KR20230078235A

KR20230078235A - 어스 드릴 장치 및 이를 이용한 지반 강화 공법

Info

Publication number: KR20230078235A
Application number: KR1020210165812A
Authority: KR
Inventors: 김진수
Original assignee: 김진수
Priority date: 2021-11-26
Filing date: 2021-11-26
Publication date: 2023-06-02
Also published as: KR102573225B1

Abstract

본 발명은 종래발명들의 문제점을 해결하기 위한 드릴링 장치에 관한 발명이며, 지반을 굴착하는 장치에 있어서, 중앙부에 중공부를 갖는 강관 형상의 지주부(100); 상기 지주부(100)의 상단부에 결착되어, 상기 지주부(100)에 회전력을 부여하는 구동부(200); 상기 지주부(100)의 하단부에 결착되어, 지반과 충돌하는 굴삭부(300); 를 포함하는 어스 드릴 장치 및 이를 이용한 지반 강화 공법이다.

Description

어스 드릴 장치 및 이를 이용한 지반 강화 공법 {Drilling device for earth drill and the method for ground strengthening using the device}

본 발명은 지반을 천공하는 구성의 내구성을 향상시킴과 동시에 천공 효율을 증대시킬 수 있는 어스 드릴 장치와 이를 이용한 지반 강화 공법에 관한 것이다.

특허문헌 001은 기중기; 기중기에 의해 세움 설치되는 리더; 리더의 길이방향을 따라 설치되는 체인 레일과, 리더를 타고 승하강 가능하게 설치되는 상하측 이송대와, 하측 이송대에 회전 가능하게 설치되며 수용공간이 형성되고 체인 레일과 대응되는 외주연 중앙에 관통공이 구비되며 타측에 힌지 편이 형성된 케이스와, 케이스에 설치되는 모터에 의해 회전 가능함과 더불어 일부가 관통공을 통해 외부로 노출되어 체인 레일과 치합되는 스프라켓과, 상측 이송대에 회전 가능하게 설치되고 피스톤은 케이스의 힌지 편에 회전 가능하게 설치되어 구동 시 하측 이송대에 회전 가능하게 설치된 케이스를 회전하여 케이스에 설치된 스플라켓이 체인 레일로부터 이탈하게 하고 역 구동 시 스플라켓과 체인 레일이 치합되도록 하는 유압실린더를 포함하여 이루어지며, 후술할 천공부재에 의해 지반 천공 시 천공부재를 하측 방향으로 이송시키는 가압수단; 가압수단에 설치되어 지반을 천공하는 천공부재; 기중기에 설치되며, 일단이 가압수단과 연결된 와이어를 감아 가압수단 및 천공부재를 상승시키는 윈치; 를 포함하는 지반천공기에 관한 기술을 제시하고 있다.

특허문헌 002는 압입장치로 강관을 삽입하여 지반을 천공하는 과정에서 굴착되는 토사와 분사된 물이 섞인 토사물을 외부로 배출시키는 배출장치로서, 이송바퀴와 베이스패널로 이루어진 베이스부; 베이스부에 설치되어 지반에 물을 분사하는 물분사부; 강관 내부에 배치되는 토사물을 외부로 배출시키는 배출부; 강관에서 이동하는 토사물을 차단하는 차단패널로 이루어진 지반천공용 토사배출장치에 있어서, 배출부는 강관 내부에 배치되는 토사물을 안내시키는 이송관과 이송관을 통해 토사물을 흡입하여 외부로 배출시키는 펌핑부로 이루어진 것을 특징으로 하는 지반천공용 토사배출장치에 관한 기술을 제시하고 있다.

특허문헌 003은 천공 심도보다 짧은 길이의 케이싱을 천공할 지반의 두부에 관입 설치하되, 케이싱본체의 내경보다 작은 개구창이 형성된 차단판이 선단에 마련된 케이싱으로 실시하는 제1단계; 케이싱보다 긴 길이를 가지면서 케이싱의 차단판 외경보다 작은 회전 구경을 가지는 배토형 굴착로드를 케이싱 내부에서 차단판의 개구창을 통과시키면서 케이싱의 차단판보다 작은 굴착 구경으로 케이싱보다 더 깊은 천공 심도까지 굴착 천공하는 제2 단계; 를 포함하는 두부 케이싱에 의한 강제 비배토 지반천공방법에 관한 기술을 제시하고 있다.

특허문헌 004는 지반을 천공하는 스크류; 스크류가 통과되는 관통홀이 구비되고, 스크류에 의해 생기는 천공홀에 삽입되어 천공홀 내벽을 지지하는 케이싱; 스크류와 케이싱의 상부에 각각 연결되어 스크류와 케이싱을 각각 상하로 이동시키는 와이어; 와이어를 감거나 풀 수 있는 와이어드럼; 와이어드럼에 회전력을 전달하여 와이어드럼을 회전시키는 드럼축; 드럼축의 둘레에 구비되어, 와이어드럼의 회전을 정지시킬 때 서서히 정지시키는 완충수단; 을 포함하는 완충수단이 구비된 지반천공장치에 관한 기술을 제시하고 있다.

