KR101596660B1 - 지중 매설된 폐 phc 파일 제거 장치 및 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 장치 및 공법에 관한 것으로, 그 목적은 인케이싱과 아웃케이싱으로 이루어진 이중 케이싱과 파쇄 스크류를 이용하여 지중 매립된 폐 PHC파일을 지중에서 직접 파쇄 후 파쇄된 잔재물을 지상으로 인양하여 제거하는 장치와 공법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 지반굴착장비의 케이싱 오거에 결합되어 회전에 의해 지중에 매립된 폐 PHC 파일의 둘레에 설치되고, 파쇄된 잔재물의 인양시 사용되는 인케싱과 아웃케이싱으로 이루어진 이중 케이싱과; 지반굴착장비의 스크류 오거에 결합되어 상기 이중 케이싱을 구성하는 인케이싱 내경쪽에 설치되고, 하부로부터 각각 둘레에 스크류가 형성되고 내부로 압축공기가 공급되는 원뿔형 스크류 해머 비트, 에어 해머 및 스크류 파일이 결합되어 상기 이중 케이싱과 함께 회전 하강하면서 원뿔형 스크류 해머 비트가 매립된 폐 PHC 파일을 파쇄토록 하고, 파쇄 완료된 잔재물을 인케이싱과 함께 지상으로 인양시 사용되는 파쇄 스크류;를 포함하는 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 장치와 이를 이용한 공법을 발명의 특징으로 한다.

Description

지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 장치 및 공법{Apparatus and method for removing waste PHC pile of reclaimed land}

본 발명은 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 장치 및 공법에 관한 것으로, 자세하게는 연약지반 또는 구조물의 기초 보강을 위해 지중에 매립된 후 노후화된 PHC 파일을 지중 매설된 상태에서 직접 파쇄시킨 다음 잔재물(골재, PC강선, 나선철근)을 인양할 수 있는 장치 및 공법에 관한 것이다.

일반적으로 건축 또는 토목공사 등의 구조물이나 건축물을 시공하는 과정에서 안전성 확보와 지반 침하 현상을 방지하기 위해 복수개의 파일(PILE)을 지하 암반에 박거나 매립시켜 기초를 다진 다음 다양한 구조물을 시공하게 된다.

파일 시공방법은 크게 지반에 직접 파일을 타설하여 시공하는 방법과 지반 굴착후 파일을 매립하는 방법이 있다. 지반

상기 파일을 지반에 직접 타설 시공하는 방법은 해머 등의 중량체를 권양 로프 또는 유압 유니트의 유압을 이용하여 상승시켰다가 하강시켜 파일 상부를 타격하여 지반에 타설하는 방법이다.

또한 상기 지반을 굴착하여 파일을 매립하는 방법은 파일을 직접 타설시 발생하는 소음과 환경오염 문제 때문에 최근에 각광받고 있는 방법으로 도 9에는 이처럼 종래 연약지반등에 PHC파일을 매립하기 위해 지반을 천공하는 지반굴착장비가 도시되어 있다. 도시된 바와 같은 지반굴착장비를 이용하여 케이싱 오거에 결합된 케이싱과 스크류 오거에 결합된 스크류가 지반을 천공하여 생긴 천공홀에 파일을 매립하는 방법이다. 이때 천공된 지반의 붕괴를 막기 위해 상기 케이싱이 사용된다. 지반 굴착장비의 구성은 크레인 등의 중장비에 기립 설치되어 있는 리더에 스크류오거와 케이싱오거가 설치되고, 스크류오거와 케이싱오거 하부에 각각 스크류와 케이싱이 장치되어 서로 다른 방향으로 회전하면서 지반을 굴착하게 된다. 즉, 케이싱이 지반에 삽입되면서 그와 반대방향으로 회전하는 스크류가 케이싱 내부의 토사를 밖으로 배출하도록 구성된다. 이후 필요한 깊이로 천공되면 스크류를 인발 후 파일을 매립하고, 파일이 매립되면 케이싱을 인발하여 제거함으로써 파일 시공 공정이 완료된다.

상기와 같이 지반에 직접 파일을 타설하여 시공하거나 지반 굴착후 파일을 매립하는 방법에 의해 파일이 지중에 매설되면, 지상에 노출된 파일의 두부를 절단후 두부보강체를 삽입하거나 직접 파일의 두부를 절단기 등을 이용하여 일정크기로 절단후 PC 강선을 노출시킨 상태에서 콘크리트를 타설하여 바닥 슬래브를 형성함으로써 기초 보강 공사가 완료되게 된다.

최근에는 상기 파일 시공 공법에 사용되는 파일은 연약지반과 해안지역에서의 건설 또는 내진설계법의 도입에 따른 구조물의 안전성 확보를 위해 보다 깊은 관입량과 큰 압축력과 지지력이 요구되고 있는데, 이 때문에 강관 파일이나 PHC파일(Pretensioned spun High strength Concrete Pile)이 많이 사용되고 있다. PHC 파일이란 고강도 콘크리트 파일로써, 주로 공장이나 다른 장소에서 완제품으로 만들어 현장에서 조립식으로 사용하거나 직접 사용할 수 있는 원통형 구조의 파일이다.

한편, 지반 기초보강 공사에 사용된 PHC파일은 일정 기간이 지나 해당 부지에서 재건축 또는 재개발 때문에 구조물이 해체될 경우 또는 새로운 구조물의 신축을 위해 부지 정리시 신규 파일 시공하는데 방해가 되고, 또한 계속 지중에 매립시킨 채로 방치할 경우 토양 오염과 같은 환경오염 문제가 있기 때문에 지중 매립된 폐 PHC파일을 제거해야 한다.

지중 매립된 폐 PHC파일을 제거하는 일반적인 방법으로는 폐 PHC 파일 주변을 굴삭하여 매립된 파일을 빼내는 방법이 있다.

하지만 이와 같은 종래의 제거방법은 지중 매립된 복수개의 폐 PHC파일 때문에 굴삭 작업 공간이 간섭 받을 수 있고 또한 개별 폐 PHC 파일마다 반복적인 굴삭 작업을 하기 때문에 비교적 공기가 오래 걸리고, 기매립된 파일의 길이가 깊어서 굴삭작업이 불가능한 경우가 많고, 인력과 비용도 많이 소요되는 등 여러 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 최근에는 PHC 파일을 굴삭작업 없이 빠르게 인발하여 제거할 수 있는 지중 매립 폐 PHC 파일 제거 공법이 있다.

