KR101852984B1

KR101852984B1 - 지반 굴착장치

Info

Publication number: KR101852984B1
Application number: KR1020170048377A
Authority: KR
Inventors: 김인필; 김진석
Original assignee: 김인필
Priority date: 2017-04-14
Filing date: 2017-04-14
Publication date: 2018-04-30

Abstract

지반 굴착장치가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치는 일면에 다수의 파쇄 비트가 설치되는 회전 디스크; 및 회전 디스크의 상측에 이격설치되어 굴착홀을 따라 라이닝을 시공하는 라이닝 시공 유닛; 을 포함하되, 라이닝 시공 유닛은 회전 디스크의 상측에 이격설치되는 설치 바디; 설치 바디의 상면에 설치되는 라이닝 폼; 설치 바디의 하측에서 회전 디스크를 회전시키는 회전축 상에 설치되어 회전 디스크에 수직한 하중을 작용시키는 웨이트부; 및 설치 바디와 웨이트부 사이에 하나 이상으로 설치되어 작동에 따라 웨이트부를 굴착홀의 길이방향을 따라 이동시키는 액추에이터; 로 이루어지고, 라이닝 폼은 설치 바디의 원주방향을 따라 상면에 안착되어 설치되는 안착부; 안착부의 일측 선단으로부터 수직하게 연장되어 굴착홀을 이루는 면과 이격배치되고, 이격배치된 사이에 라이닝 콘크리트가 타설되는 성형부; 및 성형부와 설치 바디의 상면 사이를 경사지게 연결하여 성형부에 타설되는 콘크리트의 하중을 지지시키고, 성형부와 설치 바디에 접촉되는 선단이 각각 체결되는 보강부재; 를 포함하고, 웨이트부는 플레이트의 형태로 이루어지고, 굴착되는 지반의 특성에 따라 회전축 상에 체결수단을 통해 복수가 서로 체결되어 회전 디스크에 작용하는 수직한 하중을 조절하는 것으로, 외주면을 따라 복수로 설치되어 굴착홀을 이루는 면과 접촉되면서 움직임을 고정시키는 복수의 고정부재; 를 포함하며, 고정부재는 웨이트부로부터 굴착홀의 하측을 향하여 경사지게 설치되는 것으로, 웨이트부의 원주방향을 따라 설치되어 굴착홀을 이루는 면으로 가압력을 제공하는 가압부; 가압부의 선단에 연결되어 가압력에 따라 굴착홀을 이루는 면과 접촉되고, 웨이트부의 외주면을 따라 형성되는 삽입홈에 삽입되어 설치되며, 가압부의 작동 시, 삽입홈으로부터 웨이트부의 외측으로 돌출되는 고정 블록; 및 고정 블록의 외측면에 형성되어 굴착홀을 이루는 면을 파고들면서 마찰력을 상승시키는 요철부; 로 이루어지되, 고정부재는 웨이트부 및 설치 바디에 각각 함께 설치된다.

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.
이때, 지반의 파쇄에 따라 발생되는 버력(refuse)은 천공되는 굴착홀을 따라 별도로 길게 설치되는 컨베이어 시스템을 통해 외부로 배출되거나, 회전 디스크 상에서 중공축의 내부와 연결되도록 형성되는 홀을 통해 흡입되면서 외부로 배출된다.
이러한 과정을 통해 굴착홀이 천공되면, 천공된 굴착홀의 하부에서부터 상부로 향하면서 라이닝 폼을 통한 라이닝 시공작업이 단계적으로 진행된다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 지반 굴착장치는 굴착홀의 천공작업과, 라이닝 시공작업이 각각 별도로 진행됨에 따라 굴착홀 천공에 따른 시공기간이 장기간 소요되는 단점이 있다.
즉, 종래의 지반 굴착장치는 라이닝 시공작업 시, 굴착작업을 수행할 수 없으며, 굴착작업 시에는 라이닝 시공작업을 수행할 수가 없다.
