KR101762879B1

KR101762879B1 - 지반 굴착장치

Info

Publication number: KR101762879B1
Application number: KR1020170022960A
Authority: KR
Inventors: 김인필; 김진석
Original assignee: 김인필
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2017-02-21
Publication date: 2017-07-28

Abstract

지반 굴착장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치는 일면에 다수의 파쇄 비트가 설치되는 회전 디스크; 회전 디스크에 설치되어 파쇄 비트의 파쇄 시 발생되는 버력을 회전 디스크의 일측으로 집중시키는 집중 수단; 회전 디스크의 타면에서 버력을 흡입하여 저장하는 흡입 수단; 및 시공되는 굴착홀을 따라 승강 작동되면서 흡입 수단을 통해 흡입된 버력을 시공되는 굴착공의 외부로 배출시키는 버력 배출수단을 포함한다.

Description

지반 굴착장치{VERTICAL SHAFT BORING MACHINE}

본 발명은 지반 굴착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기초의 시공, 시추, 지하구조물 시공, 및 연약지반 개량 등의 다양한 목적을 위해 수직 또는 경사지게 지반을 천공시키는 지반 굴착장치에 관한 것이다.

일반적으로 지반의 굴착에는 굴착 깊이에 따라 다수를 연결하여 사용하는 중공축과, 중공축의 선단에 설치되어 중공축의 회전에 따라 회전되는 회전 디스크와, 회전 디스크 상에 다양한 형태를 갖으면서 다수로 설치되는 파쇄 비트로 이루어지는 지반 굴착장치가 사용되고 있다.

이러한 지반 굴착장치는 외부동력원의 동력공급에 의해 중공축이 회전되면서 회전 디스크를 회전시키고, 회전 디스크 상에 설치된 파쇄 비트가 지반과 밀착되면서 지반을 파쇄시키는 것을 통해 설계심도까지 굴착홀을 천공시킨다.

특히, 지반의 파쇄에 따라 발생되는 버력(refuse)은 천공되는 굴착홀을 따라 별도로 길게 설치되는 컨베이어 시스템을 통해 외부로 배출시키거나, 회전 디스크 상에서 중공축의 내부와 연결되도록 형성되는 홀을 통해 흡입되면서 외부로 배출된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 지반 굴착장치는 버력의 배출을 위해 별도로 고가의 컨베이어 시스템이 설치됨에 따라, 별도의 컨베이어 설치공정 및 운행공정 등이 추가되어 사용이 번거로우며, 전체적인 시공비를 상승시키는 단점이 있다.

이러한 단점을 해소하고자 최근에는 전술한 바와 같은 중공축을 통해 버력을 흡입하여 외부로 배출시키는 방법이 널리 사용되고 있으나, 이 또한, 천공되는 굴착홀의 깊이에 따라 중공축의 길이가 길어지게 되면 흡입력이 저하되면서 버력을 외부로 원활하게 배출시키지 못하는 단점이 있다.

이러한 단점은 파쇄 비트의 손상으로 이어짐에 따라 장치 전체의 수명을 단축시키고, 장치의 손상이 자주 발생함에 따라 전체적인 작업공기를 연장시키는 것으로 나타난다.

이에 따라서, 굴착장치가 사용되는 시공현장에서는 지반의 파쇄에 따라 발생되는 버력을 외부로 원활하게 배출시킬 수 있도록 된 지반 굴착장치가 강력하게 요구되고 있는 실정이다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

대한민국 등록특허 제10-1651363호(2016.08.19)

