KR102279785B1

KR102279785B1 - 인발과 동시에 모래 채움을 수행하는 pbd 시공을 위한 천공 방법

Info

Publication number: KR102279785B1
Application number: KR1020200098480A
Authority: KR
Inventors: 김백영; 김동후
Original assignee: 석정개발 주식회사; 주식회사 대영엔지니어링
Priority date: 2020-08-06
Filing date: 2020-08-06
Publication date: 2021-07-20

Abstract

본 발명은 인발과 동시에 모래 채움을 수행하는 PBD 시공을 위한 천공 방법에 관한 것으로서, 승하강이 가능하도록 리더에 지지된 상태로 구동부의 동력으로 천공하는 천공부를 포함하는 천공 장치에 있어서, 고압의 에어를 이용하여 천공 홀 내부로 모래를 공급하는 모래 공급부; 및 상기 천공부의 단부에 형성되어 모래 공급부로부터 공급되는 에어와 모래를 토출하는 토출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이로써, 천공이 완료된 후에 별도의 추가 장비나 인력을 투입하여 모래를 채우는 공정이 필요 없어지게 되고, 그에 따라 공기를 단축할 수 있으며, 공사 비용 역시 획기적으로 절감될 수 있으며, 천공 홀의 심도와 관계없이 모래를 균일하게 속채움하여, 후속 공정인 PBD 시공의 품질이 향상될 수 있다.

Description

인발과 동시에 모래 채움을 수행하는 PBD 시공을 위한 천공 방법 {Boring method for boring ground and filling sand simultaneously for inserting Plastic Board Drain}

본 발명은 인발과 동시에 모래 채움을 수행하는 PBD 시공을 위한 천공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천공부의 천공 후 인발과 동시에 천공부의 단부에 형성된 토출부를 통하여 천공 홀에 모래를 채우는 인발과 동시에 모래 채움을 수행하는 PBD 시공을 위한 천공 방법에 관한 것이다.

연약지반 개량이란 연약지반의 공학적 성질을 인위적으로 개선하여 안정화시키는 것을 의미하며, 연약지반의 개량 공법으로는 치환공법, 배수공법, 다짐공법, 고결공법, 열처리공법, 보강공법 등의 방법이 있으나, 대심도 대규모 현장에서는 지중에 모래 또는 인공 재료를 이용하여 연직방향의 배수 통로를 형성하여 지반의 압밀을 촉진하는 연직배수공법(vertical drain method)을 일반적으로 사용한다.

특히, 연직 배수공법 중에서도 PBD(Plastic Board Drain) 공법은 도로, 철도, 항만 부지 조성 등의 연약지반 개량을 위하여 널리 이용되고 있는 공법이며, 골이 형성된 플라스틱 판을 부직포로 감싸준 다음, 물이 통과할 수 있는 수로를 연약지반에 일정간격 심어주는 방법을 통해 지중의 간극수를 지표면위로 배수시켜서 침하를 촉진하고 지반의 지지력을 높이는 공법이다.

이러한 PBD 공법은 장비가 간편하고, 시공속도가 빠르며, 드레인 보드의 자재비가 비교적 저렴할 뿐 아니라, 케이싱 파이프의 지반 관입으로 인한 지반 교란이 최소화되므로 가장 널리 사용되고 있는 공법이다.

일반적으로 PBD 공법은 연약지반에서 사용되기에 별도의 저항 없이 지반에 관입 가능하나, 관입 도중 다져진 매립층이나 견질의 모래층, 호안사석층 등 상대적으로 단단한 지층을 만나면, 케이싱 파이프가 휘어지거나 손상되어 배수재의 지반 관입이 곤란하게 되며, 이를 해결하고자 견질 지반을 선행 천공한 후 배수재를 관입하는 방법을 주로 사용하고 있다.

종래의 일반적인 PBD 시공 방법에 대해 살펴보면, 도 1에 도시된 것과 같이 먼저 지반을 선 천공한 후, 모래 등의 충진재를 투입하여 천공 홀을 메우고, 그 후 수직 배수재를 관입한 다음 케이싱을 인발하는 과정을 거친다.

특히, 배수재를 관입하기 전에 천공 홀을 메우는 과정은 포크레인 등의 장비나 인력을 이용하게 되는데, 그 과정에서 천공 홀이 붕괴되어 재차 메워지거나, 공사 장비나 인부가 천공 홀에 낙하하는 등의 안전사고가 발생되었으며, 또한 배수재를 삽입하는 과정에서 불규칙한 천공된 홀로 인하여 배수재가 휘어지는 문제점이 야기되었다.

