KR20100069458A - 지반절삭공법 및 이를 이용한 파쇄공법, 이를 위한 절삭장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설, 토목분야에 관한 것으로서, 상세하게는 지반 절삭이 용이한 지반절삭공법 및 이를 이용한 파쇄공법, 이를 위한 절삭장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 지반(10)의 절삭영역(10A)에 복수의 천공 홀(12)들을 형성하는 천공단계; 상기 각각의 천공 홀(12)의 소정 깊이(h-h)에 절삭장치(100)를 인입하는 절삭장치 인입단계; 상기 절삭장치(100)에 의해 상기 천공 홀(12)의 측방으로 상기 지반(10)을 절삭하여, 상기 절삭영역(10A)과 대응하는 절삭면(14)을 형성하는 절삭면 형성단계;를 포함하는 지반절삭공법 및 이를 이용한 파쇄공법, 이를 위한 절삭장치를 제시한다.

지반, 절삭, 절삭면, 암반, 굴착,

Description

지반절삭공법 및 이를 이용한 파쇄공법, 이를 위한 절삭장치{CUTTING METHOD AND EXCAVATION METHOD USING THE SAME, EQUIPMENT IN THE SAME}

본 발명은 건설, 토목분야에 관한 것으로서, 상세하게는 지반 절삭이 용이한 지반절삭공법 및 이를 이용한 파쇄공법, 이를 위한 절삭장치에 관한 것이다.

일반적으로 건설, 토목공사 등에서 암반 및 구조물을 파쇄하여 최종벽면을 다듬기 위해 브레이커를 사용하고 있다.

그러나, 브레이커의 타격 효율이 바닥면을 공격하는 수직 각도에 비하여, 수평으로 미는 힘이 미미한 특성상, 벽면에 형성되는 쐐기모양의 돌출부를 효과적으로 공격하는데 문제가 발생한다.

즉, 작업 효율이 급격히 떨어지게 되는 것이다.

예컨대, 코너 부분에 예상치 않게 단단한 암반이 돌출되는 경우, 브레이커가 공격할 수 있는 각도가 제한되고, 암석이 밀려나갈 수 있는 자유 단면이 1개 이상 확보되지 않아 파쇄에 어려움을 겪는다.

그리고, 극단적인 경우, 브레이커를 사용하지 못하고 거의 갈아내는 방법이 동원되기도 한다.

따라서 위와 같은 문제를 해소할 수 있는 공법의 개발이 시급한 실정이었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 지반 절삭이 용이하고, 이에 의해 1개 이상의 자유단면을 확보할 수 있는 지반절삭공법 및 이를 이용한 파쇄공법, 이를 위한 절삭장치를 제공함을 그 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 지반(10)의 절삭영역(10A)에 복수의 천공 홀(12)들을 형성하는 천공단계; 상기 각각의 천공 홀(12)의 소정 깊이(h-h)에 절삭장치(100)를 인입하는 절삭장치 인입단계; 상기 절삭장치(100)에 의해 상기 천공 홀(12)의 측방으로 상기 지반(10)을 절삭하여, 상기 절삭영역(10A)과 대응하는 절삭면(14)을 형성하는 절삭면 형성단계;를 포함하는 지반절삭공법을 제시한다.

상기 각각의 천공 홀(12)은 상기 절삭면(14)에 수직하거나 경사지게 형성할 수 있다.

상기 각각의 천공 홀(12)에 수직한 방향 또는 경사진 방향으로 상기 지반(10)을 절삭할 수 있다.

상기 절삭면 형성단계는, 상기 절삭장치(100)에 의해 소정 깊이(h-h)의 천공 홀(12)로부터 확장된 확장면(14A)을 형성하고, 각각의 확장면(14A)들을 사방으로 연결하여 상기 절삭면(14)을 형성할 수 있다.

상기 절삭영역(10A)은, 상기 지반(10)의 모퉁이를 포함할 수 있다.

상기 절삭장치(100)는 고압수 분사방식에 의해 상기 지반(10)을 절삭할 수 있다.

또한 상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 상기 천공 홀(12)의 측방으로 고압수를 분사할 수 있도록 분사구(112)가 하나 또는 복수 형성된 노즐부(110);를 포함하는 절삭장치를 제시한다.

상기 노즐부(110)를 고속 회전시키는 노즐 회전부;를 더 포함할 수 있다.

상기 노즐부(110)는, 상기 분사구(112)가 형성된 노즐헤드(112); 상기 천공 홀에 대하여 상하 회전가능토록 상기 분사구(112)에 설치된 노즐(114);를 포함할 수 있다.

