탄성 수단(260)은 나선형 압축 스프링으로 구성될 수 있으며, 유체압력이 감소하는 경우, 탄성 수단(260)인 스프링의 복원력으로 피스톤(240)을 밀어서 타격 해머(230)가 후방향으로 이동하도록 한다.

또한, 도 7은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제3 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 단면도로서, 압력 실린더(210)의 중심을 기준으로 양측에 확공비트(220)와 타격 해머(230)와 피스톤(240) 및 스토퍼(250)가 좌우 대칭되게 구비되어 구성될 수 있다. 여기에서, 좌우 대칭되게 구성된다 의미는 확공비트(220)와 타격 해머(230)와 피스톤(240) 및 스토퍼(250)가 압력 실린더(210)의 센터라인(좌우로 나누는 중심라인)을 기준으로 일측과 타측에 각각 구성된다는 의미이다.

이때, 제1 유체압력 주입구(211)는 압력 실린더(210)의 중앙부에 형성되고, 제2 유체압력 주입구(212)는 각각 피스톤(240)과 스토퍼(250) 사이에 형성된다. 본 발명에서 상기 제1 유체압력 주입구(211)와 제2 유체압력 주입구(212)를 통한 유체압력의 압력 크기를 달리하여 타격 해머의 전진과 후퇴를 제어함으로서, 확공 종료 후 상기 확공비트가 천공홀의 내벽에 닿지 않도록 그 확공비트가 장착된 타격해머를 그 후단 방향으로 후퇴시키며, 이러한 제1 유체압력 주입구(211)와 제2 유체압력 주입구(212)를 통한 유체압력의 제어는 후퇴수단으로서 기능을 한다.

이와 같이 구성되는 제3 실시 예의 확공 타격 수단은, 양방향으로 타격하여 지반 또는 암반을 분쇄할 수 있다.

또한, 도 8은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제4 실시 예의 확공 타격 수단을 나타내는 단면도로서, 제1 실시 예와 동일한 구조에서 압력 실린더(210)의 타단부에 확공비트(220)를 형성하고, 압력 실린더(210)는 장치 하우징(100)에 지지 프레임(101)을 통해 고정되는 슬라이딩 가이드 실린더(270)에 의해 선형 이동 가능하게 지지 구비된다. 여기에서, 상기 압력 실린더(210)의 타단부에는 확공비트(220) 대신에 회전 가능한 롤러가 구비될 수 있다.

이때, 상기 제1 유체압력 주입구(211)는 압력 실린더(210)의 타단부의 측부에 형성된다.

또한, 상기 확공 타격 수단(200)에 있어서, 무게추(weight)에 케이블을 연결하고 방향을 수평으로 전환하여 타격 해머의 타단부에 고정하여, 피스톤(240)을 전진 방향으로 밀어주는 힘이 가해지지 않는 경우, 즉 제2 유체압력 주입구(212)로 압력 유체가 공급되지 않는 경우, 무게추의 중력으로 후퇴되도록 구성할 수도 있다.

상기 확공 타격 수단(200)은 장치 하우징(100)에 구비됨에 있어, 도면에 나타낸 바와 같이 기본적으로 수평으로 배치되는데, 약간의 경사를 갖고 상향 또는 하향으로 지향하여 배치될 수도 있다.

확공 타격 수단(200)의 타격 시 반력은 장치 하우징(100)의 지지 프레임(101)을 통해 서로 상쇄되도록 도 3에서와 같이 확공 타격 수단(200)을 서로 반대 방향으로 배치할 수 있다. 도 7의 실시 예는 확공 타격 수단(200) 내에서 반력이 서로 상쇄되는 구조이다. 도면에 별도로 나타나지는 않았으나 확공 타격 수단(200)을 한쪽 방향으로 향하도록 구성하고 지지 프레임(101)의 반대쪽 면이 천공홀 내벽에 접촉하여 반력을 지지하게 할 수도 있는데, 이때는 타격과 회전이 단속적으로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 확공 장치는 상기 확공 타격 수단으로 인가되는 유체압력을 제어하여 주입되도록 구성되는 유체압력 제어 수단(400)을 더 포함할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제1 실시 예의 유체압력 제어 수단의 구성과 동작을 나타내는 단면도이다.

상기 유체압력 제어 수단(400)은, 제1 실시 예로서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 외부의 유체압력 공급원으로부터 유체압력을 제공받는 유체압력 유입부(401)가 하기 피스톤(420)의 이동방향으로 형성되는 (단면 "U"자형의) 압력제어 블록(410)과, 상기 압력제어 블록(410)에서 슬라이딩 이동 가능하게 구비되는 상부 개방된 원통형(또는 단면 "U"자형)의 유체압력제어 피스톤(420)과, 상기 압력제어 블록(410)에 구비되어 상기 유체압력제어 피스톤(420)을 일방향으로 이동시키는 탄성력을 인가하는 탄성 부재(430)와, 상기 압력제어 블록(410)에 형성되어 상기 피스톤(420)의 일방향 이동 거리 및 타방향 이동 거리를 제한하는 제1 스토퍼(441)와 제2 스토퍼(442)와, 상기 유체압력제어 피스톤(420)에 형성되는 유체압력 연통 구멍(450)과, 상기 압력제어 블록(410)에 형성되고, 상기 제1 스토퍼(441)에 의한 일방향 이동 제한 시 상기 피스톤(420)의 유체압력 연통 구멍(450)과 연통되며, 상기 압력 실린더(210)의 제1 유체압력 주입구(211)에 연결되는 제1 유체압력 유출구(461), 및 상기 압력제어 블록(410)에 형성되고, 상기 제2 스토퍼(442)에 의한 타방향 이동 제한 시 상기 피스톤(420)의 유체압력 연통 구멍(450)과 연통되며, 압력실린더의 제2 유체압력 주입구에 연결되는 제2 유체압력 유출구(462)를 포함한다.

