KR20170008418A - 선 천공구조가 장착된 pbd 복합장비와 이를 이용하여 지중 복합층에 pbd 타입 시스템 및 이를 이용하여 지중 복합층에 pbd 타입시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PBD 구조가 구비된 통상의 PBD 장비의 리더 일측에 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비이고, 이에 의하여 사석층이나 단단한 모래층이 혼재된 지중 복합층에 선 천공을 먼저 형성한 다음, 선 천공에 PBD 배수재를 타입하되 선 천공은 선 천공구조에 의하여, 그리고 PBD 배수재 타입은 통상의 PBD 구조에 의하여 이루어지는 한편, 선 천공구조는 타격로드와 타격수단과 충격억제인발와이어로 형성되고, 타격로드의 관입은 타격수단에 의하여, 그리고 타격로드의 인발은 충격억제인발와이어의 상향력에 의하여 이루어지며, 선 천공은 관입된 타격로드의 인발과 함께 형성되고, 타격로드의 직경과 PBD 구조의 맨드렐 직경을 거의 같게 형성함으로써 이격공간을 최소화될 뿐 아니라 연직도가 향상되고, 선 천공의 형성은 타격로드의 뾰족한 선단에 의해 불연속체인 사석층의 사석을 좌우측 이동공간으로 밀어내는 방식으로 형성되므로 사석이 아래 연약층으로 빠지지 않아 PBD 배수재의 타입 시 빠진 사석으로 인해 배수재가 절단되지 않게 될 뿐만 아니라 바이브로 햄머에 의해 주면마찰력을 최소화할 수 있어 장심도의 인발이 가능하고, 또한 하나의 PBD 복합장비에 의하여 지중 복합층에 PBD 배수재의 타입이 가능하면서 효율적으로 이루어지는 유용한 발명이다.

Description

선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비와 이를 이용하여 지중 복합층에 PBD 타입 시스템 및 이를 이용하여 지중 복합층에 PBD 타입시공방법{PBD complex equipment installed beforehand boring structure with vibratory-hammer/breaker and system/method thereof}

본 발명은 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비와 이를 이용하여 지중 복합층에 PBD 타입 시스템 및 이를 이용하여 지중 복합층에 PBD 타입시공방법에 관한 것으로, 통상의 PBD 장비의 리더 일측에 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비이고, 이에 의하여 사석층이나 단단한 모래층이 혼재된 지중 복합층에 선 천공을 먼저 형성한 다음, 선 천공에 PBD 배수재를 타입하되 선 천공은 선 천공구조에 의하여, 그리고 PBD 배수재 타입은 통상의 PBD 구조에 의하여 이루어진다.

선 천공구조는 타격로드와 타격수단과 충격억제인발와이어로 형성되고, 타격로드의 관입은 타격수단에 의하여, 그리고 타격로드의 인발은 충격억제인발와이어의 상향력에 의하여 이루어진다. 선 천공은 관입된 타격로드의 인발과 함께 형성된다.

또한 타격로드의 선단이 접지면적이 최소화된 뾰족한 형상이고, 이에 의하여 불연속체인 사석층의 사석이 좌우측 이동공간으로 밀리면서 선 천공이 형성되므로 선 천공의 직경과 이에 관입된 맨드렐의 직경을 거의 같게 할 수 있을 뿐만 아니라 연직도가 향상되고, 또 사석이 아래 연약층으로 빠지지 않아 PBD 배수재의 타입 시 빠진 사석으로 인해 배수재가 절단되지 않는다. 결과적으로 지중 복합층에서 연약층의 길이가 길더라도 천공작업이 효율적이고 경제적인 이점이 있다.

바이브로 햄머에 의해 주면마찰력을 최소화할 수 있어 타격로드의 장심도의 인발이 용이할 뿐 아니라 하나의 PBD 복합장비에 의하여 지중 복합층에 PBD 배수재의 타입이 가능하면서 효율적으로 이루어지는 유용한 발명이다.

일반적으로 도로, 항만, 단지 조성과 같은 연약지반의 개량은 지중에 함유되어 있는 간극수를 탈수시켜 지반지지력을 증대시키는 압밀공법이 사용된다. 그중에서 가장 보편적으로 사용되는 공법은 PBD (Plastic Board Drain) 공법이다.

PBD공법의 개략이 도1a, b에 도시되어있다. 도1a, b는 특허등록 제10-0950067호에 기재된 종래기술-1이다.

도1a에서 보는바와 같이 PBD장비(103)는 리이더(105)와 PBD 케이싱(맨드렐)(104)으로 이루어졌다. 배수재인 PBD(106)는 맨드렐 (104)내에 삽입되어있다(도1b). 맨드렐 (104)의 지중관입과 인발은 통상 유압장치에 의해 이루어진다. 맨드렐 (104)의 지중관입에 의해 PBD(106)가 함께 지중으로 유도되고, 다시 관입된 맨드렐 (104)의 인발 시에 PBD(106)가 지중에 잔류되어 타입 되는 방식이다.

도1a의 맨드렐 (104)은 유압장치에 의해 지중에 관입되기 때문에 지반이 사석으로 형성된 안벽배면 뒷채움 사석, 호안 등의 하부지반, 또는 자갈이나 슬래그, 모래 등에 의하여 일정두께로 매립된 지반 표면은 맨드렐 (104)의 관입이 사실상 불가능하다.

특히 지중 복합층인 경우에는 이보다 그 관입이 더 어렵다. 여기서 지중 복합층이란 사석층 + 단단한 모래층 또는 사석층 + 사석층이 서로 혼합된 지층을 말한다.(도1c 참조) 지중 복합층은 사석층과 단단한 모래층사이, 또는 사석층과 사석층사이는 서로 멀리 떨어져있는 상태이고, 그 사이에는 토사층 또는 뻘층과 같은 연약층이 교번적으로 존재하는 그러한 지층을 말한다.

맨드렐 (104)이 지중 복합층을 만나게 되면 맨드렐 (104)이 휘어지거나 관입이 불가능하게 되는 문제점이 있다.

사석층에 맨드렐 관입이 가능하도록 한 종래기술이 도2와 도3에 도시되어있다.

도2와 도3의 종래기술 모두는 접지면적이 큰 회전비트가 장착된 스크류 회전오거에 의하여 사석층의 천공이 이루진다. 이러한 회전비트는 갈면서 천공하는 방식이므로 연속체 구조인 암반천공에 유리하다. 회전비트가 암반을 가압하고, 이에 대응된 암반의 반력이 회전비트에 전달되므로 마모천공이 효율적이다. 회전수가 동일하다면 마모의 효율은 회전비트의 접지면적의 크기에 비례한다.

이와 달리 사석층은 사석과 사석사이에 일정크기를 갖는 독립된 개체로 형성되어있는 이동공간이 존재하는 불연속체 구조이므로 회전비트의 가압에 의한 마모천공은 비효율적이다. 회전비트의 가압으로 인하여 사석층이 이동공간을 향해 이동되므로 회전비트에 대한 사석층의 반력이 회전비트에 전달되지 않기 때문이다. 회전비트가 사석층의 끝 단계에 이르게 되면 회전비트의 가압에 의하여 사석이 연약층(뻘층 또는 토사층)으로 밀려빠지게 된다. 밑으로 빠진 사석은 맨드렐 관입을 어렵게 할 뿐만 아니라 맨드렐의 인발시 PBD 배수재를 절단되게 하는 문제점이 있다.

먼저, 도2의 종래 기술인 등록특허 제 10-1337223호(이하 종래기술-2라 한다)에 대하여 살펴보기로 한다.

종래기술-2의 이중케이싱 수직 배수재 타입장치(300)는 사석층 또는 단단한 모래층(150)에 맨드렐(60)관입이 가능하도록 한 것이다. 단단한 층(150)의 맨드렐(60) 관입을 위해 스크류 회전오거(50)의 내부 중심축을 따라 중앙통로를 갖는 이중케이싱구조로 형성하고 맨드렐(60)이 내부 중앙통로를 통과되도록 한 것이다. 즉, 사석층의 천공은 스크류 회전오거(50)에 의해, 그리고 맨드렐(60)은 스크류 회전오거(50)의 내부 중앙통로에 삽입된 상태이다. 스크류 회전오거(50) 하부에는 굴착비트(81)가 부착되어있다.