더욱이나, 실제 현장에서는 천공된 홀에 모래를 채우기도 전에 이미 천공 홀의 일부가 붕괴되는 상황이 빈번하게 발생되었으며, 그 결과 천공 홀 전체에 충진재가 균일하게 채워지지 않아, 추후에 시공되는 PBD의 품질이 저하되는 한계가 있었다.

그 외에도 붕괴된 천공 홀은 이를 다시 천공하는 과정에서 모래가 채워지지 않은 인접 홀에 영향을 주어 인접 홀의 붕괴를 야기하였으며, 그로 인하여 PBD 시공 장비의 전도, 작업원의 안전 사고가 빈번히 발생하였고, 결과적으로는 PBD 시공 작업의 연속성과 효율성이 현저히 저하되는 문제점이 있었다.

설사 모래 채움 전에 천공 홀이 붕괴되지 않는다 하더라도, 이미 천공된 홀에 모래를 채우기 위해, 포크레인 등의 장비나 인력이 추가로 필요하므로, 공사 기간이 지연되고, 공사비용이 추가로 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 천공부를 인발함과 동시에 고압의 에어를 이용하여 천공 홀에 모래를 채움으로써, 공기 단축 및 공사 비용을 절감하고, 천공 홀의 붕괴를 방지할 수 있는, 인발과 동시에 모래 채움을 수행하는 PBD 시공을 위한 천공 방법을 제공하는데 발명의 목적이 있다.

또한, 천공 홀에 모래를 연속적이고 균일하게 채움으로써, 이후 시공되는 수직배수재가 휘어짐 없이 천공 홀에 수직으로 정확한 위치에 시공되어 배수성능의 효율성이 담보되는, 인발과 동시에 모래 채움을 수행하는 PBD 시공을 위한 천공 방법을 제공하는데 발명의 목적이 있다.

삭제

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 인발과 동시에 모래 채움을 수행하는 PBD 시공을 위한 천공 방법은, 승하강이 가능하도록 리더(100)에 지지된 상태로 구동부(200)의 동력으로 천공하는 천공부(300)를 포함하고, 상기 천공부(300)는 에어와 모래가 이송될 수 있도록 길이방향으로 중공부(310)가 형성된 천공로드(320)의 하단에 구동부(200)의 동력으로 천공하는 천공팁(330)이 장착되고, 상기 천공부(300)의 천공로드(320) 또는 천공팁(330)에는 토출부(500)가 형성되어 모래 공급부(400)로부터 공급되는 에어와 모래를 토출하도록 형성된 천공 장치(D)를 이용하는 것으로, 천공 장치(D)의 천공부(300)가 구동부(200)의 동력을 이용하여 천공 홀을 형성하는 천공 단계(S10); 모래 공급부(400)의 제1 호스(430)를 통해 천공부(300)로 에어와 모래를 이송하고(단계 S22), 상기 천공부(300)로 이송된 모래를 상기 토출부(500)에서 토출함과 동시에 상기 천공부(300)를 인발하여(단계 S23) 천공 홀에 모래를 속채움 하는 모래 채움 단계(S20);를 포함한다.

또한, 상기 천공 단계는 상기 모래 공급부의 조절밸브를 폐쇄하여 모래의 공급을 차단하고, 제2 에어밸브를 개방하여 상기 토출부에서 고압의 에어가 분사되도록 하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

삭제

또한, 상기 모래 채움 단계는, 상기 모래 공급부의 제1 에어밸브를 개방하여 적재부 내부를 고압으로 유지하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 모래 공급부의 제2 에어밸브와 조절밸브를 개방하여 에어와 모래를 배출할 수 있다.

본 발명의 PBD 시공을 위한 천공 장치에 의하면, 천공이 완료된 후에 천공부의 인발과 동시에 천공 홀에 모래가 채워지므로, 별도의 추가 장비나 인력을 투입하여 모래를 채우는 공정이 필요 없어지게 되고, 그에 따라 공기를 단축할 수 있으며, 공사 비용 역시 획기적으로 절감될 수 있다.

보다 상세하게는 상기 천공부에 토출부를 구비하여, 천공로드가 승강하면서 생기는 공간에 곧바로 모래를 배출함으로써, 천공과 모래 채움을 한번에 수행하는 작업효율이 우수한 단일공정 시스템을 구현할 수 있으며, 공기단축 및 비용절감 효과를 가져오게 되는 것이다.

또한 천공로드의 인발과 동시에 모래를 채움으로써, 천공 홀의 심도와 관계없이 모래를 균일하게 속채움 할 수 있고, 그 결과 후속 공정인 PBD 시공 시 PBD 배수재가 휘어짐 없이 수직으로 설치되어 압밀배수가 촉진되고 균등침하가 가능하게 된다.

