KR101736140B1 - 디씨엠 장심도 저중심 지반굴착공법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 DCM 장심도 저중심 지반굴착공법 및 장치에 관한 것으로, 오거드라이브유닛과, 상기 오거드라이브유닛의 하측에 고정 설치되는 기어박스와, 상기 기어박스에 회전가능하게 설치된 채 중공부에 의해 상기 기어박스의 상,하면이 관통된 상태가 되도록 하는 복수의 메인축과, 상기 복수의 메인축 각각의 중공부 내면에 서로 마주하도록 대칭상으로 돌출 형성되는 복수의 돌출키와, 상기 기어박스의 하측에 위치하도록 복수단으로 연결 설치되는 복수의 연결로드와, 상기 복수의 연결로드의 상단에 연결 설치되며 상기 복수의 메인축 각각의 중공부 속으로 삽입 설치된 채 상기한 각 중공부를 통해 기어박스의 상방으로 연결 설치되는 복수의 신축로드와, 상기 복수의 연결로드 각각의 하단에 연결 설치되는 복수의 굴착로드와, 상기 복수의 신축로드 각각의 상단에 고정 설치된 채 외부로부터 공급되는 시멘트풀을 상기 신축로드와 연결로드 및 굴착로드 각각으로 공급하기 위한 복수의 시멘트풀 공급용 스위벨을 포함하여 구성되는 장심도 지반굴착공법에 있어서,
상기 복수의 신축로드 각각의 상단에는 시멘트풀 공급용 스위벨이 하나씩 설치되어 있는 복수의 공압 공급용 스위벨과, 상기 복수의 공압 공급용 스위벨 각각으로 공압을 공급하는 에어탱크 프레임과, 상기 에어탱크 프레임의 일측으로 돌출 형성된 채 외부로부터 공급되는 복수의 시멘트풀 공급호스 및 하나의 메인공압공급호스를 지지하기 위한 복수의 지지홀이 형성되어 있는 호스지지구를 구비하는 구성으로 외부로부터 공급되는 시멘트풀은 복수의 시멘트풀 공급호스를 통해 복수의 시멘트폴 스위벨 각각으로 공급함과 동시에 외부로부터 공급되는 공압은 하나의 메인공압공급호스를 통해 에어탱크 프레임으로 공급하며, 상기 에어탱크 프레임에 공급되는 공압은 복수의 보조공압공급호스를 통해 복수의 공압공급용 스위벨 각각으로 공급되도록 구성되어 있으며,
상기 복수의 신축로드의 하단과 복수의 연결로드의 상단 사이에는 링홈이 형성되어 있는 복수의 중간연결로드가 각각 하나씩 연결 설치되는 구성으로, 상기 오거드라이브유닛의 하강작동으로 지반을 굴착하는 복수의 굴착로드와 함께 복수의 연결로드가 지하에 일정깊이로 박히는 상태가 되면 상기 오거드라이브유닛을 상기 중간연결로드 상단에 연결된 복수의 신축로드 상측으로 상승이동시키고자 할 때에는 하부진지에 설치되어 있는 클램핑장치가 중간연결로드에 형성된 링홈을 붙잡아주도록 하여 상기 오거드라이브유닛을 안전하게 복수의 신축로드 상측으로 상승시킬 수 있도록 구성되어 있으며,
상기 복수의 연결로드 하단에 연결된 복수의 굴착로드 각각에는 상기 복수의 시멘트풀 공급용 스위벨을 통해 공급되는 시멘트풀을 복수의 굴착로드의 굴착작동에 의해 굴착되는 토사층으로 배출시키는 시멘트풀 배출구가 하나씩 형성되어 있고, 상기 복수의 굴착로드 각각의 하단에는 상기 복수의 공압공급용 스위벨을 통해 공급되는 공압을 상기한 시멘트풀 배출구와 반대방향으로 배출시키는 공압배출구가 하나씩 형성되어 있으며, 상기 공압배출구 각각에는 시멘트풀이나 토사의 유입을 차단하기 위한 복수의 체크밸브가 하나씩 설치되어 있도록 구성하는 수단으로, 지상에 수직상으로 고정 설치되는 리더의 수직길이보다 더 깊은 지하에서 굴착작동을 하는 복수의 굴착로드에 의해 굴착되는 토사층으로 시멘트풀과 함께 공압을 동시에 배출시켜서 시멘트풀이 굴착되는 토사층에 고르게 혼합되도록 하면서 굴착되는 토사 속으로 공압이 분포되도록 하여 토사하중에 의한 부하가 상기 복수의 굴착로드에 덜 걸리게 하여 상기 리더의 수직길이보다 더 깊은 장심도 깊이로 굴착할 수 있도록 하는 방법으로 연약지반을 개량할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

디씨엠 장심도 저중심 지반굴착공법 및 장치{Ground excavating method and capable of DCM deep excavation having low center of gravity}

본 발명은 DCM(Deep Cement Mixing) 장심도 저중심 지반굴착공법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연약지반을 개량하기 위해 지반을 굴착하기 위한 굴착로드의 총길이를 지상에 수직상으로 고정 설치되어 있는 리더의 수직길이보다 더 길게 형성하여 상기 리더의 수직길이보다 더 깊게 지반을 굴착할 수 있도록 함과 동시에 오거드라이브유닛을 리더의 중상부에 위치하도록 하여 지반굴착장치의 무게중심을 저중심으로 하여 리더의 안전성을 확보하여 장심도 깊이로 지반을 굴착할 수 있도록 하는 DCM 장심도 저중심 지반굴착공법과 장치에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반 개량공사 및 지중 물막이 연속 차수벽 구축공사를 시공할 때에는 지반을 굴착하면서 굴착되는 지층의 토사 속으로 시멘트풀을 주입하거나 또는 시멘트풀과 함께 급결제와 같은 약품 등을 주입하는 방법으로 연약지반을개량하거나 지하에 지중 물막이 연속 차수벽을 구축할 수 있도록 구성되어 있다.

그 일례로서, 본 발명의 출원인에 의해 제안된 특허 제10-1125140호 및 특허 제10-1170656호 등의 선행기술이 발명된 바 있다.

상기한 특허 제10-1125140호 발명은 오거드라이브유닛으로부터 동력을 전달받는 기어박스의 저부에 수직상으로 연결되어 회전하도록 설치되어 굴착로드를 배부로드, 외부로드, 공급관 등 3종류의 구성요소가 하나의 구성으로 결합되어 있으며, 또한 신축조절이 가능한 구조로 구성되어 있다.

즉, 상기한 외부로드 속에 내부로드가 출몰가능하게 삽입되어 있으며, 상기한 내부로드 속에는 공급관이 삽입되는 구조로 구성되어 상기한 내부로드는 기어박스의 저부에 연결된 굴착로드에 직접 연결되어 있으며, 상기한 외부로드는 내부로드에서 신축조절되도록 구성되오 있으며, 상기한 공급관은 외부로드와 함께 내부로드에서 신축조절되는 구조로 되어 있는데, 이러한 신축조절구조는 상기 내부로드의 하측 외부에 가동접속돌기 대칭상으로 돌출되어 있고 상기 외부로드의 내측 내부에는 상기 내부로드의 가동접속돌기가 출입하는 것을 허용하는 상,하부 수용공간이 서로 마주하도록 대칭상으로 형성되어 있으며, 상기 상,하부 수용공간 각각의 전방에는 상기 내부로드가 수용공간으로 출입하는 것을 허용하는 출입통로와 상기 상,하부 수용공간 각각의 상,하측에는 내부로드의 가동접속돌기가 이탈하지 못하도록 하는 상,하측 이탈방지돌기가 형성되어 있는 구조로 구성되어 있다.

그러나, 상기와 같이 구성된 신축조절구조는 내부로드의 가동접속돌기가 외부로드의 내측에 형성된 상,하부 수용공간에 삽입되어 있을 때에는 상,하측 이탈방지돌기에 의해 내부로드의 가동접속돌기가 걸림된 상태이므로 외부로드가 내부로드에 결속된 상태를 유지할 수 있게 되지만, 만약 상기 외부로드가 무단으로 일정각도로 회전하게 될 경우가 발생되면 내부로드의 가동접속돌기가 외부로드에 형성된 상,하부측 수용공간에서 빠져나오게 되므로 상기 상,하부 수용공간의 전방측에서 형성된 출입통로에 위치하게 되기 때문에 외부로드가 내부로드에서 분리되면서 상기 내부로드의 밑으로 떨어지게 되는 위험이 발생될 수 있으며, 이러한 위험은 외부로드 자체가 중량체인 관계로 대형사고로 이어지게 된다는 것이 문제점으로 지적되고 있다.

또한 상기한 특허 제10-1170656호 발명은 오거드라이브유닛의 하단에 연결 설치된 기어박스에 중공상으로 형성된 메인축의 중공부 내면에 키를 마주하게 대칭상으로 형성하는 한편, 상기 메인축의 중공부 속으로 삽입 설치되는 상,하부 신축로드 각각에는 상,하측 키홈이 키안내통로를 형성하는 구성으로, 상기 기어박스의 하측으로 연결 설치되는 굴착로드의 길이를 신축조절할 수 있도록 구성되어 있다.

