KR102746455B1

KR102746455B1 - 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치

Info

Publication number: KR102746455B1
Application number: KR1020190028839A
Authority: KR
Inventors: 차경회
Original assignee: 차경회
Priority date: 2019-03-13
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2024-12-23
Anticipated expiration: 2039-03-13
Also published as: KR20200109588A

Abstract

본 발명은 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대상 지반을 천공한 후 인발 시공시 윙비트 노즐체를 이용하여 그 내부의 지중토양을 더욱 넓게 절삭 및 이완함과 동시에 고화재를 주입하여 적정 강도와 밀도 및 직경을 가진 고결체를 조성하면서 지반을 강화하도록 이루어진 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치에 관한 것이다.
이를 위해 제1관부와 제2관부 및 에어관부를 가지는 굴착로드와, 굴착로드를 따라 하강하는 가이드블록체와, 가이드블록체에 의해 회동되어 펼쳐져 측방으로 고화재 및 압축공기를 분사하는 윙비트 노즐체를 포함하여 이루어진다.

Description

윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치{Excavation and soil strengthening device with wing bit nozzle body}

본 발명은 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대상 지반을 천공한 후 인발 시공시 윙비트 노즐체를 이용하여 그 내부의 지중토양을 더욱 넓게 절삭 및 이완함과 동시에 고화재를 주입하여 적정 강도와 밀도 및 직경을 가진 고결체를 조성하면서 지반을 강화하도록 이루어진 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 모든 건물은 기초 지반이 그 건물을 지지하기 위한 충분한 지지력을 가져야 하며, 그렇지 않으면 기초 지반의 최상부 또는 심층부에서 침하가 발생되어 상부에 세워진 건물의 안정성을 저해시키게 된다.

그러므로 건물을 세우기 전에는 반드시 지질학적 조사 및 토질조사와 같은 적합한 제반조사를 통해서 지반의 지지력이 건물에 의해 지반에 작용하는 중량 또는 하중을 충분히 견딜 수 있는지를 조사할 필요가 있으며, 매립지, 압밀되지 않은 지반, 유기질층을 분해시키는 지반, 토탄지, 습지, 수분함량에 상당한 변화가 있는 지반, 공극이 많이 있거나 뷸균일한 지반 등의 경우에는 기초 지반의 지지력이 충분하지 않으므로 기초 지반에 더 큰 지지력이 요구된다.

이에, 상기와 같은 점들을 고려하여 기초 지반에 대한 지지력을 확보하기 위한 방법으로 지반개량이나 차수벽을 설치하는 방법은 다양한데 그 중에 지반 속에 약액ㆍ시멘트 밀크 등의 주입재(고화재)를 주입, 굳힘으로써 지반의 강도를 증가시키는 방법이나 고압으로 분사하여 지반의 토사와 혼합하여 고결체를 형성하는 방법이 널리 공지되어 있다.

대표적으로 초고압분사 충전공법(SIG 공법), 고압충전공법(SRC 공법), 초고압분사 교반공법(RJP 공법), 고압분사 교반공법(JSP 공법) 등이 널리 사용되고 있다.

여기서, SIG 공법은 초고압(P=400∼600㎏/㎠)의 제트류를 분사하면서 회전시켜 연약토를 배출시키고, 배출된 공간에 직경(Φ=1200∼2000㎜) 정도의 대구경 원주형 고결체를 조성하는 공법으로, 주로 토사층, 사력층, 자갈층, 연암층 및 N<10인 점성토층에 사용된다.

상기한 바와 같은 SIG 공법은 기존의 제트 그라우팅의 단점인 고압분사주입으로 인한 주변지반 융기 문제와 분출수로 인한 원지반 연약화 문제를 해결할 수 있고, 다중관 로드의 회전 인발 속도를 조절할 수 있어 단면의 크기조절이 용이하며, 고압수로 석회암 공동이나 파쇄대의 연약한 토사분을 배출시키면서, 배출된 공간에 시멘트 밀크를 주입하여 원지반과 전혀 다른 성질의 지반 강도 및 내구성이 우수한 보강지반을 형성할 수 있으며, 특히 치환공법이므로 보강 후 강도 증가가 현저한 장점이 있다.

