KR100687577B1 - 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비 및 그의공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공지의 연약지반을 개량하기 위한 시공장비에 있어서, 광폭트랙을 장착한 무한궤도차량과, 상기 무한궤도차량의 전방에 수직방향으로 형성된 리더와, 상기 리더의 길이방향으로 형성하되 상부 일측에 회전기어가 부설된 케이싱과, 상기 케이싱의 하부에 결합하되 선단에는 슈를 구비하고 외주연에는 스크루가 형성된 확경 케이싱과, 상기 확경 케이싱의 길이방향으로 중간 부분을 양분하여 그 사이에 설치하되 일측 방향으로 회전되고 타측 방향으로는 회전할 수 없는 구조를 갖는 클러치 수단과, 상기 확경 케이싱의 내부 일측에 브라켓을 형성하고 상기 브라켓의 하부에는 상기 케이싱의 내부로 공급되는 보강부재를 회전방향에 따라서 하부 방향으로 가압시켜 배출 및 다지기 위한 가압스크루와, 상기 회전기어와 치합되어 회전력을 전달하기 위한 모터기어가 회전축에 형성되어 상기 케이싱을 회전시키기 위한 모터와, 상기 케이싱의 상부에 형성되어 보강부재를 케이싱의 내부로 공급하기 위한 호퍼와, 상기 케이싱을 회전가능하도록 지지하며 상기 모터와 호퍼를 고정하기 위한 프레임과, 상기 프레임의 일측에 유압실린더를 형성하고 상기 유압실린더의 로드에는 상기 확경 케이싱의 위치까지 연장되도록 다짐봉을 형성하되 상기 다짐봉의 상부 일측에는 고압의 압축공기를 공급하기 위한 압축공기 공급노즐을 형성하고 하부 일측에는 보강부재를 하부방향으로 원활하게 배출시키기 위해서 압축공기를 분사하기 위한 다수개의 압축공기 분사노즐을 구비하며 상기 다짐봉의 선단에는 하부방향으로 갈수록 폭이 넓어지는 원뿔형상을 갖도록 형성된 다짐구로 구성되는 연 약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비 및 상기 유압실린더를 작동시켜 상기 다짐봉과 다짐구를 상승한 후 상기 모터를 구동시켜 나선회전을 통해서 상기 케이싱과 확경 케이싱을 지중의 설계 심도까지 관입하는 공정(a)과, 상기 호퍼를 통해서 상기 케이싱의 내부로 보강부재를 투입하는 공정(b)과, 상기 모터의 구동으로 역회전을 하여 상기 케이싱을 인발시키고 동시에 회전하는 상기 가압스크루의 나선회전으로 보강부재를 하부방향으로 배출시킴은 물론 상기 유압실린더의 작동으로 상기 다짐구를 하강시킴과 동시에 상기 압축공기 분사노즐을 통해서 일정한 압력의 압축공기를 분사하여 보강부재를 가압하면서 지중으로 효율적으로 배출시켜 보강부재 파일을 형성하는 공정(c)으로 이루어지는 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공공법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 진동 및 소음이 발생하는 바이브레이션 해머의 진동방식을 탈피하여 모터에 회전과 동시에 유압실린더의 동작으로 가압스크루와 다짐구가 하강하면서 보강부재를 케이싱의 하부방향으로 효율적으로 배출 및 다짐작용을 진행할 수 있으므로 무진동 무소음의 시공을 실현할 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 본 발명은 무진동 무소음의 시공이 가능하므로 종래의 진동 및 소음으로 인한 건축물의 균열과 가축들이 폐사하는 원인을 근본적으로 차단할 수 있음은 물론 인근주민의 쾌적한 주거환경을 확보할 수 있는 장점을 갖는다. 특히 본 발명은 구조가 간단하고 하중이 가벼울 뿐만 아니라 별도의 바이브레이션 해머와 같은 구동장치가 필요하지 않으므로 불필요하게 낭비되던 제작비용 및 유지보수의 소모비용 등을 절감하여 경제적인 이익을 창출할 수 있는 장점을 갖는다. 아울러 본 발명은 무진동 무소음의 시공이 가능하므로 그동안 시공의 제약을 받았던 대도시 및 공공장소 등에서도 효율적인 시공을 할 수 있으므로 작업범위 및 활용범위를 극대화할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

연약지반, 무진동, 무소음, 시공장비, 보강부재, 드레인, 콤팩션, 스크루, 유압실린더, 공법

Description

연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비 및 그의 공법{Method and apparatus non-vibration anti-noise for improvement of soft ground}

도 1 - 종래 연약지반을 개량하기 위한 시공장비의 사용상태 참고도.

