KR101923826B1 - 사각 비트 구조를 가진 오거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사각 비트 구조를 가진 오거장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 연약지반을 강화 또는 개량하기 위하여 지반을 굴착하는 오거장치에 있어서, 오거장치의 구조를 개선하여 지반에 굴착공을 연속 원형 형태가 아닌 사각 형태로 굴착함으로써 지하에 구축되는 연속벽체의 강도를 증대하고 벽체 전체에 균일한 강도를 부여함과 아울러 지반 개량을 위해 시멘트와 같은 안정제 주입 시 굴착공의 중심부까지 주입이 가능하여 연약지반을 효율적으로 개량할 수 있으며, 지반에 형성된 굴착공에 파일을 삽입 시 배열이 용이하고 개수에 제한을 줄임으로써 시공이 편리하도록 하는 사각 비트 구조를 가진 오거장치에 관한 것이다.

Description

사각 비트 구조를 가진 오거장치 {AUGER APPARATUS WITH RECTANGULAR BIT STRUCTURE}

본 발명은 사각 비트 구조를 가진 오거장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 연약지반을 강화 또는 개량하기 위하여 지반을 굴착하는 오거장치에 있어서, 오거장치의 구조를 개선하여 지반에 굴착공을 연속 원형 형태가 아닌 사각 형태로 굴착함으로써 지하에 구축되는 연속벽체의 강도를 증대하고 벽체 전체에 균일한 강도를 부여함과 아울러 지반 개량을 위해 시멘트와 같은 안정제 주입 시 굴착공의 중심부까지 주입이 가능하여 연약지반을 효율적으로 개량할 수 있으며, 지반에 형성된 굴착공에 파일을 삽입 시 배열이 용이하고 개수에 제한을 줄임으로써 시공이 편리하도록 하는 사각 비트 구조를 가진 오거장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연약지반을 강화 또는 개량하기 위하여 굴삭기, 크레인과 같은 중장비 본체에 다축 오거장치가 장착된 항타기(pile driver)를 연결하여 기초공사를 수행하게 된다.

예컨대, 건축 구조물의 지하 구조체를 축조 시 지반의 평형상태를 유지하거나 지하수의 유입을 차단하도록 흙막이벽이나 차수벽과 같은 연속벽체를 시공하기 위하여 오거장치를 이용하여 지반을 굴착하며, 지반에 형성된 굴착공에 시멘트를 포함한 안정제를 주입하여 지반의 흙과 교반하거나 H 형강과 같은 파일을 연속적으로 삽입하여 지반을 개량 보강한다.

이러한 오거장치(A')는 도5에 도시된 바와 같이 말뚝(pile) 형태로 이루어지고 둘레를 따라 다수의 스크루(110)가 구비된 오거로드(100)와, 오거로드의 하단부에 장착되는 오거비트(200)가 구비된 것으로서, 오거로드의 상하 승강 및 수평 회전에 의해 지반을 굴착하는 과정에서 오거비트가 오거로드의 구동에 의해 수평 회전되면서 암반 등을 파쇄하는 역할을 한다.

그런데 종래의 오거장치는 오거로드의 스크루(110)와 오거비트(200)가 수평 회전하면서 굴착이 행해지기 때문에 굴착공이 원형으로만 형성되므로 이러한 원형 굴착공에 H 형강과 같은 파일을 여러 개 삽입할 경우 균일하게 배열할 수 없는데다가 배치가 수월하지 않으며 원형 파일을 삽입한다 하더라도 개수에 제한을 받는다는 문제점이 있었다.

또한, 오거가 다수 배열되는 다축 오거장치에 의해 지반 굴착 시 다수의 원형 굴착공이 서로 연속되는 형태로 형성되므로 SCW(Soil Cement Wall) 공법을 적용하여 지하 연속벽체를 시공 시 경우 도2에서와 같이 원형 굴착공(CH)의 범위 내에서만 시멘트와 같은 안정제가 주입되어 벽체의 강도가 균일하지 않고, 특히 원형이 겹쳐지는 부분은 강도가 더욱 약해지는데다가 이 부분에 의해 굴착공의 두께(폭)가 일정하지 않아 지하수의 차수 효과가 낮은 단점이 있었다.

아울러, 오거로드가 상하좌우 4개가 배치된 4축 오거장치를 이용하여 연약지반을 강화하는 DCM(Deep Cement Mixing) 공법을 적용하는 경우 도6에서와 같이 오거로드 및 오거비트의 회전 반경 즉, 원형 굴착공(CH)의 범위 내에만 시멘트와 같은 안정제가 주입되고 그 중심부(M)에는 주입되지 않기 때문에 연약지반의 개량이 제대로 이루어지지 않는다는 문제점이 있었다.

