KR20130020335A - 지반 개량용 교반장치 및 이를 이용한 지반 개량 방법 - Google Patents

지반 개량용 교반장치 및 이를 이용한 지반 개량 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내측축과 외측축이 서로 반대 방향으로 회전 가능하도록 구비되는 이중 굴착축; 상기 내측축 및 상기 외측축 중 어느 하나의 축과 반경 방향으로 연장되어 결합하는 복수의 내부날개; 상기 이중 굴착축의 외측을 나선형으로 감싸도록 상기 내측축 및 상기 외측축 중 다른 하나의 축과 양단이 결합하는 복수의 외부날개; 지지를 위해 상기 내측축 및 상기 외측축 중 다른 하나의 축에서 반경 방향으로 연장되어 상기 외부날개들과 결합하는 복수의 지지대; 및 상기 이중 굴착축의 내부에 형성된 고화제 공급로와 연통되어 고화제를 토출하기 위하여, 상기 내부날개들의 일측에 각각 형성된 고화제 토출구를 포함하는 지반 개량용 교반장치 및 이를 이용한 지반 개량 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따르면, 외부날개와 내부날개가 서로 다른 방향으로 역회전하여 외부날개 내측에서 재료의 이탈을 방지하면서 토사를 교반하고, 3차원적인 교반이 시행되므로 균질한 말뚝 시공이 가능하다.

Description

지반 개량용 교반장치 및 이를 이용한 지반 개량 방법 {Apparatus for agitation for soil improvement and Method of improving soil using the same}
본 발명은 지반 개량 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 지반 개량용 교반장치 및 이를 이용한 지반 개량 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 심층 혼합 처리 공법의 순서를 나타낸 단면도, 도 2는 종래의 지반 개량용 교반장치의 측면도, 도 3은 도 2에 도시된 지반 개량용 교반장치를 이용한 지반 개량 방법의 순서를 나타낸 단면도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 종래의 심층 혼합처리 공법 중 소위 DCM(Deep Cement Mixing) 공법은 연약한 해상 및 육상 점토층을 단단한 지반으로 개량할 때 적용되는 공법이다. 즉, 회전축(11)에 구비된 스크류(12)를 회전하면서 점토층까지 일정한 지름을 가진 굴착공을 뚫은 뒤, 회전축(11) 하단에서 분출되는 고화제와 점토를 섞어주면서 회전축(11)을 인발하면 말뚝(P)이 형성되면서 점토층을 양질의 지반으로 개량할 수 있다.
하지만, 이러한 DCM 공법은 교반날개 회전시 점토지반이 측방으로 유동하여 시멘트가 섞이는 범위가 달라 도 1에 도시된 것처럼 말뚝의 직경이 일정하지 않게 시공되어 말뚝의 안정성이 다소 떨어지는 문제가 있고, 스크류(12)가 견고하지 못하여 육상 시공에는 적용하기 어려운 단점이 있다.
다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하면 종래의 심층 혼합처리 공법 중 지반 개량장치(20)가 알려져 있다. 종래의 지반 개량장치(20)는 이중축(21)을 중심으로 하여 외부날개(22), 중간날개(23), 중심날개(24) 및 굴착헤드(25)로 구성된다.
이러한 종래의 지반 개량장치(20)는 이중축(21)에 의해 외부날개(22) 및 중심날개(24)가 동일한 방향으로 회전하고, 중간날개(23)와 굴착헤드(24)가 서로 다른 방향으로 회전하여 교반 혼합을 시행한다. 즉, 외부날개(22) 및 중심날개(24)가 동일한 방향으로 회전하고, 중간날개(23)와 굴착헤드(24)가 서로 다른 방향으로 회전하여 굴착공을 뚫은 뒤, 중간날개(23) 등에서 분출되는 고화제와 점토를 섞어주면서 이중축(21)을 인발하면 말뚝(P)이 형성되면서 점토층을 양질의 지반으로 개량할 수 있다.
