KR100473146B1 - 보링용 수직도 교정장치 및 방법 - Google Patents

보링용 수직도 교정장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 보링 그라우팅 장치, 굴착장치, 연약지반 개량장치 및 지중의 주열식 차수벽설치 장비 등에 구비된 보링장치에 있어서 상기 보링장치를 통해 천공되는 지중의 구멍이 수직방향으로 바르게 천공되도록 지중에 관입되어 있는 로드의 수직도를 교정하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하단부에 굴착비트와 교반기가 구비되어 있어 지중을 천공하고 있는 로드의 수직도를 실시간으로 측정하는 수직도측정장치와, 보링장치 하부의 로드밴드에 구비되어 로드의 수직도를 교정하는 교정부와, 상기 교정부의 유압실린더에 유체를 공급하는 유체공급탱크와 공급관으로 되어 있는 유압공급부와, 상기 교정부를 유압구동시키는 조절부로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 지반보강 및 주열식 차수벽설치 등을 위한 보링용 수직도 교정장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

보링용 수직도 교정장치 및 방법{A perpendicularity proofreading instrument for boring and the method thereof}
본 발명은 보링용 수직도 교정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 보링 그라우팅 장치, 일반적인 굴착장치, 연약지반 개량장치 등에 구비된 보링장치에 장착되어 보링장치를 통해 천공되는 지중의 구멍이 수직방향으로 천공되도록 지중에 관입되어 있는 로드의 수직도를 교정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 물의 유입을 방지하기 위한 연직차수벽의 설치, 연약지반의 보강이나 지반침하로 인한 건축물이나 구축물의 안전에 커다란 위험이 초래될 경우, 비위생 매립장이나 폐광산 등의 오염된 지하수의 이동을 차단하는 차폐벽(Cut-off wall)의 설치, 주열식(柱列式) 지반개량시공 등 지중에 구조물이나 시설물의 구축시에는 보링 그라우팅 장치, 굴착장치, 연약지반 개량장치 등을 이용하여 기초 작업으로 지중에 소정의 깊이로 구멍을 천공(보링작업)한 후 2차적으로 그라우팅 시공이나 기타 시공을 하게 된다.
이러한 보링작업시 보링 그라우팅 장치, 굴착장치, 연약지반 개량장치 등에 구비된 보링장치를 이용하여 지중에 구멍을 천공하게 되는데, 천공되는 지반토양의 비균질성이나 기계적인 진동, 지반상태 등에 따라 지중에 관입되어 있는 로드의 기울기가 수직으로 유지되지 못하고 경사지게 됨으로써 지중에 형성되는 구조물 또한 기울어지게 형성되어 부실시공되는 문제점이 있었으며, 종래에는 본 출원인에 의해 기출원된 보링 그라우팅용 수직도 측정장치 및 방법(특허출원번호 제 10-2002-0035554호)에 의해 지중에 관입된 로드의 기울기를 측정할 수는 있었으나, 이러한 기울어진 로드를 용이하게 교정할 수 있는 장치가 없었으므로 시공현장에서 작업자가 인위적으로 지중의 천공상태를 대략적으로 확인하고 지반의 연약도 등에 따라 천공속도를 조절하는 등 경험적인 방법에 의하여 시공이 이루어져 과다한 시간과 비용이 투입될 뿐만아니라 관입된 로드를 수직으로 바로 잡기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 지중에 관입되어 있는 로드의 수직도를 수직도 측정장치에 의해 실시간 파악하고 보링장치의 로드밴드에 구비되어 있는 교정부의 교정피스톤을 유압으로 조절하여 로드가 수직방향으로 바르게 세워져 지중을 천공하도록 함으로써 지중에 천공되는 구멍이 수직방향으로 형성되어 부실시공이 방지되고 효율적인 시공이 이루어 지도록 하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 하단부에 굴착비트가 구비되어 있어 지중을 천공하고 있는 로드의 수직도를 실시간으로 측정하는 수직도측정장치와, 보링장치 하부의 로드밴드에 장착되어 로드의 수직도를 교정하는 교정부와, 상기 교정부의 유압실린더에 유체를 공급하는 유체공급탱크와 공급관으로 되어 있는 유압공급부와, 상기 교정부를 유압구동시키는 조절부로 구성되어 있는 것에 본 발명의 특징이 있다.