본 발명의 실시 예는 굴착홀의 파쇄작업 시 발생되는 버력을 일측으로 집중시키고, 집중되는 버력을 저장하여 굴착홀의 외부로 배출시킬 수 있도록 된 지반 굴착장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치는 일면에 다수의 파쇄 비트가 설치되는 회전 디스크; 상기 회전 디스크에 설치되어 상기 파쇄 비트의 파쇄 시 발생되는 버력을 상기 회전 디스크의 일측으로 집중시키는 집중 수단; 상기 회전 디스크의 타면에서 상기 버력을 흡입하여 저장하는 흡입 수단; 및 시공되는 굴착홀을 따라 승강 작동되면서 상기 흡입 수단을 통해 흡입된 버력을 시공되는 굴착공의 외부로 배출시키는 버력 배출수단을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 있어서, 상기 집중 수단은 상기 회전 디스크의 원주방향을 따라 하나 이상으로 형성되는 흡입구와 이웃하게 복수로 설치되는 브러시로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 있어서, 상기 흡입구는 상기 집중 수단에 의해 집중되는 버력이 내측으로 안내되도록 일측면을 따라 형성되는 안내 가이더를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 있어서, 상기 흡입구는 원심력에 의해 상기 회전 디스크의 외측으로 퍼져나가는 버력들이 흡입될 수 있도록 상기 회전 디스크의 중심으로부터 외주면 측으로 향하면서 점진적으로 크기가 커지도록 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 있어서, 상기 안내 가이더는 상기 흡입구의 내측방향 측으로 경사지게 마련되는 경사면 또는 상기 흡입구의 외측을 향하여 돌출되게 마련되는 경사면으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 있어서, 상기 흡입 수단은 상기 흡입구와 분리가능하게 연결되어 상기 집중 수단에 의해 일측으로 집중되는 상기 버력을 흡입하여 내부에 저장시키는 흡입기로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 있어서, 상기 흡입 수단은 내부에 저장되는 상기 버력의 무게 및 자중을 통해 상기 회전 디스크에 수직한 하중을 작용시키고, 상기 수직한 하중은 상기 파쇄 비트와 파쇄되는 면을 상호 밀착시키는 힘으로 작용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 있어서, 상기 버력 배출수단은 상기 굴착홀의 외부에 설치되어 와이어 로프를 통해 상기 흡입 수단과 연결되는 윈치; 상기 윈치와 흡입 수단 사이에 설치되는 가이드 롤러; 및 상기 윈치의 작동을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 있어서, 상기 흡입구는 상기 굴착홀의 파쇄면과 인접 또는 접하도록 상기 회전 디스크로부터 돌출형성되고, 돌출형성되는 면을 통해 상기 버력이 유입되어 상기 흡입 수단 측으로 안내될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 있어서, 상기 회전 디스크의 상측에 설치되어 상기 굴착홀을 보강하는 보강수단; 을 더 포함하고, 상기 보강수단은 그라우팅기, 숏크리트기, 및 라이닝 콘크리트 타설기로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예는 흡입 수단을 통해 버력을 흡입하여 저장시키고 저장된 버력을 버력 배출수단을 통해 굴착홀의 외부로 배출시킴에 따라서, 종래기술에서 버력을 배출하기 위해 굴착홀을 따라 설치하던 고가의 컨베이어 시스템의 설치를 생략할 수 있다.

그리고 본 발명의 실시 예는 흡입 수단이 파쇄 비트가 설치되는 회전 디스크에 설치됨에 따라서, 굴착홀의 천공되는 길이에 따라 발생되는 흡입력의 저하 없이 항시 일정수준의 흡입력이 유지될 수 있다.

아울러, 본 발명의 실시 예는 굴착홀의 천공에 따라 발생되는 버력을 파쇄 비트들의 사이에 설치되는 집중 수단이 흡입구 측으로 집중시키면서 흡입 수단이 버력을 용이하게 흡입 및 저장시킬 수 있다.

이에 따라서, 본 발명의 실시 예는 회전 디스크와 파쇄면 사이에 끼이게 되는 버력에 의한 장치의 고장발생을 방지할 수 있고, 이로 인한 장치의 전체적인 수명연장 및 굴착홀 시공에 따른 작업공기를 단축시킬 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치의 개략적인 설치도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 반 굴착장치에 적용된 회전 디스크의 저면도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치의 작동도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 적용된 회전 디스크의 저면 사시도이다.
도 7은 도 6의 정면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 보강수단이 적용된 확대도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치는 지반에 기초의 시공, 시추, 지하구조물 시공, 및 연약지반 개량 등과 같은 다양한 목적을 위해 수직 또는 경사지게 천공되는 굴착홀을 천공시키는 장치이다.

