KR20120117607A - 부상토 채집 설비가 구비된 심층혼합처리 장비 및 이를 이용한 친환경 심층혼합처리 공법 - Google Patents

부상토 채집 설비가 구비된 심층혼합처리 장비 및 이를 이용한 친환경 심층혼합처리 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 심층혼합처리 공법은 강화하고자하는 연약지반의 위치를 선정하고 측량기계를 이용하여 항타 선박(310)의 위치를 고정하고; 교반날개(330)를 회전시키면서 교반로드(320)를 소정의 위치까지 관입시키고; 부상토 채집통(360)을 해저면 위에 설치하고; 경화재 분출구(340)로 경화재를 분출시키고 상기 교반날개(330)를 회전시키고 상기 교반로드(320)를 일정한 속도로 뽑아 올리면서, 부상토 이송용 펌프(380)를 가동시켜 상기 교반로드(320)의 외주면을 따라 올라오는 부상토를 부상토 흡입 장치(350)로 빨아들여 토운선 또는 바지선(390)으로 이송하고; 상기 교반로드(320)의 하단이 소정의 깊이까지 올라와 원주형의 시멘트 기둥이 완성되면, 경화재의 분출을 중지시키고 상기 교반날개(330)의 회전을 중지시키고 상기 교반로드(320)의 상승을 중지시키고 상기 부상토 이송용 펌프(380)의 가동을 중지시키고; 그리고 상기 부상토 채집통(360) 및 상기 교반로드(320)를 들어올린 뒤, 강화하고자하는 다음의 연약지반의 위치로 상기 항타 선박(310)의 위치를 이동시키는 단계를 포함한다.

Description

부상토 채집 설비가 구비된 심층혼합처리 장비 및 이를 이용한 친환경 심층혼합처리 공법{Deep Cement Mixing Equipment Equipped with Slime Gathering Facility and Environmently Friendly Deep Cement Mixing Method Using the Same}
본 발명은 부상토 채집 설비가 구비된 심층혼합처리 장비 및 이를 이용한 친환경 심층혼합처리 공법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 종래의 심층혼합처리 공법에서 발생하는 부상토를 채집할 수 있는 설비가 구비된 심층혼합처리 장비 및 이를 이용하여 환경오염을 최소화시킬 수 있고 추가적인 부상토 제거공정을 필요로 하지 않는 심층혼합처리 공법에 관한 것이다.
과거에는 호수, 강, 바다 등에 연하여 도로, 철도, 물량장, 안벽, 호안 등의 각종 구조물을 설치하기 위해서 강바닥이나 해저면의 연약한 기초지반의 보강 및 강화공법으로서 연약한 지중에 내부마찰각이 비교적 큰 알갱이 상태의 모래 또는 쇄석을 다져넣어 원주형의 모래다짐말뚝이나 쇄석다짐말뚝을 형성하여 신속하게 연약토 중의 간극수를 배출시켜 침하를 촉진시키고 지지력을 증대시키는 모래다짐말뚝 공법과 쇄석다짐말뚝 공법을 널리 활용하였다.
그러나 최근에는 천연모래 및 쇄석자원의 고갈로 모래 및 쇄석의 구득이 힘들게 되어 대체공법으로서 바다, 강, 호수 등의 수면 위의 항타 선박 위에서 시멘트 등의 경화재와 물을 함께 배합할 수 있는 믹싱플렌트 설비를 갖춘 후 해저 밑의 연약지반 속으로 시멘트 모르타르를 연속적으로 공급하고 교반날개를 회전시키거나 또는 고압분사방식으로 지중의 연약토와 잘 혼합시키면서 교반축을 뽑아 올려 원주형상의 시멘트 기둥을 연약토 중에 형성하는 공법, 즉 심층혼합처리 공법(DCM), 고압분사 공법 등이 널리 사용되고 있다.
시멘트 등의 경화재를 사용하여 말뚝이나 연속 벽체를 형성하는 상기 공법을 해저면에 적용하면 시공속도도 빠르고 조기에 강도가 발현되는 등 공학적으로 유리한 점이 많아 상기 공법은 광범위하게 적용되고 있다. 그러나 상기 공법은 시공과정에서 해저면으로부터 올라오는 시멘트 입자와 교란된 해저면의 미세 점성토 또는 사질토 등(이하, '부상토')이 해수 중으로 혼입되고 확산되어 시공현장 부근 해수면이 뿌옇게 오염되고 이 오염물질이 조류를 타고 인근해역으로 점차 확산되어 어류의 서식환경이 파괴되고 인근 어장이 황폐해지는 문제점을 가지고 있기 때문에, 주변환경에 따라 선택적으로 적용된다.
특히, 시멘트의 화학성분 중에 인체에 치명적인 육가크롬이 포함되어 있다는 등의 유해성분 함유여부에 대한 이론이 우리나라뿐만 아니라 일본의 학계에서까지도 아직 정립되어 있지 않다는 실정을 고려하면, 청정해역이나 양식장 등에 인접한 장소에의 적용은 제한적일 수밖에 없다.
또한, 시공과정에서 시멘트 말뚝이나 벽체의 상부 해저면 상단에 쌓인 부상토는 강도가 비교적 작고 일정하지 않기 때문에 이를 제거하기 위해서 펌프준설선이나 그래브준설선으로 이를 준설하여 먼 바다 등의 외해에 투기하거나 별도로 조성된 준설토 투기장 등에 실어다 버려야 한다. 그러나 이 과정에서 부상토 중에 포함된 시멘트 입자의 수화작용으로 부상토가 시간의 경과에 따라 굳어지므로 이를 신속하게 제거하여야 하나, 현장 여건상 이 또한 쉽지 않은 것이 사실이다.
