KR101097359B1 - 연약지반 강화를 위한 새로운 심층혼합처리 공법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 연약지반을 강화하는 심층혼합처리 장치는 케이싱 본체(135) 하부에 2개 이상의 회전드럼식 교반혼합 장치(140)를 부착시켜 그 교반혼합 장치만을 회전시키기 위한 장치로서, 상기 교반혼합 장치는 상기 본체 하부에 설치된 유압모터(141), 상기 유압모터의 외부에 형성된 회전 드럼(142), 상기 회전드럼의 하부쪽으로 일체로 형성되어 상기 회전드럼과 함께 회전하고 외부쪽으로 복수개의 교반날개(145)가 부착된 회전축(144), 상기 회전 드럼 사이에 케이싱 상부로부터 시멘트 물을 공급하기 위한 노즐(147), 및 상기 각각의 회전축의 중심부에 상부로부터 시멘트 물을 공급하기 위한 노즐(148A, 148B)로 구성되는 것을 그 특징으로 한다. 상기 회전 드럼(142)과 케이싱 본체(135)가 접촉하여 회전하는 원주 부근에는 밀봉 씰(seal)(161)이 조립되고, 상기 회전드럼의 내부에는 에어 파이프(162)를 통하여 일정한 압력의 에어를 주입시키고, 케이싱 파이프 상부에 진동해머(120)를 부착하여 회전드럼의 수월하게 하고 교반 혼합물을 균질하게 할 수 있다.

연약지반, 심층혼합처리, 교반혼합장치, 유압모터, 회전드럼, 진동해머

Description

연약지반 강화를 위한 새로운 심층혼합처리 공법 및 그 장치{New Deep Cement Mixing Process for Strengthening Weak Soil and Apparatus therefor}

제1도는 연약지반 강화를 위한 종래의 심층혼합처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

제2도는 제1도의 심층혼합처리 장치의 케이싱 하단부의 교반혼합 날개장치를 도시하는 개략적인 사시도이다.

제3도는 본 발명에 따른 연약지반 강화를 위한 육상에서의 심층혼합처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

제4도는 해상에서 작업하기 위하여 선상에 설치된 본 발명에 따른 연약지반 강화를 위한 심층혼합처리 장치에 관한 도면으로, (A)는 좌측면도이고, (B)는 정면도이다.

제5도는 본 발명에 따른 연약지반 강화를 위한 심층혼합처리 장치의 교반혼합장치의 한 구체예를 도시하는 개략적인 사시도이다.

제6도는 본 발명에 따른 연약지반 강화를 위한 심층혼합처리 장치의 교반혼합장치가 형성한 강화기둥의 개략적인 평면도로서, (A)는 2개의 강화기둥이 형성된 평면도이고, (B)는 4개의 강화기둥이 형성된 평면도이다.

제7도는 제5도의 회전드럼의 내부를 도시하기 위한 개략적인 도면이다.

제8도는 본 발명에 따른 연약지반 강화를 위한 심층혼합처리 장치의 진동식 해머와 충격완화 수단을 개략적으로 도시한 사시도이다.

제9도는 2개 이상의 회전드럼이 장치된 장비에 있어서 회전드럼 사이의 간격을 조절할 수 있도록 신축조인트를 도시한 사시도이다.

* 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명 *

10 : 항타크레인 20 : 리더

30 : 오가 모터(auger motor) 40 : 기어 박스

50 : 교반축 60 : 교반날개

70 : 커팅 에지(cutting edge) 100 : 강화기둥

80 : 백 스테이(back stay) 110 : 충격완화수단

120 : 진동식 해머 130 : 케이싱(casing)

131 : 케이싱 지지 가이드 140 : 교반혼합장치

135 : 케이싱 본체 141 : 유압 모터

142 : 회전 드럼 143 : 가이드 후레임

144 : 회전축 145 : 회전축 교반날개

146 : 굴착 비트(bit) 161 : 밀봉 씰(seal)

151 : 모타고정축 152 : 모타회전축

162 : 에어 파이프

발명의 분야

본 발명은 연약지반 강화를 위한 새로운 심층혼합처리 공법(New Deep Cement Mixing Process: "NDCM" 공법)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 연약지반 강화를 위하여 케이싱(casing)을 회전시키지 않고 케이싱 본체의 하부에 부착된 2개 이상의 회전드럼식 교반혼합장치를 회전시킴으로써 강화 기둥을 형성하는 심층혼합처리 공법 및 그 장치에 관한 것이다.

