KR101211595B1 - Distributed injection device auto-rotate use viscoplastic mortar grout - Google Patents

Abstract

본 발명은 저유동성 점소성 몰탈그라우트 자회전분산주입 선단장치에서 개량대상지반내로 그라우트의 균질한 압입과 그라우트 압입에 의해 조성되는 개량체의 확장에 의한 지반압축다짐이 원활하고 효율적으로 이루어지도록 주입관의 선단에 장착하는 자회전분산주입 선단장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 저유동성 점소성 몰탈그라우트 자회전분산주입 선단장치는 단관으로 된 주입관의 선단에 천공시 회전방향으로는 구속되고 역방향으로는 회전이 자유로운 베어링장치가 장착되고, 그 하부에 압송되는 그라우트를 선단주입장치의 상단부터 하단까지 회전하는 나선방향으로 유도하고 동시에 그라우트를 조성하고자하는 개량체 중심축에서 횡방향으로 밀어내는 구조의 자회전분산주입 선단장치가 장착되는 구조로 되어 있으며,
본 자회전분산주입 선단장치를 장치하여 개량대상지반을 수평다짐하는 방향으로 저유동성 점소성 몰탈그라우트의 압출을 유도하여 압력주입하는 방법이 기존의 주입관 선단에서 주입장치 없이 압출되는 방식에 비하여 효율적이고 유리한 특징은 다음과 같다.
우선, 기존의 저유동성 점소성 몰탈그라우트의 압밀주입공법에서는 주입관(단관)의 선단에서 그라우트의 압출이 집중되므로 지반조건에 따라 그라우트가 확산되는 방향이 지반성상에 따라 정해지며 불규칙한 형상의 개량체 조성이 이루어지는 단점과, 그라우트의 압출과 지반내 확장에 따라 발생하는 지반소성변형 저항반력이 결과적으로 주입관 선단 그라우트 토출구에 집중되므로 그라우트 주입작업중 지반반력에 의해 정위치에 삽입된 주입관이 상승되거나 급격히 돌출되는 상황이 발생하고, 이러한 상황이 발생되어도 정위치 지정심도에서의 추가주입이 되지 않으므로 주입심도별 정량주입이 이루어지지 않거나 주입작업중 안전사고의 발생우려가 큰 단점이 있으나,
이에 대비하여 본 발명에 따른 자회전분산주입 선단장치를 사용하는 경우 효율적이고 유리한 특징은 우선 그라우트의 지반내 압입력과 이에 따른 지반반력의 상대적 차이에 의해 선단주입장치가 필요시 자회전에 의한 분산주입이 되어 원주상 나선형으로 균질한 주입이 이루어지도록 하는 점과, 주입관의 선단에서 집중하여 그라우트가 압출되는 기존의 방법과는 달리 선단주입장치의 일정범위내에서 지반을 수평방향으로 압축다짐되도록 그라우트를 유도하고 그라우트의 지반압입이 일점에 집중되지 않고 분산주입되므로 단위시간당 주입효율을 증대시킬 수 있는 점과, 기존의 방법에서 주입관의 선단에 지반의 소성변형 저항반력이 집중하므로 인해 주입관이 상승하는 문제점은 지반내에 압입된 그라우트에 작용하는 지반반력이 선단주입장치가 상승하지 못하도록 구속하는 방향으로 선단주입장치가 구조되어 주입심도별 정량 또는 정압도달까지 주입량을 균등하게 보장할 수 있는 점 등이다. The present invention is a low flow viscous mortar grout injector dispensing injection device for smooth and efficient ground compression compaction by homogeneous indentation of grout and expansion of the improved composition formed by grout indentation into the ground to be improved. It is to provide a self-rotating dispersion injection tip device mounted to the tip of the.
The low flow viscous mortar grout self-dispersion injection tip device according to the present invention is equipped with a bearing device that is constrained in the rotational direction during drilling and freely rotates in the reverse direction at the tip of the injection pipe made of a single pipe, and is fed underneath The self-rotating dispensing injection tip device has a structure that guides the grout in the helical direction rotating from the top to the bottom of the tip injection device and simultaneously pushes the grout laterally from the central axis of the improved body to form the grout.
The method of injecting low flow viscous mortar grout in the direction of leveling the ground to be improved by installing the self-rotating dispersion injection tip device is more efficient than the conventional extrusion method without the injection device. And advantageous features are as follows.
First, in the conventional consolidation method of low flow viscous mortar grout, the grout is concentrated at the tip of the injection pipe (single pipe), so the direction of grout diffusion is determined according to the soil condition and the irregular shape is improved. The disadvantages of the composition and the ground plastic deformation resistance caused by the extrusion of the grout and the expansion in the ground are consequently concentrated at the discharging port of the distal end of the injection pipe, so that the injection pipe inserted in place by the ground reaction force during the grout injection operation is raised or There is a big disadvantage that a sudden protruding situation occurs, and even if such a situation occurs, additional injection is not performed at the exact positioning depth.
In contrast, in the case of using the self-rotating dispersion injection tip device according to the present invention, an efficient and advantageous feature is first distributed by magnetic rotation when the tip injection device is needed due to the relative difference between the ground pressure input of the grout and the ground reaction force. In order to achieve homogeneous injection in a circumferential helical shape by injection, unlike the conventional method in which the grout is extruded by concentrating at the tip of the injection pipe, the ground is compacted horizontally within a certain range of the tip injection device. It is possible to increase the injection efficiency per unit time because the grout is induced and the grout is not concentrated at one point, so the injection efficiency per unit time is increased, and the plastic deformation resistance of the ground is concentrated at the tip of the injection tube in the conventional method. This rising problem is that the ground reaction force acting on the grout pressed into the ground The tip injection device is structured in a constraining direction so as not to rise so that the injection amount can be equally guaranteed until the injection depth is quantified or the static pressure is reached.