대한민국 특허 등록 제 10-1248393호는 "지중에 매설된 콘크리트 파일 인발 공법 및 인발구"에 관한 것으로, 그 목적은 지중에 매설된 콘크리트 파일 주변 지반을 굴삭하지 않고도 콘크리트 파일을 소음과 진동 없이 신속하고 간편하게 뽑아낼 수 있도록 하는 지중에 매설된 콘크리트 파일 인발 공법과 그 인발구를 제공하는 것으로, 이를 위해 상기 특허는 지중에 매설된 콘크리트 파일의 두부 주변 지반을 정리하는 단계와; 콘크리트 파일의 외경보다 큰 내경을 가진 중공부를 형성한 배출관의 중심을 상기 콘크리트 파일의 중심과 일치시켜 지중에 매설된 콘크리트 파일이 배출관의 중공부에 삽관되도록 콘크리트 파일의 전체 길이만큼 배출관을 지중에 매설하는 단계와; 지상으로 노출된 콘크리트 파일의 두부에 인발구를 연결하는 단계와; 상기 인발구를 크레인과 연결하여 인발구를 끌어올려 콘크리트 파일을 지반에서 뽑아내는 단계로 구성되는 지중에 매설된 콘크리트 파일 인발 공법에 있어서, 상기 배출관을 지중에 매설하는 단계에서 배출관의 중공부에 삽입되는 콘크리트 파일과 배출관 사이의 공간으로 압축공기나 물을 강제 주입하는 공정을 포함하고, 상기 배출관 하단부에는 보강부재를 일체로 형성하며, 상기 인발구는 상부가 넓고 하부가 좁은 깔때기 형으로 형성되며, 내주면에는 콘크리트 파일의 외주면과 밀착하는 가압돌부를 형성하여 콘크리트 파일의 상부에 끼워지는 고정관과; 상기 고정관의 외주면 하부에 밀착되게 끼워지도록 원형으로 형성되며, 외측면에는 고리부를 형성하여 고리부를 연결하는 연결로프를 구비한 밴드로 구성하여 지중에 매설된 콘크리트 파일을 인발하는 방법을 특징으로 한다.

하지만 상기와 같이 매설된 콘크리트 파일을 인발하여 제거하는 종래의 공법은 콘크리트 파일의 외경보다 큰 내경을 가진 중공부를 형성한 배출관을 지중에 매설후 콘크리트 파일의 두부에 인발구를 연결하여 인양시 배출관의 내경과 콘크리트 파일의 외경부 사이 공간에 채워진 흙과 기 시공된 시멘트 그라우트재가 압밀된 상태여서 비록 압축공기나 물을 주입한다 하더라도 하부까지 압밀 상태가 해소되기 어려워 여전히 인양에 부하로 작용하는 상당한 마찰력이 존재하여 심할 경우 파일이 중단부 절단 등의 사유로 인양작업이 쉽게 이루어질 수 없다는 문제점이 있다.

더욱이 상기와 같은 인발을 통한 콘크리트 파일의 제거공법은 콘크리트 파일의 외경부쪽에 배출관을 매립하기 위해 항타 또는 회전 압입방법으로 매설하게 되는데 천공용 스크류가 아닌 배출관을 사용해서는 구조상 지중 암반층을 뚫고 매설할 수가 없어서 콘크리트 파일의 하단부가 박혀 있는 암반층에는 배출관을 접근시킬 수 없다는 구조적 문제점이 있다.

즉, 일반적으로 콘크리트 파일을 지중에 매립할 때 견고한 지지력을 제공하기 위해 암반층까지 뚫어 콘크리트 파일을 매설하게 되는데 비록 상기 공법에서 미설명되었지만 배출관 하부에 링 비트가 형성되어 있어도 천공용 스크류 없이는 이와 같은 구조의 배출관만으로는 암반층을 뚫기 어렵기 때문이다.

이 때문에 상기 개시된 종래 공법의 특징상 콘크리트 파일의 하단부까지 배출관을 매립시킬 수 있는 기술이 개시되어 있지 않아 압축공기나 물을 주입하여도 암반층까지 도달되기 어렵고, 이 때문에 암반층에 견고히 박힌 콘크리트 파일때문에 콘크리트 파일의 두부에 인발구를 연결후 크레인을 사용하여 인발구를 끌어올려도 인발 자체가 이루어지지 않거나 원활하지 않을 수 있다는 구조적 문제점이 있다.

따라서 이러한 문제점을 해결할 수 있는 대책이 필요한 실정이다.

한국 등록특허공보 등록번호 10-1248393(2013.03.22.) 한국 등록특허공보 등록번호 10-1178277(2012.08.23.) 한국 등록특허공보 등록번호 10-0804812(2008.02.12.) 한국 등록특허공보 등록번호 10-0994374(2010.11.09.)

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 인케이싱과 아웃케이싱으로 이루어진 이중 케이싱과 파쇄 스크류를 이용하여 지중 매립된 폐 PHC파일을 지중에서 직접 파쇄 후 파쇄된 잔재물을 지상으로 인양하여 제거하는 장치와 공법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 암반층에 하단부가 박힌 폐 PHC파일을 이중 케이싱 내부에 설치된 파쇄 스크류를 추가 하강시키면서 암반층 구간의 폐 PHC파일을 파쇄 후 회전에 의해 잔재물을 케이싱 내부로 배출시킨 다음, 기 파쇄된 상부쪽 잔재물과 함께 지상으로 인양하여 제거할 수 있는 공법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 파쇄된 폐 PHC파일 인양 후 남겨진 폐 천공구의 무너짐을 방지하기 위해 폐 PHC파일 인양시는 이중 케이싱의 인케이싱만을 이용하여 인양하고, 아웃케이싱은 토사로 폐 천공구를 메꾼 다음 인양토록 한 공법을 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 지반굴착장비의 케이싱 오거에 결합되어 회전에 의해 지중에 매립된 폐 PHC 파일의 둘레에 설치되고, 파쇄된 잔재물의 인양시 사용되는 인케싱과 아웃케이싱으로 이루어진 이중 케이싱과;

지반굴착장비의 스크류 오거에 결합되어 상기 이중 케이싱을 구성하는 인케이싱 내경쪽에 설치되고, 하부로부터 각각 둘레에 스크류가 형성되고 내부로 압축공기가 공급되는 원뿔형 스크류 해머 비트, 에어 해머 및 스크류 파일이 결합되어 상기 이중 케이싱과 함께 회전 하강하면서 원뿔형 스크류 해머 비트가 매립된 폐 PHC 파일을 파쇄토록 하고, 파쇄 완료된 잔재물을 인케이싱과 함께 지상으로 인양시 사용되는 파쇄 스크류;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 장치를 제공함으로써 달성된다.

