KR101234814B1

KR101234814B1 - 다발형 강관 그라우트 장치 및 이를 이용한 터널의 강관 그라우트 보강 공법

Info

Publication number: KR101234814B1
Application number: KR1020120131853A
Authority: KR
Inventors: 이평우; 정병훈
Original assignee: 이평우; 주식회사 성우사면; 정병훈
Priority date: 2012-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2013-02-19

Abstract

본 발명은 다발형 강관 그라우트 장치 및 이를 이용한 터널의 강관 그라우트 보강 공본 발명은 관한 다발형 강관 그라우트 장치 및 이를 이용한 터널의 강관 그라우트 보강 공법에 관한 것으로, 다발형 강관을 통해 지반에 차수층을 형성함과 아울러 강관을 그라우트재의 주입과 보강을 겸하도록 하여 동시가압 그라우트를 유도하고 차수 및 보강층의 강성을 증대함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 다발형 강관 그라우트 장치는, 각각 하나 이상의 제1주입공이 구비된 다수의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관(10,20,30,40), 상기 주입 및 보강 겸용 소구경 강관보다 큰 직경으로 이루어져 상기 다수의 주입 및 보강 소구경 강관을 감싸며 상기 다수의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관에서 주입되는 그라우트재가 내부에 채워지면서 외부로 배출되도록 하는 다수의 제2주입공이 구비된 대구경 강관(50), 상기 대구경 강관의 내부에 채워져 상기 제1주입공이 구비된 다수의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관(10,20,30,40)과 상기 대구경 강관을 일체로 합성하여 구조체로 구성하는 보강물질(53), 상기 대구경 강관(50)의 지상측 단부에 분리 가능하게 결합되며 상기 주입 및 보강 겸용 소구경 강관에 그라우트재를 주입하도록 하는 블라인드 캡(52)으로 이루어진 다발형 강관(100)을 포함하고, 이에 의하여, 상기 하나 이상의 다발형 강관이 지중의 굴착공 내부에 삽입되면서 상기 주입 및 보강 겸용 소구경 강관의 내부와 상기 굴착공의 내부에 주입되는 그라우트재를 통해 지반을 보강한다. 그리고, 본 발명은 동시가압 그라우팅이 가능하고 아울러 터널 보강시 상기 다발형 강관의 각도 조정 및 굴착이 용이하도록 상기 다발형 강관에 분리 가능하게 결합되는 어댑터(80)가 적용된다.

Description

다발형 강관 그라우트 장치 및 이를 이용한 터널의 강관 그라우트 보강 공법{MULTI PIPE GROUTING UNIT AND METHOD FOR REINFORCING TUNNEL USING THEREOF}

본 발명은 다발형 강관 그라우트 장치 및 이를 이용한 터널의 강관 그라우트 보강 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다발형 강관을 통해 지반에 차수층을 형성함과 아울러 강관을 그라우트재의 주입과 보강을 겸하도록 하여 동시가압 그라우트를 유도하고 차수 및 보강층의 강성을 증대할 수 있는 다발형 강관 그라우트 장치 및 이를 이용한 터널의 강관 그라우트 보강 공법에 관한 것이다.

일반적으로 도로 등을 포함한 각종 토목 공사시 평지보다는 산이 많은 지형적 특성상 많은 경사면이 형성되게 된다. 이처럼 토목 공사시에 발생하는 토사사면이나 암반사면은 그 경계면이 매우 취약할 뿐만 아니라 사면지반의 공극과 절리면을 따라 흐르는 지하수는 사면을 쉽게 붕괴시키거나 침하의 원인이 된다.

따라서 토목공사시 발생하는 절취사면 또는 성토사면의 영구적인 안정성 확보를 위하여 일반적으로 사면보강을 위한 보강공사가 수행된다. 사면보강을 위해 이용되고 있는 공법으로 강관 그라우팅 지반 보강 공법이 있다.

한편, 강관 그라우팅 지반 보강 공법은, 굴착형 터널의 시공시에도 사용되고 있다.

종래 기술에 의한 강관 그라우트 장치는, 대개 강관의 내부에 그라우트 주입관을 삽입하여, 상기 그라우트 주입관을 통해 상기 강관의 내부와 굴착공의 내부에 그라우트재를 주입하는 것으로, 상기 그라우트 주입관은 그라우트재를 주입하는 기능만 하며 따라서 그라우트재의 주입후에는 강관에서 빠지게 된다. 즉, 종래 강관 그라우트 장치는 하나의 강관 및 그라우트재에 의해서만 보강이 이루어지기 때문에 보강층의 강도가 약한 단점이 있고 결과적으로 터널 등 구조물의 안정성이 떨어지며, 이를 해결하기 위하여 많은 수량의 강관을 사용할 수 있으나, 이는 공기가 길어지고 공사비용이 커지기 때문에 현실적이지 못한 문제점이 있다.

