KR200436407Y1 - 심층혼합처리장치를 위한 로드 - Google Patents

Abstract

본 고안은 지반 개량재를 처리하여 공급하기 위한 압송 공급장치, 하측에 다수개의 교반날개가 결합되는 교반축내에 복수개 이상의 압송관이 배치되는 로드, 상기 로드와 결합되어 교반축을 회전시키기 위한 스위블장치, 로드와 압송 공급장치 사이에 접속되어 압송 공급장치로부터 로드로 지반 개량재가 공급되도록 하는 전환장치를 구비하는 심층혼합처리장치를 위한 로드를 제공한다. 이와 같은 본 고안에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드는 특별히 설계된 제 1 압송관과 적어도 하나의 제 2 압송관을 구비하여 작업효율을 높이게 된다. 제 1 압송관은 교반축내에서 교반날개 중 최하위의 교반날개와 대응되도록 교반축의 측면으로 끝단이 연장되어 분사구가 형성된다. 적어도 하나의 제 2 압송관은 교반축내에서 제 1 압송관의 분사구와 대응되는 교반날개보다 상위에 배치되는 교반날개와 대응되도록 교반축의 측면으로 끝단이 연장되어 분사구가 형성된다.

Description

심층혼합처리장치를 위한 로드{ROD FOR DEEP MIXED APPARATUS}

도 1은 종래 심층혼합처리장치의 일례를 보여주는 도면;

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드를 설명하기 위한 도면;

도 3은 도 2에서 제 1 압송관과 제 2 압송관의 설치 형태의 일례를 보여주는 도면;

도 4는 본 고안에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드에 의한 개량재의 분사형태와 종래 분사형태를 비교하여 보여주는 도면;

도 5 내지 도 10은 본 고안에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드의 변형된 실시예들을 설명하기 위한 도면들이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 로드 20 : 교판축

22 : 굴삭비트 23 : 예비 분사공

24, 25, 26, 27 : 교반날개 30 : 제 1 압송관

32, 42, 42', 42" : 분사구 40, 40', 40" : 제 2 압송관

본 고안은 심층혼합처리장치를 위한 로드에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 연약지반을 개량하기 위해 심층의 지반을 안정처리하는 공법에 사용하기 위한 심층혼합처리장치를 위한 로드에 관한 것이다.

연약토에 개량재를 혼합하여 토질 안정처리를 행하는 공법 중에서 로상이나 로반 등의 표층을 안정처리하는 공법은 토목 및 건설분야에서 이미 오래전부터 적용하고 있다. 심층혼합처리공법은 원지반의 흙과 석회나 시멘트 등의 고화재를 혼합하여 기둥모양의 고화체를 조성하는 연약지반개량공법의 하나이다. 이와 같은 심층혼합처리공법은 성토 등의 활동파괴방지, 성토 등의 활동침하방지, 옹벽 등의 기초, 케이션(cassion) 등의 기초, 굴착 비탈명의 안정, 흙막이에의 응용, 자립식 흙막이벽, 측방유동의 방지, 기초겸용 액상화 방지 및 호안배면 등의 액상화 방지·토압저감 등을 목적으로 적용되고 있다.

도 1은 대한민국 공개특허공보 공개번호 특2003-0038941 "분말체 개량재를 사용하는 지반 개량공법 및 그 장치, 및 분말체 압송 공급장치"에서 제안하고 있는 심층혼합처리장치의 일례를 보여주는 도면으로, 이와 같은 분체분사교반장치는 심층혼합처리공법의 하나인 분체분사교반공법(dry jet mixing method)을 위한 장치이다.

도 1를 참조하면, 종래 심층혼합처리장치는 지반에 삽입되는 개량 로드(1), 스위블장치(4), 전환장치(2) 및 분말체 고화재의 압송 공급장치(3)로 주로 구성되어 있다. 이때 개량 로드(1)는 하단부에 형성된 하부 분사구멍(1b)과, 그 위쪽에 소정 거리 이간되어 형성된 상부 분사구(1u), 이들 하부 분사구(1b)로부터 상부 분사구(1u)에 이르는 범위에 적당한 간격을 두고 형성된 복수의 교반날개(1w)를 포함하고 있다. 또한 교반날개(1w)의 하단부 및 축부의 선단에는 적절한 형상의 굴삭 비트(1a, 1c)가 각각 형성되어 있다. 회전하는 개량 로드(1)의 상하 분사구(1u, 1b)에 대하여 항시 연이어 통하는 개별적인 고화재 반송로가 형성된다. 그리고 전환장치(2)로부터 개량 로드(1)의 상하 분사구(1u, 1b)까지의 고화재 반송경로 중 스위블장치(4) 내의 접속면 부분만 이중관 구조이고, 스위블장치(4)의 입구측 부분 및 출구측 부분은 옆으로 나란히 배치하고 있기 때문에 개량 로드(1)내의 반송관로를 옆으로 나란히 배치된다.