이와 같이 구성되는 유체압력 제어 수단(400)은 일정 압력 이하에서는 제2 유체압력 유출구(462)를 개방하고, 제1 유체압력 유출구(461)를 폐쇄하며, 특정 압력(통상 일정 압력보다 상대적으로 큰 압력) 이상에서는 제2 유체압력 유출구(462)를 폐쇄하고, 제1 유체압력 유출구(461)를 개방(압력 실린더(210)로 유체압력을 보냄)하도록 이루어짐으로써 확공 타격 수단(200)으로 인가되는 유체압력을 제어하여 제공하게 된다.

계속해서, 도 10은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제2 실시 예의 유체압력 제어 수단의 구성과 동작을 나타내는 단면도로서, 제1 실시 예와 동일 또는 유사한 구성요소 및 기능을 하는 구성부에 대해서는 동일 부호를 부여하며, 아래의 다른 실시 형태들에서도 동일하게 적용한다.

상기 유체압력 제어 수단(400)은, 제2 실시 예로서, 도 10에 나타낸 바와 같이, 외부의 유체압력 공급원으로부터 유체압력을 제공받는 유체압력 유입부(401)가 하기 피스톤(420)의 이동방향으로 형성되는 압력제어 블록(410)과, 상기 압력제어 블록(410)에서 슬라이딩 이동 가능하게 구비되는 상부 개방된 원통형의 유체압력제어 피스톤(420)과, 상기 압력제어 블록(410)에 구비되어 상기 유체압력제어 피스톤(420)을 일방향으로 이동시키는 탄성력을 인가하는 탄성 부재(430)와, 상기 압력제어 블록(410)에 형성되어 상기 피스톤(420)의 일방향 이동 거리 및 타방향 이동 거리를 제한하는 제1 스토퍼(441)와 제2 스토퍼(442)와, 상기 유체압력제어 피스톤(420)에 형성되는 유체압력 연통 구멍(451)과, 상기 압력제어 블록(410)에 형성되고, 상기 제1 스토퍼(441)에 의한 일방향 이동 제한 시 상기 피스톤(420)의 유체압력 연통 구멍(450)과 연통되며, 상기 압력 실린더(210)의 제1 유체압력 주입구(211)에 연결되는 하나 이상의 제1 유체압력 유출구(461)(도면에서는 일측에 두 개, 타측에 하나 형성되는 경우를 나타내고 있음), 및 상기 압력제어 블록(410)에 형성되고, 상기 제2 스토퍼(442)에 의한 타방향 이동 제한 시 상기 피스톤(420)의 유체압력 연통 구멍(451)과 연통되며, 제2 유체압력 주입구에 연결되는 하나 이상의 제2 유체압력 유출구(462)를 포함한다.

제2 실시 예의 유체압력 제어 수단(400)에서, 상기 유체압력 연통 구멍(451)은 유체압력제어 피스톤(420)의 양측벽에 다수 개 형성되고, 제1 유체압력 유출구(461)와 제2 유체압력 유출구(462)가 형성되는 부분의 압력제어 블록(410)의 내벽면에는 내측으로 움푹 들어간 요홈부(463)를 갖고 형성된다.

상기와 같이 구성되는 제2 실시 예의 유체압력 제어 수단(400)은 앞서 설명한 제1 실시 예와 동일하게 동작한다.

또한, 도 11은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제3 실시 예의 유체압력 제어 수단의 구성과 동작을 나타내는 단면도로서, 피스톤의 형상과 유체압력 유출구의 구조에서 제1 및 제2 실시 예와 다른 점이다.

