KR20090103358A - 지반천공장치 및 이를 이용한 지반천공방법 - Google Patents

Abstract

지반천공장치 및 이를 이용한 지반천공방법이 개시된다. 단면이 비원형인 아웃 케이싱과, 상기 아웃 케이싱이 지반에 삽입되도록 상기 아웃 케이싱에 결합하여 상기 아웃케이싱의 길이방향으로 타격을 가하는 타격발생기와, 상기 아웃 케이싱을 관통하여 삽입될 수 있도록 형성된 비트부와, 상기 비트부와 연결되어 상기 비트부에 외부로부터 전달된 회전력을 전달하는 연결로드를 포함하는 지반천공장치는 단면이 비원형인 아웃 케이싱을 지반에 삽입할 수 있다.

Description

지반천공장치 및 이를 이용한 지반천공방법{GROUND BORING APPARATUS AND BORING METHOD USING THE SAME}

본 발명은 건설 분야에 사용되는 지반천공장치 및 이를 이용한 지반천공방법에 관한 것이다.

지반 속에 긴 구멍을 뚫는 기술을 천공, 또는 보링이라고도 한다. 천공을 통하여 강관을 심거나, 고결체를 삽입함으로써 지중 벽체를 형성할 수 있다. 천공 방법에는 여러 종류가 제안되고 있으나, 도 1은 종래의 대표적인 천공방법으로 아웃 케이싱(강관: 1)과 비트부(2)를 이용한 천공시스템이다.

도 1과 같이 아웃 케이싱(1)의 내부에 비트부(2)가 회전하면서, 바닥면의 토사나 암반을 분쇄한다. 분쇄물은 비트부(2)와 연결된 연결로드(3)에 형성된 관로를 따라 주입된 공기가 고압으로 분사되면서 아웃 케이싱(1)의 상부로 출사된다.

이때, 비트부(2)의 회전방향과 반대되는 방향으로 아웃 케이싱(1)이 회전함으로써, 아웃 케이싱(1)은 지반에 삽입된다.

그러나, 이러한 종래 방식으로 아웃 케이싱(1)을 이웃하여 복수 개로 삽입할 경우 가이드되는 구조물이 없어, 도 2와 같이 서로 이웃한 아웃 케이싱(1)들의 하단 배열이 불규칙적하게 되어 완벽한 지중 벽체를 형성하기 힘들게 된다.

그러나, 종래의 아웃 케이싱(1)의 경우는 지중 삽입시, 회전하기 때문에 외주에 구조적으로 홈이나 돌출부를 형성할 수 없었으며, 외주면은 원형이어야만 했다.

본 발명은, 지반에 외주면이 비원형인 아웃 케이싱을 효과적으로 삽입할 수 있도록 상기 아웃 케이싱에 맞추어 특수 제작된 비트를 이용한 지반천공방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일측면에 따르면, 단면이 비원형인 아웃 케이싱과, 상기 아웃 케이싱이 지반에 삽입되도록 상기 아웃 케이싱에 결합하여 상기 아웃 케이싱의 길이방향으로 타격을 가하는 타격발생기와, 상기 아웃 케이싱을 관통하여 삽입될 수 있도록 형성된 비트부와, 상기 비트부와 연결되어 상기 비트부에 외부로부터 전달된 회전력을 전달하는 연결로드를 포함하는 지반천공장치가 제공된다.

상기 아웃 케이싱의 외주면은 이웃한 다른 아웃 케이싱의 외주면과 면접촉할 수 있도록 반달홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 아웃케이싱의 외주면은 이웃한 다른 아웃 케이싱과 연결빔을 이용하여 체결될 수 있도록 가이드홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 타격발생기는 상기 아웃 케이싱의 측면을 파지하도록 설치된 클램프와 상기 클램프에 타격을 인가하는 구동부를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면은, (a) 단면이 비원형인 아웃 케이싱을 준비하는 단계, (b) 연결로드의 말단에 비트부가 연결되어 상기 아웃 케이싱에 삽입하는 단계, (c) 상기 아웃 케이싱에 결합된 타격발생기를 작동하여, 상기 아웃 케이싱을 길이방향으로 타격시키고, 상기 비트부를 회전시킴으로써 지반을 천공하는 단계를 포함하는 지반천공방법이 제공된다.

