KR100774954B1 - 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 이.에스.엘 자동측정장치 - Google Patents

연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 이.에스.엘 자동측정장치 Download PDF

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(주)효광건설
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박해암
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Abstract

본 발명은 케이싱 파이프(130)의 내부에 길이방향으로 설치되는 전극 부재(210)와, 상기 전극 부재(210)와 연결되어 전류를 발생시키기 위한 전류발생기(220)와, 상기 전극 부재(210)와 연결되어 보강부재(A)의 높이에 따라서 발생하는 전류의 변화량을 측정 및 제어하기 위한 제어부(300)로 구성되는 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정장치를 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 케이싱 파이프의 내부에 길이방향으로 전류를 발생하는 전극 부재를 형성하여 공급되는 보강부재의 높이에 따라서 발생하는 전류의 변화량을 측정 및 제어함으로써 항상 일정량의 보강부재를 케이싱 파이프의 내부에 투입하여 시공품질을 극대화할 수 있는 장점을 갖는다. 또한, 본 발명은 케이싱 파이프의 내부에 공급되는 압축공기의 손실을 최소화하여 지중의 이토 유입을 차단함은 물론 인발 공정에서 보강부재의 원활한 배출을 유도하여 시공능률을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다. 특히 본 발명은 종래와 같이 사면추를 이용하여 사면높이를 측정하던 간접방식을 탈피하여 보강부재의 높이를 실시간으로 자동측정할 수 있으므로 정확성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 장점을 갖는다. 아울러 본 발명은 구조가 간단하고 유지보수가 용이하며 육상 및 해상의 연약지반 시공장비 및 공법에 손쉽게 적용시킬 수 있으므로 사용효율 및 활용범위를 증대시킬 수 있는 매우 유용한 발명이다.
연약지반, 보강부재, ESL, 전극, 저항, 사면, 높이, 실시간, 자동, 측정, 장치, 방법

Description

연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 이.에스.엘 자동측정장치{Apparatus for automatic measurement real time electronic sand level}
도 1 - 종래 사면추 높이 측정장치를 개략적으로 나타내기 위한 구성도.
도 2 - 종래 사면추 높이 측정장치의 작동상태를 나타내기 위한 사용상태 참고도.
도 3 - 본 발명 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정장치의 실시예를 개략적으로 나타내기 위한 구성도.
도 4 - 본 발명 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정장치의 실시예를 나타내기 위한 사용상태 참고도.
도 5 - 본 발명 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정장치의 제어부를 나타내기 위한 구성도.
* 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: 제어부
20: 종래 사면추 높이 측정장치
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
200: 본 발명 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정장치
210: 전극 부재 211: 브라켓
220: 전류발생기
300: 제어부 310: 검출센서
320: 증폭기 330: A/D변환기
340: 중앙처리장치 350: 디스플레이수단
360: 저장수단 370: 출력수단
A: 보강부재
본 발명은 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 케이싱 파이프의 내부에 투입되는 보강부재의 높이에 따라서 변화하는 전류량을 측정 및 제어하여 보강부재의 높이를 실시간으로 자동측정함으로써 연약지반 개량공사의 작업능률을 향상시킴은 물론 시공품질을 극대화하기 위한 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정장치(Electronic Sand Level measurement, 이하 "ESL"이라 함)에 관한 것이다.
일반적으로 연약지반 개량공법은 케이싱 파이프를 지중으로 관입한 후 상기 케이싱 파이프 내에 모래, 혼합골재, 쇄석, 슬래그 등과 같은 보강부재를 투입하고, 상기 케이싱 파이프를 바이브레이션 해머에 의해 진동과 함께 인발 또는 다짐 공정을 통해 모래 또는 쇄석 파일(말뚝)을 시공함으로써, 이로 인해 지반의 지지력 향상, 지반의 전단 변형억제, 지반의 침하억제, 활동파괴의 방지, 압밀 침하 촉진, 지반의 강도증가, 침하의 감소, 액상화 방지, 지반의 전단변형방지, 측방 유동을 방지하여 지반 전체의 안정성을 증가시키게 된다.
이러한 연약지반 개량공법은 일정량의 보강부재를 케이싱 파이프 내부에 투입시켜 균일한 형태와 밀도를 갖는 연속적인 보강부재 말뚝을 시공할 수 있느냐에 따라서 작업능률 및 시공품질이 결정된다.
