KR20030044648A

KR20030044648A - 광역지반 표층의 실시간 침하 모니터링 시스템

Info

Publication number: KR20030044648A
Application number: KR1020010075480A
Authority: KR
Inventors: 박형근
Original assignee: 현대건설주식회사
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-09
Also published as: KR100428692B1

Abstract

본 발명은 광역지반 표층의 실시간 침하 모니터링 시스템에 관한 것으로, 특히 연약지반의 지반개량 및 PTM(Progressive Trenching Method)공법을 위해 매립층위에서 작업중인 트랜칭 장치(AMFIROL, PTM 공법의 시공을 위한 특수장비) 측면에 지표면을 미끄러져 갈수 있도록 설계한 보드위에 GPS 수신기를 설치하여, 광역의 연약지반위에 일정한 간격으로 운행하는 트랜칭 장치의 운행궤적상에서 지반의 침하를 GPS를 통하여 동시에 자료를 취득하여, 현장 전체적인 침하거동을 분석 할 수 있을 뿐만 아니라 실시간으로 취득된 자료를 현장사무실로 전송을 할수 있도록 하여 트랜칭 장치의 운행효율 및 침하거동에 있어서 초기 및 장기적인 변화를 정밀하게 분석할 수 있는 것을 특징으로 하는 광역지반 표층의 실시간 침하 모니터링 시스템에 관한 것이다.

Description

광역지반 표층의 실시간 침하 모니터링 시스템{Real-Time Monitoring System for settlement on surface operating Amfirol ＆ GPS ＆ Remote Modem at Wide Large Area}

양질의 매립재료인 해사를 경제적으로 구하는 데는 한계가 있기 때문에 매립지 인근에서 쉽게 구할 수 있는 연약해성점토를 이용하여 준설매립하는 방안이 강구되고 있다. 이 경우 준설매립된 부지는 초기 함수비가 수백%에 이르는 초연약지반으로 장기간의 자중압밀 이후에도 추가적인 지반개량이 필요하다.

연약지반처리를 위해서는 중장비가 준설매립부지에 투입되어야 하는데, 자연방치를 통해서 준설매립지반의 강도가 중장비의 진입이 가능한 정도로 발휘되기 위해서는 장기간의 압밀기간이 소요된다.

따라서, 대규모로 준설매립된 초연약지반의 표층을 빨리, 그리고 경제적으로 처리할 수 있는 공법의 개발이 요구되고 있며, 이를 위해 개발된 공법이 단기간에 표층 건조층의 두께를 늘릴 수 있는 PTM공법으로서, 이는 초연약 지반 표층에 체계적인 트랜치망을 형성하여 표면의 배수와 건조를 촉진시킴으로서 단기간에 표층 건조층의 두께를 늘려나가는 방법이다.

한편, 이러한 PTM 공법을 이용하여 트랜치망을 형성할 경우 상기 트랜치망의 깊이를 측정해야 하는데, 기존의 침하계측은 현장여건 상황으로 인해 기존의 수준점으로부터 멀리 위치한 침하판에 대한 계측시 직접 수준 측량의 경우 전개되는 도근점에 대한 침하변하로 인한 오차가 포함될 수 있으며, 측량사의 편의상 간접수준 측량으로 계측을 실시함으로 인해 초기 침하 및 장기침하 계측자료에 중대한 오차가 포함될 수 있으며, 일부 제한된 지역에 대한 침하계측으로 인해 광대역의 매립지역에 대한 침하분석을 수행하는데 있어서 문제가 발생할 수가 있다.

이에 따라 근래에는 GPS에 의한 로울러 다짐 모니터링 시스템이 개발되기도 했으나, 연약한 매립지 및 광역의 매립표층에 대한 침하 모니터링은 시도하지 않은 상태로 지금까지는 도 1에 도시한 바와같이, 광파기(1) 및 레벨의(2)에 의해서 수작업에 의해 침하계측은 한정적으로 시행하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 창안된 것으로, 측량검측작업의 수동적인 체계를 개선하여, 침하계측시 절대적인 관측치의 신뢰성을 좋게 하고, PTM공법의 작업효율을 향상함과 동시에 침하치를 실시간으로 현장사무실에 제공하여 모니터링을 할 뿐만 아니라 광역의 매립공사 현장에서의 전체적인 침하거동을 모니터링 할 수 있는데 주안점을 둔 침하계측장치 및 무선모뎀과 GPS를 조합한 실시간 침하 모니터링 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

차량의 양측에 일정한 무게를 갖는 회전수단을 구비하고, 차량을 이동하면서 상기 회전수단으로 연약지반 표층에 체계적인 트랜칭망을 형성하며, 무선 송수신을 위한 모뎀을 장착하는 트랜칭 장치와;

