KR102185418B1 - SGM(Soil Geolead Mixed)을 이용한 중층 및 심층용 지반 개량, 고화 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형의 장비를 이용하여 중간심도의 연약지반에 고화재와 현지토를 혼합교반하여 지반개량체(구근)를 형성할 수 있도록 구현한 SGM(Soil Geolead Mixed)을 이용한 중층 및 심층용 지반 개량, 고화 공법에 관한 것으로, 교반기를 구동함과 아울러 믹싱된 고화재밀크 주입펌프 압송을 통해 압축공기를 분사하여 중간심도의 연약지반을 굴착하는 굴착 단계;를 포함한다.

Description

SGM(Soil Geolead Mixed)을 이용한 중층 및 심층용 지반 개량, 고화 공법{GROUND IMPROVEMENT AND SOLIDIFICATION METHOD FOR MIDDLE AND DEEP LAYER USING SGM(Soil Geolead Mixed)}

본 발명은 SGM(Soil Geolead Mixed)을 이용한 중층 및 심층용 지반 개량, 고화 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소형의 장비를 이용하여 중간심도의 연약지반에 고화재와 현지토를 혼합교반하여 지반개량체(구근)를 형성할 수 있도록 구현한 SGM(Soil Geolead Mixed)을 이용한 중층 및 심층용 지반 개량, 고화 공법에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반의 개량 공법은 연약지반 속에 시멘트계 등의 고화재를 주입 혼합한 후 굳힘으로써 연약지반 속에 지반개량체를 시공하여 개량하는 것으로, 고화재 처리 대상 심도를 기준으로 할 때 표층 혼합 처리 공법, 중층(5~15m) 혼합 처리 공법 및 심층 혼합 처리 공법(고압 분사 시스템 포함)으로 구분된다. 표층 혼합 처리 공법은 지표면에서 1~5m 정도이고 심층 혼합 처리 공법은 15m 이상의 심도에 대한 처리이다.

특허문헌 1(등록특허 제10-0834923호)은 압축공기, 절삭수, 경화재 및 고점도 고강도 몰탈 주입구가 상단에 형성되고, 상기 압축공기, 절삭수 및 경화재 주입구와 연통하는 압축공기, 절삭수 및 경화재 토출구가 측면에 형성되며, 상기 고점도 고강도 몰탈 주입구와 연통하는 고점도 고강도 몰탈 토출구가 하부 종단 중앙에 형성되는 로드를 포함하되, 상기 주입구와 토출구 사이는 압축공기, 절삭수, 경화재 및 고점도 고강도 몰탈이 서로 혼합되지 아니하고 이송 가능하도록 4중관으로 형성되고, 상기 압축공기 및 절삭수 토출구는 수평방향에서 약 5°정도 상향으로 압축공기 및 절삭수를 분사할 수 있도록 형성되고, 상기 경화재 토출구는 경화재를 수평방향으로 분사할 수 있도록 형성되며, 상기 경화재 토출구가 상기 압축공기 및 절삭수 토출구로부터 하향으로 소정 거리 이격된 위치에 형성된 연약지반 개량장치에 관한 것이며, 연약지반 속에 경화재에 의한 지반개량체를 시공하는 것일 뿐 심층의 연약지반을 개량하기 위한 것이다.

종래 중간심도의 연약지반을 개량하기 위해서 심층 혼합처리 장비를 사용하고 있으며, 심층 혼합 처리 공법의 장비를 사용하는 경우 심층 혼합 장비는 중간심도 이상의 심층에 맞춰 제작된 장비이기 때문에 매우 대형이면서 중량이 무거워 연약지반의 침하를 야기하고 구동을 위한 전력의 손실을 발생하는 등 시공 원가를 낭비하는 문제점이 있어 중간심도의 연약지반을 개량에 적합한 중층 혼합 처리 장비와 기술이 요구되고 있다.