도 1은 종래의 연약지반 강화를 위한 항타 선박 이용 심층혼합처리 공법(100)의 개략적인 모식도이다. 도 1을 보면, 시멘트 모르타르 분사노즐(140)로 배출된 시멘트 모르타르와 원지반 연약토의 교반혼합과정에서 발생된 부상토가 교반로드(120)의 외주면을 따라서 해저면 내지 해수면으로 올라오는 것을 알 수 있으며, 입자의 크기가 비교적 큰 부상토는 원주 형상의 시멘트 기둥 상단에 쌓이게 되고, 미세한 입자는 해수면으로 확산됨을 알 수 있다.
도 2는 종래의 연약지반 강화를 위한 바지선 위의 항타 크레인 이용 고압분사 공법(200)의 개략적인 모식도이다. 도 2를 보면, 시멘트 모르타르 고압분사노즐(240)로 배출된 시멘트 모르타르와 원지반 연약토의 혼합과정에서 발생된 부상토가 고압분사로드(230)의 외주면을 따라서 해저면 내지 해수면으로 올라오는 것을 알 수 있으며, 입자의 크기가 비교적 큰 부상토는 원주 형상의 시멘트 기둥 상단에 쌓이게 되고, 미세한 입자는 해수면으로 확산됨을 알 수 있다.
상기와 같이 시멘트 등의 경화재를 사용하여 심층혼합처리 공법이나 고압분사 공법 등을 수행하는 과정에서 발생하는 부상토는 주변환경을 오염시킬 뿐만 아니라, 퇴적된 부상토 자체의 강도가 작고 불균일하므로, 공법의 수행과정에서 이의 발생을 최소화하는 것이 바람직하며, 발생하는 대로 해류에 혼입되어 인근해역으로 확산되기 때문에 그 전에 이를 제거하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명자는 종래의 심층혼합처리 장비에 부상토 채집 설비를 추가함으로써 심층혼합처리 공법의 수행과정에서 발생하는 부상토를 즉시 수거하여 부상토 발생으로 인한 인근 수역의 환경오염을 방지하고 추가적인 부상토 제거공정을 필요로 하지 않는 심층혼합처리 장비 및 이를 이용한 친환경 심층혼합처리 공법을 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 종래의 심층혼합처리 공법에서 발생하는 부상토를 채집할 수 있는 설비가 구비된 심층혼합처리 장비를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 원주형상의 시멘트 기둥을 형성하여 연약지반을 강화하면서 동시에 이 과정에서 발생하는 부상토를 채집할 수 있는 설비가 구비된 심층혼합처리 장비를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 심층혼합처리 장비를 이용하여 환경오염을 최소화시킬 수 있는 심층혼합처리 공법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 심층혼합처리 장비를 이용하여 별도의 부상토 제거공정을 필요로 하지 않는 심층혼합처리 공법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 종래의 고압분사 공법에서 발생하는 부상토를 채집할 수 있는 설비가 구비된 고압분사 장비를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의해서 모두 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 심층혼합처리 장비는 항타 선박(310)의 일 측면에 수직으로 설치된 교반로드(320), 상기 교반로드(320)의 하부 외면에 일체로 형성된 교반날개(330) 및 상기 교반로드(320)의 하단에 형성된 경화재 분출구(340)를 포함하는 심층혼합처리 장비에 있어서, 상기 교반로드(320)의 둘레를 감싸고 해저면 위에 설치되는 부상토 채집통(360); 상기 교반로드(320)의 측면에 설치되고 상기 부상토 채집통(360) 내에서 부상토를 빨아드리는 부상토 흡입 장치(350); 및 상기 부상토 흡입 장치(350)를 통해서 부상토를 빨아들이고 빨아들인 부상토를 토운선 또는 바지선(390)으로 이송하는 부상토 이송용 펌프(380)를 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 부상토 채집통(360)의 외부로 부상토가 빠져나가지 못하도록, 상기 부상토 채집통(360)의 상부는 상기 교반로드(320) 및 상기 부상토 흡입 장치(350)만을 통과시키도록 형성되며, 상기 부상토 채집통(360)의 하부는 해저면에 박혀있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 부상토 흡입 장치(350)는 부상토 흡입관(351) 및 고압수 공급관(352)을 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 고압수 공급관(352)의 하부 또는 출구에 고압분사노즐이 설치된다.
본 발명의 일 구체예에서, 한쪽이 상기 부상토 채집통(360)에 연결되고 다른 한쪽이 상기 교반로드(320) 또는 상기 교반로드(320)를 지지하는 리더에 연결되며, 상기 부상토 채집통(360) 및 상기 부상토 흡입 장치(350)를 상하로 이동시키는 와이어로프(370)가 구비된다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 부상토 흡입관(351)은 유연한 호스이다.