뿐만 아니라, 천공부의 인발과 동시에 모래를 채움으로써, 작업자가 천공 홀에 빠지는 안전사고를 예방할 수 있으며, 천공 홀의 붕괴를 사전에 방지하여 천공 홀의 붕괴 시 발생할 수 있는 지반 부등침하와 그로 인한 천공장비의 전도 위험 등을 크게 감소시킬 수 있다.

또한 천공 홀의 붕괴에 따른 재 천공작업의 비효율을 미연에 방지하고, 천공 홀 내부의 모래 채움 작업의 연속성이 확보되므로, PBD의 품질 및 배수성능을 충분히 확보할 수 있고, 그 결과 본래의 설계 목적대로 압밀배수를 촉진시키고 지반의 강도를 증가시킬 수 있다.

추가적으로 천공 홀 주변에 적치되거나 투입과정에서 발생하는 모래의 손실을 최소화하여 원가를 절감하고 정돈된 작업환경을 유지할 수 있다.

이 외에도 우천 시 천공 홀이 붕괴되거나, 천공 홀에 지표수가 유입되어 모래 채움의 작업성이 현저히 떨어지는 것을 방지할 수 있으며, 우천여부와 관계 없이 연속적인 작업이 가능하여 시공능률이 향상되고 공사 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

천공부가 천공로드와 하단의 에어타격해머로 구성되는 경우, 속채움을 위한 모래 및 에어를 공급하는 제1 호스와 에어타격해머 작동을 위한 에어를 공급하는 제2 호스를 별도로 구비하고, 천공로드 내부의 중공부를 분리함으로써, 에어타격해머의 구동부위로 모래가 삽입되어 발생할 수 있는 고장을 방지할 수 있다.

또한 천공단계에서 토출부를 통해 고압의 에어를 분사하거나, 토출부에 형성되는 토출부 게이트를 구비함으로써, 천공단계에서 생성된 천공 부산물이 토출부 내부로 역류하지 않고, 천공로드를 따라 천공 홀 외부로 용이하게 배출되게 하며, 그 결과 천공 홀에 천공 부산물이 아닌 균일한 입도의 모래가 채워지도록 할 수 있다.

도 1은 종래의 PBD 시공방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 천공 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 천공부의 천공팁이 강봉으로 장착된 것을 나타낸 도면이다.
도 4는 천공부의 천공팁이 회전굴착비트로 장착된 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 천공부의 천공팁이 에어타격해머로 장착된 것을 나타낸 도면이다.
도 6은 천공부의 천공팁이 강봉으로 장착된 경우 천공부 및 토출부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 7은 천공부의 천공팁이 회전굴착비트로 장착된 경우 천공부 및 토출부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 8은 천공부의 천공팁이 에어타격해머로 장착된 경우 천공부 및 토출부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 9는 모래 공급부의 각 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 천공 장치 및 천공 방법을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 천공 방법을 나타낸 순서도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 상세히 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 함을 밝혀둔다.

본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 바탕으로 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 승하강이 가능하도록 리더(100)에 지지된 상태로 구동부(200)의 동력으로 천공하는 천공부(300)를 포함하는 천공 장치(D)에 관한 것으로, 고압의 에어를 이용하여 천공 홀 내부로 모래를 공급하는 모래 공급부(400) 및 상기 천공부(300)의 단부에 형성되어 모래 공급부(400)로부터 공급되는 에어와 모래를 토출하는 토출부(500)를 포함한다.

상기 리더(100)는 이동주행 및 전체적인 작동을 수행하는 크레인 본체의 전방에서 크레인 본체의 붐에 장착되어 있으며, 수직방향으로 지지대 역할을 하는 골조프레임의 내부에 트러스바를 연결하여 하중을 견딜 수 있도록 한 트러스 구조로 형성될 수 있다. 이 때 상기 리더(100)에는 상부 시브와 하부 시브 및 와이어가 구비되어 있으며, 상기 구동부(200)는 상기 상하부 시브 및 와이어에 의해 승하강이 가능하도록 구비되어 있다.

구동부(200)는 동력을 제공하는 장치로서, 병진운동 또는 회전운동을 발생시킬 수 있으며, 바람직하게는 천공부(300)의 구성에 따라 바이브로 해머 모터, 오거 모터 등으로 형성될 수 있다. 즉 상기 구동부(200)는 수직방향으로 진동을 발생시키거나, 시계방향 또는 반 시계방향으로 천공부(300)를 회전시켜 지반을 굴착 및 천공할 수 있다.

