KR100997117B1 - 와이어쏘 선절삭 공법에 사용되는 굴착장치, 이를 이용한 와이어쏘 절삭시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반의 두 지점에 각각 천공 홀(1a,1b)을 형성하는 천공단계; 두 천공 홀(1a,1b) 중 하나의 천공 홀(1a)을 통해 굴착장치(100)를 인입하여, 일정 깊이에서 굴착장치(100)를 위치시키는 굴착장치 인입단계; 굴착장치(100)에 의해 지반을 측방으로 절삭하여, 두 천공 홀(1a,1b) 중 다른 하나의 천공 홀(1b)까지 관통하는 관통 홀(2)을 형성하는 측방 굴착단계; 두 천공 홀(1a,1b) 및 관통 홀(2)을 관통하도록 와이어쏘(10)를 설치하는 와이어쏘 설치단계; 와이어쏘(10)의 양단을 끌어올려, 두 천공 홀(1a,1b) 사이의 영역을 절삭하여 절삭면(3)을 형성하는 절삭단계;를 포함하는 와이어쏘 선절삭 공법을 제시함으로써, 도심 지역의 암반층에 대한 굴착공사의 경우에도, 타격진동이나 소음의 발생을 최소화할 수 있도록 한다.

와이어쏘, 굴착, 지반

Description

와이어쏘 선절삭 공법에 사용되는 굴착장치, 이를 이용한 와이어쏘 절삭시스템{EXCAVATOR USED IN EXCAVATION METHOD USING WIRE SAW}

본 발명은 토목 분야에 관한 것으로서, 상세하게는, 와이어쏘를 이용한 터파기 공법에 관한 것이다.

도심지 내의 굴착현장에서의 가장 큰 문제는 주위로부터 밀려오는 민원이고, 이들 중 진동 및 소음에 관한 민원이 가장 큰데, 이로 인하여, 작업시간의 제한, 고 비용 방식의 굴착, 공기 지연 등의 문제가 발생한다.

이러한 소음 및 진동의 근원은 굴착 방법 및 장비의 특성으로부터 오는데, 발파 및 충격식 파암법, 유압 브레이커의 사용, 천공기의 사용 등이 이에 해당한다.

이 모든 방식의 파쇄원리는, 암반의 일반적 특성인 고 압축강도 - 저 인장강도에 기초하며, 충격적 하중은 암석의 이러한 성질을 이용하여 파쇄를 진행하기 위하여 사용된다.

이러한 충격하중의 주변부 전달을 막기 위한 노력이 꾸준히 이어져 왔지만, 매우 한정된 효과만 거두었을 뿐이다.

도심지 밀집한 곳에서의 협소 공간 굴착에서 일반적으로 엄지말뚝이 흙막이공법으로 많이 사용되고 있으며, 어떠한 장비와 방법으로 굴착을 진행하더라도, 항상 굴착경계선은 이 엄지말뚝의 중심선 부근에서 이루어지게 된다.

굴착공사의 경계면을 조성하기 위하여, 일반적으로 유압 브레이커를 사용하여 암반 다듬기를 하게 된다.

이때, 경계면 부근에 인근 건물이 위치하면, 불과 수 미터 바깥에서 브레이커의 타격 진동 및 소음을 발생시키게 되어, 민원이 발생할 수밖에 없다.

또한, 민원과 관계가 없는 지역이라도, 브레이커의 타격 효율이 바닥면을 공격하는 수직 각도에 비하여, 수평으로 미는 힘이 미미한 굴삭기 본체의 특성상, 벽면에 형성되는 쐐기모양의 돌출부를 효과적으로 공격하는데 문제가 발생한다.

즉, 작업 효율이 급격히 떨어지게 되는 것이다.

예컨대, 코너 부분에 예상치 않게 단단한 암반이 돌출되는 경우, 브레이커가 공격할 수 있는 각도가 제한되고, 암석이 밀려나갈 수 있는 자유 단면이 없으므로, 극단적인 경우에는 거의 갈아내는 방법이 동원되기도 한다.