이하 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 보링용 수직도 교정장치(1)는 도 1 내지 7에 도시된 바와 같이 보링 그라우팅 장치, 굴착장치, 연약지반 개량장치 등에 구비된 보링장치(2)에 장착되며, 이 보링장치(2)에 의해 천공되는 지중의 구멍(4)이 수직방향으로 바르게 천공되도록 지중에 관입되어 있는 로드(5)의 수직도를 교정하는 장치에 관한 것으로서, 하단부에 굴착비트(7)가 구비되어 있어 지중을 천공하고 있는 로드(5)의 수직도를 수직도측정기(9)에 의해 실시간으로 측정하는 수직도측정장치(6)와, 보링장치(2) 하부의 로드밴드(3a)에 구비되어 로드(5)의 수직도를 교정하는 교정부(20)와, 상기 교정부(20)의 유압실린더(21a)(21b)(21c)(21d)에 유압을 공급하는 유압공급부(24)와, 상기 교정부(20)를 유압구동시키는 조절부(32)로 구성되어 있다.
수직도측정장치(6)는 도 1, 7에 도시된 바와같이 하단부에 굴착비트(7)가 구비되어 있어 지중에 관입되어 구멍(4)을 천공하고 있는 로드(5)의 수직도(기울기)를 실기간으로 측정하여 작업자가 위치한 곳에 표시하는 장치로서, 보링장치(2)의 로드(5) 내부에 형성된 중공(8) 하부에 삽입되어 있는 수직도측정기(9)와, 리더(10)의 헤드(11)부분에 설치되어 있고 상기 수직도측정기(9)와 데이터케이블(12)로 연결되어 있는 송신기(13)와, 작업자가 위치한 곳에 구비되어 수직도에 관한 정보를 환산하여 표시하는 수직도표시기(14)로 되어 있다.
수직도측정기(9)는 내부에 각도센서(15)와 센서신호처리부(16)가 장착되어 있으며, 상기 각도센서(15)는 천공되는 지중의 구멍(4)의 기울기에 따라 수은 등 내부에 채워진 물질이 기울어지면서 출력전압레벨(아날로그량)을 다르게 출력하도록 되어 있고, 센서 신호처리부(16)는 A/D 컨버터(Analog-Digital Converter)에 의하여 상기 각도센서(15)에서 출력된 아날로그 신호를 증폭하고 디지털 신호로 변환하여 데이터케이블(12)을 통해 리더(10)의 헤드(11)부분에 설치된 송신기(13)로 측정된 자료를 보내도록 되어 있다.
송신기(13)는 리더(10)의 헤드(11)부분에 설치되어 있고, 수직도측정기(9)로부터 전송된 디지털 신호화된 측정자료를 수직도표시기(14)로 무선 송신하도록 되어 있다.
수직도표시기(14)는 작업자가 위치한 곳에 구비되어 있으며, 송신기(13)로부터 무선 전송된 측정자료를 수신하여 데이터연산처리부(18)로 전송시키는 무선수신부(17)와, 전송된 디지털 신호화된 측정자료를 수직도값으로 환산하는 데이터연산처리부(18)와, 환산된 수직도값을 작업자가 볼 수 있도록 액정이나 모니터상에 표시하는 데이터표시부(19)로 되어 있다.
교정부(20)는 도 1내지 6에 도시된 바와같이 다수개의 로드(5) 하부에 구비된 로드밴드(3a)의 앞측과 뒤측에 각각 고정부착되어 있되, 상기 다수개의 로드(5) 사이의 가운데 부분에 구비되어 있고, 유압실린더(21a)(21b)(21c)(21d)와 교정피스톤(22a)(22b)(22c)(22d)과 수직도교정판(23a)(23b)(23c)(23d)으로 되어 있다.
유압실린더(21a)(21b)(21c)(21d)는 통상적으로 사용되는 유압기기로서 유압공급부(24)로부터 공급된 유체에 의해 유압이 발생되는 부분으로, 보링장치(2)의 로드(5)와는 직각방향으로 로드밴드(3a)의 앞측과 뒤측에 각각 고정부착되어 있고, 내측에는 교정피스톤(22a)(22b)(22c)(22d)이 전후방향으로 왕복이동하도록 삽입되어 있으며, 상단부에는 유압공급부(24)의 공급관(26)이 연설되어 유체가 유압실린더(21a)(21b)(21c)(21d) 내부로 유입 및 배출되도록 되어 있다.