이러한 단점은 굴착홀 시공에 따른 시공기간을 연장시켜 전체적인 시공비용을 상승시키는 것으로 나타난다.
이에 따라서, 굴착홀을 천공시키는 시공현장에서는 공사기간의 단축을 통해 전체적인 시공비용을 절감시킬 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 라이닝의 시공과 굴착홀의 굴착작업을 동시에 수행할 수 있도록 된 지반 굴착장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예는 굴착홀의 파쇄작업 시 발생되는 버력을 일측으로 집중시키면서 저장할 수 있도록 된 지반 굴착장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치는 일면에 다수의 파쇄 비트가 설치되는 회전 디스크; 및 상기 회전 디스크의 상측에 이격설치되어 굴착홀을 따라 라이닝을 시공하는 라이닝 시공 유닛; 을 포함하되, 상기 라이닝 시공 유닛은 상기 회전 디스크의 상측에 이격설치되는 설치 바디; 상기 설치 바디의 상면에 설치되는 라이닝 폼; 상기 설치 바디의 하측에서 상기 회전 디스크를 회전시키는 회전축 상에 설치되어 상기 회전 디스크에 수직한 하중을 작용시키는 웨이트부; 및 상기 설치 바디와 웨이트부 사이에 하나 이상으로 설치되어 작동에 따라 상기 웨이트부를 굴착홀의 길이방향을 따라 이동시키는 액추에이터; 로 이루어지고, 상기 라이닝 폼은 상기 설치 바디의 원주방향을 따라 상면에 안착되어 설치되는 안착부; 상기 안착부의 일측 선단으로부터 수직하게 연장되어 굴착홀을 이루는 면과 이격배치되고, 이격배치된 사이에 라이닝 콘크리트가 타설되는 성형부; 및 상기 성형부와 설치 바디의 상면 사이를 경사지게 연결하여 상기 성형부에 타설되는 콘크리트의 하중을 지지시키고, 상기 성형부와 상기 설치 바디에 접촉되는 선단이 각각 체결되는 보강부재; 를 포함하고, 상기 웨이트부는 플레이트의 형태로 이루어지고, 굴착되는 지반의 특성에 따라 상기 회전축 상에 체결수단을 통해 복수가 서로 체결되어 상기 회전 디스크에 작용하는 수직한 하중을 조절하는 것으로, 외주면을 따라 복수로 설치되어 굴착홀을 이루는 면과 접촉되면서 움직임을 고정시키는 복수의 고정부재; 를 포함하며, 상기 고정부재는 상기 웨이트 부로부터 굴착홀의 하측을 향하여 경사지게 설치되는 것으로, 상기 웨이트부의 원주방향을 따라 설치되어 굴착홀을 이루는 면으로 가압력을 제공하는 가압부; 상기 가압부의 선단에 연결되어 가압력에 따라 굴착홀을 이루는 면과 접촉되고, 상기 웨이트부의 외주면을 따라 형성되는 삽입홈에 삽입되어 설치되며, 상기 가압부의 작동 시, 상기 삽입홈으로부터 상기 웨이트부의 외측으로 돌출되는 고정 블록; 및 상기 고정 블록의 외측면에 형성되어 굴착홀을 이루는 면을 파고들면서 마찰력을 상승시키는 요철부; 로 이루어지되, 상기 고정부재는 상기 웨이트부 및 상기 설치 바디에 각각 함께 설치될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 있어서, 상기 액추에이터는 상기 설치 바디와 웨이트부를 연결하고, 전/후진 작동되는 작동로드를 통해 상기 웨이트부를 굴착홀의 길이방향을 따라 이동시키는 복수의 실린더로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치는 상기 설치 바디의 상면에 설치되어 굴착홀을 보강시키는 보강유닛; 을 더 포함하고, 상기 보강유닛은 그라우팅기, 숏크리트기, 및 라이닝 콘크리트 타설기로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치는 상기 회전 디스크에 설치되어 굴착홀의 굴착에 따라 발생되는 버력을 수집시키는 버력 수집수단; 을 더 포함하고, 상기 버력 수집수단은 상기 회전 디스크의 밑면에서 원주방향을 따라 하나 이상으로 설치되어 굴착홀의 바닥면과 접촉되고, 굴착홀의 굴착에 따라 발생되는 버력을 일측으로 이동시키는 브러시; 및 상기 회전 디스크의 밑면에서 원주방향을 따라 굴착홀의 바닥면 측으로 돌출형성되고, 상기 브러시를 통해 이동되는 버력이 흡입되는 흡입구를 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 향할수록 점진적으로 크기가 커지도록 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 라이닝 콘크리트가 타설되는 라이닝 폼과, 파쇄 비트가 설치된 회전 디스크를 통해 굴착홀의 굴착작업과 라이닝의 시공을 동시에 진행할 수 있다.