도 2 - 본 발명 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비의 구조를 나타내기 위한 단면도.

도 3 - 본 발명 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비의 주요부를 나타내기 위한 확대단면도.

도 4 내지 도 7 - 본 발명 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비를 이용한 드레인 공법을 공정별로 보이기 위한 참고도.

도 8 내지 도 11 - 본 발명 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비를 이용한 콤팩션 공법을 공정별로 보이기 위한 참고도.

도 12 - 본 발명 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비의 사용상태 참고도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 무한궤도차량 2: 리더(Leader)

10: 종래 연약지반을 개량하기 위한 시공장비

11: 슈(Shoe) 12: 케이싱(Casing)

13: 호퍼(Hopper)

14: 바이브레이션 해머(Vibration hammer)

100: 본 발명 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비

110: 케이싱 111: 회전기어

120: 확경 케이싱

121: 슈 122: 스크루

130: 클러치 수단

140: 가압스크루 141: 브라켓

150: 모터 151: 모터기어

160: 호퍼 161: 개폐밸브

170: 프레임 171: 와이어로프

180: 유압실린더 181: 다짐봉

182: 다짐구 183: 압축공기 분사노즐

184: 압축공기 공급노즐

A: 보강부재

본 발명은 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비 및 그의 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연약지반 개량하기 위한 목적으로 지중에 형성되는 보강부재 파일을 무진동 및 무소음으로 시공하여 환경문제의 발생원인을 근본적으로 방지함과 동시에 인근지역의 쾌적한 주거환경을 확보하기 위한 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비 및 그의 공법(Non-vibration Anti-noise, 이하 "N.A"라 함)에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반을 개량하기 위한 시공장비(10)의 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 광폭트랙을 장착한 무한궤도차량(1)과, 상기 무한궤도차량(1)의 전방에 수직방향으로 형성된 리더(2)와, 상기 리더(2)의 길이방향으로 승하강 되며 하부에는 슈(11)를 구비한 케이싱(12)과, 상기 케이싱(12)의 상부에 형성되어 모래 또는 쇄석 및 혼합골재 등의 보강부재를 케이싱(12)의 내부로 공급하기 위한 호퍼(13)와, 상기 호퍼(13)의 상부에 형성되어 진동작용을 통해서 케이싱(12)을 지중으로 관입 및 다짐작용을 발생시키기 위한 바이브레이션 해머(14)로 구성된다.

이처럼 상기한 연약지반을 개량하기 위한 시공장비(10)의 특징은 바이브레이션 해머(14)를 기동함으로써 발생하는 진동 및 다짐작용으로 인해 케이싱(12)을 지중으로 관입 및 인발을 반복하여 보강부재 파일을 시공하여 연약지반을 개량하게 되므로, 결과적으로 상기 바이브레이션 해머(14)의 능력과 효율에 따라서 연약지반의 시공품질 및 작업효율이 결정되는 중요한 요인이 된다.

그러나 상기 바이브레이션 해머(14)는 강력한 진동력으로 이용하기 때문에 시공과정에서 심한 진동 및 소음이 발생하게 됨은 자명하므로, 인근주민의 경제적인 활동 및 개인생활에 막대한 지장을 초래할 뿐만 아니라 심한 경우에는 건축물의 균열과 가축들이 폐사(弊社)하게 되는 원인을 제공하게 되는 폐단을 갖게 되었다.

또한, 상기 바이브레이션 해머(14)의 진동력으로 쇄석 및 혼합골재 등과 같은 일정한 부피를 갖는 보강부재를 다짐할 경우에는 심한 충격 및 진동으로 연약지반이 교란 및 분산되므로 보강부재의 충분한 다짐효과를 얻을 수 없는 문제점을 갖게 되었다.

따라서 최근에는 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 방안으로

모터의 구동에 의하여 연약지반 속으로 관입 및 상승하는 오가와, 상기 오가의 내부에 위치하고 모래 또는 쇄석이 하강하고 그리고 상하운동을 통하여 하강한 모래 또는 쇄석을 다지는 케이싱과, 상기 케이싱에 연결되고 모래 또는 쇄석을 공급받아 상기 케이싱에 제공하는 호퍼와, 상기 케이싱에 연결되어 상기 케이싱을 상하로 구동하는 실린더 장치 및 정회전을 통하여 상기 오가를 관입시키고 역회전을 통하여 상기 오가를 상승시키는 모터로 이루어지고, 상기 케이싱의 자유낙하를 통하여 적어도 상기 케이싱 및 호퍼의 하중으로 상기 하강한 모래 또는 쇄석을 다지는 것을 특징을 하는 "연약지반을 개량하기 위한 저진동 저소음 그래뉼러 파일 시공장치"가 대한민국 특허등록 제0380798호로 선등록된 바 있다.

