KR200318782Y1 - 굴착용 교반로드와 심층혼합교반장비 - Google Patents

Abstract

본 고안은 팽창성 경화제를 활용한 지반강화공법 또는 연직차수벽 공법(예컨대 Excellent Soil Compoud Column™ (이하, ESC™ 공법))에 사용되는 굴착용 교반로드와 이를 이용한 심층혼합교반장비에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 굴착·교반시 이토의 유출이 억제되어 이토의 굴착과 혼합·교반에 의한 개량이 효율적으로 이루어지도록 개량된 굴착용 교반로드와, 특히 미개량부를 형성하지 않도록 조절된 굴착용 교반로드의 배치구조를 갖는 심층혼합교반장비에 관한 것이다.

Description

굴착용 교반로드와 심층혼합교반장비{AGITATING ROD FOR EXCAVATION AND SUBSOIL MIXING AGITATOR USING THE SAME}

본 고안은 팽창성 경화제를 활용한 지반강화공법 또는 연직차수벽 공법(예컨대 Excellent Soil Compoud Column™ (이하, ESC™ 공법))에 사용되는 굴착용 교반로드와 이를 이용한 심층혼합교반장비에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 굴착·교반시 이토의 유출이 억제되어 이토의 굴착과 혼합·교반에 의한 개량이 효율적으로 이루어지도록 개량된 굴착용 교반로드와, 특히 미개량부를 형성하지 않도록 조절된 굴착용 교반로드의 배치구조를 갖는 심층혼합교반장비에 관한 것이다.

심층혼합교반장비는, 스크루를 가진 로드의 하부에 경질의 재질로 제작된 비트를 각각 구비한 형태의 굴착 및 교반수단인 굴착용 교반로드를 구동수단에 의해 회전시키면서 대상지반의 이토를 굴착하고, 굴착된 부분의 이토를 시멘트계 소일과 같은 팽창성 경화제와 교반·혼합하여 구형의 지하벽체를 형성하는 장비인데, 특히, 쓰레기 매립지, 석고장 등의 국부적인 오염지역에 설치되는 차수벽의 설치와, 연약지반을 보강하기 위한 목적으로 설치되는 강화벽의 시공 등에 많이 활용되고 있다.

상기 차수벽과 강화벽은, 경계지역간에 침출수나 토사의 유출을 방지하기 위하여 설치되는 것이기 때문에 높은 강도와 균일성이 요구되며, 이들을 지탱할 수 있는 암반과 같은 단단한 지형과 접단하도록 시공하여야 한다.

그런데 종래 팽창성 경화제를 활용한 지반강화 공법에 사용되어 오던 굴착용 교반로드는, 도 1에서 보는 바와 같이 비트(21)를 가진 로드의 외측에 형성된 스크루(23)가 하부에서 상단까지 한 방향(특히, 정방향)으로만 형성되어 있어서, 경화제와 교반/경화되어야 할 굴착된 이토가 정방향으로 형성된 스크루(23)에 의해 외부로 유출되고, 그에 따라 시공된 차수벽 및 강화벽은 높은 강도와 균일성을 얻기 어려운 문제점이 있었다.

특히 차수벽은 오염수의 유출을 막기 위해 연속적으로 견고하게 설치되어야 하기 때문에, 도 2에서 보는 바와 같이 굴착(개량)단면이 오버래핑(OVERLAPPING)되도록 하여 연속적으로 시공하게 된다. 그리고 이렇게 연속적인 벽면을 형성하기 위해서는 반복적인 작업이 이루어져야 하기 때문에, 작업의 효율을 위하여 이러한 차수벽의 설치에 사용되는 심층혼합교반장비는 주로 도 1에서 보는 바와 같이 3개의 굴착용 교반로드(20)를 1조로 하여 굴착(개량)단면이 오버래핑 되도록 배치된 것을 사용한다. 그리고 이렇게 오버래핑 되도록 교반로드를 배치함으로써 발생되는 오버래핑부분의 상호 충돌을 방지하기 위해, 가운데 설치된 굴착용 교반로드를 양측에 설치된 굴착용 교반로드보다 약간 짧게(높게) 배치하였다.

