KR100971564B1 - 천공장비가 부착된 페이퍼 드레인 시공장비 및 이를 이용한 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 페이퍼 드레인 시공 장비를 이용한 연약지반 개량 시공 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 시공 장비로는 사용자의 조작에 의해 운행되는 본체(10)와; 상기 본체(10)에 구비되어 페이퍼 드레인 보드를 가이드하는 레일(20)과; 상기 레일(20)의 페이퍼 드레인 보드를 승강시키는 와어어(30) 및; 상기 와이어(30)를 권취하는 와이어드럼(40)을 포함하는 페이퍼 드레인 시공 장비에 있어서, 상기 레일(20)의 전방에 장, 탈착되는 천공장치(60)를 포함하고, 시공방법으로는 연약지반 사이에 견고한 층이 내재되어 있는지를 판단하는 지반 표층 분석단계(S100)와; 드레인 시공장비의 전방에 천공장비(60)를 장착하는 천공장비 설치단계(S200)와; 본체(10)에서 레일(20)을 세워 천공장치(60)를 지면에 수직으로 세우는 수직도 조절 단계(S300)와; 천공장치(60)의 수직도를 조절한 다음, 천공장치를 작동시켜 천공파일을 지반 내의 적정 깊이로 압입하는 지반천공단계(S400) 및; 천공 완료 후, 천공장치(60)를 탈거하고 레일(20)에 페이퍼 드레인 보드를 설치하여 드레인 보드를 지반 내에 압입하는 보드 압입단계(S500)로 이루어지는 것을 기술적 특징으로 한다.

이에 의해 연약지반 사이에 견고한 층이 혼재되어 있는 경우에도, 경량의 드레인 시공 장비를 사용하여 천공 작업을 한 다음, 드레인 보드를 압입하기 때문에 시공의 어려움이 없고, 이 때문에 크레인과 같은 별개의 장비를 사용하지 않아 상부층을 견고하게 개량하는 불필요한 시공을 생략할 수 있으며, 이로 인해 전반적인 시공 시간이 대폭 단축된다.

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Description

천공장비가 부착된 페이퍼 드레인 시공장비 및 이를 이용한 시공방법{A PAPER BOARD DRAIN MACHINE AND THE USED METHOD}

본 발명은 페이퍼 드레인 시공 장비를 이용한 연약지반 개량 시공 장비 및 시공방법에 관한 것으로, 지반 간에 견고한 층이 혼재되어 있어 페이퍼 드레인 보드의 압입이 원활하지 못한 경우에도, 크레인과 같은 별도의 시공 장비 없이 드레인 시공 장비에 천공장비를 장착하여 지반을 천공할 수 있고, 이를 통한 전반적인 시공시간을 대폭 절약할 수 있는 천공장비가 부착된 페이퍼 드레인 시공 장비 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 해안이나 하천, 호스, 항만 등을 간척이나 준설 또는 매립하여 형성시킨 지반은 그 지표면에 점성토 또는 물과 개펄이 혼합된 습지를 형성하고, 그 지반 내부에는 간극수가 내재되어 지반 전체적인 강도가 매우 약한 연약지반을 형성하게 되고, 이러한 연약지반은 부지활용도를 낮추는 주요인이 되기 때문에 이러한 연약지반을 개량하는 선행 작업을 하게 된다.

이와 같은 연약 지반을 개량하기 위해서는 각종 드레인 보드를 연약 지반 상에 압입하여 사용하는 드레인 시공 장비를 사용하는데, 연약 지반을 개량하는 시공방법에 따라 샌드 드레인(sand drain) 공법, 페이퍼 드레인(paper darin)공법, 상기 페이퍼 드레인 공법을 이용하여 드레인 보드를 케이싱에 의하여 지반에 압입시켜 지중의 간극수를 지표면으로 배출시키는 수직배수공법, 모래다짐말뚝을 지반에 형성시켜 지중 간극수의 배출시키면서도 지반의 지지력을 보강하는 샌드 컴펙션 파일(sand compaction pile)공법, 산토 매립 등에 의한 강제치환 공법, 석회기둥을 이용한 림컬럼(lime column)공법 등 시공 현장 여건에 따라서 다양하게 채택되어 사용되고 있다.