그러나 종래의 "연약지반을 개량하기 위한 저진동 저소음 그래뉼러 파일 시공장치"는 상기 실린더 장치의 반복되는 상하동작을 통해서 케이싱과 호퍼의 하중으로 오가의 내부에 공급되는 모래 또는 쇄석을 다지는 구조를 갖는 것으로, 이 또 한 바이브레이션 해머와 같이 상기 케이싱과 호퍼의 승하강 동작과정에서 발생하는 충격으로 인해 소음과 진동이 발생하게 되는 단점을 갖게 되었다.

특히 종래의 "연약지반을 개량하기 위한 저진동 저소음 그래뉼러 파일 시공장치"는 중량물인 케이싱과 호퍼를 오직 실린더 장치로만 상하동작시키는 구조이기 때문에 결국 실린더 장치의 기계적인 무리가 발생하게 되므로, 이로 인한 설비의 내구성 저하 및 고장의 원인을 제공하게 되었다.

또한, 종래의 "연약지반을 개량하기 위한 저진동 저소음 그래뉼러 파일 시공장치"는 상기 케이싱, 호퍼, 실린더 장치로 인한 전체적인 부피와 하중이 증가하게 되고 장비의 이동성 저하로 인해 시공효율이 저하될 뿐만 아니라 무게 중심의 변화로 인해 장비가 한쪽 방향으로 전도되는 안전사고가 빈번하게 발생하게 되었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,

본 발명의 목적은 종래 바이브레이션 해머의 진동방식을 획기적으로 탈피하여 케이싱의 하부 내주연에 형성된 가압스크루의 나선회전을 통해서 보강부재를 하부방향으로 효율적으로 배출시킴과 동시에 상기 케이싱의 상부에 형성된 유압실린더의 동작으로 다짐구를 하강시켜 보강부재의 원활한 배출 및 다짐작용이 가능하게 되므로 결과적으로 종래와 같이 진동 및 충격방식의 구동수단이 필요하지 않으므로 진동 및 소음의 발생원인을 사전에 방지할 수 있는 연약지반을 개량하기 위한 무진 동 무소음 시공장비를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 구조가 간단하고 보강부재의 배출 및 다짐작용을 하기 위한 전체적인 구성이 일체화되어 시공상의 능률 및 작업효율을 극대화할 수 있는 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 케이싱의 관입 공정에서는 케이싱과 확경 케이싱이 동시에 정회전을 하게 되며 반대로 인발 공정에서는 케이싱은 역회전을 하고 확경 케이싱은 클러치 수단의 동작으로 고정상태를 유지하게 되므로 보강부재의 배출 및 다짐작용을 극대화시킬 수 있는 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구성을 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비의 구조를 나타내기 위한 단면도이고, 도 3은 본 발명 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비의 주요부를 나타내기 위한 확대단면도를 도시한 것이다.

본 발명 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비(100)는

공지의 연약지반을 개량하기 위한 시공장비에 있어서, 광폭트랙을 장착한 무한궤도차량(1)과, 상기 무한궤도차량(1)의 전방에 수직방향으로 형성된 리더(2)와, 상기 리더(2)의 길이방향으로 형성하되 상부 일측에 회전기어(111)가 부설된 케이 싱(110)과, 상기 케이싱(110)의 하부에 결합하되 선단에는 슈(121)를 구비하고 외주연에는 스크루(122)가 형성된 확경 케이싱(120)과, 상기 확경 케이싱(120)의 길이방향으로 중간 부분을 양분하여 그 사이에 설치하되 일측 방향으로 회전되고 타측 방향으로는 회전할 수 없는 구조를 갖는 클러치 수단(130)과, 상기 확경 케이싱(120)의 내부 일측에 브라켓(141)을 형성하고 상기 브라켓(141)의 하부에는 상기 케이싱(110)의 내부로 공급되는 보강부재(A)를 회전방향에 따라서 하부 방향으로 가압시켜 배출 및 다지기 위한 가압스크루(140)와, 상기 회전기어(111)와 치합되어 회전력을 전달하기 위한 모터기어(151)가 회전축에 형성되어 상기 케이싱(110)을 회전시키기 위한 모터(150)와, 상기 케이싱(110)의 상부에 형성되어 보강부재(A)를 케이싱(110)의 내부로 공급하기 위한 호퍼(160)와, 상기 케이싱(110)을 회전가능하도록 지지하며 상기 모터(150)와 호퍼(160)를 고정하기 위한 프레임(170)과, 상기 프레임(170)의 일측에 유압실린더(180)를 설치하고 상기 유압실린더(180)의 로드에는 상기 확경 케이싱(120)의 위치까지 연장되도록 다짐봉(181)을 형성하되 상기 다짐봉(181)의 상부 일측에는 고압의 압축공기를 공급하기 위한 압축공기 공급노즐(184)을 형성하고 하부 일측에는 보강부재(A)를 하부방향으로 원활하게 배출시키기 위해서 압축공기를 분사하기 위한 다수개의 압축공기 분사노즐(183)을 구비하며 상기 다짐봉(181)의 선단에는 하부방향으로 갈수록 폭이 넓어지는 원뿔형상을 갖도록 형성된 다짐구(182)로 이루어진다.