KR

10-1902706

B1 (2018년09월19일)

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10-1499400

B1 (2015년02월27일)

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10-1166873

B1 (2012년07월12일)

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10-2024368

B1 (2019년09월17일)

본 발명은 지반을 천공하는 구성의 내구성을 향상시킴과 동시에 천공 효율을 증대시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 종래발명들의 문제점을 해결하기 위한 드릴링 장치에 관한 발명이며, 지반을 굴착하는 장치에 있어서, 중앙부에 중공부를 갖는 강관 형상의 지주부(100); 상기 지주부(100)의 상단부에 결착되어, 상기 지주부(100)에 회전력을 부여하는 구동부(200); 상기 지주부(100)의 하단부에 결착되어, 지반과 충돌하는 굴삭부(300); 를 포함한다.

본 발명의 상기 지주부(100)는 중공부를 갖는 복수의 강관이 상호 결합되는 모듈형 구조로 형성되는 것; 을 포함한다.

본 발명의 상기 지주부(100)는 중공부 내측에 삽입되어, 상기 지주부(100)의 형상 변형을 방지하는 보강재(110); 를 포함한다.

본 발명의 상기 지주부(100)는 복수의 강관 사이에 배치되어, 상기 지주부(100) 내에서 상호 결착력을 부여하는 결합재(120); 를 포함한다.

본 발명의 상기 결합재(120)는 일정한 마찰계수를 갖는 재질로 형성되는 패킹부(121); 를 포함한다.

본 발명의 상기 결합재(120)는 상기 패킹부(121)를 관통하여, 상기 지주부(100)의 길이 값을 결정하는 관통재(122); 를 포함한다.

본 발명의 상기 굴삭부(300)는 상기 지주부(100)의 외주부와 결착되는 블레이드(310); 상기 블레이드(310)의 하단부에 배치되어, 상기 구동부(200)에 의해 지반과 접하는 바이트(320); 를 포함한다.

본 발명의 상기 블레이드(310)는 상기 바이트(320)와 결합하는 바이트 지지부(310-1); 를 포함한다.

본 발명은 상기한 장치를 이용하여 지반을 강화하는 공법에 관한 것이며, 시공 위치에 구동부(200)를 배치시키고 설치시키는 구동부 설치 단계(S100); 상기 구동부(200)에 지주부(100) 및 굴삭부(300)를 체결시키는 지주부, 굴삭부 결합 단계(S200); 상기 구동부(200)에 전력을 인가시키는 회전 관입 단계(S300); 시공 위치와 장치의 위치의 일치 여부를 판단하는 위치 판단 단계(S400); 상기 지주부(100)의 연장 여부를 판단하는 지주부 길이 판단 단계(S500); 상기 지주부(100)의 길이를 연장하는 지주부 연장 단계(S600); 상기 굴삭부(300) 단부의 심도 도달 여부를 판단하는 심도 도달 판단 단계(S700); 상기 굴삭부(300)의 관입 여부를 판단하는 굴삭부 관입 판단 단계(S800); 상기 굴삭부(300)의 저항 값을 기준 값과 비교하는 저항값 비교 단계(S900); 를 포함한다.

본 발명으로 인하여, 지주부 회전 시에 내부적으로 발생할 수 있는 비틀림 응력을 최소화하여, 지반을 드릴링하는 힘의 크기가 감소되는 현상을 방지할 수 있다.

또한 시공자가 지주부의 길이 값을 가변시킬 수 있는 구조로 설계됨에 따라, 천공 공정으로 생성되는 홀의 깊이 값을 용이하게 설정할 수 있다.

도 1은 본 발명을 나타낸 예시도.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 복수의 지주를 결합시키는 구조에 대한 1실시예를 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 보강재를 나타낸 투영도.
도 5는 본 발명의 복수의 지주를 결합시키는 구조에 대한 2실시예를 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명의 복수의 지주를 결합시키는 구조에 대한 3실시예를 나타낸 예시도.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 굴삭부를 나타낸 예시도.
도 9는 본 발명의 블레이드와 바이트의 결합 구조를 나타낸 개념도.
도 10은 본 발명의 장치를 이용하여 지반을 강화하는 공법을 나타낸 순서도.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.

아래의 실시예에서 인용하는 번호는 인용대상에만 한정되지 않으며, 모든 실시예에 적용될 수 있다. 실시예에서 제시한 구성과 동일한 목적 및 효과를 발휘하는 대상은 균등한 치환대상에 해당된다. 실시예에서 제시한 상위개념은 기재하지 않은 하위개념 대상을 포함한다.

(실시예 1-1) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 중앙부에 중공부를 갖는 강관 형상의 지주부(100); 상기 지주부(100)의 상단부에 결착되어, 상기 지주부(100)에 회전력을 부여하는 구동부(200); 상기 지주부(100)의 하단부에 결착되어, 지반과 충돌하는 굴삭부(300); 를 포함한다.

(실시예 1-2) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 지주부(100)는 일정한 강성계수를 갖는 강관 구조로 형성된다.

본 발명은 건축물 또는 구조물이 설치되는 지반 내에 굴삭 가공을 실시하는 드릴 장치에 관한 것이다. 건축물 또는 구조물이 지반은 상측으로부터 하중을 지속적으로 수신함에 따라, 지반이 무너지는 현상이 발생할 수 있다. 상기한 문제점을 보완하기 위하여, 건축물 또는 구조물이 설치되는 지반 내부에는 철근 또는 콘크리트 파일과 같은 별도의 지반 보강 구성이 내설될 수 있다. 따라서, 지반 내에 지반 보강 구성이 삽입되는 별도의 홀을 생성하여야 한다.

