KR101029508B1 - 연약지반 개량용 심층혼합처리장치 및 공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 천공겸용 심층혼합처리장치를 이용하여 대상지반 범위를 사석층 하부의 연약토층 전반을 균일하게 교반 및 혼합하여 소정의 강도로 경화, 고결시켜 소요강도 이상의 지지력을 확보할 수 있고, 접이식 교반날개를 이용하여 사석층 통과시는 반 시계방향으로 회전하여 접이식 교반날개가 접혀지는 형상으로 하고, 연약지반에서는 시계방향의 회전으로 지반안정제를 저압으로 주입하면서 연약토와 지반안정제를 교반할 수 있도록 혼합 접이식 교반날개가 펴지는 형상으로 원지반을 고화시켜 원주형 주상체를 조성할 수 있으며, 사석층 천공시 반 시계방향으로 회전하는 압입력과 선단 분사노즐의 수압을 이용하여 원지반을 교란시키는 방식으로 천공할 수 있으며, 연약지반 교반시 선단부 접이식 굴착날개는 분할되어 시계방향으로 회전하는 형상으로서 분사노즐에서 지반안정제를 저압으로 주입할 수 있으며, 하부의 연약층 교반 후 상부의 사석층 통과시에는 선단 중앙부의 분사노즐에 의하여 지반안정제를 주입하여 천공홀을 충전할 수 있으며, 분사노즐은 천공시 수압에 의한 원지반 교란을 촉진하도록 한 연약지반 개량용 심층혼합처리장치 및 공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치는 중공관으로 이루어진 로드와; 상기 로드의 선단측에 힌지를 매개로 고정 설치됨과 동시에 확개 및 축소할 수 있는 접이식 굴착날개와; 상기 접이식 굴착날개의 가운데 부분의 로드 하부에 고정 설치되며, 안정제가 하향분사되는 분사노즐과; 상기 접이식 굴착날개의 상부측 로드에 힌지를 매개로 고정 설치됨과 동시에 회전방향에 따라 확장 및 축소할 수 있는 접이식 교반날개로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리공법은 심층혼합처리장치를 대상지반으로 이동하고, 거치하는 단계; 상기 대상지반을 심층혼합처리장치로 천공하여 천공홀을 형성하는 단계; 상기 천공홀에 심층혼합처리장치를 통하여 지반안정제를 주입하여 연약지반과 교반 혼합하는 단계; 상기 심층혼합처리장치를 천공홀 내부로부터 인발함과 동시에 천공홀 내부를 지반안정제로 충전하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치는 중공관으로 이루어진 로드와; 상기 로드의 선단측에 힌지를 매개로 고정 설치됨과 동시에 확개 및 축소할 수 있는 접이식 굴착날개와; 상기 접이식 굴착날개의 가운데 부분의 로드 하부에 고정 설치되며, 안정제가 하향분사되는 분사노즐과; 상기 접이식 굴착날개의 상부측 로드에 힌지를 매개로 고정 설치됨과 동시에 회전방향에 따라 확장 및 축소할 수 있는 접이식 교반날개로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리공법은 심층혼합처리장치를 대상지반으로 이동하고, 거치하는 단계; 상기 대상지반을 심층혼합처리장치로 천공하여 천공홀을 형성하는 단계; 상기 천공홀에 심층혼합처리장치를 통하여 지반안정제를 주입하여 연약지반과 교반 혼합하는 단계; 상기 심층혼합처리장치를 천공홀 내부로부터 인발함과 동시에 천공홀 내부를 지반안정제로 충전하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 연약지반 개량용 심층혼합처리장치 및 공법에 관한 것으로, 특히 연약지반 대상범위인 사석층 하부의 연약토층 전반을 균일하게 교반 혼합하여 소정의 강도로 경화, 고결시켜 소요강도 이상의 지지력을 확보하는 연약지반 개량용 심층혼합처리장치 및 공법에 관한 것이다.
일반적으로 심층혼합처리공법(DCM, Deep Cement Mixing)은 석회석, 시멘트 등을 주성분으로 하는 안정제(고화제, 경화제)와 연약지반을 혼합하여 화학적으로 고체화시켜 연약지반을 개량하기 위한 것으로, 특히 연약지반과 안정제가 혼합되면서 발생하는 수화반응을 통해서 물리적, 화학적으로 고형화된 지중구조체(파일)를 시공한다.