본 발명에서 상기 무한궤도차량(1)은 케이싱(110)의 관입 및 인발 시공위치에 따라서 이동 및 회전할 수 있으며 장비의 접지압을 최소화시켜 진입시 이동성을 확보하기 위한 구성으로, 이를 위해 상기 무한궤도차량(1)은 광폭트랙을 중심으로 360˚회전되는 운전석과 동력장치를 구비함으로써 보강부재(A) 파일의 시공위치 변화에 따라서 상기 리더(2)와 케이싱(110)의 위치를 제어할 수 있으며, 아울러 광폭트랙을 장착하여 접지압을 최소화함으로써 장비의 진입시 안정성을 확보할 수 있게 된다.

이때 상기 광폭트랙은 연약지반의 특성 및 작업환경을 감안할 경우 접지압 및 견인력 향상을 위해 단면이 삼각형상을 갖는 습지용 슈판을 사용함이 바람직하다.

상기 케이싱(110)과 확경 케이싱(120)은 교체 및 유지보수를 위해서 플랜지와 볼트 결합방식을 이용하여 탈부착이 용이하도록 하였다.

한편, 상기 확경 케이싱(120)은 외주연에 스크루(122)가 형성되어 있어서 상기 모터(150)의 회전방향에 따라서 정회전 또는 역회전의 나선회전을 통해서 지중으로 관입 및 인발이 가능하기 때문에 종래와 같은 바이브레이션 해머의 진동방식을 탈피할 수 있으므로 소음과 진동이 발생하지 않게 된다.

이때 상기 케이싱(110)의 내부에는 보강부재(A)의 투입량을 계측하기 위해서 사면추(미도시 됨)를 형성하여 작업자가 이를 확인하거나 출력할 수 있도록 하여 보강부재(A)의 투입량을 조절할 수 있는데, 이러한 보강부재(A)의 투입량을 계측하는 구조(도면) 및 작동원리는 당업계에서 보편적으로 사용되는 공지된 기술이므로 본 발명에서 상세한 서술은 생략하기로 한다.

본 발명에서는 상기 케이싱(110)의 지름은 약 500㎜로 형성하고 상기 확경 케이싱(120)의 지름은 약 600㎜와 길이는 1~2m를 갖도록 구성하였다.

이때 상기 케이싱(110)과 확경 케이싱(120)의 지름과 길이는 시공범위 및 설계 시방에 따라서 다양하게 변경되어 제작될 수 있음은 당연할 것이다.

한편, 상기 슈(121)는 보강부재(A)의 배출 및 다짐작용시 좌우방향으로 개폐되는 구조를 갖는데, 이때 상기 슈(121)를 개폐하기 위한 방법은 와이어로프와 실린더 등과 같은 공지의 다양한 개폐방법을 채택하여 적용할 수 있다.

상기 클러치 수단(130)은 본 발명에서 매우 중요한 구성으로, 이는 상기 확경 케이싱(120)의 관입 공정에서는 토크(TORQUE)를 전달하여 동시에 회전함으로써 지중으로 효율적으로 관입 되지만 상기 확경 케이싱(120)의 인발 공정에서는 토크를 전달할 수 없어서 공회전을 하게 되어, 결과적으로 상기 확경 케이싱(120)이 정지된 상태에서 상기 가압스크루(140)가 회전하면서 보강부재(A)를 하부 방향으로 배출 및 다짐작용을 할 수 있게 된다.

즉, 효율적인 보강부재(A)의 배출 및 다짐작용이 가능하기 위해서 상기 확경 케이싱(120)은 정지된 상태에서 내부에 형성된 상기 가압스크루(140)가 회전하여 보강부재(A)를 효과적으로 배출 및 다짐작용을 할 수 있게 된다.

