KR100652508B1 - 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치 및그를 이용한 지반보강재 포설방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치는, 연약지반에의 장비진입을 위한 전초작업으로서 연약지반을 보강하기 위하여 토사, 토석, 모래, 쇄석 등의 지반보강재를 효율적으로 이동하여 포설하기 위한 장치로서, 상기 연약지반 위에 지반보강재의 포설을 위해 미리 포설된 토목섬유 위에 접지압이 최소화될 수 있는 광폭의 무한궤도를 가지며, 엔진부 및 운전석이 마련되어 있는 주몸체부; 상기 주몸체부의 일측에 설치되며, 하중을 분산하기 위하여 주몸체부로부터 일정 거리 떨어진 전방에 지반보강재를 밀어 포설이 가능하도록 한 장축; 상기 장축의 선단에 설치되며, 주몸체부로부터 일정 거리 떨어진 전방에 지반보강재를 밀고가는 배토판; 및 상기 주몸체부의 일측에 설치되며, 상기 장축을 상,하 방향으로 상승 및 하강시키기 위한 장축 승강장치를 포함하여 구성되며, 바람직하게는 상기 배토판의 전방에 착탈 가능하게 설치되며, 배토판 앞에 밀려 적체되는 연약점토 및 지반보강재를 측방으로 이송시키기 위한 스크류를 더 포함한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 배토판을 지지 및 고정하는 장축이 다단계로 길이 조정이 가능하도록 되어 있어, 연약토층의 융기 및 함몰을 최소화하면서 지반보강재(복토재)를 포설할 수 있다.

Description

연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치 및 그를 이용한 지반보강재 포설방법{Apparatus for spreading materials for reinforcing the ground for approach of equipments to the soft ground and method for spreading materials for reinforcing the ground using the apparatus}

도 1은 종래 습지 도저를 이용한 토사 복토 시공 과정을 보여주는 도면.

도 2는 종래 습지 도저를 이용한 토사 복토 시공 과정에 있어서, 연약토층의 함몰과 복토재 전방의 연약토층의 융기현상을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치의 구성을 보여주는 도면.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치를 이용하여 연약지반 위에 지반보강재를 포설하는 작업 과정을 보여주는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치를 이용한 지반보강재를 포설방법에 있어서, 측방 매립방법의 개념도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

310...주몸체부 311...무한궤도

312...엔진부 313...운전석

320...장축 330...배토판

340...장축 승강장치 350...스크류

360...와이어 로프 410...토목섬유

420...지반보강재(복토재)

본 발명은 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치 및 그를 이용한 지반보강재 포설방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 연약지반 처리시 지반이 연약하여 지반처리에 필요한 장비진입이 불가능할 경우 장비진입을 위한 주행성(trafficability) 확보를 위한 것으로, 습지 도저(dozer)와 같이 연약지반 주행이 용이하도록 접지압이 적으며 무한궤도의 장비 앞에 복토재를 균질하게 운반 포설하여 지반을 보강하는 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치 및 그를 이용한 지반보강재 포설방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연약지반을 탈수공법에 의해 개량하는 경우 약 50∼150 톤급 정도의 대형 장비를 이용하여 드레인을 박아 지반을 개량하게 되는데, 대상 지반이 해성점토나 해성점토로 매립된 지역과 같이 초연약지반인 경우 장비 진입이 불가능하여 장비 진입을 위한 사전 조치를 필요로 하게 된다.

장비 진입을 위한 사전 조치 방법으로는 현재 주로 습지 도저를 이용한 토사 복토 방법, 표층 고화 처리방법 및 최근에 본 출원인과 동일 출원인에 의하여 선출원된 특허출원(출원번호:10-2002-0054534/실용이중출원:20-2002-0027074)에 개시되어 있는 주행식 벨트 컨베이어에 의한 포설공법이 있다.

