KR20130094449A - 연속 천공 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속 천공 장치 및 방법으로서, 천공 위치의 상하에 구비되는 H 빔과; 회전 및 항타되는 에어 해머(hammer), 에어 해머 하부에 구비되는 비트(bit), 및 에어 해머 둘레에 구비되는 케이싱을 포함하는 천공부;를 포함하고, 천공부는 복수 개가 짝을 이루어 구비되고, 에어 해머는 본체와 소정 각도로 기울어짐이 가능한 붐(boom)을 구비하는 크레인의 붐 끝단에 고리와 후크를 통해 연결되며, H 빔들 사이에 구비되어 천공을 수행하는 것에 특징이 있다. 본 발명은 연속 천공을 용이하고 빠르게, 수직으로 수행할 수 있고, 장치의 진입이 어려운 지형에서도 천공이 용이하며, 크레인에 천공 장치와 시트 파일 또는 강관의 결합이 간단하여 전체 작업이 용이하고 빠르게 진행될 수 있으며, 부수적인 구성들로 인한 비용 문제나 작업의 번거로움이 없는 효과가 있다.

Description

연속 천공 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTINUOUS HOLE DRILLING}

본 발명은 천공 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연속 천공 장치 및 방법에 관한 것이다.

건축물을 건설하거나 구축물을 설치하기 위하여 지하를 파는 공사, 강이나 바다에서 실시하는 물막이 공사, 도로를 확장하는 공사 등과 같은 각종 공사를 실시할 때에는 토사가 흘러내리거나 지반이 무너지는 것을 방지하기 위한 작업 수행을 위해 일반적으로 천공(down hole) 작업이 선행된다.

천공 작업 시, 종래의 장비는 그 구조상 천공을 바로 앞부분에서만 진행할 수 있다. 즉, 천공을 위한 오거 모터가 리드를 타고 승하강 하기 때문에 천공이 장비의 바로 앞부분에서만 가능하다. 이로 인해, 장비의 진입이 어려운 장소에 천공을 하여야 하는 경우, 천공을 하는 것은 극히 어려운 문제점이 있다.

그리고 종래의 장비에 천공을 위한 천공기를 결합하고, 천공된 부분에 압입되는 시트 파일이나 강관을 결합하는 과정이 매우 복잡한 문제점이 있다. 이로 인해, 작업이 어려워지고 복잡해지는 문제점도 있다.

한편, 천공을 연속으로 진행하는 연속 천공 방법에서 종래의 천공 방법에 대한 도면이 도 1a 내지 도 1c에 도시된다. 도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 연속 천공 방법 및 천공 상태를 나타낸 도면이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 먼저, 천공을 위한 위치에 일정 간격을 두고 복수 번 천공을 수행한 뒤, 도 1b에 도시된 바와 같이 간격 부분에 차례로 복수 번 천공을 다시 수행한다. 이 때, 도 1c는 도 1b의 A 부분을 나타낸 평면도로서, 도면에 도시된 바와 같이, 천공이 수직으로 바르게 천공되지 않고, 지면의 상태에 따라 기울어지거나 휘어져서 천공이 되는 문제점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 다른 종래 기술로서, 일본 공개특허공보 특개2000-319881호의 "리더리스 오거기에 의한 연속 랩삭공 방법"이 공지되어 있고, 이 특허에 대한 대표 도면이 도 2에 도시된다. 도 2는 다른 종래 기술에 따른 연속 천공 방법 및 천공 상태를 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 연속 천공 방법은 리더를 없앤 대신에 포크레인에 오거기를 고정시켜 천공을 수행하여, 전술한 문제점(리더로 인해 장치의 바로 앞부분에서만 천공이 가능한 문제점)이 해결된다. 그러나, 포크레인과 오거기는 일체형으로 고정되어 있고, 오거기를 교환하거나, 천공된 부분에 시트파일이나 강관 압입을 위해서는 전체를 해체해야 하는 번거로움과 이로 인해 작업이 복잡한 문제점이 있다.

