KR100552330B1 - 사면추높이 실시간 자동계측방법 및 그의 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 케이싱 파이프의 내부에 형성되어 보강부재의 투입량을 측정하기 위한 사면추의 높이를 계측할 수 있는 공지의 사면추높이 계측방법에 있어서, 상기 케이싱 파이프(130)의 일측에 형성된 스트레인 게이지(241)를 매개로 상하작동되는 장력활차(230)의 각도변화에 따라 발생하는 상기 스트레인 게이지(241)의 스트레인(휘어짐) 변위량을 측정하여 사면추(210)의 높이를 실시간으로 자동계측하도록 이루어지는 사면추높이 실시간 자동계측방법 및 케이싱 파이프(130)의 내부에 투입되는 보강부재(B)의 높이를 측정하기 위한 사면추(210)와, 상기 케이싱 파이프(130)의 상부에 형성된 활차(220)와, 일측에 권취활차(251)를 구비하는 사면심도 센서(250)와, 상기 활차(220)와 권취활차(251)의 사이에 형성하되 상기 사면추(210)의 높이에 따라서 승하강되는 장력활차(230)와, 상기 장력활차(230)의 승하강 높이를 감지하기 위한 사면추높이 감지센서(240)와, 상기 사면추(210)가 일측에 연결되어 상기 활차(220), 장력활차(230), 권취활차(251)의 외주면을 따라서 연결된 와이어로프(211)와, 상기 와이어로프(211)가 감겨진 상태의 권취드럼(261)을 구비한 권취모터(260)로 구성되는 공지의 사면추높이 계측장치(200)에 있어서, 상기 장력활차(230)의 일측에는 장력변화에 의한 휨정도를 측정하기 위한 스트레인 게이지(241)를 형성하되, 상기 스트레인 게이지(241)의 끝단에는 상기 케이싱 파이프(130)의 일측에 고정하기 위한 고정축(242)이 형성되도록 구성되는 사면추높이 실시간 자동계측장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명 SLAM방법 및 장치는 연약지반 개량공사의 케이싱 파이프 내부에 형성되어 보강부재의 투입량을 계측하기 위해서 사용되는 사면추의 높이를 실시간으로 자동계측할 수 있도록 함으로써, 항상 균일하고 정밀한 투입량을 갖는 보강부재를 케이싱 파이프의 내부에 공급할 수 있으므로 이로 인해 보강부재 파일의 치환효율 증대 및 조밀하고 견고한 시공이 가능하게 되며, 특히 연약지반의 지지력증가, 압밀시간단축, 액상화방지, 수평저항의 증가, 전체침하 및 부등침하의 감소로 인한 연약지반 개량공사의 시공품질을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.
연약지반, 보강부재, 높이, 사면추, 실시간, 자동, 계측, 장치, 방법

Description

사면추높이 실시간 자동계측방법 및 그의 장치{sand level real time automatic measuring method and equipment}
도 1 - 종래 사면추높이 계측장치를 개략적으로 나타내기 위한 구성도.
도 2 - 종래 사면추높이 계측장치의 작동상태를 나타내기 위한 사용상태 참고도.
도 3 - 본 발명 사면추높이 실시간 자동계측장치를 개략적으로 나타내기 위한 구성도.
