KR102383890B1 - 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치 및 이 장치를 이용한 심층혼합처리 공법 - Google Patents

경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치 및 이 장치를 이용한 심층혼합처리 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치 및 이 장치를 이용한 심층혼합처리 공법에 관한 것으로서, 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치는 제어 신호에 의해 승강 및 회전이 이루어지는 오거 드라이브; 상기 오거 드라이브와 연동하여 승강 및 회전이 이루어지는 로드; 상기 로드에 의해 지반 상에 관입 및 인발되는 천공장치부를 포함하고, 상기 천공장치부는, 상기 로드와 연동하여 회전되는 회전 봉과, 상기 회전 봉의 양 측에 대향되게 한 쌍으로 형성되는 복수 단의 교반 날개를 포함하되, 상기 교반 날개에는 공압 펌프 및 경화제 공급 펌프로부터 공급되는 고압의 공기와 경화제를 토출하기 위하여 공압 펌프 및 경화제 공급 펌프와 연결된 구성으로 이루어지고, 심층혼합처리 공법은, (a) 오거 드라이버를 작동하는 단계; (b) 로드 및 오거 교반날개를 지중에 관입하는 단계; (c) 관입과 더불어 고압 공기 및 경화제를 동시에 공급하는 단계; (d) 로드 및 오거 교반날개를 인발하는 단계; 및 (e) 인발 시 고압공기 및 경화제의 공급을 중단하고 교반만 실시하는 단계를 포함한다.

Description

경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치 및 이 장치를 이용한 심층혼합처리 공법{Deep cement mixing apparatus and method}
본 발명은 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치 및 이 장치를 이용한 심층혼합처리 공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자연퇴적 또는 매립된 연약층과 경화제를 그대로의 위치에서 혼합,고화시켜 상부 하중을 지지할 수 있는 지반으로 개량하기 위한 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치 및 이 장치를 이용한 심층혼합처리 공법에 관한 것이다.
일반적으로, 심층혼합처리(DCM : Deep Cement Mixing) 공법은, 석회석, 포틀랜드시멘트 등을 주성분으로 하는 경화제(고화제, 안정제)와 지중의 연약지반을 혼합하여 화학적으로 고결시켜 연약지반을 개량하기 위한 것으로서, 특히 연약지반과 경화제가 혼합하면서 발생하는 수화반응 또는 포졸란(Pozzolan) 반응을 통해서 애트링가이트의 생성을 활성화하여 물리적, 화학적으로 고형화된 지중구조체(파일)을 형성하는 것이다.
이러한 심층혼합처리 공법은, 1976년부터 일본 운수성 항만기술연구소에 의해서 개발연구가 추진되었으며, 1970년 대에는 석회석, 포틀랜트시멘트 등의 경화제를 이용한 공법이 실용화되어 현재 국내에서 연약지반을 개량하기 위한 방안으로 널리 사용되고 있다.
이와 같은 심층혼합처리 공법은 오거 교반날개를 지중에 관입하는 공정과, 설계 심도에 관입한 오거 교반날개를 회전시켜 상부방향으로 인발하는 공정과, 상기 오거 교반날개의 인발과 동시에 경화제를 주입하면서 연약지반과 혼합하는 공정으로 이루어진다.
이러한 심층혼합처리 공법을 적용하기 위한 장치의 일 예가 “지반강화와 차수벽시공을 위한 진동다짐식 심층혼합처리장치 및 심층혼합처리공법”(한국 등록특허공보 제10-1641943호)에 공개되어 있다.
이러한 선행특허에 의한 심층혼합처리장치는 도 1에서와 같이 대형 크레인에 장착된 항타기를 모토로 한다.
즉, 주행차량(4a)의 유압붐(9)에 상측이 연결되고, 하측은 주행차량(4a)에 직접 연결되어 수직방향으로 설치되는 리더(5)와, 이 리더(5)를 따라서 승강되면서 지중으로 관입 및 인발하되, 상부에 설치된 오거드라이버(6)에 의해 회전하고, 내부에는 지중으로 경화제를 분사할 수 있도록 주입통로를 구비하는 로드(7) 및 오거 교반날개(8)로 구성된 심층혼합처리장치를 사용한다.