그리고 천공을 위해서는 천공될 부분에 오거 가이드와 천공 스크루 가이드를 구비시켜 천공 자리가 지정되면, 그 가이드 내로 오거 스크류나 천공 케이싱이 삽입되어 천공을 수행합니다. 이러한 천공 방법을 위해서는 전술한 오거 가이드와 천공 스크루 가이드를 반듯이 구비하여야 한다. 즉, 천공을 위한 부분에 이들 구성을 설치하여야 하는 번거로움이 있고, 연속적으로 천공을 수행할 시 이들 구성이 많아져야 하므로 비용이 증대되는 문제점도 있으며, 적은 구성으로 천공을 수행할 시 구성들을 계속적으로 옮겨야 하는 번거로움 등의 문제점들이 발생된다.

이러한 문제를 해결하기 위한 또 다른 종래 기술로서, 본 출원인이 출원한 공개특허공보 제10-2010-0130012호의 "천공기 및 이를 이용한 암반 천공 방법"이 공지되어 있고, 이 특허에 대한 대표 도면이 도 3에 도시된다. 도 3은 또 다른 종래 기술에 따른 연속 천공 방법 및 천공 상태를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 천공 주위로 4 개의 H 빔을 설치하고, 상하의 H 빔 사이에 빔 가이드를 구비시키고, 케이싱에도 가이드를 구비시켜, 케이싱의 가이드를 빔 가이드에 끼워 천공을 수행한다. 이러한 가이드들로 인해, 오거 모터가 회전되더라도 케이싱이 회전되지 않는다. 그러나, 이러한 종래 기술의 경우 전술한 바와 같이, 빔 가이드를 구비시켜야 하고, 케이싱에도 가이드를 설치하여야 하는 문제점이 있다. 즉, 이러한 구성으로 인하여 비용이 증대되고, 가이드가 없는 경우는 오거 모터의 회전으로 케이싱이 회전되어 천공이 수행되지 않는 문제점이 있다.

한편, 종래의 기술들은 연속으로 천공 수행 시, 하나의 천공기를 이용하여 천공을 수행하므로, 천공 작업이 오래 걸리는 문제점이 있다. 즉, 연속적으로 복수 번의 천공을 수행하여야 하는 연속 천공 작업 시, 천공 작업을 빨리 진행할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 연속 천공을 용이하고 빠르게, 수직으로 수행할 수 있는 연속 천공 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 연속 천공의 빠른 진행을 위해서, 본 발명에서는 본 출원인이 출원한 특허출원 제10-2011-0004477호의 "피알디 공법을 이용한 천공장치"에 적용된 한 쌍의 천공부를 이용한 계속된 발명으로서, 연속 천공 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 장치의 진입이 어려운 지형에서도 천공이 용이한 연속 천공 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 크레인에 천공 장치와 시트 파일 또는 강관의 결합이 간단하여 전체 작업이 용이하고 빠르게 진행될 수 있는 연속 천공 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 부수적인 구성들로 인한 비용 문제나 작업의 번거로움이 없는 연속 천공 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속 천공 장치는, 천공 위치의 상하에 구비되는 H 빔과; 회전 및 항타되는 에어 해머(hammer), 상기 에어 해머 하부에 구비되는 비트(bit), 및 상기 에어 해머 둘레에 구비되는 케이싱을 포함하는 천공부;를 포함하고, 상기 천공부는 복수 개가 짝을 이루어 구비되고, 상기 에어 해머는 본체와 소정 각도로 기울어짐이 가능한 붐(boom)을 구비하는 크레인의 상기 붐 끝단에 고리와 후크를 통해 연결되며, 상기 H 빔들 사이에 구비되어 천공을 수행하는 것에 특징이 있다.

그리고 본 발명에 따른 연속 천공 장치의 상기 천공부는 제1 에어 해머, 제1 비트, 제1 케이싱을 포함하는 제1 천공부와, 제2 에어 해머, 제2 비트, 제2 케이싱을 포함하는 제2 천공부로 구성되고; 상기 제1 및 제2 천공부를 일체화하기 위해 상기 제1 및 제2 케이싱을 연결하는 제2 연결부를 더 포함하는 것에 특징이 있다.