구체적으로, 상기 유체압력 제어 수단(400)은, 제3 실시 예로서, 도 11에 나타낸 바와 같이, 외부의 유체압력 공급원으로부터 유체압력을 제공받는 유체압력 유입부(401)가 하기 피스톤(420)의 이동방향으로 형성되는 압력제어 블록(410)과, 상기 압력제어 블록(410)에서 슬라이딩 이동 가능하게 구비되며, 이동방향으로 유체압력 유동로(420a)가 형성되는 단면 "T"자형의 유체압력제어 피스톤(420)과, 상기 압력제어 블록(410)에 구비되어 상기 유체압력제어 피스톤(420)을 일방향으로 이동시키는 탄성력을 인가하는 탄성 부재(430)와, 상기 압력제어 블록(410)에 형성되어 상기 피스톤(420)의 일방향 이동 거리 및 타방향 이동 거리를 제한하는 제1 스토퍼(441)와 제2 스토퍼(442)와, 일단부는 압력제어 블록(410)의 내벽에 연통되고, 타단부는 압력제어 블록(410)의 하단부로 개방되게 형성되되, 상기 피스톤(420)의 타방향 이동 완료 시 그 피스톤(420)의 상단 위측에서 일단부가 유체압력 유입부와 연통되게 형성되며, 타단부는 상기 압력 실린더(210)의 제1 유체압력 주입구(211)에 연결되는 제1 유체압력 유출구(461), 및 일단부가 상기 압력제어 블록(410)의 하단에 개방되게 형성되고, 타단부는 상기 피스톤(420)의 타방향 이동 완료 시 상기 피스톤(420)의 유체압력 유동로(420a)와 연통되고 상기 피스톤(420)의 일방향 이동 완료 시 피스톤(420)에 의해 폐쇄되게 형성되며, 제2 유체압력 주입구에 연결되는 하나 이상의 제2 유체압력 유출구(462)를 포함한다.

이와 같이 구성되는 제3 실시 예의 유체압력 제어 수단(400)은 일정 압력 이하인 경우 제2 유체압력 유출구(462)는 개방되고 제1 유체압력 유출구(461)는 폐쇄되며, 특정 압력 이상인 경우 제1 유체압력 유출구(461)는 개방되고 제2 유체압력 유출구(462)는 폐쇄되게 된다.

다음으로, 도 12는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 제4 실시 예의 유체압력 제어 수단의 구성과 동작을 나타내는 단면도이다.

상기 유체압력 제어 수단(400)은, 제4 실시 예로서, 도 12에 나타낸 바와 같이, 외부의 유체압력 공급원으로부터 유체압력을 제공받는 유체압력 유입부(401)가 하기 피스톤(420)의 이동방향으로 형성되는 압력제어 블록(410)과, 상기 압력제어 블록(410)에서 슬라이딩 이동 가능하게 구비되며, 상단에 유체압력 유동공(420b)이 형성되는 단면 역 "U"자형의 유체압력제어 피스톤(420)과, 상기 압력제어 블록(410)에 구비되어 상기 유체압력제어 피스톤(420)을 일방향으로 이동시키는 탄성력을 인가하는 탄성 부재(430)와, 상기 압력제어 블록(410)에 형성되어 상기 피스톤(420)의 일방향 이동 거리 및 타방향 이동 거리를 제한하는 제1 스토퍼(441)와 제2 스토퍼(442)와, 일단부는 압력제어 블록(410)의 내벽에 연통되고, 타단부는 압력제어 블록(410)의 하단부로 개방되게 형성되되, 상기 피스톤(420)의 타방향 이동 완료 시 그 피스톤(420)의 상단 위측에서 일단부가 유체압력 유입부(401)와 연통되게 형성되며, 타단부는 상기 압력 실린더(210)의 제1 유체압력 주입구(211)에 연결되는 제1 유체압력 유출구(461)와, 상기 압력제어 블록(410)의 하단에 형성되며, 제2 유체압력 주입구에 연결되는 하나 이상의 제2 유체압력 유출구(462), 및 상기 피스톤(420)의 내측에 탄성체(481)에 의해 탄성 지지되게 구비되며, 상기 피스톤(420)의 슬라이딩 이동으로 그 피스톤(420)의 유체압력 유동공(420b)을 선택적으로 폐쇄하는 폐쇄 부재(480)를 포함한다.

이와 같이 구성되는 제4 실시 예의 유체압력 제어 수단(400)은 일정 압력과 특정 압력의 작용 시 피스톤(420)의 이동으로 제1 유체압력 유출구(461)가 개폐되고, 또한 폐쇄부재(480)에 의해 피스톤(420)의 유체압력 유동공(420b)이 개폐됨으로써 제2 유체압력 유출구(462)의 연통을 단속하게 된다.

한편, 상기한 각 실시 형태들의 유체압력 제어 수단(400)은 압력 유체(유체압력)의 크기를 달리하여 제공할 수 있도록 설계되어 확공 타격 수단(200)의 타격 해머(220)의 전진과 후퇴를 제어할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 확공 타격 수단(200)으로 유체압력을 제공하기 위한 유체압력 라인에 방향 제어 밸브를 구성하여 유체압력의 방향을 제어, 즉 제1 유체압력 주입구(461)와 제2 유체압력 주입구(462)에 대한 유체압력 주입 방향을 제어하여 확공 타격 수단(200)의 타격 해머(220)의 전진과 후퇴를 제어할 수도 있다.

이러한 방향 제어 밸브를 통한 제어는 확공 종료 후 상기 확공비트가 천공홀의 내벽에 닿지 않도록 그 확공비트가 장착된 타격해머를 그 후단 방향으로 후퇴시키는 후퇴수단으로 기능을 한다.

타격 해머(220)의 전진 시 확공비트(220)가 천공홀 내벽에 닿으면 타격해머는 확공비트를 타격하게되고, 확공비트의 초경버튼((221)이 천공홀의 내벽의 암반을 쪼아서 해당 위치에 공간을 만들어서 결과적으로 천공홀의 해당 부분이 확공된다.