굴착비트(81)가 부착된 종래기술-2의 스크류 회전오거(50)는 통상 T4천공장비에 의한 비트천공과 천공방법이 동일하다. 그렇지만 종래기술-2에 의한 천공은 대구경으로서 T4천공장비에 의한 천공직경보다 더 크다. 이와 같이 종래기술-2가 대구경이 아니면 스크류 회전오거(50)의 내부 중심축을 따라 중앙통로를 갖는 이중케이싱구조를 삽입할 공간이 없기 때문이다.

T4 천공장비는 로터리 드릴하부에 비트가 부착되어있고, 원형 케이싱 외부에 나선형 철판을 부착한 오거가 회전하는 방식이므로 암반층에 유리한 장비다. 천공직경이 = 440mm이상이다. 특히 종래기술-2는 이중케이싱구조이므로 천공직경이 = 700~800mm나 된다. 통상 PBD의 맨드렐 직경은 = 150~160mm이므로 종래기술-2의 스크류 회전오거(50)에 의한 천공홀에는 속채움을 하지 않으면 PBD의 맨드렐의 수직유지가 어려운 문제점이 있다.

그뿐 아니라 접지면적이 큰 회전비트가 장착된 스크류 회전오거(50)를 가압하면서 사석층을 마모 천공하는 방식이므로 이동공간이 존재하는 불연속체인 사석층의 천공에 대한 문제점(천공이 비효율적, PBD 배수재의 절단 등)은 그대로 존재하게 되고, 이는 위에서 살펴본바와 같다.

다음으로, 도3의 종래 기술인 공개특허 10-2014-0036120호(이하 종래기술-3이라 한다)에 대하여 살펴보기로 한다.

종래기술-3역시 종래기술-2와 같이 접지면적이 큰 회전비트를 사용함으로써 사석층에 대구경 천공홀이 형성되는 것은 동일하다. 다만 대구경 천공홀의 이격공간에 충진재(모래)를 충진함으로써 PBD수직 배수재의 유동을 방지하고자한 것이다.

종래기술-3에서 종래기술-2의 속채움되지 않은 대구경 천공홀의 이격공간에 대한 유동의 문제점을 지적하고, 이를 방지하기위해 대구경 천공홀에 충진재를 충진한 것이다.

그런데 이격 공간 내에 충진재를 충진함으로써 PBD 배수재의 유동의 문제가 해결되었다하더라도 종래기술-3의 천공방식역시 도2와 같이 접지면적이 큰 회전비트를 가압하면서 사석층을 마모 천공하는 방식이므로 이동공간이 존재하는 불연속체인 사석층의 천공에 대한 문제점(천공이 비효율적, PBD 배수재의 절단 등)은 그대로 존재하게 된다.

종래기술-3의 사석층의 천공 및 PBD 설치과정이 도3에 도시되어있다.

종래기술-3은 <사석층 천공>(ST 1)<충진재 충진>(ST 2)<수직배수재 관입>(ST 3)<맨드렐 인발>(ST 4)<케이싱 인발>(ST 5)과정으로 이루어졌다.

<사석층 천공>(ST 1)과정은 암반굴착비트(11)가 부착된 T-4 천공장비(10)에 의하여 사석층(2)에 케이싱(12)이 관입되는 과정이다.

T-4 천공장비(10)의 접지면적이 큰 암반굴착비트(11)에 의한 천공이므로 케이싱(12)의 직경은 종래기술-2에서와 같이 대구경(적어도 = 440mm)이다. PBD 맨드렐( = 150~160mm)이 대구경 케이싱(12)내부를 통과하기 때문에 대구경 케이싱(12)과 맨드렐사이에는 이격공간의 발생이 불가피하다.

<충진재 충진>(ST 2)과정은 (ST 1)과정에서 발생된 이격공간의 유동을 방지하기위해 모래(13)를 충진하는 과정이다.

<수직배수재 관입>(ST 3))과정은 대구경 케이싱(12)내부의 충진재를 통과해서 맨드렐이 관입되는 과정이다. 수직배수재(21)는 맨드렐내에 삽입되어있다.

<맨드렐 인발>(ST 4)과정에서 수직배수재(21)가 지중에 타입되는 과정이다.

<케이싱 인발>(ST 5)과정은 T-4 천공장비(10)에 의해 케이싱(12)을 인발하는 과정이다.

그 다음으로, 종래기술-2, 3이 갖는 문제점에 대하여 살펴본다.

도2와 도3과 같이 사석층이 지표면가까이에만 존재하는 것은 아니다. 통상 지중 복합층이 존재한다. 지중 복합층을 종래기술-2, 3의 접지면적이 큰 암반회전비트에 의해 천공하는 경우 사석층과 사석층사이의 연약층까지 대구경 천공이 이루어져야하므로 천공작업이 비효율적 비경제적이다. 연약층의 길이가 길수록 대구경 천공도 이에 비례하므로 비효율적 비경제적이 가중된다.

종래기술-2, 3이 갖는 문제점을 요약하면 다음과 같다.

종래기술-2, 3모두 이동공간을 갖는 불연속체인 사석층에 접지면적이 큰 암반회전비트에 의하여 마모천공을 하므로 대구경의 천공홀이 불가피하여 대구경 천공홀과 맨드렐과의 큰 이격 공간이 발생함으로써 맨드렐 인발시 PBD 배수재의 유동으로 인해 PBD 배수재가 수직상태를 유지하지 못하는 종래기술-2의 문제점이 있고, 종래기술-3은 대구경 천공홀의 이격 공간에 충진재의 충진함으로써 종래기술-2가 갖는 유동의 문제를 해결했다하더라도 종래기술-2, 3의 천공이 접지면적이 큰 암반회전비트가 사석층을 가압하면서 천공되기 때문에 회전비트의 가압에 대응되는 사석층의 반력이 회전비트에 전달되지 않고 사석에 전달되므로 많은 사석이 연약층(뻘층 또는 토사층)으로 밀려빠지게 된다. 그 결과 맨드렐의 인발시 연약층에 빠진 사석은 PBD 배수재의 통로를 막으면서 이를 절단되게 하는 문제점이 있다. 그뿐만 아니라 지중 복합층의 경우 암반회전비트를 갖는 종래기술-2, 3의 천공구조는 연약층까지 대구경 천공이 불가피한 구조이므로 천공작업이 비효율적 비경제적인 문제점이 있다. 연약층의 길이가 길수록 그 비효율성과 비경제성이 가중된다.

본 발명은 PBD 구조가 구비된 통상의 PBD 장비의 리더 일측에 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비구성이고, 이에 의하여 사석층이나 단단한 모래층이 혼재된 지중 복합층에 선 천공을 먼저 형성한 다음, 선 천공에 PBD 배수재를 타입하되 선 천공은 PBD 복합장비의 선 천공구조에 의하여, 그리고 PBD 배수재 타입은 PBD 복합장비의 통상의 PBD 구조에 의하여 이루어지고, 선 천공구조와 PBD 구조의 선회는 스윙에 의하여 이루어지는 한편, 선 천공구조는 타격로드와 타격수단과 충격억제인발와이어로 이루어지고, 타격로드의 관입은 타격수단에 의하여, 그리고 타격로드의 인발은 충격억제인발와이어의 상향력에 의하여 이루어지며, 이때 관입된 타격로드의 인발과 함께 선 천공이 형성되고, 타격로드의 직경은 PBD 구조의 맨드렐 직경보다 거의 같게 형성함으로써 이격공간이 최소화될 뿐 아니라 연직도가 향상되고, 선 천공 작업 및 맨드렐 관입작업이 효율적이며, 타격로드의 뾰족한 원추형상의 선단에 의하여 불연속체인 사석층의 사석이 좌우측 이동공간으로 밀리면서 선 천공이 형성됨으로써 사석이 아래 연약층으로 빠지는 것이 적어 PBD 배수재의 절단이 방지되고, 구조가 간단한 하나의 PBD 복합장비에 의하여 사석층이나 단단한 모래층이 혼재된 지중 복합층에 PBD 배수재의 타입이 효율적이고 경제적으로 이루어지도록 함에 그 목적이 있고,

PBD 복합장비의 리더의 일 측에는 통상의 PBD 구조가, 그리고 다른 일 측에는 선 천공구조가 장착되고, 선 천공구조의 타격수단은 통상의 브레이커 및/ 또는 바이브로 햄머를 사용하되 타격수단은 타격로드의 동 축 상에 장착되고, 타격수단의 충격으로 인한 상향반발력을 충격억제인발와이어에 의하여 억제함으로써 사석층이나 단단한 모래층이 혼재된 지중 복합층에 타격로드의 관입력이 최대화되도록 함에 다른 목적이 있다.