그러나, 종래의 심층혼합처리장치는, 오거 드라이버(6)와 로드(7) 및 오거 교반날개(8)가 동일 수직선상에 하나만 구비되고, 관입 시 고압의 공기를 분사하며, 인발 시 경화제를 분사하게 되는바, 천공된 지중 내에서 경화제가 제대로 교반되지 못하게 되는 경우가 많았으며, 이로 인해 연약지반 상에 지중구조체가 수직 선상으로 고화되지 못함에 따라 지반 개량이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.
특히, 개량하고자 하는 지반 상에 로드(7) 및 오거 교반날개(8)의 관입 시, 지중의 토질 특성에 따라 등속도로 관입되지 않는 경우가 발생될 수 있다. 즉, 로드(7) 및 오거 교반날개(8)의 관입 또는 인발 시 경질 지반을 통과하게 될 때 그 관입속도 또는 인발속도가 저하됨에 따라 심도에 따라 경화제의 분사량이 달라질 수 있으며, 이의 경우 지중구조체는 더욱 더 수직 선상으로 고화되지 못하여 지반 개량이 제대로 이루어지지 않게 되는 문제점이 있었다.
한국 등록특허공보 제10-1641943호
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 로드 및 교반 날개가 지반 상에 관입될 때 고압의 공기와 더불어 경화제를 동시에 분사시키면서 고른 밀도로 교반 및 고화가 이루어지도록 함으로써, 지중구조체가 안정적으로 수직 상태를 이루도록 하여 지반 개량 효과를 극대화하도록 한 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치 및 이 장치를 이용한 심층혼합처리 공법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 로드 및 교반 날개가 균일한 속도로 지중에 대하여 관입 및 인발이 이루어지도록 함으로써, 지중 상에 형성되는 지중구조체가 고른 밀도를 이루도록 하여 수직 상태를 안정적으로 이루도록 함으로써, 역시 지반 개량 효과를 극대화하도록 한 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치 및 이 장치를 이용한 심층혼합처리 공법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치는, 주행장비, 붐, 가이드 빔을 포함하는 심층혼합처리 장치에 있어서, 제어 신호에 의해 승강 및 회전이 이루어지는 오거 드라이브; 상기 오거 드라이브와 연동하여 승강 및 회전이 이루어지는 로드; 상기 로드에 의해 지반 상에 관입 및 인발되는 천공장치부를 포함하고, 상기 천공장치부는, 상기 로드와 연동하여 회전되는 회전 봉과, 상기 회전 봉의 양 측에 대향되게 한 쌍으로 형성되는 복수 단의 교반 날개를 포함하되, 상기 교반 날개에는 공압 펌프 및 경화제 공급 펌프로부터 공급되는 고압의 공기와 경화제를 토출하기 위하여 공압 펌프 및 경화제 공급 펌프와 연결된 구성으로 이루어질 수 있다.
이 경우 상기 로드는 제1 로드 및 제2 로드의 한 쌍으로 구성되고, 상기 천공장치부는, 상기 제1 로드와 연동되는 제1 교반부와 상기 제2 로드와 연동되는 제2 교반부로 구성되되. 상기 제1 교반부는, 상기 제1 로드와 연동하여 회전되는 제1 회전 봉과, 상기 제1 회전 봉에 형성되는 복수의 교반 날개를 포함하고, 상기 제1 로드와 상기 제1 회전 봉의 내부에는 상기 공압 펌프와 연결되는 공압 공급관이 형성되고, 상기 복수의 교반 날개 중, 적어도 하나의 교반 날개에는 상기 공압 공급관으로부터 분기되는 공압 분배관이 형성되며, 상기 공압 분배관에는 복수의 공압 노즐이 형성될 수 있다.