바람직한 실시예로, 상기 이중케이싱을 구성하는 인케이싱과 아웃케이싱의 선단에는 각각 링비트가 형성되고, 상기 인케이싱 하단 내경면을 따라 힌지에 의해 작동되는 복수개의 접이식 잔재물받이가 설치되어 인케이싱 하강시는 폐 PHC 파일쪽으로 기울어진 기립 상태를 유지하고 인케이싱 상승시는 파쇄된 잔재물에 걸려 수평하게 펼쳐져 잔재물을 인양토록 구성될 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 잔재물받이는 힌지 또는 인케이싱 내경면 일지점에 설치된 각도조절용 스톱퍼의 형상에 의해 케이싱 하강시 폐 PHC 파일쪽으로 기울어진 기립 상태를 유지토록 구성될 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 원뿔형 스크류 해머 비트는 폐 PHC 파일의 중공부에 일부 구간이 삽입되도록 하단에서 상부방향으로 갈수록 외경이 넓게 형성되고, 둘레에는 파쇄 및 잔재물 이송용 복수개의 스크류가 형성되고, 상단에는 에어 해머의 하단에 삽입되어 회전력과 타격력 및 압축공기를 받아 폐 PHC 파일 파쇄에 사용되도록 돌출 형성된 다각형 구조의 결합구가 형성되고, 내부에는 상부 결합구에서 하단 또는 측방에 형성된 배출구까지 압축공기 통로가 형성되어 잔재물에 압축공기를 배출토록 구성될 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 에어 해머는 둘레에 잔재물 이송용 스크류가 형성되고, 상단에는 스크류 파일의 하단에 삽입되어 회전력과 압축공기를 공급받는 결합구가 형성되고, 하단에는 원뿔형 스크류 해머 비트의 결합구가 삽입되는 다각형 삽입홈이 형성되고, 내부에는 상단의 결합구에서 하단의 삽입홈까지 연통되는 압축공기통로가 형성되고, 압축공기 통로 내부에는 피스톤이 형성되어 상기 원뿔형 스크류 해머 비트의 결합구를 타격하도록 구성될 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 스크류 파일은 둘레에 잔재물 이송용 스크류가 형성되고, 상단은 스크류오거와 결합되어 회전력과 압축공기를 공급받도록 구성되고, 하단에는 에어해머의 결합구가 삽입되는 다각형 삽입홈이 형성되고, 내부에는 상단에서 하단의 삽입홈까지 연통되는 압축공기통로가 형성될 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 인케이싱의 내경과 폐 PHC 파일의 외경간의 틈새 및 원뿔형 스크류 해머 비트의 크기는 직경이 400mm이고 두께가 70mm인 내경 260mm의 PHC 파일 기준으로 원뿔형 스크류 해머 비트의 최대 직경은 내경보다 60 ~ 80mm 큰 320mm ~ 340mm를 사용하고, 인케이싱은 내경이 420 ~ 430mm인 것을 사용하는 크기 비례로 구성될 수 있다.

또한 본 발명은 다른 실시양태로 상기 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 장치를 구비하여 인케이싱과 아웃케이싱으로 이루어진 이중 케이싱과 파쇄 스크류를 회전 하강시키면서 지중 매립된 폐 PHC파일을 지중에서 직접 파쇄 후, 파쇄된 잔재물을 지상으로 인양하여 제거하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 공법을 제공함으로써 달성된다.

바람직한 실시예로, 상기 폐 PHC 파일 제거 공법은, 스크류 오거에 결합된 파쇄 스크류를 매립된 폐 PHC파일의 지반 노출부위에 올려 놓고, 케이싱 오거에 다중 결합된 인케이싱과 아웃케이싱으로 이루어진 이중 케이싱은 폐 PHC파일 둘레를 감싸게 지반에 내려 위치를 정렬하는 제 1 단계와;

이후 이중 케이싱을 파쇄 스크류보다 선행하여 회전 하강시키면서 지중에 삽입시키고, 스크류 오거에 결합된 파쇄 스크류를 회전 하강시키면서 압축공기를 이용 타격하여 폐 PHC파일을 파쇄하는 제 2 단계와;

이후 폐 PHC파일의 하단까지 파쇄작업이 완료되면 인케싱과 파쇄스크류를 인양하여 내부의 폐 PHC파일 잔재물을 함께 지상으로 인양하는 제 3 단계와;

이후 지중에 남아 있는 아웃케이싱에 토사를 부어 폐 천공구를 메꾸는 제 4 단계와;

이후 아웃케이싱을 지상으로 인발하는 제 5 단계;를 포함하여 구성될 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 제 2 단계는 암반층에 매립된 폐 PHC 파일 경우에는 암반층에 도달한 이중케이싱을 해당 위치에서 회전시키면서 내부에 위치한 파쇄 스크류의 원뿔형 스크류 해머 비트를 추가적으로 암반층까지 회전 하강시키면서 압축공기를 이용한 타격력을 가해 폐 PHC파일을 파쇄하고, 파쇄된 잔재물은 원뿔형 스크류 해머 비트의 둘레에 형성된 스크류를 이용하여 상부 인케이싱쪽으로 배출하는 제 2-1 단계;를 더 포함하여 구성될 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 제 3 단계는 인케이싱과 결합된 케이싱 오거를 일정 높이로 들어올려 인케이싱의 하단 내경면을 따라 설치된 복수개의 접이식 잔재물받이가 내부에 충전된 잔재물에 걸려 펼쳐지게 하고, 잔재물받이가 닿지 않는 중앙부분은 파쇄스크류의 하부를 이루는 원뿔형 스크류 해머 비트가 막아 잔재물이 하부로 빠지는 것을 막은 상태에서 인양하는 단계일 수 있다.

바람직한 실시예로, 상기 제 2 단계는 파쇄스크류를 구성하는 에어 해머가 원뿔형 스크류 해머 비트를 타격시 사용한 압축공기를 원뿔형 스크류 해머 비트의 하단 또는 측방에 형성된 배출구를 통해 분사시켜 파쇄된 잔재물에 의한 쿠션현상을 제거하면서 파쇄토록 하는 단계일 수 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명은 지반 기초보강 공사에 사용된 PHC파일 제거시 이중 케이싱과 파쇄 스크류를 이용하여 지중 매립된 폐 PHC파일을 지중에서 직접 파쇄 후 파쇄된 잔재물을 지상으로 인양함으로써 신속하게 제거할 수 있다는 장점과,

또한 암반층에 하단부가 박힌 폐 PHC파일을 제거할 경우 이중 케이싱을 매설할 수 없는 암반층 구간은 파쇄 스크류를 추가로 하강시켜 파쇄 후 회전에 의해 잔재물을 이중 케이싱의 내부를 구성하는 인케이싱쪽으로 배출시킨 다음, 기 파쇄된 상부쪽 잔재물과 함께 인케이싱을 지상으로 인양함으로써 폐 PHC파일이 매립된 지반 조건에 상관 없이 제거가 가능하다는 장점과,

폐 PHC파일 인양 후 남겨진 폐 천공구의 무너짐을 방지하기 위해 폐 PHC파일 인양시는 이중 케이싱의 인케이싱만을 이용하여 인양하고, 아웃케이싱은 토사로 폐 천공구를 메꾼 다음 인양토록 함으로써 지반을 단단하게 복원하면서도 환경오염을 방지할 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 폐 PHC파일 제거장치의 전체 구성을 보인 예시도이고,
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 케이싱의 작동을 보인 예시도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 폐 PHC파일 제거장치를 구성하는 파쇄 스크류를 보인 예시도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 폐 PHC파일 제거장치가 폐 PHC파일에 설치되어 파쇄스크류가 폐 PHC파일의 두부에 위치한 모습을 보인 예시도이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 폐 PHC파일 제거장치가 암반층에 설치된 폐 PHC파일의 하단부를 파쇄하는 모습을 보인 예시도이고,
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 폐 PHC파일 제거장치가 암반층에 설치된 폐 PHC파일의 하단부 파쇄 후 상부 케이싱으로 배출하는 모습을 보인 예시도이고,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 폐 PHC파일 제거장치를 구성하는 케이싱을 지상으로 인출시 잔재물받이가 작동하여 인양하는 모습을 보인 예시도이고,
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 폐 PHC파일 제거후 폐 천공구가 메꾸어진 모습을 보인 예시도이고,
도 9는 종래 연약지반등에 PHC파일을 매립하기 위해 지반을 천공하는 지반굴착장비를 보인 예시도이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 폐 PHC파일 제거장치의 전체 구성을 보인 예시도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 케이싱의 작동을 보인 예시도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 폐 PHC파일 제거장치를 구성하는 파쇄 스크류를 보인 예시도이다. 이하 도면에 도시된 스크류의 회전방향은 편의상 일측방향으로 회전하도록 구성하였는데, 시공여건에 따라 타측방향으로 회전이 이루어지도록 형성할 수 있음은 물론이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 지중에 매립된 폐 PHC 파일 제거장치는 미도시된 통상의 지반굴착장비 케이싱 오거에 결합되어 회전에 의해 지중에 매립된 폐 PHC 파일(3)의 둘레에 설치되어 파쇄된 잔재물을 인양하는데 사용되는 이중 케이싱(1)이 구비된다. 본 발명에 따른 이중케이싱(1)은 내부의 인케이싱(11)과 외부의 아웃케이싱(12)으로 구성된 이중 구조로 각각의 상부가 동일축상에서 하나의 케이싱 오거에 장착되어 회전하게 된다. 미도시된 케이싱오거를 구비한 지반굴착장비는 토목공사나 연약지반 공사등에 일상적으로 사용되는 공지의 장치이므로 구체적인 설명은 생략한다. 이중케이싱(1)을 구성하는 인케이싱(11)과 아웃케이싱(12)은 붙어있지 않고 약간 이격되어 있으면 충분하다.

