KR20050037453A - 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리공법및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연약지반의 보강이나 차수벽의 시공 등에 적용되는 그라우팅 작업시 작업현장으로부터 발생하는 그라우팅 슬라임의 탈수와 입자선별 및 그 재처리를 수행하기 위한 공법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공흡입수단에 의하여 이송된 그라우팅 슬라임을 원심분리 또는 진동선별과 원심분리를 병행하여 그 탈수 및 토사와 시멘트 성분의 분리를 행하도록 하고, 이 과정에서 토사와 분리되는 시멘트 성분을 그라우팅 장비로 직접 공급하거나 또는 각종 배합기나 믹서기를 사용하여 시멘트의 배합비를 조정시킨 다음 그라우팅 장비로 공급하거나 또는 그라우팅 장비와 연결된 시멘트 믹서기로 공급하여 그라우팅 작업에 재사용토록 함과 동시에, 그라우팅 슬라임의 탈수 처리에 의하여 발생한 배출수는 중화처리를 행하여 시멘트의 배합수로 재사용하거나, 그라우팅 작업 이전에 그라우팅 홀의 천공작업이 선행될 경우 그라우팅 홀의 천공수로 재사용토록 함으로서, 그라우팅 슬라임의 진공흡입으로부터 그 탈수와 입자선별 처리가 배관으로 연결되는 하나의 일체화 된 고정식 또는 이동식 시스템에 의하여 작업현장에서 중단없이 즉각적이고 연속적으로 이루어질 수 있도록 하고, 이로 인하여 거의 모든 종류의 그라우팅 작업에 적용이 가능하면서도 그라우팅 슬라임의 처리 및 시멘트 성분의 재이용을 매우 신속하고 위생적이며 경제적으로 수행할 수 있게 됨으로서, 고비중 시멘트 성분의 재활용(약 90% 수준)에 따른 공사비용의 절감과 시공강도의 향상 및 슬라임의 누수에 따른 작업환경 저하와 환경오염의 방지에도 크게 기여할 수 있게 되며, 진동탈수와 고속원심탈수에 의하여 배출케이크(Cake)의 함수비를 최대한 낮출 수 있게 됨으로서 시멘트 이외의 다른 성분 또한 그 자원화 및 재처리를 빠른 시간내에 원활하게 수행토록 함과 동시에, 해당 작업시 별도의 물차나 공업용수를 동원하지 않고 탈수 처리된 물을 시멘트의 배합에 재사용하거나, 그라우팅 작업 이전에 그라우팅 홀의 천공작업이 수행되는 경우 탈수 처리된 물을 지반의 천공수로 재사용함으로서, 공사비용의 절감과 수자원의 절약 및 환경오염의 방지 측면에 더욱 크게 기여할 수 있도록 하며, J.S.P 공법이나 S.C.W 공법 또는 C.I.P 공법과 같은 기존의 그라우팅 공법시 발생하는 그라우팅 슬라임을 재처리하여 해당 공법과 병행한 차수벽이나 주열식(柱列式) 차수파일의 교차시공이 가능토록 함으로서, 동일한 시멘트의 량으로 보다 우수한 강도의 차수벽 및 차수파일을 시공할 수 있도록 한 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리공법 및 그 장치에 관한 것이다.

Description

그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리공법 및 그 장치{Dehydrating reprocess method and apparatus using continuous vacuum suction for separation of water and soil from grouting slime}

본 발명은 연약지반의 보강이나 차수벽의 시공 등에 적용되는 그라우팅 작업시 작업현장으로부터 발생하는 그라우팅 슬라임의 탈수와 입자선별 및 그 재처리를 수행하기 위한 공법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 진공흡입수단에 의하여 이송된 그라우팅 슬라임을 원심분리 또는 진동선별과 원심분리를 병행하여 그 탈수 및 토사와 시멘트 성분의 분리를 행하도록 하고, 이 과정에서 토사와 분리되는 시멘트 성분을 그라우팅 장비로 직접 공급하거나 또는 각종 배합기나 믹서기를 사용하여 시멘트의 배합비를 조정시킨 다음 그라우팅 장비로 공급하거나 또는 그라우팅 장비와 연결된 시멘트 믹서기로 공급하여 그라우팅 작업에 재사용토록 함과 동시에, 그라우팅 슬라임의 탈수 처리에 의하여 발생한 배출수는 중화처리를 행하여 시멘트의 배합수로 재사용하거나, 그라우팅 작업 이전에 그라우팅 홀의 천공작업이 선행될 경우 그라우팅 홀의 천공수로 재사용할 수 있도록 한 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리공법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 그라우팅(Grouting)이라고 하는 것은 지반의 공극을 통하여 시멘트나 모르타르와 같은 그라우트(Grout)재를 일정한 압력으로 주입시키는 공법을 말하는 것으로서, 사질(沙質)이나 사니질(沙泥質) 또는 니질(泥質)과 같은 각종 연약지반을 보강하는 작업이나, 건물이나 교량 등의 기초터파기 공사시 지반의 굴착과정에서 지하수 등이 누출되지 않도록 기초터의 주변에 차수벽을 시공하는 것과 같은 토목공사에 널리 사용되고 있다.

상기와 같은 그라우팅 공법은 지반상에 별도의 그라우팅 홀을 천공시키지 않고 주입로드를 일정 깊이만큼 지반으로 삽입시킨 다음, 주입로드를 상승시킴과 동시에 해당 주입로드를 통하여 그라우트재가 일정한 압력으로 분사되도록 한 것과, 각종 지반굴착장비를 이용하여 지반의 내부로 일정 깊이의 구멍 즉, 그라우팅 홀을 천공시킨 다음, 그 천공된 구멍을 따라 그라우트재를 압밀시키도록 한 것이 있으며, 전자의 경우는 주로 연약지반의 보강 등에 사용되고, 후자의 경우는 주로 차수벽의 시공 등에 사용된다.

상기와 같은 그라우팅 공법으로는, 제트노즐로부터 초고압의 제트에어가 주입재와 함께 분사되도록 함으로서 제트에어에 의한 지반의 파쇄와 동시에 파쇄된 토사가 주입재와 혼합 및 경화되도록 한 J.S.P(Jumbo Special Pile) 공법과, 각종 천공장비를 사용하여 소정의 직경을 가지는 그라우팅 홀을 주열식으로 지반에 천공시킨 다음 주입식 모르타르에 의하여 벽체를 형성시키는 S.C.W(Soil Cemant Wall) 공법과, 상기 벽체를 통하여 H빔을 응력재로 삽입시키는 C.I.P(Cast-In Placed Pile) 공법과 같은 다양한 공법이 알려져 있다.

상기와 같이 지반의 내부로 시멘트나 모르타르와 같은 그라우트재를 주입시키는 그라우팅 작업시 그 주입압력과 지반의 공극에 따른 주입저항에 의하여 시멘트 및 토사가 물과 혼합된 혼합액(이하, "그라우팅 슬라임"이라 한다)이 지표면을 통하여 다량 용출되는 데, 이와 같이 용출되는 그라우팅 슬라임이 별도의 처리를 거치지 않고 작업현장으로 유출되거나 인근 하천으로 유입됨으로서 작업환경을 저하시킬 뿐만 아니라 환경오염을 유발시키는 문제점이 있었다.

특히, 각종 그라우팅 작업시 발생하는 그라우팅 슬라임에는 그라우팅 작업에 충분히 재이용할 수 있는 시멘트 성분이 매우 높은 함량으로 혼합되어 있을 뿐만 아니라, 그라우팅 슬라임에 포함되어 있는 시멘트 성분의 경우 그 비중 또한 매우 높기 때문에, 그라우팅 슬라임을 탈수 처리하여 토사 성분을 별도로 분리시킴과 동시에 이 과정에서 시멘트 성분을 일정량의 물과 함께 재활용이 가능한 시멘트 패스트로 분리하는 것(이를 "이수이토(離水離土)"라 한다)이 공사비용의 절감과 시공강도의 향상 및 환경오염의 방지 측면에서 가장 바람직한 것이라 할 수 있다.

그러나, 종래의 그라우팅 작업시에는 상기와 같은 그라우팅 슬라임의 처리를 이루어내지 못하고, 공사현장의 주변에 웅덩이나 저수조 등을 조성하여 그라우팅 슬라임을 단순히 한데 모아서 저장시킨 다음, 이를 자연건조시키거나 또는 트럭이나 탱크로리와 같은 차량에 적재하여 별도의 야적장이나 처리시설로 운반시킴으로서, 그라우팅 슬라임의 처리에 많은 시간과 비용이 소요되었을 뿐만 아니라 그라우팅 작업시에 상당량의 시멘트가 헛되이 낭비되어 전체적인 공사비용을 크게 상승시키는 문제점이 있었다.