이러한 심층혼합처리공법은 1976년부터 일본 운수성 항만 기술연구소에 의해서 개발연구가 추진되어 1970년대 이후부터 석회석, 시멘트 등의 안정제를 이용한 공법이 실용화되어 현재 국내에서 연약지반 개량을 위한 공법으로 널리 시공되고 있다.
이와 같은 심층혼합처리공법은 도 1에 도시된 바와 같이, 로드를 지중에 관입하는 공정과, 설계 심도까지 관입한 로드를 역회전시켜 상부방향으로 인발하는 공정과, 상기 로드의 인발과 동시에 안정제를 주입하면서 연약지반과 혼합하는 공정으로 이루어진다.
이때, 상기 심층혼합처리공법은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 육상 또는 해상 전용장비에 수직방향으로 설치되는 리더(11, 21)와, 상기 리더(11, 21)를 따라서 승, 하강하면서 지중으로 관입 및 인발하되, 상부에 형성된 구동수단(12, 22)에 의해서 회전하되, 내부에는 지중으로 안정제를 분사할 수 있도록 주입통로를 구비한 로드(13, 23)로 구성되는 심층혼합처리장치를 사용한다.
그러나 종래의 심층혼합처리공법은 연약지반의 특성을 감안하지 않고 단지 일률적인 회전속도를 갖는 로드를 이용하여 관입 및 인발공정을 시행하고 있으나, 초기기동시 공급전압의 약 80%에 달하는 높은 기동전류가 필요하므로 순간적으로 과도전류를 발생시켜 구동수단(12, 22)의 기계적인 무리가 발생되어 파손 및 고장의 원인이 된다.
또한, 종래의 심층혼합처리공법은 연약지반의 초기 관입과정에서 발생하는 기동부하는 물론 회전하는 로드(13, 23)와 지중의 깊이에 따라서 변화하는 토질과의 마찰에 대한 과부하를 감안하지 않고, 단순히 초기기동시 일률적인 회전속도를 갖도록 구동수단(12, 22)을 기동시켜야 하므로, 이로 인해 시공효율이 저하되어 부실시공의 원인을 낳는 심각한 폐단이 있다.
아울러 연약지반은 지중깊이에 따라 연경도의 특성이 다양한 수많은 지질층이 분포되어 있으나, 종래의 심층혼합처리공법은 단순히 일률적인 회전속도를 갖는 로드를 이용하여 관입 및 인발공정을 시행하므로 도 1에 도시된 바와 같이, 지반상태가 무른 실트질 또는 매립층에서는 로드(13, 23)의 회전력에 의해서 슬라임(혼합된 연약지반과 안정제)이 주변으로 쉽게 비산됨은 물론 지반이 교란되어 시공품질을 저하하는 원인이 될 뿐만 아니라 경도가 높은 지반층에서는 로드(13, 23)의 관입 효율이 제한되어 균일하고 연속적인 지중구조체를 시공할 수 없으므로 시공품질을 저하하는 단점이 있다.
특히, 종래의 심층혼합처리공법은 연약지반의 연경도에 따라서 대응이 곤란하여 작업능률 저하 및 시공불량에 따른 재시공은 물론 시공기간의 연장으로 인한 경제적인 손실이 발생되는 심각한 문제점이 있다.
즉, 종래의 심층혼합처리공법은 지중에 사석층이 층상으로 존재하는 경우에는 로드에 부착된 교반날개의 파손이 우려되므로 고압분사공법(JSP공법) 또는 비배출치환(CGS, Compaction Grouting System) 공법 등의 대체공법으로 사용되는 실정이다.
