KR100723952B1 - 사면높이 실시간 자동계측방법 및 그의 장치 - Google Patents

사면높이 실시간 자동계측방법 및 그의 장치 Download PDF

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KR100723952B1 KR1020060122750A KR20060122750A KR100723952B1 KR 100723952 B1 KR100723952 B1 KR 100723952B1 KR 1020060122750 A KR1020060122750 A KR 1020060122750A KR 20060122750 A KR20060122750 A KR 20060122750A KR 100723952 B1 KR100723952 B1 KR 100723952B1
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최균영
김재선
최효재
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(주)효광건설
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    • G01L7/04—Measuring the steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by mechanical or fluid pressure-sensitive elements in the form of elastically-deformable gauges in the form of flexible, deformable tubes, e.g. Bourdon gauges

Abstract

본 발명은 케이싱 파이프의 내부에 투입되는 보강 부재의 높이를 계측하기 위한 사면높이 계측방법에 있어서, 상기 케이싱 파이프(130)의 내부로 공급되는 보강 부재(A)의 높이(투입량)에 따라서 변화하는 신축관(210)의 내부압력 변위량을 측정하여 사면높이를 실시간으로 자동계측하도록 이루어지는 사면높이 실시간 자동계측방법 및 상기 케이싱 파이프(130)의 내부에 길이방향으로 형성되는 신축관(210)과, 상기 신축관(210)의 상부 또는 한쪽에 형성되어 보강 부재(A)의 높이에 따라서 변화하는 상기 신축관(210)의 내부압력 변위량을 측정하기 위한 압력감지센서(220)로 구성되는 사면높이 실시간 자동계측장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 케이싱 파이프 내부에 공급되는 보강 부재의 높이에 따라서 발생하는 압력 변위량 및 수위 변위량을 실시간으로 자동계측하여 항상 일정량의 보강 부재를 케이싱 파이프의 내부에 투입할 수 있으므로 보강 부재 파일의 치환효율 증대 및 조밀하고 견고한 시공이 가능할 뿐만 아니라, 특히 연약지반의 지지력증가, 압밀시간 단축, 액상화 방지, 수평저항의 증가, 전체침하 및 부등침하의 감소로 인한 시공 품질을 극대화할 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 본 발명은 종래와 같이 사면추를 이용하여 사면높이를 계측하던 간접방식을 탈피하여 보강 부재와 직접적인 접촉에 의해서 발생하는 신축관의 내부압력 및 수위 변위량을 실시간으로 자동계측할 수 있으므로 계측의 정확성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 장점을 갖는다. 특히 본 발명은 구조가 간단하고 유지보수가 용이하며 육상 및 해상의 연약지반 시공장비에 손 쉽게 적용시킬 수 있게 되므로 사용효율 및 활용범위를 증대시킬 수 있는 매우 유용한 발명이다.
연약지반, 보강 부재, 사면, 높이, 실시간, 자동, 계측, 장치, 압력, 액체, 수위, 감지, 센서, 방법

Description

사면높이 실시간 자동계측방법 및 그의 장치{Apparatus and method for sand level real time automatic instrument}
도 1 - 종래 사면추 높이 계측장치를 개략적으로 나타내기 위한 구성도.
도 2 - 종래 사면추 높이 계측장치의 작동상태를 나타내기 위한 사용상태 참고도.
도 3 - 본 발명 사면높이 실시간 자동계측장치의 실시 예를 개략적으로 나타내기 위한 구성도.
도 4 - 본 발명 사면높이 실시간 자동계측장치의 작동상태를 나타내기 위한 사용상태 참고도.
도 5 - 본 발명 사면높이 실시간 자동계측장치의 다른 실시 예를 개략적으로 나타내기 위한 구성도.
