KR100631397B1

KR100631397B1 - 그라우팅 확공장치 및 그 시공방법

Info

Publication number: KR100631397B1
Application number: KR1020030084698A
Authority: KR
Inventors: 정성필; 김한성
Original assignee: 주식회사 오륙개발
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2006-10-04
Also published as: KR20050051016A

Abstract

본 발명은 연약지반으로 천공하여 내부에 확공장치를 이용하여 지반을 확장시켜 그라우팅하여 지반강화를 신속히 이룰수 있을 뿐만 아니라, 경제적으로 원가절감을 기대할 수 있는 그라우팅 확공장치 및 그 시공방법에 관한 것이다.

본 발명은 그라우팅 고압펌프와 에어펌프가 고압호스로 각각 연결된 이중관슈밸과 상기 이중관 슈밸과 연결되고 연약지반을 천공하는 천공기와 연결되도록 중공으로 이루어져 상·하로 연통되는 그라우팅공 및 공기 압력 주입공이 구비된 이중관로드와, 상기 이중관로드의 그라우팅공과 주입공에 각각 연결되는 배출공 및 토출공이 각각 구비된 중심관과, 상기 중심관의 토출공이 내장되도록 외주면을 기밀히 감싸 사방으로 균일하게 팽창되는 확공장치와, 상기 이중관로드의 주입공과 연결되어 확공장치가 팽창, 수축되도록 압력을 공급하는 에어펌프로 구성된다.

천공기, 확공장치, 이중관로드, 커플링, 에어 펌프, 그라우팅 고압펌프.

Description

그라우팅 확공장치 및 그 시공방법{GROUTING REAMING DEVICE AND THE CONSTRUCTION WORK METHOD}

도 1 은 본 발명의 그라우팅 확공장치 전체 구조를 나타낸 예시도

도 2 는 본 발명의 그라우팅 확공장치의 확공전 상태도

도 3 은 본 발명의 그라우팅 확공장치의 확공후 상태도

도 4 은 본 발명의 이중관로드 단면도

도 5 는 본 발명의 그라우팅 확공장치 연결 커플링을 나타낸 확대단면도

도 6 은 본 발명의 그라우팅 시공방법을 나타낸 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 연약지반 1a : 유입공

2 : 천공기 10 : 이중관로드

11 : 그라우팅공 12 : 주입공

13 : 고무링홈 20 : 중심관

21 : 배출공 22 : 토출공

30 : 확공장치 40 : 커플링

41 : 연결공 50 : 에어펌프

60 : 이중관 슈밸 70: 그라우팅 공압펌프

80 : 드릴비트

본 발명은 그라우팅 확공장치 및 그 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연약지반으로 천공하여 내부에 유입된 확공장치를 이용, 지반을 확장 및 그라우팅을 하여 지반강화를 신속히 이룰 수 있을 뿐만 아니라, 경제적으로 원가절감을 기대할 수 있는 그라우팅 확공장치 및 그 시공방법에 관한 것이다.

이미 널리 알려진 바와 같이 연약지반을 강화하거나 연약지반으로 세워진 구조물의 침하를 방지하기 위해 사용되는 그라우팅 장치를 이용한 지반 개량 공법은 비유동성 주입재인 시멘트모르타르를 지반으로 강제로 충전시키는 것이다.

일반적으로 이러한 그라우팅 장치를 이용하는 공법은 천공기로 천공로드를 지반으로 천공하여 천공로드의 내부로 주입관을 삽입하고, 이 주입관을 통하여 주입펌프로 고압의 시멘트모르타르를 공급하여 압력에 따라 지반을 가득 채우게 된다.

따라서 유입공으로 그라우팅되는 시멘트모르타르가 지반의 정도에 따라 약한부분 한쪽으로 몰려 구근 형상이 일정하지 않게 되어 기초지지 파일로 사용하기 어려울 뿐만 아니라, 그라우팅되는 시멘트모르타르가 비유동성으로 주변 지반과 밀착이 잘 안되는 문제점이 있었다.

또한, 상기에서와 같이 시공한 후에 지반강도에 따라 구근의 형상이 일정하 지 않으며, 지반의 전석층에서는 확공이 안되는 문제점이 있었다.

상술한 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 연약지반을 천공하여 유입공을 용이하게 확장시켜 지반강화를 신속히 이룰 수 있으며, 경제적으로 원가절감을 기대할 수 있는 그라우팅 확공장치를 제공하는데 있다.

