KR102363204B1 - 부상토에 의한 오염을 방지할 수 있는 연약지반개량공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부상토 방진망이 교반로드의 길이방향을따라 교반로드를 감싸는 형태로 배치되어, 교반로드를 통한 연약지반 굴착시 발생하는 부상토가 부상토 방진망의 외측으로 확산되는 것을 방지할 수 있는 부상토에 의한 오염을 방지할 수 있는 연약지반개량공법을 개시한다.

Description

부상토에 의한 오염을 방지할 수 있는 연약지반개량공법{Soft Soil Improvement Method to prevent pollution by floating soil}

본 발명은 교반로드의 길이방향을 따라 교반로드를 감싸는 형태로 부상토 방진망이 배치되어, 교반로드를 통한 연약지반 굴착시 발생하는 부상토가 확산되는 것을 방지할 수 있도록 한 부상토에 의한 오염을 방지할 수 있는 연약지반개량공법에 관한 것이다.

일반적으로 해안습지나 하천, 호수, 항만 등의 간척 또는 준설매립지와 같은 연약한 점토나 실트질 또는 고유기질토로 이루어져 있는 연약지반은 고함수비이고, 일축압축강도가 작아서 상부에 구조물을 시공할 경우 안정과 침하에 문제를 일으키기 때문에 다양한 방법으로 지반의 공학적인 성질을 개선시켜야만 한다.

연약지반 개량시 대규모 연약지반에서는 연직 배수재를 이용한 샌드 드레인 공법, 또는 페이퍼 드레인 공법 등이 주로 이용되어 왔는데, 이러한 공법은 시공기간이 장시간 소요되며, 시공후 안정성 확보가 용이하지 못하고 깊은 심도의 연약지반에는 적용하기 곤란하다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위해 1990년대부터 시멘트를 주로한 분말상태 또는 현탁액상태의 화학적 안정재를 원위치 지반에 투입 혼합하여 연약점성토 지반을 주상 또는 괴상으로 전면적으로 개량하는 심층혼합처리공법이 주로 이용되고 있다.

심층혼합공법(Deep Cement Mixing, DCM)이라 함은 석회, 시멘트 등을 주원료로 하는 안정제(고화제, 경화제)와 지중의 연약지반을 혼합하여 화학적으로 고체화시켜 연약지반을 개량하기 위한 기술로서, 특히, 연약지반의 토양과 안정제가 혼합되면서 발생하는 수화반응 또는 포졸란(Pozzolan) 반응을 통해서 에트린자이트의 생성을 활성화하여 물리적, 화학적으로 고형화된 지중구조체를 형성함으로써 연약지반을 강화시키는 공법이다. 이러한, 심층혼합공법은 크게 관입 분출식과 인발 분출식으로 구분될 수 있으며, 관입분출식은 하부방향으로 안정제가 분사될 수 있도록 분사통로를 형성한 오거 케이싱을 지중에 관입하는 공정과, 상기 오거 케이싱의 회전으로 관입과 동시에 안정제를 주입하면서 연약지반과 혼합하는 공정과, 설계 심도까지 관입한 오거 케이싱을 회전시켜 상부방향으로 인발하면서 동시에 연약지반과 안정제를 혼합하는 공정으로 이루어진다. 반면에 인발 분출식은 하부방향으로 안정제가 분사될 수 있도록 분사통로를 형성한 오거 케이싱을 지중에 관입하는 공정과, 설계 심도까지 관입한 오거 케이싱을 회전시켜 상부방향으로 인발하는 공정과, 상기 오거 케이싱의 인발과 동시에 안정제를 주입하면서 연약지반과 혼합하는 공정으로 이루어진다.

한편, 종래 기술에 따른 연약지반개량공법은 연약지반의 개량을 위한 매우 유용한 기술이나 환경오염(해상 오염, 육상 오염 등)이 수반된다는 문제점이 있었다.

