KR20090006531A - 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리공법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 육상 및 해상의 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리(SSDCM) 공법은 굴착비트(104)가 구비된 하나 이상의 축(101)을 갖는 항타 장비에 의하여 외부로부터 공급되는 시멘트 슬러리(110)와 원지반 점성토를 교반시켜서 하부 지지층으로부터 일정 직경을 갖는 시멘트 기둥을 형성하고, 상부 최고점에 이르기 1∼3 M 전부터는 시멘트 기둥의 직경이 점점 커져서 인접하는 기둥상부(31)가 서로 접촉하여 상부기둥(31)끼리 하나의 슬라브 형태로 연결되는 것을 그 특징으로 한다. 본 발명의 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 장치는, 통상 4개의 교반축 구조로 이루어지고 교반축 하부에 하부축 고정 슬리브(106)가 구비된 항타 장치에 있어서, 상기 4개의 교반축이 벌어져서 원지반의 연약한 점성토와 시멘트 슬러리가 혼합되어 형성되는 시멘트 기둥(30)의 직경을 크게 할 수 있도록 하부축 고정 슬리브(106) 내부에 '十' 자형 실린더 장치(300)를 구비하고, 슬리브(106) 4변 중앙부에는 신축 조인트(201)가 각각 구비되어, 실린더 장치(300)의 작동에 따라 4개의 교반축이 벌어지거나 수축할 수 있는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

연약지반, 시멘트 기둥, 교반날개, 연장부재, 회전부재, 시멘트 혼합처리 공법

Description

연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 공법 및 그 장치{Process of Single Slab Deep Cement Mixing and Apparatus therefor}

제1도는 육상 및 해상의 연약지반 개량을 위한 종래의 시멘트계 혼합처리공법에 따라 시공한 도면으로, (A)는 정면도이고, (B)는 A-A선의 평면도이고, (C)는 함몰현상을 나타내는 정면도이다.

제2도는 연약지반에 시멘트 기둥을 시공하기 위한 단축 항타 장비의 개략적인 도면이다.

제3도는 연약지반에 시멘트 기둥을 시공하기 위한 4축 항타 장비의 4축 구조의 개략적인 도면이다.

제4도는 연약지반에 형성되는 시멘트 기둥의 단면도로서, (A)는 2축 시멘트 기둥 1개의 단면도이고, (B)는 4축 시멘트 기둥 1개의 단면도이다.

제5도는 본 발명의 공법에 따라 형성된 시멘트 기둥의 도면으로, (A)는 개략적인 정면도이고, (B)는 기둥상부(B-B)의 평면도이고, (C)는 기둥 하부(A-A)의 평면도이다.

제6도는 본 발명의 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 공법을 구현하기 위하여 축고정 슬리브(106)와 본체강관(105)에 실린더 장치(300)와 4개의 신축 조인 트(201)가 구비된 도면으로, (A)는 팽창전의 도면이고, (B)는 팽창후의 도면이다.

제7도는 본 발명의 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 공법을 구현하기 위한 다른 구체예로, 4축 구조의 축고정 슬리브(106) 속에 4개의 실린더 장치(202)가 구비된 도면으로, (A)는 팽창전의 도면이고, (B)는 팽창후의 도면이다.

제8도는 본 발명의 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 공법을 구현하기 위한 또다른 구체예로, 축에 고정된 교반날개(103)에 실린더 장치에 의한 연장부재(400)가 구비된 도면으로, (A)는 팽창전의 도면이고, (B)는 팽창후의 도면이다.

제9도는 본 발명의 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 공법을 구현하기 위한 또다른 구체예로, 축에 고정되어 90°로 회전하는 회전부재(500)가 구비된 도면으로, (A)는 회전전의 도면이고, (B)는 회전후의 도면이다.

* 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 *

10 : 주 기둥 20 : 보조 기둥

15 : 시공 경계면(시공 조인트) 21 : 함몰된 보조기둥

101: 축 102 : 스크류

103 : 교반날개 104 : 굴착 비트(bit)

105 : 본체강관 106 : 하부 축 고정 슬리브

107 : 상부 축 고정 슬리브 108 : 기어 박스

109 : 모터 연결축 110 : 슬러리 주입구

111 : 모터 30 : 시멘트 기둥

120 : 슬러리 토출구 121 : 슬러리 토출구

31 : 기둥 상부 32 : 헌치(hunch)

201 : 신축 조인트 300 : 실린더 장치

202 : 실린더 장치 400 : 연장부재

500 : 회전부재

발명의 분야

본 발명은 해안지역이나 육상에서의 연약지반을 개량하기 위한 공법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 연약지반을 개량하기 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 공법(Single Slab Deep Cement Mixing: "SSDCM"공법) 및 그 공법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이다.

