KR20120034432A - 탑 햄머를 이용한 12ｍ 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치 및 이를 이용한 그라우팅 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천공과 동시에 강관을 삽입함으로써 작업시간과 공수를 단축할 수 있는 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치 및 이를 이용한 그라우팅 공법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치는 차량과, 상기 차량에 설치되는 붐 유닛과, 상기 붐 유닛에 설치된 천공유닛을 구비하며, 상기 붐 유닛은 상기 차량에 일단이 회전 가능하게 설치되어 타단이 상하방향으로 회동할 수 있도록 되어 있으며, 타단에는 상기 천공유닛이 설치될 수 있도록 상하방향으로 연장된 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치된 스윙테이블을 포함하며, 상기 천공유닛은 상기 붐 유닛에 설치되는 베이스부와, 상기 베이스부를 따라 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 설치된 이동지지부와, 상기 이동지지부에 설치된 헤드부와, 상기 헤드부에 설치되고 삽입될 강관의 내부를 관통해 연장되는 연장로드와, 상기 연장로드의 단부에 설치되며 상기 헤드에서 전달되는 동력에 의해 지중을 천공하는 천공부와, 상기 이동지지부를 상기 베이스부를 따라 이동시키는 이동수단을 구비한다.
본 발명에 따른 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치 및 이를 이용한 그라우팅 공법은 비교적 단단한 토사층에도 강관설치가 가능하고 다양한 높이에 대하여 쉽게 강관을 삽입설치할 수 있어, 강관 설치에 따른 작업공수 및 작업시간을 최소화할 수 있다.

Description

탑 햄머를 이용한 12ｍ 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치 및 이를 이용한 그라우팅 공법 {Grouting apparatus for direct-boring and grouting method using that}

본 발명은 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치 및 이를 이용한 그라우팅 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 천공과 동시에 12m 단본 강관을 삽입함으로써 지반 교란을 최소화하고 작업시간과 공수를 단축할 수 있는 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치 및 이를 이용한 그라우팅 공법에 관한 것이다.

일반적으로, 터널형태로 지하 또는 사면을 굴착할 때 지질조건이 열악하거나 불안정한 토양구간에서 지반의 강화와 안정성을 증대시키기 위한 방안으로 터널굴착에 앞서 굴착부위 주위의 지반에 응력을 제공하기 위해 다수의 파이프(강관)를 아치(arch) 형태 또는 서까래 형태로 배열 삽입되게 한 후 그 파이프와 파이프의 전부분에 골고루 형성된 역류방지밸브를 통해 지층으로 그라우트재를 침투되게 함으로써, 굴착지반의 토양을 예비석화하여 막장전 지반의 안정화를 이룰 수 있게 한 이른바 강관 보강형 다단 그라우팅공법, 파이프 루프(pipe roop)공법 또는 보호우산망공법(RPUM : Reinforced Protective Umbrella Method) 등의 보조공법이 국내 특허등록 제166423호, 제182613호 및 제392931호 등에 개시된바 있다.

또한, 상기 여러 보조공법 등은 연약지반에 구멍을 천공하여 이에 안정화물을 주입 및 응고시키게 된, 이른바 포플링(porepoling) 공법을 기초로 하고 있다.

종래의 보조공법에 따르면 터널을 시공하기 위한 막장면에 굴착장비를 이용하여 천공작업과 더불어 적당 구경의 강관(P)을 배열 설치한 후 그 강관을 통해 그라우트재(G)를 주입하여 지반을 고결시킴에 따라, 강관(P)과 지반을 일체로 만들고 강관 및 주변지반에 의해 형성된 빔(beam)의 작용으로 터널에 가해질 수 있는 상재하중이나 토압 등을 분산 또는 경감시키게 되며, 주입재로서 물유리와 시멘트 등 사용할 경우에는 차수효과 및 보강효과를 동시에 얻을 수 있게 된 것이다.

