KR20080112453A - 지반 개량장치를 이용한 지반 개량공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해안이나 항만 또는 비위생 매립지 등의 지반층 및 연직 차수층을 강화하기 위한 지반 개량공법에 관한 기술로서, 지반 개량장치의 오거머신(Auger Machine)에 지반을 굴착하는 굴착로드의 구동부가 개별적으로 설치되어 지반층에 따라 굴착간격을 선택적으로 조절하여 굴착공정을 수행하는 한편 연약 지반이나 암반층에 따라 압축공기(에어)와 몰타르(고화제) 및 급결제를 주입하여 굴착공정과 혼합물 충진공정 및 교반공정이 연속적으로 진행되어 지반층에 소일시멘트(soilcement)를 신속하게 시공한 다음 소일시멘트에 포스트(post)를 인서트(inset) 시공하여 지반층의 지지력을 한층 강화하는 지반 개량공법에 관한 것이다.

연약지반, 굴착, 몰타르, 급결제, 해머, 오거머신(Auger Machine)

Description

지반 개량장치를 이용한 지반 개량공법{A ground improvement method of construction}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지반 개량장치의 전반적인 설치상태도.

도 2는 본 발명의 지반 개량장치에서 오거머신의 설치상태를 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명의 지반 개량장치에서 오거머신과 굴착로드의 설치상태를 나타낸 정단면도.

도 4는 본 발명의 지반 개량장치에서 오거머신에 설치된 구동부의 간격 조절상태를 나타낸 평단면도.

도 5는 본 발명에서 굴착로드의 간격 조절상태를 나타낸 평단면도.

도 6은 본 발명에서 몰타르와 급결제 및 에어를 주입하는 슈벨의 설치상태를 나타낸 단면도.

도 7은 본 발명에서 굴착로드와 에어해머의 설치상태를 나타낸 분해 단면도.

도 8은 본 발명에서 굴착작업을 나타낸 굴착로드의 작동상태도.

도 9는 본 발명에서 지반 개량장치의 굴착공정을 나타낸 작업도.

도 10은 본 발명에서 포스트의 인서트공정을 나타낸 작업도.

도 11은 본 발명에서 포스트의 인서트상태를 나타낸 평면도.

도 12는 본 발명의 실시예에서 지반 개량공법의 작업단계를 나타낸 공정도.

도 13은 본 발명의 지반 개량공법에서 다른 작업단계를 나타낸 공정도.

{도면의 주요부분에 대한 부호의 설명}

1: 크롤러크레인(crawler crane) 2: 리더(leader)

3: 로테이터(rotater) 4: 스테이(stay)

5: 와이어케이블 10: 오거머신(Auger Machine)

11: 본체 12: 가이드봉

13: 이송블록 20: 굴착로드

21: 내측관 22: 외측관

23: 스크류 30: 로드홀더

40: 구동부 41: 기어박스

42: 감속기 43: 모터

50: 제1슈벨 51: 제2슈벨

53: 주입관 60: 연결조인트

70: 포스트(post)

본 발명은 해안이나 항만 또는 비위생 매립지 등의 지반층 및 연직 차수층을 강화하기 위한 지반 개량공법에 관한 기술로서, 보다 구체적으로 설명하면 지반 개량장치의 오거머신(Auger Machine)에 지반을 굴착하는 굴착로드의 구동부가 개별적으로 설치되어 지반층에 따라 굴착간격을 선택적으로 조절하여 굴착공정을 수행하는 한편 연약 지반이나 암반층에 따라 압축공기(에어)와 몰타르(고화제) 및 급결제를 주입하여 굴착공정과 혼합물 충진공정 및 교반공정이 연속적으로 진행되어 지반층에 소일시멘트(soilcement)를 신속하게 시공한 다음 소일시멘트에 포스트(post)를 인서트(inset) 시공하여 지반층의 지지력을 한층 강화하는 지반 개량공법에 관한 것이다.

일반적으로 해안이나 항만 또는 비위생 매립지 지역의 지반층은 사석층이나 점성토, 사질토, 유기질토 등으로 이루어져 있으므로 지형적인 특성상 그 기반이 연약하여 하중에 취약하기 때문에 일반 토목공사를 시행하기 전에 우선 지반층을 개량하여 보강하는 작업이 필요하고, 하천이나 저수지, 제방, 쓰레기 매립장 등 차수를 필요로 하는 지역에는 지중에 연직 차수벽을 시공하고 있다.

