KR101990289B1 - 지반개량장치 - Google Patents

Abstract

지반개량장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 지반개량장치는 원지반의 지반토를 교반하고 고화처리하여 개량지반을 생성하는 지반개량장치로서, 상하방향으로 연장되고, 상하방향으로 이격되어 배치되는 구동스프로킷 및 종동스프로킷이 지지되는 프레임; 상기 구동스프로킷이 회전하도록 구동력을 제공하는 메인모터; 상기 구동스프로킷 및 상기 종동스프로킷에 걸려 회전하는 회전체인부; 상기 회전체인부의 외측부에 결합되어 상기 회전체인부와 함께 회전하고, 상기 원지반에 대해 메인교반영역을 형성하는 복수의 교반절삭날; 및 고화재공급부에서 공급되는 고화재를 상기 메인교반영역으로 분사하는 고화재분사라인을 포함한다.

Description

지반개량장치{Apparatus for ground improvement}

본 발명은 지반개량장치에 관한 것이다.

일반적으로, 지반 위에 직접 구조물을 건설하고자 할 때 그 지반이 지형적인 특성상 임해성 점성토, 층적 점성토 등 연약토로 이루어진 연약지반일 경우에는 그 지반을 개량하여 보강하는 작업을 하고 있다.

또한, 평상시 안정된 지반에 지진이 발생할 수 있다. 이때, 지진이 발생한 지반은 지진력의 영향에 의해 토양구조 등에 있어 불안정한 상태가 될 수 있다. 이 경우, 지진이 발생한 지반에도 개량하여 보강하는 작업을 하고 있다.

이러한 연약지반 또는 지진이 발생한 지반 등의 개량 및 보강에 사용되는 지반개량장치는 통상 개량대상인 지반을 원하는 깊이까지 파고 들어가면서 고화재를 분사하여 지반의 지반토와 고화재를 교반함으로써 목표하는 지반강도를 가지는 개량지반으로 개량한다.

종래의 지반개량장치는 지반을 파고 들어가기 위해 굴착로드 선단부에 굴착비트가 구비된 굴착헤드가 설치되고, 지반의 지반토와 고화재를 교반하기 위해 굴착로드 선단부 부근에 수평교반날개가 설치되어 있고, 굴착로드 내부에 고화재공급관이 형성되어 있고, 고화재공급관을 통해 공급된 고화재가 지반으로 주입되도록 되어 있다.

이와 같은 종래의 지반개량장치는 굴착로드가 하강하면서 회전함에 따라 굴착비트가 구비된 굴착헤드 및 수평교반날개가 회전하면서 지반의 지반토와 고화재를 교반하여 지반을 개량한다.

그러나 위와 같은 종래의 지반개량장치는 지반에 용이하게 삽입되기 어렵고, 지반토와 고화재를 효과적으로 교반하기 어려워 지반을 목표하는 지반강도로 개량하지 못하는 문제가 있다.

본 발명의 실시예는, 개량대상인 지반을 용이하게 굴착하며 목표하는 지반강도로 개량할 수 있는 지반개량장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 원지반의 지반토를 교반하고 고화처리하여 개량지반을 생성하는 지반개량장치로서, 상하방향으로 연장되고, 상하방향으로 이격되어 배치되는 구동스프로킷 및 종동스프로킷이 지지되는 프레임; 상기 구동스프로킷이 회전하도록 구동력을 제공하는 메인모터; 상기 구동스프로킷 및 상기 종동스프로킷에 걸려 회전하는 회전체인부; 상기 회전체인부의 외측부에 결합되어 상기 회전체인부와 함께 회전하고, 상기 원지반에 대해 메인교반영역을 형성하는 복수의 교반절삭날; 및 고화재공급부에서 공급되는 고화재를 상기 메인교반영역으로 분사하는 고화재분사라인을 포함하는, 지반개량장치를 제공할 수 있다.

상기 메인교반영역에서 외측으로 상기 구동스프로킷의 회전축에 나란한 방향으로 돌출되는 추가교반영역을 형성하는 보조교반모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 보조교반모듈은, 상기 메인교반영역의 외측을 향하도록 배치되는 드릴비트; 및 상기 프레임에 지지되어, 상기 드릴비트가 회전하도록 구동력을 제공하는 보조모터를 포함할 수 있다.

상기 보조교반모듈은, 상기 보조모터를 상기 프레임에 대해 지지하고, 상기 드릴비트가 상기 프레임에 대해 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동하도록 동작하는 액추에이터를 더 포함할 수 있다.

상기 액추에이터는 상기 추가교반영역이 형성될 때, 주기적으로 상기 드릴비트가 상기 프레임에 대해 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동하도록 동작할 수 있다.

상기 보조교반모듈은, 고압공기공급부에서 공급되는 고압공기가 이동하는 고압공기공급라인; 및 상기 고압공기공급라인과 연결되고, 상기 고압공기를 상기 메인교반영역의 외측을 향해 분사하도록 상기 프레임에 지지되는 고압공기분사노즐을 포함할 수 있다.

상기 고압공기분사노즐은 상기 추가교반영역이 형성될 때, 주기적으로 상기 고압공기를 상기 메인교반영역의 외측을 향해 분사할 수 있다.

