KR101936870B1 - 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치 및 이를 이용한 비배토 지반 개량 공법 - Google Patents

연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치 및 이를 이용한 비배토 지반 개량 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지반을 안정화하기 위해 고화기둥체 또는 고화기둥벽을 지반에 형성하기 위한 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치 및 이를 이용한 비배토 지반개량 공법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치는 지반에 고화기둥체 또는 고화기둥벽을 형성하기 위해 고형제를 주입하는 주입강관, 상기 주입강관의 하단에 설치되어 지반을 천공하는 압밀헤드, 상기 압밀헤드의 상부 둘레를 감싸며, 상기 압밀헤드가 지반을 천공 시 상기 지반을 측면으로 가압하여 압밀하도록 상기 압밀헤드의 상부로 갈수록 넓이가 넓어지는 형상의 압밀커버, 상기 압밀커버와 상기 주입강관의 사이에 상부가 개방된 형태로 형성되어 지반의 토사가 일부 유입되며, 상기 주입강관을 통해 공급되는 고형제와 유입된 토사를 교반하여 수용하는 교반공간, 및 상기 교반공간에 설치되어 상기 압밀커버와 상기 주입강관의 사이를 연결하며 상기 교반공간으로 유입되는 토사와 고형제를 교반하는 커버교반날개를 포함한다.

Description

연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치 및 이를 이용한 비배토 지반 개량 공법{A Non-clay soil improvement equipment through consolidation of soft soil and improvement method of non clay soil using it}
본 발명은 지반을 안정화하기 위해 고화기둥체 또는 고화기둥벽을 지반에 형성하기 위한 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치 및 이를 이용한 비배토 지반개량 공법에 관한 것이다.
일반적으로 연약지반에 건축물을 지을 경우, 건축물의 붕괴를 방지하기 위해 연약지반을 보강한 후 건축물을 축조한다.
연약지반의 보강공법으로는 나선형의 날개가 형성된 강관으로 천공 후, 그라우팅을 수행하는 형태로 수행하는데, 이 경우, 천공시 굴착된 토사가 외부로 배출되어 천공홀의 주변에 쌓이기 때문에 통행에 작업에 방해가 될 뿐만 아니라, 배토된 토사를 다른 곳으로 옮겨야하기 때문에 공사시간이 지연되고, 공사인력의 증대로 인한 공사비가 증대되는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해 종래에는 토사를 배출하지 않고 압밀하여 천공하는 방법이 개시되었으며, 이와 관련된 종래의 기술이 한국등록특허공보 제10-0710443호(2007.5.11.공고)의 "보강체 보강 압밀 그라우팅 공법 및 그라우팅용 강판"이 개시된 바가 있다.
종래의 보강체 보강 압밀 그라우팅 공법 및 그라우팅용 강판은 본 발명은 그라우팅용 강관의 보강체 선단에 분리가 가능한 스크류식 빗트가 부착되고 상기 보강체와 케이싱을 일체화하여 케이싱을 회전시키면 보강체의 선단에 부착된 빗트가 회전하면서 연약지반을 뚫고 케이싱과 함께 보강체가 지중에 삽입되고 계획된 심도까지 삽입된 후 그 상태에서 회전을 멈추고 주입용 캡이 부착된 주입강관을 케이싱의 상부에서 연결한 후 주입재를 가압으로 압밀 주입함과 동시에 케이싱을 인발하여 상기 보강체를 축으로 한 원주형개량체(파일)를 지중에 형성할 수 있었다.
이러한 구성의 종래의 보강체 보강 압밀 그라우팅 및 그라우팅용 강판은 배토식 강관보강다단그라우팅공법에 비하여 작업공정이 더욱 간소화되어 매우 효율적이고 보강체 주변에 주입재에 의한 균일한 개량체를 형성시킴으로 지반보강의 효율을 더욱 높일 수 있었다.
하지만, 종래의 보강체 보강 압밀 그라우팅 및 그라우팅용 강판은 천공홀에 그라우팅제에 의해서만 고화기둥을 형성함으로써, 고화기둥의 경도가 높지 않아 고화기둥의 내구성이 높지 않은 문제점이 있었다.
