KR102659710B1 - 사석층 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법 - Google Patents

사석층 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사석층 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법에 관한 것으로, 케이싱부의 하단에 유실콘을 안착시키는 결합단계; 상기 케이싱부를 지중에 삽입 후 사석층 발견 시 상기 케이싱부를 진동하여 사석층에 관입시키는 천공단계; 및 사석층에 관입된 상기 케이싱부에 수직 배수재를 삽입시키는 삽입단계;를 포함한다. 이러한 구성으로, 유실콘이 케이싱부의 하단에 안착되어 케이싱부와 함께 지중에 삽입된 후 자중이나 외력에 의해 이탈되거나, 케이싱부 내부로 삽입되는 수직 배수재에 의해 밀려 이탈되도록 함으로써, 케이싱부 삽입 시 유실콘을 통해 사석층의 관입이 가능하도록 하는 것은 물론, 케이싱 내부로 갯벌 또는 토사가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

Description

사석층 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법{CONSTRUCTION METHOD USING APPARATUS FOR IMPROVEMENT OF SOFT GROUND FOR RIPRAP LAYER}
본 발명은 사석층 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사석층이 존재하는 연약지반을 개량하기 위한 사석층 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 연약지반을 개량하여 도로, 항만, 단지 조성 등과 같은 각종 건축물의 기초를 다지기 위해서는 지중에 함유되어 있는 간극수를 조기에 지상으로 배출시켜서 간극수의 배출로 인한 지표면의 침하를 조기에 완료시키고 또한 지지력을 증대시키기 위한 연약지반 개량공사가 필요하다.
이러한 연약지반을 개량하는 공법으로 다양한 방법이 있으나 근래에는 플라스틱 보드 드레인(PBD) 공법이 사용되고 있다.
이러한 PBD 공법은 하모니카 또는 벌집형의 플라스틱 코어재를 필타용 천으로 감싸서 만든 플라스틱 드레인 보드를 지중에 타입하여 타입된 드레인 보드 주변의 간극수를 그 보드를 통하여 지표면으로 신속하게 배출시킴으로서 지반침하를 조기에 완료하고 지지력을 높이는 공법이다.
즉, PBD 타입장비는 일반적으로 연약한 지반에 사용되기 때문에 바이브로 햄머나 유압장치에 의하여 쉽게 맨드렐을 지중에 관입할 수 있어서 길고 가느다란 단일 케이싱 속에 수직배수재를 넣어서 지중에 관입해도 아무런 문제가 없이 타입할 수 있게 된다.
그러나, 배수재 관입도중에 단단한 층을 만나게 되면 맨드렐이 휘어지는 등 손상되어 배수재의 지중관입이 어렵게 된다.
즉, 기초지반이 사석으로 축조된 안벽, 호안 등에 하부지반을 개량하거나, 자갈이나 슬래그, 모래 또는 토석으로 연약지반 표면을 일정한 두께로 매립하였을 때 그 매립층 하부를 개량하는 경우, 또는 하부 퇴적토 중간에 단단한 지층이 존재하는 경우에는 종래의 방법인 가늘고 긴 형태의 단일 케이싱 구조의 맨드렐을 관입할 수 없게 되는 문제가 있었다.
대한민국특허청 공개번호 제10-1677933호 대한민국특허청 공개번호 제10-1440250호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로 사석층이 존재하는 연약지반에 수직 배수재를 용이하고 신속하게 삽입할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사석층 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법은, 케이싱부의 하단에 유실콘을 안착시키는 결합단계; 상기 케이싱부를 지중에 삽입 후 사석층 발견 시 상기 케이싱부를 진동하여 사석층에 관입시키는 천공단계; 및 사석층에 관입된 상기 케이싱부에 수직 배수재를 삽입시키는 삽입단계;를 포함한다.