본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치를 설명함에 있어, 도면상에는 지반 굴착장치가 와이어 로프에 의해 연결되어 굴착홀의 길이방향을 따라 이동되는 것으로 도시를 하였으나 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 시공되는 굴착홀의 깊이에 따라 다수의 중공축을 연속적으로 연결시키고, 연결된 중공축을 회전시키면서 작동되는 방식으로도 얼마든지 이루어질 수 있는 것이다.

이와 같은 굴착장치의 작동방식은 당업계에서 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 이하에서 설명되는 회전 디스크 및 파쇄 비트 또한 당업계에서 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 간략하게 하기로 하고, 본 발명의 특징부인 집중 수단, 흡입 수단, 및 버력 배출수단에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치의 개략적인 설치도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치의 확대도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 적용된 회전 디스크의 저면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치는 회전 디스크(10), 집중 수단(20), 흡입 수단(30), 및 버력 배출수단(40)을 포함한다.

상기 회전 디스크(10)는 일면에 다수의 파쇄 비트(11)가 설치되고, 외부 동력원을 통해 회전 작동된다.

이때, 외부 동력원은 회전 디스크(10)의 상측 또는 시공되는 굴착홀(H)의 외부에 설치되어 작동에 따라 회전 디스크(10)에 회전력을 공급시킬 수 있는 다양한 형태의 모든 장치를 포함하는 것이다.

상기 파쇄 비트(11)는 회전 디스크(10)의 일측면에 다수가 지반, 즉, 굴착홀(H)의 파쇄면(F) 측으로 돌출되게 설치되고, 파쇄면(F)과 접하면서 회전 디스크(10)의 회전에 따라 파쇄면(F)을 파쇄시킨다.

이러한 파쇄 비트(1)는 다양한 타입으로 설치가 이루어지는 것으로, 본 발명의 실시 예에서는 어느 특정한 설치 타입에 한정되지 않는다.

예를 들어, 본 발명의 실시 예에서는 회전 디스크(10)에 고정되는 고정타입 또는 회전 디스크(10)로부터 롤러의 형태로 회전될 수 있는 롤러타입 등과 같은 다양한 형태의 타입이 모두 적용 가능한 것이다.

또한, 상기 파쇄 비트(11)는 파쇄면(F)과 직접적으로 접촉되어 파쇄면(F)을 파쇄시키는 것으로, 경도가 우수한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 경도가 우수한 재질로는 다이아몬드(diamond) 또는 경질합금을 예로 들 수 있다.

부연하자면, 상기 다이아몬드비트(diamond bit)는 크라운이라고도 한다. 사용하는 다이아몬드의 종류에 따라 카본비트, 보츠비트로 분류된다. 이러한 카본비트는 연강 모서리의 한쪽 끝에 비교적 큰 브라질산 흙색 다이아몬드인 카르보나두를 4~8개 박아서 만든 것이며, 보츠비트는 비교적 작은 공업용 다이아몬드를 한 개의 비트에 40~70개를 박아서 만든 것이다.

이에 의하면, 다이아몬드비트는 비트를 박는 방법에 따라 핸드세크 비트와 기계로 박는 메커니컬세트 비트로 분류된다. 또한, 메커니컬세트 비트는 베릴륨-구리계 합금의 바탕에 주입한 주입비트(cast bit)와 탄화텅스텐(WC)에 코발트(Co)를 가한 경합금계의 바탕에 보츠를 세트해서 소결성형한 소결비트(sintered bit)로 분류된다.

또한, 보츠비트에는 그 표면에만 보츠를 박은 표면비트(surface bit)와 분말에 가까운 미분의 다이아몬드를 바탕 속에 균일하게 분포시킨 주입비트(impregnated bit)가 있으며, 비트는 코어(core) 채취의 유무에 따라 코어링 비트(coring bit)와 논코어링 비트(non coring bit)로 분류된다.