본 발명 선 천공구조(S)가 장착된 PBD 복합장비(100)의 구성을 설명하면 다음과 같다.

PBD 구조(P)가 장착된 통상의 PBD 장비(110)에 있어서

상기 PBD 장비(110)의 리더(120) 일 측에는 통상의 PBD 구조(P)가, 그리고 리더(120)의 다른 일 측에는 선 천공구조(S)가 장착되되 PBD 구조(P)는 맨드렐(130)과 PBD 배수재(132)로 이루어지고, 선 천공구조(S)는 타격수단(150)과 타격로드(160)로 이루어지며, 타격수단(150)과 타격로드(160)는 동축상에 장착되는 한편, 타격로드(160)의 인발은 충격억제인발와이어(170)에 의해 이루어지되 충격억제인발와이어(170)는 정역회전의 유압모터(M)에 의해 회전되는 천공기와이어 드럼(172)에 WA, WB 와이어가 각각 권취되면서 타격수단(150)의 상하단에 고정되고, 이 상태에서 타격로드(160)의 인발은 WB 와이어의 감김과 동시에 WA 와이어가 풀리면서 인발되고, 이때 타격로드(160)의 인발과 함께 선 천공홀(166)이 형성되고, 선 천공홀(166)과, 그리고 PBD 장비(110)의 스윙에 의해 통상의 PBD 구조(P)의 PBD 맨드렐(130)을 일치시키면서 선 천공홀(166)에 PBD 맨드렐(130)을 관입시키고, 다시 관입된 PBD 맨드렐(130)의 인발과정에서 PBD 배수재(132)가 지중 복합층(L)의 선 천공홀(166)에 타입 됨을 특징으로 하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비이다.

여기에다 첫째, 선 천공구조(S)의 타격수단(150)은 브레이커(B)로 이루어지되 충격억제인발와이어(170)는 브레이커(B)의 상하단에 고정되는 한편, 피스톤의 상사점에서 가스 압축이, 그리고 압축된 가스팽창력과 함께 하사점에서 타격이 이루어짐을 특징하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비이다.

둘째, 선 천공구조(S)의 타격수단(150)은 바이브로 햄머(H)로 타격진동이 이루어지되 충격억제인발와이어(170)는 바이브로 햄머(H)의 상하단에 고정되어짐을 특징하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비이다.

셋째, 선 천공구조(S)의 타격수단(150)은 바이브로 햄머(H)와 브레이커(B)로 이루어지되 충격억제인발와이어(170)는 바이브로 햄머(H)의 상단에, 그리고 브레이커(B)의 하단에 고정되고, 타격로드(160)와 동 축 상에 바이브로 햄머(H)와 브레이커(B)가 장착되는 한편, 브레이커(B)는 피스톤의 상사점에서 가스 압축이, 그리고 압축된 가스팽창력과 함께 하사점에서 타격이 이루어짐을 특징하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비이다.

넷째, 정역회전의 유압모터(M)에 의해 회전되는 원기둥형상의 천공기와이어 드럼(172)에 WA, WB 와이어가 각각 권취된 충격억제인발와이어(170)는 타격수단(150)의 상하단에 고정되고, WA 와이어가 감길 때 WB 와이어는 풀리고, 또 이와 반대도 성립되는 방식이며, 지중 복합층(L)에 타격로드(160)가 타입될 때는 WA 와이어가 감기면서 타격수단(150)을 수직 아래로 잡아당겨 타격수단(150)으로 인한 상향반발력이 억제되고, 이와 반대로 WB 와이어가 감기면서 타격로드(160)가 인발되는 한편, 천공기와이어 드럼(172)에서 출발한 WA의 와이어는 아래의 롤러R3를 거쳐 수직으로 올라가 타격수단(150)의 하단에 고정되고, 천공기와이어 드럼(172)에서 출발한 WB의 와이어는 리더(120)의 중간 상부에 설치된 지지고정부재(174)에 고정된 롤러R1, R2를 거쳐 수평에서 다시 수직으로 내려와 타격수단(150)의 상단에 고정됨을 특징으로 하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비이다.

본 발명 선 천공구조(S)가 장착된 PBD 복합장비(100)는 통상적인 PBD장비(110)를 이용한 것이므로 기본적으로 통상의 PBD장비(110)가 기초된 PBD 복합장비(100)이다.

PBD 복합장비(100)는 선 천공구조(S)와 통상의 PBD 구조(P)로 이루어진 하나의 장비다.

본 발명 PBD 복합장비(100)는 하나의 장비로 사석층 및 지중 복합층(L)에 PBD 배수재(132)를 타입하는 장비다. PBD 복합장비(100)에 의한 PBD 배수재(132)의 타입방식은, ⓐ, 사석층 및 지중 복합층(L)에 선 천공구조(S)에 의해 선 천공홀(166)을 천공한 다음, ⓑ, 사석층 및 지중 복합층(L)의 선 천공홀(166)에 PBD 구조(P)의 맨드렐의 관입 및 인발과정을 통해 PBD 배수재(132)가 타입되는 방식이다. 여기서 ⓑ의 맨드렐(130)의 관입 및 인발에 의해 PBD 배수재(132)가 사석층 및 지중 복합층(L)에 타입되는 것은 통상적인 방식이다. 다만 하나의 PBD 리더(120)에 ⓑ의 PBD 구조(P)와 ⓐ의 선 천공구조(S)를 장착함으로써 간단한 구조에 의하여 PBD 복합장비(100)가 되게 한 것이다.

ⓐ의 선 천공홀(166)과 의 맨드렐(130)과의 일치는 PBD 복합장비(100)의 간단한 스윙에 의해 이루어진다.

상기의 PBD 복합장비(100)의 구성에 대하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

가) 먼저, PBD 복합장비(100) 중 통상의 PBD 구조(P)와 이에 관련된 구성에 대하여 살펴보기로 한다.

PBD 복합장비(100)의 PBD 구조(P)는 일반적으로 맨드렐(130)과, 그리고 PBD 배수재(132)로 이루어졌다.

본래 PBD 구조(P)는 연약지반을 대상으로 PBD 배수재(132)를 타입하는 구조이므로 맨드렐(130)의 사석층 및 지중 복합층(L)의 관입은 불가능하다.

사석층 및 지중 복합층(L)에 먼저 선 천공하는 것은 바로 맨드렐(130)의 관입을 가능하도록 하기위해서다.

선 천공구조(S)에 의해 사석층 및 지중 복합층(L)에 선 천공한 다음, PBD 구조(P)에 의해 통상적인 방식으로 사석층 및 지중 복합층(L)에 PBD 배수재(132)를 타입 함으로써 맨드렐(130)의 관입이 가능하고 용이하여 PBD 배수재(132) 타입이 효율적이고 경제적인 이점이 있다.

나) 다음으로, PBD 복합장비(100) 중 선 천공구조(S)와 이에 관련된 구성에 대하여 살펴보기로 한다.

선 천공구조(S)는 타격로드(160)와, 타격수단(150)과, 충격억제인발와이어(170)로 이루어진 구조이다.

