KR20120069970A - 연약지반 개량공법 및 이를 위한 지반굴착장치의 굴착로드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연약지반 개량공법 및 이를 위한 지반굴착장치의 굴착로드에 관한 것으로, 오거머신과 기어박스 및 상기 기어박스의 저부에 연결 조립되는 연결로드와, 상기 연결로드의 하단에 연결 조립되는 굴착로드가 구비되어 있는 지반굴착장치를 이용하여 상기 굴착로드로 지반을 굴착하는 작업을 진행할 때나 상기 굴착로드를 지상으로 인발할 때에도 굴착로드를 통해서 시멘트풀을 배출시키면서 연약지반을 개량하는 연약지반 개량공법에 있어서, 상기 굴착로드로 지반을 굴착하는 작업을 진행할 때에는 굴착로드의 외주에 돌출되어 있는 교반날개들 보다 낮은 위치의 굴착로드 하단에 형성된 하부 배출공을 통해서만 시멘트풀을 배출시키면서 지반을 굴착하도록 하며, 상기 굴착로드로 지반 굴착작업을 완료한 후 굴착로드를 지상으로 인발하기 위해 상승시킬 때에는 상기 굴착로드의 하단에 형성된 하부 배출공으로는 시멘트풀의 배출을 차단하는 한편, 상기 굴착로드 외주에 돌출 형성된 교반날개들 보다 높은 위치에서 수평상으로 돌출된 시멘트풀 배출날개에 형성된 상부 배출공을 통해서만 시멘트풀을 배출시키면서 굴착로드를 상승시켜 주므로써 상기 시멘트풀 배출날개 하측에서 회전하면서 상승하는 교반날개들의 교반작동으로 시멘트풀 배출날개의 상부 배출공에서 배출되는 시멘트풀을 토사에 고르게 혼합되도록 교반시켜 주는 방법으로 연약지반을 개량하는 것을 특징으로 하는 발명이다.

Description

연약지반 개량공법 및 이를 위한 지반굴착장치의 굴착로드{Soft ground improvement method excavating rod of ground excavating device}

본 발명은 연약지반 개량공법 및 이를 위한 지반굴착장치의 굴착로드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오거머신의 하부에 다단상으로 조립되는 연결로드의 최하단측에 연결되어 상기 오거머신으로부터 회전동력을 전달받아 정?역 방향으로 회전하면서 지반을 굴착하는 굴착비트가 장착되는 굴착로드의 하단에 형성된 하단 배출공을 통해서는 지반을 굴착할 때 시멘트풀을 배출토록 하고, 굴착작업을 완료한 후 굴착로드를 지상으로 인발할 때에는 상기 굴착로드의 상단에 부착되어 있는 교반날개에 형성되어 있는 상단 배출공을 통해서 시멘트풀을 배출토록 하므로써 굴착로드에 의하여 굴착되는 굴착공에서 굴착 교반되는 연약지층을 보다 확실하게 개량할 수 있도록 하기 위한 연약지반 개량공법 및 이를 위한 지반굴착장치의 굴착로드에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반을 개량하는 공사 또는 연약지반에 지중 물막이 연속벽을 구축하는 공사에는 지반굴착장치를 이용하여 지반을 굴착하면서 지중에 시멘트풀 등을 강제 주입하고 교반하는 방법으로 시공하고 있다.

종래 기술에서 지반굴착장치의 오거머신에 다단상으로 연결 조립되어 회전하는 연결로드와 교반로드 및 굴착로드를 회전작동시켜서 지반을 굴착하면서 굴착되는 토사에 시멘트풀 등을 강제 주입하는 공법 및 장치가 본 발명의 발명자에 의해 선출원 제안되어 특허등록 제142486호 및 제451962호로 소개된 바 있다.

상기한 전자의 특허등록 제142486호는 지반을 굴착할 때에는 굴착로드의 하단에서 시멘트풀이 배출되도록 하고, 굴착작업을 완료한 후 굴착로드를 인발할 때에는 굴착로드의 중간부분에서 시멘트풀이 배출되도록 하므로써 상기 굴착로드의 중간부분에서 시멘트풀을 배출시키는 배출공의 하측에서 회전하는 교반날개가 상기한 배출공에서 배출되는 시멘트풀을 토사와 함께 교반토록록 하면서 굴착로드를 인발하는 방법으로 연약지반을 개량하도록 구성된 것으로서,

상기한 전자의 특허등록은 굴착로드를 상,하측 로드로 분리 형성한 후 상기한 상측 로드와 하측 로드 사이에 2중관 구조로 된 배출장치를 용접하여 연결하는 구조로 되어 있으며, 2중관 구조로 된 배출장치는 굴착로드의 상측 로드 하단에 용접된 삽입로드가 굴착로드의 하단 로드 상단에 용접된 괘지로드에 상,하로 이동가능하게 끼워진 상태로 조립되어 있으며, 상기 굴착로드를 하강시켜서 지반을 굴착하게 될 때에는 배출장치의 삽입로드를 감싸고 있는 괘지로드가 상승이동되어 굴착로드의 상측 로드 및 하측 로드 각각의 중심에 형성된 상,하측 안내통로를 연결시키도록 하므로써 상기한 상측 로드의 중심에 형성된 상측 안내통로로 공급되는 시멘트풀이 하측 로드의 중심에 형성된 하측 안내통로를 통해 굴착로드의 하단에서 배출되도록 하면서 굴착작동이 진행되도록 하는 한편, 굴착작동을 완료한 후 굴착로드를 지상으로 인발하기 위해 상승시킬 때에는 삽입로드를 감싼 상태로 상승이동되었던 괘지로드가 하강이동하면서 상기한 상측 로드의 상측 안내통로와 하측 로드의 하측 안내통로를 차단시킴과 동시에 상기한 괘지로드의 외주에 형성된 배출공을 통해 상측 로드의 상측 안내통로로 공급되는 시멘트풀이 배출되도록 구성되어 있다.

