KR20020043475A

KR20020043475A - 지반개량공법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20020043475A
Application number: KR1020020021736A
Authority: KR
Inventors: 최정욱
Original assignee: 이정우; 주식회사 동아지질
Priority date: 2002-04-20
Filing date: 2002-04-20
Publication date: 2002-06-10

Abstract

본 발명은 지반을 삭공하고 이에 규산소다 또는 시멘트 등을 주입하여 연약지반을 강화시키는 지반개량공법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로드의 내부에 공기와 혼화제 및 시멘트의 공급관을 개별적으로 설치하여 시멘트와 혼화제 및 공기의 주입을 독립적으로 행할 수 있어 굴착과 교반이 용이하여 양질의 개량주를 생성시킴으로써 양호한 지반 개량이 가능한 지반개량공법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 분사 기계를 설치하는 제 1공정과, 교반 로드 및 굴착 로드에 뚫린 공기 분사구로 공기를 분사하면서 삭공을 행하는 제 2공정과, 굴착 로드의 혼화제 분사구로 혼화제를 분사하고 시멘트 분사구로 시멘트를 분사하면서 굴착 로드의 상하부 굴착날개와 교반 로드의 교반 날개로써 교반하면서 개량주를 생성시키는 제 3공정으로 구성된 지반개량공법과, 이에 사용되는 장치가 제공된다.

Description

지반개량공법 및 그 장치{The method of soil improvement and its device}

종래의 연약지반 개량공법은 단관으로 형성된 분사 로드의 하단에 교반 로드와 굴착 로드를 이음하여, 굴착 로드로써 지반을 일정 깊이까지 삭공하고, 삭공의 저부에서부터 로드를 상측으로 이송시키면서 굴착 로드에 뚫린 분사구로 시멘트와 혼화제의 혼합물을 분사하여 개량주를 생성시켰다. 그리고, 이에 사용되는 로드는 일단에 수나사를 타단에 암나사를 형성시켜 나사 체결로 다수개를 이음하여 사용된다.

그러나, 이와같은 종래의 지반 개량공법은 단관으로 된 분사 로드를 사용함으로써 많은 문제점이 있는데, 특히 시멘트와 급결제인 혼화제를 미리 교반하여 단관의 분사 로드로 분사하므로 혼화제가 시멘트와 반응하여 미리 굳어버리는 문제점으로 분사 저항의 증가와 이로 인한 설계된 직경의 개량주가 생성되지 못하고, 균질하고 조밀한 개량주의 조성이 어려운 문제점이 있다. 그리고, 분사 로드의 체결구조가 나사 체결 형식으로 되어 있으므로 삭공시나 개량주 생성시 회전 방향이 일방향으로만 할 수 밖에 없어 역방향 회전이 필요할 때에 분사 로드간의 연결이 해제되는 문제점이 있다.

본 고안의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여, 시멘트와 급결제인 혼화제의 초기 반응 응고를 방지하기 위하여 분사 경로를 개별적으로 구성하고 로드의 이음을 나사 체결이 아닌 핀 이음으로 구성하며 공기 주입관을 설치함으로써, 시멘트와 혼화제 및 삭공시 파쇄된 토립자를 조밀하고 균질하게 교반시켜 양질의 개량주를 생성시킬 수 있는 지반개량공법 및 그 장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 분사 로드와 교반 로드 및 굴착 로드가 설치된 상태도

도 2는 본 발명의 교반 로드와 굴착 로드의 상세 사시도

도 3은 본 발명의 교반 로드와 굴착 로드의 단면도

도 4는 도 3의 "A"부 상세도

도 5는 도 3의 "B"부 상세도

도 6은 본 발명의 각종 로드가 삽입되는 부분의 상세도

도 7은 스위블에 분사로드가 삽입된 상태의 단면도

도 8은 본 발명에 의한 지반 개량공법의 실시 상태도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 오거 드라이브 2 : 기어박스 3 : 커플링

4 : 스위블 5 : 분사 로드 6 : 교반 로드

7 : 굴착 로드 8 : 결합홈 9 : 핀홀

10 : 교반 날개 11 : 공기 분사구 12 : 굴착 비트

13 : 상부 굴착날개 14 : 하부 굴착날개 15 : 혼화제 분사구

16 : 핀 17 : 공기 공급관 18 : 시멘트 공급관

19 : 혼화제 공급관 20 : 시멘트 분사구 21 : 오링

22 : 이음관 23 : 공기 관로 24 : 시멘트 관로

25 : 혼화제 관로 100 : 분사 기계 200 : 개량주

이하 본 고안의 구성 및 작용을 첨부 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 오거 드라이브(1)의 기어박스(2)의 하단 커플링(3)에 체결된 스위블 (4)에 분사 로드(5)가 체결되고, 다수개가 이음된 분사 로드(5)의 하단에 교반 로드 (6)가 이음되며, 이의 최하단에 굴착 로드(7)가 이음되어 있다.