(가) 타격로드(160)에 대하여 살펴본다.

타격로드(160)의 선단(162)은 뾰족한 원추형상이고, 타격로드(160) 의 상부는 타격수단(150)에 견고하게 체결되어있다.

타격로드(160)의 관입 및 인발을 통해 사석층 및 지중 복합층(L)에 천공홀(166)이 천공된다.

타격수단(150)의 타격에 의해 타격로드(160)가 사석층 및 지중 복합층(L)에 관입된다.

타격로드(160)의 인발은 타격수단(150)의 상부에 고정된 충격억제인발와이어(170)의 상향력에 의하여 인발된다. 타격로드(160)의 인발과 함께 사석층 및 지중 복합층(L)에 선 천공의 천공홀(166)이 형성된다.

타격로드(160) 의 직경은 PBD 구조(P)의 맨드렐(130) 직경과 거의 같다.(실제는 약간 크다.) 타격로드(160)의 직경이 선 천공홀(166)의 직경인데다 이 선 천공홀(166)에 맨드렐(130)이 관입되기 때문에 이격공간이 최소화될 뿐 아니라 연직도가 향상되는 것은 물론이고 토압의 영향도 작게 되는 이점도 있다. 이때 선 천공이 종래 대구경과는 달리 소 직경이므로 천공작업이 효율적이고 경제적이다. 타격로드(160)의 직경은 맨드렐(130) 직경보다 몇10mm정도 큰 것이 바람직하다.

먼저, 선단(162) 이 뾰족한 타격로드(160)와 사석층 관입과의 관계에 대하여 설명하면 다음과 같다.

사석층은 연속체인 암반과는 달리 사석과 사석사이에 이동공간이 존재하는 불연속체 구조이다. 불연속체 구조로 된 사석층을 접지면적이 큰 암반굴착비트에 의해 천공하게 되면 사석을 밑으로 누르면서 파쇄하게 되므로 좌우측면의 이동공간으로 사석이 이동되지 않고, 아랫방향의 뻘층과 같은 연약층으로 밀리면서빠지게 된다. 연약층으로 밀려서빠진 사석으로 인해 PBD 배수재(132)의 타입되는 과정에서 PBD 배수재(132)가 절단되거나 수직상태를 이루지 못하게 된다.

본 발명은 타격로드(160)의 선단(162)을 뾰족하게 하여 사석과의 접지면적을 최소화함으로써 사석이 이동공간의 좌우측으로 이동되게 한 방식이다. 접지면적이 최소화된 선단(162)에 의하여 사석이 이동공간의 좌우측으로는 밀리지만 아랫방향으로 밀려빠지지는 않는다. 타격로드(160)의 선단(162)이 사석층을 누른다 해도 밑으로 빠지기 전에 좌우측의 이동공간으로 이동하기 때문이다.

타격로드(160)의 사석층 관입 시 가이드(152)를 따라 이동하는 이동 브라◎(164)과 가이드(152)에 고정된 고정 브라◎164)에 의해 타격로드(160)의 수직이 유지된다.

다음으로, 사석층에 관입된 타격로드(160)의 인발은 타격수단(150)의 상부에 고정된 충격억제인발와이어(170)의 상향력에 의하여 인발된다.

(나) 충격억제인발와이어(170)에 대하여 살펴본다.

충격억제인발와이어(170)는 2가지 기능, 즉, 인발기능과 상향반발력의 억제기능을 수행한다.

타격수단(150)의 상부에 고정된 충격억제인발와이어(170)의 상향력에 의하여 타격로드(160)를 인발하는 기능을 한다. 이와 반대로 타격수단(150)의 하부에 고정된 충격억제인발와이어(170)의 하향력에 의하여 타격수단(150)의 충격으로 인한 상향반발력을 억제하는 기능을 한다.

먼저, 충격억제인발와이어(170)의 흐름은 다음과 같다.

충격억제인발와이어(170)는 정역회전 모터에 의하여 회전되는 원통형상이 천공기와이 드럼(172)에 권취되어있다. WA 와이어가 감기면, WB 와이어가 풀리고, 이와 반대도 성립되는 방식으로 WA, WB 와이어가 권취된 상태이다. WA 와이어의 타단은 아래 롤러3을 거쳐 수직으로 올라가 타격수단(150)의 하단에 고정되고, WB 와이어의 타단은 수직으로 올라가 수평방향으로 롤러1, 2를 거쳐 다시 수직으로 내려와 타격수단(150)의 상단에 고정된다.

다음으로, 타격수단(150)의 하부에 고정된 충격억제인발와이어(170)의 하향력에 의한 상향반발력의 억제기능과 타격수단(150)의 상부에 고정된 충격억제인발와이어(170)의 상향력에 의한 타격로드(160)의 인발기능에 대하여 살펴본다.

첫째, 타격수단(150)의 하부에 고정된 충격억제인발와이어(170)의 하향력에 의한 상향반발력의 억제기능은 타격수단(150)에 의하여 타격로드(160)가 사석층에 관입되는 과정에서만 작동된다.

억제기능의 하향력은 WA 와이어가 감길 때 작동된다. 이와 동시에 WB 와이어는 풀리게 된다.

하향력의 보강은 WA 와이어의 장력을 보강하는데 있다. 아래 롤러3에 장착된 장력실린더(173)가 바로 WA 와이어의 장력을 보강하고 있다.

타격수단(150)이 브레이커(B)인 경우 브레이커(B)의 작동에 의하여 타격로드(160)를 타격하게 되면 타격로드(160)의 선단(162) 충격에 대응되는 상향반발력이 발생된다. 사석층이 좌우측 이동공간으로 이동되긴 하지만 사석과 타격로드(160)의 선단(162)이 정면으로 만나는 경우에는 사석을 작게 깨가면서 이를 좌우측 이동공간으로 이동시키게 된다. 타격로드(160)에 상향반발력이 걸리게 되면 그만큼 타격로드(160)의 관입력을 상실하게 된다. 충격억제인발와이어(170)의 하향력이 상향반발력을 억제인발하게 된다.

둘째, 타격수단(150)의 상부에 고정된 충격억제인발와이어(170)의 상향력에 의한 타격로드(160)의 인발기능은 관입된 타격로드(160)가 사석층에서 인발되는 과정에서만 작동된다.

사석층에 타격로드(160)의 관입이 완료되면 타격로드(160)를 인발하게 된다. 인발과 함께 사석층에 선 천공이 형성된다.

인발과정에서는 WB 와이어가 감기면서 상향력이 작동된다. 이때 WA 와이어는 천공기와이어 드럼(172)에서 풀리게 된다.

(다) 타격로드의 타격수단에 대하여 살펴본다.

본 발명 PBD 복합장비(100)에 사용된 타격로드(160)의 타격수단(150)은 브레이커(B)와 바이브로 햄머(H)이다.

브레이커(B)와 바이브로 햄머(H)는 통상 널리 사용되는 타격수단이나 이를 본 발명 PBD 복합장비(100)의 선 천공 구조에 응용한 것이다. 선 천공 구조는 사석층이나 단단한 모래층 또는 토사층과 이들이 함께 복합된 지중 복합층(L)을 대상으로 한다.

먼저, 브레이커(B)(breaker)에 대하여 살펴본다.

브레이커(B)(breaker)는 일반적으로 백호우 등에 부착하여 타격로드(1)[여기서는 도4a, 도4b를 설명하는 것이므로 도4a, 도4b의 도면부호를 따르기로 한다.]의 상하운동으로 암반을 파쇄 하는 용도로 사용된다. 얕은 지반인 경우에는 천공 및 인발이 가능하다. 심도가 깊어지면 천공은 가능하나 모래의 마찰력과 점토의 부착력으로 인하여 인발이 어렵다는 점이 지적되고 있다.

브레이커(B)(breaker)의 여러 타격방식 중 유압 + 가스타격방식에 대하여 살펴본다.

유압-가스에 대해서는 특허 공고번호 1994-0005811호(이하 유압-가스방식이라 한다)에 상세히 기재되어있다. 도4a, 도4b에 도시되어있다.

