KR100467174B1 - 연약지반에의 장비 진입을 위한 지반보강재 포설장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치는, 연약지반 위에 포설된 토목섬유 위에 접지압이 최소화될 수 있는 광폭의 무한 궤도로 설치되며, 지반보강재를 이송하기 위한 벨트 컨베이어; 벨트 컨베이어의 선단부에 설치되며, 벨트 컨베이어에 의해 이송되어온 지반보강재를 벨트 컨베이어 선단부의 전방과 후방으로 분산 포설하기 위한 지반보강재 분사장치; 벨트 컨베이어의 전반부 및 후반부의 소정 위치에 각각 설치되며, 벨트 컨베이어의 상하 높이를 조절하기 위한 벨트 컨베이어 높이 조절수단; 벨트 컨베이어 후단부에 설치되며, 벨트 컨베이어에 지반보강재를 공급하기 위한 주 호퍼; 주 호퍼 후단에 힌지운동 가능하게 설치되며, 임의의 운송수단에 의해 운송되어온 지반보강재를 공급받아 상기 주 호퍼로 공급하는 보조 호퍼; 및 벨트 컨베이어와 보조 호퍼에 걸쳐 설치되며 보조 호퍼를 상하 힌지운동이 가능하도록 구동시키는 보조 호퍼 구동장치를 포함하여 구성된다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 연약층에 직접 하중을 주지 않고도 지반보강재의 포설이 가능하고, 컨베이어 단부에서 분사 방식으로 모래를 포설하므로 초연약지반에서도 소성변형이나 연약층 밀림 현상을 최소화하면서 균질한 포설이 가능하다.

Description

연약지반에의 장비 진입을 위한 지반보강재 포설장치{Apparatus for spreading materials for reinforcing the ground for approach of equipments to the soft ground}

본 발명은 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 연약지반 처리시 지반이 연약하여 지반처리에 필요한 장비진입이 불가능할 경우 장비진입을 위한 주행성(trafficability) 확보를 위한 것으로, 접지압이 최소화 되도록 특수하게 제작된 주행식 벨트 컨베이어 및 지반보강재(모래, 슬래그, 토석 등) 분사장치를 이용하여 향후 압밀 진행시 사용될 수평배수층 지반보강재를 사전에 균질하게 포설함으로써 지반 강도를 보강하는, 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연약지반을 탈수공법에 의해 개량하는 경우 약 50∼150 톤급 정도의 대형 장비를 이용하여 드레인을 박아 지반을 개량하게 되는데, 대상 지반이 해성점성토이거나 해성점성토로 매립된 지역과 같이 초연약지반인 경우 장비 진입이 불가능하여 장비 진입을 위한 사전 조치를 필요로 하게 된다.

장비 진입을 위한 사전 조치 방법으로는 현재 주로 습지 도저를 이용한 토사 복토 방법과 표층 고화 처리방법이 사용되고 있다.

습지 도저를 이용한 토사 복토 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 연약 토층 상단에 토목 섬유(101)를 깐 후, 그 위에 소형 습지 도저(102)를 이용하여 1회에 약 50cm 정도로 수차례 반복하여 소정의 두께만큼 토사를 포설하는 방법이다. 그러나, 이 방법은 연약토층 위에서 소형 도저(102)로 반복 주행하여 토사를 포설함에따라 도저 중량 및 잦은 반복 주행에 따른 진동에 의해, 도 2에 도시된 바와 같이 지반의 변형 또는 연약토층이 밀리게 되며, 따라서 단거리 포설의 작은 면적은 가능하나 비교적 장거리를 포설하는 경우는 연약층의 밀림이 누적됨에 따라 토목섬유 (101)가 터져 복토가 곤란해지는 경우가 많다. 또한, 토목섬유(101)가 터지지 않더라도 복토층 두께가 균질하게 포설되지 않아 후속 공정인 드레인 타입이 곤란하거나 관입 지연에 따른 지층 연약화로 드레인 장비의 전복의 위험성이 커진다. 뿐만 아니라, 작업 능력이 작은 소형 도저(102)의 사용이 불가피하여 토사 포설 비용이 많이 소요되는 문제가 있다.