도 4 - 본 발명 사면추높이 실시간 자동계측장치의 작동상태를 나타내기 위한 사용상태 참고도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1: 연약지반 개량을 위한 시공장치
11: 바이브레이션 해머(Vibration hammer)
12: 호퍼(Hopper) 13: 케이싱 파이프(Casing pipe)
14: 공기압 측정센서 15: 감압밸브
16: 가압밸브 16a: 콤프레셔
17: 관입심도 센서(G.L) 18: 중앙처리장치
20: 종래 사면추높이 계측장치
21: 사면추(錘) 21a: 와이어로프
22: 활차(滑車) 23: 장력활차
23a: 감지바 24: 사면추높이 감지센서
25: 사면심도 센서(S.L) 25a: 권취활차
26: 권취모터 26a: 권취드럼
100: 연약지반 개량을 위한 시공장치
110: 바이브레이션 해머
120: 호퍼 130: 케이싱 파이프
140: 공기압 측정센서 150: 감압밸브
160: 가압밸브 161: 콤프레셔
170: 관입심도 센서 180: 중앙처리장치
200: 본 발명 사면추높이 실시간 자동계측장치
210: 사면추 211: 와이어로프
220: 활차 230: 장력활차
231: 힌지바 232: 힌지축
241: 스트레인 게이지(Strain Gage) 242: 고정축
250: 사면심도 센서 251: 권취활차
260: 권취모터 261: 권취드럼
B: 보강부재
본 발명은 사면추높이 실시간 자동계측방법 및 그의 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연약지반 개량(改良)공사에 있어서 케이싱 파이프 내부의 보강부재 투입량을 측정하기 위한 사면추의 높이를 실시간으로 자동계측할 수 있도록 함으로써, 항상 일정량의 보강부재를 케이싱 파이프 내부에 투입할 수 있도록 하여 균일한 밀도를 갖는 연속적인 보강부재 말뚝을 형성할 수 있으므로 연약지반 개량공사의 시공품질을 극대화시키기 위한 사면추높이 실시간 자동계측방법 및 그의 장치(Sand Level real time Automatic Measuring method, 이하 "SLAM"라 함)에 관한 것이다.
일반적으로 연약지반을 개량하기 위한 공법은 케이싱 파이프를 지중 소정의 깊이까지 관입하는 공정과, 상기 케이싱 파이프 내에 모래 또는 쇄석 및 혼합골재 등의 보강부재를 공급하는 공정과, 상기 케이싱 파이프의 내부에 공기압을 공급하는 공정과, 상기 케이싱 파이프를 일정거리 인발하는 공정과, 상기 인발공정을 반복하여 실행하는 공정을 포함하는 연약지반 개량을 위한 샌드 드레인 파일공법(SD) 및 그래블 드레인 파일공법(GD)과,
또한, 케이싱 파이프를 지중 소정의 깊이까지 관입하는 공정과, 상기 케이싱 파이프 내에 모래 또는 쇄석 및 혼합골재 등의 보강부재를 공급하는 공정과, 상기 케이싱 파이프의 내부에 공기압을 공급하는 공정과, 상기 케이싱 파이프를 일정거리 인발하는 공정과, 상기한 인발 및 관입공정을 반복 실행하여 다짐작용을 통해 보강부재 파일을 형성하기 위한 연약지반 개량을 위한 샌드 콤팩션 파일공법(SCP) 및 그래블 콤팩션 파일공법(GCP)이 사용되고 있으며, 이는 1830년대 프랑스와 1950년대 일본에서 실용화된 이후로 현재 국내에서 연약지반을 개량하기 위한 대표적인 공법으로 널리 시공되고 있는 실정이다.
상기한 연약지반 개량공법은 케이싱 파이프를 지중으로 관입한 후 상기 케이싱 파이프 내에 모래, 혼합골재, 쇄석, 슬래그 등과 같은 보강부재를 투입하고, 상기 케이싱 파이프를 바이브레이션 햄머에 의해 진동과 함께 관입, 인발하여 모래 또는 쇄석파일(말뚝)을 시공함으로써, 이로 인해 지반의 지지력 향상, 지반의 전단변형억제, 지반의 침하억제, 활동파괴의 방지, 압밀침하촉진, 지반의 강도증가 촉진, 침하의 감소, 액상화의 방지, 지반의 전단변형 방지, 측방유동을 방지하여 지반전체의 안정성을 증가시키게 된다.