그러나 상기한 선행발명 역시 하부 신축로드에 형성된 하측 키홈에는 키어박스의 메인축 중공부 내면에 대칭상으로 돌출된 키를 수용할 수 있는 공간과 출입통로는 형성되어 있지만 굴착로드의 인발작동시 메인축이 무단으로 회전하는 것을 제어하는 안전장치는 구비되어 있지 않기 때문에 굴착로드 인발작업시 작업자의 부주위로 인한 실수에 의해 오거드라이브유닛을 잘못 작동시켜서 굴착로드를 역회전시키게 될 경우에는 기어박스의 메인축에 삽입 설치되어 있는 하측 신축로드가 밑으로 떨어지게 되는 사고가 발생될 수 있으며, 이러한 사고는 상,하측 신축로드 자체가 중량물인 관계로 대형사고로 이어질 수 있다는 것이 문제점으로 지적되고 있으며, 이로한 문제는 연약지반을 개량하는 공사현장에서 종종 발생되고 있는 실정이다.

또한 상기한 선행기술들은 중량물인 오거드라이브유닛이 리더의 상단 높이에 위치하여 지반굴착작동을 개시하도록 구성되어 있으므로 리더가 전도될 위험이 항시 뒤따르고 있다는 점도 문제점으로 지적되고 있다.

특허 제10-1170656호(2012. 08. 02. 공고)

특허 제10-1125140호(2012. 03. 19. 공고)

특허 제10-1219377호(2013. 01. 10. 공고)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나고 있는 제반 문제를 해결하기 위하여 제안된 것으로, 지반굴착장치의 오거드라이브유닛을 리더의 상단보다 낮은 중상부 위치에 설치한 상태에서 굴착작동을 개시할 수 있도록 함으로써 상기 리더에 걸리는 무게중심을 낮추어 리더의 안전성을 확보하고 굴착작동을 하도록 구성되어 있으며, 상기 오거드라이브유닛의 하단에 장착되는 기어박스에 형성된 복수의 메인축 각각에 상,하 승강작동이 가능하게 삽입 설치되어 상기 기어박스의 하측에 다단으로 연결 설치된 연결로드의 상단에 연결되는 신축로드의 길이를 신축조절하는 방법으로, 현재사용되고 있는 대형의 크레인과 이에 고정 설치되는 리더의 수직길이보다 더 길게 형성되도록 상기 신축로드를 상향으로 신장조절하여 설치하게 되더라도 상기한 대형의 크레인에 설치된 리더가 넘어지지 않고 안정적으로 설치된 상태를 유지할 수 있도록 하기 위하여 상기 리더의 상방으로 연장 설치되는 신축로드에 걸리게 되는 중량을 최대한으로 줄여줄 수 있도록 구성되어 있으며, 또한 상기 리더의 상방으로 연장 설치되는 신축로드가 흔들리지 않고 회전작동할 수 있도록 하기 위하여 상기 신축로드를 상,하로 승강작동이 가능하도록 지지하는 오거드라이브유닛의 상부에는 상기 신축로드가 떨지 않고 회전하게 하는 흔들림방지롤러가 형성되어 있으며, 또한 상기한 리더의 하측부분에 고정 설치되는 하부진지에는 상기 신축로드의 하단과 연결로드의 상단 사이를 연결하는 중간연결로드를 붙잡아주는 클램핑장치를 장착하는 구성으로 상기 오거드라이브유닛의 하강작동으로 연결로드를 지하에 일정깊이로 하강작동시킨 후 오거드라이브유닛을 중간연결로드의 상단에 연결된 신축로드의 상측으로 상승작동시키고자 할 때에는 상기 클램핑장치가 중간연결로드를 붙잡아주도록 함으로써 상기 오거드라이브유닛을 상기 신축로드의 상측으로 안전하게 상승이동시킬 수 있도록 구성되어 있으며, 또한 상기 굴착로드의 최하단에 연결되는 굴착로드에는 연약지반을 개량하기 위한 시멘트풀과 공압을 동시에 굴착되는 토사 속으로 배출시키는 구성으로 상기 굴착로드의 회전작동으로 굴착되는 토사층에 공압이 고르게 분포될 수 있도록 하여 굴착로드에 의해 굴착되는 토사층에 작용하게 되는 토압이 약화되도록 함으로써 상기 굴착로드를 기존의 오거드라이브유닛에 장착되는 모터의 출력으로도 회전작동시킬 수 있도록 하여 연약지반을 개량하거나 또는 지중 물막이 연속차수벽을 구축하기 위한 지반굴착공사에 기존에 사용하고 있는 대형 크레인과 리더를 이용하여 상기 리더의 수직길이보다 더 깊게 지반을 굴착할 수 있도록 하는 DCM 장심도 저중심 지반굴착공법 및 장치를 제공하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 추구하기 위한 수단으로서,

본 발명의 DCM 장심도 저중심 지반굴착공법은,

오거드라이브유닛과, 상기 오거드라이브유닛의 하측에 고정 설치되는 기어박스와, 상기 기어박스에 회전가능하게 설치된 채 중공부에 의해 상기 기어박스의 상,하면이 관통된 상태가 되도록 하는 복수의 메인축과, 상기 복수의 메인축 각각의 중공부 내면에 서로 마주하도록 대칭상으로 돌출 형성되는 복수의 돌출키와, 상기 기어박스의 하측에 위치하도록 복수단으로 연결 설치되는 복수의 연결로드와, 상기 복수의 연결로드의 상단에 연결 설치되며 상기 복수의 메인축 각각의 중공부 속으로 삽입 설치된 채 상기한 각 중공부를 통해 기어박스의 상방으로 연결 설치되는 복수의 신축로드와, 상기 복수의 연결로드 각각의 하단에 연결 설치되는 복수의 교반로드 및 굴착로드와, 상기 복수의 신축로드 각각의 상단에 고정 설치된 채 외부로부터 공급되는 시멘트풀을 상기 신축로드와 연결로드 및 교반로드와 굴착로드 각각으로 공급하기 위한 복수의 시멘트풀 공급용 스위벨을 포함하여 구성되는 장심도 지반굴착공법에 있어서,

상기 복수의 신축로드 각각의 상단에는 시멘트풀 공급용 스위벨이 하나씩 설치되어 있는 복수의 공압 공급용 스위벨과, 상기 복수의 공압 공급용 스위벨 각각으로 공압을 공급하는 에어탱크 프레임과, 상기 에어탱크 프레임의 일측으로 돌출 형성된 채 외부로부터 공급되는 복수의 시멘트풀 공급호스 및 하나의 메인공압공급호스를 지지하기 위한 복수의 지지홀이 형성되어 있는 호스지지구를 구비하는 구성으로 외부로부터 공급되는 시멘트풀은 복수의 시멘트풀 공급호스를 통해 복수의 시멘트폴 스위벨 각각으로 공급함과 동시에 외부로부터 공급되는 공압은 하나의 메인공압공급호스를 통해 에어탱크 프레임으로 공급하며, 상기 에어탱크 프레임에 공급되는 공압은 복수의 보조공압공급호스를 통해 복수의 공압공급용 스위벨 각각으로 공급되도록 구성되어 있으며,

상기 복수의 신축로드의 하단과 복수의 연결로드의 상단 사이에는 링홈이 형성되어 있는 복수의 중간연결로드가 각각 하나씩 연결 설치되는 구성으로, 상기 오거드라이브유닛의 하강작동으로 지반을 굴착하는 복수의 교반로드 및 굴착로드와 함께 복수의 연결로드가 지하에 일정깊이로 박히는 상태가 되면 상기 오거드라이브유닛을 상기 중간연결로드 상단에 연결된 복수의 신축로드 하측부분으로 상승이동시키고자 할 때에는 하부진지에 설치되어 있는 클램핑장치가 중간연결로드에 형성된 링홈을 붙잡아주도록 하여 상기 오거드라이브유닛을 안전하게 복수의 신축로드 하측부분으로 상승시킬 수 있도록 구성되어 있으며,

상기 복수의 연결로드 하단에 연결되는 복수의 굴착로드 각각에는 상기 복수의 시멘트풀 공급용 스위벨을 통해 공급되는 시멘트풀을 복수의 굴착로드의 굴착작동에 의해 굴착되는 토사층으로 배출시키는 시멘트풀 배출구가 하나씩 형성되어 있고, 상기 복수의 굴착로드 각각의 하단에는 상기 복수의 공압공급용 스위벨을 통해 공급되는 공압을 상기한 시멘트풀 배출구와 반대방향으로 배출시키는 공압배출구가 하나씩 형성되어 있으며, 상기 공압배출구 각각에는 시멘트풀이나 토사의 유입을 차단하기 위한 복수의 체크밸브가 하나씩 설치되어 있도록 구성하는 수단으로, 지상에 수직상으로 고정 설치되는 리더의 중상부 위치에 상기 오거드라이브를 설치하여 굴착작동을 하도록 하여 오거드라이브유닛에 의한 지반굴착장치의 무게 중심이 낮아지도록 한 상태에서 상기 리더의 수직길이보다 더 깊은 지하에서 굴착작동을 하는 복수의 굴착로드에 의해 굴착되는 토사층으로 시멘트풀과 함께 공압을 동시에 배출시켜서 시멘트풀이 굴착되는 토사층에 고르게 혼합되도록 하면서 굴착되는 토사 속으로 공압이 분포되도록 하여 토사하중에 의한 부하가 상기 복수의 굴착로드에 덜 걸리게 하여 상기 리더의 수직길이보다 더 깊은 장심도 깊이로 굴착할 수 있도록 하는 방법으로 연약지반을 개량할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 DCM 장심도 저중심 지반굴착장치는,