표층 고화 처리방법은 연약토층 상층부의 일정 부분에만 시멘트 등을 주입, 믹싱하여 강도를 증가시키는 방법으로, 우선 공사비가 고가이고, 고화된 지층과 연약토층 간의 토질 특성이 달라 불규칙한 하중 전달로 후속 공정인 하부 연약토층 개량시 악영향을 미치는 경우가 많다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 접지압이 최소화 되도록 특수하게 제작된 주행식 벨트 컨베이어와 지반보강재 분사장치를 이용하여 향후 압밀 진행 시 사용될 수평배수층 지반보강재를 사전에 균질하게 포설하여 지반 강도를 보강함으로써 연약층의 변형 및 밀림 현상을 최소화할 수 있는 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 습지 도저를 이용한 토사 복토 시공 과정을 보여주는 도면.

도 2는 종래 습지 도저를 이용한 토사 복토 시공 과정에 있어서, 지반의 변형 또는 연약토층의 밀림 현상을 보여주는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치의 전체적인 구성을 개략적으로 보여주는 도면.

도 4는 도 3의 지반보강재 포설장치의 높이 조절수단을 이용하여 벨트 컨베이어의 전반부는 상승시키고 후반부는 하강시킨 상태를 보여주는 도면.

도 5는 도 3의 지반보강재 포설장치에 있어서, 벨트 컨베이어 선단부에 설치되어 있는 지반보강재 분사장치의 구성을 보여주는 부분 발췌도.

도 6은 도 5의 지반보강재 분사장치를 구성하는 전,후방 지반보강재 분사장치 및 지반보강재 분리판의 구성을 더 상세히 보여주는 분해사시도.

도 7은 본 발명에 따른 지반보강재 포설장치의 지반보강재 분사장치의 전,후방 지반보강재 분사장치의 다수의 회전판 날개를 갖는 수차구조를 보여주는 도면.

도 8은 본 발명에 따른 지반보강재 포설장치에 있어서의 지반보강재 덤핑시의 주 호퍼 및 보조 호퍼의 상태를 보여주는 도면.

도 9는 본 발명에 따른 지반보강재 포설장치에 있어서, 보조 호퍼로부터 주 호퍼로 지반보강재를 공급하는 동작상태를 보여주는 도면.

도 10은 본 발명에 따른 지반보강재 포설장치에 있어서의 벨트 컨베이어를 이중으로 설치한 경우로서 지반보강재 이송시의 상태를 보여주는 도면.

도 11은 본 발명에 따른 지반보강재 포설장치에 있어서의 벨트 컨베이어를 이중으로 설치한 경우로서 지반보강재를 포설작업하는 상태를 보여주는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

310...벨트 컨베이어 320...지반보강재 분사장치

330...벨트 컨베이어 높이 조절수단 340...주 호퍼

350...보조 호퍼 360...보조 호퍼 구동장치

370...고정용 로프 380...벨트 컨베이어 고정용 기둥

390...엔진 및 기름탱크 400...운전실

315...보조 벨트 컨베이어 316...벨트 컨베이어 연결용 로울러

317...로프 로울러 318...로프

319...로프 드럼 320w...회전판 날개

321,322...전,후방 지반보강재 분사장치 323...지반보강재 분리판

323h...관통공 330a...벨트 컨베이어 높이 조절용 실린더

330b...벨트 컨베이어 높이 조절용 힌지

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치는, 연약지반에의 장비진입을 위한 전초작업으로서 연약지반의 지반을 보강하기 위해 모래, 슬래그, 토석 등의 지반보강재를 포설하기 위한 장치로서,

연약지반 위에 포설된 토목섬유 위에 접지압이 최소화될 수 있는 광폭의 무한 궤도로 설치되며, 지반보강재를 이송하기 위한 벨트 컨베이어;

상기 벨트 컨베이어의 선단부에 설치되며, 벨트 컨베이어에 의해 이송되어온 지반보강재를 벨트 컨베이어 선단부의 전방과 후방으로 분산 포설하기 위한 지반보강재 분사장치;

상기 벨트 컨베이어의 전반부 및 후반부의 소정 위치에 각각 설치되며, 벨트 컨베이어의 상하 높이를 조절하기 위한 벨트 컨베이어 높이 조절수단;

상기 벨트 컨베이어 후단부에 설치되며, 벨트 컨베이어에 지반보강재를 공급하기 위한 주 호퍼;