최근 연약 지반을 개량하거나 지중에 연직 차수벽을 시공하기 위하여 사용되는 지반 개량장치는 통상적으로 개량이 필요한 지반층을 원하는 심도까지 굴착한 다음, 여기에 몰타르(고화제)와 급결제 등을 주입하고 지반토와 몰타르(고화제) 및 급결제 등을 교반함으로써, 지반층에 소일시멘트(soilcement)를 시공하여 지반층을 개량하거나 지중에 연직 차수벽을 시공하게 된다.

기존에 적용되고 있는 지반 개량장치는 도면에서 도 1과 같이, 지상에서 자 주식으로 주행하는 크롤러크레인(crawler crane)(1)의 로테이터(rotater)(3)와 스테이(stay)(4)에 의해 수직상으로 고정 설치된 리더(leader)(2)에 승강하도록 오거머신(Auger Machine)(10)이 설치되고, 상기 오거머신(10)의 하부에 다단으로 조립되어 굴착로드(20)가 설치되는 한편 상기 굴착로드(20)는 로드홀더(30)에 끼워져 작업과정에서 상하 안내되며, 상기에서 오거머신(10)은 크롤러크레인(1)에서 인출된 와이어케이블(5)이 본체(11)의 상부에 장착된 도르래(6)에 권취되어 리더(2)에서 승강하도록 구성된다.

종래 지반 개량장치를 이용한 지반 개량공법의 예로는 S.I.P(Soil-Cement-Inject Precast pile methods)공법이 있으며, 상기 선행된 지반 개량공법은 지반 개량장치에서 오거머신의 하부에 대부분 3축으로 구성된 굴착로드가 장착되어 구동부에서 회전력을 전달받아 스크류가 회전하면서 지반층에 굴착공정을 수행하고, 굴착 심도까지 굴착공정이 완료되면 굴착로드를 인발한 후 굴착된 구멍에 몰타르(고화제)를 충진하고 지반토와 몰타르(고화제)를 혼합 교반하여 혼합물의 교반공정을 수행한 다음 교반공정으로 지반층에 시공된 소일시멘트(soilcement)에 포스트(post)를 타격하여 인서트(inset) 시공하는 공법이다.

종래 선행된 지반 개량공법은 지반 개량장치에서 굴착로드의 구동축 상단에 에어ㆍ몰타르(고화제)ㆍ급결제를 선택적으로 주입하기 위한 1개의 슈벨이 설치됨에 따라 굴착로드의 하단에 에어해머를 장착하여 암반층에 굴착공정을 수행할 경우 1개의 슈벨을 통하여 에어가 주입되므로 굴착공정과 동시에 몰타르(고화제)와 급결제를 주입하면서 교반공정을 수행할 수 없으므로 굴착로드를 굴착된 구멍에서 인발 한 다음 에어해머를 해체한 후 몰타르(고화제)를 주입하여 교반공정을 수행하는 실정으로 작업공정이 번거롭고, 시공 시간이 지연되는 문제점들이 있었다.

특히, 굴착공정을 완료한 후 에어ㆍ몰타르(고화제)ㆍ급결제를 주입하기 위한 공급라인이 1개의 슈벨에 불과하여 몰타르(고화제)와 급결제를 동시에 주입할 수 없으므로 지반층에 지하급류나 전석층이 있을 경우 굴착된 구멍에 몰타르(고하제)를 주입하면 몰타르(고화제)가 정착되지 못하고 지하급류나 전석층에 스며들어 주입량이 줄어드는 문제점이 발생하여 부실공사의 원인으로 작용하며, 혼합물의 충진 및 교반공정이 원활하게 진행되지 못하였다.

결과적으로 에어해머를 굴착로드에 장착하여 지반을 굴착하는 지반 개량공법의 경우 에어해머를 작동시켜 지반을 굴착한 다음, 굴착로드를 인발하면서 몰타르와 급결제를 주입할 수 없으므로 굴착로드를 인발한 후 에어해머를 해체하고 굴착된 구멍에 몰타르와 급결제를 주입함에 따라 작업이 지연되고, 시공상에 신뢰성이 떨어지는 실정이다.

