KR101360027B1 - 에스 씨 더블유 공법에 사용되는 지중연속벽 시공용 지반굴착장치의 굴착로드 연결밴드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 SCW공법에 사용되는 지중연속벽 시공용 지반굴착장치의 굴착로드 연결밴드에 관한 것으로, 리더를 따라 상,하로 승강작동이 가능하게 설치되는 오거드라이브유닛, 상기 오거드라이브유닛의 하측에 위치하여 오거드라이브유닛으로부터 전달받은 회전동력을 감속하는 감속기어장치가 장착되어 있는 기어박스, 상기 기어박스에 하향으로 다단 연결되는 복수의 연결로드를 구비하고 있는 지반굴착장치를 이용하여 지중연속벽을 시공하기 위하여 상기 복수의 연결로드 각각의 하단에 복수의 굴착로드를 하나씩 연결하여 굴착작동을 진행하고자 할 때 상기한 복수의 굴착로드들이 항시 일정간격을 유지하는 상태로 지반굴착작동이 진행될 수 있도록 상기한 복수의 굴착로드를 회전가능하게 하면서 일정간격을 유지할 수 있도록 묶어주는 굴착로드 연결밴드에 있어서,
상기 굴착로드 연결밴드는, 상기 복수의 굴착로드 각각을 회전가능하게 감싸주는 복수의 원형부와 상기한 복수의 원형부를 이어주는 하나 이상의 연결부로 구성되어 있되, 상기한 하나 이상의 연결부 양측에는 서로 이웃하는 원형부 각각에 회전가능하게 조립되는 굴착로드에 형성되어 있는 복수의 교반날개들이 서로 중복되게 교차하는 중복회전영역을 벗어나는 위치의 미굴착영역까지 돌출하는 복수의 돌출날개가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

에스 씨 더블유 공법에 사용되는 지중연속벽 시공용 지반굴착장치의 굴착로드 연결밴드{Connected band of excavating rod of ground excavating device used in SCW method}

본 발명은 SCW공법(工法)에 사용되는 지중연속벽 시공용 지반굴착장치의 굴착로드 연결밴드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지중연속벽을 시공하기 위해 2축 이상의 다축 굴착로드를 연결하는 연결밴드의 양측에 굴착로드가 굴착하지 못하는 부분을 강제로 헐어내는 방식으로 지반을 굴착하는 하강굴착식 돌출날개를 지반을 -자형으로 굴착할 수 있도록 하는 하강굴착식 돌출날개를 1쌍 이상으로 형성하여 지중연속벽을 -자형의 단면으로 구축할 수 있도록 하는 지중연속벽 시공용 지반굴착장치의 굴착로드 연결밴드에 관한 것이다.

일반적으로 SCW공법(Soil Cement Wall 工法)은 연약지반 등의 지하에 물의 흐름을 차단하기 위한 지중연속벽 또는 지중차수벽을 구축할 때 사용되고 있다.

상기한 SCW공법에 사용되는 굴착로드는 사용상태에 따라 2축 내지 5축을 오거드라이브유닛(Auger Drive Unit)에 연결되어 회전하면서 지반을 굴착 및 교반하면서 지하에 물 흐름 차단용 지중연속벽(또는 지중차수벽)을 구축하는 구조로 구성되어 있다.

통상 지중연속벽을 구축하기 위한 SCW공법에 사용되는 2축 내지 5축 지반굴착로드는 연결밴드에 의해 일정간격을 유지하도록 연결 및 고정된 생태에서 지반을 굴착하도록 구성되어 있다.

종래 기술에서 2축 내지 5축의 지반굴착로드들을 묶어주는 연결밴드는 복수의 지반굴착로드들이 일정한 간격을 유지하도록 기능은 가지고 있지만 지반을 굴착하는 기능은 가지고 있질 않기 때문에 지반을 굴착할 때에는 전적으로 각각의 지반굴착로드들의 회전작동으로 지반을 굴착 및 교반하면서 지중연속벽을 구축하고 있기 때문에 지하에 구축되는 지중연속벽(100)은 도 7의 도시와 같이 땅콩모양의 단면으로 연결되는 구조로 구축될 수밖에 없었다.