다음으로, 도 13 및 도 14를 참조하여 확공 타격 수단(200)이 장치 하우징(100)에 고정되는 실시 형태에 대하여 설명한다.

도 13은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 장치 하우징에 확공 타격 수단이 구성되는 실시 형태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 14는 도 13에서 장치 하우징에 확공 타격 수단이 결합되는 부분을 나타내는 단면도이다.

확공 타격 수단(200)의 압력 실린더(410)는 장치 하우징(100) 자체 또는 장치 하우징(100)을 구성하는 프레임에 결합 패드(501)을 개재한 상태로 고정될 수 있다.

상기 결합 패드(501)는 도 14에 나타낸 바와 같이 장치 하우징(100)의 프레임에 용접 고정되고, 일측에 유체압력이 유입될 수 있는 유체압력 주입구가 형성된다. 그리고 상기 확공 타격 수단(200)의 압력 실린더(210)는 용접 등으로 결합 패드(501)에 고정될 수 있다. 결합 패드(501)는 지지 프레임(101)을 관통하여 제1 유체압력 주입구(211)를 구비하기 어려운 경우에 적용 가능하며, 특히 지지 프레임(101)이 천공홀 내벽에 접촉하여 타격 해머의 반력을 지지하는 실시 예에서 간편하게 적용 가능하다.

다음으로, 상기 확공 타격 수단(100)의 타격 방향을 제어하도록 구성되는 동작 구동 수단(300)에 대하여 도 15 내지 도 17을 더 참조하여 상세히 설명한다.

도 15는 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 확공 타격 수단에 동력을 제공하기 위한 동작 구동 수단의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 16은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 일 실시 예의 동작 구동 수단을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 17은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 일 실시 예의 동작 구동 수단을 나타내는 단면도이다.

상기 동작 구동 수단(300)은, 일 실시 예로, 확공 타격 수단(200)에 구성되는 연결 블록체(120)가 회전 가능하게 고정되는 지지 프레임(310)과, 상기 지지 프레임(310)에 구성되고, 지지 프레임(310)을 소정 위치의 천공홀 내벽에 고정시키도록 구성되는 밀착 고정 수단(320)과, 상기 지지 프레임(310)에 구비되며, 상기 연결 블록체(120)를 회전 구동시키도록 구성되는 회전 구동 수단(330)을 포함한다.

상기 지지 프레임(310)은 천공홀의 직경을 고려한 사이즈를 갖고 형성되는 것으로, 원형 판상 프레임으로 형성될 수 있다.

상기 밀착 고정 수단(320)은 제어 케이블로 지상과 연결되어 지상 작업자의 제어 신호에 따라 신장 및 수축하는 로드의 단부가 천공홀 내벽에 밀착 고정되도록 하는 공압 실린더로 이루어지며, 이러한 공압 실린더는 상기 지지 프레임(310)의 가장자리를 따라 간격을 갖고 복수 구비된다.

상기 회전 구동 수단(330)은 상기 연결 블록체(120)에 형성되는 기어치(331), 및 상기 지지 프레임(310)에 구비되고 상기 기어(331)와 치합하는 기어(332)를 구비하며, 정역 회전 구동하는 구동 모터(서보 모터)(333)를 포함한다.

상기 구동 모터(333)는 제어 케이블로 지상과 연결되어 지상 작업자의 제어 신호에 따라 단계적으로 또는 연속적으로 확공 타격 수단을 회전시킨다.

상기 동작 구동 수단(300)은, 도 1과 2에 나타낸 바와 같이, 천공홀 천공에 이용되며, 모든 기능을 이미 가지고 있는 기존의 천공 장비를 이용하는 것으로, 압력 유체가 천공장비의 로드에 형성된 중공부를 통해 공급되고, 로드에 확공 타격 수단을 결합시켜 그 로드의 중공부를 통해 압력 유체를 제공받고, 로드의 회전 제어로 회전하면서 확공하는 것으로 이루어질 수 있다. 상기 천공장비는 통상 무한궤도가 구비되어 자력으로 이동 가능하며, 압축공기와 전기는 별도의 장치에서 공급하는 것이 일반적이다.

또한, 다른 실시예에 따른 동작 구동 수단(300)은, 도 15 내지 도 17에 나타낸 바와 같이, 천공홀 상단에 거치되는 인양수단(호이스트 또는 크레인)(H)과, 상기 인양수단에 의해 상하 이동 가능하고, 천공홀 내벽에 밀착 지지하여 그 회전이동을 고정하는 복수의 밀착 고정 수단이 구비되며, 상기 장치 하우징의 연결 블록체가 천공홀 중심축을 축으로 회전 가능하게 결합하는 회전 구동 수단과, 상기 회전 구동 수단에 유체압력을 제공하는 유체압력 이송관, 및 상기 회전고정수단의 회전 고정 및 해제, 상기 연결 블록체의 회전 및 정지, 상기 이송관에서 공급되는 유체의 이송 및 정지를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 도 18은 본 발명에 따른 확공 장치에 포함되는 확공 타격 수단에 동력을 제공하기 위한 또 다른 실시 예에 따른 동작 구동 수단의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 도면으로, 또 다른 실시 예에 따른 동작 구동 수단(300)은, 도 18에 나타낸 바와 같이, 지상에 구비되는 지지구조체(341) 위에 구동 모터(333)와 스위벨(343)을 구비하고, 구동 모터(333)의 기어(332)와 로드(344) 상단부의 기어(331)를 연결하여 로드(344)를 회전시키면서 로드 내부의 연통로를 통해 유체압력을 공급하도록 구성된다.