그러나 상기와 같은 배치구조를 가진 종래의 심층혼합교반장비를 사용하여 굴착할 경우, 굴착이 진행되어 양측에 설치된 교반로드가 암반에 닿게 되면 더 이상 굴착을 진행할 수 없게 되어, 중간의 굴착용 교반로드에 의해 굴착되는 가운데 부분에 미굴착부(a)가 형성되게 된다. 이렇게 미굴착부(a)가 형성되면, 이를 통해 침출수가 외부로 유출되어 확산되거나, 토사가 유출되는 현상이 발생되어 연약지반이 붕괴시키는 문제점이 발생되었다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 제 1목적은, 팽창성 경화제를 활용한 지반강화 공법(예컨대 ESC™ 공법)에 이용하여 굴착·교반시 굴착된 이토가 외부로 유출되는 것을 억제하여 균질성과 고강도를 지닐 수 있는 심층혼합교반장비용 굴착용 교반로드를 제공함에 있고,

본 고안의 제 2목적은, 심층혼합교반장비를 이용하여 차수벽 등의 연속적인 벽면을 시공할 때, 미굴착부의 형성을 방지할 수 있도록 배치된 굴착용 교반로드를 갖는 심층혼합교반장비를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 심층혼합교반장비에 있어서의 굴착용 교반로드의 배치구조를 보여주는 배치 구성도이며,

도 2는 3개의 굴착용 교반로드를 구비한 심층혼합교반장비에 의해 시공되는 지하벽체의 단면을 모식적으로 보여주는 단면도이고,

도 3은 본 고안의 일 실시 예에 따른 굴착용 교반로드의 전체구조를 보여주는 사시 구성도이며,

도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 심층혼합교반장비에 있어서의 굴착용 교반로드의 배치구조를 보여주는 배치 구성도이고,

도 5는 도 4의 심층혼합교반장비의 굴착용 교반로드의 저면 배치구조를 보여주는 저면도이며,

도 6은 도 4의 심층혼합교반장비에 의해 지반의 굴착·교반 상태를 보여주는 사용상태도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10. 구동수단 11. 구동모터

12. 연결로드 13. 분할 변속기

20. 굴착용 교반로드 21. 비트

21a. 팁 21b. 경화제 분사구

22. 로드 23. 스크루

23a. 역방향 스크루 23b. 정방향 스크루

24. 핀

상기 목적은 본 고안에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.

본 고안에 의한 굴착용 교반로드는,

외주면에 복수개의 스크루가 형성된 로드와, 상기 로드의 선단에 부착되며 하나 이상의 고경질 팁과 경화제 분사구를 구비한 비트를 포함하여 구성되며, 상기 스크루는 정방향 스크루와 역방향 스크루로 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 스크루들은 연결부를 갖지 않도록 서로 이격되게 형성된다.

본 고안에 따른 심층혼합교반장비는,

외주면에 복수개의 스크루가 형성된 로드와, 상기 로드의 선단에 부착되며 하나 이상의 고경질 팁과 경화제 분사구를 구비한 비트를 포함하여 구성된 굴착용 교반로드 3개와 상기 교반로드의 구동수단을 구비한 심층혼합교반기에 있어서,

상기 굴착용 교반로드들은 상호 인접한 교반로드에 의한 굴착단면의 일부가 서로 오버래핑 되도록 일렬로 배치되며, 중앙에 배치된 교반로드는 양측에 배치된 1쌍의 교반로드보다 비트의 길이보다 길게 연장되게 배치되어 중앙의 미굴착부를 형성하지 않는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 심층교반기에 있어서, 상기 양측에 배치된 1쌍의 교반로드는 정방향으로, 상기 중앙부에 배치된 교반로드는 역방향으로 각기 회동방향을 달리 적용한다.

바람직하게는, 상기 심층혼합교반기는 본 고안에 따른 굴착용 교반로드를 구비한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 의한 굴착용 교반로드를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 고안의 일실시예에 따른 굴착용 교반로드의 전체구조를 보여주는 사시 구성도이고, 도 4는 도 3의 굴착용 교반로드를 구비한 본 고안의 일실시예에 따른 심층혼합교반기에 있어서의 굴착용 교반로드의 배치구조를 보여주는 배치 구성도이며, 도 5는 상기 굴착용 교반로드의 저면 배치구조를 보여주는 저면도, 도 6은 도 4의 심층혼합교반장비에 의해 지반을 굴착·교반하는 상태를 보여주는 사용상태도이다. 이하, 도 3 내지 도 6를 참조하여 본 실시예의 굴착용 교반로드와 이를 이용한 심층혼합교반기를 상세히 설명하기로 한다.

도 3의 굴착용 교반로드(20)는, 지반의 굴착을 위한 고경질의 팁(21a)과 교반된 토사에 경화제를 투여하기 위한 경화제 분사구(21b)를 가진 비트(21)와, 상기 비트(21)의 상부에 부착되어 구동모터로부터 제공되는 회동력에 의해 회동하는 로드(22)를 포함하여 구성된다.

상기 비트(21)에 설치된 고경질의 팁(21a)은, 암반과 토사에 의해 파괴 또는 마멸되지 않도록 경도가 우수한 다이아몬드 재질로 만들어진 것을 사용하게 되며, 상기 경화제 분사구(21b)는 공지의 경화제 펌프(도시되지 않음)와 연설되어 굴착 시 경화제를 분사하도록 하고 있는데, 이때 바람직하기로는 팽창성 경화제(ESC™)를 분사하도록 하고 있다.