상기와 같이 지하에 구축되는 지중연속벽이 땅콩모양의 단면이 연속적으로 연결되는 구조로 구축될 경우에는 지하에서 발생되는 토압이나 수압이 땅콩모양의 지중연속벽에 균등하게 가해지지 않고 두꺼운 두께(T)로 구축되는 부분에 비하여 얇은 두께(t)로 구축되는 부분에 집중되는 현상이 나타나기 때문에 땅콩모양의 단면을 갖도록 구축되는 지중연속벽은 얇은 두께(t)로 형성되는 부분이 쉽게 파괴되거나 또는 균열이 발생하게 된다는 것이 문제점으로 지적되어 왔다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 지중연속벽을 보다 튼튼하게 구축하기 위해서는 지반을 굴착하는 지반굴착로드 자체를 대구경 굴착용 굴착로드를 사용하여야 하기 때문에 지중연속벽을 시공하는데 소요되는 비용이 비싸지게 될 뿐 아니라 시공공기도 길어지는 등 막대한 비용이 추가된다는 것이 단점으로 지적되고 있다.

본 발명은 상기와 같이 종래 기술에서 나타나는 제반 문제를 감안하여 제안된 것으로, 지중연속벽을 시공하기 위한 SCW공법에 사용되는 지반굴착장치의 굴착로드 연결밴드를 개선하여 2축 내지 5축 중 서로 이웃하는 굴착로드 각각에 형성된 복수의 회전날개들이 서로 교차하는 회전반경을 벗어난 부분에 있는 지층을 강제로 긁어내는 복수의 돌출날개를 연결밴드 양측에 돌출 형성시키는 구조로서, 2축 내지 5축의 굴착로드 각각에 형성되어 있는 복수의 회전날개에 의해 굴착 및 교반되는 토사와 상기 연결밴드의 양측으로 돌출 형성된 복수의 돌출날개에 의해 굴착되는 토사가 서로 섞이면서 각 굴착로드를 통해서 지하로 배출되는 시멘트풀 등과 혼합되도록 하므로써 각 굴착로드에 형성되어 있는 복수의 굴착날개들의 회전반경과 같은 두께의 -자형 단면을 갖는 지중연속벽을 구축할 수 있도록 하는 지반굴착장치의 굴착로드 연결밴드를 제공하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 추구하기 위한 수단으로서,

리더를 따라 상,하로 승강작동이 가능하게 설치되는 오거드라이브유닛, 상기 오거드라이브유닛의 하측에 위치하여 오거드라이브유닛으로부터 전달받은 회전동력을 감속하는 감속기어장치가 장착되어 있는 기어박스, 상기 기어박스에 하향으로 다단 연결되는 복수의 연결로드를 구비하고 있는 지반굴착장치를 이용하여 지중연속벽을 시공하기 위하여 상기 복수의 연결로드 각각의 하단에 복수의 굴착로드를 하나씩 연결하여 굴착작동을 진행하고자 할 때 상기한 복수의 굴착로드들이 항시 일정간격을 유지하는 상태로 지반굴착작동이 진행될 수 있도록 상기한 복수의 굴착로드를 회전가능하게 하면서 일정간격을 유지할 수 있도록 묶어주는 굴착로드 연결밴드에 있어서,

