KR101756781B1 - 각도 조정될 수 있는 교반혼합장치를 이용한 지중 차수벽 시공공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제방이나 도로의 가장자리를 따라 굴착 후 차수벽을 시공하기 위한 공법과 관련되는 것으로서, 특히 제방이나 도로의 폭이 좁아 크레인의 활동반경이 좁은 장소에서 보다 정확한 위치에 굴착이 가능하도록 하는 기술로서, 1)상기 크레인을 작업 위치로 이동시킨 후, 상기 크레인의 상부체를 허용 공간 범위내에서 최대한 회전시켜 교반혼합장치를 굴착라인 근처에 위치시키도록 하는 위치잡기단계; 2) 상기 리더홀더와 상기 오거드라이브유닛을 고정 연결시키는 상기 연결핀을 제거하도록 하는 구속해제단계; 3) 상기 오거드라이브유닛에 구비되는 복수의 굴착로드가 상기 굴착라인과 평행하도록 하기 위해 상기 액츄에이터를 작동시켜서 상기 오거드라이브유닛을 회동시키도록 하는 각도조정단계; 4) 상기 리더홀더의 연결판과 상기 오거드라이브유닛의 체결판에 형성된 연결홀에 상기 연결핀을 꽂아 상기 리더홀더와 상기 오거드라이브유닛을 고정 연결시키도록 하는 구속형성단계; 5) 상기 오거드라이브유닛을 구동시켜서 상기 굴착로드가 회전되게 하면서 굴착을 진행하도록 하는 굴착단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 각도 조정될 수 있는 교반혼합장치를 이용한 지중 차수벽 시공공법에 대한 것이다.

Description

각도 조정될 수 있는 교반혼합장치를 이용한 지중 차수벽 시공공법{Cut off wall construction method using the ground reinforcement mixing apparatus with the function of angle adjustment}

본 발명은 제방이나 도로의 가장자리를 따라 굴착 후 차수벽을 시공하기 위한 공법과 관련되는 것으로서, 특히 제방이나 도로의 폭이 좁아 크레인의 활동반경이 좁은 장소에서 보다 정확한 위치에 굴착이 가능하도록 하는 기술과 관련된다.

흔히, SCW공법(Soil Cement Wall)으로 알려진 공법은 연약지반의 지하에 물이 흐르는 것을 차단하기 위한 지중연속벽 또는 지중차수벽을 구축하기 위한 기술을 의미한다.

이러한 공법을 시행함에 있어서는 이동성이 있는 크레인을 이용하여 수직하방으로 굴착로드를 세워서 지반을 굴착하면서 시멘트풀을 굴착되는 토사에 주입시키면서 토사와 시멘트풀을 혼합하여 지하에 물 흐름을 차단하는 지중연속벽 또는 지중차수벽을 구축하게 된다.

본 발명과 관련한 종래기술로 대한민국 등록특허 제10-1636357호의 "에스씨 더블유 공법에 사용되는 지중연속벽 시공용 지반굴착장치의 굴착로드 연결밴드"가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 굴착로드 연결밴드의 설치상태 예시도이다.

지중연속벽을 구축하기 위한 SCW공법에 사용되는 2축 내지 5축 지반굴착로드는 연결밴드에 의해 일정간격을 유지하도록 연결된 상태에서 회전하면서 지반을 굴착하게 된다.

굴착로드(1)는 지상에 수직상으로 고정 설치되는 리더에 설치되어 상하로 승강작동을 하는 오거드라이브유닛의 하단에 설치되는 기어박스에 연결 설치되어 오거드라이브유닛으로부터 회전동력을 전달받아 회전하면서 지반 굴착을 하도록 구성된다.

다수의 굴착로드가 연결되는 오거드라이브유닛은 승하강 동작은 되나 회전동작은 이루어지지 않기 때문에 크레인 자체를 회전시켜서 굴착로드가 원하는 위치에 오도록 하여 작업을 하게 된다.