또한, 상기 결합단계는, 상기 케이싱부를 연약지반으로부터 일정거리 이격시키고, 상기 유실콘을 연약지반의 천공 위치에 배치시킨 후 상기 케이싱부를 하방으로 이동시키며 상기 유실콘을 상기 케이싱부의 하단에 안착시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 결합단계는, 상기 케이싱부가 하방으로 이동 시 상기 유실콘이 상기 케이싱부의 하단 중앙에 자성 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 케이싱부는 이중구조로 형성되어 외측 케이싱이 회전되면서 지중에 삽입되고, 내측 케이싱이 진동하여 사석층에 관입되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 삽입단계는, 상기 케이싱부에 수직 배수재를 삽입시켜 상기 유실콘을 밀어내어 지중에 유실하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 사석층 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법에 따르면, 유실콘이 케이싱부의 하단에 안착되어 케이싱부와 함께 지중에 삽입된 후 자중이나 외력에 의해 이탈되거나, 케이싱부 내부로 삽입되는 수직 배수재에 의해 밀려 이탈되도록 함으로써, 케이싱부 삽입 시 유실콘을 통해 사석층의 관입이 가능하도록 하는 것은 물론, 케이싱 내부로 갯벌 또는 토사가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사석층 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법의 순서도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사석층 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사석층 연약지반 개량 장치의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동모듈 및 삽입부를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전모듈을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진동모듈을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유실콘을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유실콘의 측단면도 및 평단면도이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유실콘의 동작도이다.
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외측 케이싱의 측단면도 및 저단면도이다.
도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내측 케이싱의 측단면도이다.
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 사석층 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사석층 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법의 순서도, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사석층 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법을 나타낸 도면, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사석층 연약지반 개량 장치의 측면도, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동모듈 및 삽입부를 나타낸 도면, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전모듈을 나타낸 도면, 도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진동모듈을 나타낸 도면, 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유실콘을 나타낸 도면, 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유실콘의 측단면도 및 평단면도, 도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유실콘의 동작도, 도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 외측 케이싱의 측단면도 및 저단면도, 도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내측 케이싱의 측단면도이다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 사석층 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법은 사석층이 존재하는 연약지반에 수직 배수재를 안정적으로 삽입할 수 있는 특징이 있다.
이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 사석층 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법은, 결합단계(S100), 천공단계(S200) 및 삽입단계(S300)를 포함한다.
상기 결합단계(S100)는 상기 케이싱부(150)를 상기 삽입부(140)에 체결하고, 상기 케이싱부(150)의 하단에 유실콘(160)을 결합하는 단계이다.
상기 이동모듈(130)을 통해 상기 클램프(141b)를 상기 리더(120)의 하방으로 이동시키고, 상기 클램프(141b)에 종 방향으로 배치된 상기 케이싱부(150)를 체결시킨다.
그리고, 상기 이동모듈(130)을 상승시켜 상기 케이싱부(150)의 하단이 연약지반으로부터 일정거리 이격되도록 위치시킨다.
상기 케이싱부(150)의 하단에 상기 유실콘(160)을 안착시킨다.
상기 유실콘(160)은 상기 케이싱부(150)의 하단에 자성 결합되어 고정된다.
상기 천공단계(S200)는 상기 케이싱부(150)를 지중에 삽입하는 단계이다.
상기 유실콘(160)이 안착된 상기 케이싱부(150)를 상기 회전모듈(141)을 통해 회전시키며, 상기 이동모듈(130)의 하강을 통해 연약지반에 삽입시킨다.
상기 회전모듈(141)의 작동에 따라 상기 외측 케이싱(151)이 회전되고, 상기 유실콘(160)의 걸림돌기(163)가 상기 걸림공(151b)에 고정됨에 따라 상기 유실콘(160)도 함께 회전된다.
그리고, 사석층 발견 시 상기 진동모듈(142)을 통해 상기 내측 케이싱(152)을 진동한다.
상기 유실콘(160)은 상기 내측 케이싱(152)과 함께 진동하여 사석층에 관입된다.