따라서, 종래의 심층혼합처리공법은 연약지반개량시에 지반개량 메커니즘이 이질적인 타공법과 연결하여 시공함에 따라 지반개량 원리상 불가피하게 발생되는 이음부의 단차, 이를 방지하기 위한 과다한 설계 및 시공 등으로 인한 비경제성 등의 여러 가지 문제점이 있어, 이를 개선하기 위하여 천공작업이 가능한 천공겸용 심층혼합처리공법의 개발 필요성이 제기되었다.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 천공겸용 심층혼합처리장치를 이용하여 대상지반 범위를 사석층 하부의 연약토층 전반을 균일하게 교반 및 혼합하여 소정의 강도로 경화, 고결시켜 소요강도 이상의 지지력을 확보할 수 있고, 접이식 교반날개를 이용하여 사석층 통과시는 반 시계방향으로 회전하여 접이식 교반날개가 접혀지는 형상으로 하고, 연약지반에서는 시계방향의 회전으로 지반안정제를 저압으로 주입하면서 연약토와 지반안정제를 교반할 수 있도록 혼합 접이식 교반날개가 펴지는 형상으로 원지반을 고화시켜 원주형 주상체를 조성할 수 있으며, 사석층 천공시 반 시계방향으로 회전하는 압입력과 선단 분사노즐의 수압을 이용하여 원지반을 교란시키는 방식으로 천공할 수 있으며, 연약지반 교반시 선단부 접이식 굴착날개는 분할되어 시계방향으로 회전하는 형상으로서 분사노즐에서 지반안정제를 저압으로 주입할 수 있으며, 하부의 연약층을 교반한 후 상부의 사석층 통과시에는 선단 중앙부의 분사노즐에 의하여 지반안정제를 주입하여 천공홀을 충전할 수 있으며, 분사노즐은 천공시 수압에 의한 원지반 교란을 촉진하도록 한 연약지반 개량용 심층혼합처리장치 및 공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치는 중공관으로 이루어진 로드와; 상기 로드의 선단측에 힌지를 매개로 고정 설치됨과 동시에 확개 및 축소할 수 있는 접이식 굴착날개와; 상기 접이식 굴착날개의 가운데 부분의 로드 하부에 고정 설치되며, 안정제가 하향분사되는 분사노즐과; 상기 접이식 굴착날개의 상부측 로드에 힌지를 매개로 고정 설치됨과 동시에 회전방향에 따라 확장 및 축소할 수 있는 접이식 교반날개로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리공법은 심층혼합처리장치를 대상지반으로 이동하고, 거치하는 단계; 상기 대상지반을 심층혼합처리장치로 천공하여 천공홀을 형성하는 단계; 상기 천공홀에 심층혼합처리장치를 통하여 지반안정제를 주입하여 연약지반과 교반 혼합하는 단계; 상기 심층혼합처리장치를 천공홀 내부로부터 인발함과 동시에 천공홀 내부를 지반안정제로 충전하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치 및 공법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 천공겸용 심층혼합처리장치를 이용하여 대상지반 범위를 사석층 하부의 연약토층 전반을 균일하게 교반 및 혼합하여 소정의 강도로 경화, 고결시켜 소요강도 이상의 지지력을 확보할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 본 발명은 천공겸용 심층혼합처리장치의 접이식 교반날개를 이용하여 사석층 통과시는 반 시계방향으로 회전하여 접이식 교반날개가 접혀지는 형상으로 하고, 연약지반에서는 시계방향의 회전으로 지반안정제를 저압으로 주입하면서 연약토와 지반안정제를 교반할 수 있도록 혼합 접이식 교반날개가 펴지는 형상으로 원지반을 고화시켜 원주형 주상체를 조성할 수 있는 장점이 있다.
셋째, 본 발명은 심층혼합처리장치를 사석층 천공시 반 시계방향으로 회전하는 압입력과 선단 분사노즐의 수압을 이용하여 원지반을 교란시키는 방식으로 천공할 수 있는 장점이 있다.
넷째, 본 발명은 연약지반 교반시 선단부 접이식 굴착날개는 분할되어 시계방향으로 회전하는 형상으로서 분사노즐에서 지반안정제를 저압으로 주입할 수 있는 장점이 있다.
다섯째, 본 발명은 하부의 연약층을 교반한 후 상부의 사석층 통과시에는 선단 중앙부의 분사노즐에 의하여 지반안정제를 주입하여 천공홀을 충전할 수 있으며, 분사노즐은 천공시 수압에 의한 원지반 교란을 촉진하는 장점이 있다.