한편, 전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

한국 등록특허 제10-0834923호 한국 등록특허 제10-0587842호

본 발명의 일측면은 소형의 장비를 이용하여 중간심도의 연약지반에 고화재와 현지토를 혼합교반하여 지반개량체(구근)를 형성함으로써 장비의 효용성 및 시공성을 향상하고, 그리고 주입 상황의 모니터링과 자동 제어를 통해 품질 및 성능을 향상시킬 수 있도록 구현한 SGM(Soil Geolead Mixed)을 이용한 중층 및 심층용 지반 개량, 고화 공법을 제공한다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 SGM(Soil Geolead Mixed)을 이용한 중층 및 심층용 지반 개량, 고화 공법은, 교반기를 구동함과 아울러 믹싱된 고화재밀크 주입펌프 압송을 통해 압축공기를 분사하여 중간심도의 연약지반을 굴착하는 굴착 단계; 상기 굴착 단계를 통해 굴착이 완료되면, 상기 밀크주입펌프를 정지하고 상기 교반기를 지상으로 인발하는 인발 단계; 상기 인발 단계 중에 공급수단을 통해 순수 무기질을 주성분으로 하는 환경친화적 고기능성 고화재인 지오 리드(Soil Geolead)를 상기 교반기로 공급하는 고화재 공급 단계; 및 상기 교반기를 통해 공급되는 상기 지오 리드와 상기 굴착 단계에서 굴착 및 교란된 현지토를 교반시켜 중간심도의 연약지반의 지중에 기둥형의 지반 개량체를 시공하는 개량체 시공 단계;를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 지오 리드는, 알루미네이트계열의 광물 및 황산엽계 물질을 기초로 한 미분말로 구성되며, 토양과 혼합하면 수화 반응에 의해 침상의 에트링자이트(Ettringite)를 생성할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 교반기는, 백호우(backhoe)의 암에 분리 및 양방향 회전하도록 연결되고, 구동원을 통해 회전하면서 상기 믹싱된 고화재밀크 주입펌프 압송에서 공급되는 압축공기를 연약지반 속에 분사함과 아울러, 상기 고화재 공급수단을 통해 공급되는 상기 지오 리드를 주입 및 현지토와 교반하여 상기 연약지반의 중간심도에 기둥형의 지반개량체를 시공할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 교반기는, 연약지반을 굴착 및 현지토를 교란시키는 굴착부; 및 상기 굴착부에 의해 굴착된 지중에서 현지토와 상기 지오 리드를 교반하는 교반부;를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 굴착부는, 구동원의 회전력을 전달받아 회전하며 내부에 상기 지오 리드가 공급되는 유로가 형성된 교반로드; 및 상기 교반로드의 선단부에 장착되며 상기 지오 리드를 분사하는 하부측 분사홀이 구비된 오거 드릴;을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 교반부는, 상기 교반로드에 서로 다른 높이에 각각 장착되어 상기 교반로드와 함께 공전하면서 상기 지오 리드와 현지토를 교반하는 상부측 교반날개와 하부측 교반날개; 상기 하부측 교반날개의 하부에 배치되며 상기 지오 리드를 공급받아 분사하는 하부측 분사홀; 및 상기 상부측 교반날개의 회전축보다 높게 설치되며 상기 교반로드의 외면에 관통 배치되어 상기 지오 리드를 공급받아 분사하는 상부측 분사홀;을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 상부측 교반날개는, 상기 교반로드에 연결 설치되어 회전하는 회전축; 상기 회전축에 고정되어 상기 회전축과 함께 회전하면서 고화재와 현지토를 교반하는 S자 형태의 제1 교반날; 및 곡선형으로 형성되며 제1 교반날의 둘레부에 배치되며 회전축과 함께 회전하면서 고화재와 현지토를 교반하는 제2 교반날;을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 교반날은, 상기 회전축의 일측에 설치되며, 하측 방향으로 둥근 "U"형태로 형성되며, 단부로 갈수록 뾰족한 형태로 형성되는 제1 날개부; 및 상기 회전축의 다른 일측에 설치되며, 상측 방향으로 둥근 "∩"형태로 형성되며, 단부로 갈수록 뾰족한 형태로 형성되는 제2 날개부;를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제2 날개부는, 상기 회전축의 다른 일측에 설치되는 제1 블레이드; 상기 제1 블레이드의 전단에 연결 설치되는 제2 블레이드; 및 상기 제2 블레이드의 전단에 연결 설치되는 제3 블레이드;를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제2 블레이드는, 상기 제1 블레이드의 전단에 연결 설치되는 