KR100451962B1 - 지중 물막이 연속벽 구축 공법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오가장치로부터 회전동력을 전달받는 로테이터를 이용하여 지중에 물막이 연속벽을 구축하는 공법과 장치에 관한 것으로, 오가장치와, 상기 오가장치로부터 회전동력을 전달받는 로테이터와, 상기 로테이터의 출력축에 복수의 연결로드와 교반로드 및 굴착로드를 차례로 연결한 다음 각 로드를 회전작동시켜서 지반을 굴착함과 동시 상기 오가장치 및 로테이터에 설치된 싱글 스위벨을 통해 공급되는 시멘트풀이 각 로드의 내부에 장착된 하나의 공급라인을 통해서 배출되게 하는 방법으로 굴착로드에 의해 굴착되는 토사와 배출되는 시멘트풀을 교반하여 지중 물막이 연속벽을 구축하는 것에 있어서, 상기 오가장치 및 로테이터 각각에 설치되는 싱글 스위벨에서는 시멘트풀을 공급토록 하고, 상기 싱글 스위벨과는 별도로 로테이터의 출력축에 설치되는 복합형 스위벨을 통해서는 공압 및 약품을 동시에 공급하도록 하며, 상기 복합형 스위벨의 하단에 수직상으로 차례로 연결되는 복수의 연결로드와, 교반로드 및 굴착로드 각각의 내부에 설치된 시멘트풀 공급라인과 공압공급라인 및 약품공급라인은 상기의 싱글 스위벨과 복합형 스위벨을 통해서 공급되는 시멘트풀과 공압 및 약품을 동시에 이송시키도록 하고, 상기 굴착로드의 하단에서는 동시에 공급 및 이송되는 시멘트풀과 공압 및 약품을 각기 다른 위치에서 동시에 배출되게 하므로서 굴착로드 하단에서 배출되는 공압은 굴착되는 토사에 고르게 침투되게 하여 토사의 응집력을 파괴시켜 부드러운 상태로 교반되게 하는 한편, 시멘트풀 및 약품은 공압에 의해 응집력이 파괴된 토사에 고르게 침투되게 함과 동시 토사에 고르게 침투된 시멘트풀이 약품에 의해 빠르게 응고반응하여 토사와 함께 급속히 경화되면서 지중 물막이 연속벽이 구축되게 하는 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

지중 물막이 연속벽 구축 공법 및 장치{Series of wall structure method and device}

본 발명은 오가장치(Auger Machine)로부터 회전동력을 전달받는 로테이터를 이용하여 지중에 물막이 연속벽을 구축하는 공법과 장치에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반을 개량하거나 지중에 연속벽을 구축할 때 또는 지중에제자리 파일을 구축할 때에는 주로 오가장치와 로테이터(Rotator)를 사용하고 있으며, 상기한 오가장치 및 로테이터의 설치구조를 간략하게 설명하면 다음과 같다.

지상에서 운행되는 크롤러 주행장치의 지지암에 부착되어 지상에 수직상으로 높게 세워지는 리더(Leader) 상단측에 오가장치를 와이어케이블로서 상,하 이동이 가능하게 매달아놓은 다음 상기 오가장치의 출력축에 로테이터를 연결 조립하며, 또한 상기 로테이터의 출력축에는 원통상으로 된 복수개의 연결로드를 수직상으로 다단 연결시키고 또 최하단측 연결로드에는 교반로드와 굴착로드를 차례로 연결시킨 다음 상기 오가장치를 작동시키면 로테이터의 출력축이 회전작동하게 되므로서 그 출력축에 수직상으로 다단 연결된 연결로드와 교반로드 및 굴착로드가 회전하게 되며, 이와 같이 로테이터가 회전작동을 하게 되면 굴착로드는 지반을 굴착하고, 굴착로드 위에 연결된 교반로드는 굴착로드에 의해 굴착된 지층을 교반하도록 구성되어 있다.

종래 기술에서는 연약지반을 개량하거나 또는 지중 연속벽을 구축하고자 할 때에는 먼저 오가장치의 내부에 장착된 스위벨(Swivel)을 통해 시멘트풀 1종류의 유체만을 공급하므로서 시멘트풀이 로테이터의 내부 중심에 설치된 공급통로와, 연결로드, 교반로드, 굴착로드 각각의 내부에 설치된 공급관을 통해 굴착로드 하단에 부착된 오가헤드를 통해 배출되게 하므로서 굴착되는 토사에 배출된 시멘트풀은 교반로드의 교반날개에 의하여 뒤섞이도록 하고 있으나, 이러한 종래 기술은 굴착공사를 할 때 오가헤드를 통해 시멘트풀만을 배출시키기 때문에 굴착되고 있는 굴착공 내부로 배출된 시멘트풀이 토사에 고르게 혼합되지 않게 되는 문제점이 있다.그 이유 중의 하나로서, 토사는 결속력이 우수하고 또 수분을 함유하고 있을 때에는 응집력이 더욱 강한 상태이기 때문에 오가헤드로 지반을 굴착할 때 그 굴착되는 토사가 덩어리상태로 굴착되며 이렇게 덩어리진 토사는 교반로드의 교반날개의 교반작동시에도 잘게 부서지지 않기 때문에 시멘트풀이 토사에 고르게 혼합되지 못하게 되는 것이며, 따라서 굴착공에 공급되는 시멘트풀이 토사에 고르게 혼합될 수 없기 때문에 지중연속벽이 설계대로 구축되지 못할 뿐 아니라 설계에 따른 강도를 가질 수 없게 된다는 것이 문제점으로 지적되고 있었다.

본 발명자는 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 지중 연속벽 구축방법 및 장치를 특허 제 142486 호(이하 선행발명이라 함)로 제안한 바 있다.