또한 상기 로드(22)와 비트(21)의 연결구조는, 비트(21)와 로드(22)의 이송 및 교체가 용이하도록 분해가 손쉬운 핀(24) 결합방식을 채택하고 있다. 그러나 상기 방식 이외에도, 도시하지는 않았지만, 비트(21)와 로드(22)를 용융접합에 의해 상호 접합하거나 플랜지를 형성하여 체결볼트에 의해 연결하는 방식을 사용할 수도 있다.

이러한 기본적인 구성에 의하여, 구동모터에서 회동력을 제공받은 로드(22)는 회동하여 그와 연설된 비트(21)도 회동시켜 지반을 굴착하게 되며, 이때 상기 비트(21)에 형성된 경화제 분사구(21b)에서는 경화제를 분사하여 굴착된 토사와 교반·혼합되면서 굴착된 토사를 경화시키게 된다.

한편, 본 고안에서는 상기 굴착용 교반로드(20)에 의해 굴착된 토사가 경화제와 상호 교반되어 혼합이 가속화되도록, 로드(22)의 외측에 서로 다른 방향의 스크루(23a, 23b))를 가지도록 하고 있는데, 본 실시형태에서는 비트(21)와 인접한 로드(22)의 하부에는 역방향 스크루(23a)를, 상부에는 정방향 스크루(23b)를 각각 가지도록 하고 있다. 비트(21)와 인접한 하부에 역방향 스크루(23a)를 부착함으로써, 비트에 의해 굴착된 이토가 상부로 올라오는 현상이 억제된다.

또한 본 실시예에서는 상기 정방향 스크루(23b)와 역방향스크루(23a)를 포함한 스크루를 하나로 연설하지 않고, 소정의 간극을 두고 이격되게 설치하고 있는데, 그 이유는 스크루(23a,23b)가 하나로 연설되어 형성될 경우, 진흙과 같은 점성이 높은 이토가 하나로 연설된 스크루(23a, 23b)의 회동에 의해 외부로 유출되기 때문이며, 이를 방지하기 위함이다.

따라서 본 고안에 따른 굴착용 교반로드(20)를 사용하면, 경화제와 혼합된 이토가 스크루(23a, 23b)에 의해 외부로 유출되지 않으므로 높은 강도와 균일성을 가진 차수벽 또는 강화벽을 얻을 수 있는 것이다.

한편, 본 실시예에 따르면, 굴착용 교반로드(20)는, 전체적으로 도 4에서 보는 바와 같이 회동력을 제공하는 구동모터(11)와, 상기 구동모터(11)에 의해 제공되는 회동력을 3개의 굴착용 교반로드(20)에 분할하여 제공하기 위한 분할 변속기(13)와, 상기 구동모터(11)와 분할 변속기(13)를 연결하는 연결로드(12)로 구성된 구동수단(10)에 착설된다.

이와 같이 구성된 구동수단(10)의 분할 변속기(13)에 배치되어 착설되는 굴착용 교반로드(20)는, 도 4 내지 도 5에서 보는 바와 같이 3개의 굴착용 교반로드(20)가 1조가 되게 일렬로 배치하도록 하되, 연속벽이 형성될 수 있도록 각 교반로드에 의해 굴착된 굴착단면의 일부가 서로 오버래핑 되도록 간격을 조정하되, 3개의 교반로드(20)가 서로 원활하게 회동할 수 있도록 해야 한다.

본 고안에서는 특히, 상기 양측에 형성된 1쌍의 굴착용 교반로드(20)는 동일한 길이로 하고, 중앙에 배치된 굴착용 교반로드(20)는 양측에 배치된 1쌍의 굴착용 교반로드(20)보다 비트의 길이만큼 길게 배치함으로써 교반로드(20)들이 서로 충돌되지 않도록 한다.

이렇게 배치된 굴착용 교반로드(20)의 저면을 보면, 도 5에 나타난 바와 같다.

상기와 같은 구조로 교반로드(20)를 배치함으로써, 3개의 굴착용 교반로드(20)를 가진 심층혼합교반기에 의해 도 2에서 살펴 본 바와 같이, 1번공, 2번공, 3번공을 차례로 시공함으로써 연속적인 차수벽의 시공이 가능한 것이다.

한편, 상기 분할 변속기(13)는 굴착된 토사와 경화제의 교반효율을 증대시킬 수 있도록 도 4에서 보는 바와 같이 3개의 굴착용 교반로드(20)를 상호 다른 방향으로 회동시키게 된다.