도 6 - 본 발명 사면높이 실시간 자동계측장치의 작동상태를 나타내기 위한 사용상태 참고도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 종래 연약지반 개량을 위한 시공장치
11: 바이브레이션 해머(Vibration hammer)
12: 호퍼(Hopper) 13: 케이싱 파이프(Casing pipe)
14: 관입심도 센서(G.L) 15: 중앙처리장치
20: 종래 사면추 높이 계측장치
21: 사면추(錘) 21a: 와이어로프
22: 활차(滑車) 23: 장력활차
23a: 감지바 24: 사면추 높이 감지센서
25: 사면 심도센서(S.L) 25a: 권취활차
26: 권취모터 26a: 권취드럼
100: 연약지반 개량을 위한 시공장치
110: 바이브레이션 해머 120: 호퍼
130: 케이싱 파이프 140: 관입심도 센서
150: 중앙처리장치
200: 본 발명 사면높이 실시간 자동계측장치
210: 신축관 220: 압력감지센서
230: 수위감지센서
A: 보강 부재 B: 액체
본 발명은 사면높이 실시간 자동계측방법 및 그의 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 케이싱 파이프 내부로 투입되는 보강 부재(사면)의 높이에 따라서 발생하는 압력 변위량 또는 수위 변위량을 실시간으로 자동 계측하여 항상 일정량의 보강 부재를 케이싱 파이프 내부에 투입할 수 있으므로 연약지반 개량공사의 시공 품질을 극대화할 수 있는 사면높이 실시간 자동계측방법 및 그의 장치(Sand Level real time Automatic Instrument, 이하 "SLAI"라 함)에 관한 것이다.
일반적으로 연약지반 개량공법은 케이싱 파이프를 지중의 소정깊이까지 관입하는 공정과, 상기 케이싱 파이프 내에 모래 또는 쇄석 등의 보강 부재를 공급하는 공정과, 상기 케이싱 파이프의 내부에 공기압을 공급하는 공정과, 상기 케이싱 파이프를 일정거리 인발하는 공정과, 상기 인발공정을 반복하여 실행하는 공정을 포함하는 샌드 드레인 파일공법(SD) 및 그래블 드레인 파일공법(GD)과,
케이싱 파이프를 지중 소정의 깊이까지 관입하는 공정과, 상기 케이싱 파이프 내에 모래 또는 쇄석 등의 보강 부재를 공급하는 공정과, 상기 케이싱 파이프의 내부에 공기압을 공급하는 공정과, 상기 케이싱 파이프를 일정거리 인발하는 공정과, 상기한 인발 및 관입공정을 반복 실행하여 다짐작용을 통해 보강 부재 파일을 형성하기 위한 샌드 콤팩션 파일공법(SCP) 및 그래블 콤팩션 파일공법(GCP)이 시공되고 있으며, 이는 1830년대 프랑스와 1950년대 일본에서 실용화된 이후로 현재 국내에서 연약지반을 개량하기 위한 대표적인 공법으로 널리 시공되고 있다.
상기한 연약지반 개량공법은 케이싱 파이프를 지중으로 관입한 후 상기 케이 싱 파이프 내에 모래, 혼합골재, 쇄석, 슬래그 등과 같은 보강 부재를 투입하고, 상기 케이싱 파이프를 바이브레이션 해머에 의해 진동과 함께 관입, 인발하여 모래 또는 쇄석 파일(말뚝)을 시공함으로써, 이로 인해 지반의 지지력 향상, 지반의 전단 변형억제, 지반의 침하억제, 활동파괴의 방지, 압밀 침하 촉진, 지반의 강도증가촉진, 침하의 감소, 액상화의 방지, 지반의 전단변형방지, 측방 유동을 방지하여 지반 전체의 안정성을 증가시키게 된다.
특히 연약지반 개량공법의 시공품질을 결정하는 중요한 요인으로는 일정량의 보강 부재를 케이싱 파이프 내부에 투입하도록 하여 균일한 밀도를 갖는 연속적인 보강 부재 말뚝을 형성할 수 있도록 함으로써 시공 품질을 증대시킬 수 있게 된다.