상기 원지반 중 상기 메인교반영역의 대상이 되는 영역의 지반토의 함수율을 측정하는 함수율측정부; 및 상기 함수율측정부에서 측정한 함수율측정값을 기초로 상기 메인교반영역의 강도를 보강하도록 상기 추가교반영역의 크기를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 원지반 중 상기 메인교반영역의 대상이 되는 영역의 지반토의 함수율을 측정하는 함수율측정부; 및 상기 함수율측정부에서 측정한 함수율측정값을 기초로 상기 개량지반이 목표지반강도를 갖도록 상기 고화재분사라인으로 공급되는 상기 고화재의 농도 및 상기 추가교반영역의 크기 중 적어도 하나를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 원지반 중 상기 메인교반영역의 대상이 되는 영역의 지반토의 함수율을 측정하는 함수율측정부; 및 상기 함수율측정부에서 측정한 함수율측정값을 기초로 상기 메인교반영역의 강도를 보강하도록 상기 고화재공급부에서 상기 고화재분사라인으로 공급되는 상기 고화재의 농도를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 프레임의 연장방향으로 회전하는 교반절삭날을 통해 메인교반영역의 지반토 및 고화재를 용이하며 효과적으로 교반할 수 있고, 보조교반모듈이 메인교반영역의 외측부에 추가교반영역을 형성함으로써 지반에 대한 강도를 보다 효과적으로 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 지반개량장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 지반개량장치가 굴삭기에 결합된 모습을 나타내는 도면이다.
도 3의 (a)는 원지반을 나타내는 도면이고, 도 3의 (b)는 본 발명의 제1실시예에 따른 지반개량장치가 생성한 개량지반을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 (b)의 BB선을 화살표방향으로 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 추가교반영역의 일 변형례를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 회전체인부의 일부를 상세히 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1의 AA선을 화살표방향으로 바라본 모습을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 보조교반모듈의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 7의 보조교반모듈의 일 변형례를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9의 보조교반모듈의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 지반개량장치를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 지반개량장치의 일부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 지반개량장치를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 지반개량장치의 일부 구성을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 그리고 이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 지반개량장치를 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 지반개량장치가 굴삭기에 결합된 모습을 나타내는 도면이고, 도 3의 (a)는 원지반을 나타내는 도면이고, 도 3의 (b)는 본 발명의 제1실시예에 따른 지반개량장치가 생성한 개량지반을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 (b)의 BB선을 화살표방향으로 바라본 모습을 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4의 추가교반영역의 일 변형례를 나타내는 도면이고, 도 6은 도 1의 회전체인부의 일부를 상세히 나타내는 도면이고, 도 7은 도 1의 AA선을 화살표방향으로 바라본 모습을 나타내는 도면이고, 도 8은 도 7의 보조교반모듈의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

참고로, 도 1 및 도 2에서 +X축방향은 프레임(110) 또는 굴삭기(50)의 전방측을 나타내고, 도 3의 (a) 및 (b)는 상측에서 바라본 모습을 나타낸다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 지반개량장치(100)는 프레임(110), 메인모터(미도시), 회전체인부(130), 교반절삭날(140), 고화재분사라인(150)을 포함한다.

본 실시예에 따른 지반개량장치(100)는 원지반(10)의 지반토를 교반하고 고화처리하여 개량지반(15)을 생성한다.

보다 상세히, 본 실시예 따른 지반개량장치(100)는 연약지반 등 개량대상인 도 3의 (a)와 같은 원지반(10)을 원하는 깊이까지 굴착하며 굴착되는 영역의 지반토를 교반하고, 교반되는 지반토에 대해 고화재를 공급할 수 있다.

이때, 본 실시예에 따른 지반개량장치(100)에 의해 굴착되는 영역은 지반토와 고화재가 교반되어 고화처리되어 강도가 향상될 수 있다. 따라서, 도 3의 (a)와 같은 원지반(10)은 건축물 등 구조물을 건설할 수 있도록 목표하는 목표지반강도를 가지는 도 3의 (b)와 같은 개량지반(15)으로 개량될 수 있다.

프레임(110)은 상하방향으로 연장된다.

프레임(110)은 도 1과 같이 상단부의 단면적이 하단부의 단면적보다 클 수 있다. 예컨대, 프레임(110)은 상하방향으로 연장되는 T자형태의 기둥구조로 제공될 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.

프레임(110)은 단면형상이 사각형상을 가질 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.

본 실시예에서, 프레임(110)은 이동수단에 결합될 수 있다.

일례로, 프레임(110)은 도 2와 같이 건설장비인 굴삭기(50)에 결합될 수 있다.

이때, 프레임(110)의 상측부에는 굴삭기(50)의 붐대(51)와 분리 가능하게 결합하는 결합부(111)가 형성될 수 있다. 예컨대, 결합부(111)는 후크타입으로 제공될 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.

작업자는 굴삭기(50)의 운전석(52)에서 굴삭기(50)에 결합된 프레임(110)을 조작할 수 있다. 이 경우, 프레임(110)은 원지반(10)으로 삽입되거나 원지반(10)에서 인출되도록 이동할 수 있다.

보다 상세히, 프레임(110)은 굴삭기(50)가 전후좌우로 이동할 때 굴삭기(50)와 함께 전후좌우로 이동할 수 있다. 또는, 프레임(110)은 붐대(51)가 상하방향으로 이동할 때 붐대(51)를 따라 원지반(10)에 대해 상하방향으로 이동할 수 있다. 또는, 프레임(110)은 붐대(51)와 원지반(10) 사이 각도가 변경될 때 원지반(10)과 이루는 각이 변경되어, 원지반(10)에 대해 수직하거나 경사지게 배치될 수 있다.

대안적으로, 프레임은 도시되지 않았지만, 별도의 지지대차(ex. 크레인)에 결합될 수 있다. 이 경우, 프레임은 지지대차와 일체로 형성되거나, 별도로 제작되어 지지대차에 결합될 수 있다.

프레임(110)에는 도 1과 같이 구동스프로킷(121)과 종동스프로킷(122)이 지지된다. 이때, 구동스프로킷(121)과 종동스프로킷(122)은 서로 상하방향으로 이격되어 배치된다.

본 실시예에서는 구동스프로킷(121)이 프레임(110)의 상단부에, 종동스프로킷(122)이 프레임(110)의 하단부에 배치될 수 있다.

이 경우, 구동스프로킷(121)은 도 1과 같이 일부가 프레임(110)의 상단부 내부공간에 위치하도록 배치되고, 구동스프로킷(121)의 회전축(121a)은 프레임(110)의 상단부 측벽에 지지될 수 있다. 그리고 종동스프로킷(122)은 도 1과 같이 일부가 프레임(110)의 하단부 외부로 노출되도록 배치되고, 종동스프로킷(122)의 회전축(122a)은 프레임(110)의 하단부 측벽에 지지될 수 있다.

메인모터(미도시)는 구동스프로킷(121)이 회전하도록 구동력을 제공한다. 이 경우, 메인모터는 프레임(110)의 상단부 내부공간에 배치되고, 메인모터의 구동축(미도시)이 구동스프로킷(121)의 회전축(121a)과 연결될 수 있다.

메인모터는 정방향 또는 역방향으로 회전할 수 있다. 구동스프로킷(121)은 메인모터의 회전방향을 따라 회전할 수 있다.

예컨대, 메인모터는 유압으로 작동하는 유압모터일 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.

회전체인부(130)는 구동스프로킷(121) 및 종동스프로킷(122)에 걸려 회전한다.

