KR101578127B1

KR101578127B1 - 회동식 굴착직경 조절형 지반천공장치 및 이를 이용한 굴착직경 확장형 지반 천공 공법

Info

Publication number: KR101578127B1
Application number: KR1020140066719A
Authority: KR
Inventors: 한현민
Original assignee: 주식회사 민토평창리조트; 한현민
Priority date: 2014-06-02
Filing date: 2014-06-02
Publication date: 2015-12-17
Also published as: KR20150139060A

Abstract

본 발명은 말뚝기초의 시공, 착정 및 시추 등의 목적으로 지반을 천공하는 해머비트(hammer bit)(20) 장착 지반 천공장치 및 확장형 지반 천공 공법에 관한 것으로, 천공장치 굴진체 선단의 선도관(10)에 다수의 해머비트(20)를 설치하되, 해머비트(20)가 수평으로 전도된 상태에서는 상호 대칭을 이루는 해머비트(20)간 거리가 조절되고, 해머비트(20)간 거리가 확장된 상태에서는 해머비트(20)가 기립상태로 회동될 수 있도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 굴착공의 확대 초기에는 공벽을 측방으로 타격함으로써 굴착공의 신속하고 정밀한 확대가 가능하며, 일단 굴착공 확대가 완료된 후에는 확경된 굴착공 하단을 수직으로 타격하여 신속한 굴진이 가능하여, 부분 확경형 지반 천공 공사의 효율성을 확보하고 공기를 단축하며, 이로써 공사비를 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

회동식 굴착직경 조절형 지반천공장치 및 이를 이용한 굴착직경 확장형 지반 천공 공법{ROTARY TYPE DIAMETER ADJUSTABLE GROUND DRILLING APPARATUS AND EXTENSION BORING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 말뚝기초의 시공, 착정 및 시추 등의 목적으로 지반을 천공하는 해머비트(hammer bit)(20) 장착 지반 천공장치 및 확장형 지반 천공 공법에 관한 것으로, 천공장치 굴진체 선단의 선도관(10)에 다수의 해머비트(20)를 설치하되, 해머비트(20)가 수평으로 전도된 상태에서는 상호 대칭을 이루는 해머비트(20)간 거리가 조절되고, 해머비트(20)간 거리가 확장된 상태에서는 해머비트(20)가 기립상태로 회동될 수 있도록 한 것이다.

지반천공은 말뚝기초의 시공, 착정(鑿井), 시추, 지하구조물 시공을 위한 토류벽 가설 또는 연약지반 개량을 위한 압밀촉진 등의 목적으로 지반에 수직 또는 수직에 근사한 방향의 굴착공을 형성하는 것으로서, 지반의 특성이나 소요심도에 따라서 다양한 장비와 공법이 적용된다.

굴착공의 형성 후 콘크리트를 타설하거나 기성말뚝을 삽입하는 말뚝기초는 전술한 지반천공 수요의 대부분을 차지하는 공종이라 할 수 있는데, 말뚝기초는 선단지지력과 주면(柱面)마찰력에 의하여 말뚝상부 구조물의 하중이나 지하수로 인한 지중구조물의 부압(浮壓)에 저항하게 되므로, 지반특성 및 굴착심도가 동일한 조건하에서는 굴착공의 직경이 확대될수록 말뚝기초의 지지력이 향상되는 것이 일반적이다.

특히, 암반 등 경질 지반에서와 같이, 선단지지력이 주효한 지반에서는 굴착공 직경의 확대를 통하여 말뚝기초의 지지력을 극대화할 수 있는데, 전체 굴착심도에 걸친 굴착공 확대에는 공사비용 증액, 장비수급 곤란 및 공기지연 등의 제약이 수반될 뿐 아니라, 전체 말뚝의 자중이 증가하는 문제점이 발생되므로, 일단 소구경으로 굴착을 진행하다가 계획 굴착심도 도달이 임박하면 굴진체를 확대 조절하여 굴착공의 하단부 직경을 선택적으로 확대하고, 굴착이 완료되면 굴진체를 축소 조절하여 지상으로 철수함으로써, 굴착공의 하단부에만 직경이 확장된 공동(空洞)을 형성하는 방식이 사용되고 있으며, 관련 종래기술로는 공개특허 제2008-83403호를 들 수 있다.