도 2는 교반 로드(6)와 굴착 로드(7)의 상세 사시도로서, 교반 로드(6)의 일측단에는 외주면의 다각관체 면상에 다수개의 결합홈(8)이 형성된 철(凸)부가 형성되고, 타측단에는 내측면의 다각관체에 핀홀(9)이 다수개 관통된 요(凹)부가 형성되며, 외면에 돌설된 교반 날개(10)의 설치부에는 공기 분사구(11)가 뚫려 있다.

굴착 로드(7)의 일측단에는 교반 로드(6)와 같은 요(凹)부가 형성되고, 굴착 비트(12)가 설치된 상부 굴착날개(13)와 하부 굴착날개(14)가 설치되며, 아래 끝단부에는 굴착 비트(12)가 설치되고, 상부 굴착날개(13)의 부착부에는 공기 분사구 (11)가 뚫려져 있으며, 하부 굴착날개(14)의 부착부에는 혼화제 분사구(15)와 그 반대편에 공기 분사구(11)가 뚫려져 있다. 그리고, 상기의 교반 로드(6)와 굴착 로드 (7)가 요철 결합되어 핀(16)으로 체결됨이 도시되어 있다.

도 3은 본 발명의 교반 로드(6)와 굴착 로드(7)가 결합된 상태의 단면도로서, 교반 로드(6)와 굴착 로드(7)의 내부에는 공기 공급관(17)과 시멘트 공급관 (18) 및 혼화제 공급관(19)이 개별적으로 설치되어 있다.

교반 로드(6)의 교반 날개(10)부에 뚫린 공기 분사구(11)는 공기 공급관(17)과 연통되어 있다. 그리고, 굴착 로드(7)에서는 상부 굴착날개(13)의 설치부에 뚫린 대향되는 두개의 공기 분사구(11)는 공기 공급관(17)과 연통되고, 하부 굴착날개 (14)의 설치부에 뚫린 공기 분사구(11)는 공기 공급관(17)과 연통되고 이의 반대편에 뚫린 혼화제 분사구(15)는 혼화제 공급관(19)과 연통되어 있다.

도 4는 도 3의 "A"부 상세도로서, 교반 로드(6)와 굴착 로드(7)의 공기 분사구(11) 또는 혼화제 분사구(15)가 공기 공급관(17) 또는 혼화제 공급관(19)과 연통되는 구조가 도시되어 있다.

도 5는 도 3의 "B"부 상세도로서, 굴착 로드(7)의 하단부에 뚫린 시멘트 분사구(20)가 시멘트 공급관(18)과 연통된 구조가 도시되어 있다.

도 6은 분사 로드(5)간의 이음이나, 분사 로드(5)와 교반 로드(6)의 이음이나, 교반 로드(6)와 굴착 로드(7)의 이음을 위한 이음 부분의 상세도로서, 분사 로드(5)간의 철(凸)부와 요(凹)부의 이음 구조 또는 분사 로드(5)의 철(凸)부와 교반 로드(6)의 요(凹)부와의 이음 구조 또는 교반 로드(6)의 철(凸)부와 굴착 로드(7)의 요(凹)부와의 이음 구조 또는 스위블(4)의 철(凸)부와 분사 로드(5)의 요(凹)부와의 이음 구조가 도시되어 있다. 요(凹)부에는 공기 공급관(17)과 시멘트 공급관(18) 및 혼화제 공급관(19)을 연결하기 위한 다수개의 오링(21)이 끼워진 이음관(22)이 설치되어 있다.

도 7은 스위블(4)에 분사 로드(5)가 삽입된 상태의 단면도로서, 스위블(4)은 커플링(3)에 고정되고 그 내부에는 공기 관로(23)와 시멘트 관로(24) 및 혼화제 관로(25)가 형성되며 그 하단은 다각기둥 형상의 면상에 다수개의 결합홈(8)이 형성된 철(凸)부가 형성되어 있다. 상기의 스위블(4)의 철(凸)부가 분사 로드(5)의 요(凹)부에 삽입되어 핀(16)이 분사 로드(5)의 핀홀(9)에 삽입되고 스위블(4)의 결합홈 (8)에 체결되어 연결되어짐이 도시되어 있다.

도 8은 지반개량공법의 실시 상태도로서, (가)는 분사 기계(100)를 설치하는 제 1공정이고, (나)는 삭공하는 제 2공정이며, (다)와 (라)는 개량주(200)를 생성시키는 제 3공정이다.