특히 이러한 연약지반 개량공법에 있어서 시공품질을 결정하는 중요한 요인으로는 항상 일정량의 보강부재를 케이싱 파이프 내부에 투입하도록 하여 균일한 밀도를 갖는 연속적인 보강부재 말뚝을 형성할 수 있도록 함으로써 시공품질을 증대시킬 수 있게 되는 것이다.
따라서 종래에는 보강부재의 균일한 투입량을 계측하기 위해서, 도 2에 도시된 바와 같이 케이싱 파이프(13)의 내부에 형성되어 투입되는 보강부재(B)의 높이 를 측정하기 위한 사면추(21)와, 상기 케이싱 파이프(13)의 상부에 형성된 활차(22)와, 상기 활차(22)의 일측에 형성하되 일단에 사면심도 센서(25)를 구비한 권취활차(25a)와, 상기 활차(22)와 권취활차(25a)의 사이에 형성하되 상기 사면추(21)의 높이에 따라서 승하강되며 일측방향으로 돌출된 감지바(23a)를 구비하는 장력활차(23)와, 상기 감지바(23a)의 승하강 높이를 감지하기 위해서 수직방향으로 일정간격 이격되도록 형성된 다수개의 사면추높이 감지센서(24)와, 상기 사면추(21)가 일측에 연결되어 상기 활차(22), 장력활차(23), 권취활차(25a)의 외주면을 따라서 연결된 와이어로프(21a)와, 상기 와이어로프(21a)가 감겨진 상태의 권취드럼(26a)을 구비한 권취모터(26)가 형성된 사면추높이 계측장치(20)가 사용된다.
즉, 종래에는 상기 사면추(21)의 위치변화에 따라서 상기 장력활차(23)가 승하강되고, 이때 일측에 수직방향으로 일정간격 이격되도록 설치되어 들림, 착지, 매립상태를 확인하기 위해 형성된 다수개의 사면추높이 감지센서(24)에 의해서 사면추(21)의 높이를 측정한 후 보강부재(B)의 투입량을 결정하게 된다.
그러나 종래의 사면추높이 계측장치(20)는 보강부재(B)의 높이를 측정하는 과정에서 상기 장력활차(23)의 감지바(23a)가 사면추높이 감지센서(24)와 밀착되어 사면추의 높이를 계측하는 구조를 갖는 것으로, 이는 상기 감지바(23a)와 사면추높이 감지센서(24)가 잦은 마찰로 인해 손상 및 파손되는 잦은 고장이 발생하게 되어 정확한 사면추 높이를 계측할 수 없으므로, 결국 일정한 보강부재(B)를 케이싱 파이프(13) 내부에 투입할 수 없게 되므로 균일한 밀도를 갖는 보강부재 말뚝을 형성할 수 없게 되므로 시공불량에 따른 재시공 및 공사기간의 연장으로 인한 경제적인 손실이 발생하게 되는 문제점을 갖는 것이다.
더구나 파손된 상기 감지바(23a)와 사면추높이 감지센서(24)의 유지보수를 위해서는 작업자들을 공간이 협소한 케이싱 파이프(13)의 내부로 들어가야 하는데 이는 시야가 확보되지 않는 케이싱 파이프 내부에서 교체작업을 하기란 결코 용이한 일이 아니고 작업자들의 안전사고의 발생 위험이 매우 큰 단점을 갖는 것이다.
또한, 상기 사면추높이 감지센서(24)는 투입된 보강부재의 위치를 확인하기 위해서 들림(상승), 착지(안착), 매립(하강) 상태만을 계측하기 위한 것으로, 이는 지반의 특성 및 보강부재의 상태에 따라서 수시로 변화되는 사면추의 높이를 정확하게 계측할 수 없을 뿐만 아니라, 특히 상기 사면추높이 감지센서(24)가 30~60㎝의 일정간격(C)으로 수직방향으로 이격되도록 설치되어 있어 사면추높이 감지센서(24)의 측정범위가 한정되므로, 결국 사면추의 높이변화에 따른 신속하고 정확한 계측데이터를 얻을 수 없으므로 시공품질의 저하는 물론 부실 공사의 원인을 제공하게 되는 매우 심각한 폐단을 갖게 되었다.