여섯째, 본 발명은 항만 및 어항공사시 기존구조물 인근의 보수보강공법으로 사석층 하부의 연약부 개량시 적용성이 우수한 장점이 있다.
일곱째, 본 발명은 연약지반에 적용되던 기존의 타공법 (C.G.S, J.S.P 공법 등)에 비하여 경제적이므로 공사비 절감효과가 우수한 장점이 있다.
도 1은 종래의 심층혼합처리공법을 도시한 공정도,
도 2는 종래의 육상 심층혼합처리장치를 도시한 예시도,
도 3은 종래의 해상 심층혼합처리장치를 도시한 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치를 도시한 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치의 사석층 관입 상태를 도시한 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치의 교반 혼합상태를 도시한 평면도,
도 7은 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치의 선단부가 확개된 상태를 도시한 측면도,
도 8a∼ 8d는 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리공법을 도시한 공정도.
도 2는 종래의 육상 심층혼합처리장치를 도시한 예시도,
도 3은 종래의 해상 심층혼합처리장치를 도시한 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치를 도시한 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치의 사석층 관입 상태를 도시한 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치의 교반 혼합상태를 도시한 평면도,
도 7은 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치의 선단부가 확개된 상태를 도시한 측면도,
도 8a∼ 8d는 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리공법을 도시한 공정도.
이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치를 도시한 측면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치의 사석층 관입 상태를 도시한 평면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치의 교반 혼합상태를 도시한 평면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치의 선단부가 확개된 상태를 도시한 측면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치는 중공관(110)으로 이루어진 로드(100)와; 상기 로드(100)의 선단측에 힌지(210)를 매개로 고정 설치됨과 동시에 확개 및 축소할 수 있는 접이식 굴착날개(200)와; 상기 접이식 굴착날개(200)의 가운데 부분의 로드(100) 하부에 고정 설치되며, 지반안정제(S)가 하향분사되는 분사노즐(300)과; 상기 접이식 굴착날개(200)의 상부측 로드(100)에 힌지(410, 510)를 매개로 고정 설치됨과 동시에 회전방향에 따라 확장 및 축소할 수 있는 접이식 교반날개(400, 500)로 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치(A)는 도 4에 도시된 바와 같이, 로드(100)와, 접이식 굴착날개(200)와, 분사노즐(300) 및 접이식 교반날개(400, 500)가 유기적으로 결합되어 이루어진 장치이다.
여기서, 상기 로드(100)는 도 4에 도시된 바와 같이, 중공관(110)으로 이루어지고, 하부의 외측에 분사구(420)가 설치되며, 상기 로드(100)에는 로드(100)의 회전방향의 전환을 통하여 하부와 선단부에 부착된 접이식 굴착날개(200) 및 접이식 교반날개(400, 500)가 접혔다가 펴졌다가 하는 접이식으로 조정할 수 있는 구조이다.
또한, 상기 접이식 굴착날개(200)는 로드(100)의 최하단에 힌지(210)를 매개로 고정 설치됨과 동시에 확개 및 축소할 수 있는 구조로서, 원추형 접이식 굴착날개(200)의 압입 회전력으로 사석층의 천공이 가능하다.
즉, 상기 접이식 굴착날개(200)가 펼쳐지는 원리는 로드(100)의 회전방향이 아니고, 중공관(110)의 하부에 사각형으로 설치된 이중관을 유압에 의해 밀어냄으로써, 기계적인 힘에 의해 접이식 굴착날개(200)의 펴짐과 접혀짐이 가능하도록 한 것이다.
즉, 상기 접이식 굴착날개(200)가 펼쳐지는 원리는 로드(100)의 회전방향이 아니고, 중공관(110)의 하부에 사각형으로 설치된 이중관을 유압에 의해 밀어냄으로써, 기계적인 힘에 의해 접이식 굴착날개(200)의 펴짐과 접혀짐이 가능하도록 한 것이다.
여기서, 상기 접이식 굴착날개(200)는 대상지반(G)의 천공작업 후 교반작업이 시작될 때는 접이식 굴착날개(200)의 힌지(210)를 이용하여 접이식 굴착날개(200)의 분할작업이 이루어진다.