이때, 회전체인부(130)는 구동스프로킷(121)이 메인모터의 구동력에 의해 회전할 때 프레임(110)의 연장방향, 즉 상하방향으로 회전할 수 있다. 이 경우, 회전하는 회전체인부(130)의 회전면(예를 들어, 도 1에서 볼 때 XZ평면)은 구동스프로킷(121)의 회전축(121a)에 수직할 수 있다.

회전체인부(130)는 도 1과 같이 상하방향으로 이격된 구동스프로킷(121) 및 종동스프로킷(122)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 이때, 회전체인부(130)는 프레임(110)의 연장방향, 즉 상하방향으로 연장될 수 있다. 이 경우, 회전체인부(130)는 도 1과 같이 일부가 프레임(110)의 상단부 내부공간을 관통하여 연장될 수 있다.

예컨대, 회전체인부(130)는 도 1 및 도 3과 같이 사슬형체인(131) 및 연결플레이트(132)를 포함할 수 있다.

사슬형체인(131)은 도 1과 같이 프레임(110)의 연장방향을 따라 연장될 수 있다. 이 경우, 사슬형체인(131)은 구동스프로킷(121) 및 종동스프로킷(122)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.

사슬형체인(131)은 도 3과 같이 한 쌍으로 제공될 수 있다. 한 쌍의 사슬형체인(131)은 서로 소정의 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.

연결플레이트(132)는 한 쌍의 사슬형체인(131)에 연결될 수 있다. 이때, 한 쌍의 사슬형체인(131) 중 하나는 도 3과 같이 연결플레이트(132)의 일측부에 고정되고, 나머지 하나는 연결플레이트(132)의 타측부에 고정될 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 사슬형체인(131)은 연결플레이트(132)에 지지되어 함께 이동할 수 있다.

연결플레이트(132)는 도 1 및 도 3과 같이 복수로 제공될 수 있다. 복수의 연결플레이트(132)는 사슬형체인(131)의 연장방향을 따라 등간격으로 이격 배치될 수 있다.

이때, 복수의 연결플레이트(132) 중 서로 이웃하는 한 쌍의 연결플레이트(132)가 형성하는 사이공간에는 구동스프로킷(121)의 톱니(미도시) 또는 종동스프로킷(122)의 톱니(미도시)가 걸릴 수 있다. 이 경우, 회전체인부(130)는 연결플레이트(132)가 회전하는 구동스프로킷(121) 또는 종동스프로킷(122)에 걸려 이동하며 회전할 수 있다.

연결플레이트(132)의 수는 사슬형체인(131)의 길이 등을 고려하여 결정될 수 있다.

이외에도, 회전체인부는 도시되지 않았지만, 원지반의 특성 등을 고려하여 다양한 구조로 제공될 수 있다.

본 실시예에서, 회전체인부(130)는 도 1과 같이 아이들스프로킷(123)을 통해 지지될 수 있다.

아이들스프로킷(123)은 회전체인부(130)의 프레임(110)을 향하는 내측부와 프레임(110)의 회전체인부(130)를 향하는 측벽 사이에 개재된다. 이 경우, 아이들스프로킷(123)은 회전체인부(130)를 프레임(110)에 대해 지지하고, 회전체인부(130)가 프레임(110)의 연장방향을 따라 회전하도록 가이드할 수 있다.

아이들스프로킷(123)은 복수로 제공될 수 있다. 복수의 아이들스프로킷(123)은 프레임(110)의 연장방향으로 따라 서로 이격 배치될 수 있다.

아이들스프로킷(123)의 수는 프레임(110)의 길이, 회전체인부(130)의 길이 등을 고려하여 다양하게 결정될 수 있다.

교반절삭날(140)은 도 1과 같이 회전체인부(130)의 외측부에 결합된다.

예컨대, 교반절삭날(140)은 도 1 및 도 3과 같이 회전체부(130)의 연결플레이트(132) 외측면에 결합될 수 있다. 이 경우, 교반절삭날(140)은 도 3과 같이 하나의 연결플레이트(132)에 복수로 제공될 수 있다.

이때, 교반절삭날(140)은 회전체인부(130)에 대해 분리 가능하게 결합될 수 있다. 이 경우, 교반절삭날(140)은 지반토의 특성에 따라 용이하게 교체될 수 있다.

교반절삭날(140)은 회전체인부(130)와 함께 회전할 수 있다. 다시 말해, 교반절삭날(140)은 회전체인부(130)가 회전할 때, 회전체인부(130)에 지지되어 프레임(110)의 연장방향으로 이동할 수 있다.

교반절삭날(140)은 회전체인부(130)와 함께 회전하며 지반토를 절삭 및 교반할 수 있다. 이때, 교반절삭날(140)은 원지반(10)을 굴착하며 프레임(110)과 함께 원지반(10)으로 삽입될 수 있다. 이 경우, 본 실시예에 따른 지반개량장치(100)는 프레임(110)의 연장방향으로 회전하는 교반절삭날(140)을 통해 원지반(10)을 용이하게 굴착할 수 있으며, 지반토를 용이하게 교반할 수 있다.

이와 같은 교반절삭날(140)은 지반토를 절삭 및 교반 가능한 다양한 형태를 가질 수 있다.

교반절삭날(140)은 도 3의 (a) 및 (b)와 같이 원지반(10)에 대해 메인교반영역(M)을 형성한다. 여기서, 메인교반영역(M)은 원지반(10) 중 교반절삭날(140)에 의해 굴착되어 지반토가 교반되는 영역을 말한다. 이때, 메인교반영역(M)은 도 3의 (b)와 같이 단면형상이 사각형상으로 형성될 수 있다.

메인교반영역(M1)은 원지반(10)에 대해 기둥형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 프레임(110)은 원지반(10)으로 삽입된 위치와 원지반(10)에서 인출된 위치가 동일할 수 있다.

또는, 메인교반영역(M2)은 원지반(10)에 대해 벽체형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 프레임(110)은 원지반(10)으로 삽입된 위치로부터 소정의 거리만큼 이동한 위치에서 인출될 수 있다. 이때, 교반절삭날(140)은 프레임(110)이 이동하는 동안 계속 지반토를 교반하며 메인교반영역(M2)을 확장할 수 있다.

고화재분사라인(150)은 고화재공급부(미도시)에서 공급되는 고화재를 메인교반영역(M)으로 분사한다. 이때, 메인교반영역(M)에서 교반되는 지반토는 고화재분사라인(150)에서 분사되는 고화재와 교반될 수 있다.