상기한 선행발명은 2축 로테이터 및 3축 로테이터에 적용하여 지중 연속벽을 보다 효율적으로 구축할 수 있는 방법과 장치에 관한 것으로, 로테이터에 수직상으로 다단 연결되는 연결로드와 최하단측 연결로드의 하단에 연결되는 교반로드 사이에 시멘트풀을 배출하는 배출장치를 추가로 설치하는 구조로서 상기 배출장치로 배출되는 시멘트풀이 굴착되는 토사에 고르게 혼합될 수 있도록 한 것을 특징으로 하고 있다.

그런데, 상기한 선행발명 역시 지반의 굴착작업을 진행할 때에는 소량의 시멘트풀을 토사에 공급하고 또 굴착공을 설정된 깊이까지 굴착한 다음 굴착공에서 교반로드를 상승시킬 때에는 많은 량의 시멘트풀을 공급하는 수단으로 시멘트풀을 토사에 혼합시키고 있을 뿐 굴착되는 토사의 응집력을 약화시키는 수단이 결여되어 있기 때문에 오가헤드에 의해 굴착된 토사가 덩어리진 상태일 때에는 시멘트풀이골고루 혼합되지 못하게 된다는 것이 문제점으로 지적되고 있는 실정이다.

또한 상기한 선행발명은 도 13에 도시된 바와 같이 3축 로테이터에 적용하여 지중에 연속벽을 구축할 때 좌,우 양측에 설치된 교반로드(100)의 오가헤드(101)는 굴착공(300)의 바닥면(301)을 굴착하는 상태이지만 가운데 설치된 교반로드(200)의 오가헤드(201)는 좌,우 양측의 오가헤드(101) 위에서 굴착하는 상태로 설치되기 때문에 지중 연속벽을 구축하였을 때 좌,우 양측의 오가헤드(101) 사이에는 굴착되지 않은 돌출부(302)가 형성될 수밖에 없으며, 또한 상기한 돌출부(302)는 굴착된 상태가 아닐 뿐 아니라 시멘트풀이 혼합되지 않은 토사층을 이루고 있는 상태이기 때문에 지중 연속벽의 구축을 완료하였을 때 토사층으로 형성된 돌출부(302) 부분에 지하수가 스며들어 토사가 유실되게 되고 이로 인하여 돌출부(302)가 쉽게 붕괴되는 현상이 나타나게 된다는 것이 문제점으로 지적되고 있는 실정이다.

특히, 상기에서 설명한 종래 기술이나 선행발명은 연결로드나 교반로드 각각에는 하나의 통로만 형성되어 있기 때문에 시멘트풀 한가지만 공급할 수밖에 없었으며, 또한 굴착공을 굴착할 때 단순히 시멘트풀만을 공급하여 혼합시키는 수단으로 지중 연속벽을 구축하고 있기 때문에 연약지반 개량시 시멘트풀이 토사에 고르게 혼합되지 않게 된다는 것이 단점으로 지적되고 있었으며, 또는 지하수가 흐르고 있는 지반을 개량하거나 지중 연속벽을 구축하고자 할 때 설계에 따른 강도에 맞추어 지반개량 및 지중 연속벽을 구축할 수 없다는 것이 가장 큰 단점으로 지적되고 있다. 왜냐하면, 지하수가 흐르는 지층을 굴착하면서 시멘트풀을 공급할 경우에는 굴착되는 토사에 공급되는 시멘트풀이 지하수의 유속에 의해 유실되는 현상이 나타나기 때문이며, 이에 따라 지반개량 및 지중 연속벽을 구축할 때 굴착공 내부에 공급되는 시멘트풀이 지하수에 의해 유실될 경우에는 지반개량이나 지중 연속벽을 설계에 맞는 강도로 구축할 수 없게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술 및 선행발명에서 나타나는 제반 문제점을 해결하고자 창출한 것으로, 특히 본 발명은 광산에서 발생되는 오·폐수가 지하로 스며들어 주변의 지층 및 계곡을 흐르는 물을 오염시키거나 또는 하천 주변의 공장에서 발생된 오·폐수가 지하에 스며들어 주변 지층 및 하천을 오염시키는 것을 방지할 수 있는 지중 물막이 연속벽을 구축할 수 있도록 함에 있어 굴착되는 토사에 공압과 시멘트풀 및 약품 등 적어도 2종류 이상의 물질을 동시에 공급하므로서 굴착되는 토사가 시멘트풀과 고르게 혼합될 수 있도록 하며, 또한 고르게 혼합된 토사와 시멘트풀이 빠르게 응고 및 경화되게 할 수 있도록 하는 지중 물막이 연속벽을 구축하는 공법과 장치를 제공하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 지중 물막이 연속벽의 구축공법은,

오가장치와, 상기 오가장치로부터 회전동력을 전달받는 로테이터와, 상기 로테이터의 출력축에 복수의 연결로드와 교반로드 및 굴착로드를 차례로 연결한 다음 각 로드를 회전작동시켜서 지반을 굴착함과 동시 상기 오가장치 및 로테이터에 설치된 싱글 스위벨을 통해 공급되는 시멘트풀이 각 로드의 내부에 장착된 하나의 공급라인을 통해서 배출되게 하는 방법으로 굴착로드에 의해 굴착되는 토사와 배출되는 시멘트풀을 교반하여 지중 물막이 연속벽을 구축하는 것에 있어서,

상기 오가장치 및 로테이터 각각에 설치되는 싱글 스위벨에서는 시멘트풀을 공급토록 하고,

상기 싱글 스위벨과는 별도로 로테이터의 출력축에 설치되는 복합형 스위벨을 통해서는 공압 및 약품(시멘트풀을 급속히 응고시키거나 교화시키는 응고제나 교화제)을 동시에 공급하도록 하며,

