KR102532933B1 - 연약지반 개량공법 및 연약지반 개량장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연약지반 개량공법 및 연약지반 개량장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명의 연약지반 개량공법은 연약지반 개량장치의 굴착 교반기구의 승강 속도를 복수의 레벨 등급으로 구획하여 테이블 화하는 단계, 샘플 시추공의 굴착 깊이에 따른 연약지반 상태 데이터를 입력하는 단계, 상기 샘플 시추공의 데이터와 상기 굴착 교반기구의 승강 속도레벨을 매칭하는 단계, 상기 굴착 교반기구의 자동시공에 필요한 항의 데이터를 설정하는 단계, 매칭된 상기 굴착 교반기구의 승강 속도레벨에 따라 고화재의 양이 자동으로 계량되도록 설정하는 단계, GPS 수신기로부터 상기 샘플 시추공과 개량 시공 위치 정보를 비교하는 단계, 연약지반에 상기 항을 조성하는 관입시공 또는 관입인발시공 단계 및 시공시 오염된 상기 굴착 교반기구의 세척을 위한 물 자동주입 설정 단계를 포함한다.

Description

연약지반 개량공법 및 연약지반 개량장치 {Soft ground improvement method and soft ground improvement device}
본 발명은 연약지반을 개량할 때 이용되는 연약지반 개량공법 및 연약지반 개량장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연약지반의 샘플 시추공 데이터와 GPS에 기반한 위치정보 데이터를 연계하여 연약지반 개량장치가 어느 위치로 이동하더라도 그 위치의 하부 지반에 적합한 항 조성을 자동으로 실시할 수 있는 연약지반 개량공법 및 연약지반 개량장치에 관한 것이다.
일반적으로 연약지반의 개량공법은 호안, 방파제, 하천 제방, 도로 및 토지조성 등의 지반을 개량하는 것으로서 연약지반 속에 시멘트계 등의 고화재를 주입하여 혼합한 후 굳힘으로써 연약지반 속에 지반개량체를 시공하여 개량하는 것이다.
최근의 경제성장에 따른 산업용지 및 주거용지의 지속적인 수요증가로 인하여 해안과 내륙 간에 형성된 연약지반 활용을 통한 효율적인 토지의 이용이 필요한 실정이다.
이에 따라, 연약지반을 개량하는데 경제적일 뿐만 아니라 개량효과가 우수한 연약지반 개량공법의 적용이 절실히 요구되고 있는 것이 업계의 실정이다.
연약지반을 개량하는 방법은 통상적으로 굴착장비에 장착된 로드의 선단에 굴착 비트를 설치하고 상기 로드를 정방향으로 회전시키면서 소정의 깊이까지 지반을 굴착하면서 굴착 토사를 교반한 후, 로드를 역회전시켜 상부로 인발시키면서 고화재를 지반에 주입시켜 토사와 고화재를 혼합교반시키고 이를 양생시키는 방식으로 이루어진다.
그러나 종래에는 연약지반의 특성을 감안하지 않고 단지 16 내지 25 rpm의 회전속도를 갖는 오거 교반날개를 이용하여 관입 및 인발시공을 시행하고 있으며, 이는 점토층에서 저회전 속도로 고화재와 균일하게 혼합되지 않는 문제점이 있어서 균일하고 연속적인 고강도의 지중구조체를 시공할 수 없다.
따라서 점토층에서 균일하게 혼합하기 위해서는 오거 교반날개의 회전속도를 100 rpm 이상으로 하여야 하나 이를 위해서는 초기 구동시 공급전압(440V)의 약 80%에 달하는 높은 구동전류를 필요하게 되므로 순간적으로 과도전류를 발생시켜 구동모터의 기계적인 무리가 발생되어 파손 및 고장의 원인이 되고 있다.
또한, 오거 교반날개는 지반의 깊이에 따라서 변화하는 토질과의 마찰에 대한 과부하를 감안하지 않고 단순히 초기 구동시 일률적인 회전 속도를 갖도록 구동모터를 기동시켜야 하므로, 이로 인해 시공효율이 저하되어 부실시공의 원인이 되어 심각한 폐단이 되고 있다.