그리고 상기 분사노즐(300)은 접이식 굴착날개(200)의 가운데 부분의 로드(100) 하부에 고정 설치되며, 상기 접이식 굴착날개(200)의 분할작업이 이루어짐과 동시에 중앙부 로드(100)의 하단에서 지반안정제(S)의 저압 주입이 가능한 구조이다.
또한, 상기 접이식 교반날개(400, 500)는 로드(100)에 힌지(410, 510)를 매개로 고정 설치됨과 동시에 회전방향에 따라 확장 및 축소할 수 있는 구조이다.
여기서, 상기 접이식 교반날개(400, 500)는 천공층 두께, 원지반조건 및 개량체 직경크기를 고려하여 1, 2, 3단 등 다단식으로 각각의 힌지(410, 510)를 이용하여 시계방향 회전시 접이식 교반날개(400, 500)가 펼쳐지고, 반 시계방향 회전시 접이식 교반날개(400, 500)가 접혀지도록 구성된다.
즉, 상기 접이식 교반날개(400, 500)의 펴짐과 접혀짐은 힌지(410, 510)가 접이식 교반날개(400, 500)의 중앙부가 아닌 접이식 교반날개(400, 500)의 내측에 설치됨으로 인해 시계방향으로는 회전시 펴지고, 반 시계방향으로는 회전시 접혀지는 원리이다.
이와 같이, 상기 접이식 교반날개(400, 500)이 로드(100)의 회전방향에 따라 접혀짐과 펴짐이 가능하도록 한 이유는 대상지반(G)의 상부에 사질층이 존재하고, 하부에 점토층이 존재하는 지반에 대한 심층혼합처리를 할 경우, 상부 지반을 관입하여 하부지반을 개량하기 위함이다.
즉, 상기 접이식 교반날개(400, 500)의 펴짐과 접혀짐은 힌지(410, 510)가 접이식 교반날개(400, 500)의 중앙부가 아닌 접이식 교반날개(400, 500)의 내측에 설치됨으로 인해 시계방향으로는 회전시 펴지고, 반 시계방향으로는 회전시 접혀지는 원리이다.
이와 같이, 상기 접이식 교반날개(400, 500)이 로드(100)의 회전방향에 따라 접혀짐과 펴짐이 가능하도록 한 이유는 대상지반(G)의 상부에 사질층이 존재하고, 하부에 점토층이 존재하는 지반에 대한 심층혼합처리를 할 경우, 상부 지반을 관입하여 하부지반을 개량하기 위함이다.
또한, 상기 접이식 교반날개(400, 500)는 로드(100)의 회전방향으로 45±10°경사로 로드(100)에 용접 설치된다.
이는 로드(100)의 회전시 잡석 등의 이물질을 내부에서 외부로 밀어내는 형식의 구조이다.
그리고 상기 접이식 교반날개(400, 500)의 회전방향의 뒷부분에는 분사구(420)가 설치되며, 상기 접이식 교반날개(400, 500)의 상승시에는 각각의 접이식 교반날개(400, 500) 상부의 분사구(420)가 개방되고, 하강시에는 각각의 접이식 교반날개(400, 500)의 하부의 분사구(420)가 개방되는 구조이다.
여기서, 상기 분사구(420)는 심층혼합처리장치(A)의 어떠한 부분에도 영향을 받지 않고, 항상 개방된 상태를 유지한다.
특히, 상기 분사구(420)는 접이식 교반날개(400, 500)와 중공관(110)이 접하는 반대편에 위치할 경우에는 접이식 교반날개(400, 500)의 설치각도가 35°∼55°를 이루는 점을 고려할 때, 상기 접이식 교반날개(400, 500)가 펼쳐졌을 때는 물론 접혔을 때도 겹치거나 간섭되지 않도록 설치된다.
여기서, 상기 분사구(420)는 심층혼합처리장치(A)의 어떠한 부분에도 영향을 받지 않고, 항상 개방된 상태를 유지한다.
특히, 상기 분사구(420)는 접이식 교반날개(400, 500)와 중공관(110)이 접하는 반대편에 위치할 경우에는 접이식 교반날개(400, 500)의 설치각도가 35°∼55°를 이루는 점을 고려할 때, 상기 접이식 교반날개(400, 500)가 펼쳐졌을 때는 물론 접혔을 때도 겹치거나 간섭되지 않도록 설치된다.