슬라이딩 바디; "T" 형태로 형성되어 상기 슬라이딩 바디의 후단면을 따라 상하 방향으로 연장 형성되며, 상기 제1 블레이드의 전단에 연결 설치되어 상하 방향으로 슬라이딩 이동하는 제2 슬라이딩 바아; 및 상기 제2 슬라이딩 바아의 형태에 대응하는 형상으로 상기 슬라이딩 바디의 전단을 따라 상하 방향으로 연장 형성되며, 상기 제3 블레이드의 후단이 연결 설치되어 상하 방향으로 슬라이딩 이동하도록 하는 제2 슬라이딩 홈;을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 블레이드는, 전단을 따라 상기 제2 슬라이딩 홈의 형태에 대응하는 형상의 제1 슬라이딩 홈이 형성되어 상기 제2 슬라이딩 바아가 안착되어 상하 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제3 블레이드는, 후단을 따라 상기 제2 슬라이딩 바아의 형태에 대응하는 형상의 제3 슬라이딩 바아가 형성되어 상기 제2 슬라이딩 홈에 안착되어 상하 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제2 블레이드는, 상기 제1 블레이드의 전단을 따라 상하 방향으로 슬라이딩 이동함에 따라 전단에 연결 설치되어 있는 상기 제3 블레이드를 상하 방향으로 이동시켜 주는 슬라이딩 구동부;를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제2 슬라이딩 바아는, 상기 제1 슬라이딩 홈에 안착될 수 있도록 상기 제1 슬라이딩 홈의 형상에 대응하는 형상으로 상하 방향으로 연장 형성되는 안착 프레임; 및 상기 안착 프레임의 전단으로부터 상기 슬라이딩 바디의 후단으로 연장 형성되어 상기 안착 프레임을 지지하는 연장 프레임;을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 슬라이딩 구동부는, 상기 연장 프레임의 외부로 기어 일부가 노출되도록 상기 연장 프레임의 일측에 연결 설치되며, 상기 연장 프레임의 일측과 대향하는 상기 제1 슬라이딩 홈의 입구 일측을 따라 상하 방향으로 연장 형성되는 제1 전단 렉기어에 맞물려 연결 설치되어 상기 제2 슬라이딩 바아가 상기 제1 슬라이딩 홈을 따라 상하 방향으로 슬라이딩 이동함에 따라 회전되는 제1 피니언 기어; 상기 연장 프레임의 외부로 기어 일부가 노출되도록 상기 연장 프레임의 다른 일측에 연결 설치되며, 상기 연장 프레임의 다른 일측과 대향하는 상기 제1 슬라이딩 홈의 입구 다른 일측을 따라 상하 방향으로 연장 형성되는 제1 후단 렉기어에 맞물려 연결 설치되어 상기 제2 슬라이딩 바아가 상기 제1 슬라이딩 홈을 따라 상하 방향으로 슬라이딩 이동함에 따라 회전되는 제2 피니언 기어; 전후 길이 방향으로 연장 형성되어 상기 연장 프레임과 상기 슬라이딩 바디의 내측에 안착되며, 후단에 상기 제1 피니언 기어가 설치되어 상기 제1 피니언 기어가 회전함에 따라 회전되는 제1 구동축; 전후 길이 방향으로 연장 형성되어 상기 연장 프레임과 상기 슬라이딩 바디의 내측에서 상기 제1 구동축과 대향하여 안착되며, 후단에 상기 제2 피니언 기어가 설치되어 상기 제2 피니언 기어가 회전함에 따라 회전되는 제2 구동축; 상기 제1 구동축의 전단에 설치되어 상기 제1 구동축이 회전함에 따라 함께 회전하며, 전단 방향으로 갈수록 직경이 좁아지도록 형성되는 경사면을 따라 기어산을 형성하는 제1 베벨 기어; 상기 제2 구동축의 전단에 설치되어 상기 제2 구동축이 회전함에 따라 함께 회전하며, 전단 방향으로 갈수록 직경이 좁아지도록 형성되는 경사면을 따라 기어산을 형성하는 제2 베벨 기어; 및 일측 및 다른 일측에 상기 제1 베벨 기어 및 상기 제2 베벨 기어의 형상에 대응하는 경사면 및 기어산을 형성하고, 전단 일부가 상기 슬라이딩 바디의 전단으로 노출되어 상기 제3 슬라이딩 바아의 후단을 따라 상하 방향으로 연장 형성되는 제3 렉기어에 외주면을 따라 형성되는 기어산이 맞물려 연결 설치되어 상기 제1 베벨 기어 및 상기 제2 베벨 기어가 회전함에 따라 함께 회전하면서 상기 제3 렉기어를 승강 또는 하강시켜 주는 구동 기어;를 포함할 수 있다.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 무한궤도의 백호우에 소형의 교반기를 장착하고 이 교반기의 선단 굴착헤드와 주입용밀크펌프를 이용하여 중간심도의 연약지반을 신속하게 굴착하고 고화재를 주입한 후 교반날개의 자전과 공전을 통해 고화재와 현지토를 균일하게 혼합하여 전체적으로 균일한 강도의 지반개량체를 시공함으로써 중간심도의 연약지반을 지반침하없이 견실하게 개량하고, 또한, 주입 상황의 모니터링을 통해 운전원이 최적의 조건으로 운전하여 공기를 단축하고 장비를 보호하며, 아울러, 자동 제어를 통해 미숙련 운전원도 시공이 가능하다.