이러한, 지반 개량장치(20)는 외부날개(22)가 케이지(cage) 역할을 하여 고화제가 섞이는 범위를 균일하게 유지하고, 말뚝의 직경을 일정하게 시공할 수 있다. 하지만, 평면상 일자 형태인 굴착헤드(24)가 견고하지 못하여 경질지반이 아닌 암석 혼합층이나 풍화암층 등은 시공이 어려우며, 외부날개(22)가 수직 방향으로 제작되어 지중에서 회전 중 관입이나 인발이 전혀 불가능한 잼(jam)이 발생하였을 경우 빠져나오기가 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 교반 날개를 이용하여 고화제를 토사와 교반 혼합하여 고화제의 화학적 반응에 의해 지반의 소요강도를 확보할 수 있도록 개량 말뚝을 조성시키는 지반 개량용 교반장치 및 이를 이용한 지반 개량 방법을 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 지반 개량용 교반장치는 내측축과 외측축이 서로 반대 방향으로 회전 가능하도록 구비되는 이중 굴착축; 상기 내측축 및 상기 외측축 중 어느 하나의 축과 반경 방향으로 연장되어 결합하되, 상하로 배치되는 복수의 내부날개; 상기 이중 굴착축의 외측을 나선형으로 감싸도록 상기 내측축 및 상기 외측축 중 다른 하나의 축과 양단이 결합하는 복수의 외부날개; 지지를 위해 상기 내측축 및 상기 외측축 중 다른 하나의 축에서 반경 방향으로 연장되어 상기 외부날개들과 결합하는 복수의 지지대; 및 상기 이중 굴착축의 내부에 형성된 고화제 공급로와 연통되어 고화제를 토출하기 위하여, 상기 내부날개들의 일측에 각각 형성된 고화제 토출구를 포함한다.
여기서, 상기 내부날개는, 상기 내측축 및 상기 외측축 중 어느 하나의 축과 일정 각도 회전이 가능하도록 결합하고, 회전 방향에 따라 상기 슬러리 토출구의 고화제 토출을 자연스럽게 단속할 수 있다.
나아가, 상기 이중 굴착축이 일방향으로 회전하면, 상기 내부날개들 중 하측에 배치된 내부날개의 일측에 형성된 고화제 토출구를 통해 고화제가 토출되고, 상기 이중 굴착축이 역방향으로 회전하면, 상기 내부날개들 중 상측에 배치된 내부날개의 일측에 형성된 고화제 토출구를 통해 고화제가 토출될 수 있다.
아울러, 상기 내부날개, 상기 지지대는 동일 평면상 3개씩 구비되고, 상기 외부날개는 3개가 구비될 수 있다.
게다가, 상기 이중 굴착축의 하단과 결합하는 굴착 헤드로서, 단관 형상의 굴착 몸체; 상기 굴착 몸체의 외주면을 따라 서로 마주보는 한 쌍이 대칭되도록 나선형으로 구비되는 교반 스크류(screw); 및 상기 교반 스크류의 하단에 결합하는 복수의 굴착 비트를 포함하는 굴착 헤드를 더 포함할 수 있다.
더욱이, 상기 교반 스크류에는 토사의 상하 이동을 용이하게 하여 지표면에 슬라임(slime) 발생량을 감소시키기 위해 복수의 토사 관통홀이 더 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 지반 개량 방법은 내측축과 외측축이 서로 반대 방향으로 회전 가능하도록 구비되는 이중 굴착축과, 상기 내측축 및 상기 외측축 중 어느 하나의 축과 반경 방향으로 연장되어 결합하되 상하로 배치되는 복수의 내부날개와, 상기 이중 굴착축의 외측을 나선형으로 감싸도록 상기 내측축 및 상기 외측축 중 다른 하나의 축과 양단이 결합하는 복수의 외부날개와, 지지를 위해 상기 내측축 및 상기 외측축 중 다른 하나의 축에서 반경 방향으로 연장되어 상기 외부날개들과 결합하는 복수의 지지대와, 상기 이중 굴착축의 하단과 결합하고 나선형 교반 스크류 및 굴착 비트를 구비하는 굴착 헤드, 그리고 상기 이중 굴착축의 내부에 형성된 고화제 공급로와 연통되어 고화제를 토출하기 위하여 상기 내부날개들의 일측에 각각 형성된 고화제 토출구를 포함하는 지반 개량용 교반장치를 준비하는 단계; 상기 내부날개 및 상기 외부날개가 반대 방향으로 회전하도록 상기 내측축과 상기 외측축을 서로 반대 방향으로 회전시키면서 상기 굴착 헤드의 회전에 의해 지반을 굴착하는 단계; 상기 지반 굴착이 선단 근처에 도달하였을 때, 상기 내부날개들 중 하측에 배치된 내부날개의 일측에 형성된 고화제 토출구를 통해 고화제를 토출시켜 선단 지지력을 확보하면서 굴착을 완료하는 단계; 및 상기 내부날개 및 상기 외부날개가 반대 방향으로 회전하도록 상기 내측축과 상기 외측축을 서로 반대 방향으로 회전시키면서 상기 지반 개량용 교반장치를 인발하되, 상기 내부날개들 중 상측에 배치된 내부날개의 일측에 형성된 고화제 토출구를 통해 고화제를 토출시키면서 토사와 고화제를 교반하여 말뚝을 형성하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 이중 굴착축이 일방향으로 회전하면, 상기 내부날개들 중 하측에 배치된 내부날개의 일측에 형성된 고화제 토출구를 통해 고화제가 토출되고, 상기 이중 굴착축이 역방향으로 회전하면, 상기 내부날개들 중 상측에 배치된 내부날개의 일측에 형성된 고화제 토출구를 통해 고화제가 토출될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 지반 개량용 교반장치 및 이를 이용한 지반 개량 방법에 의하면,
첫째, 외부날개와 내부날개가 서로 다른 방향으로 역회전하여 외부날개 내측에서 고화 재료의 이탈을 방지하면서 토사를 교반하고, 3차원적인 교반이 시행되므로 균질한 말뚝 시공이 가능하다.