그러나 공간이 협소한 곳에서는 크레인 자체를 이동 또는 회전시키기 어렵기 때문에 정확한 위치에 굴착로드를 위치시키지 못하는 경우가 허다하다. 이런 문제로 인해 정확한 위치에 지중차수벽을 세우지 못하여 부실공사로 이어지기도 하는 것이다.

특히, 강을 따라서 범람을 방지하기 위해 설치되는 제방의 경우 제방의 폭을 무한정 넓게 할 수 없기 때문에 제방이 무너지는 것을 방지하기 위해서는 제방의 안쪽 가장자리를 따라 차수벽을 설치해야 할 필요성이 높다.

태풍이나 장마 혹은 국지적인 폭우가 내리는 경우 강의 수위는 급격하게 불어나게 되는데, 이때 제방이 붕괴되면서 주거지로 강물이 흘러 심각한 피해를 발생시키는 경우가 있다.

기존의 제방에 대한 차수벽 시공의 예를 간략히 설명하도록 한다.

제방의 폭은 차가 지나다닐 수 있을 정도의 폭을 가지게 되는데, 제방에 차수벽을 시공하기 위해서는 크레인이 제방에 형성된 도로를 따라 이동하면서 제방 안쪽 가장자리를 굴착하면서 토사와 시멘트풀을 혼합하여 차수벽을 시공하게 된다.

그런데 크레인에 연결되는 기존의 교반혼합장치의 경우 오거드라이브유닛이 리더홀더에 고정 연결되어 상하방향으로만 움직일 수 있는 구조로 되어 있어, 제방과 같은 곳에 차수벽 시공시 상당한 애로사항이 있었다.

설계도대로 제방에 차수벽을 시공하기 위해서는 제방 안쪽 가장자리를 제방과 평행하게 차수벽을 시공해야 한다. 그러나 기존의 교반혼합장치는 그 자체에서 각도 조정을 할 수 없기 때문에 크레인의 상부체를 회전시켜서 교반혼합장치를 제방 안쪽 가장자리에 대략적으로 위치시킨 후 제방과 평행이 아닌 비스듬한 각도를 유지한 채 굴착을 할 수 밖에 없었다.

이런 방식으로 굴착이 이루어지고 동시에 차수벽이 시공됨에 따라 시공된 차수벽은 울퉁불퉁하게 형성될 수 밖에 없었다.

대한민국 등록특허 제10-1636357호

따라서 본 발명에서는 제방이나 폭이 좁은 도로 등 장소적 제약이 있는 곳에 차수벽을 시공하고자 할 때 설계도대로 보다 정확한 위치에 굴착 후 차수벽 시공이 가능하도록 하는 각도 조정될 수 있는 교반혼합장치를 이용한 지중 차수벽 시공공법을 제공하고자 한다.