종래의 습지 도저를 이용한 토사 복토 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 연약 토층 상단에 토목 섬유(101)를 깐 후, 그 위에 소형 습지 도저(102)를 이용하여 1회에 약 50cm 정도로 수차례 반복하여 소정의 두께만큼 토사를 포설하는 방법이다. 그러나, 이 방법은 연약토층 위에서 소형 도저(102)로 복토재를 운반 포설하는 방법으로, 도저 본체와 복토용 토사 간의 거리가 가까워 지중응력이 중복되어 응력이 증가할 뿐만 아니라, 연약토층 상단까지 장비가 직접 진입하여 복토재를 밀어 포설함에 따라 도 2에 도시된 바와 같이, 장비 및 운반 토사의 하중으로 인한 연약토층 함몰과 포설되는 복토재 전방의 연약토층이 융기와 복토재를 밀면서 포설함에 따른 수평력에 의한 연약토층의 밀리는 현상으로 더 이상 복토시공이 곤란해지는 경우가 많다.

표층 고화 처리방법은 연약토층 상층부의 일정 부분에만 시멘트 등을 주입, 믹싱하여 강도를 증가시키는 방법으로, 우선 공사비가 고가이고, 고화된 지층과 연약토층 간의 토질 특성이 달라 불규칙한 하중 전달로 후속 공정인 하부 연약토층 개량시 악영향을 미치는 경우가 많다.

주행식 벨트 컨베이어에 의한 포설공법은 전방에 복토재를 포설한 후 주행하는 방법으로, 연약토층 위를 포설하는 공법으로서 우수한 공법이라 할 수 있으나, 복토재 재질이 토사나 토석인 경우는 효율이 급격히 떨어져 시공이 곤란하며, 따라서 복토재로서 모래나 일정한 규격의 쇄석골재만 사용이 가능한 단점이 있다.

본 발명은 이상과 같은 종래 연약지반에의 장비진입을 위한 복토 방법들에서의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 포설장비의 본체와 복토재의 하중을 비교적 멀리 이격시키고, 복토되는 지점으로부터 일정 거리 떨어져서 복토할 수 있고 필요시 스크류에 의거 이송할 수 있어 연약층의 변형 및 밀림현상을 최소화할 수 있는 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치 및 그를 이용한 지반보강재 포설방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치는, 연약지반에의 장비진입을 위한 전초작업으로서 연약지반을 보강하기 위하여 토사, 토석, 모래, 쇄석 등의 지반보강재를 효율적으로 이동하여 포설하기 위한 장치로서,

상기 연약지반 위에 지반보강재의 포설을 위해 미리 포설된 토목섬유 위에 접지압이 최소화될 수 있는 광폭의 무한궤도를 가지며, 엔진부 및 운전석이 마련되 어 있는 주몸체부;

상기 주몸체부의 일측에 설치되며, 주몸체부로부터 일정 거리 떨어진 전방에 지반보강재를 밀어 포설이 가능하도록 한 장축;

상기 장축의 선단에 설치되며, 주몸체부로부터 일정 거리 떨어진 전방에 지반보강재를 밀고가는 배토판; 및

상기 주몸체부의 일측에 설치되며, 상기 장축을 상,하 방향으로 상승 및 하강시키기 위한 장축 승강장치를 포함하여 구성된 점에 그 특징이 있다.

여기서, 바람직하게는 상기 배토판의 전방에 착탈 가능하게 설치되며, 배토판 앞에 밀려 적체되는 연약점토 및 지반보강재를 측방으로 이송시키면서 포설하기 위한 스크류를 더 포함한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1실시예에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치를 이용한 지반보강재 포설방법은, 연약지반에의 장비진입을 위한 전초작업으로서 연약지반을 보강하기 위하여 토사, 토석, 모래, 쇄석 등의 지반보강재를 효율적으로 이동하여 포설하기 위한 전방매립 방법으로서,

a) 상기 지반보강 시공 대상지역의 연약토층 위에 토목섬유를 포설하는 단계;

b) 상기 포설된 토목섬유 위의 일측 지점에서부터 상기 본 발명의 지반보강재 포설장치를 이용하여 지반보강재를 포설하여 대상지역의 전체로 복토층을 형성해 나가는 단계;

c) 상기 복토층을 형성해 나가는 과정에서 지반이 상대적으로 더욱 연약하여 지반보강재 포설장치의 전진이 더 이상 어려운 지점에 다달으면, 그 지점에서 지반보강재 포설장치를 정지시키는 단계;

