KR102040630B1 - 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법 - Google Patents

지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 일단이 이동수단(100)에 회동가능하게 연결되고, 타단에 핀홀이 관통된 제 1고정부(211)가 형성되며, 상기 제 1고정부(211)의 하측에 핀홀을 갖는 제 2고정부(212)가 형성된 붐대(210); 상기 붐대(210)에 로드(221)단이 접속되고 실린더(222)단이 이동수단(100)에 설치되어 붐대(210)를 회동시키는 붐대구동실린더(220); 일정 곡률반경으로 만곡 형성되어 그 일단이 제 2고정부(212)의 좌우측에 회동 가능하게 핀으로 고정되는 한 쌍의 회동부재(230); 상기 회동부재(230)의 타측에 핀으로 고정되는 제 1접속부(241)와 상기 제 1접속부(241)와 대향되는 타단에 핀홀을 갖는 제2접속부(242)가 형성된 링크부재(240); 상기 제 1고정부(211)에 회동 가능하게 일측이 핀으로 고정되고 타측에 상기 링크부재(240)의 제2접속부(242)와 핀으로 고정되는 핀홀이 형성되는 장치설치부재(250); 상기 회동부재(230)와 링크부재(240)의 연결핀에 로드(261)단이 접속되고 실린더(262)단이 상기 붐대(210)에 회동 가능하게 결합되는 설치부재구동실린더(260); 일단이 상기 장치설치부재(250)상에 설치되는 천공수단구동실린더(270); 상기 천공수단구동실린더(270)의 타단에 연결되는 천공수단(280); 및 상기 천공수단의 구동에 의해 지반에 형성되는 천공홀부에 삽입되고, 지중에 포함되는 지하수를 지상으로 배수시키며, 지하수가 배수된 천공홀부에 그라우트재를 주입하는 주입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법 {Soft ground reinforcement method using ground drilling device and reinforcement device}
본 발명은 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 지중에 형성되는 구근의 형상을 다양한 굵기로 형성할 수 있어 구근의 상부에 구조물의 하중을 지지하는 확장부를 구비할 수 있고, 연약지반의 종류에 따라 확장부의 굵기를 용이하게 가변시키면서 시공할 수 있으며, 그라우드재의 주입을 손쉽게 진행할 수 있고, 지하수 층을 구비하는 연약지반에 그라우트재를 주입하기 전에 지하수 배수작업을 용이하게 진행할 수 있는 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법에 관한 것이다.
일반적으로 지반천공작업은 기초파일의 삽입 또는 지반보강 위한 그라우팅 작업 등을 시공하기 위해 지반천공장치로 지반에 천공홀을 뚫는 작업으로서, 여기서 그라우팅 작업은 연약지반의 안정화와 구축물의 기초 조성 등을 목적으로 시공되는 작업이다.
통상 시행되는 그라우팅 작업에 대해서 살펴보면, 먼저, 지반에 지반천공장치를 사용하여 천공홀을 뚫는 작업을 시행한 다음 천공홀에서 지반천공장치를 제거하고 이후 그라우팅장치를 천공홀에 삽입시키고 나서 시멘트액이나 지반경화제를 주입하는 그라우팅 작업이 시행된다.
상기와 같은 종래의 지반강화작업은 천공작업과 그라우팅 작업을 별개로 진행할 수밖에 없다.
이러한 작업방식은 작업시간을 증가시켜 작업효율성을 저하시키고 공사비를 증가시키는 요인이 된다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 진반천공 및 보강장치가 개발되었으며, 종래기술에 따른 지반천공 및 보강장치는, 일단이 이동수단에 회동가능하게 연결되고, 타단에 핀홀이 관통된 제 1고정부가 형성되며, 제 1고정부의 하측에 핀홀을 갖는 제 2고정부가 형성된 붐대와, 붐대에 로드단이 접속되고 실린더단이 이동수단에 설치되어 붐대를 회동시키는 붐대구동실린더와, 일정 곡률반경으로 만곡 형성되어 그 일단이 제 2고정부의 좌우측에 회동 가능하게 핀으로 고정되는 한 쌍의 회동부재와, 회동부재의 타측에 핀으로 고정되는 제 1접속부와 제 1접속부와 대향되는 타단에 핀홀을 갖는 제2접속부가 형성된 링크부재와, 제 1고정부에 회동 가능하게 일측이 핀으로 고정되고 타측에 링크부재의 제2접속부와 핀으로 고정되는 핀홀이 형성되는 장치설치부재와, 회동부재와 링크부재의 연결핀에 로드단이 접속되고 실린더단이 붐대에 회동 가능하게 결합되는 설치부재구동실린더와, 일단이 장치설치부재 상에 설치되는 천공수단구동실린더와, 천공수단구동실린더의 타단에 연결되는 천공수단을 포함한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0890276호(2009년 03월 24일 공고, 발명의 명칭 : 지반천공 및 보강장치)에 개시되어 있다.
