KR102632712B1 - 준설토 진입용 연약지반 개량 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 준설토 진입용 연약지반 개량 장치에 관한 것으로, 상부에 레일이 결합된 본체; 상기 본체의 하부에 결합된 스파이럴 주행부; 및 상기 본체의 레일에 이동 가능하도록 결합된 리더;를 포함한다. 이러한 구성으로, 스파이럴 주행부를 통해 준설토 매립 후 건조되지 않은 연약지반이나, 준설토 및 배수층을 소량만 매립한 연약지반의 주행이 가능하도록 함으로써, 연약지반의 여건에 따라 준설토 매립과 동시에 장비를 투입시키거나, 소량의 자재만으로 시공하여 시간과 비용을 절약할 수 있어 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

Description

준설토 진입용 연약지반 개량 장치{APPARATUS FOR IMPROVING SOFT GROUND}

본 발명은 준설토 진입용 연약지반 개량 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 준설토가 매립된 연약지반에 진입하여 수직 배수재를 균일하게 인입하기 위해 사용되는 준설토 진입용 연약지반 개량 장치에 관한 것이다.

높은 함수비의 연약지반을 개량하여 도로, 철도, 공항, 항만, 산업단지 등과 같은 각종 구조물의 기초로 활용하기 위해서는 지중에 함유되어 있는 간극수를 조기에 지상으로 배출시켜서 간극수의 배출로 인한 지반의 침하를 조기에 완료시키고 지지력을 증대시키는 연약지반 개량공사가 필요하다.

연약지반을 개량하는 대표적인 공법으로 샌드 드레인(sand drain)과 샌드 콤팩션 수직 파일(sand compaction pile) 공법, 그라벨 드레인(gravel drain)과 그라벨 콤펙션(gravel compaction) 공법, 팩 드레인(pack drain) 공법, 플라스틱 보드 드레인(plastic board drain) 공법 등이 활용되고 있으나, 플라스틱 보드 드레인(이하 PBD라 함) 공법이 가장 일반적으로 쓰이고 있다.

PBD 공법은 하모니카 또는 벌집 등과 같은 모양의 플라스틱 코어재를 다공성 필터재로 감싸서 만든 드레인 보드(drain board)를 지중의 소정 심도까지 타설한다. 설치된 드레인 보드를 통하여, 그 주변의 간극수를 지상으로 신속하게 배출시킴으로써 연약한 지반층을 단단하게 개량할 수 있게 된다.

이러한 PBD 공법은 장비가 간편하고, 시공속도가 비교적 빠르며, 드레인 보드의 자재비가 비교적 저렴할 뿐만 아니라 케이싱 파이프의 지중 관입으로 인한 지반 교란의 최소화가 가능하기 때문에 점차 그 사용이 증가하고 있는 실정이다.

PBD 공법이 적용되는 대상지반은 토질의 함수비가 높은 연약한 지반이다. 이에 드레인 보드를 다이아몬드형 또는 원형 단면의 가늘고 긴 케이싱 파이프 속에 끼워 넣어서 바이브로 해머의 진동이나 유압모터의 회전력 또는 유압실린더의 압축력 등에 의하여 지중으로 관입시킨 후 케이싱 파이프만 뽑아 올리면 지중에 배수재, 즉 드레인 보드가 남아있게 되고 이 배수재가 물이 빠질 수 있게 하는 배수통로가 되어 지중의 간극수가 신속하게 지상으로 올라오게 된다.

상기와 같은 연약지반의 개량공법을 시행하기 위해서는 각종 중장비와 많은 량의 기자재들이 연약지반상에 반입되어야 하기 때문에 일차적으로 연약지반의 지표면을 먼저 보강하여야 하며, 이에 준설토, 섬유매트 및 대나무매트를 적층시켜 보강을 하고 있다.

하지만, 이러한 보강작업은 준설토를 일정량 매립 후 경화시켜야 하므로 많은 비용과 시간이 필요한 실정이다.

또한, 섬유매트 및 대나무매트, 골재, 모래 등의 배수층을 설치하는데 많은 비용, 시간 및 노동력이 필요한 문제점이 있다.

