WO2023096110A1 - 지하 안전관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치 및 그를 이용한 지중보강구조물 디지털 시공공법 - Google Patents

지하 안전관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치 및 그를 이용한 지중보강구조물 디지털 시공공법 Download PDF

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WO2023096110A1
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WO
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depth
underground
drilling hole
inspection
measurement
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PCT/KR2022/013617
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English (en)
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정순국
원희자
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강산기술단 (주)
인프라혁신 주식회사
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00—Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/22—Piles
    • E02D5/24—Prefabricated piles
    • E02D5/28—Prefabricated piles made of steel or other metals
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/008—Monitoring of down-hole pump systems, e.g. for the detection of "pumped-off" conditions
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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    • E21B47/02—Determining slope or direction
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/04—Measuring depth or liquid level
    • E21B47/047—Liquid level

Definitions

  • the present invention relates to a multi-purpose total inspection device for underground measurement capable of underground safety management and post-inspection and a digital construction method for underground reinforcing structures using the same, and more specifically, drilling for nail or anchor or pile construction, which is an underground reinforcing structure constructed underground.
  • the drilling hole's up, down, left, right inclination angle, verticality, drilling hole stratum internal image state, ground water level, depth, reinforcement entrance and underground location coordinates are individually measured for each drilling hole at once, Accurate inspection of the underground reinforcing structure that meets the design specifications is ensured to enable safe and accurate construction of the reinforcing structure from the formation of the drilling hole. It is about a multi-purpose total inspection device for underground measurement and a digital construction method for underground reinforcing structures using the underground safety management and post-inspection that enables construction while directly checking from the construction stage of underground structures to the maintenance stage.
  • Underground reinforcing structures (nails, anchors, piles, etc.) constructed underground or in the ground are precisely designed by calculating various soil structures during planning and design. Due to the difficulty in approaching, the accuracy, etc., has been entrusted to and relied on craftsmen, and construction is carried out outside the error range depending on the craftsman's proficiency. Even when this is necessary, unsavory noise and civil complaints are sometimes generated to rationalize the inaccuracies and out-of-car conditions due to economic burden and time constraints.
  • This technology was invented so that the depth, top, bottom, left, right, inclination or verticality of the drilling hole, the water level, the entrance of the reinforcing material and the coordinates of the location in the ground can be checked immediately on the spot according to the design standard specifications.
  • the part that cannot be confirmed such as the basement or foundation
  • the underground burial ledger, photo, video, and other confirmation data in the post-inspection process.
  • an underground reinforcement structure it is made up of a system that allows only a few people, such as construction participants or supervisors and supervisors, to know the construction status. We are verifying only the confirmation data, etc.
  • the present invention provides accurate up, down, left and right inclination angles and verticality of the drilling hole (A) from the drilling construction step to the drilling hole formation process in order to construct underground reinforcing structures such as nails, anchors, and piles.
  • Inclination sensor A multi-purpose total detection device for underground measurement capable of underground safety management and post-inspection that allows the monitor device to visually check the internal stratum image state of the drilling hole by receiving the measured information using the water level sensor, depth and coordinate measurement sensor device It aims to provide
  • the present invention accurately visually checks the internal stratum image state of the drilling hole using a multipurpose total inspection device for underground measurement, and accurately drills a number of drilling holes at the construction site according to the planning design standard specifications, and each drilling hole has nails, anchors,
  • reinforcing structures such as piles
  • the purpose is to provide a digital construction method for underground reinforcing structures using a multi-purpose total inspection device for underground measurement and post-inspection.
  • the underground measurement multi-purpose total inspection device capable of performing underground safety management and post-inspection of the present invention is put into the drilling hole (A) drilled in the ground and the top is finished at the top so that it can be constructed while directly checking from the underground structure construction stage to the maintenance stage
  • a cylindrical inspection rod 10 having a cap 11 installed, a lower end waterproofed, and an inner space;
  • An inclination sensor 20 installed inside the inspection rod 10 to measure an inclination angle of the perforation hole A;
  • a probe camera 30 installed at the lower end of the probe 10 to photograph the perforation hole A;
  • a water level sensor 40 installed at the lower end of the detection rod 10 to measure the groundwater level in the perforation hole A;
  • the depth measurement cable wound on the ground is fixed to the detection rod 10 to lift the detection rod 10 to the ground and measure the depth of the drilling hole (A) through the movement length of the depth measurement cable drawn in at the same time Depth measuring device 50;
  • controller 60 electrically connected to each of the inclination sensor 20, the probe camera 20, the water level sensor 40, and the depth measuring device 50 to receive each measured information
  • It is characterized in that it consists of a monitor device 70 connected to the controller 60 and displaying each information transmitted from the controller 60.
  • the present invention accurately drills a drilling hole according to the upper, lower, left and right angles of inclination of the drilling hole, the state of the ground image inside the drilling hole, the groundwater level, the depth drilling hole entrance and the location coordinates in the ground, and the drilling hole state is individually and collectively accurately for each drilling hole.
  • Digital IT technology enables managers and supervisors to check the measured information with the naked eye, and technology to check the depth of underground reinforcing structures such as nails, anchors, and piles during post-inspection even after construction of underground reinforcing structures such as nails, anchors, and piles allows anyone to check at any time, and it is possible to form drilled holes according to the planned design specifications, so that safe and accurate underground reinforcement structures such as nails, anchors, and piles have the effect of enabling digital construction.
  • defect inspection and safety inspection of underground reinforcement structures and related laws (Steep Slope Prevention Act, Special Act on Facilities Inspection, Special Act on Underground Safety), post safety inspection according to the Underground Impact Assessment Act under the Special Act on Post-Underground Safety, etc. It is possible to perform quantitative checks such as, etc., and it is possible to achieve the purpose of accuracy and quality improvement that can demonstrate the effect of being born with new and various new technology methods by grafting and combining with any type and any specific method in the field of underground and ground reinforcement. It is a technology that has the effect of digital underground reinforced structures.
  • depth and depth can be checked immediately with the naked eye, so that internal stratum imaging or groundwater level, which were individually conducted during soil investigation at the time of the original design, can be checked immediately on site, and construction is completed. Since depth confirmation inspection is also possible after design, it is possible to instantly check the increase or decrease of the design length or depth uniformly at the time of design. There is an effect that can be used for "quality assurance system” or "resident monitoring and supervision system".
  • FIG. 1 and 2 are views showing the overall configuration of a multi-purpose total detection device for underground measurement according to the present invention
  • FIG 3 is a view showing a detailed view of a detection rod in which an inclination sensor, a detection camera, a water level sensor, and a depth measurement device are installed in the multipurpose total detection device for underground measurement according to the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a detailed view of the depth measuring device in the multi-purpose total detecting device for underground measurement according to the present invention
  • FIG. 5 is a view of constructing a nail or an anchor in a drilling hole using the multi-purpose total detection device for underground measurement according to the present invention
  • FIG. 6 is a view of constructing a pile in a drilled hole using a multi-purpose total detection device for underground measurement according to the present invention
  • FIG. 7 is a flowchart of digital construction steps of a nail or anchor using a multi-purpose total detection device for underground measurement according to the present invention
  • FIG. 8 is a flowchart of digital construction steps of a pile using a multi-purpose total detection device for underground measurement according to the present invention
  • the underground measurement multi-purpose total inspection device capable of performing underground safety management and post-inspection of the present invention is put into the drilling hole (A) drilled in the ground and the top is finished at the top so that it can be constructed while directly checking from the underground structure construction stage to the maintenance stage
  • a cylindrical inspection rod 10 having a cap 11 installed, a lower end waterproofed, and an inner space;
  • An inclination sensor 20 installed inside the inspection rod 10 to measure an inclination angle of the perforation hole A;
  • a probe camera 30 installed at the lower end of the probe 10 to photograph the perforation hole A;
  • a water level sensor 40 installed at the lower end of the detection rod 10 to measure the groundwater level in the perforation hole A;
  • the depth measurement cable wound on the ground is fixed to the detection rod 10 to lift the detection rod 10 to the ground and measure the depth of the drilling hole (A) through the movement length of the depth measurement cable drawn in at the same time Depth measuring device 50;
  • controller 60 electrically connected to each of the inclination sensor 20, the probe camera 20, the water level sensor 40, and the depth measuring device 50 to receive each measured information
  • It is characterized in that it is composed of a monitoring device 70 connected to the controller 60 and indicating each information transmitted from the controller 60 and a position coordinate measuring device.
