大口径地盤穿孔方法及び装置
【課題】大口径の穿孔垂直度が正確に維持され得るだけではなく、掘進作業時間が短縮され、作業が容易になり、ひいては、機械的に堅固な構造を有する、新しい大口径地盤(岩盤)掘削方法及び装置を提供すること。
【解決手段】本発明は、大口径地盤(岩盤)掘削方法及び装置に関する。これは、地上の支持手段に多段に組み立てられるロッド(104)の最下端に取り付けられるハンマドリル(40)を、同時回転が可能でかつ上下相対移動が可能な垂直方向のキー構造(42、43)を通じて結合されたパイロットハンマドリル(44、48、49)とリーマハンマドリル(41、46、47)とを含んで構成し、掘削作業の際に、前記ハンマドリル(40)を回転させながら、先ず前記パイロットハンマドリル(44、48、49)を下降させて、小口径(w)のパイロット穴を所定の深さ(d)までに掘削した後、元の位置へ上昇させ、次いで、前記リーマハンマドリル(41、46、47)を下降させて、大口径(W)の穴を前記所定の深さ(d)だけ掘削する過程を繰り返して作業する。これによって、岩盤穿孔作業において単一のハンマでは到底穿孔ができなかった超大口径の穿孔作業が行えるだけではなく、相対的に小型の穿孔装備でも大口径の穿孔ができるようになり、掘進作業時間が短縮され、作業が容易になり、ひいては、穿孔垂直度を更に正確に維持することができるなどの効果を奏する。
【解決手段】本発明は、大口径地盤(岩盤)掘削方法及び装置に関する。これは、地上の支持手段に多段に組み立てられるロッド(104)の最下端に取り付けられるハンマドリル(40)を、同時回転が可能でかつ上下相対移動が可能な垂直方向のキー構造(42、43)を通じて結合されたパイロットハンマドリル(44、48、49)とリーマハンマドリル(41、46、47)とを含んで構成し、掘削作業の際に、前記ハンマドリル(40)を回転させながら、先ず前記パイロットハンマドリル(44、48、49)を下降させて、小口径(w)のパイロット穴を所定の深さ(d)までに掘削した後、元の位置へ上昇させ、次いで、前記リーマハンマドリル(41、46、47)を下降させて、大口径(W)の穴を前記所定の深さ(d)だけ掘削する過程を繰り返して作業する。これによって、岩盤穿孔作業において単一のハンマでは到底穿孔ができなかった超大口径の穿孔作業が行えるだけではなく、相対的に小型の穿孔装備でも大口径の穿孔ができるようになり、掘進作業時間が短縮され、作業が容易になり、ひいては、穿孔垂直度を更に正確に維持することができるなどの効果を奏する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にハンマドリルを利用して地盤(岩盤)を掘削する技術に関し、さらに詳細には、同時回転が可能でかつ上下相対移動が可能である垂直方向のキー構造を通じて結合されたパイロットハンマドリルとリーマハンマドリルとを含んで1つのハンマドリルを構成し、これを回転させながら、先ずパイロットハンマドリルを利用してパイロット穴を所定の深さまでに掘削した後、リーマハンマドリルを利用して大口径の穴を穿孔することで、地盤穿孔作業において単一のハンマでは穿孔ができなかった超大口径の穿孔作業を行うことができるだけではなく、相対的に小型の穿孔装備でも大口径の穿孔ができるようになり、掘進作業時間が短縮され、作業が容易になり、ひいては、穿孔垂直度がさらに正確に維持できる等の効果を奏するようにした、新しい大口径地盤掘削方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、土木工事や建築工事などの基礎工事の際には、地盤に建てられる構造物が堅固に位置され得るように、地盤沈下防止のための作業が行われており、このような作業のために、地盤や岩盤に梁(ビーム)や杭を打つための穿孔作業が行われるようになる。
【０００３】
従来、地盤を掘削するのに用いられる地盤掘削装置として広く知られているものは、図1(a)に示されたように、主として地上に構築される全ての構築物を支えてやるパイルなどの基礎を設置するために地盤を掘削する装備がある。これは大別して、クローラ走行装置(100)と、該クローラ走行装置により垂直に支持される支持アーム(101)と、支持アーム(101)の上部に設けられて昇降作動するドリルマシン又はオーガーマシン(103)と、該オージェマシン(103)でロッド(104)が掘削しようとする穴の深さに応じて多段に組み立てられ、該ロッド(104)の最下端には、地盤掘削のための動力、即ち回転力及び打撃力を提供するハンマ(105)が取り付けられ、該ハンマ(105)が提供する動力によって実際に地盤を掘削するドリルビット(106)が組み立てられる構造になっている。ハンマ(105)は、掘削しようとする穴の直径によって様々な大きさがあり、ハンマ(105)の下端部に組み立てられるドリルビット(106)は、通常1個であるが、大口径の掘削のためには2つ以上のハンマ(105)とドリルビット(106)とが組み立てられ得る。
【０００４】
近年においては、大型橋梁、高速道路、高速鉄道、大型建築物など、大掛かりな土木工事や建築工事が多くなってきており、それに伴って、大口径の穴を掘削する場合が多く要求されている。従って、大口径掘削の際にも穴の高い垂直度を維持させながら、更に作業効率を高めることのできる掘削工法についての要求が切実である。
【０００５】
それに応えるために、従来、種々な大口径掘削工法が提案されている。例えば、韓国特許登録番号 特0145495号(1998年4月30日登録)の“マルチハンマオージェマシンとシングルハンマオージェマシンとを複合した地盤掘削方法とその装置”の登録公報には、本明細書に添付した図2に示されたように、マルチハンマドリル(210)とシングルハンマドリル(220)とを同心的に結合した装置を開示している。これによれば、先ず図2(a)に示されたように、中央のシングルハンマドリル(220)を下降させて、シングルハンマドリル(220)のドリルビット(220a)で小直径の穴を穿孔した後に、図2(b)に示されたように、シングルハンマドリル(220)外側のマルチハンマドリル(210)のドリルビット(210a)で拡孔する。ところが、該技術によれば、中央のシングルハンマドリル(220)と外部のマルチハンマドリル(210)との動作をそれぞれ別々に制御することのできる2つの駆動装置が必要となるので、システムの複雑度が増加するという問題があった。ひいては、該技術においては、シングルハンマドリル(220)が作動する間、マルチハンマドリル(210)は止まった状態を維持し、一方で、マルチハンマドリル(210)が作動する間には、シングルハンマドリル(220)が止まった状態を維持しなければならない。そのために、たとえ前記の公報においては詳細な説明をしていないが、マルチハンマドリル(210)とシングルハンマドリル(220)との間には、穿孔時に発生する震動及び掘削に伴って発生する各種の塵埃と破片による衝撃を耐えながら相手回転が可能であるとともに、上下方向には相対移動が可能なベアリング構造を有さなければならないということが自明である。しかしながら、このようなベアリング構造は、製造するのがほとんど不可能な程度に面倒であり、たとえ製造したとしてもコストが非常に高いという問題があったことから、実際には具現し難かった。
【０００６】
そのため、従来にはむしろ、韓国特許登録番号 第10-0683021号(2007年2月8日登録)の“大口径地盤掘削方法及び装置”の登録公報に記載されているように、シングルハンマドリルとマルチハンマドリルとをそれぞれ単独で、交互に使用するのが一般的であった。即ち、明細書に添付した図3に示されたように、先ず、小口径のシングルハンマドリルを利用してwの直径を有する小口径のパイロット穴(330)を穿孔してから、該シングルハンマドリルを上昇させた後、大口径のマルチハンマドリル(320)を利用してW(>w)の直径を有する大口径の穴を穿孔した。しかしながら、このような方式は、その深さの深い穴を掘削する場合には、作業時間が顕著に増加するという短所があった。また、岩盤が崩壊される場合、掘削の進行が難しくなることもある。シングルハンマドリル及びマルチハンマドリルを利用して地下深い所(例えば、地下10m)までに到逹するためには、多数段のロッド(104)(例えば、3m長さのロッド4本)が組み立てられなければならない。これによって、先ず、ロッド(104)の最下端にシングルハンマドリルを組み立てて3m深さのパイロット穴を穿孔し、再び、ロッド(104)の上部側に他のロッドを組み立てて延長した後、延長されたロッド(104)のシングルハンマドリルでパイロット穴(330)を3mさらに穿孔して、6m深さまで掘削する方式で繰り返し作業が行われる。このような過程を経て所望の深さのパイロット穴(330)が穿孔完了すると、その次には、再び、ロッド(104)を分解して短くした後、その最下端にマルチハンマドリルを組み立て下降させて大口径の穴を穿孔し、深さに応じてシングルハンマドリルの場合と同様に、更に他の3m長さのロッド(104)を組み立て延長して穿孔作業をすることを繰り返した。かかる方式によれば、例えば10m深さの穴を穿孔する場合、3mのロッドを組み立てる過程は4回X2=8回が繰り返されなければならない。従って、各組立及び分解作業に必要な時間及び手間(labor)のため、作業速度が遅くなり、作業費用が増加し、ひいては、組立作業中の間違いによって機械故障発生の心配が上昇し、穿孔される穴の直進度を合わせ難くなる等、様々な問題があった。