또한, 천공홀의 형성시 압밀성이 높지 않기 때문에 천공홀이 쉽게 붕괴되어 재굴착을 수행해하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 천공홀을 천공 시 압밀성을 높여 천공홀이 붕괴를 최소화할 수 있으며, 토사와 그라우팅제를 서로 혼합하여 견고한 고화기둥 또는 고화기둥벽을 형성할 수 있는 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치 및 이를 이용한 지반 개량방법을 제공하는 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치는 지반에 고화기둥체 또는 고화기둥벽을 형성하기 위해 고형제를 주입하는 주입강관, 상기 주입강관의 하단에 설치되어 지반을 천공하는 압밀헤드, 상기 압밀헤드의 상부 둘레를 감싸며, 상기 압밀헤드가 지반을 천공 시 상기 지반을 측면으로 가압하여 압밀하도록 상기 압밀헤드의 상부로 갈수록 넓이가 넓어지는 형상의 압밀커버, 상기 압밀커버와 상기 주입강관의 사이에 상부가 개방된 형태로 형성되어 지반의 토사가 일부 유입되며, 상기 주입강관을 통해 공급되는 고형제와 유입된 토사를 교반하여 수용하는 교반공간, 및 상기 교반공간에 설치되어 상기 압밀커버와 상기 주입강관의 사이를 연결하며 상기 교반공간으로 유입되는 토사와 고형제를 교반하는 커버교반날개를 포함한다.
상기 압밀커버의 내부에 수용된 상태에서 상기 압밀커버의 상승에 따라 상기 압밀헤드에서 펼쳐져 상기 주입강관을 통해 공급되는 고형제와 토사를 교반하는 헤드교반날개를 포함한다.
상기 헤드교반날개는 상기 압밀헤드에서 접힌 상태에서 탄성력에 의해 펼쳐지도록 상기 압밀헤드에서 상기 헤드교반날개를 탄성력에 의해 지지하는 펼침스프링을 포함한다.
상기 주입강관에서 상기 압밀커버의 상부로 이격되어 배치되어 상기 교반공간으로 토사를 공급하는 토사공급판을 포함한다.
상기 토사공급판은 상기 압밀커버가 위치되는 방향으로 토사의 이동을 안내하도록 나선형상으로 형성될 수 있다.
상기 압밀커버는 상기 압밀헤드가 지반을 천공 시 용이하게 지반을 파고들도록 상부로 갈수록 점점 넓어지는 직경을 가지도록 강판을 나선형태로 휘어 형성할 수 있다.
상기 교반공간의 개방된 상부에 설치되어 미리 설정된 크기 이상의 암석이 상기 교반공간으로 유입되는 것을 방지하는 암석스크린망을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치를 이용한 지반 개량 방법으로서, 상기 압밀헤드가 지반을 천공하도록 주입강관을 하부로 가압하는 동시에 회전시키며 천공하는 단계, 상기 주입강관으로 고형제를 공급하는 단계, 상기 압밀헤드가 천공 깊이까지 천공되면 상기 주입강관을 들어올려 상기 압밀헤드에 설치된 헤드날개를 펼치는 단계, 상기 압밀헤드를 회전시켜 상기 주입강관으로부터 제공되는 고형제 및 토사를 상기 헤드날개에 의해 교반시키며 천공홀에서 주입강관을 상부로 들어올려 고화기둥체 또는 고화기둥벽을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 압밀커버가 상부로 갈수록 직경이 커지도록 형성되고, 나선형상으로 형성되어 천공홀의 지반을 견고히 다짐으로써, 천공홀의 붕괴를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 천공홀을 용이하게 천공할 수 있다.
또한, 토사공급판에 의해 교반공간으로 토사를 공급하여 고형제에 토사를 혼입시킬 수 있으며, 토사의 배토를 최소화할 수 있다.
또한, 커버교반날개와 헤드교반날개가 토사와 고형제를 교반하여 공급함으로써, 내구성이 높은 고화기둥체 또는 고화기둥벽을 형성할 수 있다.
