KR200249176Y1 - 지반천공장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 지반에 천공홀을 뚫기 위한 천공장치에 관한 것으로, 중심부에 상하방향으로 유체의 흐름통로가 형성되고, 흐름통로에 상,하부 걸림홈(13,13')이 형성되고, 하부 걸림홈(13')에 관형상의 패킹재(14)가 장착되고, 둘레면에 상부 걸림홈(13)과 일정거리를 두고 분사공(15)이 형성된 외관(10)과; 외관(10)의 흐름통로 상단으로 끼워지되, 중심부에 상하방향으로 약액 주입로가 형성되고, 둘레면에 상부 걸림홈(13)으로 걸리는 걸림돌기(23)가 형성되고, 걸림돌기 (23)의 하부측에 유출공(24)이 형성된 내관(20)과; 상부측에 약액 주입로로 삽입되어 유출공(24)을 개폐하는 삽입봉(31)이 형성됨과 더불어 하부측에 패킹재(14)로 삽입되어 흐름통로를 개폐하는 삽입날(33)이 형성되고, 둘레면이 분사공(15)을 개폐하는 개폐봉(35)이 형성된 조절부(30)로 구성되어, 지반 천공작업과 그라우트 주입작업을 동시에 시행하므로 시공성이 증대되어 시공기간의 단축과 제반경비가 절약되는 등의 효과가 있다.

Description

지반천공장치{Device for ground drilling}

본 고안은 지반에 천공홀을 뚫기 위한 천공장치에 관한 것으로, 특히, 지반 천공작업과 그라우트 주입작업을 병행할 수 있는 그라우트 주입이 가능한 지반천공장치에 관한 것이다.

일반적으로, 지반천공작업은 기초파일의 삽입 또는 지반보강 위한 그라우팅 작업 등을 시공하기 위해 지반천공장치로 지반에 천공홀 뚫는 작업작업으로서, 여기서 그라우팅 작업은 연약지반의 안정화와 구축물의 기초 조성 등을 목적으로 시공되는 작업이다.

통상 시행되는 그라우팅 작업에 대해서 살펴보면, 먼저, 지반에 지반천공장치를 사용하여 천공홀을 뚫는 작업을 시행한 다음, 천공홀에서 지반천공장치를 제거한 후, 그라우팅장치를 천공홀에 삽입시키고 나서, 모르타르나 지반경화제를 주입하는 그라우팅 작업이 시행된다.

하지만, 연약지반이나 지반의 특성이 다양한 복수지층에 천공홀이 천공된 경우, 지반천공장치의 제거시나 그라우팅 장치의 삽입시에 천공홀이 무너져 다시 천공해야 하는 경우가 종종 있고, 지반천공장치와 그라우팅장치가 각각 사용되므로 공정이 복잡하고, 많은 제반경비가 사용되는 문제점이 있었다.

또한, 약액의 겔타임(Gel time:굳는 시간)이 짧을 경우 공급관 또는 분사공에서 약액이 굳어져 지반으로의 분사가 어려운 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 지반천공장치 내에 내관과 조절부를 설치하여 지반천공작업과 그라우트 주입작업을 병행할 수 있는 지반천공장치를 제공하는데 있다.

본 고안의 다른 목적은, 그라우트 주입작업시 약액의 겔타임 조절을 용이하게 할 수 있는 지반천공장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 고안에 따른 지반천공장치의 단면도,

도 2는 본 고안에 따른 지반천공장치의 분해사시도,

도 3a,3b는 본 고안에 따른 지반천공장치의 작동상태를 나타낸 단면도,

도 4은 본 고안에 따른 지반천공장치의 시공 공정도이다.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 외관, 11 : 흐름통로,

12 : 제1유입구, 12' : 배출구,

14 : 패킹재, 15:분사공,

20 : 내관, 21 : 약액 주입로,

22 : 제2유입구, 22' : 삽입구,

23 : 제한돌기, 24 : 유출공,

30 : 조절부, 31 : 삽입봉,

33 : 삽입날, 35 : 개폐봉.

이하, 본 고안의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안의 지반천공장치는, 도 1에서 도시하는 바와 같이, 지반에 천공홀을 뚫는 비트(100)가 장착되는 천공장치를 구성함에 있어서, 중심부에 상하방향으로 유체의 흐름통로(11)가 형성되고, 흐름통로에 상,하부 걸림홈(13,13')이 형성되고, 하부 걸림홈(13')에 관형상의 패킹재(14)가 장착되고, 둘레면에 상부 걸림홈(13)과 일정거리를 두고 분사공(15)이 형성된 외관(10)과; 외관(10)의 흐름통로(11) 상단으로 끼워지되, 중심부에 상하방향으로 약액 주입로(21)가 형성되고, 둘레면에 상부 걸림홈(13)으로 걸리는 걸림돌기(23)가 형성되고, 걸림돌기(23)의 하부측에 유출공(24)이 형성된 내관(20)과; 상부측에 약액 주입로로 삽입되어 유출공(24)을 개폐하는 삽입봉(31)이 형성됨과 더불어 하부측에 패킹재(14)로 삽입되어 흐름통로(11)를 개폐하는 삽입날(33)이 형성되고, 둘레면이 분사공(15)을 개폐하는 개폐봉(35)이 형성된 조절부(30)로 구성된다.

