KR20240051615A - 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 건축물 또는 주차장과 같은 표층지반을 강화하기 위한 지반에 콘크리트 몰탈을 흙과 함께 고르게 교반시키는 작업을 보다 신속하게 수행하도록 모르타르 분사관이 헤드의 단부에 고정되어 모트타르의 분사가 용이하고, 포크레인의 작업단부에 착탈가능하게 장착하도록 링크결합부가 일단부에 형성되어 있으므로 포크레인으로 여러 작업을 수행할 수가 있으며, 지반을 구성하는 토양과 모드타르의 교반이 고르게 교반되도록 다수의 교반날이 회전구동체의 외주면에 설치되어 상기 다수의 교반날에 의하여 고르게 모르타르의 뭉침이나 토양의 뭉침이 없이 균질한 교반이 가능하게 되어 건축물의 지반의 강도가 높아지면서도 넓은 면적의 지반의 표층 개량작업이 신속하게 진행될 수가 있게 되어 비용이 절감되고 공기의 단축이 가능하게 되는 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리에 관한 것이다.

Description

모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리{Mortar Infused Surface Ground Improvement Rotary}

본 발명은 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 건축물 또는 주차장과 같은 표층지반을 강화하기 위한 지반에 콘크리트 몰탈을 흙과 함께 고르게 교반시키는 작업을 보다 신속하게 수행하도록 모르타르 분사관이 헤드의 단부에 고정되어 모트타르의 분사가 용이하고, 포크레인의 작업단부에 착탈가능하게 장착하도록 링크결합부가 일단부에 형성되어 있으므로 포크레인으로 여러 작업을 수행할 수가 있으며, 지반을 구성하는 토양과 모드타르의 교반이 고르게 교반되도록 다수의 교반날이 회전구동체의 외주면에 설치되어 상기 다수의 교반날에 의하여 고르게 모르타르의 뭉침이나 토양의 뭉침이 없이 균질한 교반이 가능하게 되어 건축물의 지반의 강도가 높아지면서도 넓은 면적의 지반의 표층 개량작업이 신속하게 진행될 수가 있게 되어 비용이 절감되고 공기의 단축이 가능하게 되는 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반의 개량 공법은 연약지반 속에 시멘트계 등의 고화재를 주입 혼합한 후 굳힘으로써 연약지반 속에 지반개량체를 시공하여 개량하는 것으로, 고화재 처리 대상 심도를 기준으로 할 때 표층 혼합 처리 공법, 중층(5~15m) 혼합 처리 공법 및 심층 혼합 처리 공법(고압 분사 시스템 포함)으로 구분된다.

표층 혼합 처리 공법은 지표면에서 1~5m 정도이고 이러한 표층 혼합 처리 공법에 관한 기술로, "SGM(Soil Geolead Mixed)을 이용한 표층용 지반 고화 공법"(한국 등록특허공보 제10-2185405호, 특허문헌 1)이 공개되어 있다.

특허문헌 1의 공법은, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 포크레인을 이용하여 개량 구간을 굴착하는 작업, 포크레인을 이용하여 고화재와 현장토를 배합하는 작업, 포크레인을 이용하여 혼합토를 포설하는 작업, 포크레인이나 별도의 다짐 차량을 이용하여 포설된 현장을 다짐 처리하는 작업을 거치게 된다.

그런데, 이러한 종래 공법은 포크레인으로 흙과 시멘트를 배합하게 되므로 시공 속도가 느리며, 별도의 배합 장소를 필요로 할 뿐만 아니라, 일정한 혼합 비율을 유지하기 어려우며, 시공시 포설 및 다짐 공정을 진행하기 때문에 공기가 현저히 느리며, 공사비가 높게 책정될 수 밖에 없다.

표층 지반의 보강을 위한 장치와 관련된 기술을 살펴보면, "연약지반 보강재 포설 시공방법"(한국 등록특허공보 제10-1962926호, 특허문헌 2)에는 호퍼 내에 저장된 지반보강재를 컨베이어를 통해 이송하여 현장에 포설하는 장치가 제시되어 있을 뿐이다.