또한 종래의 지반 개량장치는 오거머신에 하나의 구동부가 설치되어 3축으로 장착된 굴착로드를 회전시키도록 구성되므로 지질에 따라 굴착로드의 간격을 선택적으로 변형시킬 수 없으므로 연약 지반의 경우 작업공정을 단축시키지 못하는 단점이 있으며, 한편 지반층에 시공된 소일시멘트에 포스트를 타격하여 인서트 시공하므로 포스트의 수직도 및 기울기가 불안정하고 타격과정에서 포스트가 손상되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 지반 개량공법의 선행기술에 따른 문제점들을 해소하고자 안출된 기술로서, 지반층의 지질에 따라 굴착간격을 선택적으로 조절할 수 있도록 지반 개량장치의 오거머신에 굴착로드의 구동부가 개별적으로 설치되는 한편 굴착공정과 혼합물 충진공정 및 교반공정이 연속적으로 진행되어 지반층에 소일시멘트를 신속하게 시공하도록 연약 지반이나 암반층에 따라 에어해머를 장착하여 굴착공정을 신속하게 진행하고 에어와 몰타르(고화제) 및 급결제를 선택적으로 주입할 뿐만 아니라 지반층에 시공된 소일시멘트에 포스트를 자중으로 인서트 시공하여 포스트의 수직도가 안정적으로 우수하고 지반층을 한층 강화하는 지반 개량공법을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지반 개량장치와 지반 개량공법을 도면에 도시한 도 2 내지 도 13을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명의 실시예에서 주된 요지는 지반 개량장치의 오거머신에 굴착로드의 구동부를 개별적으로 설치하여 굴착공정에서 굴착간격을 선택적으로 조절하고, 지반층에 따라 에어와 몰타르(고화제) 및 급결제를 선택적으로 주입할 수 있도록 굴착로드의 구동축에 3라인 슈벨을 설치하여 굴착공정과 혼합물 충진공정 및 교반공정이 연속적으로 진행되도록 하며, 또한 지반층에 시공된 소일시멘트에 포스트를 자중으로 인서트 시공하여 포스트의 수직도를 높이고 손상을 방지하고자 하는 것이다.

다음으로 본 발명의 실시예에 따른 지반 개량장치와 지반 개량공법의 특징은 연약지반을 강화하기 위한 지역의 지질을 조사하는 지반층 조사단계와; 지반층 조사단계에서 파악된 지반층의 지질에 따라 굴착간격을 선택적으로 조절하는 한편 굴착 파일의 규격을 선택하는 굴착간격 및 파일규격 선정단계와; 크롤러크레인(1)에 수직상으로 승강하도록 설치된 오거머신(10)의 내부에 기어박스(41)와 감속기(42)와 모터(43)로 구성되어 개별적으로 분리되도록 설치된 구동부(40)와, 상기 구동부(40)에 개별적으로 장착되고 내측관(21)과 외측관(22)으로 구성되어 에어와 몰타르(고화제)와 급결제가 주입되는 주입관(53)이 설치된 굴착로드(20)로 구성되는 지반 개량장치를 이용하여 굴착로드(20)를 회전시키는 한편 에어해머(24)를 작동시켜 굴착 심도까지 지반을 굴착하는 굴착작업단계와; 굴착작업단계에서 굴착작업이 완료된 다음 지반 개량장치에서 굴착된 공간에 몰타르(고화제)와 급결제를 고압으로 분사하여 주입하는 혼합물 충진단계와; 혼합물 충진단계에서 몰타르(고화제)와 급결제가 고압으로 분사되면서 굴착된 지반토와 혼합과정이 진행되는 교반작업단계와; 교반작업단계가 진행되면서 지반 개량장치에서 굴착로드를 구동시켜 스크류가 회전하고 에어가 주입되면서 굴착로드가 서서히 인발되는 굴착로드 인발단계와; 굴착로드 인발단계가 완료된 다음 몰타르(고화제)와 급결제가 충진되어 지반층에 시공된 소일시멘트에 포스트(70)를 자중으로 인서트 시공하는 포스트 인서트단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 실시예에서 우선 지반 개량장치를 구체적으로 살펴보면, 오거머신(10)은 크롤러크레인(1)의 리더(2)에 수직상으로 승강하도록 설치되고, 상기 오거머신(10)의 본체(11) 내부에 횡방향으로 배치되도록 수평상으로 가이드봉(12)이 설치되는 한편 가이드봉(12)은 본체(11) 내부에서 전방과 후방쪽에 수평상으로 배치되어 본체(11)의 양측 내면에 고정되도록 부착 설치된다.