다시 말해서, 또 다른 실시 예에 따른 동작 구동 수단(300)은 지상에 구비되는 지지구조체(341)에 구비되어 연속 또는 단속 회전력을 제공하는 구동 모터(333)와, 상기 지지구조체(341)에 구비되며 하기 로드(344)에 유체압력을 공급하도록 구성되는 스위벨(343), 및 상단부가 상기 스위벨(343)의 하부에 연결되고 하단부는 장치 하우징의 상단의 연결 블록체(120)에 결합되는 로드(344)를 포함하여, 상기 로드(344)를 회전시키면서 공압 컴프레셔 혹은 수압 컴프레셔를 통해 제공되는 유체압력이 상기 로드 내부의 연통로를 통해 공급되도록 구성된다. 도 17과 도 18에서 원문자 'S'는 스위벨(343), 'M'은 구동 모터(333), 'F'는 지지 프레임(101)을 나타낸다.

상기 로드(344)는 파이프 형태로 천공홀의 깊이에 맞게 연장하여 활용할 수 있도록 연결하고, 그 최하부는 장치 하우징(100) 상단의 연결 블록체(120)에 결합된다.

상기 스위벨(343)은 무한 회전 혹은 적어도 360도 양방향 왕복회전 가능하고 유체압력을 전달할 수 있게 구성된다.

각 도면의 단순한 표현을 위해 제1 유체압력 주입구(211)와 제1 유체압력 유출구(461)를 연결하는 호스 혹은 파이프는 별도로 표시하지 않았으며, 제2 유체압력 주입구(212)와 제2 유체압력 유출구(462)를 연결하는 호스 혹은 파이프 역시 동일한 이유로 표시하지 않았다.

다음으로, 본 발명에 따른 확공 장치를 이용한 확공말뚝 시공 방법에 대하여 설명한다. 도 19는 본 발명에 따른 확공 장치를 이용한 확공말뚝 시공 방법에서 확공 전후의 천공홀을 나타내는 단면도이고, 도 20은 본 발명에 따른 확공 장치를 이용한 확공말뚝 시공 방법에 의해 시공된 확공 말뚝을 나타내는 단면도이다. 도 19의 (a)는 일반적인 천공홀이 형성된 단면이며, (b)는 높이를 조정하면서 여러번 반복 확공하여 확공된 부분이 비슷한 직경으로 확공된 단면이며, (c)는 요철을 가지도록 확공한 단면을 나타내고 있다. 도 20의 (a)는 일정한 직경으로 확공된 확공말뚝의 단면이며, (b)는 요철을 가지도록 확공된 확공말뚝의 단면이다. 도 20의 (a)와 같이 일정한 직경으로 확공된 경우 선단지지력이 증가하고, (b)와 같이 요철을 가지도록 확공된 경우는 마찰지지력이 급격히 증가하여 말뚝의 성능이 향상된다.

본 발명에 따른 확공 장치를 이용한 확공말뚝 시공 방법은, 굴착 지반의 천공 하단부의 직경을 확장시키기 위한 확공말뚝 시공 방법으로서, 상기한 확공 장치를 확공할 천공홀 하부에 위치시키는 제1 단계; 천공홀의 중심축을 중심으로 확공 장치를 연속적 혹은 단속적으로 회전시키고, 확공 장치의 압력 실린더에 유체압력을 공급하여 타격 해머를 천공홀 내벽 방향으로 전진시키면서 유체압력에 의해 작동하는 타격 해머의 타격으로 확공비트가 천공홀의 내벽을 분쇄하여 직경을 넓히는 제2 단계; 타격 해머를 천공홀 내벽에서 멀어지는 방향으로 후퇴시키는 제3 단계; 확공 장치를 천공홀 외부로 이동하는 제4 단계; 및 천공홀에 주입재(예를 들면, 시멘트 밀크, 몰탈, 콘크리트 등의 경화성 재료)를 주입하는 제5 단계;를 포함한다.

상기 제1 단계는, 천공 장비의 천공 비트를 이용하여 지반에 소정의 깊이까지 천공하고, 천공비트를 회수한 다음, 앞서 동작 구동 수단의 설명에서 설명한 바와 같이 천공 장비 자체, 또는 지지 구조체와 로드를 통해 확공할 위치에 위치되게 된다.

여기에서, 상기 제1 단계 이전에, 상부의 연약한 지반에서 공벽 붕괴를 방지하기 위한 케이싱이 설치된 후 실행될 수 있다.

또한, 제1 단계 및 제3 단계는 천공홀 내부에서 확공 장치의 상하 이동을 위하여 타격해머를 후퇴시킨 상태에서 이루어지는데, 타격 해머를 후퇴시켜서 확공 비트가 천공홀 내벽에 닿지 않은 상태에서 이루어진다.