따라서 도심 지역의 암반층에 대한 굴착공사의 경우, 위와 같은 문제를 해소할 수 있는 공법의 개발이 시급한 실정이었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 도심 지역의 암반층에 대한 굴착공사의 경우에도, 타격진동이나 소음의 발생을 최소화할 수 있도록 하는 와이어쏘 선절삭 공법, 이를 이용한 터파기 공법, 이에 사용되는 굴착장치, 이를 이용한 와이어쏘 절삭시스템을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 지반의 두 지점에 각각 천공 홀(1a,1b)을 형성하는 천공단계; 상기 두 천공 홀(1a,1b) 중 하나의 천공 홀(1a)을 통해 굴착장치(100)를 인입하여, 일정 깊이에서 상기 굴착장치(100)를 위치시키는 굴착장치 인입단계; 상기 굴착장치(100)에 의해 지반을 측방으로 절삭하여, 상기 두 천공 홀(1a,1b) 중 다른 하나의 천공 홀(1b)까지 관통하는 관통 홀(2)을 형성하는 측방 굴착단계; 상기 두 천공 홀(1a,1b) 및 관통 홀(2)을 관통하도록 와이어쏘(10)를 설치하는 와이어쏘 설치단계; 상기 와이어쏘(10)의 양단을 끌어올려, 상기 두 천공 홀(1a,1b) 사이의 영역을 절삭하여 절삭면(3)을 형성하는 절삭단계;를 포함하는 와이어쏘 선절삭 공법을 제시한다.

상기 굴착장치(100)는 고압수 분사방식에 의해 상기 측방 굴착단계를 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상기 와이어쏘 선절삭 공법을 이용한 터파기 공법으로서, 터파기 영역(A)의 귀퉁이에 복수의 상기 천공 홀(1a,1b,1c,1d)을 형성하는 상기 천공단계; 상기 복수의 천공 홀(1a,1b,1c,1d) 사이의 영역을 각각 절삭하여, 복수의 상기 절삭면(3a,3b,3c,3d)을 형성하는 상기 절삭단계; 상기 복수의 절삭면(3a,3b,3c,3d) 내부에 형성된 상기 터파기 영역(A)에 대하여 터파기를 수행하는 터파기단계;를 포함하는 터파기 공법을 제시한다.

상기 터파기단계는 상기 복수의 절삭면(3a,3b,3c,3d)을 따라 간격을 두고 복수의 엄지말뚝(11)을 근입하는 엄지말뚝 근입단계; 상기 터파기를 수행하면서, 상기 복수의 엄지말뚝(11) 사이에 흙막이 부재를 설치하는 흙막이 부재 설치단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상기 와이어쏘 선절삭 공법에 사용되는 상기 굴착장치(100)로서, 상기 천공 홀(1a)에 삽입되는 본체(110); 상기 측방 굴착단계를 수행하도록 상기 본체(110)에 설치된 굴착부(120); 상기 굴착부(120)가 상기 본체(110)의 삽입방향에 대하여 측방을 향하도록 위치와 각도를 제어하는 자세제어부(130);를 구비한 것을 특징으로 하는 굴착장치(100)를 제시한다.

상기 굴착부(120)는 고압수 분사를 위한 노즐헤드부(121)를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 굴착부(120)가 굴착하면서 전진 또는 후진하도록 하기 위한 이송부(140)를 더 구비한 것이 바람직하다.

상기 측방 굴착단계 중 상기 굴착장치(100)를 상기 천공 홀(1a)의 벽면에 고정하기 위한 고정부(150)를 더 구비한 것이 바람직하다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 상기 굴착장치(100); 상기 굴착장치 인입단계를 위하여, 상기 굴착장치(100)를 인양하는 인양부(200); 상기 절삭단계를 위하여, 상기 와이어쏘(10)의 양단을 끌어올리는 절삭장치(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어쏘 절삭시스템을 제시한다.

작업 중 발생하는 지하수 등을 상기 천공 홀(1a)을 통해 지상으로 펌핑하기 위한 펌핑부(400)를 더 구비한 것이 바람직하다.

본 발명은 도심 지역의 암반층에 대한 굴착공사의 경우에도, 타격진동이나 소음의 발생을 최소화할 수 있도록 하는 와이어쏘 선절삭 공법, 이를 이용한 터파기 공법, 이에 사용되는 굴착장치, 이를 이용한 와이어쏘 절삭시스템을 제시한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 와이어쏘 선절삭 공법은 기본적으로, 지반의 두 지점에 각각 천공 홀(1a,1b)을 형성하는 천공단계(도 1); 두 천공 홀(1a,1b) 중 하나의 천공 홀(1a)을 통해 굴착장치(100)를 인입하여, 일정 깊이에서 굴착장치(100)를 위치시키는 굴착장치 인입단계(도 2); 굴착장치(100)에 의해 지반을 측방으로 절삭하여, 두 천공 홀(1a,1b) 중 다른 하나의 천공 홀(1b)까지 관통하는 관통 홀(2)을 형성하는 측방 굴착단계(도 3,4); 두 천공 홀(1a,1b) 및 관통 홀(2)을 관통하도록 와이어쏘(10)를 설치하는 와이어쏘 설치단계(도 5); 와이어쏘(10)의 양단을 끌어올려, 두 천공 홀(1a,1b) 사이의 영역을 절삭하여 절삭면(3) 을 형성하는 절삭단계(도 5);를 포함하여 구성된다.