한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속 천공 장치의 천공 방법은, 천공 위치의 상하에 H 빔을 구비하는 제1 과정과; 상기 H 빔들 사이에 상기 천공부를 구비시키고, 일정 간격을 두고 복수 번의 천공을 수행하는 제2 과정과; 상기 제2 과정으로 천공된 부분 사이에 상기 천공부로 천공을 복수 번 수행하는 제3 과정;을 포함한다.

그리고 본 발명에 따른 연속 천공 방법은, 상기 제3 과정 이후에, 상기 천공된 부분에 시트 파일(sheet file) 또는 강관을 압입하는 제4 과정을 더 포함하고, 상기 시트 파일 또는 강관은 크레인의 상기 붐 끝단에 고리와 후크를 통해 연결되어 압입되는 것에 특징이 있다.

본 발명은 두 개의 비트로 구성되는 한 쌍의 천공부로 천공을 수행함으로써 연속 천공을 용이하고 빠르게 진행할 수 있고, 천공 부분의 상하부에 H 빔을 설치한 뒤 천공을 수행하므로 수직으로 천공을 수행할 수 있는 효과가 있다.

그리고 크레인의 붐에 천공부를 결합하여 천공을 수행하므로, 장치의 진입이 어려운 지형에서도 천공이 용이한 효과도 있다.

또한, 천공부와 시트 파일 또는 강관의 결합이 붐 끝단에 고리와 후크를 통해 이루어지므로, 결합이 간단하여 전체 작업이 용이하고 빠르게 진행될 수 있는 효과도 있다.

그리고 부수적인 구성들이 별도로 필요하지 않으므로, 추가되는 비용 문제나 작업의 번거로움이 없는 효과도 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되나, 이는 예시적인 것이며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 연속 천공 방법 및 천공 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 다른 종래 기술에 따른 연속 천공 방법 및 천공 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 또 다른 종래 기술에 따른 연속 천공 방법 및 천공 상태를 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 연속 천공 장치의 천공부를 나타낸 사시도 및 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 연속 천공 장치를 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른 연속 천공 장치를 이용한 천공 방법을 나타낸 도면이다.
도 7a와 도 7b는 본 발명에 따른 연속 천공 방법으로 천공된 위치에 시트 파일 또는 강관을 압입한 상태를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속 천공 장치 및 방법을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 연속 천공 장치의 천공부를 나타낸 사시도 및 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 연속 천공 장치를 나타낸 도면이다.

도 4a 내지 도 4c, 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 연속 천공 장치(100)는 H 빔(10; 10a, 10b)과 천공부(20)를 포함한다.

H 빔(10)은 천공 위치의 상하 부분에 구비된다. H 빔(10)은 천공 위치의 상측에 한 개(10a)가 구비되고, 하측에 한 개(10b)가 구비된다. 상하부에 위치한 H 빔(10) 사이의 공간으로 천공이 이루어진다. H 빔(10)에 의해 하기되는 천공부(20)와 연결되는 오거 모터가 자체적으로 뒤틀리거나 회전되는 일 없이 천공이 용이한 효과도 있다.

천공부(20)는 에어 해머(air hammer; 21), 비트(22), 케이싱(23)을 포함한다. 에어 해머(21)는 회전 및 항타된다. 비트(22)는 에어 해머(21) 하부에 구비되어, 에어 해머(21)의 구동에 따라 회전 및 항타된다. 케이싱(23)은 에어 해머(21) 둘레에 구비된다. 여기서, 본 실시예에서는 천공부(20)의 비트(22)가 회전 및 항타되는 것을 예로 들어 설명하지만, 해머의 종류를 변경시켜, 비트(22)가 회전만으로 천공이 이루어질 수도 있다. 즉, 지반이 비교적 약한 부분에서 본 실시예에 따른 연속 천공 장치(100)를 이용한 천공 시, 항타가 필요 없으므로 비트(22)의 회전만으로 천공을 수행할 수도 있다.