상기 제2 단계는 확공 장치의 높이를 다르게 설정, 즉 높이 조절 수단의 조절을 반복하여 확공하도록 이루어진다. 또한, 일 실시 예에서는 천공 장비의 로드를 상하 이동하여 높이 조절이 가능하고, 다른 일 실시 예에서는 동작 구동 수단(300)의 인양수단을 이용하여 지지 프레임(310)의 높이를 조정할 수 있으며, 도 18에서와 같은 또 다른 실시 예에서는 지지구조체(341)에 연결되는 로드(344)의 길이를 조정함으로써 직접 천공하는 확공비트(220)의 높이를 제어할 수 있다.

여기에서, 상기 제2 단계는 각각 다른 높이에서 복수의 확공을 실시하여 도 20의 (b)에 나타낸 바와 같이 천공홀 하부의 단면이 요철을 형성하도록 확공할 수 있고, 여러번 반복 확공하여 도 20의 (a)와 같이 단면이 일정하게 확공할 수 있다.

또한, 상기 제2 단계는 확공 타격 수단을 단속적으로 회전시켜서 실행될 수 있는, 이 경우 타격 해머를 후퇴시킨 상태에서 일정 각도 회전시킨 후 타격 해머를 작동하여 확공 비트가 천공홀 내벽을 확공하는 과정을 반복하도록 이루어진다.

또한, 상기 제2 단계는 확공 타격 수단을 연속적으로 회전시키면서 실행될 수 있는데, 확공 타격 수단의 연속적 회전은 확공 타격 수단을 일정 속도로 연속적으로 회전시키면서 동시에 타격 해머를 작동하여 확공 비트가 천공홀 내벽을 확공하도록 한다.

한편, 본 발명의 확공 말뚝 시공 방법은, 상기 제4 단계와 제5 단계 사이에, 천공홀의 하부에 남아있는 슬라임을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 확공 장치 및 이를 이용한 확공말뚝 시공 방법에 의하면, 구동원인 유체압력을 효율적으로 제어함으로써 확공 장치의 동작을 신뢰성 있게 확보할 수 있고, 확공 타격 수단을 다방향으로 타격하면서 천공홀 내벽에 직교하는 방향으로 타격하여 확공할 수 있어 시공 효율을 증대시킬 수 있으며, 확공 타격 수단의 타격 동작 시 이루어지는 유체압력원의 분배가 확공 타격 수단 자체에서 자동 제어됨으로써 동작 신뢰성을 확보하며, 균일한 확공을 실행할 수 있는 이점이 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 장치 하우징
101: 지지 프레임
110: 높이 유지 수단
120: 연결 블록체
121: 연통로
200: 확공 타격 수단
210: 압력 실린더
211: 제1 유체압력 주입구
212: 제2 유체압력 주입구
220: 확공비트
221: 초경버튼
230: 타격 해머
240: 피스톤
250: 스토퍼
260: 탄성 수단
270: 슬라이딩 가이드 실린더
300: 동작 구동 수단
310: 지지 프레임
320: 밀착 고정 수단
330: 회전 구동 수단
331, 332: 기어
333: 구동 모터
341: 지지구조체
343: 스위벨
344: 로드
400: 유체압력 제어 수단
401: 유체압력 유입부
410: 압력제어 블록
420: 유체압력제어 피스톤
420a: 유체압력 유동로
420b: 유체압력 유동공
430: 탄성 부재
441: 제1 스토퍼
442: 제2 스토퍼
450, 451: 유체압력 연통 구멍
461: 제1 유체압력 유출구
462: 제2 유체압력 유출구
463: 요홈부
480: 폐쇄 부재
481: 탄성체
501: 결합 패드

Claims (16)

1. 굴착 천공홀 하단부의 직경을 확장시키기 위하여 이용되는 확공 장치로서,
   장치 하우징;
   상기 장치 하우징에 구비되며, 유체압력을 구동원으로 전후 선형 동작하는 타격 해머의 타격으로 천공홀 내벽을 확공하도록 구성되는 하나 이상의 확공 타격 수단; 및
   상기 확공 타격 수단에 유체압력을 제공하며, 확공 타격 수단의 타격 위치를 제어하도록 구성되는 동작 구동 수단;을 포함하고,
   상기 확공 타격 수단은, 하나 이상의 유체압력 주입구가 형성되는 압력 실린더와, 상기 압력 실린더에 선형 이동 가능하게 구비되고, 초경버튼을 갖는 단부가 상기 압력 실린더의 일단부에서 외측으로 노출되게 하기 타격해머의 일단부에 구비되는 확공비트와, 상기 압력 실린더에서 선형 이동 가능하게 구비되고, 상기 하나 이상의 유체압력 주입구를 통해 작용하는 유체압력으로 전후 선형 이동하는 타격 해머, 및 상기 타격 해머의 타단부에 구비되는 피스톤을 포함하고,
   상기 압력 실린더에 구비되어 상기 타격 해머의 전진 이동 거리를 제한하는 스토퍼를 더 포함하고,
   상기 압력 실린더의 타단부에 확공비트가 구비되며,
   상기 하나 이상의 유체압력 주입구는, 상기 압력 실린더의 타단부의 측부에 연통되게 형성되는 제1 유체압력 주입구, 및 상기 피스톤과 스토퍼 사이에 연통되게 형성되는 제2 유체압력 주입구를 포함하여,
   확공 종료 후 상기 확공비트가 천공홀의 내벽에 닿지 않도록 그 확공비트가 장착된 타격해머를 그 후단 방향으로 후퇴시키는 후퇴수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
   확공 장치.
   