도 1 및 도 2를 참조하여 본 고안을 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 고안에 따른 구성요소 중 비트(100)는 종래 기술과 동일하므로 여기서는 자세한 설명은 생략하기로 한다.

외관(10)은 중심부에 상하방향으로 유체의 흐름통로(11)가 형성된 것으로서, 그 상단에 유체가 유입되는 제1유입구(12)가 형성됨과 동시에 하단에 유체가 배출되는 배출구(12')가 형성된다.

그리고, 제1유입구(12)에 관의 연장을 위한 연결관(110)이 나사결합되는 상부나사홈(12a)이 구비됨과 더불어, 배출구(12')에 지반으로 천공홀을 뚫는 비트 (100)가 나사결합되는 하부나사홈(12'a)이 형성된다.

그리고, 중심부에 형성된 흐름통로(11)의 내경이 다르게 이루어지는데, 제1유입구(12)의 하측에 관의 내경보다 크게 하여 상부 걸림홈(13)이 형성하고, 배출구(12')의 상측에 관의 내경보다 크게 이루어진 끝부분에 하부 걸림홈(13')이 형성된다.

그리고, 하부 걸림홈(13')에 관형상의 패킹재(14)가 장착되고, 하부 걸림홈 (13')의 상측 둘레면에 유체가 외부로 분사되는 다수개의 분사공(15)이 형성된다. 이 때, 분사공(15)은 수평 방향으로 형성되어 있으므로 약액이 동일한 수평 방향으로 분사됨으로 패커공의 벽면으로 약액의 침투가 용이한 장점을 갖는다.

내관(20)은, 외관(10)의 제1유입구(12)로 끼워져 외관(10)에 장착되되, 중심부에 상하방향으로 유체의 약액 주입로(21)가 형성되고, 상단에 유체가 유입되는 제2유입구(22)가 형성되고, 하단에 내주면을 따라 걸림홈 (22'a)이 다수개 구비됨과 더불어 타몸체가 삽입되는 삽입구(22')가 형성된다.

그리고, 삽입구(22')의 상측 둘레면에, 상부 걸림홈(13)과 걸리면서 하측이동을 제한하는 다각형의 걸림돌기(23)가 형성되고, 걸림돌기(23)의 하측 둘레에 약액 주입로(21)로 유입된 유체가 흐름통로(11)로 유출되는 유출공(24)이 다수개 형성된다.

그리고, 제2유입구(22)의 외주면에, 다른 내관과의 연결을 위해 링형상의 패킹재(26)가 장착되는 연결홈(25)이 다수개 형성된다.

또한, 제2유입구(22)의 하측 둘레면에 연결관(110)의 내주면에 접촉되면서 외관(10)의 중심에 위치하게 하는 다각형의 간격돌기(27)가 형성된다.

상기된 다각형의 걸림돌기(23)와 간격돌기(27)는 본래의 기능과 유체 유동을 고려하여 삼각형상으로 형성된다.

한편, 조절부(30)는 내관(20)에 삽입되어 유체의 흐름을 조절하는 것으로서, 상부측에 삽입구(22')로 삽입되어 유출공(24)을 개폐함은 물론 걸림홈(22a)으로 끼워지는 링형상의 패킹재(32)가 장착되는 원형홈(31a)을 다수개 구비한 삽입봉(31)이 형성된다.

그리고, 조절부의 하측에, 패킹재(14)로 삽입되어 흐름통로(11)를 개폐하여 유체의 하측이동을 차단함과 동시에 링형상의 패킹재(34)가 장착되는 밀폐홈(33a)이 형성된 삽입날(33)이 일체로 형성된다

그리고, 조절부의 둘레면이 분사공(15)을 개폐함은 물론 원주를 따라 일정 간격으로 상하방향으로 유체가 유동되는 흐름공(35a)이 구비된 개폐봉(35)이 일체로 형성된다.

이하, 본 고안에 따른 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

외관(10)의 하부 걸림홈(13')에 관형상의 패킹재(14)가 장착되고 나서, 하부나사홈(12'a)에 지반의 다양한 구조에 대응하기 위해 장착이 자유로운 비트(100)가 장착되어 패킹재(14)의 하측이동이 방지된다.

그리고, 조절부(30)의 삽입봉(31)을 내관(20)의 삽입구(22')로 삽입시키면, 걸림홈(22'a)에 링형상의 패킹재(32)가 걸려 조절부(30)의 하측이동이 제한됨과 동시에 삽입봉(31)에 의해 유출공(24)이 폐쇄된다.