상기한 기술을 구현하기 위하여, 본 발명은 하단부에 굴삭부(300)가 형성되는 지주부(100)가 구동부(200)에 의해 회전하는 구조로 설계될 수 있다. 즉, 구동부(200)에 의해 지속적을 회전하는 굴삭부(300)가 지반과 충돌함에 따라, 굴삭부(300)의 외경과 대응되는 값의 내경을 갖는 홀이 지반 내에 형성될 수 있다.

이 때, 하단에 굴삭부(300)가 결합 또는 일체형으로 형성되는 지주부(100)는 일정한 강성계수를 갖는 강관 구조로 설계됨에 따라, 생성되는 홀의 직경 값을 용이하게 설정할 수 있음과 동시에 향상된 내구성을 확보할 수 있다.

(실시예 1-3) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 1-2에 있어서, 상기 구동부(200)는 상기 지주부(100)의 중앙부와 축결합하는 회전축; 을 포함한다.

(실시예 1-4) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 1-3에 있어서, 상기 구동부(200)는 상기 회전축과 결합하여, 상기 회전축에 회전력을 부여하는 동력 수단; 을 포함한다.

(실시예 1-5) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 1-4에 있어서, 상기 동력 수단은 모터, 유압 액추에이터, 공압 액추에이터 중 선택되는 하나로 형성된다.

본 발명은 하단부에 굴삭부(300)가 결합 또는 일체형으로 형성되는 지주부(100)에 동력을 부여하는 구동부(200)에 대한 발명이다. 구동부(200)가 지주부(100)에 회전력과 승강력을 전달하는 구조로 설계됨에 따라, 지주부(100) 하단부의 굴삭부(300)가 지반에 천공 공정을 실시한다.

상기한 기술을 구현하기 위하여, 구동부(200)는 지주부(100)의 횡단면을 기준으로 중앙부와 결합하는 회전축과, 회전축에 축결합하는 동력 수단을 포함할 수 있다. 즉, 별도의 전원 인가 장치에 의해 동력 수단이 회전축에 힘을 부여함에 따라, 회전축과 결합되는 지주부(100)가 회전하고, 종속적으로 지반과 충돌하는 굴삭부(300)가 회전하여 천공 공정을 실시한다. 이 때, 동력 수단의 구조나 형상은 별도로 한정하지 않으나, 지주부(100)에 회전력과 승강력을 동시에 부여하기 위하여, 모터, 공압 액추에이터, 유압 액추에이터 중 관리자가 선택적으로 채용할 수 있다.

(실시예 2-1) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 상기 지주부(100)는 중공부를 갖는 복수의 강관이 상호 결합되는 모듈형 구조로 형성되는 것; 을 포함한다.

본 발명은 하단부에 굴삭부(300)가 결합 또는 일체형으로 형성되는 지주부(100)에 대한 발명이다. 일정한 강성계수를 갖는 강관 구조의 지주부(100)는 구동부(200)와 결합되는 구조로 설계됨에 따라, 굴삭부(300)가 지반에 천공 공정을 실시할 수 있다.

이 때, 지반에 실시되는 천공 공정에 의해 생성되는 홀의 깊이는 시공자에 의해 결정될 수 있다. 다시 말하면, 지반 내에 삽입되는 지반 보강 구성의 길이에 따라 홀의 깊이 값이 결정된다. 따라서, 시공자는 천공 공정에 의해 형성되는 홀의 깊이 값을 결정할 수 있는 구조로 설계되는 것이 바람직하다.

상기한 기술을 구현하기 위하여, 본 발명의 지주부(100)는 복수의 지주가 길이방향을 따라 선택적으로 결합되는 구조로 설계될 수 있다. 즉, 시공자는 천공 공정으로 생성되는 홀의 깊이 값을 고려하여, 지주부(100)를 구성하여 결합되는 지주의 수를 결정할 수 있다.

(실시예 2-2) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 2-1에 있어서, 상기 지주부(100)는 일단부에 상기 굴삭부(300)와 결합되는 제1 지주(101); 를 포함한다.

(실시예 2-3) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 2-2에 있어서, 상기 제1 지주(101)는 상기 굴삭부(300)에 결합력을 부여하는 굴삭 결합부; 를 포함한다.

(실시예 2-4) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 2-2에 있어서, 상기 지주부(100)는 상기 제1 지주(101)의 타단부로부터 연장되는 복수의 제2 지주(102); 를 포함한다.

본 발명은 하단부에 굴삭부(300)가 결합 또는 일체형으로 형성되는 지주부(100)에 대한 발명이다. 복수의 지주가 선택적으로 결합되는 구조로 설계됨에 따라, 시공자는 지반 내에 천공하여야 하는 홀의 깊이 값을 고려하여, 최종적으로 지주부(100)의 길이 값을 용이하게 설정할 수 있다.