Description

저유동성 점소성 몰탈그라우트 자회전분산주입 선단장치{Distributed injection device auto-rotate use viscoplastic mortar grout} Low flow viscous mortar grout dispersing injection tip device {Distributed injection device auto-rotate use viscoplastic mortar grout}

본 발명은 저유동성 점소성 몰탈그라우트 자회전분산주입 선단장치에 있어 저유동성 점소성 몰탈그라우트 압밀주입공법에 해당되는 분야로, 주입관 선단에 장착되어 펌프로부터 압송되는 그라우트를 효율적으로 개량대상지반 내에 고르게 분산주입시켜 시공효율을 증진시키고, 동시에 주입에 따른 원지반의 소성변형 저항반력이 주입관내로 역류작용하거나 주입관을 들어올려 그라우트가 압출되는 주입관 선단을 지정심도에서 이탈시켜 조성하고자 하는 지반개량체의 연속성을 절단시켜 부적합한 구조의 지반구조체가 조성되는 문제점 등을 개선하기 위해 주입관 선단에 장착하는 자회전분산주입 선단장치에 관한 것이다. The present invention is a field corresponding to a low flow viscous mortar grout consolidation injection method in the low flow viscous mortar grout self-dispersion injection tip device, the grout attached to the tip of the injection pipe to be efficiently pumped from the pump within the ground to be improved Improved construction efficiency by uniformly dispersing injection, and at the same time, the plastic deformation resistance reaction of the original ground caused by injection reverses the injection pipe, or lifts the injection pipe and lifts the injection pipe from the end of the injection pipe where the grout is extruded from the designated depth The present invention relates to a self-rotating dispersion injection tip device which is mounted at the tip of an injection pipe to improve the problem of cutting the continuity of a sieve and forming a ground structure having an inappropriate structure.

지반개량이나 보강을 위한 그라우팅 공법은 저압침투주입그라우팅공법, 중고압분사치환그라우팅공법, 심층교반그라우팅공법, 압밀다짐강제치환그라우팅공법의 4가지로 대별할 수 있으며, 이들 중 전자의 3가지는 공히 액상의 그라우트를 사용하며 목적하는 지반개량의 방법과 개념에 따라 각기 달리한 구조의 주입관 또는 선단주입장치에 장착된 분사구를 통해 지반에 주로 액상의 그라우트를 분출하여 고화에 의한 지반개량을 달성하는 방법이며, 후자의 압밀다짐강제치환그라우팅공법은 점소성을 가지고 저유동성으로 배합한 각종 몰탈그라우트를 단관 주입관을 통해 압송시켜 개방된 주입관의 선단을 통해 지반에 압출시키는 방식이 주로 적용되고 있다. The grouting method for soil improvement or reinforcement can be roughly divided into four types: low pressure penetration injection grouting method, medium pressure spray substitution grouting method, deep stirring grouting method, and consolidation compaction compulsory replacement grouting method. How to achieve the ground improvement by solidification by spraying the grout of the liquid phase mainly on the ground through the injection hole mounted on the injection pipe or the tip injection device of the structure which is different according to the method and concept of the ground improvement desired. In the latter consolidation compaction forced grouting method, a variety of mortar grouts, which are viscous and low-flow, are fed through a single pipe inlet pipe and extruded into the ground through the tip of an open injection pipe.

본 발명은 상기의 압밀다짐강제치환그라우팅에 속하는 분야로, 이 분야의 종래기술로 현행되는 공법은 특허 제 10-0155955호(공개특허 특 1996-0004671호)에 근거한 C.G.S공법, 특허 제 10-0769313호(공개특허 제 10-2007-0096071호)에 근거한 C.C.G공법, 특허 제 10-0941916호(공개특허 제 10-2009-00505030호와 공개특허 제 10-2010-0111223호)에 근거한 M.G.S공법, 특허 제 10-0951632호(공개특허 제 10-2009-0055143호)에 근거한 vG.S.C공법 등이 상용되고 있으며, The present invention is a field belonging to the consolidation compaction replacement grouting of the above, the current method in the prior art of this field is CGS method, Patent No. 10-0769313 based on Patent No. 10-0155955 (Patent No. 1996-0004671) CCG method based on Korean Patent Application Publication No. 10-2007-0096071, MGS method and patent based on Patent No. 10-0941916 (Public Patent Nos. 10-2009-00505030 and 10-2010-0111223) The vG.SC process and the like based on No. 10-0951632 (Publication No. 10-2009-0055143) are commercially available.

전술한 종래기술의 공법들은 공히 점소성을 가지고 저유동성으로 배합한 입상재 몰탈그라우트를 사용하는 것과, 단관으로 된 주입관을 통해 지반에 압송시켜 주입관의 선단을 통해 지반에 압출시키는 방식에서 동일하며 다만, 공개특허 제 10-2007-0096071호에 근거한 C.C.G공법은 그라우트 생산재료와 배합비의 차이 및 대용량펌프를 사용한 지하공동부 압밀충전주입을 특징으로 하며, 공개특허 제 10-2009-00505030호와 공개특허 제 10-2010-0111223호에 근거한 M.G.S공법은 그라우트 공급라인을 다수 개 설치하고 필요한 라인으로 전환하여 그라우트를 공급시킬 수 있도록 장치하여 주로 부등침하된 구조물의 복원공사에서 변위를 계측하며 공사목적을 달성하기 용이하도록 하고 동시에 시공효율을 높일 수 있도록 한 것이 다른 공법과 대비되는 특징으로 하며, 공개특허 제 10-2009-0055143호에 근거한 vG.S.C공법은 상기의 3개 공법이 별도의 선단장치가 없이 주입관의 선단에서 그라우트가 직접 개량대상지반으로 압출되는 것과 달리, 나선회전익으로 장치된 선단주입장치가 회전하며 주입관을 통해 압송된 그라우트를 개량대상지반에서 조성하고자 하는개량체 중심축의 횡방향 원주면상으로 그라우트가 압출되도록 유도하는 것과, 주입장치 선단에 역류방지막을 장착하여 지반에 압입시키는 그라우트가 정위치를 이탈하지 못하도록 하여 개량체 조성규격을 균질하게 하는 것과, 이로 인해 주입효율과 시공능률이 향상되게 하며, 그라우트의 지반내 압입에 따른 지반의 소성변형 저항반력이 타 공법과 달리 주입관으로 역류하여 주입관을 부상시키거나 불충분한 주입이 되는 상황이 발생되지 않도록 발명된 것이 주요 특징이다. The above-described prior art methods are the same in the method of using the granular material mortar grout, which is viscous and mixed with low flow rate, and is extruded into the ground through the tip of the injection tube by pumping it into the ground through an injection tube made of a single tube. However, CCG method based on Patent Publication No. 10-2007-0096071 is characterized by the difference between the grout production material and the mixing ratio and the consolidation filling injection of the underground cavity using a large-capacity pump. The MGS method based on Patent Publication No. 10-2010-0111223 installs a plurality of grout supply lines and converts them into necessary lines so that grout can be supplied, thereby measuring displacement in the restoration work of an unsettled structure. To make it easy to achieve and to increase the construction efficiency at the same time is characterized by the contrast with other construction methods, The vG.SC method based on Patent No. 10-2009-0055143 is a tip equipped with a spiral rotor blade, in contrast to the three methods described above where the grout is directly extruded from the tip of the injection tube to the ground for improvement without a separate tip device. The injection device is rotated to induce grout to be extruded through the injection pipe onto the transverse circumferential surface of the central axis of the reformer to be formed in the improvement target ground, and to prevent the grout from being inserted into the ground by mounting a backflow prevention film at the tip of the injection device. It is possible to improve the injection efficiency and construction efficiency by preventing the grout from deviating from the in-situ position, thereby improving the injection efficiency and construction efficiency. It is mainly invented to prevent backflow into the tube to injure the injection tube or to result in insufficient injection. It is characteristic.