이상의 구성과 같이, 단면이 비원형인 아웃 케이싱과 그에 삽입할 수 있는 비트부를 이용하여, 상기 아웃 케이싱을 길이 방향의 타격으로 지반에 삽입함으로써, 아웃 케이싱들간의 접촉면적이 넓고 견고한 지중 벽체를 형성할 수 있는 지반천공방법 및 지반천공장치를 제공한다.

도 1은 종래기술에 따른 지반천공장치의 단면도.

도 2는 종래기술에 따른 지반천공방법에 의해서 설치된 지중 벽체의 사시도.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지반천공장치의 아웃 케이싱의 하단부 종단면도와 상기 아웃 케이싱에 내재되어 있는 비트부 및 연결로드의 사시도.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 아웃 케이싱의 상단부에 결합된 타격발생기의 측면도.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 지반천공장치의 아웃 케이싱과 비트부의 사시도.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 아웃 케이싱으로 지반에 벽체를 형성한 단면도.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 아웃 케이싱의 단면도와 비트부의 사시도.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 아웃 케이싱과 연결빔을 이용하여 지중벽체를 형성한 단면도.

<도면의 주요부분의 부호설명>

30: 지반천공장치 31: 아웃 케이싱

32: 비트부 33: 연결로드

34: 타격발생기

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하되, 이는 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로써 본 발명의 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 지반천공장치의 아웃 케이싱의 하단부 종단면도와 상기 아웃 케이싱에 내재되어 있는 비트부 및 연결로드의 사시도이다. 또한, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 아웃 케이싱의 상단부에 결합된 타격발생기의 측면도를 보여준다.

도 3, 4를 참조하면, 본 실시예의 지반천공장치(30)는 아웃 케이싱(31)과,상기 아웃 케이싱(31)이 지반에 삽입되도록, 상기 아웃 케이싱(31)에 결합하여 상기 아웃 케이싱(31)의 길이방향으로 타격을 가하는 타격발생기(34)와, 상기 아웃 케이싱(31)을 관통하여 삽입될 수 있도록 형성된 비트부(32)와, 상기 비트부(32)와 연결되어 상기 비트부(32)에 외부로부터 전달된 회전력을 전달하는 연결로드(33)를 포함한다.

본 실시예의 지반천공장치(30)의 작동 방법을 설명하면, 우선, 외부의 동력을 전달받아 회전하는 연결로드(33)의 말단에 비트부(32)가 결합된다. 열결로드(33)외 비트부(32)는 착탈가능하게 결합될 수도 있고, 일체적인 주조로 만들어질 수도 있다.

비트부(32)의 끝에는 초경합금으로 제작된 돌기가 복수 개로 되어 있으며, 이러한 돌기들이 지반의 암석을 파쇄함으로서 천공이 이루어 지게 된다. 도 3과 같이, 연결로드(33)의 말단에 결합된 비트부(32)는 아웃 케이싱(31)을 관통하여 설치된다. 이렇게 결합된 아웃 케이싱(31)과 비트부(32)를 천공하고자 하는 지반에 위치시키고, 지반 천공작업을 시작한다.

이때, 도 3과 같이 비트부(32)는 회전을 하게 되고, 아웃 케이싱(31)은 길이방향으로 타격하게 된다. 본 실시예에서의 타격은 아웃 케이싱(31)의 길이 방향으로 이루어지는 직선운동으로, 타격에 의해서 이루어지는 직선운동을 포함하는 개념이다. 아울러, 아웃 케이싱(31)이 타격에 의하여 어느 정도 좌우로 흔들리는 범위도 본 실시예의 아웃 케이싱(31)의 타격운동에 포함되는 개념이다.

이러한, 아웃 케이싱(31)의 길이빙향의 타격으로 인하여, 아웃케이싱(31)은 비트부(32)가 제거한 공간을 쉽게 뚫고 들어가 지반에 삽입되게 된다. 이와 같이 아웃 케이싱(31)이 비트부(32)와 동일한 방향 도는 반대 방향으로 회전하지 않고, 길이 방향으로 타격함으로써, 아웃 케이싱(31)의 외주면은 원형일 필요가 없게 된다.