또한, 상기 중앙에 배치된 굴착용 교반로드(20)는, 지반의 하부에 형성된 암반을 소정 깊이로 굴착하여야 하는 만큼, 강도가 높은 다이어몬드재질의 팁을 구비하게 되며, 양측에 배치된 굴착용 교반로드(21)는 상기와 같이 다이어몬드재질의 팁을 구비하는 것이 바람직하나, 제조시 소요되는 경비를 고려하여 상기 다이어 몬드 보다 저렴한 고탄소강이나 세라믹 계열의 팁을 구비하여도 무방하다.

이러한 배치구조에 의하여, 구동모터(11)가 회동하게 되면 연결로드(12)는 분할 변속기(13)에 회동력을 인가하게 되고, 상기 인가된 회동력은 분할 변속기(13)에 설치된 각각의 굴착용 교반로드(20)에 인가하게 된다.

따라서 상기 각각의 굴착용 교반로드(20)는 경화제를 분출하면서 정방향 및 역방향으로 회동하여 지반을 굴착하여 토사와 경화제를 혼합하여 고화시켜 차수벽 또는 강화벽을 형성하게 된다.

이와 같이 계속적으로 지반을 굴착하게 되면, 중앙부에 형성된 굴착용 교반로드(20)의 비트(21)는 지반의 하부에 형성된 암반을 뚫고 들어가 소정의 깊이로 굴착하고, 양측에 설치된 굴착용 교반로드(20)는 암반의 상부에 접단하게 되는 것이다.

이로써, 지반에 형성된 차수벽 및 강화벽은, 단단한 암반과 직접적으로 접단하여, 침출수가 유출되거나 지반이 붕괴되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

전술한 바와 같이 본 고안에 의한 팽창성 경화제를 활용한 지반강화 공법(Excellent Soil Compoud Column™)에 이용되는 굴착용 교반로드는, 스크루의 형상을 정방향과 역방향을 병행하여 가지도록 함에 따라, 굴착된 토사가 외부로 유출되지 않기 때문에 지반 내에 고밀도와 고강도를 가진 차수벽을 형성할 수 있다.

또한 본 고안에 따른 굴착용 교반로드는, 기존에 사용되던 고탄소강이나 세라믹 계열의 팁을 대체하여 고 강도의 다이아몬드재질의 팁을 구비하도록 함으로써, 장치의 손상이 최소화됨은 물론, 암반의 굴착까지 가능하므로 안정된 차수벽의 설치가 가능하다.

또한 본 고안에 따른 심층교반장비를 팽창성 경화제를 활용한 지반강화 공법(예컨대 ESC™ 공법)에 이용하면, 굴착시 암반으로 인한 미개량부를 가지지 않기 때문에, 침출수가 외부로 유출되거나 지반이 붕괴되는 현상을 방지할 수 있어, 차수벽과 강화벽의 효용성을 증대시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 외주면에 복수개의 스크루가 형성된 로드와, 상기 로드의 선단에 부착되며 하나 이상의 고경질 팁과 경화제 분사구를 구비한 비트를 포함하여 구성되며, 상기 스크루는 정방향 스크루와 역방향 스크루로 이루어진 것을 특징으로 하는 굴착용 교반로드.
2. 제 1항에 있어서, 상기 스크루들은 서로 이격되게 형성되고 연결부를 갖지 않는 것을 특징으로 하는 굴착용 교반로드.
3. 외주면에 복수개의 스크루가 형성된 로드와, 상기 로드의 선단에 부착되며 하나 이상의 고경질 팁과 경화제 분사구를 구비한 비트를 포함하여 구성된 굴착용 교반로드 3개와 상기 교반로드의 구동수단을 구비하한 심층혼합교반기에 있어서,

   상기 굴착용 교반로드들은 상호 인접한 교반로드에 의한 굴착단면의 일부가 서로 오버래핑되도록 일렬로 배치되며, 중앙에 배치된 교반로드는 양측에 배치된 1쌍의 교반로드보다 비트의 길이 이상 연장되게 배치되어 중앙의 미굴착부를 형성하지 않는 것을 특징으로 하는 심층혼합교반장비.
4. 제 3항에 있어서, 상기 양측에 배치된 1쌍의 교반로드는 정방향으로, 상기 중앙에 배치된 교반로드는 역방향으로 각기 회동방향을 달리 적용한 것을 특징으로 하는 심층혼합교반장비.
5. 제 3항에 있어서, 상기 고경질 팁은 다이아몬드 재질인 것을 특징으로 하는 심층혼합교반장비.
6. 제 3항에 있어서, 상기 굴착용 교반로드에 형성된 스크루는 정방향 스크루와 역방향 스크루로 이루어진 것임을 특징으로 하는 심층혼합교반장비.
7. 제 3항에 있어서, 상기 굴착용 교반로드에 형성된 스크루들은 서로 이격되게 형성되고 연결부를 갖지 않는 것을 특징으로 하는 심층혼합교반장비.