상기의 압밀다짐강제치환그라우팅에 속하는 공법 중에서 공개특허 제 10-2009-0055143호에 근거한 vG.S.C공법은 본 발명의 출원자인 본인이 발명하고 등록되었으며, 상용화하고 있는 공법으로, 기존의 공개특허 제 10-2009-0055143호에 근거한 vG.S.C공법의 선단주입장치는 기계적 회전력을 부여하여 강제적으로 그라우트를 측방향 원주면상으로 분산주입되도록 유도하는 장치인 것에 대비하여, 본 발명의 자회전분산주입 선단장치는 주입관을 통해 전달되는 그라우트의 압송력과 지반반력과의 상대적차이와 지반조건의 이방성에 의해 기계적 회전력의 부여없이 자회전하며 그라우트가 개량체 중심축의 횡방향 원주면상으로 분산주입되도록 나선익의 회전방향과 구조를 달리한 것을 특징으로 한다.
Among the methods belonging to the consolidation compaction replacement grouting process, the vG.SC method based on Patent Publication No. 10-2009-0055143 is a method invented, registered, and commercialized by the applicant of the present invention. The tip injection device of the vG.SC method according to 10-2009-0055143 is a device for injecting the grout into the lateral circumferential surface by forcing a mechanical rotational force, and the self-rotating injection tip of the present invention. The device is self-rotating without imparting mechanical rotational force due to the relative difference between the grout's conveying force and the ground reaction force and the anisotropy of the ground conditions transmitted through the injection tube. It is characterized in that the rotation direction and structure are different.

KR1996-0004671 12KR1996-0004671 12 KR10-2007-0096071 12KR10-2007-0096071 12 KR10-2009-0050030 12KR10-2009-0050030 12 KR10-2010-0111223 12KR10-2010-0111223 12 KR10-2009-0055143 12KR10-2009-0055143 12

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지반개량이나 지반보강 또는 부등침하된 구조물의 복원을 위해 저유동성 점소성 몰탈그라우트를 지반에 압입시켜 고강도, 고품질의 개량체를 지중에 형성시키고, 그 과정에서 지반압축다짐과 밀도증진을 통해 지반지내력 증진의 부수적 효과가 수반되어 복합지반개량을 이루는 압밀다짐강제치환그라우팅공법은 그 개념과 적용성에서 매우 유용한 공법으로 활용되고 있다. In order to improve the ground, reinforce the ground, or restore the sedimentary structure, low-flow viscous mortar grout is pressed into the ground to form high strength and high-quality improvements in the ground. The consolidation compaction replacement grouting method, which is combined with the side effect of enhancement and forms a complex ground improvement, is used as a very useful method in its concept and applicability.

일반적으로 현행되고 있는 압밀다짐강제치환그라우팅에 속하는 공법들이 시행되는 방법은 단관으로 구성된 주입관의 선단에서 압출되는 저유동성 점소성 그라우트가 압출위치에서 지반에 방사상으로 확장되며 지반구조재를 축조하고 그 과정에서 원지반을 압축다짐시켜 복합지반개량이 이루어진다는 개념을 적용하고 있으나, 실시공 현장에서의 적용에 있어서는 다음과 같은 문제점과 이에 대한 해결방안이 요구되고 있는 현실이다. In general, the methods belonging to the current consolidation compaction forced grouting method are implemented in which the low flow viscous grout extruded from the tip of the injection pipe composed of single pipe is radially expanded on the ground at the extrusion position, and the ground structure is constructed and the process Although the concept of complex ground improvement is applied by compacting the ground at the site, the following problems and solutions are required in the field of application.

첫째, 다양하고 이방성을 가진 토층성상 속에 압력주입되는 저유동성 점소성 그라우트는 토층성상과 지중응력의 이방성, 그라우트의 확장에 따른 지반할렬파괴 등으로 지정위치에서 불규칙하게 확장되거나 이탈되어 정형화되지 않는 형상의 개량체가 조성되고, 지지말뚝으로 적용하는 경우는 지반구조재로서의 효용성이 없거나 저하되는 경우가 많이 발생되고 있으나 개량체 조성규격을 정형화할 수 있는 제어방법이 미진하고 불확실한 현실이며, First, low-flow viscous grout, which is pressure-injected into diverse and anisotropic soil phases, is not uniformized due to irregular expansion or separation at designated locations due to soil formation, anisotropy of ground stress, and ground breakage due to expansion of grout. When the improved shape of the shape is formed and applied as a support pile, the utility of the ground structural material is often lost or deteriorated. However, the control method for formalizing the improved composition specification is inadequate and uncertain.