또한, 장비를 이동시키며 배수재를 일정 간격으로 시공해야 하는데, 장비의 대형화에 따른 전도사고 및 시공 정밀성이 떨어져 배수재의 균일성이 저하되는 문제점이 있다.

대한민국특허청 등록번호 제10-0859974호 대한민국특허청 등록번호 제10-1659608호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로 준설토만 매립하거나, 준설토 및 배수층을 소량만 매립 후 장비를 투입할 수 있도록 하는 것은 물론, 수직배수재를 균일하게 인입하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 준설토 진입용 연약지반 개량 장치는, 상부에 레일이 결합된 본체; 상기 본체의 하부에 결합된 스파이럴 주행부; 및 상기 본체의 레일에 이동 가능하도록 결합된 리더;를 포함한다.

또한, 상기 스파이럴 주행부에는 상기 본체의 양측에 각각 스크류 바퀴가 결합되고, 상기 스크류 바퀴 각각은 높이 조절 가능하게 결합되어 상기 본체의 수평을 조절하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스크류 바퀴의 전후단부에는 상기 본체에 회동 가능하도록 회동프레임이 결합되고, 상기 회동프레임의 일측에는 상기 본체와 연결되어 상기 회동프레임의 각도를 조절하기 위한 높이조절 실린더가 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스크류 바퀴는 부력체로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체의 내부에는 상기 리더의 위치에 따라 상기 본체의 중심을 유지하기 위한 중심조절부가 결합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 준설토 진입용 연약지반 개량 장치에 따르면, 스파이럴 주행부를 통해 준설토 매립 후 건조되지 않은 연약지반이나, 준설토 및 배수층을 소량만 매립한 연약지반의 주행이 가능하도록 함으로써, 연약지반의 여건에 따라 준설토 매립과 동시에 장비를 투입시키거나, 소량의 자재만으로 시공하여 시간과 비용을 절약할 수 있어 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

또한, 리더가 레일을 따라 이동 가능하도록 구비됨으로써, 정차된 본체 위에서 리더만 이동시켜 수직 배수재를 배열로 시공할 수 있는 것은 물론, 본체의 동선을 최소화하여 장비 이동에 따른 안전사고를 미연에 방지할 수 있으며, 장비 구동에 따른 필요 에너지를 최소화시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 준설토 진입용 연약지반 개량 장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 준설토 진입용 연약지반 개량 장치의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 준설토 진입용 연약지반 개량 장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 준설토 진입용 연약지반 개량 장치의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스파이럴 주행부의 동작도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중심조절부의 동작도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수직 배수재가 균일하게 시공되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 준설토 진입용 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법의 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 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.

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 준설토 진입용 연약지반 개량 장치를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 준설토 진입용 연약지반 개량 장치의 정면도, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 준설토 진입용 연약지반 개량 장치의 측면도, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 준설토 진입용 연약지반 개량 장치의 평면도, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 준설토 진입용 연약지반 개량 장치의 저면도, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스파이럴 주행부의 동작도, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 중심조절부의 동작도, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수직 배수재가 균일하게 시공되는 모습을 나타낸 도면, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 준설토 진입용 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법의 순서도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 준설토 진입용 연약지반 개량 장치는, 연약지반에 수직 배수재를 균일하게 삽입할 수 있는 특징이 있다.

이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 준설토 진입용 연약지반 개량 장치(100)는 본체(110), 스파이럴 주행부(120), 리더(130)를 포함하고, 중심조절부(140)를 더 포함할 수 있다.

상기 본체(110)는 준설토가 매립된 연약지반을 주행하기 위한 선체로, 작업자가 탑승하여 전체적인 작동을 운전 및 조작할 수 있도록 모니터 및 조작기기들이 탑재된 탑승실이 구비되거나, 무선으로 운전 및 조작될 수 있도록 형성된다.

상기 본체(110)의 상부에는 레일(111)이 결합된다.

상기 레일(111)은 상기 본체(110)의 상면 중 후단부에 설치된다.