또한, 교반공간의 상부에 암석스크린망이 설치되어 암석의 유입으로 인한 토사의 공급이 막히는 것을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치를 도시한 측단면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치를 도시한 측단면도로서, 고형제와 토사를 교반하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치를 도시한 측면도로서, 지반을 압밀하여 천공하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치를 도시한 측단면도로서, 고형제와 토사를 교반하여 고화기둥체 또는 고화기둥벽을 형성하는 상태를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치(100)는 주입강관(110)을 포함할 수 있다.
이 주입강관(110)은 지반(200)에 천공되어 형성되는 천공홀(210)에 고형제를 공급하여 천공홀(210)의 형상대로 고화기둥체 또는 고화기둥벽을 형성할 수 있다.
여기서, 고형제는 시멘트와 같은 그라우팅제일 수 있다.
한편, 주입강관(110)은 굴착장비에 의해 결합되어 지반(200)으로 가압하는 동시에 회전하여 지반(200)을 천공할 수 있다.
그리고, 주입강관(110)에서 하기에 설명될 압밀커버(130)가 위치되는 부분에는 주입강관(110)으로 공급되는 고형제가 배출되는 보조배출공(111)이 길이방향을 따라 복수 개가 형성될 수 있다.
그리고, 주입강관(110)의 가장 하단 둘레에는 주입강관(110)으로 공급되는 고형제가 배출되는 메인배출공(113)이 형성될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치(100)는 압밀헤드(120)를 포함할 수 있다.
이 압밀헤드(120)는 주입강관(110)의 하단에 설치되어 지반(200)을 압밀하며 천공할 수 있다.
한편, 압밀헤드(120)는 지반(200)을 용이하게 천공하도록 하단이 뾰족하고 상부로 갈수록 넓어지는 원추 형상으로 형성될 수 있다.
그리고, 압밀헤드(120)에는 주입강관(110)을 통해 공급되는 고형제가 외부로 배출되는 배출홀(121)이 형성될 수 있다.
또한, 압밀헤드(120)의 중앙 상단 부분에는 압밀헤드(120)가 주입강관(110)에서 상하로 슬라이딩 이동 가능하도록 압밀헤드(120)의 이동을 가이드하는 가이드돌출부(123)가 형성될 수 있다.
여기서, 압밀헤드(120)가 주입강관(110)의 하부에 밀착되도록 끼워진 상태에서는 가이드돌출부(123)가 주입강관(110)의 메인배출공(113)을 밀폐하고, 압밀헤드(120)가 주입강관(110)의 하부로 슬라이딩 이동되면, 가이드돌출부(123)가 메인배출공(113)을 개방하도록 구성될 수 있다.
또한, 가이드돌출부(123)에는 주입강관(110)에서 압밀헤드(120)가 하부로 슬라이딩 이동되는 거리를 제한하는 위치제한부가 형성될 수도 있으며, 압밀헤드(120)는 주입강관(110)의 회전 시 함께 회전할 수 있도록 상호간의 끼움결합될 수 있다.
그리고, 압밀헤드(120)는 헤드교반날개(125)를 포함할 수 있다.
이 헤드교반날개(125)는 압밀헤드(120)에서 세워진 상태로 접혀있다가 압밀헤드(120)에서 외측방향으로 회전하는 형태로 펼쳐져 주입강관(110)을 통해 공급되는 고형제와 토사를 교반할 수 있다.
한편, 헤드교반날개(125)는 압밀헤드(120)의 상면에 복수 개가 방사상으로 설치될 수 있다.
이때, 헤드교반날개(125)는 압밀헤드(120)에서 접힌 상태에서 탄성력에 의해 펼쳐지도록 펼침스프링(127)의 탄성력에 의해 지지될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치(100)는 압밀커버(130)를 포함할 수 있다.
이 압밀커버(130)는 압밀헤드(120)가 천공홀(210)을 형성할 때, 연약 지반을 외측으로 가압하여 지반(200)을 견고히 다질 수 있다.
한편, 압밀커버(130)는 압밀헤드(120)의 상부에 위치될 수 있으며, 압밀헤드(120)의 상부 둘레에서 연속되고, 상부로 갈수록 직경이 점점 넓어지는 형상을 가지도록 형성될 수 있다.