【０００７】
そのため、掘削作業の際に大口径の穿孔垂直度が正確に維持され得るだけではなく、掘進作業時間が短縮され、作業が容易になることのできる大口径地盤掘削技術についての要求は、相変らず存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国特許登録番号 特0145495号(1998年4月30日登録)
【特許文献２】韓国特許登録番号 第10-0683021号(2007年2月8日登録)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
それで、本発明は、上述した従来の大口径地盤掘削技術を改善し、様々な追加長所を提供するために発明されたものであって、具体的に、同時回転が可能でかつ上下相対移動が可能な垂直方向のキー構造を通じて結合されたパイロットハンマドリルとリーマハンマドリルとを含んで1つのハンマドリルを構成し、これを回転させながら、先ず、パイロットハンマドリルを利用して小口径のパイロット穴を所定の深さまでに掘削した後、リーマハンマドリルを利用して大口径の穴を穿孔することで、大口径の穿孔垂直度が正確に維持され得るだけではなく、掘進作業時間が短縮され、作業が容易になり、ひいては、機械的に堅固な構造を提供するようにした、新しい大口径地盤掘削方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的は、本発明に従って提供される大口径地盤掘削方法及び装置によって達成される。
【００１１】
本発明の1つの態様に従って提供される大口径地盤掘削方法は、地盤を掘削する掘削方法において、地上の支持手段に多段に組み立てられるロッドの最下端に取り付けられるハンマドリルを、同時回転が可能でかつ上下相対移動が可能な垂直方向のキー構造を通じて結合されたパイロットハンマドリルとリーマハンマドリルとを含んで構成し、掘削作業の際に、前記ハンマドリルを回転させながら、先ず、前記パイロットハンマドリルを下降させて小口径のパイロット穴を所定の深さまでに掘削した後、元の位置へ上昇させ、次いで、前記リーマハンマドリルを下降させて大口径の穴を前記所定の深さだけ掘削する過程を繰り返して作業する。
【００１２】
1つの実施例において、前記小口径のパイロット穴を掘削する間に、前記リーマハンマドリルの下端には、複数のローラーが下降した状態を維持することで、前記リーマハンマドリルの下端に突設された少なくとも1つのドリルビットが前記ローラーよりも高い位置に位置して、下にある地盤と直接的に接触されないようにする。
【００１３】
本発明の他の態様に従って提供される大口径地盤掘削方法は、地盤を掘削する掘削方法において、地上の支持手段に多段に組み立てられるロッドの最下端に取り付けられるハンマドリルを、同時回転が可能でかつ上下相対移動が可能な垂直方向のキー構造を通じて結合されたパイロットハンマドリルとリーマハンマドリルとを含んで構成し、掘削作業の際に、前記ハンマドリルを回転させながら、先ず、前記パイロットハンマドリルと前記リーマハンマドリルとを同時に作動させて大口径の穴を掘削し、掘削が進行される間、前記パイロットハンマドリルと前記リーマハンマドリルとの位置差(positional difference)が予め定められた値に到逹すると、一時的に前記パイロットハンマドリルの動作を中断させ、その後、リーマハンマドリルのみを作動させて前記パイロットハンマドリルと前記リーマハンマドリルとの位置差が0(ゼロ)に到逹すると、一時中断された前記パイロットハンマドリルの動作を再開して、大口径の穴を掘削する過程を繰り返して作業する。
【００１４】
本発明の更に他の態様に従って提供される大口径地盤掘削装置は、地盤を掘削する掘削装置において、地上の支持手段に多段に組み立てられるロッドの最下端に取り付けられるハンマドリルを含み、前記ハンマドリルは: ハンマ及び該ハンマに取り付けられたドリルビットのセットを少なくとも1つ以上含み、該少なくとも1つ以上のハンマ及び該ハンマに取り付けられたドリルビットのセットを固定するためのハンマドリルフレームを含むパイロットハンマドリルと; ハンマ及び該ハンマに取り付けられたドリルビットのセットを少なくとも1つ以上含み、該少なくとも1つ以上のハンマ及び該ハンマに取り付けられたドリルビットのセットを固定するためのハンマドリルフレームを含み、前記パイロットハンマドリルを一定の間隔をもって同心的に取り囲むように設けられるリーマハンマドリルと; 前記パイロットハンマドリルと前記リーマハンマドリルとが互いに一緒に同時回転が可能なように固定しながら、上下方向には相対移動が可能なように、その長さに沿って結合するように垂直方向に延長されたキー構造を含む。
【００１５】
1つの実施例において、前記リーマハンマドリルの下端には、複数のローラーが下降及び上昇できるように設けられる。
【００１６】
他の実施例において、前記リーマハンマドリルの下端に設けられた複数のローラーをさらに含むことができる。前記ローラーは、それぞれ蛇腹(ベローズ)によって下降及び上昇するようにした構成をさらに含むことができる。
【００１７】
なお、さらに他の実施例において、前記リーマハンマドリルの外周縁部に、互いに一緒に同時回転が可能なように固定しながら、上下方向には相対移動が可能なように、その長さに沿って結合するように垂直方向に延長されたさらに他のキー構造によって結合された、1つ又はそれ以上のリーマハンマドリルをさらに含むことができる。
【００１８】
なお、さらに他の実施例において、エアーハンマ駆動のための第1のエア供給管と逆循環誘導のための第2のエア供給管とを区分して記述した逆循環誘導型エアーハンマ掘削機ヘッド、及びこれを用いた逆循環誘導型掘削工法(韓国特許出願 第10-2008-0064815号)の掘削土排出技術を本発明に適用して、掘削土の排出を円滑にすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
上述した構成を有する本発明によれば、同時回転が可能でかつ上下相対移動が可能な垂直方向のキーガイド(key-guide)構造を通じて同心状に結合されたパイロットハンマドリルとリーマハンマドリルとを含んで1つのハンマドリルを構成することで、穿孔時に発生される振動、塵埃、破片などの環境においても機械的堅固性を維持することができる構造のハンマドリルを提供する效果がある。
【００２０】
本発明によれば、パイロットハンマドリルとリーマハンマドリルとが同時に回転するので、ハンマドリル内でパイロットハンマドリルとリーマハンマドリルとをそれぞれ駆動させる別途の装備が不要であり、それによって、装置の構造が簡単になり、製造費用が低くなるという長所が提供される。
【００２１】
本発明によれば、回転するパイロットハンマドリルがリーマハンマドリルに対して下部へ相対移動しながら、その下端に設けられた1つ以上のドリルビットで小口径のパイロット穴を所定の深さまでに掘削する間、キー構造によってパイロットハンマドリルとともに回転するリーマハンマドリルの下端に設けられた1つ以上のドリルビットは、ローラーによって地盤の表面に対して一定の間隔が維持できるので、リーマハンマドリルのドリルビットの損傷が防止され得るという効果を奏する。
【００２２】
本発明によれば、例えば深さが10mである直径の大きい大口径の穴を穿孔する場合、例えば0.5m内外の一定の深さの小口径のパイロット穴を穿孔した後、該一定の深さだけ大口径に拡孔させ、このような過程を多数回(例えば20回)繰り返して深い大口径の穴を穿孔する方式であるので、大口径の穿孔垂直度が正確に維持され得るという効果を奏する。
【００２３】
その上に、ハンマドリルを深い穴の長さに沿って入れ込む時に必要な多段ロッドの組立及び分解作業時間が短縮されるので、それによって掘進作業時間が短縮され、作業が容易になって、作業費用が減少されるなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来技術による大口径掘削方法及び装置の原理を説明するための概路図である。