삭제

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연약지반을 천공기로 천공하여 그라우팅하는 장치에 있어서, 연약지반을 천공하여 이중관로드 내부에 이중관을 설치하여 외부는 선단 확공장치를 고압으로 팽창시키며 주위 지반을 압축하고 동시에 내부로 그라우팅을 동시 시차를 두고 계속 반복작업을 하도록 외부에서 조정하고 확공장치는 전체길이가 1000 ~ 1200m/m를 상부로 계속 겹쳐서 팽창과 그라우팅이 동시에 이루어지면서 일정한 높이로 올라오며 그라우팅을 하며, 상기 이중관로드의 주입공과 연결되어 확공장치가 팽창되도록 압력을 공급하는 에어펌프로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하 설명한다.

본 발명을 설명하는데 있어서, 관련된 공지기능 및 구성에 대해 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 때는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명의 기능을 고려하여 설정된 것으로, 이는 생산자의 의도 및 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서의 전반에 기재된 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

첨부된 도 1 은 본 발명의 그라우팅 확공장치 전체 구조를 나타낸 예시도이고, 도 2 는 본 발명의 그라우팅 확공장치의 확공전 상태도이며, 도 3 은 본 발명의 그라우팅 확공장치의 확공후 상태도이고, 도 4 은 본 발명의 이중관로드 단면도, 도 5는 본 발명의 그라우팅 확공장치 커플링을 나타낸 확대단면도이다.

본 발명에 따른 그라우팅 확공장치는 도1 내지 도5 에 도시된 바와 같이, 연약지반(1)을 천공기(2)로 천공시키는 그라우팅 장치에 있어서, 상기 천공기(2)와 연결되도록 중공으로 이루어져 상·하로 연통되는 그라우트공(11) 및 다수의 주입공(12)이 구비된 이중관로드(10)과, 상기 이중관로드(10)의 상부에 설치된 이중관 슈밸(60)과, 상기 이중관 슈밸(60)에는 단축 플랜트 몰탈용 그라우팅 고압 펌프(70)와 연결된 고압호스(71)와, 공기.유압.고압 에어펌프(50)의 고압호스(51)가 연결되고, 상기 이중관로드(10)의 그라우팅공(11)과 주입공(12)에 연결 커플링(40)의해 연결되는 배출공(21) 및 토출공(22)이 각각 구비된 중심관(20)과, 상기 중심관(20)의 토출공(22)이 내장되도록 외주면을 기밀히 감싸 사방으로 균일하게 팽창과 수축되는 확공장치(30)와, 상기 중심관(20)의 하단에는 드릴비트(80)가 설치되며, 상기 이중관로드(10)의 주입공(12)과 연결되어 확공장치(30)가 팽창,수축되도록 압력공기를 팽창장치와 흡입장치로 공급하는 에어펌프(50)와, 상기 이중관로드(10)의 중앙 그라우팅공(11)으로 모르타르를 공급하는 그라우팅 고압펌프로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 확공장치(30)는 공기, 또는 유압을 이용 팽창과 수축을 계속 반복할 수 있는 특성을 갖인 재료로 섬유, 특수 가공된 스틸, 우레탄, 탄소섬유로 만들어지며 크기는 사용용도에 따라 조정이 가능하게 설치된 것이다.

상기 이중관로드(10)는 중앙에 그라우팅공(11)과 일정한 간격으로 다수의 주입공(12)과 상,하면에 고무링홈(13)과, 상,하 내측에는 나사결합 할 수 있도록 암나사가 형성된 것이다.

또한, 상기 이중관로드(10)와 이중관로드(10)를 연결하며, 상기 이중관로드(10)와 중심관(20) 사이에 나사결합으로 연결되는 커플링(40)이 설치되어 상호 기밀하게 결합된다.

여기서, 상기 이중관로드(10)를 천공기(2)와 연결되어 그라우팅 및 압력공기를 주입하는 것으로, 이와 같은 이중관로드(10)에는 상·하로 연이어져 통하는 주입공(12)이 형성되어 에어펌프(50)의 고압호스(51)를 통하여 압력공기을 주입시키고, 중앙부에는 그라우팅 공압펌프(70)의 고압호스(71)통하여 유동성을 갖는 모르타르가 주입되도록 그라우트공(11)이 형성된다. 상기 이중관로드(10)의 상·하부 내주면에는 암나사가 형성된다. 이와 같이 형성되는 이중관로드(10)는 연약지반(1)의 유입공(1a) 길이에 맞추어 다수개가 커플링(40)으로 연결되며, 이러한 커플링(40)의 상·하부 외주면에는 수나사(42)가 각각 형성되어 이중관로드(10)에 형성된 암나사와 나사결합 된다.

상기 중심관(20)은 이중관로드(10)와 연결되어 그라우팅 및 압력공기의 주입이 이루어지는 것으로, 이와 같은 중심관(20)에는 이중관로드(10)의 그라우트공(11)과 연이어져 통하여 배출공(21)이 형성되어 유동성을 갖는 모르타르가 배출되고, 이중관로드(10)의 주입공(12)과 연이어져 통하는 토출공(22)이 형성되어 압력공기를 토출시키게 된다.