둘째, 개량대상지반 지정심도에 위치한 주입관 선단 일점에서 압출되고 있는 저유동성 점소성 몰탈그라우트는 지반내 확장과정에서 원지반의 소성변형 저항반력을 받으며 이러한 지반반력은 그라우트가 압출되는 주입관의 선단에 집중하게 되고, 지반조건에 따라 원지반의 소성변형 저항반력이 큰 경우는 주입작업중 주입관이 반력에 의해 갑자기 상승되거나 튀어오름이 발생하여 정위치에서의 불충분한 주입이 발생되며, 이 경우 재주입이 불가하므로 결과적으로 부실시공이 되는 경우가 발생하는 현실이며, Second, the low flow viscous mortar grout extruded from one end of the injection pipe located at the designated depth of the ground to be subjected to the plastic deformation resistance of the ground during the expansion process in the ground, and this ground force is applied to the tip of the injection pipe where the grout is extruded. If the plastic deformation resistance of the original ground is large depending on the ground conditions, the injection pipe suddenly rises or springs due to reaction force during the injection operation, and insufficient injection occurs at the correct position. As it is impossible, it is a reality that there is a case of sub-construction as a result.

셋째, 압밀다짐강제치환그라우팅은 원지반의 성상과 응력체계의 해체없이 원지반의 지내력을 최대한 이용하여 복합지반개량을 이루도록 하는 정적(靜的) 지반개량 및 보강을 가장 주요한 개념과 특징으로 하는 공법으로, 시공효율 증대를 위해 대용량의 그라우트를 급속히 지반에 압력주입하는 것은 공법의 개념과 목적에 벗어나 지반성상의 파괴와 응력체계의 해체를 유발시키는 결과가 되므로 실시공 현장에서는 원지반의 소성변형수용 대기시간을 감안하고 정적지반보강이 이루어지도록 하기 위하여 시공효율과 시공속도에 제한이 있는 현실이다.
Third, consolidation compaction compulsory grouting is a method that is the main concept and feature of static ground improvement and reinforcement to achieve the composite ground improvement by utilizing the endurance of the ground without dismantling the ground and stress system. Rapidly injecting a large amount of grout into the ground to increase construction efficiency will lead to the destruction of the soil properties and the dismantling of the stress system beyond the concept and purpose of the construction method. It is a reality that the construction efficiency and construction speed are limited in order to take into account the static ground reinforcement.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 수단은 본 발명의 출원자인 본인의 특허 제 10-0951632호(공개특허 제 10-2009-0055143호)의 회전나선익을 장착한 선단주입장치에 의해 해결이 가능하나, 기존의 공개특허 제 10-2009-0055143호에 근거한 선단주입장치는 기계적 회전력을 부여하여 조성하고자 하는 개량체의 중심축 횡방향 원주면상으로 분산주입되도록 강제적으로 그라우트를 유도하는 장치인 것에 대비하여, 본 발명에 따른 자회전분산주입 선단장치는 주입관을 통해 전달되는 그라우트의 압송력과 지반반력과의 상대적차이와 지반조건의 이방성에 의해 기계적 회전력의 부여없이 자회전하며 그라우트가 횡방향 원주면상으로 분산주입되도록 나선익의 회전방향과 구조를 달리한 것을 특징으로 한다. Means for solving the above problems can be solved by the tip injection device equipped with a rotary spiral blade of the patent applicant No. 10-0951632 (published patent No. 10-2009-0055143) of the present invention, In contrast, the tip injection device based on the existing Patent Publication No. 10-2009-0055143 is a device for forcing the grout to be distributed injection on the circumferential circumferential surface of the central axis of the improved body to give a mechanical rotation force , The self-rotating dispersion injection tip device according to the present invention is self-rotating without imparting mechanical rotational force by the relative difference between the pressure of the grout transmitted through the injection pipe and the ground reaction force and the anisotropy of the ground conditions, and the grout is rotated on the lateral circumferential surface. It characterized in that the direction and structure of the rotation of the spiral blades to be distributed injection.

본 발명에 따른 저유동성 점소성 몰탈그라우트 자회전분산주입 선단장치에 의한 상기의 과제해결수단을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. The above-mentioned problem solving means by the low flow viscous mortar grout magnetic rotation dispersion injection tip device according to the present invention will be described in detail.

첫째, 기존의 압밀다짐강제치환그라우팅에서 개량체의 형성규격이 정형화되지 않으며, 지반에 압입시킨 그라우트가 정위치에서 이탈되는 등의 현상이 발생하는 주요 요인은 저유동성 점소성 몰탈그라우트가 주입관 선단의 일점에서 개량대상지반에 방향성 없이 압출되어 지반성상과 조건에 따라 지반반력이 작은 곳으로 집중하여 확장되기 때문이며, 조성하고자 하는 개량체 중심축상의 일정범위에서 그라우트를 횡방향 원주면상으로 유도시키면 기존의 주입관 선단 토출구를 통해 단순압출되는 방법에 비하여 개량체 형성규격을 정형화시킬 수 있는 방안이 될 수 있으므로, 본 발명에 따른 자동회전분산 선단주입장치는 주입관을 통해 압송된 그라우트가 기형성된 천공홀 내의 회전나선익 주위에 먼저 충진되고 계속되는 그라우트 주입압은 그라우트를 동심축상의 일정범위에서 그라우트 압송압과 지반조건에 따른 반력에 의해 자회전되며 원주면 방향으로 방향성을 가지고 지반에 압축을 가하며 확장하게 되는 구조로 발명된 것이 특징이다. First, in the existing compaction compaction forced grouting, the formation standard of the improved body is not standardized, and the main cause of the phenomenon such as the grout press-fitted into the ground is released from the fixed position is the low flow viscous mortar grout. This is because it is extruded without direction to the ground to be improved at one point, and the ground reaction force expands to a small place depending on the soil properties and conditions.If the grout is induced on the lateral circumferential surface in a certain range on the central axis of the improved body Compared to the method of simple extrusion through the discharging end of the injection tube of the injection tube, it can be a way to standardize the improved body formation standard, the automatic rotary dispersion distal injection device according to the present invention is pre-formed perforated grout pressurized through the injection tube The grout filling pressure first filled around the rotating spiral blade in the hole and then It is characterized by the invention that it is self-rotating by the grout pressure and the reaction force according to the ground conditions in a certain range on the concentric axis and expands by compressing the ground with direction in the circumferential direction.