d) 상기 정지 지점에서 지반보강재 포설장치의 주몸체부는 그대로 정지시킨 상태에서 장축만을 길게 뽑아 배토판을 밀어 지반보강재를 전방으로 포설하는 단계; 및

e) 전진했던 배토판을 원위치로 복귀 및 지반보강재 포설장치를 후진시켜 상기 단계 b)에서부터 d)까지의 과정을 수 차례 반복 실행하여 지반보강재 포설작업을 완료하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제2실시예에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치를 이용한 지반보강재 포설방법은, 연약지반에의 장비진입을 위한 전초작업으로서 연약지반을 보강하기 위하여 토사, 토석, 모래, 쇄석 등의 지반보강재를 효율적으로 이동하여 포설하기 위한 측방매립 방법으로서,

a) 상기 지반보강 시공 대상지역의 연약토층 위에 토목섬유를 포설하는 단계;

b) 상기 포설된 토목섬유 위의 일측 지점에서 상기 본 발명의 지반보강재 포설장치에 상기 스크류를 장착하여 회전시킴으써 지반보강재를 옆으로 이송하면서 포설하여 대상지역의 전체로 복토층을 형성해 나가는 단계;

c) 상기 복토층을 형성해 나가는 과정에서 지반이 상대적으로 더욱 연약하여 지반보강재 포설장치의 전진이 더 이상 어려운 지점에 다달으면, 그 지점에서 지반보강재 포설장치를 정지시키는 단계;

d) 상기 정지 지점에서 지반보강재 포설장치의 주몸체부는 그대로 정지시킨 상태에서 장축만을 길게 뽑아 배토판을 밀어 지반보강재를 전방으로 포설하는 단계; 및

e) 전진했던 배토판을 원위치로 복귀 및 지반보강재 포설장치를 후진시켜 상기 단계 b)에서부터 d)까지의 과정을 수 차례 반복 실행하여 지반보강재 포설작업을 완료하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치의 구성을 보여주는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치(300)는, 연약지반에의 장비진입을 위한 전초작업으로서 연약지반의 지반을 보강하기 위하여 토사, 토석, 모래, 쇄석 등의 지반보강재를 효율적으로 이동하여 포설하기 위한 장치로서, 주몸체부(310), 장축(320), 배토판(330) 및 장축 승강장치(340)로 크게 구성된다.

주몸체부(310)는 상기 연약지반 위에 지반보강재의 포설을 위해 미리 포설된 토목섬유(410)(도 4a 참조) 위에 접지압이 최소화될 수 있는 광폭의 무한궤도(311)를 가지며, 엔진부(312) 및 운전석(313)이 또한 마련된다.

장축(320)은 상기 주몸체부(310)의 일측에 설치되며, 주몸체부(310)로부터 일정 거리 떨어진 전방에 지반보강재를 밀어 포설이 가능하도록 한다. 이와 같은 장축(320)은 다단계(예컨대, 2단계 혹은 3단계)로 그 전체 길이를 늘였다 줄였다 할 수 있는 유압실린더 시스템으로 구성될 수 있다.

배토판(330)은 상기 장축(320)의 선단에 설치되며, 주몸체부(310)로부터 일정 거리 떨어진 전방에 지반보강재를 밀고 간다. 이와 같은 배토판(330)은 불도저의 귀삽날의 구조와 거의 동일한 구조를 갖는다.

장축 승강장치(340)는 상기 주몸체부(310)의 일측에 설치되며, 상기 장축 (320)을 상,하 방향으로 상승 및 하강시킨다. 이 장축 승강장치(340)도 상기 장축 (320)처럼 유압실린더 시스템으로 구성될 수 있다.

여기서, 이상과 같은 기본 구성외에, 바람직하게는 상기 배토판(330)의 전방에 착탈 가능하게 설치되며, 배토판(330) 앞에 밀려 적체되는 연약점토 및 지반보강재를 측방으로 이송시키면서 포설하기 위한 스크류(350)를 더 포함하여 구성된다. 그리고, 이 스크류(350)는 와이어 로프(360)에 의해 상기 주몸체부(310)측에 연결되어 와이어 로프(360)를 감았다 풀었다 함에 따라 상하로 회동가능하게 설치된다. 또한, 이 스크류(350)의 일측에는 스크류의 회전구동력을 제공하는 모터(미도시)가 설치되고, 이 모터를 작동시키기 위한 동력원은 유압시스템으로부터 공급받도록 구성되는 한편, 모터의 온/오프 작동은 운전석(313)의 운전자에 의해 제어되도록 구성된다.