그러나 상기한 전자의 특허 기술은 굴착로드의 상측 로드와 하측 로드를 연결하는 배출장치의 삽입로드를 감싸도록 조립되어 있는 괘지로드가 상,하로 이동하게 될 때 삽입로드의 외면와 괘지로드의 내면 사이에 토사가 끼이게 되는 현상이 나타나 괘지로드의 상,하 이동이 원활하지 못하게 되는 현상이 나타나 지반을 굴착하게 될 때나 지상으로 인발하게 될 때 시멘트풀이 제대로 배출되지 않게 되는 문제점이 자주 발생되고 있으며, 또한 상기 굴착로드를 지상으로 인발하기 위해 상승시킬 때 배출장치의 괘지로드 외주에 형성된 배출공으로 배출되는 시멘트풀은 굴착로드의 외주로 넓게 퍼지는 상태로 배출되지 않고 상기한 괘지로드의 외면을 따라 흘러내리는 상태로 배출되기 때문에 상기 배출장치의 하측에서 회전하는 교반날개들의 교반작동에 의해서도 시멘트풀이 굴착로드 주위로 넓게 퍼지지 않게 되어 상기 배출장치를 통해 배출되는 시멘트풀을 토사에 고르게 혼합 교반하지 못하게 된다는 것이 단점으로 지적되고 있다.

상기한 후자의 특허등록 제451962호는 전자의 특허 기술에서 나타나는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 굴착로드의 중심에는 시멘트풀을 배출시키기 위한 1개의 시멘트풀 유출통로가 형성되고 하단에는 상기한 시멘트풀 유출통로를 통해 공급되는 시멘트풀을 배출시키기 위한 시멘트풀 배출공이 형성되어 있으며, 상기 굴착로드의 하단에 사방을 향해 돌출된 복수의 굴착비트 중 대칭하는 방향으로 돌출된 2개의 굴착비트 각각에는 공압 배출공과 약품 배출공이 형성되어 있고, 상기 굴착로드 내부에는 상기한 공압 배출공 및 약품 배출공 각각에 연결되는 공압 유출통로 및 약품 유출통로를 형성하여 굴착로드로 지반을 굴착할 때와 굴착로드를 지상으로 인발할 때 굴착 및 교반되고 있는 토사층에 시멘트풀과 공압 및 약품(급결제 등)을 동시에 주입할 수 있도록 구성되어 있다.

그러나, 상기한 후자의 특허 기술은 굴착 및 교반되고 있는 토사층에 강한 분사압력으로 주입되는 공압으로 토사덩어리의 응집력을 약화시켜서 잘게 부서지도록 하므로써 시멘트풀과의 교반이 잘 이루어지게 하는 장점은 기대할 수 있겠지만, 상기한 시멘트풀은 굴착로드의 하단에 형성된 시멘트풀 배출공을 통해서만 배출되고, 공압 및 약품은 상기 굴착로드의 하단에서 사방으로 돌출되어 있는 복수의 굴착비트 중 서로 대칭하는 위치에 있는 2개의 굴착비트에 형성된 공압 배출공 및 약품 배출공을 통해서만 배출되기 때문에 굴착로드를 지상으로 인발하기 위해 상승이동시킬 때 굴착로드의 하단에서 배출되는 시멘트풀이나 공압 및 약품 등이 토사에 잘 섞이지 않게 된다는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 왜냐하면, 굴착로드를 상승이동시킬 때 상기한 굴착로드의 하단에 형성된 시멘트풀 배출공과 공압 배출공 및 약품 배출공 각각에서 배출되는 시멘트풀이나 공압 및 약품은 굴착로드 외주에 돌출 형성된 교반날개의 회전작동에 아무런 영향을 받지 못하는 위치에서 배출되기 때문에 토사와의 혼합 교반이 이루어지지 않게 되는 문제점이 있는 것이다.

그리고 상기한 전자 및 후자의 특허기술은 굴착로드를 통해서 굴착되는 지층으로 배출되는 시멘트풀이 굴착되는 토사에 고르게 혼합되지 못할 뿐 아니라 토사 속으로 주입되지 못하기 때문에 시멘트풀을 토사에 강제 주입시키기 위해 시멘트풀의 주입량을 증가시키게 되는데, 이 경우에는 시멘트풀의 주입량에 비하여 연약지반을 개량하는 효율이 매우 저조할 뿐 아니라 증량 주입되는 시멘트풀이 인발되는 굴착로드를 따라 지상으로 배출되는 현상이 나타나 지상을 오염시키게 되는 문제를 발생시키게 된다는 것이 단점으로 지적되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 문제를 감안하여 창출된 것으로, 지반을 굴착할 때에는 굴착로드의 하단에 형성된 시멘트풀 배출공을 통해서 시멘트풀을 배출시키도록 하며, 굴착작업을 완료한 후 지상으로 인발하기 위해 굴착로드를 상승시킬 때에는 상기 굴착로드 외주에 상,하 일정간격으로 돌출 형성되어 있는 교반날개들 보다 높은 위치의 굴착로드 상단부분에서 돌출 형성된 시멘트풀 배출날개에서 시멘트풀을 배출시킬 수 있도록 하므로써 시멘트풀을 굴착된 토사층에 고르게 혼합 교반할 수 있도록 하는 연약지반 개량공법과 이를 위한 지반굴착장치의 굴착로드를 제공하는데 목적을 두고 발명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 구현하기 위한 수단으로서,