상기 굴착로드 연결밴드는,

상기 복수의 굴착로드 각각을 회전가능하게 감싸주는 복수의 원형부와 상기한 복수의 원형부를 이어주는 하나 이상의 연결부로 구성되어 있되,

상기한 하나 이상의 연결부 양측에는 서로 이웃하는 원형부 각각에 회전가능하게 조립되는 굴착로드에 형성되어 있는 복수의 교반날개들이 서로 중복되게 교차하는 중복회전영역을 벗어나는 위치의 미굴착영역까지 돌출하는 복수의 돌출날개가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 돌출날개들은 서로 이웃하는 원형부에 장착되어 있는 굴착로드 각각의 중심을 이어주는 중심선을 기준하여 서로 이웃하는 굴착로드에 형성된 복수의 교반날개들이 서로 중복되게 교차하는 중복회전영역의 중심부분에서부터 연결부에 대하여 직각방향을 향해 교반날개의 회전반경과 같은 길이로 돌출되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 돌출날개들은 굴착로드 연결밴드에 형성되는 복수의 원형부 및 연결부의 상,하 폭과 같은 폭으로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 SCW공법으로 연약지반 등을 굴착하면서 지하에 물막이용 지중연속벽을 구축하고자 할 때 굴착로드 연결밴드의 각 연결부 양측으로 돌출 형성되어 있는 복수의 돌출날개들은 지반굴착장치의 복수의 연결로드 각각의 하단에 하나씩 연결 조립된 복수의 굴착로드 각각에 형성되어 있는 복수의 교반날개들이 서로 중복되게 교차하는 중복회전영역을 벗어난 부위에 위치하는 지층을 강제로 긁어주는 상태로 굴착하는 효과가 있으며, 또한 상기한 복수의 돌출날개들에 의하여 강제 굴착되는 부분에는 상기한 복수의 굴착로드들의 교반날개에 의해 혼합되는 토사와 시멘트풀이 메워지면서 지중연속벽을 구축하게 되므로 결국 지하에 시공되는 지중연속벽은 종래와 같이 땅콩모양의 단면이 아니라 굴착로드에 형성되어 있는 복수의 교반날개가 회전하는 반경과 같은 두께를 가지는 -자형 단면으로 구축되도록 하는 효과를 제공한다.

따라서 본 발명은 제방이나 댐 등이 건설되는 연약지반의 지하에 물흐름을 차단하는 지중연속벽을 균일한 강도를 가지도록 시공할 수 있게 하는 장점이 있는 것이다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위하여 지반굴착장치를 이용하여 지반을 굴착하는 것을 나타낸 지반굴착장치의 지반굴착상태도
도 2는 본 발명의 지반굴착장치의 굴착로드 연결밴드의 사시도
도 3은 본 발명의 지반굴착장치의 굴착로드 연결밴드 평면도
도 4는 본 발명의 굴착로드 연결밴드를 지반굴착장치의 굴착로드에 설치한 상태의 정면도
도 5는 본 발명의 굴착로드 연결밴드로 지반을 굴착하는 것을 설명하기 위한 굴착상태도
도 6은 본 발명의 굴착로드 연결밴드가 장착된 굴착로드로 지중연속벽을 시공하기 위한 1차 굴착상태도와 2차 굴착상태도 및 굴착작동을 완료하였을 때의 지중연속벽 구축상태 단면도
도 7은 종래 기술을 설명하기 위한 지중연속벽의 단면도

본 발명에 의한 SCW공법에 사용되는 지중연속벽 시공용 지반굴착장치의 굴착로드 연결밴드에 대한 구체적인 실시예를 첨부한 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면부호 1은 지반굴착장치를 나타내는 것으로, 상기 지반굴착장치(1)는 크롤러 크레인(11)의 선단에 연결되어 하단이 지상에 지지된 채 상향으로 높게 고정 설치되는 리더(12)와, 상기 리더(12)를 따라 상,하로 이동가능하게 설치되는 오거드라이브유닛(13)과, 상기 오거드라이브유닛(13)의 하측에 위치하게 설치되어 오거드라이브유닛(13)으로부터 전달받는 회전동력을 감속시키는 감속기어장치가 장착되어 있는 기어박스(14)와, 상기 기어박스(14)로부터 감속된 회전동력을 전달받을 수 있도록 상단이 연결된 채 하향을 향해 다단상으로 연결조립되는 2축 내지 5축 등 복수의 연결로드(15)와, 상기 복수의 연결로드(15) 각각의 하단에 연결 조립되는 복수의 굴착로드(16) 및 상기 복수의 굴착로드(2)들을 일정한 간격이 유지되게 함과 동시에 회전가능하게 연결하는 굴착로드 연결밴드(3) 등을 구비하는 구조로 구성되어 있다.