더하여, 상기 중심관(20)의 상부 내주면으로 암나사가 형성되어 커플링(40)의 나사결합으로 기밀히 연결되며, 중심관(20)의 하부에는 드릴비트(80)가 나사결합 된다.

상기 확공장치(30)는 중심관(20)의 외주면을 기밀하게 감싸 연약지반(1)으로 천공된 유입공(1a)을 사방으로 균일하게 팽창시키는 것으로, 확공장치(30)의 내부에 중심관(20)의 토출공(22)이 내장되어 있어 상기 에어펌프(50)에서 압력공기가 주입공(12)과 토출공(22)을 통하여 공급되어 확공장치(30)가 공기압력으로 팽창된다.

상기 에어펌프(50)는 이중관로드(10)와 연결된 슈밸(60)에 고압호스(51)로 연결되어 압력을 주입시키는 것으로, 이러한 압력으로는 공기압, 유압, 수압 등을 이용할 수 있다.

따라서 연약지반(1)으로 천공된 유입공(1a)에 이중관로드(10)와 나사결합된 중심관(20) 및 확공장치(30)를 삽입하여 에어펌프(50)에서 주입되는 압력공기로 확공장치(30)를 사방으로 균일하게 팽창시켜 연약지반(1)의 유입공(1a)을 압밀시키고, 이 연약지반(1)을 압밀시킨 확공장치(30)를 도6 에서와 같이 상부와 대략 1/2정도 중첩되도록 상부로 이송시킨다.
상기 확공장치(30)의 전체길이가 1200m/m일때 600m/m가 겹쳐지게 이송시키며 확공장치를 확공하며 모르타르를 그라우팅 한다.

이어서, 이중관로드(10)의 그라우팅공(11)으로 그라우팅 고압펌프(70)에 의해 유동성을 갖는 모르타르를 그라우팅하여 연약지반(1)으로 압밀된 부분에 충진시킨다. 이러한 일련의 작업을 순차적으로 하여 연약지반(1)의 적정높이 까지 실시하면 연약지반(1)으로 천공된 유입공(1a)의 단면형상이 일정하게 형성되어 지반의 균일성으로 지반강화를 신속히 이룰 수 있게 된다.

상기 확공장치(30)는 에어펌프(50)의 팽창장치에서 압력공기을 주입하여 확공시키고, 흡입장치에 의해 압력공기를 빼며, 확공된 유입공에 모르타르를 그라우팅하며, 천공기(2)에 의해 이중관로드(10)를 들어 올리며 확공장치에 압력공기을 주입하여 확공하고 압력공기를 빼고 이중관로드를 들어올리며 동시에 그라우팅을 반복한다.
이때, 상기 이중관로드(10)는 고압의 공기를 전달하기 위한 공기전달관과 그에따른 노즐이 구비되어 있으며, 또한 모르타르를 그라우팅하기 위한 몰타르 전달관이 구비되어져 있다.

이런 공정을 반복하면서 상,하부를 겹치게 시공하여 완벽한 소요의 기둥을 만드는 것은 외부에 조정하면서 일정한 구조를 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는 그라우팅 확공장치와 조기 경화하여 강도 발현할 수 있는 모르타르를 사용한 지반 보강 공법이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 그라우팅 확공장치을 이용한 시공방법의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6과 같이 본 발명의 그라우팅 시공방법은 연약지반(1)으로 유입공(1a)을 천공기(2)로 이중관로드 천공시키는 제1단계와,

상기 유입공(1a)으로 이중관로드(10)의 하측에 연결된 중심관(20) 및 확공장치(30)가 계량지반까지 위치되게 천공을 완료하는 제2단계와,

상기 이중관로드(10)의 주입공(12)으로 압력공기를 주입하여 확공장치(30)를 사방으로 균일하게 팽창시켜 유입공(1a)을 균일하게 압밀시키는 제3단계와,

상기 팽창된 확공장치(30)를 흡입장치로 공기를 빼내어 팽창된 유입공의 상측과 중첩되도록 확공장치(30)을 상부로 이송시키는 제4단계와,

상기 확공된 유입공(1a)에 그라우팅 고압펌프(70)로 부터 이중관로드(10)의 그라우팅공을 통하여 유동성 모르타르를 그라우팅시키는 제5단계와,

상기 제4단계와 상기 제5단계를 반복적으로 하며 확공된 유입공에 모르타르를 균일하게 그라우팅 작업을 완료하는 단계로 이루어진 것이다.

상기 5단계에서 확공장치의 확공과 수축 그라우팅을 동시에 반복할 수 있는 것이다.