본 발명의 연약지반 개량공법은,

지상에 수직상으로 고정 설치된 리더를 따라 상,하로 왕복이동이 가능하게 설치되는 오거머신와, 상기 오거머신의 동력원인 두대의 모터로부터 회전동력을 전달받을 수 있도록 오거머신의 하단에 형성되는 기어박스와, 상기 기어박스 내부로 진입된 상기 두대의 모터 각각에 형성된 유성기어 감속기의 감속출력축에 축착된 채 기어박스 내부에 회전가능하게 장착되는 좌,우측 구동기어와, 상기 기어박스에는 좌,우측 구동기어로부터 각각 회전동력을 전달받아서 서로 반대방향으로 회전하도록 장착되는 전,후방 좌측 연동기어 및 전,후방 우측 연동기어와, 상기 전,후방 좌측 연동기어 및 전,후방 우측 연동기어 각각에 연결된 상태에서 상기 기어박스의 저부측으로 돌출 형성되는 수조인트와, 상기 수조인트 각각의 회전작동을 허용하도록 수조인트를 감싸도록 설치되어 외부로부터 공급되는 시멘트풀을 공급하기 위한 주입구가 2개씩 형성되어 있는 멀티스위벨과, 상기 수조인트 각각에 하나 이상으로 조립 연결되는 연결로드와, 상기 연결로드 각각의 하단에 연결 조립되며 하단에는 굴착비트가 하나씩 형성되어 있는 굴착로드가 구비되어 있는 지반굴착장치를 이용하여 상기 굴착로드가 지반을 굴착하는 작업을 진행할 때나 상기 굴착로드를 지상으로 인발할 때에도 굴착로드의 하단에 형성된 하부 배출공을 통해서 시멘트풀을 배출시키면서 연약지반을 개량하는 연약지반 개량공법에 있어서,

상기 굴착로드가 지반을 굴착하는 작업을 진행할 때에는 굴착로드의 외주에 상,하 일정간격을 유지한 채 사방을 향해 일정간격으로 둘출되어 있는 교반날개들 보다 낮은 위치의 굴착로드 하단에 형성된 하부 배출공을 통해서만 시멘트풀을 배출시키면서 지반을 굴착하도록 하며,

상기 굴착로드로 지반 굴착작업을 완료한 후 굴착로드를 지상으로 인발하기 위해 상승시킬 때에는 상기 굴착로드의 하단에 형성된 하부 배출공으로는 시멘트풀의 배출을 차단하는 한편, 상기 굴착로드 외주에 돌출 형성된 교반날개들 보다 높은 위치에서 수평상으로 돌출된 시멘트풀 배출날개에 형성된 상부 배출공을 통해서만 시멘트풀을 배출시키면서 굴착로드를 상승시켜 주므로써 상기 시멘트풀 배출날개 하측에서 회전하면서 상승하는 교반날개들의 교반작동으로 시멘트풀 배출날개의 상부 배출공에서 배출되는 시멘트풀을 토사에 고르게 혼합되도록 교반시켜 주는 방법으로 연약지반을 개량하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 지반굴착장치의 굴착로드는,

지상에 수직상으로 고정 설치된 리더를 따라 상,하로 왕복이동이 가능하게 설치되는 오거머신와, 상기 오거머신의 동력원인 두대의 모터로부터 회전동력을 전달받을 수 있도록 오거머신의 하단에 형성되는 기어박스와, 상기 기어박스의 저부에 형성된 수조인트 각각에 하나 이상으로 연결 조립되는 연결로드와, 상기 연결로드 각각의 하단에 하나씩 연결 조립되어 지반을 굴착 및 교반하는 굴착로드를 구비하여 연약지반을 개량하는 지반굴착장치에 있어서,

상기 굴착로드는,

상기 굴착로드의 하단에서 시멘트풀을 배출하도록 형성된 하부 배출공의 상측에 상,하 일정간격을 유지한 채 다단상으로 형성되어 있는 교반날개들 보다 높은 위치에서 서로 대칭상으로 수평 돌출하도록 형성되는 시멘트풀 배출날개와;

상기 시멘트풀 배출날개 각각에 수평상으로 형성되어 시멘트풀의 배출을 안내하는 배출안내통로와;

상기 하부 배출공으로 시멘트풀을 배출하기 위해 상기 굴착로드 내부의 중심에 형성되어 있는 중심배출통로의 좌,우 양측에 위치한 채 상기 시멘트풀 배출날개 각각에 형성되어 있는 배출안내통로 각각으로 시멘트풀을 배출할 수 있도록 상단은 연결로드에 형성된 좌,우측 연결통로에 연결되고 하단은 상기 배출안내통로에 연결되는 좌,우측 배출통로와;