상기 복합형 스위벨의 하단에 수직상으로 차례로 연결되는 복수의 연결로드와, 교반로드 및 굴착로드 각각의 내부에 설치된 시멘트풀 공급라인과 공압공급라인 및 약품공급라인은 상기의 싱글 스위벨과 복합형 스위벨을 통해서 공급되는 시멘트풀과 공압 및 약품을 동시에 이송시키도록 하고,

상기 굴착로드의 하단에서는 동시에 공급 및 이송되는 시멘트풀과 공압 및 약품을 각기 다른 위치에서 동시에 배출되게 하므로서 굴착로드 하단에서 배출되는 공압은 굴착되는 토사에 고르게 침투되게 하여 토사의 응집력을 파괴시켜 부드러운 상태로 교반되게 하는 한편, 시멘트풀 및 약품은 공압에 의해 응집력이 파괴된 토사에 고르게 침투되게 함과 동시 토사에 고르게 침투된 시멘트풀이 약품에 의해 빠르게 응고반응하여 토사와 함께 급속히 경화되면서 지중 물막이 연속벽이 구축되게 하는 것을 특징으로 하는 것이다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 지중 물막이 연속벽 구축 장치는,

오가장치와, 상기 오가장치로부터 회전동력을 전달받는 로테이터와, 상기 로테이터의 출력축에 복수의 연결로드와 교반로드 및 굴착로드를 차례로 연결한 다음 각 로드를 회전작동시켜서 지반을 굴착함과 동시 상기 오가장치 및 로테이터에 설치된 싱글 스위벨을 통해 공급되는 시멘트풀이 각 로드의 내부에 장착된 하나의 공급라인을 통해서 배출되게 하는 방법으로 굴착로드에 의해 굴착되는 토사와 배출되는 시멘트풀을 교반하여 지중 물막이 연속벽을 구축하는 것에 있어서,

상기 로테이터의 출력축과 최상단측 연결로드 사이에 연결되며, 내부 중심에는 상,하로 관통되는 시멘트풀 공급통로와 상기 시멘트풀 공급통로의 양측에 폐구된 상단의 높이는 서로 다르고 하단은 개구되어 있는 공압공급통로 및 약품공급통로가 형성된 내통체와, 상기 내통체를 회전가능하게 감싸주며 상기 내통체의 공압공급통로 및 약품공급통로 각각에 공압과 약품을 공급하는 공압주입구 및 약품주입구가 형성된 외통체로 구성되는 복합형 스위벨과;

상기 교반로드의 하단에 연결되며, 내부 중심과 양측에는 시멘트풀과 공압 및 약품을 하단측으로 배출시킬 수 있는 시멘트풀 유출통로와 공압유출통로 및 약품유출통로가 각각 수직상으로 형성되어 있는 굴착로드와;

상기 굴착로드 하단에 일정간격으로 각기 이격된 상태로 부착되며, 상기 굴착로드 내부에 형성된 시멘트풀 유출통로와 공압유출통로 및 약품유출통로 각각에 연통하는 배출통로가 형성되어 상기한 시멘트풀과 공압 및 약품을 각기 다른 위치에서 개별적으로 동시에 배출시키는 다수의 굴착비트;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 것이며,

또한 상기 복합형 스위벨의 내통체를 회전가능하게 감싸주는 외통체는, 복수개로 분할되어 제작된 다음 각기 분할되어 제작된 상,하부 통체 각각에 형성된 플랜지를 볼트로 나사체결하여 조립한 것을 특징으로 하는 것이며,

또한 상기 굴착로드의 하단측에 일정간격으로 부착되는 다수의 굴착비트를 상기 굴착로드의 하단보다 높은 위치에 부착한 다음, 상기 굴착로드의 내부 중심에 설치된 시멘트풀 유출통로 하단의 배출통로는 굴착로드의 하단에서 양쪽으로 갈라지게 형성되게 하며, 상기 굴착로드의 내부 양측에 설치된 공압유출통로 및 약품유출통로는 굴착로드의 하단 위쪽에 부착된 다수의 굴착비트 중 각기 선택된 하나씩의 굴착비트에 형성된 배출통로와 연통하도록 구성한 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명을 설명하기 위한 실시예의 정면도.

도 3은 본 발명을 설명하기 위한 실시예의 측면도.

도 4는 본 발명의 복합형 스위벨 단면도.

도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예의 굴착로드 정면도들.

도 7은 도 5 실시예의 굴착로드 단면도.

도 8은 도 7의 A-A선 단면도.

도 9는 도 6 실시에의 굴착로드 단면도.

도 10은 도 9의 B-B선 단면도.

도 11은 본 발명을 3축 로테이터에 적용하여 굴착공사를 시공할 때의 굴착로

드 설치상태 및 지중 물막이 연속벽 구축상태도.

도 12는 본 발명을 2축 로테이터에 적용하여 굴착공사를 시공할 때의 굴착로

드 설치상태 및 지중 연속벽 구축상태도.

도 13은 종래 기술에서 3축 로테이터로 지중 연속벽을 구축하는 것을 보인

도면.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 크롤러 주행장치 11 : 지지암

12 : 리더 16 : 오가장치

2 : 로테이터 21 : 출력축

3 : 연결로드 4 : 교반로드

5 : 굴착로드 51 : 메일조인트

52a∼52d : 굴착비트 53 : 시멘트풀 유출통로

54 : 공압유출통로 55 : 약품유출통로

6 : 복합형 스위벨 61 : 내통체

62 : 외통체 62a,62b : 상,하부 통체

63a,63b : 플랜지 64 : 공압주입구

65 : 약품주입구 66 : 메일조인트

67 : 휘메일조인트 611 : 시멘트풀 공급통로

612 : 공압공급통로 613 : 약품공급통로

614 : 상측 환형홈 615 : 하측 환형홈

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면으로 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2는 본 발명을 설명하기 위한 실시예의 정면도이며, 도 3은 본 발명을 설명하기 위한 실시예의 측면도를 도시한 것으로,

상기의 도면은 3축 로테이터와 2축 로테이터로 지중 물막이 연속벽을 구축하는 것으로 나타낸 것으로서, 지상에서 주행하는 크롤러 주행장치(1)의 지지암(11)에는 리더(12)의 하단이 지지되고, 상기 리더(12)의 상단부는 크롤러 주행장치(1)의 후단에서 상향으로 경사지게 설치된 스테이(13)에 의하여 지지되게 한다.