또한, 그라우팅 작업시 발생하는 그라우팅 슬라임의 경우 그 함수비가 매우 높기 때문에 1회 적재시 실질적으로 처리되는 토사나 시멘트의 량은 상대적으로 매우 적어지기 때문에 그 처리효율이 저하되는 문제점이 있었고, 트럭과 같은 차량에 그라우팅 슬라임을 적재시키는 과정 및 이를 운반하는 과정에서 그라우팅 슬라임이 작업장의 주변이나 도로상으로 쉽게 누출되어 작업환경 및 도심미관을 손상시키는 문제점이 있었으며, 그라우팅 슬라임의 처리를 작업현장과 비교적 멀리 떨어진 처리시설에서 별도로 수행하였기 때문에 토사나 시멘트 성분의 분리와 자원화 및 그 재처리에 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 그라우팅 작업시 사용되는 그라우트재는 시멘트를 모래 및/또는 자갈 등과 함께 물과 일정한 비율로 혼합하여 반죽 형태로 배합된 것을 사용하게 되는 데, 작업현장에서 그라우트재를 배합시킬 경우 별도의 물차나 공업용수를 이용하여 배합수를 충당하여야 함으로서, 불필요한 수자원의 낭비를 초래할 뿐만 아니라 공사비용의 상승을 더욱 부추기는 결과를 초래하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에 의한 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리공법 및 그 장치는, 그라우팅 슬라임의 진공흡입으로부터 그 탈수와 입자선별 처리가 배관으로 연결되는 하나의 일체화 된 고정식 또는 이동식 시스템에 의하여 작업현장에서 중단없이 즉각적이고 연속적으로 이루어질 수 있도록 하고, 이로 인하여 거의 모든 종류의 그라우팅 작업에 적용이 가능하면서도 그라우팅 슬라임의 처리 및 시멘트 성분의 재이용을 매우 신속하고 위생적이며 경제적으로 수행할 수 있게 됨으로서, 고비중 시멘트 성분의 재활용(약 90% 수준)에 따른 공사비용의 절감과 시공강도의 향상 및 슬라임의 누수에 따른 작업환경 저하와 환경오염의 방지에도 크게 기여할 수 있게 되며, 진동탈수와 고속원심탈수에 의하여 배출케이크(Cake)의 함수비를 최대한 낮출 수 있게 됨으로서 시멘트 이외의 다른 성분 또한 그 자원화 및 재처리를 빠른 시간내에 원활하게 수행토록 함과 동시에, 해당 작업시 별도의 물차나 공업용수를 동원하지 않고 탈수 처리된 물을 시멘트의 배합에 재사용하거나, 그라우팅 작업 이전에 그라우팅 홀의 천공작업이 수행되는 경우 탈수 처리된 물을 지반의 천공수로 재사용함으로서, 공사비용의 절감과 수자원의 절약 및 환경오염의 방지 측면에 더욱 크게 기여할 수 있도록 하며, J.S.P 공법이나 S.C.W 공법 또는 C.I.P 공법과 같은 기존의 그라우팅 공법시 발생하는 그라우팅 슬라임을 재처리하여 해당 공법과 병행한 차수벽이나 주열식(柱列式) 차수파일의 교차시공이 가능토록 함으로서, 동일한 시멘트의 량으로 보다 우수한 강도의 차수벽 및 차수파일을 시공할 수 있도록 한 것을 그 기술적인 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 처리공법은, 연약지반의 보강이나 차수벽의 시공 등에 적용되는 각종 그라우팅(Grouting) 작업시 현장에서 발생하는 그라우팅 슬라임을 처리하기 위한 공법에 있어서, 해당 작업장소로부터 그라우팅 슬라임을 진공흡입방식에 의하여 처리장치측으로 이송시키는 진공흡입이송단계와, 처리장치로 이송되어진 그라우팅 슬라임을 저장조로 투입하여 그라우팅 슬라임의 교반과 그 pH 조절을 행하는 교반저장 및 pH조절단계와, pH조절단계를 거친 그라우팅 슬라임을 고속원심분리기의 내부로 투입하여 토사와 시멘트 패스트를 분리시키는 고속원심입자분리단계를 거쳐서 이루어지며, 상기 고속원심입자분리단계를 거쳐 배출되는 토사는 개별 수거하거나 또는 차량 등에 적재시키고, 고속원심입자분리단계를 거쳐 배출되는 시멘트 패스트는 그라우팅 장비로 직접 재공급하거나 또는 그 시멘트의 배합비를 조정하여 그라우팅 장비로 재공급하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 처리장치는, 연약지반의 보강이나 차수벽의 시공 등에 적용되는 각종 그라우팅(Grouting) 작업시 현장에서 발생하는 그라우팅 슬라임을 처리하기 위한 장치에 있어서, 모터의 구동에 따라 회전하는 교반날개가 드럼 형상의 몸체 내부로 삽입되고, 그 몸체의 상단부측에는 그라우팅 슬라임의 진공흡입수단과 약액저장조가 각각 연결되는 교반저장조가 설치되며, 상기 교반저장조는 펌프를 구비하는 이송관에 의하여 그 내부에 스크류가 회전 가능하게 삽입되고 그 하측 양단에는 토사의 배출구와 시멘트 패스트의 배출관이 형성된 고속원심분리기와 연결 설치되며, 상기 고속원심분리기는 그 배출관에 의하여 드럼 형상의 몸체 내부에 모터의 구동에 따라 회전하는 교반날개가 삽입되고 그 일측에는 시멘트 투입조가 구비되는 배합조와 연결 설치되며, 상기 배합조는 그라우팅 펌프를 구비하는 공급관에 의하여 그라우팅 장비와 직결되거나, 또는 그라우팅 장비로 그라우트(Grout)를 공급하는 시멘트 믹서기와 연결 설치되는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 의한 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리공법을 나타내는 공정블록도이고, 도 2는 본 발명의 제 2실시예에 의한 탈수재처리공법을 나타내는 공정블록도이다.

또한, 도 3은 본 발명의 제 1실시예에 의한 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리장치를 나타내는 측단면도이고, 도 4는 본 발명의 제 2실시예에 의한 탈수재처리장치를 나타내는 측단면도이며, 도 5의 (가) 및 (나)는 본 발명의 탈수재처리장치에 사용되는 진동선별기의 탈수 및 입자선별 원리를 나타내는 개략적인 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제 3실시예에 의한 탈수재처리장치를 나타내는 측단면도이며, 도 7 내지 도 10은 본 발명이 실질적으로 현장에 적용되는 것을 나타내는 공정상태도이다.

본 발명의 제 1실시예에 의한 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리공법은 도 1의 공정블록도에 도시되어 있는 바와 같이, 그라우팅 슬라임의 진공흡입이송단계(A)와, 이송되어진 그라우팅 슬라임의 교반저장 및 pH조절단계(B)와, 그라우팅 슬라임을 토사와 시멘트 패스트로 분리하는 고속원심입자분리단계(C)를 거쳐서 이루어지게 된다.

먼저, 상기 진공흡입이송단계(A)는 각종 그라우팅 작업시 발생하는 그라우팅 슬라임을 진공흡입방식에 의하여 작업현장으로부터 처리장치측으로 이송시키는 단계로서, 상기 진공흡입방식에 사용되는 것으로는 일반적인 진공흡입펌프가 될 수도 있고, 이와 유사한 기능을 수행하는 다른 장치가 될 수도 있으며, 본 출원인이 2005년 02월 28일자로 선출원(출원번호: 10-2005-16349호)한 준설토 및 슬러지의 전자동 연속 진공흡입 이송시스템이 될 수도 있다.

상기와 같이 진공흡입펌프나 선출원된 전자동 연속 진공흡입 이송시스템을 사용하여 그라우팅 슬라임을 진공흡입방식으로 이송시키게 되면, 각종 호스나 파이프 등을 사용하여 작업현장으로부터 다소 먼 거리까지 그라우팅 슬라임을 이송시킬 수 있게 됨으로서, 처리장치를 작업현장 또는 이와 근접한 장소에 설치하여 그라우팅 슬라임을 누출없이 연속적으로 탈수 및 입자선별 처리할 수 있게 되며, 이로 인하여 그라우팅 슬라임을 작업현장 또는 그와 근접한 별도의 장소에 모아두거나 저장시킬 필요가 없게 된다.

상기와 같은 진공흡입이송단계(A)를 거친 후에는, 처리장치로 이송된 그라우팅 슬라임을 저장조에 투입하여 그라우팅 슬라임의 교반 및 그 pH를 조절시키는 교반저장 및 pH조절단계(B)를 거치게 되는 데, 본 단계는 그라우팅 슬라임으로부터 시멘트 성분을 보다 효율적으로 분리시킴과 동시에 시멘트와 함께 분리 배출되는 물의 안정도에 기여할 수 있도록 하는 단계이다.

다시 말해서, 그라우팅 슬라임의 경우 다량의 시멘트 성분을 함유하고 있기 때문에, 그 처리과정에서 그라우팅 슬라임이 다소 긴시간 동안 정체되면 시멘트 성분이 침전 및 응고되어 재활용에 적합하지 못한 상태가 되므로, 이를 방지하기 위하여 그라우팅 슬라임을 지속적으로 교반시킴으로서 그 유동성을 확보하고자 하는 것이며, 시멘트 성분이 물과 혼합되면 강알칼리성을 띠게 되므로 그라우팅 슬라임의 pH를 일차 조정하여 그 알칼리도를 적정 수준으로 낮추어 주기 위한 것이다.

상기와 같은 그라우팅 슬라임의 pH 조절은 화학약품의 종류에 따라 비용의 변화가 크고, 슬라임에 함유되어 있는 시멘트 성분의 종류 및 그 함유량과 요구되는 처리정도 등에 맞추어 다양한 화학약품을 선택할 수 있으며, 대표적인 것으로는 황산이나 염산과 같은 강산성제를 일정 농도로 물에 희석시킨 것을 사용할 수도 있고, pH를 7 내지 8 이하로 할 필요가 없는 경우에는 탄산가스를 물에 혼합시킨 탄산수와 같은 약산성제를 사용할 수 있다.

상기와 같은 교반저장 및 pH조절단계(B)를 거친 후에는, 그라우팅 슬라임을 고속원심분리기로 투입하여 그라우팅 슬라임을 토사와 시멘트 패스트(시멘트+물)로 분리하는 고속원심입자분리단계(C)를 거치게 되는 데, 본 단계에서 사용되는 고속원심분리기는 중력가속도(g) 보다 훨씬 큰 원심력을 발생시켜 그 내부에서 토사와 시멘트 패스트를 비중차에 의하여 분리시키도록 한 것이다.

상기 고속원심분리기로는 원통 형상의 몸통 내부에 스크류가 회전 가능하게 삽입되는 스크류 데칸타(Screw decanter)와, 몸통 자체에 탈수공이 형성된 바스켓형(Basket type) 원심분리기가 알려져 있으나, 함수비가 높은 그라우팅 슬라임을 토사와 시멘트 패스트로 분리하는 것이므로 전자에 해당하는 원심분리기를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 그라우팅 슬라임으로부터 시멘트와 물이 혼합된 시멘트 패스트를 토사와 용이하게 분리시키기 위해서는, 스크류의 회전수가 2,000rpm 내외가 되도록 하고, 그 원심효과는 1,000 ~ 1,500g(중력가속도) 정도가 되도록 한 상태에서, 고속원심분리기를 통한 그라우팅 슬라임의 주입압력이 5 ~ 20kg/cm²의 범위내가 되도록 하는 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나게 되면 다량의 시멘트 성분이 토사와 함께 배출되거나, 스크류의 마모와 같이 고속원심분리기의 가동에 있어 바람직하지 못한 상황이 발생하게 된다.

상기와 같은 고속원심입자분리단계(C)를 거치게 되면, 그라우팅 슬라임이 고속원심분리기의 내부에서 토사와 시멘트 패스트로 분리되는 데, 고속원심분리기의 하측에 토사와 시멘트 패스트를 분리 배출할 수 있는 배출구조를 형성시킴으로서, 고속원심분리기로부터 배출되는 토사는 개별 수거하거나 차량 등에 적재시켜 처리하게 된다.

또한, 고속원심분리기로부터 배출되는 시멘트 패스트는 펌프를 구비하는 배관이나 호스 등을 사용하여 그라우팅 장비로 직접 재공급하거나, 또는 별도의 배합탱크로 투입하여 시멘트의 배합비를 조정한 다음 그라우팅 장비로 재공급하게 되며, 종래 기술에서 설명되어진 J.S.P 공법이나 S.C.W 공법이나 C.I.P 공법과 같은 약액그라우팅 공법 이외의 시멘트 패스트 공법의 경우에는 그라우팅 장비로 그라우트를 공급하는 시멘트 믹서기로 투입시킴으로서 시멘트 패스트를 그라우팅 작업에 재활용 할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 제 2실시예에 의한 그라우팅 슬라임의 처리공법은 도 2의 공정블록도에 도시되어 있는 바와 같이, 위에서 설명되어진 그라우팅 슬라임의 진공흡입이송단계(A)를 거친 다음, 처리장치로 이송되어진 그라우팅 슬라임을 스크린판이 구비된 진동선별기로 자동 투입되도록 함으로서, 그라우팅 슬라임의 탈수 및 토사와의 1차 선별처리를 행하는 1차 진동입자분리단계(B₁)를 거치게 된다.

상기 1차 진동입자분리단계(B₁)에 사용되는 진동선별기는 탈수공이 형성된 스크린판을 상,하 또는 좌,우로 진동시킴과 동시에, 스크린판의 상부로 그라우팅 슬라임을 투입시킬 수 있도록 제조된 것을 사용하게 되며, 바람직하게는 그 입자가 수 mm 내지 수 백 ㎛ 정도로 비교적 크게 되는 토사 성분을 스크린판에 의하여 1차로 걸러낼 수 있도록 한 것을 사용하게 된다.