본 발명의 특징은, 상기 지반굴착장치(1)에 1축 내지 5축으로 설치되는 복수의 굴착로드(2)들이 회전가능한 상태에서 일정간격을 유지하는 상태로 묶어주는 굴착로드 연결밴드(3)에 상기한 복수의 굴착로드(2)들이 굴착하지 못하는 지층을 강제로 긁어주는 방법으로 굴착하는 복수의 돌출날개(4)를 형성하여 시공하고자 하는 지중연속벽(6)을 -자형 단면으로 구축할 수 있도록 구성한 것에 있다.

이를 위해, 상기 굴착로드 연결밴드(3)는 도 2의 도시와 같이 복수의 굴착로드(2) 각각의 외주 절반을 감싸줄 수 있도록 형성된 복수의 반원형(31a)(31b)이 서로 대칭하는 상태로 결합되어 상기한 복수의 굴착로드(2) 각각의 외주 전체를 감싸도록 형성되는 복수의 원형부(31)와, 상기한 반원형(31a)(31b) 각각을 이어주는 하나 이상의 연결띠(32a)(32b)가 서로 마주하는 상태로 결합되어 상기한 복수의 원형부(31) 각각을 연결하는 연결부(32)를 구비하고 있으며, 또한 상기한 연결부(32)의 양측 즉, 서로 마주하게 결합되는 양측 연결띠(32a)(32b) 각각에서 반원형(31a)(31b)의 돌출방향을 향해 양측으로 돌출하는 돌출날개(4)가 대칭상으로 형성되어 있다.

상기 연결부(32)의 양측에 형성되는 복수의 돌출날개(4)는 굴착로드 연결밴드(3)의 상,하 폭(W)과 같은 폭으로 형성되어 있으며, 또한 상기 복수의 돌출날개(4)는 양측 반원형(31a)(31b)의 돌출 길이(L)와 같은 길이로 돌출되어 있다.

또한 상기 복수의 돌출날개(4)는 양측 연결띠(32a)(32b) 각각을 관통하는 볼트에 의하여 부착되거나 또는 상기한 양측 연결띠(32a)(32b) 각각에 용접으로 부착되는 부착부(41)와 복수의 굴착로드(2)로 굴착하지 못한 부분 미글착영역(5b : 도 5 참조)을 긁어주는 작동으로 굴착하는 굴착부(42)로 구성되어 있으며, 상기한 부착부(41)와 굴착부(42)는 단면이 "

"형(도 3 참조)을 이루도록 일체로 형성되어 있다.

또한 상기 굴착로드 연결밴드(3)의 양측 끝단은 복수의 볼트 등으로 결합되는 구조로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명으로 지반을 굴착하여 지중연속벽을 시공하는 작용을 설명하면 다음과 같다.

상기 지반굴착장치(1)는 종래 기술과 마찬가지로 크롤러 크레인(11)의 선단에 연결되어 지상에 수직상으로 일정높이로 고정 설치되는 리더(12)를 따라 상,하로 이동기능하게 설치된 오거드라이브유닛(13)으로부터 전달되는 회전동력을 감속하는 감속기어장치가 장착되어 있는 기어박스(14)에 수직상으로 연결 조립되는 2축 내지 5축으로 구성되는 복수의 연결로드(15) 각각의 하단에 하나씩 연결되는 복수의 굴착로드(2)를 회전시키는 작동으로 지반을 굴착하는 것인데, 상기한 복수의 굴착로드(2) 각각은 하단에는 지반을 굴착하는 굴착비트(21)가 부착되어 있으며, 상기한 굴착비트(21) 상측에는 막대상으로 된 복수의 교반날개(22)와 나선상으로 된 교반날개(23)가 일정간격으로 형성되어 있다.

따라서 복수의 굴착로드(2)들은 회전하면서 굴착비트(21)로 지반을 굴착하고, 상기 굴착비트(21)에 의해 굴착되는 토사와 각 굴착로드(2)를 통해 지하로 배출되는 시멘트풀은 회전하는 복수의 교반날개(22)(23)들의 교반작동에 의해 혼합되는 것이다.