상기 리더(12)의 상단지지대(14)에서 하향을 향해 수직상으로 길게 설치되는 안내봉(15)에는 오가장치(16)가 승강가능하게 설치되는데, 상기 오가장치(16)는 리더(12)의 상단지지대(14)에 설치된 활차(도시 생략)에 연설된 와이어 케이블(17)에 의하여 매달린 상태로 설치되는 것이며, 또한 상기 오가장치(16)의 출력축에는 로테이터(2)가 연결 조립되어 있으며, 상기 로테이터(2)는 오가장치(16)로부터 회전동력을 전달받게 된다.

또한 상기 오가장치(16)로부터 회전동력을 전달받는 로테이터(2)는 단축(1축)으로 구성되는 것과, 2축 및 3축으로 구성된 것이 있다.

본 발명의 도면 중 도 1 및 도 2에서는 3축 및 2축으로 구성된 로테이터(2)를 실시예로 하여 도시하고 있다.

상기 3축 및 2축으로 구성된 로테이터(2)는 오가장치(16)의 하부에 1축상으로 돌출된 출력축으로부터 회전동력을 전달받을 수 있도록 구성되어 있으며, 또한 상기 로테이터(2)의 하부에는 정해진 방향으로 회전하는 3개의 출력축(21)이 설치되어 있다.

상기 로테이터(2)에 연결로드(3)를 2축상으로 설치할 때에는 로테이터(2)의 하부에 설치된 좌,우 양측의 출력축에 연결로드를 2축상으로 연결하는 것이며, 로테이터(2)에 연결로드(3)를 3축상으로 설치할 때에는 로테이터의 하부에 설치된 3개의 출력축 모두에 연결로드를 3축상으로 연결하는 것이다.

그리고 로테이터(2)의 각 출력축(21)에 설치되는 연결로드(3)는 복수개가 하향을 향해 수직상으로 다단 연결 조립되는 것이며, 다단으로 연결 조립된 최하단측 연결로드(3)의 하단에는 교반날개(41)가 다단으로 형성된 교반로드(4)가 연결되고, 또 상기 교반로드(4)의 하단에는 굴착로드(5)가 연결된다.

본 발명의 특징 중 하나는, 상기 로테이터(2)의 출력축(21)과 최상단측 연결로드(3) 사이에 공압 및 약품을 동시에 공급할 수 있는 복합형 스위벨(6)을 장착한것에 있으며, 상기 복합형 스위벨(6)의 구조는 도 4에 도시되어 있다.

상기 복합형 스위벨(6)은 내통체(61)와 외통체(62)로 구성되는데, 상기 내통체(61)는 로테이터(2)의 출력축(21)에 직결되어 회전작동하며, 상기 외통체(62)는 내통체(61)를 회전가능하게 감싸준 채 리더(12)의 안내봉(15)에 승강가능하게 지지되는 구조로 설치되어 있으며, 또한 상기 내·외통체(61)(62) 사이에는 단면이 "V"자형으로 된 다수의 패킹부재(63)가 개재되어 상기 내통체(61)가 회전작동하더라도 공압이나 수압 등이 누출되지 않도록 기밀성이 유지되는 구조로 구성되어 있다.

상기 복합형 스위벨(6)의 내통체(61)의 내부 중심에는 상,하로 관통하는 시멘트풀 공급통로(611)이 형성되어 있으며, 시멘트풀 공급통로(611) 양측에는 상단은 폐구되고 하단은 개구된 공압공급통로(612)와 약품공급통로(613)가 각각 형성되는데, 상기 공압공급통로(612)는 상향을 향해 높게 형성되는 반면에 상기 약품공급통로(613)은 낮게 형성되어 있으며, 또한 상기 공압공급통로(612)의 폐구된 상단은 내통체(61)의 상측 주연부에 환형상으로 형성된 상측 환형홈(614)과 연통하도록 구성되어 있고, 상기 약품공급통로(613)의 폐구된 상단은 내통체(61)의 하측 주연부에 형성된 하측 환형홈(615)에 연통하도록 구성되어 있다.

상기 복합형 스위벨(6)의 외통체(62)는 2개 이상의 복수개로 분할되어 제작되는 것인데, 본 발명에서는 편의상 도면(도 4 참조)에 도시된 바와 같이 상,하부 통체(62a)(62b) 2개로 분할 구성한 것을 실시예로 하여 설명하기로 한다.

상기 외통체(62)는 상,하부 통체(62a)(62b)로 각기 분할되어 제작된 다음 상기 상부 통체(62a)의 하측 주연부에 형성된 플랜지(63a)와 상기 하부 통체(62b)의상측 주연부에 형성된 플랜지(63b)을 볼트(도시 생략)로서 나사결합시키는 구조로서 상기 상,하부 통체(62a)(62b)가 일체로 결합되어 일체화된 외통체(62)를 구성하는 것이며, 또한 상기 외통체(62)의 상부 통체(62a) 일측에는 내통체(61)의 상측 환형홈(614)와 연통하도록 공압주입구(64)가 형성되어 있고, 또 하부 통체(62b)의 일측에는 내통체(61)의 하측 환형홈(615)과 연통하도록 약품주입구(65)가 형성되어 있다.