상기 주 호퍼 후단에 힌지운동 가능하게 설치되며, 임의의 운송수단에 의해 운송되어온 지반보강재를 공급받아 상기 주 호퍼로 공급하는 보조 호퍼; 및

상기 벨트 컨베이어와 보조 호퍼에 걸쳐 설치되며 보조 호퍼를 상하 힌지운동이 가능하도록 구동시키는 보조 호퍼 구동장치를 포함하여 구성된 점에 그 특징이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치를 나타낸 것으로서, 도 3은 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 4는 높이 조절수단을 이용하여 벨트 컨베이어의 전반부는 상승시키고 후반부는 하강시킨 상태를 보여주는 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치는 벨트 컨베이어(310), 지반보강재 분사장치(320), 벨트 컨베이어 높이 조절수단(330), 주 호퍼(340), 보조 호퍼(350), 보조 호퍼 구동장치(360)를 포함하여 구성된다.

벨트 컨베이어(310)는 연약지반 위에 포설된 토목섬유(미도시) 위에 접지압이 최소화될 수 있는 광폭의 무한 궤도로 설치되며, 지반보강재(예를 들면, 모래, 슬래그, 토석 등)를 후방에서 전방으로 이송하는 역할을 한다.

지반보강재 분사장치(320) 상기 벨트 컨베이어(310)의 선단부에 설치되며, 벨트 컨베이어(310)에 의해 이송되어온 지반보강재를 벨트 컨베이어 선단부의 전방과 후방으로 분산 포설한다.

여기서, 이와 같은 지반보강재 분사장치(320)는 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 각각 다수의 회전판 날개(320w)를 갖는 수차구조로서 서로 소정 거리 이격되어 설치되는 전방 및 후방 지반보강재 분사장치(321)(322)와, 그 전,후방 지반보강재 분사장치(321)(322) 사이에 설치되어 벨트 컨베이어(310)로부터 투하되는 지반보강재를 전,후방 지반보강재 분사장치(321)(322)에 소정 비율로 분리하여 각각 공급하는 지반보강재 분리판(323)으로 구성된다. 이와 같은 지반보강재 분리판(323)에 의한 전,후방 지반보강재 분사장치(321)(322)로의 지반보강재의 분리 공급을 위해 지반보강재 분리판(323)에는 소정 크기의 관통공(323h)이 형성된다. 또한, 상기 전,후방 지반보강재 분사장치(321)(322)의 회전구동을 위해 전,후방 분사장치 (321)(322)의 수차축에 각각 모터(미도시)를 설치하거나, 적어도 어느 일측 분사장치에 모터를 설치하고, 그 일측 분사장치의 회전구동력을 적절한 동력전달수단에 의해 타측 분사장치쪽으로 전달함으로써 전,후방 분사장치가 모두 회전되도록 하는 메커니즘으로 구성할 수도 있다.

벨트 컨베이어 높이 조절수단(330)은 상기 벨트 컨베이어(310)의 전반부 및 후반부의 소정 위치에 각각 설치되며, 벨트 컨베이어(310)의 상하 높이를 조절한다.

여기서, 이 벨트 컨베이어 높이 조절수단(330)은 벨트 컨베이어(310)의 전반부에 설치되어 벨트 컨베이어(310)의 전반부를 상승시키거나 하강시켜 벨트 컨베이어(310)의 높이를 조절하는 컨베이어 높이 조절용 실린더(330a)와, 벨트 컨베이어 (310)의 후반부에 설치되어 상기 실린더(330a)의 작동에 따라 하나의 지지점 역할을 하면서 벨트 컨베이어(310)가 힌지식으로 상승 및 하강할 수 있도록 하는 컨베이어 높이 조절용 힌지(330b)로 구성된다. 상기 컨베이어 높이 조절용 실린더 (330a)로는 유압실린더가 사용될 수 있다.

주 호퍼(340)는 상기 벨트 컨베이어(310) 후단부에 설치되며, 벨트 컨베이어 (310)에 지반보강재를 공급한다.

보조 호퍼(350)는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 주 호퍼(340) 후단에 힌지운동 가능하게 설치되며, 임의의 운송수단(예컨대, 덤프 트럭)에 의해 운송되어온 지반보강재를 공급받아 상기 주 호퍼(340)로 공급한다.