상기 배출안내통로의 끝단에 연결되어 시멘트풀 배출날개 각각의 도중에서 시멘트풀을 외부로 배출시킬 수 있도록 형성되는 상부 배출공;

을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기어박스와 하나 이상으로 연결 조립되는 연결로드를 연결시키기 위하여 상기 기어박스의 저부에 형성된 수조인트와 상기 연결로드 각각의 상단에 형성된 수조인트 사이에는 상,하부 암조인트가 상,하단에 각각 형성되어 있는 접속로드가 연결 접속되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 연약지반을 개량하기 위해 연약지반을 굴착작업을 진행할 때에는 굴착로드의 하단에 형성된 하부 배출공을 통해서만 시멘트풀을 배출시키면서 지반을 굴착하도록 하므로써 상기 하부 배출공으로 배출되는 시멘트풀이 굴착되는 토사에 고르게 혼합되도록 교반하면서 지반을 굴착할 수 있으며, 원하는 깊이까지 굴착작업을 완료한 후 굴착로드를 지상으로 인발하기 위해 굴착로드를 상승시킬 때에는 상기 굴착로드의 하단에 형성된 하단 배출공으로는 시멘트풀의 배출을 차단하고 상기 굴착로드의 상단부분에 형성된 시멘트풀 배출날개에 형성되어 있는 상부 배출공을 통해서만 시멘트풀을 배출시키면서 굴착로드를 상승시키도록 하므로써 상기 시멘트풀 배출날개보다 낮은 위치에 다단상으로 형성된 교반날개들이 회전하면서 상승하게 될 때 상기 시멘트풀 배출날개에 형성된 상부 배출공을 통해 배출되는 시멘트풀을 토사와 함께 교반토록 하므로써 상기 굴착로드에 의해 굴착되는 연약지층에 시멘트풀을 고르게 혼합시키는 상태로 연약지반을 개량할 수 있게 되므로 굴착로드로 굴착되는 굴착공의 범위안에 있는 연약지층을 균일한 강도로 개량할 수 있도록 하는 효과가 있으며, 또한 상기 굴착로드로 지반을 굴착할 때에는 하단 배출공으로 배출되는 시멘트풀을 굴착되는 토사에 고르게 혼합 교반시킬 수 있고 또 상기 굴착로드를 상승시킬 때에는 상부 배출공으로 배출되는 시멘트풀을 토사에 고르게 혼합 교반시킬 수 있으므로 시멘트풀을 효율적으로 연약지반에 고르게 혼합 교반시킬 수 있어 시멘트풀을 과다 주입하지 않고도 연약지반을 개량할 수 있도록 하는 효과와 함께 작업현장의 지상을 시멘트풀에 의해 오염되는 형상을 미연에 방지할 수 있도록 하는 효과를 제공하며, 나아가 연약지반의 지하에 구축하고자 하는 지중 물막이 연속벽을 균일한 강도로 구축할 수 있도록 하는 장점도 제공할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명을 설명하기 위하여 연약지반 개량공법을 시공하는 지반굴착장치의 설치상태도이며,
도 2는 본 발명의 지반굴착장치의 오거머신 설치상태도이고,
도 3은 본 발명의 오거머신에 일체로 형성된 기어박스의 단면 구성도이며,
도 4는 본 발명의 기어박스 저부에 형성된 수조인트와 연결로드를 연결시키기 위한 접속로드의 단면도이고,
도 5는 도 4의 A-A선 단면도이며,
도 6은 본 발명의 기어박스의 저부에 다단상으로 연결 조립되는 연결로드의 단면도이고,
도 7은 도 6의 B-B선 단면도이며,
도 8은 본 발명의 굴착로드의 정면 설치상태이고,
도 9는 본 발명의 굴착로드 하단에 형성된 하부 배출공의 설치상태 단면도이며,
도 10은 본 발명의 굴착로드 상단측에 형성된 시멘트풀 배출날개의 설치상태도이고,
도 11은 본 발명의 굴착로드의 배열상태 및 회전상태를 나타낸 평면도이다.

본 발명에 의한 연약지반 개량공법 및 이를 위한 지반굴착장치의 굴착로드에 대한 구체적인 실시예를 첨부한 도면에 따라서 상세히 설명하기로 한다.

도면부호 1은 지반굴착장치를 나타내는 것으로, 상기 지반굴착장치(1)는 지상에 설치되어 있는 무한궤도 크레인(10)에 의해 지상에 수직상으로 고정 설치된 리더(11)를 따라 상,하로 승강이동이 가능하게 설치된 오거머신(2)과, 상기 오거머신으로부터 동력을 전달받는 기어박스(3)와, 상기 기어박스의 저부에 다단상으로 연결 조립되는 연결로드(4) 및 상기 연결로드의 하단에 연결 조립되는 굴착로드(5)를 구비하고 있다.

상기 오거머신(2)은 리더(11)를 따라 상,하로 승강가능하게 설치된 승강몸체(21)와, 상기 승강몸체의 좌,우 양측에 나란히 고정 설치되어 있는 두대의 모터(22)(23)로 구성되어 있는데, 상기한 모터(22)(23) 각각에는 회전출력을 감속시키기 위한 유성기어 감속기가 일체로 결합된 상태로 구성되어 있다.