또한, 무다짐방식으로 도심지와 공공장소에서도 시공이 가능하여 지리적 제한없이 모든 중간심도의 연약지반을 개량하는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SGM(Soil Geolead Mixed)을 이용한 중층 및 심층용 지반 개량, 고화 공법의 개략적인 구성이 도시된 도면들이다.
도 3은 본 발명에 따른 교반기를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 다른 실시예에 따른 교반부를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 3의 상부측 교반날개를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 제2 날개부를 보여주는 도면이다.
도 7 및 도 8은 도 6의 제2 블레이드의 일 실시예를 보여주는 도면들이다.
도 9 내지 도 11은 도 3의 제2 블레이드의 다른 실시예를 보여주는 도면들이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SGM(Soil Geolead Mixed)을 이용한 중층 및 심층용 지반 개량, 고화 공법을 설명하는 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 SGM(Soil Geolead Mixed)을 이용한 중층 및 심층용 지반 개량, 고화 공법은, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 우선 교반기(10)를 구동함과 아울러 믹싱된 고화재밀크(고화재) 주입펌프(20) 압송을 통해 압축공기를 분사하여 중간심도의 연약지반을 굴착한다(S110).

상술한 굴착 단계(S110)를 통해 굴착이 완료되면, 밀크주입펌프를 정지하고 교반기(10)를 지상으로 인발한다(S120).

도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 상술한 인발 단계(S120) 중에 고화재 공급수단(30)을 통해 순수 무기질을 주성분으로 하는 환경친화적 고기능성 고화재인 지오 리드(G)(Soil Geolead)를 교반기(10)로 공급한다(S130).

이때, 지오 리드(G)는, 알루미네이트계열의 광물 및 황산엽계 물질을 기초로 한 미분말로 구성되며, 토양과 혼합하면 수화 반응에 의해 침상의 에트링자이트(Ettringite)를 생성할 수 있다.

에트링자이트는 토립자간에 가교를 형성하여 토양을 신속히 고화처리하고 이와 동시에 생성되어진 칼슘실리케이트 수화물의 작용이 에트링자이트의 가교를 중첩적으로 강화시켜 준다.

지오리드는 연약지반이나, 하천바닥의 오니토, 건설잔토, 무기슬러지 등을 처리하는데 있어 2차공해가 전혀 없는 친환경 고화재로서 다양한 용도에 적용이 가능하다.

에트링자이트 생성에 의해 초기강도가 높고 장기적으로는 토양중의 점토광물과 포졸란 반응을 하여 강도가 증진됨으로서 높은 강도가 요구되는 지반개량이 가능하다.

특징으로서는, 시멘트에 비해 다량의 에트링자이트를 생성하여 함수비를 저감시키기 때문에 고함수비, 고유기질토에 대해서도 큰 효과를 발휘한다.

그리고, 시멘트에 비해 다량의 에트링자이트를 생성하여 함수비를 저감시키기 때문에 고함수비, 고유기지토에 대해서도 큰 효과를 발휘한다.

그리고, 길이변화 안정성이 우수한 에트링자이트가 다량 생성되어 토양내의 공극을 충진하고, 체적변화가 적기 때문에 차수성이 뛰어나다.

수화반응에 의해 생성되는 수산화칼슘의 양이 적고, 시멘트에 비해 pH가 낮다.

시멘트에 비해 중금속 함유량이 적고 개량된 지반에서 환경적으로 문제시 되는 수용성 6가크롬 및 중금속이 검출되지 않는다.

교반기(10)를 통해 공급되는 지오 리드(G)와 굴착 단계(S110)에서 굴착 및 교란된 현지토를 교반시켜 중간심도의 연약지반의 지중에 기둥형의 지반 개량체를 시공한다(S140).

상술한 바와 같은 단계를 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 SGM(Soil Geolead Mixed)을 이용한 중층 및 심층용 지반 개량, 고화 공법은, 무한궤도의 백호우에 소형의 교반기를 장착하고 이 교반기의 선단 굴착헤드와 주입용밀크펌프를 이용하여 중간심도의 연약지반을 신속하게 굴착하고 고화재를 주입한 후 교반날개의 자전과 공전을 통해 고화재와 현지토를 균일하게 혼합하여 전체적으로 균일한 강도의 지반개량체를 시공함으로써 중간심도의 연약지반을 지반침하없이 견실하게 개량하고, 또한, 주입 상황의 모니터링을 통해 운전원이 최적의 조건으로 운전하여 공기를 단축하고 장비를 보호하며, 아울러, 자동 제어를 통해 미숙련 운전원도 시공이 가능하다.

또한, 무다짐방식으로 도심지와 공공장소에서도 시공이 가능하여 지리적 제한없이 모든 중간심도의 연약지반을 개량하는 효과가 있다.

도 3은 본 발명에 따른 교반기를 보여주는 도면이다.

도 3을 참조하면, 교반기(10)는, 백호우(backhoe)(1)의 암(2)에 분리 및 양방향 회전하도록 연결되고, 구동원을 통해 회전하면서 믹싱된 고화재밀크 주입펌프(20) 압송에서 공급되는 압축공기를 연약지반 속에 분사함과 아울러, 고화재 공급수단(30)을 통해 공급되는 지오 리드(G)를 주입 및 현지토와 교반하여 연약지반의 중간심도에 기둥형의 지반개량체를 시공하며, 굴착부(100) 및 교반부(200)를 포함한다.