제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 각도 조정될 수 있는 교반혼합장치를 이용한 지중 차수벽 시공공법은, 크레인에 연결되어 수직으로 세워지는 리더를 따라 승하강되는 교반혼합장치를 이용한 지중 차수벽 시공공법으로서, 상기 교반혼합장치는 플레이트의 일측면에 다단으로 상기 리더에 연결되어 승하강이 이루어지도록 하는 복수의 아암과, 상기 플레이트의 타측면에 직각을 이루어 수평방향으로 돌출되되, 가상의 호를 이루는 궤적을 따라 복수의 연결홀이 이격거리를 두면서 형성되는 상하 2단의 연결판을 포함하는 리더홀더; 하방에 다수의 굴착로드가 연결되며, 일측면에 상기 연결판에 대응하여 복수의 연결홀이 이격거리를 두면서 형성되는 체결판이 상하 2단으로 형성되어 상기 연결판 및 체결판에 형성되는 연결홀을 이용하여 연결핀으로 상기 리더홀더와 고정연결되는 오거드라이브유닛; 일단은 상기 플레이트에 연결되고 타단은 상기 오거드라이브유닛에 연결되어 상기 리더홀더에 대해 상기 오거드라이브유닛이 회동될 수 있도록 하는 액츄에이터;를 포함하여 이루어지되, 1)상기 크레인을 작업 위치로 이동시킨 후, 상기 크레인의 상부체를 허용 공간 범위내에서 최대한 회전시켜 교반혼합장치를 굴착라인 근처에 위치시키도록 하는 위치잡기단계; 2) 상기 리더홀더와 상기 오거드라이브유닛을 고정 연결시키는 상기 연결핀을 제거하도록 하는 구속해제단계; 3) 상기 오거드라이브유닛에 구비되는 복수의 굴착로드가 상기 굴착라인과 평행하도록 하기 위해 상기 액츄에이터를 작동시켜서 상기 오거드라이브유닛을 회동시키도록 하는 각도조정단계; 4) 상기 리더홀더의 연결판과 상기 오거드라이브유닛의 체결판에 형성된 연결홀에 상기 연결핀을 꽂아 상기 리더홀더와 상기 오거드라이브유닛을 고정 연결시키도록 하는 구속형성단계; 5) 상기 오거드라이브유닛을 구동시켜서 상기 굴착로드가 회전되게 하면서 굴착을 진행하도록 하는 굴착단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 구속해제단계를 통해 제거된 상기 연결핀 중 하나를 상기 연결판의 연결홀들이 형성되는 궤도상에 마련되는 장공의 트랙형홀 및 체결판의 연결홀에 꽂아 상기 리더홀더와 상기 오거드라이브유닛이 회동시 일정한 궤도를 따라 움직일 수 있도록 하는 회동조건부여단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 각도 조정될 수 있는 교반혼합장치를 이용한 지중 차수벽 시공공법은 리더홀더에 연결되는 오거드라이브유닛을 필요에 따라 적당한 각도로 움직일 수 있기 때문에 제방과 같은 작업공간이 좁은 장소에서 차수벽 시공시 설계도대로 보다 정확한 위치에 오거드라이브유닛의 굴착로드를 위치시켜 굴착작업이 가능한 바, 작업의 편리함을 높여줄 뿐 아니라 정확한 시공으로 시공불량과 같은 사후적 문제를 예방할 수 있도록 한다는 효과가 있다.

도 1은 종래기술에 따른 굴착로드 연결밴드의 설치상태 예시도.
도 2는 본 발명에 사용되는 교반혼합장치의 측면도.
도 3은 오거드라이브유닛이 회동되기 전 상태를 보여주는 평면도.
도 4는 오거드라이브유닛이 회동된 후의 평면도.
도 5는 리더홀더의 평면도.
도 6은 리더홀더의 측면도.
도 7은 오거드라이브유닛의 평면도.
도 8은 오거드라이브유닛의 측면도.
도 9는 연결핀의 측면도.
도 10은 본 발명에 의한 각도 조정될 수 있는 교반혼합장치를 이용한 지중 차수벽 시공공법에 대한 공정도.
도 11은 제방에서 지중 차수벽 시공시 오거드라이브유닛의 회동전 평면도.
도 12는 도 11에서 오거드라이브유닛이 회동되어 굴착로드가 굴착라인에 평행하게 변경된 후의 평면도.

