그라우팅 천공비트 종류와 특성을 알아보자

천공구경의 종류

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회전식 천공비트 - 다이아몬드 비트

천공비트는 암반의 경연 등 지질여건에 따라 결정하여야 합니다.

일반적으로 쓰이는 다이아몬드 비트에는 코어비트와 프러그 비트 두 종류가 있습니다.

코어비트는 중공의 강재 실린더 끝에 다이아몬드를 부착시킨 비트이여 이를 코어바렐에 연결하여 회전시켜 천공하는 것으로 비트가 암반에 밀착된 상태에서 회전을 빨리하여야 천공능률이 향상되며 일반 메탈비트처럼 회전속도가 낮으면 능률이 저하됩니다.

그라우팅 공사에서는 시추코어를 회수코자 하는 조사공 또는 검사공 천공에 사용합니다.

프러그비트는 오목한 모양, 즉 가운데가 들어간 모양과 반대로 볼록한 모양 두 가지가 있으며 시추코어를 회수할 필요가 없는 주입공에서 대단히 유용하게 사용됩니다.

그러나 프러그비트는 극 경암층이나 심하게 파쇄된 지층을 천공할 때는 다이아몬드의 소모가 많아서 코어비트보다 천공비용이 더 많이 소요됩니다.

왜냐하면 프러그비트는 전 심도를 분쇄하여 파쇄물을 만드는 것이고 코어비트는 대부분을 코어로 회수하기 때문입니다.

심하게 파쇄된 지층을 굴진 하는 과정에서 비트 중심부에서 1~2개의 다이아몬드 알갱이가 빠져버려도 굴진이 안 되는 경우가 허다하므로 천공회전속도, 비트에 가해지는 압력, 천공수의 순환 등에 유의하여야 합니다.

다이아몬드비트로 천공해야 할 정도로 경암인데 왜 그라우팅을 해야 하는가?

현장 암질은 연암. 보통암으로 분류되었는데 왜 그라우팅 공사에서는 경암천공으로 설계하였는가?

그라우팅 기술자들은 이런 질문을 많이 받았을 것입니다.

그라우팅은 암질의 경연에 관계없이 절리, 파쇄대의 틈에 주입재를 채우는 것입니다.

경암이라고 이와 같은 지질구조대가 없는 것이 아니고 다만 그 간격이 연암, 보통암보다 덜 조밀할 뿐입니다.

엄밀한 의미에서는 그라우팅 범위를 암질의 경암.

연암을 기준으로 정하지 않고 투수도와 관련하여 견고하냐 아니냐로 정하여야 합니다.

만약에 석영이 많은 편암류가 절리 또는 엽리 방향으로 심하게 파쇄되어 있어서 리퍼로 쉽게 터파기 할 수 있는 상태라면 이는 연암으로 분류될 수 있습니다.

그러나 이를 비트로 천공할 때는 마치 송곳으로 두꺼운 책을 뚫는 것과 같기에 경암으로 분류되어야 할 경우가 흔합니다.

 

회전식 천공비트 - 메탈비트

톱날 이빨모양의 경합금을 실린더의 끝에 부착시킨 것으로 비싼 다이아몬드 비트 대신에 연암, 보통암의 천공에 유용하게 사용됩니다. 경합금은 보통 텅그스텐 탄소강을 씁니다.

 

메탈비트

 

회전식천공비트 - 롤러비트

치차가 붙은 원추형의 롤러가 여러개 조합된 것으로 롯드가 회전하면 이들 치차와 롤러가 돌면서 암반을 갈면서 파쇄시킵니다.

2-cone 비트는 연암이나 파쇄상 암반에 유용하며 3-cone 비트에 비해 파쇄물의 제거가 훨씬 용이하며, 3cone비트는 경암천공에 쓰입니다.

사용도중에 롤러비트가 공내에 탈락하는 경우가 간혹 있는데 재질이 텅스텐 탄소강이므로 이를 마모 분쇄시키는 것은 불가능하므로 사용 전에 비트의 상태를 점검하여야 합니다.

이 비트의 최소구경은 NX 정도여서 그라우팅 공사에서는 거의 사용하지 않습니다.

 

회전식천공비트 - 드래그비트

물고기 꼬리모양을 하고 있는 비트로서 토사층이나 풍화암 천공에 유용합니다.

날개는 3~4개이며 때로는 2~3단으로 된 비트도 사용합니다.

날개의 재질은 경합금이며 모양은 굴곡이 되어 있습니다.

이 비트는 지금까지 그라우팅공사시 중심점토의 천공에 사용을 억제하였는데 그 이유는 비트가 회전하면서 굴착면에 점토벽이 만들어지므로 천공수가 누수되는 구간을 정확히 파악할 수 없기 때문입니다.

그러나 중심점토 재질에는 다짐 시 펴 고르기 두께의 1/2~1/3  정도인 15cm 크기의 최대입경이 혼재되는데 천공 시 메탈비트에 이들이 걸릴 때는 절단 또는 파쇄되지 않고 밀려나갔다가 천공이 하부심도로 진행되면 공내로 다시 나와서 천공되는 공의 유지가 어렵고 케이싱타입이 대단히 어렵습니다.

이러한 지층여건이라면 차라리 드래그비트로 천공하여 자갈로 밀어내는 것이 유리할 때도 있습니다.

또한 토사층 주입방법처럼 시추공벽과 케이싱 사이의 공간에 주입을 해야 할 경우에는 구경 100mm의 드래그비트로 천공하고 내경 65mm의 BX케이싱을 타입 할 경우에도 유용하게 적용될 수 있습니다.

 

회전식천공비트 - 오덱스비트

자갈, 호박돌 등이 혼재되어 있어서 천공 공벽 유지가 어려울 때는 비트를 따라가면서 케이싱이 설치되어야 하는데 편심형의 비트가 굴진하고 이 공간에 케이싱이 따라 들어가는 오덱스 비트를 사용하여야 합니다.

천공이 끝나면 비트는 인양되고 케이싱은 그대로 남습니다. 이 케이싱은 안쪽이나 바깥쪽에 돌출부가 없는 플러쉬조인트로 되어 있으며 케이싱 끝부분에도 팁이 부착되어 있어서 어느 정도의 굴착도 가능합니다.

 

충격식 천공비트

비트는 여러 가지 모양이 있는데 암석의 상태나 천공의 특성에 맞는 것을 선택해야 합니다.

일자비트와 십자비트가 주로 많이 사용되는데 비트의 주변부가 심하게 마모되면 깊은 공에서는 재밍현상이 발생하므로 이 경우 새 비트로 교환하여 천공할 때는 재굴진을 하는 결과가 됩니다.

버튼 비트는 공경이 급격히 줄어지는 염려는 없으나 굴진속도가 느립니다. 충격 시 천공장비의 충격작용에는 약간의 회전작용이 수반됩니다.