또한, SRC 공법은 천공시 압축공기를 동반한 초고압수(0∼800㎏/㎠)를 이용하여 지반을 절삭, 이완시키며, 이때 배출되는 절삭 이토를 고화재와 섞어 주입재로 재사용하는 공법이다.

상기한 바와 같은 SRC 공법은 절삭, 충전(치환)시 배출되는 이토는 절삭수와 충전재의 혼합재로 사용하기 때문에 슬라임이 대폭 삭감되는 특징이 있으며, 슬라임을 이수와 이토로 분류하여 재사용하므로 폐기물 처리가 거의 없는 친환경적인 공법이며, 충전재의 배합비를 조정하여 개량목적에 적합한 강도조정이 가능하며, 시공시 지반이나 주변 구조물에 영향을 주지 않는 장점이 있다.

그리고 RJP 공법은 초고압(P=400∼600㎏/㎠)의 제트류를 분사하면서 회전시켜 지중에 원지반의 연약토와 교반시켜 직경(Φ=1200∼2000㎜) 정도의 대구경 원주형 고결체를 조성하는 공법으로, 주로 토사층, 사력층, N<10인 점성토층에 사용된다.

상기한 바와 같은 RJP 공법은 무진동, 무소음으로 도심지에서 시공이 가능하고 보조작업이 필요 없으며, 다중관 로드의 회전 인발 속도를 조절할 수 있어 단면의 크기조절이 용이하며, 고압수로 석회암 공동이나 파쇄대의 연약한 토사분과 시멘트 밀크를 교반시켜 주변지반과 일체화시키므로 지반 강도 및 내구성이 우수한 보강지반을 형성할 수 있는 장점이 있다.

한편, JSP 공법은 고압(P=200㎏/㎠)의 제트류를 분사하면서 회전시켜 지중에 직경(Φ=800∼1000㎜) 정도의 원주형 고결체를 조성하는 공법으로, 주로 토사층, 사력층, N<10인 점성토층에 사용된다.

상기한 바와 같은 JSP 공법은 수직, 경사 어떤 방법으로도 시공이 가능하고, 특히 협소한 장소(건물의 지하실, 교량 하부 등)에서 작업이 가능하므로 기존 구조물의 보강공법으로 적합하며 원주고결체의 배치, 배열의 조합에 의하여 여러 가지로 개량되며, 지중에 인공적으로 만든 공극에 그라우트재를 충전하는 것이기 때문에 보통의 약액주입공법 처럼 인근 구조물이나 지하매설물에 영향을 미치는 일이 거의 없는 장점이 있다.

도 1과 도 2를 참조하면, 상술의 공법에 적용되는 굴착 및 지반강화 장치(1)를 이용해 고화재, 시멘트 밀크, 몰탈, 충전재 등(이하, '고화재'로 통칭하여 설명하기로 한다)을 천공된 공삭공에 주입하여 고결체를 형성하는 것이 공지된 바 있다.

도 1은 일반적인 굴착 및 지반강화 장치(1)로 고결체(2)를 시공하는 실시 예를 나타내는 예시도이고, 도 2는 도 1의 공법에 적용되는 굴착 및 지반강화 장치(1)의 일 실시예를 보여주는 도면이다.

도 1과 도 2를 참조하면, 지반을 강화하기 위해 최초 제1관부(11)를 통해 고압의 물(S)을 하단 토출구(21)를 통해 분사하면서 굴착비트(20)를 이용해 공삭공을 천공한다.

그리고, 지반에 원하는 깊이의 공삭공을 천공하면 고화재(시멘트 등)를 주입하면서 굴착로드(10)를 인발시공하는데, 이때 제1관부(11)는 천공할 때의 고압의 물(S) 보다 높은 압력의 고화재(S1)를 내부로 주입하여 굴착비트(20)의 토출구(21)와 연결된 체크밸브(30)를 차단하여 하부로 고화재(S1)가 분사됨을 방지한다.

그리고, 주입된 고압의 고화재는 굴착로드(10)의 측방을 따라 간격을 가지며 다수개 형성된 제팅노즐체(13)를 통해 외부 분사된다.

이때, 제팅노즐체(13)는 에어관부(12)와도 연결되고 고압의 공기(S2)가 고화재(S1)를 감싸 진공의 상태로 만들어 그 효율을 높이게 된다.