발명의 배경

토사지반 위에나 해저 등 연약한 지반 위에 도로나 철도, 항만시설물, 또는 각종 구조물을 축조하기 위하여는 지반에 가해지는 하중을 지탱하거나 지반 침하가 일어나지 않도록 하기 위하여 원지반을 보강하게 된다. 이러한 원지반을 보강하는 여러 가지 보강 방법 중 시멘트나 또는 각종 고화재료(이하 '시멘트'라 함)를 원지반 흙에 교반혼합하여 강성을 가지는 기둥체를 지중에 조성하는 공법이 널리 사용되고 있다. 이러한 기둥체를 본 명세서에서는 '강화 기둥'이라 한다.

원지반 흙을 교반혼합하여 강성을 가지는 강화 기둥을 지중에 조성하는 공법으로 현재 널리 사용되고 있는 공법으로는 제1도에서 보는 바와 같은 항타크레인 장비를 이용하는 방법이 있다. 제1도는 연약지반 강화를 위한 종래의 심층혼합처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 제2도는 제1도의 심층혼합처리 장치의 교반축 하단부의 교반혼합 날개장치를 도시하는 개략적인 사시도이다.

제1도 내지 제2도에 도시된 종래의 항타크레인 장비는 항타크레인(10), 리더(20), 오가 모터(auger motor)(30), 기어 박스(40), 교반축(50), 다수의 교반날개(60), 및 컷팅 에지(cutting edge)(70)와 같은 주요구성요소로 이루어진다. 도면에 도시된 종래의 항타크레인 장비는 4개의 교반축(50)으로 이루어지고 이들 교반축의 하부에는 각각 다수의 교반날개(60)가 부착되고 그 최하단부에는 컷팅 에지(70)가 부착되어 교반축이 오가 모터와 기어 박스에 의하여 일정한 속도로 회전하면서 자중(自重)에 의하여 지반 속으로 관입된다. 교반축의 관입이 완료되면 교반축 하단부에서 노즐(도시되지 않음)을 통하여 시멘트물을 공급하고, 공급된 시멘트물과 원지반의 흙을 교반날개(60)가 교반하면서 교반축을 상부로 인발시킨다. 이렇게 하면 4개의 강화 기둥이 원기둥 모양으로 형성되어 연약지반을 강화시키게 된다. 제1도 및 제2도에는 4개의 교반축이 도시되어 4개의 강화 기둥을 형성할 수 있지만, 2개 또는 3개의 교반축이 구비된 장비도 사용되고 있다. 이러한 종래의 항타크레인 장비에 의한 강화 기둥을 형성하여 연약지반을 강화시키는 시공방법이나 장치는 이미 공지되어 널리 이용되고 있다. 이러한 종래의 시공 장비는 비교적으로 장비 구성이 간단하고 교반축과 함께 교반날개를 회전시켜 강화 기둥을 형성하기 때문에 널리 사용되고 있으나 다음과 같은 많은 문제점을 가지고 있다.