【図２】従来技術による大口径掘削方法及び装置の原理を説明するための概路図である。
【図３】従来技術による大口径掘削方法及び装置の原理を説明するための概路図である。
【図４】本発明の1つの実施例に従う大口径地盤掘削装置のハンマドリルの下端部構成を例示する概略底面図である。
【図５】図4のA-A断面から見たハンマドリルの側面を例示する概略側面図である。
【図６】図5の構成のうち、ローラーの位置を説明するための概略側面図である。
【図７】図4の実施例のうち、ローラーの構造を示す概略側面図である。
【図８】本発明の1つの実施例に従う大口径地盤掘削方法のうち、小口径パイロット穴を掘削する過程、及び広がった直径の穴を掘削する過程を説明するための概路図である。
【図９】本発明の1つの実施例に従う大口径地盤掘削方法のうち、小口径パイロット穴を掘削する過程、及び広がった直径の穴を掘削する過程を説明するための概路図である。
【図１０】図5のリーマハンマドリルの外周縁部に、さらに他のキー構造によって結合された、リーマハンマドリルを含む側面を例示する概略側面図である。
【図１１】本発明の1つの実施例に従う大口径地盤掘削方法の各段階を概略的に示すフロー図である。
【図１２】本発明の他の実施例に従う大口径地盤掘削方法の各段階を概略的に示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付した図面を参照して、本発明を具体的な例を挙げて説明すれば、次の通りである。
【００２６】
図4乃至図7は、本発明の1つの実施例に従う大口径地盤掘削装置の構成を例示する概路図であり、図8乃至図12は、本発明の1つの実施例に従う大口径地盤掘削方法を説明するための図である。
【００２７】
本発明に従って提供される地盤を掘削する掘削装置は、図4にその底面構造が示され、図5及び図6に側面図が示されているように、地上の支持手段に多段に組み立てられるロッド(104)の最下端に取り付けられるハンマドリル(40)を含む。
【００２８】
ハンマドリル(40)は、パイロットハンマドリル(44、48、49)と、パイロットハンマドリル(44、48、49)に一定の間隔をもって同心的に取り囲むように設けられるリーマハンマドリル(41、46、47)と、パイロットハンマドリル(44、48、49)とリーマハンマドリル(41、46、47)とを回転方向に固定し、上下方向に摺動可能に結合するキー構造(42、43)を含む。
【００２９】
パイロットハンマドリル(44、48、49)は、ハンマ(48)及び該ハンマ(48)に取り付けられたドリルビット(49)のセットを少なくとも1つ以上含み、該少なくとも1つ以上のハンマ(48)及び該ハンマ(48)に取り付けられたドリルビット(49)のセットを固定するためのハンマドリルフレーム(44)を含む。図4に示された実施例において、パイロットハンマドリル(44、48、49)のハンマドリルフレーム(44)には、2セットのハンマ(48)及びドリルビット(49)が設けられているものが例示されている。その他に、パイロットハンマドリル(44、48、49)には、掘削時に発生される土と岩石破片らを外部へ排出するための逆循環路(45)が具備されることもできる。
【００３０】
リーマハンマドリル(41、46、47)は、中央のパイロットハンマドリル(44、48、49)を中心として回転する形態の環形断面を有し、ハンマ(46)及び該ハンマ(46)に取り付けられたドリルビット(47)のセットを少なくとも1つ以上含み、更に、該少なくとも1つ以上のハンマ(46)及び該ハンマ(46)に取り付けられたドリルビット(47)のセットを固定するためのハンマドリルフレーム(41)を含む。リーマハンマドリル(41、46、47)は、パイロットハンマドリル(44、48、49)を一定の間隔をもって同心的に取り囲むように設けられる。
【００３１】
図面に示された実施例において、リーマハンマドリル(41、46、47)が1つ含まれた構造のみが示されているが、本発明の範囲はこれにのみ限定されることではない。図10において点線で示したように、リーマハンマドリルの外部を取り囲む更に他のリーマハンマドリルが、更に他のキー構造を介在して、リーマハンマドリルの外周縁部を取り囲むように、追加に結合され得ることは自明である。
【００３２】
また、1つの実施例において、リーマハンマドリル(41、46、47)の下端には、１つ以上のドリルビット(47)の他に、ローラー(50)が所要の数だけ設けられることもできる。更に、該ローラー(50)は、下降及び上昇できるように設けられることができる。ローラー(50)は、固定フレーム(52)によってハンマドリルフレーム(41)に固定され、油圧や空圧シリンダ或いは蛇腹(51)によってハンマドリルフレーム(41)の下端に対して突出されるように下降したり、再び元の位置へ復帰するように上昇されることができる。
【００３３】
キー構造(42、43)は、パイロットハンマドリル(44、48、49)とリーマハンマドリル(41、46、47)とが、回転方向には互いに一緒に同時回転が可能なように固定しながら、上下方向には相対移動が可能なように、その長さに沿って結合するように垂直方向に延長された構造を有する。図示された例において、パイロットハンマドリルのハンマドリルフレーム(44)には、上下方向に長く延長された凹溝形のキーガイド(43)が設けられ、リーマハンマドリルのハンマドリルフレーム(41)には、上下方向に突出された形のキー(42)が設けられた構造が示されている。他の方式として、パイロットハンマドリルのハンマドリルフレーム(44)には、上下方向に突出された形のキー(42)が設けられ、リーマハンマドリルのハンマドリルフレーム(41)には、上下方向に長く延長された凹溝形のキーガイド(43)が設けられた構造もやはり可能である。
【００３４】
その他に、本発明のハンマドリル(40)は、パイロットハンマドリル(44、48、49)とリーマハンマドリル(41、46、47)とが装着される基体(base)フレームを有し、該基体フレームの上端部には、リーマハンマドリル(41、46、47)とパイロットハンマドリル(44、48、49)とが互いに上下に相対移動される場合に、キー(42)の上端方向への移動を遮断するストッパが設けられることができる。その他に、ハンマドリル(40)内には、それぞれのハンマ(46、48)に圧縮空気を供給する経路と、破鎖された土と岩石破片とを外部へ排出する排出経路とが形成される。圧縮空気の供給経路は、リーマハンマドリル(41、46、47)側のハンマ(46)と、パイロットハンマドリル(44、48、49)側のハンマ(48)とに区分されて形成される。また、ハンマドリル(40)を回転させる駆動装置などが更に含まれる。
【００３５】
上述したように構成されたハンマドリル(40)を有する装置を使用して、図8乃至図9に例示されたように、本発明に従って提供される大口径地盤掘削方法が進行されることができる。
【００３６】
具体的に説明すれば、一旦装備を設置(S01)した後、掘削作業の際に、先ず小口径(w)のパイロット穴を一定の深さ(d)だけ穿孔する作業が進行され、次いで、前記一定の深さ(d)だけ大口径(W)の穴が穿孔される。
【００３７】
先ず、リーマハンマドリル(41、46、47)の下端へ複数のローラー(50)が下降した状態を維持するように、蛇腹(51)を作動させる。それによって、リーマハンマドリル(41、46、47)の下端に設けられたドリルビット(47)らは、ローラー(50)よりも高い位置に位置して、地盤と直接的に接触されないようになる(S03)。
【００３８】
この状態において、ハンマドリル(40)を回転させながらパイロットハンマドリル(44、48、49)を下降させて、小口径(w)のパイロット穴を所定の深さ(d)までに掘削する(S05)。この時、圧縮空気は、パイロットハンマドリル(44、48、49)のハンマ(48)のみに供給されて、パイロットハンマドリル(44、48、49)のドリルビット(49)のみが打撃掘削動作をするようになる。
【００３９】
一旦小口径(w)のパイロット穴が所定の深さ(d)までに掘削されると、パイロットハンマドリル(44、48、49)は、元の位置へ復帰するように上昇する(S07)。
【００４０】
それから、大口径の穴を穿孔するために、リーマハンマドリル(41、46、47)の下端へ下降していた複数のローラー(50)を、元の位置へ復帰するように上昇させるために、蛇腹(51)を作動させる。それによって、リーマハンマドリル(41、46、47)の下端に設けられたドリルビット(47)らは、ローラー(50)よりも低い位置に位置して、地盤と直接的に接触され得るようになる(S09)。
【００４１】