유압-가스방식의 기본개념을 살펴본다.

유압-가스방식은 치즐이 부착된 타격로드(1)의 타격력에 의하여 암반을 파쇄 하는 시스템이다.

타격로드(1)의 타격력은 실린더(20)상부에 설치된 가스실(60) 내의 압축가스가 팽창되면서 가압된 팽창력이다. 가압된 팽창력은 타격로드(1)를 하강타격한다. 피스톤(40)이 하강하기 바로직전 최대로 가압된 상태는 피스톤(40)이 상사점에 이른 상태이다.

가압된 팽창력에 의한 타격은 피스톤(40)의 상사점과 하사점사이에서 일어난다.

가압된 팽창력이 최대의 타격력을 갖기 위해서는 하강되는 피스톤(40)에 저항하는 실린더(20) 내의 압력이 없어야한다.

피스톤(40)이 상사점과 하사점사이를 작동은 밸브변환에 의하여 이루어진다.

밸브변환은 스풀(90)에 의하여 이루어진다. 스풀(90)의 변환작동은 피스톤(40)의 하강 및 상승과 유기적으로 연동되어있다.

예컨대, 피스톤(40)의 하강 시에는 피스톤(40) 하강에 저항되는 압력이 없는 방향, 즉 실린더(20) 내의 압력이 없는 방향으로 밸브변환이 이루어진다. 또 피스톤(40)의 상승 시에는 피스톤(40)이 상승방향으로 가압되는 방향으로 스풀(90)의 밸브변환밸브변환이 이루어진다. 이와 같이 피스톤(40)의 왕복에 따라 유기적으로 연동되는 스풀(90)이 이동됨으로써 스풀(90)의 밸브변환에 의해 밸브(70)의 개폐작동이 이루어진다.

따라서 유압-가스방식의 기본원리는 피스톤(40)의 상사점에서 가스 압축이, 그리고 압축된 가스팽창력과 함께 하사점에서 타격이 이루어지는 원리다.

이를 좀 더 구체적으로 말하면, 유압-가스방식은 피스톤(40) 왕복운동에 연동된 밸브 내의 스풀(90)이 자동적으로 이동되면서 피스톤(40) 상부의 제3 챔버(44)내의 유압을 일정 주기에 따라 고압과 정압으로 교대변환이 이루어지게 하여 이 과정에서 가스 압축이 상사점에서, 그리고 압축된 가스팽창력과 함께 타격이 하사점에서 이루어지게 한 것이다.

유압-가스방식은 압축된 가스팽창력의 타격방식이므로 타격력이 좋아 사석층과 같은 지중 복합층(L)에 천공케이싱의 관입이 용이하다.

타격력이 좋으므로 사석과 타격로드의 선단이 정면으로 만나는 경우 타격으로 인한 상향반발력이 크다. 상향반발력은 타격로드의 관입력에 손상을 준다. 또한 천공케이싱과 토층간의 부착력 및 주면마찰력이 커서 인발이 어려워 천공케이싱 관입심도에 한계가 있다.

본 발명은 단심도의 관입과 인발은 브레이커(B)만으로, 장심도의 경우 브레이커(B)와 바이브로 햄머(H)를 장착하여 관입은 브레이커(B)로, 그 인발은 바이브로 햄머(H)를 작동되게 하여 주면마찰력을 최소화하고 있다.

다음으로, 바이브로 햄머(H)(vibratory hammer)에 대하여 살펴본다.

바이브로 햄머(H)의 천공은 상하 진동과 햄머 중량에 의하여 이루어진다. 바이브로 햄머(H)의 중량은 통상 45~50kgw이다.

바이브로 햄머(H)는 단심도의 모래층이나 장심도에 관입된 케이싱 인발에 유리하다. 이는 진동에 의해 케이싱과의 주면마찰력을 크게 감소시키기 때문이다.

본 발명 PBD 복합장비는, 통상의 PBD 장비의 리더 일측에 선 천공구조를 추가부착함으로써 그 구조가 간단하고, 선 천공구조에 의하여 사석층이나 단단한 모래층이 혼재된 지중 복합층(L)에 선 천공한 다음, 그 후속으로 맨드렐이 선 천공에 관입되므로 사석층에 맨드렐 관입이 용이하면서 선 천공의 직경과 이에 관입된 맨드렐의 직경이 거의 같으므로 이격공간이 최소화될 뿐 아니라 연직도가 향상되고, 그 결과 지중 복합층에서 연약층의 길이가 길더라도 천공작업이 효율적이고 경제적인 효과가 있다.

타격로드의 뾰족한 원추형상의 선단에 의하여 불연속체인 사석층의 사석이 좌우측 이동공간으로 밀리면서 선 천공이 형성되도록 함으로써 사석이 아래 연약층으로 빠지지 않아 PBD 배수재의 타입 시 밑으로 빠진 사석에 의하여 배수재가 절단되지 않고 수직상태를 유지하게 되어 품질을 향상시키는 효과가 있다.

그뿐만 아니라 브레이커(B)와 바이브로 햄머(H)를 적당히 조합해서 사용한다면 단심도는 물론이고 장심도의 타격로드의 관입과 인발이 용이하다. 타격로드의 관입은 타격력이 좋은 브레이커(B)의 작동에 의하여, 그리고 타격로드의 인발은 주면마찰력을 최소화하는 바이브로 햄머(H)의 작동에 의하여 실시하게 되면 장심도의 관입도 용이하면서 효율적이 되는 효과가 있다.

또한 충격억제인발와이어의 하향력이 타격로드의 관입 시 브레이커(B)의 강한 타격으로 인해 발생된 상향반발력을 억제함으로써 타격로드의 관입력을 더한층 증대시키는 이점이 있다.

PBD 복합장비는, 통상의 PBD 장비를 그대로 사용하면서 선 천공구조를 장착함으로써 하나의 복합장비에 의해 사석층이나 단단한 모래층이 혼재된 지중 복합층에 PBD 배수재의 타입이 용이하게 한 것이므로 천공작업 및 배수재 시공이 효율적이고 경제적인 이점을 지닌 유용한 발명이다.

[도1a] 통상적인 PBD 장비에 의한 전형적인 PBD공법의 단면 사시도
[도1b] 도1a의 맨드렐의 내에 PBD 배수재가 내장된 상태를 보인 단면도
[도1c] 지중 복합층을 예시한 예시단면도
[도2] 종래기술-1에 의해 사석층에 PBD 배수재를 시공하는 상태를 보인 단면사시도
[도3] 종래기술-2에 의해 사석층에 PBD 배수재를 시공하는 과정을 보인 단면사시도
[도4a] 피스톤의 상사점에서 가스 압축이, 그리고 압축된 가스팽창력과 함께 하사점에서 타격이 이루어지는 브레이커(breaker)의 구조단면도
[도4b] 도4a의 상세 단면도
[도5a] 본 발명의 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비의 단면사시도
[도5b] 본 발명의 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비의 배면도
[도5c] 본 발명의 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비의 평면도
[도6a, b] 본 발명 선 천공구조의 타격수단과 타격로드와 그리고 충격억제인발와이어의 상호관계를 나타낸 단면사시도
[도7a] 본 발명의 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비에 의하여 지중 복합층의 선 천공을 위한 준비단계를 보인 단면도
[도7b] 지중 복합층에 본 발명 선 천공구조에 의한 타격로드의 관입단계를 보인 단면도
[도7c] 지중 복합층에 관입된 선 천공구조의 타격로드를 인발하고, 그 결과 지중 복합층에선 천공이 형성된 단계를 보인 단면도
[도7d] 도7c에서 천공된 선 천공홀에 PBD 구조의 맨드렐 관입 준비단계를 보인 단면도
[도7e] 선 천공홀에 PBD 구조의 맨드렐관입인발에 의한 PBD 배수재의 지중 타입단계를 보인 단면도

먼저, 선 천공구조(S)가 장착된 PBD 복합장비(100)에 의한 지중 복합층(L)에 PBD 타입 시스템에 대하여 첨부된 도면과 함께 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