발명의 배경

국토가 좁은 우리나라는 연약한 충적점토가 두껍게 퇴적되어 있는 곳이 많고 특히 해안부 개발에 있어서는 건설입지 조건이 맞지 않는 연약지반이 광범위하게 분포되어 있는데 제한된 국토를 유용하게 이용하기 위하여 조건이 나쁜 연약지반을 개량하여 건설을 위한 부지로의 활용이 증대되고 있는 실정이다.

현재까지 우리나라의 토목 기술분야에 수많은 지반 개량 공법이 개발되어 실시되고 있으나 항만 구조물의 대형화 혹은 연약지반이 두꺼운 지역으로의 진출로 개량심도가 증대하는 한편 환경보전 입장에서 시공에 따른 많은 문제점이 발생하고 있다.

이러한 여건에서 천연자원 무공해를 가능케 하는 새로운 지반개량공법이 개발되어 널리 사용되고 있는데 그중에서 시멘트를 연약지반 중에 첨가하고 연약토와 교반 혼합시켜 이들의 화학반응을 이용하는 연약지반 개량공법의 사용이 광범위하게 이루어지고 있다.

지금까지 사용되고 있는 시멘트계 혼합처리 공법은 연약지반 중에 일정한 간격과 일정한 직경으로 시멘트와 연약토를 지중에서 교반 혼합하여 시멘트 기둥을 형성한 다음 이 기둥이 직접 상부 구조물을 지지하거나, 측방으로 밀려나면서 활동 파괴되는 것에 저항하도록 되어 있다.

특히 연약층에 설치된 기둥의 상부에 직접 콘크리트나 자켓 등 견고한 구조물을 놓을 경우에는 관계없으나, 토사나 사석 등을 직접 쌓아서 토사나 사석 하중을 지탱시킬 때에는 이들 상부하중이 시멘트 기둥으로 모아져 전달될 수 있도록 기둥과 기둥 사이에 깊이가 대략 1∼3M인 짧은 기둥을 중첩하여 시공하여 시멘트 기둥의 상단부를 날개를 펼친 것처럼 모두 연결하여 마치 상단부에 시멘트 슬라브가 형성된 것과 같은 효과를 내게 하는 것이 일반적인 방법이다.

제1도는 연약지반 개량을 위한 종래의 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리공법 에 따라 시공한 도면으로, (A)는 정면도이고, (B)는 보조기둥이 사이사이에 시공된 A-A선의 평면도이고, (C)는 사이사이에 시공된 보조기둥이 주기둥과 일체가 되지 못하여 함몰현상을 나타내는 정면도이다.

제1도에 도시된 바와 같이, 지금까지의 시공 방법은 먼저 하부 지지층으로부터 일정한 간격으로 주기둥(10)을 먼저 차례대로 시공한 후, 그 주기둥과 주기둥 사이에 다시 장비를 옮긴 후, 길이가 짧은 보조기둥(20)을 중간에 채워 넣어 연결시키는 방법을 사용하고 있다. 이러한 종래의 방법은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

(1) 주기둥(10)을 시공한 후 시간이 경과한 후 보조기둥(20)을 재차 시공하기 때문에 주기둥의 시멘트가 이미 경화하기 시작하여 일정한 강도발현이 된 후에 인접하여 보조기둥을 시공하게 됨으로서 주기둥과 보조기둥이 일체화 하지 못하고 시공 경계면(15)(시공 조인트: Construction Joint)이 생기게 되고, 이 경계면을 따라 보조기둥이 침하하는 경우가 많다. 제1(C)도는 함몰된 보조기둥(21)을 도시한 정면도이다.

(2) 주기둥(10)과 보조기둥(20) 사이에 공극이 발생되면 여기에 점토 등 원지반토가 존재하게 되어 주기둥과 보조기둥이 일체화 되지 못하게 되어 보조기둥의 국부적인 침하가 발생할 우려가 있다.