상기한 기술을 구현하기 위하여, 지주부(100)는 길이방향 일단부에 굴삭부(300)가 결합 또는 일체형으로 형성되는 제1 지주(101)와, 제1 지주(101)의 타단부에 선택적으로 결합되는 복수의 제2 지주(102)를 포함할 수 있다. 이 때, 복수의 지주(101,102)에는 상호 결합력을 확보하는 별도의 지주 결합부가 형성될 수 있으며, 지주 결합부의 구조나 형상은 별도로 한정하지 않는다.

일례로, 지주 결합부는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 지주부(100)의 원주 방향을 따라 소정 높이 함몰되는 홈과 돌출되는 돌출부가 상호 대향 배치되고, 별도의 결합재가 홈 및 돌출부를 관통하여 결합되는 구조로 설계될 수 있다.

(실시예 3-1) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 2-1에 있어서, 상기 지주부(100)는 중공부 내측에 삽입되어, 상기 지주부(100)의 형상 변형을 방지하는 보강재(110); 를 포함한다.

(실시예 3-2) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 3-1에 있어서, 상기 보강재(110)는 각각의 상기 지주(101,102)의 길이방향 양단부에 배치되는 구조로 형성된다.

(실시예 3-3) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 3-1에 있어서, 상기 보강재(110)는 각각의 상기 지주(101,102)의 길이방향 중앙부에 배치되는 구조로 형성된다.

이 때, 지주부(100)는 구동부(200)에 의해 회전력을 수신하는 구성으로, 지주부(100) 하단부에 형성되는 굴삭부(300)가 지반과 충돌함에 따라, 관성에 의해 내부적으로 비틀림 응력이 발생할 수 있다. 이는 지주부(100)의 내구성을 저하시킬 수 있는 주된 요인으로 작용할 수 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 지주부(100)는 중공부의 내주부와 결착하는 별도의 보강재(110)를 포함할 수 있다. 보강재(110)가 중공부 내주면과 결착됨에 따라, 구동부(200)에 회전하는 지주부(100)의 비틀림 강성 계수를 추가적으로 확보할 수 있다.

이 때, 지주부(100)에서 보강재(110)가 결착되는 지점은 별도로 한정하지 않는다. 즉, 보강재(110)는 지주부(100)의 길이방향 중앙부 또는 양단부 모두 결착될 수 있다.

(실시예 3-4) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 3-2에 있어서, 상기 보강재(110)는 상기 지주(101,102)의 내주부와 접하는 플레이트(111); 를 포함한다.

(실시예 3-5) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 3-4에 있어서, 상기 보강재(110)는 복수의 상기 플레이트(111)가 폭방향 중앙부에서 상호 교차되는 구조로 형성된다.

본 발명은 지주부(100)의 내주부와 결착하는 보강재(110)에 대한 발명이다. 보강재(110)가 지주부(100)의 내주면에 결착되는 구조로 설계됨에 따라, 구동부(200)에 의해 회전하는 지주부(100)에 대한 비틀림 강성 계수를 추가적으로 확보할 수 있다.

이 때, 보강재(110)는 복수의 플레이트(111)가 상호 교차하는 구조로 형성될 수 있다. 즉, 임의의 한 플레이트의 폭방향 양단부가 지주의 내주면과 결착하고, 다른 하나의 플레이트 역시 폭방향 양단부가 지주의 내주면과 결착되어, 복수의 플레이트(111)가 폭방향 중앙부에서 상호 교차되는 구조로 형성될 수 있다.

상기한 구조로 설계됨에 따라, 지주부(100) 내주면과 결착되는 구간을 최대화하여, 추가적인 비틀림 강성 계수를 용이하게 확보할 수 있다.

(실시예 4-1) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 3-1에 있어서, 상기 지주부(100)는 복수의 지주 사이에 배치되어, 상기 지주부(100) 내에서 상호 결착력을 부여하는 결합재(120); 를 포함한다.

이 때, 지주부(100)는 일정한 강성계수를 갖는 복수의 강관이 선택적으로 상호 결합되는 구조로 설계됨에 따라, 시공자는 천공 공정에 의해 생성되는 홀의 깊이 값을 용이하게 설정할 수 있다.

상기한 기술을 구현하기 위하여, 지주부(100)는 복수의 지주(101,102) 사이에 배치되어 상호 결합력을 부여하는 별도의 결합재(120)를 포함할 수 있다.

(실시예 4-2) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 4-1에 있어서, 상기 결합재(120)는 상기 지주(101,102)의 단부와 접하는 제1 결합재(120-1); 를 포함한다.

(실시예 4-3) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 4-2에 있어서, 상기 결합재(120)는 상기 제1 결합재(121)를 관통하는 복수의 제2 결합재(120-2); 를 포함한다.

(실시예 4-4) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 상기 제1 결합재(120-1)는 외주면에 형성되고, 두께방향을 따라 연통되어 대향 배치되는 복수의 제1 홀(120-1A); 을 포함한다.

(실시예 4-5) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 4-3에 있어서, 각각의 상기 제2 결합재(120-2)는 길이방향 일단부에 형성되어, 상기 보강재(110)를 파지하는 파지부(120-2A); 를 포함한다.

(실시예 4-6) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 4-5에 있어서, 각각의 상기 제2 결합재(120-2)는 길이방향 타단부에 형성되고, 두께방향을 따라 연통되는 제2 홀(120-2B); 을 포함한다.