첫째, 교반날개의 회전시 원지반 흙과의 마찰 등 교반축 하단에 작용하는 큰 저항력은 교반축 상단에 위치한 오가 모터와 기어박스를 통하여 전달되는 회전력에 의하여 극복되어야 하는데 이때 회전력이 발생되는 곳과 작용하는 곳은 교반축의 길이만큼 긴 위치 차이가 있기 때문에 교반축에 커다란 비틀림 모멘트가 생긴다. 이러한 모멘트는 커다란 회전력의 로스(loss)를 가져오고 오가 모터와 기어박스를 통하여 발생된 회전력의 일부분만이 하부의 교반날개에 전달되기 때문에 교반날개의 회전속도가 아주 저속으로 회전할 수밖에 없다. 그렇기 때문에 충분한 교반혼합을 위하여는 관입 및 인발 속도를 아주 느리게 하거나 관입과 인발을 여러 차례 반복할 수밖에 없어 시공능률이 많이 저하되게 된다. 또한 원지반이 다소 견고한 곳에서는 교반날개의 회전이 거의 불가능한 경우가 많이 발생하게 되어 별도의 천공장비에 의해 미리 천공을 실시한 후 교반작업을 할 수밖에 없었다.

둘째, 처음 교반날개를 지중에 관입할 때에는 교반축의 회전력과 교반축과 상부의 모타, 기어박스 등과 같은 장비의 자중에 전적으로 의존하여 관입되게 되는데 대상 지반이 초연약지반일 경우에는 원활하게 관입이 가능하지만 원지반이 전반적으로 다소 견고하거나, 초연약지반일 경우에도 중간에 견고한 층이 부분적으로 존재하면 관입이 아주 천천히 진행되거나 아예 관입이 불가능한 경우도 많이 발생하고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명자는 케이싱을 회전시키지 않고 케이싱 본체 하부에 자체적으로 회전되는 2개 이상의 교반혼합장치를 부착시켜 그 교반혼합장치만을 회전시킴으로써 종래의 심층혼합처리 장치의 문제점을 모두 해결할 수 있는 본 발명의 장치를 개발하기에 이른 것이다.

본 발명의 목적은 연약지반을 강화하는 심층혼합처리 장치에 있어서 케이싱을 회전시키지 않고 케이싱 본체 하부에 2개 이상의 교반혼합 장치를 부착시켜 그 교반혼합 장치만을 회전시키는 새로운 구조를 갖는 심층혼합처리 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 케이싱 본체 하부에 2개 이상의 교반혼합 장치를 부착시켜 그 교반혼합 장치만을 회전시킴으로써 케이싱을 회전시킬 때 발생하는 비틀림 모멘트를 발생시키지 않는 새로운 구조를 갖는 심층혼합처리 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 케이싱 본체 하부에 2개 이상의 회전드럼식 교반혼합 장치를 부착시켜 작업속도를 증가시켜 작업능률을 향상시킬 수 있는 새로운 구조를 갖는 심층혼합처리 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 케이싱 본체 상부에 진동식 해머를 부착하여 케이싱이 진동에 의하여 용이하게 관입하도록 하기 위한 작업능률을 향상시킬 뿐만 아니라 회전하는 드럼과 교반날개에 계속적으로 가해지는 진동으로 혼합되고 있는 시멘트와 원지반 흙이 액상화 상태로 되어 신속하고 균등하게 혼합되어 균질한 품질의 강화기둥을 조성하는 새로운 구조를 갖는 심층혼합처리 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상기 진동식 해머 상부에 충격완화 수단을 구비하 여 진동에 의한 충격을 완화함으로써 장비를 진동으로부터 보호할 수 있는 새로운 구조를 갖는 심층혼합처리 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 케이싱파이프의 관입 또는 인발 중에 케이싱파이프 하부의 본체에 신축연결장치를 구비하여 두 개의 회전식 교반혼합장치의 간격을 조절함으로써 조성되는 강화기둥의 크기와 간격을 조절할 수 있는 심층혼합처리 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 모터를 비롯한 교반혼합장치가 케이싱파이프의 하부에 위치하기 때문에 무게중심이 하부에 위치하여 시공오차를 줄일 수 있는 심층혼합처리 장치를 제공하기 위한 것이다.