한편, 타격발생기(34)는 아웃 케이싱(31)에 착탈될 수 있는 장치로서, 타격을 발생시키는 구동부(342)와 아웃 케이싱(31)과 구동부(341)를 체결하는 클램프(341)로 크게 이루어진다. 구동부(34)의 내부에는 모터나 기타 내연기관이 구성되어 있다. 이러한 구동부(34)의 동력은 변환 과정을 거쳐, 타격운동(직선운동_으로 변환될 수 있다. 도 4는 아웃 케이싱(31)의 외주면에 타격발생기(34)가 결합된 상태를 보여준다.

본 실시예와 같이, 아웃 케이싱(31)이 회전하지 않고, 길이 방향으로 타격하여 지반에 삽입됨으로써, 아웃 케이싱(31)의 외주면은 다양하게 변형될 수 있다. 종래의 비트부의 형태는 원형의 아웃 케이싱을 고려한 형태이다. 아웃 케이싱의 외주면과 단면의 형태가 달라지면, 비트부 또한 아웃 케이싱에 삽입되기 위한 형태로 변형되어야 하는 바, 이하에서는 아웃 케이싱과 이에 사용되는 비트의 형태에 대한 실시예를 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 지반천공장치의 아웃 케이싱과 비트부의 사시도이며, 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 아웃 케이싱으로 지반에 벽체를 형성한 단면도이다.

도 5, 6을 참조하면, 단면이 비원형인 아웃 케이싱(41), 아웃 케이싱(41)에 삽입될 수 있도록 변형된 비트부(42)가 도시되어 있다.

본 실시예의 아웃 케이싱(41)은 외주면의 단면이 다른 아웃 케이싱과 끼워질 수 있도록, 반달홈(411)이 형성되어 있다. 반달홈(411)에 의하여 전체적인 아웃 케이싱(41)의 내주면과 외주면의 형태는 비원형이 된다. 이러한 비원형의 아웃 케이싱(41)은 회전에 의하여 지반에 삽입되기는 힘들고, 본 발명의 제1 실시예에서 설명한 바와 같이 타격발생기를 이용하여 상하로 타격함으로써 지반에 삽입되게 된다. 한편, 도 6과 같이 반달홈(411)을 접촉면으로 하여 복수 개로 연결할 경우 접촉면적이 증가하게 된다.

종래의 원형의 아웃 케이싱의 경우 이웃한 아웃 케이싱과 선접하므로 그 접촉면적이 작았다. 이러한 접촉부분의 틈으로 스며드는 물을 막기 위하여 차수그라우팅 공정을 더 추가하기도 하였다.

그러나, 본 실시예와 같이 이웃한 아웃 케이싱(41)이 도 6과 같이 반달홈(411)에 끼워질 수 있는 구조로서 지중 벽체를 형성한다면, 먼저 설치된 아웃 케이싱(41)의 반달홈(411)이 가이드 역할을 하여 다음 설치될 아웃 케이싱(41)의 배열이 흐트려지지 않을 뿐만 아니라, 아웃 케이싱(41)들 간에 면접함으로써 차수그라우팅 공정을 추가적으로 진행할 필요가 없게 된다.

또한, 이렇게 변형된 아웃 케이싱(41)에 삽입될 비트부(42)의 형태를 변형함으로써, 비트부(42)를 이용한 천공작업에도 전혀 지장이 없게 된다.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 아웃 케이싱의 단면도와 비트부의 사시도이며, 도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 아웃 케이싱과 연결빔을 이용하여 지중벽체를 형성한 단면도이다.

도 7, 8을 참조하면, 아웃 케이싱(51), 아웃 케이싱(51)이 삽입될 수 있는 비트부(52), 아웃 케이싱(51)들의 가이드홈(511)을 연결하는 연결빔(512)으로 구성된다.

본 실시예의 아웃 케이싱(51)은 대칭적으로 한 쌍의 가이드홈(511)이 형성되어 있다. 본 실시예의 아웃 케이싱(51)도 가이드홈(511)에 의하여 외주면과 내주면의 단면이 비원형이다. 따라서, 회전에 의하여 지반에 삽입되기는 힘들다.

본 실시예의 아웃 케이싱(51)도 본 발명의 제1 실시예와 같이 아웃 케이싱(51)의 길이방향의 타격에 의하여 삽입된다. 이때,도 8과 같이 아웃 케이싱(51)의 가이드홈(511)에 연결빔(512)을 함께 삽입한다면, 아웃 케이싱(51)의 연결이 견고해져서, 별도의 차수그라우팅공정을 진행할 필요가 없게 된다.