천공부(20)는 도 4a와 도 4b에 도시된 바와 같이, 복수 개, 예컨대 두 개의 천공부(20a, 20b)로 구성될 수 있다. 제1 천공부(20a)는 제1 에어 해머(21a), 제1 비트(22a), 및 제1 케이싱(23a)으로 구성되고, 제2 천공부(20b)는 제2 에어 해머(21b), 제2 비트(22b), 및 제2 케이싱(23b)으로 구성된다. 제1 에어 해머(21a)와 제2 에어 해머(21b)는 동일한 방향으로 회전되거나, 반대 방향으로 회전될 수 있다. 즉, 도 6b와 도 6c에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 에어 해머(21a, 21b)가 서로 바깥을 향하도록 반대 방향으로 회전될 수 있다. 이로 인해, 천공이 용이하게 이루어질 수 있다. 그리고 도면에는 도시되지 않았지만, 각 에어 해머(21a, 21b)는 동일한 방향으로 회전될 수도 있다.

제1 및 제2 천공부(20a, 20b)는 제2 연결부(25)로 연결되는데, 제2 연결부(25)에 의해 제1 및 제2 천공부(20a, 20b)는 일체화되어 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 천공부가 두 개인 것을 예로 들어 설명하지만, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니다. 즉, 연속으로 천공해야 하는 부분이 많을수록, 복수 개의 천공부를 준비하고, 이들을 연결부로 연결하여 사용할 수 있다. 예컨대 도 4c에 도시된 바와 같이, 네 개의 천공부를 쌍으로 이루어 사용할 수도 있다.

천공부(20)는 도 5에 도시된 바와 같이, 크레인(30)에 연결된다. 크레인(30)은 본체와 소정 각도로 기울어짐이 가능한 붐(boom; 35)을 구비하고, 붐(35) 끝단에 고리와 후크(33)를 통해 에어 해머(21)가 연결된다. 붐(35)을 구비한 크레인(30)에 의해, 장비의 진입이 어려운 지형에 천공이 용이한 효과가 있다. 그리고 종래의 장비의 경우, 오거 모터가 회전되지 않고 승강이 가능하도록 리드가 필요한 구조였으나, 본 실시예에서는 리드 없이, 천공 위치의 상하부에 구비되는 H 빔(10) 사이로 천공부(20)가 삽입되므로 오거 모터가 자체적으로 뒤틀리거나 회전되는 일 없이 천공이 용이한 효과도 있다. 또한, 크레인(30)의 이동 없이, 붐(35)의 각도 조절만으로 천공부(20)의 위치 조정이 가능하므로, 천공부(20)의 천공 위치의 확장이 용이한 효과가 있다.

이하에서는 본 실시예에 따른 연속 천공 장치(100)를 이용한 연속 천공 방법에 대하여 설명한다. 도 6a 내지 도 6d는 본 발명에 따른 연속 천공 장치를 이용한 천공 방법을 나타낸 도면이고, 도 7a와 도 7b는 본 발명에 따른 연속 천공 방법으로 천공된 위치에 시트 파일 또는 강관을 압입한 상태를 나타낸 도면이다.

도 6a를 참조하면, 먼저 천공 위치의 상하에 각각 H 빔(10a, 10b)을 구비시킨다. H 빔(10) 사이의 간격은 천공 크기에 대응되는 크기이면서 천공부(20)가 삽입될 수 있는 크기이다.

다음으로, 도 6b에 도시된 바와 같이, H 빔(10)들 사이에 천공부(20)를 구비시키고, 일정 간격을 두고 천공부(20)를 이용하여 복수 번의 천공을 수행한다. 여기서, 천공부(20)는 H 빔(10)들 사이에 구비되어 천공을 수행하므로, 오거 모터가 자체적으로 뒤틀리거나 회전되는 일 없이 천공이 가능하고, 수직으로 천공이 가능하다. 그리고 천공부(20)는 붐(35) 끝단에 고리와 후크(33)를 통해 연결되어 있으므로, 이동이 용이하다.