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

발명의 요약

본 발명에 따른 연약지반을 강화하는 심층혼합처리 장치는 케이싱 본체(135) 하부에 2개 이상의 회전드럼식 교반혼합 장치(140)를 부착시켜 그 교반혼합 장치만을 회전시키기 위한 장치로서, 상기 교반혼합 장치는 상기 본체 하부에 설치된 유압모터(141), 상기 유압모터의 외부에 형성된 회전드럼(142), 상기 회전드럼의 중심 하부쪽으로 일체로 형성되어 상기 회전드럼과 함께 회전하고 외부쪽으로 복수개의 교반날개(145)가 부착된 회전축(144), 상기 회전드럼 사이에 케이싱 상부로부터 시멘트 물을 공급하기 위한 노즐(147), 및 상기 각각의 회전축의 중심부에 상부로부터 시멘트 물을 공급하기 위한 노즐(148A, 148B)로 구성되는 것을 그 특징으로 한다.

상기 회전축의 하단부 교반날개는 지반을 굴착하기에 용이하도록 굴착비트(bit)(146)가 더 부착될 수 있다.

상기 회전드럼(142)과 케이싱 본체(135)가 접촉하여 회전하는 원주 부근에는 밀봉 씰(seal)(161)이 조립되고, 상기 회전드럼의 내부에는 에어 파이프(162)를 통하여 일정한 압력의 에어를 주입시킴으로써 회전드럼 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

회전드럼에는 짧은 길이의 교반날개(149A, 149B)가 부착될 수도 있는데 이는 그 사이에 노즐(147)이 위치해야 하기 때문이다. 하지만 하부의 회전축에는 교반날개(145)가 서로 오버랩 되도록 배열되어 강화기둥과 강화기둥 사이에서 서로 오버랩 되도록 하여 보다 견고한 강화기둥을 형성할 수 있도록 한다.

상기 교반혼합 장치(140)는 케이싱 본체 하부에 다수 개 부착될 수 있지만 통상 2개 또는 4개가 바람직하며 때로 3개 또는 6개도 부착될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 구체적인 내용을 하기에 상세히 설명한다.

발명의 구체예에 대한 상세한 설명

본 발명은 연약지반 강화를 위한 심층혼합처리 공법(New Deep Cement Mixing Process: "NDCM" 공법)에 관한 것으로, 케이싱(casing)을 회전시키지 않고 케이싱 본체의 하부에 부착된 2개 이상의 교반혼합장치를 회전시킴으로써 강화 기둥을 형성하는 심층혼합처리 공법 및 그 장치에 관한 것이다.

제1도 내지 제2도에 도시된 종래의 항타크레인 장비는 항타크레인(10), 리더(20), 오가 모터(auger motor)(30), 기어 박스(40), 교반축(50), 다수의 교반날개(60), 및 컷팅 에지(cutting edge)(70)와 같은 주요구성요소로 이루어지는데, 길이가 긴 교반축 전체가 상부에 설치된 오가 모터와 기어박스에 의하여 회전되기 때문에 교반축 길이만큼 긴 위치 차이로 인하여 교반축에 커다란 비틀림 모멘트가 생긴다. 이러한 모멘트는 커다란 회전력의 로스(loss)를 가져오고 오가 모터와 기어박스를 통하여 발생된 회전력의 일부분만이 하부의 교반날개에 전달되는데 회전시 교반날개와 원지반과의 큰 마찰력 때문에 교반날개의 회전속도가 아주 저속으로 회전할 수밖에 없다. 그리고 교반날개를 지중에 관입할 때에는 교반축의 회전력과 교반축과 상부의 모타 및 기어박스 등 자중에 의하여 관입되게 되는데 대상 지반이 초연약지반일 경우에는 원활하게 관입이 가능하지만 원지반이 전반적으로 다소 견고하거나, 초연약지반일 경우에도 중간에 견고한 층이 부분적으로 존재하면 관입이 아주 천천히 진행되거나 아예 관입이 불가능한 경우도 발생하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 심층혼합처리 장치를 개선하여 케이싱을 회전시키지 않고 케이싱 본체 하부에 2개 이상의 회전드럼식 교반혼합 장치를 부착시켜 하부의 교반혼합 장치만을 회전시키는 새로운 구조를 갖는 심층혼합처리 장치를 제공하기 위한 것이다. 제3도는 본 발명에 따른 연약지반 강화를 위한 육상에서의 심 층혼합처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 제4도는 해상에서 작업하기 위하여 선상에 설치된 본 발명에 따른 연약지반 강화를 위한 심층혼합처리 장치에 관한 도면으로, (A)는 (좌)측면도이고, (B)는 정면도이다.