한편, 이러한 아웃 케이싱(51)을 지반에 삽입하게 위히셔는, 아웃 케이싱(51)의 내부 단면을 관통할 수 있는 모양의 비트부(52)가 필요할 것이다. 도 7과 같이 본 실시예의 비트부(52)도 본 실시예의 아웃 케이싱(511)을 관통할 수 있는 형태로 변형되었다.

이상의 제1 내지 제3 실시예는, 비원형의 단면을 가지는 아웃 케이싱(51)을 구성요소로 하는, 지반천공장치의 구성과 작동 방법에 대해서 설명하였다. 이하, 제4 실시예에서는 구체적인 지반천공방법에 대해서 설명하겠다. 제 4 실시예의 지반천공방법을 설명함에 있어서, 제1 내지 제3의 실시예에서 설명한 도면을 참조로 설명하도록 한다.

도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 지반천공방법의 순서도이다.

S41은 단면이 비원형인 아웃 케이싱을 준비하는 단계이다. 단면이 비원형인 아웃 케이싱이라는 의미는 제2 및 제3 실시예에서 설명된 아웃 케이싱과 같은 형태가 될 수 있으며, 외주면 또는 내주면의 단면이 비원형인 것을 일반적으로 의미한다. 종래의 아웃 케이싱의 경우 회전하면서 지반에 삽입되었기 때문에 특히 외주면의 단면이 회전에 용이하도록 하기 위하여 원형의 형태였다. 본 실시예의 지반천공방법은 단면이 비원형인 아웃 케이싱을 사용하여 지반을 천공하는 방법이다.

S42는 연결로드의 말단에 비트부가 연결되어 아웃 케이싱에 삽입하는 단계이다. 도 3과 같이, 연결로드(33)의 말단에 비트부(32)가 연결되어 있으며, 이러한 비트부(32)는 아웃 케이싱(31)에 관통되어 삽입된다.

S43은 아웃 케이싱에 결합된 타격발생기를 작동하여, 아웃 케이싱을 길이방향으로 타격시키고, 비트부를 회전시킴으로써 지반을 천공하는 단계이다.

본 단계의 타격발생기에 대해서는 제1 실시예에서 설명한 바이다. 타격발생기에 의해서, 아웃 케이싱은 길이방향으로 타격된다. 따라서, 아웃 케이싱은 회전하지 않고 지반에 삽입된다. 결과적으로 단면이 비원형인 아웃 케이싱도 무리없이 지반에 삽입된다. 본 실시예에서 사용하는 아웃 케이싱의 단면은 비원형이기 때문에, 비트부의 형태도 아웃 케이싱에 삽입될 수 있도록 형태가 변형되어야 한다.

이러한, 아웃 케이싱과 비트부의 형태는 이미 제2 및 제3 실시예에서 설명한 바이다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

Claims (5)

1. 단면이 비원형인 아웃 케이싱과;

   상기 아웃 케이싱이 지반에 삽입되도록, 상기 아웃 케이싱에 결합하여 상기 아웃케이싱의 길이방향으로 타격을 가하는 타격발생기와;

   상기 아웃 케이싱을 관통하여 삽입될 수 있도록 형성된 비트부와;

   상기 비트부와 연결되어 상기 비트부에 외부로부터 전달된 회전력을 전달하는 연결로드를 포함하는 지반천공장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 아웃 케이싱의 외주면의 단면은,

   이웃한 다른 아웃 케이싱의 외주면과 면접촉할 수 있도록 반달홈이 형성된 것을 특징으로 하는 지반천공장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 아웃케이싱의 외주면의 단면은,

   이웃한 다른 아웃 케이싱과 연결빔을 이용하여 체결될 수 있도록 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 하는 지반천공장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 타격발생기는,

   상기 아웃 케이싱의 측면을 파지하도록 설치된 클램프와;

   상기 클램프에 타격을 인가하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반천공장치.
5. (a) 단면이 비원형인 아웃 케이싱을 준비하는 단계;

   (b) 연결로드의 말단에 비트부가 연결되어 상기 아웃 케이싱에 삽입하는 단계;

   (c) 상기 아웃 케이싱에 결합된 타격발생기를 작동하여, 상기 아웃 케이싱을 길이방향으로 타격시키고, 상기 비트부를 회전시킴으로써 지반을 천공하는 단계를 포함하는 지반천공방법.