둘째, 기존의 압밀다짐강제치환그라우팅에 의한 지반개량 또는 지반보강공사의 시공과정에서 지반반력에 의해 주입관이 상승하여 정위치를 이탈하거나,급격히 튀어올라 불충분한 시공이 이루어지는 주요 요인은, 기존의 방법에서는 그라우트가 주입관의 선단에서 하향으로 압출되어 구근을 형성한 후 구근에서 방사상으로 확장되기 때문에 주입된 그라우트의 확장에 의한 지반반력은 전부 주입관의 선단으로 집중되며, 지반반력에 의해 주입관이 상승하지 못하도록 억제하는 힘은 천공공벽과 주입관의 점착저항 또는 마찰저항 밖에 없는 이유이므로, 이러한 문제점에 대한 해결수단으로 그라우트가 압력주입되며 지반을 압축다짐시켜나가는 방향을 횡방향으로 전환시키고 지반반력에 의한 주입관의 상승을 억제할 수 있는 구속력이 추가되면 되는 것으로, 본 발명에 따른 자동회전분산 주입장치의 회전유도익은 주입관을 통해 하향으로 압송된 그라우트가 압출되는 방향을 조성하고자 하는 개량체 중심축의 횡방향 원주면상으로 전환시키는 역활을 하며, 그라우트 압송압과 지반반력의 작용을 받는 그라우트 내부에서 회전나선익이 주입관의 정위치 이탈을 억제하는 쐐기효과를 발휘하게 하는 것으로 발명되었다. Second, in the process of ground improvement or ground reinforcement construction by existing consolidation compaction forced grouting, the main factor that causes insufficient construction due to ground injection force is raised by the ground reaction force, or it jumps out suddenly. In the method, since the grout is extruded downwardly from the tip of the injection tube to form a bulb and then radially expands from the bulb, the ground reaction force due to the expansion of the injected grout is concentrated at the tip of the injection tube. Since the restraining force is the only adhesive or frictional resistance between the perforated wall and the injection tube, the solution to this problem is to inject the grout into the transverse direction and to compress the ground in the transverse direction. If a restraint force is added to suppress the rise of the injection pipe due to the ground reaction force, As a rotary induction vane of the automatic rotary dispersion injection apparatus according to the present invention serves to convert the groats pushed downward through the injection pipe into the transverse circumferential surface of the central axis of the improved body to form the extrusion direction, grout pressure It has been invented to have a wedge effect in which a rotating spiral blade suppresses in-situ deviation of the injection tube in the grout under the action of the ground reaction force.

셋째, 압밀다짐강제치환그라우팅의 기본적 정적(靜的)지반개량개념에 합당하며 시공효율을 증대시킬 수 있는 방안으로, 주입관을 통해 압송된 그라우트를 가급적 넓은 면적에 점진적으로 유도분산 주입시킬 수 있는 방안이 우선적으로 필요하며, 본 발명에 따른 회전나선익으로 구조된 자회전분산주입 선단장치를 사용하는 경우, 주입관을 통해 압송된 그라우트가 주입관 축방향의 회전나선익 주변에 충진되고 이어서 동심축상의 원주면 방향 지반으로 압축다짐하며 확장하게 되고 그라우트 압송압과 지반이 소성변형에 저항하는 반력크기의 상대적차이에 따라 조금씩 자회전하며 분할주입하는 구조로 발명되었으므로 기존의 주입관 선단에서 단순압출되는 방법에 비해 단위시간당 주입량의 증대와 시공효율의 개선을 이룰 수 있으며, 또한 그라우트가 원주면상으로 분산하여 지반을 압축다짐하며 확장되므로 지반성상의 해체나 할렬파괴의 가능성을 줄일 수 있다.
Third, it is suitable for the basic static ground improvement concept of consolidation compaction forced grouting and can increase the construction efficiency. It is possible to gradually induce and inject the grout conveyed through the injection pipe to the large area as possible. In the case of using a self-rotating dispersion injection tip device constructed with a rotary spiral blade according to the present invention, the grout that is pushed through the injection tube is filled around the rotary spiral blade in the axial direction of the injection tube and then concentrically. It was invented to be compressed and expanded to the circumferential ground on the axial surface, and to inject into small portions and rotate separately according to the relative difference between the grout pressure and the reaction force size that resists plastic deformation. Compared with the method, the injection volume per unit time can be increased and the construction efficiency can be improved. It is so distributed in circumferential compression surface compaction and extend the soil to reduce the possibility of dissolution or splitting fracture of the soil properties.

본 발명에 따른 저유동성 점소성 그라우트 자회전분산주입 선단장치의 사용은 다음과 같은 효과가 있다. The use of a low flow viscous grout self-rotating dispersion injection tip device according to the present invention has the following effects.

첫째, 토층의 성상은 기본적으로 성인(成因)에 의해 횡방향 고유응력이 중력의 작용을 받는 연직방향 고유응력보다 작은 것이 일반적이고, 지반을 균질하게 보강하기 위하여는 원지반성상의 해체나 파괴없이 지반을 횡방향으로 정적(靜的) 압축다짐하는 것이 효과적인 경우가 많고 또한 균질한 개량체를 조성하는데 효과적이므로, 기존의 주입관 선단 토출구에서 그라우트가 하향으로 압출되고 이것이 구근을 형성한 후 방사상으로 지반을 압축다짐하며 확산되는 방식에 비해, 본 발명에 따른 자회전분산주입 선단장치를 장착하여 주입을 하는 경우 조성하고자하는 개량체의 중심축상 일정범위에서 선단장치의 자회전나선익이 지반을 수평방향으로 압축다짐시키는 방향으로 그라우트를 유도주입시키는 기능을 하고 조성하고자 하는 개량체의 원주면상으로 회전분산주입이 되므로 기존의 방법에 비해 균질한 개량체의 조성에 유효하며, 그라우트의 압출이 집중하는 경우에 비해 지반성상의 해체나 할렬파괴의 우려가 적어진다는 점이다. First, it is common that the soil layer is basically smaller than the vertical natural stress in which the transverse natural stress is applied by the adult, and in order to homogeneously reinforce the ground, the ground without dismantling or destroying the soil properties It is often effective to form a static compaction in the transverse direction and to form a homogeneous refinement. Therefore, the grout is extruded downwardly from the existing inlet tip discharge port, which forms a bulb, and then radially ground. Compared to the method of compacting and diffusing, when the injection is equipped with the self-rotating dispersion injection tip device according to the present invention, the self-rotating spiral blade of the tip device is in the horizontal direction in a certain range on the central axis of the improved body to be formed. Circumferential surface of the improved body to induce and grout the grout in the direction of compression compaction Since the rotation balancing injection and effective in the composition of the homogeneous body improved compared to the conventional method, is compared with the case of the extrusion of the grout less concentration is a risk of dissolution or splitting fracture of the ground is that the aqueous phase.