따라서 종래에는 보강 부재의 균일한 투입량을 계측하기 위해서, 도 2에 도시된 바와 같이 케이싱 파이프(13)의 내부에 형성되어 투입되는 보강 부재(A)의 높이를 측정하기 위한 사면추(21)와, 상기 케이싱 파이프(13)의 상부에 형성된 활차(22)와, 상기 활차(22)의 일측에 형성하되 일단에 사면 심도 센서(25)를 구비한 권취활차(25a)와, 상기 활차(22)와 권취활차(25a)의 사이에 형성하되 상기 사면추(21)의 높이에 따라서 승하강 되며 일측 방향으로 돌출된 감지바(23a)를 구비하는 장력활차(23)와, 상기 감지바(23a)의 승하강 높이를 감지하기 위해서 수직방향으로 일정간격 이격되도록 형성된 다수개의 사면추 높이 감지센서(24)와, 상기 사면추(21)가 일측에 연결되어 상기 활차(22), 장력활차(23), 권취활차(25a)의 외주연을 따라서 연결된 와이어로프(21a)와, 상기와이어로프(21a)가 감긴 상태의 권취드럼(26a)을 구비한 권취모터(26)가 형성된 사면추 높이 계측장치(20)를 사용하였 다.
즉, 종래에는 상기 중량물인 사면추(21)의 위치변화에 따라서 상기 장력활차(23)가 승하강 되는데, 이때 일측에 수직방향으로 일정간격 이격되도록 설치되어 들림, 착지, 매립상태를 확인하기 위해 형성된 다수개의 사면추 높이 감지센서(24)에 의해서 사면추(21)의 높이를 측정한 후 보강 부재(A)의 투입량을 결정하게 된다.
그러나 종래의 사면추 높이 계측장치(20)는 상기 감지바(23a)가 사면추 높이 감지센서(24)와 밀착되어 사면추의 높이를 계측하는 구조를 갖는 것으로, 이는 상기 감지바(23a)와 사면추 높이 감지센서(24)가 마찰로 인해 잦은 고장이 발생하게 되어 정확한 사면추 높이를 계측할 수 없으므로, 결국 일정량의 보강 부재(A)를 케이싱 파이프(13)의 내부에 투입할 수 없게 되므로 균일한 밀도를 갖는 보강 부재말뚝을 형성할 수 없게 되므로 시공불량에 따른 재시공 및 공사기간의 연장으로 인한 경제적인 손실이 발생하게 되는 폐단을 갖게 되었다.
더구나 파손된 상기 감지바(23a)와 사면추 높이 감지센서(24)의 유지보수를 위해서는 작업자들을 공간이 협소한 케이싱 파이프(13)의 내부로 들어가야 하는데 이는 시야가 확보되지 않는 케이싱 파이프의 내부에서 교체작업을 하기란 결코 용이한 일이 아니므로 안전사고의 발생위험이 매우 큰 단점을 갖게 되었다.
한편, 종래의 사면추 높이 계측장치는 사면추(21)의 높이를 측정하기 위해서 순차적으로 작동되는 구조가 복잡하므로, 결국 잦은 고장 및 오작동이 빈번하게 발생하게 되어 사면높이를 계측하기 위한 본질적인 역할을 수행할 수 없는 폐단을 갖 게 되었다.
또한, 상기 사면추 높이 감지센서(24)는 투입된 보강 부재의 위치를 확인하기 위해서 들림(상승), 착지(안착), 매립(하강) 상태만을 계측하기 위한 것으로, 이는 지반의 특성 및 보강 부재의 상태에 따라서 수시로 변화되는 사면추의 높이를 정확하게 계측할 수 없을 뿐만 아니라, 특히 상기 사면추 높이 감지센서(24)가 30~60㎝ 또는 일정간격(C)으로 수직방향으로 이격되도록 설치되어 있어 사면추 높이 감지센서(24)의 측정범위가 한정되므로, 결국 사면추의 높이변화에 따른 신속하고 정확한 계측데이터를 얻을 수 없으므로 시공 품질의 저하는 물론 부실공사의 원인을 제공하게 되었다.
