KR100797845B1 - 지중 연속벽과 개량체 형성을 위한 천공교반장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중 연속벽과 개량체 형성을 위한 교반장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지반개량시 굴착 로드 선단에 장착되는 교반 날개 표면에 다수의 쇄기형 돌기를 형성시킴으로써, 굴 로드가 회전시 상기 교반 날개가 회동하면서 타격 굴착부를 확대하여 굴착 성능을 향상시킴은 물론, 굴착 능력의 극대화 및 가동원가를 줄일 수 있어 경제적인 시공이 가능하여 굴착작업의 효율을 향상시킬 수 있는 쇄기형 돌기의 교반 날개 및 원료주입장치를 갖는 지중 연속벽과 개량체 형성을 위한 천공교반장치에 관한 것이다.

교반장치, 쇄기, 돌기

Description

지중 연속벽과 개량체 형성을 위한 천공교반장치{Deep Mixing Wall-Foundation System}

도 1은 본 발명의 요부가 조립된 상태의 사시도.

도 2는 본 발명의 요부가 조립된 상태의 평면도.

도 3의 (a)(b)(c)(d)(e)(f)는 본 발명의 또 다른 요부가 조립된 상태의 정면도.

도 4의 (a)(b)는 본 발명의 요부를 발췌하여 확대한 상태의 사시도.

도 5는 본 발명의 사용 상태를 개략적으로 나타낸 참고도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10. 심층교반장비 11. 교반 날개

12. 원료주입구 13. 고무 패킹막

14. 쇄기형 돌기 15. 요부홈

16. 함마비트 17. 에어분사공

18. 연결부재 19. 굴착비트

20. 회전축 21. 스크루

22. 에어노즐

본 발명은 지중 연속벽과 개량체 형성을 위한 천공교반장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 지반개량시 굴착 로드 선단에 장착되는 교반 날개 표면에 다수의 쇄기형 돌기를 형성시킴으로써, 굴 로드가 회전시 상기 교반 날개가 회동하면서 타격 굴착부를 확대하여 굴착 성능을 향상시킴은 물론, 굴착 능력의 극대화 및 가동원가를 줄일 수 있어 경제적인 시공이 가능하여 굴착작업의 효율을 향상시킬 수 있는 쇄기형 돌기의 교반 날개 및 원료주입장치를 갖는 지중 연속벽과 개량체 형성을 위한 천공교반장치에 관한 것이다.

일반적으로, 지반 위에 직접 구조물을 건설할 때에는 그 지반의 지형적인 특성을 고려하여 연약지반일 경우에 그 지반을 개량하여 보강하는 작업을 하고, 제방이나 쓰레기 매립장 등 차수를 필요로 하는 공사의 경우에는 지중에 연직차수벽을 형성하고 있다.

상기 연약지반 개량 및 연직차수벽 형성에 사용되는 지반개량 교반장치는 통상적으로 개량 대상이 되는 지반을 목표 심도까지 천공하면서 고결재 등을 분사하여 교반함으로써 지반을 개량하거나 차수벽을 형성한다.

한편, 이와 같이 종래의 지반개량 장치는 지상에서 운행되는 크롤러 크레인의 리더에 고정 설치된 상단지지대와, 상기 리더의 가이드레일을 따라 상단에 설치되어 동력을 전달하는 오거 드라이브와, 상기 오거 드라이브의 하측에 설치되어 고결재와 에어를 공급하는 고결재 및 에어 공급부와, 상기 고결재 및 에어 공급부의 하부로 결합된 기어박스와, 상기 기어박스의 하부에 연결되는 하부커플링과 결합되는 스위블과, 상기 스위블에 다수개로 체결 구비되는 분사 로드와, 상기 분사 로드의 하단에 결합 되어 원주상의 외주면에 교반 날개를 구비한 교반 로드와, 상기 교반 로드의 하부에 연결되어 교반 날개와 굴착 비트를 구비한 굴착 로드로 구성되어 있다.