지반 개량장치에서 굴착로드(20)를 회전시키는 기능의 구동부(40)는 하측으로부터 기어박스(41)와, 감속기(42)와, 모터(43)로 구성되고, 오거머신(10)의 본체(11) 바닥면 위에 기어박스(41)가 놓이고 그 위로 회전속도를 감속하는 감속기(42)와 동력을 제공하는 모터(43)가 배치되며, 여기서 모터(43)는 전기모터나 또는 유압모터를 적용할 수 있는 것이다.

상기에서 구동부(40)는 굴착로드(20)의 수에 따라 개별적으로 분리되도록 본체(11)의 내부에 다수로 설치됨이 바람직한 것으로서, 본체(11) 내부에서 전방과 후방쪽에 수평상으로 위치한 가이드봉(12)에 이송가능케 끼워져 설치된 이송블록(13)이 구동부(40)의 기어박스(41)와 감속기(42)의 측면에 각각 부착 고정됨으로써, 구동부(40)는 본체(11) 내부에서 가이드봉(12)을 타고 안내되어 좌우로 이송가능케 설치되며, 굴착로드(20)의 간격에 맞추어 구동부(40)의 기어박스(41)가 본체(11)에 체결볼트(14)로 고정 설치된다.

따라서, 구동부(40)가 본체(11) 내부에서 가이드봉(12)과 이송블록(13)에 의해 좌우로 이송가능케 설치된 상태에서 굴착로드(20)의 간격에 맞추어 체결볼 트(14)로 본체(11)에 고정 설치됨에 따라 구동부(40)와 굴착로드(20)의 간격을 선택적으로 조절하여 굴착공정에서 굴착간격을 선택적으로 변경할 수 있는 것이다.

또한 구동부(40)에서 기어박스(41)의 구동축에 커플링(41a)으로 장착되어 회전하는 굴착로드(20)는 중심부에 고압으로 에어가 주입되는 주입관(53)이 설치된 내측관(21)과, 상기 내측관(21)의 외주연에 몰타르(고화제)와 급결제가 주입되는 주입관(53)이 배치되고 그 외측을 감싸도록 설치된 외측관(22)으로 구성되며, 상기 내측관(21)의 하단 안쪽에 에어해머(24)가 장착되고, 외측관(22)의 외주연에 스크류(23)가 장착된다.

상기에서 굴착로드(20)는 3~5축으로 구성될 수 있으며, 여기서 굴착로드(20)를 3축으로 구성할 경우 3축에 모두 스크류(23)와 에어해머(24)를 장착하거나 또는 중간에 위치한 굴착로드(20)의 하단에 에어해머(24)를 장착하고, 그 양측으로 위치한 굴착로드(20)에는 스크류(23)만 장착하여 적용할 수 있다.

굴착로드(20)는 소정길이(2~6m)로 제작되어 기존 방식과 같이 굴착 심도에 따라 다단으로 연결시켜 사용되며, 도면에서 도 6 및 도 7과 같이 몰타르(고화제)와 급결제가 주입되는 주입관(53)의 연결부위에 연결조인트(60)가 설치되어 고압으로 주입되는 몰타르(고화제)와 급결제의 누출을 방지하게 된다.

연결조인트(60)는 다단으로 연결되는 굴착로드(20)의 연결부위에서 상호 인접하는 주입관(53)의 상단과 하단에 각각 체결홀(62)이 형성되고, 상기 체결홀(62)의 내주연에 다수의 오링이 끼워져 장착되는 한편 상기 오링에 밀착되도록 어댑터(61)가 끼워져 설치된다.

상기에서 어댑터(61)는 소정길이로 중간부분에 걸림턱이 형성되고, 체결홀(62)의 내부에서 다수의 오링에 밀착되어 끼워짐에 따라 고압으로 주입되는 몰타르(고화제)와 급결제의 누출을 방지하게 된다.