특히 종래의 사면추 높이 계측장치(20)는 실질적으로 보강 부재(A)의 높이를 계측하는 직접 방식이 아닌 중량물인 사면추(21)의 승하강 높이를 계측하는 간접방식을 채택한 것으로, 결과적으로 정확한 사면높이를 계측하기 위한 정확성 및 신뢰성을 확보할 수 없는 심각한 문제점을 갖게 되었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,
본 발명의 목적은 케이싱 파이프의 내부에 투입되는 보강 부재의 높이에 따라서 발생하는 신축관의 내부압력 변위량 또는 수위 변위량을 실시간으로 자동 계측 함으로써 보강 부재의 투입량을 항상 일정하게 유지하여 시공 품질을 극대화할 수 사면높이 실시간 자동계측방법 및 그의 장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 본 발명 사면높이 실시간 자동계측방법의 목적을 달성하기 위한 방법을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명 사면높이 실시간 자동계측방법의 실시 예는 다음과 같다.
본 발명은 케이싱 파이프(130)의 내부로 공급되는 보강 부재(A)의 높이(투입량)에 따라서 변화하는 신축관(210)의 내부압력 변위량을 측정하여 사면높이를 실시간으로 자동 계측하도록 이루어진다.
즉, 본 발명은 보강 부재(A)의 투입량에 따라서 상기 신축관(210)을 압착하게 되므로 이때 변화하는 신축관(210)의 내부압력 변위량을 측정함으로써 실시간으로 사면높이를 자동 계측할 수 있게 된다.
이하 상기한 바와 같은 본 발명 사면높이 실시간 자동계측방법의 실시 예를 달성하기 위한 장치를 첨부한 도면에 의해 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명 사면높이 실시간 자동계측장치의 실시 예를 개략적으로 나타내기 위한 구성도이고, 도 4는 본 발명 사면높이 실시간 자동계측장치의 작동상태를 나타내기 위한 사용상태 참고도를 도시한 것이다.
본 발명 사면높이 실시간 자동계측장치(200)는 케이싱 파이프(130)와, 상기 케이싱 파이프(130)의 내부에 길이방향으로 형성되는 신축관(210)과, 상기 신축관(210)의 상부 또는 한쪽에 형성되어 보강 부재(A)의 높이에 따라서 변화하는 상 기 신축관(210)의 내부압력 변위량을 측정하기 위한 압력감지센서(220)로 구성된다.
상기 신축관(210)은 내부가 빈 중공형태로 내부의 공기가 배출됨을 방지하기 위한 밀폐구조를 갖는데, 이는 보강 부재(A)의 투입량에 따라서 신축관(210)이 밀착됨으로써 발생하는 내부압력의 변위량을 정확하게 측정하기 위함이다.
특히 상기 신축관(210)은 보강 부재(A)의 투입량에 따라서 압착 및 복원될 수 있도록 유연성 및 탄성력을 가져야함은 물론 보강 부재(A)와 직접 접촉하기 때문에 내구성 및 내마모성을 유지할 수 있는 재질을 사용함이 바람직하다.
이를 위해 상기 신축관(210)은 다양한 재질을 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 합성수지, 고무 또는 합성수지와 고무를 혼합한 재질을 사용하였다.
상기 압력감지센서(220)는 상기 신축관(210)의 내부압력 변위량을 측정하기 위한 수단으로, 이에 대한 상세한 내부구조(도면) 및 작동원리는 당 업계에서 보편적으로 사용하는 기술이므로 본 발명에서 상세한 서술은 생략하기로 한다.