상기 케이싱부(150)가 사석층에 관입되면 상기 클램프(141b)로부터 상기 케이싱부(150)를 분리시켜 사석층에 위치시킨다.
상기 삽입단계(S300)는 상기 케이싱부(150)에 수직 배수재(10)를 삽입하는 단계이다.
사석층에 위치한 상기 케이싱부(150)에 수직 배수재(10)를 삽입시킨다.
상기 케이싱부(150)에 삽입되는 수직 배수재(10)에 의해 상기 유실콘(160)이 밀려 이탈되면서 지중에 유실된다.
이에 따라, 사석층이 존재하는 연약지반에 수직 배수재(10)를 용이하고 신속하게 삽입할 수 있다.
본 실시예에 따른 사석층 연약지반 개량 장치(100)는, 사석층이 존재하는 연약지반에 수직 배수재를 시공하는 사석층 연약지반 개량 장치에 있어서, 주행운전장비(110), 리더(120), 이동모듈(130), 삽입부(140), 케이싱부(150) 및 유실콘(160)을 포함한다.
상기 주행운전장비(110)는 이동 및 전체적인 작동을 운전 및 조작하는 역학을 수행할 수 있도록 구비된 것으로, 작업자가 탑승하여 이동주행과 전체적인 작동을 운전 및 조작할 수 있도록 모니터 및 조작기기들이 탑재된 탑승실이 구비되고, 실제로 이동 가능하도록 이동수단이 구비된다.
상기 리더(120)는 상기 주행운전장비(110)에 종 방향으로 결합된다.
상기 이동모듈(130)은 상기 리더(120)의 길이 방향을 따라 이동 가능하도록 결합된다.
상기 삽입부(140)는 후술된 케이싱부(150)를 회전 및 진동하는 것으로, 상기 이동모듈(130)에 결합되어 일체로 이동된다.
상기 삽입부(140)는 케이싱부(150)를 연약지반에 삽입하기 위한 회전모듈(141) 및 진동모듈(142)을 포함한다.
상기 회전모듈(141)은 케이싱부(150)를 회전시키기 위한 것으로, 상기 이동모듈(130)의 일측에 결합된다.
상기 회전모듈(141)에는 회전모터(141a)가 구비된다.
상기 회전모터(141a)에는 클램프(141b)가 회전 가능하게 결합된다.
상기 클램프(141b)는 중앙이 관통된 형태로 형성된다.
상기 진동모듈(142)은 항타기로, 상기 이동모듈(130)의 타측에 결합되고, 상기 클램프(141b) 중앙에 배치된다.
상기 케이싱부(150)는 연약지반에 삽입되는 케이싱으로, 상기 클램프(141b)에 탈착 가능하게 결합되고, 상기 리더(120)와 평행하도록 나란히 배치된다.
상기 케이싱부(150)는 이중구조로, 외측 케이싱(151) 및 내측 케이싱(152)을 포함한다.
상기 외측 케이싱(151) 및 내측 케이싱(152)은 파이프 형상을 가지며, 상기 외측 케이싱(151)의 내경과 내측 케이싱(152)의 외경이 동일하게 형성된다.
상기 내측 케이싱(152)은 상기 외측 케이싱(151) 내부에 회전 및 상하 이동 가능하게 결합된다.
상기 외측 케이싱(151)은 상단이 상기 클램프(141b)에 결합되어 고정되고, 상기 클램프(141b)의 회전에 따라 일체로 회전된다.
상기 외측 케이싱(151)의 하단에는 둘레를 따라 제1 인입공(151a)이 형성된다.
상기 제1 인입공(151a)의 내벽 일측에는 걸림공(151b)이 형성된다.
상기 내측 케이싱(152)은 상기 외측 케이싱(151) 내부에 상하 방향으로 이동 가능하게 결합되어, 상기 진동모듈(142)의 진동에 의해 함께 진동된다.