이를 위해서 상기 클러치 수단(130)은 한 방향으로 토크만 전달하여 회전할 수 있고 반대방향으로는 토크는 전달할 수 없는 구조를 갖는 비역전 방식의 클러치 베어링을 사용하였다.

한편, 상기 가압스크루(140)는 상기 확경 케이싱(120)의 내부로 공급되는 보강부재(A)를 하부방향으로 배출시키거나 다짐작용을 수행하기 위한 것으로, 즉 상 기 확경 케이싱(120)의 내부로 투입되는 보강부재(A)를 나선회전을 통해서 강제로 하부방향으로 배출 및 다짐하게 된다.

이때 상기 브라켓(141)은 상기 클러치 수단(130)의 상부에 위치하도록 상기 확경 케이싱(120)의 내부 일측에 설치함으로써 상기 케이싱(110)과 확경 케이싱(120)의 회전시 동시에 상기 가압스크루(140)를 회전시켜 보강부재(A)를 배출 및 다짐작용을 할 수 있도록 하였다.

이처럼 상기 가압스크루(140)는 별도의 구동수단이 필요없이 상기 확경 케이싱(120)의 회전에 따라서 동시에 회전하면서 공급되는 보강부재(A)를 무진동 무소음으로 효율적인 배출 및 다짐작용이 가능하게 된다.

특히 상기 가압스크루(140)는 상기 스크루(122)와 반대방향으로 감기도록 형성함이 바람직한데, 이는 상기 스크루(122)가 인발을 위해서 역회전을 할 경우 상기 가압스크루(140)는 정회전을 하게 되므로, 결국 상기 케이싱(110)과 확경 케이싱(120)의 내부로 공급되는 보강부재(A)를 하부방향으로 강제로 배출시킬 수 있게 된다.

이때 상기 가압스크루(140)는 피치(Pitch)를 조절하여 제작할 수 있는데, 이는 상기 스크루(122)의 회전에 비해서 가압스크루(140)를 더욱 빠르게 회전시킬 수 있게 되므로 보강부재(A)의 배출과 다짐작용을 증대시킬 수 있게 된다.

예를 들면 상기 스크루(122)가 1회전을 하는 동안 상기 가압스크루(140)가 2회전을 하게 되면 상대적으로 가압스크루(140)가 보강부재(A)를 하부방향으로 배출시키기 속도가 증가하게 되므로 이로 인한 보강부재(A)의 배출효율 및 다짐작용이 향상되는 것이다.

이처럼 상기 가압스크루(140)는 회전과 동시에 보강부재(A)를 하부방향으로 효율적으로 배출시켜 드레인 공법을 적용할 수 있으며, 아울러 배출과 다짐작용을 통해서 콤팩션 공법에 적용할 수 있게 된다.

상기 모터(150)는 상기 케이싱(110)을 정회전 및 역회전시켜 무진동 무소음으로 관입 및 인발을 가능하게 하는 구동력을 발생시키기 위한 구성으로, 이때 상기 모터(150)는 상기 케이싱(110)의 양측방향에서 상기 회전기어(111)와 서로 치합 되도록 형성함으로써 상기 케이싱(110)의 원활한 회전을 확보할 수 있음은 물론 회전과정에서 한쪽 방향으로 부하가 전달되어 상기 회전기어(111)와 모터기어(151)가 파손되는 문제를 사전에 방지하기 위한 것이다.

한편, 상기 호퍼(160)의 일측에는 힌지축을 매개로 작동되는 개폐밸브(161)가 설치되는데, 이는 압축공기를 상기 케이싱(110)의 내부로 공급하거나 차단하는 역할을 수행하게 된다.

또한, 상기 프레임(170)의 상부에는 와이어로프(171)를 형성하여 상기 무한궤도차량(1)과 연결함으로써 상기 리더(2)를 따라서 승하강이 가능하게 된다.

상기 유압실린더(180)는 상기 다짐봉(181)과 다짐구(182)를 하부방향으로 이동시키면서 보강부재(A)의 다짐효율을 증대시키기 위한 것으로, 이때 상기 다짐봉(181)과 다짐구(182)는 상기 케이싱(110)의 내부로 투입되는 보강부재(A)를 하부방향으로 배출시키거나 다짐작용을 수행하기 위한 구성으로, 즉 상기 케이싱(110)의 내부로 투입되는 보강부재(A)를 상기 유압실린더(180)의 동작으로 상부에서 하 부방향으로 가압시켜 강제적으로 배출 및 다짐작용을 진행하게 된다.