次いで、リーマハンマドリル(41、46、47)を下降させて、大口径(W)の穴を前記所定の深さ(d)だけ掘削することができる(S11)。この時、圧縮空気は、リーマハンマドリル(41、46、47)のみに供給されて、リーマハンマドリル(41、46、47)のみが打撃掘削動作をするようになる。
【００４２】
このような方式で所定の深さ(d)だけ掘削するようになると、再び、先ず小口径(w)のパイロット穴を一定の深さ(d)だけ穿孔する作業が進行される段階(S03)から、リーマハンマドリルを利用して大口径の穴を穿孔する段階(S11)までの過程が繰り返されることで、所望の深さの大口径の穴を穿孔することができる。
【００４３】
上述の方法は、小口径のパイロット穴を先ず穿孔し、その後に大口径に拡孔する方式である。本発明に従う掘削方法は、このような方式のみならず、小口径と大口径とを同時に掘削する方式で進行されることもでき、このような過程は、図12にフロー図として例示されている。
【００４４】
図12を参照すれば、装備を設置した後(S21)、ハンマドリル(40)を回転させながら、先ずパイロットハンマドリル(44、48、49)とリーマハンマドリル(41、46、47)とを同時に作動させて、大口径(W)の穴を掘削する(S22)。
【００４５】
この場合、小口径のパイロットハンマドリルの前進運動が、大口径のリーマハンマドリルの前進運動に比べて更に進行される傾向にある。これは、同一な作業時間の間、小口径のパイロットハンマドリルの穿孔する面積が、大口径のリーマハンマドリルの穿孔する面積よりも遥かに小さいためである。そのため、掘削が進行される間に、パイロットハンマドリルは、リーマハンマドリルよりも更に下方へ下がることになって、両者間に位置差(d')が発生される。
【００４６】
そのようにして、掘削が進行される間に、パイロットハンマドリル(44、48、49)とリーマハンマドリル(41、46、47)との位置差(d')が予め定められた値(D)に到逹するようになり、このようになると、一時的に前記パイロットハンマドリル(44、48、49)の動作を中断させ、ただリーマハンマドリルのみが掘削作業を継続するようにする(S23)。
【００４７】
その後、パイロットハンマドリル(44、48、49)が止まっている間、リーマハンマドリル(41、46、47)が掘削作業を継続して、両者間の位置差(d')が0(ゼロ)に到逹すると、一時中断されていたパイロットハンマドリル(44、48、49)の動作を再開して、小口径(w)の穴を掘削する(S24)。
【００４８】
このような方式で予め定められた深さ(D)だけ掘削するようになると、再び、リーマハンマドリルとパイロットハンマドリルとを同時に作動させる段階(S22)から、一時中断されていたパイロットハンマドリルの作動を再開する段階(S24)までの過程が繰り返されることで、所望の深さの大口径の穴を穿孔することができる。
【００４９】
以上では本発明を具体的な実施例を通じて詳細に説明してきたが、当業者であれば本明細書において説明された種々の特徴を参照し組み合わせて、様々な変形をすることができる。従って、本発明の範囲が説明された実施例のみに限定されることではなく、添付した特許請求の範囲によって解釈されるべきであることを断っておく。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上で説明したように、本発明に従う連続拡孔方式の大口径地盤掘削方法及び装置は、土木工事や建築工事などの基礎工事時には、地盤に建てられる構造物が堅固に位置され得るように、地盤や岩石に梁や杭を打つための穿孔作業や掘削作業の分野に広く利用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
40:ハンマドリル、41:リーマハンマドリルフレーム、42:キー、43:キーガイド、44:パイロットハンマドリルフレーム、45:逆循環路、46、48:ハンマ、47、49:ドリルビット、50:ローラー、51:蛇腹(Bellows or Air/hydraulic cylinder)、52:固定フレーム。
【図１（ａ）】
【図１（ｂ）】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にハンマドリルを利用して地盤(岩盤)を掘削する技術に関し、さらに詳細には、同時回転が可能でかつ上下相対移動が可能である垂直方向のキー構造を通じて結合されたパイロットハンマドリルとリーマハンマドリルとを含んで1つのハンマドリルを構成し、これを回転させながら、先ずパイロットハンマドリルを利用してパイロット穴を所定の深さまでに掘削した後、リーマハンマドリルを利用して大口径の穴を穿孔することで、地盤穿孔作業において単一のハンマでは穿孔ができなかった超大口径の穿孔作業を行うことができるだけではなく、相対的に小型の穿孔装備でも大口径の穿孔ができるようになり、掘進作業時間が短縮され、作業が容易になり、ひいては、穿孔垂直度がさらに正確に維持できる等の効果を奏するようにした、新しい大口径地盤掘削方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、土木工事や建築工事などの基礎工事の際には、地盤に建てられる構造物が堅固に位置され得るように、地盤沈下防止のための作業が行われており、このような作業のために、地盤や岩盤に梁(ビーム)や杭を打つための穿孔作業が行われるようになる。
【０００３】
従来、地盤を掘削するのに用いられる地盤掘削装置として広く知られているものは、図1(a)に示されたように、主として地上に構築される全ての構築物を支えてやるパイルなどの基礎を設置するために地盤を掘削する装備がある。これは大別して、クローラ走行装置(100)と、該クローラ走行装置により垂直に支持される支持アーム(101)と、支持アーム(101)の上部に設けられて昇降作動するドリルマシン又はオーガーマシン(103)と、該オージェマシン(103)でロッド(104)が掘削しようとする穴の深さに応じて多段に組み立てられ、該ロッド(104)の最下端には、地盤掘削のための動力、即ち回転力及び打撃力を提供するハンマ(105)が取り付けられ、該ハンマ(105)が提供する動力によって実際に地盤を掘削するドリルビット(106)が組み立てられる構造になっている。ハンマ(105)は、掘削しようとする穴の直径によって様々な大きさがあり、ハンマ(105)の下端部に組み立てられるドリルビット(106)は、通常1個であるが、大口径の掘削のためには2つ以上のハンマ(105)とドリルビット(106)とが組み立てられ得る。
【０００４】
近年においては、大型橋梁、高速道路、高速鉄道、大型建築物など、大掛かりな土木工事や建築工事が多くなってきており、それに伴って、大口径の穴を掘削する場合が多く要求されている。従って、大口径掘削の際にも穴の高い垂直度を維持させながら、更に作業効率を高めることのできる掘削工法についての要求が切実である。
【０００５】
それに応えるために、従来、種々な大口径掘削工法が提案されている。例えば、韓国特許登録番号 特0145495号(1998年4月30日登録)の“マルチハンマオージェマシンとシングルハンマオージェマシンとを複合した地盤掘削方法とその装置”の登録公報には、本明細書に添付した図2に示されたように、マルチハンマドリル(210)とシングルハンマドリル(220)とを同心的に結合した装置を開示している。これによれば、先ず図2(a)に示されたように、中央のシングルハンマドリル(220)を下降させて、シングルハンマドリル(220)のドリルビット(220a)で小直径の穴を穿孔した後に、図2(b)に示されたように、シングルハンマドリル(220)外側のマルチハンマドリル(210)のドリルビット(210a)で拡孔する。ところが、該技術によれば、中央のシングルハンマドリル(220)と外部のマルチハンマドリル(210)との動作をそれぞれ別々に制御することのできる2つの駆動装置が必要となるので、システムの複雑度が増加するという問題があった。ひいては、該技術においては、シングルハンマドリル(220)が作動する間、マルチハンマドリル(210)は止まった状態を維持し、一方で、マルチハンマドリル(210)が作動する間には、シングルハンマドリル(220)が止まった状態を維持しなければならない。そのために、たとえ前記の公報においては詳細な説明をしていないが、マルチハンマドリル(210)とシングルハンマドリル(220)との間には、穿孔時に発生する震動及び掘削に伴って発生する各種の塵埃と破片による衝撃を耐えながら相手回転が可能であるとともに、上下方向には相対移動が可能なベアリング構造を有さなければならないということが自明である。しかしながら、このようなベアリング構造は、製造するのがほとんど不可能な程度に面倒であり、たとえ製造したとしてもコストが非常に高いという問題があったことから、実際には具現し難かった。