이에 표층 지반의 보강 공사를 수행하기 위해, 굴착과 포설, 다짐을 한 번에 수행할 수 있는 장치의 개발이 시급한 상태라 하겠다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 등록특허 10-2251843에는, 주행형 건설기계의 전방 또는 후방에 설치되어 있는 설치프레임과; 내부에 분말상의 결합재, 분말상의 고화제, 결합재 또는 고화재 중의 어느 하나와 물이 혼합된 혼합액 중 어느 하나로 이루어진 첨가제가 저장되어 있고, 상기 건설기계 일측에 설치되어 있는 저장탱크와; 상부가 상기 설치프레임에 연결 설치되어 있고, 하부는 지면을 향해 하향 경사지게 형성되어 건설기계의 이동에 의해 지반을 굴착하도록 이루어진 굴착장치와; 상기 설치프레임에 연결 설치되어 있으며, 상기 굴착장치의 후방에 배치되어 있고, 굴착장치를 통해 굴착된 현장토를 교반 및 믹싱하도록 이루어진 교반장치와; 상기 굴착장치와 교반장치사이에 설치되어 있으며, 상기 저장탱크와 배관 연결되어 굴착장치에 의해 굴착된 지중에 혼합액을 분사하는 분사기와; 상기 교반장치의 후방에 설치되어 있으며, 교반장치에 의해 교반된 현장토를 평탄화 및 다짐하는 평탄기;를 포함하여 구성된 건설 공사용 지반 개량 장치가 제안된 바가 있으나, 상기 발명은 건설현장에서 널리 사용되는 포크레인을 사용할 수 가 없으므로 사용상 많은 제약이 있으며, 구성도 복잡하게 되어 제조가가 고가로 되어 영세한 사업장에서는 사용할 수가 없게 되는 문제점이 있었다.

등록특허공보 제10-1962926호 등록특허공보 제10-2251843호

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건축물 또는 주차장과 같은 표층지반을 강화하기 위한 지반에 콘크리트 몰탈을 흙과 함께 고르게 교반시키는 작업을 보다 신속하게 수행하도록 모르타르 분사관이 헤드의 단부에 고정되어 모트타르의 분사가 용이하고, 포크레인의 작업단부에 착탈가능하게 장착하도록 링크결합부가 일단부에 형성되어 있으므로 포크레인으로 여러 작업을 수행할 수가 있으며, 지반을 구성하는 토양과 모드타르의 교반이 고르게 교반되도록 다수의 교반날이 회전구동체의 외주면에 설치되어 상기 다수의 교반날에 의하여 고르게 모르타르의 뭉침이나 토양의 뭉침이 없이 균질한 교반이 가능하게 되어 건축물의 지반의 강도가 높아지면서도 넓은 면적의 지반의 표층 개량작업이 신속하게 진행될 수가 있게 되어 비용이 절감되고 공기의 단축이 가능하게 되는 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적은, 연장설치대의 일단부에는 포크레인의 링크에 결합되는 링크결합부가 형성되고, 연장설치대의 타단부에 설치된 교반부에는 교반헤드가 설치되고 상기 교반헤드의 중간에는 상기 연장설치대에서 연장된 모르타르 분사관이 배치되어 모르타르가 분사되고, 상기 교반헤드는 외측에 다수의 교반날이 원통드럼의 외주를 따라서 나선형으로 배치되고, 상기 교반헤드의 내측에는 상기 원통드럼을 회전시키는 회전작동부가 배치되고, 상기 회전작동부는 교반헤드에 인접하게 설치된 구동모터에 의하여 구동되는 본 발명에 따른 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리에 의하여 달성된다.

본 발명에 따른 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리는, 일단부에는 포크레인의 링크에 결합되는 링크결합부가 형성되고, 연장설치대의 타단부에 설치된 교반부에는 교반헤드가 설치되고 상기 교반헤드의 중간에는 상기 연장설치대에서 연장된 모르타르 분사관이 배치되어 모르타르가 분사되고, 상기 교반헤드는 외측에 다수의 교반날이 원통드럼의 외주를 따라서 나선형으로 배치되고, 상기 교반헤드의 내측에는 상기 원통드럼을 회전시키는 회전작동부가 배치되고, 상기 회전작동부는 교반헤드에 인접하게 설치된 구동모터에 의하여 구동되게 작동되어, 건축물 또는 주차장과 같은 표층지반을 강화하기 위한 지반에 콘크리트 몰탈을 흙과 함께 고르게 교반시키는 작업을 보다 신속하게 수행하도록 모르타르 분사관이 교반헤드의 단부에 고정되어 모트타르의 분사가 용이하고 포크레인의 작업단부에 착탈가능하게 장착가능하게 되므로 포크레인으로 여러 작업을 수행할 수가 있으며 지반을 구성하는 토양과 모드타르의 교반이 고르게 교반되도록 다수의 교반날이 회전구동체의 외주면에 설치되어 상기 다수의 교반날에 의하여 고르게 모르타르의 뭉침이나 토양의 뭉침이 없이 균질한 교반이 가능하게 되어 건축물의 지반의 강도가 높아지면서도 지반의 개량작업이 신속하게 진행될 수가 있게 되어 공기의 단축이 가능하게 되는 우수한 효과가 있다.