상기와 같이 구성된 복수의 굴착로드(2) 각각에 형성되어 있는 복수의 교반날개(22)(23) 중 나선형으로 된 교반날개(23)의 회전반경은 굴착비트(21)의 회전반경보다 크지 않은 반면, 막대형으로 된 복수의 교반날개(22)들의 회전반경은 굴착비트(21)의 회전반경보다 크게 형성되어 있지만 서로 이웃하는 굴착로드(2) 각각에 형성되어 있는 교반날개(22)끼리는 부딪치지 않도록 상기한 교반날개(22)들이 서로간에 상,하 일정간격으로 이격된 위치에서 회전하면서 굴착된 토사와 시멘트풀을 교반하여 혼합하도록 구성되어 있다.

그런데, 상기 복수의 굴착로드(2) 각각에 형성된 복수의 교반날개(22)(23)들 만으로는 굴착비트(21)에 의해 굴착되는 토사와 각 굴착로드(2)를 통해 배출되는 시멘트풀을 교반할 수 있지만, 상기 복수의 굴착로드(2)들 각각에 형성되어 있는 복수의 막대형 교반날개(22)들의 회전반경 범위를 벗어난 위치에 있는 지층을 굴착 및 교반할 수 없게 된다.

예를 들어, 도 5의 도시와 같이 3축의 굴착로드(2)롤 지반을 굴착하게 될 때에는 서로 이웃하는 굴착로드(2) 각각에 형성되어 있는 막대형으로 된 복수의 교반날개(22)들은 서로 중복 교차하게 되는 중복회전영역(5a)에 위치하는 지층은 굴착 및 교반할 수 있게 되지만, 상기 복수의 교반날개(22)들의 회전반경을 벗어난 위치로서 도 5의 미굴착영역(5b) 안에 있는 지층은 굴착할 수 없을 뿐 아니라 토사와 시멘트풀을 교반할 수도 없게 된다.

하지만, 본 발명의 굴착로드 연결밴드(3)는 도 5의 미굴착영역(5b)에 있는 지층을 굴착할 수 있을 뿐 아니라 상기한 미굴착영역(5b)에 있는 토사에 시멘트풀을 혼합시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 굴착로드 연결밴드(3)는 복수의 굴착로드(2)를 회전가능하게 붙잡아주는 복수의 원형부(31)를 이어주는 연결부(32)의 양측에 돌출하도록 형성된 양측의 돌출날개(4) 각각의 굴착부(42)는 복수의 굴착로드(2)들이 회전하면서 하강할 때 또는 상승할 때 도 5의 미굴착영역(5b) 부분을 긁어주는 작동으로 굴착하게 되며, 상기 돌출날개(4)에 의해 굴착되는 지층에는 복수의 교반날개(22)의 회전작동으로 교반되는 토사와 시멘트풀이 침투하게 되므로 결국 지하에 구축되는 지중연속벽(6)은 복수의 굴착로드(2)들의 회전반경과 같은 균일한 두께를 가지는 -자형의 단면으로 구축할 수 있게 되는 것이다.