한편, 고화재(S1)를 분사함에 따라 공삭공을 중심으로 지반이 절삭 및 이완되면서 고결체(2)가 형성되고 굴착로드(10)의 인발 시공이 완료되면 적정 강도와 밀도 및 직경을 가진 고결체(2)를 조성하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 굴착 및 지반강화 장치(1)를 이용한 시공은 굴착로드(10)의 측방으로 고화재(S1)를 분사하는 제팅노즐체(13)에 의해서만 이루어지기 때문에 원하는 직경과 너비를 가지는 고결체(2) 형성이 어려운 문제점이 있었다.

즉, 원하는 고결체(2)를 형성하기 위해서는 다수번의 공정을 반복하여 수행하여야 하는 문제점이 발생한다.

이에 따라 가능한 적은 횟수의 작업만으로도 원하는 크기의 밀도 및 직경을 가지는 고결체(2)를 형성할 수 있는 굴착 및 지반강화 장치가 절실히 요구되고 있는 실정이다.

한국 공개특허공보 제10-2011-0038350호(2011.04.14. 공개) 한국 등록특허공보 제10-1264807호(2013.05.09. 등록)

본 발명은 전술한 문제점들을 해결하고자 안출된 것으로서, 대상 지반을 천공한 후 인발 시공시 윙비트 노즐체를 이용하여 그 내부를 더욱 넓게 지중토양을 절삭 및 이완함과 동시에 고화재를 주입하여 적정 강도와 밀도 및 직경을 가진 고결체를 조성하여 지반을 강화할 수 있도록 이루어진 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치는, 지반을 천공하고 고화재를 분사하여 고결체를 형성한다.

이를 위해, 굴착로드와 가이드 블록체와 윙비트 노즐체를 구비한다.

굴착로드는, 내부에 고압의 물과 고화재를 순차적으로 주입하는 제1관부와, 내부에 고압의 고화재를 주입하는 제2관부와, 내부에 고압의 압축공기를 주입하는 에어관부를 수용한다.

그리고, 굴착로드는, 하단에 회전하면서 지반을 천공하고 제1관부를 통해 주입되는 고압의 물을 분사하는 토출구를 가지는 굴착비트와, 측방에 제1관부를 통해 주입되는 고화재를 분사하는 제팅노즐체와, 에어관부와 연통된 에어 연통부를 구비한다.

한편, 가이드 블록체는, 제2관부와 연결된 제2관 연통부를 일측에 구비하고 제2관부를 통해 주입된 고압의 고화재의 압력에 의해 하강하도록 굴착로드에 구비된다.

그리고, 윙비트 노즐체는, 굴착로드 일측에 힌지축에 의해 회동가능하게 고정되되, 가이드블록체가 하강하면서 힌지축을 회전시킴으로 인해 측방으로 회동되어 펼쳐지는 길이를 가지는 관체 형상의 본체와, 본체가 회동되면서 제2관 연통부와 연결되는 제2관 연결부와, 본체가 회동하면서 에어 연통부와 연결되는 에어 연결부를 구비하여 고압의 고화재 및 고압공기를 분사하는 윙비트 노즐체를 포함하여 이루어진다.

한편, 윙비트 노즐체의 본체는, 내부에 제2관 연결부와 연통된 토출관로 및 토출관로의 단부에 구비된 토출구와, 내부에 에어 연통부와 연통되고 토출관로를 감싸는 형태의 에어관로 및 에어관로의 단부에 구비된 에어분사구를 포함하여 구성한다.

그리고, 가이드블록체는 일측에 랙기어이를 구비하고, 윙비트노즐체의 힌지축은 랙기어이와 맞물리는 회전 기어이를 구비한다.

한편, 제2관 연통부와 에어연통부는 일측에 체크밸브를 구비하고, 제2관 연결부와 에어연결부는 돌출 관부 형상으로 윙비트 노즐체의 회동 작동시 각각 제2관 연통부와 에어연통부의 체크밸브를 밀어 연통되게 연결되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 본 발명에 따른 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치는, 본 발명은 전술한 문제점들을 해결하고자 안출된 것으로서, 대상 지반을 천공한 후 인발 시공시 윙비트 노즐체를 이용하여 그 내부를 더욱 넓게 지중토양을 절삭 및 이완함과 동시에 고화재를 주입하여 적정 강도와 밀도 및 직경을 가진 고결체를 조성하여 지반을 강화하는 효과를 가진다.