한국 특허등록 제1592832호 "가변식 확경비트가 구비된 굴착기용 천공 헤드" (2016.02.01) 한국 특허등록 제1514338호 "지반 굴착 해머용 확경 비트 시스템" (2015.05.08) 한국 특허공개 제2011-103787호 "확대비트를 이용한 중굴구근확대공법" (2011.09.21) 한국 특허공개 제2008-83403호 "사각 해머 비트용 굴착장치" (2008.09.18)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 연속된 원형 굴착공 형성에 따른 강도 저하 등의 단점을 가진 종래의 다축 오거장치의 구조를 개선하여 사각형의 일체화된 굴착공을 형성하여 지하 연속벽체의 강도를 증대함과 아울러 전체적으로 강도가 균일하게 하며, 굴착공에 삽입되는 파일의 개수나 배열에 제한을 두지 않도록 하는 사각 비트 구조를 가진 오거장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 사각 비트 구조를 가진 오거장치는, 다수의 스크루가 구비되고 수평 회전 및 승강 작동하며, 좌우 또는 전후로 일렬 배치된 다수의 오거로드; 오거로드의 하단부에 장착되어 수평 회전하면서 스크루와 함께 지반에 연속된 원형 굴착공을 형성하는 오거비트; 오거비트의 상부에 위치하며 일렬 배치된 오거로드의 전후 또는 좌우 측에 평행하게 설치되어 오거로드의 승강 작동에 의해 수직 회전하면서 원형 굴착공이 겹쳐지는 벽체 면 부위를 직선 형태로 굴착하는 파쇄 굴착부재; 및 상기 파쇄 굴착부재를 오거로드 상에 지지 결합하는 지지부재;를 포함함을 특징으로 한다.

이때, 상기 파쇄 굴착부재는 수직 회전 시 굴착공의 벽체 면에 밀착되게 접한 상태로 회전되는 것이며, 상기 파쇄 굴착부재는 하나의 파쇄 굴착부재가 서로 인접하는 양측 오거로드 사이에 위치하도록 배치됨이 바람직하다.

이러한 파쇄 굴착부재는 회전 가능한 금속재 롤러이며, 이러한 롤러는 휠 형태이거나 스크루 형태로 형성되어 지지부재에 의해 오거로드에 결합된 상태에서 축회전하는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 사각 비트 구조를 가진 오거장치에 따르면, 항타기의 다축 오거장치를 이용하여 연약지반을 굴착하는 과정에서 수평 회전하는 오거로드와 오거비트 사이에 수직 회전하는 파쇄 굴착부재를 장착하여 오거로드의 스크루 및 오거비트에 의해 연속된 원형 굴착공을 형성함과 아울러 파쇄 굴착부재에 의해 원형 굴착공이 겹쳐지는 부위를 직선 형태로 굴착하여 전체적으로 사각 형태의 굴착공을 형성함으로써 지하 연속벽체 면에 대한 강도를 증대 및 균일한 강도를 부여할 수 있고, 굴착공의 크기를 확장하여 오거로드 스크루 및 오거비트에 의한 교반을 원활하게 수행할 수 있다는 장점을 가진 것이다.

또한, 4축 오거장치를 이용하여 해안과 같은 연약지반을 강화하는 심층혼합처리(DCM) 공법에 적용하거나 다축 오거장치를 이용하여 건축 공사 시 지하 흙막이 차수 토류벽 설치 SCW(Soil Cement Wall) 공법에 적용 시 오거비트의 회전반경 범위 뿐만 아니라 굴착공의 중심부에도 시멘트와 같은 안정제를 주입할 수 있어 토질 성상을 안정화함으로써 지반 개량에 효과적일 뿐 아니라 강도 증가와 침하 방지에도 도움이 되며, 차수효과를 향상할 수 있는데다가 오거로드 둘레에 장착된 파쇄 굴착부재에 의해 오거로드가 수평 회전하면서 굴착 시 비틀림 및 충격에 대한 내구성을 증대할 수 있는 것이다.

도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오거장치를 도시한 도면
도2는 본 발명의 오거장치에 의해 형성된 굴착공을 도시한 도면
도3은 제1실시예에 의한 파쇄 굴착부재를 개략적으로 도시한 도면
도4는 제2실시예에 의한 파쇄 굴착부재를 개략적으로 도시한 도면
도5은 일반적인 오거장치가 중장비 본체에 연결된 상태를 도시한 도면
도6은 종래의 심층혼합처리 공법에 의해 안정제가 주입된 상태를 도시한 도면

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면들을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오거장치를 도시한 도면이고, 도2는 본 발명의 오거장치에 의해 형성된 굴착공을 도시한 도면이며, 도3은 제1실시예에 의한 파쇄 굴착부재를 개략적으로 도시한 도면이고, 도4는 제2실시예에 의한 파쇄 굴착부재를 개략적으로 도시한 도면이다.