2. 굴착 천공홀 하단부의 직경을 확장시키기 위하여 이용되는 확공 장치로서,
   장치 하우징;
   상기 장치 하우징에 구비되며, 유체압력을 구동원으로 전후 선형 동작하는 타격 해머의 타격으로 천공홀 내벽을 확공하도록 구성되는 하나 이상의 확공 타격 수단; 및
   상기 확공 타격 수단에 유체압력을 제공하며, 확공 타격 수단의 타격 위치를 제어하도록 구성되는 동작 구동 수단;을 포함하며,
   상기 확공 타격 수단은, 하나 이상의 유체압력 주입구가 형성되는 압력 실린더와, 상기 압력 실린더의 일단부에서 외측으로 노출되게 하기 타격해머의 일단부에 구비되는 확공비트와, 상기 압력 실린더에서 선형 이동 가능하게 구비되고, 상기 하나 이상의 유체압력 주입구를 통해 작용하는 유체압력으로 전후 선형 이동하여 상기 확공비트를 타격하는 타격 해머, 및 상기 타격 해머의 타단부에 구비되는 피스톤을 포함하고,
   상기 압력 실린더에 구비되어 상기 타격 해머의 전진 이동 거리를 제한하는 스토퍼를 더 포함하고,
   상기 압력 실린더의 타단부에 확공비트가 구비되며,
   상기 하나 이상의 유체압력 주입구는, 상기 압력 실린더의 타단부의 측부에 연통되게 형성되는 제1 유체압력 주입구, 및 상기 피스톤과 스토퍼 사이에 연통되게 형성되는 제2 유체압력 주입구를 포함하는 것을 특징으로 하는
   확공 장치.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 압력 실린더는 상기 장치 하우징에 고정되는 슬라이딩 가이드 실린더에 의해 선형 이동 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는
   확공 장치.
   
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   외부로부터의 유체압력을 제공받으며, 제1 유체압력 유출구와 제2 유체압력 유출구를 통해 상기 확공 타격 수단으로 유체압력을 제어하여 주입하도록 구성되는 유체압력 제어 수단;을 더 포함하며,
   상기 유체압력 제어 수단은, 일정 압력 이하에서 상기 제2 유체압력 유출구를 개방하고 제1 유체압력 유출구를 폐쇄하고, 특정 압력 이상에서는 제2 유체압력 유출구를 폐쇄하고 제1 유체압력 유출구를 개방하도록 구성되고,
   상기 제1 유체압력 유출구는 상기 압력실린더의 타단에 구비되는 제1 유체압력 주입구와 연결되고, 상기 제2 유체압력 유출구는 압력실린더 일단과 확공 타격 수단의 피스톤 사이에 구비되는 제2 유체압력 주입구에 연결되어, 일정 압력 이하의 유체를 주입할 경우에는 제2 유체압력 주입구로 주입되는 유체의 압력으로 확대피스톤을 압력실린더 타단으로 후퇴시키며, 특정 압력 이상의 유체를 주입할 경우에는 제1 유체압력 주입구로 주입되는 유체의 압력으로 피스톤을 압력실린더 일단으로 전진시키면서 타격해머를 작동시켜서 확공하는 것을 특징으로 하는
   확공 장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 유체압력 제어 수단은,
   유체압력을 제공받는 유체압력 유입부가 하기 유체압력제어 피스톤의 이동방향으로 형성되는 압력제어 블록;
   상기 압력제어 블록에 슬라이딩 이동 가능하게 구비되며, 상기 유체압력 유입부로부터의 유체압력을 슬라이딩 이동방향으로 제공받는 유체압력제어 피스톤;
   상기 압력제어 블록에 구비되어 상기 유체압력제어 피스톤을 일방향으로 이동시키는 탄성력을 인가하는 탄성 부재;
   상기 압력제어 블록에 형성되어 상기 피스톤의 일방향 이동 거리 및 타방향 이동 거리를 제한하는 제1 스토퍼와 제2 스토퍼;
   상기 유체압력제어 피스톤에 형성되는 유체압력 연통 구멍;
   상기 압력제어 블록에 형성되고, 상기 제1 스토퍼에 의한 일방향 이동 제한 시 상기 피스톤의 유체압력 연통 구멍과 연통되며, 상기 압력 실린더의 제1 유체압력 주입구에 연결되는 제1 유체압력 유출구; 및
   상기 압력제어 블록에 형성되고, 상기 제2 스토퍼에 의한 타방향 이동 제한 시 상기 피스톤의 유체압력 연통 구멍과 연통되는 제2 유체압력 유출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는
   확공 장치.
   