둘째, 상기의 내용과 같이 기존의 방식에서는 그라우트가 주입관 선단 토출구에서 하향으로 압출되어 구근을 형성한 후, 계속되는 그라우트의 압입에 의해 구근이 방사상으로 확장되는 개념으로, 그 과정에서 지반반력의 작용을 받은 그라우트 내부압력이 주입관 선단에 집중되어 주입관을 상향으로 밀어올리거나 급격한 튀어오름을 유발시켜 주입심도에서 이탈되고 개량체의 균질성과 연속성이 보장되지 않는 경우가 많으나, 본 발명에 따른 자회전분산주입 선단장치를 장착하여 주입하는 경우는 그라우트의 지반압입확장에 따른 반력이 선단장치의 축을 향하는 방향으로 작용하게 되고 선단장치의 회전나선익이 지반반력이 작용하는 구근 내부에서 주입관의 상승을 구속하는 키(key) 기능을 하게 되어 기존의 방법에서와 같은 주입관 상승이나 튀어오름에 의한 주입심도이탈가 발생되지 않도록 하는 효과가 있는 점과, Second, as described above, in the conventional method, the grout is extruded downwardly from the discharging end of the injection tube to form a bulb, and then the bulb is radially expanded by the continuous indentation of the grout. The internal pressure of the grout is concentrated on the tip of the injection tube, which pushes the injection tube upward or causes a sharp bouncing off from the injection depth and often does not guarantee homogeneity and continuity of the improved body. In case of injecting with rotation dispersing injection tip device, the reaction force caused by the expansion of ground grouting of grout acts in the direction toward the axis of tip device, and the rotating spiral of the tip device raises the injection pipe inside the bulb where the ground reaction force acts. To act as a key to restrain the injection tube Point that is effective to prevent occurrence injection depth yitalga by name and,

셋째, 기존의 방법에서와 같이 일점에서 그라우트가 확장되는 것이 아니고 선단장치가 장착된 일정범위의 축상에서 황방향으로 분산 주입되므로 균질하고 연속성있는 개량체를 조성할 수 있는 효과가 있는 점이며. Third, the grout is not expanded at one point as in the conventional method, but is distributed and injected in the yellow direction on a certain range of shafts equipped with a tip device, so that a homogeneous and continuous improvement body can be formed.

넷째, 본 발명에 따른 자회전분산주입 선단장치를 사용하여 저유동성 점소성 몰탈 그라우트를 지반에 주입하는 경우, 주입관을 통해 압송된 그라우트가 주입관 축방향의 회전나선익 주변에 충진되고 이어서 동심축상의 원주면 방향 지반으로 압축다짐하며 확장하게 되고 그라우트 압송압과 지반이 소성변형에 저항하는 반력크기의 상대적 차이에 따라 조금씩 자회전하며 분할주입하는 구조로 발명되었으므로 기존의 주입관 선단에서 단순압출되는 방법에 비해 단위시간당 주입량의 증대와 시공효율의 개선을 이룰 수 있으며, Fourth, when the low flow viscous mortar grout is injected into the ground using the self-rotating dispersion injection tip device according to the present invention, the grout fed through the injection pipe is filled around the rotary spiral blade in the axial direction of the injection pipe and then concentrically. It was invented to be compressed and expanded in the direction of the circumferential surface on the axial surface, and to be divided into the self-rotating part and the small injection according to the relative difference between the grout pressure and the reaction force resisting plastic deformation. Compared to the method, the injection amount per unit time can be increased and construction efficiency can be improved.

다섯째, 주입관 및 선단장치의 개량대상 지반내 삽입을 위한 천공작업에 지장이 없는 연약토층 등에서는 개량대상토층의 성상과 천공조건에 따라 본 발명에 따른 자회전분산주입 선단장치의 규격을 대구경화 하여 단위시간당 주입량의 증대와 시공효율의 개선을 더욱 증진시킬 수 있는 이룰 수 있는 장점이 있다.
Fifth, in the soft soil layer which does not interfere with the drilling work for inserting the injection pipe and the tip device into the ground to be improved, the size of the self-rotating dispersion injection tip device according to the present invention according to the characteristics and the drilling conditions of the soil to be improved is largely cured. There is an advantage that can be achieved to increase the injection amount per unit time and further improve the construction efficiency.

도 1은 본 발명에 따른 저유동성 점소성 몰탈그라우트 자회전분산주입 선단장치를 나타낸 도면,
도 2는 도 1의 분해도,
도 3은 도 1의 하단의 정면도,
도 4는 주입관을 통해 압송된 그라우트의 자회전분산주입 선단장치로의 유입과 횡방향 유도분산주입과정을 나타내는 사시도이다.1 is a view showing a low flow viscous mortar grout self-dispersion injection tip device according to the present invention,
Figure 2 is an exploded view of Figure 1,
3 is a front view of the bottom of FIG. 1, FIG.
Figure 4 is a perspective view showing the inflow and transverse induction dispersion injection process of the grout fed through the injection pipe to the self-rotational dispersion injection tip device.

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 저유동성 점소성 몰탈그라우트 자회전분산주입 선단장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 분해도이고, 도 3은 도 1의 하단의 정면도이며, 도 4는 주입관을 통해 압송된 그라우트의 자회전분산주입 선단장치로의 유입과 횡방향 유도분산주입과정을 나타내는 사시도이다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention will be described in detail.
1 is a view showing a low flow viscous mortar grout self-dispersion injection tip device according to the present invention, Figure 2 is an exploded view of Figure 1, Figure 3 is a front view of the lower end of Figure 1, Figure 4 is an injection tube It is a perspective view showing the inflow into the self-rotating dispersion injection tip device and the transverse induction dispersion injection process transported through the grout.