상기 오거 드라이브의 하부에는 내부 수직 하방으로 고결재와 에어를 공급하는 고결재 및 에어 공급부에 동력을 전달하는 기어박스가 구비되고, 상기 고결재 및 에어 공급부에 의해 압송된 에어와 고결재는 압송호스를 통해 관로를 갖는 스위블에서 분배된 후, 상기 분사 로드와 교반 로드 및 굴착 로드로 유입되어 지반속에 주입되는 구성이다. 또한, 개량 대상의 지반을 파고들어가기 위해 상기 굴착 로드의 선단에는 굴착 비트가 설치되고, 상기 굴착 로드의 선단에서 수직이동되는 각 로드의 외주면에는 개량 대상 지반토와 고결재를 교반 하기 위한 교반 날개가 장착 구비되어 있다.

따라서, 교반 로드가 굴착 로드에 구비된 굴착 비트 및 수평 교반 날개가 회전하면서 개량대상이 되는 지반토와 고결재를 교반하여 지반을 개량하게 되지만, 이와 같은 종래의 교반 장치에 있어서 교반 날개는 수평의 형상을 가지며, 기타 굴착에 수반한 형상을 띠고 있고, 교반시 고결재 주입과 동시에 고결재 주입관을 통한 공기 주입이 되지 않아 고화재 및 지반 개량제의 성분이 함량된 슬러리 상태의 약액이 주입되어도 토질 자체가 가지는 형상 및 특성에 의해 교반 효과가 떨어지는 현상이 나타나고, 육상이나 해상의 역질토나 점성토 등의 점착력이 높은 토사 및 대심도 지층의 경우 오거 천공교반 방식만으로는 지반의 효율면에서 상당한 저하를 나타내고 개량대상 지중에 자갈층이나, 전석층, 호박돌, 암반층 등을 천공 교반시 개량형 함마장치만으로는 자갈층, 전석층 천공후, 함몰과 자갈층이 천공시 오히려 다져지는 결과가 발생하기 때문에 경제적 및 안정된 교반 효과를 위하여 새로운 교반 로드의 형상이 필요하나 기존의 방식에는 한계가 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 심층교반장비에 형성되는 회전축과 일체로 결합되는 교반 날개와, 상기 교반 날개는 다수의 요부홈과 쇄기형 돌기를 구성하여 점성이 높은 토사층과 대점도 토사층 및 전석층, 자갈층, 암반층의 굴착 작업과 교반을 보다 효율적으로 진행하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 안출한 것으로, 통상적인 심층 교반장비 하부에 형성되는 회전축 외주연에 다수의 교반 날개를 형성시키되, 상기 교반 날개 일측에는 수개의 요부홈과 쇄기형 돌기를 형성하여 굴착 기능을 향상시킴과 함께 상기 회전축 일측 또는 외측에는 고무 패킹막을 형성하여 지중의 교반토에 의한 지중 분출구의 막힘 현상을 막고 투입되는 개량 재료를 공급 및 차단할 수 있는 지중연속벽과 개량체 형성을 위한 천공교반장치를 제공하고자 하는 것이다.

이하, 본 발명의 일실시 예에 의해 이루어진 구성 및 작동상태를 첨부된 도면과 관련하여 상세히 설명하되, 첨부된 도면은 본 발명의 일실시 예를 구체적으로 설명하는 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위가 도면 또는 상기 도면을 참조한 설명에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 요부가 조립된 상태의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 요부가 조립된 상태의 평면도이고, 도 3의 (a)(b)(c)(d)(e)(f)는 본 발명의 또 다른 요부가 조립된 상태의 정면도이고, 도 4의 (a)(b)는 본 발명의 요부를 발췌하여 확대한 상태의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 사용 상태를 개략적으로 나타낸 참고도이다.