또한, 상기 로드는 제1 로드 및 제2 로드의 한 쌍으로 구성되고, 상기 천공장치부는, 상기 제1 로드와 연동되는 제1 교반부와 상기 제2 로드와 연동되는 제2 교반부로 구성되되. 상기 제2 교반부는, 상기 제2 로드와 연동하여 회전되는 제2 회전 봉과, 상기 제2 회전 봉에 형성되는 복수의 교반 날개를 포함하고, 상기 제2 로드와 상기 제2 회전 봉의 내부에는 상기 경화제 공급 펌프와 연결되는 경화제 공급관이 형성되고, 상기 복수의 교반 날개 중, 적어도 하나의 교반 날개에는 상기 경화제 공급관으로부터 분기되는 경화제 분배관이 형성되며, 상기 경화제 분배관에는 복수의 경화제 노즐이 형성될 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 공법은, (a) 오거 드라이버를 작동하는 단계; (b) 로드 및 교반 날개들을 지중에 관입하는 단계; (c) 관입과 더불어 고압 공기 및 경화제를 동시에 공급하는 단계; (d) 로드 및 교반 날개들 인발하는 단계; 및 (e) 인발 시 고압공기 및 경화제의 공급을 중단하고 교반만 실시하는 단계를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 교반 날개들의 지중 관입 및 인발 시, 그 관입 및 인발속도와 회전속도는 균일한 속도를 이루도록 제어될 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치 및 이 장치를 이용한 심층혼합처리 공법에 의하면, 로드 및 교반 날개가 지반 상에 관입될 때 고압의 공기와 더불어 경화제를 동시에 분사시키면서 고른 밀도로 교반 및 고화가 이루어짐으로써, 지중구조체가 안정적으로 수직 상태를 이루어 지반 개량 효과를 극대화되는 효과가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치 및 이 장치를 이용한 심층혼합처리 공법에 의하면, 로드 및 교반 날개가 균일한 속도로 지중에 대하여 관입 및 인발이 이루어지게 됨으로써, 지중 상에 형성되는 지중구조체가 고른 밀도를 이루어 수직 상태를 안정적으로 이루게 됨으로써, 역시 지반 개량 효과가 극대화되는 효과가 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 종래의 심층혼합처리 장치의 일 예를 나타낸 사진.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치를 나타낸 측면 개략도.
도 3은 도 2에서 천공장치부의 사시도.
도 4는 도 3의 정면도.
도 5는 도 4에서 고압 공기 및 경화제의 공급 계통을 도시한 정면도.
도 6은 도 4에서 다른 형태의 고압 공기 및 경화제의 공급 계통을 도시한 정면도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치의 제어관계를 도시한 블록도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치를 이용한 심층혼합처리 공법의 순서도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
따라서, 몇몇 실시 예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계 및/또는 동작 이외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및/또는 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 의미로 사용한다. 그리고, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 사시도, 단면도, 측면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함되는 것이다. 또한, 본 발명의 실시 예에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치 및 이 장치를 이용한 심층혼합처리 공법을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치를 나타낸 측면 개략도이고, 도 3은 도 2에서 천공장치부의 사시도이며, 도 4는 도 3의 정면도이다.
또한, 도 5는 도 4에서 고압 공기 및 경화제의 공급 계통을 도시한 정면도이다.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 경질지반용속도제어 심층혼합처리 장치는, 주행장비(100), 붐(110), 가이드 빔(120), 오거 드라이브(130), 공압 펌프(140), 경화제 공급 펌프(150), 로드(160) 및 천공장치부(200)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
여기서, 오거 드라이브(130)에는 양측에 서로 반대 방향으로 회전이 이루어지는 2개의 모터가 구비될 수 있고, 각각의 모터에는 역시 각각의 로드(160)가 축설될 수 있다.
또한, 각각의 로드(160)에는 한 쌍의 교반부(210,250)가 각각 축설될 수 있다.