그러므로 상기 강관 보강형 다단 그라우팅공법, 파이프 루프공법 또는 보호우산망공법등(이하, "파이프 루프공법"이라 통칭함)은 지반의 이완영역을 경감시킴과 아울러 토질 및 암반의 전단강도를 증대시킴으로써 시공성과 경제성 측면에서 매우 유리한 공법으로 인식되고 있으며, 각종 토목공사의 보조수단으로서 널리 채택되고 있다.

종래에 개시되어 있는 직천공 장비는 천공을 하기 위한 준비단계에서 장비의 외부 장소에서 해머가 장착된 로드를 케이싱 속에 삽입한 후 장비에 각각 장착되게 하여 천공작업을 하였고, 천공이 끝난 후에는 장비에서 로드를 분리하여 새로이 준비한 케이싱 속으로 로드를 삽입하여 다음 차례의 천공작업을 수행하도록 된 구조이다.

종래에는 강관을 상하방향을 따라 설치할 때, 각각의 강관 장착 높이에 대응하여 강관을 삽입하기 위한 함체를 지지하는 지지면의 높이를 맞춰줘야 하였으므로 파일의 삽입 높이에 따라 지지면을 차례로 굴착하는 굴착공사가 동시에 이뤄져야 하거나 높이를 조절하기 위한 별도의 지지대를 설치해야 했고, 이로 인해 작업공수가 늘어나고 작업시간이 지연되는 문제점이 있었다.

특히 종래 직천공 강관다단 천공장비는 지반 구조가 토사로 구성된 곳에서는 천공 작업이 가능하나 지반구조가 전석층이나 암반층으로 이루어진 곳에서는 시공속도가 많이 느려지는 현상이 일어나며 경암 전리층에서는 천공이 지연되어 시공 공사기간이 늘어나는 문제점이 있다. 특히 공압햄머를 이용시 3.5inch 어햄머를 장착하기 때문에 통상적으로 천공경이 5inch인 직천공 강관다단 공법에서 암반 천공이 어려워진다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 비교적 단단한 토질의 토사층에도 직천공 강관설치가 가능하고, 다양한 설치 높이에 대하여 강관 설치가 용이한 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치 및 이를 이용한 그라우팅 공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치는 차량과, 상기 차량에 설치되는 붐 유닛과, 상기 붐 유닛에 설치된 천공유닛을 구비하며, 상기 붐 유닛은 상기 차량에 일단이 회전 가능하게 설치되어 타단이 상하방향으로 회동할 수 있도록 되어 있으며, 타단에는 상기 천공유닛이 설치될 수 있도록 상하방향으로 연장된 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치된 스윙테이블을 포함하며, 상기 천공유닛은 상기 붐 유닛에 설치되는 베이스부와, 상기 베이스부를 따라 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 설치된 이동지지부와, 상기 이동지지부에 설치된 헤드부와, 상기 헤드부에 설치되고 삽입될 강관의 내부를 관통해 연장되며 내주 중공을 갖는 연장로드와, 상기 연장로드의 단부에 설치되며 상기 헤드에서 전달되는 동력에 의해 지중을 천공하며 상기 연장로드의 중공과 연통되는 배수공이 형성된 천공부와, 상기 중공으로 배출수를 공급하도록 배출수 주입부와 연결되는 주입관과 연결된 로터리 조인트와, 상기 이동지지부를 상기 베이스부를 따라 이동시키는 이동수단을 구비한다.