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도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 저유동성 점소성 몰탈그라우트 자회전분산주입 선단장치는 단관으로 된 주입관(1)과; 상기 주입관(1)의 하부에 연결된 베어링(2)과; 상기 베어링(2)의 일측에 설치되어 회전하는 연결관(3)과; 상기 연결관(3)의 일측에 설치되어 상기 연결관(3)의 회전에 따라 회전하는 선단부(4)가 순차적으로 결합된 구조로 되어있다. As shown in Figure 1 to 4, the low flow viscous mortar grout self-dispersion injection tip device according to the present invention comprises an injection tube (1) consisting of a single tube; A bearing (2) connected to a lower portion of the injection pipe (1); A connecting pipe 3 installed on one side of the bearing 2 to rotate; It is installed on one side of the connecting pipe (3) has a structure in which the front end portion 4 is rotated in accordance with the rotation of the connecting pipe (3) in sequence.

또한, 저유동성 점소성 그라우트의 주입목적이 지지말뚝으로의 지반구조재로 적용되고 개량체 조성규격을 정형화하여야 하는 경우에는 본인의 선행기술인 특허 제 10-0951632호에 관련한 자동 전개식 패러슈트형 주입재 역류차단방지막(5)을 필요시 추가로 장착하여 사용할 수도 있다. In addition, if the injection purpose of the low flow viscous grout is applied to the ground structural material to the support pile and the improved composition composition standard has to be formalized, the self-developing parachute-type injection material backflow prevention barrier according to the prior art patent No. 10-0951632 (5) may be added and used as needed.

여기서 편방향 개방 베어링은 주입관(1)의 지중삽입을 위한 천공시에는 구속되어 천공기의 회전력(시계방향)이 선단장치에 전달되어 천공이 용이하게 하며, 주입작업시에는 그라우트의 압입력과 지반반력에 의해 선단부(4)가 역방향(반시계방향)으로는 구속되지않고 자력회전되도록 하여 그라우트를 개량대상지반에 분산주입하는 구조로 작용하는 것으로, 기계적 장치의 베어링을 사용하거나 또는, 이중관 구조의 배관장치를 사용하여 본 발명에 따른 선단장치가 자회전분산주입 기능을 수행할 수 있도록 장치할 수도 있다.  Here, the unidirectional open bearing is constrained when drilling for underground insertion of the injection pipe 1, and the rotational force (clockwise) of the drilling machine is transmitted to the tip device to facilitate drilling, and during the injection operation, the grout pressure input and the ground The distal end portion 4 is rotated by the magnetic force without being constrained in the reverse direction (counterclockwise) by the reaction force, and acts as a structure to disperse the grout into the ground to be improved, using a bearing of a mechanical device, or It is also possible to use a piping device so that the tip device according to the present invention can perform the self-rotating dispersion injection function.

천공에 의하여 개량대상지반의 하부에 도달한 선단부(4)에서 주입작업의 개시에 따라 주입관을 통해 압송된 저유동성 점소성 몰탈 그라우트는 우선, 천공에 의해 조성된 천공홀 내 선단부(4)의 회전나선익(41)을 타고 천공홀 내부를 충전시키게 되며, 이어서 그라우트의 압송이 계속되면 지속적으로 공급되는 그라우트는 선단장치 중심축(42)의 직각방향으로 지반을 횡방향 압축시키며 분산주입되며, 이 과정에서 주입관을 통해 공급되는 그라우트 압송력과 지반반력에 의해 본 발명의 자회전분산주입 선단부(4)의 회전이 필요시 주입조건에 따라 스스로 일어나는 것으로,
여기서, 회전나선익(41)은 오거굴착에서의 오거와 같은 방향으로 구조되어 있으나, 오거에 의한 지반굴착과정에서 오거의 날개가 굴착토를 상향으로 배토시키는 것과 반대개념으로 작용하는 것으로, 주입관을 통해 압송된 그라우트가 회전나선익에 부딪히고 이어서 지반을 횡방향 압축시키는 힘으로 전환하여 분산주입되는 과정에서 선단부(4)를 회전시키려는 힘으로 작용하고, 또한 지반에 분산 압입된 점소성 몰탈 그라우트 개량체의 확장에 따른 지반 소성변형 저항반력이 커지면 그 압력에 의해서도 선단부(4)는 자력으로 회전하며, 조성하고자 하는 개량체의 원주면방향으로 그라우트를 분산공급하게 된다. The low flow viscous mortar grout, which is pushed through the injection pipe at the tip 4 which reaches the lower part of the ground to be improved by drilling, is first of the tip 4 in the hole formed by drilling. The rotary spiral blade 41 fills the inside of the drilled hole, and the grout which is continuously supplied when the grout is continuously fed is distributedly injected by compressing the ground transversely in the direction perpendicular to the central axis of the tip device 42. In this process, the rotation of the self-rotating dispersion injection tip 4 according to the present invention occurs by the grout pressure and ground reaction force supplied through the injection pipe when necessary, according to the injection conditions.
Here, the rotary spiral blade 41 is structured in the same direction as the auger in the auger excavation, but the wing of the auger acts as a concept opposite to the excavation of the excavated soil upward in the ground excavation process by the auger, injection tube The grout condensed through the impingement of the rotating spiral blades and then transforms the ground into a force that compresses the ground to act as a force to rotate the tip portion 4 in the process of dispersion injection, and also dispersed viscous mortar grout in the ground As the ground plastic deformation resistance reaction force increases due to the expansion of the improved body, the tip portion 4 rotates by magnetic force even by the pressure, and the grout is distributed and supplied in the circumferential direction of the improved body to be formed.

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또한, 저유동성 점소성 몰탈 그라우트의 압입에 의한 지반반력은 회전나선익의 중심축(42) 방향으로 작용하며 회전나선익을 상향으로 상승하지 못하게 구속하는 작용도 하게 된다. In addition, the ground reaction force by the indentation of the low-flow viscous mortar grout acts in the direction of the central axis 42 of the rotary spiral blade and also restrains the rotary spiral blade from rising upward.

상기 중심축(42)을 기준으로 동심축상에서 상단부터 하단까지 회전하는 구조로 되어있으며, bottom-up 방식의 주입에 의해 step별 정량 또는 정압에 도달시 상향으로 주입관을 일정간격으로 인발시키며 그라우트를 주입하여 조성하고자 목적하는 지반개량체의 하단부터 상단까지 균질하고 정형화된 구체가 형성되도록 발명되었다.
It has a structure that rotates from the top to the bottom on the concentric axis relative to the central axis 42, and draws the injection tube upward at a predetermined interval when reaching the quantitative or static pressure for each step by the bottom-up injection It was invented to form a homogeneous and shaped sphere from the bottom to the top of the desired ground reformer to be injected by forming a.