오거드라이브유닛과, 상기 오거드라이브유닛의 하측에 고정 설치되는 기어박스와, 상기 기어박스의 내부에 회전가능하게 설치된 채 중공부에 의해 상기 기어박스의 상,하면이 관통된 상태가 되도록 하는 복수의 메인축과, 상기 복수의 메인축 각각의 중공부에 서로 마주하도록 대칭상으로 돌출 형성되는 복수의 돌출키와, 상기 기어박스의 하측에 위치하도록 복수단으로 연결 설치되는 복수의 연결로드와, 상기 복수의 연결로드의 상단에 연결 설치되며 상기 복수의 메인축 각각의 중공부 속으로 삽입 설치된 채 상기한 각 중공부를 통해 기어박스의 상방으로 연결 설치되는 복수의 신축로드와, 상기 복수의 연결로드 각각의 하단에 연결 설치되는 복수의 교반로드 및 굴착로드와, 상기 복수의 신축로드 각각의 상단에 고정 설치된 채 외부로부터 공급되는 시멘트풀을 상기 신축로드와 연결로드 및 교반로드와 굴착로드 각각으로 공급하기 위한 복수의 시멘트풀 공급용 스위벨을 포함하는 구성으로 된 장심도 지반굴착장치에 있어서,

상기 복수의 신축로드 각각은 상측로드, 중간로드 및 하측로드 3등분으로 분할 형성되며, 상기 상측로드 각각의 상단에는 시멘트풀 공급용 스위벨이 하나씩 연결 설치되어 있는 복수의 공압공급용 스위벨이 형성되어 있으며,

상기 복수의 공압공급용 스위벨 각각은 ㄷ자형으로 형성되는 에어탱크 프레임이 연결 형성되어 있으며,

상기 에어탱크 프레임의 일측에는 외부로부터 공급되는 시멘트풀 및 공압을 공급하기 위한 복수의 시멘트풀 공급호스 및 하나의 메인공압공급호스가 연결되는 복수의 시멘트풀 공급호스 지지홀 및 하나의 공압공급호스 지지홀이 형성되어 있는 호스지지구가 돌출 형성되어 있으며,

상기 복수의 신축로드 각각의 하측로드 하단과 상기 기어박스의 하측에 위치하는 복수의 연결로드 각각의 상단 사이에는 링홈이 형성되어 있는 복수의 중간연결로드가 연결 형성되어 있으며,

상기 리더의 하측에 고정 설치되는 하부진지에는 복수의 연결로드 및 복수의 신축로드들이 상,하로 승강이동이 가능하도록 지지하는 복수의 안내원통이 형성되어 있으며, 상기 하부진지의 상면으로 돌출된 중심축에는 외주를 회전가능하게 감싸도록 설치되는 회전원통과, 상기 회전원통의 외주에 일정각도로 돌출 형성되는 복수의 클램프와, 상기 회전원통의 일측으로 돌출 형성된 브라켓과, 상기 하부진지의 상면에 고정 설치된 상태에서 상기 브라켓을 일정각도로 회전시키는 회전용 유압실린더로 구성되는 클램핑장치가 형성되어 있으며,

상기 복수의 연결로드 하단 각각에 연결된 교반로드에 연결되는 복수의 굴착로드에는 상기 복수의 시멘트풀 공급용 스위벨을 통해 공급되는 시멘트풀을 굴착되는 토사 속으로 배출시키는 복수의 시멘트풀 배출구와 상기 복수의 시멘트풀 배출구 각각에 대하여 대칭하는 반대방향으로 공압을 배출시키는 복수의 공압배출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어탱크 프레임은 외부로부터 공급되는 공압을 공급하는 하나의 메인공압공급호스가 연결되는 중심부와, 상기 중심부의 양측에는 내부가 서로 통하도록 연결되는 양측 연결부에 의하여 ㄷ자형으로 형성되어 있으며, 상기 양측 연결부 각각에는 복수의 공압공급용 스위벨 각각으로부터 공압을 공급하기 위한 복수의 보조공압공급호스가 연결 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 신축로드 각각의 하측로드에 형성되는 안전커플링에는 키수용홈의 상측부분과 키안내통로 사이에 메인축의 중공부 내면에 서로 마주하게 돌출 형성되어 있는 돌출키의 회전을 제어하는 회전제어돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수의 공압배출구에는 공압이 배출될 때에는 개방되고 공압이 배출되지 않을 때에는 폐쇄되는 체크밸브가 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 지상에 건설되는 고층건축물이 날로 고층화하는 관계로 연약지반을 더 깊게 개량하여야 하는 추세에 맞추어 지상에 고정 설치되는 리더의 수직길이보다 더 깊은 깊이로 굴착하면서 연약지반을 개량할 수 있도록 하였으며, 또한 기존에 사용하고 있는 크레인과 리더를 이용하여 상기 리더의 수직길이보다 더 깊은 깊이로 지반을 굴착할 수 있도록 하기 위하여 기어박스의 하측에 위치하도록 연결 설치되는 복수의 연결로드의 각 상단에 연결되는 복수의 신축로드들이 오거드라이브유닛의 상방으로 돌출하도록 연결하였으며, 상기 오거드라이브유닛은 리더의 중상부 위치에 설치된 상태에서 굴착작동개시하도록 함으로써 오거드라이브유닛에 의해 리더에 걸리는 무게 중심이 낮아지도록 한 상태에서 상기 오거드라이브유닛을 상기 리더의 하측에 고정 설치된 하부진지의 상방까지 하강시켜서 지반을 일정깊이로 굴착하도록 한 다음 상기 오거드라이브유닛을 복수의 신축로드의 상측으로 상승시키고자 할 때에는 상기 하부진지에 설치되어 있는 클램핑장치로 중간연결로드를 고정시키고 상기 오거드라이브유닛을 안전하게 상승작동시킬 수 있도록 하였으며, 상기 복수의 굴착로드로 지반을 굴착할 때에는 각 굴착로드에 서로 대칭상으로 형성되어 있는 시멘트풀 배출구와 공압 배출구 각각에서 서로 반대방향으로 시멘트풀과 공압을 배출시키게 되며, 상기 시멘트풀 배출구에서 배출되는 시멘트풀은 공압 배출구에서 배출되는 공압에 의하여 굴착되는 토사와 고르게 혼합되는 한편, 상기 공압 배출구에 배출되는 공압은 굴착되는 토사 속으로 분포되면서 토사를 들뜨게 하는 작용으로 복수의 교반로드 및 굴착로드들의 회전작동에 대하여 토사의 저항이 덜 작용케 함으로써 상기 복수의 교반로드 및 굴착로드들의 회전작동에 부하가 많이 걸리지 않도록 하는 효과가 나타나도록 하였으므로 기존의 크레인을 사용하게 되더라도 리더의 수직길이보다 더 깊은 깊이로 연약지반을 굴착하여 개량할 수 있도록 하는 작용효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 지반굴착장치에 설치된 굴착로드가 지반을 굴착하기 전 상태를 나타낸 측면도
도 2는 본 발명의 지반굴착장치에 설치된 굴착로드가 지반에 일정깊이로 굴착하였을 때 오거드라이브유닛이 하강한 상태를 나타낸 측면도
도 3은 본 발명의 지반굴착장치에 설치된 굴착로드가 리더의 수직길이보다 더 깊은 깊이로 지반을 굴착하였을 때 오거드라이브유닛의 하강상태 측면도
도 4는 본 발명의 지반굴착장치의 오거드라이브유닛의 일부를 단면한 상태의 측면도
도 5는 도 4의 A-A선 단면도
도 6은 본 발명의 지반굴착장치의 상부진지 평면도
도 7은 본 발명의 지반굴착장치의 중간진지 측면도
도 8은 본 발명의 지반굴착장치의 하부진지 평면도로서 클램핑장치가 중간연결로드를 붙잡았을 때의 작동상태도
도 9는 본 발명의 지반굴착장치의 하부진지 평면도로서 클램핑장치가 중간연결로드를 놓았을 때의 작동상태도
도 10은 본 발명의 지반굴착장치의 하부진지의 일부 단면한 상태의 측면도
도 11은 본 발명의 지반굴착장치의 굴착로드 상단과 신축로드 하단 사이에 연결되는 중간연결로드의 일부를 단면한 상태의 측면도
도 12는 본 발명의 지반굴착장치의 신축로드 분리상태도
도 13은 본 발명의 신축로드에 장착된 안전커플링의 정면도
도 14는 본 발명의 신축로드의 상측로드 및 중간로드의 단면도
도 15는 본 발명의 굴착로드가 지반을 굴착하는 상태를 나타낸 평면도
도 16은 본 발명의 굴착로드 정면도
도 17은 도 16의 B-B선 단면도
도 18은 본 발명의 신축로드의 상단에 설치된 에어탱크 프레임의 평면도
도 19는 도 18의 C-C선 방향에서 본 도면으로서 신축로드 상단에 설치된 공압공급용 스위벨과 에어탱크 프레임의 일부를 단면한 측면도

본 발명에 의한 장심도 지반굴착공법과 장치에 대한 구체적인 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도면부호 1은 지반굴착장치를 나타내는 것으로, 상기 지반굴착장치(1)는 지상에 자주식으로 이동하는 크레인(11)과 상기 크레인의 전방에 수직상으로 고정 설치되는 리더(12)와 상기 리더를 따라 상,하로 승강이동하는 오거드라이브유닛(13)과, 상기 오거드라이브유닛의 하단에 설치되는 기어박스(14)로 구성되어 있다.