둘째, 나선형의 외부날개에 의해 회전이 자연스러워 균질한 말뚝의 시공이 가능하며, 지중에서 회전 중 관입이나 인발이 전혀 불가능한 잼(jam)이 발생해도 자연스럽게 빠져나올 수 있다.
셋째, 저속회전에 의해서 토사를 혼합 교반하고, 외부날개가 회전시 천공면과 접하므로 흙손 효과가 발휘되어 개량토의 토압이 저감되고 이로 인해 변위를 최소화할 수 있으므로 근접시공이 가능하다.
넷째, 복수의 지지대가 외부날개들을 지지해 주므로, 외부날개가 나선형으로 구비되어도 강성을 유지할 수 있고, 외부날개가 회전시 천공벽면에 항상 접하며, 외부날개와 내부날개가 상대 회전을 시행하기 때문에 구심력이 발생하여 말뚝 중심부의 연직도 유지가 가능하다.
다섯째, 이중 굴착축이 일방향으로 회전하면, 내부날개들 중 하측에 배치된 내부날개의 일측에 형성된 고화제 토출구를 통해 고화제가 토출되고, 이중 굴착축이 역방향으로 회전하면, 내부날개들 중 상측에 배치된 내부날개의 일측에 형성된 고화제 토출구를 통해 고화제가 토출되게 함으로써, 선단 지지력을 위한 고화제 토출구와, 토사와 고화제를 교반하기 위한 고화제 토출구를 구분하여 사용할 수 있다.
여섯째, 굴착 헤드는 굴착 몸체의 외주면을 따라 서로 마주보는 한 쌍이 대칭되도록 나선형으로 구비되는 교반 스크류와 교반 스크류의 하단에 결합하는 복수의 굴착 비트를 구비하여 견고한 시공이 가능하므로 경질지반 뿐만 아니라 암석 혼합층이나 풍화암층 등 육상 시공도 가능해진다.
여섯째, 교반 스크류에는 복수의 토사 관통홀을 형성하여 교반시 토사의 상하 이동을 용이하게 하고 지표면에서의 슬라임(slime) 발생량을 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 심층 혼합 처리 공법의 순서를 나타낸 단면도이다.
도 2는 종래의 지반 개량용 교반장치의 측면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 지반 개량용 교반장치를 이용한 지반 개량 방법의 순서를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지반 개량 장치를 나타낸 측면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 지반 개량용 교반장치의 일부 분해 측면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 지반 개량용 교반장치의 결합 측면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고화제 토출구를 나타내기 위한 부분 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 외측축의 부분 사시도이다.
도 9는 도 7에 도시된 내부날개를 나타낸 부분 사시도이다.
도 10은 도 7에 도시된 가이드링을 나타낸 부분 사시도이다.
도 11 및 도 12는 도 7에 도시된 고화제 토출구의 작동 원리를 나타낸 사시도이다.
도 13은 도 6에 도시된 지반 개량용 교반장치를 이용한 지반 개량 방법의 순서를 나타낸 단면도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 지반 개량 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지반 개량 장치를 나타낸 측면도, 도 5는 도 4에 도시된 지반 개량용 교반장치의 일부 분해 측면도, 도 6은 도 5에 도시된 지반 개량용 교반장치의 결합 측면도이다.