따라서 종래에는 보강부재의 균일한 투입량을 측정하기 위해서, 도 2에 도시된 바와 같이 케이싱 파이프(13)의 내부에 형성되어 투입되는 보강부재(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 외경을 따라서 연결된 와이어로프(21a)와, 상기 와이어로프(21a)가 감긴 상태의 권취드럼(26a)을 구비한 권취모터(26)가 형성된 사면추 높이 측정장치(20)를 사용하였다.
즉, 종래에는 중량물인 상기 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 보강부재(A)의 투입량을 결정하게 된다.
그러나 종래의 사면추 높이 측정장치(20)는 상기 사면추(21)의 높이에 따라서 상부와 하부방향으로 작동하는 와이어로프(21a)와 다수개의 활차가 설치된 구조를 갖는데, 이러한 구조는 상기 케이싱 파이프(13)의 내부를 밀폐시킬 수 없으므로 내부로 공급되는 압축공기의 손실을 유발시켜 결과적으로 상기 케이싱 파이프(13)의 내부압력을 균일하게 유지할 수 없게 되므로 지중의 이토가 상기 케이싱 파이 프(13)의 내부로 쉽게 유입됨은 물론 인발 공정에서 보강부재(A)가 원활하게 배출되지 못하므로 시공되는 보강부재 말뚝이 단절(단층)되는 시공상의 한계를 갖게 되었다.
특히 종래의 사면추 높이 측정장치(20)는 상기 감지바(23a)가 사면추 높이 감지센서(24)와 밀착되어 사면추의 높이를 측정하는 구조를 갖는 것으로, 이는 상기 감지바(23a)와 사면추 높이 감지센서(24)가 마찰로 인해 잦은 고장이 발생하게 되어 정확한 사면추 높이를 측정할 수 없으므로, 결과적으로 일정량의 보강부재(A)를 케이싱 파이프(13)의 내부에 투입할 수 없게 되므로 시공효율이 저하됨은 물론 유지보수에 소요되는 비용이 가중되는 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 측정장치는 사면추(21)의 높이를 측정하기 위해서 순차적으로 작동되는 구조가 복잡하여 잦은 고장 및 오작동이 빈번하게 발생하게 되므로 사면높이를 측정하기 위한 본질적인 역할을 수행할 수 없는 폐단을 갖게 되었다.
또한, 전술한 사면추 높이 감지센서(24)는 투입된 보강부재의 위치를 확인하기 위해서 들림(상승), 착지(안착), 매립(하강) 상태만을 측정하기 위한 것으로, 이는 지반의 특성 및 보강부재의 상태에 따라서 수시로 변화되는 사면추의 높이를 정확하게 측정할 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, 결과적으로 사면추의 높이변화에 따른 신속하고 정확한 측정데이터를 얻을 수 없으므로 시공품질의 저하는 물론 부실공사의 원인을 제공하게 되었다.
아울러 종래의 사면추 높이 측정장치(20)는 실질적으로 보강부재(A)의 높이를 측정하는 직접 방식이 아닌 중량물인 사면추(21)의 승하강 높이를 측정하는 간접방식을 채택한 것으로, 결과적으로 정확한 사면높이를 측정하기 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 길이방향으로 전류를 발생하는 전극 부재를 설치하여 케이싱 파이프의 내부로 공급되는 보강부재의 높이에 따라서 변화하는 전류량을 측정 및 제어함으로써 보강부재의 높이를 실시간으로 자동측정할 수 있는 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 사면추 구조를 탈피하여 케이싱 파이프의 내부로 공급되는 압축공기의 손실을 방지할 수 있으므로 보강부재 말뚝의 시공품질을 증대시킬 수 있는 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 본 발명 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정방법의 목적을 달성하기 위한 방법을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명은 케이싱 파이프(130)의 내부에 길이방향으로 전류를 발생시키기 위한 전극 부재(210)를 설치하여 상기 케이싱 파이프(130)의 내부로 공급되는 보강부재(A)의 높이에 따라서 발생하는 전류의 변화량을 측정 및 제어함으로써 보강부재(A)의 높이를 실시간으로 자동측정하도록 이루어진다.