우선, 본 발명은 도5에서 도시되듯이 크레인과 같은 중장비 본체(C)에 연결되는 항타기에 장착한 다축 오거장치의 구조를 개선한 것으로서, 오거로드 내부에 장착되는 오거축이나 오거로드에 회전 구동력을 제공하는 구동모터와 같은 구성요소에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도면에 따르면, 본 발명의 사각 비트 구조를 가진 오거장치(A)는 오거로드(10), 오거비트(20), 파쇄 굴착부재(30) 및 지지부재(40)를 포함하여 구성된다.

이에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도1에 도시된 바와 같이, 오거로드(10)는 수직으로 기다란 파일 형태이고 그 둘레를 따라 소정 간격(높이)마다 스크루(11)가 부착되며, 인접 설치된 모터(미도시) 등의 구동수단에 의해 동력을 제공받아 상하 승강 및 수평 회전 구동을 한다.

즉, 모터의 구동력을 전달받거나 또는 중장비 본체(C)에 설치되는 와이어로프의 인출이나 권취작동에 의해 오거로드(10)가 상승 또는 하강함과 동시에 수평으로 회전하면서 스크루(11)가 수평 회전 구동되며, 오거로드(10)의 회전 및 하강 시 스크루가 회전과 동시에 하강하면서 지반을 굴착한다. 이때 스크루(11)는 지반을 굴착하는 기능 외에도 지반에 형성되는 굴착공 내에 주입하는 안정제와 원지반의 토사를 교반하는 역할도 겸한다.

상기 오거로드(10)는 단일로 이루어진 것이 사용될 수도 있으나, 도면에서와 같이 다축 오거장치(A)를 사용 시 다수의 오거로드(10)가 좌우 길이방향으로 배치되어 지반에 좌우로 연속된 원형 굴착공(CH : 도2의 점선 부분)을 굴착 형성하게 된다.

오거비트(20)는 각 오거로드의 하단부에 장착되어 오거로드(10)의 회전 구동에 연동하여 회전함에 따라 지반의 암석 등을 파쇄하면서 지반을 굴착한다.

상기 오거비트(20)는 하부를 향할수록 직경이 확장되도록 형성되어 스크루(11)와 함께 안정제와 같은 주입재를 교반하는 역할도 하게 되며, 이때 오거비트(20) 하부의 직경은 상기 스크루(11)의 직경과 일치되도록 형성됨이 바람직하다.

이와 같은 구조로 된 오거장치(A)에 의해 연약지반을 굴착함과 아울러 굴착공 내에 주입재를 주입 후 교반하게 되며, 상기와 같은 오거로드(10) 및 오거비트(20)는 공지의 것이 사용될 수 있다.

이어서, 본 발명의 특징적인 구성요소로서 사각 파쇄 굴착부재(30)에 대하여 설명하기로 한다.

파쇄 굴착부재(30)는 회전 가능한 금속재 롤러 형태로 이루어지고 오거비트(20)의 상부에 위치하도록 오거로드의 전후방측(또는 좌우측)에 각각 설치된다. 여기에서, 오거로드의 전후방측이라 함은 도3 및 도4에서와 같이 다수의 오거로드(10)가 좌우방향으로 배치되어 연속된 원형 굴착공을 좌우방향으로 굴착 형성하는 경우를 기준으로 한다.

파쇄 굴착부재(30)는 별도의 동력을 필요로 하지 않으며, 굴착공(H)의 벽체 면에 밀착되게 접한 상태에서 오거로드(10)의 상하 승강 이동에 따라 수직방향으로 회전하면서 굴착공의 벽체 면에 대한 회전 마찰에 의해 지반에 사각 형상의 굴착공(RH : 도2의 실선 부분)이 형성되도록 파쇄 굴착하게 된다.

즉, 상기 파쇄 굴착부재(30)는 다수의 오거로드(10)가 좌우 일렬로 배치된 다축 오거장치(A)에 적용 시 오거로드에 대하여 길이방향으로, 즉 도3 또는 도4에서와 같이 다축 오거로드(10)와 평행을 이루며 전후방측에 각각 다수가 구비되되, 하나의 파쇄 굴착부재(30D)(30E)가 서로 인접하는 좌우 오거로드(10A,10B)(10B,10C) 사이에 위치하도록 배치된 상태에서 오거로드의 스크루(11) 및 오거비트(20)에 의해 연속된 원형으로 굴착공을 형성될 때 상기 파쇄 굴착부재(30)에 의해 좌우 양측 원형 굴착공이 서로 겹쳐지는 부위(O)를 직선 형태로 굴착하게 된다.