상기 천공부(300)는 구동부(200)의 하단에 구비되어, 상기 구동부(200)에서 발생시킨 동력을 전달 받아 지반을 천공하는 구성이며, 상세하게는 천공로드(320) 및 상기 천공로드(320)의 하단에 장착되는 천공팁(330)으로 구성될 수 있다.

상기 천공부(300)는 에어와 모래가 이송될 수 있도록 내부에 중공부(310)가 형성될 수 있으며, 특히 천공로드(320)의 길이방향을 따라 중공부(310)가 형성될 수 있다. 이때 천공로드(320)는 강관 파이프 또는 케이싱으로 형성될 수 있으며, 천공작업 중 슬라임의 원활한 배토를 위해 외주면에 스크류가 형성된 구조일 수 있다.

다음으로, 천공팁은(330) 천공로드(320)의 하단에 장착되어, 천공 시 지반에 직접 닿으면서 지반을 굴착하는 구성이므로 충분한 강도를 가지는 소재로 이루어진다. 상기 천공팁(330)은 천공 및 개량하려는 지반의 조건 또는 시공효율에 따라 강봉, 회전굴착비트 또는 에어타격해머(T-4)로 적절히 선택될 수 있다.

이하 도 3 내지 도 8을 참조하여, 천공팁(330)의 종류에 따른 천공부(300)의 구성에 대해 상세히 설명한다. 도 3, 도 4 및 도 5는 각각 천공부의 천공팁이 강봉, 회전굴착비트 및 에어타격해머로 장착된 것을 나타낸 도면이고, 도 6, 도 7 및 도 8은 각각 천공부의 천공팁이 강봉, 회전굴착비트 및 에어타격해머로 장착된 경우 천공부 및 토출부를 확대하여 나타낸 도면이며, 특히 도 6 내지 도 8에 도시된 (a), (b)는 A-A', B-B' 절단선을 기준으로 화살표 방향으로 바라본 단면도이고, (c)는 C-C' 절단선을 기준으로 단면 형상을 도시한 단면도이다.

먼저 도 3 및 도 6에 나타난 일 실시예에 있어서, 상기 천공부(300)의 천공팁(330)은 첨단부를 갖는 강봉으로 형성될 수 있다. 이때 구동부(200)는 타격 또는 바이브로 모터로 구성될 수 있으며, 천공로드(320)는 바람직하게는 외주면에 스크류가 형성되지 않고, 내부에 중공부(310)가 형성된 강관 파이프일 수 있다. 상기 강봉은 충분한 강도를 가지며, 타격 또는 상하 진동방식에 의해 지반을 굴착할 수 있도록 단부가 쐐기모양으로 형성될 수 있다.

다른 실시예에 있어서 도 4 및 도 7을 참조하면, 상기 천공팁(330)은 회전굴착비트로 형성될 수 있다. 상기 회전굴착비트는 통상적으로 오거비트 또는 천공비트라 지칭되는 것으로 구체적인 형태로서 버튼 비트, 트리콘 비트, 피쉬테일 비트 등이 이에 해당한다. 상기 회전굴착비트는 공업용 다이아몬드를 이용하여 제작되므로, 내구성, 정밀도가 우수하며, 특히 비트의 하단부에 매우 강한 강도를 갖는 돌기가 형성되어 경질의 지반 또는 암반층을 천공할 수 있도록 한다.

또 다른 실시예로서 도 5 및 도 8을 참조하면, 상기 천공팁(330)은 에어타격해머(T-4)로 형성될 수 있다. 상기 에어타격해머는 일반적인 스크류 오거 및 비트에 의하여 천공이 어려운 지반 천공 시에 선택될 수 있으며, 피스톤이 압축된 에어의 힘으로 왕복운동을 일으켜 전석층, 암반 등을 천공하는 장치이다.

천공팁(330)이 에어타격해머(T-4)로 선택되는 경우, 해머의 작동을 위해 고압의 에어 공급이 필수적이므로, 이 경우 천공로드(320)는 내부의 중공부(310)가 제1 중공부(311) 및 제2 중공부(312)로 분리되어 형성될 수 있으며, 바람직하게는 내부에 제1 중공부(311)가 형성되고, 외부에 제2 중공부(312)가 형성되는 이중관의 형태로 구성될 수 있다. 다만 반드시 이중관과 같은 형태로 제한되는 것은 아니며, 제1 중공부(311)와 제2 중공부(312)가 격벽 등에 의하여 공간적으로 분리될 수 있으면 충분하다.