상기 기어박스(3)는 오거머신(2)의 하부에 장착되어 있으며, 상기 기어박스의 내부에는 상기한 모터(22)(23)의 회전출력을 감속시키는 유성기어 감속기의 감속출력축(24)(25)이 각각 연결되어 있는 좌,우측 구동기어(31a)(31b)와, 상기 좌,우측 구동기어 각각에 대하여 일정간격으로 이격되어 있는 전방 좌,우측 연동기어(32a)(32b)와, 상기 좌,우측 구동기어(24)(25) 각각에 직접 맞물린 상태로 설치되는 후방 좌,우측 연동기어(33a)(33b)와, 상기 좌측 구동기어(31a)와 전방 좌측 연동기어(32a) 및 상기 우측 구동기어(31b)와 전방 우측 연동기어(32b) 각각을 연결시키기 위한 좌,우측 아이들기어(34a)(34b) 등이 회전가능하게 장착되어 있으며, 상기한 좌,우측 아이들기어(34a)(34b) 각각은 서로 맞물린 상태로 설치되어 있다.(도 3 참조)

또한 상기 기어박스(3)의 저부에는 복수개의 수조인트(35)가 형성되어 있는데, 상기 복수의 수조인트(35) 각각은 기어박스(3) 내부에 회전가능하게 설치되 있는 전방 좌,우측 연동기어(32a)(32b) 및 후방 좌,우측 연동기어(33a)(33b) 각각에서 하나씩 하향으로 돌출된 구조로 형성되어 있다.(도 2 참조)

또한 상기 기어박스(3)의 상면에는 복수의 스위벨(36)이 형성되어 있는데, 상기 복수의 스위벨 각각은 상기한 전방 좌,우측 연동기어(32a)(32b) 및 후방 좌,우측 연동기어(33a)(33b)들 각각에서 상향으로 연장 형성되는 복수의 수조인트(35) 각각의 상단에는 하나씩 장착되어 있다.(도 2 참조)

또한 상기 복수의 수조인트(35) 각각의 중심에는 스위벨(36) 각각에 연결된 채 전방 좌,우측 연동기어(32a)(32b) 및 후방 좌,우측 연동기어(33a)(33b) 각각의 중심을 관통하는 중심통로(37)가 하나씩 형성되어 있다.(도 2 참조)

또한 상기 기어박스(3)의 저부에 돌출 형성된 복수의 수조인트(35) 각각에는 멀티스위벨(38)이 장착되어 있는데, 상기 멀티스위벨(38)은 수조인트(35)의 회전작동을 허용하면서 외부로부터 공급되는 시멘트풀을 주입시키기 위한 2개의 주입구(38a)(38b)가 형성되어 있으며, 상기 복수의 수조인트(35) 각각에는 멀티스위벨(38)에 형성된 2개의 주입구(38a)(38b)를 통해 공급되는 시멘트풀이 유입되는 좌,우측 유입통로(39a)(39b)가 형성되어 있는데, 상기 좌,우측 유입통로(39a)(39b)는 중심통로(37)를 기준하여 그 좌,우측에 각각 형성되어 있다.(도 2 참조)

상기 연결로드(4)는 기어박스(3)의 저부에 돌출된 복수의 수조인트(35) 각각에는 하나 이상씩으로 연결 조립되는 것인데, 상기 연결로드(4)의 상단에는 수조인트(41)가 형성되어 있고 하단에는 암조인트(42)가 형성된 구조로 되어 있다.

따라서 상기 연결로드(4)를 기어박스(3)의 저부에 형성된 수조인트(25)에 연결시키기 위해서는 상,하단에 암조인트가 형성되어 있는 접속로드(6)가 사용된다.

상기 접속로드(6)의 상,하단 각각에는 기어박스(3)의 저부에 돌출된 수조인트(37)에 연결되는 상부 암조인트(61)와 연결로드(4) 상단의 수조인트(41)가 연결되는 하부 암조인트(62)가 형성되어 있다.

상기 연결로드(4) 및 접속로드(6) 각각의 중심에는 상기 스위벨(36)에 연결되어 있는 중심통로(37)와 연통하도록 연결되는 중심통로(43)(63)가 형성되어 있으며, 또한 상기 연결로드(4) 및 접속로드(6) 각각에는 상기 멀티스위벨(38)의 주입구(38a)(38b) 각각에 연결되어 있는 좌,우측 유입통로(39a)(39b) 각각에 연통하도록 연결되는 좌,우측 연결통로(44,64)(45,65)가 형성되어 있다.(도 4, 도 6 참조)

상기 기어박스(3)의 저부에 하나 이상으로 연결되는 복수의 연결로드들 중 최하단측에 연결된 각 연결로드(4)의 하단 각각에는 복수의 굴착로드(5)가 하나씩 연결되는데, 상기 굴착로드(5) 상단에는 연결로드(4)의 하단에 형성된 하부 암조인트(42)에 연결시키기 위한 수조인트(51)가 형성되어 있고, 하단에는 지반을 굴착하기 위한 굴착비트(52)가 형성되어 있다.