PBD 구조(P)가 구비된 통상의 PBD 장비(110)의 리더(120) 일측에 선 천공구조(S)가 장착된 PBD 복합장비(100)로 구성되고, 사석층이나 단단한 모래층이 혼재된 지중 복합층(L)에 선 천공을 먼저 형성한 다음, 선 천공에 PBD 배수재(132)를 타입하되 선 천공은 PBD 복합장비(100)의 선 천공구조(S)에 의하여, 그리고 PBD 배수재(132) 타입은 PBD 복합장비(100)의 통상의 PBD 구조(P)에 의하여 이루어지고, 선 천공구조(S)와 PBD 구조(P)의 선회는 스윙에 의하여 이루어지는 한편, 선 천공구조(S)는 타격로드와 타격수단(150)과 충격억제인발와이어(170)로 이루어지고, 타격로드의 관입은 타격수단(150)에 의하여, 그리고 타격로드의 인발은 충격억제인발와이어(170)의 상향력에 의하여 이루어지며, 이때 관입된 타격로드의 인발과 함께 선 천공이 형성되고, 타격로드의 직경은 PBD 구조(P)의 맨드렐(130) 직경보다 약간 크게 형성함으로써 이격공간이 최소화되면서 연직도가 향상되고, 타격로드의 뾰족한 원추형상의 선단(162) 에 의하여 불연속체인 사석층의 사석이 좌우측 이동공간으로 밀리면서 선 천공이 형성되고, 타격로드의 인발과 함께 형성된 선 천공에 PBD 구조(P)의 PBD 맨드렐(130)을 관입인발하는 과정에서 지중 복합층(L)에 PBD 배수재(132)를 타입함을 특징으로 하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비를 이용하여 지중 복합층에 PBD 타입 시스템이다.

여기에다, 첫째, 선 천공구조(S)의 타격수단(150)은 바이브로 햄머(H) 및 브레이커(B)로 이루어지되 타격로드와 동 축 상에 바이브로 햄머(H)와 브레이커(B)가 장착되고, 브레이커(B)는 피스톤의 상사점에서 가스 압축이, 그리고 압축된 가스팽창력과 함께 하사점에서 타격이 이루어짐을 특징하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비를 이용하여 지중 복합층에 PBD 타입 시스템이다.

둘째, 충격억제인발와이어(170)는 WA, WB 와이어형태로 천공기와이어 드럼(172)에 권취되고, 천공기와이어 드럼(172)에서 WA, WB 와이어가 출발하되 WA 와이어는 아래의 롤러3을 거쳐 수직으로 올라가 타격수단(150)의 하단에 고정되고, WB 와이어는 리더(120)의 중간 상부에 설치된 지지고정부재(174)에 고정된 롤러1, 2를 향해 수직으로 올라가서 수평을 거쳐 다시 수직으로 내려와 타격수단(150)의 상단에 고정됨을 특징으로 하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비를 이용하여 지중 복합층에 PBD 타입 시스템이다.

다음으로, 본 발명 선 천공구조(S)가 장착된 PBD 복합장비(100)를 이용한 PBD 시공방법에 대하여 첨부된 도면과 함께 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

첫 번째 시공방법으로,

통상의 PBD 장비(110)의 리더(120) 일 측에는 PBD 구조(P)가, 그리고 리더(120)의 다른 일 측에는 선 천공구조(S)가 장착되되 통상의 PBD 구조(P)는 맨드렐(130)과 PBD 배수재(132)로 이루어지고, 선 천공구조(S)는 브레이커(B)와 타격로드로 이루어지며, 브레이커(B)는 타격로드와 동 축 상에 장착된 PBD 복합장비를 지중 복합층(L)위에 설치하는 단계;

지중 복합층(L)위에 설치된 PBD 복합장비(100)의 선 천공구조(S)의 타격로드를 브레이커(B)로 타격하되 브레이커(B)의 피스톤의 상사점에서 가스 압축이, 그리고 압축된 가스팽창력과 함께 하사점에서 타격이 이루어지면서 타격로드가 지중 복합층(L)에 타입되고, 이때 브레이커(B)의 상하단에 고정된 충격억제인발와이어(170)의 WA 와이어가 감기면서 브레이커(B) 및 타격로드를 수직 아래로 잡아당겨 브레이커(B)의 타격으로 인한 상향반발력을 억제하고, 이와 반대로 충격억제인발와이어(170)의 WB 와이어가 감기면서 타격로드를 위로 잡아당겨 타격로드가 인발되고, 타격로드의 인발과 함께 지중 복합층(L)에 선 천공홀(166)이 형성되는 단계;

PBD 복합장비(100)를 스윙시켜 상기 선 천공홀(166)에 통상의 PBD 구조(P)의 맨드렐(130)을 관입시키고, 다시 맨드렐(130)을 인발하는 과정에서 PBD 배수재(132)를 지중 복합층(L)에 타입하는 단계;

상기 ~단계를 반복하면서 지중 복합층(L)에 복수의 PBD 배수재(132)를 타입하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 선 천공구조(S)가 장착된 PBD 복합장비(100)를 이용하여 지중 복합층에 PBD 타입시공방법이다.

여기에다, 상기 단계에서 충격억제인발와이어(170)는 WA, WB 와이어로 이루어지고, WA, WB 와이어의 일단은 브레이커(B)의 상하단에 고정되고, WA, WB 와이어의 타단은 원기둥형상의 천공기와이어 드럼(172)에 각각 권취되며, WA 와이어가 감길 때 WB 와이어는 풀리고, 이와 반대도 성립되는 방식이고, 천공기와이어 드럼(172)에서 출발한 WA의 와이어는 아래의 롤러3을 거쳐 수직으로 올라가 브레이커(B)의 하단에 고정되고, 천공기와이어 드럼(172)에서 출발한 WB의 와이어는 리더(120)의 중간 상부에 설치된 지지고정부재(174)에 고정된 롤러1, 2를 거쳐 수평에서 다시 수직으로 내려와 브레이커(B)의 상단에 고정되어 지중 복합층(L)에 선 천공홀(166)을 형성하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비를 이용하여 지중 복합층에 PBD 타입시공방법이다.

두 번째 시공방법으로,

통상의 PBD 장비(110)의 리더(120) 일 측에는 PBD 구조(P)가, 그리고 리더(120)의 다른 일 측에는 선 천공구조(S)가 장착되되 통상의 PBD 구조(P)는 맨드렐(130)과 PBD 배수재(132)로 이루어지고, 선 천공구조(S)는 바이브로 햄머(H)와 타격로드로 이루어지며, 바이브로 햄머(H)는 타격로드와 동 축 상에 장착된 PBD 복합장비(100)를 지중 복합층(L)위에 설치하는 단계;

지중 복합층(L)위에 설치된 PBD 복합장비(100)의 선 천공구조(S)의 타격로드가 바이브로 햄머(H)에 의하여 지중 복합층(L)에 타입되고, 이때 바이브로 햄머(H)의 상하단에 고정된 충격억제인발와이어(170)의 WA 와이어가 감기면서 바이브로 햄머(H) 및 타격로드를 수직 아래로 잡아당겨 바이브로 햄머(H)의 타격으로 인한 상향반발력을 억제하고, 이와 반대로 충격억제인발와이어(170)의 WB 와이어가 감기면서 타격로드를 위로 잡아당겨 타격로드가 인발되고, 타격로드의 인발과 함께 지중 복합층(L)에 선 천공홀(166)이 형성되는 단계;

PBD 복합장비(100)를 스윙시켜 상기 선 천공홀(166)에 통상의 PBD 구조(P)의 맨드렐(130)을 관입시키고, 다시 맨드렐(130)을 인발하는 과정에서 PBD 배수재(132)를 지중 복합층(L)에 타입하는 단계;

상기 ~단계를 반복하면서 지중 복합층(L)에 복수의 PBD 배수재(132)를 타입하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비를 이용하여 지중 복합층에 PBD 타입시공방법이다.