상기 제1 중공부(311)에는 하기에서 설명되는 제1 호스(430)로부터 공급되어 천공 홀에 토출되기 위한 에어와 모래가 이송되며, 제2 중공부(312)에는 하기에서 설명되는 제2 호스(440)로부터 공급되어 에어타격해머(T-4)를 작동시키기 위한 에어가 이송될 수 있다. 즉, 천공팁(330)이 에어타격해머(T-4)인 경우, 천공로드(320)의 중공부(310)를 분리하여 에어타격해머(T-4)의 작동을 위한 에어를 별도로 공급함으로써, 에어타격해머의 작동부로 모래가 장치의 투입되어 발생할 수 있는 고장을 방지할 수 있다.

이때, 상기 구동부(200)는 제1 및 제2 호스(430)(440)와 천공부(300)를 연결하는 스위블(210)(swivel)을 더 포함할 수 있다. 상기 스위블(210)은 연결된 두 부분 중 한쪽은 상대 고정시키고 다른 한쪽은 상대 회전이 이루어질 수 있도록 하는 구성으로서, 천공팁(330)이 회전굴착비트 또는 에어타격해머(T-4) 등 회전 관입 방식에 의한 것일 경우, 스위블(210)이 천공부(300)의 상단에 구비되어 고정체인 제1 및 제2 호스(430)(440)와 회전체인 천공부(300)를 연결하여, 제1 및 제2 호스(430)(440)가 꼬이는 것을 방지할 수 있다.

나아가, 천공 과정에서는 제2 호스(440)로부터 제2 중공부(312)에 에어가 공급됨은 물론, 상기 제1 중공부(311)에도 제1 호스(430)로부터 에어만이 공급될 수도 있다. 이를 위하여, 모래 공급부(400)의 하부에 별도로 구비된 조절밸브(도면 미도시)를 폐쇄하여 모래의 공급을 완전히 차단시키고, 제2 에어밸브(422b)만을 개방하여, 에어만이 공급될 수 있도록 제어할 수 있다. 이로써, 천공 과정에서 토출부(500)로 천공 부산물이 역류하는 것을 차단할 수 있다.

도 3 내지 도 8을 참조하면, 천공팁(330)의 상부에는 천공로드(320)와 결합하기 위한 결합부(332)가 더 형성될 수 있다. 이때 상기 결합부(332)는 천공팁(330)의 상부에서 돌출된 형태를 가지며, 길이방향 절단시 절단면이 일자형, 십자형을 이루거나 또는 중심에서 120도의 각도를 이루며 세 방향으로 뻗어나가도록 형성될 수 있다. 또한 상기 결합부(332)는 천공팁(330)과 천공로드(320)를 용접 결합, 볼팅 결합, 끼움 결합 등 다양한 방식에 의해 결합시킬 수 있다.

천공팁(330)의 상단에는 상기 결합부(332)에서 하단으로 갈수록 점진적으로 단면이 확장되는 테이퍼부가 형성될 수 있다. 상기 테이퍼부는 구조적 보강은 물론, 토출부(500)가 천공로드(320)에 형성될 경우, 천공로드(320)에서 토출된 모래가 천공 홀에 원활히 채워지도록 하는 가이드 기능을 수행할 수 있다.

다음으로 도 9를 참조하여 모래 공급부(400)에 대해 상세히 설명하면, 모래 공급부(400)는 고압의 에어를 이용하여 천공 홀 내부로 모래를 공급하는 장치로서, 모래 호퍼(410), 콤프레셔(420), 제1 호스(430) 및 제2 호스(440)로 구성될 수 있다.

먼저, 모래 호퍼(410)는 모래가 투입되는 하부가 개방된 역 원추형의 투입부(411), 상기 투입부(411)의 하부에 구비되며 투입된 모래가 적재되는 적재부(412) 및 상기 투입부(411)와 적재부(412)의 사이에 형성되어 개폐되는 호퍼 게이트(413)를 포함할 수 있다.

콤프레셔(420)는 고압의 에어를 공급하는 구성으로, 상기 모래 호퍼(410)에서 배출된 모래가 고압의 에어에 의해 천공부(300)로 이송될 수 있도록 하며, 천공팁(330)이 에어타격해머(T-4)인 실시형태에 있어서, 에어타격해머(T-4)의 작동을 위한 에어도 함께 공급할 수 있다. 그 외에도 천공로드(320)에 에어를 공급하여 천공로드(320) 관입 시 천공이 원활하게 이루어지고, 천공 부산물이 천공로드(320) 내부로 역류하지 않도록 보조할 수 있다.