또한, 후자의 예로 파일럿 비트(pilot bit)가 있다. 현재 카본비트는 거의 사용되지 않고 있으며, 박는 방법도 기계로 박는 방법이 주로 사용되고 있다.

경질합금은 경도가 매우 높은 탄화 텅스텐, 탄화티탄 등의 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을 결합제로 사용해 고압으로 압축하고, 금속이 용해되지 않은 정도의 고온으로 가열하여 소결형성시킨 초고경도의 초경합금(hard metal)이다.

상기 집중 수단(20)은 회전 디스크(10)의 파쇄 비트(11)가 설치되는 면에 설치되어 파쇄 비트(11)의 파쇄작업 시 발생되는 버력(R)을 회전 디스크(10)의 일측으로 집중시킨다.

이러한 집중 수단(20)은 회전 디스크(10)의 파쇄 비트(11)가 설치되는 면에서 회전 디스크(10)의 원주방향을 따라 하나 이상으로 형성되는 흡입구(21)와 이웃하게 설치되고, 회전 디스크(10)의 회전 시, 버력(R)을 흡입구(21) 측으로 집중시킨다.

이러한 집중 수단(20)은 다양한 형태로 이루어질 수 있는 것으로, 어느 특정한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 집중 수단(20)은 회전 디스크(10)를 원주방향을 따라 복수로 구획시키면서 흡입구(21)와 이웃하게 설치되는 브러시(brush)의 형태로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 브러시는 회전 디스크(10)에 롤러처럼 회전되면서 파쇄면(F)을 쓸어내는 형태 또는 일측이 고정되어 파쇄면(F)을 쓸어내는 형태로 이루어질 수 있으며, 플레이트의 형태로도 이루어질 수 있는 것이다.

이와 같은 브러시로 이루어지는 집중 수단(20)은 마모 등의 발생 시, 교체를 위해 회전 디스크(10)로부터 볼트 등을 이용하여 교체가능하게 체결되는 것이 바람직하다.

이러한 집중 수단(20)에 의하면, 회전 디스크(10)와 함께 회전되면서 파쇄 비트(11)의 파쇄 시 발생되는 버력(R)을 흡입구(21) 측으로 집중시키면서 모아준다.

한편, 상기 흡입구(21)는 원심력에 의해 회전 디스크(10)의 외측으로 퍼져나가는 버력(R)들이 용이하게 흡입될 수 있도록 회전 디스크(10)의 중심으로부터 외주면 측으로 향하면서 점진적으로 그 크기가 커지도록 형성될 수 있다.

도면상에는 흡입구(21)의 형상이 직선으로 이루어지는 부채꼴로 이루어지는 것으로 도시를 하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 흡입구(21)가 전체적인 부채꼴의 형상을 유지하면서 곡선으로 이루어질 수도 있고, 원형, 사각형 또는 삼각형 등으로 얼마든지 이루어질 수 있는 것이다.

이러한 흡입구(21)는 집중 수단(20)에 의해 집중되는 버력(R)이 내측, 즉, 흡입구(21)의 내부로 용이하게 안내되도록 일측면을 따라 안내 가이더(21a)가 형성될 수 있다.

상기 안내 가이더(21a)는 흡입구(21)의 내측방향을 따라 경사지게 마련되는 경사면 또는 흡입구(21)의 외측 즉, 파쇄면(F)을 향하여 돌출되게 마련되는 경사면으로 이루어질 수 있다.

상기 흡입 수단(30)은 회전 디스크(10)의 타측면에서 버력(R)을 흡입하여 내부에 저장한다.

보다 상세하게, 상기 흡입 수단(30)은 회전 디스크(10)의 흡입구(21)가 형성된 반대편에서 흡입구(21)와 연결되어 설치되고, 집중 수단(20)에 의해 흡입구(21) 측으로 집중되는 버력(R)을 내부에 흡입하는 흡입기로 이루어진다.