상기 트랜칭 장치의 일단에 와이어를 통해 연결되며, 상부에 GPS 수신장치를 설치하여 트랜칭 장치의 이동에 따라 연약지반의 상부면을 이동하면서 트랜치망의 깊이 정보를 송출하는 침하계측장치와;

기지점에 설치된 기준국으로 부터 관측되는 위성정보와 측지정보와의 오차범위를 체크하고, 오차범위에 따른 보정치를 무선모뎀을 이용하여 상기 트랜칭 장치에 장착된 무선 모뎀에 전송하는 현장 GPS 기지국과;

GPS 위성신호와 함께 현장 GPS 기지국으로부터 수신된 상기 보정치를 이용하여 이동시의 절대위치정보로 변환하여 상기 침하계측장치의 상단차를 보정하여 주행중의 트랜칭장치로부터 광역 지반 표층의 현장위치정보로 계산하여, 이 현장계측정보를 이동국의 무선모뎀을 이용하여 현장사무실에 전송하는 GPS 이동국과;

상기 GPS 이동국으로부터 수신된 정보를 사무실에서 시간별, 일시별 비교분석을 컴퓨터를 통해 전체 매립지의 침하거동을 분석 및 관측토록 하는 침하 모니터링 장치로 구성함이 특징이다.

도 1은 종래의 침하판을 이용한 변위계측도

도 2은 트랜칭 장치(AMFIROL)에 장착된 침하검측장비 평면도.

도 3은 트랜칭 장치(AMFIROL)에 장착된 침하검측장비 정면도.

도 4은 트랜칭 장치(AMFIROL)에 장착된 침하검측장비 측면도.

도 5는 침하계측 운영 순서도.

도 6은 본 발명에 실시 예에 따른 광역 지반 침하 모니터링 시스템 운영체계도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 트랜칭 장치 20: 침하계측장치

30: GPS 기지국 40: GPS 이동국

50: 모니터링 장치 110: 기지국 GPS 수신장치

120: 기지국 송수신장치 130: 이동국 송수신장치

140: 이동국 GPS 수신장치 150: 현장 수신장치

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

도 2은 트랜칭 장치(AMFIROL)에 장착된 침하검측장비 평면도.

도 3은 트랜칭 장치(AMFIROL)에 장착된 침하검측장비 정면도.

도 4은 트랜칭 장치(AMFIROL)에 장착된 침하검측장비 측면도.

도 5은 침하계측 운영 순서도.

도 6은 본 발명에 실시 예에 따른 광역지반 침하 모니터링시스템 운영체계도로서,

본 발명은 도 2와 도 3 및 도 5와 같이 무선모뎀의 조합을 통하여 GPS 기지국(30)- GPS 이동국(40) - 현장사무실 모니터링 장치(50)의 실시간 자료전송 네트웍 구축과 함께 현장사무실에서 모니터링 프로그램에 의해 자료분석을 시간별 분석할 수 있도록 구성되어, PTM공법의 진행에 따른 트랜칭 장치(AMFIROL, 10)의 주행궤적 및 광역의 침하거동을 실시간으로 자동계산하여 모니터링을 할 수 있도록 연약표층 계측장치 및 무선모뎀과의 상호교신 및 이를 통한 프로그램 내에서의 분석처리가 연동화 되도록 한 것이다.

이때, 연약층에서 작업하는 트랜칭 장치(10)의 자체침하와 상관없이 연약표층만의 침하변위를 계산하여 현장 사무실의 모니터링 장치(50)에 전송함으로써 광역의 매립지역의 모든 일련의 정보를 순차적으로 기록 및 유지, 관리할 수 있도록구성되어 있다.

이하에서 본원발명의 구성을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은, 차량의 양측에 일정한 무게를 갖는 회전수단을 구비하고, 차량을 이동하면서 상기 회전수단으로 연약지반 표층에 체계적인 트랜칭망을 형성하며, 무선 송수신을 위한 모뎀을 장착하는 트랜칭 장치(10)와;

상기 트랜칭 장치(10)의 일단에 와이어를 통해 연결되며, 상부에 GPS 수신장치를 설치하여 트랜칭 장치(10)의 이동에 따라 연약지반의 상부면을 이동하면서 트랜치망의 깊이 정보를 송출하는 침하계측장치(20)와;

기지점에 설치된 기준국으로 부터 관측되는 위성정보와 측지정보와의 오차범위를 체크하고, 오차범위에 따른 보정치를 무선모뎀을 이용하여 상기 트랜칭 장치에 장착된 무선 모뎀에 전송하는 현장 GPS 기지국(30)과;

GPS 위성신호와 함께 현장 GPS 기지국으로부터 수신된 상기 보정치를 이용하여 이동시의 절대위치정보로 변환하여 상기 침하계측장치(20)의 상단차를 보정하여 주행중의 트랜칭 장치(10)로부터 광역 지반 표층의 현장위치정보로 계산하여, 이 현장계측정보를 이동국의 무선모뎀을 이용하여 현장사무실에 전송하는 GPS 이동국(40)과;

상기 GPS 이동국(40)으로부터 수신된 정보를 사무실에서 시간별, 일시별 비교분석을 컴퓨터를 통해 전체 매립지의 침하거동을 분석 및 관측토록 하는 침하 모니터링 장치(50)로 구성한다.