  • the underground measurement multi-purpose total detection device of the present invention has a drilling hole (A) or From the drilling hole formation process to be drilled vertically for the construction of piles in the ground for reinforcement of soft ground or foundation work of building structures, up, down, left and right inclination angles and verticality of the drilling hole (A), internal stratum image, groundwater level, depth (Depth)
  • the reinforcing structure (nail, anchor, pile, etc.) in the ground is inspected so that digital construction work can be performed It consists of a rod 10, an inclination sensor 20, a probe camera 30, a water level sensor 40, a depth measuring device 50, a controller 60, a monitoring device 70, and a position coordinate device.
  • the inspection rod 10 has a cylindrical shape with an inner space and is made of aluminum or SUS material without corrosion or rust. Two through-holes are formed through which the detection camera 30 and the water level sensor 40 pass. prevent ingress.
  • the inclination sensor 20 is installed in the inner space of the detection rod 10 and is configured to measure the up, down, left and right inclination angles of the drilling hole A.
  • the inclination sensor 20 is a semiconductor-type MEMS type sensor including a gyro sensor and is fixedly installed in the inner space of the detection rod 10, and is drilled through a hole (A) together with the detection rod 10. ), and the inclination value can be measured from the formation process of the drilling hole (A) by the displacement of the 3 axes of X, Y, and Z, but the method of obtaining the inclination value using the gyro sensor is commercialized, so a detailed description of this omit
  • the detection camera 30 is installed through the lower end of the detection rod 10 and is inserted into the drilling hole A along with the detection rod 10 to photograph the inside of the drilling hole A.
  • the internal state of (A) can be provided to the manager as a video.
  • the detection camera 30 includes a typical camera configuration including a lens, lighting, memory, and the like.
  • the water level sensor 40 is installed through the lower end of the detection bar 10 at one side of the detection camera 30 and has a rod shape having a certain length, together with the detection bar 10, inside the perforation hole A. After being injected into the drilling hole (A), if there is groundwater, groundwater is detected, and by the detection signal, a notification sound is sounded through the speaker installed in the monitor device 70, and the groundwater using the depth measuring device 50 It is possible to measure which depth of the perforation hole (A) exists.
  • the surroundings of the detection camera 30 and the water level sensor 40 installed through the detection rod 10 are waterproofed by finishing with silicon, etc., so that foreign substances or groundwater cannot flow into the detection rod 10. .
  • the inclination sensor 20, the detection camera 30, and the water level sensor 40 are electrically connected to the controller 60 through the coaxial cable 12 through each communication cable passing through the upper part of the detection rod 10. do.
  • the coaxial cable 12 is formed to a length that is not restricted when the inspection rod 10 is inserted to the end of the perforated hole A.
  • the depth measurement device 50 is fixed to the detection rod 10 and can automatically measure the depth of the drilling hole A while lifting the detection rod 10 to the ground.
  • Depth measurement cable 51 installed with the end fixed to the detection rod 10 to measure the depth of the drilled hole A, and installed on the ground to support the depth measurement cable 51 and the depth measurement cable
  • the depth measurement cable 51 is in the form of a wire made of a metal material, and its end passes through the upper part of the detecting rod 10 and is installed to be fixed to the inner space, so that when the detecting rod 10 is lifted, the detecting rod 10 is separated. so that it can be lifted smoothly without being damaged.
  • the depth measuring body 52 supports the depth measuring cable 51 in a vertical plate shape and measures the moving length of the depth measuring cable 51 passing between the two rollers 53 by a movement detecting unit (not shown). ), and the measured moving length of the depth measurement cable 51 is transmitted to the controller 60.
  • the depth measurement cable 51 is pulled out and the detection rod 10 is inserted to the end of the drilling hole A, and the input is completed, the depth measurement cable through dedicated software installed in the monitor device 70 ( 51) is set to "0" to set the length measurement start point, and then the depth measurement cable 51 is wound on the ground, and the point at which the inspection rod 10 is lifted from the drilling hole (A) is completed as the length measurement end point.
  • the depth measurement cable 51 By determining the length of movement of the depth measuring cable 51, it is possible to detect the piercing depth of the drilling hole (A).
  • the depth measuring cable 51 measures the depth of the drilling hole (A) while lifting the detecting rod 10 from the drilling hole (A) for accurate measurement.
  • the drilling depth of the drilling hole (A) may be detected by a method of measuring the moving length of the depth measuring cable 51 while being inserted into the drilling hole (A).
  • the depth measuring device 51 is installed on the inspection rod 10 and is used to check the depth (depth) of the drilling hole A before construction of nails, anchors, piles, etc., but the inspection rod 10 As a configuration that can be used alone without being installed in the depth measuring device 51, the depth measuring device through the check hose installed together with the nail, anchor, stake, etc. By inserting the depth measurement cable 51 of 51), it is possible to easily check the construction depth of nails, anchors, piles, etc.
  • the controller 60 is electrically connected to the inclination sensor 20, the probe camera 30, the water level sensor 40, and the depth measuring device 50, and the top and bottom of the perforation hole A measured in each configuration. It performs a function of transmitting information data to be transmitted to the monitor device 70 by receiving information on left and right inclination angles, strata images captured from the inside, groundwater level, and depth (depth).
  • the monitor device 70 is a smart phone, a tablet PC, a laptop computer, etc., in which total detection information software, a dedicated program, is installed so that it can be used at construction sites such as nails, anchors, and piles.
  • the monitor device 70 receives the information data transmitted from the controller 60, so that the manager can accurately check the construction and detection of the drilling state from the formation process of the drilling hole (A).
  • Information data on ground water level, depth and coordinates can be digitized or extracted as 2D plane data such as CAD, or texture mapping of a 3D image can be used to visualize and create a 3D data model of the state of a drilling hole.
  • the method of extracting information data as 2D plane data or generating a 3D data model through the total detection information software is a technology that has already been commercialized, and detailed technical descriptions will be omitted.
  • a position coordinate sensor 80 is further installed inside the detection rod 10 so that the construction position of underground reinforcing structures such as nails, anchors, piles, etc. can be easily checked from a remote location after the fact.
  • the location of the drilling hole (A) is received from the GPS by the coordinate sensor 80 and immediately stored by the monitoring device 70, so that the construction positions of the reinforcing structures installed in the drilling hole (A) can be confirmed accurately and conveniently afterwards let it be
  • the nail From the drilling hole formation process for the construction of underground reinforcing structures such as anchors and piles, the accurate upper, lower, left, and right inclination angles of the drilling hole (A), internal layer image, groundwater level, and depth can be measured at once and visually confirmed. Therefore, it is possible to accurately drill a number of drilling holes (A) at the construction site according to the planned design, thereby enabling safe and accurate construction of nails, anchors, piles, etc., and each information data of the drilling holes (A) even after construction It is possible to know the construction angle and construction depth of nails, anchors, piles, etc. based on the foundation, so that the construction status of the reinforcing structure buried in the ground can be easily checked at any time.
  • the multi-purpose total detection device capable of managing underground safety and post-inspection has been described as a configuration for detecting perforation by inducing accurate drilling of the drilling hole (A) from the drilling hole formation process for nail, anchor, and pile construction.
  • it is not limited to this, and it can be used for various inspections of boreholes during soil investigation, and it is also a technology that can be widely used for inspection of underground facilities such as water supply pipes, sewer pipes, and rainwater pipes buried underground.
  • the nail or anchor method which is mainly used for the slope reinforcement method, is designed by a professional high-level engineer when calculating the soil structure. Depending on the proficiency of the construction worker, the level that is suitable for the design specifications at the time of design is reached, and during construction, there is no proper inspection and confirmation system.
  • this technology requires on-the-spot detection and confirmation technology from the drilling hole formation stage, so the slope reinforcement construction method construction sequence is to mark the intervals with spray on the slope surface, and then from the drilling hole formation process with a drilling machine to the top, bottom, left, and right sides of the drilling hole Inclination angle detection, depth, drilling hole internal stratum image status, groundwater level detection, drilling hole entrance and underground position coordinates, from the stage before nail and anchor reinforcement insertion, the technology to detect and confirm the accuracy individually at once for each drilling hole without separate technology As a collective inspection technique,
  • an accurate drilling hole (A) is formed from the drilling hole formation process.