상기 리더(12)의 상단에는 오거드라이브유닛(13)을 상,하로 승강이동시키는 와이어 케이블이 연결되는 톱시브 등이 회전가능하게 설치되는 톱시브 프레임(15)이 형성되어 있다.

또한 상기 지반굴착장치(1)의 오거드라이브유닛(13)에는 좌,우 양측에 두 대의 모터(16)가 설치되어 있으며, 상기 모터(16)에는 모터의 회전동력을 일정속도로 감속시키는 유성기어감속기(도시생략)가 각각 설치되어 있다.(도 4 참조)

또한 상기 기어박스(14)에는 두 대의 모터(16)에 설치된 유성기어감속기의 출력단에는 모터의 회전 속도를 일정속도로 감속시킨 회전출력으로 회전하는 감속출력축(16a)(16b)이 회전가능하게 설치되어 있으며, 상기 감속출력축(16a)(16b) 각각에는 구동기어(2a)(2b)가 축착되어 있다.

상기 지반굴착장치(1)는 1축에서부터 다축의 굴착로드를 설치하여 지반굴착작동을 할 수 있지만 본 발명의 실시예에서는 4축의 굴착로드를 설치하여 지반을 굴착하는 것을 실시예로 하여 설명한다.

이를 위해, 상기 기어박스(14)에는 4축의 메인축(3a,3b,3c,3d)이 회전가능하게 설치되어 있으며, 상기 4축의 메인축 각각은 속이 빈 중공부(3)가 형성되어 있으며, 상기 메인축(3a,3b,3c,3d) 각각의 중공부(3) 내면 각각에는 서로 마주하는 상태로 돌출키(31)(32)가 돌출 형성되어 있으며, 또한 상기 메인축 각각의 외주에는 연동기어(33a,33b,33c,33d)가 하나씩 축착되어 있으며, 상기한 각 연동기어들은 구동기어(2a)(2b)로부터 회전동력을 전달받는 구조로 구성되어 있다.

즉, 상기 일측 구동기어(2a)에는 아이들기어(21)와 메인측(3a)에 축착된 연동기어(33a)가 함께 치합되어 있으며, 상기 타측 구동기어(2b)에는 아이들기어(22)와 메인측(3c)에 축착된 연동기어(33c)가 함께 치합되어 있다.

그리고 상기 아이들기어(21)(22)는 서로 치합되어 있으며, 상기 메인축(3b)에 축착되어 있는 연동기어(33c)는 아이들기어(21)에 치합되어 있으며, 상기 아이들기어(22)에는 메인축(3d)에 축착되어 있는 연동기어(33d)가 치합되어 있다.

한편, 상기 기어박스(14)에 회전가능하게 설치된 구동기어(2a)(2b) 각각은 도 5의 도시와 같이 서로 반대방향으로 회전하도록 구성되어 있다. 예를 들어, 일측 구동기어(2a)가 시계반대방향으로 회전하도록 구성되어 있을 경우에는 타측 구동기어(2b)는 시계방향으로 회전하도록 구성되는 것이다.

따라서 상기한 일측 구동기어(2a)가 반시계방향으로 회전하게 되면 상기 구동기어(2a)에 치합된 아이들기어(21)와 연동기어(33a)는 시계방향으로 회전하게 되며, 상기한 타측 구동기어(2b)가 시계방향으로 회전하게 되면 상기 구동기어(2b)에 치합되어 있는 아이들기어(22)와 연동기어(33c)는 반시계방향으로 회전하게 되며, 상기 아이들기어(21)에 치합되어 있는 연동기어(33b)는 반시계방향으로 회전하게 되고, 상기 아이들기어(22)에 치합되어 있는 연동기어(33d)는 시계방향으로 회전하게 된다.

또한 상기 기어박스(14) 일측에는 리더(12)에 평행하게 수직 설치되어 있는 안내봉(121)을 따라 상,하로 승강작동을 하는 슬라이더(141)가 부착되어 있으며, 상기 슬라이더(141)는 안내봉(121)의 설치간격에 따라 넓은 간격이나 좁은 간격으로 설치된다.(도 5 참조)

상기 지반굴착장치(1)에는 4축으로 구성되는 복수의 굴착로드(4)가 설치되는데, 상기 4축의 굴착로드(4) 각각의 상단에는 복수의 교반로드(4a)가 연결되며, 상기 복수의 교반로드(4a) 각각의 상단에는 복수단으로 구성되는 복수의 연결로드(5)가 연결되며, 상기 복수의 연결로드(5) 각각의 상단에는 1단으로 구성되는 복수의 중간연결로드(5a)가 연결되며, 상기 복수의 중간연결로드(5a) 각각의 상단에는 복수단으로 구성되는 복수의 신축로드(6)가 연결된다.

상기 복수의 중간연결로드(5a) 각각의 상단에 연결되는 복수의 신축로드(6)들은 상기 기어박스(14)에 설치된 4축의 메인축(3a,3b,3c,3d)으로부터 회전동력을 전달받을 수 있도록 구성됨과 동시에 메인축에 형성된 각각의 중공부(3)를 통해 상,하로 승강이동이 가능하게 설치되는 것이며, 상기 복수의 신축로드(6) 각각은 상측로드(6a)와, 중간로드(6b) 및 하측로드(6c)가 연결되는 구조로 구성되어 있으며, 또한 상기 복수의 신축로드(6)는 중간로드(6b)와 하측로드(6c) 부분만 상기 메인축(3a,3b,3c,3d) 각각의 중공부(3) 내측에서 상,하로 승강이동하는 구조로 구성되어 있다.

따라서 상기 복수의 신축로드(6)의 중간로드(6b)와 하측로드(6c) 각각의 외주에는 상기 중공부(3)의 내면에 서로 마주하게 돌출되어 있는 돌출키(31)(32)가 회전하게 될 때에는 걸림되어 각 메인축(3a,3b,3c,3d)과 같이 신축로드(6)가 회전하도록 구성되어 있으며, 이를 위해 상기 신축로드(6)에는 중공부(3)에 형성된 돌출키(31)(32)를 따라 상,하로 승강이동이 가능하도록 하는 복수의 키 승강안내홈(61)이 대칭으로 형성되어 있다.(도 14 참조)

또한 상기 복수의 신축로드(6) 각각을 구성하는 중간로드(6b), 하측로드(6c) 각각의 상,하단에는 상호 결합 및 분리되는 수조인트(63a)와 암조인트(63b)가 형성되어 있으며, 상기 복수의 신축로드(6)의 상측로드(6a) 상,하단 각각에는 암조인트(63b)가 각각 형셩되어 있다. 따라서 상기 상측로드(6a)의 하단에 형성되어 있는 암조인트(63b)에는 중간로드(6b)의 상단에 형성된 되는 수조인트(63a)가 삽입 연결되는 것이며, 상기 상측로드(6a)의 상단에 형성된 암조인트(63b)에는 후술하는 공압공급용 스위벨(64)의 수조인트(65)가 삽입 연결되는 것이다.

한편, 상기 복수의 신축로드(6)의 상측로드(6a), 중간로드(6b), 하측로드(6c) 각각을 연결하는 수조인트(63a)와 암조인트(63b) 각각은 기존과 마찬가지로 양측에 서로 어긋나도록 하나씩 형성되는 결합홈과 결합공에 한 쌍의 결합봉을 끼워주는 구성으로 연결시키는 구조로 구성될 수 있지만 본 발명과 같이 장심도의 깊이로 지반을 굴착하기 위해서는 수직상으로 연결되는 신축로드에서부터 굴착로드까지의 총 길이가 리더의 수직길이보다 길어지게 되므로 각 로드들의 암,수조인트를 결속시키기 위해 한 쌍의 결합봉을 사용할 경우에는 상기 한 쌍의 결합봉에 하중이 집중적으로 걸리게 되므로 결합봉이 끼이는 수조인트에 형성된 결합홈이 늘어나는 현상이 발생하게 되어 조인트에 장착된 패킹에 틈새가 생기게 되어 시멘트풀이나 급결제 등의 누수가 발생되는 등 조인트의 사용수명이 짧아지는 문제점이 나타나게 되므로 본 발명에서는 상기 굴착로드(4), 교반로드(4a), 연결로드(5), 중간연결로드(5a), 신축로드(6) 각각을 연결하는 수조인트(63a)와 암조인트(63b)를 두 쌍의 결합봉으로 결속시키도록 구성하여 누수의 현상을 방지하고 조인트의 사용수명을 연장시킬 수 있도록 함과 동시 각 로드들의 연결상태의 강도를 증강시켰으며, 이를 위해 도 12의 도시와 같이 복수의 신축로드(6)의 상측로드(6a), 중간로드(6b), 하측로드(6c) 각각의 수조인트(63a)와 암조인트(63b) 각각의 양측에 두 쌍의 결합봉으로 결속시킬 수 있도록 결합홈과 결합공(부호 생략)이 더블구조로 구성된 것을 사용하고 있으며, 또한 상기 연결로드(5) 및 교반로드(4a)를 연결하는 암,수조인트에도 두 쌍의 결합봉으로 결속하도록 구성된 것이 사용된다.