그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치를 이용하여 연약지반 위에 지반보강재를 포설하는 방법 에 대해 도 3 및 도 4a 내지 도 4c를 참조하면서 간략히 설명해 보기로 한다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치를 이용하여 연약지반 위에 지반보강재를 포설하는 작업 과정을 보여주는 도면이다.

먼저, 본 발명의 지반보강재 포설방법에 따라 지반보강 시공 대상지역의 연약토층 위에 토목섬유(410)를 포설한다.

그런 후, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 포설된 토목섬유(410) 위의 일측 지점에서부터 본 발명의 지반보강재 포설장치(300)를 이용하여 지반보강재(420)를 포설하여 대상지역의 전체로 복토층을 형성해 나간다.

이상과 같이 복토층을 형성해 나가는 과정에서 지반이 상대적으로 더욱 연약하여 지반보강재 포설장치(300)의 전진이 더 이상 어려운 지점에 다달으면, 도 4b에서와 같이, 그 지점에서 지반보강재 포설장치(300)를 정지시킨다.

그런 후, 도 4c에서와 같이, 상기 정지 지점에서 지반보강재 포설장치(300)의 주몸체부(310)는 그대로 정지시킨 상태에서 장축(320)만을 길게 뽑아 배토판 (330)을 밀어 지반보강재(420)를 전방으로 포설한다. 그런 다음, 전진했던 배토판 (330)을 원위치로 복귀 및 지반보강재 포설장치(300)를 후진시켜 상기 도 4a 내지 도 4c 까지의 과정을 수 차례 반복 실행하여 지반보강재 포설작업을 완료한다. 여기서, 상기 지반보강재 포설장치(300)를 후진시킬 시에는 장축 승강장치(340)에 의해 장축(320)을 위로 소정 각도 들어올림으로써 배토판(330)을 들어올린 상태에서 후진시킨다.

한편, 이상과 같은 일련의 작업 과정에서, 연약토층의 특정 지역이 더욱 연약하여 밀고 나가는 배토판(330) 전방에 연약토층이 밀려 적체되는 경우, 배토판 (330)을 밀고나가기 어렵게 되는 바, 이때는 도 5에 도시된 바와 같이, 별도로 마련된 스크류(350)를 배토판(330) 앞에 장착하여 배토판(330) 앞에 밀려 적체되는 연약점토 및 지반보강재를 장비의 주행 방향에 대하여 측방으로 이송시키면서 작업을 진행한다. 이에 따라 포설작업을 한결 수월하게 수행할 수 있게 된다.

여기서, 이와 같은 스크류(350)는 물론 처음부터 배토판(330)에 설치한 상태에서 작업을 수행할 수도 있다. 즉, 연약토층이 전체적으로 매우 연약하여 작업의 초기단계부터 연약토층이 밀릴 것이 예상되는 경우 스크류(350)를 처음부터 배토판 (330) 앞에 장착하고 작업을 시작하는 것이다. 또한, 이와 같이, 연약토층이 매우 연약하지 않을 경우라도, 스크류(350)를 처음부터 배토판(330) 앞에 장착하고 작업을 할 수도 있다. 이때에는 와이어 로프(360)를 이용하여 스크류(350)를 최대한 상부로 들어올린 상태에서 작업을 수행하게 된다. 그리고, 필요한 경우 스크류(350)를 다시 내려 스크류(350)를 함께 작동시키면서 작업을 수행하게 된다. 이상과 같이, 스크류(350)의 사용여부 및 그 사용 형태는 작업 현장의 상황 및 운전자의 판단에 따라 적절히 선택하면 될 것이다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치는 배토판을 지지 및 고정하는 장축이 다단계로 길이 조정이 가 능하게 되어 있고, 필요에 따라 배토판 앞에 스크류를 장착하여 작업할 수 있도록 구성되어 있어, 다음과 같은 장점 및 효과를 갖는다.

