KR101015222B1

KR101015222B1 - 패커를 이용한 이중관 다단 그라우팅 시공장치

Info

Publication number: KR101015222B1
Application number: KR1020100065441A
Authority: KR
Inventors: 동용원; 민윤기; 최길현
Original assignee: 주식회사 대덕지질
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2011-02-18

Abstract

본 발명은 터널 작업을 하거나 사면(斜面)에 밀크 시멘트 등의 콘크리트 경화제를 주입하여 파쇄대와 절리면을 채우는 한편 구근을 형성함으로써 지반의 붕괴를 방지하는 그라우팅 시공장치에 있어서, 천공홀의 내부에 이중관을 설치한 후 패커를 이용하여 콘크리트 경화제를 다단으로 주입하여 경화시키도록 하는 패커를 이용한 이중관 다단 그라우팅 시공장치에 관한 것이다.
본 발명은 선단이 밀봉된 주입외관의 내부에 주입내관을 끼우되 상기 주입내관의 외측에 주입외관과의 사이를 일정하게 유지하는 수 개의 간격재를 끼우고, 상기 주입외관의 외측에는 천공홀과의 사이 간격을 유지하는 외부 간격재를 일정 간격으로 끼우며, 상기 주입내관에는 주입외관의 외측으로 콘크리트 경화제를 일방향으로 토출시키는 토출구를 일정 간격으로 설치하고, 상기 주입내관의 내측으로 주입내관을 막아주는 패커를 설치하며, 상기 패커를 관통하여 일방향으로 콘크리트 경화제를 주입하는 주입관을 설치함으로써 이루어지게 된다.

Description

패커를 이용한 이중관 다단 그라우팅 시공장치{Multistage grouting apparatus using packer}

본 발명은 터널 작업을 하거나 사면(斜面)에 밀크 시멘트 등의 콘크리트 경화제를 주입하여 파쇄대와 절리면을 채우는 한편 구근을 형성함으로써 지반의 붕괴를 방지하는 그라우팅 시공장치에 있어서, 천공홀의 내부에 이중강관을 설치한 후 패커를 이용하여 콘크리트 경화제를 다단으로 주입하여 경화시키도록 하는 패커를 이용한 이중관 다단 그라우팅 시공장치에 관한 것이다.

본 발명은 건설현장에서 지반이 약해 붕괴가 우려되는 터널의 작업구나 사면 등에는 지반 보강을 함으로써 붕괴의 위험을 방지하고 있으며, 상기 지반보강 공법은 통상 연약지반에 천공홀을 뚫은 후 천공홀의 내부에 하나의 경화제 주입 강관을 설치하고, 상기 강관의 내측으로 콘크리트 경화제를 강제로 압입시킴으로써 지반에 경화제에 의한 구근의 형성으로 지반을 강화시키게 된다.

그러나, 하나의 강관을 사용하는 경우 지반이 매우 연약한 상태에서는 충분한 강성을 보이지 못하게 되어 터널의 작업구나 사면 등이 붕괴되는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 연약지반을 보강하기 위하여 천공홀을 뚫은 후 콘크리트 경화제를 주입하는 방식의 지반 보강 공법에서는 충분한 강성이 증가되지 못하여 터널의 붕괴나 비탈면의 파괴를 효과적으로 저지하지 못하게 되는 문제를 해결하기 위한 것으로, 이중 강관을 사용하고 패커를 이용하여 다단으로 그라우팅이 이루어지도록 함으로써 강성의 견고한 지반 보강이 이루어지도록 하는 것이다.

본 발명은 선단이 밀봉된 주입외관의 내부에 주입내관을 끼우되 상기 주입내관의 외측에 주입외관과의 사이를 일정하게 유지하는 수 개의 간격재를 끼우고, 상기 주입외관의 외측에는 천공홀과의 사이 간격을 유지하는 외부 간격재를 일정 간격으로 끼우며, 상기 주입내관에는 주입외관의 외측으로 콘크리트 경화제를 일방향으로 토출시키는 토출구를 일정 간격으로 설치하고, 상기 주입내관의 내측으로 주입내관을 막아주는 패커를 설치하며, 상기 패커를 관통하여 일방향으로 콘크리트 경화제를 주입하는 주입관을 설치함으로써 이루어지게 된다.