상기 복수의 신축로드(6) 각각의 상측로드(6a) 상단에는 복수의 공압공급용 스위벨(64)이 하나씩 연결되는데, 상기 복수의 공압공급용 스위벨(64) 각각의 하단에는 앞에서 설명한 있듯이 상측로드(6a) 상단에 형성된 암조인트(63b)에 삽입 연결되는 수조인트(65)가 형성되어 있다.(도 19 참조)

또한 상기 복수의 신축로드(6) 각각의 상측로드(6a)에는 공압이 저장되는 내부가 서로 연결되어 있는 에어탱크 프레임(66)이 장착되어 있으며, 상기 에어탱크 프레임(66)은 중앙부(66a)와 상기 중앙부(66a)의 양단에 서로 평행하도록 형성되는 양측 연결부(66b)(66c)가 ㄷ자형을 이루도록 형성되어 있다.(도 18 참조)

상기 에어탱크 프레임(66)의 중앙부(66a)와 양측 연결부(66b)(66c) 각각의 내부는 서로 연통하는 상태로 공압을 저장하도록 구성되어 있으며, 상기 에어탱크 프레임(66)의 일측에는 호스지지구(68)가 돌출 형성되어 있으며, 상기 호스지지구(68)에는 외부로부터 공급되는 복수의 시멘트풀 공급호스(도시생략)가 관통하도록 설치되는 복수의 시멘트풀 공급호스 지지홀(68a) 및 공압을 공급하는 메인공압공급호스(67)가 관통하도록 설치되는 하나의 공압호스 지지홀(68b)이 형성되어 있으며, 상기 에어탱크 프레임(66)의 양측 연결부(66b)(66c)에는 에어탱크 프레임 내부로 공급 저장되는 공압을 상기 복수의 신축로드(6) 각각의 상단에 설치되어 있는 복수의 공압공급용 스위벨(64) 각각으로 공압을 공급하기 위한 복수의 보조공압공급호스(69)가 연결 설치되어 있다.(도 18 참조)

따라서 상기 메인공압호스(67)를 통해 에어탱크 프레임(66)의 중앙부(66a)로 공급 저장되는 공압은 양측 연결부(66b)(66c) 각각에 연결되어 있는 복수의 보조공압호스(69)를 통해 복수의 공압공급용 스위벨로(64)로 공급되는 것이며, 상기 복수의 공압공급용 스위벨(64)을 통해 공급되는 공압은 복수의 신축로드(6), 중간연결로드(5a), 복수의 연결로드(5), 복수의 굴착로드(4) 각각에 형성되어 있는 공압통로(S)로 공급되는 것이다.

상기 복수의 공압공급용 스위벨(64) 각각의 상단에는 복수의 시멘트풀 공급용 스위벨(7)이 하나씩 연결 설치되어 있으며, 상기 복수의 공압공급용 스위벨(64) 각각의 내부에는 시멘트풀 공급용 스위벨(7)을 통해 공급되는 시멘트풀을 공급하는 시멘트풀 공급관(71)이 설치되어 있으며, 상기한 시멘트폴 공급관(71)은 신축로드(6), 중간연결로드(5a), 연결로드(5), 굴착로드(4) 각각의 내부에도 동일한 구조로 설치되어 있다. 따라서 상기 시멘트풀 공급용 스위벨(7)로 공급되는 시멘트풀은 시멘트풀 공급관(71)을 통해 지반을 실질적으로 굴착하는 복수의 굴착로드(4)까지 공급되어 굴착되는 토사층으로 배출되는 것이다.

그리고, 상기 복수의 신축로드(6)의 하측로드(6c) 하단에는 안전커플링(60)이 장착되어 있으며, 상기 안전커플링(60)에는 기어박스(14)에 설치되어 있는 복수의 메인측(3a,3b,3c,3d) 각각의 중공부(3) 내면에 서로 마주하게 돌출 형성된 복수의 돌출키(31)(32)를 수용하는 키수용홈(601)과, 상기 키수용홈(601)의 일측(도면상 우측) 상부로 개구되는 상태로 형성되는 키안내홈(602)과, 상기 키수용홈(601)의 타측(도면상 좌측) 상부가 막혀있는 상측부분(603)과, 상기 키안내홈(602)의 상단과 상측부분(603) 사이에 형성되어 각 메인축의 중공부(3)에 서로 마주하게 형성된 돌출키(31)(32)가 무단으로 회전하는 것을 제어하기 위한 회전제어돌기(604)가 형성되어 있으며, 상기와 같이 구성된 키수용홈(601), 키안내홈(602), 상측부분(603), 회전제어돌기(604)는 안전커플링(60)의 외주 양측에 대칭상으로 형성되어 있다.

그리고 상기 복수의 신축로드(6)의 상측로드(6a), 중간로드(6b), 하측로드(6c) 각각에 형성된 각 암조인트(63b)의 내부에는 공압통로(S)를 통해 공급되는 공압이 누설되지 않고 공급되게 하는 기밀패킹(도시 생략)이 장착되는 패킹설치홈(630)이 각각 형성되어 있다.

상기 중간연결로드(5a)의 하측에는 후술하는 하부진지(9c)의 클램핑장치(8)에 일정각도로 형성되어 있는 복수의 클램프(81)가 붙잡아주는 링홈(51)이 하나씩 형성되어 있으며, 상기 중간연결로드(5a)의 상단에는 복수의 신축로드(6) 각각의 하측로드(6c) 하단에 형성되어 있는 암조인트(62)에 연결되는 수조인트(52)가 형성되어 있으며, 상기 중간연결로드(5a)의 하단에는 복수의 연결로드(5) 상단에 형성된 수조인트(미도시)가 연결되는 암조인트(53)이 형성되어 있다.(도 11 참조)

한편, 상기 중간연결로드(5a)의 하측으로 연결되는 복수의 연결로드(5)는 기존에 사용하고 있는 연결로드의 구성과 대동소이하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

그리고 상기 복수의 연결로드(5) 하단에 연결되는 복수의 굴착로드(4) 각각은 도 16의 도시와 같이 연결로드(5)의 하단에 형성된 암조인트에 연결되는 수조인트(41)와, 상기 수조인트의 하측에 일정각도로 형성되는 복수의 굴착교반날개(42)와 지반을 굴착하는 복수의 굴착날개(43)와, 상기 굴착로드(4) 각각의 하측에서 굴착되는 토사층으로 시멘트풀을 배출시키는 시멘트풀 배출구(44)과, 상기 시멘트풀 배출구(44)와는 반대방향에 위치하도록 형성된 공압배출구(45)가 각각 형성되어 있으며, 상기 복수의 굴착로드(4) 각각의 하단에 하나씩 형성되어 있는 공압배출구(45) 각각에는 체크밸브(46)가 장설되어 있으며, 상기 체크밸브(46)는 공압이 배출될 때에는 개방되고 공압의 배출이 정지되는 즉시 공압배출구(46)를 차단하도록 구성되어 있다.

상기 지반굴착장치(1)에는 복수의 연결로드(5), 중간연결로드(5a) 및 복수의 신축로드(6) 각각의 승강작동을 안내하는 상부진지(9a)와 중간진지(9b) 및 하부진지(9c)가 형성되어 있으며, 상기 상부진지(9a)와 중간진지(9b)는 오거드라이브유닛(13)이 상,하로 승강작동함에 따라 리더(12)의 안내봉(121)을 따라 상,하로 이동하도록 구성되어 있으며, 상기 하부진지(9c)는 리더(12)의 하단에 고정된 상태로 설치되어 있다.

그리고 상기 상부진지(9a), 중간진지(9b) 및 하부지진지(9c) 각각에는 복수의 연결로드(5), 중간연결로드 및 복수의 신축로드(6) 각각의 외주를 감싸준 상태에서 상,하로의 승강작동을 안내하는 복수의 지지원통(91)이 각각 형성되어 있으며, 상기 하부진지(9c)의 상면에는 상향으로 돌출하는 중심축(92)을 회전가능하게 감싼 상태로 형성되는 회전원통(93)이 형성되어 있으며, 또한 상기 하부진지(9c)에는 앞에서 설명한 바 있듯이 클램핑장치(8)가 설치되어 있다.

상기 클램핑장치(8)는 하부진지(9c)의 상면 중심에 돌축 형성된 중심축(92)을 회전가능하게 감싸고 있는 회전원통(93)의 일측에서 수평상으로 돌출하는 브라켓(94)을 일정각도로 왕복회전시키기 위한 회전용 유압실린더(82)가 설치되어 있으며, 상기 회전용 유압실린더(82)는 브라켓(94)을 일정각도 회전시키는 작동으로 복수의 클램프(81)가 일정각도로 회전하면서 중간연결로드(5a)의 외주에 형성된 링홈(51)을 붙잡아주거나 놓아줄 수 있도록 구성되어 있다.