제3도 및 제4도에 도시된 본 발명의 항타크레인 장비는 종래의 장비와 같이 리더(20), 백 스테이(back stay)(80)가 구비되고, 지반 속으로 관입되는 케이싱(130), 케이싱 상부에 설치되는 진동식 해머(120), 진동식 해머 상부에 설치되는 충격완화 수단(11), 그리고 케이싱 본체 하부에 설치되어 회전하는 2개 이상의 교반혼합 장치(140)로 이루어진다. 케이싱(130)이 상하로 이동할 때 케이싱을 감싸도록 리더(20) 하부에 케이싱 지지 가이드(131)가 설치될 수 있으며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.

본 발명은 제4도에 도시된 바와 같이 바다와 같은 해상에서 작업하는 경우 리더가 설치된 해상 항타선박 위에 설치될 수 있다. 제4도 (B)에 도시된 장비는 3대의 리더(20)가 설치된 해상 항타선박으로서, 각각의 리더에 케이싱(130)이 설치되고, 그 케이싱 하단부 각각에 교반혼합 장치가 부착되어 회전한다.

제5도는 본 발명에 따른 연약지반 강화를 위한 심층혼합처리 장치의 교반혼합장치의 한 구체예를 도시하는 개략적인 사시도이다.

본 발명에 따른 연약지반을 강화하는 심층혼합처리 장치는 케이싱 본체(135) 하부에 2개 이상의 회전드럼식 교반혼합 장치(140)를 부착시켜 그 교반혼합 장치만을 회전시키기 위한 장치로서, 상기 교반혼합 장치는 상기 본체 하부에 설치된 유압모터(141A, 141B), 상기 유압모터의 외부에 형성된 회전드럼(142A, 142B), 상기 회전드럼의 하부쪽으로 일체로 형성되어 상기 회전 드럼과 함께 회전하고 외부쪽으로 복수개의 교반날개(145A, 145B)가 부착된 회전축(144A, 144B), 상기 회전드럼 사이에 케이싱 상부로부터 시멘트 물을 공급하기 위한 노즐(147), 및 상기 각각의 회전축의 중심부에 상부로부터 시멘트 물을 공급하기 위한 노즐(148A, 148B)로 구성되는 것을 그 특징으로 한다.

회전드럼의 상부에는 복수개의 돌출 에지(edge)(180)를 부착하여 회전드럼과 함께 회전하도록 한다. 이 돌출 에지가 부착되어 회전함으로써 케이싱 파이프가 인발될 때 상부의 흙을 파헤침으로써 그 인발을 원활하게 해준다.

상기 회전축의 하단부 교반날개에는 지반을 굴착하기에 용이하도록 굴착비트(bit)(146A, 146B)가 더 부착될 수 있다. 본 발명에서의 굴착비트는 종래의 장비에서 커팅 에지(cutting edge)(70)와 같은 역할을 하는 것으로 커팅 에지와 동일하거나 유사한 구조를 제작될 수 있다.

회전축의 하부에 고정되는 교반날개(145A, 145B)에는 굴착비트가 더 부착되에 굴착을 용이하게 할 수 있다. 그러나 회전축의 상부쪽에 고정되는 교반날개(145A, 145B)에는 굴착비트가 부착되지 않아도 된다. 회전드럼에 부착되는 짧은 길이의 교반날개(149A, 149B)에는 굴착비트가 부착되지 않아도 된다.