이에 따라서, 본 발명의 실시 예는 굴착홀 시공에 따른 작업기간의 단축과 전체적인 시공비용의 절감을 이룰 수 있다.
그리고 본 발명의 실시 예는 굴착홀의 파쇄작업 시 발생되는 버력을 일측으로 집중시키면서 저장할 수 있어, 회전 디스크와 파쇄면 사이에 끼이게 되는 버력에 의한 장치의 고장발생을 방지할 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 4는 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 적용된 액추에이터의 작동도이다.
도 5는 도 1의 작동도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 보강유닛이 적용된 개략적인 설치도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 버력 수집수단이 적용된 회전 디스크의 저면 사시도이다.

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 예는 지반에 기초의 시공, 시추, 지하구조물 시공, 및 연약지반 개량 등과 같은 다양한 목적을 위해 수직 또는 경사지게 천공되는 굴착홀을 천공시키는 지반 굴착장치에 관한 것이다.
특히, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치는 굴착홀의 굴착과 동시에 굴착홀을 이루는 면에 라이닝을 시공할 수 있도록 된 것이다.
이하에서 설명되는 회전 디스크 및 파쇄 비트는 당업계에서 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 간략하게 하기로 하고, 본 발명의 특징부인 라이닝 시공 유닛에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치의 개략적인 설치도이고, 도 2는 도 1의 A부 확대도이며, 도 3은 도 2의 변형 예를 보이는 확대도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 적용된 액추에이터의 작동도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치는 회전 디스크(10), 라이닝 시공유닛(20)을 포함한다.
상기 회전 디스크(10)는 일면에 다수의 파쇄 비트(11)가 설치되고, 외부 동력원을 통해 회전 작동된다.
이때, 상기 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 포함한다.
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 탄화텅스텐, 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 라이닝 시공 유닛(20)은 회전 디스크(10)의 상측에 이격설치되어 굴착홀(H)을 따라 라이닝(L)을 시공한다. 이때, 라이닝 시공 유닛(20)은 회전 디스크(10)를 회전시키는 회전축(S) 상에 설치된다.
이러한 라이닝 시공 유닛(20)은 설치 바디(21), 라이닝 폼(22), 웨이트부(23), 및 액추에이터(24)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 상기 설치 바디(21)는 회전 디스크(10)의 상측에 이격설치되어 라이닝 폼(22)을 상면에 설치시키는 것이며, 외주면을 따라 복수로 설치되어 굴착홀(H)을 이루는 면과 접촉되면서 설치 바디(21)의 움직임, 나아가, 지반 굴착장치 전체의 움직임을 고정시키는 복수의 고정부재(25)를 포함한다.
상기 고정부재(25)는 가압부(25a) 및 고정블록(25b)으로 이루어질 수 있다.
상기 가압부(25a)는 설치 바디(21)의 원주방향을 따라 외주면에 설치되어 굴착홀(H)을 이루는 면으로 가압력을 제공하고, 상기 고정블록(25b)은 가압부(25a)의 선단에 연결되어 가압력에 따라 굴착홀(H)을 이루는 면을 파고든다.