  • the detection rod 10 equipped with the inclination sensor 20, the detection camera 30, the water level sensor 40, and the depth measurement device 50 is put into the drilling hole A.
  • the depth measurement cable 51 of the depth measuring device 50 is pulled out and the detection rod 10 is gradually introduced from the entrance to the end of the drilling hole A, so that the inclination sensor 20 moves the drilling hole ( Measurement of the upper, lower, left, right, and inclination angles of A), internal strata imaging by the probe camera 30, and the presence of groundwater by the water level sensor 40, the presence of groundwater is notified and the groundwater level is measured .
  • the depth measurement cable 51 of the depth measurement device 50 is wound on the ground to lift the detection rod 10 and simultaneously the depth measurement cable When lifting (51), the moving length is measured to measure the depth (depth) of the drilling hole (A).
  • the monitoring device 70 confirms each measurement information on the up, down, left, and right inclination angles of the drilling hole (A), internal layer image, groundwater level, and depth as 2D data or 3D data And, the inspection rod 10 is retrieved from the drilling hole (A).
  • a plurality of drilling holes (A) are repeatedly and accurately formed in the ground based on the measurement information on the upper, lower, left, and right inclination angles of the drilling holes (A), the internal layer image, the groundwater level, and the depth.
  • Nails or anchors 90 are installed in each of the plurality of drilling holes A, but as shown in FIG. 5, after construction is completed, a check hose 91 for checking the depth of construction of the nails or anchors 90 and a nail or anchor 90 installed so that the end of the grouting injection hose 92 is exposed to the outside is installed in the drilling hole (A).
  • the grout material is injected into each drilling hole (A) through the grouting injection hose 92, and when the grout material is cured, the ground surface is coated with shotcrete or green soil capable of surface greening treatment to form a digitized nail or anchor. complete the construction
  • this technology is a technology that individually and collectively inspects each drilling hole at the time of drilling so that the length of the pile can be checked, such as pile verticality, pile depth, and underground water level inspection, from the time of drilling the pile. After the construction is completed, you can check the construction status of the pile at any time.
  • drilling hole (A) to construct piles in the ground by grafting and combining with excavation equipment that can be applied regardless of any general construction method or type, regardless of specific construction method type.
  • the inspection rod 10 equipped with the inclination sensor 20, the probe camera 30, the water level sensor 40, and the depth measuring device 50 is put into the drilling hole (A). do.
  • the depth measuring cable 51 of the depth measuring device 50 is pulled out so that the detecting rod 10 is gradually inserted from the entrance of the drilling hole A toward the lower end, so that the inclination sensor 20 drills the hole.
  • the depth measurement cable 51 of the depth measurement device 50 is wound on the ground to lift the detection rod 10 and simultaneously the depth measurement cable When lifting (51), the moving length is measured to measure the depth (depth) of the drilling hole (A).
  • each measurement information for the upper, lower, left, right inclination angle and verticality of the drilling hole (A) internal layer image, groundwater level, depth, pile entrance and underground location coordinates is converted into 2D data or It is confirmed by 3D data, and the inspection bar 10 is retrieved from the drilling hole (A).
  • the head of the steel pipe 100 is arranged, and the digital pile construction is completed by pouring the floor foundation concrete so that the check hose 101 is exposed to the outside of the foundation floor.
  • the depth measuring cable 51 of the depth measuring device is inserted into the check hose 91, 101, and the nail or It is possible to easily check the construction length of the anchor 90 and the steel pipe 100 for piles, so that anyone can easily check the underground safety management and construction depth of the reinforcing structure buried in the ground at any time, at any time, after the fact.
  • the construction method of digitally constructing nails, anchors, and piles using the multipurpose total inspection device for underground measurement capable of underground safety management and post-inspection of the present invention has been described in each step, but the construction method of the present invention is a nail that is normally practiced.
  • the steps of using the multi-purpose total detection device for underground measurement of the present invention in the steps of the anchor construction method and the pile construction method, the effect of being grafted and combined regardless of any type and any specific method to create a new new technology method It is a digitized underground reinforcement structure construction method that can be demonstrated and can achieve the purpose of accuracy and quality improvement. It is preferable to interpret it as doing.

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Abstract

본 발명은 지중에 매설되는 보강구조물인 네일 또는 앙카나 말뚝 시공을 위해 천공홀 형성과정에서부터 정확한 천공을위해 천공홀의 상,하좌우,경사각, 내부지층상태, 지하수위, 심도, 입구 및 땅속 위치좌표등을 천공홀마다 개별적으로 현장 즉석에서 한번에 일괄 측정하여 계획 설계에 맞는 정확한 천공홀의 형성과 안전하고 정확한 보강구조물의 시공이 가능케하고 시공완료후 사후에 언제든지 보강구조물의 시공심도를 확인할 수 있어 지하 구조물 시공단계부터 유지관리단계까지 상시 직접 확인하면서 시공이 가능하게 하는 지하 안전관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치 및 그를 이용한 디지털 시공공법에 관한 것이다. 본 발명의 지하 안전관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치는 지중에 천공된 천공홀(A)에 투입되며 상단에 상부 마감캡(11)이 설치되고 하단부가 방수처리되며 내부 공간부를 갖는 원통형의 검측봉(10); 상기 검측봉(10)의 내부에 설치되어 천공홀(A)의 입구상,하좌우 경사각을 측정하는 경사센서(20); 상기 검측봉(10)의 하단에 설치되어 천공홀(A)을 촬영하는 탐측카메라(30); 상기 검측봉(10) 하단에 설치되어 천공홀(A) 내의 지하수위를 측정하는 수위센서(40); 지상에서 권취되는 심도측정케이블이 상기 검측봉(10)에 고정되어 상기 검측봉(10)을 지상으로 인양하는 동시에 인입되는 심도측정케이블의 이동 길이를 통해 상기 천공홀(A)의 심도를 측정하는 심도측정장치(50); 각 상기 경사센서(20), 탐측카메라(20), 수위센서(40) 및 심도측정장치(50)와 전기적으로 연결되어 측정된 각 정보를 수신하는 제어기(60); 상기 제어기(60)와 연결되어 제어기(60)에서 전송되는 각 정보를 나타내는 모니터장치(70)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

지하 안전관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치 및 그를 이용한 지중보강구조물 디지털 시공공법
본 발명은 지하 안전관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치 및 그를 이용한 지중보강구조물 디지털 시공공법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 지중에 시공되는 지중보강구조물인 네일 또는 앙카나 말뚝 시공을 위해 천공시 천공홀 형성과정에서부터 천공홀의 상,하,좌,우 경사각, 수직도, 천공홀 지층 내부영상상태, 지하수위, 심도,보강재 입구 및 땅속 위치좌표 등을 천공홀마다 개별적으로 한번에 일괄 측정하여 계획된 설계규격시방서에 맞는 지중보강구조물 정확한 검측이 이루어지도록하여 천공홀의 형성과정에서부터 안전하고 정확한 보강구조물의 시공이 가능토록하고 심도확인 부분도 체크홀을 통해 완공후 사후에 언제든지 보강구조물의 심도를 측정할 수 있도록 하여 지하 구조물 시공단계부터 유지관리단계까지 상시 직접 확인하면서 시공이 가능하게 하는 지하 안전관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치 및 그를 이용한 지중보강구조물 디지털 시공공법에 관한 것이다.