통상적인 연약지반 개량용 교반장치에 대해 설명하자면, 교반축의 내부에 축방향으로 고결약재 공급관이 형성되고, 상기 교반축의 외주면 중간에 교반날개가 설치되며, 상기 교반축의 선단이 하방으로 소정 길이만큼 연장된 후, 상기 연장된 선단에 하부가 개방된 중공 원통형의 수용부가 형성되고, 교반축의 내부에는 상기 고결약재 공급관과 동일하게 공기공급관 및 물 공급관이 형성되고, 상기 수용부의 내부에는 상기 고결약재 공급관에 연이어 통하는 고결약제 공급지관 및 상기 물 공급관에 연이어 통하는 물 공급지관이 상기 수용부의 선단 부근까지 형성되고, 상기 수용부의 선단 외주면에는 상기 고결약제 공급지관에 연이어 통하는 고결약재 분출용 저압 또는 고압 분사구 및 상기 물 공급지관에 통하는 물 분출용 저압 또는 고압 분사구가 형성되고, 상기 수용부의 내측에는 소정의 결합수단에 의해 공지의 굴착 해머가 상기 공기공급관을 통하게 결합되고, 상기 오거축 및 상기 수용부의 외주면에는 이송 스크루가 형성되고, 상기 굴착 해머의 선단에 구비된 해머비트의 내부에는 공기배출공이 형성되어 상기 공기 배출공에 측방으로 통하게 상기 해머비트 의 외주면까지 공기 분출용 고압 분사구가 형성된 구성으로 이루어진다.

본 발명의 교반 날개(11)는 도 1과 같이 회전축(20)에 형성되는 스크루(21)와 함마비트(16), 굴착비트(19)을 갖추고 압축공기를 분사하는 통상적인 굴착기에 부착하여 사용하게 되며, 상기 교반 날개(11) 수개는 도 1 및 도 2와 같이 회전축(20) 외주연에 각도를 서로 다르게 구성한 후, 상하 방향으로 각각 고정되도록 구성한다.

상기 교반 날개(11)의 표면에는 회전방향으로 쇄기형 돌기(14)를 다수개 부착하게 됨과 함께 상기 쇄기형 돌기(14)와 근접하는 공간은 요부홈(15)을 형성하는 한편, 교반 날개(11) 표면에 형성되는 쇄기형 돌기(14)는 특수강 제품으로 형성되어 강도가 높고, 마모가 되지 않는 재질로 구성하게 된다.

도 1과 같이 회전축(20) 외주연에 고정되는 각각의 교반 날개(11)의 경우 소정의 경사각을 갖도록 하는데, 이는 저석 또는 고속으로 회전하면서 저항을 최적화하여 교반효과를 최대로 높이기 위함이다.

즉, 회전축(20)의 회전으로 회동하는 전석, 자갈, 암반층을 천공 굴착하기 위한 함마비트(16)와 토사 및 전석, 자갈, 암반층 파쇄부분을 굴착 교반하기 위한 굴착비트(19) 부분은 통상적으로 회전하면서 토사층을 굴착하게 되며, 긍극적으로는 전석층, 자갈층, 암반층을 굴착 교반하게 되고 이때, 회전축(20)에 형성된 교반 날개(11)의 쇄기형 돌기(14)는 동시에 회전하면서 굴착작업을 효과적으로 수행할 수 있고, 파쇄범위를 확대시킬 수 있는 구성이다.

상기 회전축(20) 하측에 형성된 원료주입구(12)는 그 내부에 고무 패킹 막(13)을 형성하게 되며, 이때 고무 패킹막(13)은 교반로의 역류에 의한 주입구의 막힘을 차단하고 주입하고자 하는 원료를 차단 및 공급할 수 있는 기능을 갖게 된다. 이때, 회전축(20) 내부로 투입되는 원료는 압력이 발생 되면서 고무 패킹막(13)을 자연스럽게 통과하게 되지만, 만약 원료의 주입을 차단하는 경우에는 압력이 발생 되지 않아 고무 패킹막(13)을 통과하지 못하게 되고, 분출구가 차단과 동시에 끈적한 밀크 상태의 교반토가 역류하는 것을 방지하여 2차 주입시 원료의 주입차단이 원할하게 해주는 기능을 갖게 된다.

따라서, 원료주입구(12)에 형성된 고무 패킹막(13)은 점성을 띤 교반토의 역류방지와 원료의 투입과 차단을 동시에 가능하게 되어 작업의 효율성을 높이게 된다. 즉, 도 4의 (a)와 같이 회전축(20) 내부에 재료가 투입되지 않는 경우, 고무 패킹막(13)은 밀폐 상태를 유지하게 되지만, 도 4의 (b)와 같이 회전축(20) 내부에 재료가 채워져 압력이 발생 되는 경우에는 상기 고무 패킹막(13)은 압력에 의해 개방되면서 재료를 외부로 배출할 수 있게 된다. 그리고, 재료를 배출할 수 있는 고무 패킹막(13)은 도 4의 (a)(b)와 같이 양측으로 형성시킬 수 있고, 연질의 고무재질로 구성하는 것이 바람직하다.