도 1은 종래 기술에 따른 굴착 및 지반강화 장치를 이용한 시공을 보여주는 개략적인 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 굴착 및 지반강화 장치의 일 실시예를 보여주는 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치를 보여주는 개략적인 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치의 윙비트 노즐체가 펼쳐진 작동상태를 보여주는 개략적인 도면이다.
도 5(a)(b)는 본 발명에 따른 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치를 이용한 시공을 보여주는 개략적인 도면이다.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.

그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 하부 또는 하측은 굴착비트가 구비된 부분 또는 그 방향을 가리키는 것으로 하고, 상부 또는 상측은 이와 반대되는 부분 또는 그 방향을 가리키는 것으로 하여 설명하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치(100)는, 대상 지반을 천공한 후 고결체를 형성하기 위한 인발 시공시 천공된 공삭공의 내부 지중 토양을 더욱 넓게 절삭 및 이완함과 동시에 고화재(S1)를 주입하여 적정 강도와 밀도 및 직경을 가진 고결체(2)를 형성할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

이를 위해, 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치(100)는, 굴착로드(100a)의 측방으로 힌지회동되어 펼쳐지는 윙비트 노즐체(140)를 구비하고, 윙비트 노즐체(140)를 이용하여 종래의 제팅노즐체(13)보다 공삭공의 지중토양을 보다 넓은 구간(도5, b)을 절삭하고 고화재를 주입할 수 있게 한다.

도 3과 도 4를 참조하여, 지반을 천공하고 고화재(S1)를 분사하여 고결체(2)를 형성하는 본 발명에 따른 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치(100)를 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다.

먼저, 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치(100)는, 크게 굴착로드(100a)와, 가이드블록체(130) 및 윙비트 노즐체(140)를 포함하여 구성한다.

굴착로드(100a)는 종래 장치와 동일 기능을 구현하는 것으로 하단에 지반 천공을 위한 굴착비트(20)를 구비한다.

한편, 바람직하게 굴착비트(20)는 지반 천공시 외측으로 돌출되어 공삭공의 천공되는 외경 지름을 크게 하는 날개비트(22)를 더 포함하여 구성한다.

이와 같은 날개비트(22)는 윙비트 노즐체(140)를 포함하는 직경의 천공 작업을 수행해 윙비트 노즐체(140)의 안정적인 작동을 가능하게 한다.

이러한 날개비트(22)를 포함하는 굴착비트(20)의 작동 구조는 통상의 굴착 장치에 적용되는 공지의 구조로 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하기로 한다.

한편, 구체적으로 굴착로드(100a)는 관체 형상으로 내부에 고압의 물(S)과 고화재(S1)를 순차적으로 주입하는 제1관부(11)와, 내부에 고압의 고화재(S1)를 주입하는 제2관부(110)와, 내부에 고압의 압축공기(S2)를 주입하는 에어관부(120)를 수용한다.

이때, 제1관부(11)와 제2관부(110) 및 에어관부(120)는 별도의 관으로 외부 펌프 및 콤프레셔 등과 연결되도록 구성할 수 있으며, 도시된 바와 같이 중앙의 제1관부(11)를 가지고 제1관부(11)를 감싸며 간격을 가지도록 제2관부(110)를 구성하고 제2관부(110)를 감싸며 간격을 가지도록 에어관부(120)를 구성할 수도 있다.

한편, 굴착로드(100a)는 하단에 회전하면서 지반을 천공하고 제1관부(11)를 통해 주입되는 고압의 물(S)을 분사하는 토출구(21)를 가지는 굴착비트(20)를 구비하고, 측방에 제1관부(11)를 통해 주입되는 고압의 고화재(S1)와 에어관부(120)를 통해 주입되는 고압의 압축공기(S2)를 분사하는 제팅노즐체(13)를 가진다.

제1관부(11)를 통해 주입되는 고압의 물과 고화재는 필요에 따라 순차적으로 주입되며 이는 공지의 기능으로 생략하기로 한다.