종래기술에 따른 지반천공 및 보강장치는, 지반에 천공홀을 시공할 때에 천공홀의 지름을 조절하기 위한 별도의 기술구성이 구비되지 않기 때문에 다양한 연약지반의 종류에 따라 구근의 형상을 변경하여 시공하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 종래기술에 따른 지반천공 및 보강장치는, 천공홀 시공 후에 그라우트재를 주입하는 주입장치에 그라우트재 주입을 용이하게 진행하기 위한 별도의 기술구성이 구비되지 않기 때문에 그라우트재 주입공정에 소요되는 시간 및 비용을 절감하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 종래기술에 따른 지반천공 및 보강장치는, 지하수 층을 구비하는 연약지반에 보강공법을 진행하는 경우에 지하수 배수작업을 진행하기 위한 별도이 배수장치를 시공한 후에 배수작업을 진행하고, 배수작업 종료 후에 주입장치를 시공하여 그라우트재를 주입해야 하므로 지하수 층을 구비하는 연약지반 보강작업을 진행하는데 소요되는 시간 및 비용을 절감하기 어려운 문제점이 있다.
따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은, 지중에 형성되는 구근의 형상을 다양한 굵기로 형성할 수 있어 구근의 상부에 구조물의 하중을 지지하는 확장부를 구비할 수 있고, 연약지반의 종류에 따라 확장부의 굵기를 용이하게 가변시키면서 시공할 수 있으며, 그라우드재의 주입을 손쉽게 진행할 수 있고, 지하수 층을 구비하는 연약지반에 그라우트재를 주입하기 전에 지하수 배수작업을 용이하게 진행할 수 있는 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 일단이 이동수단(100)에 회동가능하게 연결되고, 타단에 핀홀이 관통된 제 1고정부(211)가 형성되며, 상기 제 1고정부(211)의 하측에 핀홀을 갖는 제 2고정부(212)가 형성된 붐대(210); 상기 붐대(210)에 로드(221)단이 접속되고 실린더(222)단이 이동수단(100)에 설치되어 붐대(210)를 회동시키는 붐대구동실린더(220); 일정 곡률반경으로 만곡 형성되어 그 일단이 제 2고정부(212)의 좌우측에 회동 가능하게 핀으로 고정되는 한 쌍의 회동부재(230); 상기 회동부재(230)의 타측에 핀으로 고정되는 제 1접속부(241)와 상기 제 1접속부(241)와 대향되는 타단에 핀홀을 갖는 제2접속부(242)가 형성된 링크부재(240); 상기 제 1고정부(211)에 회동 가능하게 일측이 핀으로 고정되고 타측에 상기 링크부재(240)의 제2접속부(242)와 핀으로 고정되는 핀홀이 형성되는 장치설치부재(250); 상기 회동부재(230)와 링크부재(240)의 연결핀에 로드(261)단이 접속되고 실린더(262)단이 상기 붐대(210)에 회동 가능하게 결합되는 설치부재구동실린더(260); 일단이 상기 장치설치부재(250)상에 설치되는 천공수단구동실린더(270); 상기 천공수단구동실린더(270)의 타단에 연결되는 천공수단(280); 및 상기 천공수단의 구동에 의해 지반에 형성되는 천공홀부에 삽입되고, 지중에 포함되는 지하수를 지상으로 배수시키며, 지하수가 배수된 천공홀부에 그라우트재를 주입하는 주입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 상기 주입부는, 복수 개의 토출홀부가 구비되고, 주입장치에 의해 천공홀에 삽입되는 주입관; 상기 주입관의 둘레면을 감싸며 토출홀부를 통해 주입과 내부로 지하수를 배출시킬 때에 지하수에 포함되는 이물질이 토출홀부를 차단하는 것을 방지하는 차단부재; 상기 차단부재와 상기 주입관 사이에 개재되어 상기 차단부재가 상기 토출홀부에 밀착되면서 상기 토출홀부가 막히는 것을 방지하는 간격부재; 상기 차단부재 및 상기 간격부재를 상기 주입관 둘레면에 고정시키는 고정부재; 및 상기 주입관에 외측 단부에 연결되어 지하수의 배수를 진행하고, 그라우트재의 주입을 진행하는 공급관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, (a) 일단이 이동수단(100)에 회동가능하게 연결되고, 타단에 핀홀이 관통된 제 1고정부(211)가 형성되며, 상기 제 1고정부(211)의 하측에 핀홀을 갖는 제 2고정부(212)가 형성된 붐대(210)와, 상기 붐대(210)에 로드(221)단이 접속되고 실린더(222)단이 이동수단(100)에 설치되어 붐대(210)를 회동시키는 붐대구동실린더(220)와, 일정 곡률반경으로 만곡 형성되어 그 일단이 제 2고정부(212)의 좌우측에 회동 가능하게 핀으로 고정되는 한 쌍의 회동부재(230)와, 상기 회동부재(230)의 타측에 핀으로 고정되는 제 1접속부(241)와 상기 제 1접속부(241)와 대향되는 타단에 핀홀을 갖는 제2접속부(242)가 형성된 링크부재(240)와, 상기 제 1고정부(211)에 회동 가능하게 일측이 핀으로 고정되고 타측에 상기 링크부재(240)의 제2접속부(242)와 핀으로 고정되는 핀홀이 형성되는 장치설치부재(250)와, 상기 회동부재(230)와 링크부재(240)의 연결핀에 로드(261)단이 접속되고 실린더(262)단이 상기 붐대(210)에 회동 가능하게 결합되는 설치부재구동실린더(260)와, 일단이 상기 장치설치부재(250)상에 설치되는 천공수단구동실린더(270)와, 상기 천공수단구동실린더(270)의 타단에 연결되는 천공수단(280)을 포함하는 지반 천공장치 및 보강장치를 구동시켜 지반에 천공홀부를 시공하는 단계; (b) 상기 천공홀부에 상기 천공수단의 구동에 의해 지반에 형성되는 천공홀부에 삽입되고, 지중에 포함되는 지하수를 지상으로 배수시키며, 지하수가 배수된 천공홀부에 그라우트재를 주입하는 주입부를 삽입하는 단계; (c) 상기 공급관에 진공압을 제공하여 지중에 포함되는 지하수를 지상으로 배수시키는 배수단계; 및 (d) 상기 공급관을 통해 그라우트재를 주입하고, 일정 시간 동안 