이중에서도 통상적으로 널리 사용하고 있는 페이퍼 드레인 공법은, 도 1에서와 같은 드레인 시공 장비의 레일(100)에 설치된 드레인 케이싱(110)을 이용하여 페이퍼 드레인 보드를 지반에 압입시켜 매립하게 되는데, 이처럼 드레인 케이싱(110)을 지반 내에 압입시키기 위해 승, 하강용 와이어 드럼을 각각 설치하고, 각 와이어 드럼의 조작에 의해 드레인 케이싱이 승, 하강 되면서 연약 지반 내에 압입된다.

그러나 이처럼 드레인 케이싱을 연약지반 내에 압입하기 위해 승, 하강용 와이어에만 의존하여 작업을 하기 때문에 와이어에 많은 부하가 발생하고, 이에 의해 와이어의 수명이 짧아져 교체주기가 짧아지는 문제가 있다.

또한 연약지반이라 하더라도 때때로 단단한 층이 혼재되어 있을 수 있고, 이 경우에는 와이어에 더욱 큰 부하를 주기 때문에 작업 도중에 단선되는 문제도 발생한다.

특히 연약지반의 상부층이 견고한 경우에는 드레인 케이싱을 압입하기 어려워 시공이 어려울 뿐만 아니라 장비가 파손될 우려가 있다.

이에 의해 연약지반 간에 견고한 층이 혼재되어 있으면 별도의 크레인 장비를 사용하여 견고한 층을 천공한 다음, 다시 드레인 보드를 압입하여 시공을 계속하게 된다.

크레인 장비는 드레인 시공 장비보다 더 크고 무겁기 때문에 상대적으로 무거운 크레인 장비가 연약지반 내로 이동하여 작업하려면 크레인 장비의 무게를 버틸 수 있을 정도로 연약지반의 상부층의 강도 보강할 필요가 있다.

즉, 연약지반의 개량시공과는 무관하게 장비가 투입될 수 있도록 상부층을 개량하기 때문에 많은 시간과 비용 및 인력이 투입되게 되며, 이러한 부분은 연약지반을 개량하는 전반적인 시공 시간과 비용을 증대시키는 요인이 된다.

또한 크레인 장비는 연약지반을 천공하는 과정에서 그 수직도를 관리할 수 없기 때문에 차후 시공되는 페이퍼 드레인 보드 역시 그 수직도를 관리할 수 없게 되는 문제가 있고, 이 때문에 연약지반 개량시공의 품질이 낮아지는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 연약지반을 개량 시공하기 위한 드레인 시공 장비 중에서, 페이퍼 드레인 보드를 지중에 압입하여 개량 시공하는 경우, 지반에 견고한 층이 혼재되어 있어 이를 원활하게 압입하여 시공할 수 없던 문제를 해소하기 위해 천공장비가 탈부착 되는 드레인 시공장비를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

또한 상기에서 제공되는 드레인 시공 장비를 이용한 연약지반 개량 시공방법을 제공하는 데에 또 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적에 따른 본 발명의 장치로는 사용자의 조작에 의해 운행되는 본체와; 상기 본체에 구비되어 페이퍼 드레인 보드를 가이드하는 레일과; 상기 레일의 페이퍼 드레인 보드를 승강시키는 와어어 및; 상기 와이어를 권취하는 와이어드럼을 포함하는 페이퍼 드레인 시공장비에 있어서, 상기 레일의 양측면에에 구비되는 탈착부와, 상기 탈착부에 장, 탈착되는 천공장치를 포함하여 된 것에 의해 달성된다.

상기 천공장치는 유압에 의해서 승하강되는 해머와; 상기 해머를 가이드하는 실린더 및; 상기 실린더의 상하측 각각에 유체가 공급 및 배출되는 유압라인을 포 함한다.