아울러, 연약지반은 지반의 깊이에 따라서 연경도(Consistency)의 특성이 다양한 수많은 지질 층이 분포하고 있으나, 종래의 연약지반 개량공법은 단순히 일률적인 회전속도를 갖는 오거 교반날개를 이용하여 관입 및 인발시공을 시행하고 있으므로, 지반상태가 무른 실트질 또는 점토층에서는 오거 교반날개의 회전력에 의해서 슬라임(혼합된 연약지반과 고화재)이 주변으로 비산됨은 물론 지반이 교란되어 시공품질을 저하하는 원인을 제공할 뿐만 아니라 경도가 높은 지반 층에서는 오거 교반날개가 관입되는 효율이 제한되어 균일하고 연속적인 지반개량체를 시공할 수 없으므로, 시공품질이 저하되는 단점이 있다.
특히, 연약지반의 연경도에 따라서 효과적인 대응이 곤란하여 작업능률 저하 및 시공불량에 따른 재시공은 물론 시공기간의 연장으로 인한 경제적인 손실이 발생하는 심각한 문제점이 있다.
따라서, 연약지반 내의 상태 즉, 토사, 자갈, 암반 지반의 상태에 따라 교반로드의 굴진, 굴착 속도가 다르기 때문에 고화재나 첨가제의 투입량 컨트롤이 어려워 연약지반 개량장치의 운용자의 숙련도에 의존해야 하는 단점이 있다.
또한, 항(지반개량체) 조성시 연약지반 상태에 따라 고화재나 첨가제의 투입량이 불균일하여 항의 조성 품질이 떨어지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로 항 조성의 품질을 개선할 수 있는 연약지반 개량공법 및 연약지반 개량장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 연약지반 개량장치 운용자의 숙련도에 관계없이 굴착교반기구의 굴착, 굴진 및 인발 속도에 맞추어 정확한 양의 고화재 및 첨가제 등을 투입할 수 있도록 자동운전 설정이 가능한 연약지반 개량공법 및 연약지반 개량장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 연약지반의 샘플 시추공 데이터와 GPS에 기반한 위치정보 데이터를 연계하여 연약지반의 하부 지반 상태에 적합한 항 조성을 자동으로 실시할 수 있는 연약지반 개량공법 및 연약지반 개량장치를 제공하는 것에 있다.
한편, 본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연약지반 개량공법은 연약지반 개량장치의 굴착 교반기구의 승강 속도를 복수의 레벨 등급으로 구획하여 테이블 화하는 단계, 샘플 시추공의 굴착 깊이에 따른 연약지반 상태 데이터를 입력하는 단계, 상기 샘플 시추공의 데이터와 상기 굴착 교반기구의 승강 속도레벨을 매칭하는 단계, 상기 굴착 교반기구의 자동시공에 필요한 항의 데이터를 설정하는 단계, 매칭된 상기 굴착 교반기구의 승강 속도레벨에 따라 고화재의 양이 자동으로 계량되도록 설정하는 단계, GPS 수신기로부터 상기 샘플 시추공과 개량 시공 위치 정보를 비교하는 단계, 연약지반에 상기 항을 조성하는 관입시공 또는 관입인발시공 단계 및 시공시 오염된 상기 굴착 교반기구의 세척을 위한 물 자동주입 설정 단계를 포함한다.
바람직하게는 상기 샘플 시추공의 굴착 깊이에 따른 연약지반 상태 데이터를 입력하는 단계에서는 착저 판단에 필요한 상기 굴착 교반기구의 전류, 무게 또는 토크값을 설정하여 착저 설정을 할 수 있다.
바람직하게는 상기 굴착 교반기구의 자동시공에 필요한 상기 항의 데이터를 설정하는 단계에서는 연약지반 시공에 필요한 상기 항 수량, 항 길이, 항 깊이, 시공 면적, 항저 및 항두 깊이를 설정할 수 있다.
바람직하게는 상기 매칭된 상기 굴착 교반기구의 승강 속도레벨에 따라 상기 고화재의 양이 자동으로 계량되도록 설정하는 단계에서는 물 및 시멘트를 포함하는 상기 고화재의 물 및 시멘트의 비율과 물, 시멘트 및 첨가제 각각의 무게 또는 상기 고화재 및 첨가제의 양을 설정할 수 있다.
바람직하게는 상기 연약지반에 상기 항을 조성하는 관입시공 또는 관입인발시공 단계는 관입시공 또는 관입인발시공에 필요한 윈치 속도, 상기 굴착 교반기구의 회전수, 상기 고화재의 유량 데이터를 설정할 수 있다.