일반적으로, 와이어쏘(wire saw)는 채석장이나 건축현장 등에서 석재, 콘크리트 등을 깨끗하게 절단하기 위한 용도로 사용되는 것으로서, 절단을 위한 다수의 비드가 와이어에 결합한 구성을 취하며, 구동 풀리 등에 의해 와이어를 당김으로써 절단 작업을 수행한다.

본 발명에 의한 공법은 이러한 와이어쏘를 토목 분야에 응용한 것으로서, 천공 및 굴착작업에 의해 도 4에 도시된 바와 같이 두 천공 홀(1a,1b) 및 관통 홀(2)이 형성되도록 하고, 이에 와이어쏘(10)를 관통시키고 두 천공 홀(1a,1b)의 개구에서 와이어쏘(10)의 양단을 끌어올림으로써, 두 천공 홀(1a,1b) 사이의 영역을 절삭하여 절삭면(3)이 형성되도록 한 것이다.

굴착공사의 수행 전, 그 굴착영역의 경계면에 이와 같은 선절삭 공법을 선행하는 경우, 미리 잘삭된 경계면 내부를 단지 굴착하기만 하면 되므로, 대단히 용이하게 굴착공사를 수행할 수 있다는 효과가 있다.

나아가, 굴착영역의 경계면에 암반층이 존재하는 경우, 종래에는 상술한 바와 같이 암반의 파쇄를 위해 브레이커 작업 등이 필요했고, 이로 인하여 진동, 소음의 문제가 야기되었으나, 본 발명에 의한 선절삭 공법을 적용하는 경우에는, 미리 암반에 대한 선절삭이 이루어진 상태에서 굴착공사를 수행하면 되므로, 위와 같은 종래의 문제점을 모두 해소할 수 있다.

와이어쏘(10)의 삽입을 위하여, 두 천공 홀(1a,1b) 및 관통 홀(2)의 굴착작업이 선행되어야 하는데, 이 중 관통 홀(2)의 형성을 위한 측방 굴착작업은 홀의 크기 기타 현장 여건에 따라 다양한 방식을 선택할 수 있다.

홀의 지름이 충분히 큰 경우에는, 작업자가 홀에 들어가 굴착기에 의해 위 굴착작업을 수행하면 될 것이나, 홀의 지름이 작은 경우에는 별도의 굴착장치(100)가 필요하다.

굴착장치(100)는 타격식, 회전식 기타 다양한 구성을 취할 수 있을 것이나, 고압수 분사방식(워터-젯 방식)을 적용하는 경우, 암반의 절삭을 위해 필요한 힘을 충분히 얻으면서도, 진동, 소음 등을 최소화할 수 있다는 측면에서 바람직하다.

도 7은 위 굴착장치의 실시예를 도시한 것이다.

본 실시예는 천공 홀(1a)에 삽입되는 본체(110); 측방 굴착단계를 수행하도록 본체(110)에 설치된 굴착부(120); 굴착부(120)가 본체(110)의 삽입방향에 대하여 측방을 향하도록 위치와 각도를 제어하는 자세제어부(130);를 구비한 구조를 취한다.

여기서, 자세제어부(130)는 굴착부(120)가 측방을 향하도록 방향을 설정함과 아울러, 고압수 분사방식의 경우 굴착부(120)에 연결되는 고압수 공급호스 등을 가이드하는 역할을 수행할 수 있다.

고압수 분사방식의 경우 굴착부(120)에는 고압수 분사를 위한 노즐헤드부(121)가 설치된다.

관통 홀(2)의 길이가 짧은 경우에는, 굴착장치(100)의 굴착부(120)가 한 지점에 고정된 상태에서도 굴착작업이 가능할 것이나, 그 길이가 긴 경우에는, 굴착부(120)가 굴착하면서 전진 또는 후진하도록 하기 위한 이송부(140)가 형성된 구조 를 취하는 것이 바람직하다.

이러한 측방 굴착작업 중 굴착장치(100) 본체(110)의 흔들림에 의한 굴착방향의 오차 등을 최소화하기 위해서는, 유압 잭 등에 의해 굴착장치(100)를 천공 홀(1a)의 벽면에 고정하기 위한 고정부(150)가 형성된 구조를 취하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 선절삭 공법을 수행하기 위한 와이어쏘 절삭시스템은, 위와 같은 구성의 굴착장치(100); 굴착장치 인입단계를 위하여, 굴착장치(100)를 인양하는 인양부(200); 절삭단계를 위하여 와이어쏘(10)의 양단을 끌어올리는 절삭장치(300);를 포함하여 구성된다.