도 1은 종래의 표층 지반 또는 성토 지반의 보강 방법이 도시된 순서도
도 2는 종래의 지반 개량 장치의 일 실시예가 도시된 정면도
도 3a, 3b, 3c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리의 개략적인 사시도, 평면도 및 측면도
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리의 링크결합부를 이용하여 포크레인의 링크에 결합된 상태가 도시된 사진
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리의 연장설치대에서 연장되어 교반헤드의 중간에 배치된 모르타르 분사관에서 모르타르가 분사되며 표층 지반이 교반되는 상태가 도시된 교반 사시 사진
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리의 교반헤드의 원통드럼의 외측에 설치된 교반날의 사시 사진

본 발명의 제1 실시예에 따른 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리(A)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 포크레인(P)의 링크(P1)에 착탈가능하게 결합되도록 설치된 링크결합부(1)와, 상기 링크결합부(1)에서 일정길이가 연장되어 포크레인에서 작업공간을 확보할 수 있게 연장된 연장설치대(2)와, 상기 연장설치대(2)의 타단부에 설치되며 표층 토양을 모르타르와 혼합시키는 교반헤드(3)와, 상기 연장설치대(2)에서 연장되어 상기 교반헤드(3)의 중간에 설치되며 모르타르가 분사되는 모르타르 분사관(4)을 포함한다.

상기 링크결합부(1)는 포크레인의 링크에 결합되게 링크결합본체(11)의 전후에 2개의 링크핀(12)이 형성되어 있어, 포크레인(P)의 링크(P1)에 자유롭게 착탈가능하게 결합되게 되어, 별도의 고가의 중장비를 사용할 필요가 없어 건설현장에서 필수적으로 사용되는 포크레인을 동일한 포크레인의 운전자가 동일한 포크레인을 가지고 포크레인삽과 본 발명에 따른 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리를 서로 교환되게 사용할 수가 있으므로, 한 포크레인 운전자가 그 포크레인으로 교환하며 중복되게 사용할 수가 있게 되어 포크레인의 사용의 효율성을 제고할 수가 있게 됨과 동시에 다른 장비를 사용하지 않으므로 표층 지반 개량 비용을 절감할 수가 있게 되는 것이다.

상기 연장설치대(2)는 그 일단부에 설치된 교반헤드(3)에서 작업하는 표층 지반 개량에 대한 작업공간을 확장시킬 수가 있도록 연장되게 되는 부분으로서, 본 실시예에서는 약 2.5m 의 길이로 연장되어 있으나, 그 연장된 길이는 증감될 수가 있을 것이다.

상기 교반헤드(3)는 상기 연장설치대(2)의 타단부에 설치되며 표층 토양을 모르타르와 혼합시켜 표층 지반을 개량시키는 기능을 수행하는 것으로, 상기 교반헤드(3)는 원통드럼(31)의 외측에 고정되는 다수의 교반날(32)이 상기 원통드럼(31)의 외주를 따라서 나선형으로 배치되게 고정되어 있어, 상기 원통드럼(31)의 회전 시에 상기 원통드럼(31)의 외주를 따라서 나선형으로 다수가 고정된 상기 교반날(32)이 회전되면서 흙과 모르타르를 고르게 교반시켜 흙 덩어리나 모르타르 덩어리가 발생되지 않고 고르게 흙과 모르타르가 교반되어 표층 지반이 설계강도를 가질 수가 있게 되는 것이다. 이와 같이 상기 교반헤드(3)는 상기 원통드럼(31)의 외주를 따라서 다수의 교반날(32)이 나선형으로 배치되게 고정되어 있으므로 보다 효과적으로 지반에 접하면서 지반을 긁어내면서 지반의 흙을 잘게 부수게 되면서도 상기 교반헤드(3)의 상부에 설치된 모르타르 분사관(4)에서 분사되는 모르타르가 상기 잘게 부숴진 흙과 쉽게 교반되는 구조를 갖게 되어 보다 효과적으로 표층 지반 개량 작업을 수행할 수가 있게 되는 것이다.