따라서 상기 다짐봉(181)과 다짐구(182)는 진동방식 또는 타격방식의 구조를 배제하고 상기 유압실린더(180)의 작동에 따르는 유압력에 따라서 상기 케이싱(110)과 확경 케이싱(120)의 내부로 공급되는 보강부재(A)를 지중으로 배출 및 다짐작용이 가능하게 된다.

아울러, 상기 유압실린더(180)와 같이 승하강 구동방식은 물론 모터 및 캠(Cam), 크랭크(Crank) 구조와 같은 공지의 다양한 동력발생수단을 적용할 수 있음은 당연할 것이다.

한편, 상기 다짐구(182)는 실질적으로 보강부재(A)와 맞닿아 하부방향으로 가압시켜 효율적인 배출 및 다짐작용을 발생시키기 위한 구성으로, 이때 상기 다짐구(182)의 형상은 상부에서 하부방향으로 내려갈수록 폭이 점차 증가하는 원뿔형상을 갖도록 형성함이 바람직한데, 이는 상기 호퍼(160)에서 공급되는 보강부재(A)가 쉽게 하부방향으로 공급될 수 있도록 간섭 및 충돌의 발생빈도를 최소화하여 시공효율을 향상시키기 위한 것이다.

이처럼 상기 다짐봉(181)과 다짐구(182)는 상기 유압실린더(180)의 동작으로 보강부재(A)를 하부방향으로 효율적으로 배출 및 다짐작용을 통해서 확경된 보강부재(A) 파일을 시공할 수 있게 된다.

상기 압축공기 분사노즐(183)은 지중의 토압으로 인해 이토(泥土)가 케이싱(110)의 내부로 유입되는 문제를 방지함과 동시에 상기 케이싱(110)과 확경 케이싱(120)의 내부에 공급되는 보강부재(A)를 하부방향으로 원활하게 배출시키기 위한 구성이다.

또한, 상기 압축공기 공급노즐(184)은 내부가 빈 중공관 형태의 상기 다짐봉(181)의 내부로 일정한 압력의 압축공기를 공급하여 상기 압축공기 분사노즐(183)을 통해서 하부 방향으로 분사되도록 유도하기 위한 구성으로, 이때 상기 압축공기 공급노즐(184)은 상기 다짐봉(181)의 승하강 동작에 따라서 자유롭게 움직일 수 있어야 하므로 신축성과 유연성을 구비하여야 하며, 무게가 가볍고, 상당한 길이를 가져야 하며, 압축공기의 압력과 보강부재와의 마찰을 견딜 수 있도록 하는 재질을 사용해야 한다.

따라서 상기 압축공기 공급노즐(184)은 소방호스, 신축관, 합성수지 등과 같은 공지의 다양한 재질을 사용할 수 있으며, 특히 길이 및 규격 또는 설치개수는 설치범위 및 작업상태에 따라서 선택적으로 달라질 수 있음은 당연하다.

이때 상기 압축공기는 4~10kg/㎠의 압력을 사용되는데, 이는 보강부재(A)의 특성과 연약지반의 상태에 따라서 압축공기의 압력을 조절할 수 있도록 하여 압력손실은 물론 보강부재를 원활하고 효율적으로 이송 및 포설할 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비(100)를 적용한 드레인 공법을 살펴보면 다음과 같다.

도 4 내지 도 7은 본 발명 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비를 이용한 드레인 공법을 공정별로 보이기 위한 참고도를 도시한 것으로,

상기 유압실린더(180)를 작동시켜 상기 다짐봉(181)과 다짐구(182)를 상승한 후 상기 모터(150)를 구동시켜 나선회전을 통해서 상기 케이싱(110)과 확경 케이싱(120)을 지중의 설계 심도까지 관입하는 공정(a)과,

상기 호퍼(160)를 통해서 상기 케이싱(110)의 내부로 보강부재(A)를 투입하는 공정(b)과,

상기 모터(150)의 구동으로 역회전을 하여 상기 케이싱(110)을 인발시키고 동시에 회전하는 상기 가압스크루(140)의 나선회전으로 보강부재(A)를 하부방향으로 배출시킴은 물론 상기 유압실린더(180)의 작동으로 상기 다짐구(182)를 하강시킴과 동시에 상기 압축공기 분사노즐(183)을 통해서 일정한 압력의 압축공기를 분사하여 보강부재(A)를 가압하면서 지중으로 효율적으로 배출시켜 보강부재(A) 파일을 형성하는 공정(c)으로 이루어진다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비(100)를 적용한 콤팩션 공법을 살펴보면 다음과 같다.