경화시켜 구근을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법은, 천공비트에서 천공과 동시에 시멘트액과 공기를 주입할 수 있으므로 작업시간을 단축시킬 수 있고, 천공수단이 다양한 각도로 자유롭게 조정됨으로써 다양한 방향으로의 천공작업이 가능할 뿐만 아니라 천공작업을 신속하게 수행할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법은, 천공작업이 종료된 후에 별도의 그라우팅작업을 진행하는 경우에 별도의 주입부를 오거드릴과 같은 중장비로 천공홀에 삽입한 후에 압송장치를 사용하여 그라우트재를 주입부를 통해 천공홀 내부로 주입하여 경화시키므로 확장부를 구비하는 구근을 지중에 형성할 수 있어 다양한 모양의 구근을 용이하게 시공할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 고강공법은, 그라우트재를 천공홀에 제공하는 주입부에 이물질을 거르는 차단부재 및 차단부재와 주입관의 토출홀부 사이에 간격을 유지시키는 간격부재가 구비되므로 그라우트재를 주입하기 전에 지중에 흐르는 지하수를 배출시키는 배수작업을 진행할 수 있고, 배수작업을 진행할 때에 지하수와 함께 배출되는 지반의 입자들이 토출홀부를 막히게 하는 오작동을 방지할 수 있어 배수작업 이후에 그라우트재 주입작업을 용이하게 진행할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법은, 지하수 층을 구비하는 연약지반에 그라우트재 주입을 진행하기 전에 주입부를 통해 지하수를 배수시킬 수 있고, 지하수 배수작업 이후에 시공된 주입부를 통해 그라우트재를 용이하게 주입할 수 있고, 배수작업 중에 배출홀부가 차단되는 것을 방지할 수 있어 그라우트재 주입작업을 용이하게 진행할 수 있어 지하수 층을 구비하는 연약지반의 보강공법을 진행하는데 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법이 도시된 작업도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법의 천공작업이 도시된 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 천고장치 및 보강장치가 도시된 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 천공장치 및 보강장치가 도시된 분래 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 천공장치 및 보강장치의 확장가공부가 도시된 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 천공장치 및 보강장치의 확장가공부가 도시된 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법의 주입부 시공상태가 도시된 사진이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법의 주입부 삽입상태가 도시된 사진이다.
도 9는 본 발명의 일 실시에에 따른 지반 천구장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법을 진행하는 주입부가 도시된 분해 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법을 진행하는 주입부가 도시된 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법의 일 실시예를 설명한다.
이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.
그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법이 도시된 작업도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법의 천공작업이 도시된 사진이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 천고장치 및 보강장치가 도시된 사시도이다.
또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 천공장치 및 보강장치가 도시된 분래 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 천공장치 및 보강장치의 확장가공부가 도시된 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 천공장치 및 보강장치의 확장가공부가 도시된 단면도이다.
또한, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법의 주입부 시공상태가 도시된 사진이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법의 주입부 삽입상태가 도시된 사진이고, 도 9는 본 발명의 일 실시에에 따른 지반 천구장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법을 진행하는 주입부가 도시된 분해 사시도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법을 진행하는 주입부가 도시된 단면도이다.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지반천공 및 보강장치는, 이동수단(100)에 설치되는 붐대(210)와, 붐대(210)에 설치되는 붐대구동실린더(220)와, 붐대(210)의 단부에 결합되는 회동부재(230)와, 회동부재(230)와 연결되는 링크부재(240), 붐대(210)의 단부에 설치되는 장치설치부재(250)와, 붐대(210)에 설치되어 링크부재(240)측과 접속되는 설치부재구동실린더(260)와, 장치설치부재(250)에 설치되는 천공수단구동실린더(270)와, 상기 천공수단구동실린더(270)에 연결되는 천공수단(280)을 포함한다.