즉, 한 쌍의 교반부(210,250)는 제1 교반부(210)와 제2 교반부(250)로 구성되고, 이들 한 쌍의 교반부(210,250)는 적어도 하나 이상의 연결대(230,232)에 의해 연결되어 수직 방향으로 연동이 이루어질 수 있게 된다.
제1 교반부(210)는 제1 로드(160a)에 의해 한쪽 방향으로 회전이 이루어지는 제1 회전 봉(212)과, 이 제1 회전 봉(212)의 하부 측에 양 방향으로 고정되게 설치되는 제1 교반 날개(216)와, 이 제1 교반 날개(216)와 일정 간격 이격된 위치에 고정되게 설치되는 제2 교반 날개(218)와, 이 제2 교반 날개(218)와 일정 간격 이격된 위치에 고정되게 설치되는 제3 교반 날개(220)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
여기서, 제1 교반 날개(216)와 제2 교반 날개(218) 및 제3 교반 날개(220)는 수직 방향을 기준으로 대략 45도 내외의 각도 범위로 경사지게 형성되어 지반에 관입되어 회전될 때, 연약지반과의 교반이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
이 때, 제1 교반 날개(216) 내지 제3 교반 날개(220)는 제1 회전 봉(212)의 둘레를 감싼 상태로 고정되는 케이싱들의 양 면으로부터 양 방향으로 배치될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 연결대(230,232)는 제1 회전 봉(212)의 둘레를 감싸되 제1 회전 봉(212)에 대하여 자유회전이 이루어지는 케이싱의 일 면에 그 일단이 고정되게 설치될 수 있다.
또한, 제1 회전 봉(212)의 단부 측에는 지반 상에 관입될 때 지반을 천공하기 위한 제1 비트(214)가 돌출되게 설치될 수 있다.
한편, 제2 교반부(250)는 제2 로드(160b)에 의해 다른 한쪽 방향으로 회전이 이루어지는 제2 회전 봉(252)과, 이 제2 회전 봉(252)의 하부 측에 양 방향으로 고정되게 설치되는 제4 교반 날개(256)와, 이 제4 교반 날개(256)와 일정 간격 이격된 위치에 고정되게 설치되는 제5 교반 날개(258)와, 이 제5 교반 날개(258)와 일정 간격 이격된 위치에 고정되게 설치되는 제6 교반 날개(260)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
여기서, 제4 교반 날개(256)와 제5 교반 날개(258) 및 제6 교반 날개(260)는 수직 방향을 기준으로 대략 45도 내외의 각도 범위로 경사지게 형성되어 지반에 관입되어 회전될 때, 연약지반과의 교반이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.
이 때, 제4 교반 날개(256) 내지 제6 교반 날개(260)는 제2 회전 봉(252)의 둘레를 감싼 상태로 고정되는 케이싱들의 양 면으로부터 양 방향으로 배치될 수 있으며, 적어도 하나 이상의 연결대(230,232)는 제2 회전 봉(212)의 둘레를 감싸되 제2 회전 봉(252)에 대하여 자유회전이 이루어지는 케이싱의 일 면에 그 타단이 고정되게 설치될 수 있다.
또한, 제1 회전 봉(252)의 단부 측에는 지반 상에 관입될 때 지반을 천공하기 위한 제1 비트(254)가 돌출되게 설치될 수 있다.
도 5를 참조하면, 제1 교반부(210)의 제1 로드(160a)와 제1 회전 봉(212)의 내부에는 공압 펌프(140)와 연결되는 공압 공급관(300)이 수직 방향으로 형성되고, 제1 교반부(210)의 교반 날개들 중, 최 하부에 위치하는 제1 교반 날개(216)에는 공압 공급관(300)으로부터 분기되는 공압 분배관(310)이 수평 방향으로 형성되며, 공압 분배관(310)에는 복수의 공압 노즐(312)이 형성될 수 있다.