이때, 상기 가압부(25a)는 유압을 이용하는 실린더로 이루어질 수 있으며, 설치 바디(21)의 외주면을 따라 형성되는 설치홈(21a)을 통해 외부로 드러나지 않게 설치될 수 있다.
그리고 고정 블록(25b)은 가압부(25a) 즉, 실린더의 작동로드 선단에 설치되어 설치홈(21a)에 삽입되고, 가압부(25a)의 작동 시, 설치 바디(21)의 외측으로 돌출된다.
이때, 상기 고정 블록(25b)은 굴착홀(H)을 이루는 면과의 마찰력을 상승시키기 위해 굴착홀(H)을 이루는 면을 파고들 수 있도록 외측면에 다양한 형태의 요철부(25c)가 형성될 수 있다.
이러한 고정부재(25)에 의하면, 설치 바디(21)를 굴착홀(H)을 이루는 면에 견고하게 고정시킬 수 있고, 이를 통해, 지반 굴착장치 전체를 굴착홀(H)에 견고하게 지지시킬 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 상기 고정부재(25)는 가압부(25a) 및 고정블록(25b)이 하측을 향하여 경사지게 설치될 수도 있다. 이에 따라서, 더욱 견고하게 설치 바디(21)를 굴착홀(H)을 이루는 면에 지지시킬 수 있다.
상기에서는 고정부재(25)가 설치 바디(21)로부터 외부로 드러나지 않게 설치되는 것으로 설명을 하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 고정부재(25)는 설치 바디(21)의 상면 또는 하면으로부터 외부로 드러나는 형태로 설치될 수도 있다.
이에 의하면, 상기 설치 바디(21)에 고정부재(25)를 설치하기 위한 설치홈(21a)의 가공공정을 생략할 수 있고, 보다 간편하게 설치 바디(21)에 고정부재(25)의 설치가 이루어질 수 있다.
상기 라이닝 폼(22)은 설치 바디(21)의 상면에 설치되어 타설되는 라이닝 콘크리트를 통해 라이닝(L)을 시공시킨다.
이러한 라이닝 폼(22)은 안착부(22a), 및 성형부(22b)를 포함한다. 상기 안착부(22a)는 설치 바디(21)의 원주방향을 따라 상면에 안착된다. 상기 성형부(22b)는 안착부(22a)의 일측 선단으로부터 수직하게 상측으로 연장되어 굴착홀(H)을 이루는 면과 이격배치되고, 이격배치된 사이의 공간에 라이닝 콘크리트가 타설된다.
한편, 상기 성형부(22b)와 설치 바디(21)의 상면 사이에는 보강부재가 설치될 수 있다. 이러한 보강부재는 성형부(22b)와 설치 바디(21)의 상면 사이를 경사지게 연결하여 타설되는 콘크리트의 하중을 지지한다.(미도시)
이때, 상기 보강부재의 양측 선단은 성형부(22b)와 설치 바디(21)의 상면에 각각 볼트 등으로 체결될 수 있다.
그리고 상기 라이닝 폼(22)은 설치 바디(21)의 상면에 설치 및 철거가 용이하도록 복수의 프레임들이 원형을 이루도록 연결되는 형태로 설치될 수 있으며, 하나의 바디로 이루어져 설치 바디(21)의 상면에 설치될 수도 있다.
상기 웨이트부(23)는 회전축(S)이 중앙부를 관통하면서 설치 바디(21)의 하측에 설치되고, 회전 디스크(10)에 수직한 하중을 작용시킨다. 이때, 웨이트부(23)는 회전축(S)과 베어링(B) 등을 통해 연결되어 회전 디스크(10)에 수직한 하중을 작용시킬 수 있다.
여기서, 회전 디스크(10)에 작용하는 수직한 하중은 파쇄 비트(11)와 파쇄면(F)을 상호 밀착시키는 힘으로 작용하여 파쇄작업에 따른 작업효율을 더욱 상승시킬 수 있다.