일 예로써, 지반 개량을 위해 교반기로 해저면을 천공 교반시 부상토가 발생하게 되는데, 이러한 부상토로 인해 인근 양식장 등이 오염되고, 특히 어류나 김 등 양식장에 큰 피해가 발생하였다.

또한, 연약지반 사이에 투수층이 존재하는 경우 투수층으로 고화재가 유출되어 오염물질의 확산이 일어나게 되고, 또한 구근이 형성되지 않아 지반 교반효과가 현저히 떨어지는 문제점이 있었으며, 연약지반개량공법에서 사용되는 시멘트계 그라우트재와 연약지반의 토사가 굴착과 지반 교반에 따라 주변의 토양 및 지하수를 오염시키게 된다.

또한, 연약지반 개량작업시 발생하는 부상토는 굴착이 이루어지는 현장의 토양과 안정제 등이 혼합되어 있는 것으로서 시간이 경과하면 경화하게 되므로 부상토의 확산을 방지할 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 연약지반의 보강 공사시 부상토의 발생을 최소화하여 작업효율성을 향상시킬 수 있으며, 발생한 부상토의 확산을 방지하여 환경오염을 방지할 수 있는 연약지반개량공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 교반날개가 마련되는 교반로드를 설계심도까지 지중에 관입한 다음 상기 교반로드를 회전시켜 상부방향으로 인발하는 동시에 주입재를 주입하여 굴착된 연약지반과 혼합하여 연약지반을 보강하는 연약지반개량공법에 있어서, 개방형성되는 바닥면과, 전면망과, 후면망과, 좌측면망과, 우측면망 및 상기 교반로드가 관통삽입되도록 중앙부가 소정면적만큼 개방형성되는 상면망으로 이루어지는 육면체 형태로서 상기 교반로드의 길이방향을 따라 교반로드를 감싸는 형태로 배치되는 망 본체와, 상기 망 본체가 부력에 의해 부상하는 것을 방지할 수 있도록 상기 망 본체의 일측에 마련되는 중량체를 포함하며, 상기 교반로드의 측면과 상면을 차단하는 형태로 배치되어 교반로드의 회전시 발생하는 부상토의 확산을 방지하는 부상토 방진망;을 포함하며, 양측 단부가 각각 좌측면망 및 우측면망에 고정되는 스토퍼 지지대가 상기 상면망의 개방형성되는 중앙부를 가로지르는 형태로 설치되고, 상기 교반로드의 외주면 일측에는 상면이 상기 스토퍼 지지대의 저면에 걸림되는 링 형의 스토퍼가 끼움결합되어, 상기 스토퍼 지지대에 의해 교반로드에 마련되는 교반날개가 상면망과 소정간격을 두고 이격배치되도록 하여 교반로드 동작시 교반날개와 상면망 간의 접촉에 의한 상면망의 훼손을 방지할 수 있고, 상기 교반로드가 상부로 인발될 때 스토퍼가 스토퍼 지지대에 지지되어 교반로드를 따라 부상토 방진망이 원활하게 상부로 이동 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.

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또한, 본 발명은 상기 교반날개의 하부에 배치되되 상기 교반로드가 회전 가능하도록 교반로드의 외주면을 감싸는 형태로 결합되는 원통형의 결합부와, 연악지반의 연약토와 주입재의 교반 과정에서 형성되는 상기 교반날개 또는 로드의 외주면에 달라 붙는 점성의 고화토가 분리되도록 상기 결합부의 측방으로부터 수평방향을 따라 연장형성되는 블레이드를 포함하는 고화토 분리기가 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 주입재는 물 100중량부에 대하여 시멘트 또는 고화재 70~120중량부를 혼합하여 조성되며, 상기 주입재 100중량부에 대하여 점도증진제 0.1~8중량부가 더 첨가되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 부상토 방진망이 교반로드의 길이방향을따라 교반로드를 감싸는 형태로 배치되어, 교반로드를 통한 연약지반 굴착시 발생하는 부상토가 부상토 방진망의 외측으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 부상토의 확산이 방지되면 수중의 탁도가 원래대로 유지될 뿐만 아니라, 주입재의 화학적 성분확산이 최소화됨으로 수중 환경의 오염을 방지할 수 있다. 더불어, 주입재 성분이 해양 생물에 영향을 미치는 영향이 극히 적기 때문에 주변 양식장의 피해를 최소화할 수 있고, 또한 해수 오염을 방지하기 위한 별도의 물혼탁 방지막 또한 생략할 수 있다.