상기 천공부는 상기 연장로드의 단부에 설치되며 상기 강관을 관통하는 파일럿비트와, 상기 강관의 단부에 결합되고 내주면이 상기 파일럿비트를 회전 및 진퇴 가능하도록 지지하는 케이싱슈와, 상기 강관의 외부에서 상기 파일럿비트에 체결되며 상기 파일럿비트와 일체로 진퇴 및 회전하면서 지중을 천공하는 링비트를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 파일럿비트는 천공을 위해 전후방향으로 진퇴되는 과정에서 상기 강관을 전방으로 견인할 수 있도록 상기 강관과 결합된 케이싱슈의 후단부를 전방으로 타격할 수 있게 형성되고, 상기 강관이 삽입되는 삽입방향의 직진도를 향상시킬 수 있도록 상기 강관의 외측에 장착되고 상기 링비트에 의해 천공되는 홀의 직경에 대응하는 보조가이드관을 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위한 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치를 이용한 그라우팅 공법은 천공유닛의 연장로드가 내부를 관통하도록 강관을 상기 천공유닛에 장착하는 강관장착단계와, 강관이 장착된 천공유닛을 천공위치로 이동시키기 위해 붐 유닛을 구동하는 천공유닛 이동단계와, 상기 연장로드의 단부에 설치된 천공부를 통해 지중을 천공하는 천공단계와, 상기 천공부에 의해 천공되는 과정에서 발생하는 부산물을 외부로 배출하는 배출단계와, 상기 천공부에서 천공을 위해 타격하는 과정에서 강관을 천공된 구멍으로 삽입하는 삽입단계를 포함한다.

상기 천공단계를 실시하기 전에 상기 강관의 삽입시 직진도를 높이기 위한 보조가이드관을 강관의 외주면에 설치하는 보조가이드관 장착단계를 더 포함할 수도 있다.

본 발명에 따른 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치 및 이를 이용한 그라우팅 공법은 비교적 단단한 토사층에도 직천공 강관설치가 가능하고 상호 다른 높이에 대하여 쉽게 강관을 삽입설치할 수 있어, 강관 설치에 따른 작업공수 및 작업시간을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

아울러 천공 작업 중 탑 햄머를 이용하기 때문에 에어 없이 물로 슬러지를 방출할 수 있으며, 이에 따라 작업 중 분진이 발생하여 작업환경이 열악해지는 것을 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치를 도시한 측면도,
도 2는 도 1의 천공유닛을 도시한 사시도,
도 3은 도 2의 천공유닛의 구동부를 도시한 부분절단 사시도,
도 4는 도 2의 천공유닛의 천공부를 도시한 분리사시도,
도 5는 도 4의 천공부와 강관의 삽입상태를 도시한 단면도,
도 6은 천공부의 다른 실시예를 도시한 단면도,
도 7은 천공부의 또 다른 실시예를 도시한 단면도,
도 8은 높이를 조절하여 강관을 삽입하는 상태를 도시한 측면도,
도 9는 도 1의 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치의 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치(이하 '그라우팅 장치'라 함) 및 이를 이용한 그라우팅 공법을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 9에는 본 발명에 따른 그라우팅 장치(100)의 바람직한 일 실시예가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 그라우팅 장치(100)는 차량과, 이 차량에 설치되는 붐 유닛(120)과, 붐 유닛(120)에 설치된 천공유닛(130)을 구비한다.

차량은 본체(111)와, 바퀴(112), 유압구동부(113)를 구비하고 있는데, 일반적으로 천공기 또는 굴삭기 등에 사용되는 차량과 동일하다. 바퀴(112)는 무한궤도가 적용되었으며, 유압구동부(113)에서는 후술하는 붐 유닛(120)의 구동과 천공유닛(130)의 구동에 사용되는 실린더 또는 유압모터를 구동하기 위한 구동력을 제공한다.

붐 유닛(120)은 상기 천공유닛(130)의 작업위치를 조절하기 위한 것으로서, 길이조절이 가능한 인출부(121)와, 인출부(121)의 단부에 회전가능하게 설치된 스윙테이블(125)을 구비한다.

상기 인출부(121)는 일단이 차량에 회전 가능하게 설치되어 있는 제1 붐대(122)와, 제1 붐대(122)로부터 인출 및 인입 가능하게 설치된 제2 붐대(123), 제2 붐대(123)로부터 인출 및 인입이 가능하게 설치된 제3 붐대(124)를 구비한다. 상기 붐대의 갯수는 필요에 따라 다양하게 조절될 수 있다.

상기 제1 붐대(122)는 유압실린더에 의해 차량과 결합된 결합부를 중심으로 회전이 이루어지면서 제3 붐대(124)의 단부 높이를 조절하게 된다.