상기와 같은 1차 진동입자분리단계(B₁)를 거치게 되면, 그라우팅 슬라임에 함유된 토사 성분 중에서 그 입자가 비교적 크게 되는 토사가 해당 스크린판에 의하여 1차로 걸러지게 되며, 이러한 과정에서 형성되는 토사 케이크(Cake)는 진동선별기의 외부로 자동 배출되도록 함과 동시에, 해당 스크린판에 의하여 걸러지지 않은 그라우팅 슬라임은 그 다음 단계로 이송시키게 된다.

즉, 상기 1차 진동입자분리단계(B₁)를 거친 그라우팅 슬라임을 2차 진동선별기로 투입하여 그라우팅 슬라임으로부터 그 입자가 수 백 내지 수 십 ㎛ 정도인 토사를 2차적으로 제거하는 2차 진동입자분리단계(B₃)를 거치게 되는 데, 이와 같이 1차 진동입자분리단계(B₁)를 거친 그라우팅 슬라임을 2차 진동선별기로 투입하기 이전에, 그라우팅 슬라임을 싸이클론 분리기로 먼저 투입하여 입자성분과 수분을 부수적으로 분리하는 하나의 선택적 단계(생략가능한 단계)로서 슬라임이송 및 원심분리단계(B₂)를 거치게 된다.

상기 슬라임이송 및 원심분리단계(B₂)는 그라우팅 슬라임을 2차 진동선별기로 이송하는 과정에서 그라우팅 슬라임을 싸이클론 분리기로 투입하여 그라우팅 슬라임의 입자성분은 싸이클론 분리기의 내주면을 따라 나선형으로 하강하여 2차 진동선별기로 유입되도록 하고, 그라우팅 슬라임의 수분은 그 중앙부로 모인 상태에서 슬라임의 이송압력에 의하여 외부로 배출되도록 함으로서, 2차 진동선별기에 의한 토사 및 시멘트 패스트의 분리효율을 보다 더 향상시키기 위한 단계이다.

다시 말해서, 1차 진동입자분리단계(B₁)를 거쳐 공급되는 그라우팅 슬라임의 전량을 2차 진동입자분리단계(B₃)에서 처리토록 하게 되면, 2차 진동선별기에 의한 탈수처리부하가 비교적 크게 되어 토사 및 시멘트 패스트의 분리효율이 다소 저하될 우려가 있으므로, 이를 방지할 수 있도록 2차 진동입자분리단계(B₃) 이전에 그라우팅 슬라임을 이루는 입자성분과 수분을 부수적으로 분리하여 2차 진동선별기에 의해서는 그라우팅 슬라임의 입자성분이 주로 선별 처리될 수 있도록 한 것이다.

상기와 같은 슬라임이송 및 원심분리단계(B₂)를 거쳐 싸이클론 분리기로부터 배출되는 물은 별도의 저장조에 일정 시간동안 저장시킨 다음, 저장조의 바닥부로 가라앉게 되는 입자성분은 1차 진동입자분리단계(B₁)를 다시 거치도록 하고, 저장조의 상부에 존재하는 물은 2차 진동입자분리단계(B₃)를 통하여 토사와 분리되는 시멘트 패스트와 함께 혼합되도록 함으로서, 진동입자분리단계(B₁)(B₃)에 의한 토사와 시멘트 패스트의 분리작용을 보다 더 원활하게 수행할 수 있게 된다.

또한, 상기 진동입자분리단계(B₁)(B₃)를 하나의 진동선별기에 의한 단일 단계로 수행하지 않고 그라우팅 슬라임에 함유된 토사를 그 입자의 크기별로 2단계에 걸쳐 순차적으로 선별 처리하는 이유는, 그라우팅 슬라임으로부터 토사와 시멘트 패스트를 분리시키는 과정에서 스크린판의 탈수공이 막히는 현상을 최소화시켜 토사와 시멘트 패스트의 분리를 보다 효과적으로 수행할 수 있도록 한 것이다.

그리고, 상기 진동입자분리단계(B₁)(B₃)에 사용되는 진동선별기의 스크린판 메시(Mesh) 즉, 탈수공의 직경과, 스크린판의 진동수 및 그 탈수와 입자선별 처리에 따른 시간은 각종 그라우팅 작업시 시멘트와 함께 배출되는 토사의 종류와 그 처리여건에 맞추어 시멘트 패스트를 최대한으로 분리시킬 수 있도록 적절하게 조절시키는 것이 바람직하며, 이를 적용례별로 하여 표 1에 간략하게 나타내었으나 표 1에 기재된 범위내로 한정되는 것은 아니다.

표 1. 그라우팅 작업별 스크린판의 탈수공 직경과 그 진동수 및 처리시간

작업의 종류		차수벽 시공	지반공극보강	연약지반보강
탈수공	1차	수 mm 이상	수 mm ~ 수 백㎛	수 백 ~ 수 십㎛
	2차	수 mm ~ 수 백㎛	수 백 ~ 수 십㎛	수 십 ㎛ 이하
진동수(Hz)		10 Hz 내외	15 ~ 20 Hz	20 Hz 이상
처리시간(Sec)		10초 내외	15 ~ 20초	20초 이상

상기와 같은 2차 진동입자분리단계(B₃)를 거치게 되면, 2차 진동선별기의 스크린판에는 탈수처리된 토사케이크가 남게 되고, 해당 스크린판에 의하여 걸러지지 않은 그라우팅 슬라임은 토사 성분과 대비하여 시멘트의 함량이 매우 높게 되는 시멘트 패스트를 형성하게 됨으로서, 상기 토사케이크는 진동선별기의 외부로 자동 배출되도록 하고, 상기 시멘트 패스트는 교반수단을 구비하는 별도의 저장조에 저장시키게 된다.

상기와 같이 저장되는 시멘트 패스트의 대부분은 펌프를 구비하는 배관이나 호스 등을 사용하여 그라우팅 장비로 직접 재공급하거나, 또는 별도의 배합탱크로 투입하여 시멘트의 배합비를 조정한 다음 그라우팅 장비로 재공급하게 되며, 종래 기술에서 설명되어진 J.S.P 공법이나 S.C.W 공법이나 C.I.P 공법과 같은 약액그라우팅 공법 이외의 시멘트 패스트 공법의 경우에는 그라우팅 장비로 그라우트를 공급하는 시멘트 믹서기로 투입시킴으로서 시멘트 패스트를 그라우팅 작업에 재활용 할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 시멘트 패스트의 일부는 위에서 설명되어진 바와 같은 교반저장 및 pH조절단계(B)를 거쳐 고속원심분리기로 투입시킴으로서 토사나 시멘트의 미세입자를 수분과 최종적으로 분리시키는 고속원심탈수단계(C₁)를 거치게 되는 데, 상기 고속원심탈수단계(C₁)는 본 발명의 제 1실시예에 의한 고속원심입자분리단계(C)와 동일한 장치를 사용하여 동일한 과정으로 이루어지지만 그 분리하고자 하는 대상물이 서로 다르게 된다.

즉, 본 발명의 제 1실시예에 의한 고속원심입자분리단계(C)는 그라우팅 슬라임을 토사와 시멘트 패스트로 분리하는 것이고, 본 발명의 제 2실시예에 의한 고속원심탈수단계(C₁)는 토사가 선별처리된 시멘트 패스트 중에 함유된 미세입자를 수분과 분리하는 것이므로, 상기 고속원심탈수단계(C₁)에서는 토사나 시멘트의 미세입자를 수분과 보다 원활하게 분리시킬 수 있도록 고속원심분리기를 통한 그라우팅 슬라임(시멘트 패스트)의 주입압력이 1kg/cm² 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 고속원심탈수단계(C₁)를 거쳐 배출되는 배출수는 중화처리를 행하여 시멘트의 배합수로 재사용하거나, 또는 필터프레스에 의한 압착탈수단계(C₂)를 추가적으로 거침으로서 보다 안정화된 상태의 배합수로 재사용하게 되며, 상기 1,2차 진동입자분리단계(B₁)(B₃)와 고속원심탈수단계(C₁) 및 압착탈수단계(C₂)를 통하여 배출되는 케이크는 각 단계별로 별도 수거하거나 각각의 케이크를 이송컨베이어와 같은 이송수단을 사용하여 차량 등에 혼합 적재시키게 된다.

상기 압착탈수단계(C₂)에 사용되는 필터프레스는 농축산 폐수나 생활하수의 종말처리를 위한 오폐수 처리시스템 또는 각종 주차장이나 정비공장의 배출수를 처리하는 시스템에 널리 사용되는 공지의 장치로서, 동일 중심선상에서 서로 잇대어진 상태로 연속 배열되고 중앙 부분에는 여과포가 삽입된 다수 매의 여과판 내부로 오폐수가 유입되도록 한 다음, 유압실린더와 압착판을 이용하여 여과판을 고정판측으로 가압시킴으로서, 오폐수내에 함유된 고형물이나 슬러지는 여과판의 여과포에 침적되도록 하고, 그 여과액은 고정판에 형성된 배출라인을 통하여 외부로 배출되도록 하며, 여과포에 침적된 고형물이나 슬러지는 여과판의 복원과 동시에 하부측으로 낙하되도록 한 것이다.

이하, 본 발명에 의한 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리공법에 최적으로 적용될 수 있는 본 발명에 의한 처리장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 제 1실시예에 의한 처리장치(20)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 모터(23)의 구동에 따라 회전하는 교반날개(24)가 드럼 형상의 몸체 내부로 삽입된 교반저장조(22)가 설치되고, 상기 교반저장조(22)의 상부측에는 그라우팅 슬라임의 진공흡입수단이 되는 진공흡입챔버(10)와, 그라우팅 슬라임의 pH조절수단으로서의 약액저장조(22')가 각각 연결 설치되어 있으며, 상기 교반저장조(22)의 하부측은 펌프(26)를 구비하는 이송관(25)에 의하여 고속원심분리기(27)와 연결 설치되어 있다.

상기 진공흡입챔버(10)는 본 출원인이 2005년 02월 28일자로 선출원(출원번호: 10-2005-16349호)한 준설토 및 슬러지의 전자동 연속 진공흡입 이송시스템의 요부 구성요소에 해당하는 것으로서, 그라우팅 슬라임을 진공흡입방식에 의하여 교반저장조(22)로 투입시킬 수 있는 것이라면 상기 진공흡입챔버(10) 대신에 다른 형태의 진공흡입수단, 예를 들어 일반적인 진공흡입펌프와 같은 수단이 연결 설치될 수도 있다.

상기 진공흡입챔버(10)는 싸이클론 형상의 몸체 상부에 그라우팅 슬라임의 흡입관(11) 및 진공펌프와 연결되는 진공배관(12)이 양측으로 연결 설치되고, 그 몸체의 상단 중앙에는 진공해제용 체크밸브(13)가 설치되며, 그 몸체의 하단에는 로터리밸브(15)가 기밀(氣密)을 유지하면서 회전 가능하게 삽입되는 배출관(14)이 교반저장조(22)와 연결되도록 설치되어 있다.