또한, 본 발명은 스토퍼 및 스토퍼 지지대에 의해 교반로드가 상면망과 소정간격을 두고 이격배치되어 교반로드 동작시 상면망과의 접촉에 의한 상호 훼손을 방지할 수 있고, 상기 교반로드가 상부로 인발될 때 스토퍼가 스토퍼 지지대에 지지되면서 교반로드의 동작에 영향을 미치지 않으면서 망 본체를 원활하게 상측으로 이동시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 교반날개의 하부에 배치되는 고화토 분리기의 블레이드를 통해 연악지반의 연약토와 주입재의 교반 과정에서 형성되는 상기 교반날개 또는 교반로드의 외주면에 달라 붙는 점성의 고화토를 분리시킬 수 있으며, 이를 통해 연약토와 주입재의 교반 효율성이 저하되는 문제점을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따라 점도증진제가 첨가되는 주입재는 수중불분리성이 우수하여 지하수나 해수와 접촉되는 환경에서도 시멘트나 중금속 등의 용출이 일어나지 않으므로 환경오염 문제가 발생하지 않으며, 주입시에는 충전을 위한 충분한 유동성이 확보되지만, 주입이 완료된 시점에서는 외압이 해제되므로 유동성이 상실되어 주입재가 지반 내 균열이나 공동을 유실되는 등의 문제가 해결되어, 2차 주입 등과 같은 보완을 생략할 수 있다. 뿐만 아니라, 조기강도 확보 및 장기강도 안전화로 내구성이 뛰어나며 공기를 단축시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 교반로드를 통한 굴착 과정에서 부상토 및 슬러지가 발생되는 상태를 개략적으로 도시한 예시도.
도 2 내지 4는 본 발명의 실시예에 따른 부상토 방진망을 설명하기 위한 개략적인 예시도.
도 5 및 6은 본 발명의 실시예에 따른 부상토 방진망에 마련되는 스토퍼 및 스토퍼 지지대를 설명하기 위한 개략적인 예시도.
도 7은 종래 기술에 따라 교반날개 및 교반로드의 외주면에 고화토가 달라 붙은 상태를 촬영한 사진.
도 8 내지 10는 본 발명의 실시예에 따른 고화토 분리기를 설명하기 위한 개략적인 예시도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용 한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수 의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 등을 조합한 것이 존재함을 지정하려 는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성요소 등을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자 에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부상토에 의한 오염을 방지할 수 있는 연약지반개량공법에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명은 교반날개가 마련되는 교반로드를 설계심도까지 지중에 관입한 다음 상기 교반로드를 회전시켜 상부방향으로 인발하는 동시에 주입재를 주입하여 굴착된 연약지반과 혼합하여 연약지반을 보강하는 연약지반개량공법에 관한 것으로, 상기 교반로드를 통한 연약지반 굴착시 발생하는 부상토가 부상토 방진망의 외측으로 확산되는 것을 방지할 수 있도록 한 것을 기술적 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 위하여 본 발명은 상기 교반로드를 감싸는 형태로 배치되는 부상토 방진망(100)을 포함한다.

도 2 내지 4는 본 발명의 실시예에 따른 부상토 방진망을 설명하기 위한 개략적인 예시도이다.

도 2 내지 4와 같이, 본 발명에 따른 상기 부상토 방진망(100)은 상기 교반로드의 길이방향을 따라 교반로드를 감싸는 형태로 배치되는 망 본체(110)와, 상기 망 본체가 부력에 의해 부상하는 것을 방지할 수 있도록 상기 망 본체의 일측에 마련되는 중량체(120)를 포함한다.