붐대(210)는 대략 원기둥 형상으로 형성된 일측이 이동수단(100)에 회동가능하게 결합되고 타측 단부에 핀홀이 관통된 제 1고정부(211)가 형성되며 상기 제 1고정부(211)의 저부에 핀홀을 갖는 제 2고정부(212)가 형성되는 한편, 원기둥 형상의 몸체상에 굴삭기본체와 접속되도록 " U "자 형상을 갖고 핀홀이 천공된 연결구(213)가 형성되고, 상기 연결구(213)와 접한 외주면 상측에 상기 설치부재구동실린더(260)의 실린더단(262)이 설치되도록 핀홀을 갖는 브라켓(214)이 돌출된다.
붐대구동실린더(220)는 붐대(210)에 로드(221)단이 접속되고 실린더(222)단이 이동수단(100)측에 설치되어 붐대(210)를 승강시키는 구성으로서 복동유압실린더로 구성된다.
회동부재(230)는 일정한 곡률반경으로 만곡 형성되어 그 일단이 제 2고정부(212)에 회동 가능하게 핀으로 고정되는 것으로, 한 쌍으로 구성되어 상기 제 2고정부(212)의 좌우측에 각각 설치되며 그 형상은 대략 일정한 두께를 갖는 판형부재가 대략 갈고리 형상으로 형성되어 그 만곡 돌출부가 이동수단(100)측으로 위치되게 설치된다.
링크부재(240)는 일정 두께를 갖는 몸체의 일측 단부에 핀홀이 형성된 제 1접속부(241)와, 이 제 1접속부(241)와 대향되는 타측 단부에 핀홀이 형성된 제 2접속부(242)가 구성된 것으로, 제 1접속부(241)는 회동부재(230)의 타측과 핀으로 고정되고 상기 제 2접속부(242)는 장치설치부재(250)와 연결핀에 의해 접속된다.
장치설치부재(250)는 붐대(210)의 제 1고정부(211)에 회동 가능하게 일측이 핀으로 고정되고 타측이 링크부재(240)의 제 2접속부(242)와 접속된다. 이러한 상기 장치설치부재(250)는 중앙의 몸체(251) 양측에 돌출부(252)가 형성되고, 상기 돌출부(252)의 하단에 상기 제 1고정부(211)와 핀으로 고정되는 핀홀(253)이 천공되며, 상기 돌출부(252)의 중앙부에 링크부재(240)와 핀으로 고정되는 핀홀(254)이 천공되는 한편 몸체(251)의 저면에 후술할 천공수단구동실린더(270)의 로드(271)단이 회동가능하게 결합되도록 핀홀을 갖는 한 쌍의 실린더연결부(256)가 형성되고, 일측 돌출부(252)의 외면상에 후술할 고정프레임(281)과 연결될 수 있도록 핀홀(257a)이 형성된 장치연결부(257)가 형성된다.
설치부재구동실린더(260)는 상기 회동부재(230)와 링크부재(240)의 연결핀에 로드(261)단이 접속되고 실린더(262)단이 붐대(210)의 브라켓(214)에 회동 가능하게 결합되는 것으로 복동유압실린더로 구성된다.
천공수단구동실린더(270)는 복동유압실린더로 구성되어 고정프레임(281)상에 실린더(272)단이 접속되고 그 로드(271)단이 장치설치부재(250)의 실린더연결부(256)에 접속 구동되면서 천공수단(280)의 위치가 다시 한번 더 조정되도록 작동된다.
천공수단(280)은 장치설치부재(250)의 타단에 연결되는 고정프레임(281)과, 상기 고정프레임(281)에 설치되는 승강수단(282)과, 상기 승강수단(282)에서 상하이동 가능하도록 설치되고 공기가 유입되는 공기주입호스(283a)가 설치된 구동장치(283)와, 상기 구동장치(283)의 하단에 설치되어 구동장치(283)의 회전력에 의하여 회전하고 시멘트액이 유입되는 시멘트액 주입호스(284a)가 설치된 천공로드(284)와, 상기 천공로드(284)의 하단에 설치되고 상기 공기주입호스(283a)와 시멘트액 주입호스(284a)로부터 유입된 공기와 시멘트액이 배출되는 배출홀(285a)이 형성된 천공비트(285)로 구성된다.
고정프레임(281)은 상기 장치연결부(257)와 핀 결합되도록 핀홀을 갖는 제 1설치부(281-1)가 후방에 형성되고, 상기 천공수단구동실린더(270)의 실린더(272)단이 회동가능하게 핀으로 고정되도록 핀홀을 갖는 제 2설치부(281-2)가 하단에 형성된다.
승강수단(282)은 하단에 상기 천공로드(284)가 관통되어 좌우로 흔들리는 것을 방지할 수 있도록 함과 아울러 천공작업시에 지면에 밀착되는 지압판(286)이 설치된다.
천공비트(285)는 다이아몬드커터를 부착시켜 천공작업을 용이하게 할 수 있도록 하고, 일측에 배출홀(285a)을 형성시켜 상기 공기주입호스(283a)로부터 공급된 공기와 상기 시멘트액 주입호스(284a)로부터 공급된 시멘트와 물이 혼합액인 시멘트액을 천공부위에 주입한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 의한 지반천공 및 보강장치의 동작과정을 간단히 살펴보면 다음과 같다.