일반적으로 심층혼합처리공법이 적용되는 개량심도는 20m 전후가 가장 많고, 이에 적용되는 심층혼합처리장치는 1축형, 2축형이 일반적이다. 이에 대해 전술한 바와 같은 종래 심층혼합처리장치는 회전지름 1m의 교반축 내측에 2개의 압송관을 설치하여 구성되고, 분체상의 고화재를 압송관상으로 공기압송하여 혼합교반시키는 건조형식을 취하고 있다.

그러나 이와 같은 종래 심층혼합처리장치는 소구경으로서 작업효율이 낮은 문제점이 있다. 즉 회전지름이 1m인 교반축을 사용하므로 지반상에 그 만큼 많은 굴착공을 형성하여 작업해야 하는 것인데, 압송관의 구성상 1m이상의 대구경의 굴착공에 적용하기에는 고화재의 혼합이 효과적으로 이루어지지 않는 문제점이 있다.

이에 본 고안자는 이와 같은 종래 심층혼합처리장치가 안고 있는 작업효율의 문제점을 인식하고, 이를 개선하기 위해 다양한 측면으로 접근하여 보았는데, 결국 작업효율을 높이기 위해서는 소구경이 아닌 대구경의 로드를 적용해야 함을 인식하였다. 그런데 대구경의 로드를 적용하여 심층혼합처리공법을 진행할 때 지반 개량재를 효과적으로 공급하여 심층에서 안정적으로 혼합처리되도록 해야 하는 점을 인식하게 되었다.

본 고안은 이와 종래 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 1m이상 대구경의 굴착공에 적합하게 적용할 수 있는 새로운 형태의 심층혼합처리장치를 위한 로드를 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 의하면, 본 고안은 지반 개량재를 처리하여 공급하기 위한 압송 공급장치, 하측에 다수개의 교반날개가 결합되는 교반축내에 복수개 이상의 압송관이 배치되는 로드, 상기 로드와 결합되어 상기 교반축을 회전시키기 위한 스위블장치, 상기 로드와 상기 압송 공급장치 사이에 접속되어 상기 압송 공급장치로부터 상기 로드로 지반 개량재가 공급되도록 하는 전환장치를 구비하는 심층혼합처리장치를 위한 로드에 있어서, 상기 로드는 상기 교반축내에서 상기 교반날개 중 최하위의 교반날개와 대응되도록 상기 교반축의 측면으로 끝단이 연장되어 분사구가 형성되는 제 1 압송관 및; 상기 교반축내에서 상기 제 1 압송관의 분사구와 대응되는 교반날개보다 상위에 배치되는 교반날개와 대응되도록 상기 교반축의 측면으로 끝단이 연장되어 분사구가 형성되는 적어도 하나의 제 2 압송관을 포함한다.

이와 같은 본 고안에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드에서 상기 로드의 회전지름은 1.3m 내지 1.5m일 수 있다.

이와 같은 본 고안에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드에서 상기 제 1 압송관과 제 2 압송관 중 적어도 하나는 상기 교반축을 통하여 상기 교반날개와 평행하게 상기 교반축의 외부로 돌출되도록 끝단이 연장되어 분사구가 상기 교반축의 외부에 위치되도록 할 수 있다.

이와 같은 본 고안에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드에서 상기 제 1 압송관의 분사구와 제 2 압송관의 분사구는 상기 교반축의 중심에 대해 서로 다른 방향으로 배치되도록 설치될 수 있다.

본 고안은 종래 심층혼합처리장치를 개선하여 대구경의 로드를 제공하므로써 심층혼합처리공법의 효율을 극대화하고, 안정된 작업이 이루어지도록 한다. 특히 본 고안에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드는 교반축의 측면으로 분사공을 갖는 복수개 이상의 압송관이 설치되므로 지반 개량재가 굴착공내에 효과적으로 분사되면서 교반되도록 한다.