지하 또는 지중에 시공되는 지중보강구조물(네일 및 앙카, 말뚝 등)은 계획 및 설계시 각종 토질구조계산에 의해 정밀한 설계가 이루어지지만 지중보강구조물 시공은 급경사나 지하굴착등과 같은 곳에서 이루어지므로 감독자의 접근이 어려워 이제까지 정확도등은 기능공에게 맡겨지고 의존하게 되고 기능공의 숙련도에 따라 오차범위를 벗어나게 시공되며 때론 부정확하게 시공된 부분은 이미 시공된 연후에 발견됨으로인해 수정과 보완 기회를 놓치게 되곤 하는데 재시공이 필요한 경우에도 경제적 부담과 시간 촉박등의 이유를 들어오차범위에 벗어난 상태와 부정확 부분을 합리화하기위해 불미스러운 잡음과 민원 사례가 때론 발생되고 있다 따라서 지중보강구조물 정확한 검측을 위해서 천공홀 형성과정 초기에서부터 육안으로 심도, 천공홀의 상,하,좌,우, 경사각 또는 수직도, 수위, 보강재의 입구 및 땅속위치좌표 등을 설계규격 시방서대로 시공여부를 현장에서 즉석에서 확인할 수 있도록 본 기술을 발명하게 되었으며 현재의 정부시방서상에는 예외규정으로 "지하 또는 기초 등 확인이 불가능한 부분"은 사후 검사 과정에서 지하매몰대장, 사진, 비디오,기타확인자료등으로 확인토록 규정하고 있어 지중보강구조물은 확인이 불가능한 부분으로 인식되고 있음은 물론 지중보강구조물공사에 담당하였던 공사 참여자나 감리원 및 감독자등 극소수자만에 의해 시공상태를 알 수 있는 시스템으로 이루어져있어 공사 시공후에나 확인하는 방법으로써 지하매몰대장, 사진, 비디오,기타확인자료 등만으로 확인하고 있다. 따라서 감리원이나 감독자등은 업무폭주나 감독자의 숫자 부족 등으로 지중보강구조물에대한 개수나 칫수상태(깊이, 길이, 두께, 천공홀의 상,하,좌,우 경사각 및 수직도, 지하수위 및 보강재의 입구 및 땅속 위치좌표) 확인 미비로 지중구조물 부족시공과 부실시공이 종종 발생되고 있어 사건, 사고로 이어지는 경우가 있다. 특히 지중보강구조물 길이 또는 깊이등 심도의 경우 부족 및 부실 시공 보강지반의 응력감소에 지대한 영향을 미치고 있으며 천공홀의 상,하,좌,우 경사각이나 보강재 입구 및 땅속위치좌표 역시 토질구조계산시 활동파괴선을 초과하여 원지반안쪽으로 정착시켜야 하나 미흡하게 시공되어 비탈면 토괴중량에 대해 저항력을 발휘할 수 없게 되고 특히 말뚝천공시 수직도가 불량하게 될 경우는 상부하중을 견고한 지층까지 효율적으로 전달하기 어려워지며 수직도 관리가 미흡할 경우 편심을 받아 지반의 부등침하나 건물의 기우뚱등 기울어짐등 건물붕괴의 원인이 되기도 한다. 이와같이 육안으로 보이지 않는 지중보강구조물 시공은 특별한 지층변화가 있지 않는한 길이나 깊이등은 설계변경을 하지않고 당초 설계된 길이,깊이, 칫수대로 시공하는 것이 당연시되고 있는데 이는 심도 및 길이변경할경우 사후정산 설계변경시 변경길이를 확인할 수 있는 마땅한 확인할 방법이 없기 때문이며 같은 사유로 인해 감독이나 감리원 또는 공사 참여자가 안일한 생각으로 변경없이 당초 깊이,칫수,길이대로 시공함으로써 추후 구조물에 악영향을 미치게되는 사전예측 판단을 등한시하는 등 사건, 사고 및 민원이 때론 발생되고 있다.
이제까지 정부 시방서는 지중 구조물인 보강구조물(네일,앙카, 말뚝 등)에 대하여 "지하 또는 기초 등 확인이 불가능한" 지하 땅속 부분으로써 시공 후 기성검사등 과정에서 지하매몰대장이나 사진기록, 비디오, 기타확인자료 등으로 예외규정을 두는등 육안확인 "불가능영역"으로 간주하고 있으나 본 발명의 "지하 안전관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치 및 그를 이용한 지중보강구조물 디지털 시공공법"을 통해 지하 땅속부분을 육안으로 "확인가능"한 영역으로 전환시킴은 물론 본 발명의 장치 및 공법에 따라 구득하는 심도 또는 길이등의 디지털 데이터를 통해 공사참여자나, 감리원 및 감독 위주의 현행 폐쇄적 시공시스템을 심도 또는 깊이 등을 IT기술로 접목하여 현장 즉석에서 육안으로 "확인 가능"하도록 하는 가능영역으로 전환시켜 전문기술없이 누구나, 필요시, 언제 어느때든 수시로 육안으로 확인이 가능하도록 하는 기술이 필요한 실정임과 동시에 최근 지하안전 사고를 방지하기위해 지하안전 특별법 시행으로 지하 안전관리 및 사후점검에 (사후평가,안전점검, 특별점검)은 반드시 필요한 기술이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 네일, 앙카, 말뚝 등 지중 보강구조물을 시공하기 위해 천공시공 단계에서부터 천공홀 형성과정에 이르기까지 천공홀(A)의 정확한 상,하좌우 경사각 및 수직도, 내부지층영상상태, 지하수위, 심도(깊이) 및 보강재입구 및 땅속 위치 좌표등를 천공홀마다 개별적으로 한번에 일괄 측정할 수 있도록 천공시공 단계에서부터 천공홀에 투입되는 다목적토탈검측장치에 경사센서, 수위센서, 심도 및 좌표측정 센서장치를 이용하여, 측정된 정보를 제공받아 모니터장치에서 천공홀의 내부지층영상상태를 정확하게 육안으로 확인할 수 있게 하는 지하안전 관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한 본 발명은 지하측정 다목적 토탈 검측장치를 이용하여 천공홀의 내부 지층영상상태를 정확하게 육안으로 확인하여 시공현장에 다수의 천공홀을 계획 설계 규격 시방서대로 정확하게 천공하게하며 각 천공홀에 네일, 앙카, 말뚝 등의 보강구조물을 시공하여 비탈면이나 연약지반 보강, 건축 구조물의 기초공사를 계획 설계대로 정확하고 안정적으로 수행할 수 있고 지하 구조물 시공단계부터 유지관리단계까지 상시 직접 확인하면서 시공 가능하도록 지하안전 관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치를 이용한 지중보강구조물 디지털 시공공법을 제공하는데 목적이 있다.
지하 구조물 시공단계부터 유지관리단계까지 상시 직접 확인하면서 시공 가능하도록 본 발명의 지하 안전관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치는 지중에 천공된 천공홀(A)에 투입되며 상단에 상부 마감캡(11)이 설치되고 하단부가 방수처리되며 내부 공간부를 갖는 원통형의 검측봉(10);
상기 검측봉(10)의 내부에 설치되어 천공홀(A)의 경사각을 측정하는 경사센서(20);
상기 검측봉(10)의 하단에 설치되어 천공홀(A)을 촬영하는 탐측카메라(30);
상기 검측봉(10) 하단에 설치되어 천공홀(A) 내의 지하수위를 측정하는 수위센서(40);
지상에서 권취되는 심도측정케이블이 상기 검측봉(10)에 고정되어 상기 검측봉(10)을 지상으로 인양하는 동시에 인입되는 심도측정케이블의 이동 길이를 통해 상기 천공홀(A)의 심도를 측정하는 심도측정장치(50);
각 상기 경사센서(20), 탐측카메라(20), 수위센서(40) 및 심도측정장치(50)와 전기적으로 연결되어 측정된 각 정보를 수신하는 제어기(60);
상기 제어기(60)와 연결되어 제어기(60)에서 전송되는 각 정보를 나타내는 모니터장치(70)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 천공홀의 상,하좌우 경사각, 천공홀 내부 지층영상상태, 지하수위, 심도 천공홀 입구 및 땅속 위치좌표에 의해 천공홀을 정확하게 천공케하며 천공홀 상태를 천공홀마다 개별적으로 한번에 일괄 정확하게 측정하고 측정된 정보를 디지털 IT기법을 통해 관리자, 감독관 등에게 육안으로 확인 가능케 하며 네일, 앙카, 말뚝 등의 지중 보강구조물의 시공후에도 사후점검시 네일, 앙카, 말뚝 등 지중 보강구조물의 심도 확인기술은 언제든지 누구라도 확인이 가능케 하며, 계획된 설계규격시방서대로 천공홀의 형성이 가능하게 하여 안전하고 정확한 네일, 앙카, 말뚝 등 지중 보강구조물이 디지털 시공이 가능하게 하는 효과가 있다.
또한 네일, 앙카, 말뚝 등의 시공후에는 체크홀 호스를 통해 네일, 앙카, 말뚝 등의 심도확인은 ,전문 기술없이, 언제든, 누구라도 가능하고 손쉬워 지하안전특별법에 의한 사후점검 지하심도확인측정 평가시 정량적 검측 확인 용이한 효과가 있다.