본 발명에 따른 심층혼합처리 공법은 강화하고자하는 연약지반의 위치를 선정하고 측량기계를 이용하여 항타 선박(310)의 위치를 고정하고; 교반날개(330)를 회전시키면서 교반로드(320)를 소정의 위치까지 관입시키고; 부상토 채집통(360)을 해저면 위에 설치하고; 경화재 분출구(340)로 경화재를 분출시키고 상기 교반날개(330)를 회전시키고 상기 교반로드(320)를 일정한 속도로 뽑아 올리면서, 부상토 이송용 펌프(380)를 가동시켜 상기 교반로드(320)의 외주면을 따라 올라오는 부상토를 부상토 흡입 장치(350)로 빨아들여 토운선 또는 바지선(390)으로 이송하고; 상기 교반로드(320)의 하단이 소정의 깊이까지 올라와 원주형의 시멘트 기둥이 완성되면, 경화재의 분출을 중지시키고 상기 교반날개(330)의 회전을 중지시키고 상기 교반로드(320)의 상승을 중지시키고 상기 부상토 이송용 펌프(380)의 가동을 중지시키고; 그리고 상기 부상토 채집통(360) 및 상기 교반로드(320)를 들어올린 뒤, 강화하고자하는 다음의 연약지반의 위치로 상기 항타 선박(310)의 위치를 이동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 부상토 채집통(360)의 외부로 부상토가 빠져나가지 못하도록, 상기 교반로드(320) 및 상기 부상토 흡입 장치(350)만이 통과되도록 상기 부상토 채집통(360)의 상부를 형성하고, 상기 부상토 채집통(360)의 자체중량을 이용하여 상기 부상토 채집통(360)의 하부를 해저면에 박는다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 부상토 흡입 장치(350)는 부상토 흡입관(351) 및 고압수 공급관(352)을 포함하며, 상기 부상토 흡입 장치(350)로 부상토를 빨아들일 때, 상기 고압수 공급관(352)을 통해서 부상토 위에 고압수를 분사하고 분사된 고압수에 의해서 부유상태를 갖는 부상토를 물과 함께 부상토 흡입관(351)을 통해서 빨아들인다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 고압수 공급관(352)의 하부 또는 출구에 고압분사노즐을 설치하여 다방향으로 고압수를 분사한다.
본 발명의 일 구체예에서, 와이어로프(370)를 상기 부상토 채집통(360)과 상기 교반로드(320) 또는 상기 교반로드(22)를 지지하는 리더에 연결하여, 상기 부상토 채집통(360)의 설치 및 해체시 상기 부상토 채집통(360) 및 상기 부상토 흡입 장치(350)를 상하로 이동시킨다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 토운선 또는 바지선(390)에서 상기 부상토 흡입 장치(350)로 빨아들인 부상토와 물을 여과 또는 침전시키고 여과수 또는 상층액을 외부로 배출하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 고압분사 장비는 바지선(410) 상단의 가장자리에 놓인 항타 크레인 또는 보링 시추장비(420), 상기 항타 크레인 또는 보링 시추장비(420)의 일 측면에 수직으로 설치된 고압분사로드(430) 및 상기 고압분사로드(430)의 하단에 형성된 고압분사노즐(440)을 포함하는 고압분사 장비에 있어서, 상기 고압분사로드(430)의 둘레를 감싸고 해저면 위에 설치되는 부상토 채집통(460); 상기 고압분사로드(430)의 측면에 설치되고 상기 부상토 채집통(460) 내에서 부상토를 빨아들이는 부상토 흡입 장치(450); 및 상기 부상토 흡입 장치(450)를 통해서 부상토를 빨아들이고 빨아들인 부상토를 토운선 또는 바지선(490)으로 이송하는 부상토 이송용 펌프(480)를 포함한다.
본 발명에 따른 심층혼합처리 장비는 종래의 심층혼합처리 공법에서 발생하는 부상토를 즉시 채집할 수 있으며, 본 발명에 따른 심층혼합처리 공법은 환경오염을 최소화시킬 수 있고 별도의 부상토 제거공정을 필요로 하지 않는다.
도 1은 종래의 연약지반 강화를 위한 항타 선박 이용 심층혼합처리 공법의 개략적인 모식도이다.
도 2는 종래의 연약지반 강화를 위한 바지선 위의 항타 크레인 이용 고압분사 공법의 개략적인 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 항타 선박 이용 친환경 심층혼합처리 공법의 개략적인 모식도이다.
도 4는 본 발명의 다른 구체예에 따른 바지선 위의 항타 크레인 또는 보링 시추장비 이용 친환경 고압분사 공법의 개략적인 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 구체예에 따른 부상토 채집 설비의 개략적인 모식도이다.
도 6은 도 5에 도시된 부상토 채집 설비의 I-I선에 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 구체예에 따른 부상토 채집 설비의 개략적인 모식도이다.
도 8은 도 7에 도시된 부상토 채집 설비의 II-II선에 따른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 부상토 채집 설비의 개략적인 모식도이다.
도 10은 도 9에 도시된 부상토 채집 설비의 III-III선에 따른 단면도이다.
도 1은 종래의 연약지반 강화를 위한 항타 선박 이용 심층혼합처리 공법(100)의 개략적인 모식도이다. 도 1을 보면, 시멘트 모르타르 분사노즐(140)로 배출된 시멘트 모르타르와 원지반 연약토의 교반혼합과정에서 발생된 부상토가 교반로드(120)의 외주면을 따라서 해저면 내지 해수면으로 올라오는 것을 알 수 있으며, 입자의 크기가 비교적 큰 부상토는 원주 형상의 시멘트 기둥 상단에 쌓이게 되고, 미세한 입자는 해수면으로 확산됨을 알 수 있다.