첫째, 지반보강재(복토재)와 포설장치 본체와의 거리가 일정 거리만큼 이격되어 있어 하중이 분산되어 연약토층의 융기 및 함몰을 최소화하면서 지반보강재(복토재)의 포설이 가능하다.

둘째, 지반보강재(복토재)와 포설장치 본체와의 거리가 일정 거리 이격되어 있고, 지반보강재(복토재) 하중이 포설장치 본체의 하중에 비하여 월등히 작고, 장치의 전방에 위치하여 지반보강재(복토재) 하중이 균형추(counter weight) 역할을 하여 장비의 하중에 의한 연약토층의 융기를 방지할 수 있다.

셋째, 배토판과 장치의 본체와의 연결이 다단계 실린더 로드의 연결 시스템으로 되어 있어, 일정거리 후방에 장비가 정지되어 있는 상태에서 실린더 로드만의 미는 힘으로 지반보강재(복토재)의 포설이 가능하며, 이에 따라 포설시 가장 취약한 복토층과 토목섬유가 접하는 부위의 근접 부근에서는 장비가 정지된 상태에서 장비의 진동이 없이 포설할 수 있으며, 그 결과 연약토층의 융기 및 함몰을 최소화할 수 있다.

넷째, 측방복토 시 배토판 앞에 스크류를 장착한 상태에서 스크류를 작동시키면서 포설함에 따라 연약토층이 밀리는 등의 열악한 상황에서도 그것을 효율적으로 극복하면서 지반보강재(복토재)를 수월하게 포설할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 연약지반에의 장비진입을 위한 전초작업으로서 연약지반을 보강하기 위하여 토사, 토석, 모래, 쇄석 등의 지반보강재를 효율적으로 이동하여 포설하기 위한 장치로서, 상기 연약지반 위에 지반보강재의 포설을 위해 미리 포설된 토목섬유 위에 접지압이 최소화될 수 있는 광폭의 무한궤도를 가지며, 엔진부 및 운전석이 마련되어 있는 주몸체부; 상기 주몸체부의 일측에 설치되며, 주몸체부로부터 일정 거리 떨어진 전방에 지반보강재를 밀어 포설이 가능하도록 한 장축; 상기 장축의 선단에 설치되며, 주몸체부로부터 일정 거리 떨어진 전방에 지반보강재를 밀고가는 배토판; 및 상기 주몸체부의 일측에 설치되며, 상기 장축을 상,하 방향으로 상승 및 하강시키기 위한 장축 승강장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치에 있어서,

   상기 장축은 그 전체 길이를 다단계로 변형가능한 구조로 되며,

   상기 배토판의 전방에 착탈 가능하게 설치되며, 배토판 앞에 밀려 적체되는 연약점토 및 지반보강재를 측방으로 이송시키면서 포설하기 위한 스크류를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 연약지반에의 장비진입을 위한 전초작업으로서 연약지반을 보강하기 위하여 토사, 토석, 모래, 쇄석 등의 지반보강재를 효율적으로 이동하여 포설하기 위한 측방매립 방법으로서,

   a) 상기 지반보강 시공 대상지역의 연약토층 위에 토목섬유를 포설하는 단계;

   b) 상기 포설된 토목섬유 위의 일측 지점에서 상기 본 발명의 지반보강재 포설장치에 상기 스크류를 장착하여 회전시킴으써 지반보강재를 옆으로 이송하면서 포설하여 대상지역의 전체로 복토층을 형성해 나가는 단계;

   c) 상기 복토층을 형성해 나가는 과정에서 지반이 상대적으로 더욱 연약하여 지반보강재 포설장치의 전진이 더 이상 어려운 지점에 다달으면, 그 지점에서 지반보강재 포설장치를 정지시키는 단계;

   d) 상기 정지 지점에서 지반보강재 포설장치의 주몸체부는 그대로 정지시킨 상태에서 장축만을 길게 뽑아 배토판을 밀어 지반보강재를 전방으로 포설하는 단 계; 및

   e) 전진했던 배토판을 원위치로 복귀 및 지반보강재 포설장치를 후진시켜 상기 단계 b)에서부터 d)까지의 과정을 수 차례 반복 실행하여 지반보강재 포설작업을 완료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치를 이용한 지반보강재 포설방법.

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