바람직하게는 상기 굴착 교반기구의 관입속도가 상기 샘플 시추공 데이터와 매칭된 속도의 오차범위를 벗어나는 경우에 상기 굴착 교반기구의 구동을 자동으로 멈출 수 있고, 이를 알람하여 상기 굴착 교반기구의 속도를 재설정하여 관입할 수 있다.
바람직하게는 상기 연약지반 개량장치는 본체에 입설되는 리더와 상기 리더에 고정되어 상하 이동이 가능하고 축선을 따라 회전 가능하며 하단부에 비트 및 교반날개가 설치된 교반로드와 상기 교반로드의 교반날개 근방에 구성되는 토출구와 상기 토출구를 통하여 연약지반 내에 고화재를 공급하는 고화재 공급기구와 상기 교반로드의 구동수단과 상기 교반로드의 승강 속도를 감지하는 센서와 상기 고화재 공급기구 및 상기 교반로드의 구동수단을 컨트롤하는 중앙제어장치를 구비하고, 상기 중앙제어장치는 상기 교반로드의 승강 속도를 복수의 레벨 등급으로 구획하는 테이블 데이터와 상기 테이블 데이터의 해당 레벨 등급과 매칭되는 샘플시추공 데이터의 입력부를 구비하되 상기 샘플 시추공 데이터의 입력 신호에 따라 상기 해당 레벨 등급으로 상기 교반로드의 승강 속도가 제어되고 그 제어속도에 맞추어 상기 고화재 공급기구로부터 상기 토출구로 배출되는 고화재의 양이 컨트롤 되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 연약지반 개량공법 및 연약지반 개량장치는 굴착교반기구의 승강 속도를 복수의 레벨 등급으로 구획하는 테이블 데이터와, 상기 테이블 데이터의 해당 레벨 등급과 매칭되는 샘플 시추공 데이터의 입력부를 구비하고, 상기 샘플 시추공 데이터의 입력 신호에 따라 상기 해당 레벨 등급으로 상기 굴착교반기구의 승강 속도가 제어되고, 그 제어속도에 맞추어 고화재 공급기구로부터 굴착교반기구를 통해 배출되는 고화재의 양이 컨트롤 되도록 구성함으로써, 하부 지반 상태에 적합한 항 조성을 자동으로 실시할 수 있는 우수한 효과를 얻을 수 있다.
또한, GPS 수신기의 위치 신호에 따라 상기 샘플 시추공의 위치 영역을 특정할 수 있도록 함으로써, 연약지반 개량장치가 어느 영역 위치로 이동하더라도 샘플 시추공 위치를 쉽게 특정하여 항 조성을 자동으로 실시할 수 있는 우수한 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연약지반 개량공법을 설명하기 위한 순서도다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 연약지반 개량장치를 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연약지반 개량장치를 나타내는 개략도다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
이와 관련하여 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연약지반 개량공법을 설명하기 위한 순서도 이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 연약지반 개량장치를 나타내는 측면도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연약지반 개량장치를 나타내는 개략도이다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 의한 연약지반 개량공법을 설명하기 위한 연약지반 개량장치에 대해 필요한 부분만 간략하게 상술한다.
상기 연약지반 개량장치의 자세한 구성요소에 대해서는 후술한다.
본 발명의 실시 예에 따른 연약지반 개량장치(110)는 연약지반을 굴착하고 교반하기 위한 굴착교반기구(113), 상기 굴착교반기구(113)에 고화재(시멘트 슬러리) 등을 공급하기 위한 고화재 공급기구(132) 및 첨가제를 공급하기 위한 첨가제 이송장치(140)를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 연약지반 개량공법을 이용하기 위해서 연약지반 개량장치(110)의 굴착교반기구(113)에 상기 굴착교반기구(113)의 승강에 따른 자체 하중변화, 굴착교반기구(113)의 회전시 토크 변화, 굴착교반기구(113)의 회전시 토크 변화에 따른 전류 변화 상태 등을 감지하여 굴착교반기구(113)의 실시간 승강 속도, 착저 위치 등을 감지하는 굴착교반기구(113)의 승강속도 감지센서(195)를 구비한다.
또한, 굴착교반기구(113)의 승강 속도를 제어하고 그 제어속도에 따라 고화재 공급기구(132)와 첨가제 이송장치(140)로부터 배출되는 고화재 또는 첨가제의 양이 컨트롤 되는 중앙처리장치(180)와 연약지반 개량장치(110)의 위치를 감지하는 GPS 수신기(190)를 구비한다.