공개특허 제2008-83403호를 비롯한 종래의 굴착경 가변식 천공장치는 도 1에서와 같이, 파일드라이버 등 굴착장치의 굴진체 선도관(10)에 다수에 해머비트(20)가 장착된 것으로, 굴착 직경 확대 계획지점에 선도관(10)이 도달하면 도 1의 하부 타원내 확대부에서와 같이, 선도관(10)에 장착된 다수의 해머비트(20)를 상호 이격하는 방식으로 굴착경을 확대하게 된다.

즉, 도 1의 상부 타원내 확대부에 도시된 바와 같이, 종래 굴착경 가변식 천공장치에서는 선도관(10)에 기립상태의 해머비트(20)가 다수 설치되고, 이들 해머비트(20) 사이에는 유압실린더 등의 구동수단이 설치되어, 해머비트(20)를 외측으로 이동시킴으로써 굴착공을 확대하는 것이다.

이렇듯, 종래의 굴착경 가변식 천공장치는 기립상태의 해머비트(20)가 측방 이동하는 방식으로 작동되는 바, 굴착 직경의 확대 초기 암질 지반의 파쇄 효율이 극히 낮으며, 과도한 동력이 소요될 뿐 아니라, 불필요한 여굴이 발생되어 상부 굴착공의 공벽이 붕괴될 수 있고, 해머비트(20)에 과도한 충격이 가해짐에 따라 장치 내구성이 급격하게 저하되는 심각한 문제점을 가진다.

도 1의 타원내 확대부에서와 같이, 종래 굴착경 가변식 천공장지의 선도관(10)에서는 해머비트(20)가 기립상태로 이동하게 되는데, 여기서 기립상태란 지반을 직접 타격하는 해머비트(20) 선단의 비트헤드(bit head)(25)가 하방을 지향하는 상태를 의미하는 것으로, 굴착 직경의 확대 또는 축소 상태를 막론하고 해머비트(20)는 굴착공 하단의 지반을 수직으로 타격하게 된다.

즉, 굴착 직경을 확대하기 위하여 해머비트(20)를 선도관(10) 외측으로 이동하는 과정에서도 해머비트(20)의 비트헤드(25)는 상하로 진동하면서 직하부 지반을 수직으로 타격하게 되는 바, 지반을 분쇄하는 타격의 방향과 굴착공을 확대하기 위하여 해머비트(20)를 이동하는 방향이 완전히 직교하게 되며, 따라서 굴착공을 확대하는 측방 타격 및 분쇄효과를 전혀 기대할 수 없고, 해머비트(20)의 외측 이동에 극심한 저항이 발생되는 바, 굴착 직경의 확대 초기 암질 지반의 파쇄 효율 및 작업속도가 급감할 뿐 아니라, 기립상태의 해머비트(20)를 강제로 이동하는 과정에서 해머비트(20)에 극심한 외력 및 충격이 가해짐에 따라 비트헤드(25)의 마모가 촉진되고 해머비트(20)를 구성하는 각종 부품이 파손되거나 변형되는 등 해머비트(20)의 수명이 급격하게 단축되는 문제가 발생된다.