(실시예 4-7) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 4-6에 있어서, 상기 결합재(120)는 복수의 상기 홀(120-1A,120-2B)을 관통하는 제3 결합재(120-3); 를 포함한다.

본 발명은 복수의 강관 사이에 배치되어, 상호 결합력을 확보하는 결합재(120)에 대한 발명이다. 결합재(120)가 복수의 지주(101,102) 사이에 배치되어 상호 결합력을 확보함에 따라, 시공자는 지주부(100)를 구성하는 복수의 지주(101,102)가 결합되는 개수를 설정하여, 최종적으로 지주부(100)의 길이 값을 결정할 수 있다.

이 때, 결합재(120)는 복수의 지주(101,102)의 단부와 접하는 링 형상의 제1 결합재(120-1)와, 제1 결합재(121)를 관통하여 복수의 지주(101,102)에 결착되는 제2 결합재(120-2)를 포함할 수 있다.

제1 결합재(120-1)는 두께방향을 따라 연통하는 제1 홀(120-1A)이 형성되고, 제2 결합재(120-2)는 두께방향을 따라 연통하는 제2 홀(120-2B)이 길이방향 타단부에 형성된다. 복수의 결합재(120-1,120-2)가 상호 결합 시에 각각의 홀(120-1A,120-2B)이 대향 배치된다. 또한 결합재(120)는 복수의 홀(120-1A,120-2B)을 관통하여 결착되는 제3 결합재(120-3)를 추가적으로 더 포함할 수 있다.

이 때, 제2 결합재(120-2)는 길이방향 일단부에 굴곡진 구조로 형성되어, 보강재(110)를 파지하는 파지부(120-2A)를 포함하는 구조로 형성되어, 복수의 지주(101,102) 간의 상호 결합력을 확보할 수 있다.

(실시예 5-1) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 4-1에 있어서, 상기 결합재(120)는 일정한 마찰계수를 갖는 재질로 형성되는 패킹부(121); 를 포함한다.

(실시예 5-2) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 패킹부(121)는 상기 지주(100)의 단부와 접하고, 두께방향을 따라 연통되는 결합 홀을 갖는 제1 패킹(121-1); 을 포함한다.

(실시예 5-3) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 5-2에 있어서, 상기 제1 패킹(121-1)은 두께방향 일단부가 상기 지주(100)의 단부에 결착되는 구조로 형성된다.

(실시예 5-4) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 5-3에 있어서, 상기 패킹부(121)는 상기 지주(100)의 단부와 접하고, 돌출부를 갖는 제2 패킹(121-2); 을 포함한다.

(실시예 5-5) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 5-4에 있어서, 상기 돌출부는 상기 결합 홀과 대응되는 형상의 단면을 갖는 구조로 형성된다.

상기한 기술을 구현하기 위하여, 결합재(120)는 임의의 한 지주의 단부에 결착되는 제1 패킹(121-1)과 다른 하나의 지주의 단부에 결착되는 제2 패킹(121-2)으로 구성된 패킹부(121)를 포함할 수 있다. 이 때, 패킹부(121)는 일정한 마찰계수를 갖는 재질로 형성됨에 따라, 구동부(200)에 의해 지주부(100)가 회전될 시에 관성에 의해 지주부(100)의 결합 구조가 의도치 않게 해체되는 현상을 방지할 수 있다.

제1 패킹(121-1)은 소정 깊이 함몰되는 홈이 형성되고, 제2 패킹(121-2)은 홈과 대응되는 형상의 돌출부가 형성되어 상호 결합될 수 있다. 이 때, 홈과 돌출부의 형상은 별도로 한정하지 않으나, 지주부(100)의 내주면을 중심으로 테이퍼진 경사면을 형성할 수 있다.

(실시예 6-1) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 5-1에 있어서, 상기 결합재(120)는 상기 패킹부(121)를 관통하여, 상기 지주부(100)의 길이 값을 결정하는 관통재(122); 를 포함한다.

본 발명은 복수의 강관 사이에 배치되어, 상호 결합력을 확보하는 결합재(120)에 대한 발명이다. 패킹부(121)가 복수의 지주(101,102)의 단부에 결착되어 상호 결합됨에 따라, 시공자는 최종적으로 지주부(100)의 길이 값을 용이하게 설정할 수 있다.

이 때, 복수의 패킹(121-1,121-2)에는 결합 시에 홈과 돌출부를 동시에 관통하는 별도의 관통재(122)를 추가적으로 더 포함할 수 있다. 관통재(122)가 패킹부(121)를 관통함에 따라, 결합재(120)에서는 지주부(100) 내에서 발생되는 상호 결착력을 추가적으로 확보할 수 있다.

(실시예 6-2) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 6-1에 있어서, 상기 제1 패킹(121-1)은 횡단면의 지름방향을 따라 연통되는 복수의 제1 패킹 홀(121-1A); 을 포함한다.

(실시예 6-3) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 6-2에 있어서, 상기 제2 패킹(121-2)은 상기 돌출부의 횡단면에 대한 지름방향을 따라 연통되는 복수의 제2 패킹 홀(121-2A); 을 포함한다.