상기 스윙테이블(125)은 제3 붐대(124)의 단부에 설치되어 있으며, 수직방향을 따라 연장된 회전축을 중심으로 회전이 가능하다. 스윙테이블(125)은 실린더에 의해 회전될 수도 있으며, 회전축에 설치되는 종동기어와, 모터에 의해 회전하며 종동기어에 치합되는 구동기어에 의해 회전구동이 되도록 형성될 수도 있다.

천공유닛(130)은 붐 유닛(120)의 스윙테이블(125)에 설치되는 베이스부(131)와, 베이스부(131)를 따라 전후방향으로 슬라이딩 가능하도록 설치되어 있는 이동지지부(141)와, 이 이동지지부(141)에 지지되어 있는 헤드(161)와, 헤드(161)에 의해 구동하며 베이스부(131)의 길이방향을 따라 연장되어 있는 연장로드(162)와, 이 연장로드(162)의 단부에 마려되어 있는 천공부(161)를 구비한다.

상기 베이스부(131)는 스윙테이블(125) 상에 회전 가능하게 설치되며, 후술하는 이동지지부(141)가 전후방향을 따라 진퇴할 수 있도록 진퇴방향을 가이드한다. 베이스부(131)는 스윙테이블(125)과 결합되는 하부판(134)과, 하부판(134)으로부터 상방으로 연장된 연결판(133)과, 연결판(133)의 상단에 형성되어 있는 상부판(132)을 구비하며 전체적으로 H빔 형상을 갖는다.

상기 이동지지부(141)는 베이스부(131)의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동할 수 있도록 상부판(132)에 지지되어 있으며, 이동수단(151)에 의해 전진 및 후진할 수 있다. 본 실시예에서는 이동지지부(141)가 상부판(132) 상에서 슬라이딩 구동이 이루어지지만 이동지지부(141)의 진퇴가 더욱 용이하도록 상부판(132)과 이동지지부(141)에 별도의 가이드레일이 더 구비될 수도 있다.

상기 이동수단(151)은 구동모터(152)와, 이 구동모터(152)에 의해 회전하는 제1 스프로킷 내지 제4 스프로킷(153~156)과, 제1, 제2 스프로킷(153,154)을 연결하는 제1 체인(157), 제3, 제4 스프로킷(155,156)을 연결하는 제2 체인(158)을 구비한다.

구동모터(152)는 베이스부(131)의 후방에 장착되어 있으며, 구동모터(152)의 구동축에 상기 제1 스프로킷(153)이 일체로 회전할 수 있도록 장착되어 있고, 제2 스프로킷(154)은 중간판의 후방 일측에 마련된 회전축에 회전 가능하게 설치되어 있다. 제1, 제2 스프로킷(153,154)은 상술한 것처럼 제1 체인(157)을 통해 동력 전달이 가능하도록 연결되어 있다.

제3 스프로킷(155)은 제2 스프로킷(154)과 동일 회전축 상에 설치되어 있어서, 제2 스프로킷(154)이 제1 스프로킷(153)을 통해 회전력을 받아 회전하면 함께 회전이 이루어질 수 있게 되어 있으며, 제4 스프로킷(156)은 베이스부(131)의 전방에 제3 스프로킷(155)과 이격된 상태로 설치되고 제2 체인(158)이 제3, 제4 스프로킷(155,156)을 상호 동력 전달이 가능하게 연결하도록 걸려있다.

상기 이동지지부(141)는 양 단부가 상기 상부판(132)의 양 단부를 파지할 수 있는 형태로 형성되어 있으며, 상부판(132)의 길이방향을 따라 슬라이딩 이동이 가능하다. 그리고 이동지지부(141)의 일측은 상기 제2 체인(158)과 연결되어 있어서 제2 체인(158)이 제3, 제4 스프로킷(155,156) 사이에서 주행할 때 제2 체인(158)과 함께 진퇴가 이루어질 수 있게 연결되어 있다. 도시되지는 않았으나, 이격 거리가 긴 제3, 제4 스프로킷(155,156) 사이에 제2 체인(158)의 장력 유지를 위한 아이들 스프로킷이 설치될 수도 있다.