제5도에 도시된 바와 같이, 회전하는 두 개의 회전축을 지지하기 위하여 두 축을 연결하는 가이드 프레임(143)이 더 설치될 수 있다. 이 가이드 프레임이 설치되어도 회전축은 회전되어야 하기 때문에 부싱과 같은 것으로 고정되어야 하는, 이는 본 발명의 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.

회전드럼에는 짧은 길이의 교반날개(149A, 149B)가 더 부착될 수도 있는데, 이는 그 사이에 노즐(147)이 위치해야 하기 때문이다. 회전드럼의 간격이 좁은 경우에는 교반날개(149A, 149B)를 설치할 수 없다. 노즐(147)을 통하여 시멘트 물이 공급되어 원지반의 흙과 혼합된다. 노즐은 원형이나 사각형 등으로 제작될 수 있고 한 개 이상 필요에 따라 여러 개를 설치할 수도 있고 이는 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다. 노즐은 원지반의 흙과 시멘트 물의 혼합을 효율적으로 하기 위하여 회전드럼의 하부 아래쪽에 그 단부가 위치하도록 설치하도록 한다.

회전드럼 하부의 회전축 교반날개(145)는 서로 오버랩 되도록 배열되어야 한다. 이 회전축 교반날개가 서로 오버랩 되어야 강화기둥과 강화기둥 사이에서 서로 오버랩 되도록 하여 보다 견고한 강화기둥을 형성할 수 있기 때문이다.

제5도에는 케이싱 본체(135) 하부에 2개의 회전드럼식 교반혼합 장치(140)가 부착되어 있도록 도시되어 있지만, 이는 2개에 한정되는 것이 아니고 3개, 4개, 6개도 부착될 수 있다.

제6도는 본 발명에 따른 연약지반 강화를 위한 심층혼합처리 장치의 교반혼합장치가 형성한 강화기둥의 개략적인 평면도로서, (A)는 2개의 강화기둥(100)이 형성된 평면도이고, (B)는 4개의 강화기둥(100)이 형성된 평면도이다. 제6도에서 보는 바와 같이, 이 회전축 교반날개가 서로 오버랩 되어 있기 때문에 강화기둥과 강화기둥 사이에서 서로 오버랩 되어 보다 견고한 강화기둥을 형성할 수 있다.

제7도는 제5도의 회전드럼의 내부를 도시하기 위한 개략적인 도면이다. 상기 회전 드럼(142)과 케이싱 본체(135)가 접촉하여 회전하는 원주 부근에는 밀봉 씰(seal)(161)이 조립되고, 상기 회전 드럼의 내부에는 에어 파이프(162)를 통하여 일정한 압력의 에어를 주입시킴으로써 회전 드럼 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 회전 드럼은 그 내부에 설치된 유압모터(141)에 의하여 회전된다. 유압모터는 케이싱 본체(135)에 고정축(151)이 고정되고 그 고정축에 회전축(152)이 조립되어 회전되는 구조로서 이러한 구조는 본 발명의 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다. 그런데 회전드럼은 지반 또는 물속으로 관입되기 때문에 그 내부로 이물질이 유입될 우려가 있다. 따라서 상기 회전드럼의 내부에는 에어 파이프(162)를 통하여 외부로부터 일정한 압력의 에어를 연속적으로 주입시킴으로써 회전드럼 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이러한 에어 파이프의 설치를 비롯하여 외부로부터 에어를 주입시키는 것도 본 발명의 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.

본 발명은 케이싱 본체 상부에 진동식 해머(120)를 부착하여 케이싱이 진동에 의하여 용이하게 관입하도록 할 수 있다. 이는 작업능률을 향상시키기 위한 부가적인 구성이라 할 수 있다. 제8도는 본 발명에 따른 연약지반 강화를 위한 진동식 심층혼합처리 장치의 진동식 해머와 충격완화 수단을 개략적으로 도시한 사시도이다.