이때, 중앙처리장치는 PLC 통신 또는 CAN 통신을 사용할 수 있다.
이하에서는 상기 연약지반 개량장치(110)를 이용하여 연약지반을 개량하는 공법에 대하여 설명한다.
이와 관련하여, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연약지반 개량공법을 설명하기 위한 순서도다.
본 발명의 실시 예에 따른 연약지반 개량공법에 대하여 도 1을 참조하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 굴착교반기구(113)의 승강 속도를 복수의 레벨 등급으로 구획하여 테이블 화한다. (S100)
상술한 속도레벨 테이블은 V1...Vn으로 교반굴착기구(113)의 승강속도 레벨을 구분하여 설정한다.
즉, 예를 들어 V1은 0.05~3.5(m/분), V2는 1.0~2.5(m/분), V3는 1.5~2.5(m/분), V4는 3.0~4.0(m/분), V5는 4.0~5.0(m/분) 등으로 속도 레벨등급을 테이블 화하여 중앙처리장치(180) 내에 저장하여 둘 수 있다.
이어서, 연약지반에 샘플 시추공을 뚫어 상기 샘플 시추공의 굴착 깊이에 따른 연약지반 상태 즉, 깊이에 따른 지반의 경질 상태, 그 샘플 시추공의 위치 정보 데이터 및 기타 운전 설정 데이터를 입력한다. (S200)
이때, 샘플 시추공 굴착시 착저 판단에 필요한 상기 굴착 교반기구(113)의 전류, 무게 및 토크값을 설정하여 착저 설정을 할 수 있다.
자세하게는, 착저 판단에 사용하고자 하는 종류를 선택해 설정할 수 있다.
예를 들어, 굴착교반기구(113)의 일정 전류 값을 설정하면 설정 값 이상이면 착저로 판단하고, 굴착교반기구(113)의 일정 무게 값을 설정하면 설정 값 이하이면 착저로 판단한다.
또는, 굴착교반기구(113)의 일정 토크 값을 설정하면 설정 값 이상이면 착저로 판단한다.
또한, 필요에 따라 착저 설정의 사용 유무를 정할 수 있다.
이어서, 상기 샘플 시추공의 깊이에 따른 연약지반 상태에 대한 데이터와 상기 굴착교반기구(113)의 승강 속도레벨을 매칭한다. (S300)
이때, 구간별 연약지반 상태 및 그 깊이에 대응되는 굴착교반기구(113)의 굴착 속도가 속도레벨 테이블로부터 설정된다.
이어서, 상기 굴착교반기구(113)의 자동시공에 필요한 항의 데이터를 설정한다. (S400)
이때, 연약지반 시공에 필요한 항의 수량, 항의 길이, 항의 깊이, 시공 면적, 항저 및 항두 깊이를 설정할 수 있다.
이어서, 매칭된 상기 굴착 교반기구(113)의 승강 속도레벨에 따라 고화재의 양을 설정한다. (S500)
이때, 상기 고화재는 자동 계량이 가능하도록 데이터를 설정할 수 있다.
자세하게는, 물 및 시멘트를 포함하는 고화재의 물 및 시멘트의 비율과 물, 시멘트 및 첨가제 각각의 무게 또는 상기 고화재 및 첨가제의 양을 설정할 수 있다.
이에 따라, 연약지반의 상태에 따라 구간별로 굴착 교반기구(113)의 속도를 다르게 설정하고, 속도별로 고화재나 첨가제의 분출량을 제어함으로써 연약지반 내에 균일한 양의 고화재 및 첨가제를 투입함으로써 항의 조성 품질을 개선할 수 있다.
이어서, GPS 수신기(190)로부터 연약지반 개량장치(110)의 위치 신호를 수신하여 입력된 샘플 시추공의 위치 정보와 비교하여 연약지반 개량 시공 위치를 판단한다. (S600)
이때, 연약지반 개량 시공 위치는 한 예로 입력된 샘플 시추공 위치를 기점으로 하여 반경 10 내지 20m 영역 등으로 설정될 수 있다.