따라서, 상기와 같은 구조의 장치를 가지는 본 발명의 지반개량공법은 다음의 세 공정으로 이루어진다.

제 1공정은 연약 지반을 개량하기 위한 개량주(200)를 생성시킬 위치에 분사 로드(5)와 교반 로드(6) 및 굴착 로드(7)를 장착한 분사 기계(100)를 설치하는 공정이다.

제 2공정은 교반 로드(6) 및 굴착 로드(7)에 뚫린 공기 분사구(11)로 공기를 분사하면서 삭공을 하는 공정이다.

제 3공정은 분사 로드(5)와 교반 로드(6) 및 굴착 로드(7)를 회전시키면서 혼화제 분사구(15)로 혼화제를 분사하고, 시멘트 분사구(20)로 시멘트를 분사하면서 굴착 로드(7)의 상하부 굴착날개(13)(14)와 교반 로드(6)의 교반 날개(10)로써 교반하면서 개량주(200)를 생성시키는 공정이다.

이와같이 본 발명은 개별적으로 설치된 공기 공급관(17)과 시멘트 공급관 (18) 및 혼화제 공급관(19)에 의해서 삭공시에는 공기를, 개량주 생성시에서 혼화제와 시멘트를 개별적으로 분사하게 되므로 양질의 개량주(200)를 생성시킬 수 있게 된다.

우선 공정별로 설명하면, 제 1공정은 종래의 제 1공정과 차이는 없으나 이에 사용되는 장치인 분사 로드(5)와 교반 로드(6)와 굴착 로드(7)의 구조에 차이가 있다. 즉, 종래는 단관으로써 나사 이음되었으나, 본 발명에서는 로드의 내부에 공기 공급관(17)과 시멘트 공급관(18) 및 혼화제 공급관(19)이 설치되어 이의 요철 결합과 핀(16)으로 이음된다. 따라서 종래는 체결의 반대 방향으로는 로드를 회전시킬 수 없었으나 본 발명은 로드의 회전 방향과 관계없이 견고한 체결력을 유지하여 삭공과 개량주 생성이 용이하게 된다.

제 2공정은 공기 분사구(11)로 공기를 분사하면서 삭공을 하는 데 특징이 있다. 종래는 단관의 로드로 구성되고 단지 굴착 비트(12)를 가진 상부 굴착날개(13)와 하부 굴착날개(14)로 굴착을 행하여 굴착된 토립자가 상하부 굴착날개(13)(14)에 부착되어 삭공에 장애가 되고, 굴삭된 토립자들이 불규칙적으로 덩어리져 있게 되어 개량주(200) 생성시에 시멘트와 혼화제 및 토립자가 균질하고 조밀하게 교반되지 못하여 양질의 개량주(200) 생성에 나쁜 영향을 주게 되었다. 그러나 본 발명은 삭공시에 굴착 로드(7)의 공기 분사구(11)로 고압의 공기를 분사하여 토립자가 상하부 굴착날개(13)(14)에 부착되어 삭공을 방해하는 것을 방지하게 되고, 또한 교반 로드(6)의 교반 날개(10)측에 뚫린 공기 분사구(11)로 고압의 공기가 분사되므로 파쇄된 토립자를 더욱더 파쇄시켜 이후 공정에서 시멘트와 혼화제가 조밀하고 균질하게 교반될 수 있도록 하게 된다.

제 3공정은 시멘트와 혼화제를 별도의 관로를 따라 분사됨에 특징이 있다. 종래의 경우는 단관으로 형성된 로드로 미리 시멘트와 혼화제를 혼합시켜 분사하기 때문에 급결제인 혼화제의 경화시간이 짧게는 수초 이내이기 때문에, 분사구로 분사되기 전에 혼화제가 시멘트와 반응하여 일부 경화되어 분사 저항이 높아지는 단점과 개량주(200)의 직경이 설계에 미치지 못하는 문제점이 있었으나, 본 발명은 시멘트와 혼화제의 개별적 분사를 하게 되므로 급결제가 시멘트와 더불어 미리 경화되는 문제점이 해결되고, 이를 위해 분사 로드(5)와 교반 로드(6)와 굴착 로드(7)의 내부에 공기 공급관(17)과 시멘트 공급관(18) 및 혼화제 공급관(19)을 별도로 설치하여 사용한다. 따라서, 일정 깊이까지 삭공을 행한 후에는 분사 로드(5)와 교반 로드(6) 및 굴착 로드(7)를 회전시키면서 혼화제 분사구(15)로 혼화제를 분사하고, 시멘트 분사구(20)로 시멘트를 분사하면서 굴착 로드(7)의 상하부 굴착날개(13) (14)와 교반 로드(6)의 교반 날개(10)로써 교반하면서 개량주(200)를 생성시키게 된다.