도 4를 참조하면, 지반 개량 장치(50)는 구동 가능한 베이스 머신 본체(51)와 상하 방향으로 이동 가능한 리더(leader)(54)를 구비한다. 리더(54)에는 모터 지지체(55)가 승강 자유롭게 설치되고, 모터 지지체(55)에는 구동용 모터(56)가 탑재된다. 구동용 모터(56)와 연결된 이중 반전 기어기구(58)에는 상하 방향으로 이동 가능하도록 이중 굴착축(100)의 상단부를 착탈 가능하게 설치한다. 후술하는 것처럼 이중 반전 기어기구(58)에 의해 이중 굴착축(100)의 내측축(110)과 외측축(120)이 서로 반대 방향으로 회전하게 된다. 이중 굴착축(100)의 하측에는 지반 개량용 교반장치(A)를 결합하고, 이중 굴착축(100)의 하단부에 굴착헤드(500)를 설치한다.
다음으로, 도 5 및 도 6을 참조하면, 지반 개량용 교반장치(A)는 이중 굴착축(100), 복수의 내부날개(200), 복수의 외부날개(300), 복수의 지지대(400) 및 고화제 토출구(210, 220)를 포함한다.
이중 굴착축(100)은 내측축(110)과 외측축(120)이 서로 반대 방향으로 회전 가능하도록 구비된다.
내부날개(200)는 복수로서 내측축(110) 및 외측축(120) 중 어느 하나의 축과 반경 방향으로 연장되어 결합한다. 이하에서는 이해의 편의상 내측축(110) 및 외측축(120) 중 어느 하나의 축을 외측축(120)으로 정의한다. 바꾸어 말하면 내측축(110) 및 외측축(120) 중 다른 하나의 축은 내측축(110)이 된다. 물론 그 반대의 경우도 가능하다.
내부날개(200)는 도시된 것처럼 동일 평면상 3개씩 구비된다. 또한, 내부날개(200)는 외측축(120)에 상하로 복수 개가 구비된다. 도면에는 내부날개(200)가 외측축(120)에 상하로 3개조가 구비된 것이 예시되어 있다.
외부날개(300)는 복수로서 이중 굴착축(100)의 외측을 나선형으로 감싸도록 내측축(110) 및 외측축(120) 중 다른 하나의 축과 양단이 결합한다. 정의한 바에 따르면 외부날개들(300)은 내측축(110)과 양단이 결합한다. 도면에는 외부날개(300)가 3개가 구비되어 있다.
지지대들(400)은 외부날개(300)의 지지를 위해 내측축(110) 및 외측축(120) 중 다른 하나의 축, 즉 내측축(110)에서 반경 방향으로 연장되어 외부날개들(300)과 결합한다. 복수의 지지대(400)가 외부날개(300)들을 지지해 주므로, 외부날개(300)가 나선형으로 구비되어도 강성을 유지할 수 있고, 외부날개(300)가 회전시 천공벽면에 항상 접하며, 외부날개(300)와 내부날개(200)가 상대 회전을 시행하기 때문에 구심력이 발생하여 말뚝 중심부의 연직도 유지가 가능하다.
또한, 내부날개들(200)의 일측에는 고화제(solidifier)를 토출하기 위하여 이중 굴착축(100)의 내부에 형성된 고화제 공급로(130)와 연통되는 고화제 토출구(210, 220)가 각각 형성된다. 상측 및 중간에 배치된 내부날개(200)에 형성된 고화제 토출구(210)와 하측에 배치된 내부날개(200)에 형성된 고화제 토출구(220)를 설명의 편의상 구분하였다.
한편, 이중 굴착축(100)의 하단과 결합하는 굴착 헤드(500)는 굴착 몸체(410), 교반 스크류(screw)(520) 및 굴착 비트(530)를 포함한다.