이러한 흡입 수단(30) 즉, 흡입기는 공기의 압력을 이용하는 진공청소기의 원리를 이용하는 것으로, 버력(R)을 흡입할 수 있는 모든 형태의 흡입기가 적용 가능한 것이다.

부연하자면, 상기 흡입 수단(30)은 공기의 압력차를 이용하는 것으로, 공기는 압력차가 생기면 압력이 높은 고기압에서 압력이 낮은 저기압으로 이동하게 된다.

여기서, 공기의 압력차는 전기에너지를 이용해서 만들어내며, 완벽한 진공은 아니지만 불완전한 진공을 만들어내어 주변보다 기압이 낮은 내부로 공기가 빨려 들어오도록 된 것이다.

한편, 상기 흡입 수단(30)은 내부에 저장되는 버력(R)의 무게 및 자중을 통해 회전 디스크(10)에 수직한 하중을 작용시킨다.

이와 같이 회전 디스크(10)에 작용하는 수직한 하중은 파쇄 비트(11)와 파쇄면(F)을 상호 밀착시키는 힘으로 작용하여 파쇄작업에 따른 작업효율을 상승시킬 수 있다.

상기 버력 배출수단(40)은 시공되는 굴착홀(H)을 따라 상/하로 흡입 수단(30)을 승강 작동시키고, 흡입 수단(30)의 내부에 저장된 버력(R)을 굴착홀(H)의 외부에서 배출시킬 수 있도록 흡입 수단(30)을 외부로 인출시킨다.

이러한 버력 배출수단(40)은 윈치(41), 가이드 롤러(42), 및 제어부(43)를 포함한다.

상기 윈치(41)는 시공되는 굴착홀(H)의 외부에 설치되어 와이어 로프(43a)를 통해 흡입 수단(30)의 일측과 연결되고, 상기 가이드 롤러(42)는 윈치(41)와 흡입 수단(30) 사이에 설치되어 흡입 수단(30)의 승강 작동이 원활하게 이루어지도록 해준다.

상기 제어부(43)는 윈치(41)와 연결되어 윈치(41)의 on/off 작동을 조작하는 것으로, 사용하는 작업자로 하여금 사용이 편리하게 이루어지도록 리모컨의 형태로 이루어질 수 있다.

상기에서는 버력 배출수단(40))이 흡입 수단(30)을 굴착홀(H)을 따라 승강 작동시키는 것으로 설명을 하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 버력 배출수단(40)은 흡입 수단(30)의 내부에 버력(R)이 저장되는 저장부(미도시)와 연결되어 저장부를 승강 작동시킬 수도 있는 것이다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 지반 굴착장치의 작동을 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치의 작동도이다.

먼저, 전술한 도 1에서와 같이 회전 디스크(10)의 회전에 따라 파쇄 비트(11)가 파쇄면(F)을 파쇄시키면서 굴착홀(H)을 천공시킨다.

이때, 파쇄되는 버력(R)들은 도 4에서 도시한 바와 같이 집중 수단(20)에 의해 흡입구(21) 측으로 안내되고, 안내된 버력(R)은 흡입 수단(30)에 의해 흡입되면서 흡입 수단(30) 내부에 저장된다.

여기서, 상기 흡입 수단(30) 측으로 흡입되는 버력(R)들은 회전 디스크(10)의 회전에 따라 흡입구(21)의 안내 가이더(21a)가 파쇄면(F)을 쓸어내는 힘에 의해 버력(R)들이 흡입 수단(30) 측으로 자연스럽게 안내되면서 흡입된다.

이후, 상기 흡입 수단(30)에 버력(R)이 일정수준으로 채워지면 도 5에서 도시한 바와 같이 버력 배출수단(40)의 윈치(41)를 작동시켜 흡입 수단(30)을 굴착홀(H)의 외부로 인출시킨 후, 버력(R)을 배출시킨다.

상기와 같이 흡입 수단(30)의 내부에 버력(R)이 채워지면 이를 외부로 배출시키는 작업과, 버력(R)이 배출된 흡입 수단(30)을 다시 굴착홀(H)의 내부로 투입시키는 작업을 반복적으로 수행하면서 굴착홀(H)의 천공작업이 실시된다.