한편, 시공방법으로는 연약지반 사이에 견고한 층이 내재되어 있는지를 판단하는 지반 표층 분석단계와; 드레인 시공 장비의 양측면의 탈착부에 천공장비를 장착하는 천공장비 설치단계와; 본체에서 레일을 세워 천공장치를 지면에 수직으로 세우는 수직도 조절 단계와; 천공장치의 수직도를 조절한 다음, 천공장치를 작동시켜 천공파일을 지반 내의 적정 깊이로 압입하는 지반천공단계 및; 천공 완료 후, 천공장치를 탈거하고 레일에 페이퍼 드레인 보드를 설치하여 드레인 보드를 지반 내에 압입하는 보드 압입단계로 이루어지는 것에 의해 달성된다.

본 발명의 사용으로 연약지반을 개량하면서 지반에 견고한 층이 혼재되어 있더라도 드레인 보드 시공 장비에 천공장비를 장착하는 것만으로 견고한 지반을 천공할 수 있고, 이 때문에 크레인을 이용한 천공장비 없이도 원활하게 작업을 수행할 수 있다.

또한 크레인 장비를 사용하기 위해 상부 지반을 보강하지 않아도 되며, 상부 층 보강 작업에 투입되는 인력과 시간 및 비용을 절약할 수 있다.

또한 크레인 장비는 천공되는 수직도를 조절할 수 없기 때문에 작업의 품질이 떨어지게 되는데, 드레인 시공 장비는 페이퍼 드레인 보드의 수직도를 조절할 수 있는 기능이 있기 때문에 장착된 천공장비의 수직도 역시 조절할 수 있게 되어 작업의 품질이 향상된다.

이하에서 본 발명의 실시예를 도시한 첨부도면을 통해 더욱 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 연약지반 개량시공을 위한 시공 장비 및 이를 이용한 시공방법에 관한 것으로, 연약지반을 천공하는 천공기를 드레인 시공 장비에 탈, 장착 가능하게 구성하여 필요에 따라 지반을 천공하거나 드레인 보드를 압입할 수 있고, 더욱이 드레인 시공 장비의 장점을 이용하여 지반을 천공하는 수직도를 조절할 수 있게 하여 연약지반 개량 시공의 품질을 향상시키고자 한다.

이를 위해 본 발명은 도 2에서와 같이 사용자의 조작에 의해 운행되는 본체(10)와; 상기 본체(10)에 구비되어 페이퍼 드레인 보드를 가이드하는 레일(20)과; 상기 레일(20)의 페이퍼 드레인 보드를 승강시키는 와어어(30) 및; 상기 와이어(30)를 권취하는 와이어드럼(40)을 포함하는 페이퍼 드레인 시공 장비에 있어서, 상기 레일(20)의 전방에 장, 탈착되는 천공장치(60)를 포함한다.

본체(10)는 도 2에서와 같이 무한궤도를 이용하여 이동가능하고, 그 양측으로 천공 또는 드레인 보드 압입 시공 시에 본체(10)의 유동을 최소화하기 위한 보 조 지지대를 다수 포함한다.

레일(20)은 드레인 보드 또는 천공장치(60)의 천공파일의 길이에 따라 적정의 길이로 실시되며, 평시에는 수평으로 뉘어진 채 이동을 할 수 있고, 작업시에는 본체(10)에 설치된 다수의 유압장치를 통해 지면으로부터 수직이 되게 세워진다.

상기 레일(20)에는 와이어드럼(40)에서 연장되는 와이어(30)가 연결되어, 이 와이어(30)가 당겨지거나 풀리면서 그 전방에 설치되는 드레인 케이싱(70) 또는 천공장치(60)가 승하강된다.

와이어(30)는 보통 두꺼운 강선으로 이루어져 무거운 천공장치(60)는 물론 드레인 케이싱(70)을 승하강시키는 과정에서 끊어지지 않도록 하고, 더욱이 드레인 케이싱(70)을 압입하기 위해서도 와이어(30)가 사용된다.

이러한 와이어(30)를 권취시키는 와이어드럼(40)은 통상 본체(10) 상부에 설치되는 것이나, 본 발명에서는 레일(20)의 중간부에 위치시키고, 레일(20)의 상하단에 활차(도르레)를 설치한 것으로 실시된다.

상기 천공장치(60)는 소음과 진동을 최소화하기 위해 유압식 해머를 사용할 수 있는데, 이러한 예로서 도 6에서와 같이 상기 천공장치(60)는 유압에 의해서 승하강되는 해머(61)와; 상기 해머(61)를 가이드하는 실린더(62) 및; 상기 실린더(62)의 상하측 각각에 유체가 공급 및 배출되는 유압라인(63)을 포함한다.