【０００６】
そのため、従来にはむしろ、韓国特許登録番号 第10-0683021号(2007年2月8日登録)の“大口径地盤掘削方法及び装置”の登録公報に記載されているように、シングルハンマドリルとマルチハンマドリルとをそれぞれ単独で、交互に使用するのが一般的であった。即ち、明細書に添付した図3に示されたように、先ず、小口径のシングルハンマドリルを利用してwの直径を有する小口径のパイロット穴(330)を穿孔してから、該シングルハンマドリルを上昇させた後、大口径のマルチハンマドリル(320)を利用してW(>w)の直径を有する大口径の穴を穿孔した。しかしながら、このような方式は、その深さの深い穴を掘削する場合には、作業時間が顕著に増加するという短所があった。また、岩盤が崩壊される場合、掘削の進行が難しくなることもある。シングルハンマドリル及びマルチハンマドリルを利用して地下深い所(例えば、地下10m)までに到逹するためには、多数段のロッド(104)(例えば、3m長さのロッド4本)が組み立てられなければならない。これによって、先ず、ロッド(104)の最下端にシングルハンマドリルを組み立てて3m深さのパイロット穴を穿孔し、再び、ロッド(104)の上部側に他のロッドを組み立てて延長した後、延長されたロッド(104)のシングルハンマドリルでパイロット穴(330)を3mさらに穿孔して、6m深さまで掘削する方式で繰り返し作業が行われる。このような過程を経て所望の深さのパイロット穴(330)が穿孔完了すると、その次には、再び、ロッド(104)を分解して短くした後、その最下端にマルチハンマドリルを組み立て下降させて大口径の穴を穿孔し、深さに応じてシングルハンマドリルの場合と同様に、更に他の3m長さのロッド(104)を組み立て延長して穿孔作業をすることを繰り返した。かかる方式によれば、例えば10m深さの穴を穿孔する場合、3mのロッドを組み立てる過程は4回X2=8回が繰り返されなければならない。従って、各組立及び分解作業に必要な時間及び手間(labor)のため、作業速度が遅くなり、作業費用が増加し、ひいては、組立作業中の間違いによって機械故障発生の心配が上昇し、穿孔される穴の直進度を合わせ難くなる等、様々な問題があった。
【０００７】
そのため、掘削作業の際に大口径の穿孔垂直度が正確に維持され得るだけではなく、掘進作業時間が短縮され、作業が容易になることのできる大口径地盤掘削技術についての要求は、相変らず存在している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国特許登録番号 特0145495号(1998年4月30日登録)
【特許文献２】韓国特許登録番号 第10-0683021号(2007年2月8日登録)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
それで、本発明は、上述した従来の大口径地盤掘削技術を改善し、様々な追加長所を提供するために発明されたものであって、具体的に、同時回転が可能でかつ上下相対移動が可能な垂直方向のキー構造を通じて結合されたパイロットハンマドリルとリーマハンマドリルとを含んで1つのハンマドリルを構成し、これを回転させながら、先ず、パイロットハンマドリルを利用して小口径のパイロット穴を所定の深さまでに掘削した後、リーマハンマドリルを利用して大口径の穴を穿孔することで、大口径の穿孔垂直度が正確に維持され得るだけではなく、掘進作業時間が短縮され、作業が容易になり、ひいては、機械的に堅固な構造を提供するようにした、新しい大口径地盤掘削方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的は、本発明に従って提供される大口径地盤掘削方法及び装置によって達成される。
【００１１】
本発明の1つの態様に従って提供される大口径地盤掘削方法は、地盤を掘削する掘削方法において、地上の支持手段に多段に組み立てられるロッドの最下端に取り付けられるハンマドリルを、同時回転が可能でかつ上下相対移動が可能な垂直方向のキー構造を通じて結合されたパイロットハンマドリルとリーマハンマドリルとを含んで構成し、掘削作業の際に、前記ハンマドリルを回転させながら、先ず、前記パイロットハンマドリルを下降させて小口径のパイロット穴を所定の深さまでに掘削した後、元の位置へ上昇させ、次いで、前記リーマハンマドリルを下降させて大口径の穴を前記所定の深さだけ掘削する過程を繰り返して作業する。
【００１２】
1つの実施例において、前記小口径のパイロット穴を掘削する間に、前記リーマハンマドリルの下端には、複数のローラーが下降した状態を維持することで、前記リーマハンマドリルの下端に突設された少なくとも1つのドリルビットが前記ローラーよりも高い位置に位置して、下にある地盤と直接的に接触されないようにする。
【００１３】
本発明の他の態様に従って提供される大口径地盤掘削方法は、地盤を掘削する掘削方法において、地上の支持手段に多段に組み立てられるロッドの最下端に取り付けられるハンマドリルを、同時回転が可能でかつ上下相対移動が可能な垂直方向のキー構造を通じて結合されたパイロットハンマドリルとリーマハンマドリルとを含んで構成し、掘削作業の際に、前記ハンマドリルを回転させながら、先ず、前記パイロットハンマドリルと前記リーマハンマドリルとを同時に作動させて大口径の穴を掘削し、掘削が進行される間、前記パイロットハンマドリルと前記リーマハンマドリルとの位置差(positional difference)が予め定められた値に到逹すると、一時的に前記パイロットハンマドリルの動作を中断させ、その後、リーマハンマドリルのみを作動させて前記パイロットハンマドリルと前記リーマハンマドリルとの位置差が0(ゼロ)に到逹すると、一時中断された前記パイロットハンマドリルの動作を再開して、大口径の穴を掘削する過程を繰り返して作業する。
【００１４】
本発明の更に他の態様に従って提供される大口径地盤掘削装置は、地盤を掘削する掘削装置において、地上の支持手段に多段に組み立てられるロッドの最下端に取り付けられるハンマドリルを含み、前記ハンマドリルは: ハンマ及び該ハンマに取り付けられたドリルビットのセットを少なくとも1つ以上含み、該少なくとも1つ以上のハンマ及び該ハンマに取り付けられたドリルビットのセットを固定するためのハンマドリルフレームを含むパイロットハンマドリルと; ハンマ及び該ハンマに取り付けられたドリルビットのセットを少なくとも1つ以上含み、該少なくとも1つ以上のハンマ及び該ハンマに取り付けられたドリルビットのセットを固定するためのハンマドリルフレームを含み、前記パイロットハンマドリルを一定の間隔をもって同心的に取り囲むように設けられるリーマハンマドリルと; 前記パイロットハンマドリルと前記リーマハンマドリルとが互いに一緒に同時回転が可能なように固定しながら、上下方向には相対移動が可能なように、その長さに沿って結合するように垂直方向に延長されたキー構造を含む。
【００１５】
1つの実施例において、前記リーマハンマドリルの下端には、複数のローラーが下降及び上昇できるように設けられる。
【００１６】
他の実施例において、前記リーマハンマドリルの下端に設けられた複数のローラーをさらに含むことができる。前記ローラーは、それぞれ蛇腹(ベローズ)によって下降及び上昇するようにした構成をさらに含むことができる。
【００１７】
なお、さらに他の実施例において、前記リーマハンマドリルの外周縁部に、互いに一緒に同時回転が可能なように固定しながら、上下方向には相対移動が可能なように、その長さに沿って結合するように垂直方向に延長されたさらに他のキー構造によって結合された、1つ又はそれ以上のリーマハンマドリルをさらに含むことができる。
【００１８】
なお、さらに他の実施例において、エアーハンマ駆動のための第1のエア供給管と逆循環誘導のための第2のエア供給管とを区分して記述した逆循環誘導型エアーハンマ掘削機ヘッド、及びこれを用いた逆循環誘導型掘削工法(韓国特許出願 第10-2008-0064815号)の掘削土排出技術を本発明に適用して、掘削土の排出を円滑にすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
上述した構成を有する本発明によれば、同時回転が可能でかつ上下相対移動が可能な垂直方向のキーガイド(key-guide)構造を通じて同心状に結合されたパイロットハンマドリルとリーマハンマドリルとを含んで1つのハンマドリルを構成することで、穿孔時に発生される振動、塵埃、破片などの環境においても機械的堅固性を維持することができる構造のハンマドリルを提供する效果がある。
【００２０】