여기에다, 상기 단계에서 충격억제인발와이어(170)는 WA, WB 와이어로 이루어지고, WA, WB 와이어의 일단은 브레이커(B)의 상하단에 고정되고, WA, WB 와이어의 타단은 원기둥형상의 천공기와이어 드럼(172)에 각각 권취되며, WA 와이어가 감길 때 WB 와이어는 풀리고, 이와 반대도 성립되는 방식이고, 천공기와이어 드럼(172)에서 출발한 WA 와이어는 아래의 롤러3을 거쳐 수직으로 올라가 바이브로 햄머(H)의 하단에 고정되고, 천공기와이어 드럼(172)에서 출발한 WB 와이어는 리더(120)의 중간 상부에 설치된 지지고정부재(174)에 고정된 롤러1, 2를 거쳐 수평에서 다시 수직으로 내려와 바이브로 햄머(H)의 상단에 고정되어 지중 복합층(L)에 선 천공홀(166)을 형성하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비를 이용하여 지중 복합층에 PBD 타입시공방법이다.

이와 같이 본 발명은 간단한 구조의 하나의 PBD 복합장비(100)에 의하여 사석층이나 단단한 모래층이 혼재된 지중 복합층(L)에 맨드렐(130) 관입을 가능하게 하여 PBD 배수재(132)의 타입을 용이하게 한 것이다.

먼저 선 천공구조(S)의 타격로드를 지중 복합층(L)에 관입시키고, 이를 다시 인발시킴과 동시에 지중 복합층(L)에 선 천공을 형성한 다음, 선 천공에 PBD 구조(P)의 맨드렐(130)을 관입인발하는 과정에서 PBD 배수재(132)가 지중 복합층(L)에 타입되는 방식이다.

타격로드의 직경이 선 천공홀(166)의 직경인데다 이 선 천공홀(166)에 맨드렐(130)이 관입되기 때문에 이격공간이 최소화될 뿐 아니라 연직도가 향상되는 것은 물론이고 토압의 영향도 작게 되는 이점도 있다.

또한 타격로드의 선단(162) 이 접지면적이 최소화된 뾰족한 형상이고, 이에 의하여 불연속체인 사석층의 사석이 좌우측 이동공간으로 밀리면서 선 천공이 형성되므로 선 천공의 직경과 이에 관입된 맨드렐(130)의 직경을 거의 같게 할 수 있고, 그 결과 지중 복합층(L)에서 연약층의 길이가 길더라도 천공작업이 효율적이고 경제적인 이점을 지닌 유용한 발명이다.

100; PBD 복합장비
110; 통상의 PBD 장비
120; 리더,
P; PBD 구조;
130; 맨드렐, 132; PBD 배수재,
S; 선 천공구조;
150; 타격수단, H; 바이브로 햄머, B; 브레이커, 152; 가이드
160; 타격로드, 162; 원추형 선단, 164; 브라◎, 166; 선 천공홀
170; 충격억제인발와이어, M; 정역회전의 유압모터
172; 천공기와이어 드럼, WA 와이어, WB 와이어
173; 장력실린더, 174; 지지고정부재, R; 롤러, R1, R2, R3
L; 지중 복합층

Claims (12)

1. PBD 구조(P)가 장착된 통상의 PBD 장비(110)에 있어서
   상기 PBD 장비(110)의 리더(120) 일 측에는 통상의 PBD 구조(P)가, 그리고 리더(120)의 다른 일 측에는 선 천공구조(S)가 장착되되 PBD 구조(P)는 맨드렐(130)과 PBD 배수재(132)로 이루어지고, 선 천공구조(S)는 타격수단(150)(150)과 타격로드(160)로 이루어지며, 타격수단(150)과 타격로드(160)는 동축상에 장착되는 한편, 타격로드(160)의 인발은 충격억제인발와이어(170)에 의해 이루어지되 충격억제인발와이어(170)는 정역회전의 유압모터(M)에 의해 회전되는 천공기와이어 드럼(172)에 WA, WB 와이어가 각각 권취되면서 타격수단(150)의 상하단에 고정되고, 이 상태에서 타격로드(160)의 인발은 WB 와이어의 감김과 동시에 WA 와이어가 풀리면서 인발되고, 이때 타격로드(160)의 인발과 함께 선 천공홀(166)이 형성되고, 선 천공홀(166)과, 그리고 PBD 장비(110)의 스윙에 의해 통상의 PBD 구조(P)의 PBD 맨드렐(130)을 일치시키면서 선 천공홀(166)에 PBD 맨드렐(130)을 관입시키고, 다시 관입된 PBD 맨드렐(130)의 인발과정에서 PBD 배수재(132)가 지중 복합층(L)의 선 천공홀(166)에 타입 됨을 특징으로 하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비
   
2. 제1항에 있어서
   선 천공구조(S)의 타격수단(150)은 브레이커(B)로 이루어지되 충격억제인발와이어(170)는 브레이커(B)의 상하단에 고정되는 한편, 피스톤의 상사점에서 가스 압축이, 그리고 압축된 가스팽창력과 함께 하사점에서 타격이 이루어짐을 특징하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비
   
   
3. 제1항에 있어서
   선 천공구조(S)의 타격수단(150)은 바이브로 햄머(H)로 타격진동이 이루어지되 충격억제인발와이어(170)는 바이브로 햄머(H)의 상하단에 고정되어짐을 특징하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비
   
4. 제1항에 있어서
   선 천공구조(S)의 타격수단(150)은 바이브로 햄머(H)와 브레이커(B)로 이루어지되 충격억제인발와이어(170)는 바이브로 햄머(H)의 상단에, 그리고 브레이커(B)의 하단에 고정되고, 타격로드(160)와 동 축 상에 바이브로 햄머(H)와 브레이커(B)가 장착되는 한편, 브레이커(B)는 피스톤의 상사점에서 가스 압축이, 그리고 압축된 가스팽창력과 함께 하사점에서 타격이 이루어짐을 특징하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비
   
   
5. 제1항에 있어서
   정역회전의 유압모터(M)에 의해 회전되는 원기둥형상의 천공기와이어 드럼(172)에 WA, WB 와이어가 각각 권취된 충격억제인발와이어(170)는 타격수단(150)의 상하단에 고정되고, WA 와이어가 감길 때 WB 와이어는 풀리고, 또 이와 반대도 성립되는 방식이며, 지중 복합층(L)에 타격로드(160)가 타입될 때는 WA 와이어가 감기면서 타격수단(150)을 수직 아래로 잡아당겨 타격수단(150)으로 인한 상향반발력이 억제되고, 이와 반대로 WB 와이어가 감기면서 타격로드(160)가 인발되는 한편, 천공기와이어 드럼(172)에서 출발한 WA의 와이어는 아래의 롤러R3를 거쳐 수직으로 올라가 타격수단(150)의 하단에 고정되고, 천공기와이어 드럼(172)에서 출발한 WB의 와이어는 리더(120)의 중간 상부에 설치된 지지고정부재(174)에 고정된 롤러R1, R2를 거쳐 수평에서 다시 수직으로 내려와 타격수단(150)의 상단에 고정됨을 특징으로 하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비
   
   
6. PBD 구조(P)가 구비된 통상의 PBD 장비(110)의 리더(120) 일측에 선 천공구조(S)가 장착된 PBD 복합장비(100)로 구성되고, 사석층이나 단단한 모래층이 혼재된 지중 복합층(L)에 선 천공을 먼저 형성한 다음, 선 천공에 PBD 배수재(132)를 타입하되 선 천공은 PBD 복합장비(100)의 선 천공구조(S)에 의하여, 그리고 PBD 배수재(132) 타입은 PBD 복합장비(100)의 통상의 PBD 구조(P)에 의하여 이루어지고, 선 천공구조(S)와 PBD 구조(P)의 선회는 스윙에 의하여 이루어지는 한편, 선 천공구조(S)는 타격로드와 타격수단(150)과 충격억제인발와이어(170)로 이루어지고, 타격로드의 관입은 타격수단(150)에 의하여, 그리고 타격로드의 인발은 충격억제인발와이어(170)의 상향력에 의하여 이루어지며, 이때 관입된 타격로드의 인발과 함께 선 천공이 형성되고, 타격로드의 직경은 PBD 구조(P)의 맨드렐(130) 직경보다 약간 크게 형성함으로써 이격공간이 최소화되면서 연직도가 향상되고, 타격로드의 뾰족한 원추형상의 선단(162) 에 의하여 불연속체인 사석층의 사석이 좌우측 이동공간으로 밀리면서 선 천공이 형성되고, 타격로드의 인발과 함께 형성된 선 천공에 PBD 구조(P)의 PBD 맨드렐(130)을 관입인발하는 과정에서 지중 복합층(L)에 PBD 배수재(132)를 타입함을 특징으로 하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비를 이용하여 지중 복합층에 PBD 타입 시스템
   