(3) 시공 완료된 주기둥(10) 사이에 다시 시공 장비를 이동하여 보조기둥(20)을 시공함에 따라 시공능률이 저하되어 시공비가 상승한다.

(4) 주기둥(10)을 시공한 후 상당한 시간이 흐른 후에는 주기둥(10)의 시멘 트가 경화되어 보조기둥 시공시 교반날개와의 간섭으로 시공된 주기둥이 손상되거나, 보조기둥(20)의 시공 자체가 불가능하거나 시공 장비가 경화된 주기둥에 의해 파손될 우려가 있다.

(5) 상부 하중을 주기둥(10)에 원활하게 전달할 수 있는 구조인 헌치(hunch)(32)를 시공할 수 없다.

현재 시공되고 있는 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 공법의 상기와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명자는 새로운 시공방법과 그 방법을 수행할 수 있는 새로운 시공장치를 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 주기둥(10)과 보조기둥(20)이 일체화하지 못하고 시공 경계면(15)(시공 조인트)이 생기거나 점성토와 같은 이물질이 삽입되는 것을 방지하여, 주기둥과 보조기둥이 일체화하고 시공 경계면이 생기지 않는 새로운 시공방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 주기둥과 보조기둥을 동시에 시공하여 일체화함으로써 보조기둥이 침하하는 현상이 발생하지 않는 새로운 시공방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 주기둥(10)을 시공한 후 시공 장비를 재차 이동하여 보조기둥(20)을 주기둥 사이에 끼워서 시공하는 종래의 방법 대신에 기둥을 일체로 동시에 형성하기 때문에 시공능률이 향상되어 시공비가 절감되는 새로운 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 주기둥이 손상되거나, 보조기둥(20)의 시공이 불가능하거나 시공 장비가 파손될 우려가 없는 새로운 시공방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 종래의 보조기둥(20) 대신에 주기둥 상부의 직경이 큰기둥과 하부의 작은기둥 사이에 헌치(32)를 형성하여 하중이 구조적으로 안전하게 기둥하부로 전달될 수 있는 새로운 시공방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 주기둥과 보조기둥이 일체화하고 시공 경계면이 생기지 않아 보조기둥이 침하하는 현상이 발생하지 않도록 주기둥 상부에 직경이 점점 커지면서 헌치(32)를 형성할 수 있는 새로운 시공장비를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

발명의 요약

본 발명의 육상 또는 해안의 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 공법은 굴착비트(104)가 구비된 하나 이상의 축(101)을 갖는 회전 관입식 항타 장비에 의하여 지지층으로부터 일정 직경을 갖는 시멘트 기둥을 형성하고, 최고점에 이르기 1∼3 M 전부터는 시멘트 기둥의 직경이 점점 커져서 인접하는 기둥상부(31)가 서로 접촉하도록 "T"자 형태의 기둥상부(31)를 형성하는 단계로 이루어 지는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 장치는, 4축 구조로 이루어지고 축 하부에 하부축 고정 슬리브(106)가 구비된 항타 장치에 있어서, 상기 4축이 벌어져서 교반면적이 넓어짐으로써 형성되는 시멘트 기둥(30)의 직경을 크게 할 수 있도록 하부축 고정 슬리브(106) 내부에 '十' 자형 실린더 장치(300)를 구비하고, 슬리브(106) 4변 중앙부에는 신축 조인트(201)가 각각 구비되어, 실린더 장치(300)의 작동에 따라 4개의 축이 팽창 또는 수축할 수 있는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구체예에 따른 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 장치는, 4축 구조로 이루어지고 축 하부에 하부축 고정 슬리브(106)가 구비된 항타 장치에 있어서, 상기 4축이 벌어져서 형성되는 시멘트 기둥(30)의 직경을 크게 할 수 있도록 하부축 고정 슬리브(106) 4변 중앙 내부에 실린더 장치(202)를 각각 구비하여, 실린더 장치(202)의 작동에 따라 4개의 축이 팽창 또는 수축할 수 있는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구체예에 따른 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 장치는, 축에 고정된 교반날개(103) 또는 교반날개와는 별도로 실린더 장치(도시되지 않음)에 의한 연장부재(400)를 구비하여 실질적으로 교반날개의 길이가 길어지도록 함으로써, 시멘트 기둥(30)의 직경을 크게 할 수 있는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구체예에 따른 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘 트계 혼합처리 장치는, 축에 고정되어 고정된 교반날개(103)보다 길고 90°로 회전하는 회전부재(500)를 구비하여, 시멘트 기둥(30)의 직경을 크게 할 수 있는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

교반축은 하나도 가능하지만, 통상 2축 이상 8축까지 다양하게 이용될 수 있다. 4축 구조가 가장 많이 이용되고 있다.

