천공작업의 가이드장치{GUIDE APPARATUS FOR BORING}
본 발명은 토목 기술분야에 관한 것으로서, 상세하게는, 천공작업의 가이드구조에 관한 것이다.
시추, 즉 천공이란 지반 속에 긴 구멍을 뚫는 기술을 말하며, 보링이라고도 한다. 이는 파일의 매설에 의한 기초구조물의 시공을 위하여 사용되는 것이 일반적이며, 그 외에도 지하의 지질구조와 암종(岩種)의 분포상황 또는 광산에서의 광상탐사 등 지각 내부상태의 정밀조사를 위하여 실시되며, 석유나 천연가스의 채취, 지열이나 온천의 개발 및 통기?배수?양수?발파 등에 이용되는 구멍을 뚫는 데도 널리 쓰이고 있다. 구멍의 지름?깊이도 다양하며, 여러 가지 시추기계가 사용되고 있는데 천공방식에 따라 충격식과 회전식(로터리식)으로 나뉜다. 충격식 시추는 와이어로프의 끝에 매단 비트를 일정한 높이에서 자유낙하시켜 구멍바닥을 반복해서 타격함으로써 지반을 파쇄하고 구멍을 수직 하방으로 뚫어가는 방법으로, 수백m 이내의 비교적 얕은 시추에 사용한다. 1803년 무렵 미국의 IM 싱어가 발명한 증기천드릴이 이 종류의 최초의 기계이다. 회전식 시추는 현재 가장 널리 사용되는 방법으로, 어떤 방향으로나 천공이 가능하다. 굴관(掘管)이라고 하는 강관(鋼管)을 구멍의 깊이에 따라 적절하게 늘이고 그 끝에 고정시킨 비트를 구멍바닥에 밀어누르면서 회전시켜 지반을 깎아냄으로써 천공하는 방법이며, 가장 깊은 시추는 미국의 유전으로 8000m에 달한다. 1910년 무렵 영국 기계기사 R. 트레비식이 이러한 종류의 증기천공기를 처음으로 만들었다. 회전식 시추에 사용하는 비트는 천공하는 지반의 굳기에 따라 메탈비트?록비트?다이아몬드비트를 선택하여 사용한다. 메탈비트는 날끝이 초경합금이며, 록비트는 경암(硬岩)에 사용되는데, 많은 돌기가 있는 몇 개의 원뿔형 롤러로 되어 있고, 구멍바닥면 위에서 회전할 때 돌기에 의한 쐐기작용에 의해 암석을 파쇄하도록 되어 있다. 다이아몬드 비트는 경암 및 초경암에 사용하는 것으로, 초경암에 사용하는 것인데, 다이아몬드 알을 날끝 부분에 박아 넣은 것과 세립(細粒) 다이아몬드와 금속분말의 혼합물을 진공 소결한 것을 날끝 부분으로 한 것이 있다. 둘 다 다이아몬드 알에 의한 암석의 마멸효과를 이용해서 파쇄하는 것으로, 다이아몬드비트를 사용하는 시추를 다이아몬드 시추라고 한다. 지질조사를 위해 실시하는 회전식 시추에서는 둥근 고리모양으로 파쇄하여 중앙부에 둥근 막대모양의 암심(岩心;코어)을 남기는 코어비트를 사용하는 경우가 많다. 코어는 암반의 시료(試料)로서, 암반의 조성이나 성질 등의 정밀조사에 이용된다. 이것을 코어 보링이라고 한다. 고어비트와 굴관 사이에 코어튜브라고 하는 용기가 접속되어 코어의 안전을 유지한다. 회전식 시추에서는 흙탕물을 굴관을 통해서 구멍에 주입시킨 다음, 비트 끝에서 분출시켜 날끝의 냉각, 파낸 찌꺼기의 배출 및 구멍벽의 보호 등을 위해서 순환시킨다. 붕괴성 지층 또는 용수(湧水)?일수(逸水) 지층의 시추에서는 케이싱 파이프라고 하는 박육강관(薄肉鋼管)을 넣어서 구멍을 보호한다. 흙탕물 속에 작은 알갱이의 칠드강구(쇼트볼)를 섞어서 사용하여 쇼트볼과의 상호마멸작용으로 경암의 파쇄를 돕는 쇼트볼 시추라는 방법도 있다. 최근 회전식의 대공경시추(大孔徑試錐)를 응용한 터널굴진기와 입갱굴착기가 개발되기도 하였다. 