상기 망 본체(110)는 상기 교반로드(10)의 길이방향을 따라 교반로드의 소정 영역을 대략 감싸는 형태로 배치된다.

예를 들어, 상기 망 본체(110)는 상기 망 본체(110)는 상기 교반로드(10)의 측면과 상면을 차단하는 형태가 되도록 전면망(111)과, 후면망(112)과, 좌측면망(113)과, 우측면망(114) 및 상면망(115)으로 이루어지는 육면체의 형태로 이루어질 수 있다.

바람직하게는, 상기 망 본체(110)는 교반로드 동작시 교반날개와의 접촉에 의한 간섭이 발생하지 않도록 충분한 폭과 길이로 형성되는 것이 좋다.

또한, 상기 망 본체(110)는 교반로드가 용이하게 관입 및 인발되도록 할 수 있고, 지반 개량 중 부상토가 용이하게 망 본체(110) 내부로 인입될 수 있도록 바닥면이 개방형성되며, 상면망(115)은 상기 교반로드(10)가 관통삽입되도록 중앙부가 소정면적만큼 개방형성된다.

예를 들어, 상기 상면망(115)의 중앙부는 사각 또는 직사각형태로 개방형성될 수 있다. 상기 교반로드(10)는 상기 상면망(115)의 개방된 중앙부를 관통하여 삽입되며, 후술할 스토퍼 및 스토퍼 지지대를 매개로 상기 망 본체(110)와 연결된다.

다음으로, 본 발명에서 상기 망 본체(110)는 기본 골격을 이루는 육면체의 형태의 망 틀(117)이 구비되고, 상기 망 틀(117)의 전면과, 후면과, 좌측면, 우측면 및 상부면을 따라 상기 전면망(111)과, 후면망(112)과, 좌측면망(113)과, 우측면망(114) 및 상면망(115)이 결합될 수 있다.

상기 전면망(111)과, 후면망(112)과, 좌측면망(113)과, 우측면망(114) 및 상면망(115)의 재질은 본 발명의 권리범위에 한정하지 않으며, 예를 들어 부상토의 유실을 효과적으로 차단할 수 있도록 섬유, 플라스틱, 스틸 또는 그 등가물 중에서 어느 하나의 재질로 형성될 수 있고, 또는 섬유 재질의 제1시트와, 플라스틱 재질의 제2시트 사이에 스틸 재질의 망체가 일체로 삽입되는 형태로 이루어질 수도 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 부상토 방진망(100)은 망 본체가 부력에 의해 부상(浮上) 및 부유(浮遊)하는 것을 방지하도록 하는 중량체(120)를 포함한다.

상기 중량체(120)는 내부에 물보다 비중이 작은 기체(공기), 액체, 또는 고체 중 선택된 하나 또는 그 이상이 충진되며, 상기 부상토 방진망(100)의 움직임을 최소화할 수 있도록 복수개로 마련될 수 있다.

예를 들어, 상기 중량체(120)는 도 4와 같이 상기 망 본체(110) 내부의 각 코너부 하단에 결합될 수 있으며, 중량에 의해 망 본체가 부력에 의해 부상 또는 부유되는 것을 방지한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 부상토 방진망(100)은 육상에서 교반로드를 감싸는 형태로 설치된 후 교반로드(10)를 따라 설계심도까지 하강한다. 설계심도까지 하강한 부상토 방진망(100)은 중량체(120)에 의해 지지되며, 망 틀(117)에 의해 전면망(111)과, 후면망(112)과, 좌측면망(113)과, 우측면망(114) 및 상면망(115)이 형상의 흐트러짐 없이 교반로드의 측면과 상면을 감싸는 형태로 배치된다.