이하 본 발명에 의한 각도 조정될 수 있는 교반혼합장치를 이용한 지중 차수벽 시공공법에 대해 보다 상세한 설명을 하도록 하며, 첨부되는 도면을 참조하는 것으로 한다. 단, 제시되는 도면 및 이에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 기술적 사상에 따른 하나의 실시 가능한 예를 설명하는 것인 바, 본 발명의 기술적 보호범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명에 사용되는 교반혼합장치의 측면도이며, 도 3은 오거드라이브가 회동되기전 상태를 보여주는 평면도이며, 도 4는 오거드라이브가 회동된 후의 평면도이며, 도 5는 리더홀더의 평면도이며, 도 6은 리더홀더의 측면도이며, 도 7은 오거드라이브유닛의 평면도이며, 도 8은 오거드라이브유닛의 측면도이며, 도 9는 연결핀의 측면도이며, 도 10은 본 발명에 의한 각도 조정될 수 있는 교반혼합장치를 이용한 지중 차수벽 시공공법에 대한 공정도이며, 도 11은 제방에서 지중 차수벽 시공시 오거드라이브유닛의 회동전 평면도이고, 도 12는 도 11에서 오거드라이브유닛이 회동되어 굴착로드가 굴착라인에 평행하게 변경된 후의 평면도를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 차수벽의 시공을 위해 특수하게 제작된 교반혼합장치가 사용되며, 교반혼합장치는 크레인(10)에 연결되어 수직으로 세워지는 리더(20)를 따라 승하강 될 수 있다.

기본적으로 크레인(10)은 하부체(11)와 상부체(12)로 이루어져 하부체(11)에 대해 상부체(12)는 회전이 가능하다.

본 발명에 의한 각도 조정될 수 있는 교반혼합장치를 이용한 지중 차수벽 시공공법은 위치잡기단계(S100), 구속해제단계(S200), 각도조정단계(S300), 구속형성단계(S400), 굴착단계(S500)를 포함하여 이루어진다.

구체적인 시공 공법에 대한 설명에 앞서 교반혼합장치에 대해 개략적으로 설명하도록 한다.

교반혼합장치는 크게 리더홀더(100), 오거드라이브유닛(200), 액츄에이터(300) 및 연결핀(400)을 포함하여 이루어지는데, 리더홀더(100)는 리더(20)에 연결되어 리더(20)를 따라 상하 이동을 가이드 하게 된다.

리더홀더(100)에 오거드라이브유닛(200)이 연결되며, 리더홀더(100)에 대해 오거드라이브유닛(200)은 회동 가능하여 각도 조정을 할 수 있도록 형성된다. 그리고 오거드라이브유닛(200)의 회동 동작을 위한 액츄에이터(300)가 마련되며, 액츄에이터(300)는 리더홀더(100)와 오거드라이브유닛(200)에 연결되어 밀거나 당기는 동작을 통해 오거드라이브유닛(200)이 회동될 수 있도록 기능하게 된다. 리더홀더(100)에 오거드라이브유닛(200)을 고정시키기 위한 복수의 연결핀(400)이 사용된다.

보다 구체적으로 리더홀더(100)는 수직으로 세워지는 플레이트(110)의 일측면에 리더(20)에 연결되어 승하강될 수 있도록 하는 복수의 아암(120)이 마련되며, 플레이트(110)의 타측면에는 직각을 이루어 수평방향으로 돌출되는 상하 2단을 이루는 연결판(130)이 결합된다.

그리고 연결판(130)에는 가상의 호를 이루는 궤적을 따라 복수의 연결홀(131)이 이격거리를 두면서 형성되며, 연결홀(131)들이 형성되는 궤도 중간영역에 장공의 트랙형홀(132)이 형성될 수 있다.

오거드라이브유닛(200)의 하방에 다수의 굴착로드(210)가 연결되어 있으며, 오거드라이브유닛(200)의 일측면에 연결판(130)에 대응하는 체결판(220)이 상하 2단으로 형성된다. 체결판(220)에는 연결판(130)에 형성되는 연결홀(131)과 마찬가지로 복수의 연결홀(221)들이 이격거리를 두고 형성되며, 연결판(130)과 체결판(220)의 연결홀(131,221)을 일치시켜 연결핀(400)을 꽂아 리더홀더(100)와 오거드라이브유닛(200)을 고정 시킬 수 있다.

리더홀더(100)에 대해 회동 가능한 구조의 오거드라이브유닛(200)을 갖는 교반혼합장치를 이용한 차수벽 시공을 하고자 하며, 이하 구체적인 시공공법에 대해 설명하도록 한다. 본 실시예는 작업이 가장 난해하다고 할 수 있는 제방에 대한 차수벽 시공을 예로 하여 설명하도록 한다.