이어서, 연약지반 개량 시공 위치와 입력된 샘플 시추공 위치가 일치하면 연약지반에 항을 조성하는 관입 시공 또는 관입인발 시공을 선택한다. (S700)
상기 관입 시공은 소정의 굴삭 깊이까지 굴착교반기구(113)를 관입하여 항을 조성하는 시공 방법이고, 관입인발 시공은 착저층(시공 설계 깊이)까지 굴착교반기구(113)를 관입한 후 굴착교반기구(113)를 일정 높이 인발하고, 다시 착저층까지 재관입하여 항을 조성하는 시공 방법이다.
상술한 관입인발 시공시에는 토사와 고화재 사이에 충분한 혼합이 이루어져 높은 품질의 항을 조성할 수 있다.
이때, 관입 시공 또는 관입 인발시공 설정시 필요한 굴착교반기구(113)를 승강시키는 인발 윈치(150)의 속도, 굴착교반기구(113)의 회전수, 고화재의 유량 데이터를 설정할 수 있다.
또한, 지반 상태에 따라 구간을 나누고, 구간별로 고화재 투입 여부, 인발 윈치(150)의 속도와 굴착교반기구(113)의 회전수를 각각 설정할 수 있다.
관입 시공 또는 관입 인발 시공이 선택되면, 굴착교반기구(113)가 하강한다.
굴착교반기구(113)가 하강하여 단부가 해저면 즉, 항이 형성될 위치에 도달하면 굴착교반기구(113)의 승강속도 감지센서(195)가 굴착교반기구(113)의 해저 면과의 접촉에 따라 변화된 하중 무게를 감지하여 굴착교반기구(113)의 굴삭 시작 깊이인지를 판단한다.
굴착 시작 깊이로 판단되면 굴착교반기구(113)가 연약지반에 관입되기 시작한다.
이때, 샘플 시추공의 데이터와 매칭된 굴착교반기구(113)의 하강속도에 맞추어 관입이 시작되면 그 관입 과정에서 고화재 공급기구(132)를 통하여 고화재를 분출한다.
또한, 고화재 공급시 첨가제 이송장치(140)를 통하여 별도의 첨가제를 추가로 분출할 수 있다.
상기 고화재 및 첨가제는 속도레벨에 따른 구간별 관입 체적에 비례하여 동일한 양이 투입될 수 있도록 구간별 속도에 따라 분출량이 제어된다.
상기와 같이 굴착교반기구(113)는 연약지반 내로 관입하여 고화재 및 첨가제를 분출시키면서 연약지반 내의 토사와 교반 혼합된다.
만일, 속도레벨에 따른 각 구간에서 실제 굴착교반기구(113)의 굴착 관입 속도가 국지적인 연약지반 상태의 영향으로 매칭된 속도의 오차범위를 벗어나는 경우에는 굴착교반기구(113)의 승강속도 감지센서(195)가 이를 감지하여 굴착교반기구(113)의 구동을 자동으로 멈추도록 비상정지기능을 설정할 수 있다.
이때, 상술한 비상정지상황을 장비 운용자에게 알림으로써 굴착교반기구(113)의 속도를 재설정하여 관입을 다시 시작할 수 있다.
상기 과정을 거쳐 설계된 소정 깊이까지 굴착교반기구(113)의 관입이 이루어졌는지 판단한다.
상기 굴착교반기구(113)의 관입이 완료되면 굴착교반기구(113)를 인발한다.
만약, 관입인발 시공을 선택하였다면 상술한 굴착교반기구(113)의 관입 완료 후 설계된 소정 깊이에서 일정높이 인발한 후 다시 관입한다.
이때, 재관입이 시작되면 그 관입 과정에서 고화재 및 첨가제를 추가로 분출할 수 있다.
상기 재관입이 완료되면 굴착교반기구(113)를 인발한다.
이어서, 관입시공 또는 관입인발시공시 고화재 공급기구(132) 또는 첨가제 이송장치(140)를 통하여 고화재나 첨가제가 이송되는 과정에서 오염된 굴착교반기구(113)를 세척하기 위하여 굴착교반기구(113)내에 물을 자동 분사할 수 있도록 설정할 수 있다. (S800)
이때, 관입시공 또는 관입인발시공에 따라 굴착교반기구(113)가 해저면 위치까지 인발된 것으로 판단되면 굴착교반기구(113) 내로 물이 분사되고, 굴착교반기구(113)가 해수면 위치까지 인발된 것으로 판단되면 굴착교반기구(113) 내로 물이 분사되는 것이 멈춘다.