또한, 전술한 굴진 불량을 해결하기 위하여 선도관(10)의 회전속도를 가속하거나 해머비트(20) 진동주기를 단축하는 과정에서 막대한 동력이 소요될 뿐 아니라, 이 과정에서 불필요한 여굴(餘掘)이 발생될 경우 상부 굴착공이 붕괴되거나, 상부 토사층의 공벽 유지를 위하여 관입된 케이싱(90)이 과도하게 침하되어 상부 지반이 함몰되는 등의 심각한 사고가 발생될 수 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 다수의 해머비트(hammer bit)(20)가 굴진체 선도관(10)에 이동가능하도록 설치되고 해머비트(20)간 거리가 조절되어 굴착공의 직경이 조절되는 지반천공장치에 있어서, 해머비트(20)의 측면에는 전방유도봉(31) 및 후방유도봉(32)이 돌출 형성되고, 선도관(10)의 하부에는 수직으로 하방 돌출된 벽체인 지지판(11)이 형성되며, 지지판(11)에는 수평방향으로 절개된 수평유도홈(15) 및 수평유도홈(15)과 하단이 연결되고 호형(弧形)으로 절개된 호형유도홈(16)이 형성되고, 수평으로 전도된 상태에서 상기 해머비트(20)의 전방유도봉(31) 및 후방유도봉(32)은 수평유도홈(15)에 결합되며, 해머비트(20)의 후단에는 구동실린더(40)의 일단이 연결되고 구동실린더(40)의 타단은 지지판(11) 상측의 선도관(10)에 연결되어, 해머비트(20)의 전방유도봉(31) 및 후방유도봉(32)이 수평유도홈(15)에 결합된 상태에서 구동실린더(40)가 수축되면 해머비트(20)가 선도관(10) 외측으로 수평 이동하고, 전방유도봉(31) 및 후방유도봉(32)이 각각 수평유도홈(15)의 외측단 및 호형유도홈(16)의 연결부에 도달한 상태에서 구동실린더(40)가 계속 수축되면 후방유도봉(32)이 호형유도홈(16)에 진입하고 해머비트(20)가 전방유도봉(31)을 축으로 회전함을 특징으로 하는 회동식 굴착직경 조절형 지반천공장치이다.

또한, 상기 회동식 굴착직경 조절형 지반천공장치를 이용한 지반 천공 공법에 있어서, 천공 대상 지반에 소구경 굴착공을 천공하는 사전천공단계(S11)와, 소구경 굴착공에 선도관(10)을 투입하되 전도상태 해머비트(20)가 선도관(10)의 중심측으로 후퇴된 상태로 투입하는 투입단계(S12)와, 선도관(10)이 확경 계획 지점에 도달하면 전도상태 해머비트(20)를 선도관(10) 외측으로 전진시키며 가동하여 굴착공 공벽을 분쇄하는 확경단계(S21)와, 확경이 완료되면 해머비트(20)를 기립상태로 회동하는 회동단계(S31)와, 해머비트(20)가 기립상태로 회동된 상태로 굴착공을 확공하면서 굴진하는 굴진단계(S32)와, 계획 심도까지 굴진이 완료되면 해머비트(20)를 전도상태로 회동하고 전도된 해머비트(20)를 선도관(10) 중심측으로 후퇴시킨 후 선도관(10)을 철수하는 철수단계(S40)로 이루어짐을 특징으로 하는 회동식 굴착직경 조절형 지반천공장치를 이용한 굴착직경 확장형 지반 천공 공법이다.

본 발명을 통하여, 굴착공의 확대 초기에는 공벽을 측방으로 타격함으로써 굴착공의 신속하고 정밀한 확대가 가능하며, 일단 굴착공 확대가 완료된 후에는 확경된 굴착공 하단을 수직으로 타격하여 신속한 굴진이 가능하여, 부분 확경형 지반 천공 공사의 효율성을 확보하고 공기를 단축하며, 이로써 공사비를 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

특히, 종래 굴착경 가변식 천공장치를 이용한 확경 천공시 빈발하였던 불필요한 여굴 발생 및 이로 인한 각종 사고를 근본적으로 방지할 수 있으며, 종래기술의 고질적인 문제점이었던 과도한 동력 및 장기간의 공기 소요 문제는 물론 장비 수명의 급감 문제를 일거에 해결할 수 있다.