도 2는 종래의 연약지반 강화를 위한 바지선 위의 항타 크레인 또는 보링 시추장비 이용 고압분사 공법(200)의 개략적인 모식도이다. 도 2를 보면, 시멘트 모르타르 고압분사노즐(240)로 배출된 시멘트 모르타르와 원지반 연약토의 혼합과정에서 발생된 부상토가 고압분사로드(230)의 외주면을 따라서 해저면 내지 해수면으로 올라오는 것을 알 수 있으며, 입자의 크기가 비교적 큰 부상토는 원주 형상의 시멘트 기둥 상단에 쌓이게 되고, 미세한 입자는 해수면으로 확산됨을 알 수 있다.
그런데, 이러한 부상토는 주변환경을 오염시키고 강도가 작고 불균일하므로, 공법의 수행과정에서 발생을 최소화시켜야 하고, 발생하는 대로 해류에 혼입되어 인근해역으로 확산되기 때문에 그 전에 제거하여야 한다.
본 발명에 따른 심층혼합처리 장비 및 공법은 부상토를 발생하는 즉시 수거하므로 상기와 같은 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명에 따른 심층혼합처리 장비는 항타 선박(310)의 일 측면에 수직으로 설치된 교반로드(320), 상기 교반로드(320)의 하부 외면에 일체로 형성된 교반날개(330) 및 상기 교반로드(320)의 하단에 형성된 경화재 분출구(340)를 포함하는 심층혼합처리 장비에 있어서, 상기 교반로드(320)의 둘레를 감싸고 해저면 위에 설치되는 부상토 채집통(360); 상기 교반로드(320)의 측면에 설치되고 상기 부상토 채집통(360) 내에서 부상토를 빨아드리는 부상토 흡입 장치(350); 및 상기 부상토 흡입 장치(350)를 통해서 부상토를 빨아들이고 빨아들인 부상토를 토운선 또는 바지선(390)으로 이송하는 부상토 이송용 펌프(380)를 포함한다.
본 발명에 따른 심층혼합처리 공법은 강화하고자하는 연약지반의 위치를 선정하고 측량기계를 이용하여 항타 선박(310)의 위치를 고정하고; 교반날개(330)를 회전시키면서 교반로드(320)를 소정의 위치까지 관입시키고; 부상토 채집통(360)을 해저면 위에 설치하고; 경화재 분출구(340)로 경화재를 분출시키고 상기 교반날개(330)를 회전시키고 상기 교반로드(320)를 일정한 속도로 뽑아 올리면서, 부상토 이송용 펌프(380)를 가동시켜 상기 교반로드(320)의 외주면을 따라 올라오는 부상토를 부상토 흡입 장치(350)로 빨아들여 토운선 또는 바지선(390)으로 이송하고; 상기 교반로드(320)의 하단이 소정의 깊이까지 올라와 원주형의 시멘트 기둥이 완성되면, 경화재의 분출을 중지시키고 상기 교반날개(330)의 회전을 중지시키고 상기 교반로드(320)의 상승을 중지시키고 상기 부상토 이송용 펌프(380)의 가동을 중지시키고; 그리고 상기 부상토 채집통(360) 및 상기 교반로드(320)를 들어올린 뒤, 강화하고자하는 다음의 연약지반의 위치로 상기 항타 선박(310)의 위치를 이동시키는 단계를 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 구체예에 따른 항타 선박 이용 친환경 심층혼합처리 공법(300)의 개략적인 모식도이다. 도 3을 보면, 항타 선박(310)의 일 측면에 수직으로 설치된 교반로드(320), 상기 교반로드(320)의 하부 외면에 일체로 형성된 교반날개(330) 및 상기 교반로드(320)의 하단에 형성된 경화재 분출구(340)를 포함하는 심층혼합처리 장비에 있어서, 부상토 채집통(360)은 상기 교반로드(320)의 둘레를 감싸면서 해저면 위에 설치되며, 부상토 흡입 장치(350)는 상기 교반로드(320)의 측면에 설치되고 상기 부상토 채집통(360) 내에서 부상토를 빨아들이며, 부상토 이송용 펌프(380)는 상기 부상토 흡입 장치(350)를 통해서 부상토를 빨아들이고 빨아들인 부상토를 토운선 또는 바지선(390)으로 이송한다.
본 발명에서 상기 항타 선박(310)은 바지선 위에 항타 크레인, 보링 시추장비 등을 선적하여 실시할 수 있는 연약지반 강화를 위한 모든 장비로 적절히 치환될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 부상토 채집설비는 상기 교반로드(320) 대신에 고압분사로드(430)를 설치하고 상기 고압분사로드(430)의 하단에는 교반날개(330) 대신에 고압분사노즐(440)을 설치하여 고압분사방식에 의하여 시멘트 등 경화재를 연약토와 혼합하는 공법에도 용이하게 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 고압분사 장비는 바지선(410) 상단의 가장자리에 놓인 항타 크레인 또는 보링 시추장비(420), 상기 항타 크레인 또는 보링 시추장비(420)의 일 측면에 수직으로 설치된 고압분사로드(430) 및 상기 고압분사로드(430)의 하단에 형성된 고압분사노즐(440)을 포함하는 고압분사 장비에 있어서, 상기 고압분사로드(430)의 둘레를 감싸고 해저면 위에 설치되는 부상토 채집통(460); 상기 고압분사로드(430)의 측면에 설치되고 상기 부상토 채집통(460) 내에서 부상토를 빨아들이는 부상토 흡입 장치(450); 및 상기 부상토 흡입 장치(450)를 통해서 부상토를 빨아들이고 빨아들인 부상토를 토운선 또는 바지선(490)으로 이송하는 부상토 이송용 펌프(480)를 포함한다.