즉, 본 발명은 상기 전극 부재(210)에서 발생하는 전류가 보강부재(A)의 높이에 따라서 저항의 변화가 발생하고 이렇게 발생한 저항으로 인해 전류량이 변화하게 되므로 결과적으로 전류의 변화량을 연산 및 제어함으로써 실시간으로 사면높이를 자동측정할 수 있게 된다.
이때 상기 보강부재(A)는 수분을 함유하고 있어 전도체 역할을 수행할 수 있으므로 높이에 따라서 발생하는 저항 및 전류의 변화량을 측정할 수 있게 된다.
따라서 본 발명 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정방법은 상기 케이싱 파이프(130)의 내부에 투입된 보강부재(A)의 높이에 따라서 발생하는 전류의 변화량을 측정 및 제어할 수 있으므로 보강부재(A)의 높이를 실시간으로 자동측정할 수 있게 된다.
아울러 본 발명에서 활용되는 보강부재(A)라 함은 연약지반을 개량하기 위한 모래, 혼합골재, 쇄석, 패각, 콘크리트 쇄석, 고로슬래그, 또는 이들의 혼합물을 통칭한다.
이하 상기한 바와 같은 본 발명 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정방법의 실시예를 달성하기 위한 장치를 첨부한 도면에 의해 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정장치의 실시예를 개략적으로 나타내기 위한 구성도이고, 도 4는 본 발명 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정장치의 실시예를 나타내기 위한 사용상태 참고도이며, 도 5는 본 발명 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정장치의 제어부를 나타내기 위한 구성도를 도시한 것이다.
본 발명 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정장치(200)는 케이싱 파이프(130)와, 상기 케이싱 파이프(130)의 내부에 길이방향으로 설치되는 전극 부재(210)와, 상기 전극 부재(210)와 연결되어 전류를 발생시키기 위한 전류발생기(220)와, 상기 전극 부재(210)와 연결되어 보강부재(A)의 높이에 따라서 발생하는 전류의 변화량을 측정 및 제어하기 위한 제어부(300)로 구성된다.
상기 전극 부재(210)는 보강부재(A)와 직접 접촉하여 전류를 발생 및 검출하기 위한 구성으로, 특히 시공환경의 특성상 해저 및 지중에서 발생할 수 있는 부식 및 마모를 최소화하기 위한 내마모성 금속재질을 사용함이 바람직하다.
아울러 상기 전극 부재(210)와 케이싱 파이프(130)의 사이에는 별도의 브라켓(211)이 더 형성되는데, 이는 상기 전극 부재(210)를 견고하게 고정하기 위함은 물론 금속재질을 갖는 케이싱 파이프(130)와 서로 맞닿지 않도록 절연시켜 정확한 전류의 변화량을 측정하기 위함이다.
이때 상기 브라켓(211)은 부도체의 재질로 제작되어야 함은 당연할 것이다.
한편, 상기 전류발생기(220)는 상기 전극 부재(210)를 통해서 케이싱 파이프(130)의 내부로 전류를 공급하기 위한 구성으로 다양한 형태 및 구조를 갖는 공지의 전류발생기를 사용할 수 있으나 본 발명에서는 정확한 전류의 흐름을 유도하기 위한 공지의 반송파 신호발생기 또는 신호전류발생기를 사용하였으며, 이에 대한 상세한 내부구조(도면) 및 작동원리는 당업계에서 보편적으로 사용하는 기술이므로 상세한 서술은 생략하기로 한다.
한편, 상기 제어부(300)는 상기 전극 부재(210)와 연결되어 전류의 변화량을 검출하기 위한 검출센서(310)와, 상기 검출센서(310)에 의해서 검출된 신호를 증폭하기 위한 증폭기(320)와, 상기 증폭기(320)에서 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D변환기(330)와, 상기 A/D변환기(330)를 통해서 전달받은 신호를 연산처리하기 위한 중앙처리장치(340)와, 상기 중앙처리장치(340)와 연결되어 측정된 데이터를 표시하기 위한 디스플레이수단(350)과, 상기 중앙처리장치(340)와 연결되어 측정된 데이터를 저장하기 위한 저장수단(360)과, 상기 중앙처리장치(340)와 연결되어 측정된 데이터를 출력하기 위한 출력수단(360)으로 구성된다.
상기 검출센서(310)는 상기 전극 부재(210)를 통해서 전달받은 전류의 변화량을 검출하기 위한 구성이다.