굴착 몸체(410)는 단관 형상이며, 교반 스크류(screw)(520)는 굴착 몸체(510)의 외주면을 따라 서로 마주보는 한 쌍이 대칭되도록 나선형으로 구비된다. 복수의 굴착 비트(530)는 교반 스크류(520)의 하단에 결합한다. 이때, 교반 스크류(520)에는 토사의 상하 이동을 용이하게 하고 지표면에 슬라임 발생량을 감소시키기 위해 복수의 토사 관통홀(520a)이 형성된다. 이렇게 나선형으로 구비되는 교반 스크류(520)와 교반 스크류(520)의 하단에 결합하는 복수의 굴착 비트(530)에 의해 견고한 시공이 가능하므로 경질지반 뿐만 아니라 암석 혼합층이나 풍화암층 등 육상 시공도 가능해진다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고화제 토출구에 대해 설명한다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고화제 토출구를 나타내기 위한 부분 사시도, 도 8은 도 7에 도시된 외측축의 부분 사시도, 도 9는 도 7에 도시된 내부날개를 나타낸 부분 사시도, 도 10은 도 7에 도시된 가이드링을 나타낸 부분 사시도, 도 11 및 도 12는 도 7에 도시된 고화제 토출구의 작동 원리를 나타낸 사시도이다.
도 7 내지 도 12를 참조하면, 앞서 설명한 내부날개(200)가 내측축(110) 및 외측축(120) 중 어느 하나의 축, 예를 들어 외측축(120)과 일정 각도 회전이 가능하도록 결합하고, 회전 방향에 따라 슬러리 토출구(210, 220)의 고화제 토출을 자연스럽게 단속한다. 내부날개(200)는 설명의 편의상 상측 내부날개와 하측 내부날개 2개만 도시하였다.
더욱 구체적으로는 도 8에 도시된 것처럼 외측축(120)에는 앞서 설명한 고화제 공급로(130)와 연통되는 홀(H)이 내부날개(200)의 개수와 대응되도록 형성되어 있다. 홀들(H)의 위치는 필요에 따라 수직선 상으로 동일한 위치일 수도 있고 다른 위치일 수도 있다. 또한, 외측축(120)에는 내부날개(200)가 일정 각도 회전 가능하도록 가이드 하는 가이드링(600)이 구비된다.
또한, 도 9에 도시된 것처럼 내부날개(200)의 하측에는 각각 걸림돌기(230)가 구비되고, 이 걸림돌기(230)는 도 10에 도시된 것처럼 가이드링(600)에 형성된 걸림홈(610)에 의해 일정 각도만 회전이 가능하다.
이렇게 걸림돌기(230)와 걸림홈(610)에 의해, 도 11에 도시된 것처럼 외측축(120)이 일방향, 예를 들어 시계 방향으로 회전하면 내부날개들(200) 중 하측에 배치된 내부날개(200)의 일측에 형성된 고화제 토출구(220)를 통해 자연스럽게 고화제가 토출된다. 반대로, 외측축(120)이 역방향, 예를 들어 시계 반대 방향으로 회전하면, 내부날개들(200) 중 상측에 배치된 내부날개(200)의 일측에 형성된 고화제 토출구(210)를 통해 자연스럽게 고화제가 토출된다.
다음으로, 도 13은 도 6에 도시된 지반 개량용 교반장치를 이용한 지반 개량 방법의 순서를 나타낸 단면도, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 지반 개량 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 13 및 도 14를 참조하면, 지반 개량 방법은 단계 S100 내지 단계 S400을 포함한다.
단계 S100에서는 도 7의 (a)에 도시된 것처럼 이중 굴착축(100)과, 복수의 내부날개(200)와, 복수의 외부날개(300)와, 복수의 지지대(400)와, 굴착 헤드(500) 그리고 고화제 토출구(210, 220)를 포함하는 지반 개량용 교반장치(A)를 준비한다.
앞서 설명한 것처럼, 이중 굴착축(100)은 내측축(110)과 외측축(120)이 서로 반대 방향으로 회전 가능하도록 구비된다. 내부날개들(200)는 내측축(110) 및 외측축(120) 중 어느 하나의 축과 반경 방향으로 연장되어 결합한다.
또한, 외부날개들(300)은 이중 굴착축(100)의 외측을 나선형으로 감싸도록 내측축(110) 및 외측축(120) 중 다른 하나의 축과 양단이 결합한다. 지지대들(400)은 지지를 위해 내측축(110) 및 외측축(120) 중 다른 하나의 축에서 반경 방향으로 연장되어 외부날개들(300)과 결합한다.
굴착 헤드(500)는 이중 굴착축(100)의 하단과 결합하고 나선형 교반 스크류(520) 및 굴착 비트(530)를 구비한다. 그리고 고화제 토출구(210, 220)는 이중 굴착축(100)의 내부에 형성된 고화제 공급로(130)와 연통되어 고화제를 토출하기 위하여 내부날개들(200)의 일측에 각각 형성된다.