또한 상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 상기 지반절삭공법에 의한 절삭면인 자유단면을, 암반굴착벽면에 1개 이상 형성하는 자유단면 형성단계; 상기 자유단면 형성 후, 브레이커에 의해 지반을 파쇄하는 파쇄단계;를 포함하는 파쇄공법을 제시한다.

본 발명은 지반을 용이하게 절삭할 수 있고, 나아가 이에 의해 1개 이상의 자유단면을 확보할 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 지반절삭공법은 지반(10)의 절삭영역(10A)에 복수의 천공 홀(12)들을 형성하는 천공단계(도 1); 상기 각각의 천공 홀(12)의 소정 깊이(h-h)에 절삭장치(100)를 인입하는 절삭장치 인입단계(도 2 내지 도 5); 상기 절삭장치(100)에 의해 상기 천공 홀(12)의 측방으로 상기 지반(10)을 절삭하여, 상기 절삭영역(10A)과 대응하는 절삭면(14)을 형성하는 절삭면 형성단계(도 6);를 포함하여 구성된다.

즉, 절삭영역(10A)에 복수의 천공 홀(12)을 형성하여 절삭영역(10A)의 일부를 선 제거하고, 절삭장치(100)에 의해 나머지 절삭영역(10A)들을 제거함으로써, 대단히 용이하게 암반층 등의 절삭영역(10A)을 절삭함은 물론, 절삭면(14)을 형성할 수 있다.

그리고, 이와 같은 지반절삭공법을 이용하여 다음과 같이 용이하게 파쇄작업을 할 수 있다.

즉, 1개 이상의 자유단면 확보를 위해 브레이커에 의한 파쇄작업 전에 지반절삭공법을 수행하여 자유단면이 되는 절삭면(14)을 평평하게 형성한 후, 브레이커에 의해 지반(10)을 용이하게 파쇄할 수 있다.

한편 절삭면 형성단계는, 다양한 방법으로 지반(10)을 절삭할 수 있으나, 특히 각각의 천공 홀(12)마다 절삭장치(100)에 의해 소정 깊이(h-h)의 천공 홀(12)로부터 확장된 확장면(14A)을 형성하되, 각각의 확장면(14A)들을 사방으로 연결할 수 있도록 각각의 확장면(14A)을 형성하여 절삭면(14)을 형성하는 것이 더욱 바람직하다.

즉, 확장면(14A) 형성을 위한 절삭작업을 수행하기만 하면, 절삭영역(10A)이 지반으로부터 분리될 수 있으므로, 절삭영역(10A)을 용이하게 제거할 수 있다. 또한, 절삭면(14)을 평평하게 형성하여 원하는 자유단면을 용이하게 확보할 수 있다.

이때, 각각의 천공 홀(12)은 절삭면(14)에 수직하게 형성하는 것이 용이하며, 필요에 따라 경사지게 형성할 수 있다. 또한, 확장면(14A)을 각각의 천공 홀(12)에 수직한 방향으로 형성(도 6)하거나 경사진 방향으로 형성(도 7)할 수 있도록, 지반(10)을 절삭할 수 있다.

이에 의해, 절삭면(14)을 지반(10)에 수직하게 형성하는 것은 물론, 사면으로도 형성할 수 있다.

한편, 절삭영역(10A)을 지반(10)의 모퉁이를 포함하도록 결정함으로써, 절삭면(14)을 형성함과 동시에 절삭영역(10A)이 무너지거나 하여 바로 용이하게 제거될 수 있도록 할 수 있다.

절삭장치(100)는 타격식, 회전식 기타 다양한 구성을 취할 수 있을 것이나, 고압수 분사방식(워터-젯 방식)을 적용하는 경우, 지반(10)의 절삭을 위해 필요한 힘을 충분히 얻으면서도, 진동, 소음 등을 최소화할 수 있다는 측면에서 바람직하다.

즉, 고압수 분사방식의 절삭장치(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 기본적으로 천공 홀(12)의 측방으로 고압수(W)를 분사할 수 있도록 분사구(미도시)가 하나 또는 복수 형성된 노즐부(110);를 포함하여 구성될 수 있다.

노즐부(110)는 상술한 바와 같이 천공 홀(12)의 소정 깊이(h-h)에서 확장면(14A)을 형성하기 위한 것으므로, 천공 홀(12)의 전 둘레면을 향해 고압수를 분사하는 것이 바람직하다.