특히 터널공사를 위하여 주변지반 강화하거나, 아파트 등의 건물을 시공하기 위하여 지반을 강화하거나, 지하철 등의 구조물을 축조하기 위하여 그 주변의 지반을 강화하거나, 흙막이 벽 및 차수벽을 형성하기 위해서도 지반을 천공할 필요가 있다. 그런데 시추나 천공의 대상이 되는 지반은 크게 토사 및 암반으로 나뉘는데, 토사층의 경우에는 천공이 용이하나, 암반층의 경우에는 천공이 용이하지 않다. 그리고 지반은 통상 토사층 및 암반층이 섞여 있게 되는데 천공 시에 암반층에 의하여 천공 경로가 휘어질 수 있는 문제점이 있다. 즉, 암반층을 포함하는 지반을 천공하는 경우에, 토사층의 경우 천공 경로의 왜곡이 발생하지 아니하나, 비트가 암반층을 만나는 경우, 암반층의 강도에 의하여 그 천공경로가 설계조건에 어긋나게 형성될 수 있는 문제점이 있다. 특히 지하수 등의 물의 흐름을 차단하기 위한 경우 이웃하는 말뚝과의 사이가 벌어지게 되어 이를 별도로 메우기 위한 작업이 필요하게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 천공작업 중 암반층을 만나게 되더라도 천공 경로가 휘어지지 않도록 하여, 천공 홀이나 기초 구조물이 설계목적에 부합될 수 있도록 하는 천공작업의 가이드장치를 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 길이방향을 따라 간격을 두고 다수의 가이드부재 장착부(110)가 형성된 한 쌍의 측벽부재(100); 상기 가이드부재 장착부(110)에 장착되는 복수의 가이드부재(200); 상기 한 쌍의 측벽부재(100)를 지지하는 지지부재(300);를 포함하고, 천공작업을 위한 케이싱(10)이 상기 한 쌍의 측벽부재(100) 및 복수의 가이드부재(200) 사이 영역에 삽입되어 가이드되도록 형성된 것을 특징으로 하는 천공작업의 가이드장치를 제시한다. 상기 가이드부재 장착부(110)는 상기 가이드부재(200)가 상부로부터 끼움결합하도록, 상측에 트임부가 형성된 장착홈(111)을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 가이드부재 장착부(110)는 상기 가이드부재(200)가 삽입결합하도록 형성된 결합공(112)을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 가이드부재(200)는 봉형 구조인 것이 바람직하다. 상기 측벽부재(100)의 외측에 형성된 보강지지부(120)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 측벽부재(100) 및 보강지지부(120)는 H 빔(100a)에 의해 형성되고, 상기 측벽부재(100)는 상기 H 빔(100a)의 플랜지에 의해 형성된 것이 바람직하다. 상기 지지부재(300)는 한 쌍의 상기 H 빔(100a)의 전후방에 설치된 것이 바람직하다. 상기 지지부재(300)는 H 빔 구조인 것이 바람직하다.
본 발명은 천공작업 중 암반층을 만나게 되더라도 천공 경로가 휘어지지 않도록 하여, 천공 홀이나 기초 구조물이 설계목적에 부합될 수 있도록 하는 천공작업의 가이드장치를 제시한다.
도 1 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1은 제1 실시예의 사시도.
도 2는 제1 실시예의 사용상태도.
도 4은 제1 실시예의 부분측면도.
도 5는 제2 실시예의 부분측면도.