그리고, 압밀커버(130)는 미러 설정된 폭을 갖는 강판을 세워 주입강관(110)의 둘레에 나선형태로 직경이 점점 넓어지도록 감는 형태로 형성될 수 있으며, 나선형태로 감을 때 서로 겹쳐지는 부분을 용접하는 형태로 구성될 수 있다.
여기서, 압밀커버(130)는 나선형상으로 감을 때, 직경이 점점 넓어지도록 일부 겹쳐져 용접되는 부분이 나선형태의 턱(131)을 형성하기 때문에 지반(200)을 천공 시 압밀커버(130)가 지반(200)을 외측으로 밀착하는 동시에 용이하게 파고들어가 지반(200)을 천공할 수 있다.
물론 압밀커버(130)에 형성되는 나선형상은 천공홀(210)을 굴착 시 주입강관(110)이 회전하는
한편, 압밀커버(130)의 하단의 내주에는 헤드교반날개(125)가 압밀헤드(120)에서 세워진 상태에서 지지되어 헤드교반날개(125)가 외측으로 펼쳐지는 것을 억제할 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치(100)는 교반공간(135)을 포함할 수 있다.
이 교반공간(135)은 주입강관(110)을 통해 주입되는 고형제와 토사를 교반할 수 있다.
한편, 교반공간(135)은 주입강관(110)과 압밀커버(130)의 사이에 형성될 수 있으며, 교반공간(135)은 상부가 개방된 형상으로 형성되어 개방된 상부로부터 토사가 유입되고, 유입된 토사는 주입강관(110)의 보조배출공(111)을 통해 배출되는 고형제와 교반할 수 있다.
이때, 교반공간(135)에서 주입강관(110)과 압밀커버(130)의 개방된 상부로는 토사가 유입되는 토사유입구(137)가 될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연약지반(200) 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치(100)는 커버교반날개(140)를 포함할 수 있다.
이 커버교반날개(140)는 교반공간(135)에 설치되어 주입강관(110)으로부터 공급되는 고형제와 토사를 교반할 수 있다.
한편, 커버교반날개(140)는 교반공간(135)에 설치되어 주입강관(110)과 압밀커버(130)를 연결하는 기능을 수행할 수도 있다.
그리고, 커버교반날개(140)는 주입강관(110)을 중심으로 복수 개가 방사상 복수 개가 배치될 수 있으며, 커버교반날개(140)가 복수 개로 구성할 경우에는 커버교반날개(140)를 막대형상으로 형성될 수 있다.
한편, 커버교반날개(140)는 실시예에서와 같이, 강판이 주입강관(110)을 중심으로 교반커버의 상부에서부터 하부까지 나선형태로 형성할 수 있다.
이때, 커버교반날개(140)는 주입강관(110)이 회전하는 방향과 동일한 방향 또는 반대방향의 나선형상으로 판의 형상으로 형성되어 천공홀(210)을 굴착 시 또는 천공홀(210)에서 주입강관(110)을 제거하기 위해 굴착된 반대방향으로 회전 시 토사와 고형제가 커버교반날개(140)를 따라 하부로 이동하면서 교반되도록 구성될 수 있다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연약지반(200) 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치(100)는 토사공급판(160)을 포함할 수 있다.
이 토사공급판(160)은 천공홀(210)의 상부로 토사가 배토되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 토사공급판(160)은 주입강관(110)에서 압밀커버(130)의 상부로 미리 설정된 거리만큼 이격되어 설치될 수 있으며, 토사공급판(160)은 천공홀(210)의 상부를 막아 토사가 배토되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 토사공급판(160)은 압밀커버(130)에서 가장 큰 둘레 보다 더 큰 둘레를 가지도록 형성될 수 있으며, 토사공급판(160)은 나선형의 판 형상으로 형성될 수 있다.
이때, 토사공급판(160)은 주입강관(110)이 굴착을 위해 회전 시 또는 주입강관(110)의 인출을 위해 천공과 반대방향으로 회전 시 천공홀(210)의 둘레에서 토사를 긁어 하부로 이동시키리 수 있다.