장치설치부재(250)상에 설치된 천공수단(280)을 상승시키고자 운전자가 붐대구동실린더(220)의 로드(221)가 전진되게 작동시키면 로드단이 결합된 붐대(210)는 시계방향으로 회동되고 이에 따라 붐대(210)의 단부에 결합된 천공수단(280) 또한 상승된다.
반대로 붐대구동실린더(220)의 로드(221)를 후진시키게 되면 붐대(210)<26> 가 로드에 의해 당겨져 반시계방향으로 회동되어 하강되므로 그 단부에 결합된 천공수단(280)이 하강되는 것이다.
상기와 같은 방법으로 붐대구동실린더(220)를 조작하여 천공수단(280)을 정해진 높이에 위치시킨 상태에서 천공수단(280)의 천공비트(285)가 위치되는 굴착지점을 상하방향(Y축)으로 조정하고자 할 경우에는 운전자가 설치부재구동실린더(260)를 작동시켜 로드가 전진 또는 후진되게 작동시키면서 그 굴착지점을 조정하게 된다.
예컨대, 설치부재구동실린더(260)의 로드(261)가 전진되면 회동부재(230)가 제2고정부(212)를 힌지점으로 하여 반시계방향으로 회동됨과 동시에 연결핀을 매개로 링크부재(240)의 제1접속부(241)에 작용된 힘에 의해 링크부재(240)의 제2접속부(242)는 반시계방향으로 회전하려는 외력이 작용되면서 이에 접속된 장치설치부재(250)를 밀어내게 되고 이에 따라 장치설치부재(250)는 제1고정부(211)를 힌지점으로 반시계방향으로 회동되므로 이 장치설치부재(250)에 결합된 천공수단(280) 역시 반시계방향으로 회동하게 되고, 이와 같은 동작에 의해 정확한 굴착지점에 천공비트(285)가 위치되면 설치부재구동실린더(260)의 작동을 정지시키고 천공수단(280)의 구동장치(282)를 작동시켜 천공로드(284) 및 천공비트(285)를 회전시킨다.
반대로 굴착위치를 Y축을 따라 상방향으로 조정하고자 하는 경우에는 운전자가 설치부재구동실린더(260)를 작동시켜 로드(261)를 후진시키게 되면 회동부재(230)가 제2고정부(212)를 힌지점으로 하여 시계방향으로 당겨지는 동시에 링크부재(240)의 제 1접속부(241)에 작용된 힘에 의해 제2접속부(242)는 시계방향으로 회전하려는 외력이 작용되면서 이에 접속된 장치설치부재(250)가 당겨지게 되고 이에 따라 장치설치부재(250)는 제1고정부(211)를 힌지점으로 시계방향으로 회동되면서 이에 결합된 천공수단(280)이 회동되므로 천공비트(285)의 위치가 상승되게 된다.
한편, 상기와 같이 붐대구동실린더(220)에 의해 붐대(210)가 작동되어 그 단부에 결합된 천공수단(280)이 정해진 높이에 위치되고, 설치부재구동실린더(260)에 의해 장치설치부재(250)가 회동되면서 천공수단(280)의 천공비트(285) 위치가 상하방향으로 조정된 상태에서 상기 천공비트(285)의 위치를 좌우(X축 방향)측으로 조정하여야 하는 경우 또는 계속적인 굴착을 위해 굴착위치를 X축 방향으로 이동시켜야 하는 경우에는 운전자가 천공수단구동실린더(270)를 조작하여 로드(271)가 전진되면 이 로드(271)가 결합된 장치설치부재(250)와 고정프레임(281) 사이에 작용되는 팽창력에 의해 고정프레임(281)의 앞쪽을 외측으로 밀어내게 되어 제 1설치부(281-1)를 기준으로 고정프레임(281)이 회동되므로 이 고정프레임(281)에 결합된 천공수단(280) 또한 연동되어 그 위치가 이동되므로 천공비트(285)의 X축방향 위치가 조정된다.
반대로, 운전자가 천공수단구동실린더(270)를 조작하여 로드(271)가 후진되면 이 로드가 결합된 장치설치부재(250)와 고정프레임(281) 사이에 작용되는 인장력에 의해 고정프레임(281)의 앞쪽이 장치설치부재(250) 측으로 당겨지게 되면서 제 1설치부(281-1)를 기준으로 회동되므로 이 고정프레임(281)에 결합된 천공수단(280) 또한 연동되어 그 위치가 당겨지므로 천공비트(285)의 X축방향 위치가 반대로 조정된다.
상기와 같은 과정을 거쳐 천공비트(285)의 위치가 조정되면 구동장치(283)를 작동시켜 천공로드(284)와 천공비트(285)를 회전시켜 지반을 천공하고, 이때 공기주입호스(283a)와 시멘트액 주입호스(284a)로부터 공기와 시멘트액을 천공부에 주입하여 천공과 동시에 지반을 강화할 수 있도록 한다.