도 6는 제3 실시예의 사시도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다. 도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 천공작업의 가이드장치는 기본적으로, 길이방향을 따라 간격을 두고 다수의 가이드부재 장착부(110)가 형성된 한 쌍의 측벽부재(100); 가이드부재 장착부(110)에 장착되는 복수의 가이드부재(200); 한 쌍의 측벽부재(100)를 지지하는 지지부재(300);를 포함하여 구성된다. 여기서, 천공작업을 위한 케이싱(10)이 한 쌍의 측벽부재(100) 및 복수의 가이드부재(200) 사이 영역에 삽입되어 가이드되도록 형성된 것을 특징으로 한다. 즉, 내부에 충격식 또는 회전식 천공비트가 삽입되는 케이싱(10)을 이용한 천공작업에 있어서, 위 케이싱(10)을 그대로 지반 위에 놓고 천공작업을 실시하는 것이 아니라, 상술한 바와 같은 가이드장치의 한 쌍의 측벽부재(100) 및 복수의 가이드부재(200) 사이에 케이싱(10)이 삽입되어 가이드되면서 비트(20)에 의해 천공작업을 실시하도록 한 것이다(도 2,3). 이는 다음과 같은 효과가 있다. 첫째, 한 쌍의 측벽부재(100) 및 복수의 가이드부재(200)에 의해 케이싱(10)이 가이드되면서 천공작업을 실시하므로, 천공작업 중 암반층을 만나게 되더라도 천공 경로가 휘어지지 않게 되므로, 천공 홀이나 기초 구조물이 설계목적에 부합될 수 있다. 예컨대, 파일의 매설에 의한 지중벽체의 형성을 위한 천공작업의 경우, 파일의 연직도가 우수해지므로 파일 사이 간격을 통한 누수가능성이 줄어 안정적인 지중차수벽체를 얻을 수 있는 것이다. 둘째, 측벽부재(100)의 길이가 다수의 케이싱(10)의 직경에 해당하는 길이로 길게 형성되는 경우, 하나의 가이드장치를 두고 다수의 케이싱(10)의 가이드에 의한 천공작업을 실시할 수 있으므로, 천공 홀이 일정한 열을 따라 형성되도록 할 수 있다. 측벽부재(100)에 형성되는 가이드부재 장착부(110)는 다양한 구조에 의해 구현될 수 있다. 첫째, 가이드부재 장착부(110)는 가이드부재(200)가 상부로부터 끼움결합하도록, 상측에 트임부가 형성된 장착홈(111)을 포함하는 구조를 취할 수 있다(도 4). 이는 가이드부재(200)를 장착홈(111)에 대하여 쉽게 장착하고 이탈시킬 수 있으므로, 작업성이 우수하다는 장점이 있다. 둘째, 가이드부재 장착부(110)는 가이드부재(200)가 삽입결합하도록 형성된 결합공(112)을 구조를 취할 수 있다(도 5). 이는 가이드부재(110)를 측방으로부터 결합공(112)에 삽입결합하여 안정적인 구조를 이룰 수 있다는 장점이 있다. 가이드부재(200)는 봉형 구조를 취하는 것이 작업의 편의성 및 구조의 안정성을 위하여 바람직하다. 특히 원형 단면의 봉형 구조를 취하는 것이 케이싱(10)과의 마찰을 최소화할 수 있다는 측면에서 더욱 바람직하다. 한 쌍의 측벽부재(100) 및 지지부재(300)만으로도 본 발명의 목적을 충분히 달성할 수 있으나, 측벽부재(100)의 외측에 별도의 보강지지부(120)가 형성되는 경우 더욱 안정적인 구조를 이룰 수 있다는 장점이 있다(도 6). 이러한 측벽부재(100) 및 보강지지부(120)는 H 빔(100a)에 의해 형성되고, 측벽부재(100)는 상기 H 빔(100a)의 플랜지에 의해 형성된 구조를 취하는 것이 일반적인 자재의 사용에 의해 본 발명에 의한 구조를 용이하게 이룰 수 있다는 측면에서 바람직하다(도 6). 한 쌍의 측벽부재(100)를 지지하는 지지부재(300)는 위 한 쌍의 상기 H 빔(100a)의 전후방에 설치되는 것이 구조적 안정성을 위하여 바람직하다. 나아가, 이러한 지지부재(300)는 H 빔 구조를 취하는 경우 더욱 안정적인 지지구조를 이룰 수 있다(도 6). 이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 측벽부재 100a : H 빔
110 : 가이드부재 장착부 111 : 장착홈
112 : 결합공 120 : 보강지지부
200 : 가이드부재 300 : 지지부재 |