상기 복수의 클램프(81) 각각은 회전원통(93)과 같이 회전할 수 있도록 상기 회전원통(93)에서 돌출하는 구조로 형성되어 있으며, 상기 복수의 클램프(81) 각각의 자유단에는 중간연결로드(5a)에 형성된 링홈(51)의 외주와 같은 반원형 곡면으로 형성된 지지홈(83)이 형성되어 있다.

한편, 상기 오거드라이브유닛(13)의 상단에는 기어박스(14)에 회전가능하게 설치된 복수의 메인축(3a,3b,3c,3d)의 각 중공부(3)를 통해 상방으로 돌출하도록 연결되는 복수의 신축로드(6)들이 떨지 않고 회전할 수 있도록 하는 복수의 흔들림방지롤러(17)가 설치되어 있으며, 상기 복수의 흔들림방지롤러(17)들은 신축로드(6)들의 외주에 맞닿은 상태에서 상기 신축로드의 회전작동에 따라 함께 회전하도록 구성되어 있다. 따라서 상기 오거드라이브유닛(13)의 상방으로 높게 돌출된 복수의 신축로드(6)들 각각은 복수의 흔들림방지롤러(17)에 의해 떨지 않고 안정된 상태로 회전작동을 할 수 있게 되는 것이다.(도 4 참조)

이와 같이 구성된 본 발명으로 연약지반을 굴착하는 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 지반굴착장치(1)로 지반을 굴착하기 전에는 도 1의 도시와 같이 지상에 수직상태로 고정 설치되는 리더(12)의 상단보다는 낮은 상기 리더(12)의 중상부 위치의 일정높이에 상기 오거드라이브유닛(13)이 위치하도록 설치한 다음, 상기 복수의 굴착로드(4)들은 굴착하고자 하는 지반 바로 위에 위치하도록 하고, 상기 복수의 굴착로드(4)들의 각각의 상단에 교반로드(4a)를 연결하고, 이어서 상기 교반로드(4a)의 상단에 복수단으로 연결되는 복수의 연결로드(5)와 중간연결로드(5a)를 차례로 연결하는데, 상기 중간연결로드(5a)의 상단은 기어박스(14)의 하측에 위치하도록 설치하는 것이며, 상기 복수의 중간연결로드(5a)의 상단에 연결되는 복수의 신축로드(6) 각각은 상기 기어박스(14)에 설치되어 있는 복수의 메인축(3a,3b,3c,3d) 각각의 중공부(3)를 통해 기어박스(14) 상방으로 돌출하도록 연결 설치되는 것이다.

상기와 같이 기어박스(14)의 상방으로 돌출하도록 연결 설치되는 복수의 신축로드(6)들은 리더(12)의 수직길이보다 더 높은 길이(대략 15m 이상)로 높게 돌출하도록 설치되는 것이며, 이때 상기 복수의 신축로드(6)의 상측로드(6a) 상단에 연결 설치된 복수의 공압공급용 스위벨(64)을 연결하는 에어탱크 프레임(66)은 ㄷ자형으로 형성되어 있으므로 상기 에어탱크 프레임(66)은 리더(12)의 상단에 형성된 톱시브 프레임(15)에 걸리지 않고 상기 톱시브 프레임(15)보다 더 높게 위치하도록 설치할 수 있게 되며(도 19 참조), 또한 상기 에어텡크 프레임(66)이 하강하게 될 때에도 톱시브 프레임(15)에 걸리지 않고 자유롭게 이동할 수 있게 되는 것이다.

상기 복수의 신축로드(6)들을 승강이동이 가능하게 지지하는 상부진지(9a)는 리더(12)의 상단에 형성된 톱시브 프레임(15)의 하측에 위치하도록 설치되며, 중간진지(9b)는 오거드라이브유닛(13)의 하측에 승강이동이 가능하게 설치되고, 하부진지(9c)는 상기 리더(12)의 하단부분에 고정 설치된다.

상기 톱시브 프레임(15)의 상방에 위치하도록 높게 설치된 복수의 신축로드(6) 각각의 상측로드(6a)들 상단에 형성된 복수의 시멘트풀 공급용 스위벨(7) 및 복수의 공압 공급용 스위벨(64) 각각에 시멘트폴 및 공압을 공급하기 위한 호스들은 상기 복수의 공압공급용 스위벨(64)을 ㄷ자형으로 연결하는 에어탱크 프레임(66)의 일측 연결부(66b)에 돌출 형성된 호스지지구(68)를 통해 연결하게 된다.

예를 들어, 도면에 도시하지 아니한 시멘트풀 공급호스는 시멘트풀 공급용 스위벨(7)이 4개일 때에는 4개의 시멘트풀 공급호스가 지상에 설치된 시멘트풀 공급장치에서 인출되어 상기 호스지지구(68)에 형성된 4개의 시멘트풀 공급호스 지지홀(68a)을 통해 각 시멘트풀 공급용 스위벨(7)에 연결되는 것이며, 상기 에어탱크 프레임(66)에 공압을 공급하기 위한 공압공급호스는 지상에 설치된 공압공급장치에서 1개의 메인공압공급호스(67)만을 인출하여 상기 호스지지구(68)에 1개로 형성되어 있는 공압공급호스 지지홀(68b)을 통해 에어탱크 프레임(66)의 중앙부(66a)에 연결하는 것이며, 상기 에어탱크 프레임(66)의 중앙부(66a) 양단에 연결되어 있는 양측 연결부(66b)(66c)에 일단이 연결되는 복수의 보조공압공급호스(69) 각각의 타단은 복수의 공압공급용 스위벨(64) 각각에 연결되는 것이다.(도 19 참조)

상기와 같이 톱시브 프레임(15)보다 높은 위치에 형성되는 호스지지구(68)에는 공압을 공급하기 위한 메인공압공급호스(67) 1개만 설치하게 되므로 상기 호스지지구(68)에 걸리게 되는 하중을 최소화시킬 수 있게 하면서 상기 메인공압공호스(67)를 통해 에어탱크 프레임(66)의 중앙부(66a)에 공급 저장되는 공압을 양측 연결부(66b)(66c)를 통해 복수의 공압공급용 스위벨(64) 각각에 동일한 압력으로 공급하게 되는 것이다.

한편, 상기 기어박스(14)에 설치된 복수의 메인축(3a,3b,3c,3d) 각각의 중공부(3)의 내측에는 복수의 신축로드(6) 각각의 하측로드(6c) 하단에 형성된 안전커플링(60)의 양측에 형성된 복수의 키수용홈(601)에는 돌출키(31)(32)가 삽입된 상태가 되는데, 이때 상기 복수의 메인축들 중 시계방향으로 회전하게 되는 메인축(3a)(3d)의 중공부(3)에 위하는 안전커플링(60)의 키수용홈(601)에 삽입되는 돌출키(31)(32)는 도 13의 도시와 같이 상기한 키수용홈(601)의 상측부분(603)에 위치하도록 삽입되어 있는 반면에, 도면에 도시하지 않았지만 반시계방향으로 회전하게 되는 메인축(3b)(3c)의 중공부(3) 내측에 위치하는 신축로드(6)의 하측로드(6c) 하단에 형성되는 안전커플링(60)은 시계방향으로 회전하는 메인축(3a)(3d)의 중공부에 안전커플링과 대칭상으로 형성되어 있으므로 상기한 반시계방향으로 회전하는 메인축(3b)(3c)의 중공부(3)에 위치하게 되는 하측로드(6c)의 하단에 형성된 안전커플링(60)의 키수용홈(601)에 삽입되는 돌출키(31)(32) 역시 상측부분(603)에 삽입된 상태가 되는 것이다. 즉, 상기 복수의 메인축(3a,3b,3c,3d) 각각의 중공부(3) 내측에 삽입되는 상태로 위치하게 되는 복수의 신축로드(6) 각각의 하측로드(6c) 하단에 설치되는 안전커플링(60)들은 시계방향으로 회전하는 메인축(3a,3d)의 중공부(3) 내측에 위치하게 되는 것과 반시계방향으로 회전하는 메인축(3b,3c)의 중공부(3) 내측에 위치하게 되는 것은 서로 대칭으로 형성되어 있으므로 상기한 복수의 메인축들의 회전방향에 따라 중공부(3)에 형성된 돌출키(31)(32)는 같은 위치로 이동하게 되는 것이다.

따라서 상기 신축로드(6)의 회전작동에 따라 복수의 메인축의 각 중공부(3)에 대칭 형성된 돌출키(31)(32)가 상기한 안전커플링(60)의 키수용홈(601)에서 이동하게 되는 작동상태에 대해서는 도 13의 도시를 기준하여 설명하기로 한다.