그리고 본 실시예에서는 이동지지부(141)를 베이스부(131)의 전후방향으로 이동시키기 위한 이동수단(151)으로써 체인 연결방식이 적용되었으나, 이와는 달리 유?공압실린더, 스크류타입의 액튜에이터 등에 의해 이동지지부(141)가 슬라이딩 이동할 수 있도록 이동수단(151)이 형성될 수도 있다.

상기 헤드(161)는 이동지지부(141)의 상부에 설치되어 이동지지부(141)와 함께 슬라이딩 구동할 수 있도록 되어 있다. 헤드(161)는 일반적인 천공기에 사용되는 것과 동일하며 천공부(161)에 진동 및 회전력을 인가할 수 있도록 바이브레이터와 모터가 내장되어 있다.

연장로드(162)는 헤드(161)로부터 연장되어 천공부(161)에 동력을 전달하는 것이며, 강관(10)의 내부를 통해 연장될 수 있도록 강관(10)의 내경보다 작은 직경을 갖는다. 또한 연장로드(162)는 내부에 배출수가 공급될 수 있도록 중공(163)이 형성되어 있다.

또한 연장로드(162)가 헤드(161)에 연결되는 단부는 지지축을 통해 연결되어 있으며, 이 지지축의 외주면에 쉬벨기능을 부여하기 위해 상기 로터리 조인트(167)가 설치되어 있다. 상기 로터리 조인트(167)에는 배출수 주입장치와 연결된 주입관(168)이 설치되고, 이 주입관(168)에는 체크밸브(169)가 설치된다. 이는 천공 과정 중 발생하는 슬러지를 배출수를 통해 천공홀의 외측으로 인출시킴으로써 작업성이 원활해지게 하기 위함이다. 로터리 조인트(167)로 유입된 배출수는 연장로드(162)의 내부 중공(163)을 통해 천공이 이루어지는 천공부(161)까지 이동하여 외부로 토출되고, 토출된 배출수가 천공과정에서 발생한 슬러지와 함께 강관(10)의 외주면을 따라 천공홀의 외측으로 빠져나오면서 슬러지를 배출시킨다.

상기 연장로드(162)는 본 실시예와는 달리 도 7에 도시되어 있는 것처럼 스크류형태로 형성되어 굴착과정에서 슬러지들이 연장로드(162)의 회전에 의해 외부로 이송될 수 있도록 형성될 수도 있다.

도면에 도시되어 있는 것처럼 이동지지부(141)와 베이스부(131)에는 강관(10)을 수평 상태로 지지하기 위한 제1, 제2 강관지지대(165,166)가 마련되어 있다. 상기 제1 강관지지대(165)는 강관(10)의 일측 단부를 지지하며 이동수단(151)에 의해 이동지지부(141)가 베이스부(131)의 단부측으로 이동할 때, 강관(10)을 가압하여 강관(10)이 이동지지부(141)와 함께 전진할 수 있게 되어 있다. 그리고 제2 강관지지대(166)는 베이스부(131)의 상면에 고정설치되어 있으며, 강관(10)이 수평상태로 유지될 수 있도록 강관(10)을 지지한다.

상기 천공부(161)는 연장로드(162)의 단부에 설치되어 토양을 굴착하는 것으로서 파일럿비트(171)와, 파일럿비트(171)와 체결되는 링비트(175)와, 강관(10)의 단부에 용접 결합되는 케이싱슈(178)를 포함한다.

상기 파일럿비트(171)는 연장로드(162)의 단부에 연결되어 있으며, 상기 연장로드(162)의 중공(163)과 연통되는 배수공(172)이 전면을 통해 외부로 연통되게 형성되어 있다.

링비트(175)는 파일럿비트(171)에 체결되는 것으로서, 파일럿비트(171)가 삽입될 수 있도록 전후면을 관통하는 체결홀(176)이 형성되어 있다.