따라서, 교반로드(10)가 회전하면서 주입재를 주입하는 과정에서 발생하는 부상토의 확산을 방지할 수 있으며, 이를 통해 수중의 탁도가 원래대로 유지되는 효과를 기대할 수 있다. 또한, 상기 교반로드의 하단부에 형성되는 토출구를 통해 주입되는 주입재의 화학적 성분의 확산이 최소화됨으로 수중 환경의 오염을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 주입재 성분이 해양 생물에 영향을 미치는 영향이 극히 적기 때문에 주변 양식장의 피해를 최소화할 수 있고, 또한 해수 오염을 방지하기 위한 별도의 물혼탁 방지막 또한 생략할 수 있다.

다음으로, 본 발명은 양측 단부가 각각 좌측면망 및 우측면망에 고정되는 스토퍼 지지대(130)가 상기 상면망(115)의 개방형성되는 중앙부를 가로지르는 형태로 설치되며, 상기 교반로드의 외주면 일측에는 상면이 상기 스토퍼 지지대의 저면에 걸림되는 링 형의 스토퍼(140)가 끼움결합된다.

상기 스토퍼 지지대(130)는 도 5와 같이 소정직경을 갖는 원형의 파이프(또는 환봉) 한 쌍이 상기 교반로드(10)의 외주면 양측에 밀착되는 형태로 배치될 수 있고, 또는 도 6과 같이 직사각의 판상체로 이루어질 수 있다. 만약 상기 스토퍼 지지대(130)가 직사각의 판상체로 이루어지는 경우 상기 스토퍼 지지대는 소정 두께를 갖는 좋으며, 그 중앙부에는 교반로드(10)의 회전을 인가하도록 별도의 베어링(B)이 탑재될 수 있다.

통상적으로 교반로드(10)는 1x4 또는 2x2의 형태로 배열설치된다. 상기 스토퍼 지지대(130)는 교반로드(10)의 배열형태에 따라 1열 또는 2열로 구비될 수 있다. 본 발명의 이해를 돕기 위한 도면에서는 상기 교반로드(10)가 2x2의 형태로 배열설치되어 한 쌍의 스토퍼 지지대(130)가 상면망(115)의 중앙부에 소정 간격을 두고 배치되는 형태를 도시하였으며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시일 뿐 본 발명의 권리범위에 한정하지 않는다.

한편, 상기 상면망(115)의 중앙부를 관통하여 설치되는 복수의 교반로드(10)는 인접한 교반로드와 충분한 거리를 두고 배치되는 것이 바람직하다. 이는 각각의 교반로드의 외주면에 마련되는 교반날개가 인접한 교반로드의 교반날개와 접촉되는 것을 방지하기 위함이다. 따라서, 2x2의 형태로 교반로드(10)가 배치되는 경우 각 교반로드(10)는 도 2와 같이 상면망(115)의 개방된 중앙부의 각 코너부에 배치될 수 있다.

본 발명은 상기 스토퍼 지지대(130)에 의해 교반로드에 마련되는 교반날개(11)가 상면망(115)과 소정 간격을 두고 이격배치되도록 하여 교반로드 회전시 교반날개와 상면망 간의 직접적인 접촉에 의한 상호 훼손을 방지할 수 있고, 이를 통해 부상토의 확산을 미연에 방지할 수 있으며, 상기 교반로드(10)가 상부로 인발될 때 스토퍼(140)가 스토퍼 지지대(130)에 지지되면서 부상토 방진망(100)이 교반로드(10)를 따라 원활하게 상부로 이동되록 할 수 있다.

다음으로, 본 발명은 상기 교반날개 또는 교반로드의 외주면에 달라 붙는 점성의 고화토를 분리시킬 수 있는 고화토 분리기(200)를 포함한다.

설계심도까지 지중에 관입된 교반로드(10)를 회전시켜 상부방향으로 인발하면서 주입재를 주입하게 되면 연악지반의 연약토와 주입재가 상호 혼합되면서 점성의 고화토가 형성된다.