측방 굴착작업 중 지하수 등이 발생하는 경우, 이를 천공 홀(1a)을 통해 지상으로 펌핑하기 위한 펌핑부(400)가 설치되는 것이 바람직하다.

도 6은 위 와이어쏘 선절삭 공법을 이용한 터파기 공법을 설명하기 위한 개념도이다.

도시된 바와 같이, 터파기 영역(A)의 귀퉁이에 복수의 천공 홀(1a,1b,1c,1d)을 형성하고, 복수의 천공 홀(1a,1b,1c,1d) 사이의 영역을 위 선절삭 공법에 의해 절삭하여, 복수의 절삭면(3a,3b,3c,3d)을 형성한 후, 그 복수의 절삭면(3a,3b,3c,3d) 내부에 형성된 터파기 영역(A)에 대하여 터파기를 수행하는 순서로 진행된다.

위 터파기작업은 복수의 절삭면(3a,3b,3c,3d)을 따라 간격을 두고 복수의 엄지말뚝(11)을 근입하고, 터파기를 수행하면서 복수의 엄지말뚝(11) 사이에 흙막이 부재를 설치함으로써 이루어질 수 있다.

위에서는 지반의 기초공사를 위하여, 와이어쏘 선절삭에 의해 수직방향의 절삭면을 형성하는 실시예에 관하여 설명하였으나, 수평방향의 절삭면이 필요한 경우에도 본 발명에 의한 선절삭 공법이 그대로 적용될 수 있음은 물론이다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,

도 1 내지 5는 와이어쏘 선절삭 공법의 공정도.

도 6은 터파기작업의 개념도.

도 7은 굴착장치의 개념도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1a,1b,1c,1d : 천공 홀 2 : 관통 홀

3,3a,3b,3c,3d : 절삭면 10 : 와이어쏘

11 : 엄지말뚝 100 : 굴착장치

110 : 본체 120 : 굴착부

121 : 노즐헤드부 130 : 자세제어부

140 : 이송부 150 : 고정부

200 : 인양부 300 : 절삭장치

400 : 펌핑부

Claims (10)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 지반의 두 지점에 각각 천공 홀(1a,1b)을 형성하는 천공단계;

   상기 두 천공 홀(1a,1b) 중 하나의 천공 홀(1a)을 통해 굴착장치(100)를 인입하여, 일정 깊이에서 상기 굴착장치(100)를 위치시키는 굴착장치 인입단계;

   상기 굴착장치(100)에 의해 지반을 측방으로 절삭하여, 상기 두 천공 홀(1a,1b) 중 다른 하나의 천공 홀(1b)까지 관통하는 관통 홀(2)을 형성하는 측방 굴착단계;

   상기 두 천공 홀(1a,1b) 및 관통 홀(2)을 관통하도록 와이어쏘(10)를 설치하는 와이어쏘 설치단계;

   상기 와이어쏘(10)의 양단을 끌어올려, 상기 두 천공 홀(1a,1b) 사이의 영역을 절삭하여 절삭면(3)을 형성하는 절삭단계;를 포함하는 와이어쏘 선절삭 공법에 사용되는 상기 굴착장치(100)로서,

   상기 천공 홀(1a)에 삽입되는 본체(110);

   상기 측방 굴착단계를 수행하도록 상기 본체(110)에 설치된 굴착부(120);

   상기 굴착부(120)가 상기 본체(110)의 삽입방향에 대하여 측방을 향하도록 위치와 각도를 제어하는 자세제어부(130);를

   구비한 것을 특징으로 하는 굴착장치(100).
6. 제5항에 있어서,

   상기 굴착부(120)는 고압수 분사를 위한 노즐헤드부(121)를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착장치(100).
7. 제5항에 있어서,

   상기 굴착부(120)가 굴착하면서 전진 또는 후진하도록 하기 위한 이송부(140)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 굴착장치(100).
8. 제5항에 있어서,

   상기 측방 굴착단계 중 상기 굴착장치(100)를 상기 천공 홀(1a)의 벽면에 고정하기 위한 고정부(150)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 굴착장치(100).
9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항의 상기 굴착장치(100);

   상기 굴착장치 인입단계를 위하여, 상기 굴착장치(100)를 인양하는 인양부(200);

   상기 절삭단계를 위하여, 상기 와이어쏘(10)의 양단을 끌어올리는 절삭장치(300);를

   포함하는 것을 특징으로 하는 와이어쏘 절삭시스템.
10. 제9항에 있어서,

    작업 중 발생하는 지하수 등을 상기 천공 홀(1a)을 통해 지상으로 펌핑하기 위한 펌핑부(400)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 와이어쏘 절삭시스템.

Images