상기 파일럿비트(171)에는 외주면에 원주방향을 따라 연장되고 전후방향으로 상호 이격되어 있는 결합홈(173)이 마련되어 있고, 전후방향으로 연장되어 있으며 상기 결합홈(173)과 동일한 깊이로 인입된 삽입홈(174)이 형성되어 있다. 삽입홈(174)은 원주방향을 따라 등 간격으로 이격되게 세 개가 형성되어 있으며, 상기 결합홈(173)은 일측이 인접한 삽입홈(174)과 연통되고 타측은 인접한 다른 삽입홈(174)에 대하여 폐쇄되도록 형성되어 있다.

상기 링비트(175)는 내주면에 내측으로 돌출된 복수개의 결합돌기(177)들이 마련되어 있다. 이 결합돌기(177)들은 결합홈(173)에 체결되는 것인데, 전후방향으로 두 줄이며, 삽입홈(174)과 마찬가지로 원주방향을 따라 등간격으로 세 개가 형성되어 있다.

파일럿비트(171)와 링비트(175)를 상호 체결할 때에는 결합돌기(177)들이 삽입홈(174)에 대응하게 한 뒤 파일럿비트(171)를 체결홀(176)을 관통하도록 밀어넣는다. 그 다음 결합돌기(177)들이 결합홈(173)에 체결될 수 있도록 파일럿비트(171)를 회전시킴으로써 파일럿비트(171)와 링비트(175)를 체결한다. 반대로 파일럿비트(171)와 링비트(175)를 분리할 때에는 결합돌기(177)가 삽입홈(174)에 위치하도록 파일럿비트(171)를 회전시킨 후 파일럿비트(171)를 링비트(175)로부터 견인하여 상호 분리하게 된다.

상기 결합돌기(177)가 결합홈(173)에 체결되도록 회전하는 방향은 굴착과정에서 연장로드(162)가 회전하는 회전방향과 동일하고, 굴착 작업 중에는 파일럿비트(171)가 일방향으로만 회전이 이루어지기 때문에 결합돌기(177)가 결합홈(173)에 삽입된 상태를 지속적으로 유지할 수 있으며, 링비트(175)가 파일럿비트(171)와 일체로 회전 및 진퇴가 이루어지게 된다.

상기 케이싱슈(178)는 강관(10)의 단부에 일부가 삽입된 상태로 용접 결합되는 것이며, 강관(10)의 내부로 삽입된 케이싱슈(178)의 단부는 파일럿비트(171)가 전진할 때 걸리도록 되어 있다. 그리고 케이싱슈(178)의 내주면이 파일럿비트(171)의 외주면과 접촉되어 있어서 파일럿비트(171)가 강관(10)에 간섭되지 않고 회전 구동이 이루어질 수 있다.

이상에서 설명한 수평천공장치에 의한 강관(10)의 삽입과정은 다음과 같다.

강관(10)의 단부에 케이싱슈(178)를 용접하여 장착하고 강관(10)을 파일럿비트(171)와 연장로드(162)가 내장되도록 체결한다. 상기 파일럿비트(171)를 케이싱슈(178)가 설치된 강관(10)의 단부를 통해 외부로 노출되게 한 후, 이 파일럿비트(171)에 링비트(175)를 체결한다.

이후 천공유닛(130)을 천공대상부에 위치시킨 후 헤드(161)에서 제공되는 구동력에 의해 전후방향 진동 및 회전을 통해 천공을 실시하면서 강관(10)을 천공된 구멍으로 삽입한다. 상기 강관(10)은 파일럿비트(171)가 전후방향으로 진동하는 과정에서 파일럿비트(171)가 케이싱슈(178)를 전방으로 타격함에 따라 케이싱슈(178)와 함께 전방으로 견인되는데, 파일럿비트(171)의 타격에 의한 견인력이 충분하지 않은 경우에는 상기 이동지지부(141)가 이동수단(151)에 의해 전진하는 이송력을 통해 강관(10)이 전방으로 이동하면서 삽입된다.