또한 상기 지반굴착장비의 스크류 오거에 결합된 상기 이중 케이싱(1)의 인케이싱(11) 내경쪽에는 파쇄스크류(2)가 위치하여 설치된다. 이 파쇄스크류는 하부로부터 각각 둘레에 스크류가 형성되고 내부로 압축공기가 공급되는 원뿔형 스크류 해머 비트(21), 에어 해머(22) 및 스크류 파일(23)이 수직하게 결합 구성되어 상기 케이싱과 함께 회전 하강하면서 스크류 및 압축공기에 의한 해머링으로 지중에 매립된 하부의 폐 PHC 파일(3)을 파쇄하고, 파쇄된 잔재물을 이중 케이싱(1) 중 인케이싱(11)의 상부방향으로 배출하거나 인케이싱(11)과 함께 지상으로 인양하는데 사용된다. 다만, 상기 원뿔형 스크류 해머 비트(21)의 최대 직경은 에어 해머(22) 및 스크류 파일(23)의 둘레에 형성된 스크류를 제외한 본체(원통)의 직경 보다 크게 형성하는 것이 바람직하다.

상기 이중 케이싱(1)은 전술한 바와 같이 인케이싱(11)과 아웃케이싱(12)으로 구성되고, 각각의 두부쪽이 케이싱 오거에 장치되고, 회전 하강하면서 지반에 매립된 폐 PHC 파일(3) 둘레에 설치되는 장치이다. 이를 위해 인케이싱(11)과 아웃케이싱(12)의 선단(하단)에는 각 케이싱의 직경과 동일한 직경을 가지는 링비트(111, 121)가 형성된다. 링비트(111,121)는 복수개의 단위 비트가 둘레에 일정 간격으로 배열되어 케이싱 오거가 하부에 장치된 인케이싱(11)과 아웃케이싱(12)을 회전시키면 하강 회전하면서 지중의 흙 또는 경질 흙을 부수면서 지반과의 마찰력을 감소시켜 인케이싱(11)과 아웃케이싱(12)이 원활하게 지중에 삽입되도록 한다.

특히 본 발명은 이중 케이싱(1)을 구성하는 인케이싱(11)의 하단 내경면을 따라 복수개의 접이식 잔재물받이(112)가 설치되는데, 이 잔재물받이(112)는 인 케이싱(11)의 내경면을 따라 설치된 힌지(113)에 의해 접이식으로 작동되도록 구성되어 하강시에는 폐 PHC 파일(3)의 외경부에 지지되어 기울어진 기립 상태로 하강하고, 폐 PHC 파일(3)이 파쇄된 후 인케이싱(11)을 상승시킬 경우에는 파쇄 후 내부에 충전된 폐 PHC 파일(3)의 잔재물에 걸리면서 힌지 작용에 의해 수평방향 즉, 내경방향으로 펼쳐지게 된다.

상기와 같이 인케이싱(11)의 선단 내경면을 따라 복수개의 잔재물받이(112)가 펼쳐지면 잔재물 인양시 인케이싱(11) 하부쪽으로 잔재물이 빠지는 것을 최대한 방지하게 된다. 이때 잔재물받이(112)가 닿지 않는 인케이싱(11)의 하단 중앙부분은 파쇄 스크류(2)가 막고 있기 때문에 잔재물이 빠지는 것을 방지하게 된다.

상기 잔재물받이(112)는 하강시 폐 PHC 파일(3) 둘레에 기댄 형상을 가지도록 수직하지 않고 폐 PHC 파일(3)의 내경쪽으로 기운 상태를 유지하고, 승강시는 인케이싱(11) 내부에 충전된 잔재물에 걸려 수평방향으로 펼쳐진 상태를 가지는데, 이를 위해 평상시 또는 하강시 수직한 상태가 아닌 폐 PHC 파일(3)쪽으로 기운 상태를 항시 유지토록 각도가 조절되게 설치된다.

한 실시예로 들어 설명하자면 잔재물받이(112)가 내경 쪽으로 기울어진 각도를 유지토록 잔재물받이(112)를 회전시키는 힌지(113) 또는 인케이싱(11) 내경면 일지점에 설치된 각도조절용 스톱퍼(114)의 형상에 의해 인케이싱(11) 하강시는 내경쪽으로 기울어진 상태를 유지하고 상승시는 펼쳐진 상태를 유지하도록 한다. 상기 각도조절용 스톱퍼(114)의 형상이라함은 수직하지 않고 기울어진 각도를 가지도록 형성된 형상을 말한다.

물론 본 발명에서 요구하는 기운 상태를 유지할 수만 있다면 각도조절용 스톱퍼(114)는 다양한 구조로 변형실시 될 수 있음은 물론이다.

상기 파쇄 스크류(2)는 스크류 오거에 장치되어 회전하면서 인케이싱(11) 내부에 위치한 폐 PHC 파일(3)의 상부부터 하부까지 파쇄하면서 하강하는 장치이다.

이를 위해 파쇄 스크류(2)는 폐 PHC 파일(3)의 길이 방향으로 형성된 가운데 중공부에 그 하부쪽 일부 구간이 삽입되어 걸쳐진 후 회전 및 압축공기가 공급되면 회전 하강하면서 폐 PHC 파일(3)을 파쇄하고 파쇄된 잔재물을 상부로 배출할 수 있게 둘레를 따라 복수개의 스크류(211)가 형성되고, 하단에서 상부방향으로 갈수록 외경이 넓게 형성된 원뿔형 스크류 해머 비트(21)와;

상기 원뿔형 스크류 해머 비트(21)의 상부와 결합되어 원뿔형 스크류 해머 비트(21)가 회전시 지속적으로 타격을 가해 흙이나 암반을 파쇄함과 동시에 파쇄된 잔재물을 상부로 배출할 수 있게 둘레에 스크류(221)가 형성된 에어 해머(22)와;

상기 에어 해머(22)의 상부와 결합되어 스크류 오거의 회전력을 전달하고 압축공기를 전달하면서 파쇄된 잔재물을 상부쪽으로 배출하도록 둘레에 스크류*231)가 형성된 스크류 파일(23)로 구성된다.