따라서 본 발명 SLAM방법은 종래 기계적인 사면추높이 계측에 의해 이루어지던 케이싱 파이프 내의 사면추높이 계측작업을 실시간으로 계측할 수 있도록 하기 위해서 사면추의 높이변화에 따라서 발생하는 장력변화에 의한 휨정도(스트레인)를 측정할 수 있도록 하여 보강부재의 투입량을 항상 일정하게 유지할 수 있으므로 보강부재 파일의 시공품질 향상은 물론 부실공사를 사전에 방지할 수 있는 사면추높 이 실시간 자동계측장치 및 그의 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명 SLAM방법의 목적을 달성하기 위한 방법을 첨부한 도면에 의해 각 공정별로 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명 사면추높이 실시간 자동계측장치를 개략적으로 나타내기 위한 구성도를 도시한 것이다.
본 발명 SLAM방법은 케이싱 파이프의 내부에 형성되어 보강부재의 투입량을 측정하기 위한 사면추의 높이를 계측할 수 있는 공지의 사면추높이 계측방법에 있어서,
상기 케이싱 파이프(130)의 일측에 형성된 스트레인 게이지(241)를 매개로 상하작동되는 장력활차(230)의 각도변화에 따라 발생하는 상기 스트레인 게이지(241)의 스트레인(휘어짐) 변위량을 측정하여 사면추(210)의 높이를 실시간으로 자동계측하도록 이루어진다.
따라서 본 발명 SLAM방법은 보강부재(B)의 상태 및 지중의 토압의 변화에 따라서 수시로 변화되는 사면추(210)의 높이를 상기 스트레인 게이지(241)의 휨정도(스트레인)에 따라서 신속하고 정확하게 실시간으로 자동계측할 수 있도록 함으로써, 연약지반 개량공사의 시공품질 향상은 물론 부실시공의 원인을 사전에 차단할 수 있게 되는 것이다.
본 발명에 있어서 보강부재(B)라 함은 연약지반을 개량하기 위한 모래, 혼합골재, 쇄석, 콘크리트 쇄석, 고로 슬래그, 또는 이들의 혼합물을 통칭한다.
이하 상기와 같은 본 발명 SLAM방법을 가능하게 하는 장치의 구성에 대해 살펴보기로 한다.
본 발명 SLAM시공장치(200)는 도 4에 도시한 바와 같이 케이싱 파이프(130)의 내부에 투입되는 보강부재(B)의 높이를 측정하기 위한 사면추(210)와, 상기 케이싱 파이프(130)의 상부에 형성된 활차(220)와, 상기 케이싱 파이프(130)의 일측에 형성하되 일단에 권취활차(251)를 구비하는 사면심도 센서(250)와, 상기 활차(220)와 권취활차(251)의 사이에 형성하되 상기 사면추(210)의 높이에 따라서 승하강되는 장력활차(230)와, 상기 장력활차(230)의 승하강 높이를 감지하기 위한 사면추높이 감지센서(240)와, 상기 사면추(210)가 일측에 연결되어 상기 활차(220), 장력활차(230), 권취활차(251)의 외주면을 따라서 형성된 와이어로프(211)와, 상기 와이어로프(211)가 감겨진 상태의 권취드럼(261)을 구비한 권취모터(260)로 구성된 공지의 사면추높이 계측장치(200)에 있어서,
상기 장력활차(230)의 일측에는 장력변화에 의한 휨정도를 측정하기 위한 스트레인 게이지(241)를 형성하되, 상기 스트레인 게이지(241)의 끝단에는 상기 케이싱 파이프(130)의 일측에 고정하기 위한 고정축(242)이 형성되도록 구성된다.