상기 내측 케이싱(152)의 하단에는 둘레를 따라 링 형상의 자성체(152a)가 결합된다.
상기 유실콘(160)은 상기 케이싱부(150)의 하단에 안착되어 상기 케이싱부(150)와 함께 지중에 삽입되는 것으로, 상기 케이싱부(150)의 하단이 차폐되도록 형성되고, 역 원뿔 형상을 가진다.
상기 유실콘(160)의 상단에는 상기 제1 인입공(151a)과 마주보는 위치에 삽입돌기(161)가 형성된다.
상기 삽입돌기(161)는 상기 제1 인입공(151a)에 상하 방향으로 이동 가능하도록 삽입된다.
상기 삽입돌기(161)의 일측에는 상기 걸림공(151b)과 마주보는 위치에 걸림돌기(163)가 형성된다.
상기 유실콘(160)은 상기 걸림돌기(163)가 상기 걸림공(151b)에 걸려 고정됨에 따라 상기 제1 인입공(151a)을 따라 상하 방향으로 이동 가능하되, 상기 외측 케이싱(151)과 함께 회전된다.
상기 유실콘(160)의 상단 중앙에는 상기 내측 케이싱(152)의 직경과 동일한 직경을 가지는 결합돌기(162)가 형성된다.
상기 결합돌기(162)는 금속 재질로 형성되어, 상기 자성체(152a)와 자성 결합된다.
상기 결합돌기(162)는 상기 내측 케이싱(152)의 외경과 동일한 직경을 가진다.
상기 유실콘(160)의 측부에는 둘레를 따라 일정 간격으로 제2 인입공(164)이 형성된다.
상기 제2 인입공(164)의 하부에는 회동축(165)이 결합된다.
상기 제2 인입공(164)에는 돌출프레임(166)이 인입출 가능하게 결합된다.
상기 돌출프레임(166)은 자중에 의해 하방으로 회동되며 각 외측으로 펼쳐진다.
상기 돌출프레임(166)은 상기 유실콘(160)이 상기 케이싱부(150)를 따라 지중에 삽입 시 토압에 의해 상기 제2 인입공(164)에 인입되고, 상기 케이싱부(150)가 상방으로 이동 시 각 외측으로 펼쳐지며 지중에 고정되어 상기 케이싱부(150)로부터 이탈된다.
전술한 본 실시예에 따른 사석층 연약지반 개량 장치(100)에 대한 작용을 설명하도록 한다.
상기 주행운전장비(110)를 통해 연약지반에 진입 후 상기 이동모듈(130)을 하강시킨다.
상기 케이싱부(150)가 횡 방향으로 배치된 상태에서 상기 삽입부(140)의 클램프(141b)에 체결된 후 상기 이동모듈(130)의 상승에 따라 상기 리더(120)와 평행하도록 기립된다.
이때, 상기 이동모듈(130)은 상기 케이싱부(150)의 하단이 연약지반과 일정거리 이격되도록 이동된다.
그리고, 상기 케이싱부(150)의 하단에 상기 유실콘(160)을 안착시킨다.
상기 유실콘(160)은 상기 삽입돌기(161)가 상기 제1 인입공(151a)에 상하 방향으로 이동 가능하게 결합된다.
상기 유실콘(160)은 상기 걸림돌기(163)가 상기 걸림공(151b)에 걸려 고정됨에 따라 상하 방향으로 상기 삽입부(140)의 진동에 따라 상하 방향으로 이동 가능하되 회전 되고, 상기 걸림돌기(163)가 상기 걸림공(151b)에 걸려 회전되지 않도록 고정된다.
상기 유실콘(160)은 상기 자성체(152a)와 자성 결합에 의해 상기 케이싱부(150)의 내측 케이싱(152) 하단에 고정된다.
그리고, 상기 이동모듈(130)의 하강에 따라 상기 케이싱부(150)와 함께 지중에 삽입된다.