상기와 같이 구성하는 본 발명의 하드웨어 구성을 요약하면, 크게 연약한 지반위를 트랜칭 하면서 유동하는 트랜칭 장치(10)와, 상기 트랜칭 장치(10) 일단에 매달려 지반위를 수평이동하여 침하정도를 계측하고 이를 트랜칭 장치(10)에 전송하는 침하계측장치(20)와, 상기 트랜칭 장치(10)로 부터 침하계측 정도를 입력받는 모니터링 장치(50)로 이루어진다.

또한, 이들 상호간에 정보의 송수신을 가능하도록 GPS 기지국(30)이 설치되고, 인공위성(100)으로 부터 GPS 기지국(30)으로 전파를 송신하기 위한 기지국 GPS 기지국 수신장치(110)와, 상기 GPS 기지국(30)의 정보를 트랜칭 장치(10)로 보내기 위한 기지국 송수신장치(120)와, 이동국 GPS수신장치(130)와, GPS 기지국(30)과 침하계측장치(20) 및 모니터링 장치(50)와의 정보송수신을 위한 GPS 이동국(40)과, GPS 이동국(40)과 모니터링 장치(50) 사이의 정보 송수신을 위한 현장 수신장치(150)를 포함하여 이루어진다.

이들의 동작을 요약하면, GPS 기지국(30)에서는 인공위성(100)으로부터 위성신호를 수신하고, 보정치를 GPS 이동국(30)으로 전송한다.

그러면, GPS 이동국(40)에서는 보정치를 수신하고 x, y, z축을 계측하며, 침하보정치를 조정하고, 침하 최종치를 모니터링 장치(50)로 전송한다.

그러면, 현장사무실의 침하 모니터링 장치(50)는 침하 최종치를 수신하고, 이를 근거로 침하거동 분석도를 모니터에 디스플레이 한다.

즉, 기지국(30)으로부터 관측되는 위성정보와 현장에서의 측지정보와의 차이를 무선모뎀(기지국 송수신장치(120), TX)를 이용하여 트랜칭 장치(10)에 장착된 무선모뎀(이동국 송수신장치(130), RX)에 전송하고, 이 보정치(ΔX,ΔY,ΔZ)를 GPS이동국(40)에서 동시에 위성신호와 함께 수신된 보정치를 이용하여 이동시의 절대위치정보(X,Y,Z)로 변환하여 트랜칭 장치(10)의 측면에 설치된 침하계측장치(20)의 상단차(ΔZ)를 보정하여 주행중의 트랜칭 장치(10)로부터의 광역 지반표층의 현장위치정보로 계산하게 된다.

이 현장계측정보(Xs,Ys,Zs)를 이동국(40)의 무선모뎀(이동국 송수신장치(130), TX)를 이용하여 현장사무실에 전송하게 되며 수신된 정보를 사무실에서 시간별, 일시별 비교분석을 모니터링 장치(50)를 통하여 전체 매립지의 침하거동을 분석 및 관측할 수 있도록 함으로써 현장에서의 모든 침하정보를 사무실에서 실시간 작업처리 할 수 있도록 처리함과 동시에 침하거동 분석도를 출력하도록 한다.

특히 본 발명은 트랜칭 장치(10)에 연약지반 지표면을 마찰력이 적은 침하계측장치(20)를 이용 그 위에 GPS 수신장치(140)를 장착하여 침하 변위를 계측함으로써 전통적인 검측작업인 레벨에 의한 직접수준측량 및 광파기에 의한 간접수준측량을 통한 침하 변위취득에 비해 제한된 침하판의 변위관측에서 벗어나 광역의 매립지역의 어느 곳에서나 침하변위 자료를 취득할수 있다.

또한, 초기 침하의 실시간 검측을 통하여 침하곡선의 패턴을 정확히 파악할 수 있으며, 현장 사무실에서 그 즉시 트랜칭 장치(10)의 운영실태 파악과 동시에 광역의 현장 전체에 대한 침하 모니터링을 수행함에 따라 호안의 안정성 및 차후 복토에 따른 적정한 공법의 수행을 용이하도록 함으로써, 발주처와 감독관청에 대한 트랜칭 장치(10)의 운행효율 및 침하 모니터링 자료를 제공할수 있을 뿐만 아니라 트랜칭 장치(10) 운전자의 운전효율을 증대시킬수 있다.