本発明によれば、パイロットハンマドリルとリーマハンマドリルとが同時に回転するので、ハンマドリル内でパイロットハンマドリルとリーマハンマドリルとをそれぞれ駆動させる別途の装備が不要であり、それによって、装置の構造が簡単になり、製造費用が低くなるという長所が提供される。
【００２１】
本発明によれば、回転するパイロットハンマドリルがリーマハンマドリルに対して下部へ相対移動しながら、その下端に設けられた1つ以上のドリルビットで小口径のパイロット穴を所定の深さまでに掘削する間、キー構造によってパイロットハンマドリルとともに回転するリーマハンマドリルの下端に設けられた1つ以上のドリルビットは、ローラーによって地盤の表面に対して一定の間隔が維持できるので、リーマハンマドリルのドリルビットの損傷が防止され得るという効果を奏する。
【００２２】
本発明によれば、例えば深さが10mである直径の大きい大口径の穴を穿孔する場合、例えば0.5m内外の一定の深さの小口径のパイロット穴を穿孔した後、該一定の深さだけ大口径に拡孔させ、このような過程を多数回(例えば20回)繰り返して深い大口径の穴を穿孔する方式であるので、大口径の穿孔垂直度が正確に維持され得るという効果を奏する。
【００２３】
その上に、ハンマドリルを深い穴の長さに沿って入れ込む時に必要な多段ロッドの組立及び分解作業時間が短縮されるので、それによって掘進作業時間が短縮され、作業が容易になって、作業費用が減少されるなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来技術による大口径掘削方法及び装置の原理を説明するための概路図である。
【図２】従来技術による大口径掘削方法及び装置の原理を説明するための概路図である。
【図３】従来技術による大口径掘削方法及び装置の原理を説明するための概路図である。
【図４】本発明の1つの実施例に従う大口径地盤掘削装置のハンマドリルの下端部構成を例示する概略底面図である。
【図５】図4のA-A断面から見たハンマドリルの側面を例示する概略側面図である。
【図６】図5の構成のうち、ローラーの位置を説明するための概略側面図である。
【図７】図4の実施例のうち、ローラーの構造を示す概略側面図である。
【図８】本発明の1つの実施例に従う大口径地盤掘削方法のうち、小口径パイロット穴を掘削する過程、及び広がった直径の穴を掘削する過程を説明するための概路図である。
【図９】本発明の1つの実施例に従う大口径地盤掘削方法のうち、小口径パイロット穴を掘削する過程、及び広がった直径の穴を掘削する過程を説明するための概路図である。
【図１０】図5のリーマハンマドリルの外周縁部に、さらに他のキー構造によって結合された、リーマハンマドリルを含む側面を例示する概略側面図である。
【図１１】本発明の1つの実施例に従う大口径地盤掘削方法の各段階を概略的に示すフロー図である。
【図１２】本発明の他の実施例に従う大口径地盤掘削方法の各段階を概略的に示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付した図面を参照して、本発明を具体的な例を挙げて説明すれば、次の通りである。
【００２６】
図4乃至図7は、本発明の1つの実施例に従う大口径地盤掘削装置の構成を例示する概路図であり、図8乃至図12は、本発明の1つの実施例に従う大口径地盤掘削方法を説明するための図である。
【００２７】
本発明に従って提供される地盤を掘削する掘削装置は、図4にその底面構造が示され、図5及び図6に側面図が示されているように、地上の支持手段に多段に組み立てられるロッド(104)の最下端に取り付けられるハンマドリル(40)を含む。
【００２８】
ハンマドリル(40)は、パイロットハンマドリル(44、48、49)と、パイロットハンマドリル(44、48、49)に一定の間隔をもって同心的に取り囲むように設けられるリーマハンマドリル(41、46、47)と、パイロットハンマドリル(44、48、49)とリーマハンマドリル(41、46、47)とを回転方向に固定し、上下方向に摺動可能に結合するキー構造(42、43)を含む。
【００２９】
パイロットハンマドリル(44、48、49)は、ハンマ(48)及び該ハンマ(48)に取り付けられたドリルビット(49)のセットを少なくとも1つ以上含み、該少なくとも1つ以上のハンマ(48)及び該ハンマ(48)に取り付けられたドリルビット(49)のセットを固定するためのハンマドリルフレーム(44)を含む。図4に示された実施例において、パイロットハンマドリル(44、48、49)のハンマドリルフレーム(44)には、2セットのハンマ(48)及びドリルビット(49)が設けられているものが例示されている。その他に、パイロットハンマドリル(44、48、49)には、掘削時に発生される土と岩石破片らを外部へ排出するための逆循環路(45)が具備されることもできる。
【００３０】
リーマハンマドリル(41、46、47)は、中央のパイロットハンマドリル(44、48、49)を中心として回転する形態の環形断面を有し、ハンマ(46)及び該ハンマ(46)に取り付けられたドリルビット(47)のセットを少なくとも1つ以上含み、更に、該少なくとも1つ以上のハンマ(46)及び該ハンマ(46)に取り付けられたドリルビット(47)のセットを固定するためのハンマドリルフレーム(41)を含む。リーマハンマドリル(41、46、47)は、パイロットハンマドリル(44、48、49)を一定の間隔をもって同心的に取り囲むように設けられる。
【００３１】
図面に示された実施例において、リーマハンマドリル(41、46、47)が1つ含まれた構造のみが示されているが、本発明の範囲はこれにのみ限定されることではない。図10において点線で示したように、リーマハンマドリルの外部を取り囲む更に他のリーマハンマドリルが、更に他のキー構造を介在して、リーマハンマドリルの外周縁部を取り囲むように、追加に結合され得ることは自明である。
【００３２】
また、1つの実施例において、リーマハンマドリル(41、46、47)の下端には、１つ以上のドリルビット(47)の他に、ローラー(50)が所要の数だけ設けられることもできる。更に、該ローラー(50)は、下降及び上昇できるように設けられることができる。ローラー(50)は、固定フレーム(52)によってハンマドリルフレーム(41)に固定され、油圧や空圧シリンダ或いは蛇腹(51)によってハンマドリルフレーム(41)の下端に対して突出されるように下降したり、再び元の位置へ復帰するように上昇されることができる。
【００３３】
キー構造(42、43)は、パイロットハンマドリル(44、48、49)とリーマハンマドリル(41、46、47)とが、回転方向には互いに一緒に同時回転が可能なように固定しながら、上下方向には相対移動が可能なように、その長さに沿って結合するように垂直方向に延長された構造を有する。図示された例において、パイロットハンマドリルのハンマドリルフレーム(44)には、上下方向に長く延長された凹溝形のキーガイド(43)が設けられ、リーマハンマドリルのハンマドリルフレーム(41)には、上下方向に突出された形のキー(42)が設けられた構造が示されている。他の方式として、パイロットハンマドリルのハンマドリルフレーム(44)には、上下方向に突出された形のキー(42)が設けられ、リーマハンマドリルのハンマドリルフレーム(41)には、上下方向に長く延長された凹溝形のキーガイド(43)が設けられた構造もやはり可能である。
【００３４】
その他に、本発明のハンマドリル(40)は、パイロットハンマドリル(44、48、49)とリーマハンマドリル(41、46、47)とが装着される基体(base)フレームを有し、該基体フレームの上端部には、リーマハンマドリル(41、46、47)とパイロットハンマドリル(44、48、49)とが互いに上下に相対移動される場合に、キー(42)の上端方向への移動を遮断するストッパが設けられることができる。その他に、ハンマドリル(40)内には、それぞれのハンマ(46、48)に圧縮空気を供給する経路と、破鎖された土と岩石破片とを外部へ排出する排出経路とが形成される。圧縮空気の供給経路は、リーマハンマドリル(41、46、47)側のハンマ(46)と、パイロットハンマドリル(44、48、49)側のハンマ(48)とに区分されて形成される。また、ハンマドリル(40)を回転させる駆動装置などが更に含まれる。
【００３５】
上述したように構成されたハンマドリル(40)を有する装置を使用して、図8乃至図9に例示されたように、本発明に従って提供される大口径地盤掘削方法が進行されることができる。
【００３６】
具体的に説明すれば、一旦装備を設置(S01)した後、掘削作業の際に、先ず小口径(w)のパイロット穴を一定の深さ(d)だけ穿孔する作業が進行され、次いで、前記一定の深さ(d)だけ大口径(W)の穴が穿孔される。