그리고, 상기 진공흡입챔버(10)의 몸체 내측에는 진공흡입챔버(10)를 통한 그라우팅 슬라임의 유입량에 따라 로터리밸브(15) 및 체크밸브(13)의 작동을 제어하기 위한 센서(16)(16')가 상,하로 설치되어 있으며, 진공흡입챔버(10)의 외측 상,하부에는 챔버(10)의 내부 상태를 육안으로 확인할 수 있도록 투시창(17)(17')이 설치되어 있다.

또한, 상기 약액저장조(22')는 교반저장조(22)와 마찬가지로 모터(23)의 구동에 따라 회전하는 교반날개(24)가 드럼 형상의 몸체 내부로 삽입 설치되는 데, 상기 약액저장조(22')는 교반저장조(22)로 투입되는 그라우팅 슬라임의 pH(강알칼리성)를 적절한 수준으로 조절시키기 위한 것으로서, 교반저장조(22)의 내부에 pH 측정용 센서를 설치하여 그라우팅 슬라임의 pH에 따라 약액의 투입량과 그 투입시기를 자동적으로 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 펌프(26)를 구비하는 이송관(25)에 의하여 상기 교반저장조(22)와 연결 설치되는 고속원심분리기(27)는, 그 내부에 스크류(28)가 회전 가능하게 삽입된 상태에서 그 몸체의 하측 양단에는 토사의 배출구(27a)와 시멘트 패스트의 배출관(27b)이 형성되어 있으며, 상기 스크류(28)는 고속원심탈수기(27)의 외부로 연장되는 스크류축(29)의 후단부가 기어박스(31)로 삽입된 상태에서, 기어박스(31)의 입력축이 동력전달수단(도면상 벨트와 풀리)에 의하여 구동모터(30)와 연결 설치됨으로서 상기 스크류(28)가 2000rpm 내외의 고속회전이 가능하도록 되어 있다.

또한, 상기 고속원심탈수기(27)는 그 몸통의 전방 내측이 테이퍼진 형태로 좁게 형성되고 그 몸체의 후방 내측이 전방측 보다 넓게 형성된 상태에서, 교반저장조(22)와 연결되는 이송관(25)이 스크류(28)를 일정폭 만큼 관통하여 테이퍼진 몸통의 전방 내측 부분까지 삽입 설치됨으로서, 이송관(25)을 통하여 5 ~ 20kg/cm²의 압력으로 이송된 그라우팅 슬라임이 고속원심탈수기(27)의 전방 내측에서 배출될 수 있도록 되어 있으며, 이로 인하여 스크류(28)의 고속회전에 따라 그라우팅 슬라임을 그 비중차에 의하여 토사와 시멘트 패스트로 원활하게 분리시킬 수 있도록 이루어져 있다.

그리고, 상기 고속원심분리기(27)의 배출구(27a) 하부에는 토사케이크의 이송수단으로서 이송컨베이어(32)가 설치되고, 고속원심분리기(27)의 배출관(27b)은 시멘트 투입조(33)를 구비하는 배합조(34)와 연결 설치되며, 상기 배합조(34)의 하부측에는 그라우팅 펌프(35)를 구비하는 공급관(36)이 연결 설치되는 데, 상기 이송컨베이어(32)는 토사케이크를 차량 등에 자동 적재시키기 위한 수단으로서, 이와 같은 이송컨베이어(32) 대신에 배출구(27a)와 연결되는 별도의 저장수단을 이용하여 토사케이크를 개별적으로 수거토록 할 수도 있다.

또한, 상기 배합조(34)는 고속원심분리기(27)의 배출관(27b)을 통하여 배출되는 시멘트 패스트를 저장시킴과 동시에 그 시멘트의 배합비를 조절시키기 위한 것으로서, 드럼 형상의 몸체 내부에 모터(23)의 구동에 따라 회전하는 교반날개(24)가 삽입 설치되어 있으며, 상기 시멘트 투입조(33)는 그 내부에 시멘트 자체 또는 시멘트의 된반죽이 저장된 상태에서 배관에 의하여 배합조(34)와 연결 설치되는 데, 시멘트 투입조(33)의 내부에 시멘트를 된반죽의 형태로 저장시킬 경우에는 모터(23)의 구동에 따라 회전하는 교반날개(24)와 같은 교반수단을 그 내부에 설치하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 배합조(34)의 하부측에서 그라우팅 펌프(35)를 구비하는 상태로 연장되는 공급관(36)은 각종 그라우팅 장비와 연결됨으로서 배합조(34)에 저장된 시멘트 패스트를 그라우팅 작업에 재활용할 수 있게 되는 데, 고속원심분리기(27)로부터 배출되는 시멘트 패스트를 그라우팅 작업에 직접 재활용 하는 경우 시멘트 투입조(33)가 설치되지 않은 상태에서 상기 배합조(34)는 단순한 교반저장탱크의 역할을 하게 되며, 종래 기술에서 설명되어진 J.S.P 공법이나 S.C.W 공법이나 C.I.P 공법과 같은 약액그라우팅 공법 이외의 시멘트 패스트 공법의 경우는 상기 공급관(36)이 그라우팅 장비로 그라우트를 공급하는 시멘트 믹서기와 같은 장비와 연결 설치되는 것이다.

본 발명의 제 2실시예에 의한 처리장치(20)는 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 의한 처리장치(20)의 교반저장조(22) 전방측에 진동선별장치(40)를 설치하여 그라우팅 슬라임을 토사와 시멘트 패스트로 분리시키는 작업을 진동선별장치(40)에 의하여 수행토록 한 것이며, 이로 인하여 시멘트 패스트를 배합조(34)로 공급하는 배관이 진동선별장치(40)로부터 연장 형성되어 있다.

상기 진동선별장치(40)는 바닥측 중앙부에 격벽(44a)을 구비하는 저장조(44)의 상부에 스크린판(43)과 진동기(42)로 이루어지는 진공흡입 진동선별기(41)와 2차 진동선별기(48)가 격벽(44a)을 기준으로 하여 좌,우측으로 나뉘어 설치되며, 상기 저장조(44)의 바닥측에는 시멘트 성분을 함유하는 그라우팅 슬라임을 지속적으로 교반시킬 수 있도록 교반용 스크류(28)가 삽입 설치되는 데, 상기 스크류(28)는 저장조(44)의 일측 외부를 관통하는 스크류축(29)이 동력전달수단(도면상 벨트와 풀리)에 의하여 구동모터(30)와 연결 설치됨으로서 그 회전이 가능하게 된다.

상기 진동선별장치(40)를 이루는 진동선별기(41)(48) 중 진공흡입 진동선별기(41)는 그라우팅 슬라임의 진공흡입수단과 연결 설치되고, 2차 진동선별기(48)는 원심펌프(45)에 의한 그라우팅 슬라임의 배출관(46) 선단부에 싸이클론 분리기(47)를 개재시킨 상태로 저장조(44)의 좌측 하단부와 연결 설치되는 데, 상기 싸이클론 분리기(47)는 2차 진동선별기(48)에 의한 토사와 시멘트 패스트의 분리작업을 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 필요에 따라 선택적으로 설치되는 것이다.

즉, 원심펌프(45)에 의하여 저장조(44)의 좌측 공간에 저장된 그라우팅 슬라임을 배출관(46)을 따라 2차 진동선별기(48)로 이송시키는 과정에서 그라우팅 슬라임을 싸이클론 분리기(47)로 투입하여 그라우팅 슬라임의 입자성분은 싸이클론 분리기(47)의 내주면을 따라 나선형으로 하강하여 2차 진동선별기(48)로 유입되도록 하고, 그라우팅 슬라임의 수분은 그 중앙부로 모인 상태에서 슬라임의 이송압력에 의하여 배수관(47a)을 따라 외부로 배출되도록 함으로서, 그라우팅 슬라임의 입자성분과 수분이 싸이클론 분리기(47)에 의하여 부수적으로 분리될 수 있도록 하며, 이로 인하여 2차 진동선별기(48)에 의해서는 그라우팅 슬라임의 입자성분이 주로 선별 처리되도록 하여 그라우팅 슬라임의 탈수선별처리에 따른 부하를 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

또한, 싸이클론 분리기(47)의 배수관(47a)을 통하여 배출되는 배출수는 임시저장조(47b)에 일정 시간 동안 저장하였다가 그 바닥부로 가라앉게 되는 토사 및 시멘트 성분은 밸브를 구비하는 배관에 의하여 진공흡입 진동선별기(41)로 투입시킴으로서 재선별처리되도록 하고, 그 상부측에 저장되는 수분은 밸브를 구비하는 배관에 의하여 시멘트 패스트가 저장되는 저장조(44)의 우측 공간으로 유입될 수 있도록 하며, 필요에 따라 저장조(44)의 우측 공간 상측에 시멘트의 보조투입기(49)를 설치하여 저장조(44)의 내부에서 시멘트 패스트의 시멘트 배합비를 부수적으로 조정시킬 수도 있다.

상기 진공흡입 진동선별기(41) 및 2차 진동선별기(48)는 탈수공이 형성된 스크린판(43)을 진동기(42)에 의하여 상,하 또는 좌,우로 진동시킬 수 있는 것이라면 어떠한 종류의 진동선별기를 사용하더라도 무방하나, 도 5의 (가) 및 (나)에 도시되어 있는 바와 같이, 각 진동선별기(41)(48)의 스크린판(43)이 저장조(44)의 중앙 상부측에 위치하도록 한 상태에서 저장조(44)의 외부에 설치되는 배출판(43a)이 스크린판(43)과 일체로 연결되도록 함으로서, 스크린판(43)에 의하여 탈수 처리된 토사케이크가 배출판(43a)측으로 자동 배출되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 진공흡입 진동선별기(41)의 경우 해당 스크린판(43)이 배출판(43a)측으로 하향 경사지게 설치되고, 2차 진동선별기(48)의 경우는 해당 스크린판(43)이 그 배출판(43a)측으로 완만하게 상향 경사지도록 설치하는 것이 바람직한데, 진공흡입 진동선별기(41)의 스크린판(43)은 그 입자가 수 mm 내지 수백 ㎛ 정도로 비교적 크게 되는 토사 성분을 걸러내기 위한 것이므로, 스크린판(43)에 형성된 탈수공의 막힘이 없이 신속한 탈수가 가능하기 때문에 처리시간을 단축시킬 수 있도록 하향 경사지게 설치하고, 2차 진동선별기(48)의 스크린판(43)은 그 입자가 수백 ㎛ 내지 수십 ㎛ 정도가 되는 토사 성분을 걸러내어 시멘트 패스트 성분을 추출하기 위한 것이므로, 스크린판(43)의 상부에서 그라우팅 슬라임이 체류 및 진동되는 시간을 다소 증대시킬 수 있도록 상향 경사지게 설치하는 것이다.