제1 호스(430)는 상기 모래 호퍼(410) 및 콤프레셔(420)와 천공부(300)를 연결하며, 벤츄리 원리를 바탕으로 콤프레셔(420)에서 배출되는 고압의 에어에 의해 모래 호퍼(410)에서 모래가 배출되도록 유도하여, 에어와 모래가 혼합된 상태로 천공부(300)로 공급될 수 있도록 한다.

제2 호스(440)는 콤프레셔(420)와 연결되어 천공부(300)로 이어지는 호스이며, 콤프레셔(420)에서 생성된 고압의 에어를 에어타격해머(T-4)에 공급하여, 에어타격해머가 작동되도록 한다. 특히 제1 호스(430)와는 별도로 에어만 공급되는 제2 호스(440)를 구비함으로써, 에어타격해머의 구동부위에 모래가 투입되어 발생하는 고장을 방지할 수 있다.

상기 콤프레셔(420)는 하나의 에어배출구에 장착되는 3way 밸브에 의해 제1 에어노즐(421a), 제2 에어노즐(422a) 및 제2 호스(440)로 에어를 배출할 수 있다.

상기 제1 에어노즐(421a)은 적재부(412)의 내측 상부로 에어를 공급하는 구성으로, 제1 에어밸브(421b)에 의해 에어 공급이 조절되며, 상기 제2 에어노즐(422a)는 적재부(412)의 하부로 에어를 공급하는 구성으로, 제2 에어밸브(422b)에 의해 에어 공급이 조절된다.

이하 도 9를 참조하여 모래 공급부(400)의 모래 공급 과정을 상세히 설명한다.

먼저 백호 등의 장비를 이용하여 사전에 모래 호퍼(410)의 투입부(411)에 모래를 채우면, 호퍼 게이트(413)가 개방되면서, 하부의 적재부(412)에 모래가 채워지게 된다.

그 후 제1 에어밸브(421b)를 개방하여 제1 에어노즐(421a)에서 적재부(412) 의 내측 상부로 고압의 에어를 분사하면, 호퍼 게이트(413) 후면의 에어포켓에 에어가 분사되어 호퍼 게이트(413)가 투입부(411)의 하부를 폐쇄하고, 적재부(412)의 하부에는 모래, 상부에는 고압의 에어가 채워지게 된다. 이와 같이 제1 에어노즐(421a)에서 에어를 분사하여 호퍼 게이트(413)가 투입부 하부를 폐쇄함으로써, 적재부(412) 내부의 모래가 투입부(411)로 역류하는 것을 방지하고, 적재부(412) 내부를 고압의 상태로 유지하여 적재부(412)의 하부에 위치한 제2 에어밸브(422b) 개방 시 모래가 보다 용이하게 제1 호스(430)로 배출될 수 있도록 한다.

상기 적재부(412) 내부에 모래가 채워지고, 천공 홀 모래 채움 작업을 위해 모래를 배출하는 경우, 제2 에어밸브(422b)를 개방하여 제2 에어노즐(422a)에서 적재부(412) 내부로 고압의 에어를 분사하면, 고압의 에어와 함께 모래가 제1 호스(430)로 배출되어 천공부(300)로 공급된다.

천공 홀에 모래 채움 작업이 완료되면, 사용자는 제1 에어밸브(421b) 및 제2 에어밸브(422b)를 잠그고, 적재부(412) 상부에 구비되어 있는 배출 밸브(414)를 개방하여, 적재부(412) 내부에 있던 고압의 공기를 외부로 배출시키며, 호퍼 게이트(413)는 자중에 의해 개방되어 상기 투입부(411)에서 적재부(412)로 모래가 공급되게 된다.

이 때 사용자는 제1 및 2 에어밸브(421b, 422b)를 적절히 제어하여, 모래가 이송되는 양과 속도를 조절함으로써, 천공 속도에 따른 천공부(300)의 단부에 형성된 토출부(500)의 모래 토출량을 조절할 수 있으며, 이는 장치 운전자가 천공과 인발 작업을 하면서 운전석에서 임의로 이를 제어하도록 구성될 수 있다.

토출부(500)는 천공로드(320) 또는 천공팁(330)에 형성되어 모래 공급부(400)로부터 공급되는 에어와 모래를 토출할 수 있다. 천공팁(330)에 토출부(500)가 형성되는 실시형태에 있어서 토출부(500)는 천공팁(330)을 관통하여 하단면에 형성되거나, 외주면에 방사형으로 형성되는 것도 가능하다.