【００３７】
先ず、リーマハンマドリル(41、46、47)の下端へ複数のローラー(50)が下降した状態を維持するように、蛇腹(51)を作動させる。それによって、リーマハンマドリル(41、46、47)の下端に設けられたドリルビット(47)らは、ローラー(50)よりも高い位置に位置して、地盤と直接的に接触されないようになる(S03)。
【００３８】
この状態において、ハンマドリル(40)を回転させながらパイロットハンマドリル(44、48、49)を下降させて、小口径(w)のパイロット穴を所定の深さ(d)までに掘削する(S05)。この時、圧縮空気は、パイロットハンマドリル(44、48、49)のハンマ(48)のみに供給されて、パイロットハンマドリル(44、48、49)のドリルビット(49)のみが打撃掘削動作をするようになる。
【００３９】
一旦小口径(w)のパイロット穴が所定の深さ(d)までに掘削されると、パイロットハンマドリル(44、48、49)は、元の位置へ復帰するように上昇する(S07)。
【００４０】
それから、大口径の穴を穿孔するために、リーマハンマドリル(41、46、47)の下端へ下降していた複数のローラー(50)を、元の位置へ復帰するように上昇させるために、蛇腹(51)を作動させる。それによって、リーマハンマドリル(41、46、47)の下端に設けられたドリルビット(47)らは、ローラー(50)よりも低い位置に位置して、地盤と直接的に接触され得るようになる(S09)。
【００４１】
次いで、リーマハンマドリル(41、46、47)を下降させて、大口径(W)の穴を前記所定の深さ(d)だけ掘削することができる(S11)。この時、圧縮空気は、リーマハンマドリル(41、46、47)のみに供給されて、リーマハンマドリル(41、46、47)のみが打撃掘削動作をするようになる。
【００４２】
このような方式で所定の深さ(d)だけ掘削するようになると、再び、先ず小口径(w)のパイロット穴を一定の深さ(d)だけ穿孔する作業が進行される段階(S03)から、リーマハンマドリルを利用して大口径の穴を穿孔する段階(S11)までの過程が繰り返されることで、所望の深さの大口径の穴を穿孔することができる。
【００４３】
上述の方法は、小口径のパイロット穴を先ず穿孔し、その後に大口径に拡孔する方式である。本発明に従う掘削方法は、このような方式のみならず、小口径と大口径とを同時に掘削する方式で進行されることもでき、このような過程は、図12にフロー図として例示されている。
【００４４】
図12を参照すれば、装備を設置した後(S21)、ハンマドリル(40)を回転させながら、先ずパイロットハンマドリル(44、48、49)とリーマハンマドリル(41、46、47)とを同時に作動させて、大口径(W)の穴を掘削する(S22)。
【００４５】
この場合、小口径のパイロットハンマドリルの前進運動が、大口径のリーマハンマドリルの前進運動に比べて更に進行される傾向にある。これは、同一な作業時間の間、小口径のパイロットハンマドリルの穿孔する面積が、大口径のリーマハンマドリルの穿孔する面積よりも遥かに小さいためである。そのため、掘削が進行される間に、パイロットハンマドリルは、リーマハンマドリルよりも更に下方へ下がることになって、両者間に位置差(d')が発生される。
【００４６】
そのようにして、掘削が進行される間に、パイロットハンマドリル(44、48、49)とリーマハンマドリル(41、46、47)との位置差(d')が予め定められた値(D)に到逹するようになり、このようになると、一時的に前記パイロットハンマドリル(44、48、49)の動作を中断させ、ただリーマハンマドリルのみが掘削作業を継続するようにする(S23)。
【００４７】
その後、パイロットハンマドリル(44、48、49)が止まっている間、リーマハンマドリル(41、46、47)が掘削作業を継続して、両者間の位置差(d')が0(ゼロ)に到逹すると、一時中断されていたパイロットハンマドリル(44、48、49)の動作を再開して、小口径(w)の穴を掘削する(S24)。
【００４８】
このような方式で予め定められた深さ(D)だけ掘削するようになると、再び、リーマハンマドリルとパイロットハンマドリルとを同時に作動させる段階(S22)から、一時中断されていたパイロットハンマドリルの作動を再開する段階(S24)までの過程が繰り返されることで、所望の深さの大口径の穴を穿孔することができる。
【００４９】
以上では本発明を具体的な実施例を通じて詳細に説明してきたが、当業者であれば本明細書において説明された種々の特徴を参照し組み合わせて、様々な変形をすることができる。従って、本発明の範囲が説明された実施例のみに限定されることではなく、添付した特許請求の範囲によって解釈されるべきであることを断っておく。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上で説明したように、本発明に従う連続拡孔方式の大口径地盤掘削方法及び装置は、土木工事や建築工事などの基礎工事時には、地盤に建てられる構造物が堅固に位置され得るように、地盤や岩石に梁や杭を打つための穿孔作業や掘削作業の分野に広く利用可能である。
【符号の説明】
【００５１】
40:ハンマドリル、41:リーマハンマドリルフレーム、42:キー、43:キーガイド、44:パイロットハンマドリルフレーム、45:逆循環路、46、48:ハンマ、47、49:ドリルビット、50:ローラー、51:蛇腹(Bellows or Air/hydraulic cylinder)、52:固定フレーム。
【図１（ａ）】
【図１（ｂ）】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤を掘削する掘削方法において、
地上の支持手段に多段に組み立てられるロッド(104)の最下端に取り付けられるハンマドリル(40)を、同時回転が可能でかつ上下相対移動が可能な垂直方向のキー構造(42、43)を通じて結合されたパイロットハンマドリル(44、48、49)とリーマハンマドリル(41、46、47)とを含んで構成し、
掘削作業の際に、前記ハンマドリル(40)を回転させながら、先ず前記パイロットハンマドリル(44、48、49)を下降させて、小口径(w)のパイロット穴を所定の深さ(d)までに掘削した後、元の位置へ上昇させ、次いで、前記リーマハンマドリル(41、46、47)を下降させて、大口径(W)の穴を前記所定の深さ(d)だけ掘削する過程を繰り返して作業する
ことを特徴とする、大口径地盤掘削方法。
【請求項２】
前記小口径(w)のパイロット穴を掘削する間に, 前記リーマハンマドリル(41、46、47)の下端には複数のローラー(50)が下降した状態を維持することで、前記リーマハンマドリル(41、46、47)の下端に突き出設置された少なくとも1つのドリルビット(47)が前記ローラー(50)より高い位置に位置して、下の地盤と直接的に接触されないようにすることを特徴とする、請求項１に記載の大口径地盤掘削方法。
【請求項３】
地盤を掘削する掘削方法において、
地上の支持手段に多段に組み立てられるロッド(104)の最下端に取り付けられるハンマドリル(40)を、同時回転が可能でかつ上下相対移動が可能な垂直方向のキー構造(42、43)を通じて結合されたパイロットハンマドリル(44、48、49)とリーマハンマドリル(41、46、47)とを含んで構成し、
掘削作業の際に、前記ハンマドリル(40)を回転させながら、先ず前記パイロットハンマドリル(44、48、49)と前記リーマハンマドリル(41、46、47)とを同時に作動させて、大口径(W)の穴を掘削し、掘削が進行される間、前記パイロットハンマドリル(44、48、49)と前記リーマハンマドリル(41、46、47)との位置差(d')が予め定められた値(D)に到逹すると、一時的に前記パイロットハンマドリル(44、48、49)の動作を中断させ、その後、前記パイロットハンマドリル(44、48、49)と前記リーマハンマドリル(41、46、47)との位置差(d')が0に到逹すると、一時中断されていた前記パイロットハンマドリル(44、48、49)の動作を再開して、小口径(w)の穴を掘削する過程を繰り返して作業する
ことを特徴とする、大口径地盤掘削方法。
【請求項４】
地盤を掘削する掘削装置において、
地上の支持手段に多段に組み立てられるロッド(104)の最下端に取り付けられるハンマドリル(40)を含み、前記ハンマドリル(40)は:
ハンマ(48)及び該ハンマに取り付けられたドリルビット(49)のセットを少なくとも1つ以上含み、該少なくとも1つ以上のハンマ(48)及び該ハンマに取り付けられたドリルビット(49)のセットを固定するためのハンマドリルフレーム(44)を含むパイロットハンマドリル(44、48、49)と;