그리고, 상기 진동선별장치(40)를 이루는 저장조(44)의 우측 하단부로부터 펌프(26)를 구비하는 이송관(25)과 시멘트 패스트의 배출관(44b)이 각각 연장되어, 상기 이송관(25)이 약액투입조(22')를 구비하는 교반저장조(22)를 거쳐 고속원심분리기(27)와 연결 설치되고, 상기 배출관(44b)은 시멘트 투입조(33)를 구비하는 배합조(34)와 연결 설치되는 데, 약액저장조(22')를 포함하는 상기 교반저장조(22)와 고속원심분리기(27) 및 시멘트 투입조(33)를 포함하는 상기 배합조(34)의 구성은 본 발명의 제 1실시예에서 설명되어진 것과 동일한 구성으로 이루어진다.

다만, 본 발명의 제 1실시예에 의한 고속원심분리기(27)는 그라우팅 슬라임을 토사와 시멘트 패스트로 분리하는 것이고, 본 발명의 제 2실시예에 의한 고속원심분리기(27)는 토사가 선별처리된 시멘트 패스트 중에 함유된 미세입자를 수분과 분리하는 것이므로, 본 발명의 제 2실시예에 의한 고속원심분리기(27)는 토사나 시멘트의 미세입자를 수분과 보다 원활하게 분리시킬 수 있도록 고속원심분리기(27)를 통한 그라우팅 슬라임(시멘트 패스트)의 주입압력이 1kg/cm² 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 제 2실시예에 의한 고속원심분리기(27)의 배출구(27a)의 하부에도 배출케이크의 이송을 위한 이송컨베이어(32)가 설치되는 데, 필요에 따라서는 상기 이송컨베이어(32)를 각 진동선별기(41)(48)의 배출판(43a) 하부에도 설치할 수 있으며, 진동선별기(41)(48)의 배출판(43a)과 고속원심분리기(27)의 배출구(27a)로 배출되는 배출케이크를 하나의 이송컨베이어(32)로 혼합 이송시킬 수도 있고, 해당 배출판(43a)과 배출구(27a)의 하부에 각각 1개의 열로 이송컨베이어(32)를 설치하거나, 이송컨베이어(32) 대신에 별도의 저장수단을 연결 설치하여 각각의 배출케이크를 개별적으로 수거토록 할 수도 있다.

그리고, 상기 고속원심분리기(27)의 배출관(27b)을 통해서는 그라우팅 슬라임으로부터 최종 탈수된 물이 배출되므로, 이러한 배출수를 이후에 설명되어질 중화처리 및 추가적인 탈수처리를 행하여 시멘트의 배합수로 재사용하게 되는 데, 이를 위하여 상기 진동선별장치(40)의 저장조(44) 일측 공간, 즉 도면상 시멘트 패스트가 저장되는 우측공간 및 상기 배합조(34)의 내부공간으로 배출수의 중화처리 및 탈수처리수단(미도시)으로부터 연장되는 배수라인(60)이 연결 설치되어 있다.

그리고, 상기 배합조(34)는 본 발명의 제 1실시예에서와 마찬가지로 그라우팅 펌프(35)를 구비하는 공급관(36)에 의하여 각종 그라우팅 장비와 연결되거나, 종래 기술에서 설명되어진 J.S.P 공법이나 S.C.W 공법이나 C.I.P 공법과 같은 약액그라우팅 공법 이외의 시멘트 패스트 공법의 경우는 상기 공급관(36)이 그라우팅 장비로 그라우트를 공급하는 시멘트 믹서기와 같은 장비와 연결 설치된다.

도 6은 본 발명의 제 3실시예에 의한 처리장치(20)를 나타내는 것으로서, 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 제 2실시예에 의한 처리장치(20) 중 그 진동선별장치(40)를 이루는 진공흡입 진동선별기(41)와 연결되는 진공흡입수단으로, 본 출원인이 2005년 02월 28일자로 선출원(출원번호: 10-2005-16349호)한 준설토 및 슬러지의 전자동 연속 진공흡입 이송시스템의 요부 구성요소에 해당하는 진공흡입챔버(10)가 설치된 것을 제외하고는 본 발명의 제 2실시예에 의한 처리장치(20)와 동일한 구성으로 이루어지게 되며, 상기 진공흡입챔버(10)의 구성은 본 발명의 제 1실시예에 의한 처리장치(20)를 설명하는 과정에서 이미 언급되어진 바와 같다.

상기 진공흡입챔버(10)는 도시되지 않은 진공펌프와 연결된 진공배관(12)에 의하여 그 내부공간이 진공상태로 조성되면, 흡입관(11)을 통하여 그라우팅 슬라임이 유입되고, 이와 같이 유입되는 그라우팅 슬라임이 하부측 센서(16')의 위치까지 충진됨과 동시에, 상기 센서(16')가 로터리밸브(15)를 회전시켜 본 발명의 제 1실시예에 의한 경우는 교반저장조(22)의 내부로, 본 발명의 제 2실시예에 의한 경우는 진공흡입 진동선별기(41)의 스크린판(43)측으로 그라우팅 슬라임을 공급하게 된다.

이와 같은 상태에서, 그라우팅 슬라임이 상부측 센서(16)의 위치까지 충진되면, 상기 센서(16)가 체크밸브(13)를 개방시켜 챔버(10) 내부의 진공상태를 해제시키는 식으로 하여, 그라우팅 슬라임의 유입량에 따라 로터리밸브(15)에 의한 그라우팅 슬라임의 공급 및 진공흡입챔버(10)의 진공상태를 자동적으로 제어하여 그라우팅 슬라임의 연속적인 흡입 및 그 배출작동이 가능하게 될 뿐만 아니라, 상기 로터리밸브(15)에 의하여 그라우팅 슬라임의 정량투입이 가능하게 되는 것이다.

그리고, 도 3 내지 도 6에서는 본 발명의 제 1 내지 제 3실시예에 의한 처리장치(20) 즉, 진동선별장치(40)와 약액저장조(22')를 구비하는 교반저장조(22) 및 고속원심분리기(27)가 하우징(21)의 내부에 설치된 것으로 도시되어 있는 데, 이는 본 발명에 의한 처리장치(20)를 특정 장소에 고정식으로 설치하여 사용할 수도 있고, 하우징(21) 자체를 차량에 탑재시켜 이동식으로도 사용할 수 있도록 한 것으로서, 그라우팅 슬라임의 처리량과 작업현장의 여건을 고려하여 고정식 또는 이동식 중에서 필요한 방식을 선택하여 적용시키는 것이 바람직하다.

또한, 도 3 내지 도 6에서 도면상 도시되어 있지는 않지만, 상기 진공흡입챔버(10)와 마찬가지로 저장조(44)나 교반저장조(22)의 내측 상,하단에 센서를 설치하여 그라우팅 슬라임의 저장량이나 유입량에 따라 원심펌프(24)와 이송관(25)의 펌프(26) 및 고속원심분리기(27)의 작동을 위한 구동모터(30)를 각각 제어할 수 있도록 함으로서, 본 발명에 의한 처리장치(20)의 자동식 운전이 가능하도록 하는 것이 장치의 효율적인 운용에 있어 보다 더 바람직하다.

이하, 본 발명에 의한 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리공법 및 그 장치에 의하여 그라우팅 슬라임을 실질적으로 처리하는 과정을 도 7 내지 도 10을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 7에 도시된 것은 본 발명의 제 1실시예에 의한 처리공법에 본 발명의 제 1실시예에 의한 처리장치를 적용시킨 것으로서, 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 제 1실시예에 의한 처리장치(20)를 통하여 그라우팅 슬라임을 흡입 이송시키기 위한 진공흡입수단으로 본 출원인이 2005년 02월 28일자로 선출원(출원번호: 10-2005-16349호)한 준설토 및 슬러지의 전자동 연속 진공흡입 이송시스템(1)의 진공흡입챔버(10)가 상기 교반저장조(22)와 연결 설치되는 데, 앞에서 이미 언급되어진 바와 같이 선출원된 상기 진공흡입 이송시스템(1) 대신에 일반적인 진공흡입펌프가 교반저장조(22)와 연결 설치될 수도 있다.

상기 진공흡입 이송시스템(1)은 집진장치(3)와 진공흡입필터(4)를 거쳐 진공흡입챔버(10)의 진공배관(12)과 연결되는 진공펌프(5)의 작동에 따라 진공흡입챔버(10)의 내부공간을 진공상태로 조성시키도록 함과 동시에, 진공조성에 사용된 공기는 공기마후라(7a)를 구비하는 배기필터(7)를 거쳐 외부로 배출시키도록 한 것으로서, 도면에 대한 부호의 설명 중 미설명 부호 2는 시스템의 하우징, 6은 진공펌프의 구동을 위한 엔진을 나타내는 것이다.

상기와 같이 선출원된 진공흡입 이송시스템(1)의 작동에 따라 진공흡입챔버(10)의 내부공간이 진공상태로 조성되면, 각종 그라우팅 작업현장으로 연장된 흡입관(11)을 통하여 그라우팅 슬라임이 진공흡입챔버(10)의 내부로 유입된 다음, 로터리밸브(15)를 구비하는 진공흡입챔버(10)의 배출관(14)을 통하여 교반저장조(22)의 내부로 투입된다.

상기와 같이 교반저장조(22)의 내부로 투입된 그라우팅 슬라임은 교반저장조(22)에 설치된 교반날개(24)에 의하여 지속적으로 교반됨으로서 그라우팅 슬라임에 함유된 시멘트 성분의 침적과 응고를 방지하게 됨과 동시에, 교반저장조(22)와 연결된 약액투입조(22')로부터 pH조절용 약액이 투입되어 강알칼리성을 띠는 그라우팅 슬라임의 pH를 중성에 가깝도록 일차적으로 조절시키게 된다.

상기와 같이 교반저장조(22)의 내부에서 그 pH가 일차적으로 조절된 그라우팅 슬라임은 펌프(26)를 구비하는 이송관(25)에 의하여 5 ~ 20kg/cm²의 압력으로 고속원심분리기(27)의 내부로 투입됨으로서, 스크류(28)의 고속회전에 따라 그라우팅 슬라임이 토사와 시멘트 패스트(시멘트+물)로 원심 분리되는 데, 토사의 경우 그 자체의 비중이 크기 때문에 고속원심분리기(27)의 내주면으로 밀려나게 되고, 토사에 비하여 그 비중이 적게 되는 시멘트 성분은 물과 함께 고속원심분리기(27)의 중앙부로 모이게 된다.

따라서, 고속원심분리기(27)의 내주면으로 밀려나게 되는 토사는 스크류(28)의 날개에 의하여 그 전방측 배출구(27a)로 유도되어 고속원심분리기(27)의 외부로 배출되고, 물과 함께 중앙부로 모이게 되는 시멘트 성분은 스크류축(29)을 따라 그 후방측 배출관(27b)으로 배출됨으로서, 탈수처리된 토사케이크는 이송컨베이어(32)에 의하여 차량(37) 등에 적재시키고, 시멘트 패스트는 배출관(27b)을 따라 배합조(34)의 내부로 투입되도록 한다.

상기와 같이 배합조(34)로 투입된 시멘트 패스트는 배합조(34)에 설치된 교반날개(24)에 의하여 지속적으로 교반됨으로서 시멘트 성분의 침적과 응고를 방지하게 되며, 필요에 따라서는 배합조(34)와 연결된 시멘트 투입조(33)로부터 일정량의 시멘트를 투입시킴으로서, 시멘트 패스트의 시멘트 배합비를 요구하는 수준으로 조절시킬 수도 있다.