교정피스톤(22a)(22b)(22c)(22d)은 유압실린더(21a)(21b)(21c)(21d)의 내측에 삽입되어 유압실린더(21a)(21b)(21c)(21d)내부의 유압에 의해 전후방향으로 왕복이동하도록 되어 있는 부분으로 외부쪽 선단부의 끝단에는 수직도교정판(23a)(23b)(23c)(23d)이 각각 고정부착되어 있다.
수직도교정판(23a)(23b)(23c)(23d)은 교정피스톤(22a)(22b)(22c)(22d)의 끝단에 고정부착된 판으로서, 수직도측정장치(6)에 의해 측정된 수직도에 따라 지중에 관입된 로드(5)가 앞쪽으로 경사진 경우에는 로드밴드(3a)의 앞측에 구비된 수직도교정판(23a)(23b)이 천공된 구멍(4)의 벽면을 밀어주어 그 반작용으로 로드(5)가 수직도를 유지하고, 반대로 로드(5)가 뒤쪽으로 경사진 경우에는 로드밴드(3a)의 뒤측에 구비된 수직도교정판(23c)(23d)이 천공된 구멍(4)의 벽면을 밀어주어 그 반작용으로 로드(5)가 수직도를 유지하여 지중에 천공된 구멍(4)이 수직방향으로 바르게 천공되도록 되어 있다.
상기 수직도교정판(23a)(23b)(23c)(23d)은 로드밴드(3a)의 앞측에 구비된 수직도교정판(23a)(23b)과 로드밴드(3a)의 뒤측에 구비된 수직도교정판(23c)(23d)을 각각 하나의 수직도교정판(23e)(23f)으로 일체로 형성하여 구성할 수 있다.
유압공급부(24)는 도 1, 6에 도시된 바와 같이 교정부(20)의 유압실린더(21a)(21b)(21c)(21d)에 각각 유체를 공급하는 부분으로서, 유체공급탱크(25)와 공급관(26)과 유체공급호스(27)와 유체배출호스(28)와 공급관고정판(29)으로 되어 있다.
공급관(26)은 금속재질로 되어 있는 원통형의 파이프로 다수개 구비되어 있으며, 각 공급관(26)의 하부측 끝단이 유압실린더(21a)(21b)(21c)(21d)의 상단부에 연설되어 있되, 다수개의 로드(5)에 각각 고정부착되어 회전하는 교반날개(30a)(30b)(30c)의 회전반경 사이의 공간에 수직방향으로 세워져 로드(5) 상부의 스웨벨(31)까지 구비되어 있고, 내부에는 유체공급호스(27)와 유체배출호스(28)가 삽입되어 있다.
공급관고정판(29)은 수직으로 길게 형성되어 있는 다수개의 공급관(26)이 보링장치(2)의 구동에 의하여 심하게 유동하거나 지중에 관입된 부분이 돌이나 토사에 의해 휘어지는 것을 방지하기 위하여 다수개의 공급관(26)을 고정시키기 위한 반원형상의 판으로서, 로드(5)의 상하부에 구비된 로드밴드(3a)(3b)에 각각 고정부착되어 있되, 다수개의 로드(5) 사이의 가운데 부분 상부측에 구비되어 있고 내측으로 공급관(26)이 끼워지는 공급관고정구(32)가 형성되어 있다..
유체공급호스(27)는 일측 끝단이 유체공급탱크(25)와 연설되어 있고 로드(5) 상부의 스웨벨(31)까지 구비되어 있는 다수개의 공급관(26)에 각각 삽입되어 있으며, 그 타측 끝단은 유압실린더(21a)(21b)(21c)(21d)의 상단부와 각각 연결되어 있어 유체공급탱크(25)로부터 공급된 유체가 유체공급호스(27)를 따라 각각의 유압실린더(21a)(21b)(21c)(21d) 내부로 공급되도록 되어 있다.
유체배출호스(28)는 일측 끝단이 유체공급탱크(25)와 연설되어 있고 로드(5) 상부의 스웨벨(31)까지 구비되어 있는 다수개의 공급관(26)에 각각 삽입되어 있으며, 그 타측 끝단은 유압실린더(21a)(21b)(21c)(21d)의 상단부와 각각 연결되어 있어 유압실린더(21a)(21b)(21c)(21d) 내부의 유체가 유체배출호스(28)를 따라 유체공급탱크(25)로 환원되도록 되어 있다.
유체공급탱크(25)는 통상의 유압펌프와 유압모터에 의해 각각의 유체공급호스(27)로 유체를 공급하여 유압을 발생시키고, 각각의 유체배출호스(28)로부터 유체를 환원받도록 되어 있으며, 조절부(33)의 조절에 의해 유체의 공급 및 배출이 제어되도록 되어 있다.