이와 같은 본 고안은 복수개 이상의 압송관이 내측에 설치되는 교반축이 적용되고, 각 압송관의 분사구는 교반축 외주면상에 설치되는 교반날개와 대응되어 교반축의 측면방향으로 형성되는 로드를 제공하므로써 심층혼합처리공법을 진행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 고안에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드를 적용하므로써 동 일재료 또는 다른 종류의 재료를 동시에 분사시킬 수가 있다. 1개의 압송관에서 복수의 분사공으로 분배분사하는 것도 생각할 수 있지만, 이러한 경우에는 저항이 적은 분사공에서 재료가 더 많이 나온다든지 한 쪽의 분사공이 폐쇄된다든지 할 수가 있어, 각각의 분사공으로부터 균등하게 분사되지 않으므로 실용적이지 않다.

이와 같은 본 고안에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드는 종래와 달리 복합적인 개량재를 사용하여 심층혼합처리공법을 수행할 수 있다. 따라서 지반의 종류에 따라 재료의 배압비를 달리하여 신속하게 지반을 개량할 수 있고, 개량재(특히 고화재)를 동시에 분사할 경우 주입 파이프 마다 주입량을 조절하여 지층의 변화에 쉽게 대응할 수 있으며, 지층의 강도 변화가 심할 경우 한 개의 압송관으로 물을 주입하여 지반을 이완시켜 효과적인 혼합이 되도록 지반에 적시 대응할 수 있고, 시멘트계 혼화재 외에 생석회를 동시에 분사하여 함수비가 높은 점토의 탈수, 팽창, 경화반응을 이용하여 토질을 개량하고 개량체의 강도를 높일 수 있으며, 시멘트계 혼화재 외에 흙에 소석회를 혼합하여 지반을 개량하는 화학적인 토질안정처리, 포졸란반응 등을 일으켜 개량체의 강도를 증가시킬 수 있고, 모래나 슬래드 등을 시멘트와 동시에 주입하여 시멘트만을 사용한 경우보다 개량체의 강도를 증가시킬 수 있다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 10에 의거하여 상세히 설명하며, 도 2 내지 도 10에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편, 각 도면에서 일반적인 심층혼합처리공법 및 장치로부터 용이하게 적용할 수 있는 기술적 내용에 대한 도시 및 상세 한 설명은 이 분야의 종사자들이 용이하게 이해할 수 있는 부분들이므로 간략히 하거나 생략하고 본 고안과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다. 특히 본 고안은 종래 심층혼합처리장치에서 로드의 기술적 구성을 특징으로 하고 있으므로, 이 로드가 적용되는 심층혼합처리장치의 주요부 즉 압송 공급장치, 전환장치, 스위블 장치 등에 대한 구성 및 작용효과에 대한 구체적인 설명 및 도면의 도시는 생략한다.

도 2는 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 2에서 제 1 압송관과 제 2 압송관의 설치 형태의 일례를 보여주는 도면이며, 도 4는 본 고안에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드에 의한 개량재의 분사형태와 종래 분사형태를 비교하여 보여주는 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드(10)는 1.3m 내지 1.5m의 회전반경을 갖는 대구경의 교반축(20)을 갖는다. 그리고 이 교반축(20)내에 제 1 압송관(30)과 제 2 압송관(40)를 구비한다. 제 1 압송관(30)은 교반축(20)내에서 교반날개(24, 25) 중 최하위의 교반날개(24)와 대응되도록 교반축(20)의 측면으로 끝단이 연장되어 분사구(32)가 형성된다. 그리고 제 2 압송관(40)은 교반축(20)내에서 제 1 압송관(30)의 분사구(32)와 대응되는 교반날개(24)보다 상위에 배치되는 교반날개(25)와 대응되도록 교반축(20)의 측면으로 끝단이 연장되어 분사구(42)가 형성된다. 이때 후술하는 본 고안의 변형예와 같이 제 2 압송관(40)은 다수개로 이루어질 수 있다. 그리고 미설명 부호 23은 예비 분사공으로서 필요한 경우 압송관과 연결하여 사용하거나 다른 용도로 사용할 수 있도록 한다.

한편 도 3에서 보는 바와 같이 제 1 압송관(30)의 분사구(32)와 제 2 압송관(40)의 분사구(42)는 교반축(20)의 중심에 대해 서로 다른 방향으로 배치되도록 설치되도록 하여 양 분사구(32, 42)를 통해 개량재가 서로 다른 와류형으로 분사되어 그 혼합이 더욱 효과적으로 이루어지도록 한다. 즉 도 4에서 보는 바와 같이, 이와 같은 로드(10)는 1.3m 내지 1.5m의 회전반경을 갖는 대구경의 교반축(20)을 사용하여 지반 개량공정을 수행할 때, 제 1 압송관(30)의 분사구(32)와 제 2 압송관(40)의 분사구(42)의 위상을 다르게 형성되어 있으므로 2중나선 형태의 분사교반(b)이 되게 하기 때문에, 원리적으로는 1개의 분사구에 의한 단일나선 형태의 분사(a)보다 2배의 속도로 깊이방향의 이동을 하며 시공하여도 입체적으로는 동등한 혼합교반이 가능하여, 고속개량공법을 구현할 수가 있는 것이다.