이와 같이 굴착홀(H)을 천공시키는 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 의하면, 흡입 수단(30)을 통해 버력(R)을 흡입하여 저장시키고 저장된 버력(R)을 버력 배출수단(40)을 통해 굴착홀(H)의 외부로 배출시킴에 따라서, 종래기술에서 버력(R)을 배출하기 위해 굴착홀(H)을 따라 설치하던 고가의 컨베이어 시스템의 설치를 생략할 수 있다.

그리고 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 의하면, 흡입 수단(30)이 파쇄 비트(11)가 설치되는 회전 디스크(10)에 함께 설치됨에 따라서, 굴착홀(H)의 천공되는 길이에 따라 발생되는 흡입력의 저하 없이 항시 일정수준으로 흡입력이 유지될 수 있다.

아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 의하면, 굴착홀(H)의 천공에 따라 발생되는 버력(R)을 파쇄 비트(11)들의 사이에 설치되는 집중 수단(20)이 흡입 수단(30)이 연결되는 흡입구(21) 측으로 버력(R)을 집중시킴에 따라서, 흡입 수단(30)이 버력(R)을 용이하게 흡입 및 저장시킬 수 있다.

이에 따라서, 회전 디스크(10)와 파쇄면(F) 사이에 끼이게 되는 버력(R)에 의한 장치의 고장발생이 방지될 수 있고, 이로 인한 장치의 전체적인 수명연장 및 굴착홀(H) 시공에 따른 작업공기를 단축시킬 수 있다.

한편, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 적용된 회전 디스크의 저면 사시도이다. 도 7은 도 6의 정면도이다.

상기에서는 흡입구(21)가 홈의 형태로 이루어지는 것으로 설명을 하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 흡입구(21)는 상기 굴착홀(H)의 파쇄면(F)과 인접 또는 접할 수 있도록 상기 회전 디스크(10)로부터 돌출형성될 수 있다.

도 6과 도 7을 참조하면, 흡입구(21)는 회전 디스크(10)의 밑면으로부터 파쇄 비트(11)와 같이 돌출형성되어 회전 디스크(10)의 회전에 따라 돌출된 흡입구(21)가 파쇄면(F)과 접촉 또는 인접되면서 버력(R)을 쓸어담는 형태로 이루어질 수도 있다.

이에 의하면, 회전 디스크(10)의 회전에 따라 집중 수단(20)이 빗자루의 역할을 수행하고, 돌출된 흡입구(21) 전체가 쓰레받기의 역할을 수행하면서 버력(R)들이 자연스럽게 흡입 수단(30) 측으로 안내되면서 흡입될 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치는 회전 디스크(10)의 회전력과 흡입 수단(30)의 흡입력을 통해 버력(R)을 저장하거나, 흡입 수단(30)의 흡입력이 없이도 돌출되는 흡입구(21)에 의해 흡입 수단(30) 측으로 버력(R)이 자연스럽게 안내될 수도 있는 것이다.

이때, 상기 흡입구(21)는 도 7에서 도시한 바와 같이 굴착홀(H)의 파쇄면(F)과 접촉 또는 인접하도록 돌출되는 부분으로부터 후방측으로 갈수록 돌출된 크기가 점진적으로 줄어드는 형태로 형성된다.

즉, 상기 흡입구(21)를 이루는 시작점(S)과 끝점(E) 사이에 안내 경사부(21b)가 형성된다.

이에 의하면, 상기 흡입구(21) 측으로 유입되는 버력(R)이 안내 경사부(21b)를 거치면서 자연스럽게 흡입 수단(30) 측으로 흡입이 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치는 보강수단을 더 포함할 수 있다. 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 보강수단이 적용된 확대도이다.

도 8을 참조하면, 보강수단(50)은 회전 디스크(10)의 상측에 설치되어 시공되는 굴착홀(H)을 보강시킨다. 이때, 보강수단(50)은 회전 디스크(10)의 상측에 설치되는 안전펜스(51)의 내측에 설치될 수 있다.