굴착부(100)는, 백호우(backhoe)(1)의 암(2)에 분리 및 양방향 회전하도록 연결되어 연약지반을 굴착 및 현지토를 교란시킨다.

일 실시예에서, 굴착부(100)는, 교반로드(110) 및 오거 드릴(120)을 포함한다.

교반로드(110)는, 구동원의 회전력을 전달받아 회전하며 내부에 지오 리드(G) 또는 압축공기가 공급되는 유로가 형성되며, 하측, 즉 선단부에 오거 드릴(120)이 설치된다.

오거 드릴(120)은, 암석을 폭파하기 위한 폭약을 장전(裝塡)하는 구멍(발파구멍)을 뚫는 기계 장치로서, 교반로드(110)의 선단부에 장착되며 지오 리드(G)를 분사하는 하부측 분사홀(400)이 구비된다.

교반부(200)는, 굴착부(100)에 의해 굴착된 지중에서 현지토와 지오 리드(G)를 교반한다.

이때, 다른 실시예에 따른 교반부(200)는, 도 4에 도시된 바와 같이 현지토와 지오 리드(G)의 효율적인 교반을 위한 불규칙 적으로 교반로드(110)의 외주면을 따라 설치되는 다수 개의 교반 바아로 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 교반부(200)는, 상부측 교반날개(300), 하부측 교반날개(300a), 하부측 분사홀(400) 및 상부측 분사홀(500)을 포함한다.

상부측 교반날개(300) 및 하부측 교반날개(300a)는, 지표면과 수평이되도록(즉, 상부측 교반날개(300) 및 하부측 교반날개(300a)의 회전축(310)이 지표면과 수직이 되도록) 연결 설치되며, 교반로드(110)에서 서로 다른 높이로 각각 장착되어 교반로드(110)와 함께 공전하면서 지오 리드(G)와 현지토를 교반한다.

일 실시예에서, 상부측 교반날개(300)는, 회전축(310), 제1 교반날(320) 및 제2 교반날(330)을 포함할 수 있다.

회전축(310)은, 교반로드(110)에 연결 설치되어 교반로드(110)가 회전함에 따라 함께 회전하면서 고정 설치된 제1 교반날(320) 및 제2 교반날(330)를 회전시킨다.

제1 교반날(320)은, 회전축(310)에 고정되어 회전축(310)과 함께 회전하면서 고화재와 현지토를 교반하는 제1 날개부(321) 및 제2 날개부(322)의 결합에 의해 S자 형태로 형성된다.

일 실시예에서, 제1 교반날(320)은, 제1 날개부(321) 및 제2 날개부(322)를 포함할 수 있다.

제1 날개부(321)는, 회전축(310)의 일측에 설치되며, 하측 방향으로 둥근 "U"형태로 형성되며, 단부로 갈수록 뾰족한 형태로 형성된다.

제2 날개부(322)는, 회전축(310)의 다른 일측에 설치되며, 상측 방향으로 둥근 "∩"형태로 형성되며, 단부로 갈수록 뾰족한 형태로 형성된다.

제2 교반날(330)은, 곡선형으로 형성되며 제1 교반날(320)의 둘레부에 배치되며 회전축(310)과 함께 회전하면서 고화재와 현지토를 교반한다.

하부측 분사홀(400)은, 하부측 교반날개(300a)의 하부에 배치되며 지오 리드(G)를 공급받아 분사한다.

상부측 분사홀(500)은, 상부측 교반날개(300)의 회전축(310)보다 높게 설치되며 교반로드(110)의 외면에 관통 배치되어 지오 리드(G)를 공급받아 분사한다.

도 6은 도 5의 제2 날개부를 보여주는 도면이다.

도 6을 참조하면, 제2 날개부(322)는, 제1 블레이드(600), 제2 블레이드(700) 및 제3 블레이드(800)를 포함한다.

여기서, 제1 날개부(321)는, 제2 날개부(322)와 대칭 구조로서 제2 날개부(322)의 구성요소가 동일하게 적용될 수 있는 것으로 설명의 중복을 피하기 위해 설명을 생략하기로 한다.

제1 블레이드(600)는, 회전축(310)의 다른 일측에 설치되고, 다른 일측, 즉 전단에 제2 블레이드(700)가 연결 설치된다.

제2 블레이드(700)는, 제1 블레이드(600)의 전단에 연결 설치되고, 전단에 제3 블레이드(800)가 연결 설치된다.