이와 같은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 로드(10)는 도시하지는 않았지만, 전술한 바와 같이 종래 심층혼합처리장치에 적용되는 지반 개량재를 처리하여 공급하기 위한 압송 공급장치, 하측에 다수개의 교반날개가 결합되는 교반축내에 복수개 이상의 압송관이 배치되는 로드, 이 로드와 결합되어 상기 교반축을 회전시키기 위한 스위블장치, 로드와 압송 공급장치 사이에 접속되어 압송 공급장치로부터 로드로 지반 개량재가 공급되도록 하는 전환장치가 적용된다.

도 5 및 도 6은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드에서 제 2 압송관(40)을 변형한 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 7 내지 도 10은 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드의 또 다른 변형예들을 설명하기 위한 도면들이다.

도 5 내지 도 6을 참조하면, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드(10)는 제 2 압송관(40, 40', 40")은 그 개수, 위치를 다양하게 구성할 수 있다. 즉 제 2 압송관(40, 40', 40")은 다수개로 설치되는 교반날개(25, 26, 27)에 선택적으로 설치하여 구성할 수 있고, 분사공(42, 42', 42")의 위치도 서로 다르게 구성할 수 있는 것이다. 이때 제 1 압송관(30)의 분사공(32)의 위치도 다르게 구성할 수 있을 것이다. 따라서 본 고안에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드(10)에서 제 1 압송관(30)과 제 2 압송관(40)은 전술한 구성과 함께 제 1 압송관(30)과 제 2 압송관(40, 40', 40") 중 적어도 하나는 교반축(20)을 통하여 교반날개(24, 25, 26, 27)와 평행하게 교반축(20)의 외부로 돌출되도록 끝단이 연장되어 분사구(32, 42, 42', 42")가 교반축(20)의 외부에 위치되도록 형성할 수 있는 것이다. 더욱 구체적으로 도 5 및 도 6과 같이 제 1 압송관(30)과 하나의 제 2 압송관(40)으로 구성하는 경우 제 2 압송관(40)이 연장관(44)을 통해 교반축(20)의 외측으로 돌출되어 분사구(42)가 위치에 있도록 할 수 있다. 또한 도 7 및 도 8과 같이 제 1 압송관(30)과 세개의 제 2 압송관(40, 40', 40")으로 구성하는 경우 최하층의 교반날개(24) 다음의 첫번째 교반날개(25)와 세번째의 교반날개(27)와 대응되어 설치되는 제 2 압송관(40, 40")이 연장관(44, 44")을 통해 교반축(20)의 외측으로 돌출되어 분사구(42, 42")가 위치에 있도록 할 수 있다. 그리고 도 9 및 도 10에서 보는 바와 같이 제 1 압송관(30)과 세개의 제 2 압송관(40, 40', 40")으로 구성하는 경우 최하층의 교반날개(24) 다음의 첫번째 교반날개(25), 두번째 교반날개(26) 및 세번째의 교반날개(27)와 대응되어 설치되는 제 2 압송 관(40, 40', 40")이 순차적으로 증가되는 연장관(44, 44', 44")을 통해 교반축(20)의 외측으로 돌출되어 분사구(42, 42', 42")가 위치에 있도록 할 수 있다.

이와 같이 제 1 및 제 2 압송관(30, 40, 40', 40")의 각 분사공(32, 42, 42', 42")의 위치를 달리하는 구성은 대구경의 굴착공내에서 혼합교반의 효율을 높이는 것이다. 즉 도 6에서 보는 바와 같이 2개의 압송관(30, 40)으로 구성하는 경우 1개(30)는 축 가까이에서 분사하여 개량단면 내측의 거의 반 부분의 영역(S1)에 안정적인 공급이 이루어지도록 하고, 분사구(42)가 돌출되어 위치되는 다른 1개(40)는 외곽 영역(S2)에 안정적인 공급이 이루어지도록 하므로써 교반단면에 보다 균일하게 개량재가 공급되도록 하는 것이다. 이때 도 7 및 8에 의한 변형예는 전술한 예와 같이 2영역(S1, S2)에 걸쳐 개량재가 분사되도록 하고, 도 9 및 도 10에 의한 변형에는 4개의 영역(S1, S2, S3, S4)에 걸쳐 개량재가 분사되도록 구성한 것이다.