이 경우, 고화재는 프레임(110)의 연장방향으로 회전하는 교반절삭날(140)을 통해 메인교반영역(M)에서 지반토와 효과적으로 교반될 수 있다. 이때, 메인교반영역(M)은 고화재와 교반된 지반토가 고화처리되어 그 강도가 향상될 수 있다.

고화재분사라인(150)은 일단부가 고화재공급부와 연결되고, 타단부가 프레임(110)의 연장방향을 따라 연장되어 메인교반영역(M)을 향해 연장될 수 있다. 이때, 고화재분사라인(150)의 타단부에 형성된 분사구는 도 1과 같이 프레임(110)의 하단에서 메인교반영역(M)을 향하도록 돌출될 수 있다.

본 실시예에서, 고화재분사라인(150)은 고화재가 용매인 물에 용해된 고화재용액을 메인교반영역(M)으로 분사할 수 있다.

예컨대, 고화재공급부는 고화재저장탱크(미도시), 물저장탱크(미도시), 혼합탱크(미도시)를 포함할 수 있다.

고화재저장탱크에는 고화재가 저장되고, 물저장탱크에는 물이 저장된다.

혼합탱크는 고화재저장탱크 및 물저장탱크와 연결된다. 혼합탱크는 고화재저장탱크에서 공급된 고화재와 물저장탱크에서 공급된 물을 혼합하고, 고화재와 물이 혼합된 고화재용액을 고화재분사라인(150)으로 공급한다.

이때, 고화재공급부는 프레임(110) 외부, 예컨대 굴삭기(도 2의 50)에 형성될 수 있다.

다른 실시예에서, 고화재분사라인은 도시되지 않았지만, 고화재를 직접 메인교반영역으로 분사하는 것과 같이 다양한 방법으로 고화재를 분사할 수 있다.

본 실시예에 따른 지반개량장치(100)는 보조교반모듈(160)을 더 포함할 수 있다.

보조교반모듈(160)은 도 1, 도 4 및 도 5와 같이 메인교반영역(M)에서 외측으로 구동스프로킷(121)의 회전축(121a)에 나란한 방향(예를 들어, 도 1, 도 4 및 도 5에서 볼 때 Y축방향)으로 돌출되는 추가교반영역(S)을 형성한다.

이때, 추가교반영역(S)은 메인교반영역(M)과 연통하게 형성된다. 이 경우, 추가교반영역(S)의 지반토와 메인교반영역(M)의 지반토는 추가교반영역(S)과 메인교반영역(M) 사이를 서로 이동하며 교반될 수 있다.

메인교반영역(M)으로 분사된 고화재는 메인교반영역(M)의 지반토와 함께 추가교반영역(S)으로 이동하여 추가교반영역(S)의 지반토와 교반될 수 있다. 추가교반영역(S)의 지반토는 메인교반영역(M)에서 이동한 고화재와 교반되어 고화처리될 수 있다.

이때, 추가교반영역(S)은 메인교반영역(M)의 외측에서 메인교반영역(M)의 강도를 보강할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 지반개량장치(100)는 보조교반모듈(160)을 통해 추가교반영역(S)을 형성함으로써 메인교반영역(M)과 함께 효과적으로 목표지반강도를 갖는 개량지반(15)을 생성할 수 있다.

보조교반모듈(160)은 메인교반영역(M)이 형성될 때 추가교반영역(S)을 형성할 수 있다.

일례로, 추가교반영역(S)은 도 4와 같이 메인교반영역(M)의 외측에 연장 형성될 수 있다. 이 경우, 보조교반모듈(160)은 프레임(110)이 원지반(10)으로 삽입되며 메인교반영역(M)이 형성되는 동안 연속적으로 작동할 수 있다.

대안적으로, 추가교반영역(S)은 도 5와 같이 메인교반영역(M)의 외측에 반복적으로 형성될 수 있다. 다시 말해, 추가교반영역(S)은 메인교반영역(M)의 외측에 복수개가 서로 상하방향으로 이격되어 형성될 수 있다. 이 경우, 보조교반모듈(160)은 프레임(110)이 원지반(10)으로 삽입되며 메인교반영역(M)이 형성되는 동안 단속적으로 작동할 수 있다.

보조교반모듈(160)은 프레임(110)에 형성될 수 있다.

일례로, 보조교반모듈(160)은 도 7과 같이 드릴비트(161) 및 보조모터(162)를 포함할 수 있다.

드릴비트(161)는 메인교반영역(M)의 외측을 향하도록 배치된다. 다시 말해, 드릴비트(161)는 구동스프로킷(121)의 회전축(121a)에 나란한 방향(예를 들어, 도 7에서 볼 때 Y축방향)을 향하도록 배치된다.

보조모터(162)는 드릴비트(161)가 회전하도록 구동력을 제공한다. 이 경우, 보조모터(162)의 구동샤프트(미도시)는 드릴비트(161)의 회전샤프트(미도시)와 연결되고, 드릴비트(161)는 보조모터(162)를 따라 회전할 수 있다.

예컨대, 보조모터(162)는 유압모터를 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다.

회전하는 드릴비트(161)는 도 8과 같이 지반토를 교반하며 추가교반영역(S)을 형성할 수 있다. 이 경우, 추가교반영역(S)의 지반토와 메인교반영역(M)의 지반토는 드릴비트(161)가 회전하는 과정에서 추가교반영역(S)과 메인교반영역(M) 사이를 서로 이동하며 교반될 수 있다.

보조모터(162)는 프레임(110)에 대해 지지될 수 있다.

이때, 보조모터(162)는 액추에이터(163)를 매개로 프레임(110)에 대해 지지될 수 있다. 이 경우, 액추에이터(163)는 보조모터(162)와 연결된 드릴비트(161)를 프레임(110)에 대해 지지할 수 있다.

이때, 액추에이터(163)는 드릴비트(161)가 프레임(110)에 대해 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동하도록 동작할 수 있다.

예컨대, 액추에이터(163)는 신축동작하는 유압실린더 또는 공압실린더일 수 있다. 이 경우, 액추에이터(163)는 메인교반영역(M)의 외측을 향해 신축동작할 수 있다.

보다 상세히, 액추에이터(163)는 도 7과 같이 수축동작할 수 있다. 이때, 드릴비트(161)는 프레임(110)에 대해 가까워지는 방향으로 이동하여 메인교반영역(M)에 위치할 수 있다.

또는, 액추에이터(163)는 도 8과 같이 신장동작할 수 있다. 이때, 드릴비트(161)는 프레임(110)에 대해 멀어지는 방향으로 이동하여 추가교반영역(S)에 위치할 수 있다.