이러한 고화토는 점성에 의해 도 7과 같이 교반날개와 교반로드의 외주면에 달라 붙게 되면서, 교반로드가 상부 방향으로 점차 인발되면서 연약토와 주입재를 교반시킬 때 교반 효율성을 저하시키는 문제점을 발생시켰다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 고화토 분리기(200)는 도 8과 같이 상기 교반날개의 하부에 배치되되 상기 교반로드가 회전 가능하도록 상기 교반로드(10)의 외주면을 감싸는 형태로 결합되는 원통형의 결합부(210)와, 상기 결합부의 측방으로부터 연장형성되는 블레이드(220)를 포함한다.

여기에서, 상기 블레이드는 도 9와 같이 상기 결합부의 측방으로부터 수평방향으로 연장형성되는 제1블레이드(220)와, 상기 제1블레이드(220) 상단의 외측 단부로부터 수직방향으로 배치되는 제2블레이드(220′)로 구성될 수 있다.

주입재에 혼합된 연약토는 질척한 머드형태를 가지게 되어, 교반로드 및 교반날개가 회전하게 되면 이들이 교반날개 및 교반로드에 부착되면서 점차 큰 항아리 형상의 머드볼을 형성하게 되어 동력장치에 과부하가 걸리게 함과 더불어, 교반로드의 원활한 회전을 방해한다.

상기 제1블레이드(220)와 제2블레이드(220′)는 교반로드의 영향력을 받지 않고 고정된 상태에서 교반로드 회전시 교반날개 또는 교반로드의 외주면의 머드볼이 제1블레이드(220)와 제2블레이드(220′)에 지속적으로 접촉되면서 점차적으로 제거되도록 할 수 있고, 이를 통해 교반 효율성이 저하되는 문제점을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에서 상기 고화토 분리기(200″)는 도 10과 같이 수평방향으로 나란하게 배열되는 한 쌍의 교반로드를 연결하는 형태로 설치될 수 있다. 이 경우 일측의 교반날개(11)를 기준으로 상부와 하부에 각각 결합부와 제1블레이드가 배치되며, 상부의 제1블레이드와 하부의 제1블레이드를 연결하는 형태로 상기 제2블레이드(220″)가 배치될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 연약지반의 보강을 위한 주입재에 대하여 설명하도록 한다.

상기 주입재는 시멘트 또는 고화재로 이루어진 분체에 물을 혼합하여 제조된다.

시멘트는 포틀랜드 시멘트, 슬래그 시멘트, 포졸란 시멘트 또는 이들 시멘트를 미분쇄한 초미립자 시멘트 중 어느 하나 또는 2 이상을 혼합하여 사용한다.

고화재는 유연탄 플라이애쉬 분말, 무연탄 플라이애쉬 분말, 슬래그 미분말, 천연 포졸란 분말, 석회석 미분말, 실리카흄, 실리카질 광물 미분말, 벤토나이트 중 어느 하나 또는 2 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한 조강성 고화재로서 칼슘염 분말 또는 황산염 분말을 포함할 수도 있다.

시멘트계 성분은 물과 반응하여 수화반응을 일으켜 칼슘실리케이트 수화물(CSH)과 수산화칼슘(Ca(OH)₂)과 같은 수화물을 생성하게 된다. 그리고 포졸란계의 고화재는 그라우트의 비중을 감소시켜 동일한 중량으로 큰 체적 공동의 충전 및 보강이 가능하게 하고, 굳지 않은 상태에서 그라우트의 블리딩을 저감시키는 효과가 있으며, 굳은 상태에서는 그라우트 경화체의 화학저항성과 내구성을 향상시키고 장기강도를 증가시키는 효과가 있다. 또한, 칼슘염 또는 황산염계의 조강성 고화재는 시멘트 밀크의 물분체비가 높을수록 첨가량이 비례하여 높아지는 것이 바람직한데, 이들은 시멘트계 밀크 그라우트 수용액 중의 수화물 및 수산화칼슘과 반응하여 침상형 결정구조인 에트링자이트(Ettringite)라 불리우는 규산칼슘수화물(3CaO·Al2O3·3CaSO4·3H2O)를 형성하는 과정에서 시멘트 밀크 중의 물을 다량 결합하여 시멘트 밀크 그라우트 중의 자유수를 줄여주는 효과를 발휘한다. 이에 시멘트 밀크 주입재의 블리딩이 억제될 뿐만 아니라, 경화시에는 강도 발현성과 내구성을 증진시키는 효과가 있다.