한편, 토사공급판(160)은 천공홀(210)을 굴착 시 배토되는 토사가 비배토되도록 배토되는 토사를 억압하여 토사의 배출을 방지하는 기능과 동시에 천공홀(210)의 주변 토사를 긁어 압밀커버(130)가 위치되는 하부로 토사를 공급함으로써, 교반공간(135)에서 교반되는 토사를 제공할 수 있다.
그리고, 토사공급판(160)은 배토되는 토양의 량에 따라 주입강관(110)에서 상하로 높이조절이 가능하도록 설치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 연약지반(200) 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치(100)는 암석스크린망(150)을 포함할 수 있다.
이 암석스크린망(150)은 교반공간(135)으로 유입되는 토사에 포함된 돌맹이와 같은 암석을 걸러내어 교반공간(135)으로 암석이 유입되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 암석스크린망(150)은 망의 형태로 일정크기 이상의 암석이 교반공간(135)으로 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 암석스크린망(150)는 교반공간(135)의 상부에 개방된 토사유입구(137)에 설치될 수 있다.
이상에서 설명한 각 구성간의 작용과 효과를 본 발명의 실시예에 따른 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치(100)를 이용한 비배토 지반 개량 공법과 함께 설명하도록 한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 연약 지반 압밀을 통해 비배토 지반 개량장치(100)는 주입강관(110)의 하단에 압밀헤드(120)가 상하로 슬라이딩 이동 가능하게 결합되며, 압밀헤드(120)의 상부에는 압밀헤드(120)의 외주와 연속성의 외면을 갖는 압밀커버(130)가 설치된다.
이때, 압밀헤드(120)가 주입강관(110)의 하단에 밀착된 상태에서는 압밀헤드(120)의 가이드돌출부(123)가 주입강관(110)의 내부로 삽입되어 주입강관(110)의 메인베출공을 밀폐한 상태일 수 있다.
그리고, 압밀커버(130)는 주입강관(110)의 상부로 갈수록 직경이 넓어지는 형상으로 형성되며, 압밀커버(130)는 주임강관과 함께 회전하며, 압밀커버(130)는 외형이 나선형상을 가지도록 형성될 수 있다.
여기서, 압밀헤드(120)에는 헤드교반날개(125)가 세워져 접어지거나, 외측으로 회전하여 펼쳐지도록 설치되며, 최초 압밀헤드(120)에는 헤드교반날개(125)가 세워져 접힌 상태에서 압밀커버(130)의 내주에 헤드교반날개(125)가 지지될 수 있다.
그리고, 압밀커버(130)와 주입강관(110)의 사이에는 상부에 개방된 토사유입구(137)를 갖는 교반공간(135)이 형성될 수 있으며, 교반공간(135)에는 교반공간(135)으로 유입되는 토사와 주입강관(110)에서 제공되는 고형제를 교반하는 커버교반날개(140)가 설치될 수 있다.
이때, 커버교반날개(140)는 굴착 또는 굴착한 뒤 인출하기 위해 주입강관(110)의 회전 시 교반되는 토사와 고형제가 압밀커버(130)의 상부로 이동시킬 수 있도록 나선형상의 판으로 형성될 수 있다.
그리고, 주입강관(110)에서 압밀커버(130)의 상부에는 천공홀(210)에서 토사의 유출을 방지하는 토사공급판(160)이 설치될 수 있으며, 토사공급판(160)은 굴착 또는 인출을 위해 주입강관(110)의 회전 시 토사를 하부로 밀어내는 방향의 나선형상으로 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치(100)를 이용한 비배토 지반 개량 공법은 주입강관(110)을 회전과 동시에 하부로 가압할 수 있는 굴착장비에 천공홀(210)을 형성할 부분에 압밀헤드(120)가 위치된 방향에 위치시킨다.
그리고, 굴착장비를 작동시켜 주입강관(110)을 하부로 가압하는 동시에 회전시키면, 압밀헤드(120)가 천공홀(210)을 형성할 부분을 파고들며 천공을 수행한다.