도 4는 본 발명의 다른 구체예에 따른 바지선 위의 항타 크레인 또는 보링 시추장비 이용 친환경 고압분사 공법의 개략적인 모식도이다. 도 4를 보면, 바지선(410) 상단의 가장자리에 놓인 항타 크레인 또는 보링 시추장비(420), 상기 항타 크레인 또는 보링 시추장비(420)의 일 측면에 수직으로 설치된 고압분사로드(430) 및 상기 고압분사로드(430)의 하단에 형성된 고압분사노즐(440)을 포함하는 고압분사 장비에 있어서, 부상토 채집통(460)은 상기 고압분사로드(430)의 둘레를 감싸면서 해저면 위에 설치되며, 부상토 흡입 장치(450)는 상기 고압분사로드(430)의 측면에 설치되고 상기 부상토 채집통(460) 내에서 부상토를 빨아들이며, 부상토 이송용 펌프(480)는 상기 부상토 흡입 장치(450)를 통해서 부상토를 빨아들이고 빨아들인 부상토를 토운선 또는 바지선(490)으로 이송한다.
본 발명에 따른 심층혼합처리 장비의 일 구체예에서, 상기 교반로드(320)는 복수로 설치될 수 있으며, 예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 개로 설치될 수 있다. 도 6 또는 도 8을 보면, 상기 교반로드(320)가 4 개로 설치되며 상기 4 개의 교반로드(320)가 상기 부상토 채집통(360)의 상부를 관통하고 있음을 알 수 있다.
본 발명에 따른 심층혼합처리 장비의 일 구체예에서, 상기 교반날개(330)는 복수로 설치될 수 있으며, 예를 들어, 한 교반로드(320)당 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 개로 설치될 수 있다. 또한, 상기 교반로드(320)를 연약지반에 용이하게 관입시키고 경화재와 지중의 연약토를 용이하게 혼합할 수 있도록, 상기 교반날개(330)의 개수, 형태, 길이, 각도, 배치 등을 적절히 선택할 수 있다.
본 발명에 따른 심층혼합처리 장비에서 상기 경화재 분출구(340)는 상기 교반로드(320)의 하단에 형성되며, 경화재가 효과적으로 분사될 수 있도록 상기 경화재 분출구(340)에 분사노즐이 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 경화재 분출구(340)로 분출되는 경화재는 시멘트, 모래, 물 등을 주원료로 포함한다.
본 발명에 따른 고압분사 장비의 일 구체예에서, 상기 고압분사로드(430) 또는 상기 고압분사노즐(440)은 복수로 설치될 수 있으며, 예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 개로 설치될 수 있다.
본 발명에서 상기 부상토 채집통(360)은 원기둥, 다각기둥, 원뿔대 등의 형상 또는 이들이 조합된 형상을 가질 수 있으며, 해저면에 놓여져 상기 교반로드(320)의 외주면을 따라 올라오는 부상토를 수거할 수 있는 공간을 형성한다.
도 5는 본 발명의 일 구체예에 따른 부상토 채집 설비의 개략적인 모식도이며, 도 6은 도 5에 도시된 부상토 채집 설비의 I-I선에 따른 단면도이다. 도 5 및 도 6을 보면, 상기 부상토 채집통(360)이 작은 원기둥(상부)과 큰 원기둥(하부)이 결합된 형상을 가지는 것을 알 수 있으며, 상기 부상토 채집통(360)이 해저면에 놓여져 부상토를 수거할 수 있는 공간을 형성하는 것을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 구체예에 따른 부상토 채집 설비의 개략적인 모식도이며, 도 8은 도 7에 도시된 부상토 채집 설비의 II-II선에 따른 단면도이다. 도 9는 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 부상토 채집 설비의 개략적인 모식도이며, 도 10은 도 9에 도시된 부상토 채집 설비의 III-III선에 따른 단면도이다. 도 7, 8, 9 및 10을 보면, 상기 부상토 채집통(360, 460)이 작은 사각기둥(상부)과 큰 사각기둥(하부)이 결합된 형상을 가지는 것을 알 수 있으며, 상기 부상토 채집통(360, 460)이 해저면에 놓여져 부상토를 수거할 수 있는 공간을 형성하는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 심층혼합처리 장비의 일 구체예에서, 상기 부상토 채집통(360)의 외부로 부상토가 빠져나가지 못하도록, 상기 부상토 채집통(360)의 상부는 상기 교반로드(320) 및 상기 부상토 흡입 장치(350)만을 통과시키도록 형성되며, 상기 부상토 채집통(360)의 하부는 해저면에 박혀있다.
본 발명에 따른 심층혼합처리 공법의 일 구체예에서, 상기 부상토 채집통(360)의 외부로 부상토가 빠져나가지 못하도록, 상기 교반로드(320) 및 상기 부상토 흡입 장치(350)만이 통과되도록 상기 부상토 채집통(360)의 상부를 형성하고, 상기 부상토 채집통(360)의 자체중량을 이용하여 상기 부상토 채집통(360)의 하부를 해저면에 박는다.
도 5 및 도 6을 보면, 상기 부상토 채집통(360)의 상부가 상기 교반로드(320); 및 부상토 흡입관(351)과 고압수 공급관(352)으로 이루어지는 상기 부상토 흡입 장치(350)만을 통과시키도록 형성되어 그 상부가 밀폐되고 상기 부상토 채집통(360)이 해저면에 박혀 그 하부가 밀폐되며, 이로써 부상토를 수거할 수 있는 밀폐된 공간이 형성되는 것을 알 수 있다.