이때, 추가교반영역(S)의 크기, 즉 추가교반영역(S)이 메인교반영역(M)의 외측으로 돌출되는 거리는 드릴비트(161)가 프레임(110)에 대해 멀어지는 거리에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 추가교반영역(S)의 크기는 드릴비트(161)가 프레임(110)에 대해 멀어질수록 커지고, 드릴비트(161)가 프레임(110)에 대해 가까워질수록 작아질 수 있다.

액추에이터(163)는 추가교반영역(S)이 형성될 때, 드릴비트(161)가 프레임(110)에 대해 주기적으로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동하도록 동작할 수 있다. 이 경우, 추가교반영역(S)의 지반토와 메인교반영역(M)의 지반토는 추가교반영역(S)과 메인교반영역(M) 사이를 보다 효과적으로 이동하며 교반될 수 있다.

다른 예로, 보조교반모듈(160')은 도 9 및 도 10과 같이 고압공기공급라인(165') 및 고압공기분사노즐(166')을 포함할 수 있다. 참고로, 도 9는 도 7의 보조교반모듈의 일 변형례를 나타내는 도면이고, 도 10은 도 9의 보조교반모듈의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

고압공기공급라인(165')에는 고압공기공급부(미도시)에서 공급되는 고압공기가 이동한다.

이때, 고압공기공급부는 에어 컴프레셔 또는 에어 탱크일 수 있다. 고압공기공급부는 프레임(110) 외부, 예를 들어 굴삭기(도 2의 50)에 설치될 수 있다.

이 경우, 고압공기공급라인(165')은 일단부가 프레임(110) 외부로 연장되어 고압공기공급부와 연결될 수 있다. 고압공기공급라인(165')은 타단부가 프레임(110) 내부에서 프레임(110)의 연장방향을 따라 연장되어 후술하는 고압공기분사노즐(166')과 연결될 수 있다.

고압공기분사노즐(166')은 고압공기공급라인(165')과 연결된다. 이 경우, 고압공기분사노즐(166')은 도 8과 같이 연결라인(167')을 통해 고압공기공급라인(165')과 연결될 수 있다. 또는, 고압공기분사노즐은 도시되지 않았지만, 고압공기공급라인에 직접 연결될 수 있다.

고압공기분사노즐(166')은 프레임(110)에 지지될 수 있다.

예컨대, 고압공기분사노즐(166')은 도 9와 같이 프레임(110)의 측벽을 관통하여 연장될 수 있다. 이 경우, 고압공기분사노즐(166')은 일부가 프레임(110)에서 메인교반영역(M)으로 돌출되어 프레임(110)에 지지될 수 있다.

고압공기분사노즐(166')은 고압공기공급라인(165')을 이동하는 고압공기를 메인교반영역(M)의 외측을 향해 분사한다. 이때, 고압공기분사노즐(166')은 분사구가 메인교반영역(M)의 외측을 향하도록 배치될 수 있다. 예컨대, 고압공기분사노즐(166')은 분사구가 구동스프로킷(도 1의 121)의 회전축(도 1의 121a)에 나란한 방향(예를 들어, 도 9에서 볼 때 Y축방향)을 향하도록 배치될 수 있다.

고압공기분사노즐(166')에서 분사되는 고압공기는 도 10과 같이 추가교반영역(S)을 형성할 수 있다. 이 경우, 추가교반영역(S)의 지반토와 메인교반영역(M)의 지반토는 고압공기의 분사압력에 의해 추가교반영역(S)과 메인교반영역(M) 사이를 서로 이동하며 교반될 수 있다.

이때, 추가교반영역(S)의 크기는 고압공기의 분사압력에 의해 결정될 수 있다. 예컨대, 추가교반영역(S)의 크기는 고압공기의 분사압력이 증가할수록 커지고, 고압공기의 분사압력이 감소할수록 작아질 수 있다.

고압공기분사노즐(166')은 추가교반영역(S)이 형성될 때, 고압공기를 주기적으로 메인교반영역(M)의 외측을 향해 분사할 수 있다. 이 경우, 추가교반영역(S)의 지반토와 메인교반영역(M)의 지반토는 주기적으로 분사되는 고압공기의 압력변화에 의해 추가교반영역(S)과 메인교반영역(M) 사이를 보다 효과적으로 이동하며 교반될 수 있다.

한편, 고압공기분사노즐은 도시되지 않았지만, 프레임에 대해 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동 가능하게 동작하는 액추에이터를 통해 프레임에 지지될 수 있다. 이 경우, 고압공기분사노즐은 프레임에 대해 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동하는 고압공기분사노즐을 따라 신축하는 주름관 형태의 연결라인을 통해 고압공기공급라인과 연결될 수 있다.

한편, 보조교반모듈(160)은 복수로 제공될 수 있다. 보조교반모듈(160)의 수는 원지반(10)의 특성, 프레임(110)이 원지반(10)으로 삽입되는 깊이 등을 고려하여 다양하게 결정될 수 있다.

일례로, 복수의 보조교반모듈(160)은 프레임(110)을 중심으로 대칭적으로 배치될 수 있다.

예컨대, 보조교반모듈(160)은 도 7과 같이 한 쌍으로 제공될 수 있다. 이 경우, 한 쌍의 보조교반모듈(160)은 프레임(110)을 중심으로 대칭적으로 배치될 수 있다.

이 경우, 추가교반영역(S)은 메인교반영역(M)에 대해 대칭적으로 형성되고, 메인교반영역(M)의 강도를 효과적으로 보강할 수 있다.

다른 예로, 복수의 보조교반모듈은 도시되지 않았지만, 프레임의 연장방향을 따라 서로 이격 배치될 수 있다.

도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 지반개량장치를 나타내는 도면이고, 도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 지반개량장치의 일부 구성을 설명하기 위한 도면이다.

참고로, 도 11에서 +X축방향은 프레임(210)의 전방측을 나타낸다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 지반개량장치(200)는 프레임(210), 메인모터(미도시), 회전체인부(230), 고화재분사라인(250), 보조교반모듈(260), 함수율측정부(270) 및 제어부(280)를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 프레임(210), 메인모터, 회전체인부(230), 고화재분사라인(250) 및 보조교반모듈(260)은 앞선 제1실시예의 프레임(도 1의 110), 메인모터, 회전체인부(도 1의 130), 고화재분사라인(도 1의 150) 및 보조교반모듈(도 1의 160)과 실질적으로 동일하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시예에 따른 지반개량장치(200)는 함수율측정부(270) 및 제어부(280)를 더 포함하는 점에서 앞선 실시예와 차이가 있다. 이하, 본 실시예를 설명함에 있어 앞선 실시예와 차이가 있는 점에 대해 설명한다.