개량주(200)의 생성은 제 2공정에서 미리 고압의 분사 공기와 교반 날개(10)에 의해 토립자를 분쇄하여 균질하게 하였기 때문에 시멘트와 혼화제를 분사하여 교반할 때 조밀하고 균질한 개량주(200)로 생성시킬 수 있는 교반이 이루어질 수 있다.

상기의 전 공정을 통해 양질의 개량주(200) 생성으로 연약 지반을 보강할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 삭공의 단계에서 고압의 공기를 분사함으로써 토립자를 분쇄하여 조밀하게 함으로써 향후의 시멘트와 혼화제의 교반을 양호하게 하는 효과가 있고, 시멘트와 급결제인 혼화제의 분사 관로를 개별적으로 설치함으로써 시멘트와 혼화제의 반응에 의한 초기 응고를 방지하여 시멘트와 혼화제의 분사 저항을 줄여 설계된 개량주의 직경으로 생성시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

분사 기계(100)를 설치하는 제 1공정과, 굴착 로드(7)의 선단에 부착된 굴착 비트(12)에 의해 지반을 삭공하는 제 2공정과, 삭공의 최저에서부터 시멘트와 혼화제의 혼합물을 굴착 로드(7)의 분사구로 분사하면서 토립자와 시멘트 및 혼화제 등을 교반하여 개량주(200)를 생성시키는 제 3공정으로 구성된 지반개량공법에 있어서, 제 2공정은 교반 로드(6) 및 굴착 로드(7)에 뚫린 공기 분사구(11)로 공기를 분사하면서 삭공을 행하고, 제 3공정은 굴착 로드(7)의 혼화제 분사구(15)로 혼화제를 분사하고 시멘트 분사구(20)로 시멘트를 분사하면서 굴착 로드(7)의 상하부 굴착날개(13)(14)와 교반 로드(6)의 교반 날개(10)로써 교반하면서 개량주(200)를 생성시키는 것을 특징으로 하는 지반개량공법.
지반개량공법용 교반 로드(6)에 있어서, 교반 로드(6)의 일측단에는 외주면의 다각관체 면상에 다수개의 결합홈(8)이 형성된 철(凸)부가 형성되고, 타측단에는 내측면의 다각관체에 핀홀(9)이 다수개 관통된 요(凹)부가 형성되며, 외면에 돌설된 교반 날개(10)의 설치부에는 공기 분사구(11)가 뚫려 형성됨을 특징으로하는 지반개량공법용 교반 로드.
제 2항에 있어서, 공기 분사구(11)는 공기 공급관(17)과 연통되어 구성됨을 특징으로 하는 지반개량공법용 교반 로드.
지반개량공법용 굴착 로드(7)에 있어서, 굴착 로드(7)의 일측단에는 내측면의 다각관체에 핀홀(9)이 다수개 관통된 요(凹)부가 형성되고, 굴착 비트(12)가 설치된 상부 굴착날개(13)와 하부 굴착날개(14)가 설치되며, 아래 끝단부에는 굴착 비트 (12)가 설치되고, 상부 굴착날개(13)의 부착부에는 공기 분사구(11)가 뚫려져 있으며, 하부 굴착날개(14)의 부착부에는 혼화제 분사구(15)와 그 반대편에 공기 분사구 (11)가 뚫려져 형성됨을 특징으로 하는 지반개량공법용 굴착 로드.
제 4항에 있어서, 상부 굴착날개(13)의 부착부에 뚫린 대향되는 두개의 공기 분사구(11)는 공기 공급관(17)과 연통되고, 하부 굴착날개(14)의 부착부에 뚫린 공기 분사구(11)는 공기 공급관(17)과 연통되고 이의 반대편에 뚫린 혼화제 분사구 (15)는 혼화제 공급관(19)과 연통됨을 특징으로 하는 지반개량공법용 굴착 로드.
지반개량공법용 분사 로드(5)에 있어서, 일측단에는 외주면의 다각관체 면상에 다수개의 결합홈(8)이 형성된 철(凸)부가 형성되고, 타측단에는 내측면의 다각관체에 핀홀(9)이 다수개 관통된 요(凹)부가 형성됨을 특징으로하는 지반개량공법용 분사 로드.
제 2항 또는 제 4항 또는 제 6항에 있어서, 교반 로드(6) 또는 굴착 로드(7) 또는 분사 로드(5)의 내부에는 공기 공급관(17)과 시멘트 공급관(18) 및 혼화제 공급관(19)이 개별적으로 설치됨을 특징으로 하는 지반개량공법용 장치.