보조 호퍼 구동장치(360)는 상기 벨트 컨베이어(310)와 보조 호퍼(350)에 걸쳐 설치되며 보조 호퍼(350)를 상하 힌지운동이 가능하도록 구동시킨다. 이 보조 호퍼 구동장치(360)로는 유압실린더, 와이어 로프 등이 사용될 수 있다.

도 3 및 도 4에서 참조번호 370은 벨트 컨베이어 고정용 로프, 380은 벨트 컨베이어 고정용 기둥, 390은 엔진 및 기름탱크, 400은 운전실을 각각 나타낸다.

한편, 도 10 및 도 11은 이상과 같은 구성의 본 발명의 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치에 있어서, 벨트 컨베이어를 이중으로 구성한 예를 보여주는 도면이다.

도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 고정체인 메인 벨트 컨베이어 (310) 하부에 별도의 보조 벨트 컨베이어(315)를 벨트 컨베이어의 길이 방향으로 이동 가능하게 설치함으로써, 벨트 컨베이어의 전체 길이를 더욱 길게 연장할 수 있게 된다. 이와 같은 보조 벨트 컨베이어(315)의 전,후방으로의 이동을 위해 보조 벨트 컨베이어(315)는 복수의 벨트 컨베이어 연결용 로울러(316)에 의해 메인 벨트 컨베이어(310)에 연결 설치되고, 보조 벨트 컨베이어(315)에는 로프 로울러(317)와 로프(318)가 설치되며, 벨트 컨베이어를 지지하는 프레임의 소정 부위에는 로프 (318)를 감았다 풀었다 할 수 있는 로프 드럼(319)이 설치된다. 이와 같은 구조에 따라 로프 드럼(319)이 정회전 혹은 역회전할 시 로프(318)가 로프 드럼(319)에 감기거나 풀리게 되고, 그에 따라 보조 벨트 컨베이어(315)가 전진하거나 후진하여전체적인 벨트 컨베이어의 길이를 자유롭게 조절할 수 있게 된다.

그러면, 이상과 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치의 동작에 대해 도 3 내지 도 9를 참조하면서 간략히 설명해 보기로 한다.

먼저, 지반 보강 대상의 연약지반에 부등침하 최소화 및 지지력 보강을 위해토목섬유(미도시)를 포설하게 된다. 토목섬유 포설은 현장에서 적정 면적이 확보될 수 있도록 봉합하여 포설하되, 그 재질은 상재하중으로 간극 수압이 발생될 시, 연약층 상부에서 즉시 배수될 수 있고, 연약층의 변형과 밀림 현상을 최소화할 수 있도록 투수 능력이 큰 토목섬유를 이용한다.

이렇게 하여 토목섬유의 포설이 완료되면, 전술한 바와 같은 본 발명의 지반보강재 포설장치를 설치하여 지반보강재(여기서는 편의상 지반보강재를 모래로 설정하고 설명함)를 포설한다. 즉, 덤프 트럭 등에 의해 운송되어 온 모래가 본 발명 장치의 보조 호퍼(350)에 적하되면, 보조 호퍼 구동장치(360)의 작동에 의해 보조 호퍼(350)는 도 8의 상태에서 도 9의 상태로 된다. 이에 따라, 보조 호퍼(350)에 적하되어 있던 모래는 주 호퍼(340)로 공급되고, 주 호퍼(340)에 공급된 모래는 다시 벨트 컨베이어(310)에 의해 후방에서 전방으로 이송된다. 이렇게 이송된 모래는 벨트 컨베이어(310)의 선단부에서 밑으로 투하되는데, 이때 벨트 컨베이어(310)의 선단부 하부에 설치되어 있는 지반보강재 분사장치(320)에 의해 전방과 후방으로 분리 분사되어 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 모래는 벨트 컨베이어(310)의 선단부 전방과 후방으로 분산되어 포설된다. 이에 의해 모래는 균질하게 포설된다.