먼저 토출부(500)가 천공로드(320) 에 형성되는 경우에 대해 살펴보면, 모래 호퍼(410) 및 콤프레셔(420)로부터 공급되는 에어와 모래는 제1 호스(430)를 통해 천공로드(320)의 중공부(310)를 지나, 천공로드(320)의 개방된 하단면에 형성된 복수개의 토출부(500)를 통해 배출되게 될 수 있다. 다만, 이 경우 토출부(500)는 천공로드(320)의 하단면에 형성되는 것으로 제한되지 않으며, 천공로드(320)의 외주면에 형성될 수 도 있다. 또한 천공팁(330)의 상부에 테이퍼부가 형성된 경우, 모래가 테이퍼부를 타고 흘러 내리게 되어 더욱 용이하게 토출될 수 있다.

또한, 복수개의 토출부(500)는 천공팁(330)의 하단면에도 형성될 수 있으며, 이 경우 천공부(300)의 인발 시, 천공부(300)의 외주면에서 토출되는 실시형태보다 모래의 채움이 더욱 용이하다는 이점이 있다.

본 발명에 따른 천공 장치(D)는, 천공부(300)를 인발하는 과정에서만 천공 홀에 모래를 토출하므로, 천공부(300)를 관입하여 지반을 굴착하는 과정에서 천공부(300)에 형성된 토출부(500)를 통해 천공 부산물이 역류할 가능성이 있으며, 그로 인해 천공부(300)의 내부 중공부(310)가 막히게 되거나, 기타 장비가 고장을 일으킬 염려가 있다. 따라서 상기 토출부(500)에는 도 6 내지 도 8 에서 보는 바와 같이 천공 부산물의 역류를 방지하기 위한 토출부 게이트(510)가 더 형성될 수 있다.

상기 토출부 게이트(510)는 일 방향으로만 개방되는 힌지로 구비되어, 모래와 에어가 천공부(300)에서 천공 홀 방향으로 토출 시 자연스럽게 개방되도록 하나, 천공 홀에서 천공부(300)로 역류하는 방향으로는 개방되지 않도록 구비될 수 있다. 그 외에도 상기 토출부(500)에는 천공 부산물의 역류 방지를 위하여, 역류 방지편 등의 다양한 구성이 구비될 수 있다.

다음으로 도 10 및 11을 참조하여, 인발과 동시에 모래 채움을 수행하는 PBD 시공을 위한 천공 방법에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 천공 장치(D)를 이용한 천공 방법은 천공 장치(D)의 천공부(300)가 구동부(200)의 동력을 이용하여 천공 홀을 형성하는 천공 단계(S10); 와, 천공 홀에 구비된 천공부(300)를 인발함과 동시에 모래 공급부(400)로부터 공급된 모래를 토출부(500)로 토출하여 천공 홀에 모래를 속채움 하는 모래 채움 단계(S20);를 포함한다.

다만 이에 앞서 측량된 위치를 확인하고, 천공 장비를 최적의 작업 위치에 이동시킨 후, 천공 위치에서 리더(100)의 수직도를 유지하고, 천공부(300)의 중심을 정확히 일치시키는 준비 단계가 더 포함될 수 있다. 또한 지반의 조건이나 시공 효율 등을 고려하여, 상술한 바와 같이 적절한 천공로드(320)와 천공팁(330)을 선택하여 장착하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 외에도 백호를 이용하여 모래 공급부(400)의 모래 호퍼(410)에 모래를 적재시키는 단계 역시 선행될 수 있다.

이후, 구동부(200)의 동력을 이용하여 천공 홀을 형성하는 단계(S10)를 포함할 수 있는데, 이 때 상기 천공 단계(S10)는, 모래 공급부(400)의 조절밸브를 폐쇄하여 모래의 공급을 차단하고, 제2 에어밸브(422b)를 개방하여, 상기 토출부(500)에서 고압의 에어만 분사되도록 하는 단계(S11)를 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 천공 방법은 이처럼 천공 단계(S10)에서 토출부(500)를 통해 고압의 에어를 분사함으로써, 천공 부산물이 원활하게 천공 홀외부로 배출되도록 할 뿐 아니라, 토출부(500)로 천공 부산물이 유입되지 않도록 할 수 있다.

계획심도까지 천공 작업이 완료된 경우에는, 천공부(300)를 인발하면서, 천공 홀에 모래를 속채움하는 모래 채움 단계(S20)가 진행되는데, 이때 상기 모래 채움 단계(S20)는 상기 모래 공급부(400)의 제1 에어밸브(421b)를 개방하여 적재부(412) 내부를 고압으로 유지하는 단계(S21); 상기 모래 공급부(400)의 제2 에어밸브(422b) 및 조절밸브를 개방하여 에어와 모래를 배출하고, 제1 호스(430)를 통해 천공부로 에어와 모래를 이송하는 단계(S22); 및 상기 천공부(300)로 이송된 모래를 상기 토출부(500)에서 토출함과 동시에 상기 천공부(300)를 인발하는 단계(S23);를 포함할 수 있다.