이러한 웨이트부(23)는 플레이트의 형태로 되어 회전축(S) 상에 하나 이상으로 설치될 수 있다. 즉, 도면에 간략하게 가상선으로 도시한 바와 같이 복수로 이루어질 수 있고, 서로 볼트 등과 같은 다양한 체결수단 등을 통해 서로 체결될 수 있다.
이러한 웨이트부(23)에 의하면, 굴착되는 지반의 특성에 따라 회전 디스크(10)에 작용하는 수직한 하중을 조절하면서 사용할 수 있어 파쇄작업에 따른 작업효율을 더욱 극대화시킬 수 있다.
한편, 상기 웨이트부(23)에는 도면상에는 미도시 하였으나 설치 바디(21)에 설치되는 고정부재(25)가 동일한 형태로 함께 설치될 수 있다.
이에 의하면, 상/하로 각각 설치되는 고정부재(25)를 통해 보다 견고하게 굴착홀(H)에 시공 유닛(20)을 지지시킬 수 있고, 회전 디스크(10)의 작동 시, 발생되는 진동에 의해 웨이트부(23)가 흔들리는 것을 방지시킬 수 있다.
상기 액추에이터(24)는 설치 바디(21)와 웨이트부(23) 사이에 하나 이상으로 설치되어 작동에 따라 웨이트부(23)를 굴착홀(H)의 길이방향을 따라 이동시킨다.
이러한 액추에이터(24)는 설치 바디(21)의 밑면과 웨이트부(23)의 상면을 연결하는 복수의 실린더로 이루어질 수 있다. 이때, 실린더 하우징(24a)이 설치 바디(21)의 밑면과 연결되고, 전/후진 작동되는 작동로드(24b)가 웨이트부(23) 상면과 연결된다.
도 4를 참조하면, 이러한 액추에이터(24)는 작동로드(24b)의 작동에 따라 웨이트부(23)를 굴착홀(H)의 굴착면(F) 측으로 이동시킬 수 있다.
이때, 웨이트부(23)가 상기와 같이 이동됨에 따라 베어링(B)을 통해 연결된 회전축(S)과, 회전축(S)에 연결된 회전 디스크(10)를 굴착면(F) 측으로 이동시키면서 굴착작업을 수행할 있다.
도 5는 도 1의 작동도이다. 도 5를 참조하면, 이러한 구성을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 의하면, 라이닝 시공 유닛(20)의 설치 바디(21) 상면에 설치되는 라이닝 폼(22)을 통해, 굴착되는 굴착홀(H)에 라이닝 콘크리트를 타설하여 라이닝(L)을 시공할 수 있다.
그리고 라이닝(L)을 시공함과 동시에, 액추에이터(24)의 작동에 따라 웨이트부(23) 및 회전 디스크(10)를 굴착면(F) 측으로 이동시키면서 굴착작업을 수행할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치는 설치 바디(21)의 상측에서 라이닝(L)을 시공시키고, 설치 바디(21)의 하측에서 굴착홀(H)의 굴착작업을 동시에 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치는 설치 바디(21)의 상면에 설치되어 굴착되는 굴착홀(H)을 보강시키는 보강유닛(30)을 더 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 보강유닛이 적용된 개략적인 설치도이다.
도 6을 참조하면, 상기 보강유닛(30)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 보강유닛(30) 즉, 그라우팅기, 숏크리트기, 및 라이닝 콘크리트 타설기는 굴착홀(H)의 외부에 별도로 설치되는 재료공급기와 압송배관(31)을 통해 연결되어 각각 재료를 공급받아 보강작업이 이루어진다.
그리고 보강작업은 작업자의 조작에 따라 보강유닛(30)으로부터 재료가 자동으로 분출되면서 이루어지거나, 필요에 따라 작업자가 투입되어 수기로 이루어질 수도 있는 것이다.