결국, 본 발명은 실시간 침하 계측 모니터링은 연약표층에서 운행되는 트랜칭 장치(10)의 측면에 연약표층을 이동할수 있는 하부 표면의 마찰력이 최소인 침하계측장치(20)를 장착하여 그 상단에 GPS-RTK기술을 적용한 GPS 수신기(140)를 탑재하여 위성으로 부터의 절대적인 X,Y,Z값을 취득함으로써 GPS 수신기(140)와 침하계측장치(20) 사이의 상하차를 가감하여 연약표층의 X,Y,Z 값을 취득하는 것으로, 특히 11km 이상의 광대역 지역의 경우 적용지의 지오이드 모델링을 통하여 정확한 정표고(타원체 고 + 지오이드 고)를 계산하도록 하며, 이 자료를 전송할 수 있는 무선모뎀(이동국 송수신장치(130), TX, RX)을 트랜칭 장치(10)에 장착하여 현장사무실로 실시간 계측자료를 전송함으로써 초기에 급격히 침하되는 값을 취득하여 전체 매립현장에 대한 침하곡선을 정확하게 파악할수 있을 뿐만 아니라, 트랜칭 장치(10)의 주행궤적에 대한 정보를 통하여 PTM(Progressive Trenching Method)공법의 작업효율을 증대시킬수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면 현장에서 계속해서 침하변위 모니터링 하여 침하 횡단면도에 대한 검측의 신뢰성을 확보할 수 있으며, 측량정보의 신뢰성과 작업시간의 검측의 시간 단축을 통하여 기존의 측량방법보다 더욱 효율적이며 대 발주처 및 감독에게 침하 모니터링 및 트랜칭 장치의 작업진행 상황을 제공할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 트랜칭 장치(AMFIROL)에 설치된 연약표층의 침하계측보드로부터 침하치를 계산하여 사무실로 전송함으로서 트랜칭 장치의 주행궤적 및 위치정보와 함께 침하정보를 취득하게 됨으로써 광대역의 연약표층의 침하거동을 3차원적으로 다양한 움직임을 모니터링을 할 수 있다.

또한, 한정된 침하분석에서 탈피하여 전반적인 침하거동분석을 가능하게 함과 동시에 기존측량방식에서의 기지점의 침하여부에 대한 의구심 없이 절대적인 침하거동에 대한 측량의 정확성 및 신뢰성이 향상되고 또 측량사 개인적인 수작업에 의한 계산에서 탈피하여 발주처 및 감독에게 현장에서의 침하분석의 실시간 모니터링을 그 즉시 제공하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 최종 침하거동 분석시에 시계열의 종합분석 자료를 제공할수 있드록 하여 후속적인 공정의 작업(복토)을 신속하게 수행할 수 있도록 하며 측량사뿐만 아니라 발주처 감독 등에게 손쉬운 현장정보 취득에 따른 편리성을 확보시킬 수 있는 이점을 갖는다.

Claims

차량의 양측에 일정한 무게를 갖는 회전수단을 구비하고, 차량을 이동하면서 상기 회전수단으로 연약지반 표층에 체계적인 트랜칭망을 형성하며, 무선 송수신을 위한 모뎀을 장착하는 트랜칭 장치(10)와;

상기 트랜칭 장치의 일단에 와이어를 통해 연결되며, 상부에 GPS 수신장치를 설치하여 트랜칭 장치의 이동에 따라 연약지반의 상부면을 이동하면서 트랜치망의 깊이 정보를 송출하는 침하계측장치(20)와;

기지점에 설치된 기준국으로 부터 관측되는 위성정보와 측지정보와의 오차범위를 체크하고, 오차범위에 따른 보정치를 무선모뎀을 이용하여 상기 트랜칭 장치에 장착된 무선 모뎀에 전송하는 현장 GPS 기지국(30)과;

GPS 위성신호와 함께 현장 GPS 기지국으로부터 수신된 상기 보정치를 이용하여 이동시의 절대위치정보로 변환하여 상기 침하계측장치의 상단차를 보정하여 주행중의 트랜칭 장치로부터 광역 지반 표층의 현장위치정보로 계산하여, 이 현장계측정보를 이동국의 무선모뎀을 이용하여 현장사무실에 전송하는 GPS 이동국(40)과;

상기 GPS 이동국으로부터 수신된 정보를 사무실에서 시간별, 일시별 비교분석을 컴퓨터를 통해 전체 매립지의 침하거동을 분석 및 관측토록 하는 침하 모니터링 장치(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광역지반 표층의 실시간 침하 모니터링 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 GPS 이동국은 트랜칭 장치에 탑재되는 것을 특징으로 하는 광역지반 표층의 실시간 침하 모니터링 시스템.