도 1은 종래의 굴착경 가변식 천공장치 예시도
도 2는 본 발명이 적용된 천공장치 구조도
도 3은 본 발명의 선도관 사시도
도 4는 해머비트가 기립상태로 회동된 상태의 본 발명 선도관 사시도
도 5는 본 발명의 선도관 부분절단 분해사시도
도 6은 본 발명의 해머비트 전도 및 기립시 선도관 대표단면도
도 7은 본 발명의 해머비트 이동 및 회동방식 설명도
도 8은 본 발명을 통한 굴착직경 조절방식 설명도
도 9는 본 발명 선도관의 변형된 실시예 사시도
도 10은 본 발명이 적용된 굴착직경 확장형 지반 천공 공법 설명도

본 발명의 상세한 구성을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선 도 2는 본 발명이 적용된 지반 굴착 장비를 예시한 것으로, 도시된 실시예는 장주형 기립 지지대인 리더(leader)가 장착된 자주식 파일드라이버(pile driver)로서, 리더를 따라 승강되고 회전하면서 지반에 관입되는 굴진체의 하단에는 선도관(10)이 연결되며, 선도관(10)에는 선단에 비트헤드(25)가 장착되어 암질 지반을 타격 파쇄하는 해머비트(20)가 장착된다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 선도관(10)을 발췌하여 도시한 것으로, 각각 해머비트(20)가 전도된 상태 및 기립된 상태를 도시하고 있으며, 도 3에서와 같이 해머비트(20)의 전도시 해머비트(20)의 비트헤드(25)가 측방을 지향하게 되고, 도 4에서와 같이 해머비트(20)의 기립시 해머비트(20)의 비트헤드(25)가 하방을 지향하게 된다.

즉, 본 발명은 필요에 따라 선도관(10)에 장착된 해머비트(20)를 전도상태 또는 기립상태로 회동할 수 있도록 구성된 것으로, 여기서 전도상태는 해머비트(20)의 본체가 수평상태가 되고 비트헤드(25)의 타격 방향 역시 수평이 되는 것이며, 기립상태는 해머비트(20)의 본체가 수직상태인 것으로 비트헤드(25)의 타격 방향은 수직이 되는 것이다.

본 발명의 선도관(10)에 장착되는 해머비트(20)는 압축공기 등의 작동유체에 의하여 작동되는 일종의 유체기계로서 실린더 형태의 본체와 본체 선단에 설치되고 본체에 유체압이 인가됨에 따라 본체 축방향으로 진동하는 비트헤드(25) 등으로 구성되며, 전술한 해머비트(20)의 전도상태 또는 기립상태는 비트헤드(25) 본체 실린더의 전도 또는 기립상태를 의미한다.

도 3 내지 도 5에 도시된 실시예에서는 한쌍의 해머비트(20)가 선도관(10)의 중심을 축으로 대칭으로 배치되어 있으나, 3개 이상의 해머비트(20)가 평면상 선도관(10)의 중심을 축으로 방사상(放射狀)으로 배치될 수도 있다.

또한, 본 발명의 해머비트(20)는 전도상태 및 기립상태로 회동될 뿐 아니라, 후술할 도 6 내지 도 8에서와 같이, 전도상태에서 해머비트(20)가 수평방향으로 이동할 수도 있는데, 이러한 본 발명 해머비트(20)의 수평이동 및 회동은 해머비트(20) 본체 외주면에 형성된 전방유도봉(31) 및 후방유도봉(32)과, 선도관(10) 하부 지지판(11)에 절개된 수평유도홈(15) 및 호형유도홈(16)과, 해머비트(20) 후단부에 연결된 구동실린더(40)의 유기적인 결합구조에 의하여 달성되는 것으로 그 구조 및 작동 원리를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5에서와 같이, 선도관(10)에 장착되는 해머비트(20)의 본체 측면에는 전방유도봉(31) 및 후방유도봉(32)이 돌출 형성된다.

도시된 실시예에서 적용된 해머비트(20)는 암질 지반 굴착에 사용되는 전형적인 해머비트(20)로서 원통형의 본체를 가지며, 이 경우 전방유도봉(31) 및 후방유도봉(32)은 해머비트(20) 본체 외주면에 각각 돌출 형성되고, 각각 한쌍의 전방유도봉(31) 및 후방유도봉(32)이 해머비트(20) 본체의 중심을 축으로 대칭을 이루면서 해머비트(20) 양측으로 돌출된다.