다음으로, 단계 S200에서는 도 7의 (b)에 도시된 것처럼 내부날개(200) 및 외부날개(300)가 반대 방향으로 회전하도록 내측축(110)과 외측축(120)을 서로 반대 방향으로 회전시키면서 굴착 헤드(500)의 회전에 의해 지반을 굴착한다. 이때, 지반을 굴착하는 단계 및 말뚝을 형성하는 단계에서 토사의 상하 이동을 용이하게 하여 지표면에 슬라임(slime) 발생량을 감소시키기 위해 교반 스크류(520)에는 복수의 토사 관통홀(520a)이 형성될 수 있다.
단계 S300에서는 도 7의 (c)에 도시된 것처럼 지반 굴착이 선단 근처에 도달하였을 때, 내부날개들(200) 중 하측에 배치된 내부날개(200)의 일측에 형성된 고화제 토출구(220)를 통해 고화제를 토출시켜 선단 지지력을 확보하면서 굴착을 완료한다.
마지막으로, 단계 S400에서는 도 7의 (d)와 도 7의 (e)에 도시된 것처럼 내부날개(200) 및 외부날개(300)가 반대 방향으로 회전하도록 내측축(110)과 외측축(120)을 서로 반대 방향으로 회전시키면서 지반 개량용 교반장치(A)를 인발하되, 내부날개들(200) 중 상측에 배치된 내부날개(200)의 일측에 형성된 고화제 토출구(210)를 통해 고화제를 토출시키면서 토사와 고화제를 교반하여 말뚝(P)을 형성하게 된다. 물론, 내부날개들(200)이 다수인 경우에는 상측과 중간측에 배치된 내부날개(200)의 일측에 형성된 고화제 토출구(210)를 통해 고화제를 토출하게 된다.
단계 S200에서의 내부날개(200) 및 외부날개(300)의 회전 방향과 단계 S400에서의 내부날개(200) 및 외부날개(300)의 회전 방향은 다른 방향일 수도 있고, 같은 방향일 수도 있다.
만일, 도 7에 도시된 고화제 토출구(210, 220)를 사용할 경우에는 단계 S200에서의 내부날개(200) 및 외부날개(300)의 회전 방향과 단계 S400에서의 내부날개(200) 및 외부날개(300)의 회전 방향은 반대 방향이 된다.
즉, 이중 굴착축(100)이 일방향으로 회전하면, 내부날개들(200) 중 하측에 배치된 내부날개(200)의 일측에 형성된 고화제 토출구(220)를 통해 고화제가 토출되고, 이중 굴착축(100)이 역방향으로 회전하면, 내부날개들(200) 중 상측에 배치된 내부날개(200)의 일측에 형성된 고화제 토출구(210)를 통해 고화제가 토출된다.
이렇게 본 발명의 실시예에 따르면, 외부날개(300)와 내부날개(200)가 서로 다른 방향으로 역회전하여 외부날개(300) 내측에서 재료의 이탈을 방지하면서 토사를 교반하고, 3차원적인 교반이 시행되므로 균질한 말뚝 시공이 가능하다. 또한, 나선형의 외부날개(300)에 의해 회전이 자연스러워 균질한 말뚝(P)의 시공이 가능하며, 지중에서 회전 중 잼(jam)이 발생해도 자연스럽게 빠져나올 수 있다. 아울러, 저속회전에 의해서 토사를 혼합 교반하고, 외부날개(300)가 회전시 천공면과 접하므로 흙손 효과가 발휘되어 개량토의 토압이 저감되고 이로 인해 변위를 최소화할 수 있으므로 근접시공이 가능하다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100...이중 굴착축 200...내부날개
300...외부날개 400...지지대
500...굴착 헤드

Claims (8)

  1. 내측축과 외측축이 서로 반대 방향으로 회전 가능하도록 구비되는 이중 굴착축;
    상기 내측축 및 상기 외측축 중 어느 하나의 축과 반경 방향으로 연장되어 결합하되, 상하로 배치되는 복수의 내부날개;
    상기 이중 굴착축의 외측을 나선형으로 감싸도록 상기 내측축 및 상기 외측축 중 다른 하나의 축과 양단이 결합하는 복수의 외부날개;
    지지를 위해 상기 내측축 및 상기 외측축 중 다른 하나의 축에서 반경 방향으로 연장되어 상기 외부날개들과 결합하는 복수의 지지대; 및
    상기 이중 굴착축의 내부에 형성된 고화제 공급로와 연통되어 고화제를 토출하기 위하여, 상기 내부날개들의 일측에 각각 형성된 고화제 토출구를 포함하는 지반 개량용 교반장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부날개는,