함수율측정부(270)는 원지반(미도시) 중 메인교반영역(미도시)의 대상이 되는 영역의 지반토의 함수율을 측정한다.

예컨대, 함수율측정부(270)는 도 12와 같이 복수의 함수율측정센서(271)를 포함할 수 있다.

복수의 함수율측정센서(271) 각각은 전기적 특성의 변화를 이용하거나 방사선을 이용하는 것과 같이 함수율을 측정하는 다양한 공지된 측정센서일 수 있고, 이에 대한 상세한 설명한 생략한다.

복수의 함수율측정센서(271) 각각은 도 11과 같이 회전체인부(230)에 지지되어 회전 이동하는 교반절삭날(240)에 대해 돌출되도록 배치될 수 있다. 이 경우, 복수의 함수율측정센서(271)는 메인교반영역(M)의 대상이 되는 영역의 함수율을 미리 측정할 수 있다.

보다 상세히, 복수의 함수율측정센서(271) 중 적어도 하나는 도 11과 같이 프레임(210)의 하부에서 이동하는 교반절삭날(240)보다 아래에 위치할 수 있다. 이와 같이 위치하는 함수율측정센서(271)는 프레임(210)이 원지반으로 삽입될 때, 프레임(210)의 하부에서 메인교반영역의 대상이 되는 영역의 함수율을 미리 측정할 수 있다.

그리고 나머지 함수율측정센서(271)는 도 11과 같이 프레임(210)의 전방측부 또는 프레임(210)의 후방측부에서 이동하는 교반절삭날(240)보다 전방 또는 후방에 위치할 수 있다. 이와 같이 위치하는 함수율측정센서(271)는 프레임(210)이 전방 또는 후방으로 이동하며 메인교반영역이 확장될 때, 프레임(210)의 전방 또는 후방에서 메인교반영역의 대상이 되는 영역의 함수율을 미리 측정할 수 있다.

이때, 복수의 함수율측정센서(271) 각각은 도 11과 같이 지지부재(272)를 통해 프레임(210)에 지지될 수 있다. 이 경우, 지지부재(272)는 일단부가 프레임(210)에 용접 등의 방법으로 고정 결합되고, 함수율측정센서(371)가 결합되는 타단부가 회전체인부(230)와 함께 회전하는 교반절삭날(240)에 대해 돌출되도록 연장될 수 있다.

이러한 지지부재(272)는 회전하는 회전체인부(230) 및 교반절삭날(240)과 간섭되지 않도록 연장될 수 있다. 지지부재(272)는 함수율측정센서(271)가 메인교반영역의 대상이 되는 영역으로 삽입 가능하도록 원지반의 강도보다 강한 강도를 가지는 재질로 제작될 수 있다.

제어부(280)는 함수율측정부(270)가 측정한 함수율측정값을 기초로 메인교반영역의 강도를 보강하도록 추가교반영역(미도시)의 크기를 조절할 수 있다. 달리 표현하면, 제어부(280)는 함수율측정부(270)가 측정한 함수율측정값을 기초로 개량지반(미도시)이 목표지반강도를 갖도록 추가교반영역의 크기를 조절할 수 있다.

이와 관련하여, 원지반에 대한 개량작업 전에, 원지반의 특정 영역에서 채취된 지반토에 대한 실험을 통해 해당 영역의 지반강도 및 함수율이 확인될 수 있다.

확인된 지반강도 및 함수율은 원지반의 기준지반강도 및 기준함수율로 결정될 수 있다. 예컨대, 확인된 지반강도 및 함수율은 그대로 기준지반강도 및 기준함수율로 결정될 수 있다. 또는, 확인된 지반강도 및 함수율에 마진을 더한 값이 기준지반강도 및 기준함수율로 결정될 수 있다.

기준지반강도 및 기준함수율이 결정되면, 원지반이 전체적으로 균일한 기준지반강도 및 기준함수율을 갖는 것으로 가정한다.

그리고 기준지반강도 및 기준함수율을 기초로 개량지반이 목표지반강도를 갖기 위해 원지반에 형성되어야 하는 메인교반영역의 개수, 모양, 위치, 강도 등이 결정될 수 있다. 이때, 개량지반이 목표지반강도를 갖기 위한 메인교반영역의 강도를 설정강도라 한다.

그리고 기준함수율을 기초로 메인교반영역이 설정강도를 갖기 위해 공급되는 고화재의 농도, 즉 설정농도가 결정된다. 고화재공급부(미도시)는 설정농도의 고화재를 공급하도록 미리 준비될 수 있다.

위와 같은 결정 및 준비가 이루어진 상태에서, 본 실시예에 따른 지반개량장치(200)를 통한 원지반의 개량작업이 수행될 수 있다.

이 과정에서 함수율측정부(270)는 메인교반영역의 대상이 되는 영역의 함수율을 미리 측정할 수 있다. 이때, 함수율측정부(270)가 측정한 함수율측정값은 기준함수율과 차이가 있을 수 있다.

제어부(280)는 함수율측정부(270)가 측정한 함수율측정값과 기준함수율을 비교하고, 함수율측정값이 기준함수율보다 크면 추가교반영역이 함수율측정값과 기준함수율의 차이에 대응하는 크기를 갖도록 보조교반모듈(260)의 동작을 제어할 수 있다.

예컨대, 고화재분사라인(250)이 고화재공급부에서 설정농도의 고화재를 공급받아 메인교반영역으로 분사하면, 메인교반영역은 설정강도보다 작은 강도를 형성할 수 있고, 개량지반의 지반강도는 목표지반강도를 만족하기 어려울 수 있다. 그리고 함수율측정값이 기준함수율보다 클수록 개량지반이 목표지반강도를 만족하기는 더욱 어려울 수 있다.

이때, 제어부(280)는 설정강도보다 작은 메인교반영역의 강도를 보강하도록 함수율측정값과 기준함수율의 차이에 대응하여 추가교반영역의 크기를 조절할 수 있다.