도 5 및 도 6에서와 같이, 선도관(10)의 하부에는 수직으로 하방 돌출된 벽체인 지지판(11)이 형성되는데, 도 5에 도시된 바와 같이, 선도관(10)의 하단부를 횡단하는 통로가 형성되고 이 통로의 양 측벽으로서 지지판(11)이 형성되며, 통로 양측의 지지판(11) 사이에 해머비트(20)가 설치되는 구조를 가진다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 지지판(11)에는 수평방향으로 절개된 수평유도홈(15) 및 수평유도홈(15)과 하단이 연결되고 호형(弧形)으로 절개된 호형유도홈(16)이 형성되는데, 이들 수평유도홈(15) 및 호형유도홈(16)의 절개폭은 해머비트(20)의 전방유도봉(31) 및 후방유도봉(32)의 직경과 일치하도록 형성된다.

즉, 수평유도홈(15) 및 호형유도홈(16)의 절개폭, 전방유도봉(31) 및 후방유도봉(32)의 직경이 모두 동일하게 구성되는 것이며, 도 5에서와 같이, 해머비트(20)가 수평으로 전도된 상태에서 상기 해머비트(20)의 전방유도봉(31) 및 후방유도봉(32)이 수평유도홈(15)에 결합된다.

수평유도홈(15)은 해머비트(20)의 전방유도봉(31) 및 후방유도봉(32)간 거리보다 길게 절개되어야 하며, 수평유도홈(15)의 길이와 전방유도봉(31)과 후방유도봉(32)간 거리의 차가 후술할 전도상태 해머비트(20)의 수평이동 거리를 결정하게 된다.

호형유도홈(16)은 그 사전적 의미에서와 같이, 호형으로 절개된 홈으로서, 하단은 수평유도홈(15)에 연결되고 상단은 수평유도홈(15)의 외측 단과 수직선상에 위치하며, 호형유도홈(16)이 형성하는 호(弧)의 반경은 전방유도봉(31)과 후방유도봉(32)의 중심간 거리와 일치하도록 형성된다.

또한 도 5 및 도 6에서와 같이, 해머비트(20)의 후단에는 유체압실린더인 구동실린더(40)의 일단이 연결되고, 이 구동실린더(40)의 타단은 지지판(11) 상측의 선도관(10)에 연결되며, 구동실린더(40) 양단의 연결부는 모두 힌지(hinge) 상태로 연결된다.

구동실린더(40)는 유압실린더 등 유체압에 의하여 신축되는 장치로서, 도시된 실시예에서는 실린더 후단이 선도관(10) 내주면 상부에 힌지 연결되고, 피스톤의 선단은 해머비트(20) 후단에 힌지 연결되어, 구동실린더(40)가 신축됨에 따라 해머비트(20)가 전도상태에서 수평유도홈(15)을 따라 수평으로 이동하거나, 기립상태로 회동하게 된다.

이러한 해머비트(20)의 수평이동 및 회동은 전술한 바와 같이 지지판(11)에 형성된 수평유도홈(15) 및 호형유도홈(16)과 이들에 결합되는 해머비트(20)의 전방유도봉(31) 및 후방유도봉(32)의 유기적인 결합구조에 의하여 달성되는 것으로, 그 구체적인 거동이 도 7에 도시되어 있다.

우선 도 7의 좌단 도면에서 가상선으로 표시된 바와 같이, 해머비트(20)가 수평으로 전도된 상태에서 후방유도봉(32)이 수평유도홈(15)의 선도관(10) 중심측 단에 밀착된 상태는 해머비트(20)가 최대한 후퇴 즉, 해머비트(20)가 선도관(10) 내측으로 최대한 수납되어 굴착 직경이 최소화된 상태로서, 굴착공으로 선도관(10)을 투입하거나 굴착공에서 선도관(10)을 철수하는 상황에서 적용되며, 이때 구동실린더(40)는 최대한 신장된 상태로 가동된다.

이후, 도 7의 좌단 도면에서 실선으로 표시된 바와 같이, 구동실린더(40)를 수축시키면 수평유도홈(15)에 전방유도봉(31) 및 후방유도봉(32)이 결합된 상태에서 전도상태의 해머비트(20)가 선도관(10) 외측으로 수평이동하면서 굴착경이 확대되는데, 이때 해머비트(20)를 가동하여 굴착공의 공벽을 타격함으로써 굴착경을 용이하게 확대할 수 있다.