연약지반을 개량하기 위한 시공에서 상기한 구성의 분체의 충전성을 확보하기 위하여 시멘트 밀크의 유동성을 증가시켜야 한다. 이에 본 발명에서는 상기 분체와 물을 혼합하여 시멘트 밀크를 제조시 물 100중량부에 대하여 시멘트 또는 고화재 70~120중량부를 혼합하여 조성한다.

한편, 이러한 시멘트 밀크는 교반이나 가압 등의 외력이 존재하는 상태에서는 시멘트 입자가 수중에 균질하게 분포하는 유체 상태로 거동하나, 충전 작업 이후의 외력이 가해지지 않은 상태에서 정치하면 유체인 물과 고체인 분체 입자가 분리하여 다량의 블리딩 수가 발생하거나 물이 차지하는 부분은 장기적으로 공극으로 존재하게 되어 지반 보강 및 차수 효과를 크게 저감시키는 문제점이 있으며, 충전 작업 중이나 이후에 지반에 틈이나 공극이 존재하는 경우 그 틈이나 공극 사이로 흘러나가 역시 지반 보강이나 차수 효과를 크게 저감시킨다는 문제점이 존재한다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 시멘트 또는 고화재와 물이 혼합된 시멘트 밀크에 점도증진제를 첨가하여 최종적으로 주입재를 제조한다. 바람직하게는 상기 주입재 100중량부에 대하여 점도증진제 0.1~8중량부가 첨가되며, 이러한 점도증진제의 첨가에 의하여 상기한 문제점들을 모두 해결할 수 있다.

한편, 본 발명에서 점도증진제는 상기 점도증진제는 스타치, 메틸셀룰로오스, 폴리알킬렌옥사이드, 아라비아검 등의 증점제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 혼합물을 알칼리 환경 하에서 액체의 점성을 증가시키는 수분산 아크릴 폴리머에 용해한 수용액이다.

상기 주입재를 충전하는 중에는 작업에 필요한 주입재의 유동성이 충분히 확보되지만, 충전 후에 외력이 제거되면 순간적으로 유동성을 잃고 소성을 나타내어 지반의 균열을 통한 유실이 발생하지 않는 특성을 나타낸다. 이러한 가소성의 주입재는 점성의 증가에 의해 유동성이 사라져 외력이 존재하지 않는 자연상태에서는 주입 당시의 형태를 유지할 수 있으나, 생성된 침상형 결정은 결정 간의 결합력이 아직 강하지 못하므로 외력(충전재 주입을 위한 주입압력)이 가해지면 다시 유동성을 나타내기 때문에 공극을 채울 수 있다. 공극을 채운 후 외력을 제거하면(주입재 주입이 완료되어 주입압력이 사라지면) 다시 유동성이 사라지므로 전형적인 소성체의 거동을 보이게 되는 것이다.

따라서, 블리딩이 억제되고 체적 수축이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 수중에서도 형상과 구조를 유지하기 때문에, 지하수 등에 노출되어도 주입재가 희석 및 유출되지 않고 수중불분리성이 매우 우수하며, 경화 후 안정적인 강도 발현이 가능하다는 효과를 얻을 수 있다.