상기 연장부재(400) 또는 회전부재(500)에는 그 단부에 슬러리 토출구(121)가 형성될 수도 있다.

상기 슬리브(106)에 설치되는 실린더 장치(300, 202) 대신에 기어 모터, 와이어장치 또는 이러한 기능을 갖는 다른 수단이 사용될 수도 있다.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명

본 발명의 육상 또는 해안의 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 공법은 교반날개(103)가 구비된 하나 이상의 축(101)을 갖는 항타 장비에 의하여 지지층으로부터 일정 직경을 갖는 시멘트 기둥을 형성하고, 최고점에 이르기 1∼3 M 전부터는 시멘트 기둥의 직경이 점점 커져서 인접하는 기둥상부(31)가 서로 접촉하도록 기둥상부(31)를 형성하는 단계로 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.

연약지반 개량을 위한 종래의 시멘트계 혼합처리 공법에서는, 주기둥(10) 사이에 형성되는 보조기둥(20)이 약 1∼3 M의 높이를 갖는다. 물론 1∼3 M의 높이에 한정되는 것은 아니고 그 높이는 시공 장소에 따라 적절히 변경될 수 있다. 제1도는 연약지반 개량을 위한 종래의 시멘트계 혼합처리공법에 따라 시공한 도면으로, (A)는 정면도이고, (B)는 A-A선의 평면도이고, (C)는 함몰현상을 나타내는 정면도이다.

제1도에 도시된 바와 같이, 지금까지의 시공 방법은 먼저 하부 지지층으로부터 일정한 간격으로 주기둥(10)을 먼저 차례대로 시공한 후, 그 주기둥과 주기둥 사이에 다시 장비를 옮겨서 설치한 후, 길이가 짧은 보조기둥(20)을 중간에 채워 넣어 연결시키는 방법을 사용하고 있다. 주기둥(10)을 시공한 후 시간이 경과한 후 보조기둥(20)을 재차 시공하기 때문에 주기둥의 시멘트가 이미 경화하기 시작하여 일정한 강도발현이 된 후에 인접하여 보조기둥을 시공하게 됨으로서 주기둥과 보조기둥이 완전하게 일체화 하지 못하고 시공 경계면(15)(시공 조인트: Construction Joint)이 생기게 되고, 이 경계면을 따라 보조기둥이 침하하는 경우가 있다. 제1(C)도는 함몰된 보조기둥(21)을 도시한 정면도이다.

제2도는 연약지반에 시멘트 기둥을 시공하기 위한 단축 항타 장비의 개략적인 도면이고, 제3도는 연약지반에 시멘트 기둥을 시공하기 위한 4축 회전 관입식 항타 장비의 개략적인 도면이다.

제2도에 도시된 바와 같이, 축(101)의 하부에는 견고한 지반을 쉽게 굴착하기 위한 굴착비트(104)가 부착되어 축과 함께 회전하면서 자중에 의하여 아래로 관입된다. 지지층까지 관입이 종료된 후, 시멘트 슬러리를 교반축 하단의 분출구(120)를 통해서 연약토 중에 분출하면서 교반 날개를 회전시키면 원지반 연약점 토와 시멘트 슬러리가 혼합되게 된다. 시멘트 슬러리를 교반하기 위한 교반 날개가 하나 이상 설치된다. 이러한 장비는 본 발명이 속하는 당업자에 의하여 모두 용이하게 실시될 수 있다.

제2도에는 단축 구조를 갖는 장비가 도시되어 있지만, 통상 2축 이상 8축까지 다양하게 이용될 수 있다. 최근에는 4축 구조가 많이 이용되고 있는데, 제3도는 연약지반에 시멘트 기둥을 시공하기 위한 4축 회전 관입식 항타 장비의 개략적인 도면이다.