또한 상기 굴착로드(5)는 하단에 형성된 굴착비트(52) 바로 위에는 상기한 굴착비트(52)와 함께 지반을 굴착하는 굴착날개(53)가 형성되어 있으며, 상기 굴착날개(53)의 위쪽에는 상,하 일정간격을 유지하도록 다단상으로 복수의 교반날개(54)가 형성되어 있다.

상기 굴착로드(5)의 상단측에는 상,하 일정간격으로 형성된 복수의 교반날개(54)들 중 최상측에 위치하는 교반날개보다 높은 위치에 시멘트풀 배출날개(55)를 추가로 형성하고 있다.

또한 상기 굴착로드(5)의 내부 중심에 형성된 중심배출통로(56)의 상단은 연결로드(4)의 중심에 형성된 중심연결통로(43)와 연결되고, 상기 중심배출통로(56)의 하단은 굴착로드(5)의 하단측에 형성된 하부 배출공(57)에 연결되어 있으며, 상기 중심배출통로(56)의 좌,우측에는 상단이 상기 연결로드(4)의 좌,우측 연결통로(44)(45)에 연결되고 하단이 상기 시멘트풀 배출날개(55)에 형성된 배출안내통로(55a)에 연결되는 좌,우측 배출통로(58)(59)가 형성되어 있다.

또한 상기 시멘트풀 배출날개(55)에는 굴착로드(5)의 외면에서 일정거리 이격된 위치에서 시멘트풀을 배출시킬 수 있도록 상부 배출공(55b)이 형성되어 있는데, 상기 상부 배출공(55b)은 시멘트풀 배출날개(55) 내부에 형성된 배출안내통로(55a)와 연결된 구조로 형성되어 있다.

따라서 상기 좌,우측 배출통로(58)(59)를 통해 배출되는 시멘트풀은 굴착로드(5)의 상단측에 대칭상으로 돌출된 양측 시멘트풀 배출날개(55) 내부에 각각 형성되어 있는 배출안내통로(55a)를 따라 이송되다가 상부 배출공(55b)을 통해 외부로 배출되는 것이다.(도 10 참조)

이와 같이 구성된 본 발명의 지반굴착장치(1)를 이용하여 연약지반을 개량하는 공법 및 굴착로드(5)의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 지반굴착장치(1)를 이용하여 연약지반을 개량하는 공법에 대하여 설명한다.

상기 지반굴착장치(1)는 기어박스(3)의 저부에 돌출된 복수의 수조인트(35)에 연결되는 접속로드(6), 연결로드(4), 굴착로드(5) 각각은 상기 기어박스(3) 내부에 장착된 전방 좌,우측 연동기어(32a)(32b) 및 후방 좌,우측 연동기어(32c)(32d)들로부터 회전동력을 전달받게 되는데, 오거머신(2)에 설치된 좌측 모터(22)측의 감속출력축(24)이 감속된 출력으로 반시계방향으로 회전하고, 우측 모터(23)측의 감속출력축(25)은 감속된 출력으로 시계방향으로 회전한다고 가정하였을 경우 전방 좌측 연동기어(32a)와 후방 우측 연동기어(32d)는 반시계방향으로 회전하게 되며, 전방 우측 연동기어(32b)와 후방 좌측 연동기어(33a)는 시계방향으로 회전하게 된다.(도 3의 화살표 표시 참조)

따라서 상기한 각 연동기어(32a,32b,32c,32d)와 같은 방향으로 회전하도록 연결되어 있는 총 4축의 굴착로드(5)들은 도 11의 도시와 같이 전방 좌,우측에 형성된 2축의 굴착로드(5a,5b : 대표적으로 설명할 때에는 부호 '5'로 표시하여 설명함)들 중 전방 좌측의 굴착로드(5a)는 반시계방향으로 회전하면서 지반을 굴착하게 되고, 전방 우측의 굴착로드(5b)는 시계방향으로 회전하면서 지반을 굴착하게 되며, 후방 좌,우측에 형성된 2축의 굴착로드(5c,5d : 대표적으로 설명할 때에는 부호 '5'로 표시하여 설명함)들은 전방의 좌,우측 굴착로드(5a,5b) 각각에 대하여 반대방향으로 회전하면서 지반을 굴착하게 된다. 즉, 전방 좌측의 굴착로드(5a)와 후방 좌측의 굴착로드(5c) 각각은 시계방향으로, 전방 우측의 굴착로드(5b)와 후방 우측의 굴착로드(5d) 각각은 반시계방향으로 회전하면서 지반을 굴착하게 되는 것이다.

상기와 같이 4축의 굴착로드(5)들을 동시에 반시계방향 및 시계방향으로 회전시키면서 지반을 굴착하면서 연약지반을 개량하고자 할 때에는 기어박스(3)의 상면에 돌출되어 있는 복수의 스위벨(36) 각각을 통해서는 시멘트풀을 공급하는 반면에, 상기 기어박스(3)의 저부에 형성된 복수의 멀티스위벨(38)에는 시멘트풀의 공급을 차단한다.