제1 에어밸브(421b)를 개방하여 적재부(412) 내부를 고압으로 유지하는 단계(S21)를 좀 더 상세히 설명하면, 제1 에어밸브(421b) 개방 시 제1 에어노즐(421a)에서 적재부(412) 내부로 고압의 에어를 분사하고, 이 경우 호퍼 게이트(413) 후면 에어포켓에 에어가 분사되어 호퍼 게이트(413)가 투입부(411)의 하부를 폐쇄하게 되며, 적재부의 내부에는 모래와 고압의 에어가 채워지게 된다. 즉, 투입부(411)의 하부를 폐쇄함으로써 적재부(412)의 모래가 투입부(411)로 역류하는 것을 방지하고, 고압의 에어가 적재부(412) 내부에 채워짐으로써, 하부에 위치한 제2 에어밸브(422b) 개방 시 모래가 보다 용이하게 제1 호스(430)로 배출되어 천공부(300)로 이송되게 할 수 있다.

마지막으로, 상기 모래 채움 단계(S20)에서 천공 홀의 내부 계획심도까지 모래의 속채움이 완료되면, 다음 측량점으로 이동하여 상기 단계들을 반복하여 진행하고, 천공 및 속채움이 완료된 천공 홀에서는 PBD를 장비를 세팅 후, 멘드레일의 관입 및 인발하고, 드레인 보드를 절단하는 PBD 시공단계를 수행할 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 천공부 인발과 동시에 모래 채움을 수행하는 PBD 시공을 위한 천공 방법은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 리더 200: 구동부
210: 스위블 300: 천공부
310: 중공부 311: 제1 중공부
312: 제2 중공부 320: 천공로드
330: 천공팁 332: 결합부
400: 모래 공급부 410: 모래 호퍼
411: 투입부 412: 적재부
413: 호퍼 게이트 414: 배출 밸브
420: 콤프레셔 421a: 제1 에어노즐
421b: 제1 에어밸브 422a: 제2 에어노즐
422b: 제2 에어밸브 430: 제1 호스
440: 제2 호스 500: 토출부
510: 토출부 게이트

Claims

삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
승하강이 가능하도록 리더(100)에 지지된 상태로 구동부(200)의 동력으로 천공하는 천공부(300)를 포함하고, 상기 천공부(300)는 에어와 모래가 이송될 수 있도록 길이방향으로 중공부(310)가 형성된 천공로드(320)의 하단에 구동부(200)의 동력으로 천공하는 천공팁(330)이 장착되고, 상기 천공부(300)의 천공로드(320) 또는 천공팁(330)에는 토출부(500)가 형성되어 모래 공급부(400)로부터 공급되는 에어와 모래를 토출하도록 형성된 천공 장치(D)를 이용한 PBD 시공을 위한 천공 방법에 있어서,
천공 장치(D)의 천공부(300)가 구동부(200)의 동력을 이용하여 천공 홀을 형성하는 천공 단계(S10);
모래 공급부(400)의 제1 호스(430)를 통해 천공부(300)로 에어와 모래를 이송하고(단계 S22), 상기 천공부(300)로 이송된 모래를 상기 토출부(500)에서 토출함과 동시에 상기 천공부(300)를 인발하여(단계 S23) 천공 홀에 모래를 속채움 하는 모래 채움 단계(S20);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 인발과 동시에 모래 채움을 수행하는 PBD 시공을 위한 천공 방법.
제11항에 있어서,
상기 천공 단계(S10)는,
상기 모래 공급부(400)의 조절밸브를 폐쇄하여 모래의 공급을 차단하고, 제2 에어밸브(422b)를 개방하여 상기 토출부(500)에서 고압의 에어가 분사되도록 하는 단계(S11);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인발과 동시에 모래 채움을 수행하는 PBD 시공을 위한 천공 방법.
삭제
제11항에 있어서,
상기 모래 채움 단계(S20)는,
상기 모래 공급부(400)의 제1 에어밸브(421b)를 개방하여 적재부(412) 내부를 고압으로 유지하는 단계(S21);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인발과 동시에 모래 채움을 수행하는 PBD 시공을 위한 천공 방법.
제11항에 있어서,
상기 단계 S22는,
상기 모래 공급부(400)의 제2 에어밸브(422b)와 조절밸브를 개방하여 에어와 모래를 배출하는 것을 특징으로 하는 인발과 동시에 모래 채움을 수행하는 PBD 시공을 위한 천공 방법.