제3도에는 축(101)을 구동시키기 위한 모터(111), 모터 연결축(109), 기어박스(107), 및 시멘트 슬러리를 축(101) 내부로 주입하기 위한 슬러리 주입구(110)가 구비된다. 교반축(101) 상호간에 편심이나 변형이 생겨서 기어박스에 영향을 주지 않도록 축 상부에 축을 고정하기 위한 상부 교반축 고정 슬리브(107)가 구비되고, 하부에 하부 교반축 고정 슬리브(106)가 구비된다. 축(101)은 그 길이가 수십 미터에 달하기 때문에 축 하부에서는 축이 상당한 거리로 쉽게 좌우 또는 전후로 움직이게 된다. 축 하부가 이렇게 움직이는 것을 어느 정도 방지하고 또한 축들을 서로 묶어 놓음으로써 축의 강성이 커지게 하기 위하여 고정 슬리브(106, 107)를 상하부에 각각 구비하는 것이다.

제4도는 연약지반에 형성되는 시멘트 기둥의 단면도로서, (A)는 2축 장비로 시공한 시멘트 기둥 1개의 단면도이고, (B)는 4축 장비로 시공한 시멘트 기둥 1개의 단면도이다. 즉 축에 고정된 교반날개(103)를 서로 어느 정도 겹치게 함으로써 제4도와 같이 서로 중첩된 부분을 갖는 일체화된 하나의 시멘트 기둥(10)이 형성되 는 것이다. 교반날개는 회전할 때 서로 접촉되지 않도록 축에 서로 어긋나는 위치 즉 지그재그로 설치하여야 한다. 제4도에는 수치가 기재되어 있지만, 이는 하나의 예시를 기재한 것에 불과하고, 이보다 작게 또는 크게 될 수도 있다.

본 발명에서는 한 개의 시멘트 기둥을 시공할 때 주기둥과 보조기둥이 분리되어 형성되지 않고 일체화함으로써 시공 경계면(15)(시공 조인트)이 형성되지 않고, 지지층으로부터 일정 직경을 갖는 시멘트 기둥을 형성하고, 최고점에 이르기 1∼3 M 전부터는 시멘트 기둥의 직경이 점점 커져서 인접하는 기둥상부(31)가 서로 접촉하도록 기둥상부(31)를 형성하도록 하여 별도로 기둥의 상단부에서 기둥과 기둥사이에 채워지는 짧은 길이의 보조기둥을 별도로 추가 시공함에 따라 생기는 시공경계면(15)(시공조인트)가 형성되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.

제5도는 본 발명의 공법에 따라 형성된 시멘트 기둥의 도면으로, (A)는 개략적인 정면도이고, (B)는 기둥상부(B-B)의 평면도이고, (C)는 기둥 하부(A-A)의 평면도이다.

본 발명의 공법에 따른 시멘트 기둥(30)은 일정한 직경을 갖고 지지층으로부터 일정 간격으로 형성된다. 기둥의 상부에 이르러, 최고점에 이르기 1∼3 M 전부터는 시멘트 기둥의 직경이 점점 커져서 인접하는 기둥상부(31)가 서로 접촉하도록 기둥상부(31)를 형성하면서 자연스럽게 헌치(32)가 형성된다. 헌치는 큰 단면에서 작은단면의 기둥으로 완만하게 변화를 주는 구조로 본 발명에서는 시멘트 기둥(30)과 일체로 형성되기 때문에 상부 하중을 하부로 전달하는데 있어서 완벽한 구조를 갖는다.

상기와 같은 본 발명의 새로운 공법을 시공하기 위하여 개발된 장치는 다음과 같다.

본 발명의 한 구체예에 따른 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 장치는, 통상적으로 4축 구조로 이루어지고 축 하부에 하부축 고정 슬리브(106)가 구비된 항타 장치에 있어서, 상기 4축이 벌어져서 형성되는 시멘트 기둥(30)의 직경을 크게 할 수 있도록 하부축 고정 슬리브(106) 중앙쪽으로 '十' 자형 실린더 장치(300)를 구비하고, 슬리브(106) 4변 중앙부에는 신축 조인트(201)가 각각 구비되어, 실린더 장치(300)의 작동에 따라 4개의 교반축이 벌어지거나 또는 수축할 수 있는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

제6도는 본 발명의 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 공법을 구현하기 위하여 4축 구조의 축고정 슬리브(106)에 실린더 장치(300)와 4개의 신축 조인트(201)가 구비된 도면으로, (A)는 팽창전의 도면이고, (B)는 팽창후의 도면이다.