이를 위해, 제어부(280)는 기준함수율에 대한 함수율의 차이에 따른 추가교반영역의 크기에 대한 데이터를 이용할 수 있다. 여기서, 상기 데이터는 기준함수율에 대한 함수율의 차이에 따라 부족한 메인교반영역의 강도를 보강하기 위해 필요한 추가교반영역의 크기에 대한 데이터이고, 실험 또는 수치해석 등의 방법을 통해 미리 회득되어 별도의 저장부(미도시)에 저장될 수 있다.

제어부(280)는 함수율측정값과 기준함수율의 차이를 상기 저장된 데이터에 대입하여 대응하는 추가교반영역의 크기를 도출할 수 있다. 제어부(280)는 보조교반모듈(260)이 형성하는 추가교반영역이 상기 저장된 데이터로부터 도출된 추가교반영역의 크기로 형성되도록 보조교반모듈(260)을 제어할 수 있다.

한편, 함수율측정부(270)가 측정한 함수율측정값은 기준함수율보다 작거나 같을 수 있다. 이 경우, 설정농도의 고화재가 공급되는 메인교반영역은 설정강도보다 크거나 같은 강도를 형성할 수 있고, 개량지반의 지반강도는 목표지반강도를 만족할 수 있다.

이때, 추가교반영역은 형성될 필요가 없다. 이 경우, 제어부(280)는 보조교반모듈(260)의 동작이 중지되도록 제어할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 따른 지반개량장치(200)는 원지반의 함수율이 일정하지 않는 경우에도 실시간으로 추가교반영역의 크기를 조절함으로써 효과적으로 목표지반강도를 가지는 개량지반을 생성할 수 있다.

도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 지반개량장치를 나타내는 도면이고, 도 14는 본 발명의 제3실시예에 따른 지반개량장치의 일부 구성을 설명하기 위한 도면이다.

참고로, 도 13에서 +X축방형은 프레임(310)의 전방측을 나타낸다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 지반개량장치(300)는 프레임(310), 메인모터(미도시), 회전체인부(330), 고화재분사라인(350), 함수율측정부(370) 및 제어부(380)를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 프레임(310), 메인모터, 회전체인부(330) 및 고화재분사라인(350)은 앞선 제2실시예의 프레임(도 2의 210), 메인모터, 회전체인부(도 2의 230) 및 고화재분사라인(도 2의 250)과 실질적으로 동일하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시예에 따른 지반개량장치(300)는 보조교반모듈(도 2의 260)을 포함하지 않고, 제어부(380)의 제어방법에 있어 앞선 제2실시예와 차이가 있다. 이하, 본 실시예를 설명함에 있어 앞선 제2실시예와 차이가 있는 점에 대해 설명한다.

함수율측정부(370)는 원지반(미도시) 중 메인교반영역(미도시)의 대상이 되는 영역의 지반토의 함수율을 측정한다. 다만, 본 실시예에 따른 함수율측정부(370)는 배치구조 및 기능에 있어 앞선 제2실시예의 함수율측정부(도 2의 270)와 실질적으로 동일하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

제어부(380)는 함수율측정부(370)가 측정한 함수율측정값을 기초로 메인교반영역의 강도를 보강하도록 고화재공급부(351)에서 고화재분사라인(350)으로 공급되는 고화재의 농도를 조절할 수 있다. 달리 표현하면, 제어부(380)는 함수율측정부(370)가 측정한 함수율측정값을 기초로 개량지반(미도시)이 목표지반강도를 갖도록 고화재공급부(351)가 공급하는 고화재의 농도를 조절할 수 있다.

이와 관련하여, 원지반에 대한 개량작업 전에, 원지반의 특정 영역에서 채취된 지반토에 대한 실험을 통해 해당 영역의 지반강도 및 함수율이 확인될 수 있다.

확인된 지반강도 및 함수율은 원지반의 기준지반강도 및 기준함수율로 결정될 수 있다. 예컨대, 확인된 지반강도 및 함수율은 그대로 기준지반강도 및 기준함수율로 결정될 수 있다. 또는, 확인된 지반강도 및 함수율에 마진을 더한 값이 기준지반강도 및 기준함수율로 결정될 수 있다.

기준지반강도 및 기준함수율이 결정되면, 원지반이 전체적으로 균일한 기준지반강도 및 기준함수율을 갖는 것으로 가정한다.

그리고 기준지반강도 및 기준함수율을 기초로 개량지반이 목표지반강도를 갖기 위해 원지반에 형성되어야 하는 메인교반영역의 개수, 모양, 위치, 강도 등이 결정될 수 있다. 이때, 개량지반이 목표지반강도를 갖기 위한 메인교반영역의 강도를 설정강도라 한다.

그리고 기준함수율을 기초로 메인교반영역이 설정강도를 갖기 위해 공급되는 고화재의 농도, 즉 설정농도가 결정된다. 고화재공급부(351)는 설정농도의 고화재를 공급하도록 미리 준비될 수 있다.

위와 같은 결정 및 준비가 이루어진 상태에서, 본 실시예에 따른 지반개량장치(300)를 통한 원지반의 개량작업이 수행될 수 있다.

이 과정에서 함수율측정부(370)는 메인교반영역의 대상이 되는 영역의 함수율을 미리 측정할 수 있다. 이때, 함수율측정부(370)가 측정한 함수율측정값은 기준함수율과 차이가 있을 수 있다.

제어부(380)는 함수율측정부(370)가 측정한 함수율측정값과 기준함수율을 비교하고, 함수율측정값이 기준함수율보다 크면 설정농도보다 큰 농도의 고화재가 고화재분사라인(350)으로 공급되도록 고화재공급부(351)를 제어할 수 있다.

예컨대, 고화재분사라인(350)이 고화재공급부(351)에서 설정농도의 고화재를 공급받아 메인교반영역으로 분사하면, 메인교반영역은 설정강도보다 작은 강도를 형성할 수 있고, 개량지반의 지반강도는 목표지반강도를 만족하기 어려울 수 있다. 그리고 함수율측정값이 기준함수율보다 클수록 개량지반이 목표지반강도를 만족하기는 더욱 어려울 수 있다.

이때, 제어부(380)는 설정강도보다 작은 메인교반영역의 강도를 보강하도록 고화재공급부(351)에서 고화재분사라인(350)으로 공급되는 고화재의 농도를 설정농도보다 크게 조절할 수 있다. 이 경우, 메인교반영역은 설정농도보다 큰 농도의 고화재가 공급되어 설정강도를 만족할 수 있다.