도 3의 (a)(b)(c)(d)(e)(f)와 같이 다수의 회전축(20)에 각각의 고무패킹막(13)을 갖는 원료주입구(12)를 각각으로 형성시킬 수도 있으며, 작업용도에 따라 다양하게 구성할 수도 있다.

이하, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작용과 효과를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명은 원형의 회전축(20)에 다수개의 교반 날개(11)를 단독으로 고정할 수 있으며, 도 3의 (b)(c)와 같이 다수의 교반 날개(11)를 회전축(20) 상하 방향으로도 고정할 수 있다.

상기 교반 날개(11)의 표면은 회전하면서 타격력을 증강할 수 있는 요부홈(15)과 쇄기형 돌기(14)를 형성할 수 있고, 교반 날개(11)는 도 1과 같이 회전축(20)에 소정의 각도만큼 기울어진 상태로 고정하게 된다. 즉, 회전축(20) 하부에 고정된 함마비트(16)와 굴착비트(19) 부분이 회전하면서 지반을 굴착하게 됨과 함께 교반 날개(11) 역시 회전하게 되면서 신속한 굴착을 실시할 수 있으며, 이때 교반 날개(11)에 형성된 쇄기형 돌기(14)와 요부홈(15)은 작업에 필요한 교반 효과를 높일 수 있도록 점성토나 시멘트 밀크와 엉킨 토사 부분을 효과적으로 분쇄하여 시멘트 밀크와의 혼합 효과를 극대화하여 상하부로의 이송교류를 원할 하게 해준다.

그리고, 회전축(20)이 작업 심도까지 도달한 다음 회전축(20)에 형성된 원료주입구(12)에서는 개량 재료를 배출하게 된다.

한편, 원료주입구(12)는 투입되는 개량 재료에 의해 도 4의 (b)와 같이 개봉된 상태로 재료를 배출하게 되는데, 이때 상기 고무 패킹막(13)은 도 4의 (b)와 같이 투입되는 재료 압력에 의해 개방되지만, 상기 재료의 투입을 중지하는 상태에서는 도 4의 (a)와 같이 원 위치되면서 원료주입구(12)를 밀폐시킬 수 있다.

또한, 도 3의 (a)와 같이 회전축(20) 내부에 형성된 에어노즐(22)에서 분사 되는 에어의 작용은 종래와 같으며, 공기 배출구는 이미 널리 알려진 공지의 기술이므로 표시하지 않았다.

이와 같은 본 발명은 지반용 교반장치에 마련되는 회전축에 쇄기형 돌기를 갖는 교반 날개와 개량 재료를 투입할 수 있는 고무 패킹막을 형성함으로써 굴착 작업을 보다 효울적으로 할 수 있고, 또한 고결 약재와 개량 대상의 지반토의 혼합을 용이하게 할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의하면 지반 개량용 교반 장치의 굴착 작업 및 인발 작업을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 특징이 있다.

그리고, 지반 내의 암반층이나 자갈층, 전석층을 천공하여 목적하는 심도까지 차수재인 약재 재료를 투입 및 교반 하는데 아무런 문제가 없고, 굴착 기능을 강화시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 회전축 외주연에 다수의 교반 날개를 상하측으로 교차 반복되게 형성되며, 상기 교반 날개 표면에는 수개의 요부홈과 쇄기형 돌기를 형성시킴과 함께 소정의 간격으로 이격시킨 후, 지그재그 방향으로 고정되고 함마비트와 굴착비트의 회전에 의해 지반을 굴착하는 교반장치에 있어서,

   개량 재료를 배출할 수 있도록 형성되는 회전축 하측의 원료 주입구는 고무 패킹막으로 덮여져 투입되는 개량 재료의 압력에 의해 개방되거나 밀폐될 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 지중 연속벽과 개량체 형성을 위한 천공교반장치.
3. 삭제

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