상기와 같이 배합조(34)에 저장되는 시멘트 패스트는 그라우팅 펌프(35)를 구비하는 공급관(36)을 거쳐 그라우팅 장비(38)의 주입로드(39)와 연결되는 데, 상기 그라우팅 장비(38)는 J.S.P 공법이나 S.C.W 공법 또는 C.I.P 공법과 같이 주입로드(39)를 통하여 고압의 압축공기를 시멘트 패스트와 함께 분사시킬 수 있는 수단이 장비 자체에 구비된 것이며, 이로 인하여 그라우팅 슬라임으로부터 토사와 분리된 시멘트 패스트를 해당 그라우팅 작업에 재활용할 수 있게 되는 것이다.

도 8 및 도 9에 도시된 것은 본 발명의 제 2실시예에 의한 처리공법에 본 발명의 제 2, 제 3실시예에 의한 처리장치를 각각 적용시킨 것으로서, 그 전체적인 공정은 동일하게 이루어지지만, 그라우팅 슬라임의 진공흡입수단으로서 도 8에 도시된 것은 본 출원인이 2005년 02월 28일자로 선출원(출원번호: 10-2005-16349호)한 준설토 및 슬러지의 전자동 연속 진공흡입 이송시스템(1) 자체가 사용된 것이고, 도 9에 도시된 것은 해당 시스템(1)의 진공흡입챔버(10)가 상기 진동선별장치(40)를 이루는 진공흡입 진동선별기(41)와 연결되도록 한 것이다.

또한, 도 9에 도시되어 있는 것은, 차수파일 등의 시공시에 J.S.P 공법이나 S.C.W 공법 또는 C.I.P 공법과 같은 기존의 그라우팅 공법을 일차적으로 적용하여 1개의 단위 파일을 시공한 다음, 해당 공법의 적용시 발생하는 그라우팅 슬라임을 본 발명에 따른 공법 및 장치에 의하여 시멘트 패스트로 조성하고, 이와 같이 조성된 시멘트 패스트를 사용하여 J.S.P 공법이나 S.C.W 공법 또는 C.I.P 공법에 따라 시공된 단위 파일과 인접 또는 교차되는 위치에 또 다른 1개의 단위파일을 시공(도면상 V.G.R 공법으로 표기된 부분)하는 식으로 각각의 파일을 주열식으로 시공한 것을 나타내는 것이다.

도 8에 도시된 상기 진공흡입 이송시스템(1)은 집진장치(3)와 진공흡입필터(4)를 거쳐 진공흡입챔버(10)와 연결되는 진공펌프(5)의 작동에 따라 진공흡입챔버(10)의 내부공간을 진공상태로 조성시키도록 함과 동시에, 진공조성에 사용된 공기의 일부는 공기마후라(7a)를 구비하는 배기필터(7)를 거쳐 외부로 배출시키고, 그 나머지는 진공흡입챔버(10)의 배출관(14)과 연결되는 배출라인(8)을 통하여 그라우팅 슬라임의 이송에 재사용할 수 있도록 이루어져 있다.

그리고, 상기 진공흡입 이송시스템(1)에 대한 부호의 설명 중 미설명 부호 2는 시스템의 하우징, 6은 진공펌프의 구동을 위한 엔진, 8a는 엔진에 장착된 컴프레셔로부터 고압공기를 분사시키기 위한 토출라인, 9는 토출라인상에 설치되는 원심펌프를 나타내는 것이며, 이와 같이 선출원된 진공흡입 이송시스템(1)을 사용하지 않고 일반적인 진공흡입펌프를 진동선별장치(40)의 진공흡입 진동선별기(41)와 연결되도록 할 수도 있다.

상기와 같이 선출원된 진공흡입 이송시스템(1)의 작동에 따라 진공흡입챔버(10)의 내부공간이 진공상태로 조성되면, 각종 그라우팅 작업현장으로 연장된 흡입관(11)을 통하여 그라우팅 슬라임이 진공흡입챔버(10)의 내부로 유입되는 데, 도 8에 도시된 경우는 진공흡입챔버(10)의 배출관(14)과 연결된 배출라인(8)을 통하여 그라우팅 슬라임이 진동선별장치(40)의 진공흡입 진동선별기(41)로 투입되고, 도 9에 도시된 경우는 진공흡입챔버(10) 자체를 통하여 그라우팅 슬라임이 진공흡입 진동선별기(41)로 투입된다.

상기와 같이 진공흡입 진동선별기(41)의 내부로 그라우팅 슬라임이 투입되면, 진공흡입 진동선별기(41)의 스크린판(43)에 의하여 그 입자가 수 mm 내지 수 백 ㎛ 정도로 비교적 크게 되는 토사 성분이 해당 스크린판(43)에 의하여 1차로 걸러짐과 동시에 배출판(43a)을 통하여 토사케이크가 자동적으로 배출되며, 이와 같이 토사의 1차 선별처리를 거친 그라우팅 슬라임은 스크린판(43)의 하부로 낙하되어 저장조(44)의 격벽(44a)을 사이에 두고 그 좌측 내부공간에 분리 저장된다.

상기와 같이 저장조(44)의 좌측 내부 공간에 분리 저장되는 그라우팅 슬라임은 원심펌프(45)가 설치된 배출관(46)을 통하여 싸이클론 분리기(47)로 투입됨으로서, 그라우팅 슬라임의 입자성분은 싸이클론 분리기(47)의 내주면을 따라 나선형으로 하강하여 2차 진동선별기(48)로 투입되고, 그라우팅 슬라임의 수분은 그 중앙부로 모인 상태에서 슬라임의 이송압력에 의하여 배수관(47a)을 따라 임시저장조(47b)로 유입되어 저장된다.

상기와 같이 임시저장조(47b)로 유입되어 저장되는 물은 일정 시간동안 저장하여 두었다가 그 바닥부로 가라앉게 되는 토사 및 시멘트 성분은 밸브를 구비하는 배관에 의하여 진공흡입 진동선별기(41)로 투입시킴으로서 재선별처리되도록 하고, 그 상부측에 저장되는 수분은 밸브를 구비하는 배관에 의하여 저장조(44)의 우측 공간으로 유입되도록 하게 된다.

상기와 같이 싸이클론 분리기(47)를 거쳐 2차 진동선별기(48)로 투입된 그라우팅 슬라임의 입자성분 중 그 입자가 수 백 내지 수 십 ㎛ 정도가 되는 토사성분은 해당 스크린판(43)에 의하여 걸러짐과 동시에 배출판(43a)을 통하여 케이크의 형태로 자동 배출되고, 토사 성분보다 그 입자가 미세하게 되는 시멘트 성분과 소량의 물은 스크린판(43)을 통하여 하부로 낙하됨으로서, 저장조(44)의 격벽(44a)을 사이에 두고 그 우측 내부공간에 분리 저장됨과 동시에 임시저장조(47b)로부터 공급되는 물과 함께 시멘트 패스트를 형성하게 된다.

상기와 같이 저장조(44)의 좌,우측 내부공간에 각각 분리 저장되는 그라우팅 슬라임과 시멘트 패스트는 저장조(44)의 바닥측에 설치되는 교반용 스크류(28)에 의하여 시멘트 성분의 침적 및 응고를 방지하면서 골고루 혼합 저장되며, 저장조(44)의 우측 내부공간에 저장되는 시멘트 패스트의 대부분은 배출관(44b)을 거쳐 배합조(34)의 내부로 투입되고, 그 일부는 펌프(26)를 구비하는 이송관(25)에 의하여 pH조절용 교반저장조(22)를 거쳐 고속원심분리기(27)로 공급된다.

상기와 같이 배합조(34)의 내부로 투입된 시멘트 패스트는 필요에 따라 시멘트 투입조(33)에 의한 시멘트 배합비의 조정을 거친 다음, 그라우팅 펌프(35)를 구비하는 공급관(36)에 의하여 J.S.P 공법이나 S.C.W 공법 또는 C.I.P 공법과 같은 약액그라우팅 공법에 사용되는 그라우팅 장비(38)로 재공급됨으로서, 그라우팅 슬라임으로부터 토사와 분리된 시멘트 패스트를 각종 그라우팅 작업에 재활용할 수 있게 되는 것이다.

또한, pH조절용 교반저장조(22)를 거쳐 고속원심분리기(27)로 공급된 시멘트 패스트는 고속원심분리기(27)에 의하여 토사나 시멘트의 미세입자 및 수분으로 최종 분리되는 데, 그 주입압력이 1kg/cm² 이하가 되도록 한 상태에서 시멘트 패스트를 고속원심분리기(27)의 내부로 투입시키게 되면, 스크류(28)의 고속회전에 따라 미세입자 성분은 그 자체의 비중에 의하여 고속원심분리기(27)의 내주면으로 밀려나게 되고 그 중앙부에는 물이 모이게 됨으로서, 미세입자 성분은 스크류(28)의 날개에 의하여 그 전방측 배출구(27a)로 유도되고, 최종 탈수된 물은 스크류축(29)을 따라 그 후방측 배출관(27b)으로 배출된다.

상기와 같이 고속원심분리기(27)의 배출구(27a)를 통하여 배출되는 배출케이크는 이송컨베이어(32)에 의하여 진공흡입 진동선별기(41) 및 2차 진동선별기(48)의 각 배출판(43a)으로부터 배출되는 토사케이크와 함께 또는 개별적으로 차량(37) 등에 적재시키고, 고속원심분리기(27)의 배출관(27b)을 통하여 배출되는 배출수는 중화처리 또는 추가적인 탈수처리를 행하여 시멘트의 배합수로 재사용하게 된다.

상기와 같이 고속원심분리기(27)로부터 배출되는 배출수의 중화처리 및 추가적인 탈수처리를 위하여, 고속원심분리기(27)의 배출관(27b)이 탄산가스 등을 사용하는 중화기(51)가 구비된 수조(50)와 1차 연결되도록 한 상태에서, 상기 수조(50)로부터 펌프(26)를 구비하는 회수라인(52)을 연장시켜 이 회수라인(52)이 필터프레스(53)와 연결 설치되도록 한 다음, 상기 필터프레스(53)의 배출라인(58)이 중화기(51)를 구비하는 또 다른 수조(50)와 연결되도록 설치하게 된다.

따라서, 고속원심분리기(27)의 배출관(27b)과 1차적으로 연결되는 수조(50)로부터 배수라인을 연장하여 상기 수조(50)에 중화처리된 상태로 저장되는 배출수를 배합조(34)나 진동선별장치(40)의 저장조(44)로 공급시킬 수도 있고, 필터프레스(53)에 의한 압착탈수를 추가적으로 행하여 보다 안정화된 상태의 처리수를 해당 수조(50)에 설치된 수중모터(59)로부터 배수라인(60)을 연장시켜 배합조(34)나 진동선별장치(40)의 저장조(44)로 공급시킬 수도 있으며, 이로 인하여 그라우팅 슬라임으로부터 최종 배출되는 배출수를 안정적인 시멘트의 배합수로 재이용할 수 있게 되는 것이다.