이러한 본 발명에서 토출구에는 역류를 방지하는 역류방지 밸브를 설치하여 외부로 토출된 경화제가 주입압에 의해 내부로 유입되는 것을 방지한다.

본 발명은 경화제의 주입이전에 실(seal)재를 무압으로 주입하여 이중강관과 천공홀 사이를 채워준 후 패커의 위치를 이동하며 다단으로 경화제를 주입하여 절리면이나 파쇄대에 경화제가 주입되게 함으로써 강성을 증가시키는 것이다.

본 발명은 이중강관을 천공홀에 주입한 후 무압으로 실재를 천공홀과 이중강관 사이를 채워준 상태에서, 주입내관으로 패커를 끼워 역류를 방지한 후 콘크리트 경화제를 주입내관에 주입함으로써 경화제가 토출구를 거쳐 실재에 의해 역류가 방지되며 절리면이나 파쇄대를 채우도록 한 후 패커를 전방으로 이동시킨 후 전술된 과정을 거치면서 지반의 파괴를 방지하는 한편 주입구근의 형성으로 강성을 증가시켜 지지보로써의 역할도 수행할 수 있도록 하는 것이다.

도 1은 본 발명 이중강관의 정단면도
도 2는 본 발명 토출구 단면도
도 3은 본 발명 토출구에서의 토출 상태도
도 4는 본 발명의 사용상태도
도 5는 본 발명의 패커를 이동한 상태의 사용 상태도
도 6은 본 발명의 이중강관을 천공홀에 끼운 상태의 단면도
도 7은 본 발명의 이중강관 평단면도

본 발명은 천공기를 이용하여 작업구나 사면 등에 천공홀(10)을 뚫고, 상기 천공홀(10)에 이중강관(100)을 끼워 넣은 후 이중강관(100)의 내부에서 패커(200)를 이동하며 콘크리트 경화제를 이중강관(100)의 내부에 주입함으로써 콘크리트 경화제가 이중강관(100)과 천공홀(10)의 내부를 채운 후 절리면(11)이나 파쇄대(12)를 채우며 주입구근(13)을 형성하도록 하는 것이다.

본 발명에서 천공기를 이용하여 일정 깊이와 각도를 갖는 천공홀(10)을 뚫어주는 것은 당 업계의 공지의 사실이며, 상기 천공홀(10)은 지반의 강성을 보강하여 무너짐이나 쓰러짐 등을 방지하기 위한 곳에 형성한 후 내부를 콘크리트 경화제를 채워 강도 보강을 하게 된다.

본 발명은 천공홀(10)에 이중강관(100)을 끼워주는 것으로, 상기 이중강관(100)은 선단이 밀봉된 주입외관(110)의 내부에 선단이 개방된 형태를 갖는 주입내관(120)을 끼워주되 상기 주입내관(120)의 외측에는 간격재(130)를 끼워 주입외관(110)과의 사이가 일정 간격을 유지하도록 하고, 상기 주입내관(120)에는 주입외관(110)의 외측으로 콘크리트 경화제를 토출시키는 토출구(140)를 일정 간격으로 설치하며, 상기 주입외관(110)과 주입내관(120)의 입구 쪽에서 차단판(150)으로 막아주도록 함으로써 이루어지게 된다.

본 발명의 토출구(140)에는 선단에 외측으로 경화제를 토출할 뿐 내측으로 역류되지 않도록 하는 역류방지밸브(141)를 설치함으로써, 외부에서 이중강관(100)의 내부로 주입되는 경화제가 토출구(140)를 통하여 외부로 배출될 뿐 역류방지밸브(141)에 의해 역류하게 되는 것을 방지한다.

여기서 역류방지밸브(141)를 사용하지 않고 고무밴드 등을 이용하여 토출구(140)를 막아주는 경우 토출구(140)의 토출 압력에 의해서는 경화제의 토출이 이루어지게 하고, 토출압력이 없는 경우는 고무밴드로 토출입구를 막아주어 토출된 경화제가 토출구(140)로 역류하는 경우를 없애게 된다.

본 발명의 주입내관(110)에는 내측으로 패커(200)를 설치하되 상기 패커(200)는 유압을 이용하여 부풀리게 되는 것으로, 유압 공급을 선택하여 패커(200)로 주입내관(110)을 막아주거나 패커(200)를 이동할 수 있도록 하며, 상기 패커(200)를 관통하여 주입관(210)을 설치함으로써 주입관(210)을 통하여 콘크리트 경화제를 주입할 수 있도록 한다.