이어서, 도 6c에 도시된 바와 같이, 천공된 부분 사이에 천공부(20)를 이용하여 복수 번의 천공을 수행한다. 이러한 과정을 거쳐 천공 위치에서의 천공 작업이 완료된다.

한편, 도 6d는 본 발명에 따른 연속 천공 장치(100)를 이용한 천공 시, 천공부(20)의 천공 위치에 대한 확장이 가능한 상태를 나타낸 도면이다. 즉, 도면에 도시된 화살표와 같이, 천공부(20)는 천공된 위치에서 좌우로, 또는 적용된 형태에 따라 선형으로 위치의 확장이 용이하다. 이유는, 전술한 바와 같이, 천공부(20)가 붐(35) 끝단에 고리와 후크(33)를 통해 연결되어 있기 때문이다.

다음으로, 천공된 부분에 도 7a에 도시된 바와 같이 시트 파일(40a)을 압입하거나, 도 7b에 도시된 바와 같이 강관(40b)을 압입한다. 작업의 종류에 따라 시트 파일(40a) 또는 강관(40b) 등을 압입할 수 있다. 여기서, 시트 파일(40a) 또는 강관(40b)은 천공부(20)와 마찬가지로 붐(35) 끝단에 고리와 후크(33)를 통해 연결하여 압입된다. 고리와 후크(33)를 통해 천공부(20) 및 시트파일(40a)이나 강관(40b)을 결합하므로 결합 및 해체가 용이하고, 작업이 빨리 이루어지는 효과가 있다.

한편, 본 실시예에 따른 연속 천공 장치 및 방법은 전술한 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 중심 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 이는 본원발명이 속하는 기술 분야에 종사하는 자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

100; 연속 천공 장치
10; H 빔
20; 천공부
21; 에어 해머
22; 비트
23; 케이싱
30; 크레인
33; 고리와 후크
35; 붐
40; 시트 파일 또는 강관

Claims (4)

1. 천공 위치의 상하에 구비되는 H 빔과;
   회전 및 항타되는 에어 해머(hammer), 상기 에어 해머 하부에 구비되는 비트(bit), 및 상기 에어 해머 둘레에 구비되는 케이싱을 포함하는 천공부;를 포함하고,
   상기 천공부는 복수 개가 짝을 이루어 구비되고, 상기 에어 해머는 본체와 소정 각도로 기울어짐이 가능한 붐(boom)을 구비하는 크레인의 상기 붐 끝단에 고리와 후크를 통해 연결되며, 상기 H 빔들 사이에 구비되어 천공을 수행하는 것을 특징으로 하는 연속 천공 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 천공부는 제1 에어 해머, 제1 비트, 제1 케이싱을 포함하는 제1 천공부와, 제2 에어 해머, 제2 비트, 제2 케이싱을 포함하는 제2 천공부로 구성되고,
   상기 제1 및 제2 천공부를 일체화하기 위해 상기 제1 및 제2 케이싱을 연결하는 제2 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 천공 장치.
3. 전술한 청구항 제1 항 또는 제2 항에 기재된 연속 천공 장치를 이용한 연속 천공 방법에 있어서,
   천공 위치의 상하에 H 빔을 구비하는 제1 과정과;
   상기 H 빔들 사이에 상기 천공부를 구비시키고, 일정 간격을 두고 상기 천공부로 복수 번의 천공을 수행하는 제2 과정과;
   상기 제2 과정으로 천공된 부분 사이에 상기 천공부로 복수 번의 천공을 수행하는 제3 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 천공 방법.
4. 제3 항에 있어서, 상기 제3 과정 이후에,
   상기 천공된 부분에 시트 파일(sheet file) 또는 강관을 압입하는 제4 과정을 더 포함하고,
   상기 시트 파일 또는 강관은 크레인의 상기 붐 끝단에 고리와 후크를 통해 연결되어 압입되는 것을 특징으로 하는 연속 천공 방법.

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