상기 레일(111)은 상기 본체(110)의 상면 중 후단부 뿐만 아니라, 상면 전역에 횡 방향을 따라 복수로 형성되거나, 종 방향을 따라 복수로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 레일(111)은 횡 방향으로 구비된 레일이 종 방향으로 이동 가능하게 형성될 수도 있다.

상기 본체(110)부의 하부 양측에는 인입부(113)가 형성된다.

상기 본체(110)의 하면 중앙은 상기 인입부(113)에 의해 상대적으로 돌출되도록 형성된다.

상기 본체(110)의 하면 중앙은 부력을 가지도록 형성될 수 있다.

상기 스파이럴 주행부(120)는 준설토가 매립된 연약지반을 주행하기 위한 이동수단으로, 상기 본체(110)의 하부에 결합된다.

상기 스파이럴 주행부(120)에는 상기 인입부(113) 각각에 위치되도록 스크류 바퀴(121)가 결합된다.

상기 스크류 바퀴(121)는 하단이 상기 본체(110)의 하단으로부터 하방으로 돌출되도록 배치되는 것이 바람직하다.

이는, 상기 본체(110)의 하면 중앙 부력을 통해 상기 본체(110)가 준설토가 매립된 연약지반에 떠있을 수 있도록 하기 위함이다.

상기 스크류 바퀴(121)의 전후 단부에는 상기 본체(110)에 회동 가능하도록 회동프레임(122)이 결합된다.

상기 회동프레임(122)은 상기 스크류 바퀴(121)의 각도가 조절 가능하도록 상기 본체(110)에 각도 조절 가능하게 상기 본체(110)에 결합된다.

상기 회동프레임(122)의 중앙에는 회동 가능하도록 높이조절 실린더(123)가 결합된다.

상기 높이조절 실린더(123)는 일측이 상기 회동프레임(122)이 결합되고, 타측이 상기 본체(110)에 회동 가능하게 결합된다.

여기서, 상기 회동프레임(122)은 상기 높이조절 실린더(123)의 구동에 따라 각도가 조절된다.

이에, 상기 본체(110)는 상기 스파이럴 주행부(120)를 통해 지상은 물론, 준설토가 매립된 연약지반의 주행이 가능해진다.

상기 스파이럴 주행부(120)는 GPS를 통해 무선으로 조작될 수도 있다.

상기 리더(130)는 수직 배수재(10)를 승강시켜 연약지반에 인입하기 위한 것으로, 상기 레일(111)에 이동 가능하게 결합된다.

상기 리더(130)의 하단에는 상기 레일(111)에 이동 가능하게 결합되도록 이중롤러(132)가 결합된다.

상기 이중롤러(132)는 롤러가 상하 방향으로 이중으로 배치된다.

상기 이중롤러(132)의 중앙에는 상기 레일(111)이 위치된다.

나아가, 상기 리더(130)는 상기 레일(111)에 복수로 결합될 수 있다.

상기 중심조절부(140)는 상기 본체(110)의 중심을 유지하기 위한 것으로, 상기 본체(110)의 내부에 결합된다.

상기 중심조절부(140)에는 상기 본체(110)의 내부에 종 방향으로 배치되도록 회전축(141)이 결합된다.

상기 회전축(141)은 별도의 모터에 의해 회전된다.

상기 회전축(141)에는 상기 회전축(141)과 일체로 회전되도록 회전판(142)이 결합된다.

상기 회전판(142)은 원판 형상을 가진다.

상기 회전판(142)의 하면에는 일측에 중량체(143)가 결합된다.

상기 중심조절부(140)는 상기 리더(130)의 위치 및 상기 리더(130)에 체결되는 수직 배수재(10)의 무게에 따라 상기 중량체(143)의 위치를 조절하여 상기 본체(110)의 중심을 유지시킨다.

상기 회전판(142)의 상면에는 둘레를 따라 단속돌기(144)가 형성된다.

상기 단속돌기(144)는 예컨대 레크기어 형태로 형성된다.

상기 본체(110)에는 상기 단속돌기(144)의 일측과 상하 방향으로 마주보는 위치에 단속샤프트(113)가 결합된다.

상기 단속샤프트(113)는 실린더 형태로 상하 방향으로 길이 조절되어 하방으로 이동 시 상기 단속돌기(144)와 맞물리도록 결합된다.