상기한 바와 같이 지하수 층을 구비하지 않는 연약지반을 보강하는 경우에는 천공작업과 그래우트재 주입작업을 연속하여 동시에 진행할 수 있어 연약지반 보강작업에 소요되는 시간 및 비용을 절감할 수 있으며, 연약지반에 지하수 층이 구비되는 경우에는 천공작업만을 진행한 후에 별도의 주입부(350)를 천공홀에 삽입하여 지하수 배수작업 및 그라우트재 주입작업을 연속하여 진행하게 된다.
본 실시예의 주입부(350)는, 복수 개의 토출홀부(352a)가 구비되고, 주입장치에 의해 천공홀에 삽입되는 주입관(352)과, 주입관(352)의 둘레면을 감싸며 토출홀부(352a)를 통해 주입관(352) 내부로 지하수를 배출시킬 때에 지하수에 포함되는 이물질이 토출홀부(352a)를 차단하는 것을 방지하는 차단부재(356)와, 차단부재(356)와 주입관(352) 사이에 개재되어 차단부재(356)가 토출홀부(352a)에 밀착되면서 토출홀부(352a)가 막히는 것을 방지하는 간격부재(354)와, 차단부재(356) 및 간격부재(354)를 주입관 둘레면에 고정시키는 고정부재(358)와, 주입관(352)에 외측 단부에 연결되어 지하수의 배수를 진행하고, 그라우트재의 주입을 진행하는 공급관(370)을 포함한다.
따라서 오거드릴 및 압송장치를 포함하는 주입장치를 구동시켜 주입부(350)를 천공홀부에 삽입한 후에 공급관(370)을 통해 흡입압력을 천공홀부에 제공하면 지중에 구비되는 지하수가 차단부재(356)를 통과하여 토출홀부(352a)를 지나 주입관(352)을 통해 천공홀부로부터 지상으로 배출되는 지하수 배수작업이 진행된다.
이후에, 지하수 배출압력이 기준치 이하로 떨어져 지중에 포함되는 지하수의 배수작업이 종료됨이 판단되면 주입관(352)을 통해 그라우트재를 압송하여 천공홀에 그라우트재를 주입하고, 설정된 시간 동안 그라우트재를 경화시켜 확장부(12)를 구비하는 구근(10)을 형성하게 된다.
본 실시예의 토출홀부(352a)는 금속재질로 이루어지는 주입관(352)의 둘레면에 수직방향으로 길게 토치를 사용하여 토출홀부(352a)를 가공하여 이루어지므로 토출홀부(352a)의 단면적을 충분히 크게 형성할 수 있어 지하수의 배수작업 및 그라우트재의 공급작업을 용이하게 진행할 수 있게 된다.
또한, 본 실시예의 차단부재(356)는 망사부재를 포함하여 이루어지므로 지하수가 차단부재(356)를 용이하게 통과하여 토출홀부(352a)를 통해 주입관(352) 내부로 유입될 수 있고, 지하수가 망사부재를 통과하면서 지하수에 포함되는 지반의 입자 및 이물질이 1차로 걸러지는 효과가 나타나게 된다.
본 실시예의 간격부재(354)는, 코일 모양으로 형성되는 합성수지관을 포함하므로 합성수지관의 탄성에 의해 간격부재(354)가 주입관(352) 외벽에 쉽게 스프링 모양으로 배치될 수 있고, 합성수지관의 지름만큼 주입관(352)과 차단부재(356) 사이에 충분한 간격을 제공할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 설정치 이상의 지름으로 이루어지는 합성수지관이 주입관(352) 외벽에 스프링 모양으로 감기면서 간격부재(354)를 이루므로 차단부재(356)와 주입관(352) 사이에 충분한 간격이 형성되어 지하수 배출작업을 진행할 때에 망사부재로 이루어지는 차단부재(356)가 토출홀부(352a)에 밀착되거나 삽입되는 것을 방지할 수 있어 지하수 배수작업을 용이하게 진행할 수 있게 된다.
또한, 본 실시예의 그라우트재는, 표 1에 기재된 바와 같이 이루어지고, 여기서 SOIL CEMENT의 전단강도는 일축압축강도의 1 : 2 ~ 1 : 3으로 설계하고, 일축압축강도의 설계는 축력(Axial Force)과 전단력(Shear Force)에 대해 검토하여 그 중에서 큰 값을 선정하여야 하며, 설계안전율은 3.0으로 고려한다.
토 질 배 합 현장Core 시험법에 의한 압축강도
( kgf/cmㅂ)
Cement(kg) Bentonite(kg) 물(ℓ)
점 성 토 250 ∼ 450 5 ∼ 15 400 ∼ 800 5 ∼ 30
사 질 토 250 ∼ 400 10 ∼ 20 350 ∼ 700 10 ∼ 80
사 력 토 250 ∼ 350 10 ∼ 30 350 ∼ 700 20 ∼ 100
또한, 본 실시예는, 천공로드(284)에 설치되어 구근(10)의 상부에 형성되는 화장부를 시공하도록 천공비트보다 단계적으로 길게 복수 개가 형성되는 확장가공부(310)를 더 포함한다.