상기와 같이 설치된 지반굴착장치(1)를 작동시켜서 지반을 굴착하고자 할 때에는 오거드라이브유닛(13)에 설치된 복수의 모터(16)로부터 회전동력을 전달받게 되는 일측 구동기어(2a)는 반시계방향으로, 타측 구동기어(2b)는 시계방향으로 회전하게 되며, 이에 따라 기어박스(14)에 형성되어 있는 복수의 메인축들 중 일측 메인축(3a,3d)은 시계방향으로 회전하게 되고, 타측 메인축(3b,3c)은 반시계방향으로 회전하면서 복수의 신축로드(6)들을 회전시키게 되는 것이며, 이에 따라 복수의 신축로드(6)의 하측에 연결되어 있는 복수의 굴착로드(4)들 각각은 도 15에 도시된 화살표 방향으로 회전하면서 지반을 굴착하게 되며, 상기 복수의 굴착로드(4)들이 지반을 굴착하는 상태에 따라 오거드라이브유닛(13)을 서서히 하강시키게 되는데, 이때 상기 복수의 굴착로드(4)가 지반을 파고들어갈 때에는 시멘트풀과 공압이 공급되는 상태이므로 각 굴착로드(4)에 서로 반대방향에 형성되어 있는 시멘트풀 배출구(44)와 공압배출구(45)에서 배출되는 시멘트풀은 굴착되는 토사와 혼합되는데, 이때 상기 공압배출구(45)에서 배출되는 공압이 굴착되는 토사층으로 침투하여 고르게 분포하게 되는 공압이 토사를 들뜨게 하므로 상기 시멘트풀 배출구(44)에서 배출되는 시멘트풀이 토사에 침투하여 잘 섞이게 되는 것이다.

상기와 같이 복수의 굴착로드(4)를 회전시키면서 오거드라이브유닛(13)을 하강시키는 작동으로 상기 복수의 굴착로드(4)가 지하에 일정깊이로 파고들어가 복수의 연결로드(5)들의 상단에 연결된 중간연결로드(5a)에 형성된 링홈(51)이 하부진지(9c)의 클램핑장치(8)에 형성된 복수의 클램프(81)와 일치하는 위치하게 될 때에는 상기 복수의 굴착로드(4)들은 지하에 일정깊이까지 굴착한 상태가 되므로 상기 복수의 굴착로드(4) 상측으로 연결되는 있는 복수의 연결로드(5)들의 상단부분만 도 2의 도시와 같이 지상에서 노출된 상태가 되는데, 이때에는 상기 오거드라이브유닛(13)의 하강작동을 일시 정지시킨 다음, 상기 클램핑장치(8)의 회전용 유압실린더(82)를 작동시켜 피스톤로드(부호 생략)를 출현작동시키게 되면 도 18의 도시와 같이 복수의 클램프(81)들이 반시계방향으로 회전하면서 각 자유단에 형성된 지지홈(83)이 하부진지(9c)에 형성된 복수의 지지원통(91) 내측에 위치하고 있는 중간연결로드(5a)의 링홈(51) 외주를 붙잡아주게 된다.

상기와 같이 복수의 클램프(81)가 복수의 중간연결로드(5a)에 형성된 각 링홈(51)을 붙잡게 되면, 이때 상기 오거드라이브유닛(13)을 안전하게 상승시킬 수 있게 되며, 따라서 상기 오거드라이브유닛(13)을 도 2의 도시와 같이 리더(12)의 중간높이 위치까지 하강된 신축로드(6)의 상단로드(6a)와 중간로드(6b)의 연결부위까지 상승시킨 다음, 다시 상기 오거드라이브유닛(13)의 모터(16)를 구동시켜서 복수의 신축로드(6)들을 회전작동시키면서 오거드라이브유닛(13)을 하강시키게 되면 지하의 일정깊이에 위치하고 있는 복수의 굴착로드(4)들이 회전하면서 굴착작동을 수행하게 되는데, 이와 같이 지하의 깊은 위치에서 굴착작동을 수행하는 복수의 굴착로드(4) 각각에 형성된 시멘트풀 배출구(44)와 공압배출구(45) 각각을 통해서 시멘트풀과 공압이 계속하여 배출되고 있으므로 상기 공압배출구(45)에서 배출되는 공압이 굴착되는 토사 속으로 침투하면서 토사를 들뜨게 함으로써 굴착작동을 수행하는 복수의 굴착로드(4)들은 토사의 저항을 덜 받게 되는 것이며, 이에 따라 도 3의 도시와 같이 상기 복수의 신축로드(6)의 상측로드(6a)와 중간로드(6b) 연결부위의 깊은 깊이까지 지반을 굴착할 수 있게 되며, 또한 상기 리더(12)의 수직길이보다 더 깊은 깊이로 지반을 굴착하는 복수의 굴착로드(4)를 회전작동시키는 모터(16)도 기존에 사용하고 있는 대형의 크레인에 장착되는 오거드라이브유닛(13)에 사용되는 모터를 이용할 수 있게 되더라도 지하의 깊은 깊이까지 굴착하는 복수의 굴착로드(4)들을 원활하게 회전작동시킬 수 있게 되므로 리더(12)의 수직길이보다 깊은 장심도 깊이까지 연약지반을 굴착하면서 개량공사를 진행할 수 있는 것이다.

그리고 본 발명의 지반굴착장치(1)는 복수의 신축로드(6)의 하측로드(6c) 하단부위에 연결 설치된 안전커플링(60)에는 복수의 메인축(3a,3b,3c,3d) 각각의 중공부(3) 내면에 마주하게 돌출된 돌출키(31)(32)가 무단으로 회전하게 되는 것을 방지하는 회전제어돌기(604)가 형성되어 있으므로 복수의 신축로드(6)의 인발작업 도중에 작업자의 실수로 복수의 신축로드(6)를 정해진 방향으로 회전시키지 않고 그 반대방향으로 회전시키지 못하도록 함으로써 안전하게 인발작업을 수행할 수 있도록 하는 것이다. 즉, 복수의 신축로드(6)의 인발작업시에는 도 13의 도시와 같이 복수의 메인축들 중공부(30에 마주하게 형성된 돌출키(31)932)가 인전커플링(60)의 키수용홈(601)의 상측부분(603)에 위치히도록 한 상태에서 신축로드(6)를 상향으로 상승시키는 방법으로 인발하게 되는데, 만약 신축로드(6)의 인발작업시 작업자의 부주의로 인해 둘출키(31)(32)가 키안내홈(602) 쪽으로 회전시키게 되는 실수가 발생하게 되더라도 상기 돌출키(31)(32)는 회전제어돌기(604)에 의해 키안내홈(602) 쪽으로 회전하지 못하게 되므로 돌출키(31)(32)가 카안내홈(602)으로 빠지게 되는 현상을 절대 발생되지 않게 되므로 복수의 신축로드(6)의 인발작업을 안전하게 수행할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 지반굴착장치에서 지상에 고정 설치되는 리더의 수직길이보다 더 깊은 깊이로 연약지반을 굴착하면서 개량할 수 있도록 하며, 또한 중량물인 오거드라이브유닛은 리더의 중상부 위치에 설치된 상태에서 지반을 굴착하도록 함으로써 상기 리더에 걸리는 무게중심이 저중심이 되도록 하며, 또한 연약지반의 깊은 깊이에서 토사층을 굴착하는 복수의 굴착로드의 공압배출구에서 배출되는 공압은 굴착되는 토사 속으로 고르게 침투하여 시멘트풀 배출구에서 배출되는 시멘트풀이 굴착되는 토사에 잘 섞이도록 하는 작용과 함께 굴착로드에 가해지는 토사의 저항을 약화시키는 작용으로 기존의 대형 크레인에 설치되는 오거드라이브유닛에 장착되는 모터의 용량으로도 장심도 깊이까지 굴착하는 굴착로드를 원활하게 회전작동시킬 수 있도록 하는 특징이 있는 것이다.

1 : 지반굴착장치 11 : 크레인
12 : 리더 13 : 오거드라이브유닛
14 : 기어박스 15 : 톱시브 프레임
16 : 모터 17 : 흔들림방지롤러
2a,2b : 구동기어 21,22 : 아이들기어
3a,3b,3c,3d : 메인축 3 : 중공부
31,32 : 돌출키 4 : 굴착로드
41 : 수조인트 42 : 굴착교반날개
43 : 굴착날개 44 : 시멘트풀 배출구
45 : 공압배출구 46 : 체크밸브
5 : 연결로드 5a : 중간연결로드
51 : 링홈 52 : 수조인트
53 : 암조인트 6 : 신축로드
6a : 상측로드 6b : 중간로드
6c : 하측로드 60 : 안전커플링
61 : 키승강안내홈 63a : 수조인트
63b : 암조인트 64 : 공압공급용 스위벨
65 : 수조인트 66 : 에어탱크 프레임
66a : 중앙부 66b : 연결부
67 : 메인공압공급호스 68 ; 호스지지구
68a : 시멘트풀 공급호스 지지홀
68b : 공압 공급호스 지지홀 69 : 보조공압공급호스
601 : 키수용홈 602 : 키안내홈
603 : 상측부분 604 : 회전제어돌기
630 : 패킹설치홈 7 : 시멘트풀 공급용 스위벨
71 : 시멘트풀 공급관 8 : 클램핑장치
81 : 클램프 82 : 회전용 유압실린더
83 : 지지홈 9a : 상부진지
9b : 중간진지 9c : 하부진지
91 : 지지원통 92 : 중심축
93 : 회전원통 94 : 브라켓