상기 상하 방향으로 수직하게 적층 결합된 원뿔형 스크류 해머 비트(21), 에어 해머(22) 및 스크류 파일(23)은 인접된 서로간의 경계부에서 스크류(211, 221, 231)가 연속적으로 연결되어 원활한 잔재물 배출이 되도록 구성한다. 다만, 상기 스크류 중 원뿔형 스크류 해머 비트(21)는 초경 금속 또는 초경 합금으로 이루어지고, 둘레에 형성된 스크류(211)는 에어 해머(22) 및 스크류 파일(23)의 스크류(221, 231)처럼 잔재물의 이송 역할도 하지만 주된 목적은 폐 PHC 파일의 파쇄를 위한 스크류로 스크류날의 폭이 상대적으로 에어 해머(22) 및 스크류 파일(23)의 스크류(221, 231) 작고 복수개로 구성된다.

또한 상기 원뿔형 스크류 해머 비트(21), 에어 해머(22), 스크류 파일(23)은 중앙 길이 방향으로 직결되게 압축 공기통로(212, 222, 232)가 연통 형성되어 미도시된 공기 컴프레셔를 통해 공급된 압축공기가 공급되면 에어 해머(22)를 작동시켜 원뿔형 스크류 해머 비트(21)를 타격하도록 하고, 타격에 사용된 압축공기는 모두 원뿔형 스크류 해머 비트(21)의 하단 또는 측방에 형성된 배출구(213)를 통해 분사시켜 파쇄 후 하부에 적층된 잔재물에 의한 쿠션현상을 제거하여 원활한 해머 타격과 회전이 이루어지도록 구성된다. 상기 배출구의 위치는 필요시 도시된 지점 뿐만 아니라 원뿔형 스크류 해머 비트(21)의 여러 지점에 형성할 수 있다.

상기 원뿔형 스크류 해머 비트(21), 에어 해머(22), 스크류 파일(23)간의 상하 직결을 위해 에어 해머(22), 스크류 파일(23) 상단에는 돌출 형성된 육각 또는 오각 기둥 형상의 결합구(214, 223)가 각각 형성되고, 이 결합구(214, 223)와 각각 결합되는 에어 해머(22)와 스크류 파일(23)의 하단에는 육각 또는 오각 홈 형상의 다각형 삽입홈(224, 233)이 형성되어 상기 육각 또는 오각 기둥 형상의 결합구(214, 223)가 삽입되어 결합되도록 구성된다. 물론 바람직한 실시예로 설명한 결합구의 형상은 육각 또는 오각 기둥 형상 말고도 회전력이 전달되도록 걸림 작용이 일어날 수 있는 다각형 구조이면 충분하다.

상기 육각 또는 오각 기둥 형상의 결합구 중앙부에는 길이방향으로 상기에서 설명한 압축 공기통로(212, 222)가 형성되어 압축공기가 하부로 공급되도록 구성된다.

상기 에어 해머(22)는 스크류 파일(23)처럼 원기둥 형상으로 이루어져 압축된 공기를 이용하여 내부의 압축 공기통로(222)에 장치된 피스톤(도시생략)을 압축공기로 승하강시켜 상기 원뿔형 스크류 해머 비트(21)의 상단에 형성된 육각 또는 오각 기둥 형상의 결합구를 타격하여, 원뿔형 스크류 해머 비트(21)가 하부에 위치한 흙이나 암반에 충격을 가하도록 구성된다.

또한 상기 에어 해머(22) 둘레에는 스크류(221)가 형성되어 그 하부에 위치한 원뿔형 스크류 해머 비트(21)의 둘레에 형성된 복수개의 스크류를 통해 상부쪽으로 배출된 잔재물을 연속적으로 상부에 위치한 스크류 파일(23)까지 배출시킬 수 있도록 구성하였다.

다만, 압축공기를 이용하여 하부에 설치된 원뿔형 스크류 해머 비트(21)의 상단 결합구(214)에 연속적인 타격을 가하는 에어 해머(22)의 구체적인 작동원리나 상세 구조는 공지의 것을 사용하면 충분하므로 구체적인 설명은 생략한다. 참고로 에어해머의 원리나 구조를 나타낸 특허로는 대한민국 특허 등록번호 10-1178277호와 10-0804812 등이 있다.

한편, 상기 본 발명에서는 인케이싱(11)의 내경과 폐 PHC 파일(3)의 외경간의 틈새(간격)가 매우 중요하다. 그 이유는 틈새(간격)가 클 경우 파쇄 스크류(2)의 하부를 구성하는 원뿔형 스크류 해머 비트(21)가 회전하여 폐 PHC 파일(3)을 파쇄시 인케이싱(11)의 내경과 폐 PHC 파일(3)의 외경 간의 틈새에 충전된 지반 흙 등이 파쇄 스크류(2)의 회전시 발생하는 진동을 이기지 못하고 다른 쪽 틈새로 밀려나면 폐 PHC 파일(3)이 흙 등이 밀려난 자리의 인케이싱(11)쪽으로 밀리게 되기 때문이다. 이와 같이 폐 PHC 파일(3)이 인케이싱(11)쪽으로 밀리는 현상이 발생하면 폐 PHC 파일(3)의 중공 상단에 걸쳐진 후 회전 및 진동에 의해 폐 PHC 파일(3)을 파쇄하면서 하강하는 파쇄 스크류(2)의 원뿔형 스크류 해머 비트(21)의 중심이 폐 PHC 파일(3)과 어긋나 원활한 파쇄작용이 일어나지 않고 불완전한 파쇄가 이루어져서 폐 PHC 파일(3)의 하단부까지 파쇄를 할 수 없게 된다.

이 때문에 인케이싱(11)의 내경과 폐 PHC 파일(3)의 외경간의 틈새(간격) 그리고 폐 PHC 파일(3)의 상단부에 위치하여 가압하면서 파쇄하는 원뿔형 스크류 해머 비트(21)의 직경 크기 등이 중요한 인자로 작용하게 된다.

다만, 지반 매립 등에 사용되는 PHC파일의 규격은 지반 조건이나 매립 깊이에 따라 직경(D)이 400mm이고 두께가 70mm인 내경 260mm의 PHC 파일, 직경(D)이 500mm이고 두께가 80mm인 내경 340mm의 PHC 파일, 직경(D)이 600mm이고 두께가 90mm인 내경 420mm의 PHC 파일과 같이 여러 종류가 사용되기 때문에 인케이싱(11)의 내경과 폐 PHC 파일(3)의 외경간의 틈새(간격) 그리고 원뿔형 스크류 해머 비트(21)의 직경 크기가 동일한 특정 수치로만 한정되는 것이 아니다.

아래에서는 하나의 PHC 파일 규격을 예로 들어 본 발명의 바람직한 수치 조건을 설명한다. 따라서 PHC 파일의 규격이 다를 경우 아래에서 설명하는 수치에 따른 비례 조건에 따라 다른 규격의 파일의 수치조건도 한정되게 된다.