또한 지하 보강구구조물의 하자점검 및 관계법령(급경사지예방에 관한 법률, 시설물 특별점검법, 지하안전 특별법)에 의한 하자점검 및 안전점검, 사후 지하안전특별법에 의한 지하영향평가법 등에 따른 사후안전점검등 정략적 체크확인이 가능하며, 지하 및 지반 보강분야에서 어떠한 형식과 어떠한 특정 공법과도 접목 및 결합하여 새롭고 다양한 새로운 신기술공법으로 탄생하는 효과를 발휘될 수 있는 정확도와 품질향상 목적을 달성할 수 있는 디지털 지중보강구조물 효과가 있는 기술이다
또한 다목적 디지털 토탈 검측 장치를 이용하면 육안으로 즉석에서 심도 및 깊이등을 확인 할 수 있어 당초설계시 토질조사를 개별적으로 실시하던 내부지층영상촬영이나 지하수위여부도 현장에서 바로 확인 할 수 있고 시공완료후 심도확인검측도 가능케하므로 설계당시 일률적으로 설계길이나, 깊이 등을 증,감 조절 확인이 즉석에서 가능케하여 해당지층에 맞는 시공을 통하여 견실하고 완벽한 품질확보와 정확한 시공이 이루어져 "공사 시공실명제""품질보증제" 또는 "주민감시감독제"등에 활용될 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 지하측정 다목적 토탈 검측장치의 전체 구성을 나타내는 도면
도 3은 본 발명에 따른 지하측정 다목적 토탈 검측장치에서 경사센서, 탐측카메라, 수위센서, 심도측정장치가 설치된 검측봉의 상세도를 나타내는 도면
도 4는 본 발명에 따른 지하측정 다목적 토탈 검측장치에서 심도측정장치의 상세도를 나타내는 도면
도 5는 본 발명에 따른 지하측정 다목적 토탈 검측장치를 이용하여 천공홀에 네일 또는 앙카를 시공하는 도면
도 6은 본 발명에 따른 지하측정 다목적 토탈 검측장치를 이용하여 천공홀에 말뚝을 시공하는 도면
도 7은 본 발명에 따른 지하측정 다목적 토탈 검측장치를 이용한 네일 또는 앙카의 디지털 시공단계 순서도
도 8은 본 발명에 따른 지하측정 다목적 토탈 검측장치를 이용한 말뚝의 디지털 시공단계 순서도
지하 구조물 시공단계부터 유지관리단계까지 상시 직접 확인하면서 시공 가능하도록 본 발명의 지하 안전관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치는 지중에 천공된 천공홀(A)에 투입되며 상단에 상부 마감캡(11)이 설치되고 하단부가 방수처리되며 내부 공간부를 갖는 원통형의 검측봉(10);
상기 검측봉(10)의 내부에 설치되어 천공홀(A)의 경사각을 측정하는 경사센서(20);
상기 검측봉(10)의 하단에 설치되어 천공홀(A)을 촬영하는 탐측카메라(30);
상기 검측봉(10) 하단에 설치되어 천공홀(A) 내의 지하수위를 측정하는 수위센서(40);
지상에서 권취되는 심도측정케이블이 상기 검측봉(10)에 고정되어 상기 검측봉(10)을 지상으로 인양하는 동시에 인입되는 심도측정케이블의 이동 길이를 통해 상기 천공홀(A)의 심도를 측정하는 심도측정장치(50);
각 상기 경사센서(20), 탐측카메라(20), 수위센서(40) 및 심도측정장치(50)와 전기적으로 연결되어 측정된 각 정보를 수신하는 제어기(60);
상기 제어기(60)와 연결되어 제어기(60)에서 전송되는 각 정보를 나타내는 모니터장치(70)와 위치좌표측정장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 지하측정 다목적 토탈 검측장치는 불안정한 비탈면 지반이나 연약 지반을 보강하기 위해 비탈면에 네일 또는 앙카의 시공을 위한 경사진 비탈면에 천공홀(A)이나 연약 지반의 보강 또는 건축 구조물의 기초공사를 위해 지중에 말뚝의 시공을 위한 수직 천공되는 천공홀 형성과정에서부터 천공홀(A)의 상,하좌우 경사각 및 수직도, 내부 지층 영상, 지하수위, 심도(깊이) 보강재의 입구 및 땅속 위치좌표를 측정하여 천공홀(A)의 형성과정에서부터 천공홀 내부 상태를 정확하게 확인후 지중에 보강구조물(네일, 앙카, 말뚝 등)이 디지털화 시공 작업이 이루어지도록 검측봉(10), 경사센서(20), 탐측카메라(30), 수위센서(40), 심도측정장치(50), 제어기(60), 모니터장치(70)와 위치좌표장치로 구성된다.
상기 검측봉(10)은 내부 공간부를 갖는 원통형의 형상으로 부식이나 녹이 생기지 않은 알루미늄 또는 SUS 재질이며, 상단부는 개방 가능하며 내부 방수 가능하게 마감캡(11)이 설치되고, 하단부는 막힌 상태이나, 상기 탐측카메라(30)와 수위센서(40)가 통과되게 2개의 통공이 형성되며, 탐측카메라(30)와 수위센서(40)가 통과된 통공은 실리콘 등으로 방수처리 되어 내부로 이물질이나 지하수가 유입되는 것을 방지한다.
상기 경사센서(20)는 상기 검측봉(10)의 내부 공간부에 설치되어 천공홀(A)의 상,하좌우 경사각도를 측정하기 위한 구성이다.
상기 경사센서(20)는 자이로센서를 포함하는 반도체 타입의 멤스형(MEMS type) 센서로 상기 검측봉(10)의 내부 공간부에 고정 설치되고, 상기 검측봉(10)과 함께 천공홀(A) 내부에 투입되어 천공홀(A)의 형성과정에서부터 경사값을 X,Y,Z 3축변위로 측정할 수 있으나, 자이로센서를 이용하여 경사값을 구하는 방식은 상용화되어 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 탐측카메라(30)는 상기 검측봉(10)의 하단부를 관통하여 설치되며 상기 검측봉(10)과 함께 천공홀(A)의 내부에 투입되면서 천공홀(A)의 내부를 촬영하여 천공홀(A)의 내부 상태를 관리자에게 영상으로 제공할 수 있게 한다.
상기 탐측카메라(30)는 렌즈와 조명, 메모리 등을 포함한 통상의 카메라의 구성을 포함한다.
상기 수위센서(40)는 상기 탐측카메라(30)의 일측에서 상기 검측봉(10)의 하단부를 관통하여 설치되며 일정길이를 갖는 봉형태로 상기 검측봉(10)과 함께 천공홀(A) 내부에 투입된 후 천공홀(A)에 지하수가 존재할 경우 지하수를 감지하며, 감지신호에 의해서는 상기 모니터장치(70)에 설치된 스피커를 통해 알림음이 울리게 하고, 상기 심도측정장치(50)를 이용해 지하수가 천공홀(A)의 어느 깊이에 존재하는지 측정할 수 있게 한다.
상기 검측봉(10)을 통과하여 설치된 상기 탐측카메라(30)와 수위센서(40)의 주변은 실리콘 등으로 마감하여 방수처리 함으로써 검측봉(10)의 내부로 이물질이나 지하수가 유입될 수 없도록 한다.
상기 경사센서(20), 탐측카메라(30), 수위센서(40)는 각 통신케이블이 상기 검측봉(10)의 상부를 통과하여 동축케이블(12)을 통해 상기 제어기(60)와 전기적으로 연결된다.
상기 동축케이블(12)은 천공홀(A)의 단부까지 상기 검측봉(10)이 투입될 때 투입에 제약이 없는 길이로 형성하도록 한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 심도측정장치(50)는 상기 검측봉(10)에 고정되어 상기 검측봉(10)을 지상으로 인양하는 동시에 천공홀(A)의 심도를 자동으로 측정할 수 있게 검측봉(10)에 단부가 고정되어 설치되며 천공홀(A)의 심도를 측정하기 위한 심도측정케이블(51)과, 지상에 설치되어 상기 심도측정케이블(51)을 지지하며 상기 심도측정케이블(51)의 이동거리를 검출하는 이동감지부(미도시)가 설치된 심도측정본체(52)와, 상기 심도측정본체(52)의 일면에 수직방향으로 상,하 적층되고 어느 하나에는 핸들(51)이 구비되어 상기 심도측정케이블(51)을 전,후로 이동시키는 2개의 롤러(53)와, 상기 심도측정케이블(51)의 후방에 설치되어 심도측정케이블(51)이 수용되는 권취드럼(55)과, 상기 심도측정본체(51)와 연결되어 상기 이동감지부에서 감지된 심도측정케이블(51)의 이동길이를 상기 제어기(60)로 전송하는 전송케이블(56)로 구성된다.