따라서 4축의 굴착로드(5)들이 각기 정해진 방향으로 회전하면서 굴착하게 될 때 상기 복수의 스위벨(36) 각각에서 공급되는 시멘트풀이 수조인트(35)의 중심통로(37), 접속로드(6)의 중심연결통로(63), 연결로드(4)의 중심연결통로(43)를 따라 순차적으로 유입되면서 굴착로드(5)의 중심배출통로(56) 하단에 형성된 하부 배출공(57)으로 배출되는데, 이때 상기 하부 배출공(57)으로 배출되는 시멘트풀은 지반을 굴착하는 굴착비트(52)의 회전작동에 의해 굴착되는 토사에 혼합 교반되고, 이어서 상기 굴착비트(52) 바로 위에 있는 굴착날개(53)에 의해 굴착되는 토사에 재차 혼합 교반된 후 상기 굴착날개(53) 상방에 다단상으로 형성된 복수의 교반날개(54)들과 시멘트풀 배출날개(55)에 의해 또다시 연속으로 교반되므로써 상기 하부 배출공(57)으로 배출되는 시멘트풀은 굴착로드(5)에 의해 굴착되는 토사와 함께 교반되므로써 토사에 고르게 혼합되는 것인데, 이와 같이 지반굴착을 진행하는 동안에는 기어박스(3)의 상면에 형성된 복수의 스위벨(36)을 통해 시멘트풀을 공급하여 복수의 굴착로드(5)의 각 하단에 형성된 하부 배출공(52)을 통해서 시멘트풀을 배출시키면서 설정된 깊이까지 굴착작업을 진행하게 된다.

상기와 같이 복수의 굴착로드(5)의 굴착작동으로 설정된 깊이까지의 지반굴착작업이 완료되는 시점에 이르러서는 굴착작동을 멈추고 상기 복수의 굴착로드(5)를 지상으로 인발하게 되는데, 이때에는 상기 기어박스(3)의 상면에 형성된 복수의 스위벨(36)을 통해 공급하던 시멘트풀의 공급을 차단하는 한편, 상기 기어박스(3)의 저부에 돌출된 복수의 수조인트(35)을 감싼 상태로 설치된 각 멀티스위벨(38)의 주입구(38a)(38b)를 통해서는 시멘트풀을 공급하게 된다.

따라서 상기한 각 멀티스위벨(38)의 주입구(38a)(38b)로 공급되는 시멘트풀은 복수의 수조인트(35)에 형성된 좌,우측 유입통로(39a)(39b)와 접속로드(6)의 좌,우측 연결통로(64)(65) 및 연결로드(4)의 좌,우측 연결통로(44)(45)를 통해서 상기 굴착로드(5)의 좌,우측 배출통로(58)(59)로 유입되는 것인데, 상기한 좌,우측 배출통로(58)(59)의 끝단에는 굴착로드(5)의 상단부분에 형성된 시멘트풀 배출날개(55)의 배출안내통로(55a)에 연결되어 있으므로 상기한 멀티스위벨(38)을 통해 공급되는 시멘트풀은 4축의 굴착로드(5) 각각의 상단부분에 형성된 시멘트풀 배출날개(55)의 상부 배출공(55b)를 통해 배출되는 것이다.

상기와 같이 4축의 굴착로드(5) 각각은 상단부분에 형성된 시멘트풀 배출날개(55)의 상부 배출공(55b)을 통해 시멘트풀을 배출시키면서 설정된 방향으로 회전함과 동시에 상승이동하게 되는데, 이때 상기 시멘트풀 배출날개(55)의 하측에 다단상으로 형성되어 있는 복수의 교반날개(54)들은 상부 배출공(55b)에서 배출되는 시멘트풀을 토사와 함께 교반하면서 상승하게 된다.

따라서 상기 시멘트풀 배출날개(55)에 형성된 상부 배출공(55b)으로 배출되는 시멘트풀은 시멘트풀 배출날개(55)의 하측에서 회전하면서 상승하는 복수의 교반날개(54)들에 의해 굴착된 토사와 함께 교반되므로써 상기 4축의 굴착로드(5)들에 의해 굴착되는 굴착공의 토사층에는 시멘트풀이 고르게 혼합된 상태로 개량되는 것이다.

한편, 본 발명은 상기와 같이 4축의 굴착로드(5)를 이용하여 연약지반을 개량할 수 있을 뿐 아니라 연약지반의 지하에 지중 물막이 연속벽을 구축할 때에는 상기한 지중 물막이 연속벽에 시멘트풀이 고르게 교반 혼합되도록 하여 균일한 강도로 구축할 수 있는 것이다.

1 : 지반굴착장치 10 : 무한궤도 크레인
11 : 리더 2 : 오거머신
21 : 승강몸체 22,23 : 모터
24,25 : 감속출력축 3 : 기어박스
31a,31b : 좌,우측 구동기어 32a,32b : 전방 좌,우측 연동기어
33a,33b : 후방 좌,우측 연동기어
34a,34b :아이들 기어 35 : 수조인트
36 : 스위벨 37 : 중심통로
38 : 멀티스위벨 38a,38b : 주입구
39a,39b : 좌,우측 유입통로 4 : 연결로드
41,42 : 수조인트 및 암조인트 43 : 중심연결통로
44,45 : 좌,우측 연결통로 5 : 굴착로드
51 : 수조인트 52 : 굴착비트
53 : 굴착날개 54 : 교반날개
55 : 시멘트풀 배출날개 55a : 배출안내통로
55b : 상부 배출공 56 : 중심배출통로
57 : 하부 배출공 58,59 : 좌,우측 배출통로
6 : 접속로드 61,62 : 상,하부 암조인트
63 : 중심연결통로 64,65 : 좌,우측 연결통로

Claims (3)