상기 과정을 거쳐 설계된 소정 깊이까지 굴착교반기구(113)의 관입이 이루어지고 연약지반 내에 관입 시공 또는 관입인발시공에 의한 1개의 항이 조성된다.
또한, 항이 조성된 후에는 연약지반 개량장치(110)를 인접 위치로 이동시켜 항을 조성하는 과정을 반복하여 실시한다.
상기와 같이 연약지반 내에 고화재가 토출되어 토사와 교반 혼합하여 수화반응, 포졸란 반응 등의 고결 작용에 의해 연약지반을 강화시키는 원기둥의 개량 말뚝, 즉 항이 자동으로 조성됨으로써 연약지반의 개량이 종료된다.
이하에서는, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 연약지반 개량공법을 사용하기 위한 연약지반 개량장치(110)에 대해 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명에 의한 연약지반 개량공법을 사용하는 연약지반 개량장치(110)에 관한 구성에 대해 살펴본다.
본 발명에 의한 연약지반 개량장치(110)는 이동용 무한궤도(111a)를 구비한 본체(111)의 전방에 리더(112)가 설치되고, 상기 리더(112)에 연약지반(G)을 굴착하고 교반하기 위한 굴착교반기구(113), 상기 굴착교반기구에 고화재 등을 공급하기 위한 고화재 공급기구(132), 첨가제를 공급하기 위한 첨가제 이송장치(140)를 포함한다.
상기 굴착교반기구(113)는 와이어(151)를 개재하여 인발 윈치(150)와 연결되고, 상기 와이어(151)에 매달려 리더(112)를 따라 승강 되는 굴착교반기구(113)의 자체 하중 변화, 교반로드(114)의 회전시 토크 변화, 교반로드(114)의 회전시 토크 변화에 따른 전류 변화 상태 등을 감지하여 굴착교반기구(113)의 실시간 승강 속도, 착저 위치 등을 감지하는 승강속도 감지센서(195)를 구비한다.
상기 굴착교반기구(113)의 승강속도 감지센서(195)는 굴착교반기구(113)의 승강속도를 감지하여 중앙처리장치(180)에 그 신호 정보를 제공할 수 있다.
또한, 운전석이 설치되는 본체(111)에는 상기 굴착교반기구(113), 고화재 공급기구(132) 및 첨가제 이송장치(140)를 컨트롤하기 위한 중앙처리장치(180)가 구비되고, 상기 중앙처리장치(180)와 연결되는 GPS 수신기(190)는 리더(112)의 상단에 구비된다.
이때, 중앙처리장치는 PLC 통신 또는 CAN 통신을 사용할 수 있다.
또한, 상기 굴착교반기구(113)는 한 개 이상의 교반로드(114)와 첨가제 압송파이프(115)를 포함한다.
또한, 교반로드(114)의 상단에는 구동모터(116) 및 감속기(117)가 연결되어 있고, 감속기(117)를 개재한 구동모터(116)의 구동에 의하여 교반로드(114)가 축회전하도록 구성되어 있다.
상기 구동모터(116) 및 감속기(117)는 리더(112)를 따라 상하 이동이 가능하게 설치되어 있으며, 이에 따라 교반로드(114)가 상하 이동할 수 있다.
또한, 교반로드(114)가 두 개 이상일 경우 교반로드(114)의 하단에는 고정밴드(118)가 설치되어 각 교반로드(114)의 간격을 유지하도록 지지하는 역할을 한다.
또한, 교반로드(114)의 외주면에는 교반한 토사를 배출하기 위해 나선형으로 연속하는 나선형 날개(119)가 고정밴드(118) 보다 위쪽에 형성되어 있다.
또한, 교반로드(114)의 하단부에는 교반날개(120,121)가 설치되어 있다.
이때, 상측의 교반날개(120)과 하측의 교반날개(121)은 토사와 고화재가 균일하게 교반 혼합되도록 일정 간격을 두고 서로 직교하도록 설치된다.
또한, 하측의 교반날개(121)의 상단에는 효율적으로 연약지반(G)을 굴진 하기 위해 비트(188)가 설치되고, 하측의 교반날개(121)의 하단에는 고화재 등을 토출하는 토출구(122)가 설치되어 있다.
상기 토출구(122)에는 교반로드(114) 내를 통과하는 고화재 호스(123)의 일단이 연결되어 있다.
상기 고화재 호스(123)의 타단은 본체(111)에 설치된 고화재 제조장치(124)에 연결되어 있다.