또한, 제2 교반부(250)의 제2 로드(160b)와 제2 회전봉(252)의 내부에는 경화제 공급 펌프(150)와 연결되는 경화제 공급관(400)이 수직 방향으로 형성되고, 제2 교반부(250)의 교반 날개들 중, 최 하부에 위치하는 제4 교반 날개(256)에는 경화제 공급관(400)으로부터 분기되는 경화제 분배관(410)이 수평 방향으로 형성되며, 경화제 분배관(410)에는 복수의 경화제 노즐(412)이 형성될 수 있다.
따라서, 천공장치부(200)가 지중에 관입될 ?, 고압의 공기와 더불어 경화제가 동시에 분사되어 교반됨으로써, 보다 균일한 밀도를 갖는 지중구조체의 형성이 이루어질 수 있게 된다.
즉, 천공장치(200)가 지중에 관입될 때, 한쪽 방향으로 회전이 이루어지는 제1 교반부(210)를 통해 고압의 공기가 분사되면서 연약지반의 교반이 이루어지고, 이와 동시에 다른 한쪽 방향으로 회전이 이루어지는 제 교반부(250)를 통해 경화제가 분사되면서 연약지반의 교반이 이루어지게 되는바, 연약지반 상에 경화제가 균일하게 분포됨으로써, 보다 균일한 밀도를 갖는 지중구조체의 형성이 이루어지게 된다.
한편, 도 6은 도 4에서 다른 형태의 고압 공기 및 경화제의 공급 계통을 도시한 정면도로서, 도시된 바와 같이, 제1 교반부(210)에 공압 공급관(300)과 경화제 공급관(400)이 모두 형성될 수 있다.
즉, 제1 교반부(210)의 제1 로드(160a)와 제1 회전 봉(212)의 내부에는 공압 펌프(140)와 연결되는 공압 공급관(300)과 경화제 공급 펌프(150)와 연결되는 경화제 공급관(400)이 일정 간격을 두고 각각 수직 방향으로 형성되고, 제1 교반부(210)의 교반 날개들 중, 최 하부에 위치하는 제1 교반 날개(216)에서 어느 한 쪽의 교반 날개에는 공압 분배관(310)및 공압 노즐(312)이 형성되고, 다른 한 쪽의 교반 날개에는 경화제 분배관(410) 및 경화제 노즐(412)이 형성될 수 있다.
이 때 별도로 도시하지는 않았지만, 제2 교반부(250)에도 상기한 바와 같이 제1 교반부(210)와 동일한 구성으로 제2 로드(160b)와 제2 회전 봉(252)의 내부에 공압 펌프(140)와 연결되는 공압 공급관(300)과 경화제 공급 펌프(150)와 연결되는 경화제 공급관(400)이 일정 간격을 두고 각각 수직 방향으로 형성되고, 제2 교반부(250)의 교반 날개들 중, 최 하부에 위치하는 제4 교반 날개(256)에서 어느 한 쪽의 교반 날개에는 공압 분배관(310)및 공압 노즐(312)이 형성되고, 다른 한 쪽의 교반 날개에는 경화제 분배관(410) 및 경화제 노즐(412)이 형성될 수 있음은 물론이다.
이와 같이 제1 교반부(210) 및 제2 교반부(250)에서 각각 고압의 공기와 경화제를 동시에 토출하게 되면, 연약지반과 경화제의 혼합이 보다 원활히 이루어질 수 있음은 물론이다.
한편, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치의 제어관계를 도시한 블록도로서, 천공장치부(200)의 관입 속도 및 인발 속도는 제어부(500)에 의해 제어되어 균일한 속도로 관입 및 인발이 이루어지게 되며, 지중구조체의 형성과정은 디스플레이부(530)에 의해 디스플레이되어 작업자가 육안으로 확인이 가능하도록 구성될 수 있다.
여기서, 제어부(500)는 입력부(510) 및 저장부(520)와 회로연결되며, 작업자가 연약지반을 개량하기 위하여 미리 설정된 신호를 입력부(510)를 통해 제어부(500)로 송신하게 되면, 제어부(500)는 오거 드라이브(130)에 작동신호를 인가하여 천공장치부(200)가 연약지반에 관입되도록 한다.