또한 굴착로드(20)에서 내측관(21)의 중심부에 설치된 주입관(53)으로 에어가 주입되어 에어해머(24)를 작동시켜 암반층을 쉽게 굴착하는 한편 상기 내측관(21)과 외측관(22)의 사이에 배치된 주입관(53)으로 몰타르(고화제)와 급결제가 주입되며, 상기 몰타르(고화제)와 급결제는 외측관(22)의 하부에 장착된 배출구(53a)를 통하여 측면부로 고압 분사됨으로써, 굴착된 공간을 보다 확장시키는 한편 몰타르(고화제)와 급결제와 지반토의 교반효율을 높이게 된다.

본 발명에 따른 지반 개량장치에서 에어와 몰타르(고화제)와 급결제는 제1슈벨(50)과 제2슈벨(51)을 통하여 회전하는 상태의 굴착로드(20)에서 주입관(53)으로 공급되는 것으로서, 여기서 제1슈벨(50)은 기어박스(41)의 상부에 설치되어 구동축의 중심부를 통해 몰타르(고화제)를 주입하고, 제2슈벨(51)은 커플링(41a)과 굴착로드(20)의 사이에 설치되어 주입호스(52)를 통해 에어와 급결제를 주입하게 된다.

상기에서 제2슈벨(51)은 커플링(41a)의 하단과 굴착로드(20)의 상단에 몸체가 결합되고, 몸체 내부에 에어와 몰타르(고화제)와 급결제가 주입되는 주입공(51a)(51b)(51c)이 각각 형성되며, 주입호스(52)가 장착된 외부케이싱이 상기 몸체와 기밀이 유지된 상태에서 회전가능케 설치되어 주입호스(52)에서 주입공(51a)(51b)(51c)을 통하여 주입관(53)으로 에어와 몰타르(고화제)와 급결제가 주입되고, 연약지반의 지질에 따라 급결제를 주입하지 않을 경우 제2슈벨(51)에서 에 어만 주입할 수 있도록 주입호스(52)가 설치된다.

한편 도면에서 도 9는 지중에 연직차수벽을 시공할 경우 굴착공정을 나타낸 실시예로서, 굴착로드(20)를 회전시켜 굴착작업을 실시한 다음 몰타르(고화제)와 급결제를 주입해 혼합물 충진작업과 교반작업 및 굴착로드 인발작업을 실시하여 1차 굴착공정을 완료한 다음 2차 굴착공정은 1차 굴착공정이 실시된 거리만큼 벌려서 굴착공정을 완료하고, 상기 1차 굴착공정과 2차 굴착공정이 실시된 사이에 3차 굴착공정을 실시하는 방식으로 연직차수벽의 굴착공정이 수행된다.

상기에서 1차 굴착공정을 완료한 다음 1차 굴착공정이 실시된 거리만큼 2차 굴착공정을 벌려서 실시하는 것은 1차 굴착공정에서 굴착된 공간에 주입된 몰타르(고화제)와 급결제가 2차 굴착공정의 굴착 공간으로 유입되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 2차 굴착공정을 1차 굴착공정과 인접되도록 실시할 경우 2차 굴착공정의 굴착작업이 진행되면서 1차 굴착공정에 주입된 몰타르(고화제)와 급결제가 2차 굴착공정의 굴착 공간으로 유입되어 결과적으로 1차 굴착공정에 빈 공간이 발생하므로 부실공사를 방지하기 위한 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 지반 개량장치는 오거머신(10)의 본체(11) 내부에 구동부(40)가 각각 개별적으로 설치되어 좌우로 이송가능케 구성되고, 상기 구동부(40)에 각각 굴착로드(20)가 장착되므로 구동부(40)와 굴착로드(20)의 간격을 선택적으로 조절하여 굴착공정에서 지반층의 지질에 따라 굴착간격을 변경시켜 적용할 수 있는 것이다.

즉, 지반을 굴착하는 굴착로드(20)의 간격을 선택적으로 조절함에 따라 지반 층의 지질이 연약할 경우 굴착작업이 순조롭게 진행되므로 굴착로드(20)의 간격을 적정하게 넓혀 굴착간격을 벌려서 작업을 신속하게 진행할 수 있고, 이와 달리 암반층이나 사석층이 발생하면 굴착작업이 어렵기 때문에 굴착작업이 용이하도록 굴착로드(20)의 간격을 좁혀서 작업을 실시할 수 있는 것이다.