따라서 천공로드(284)가 회전되면서 지면에 천공홀을 시공할 때에 천공비트가 설치되는 천공로드(284)의 하단이 지중으로 삽입되면서 상대적으로 지름이 작은 천공홀부의 연장부(14)를 성형하고, 천공로드(284)가 계속 지중으로 삽입되면서 천공홀부의 상부에 상대적으로 지름이 큰 확장부(12)를 성형하게 된다.
본 실시예의 확장가공부(310)는, 천공비트와 비교하여 길게 형성되는 제1날개(316)와, 제1날개(316)와 비교하여 길게 형성되는 제2날개(314)와, 제2날개(314)와 비교하여 길게 형성되는 제3날개(312)를 포함하므로 상측으로 갈수록 천공홀부의 지름을 보다 크게 확장시키면서 확장부(12)를 성형하게 된다.
제1날개(316) 내지 제3날개(312)는, 천공로드(284)의 일측으로 연장되는 제1파쇄부재(332)와, 제1파쇄부재(332)의 반대 측으로 연장되는 제2파쇄부재(334)와, 제1파쇄부재(332)와 제2파쇄부재(334)를 결합시키면서 천공로드(284)에 고정시키는 연결플랜지(336)를 포함한다.
따라서 연약지반 보강공법이 진행되는 지역의 특성에 따라 구근(10)의 시공되는 위치, 구근(10)의 형상, 확장부(12)의 깊이 및 확장부(12)의 지름이 결정되는데, 결정되는 구근(10)의 형상에 따라 제1날개(316) 내지 제3날개(312) 또는 그 보다 더 많은 날개를 천공로드(284)에 설치 또는 분리시키면서 설계자의 의도에 맞는 구근(10)을 시공할 수 있도록 확장가공부(310)의 형상의 제어하게 된다.
이로써, 지중에 형성되는 구근의 형상을 다양한 굵기로 형성할 수 있어 구근의 상부에 구조물의 하중을 지지하는 확장부를 구비할 수 있고, 연약지반의 종류에 따라 확장부의 굵기를 용이하게 가변시키면서 시공할 수 있으며, 그라우드재의 주입을 손쉽게 진행할 수 있고, 지하수 층을 구비하는 연약지반에 그라우트재를 주입하기 전에 지하수 배수작업을 용이하게 진행할 수 있는 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법을 제공할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
또한, 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법을 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법이 아닌 다른 제품에도 본 발명의 연약지반 보강공법이 사용될 수 있다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 구근 12 : 확장부
14 : 연장부 310 : 확장가공부
312 : 제3날개 314 : 제2날개
316 : 제1날개 332 : 제1파쇄부재
334 : 제2파쇄부재 336 : 연결플랜지
350 : 주입부 352 : 주입관
352a : 토출홀부 354 : 간격부재
354a : 파이프부재 356 : 차단부재
358 : 고정부재 370 : 공급관

Claims (3)

  1. 일단이 이동수단(100)에 회동가능하게 연결되고, 타단에 핀홀이 관통된 제 1고정부(211)가 형성되며, 상기 제 1고정부(211)의 하측에 핀홀을 갖는 제 2고정부(212)가 형성된 붐대(210);
    상기 붐대(210)에 로드(221)단이 접속되고 실린더(222)단이 이동수단(100)에 설치되어 붐대(210)를 회동시키는 붐대구동실린더(220);
    일정 곡률반경으로 만곡 형성되어 그 일단이 제 2고정부(212)의 좌우측에 회동 가능하게 핀으로 고정되는 한 쌍의 회동부재(230);
    상기 회동부재(230)의 타측에 핀으로 고정되는 제 1접속부(241)와 상기 제 1접속부(241)와 대향되는 타단에 핀홀을 갖는 제2접속부(242)가 형성된 링크부재(240);
    상기 제 1고정부(211)에 회동 가능하게 일측이 핀으로 고정되고 타측에 상기 링크부재(240)의 제2접속부(242)와 핀으로 고정되는 핀홀이 형성되는 장치설치부재(250);
    상기 회동부재(230)와 링크부재(240)의 연결핀에 로드(261)단이 접속되고 실린더(262)단이 상기 붐대(210)에 회동 가능하게 결합되는 설치부재구동실린더(260);
    일단이 상기 장치설치부재(250)상에 설치되는 천공수단구동실린더(270);
    상기 천공수단구동실린더(270)의 타단에 연결되는 천공수단(280); 및
    상기 천공수단의 구동에 의해 지반에 형성되는 천공홀부에 삽입되고, 지중에 포함되는 지하수를 지상으로 배수시키며, 지하수가 배수된 천공홀부에 그라우트재를 주입하는 주입부(350)를 포함하고,
    상기 주입부는,
    복수 개의 토출홀부가 구비되고, 주입장치에 의해 천공홀에 삽입되는 주입관;
    상기 주입관의 둘레면을 감싸며 토출홀부를 통해 주입과 내부로 지하수를 배출시킬 때에 지하수에 포함되는 이물질이 토출홀부를 차단하는 것을 방지하는 차단부재;
    상기 차단부재와 상기 주입관 사이에 개재되어 상기 차단부재가 상기 토출홀부에 밀착되면서 상기 토출홀부가 막히는 것을 방지하는 간격부재;
    상기 차단부재 및 상기 간격부재를 상기 주입관 둘레면에 고정시키는 고정부재; 및
    상기 주입관에 외측 단부에 연결되어 지하수의 배수를 진행하고, 그라우트재의 주입을 진행하는 공급관을 포함하고,
    상기 간격부재(354)는, 코일 모양으로 형성되는 합성수지관을 포함하므로 합성수지관의 탄성에 의해 상기 간격부재(354)가 상기 주입관(352) 외벽에 스프링 모양으로 배치될 수 있고, 합성수지관의 지름만큼 상기 주입관(352)과 상기 차단부재(356) 사이에 간격을 제공할 수 있게 되고,
    합성수지관이 주입관(352) 외벽에 스프링 모양으로 감기면서 상기 간격부재(354)를 이루므로 상기 차단부재(356)와 상기 주입관(352) 사이에 간격이 형성되어 지하수 배출작업을 진행할 때에 망사부재로 이루어지는 상기 차단부재(356)가 상기 토출홀부(352a)에 밀착되거나 삽입되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 지반 천공장치 및 보강장치.