즉, 직경(D)이 400mm이고 두께가 70mm인 내경 260mm의 PHC 파일이 매립되어 있을 경우 원뿔형 스크류 해머 비트(21)의 최대 직경은 내경보다 60 ~ 80mm 정도 큰 320mm ~ 340mm 정도인 것을 사용하고 인케이싱(11)은 내경이 420 ~ 430mm 정도인 것을 사용하면 된다. 이와 같은 조건일 때 폐 PHC 파일(3)의 파쇄가 잘 이루어져 폐 PHC 파일(3)을 구성하는 콘크리트와 콘크리트의 수직방향 보강을 위한 PC강선 및 수평방향 보강을 위한 와이어 철근 또는 링철근이 50mm 내외의 콘크리트 골재와 이로부터 분리된 PC강선 및 와이어 철근으로 잘 분리된 잔재물이 발생하게 된다.

상기에서 원뿔형 스크류 해머 비트(21)의 크기를 한정한 이유는 직경(D) 400mm,두께 70mm, 내경 260mm인 PHC 파일을 기준으로 상기 수치보다 작으면 폐 PHC 파일(3)의 외경까지 파쇄되지 않게 되고, 상기 수치보다 크게 되면 너무 작게 파쇄되거나 파쇄시 인케이싱(11)과 충돌할 수도 있기 때문이다.

또한 상기에서 인케이싱(11)의 내경을 한정한 이유는 직경(D) 400mm,두께 70mm, 내경 260mm인 PHC 파일을 기준으로 상기 수치보다 작으면 폐 PHC 파일(3)이 파쇄되면서 바깥방향으로 발생하는 잔재물의 저장 공간이 협소하여 압밀될 경우 원뿔형 스크류 해머 비트(21)의 원활한 회전을 방해할 수 있고, 상기 수치보다 크게 되면 폐 PHC 파일(3)이 인케이싱(11)쪽으로 밀려 폐 PHC 파일(3)의 원활한 파쇄가 일어나지 않을 수 있기 때문이다.

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 폐 PHC파일 제거장치가 폐 PHC파일에 설치되어 파쇄스크류가 폐 PHC파일의 두부에 위치한 모습을 보인 예시도이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 폐 PHC파일 제거장치가 암반층에 설치된 폐 PHC파일의 하단부를 파쇄하는 모습을 보인 예시도이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 폐 PHC파일 제거장치가 암반층에 설치된 폐 PHC파일의 하단부 파쇄 후 상부 케이싱으로 배출하는 모습을 보인 예시도이고, 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 폐 PHC파일 제거장치를 구성하는 케이싱을 지상으로 인출시 잔재물받이가 작동하여 인양하는 모습을 보인 예시도이고, 도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 폐 PHC파일 제거후 폐 천공구가 메꾸어진 모습을 보인 예시도이다.

이하에서는 도 4 내지 8을 참조하여 본 발명의 제거장치를 이용한 폐 PHC파일의 제거 공법을 설명한다. 본 발명의 폐 PHC파일 제거 공법은 다음과 같은 단계를 거친다.

(제 1 단계) 위치 정렬 단계

먼저 지반굴착장비를 제거대상 폐 PHC파일의 상부쪽에 위치시킨 후 동일 축상에 구비된 지반굴착장비의 케이싱 오거(Auger) 및 스크류 오거(Auger)에 각각 이중케이싱(1)을 구성하는 인케이싱(11)과 아웃케이싱(12)의 상단과 파쇄 스크류(2)의 상단 스크류 파일(23)을 결합하고 압축공기 라인을 상단 스크류 파일(23)에 연결한 다음 지반에 노출된 폐 PHC파일 위치에 맞게 케이싱 오거(Auger) 및 스크류 오거(Auger)를 하강시킨다.

하강시 먼저 스크류 오거(Auger)를 내려 파쇄 스크류(2)의 하단을 구성하는 원뿔형 스크류 해머 비트(21)가 지반에 일정 높이로 노출된 폐 PHC파일의 두부 중공부에 삽입되도록 하여 걸쳐 놓고, 그 다음 케이싱 오거(Auger)를 하강시켜 하부에 결합된 이중 케이싱(1)을 구성하는 인케이싱(11)과 아웃케이싱(12)의 선단에 형성된 각각의 링비트(111, 121)가 지반에 돌출된 폐 PHC파일의 둘레 지반에 닿도록 내려 놓는 위치 정렬 단계를 가진다.

이때 인케이싱(11)의 하단 내경면을 따라 설치된 복수개의 접이식 잔재물받이(112)는 지반에 노출된 폐 PHC파일 둘레쪽으로 기울어진 상태 또는 기댄 상태를 가지게 된다.

(제 2 단계) 폐 PHC 파일 파쇄단계

상기와 같은 위치 정렬 단계가 완료되면 케이싱 오거(Auger) 및 스크류 오거(Auger)를 이용하여 이중 케이싱(1)과 파쇄 스크류(2)를 회전시키면 파쇄가 시작된다.

상기 이중 케이싱(1)을 구성하는 인케이싱(11)과 아웃케이싱(12)은 폐 PHC파일의 둘레를 따라 회전하면서 선단에 설치된 각각의 링비트(111, 121)가 흙을 파헤치면서 지반 속으로 삽입하게 된다.

이때 이중 케이싱(1)은 상기 파쇄 스크류(2) 보다 먼저 선행 하강하여 파쇄 스크류(2)의 가이드 역할을 함과 동시에 폐 PHC 파일(3)이 매립 위치로부터 이탈되는 것을 방지하게 된다.

또한 파쇄스크류(2)의 하단을 구성하는 원뿔형 스크류 해머 비트(21)는 먼저 하강하고 있는 이중케이싱(1)을 뒤따라 하강하면서 둘레에 형성된 복수개의 스크류(211)와 압축공기를 이용한 에어 해머(22)에서 가해지는 타격력 그리고 타격 후 배출되는 압축공기를 이용하여 폐 PHC파일의 하단부까지 모두 파쇄하여 잔재물화 한다.

상기 파쇄스크류는 스크류오거에서 공급되는 회전력이 상하로 직결된 스크류 파일(23)에서 에어 해머(22)로 그리고 원뿔형 스크류 해머 비트(21)로 전달되어 회전하게 된다.

또한 압축공기에 의한 타격력은 스크류오거에서 공급되는 압축공기가 스크류파일(23)의 중앙부에 수직하게 형성된 압축 공기통로(232)를 통해 에어해머(22)에 공급되면 에어해머(22)가 원뿔형 스크류 해머 비트(21)의 상단에 돌출된 결합구(214)를 타격하여 원뿔형 스크류 해머 비트(21)가 회전하면서 하부쪽에 위치한 폐 PHC파일을 파쇄하게 된다.

한편, 상기 에어 해머(22) 작동에 사용된 압축공기는 원뿔형 스크류 해머 비트(21)의 하단 또는 측방에 형성된 배출구(213)를 통해 분사되어 파쇄된 잔재물에 의한 쿠션현상을 제거하여 원활한 해머 타격과 회전이 이루어지게 된다.