또한, 상기 접이식 교반날개(400, 500)는 지중구조체의 직경을 확대할 목적으로 1단 접이식 교반날개(400)의 측면에 힌지(510)를 매개로 1단 접이식 교반날개(400)와 동일한 형상의 2단 접이식 교반날개(500)가 설치된다.
한편, 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치(A)는 1축식, 2, 3, 4, 6축의 다축식으로 구성할 수 있으며, 다축식의 정밀도 및 연직도를 위하여 필요한 경우 가이드빔도 접이식 교반날개(400)와 같이 회전방향에 따라 접히고 펴지는 방식으로 가이드빔이 결합 및 분리되는 구조이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리장치를 이용한 공법에 대해 설명한다.
도 8a∼ 8d는 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리공법을 도시한 공정도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리공법은 중공관(110)으로 이루어진 로드(100)와; 상기 로드(100)의 선단측에 힌지(210)를 매개로 고정 설치됨과 동시에 확개 및 축소할 수 있는 접이식 굴착날개(200)와; 상기 접이식 굴착날개(200)의 가운데 부분의 로드(100) 하부에 고정 설치되며, 지반안정제(S)가 하향분사되는 분사노즐(300)과; 상기 접이식 굴착날개(200)의 상부측 로드(100)에 힌지(410)를 매개로 고정 설치됨과 동시에 회전방향에 따라 확장 및 축소할 수 있는 접이식 교반날개(400)로 구성되고, 상기 접이식 교반날개(400)는 천공층 두께, 원지반조건 및 개량체 직경크기를 고려하여 1, 2, 3단 등 다단식으로 각각의 힌지(410)를 이용하여 시계방향 회전시 접이식 교반날개(400)가 펼쳐지고, 반 시계방향 회전시 접이식 교반날개(400)가 접혀지도록 구성되며, 상기 접이식 교반날개(400)는 로드(100)의 회전방향으로 45±10°경사로 로드(100)에 용접 설치되며, 상기 접이식 교반날개(400)의 회전방향의 뒷부분에는 분사구(420)가 설치되며, 상기 접이식 교반날개(400)의 상승시에는 각각의 접이식 교반날개(400) 상부의 분사구(420)가 개방되고, 하강시에는 각각의 접이식 교반날개(400)의 하부의 분사구(420)가 개방되며, 상기 접이식 교반날개(400)의 파손을 방지하기 위해 접이식 교반날개(400)의 측면에 힌지(510)를 매개로 접이식 교반날개(400)와 동일형상의 접이식 교반날개(500)가 설치된 심층혼합처리장치(A)를 대상지반(G)으로 이동하고, 거치하는 단계; 상기 대상지반(G)을 심층혼합처리장치(A)로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계; 상기 천공홀(H)에 심층혼합처리장치(A)를 통하여 지반안정제(S)를 주입하여 연약지반과 교반 혼합하는 단계; 상기 심층혼합처리장치(A)를 천공홀(H) 내부로부터 인발함과 동시에 천공홀(H) 내부를 지반안정제(S)로 충전하는 단계로 이루어진다.
즉, 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리공법은 이동 및 거치단계(Ⅰ), 천공홀(H) 형성단계(Ⅱ), 교반 혼합단계(Ⅲ), 및 인발 및 충전단계(Ⅳ)를 순차적으로 시행하여 연약지반을 개량함을 특징으로 한다.
특히, 상기한 연약지반 개량용 심층혼합처리공법의 기본원리는 심층혼합처리장치(A)를 상부 사질층 관입시 심층혼합처리장치(A)의 상단부(접이식 굴착날개(200)), 측면부(접이식 교반날개(400))를 모두 접고, 심층혼합처리장치(A)의 끝단에 설치된 분사노즐(300)에서 고압수를 분사하면서 회전하여 단단한 사질층을 관입한 뒤, 사질층 하부에 위치한 점토층에서는 심층혼합처리장치(A)의 접이식 굴착날개(200)와 접이식 교반날개(400, 500)를 모두 펼쳐 측면부에 설치된 분사구(420)를 통해 지반안정제(S)를 분사하면서 교반을 실시하여 심층혼합처리장치(A)가 내려가거나 올라오도록 한 것이다.