제6도와 같은 본 발명의 장치는 시멘트 기둥(30)을 형성함에 있어서 하부 직경(도5C) 보다 상부 직경(도5B)이 더 크게 형성되도록 그리고 헌치(32)가 형성되도록 하기 위한 것이다. 이는 슬러리가 토출되는 축(101)의 하부를 적절히 벌려줌으로써 가능한 것이다. 이러한 기능을 달성하도록 4축 구조의 축고정 슬리브(106)에 실린더 장치(300)와 4개의 신축 조인트(201)를 구비한 것이다. 실린더 장치(300)는 유압장치(도시되지 않음)에 의하여 작동될 수 있고, 실린더 장치의 작동은 운전자가 수동으로 또는 프로그램된 자동 수단에 의하여 용이하게 수행될 수 있다. 교반축(101)의 간격이 제6(B)도와 같이 벌어질 때, 슬리브(106)도 당연히 늘어나야 한 다. 따라서 슬리브의 4변에 각각 신축 조인트(201)를 구비하여야 한다. 신축 조인트는 실린더 장치(300)에 의하여 축(101)이 벌어지고 오므라들 수 있도록 신축성 수단으로 이루어져야 한다.

본 발명의 다른 구체예에 따른 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 장치는, 4축 구조로 이루어지고 축 하부에 하부 축고정 슬리브(106)가 구비된 항타 장치에 있어서, 상기 4축이 벌어져서 형성되는 시멘트 기둥(30)의 직경을 크게 할 수 있도록 하부 축고정 슬리브(106) 4변 중앙 내부에 실린더 장치(202)를 각각 구비하여, 실린더 장치(202)의 작동에 따라 4개의 축이 팽창 또는 수축할 수 있는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

제7도는 본 발명의 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 공법을 구현하기 위한 다른 구체예로, 4축 구조의 축고정 슬리브(106)에 4개의 실린더 장치(202)가 구비된 도면으로, (A)는 팽창전의 도면이고, (B)는 팽창후의 도면이다. 하부 축고정 슬리브(106) 4변 중앙 내부에 실린더 장치(202)를 각각 설치하여, 유압장치(도시되지 않음)에 의하여 작동되게 한다. 실린더 장치의 작동은 운전자가 수동으로 또는 프로그램된 자동 수단에 의하여 용이하게 수행될 수 있다.

본 발명의 또 다른 구체예에 따른 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 장치는, 축에 고정된 교반날개(103) 또는 교반날개 내부에 별도로 장착된 실린더 장치(도시되지 않음)에 의한 연장부재(400)를 구비하여, 시멘트 기둥(30)의 직경을 크게 할 수 있는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

제8도는 본 발명의 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 공법을 구현하기 위한 또다른 구체예로, 각각의 축에 고정된 교반날개(103) 내부에 실린더 장치에 의한 연장부재(400)가 구비된 도면으로, (A)는 팽창전의 도면이고, (B)는 팽창후의 도면이다. 교반날개(103)가 축(101)과 함께 회전하면서 시멘트 기둥(30)이 형성되기 시작하고, 상부에 이르러 연장부재(400)가 실린더 장치(도시되지 않음)에 의하여 바깥쪽으로 돌출되기 시작하면서 교반되는 범위가 넓어지게 되어 헌치(32)가 형성되고, 큰 단면의 기둥상부(31)가 형성된다. 연장부재(400)는 교반날개(103)와 함께 또는 교반날개와는 별도로 축(101)에 설치될 수 있고, 이는 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.

본 발명의 또 다른 구체예에 따른 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 장치는, 축에 고정되어 90°로 회전하는 회전부재(500)를 구비하여, 시멘트 기둥(30)의 직경을 크게 할 수 있는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

제9도는 본 발명의 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 공법을 구현하기 위한 또다른 구체예로, 축에 고정되어 90°로 회전하는 회전부재(500)가 구비된 도면으로, (A)는 회전하기 전의 도면이고, (B)는 회전하고 있는 도면이다. 교반날개(103)가 축(101)과 함께 회전하면서 원지반 점성토와 시멘트 슬러리의 교반 혼합으로 시멘트 기둥(30)이 형성되기 시작하고, 상부에 이르러 회전부재(500)가 회전 수단(도시되지 않음)에 의하여 바깥쪽으로 회전하면 회전부재가 돌출되면서 헌치(32)가 형성되고, 회전부재가 바깥쪽으로 모두 돌출되면 큰 단면의 기둥상부(31)가 형성된다. 회전부재(400)는 교반날개(103)와 함께 또는 교반날개와는 별도로 축(101)에 설치될 수 있고, 이는 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.