상기 파쇄시 발생되는 잔재물은 전술한 바와 같이 콘크리트, 콘크리트의 인장력을 보강하는 PC강선 그리고 콘크리트의 둘레 방향 강도를 보강하기 위한 와이어 철근 또는 링 철근인데, 바람직한 실시예에 따라 직경(D) 400mm, 두께 70mm, 내경 260mm의 폐 PHC 파일(3)에 최대 직경이 320mm ~ 340mm 정도인 원뿔형 스크류 해머 비트(21)와 내경이 420 ~ 430mm인 인케이싱(11)을 사용할 경우 대략 50mm 내외의 콘크리트 골재와 이로부터 분리된 PC강선 및 와이어 철근으로 잘 분리된 잔재물이 발생하게 된다.

또한 상기 파쇄시 인케이싱(11)과 파쇄 스크류(2) 서로간의 회전 방향은 동일하지 않은 방향으로 회전시키는데 이와 같은 회전 방향 때문에 파쇄 단계에서 일부 잔재물들이 스크류(211, 221, 231)와 인케이싱(11) 사이 공간을 통해 지면 밖으로 배출되게 된다.

(제 2-1 단계) 암반층 내 폐 PHC파일 제거 단계

한편 상기와 같은 파쇄단계에 사용되는 인케이싱(11)과 아웃케이싱(12)으로 이루어진 이중케이싱(1)은 암반층이 아닌 일반적인 흙과 같은 연약지반에 매립된 폐 PHC 파일(3)일 경우에는 폐 PHC 파일(3)의 하부 선단까지 위치시킬 수 있으나, 암반층까지 굴착되어 매립된 폐 PHC 파일(3)의 제거공정일 경우에는 암반층 상부까지만 도달할 수 있다는 구조적 문제점이 있다.

이와 같은 암반층에 매립된 폐 PHC 파일(3)의 경우 종래 폐 PHC 인발공법 이용한 제거 방법으로는 비록 명시적으로 기재되어 있지 않지만 실제 인발할 방법은 없다. 그 이유는 암반층에 단단히 고착되어 고정된 파일을 인양하기 뒤해서는 엄청난 인발력을 가진 지반굴착장비나 크레인이 필요하기 때문이다. 더욱이 너무 강한 인발력을 제공하면 암반층과 일반 흙지반 간의 경계부에서 폐 PHC파일이 절단되어 그대로 암반층에 남아 불완전한 제거가 될수 있다.

하지만 본 발명에 따른 폐 PHC파일 제거 공법에서는 암반층에 도달한 이중케이싱(1)은 그 자리에서 회전하는 상태로 두고, 추가적으로 파쇄 스크류(2)에 회전시키면서 압축공기를 이용한 타격력을 가하여 이중케이싱(1)이 도달하지 못하는 암반층까지 원뿔형 스크류 해머 비트(21)를 진입시켜 계속 폐 PHC파일(3)을 파쇄토록 한다.

이후 암반층에 매립된 폐 PHC파일(3)이 모두 파쇄되면 암반층에 적층된 잔재물 배출을 위해 파쇄스크류(2)와 서로 다른 방향으로 회전하는 이중케이싱(1)을 계속 회전시키면 암반층에 있는 충전된 잔재물이 원뿔형 스크류 해머 비트(21)의 둘레에 형성된 스크류를 통해 상부로 배출되면서 폐 PHC파일(3)이 있던 암반층 공간에는 빈 천공구가 생기면서 잔재물 배출이 완료되게 된다. 물론 천공구에 약간의 폐 PHC파일 파쇄시 발생한 잔재물이 남아 있을 수 있지만 나중에 양질의 토양으로 메꿔지기 때문에 환경오염 문제는 거의 일어나지 않게 된다.

(제 3 단계) 잔재물 인양단계

상기와 같은 파쇄작업이 완료되면 인케이싱과 결합된 케이싱 오거를 일정 높이로 들어올려 인케이싱(11)의 하단 내경면을 따라 설치된 복수개의 접이식 잔재물받이(12)가 내부에 충전된 잔재물에 걸려 펼쳐지게 한다. 이때 아웃케이싱과의 결합은 해제한 상태에서 들어올려 아웃케이싱의 매립 위치는 변동이 없게 된다.

상기 복수개의 잔재물받이(12)가 내경방향으로 수평하게 펼쳐지면 중앙부 공간부에 원뿔형 스크류 해머 비트(21)의 둘레가 닿게 되어 인케이싱(11)의 하부쪽으로 잔재물이 빠질 공간이 거의 없어지게 된다.

이와 같은 상태에서 지반굴착장비의 케이싱 오거(Auger) 및 스크류 오거(Auger)를 상승시키게 되면 인케이싱(11)과 파쇄 스크류(2)가 인양되면서 인케이싱(11)과 파쇄 스크류(2) 사이 공간에 있는 잔재물이 함께 지상으로 인양되게 된다.

한편, 상기와 같은 인케이싱(11)과 파쇄스크류(2)의 인양시 아웃케이싱(12)은 그대로 지반에 둔 상태에서 인양작업을 한다.

(제 4 단계) 폐 천공구 메꿈 단계

상기와 같은 인양단계가 끝나면 지중에 매립되어 있는 아웃케이싱(12) 내부에 양질의 토사를 공급하여 메꾸는 단계를 가진다. 아웃케이싱이 존재한 상태에서 양질의 토사를 공급하는 이유는 폐천공구만 남아 있을 경우 폐 천공구가 지반의 횡압을 받아 무너지거나 상부로부터 이물질이 유입될 수 있어 원활한 메꿈 작업이 이루어지지 않아 지반이 불안정해질 수 있기 때문이다.

(제 5 단계) 아웃케이싱 인발단계

상기와 같이 아웃케이싱 내부에 양질의 토사를 채워 넣어 메꿈 작업이 완료되면 인발하여 지중에서 빼낸다.

아웃케이싱을 인발하는 방법은 케이싱 오거를 아웃케이싱의 두부와 결합시킨 후 인발하거나, 인양크레인을 이용하여 아웃케이싱 상부에 와이어를 감아 인발하거나, 아웃케이싱 상부에 인양구를 결합시킨 후 인양크레인으로 직접 인발하는 것과 같은 다양한 방법 중 어느 것을 사용해도 상관없다.

또한 아웃케이싱이 빠져나간 자리에 일부 틈새가 있을 수 있는데 이와 같은 틈새는 폐천공구 메꿈 단계에서 충전된 토사나 지반의 토사가 자연스럽게 메꿔주면 충분하고 필요시 추가 토사를 약간 넣어 메꿔주면 된다.