따라서 상기 압력감지센서(220)가 보강 부재(A)의 투입량에 따라서 변화하는 상기 신축관(210)의 내부압력 변위량을 실시간으로 측정하여 중앙처리장치(150)에 의해서 데이터 처리할 수 있으므로 시공 품질의 향상은 물론 정확한 계측데이터를 바탕으로 균일한 투입량을 갖는 보강 부재(A)의 말뚝을 시공할 수 있게 되므로 부실 시공의 발생원인을 사전에 방지할 수 있게 된다.
본 발명 사면높이 실시간 자동계측방법의 다른 실시 예는 다음과 같다.
본 발명은 케이싱 파이프(130)의 내부로 공급되는 보강 부재(A)의 높이(투입량)에 따라서 변화하는 신축관(210)의 내부에 저장된 액체(B)의 수위 변위량을 측정하여 사면높이를 실시간으로 자동 계측하도록 이루어진다.
즉, 본 발명은 보강 부재(A)의 투입량에 따라서 상기 신축관(210)이 압착 및 복원되는데, 이때 발생하는 액체(B)의 수위 변위량을 측정함으로써 실시간으로 사면 높이를 자동 계측할 수 있게 된다.
특히 상기 신축관(210)의 내부에 저장된 액체(B)는 물, 기름 등과 같이 보강 부재(A)의 높이에 따라서 수위가 신속하게 변화될 수 있는 다양한 액체 종류를 사용할 수 있음은 당연할 것이다.
이하 상기한 바와 같은 본 발명 사면높이 실시간 자동계측방법의 다른 실시 예를 달성하기 위한 장치를 첨부한 도면에 의해 살펴보면 다음과 같다.
도 5는 본 발명 사면높이 실시간 자동계측장치의 다른 실시 예를 개략적으로 나타내기 위한 구성도이고, 도 6은 본 발명 사면높이 실시간 자동계측장치의 작동상태를 나타내기 위한 사용상태 참고도를 도시한 것이다.
본 발명 사면높이 실시간 자동계측장치(200)는 케이싱 파이프(130)와, 상기 케이싱 파이프(130)의 내부에 길이방향으로 형성하되 내부에는 액체(B)가 저장되는 신축관(210)과, 상기 신축관(210)의 상부 또는 한쪽에 형성되어 보강 부재(A)의 높이에 따라서 변화하는 액체(B)의 수위 변위량을 측정하기 위한 수위감지센서(230)로 구성된다.
상기 수위감지센서(230)는 상기 신축관(210)의 내부에 저장된 액체(B)의 수 위 변위량을 측정하기 위한 수단으로, 특히 액체(B)의 수위를 직접감지하는 방식은 물론 초음파를 사용하여 수위를 감지할 수 있는 다양한 수위감지수단이 사용될 수 있음은 당연할 것이다.
이처럼 본 발명의 실시 예 및 다른 실시 예는 종래와 같이 사면추의 높이를 계측하던 기계적인 방식을 탈피하여 보강 부재(A)의 투입량에 따라서 변화하는 신축관(210)의 내부압력 변위량 및 수위 변위량을 직접 측정할 수 있으므로 계측작업의 신뢰성 및 정확성을 확보할 수 있게 된다.
한편, 상기 압력감지센서(220)와, 수위감지센서(230)에 의해서 측정된 변위량은 공지의 출력장치(프린터, 플로터, 모니터)를 통해 출력할 수 있음은 물론 하드디스크(HDD), 콤팩트디스크(CD), 플로피디스크(FD), 휴대용 저장드라이버 등과 같은 공지의 기록장치에 의해서 저장하여 활용할 수 있다.
아울러 본 발명에서 활용되는 보강 부재(A)라 함은 연약지반을 개량하기 위한 모래, 혼합골재, 쇄석, 패각, 콘크리트 쇄석, 고로슬래그, 또는 이들의 혼합물을 통칭한다.