이에 의하면, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치는 굴착홀(H)을 시공함과 동시에, 보강유닛(30)을 통해 굴착홀(H)의 보강작업 및 라이닝 시공작업과, 굴착작업이 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 보강유닛(30)의 그라우팅기, 숏크리트기, 및 라이닝 콘크리트 타설기는 당업계에서 널리 사용되는 공지의 기술이므로, 도면상에는 간략하게 도시하였으며, 일반적으로 사용되는 재료를 분사하는 건의 형태로 이루어질 수 있다.
아울러, 전술한 보강유닛(30)은 그라우팅기, 숏크리트기, 및 라이닝 콘크리트 타설기로 이루어질 필요는 없으며, 사용자의 요구에 따라 다양한 조합으로 이루어질 수도 있는 것이다.
나아가, 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치는 회전 디스크(10)에 설치되어 굴착홀(H)의 굴착에 따라 발생되는 버력(41)을 수집시키는 버력 수집수단(40)을 더 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 버력 수집수단이 적용된 회전 디스크의 저면 사시도이다.
도 7을 참조하면, 상기 버력 수집수단(40)은 브러시(42) 및 흡입구(43)로 이루어진다. 상기 브러시(42)는 회전 디스크의 밑면에서 원주방향을 따라 하나 이상으로 설치되어 굴착홀(H)의 파쇄면(F)과 접촉되고, 굴착홀(H)의 굴착에 따라 발생되는 버력(41)을 일측으로 이동시킨다.
상기 흡입구(43)는 회전 디스크(10)의 밑면에서 원주방향을 따라 굴착홀(H)의 굴착면(F) 측으로 돌출형성되고, 브러시(42)를 통해 이동되는 버력(41)들이 흡입된다.
상기 흡입구(43)는 원심력에 의해 회전 디스크(10)의 외측으로 퍼져나가는 버력(41)들이 흡입될 수 있도록 회전 디스크(10)의 중심으로부터 외주면 측으로 향할수록 점진적으로 크기가 커지도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 흡입구(43)는 회전 디스크(10)의 회전에 따라 용이하게 버력(41)들이 흡입되도록 전체적으로 부채꼴의 형상을 유지하면서 외곽이 곡선으로 이루어질 수 있으며, 나아가, 원형, 사각형 또는 삼각형 등의 형태로도 얼마든지 이루어질 수 있는 것이다.
이러한 흡입구(43)는 별도의 저장부와 연결되어 흡입되는 버력(41)들을 저장시키거나, 중공으로 이루어지는 회전축(S)의 내부와 연결되어 이를 통해 버력(41)을 외루로 배출시킬 수도 있다.
여기서, 버력(41)이 저장되는 저장부는 흡입장치로 이루어질 수 있으며, 이러한 흡입장치를 통해 버력을 강제적으로 흡입하여 저장할 수도 있다.
이러한 본 발명의 실시 예에 따른 지반 굴착장치에 의하면, 굴착홀(H)의 굴착 시 발생되는 버력(41)을 브러시(42)와 흡입구(43)를 통해 일측으로 집중시키면서 용이하게 수집 및 배출시킬 수 있다.