이와 같은 단계가 종료되면 폐 PHC파일 제거 공정이 완료되게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

(1) : 이중 케이싱 (2) : 파쇄 스크류
(3) : 폐 PHC 파일 (11) : 인케이싱
(12) : 아웃 케이싱 (21) : 원뿔형 스크류 해머 비트
(22) : 에어 해머 (23) : 스크류 파일
(111, 121) : 링비트 (112) : 잔재물받이
(113) : 힌지 (114) : 각도조절용 스톱퍼
(211, 221, 231) :스크류 (212, 222, 232) : 압축 공기통로
(213) : 배출구 (214, 223) : 결합구
(224, 233) : 삽입홈

Claims (12)

1. 지반굴착장비의 케이싱 오거에 결합되어 회전에 의해 지중에 매립된 폐 PHC 파일의 둘레에 설치되고, 파쇄된 잔재물의 인양시 사용되는 인케싱과 아웃케이싱으로 이루어진 이중 케이싱과;
   지반굴착장비의 스크류 오거에 결합되어 상기 이중 케이싱을 구성하는 인케이싱 내경쪽에 설치되고, 하부로부터 각각 둘레에 스크류가 형성되고 내부로 압축공기가 공급되는 원뿔형 스크류 해머 비트, 에어 해머 및 스크류 파일이 결합되어 상기 이중 케이싱과 함께 회전 하강하면서 원뿔형 스크류 해머 비트가 매립된 폐 PHC 파일을 파쇄토록 하고, 파쇄 완료된 잔재물을 인케이싱과 함께 지상으로 인양시 사용되는 파쇄 스크류;를 포함하여 구성되되,
   상기 원뿔형 스크류 해머 비트는 폐 PHC 파일의 중공부에 일부 구간이 삽입되도록 하단에서 상부방향으로 갈수록 외경이 넓게 형성되고, 둘레에는 파쇄 및 잔재물 이송용 복수개의 스크류가 형성되고, 상단에는 에어 해머의 하단에 삽입되어 회전력과 타격력 및 압축공기를 받아 폐 PHC 파일 파쇄에 사용되도록 돌출 형성된 다각형 구조의 결합구가 형성되고, 내부에는 상부 결합구에서 하단 또는 측방에 형성된 배출구까지 압축공기 통로가 형성되어 잔재물에 압축공기를 배출토록 구성된 것을 특징으로 하는 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 이중케이싱을 구성하는 인케이싱과 아웃케이싱의 선단에는 각각 링비트가 형성되고, 상기 인케이싱 하단 내경면을 따라 힌지에 의해 작동되는 복수개의 접이식 잔재물받이가 설치되어 인케이싱 하강시는 폐 PHC 파일쪽으로 기울어진 기립 상태를 유지하고 인케이싱 상승시는 파쇄된 잔재물에 걸려 수평하게 펼쳐져 잔재물을 인양토록 구성된 것을 특징으로 하는 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 잔재물받이는 힌지 또는 인케이싱 내경면 일지점에 설치된 각도조절용 스톱퍼의 형상에 의해 케이싱 하강시 폐 PHC 파일쪽으로 기울어진 기립 상태를 유지토록 구성된 것을 특징으로 하는 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 장치.
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 에어 해머는 둘레에 잔재물 이송용 스크류가 형성되고, 상단에는 스크류 파일의 하단에 삽입되어 회전력과 압축공기를 공급받는 결합구가 형성되고, 하단에는 원뿔형 스크류 해머 비트의 결합구가 삽입되는 다각형 삽입홈이 형성되고, 내부에는 상단의 결합구에서 하단의 삽입홈까지 연통되는 압축공기통로가 형성되고, 압축공기 통로 내부에는 피스톤이 형성되어 상기 원뿔형 스크류 해머 비트의 결합구를 타격하도록 구성된 것을 특징으로 하는 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 장치.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 스크류 파일은 둘레에 잔재물 이송용 스크류가 형성되고, 상단은 스크류오거와 결합되어 회전력과 압축공기를 공급받도록 구성되고, 하단에는 에어해머의 결합구가 삽입되는 다각형 삽입홈이 형성되고, 내부에는 상단에서 하단의 삽입홈까지 연통되는 압축공기통로가 형성된 것을 특징으로 하는 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 장치.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 인케이싱의 내경과 폐 PHC 파일의 외경간의 틈새 및 원뿔형 스크류 해머 비트의 크기는 직경이 400mm이고 두께가 70mm인 내경 260mm의 PHC 파일 기준으로 원뿔형 스크류 해머 비트의 최대 직경은 내경보다 60 ~ 80mm 큰 320mm ~ 340mm를 사용하고, 인케이싱은 내경이 420 ~ 430mm인 것을 사용하는 크기 비례로 구성된 것을 특징으로 하는 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 장치.
   
8. 청구항 1, 2, 3, 5, 6, 7 중 어느 한항에 따른 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 장치를 구비하여 인케이싱과 아웃케이싱으로 이루어진 이중 케이싱과 파쇄 스크류를 회전 하강시키면서 지중 매립된 폐 PHC파일을 지중에서 직접 파쇄 후, 파쇄된 잔재물을 지상으로 인양하여 제거하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 공법.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 폐 PHC 파일 제거 공법은, 스크류 오거에 결합된 파쇄 스크류를 매립된 폐 PHC파일의 지반 노출부위에 올려 놓고, 케이싱 오거에 다중 결합된 인케이싱과 아웃케이싱으로 이루어진 이중 케이싱은 폐 PHC파일 둘레를 감싸게 지반에 내려 위치를 정렬하는 제 1 단계와;
   이후 이중 케이싱을 파쇄 스크류보다 선행하여 회전 하강시키면서 지중에 삽입시키고, 스크류 오거에 결합된 파쇄 스크류를 회전 하강시키면서 압축공기를 이용 타격하여 폐 PHC파일을 파쇄하는 제 2 단계와;
   이후 폐 PHC파일의 하단까지 파쇄작업이 완료되면 인케싱과 파쇄스크류를 인양하여 내부의 폐 PHC파일 잔재물을 함께 지상으로 인양하는 제 3 단계와;
   이후 지중에 남아 있는 아웃케이싱에 토사를 부어 폐 천공구를 메꾸는 제 4 단계와;
   이후 아웃케이싱을 지상으로 인발하는 제 5 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 공법.
   
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 2 단계는 암반층에 매립된 폐 PHC 파일 경우에는 암반층에 도달한 이중케이싱을 해당 위치에서 회전시키면서 내부에 위치한 파쇄 스크류의 원뿔형 스크류 해머 비트를 추가적으로 암반층까지 회전 하강시키면서 압축공기를 이용한 타격력을 가해 폐 PHC파일을 파쇄하고, 파쇄된 잔재물은 원뿔형 스크류 해머 비트의 둘레에 형성된 스크류를 이용하여 상부 인케이싱쪽으로 배출하는 제 2-1 단계;를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 공법.
    
11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 3 단계는 인케이싱과 결합된 케이싱 오거를 일정 높이로 들어올려 인케이싱의 하단 내경면을 따라 설치된 복수개의 접이식 잔재물받이가 내부에 충전된 잔재물에 걸려 펼쳐지게 하고, 잔재물받이가 닿지 않는 중앙부분은 파쇄스크류의 하부를 이루는 원뿔형 스크류 해머 비트가 막아 잔재물이 하부로 빠지는 것을 막은 상태에서 인양하는 단계인 것을 특징으로 하는 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 공법.
    
12. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 2 단계는 파쇄스크류를 구성하는 에어 해머가 원뿔형 스크류 해머 비트를 타격시 사용한 압축공기를 원뿔형 스크류 해머 비트의 하단 또는 측방에 형성된 배출구를 통해 분사시켜 파쇄된 잔재물에 의한 쿠션현상을 제거하면서 파쇄토록 하는 단계인 것을 특징으로 하는 지중 매설된 폐 PHC 파일 제거 공법.

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