제3 블레이드(800)는, 제2 블레이드(700)의 전단에 연결 설치된다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 제2 날개부(322)는, 기존의 "S"형 교반 날개에 의한 교반 효율은 그대로 유지하면서도, 바위 등과 같은 물체와의 충돌이 발생되는 경우 각 블레이드 간의 유연한 슬라이딩을 통한 변형 구조를 통해 교반 날개가 부러지는 등의 파손이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

도 7 및 도 8은 도 6의 제2 블레이드의 일 실시예를 보여주는 도면들이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 제2 블레이드(700)는, 슬라이딩 바디(710), 제2 슬라이딩 바아(720) 및 제2 슬라이딩 홈(730)을 포함한다.

슬라이딩 바디(710)는, 제1 블레이드(600)의 전단에 연결 설치되며, 후단면을 따라 제2 슬라이딩 바아(720)가 형성되고, 전단면을 따라 제2 슬라이딩 홈(730)이 형성된다.

제2 슬라이딩 바아(720)는, "T" 형태로 형성되어 슬라이딩 바디(710)의 후단면을 따라 상하 방향으로 연장 형성되며, 제1 블레이드(600)의 전단, 즉 제1 슬라이딩 홈(610)에 연결 설치되어 상하 방향으로 슬라이딩 이동한다.

일 실시예에서, 제2 슬라이딩 바아(720)는, 안착 프레임(721) 및 연장 프레임(722)을 포함할 수 있다.

안착 프레임(721)은, 제1 슬라이딩 홈(610)에 안착될 수 있도록 제1 슬라이딩 홈(610)의 형상에 대응하는 형상으로 상하 방향으로 연장 형성된다.

연장 프레임(722)은, 안착 프레임(721)의 전단으로부터 슬라이딩 바디(710)의 후단으로 연장 형성되어 안착 프레임(721)을 지지한다.

제2 슬라이딩 홈(730)은, 제2 슬라이딩 바아(720)의 형태에 대응하는 형상으로 슬라이딩 바디(710)의 전단을 따라 상하 방향으로 연장 형성되며, 제3 블레이드(800)의 후단, 즉 제3 슬라이딩 바아(810)가 연결 설치되어 상하 방향으로 슬라이딩 이동하도록 한다.

일 실시예에서, 제1 블레이드(600)는, 전단을 따라 제2 슬라이딩 홈(730)의 형태에 대응하는 형상의 제1 슬라이딩 홈(610)이 형성되어 제2 슬라이딩 바아(720)가 안착되어 상하 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있다.

일 실시예에서, 제3 블레이드(800)는, 후단을 따라 제2 슬라이딩 바아(720)의 형태에 대응하는 형상의 제3 슬라이딩 바아(810)가 형성되어 제2 슬라이딩 홈(730)에 안착되어 상하 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있다.

도 9 내지 도 11은 도 3의 제2 블레이드의 다른 실시예를 보여주는 도면들이다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 다른 실시예에 따른 제2 블레이드(700a)는, 슬라이딩 바디(710), 제2 슬라이딩 바아(720), 제2 슬라이딩 홈(730) 및 슬라이딩 구동부(900)를 포함한다.

여기서, 슬라이딩 바디(710), 제2 슬라이딩 바아(720) 및 제2 슬라이딩 홈(730)은, 도 4의 구성요소와 동일하므로 그 설명을 생략한다.

슬라이딩 구동부(900)는, 제1 블레이드(600)의 전단을 따라 상하 방향으로 슬라이딩 이동함에 따라 전단에 연결 설치되어 있는 제3 블레이드(800)를 상하 방향으로 이동시켜 준다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 다른 실시예에 따른 제2 블레이드(700a)는, 제1 블레이드(600)와 제2 블레이드(700) 간의 슬라이딩 이동시 발생되는 운동 에너지를 이용하여 제2 블레이드(700)와 제3 블레이드(800) 간의 슬라이딩 이동을 구동시킴으로써, 별도의 외부 전기의 공급이 없이 교반 날개의 움직임을 발생시켜 교반 날개에 의한 교반 효율을 향상시킬 수 있다.

일 실시예에서, 슬라이딩 구동부(900)는, 제1 피니언 기어(910), 제2 피니언 기어(920), 제1 구동축(930), 제2 구동축(940), 제1 베벨 기어(950), 제2 베벨 기어(960) 및 구동 기어(970)를 포함할 수 있다.

제1 피니언 기어(910)는, 연장 프레임(722)의 외부로 기어 일부가 노출되도록 연장 프레임(722)의 일측에 연결 설치되며, 연장 프레임(722)의 일측과 대향하는 제1 슬라이딩 홈(610)의 입구 일측을 따라 상하 방향으로 연장 형성되는 제1 전단 렉기어(R1)에 맞물려 연결 설치되어 제2 슬라이딩 바아(720)가 제1 슬라이딩 홈(610)을 따라 상하 방향으로 슬라이딩 이동함에 따라 회전하면서 제1 구동축(930)을 회전시켜 준다.