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: 라이닝 시공유닛 L: 라이닝
S: 회전축 21: 설치 바디
21a: 설치홈 22: 라이닝 폼
22a: 안착부 22b: 성형부
23: 웨이트부 B: 베어링
24: 액추에이터 24a: 실린더 하우징
24b: 작동로드 25: 고정부재
25a: 가압부 25b: 고정블록
25c: 요철부 30: 보강유닛
31: 압송배관 40: 버력 수집수단
41: 버력 42: 브러시
43: 흡입구

Claims

일면에 다수의 파쇄 비트가 설치되는 회전 디스크; 및
상기 회전 디스크의 상측에 이격설치되어 굴착홀을 따라 라이닝을 시공하는 라이닝 시공 유닛; 을 포함하되,
상기 라이닝 시공 유닛은
상기 회전 디스크의 상측에 이격설치되는 설치 바디; 상기 설치 바디의 상면에 설치되는 라이닝 폼; 상기 설치 바디의 하측에서 상기 회전 디스크를 회전시키는 회전축 상에 설치되어 상기 회전 디스크에 수직한 하중을 작용시키는 웨이트부; 및 상기 설치 바디와 웨이트부 사이에 하나 이상으로 설치되어 작동에 따라 상기 웨이트부를 굴착홀의 길이방향을 따라 이동시키는 액추에이터; 로 이루어지고,
상기 라이닝 폼은
상기 설치 바디의 원주방향을 따라 상면에 안착되어 설치되는 안착부; 상기 안착부의 일측 선단으로부터 수직하게 연장되어 굴착홀을 이루는 면과 이격배치되고, 이격배치된 사이에 라이닝 콘크리트가 타설되는 성형부; 및 상기 성형부와 설치 바디의 상면 사이를 경사지게 연결하여 상기 성형부에 타설되는 콘크리트의 하중을 지지시키고, 상기 성형부와 상기 설치 바디에 접촉되는 선단이 각각 체결되는 보강부재; 를 포함하고,
상기 웨이트부는
플레이트의 형태로 이루어지고, 굴착되는 지반의 특성에 따라 상기 회전축 상에 체결수단을 통해 복수가 서로 체결되어 상기 회전 디스크에 작용하는 수직한 하중을 조절하는 것으로, 외주면을 따라 복수로 설치되어 굴착홀을 이루는 면과 접촉되면서 움직임을 고정시키는 복수의 고정부재; 를 포함하며,
상기 고정부재는
상기 웨이트 부로부터 굴착홀의 하측을 향하여 경사지게 설치되는 것으로, 상기 웨이트부의 원주방향을 따라 설치되어 굴착홀을 이루는 면으로 가압력을 제공하는 가압부; 상기 가압부의 선단에 연결되어 가압력에 따라 굴착홀을 이루는 면과 접촉되고, 상기 웨이트부의 외주면을 따라 형성되는 삽입홈에 삽입되어 설치되며, 상기 가압부의 작동 시, 상기 삽입홈으로부터 상기 웨이트부의 외측으로 돌출되는 고정 블록; 및 상기 고정 블록의 외측면에 형성되어 굴착홀을 이루는 면을 파고들면서 마찰력을 상승시키는 요철부; 로 이루어지되,
상기 고정부재는
상기 웨이트부 및 상기 설치 바디에 각각 함께 설치되는 것을 특징으로 하는 지반 굴착장치.
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제1항에 있어서,
상기 액추에이터는
상기 설치 바디와 웨이트부를 연결하고, 전/후진 작동되는 작동로드를 통해 상기 웨이트부를 굴착홀의 길이방향을 따라 이동시키는 복수의 실린더로 이루어지는 지반 굴착장치.
제1항에 있어서,
상기 설치 바디의 상면에 설치되어 굴착홀을 보강시키는 보강유닛; 을 더 포함하고,
상기 보강유닛은
그라우팅기, 숏크리트기, 및 라이닝 콘크리트 타설기로 이루어지는 지반 굴착장치.
제1항에 있어서,
상기 회전 디스크에 설치되어 굴착홀의 굴착에 따라 발생되는 버력을 수집시키는 버력 수집수단; 을 더 포함하고,
상기 버력 수집수단은
상기 회전 디스크의 밑면에서 원주방향을 따라 하나 이상으로 설치되어 굴착홀의 바닥면과 접촉되고, 굴착홀의 굴착에 따라 발생되는 버력을 일측으로 이동시키는 브러시; 및
상기 회전 디스크의 밑면에서 원주방향을 따라 굴착홀의 바닥면 측으로 돌출형성되고, 상기 브러시를 통해 이동되는 버력이 흡입되는 흡입구; 를 포함하는 지반 굴착장치.
제8항에 있어서,
상기 흡입구는
원심력에 의해 상기 회전 디스크의 외측으로 퍼져나가는 버력들이 흡입될 수 있도록 상기 회전 디스크의 중심으로부터 외주면 측으로 향할수록 점진적으로 크기가 커지도록 형성되는 지반 굴착장치.