먼저, 위치잡기단계(S100)에 대해 설명하기로 한다.

제방(D) 위로 크레인(10)을 진입시켜 작업 위치로 이동시키도록 하며, 크레인(10)의 상부체(12)를 차수벽이 시공된 제방의 안쪽 가장자리 근처까지 최대한 회전시키도록 한다.

대략적으로 교반혼합장치를 굴착라인(L) 근처로 이동시킨 다음에는 구속해제단계(S200)가 뒤따르게 된다.

구속해제단계(S200)에서는 리더홀더(100)와 오거드라이브유닛(200)을 고정 연결시키고 있는 연결핀(400)을 제거하도록 하는 단계이다. 연결핀(400)은 복수개가 있을 수 있으며, 다음 공정을 위해 연결핀(400)을 제거하도록 한다.

바람직하게 구속해제단계(S200) 후에 회동조건부여단계(S250)가 이어질 수 있다.

리더홀더(100)와 오거드라이브유닛(200)을 고정시키던 연결핀(400)을 제거하게 되면 오거드라이브유닛(200)은 리더홀더(100)에 대해 회동될 수 있는 상태가 되나, 오거드라이브유닛(200)이 보다 정확한 경로를 따라 회동될 수 있도록 할 필요성이 있다. 오거드라이브유닛(200)의 회동시 정상경로를 벗어나 회동하게 되면 회동시킨 후 연결홀(131,221)을 통해 연결핀(400)을 꽂을 수 없게 되는 경우가 발생될 수 있다.

이를 미연에 방지하는 차원에서 회동시 일정한 경로를 따라 회동되도록 하기 위해 구속조건을 부여하고자 한다.

연결판(130)의 연결홀(131)들이 형성되는 궤도상에 장공의 트랙형홀(132)이 형성될 수 있으며, 트랙형홀(132)과 체결판(220)의 연결홀(131,221)에 연결핀(400)을 꽂아두게 되면 오거드라이브유닛(200)이 회동될 때 트랙형홀(132)을 따라 일정한 궤도 상에서 움직이게 되어 안정성을 확보할 수 있다.

다음으로 각도조정단계(S300)가 이어지며, 액츄에이터(300)를 작동시켜서 오거드라이브유닛(200)을 적정한 각도로 회동시키도록 한다. 위치잡기단계(S100)를 통해 굴착지점 근처로 굴착로드(210)가 위치되나 정확하게 굴착라인(L)과 굴착로드(210)들이 평행을 이루지 못하는 상태에 있다.

따라서 본 각도조정단계(S300)에서 오거드라이유닛(200)의 하부에 연결되는 복수의 굴착로드(210)가 굴착라인(L)과 평행을 이루도록 액츄에이터(300)를 작동시켜서 오거드라이브유닛(200) 자체를 적정 각도만큼 회동시키도록 한다.

이어서는 구속형성단계(S400)가 뒤따르며, 구속형성단계(S400)에서는 굴착작업 전에 리더홀더(100)와 오거드라이브유닛(200)을 확실하게 고정 연결시켜야 한다. 오거드라이브유닛(200)이 변경된 각도를 유지하도록 해야 하므로 연결판(130)과 체결판(220)에 형성되는 연결홀(131,221)을 맞추어 연결핀(400)을 복수개 꽂아 굴착시 오거드라이브유닛(200)이 회동되지 않도록 한다.

마지막으로 굴착단계(S500)가 뒤따르며, 굴착단계(S500)에서는 오거드라이브유닛(200)을 구동시켜서 굴착로드(210)들이 회전되면서 굴착을 하도록 한다.