도 7 및 도 8을 보면, 상기 부상토 채집통(360)의 상부가 상기 교반로드(320) 및 부상토 흡입관(351)만을 통과시키도록 형성되어 그 상부가 밀폐되고 상기 부상토 채집통(360)이 해저면에 박혀 그 하부가 밀폐되며, 이로써 부상토를 수거할 수 있는 밀폐된 공간이 형성되는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 고압분사 장비의 일 구체예에서, 상기 부상토 채집통(460)의 외부로 부상토가 빠져나가지 못하도록, 상기 부상토 채집통(460)의 상부는 상기 고압분사로드(430) 및 상기 부상토 흡입 장치(450)만을 통과시키도록 형성되며, 상기 부상토 채집통(460)의 하부는 해저면에 박혀있다.
도 9 및 도 10을 보면, 상기 부상토 채집통(460)의 상부가 상기 고압분사로드(430) 및 고압수 흡입관(451)만을 통과시키도록 형성되어 그 상부가 밀폐되고 상기 부상토 채집통(460)이 해저면에 박혀 그 하부가 밀폐되며, 이로써 부상토를 수거할 수 있는 밀폐된 공간이 형성되는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 심층혼합처리 장비 또는 고압분사 장비의 일 구체예에서, 상기 부상토 흡입 장치(350, 450)는 부상토 흡입관(351, 451) 및 고압수 공급관(352, 452)을 포함한다. 또한, 본 발명에 따른 심층혼합처리 공법 또는 고압분사 공법의 일 구체예에서, 상기 부상토 흡입 장치(350, 450)는 부상토 흡입관(351, 451) 및 고압수 공급관(352, 452)을 포함하며, 상기 부상토 흡입 장치(350, 450)로 부상토를 빨아들일 때, 상기 고압수 공급관(352, 452)을 통해서 부상토 위에 고압수를 분사하고 분사된 고압수에 의해서 부유상태를 갖는 부상토를 물과 함께 부상토 흡입관(351, 451)을 통해서 빨아들인다. 도 5, 7 및 9를 보면, 고압수가 상기 고압수 공급관(352, 452)으로부터 분사되며, 부상토와 물이 화살표 방향을 따라 상기 부상토 흡입관(351, 451) 쪽으로 이동하는 것을 알 수 있다. 상승하고 있는 부상토 위에 고압수를 분사하여 부상토를 부유시키면, 부상토가 부상토 채집통(360, 460)의 상부 안쪽에 정체되어 있거나 부상토 채집통(360, 460)의 외부로 빠져나가 버리는 문제를 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서 상기 고압수 공급관은 상기 부상토 흡입관(351)의 측면 또는 상기 부상토 채집통(360, 460) 하부의 내면에 설치될 수 있으며, 1 개 또는 복수로, 예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 개로 설치될 수 있다. 도 5를 보면, 상기 고압수 공급관이 상기 부상토 흡입관(351)의 측면에 1 개로 설치되어 있는 것을 알 수 있으며, 도 7, 8, 9 및 10을 보면, 상기 고압수 공급관이 상기 부상토 채집통(360, 460) 하부의 내면에 4 개로 설치되어 있는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 심층혼합처리 장비 또는 고압분사 장비의 일 구체예에서, 상기 고압수 공급관(352, 452)의 하부 또는 출구에 고압분사노즐이 설치된다. 또한, 본 발명에 따른 심층혼합처리 공법 또는 고압분사 공법의 일 구체예에서, 상기 고압수 공급관(352, 452)의 하부 또는 출구에 고압분사노즐을 설치하여 다방향으로 고압수를 분사한다. 상기 고압분사노즐을 통해서 고압수를 다방향으로 분사하면 동시다발적으로 상승하는 부상토를 효과적으로 부유시킬 수 있다. 도 5를 보면, 상기 고압수 공급관(352)의 하부에 고압분사노줄이 설치되어 있는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 심층혼합처리 장비의 일 구체예에서, 한쪽이 상기 부상토 채집통(360)에 연결되고 다른 한쪽이 상기 교반로드(320) 또는 상기 교반로드(320)를 지지하는 리더에 연결되며, 상기 부상토 채집통(360) 및 상기 부상토 흡입 장치(350)를 상하로 이동시키는 와이어로프(370)가 구비된다. 본 발명에 따른 심층혼합처리 공법의 일 구체예에서, 와이어로프(370)를 상기 부상토 채집통(360)과 상기 교반로드(320) 또는 상기 교반로드(320)를 지지하는 리더에 연결하여, 상기 부상토 채집통(360)의 설치 및 해체시 상기 부상토 채집통(360) 및 상기 부상토 흡입 장치(350)를 상하로 이동시킨다.