이에, 상기 회전판(142)은 상기 단속돌기(144) 및 단속샤프트(113)에 의해 각도가 조절된다.

전술한 본 실시예에 따른 준설토 진입용 연약지반 개량 장치(100)에 대한 작용을 설명하도록 한다.

상기 본체(110)는 상기 스파이럴 주행부(120)를 통해 준설토가 매립된 연약지반의 주행이 가능하다.

상기 본체(110)는 준설토가 매립된 연약지반에 진입 후 정차된다.

상기 본체(110)가 정차된 상태에서 상기 리더(130)가 상기 레일(111)의 일측에 위치된다.

상기 리더(130)에 수직 배수재(10)가 결합된다.

상기 수직 배수재(10)는 상기 리더(130)에 의해 연약지반에 삽입된다.

상기 리더(130)는 상기 레일(111)을 따라 일정 간격으로 이동되고, 이동된 위치에서 수직 배수재(10)가 결합된다.

상기 리더(130)는 결합된 수직 배수재(10)를 연약지반에 삽입시킨다.

이에, 상기 리더(130)는 상기 레일(111)을 따라 일정 간격으로 이동되면서 수직 배수재(10)를 일정 간격으로 삽입시킨다.

그리고, 상기 본체(110)는 상기 리더(130)가 일측에서부터 타측까지 이동된 후 일정 거리 전진 이동된다.

상기 본체(110)는 일정 간격으로 전진 이동 후 정차된다.

상기 리더(130)는 상기 레일(111)의 타측에 위치된 상태에서 일측으로 이동하면서 상기 수직 배수재(10)를 일정 간격으로 삽입시킨다.

상기 본체(110)는 이를 반복하여 상기 수직 배수재(10)를 배열로 삽입시킨다.

한편, 상기 본체(110)는 연약지반의 상태에 따라 상기 높이조절 실린더(123)를 통해 상기 스크류 바퀴(121)의 각도를 조절하여 지면과 수평을 유지시킨다.

또한, 상기 본체(110)는 상기 리더(130)의 위치에 따라 상기 본체(110)의 중심을 유지하도록 상기 중심조절부(140)의 중량체(143)를 통해 중심을 유지시킨다.

상기 중심조절부(140)는 상기 회전판(142)을 회전시켜 상기 중량체(143)의 위치를 통해 상기 본체(110)의 중심을 조절시킨다.

그리고, 상기 단속샤프트(113)를 하방으로 이동시켜 상기 단속돌기(144)와 맞물리게 해 상기 회전판(142)의 각도를 고정시킨다.

이하, 본 실시예에 따른 준설토 진입용 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법은, 진입단계(S100), 인입단계(S200), 이동단계(S300) 및 배수단계(S400)를 포함한다.

상기 진입단계(S100)는 상기 본체(110)가 연약지반에 진입하는 단계로, 연약지반의 심도에 따라 심도가 낮은 경우 준설토만 매립과 동시에 준설토의 경화와 상관없이 상기 본체를 투입시킨다.

그리고, 연약지반의 심도가 깊은 경우 준설토 및 배수층을 소량만 매립한 뒤에 상기 본체를 투입시킨다.

여기서, 상기 본체(110)는 상기 스파이럴 주행부(120)를 통해 지상 및 준설토가 매립된 연약지반을 자유롭게 주행할 수 있다.

상기 본체(110)는 준설토가 매립된 연약지반에 진입하여 기 설정된 위치에 정차한다.

상기 인입단계(S200)는 연약지반에 일정 간격으로 수직 배수재(10)를 인입하는 단계이다.

상기 본체(110)가 준설토가 매립된 연약지반 내 정차된 상태에서 상기 리더(130)가 상기 레일(111)의 일측에 위치된다.

상기 리더(130)는 상기 이동모듈(131)에 기립되도록 결합된 수직 배수재(10)를 하강시켜 연약지반에 인입시킨다.

그리고, 상기 리더(130)는 상기 레일(111)을 따라 타측인 x축 방향으로 이동된다.

여기서, 상기 레일(111)을 따라 일정 간격으로 이동하면서 수직 배수재(10)를 일정 간격으로 인입시킨다.