도 7의 중앙부 도면에서 가상선으로 표시된 상태는 전도상태 해머비트(20)가 선도관(10) 외측으로 최대한 이동한 상태로서, 전방유도봉(31)이 수평유도홈(15)의 외측단에 밀착됨과 동시에 후방유도봉(32)은 수평유도홈(15)과 호형유도홈(16)의 연결부에 도달하게 된다.

이후, 구동실린더(40)의 수축이 지속되면 도 7의 중앙부 도면에서 실선으로 표시된 바와 같이, 후방유도봉(32)이 호형유도홈(16)에 진입하면서 전방유도봉(31)을 축으로 해머비트(20)가 회전하게 되며, 동 도면의 우단 도면에서 실선으로 도시된 바와 같이, 후방유도봉(32)이 호형유도홈(16)의 상단에 도달하면 해머비트(20)는 더이상의 회동을 멈추고 기립상태를 유지하게 된다.

기립상태의 해머비트(20)는 전술한 과정을 역순으로 수행함으로써 다시 수평 전도상태로 회동된 후 후퇴될 수 있다.

도 8은 이러한 본 발명의 선도관(10)을 적용하여 굴착공을 확경하는 과정을 예시한 것으로, 도시된 바와 같이, 일단 암질 지반에 이르는 소구경 굴착공을 우선 천공한 후, 본 발명 선도관(10)이 연결된 굴진체를 굴착공에 투입하는데, 이때 암질 지반 상층의 토사층에서 공벽을 유지하기 위하여 케이싱(90)이 오거(auger) 등의 굴착장비와 동반 관입될 수도 있다.

소구경 굴착공에 대한 선도관(10) 투입시 선도관(10)에 장착된 해머비트(20)는 수평으로 전도되어 후퇴된 상태를 유지하게 되며, 확경 계획지점에 도달하면 전도상태 해머비트(20)를 측방으로 전진시키면서 굴착공 공벽을 타격하여 확경하게 된다.

전도상태 해머비트(20)가 완전히 전진하여 해당 지점의 확경이 일단 완료되면, 도 8의 우단 도면에서와 같이 해머비트(20)를 기립상태로 회동한 후 확경된 굴착공 하단을 타격 분쇄함으로써 확경된 상태로 수직 굴진을 진행하게 된다.

도 8에 도시되지는 않았으나, 굴착이 완료된 후 해머비트(20)를 전술한 과정의 역순으로 회동 및 후퇴시키면 선도관(10)의 철수시 굴착공 상부의 소구경 구간도 무리없이 통과할 수 있다.

한편, 도 9는 총 4개의 해머비트(20)가 평면상 90도 간격으로 방사상 등간격 배치된 실시예를 도시한 것으로서, 이와 같이, 현장 여건 및 선도관(10) 등 굴진체의 규모에 따라 해머비트(20)를 증감할 수도 있다.

또한, 도 10은 본 발명이 적용된 굴착직경 확장형 지반 천공 공법을 단계별로 도시한 것으로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 굴착직경 확장형 지반 천공 공법은 천공 대상 지반에 일단 소구경 굴착공을 천공하는 사전천공단계(S11)로 개시된다.

계획심도에 이르는 소구경 굴착공의 천공이 완료되면 굴착공에 본 발명의 선도관(10)을 투입하되 전도상태 해머비트(20)가 선도관(10)의 중심측으로 후퇴된 상태 즉, 선도관(10)의 직경이 축소된 상태로 투입하는 투입단계(S12)가 수행된다.

기 굴착된 소구경 굴착공을 따라 하강하던 선도관(10)이 확경 계획 지점 즉, 굴착공 직경의 확대 계획 지점에 도달하면 전도상태 해머비트(20)를 선도관(10) 외측으로 전진시키며 가동하여 굴착공 공벽을 타격하여 분쇄하는 확경단계(S21)가 수행된다.