    상기 내측축 및 상기 외측축 중 어느 하나의 축과 일정 각도 회전이 가능하도록 결합하고, 회전 방향에 따라 상기 슬러리 토출구의 고화제 토출을 자연스럽게 단속하는 것을 특징으로 하는 지반 개량용 교반장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 이중 굴착축이 일방향으로 회전하면, 상기 내부날개들 중 하측에 배치된 내부날개의 일측에 형성된 고화제 토출구를 통해 고화제가 토출되고,
    상기 이중 굴착축이 역방향으로 회전하면, 상기 내부날개들 중 상측에 배치된 내부날개의 일측에 형성된 고화제 토출구를 통해 고화제가 토출되는 것을 특징으로 하는 지반 개량용 교반장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부날개, 상기 지지대는 동일 평면상 3개씩 구비되고,
    상기 외부날개는 3개가 구비되는 것을 특징으로 하는 지반 개량용 교반장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 이중 굴착축의 하단과 결합하는 굴착 헤드로서,
    단관 형상의 굴착 몸체;
    상기 굴착 몸체의 외주면을 따라 서로 마주보는 한 쌍이 대칭되도록 나선형으로 구비되는 교반 스크류(screw); 및
    상기 교반 스크류의 하단에 결합하는 복수의 굴착 비트를 포함하는 굴착 헤드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 개량용 교반장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 교반 스크류에는 토사의 상하 이동을 용이하게 하여 지표면에 슬라임(slime) 발생량을 감소시키기 위해 복수의 토사 관통홀이 더 형성된 것을 특징으로 하는 지반 개량용 교반장치.
  7. 내측축과 외측축이 서로 반대 방향으로 회전 가능하도록 구비되는 이중 굴착축과, 상기 내측축 및 상기 외측축 중 어느 하나의 축과 반경 방향으로 연장되어 결합하되 상하로 배치되는 복수의 내부날개와, 상기 이중 굴착축의 외측을 나선형으로 감싸도록 상기 내측축 및 상기 외측축 중 다른 하나의 축과 양단이 결합하는 복수의 외부날개와, 지지를 위해 상기 내측축 및 상기 외측축 중 다른 하나의 축에서 반경 방향으로 연장되어 상기 외부날개들과 결합하는 복수의 지지대와, 상기 이중 굴착축의 하단과 결합하고 나선형 교반 스크류 및 굴착 비트를 구비하는 굴착 헤드, 그리고 상기 이중 굴착축의 내부에 형성된 고화제 공급로와 연통되어 고화제를 토출하기 위하여 상기 내부날개들의 일측에 각각 형성된 고화제 토출구를 포함하는 지반 개량용 교반장치를 준비하는 단계;
    상기 내부날개 및 상기 외부날개가 반대 방향으로 회전하도록 상기 내측축과 상기 외측축을 서로 반대 방향으로 회전시키면서 상기 굴착 헤드의 회전에 의해 지반을 굴착하는 단계;
    상기 지반 굴착이 선단 근처에 도달하였을 때, 상기 내부날개들 중 하측에 배치된 내부날개의 일측에 형성된 고화제 토출구를 통해 고화제를 토출시켜 선단 지지력을 확보하면서 굴착을 완료하는 단계; 및
    상기 내부날개 및 상기 외부날개가 반대 방향으로 회전하도록 상기 내측축과 상기 외측축을 서로 반대 방향으로 회전시키면서 상기 지반 개량용 교반장치를 인발하되, 상기 내부날개들 중 상측에 배치된 내부날개의 일측에 형성된 고화제 토출구를 통해 고화제를 토출시키면서 토사와 고화제를 교반하여 말뚝을 형성하는 단계를 포함하는 지반 개량 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 이중 굴착축이 일방향으로 회전하면, 상기 내부날개들 중 하측에 배치된 내부날개의 일측에 형성된 고화제 토출구를 통해 고화제가 토출되고,
    상기 이중 굴착축이 역방향으로 회전하면, 상기 내부날개들 중 상측에 배치된 내부날개의 일측에 형성된 고화제 토출구를 통해 고화제가 토출되는 것을 특징으로 하는 지반 개량 방법.
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