상기 필터프레스(53)는 농축산 폐수나 생활하수의 종말처리를 위한 오폐수 처리시스템 또는 각종 주차장이나 정비공장의 배출수를 처리하는 시스템에 널리 사용되는 공지의 장치로서, 동일 중심선상에서 서로 잇대어진 상태로 연속 배열되고 중앙 부분에는 여과포가 삽입된 다수 매의 여과판(57) 내부로 그라우팅 슬라임의 처리에 따른 배출수가 유입되도록 한 다음, 유압실린더(54)와 압착판(55)을 이용하여 여과판(57)을 고정판(56)측으로 가압시킴으로서, 배출수내에 함유된 미세슬러지는 여과판(57)의 여과포에 침적되도록 하고, 그 여과액은 고정판(56)에 형성된 배출라인(58)을 통하여 해당 수조(50)로 배출되도록 하며, 여과포에 침적된 미세슬러지는 유압실린더(54)에 의한 여과판(57)의 복원과 동시에 그 하부측으로 낙하되도록 하여 이를 차량(37) 등에 의하여 수거할 수 있도록 한 것이다.

도 10은 도 9에 도시된 바와 같은 본 발명의 처리공법 및 그 처리장치(20)를 사용하여 위에서 설명되어진 것과 동일한 공정과정을 거쳐 그라우팅 슬라임을 처리하게 되는 데, 단지 차이가 있는 점은 배합조(34)로부터 그라우팅 펌프(35)를 구비하는 공급관(36)에 의하여 시멘트 패스트를 공급하는 경로이다.

즉, 도 9에 도시된 것은 배합조(34)에 저장되는 시멘트 패스트를 그라우팅 장비(38)로 직접 공급시키도록 한 것인 데 반하여, 도 10에 도시된 것은 배합조(34)로부터 시멘트 패스트를 시멘트 사이로(61)와 함께 설치된 시멘트 믹서기(62)로 일차 공급시킨 다음, 상기 시멘트 믹서기(62)에서 일정 배합비로 조정된 시멘트 패스트를 그라우팅 펌프(35)에 의하여 그라우팅 장비(38)의 주입로드(39)로 공급되도록 한 것이다.

상기와 같은 경우는 J.S.P 공법이나 S.C.W 공법 또는 C.I.P 공법과 같은 약액그라우팅 공법과는 달리, 주입로드(39)를 통하여 고압의 압축공기를 시멘트 패스트와 함께 분사시킬 수 있는 수단이 자체에 구비되지 않은 그라우팅 장비(38)에 적용되는 것이며, 이로 인하여 그라우팅 장비(38)의 주입로드(39)에는 그라우팅 펌프(35)에 의한 시멘트 패스트의 주입배관과 함께 에어컴프레셔(63)로부터 압축공기를 주입시키기 위한 분사라인(64)이 연결 설치되어 있다.

마지막으로, 본 발명에 의한 처리공법 및 그 처리장치(20)는 각종 그라우팅 작업시 발생하는 그라우팅 슬라임의 처리 뿐만 아니라 그라우팅 작업 이전에 그라우팅 홀(Hole)을 지반에 천공시키는 천공작업이 선행될 경우, 해당 작업현장으로부터 발생하는 토사와 물의 혼합액 즉, 토사슬라임을 흡입하여 토사 성분과 물을 분리시킴과 동시에 토사와 분리된 물을 천공수로 재활용하는 것 또한 가능하게 된다.

다시 말해서, 도 7에 도시된 경우는 선출원된 진공흡입 이송시스템(1)과 본 발명의 처리장치(20)를 사용하여 지반의 천공작업시 발생하는 토사슬라임을 흡입시킨 다음, 고속원심분리기(27)에 의하여 토사슬라임으로부터 수분을 탈수시키고, 이와 같이 탈수처리된 토사케이크는 외부로 배출되도록 함과 동시에, 고속원심탈수기(27)로부터 배출되는 물은 그라우팅 펌프(35) 또는 고압펌프를 구비하는 공급관(36)에 의하여 천공장비로 재공급시킴으로서 배출수를 천공수로 재활용할 수 있게 되는 것이다.

또한, 도 8 및 도 9에 도시된 경우는 진동선별장치(40)와 배합조(34)를 연결하는 배출관(44b)을 폐쇄시킨 상태에서, 선출원된 진공흡입 이송시스템(1)과 본 발명의 처리장치(20)를 사용하여 지반의 천공작업시 발생하는 토사슬라임을 흡입시키게 되면, 토사슬라임이 진동선별장치(40)와 고속원심분리기(27)를 거치는 과정에서 높은 효율로 탈수 처리됨과 동시에, 탈수처리된 토사케이크는 진동선별장치(40)의 배출판(43a)과 고속원심분리기(27)의 배출구(27a)를 통하여 외부로 자동 배출된다.

그리고, 고속원심분리기(27)의 배출관(27b)을 통하여 최종 배출되는 배출수는 필요에 따라 중화처리 또는 추가적인 압착탈수를 행한 다음, 해당 수조(50)로부터 고압펌프를 구비하는 고압수라인을 연장시켜 이 고압수라인이 천공장비와 연결되도록 함으로서 탈수 처리된 물을 지반의 천공수로 재사용할 수 있게 되는 것이며, 이로 인하여 지반의 천공으로부터 천공된 지반을 통한 각종 그라우팅 작업에 이르기까지의 모든 공정을 본 발명에 의한 하나의 공법과 장치를 사용하여 연속적으로 수행할 수 있게 되는 것이다.

상기에 기재된 본 발명의 기술적 구성 및 그 작용에 대한 설명은 본 발명이 추구하고자 하는 대표적인 실시예를 기준으로 하여 상세하게 설명되었으나, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위를 벗어남이 없이 예시된 각 실시예의 구성을 그 기초로 하여 다양한 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 있어 자명한 사항이라 할 것이며, 이 또한 본 발명의 기술적 사상에 당연히 포함되는 것임을 밝혀두는 바이다.

상기와 같이 본 발명에 따른 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리공법 및 그 장치에 의하면, 각종 그라우팅 작업시 그 주입압력과 지반의 공극에 따른 주입저항으로 발생하는 그라우팅 슬라임을 작업현장 부근에 적치하여 두었다가 이를 다시 차량에 적재하는 것과 같은 번거러운 작업을 거칠 필요가 없이, 그라우팅 슬라임의 진공흡입으로부터 그 탈수와 입자선별 처리를 배관으로 연결되는 하나의 일체화 된 고정식 또는 이동식 시스템에 의하여 작업현장에서 중단없이 즉각적이고 연속적으로 행할 수 있는 효과가 있다.

이로 인하여, 그라우팅 슬라임이 작업현장으로 누출되거나 인근 하천 등지로 직접 유입되는 것을 차단시킴으로서 작업환경을 개선시키고 환경오염을 방지하는 효과가 있고, 기존의 자연건조식 또는 차량운반식 처리방법에 비하여 그라우팅 슬라임의 처리효율을 극대화시키고 그 처리에 따른 시간과 비용은 최대한으로 절감시키는 효과가 있을 뿐만 아니라, 그라우팅 슬라임의 적재 및 운반과정에서 그라우팅 슬라임이 작업장의 주변이나 도로상으로 누출됨으로 인한 작업환경 및 도심미관의 손상을 미연에 방지하는 효과가 있다.

특히, 그라우팅 슬라임에 함유된 토사는 매우 낮은 함수비로 탈수 처리하여 토사케이크로 조성시킴으로서 그 자원화 및 재처리를 보다 신속하고 능률적으로 수행토록 하는 효과가 있고, 그라우팅 슬라임에 함유된 시멘트 성분은 약 90% 수준까지 토사와의 분리를 행하여 그라우팅 장비로 직접 공급하거나 또는 각종 배합기나 믹서기를 사용하여 시멘트의 배합비를 조정시킨 다음 그라우팅 장비로 공급하거나 또는 그라우팅 장비와 연결된 시멘트 믹서기로 공급하여 그라우팅 작업에 재이용할 수 있도록 함으로서, 그라우팅 작업시 실질적으로 소요되는 시멘트의 량을 약 60% 까지 절감시키는 효과가 있으며, 이로 인하여 그라우팅 작업에 따른 공사비용의 절감에 크게 기여할 수 있을 뿐만 아니라, 그라우팅 슬라임에 함유되어 일반 시멘트보다 고비중인 시멘트 성분을 재이용함에 따라 그라우팅 작업에 따른 시공강도 또한 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 그라우팅 슬라임의 탈수 및 입자선별 처리과정에서 생성되는 물을 중화처리 또는 추가적인 탈수처리를 행하여 안정적인 시멘트의 배합수로 재사용할 수 있도록 함으로서, 별도의 물차나 공업용수를 동원하지 않더라도 시멘트 배합수의 공급이 가능한 효과가 있으며, 이로 인하여 불필요한 수자원의 낭비를 방지함과 동시에 그라우팅 작업에 따른 공사비용의 절감 측면에도 보다 크게 기여할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 각종 그라우팅 작업시 발생하는 그라우팅 슬라임의 처리 뿐만 아니라, 그라우팅 작업 이전에 그라우팅 홀을 지반에 천공시키는 천공작업이 선행될 경우에도, 본 발명에 의한 처리공법 및 그 처리장치를 사용하여 해당 작업현장으로부터 배출되는 토사슬라임을 토사와 물로 분리시킨 다음, 이 과정에서 분리된 물을 지반의 천공수로 재사용할 수 있게 됨으로서, 본 발명에 의한 하나의 공법 및 장치만으로도 각종 그라우팅 작업에 광범위하게 적용시킬 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 해당 공사비용의 절감과 수자원의 절약 및 환경오염의 방지 측면에 더욱 크게 기여하는 효과가 있다.

마지막으로, J.S.P 공법이나 S.C.W 공법 또는 C.I.P 공법과 같은 기존의 그라우팅 공법으로 차수벽이나 주열식(柱列式) 차수파일을 시공할 경우, 해당 공법의 적용시 발생하는 그라우팅 슬라임을 본 발명에 따른 공법 및 장치에 의하여 시멘트 패스트로 조성하고, 이와 같이 조성된 시멘트 패스트를 사용하여 J.S.P 공법이나 S.C.W 공법 또는 C.I.P 공법에 의한 차수벽이나 차수파일과 인접 또는 교차되는 위치에 차수벽이나 차수파일을 추가적으로 시공할 수 있게 됨으로서, 동일한 시멘트의 량으로 보다 우수한 강도의 차수벽 및 차수파일을 시공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 의한 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리공법을 나타내는 공정블록도.

도 2는 본 발명의 제 2실시예에 의한 탈수재처리공법을 나타내는 공정블록도.

도 3은 본 발명의 제 1실시예에 의한 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리장치를 나타내는 측단면도.

도 4는 본 발명의 제 2실시예에 의한 탈수재처리장치를 나타내는 측단면도.

도 5의 (가) 및 (나)는 본 발명의 탈수재처리장치에 사용되는 진동선별기의 탈수 및 입자선별 원리를 나타내는 개략적인 단면도.

도 6은 본 발명의 제 3실시예에 의한 탈수재처리장치를 나타내는 측단면도.