한편, 압밀헤드(120)는 지반(200)을 가압하며 천공을 수행하고, 압밀커버(130)는 압밀헤드(120)를 따라 천공홀(210)로 진입하면서, 압밀헤드(120)에 의해 천공되는 천공홀(210)의 직경보다 더 넓은 천공홀(210)을 형성하며 천공홀(210)을 굴착한다.
이때, 압밀커버(130)는 하부는 좁고 상부로 갈수로 넓은 형상을 갖기 때문에 압밀헤드(120)가 천공한 천공홀(210)에서 토사를 측면으로 가압하면서 천공홀(210)의 내벽을 다지는 형태로 지반(200)을 천공한다.
그리고, 천공홀(210)에 압밀커버(130)가 삽입되면, 그 뒤로는 토사공급판(160)이 천공홀(210)로 삽입되면서, 천공홀(210)을 통해 토사가 배출되는 것을 차단함과 동시에 더 압밀커버(130)보다 더 큰 둘레를 갖기 때문에 천공홀(210)의 주변 토사를 교반공간(135)으로 공급한다.
이와 동시에 압밀커버(130)가 천공홀(210)로 유입되면, 주입강관(110)을 통해 고형제를 공급하고, 공급되는 고형제는 보조배출공(111)을 통해 배출되어 토사공급판(160)에 의해 하부로 떨어져 교반공간(135)으로 공급되는 토사와 커버교반날개(140)를 통해 교반되면서, 교반공간(135)의 하부로 이동한다.
그리고, 주입강관(110)이 천공홀(210)을 굴착할 때, 커버교반날개(140)에 의해 토사가 하부로 이동하며 고형제를 교반할 수 있으나, 도 5에서는 천공홀(210)에서 주입강관(110)을 인출하기 위해 천공홀(210)을 회전하는 방향과 반대방향으로 회전할 경우에 토사를 하부로 공급하여 고형제에 토사가 함께 교반되도록 도시되었다.
한편, 천공홀(210)을 천공할 깊이까지 압밀헤드(120)가 위치되면, 주입강관(110)을 천공홀(210)에서 빼내기 위해 주입강관(110)을 천공하였던 반대방향으로 회전시키며 들어올린다.
이때, 압밀헤드(120)는 지반(200)에 박힌 상태에서 주입강관(110)과 함께 압밀커버(130)가 먼저 들어올려지고, 가이드돌출부(123)에 의해 막혔던 메인배출공(113)이 개방되고 압밀헤드(120)와 압밀커버(130)의 벌어진 사이로 고형제 및 교반공간(135)에서 토사와 교반된 고형제가 배출된다.
그리고, 압밀커버(130)가 압밀헤드(120)에서 이격되면, 압밀헤드(120)에 설치된 헤드교반날개(125)가 펼쳐지고, 펼쳐지는 헤드교반날개(125)는 고형제와 주변의 토사를 혼합시킨다.
여기서, 고형제는 주변의 토사가 혼합될 경우, 더욱 높은 경도를 가져 견고한 고화기둥체 또는 고화기둥벽를 형성할 수 있다.
이와 같이 천공홀(210)에서 주입강관(110)이 상부로 들어 올려져 제거될 동안 계속적으로 헤드교반날개(125)는 회전하며 주변토사와 고형제를 교반하면서, 천공홀(210)에 채워져 최종적으로 주입강관(110)이 제거되면, 고형제를 경화시켜 고화기둥체 또는 고화기둥벽을 형성한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치(100) 및 이를 이용한 지반(200) 개량방법은 압밀커버(130)가 상부로 갈수록 직경이 넓어지는 형상으로 형성되고, 나선형상으로 형성되어 천공홀(210)을 용이하게 천공할 수 있을 뿐만 아니라, 천공홀(210)의 주변 지반(200)을 압밀하면서 천공홀(210)을 형성하기 때문에 토사를 비배토하여 토사의 배토로 인한 토사의 처리를 방지할 수 있으며, 천공홀(210)의 붕괴를 최소화할 수 있다.
또한, 토사공급판(160)이 설치되어 토사의 배토를 최소화할 수 있으며, 교반공간(135)으로 고형제와 교반되는 토사를 공급할 수 있다.