상기한 공압주입구(64)에는 외부의 콤푸레셔로부터 공압을 공급하는 공압호스(도시 생략)가 연결되는 것이며, 상기한 약품주입구(65)에는 외부의 약품공급장치로부터 약품을 공급하는 약품공급호스(도시 생략)이 연결되는 것인데, 본 발명에서 약품주입구(65)로 공급되는 약품은 지층구조에 따라 시멘트풀을 급속히 응결 및 경화시키는 응고제(또는 급결제) 또는 시멘트풀의 혼합작용이 잘이루어지게 하는 교화제 약품 중에서 어느 한가지의 약품을 선택하여 사용한다.

그리고 상기 복합형 스위벨(6)의 내통체(61) 상단에는 메일조인트(male joint : 66)가 용접되어 있고, 하단에는 휘메일조인트(female joint : 67)가 용접되어 있으며, 상기한 메일조인트(66)는 로테이터(2)의 출력축(21)에 삽입된 상태에서 결합핀(도시 없음)에 의하여 결합되는 것이고, 또 상기한 휘메일조인트(67)에는 연결로드(3)의 상단이 삽입된 상태에서 결합핀(도시 없음)에 의하여 결합되는 것이다.

또한 상기 내통체(61)의 상단에 용접된 메일조인트(66)의 중심에는 시멘트풀 공급통로(611)와 수직상으로 연통하는 통로(661)가 형성되어 있다.

한편, 도면에 도시하지 않았지만 상기 복합형 스위벨(6) 하측에 수직상으로 다단 연결되는 각 연결로드(3) 내부에는 파이프상으로 된 시멘트풀 공급라인과 공압공급라인 및 약품공급라인이 각기 1개씩 설치되어 있으며, 이들 각 라인은 연결로드(3)를 복합형 스위벨(6)의 휘메일조인트(67)에 연결하였을 때 시멘트풀 공급통로(611)와 공압공급통로(612) 및 약품공급통로(613) 각각에 연결될 뿐 아니라 복수개의 연결로드(3) 각각을 다단으로 연결하였을 때에도 각 라인들은 서로 연결되는 구조를 가지고 있으며, 또한 최하단측 연결로드(3)에 교반로드(4)의 내부에도 시멘트풀 공급라인과 공압공급라인 및 약품공급라인(도시 생략)이 설치되어 있다.

본 발명의 특징 중 또 하나는, 상기 굴착로드(5)의 하단에 일정간격을 두고 방사상으로 부착된 다수의 굴착비트를 통해서 시멘트풀과 공압 및 약품들이 각기 다른 위치에서 동시 배출되게 하는 것에 있으며, 이에 대한 실시예의 도면은 도 5 내지 도 10에 도시되어 있다.

각 실시예의 굴착로드(5) 상단에는 상기한 복합형 스위벨(6)의 메일조인트(66)와 같은 구조를 갖는 메일조인트(51)가 설치되어 있으며, 하단에는 다수의 굴착비트(52a∼52d)가 일정간격을 유지한 채 방사상으로 설치되어 있다.

또한 상기 굴착로드(5)의 내부 중심 및 양측에도 연결로드(3)의 각 라인과 연결되는 시멘트풀 유출통로(53)와 공압유출통로(54) 및 약품유출통로(55)가 설치되어 있는데, 상기한 각 유출통로들의 상단은 메일조인트(51)를 관통한 상태로 형성되어 연결로드(3)의 각 라인과 연결되어 있는 한편, 각 유출통로들의 하단은 각기 다른 통로를 통해 배출되는 구조를 가지고 있다.

도 5, 도 7 및 도 10에 도시된 실시예의 굴착로드(5)는 그 중심에 설치된 시멘트풀 유출통로(53)의 하단(531)은 양측으로 분기되어 굴착로드(5) 하단 주연부의 대향 위치에 부착된 두개의 굴착비트(52a,52b) 각각에 형성된 배출통로(a,b)에 연결되어 있으며, 상기 공압유출통로(54)의 하단(541)은 다른 한개의 굴착비트(52c)에 형성된 배출통로(c)에 연결되어 있고, 상기 약품유출통로(55)의 하단(551)은 또 다른 한개의 굴착비트(52d)에 형성된 배출통로(d)에 연결되어 있다.

또한 도 6 및 도 9에 도시된 실시예의 굴착로드(5)의 굴착비트(52a∼52d)는 굴착로드(5) 하단 바로 위에 부착되는 구조를 가지고 있으며, 중심에 설치된 시멘트풀 유출통로(53)의 하단(531)은 굴착로드(5) 하단 주연부 양측으로 시멘트풀을 배출시킬 수 있도록 구성되는 한편, 일측의 공압유출통로(54)의 하단(541)은 한개의 굴착비트(52c)에 형성된 배출통로(c)를 통해 공압을 배출시키도록 구성되어 있고 타측의 약품유출통로(55)는 다른 한개의 굴착비트(52d)의 배출통로(d)를 통해 약품을 배출시키도록 구성되어 있다.

상기한 다수의 굴착비트(52a∼52d) 모두는 일측을 향해 경사진 각도로 부착되어 있으며, 또한 굴착비트 각각에 형성된 배출통로(a∼d)들은 경사진 하향면을 향해 개구된 상태로 형성되어 시멘트풀, 공압, 약품 등을 굴착비트 밑으로 배출시키도록 구성되어 있다.

그리고 상기한 각 굴착로드(5)에 방사상으로 부착된 다수의 굴착비트들은 토사를 굴착하는 굴착작동과 함께 굴착되는 토사를 교반하는 교반작동을 병행하는 것이며, 따라서 다수의 굴착비트들은 토사를 굴착하는 과정에서 각 배출통로를 통해배출되는 시멘트풀, 공압, 약품이 굴착되는 토사에 고르게 섞이게 되는 것이며, 또한 굴착로드(5)의 외주면에는 굴착된 토사를 재차 교반하는 교반날개(56)가 부착되어 있다.