   
7. 제6항에 있어서
   선 천공구조(S)의 타격수단(150)은 바이브로 햄머(H) 및 브레이커(B)로 이루어지되 타격로드와 동 축 상에 바이브로 햄머(H)와 브레이커(B)가 장착되고, 브레이커(B)는 피스톤의 상사점에서 가스 압축이, 그리고 압축된 가스팽창력과 함께 하사점에서 타격이 이루어짐을 특징하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비를 이용하여 지중 복합층에 PBD 타입 시스템
   
   
8. 제6항에 있어서
   충격억제인발와이어(170)는 WA, WB 와이어형태로 천공기와이어 드럼(172)에 권취되고, 천공기와이어 드럼(172)에서 WA, WB 와이어가 출발하되 WA 와이어는 아래의 롤러3을 거쳐 수직으로 올라가 타격수단(150)의 하단에 고정되고, WB 와이어는 리더(120)의 중간 상부에 설치된 지지고정부재(174)에 고정된 롤러1, 2를 향해 수직으로 올라가서 수평을 거쳐 다시 수직으로 내려와 타격수단(150)의 상단에 고정됨을 특징으로 하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비를 이용하여 지중 복합층에 PBD 타입 시스템
   
9. (a)통상의 PBD 장비(110)의 리더(120) 일 측에는 PBD 구조(P)가, 그리고 리더(120)의 다른 일 측에는 선 천공구조(S)가 장착되되 통상의 PBD 구조(P)는 맨드렐(130)과 PBD 배수재(132)로 이루어지고, 선 천공구조(S)는 브레이커(B)와 타격로드로 이루어지며, 브레이커(B)는 타격로드와 동 축 상에 장착된 PBD 복합장비를 지중 복합층(L)위에 설치하는 단계;
   (b)지중 복합층(L)위에 설치된 PBD 복합장비(100)의 선 천공구조(S)의 타격로드를 브레이커(B)로 타격하되 브레이커(B)의 피스톤의 상사점에서 가스 압축이, 그리고 압축된 가스팽창력과 함께 하사점에서 타격이 이루어지면서 타격로드가 지중 복합층(L)에 타입되고, 이때 브레이커(B)의 상하단에 고정된 충격억제인발와이어(170)의 WA 와이어가 감기면서 브레이커(B) 및 타격로드를 수직 아래로 잡아당겨 브레이커(B)의 타격으로 인한 상향반발력을 억제하고, 이와 반대로 충격억제인발와이어(170)의 WB 와이어가 감기면서 타격로드를 위로 잡아당겨 타격로드가 인발되고, 타격로드의 인발과 함께 지중 복합층(L)에 선 천공홀(166)이 형성되는 단계;
   (c)PBD 복합장비(100)를 스윙시켜 상기 선 천공홀(166)에 통상의 PBD 구조(P)의 맨드렐(130)을 관입시키고, 다시 맨드렐(130)을 인발하는 과정에서 PBD 배수재(132)를 지중 복합층(L)에 타입하는 단계;
   (a)상기(a)~(c)단계를 반복하면서 지중 복합층(L)에 복수의 PBD 배수재(132)를 타입하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비를 이용하여 지중 복합층에 PBD 타입시공방법
   
   
10. 제9항에 있어서
    (b)상기 단계에서 충격억제인발와이어(170)는 WA, WB 와이어로 이루어지고, WA, WB 와이어의 일단은 브레이커(B)의 상하단에 고정되고, WA, WB 와이어의 타단은 원기둥형상의 천공기와이어 드럼(172)에 각각 권취되며, WA 와이어가 감길 때 WB 와이어는 풀리고, 이와 반대도 성립되는 방식이고, 천공기와이어 드럼(172)에서 출발한 WA의 와이어는 아래의 롤러3을 거쳐 수직으로 올라가 브레이커(B)의 하단에 고정되고, 천공기와이어 드럼(172)에서 출발한 WB의 와이어는 리더(120)의 중간 상부에 설치된 지지고정부재(174)에 고정된 롤러1, 2를 거쳐 수평에서 다시 수직으로 내려와 브레이커(B)의 상단에 고정되어 지중 복합층(L)에 선 천공홀(166)을 형성하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비를 이용하여 지중 복합층에 PBD 타입시공방법
    
    
11. (a)통상의 PBD 장비의 리더(120) 일 측에는 PBD 구조(P)가, 그리고 리더(120)의 다른 일 측에는 선 천공구조(S)가 장착되되 통상의 PBD 구조(P)는 맨드렐(130)과 PBD 배수재(132)로 이루어지고, 선 천공구조(S)는 바이브로 햄머(H)와 타격로드로 이루어지며, 바이브로 햄머(H)는 타격로드와 동 축 상에 장착된 PBD 복합장비(100)를 지중 복합층(L)위에 설치하는 단계;
    (b)지중 복합층(L)위에 설치된 PBD 복합장비(100)의 선 천공구조(S)의 타격로드가 바이브로 햄머(H)에 의하여 지중 복합층(L)에 타입되고, 이때 바이브로 햄머(H)의 상하단에 고정된 충격억제인발와이어(170)의 WA 와이어가 감기면서 바이브로 햄머(H) 및 타격로드를 수직 아래로 잡아당겨 바이브로 햄머(H)의 타격으로 인한 상향반발력을 억제하고, 이와 반대로 충격억제인발와이어(170)의 WB 와이어가 감기면서 타격로드를 위로 잡아당겨 타격로드가 인발되고, 타격로드의 인발과 함께 지중 복합층(L)에 선 천공홀(166)이 형성되는 단계;
    (c) PBD 복합장비(100)를 스윙시켜 상기 선 천공홀(166)에 통상의 PBD 구조(P)의 맨드렐(130)을 관입시키고, 다시 맨드렐(130)을 인발하는 과정에서 PBD 배수재(132)를 지중 복합층(L)에 타입하는 단계;
    (b)상기(a)~(c)단계를 반복하면서 지중 복합층(L)에 복수의 PBD 배수재(132)를 타입하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비를 이용하여 지중 복합층에 PBD 타입시공방법
    
    
12. 제11항에 있어서
    상기 (b)단계에서 충격억제인발와이어(170)는 WA, WB 와이어로 이루어지고, WA, WB 와이어의 일단은 브레이커(B)의 상하단에 고정되고, WA, WB 와이어의 타단은 원기둥형상의 천공기와이어 드럼(172)에 각각 권취되며, WA 와이어가 감길 때 WB 와이어는 풀리고, 이와 반대도 성립되는 방식이고, 천공기와이어 드럼(172)에서 출발한 WA 와이어는 아래의 롤러3을 거쳐 수직으로 올라가 바이브로 햄머(H)의 하단에 고정되고, 천공기와이어 드럼(172)에서 출발한 WB 와이어는 리더(120)의 중간 상부에 설치된 지지고정부재(174)에 고정된 롤러1, 2를 거쳐 수평에서 다시 수직으로 내려와 바이브로 햄머(H)의 상단에 고정되어 지중 복합층(L)에 선 천공홀(166)을 형성하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 선 천공구조가 장착된 PBD 복합장비를 이용하여 지중 복합층에 PBD 타입시공방법
    

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