한편, 함수율측정부(370)가 측정한 함수율측정값은 기준함수율보다 작거나 같을 수 있다. 이 경우, 설정농도의 고화재가 공급되는 메인교반영역은 설정강도보다 크거나 같은 강도를 형성할 수 있고, 개량지반의 지반강도는 목표지반강도를 만족할 수 있다.

이때, 고화재공급부(351)는 설정농도의 고화재를 계속 공급할 수 있다. 이 경우, 제어부(380)는 고화재공급부(351)를 제어할 필요가 없다.

따라서, 본 실시예에 따른 지반개량장치(300)는 원지반의 함수율이 일정하지 않는 경우에도 실시간으로 고화재의 농도를 조절함으로써 효과적으로 목표지반강도를 가지는 개량지반을 생성할 수 있다.

한편, 도시되지 않았지만, 본 발명의 제4실시예에 따른 지반개량장치는 프레임, 메인모터, 회전체인부, 고화재분사라인, 보조교반모듈, 함수율측정부 및 제어부를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 프레임, 메인모터, 회전체인부, 고화재분사라인 및 보조교반모듈은 앞선 제2실시예의 프레임(도 2의 210), 메인모터, 회전체인부(도 2의 230), 고화재분사라인(도 2의 250) 및 보조교반모듈(도 2의 260)과 실질적으로 동일하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

본 실시예에 따른 지반개량장치는 제어부의 제어방법에 있어 앞선 제2실시예의 제어부 및 제3실시예의 제어부와 차이가 있다. 이하, 본 실시예를 설명함에 있어 앞선 실시예와 차이가 있는 점에 대해 설명한다.

함수율측정부는 원지반 중 메인교반영역의 대상이 되는 영역의 지반토의 함수율을 측정한다. 다만, 본 실시예에 따른 함수율측정부는 배치구조 및 기능에 있어 앞선 제2실시예의 함수율측정부와 실질적으로 동일하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

제어부는 함수율측정부가 측정한 함수율측정값을 기초로 개량지반이 목표지반강도를 갖도록 고화재분사라인으로 공급되는 고화재의 농도 및 추가교반영역의 크기 중 적어도 하나를 조절할 수 있다.

이 경우, 제어부는 함수율측정값과 기준함수율 사이 차이, 원지반의 특성 등 다양한 요소를 고려하여, 고화재의 농도 또는 추가교반영역의 크기를 조절하거나, 고화재의 농도와 추가교반영역의 크기를 모두 조절할 수 있다.

이때, 본 실시예에 따른 지반개량장치는 원지반의 함수율이 일정하지 않는 경우에도 고화재의 농도 및 추가교반영역의 크기 중 적어도 하나를 조절함으로써 보다 신속하며 효과적으로 목표지반강도를 가지는 개량지반을 생성할 수 있다.

다만, 본 실시예에 따른 제어부가 고화재의 농도를 조절하는 방법 및 추가교반영영역의 크기를 조절하는 방법은 앞선 제3실시예의 제어부 및 제2실시예의 제어부와 실질적으로 동일하여, 그 구체적 설명은 생략한다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

10: 원지반
15: 개량지반
M, M1, M2: 메인교반영역
S: 추가교반영역
50: 굴삭기
100, 200, 300: 지반개량장치
110, 210, 310: 프레임
121: 구동스프로킷
122: 종동스프로킷
123: 아이들스프로킷
130, 230, 330: 회전체인부
140, 240, 340: 교반절삭날
150, 250, 350: 고화재분사라인
160, 160', 260: 보조교반모듈
161: 드릴비트
162: 보조모터
163: 액추에이터
165’: 고압공기공급라인
166’: 고압공기분사노즐
167’: 연결라인
270, 370: 함수율측정부
271, 371: 함수율측정센서
272, 372: 지지부재
280, 380: 제어부

Claims (10)

1. 원지반의 지반토를 교반하고 고화처리하여 개량지반을 생성하는 지반개량장치로서,
   상하방향으로 연장되고, 상하방향으로 이격되어 배치되는 구동스프로킷 및 종동스프로킷이 지지되는 프레임;
   상기 구동스프로킷이 회전하도록 구동력을 제공하는 메인모터;
   상기 구동스프로킷 및 상기 종동스프로킷에 걸려 회전하는 회전체인부;
   상기 회전체인부의 외측부에 결합되어 상기 회전체인부와 함께 회전하고, 상기 원지반에 대해 메인교반영역을 형성하는 복수의 교반절삭날;
   고화재공급부에서 공급되는 고화재를 상기 메인교반영역으로 분사하는 고화재분사라인;
   상기 개량지반이 목표지반강도를 갖도록 상기 메인교반영역의 강도를 보강하고, 상기 메인교반영역과 연통하며 상기 메인교반영역의 외측으로 상기 구동스프로킷의 회전축에 나란한 방향으로 돌출되는 추가교반영역을 형성하는 보조교반모듈;
   상기 프레임이 상기 원지반으로 삽입되거나 상기 프레임이 이동하며 상기 메인교반영역이 확장될 때, 상기 원지반 중 상기 메인교반영역의 대상이 되는 지반토의 함수율을 측정하는 함수율측정부; 및
   상기 함수율측정부에서 측정한 함수율측정값을 기초로 상기 메인교반영역의 강도를 보강하도록 상기 추가교반영역의 크기를 조절하는 제어부를 포함하는, 지반개량장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 보조교반모듈은,
   상기 메인교반영역의 외측을 향하도록 배치되는 드릴비트; 및
   상기 프레임에 지지되어, 상기 드릴비트가 회전하도록 구동력을 제공하는 보조모터를 포함하는, 지반개량장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 보조교반모듈은,
   상기 보조모터를 상기 프레임에 대해 지지하고, 상기 드릴비트가 상기 프레임에 대해 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동하도록 동작하는 액추에이터를 더 포함하는, 지반개량장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 액추에이터는 상기 추가교반영역이 형성될 때, 주기적으로 상기 드릴비트가 상기 프레임에 대해 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동하도록 동작하는, 지반개량장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 보조교반모듈은,
   고압공기공급부에서 공급되는 고압공기가 이동하는 고압공기공급라인; 및
   상기 고압공기공급라인과 연결되고, 상기 고압공기를 상기 메인교반영역의 외측을 향해 분사하도록 상기 프레임에 지지되는 고압공기분사노즐을 포함하는, 지반개량장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 고압공기분사노즐은 상기 추가교반영역이 형성될 때, 주기적으로 상기 고압공기를 상기 메인교반영역의 외측을 향해 분사하는, 지반개량장치.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

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