따라서 상기 장력활차(230)는 사면추(210)의 높이 변화에 따라서 발생하는 휨정도(스트레인)의 변위량을 정밀하게 측정하여 사면추(210)의 높이변화를 실시간으로 계측하여 데이터화 할 수 있으므로 시공품질의 향상은 물론 정확한 계측데이터를 바탕으로 균일한 투입량을 갖는 보강부재(B)의 말뚝을 시공할 수 있게 되므로 부실시공의 발생원인을 사전에 차단할 수 있게 되는 것이다.
이때 상기 스트레인 게이지(241)는 상기 장력활차(230)의 높이변화시 발생하는 장력에 의한 휨정도에 의한 변형도(變形度) 또는 변형률(變形率)을 측정하기 위한 구성이다.
한편, 상기 스트레인 게이지(241)에 의해서 계측된 변위량은 공지의 출력장치(프린터, 플로터, 모니터)를 통해 출력할 수 있으며, 아울러 하드디스크, 광디스크, 플로피디스크, 휴대용 저장드라이버 등과 같은 공지의 기록장치에 의해서 계측된 모든 데이터를 저장하여 활용할 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 포함되는 것은 당연할 것이다.
이처럼 본 발명 SLAM방법 및 장치는 연약지반 개량공사의 케이싱 파이프 내부에 형성되어 보강부재의 투입량을 계측하기 위해서 사용되는 사면추의 높이를 실시간으로 자동계측할 수 있도록 함으로써, 항상 균일하고 정밀한 투입량을 갖는 보강부재를 케이싱 파이프의 내부에 공급할 수 있으므로 이로 인해 보강부재 파일의 치환효율 증대 및 조밀하고 견고한 시공이 가능하게 되며, 특히 연약지반의 지지력증가, 압밀시간단축, 액상화방지, 수평저항의 증가, 전체침하 및 부등침하의 감소로 인한 연약지반 개량공사의 시공품질을 향상시킬 수 있는 매우 유용한 발명인 것 이다.

Claims (2)

  1. 케이싱 파이프의 내부에 형성되어 보강부재의 투입량을 측정하기 위한 사면추의 높이를 계측할 수 있는 공지의 사면추높이 계측방법에 있어서,
    상기 케이싱 파이프(130)의 일측에 형성된 스트레인 게이지(241)를 매개로 상하작동되는 장력활차(230)의 각도변화에 따라 발생하는 상기 스트레인 게이지(241)의 스트레인(휘어짐) 변위량을 측정하여 사면추(210)의 높이를 실시간으로 자동계측하도록 이루어짐을 특징으로 하는 사면추높이 실시간 자동계측방법.
  2. 케이싱 파이프(130)의 내부에 투입되는 보강부재(B)의 높이를 측정하기 위한 사면추(210)와, 상기 케이싱 파이프(130)의 상부에 형성된 활차(220)와, 일측에 권취활차(251)를 구비하는 사면심도 센서(250)와, 상기 활차(220)와 권취활차(251)의 사이에 형성하되 상기 사면추(210)의 높이에 따라서 승하강되는 장력활차(230)와, 상기 장력활차(230)의 승하강 높이를 감지하기 위한 사면추높이 감지센서(240)와, 상기 사면추(210)가 일측에 연결되어 상기 활차(220), 장력활차(230), 권취활차(251)의 외주면을 따라서 연결된 와이어로프(211)와, 상기 와이어로프(211)가 감겨진 상태의 권취드럼(261)을 구비한 권취모터(260)로 구성되는 공지의 사면추높이 계측장치(200)에 있어서,
    상기 장력활차(230)의 일측에는 장력변화에 의한 휨정도를 측정하기 위한 스 트레인 게이지(241)를 형성하되, 상기 스트레인 게이지(241)의 끝단에는 상기 케이싱 파이프(130)의 일측에 고정하기 위한 고정축(242)이 형성되도록 구성되어짐을 특징으로 하는 사면추높이 실시간 자동계측장치.
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