  2. 삭제
  3. (a) 일단이 이동수단(100)에 회동가능하게 연결되고, 타단에 핀홀이 관통된 제 1고정부(211)가 형성되며, 상기 제 1고정부(211)의 하측에 핀홀을 갖는 제 2고정부(212)가 형성된 붐대(210)와, 상기 붐대(210)에 로드(221)단이 접속되고 실린더(222)단이 이동수단(100)에 설치되어 붐대(210)를 회동시키는 붐대구동실린더(220)와, 일정 곡률반경으로 만곡 형성되어 그 일단이 제 2고정부(212)의 좌우측에 회동 가능하게 핀으로 고정되는 한 쌍의 회동부재(230)와, 상기 회동부재(230)의 타측에 핀으로 고정되는 제 1접속부(241)와 상기 제 1접속부(241)와 대향되는 타단에 핀홀을 갖는 제2접속부(242)가 형성된 링크부재(240)와, 상기 제 1고정부(211)에 회동 가능하게 일측이 핀으로 고정되고 타측에 상기 링크부재(240)의 제2접속부(242)와 핀으로 고정되는 핀홀이 형성되는 장치설치부재(250)와, 상기 회동부재(230)와 링크부재(240)의 연결핀에 로드(261)단이 접속되고 실린더(262)단이 상기 붐대(210)에 회동 가능하게 결합되는 설치부재구동실린더(260)와, 일단이 상기 장치설치부재(250)상에 설치되는 천공수단구동실린더(270)와, 상기 천공수단구동실린더(270)의 타단에 연결되는 천공수단(280)을 포함하는 지반 천공장치 및 보강장치를 구동시켜 지반에 천공홀부를 시공하는 단계;
    (b) 상기 천공홀부에 상기 천공수단의 구동에 의해 지반에 형성되는 천공홀부에 삽입되고, 지중에 포함되는 지하수를 지상으로 배수시키며, 지하수가 배수된 천공홀부에 그라우트재를 주입하는 주입부(350)를 삽입하는 단계;
    (c) 공급관(370)에 진공압을 제공하여 지중에 포함되는 지하수를 지상으로 배수시키는 배수단계; 및
    (d) 상기 공급관을 통해 그라우트재를 주입하고, 일정 시간 동안 경화시켜 구근을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 (c)단계는,
    복수 개의 토출홀부가 구비되고, 주입장치에 의해 천공홀에 삽입되는 주입관;
    상기 주입관의 둘레면을 감싸며 토출홀부를 통해 주입과 내부로 지하수를 배출시킬 때에 지하수에 포함되는 이물질이 토출홀부를 차단하는 것을 방지하는 차단부재;
    상기 차단부재와 상기 주입관 사이에 개재되어 상기 차단부재가 상기 토출홀부에 밀착되면서 상기 토출홀부가 막히는 것을 방지하는 간격부재;
    상기 차단부재 및 상기 간격부재를 상기 주입관 둘레면에 고정시키는 고정부재; 및
    상기 주입관에 외측 단부에 연결되어 지하수의 배수를 진행하고, 그라우트재의 주입을 진행하는 공급관을 포함하는 상기 주입부에 의해 이루어지고,
    상기 간격부재(354)는, 코일 모양으로 형성되는 합성수지관을 포함하므로 합성수지관의 탄성에 의해 상기 간격부재(354)가 상기 주입관(352) 외벽에 스프링 모양으로 배치될 수 있고, 합성수지관의 지름만큼 상기 주입관(352)과 상기 차단부재(356) 사이에 간격을 제공할 수 있게 되고,
    합성수지관이 주입관(352) 외벽에 스프링 모양으로 감기면서 상기 간격부재(354)를 이루므로 상기 차단부재(356)와 상기 주입관(352) 사이에 간격이 형성되어 지하수 배출작업을 진행할 때에 망사부재로 이루어지는 상기 차단부재(356)가 상기 토출홀부(352a)에 밀착되거나 삽입되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 지반 천공장치 및 보강장치를 이용하는 연약지반 보강공법.
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