또한 몰타르(고화제)와 급결제가 충진되어 지반층에 시공된 소일시멘트에 포스트(70)를 인서트 시공하여 지반층을 더욱 강화하는 기능으로 도면에서 도 10 및 도 11과 같이 지반층에 시공된 소일시멘트가 경화되기 전에 포스트(70)를 인서트 시공할 수 있으며, 여기서 포스트(70)의 인서트 시공방식은 포스트(70)의 자중으로 인서트 시공하거나 또는 포스트(70)의 상단부를 경타하여 포스트(70)가 굴착 천공부분까지 안착될 수 있도록 인서트 시공할 수 있다.

상기에서 소일시멘트에 포스트(70)를 자중으로 인서트 시공할 경우 수직도가 안정적으로 정밀하게 유지될 수 있으며, 여기서 포스트(70)는 콘크리트파일, PHC파일, 강관파일, H파일 중에서 어느 하나를 선택하여 적용할 수 있는 것이다.

다음으로 본 발명의 실시예에 따른 지반 개량장치를 이용한 지반 개량공법을 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명에 따른 지반 개량공법에서 우선적으로 행해지는 지반층 조사단계는 해안이나 항만 또는 매립지 등의 시공지역에서 연약지반을 강화하기 위한 지역의 지질을 조사하는 단계로서, 지반층의 지질에 따라 굴착공정에서 굴착방식과 작업속도가 좌우되므로 매우 중요한 단계라 할 수 있으며, 지반층의 지질에 따라 몰타르(고화제)와 급결제를 선택하여 적용하게 된다.

상기에서 지반층 조사단계가 수행된 다음 행해지는 굴착간격 및 파일규격 선정단계는 지반층 조사단계에서 파악된 지반층의 지질에 따라 굴착간격을 선택하여 조절하고 여기에 맞추어 굴착할 파일규격을 선택하는 단계로서, 지반 개량장치에서 지반을 굴착하는 굴착로드(20)가 3축으로 구성될 경우 지반층의 지질에 따라 굴착로드(20)의 간격을 선택적으로 조절하여 굴착간격을 변경하고 굴착할 파일규격을 선택하여 적용할 수 있으며, 이러한 경우 연약지반이나 암반층에서 굴착작업이 보다 순조롭고 신속하게 진행될 수 있는 것이다.

또한 굴착간격 및 파일규격 선정단계를 수행한 다음 실시되는 굴착작업단계는 지반층에 굴착 심도까지 굴착공정을 수행하는 단계로서, 크롤러크레인(1)을 시공지역의 굴착위치에 배치한 후, 지반 개량장치의 오거머신(10)에 설치된 구동부(40)에서 모터(43)가 구동하여 스크류(23)가 형성된 굴착로드(20)를 회전시키는 한편 제2슈벨(51)에서 주입관(53)을 통하여 에어가 주입되어 에어해머(24)가 작동하고, 오거머신(10)이 하강 구동하여 지반층에 굴착공정이 수행된다.

지반 개량장치에서 굴착로드(20)에 형성된 스크류(23)가 회전하고 에어해머(24)가 작동하여 지반층에 원하는 심도까지 굴착공정이 수행되며, 굴착로드(20)의 하단에서 에어해머(24)가 작동함에 따라 암반층의 굴착공정이 순조롭게 진행될 수 있는 것이다.

한편 굴착공정을 수행하는 과정에서 지반층의 표층이 무너지는 것을 방지하고자 굴착작업단계에서 지반층의 표층에 스크류(23)의 직경보다 큰 원통형의 케이 싱을 인서트 하여 케이싱작업을 수행할 수 있다.

따라서, 굴착작업단계는 크롤러크레인(1)에 승강하도록 설치된 오거머신(10)의 내부에 개별적으로 분리되도록 설치된 다수의 구동부(40)와, 상기 구동부(40)에 굴착로드(20)가 개별적으로 장착되어 회전하고 주입관(53)을 통해 에어가 주입되어 에어해머(24)가 작동하여 지반층을 굴착하는 지반 개량장치를 이용하여 원하는 굴착 심도까지 지반층에 굴착공정이 수행된다.