또한, 상기 증폭기(320)는 상기 검출센서(310)를 통해서 검출된 미소한 전기적인 신호를 증폭시키기 위한 구성이다.
이때 상기 증폭기(320)는 높은 정밀도로 인해 하중, 압력, 가속도, 변위, 토크 등 여러 가지 물리량을 측정할 수 있음은 물론 높은 주파수 응답특성, active 필터기능을 갖는 증폭기를 사용함이 바람직하다.
상기 A/D변환기(330)는 상기 증폭기(320)를 통해서 전달받은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 구성이다.
한편, 상기 디스플레이수단(350)은 측정된 데이터를 작업자가 운전실에서 확인할 수 있도록 모니터를 사용하였다.
상기 저장수단(360)은 측정된 데이터를 하드디스크(HDD), 콤팩트디스크(CD), 플로피디스크(FD), 휴대용 저장드라이버 등과 같은 공지의 기록장치에 의해서 저장하여 활용할 수 있다.
또한, 상기 출력수단(370)은 측정된 데이터를 프린터, 플로터 등과 같은 공지의 출력장치를 통해서 출력할 수 있음은 당연할 것이다.
따라서 본 발명 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정장치(200)는 종래와 같이 사면추의 높이를 측정하던 기계적인 방식을 탈피하여 보강부재(A)의 높이를 상기 전극 부재(210)를 통해서 발생하는 전류의 변화량을 정확하게 측정할 수 있으므로 측정작업의 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
이처럼 상기와 같이 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 구성까지 본 발명의 권리범위에 포함됨은 당연할 것이다.
본 발명은 케이싱 파이프의 내부에 길이방향으로 전류를 발생하는 전극 부재를 형성하여 공급되는 보강부재의 높이에 따라서 발생하는 전류의 변화량을 측정 및 제어함으로써 항상 일정량의 보강부재를 케이싱 파이프의 내부에 투입하여 시공품질을 극대화할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명은 케이싱 파이프의 내부에 공급되는 압축공기의 손실을 최소화하여 지중의 이토 유입을 차단함은 물론 인발 공정에서 보강부재의 원활한 배출을 유도하여 시공능률을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.
특히 본 발명은 종래와 같이 사면추를 이용하여 사면높이를 측정하던 간접방식을 탈피하여 보강부재의 높이를 실시간으로 자동측정할 수 있으므로 정확성 및 신뢰성을 확보할 수 있는 장점을 갖는다.
아울러 본 발명은 구조가 간단하고 유지보수가 용이하며 육상 및 해상의 연약지반 시공장비 및 공법에 손쉽게 적용시킬 수 있으므로 사용효율 및 활용범위를 증대시킬 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 케이싱 파이프의 내부에 투입되는 보강부재의 높이를 측정하여 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정장치에 있어서,
    상기 케이싱 파이프(130)의 내부에 길이방향으로 설치되는 전극 부재(210)와, 상기 전극 부재(210)와 케이싱 파이프(130)의 사이에 형성되는 부도체인 브라켓(211)과, 상기 전극 부재(210)와 연결되어 전류를 발생시키기 위한 전류발생기(220)와, 상기 전극 부재(210)와 연결되어 보강부재(A)의 높이에 따라서 발생하는 전류의 변화량을 측정 및 제어하기 위한 제어부(300)로 구성되어짐을 특징으로 하는 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정장치.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서, 상기 제어부(300)는 상기 전극 부재(210)와 연결되어 전류의 변화량을 검출하기 위한 검출센서(310)와, 상기 검출센서(310)에 의해서 검출된 신호를 증폭하기 위한 증폭기(320)와, 상기 증폭기(320)에서 증폭된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D변환기(330)와, 상기 A/D변환기(330)를 통해서 전달받은 신호를 연산처리하기 위한 중앙처리장치(340)와, 상기 중앙처리장치(340)와 연결되어 측정된 데이터를 표시하기 위한 디스플레이수단(350)과, 상기 중앙처리장치(340)와 연결되어 측정된 데이터를 저장하기 위한 저장수단(360)과, 상기 중앙처리장치(340)와 연결되어 측정된 데이터를 출력하기 위한 출력수단(360)으로 구성되어짐을 특징으로 하는 연약지반 개량공사의 고품질 시공을 위한 E.S.L 자동측정장치.
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