상기 유동성 모르타르는 수중에 불분리되며 조기 경화하여 시공후에 토사가 이완되지 않는 조기 경화 특성을 갖아 모르타르를 그라우팅하는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명은 이러한 일련의 작업을 도6 에서와 같이 순차적으로 반복하여 연약지반(1)의 적정높이 까지 실시하면 연약지반(1)으로 천공된 유입공(1a)의 단면형상이 일정하게 형성되어 지반의 균일성으로 지반강화를 신속히 이룰 수 있게 되며, 구근 형상이 상부에서 하부까지 일정한 단면으로 이루어져 조기 강도발현의 유지가 가능하게 된다.

이상의 설명은 하나의 실시 예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않으며 첨부된 청구범위 내에서 다양하게 변형 가능하도록 실시할 수 있다.

예를 들어 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있는 것이다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 연약지반으로 천공된 유입공을 용이하게 확장시켜 지반강화를 신속히 이룰 수 있으며, 경제적으로 원가절감을 기대할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims

연약지반(1)을 천공기(2)로 천공시키는 그라우팅 장치에 있어서,

상기 천공기(2)와 연결되도록 중공으로 이루어져 상·하로 연통되는 그라우팅공(11) 및 다수의 주입공(12)이 구비된 이중관로드(10)와,

상기 이중관로드(10)의 상부에 설치된 슈밸(60)과,

상기 슈밸(60)에는 고압호스(71)로 연결된 그라우팅 고압펌프(70)와,

상기 슈밸(60)에는 고압호스(51)가 연결된 에어펌프(50)와,

상기 이중관로드(10)의 그라우팅공(11)과 주입공(12)과 연결 커플링(40)에 의해 연결되는 배출공(21) 및 토출공(22)이 각각 구비된 중심관(20)과,

상기 중심관(20)의 토출공(22)이 내장되도록 외주면을 기밀히 감싸 사방으로 균일하게 팽창과 수축되는 확공장치(30)와,

상기 중심관(20)의 하단에는 드릴비트(80)와,

상기 이중관로드(10)의 주입공(12)과 연결되어 확공장치(30)가 팽창,수축되도록 압력공기를 팽창장치와 흡입장치로 공급하는 에어펌프(50)와,

상기 이중관로드(10)의 중앙 그라우팅공(11)으로 모르타르를 공급하는 그라우팅 고압펌프(70)로 구성된 것을 특징으로 하는 그라우팅 확공장치.
제 1항에 있어서,

상기 이중관로드(10)는 중앙에 그라우팅공(11)과 일정한 간격으로 다수의 주입공(12)과 상,하면에 고무링홈(13)과, 상,하 내측에는 나사결합 할 수 있도록 암나사가 형성된 것을 특징으로 하는 그라우팅 확공장치.
제 1항에 있어서,

상기 확공장치는 공기, 또는 유압을 이용 팽창과 수축을 계속 반복할 수 있는 특성을 갖인 재료로 섬유, 특수가공된 스틸, 우레탄, 탄소섬유로 만들어지며 크기는 사용용도에 따라 조정이 가능한 것을 특징으로 하는 그라우팅 확공장치.
그라우팅 시공방법에 있어서,

연약지반(1)으로 유입공(1a)을 천공기(2)로 천공시키는 제1단계와,

상기 유입공(1a)으로 이중관로드(10)의 하측에 연결된 중심관(20) 및 확공장치(30)가 계량지반까지 위치되게 천공을 완료하는 제2단계와,

상기 이중관로드(10)의 주입공(12)으로 압력공기를 주입하여 확공장치(30)를 사방으로 균일하게 팽창시켜 유입공(1a)을 균일하게 압밀시키는 제3단계와,

상기 팽창된 확공장치(30)를 흡입장치로 공기를 빼내어 팽창된 유입공의 상측과 중첩되도록 확공장치(30)을 상부로 이송시키는 제4단계와,

상기 확공된 유입공(1a)에 그라우팅 고압펌프(70)로 부터 이중관로드(10)의 그라우팅공을 통하여 유동성 모르타르를 그라우팅시키는 제5단계와,

상기 제4단계와 상기 제5단계를 반복적으로 하며 확공된 유입공에 모르타르를 균일하게 그라우팅 작업을 완료하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 그라 우팅 시공 방법.
제 4항에 있어서,

상기 5단계에서 확공장치의 확공과 수축 그라우팅을 동시에 반복할 수 있는 것을 특징으로 하는 그라우팅 시공 방법.
제 4항에 있어서,

상기 유동성 모르타르는 수중에 불분리되며 조기 경화하여 시공후에 토사가 이완되지 않는 조기 경화 특성을 갖는 모르타르를 그라우팅하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 시공방법.