점도증진제를 첨가시에 상기한 바와 같은 효과를 내는 반응원리는 알카리성 환경하에서 점도증진제가 급격하게 활성화되어 장사슬(long chain)의 폴리머 구조를 형성하기 때문이다. 즉, 점도증진제가 긴 체인 형상으로 활성화되어 시멘트, 고화재 및 토양을 하나의 덩어리로 묶어 놓는 역할을 하고, 스타치, 메틸셀룰로오스, 폴리알킬렌옥사이드, 아라비아검 등의 증점제가 액체의 점성을 증가시키기 때문이다. 이에 따라, 각 개별입자들의 유동성이 저하되어 점도가 증가하는 것이며, 시멘트 또는 고화재 내에 존재하는 중금속도 수중으로 용출되지 않는 것이다.

이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 교반로드 11 : 교반날개
20 : 부상토 21 : 슬러지
100 : 부상토 방진망
110 : 망 본체
111: 전면망 112 : 후면망
113 : 좌측면망 114 : 우측면망
115 : 상면망
117 : 망 틀
120 : 중량체
130 : 스토퍼 지지대 131 : 지지대 연결구
140 : 스토퍼
200 : 고화토 분리기
210 : 결합부
220,220′ : 블레이드

Claims (4)

1. 교반날개가 형성되는 교반로드를 설계심도까지 지중에 관입한 다음 상기 교반로드를 회전시켜 상부방향으로 인발하는 동시에 주입재를 주입하여 굴착된 연약지반과 혼합하여 연약지반을 보강하는 연약지반개량공법에 있어서,
   개방형성되는 바닥면과, 전면망과, 후면망과, 좌측면망과, 우측면망 및 상기 교반로드가 관통삽입되도록 중앙부가 소정면적만큼 개방형성되는 상면망으로 이루어지는 육면체 형태로서 상기 교반로드의 길이방향을 따라 교반로드를 감싸는 형태로 배치되는 망 본체(110)와, 상기 망 본체가 부력에 의해 부상하는 것을 방지할 수 있도록 상기 망 본체의 일측에 마련되는 중량체(120)를 포함하며, 상기 교반로드의 측면과 상면을 차단하는 형태로 배치되어 교반로드의 회전시 발생하는 부상토의 확산을 방지하는 부상토 방진망(100);을 포함하며,
   양측 단부가 각각 좌측면망 및 우측면망에 고정되는 스토퍼 지지대(130)가 상기 상면망의 개방형성되는 중앙부를 가로지르는 형태로 설치되고,
   상기 교반로드의 외주면 일측에는 상면이 상기 스토퍼 지지대의 저면에 걸림되는 링 형의 스토퍼(140)가 끼움결합되어,
   상기 스토퍼 지지대에 의해 교반로드에 마련되는 교반날개가 상면망과 소정간격을 두고 이격배치되도록 하여 교반로드 동작시 교반날개와 상면망 간의 접촉에 의한 상면망의 훼손을 방지할 수 있고,
   상기 교반로드가 상부로 인발될 때 스토퍼가 스토퍼 지지대에 지지되어 교반로드를 따라 부상토 방진망이 원활하게 상부로 이동 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 부상토에 의한 오염을 방지할 수 있는 연약지반개량공법.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 교반날개의 하부에 배치되되 상기 교반로드가 회전 가능하도록 교반로드의 외주면을 감싸는 형태로 결합되는 원통형의 결합부와, 연악지반의 연약토와 주입재의 교반 과정에서 형성되는 상기 교반날개 또는 로드의 외주면에 달라 붙는 점성의 고화토가 분리되도록 상기 결합부의 측방으로부터 수평방향을 따라 연장형성되는 블레이드를 포함하는 고화토 분리기가 마련되는 것을 특징으로 하는 부상토에 의한 오염을 방지할 수 있는 연약지반개량공법.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 주입재는 물 100중량부에 대하여 시멘트 또는 고화재 70~120중량부를 혼합하여 조성되며,
   상기 주입재 100중량부에 대하여 점도증진제 0.1~8중량부가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 부상토에 의한 오염을 방지할 수 있는 연약지반개량공법.
   

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