상기 이동단계(S300)는 본체(110)를 일정 간격으로 이동시키는 단계이다.

상기 이동단계(S300)는 상기 인입단계(S200)에서 상기 리더(130)가 상기 레일(111)의 일측에서부터 타측 또는 타측에서 일측으로 이동되면 상기 본체(110)를 일정 간격으로 이동시킨다.

상기 본체(110)는 진행 방향인 y축 방향으로 일정 간격 이동된다.

상기 이동단계(S300)를 통해 상기 본체(110)가 일정거리 이동 후 정차되면 상기 인입단계(S200)를 통해 상기 수직 배수재(10)를 상기 레일(111)의 타측 방향에서 일측 방향 순으로 일정 간격을 따라 인입시킨다.

이에 따라, 수직 배수재(10)를 일정 간격을 따라 보다 균일하게 인입시킬 수 있다.

상기 배수단계(S400)는 간극수를 배출하는 단계로, 연약지반에 인입된 상기 수직 배수재 중 일직선상에 위치한 수직 배수재의 각 상단에 일체로 수평 배수재가 연결되고, 상기 수평 배수재의 일단부에 배수펌프가 연결되어 간극수를 배출시킨다.

본 발명에 의한 준설토 진입용 연약지반 개량 장치에 따르면, 스파이럴 주행부를 통해 준설토 매립 후 건조되지 않은 연약지반이나, 준설토 및 배수층을 소량만 매립한 연약지반의 주행이 가능하도록 함으로써, 연약지반의 여건에 따라 준설토 매립과 동시에 장비를 투입시키거나, 소량의 자재만으로 시공하여 시간과 비용을 절약할 수 있어 경제적인 효과를 얻을 수 있다.

또한, 리더가 레일을 따라 이동 가능하도록 구비됨으로써, 정차된 본체 위에서 리더만 이동시켜 수직 배수재를 배열로 시공할 수 있는 것은 물론, 본체의 동선을 최소화하여 장비 이동에 따른 안전사고를 미연에 방지할 수 있으며, 장비 구동에 따른 필요 에너지를 최소화시킬 수 있는 효과를 얻을 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 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 연약지반 개량 장치 110: 본체
111: 레일 112: 인입부
113: 단속샤프트 120: 스파이럴 주행부
121: 스크류 바퀴 122: 회동프레임
123: 높이조절 실린더 130: 리더
131: 이동모듈 132: 이중롤러
140: 중심조절부 141: 회전축
142: 회전판 143: 중량체
144: 단속돌기

Claims (5)

1. 상부에 레일이 결합된 본체;
   상기 본체의 하부에 결합된 스파이럴 주행부; 및
   상기 본체의 레일에 이동 가능하도록 결합된 리더;를 포함하고,
   상기 스파이럴 주행부에는 상기 본체의 양측에 각각 스크류 바퀴가 결합되고,
   상기 스크류 바퀴 각각은 높이 조절 가능하게 결합되어 상기 본체의 수평을 조절하며,
   상기 스크류 바퀴의 전후단부에는 상기 본체에 회동 가능하도록 회동프레임이 결합되고,
   상기 회동프레임의 일측에는 상기 본체와 연결되어 상기 회동프레임의 각도를 조절하기 위한 높이조절 실린더가 결합되며,
   상기 스크류 바퀴는 부력체로 형성되고,
   상기 본체의 내부에는 상기 리더의 위치에 따라 상기 본체의 중심을 유지하기 위한 중심조절부가 결합되며,
   상기 중심조절부에는 회전축에 의해 회전 가능하도록 회전판이 결합되고,
   상기 회전판에는 회전에 따라 무게 중심을 조절할 수 있도록 일측에 중량체가 결합되며,
   상기 회전판의 상면에는 둘레를 따라 단속돌기가 결합되고,
   상기 본체에는 단속샤프트가 길이 조절 가능하게 결합되어, 하방 이동 시 상기 단속돌기와 맞물려 상기 회전판의 회전 각도를 고정시키는 것을 특징으로 하는 준설토 진입용 연약지반 개량 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제