한편, 이러한 물과 고화재 또는 압축공기를 이송시키는 관부의 구성은 필요에 따라 선택적인 구성을 가질 수 있으며, 제팅노즐체(13)의 구성 및 작동은 공지된 종래의 기능 및 구성으로 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하기로 한다.

그리고, 굴착로드(100a)의 일측에는 에어관부(120)와 연통된 에어 연통부(132)를 포함한다.

에어 연통부(132)는 후술될 윙비트 노즐체(140)의 에어 연결부(144)가 회동에 따라 결합되어 연통되는 구성으로 에어관부(120)에서 분기된 관로 일 수 있으며 내부에는 선택적인 연통이 이루어지도록 체크밸브를 포함하는 것이 바람직하다.

이어서, 가이드블록체(130)는 윙비트 노즐체(140)를 회동시켜 측방으로 펼쳐질 수 있도록 함과 동시에 제2관부(110) 및 에어관부(120)와 윙비트 노즐체(140)가 윙비트 노즐체(140)의 회동됨에 따라 선택적으로 연통될 수 있게 한다.

이를 위해 가이드블록체(130)는 내부 공간을 가지는 블록 형상으로 제2관부(110)와 연결된 제2관 연통부(131)를 일측에 구비한다.

그리고, 가이드블록체(130)의 적어도 일부는 제2관부(110)의 관로상에 위치되고 이에 따라 제2관부(110)를 통해 고압의 고화재(S1)가 주입되면 이의 압력에 의해 굴착로드(100a)를 따라 하강하도록 굴착로드(100a)에 구비된다.

한편, 바람직하게 가이드블록체(130)는 도시되진 않았지만 굴착로드(100a)의 일측에 상방에서 하방으로 형성된 가이드(미도시)를 따라 이동하도록 구성한다.

또한, 다른 실시예로 필요에 따라 가이드블록체(130)는 굴착로드(100a)를 감싸는 환형의 블록체로 굴착로드(100a) 자체를 가이드 삼아 이동하도록 구성할 수 있다.

이러한 가이드블록체(130)는 제2관부(110)에서 주입되는 고화재(S1)의 압력을 이용해 선택적으로 굴착로드(100a)를 따라 하방으로 하강할 수 있는 구조라면 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 구조가 적용될 수 있음은 물론이다.

일 예로, 가이드블록체(130)는 굴착로드(100a)에 돌출된 스토퍼(미도시)에 의해 고정된 상태로 굴착비트(20)에 의한 천공작업시에는 제2관부(110)로 고화재가 주입되지 않기 때문에 위치를 유지하고 있다가, 굴착이 완료된 후 제2관부(110)로 고압의 고화재가 주입되면 주입된 고화재가 제2관부(110) 내부로 연장된 스토퍼를 눌러 스토퍼를 해제시킴으로 가이드블록체(130)가 그 중량 또는 굴착로드(100a)가 인발되면서 상부로 상승할 때 발생되는 토양 등 외압에 의해 하강하는 구조를 가질 수 있다.

그리고, 바람직하게 하강이 완료된 가이드 블록체(130)는 굴착로드(100a) 일측에 구비된 스토퍼에 걸려 위치가 고정되도록 구성한다.

한편, 본 발명에 적용되는 윙비트 노즐체(140)는 굴착로드(100a) 일측에 힌지축(142)에 의해 회동가능하게 고정된다.

그리고, 윙비트 노즐체(140)는 가이드블록체(130)가 하강하면서 힌지축(142)을 회전시킴으로 인해 측방으로 회동되어 펼쳐진다.

이를 위해 윙비트 노즐체(140)는 길이를 가지는 관체 형상의 본체(141)와, 본체(141)가 회동되면서 제2관 연통부(131)와 연결되는 제2관 연결부(143)를 가지며, 본체(141)가 회동하면서 에어 연통부(132)와 연결되는 에어 연결부(144)를 포함하여 구성한다.

이에 따라 회동이 완료된 윙비트 노즐체(140)는 제2관부(110)를 통해 주입된 고압의 고화재(S1)가 제2관 연통부(131)와 제2관 연결부(143)를 거쳐 외부로 분사되고, 에어관부(120)를 통해 주입된 고압의 압축공기(S2)가 에어 연통부(132)와 에어 연결부(144)를 거쳐 외부로 분사되는 구조를 가진다.