상기 교반날(32)은 원통드럼(31)에서 일정길이로 연장된 연장돌기(32a)와, 상기 연장돌기(32a)의 고정홈(32b)에 고정되어 지반을 절삭하는 절삭날(32c)을 포함하며, 상기 교반날(32)은 상기 원통드럼(31)의 외주를 따라서 나선형으로 배치되어 있어, 상기 교반헤드(3)의 원통드럼(31)의 회전시에 지표면의 모든 부분이 상기 교반날(32)의 절삭날(32c)과 접촉하면서 절삭되고 교반되게 되는 것이다.

상기 교반헤드(3)의 상기 원통드럼(31)의 중간에는 제1 회전기어(31a)가 설치되고 상기 제1 회전기어(31a)의 외측에는 상기 제1 회전기어(31a)에 맞물리는 제2 회전기어(31b)가 설치되어 있다.

상기 교반헤드(3)의 상기 연장설치대(2)의 방향에는 상기 원통드럼(31)을 회전시키는 구동모터부(33)가 설치되어, 상기 구동모터부(33)의 구동에 의하여 상기 교반헤드(3)가 회전구동되게 작동되어, 건축물 또는 주차장과 같은 표층 지반을 강화하기 위한 지반에 콘크리트 모르타르를 흙과 함께 고르게 교반시키는 작업을 수행할 수가 있게 되는 것이다.

상기 모르타르 분사관(4)은 연장설치대(2)에서 연장되어 상기 교반헤드(3)의 중간에 고정설치되며 모르타르가 분사되므로, 별도로 모르타르를 흙과 교반시킬 필요가 없게 되므로 표층 지반 개량 작업을 원활하게 수행할 수가 있게 되며, 상기 상기 모르타르 분사관(4)에서 분사되는 모르타르는 별도의 모르타르가 교반된 교반기(도시되지 않음)에서 상기 모르타르 분사관(4)을 통하여 모르타르를 분사시키는 구조이다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리(A)의 작동을 이하에 설명한다.

우선은 표층 지반개량 작업을 수행하기 위해서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 포크레인(P)의 링크(P1)에 착탈가능하게 결합되도록 본 발명의 제1 실시예에 따른 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리(A)의 링크결합부(1)와 포크레인(P)의 링크(P1)를 결합시켜 포크레인(P)으로 작업을 수행할 수 있게 고정시킨다.

이 상태에서 상기 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리(A)의 교반헤드(3)를 회전가동시키도록 구동모터부(33)를 온되게 구동시키고 아울러 상기 모르타르 분사관(4)을 통하여 모르타르를 분사시키면서 지반 개량 작업을 수행하게 되는 것이다.

이러한 지반개량 작업은, 상기 모르타르 분사관(4)을 통하여 모르타르를 분사시키면서 교반헤드(3)가 회전되게 되므로, 상기 교반헤드의 원통드럼(31)이 회전되면서 지반의 흙을 교반날(32)이 긁어내면서, 상기 교반날(32)은 다수의 교반날(32)이 원통드럼(31)의 외면에 나선형태로 고정되어 있으므로(도 3에 도시됨), 지반이 고르게 긁히면서 동시에 상기 모르타르 분사관(4)을 통하여 분사되는 모르타르와 균일하게 상기 다수의 교반날(32)에 의하여 교반되게 되므로, 흙과 모르타르를 고르게 교반시켜 흙 덩어리나 모르타르 덩어리가 발생되지 않고 고르게 흙과 모르타르가 교반되어 표층 지반이 설계강도를 가질 수가 있게 되는 것이다.

이와 같이 상기 교반헤드(3)는 상기 원통드럼(31)의 외주를 따라서 다수의 교반날(32)이 나선형으로 배치되게 고정되어 있으므로 보다 효과적으로 지반에 접하면서 지반을 긁어내면서 지반의 흙을 잘게 부수게 되면서도 상기 교반헤드(3)의 상부에 설치된 모르타르 분사관(4)에서 분사되는 모르타르가 상기 잘게 부숴진 흙과 쉽게 교반되는 구조를 갖게 되어 보다 효과적으로 표층 지반 개량 작업을 수행할 수가 있게 되어 신속하게 넓은 면적에 대한 표층 지반 개량 작업이 가능하게 되어 공기가 월등하게 단축되어 시공비용이 절감되게 되는 것이다.