특히, 상기한 연약지반 개량용 심층혼합처리공법의 기본원리는 심층혼합처리장치(A)를 상부 사질층 관입시 심층혼합처리장치(A)의 상단부(접이식 굴착날개(200)), 측면부(접이식 교반날개(400))를 모두 접고, 심층혼합처리장치(A)의 끝단에 설치된 분사노즐(300)에서 고압수를 분사하면서 회전하여 단단한 사질층을 관입한 뒤, 사질층 하부에 위치한 점토층에서는 심층혼합처리장치(A)의 접이식 굴착날개(200)와 접이식 교반날개(400, 500)를 모두 펼쳐 측면부에 설치된 분사구(420)를 통해 지반안정제(S)를 분사하면서 교반을 실시하여 심층혼합처리장치(A)가 내려가거나 올라오도록 한 것이다.
여기서, 상기 이동 및 거치단계(Ⅰ)는 심층혼합처리장치(A)를 대상지반(G)으로 적절히 이동시킨 후 거치하는 단계이다.
이어서, 상기 천공홀(H) 형성단계(Ⅱ)는 로드(100)를 반 시계방향으로 회전시키면서, 로드(100)의 선단부에 위치된 접이식 굴착날개(200)를 이용하여 사석층을 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계이다.
즉, 상기 접이식 굴착날개(200)는 천공홀(H)을 굴착시에는 접이식 굴착날개(200)가 원추형으로 접힌 상태로 하여, 사석층을 굴착한다.
이어서, 상기 교반 혼합단계(Ⅲ)는 천공홀(H)을 접이식 굴착날개(200)로 굴착한 후, 로드(100)를 시계방향으로 회전하면, 접이식 굴착날개(200) 및 접이식 교반날개(400)가 펼쳐지고, 이 상태에서 분사노즐(300) 및 분사구(420)를 통해서 로드(100)에 주입된 지반안정제(S)가 분사됨과 동시에 이 지반안정제(S)와 천공홀(H) 내의 연약지반토를 교반하여 혼합하는 단계이다.
이어서, 상기 인발 및 충전단계(Ⅳ)는 심층혼합처리장치(A)의 로드(100)를 반 시계방향으로 회전시키면서 천공홀(H) 내부로부터 인발함과 동시에 천공홀(H) 내부를 지반안정제(S)로 충전하는 단계(Ⅳ)이다.
여기서, 상기 인발 및 충전단계에서는 접이식 굴착날개(200) 및 접이식 교반날개(400)가 모두 접힌 상태에서 단순히 심층혼합처리장치(A)를 인발하면서, 로드(100)에 형성된 분사노즐(300)을 통해서 지반안정제(S)를 충전한다.
상기한 바와 같은 단계로 이루어진 본 발명에 따른 연약지반 개량용 심층혼합처리공법은 연약지반개량시에 지반개량 메커니즘이 이질적인 타공법과 연결하여 시공함에 따라 지반개량 원리상 불가피하게 발생되는 이음부의 단차, 이를 방지하기 위한 과다한 설계 및 시공 등으로 인한 비경제성 등의 여러 가지 문제점을 연속적인 단일 심층혼합처리공법으로 적용함으로써 공기단축이 가능한 작용효과가 있다.