상기 실린더(62)의 상하면에는 각각 상, 하판(65, 66)이 더 설치되고, 상기 상, 하판(65, 66)의 양단이 서로 맞닿게 연장되고, 각각의 끝단에 완충실린더(67)를 더 구비하여 실시된다.

이는 내부해머(61)가 승하강되면서 천공파일이 압입 또는 인발되도록 충격을 가하게 되는데, 이 충격이 드레인 시공 장비로 전달되는 것을 최소화하기 위해 천공파일로 전달되는 충격을 제외한 다른 부분의 충격은 최소화하기 위한 구성이다.

여기에 어큐뮬레이터(64)를 더 구비하여 실시될 수 있는데, 상기 어큐뮬레이터(64)는 발생하는 충격을 유압 또는 공기로 흡수하여 소음과 진동을 억제하는 구성으로 이러한 어큐뮬레이터(64)는 통상적으로 사용되는 것이므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

천공장치(60)를 탈, 장착하여 사용되기 위해서는 상기 레일(20)의 양측면에 별도의 가이드 역할을 하는 탈착부(50)를 더 구비하는데, 이러한 탈착부(50)는 상하로 길이를 갖게 형성되어 장착된 천공장치(60)가 탈착부(50)를 따라 승하강되면서 가이드 된다.

상기와 같이 드레인 시공 장비에 탈, 장착 가능하게 천공기(60)를 구성하여 이를 필요에 따라 탈, 장착하면서 연약지반 개량 시공을 하는데, 이하에서는 본 발명의 드레인 시공 장비를 이용한 연약지반 개량 시공방법에 대하여 설명하기로 한다.

먼저, 도 3에서와 같이 개량 시공이 필요한 연약지반의 표층을 분석하여 연약지반 내에 견고한 층이 존재하는지를 판단하게 되는데(S100), 이때 견고한층(단단한 지반)은 보통 외부로 노출된 상부층에 형성되는 경우가 많다.

따라서 상부층을 제외한 내부의 지반은 연약한 지반이더라도 그 상부층은 드레인 시공 장비의 드레인 케이싱이 쉽게 압입될 수 없기 때문에 지반을 천공기를 사용하여 먼저 천공할 필요가 있다.

이때 본 발명은 통상적으로 사용되는 크레인을 이용한 천공장비를 사용하지 않고 드레인 시공 장비의 전방에 천공장치(60)를 장착하여 천공장비로서의 기능을 수행토록 한다(S200).

이처럼 천공장치(60)를 드레인 시공 장비에 장착하여 시공하게 되면 별도의 크레인 장비를 사용하지 않아도 되며, 이러한 크레인은 통상 드레인 시공 장비에 비하여 그 크기와 무게가 더 나가기 때문에 이 장비가 연약지반 내로 이동하는 과정에서 발생하는 지반 함몰 등의 문제를 해소할 수 있으며, 더욱이 크레인의 이동이 가능하도록 상부층을 단단하게 개량하는 상부층 개량시공을 생략할 수 있다.

상기 단계에서 드레인 시공 장비에 천공장치(60)를 장착한 다음, 드레인 시공 장비를 천공이 필요한 위치로 이동하고, 레일(20)이 지면으로부터 수직이 되도록 세워 설치하게 된다. 이때 세워지는 레일(20)을 지면으로부터 수직이 되게 설치하는 것은 천공장치(60)가 레일(20)에 설치되기 때문에 레일(20)이 수직으로 세워 지면 천공장치(60) 또한 지면으로부터 수직으로 세워지는 것이 되고, 이로 인해 지반을 수직으로 천공할 수 있어 드레인 보드를 수직으로 압입하여 시공할 수 있게 된다(S300).