이처럼 상기와 같이 본 발명의 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 구성까지 본 발명의 권리범위에 포함됨은 당연할 것이다.
본 발명은 케이싱 파이프 내부에 공급되는 보강 부재의 높이에 따라서 발생 하는 압력 변위량 및 수위 변위량을 실시간으로 자동계측하여 항상 일정량의 보강 부재를 케이싱 파이프의 내부에 투입할 수 있으므로 보강 부재 파일의 치환효율 증대 및 조밀하고 견고한 시공이 가능할 뿐만 아니라, 특히 연약지반의 지지력증가, 압밀 시간 단축, 액상화 방지, 수평저항의 증가, 전체침하 및 부등침하의 감소로 인한 시공 품질을 극대화할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명은 종래와 같이 사면추를 이용하여 사면높이를 계측하던 간접방식을 탈피하여 보강 부재와 직접적인 접촉에 의해서 발생하는 신축관의 내부압력 및 수위 변위량을 실시간으로 자동계측할 수 있으므로 계측의 정확성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 장점을 갖는다.
특히 본 발명은 구조가 간단하고 유지보수가 용이하며 육상 및 해상의 연약지반 시공장비에 손쉽게 적용시킬 수 있게 되므로 사용효율 및 활용범위를 증대시킬 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims (6)

  1. 케이싱 파이프의 내부에 투입되는 모래, 혼합골재, 쇄석, 콘크리트 쇄석, 재생골재, 패각, 고로슬래그 또는 이들 중 어느 하나 이상을 포함하는 보강 부재의 높이를 계측하기 위한 사면높이 계측방법에 있어서,
    상기 케이싱 파이프(130)의 내부로 공급되는 보강 부재(A)의 높이(투입량)에 따라서 압착 및 복원될 수 있도록 유연성 및 탄성력을 갖는 재질로 제작하되 내부가 빈 중공형태로 내부의 공기가 배출됨을 방지하기 위해서 밀폐되도록 형성되는 신축관(210)의 내부압력 변위량을 측정하여 중앙처리장치(150)에 의해서 데이터 처리함으로써 사면높이를 실시간으로 자동계측하도록 이루어짐을 특징으로 하는 사면높이 실시간 자동계측방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 케이싱 파이프의 내부에 투입되는 모래, 혼합골재, 쇄석, 콘크리트 쇄석, 재생골재, 패각, 고로슬래그 또는 이들 중 어느 하나 이상을 포함하는 보강 부재의 높이를 계측하기 위한 사면높이 계측장치에 있어서,
    상기 케이싱 파이프(130)의 내부에 길이방향으로 형성되어 보강 부재(A)의 높이(투입량)에 따라서 압착 및 복원될 수 있도록 유연성 및 탄성력을 갖는 재질로 제작하되 내부가 빈 중공형태로 내부의 공기가 배출됨을 방지하기 위해서 밀폐되도록 이루어지는 신축관(210)과, 상기 신축관(210)의 상부 또는 한쪽에 형성되어 보강 부재(A)의 높이에 따라서 변화하는 상기 신축관(210)의 내부압력 변위량을 실시간으로 측정하여 중앙처리장치(150)에 의해서 데이터 처리하기 위한 압력감지센서(220)로 구성되어짐을 특징으로 하는 사면높이 실시간 자동계측장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101019597B1 (ko) 2010-11-17 2011-03-07 초석건설산업(주) 고품질 시공을 위한 샌드 드레인 공법 및 샌드 콤팩션 파일공법의 실시간 자동계측장치 （ｎｅｗ ｓｄ 실시간 계측장치，ｎｅｗ ｓｃｐ 실시간 계측장치）
CN113720290A (zh) * 2021-09-02 2021-11-30 成都大学 自动测量导管埋深的方法和装置

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JPH07216887A (ja) * 1994-01-28 1995-08-15 Kajima Corp コンクリート打設高さ測定器

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