도 8 내지 도 11은 본 발명 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비를 이용한 콤팩션 공법을 공정별로 보이기 위한 참고도를 도시한 것으로,

상기 유압실린더(180)를 작동시켜 상기 다짐봉(181)과 다짐구(182)를 상승한 후 상기 모터(150)를 구동시켜 나선회전을 통해서 상기 케이싱(110)과 확경 케이싱(120)을 지중의 설계 심도까지 관입하는 공정(a)과,

상기 호퍼(160)를 통해서 상기 케이싱(110)의 내부로 보강부재(A)를 투입하 는 공정(b)과,

상기 모터(150)의 구동으로 역회전을 하여 상기 케이싱(110)을 인발시키고 동시에 회전하는 상기 가압스크루(140)의 나선회전으로 보강부재(A)를 하부방향으로 배출시킴은 물론 상기 유압실린더(180)의 작동으로 상기 다짐구(182)를 하강시킴과 동시에 상기 압축공기 분사노즐(183)을 통해서 일정한 압력의 압축공기를 분사하여 보강부재(A)를 가압하면서 지중으로 효율적으로 배출시켜 보강부재(A) 파일을 형성하는 공정(c)과,

다시 상기의 b~c공정을 반복 실행하여 배출 및 다짐작용을 통해 보강부재(A) 파일을 형성하는 공정(d)으로 이루어진다.

본 발명에 있어서 보강부재라 함은 연약지반을 개량하기 위한 모래, 혼합골재, 쇄석, 콘크리트 쇄석, 재생골재, 굴 패각, 고로 슬래그, 또는 이들의 혼합물을 통칭한다.

따라서 본 발명은 상기 케이싱(110)과 확경 케이싱(120)의 정회전 및 역회전으로 인한 소음과 진동이 발생하지 않는 상태에서 효율적인 관입 및 인발이 가능하게 되며, 이를 다시 상기 가압스크루(140)의 나선회전과 유압실린더(180)의 동작으로 다짐봉(181)과 다짐구(182)가 하부방향으로 배출 및 다지게 되므로 시공품질이 우수한 보강부재(A) 파일을 시공할 수 있게 되므로, 종래의 진동방식의 바이브레이션 해머와 충격방식의 구동장치가 필요없는 무진동 무소음의 시공이 가능하게 되는 것이다.

이처럼 상기와 같이 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발 명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 구성까지 본 발명의 권리범위에 포함됨은 당연할 것이다.

본 발명은 진동 및 소음이 발생하는 바이브레이션 해머의 진동방식을 탈피하여 모터에 회전과 동시에 유압실린더의 동작으로 가압스크루와 다짐구가 하강하면서 보강부재를 케이싱의 하부방향으로 효율적으로 배출 및 다짐작용을 진행할 수 있으므로 무진동 무소음의 시공을 실현할 수 있는 장점을 갖는다.

또한, 본 발명은 무진동 무소음의 시공이 가능하므로 종래의 진동 및 소음으로 인한 건축물의 균열과 가축들이 폐사하는 원인을 근본적으로 차단할 수 있음은 물론 인근주민의 쾌적한 주거환경을 확보할 수 있는 장점을 갖는다.

특히 본 발명은 구조가 간단하고 하중이 가벼울 뿐만 아니라 별도의 바이브레이션 해머와 같은 구동장치가 필요하지 않으므로 불필요하게 낭비되던 제작비용 및 유지보수의 소모비용 등을 절감하여 경제적인 이익을 창출할 수 있는 장점을 갖는다.

아울러 본 발명은 무진동 무소음의 시공이 가능하므로 그동안 시공의 제약을 받았던 대도시 및 공공장소 등에서도 효율적인 시공을 할 수 있으므로 작업범위 및 활용범위를 극대화할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims (8)