조절부(33)는 보링장치(2)를 구동시키는 작업자가 위치한 곳에 수직도측정장치(6)의 수직도표시기(14)와 함께 구비되어 있으며, 이 조절부(33)에서 수직도표시기(14)를 통해 표시된 로드(5)의 수직도에 관한 정보를 이용하여 로드밴드(3a)의 앞측에 구비된 교정피스톤(22a)(22b)과 로드밴드(3a)의 뒤측에 구비된 교정피스톤(22c)(22d)을 각각 유압구동시킴으로써 수직도를 교정하도록 되어 있다.
본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
수직도측정기(9)의 내부에 구비된 각도센서(15)가 지중을 천공하고 있는 로드(5)의 기울기에 따라 출력전압레벨(아날로그량)을 다르게 출력하고, 센서신호처리부(16)에서는 A-D 컨버터에 의해 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 데이터케이블(12)을 통해 송신기(13)로 측정자료를 송신하고, 송신기(13)는 측정된 자료를 무선으로 수직도표시기(14)의 무선수신부(17)로 송신하며, 무선수신부(17)에서 수신된 측정자료는 데이터연산처리부(18)로 보내져 수직도값으로 환산되어 데이터표시부(19)에 표시되며, 작업자가 환산된 수직도값을 실시간으로 확인하게 된다.
실시간으로 확인된 수직도값에 따라 작업자가 조절부(33)로 유체공급탱크(25)를 조절함으로써 로드(5)의 수직도를 교정하게 되는데, 보링장치(2)의 로드(5)가 앞쪽으로 기울어져 지중을 천공하고 있는 경우에는 로드밴드(3a)의 앞측에 구비된 교정피스톤(22a)(22b)이 전진하도록 유체공급탱크(25)로부터 유체를 유압실린더(21a)(21b)내부로 공급하여 교정피스톤(22a)(22b) 끝단에 고정부착된 수직도교정판(23a)(23b)이 천공된 구멍(4)의 벽면을 밀어주어 그 반작용에 의해 로드(5)의 수직도가 교정되도록 하고, 반대로 로드(5)가 뒤쪽으로 기울어져 지중을 천공하고 있는 경우에는 로드밴드(3a)의 뒤측에 구비된 교정피스톤(22c)(22d)이 전진하도록 유체공급탱크(25)로부터 유체를 유압실린더(21c)(21d) 내부로 공급하여 교정피스톤(22c)(22d)의 끝단에 고정 부착된 수직도교정판(23c)(23d)이 천공된 구멍(4)의 벽면을 밀어주어 그 반작용에 의해 로드(5)의 수직도가 교정되도록 한다. 전진되어 있는 교정피스톤(22a)(22b)(22c)(22d)은 내부의 유체를 유체배출호스(28)로 배출시켜 유체공급탱크(25)로 환원시킴으로써 교정피스톤(22a)(22b)(22c)(22d)을 후진시키게 된다.
상기와 같이 본 발명에 의하면 보링작업시 지중에 관입되어 있는 로드의 수직도를 작업자가 위치한 곳에 구비된 수직도표시기를 통해 실시간으로 파악한 후 관입된 로드의 기울기에 따라 교정부의 교정피스톤을 유압구동시켜 로드가 수직방향으로 바르게 세워져 지중을 천공하도록 함으로써 지중에 천공되는 구멍이 수직방향으로 형성되어 부실시공이 방지되고 효율적인 시공이 이루어지는 효과가 있으며, 작업자는 상황실, 조정실, 운전석 등에 구비된 수직도표시기와 조절부를 이용하여 간편하고 용이하게 지중에 구멍 또는 구조물을 형성함으로써 지반보강 및 주열식 차수벽 설치 시공을 완벽하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명 보링용 수직도 교정장치가 장착된 보링 그라우팅 장치의 개략도
도 2는 본 발명 보링용 수직도 교정장치의 교정부가 장착된 로드하부의 부분사시도
도 3은 본 발명 보링용 수직도 교정장치가 장착된 로드부분의 개략 상태도
도 4는 도 3의 A-A'선의 단면도
도 5는 본 발명 보링용 수직도 교정장치의 수직도교정판이 일체로 되어 있는 상태를 도시한 단면 개략도
도 6는 도 4의 B-B'선의 단면도
도 7은 본 발명 보링용 수직도 교정장치의 수직도측정장치의 측정흐름도
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1. 보링용 수직도 교정장치 2. 보링장치