한편, 로테이터(2)에 2축 및 3축상으로 연결되는 연결로드(3) 각각의 상방에는 시멘트풀을 공급하는 싱글 스위벨(18)이 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명으로 지중 물막이 연속벽을 구축하는 작용을 설명함에 있어, 로테이터(2)의 각 출력축(21)에 연결로드(3)를 3축상으로 설치하여 지중 물막이 연속벽을 구축하는 것을 실시예로 하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 로테이터(2)의 각 출력축(21)에 연결로드(3)가 3축상으로 연결 설치되며, 최하단측 연결로드(3)에 교반로드(4)와 굴착로드를 연결되는데, 좌,우 양측에 연결되는 굴착로드는 굴착비트(52a∼52d)가 하단에 형성된 굴착로드(5)를 연결 설치하는 것이며, 가운데에 위치하는 굴착로드는 굴착비트(52a∼52d)가 굴착로드의 하단보다 조금 높은 위치에 형성된 굴착로드(5)가 연결 설치된다.

따라서 가운데 설치된 굴착로드(5)의 하단은 좌,우 양측에 설치된 굴착로드(5)의 굴착비트(52a∼52d)와 수평을 이루게 되므로서 굴착공의 바닥면을 수평하게 굴착할 수 있게 되는 것이며, 또한 가운데 설치된 굴착로드(5)에 방사상으로 부착된 굴착비트들은 좌,우 양측의 굴착로드(5)의 하단에 부착된 굴착비트의 상방에 위치하게 되므로서 굴착작동시 굴착비트들은 서로 간섭없이 회전작동을 하면서 토사를 굴착 및 교반할 수 있게 된다.

상기와 같이 연결로드(3)와 교반로드(4) 및 굴착로드(5)를 3축상으로 연결 설치한 상태에서 지반굴착작업을 진행하게 되는데, 지하에 지하수가 흐르지 않는 연약지반을 굴착할 때에는 3축상으로 설치된 각 연결로드(3)에 시멘트풀과 공압을 동시에 공급하여 굴착작업을 진행하는 것이며, 지하에 지하수가 흐르는 연약지반을 굴착하여 지중 물막이 연속벽을 구축할 때에는 각 연결로드(3)에 시멘트풀과 공압 및 약품을 함께 공급하면서 작업을 진행하는 것인데, 이하에서는 시멘트풀과 공압 및 약품을 동시에 공급하면서 지중 물막이 연속벽을 구축하는 것을 실시예로 하여 설명하기로 한다.

오가장치(16)와 로테이터(2)에 장착된 각 싱글 스위벨(18)을 통해서 공급되는 시멘트풀은 각 복합형 스위벨(6)의 내통체(61) 중심을 관통하는 시멘트풀 공급통로(611)와 각 연결로드(3) 및 각 교반로드(4) 중심에 설치된 시멘트풀 공급라인을 통해서 굴착로드(5) 각각의 중심에 형성된 시멘트풀 유출통로(53)로 공급되며, 각 복합형 스위벨(6)의 외통체(62)에 형성된 공압주입구(64)로 공급되는 공압은 내통체(61)의 내부 일측에 형성된 공압공급통로(612)와 각 연결로드(3) 및 교반로드(4)에 설치된 공압공급라인을 통하여 각 굴착로드(5)의 공압유출통로(54)로 공급되고, 각 복합형 스위벨(6)의 외통체(62)에 형성된 약품주입구(65)로 공급되는 약품은 내통체(61)의 내부 타측에 형성된 약품공급통로(613)와 각 연결로드(3) 및 교반로드(4)에 설치된 약품공급라인을 통해 각 굴착로드(5)의 약품유출통로(55)로 공급된다.

상기와 같이 굴착로드(5)의 각 유출통로로 공급된 시멘트풀과 공압 및 약품은 각 유출통로의 하단(531)(541)(551)을 통해 배출되는데, 좌,우 양측에 설치된 굴착로드(5)의 시멘트풀 유출통로(53)의 하단(531)으로 배출되는 시멘트풀은 굴착로드의 하단 양측에 대칭상으로 부착된 2개의 굴착비트(52a)(52b)에 형성된 배출통로(a)(b)를 통해서 그들 굴착비트(52a)(52b)의 하향으로 배출되며, 상기한 좌,우 양측의 굴착로드(5)의 공압유출통로(54)의 하단(541)으로 배출되는 공압은 굴착로드의 하단 일측에 부착된 다른 1개의 굴착비트(52c)에 형성된 배출통로(c)를 통해서 그 굴착비트(52c)의 하향을 향해 배출되며, 상기한 좌,우 양측의 굴착로드(5)의 약품유출통로(55)의 하단(551)을 통해서 배출되는 약품은 또 다른 1개의 굴착비트(52d)에 형성된 배출통로(d)를 통해 그 굴착비트(52d)의 하향으로 배출되는 것인데, 이와 같이 방사상으로 부착된 다수의 굴착비트(52a∼52d) 각각의 배출통로(a∼d)를 통해 동시에 배출되는 시멘트풀과 공압 및 약품은 상기한 좌,우 양측의 굴착로드(5)의 회전작동에 의하여 각 굴착비트(52a∼52b)들이 회전하면서 토사를 굴착 및 교반하고 있는 상태에서 배출되므로서 토사에 고르게 혼합되는 것이다.

상기에서 굴착되는 토사로 배출되는 공압은 토사에 침투하여 토사의 응집력을 파괴함과 동시 토사입자들 사이로 골고루 침투하여 이완시키는 작용을 하게 되어 시멘트풀 및 약품이 토사로 고르게 침투할 수 있게 하는 작용을 하게 되며, 또한 공압은 굴착되는 토사를 부상시키는 작용으로 토시와 시멘트풀 및 약품의 교반작동이 원활하게 이루어지도록 하므로서 토사에 시멘트풀과 약품이 고르게 교반 및 혼합되게 하는 작용을 기대할 수 있게 된다.