상기의 교반날개(103) 에는 교반날개가 확장되었을때 시멘트 슬러리의 분출범위를 넓게 하여 크고 균등한 시멘트 기둥을 만들기 위하여 추가로 그 단부에 슬러리 토출구(121)를 설치할 수도 있다.

상기 연장부재(400)나 회전부재(500)는 상기 슬리브(106)에 설치되는 실린더 장치(300, 202)와 함께 설치될 수도 있다.

상기 슬리브(106)에 설치되는 실린더 장치(300, 202) 대신에 기어 모터, 와이어장치, 또는 이러한 기능을 갖는 다른 수단이 사용될 수도 있다.

본 발명은 주기둥(10)과 보조기둥(20)이 일체화하지 못하고 시공 경계면(15)(시공 조인트)이 생기는 것을 방지하여, 주기둥과 보조기둥이 일체화하고 시공 경계면이 생기지 않음으로써 보조기둥이 침하하는 현상이 발생하지 않으며, 기둥을 일체로 동시에 형성하기 때문에 시공능률이 향상되어 시공비가 절감되고, 주기둥이 손상되거나, 보조기둥(20)의 시공이 불가능하거나 시공 장비가 파손될 우려가 없는 새로운 시공방법을 제공하며, 이러한 공법을 시공하기 위한 새로운 시공장비를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (9)

1. 교반날개(103)가 구비된 하나 이상의 축(101)을 갖는 회전관입식 항타 장비에 의하여 하부 지지층까지 일정 직경을 갖는 시멘트 기둥을 형성하고; 그리고

   기둥의 상단부에 이르기 통상 1∼3 M 전부터는 시멘트 기둥의 직경이 점점 커져서 자연스럽게 헌치(32)가 형성되면서 큰 단면의 기둥이 조성되어 인접하는 기둥상부(31)가 서로 접촉하여 슬라브 형태의 기둥상부(31)를 형성하는;

   단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 시공방법.
2. 4축 구조로 이루어지고 축 하부에 하부축 고정 슬리브(106)가 구비된 회전 관입식 항타 장치에 있어서, 상기 4축이 벌어져서 교반되는 범위를 넓혀줌으로써 형성되는 시멘트 기둥(30)의 직경을 크게 할 수 있도록 하부축 고정 슬리브(106) 안쪽 방향으로 '十' 자형 실린더 장치(300)를 구비하고, 슬리브(106) 4변 중앙부에는 신축 조인트(201)가 각각 구비되어, 실린더 장치(300)의 작동에 따라 4개의 축간격을 벌리거나 수축시킬 수 있는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 장치.
3. 4축 구조로 이루어지고 축 하부에 하부축 고정 슬리브(106)가 구비된 회전 관입식 항타 장치에 있어서, 상기 4축이 벌어져서 형성되는 시멘트 기둥(30)의 직경을 크게 할 수 있도록 하부축 고정 슬리브(106) 4변 중앙 내부에 실린더 장치(202)를 각각 구비하여, 실린더 장치(202)의 작동에 따라 4개의 축 간격을 벌리거나 또는 수축시킬 수 있는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 장치.
4. 축에 고정된 교반날개(103) 내부에 연장부재(400)와 별도의 실린더장치를 구 비하여, 교반날개의 길이를 조절함으로써 시멘트 기둥(30)의 직경을 크게 할 수 있는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 장치.
5. 축에 고정되어 90°로 회전하는 회전부재(500)를 구비하여, 시멘트 기둥(30)의 직경을 크게 할 수 있는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 장치.
6. 제2항 또는 제3항에 있어서, 축에 고정된 교반날개(103) 내부에 제4항의 연 장부재(400)와 별도의 실린더장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 장치.
7. 제2항 또는 제3항에 있어서, 축에 고정되어 90°로 회전하는 제5항의 회전부재(500)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 장치.
8. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 축은 하나 이상부터 8개 이하인 것을 특징으로 하는 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 장치.
9. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 연장부재(400) 또는 회전부재(500)가 설치될 때 고정된 교반날개의 단부에 슬러리 토출구(121)가 형성되는 것을 특징으로 하는 연약지반 개량을 위한 슬라브 일체식 시멘트계 혼합처리 장치.

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