이를 위해, 윙비트 노즐체(140)의 본체(141)는, 내부에 제2관 연결부(143)와 연통된 토출관로(145)를 가지며, 토출관로(145)의 단부에 구비된 토출구(145a)를 가진다.

또한, 윙비트 노즐체(140)의 본체(141)는, 내부에 에어 연통부(132)와 연통되고 토출관로(145)를 감싸는 형태의 에어관로(146)를 가지며, 에어관로(146)의 단부에 구비된 에어분사구(146a)를 포함하여 구성한다.

한편, 윙비트 노즐체(140)가 힌지축(142)에 의해 회동할 수 있도록, 바람직하게 일 실시예로 가이드블록체(130)는 일측에 상방에서 하방으로 랙기어이(131)를 구비하고, 윙비트 노즐체(140)의 힌지축(142)은 랙기어이(131)와 맞물리는 회전 기어이(142a)를 포함하는 구조를 가진다.

이와 같은 구조에 따라 가이드블록체(130)가 하강할 때 윙비트 노즐체(140)는 기어이 맞물림에 의해 회동되면서 에어분사구(146a) 및 토출구(145a)가 굴착로드(100a)의 측방을 향하도록 펼쳐진다.

한편, 도시되진 않았지만 회동이 완료된 윙비트 노즐체(140)는 굴착로드(100a) 일측에 돌출형성된 스토퍼(미도시)에 단부가 걸려 더 이상의 회동이 방지도록 구성됨이 바람직하다.

한편, 바람직하게, 제2관 연통부(131)와 에어 연통부(132)는 내부 또는 외부 일측에 체크밸브를 포함하여 구성하고, 제2관 연결부(143)와 에어 연결부(144)는 돌출 관부 형상으로 윙비트 노즐체(140)의 회동 작동시 각각 제2관 연통부(131)와 에어 연통부(132)의 체크밸브를 밀어 연통되게 연결되는 구조를 가진다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치(100)를 이용한 시공을 도 1과 도 5를 함께 참조하여 설명하면 하기와 같다.

먼저, 도 1의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치(100) 또한 종래의 장치와 동일하게 먼저, 지반을 강화하기 위해 최초 제1관부(11)를 통해 고압의 물(S)을 하단 토출구(21)를 통해 분사하여 지반을 절삭 및 이완시키며 굴착비트(20)를 이용해 공삭공을 천공한다.

그리고, 원하는 깊이로 지반을 천공하면 제1관부(11)로 고화재(S1)를 주입하고 주입된 고화재(S1)는 고압의 물(S) 보다 높은 압력을 가지며 체크밸브(30)를 차단시키면서 제팅노즐체(13)를 통해 외부 분사되면서 굴착로드(100a) 측방의 지반을 절삭 및 이완시키며 고결체(2)를 형성하게 된다.

이러한 제팅노즐체(13)에 의한 굴착로드(100a) 측방의 지반 절삭에 따라 윙비트 노즐체(140)가 회동되어 펼쳐질 수 있는 공간(도5, a)이 형성된다.

그리고, 제2관부(110)를 통해 고압의 고화재(S1)를 주입하고 에어관부(120)를 통해 고압의 압축공기를 주입한다.

에어관부(120)는 천공시와 최초 인발시에도 고압의 압축공기(S2)를 주입하도록 구성할 수 있다.

이어서, 제2관부(110)를 통해 주입된 고화재(S1)의 압력에 의해 가이드 블록체(130)는 하강하게 되고, 가이드 블록체(130)의 랙기어이(131)와 기어이(142a)로 맞물린 힌지축(142)이 회전하면서 윙비트 노즐체(140)의 본체(141)는 회동되어 굴착로드(100a)의 측방으로 펼쳐지게 된다.

이어서, 윙비트 노즐체(140)가 회동되면서 제2관 연결부(143)와 가이드 블록체(130)의 제3관 연통부(131)가 연결되어 연통되고, 에어 연결부(144)는 에어 연통부(132)에 연결되어 연통된다.

이에 따라, 윙비트 노즐체(140)의 토출구(145a)를 통해 외부로 고화재(S1)가 분사되고 에어분사구(146a)를 통해 고압의 압축공기(S2)가 외부로 분사된다.