상기 와이어로프(370)가 상기 교반로드(320)에 연결될 경우, 상기 부상토 채집통(360)은 상기 교반로드(320)의 상승 또는 하강에 따라 상승 또는 하강하며, 상기 와이어로프(370)가 상기 항타 선박(310)의 일 측면에 설치되는 상기 리더에 연결될 경우, 상기 부상토 채집통(360)은 상기 교반로드(320)와는 독립적으로 움직인다. 도 3을 보면, 상기 와이어로프(370)가 상기 교반로드(320)에 연결되어 있는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 고압분사 장비의 일 구체예에서, 한쪽이 상기 부상토 채집통(460)에 연결되고 다른 한쪽이 상기 고압분사로드(430) 또는 상기 고압분사로드(430)를 지지하는 리더에 연결되며, 상기 부상토 채집통(460) 및 상기 부상토 흡입 장치(450)를 상하로 이동시키는 와이어로프(470)가 구비된다. 본 발명에 따른 고압분사 공법의 일 구체예에서, 와이어로프(470)를 상기 부상토 채집통(460)과 상기 고압분사로드(430) 또는 상기 고압분사로드(430)를 지지하는 리더에 연결하여, 상기 부상토 채집통(460)의 설치 및 해체시 상기 부상토 채집통(460) 및 상기 부상토 흡입 장치(450)를 상하로 이동시킨다.
상기 와이어로프(470)가 상기 고압분사로드(430)에 연결될 경우, 상기 부상토 채집통(460)은 상기 고압분사로드(430)의 상승 또는 하강에 따라 상승 또는 하강하며, 상기 와이어로프(470)가 상기 항타 크레인 또는 보링 시추장비(420)의 일 측면에 설치되는 상기 리더에 연결될 경우, 상기 부상토 채집통(460)은 상기 고압분사로드(430)와는 독립적으로 움직인다. 도 4를 보면, 상기 와이어로프(470)가 상기 고압분사로드(430)에 연결되어 있는 것을 알 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 부상토 흡입관(351, 451)은 유연한 호스이다. 이 경우에 심층혼합처리 공법 또는 고압분사 공법의 수행시 상기 부상토 흡입관(351, 451)으로 전달되는 충격이 흡수될 수 있으며, 해류나 파도에 의해서 상기 항타 선박(310) 또는 상기 바지선(410)과 상기 토운선 또는 바지선(390, 490) 사이의 거리가 좁혀지거나 멀어지는 경우에도 상기 부상토 흡입관이 파열되거나 절단되는 문제가 미연에 방지될 수 있다.
본 발명의 일 구체예에서, 상기 토운선 또는 바지선(390, 490)에서 상기 부상토 흡입 장치(350, 450)로 빨아들인 부상토와 물을 여과 또는 침전시키고 여과수 또는 상층액을 외부로 배출하는 단계를 더 포함한다. 이 경우에 부상토를 재활용하거나 부상토 운반비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에서 상기 측량기계로서 GPS 또는 광파기 등을 사용할 수 있다.
상기와 같은 적용 방식으로 본 발명에 따른 심층혼합처리 장비 또는 공법은 각종의 고압분사식 주입공법 즉, RJP(Rodin Jet Pile), JSP(Jumbo Special Pile), SRC(Slime Reused Column Jet Grout), FJS(Free Jet System) 등 모든 공법에 유용하게 적용될 수 있다.
100: 종래의 항타 선박 이용 심층혼합처리 공법
110: 항타 선박 120: 교반로드
130: 교반날개 140: 시멘트 모르타르 분사노즐
200: 종래의 항타 크레인 이용 고압분사 공법
210: 바지선 220: 항타 크레인
230: 고압분사로드 240: 고압분사노즐
300: 항타 선박 이용 친환경 심층혼합처리 공법
310: 항타 선박 320: 교반로드
330: 교반날개 340: 경화재 분출구
350: 부상토 흡입 장치 351: 부상토 흡입관
352: 고압수 공급관 360: 부상토 채집통
370: 와이어로프 380: 부상토 이송용 펌프
390: 토운선 또는 바지선
400: 항타 크레인 또는 보링 시추장비 이용 친환경 고압분사 공법
410: 바지선 420: 항타 크레인 또는 보링 시추장비
430: 고압분사로드 440: 고압분사노즐
450: 부상토 흡입 장치 451: 부상토 흡입관
452: 고압수 공급관 460: 부상토 채집통
470: 와이어로프 480: 부상토 이송용 펌프
490: 토운선 또는 바지선

Claims (13)

  1. 항타 선박(310)의 일 측면에 수직으로 설치된 교반로드(320), 상기 교반로드(320)의 하부 외면에 일체로 형성된 교반날개(330) 및 상기 교반로드(320)의 하단에 형성된 경화재 분출구(340)를 포함하는 심층혼합처리 장비에 있어서,
    상기 교반로드(320)의 둘레를 감싸고 해저면 위에 설치되는 부상토 채집통(360);
    상기 교반로드(320)의 측면에 설치되고 상기 부상토 채집통(360) 내에서 부상토를 빨아드리는 부상토 흡입 장치(350); 및
    상기 부상토 흡입 장치(350)를 통해서 부상토를 빨아들이고 빨아들인 부상토를 토운선 또는 바지선(390)으로 이송하는 부상토 이송용 펌프(380);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 심층혼합처리 장비.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부상토 채집통(360)의 외부로 부상토가 빠져나가지 못하도록, 상기 부상토 채집통(360)의 상부가 상기 교반로드(320) 및 상기 부상토 흡입 장치(350)만을 통과시키도록 형성되며, 상기 부상토 채집통(360)의 하부가 해저면에 박혀있는 것을 특징으로 하는 심층혼합처리 장비.
  3. 제1항에 있어서, 상기 부상토 흡입 장치(350)가 부상토 흡입관(351) 및 고압수 공급관(352)을 포함하는 것을 특징으로 하는 심층혼합처리 장비.