이와 같은 본 고안에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드(10)는 종래 분체분사교반을 위한 심층혼합처리장치와 같은 형태로 분체분사교반공법을 시행할 수 있을 뿐만아니라 한쪽의 압송관{예컨대 제 1 압송관(30), 제 2 압송관(40, 40', 40")중 하나}으로는 시멘트, 다른 라인{예컨대 제 1 압송관(30), 제 2 압송관(40, 40', 40")중 하나}으로는 첨가재로서 석탄재(슬래그)를 분사하는 등, 다른 종류의 재료들을 조합하여 사용할 수가 있다. 여기에 더하여, 분사교반하는 재료를 건조상태로도 습식상태로도 자유롭게 선택할 수가 있다는 점도 특징이다.

상술한 바와 같은, 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

본 고안에 의한 심층혼합처리장치를 위한 로드에 의하면, 1.3m 내지 1.5m의 대구경의 로드를 제공하므로써 심층혼합처리공법의 효율을 극대화하고, 안정된 작업이 이루어지도록 한다. 특히 본 고안에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드는 교반축의 측면으로 분사공을 갖는 복수개 이상의 압송관이 설치되므로 지반 개량재가 굴착공내에 효과적으로 분사되면서 교반되도록 한다. 또한 본 고안에 따른 심층혼합처리장치를 위한 로드는 종래와 달리 복합적인 개량재를 사용하여 심층혼합처리공법을 수행할 수 잇다. 즉 본 고안에 따른 심층혼합처리장치는 교반축의 측면으로 분사되면서 이중나선구조로 개질재가 분사되어 혼합교반되므로 지반의 종류에 따라 재료의 배압비를 달리하여 신속하게 지반을 개량할 수 있고, 개량재를 동시에 분사할 경우 주입 파이프 마다 주입량을 조절하여 지층의 변화에 쉽게 대응할 수 있으며, 지층의 강도 변화가 심할 경우 한 개의 압송관으로 물을 주입하여 지반을 이완시켜 효과적인 혼합이 되도록 지반에 적시 대응할 수 있고, 시멘트계 혼화재 외에 생석회를 동시에 분사하여 함수비가 높은 점토의 탈수, 팽창, 경화반응을 이용하여 토질을 개량하고 개량체의 강도를 높일 수 있으며, 시멘트계 혼화재 외에 흙에 소석회를 혼합하여 지반을 개량하는 화학적인 토질안정처리, 포졸란반응 등을 일으켜 개량체의 강도를 증가시킬 수 있고, 모래나 슬래드 등을 시멘트와 동시에 주입하여 시멘트만을 사용한 경우보다 개량체의 강도를 증가시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 지반 개량재를 처리하여 공급하기 위한 압송 공급장치, 하측에 다수개의 교반날개가 결합되는 교반축내에 복수개 이상의 압송관이 배치되는 로드, 상기 로드와 결합되어 상기 교반축을 회전시키기 위한 스위블장치, 상기 로드와 상기 압송 공급장치 사이에 접속되어 상기 압송 공급장치로부터 상기 로드로 지반 개량재가 공급되도록 하는 전환장치를 구비하는 심층혼합처리장치를 위한 로드에 있어서,

   상기 로드는 상기 교반축내에서 상기 교반날개 중 최하위의 교반날개와 대응되도록 상기 교반축의 측면으로 끝단이 연장되어 분사구가 형성되는 제 1 압송관 및;

   상기 교반축내에서 상기 제 1 압송관의 분사구와 대응되는 교반날개보다 상위에 배치되는 교반날개와 대응되도록 상기 교반축의 측면으로 끝단이 연장되어 분사구가 형성되는 적어도 하나의 제 2 압송관을 포함하는 것을 특징으로 하는 심층혼합처리장치를 위한 로드.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 압송관의 분사구와 제 2 압송관의 분사구는 상기 교반축의 중심에 대해 서로 다른 방향으로 배치되도록 설치되는 것을 특징으로 심층혼합처리장치를 위한 로드.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 압송관과 제 2 압송관 중 적어도 하나는 상기 교반축을 통하여 상기 교반날개와 평행하게 상기 교반축의 외부로 돌출되도록 끝단이 연장되어 분사구가 상기 교반축의 외부에 위치되도록 하는 것을 특징으로 심층혼합처리장치를 위한 로드.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 로드의 회전지름은 1.3m 내지 1.5m인 것을 특징으로 하는 심층혼합처리장치를 위한 로드.

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