가운데 설치된 굴착로드(5)는 그 하단이 좌,우 양측의 굴착로드 하단에 부착된 굴착비트(52a∼52d)와 수평을 이루면서 굴착작업을 진행하게 되며, 상기한 가운데 굴착로드(5)의 중심에 형성된 시멘트풀 유출통로(53)의 하단(531)은 그 굴착로드의 하단 양측으로 시멘트풀을 배출시키는 상태이므로 그 하단(531)을 통해 배출되는 시멘트풀은 좌,우 양측의 굴착로드의 굴착비트(52a∼52d)에 의해 굴착 및 교반되는 토사에 섞이는 상태가 되는 한편, 상기한 가운데 굴착로드(5) 하단 위쪽에 부착된 2개의 굴착비트(52c,52d) 각각에서 하향으로 배출되는 공압 및 약품이 그 가운데 굴착로드(5) 하단측에서 시멘트풀과 교반되는 토사에 침투하게 되므로서 상기의 가운데 굴착로드(5) 하단에서 굴착되는 토사에 시멘트풀과 약품이 고르게 교반되는 상태가 된다.

상기와 같이 3축상으로 설치된 좌,우 양측 및 가운데의 굴착로드(5)들은 굴착공의 바닥면을 평평한 상태로 굴착작업을 수행하게 되며, 또한 시멘트풀과 공압 및 약품을 각기 다른 위치에서 동시에 배출시키면서 다수의 굴착비트가 회전하면서 교반작동을 진행하게 되므로서 토사와 시멘트풀 및 약품은 고르게 혼합되는 것인데, 이때 토사와 시멘트풀에 혼합되는 약품은 시멘트풀을 단시간에 응고시키는 응고제일 경우에는 굴착로드(5)의 굴착비트에 의하여 굴착되는 토사에 혼합되는 시멘트풀이 응고제 약품에 의하여 빠르게 응고되는 현상에 의하여 시멘트풀과 토사는 벽체를 이루면서 단단하게 경화되는 것이다.

따라서 지하수가 흐르는 지하에 지중 물막이 연속벽를 구축할 때 굴착된 토사에 지하수가 스며드는 상태에서도 시멘트풀은 지하수에 의해 유실되기 전에 응고제 약품에 의하여 빠르게 응고되는 상태가 되므로 시멘트풀은 스며드는 지하수에유실되지 않고 토사와 함께 단단하게 경화되므로서 연약지반은 물론이고 지하수가 흐르는 지하에도 설계에 의한 구축강도를 가지는 지중 물막이 연속벽을 구축할 수 있게 되는 것이며, 또한 좌,우 양측의 굴착로드(5)의 하단에 부착된 다수의 굴착비트(52a∼52d)와 가운데의 굴착로드(5)의 하단이 수평을 이룬 상태에서 토사를 굴착하게 되므로서 지하에 구축되는 지중 물막이 연속벽의 하단부분은 수평한 상태로 구축할 수 있게 되는 것이다.

다음, 도 2의 도시와 같이 로테이터(2)에 연결로드(3)를 2축상으로 연결 설치하여 지중 물막이 연속벽을 구축하거나 또는 지반개량이나 제자리 파일을 설치하는 공사를 시공하는 실시예는, 전술한 3축 로테이터와 마찬가지로 로테이터(2)에 설치된 3개의 출력축 중 좌,우 양측의 출력축(21)에 2개의 복합형 스위벨(6)을 각각 연결 설치한 다음 상기한 복합형 스위벨(6) 각각에 연결로드(3)와 교반로드(4) 그리고 굴착로드(5)를 연결하여 굴착작업을 진행하는 것인데, 이 실시예에서 사용되는 굴착비트(5)에 부착된 다수의 굴착비트는 전술한 실시예의 굴착로드에 부착된 굴착비트(52a∼52d)보다 긴 길이로 구성되며, 또한 교반로드(4) 및 굴착로드(5) 각각의 교반날개(41)(56)의 길이가 길어진 점만 다를 뿐 그외의 구성 및 작용은 전술한 실시예의 굴착비트와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.

상기와 같은 본 발명에 의하면 연약지반을 개량하거나 또는 지중에 물막이 연속벽을 구축하기 위하여 지반을 설정된 깊이까지 굴착할 때 각 굴착로드의 하단에 방사상으로 부착된 다수의 굴착비트를 통해 시멘트풀과 함께 공압 또는 약품 등적어도 2종류 이상의 유체를 각기 다른 위치에서 동시에 배출시키면서 지중 물막이 연속벽을 구축할 수 있게 하는 효과가 있으며, 굴착로드의 굴착비트에서 배출되는 공압은 굴착되는 토사의 응집력을 파괴시켜 시멘트풀 및 약품이 토사입자 사이로 고르게 침투되면서 교반되게 하는 효과와 함께 굴착되는 토사 또는 돌멩이(자갈)들이 공압에 의해 부상하는 상태에서 교반되게 하므로서 시멘트풀 및 약품과의 교반작동이 원활하게 이루어지게 하는 효과를 기대할 수 있으며, 또한 시멘트풀 및 공압과 함께 배출되는 약품이 시멘트풀을 빠르게 응고시키는 응고제일 경우에는 그 응고제 약품이 토사와 혼합되는 시멘트풀을 빠르게 응고시키게 되므로서 지하수가 흐르는 연약지반에 지중 물막이 연속벽을 구축할 때 굴착되는 토사에 지하수가 스며들게 되더라도 시멘트풀이 지하수에 의해 유실되기 전에 빠르게 응고되면서 토사와 함께 단단하게 경화되는 작용을 기대할 수 있으므로 지하수가 흐르는 연약지반의 지하에도 설계상의 강도를 가지는 지중 물막이 연속벽을 구축할 수 있게 하는 효과를 제공하는 유용한 발명이다.