ハンマ(46)及び該ハンマに取り付けられたドリルビット(47)のセットを少なくとも1つ以上含み、該少なくとも1つ以上のハンマ(46)及び該ハンマに取り付けられたドリルビット(47)のセットを固定するためのハンマドリルフレーム(41)を含み、前記パイロットハンマドリル(44、48、49)を一定の間隔をもって同心的に取り囲むように設けられるリーマハンマドリル(41、46、47)と;
前記パイロットハンマドリル(44、48、49)と前記リーマハンマドリル(41、46、47)とが互いに一緒に同時回転が可能なように固定しながら、上下方向には相対移動が可能なように、その長さに沿って結合するように垂直方向に延長されたキー構造(42、43)と；
を含むことを特徴とする、大口径地盤掘削装置。
【請求項５】
前記リーマハンマドリル(41、46、47)の下端には、複数のローラー(50)が下降及び上昇できるように設けられることを特徴とする、請求項４に記載の大口径地盤掘削装置。
【請求項６】
前記リーマハンマドリル(41、46、47)の下端に設けられた複数のローラー(50)は、それぞれ蛇腹(51)によって下降及び上昇するように構成されたことを特徴とする、請求項５に記載の大口径地盤掘削装置。
【請求項７】
前記リーマハンマドリルの外周縁部に、互いに一緒に同時回転が可能なように固定しながら、上下方向には相対移動が可能なように、その長さに沿って結合するように垂直方向に延長された更に他のキー構造によって結合された、1つ又はそれ以上のリーマハンマドリルを更に含むことを特徴とする、請求項４に記載の大口径地盤掘削装置。
【請求項１】
地盤を掘削する掘削方法において、
地上の支持手段に多段に組み立てられるロッド(104)の最下端に取り付けられるハンマドリル(40)を、同時回転が可能でかつ上下相対移動が可能な垂直方向のキー構造(42、43)を通じて結合されたパイロットハンマドリル(44、48、49)とリーマハンマドリル(41、46、47)とを含んで構成し、
掘削作業の際に、前記ハンマドリル(40)を回転させながら、先ず前記パイロットハンマドリル(44、48、49)を下降させて、小口径(w)のパイロット穴を所定の深さ(d)までに掘削した後、元の位置へ上昇させ、次いで、前記リーマハンマドリル(41、46、47)を下降させて、大口径(W)の穴を前記所定の深さ(d)だけ掘削する過程を繰り返して作業する
ことを特徴とする、大口径地盤掘削方法。
【請求項２】
前記小口径(w)のパイロット穴を掘削する間に, 前記リーマハンマドリル(41、46、47)の下端には複数のローラー(50)が下降した状態を維持することで、前記リーマハンマドリル(41、46、47)の下端に突き出設置された少なくとも1つのドリルビット(47)が前記ローラー(50)より高い位置に位置して、下の地盤と直接的に接触されないようにすることを特徴とする、請求項１に記載の大口径地盤掘削方法。
【請求項３】
地盤を掘削する掘削方法において、
地上の支持手段に多段に組み立てられるロッド(104)の最下端に取り付けられるハンマドリル(40)を、同時回転が可能でかつ上下相対移動が可能な垂直方向のキー構造(42、43)を通じて結合されたパイロットハンマドリル(44、48、49)とリーマハンマドリル(41、46、47)とを含んで構成し、
掘削作業の際に、前記ハンマドリル(40)を回転させながら、先ず前記パイロットハンマドリル(44、48、49)と前記リーマハンマドリル(41、46、47)とを同時に作動させて、大口径(W)の穴を掘削し、掘削が進行される間、前記パイロットハンマドリル(44、48、49)と前記リーマハンマドリル(41、46、47)との位置差(d')が予め定められた値(D)に到逹すると、一時的に前記パイロットハンマドリル(44、48、49)の動作を中断させ、その後、前記パイロットハンマドリル(44、48、49)と前記リーマハンマドリル(41、46、47)との位置差(d')が0に到逹すると、一時中断されていた前記パイロットハンマドリル(44、48、49)の動作を再開して、小口径(w)の穴を掘削する過程を繰り返して作業する
ことを特徴とする、大口径地盤掘削方法。
【請求項４】
地盤を掘削する掘削装置において、
地上の支持手段に多段に組み立てられるロッド(104)の最下端に取り付けられるハンマドリル(40)を含み、前記ハンマドリル(40)は:
ハンマ(48)及び該ハンマに取り付けられたドリルビット(49)のセットを少なくとも1つ以上含み、該少なくとも1つ以上のハンマ(48)及び該ハンマに取り付けられたドリルビット(49)のセットを固定するためのハンマドリルフレーム(44)を含むパイロットハンマドリル(44、48、49)と;
ハンマ(46)及び該ハンマに取り付けられたドリルビット(47)のセットを少なくとも1つ以上含み、該少なくとも1つ以上のハンマ(46)及び該ハンマに取り付けられたドリルビット(47)のセットを固定するためのハンマドリルフレーム(41)を含み、前記パイロットハンマドリル(44、48、49)を一定の間隔をもって同心的に取り囲むように設けられるリーマハンマドリル(41、46、47)と;
前記パイロットハンマドリル(44、48、49)と前記リーマハンマドリル(41、46、47)とが互いに一緒に同時回転が可能なように固定しながら、上下方向には相対移動が可能なように、その長さに沿って結合するように垂直方向に延長されたキー構造(42、43)と；
を含むことを特徴とする、大口径地盤掘削装置。
【請求項５】
前記リーマハンマドリル(41、46、47)の下端には、複数のローラー(50)が下降及び上昇できるように設けられることを特徴とする、請求項４に記載の大口径地盤掘削装置。
【請求項６】
前記リーマハンマドリル(41、46、47)の下端に設けられた複数のローラー(50)は、それぞれ蛇腹(51)によって下降及び上昇するように構成されたことを特徴とする、請求項５に記載の大口径地盤掘削装置。
【請求項７】
前記リーマハンマドリルの外周縁部に、互いに一緒に同時回転が可能なように固定しながら、上下方向には相対移動が可能なように、その長さに沿って結合するように垂直方向に延長された更に他のキー構造によって結合された、1つ又はそれ以上のリーマハンマドリルを更に含むことを特徴とする、請求項４に記載の大口径地盤掘削装置。
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２０１２−５２６２１９（Ｐ２０１２−５２６２１９Ａ）
【公表日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５０９７２３（Ｐ２０１２−５０９７２３）
【出願日】平成２２年４月１４日（２０１０．４．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００２２９９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３７７９８
【国際公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【出願人】（５１１２７１０２９）コア ジオテクニクス カンパニー リミテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＣＯＲＥ ＧＥＯＴＥＣＨＮＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】５Ｆ，Ｔｗｉｎ Ｂｌｄｇ．１１２−１ Ｇａｒａｋ−ｄｏｎｇ，Ｓｏｎｇｐａ−ｇｕ，Ｓｅｏｕｌ １３８−１６０ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１４日（２０１０．４．１４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００２２９９
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１３７７９８
【国際公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【出願人】（５１１２７１０２９）コア ジオテクニクス カンパニー リミテッド (1)
【氏名又は名称原語表記】ＣＯＲＥ ＧＥＯＴＥＣＨＮＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】５Ｆ，Ｔｗｉｎ Ｂｌｄｇ．１１２−１ Ｇａｒａｋ−ｄｏｎｇ，Ｓｏｎｇｐａ−ｇｕ，Ｓｅｏｕｌ １３８−１６０ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]