이와 같이 천공장치부(200)가 연약지반 상에 관입됨에 따라 제1 교반부(210) 및 제2 교반부(250)가 지중에 관입되는 과정에서, 고압의 공기와 더불어 경화제가 연약지반 상에 동시에 토출되어 관입과 경화제 혼합이 동시에 이루어지게 되는데, 이때 관입 및 교반 과정에서 일부의 경질 지반 등에 의해 그 관입과 교반 속도가 저장부(520)에 입력되어 있는 미리 설정된 속도로 이루어지지 않게 되는 경우, 저장부(520)는 제어부(500)에 이 신호를 송신하고, 제어부(500)는 미리 설정된 속도로 관입 및 교반이 이루어지도록 모터 및 오거 드라이브(130)에 제어신호를 인가함으로써, 천공장치부(200)가 균일한 속도로 관입이 이루어지도록 하여 결국 균일한 지중구조체의 형성이 이루어지도록 할 수 있다.
여기서, 천공장치부(200)의 인발 시에도 동일한 속도로 제어되도록 함으로써, 균일한 지중구조체의 형성이 이루어지도록 함은 물론이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치를 이용한 심층혼합처리 공법의 순서도로서, 이를 참조하여 상기한 구성의 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치를 이용하여 심층혼합처리를 실시하는 공법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 연약지반 상에 지중구조체를 형성하여 개량하기 위해서 연약지반 상에 천공장치부(200)가 배치된 상태에서 입력부(510)의 입력 신호에 의해 오거 드라이브를 작동하는 단계를 수행한다.
이와 같이 천공장치부(200)가 연약지반 상에서 오거 드라이브(130)의 작동에 의해 관입이 이루어지게 되면, 로드(160) 및 제1 교반부(210)와 제2 교반부(250)가 지중에 관입되는 단계가 수행된다.
제1 교반부(210) 및 제2 교반부(250)의 지중 관입에 의해 제1 교반 날개(216) 내지 제6 교반 날개(260)는 지중에서 회전되면서 연약지반을 교반시키게 되는데, 이와 같은 관입 및 교반 시 고압공기와 경화제가 동시에 공급되는 단계가 수행됨으로써, 연약지반에 경화제가 고르게 교반되면서 혼합이 이루어지게 된다.
이와 같이, 연약지반에 고압공기와 경화제를 동시에 공급하면서 연약지반 상에 경화제를 고르게 혼합시킨 상태에서, 천공장치부(200)를 지중으로부터 인발시키는 단계를 수행한다.
이 때, 천공장치부(200)의 인발 단계에서는 고압공기 및 경화제의 공급을 중단하고, 연약지반을 계속해서 인발하는 단계만 수행하도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치 및 이 장치를 이용한 심층혼합처리 공법에 의하면, 로드 및 교반 날개가 지반 상에 관입될 때 고압의 공기와 더불어 경화제를 동시에 분사시키면서 고른 밀도로 교반 및 고화가 이루어짐으로써, 지중구조체가 안정적으로 수직 상태를 이루어 지반 개량 효과를 극대화되는 효과가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치 및 이 장치를 이용한 심층혼합처리 공법에 의하면, 로드 및 교반 날개가 균일한 속도로 지중에 대하여 관입 및 인발이 이루어지게 됨으로써, 지중 상에 형성되는 지중구조체가 고른 밀도를 이루어 수직 상태를 안정적으로 이루게 됨으로써, 역시 지반 개량 효과가 극대화되는 효과가 제공될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
140 : 공압 펌프 150 : 경화제 공급 펌프
160 : 로드 160a : 제1 로드
160b : 제2 로드 200 : 천공장치부
210 : 제1 교반부 212 : 제1 회전 봉
214 : 제1 비트 216 : 제1 교반 날개
218 : 제2 교반 날개 220 : 제3 교반 날개
230 : 제1 연결대 232 : 제2 연결대