  4. 제3항에 있어서, 상기 고압수 공급관(352)의 하부 또는 출구에 고압분사노즐이 설치되는 것을 특징으로 하는 심층혼합처리 장비.
  5. 제1항에 있어서, 한쪽이 상기 부상토 채집통(360)에 연결되고 다른 한쪽이 상기 교반로드(320) 또는 상기 교반로드(320)를 지지하는 리더에 연결되며, 상기 부상토 채집통(360) 및 상기 부상토 흡입 장치(350)를 상하로 이동시키는 와이어로프(370)가 구비되는 것을 특징으로 하는 심층혼합처리 장비.
  6. 제3항에 있어서, 상기 부상토 흡입관(351)이 유연한 호스인 것을 특징으로 하는 심층혼합처리 장비.
  7. 강화하고자하는 연약지반의 위치를 선정하고 측량기계를 이용하여 항타 선박(310)의 위치를 고정하고;
    교반날개(330)를 회전시키면서 교반로드(320)를 소정의 위치까지 관입시키고;
    부상토 채집통(360)을 해저면 위에 설치하고;
    경화재 분출구(340)로 경화재를 분출시키고 상기 교반날개(330)를 회전시키고 상기 교반로드(320)를 일정한 속도로 뽑아 올리면서, 부상토 이송용 펌프(380)를 가동시켜 상기 교반로드(320)의 외주면을 따라 올라오는 부상토를 부상토 흡입 장치(350)로 빨아들여 토운선 또는 바지선(390)으로 이송하고;
    상기 교반로드(320)의 하단이 소정의 깊이까지 올라와 원주형의 시멘트 기둥이 완성되면, 경화재의 분출을 중지시키고 상기 교반날개(330)의 회전을 중지시키고 상기 교반로드(320)의 상승을 중지시키고 상기 부상토 이송용 펌프(380)의 가동을 중지시키고; 그리고
    상기 부상토 채집통(360) 및 상기 교반로드(320)를 들어올린 뒤, 강화하고자하는 다음의 연약지반의 위치로 상기 항타 선박(310)의 위치를 이동시키는;
    단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 심층혼합처리 공법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 부상토 채집통(360)의 외부로 부상토가 빠져나가지 못하도록, 상기 교반로드(320) 및 상기 부상토 흡입 장치(350)만이 통과되도록 상기 부상토 채집통(360)의 상부를 형성하고, 상기 부상토 채집통(360)의 자체중량을 이용하여 상기 부상토 채집통(360)의 하부를 해저면에 박는 것을 특징으로 하는 심층혼합처리 공법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 부상토 흡입 장치(350)가 부상토 흡입관(351) 및 고압수 공급관(352)을 포함하며, 상기 부상토 흡입 장치(350)로 부상토를 빨아들일 때, 상기 고압수 공급관(352)을 통해서 부상토 위에 고압수를 분사하고 분사된 고압수에 의해서 부유상태를 갖는 부상토를 물과 함께 부상토 흡입관(351)을 통해서 빨아들이는 것을 특징으로 하는 심층혼합처리 공법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 고압수 공급관(352)의 하부 또는 출구에 고압분사노즐을 설치하여 다방향으로 고압수를 분사하는 것을 특징으로 하는 심층혼합처리 공법.
  11. 제7항에 있어서, 와이어로프(370)를 상기 부상토 채집통(360)과 상기 교반로드(320) 또는 상기 교반로드(22)를 지지하는 리더에 연결하여, 상기 부상토 채집통(360)의 설치 및 해체시 상기 부상토 채집통(360) 및 상기 부상토 흡입 장치(350)를 상하로 이동시키는 것을 특징으로 하는 심층혼합처리 공법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 토운선 또는 바지선(390)에서 상기 부상토 흡입 장치(350)로 빨아들인 부상토와 물을 여과 또는 침전시키고 여과수 또는 상층액을 외부로 배출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 심층혼합처리 공법.
  13. 바지선(410) 상단의 가장자리에 놓인 항타 크레인 또는 보링 시추장비(420), 상기 항타 크레인 또는 보링 시추장비(420)의 일 측면에 수직으로 설치된 고압분사로드(430) 및 상기 고압분사로드(430)의 하단에 형성된 고압분사노즐(440)을 포함하는 고압분사 장비에 있어서,
    상기 고압분사로드(430)의 둘레를 감싸고 해저면 위에 설치되는 부상토 채집통(460);
    상기 고압분사로드(430)의 측면에 설치되고 상기 부상토 채집통(460) 내에서 부상토를 빨아들이는 부상토 흡입 장치(450); 및
    상기 부상토 흡입 장치(450)를 통해서 부상토를 빨아들이고 빨아들인 부상토를 토운선 또는 바지선(490)으로 이송하는 부상토 이송용 펌프(480);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압분사 장비.
KR1020110060244A 2011-06-21 2011-06-21 부상토 채집 설비가 구비된 심층혼합처리 장비 및 이를 이용한 친환경 심층혼합처리 공법 KR20120117607A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101413215B1 (ko) * 2013-11-15 2014-06-27 주식회사 이강건설산업 수중지반 개량을 위한 심층혼합처리공법선을 이용한 해상심층혼합처리방법
KR102041322B1 (ko) * 2019-05-24 2019-11-06 (주)동산측량이엔씨 실시간 토탈 광파기를 이용한 해상 항타 측량공법

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KR102041322B1 (ko) * 2019-05-24 2019-11-06 (주)동산측량이엔씨 실시간 토탈 광파기를 이용한 해상 항타 측량공법

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