(실시예 6-4) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 6-3에 있어서, 복수의 상기 패킹 홀(121-1A,121-2A)은 복수의 상기 패킹(121-1,121-2)이 상호 결합 시에 대향 배치되는 구조로 형성된다.

본 발명은 복수의 강관 사이에 배치되어, 상호 결합력을 확보하는 결합재(120)에 대한 발명이다. 패킹부(121) 사이에 관통재(122)가 관통됨에 따라, 결합재(120)는 패킹부(121)는 재질의 특성상 확보되는 마찰력과 관통재(122)에 의한 고정력이 동시에 확보되어, 복수의 패킹(121-1,121-2)이 의도치 않게 해체되는 현상을 방지할 수 있다.

상기한 기술을 구현하기 위하여, 패킹부(121)는 상호 결착 시에 제1 패킹(121-1)에 형성되는 제1 패킹 홀(121-1A)과, 제2 패킹(121-2)에 형성되는 제2 패킹 홀(121-2A)이 대향 배치되는 구조로 형성될 수 있다. 즉, 관통재(122)가 복수의 패킹 홀(121-1A,121-2A)을 동시에 관통함에 따라, 패킹부(121) 내부에서 복수의 지주(101,102) 간의 상호 결합력을 확보할 수 있다.

(실시예 6-5) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 6-4에 있어서, 상기 관통재(122)는 길이방향 중앙부에 형성되는 하나 이상의 노치; 를 포함한다.

본 발명은 복수의 패킹(121-1,121-2)을 관통하여 복수의 지주(101,102) 간의 상호 결합력을 확보하는 관통재(122)에 대한 발명이다. 이 때, 관통재(122)는 길이방향 중앙부에 형성되어, 소정 깊이 함몰되는 노치를 포함할 수 있다. 즉, 구동부(200)에 의해 지주부(100)에 과도한 부하가 발생할 시, 노치 부근에 응력집중이 발생하여 관통재가 용이하게 파단될 수 있다.

상기한 구조로 설계됨에 따라, 동력부(200)의 오작동에 의해 지주부(100)가 과도한 부하가 발생되어 파손되는 현상을 방지할 수 있다.

(실시예 7-1) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 6-1에 있어서, 상기 굴삭부(300)는 상기 지주부(100)의 외주부와 결착되는 블레이드(310); 상기 블레이드(310)의 하단부에 배치되어, 상기 구동부(200)에 의해 지반과 접하는 바이트(320); 를 포함한다.

(실시예 7-2) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 7-1에 있어서, 상기 블레이드(310)는 폭방향 일단부가 상기 지주부(100)의 곡면을 관통하고, 폭방향 타단부가 상기 지주부(100)로부터 돌출되는 제1 블레이드(311); 를 포함한다.

(실시예 7-3) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 7-2에 있어서, 상기 블레이드(310)는 상기 제1 블레이드(311)의 폭방향 일단부로부터 하측으로 연장되어, 상기 지주부(100)의 하단부를 관통하는 제2 블레이드(312); 를 포함한다.

(실시예 7-4) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 7-3에 있어서, 상기 바이트(320)는 상기 제2 블레이드(312)의 하단부와 결착되는 구조로 형성된다.

본 발명은 지주부(100)의 하단부에 결합 또는 일체형으로 형성되어, 지면에 천공 공정을 실시하는 굴삭부(300)에 대한 발명이다. 하단부에 굴삭부(300)가 결합 또는 일체형으로 형성되는 지주부(100)가 동력부(200)에 의해 회전운동과 승강운동을 동시에 실시함에 따라, 지반에 천공 공정을 실시할 수 있다.

상기한 기술을 구현하기 위하여, 굴삭부(300)는 지주부(100)의 외주부와 결착하는 블레이드(310)와 지반의 평면과 충돌하는 바이트(320)를 포함할 수 있다. 이 때, 블레이드(310)는 지주부(100)의 곡면을 관통하는 제1 블레이드(311)와 지주부(100)의 하단부를 관통하는 제2 블레이드(312)가 일체형으로 형성될 수 있다. 즉, 천공 공정 시에 제1 블레이드(311)는 홀의 내주면과 접하는 구조로 배치되고, 제2 블레이드(312)는 홀의 하면과 접하는 구조로 배치되어 회전함에 따라, 지반에 홀을 형성할 수 있다. 이 때, 천공 공정 시에 지반에 절삭력을 부여하는 바이트(320)는 제2 블레이드(312)의 하단부에 배치될 수 있다.

(실시예 8-1) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 7-1에 있어서, 상기 블레이드(310)는 상기 바이트(320)와 결합하는 바이트 지지부(310-1); 를 포함한다.

굴삭부(300)는 지반과 물리적으로 접하는 바이트(320)가 포함되는 구조로 형성됨에 따라, 구동부(200)에서 전달하는 회전력에 의해 지반에 천공 공정을 실시한다. 이 때, 바이트(320)는 블레이드(310)의 하단부에 배치되어, 구동부(200)에서 전달하는 동력을 수신하는 구조로 형성되어야 한다. 즉, 바이트(320)는 블레이드(310)의 하단부와 결합하는 구조로 형성될 수 있다.

상기한 구조로 설계하기 위하여, 블레이드(310)는 바이트(320)와의 상호 결착력을 확보하는 바이트 지지부(310-1)를 포함할 수 있다.