이때, 상기 다수의 파쇄부재(30)의 전체 길이는 다수의 오거로드에 구비된 스크루(11)의 횡방향 길이와 일치하도록 형성됨이 바람직하나, 만일 파쇄부재의 전체 길이가 스크루의 전체 길이보다 작거나 크더라도 굴착공을 대략 사각형에 근접하게 형성할 수는 있다.

이에 따라 종래의 다축 오거장치가 수평 회전하는 오거로드 및 오거비트에 의해 지반에 연속되는 원형의 굴착공(CH)을 형성하는 것과는 달리, 본 발명에 따른 오거장치는 이를 보완하여 수평 회전하는 오거로드 및 오거비트에 수직 회전하는 파쇄 굴착부재를 추가로 장착함에 의해 사각 형태의 굴착공(RH)을 형성함과 아울러 굴착공의 크기를 종래보다 확장하게 된다.

이러한 파쇄 굴착부재(30)는 도3에 도시된 바와 같이 정면이 휠(31)과 같은 롤러로 형성될 수 있으며, 이때 휠(31)은 도면에서와 같이 이중으로 형성하여 강도 및 내구성을 향상함과 아울러 회전 마찰력을 더욱 높임으로써 벽체 면의 굴착이 한층 용이해지도록 할 수도 있다.

또한 상기 파쇄 굴착부재(30)는 도4에 도시된 바와 같이 스크루(32)가 장착된 롤러로 형성될 수도 있으며, 이때 스크루는 축(33)을 따라 길이방향으로 다수 설치되어 벽체 면에 밀착된 상태에서 축을 중심으로 수직 회전되면서 벽체 면을 굴착하되, 원형 굴착공이 서로 겹쳐지는 부위(O)를 직선 형태로 굴착하게 된다.

이러한 파쇄 굴착부재(30)는 지지부재(40)에 의해 오거로드(10)에 결합되는데, 즉 파쇄 굴착부재(30)는 지지부재에 의해 오거로드에 결합된 상태에서 오거로드(10)의 수평 회전 및 승강 이동 구동에 연동하면서 지반을 직선 형태로 파쇄할 수 있게 된다. 이러한 지지부재(40)는 파쇄 굴착부재(30)의 프레임 역할을 한다.

상기와 같은 오거장치(A)를 육상에서 흙막이벽, 차수벽 지반보강 등에 적용 시 종래의 오거장치(A')에 의한 시공에 비해 벽체 면의 두께와 강도의 균일성이 높아질 뿐 아니라 누수 방지효과가 향상되며, 사각 굴착공(RH) 내에 형강 삽입 시 배열 및 수량의 제한을 받지 않으며, 해상에서 안변기초, 방파제 기초 등에 사용할 경우에도 좋은 효과를 기대할 수 있다.

10 : 오거로드 11 : 스크루
20 : 오거비트 30 : 사각 파쇄 굴착부재
31 : 휠 32 : 스크루
33 : 축 40 : 지지부재
CH : 원형 굴착공 RH : 사각 굴착공
O : 원형 굴착공 겹침 부위 A : 오거장치

Claims (6)

1. 다수의 스크루가 구비되고 수평 회전 및 승강 작동하며, 좌우 또는 전후로 일렬 배치된 다수의 오거로드;
   오거로드의 하단부에 장착되어 수평 회전하면서 스크루와 함께 지반에 연속된 원형 굴착공을 형성하는 오거비트;
   오거비트의 상부에 위치하며 일렬 배치된 오거로드의 전후 또는 좌우 측에 평행하게 설치되어 오거로드의 승강 작동 시 수직 회전하면서 원형 굴착공이 겹쳐지는 벽체 면 부위를 직선 형태로 굴착하는 파쇄 굴착부재; 및
   상기 파쇄 굴착부재를 오거로드 상에 지지 결합하는 지지부재;를 포함하고,
   상기 파쇄 굴착부재는 회전 가능한 금속재 롤러이되, 휠 형태의 롤러이거나 또는 스크루 형태의 롤러이고, 그 회전축이 상기 오거로드에 대하여 직각방향으로 설치된 것임을 특징으로 하는 사각 비트 구조를 가진 오거장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 파쇄 굴착부재는 수직 회전 시 굴착공의 벽체 면에 밀착되게 접한 상태로 회전되는 것임을 특징으로 하는 사각 비트 구조를 가진 오거장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 파쇄 굴착부재는 하나의 파쇄 굴착부재가 서로 인접하는 양측 오거로드 사이에 위치하도록 배치된 것임을 특징으로 하는 사각 비트 구조를 가진 오거장치.
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