제8도에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 진동식 해머 상부에 충격완화 수단(110)을 구비하여 진동에 의한 충격이 항타장비 본체로 전달되지 않도록 보호할 수 있다. 이 충격완화 수단은 제8도와 같이 다수개의 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하며, 진동식 해머와 충격완화 수단도 본 발명의 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.

제9도에 도시된 바와 같이, 본 발명은 회전하는 회전드럼과 교반축이 2개 이상일 때 드럼과 드럼사이의 간격을 임의로 조절할 수 있도록 실린더 또는 기어장치가 설치된 신축연결장치(170)를 설치함으로써 지중에 케이싱을 관입 또는 인발작업 도중에 간격을 조절하여 조성되어지는 강화기둥과 강화기둥 사이의 간격을 조절할 수 있게 된다. 제9도에는 신축연결장치(170)가 개략적으로 도시되었지만, 이는 회전드럼 사이의 간격을 원하는 대로 조절하기 위한 것으로 그 구체적인 수단은 유압실린더와 같은 수단이 바람직하며, 이는 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다. 제9도와 같이 신축연결장치(170)가 설치되는 경우에는 제5도에 도시된 가이드 프레임(143)도 그 길이를 조절할 수 있도록 설치되어야 한다.

본 발명은 현장에서 원지반 흙을 시멘트와 교반혼합하여 교반혼합물이 일정한 강성을 가지게 하여 상부의 하중을 지지하도록 하는 공법으로, 케이싱이 원지반속으로의 관입을 수월하게 하고, 회전축과 교반날개에 진동을 주어 배출된 시멘트 물과 주위 원지반 흙을 액상화 상태로 만들면서 교반하기 때문에 균등하고 신속하게 혼합하여 우수한 품질의 기둥을 형성하도록 시멘트와 원지반 흙을 교반하고 혼합하여 지중에 강화기둥을 형성하여 상부의 하중을 지탱하도록 하는 공법이다.

본 발명은 모터를 비롯한 교반혼합장치가 케이싱파이프의 하부에 위치하기 때문에 무게중심이 하부에 위치하여 시공오차를 줄일 수 있다. 예를 들어 해저 50m 이상의 지반에 강화기둥을 시공하는 경우에는 정확한 위치에 강화기둥을 시공하기 가 용이하지 않다. 그래서 종래의 시공방법으로는 그 지반의 상황에 따라 큰 시공오차가 발생하기도 한다. 하지만 본 발명에서는 모터를 비롯한 교반혼합장치가 케이싱파이프의 하부에 위치하기 때문에 무게중심이 하부로 이동하여 시공오차를 줄여 비교적 정확한 위치에 강화기둥을 시공할 수 있다

본 발명의 연약지반을 강화하는 심층혼합처리 장치는 케이싱을 회전시키지 않고 케이싱 본체 하부에 2개 이상의 회전드럼식 교반혼합 장치를 부착시켜 그 교반혼합 장치만을 회전시킴으로써 길이가 긴 케이싱을 회전시킬 때 발생하는 비틀림 모멘트를 발생시키지 않고, 작업속도를 증가시켜 작업능률을 향상시킬 수 있고, 또한 케이싱 본체 상부에 진동식 해머를 부착하여 케이싱이 진동에 의하여 용이하게 관입하도록 할 뿐만 아니라 주변지반을 액상화 상태로 만들어 균등한 강화기둥을 형성하기 위한 새로운 구조를 갖는 심층혼합처리 장치를 제공하는 발명의 효과를 갖는다.