또한, 고화재 제조장치(124)는 시멘트 사일로(125)에서 시멘트 계량기(126)를 통해 공급되는 시멘트와 물 탱크(127)로부터 물 계량기(128)를 통해 공급되는 물을 믹서(129)에서 혼합하여 고화재를 제조하고, 저장탱크(130)에 이를 저장하도록 구성된다.
또한, 상기 토출구(122), 고화재 호스(123), 고화재 제조장치(124)로 이루어진 고화재 공급기구(132)는 필요에 따라 고화재 제조장치(124)에서 제조한 고화재를 고화재 공급펌프(131)로 송출하고 고화재 호스(123)를 통하여 고화재 토출구(122)로 분출시킬 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 상기 첨가제 압송파이프(115)는 원통형으로 그 하단부가 교반로드(114)의 교반날개(120)의 근방에 위치하도록 설치되어 있다.
또한, 첨가제 압송파이프(115)의 하단부에는 첨가제 토출구(133)가 설치되어 있다.
또한, 고화재 토출구(122)는 고화재 공급 여부에 따라 개폐 가능하도록 구성할 수 있다.
또한, 첨가제 토출구(133)는 첨가제 이송장치(140)로부터 공급되는 압축 압력이 일정 이상으로 되면 그 압력에 따라 열리도록 구성할 수 있다.
그리고, 상기 압축 압력이 일정 이하로 떨어지면, 첨가제 토출구(133)는 다시 폐쇄된다.
또한, 첨가제 압송파이프(115)에 첨가제를 압송하는 첨가제 압송장치(140)는 압송 호스(141)를 개재하여 첨가제 압송파이프(115)에 연결되어 있다.
또한, 첨가제압송장치(140)는 첨가제를 저장하는 저장탱크(143), 저장한 첨가제를 압송 호스(141)로 송출할 수 있도록 압송 호스에 압축공기를 공급하는 콤프레셔(147)를 포함한다.
이때, 첨가제의 저장탱크(143)에는 필요에 따라 고화재를 저장할 수 있으나, 고화재 외에 고화재와 교반되는 다양한 물질(소정 크기로 절단된 스티로폼 등 산업 폐기물)을 저장할 수 있다.
또한, 교반로드(114)와 첨가제 압송파이프(115)는 4개의 교반로드와 1개의 첨가제 압송파이프로 구성할 수 있고, 압송파이프(115)의 외주면에도 나선형 날개를 추가하여 구성할 수 있다.
한편, 중앙처리장치(180)에는 교반로드(114)의 승강 속도를 복수의 레벨 등급으로 구획하는 테이블 데이터에 의하여 만들어진 레벨등급 테이블(165)과 샘플 시추공 데이터 입력부(175)를 구비한다.
또한, 중앙처리장치(180)는 GPS 수신기(190)로부터 수신되는 위치 신호에 의해 특정된 샘플 시추공에 대응되는 레벨 등급으로 교반로드(114)의 승강 속도를 제어하고, 그 제어속도에 맞추어 고화재 공급기구(132), 첨가제 이송장치(140)로부터 고화재 토출구(122) 또는 첨가제 토출구(133)로 배출되는 고화재 또는 첨가제 양이 컨트롤 되도록 구성된다.
결과적으로, 연약지반 개량장치의 운용자의 숙련도에 관계없이 굴착교반기구의 굴착, 굴진 및 인발 속도에 맞추어 정확한 양의 고화재 및 첨가제 등을 투입할 수 있는 기술을 제공하여 항 조성의 품질을 개선할 수 있는 우수한 효과가 있다.