(실시예 8-2) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 8-1에 있어서, 상기 바이트 지지부(310-1)는 상기 바이트(320)와의 상호 체결력을 확보하는 바이트 결합부(310-1A); 를 포함한다.

(실시예 8-3) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 8-2에 있어서, 상기 바이트(320)는 상면과 측면이 상기 바이트 지지부(310-1)와 접하는 구조로 형성된다.

바이트(320)는 지반과 물리적으로 접하여 천공 공정을 수행하는 구성이다. 따라서, 지반을 향하여 절삭력을 부여하는 바이트의 날부에 대한 위치 값을 가변시켜 지반과의 접촉 여부를 선택적으로 제어할 수 있는 구조로 형성되어야 한다.

따라서, 바이트 지지부(310-1)는 바이트(320)와의 상호 체결력을 확보하는 바이트 결합부(310-1A)를 포함하는 구조로 형성될 수 있다.

이 때, 바이트 지지부(310-1)의 하측에 바이트(320)가 결합되는 구조적인 특성상, 바이트 지지부(310-1)는 바이트(320)의 상면과 폭방향 일면에 체결력을 부여할 수 있는 구조로 형성되는 것이 바람직하다.

(실시예 8-4) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 8-1에 있어서, 상기 바이트(320)는 하단부에 배치되고, 상측으로부터 하측으로 연장됨에 따라 지속적으로 단면적 값이 감소하는 형상의 엣지; 를 포함한다.

(실시예 8-5) 본 발명은 지반을 굴삭하는 장치에 관한 것이며, 실시예 8-4에 있어서, 상기 바이트(320)의 하단부에는 하나 이상의 엣지가 배치되는 구조로 형성된다.

바이트(320)는 상단부가 바이트 결합부(310-1A)에 의해 바이트 지지부(310-1)와 상호 결합되는 구성으로, 하단부가 지반과 선택적으로 접하여 절삭 공정을 수행하는 구성이다.

상기한 기술을 구현하기 위하여, 바이트(320)의 하단부는 지반에 절삭력을 용이하게 부여할 수 있는 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 바이트(320)는 최하단부로 연장될수록 횡단면적 값이 지속적으로 감소하는 형상의 엣지를 포함하는 구조로 형성될 수 있다.

즉, 지반과 접하는 바이트(320)의 단면적 값을 최소화하여, 바이트(320)에서 지반 측으로 전달하는 압력(P=F/A) 값을 극대화한다.

이 때, 바이트(320) 하단부에 형성되는 엣지는 적어도 하나 이상으로 형성되어, 추가적으로 지반의 절삭 효율을 향상시킬 수 있다.

(실시예 9-1) 본 발명은 지반을 강화하는 공법에 관한 것이며, 실시예 1-1에 있어서, 시공 위치에 구동부(200)를 배치시키고 설치시키는 구동부 설치 단계(S100); 상기 구동부(200)에 지주부(100) 및 굴삭부(300)를 체결시키는 지주부, 굴삭부 결합 단계(S200); 상기 구동부(200)에 전력을 인가시키는 회전 관입 단계(S300); 시공 위치와 장치의 위치의 일치 여부를 판단하는 위치 판단 단계(S400); 상기 지주부(100)의 연장 여부를 판단하는 지주부 길이 판단 단계(S500); 상기 지주부(100)의 길이를 연장하는 지주부 연장 단계(S600); 상기 굴삭부(300) 단부의 심도 도달 여부를 판단하는 심도 도달 판단 단계(S700); 상기 굴삭부(300)의 관입 여부를 판단하는 굴삭부 관입 판단 단계(S800); 상기 굴삭부(300)의 저항 값을 기준 값과 비교하는 저항값 비교 단계(S900); 를 포함한다.

(실시예 9-2) 본 발명은 지반을 강화하는 공법에 관한 것이며, 실시예 9-1에 있어서, 상기 지주부 연장 단계(S600)는 지주부(100) 상단부에 다른 지주를 1차적으로 체결하는 지주부 추가 결합 단계(S610); 복수의 상기 지주 사이의 결합부에 대한 내구성을 판단하는 결합부 내구성 판단 단계(S620); 지주부(100) 상단부에 다른 지주를 2차적으로 체결하는 지주부 추가 재결합 단계(S630); 를 포함한다.

본 발명은 상기한 어스 드릴 장치를 이용하여 해당 지반의 내구성을 강화하는 지반 강화 공법에 대한 발명이다. 우선, 지주부(100) 및 굴삭부(300)가 삽입되는 위치에 구동부(200)를 설치하는 구동부 설치 단계(S100)가 실시된다. 이후, 시공자는 회전력이 인가되는 구동부(200)에 지주부(100)와 굴삭부(300)를 결착시키는 지주부, 굴삭부 결합 단계(S200)가 수행됨에 따라, 지반 내로 강관을 투입시키기 위한 준비 공정을 마치게 된다.