여기서, 상기 안전펜스(51)의 내측은 작업자가 투입되어 보강작업을 수행할 수 있는 작업공간을 제공한다.

이러한 보강수단(50)은 그라우팅기, 숏크리트기, 및 라이닝 콘크리트 타설기로 이루어질 수 있다.

상기 그라우팅기는 굴착되는 굴착홀(H)에 지하수가 유입되는 것을 차단하고, 주변 암반강화를 위해 그라우팅작업을 수행한다. 이러한 그라우팅기는 굴착되는 굴착홀(H)의 표면을 천공한 후, 그라우팅재료를 공급받아 천공된 홀에 그라우팅재를 주입시킨다.

부연하자면, 지하수가 일정 수준 이상 굴착중인 굴착홀(H)로 유입되면 사라진 지하수만큼 지반이 침하될 우려가 있다. 따라서 굴착된 굴착홀(H)에 지하수가 유입되는 것을 차단하고, 굴착홀(H) 주변의 암반강화 목적으로 그라우팅작업이 수행된다.

이때, 그라우팅 작업은 보링 고압 그라우팅을 사용하여 차수 그라우팅작업을 수행할 수 있다. 상기 보링 고압 그라우팅은 지반 또는 구조물 등에 천공 또는 압력을 가하여 보강재(충진재)를 설치하거나 회반죽, 시멘트 등을 주입 또는 혼합처리하는 것이다.

상기 숏크리트기는 그라우팅작업된 굴착홀(H)의 표면에 모르타르 또는 콘크리트 등의 재료를 압축공기로 분사한다.

이러한 숏크리트기를 통한 보강하는 순서로는 우선, 1차로 굴착홀(H)의 표면에 50mm 내지 100mm 두께로 재료를 분사하여 1차 숏크리트면을 생성한다.

이후, 1차 숏크리트면과 굴착홀(H)의 표면이 관통하도록 천공하여 1차 숏크리트의 타측면으로부터 록볼트(rock bolt)의 일단을 천공에 삽입하고, 타단에 너트를 고정시킨다.

그리고 1차 숏크리트 타측면에 숏크리트 재료를 50mm 내지 200mm의 두께로 재료를 2차로 분하사여 2차 숏크리트의 시공이 이루어진다.

여기서, 상기 록볼트는 루프 볼트라고도 하며, 굴착홀(H)을 지지하는 재료로서 암반 내에 천공에 꽂아 넣어 사용하는 볼트 및 그 부속품이다.

상기 라이닝 콘크리트 타설기는 2차 숏크리트면에 라이닝 콘크리트를 타설하여 시공되는 굴착홀(H)을 최종적으로 보강시킨다.

전술한 바와 같은 보강수단(50) 즉, 그라우팅기, 숏크리트기, 및 라이닝 콘크리트 타설기는 굴착홀(H)의 외부에 별도로 설치되는 재료공급기와 압송배관(52)을 통해 연결되어 각각 재료를 공급받아 보강작업이 이루어진다.

그리고 보강작업은 작업자의 조작에 따라 보강수단(50)으로부터 재료가 자동으로 분출되면서 이루어지거나, 필요에 따라 작업자가 투입되어 수기로 이루어질 수도 있는 것이다.

이러한 본 발명의 실시 예에 따른 지반 보강장치에 의하면, 굴착홀(H)의 시공에 따라 발생되는 버력(R)을 외부로 용이하게 배출하면서 굴착홀(H)을 시공함과 동시에, 보강수단(50)을 통해 굴착홀(H)의 보강이 순차적으로 함께 이루어질 수 있다.

이에 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치는 굴착홀(H)의 시공작업에 따른 작업공기를 더욱 더 단축시킬 수 있다.

전술한 보강수단(50)의 그라우팅기, 숏크리트기, 및 라이닝 콘크리트 타설기는 당업계에서 널이 사용되는 공지의 기술이므로, 도면상에는 간략하게 도시하였으며, 일반적으로 사용되는 재료를 분사하는 건의 형태로 이루어질 수 있다.