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

Claims (11)

1. 리더(20)를 따라 오르내리는 케이싱 파이프(130), 케이싱 본체(135) 및 상기 케이싱 본체(135)의 하부에 부착된 2개 이상의 회전드럼식 교반혼합 장치(140)를 포함하고, 상기 교반혼합 장치(140)만을 회전시켜서 연약한 지반을 강화하는 심층혼합처리 장치로서, 상기 교반혼합 장치는,

   상기 케이싱 본체의 하부에 설치된 유압모터(141);

   상기 유압모터를 감싸도록 상기 유압모터의 외부에 설치되어 상기 유압모터에 의하여 구동되는 회전드럼(142);

   상기 회전드럼의 하부에 상기 회전드럼과 일체로 형성되어 상기 회전드럼과 함께 회전하고 외면에 복수개의 교반날개(145)가 외부를 향하여 부착된 회전축(144);

   상기 케이싱 파이프의 중심에 연결되어 상기 케이싱 파이프로부터 공급받은 시멘트 물을 지중으로 공급하기 위한 노즐(147); 및

   상기 회전축의 중심부에 연결되어 상기 케이싱 파이프로부터 공급받은 시멘트 물을 지중으로 공급하기 위한 노즐(148);

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 연약지반을 강화하는 심층혼합처리 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 회전드럼과 회전드럼 사이의 간격을 조절할 수 있도록 신축연결장치(170)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 연약지반을 강화하는 심층혼합처리 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 회전드럼(142)과 케이싱 본체(135)가 접촉하여 회전하는 원주 부근에는 밀봉 씰(seal)(161)이 조립되고, 상기 회전드럼의 내부에는 에어 파이프(162)를 통하여 일정한 압력의 에어를 주입시킴으로써 회전드럼 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 연약지반을 강화하는 심층혼합처리 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 케이싱 파이프 상부에 진동식 해머(120)를 더 부착하여 회전드럼과 교반날개에 진동을 줌으로써 관입을 수월하게 함은 물론, 교반되고 있는 시멘트물과 원지반흙에 진동을 주어 액상화 또는 유동화 상태로 만들어 교반함으로써 신속하고 균등하게 교반하는 것을 특징으로 하는 연약지반을 강화하는 심층혼합처리 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 회전드럼에 복수개의 교반날개(149)가 더 부착되는 것을 특징으로 하는 연약지반을 강화하는 심층혼합처리 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 회전드럼의 상부에 복수개의 돌출 에지(180)가 더 부착되는 것을 특징으로 하는 연약지반을 강화하는 심층혼합처리 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 심층혼합처리 장치를 이용하여 연약지반을 강화하는 심층혼합처리 공법으로서,

   상기 교반혼합 장치(140)를 회전시키면서 연약지반에 관입하고;

   상기 교반혼합장치의 인발하면서 노즐(147, 148)을 통하여 시멘트물을 지중에 공급하고; 그리고

   상기 교반혼합 장치의 교반날개에 의하여 원지반흙과 상기 시멘트물을 교반혼합시키는;

   단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연약지반을 강화하는 심층혼합처리 공법.
8. 제7항에 있어서, 상기 교반혼합 장치(140)의 관입 단계에서 상기 케이싱 파이프 상부에 설치된 진동식 해머(120)로 진동을 주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연약지반을 강화하는 심층혼합처리 공법.
9. 제7항에 있어서, 상기 회전드럼식 교반혼합 장치(140)가 연약지반에 관입하 는 단계에서 노즐(147, 148)을 통하여 시멘트물을 지중에 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연약지반을 강화하는 심층혼합처리 공법.
10. 제7항에 있어서, 상기 회전드럼식 교반혼합 장치(140)가 관입 또는 인발되는 도중에 신축연결장치(170)에 의하여 상기 회전드럼식 교반혼합 장치(140)의 간격을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연약지반을 강화하는 심층혼합처리 공법.
11. 제7항에 있어서, 상기 회전드럼식 교반혼합 장치(140)의 상기 회전드럼 내부에 일정한 공기압을 유지하도록 공기를 연속적으로 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연약지반을 강화하는 심층혼합처리 공법.

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