Claims (5)

1. 오거드라이브유닛과, 상기 오거드라이브유닛의 하측에 고정 설치되는 기어박스와, 상기 기어박스에 회전가능하게 설치된 채 중공부에 의해 상기 기어박스의 상,하면이 관통된 상태가 되도록 하는 복수의 메인축과, 상기 복수의 메인축 각각의 중공부 내면에 서로 마주하도록 대칭상으로 돌출 형성되는 복수의 돌출키와, 상기 기어박스의 하측에 위치하도록 복수단으로 연결 설치되는 복수의 연결로드와, 상기 복수의 연결로드의 상단에 연결 설치되며 상기 복수의 메인축 각각의 중공부 속으로 삽입 설치된 채 상기한 각 중공부를 통해 기어박스의 상방으로 연결 설치되는 복수의 신축로드와, 상기 복수의 연결로드 각각의 하단에 연결 설치되는 복수의 굴착로드와, 상기 복수의 신축로드 각각의 상단에 고정 설치된 채 외부로부터 공급되는 시멘트풀을 상기 신축로드와 연결로드 및 굴착로드 각각으로 공급하기 위한 복수의 시멘트풀 공급용 스위벨을 포함하여 구성되는 장심도 지반굴착공법에 있어서,
   상기 복수의 신축로드 각각의 상단에는 시멘트풀 공급용 스위벨이 하나씩 설치되어 있는 복수의 공압 공급용 스위벨과, 상기 복수의 공압 공급용 스위벨 각각으로 공압을 공급하는 에어탱크 프레임과, 상기 에어탱크 프레임의 일측으로 돌출 형성된 채 외부로부터 공급되는 복수의 시멘트풀 공급호스 및 하나의 메인공압공급호스를 지지하기 위한 복수의 지지홀이 형성되어 있는 호스지지구를 구비하는 구성으로 외부로부터 공급되는 시멘트풀은 복수의 시멘트풀 공급호스를 통해 복수의 시멘트폴 스위벨 각각으로 공급함과 동시에 외부로부터 공급되는 공압은 하나의 메인공압공급호스를 통해 에어탱크 프레임으로 공급하며, 상기 에어탱크 프레임에 공급되는 공압은 복수의 보조공압공급호스를 통해 복수의 공압공급용 스위벨 각각으로 공급되도록 구성되어 있으며,
   상기 복수의 신축로드의 하단과 복수의 연결로드의 상단 사이에는 링홈이 형성되어 있는 복수의 중간연결로드가 각각 하나씩 연결 설치되는 구성으로, 상기 오거드라이브유닛의 하강작동으로 지반을 굴착하는 복수의 굴착로드와 함께 복수의 연결로드가 지하에 일정깊이로 박히는 상태가 되면 상기 오거드라이브유닛을 상기 중간연결로드 상단에 연결된 복수의 신축로드 상측으로 상승이동시키고자 할 때에는 하부진지에 설치되어 있는 클램핑장치가 중간연결로드에 형성된 링홈을 붙잡아주도록 하여 상기 오거드라이브유닛을 안전하게 복수의 신축로드 상측으로 상승시킬 수 있도록 구성되어 있으며,
   상기 복수의 연결로드 하단에 연결된 복수의 굴착로드 각각에는 상기 복수의 시멘트풀 공급용 스위벨을 통해 공급되는 시멘트풀을 복수의 굴착로드의 굴착작동에 의해 굴착되는 토사층으로 배출시키는 시멘트풀 배출구가 하나씩 형성되어 있고, 상기 복수의 굴착로드 각각의 하단에는 상기 복수의 공압공급용 스위벨을 통해 공급되는 공압을 상기한 시멘트풀 배출구와 반대방향으로 배출시키는 공압배출구가 하나씩 형성되어 있으며, 상기 공압배출구 각각에는 시멘트풀이나 토사의 유입을 차단하기 위한 복수의 체크밸브가 하나씩 설치되어 있도록 구성하는 수단으로, 지상에 수직상으로 고정 설치되는 리더의 수직길이보다 더 깊은 지하에서 굴착작동을 하는 복수의 굴착로드에 의해 굴착되는 토사층으로 시멘트풀과 함께 공압을 동시에 배출시켜서 시멘트풀이 굴착되는 토사층에 고르게 혼합되도록 하면서 굴착되는 토사 속으로 공압이 분포되도록 하여 토사하중에 의한 부하가 상기 복수의 굴착로드에 덜 걸리게 하여 상기 리더의 수직길이보다 더 깊은 장심도 깊이로 굴착할 수 있도록 하는 방법으로 연약지반을 개량할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 DCM 장심도 저중심 지반굴착공법.
   
2. 오거드라이브유닛과, 상기 오거드라이브유닛의 하측에 고정 설치되는 기어박스와, 상기 기어박스의 내부에 회전가능하게 설치된 채 중공부에 의해 상기 기어박스의 상,하면이 관통된 상태가 되도록 하는 복수의 메인축과, 상기 복수의 메인축 각각의 중공부에 서로 마주하도록 대칭상으로 돌출 형성되는 복수의 돌출키와, 상기 기어박스의 하측에 위치하도록 복수단으로 연결 설치되는 복수의 연결로드와, 상기 복수의 연결로드의 상단에 연결 설치되며 상기 복수의 메인축 각각의 중공부 속으로 삽입 설치된 채 상기한 각 중공부를 통해 기어박스의 상방으로 연결 설치되는 복수의 신축로드와, 상기 복수의 연결로드 각각의 하단에 연결 설치되는 복수의 굴착로드와, 상기 복수의 신축로드 각각의 상단에 고정 설치된 채 외부로부터 공급되는 시멘트풀을 상기 신축로드와 연결로드 및 굴착로드 각각으로 공급하기 위한 복수의 시멘트풀 공급용 스위벨을 포함하는 구성으로 된 장심도 지반굴착장치에 있어서,
   상기 복수의 신축로드 각각은 상측로드, 중간로드 및 하측로드 3등분으로 분할 형성되며, 상기 상측로드 각각의 상단에는 시멘트풀 공급용 스위벨이 하나씩 연결 설치되어 있는 복수의 공압공급용 스위벨이 형성되어 있으며,
   상기 복수의 공압공급용 스위벨 각각은 ㄷ자형으로 형성되는 에어탱크 프레임이 연결 형성되어 있으며,
   상기 에어탱크 프레임의 일측에는 외부로부터 공급되는 시멘트풀 및 공압을 공급하기 위한 복수의 시멘트풀 공급호스 및 하나의 메인공압공급호스가 연결되는 복수의 시멘트풀 공급호스 지지홀 및 하나의 공압공급호스 지지홀이 형성되어 있는 호스지지구가 돌출 형성되어 있으며,
   상기 복수의 신축로드 각각의 하측로드 하단과 상기 기어박스의 하측에 위치하는 복수의 연결로드 각각의 상단 사이에는 링홈이 형성되어 있는 복수의 중간연결로드가 연결 형성되어 있으며,
   리더의 하측에 고정 설치되는 하부진지에는 복수의 연결로드 및 복수의 신축로드들이 상,하로 승강이동이 가능하도록 지지하는 복수의 안내원통이 형성되어 있으며, 상기 하부진지의 상면으로 돌출된 중심축에는 외주를 회전가능하게 감싸도록 설치되는 회전원통과, 상기 회전원통의 외주에 일정각도로 돌출 형성되는 복수의 클램프와, 상기 회전원통의 일측으로 돌출 형성된 브라켓과, 상기 하부진지의 상면에 고정 설치된 상태에서 상기 브라켓을 일정각도로 회전시키는 회전용 유압실린더로 구성되는 클램핑장치가 형성되어 있으며,
   상기 복수의 연결로드 하단 각각에 연결되는 복수의 굴착로드에는 상기 복수의 시멘트풀 공급용 스위벨을 통해 공급되는 시멘트풀을 굴착되는 토사 속으로 배출시키는 복수의 시멘트풀 배출구와 상기 복수의 시멘트풀 배출구 각각에 대하여 대칭하는 반대방향으로 공압을 배출시키는 복수의 공압배출구가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 DCM 장심도 저중심 지반굴착장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 에어탱크 프레임은 외부로부터 공급되는 공압을 공급하는 하나의 메인공압공급호스가 연결되는 중심부와, 상기 중심부의 양측에는 내부가 서로 통하도록 연결되는 양측 연결부에 의하여 ㄷ자형으로 형성되어 있으며, 상기 양측 연결부 각각에는 복수의 공압공급용 스위벨 각각으로부터 공압을 공급하기 위한 복수의 보조공압공급호스가 연결 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 DCM 장심도 저중심 지반굴착장치.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 복수의 신축로드 각각의 하측로드에 형성되는 안전커플링에는 키수용홈의 상측부분과 키안내통로 사이에 메인축의 중공부 내면에 서로 마주하게 돌출 형성되어 있는 돌출키의 회전을 제어하는 회전제어돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 DCM 장심도 저중심 지반굴착장치.
   
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 복수의 공압배출구에는 공압이 배출될 때에는 개방되고 공압이 배출되지 않을 때에는 폐쇄되는 체크밸브가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 DCM 장심도 저중심 지반굴착장치.
   

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