또한, 천공홀(210)의 토사와 고형제를 커버교반날개(140) 및 헤드교반날개(125)를 통해 교반하여 공급함으로써, 견고한 고화기둥체 또는 고화기둥벽을 형성할 수 있다.
또한, 교반공간(135)의 상부에 암석을 걸러내는 암석스크린망(150)이 설치되어 교반공간(135)으로 암석의 유입을 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
100: 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치
110: 주입강관 111: 보조배출공
113: 메인배출공 120: 압밀헤드
121: 배출홀 123: 가이드돌출부
125: 헤드교반날개 127: 펼침스프링
130: 압밀커버 131: 나선형태의 턱
135: 교반공간 137: 토사유입구
140: 커버교반날개 150: 암석스크린망
160: 토사공급판 200: 지반
210: 천공홀

Claims (8)

  1. 지반에 고화기둥체 또는 고화기둥벽을 형성하기 위해 고형제를 주입하는 주입강관,
    상기 주입강관의 하단에 설치되어 지반을 천공하는 압밀헤드,
    상기 압밀헤드의 상부 둘레를 감싸며, 상기 압밀헤드가 지반을 천공 시 상기 지반을 측면으로 가압하여 압밀하도록 상기 압밀헤드의 상부로 갈수록 넓이가 넓어지는 형상의 압밀커버,
    상기 압밀커버와 상기 주입강관의 사이에 상부가 개방된 형태로 형성되어 지반의 토사가 일부 유입되며, 상기 주입강관을 통해 공급되는 고형제와 유입된 토사를 교반하여 수용하는 교반공간, 및
    상기 교반공간에 설치되어 상기 압밀커버와 상기 주입강관의 사이를 연결하며 상기 교반공간으로 유입되는 토사와 고형제를 교반하는 커버교반날개를 포함하고,
    상기 압밀커버는 상기 압밀헤드가 지반을 천공 시 용이하게 지반을 파고들도록 상부로 갈수록 점점 넓어지는 직경을 가지도록 강판을 나선형태로 휘어 형성하는 것을 특징으로 하는 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압밀헤드는 상기 주입강관의 하단에서 상하로 슬라이딩 이동 가능하도록 결합되며,
    상기 압밀커버의 내부에 수용된 상태에서 상기 압밀커버의 상승에 따라 상기 압밀헤드에서 펼쳐져 상기 주입강관을 통해 공급되는 고형제와 토사를 교반하는 헤드교반날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 헤드교반날개는
    상기 압밀헤드에서 접힌 상태에서 탄성력에 의해 펼쳐지도록 상기 압밀헤드에서 상기 헤드교반날개를 탄성력에 의해 지지하는 펼침스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 주입강관에서 상기 압밀커버의 상부로 이격되어 배치되어 상기 교반공간으로 토사를 공급하는 토사공급판을 포함하는 것을 특징으로 하는 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 토사공급판은
    상기 압밀커버가 위치되는 방향으로 토사의 이동을 안내하도록 나선형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 교반공간의 개방된 상부에 설치되어 미리 설정된 크기 이상의 암석이 상기 교반공간으로 유입되는 것을 방지하는 암석스크린망을 포함하는 것을 특징으로 하는 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치.
  8. 제1항에 기재된 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치를 이용한 지반 개량 방법으로서,
    상기 압밀헤드가 지반을 천공하도록 주입강관을 하부로 가압하는 동시에 회전시키며 천공하는 단계,
    상기 주입강관으로 고형제를 공급하는 단계,
    상기 압밀헤드가 천공 깊이까지 천공되면 상기 주입강관을 들어올려 상기 압밀헤드에 설치된 헤드날개를 펼치는 단계,
    상기 압밀헤드를 회전시켜 상기 주입강관으로부터 제공되는 고형제 및 토사를 상기 헤드날개에 의해 교반시키며 천공홀에서 주입강관을 상부로 들어올려 고화기둥체 또는 고화기둥벽을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연약 지반 압밀을 통한 비배토 지반 개량장치를 이용한 비배토 지반 개량 공법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012122326A (ja) * 2012-02-03 2012-06-28 Taisei Corp 柱状地盤改良体構築装置

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