이와 같은 과정을 통해 천공 및 강관(10)의 삽입이 진행되며 천공대상부의 반대편을 통해 천공부(161)와 강관(10)의 단부가 노출되도록 강관(10)의 삽입이 진행된 후에는 링비트(175)를 파일럿비트(171)와 분리하고, 링비트(175)와 연장로드(162)를 강관(10)으로부터 인출한 다음 케이싱슈(178)가 용접된 강관(10)의 단부를 절단하여 제거함으로써 강관(10)의 삽입작업을 마무리한다.

천공부(161)는 도 6에 도시된 것처럼 강관(10)의 단부 외측에 설치되는 보조가이드관(179)을 더 구비할 수도 있다.

상기 파일럿비트(171)와 링비트(175)에 의해 청공이 이루어질 때, 천공되는 홀의 직경이 강관(10)의 직경보다 조금 더 크게 뚫리게 되는데, 이렇게 여유있게 홀을 천공하다보면 강관(10)이 천공홀의 하부측에 지지되면서 전진하게 되므로 수평방향에 대한 강관(10)의 직진도가 나빠지게 될 수 있다. 따라서 천공되는 홀의 직경에 대응하는 외경을 갖는 보조가이드관(179)을 강관(10)의 단부 외측에 장착하여 천공 및 강관(10)의 삽입이 진행되는 동안 삽입되는 강관(10)이 수평상태를 유지하면서 삽입되도록 한다.

상기 구성을 갖는 본 발명에 따른 그라우팅 장치(100)는 붐 유닛(120)에 의해 천공유닛(130)의 작업위치를 자유롭게 설정할 수 있으므로 차량을 고정시킨 상태에서 다양한 높이와 위치에서 천공작업을 실시할 수 있으므로 작업시간이 짧아질 수 있다.

본 발명에 따른 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치(100)를 이용한 그라우팅 공법(이하 '그라우팅 공법'이라 함)은 천공유닛(130)의 연장로드(162)가 내부를 관통하도록 강관(10)을 상기 천공유닛(130)에 장착하는 강관장착단계와, 강관(10)이 장착된 천공유닛(130)을 천공위치로 이동시키기 위해 붐 유닛(120)을 구동하는 천공유닛 이동단계와, 상기 연장로드(162)의 단부에 설치된 천공부(161)를 통해 지중을 천공하는 천공단계와, 천공부(161)에 의해 천공되는 과정에서 발생하는 부산물을 외부로 배출하는 배출단계와, 천공부(161)에서 천공을 위해 타격하는 과정에서 강관(10)을 천공된 구멍으로 삽입하는 삽입단계를 포함한다.

그라우팅 장치(100)의 연장로드(162)에 지중에 삽입될 강관(10)을 장착한 다음 천공유닛(130)을 천공지점으로 위치시키도록 붐 유닛(120)을 조절한다. 제1 붐대(122)를 회동시키고, 제1 붐대(122)로부터 제2 붐대(123)와 제3 붐대(124)가 인출되는 인출길이를 조절하여 천공유닛(130)의 작업지점을 설정하게 된다. 낮은 위치에서 천공을 실시할 때에는 도 9에 도시되어 있는 것처럼 차량을 일측으로 회전시켜 천공유닛(130)이 차량에 간섭되지 않게 하여 천공유닛(130)을 지면과 가까운 위치로 하강시킬 수 있다.

천공단계와 배출단계 및 삽입단계는 거의 동시에 이루어지는 것으로 볼 수 있는데, 상술한 것처럼 천공부(161)의 구동을 통해 지중을 타격하면서 천공작업을 수행하고, 이 과정에서 발생하는 부산물을 외부로 배출시키며, 천공을 위해 천공부(161)와 연장로드(162)가 전진하는 과정에서 강관(10)도 구멍으로 삽입되어 강관(10)의 삽입 설치가 이루어진다.