250 : 제2 교반부 252 : 제2 회전 봉
254 : 제2 비트 256 : 제4 교반 날개
258 : 제5 교반 날개 260 : 제6 교반 날개
300 : 공압 공급관 310 : 공압 분배관
312 : 공압 노즐 400 : 경화제 공급관
410 : 경화제 공급관 412 : 경화제 노즐
500 : 제어부 510 : 입력부
520 : 저장부 530 : 디스플레이부

Claims (6)

  1. 주행장비, 붐, 가이드 빔, 제어 신호에 의해 승강 및 회전이 이루어지는 오거 드라이브, 상기 오거 드라이브와 연동하여 승강 및 회전이 이루어지는 한 쌍의 제1 로드와 제2 로드 및 상기 제1 로드 및 제2 로드에 의해 지반 상에 관입 및 인발되는 천공장치부를 포함하는 심층혼합처리 장치에 있어서,
    상기 천공장치부는,
    상기 제1 로드와 연동되는 제1 교반부와, 상기 제2 로드와 연동되는 제2 교반부로 구성되되,
    상기 제1 교반부는,
    상기 제1 로드와 연동하여 회전되는 제1 회전 봉과, 상기 제1 회전 봉의 양 측에 대향되게 한 쌍으로 형성되는 복수 단의 교반 날개와, 상기 제1 로드와 상기 제1 회전 봉의 내부에 형성되어 공압 펌프와 연결되는 공압 공급관과, 상기 복수 단의 교반 날개 중 하단의 교반 날개에 형성되고 상기 공압 공급관으로부터 분기되는 공압 분배관과, 상기 공압 분배관에 형성되는 공압 노즐을 포함하고,
    상기 제2 교반부는,
    상기 제2 로드와 연동하여 회전되는 제2 회전 봉과, 상기 제2 회전 봉의 양측에 대향되게 한 쌍으로 형성되는 복수 단의 교반 날개와, 상기 제2 로드와 상기 제2 회전 봉의 내부에 형성되어 경화제 공급 펌프와 연결되는 경화제 공급관과, 상기 복수 단의 교반 날개 중 하단의 교반 날개에 형성되고 상기 경화제 공급관으로부터 분기되는 경화제 분배관과, 상기 경화제 분배관에 형성되는 경화제 노즐을 포함하며,
    상기 제1 교반부와 상기 제2 교반부는 서로 다른 모터에 결합되어 서로 반대되는 방향으로 회전이 이루어지고,
    상기 제1 교반부의 복수 단 교반 날개 및 상기 제2 교반부의 복수 단 교반 날개들은,
    각각 상하로 인접하는 교반 날개들이 직각 방향을 이루도록 교차되게 배치되고, 각각 수평 방향에 인접하는 교반 날개들도 직각 방향을 이루도록 교차되게 배치되며, 각각 수직 방향을 기준으로 45도 각도로 경사지게 형성되며,
    상기 천공장치부가 지중에 관입될 때, 상기 공압 노즐 및 경화제 노즐을 통해 각각 고압의 공기와 경화제가 동시에 공급되고, 상기 천공장치부가 인발될 때에는 상기 고압공기 및 경화제의 공급이 중단되고 교반만 실시하는 것을 특징으로 하는 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 기재된 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 장치를 이용한 심층혼합처리 공법에 있어서,
    (a) 오거 드라이버를 작동하는 단계;
    (b) 로드 및 교반 날개들을 지중에 관입하는 단계;
    (c) 관입과 더불어 고압 공기 및 경화제를 동시에 공급하는 단계;
    (d) 로드 및 교반 날개들 인발하는 단계; 및
    (e) 인발 시 고압공기 및 경화제의 공급을 중단하고 교반만 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경질지반용 속도제어 심층혼합처리 공법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 교반 날개들의 지중 관입 및 인발 시, 그 관입 및 인발속도와 회전속도는 균일한 속도를 이루도록 제어되는 것을 특징으로 하는 경질지반용 속도제어 심충혼합처리 공법.
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