상기 심도측정케이블(51)은 금속재질의 와이어형태이며 단부가 상기 검측봉(10) 상부를 통과하여 내부 공간부 측으로 고정되게 설치되어 상기 검측봉(10)의 인양시 검측봉(10)이 분리되지 않고 원활하게 인양될 수 있게 한다.
상기 심도측정본체(52)는 수직의 판형상으로 상기 심도측정케이블(51)을 지지하고 상기 2개의 롤러(53) 사이를 통과하는 심도측정케이블(51)의 이동길이를 이동감지부(미도시)를 통해 측정되게 하고 측정된 심도측정케이블(51)의 이동길이를 상기 제어기(60)로 전송되게 한다.
즉, 상기 심도측정케이블(51)을 인출시켜 상기 검측봉(10)을 천공홀(A)의 단부까지 투입시킨 후 투입이 완료되면 모니터장치(70)에 설치된 전용 소프트웨어를 통해 상기 심도측정케이블(51)을 "0"으로 셋팅하여 길이 측정 시작지점을 정한 후 심도측정케이블(51)을 지상에서 권취시켜 상기 검측봉(10)이 천공홀(A)에서 인양 완료되는 지점을 길이 측정 종료 지점으로 정함으로써 심도측정케이블(51)의 이동길이를 측정하여 천공홀(A)의 천공깊이를 검측할 수 있게 한다.
상기 심도측정케이블(51)은 정확한 측정을 위해 검측봉(10)을 천공홀(A)에서 인양시키면서 천공홀(A)의 깊이를 측정하도록 하지만 지하수위의 검측을 위해 검측봉(10)을 상기 천공홀(A)에 투입하면서 심도측정케이블(51)의 이동길이를 측정하는 방법으로 천공홀(A)의 천공깊이를 검측할 수도 있다.
한편, 상기 심도측정장치(51)은 상기 검측봉(10)에 설치되어 네일, 앙카, 말뚝 등의 시공전 천공홀(A)의 심도(깊이)를 확인하기 위해 사용되나, 검측봉(10)에 설치되지 않고 심도측정장치(51) 단독으로도 사용 가능한 구성으로서, 천공홀(A)에 네일, 앙카, 말뚝 등을 시공 완료후 네일, 앙카, 말뚝 등과 함께 설치된 체크호스를 통해 심도측정장치(51)의 심도측정케이블(51)을 삽입하여 네일, 앙카, 말뚝 등의 시공깊이를 용이하게 체크할 수 있게 한다.
상기 제어기(60)는 상기 경사센서(20), 탐측카메라(30), 수위센서(40), 심도측정장치(50)와 전기적으로 연결되며 각 구성에서 측정된 천공홀(A)의 상,하좌우 경사각, 내부에서 촬영된 지층영상, 지하수위, 심도(깊이)에 대한 정보를 수신하여 모니터장치(70)로 전송하는 정보 데이터를 전송하는 기능을 수행한다.
상기 모니터장치(70)는 네일, 앙카, 말뚝 등의 시공 현장에서 사용할 수 있게 전용 프로그램인 토탈 검측정보 소프웨어가 설치된 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 등이다.
상기 모니터장치(70)는 상기 제어기(60)에서 전송된 정보 데이터를 전송받아 관리자가 천공홀(A)의 형성과정에서부터 천공상태를 정확하게 시공과 검측을 확인할 수 있게 토탈 검측정보 소프트웨어를 통해 경사각, 지하수위, 심도 및 좌표 대한 정보 데이터는 수치화시키거나 캐드 등의 2D평면 데이터로 추출할 수 있고 또는 3차원 이미지를 텍스쳐 매핑하여 천공홀의 상태를 3차원 데이터 모델로 시각화하여 생성할 수 있게 한다.
상기 토탈 검측정보 소프트웨어를 통해 정보 데이터를 2D평면 데이터로 추출하거나 3차원 데이터 모델로 생성하는 방법은 이미 상용화되어 있는 기술들로 자세한 기술설명은 생략하도록 한다.
한편, 상기 지하측정 다목적 토탈 검측장치는 네일, 앙카, 말뚝 등의 지중 보강구조물 시공위치를 사후에 원격지에서 용이하게 확인할 수 있도록 검측봉(10) 내부에 위치좌표센서(80)가 더 설치되어 위치좌표센서(80)에 의해 천공홀(A)의 위치가 GPS로부터 수신되고 모니터장치(70)로 즉시 저장되게 하여 추후 천공홀(A)에 설치된 보강구조물의 시공위치들을 사후 정확하고 편리하게 확인할 수 있게 한다.
상기와 같이 검측봉(10), 경사센서(20), 수위센서(40), 심도측정장치(50), 제어박스(60), 모니터장치(70)로 이루어진 지하측정 토탈 검측장치를 통해 네일, 앙카, 말뚝 등의 지중 보강구조물의 시공을 위한 천공홀의 형성과정에서부터 천공홀(A)의 정확한 상,하,좌,우 경사각, 내부지층영상, 지하수위, 심도를 한번에 측정하고 이를 육안으로 확인할 수 있어 시공 현장에 다수의 천공홀(A)을 계획 설계대로 정확하게 천공할 수 있고 그에의해 안전하고 정확한 네일, 앙카, 말뚝 등의 시공이 가능하게 하며, 시공 후에도 천공홀(A)의 각 정보데이터를 토대로 네일, 앙카, 말뚝 등의 시공각도, 시공깊이 등을 알 수 있어 지중에 매설된 보강구조물의 시공현황을 언제든 용이하게 확인할 수 있는 것이다.
한편, 상기 지하안전 관리 및 사후점검까지 가능한 다목적 토탈 검측장치는 네일 또는 앙카, 말뚝 시공을 위한 천공홀 형성과정에서부터 천공홀(A)의 정확한 천공작업을 유도하며 천공을 검측하기 위한 구성으로 설명되었으나, 이에 한정되지 않고 토질조사시 시추공에 대한 각종검사시에도 활용될 수 있으며, 아울러 지중에 매설된 상수도관, 하수도관, 우수관 등 지하시설물의 점검을 위한 용도로도 폭넓게 사용할 수 있는 기술이다.
이하, 본 발명의 지하구조물 시공단계부터 유지관리단계까지 상시 직접 확인하면서 지하측정 다목적 토탈 검측장치를 이용하여 어떠한 특정공법과 어떠한 형식에도 관계없이 접목 및 결합이 가능한 네일 또는 앙카, 말뚝을 디지털로 시공하는 공법을 설명한다.
1. 네일 또는 앙카 디지털 시공공법
비탈면보강공법에 주로 사용되는 네일 또는 앙카공법은 토질구조계산시에는 전문 고급기술자로 하여금 설계되지만 실지 현장에서는 시공주체가 있고 경제적인 비용도 감안되여 최종단계는 품질 확보가 어려운 환경에 접하게 될뿐더러 특히 공사작업 기능자의 숙련도에 따라 설계당시의 설계시방 규격에 적합한 수준도달과 이제까지 시공중에는 마땅한 검측 확인 시스템이없이 완성후 기성 검사시 샘플시료에 대해서 인발시험이나 인장시험에 의존하고 있다. 따라서 본 기술은 천공홀 형성단계에서부터 현장 즉석에서 검측과 확인하는 기술이 필요하게되어 비탈면 보강 공법 시공 순서는 비탈면에 스프레이등으로 간격표시후 천공기로 천공홀 형성과정에서부터 천공홀 상,하,좌,우 경사각 검측과 심도 및 천공홀 내부지층영상상태나 지하수위 검측과 천공홀 입구 및 땅속위치 좌표까지 네일 및 앙카보강재 삽입전 단계에서부터 정확도를 검측확인하는 기술을 따로따로하지 않고 천공홀마다 개별적으로 한번에 일괄검측하는 기술로써,
1) 천공홀의 형성단계(S10)
어떠한 일반 공법이나 특정공법형식에도 관계없이 적용할 수 있는 굴착장비와 접목 및 결합해 지중에 네일 또는 앙카(90)를 시공하기 위해 천공홀 형성과정에서부터 정확한 천공홀(A)을 형성한다.