상기 주입관(210)에도 도시되지 아니한 역류방지밸브를 설치함으로써 주입관(210)으로 주입되는 경화제가 역류하는 것을 방지하는 것이 좋다.

본 발명의 주입외관(110)에는 외측으로 외부 간격재(160)를 끼워주어 천공홀(10)과의 간격을 일정하게 유지시키도록 하며, 본 발명의 외부 간격재(160)는 천공홀(10)의 내부에서 이중강관(100)이 일정 간격을 유지할 수 있도록 하되 외부 간격재(160) 사이를 경화제나 실재가 자유롭게 이동할 수 있도록 외부 간격재(160)를 설치한다.

그리고 본 발명의 이중강관(100)은 일정 길이를 갖도록 제작되나 깊은 천공홀에 사용하기 위해서는 여러 개를 연결하여 사용할 수 있도록 하며, 이를 위하여 이중강관(100)을 나사 결합 등의 방식으로 필요한 길이만큼 연결하여 사용하도록 한다.

이러한 구성의 본 발명에서 천공홀(10)을 형성하는 과정은 당 업계의 공지의 사실이며 천공기 등을 이용하게 되고, 천공홀(10)이 일정 깊이로 뚫리게 되면, 상기 천공홀(10)의 내부로 이중강관(100)을 끼우게 되고, 상기 이중강관(100)에는 외부 간격재(160)를 끼움으로서 천공홀(10)과 이중강관(100)이 외부 간격재(160)에 의해 일정한 간격을 유지한 채로 끼워지도록 한다.

그리고, 천공홀(10)의 입구에서는 이중강관(100)과 천공홀(10) 사이의 틈새를 막아주기 위하여 코킹(170)을 끼워주도록 한다.

상기 이중강관(100)은 선단이 밀봉된 주입외관(110)의 내부에 선단이 개방된 형태를 갖는 주입내관(120)을 끼워주되 상기 주입내관(120)의 외측에는 간격재(130)를 끼워 주입외관(110)과의 사이가 일정 간격을 유지하도록 하고, 이중강관(100)의 입구 쪽은 주입외관(110)과 주입내관(120) 사이를 차단판(150)으로 막아준다.

그리고, 이중강관(100)의 주입내관(120)에는 주입외관(110)의 외측으로 콘크리트 경화제를 토출시키는 토출구(140)를 일정 간격으로 설치하며, 토출구(140)에는 역류방지밸브(141)를 설치하여 경화제가 외부로 배출될 뿐 역류되지 않도록 한다.

또한 이중강관(100)의 주입외관(110)과 천공홀(10) 사이의 입구는 코킹(170)을 끼워 천공홀(10)을 채우는 경화제가 외부로 누출되지 않도록 한다.

상기 된 이중강관(100)은 천공홀(10)에 끼워지게 되고, 이 상태에서 주입내관(120)의 내측으로 패커(200)를 끼워 이중강관(100)의 일정 깊이까지 패커(200)를 이동시킨 후 상기 패커(200)에 유압을 공급하여 패커(200)가 팽창되면서 주입내관(120)을 막아주도록 한다.

여기서 패커(200)에는 주입관(210)이 관통되게 설치함으로써 주입관(210)을 통하여 주입내관(120)의 0내측으로 경화제를 주입할 수 있게 된다.

이와 같이 이중강관(100)의 주입내관(120)에 패커(200)를 끼운 후에는 주입관(210)으로 실재를 무압으로 주입하여 주입내관(120)에서 토출구(140)를 통하여 외부로 배출되는 실재가 주입외관(110)과 천공홀(10) 사이에 주입되어 천공홀(10)을 실재가 채우도록 한다.

천공홀(10)을 실재로 채우는 이유는 콘크리트 경화제의 주입시 콘트리트 경화제가 천공홀(10)의 입구쪽으로 역류하지 않고 절리면(11)이나 파쇄대(12)를 찾아 주입이 이루어지는 한편 주입구근(13)이 형성되도록 하는 것이다.