상기에서 굴착 심도까지 지반층에 굴착공정을 수행하여 굴착작업단계가 완료된 다음 진행되는 혼합물 충진단계는 굴착된 공간에 몰타르(고화제)와 급결제를 충진하는 단계로서, 굴착작업단계에서 원하는 심도까지 굴착공정이 수행되면 지반 개량장치에서 제1슈벨(50)과 제2슈벨(51) 및 굴착로드(20)에 장착된 주입관(53)을 통하여 굴착된 공간에 몰타르(고화제)와 급결제를 고압으로 분사하여 충진하게 된다.

혼합물 충진단계에서 제1슈벨(50)과 제2슈벨(51) 및 굴착로드(20)에 장착된 주입관(53)을 통하여 주입되는 몰타르(고화제)와 급결제는 굴착로드(20)의 외측관(22) 하단에 장착된 배출구(53a)를 통하여 굴착된 공간의 내벽에 고압으로 분사됨으로써, 굴착된 공간을 보다 확장시키는 한편 몰타르(고화제)와 급결제와 지반토의 교반효율을 높이게 된다.

한편 굴착된 공간에 몰타르(고화제)와 급결제가 고압으로 분사되어 혼합물 충진단계가 수행된 후, 속행되는 교반작업단계는 굴착된 공간에 몰타르(고화제)와 급결제가 고압으로 분사되어 지반토와 혼합 교반되는 단계로서, 굴착로드(20)가 서서히 회전하면서 배출구(53a)를 통하여 몰타르(고화제)와 급결제가 고압으로 분사 됨에 따라 지반토와 혼합효율이 높아져 강도가 우수한 장점을 지닌다.

또한 교반작업단계가 속행되면서 진행되는 굴착로드 인발단계는 굴착로드(20)가 서서히 회전하면서 상측으로 인발되는 단계로서, 굴착로드(20)의 회전으로 스크류(23)가 회전하면서 오거머신(10)이 상승함에 따라 굴착로드(20)가 상측으로 서서히 인발되고, 주입관(53)으로 에어가 주입되어 배출구(53a)를 통해 고압으로 분사됨에 따라 혼합물의 혼합효율을 높이는 한편 굴착로드(20)가 인발된다.

상기의 실시예에서 굴착작업단계와 혼합물 충진단계 및 교반작업단계와 굴착로드 인발단계가 수행되어 굴착된 공간에 혼합물이 충진 교반되고, 굴착된 공간에서 굴착로드(20)가 인발됨에 따라 굴착된 지반층에 소일시멘트가 시공되며, 상기 소일시멘트가 시공된 후 포스트 인서트단계가 수행된다.

포스트 인서트단계는 지반층에 시공된 소일시멘트에 포스트(70)를 인서트 시공하여 지지력을 더욱 강화하는 단계로서, 지반층에 시공된 소일시멘트가 경화되기 전에 상부에서 굴착 천공부분까지 포스트(70)를 인서트 시공하며, 포스트(70)의 인서트 시공방식은 포스트(70)의 자중으로 인서트 시공하거나 또는 드롭해머를 이용하여 1~4m 높이에서 포스트(70)의 상단부를 경타하여 인서트 시공할 수 있다.

상기에서 포스트(70)를 수직상으로 세워서 소일시멘트에 자중으로 인서트 시공할 경우 포스트(70)의 수직도가 안정적으로 정밀하게 유지될 수 있으므로 시공성을 높이는 한편 굴착 및 포스트공정을 완료하며, 소일시멘트를 인접되게 시공하여 지중에 연직차수벽을 시공할 경우 적정 간격으로 포스트(70)를 소일시멘트에 인서트 시공하여 굴착 및 포스트공정을 완료하게 된다.

한편 도면에서 도 13은 본 발명에서 지반 개량공법의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 굴착작업단계와 혼합물 충진단계 및 교반작업단계와 굴착로드 인발단계를 통하여 지반층에 소일시멘트를 시공한 다음, 상기 소일시멘트에 즉시 PHC파일, 강관파일, H파일 등의 포스트(70)를 근입시켜 현장타설포스트나 또는 현장타설지중벽을 시공함으로써, 굴착 및 포스트공정을 완료하게 된다.