2) 지하측정 다목적 검측장치 투입단계(S20)
경사센서(20), 탐측카메라(30), 수위센서(40), 심도측정장치(50)가 설치된 검측봉(10)을 상기 천공홀(A)에 투입한다.
3) 천공홀 내부 측정단계(S30)
상기 심도측정장치(50)의 심도측정케이블(51)을 인출시켜 상기 검측봉(10)을 천공홀(A)의 입구에서부터 단부를 향해 서서히 투입되게 하여 경사센서(20)에 의해서는 천공홀(A)의 상,하,좌,우,경사각 측정, 탐측카메라(30)에 의해서는 내부지층영상 촬영, 수위센서(40)에 의해서는 지하수가 존재할 경우 지하수의 존재를 알리고 지하수위를 측정하게 한다.
4) 천공홀 심도 측정단계(S40)
상기 천공홀(A)의 단부까지 상기 검측봉(10)이 투입되면 지상에서 심도측정장치(50)의 심도측정케이블(51)을 권취하여 상기 검측봉(10)을 인양하는 동시에 상기 심도측정케이블(51)의 인양시 이동길이를 측정하여 천공홀(A)의 심도(깊이)를 측정한다.
5) 천공홀 측정정보 모니터 확인단계(S50) 및 검측봉 회수단계(S60)
그후, 천공홀 형성과정에부터 천공홀(A)의 상,하,좌,우 경사각, 내부지층영상, 지하수위, 심도에 대한 각 측정 정보를 모니터장치(70)에서 2D 데이터 또는 3D 데이터로 확인하고, 상기 검측봉(10)을 천공홀(A)에서 회수한다.
한편, 상기 천공홀(A)의 측정 정보를 토대로 설계규격 시방서에 맞는 제원확인 후 불합격시 천공홀(A)의 재굴착 작업을 실시한다.
6) 천공홀 형성 반복단계(S70)
상기 천공홀(A)의 상,하,좌,우 경사각, 내부지층영상, 지하수위, 심도에 대한 측정 정보를 토대로 지반에 다수의 천공홀(A)을 반복하여 정확하게 형성한다.
7) 네일 또는 앙카 설치단계(S80)
상기 다수의 천공홀(A)에 각각 네일 또는 앙카(90)를 설치하되, 도 5에 도시된 바와 같이, 시공 완료후에는 네일 또는 앙카(90)의 시공심도를 확인하기 위한 체크호스(91)와 그라우팅주입호스(92)의 단부가 외부로 노출되게 설치된 네일 또는 앙카(90)를 상기 천공홀(A)에 설치한다.
8) 그라우트재 주입단계(S90) 및 녹생토 피복단계(S100)
그후, 상기 그라우팅주입호스(92)를 통해 각 천공홀(A)에 그라우트재를 주입하고 그라우트재가 양생되면 지반 표면에 숏크리트나 표면 녹화처리를 할 수 있는 녹생토를 피복 처리하여 디지털화된 네일 또는 앙카의 시공을 완료한다.
2. 말뚝 디지털 시공공법
건물 지하에서 시공되는 말뚝공법은 설계단계에서는 전문고급기술자로 하여금 정 역학적 지지력 공식으로 말뚝을 설계하지만 실지 현장에서는 작업기능자에 숙력도에 의해 시공되므로 이제까지 시공중에는 마땅한 검측확인 시스템없이 말뚝박기 최종 단계에서 동력학적 지지력 공식에 의한 최종항타기록치에 의해 관입여부를 검측확인 단계를 갈음하므로써 일부 검측대장을 시공과 다르게 일부 정리하는 경우가 있었다. 따라서 본 기술은 말뚝천공시부터 말뚝 수직도, 말뚝심도,지하수위 검측등 말뚝길이를 확인 할 수 있도록 천공시 천공홀마다 개별적으로 한번에 일괄검측하는 기술이며 시공후에는 말뚝 중공속에 체크홀 호스를 집어넣어서 시공 완료후 언제, 어느때든 말뚝의 시공사태를 를 확인 할 수 있다.
1) 천공홀의 형성단계(S10')
어떠한 일반 공법이나 형식에도 특정공법 형식에 관계없이 적용할 수 있는 굴착장비와 접목 및 결합해 지중에 말뚝을 시공하기 위해 천공홀(A)을 형성한다.
2) 지하측정 다목적 검측장치 투입단계(S20')
상기 천공홀(A)이 형성되면, 경사센서(20), 탐측카메라(30), 수위센서(40), 심도측정장치(50)가 설치된 검측봉(10)을 상기 천공홀(A)에 투입한다.
3) 천공홀 내부 측정단계(S30')단계
그후, 상기 심도측정장치(50)의 심도측정케이블(51)을 인출시켜 상기 검측봉(10)을 천공홀(A)의 입구에서부터 하단부를 향해 서서히 투입되게 하여 경사센서(20)에 의해서는 천공홀(A)의 상,하,좌,우 경사각 측정, 탐측카메라(30)에 의해서는 내부지층영상 촬영, 수위센서(40)에 의해서는 지하수가 존재할 경우 지하수의 존재를 알리고 지하수위를 측정하게 한다.
4) 천공홀 심도 측정단계(S40')단계
상기 천공홀(A)의 하단부까지 상기 검측봉(10)이 투입되면 지상에서 심도측정장치(50)의 심도측정케이블(51)을 권취하여 상기 검측봉(10)을 인양하는 동시에 상기 심도측정케이블(51)의 인양시 이동길이를 측정하여 천공홀(A)의 심도(깊이)를 측정한다.
5) 천공홀 측정정보 모니터 확인단계(S50') 및 검측봉 회수단계(S60')
그후, 천공홀(A)의 상,하,좌,우 경사각 및 수직도, 내부지층영상, 지하수위, 심도, 말뚝입구 및 땅속위치좌표에 대한 각 측정 정보를 모니터장치(70)에서 2D 데이터 또는 3D 데이터로 확인하고, 상기 검측봉(10)을 천공홀(A)에서 회수한다.
한편, 상기 천공홀(A)의 측정 정보를 토대로 설계규격 시방서에 맞는 제원확인 후 불합격시 천공홀(A)의 재굴착 작업을 실시한다.
6) 천공홀 형성 반복단계(S70')단계
상기 검측봉(10)이 회수되면 상기 천공홀 형성 과정에서부터 천공홀(A)의 상,하,좌우 경사각 및 수직도, 내부지층영상, 지하수위, 심도,말뚝입구 및 땅속 위치좌표에 대한 측정 정보를 토대로 지반에 다수의 천공홀(A)을 반복하여 정확하게 형성한다.
7) 말뚝용 강관과 체크호스 설치단계(S80')
그후, 크레인장치를 이용해 각 천공홀(A)에 말뚝용 강관(100)을 설치한 후 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 말뚝용 강관(100)의 내부에 시공 후 말뚝용 강관(100)의 시공길이를 확인하기 위한 체크호스(101)를 천공홀(A)의 하단부까지 연장되게 설치한다.
8) 콘크리트 타설단계(S90')
그후, 상기 말뚝용 강관(100)에 콘크리트를 타설 및 양생한다.
9) 바닥 기초 콘크리트 타설단계(S100')
상기 콘크리트가 양생되면 강관(100)의 두부를 정리하고 상기 체크호스(101)는 기초바닥 외부로 노출되게 바닥 기초 콘크리트를 타설하여 디지털 말뚝시공을 완료한다.
상기 네일 또는 앙카(90), 말뚝용 강관(100)의 시공을 완료한 후에는 상기 심도측정장치의 심도측정케이블(51)을 상기 체크호스(91,101)에 삽입하여 지중에 매설된 상태인 네일 또는 앙카(90), 말뚝용 강관(100)의 시공길이를 손쉽게 확인할 수 있도록 하여 사후에 지중에 매설된 보강구조물의 지하안전관리와 시공심도를 언제, 어느때, 누구라도, 용이하게 확인할 수 있게 한다.