주입관(210)을 통하여 실재를 주입한 후 주입관(210)으로 압력을 가한 콘크리트 경화제를 주입하게 되면, 경화제는 주입내관(120)을 채운 후 토출구(140)에서 역류방지밸브(141)를 통하여 천공홀(10) 쪽으로 배출되고, 천공홀(10)로 배출되는 경화제는 고압의 압력이 가해지므로 빈 공간인 절리면(11)이나 파쇄대(12)를 채우면서 주입이 이루어지는 동시에 천공홀(10)의 외측 지반으로 폭넓게 주입되어 주입구근(13)을 형성하게 된다.

주입관(210)을 통하여 콘크리트 경화제가 압력에 의해 주입되면, 경화제는 주입내관(120)의 패커(200)로 막힌 부분을 채운 후 토출구(140)를 통하여 외부로 주입이 이루어지게 됨으로써 경화제는 천공홀(10)의 내부를 채우는 한편 절리면(11)과 파쇄대(12)로 주입되게 된다.

이때 천공홀(10)에 채워진 실재에 의해 경화제는 역류가 방지되는 한편 절리면(11)이나 파쇄대(120)로 주입이 이루어지도록 한다.

이와 동시에 지반의 틈새로 경화제가 주입되어 주입구근(130)을 형성하게 된다.

그리고, 상기 와 같이 경화제의 주입이 완료되면 패커(200)의 유압을 배출시켜 패커(200)를 주입내관(120)의 후방으로 이동한 후 다시 유압을 공급하여 패커(200)가 주입내관(120)의 입구를 막아주도록 한다.

이때 패커(200)가 막는 부분은 전술된 패커의 위치에서 입구 쪽으로 일정거리를 이동한 부분이 되며, 패커(200)를 관통하는 주입관(210)으로 콘크리트 경화제를 주입하여 주입내관(120)의 공간을 채우는 한편 토출구(140)를 통하여 외부로 토출되어 천공홀(10)을 채우는 동시에 절리면(11)이나 파쇄대(12)로 주입이 이루어지게 한다.

위와 같은 방식을 다단으로 진행하여 천공홀(10)과 전리면(11) 및 파쇄대(12)에 콘크리트 경화제를 주입하는 한편 주입구근(13)을 형성하게 되며, 콘크리트 경화제의 주입과 경화가 이루어지면 패커(200)를 축소시켜 주입관(210)과 함께 꺼냄으로써 재사용할 수 있도록 하며, 이중강관(100)은 천공홀(10)에 끼워진 채로 경화제로 경화되는 동시에 주입구근(130)이 다단으로 형성되어 강성을 크게 증가시킬 수 있게 된다.

즉, 본 발명은 기존의 단관을 사용하는 경우보다 큰 강성을 유지할 수 있으며 터널 막장면 의 붕락을 억제하거나 비탈면 파괴를 억제하는 효과가 크며 강성이 증가되어 터널 막장면 보강시 1점 또는 2점 지지보로서의 충분한 역할을 할 수 있는 것이다.

10 : 천공홀 11 : 절리면
12 : 파쇄대 13 : 주입구근
100 : 이중강관 110 : 주입외관
120 : 주입내관 130 : 간격재
140 : 토출구 150 : 차단판
160 : 외부 간격재 170 : 코킹
200 : 패커 210 : 주입관

Claims

선단이 밀봉된 주입외관(110)의 내부에 주입내관(120)을 끼우되 상기 주입내관(120)의 외측에 주입외관(110)과의 사이를 일정하게 유지하는 수 개의 간격재(130)를 끼우고, 상기 주입내관(120)에는 주입외관(110)의 외측으로 콘크리트 경화제를 천공홀(10)과 절리면(11) 및 파쇄대(12)로 토출시키며 역류방지밸브(141)가 구비된 토출구(140)를 일정 간격으로 설치하여 이중강관(100)을 구성하고,
상기 이중강관(100)은 천공홀(10)에 끼우되 주입외관(110)의 외측에는 천공홀(10)과의 사이를 일정하게 유지하는 수 개의 외부 간격재(160)를 끼우는 한편 상기 이중강관(100)을 이루는 주입외관(110)의 내측에 끼워진 주입내관(120)의 입구는 차단판(150)을 대고 막아주며,
상기 주입내관(120)의 내측으로 주입내관(120)을 막아주는 패커(200)를 설치하되 상기 패커(200)를 관통하여 일방향으로 콘크리트 경화제를 주입하는 주입관(210)을 설치하여 구성하는 것을 특징으로 하는 패커를 이용한 이중관 다단 그라우팅 시공장치.
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