이상의 설명에서와 같이, 본 고안에 따른 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치는 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 벨트 컨베이어 단부가 캔티레버식으로 되어 있어, 일정 거리만큼 연약층에 직접 하중을 주지 않고도 지반보강재의 포설이 가능하고, 컨베이어 단부에서 분사 방식으로 모래를 포설하므로 초연약지반에서도 소성변형이나 연약층 밀림 현상을 최소화하면서 균질한 포설이 가능할 뿐만이 아니라, 특히 연약층이 뒤섞이지 않고 연약층 상단의 고결층이 그대로 유지됨에 따라 보다 더 소성변이를 최소화할 수 있다.

둘째, 위와 같이 지반보강재의 균질한 포설이 가능하므로, 수평 배수층 유지가 가능하고, 인근 연약층과 비슷하게 침하됨에 따라 압밀도중에 압밀 배수가 용이하여 압밀의 품질관리가 용이하다.

Claims (5)

1. 연약지반에의 장비진입을 위한 전초작업으로서 연약지반의 지반을 보강하기 위해 모래나 슬래그 등의 지반보강재를 포설하기 위한 장치로서,

   연약지반 위에 포설된 토목섬유 위에 접지압이 최소화될 수 있는 광폭의 무한 궤도로 설치되며, 지반보강재를 이송하기 위한 벨트 컨베이어;

   상기 벨트 컨베이어의 선단부에 설치되며, 벨트 컨베이어에 의해 이송되어온 지반보강재를 벨트 컨베이어 선단부의 전방과 후방으로 분산 포설하기 위한 지반보강재 분사장치;

   상기 벨트 컨베이어의 전반부 및 후반부의 소정 위치에 각각 설치되며, 벨트 컨베이어의 상하 높이를 조절하기 위한 벨트 컨베이어 높이 조절수단;

   상기 벨트 컨베이어 후단부에 설치되며, 벨트 컨베이어에 지반보강재를 공급하기 위한 주 호퍼;

   상기 주 호퍼 후단에 힌지운동 가능하게 설치되며, 임의의 운송수단에 의해 운송되어온 지반보강재를 공급받아 상기 주 호퍼로 공급하는 보조 호퍼; 및

   상기 벨트 컨베이어와 보조 호퍼에 걸쳐 설치되며 보조 호퍼를 상하 힌지운동이 가능하도록 구동시키는 보조 호퍼 구동장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 지반보강재 분사장치는 각각 다수의 회전판 날개를 갖는 수차구조로서 서로 소정 거리 이격되어 설치되는 전방 및 후방 지반보강재 분사장치와, 그 전,후방 지반보강재 분사장치 사이에 설치되어 상기 벨트 컨베이어로부터 투하되는 지반보강재를 전,후방 지반보강재 분사장치에 소정 비율로 분리하여 각각 공급하는 지반보강재 분리판으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 벨트 컨베이어 높이 조절수단은 상기 벨트 컨베이어의 전반부에 설치되어 벨트 컨베이어의 전반부를 상승시키거나 하강시켜 벨트 컨베이어의 높이를 조절하는 컨베이어 높이 조절용 실린더와, 벨트 컨베이어의 후반부에 설치되어 상기 실린더의 작동에 따라 하나의 지지점 역할을 하면서 벨트 컨베이어가 힌지식으로 상승 및 하강할 수 있도록 하는 컨베이어 높이 조절용 힌지로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 벨트 컨베이어(메인 벨트 컨베이어)의 하부에는 별도의 보조 벨트 컨베이어가 벨트 컨베이어의 길이방향으로 전,후 이동이 가능하게 더 설치되어, 이 보조 벨트 컨베이어의 전,후 이동에 따라 벨트 컨베이어의 전체 길이를 자유롭게 조절하면서 지반보강재를 포설할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 보조 벨트 컨베이어는 복수의 벨트 컨베이어 연결용 로울러에 의해 메인 벨트 컨베이어에 연결 설치되고, 보조 벨트 컨베이어에는 로프 로울러와 로프가 설치되며, 벨트 컨베이어를 지지하는 프레임의 소정 부위에는 로프를 감았다 풀었다 할 수 있는 로프 드럼이 설치되어, 로프 드럼의 정,역회전에 따라 로프가 로프 드럼에 감기거나 풀리어 보조 벨트 컨베이어가 전진하거나 후진하여 전체적인 벨트 컨베이어의 길이를 조절할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 연약지반에의 장비진입을 위한 지반보강재 포설장치.