이를 위해, 노즐부(110)는 전 둘레에 분사구가 형성될 수도 있으나, 노즐 회 전부에 의해 고속 회전되면서 고압수(W)를 천공 홀(12)의 전 둘레에 분사할 수 있다.

후자의 경우, 노즐부(110)에 분사구를 노즐부(110)의 전 둘레를 따라 형성하지 않아도 되므로, 고압수(W)가 노즐부(110)의 분사구에 집중될 수 있어서 노즐부(110)의 분사구를 통해 분사되는 고압수(W)가 지반(10)의 절삭을 위해 충분한 힘을 발생시킬 수 있다.

또한 노즐부(110)의 고속 회전에 의해, 고압수(W)가 대략 방사방향으로 분사됨은 물론, 도 3의 화살표 A로 도시된 바와 같이 회전형 커터(cutter)처럼 고압수(W)에 의한 절삭힘이 대략 원주방향으로도 작용함으로써, 절삭력이 더욱 증대될 수 있는 이점을 더 취할 수 있다.

또한 노즐부(110)의 고속 회전에 의한 원심력에 의해, 절삭력이 더욱 증대될 수 있는 이점을 더 취할 수 있다.

이와 같은 절삭장치를 이용한 지반절삭공법은, 지반의 절삭이 필요한 건설,토목 분야에 다양하게 응용될 수 있다.

특히 지반의 굴착작업 등이 용이하도록 지반을 파쇄할 때, 상술한 지반절삭공법에 의해 상기의 절삭면(14)인 자유단면을 1개 이상 형성함과 아울러 브레이커의 공격 각도를 확보하면, 브레이커에 의해 지반을 용이하게 파쇄할 수 있다.

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.

도 1 이하는 본 발명에 따른 지반절삭공법에 관한 것으로서,

도 1은 천공단계 모식도.

도 2는 절삭장치 인입단계 모식도.

도 3은 도 2의 'A'부분의 절삭장치에 의한 절삭잡업 상세도.

도 4는 절삭면 형성단계 모식도.

도 5는 도 4의 'A-A'선에 따른 단면도.

도 6은 절삭공법 수행 후 모식도.

도 7은 다른 실시 예에 따른 절삭공법 수행 후 모식도.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10; 지반 12; 천공 홀

14; 절삭면 14A; 확장면

100; 절삭장치 110; 노즐부

W; 고압수

Claims (9)

1. 지반(10)의 절삭영역(10A)에 복수의 천공 홀(12)들을 형성하는 천공단계;

   상기 각각의 천공 홀(12)의 소정 깊이(h-h)에 절삭장치(100)를 인입하는 절삭장치 인입단계;

   상기 절삭장치(100)에 의해 상기 천공 홀(12)의 측방으로 상기 지반(10)을 절삭하여, 상기 절삭영역(10A)과 대응하는 절삭면(14)을 형성하는 절삭면 형성단계;

   를 포함하는 지반절삭공법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 각각의 천공 홀(12)은 상기 절삭면(14)에 수직하거나 경사지게 형성하는 지반절삭공법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 각각의 천공 홀(12)에 수직한 방향 또는 경사진 방향으로 상기 지반(10)을 절삭하는 지반절삭공법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 절삭면 형성단계는,

   상기 절삭장치(100)에 의해 소정 깊이(h-h)의 천공 홀(12)로부터 확장된 확장면(14A)을 형성하고, 각각의 확장면(14A)들을 사방으로 연결하여 상기 절삭면(14)을 형성하는 지반절삭공법.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 절삭영역(10A)은, 상기 지반(10)의 모퉁이를 포함하는 지반절삭공법.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 절삭장치(100)는 고압수 분사방식에 의해 상기 지반(10)을 절삭하는 지반절삭공법.
7. 청구항 6의 지반절삭공법을 위한 절삭장치로서,

   상기 절삭장치(100)는

   상기 천공 홀(12)의 측방으로 고압수를 분사할 수 있도록 분사구(112)가 하나 또는 복수 형성된 노즐부(110);를 포함하는 절삭장치.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 노즐부(110)을 고속 회전시키는 노즐 회전부;를 더 포함하는 절삭장치.
9. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항의 지반절삭공법에 의한 절삭면인 자 유단면을 1개 이상 형성하는 자유단면 형성단계;

   상기 자유단면 형성 후, 브레이커에 의해 지반을 파쇄하는 파쇄단계;

   를 포함하는 파쇄공법.

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