아울러, 전술한 보강수단(50)은 그라우팅기, 숏크리트기, 및 라이닝 콘크리트 타설기로 이루어질 필요는 없으며, 사용자의 요구에 따라 다양한 조합으로 이루어질 수도 있는 것이다.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

10: 회전 디스크 11: 파쇄 비트
H: 굴착홀 F: 파쇄면
20: 집중 수단 21: 흡입구
21a: 안내 가이더 R: 버력
30: 흡입 수단 40: 버력 배출수단
41: 윈치 43a: 와이어 로프
42: 가이드 롤러 43: 제어부
50: 보강수단 51: 안전펜스
52: 압송배관

Claims

일면에 다수의 파쇄 비트가 설치되는 회전 디스크;
상기 회전 디스크에 설치되어 상기 파쇄 비트의 파쇄 시 발생되는 버력을 상기 회전 디스크의 일측으로 집중시키는 집중 수단;
상기 회전 디스크의 타면에서 상기 버력을 흡입하여 저장하는 흡입 수단; 및
시공되는 굴착홀을 따라 승강 작동되면서 상기 흡입 수단을 통해 흡입된 버력을 시공되는 굴착공의 외부로 배출시키는 버력 배출수단; 을 포함하되,
상기 버력 배출수단은
상기 굴착홀의 외부에 설치되어 와이어 로프를 통해 상기 흡입 수단과 연결되는 윈치;
상기 윈치와 흡입 수단 사이에 설치되는 가이드 롤러; 및
상기 윈치의 작동을 제어하는 제어부; 를 포함하는 지반 굴착장치.
제1항에 있어서,
상기 집중 수단은
상기 회전 디스크의 원주방향을 따라 하나 이상으로 형성되는 흡입구와 이웃하게 복수로 설치되는 브러시; 로 이루어지는 지반 굴착장치.
제2항에 있어서,
상기 흡입구는
상기 집중 수단에 의해 집중되는 버력이 내측으로 안내되도록 일측면을 따라 형성되는 안내 가이더; 를 포함하는 지반 굴착장치.
제2항에 있어서,
상기 흡입구는
원심력에 의해 상기 회전 디스크의 외측으로 퍼져나가는 버력들이 흡입될 수 있도록 상기 회전 디스크의 중심으로부터 외주면 측으로 향하면서 점진적으로 크기가 커지도록 형성되는 지반 굴착장치.
제3항에 있어서,
상기 안내 가이더는
상기 흡입구의 내측방향 측으로 경사지게 마련되는 경사면 또는 상기 흡입구의 외측을 향하여 돌출되게 마련되는 경사면으로 이루어지는 지반 굴착장치.
제2항에 있어서,
상기 흡입 수단은
상기 흡입구와 분리가능하게 연결되어 상기 집중 수단에 의해 일측으로 집중되는 상기 버력을 흡입하여 내부에 저장시키는 흡입기; 로 이루어지는 지반 굴착장치.
제1항에 있어서,
상기 흡입 수단은
내부에 저장되는 상기 버력의 무게 및 자중을 통해 상기 회전 디스크에 수직한 하중을 작용시키고,
상기 수직한 하중은
상기 파쇄 비트와 파쇄되는 면을 상호 밀착시키는 힘으로 작용하는 지반 굴착장치.
삭제
제2항에 있어서,
상기 흡입구는
상기 굴착홀의 파쇄면과 인접 또는 접하도록 상기 회전 디스크로부터 돌출형성되고, 돌출형성되는 면을 통해 상기 버력이 유입되어 상기 흡입 수단 측으로 안내되는 지반 굴착장치.
제1항에 있어서,
상기 회전 디스크의 상측에 설치되어 상기 굴착홀을 보강하는 보강수단; 을 더 포함하고,
상기 보강수단은
그라우팅기, 숏크리트기, 및 라이닝 콘크리트 타설기로 이루어지는 지반 굴착장치.