도 7 내지 도 10은 본 발명이 실질적으로 현장에 적용되는 것을 나타내는 공정상태도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

A : 진공흡입이송단계 B : 교반저장 및 pH조절단계

B₁ : 1차 진동입자분리단계 B₂ : 슬라임이송 및 원심분리단계

B₃ : 2차 진동입자분리단계 C : 고속원심입자분리단계

C₁ : 고속원심탈수단계 C₂ : 압착탈수단계

10 : 진공흡입챔버 11 : 흡입관 12 : 진공배관

13 : 체크밸브 14,27b,44b,46 : 배출관 15 : 로터리밸브

16,16' : 센서 17,17' : 투시창 20 : 처리장치

21 : 하우징 22 : 교반저장조 22' : 약액저장조

23 : 모터 24 : 교반날개 25 : 이송관

26 : 펌프 27 : 고속원심분리기 27a : 배출구

28 : 스크류 29 : 스크류축 30 : 구동모터

31 : 기어박스 32 : 이송컨베이어 33 : 시멘트 투입조

34 : 배합조 35 : 그라우팅 펌프 36 : 공급관

37 : 차량 38 : 그라우팅 장비 39 : 주입로드

40 : 모터 40 : 진동선별장치 41,48 : 진동선별기

42 : 진동기 43 : 스크린판 43a : 배출판

44 : 저장조 44a : 격벽 45 : 원심펌프

47 : 싸이클론 분리기 49 : 보조투입기 50 : 수조

51 : 중화기 52 : 회수라인 53 : 필터프레스

54 : 유압실린더 55 : 압착판 56 : 고정판

57 : 여과판 58 : 배출라인 59 : 수중모터

60 : 배수라인 61 : 시멘트 탱크 62 : 시멘트 믹서기

63 : 에어컴프레셔 64 : 분사라인

Claims (7)

1. 연약지반의 보강이나 차수벽의 시공 등에 적용되는 각종 그라우팅(Grouting) 작업시 현장에서 발생하는 그라우팅 슬라임을 처리하기 위한 공법에 있어서,

   해당 작업장소로부터 그라우팅 슬라임을 진공흡입방식에 의하여 처리장치측으로 이송시키는 진공흡입이송단계(A)와,

   상기 진공흡입이송단계(A)를 거친 후, 처리장치로 이송되어진 그라우팅 슬라임을 저장조로 투입하여 그라우팅 슬라임의 교반과 그 pH 조절을 행하는 교반저장 및 pH조절단계(B)와,

   상기 교반저장 및 pH조절단계(B)를 거친 후, 그라우팅 슬라임을 고속원심분리기의 내부로 투입하여 토사와 시멘트 패스트를 분리시키는 고속원심입자분리단계(C)를 거쳐서 이루어지며,

   상기 고속원심입자분리단계(C)를 거쳐 배출되는 토사는 개별 수거하거나 또는 차량 등에 적재시키고, 고속원심입자분리단계(C)를 거쳐 배출되는 시멘트 패스트는 그라우팅 장비로 직접 재공급하거나 또는 그 시멘트의 배합비를 조정하여 그라우팅 장비로 재공급하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리공법.
2. 연약지반의 보강이나 차수벽의 시공 등에 적용되는 각종 그라우팅(Grouting) 작업시 현장에서 발생하는 그라우팅 슬라임을 처리하기 위한 공법에 있어서,

   해당 작업장소로부터 그라우팅 슬라임을 진공흡입방식에 의하여 처리장치측으로 이송시키는 진공흡입이송단계(A)와,

   상기 진공흡입이송단계(A)를 거친 후, 처리장치로 이송되어진 그라우팅 슬라임을 스크린판이 구비된 진동선별기로 투입하여 그라우팅 슬라임으로부터 토사 성분의 1차 선별처리를 행하는 1차 진동입자분리단계(B₁)와,

   상기 1차 진동입자분리단계(B₁)를 거친 후, 토사 성분이 1차 선별처리된 그라우팅 슬라임을 싸이클론 분리기로 주입하여 그라우팅 슬라임에 함유된 입자성분과 수분을 부수적으로 분리하는 슬라임이송 및 원심분리단계(B₂)와,

   상기 슬라임이송 및 원심분리단계(B₂)를 거친 후, 싸이클론 분리기로부터 배출되는 그라우팅 슬라임을 스크린판이 구비된 2차 진동선별기로 투입하여 그라우팅 슬라임으로부터 토사 성분의 2차 선별처리를 행하는 2차 진동입자분리단계(B₃)와,

   상기 2차 진동입자분리단계(B₃)를 거친 후, 2차 진동선별기의 스크린판을 통하여 걸러지지 않은 시멘트 패스트의 일부는 그라우팅 장비로 직접 재공급하거나 또는 그 시멘트의 배합비를 조정하여 그라우팅 장비로 재공급하며, 그 나머지는 저장조로 투입하여 시멘트 패스트의 교반과 pH 조절을 행하는 교반저장 및 pH조절단계(B)를 거치게 되고,

   상기 교반저장 및 pH조절단계(B)를 거친 시멘트 패스트는 고속원심분리기의 내부로 투입하여 수분과 미세입자를 최종적으로 분리시키는 고속원심탈수단계(C₁)를 거치게 되며,

   상기 1,2차 진동입자분리단계(B₁)(B₃)와 고속원심탈수단계(C₁)를 거쳐 배출되는 배출케이크(Cake)는 개별 수거하거나 차량 등에 혼합 적재시키고, 상기 고속원심탈수단계(C₁)를 거쳐 최종적으로 배출되는 배출수는 중화처리 또는 그 중화처리의 과정에서 필터프레스에 의한 배출수의 압착탈수단계(C₂)를 거친 다음, 시멘트의 배합비 조정에 재사용토록 하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리공법.
3. 연약지반의 보강이나 차수벽의 시공 등에 적용되는 각종 그라우팅(Grouting) 작업시 현장에서 발생하는 그라우팅 슬라임을 처리하기 위한 장치에 있어서,

   모터(23)의 구동에 따라 회전하는 교반날개(24)가 드럼 형상의 몸체 내부로 삽입되고, 그 몸체의 상단부측에는 그라우팅 슬라임의 진공흡입수단과 약액저장조(22')가 각각 연결되는 교반저장조(22)가 설치되며,

   상기 교반저장조(22)는 펌프(26)를 구비하는 이송관(25)에 의하여 그 내부에 스크류(28)가 회전 가능하게 삽입되고 그 하측 양단에는 토사의 배출구(27a)와 시멘트 패스트의 배출관(27b)이 형성된 고속원심분리기(27)와 연결 설치되며,

   상기 고속원심분리기(27)는 그 배출관(27b)에 의하여 드럼 형상의 몸체 내부에 모터(23)의 구동에 따라 회전하는 교반날개(24)가 삽입되고, 그 일측에는 시멘트 투입조(33)가 구비되는 배합조(34)와 연결 설치되며,

   상기 배합조(34)는 그라우팅 펌프(35)를 구비하는 공급관(36)에 의하여 그라우팅 장비(38)와 직결되거나, 또는 그라우팅 장비(38)로 그라우트(Grout)를 공급하는 시멘트 믹서기(62)와 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 진공흡입수단은 싸이클론 형상의 몸체 상부에 흡입관(11)과 진공배관(12)이 양측으로 연결 설치되고, 그 몸체의 상단 중앙에는 진공해제용 체크밸브(13)가 설치되며, 그 몸체의 하단에는 로터리밸브(15)가 기밀(氣密)을 유지하면서 회전 가능하게 삽입되는 배출관(14)이 설치되고, 그 몸체의 내측 상,하부에는 센서(16)(16')가 구비된 진공흡입챔버(10)가 되는 것을 특징으로 하는 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리장치.
5. 연약지반의 보강이나 차수벽의 시공 등에 적용되는 각종 그라우팅(Grouting) 작업시 현장에서 발생하는 그라우팅 슬라임을 처리하기 위한 장치에 있어서,

   바닥측 중앙부에 격벽(44a)을 구비하는 저장조(44)의 상부에는 스크린판(43)과 진동기(42)로 이루어지는 진공흡입 진동선별기(41)와 2차 진동선별기(48)가 격벽(44a)을 기준으로 하여 좌,우측으로 나뉘어 설치되며,

   상기 각 진동선별기(41)(48)의 스크린판(43)에는 탈수 처리된 토사 케이크(Cake)의 배출판(43a)이 연결되어 저장조(44)의 외부로 노출되도록 설치되고, 상기 저장조(44)의 내부 바닥측에는 격벽(44a)을 관통하는 스크류축(29)에 의하여 스크류(28)가 회전 가능하게 삽입 설치되며,

   상기 진공흡입 진동선별기(41)는 그라우팅 슬라임의 진공흡입수단과 연결 설치되고, 상기 2차 진동선별기(48)는 원심펌프(45)에 의한 그라우팅 슬라임의 배출관(46) 선단부에 싸이클론 분리기(47)를 개재시킨 상태로 저장조(44)의 좌측 하단부와 연결 설치되며,

   상기 저장조(44)의 우측 하단부에서는 펌프(26)를 구비하는 이송관(25)과 시멘트 패스트의 배출관(44b)이 각각 연장되어, 상기 이송관(25)은 pH 조절용 교반저장조(22)를 거쳐 고속원심분리기(27)와 연결 설치되고, 상기 배출관(44b)은 시멘트 투입조(33)를 구비하는 배합조(34)와 연결 설치되며,

   상기 고속원심분리기(27)는 그 몸체의 내부에 스크류(28)가 회전 가능하게 삽입 설치되고 그 몸체의 하측 양단에는 탈수 처리된 케이크(Cake)의 배출구(27a)와 최종 탈수된 물의 배출관(27b)이 형성되며,

   상기 배합조(34)는 모터(23)의 구동에 따라 회전하는 교반날개(24)가 그 내부로 삽입된 상태에서 그라우팅 펌프(35)를 구비하는 공급관(36)에 의하여 그라우팅 장비(38)와 직결되거나, 또는 그라우팅 장비(38)로 그라우트(Grout)를 공급하는 시멘트 믹서기(62)와 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 진공흡입수단은 싸이클론 형상의 몸체 상부에 흡입관(11)과 진공배관(12)이 양측으로 연결 설치되고, 그 몸체의 상단 중앙에는 진공해제용 체크밸브(13)가 설치되며, 그 몸체의 하단에는 로터리밸브(15)가 기밀(氣密)을 유지하면서 회전 가능하게 삽입되는 배출관(14)이 설치되고, 그 몸체의 내측 상,하부에는 센서(16)(16')가 구비된 진공흡입챔버(10)가 되는 것을 특징으로 하는 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리장치.
7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 진동선별기(41)(48)의 배출판(43a)과 고속원심분리기(27)의 배출구(27a) 하측에는 배출케이크(Cake)의 이송을 위한 이송컨베이어(32)가 설치되고,

   상기 고속원심분리기(27)의 배출관(27b)은 중화기(51)를 구비하는 수조(50)와 연결되고, 상기 수조(50)로부터 펌프(26)를 구비하는 회수라인(52)이 연장되어 그 회수라인(52)이 필터프레스(53)와 연결 설치되며,

   상기 필터프레스(53)로부터 배출된 배출수의 저장용 수조(50)로부터 시멘트의 배합수를 공급하기 위한 배수라인(60)이 연장되는 것을 특징으로 하는 그라우팅 슬라임의 연속 진공흡입 이수이토 탈수재처리장치.