한편, 본 발명의 지하안전 관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치를 이용해 네일 또는 앙카, 말뚝을 디지털로 시공하는 공법을 각 단계별로 설명하였으나, 본 발명의 시공공법은 통상적으로 실시되는 네일 또는 앙카 시공공법과, 말뚝 시공공법의 단계들에서 본 발명의 지하측정 다목적 토탈 검측장치를 이용하는 단계들을 포함시켜 어떠한 형식과 어떠한 특정공법과도 관계없이 접목 및 결합되어 새로운 신기술공법으로 탄생하는 효과를 발휘될 수 있고 정확도와 품질향상 목적을 달성할 수 있는 디지털화된 지중보강구조물 시공공법이며, 상기에 설명된 시공단계들 외에도 통상적으로 실시되는 네일 또는 앙카의 시공공법, 말뚝 시공공법의 단계들을 모두 포함하는 것으로 해석되는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 게시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 게시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (4)

  1. 지중에 천공된 천공홀(A)에 투입되며 상단에 상부 마감캡(11)이 설치되고 하단부가 방수처리되며 내부 공간부를 갖는 원통형의 검측봉(10);
    상기 검측봉(10)의 내부에 설치되어 천공홀(A)의 상,하좌우 경사각을 측정하는 경사센서(20);
    상기 검측봉(10)의 하단에 설치되어 천공홀(A)을 지층 영상을 촬영하는 탐측카메라(30);
    상기 검측봉(10) 하단에 설치되어 천공홀(A) 내의 지하수위를 측정하는 수위센서(40);
    지상에서 권취되는 심도측정케이블이 상기 검측봉(10)에 고정되어 상기 검측봉(10)을 지상으로 인양하는 동시에 인입되는 심도측정케이블의 이동 길이를 통해 상기 천공홀(A)의 심도를 측정하는 심도측정장치(50);
    각 상기 경사센서(20), 탐측카메라(20), 수위센서(40) 및 심도측정장치(50)와 전기적으로 연결되어 측정된 각 정보를 수신하는 제어기(60);
    상기 제어기(60)와 연결되어 제어기(60)에서 전송되는 각 정보를 나타내는 모니터장치(70)로 이루어지며,
    상기 심도측정장치(50)는 상기 검측봉(10)에 단부가 고정되어 설치되며 천공홀(A)의 심도를 측정하기 위한 심도측정케이블(51)과,
    지상에 설치되어 상기 심도측정케이블(51)을 지지하며 상기 심도측정케이블(51)의 이동거리를 검출하는 이동감지부가 설치된 심도측정본체(52)와,
    상기 심도측정본체(52)의 일면에 수직방방향으로 적층되고 어느 하나에 핸들(54)이 구비되어 상기 심도측정케이블(51)을 이동시키는 2개의 롤러(53)와,
    상기 심도측정케이블(51)의 후방에 설치되어 상기 심도측정케이블(51)이 수용되는 권취드럼(55)과,
    상기 심도측정본체(52)와 연결되어 감지센서에서 검출된 심도측정케이블(51)의 이동길이를 상기 제어기(60)로 전송하는 전송케이블(56)로 구성되며,
    상기 모니터장치(70)는 토탈 검측정보 소프트웨어가 설치된 휴대폰, 노트북, 태블릿 PC 중 어느 하나이며,
    상기 검측봉(10)은 알루미늄 또는 SUS 재질이고,
    상기 경사센서(20), 탐측카메라(30), 수위센서(40)의 각 통신케이블은 상기 검측봉(10)을 통과하여 동축케이블(12)을 통해 상기 제어기(60)와 연결되며,
    상기 검측봉(10)의 내부에는 위치좌표센서(80)가 설치되어 사후 천공홀(A)의 위치 정보의 확인이 용이하도록 하는 것을 특징으로 하는 지하 안전관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치.
  2. 청구항 1항의 지하 안전관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치를 이용하여 천공홀 형성과정에서부터 육안으로 설계규격 시방서대로 시공 여부를 현장 즉석에서 천공홀마다 개별적으로 한번에 일괄검측 확인 할 수 있는 기술로써 통상의 시공공법과 어떠한 특정공법과 어떠한 형식에도 관계없이 접목과 결합이 가능한 네일 또는 앙카를 시공하는 디지털 시공공법에 있어서,
    굴착장비를 이용해 지중에 네일 또는 앙카(90)를 시공하기 위한 천공홀(A)을 형성하는 단계(S10);
    경사센서(20), 탐측카메라(30), 수위센서(40), 심도측정장치(50)가 설치된 검측봉(10)을 상기 천공홀(A)에 투입하는 단계(S20);
    상기 검측봉(10)을 천공홀(A)의 단부로 이동시키면서 천공홀(A)의 경사각, 내부 영상, 지하수위를 측정하는 단계(S30);
    상기 천공홀(A)의 단부까지 상기 검측봉(10)이 투입되면 지상에서 심도측정장치(50)의 심도측정케이블(51)을 권취하여 검측봉(10)을 인양하는 동시에 천공홀(A)의 심도를 측정하는 단계(S40);
    천공홀(A)의 경사각, 내부 영상, 지하수위, 심도의 각 측정 정보를 모니터장치(70)에서 확인하는 단계(S50);
    상기 검측봉(10)을 천공홀(A)에서 회수하는 단계S(60);
    상기 천공홀(A)의 각 측정 정보를 토대로 다수의 천공홀(A)을 형성하는 단계(S70);
    네일 또는 앙카의 시공 후 네일 또는 앙카(90)의 시공길이를 확인하기 위한 체크호스(91)와 그라우팅주입호스(92)가 설치된 네일 또는 앙카(90)를 상기 천공홀(A)에 설치하는 단계(S80);
    상기 그라우팅주입호스(92)를 통해 상기 천공홀(A)에 그라우트재를 주입하는 단계(S90);
    지반 표면에 숏크리트나 표면 녹화처리를 할 수 있는 녹생토를 피복 처리하는 단계(S100)로 구성되는 것을 특징으로 하는 지하 안전관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치를 이용한 지중보강구조물 디지털 시공공법.
  3. 청구항 1항의 지하 안전관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치를 이용하여 천공홀 형성과정에서부터 육안으로 설계규격 시방서대로 시공 여부를 현장 즉석에서 천공홀마다 개별적으로 한번에 일괄 검측할 수 있는 기술로써 어떠한 특정공법과 어떠한 형식에 관계없이 접목과 결합이 가능한 디지털 말뚝시공공법에 의해 있어서,
    굴착장비를 이용해 지중에 말뚝을 시공하기 위한 천공홀(A)을 형성하는 단계(S10')
    경사센서(20), 탐측카메라(30), 수위센서(40), 심도측정장치(50)가 설치된 검측봉(10)을 상기 천공홀(A)에 투입하는 단계(S20');
    상기 검측봉(10)을 천공홀(A)의 하단부로 이동시키면서 천공홀(A)의 경사각, 내부 영상, 지하수위를 측정하는 단계(S30');
    상기 천공홀(A)의 하단부까지 상기 검측봉(10)이 투입되면 지상에서 심도측정장치(50)의 심도측정케이블(51)을 권취하여 검측봉(10)를 인양하는 동시에 천공홀(A)의 심도를 측정하는 단계(S40');
    천공홀(A)의 입구 상,하,좌,우 경사각, 내부지층영상, 지하수위, 심도의 각 측정 정보를 모니터장치(70)에서 확인하는 단계(S50');
    상기 검측봉(10)을 천공홀(A)에서 회수하는 단계(S60');
    상기 천공홀(A)의 각 측정 정보를 토대로 다수의 천공홀(A)을 형성하는 단계(S70');
    상기 천공홀(A)에 말뚝용 강관(100)을 설치하는 단계(S80');
    상기 말뚝용 강관(100)의 내부에 천공홀(A)의 하단부까지 연장된 체크호스(101)를 설치하는 단계(S90');
    상기 말뚝용 강관(100)에 콘크리트를 타설 및 양생하는 단계(S100');
    말뚝용 강관(100)의 두부를 정리하고 상기 체크호스(101)는 외부로 노출되게 바닥 기초 콘크리트를 타설하는 단계(S110)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 지하 안전관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치를 이용한 지중보강구조물 디지털 시공공법.
  4. 청구항 5 또는 6항에 있어서,
    상기 체크호스(91,101)에는 네일 또는 앙카, 말뚝 중 어느 하나의 시공 완료후 언제,어느때, 누구라도, 전문기술없이 심도 및 길이를 확인하기 위해 상기 심도측정장치(50)가 사용되는 것을 특징으로 하는 지하 안전관리 및 사후점검까지 가능한 지하측정 다목적 토탈 검측장치를 이용한 지중보강구조물 디지털 시공공법.
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