상기 케이싱부(150)의 외측 케이싱(151)은 상기 회전모듈(141)의 회전에 따라 일체로 회전되며 지중에 삽입되고, 사석층 발견 시 상기 진동모듈(142)을 통해 상기 케이싱부(150)의 내측 케이싱(152)을 진동하여 사석층에 관입시킨다.
상기 케이싱부(150)가 상기 사석층에 관입된 후 상기 케이싱부(150)를 상기 클램프(141b)로부터 분리시킨다.
분리된 상기 케이싱부(150)의 내부로 수직 배수재(10)를 삽입시킨다.
여기서, 상기 유실콘(160)은 상기 케이싱부(150) 내부로 삽입되는 수직 배수재(10)에 의해 밀려 상기 케이싱부(150) 하단으로부터 이탈되어 지중에 유실된다.
본 발명에 의한 사석층 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법에 따르면, 유실콘이 케이싱부의 하단에 안착되어 케이싱부와 함께 지중에 삽입된 후 자중이나 외력에 의해 이탈되거나, 케이싱부 내부로 삽입되는 수직 배수재에 의해 밀려 이탈되도록 함으로써, 케이싱부 삽입 시 유실콘을 통해 사석층의 관입이 가능하도록 하는 것은 물론, 케이싱 내부로 갯벌 또는 토사가 유입되는 것을 방지할 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: 사석층 연약지반 개량 장치
110: 주행운전장비 120: 리더
130: 이동모듈 140: 삽입부
141: 회전모듈 141a: 회전모터
141b: 클램프 142: 진동모듈
150: 케이싱부 151: 외측 케이싱
151a: 제1 인입공 151b: 걸림공
152: 내측 케이싱 152a: 자성체
160: 유실콘 161: 삽입돌기
162: 결합돌기 163: 걸림돌기
164: 제2 인입공 165: 회동축
166: 돌출프레임

Claims (5)

  1. 케이싱부의 하단에 유실콘을 안착시키는 결합단계;
    상기 케이싱부를 지중에 삽입 후 사석층 발견 시 상기 케이싱부를 진동하여 사석층에 관입시키는 천공단계; 및
    사석층에 관입된 상기 케이싱부에 수직 배수재를 삽입시키는 삽입단계;를 포함하고,
    상기 결합단계는,
    상기 케이싱부를 연약지반으로부터 일정거리 이격시키고, 상기 유실콘을 연약지반의 천공 위치에 배치시킨 후 상기 케이싱부를 하방으로 이동시키며 상기 유실콘을 상기 케이싱부의 하단에 안착시키며,
    상기 결합단계는,
    상기 케이싱부가 하방으로 이동 시 상기 유실콘이 상기 케이싱부의 하단 중앙에 자성 결합되고,
    상기 케이싱부는 이중구조로 형성되어 외측 케이싱이 회전되면서 지중에 삽입되고, 내측 케이싱이 진동하여 사석층에 관입되며,
    상기 삽입단계는,
    상기 케이싱부에 수직 배수재를 삽입시켜 상기 유실콘을 밀어내어 지중에 유실하고,
    상기 결합단계는,
    상기 유실콘의 상단에는 상기 외측 케이싱의 하단 둘레에 형성된 제1 인입공과 마주보는 위치에 삽입돌기가 형성되어 상기 제1 인입공에 삽입되고,
    상기 삽입돌기의 일측에는 상기 제1 인입공의 내벽 일측에 형성된 걸림공과 마주보는 위치에 걸림돌기가 형성되어 상기 걸림공에 걸려 고정되어, 상기 유실콘이 임의로 회전되지 않고 상기 케이싱부와 함께 회전되고 상하 방향으로만 이동 가능하게 결합되며,
    상기 삽입단계는,
    상기 유실콘이 유실된 후 외측에 자중에 의해 펼쳐지도록 결합된 돌출프레임이 펼쳐져 지중에 고정되는 것을 특징으로 하는 사석층 연약지반 개량 장치를 이용한 시공 방법.
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