제2 피니언 기어(920)는, 연장 프레임(722)의 외부로 기어 일부가 노출되도록 연장 프레임(722)의 다른 일측에 연결 설치되며, 연장 프레임(722)의 다른 일측과 대향하는 제1 슬라이딩 홈(610)의 입구 다른 일측을 따라 상하 방향으로 연장 형성되는 제1 후단 렉기어에 맞물려 연결 설치되어 제2 슬라이딩 바아(720)가 제1 슬라이딩 홈(610)을 따라 상하 방향으로 슬라이딩 이동함에 따라 회전하면서 제2 구동축(940)을 회전시켜 준다.

제1 구동축(930)은, 전후 길이 방향으로 연장 형성되어 연장 프레임(722)과 슬라이딩 바디(710)의 내측에 안착되며, 후단에 제1 피니언 기어(910)가 설치되어 제1 피니언 기어(910)가 회전함에 따라 회전하면서 제1 베벨 기어(950)를 회전시켜 준다.

제2 구동축(940)은, 전후 길이 방향으로 연장 형성되어 연장 프레임(722)과 슬라이딩 바디(710)의 내측에서 제1 구동축(930)과 대향하여 안착되며, 후단에 제2 피니언 기어(920)가 설치되어 제2 피니언 기어(920)가 회전함에 따라 회전하면서 제2 베벨 기어(960)를 회전시켜 준다.

제1 베벨 기어(950)는, 제1 구동축(930)의 전단에 설치되어 제1 구동축(930)이 회전함에 따라 함께 회전하며, 전단 방향으로 갈수록 직경이 좁아지도록 형성되는 경사면을 따라 기어산을 형성한다.

제2 베벨 기어(960)는, 제2 구동축(940)의 전단에 설치되어 제2 구동축(940)이 회전함에 따라 함께 회전하며, 전단 방향으로 갈수록 직경이 좁아지도록 형성되는 경사면을 따라 기어산을 형성한다.

구동 기어(970)는, 일측 및 다른 일측에 제1 베벨 기어(950) 및 제2 베벨 기어(960)의 형상에 대응하는 경사면 및 기어산을 형성하고, 외주면을 따라 제3 렉기어(R3)에 맞물리기 위한 기어산을 형성하며, 전단 일부가 슬라이딩 바디(710)의 전단으로 노출되어 제3 슬라이딩 바아(810)의 후단을 따라 상하 방향으로 연장 형성되는 제3 렉기어(R3) 맞물려 연결 설치되어 제1 베벨 기어(950) 및 제2 베벨 기어(960)가 회전함에 따라 함께 회전하면서 제3 렉기어를 승강 또는 하강시켜 준다.

일 실시예에서, 제3 슬라이딩 바아(810)는, 제2 슬라이딩 홈(730)의 입구 내측에 설치되는 슬라이딩 유도 기어(B1, B2)에 맞물려 연결 설치될 수 있도록 일측 및 다른 일측에 제4 렉기어(R4) 및 제5 렉기어(R5)가 구비될 수 있다.

상술된 실시예들은 예시를 위한 것이며, 상술된 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술된 실시예들이 갖는 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 명세서를 통해 보호받고자 하는 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

10: 교반기
20: 고화재밀크 주입펌프
30: 고화재 공급수단
100: 굴착부
200: 교반부
300: 하부측 교반날개
400: 하부측 분사홀
500: 상부측 분사홀
600: 제1 블레이드
700: 제2 블레이드
800: 제3 블레이드
900: 슬라이딩 구동부

Claims (2)