1. 지상에 수직상으로 고정 설치된 리더를 따라 상,하로 왕복이동이 가능하게 설치되는 오거머신와, 상기 오거머신의 동력원인 두대의 모터로부터 회전동력을 전달받을 수 있도록 오거머신의 하단에 형성되는 기어박스와, 상기 기어박스 내부로 진입된 상기 두대의 모터 각각에 형성된 유성기어 감속기의 감속출력축에 축착된 채 기어박스 내부에 회전가능하게 장착되는 좌,우측 구동기어와, 상기 기어박스에는 좌,우측 구동기어로부터 각각 회전동력을 전달받아서 서로 반대방향으로 회전하도록 장착되는 전,후방 좌측 연동기어 및 전,후방 우측 연동기어와, 상기 전,후방 좌측 연동기어 및 전,후방 우측 연동기어 각각에 연결된 상태에서 상기 기어박스의 저부측으로 돌출 형성되는 수조인트와, 상기 수조인트 각각의 회전작동을 허용하도록 수조인트를 감싸도록 설치되어 외부로부터 공급되는 시멘트풀을 공급하기 위한 주입구가 2개씩 형성되어 있는 멀티스위벨과, 상기 수조인트 각각에 하나 이상으로 조립 연결되는 연결로드와, 상기 연결로드 각각의 하단에 연결 조립되며 하단에는 굴착비트가 하나씩 형성되어 있는 굴착로드가 구비되어 있는 지반굴착장치를 이용하여 상기 굴착로드가 지반을 굴착하는 작업을 진행할 때나 상기 굴착로드를 지상으로 인발할 때에도 굴착로드를 통해서 시멘트풀을 배출시키면서 연약지반을 개량하는 연약지반 개량공법에 있어서,
   상기 굴착로드가 지반을 굴착하는 작업을 진행할 때에는 굴착로드의 외주에 상,하 일정간격을 유지한 채 사방을 향해 일정간격으로 돌출되어 있는 교반날개들 보다 낮은 위치의 굴착로드 하단에 형성된 하부 배출공을 통해서만 시멘트풀을 배출시키면서 지반을 굴착하도록 하며,
   상기 굴착로드로 지반 굴착작업을 완료한 후 굴착로드를 지상으로 인발하기 위해 상승시킬 때에는 상기 굴착로드의 하단에 형성된 하부 배출공으로는 시멘트풀의 배출을 차단하는 한편, 상기 굴착로드 외주에 돌출 형성된 교반날개들 보다 높은 위치에서 수평상으로 돌출된 시멘트풀 배출날개에 형성된 상부 배출공을 통해서만 시멘트풀을 배출시키면서 굴착로드를 상승시켜 주므로써 상기 시멘트풀 배출날개 하측에서 회전하면서 상승하는 교반날개들의 교반작동으로 시멘트풀 배출날개의 상부 배출공에서 배출되는 시멘트풀을 토사에 고르게 혼합되도록 교반시켜 주는 방법으로 연약지반을 개량하는 것을 특징으로 하는 연약지반 개량공법.
   
2. 지상에 수직상으로 고정 설치된 리더를 따라 상,하로 왕복이동이 가능하게 설치되는 오거머신와, 상기 오거머신의 동력원인 두대의 모터로부터 회전동력을 전달받을 수 있도록 오거머신의 하단에 형성되는 기어박스와, 상기 기어박스의 저부에 형성된 수조인트 각각에 하나 이상으로 연결 조립되는 연결로드와, 상기 연결로드 각각의 하단에 하나씩 연결 조립되어 지반을 굴착 및 교반하는 굴착로드를 구비하여 연약지반을 개량하는 지반굴착장치에 있어서,
   상기 굴착로드는,
   상기 굴착로드의 하단에서 시멘트풀을 배출하도록 형성된 하부 배출공의 상측에 상,하 일정간격을 유지한 채 다단상으로 형성되어 있는 교반날개들 보다 높은 위치에서 서로 대칭상으로 수평 돌출하도록 형성되는 시멘트풀 배출날개와;
   상기 시멘트풀 배출날개 각각에 수평상으로 형성되어 시멘트풀의 배출을 안내하는 배출안내통로와;
   상기 하부 배출공으로 시멘트풀을 배출하기 위해 상기 굴착로드 내부의 중심에 형성되어 있는 중심배출통로의 좌,우 양측에 위치한 채 상기 시멘트풀 배출날개 각각에 형성되어 있는 배출안내통로 각각으로 시멘트풀을 배출할 수 있도록 상단은 연결로드에 형성된 좌,우측 연결통로에 연결되고 하단은 상기 배출안내통로에 연결되는 좌,우측 배출통로와;
   상기 배출안내통로의 끝단에 연결되어 시멘트풀 배출날개 각각의 도중에서 시멘트풀을 외부로 배출시킬 수 있도록 형성되는 상부 배출공;
   을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 지반굴착장치의 굴착로드.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 기어박스와 하나 이상으로 연결 조립되는 연결로드를 연결시키기 위하여 상기 기어박스의 저부에 형성된 수조인트와 상기 연결로드 각각의 상단에 형성된 수조인트 사이에는 상,하부 암조인트가 상,하단에 각각 형성되어 있는 접속로드가 연결 접속되는 것을 특징으로 하는 지반굴착장치의 굴착로드.
   

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