이와 같은 본 발명에 따른 지반 개량공법의 주된 특징은 굴착간격 및 파일규격 선정단계에서 지반층의 지질에 따라 지반을 굴착하는 굴착로드의 간격과 파일규격을 선택적으로 조절함으로써, 지반층의 지질이 연약하면 굴착로드의 간격을 넓혀서 굴착작업을 신속하게 진행하고, 이와 달리 지반이 암반층이나 사석층이면 굴착작업이 순조롭게 진행되도록 굴착로드의 간격을 좁혀서 굴착작업을 진행할 수 있으며, 특히 지반층에 시공된 소일시멘트에 포스트를 자중으로 인서트 시공함에 따라 지반층의 지지력을 한층 강화할 수 있는 것이다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명 하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 지반 개량장치의 오거머신에 지반을 굴착하는 굴착로드의 구동부가 개별적으로 설치되어 지 반층에 따라 굴착간격을 선택적으로 조절하여 굴착공정을 수행하는 한편 연약 지반이나 암반층에 따라 에어와 몰타르(고화제) 및 급결제를 주입하여 굴착공정과 혼합물 충진공정 및 교반공정이 연속적으로 진행되어 지반층에 소일시멘트를 신속하게 시공한 다음 소일시멘트에 포스트를 자중으로 인서트 시공하여 지반층의 지지력을 한층 강화하는 효과를 제공하는 것이다.

Claims (4)

1. 연약지반을 강화하기 위한 지역의 지질을 조사하는 지반층 조사단계와;

   지반층 조사단계에서 파악된 지반층의 지질에 따라 굴착간격을 선택적으로 조절하는 한편 굴착 파일의 규격을 선택하는 굴착간격 및 파일규격 선정단계와;

   크롤러크레인(1)에 수직상으로 승강하도록 설치된 오거머신(10)의 내부에 기어박스(41)와 감속기(42)와 모터(43)로 구성되어 개별적으로 분리되도록 설치된 구동부(40)와, 상기 구동부(40)에 개별적으로 장착되고 내측관(21)과 외측관(22)으로 구성되어 에어와 몰타르(고화제)와 급결제가 주입되는 주입관(53)이 설치된 굴착로드(20)로 구성되는 지반 개량장치를 이용하여 굴착로드(20)를 회전시키는 한편 에어해머(24)를 작동시켜 굴착 심도까지 지반을 굴착하는 굴착작업단계와;

   굴착작업단계에서 굴착작업이 완료된 다음 지반 개량장치에서 굴착된 공간에 몰타르(고화제)와 급결제를 고압으로 분사하여 주입하는 혼합물 충진단계와;

   혼합물 충진단계에서 몰타르(고화제)와 급결제가 고압으로 분사되면서 굴착된 지반토와 혼합과정이 진행되는 교반작업단계와;

   교반작업단계가 진행되면서 지반 개량장치에서 굴착로드를 구동시켜 스크류가 회전하고 에어가 주입되면서 굴착로드가 서서히 인발되는 굴착로드 인발단계와;

   굴착로드 인발단계가 완료된 다음 지반층에 시공된 소일시멘트에 포스트(70)를 자중으로 인서트 시공하는 포스트 인서트단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 지반 개량장치를 이용한 지반 개량공법.
2. 제1항에 있어서;

   굴착간격 및 파일규격 선정단계는 지반층의 지질에 따라 지반을 굴착하는 굴착로드의 간격을 선택적으로 조절하여 굴착간격을 변경하고, 여기에 맞추어 굴착할 파일규격을 선택하여 적용하는 것을 특징으로 하는 지반 개량장치를 이용한 지반 개량공법.
3. 제1항에 있어서;

   굴착작업단계와 혼합물 충진단계 및 교반작업단계와 굴착로드 인발단계를 통하여 지반층에 소일시멘트를 시공한 다음, 상기 소일시멘트에 즉시 포스트(70)를 근입시켜 현장타설포스트 또는 현장타설지중벽을 시공하는 것을 특징으로 하는 지반 개량장치를 이용한 지반 개량공법.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서;

   포스트(70)는 콘크리트파일, PHC파일, 강관파일, H파일 중에서 어느 하나를 선택하여 적용하는 것을 특징으로 하는 지반 개량장치를 이용한 지반 개량공법.

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