100: 로드 110: 중공관
200: 접이식 굴착날개 210: 힌지
300: 분사노즐 400: 1단 접이식 교반날개
410: 힌지 420: 분사구
500: 2단 접이식 교반날개 510: 힌지
A: 심층혼합처리장치 G: 대상지반
H: 천공홀 S: 지반안정제
200: 접이식 굴착날개 210: 힌지
300: 분사노즐 400: 1단 접이식 교반날개
410: 힌지 420: 분사구
500: 2단 접이식 교반날개 510: 힌지
A: 심층혼합처리장치 G: 대상지반
H: 천공홀 S: 지반안정제
Claims (11)
- 중공관(110)으로 이루어진 로드(100)와; 상기 로드(100)의 선단측에 힌지(210)를 매개로 고정 설치됨과 동시에 확개 및 축소할 수 있는 접이식 굴착날개(200)와; 상기 접이식 굴착날개(200)의 가운데 부분의 로드(100) 하부에 고정 설치되며, 안정제가 하향분사되는 분사노즐(300)과; 상기 접이식 굴착날개(200)의 상부측 로드(100)에 힌지(410)를 매개로 고정 설치됨과 동시에 회전방향에 따라 확장 및 축소할 수 있는 접이식 교반날개(400)로 구성되고,
상기 접이식 교반날개(400)는 천공층 두께, 원지반조건 및 개량체 직경크기를 고려하여 1, 2, 3단 등 다단식으로 각각의 힌지(410)를 이용하여 시계방향 회전시 접이식 교반날개(400)가 펼쳐지고, 반 시계방향 회전시 접이식 교반날개(400)가 접혀지도록 구성되며,
상기 접이식 교반날개(400)는 로드(100)의 회전방향으로 45±10°경사로 설치되며,
상기 접이식 교반날개(400)의 회전방향의 뒷부분에는 분사구(420)가 설치되며, 상기 접이식 교반날개(400)의 상승시에는 각각의 접이식 교반날개(400) 상부의 분사구(420)가 개방되고, 하강시에는 각각의 접이식 교반날개(400)의 하부의 분사구(420)가 개방됨을 특징으로 하는 연약지반 개량용 심층혼합처리장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 접이식 교반날개(400)는 지중구조체의 직경을 확대할 목적으로 접이식 교반날개(400)의 측면에 힌지(510)를 매개로 접이식 교반날개(400)와 동일한 형상의 접이식 교반날개(500)가 설치됨을 특징으로 하는 연약지반 개량용 심층혼합처리장치. - 심층혼합처리장치(A)를 대상지반(G)으로 이동하고, 거치하는 단계(Ⅰ); 상기 대상지반(G)을 심층혼합처리장치(A)로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계(Ⅱ); 상기 천공홀(H)에 심층혼합처리장치(A)를 통하여 지반안정제(S)를 주입하여 연약지반과 교반 혼합하는 단계(Ⅲ); 상기 심층혼합처리장치(A)를 천공홀(H) 내부로부터 인발함과 동시에 천공홀(H) 내부를 지반안정제(S)로 충전하는 단계(Ⅳ)로 이루어지고, 상기 심층혼합처리장치(A)는 중공관(110)으로 이루어진 로드(100)와; 상기 로드(100)의 선단측에 힌지(210)를 매개로 고정 설치됨과 동시에 확개 및 축소할 수 있는 접이식 굴착날개(200)와; 상기 접이식 굴착날개(200)의 가운데 부분의 로드(100) 하부에 고정 설치되며, 안정제가 하향분사되는 분사노즐(300)과; 상기 접이식 굴착날개(200)의 상부측 로드(100)에 힌지(410)를 매개로 고정 설치됨과 동시에 회전방향에 따라 확장 및 축소할 수 있는 접이식 교반날개(400)로 구성되며,
상기 접이식 교반날개(400)는 천공층 두께, 원지반조건 및 개량체 직경크기를 고려하여 1, 2, 3단 등 다단식으로 각각의 힌지(410)를 이용하여 시계방향 회전시 접이식 교반날개(400)가 펼쳐지고, 반 시계방향 회전시 접이식 교반날개(400)가 접혀지도록 구성되며,
상기 접이식 교반날개(400)는 로드(100)의 회전방향으로 45±10°경사로 설치되며,
상기 접이식 교반날개(400)의 회전방향의 뒷부분에는 분사구(420)가 설치되며, 상기 접이식 교반날개(400)의 상승시에는 각각의 접이식 교반날개(400) 상부의 분사구(420)가 개방되고, 하강시에는 각각의 접이식 교반날개(400)의 하부의 분사구(420)가 개방됨을 특징으로 하는 연약지반 개량용 심층혼합처리공법. - 삭제
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- 제 6항에 있어서,
상기 접이식 교반날개(400)의 파손을 방지하기 위해 접이식 교반날개(400)의 측면에 힌지(510)를 매개로 접이식 교반날개(400)와 동일형상의 접이식 교반날개(500)가 설치됨을 특징으로 하는 연약지반 개량용 심층혼합처리공법.
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