확경이 완료되면 해머비트(20)를 기립상태로 회동하는 회동단계(S31)가 수행된 후, 해머비트(20)가 기립상태로 회동된 상태로 굴착공을 확공하면서 하방으로 굴진하는 굴진단계(S32)가 수행됨으로써, 직경이 확장된 굴착공이 천공된다.

이후 계획 심도까지 굴진 즉, 굴착공 직경 확장이 완료되면 해머비트(20)를 전도상태로 회동하고 전도된 해머비트(20)를 선도관(10) 중심측으로 후퇴시킴으로써, 선도관(20)의 직경을 축소한 상태에서 선도관(10)을 철수하는 철수단계(S40)가 수행됨으로써, 본 발명을 통한 굴착직경 확장형 지반 천공이 완료된다.

10 : 선도관
11 : 지지판
15 : 수평유도홈
16 : 호형유도홈
20 : 해머비트
25 : 비트헤드
31 : 전방유도봉
32 : 후방유도봉
40 : 구동실린더
90 : 케이싱
S11 : 사전천공단계
S12 : 투입단계
S21 : 확경단계
S31 : 회동단계
S32 : 굴진단계
S40 : 철수단계

Claims

다수의 해머비트(hammer bit)(20)가 굴진체 선도관(10)에 이동가능하도록 설치되고 해머비트(20)간 거리가 조절되어 굴착공의 직경이 조절되는 지반천공장치에 있어서,
해머비트(20)의 측면에는 전방유도봉(31) 및 후방유도봉(32)이 돌출 형성되고;
선도관(10)의 하부에는 수직으로 하방 돌출된 벽체인 지지판(11)이 형성되며;
지지판(11)에는 수평방향으로 절개된 수평유도홈(15) 및 수평유도홈(15)과 하단이 연결되고 호형(弧形)으로 절개된 호형유도홈(16)이 형성되고;
수평으로 전도된 상태에서 상기 해머비트(20)의 전방유도봉(31) 및 후방유도봉(32)은 수평유도홈(15)에 결합되며;
해머비트(20)의 후단에는 구동실린더(40)의 일단이 연결되고 구동실린더(40)의 타단은 지지판(11) 상측의 선도관(10)에 연결되어;
해머비트(20)의 전방유도봉(31) 및 후방유도봉(32)이 수평유도홈(15)에 결합된 상태에서 구동실린더(40)가 수축되면 해머비트(20)가 선도관(10) 외측으로 수평 이동하고, 전방유도봉(31) 및 후방유도봉(32)이 각각 수평유도홈(15)의 외측단 및 호형유도홈(16)의 연결부에 도달한 상태에서 구동실린더(40)가 계속 수축되면 후방유도봉(32)이 호형유도홈(16)에 진입하고 해머비트(20)가 전방유도봉(31)을 축으로 회전함을 특징으로 하는 회동식 굴착직경 조절형 지반천공장치.
청구항 1의 회동식 굴착직경 조절형 지반천공장치를 이용한 지반 천공 공법에 있어서,
천공 대상 지반에 소구경 굴착공을 천공하는 사전천공단계(S11)와;
소구경 굴착공에 선도관(10)을 투입하되 전도상태 해머비트(20)가 선도관(10)의 중심측으로 후퇴된 상태로 투입하는 투입단계(S12)와;
선도관(10)이 확경 계획 지점에 도달하면 전도상태 해머비트(20)를 선도관(10) 외측으로 전진시키며 가동하여 굴착공 공벽을 분쇄하는 확경단계(S21)와;
확경이 완료되면 해머비트(20)를 기립상태로 회동하는 회동단계(S31)와;
해머비트(20)가 기립상태로 회동된 상태로 굴착공을 확공하면서 굴진하는 굴진단계(S32)와;
계획 심도까지 굴진이 완료되면 해머비트(20)를 전도상태로 회동하고 전도된 해머비트(20)를 선도관(10) 중심측으로 후퇴시킨 후 선도관(10)을 철수하는 철수단계(S40)로 이루어짐을 특징으로 하는 회동식 굴착직경 조절형 지반천공장치를 이용한 굴착직경 확장형 지반 천공 공법.