그라우팅 공법은 상기 강관(10)을 설치하는 강관(10)장착단계 전에 도 6을 통해 앞서 설명한 것처럼 강관(10)의 삽입시 직진도를 높이기 위한 보조가이드관(179)을 강관(10)의 외주면에 설치하는 보조가이드관(179) 장착단계를 더 포함할 수도 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100; 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치
110; 차량
120; 붐 유닛
130; 천공유닛
131; 베이스부 141; 이동지지부
151; 이동수단 161; 헤드
162; 연장로드 171; 천공부

Claims (6)

1. 차량과;
   상기 차량에 설치되는 붐 유닛과;
   상기 붐 유닛에 설치된 천공유닛;을 구비하며,
   상기 붐 유닛은 상기 차량에 일단이 회전 가능하게 설치되어 타단이 상하방향으로 회동할 수 있으며 인출길이를 조절할 수 있도록 된 인출부와, 상기 이출부의 타단에 상기 천공유닛이 설치될 수 있도록 상하방향으로 연장된 회전축을 중심으로 회전 가능하게 설치된 스윙테이블을 포함하며,
   상기 천공유닛은 상기 붐 유닛에 설치되는 베이스부와,
   상기 베이스부를 따라 전후방향으로 슬라이딩 가능하게 설치된 이동지지부와,
   상기 이동지지부에 설치된 헤드부와,
   상기 헤드부에 설치되고 삽입될 강관의 내부를 관통해 연장되며 내주 중공을 갖는 연장로드와,
   상기 연장로드의 단부에 설치되며 상기 헤드에서 전달되는 동력에 의해 지중을 천공하며 상기 연장로드의 중공과 연통되는 배수공이 형성된 천공부와,
   상기 중공으로 배출수를 공급하도록 배출수 주입부와 연결되는 주입관과 연결된 로터리 조인트와,
   상기 이동지지부를 상기 베이스부를 따라 이동시키는 이동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 천공부는 상기 연장로드의 단부에 설치되며 상기 강관을 관통하는 파일럿비트와, 상기 강관의 단부에 결합되고 내주면이 상기 파일럿비트를 회전 및 진퇴 가능하도록 지지하는 케이싱슈와, 상기 강관의 외부에서 상기 파일럿비트에 체결되며 상기 파일럿비트와 일체로 진퇴 및 회전하면서 지중을 천공하는 링비트를 포함하는 것을 특징으로 하는 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 파일럿비트는 천공을 위해 전후방향으로 진퇴되는 과정에서 상기 강관을 전방으로 견인할 수 있도록 상기 강관과 결합된 케이싱슈의 후단부를 전방으로 타격할 수 있게 형성된 것을 특징으로 하는 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치.
4. 제 2항 또는 제 3항 중 선택된 어느 한 항에 있어서,
   상기 강관이 삽입되는 삽입방향의 직진도를 향상시킬 수 있도록 상기 강관의 외측에 장착되고 상기 링비트에 의해 천공되는 홀의 직경에 대응하는 보조가이드관을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치.
5. 천공유닛의 연장로드가 내부를 관통하도록 강관을 상기 천공유닛에 장착하는 강관장착단계와;
   강관이 장착된 천공유닛을 천공위치로 이동시키기 위해 붐 유닛을 구동하는 천공유닛 이동단계와;
   상기 연장로드의 단부에 설치된 천공부를 통해 지중을 천공하는 천공단계와;
   상기 천공부에 의해 천공되는 과정에서 발생하는 부산물을 외부로 배출하는 배출단계와;
   상기 천공부에서 천공을 위해 타격하는 과정에서 강관을 천공된 구멍으로 삽입하는 삽입단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치를 이용한 그라우팅 공법.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 천공단계를 실시하기 전에 상기 강관의 삽입시 직진도를 높이기 위한 보조가이드관을 강관의 외주면에 설치하는 보조가이드관 장착단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탑 햄머를 이용한 12m 단본 강관 삽입용 직천공 강관 다단 그라우팅 장치를 이용한 그라우팅 공법.
   

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