한 지점에 대한 굴착이 이루어지면 크레인(10)을 조금씩 이동시키면서 연이어 굴착을 하면서 차수벽을 시공해 나가도록 하면 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 각도 조정될 수 있는 교반혼합장치를 이용한 지중 차수벽 시공공법은 제방이나 폭이 좁은 도로에 차수벽을 시공하고자 할 때 공간적 제약을 간단한 조작을 통해 극복할 수 있음으로써 보다 정확한 차수벽 시공을 가능하도록 한다는 장점이 있다.

본 발명은 작업 공간상 제약으로 인해 차수벽 시공이 용이하지 않은 제방이나 폭이 좁은 도로 등에 지중 차수벽 시공시에 효과적으로 사용될 수 있다.

S100 : 위치잡기단계 S200 : 구속해제단계
S250 : 회동조건부여단계 S300 : 각도조정단계
S400 : 구속형성단계 S500 : 굴착단계
D : 제방 L : 굴착라인
10 : 크레인 11 : 하부체
12 : 상부체 20 : 리더
100 : 리더홀더 110 : 플레이트
120 : 아암 130 : 연결판
131 : 연결홀 132 : 트랙형홀
140 : 고정편
200 : 오거드라이브유닛 210 : 굴착로드
220 : 체결판 221 : 연결홀
300 : 액츄에이터 400 : 연결핀

Claims (2)

1. 크레인에 연결되어 수직으로 세워지는 리더를 따라 승하강되는 교반혼합장치를 이용한 지중 차수벽 시공공법으로서,
   상기 교반혼합장치는 플레이트의 일측면에 다단으로 상기 리더에 연결되어 승하강이 이루어지도록 하는 복수의 아암과, 상기 플레이트의 타측면에 직각을 이루어 수평방향으로 돌출되되, 가상의 호를 이루는 궤적을 따라 복수의 연결홀이 이격거리를 두면서 형성되는 상하 2단의 연결판을 포함하는 리더홀더; 하방에 다수의 굴착로드가 연결되며, 일측면에 상기 연결판에 대응하여 복수의 연결홀이 이격거리를 두면서 형성되는 체결판이 상하 2단으로 형성되어 상기 연결판 및 체결판에 형성되는 연결홀을 이용하여 연결핀으로 상기 리더홀더와 고정연결되는 오거드라이브유닛; 일단은 상기 플레이트에 연결되고 타단은 상기 오거드라이브유닛에 연결되어 상기 리더홀더에 대해 상기 오거드라이브유닛이 회동될 수 있도록 하는 액츄에이터;를 포함하여 이루어지되,
   1)상기 크레인을 작업 위치로 이동시킨 후, 상기 크레인의 상부체를 허용 공간 범위내에서 최대한 회전시켜 교반혼합장치를 굴착라인 근처에 위치시키도록 하는 위치잡기단계;
   2) 상기 리더홀더와 상기 오거드라이브유닛을 고정 연결시키는 상기 연결핀을 제거하도록 하는 구속해제단계;
   3) 상기 구속해제단계를 통해 제거된 상기 연결핀 중 하나를 상기 연결판의 연결홀들이 형성되는 궤도상에 마련되는 장공의 트랙형홀 및 체결판의 연결홀에 꽂아 상기 리더홀더와 상기 오거드라이브유닛이 회동시 일정한 궤도를 따라 움직일 수 있도록 하는 회동조건부여단계;
   4) 상기 오거드라이브유닛에 구비되는 복수의 굴착로드가 상기 굴착라인과 평행하도록 하기 위해 상기 액츄에이터를 작동시켜서 상기 오거드라이브유닛을 회동시키도록 하는 각도조정단계;
   5) 상기 리더홀더의 연결판과 상기 오거드라이브유닛의 체결판에 형성된 연결홀에 상기 연결핀을 꽂아 상기 리더홀더와 상기 오거드라이브유닛을 고정 연결시키도록 하는 구속형성단계;
   6) 상기 오거드라이브유닛을 구동시켜서 상기 굴착로드가 회전되게 하면서 굴착을 진행하도록 하는 굴착단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 각도 조정될 수 있는 교반혼합장치를 이용한 지중 차수벽 시공공법.
   
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