Claims (6)

1. 오가장치와, 상기 오가장치로부터 회전동력을 전달받는 로테이터와, 상기 로테이터의 출력축에 복수의 연결로드와 교반로드 및 굴착로드를 차례로 연결한 다음 각 로드를 회전작동시켜서 지반을 굴착함과 동시 상기 오가장치 및 로테이터에 설치된 싱글 스위벨을 통해서는 시멘트풀을 공급토록 하고,

   상기 싱글 스위벨과는 별도로 로테이터의 출력축에 설치되는 복합형 스위벨을 통해서는 공압 및 약품을 동시에 공급하도록 하며,

   상기 복합형 스위벨의 하단에 수직상으로 차례로 연결되는 복수의 연결로드와, 교반로드 및 굴착로드 각각의 내부에 설치된 시멘트풀 공급라인과 공압공급라인 및 약품공급라인은 상기의 싱글 스위벨과 복합형 스위벨을 통해서 공급되는 시멘트풀과 공압 및 약품을 동시에 이송시키도록 하고,

   상기 굴착로드의 하단에서는 동시에 공급 및 이송되는 시멘트풀과 공압 및 약품을 각기 다른 위치에서 동시에 배출되게 하므로서 굴착로드 하단에서 배출되는 공압은 굴착되는 토사에 고르게 침투되게 하여 토사의 응집력을 파괴시켜 부드러운 상태로 교반되게 하는 한편, 시멘트풀 및 약품은 공압에 의해 응집력이 파괴된 토사에 고르게 침투되게 함과 동시 토사에 고르게 침투된 시멘트풀이 약품에 의해 빠르게 응고반응하여 토사와 함께 급속히 경화되면서 지중 물막이 연속벽을 구축하는 것에 있어서,

   상기 굴착로드를 3축상으로 설치하여 지중 물막이 연속벽을 구축할 경우에는 좌,우 양측의 굴착로드는 그 하단에 다수의 굴착비트가 부착된 것을 설치하고, 가운데의 굴착로드는 다수의 굴착비트가 하단보다 높은 위쪽에 부착된 것을 설치하는 방법으로 가운데의 굴착로드 하단이 좌,우 양측의 굴착로드의 하단에 부착된 굴착비트와 수평을 이룬 상태에서 토사를 굴착하도록 하므로서 지중 물막이 연속벽의 하단부분이 수평한 상태로 구축될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 지중 물막이 연속벽 구축공법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 오가장치(16)와, 상기 오가장치로부터 회전동력을 전달받는 로테이터(2)와,상기 로테이터의 출력축에 복수의 연결로드(3)와 교반로드(4) 및 굴착로드를 차례로 연결한 다음 각 로드를 회전작동시켜서 지반을 굴착함과 동시 상기 오가장치 및 로테이터에 설치된 싱글 스위벨(18)을 통해 공급되는 시멘트풀이 각 로드의 내부에 장착된 하나의 공급라인을 통해서 배출되게 하는 방법으로 굴착로드에 의해 굴착되는 토사와 배출되는 시멘트풀을 교반하여 지중 물막이 연속벽을 구축하는 것에 있어서,

   상기 로테이터(2)의 출력축과 최상단측 연결로드 사이에 연결되며, 내부 중심에는 상,하로 관통되는 시멘트풀 공급통로(611)와 상기 시멘트풀 공급통로의 양측에 폐구된 상단의 높이는 서로 다르고 하단은 개구되어 있는 공압공급통로(612) 및 약품공급통로(613)가 형성된 내통체(61)와, 상기 내통체를 회전가능하게 감싸주며 상기 내통체의 공압공급통로 및 약품공급통로 각각에 공압과 약품을 공급하는 공압주입구(64) 및 약품주입구(65)가 형성된 외통체(62)로 구성되는 복합형 스위벨(6)과;

   상기 교반로드(4)의 하단에 연결되며, 내부 중심과 양측에는 시멘트풀과 공압 및 약품을 하단측으로 배출시킬 수 있는 시멘트풀 유출통로(53)와 공압유출통로(54) 및 약품유출통로(55)가 각각 수직상으로 형성되어 있는 굴착로드(5)와;

   상기 굴착로드(5)의 하단 둘레방향에 일정간격으로 각기 이격된 상태로 부착되며, 상기 굴착로드 내부에 형성된 시멘트풀 유출통로(53)와 공압유출통로(54) 및 약품유출통로(55) 각각에 연통하는 배출통로(a∼d)가 각기 한개씩 형성되어 상기한시멘트풀과 공압 및 약품을 각기 다른 위치에서 동시에 배출시키는 다수의 굴착비트(52a∼52d);

   를 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 지중 물막이 연속벽 구축장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 복합형 스위벨(6)의 내통체(61)를 회전가능하게 감싸주는 외통체(62)는, 복수개로 분할되어 제작된 다음 각기 분할되어 제작된 상,하부 통체 각각에 형성된 플랜지를 볼트로 나사체결하여 조립한 것을 특징으로 하는 지중 물막이 연속벽 구축장치.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 굴착로드(5)의 하단측에 일정간격으로 부착되는 다수의 굴착비트(52a∼52d)를 상기 굴착로드의 하단보다 높은 위치에 부착한 다음, 상기 굴착로드의 내부 중심에 설치된 시멘트풀 유출통로(53)의 하단은 굴착로드(5)의 하단에서 양쪽으로 갈라지게 형성되게 하며, 상기 굴착로드의 내부 양측에 설치된 공압유출통로(54) 및 약품유출통로(55)는 굴착로드의 하단 위쪽에 부착된 다수의 굴착비트 중 각기 선택된 하나씩의 굴착비트에 형성된 배출통로와 연통하도록 구성한 것을 특징으로 하는 지중 물막이 연속벽 구축장치.