그 다음, 외관(10)의 흐름통로(11)로 삽입봉(31)이 삽입된 내관(20)이 삽입되면, 개폐봉(35)의 외주면이 분사공(15)을 폐쇄함은 물론 걸림돌기(23)가 상부 걸림홈(13)에 걸려 내관(20)의 하측이동이 제한된다.

그리고나서, 외관(10)의 상부나사홈(12a)에 외관(10)의 연장을 위한 연결관 (110)을 나사결합시키면, 걸림돌기(23)의 상향이 제한되고, 간격돌기(27)가 연결관 (110)의 내주면과 접촉되면서 내관(20)이 외관(10)의 중앙에 위치하게 된다.

그리고, 내관(20)은 도시되지 않은 다른 내관의 하단에 장착된 관형상의 패킹재에 제2유입구(22)가 억지끼움식으로 연결된다.

한편, 도 3a 및 도4에서와 같이, 지반 천공작업시, 외관(10)의 흐름통로(11)로 물(W)이 공급되는데, 이 물(W)은 조절부(30)의 흐름공(35a)을 통과하여 배출구(12')로 배출되면서, 천공작업시에 발생되는 비트(100)의 마찰열을 냉각함과 동시에 지면천공작업을 원활하게 하는 윤활제의 역활을 하게된다.

그리고, 도 3b 및 도 4에서와 같이, 지반천공 작업이 끝난 후, 짧은 시간에 응고되는 Bs액을 흐름통로(11)로 공급하고, 농도조절용 A액을 내관(20)의 약액 주입로(21)로 공급하면, 약액 주입로(21)로 공급된 A액의 압력이 조절부(30)의 삽입봉(31)에 작용하여 삽입봉(31)을 밀어냄과 동시에 삽입날(33)이 패킹재(14)에 밀착되어 배출구(12')를 폐쇄시키게 된다.

이 과정에서, 분사공(15)과 유출공(24)이 개방되게 되어 약액 주입로(21)로 공급된 A액이 유출공(24)으로 유출되면서 흐름통로(11)로 공급된 Bs액과 섞이게 되어 혼합액 S가 된다.

그리고, 혼합액 S는 분사공(15)을 통하여 지반으로 분사되며, 분사된 혼합액 S는 천공홀의 벽면에서 응고되어 천공홀의 붕괴를 막는다.

그 다음에, 흐름통로(11)로 지반으로의 침투가 용이한 Bm액을 공급하고, 약액 주입로(21)로 농도조절용 A액을 공급하면, A액이 유출공(24)으로 유출되면서 Bm액과 혼합되어 혼합액 M이 되고, 혼합액 M은 분사공(15)으로 분사되어 그라우트의 침투범위를 넓혀주게 된다.

이상의 그라우팅 작업을 한 스텝으로 하고, 한 스텝이 끝나면, 장치를 지상으로 인발시켜 상기의 스텝 과정을 반복하여 시행하면, 천공홀 주변에 연속적인 그라우팅 작업을 시행하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안은 지반에 천공홀을 뚫는 공정과 그라우트를 주입하는 공정을 동시에 시행하므로 천공장치의 제거과정이나 그라우팅 장치의 삽입과정에서 발생되는 천공홀의 붕괴를 방지할 수 있고, 시공공정이 간단해짐과 더불어 지반의 상태에 따라 내관과 외관으로 공급되는 약액의 종류나 농도조절로 약액의 겔타임(굳는 속도)을 조절할 수 있으므로 시공성이 증대되어 시공기간의 단축과 제반경비가 절약되는 등의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 하단부에 천공홀을 뚫는 비트(100)가 장착되고, 그 내주면에 패킹재(14)가 장착되며, 둘레면에 분사공(15)이 형성되는 외관(10)과;

   상기 외관(10)에 결합되고 그 중심부에 약액 주입로(21)가 형성되며 하부 둘레면에 유출공(24)이 형성되는 내관(20)과;

   그 상부에 형성되는 삽입봉(31)이 상기 내관(20)에 삽입되어 약액 주입로(21) 및 유출공(24)을 개폐하고, 그 가운데 형성되고 상하방향으로 흐름공(35a)을 형성하고 있는 개폐봉(35)의 둘레면으로 상기 분사공(15)을 개폐하며, 그 하부에 형성되는 삽입날(33)의 둘레면으로 상기 흐름통로(11)를 개폐하는 조절부(30)로 구성되는 것을 특징으로 하는 지반천공장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 약액 주입로(21)의 하측에 내측면을 따라 걸림홈(22'a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 지반천공장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 삽입봉(31)의 둘레면에 걸림홈(22'a)으로 끼워져 조절부(30)의 이동을 제한하는 링형상의 패킹재(32)가 장착되는 것을 특징으로 하는 지반천공장치.