또한, 연약지반의 샘플 시추공 데이터와 GPS에 기반한 위치정보 데이터를 연계하여 연약지반의 하부 지반 상태에 적합한 항 조성을 자동으로 실시할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
110 : 연역지반 개량장치
111 : 본체
111a : 이동용 무한궤도
112 : 리더
113 : 굴착교반기구
114 : 교반로드
115 : 첨가제 이송파이프
116 : 구동모터
117 : 감속기
118 : 고정밴드
119 : 나선형 날개
120,121 : 교반날개
122 : 고화재 토출구
123 : 고화재 호스
124 : 고화재 제조장치
125 : 시멘트 사일로
126 : 시멘트 계량기
127 : 물 탱크
128 : 물 계량기
129 : 믹서
130,143 : 저장탱크
131 : 고화재 공급펌프
132 : 고화재 공급기구
133 : 첨가제 토출구
140 : 첨가제 이송장치
141 : 압송 호스
147 : 콤프레셔
150 : 인발 윈치
151 : 와이어
165 : 레벨등급 테이블
175 : 샘플 시추공 데이터 입력부
180 : 중앙처리장치 (PLC 또는 CAN 통신)
188 : 비트
190 : GPS 수신기
195 : 승강속도 감지센서

Claims (7)

  1. 연약지반 개량장치의 굴착 교반기구의 승강 속도를 복수의 레벨 등급으로 구획하여 테이블화하는 단계;
    샘플 시추공의 굴착 깊이에 따른 연약지반 상태 데이터를 입력하는 단계;
    상기 샘플 시추공의 데이터와 상기 굴착 교반기구의 승강 속도레벨을 매칭하는 단계;
    상기 굴착 교반기구의 자동시공에 필요한 항의 데이터를 설정하는 단계;
    매칭된 상기 굴착 교반기구의 승강 속도레벨에 따라 고화재의 양이 자동으로 계량되도록 설정하는 단계;
    GPS 수신기로부터 상기 샘플 시추공과 개량 시공 위치 정보를 비교하는 단계;
    연약지반에 상기 항을 조성하는 관입시공 또는 관입인발시공 단계; 및
    시공시 오염된 상기 굴착 교반기구의 세척을 위한 물 자동주입 설정 단계를 포함하되,
    상기 샘플 시추공의 굴착 깊이에 따른 연약지반 상태 데이터를 입력하는 단계에서는 착저 판단에 필요한 상기 굴착 교반기구의 전류, 무게 또는 토크 값을 설정하여 착저 설정을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 연약지반 개량공법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 굴착 교반기구의 자동시공에 필요한 상기 항의 데이터를 설정하는 단계에서는 연약지반 시공에 필요한 상기 항 수량, 항 길이, 항 깊이, 시공 면적, 항저 및 항두 깊이를 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 연약지반 개량공법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 매칭된 상기 굴착 교반기구의 승강 속도레벨에 따라 상기 고화재의 양이 자동으로 계량되도록 설정하는 단계에서는 물 및 시멘트를 포함하는 상기 고화재의 물 및 시멘트의 비율과 물, 시멘트 및 첨가제 각각의 무게 또는 상기 고화재 및 첨가제의 양을 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 연약지반 개량공법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 연약지반에 상기 항을 조성하는 관입시공 또는 관입인발시공 단계는 관입시공 또는 관입인발시공에 필요한 윈치 속도, 상기 굴착 교반기구의 회전수, 상기 고화재의 유량 데이터를 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 연약지반 개량공법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 굴착 교반기구의 관입속도가 상기 샘플 시추공 데이터와 매칭된 속도의 오차범위를 벗어나는 경우에 상기 굴착 교반기구의 구동을 자동으로 멈출 수 있고, 이를 알람하여 상기 굴착 교반기구의 속도를 재설정하여 관입할 수 있는 것을 특징으로 하는 연약지반 개량공법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 상기 연약지반 개량장치는,
    본체에 입설되는 리더;
    상기 리더에 고정되어 상하 이동이 가능하고 축선을 따라 회전 가능하며 하단부에 비트 및 교반날개가 설치된 교반로드;
    상기 교반로드의 교반날개 근방에 구성되는 토출구;
    상기 토출구를 통하여 연약지반 내에 고화재를 공급하는 고화재 공급기구;
    상기 교반로드의 구동수단;
    상기 교반로드의 승강 속도를 감지하는 센서;
    상기 고화재 공급기구 및 상기 교반로드의 구동수단을 컨트롤하는 중앙제어장치를 포함하고,
    상기 중앙제어장치는 상기 교반로드의 승강 속도를 복수의 레벨 등급으로 구획하는 테이블 데이터 및 상기 테이블 데이터의 해당 레벨 등급과 매칭되는 샘플시추공 데이터의 입력부를 구비하되, 상기 샘플 시추공 데이터의 입력 신호에 따라 상기 해당 레벨 등급으로 상기 교반로드의 승강 속도가 제어되고 그 제어속도에 맞추어 상기 고화재 공급기구로부터 상기 토출구로 배출되는 고화재의 양이 컨트롤 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 연약지반 개량장치.
  7. 삭제
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