1. 교반기를 구동함과 아울러 믹싱된 고화재밀크 주입펌프 압송을 통해 압축공기를 분사하여 중간심도의 연약지반을 굴착하는 굴착 단계; 상기 굴착 단계를 통해 굴착이 완료되면, 상기 밀크주입펌프를 정지하고 상기 교반기를 지상으로 인발하는 인발 단계; 상기 인발 단계 중에 공급수단을 통해 순수 무기질을 주성분으로 하는 환경친화적 고기능성 고화재인 지오 리드(Soil Geolead)를 상기 교반기로 공급하는 고화재 공급 단계; 및 상기 교반기를 통해 공급되는 상기 지오 리드와 상기 굴착 단계에서 굴착 및 교란된 현지토를 교반시켜 중간심도의 연약지반의 지중에 기둥형의 지반 개량체를 시공하는 개량체 시공 단계;를 포함하며,
   상기 지오 리드는, 알루미네이트계열의 광물 및 황산엽계 물질을 기초로 한 미분말로 구성되며, 토양과 혼합하면 수화 반응에 의해 침상의 에트링자이트(Ettringite)를 생성하며,
   상기 교반기는, 백호우(backhoe)의 암에 분리 및 양방향 회전하도록 연결되고, 구동원을 통해 회전하면서 상기 믹싱된 고화재밀크 주입펌프 압송에서 공급되는 압축공기를 연약지반 속에 분사함과 아울러, 상기 고화재 공급수단을 통해 공급되는 상기 지오 리드를 주입 및 현지토와 교반하여 상기 연약지반의 중간심도에 기둥형의 지반개량체를 시공하며,
   상기 교반기는, 연약지반을 굴착 및 현지토를 교란시키는 굴착부; 및 상기 굴착부에 의해 굴착된 지중에서 현지토와 상기 지오 리드를 교반하는 교반부;를 포함하며,
   상기 굴착부는, 구동원의 회전력을 전달받아 회전하며 내부에 상기 지오 리드가 공급되는 유로가 형성된 교반로드; 및 상기 교반로드의 선단부에 장착되며 상기 지오 리드를 분사하는 하부측 분사홀이 구비된 오거 드릴;을 포함하며,
   상기 교반부는, 상기 교반로드에 서로 다른 높이에 각각 장착되어 상기 교반로드와 함께 공전하면서 상기 지오 리드와 현지토를 교반하는 상부측 교반날개와 하부측 교반날개; 상기 하부측 교반날개의 하부에 배치되며 상기 지오 리드를 공급받아 분사하는 하부측 분사홀; 및 상기 상부측 교반날개의 회전축보다 높게 설치되며 상기 교반로드의 외면에 관통 배치되어 상기 지오 리드를 공급받아 분사하는 상부측 분사홀;을 포함하며,
   상기 상부측 교반날개는, 상기 교반로드에 연결 설치되어 회전하는 회전축; 상기 회전축에 고정되어 상기 회전축과 함께 회전하면서 고화재와 현지토를 교반하는 S자 형태의 제1 교반날; 및 곡선형으로 형성되며 제1 교반날의 둘레부에 배치되며 회전축과 함께 회전하면서 고화재와 현지토를 교반하는 제2 교반날;을 포함하며,
   상기 제1 교반날은, 상기 회전축의 일측에 설치되며, 하측 방향으로 둥근 "U"형태로 형성되며, 단부로 갈수록 뾰족한 형태로 형성되는 제1 날개부; 및 상기 회전축의 다른 일측에 설치되며, 상측 방향으로 둥근 "∩"형태로 형성되며, 단부로 갈수록 뾰족한 형태로 형성되는 제2 날개부;를 포함하며,
   상기 제2 날개부는, 상기 회전축의 다른 일측에 설치되는 제1 블레이드; 상기 제1 블레이드의 전단에 연결 설치되는 제2 블레이드; 및 상기 제2 블레이드의 전단에 연결 설치되는 제3 블레이드;를 포함하며,
   상기 제2 블레이드는, 상기 제1 블레이드의 전단에 연결 설치되는 슬라이딩 바디; "T" 형태로 형성되어 상기 슬라이딩 바디의 후단면을 따라 상하 방향으로 연장 형성되며, 상기 제1 블레이드의 전단에 연결 설치되어 상하 방향으로 슬라이딩 이동하는 제2 슬라이딩 바아; 및 상기 제2 슬라이딩 바아의 형태에 대응하는 형상으로 상기 슬라이딩 바디의 전단을 따라 상하 방향으로 연장 형성되며, 상기 제3 블레이드의 후단이 연결 설치되어 상하 방향으로 슬라이딩 이동하도록 하는 제2 슬라이딩 홈;을 포함하며,
   상기 제1 블레이드는, 전단을 따라 상기 제2 슬라이딩 홈의 형태에 대응하는 형상의 제1 슬라이딩 홈이 형성되어 상기 제2 슬라이딩 바아가 안착되어 상하 방향으로 슬라이딩 이동하며,
   상기 제3 블레이드는, 후단을 따라 상기 제2 슬라이딩 바아의 형태에 대응하는 형상의 제3 슬라이딩 바아가 형성되어 상기 제2 슬라이딩 홈에 안착되어 상하 방향으로 슬라이딩 이동하며,
   상기 제2 블레이드는, 상기 제1 블레이드의 전단을 따라 상하 방향으로 슬라이딩 이동함에 따라 전단에 연결 설치되어 있는 상기 제3 블레이드를 상하 방향으로 이동시켜 주는 슬라이딩 구동부;를 더 포함하며,
   상기 제2 슬라이딩 바아는, 상기 제1 슬라이딩 홈에 안착될 수 있도록 상기 제1 슬라이딩 홈의 형상에 대응하는 형상으로 상하 방향으로 연장 형성되는 안착 프레임; 및 상기 안착 프레임의 전단으로부터 상기 슬라이딩 바디의 후단으로 연장 형성되어 상기 안착 프레임을 지지하는 연장 프레임;을 포함하는, SGM(Soil Geolead Mixed)을 이용한 중층 및 심층용 지반 개량, 고화 공법.
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