저유동성 점소성 몰탈그라우트에 의한 압밀다짐주입공법은 고강성, 고품질 그라우트 지반개량체에 의한 지반구조재의 축조와 동시에 수반되는 연약지반의 밀도증진에 의한 지반강성증진의 복합적 지반개량효과로 인해 다양한 용도의 지반개량 또는 보강공법으로 매우 유용한 공법이나, 개량체 조성규격이 정형화되지 못하는 점과 시공효율이 여타 그라우팅공법에 비해 매우 불량한 점 및 시공단가가 고가인 점 등의 일부 보완과 개선이 필요한 실정이며, 이러한 필요성에 의해 시공시스템과 방법상의 개선과 개발이 진행되고 있으며, 본 발명에 따른 자회전분산주입 선단장치는 저유동성 점소성 몰탈그라우트에 의한 지반 압밀다짐그라우팅에서 조성하려고 하는 지반개량체의 조성규격의 정형화와 품질의 균질화, 또한 시공속도의 개선을 통한 시공효율 증진과 경제성 제고를 위한 목적으로 발명된 것으로 기존의 방법에 비해 시공단가를 3분지 2에서 2분지 1의 수준으로 경감시킬 수 있으며, 무엇보다도 지반조건에 반응하여 개량체 조성심도의 전구간에 걸쳐 균질한 개량체가 조성되도록 하는데 유용하다는 점에서 산업상 이용가치가 매우 높을 것으로 예측된다.
Consolidation compacting method using low flow viscous mortar grout has various applications due to the complex ground improvement effect of ground stiffness enhancement by soft ground density at the same time as construction of ground structure by high stiffness and high quality grout ground modifier. It is a very useful method to improve the ground or reinforcement method of the building, but it is necessary to supplement and improve some parts such as the lack of standardization of improved composition composition and the poor construction efficiency compared to other grouting methods and the high construction cost. Due to this necessity, improvements and developments in construction systems and methods are in progress, and the self-rotating dispersion injection tip device according to the present invention is a composition of ground reformer which is intended to be formed in ground compaction compacting by low flow viscous mortar grout. Construction through standardization of standard, homogenization of quality and improvement of construction speed It was invented for the purpose of improving the rate and economic efficiency and can reduce the construction cost from 3 branch 2 to 2 branch 1 compared to the existing method. It is expected that the industrial use value will be very high in that it is useful for producing a homogeneous improvement product.

1; 주입관
2; 베어링
3; 자회전분산주입 선단장치 연결관
4; 선단부
41; 회전나선익
42; 자회전분산주입 선단장치 중심축
a; 천공시 선단장치의 회전방향(시계방향)
b; 주입작업시 선단장치의 자동회전방향(반시계방향)
50; 그라우트(저유동성 점소성 몰탈그라우트)One; Injection tube
2; bearing
3; Self-distribution injection tip device connector
4; Tip
41; Rotor blade
42; Self-rotating dispersion injection tip device
a; Rotation direction of tip device during drilling (clockwise)
b; Automatic rotation direction of tip device during injection operation (counterclockwise)
50; Grout (low flow viscous mortar grout)

Claims (2)

단관으로 된 주입관과; 상기 주입관의 하부에 연결된 베어링과; 상기 베어링의 일측에 설치되어 회전하는 연결관과; 상기 연결관의 일측에 설치되어 상기 연결관의 회전에 따라 회전하는 선단부가 순차적으로 결합되되,
상기 주입관을 통해 개량대상지반에 연직방향으로 압송되는 그라우트를, 조성하고자 하는 지반개량체의 중심축상 일정범위로 수용하고, 회전나선익의 자동회전 분산주입기능에 의하여 지반을 수평방향으로 압축다짐시키는 방향으로 그라우트의 압출력을 전환시켜 균질하고 정형화된 지반개량체가 형성된 저유동성 점소성 몰탈그라우트 자회전분산주입 선단장치.
A single tube injection tube; A bearing connected to a lower portion of the injection tube; A connection pipe installed at one side of the bearing and rotating; It is installed on one side of the connecting pipe is coupled to the front end to rotate in accordance with the rotation of the connecting pipe sequentially,
The grout which is conveyed in the vertical direction to the ground to be improved through the injection pipe is accommodated in a predetermined range on the central axis of the ground reformer to be formed, and the ground is compressed in the horizontal direction by the automatic rotation dispersion injection function of the rotating spiral blade. A low flow viscous mortar grout self-rotating injection tip device, in which a homogeneous and shaped ground reformer is formed by converting the extruding force of the grout in the direction of
단관으로 된 주입관과; 상기 주입관의 하부에 연결된 베어링과; 상기 베어링의 일측에 설치되어 회전하는 연결관과; 상기 연결관의 일측에 설치되어 상기 연결관의 회전에 따라 회전하는 선단부가 순차적으로 결합되되,
상기 주입관을 통하여 압송된 그라우트를 수용하고 횡방향으로 압출시키는 내면과 그라우트 압송력과 지반반력에 의해 자회전하는 방향인 배면의 곡률을 달리한 구조의 회전나선익과, 이 회전나선익을 주입관의 선단에서 천공시 주입관의 회전방향과 동일한 방향으로 동심축상 회전시키며 설치한 구조로 장치되고 주입작업시에 역방향으로는 회전에 대한 구속이 없도록 장치된 저유동성 점소성 몰탈그라우트 자회전분산주입 선단장치.A single tube injection tube; A bearing connected to a lower portion of the injection tube; A connection pipe installed at one side of the bearing and rotating; It is installed on one side of the connecting pipe is coupled to the front end to rotate in accordance with the rotation of the connecting pipe sequentially,
Rotating spiral blades having different curvatures of the inner surface receiving the grout conveyed through the injection pipe and extruding laterally in the transverse direction and the back surface which is the direction in which the grout is pushed by the grout force and the ground reaction force, and the rotary spiral blade is the tip of the injection pipe. Low flow viscous mortar grout self-rotating injection tip device, which is installed in a structure installed so as to rotate concentrically in the same direction as the rotation direction of the injection pipe during the drilling, and to prevent the rotation in the reverse direction during the injection operation.

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