1. 공지의 연약지반을 개량하기 위한 시공장비에 있어서,

   광폭트랙을 장착한 무한궤도차량과, 상기 무한궤도차량의 전방에 수직방향으로 형성된 리더와, 상기 리더의 길이방향으로 형성하되 상부 일측에 회전기어가 부설된 케이싱과, 상기 케이싱의 하부에 결합하되 선단에는 슈를 구비하고 외주연에는 스크루가 형성된 확경 케이싱과, 상기 확경 케이싱의 길이방향으로 중간 부분을 양분하여 그 사이에 설치하되 일측 방향으로 회전되고 타측 방향으로는 회전할 수 없는 구조를 갖는 클러치 수단과, 상기 확경 케이싱의 내부 일측에 브라켓을 형성하고 상기 브라켓의 하부에는 상기 케이싱의 내부로 공급되는 보강부재를 회전방향에 따라서 하부 방향으로 가압시켜 배출 및 다지기 위한 가압스크루와, 상기 회전기어와 치합되어 회전력을 전달하기 위한 모터기어가 회전축에 형성되어 상기 케이싱을 회전시키기 위한 모터와, 상기 케이싱의 상부에 형성되어 보강부재를 케이싱의 내부로 공급하기 위한 호퍼와, 상기 케이싱을 회전가능하도록 지지하며 상기 모터와 호퍼를 고정하기 위한 프레임과, 상기 프레임의 일측에 유압실린더를 형성하고 상기 유압실린더의 로드에는 상기 확경 케이싱의 위치까지 연장되도록 다짐봉을 형성하되 상기 다짐봉의 상부 일측에는 고압의 압축공기를 공급하기 위한 압축공기 공급노즐을 형성하고 하부 일측에는 보강부재를 하부방향으로 원활하게 배출시키기 위해서 압축공기를 분사하기 위한 다수개의 압축공기 분사노즐을 구비하며 상기 다짐봉의 선단에는 하부방향으로 갈수록 폭이 넓어지는 원뿔형상을 갖도록 형성된 다 짐구로 구성되어짐을 특징으로 하는 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비.
2. 제 1항에 있어서, 상기 클러치 수단은 한 방향으로 토크만 전달하여 회전할 수 있고 반대방향으로는 토크는 전달할 수 없는 구조를 갖는 비역전 방식의 클러치 베어링을 사용하도록 구성되어짐을 특징으로 하는 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비.
3. 제 1항에 있어서, 상기 가압스크루는 상기 스크루와 반대방향으로 감기도록 형성되어짐을 특징으로 하는 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비.
4. 제 1항에 있어서, 상기 브라켓은 상기 클러치 수단의 상부에 위치되도록 상기 확경 케이싱의 내부 일측에 형성되어짐을 특징으로 하는 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비.
5. 제 1항의 구성을 갖는 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비를 이용한 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공공법에 있어서,

   상기 유압실린더를 작동시켜 상기 다짐봉과 다짐구를 상승한 후 상기 모터를 구동시켜 나선회전을 통해서 상기 케이싱과 확경 케이싱을 지중의 설계 심도까지 관입하는 공정(a)과,

   상기 호퍼를 통해서 상기 케이싱의 내부로 보강부재를 투입하는 공정(b)과,

   상기 모터의 구동으로 역회전을 하여 상기 케이싱을 인발시키고 동시에 회전하는 상기 가압스크루의 나선회전으로 보강부재를 하부방향으로 배출시킴은 물론 상기 유압실린더의 작동으로 상기 다짐구를 하강시킴과 동시에 상기 압축공기 분사노즐을 통해서 일정한 압력의 압축공기를 분사하여 보강부재를 가압하면서 지중으로 효율적으로 배출시켜 보강부재 파일을 형성하는 공정(c)으로 이루어짐을 특징으로 하는 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공공법.
6. 제 1항의 구성을 갖는 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공장비를 이용한 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공공법에 있어서,

   상기 유압실린더를 작동시켜 상기 다짐봉과 다짐구를 상승한 후 상기 모터를 구동시켜 나선회전을 통해서 상기 케이싱과 확경 케이싱을 지중의 설계 심도까지 관입하는 공정(a)과,

   상기 호퍼를 통해서 상기 케이싱의 내부로 보강부재를 투입하는 공정(b)과,

   상기 모터의 구동으로 역회전을 하여 상기 케이싱을 인발시키고 동시에 회전하는 상기 가압스크루의 나선회전으로 보강부재를 하부방향으로 배출시킴은 물론 상기 유압실린더의 작동으로 상기 다짐구를 하강시킴과 동시에 상기 압축공기 분사노즐을 통해서 일정한 압력의 압축공기를 분사하여 보강부재를 가압하면서 지중으로 효율적으로 배출시켜 보강부재 파일을 형성하는 공정(c)과,

   다시 상기의 b~c공정을 반복 실행하여 배출 및 다짐작용을 통해 보강부재 파일을 형성하는 공정(d)으로 이루어짐을 특징으로 하는 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공공법.
7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 보강부재는 모래, 혼합골재, 쇄석, 콘크리트 쇄석, 재생골재, 굴 패각, 고로 슬래그 또는 이들 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공공법.
8. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 압축공기 분사노즐에서 분사되는 압축공기는 4~10kg/㎠의 범위인 것을 특징으로 하는 연약지반을 개량하기 위한 무진동 무소음 시공공법.

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