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   외부로부터의 유체압력을 제공받으며, 제1 유체압력 유출구와 제2 유체압력 유출구를 통해 상기 확공 타격 수단으로 유체압력을 제어하여 주입하도록 구성되는 유체압력 제어 수단;을 더 포함하며,
   상기 유체압력 제어 수단은 유체압력을 제1 유체압력 유출구와 제2 유체압력 유출구로 분기하여 유체의 이송 방향을 제어하는 방향제어밸브를 포함하고,
   상기 제1 유체압력 유출구는 압력실린더 타단에 구비되는 제1 유체압력 주입구와 연결되고, 상기 제2 유체압력 유출구는 압력실린더 일단과 피스톤 사이에 구비되는 제2 유체압력 주입구에 연결되어, 상기 제2 유체압력 유출구 개방 시에는 이와 연결된 제2 유체압력 주입구로 주입되는 유체의 압력으로 피스톤을 압력실린더 타단으로 후퇴시키며, 제1 유체압력 유출구 개방 시에는 이와 연결된 제1 유체압력 주입구로 주입되는 유체의 압력으로 피스톤을 압력실린더 일단으로 전진시키면서 타격해머를 작동시켜서 확공하는 것을 특징으로 하는
   확공장치.
   
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 동작 구동 수단은,
    천공 장비에 의해 상하이동 및 회전 가능하고, 하단에서 상기 장치 하우징이 착탈 가능하게 결합되며, 내부 중공부를 통하여 유체압력가 이송되는 로드인 것을 특징으로 하는
    확공 장치.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 동작 구동 수단은,
    천공홀 상단에 거치되는 인양수단;
    상기 인양수단에 의해 상하 이동 가능하고, 천공홀 내벽에 밀착 지지하여 그 회전이동을 고정하는 복수의 밀착 고정 수단이 구비되며, 상기 장치 하우징의 연결 블록체가 천공홀 중심축을 축으로 회전 가능하게 결합하는 회전 구동 수단;
    상기 회전 구동 수단에 유체압력을 제공하는 유체압력 이송관; 및
    상기 밀착 고정 수단의 회전 고정 및 해제, 상기 연결 블록체의 회전 및 정지, 상기 이송관에서 공급되는 유체의 이송 및 정지를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    확공장치.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 동작 구동 수단의 이송관과 상기 장치 하우징의 연결 블록체 사이에는 무한회전 또는 360도 양방향 왕복회전 가능하고 유체압력을 전달할 수 있는 스위벨을 더 포함하며,
    상기 회전 구동 수단은 유체압력 혹은 외부에서 공급되는 전기에 의해 작동하는 구동 모터와 기어를 구비하여, 회전 구동 수단에 연결된 상기 장치 하우징의 연결 블록체를 연속적 혹은 단속적으로 회전시키는 것을 특징으로 하는
    확공장치.
    
13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 동작 구동 수단은,
    지상에 구비되는 지지구조체에 구비되어 연속 또는 단속 회전력을 제공하는 구동 모터와, 상기 지지구조체에 구비되며 하기 로드에 유체압력을 공급하도록 구성되는 스위벨, 및 상단부가 상기 스위벨의 하부에 연결되고 하단부는 장치 하우징의 상단의 연결 블록체에 결합되는 로드를 포함하여, 상기 로드를 회전시키면서 공압 컴프레셔 혹은 수압 컴프레셔를 통해 제공되는 유체압력이 상기 로드 내부의 연통로를 통해 공급되도록 구성되는 특징으로 하는
    확공장치.
    
14. 굴착 지반의 천공 하단부의 직경을 확장시키기 위한 확공말뚝 시공 방법으로서,
    청구항 1 또는 청구항 2에 따른 확공 장치를 확공할 천공홀 하부에 위치시키는 제1 단계;
    천공홀의 중심축을 중심으로 확공 장치를 연속적 혹은 단속적으로 회전시키고, 확공 장치의 압력 실린더에 유체압력을 공급하여 타격 해머를 천공홀 내벽 방향으로 전진시키면서 유체압력에 의해 작동하는 타격 해머의 타격으로 확공비트가 천공홀의 내벽을 분쇄하여 직경을 넓히는 제2 단계;
    타격 해머를 천공홀 내벽에서 멀어지는 방향으로 후퇴시키는 제3 단계; 및
    확공 장치를 천공홀 외부로 이동하는 제4 단계; 및 천공홀에 주입재를 주입하는 제5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    확공말뚝 시공 방법.
    
15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 단계 이전에, 상부의 연약한 지반에서 공벽 붕괴를 방지하기 위한 케이싱이 설치된 후 실행되고,
    상기 제1 단계 및 제3 단계는 천공홀 내부에서 확공 장치의 상하 이동을 위하여 타격해머를 후퇴시켜 확공 비트가 천공홀 내벽에 닿지 않은 상태에서 이루어지며,
    상기 제4 단계와 제5 단계 사이에, 천공홀의 하부에 남아 있는 슬라임을 제거하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    확공말뚝 시공 방법.
    
16. 제14항에 있어서,
    상기 제2 단계는 상기 확공 장치의 높이를 다르게 설정하면서 실행되며,
    상기 제2 단계에서 상기 확공 장치의 단속적 회전은 타격 해머를 후퇴시킨 상태에서 일정각도 회전시킨 후 타격해머를 작동하여 확공비트가 천공홀 내벽을 확공하는 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는
    확공말뚝 시공 방법.

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