3a, 3b. 로드밴드 4. 구멍
5. 로드 6. 수직도측정장치
7. 굴착비트 8. 중공
9. 수직도측정기 10. 리더
11. 헤드 12. 데이터케이블
13. 송신기 14. 수직도표시기
15. 각도센서 16. 센서신호처리부
17. 무선수신부 18. 데이터연산처리부
19. 데이터표시부 20. 교정부
21a, 21b, 21c, 21d. 유압실린더 22a, 22b, 22c, 22d. 교정피스톤
23a, 23b, 23c, 23d, 23e, 23f. 수직도교정판
24. 유압공급부 25. 유체공급탱크
26. 공급관 27. 유체공급호스
28. 유체배출호스 29. 공급관고정판
30a, 30b, 30c. 교반날개 31. 스웨벨
32. 공급관고정구 33. 조절부

Claims (4)

  1. 지중을 천공하고 있는 로드의 수직도를 실시간으로 측정하는 수직도측정장치와 유체공급탱크로부터 유압실린더에 유체를 공급하는 유압공급부와 상기 수직도측정장치를 통해 측정된 로드의 수직도에 따라 상기 유체공급탱크를 조절하는 조절부와 로드의 수직도를 교정하는 교정부로 구성된 보링용 로드의 수직도 교정장치에 있어서, 상기 교정부(20)는 다수개의 로드(5) 하부에 구비된 로드밴드(3a)의 앞측과 뒤측에 각각 고정부착되어 있되 상기 다수개의 로드(5) 사이의 가운데 부분에 위치되어 있고 유압실린더(21a)(21b)(21c)(21d)와 교정피스톤(22a)(22b)(22d)(22d)과 수직도교정판(23a)(23b)(23c)(23d)으로 되어 있으며, 상기 유압실린더(21a)(21b)(21c)(21d)는 유압공급부(24)로부터 공급된 유체에 의해 유압이 발생되며 내측에는 로드(5)의 직각방향으로 수직도교정판(23a)(23b)(23c)(23d)이 고정부착된 교정피스톤(22a)(22b)(22c)(22d)이 전후방향으로 왕복이동하도록 삽입되어 있고, 이 유압실린더(21a)(21b)(21c)(21d)의 상단부에는 유압공급부(24)의 공급관(26)이 공급관고정판(29)에 의해 연설되어 있어 공급관(26) 내부의 유체공급호스(27)와 유체배출호스(28)에 의해 유체가 유압실린더(21a)(21b)(21c)(21d) 내부로 유입 및 배출되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 보링용 수직도 교정장치.
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  4. 지중을 천공하고 있는 로드의 수직도를 수직도측정장치에 의해 실시간으로 측정하고 유압공급부에서는 유체공급탱크로부터 유압실린더에 유체가 공급되도록 하며 조절부에서는 상기 수직도측정장치를 통해 실시간으로 측정된 로드의 수직도에 따라 상기 유체공급탱크를 조절하여 교정부에서 지중에 관입된 로드의 수직도를 교정하는 방법에 있어서, 보링장치(2)의 로드(5)가 앞쪽으로 기울어져 지중을 천공하고 있는 경우에는 로드밴드(3a)의 앞측에 구비된 교정부(20)의 교정피스톤(22a)(22b)이 전진하도록 유압공급부(24)의 공급관(26)과 유체공급호스(27)를 통해 유체공급탱크(25)로부터의 유체를 유압실린더(21a)(21b) 내부로 공급하여 교정피스톤(22a)(22b) 끝단에 고정부착된 수직도교정판(23a)(23b)이 천공된 구멍(4)의 벽면을 밀어주어 그 반작용에 의해 로드(5)의 수직도가 교정되도록 하고, 반대로 로드(5)가 뒤쪽으로 기울어져 지중을 천공하고 있는 경우에는 로드밴드(3a)의 뒤측에 구비된 교정피스톤(22c)(22d)이 전진하도록 유압공급부(24)의 공급관(26) 및 유체공급호스(27)를 통해 유체공급탱크(25)로부터의 유체를 유압실린더(21c)(21d) 내부로 공급하여 교정피스톤(22c)(22d)의 끝단에 고정 부착된 수직도교정판(23c)(23d)이 천공된 구멍(4)의 벽면을 밀어주어 그 반작용에 의해 로드(5)의 수직도가 교정되도록 하는 것을 특징으로 하는 보링용 수직도 교정방법.
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