통상의 드레인 시공 장비에는 레일(20)을 수직으로 세울 수 있도록 그 수직도를 가늠할 수 있도록 구성되기 때문에 상술한 수직도 조절방법에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

천공장치(60)가 수직으로 세워지면 도 4에서와 같이 천공장치(60)를 작동하여 천공장치(60)에 장착된 천공파일을 지반 내로 압입하면서 천공작업을 실시하고(S400), 적정의 깊이로 천공이 완료되면 압입된 천공파일을 제거한 다음 천공장치(60)를 탈거하여 레일(20) 전방에 드레인 케이싱(70)을 재장착한다.

상기 과정에서 드레인 케이싱(70)이 레일(20) 전방에 설치되면 도 5에서와 같이 드레인 케이싱(70)을 천공된 홀에 맞춰 지반 내로 압입하면서 연약지반 개량시공을 실시한다(S500).

이와 같은 시공방법을 통해 연약지반을 개량하기 위해 천공작업과 드레인 보드 압입 작업은 하나의 시공 장비로 할 수 있고, 이 때문에 시공에 소요되는 시간을 대폭 단축할 수 있으며, 무거운 크레인 장비를 사용하지 않아도 되어 천공장비 투입을 위한 지반강화 작업을 생략할 수 있다.

도 1은 종래의 페이퍼 드레인 시공 장비의 예를 보인 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 천공장비가 부착된 페이퍼 드레인 시공장비의 예를 보인 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 천공장비가 부착된 페이퍼 드레인 시공장비를 이용한 시공방법의 예를 보인 순서도,

도 4는 본 발명에 따른 천공장비의 사용 예를 보인 측면도,

도 5는 본 발명에 따른 드레인 시공장비에 드레인 케이싱을 장착한 예를 보인 측면도,

도 6은 본 발명에 따른 천공장치의 예를 보인 단면도이다.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10: 본체 20: 레일

30: 와이어 40: 와이어드럼

50: 탈착부 60: 천공장치

61: 해머 62: 실린더

63: 유압라인 64: 어큐뮬레이터

65: 상판 66: 하판

67: 완충실린더 70: 드레인 케이싱

Claims (5)

1. 사용자의 조작에 의해 운행되는 본체(10)와; 상기 본체(10)에 구비되어 페이퍼 드레인 보드를 가이드하는 레일(20)과; 상기 레일(20)의 페이퍼 드레인 보드를 승강시키는 와어어(30) 및; 상기 와이어(30)를 권취하는 와이어드럼(40)을 포함하는 페이퍼 드레인 시공 장비에 있어서,

   상기 레일(20)의 양측면에 설치되며 레일(20)을 따라 길이를 갖는 탈착부(50)와; 상기 탈착부(50)에 장, 탈착되며 천공파일을 압입 또는 인발하기 위해 사용되는 천공장치(60)를 포함하되;

   상기 천공장치(60)는 유압에 의해서 승하강되는 해머(61)와; 상기 해머(61)를 가이드하는 실린더(62) 및; 상기 실린더(62)의 상하측 각각에 유체가 공급 및 배출되는 유압라인(63)과 어큐뮬레이터(64)를 포함하는 유압식 천공장비이고;

   상기 유압식 천공장비의 실린더(62)의 상하면에 각각 상, 하판(65, 66)을 구비하고, 상기 상, 하판(65, 66)의 양단을 연결하는 완충실린더(67)를 포함한 것을 특징으로 하는 천공장비가 부착된 페이퍼 드레인 시공 장비.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 연약지반을 개량하는 시공방법에 있어서,

   연약지반 사이에 견고한 층이 내재되어 있는지를 판단하는 지반 표층 분석단계(S100)와;

   드레인 시공 장비의 전방에 천공장치(60)를 장착하는 천공장비 설치단계(S200)와;

   본체(10)에서 레일(20)을 세워 천공장치(60)를 지면에 수직으로 세우는 수직도 조절 단계(S300)와;

   천공장치(60)의 수직도를 조절한 다음, 천공장치를 작동시켜 천공파일을 지반 내의 적정 깊이로 압입하는 지반천공단계(S400) 및;

   천공 완료 후, 천공장치(60)를 탈거하고 레일(20)에 페이퍼 드레인 보드를 설치하여 드레인 보드를 지반 내에 압입하는 보드 압입단계(S500)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 천공장비가 부착된 페이퍼 드레인 시공 장비를 이용한 시공방법.

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