준비 공정이 완료되었다면, 구동부(200)에 전력을 인가하는 회전 관입 단계(S300)가 실시된다. 본 단계가 지속적으로 실시되는 동안 복수의 판단 단계를 수행하여, 강관 삽입 공정에 대한 지속적인 실시 여부를 실시간으로 제어한다. 시공부의 위치와 지주부(100), 굴삭부(300)의 중심부 위치를 비교하는 위치 판단 단계(S400), 지주부(100)의 길이 연장 여부를 판단하는 지주부 길이 판단 단계(S500), 상기 지주부 길이 판단 단계(S500)에서 연산한 값을 기반으로 하여, 선택적으로 지주부(100)의 길이를 연장하는 지주부 연장 단계(S600), 굴삭부(300) 단부의 심도 도달 여부를 판단하는 심도 도달 판단 단계(S700), 굴삭부(300)의 관입 여부를 판단하는 굴삭부 관입 판단 단계(S800) 및 상기 굴삭부(300)의 저항 값을 기준 값과 비교하는 저항값 비교 단계(S900) 를 포함하여, 시공자는 구동부(200)의 회전력에 의해 지주부(100) 및 굴삭부(300)에 과부하가 발생되는 현상을 방지함과 동시에 지반 내에 삽입되는 지주부(100)의 길이를 선택적으로 용이하게 연장시킬 수 있다.

이 때, 지주부 연장 단계(S600)는 지주부(100) 상단에 다른 지주를 추가적으로 체결시키는 지주부 추가 결합 단계(S610) 뿐만 아니라, 복수의 지주 사이의 결합부에 대한 내구성을 판단하는 결합부 내구성 판단 단계(S620)와, 결합부 내구성 판단 단계(S620)에서 연산한 결과 값을 기반으로 하여, 선택적으로 체결 공정을 재수행하는 지주부 추가 재결합 단계(S630)를 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 상기한 구조로 형성됨에 따라, 복수의 지주 사이 결합부에 대한 강화된 내구성을 확보할 수 있다.

100: 지주부 101 : 제1 지주
102 : 제2 지주 110 : 보강재
111 : 플레이트 120 : 결합재
120-1 : 제1 결합재 120-1A : 제1 홀
120-2 : 제2 결합재 120-2A : 파지부
120-2B : 제2 홀 120-3 : 제3 결합재
121 : 패킹부 121-1 : 제1 패킹
121-1A : 제1 패킹 홀 121-2 : 제2 패킹
121-2A : 제2 패킹 홀 122 : 관통재
200 : 구동부
300 : 굴삭부 310 : 블레이드
310-1 : 바이트 지지부 310-1A : 바이트 결합부
311 : 제1 블레이드 312 : 제2 블레이드
320 : 바이트

Claims

지반을 굴삭하는 장치에 있어서,
중앙부에 중공부를 갖는 강관 형상의 지주부(100);
상기 지주부(100)의 상단부에 결착되어, 상기 지주부(100)에 회전력을 부여하는 구동부(200);
상기 지주부(100)의 하단부에 결착되어, 지반과 충돌하는 굴삭부(300); 를 포함하는 어스 드릴 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 지주부(100)는,
중공부를 갖는 복수의 강관이 상호 결합되는 모듈형 구조로 형성되는 것; 을 포함하는 어스 드릴 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 지주부(100)는,
중공부 내측에 삽입되어, 상기 지주부(100)의 형상 변형을 방지하는 보강재(110); 를 포함하는 어스 드릴 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 지주부(100)는,
복수의 강관 사이에 배치되어, 상기 지주부(100) 내에서 상호 결착력을 부여하는 결합재(120); 를 포함하는 어스 드릴 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 결합재(120)는,
일정한 마찰계수를 갖는 재질로 형성되는 패킹부(121); 를 포함하는 어스 드릴 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 결합재(120)는,
상기 패킹부(121)를 관통하여, 상기 지주부(100)의 길이 값을 결정하는 관통재(122); 를 포함하는 어스 드릴 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 굴삭부(300)는,
상기 지주부(100)의 외주부와 결착되는 블레이드(310);
상기 블레이드(310)의 하단부에 배치되어, 상기 구동부(200)에 의해 지반과 접하는 바이트(320); 를 포함하는 어스 드릴 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 블레이드(310)는,
상기 바이트(320)와 결합하는 바이트 지지부(310-1); 를 포함하는 어스 드릴 장치.
청구항 1 내지 8 중 선택되는 어느 한 항의 어스 드릴 장치를 이용하여 지반을 강화하는 공법에 있어서,
시공 위치에 구동부(200)를 배치시키고 설치시키는 구동부 설치 단계(S100);
상기 구동부(200)에 지주부(100) 및 굴삭부(300)를 체결시키는 지주부, 굴삭부 결합 단계(S200);
상기 구동부(200)에 전력을 인가시키는 회전 관입 단계(S300);
시공 위치와 장치의 위치의 일치 여부를 판단하는 위치 판단 단계(S400);
상기 지주부(100)의 연장 여부를 판단하는 지주부 길이 판단 단계(S500);
상기 지주부(100)의 길이를 연장하는 지주부 연장 단계(S600);
상기 굴삭부(300) 단부의 심도 도달 여부를 판단하는 심도 도달 판단 단계(S700);
상기 굴삭부(300)의 관입 여부를 판단하는 굴삭부 관입 판단 단계(S800);
상기 굴삭부(300)의 저항 값을 기준 값과 비교하는 저항값 비교 단계(S900); 를 포함하는 지반 강화 공법.