고압의 압축공기(S2)는 토출구(145a) 주변을 진공상태로 만들고 토출구(145a)를 통해 분사되는 고화재(S1)는 더욱 강하게 공삭공 측방의 지반을 절삭하면서 이완시키면서 고결체(2)를 형성하게 된다.

이와 같은 구성과 작동에 따라 도 5의 (a)를 참조하면, 본 발명에 따른 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치(100)는 종래의 제팅노즐체(13) 만을 이용한 고결체(2)가 형성하는 구간(a) 보다 확장된 구간(b)을 절삭 및 이완시킴으로 더욱 더 큰 구간(c)에 고결체(2)를 형성하게 된다.

한편, 필요에 따라 도 5의 (b)에서와 같이, 본 발명에 따른 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치(100)는 오거드릴 로드를 적용한 장치일 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

100 : 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치
100a : 굴착로드 11 : 제1관부
110 : 제2관부 120 : 에어관부
130 : 가이드 블록체 131 : 랙 기어이
132 : 에어 연통부 140 : 윙비트 노즐체
141 : 본체 142 : 힌지축
142a : 회전 기어이 143 : 제2관 연결부
144 : 에어 연결부

Claims

지반을 천공하고 고화재(S1)를 분사하여 고결체(2)를 형성하는 굴착 및 지반강화 장치에 있어서,
내부에 고압의 물(S)과 고화재(S1)를 순차적으로 주입하는 제1관부(11)와, 내부에 고압의 고화재(S1)를 주입하는 제2관부(110)와, 내부에 고압의 압축공기(S2)를 주입하는 에어관부(120)를 수용하며, 하단에 회전하면서 지반을 천공하고 상기 제1관부(11)를 통해 주입되는 고압의 물(S)을 분사하는 토출구(21)를 가지는 굴착비트(20)와, 측방에 상기 제1관부(11)를 통해 주입되는 고화재(S1)와 상기 에어관부(120)를 통해 주입되는 압축공기(S2)를 분사하는 제팅노즐체(13)와, 상기 에어관부(120)와 연통된 에어 연통부(132)를 구비한 굴착로드(100a) 및;
상기 제2 관부(110)와 연결된 제2관 연통부(131)를 일측에 구비하고 상기 제2 관부(110)를 통해 주입된 고압의 고화재(S1)의 압력에 의해 하강하도록 상기 굴착로드(100a)에 구비된 가이드블록체(130)와;
상기 굴착로드(100a) 일측에 힌지축(142)에 의해 회동가능하게 고정되되, 상기 가이드블록체(130)가 하강하면서 상기 힌지축(142)을 회전시킴으로 인해 측방으로 회동되어 펼쳐지는 길이를 가지는 관체 형상의 본체(141)와, 상기 본체(141)가 회동되면서 상기 제2관 연통부(131)와 연결되는 제2관 연결부(143)와, 상기 본체(141)가 회동하면서 상기 에어 연통부(132)와 연결되는 에어 연결부(144)를 구비하여 고압의 고화재(S1) 및 고압공기(S2)를 분사하는 윙비트 노즐체(140)를; 포함하여 이루어지고,
상기 윙비트 노즐체(140)의 본체(141)는,
내부에 상기 제2관 연결부(143)와 연통된 토출관로(145) 및 상기 토출관로(145)의 단부에 구비된 토출구(145a)와,
내부에 상기 에어 연통부(132)와 연통되고 상기 토출관로(145)를 감싸는 형태의 에어관로(146) 및 상기 에어관로(146)의 단부에 구비된 에어분사구(146a)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 가이드블록체(130)는 일측에 랙기어이(131)를 구비하고,
상기 윙비트노즐체(140)의 힌지축(142)은 상기 랙기어이(131)와 맞물리는 회전 기어이(142a)를 구비한 것을 특징으로 하는 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치.
제 1항에 있어서,
상기 제2관 연통부(131)와 에어연통부(132)는 일측에 체크밸브를 구비하고,
상기 제2관 연결부(143)와 에어연결부(144)는 돌출 관부 형상으로 상기 윙비트 노즐체(140)의 회동 작동시 각각 제2관 연통부(131)와 에어연통부(132)의 체크밸브를 밀어 연통되게 연결되는 것을 특징으로 하는 윙비트 노즐체를 구비한 굴착 및 지반강화 장치.