예를 들어, 3축의 굴착로드(2)를 사용하여 지중연속벽(6)을 시공할 경우에는 도 6의 도시와 같이 1차 굴착 작업으로 굴착되는 복수의 1차 굴착공(6-1)들을 일정간격으로 복수 곳에 굴착하면서 토사와 시멘트풀을 혼합하고, 이어서 2차 굴착 작업을 진행할 때 1차 굴착시 이격시킨 부분(B-1)에 3축의 굴착로드(2) 중 가운데에 위치하는 굴착로드(2)로 굴착되는 부분(B-2)이 위치하도록 굴착하게 되면 2차 굴착 작업시 가운데 부분(B-2)의 좌,우 양측에 굴착되는 부분(B-2a)(B-2b)이 1차 굴착 작업시 굴착되지 아니한 부분(B-1)의 좌,우 양측에 위치하도록 굴착된 부분(B-1a)(B-1b)에 중복되는 상태로 굴착되는데, 이때 1차 굴착 작업시 굴착부분에 굴착됨과 동시 혼합되는 토사와 시멘트풀은 경화되지 아니한 상태에서 2차 굴착 작업시 중복 굴착되면서 다시 토사와 시멘트풀이 혼합되는 것이며, 이와 같이 1차 및 2차 굴착 작업으로 시공되는 지중연속벽(6)은 도 6에 도시된 굴착 완료 부분과 같이 두께가 균일한 -자형의 단면으로 구축되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 제방이나 댐이 건설되는 현장의 연약지반 등에 물흐름을 차단하기 위한 지중연속벽(6)을 시공하고자 할 때 상기한 지중연속벽(6)을 두께가 균일한 -자형의 단면을 갖도록 구축할 수 있도록 하므로써 지중연속벽(6)의 시공비를 절약할 수 있도록 하면서 균일한 강도를 갖는 지중연속벽(6)을 구축할 수 있도록 하는 특징을 나타낸다.

1 : 지반굴착장치 11 : 크롤러 크레인
12 : 리더 13 : 오거드라이브유닛
14 : 기어박스 15 : 연결로드
2 : 굴착로드 21 : 굴착비트
22,23 : 교반날개 3 : 굴착로드 연결밴드
31 : 원형부 32 : 연결부
4 : 돌출날개 41 : 부착부
42 : 굴착부 5a : 중복회전영역
5b : 미굴착영역 6 : 지중연속벽

Claims (3)

1. 리더(12)를 따라 상,하로 승강작동이 가능하게 설치되는 오거드라이브유닛(13)과, 상기 오거드라이브유닛의 하측에 위치하여 오거드라이브유닛으로부터 전달받은 회전동력을 감속하는 감속기어장치가 장착되어 있는 기어박스(14)와, 상기 기어박스에 하향으로 다단 연결되는 복수의 연결로드(15)를 구비하고 있는 지반굴착장치(1)를 이용하여 지중연속벽을 시공하기 위하여 상기 복수의 연결로드 각각의 하단에 복수의 굴착로드(2)를 하나씩 연결하여 굴착작동을 진행하고자 할 때 상기한 복수의 굴착로드들이 항시 일정간격을 유지하는 상태로 지반굴착작동을 진행할 수 있도록 상기한 복수의 굴착로드를 회전가능하게 붙잡아주는 복수의 원형부(31)와 상기 복수의 원형부를 연결하는 하나 이상의 연결부(32)가 구성되어 있는 굴착로드 연결밴드에 있어서,
   상기 굴착로드 연결밴드는,
   상기 복수의 원형부(31)와 각 원형부를 연결하는 하나 이상의 연결부(32) 각각의 양측에 복수의 돌출날개(4)가 대칭상을 돌출 형성되어 있으며,
   상기 복수의 돌출날개(4)들은 원형부(31)에 회전가능하게 붙잡힌 상태로 회전하는 각 굴착로드에 형성되어 있는 복수의 교반날개(22)의 회전반경범위까지 돌출되어 상기 복수의 교반날개들의 회전반경이 중복 교차하게 되는 중복회전영역을 벗어나는 위치에 있는 미굴착영역을 굴착하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 SCW공법에 사용되는 지중연속벽 시공용 지반굴착장치의 굴착로드 연결밴드.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 돌출날개(4)는 연결부(32)의 연결띠(32a)(32b) 각각에 부착되는 부착부(41)와 복수의 굴착로드(2)로 굴착하지를 못한 미굴착영역(5b)을 굴착하는 굴착부(42)로 구분 형성되며, 상기한 부착부(41)와 굴착부(42)는 단면이 "

   

   "형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 SCW공법에 사용되는 지중연속벽 시공용 지반굴착장치의 굴착로드 연결밴드.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 돌출날개(4)들은 굴착로드 연결밴드(3)에 형성되는 복수의 원형부(31) 및 연결부(32)의 상,하 폭과 같은 폭으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 SCW공법에 사용되는 지중연속벽 시공용 지반굴착장치의 굴착로드 연결밴드.
   

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