그리고, 이러한 지반개량 작업은, 포크레인(P)을 통하여 작업을 수행할 수가 있으면서 동시에 모르타르를 분사시키며 작업하게 되므로 작업능률이 월등하게 향상되어 표층 지반의 개량에 대한 공사기한도 월등하게 단축되게 되므로 시공비용도 절감되는 것이 가능하게 되는 것이다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리는, 일단부에는 포크레인의 링크에 결합되는 링크결합부가 형성되고, 연장설치대의 타단부에 설치된 교반부에는 교반헤드가 설치되고 상기 교반헤드의 중간에는 상기 연장설치대에서 연장된 모르타르 분사관이 배치되어 모르타르가 분사되고, 상기 교반헤드는 외측에 다수의 교반날이 원통드럼의 외주를 따라서 나선형으로 배치되고, 상기 교반헤드의 내측에는 상기 원통드럼을 회전시키는 회전작동부가 배치되고, 상기 회전작동부는 교반헤드에 인접하게 설치된 구동모터에 의하여 구동되게 작동되어, 건축물 또는 주차장과 같은 표층지반을 강화하기 위한 지반에 콘크리트 몰탈을 흙과 함께 고르게 교반시키는 작업을 보다 신속하게 수행하도록 모르타르 분사관이 교반헤드의 단부에 고정되어 모트타르의 분사가 용이하고 포크레인의 작업단부에 착탈가능하게 장착가능하게 되므로 포크레인으로 여러 작업을 수행할 수가 있으며 지반을 구성하는 토양과 모드타르의 교반이 고르게 교반되도록 다수의 교반날이 회전구동체의 외주면에 설치되어 상기 다수의 교반날에 의하여 고르게 모르타르의 뭉침이나 토양의 뭉침이 없이 균질한 교반이 가능하게 되어 건축물의 지반의 강도가 높아지면서도 지반의 개량작업이 신속하게 진행될 수가 있게 되어 공기의 단축이 가능하게 되는 것이다.

본 발명에 따른 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리는, 일반적인 지반개량 로터리를 제조하는 산업분야에서 동일한 제품을 반복적으로 제조하는 것이 가능하다고 할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.

A. 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리
1. 링크결합부 2. 연장설치대
3. 교반헤드 4. 모르타르 분사관
11. 링크결합본체 12. 링크핀
31. 원통드럼 32. 교반날
33. 구동모터부

Claims (4)

1. 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리(A)에 있어서,
   상기 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리(A)는, 포크레인(P)의 링크(P1)에 착탈가능하게 결합되도록 설치된 링크결합부(1)와,
   상기 링크결합부(1)에서 일정길이가 연장되어 포크레인에서 작업공간을 확보할 수 있게 연장된 연장설치대(2)와,
   상기 연장설치대(2)의 타단부에 설치되며 표층 토양을 모르타르와 혼합시키는 교반헤드(3)와,
   상기 연장설치대(2)에서 연장되어 상기 교반헤드(3)의 중간에 설치되며 모르타르가 분사되는 모르타르 분사관(4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리
2. 제1항에 있어서,
   상기 링크결합부(1)는 포크레인의 링크에 결합되게 링크결합본체(11)의 전후에 2개의 링크핀(12)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리
3. 제1항에 있어서,
   상기 교반헤드(3)는 원통드럼(31)의 외측에 고정되는 다수의 교반날(32)이 상기 원통드럼(31)의 외주를 따라서 나선형으로 배치되게 고정되어 있고,
   상기 교반날(32)은 원통드럼(31)에서 일정길이로 연장된 연장돌기(32a)와, 상기 연장돌기(32a)의 고정홈(32b)에 고정되어 지반을 절삭하는 절삭날(32c)을 포함하는 것을 특징으로 하는 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리
4. 제1항에 있어서,
   상기 교반헤드(3)의 상기 원통드럼(31)의 중간에는 회전기어가 설치되고,
   상기 교반헤드(3)의 상기 연장설치대(2)의 방향에는 상기 원통드럼(31)을 회전시키는 구동모터부(33)가 설치되고,
   상기 구동모터부(33)가 상기 원통드럼(31)의 중간에 설치된 회전기어와 맞물리어 상기 원통드럼(32)을 회전구동시키는 것을 특징으로 하는 모르타르 주입형 표층 지반개량 로터리