등록특허 제10-0869369호 등록특허 제10-0772684호 등록특허 제10-0847352호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다발형 강관을 통해 지반에 차수층을 형성함과 아울러 강관을 그라우트재의 주입과 보강을 겸하도록 하여 동시가압 그라우트를 유도하고 차수 및 보강층의 강성을 증대할 수 있는 다발형 강관 그라우트 장치 및 이를 이용한 터널의 강관 그라우트 보강 공법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 다발형 강관 그라우트 장치는, 각각 하나 이상의 제1주입공이 구비된 다수의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관, 상기 주입 및 보강 겸용 소구경 강관보다 큰 직경으로 이루어져 상기 다수의 주입 및 보강 소구경 강관을 감싸며 상기 다수의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관에서 주입되는 그라우트재가 내부에 채워지면서 외부로 배출되도록 하는 다수의 제2주입공이 구비된 대구경 강관, 상기 대구경 강관의 지상측 단부에 분리 가능하게 결합되며 상기 주입 및 보강 겸용 소구경 강관에 그라우트재를 주입하도록 하는 블라인드 캡으로 이루어진 다발형 강관을 포함하고, 이에 의하여, 상기 하나 이상의 다발형 강관이 지중의 굴착공 내부에 삽입되면서 상기 주입 및 보강 겸용 소구경 강관의 내부와 상기 굴착공의 내부에 주입되는 그라우트재를 통해 지반을 보강한다.

상기 다발형 강관은 상기 대구경 강관의 내부에 채워지는 보강물질에 의해상기 다수의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관과 상기 대구경 강관이 구조체로 제작된다.

그리고, 본 발명은 동시가압 그라우팅이 가능하고 아울러 터널 보강시 상기 다발형 강관의 각도 조정 및 굴착이 용이하도록 상기 다발형 강관에 분리 가능하게 결합되는 어댑터가 적용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 다발형 강관 그라우트 장치 및 이를 이용한 터널의 강관 그라우트 보강 공법에 의하면, 소구경의 다수의 강관을 통해 그라우트재를 주입하고, 상기 소구경의 강관을 영구 시설물로 사용함으로써 소구경 강관과 대구경 강관 및 그라우트재를 통해 복합적으로 보강이 이루어지므로 보강력을 증대함으로써 터널 등 구조물의 안정성을 확보할 수 있으며 동시가압이 가능하여 균등한 가압력으로 천공홀 충진효과를 증대시킬 수 있다.

또한, 어댑터의 적용을 통해 다발형 강관의 각도와 위치를 용이하게 변경할 수 있고, 즉 다양한 각도와 위치의 시공이 가능하며, 어댑터의 분리를 통해 굴착과 지보 등의 설치시 간섭을 피할 수 있으므로 터널의 시공이 매우 용이하다.

도 1은 본 발명에 의한 다발형 강관 그라우트 장치의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 다발형 강관 그라우트 장치의 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 본 발명에 의한 다발형 강관 그라우트 장치의 단면도.
도 4a와 도 4b는 본 발명에 의한 본 발명에 의한 다발형 강관 그라우트 장치의 정면도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 의한 본 발명에 의한 다발형 강관 그라우트 장치를 이용한 터널의 강관 그라우트 보강 공법의 공정도.

도 1 내지 도 3에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 다발형 강관 그라우트 장치는, 그라우트재를 주입함과 더불어 지반을 보강하는 다수(4개를 예로 들어 설명하고 도시함)의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관(10,20,30,40)[이하에서는 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)이라 칭함], 내부에 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)이 삽입되며 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)을 통해 주입되는 그라우트재가 외부의 굴착공에 주입되도록 하여 지반을 보강하는 대구경 강관(50)으로 구성된다. 이해를 돕기 위하여 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)과 대구경 강관(50)의 조립체를 다발형 강관(100)이라 칭한다.

제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)은 상대적으로 대구경 강관(50)보다 직경이 작은 것이며, 그라우트재를 대구경 강관(50)에 주입하는 기능뿐만 아니라, 자체 강도를 통해 지반을 보강하는 기능을 겸한다.

즉, 종래 단일 강관의 내부를 통해 그라우트재를 주입 및 지반을 보강하는 방법과 비교할 때, 다발 형태의 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)이 종래 단일 강관을 그라우팅할 때보다 큰 힘을 발휘하기 때문에 지반을 더욱 안정적으로 보강할 수 있다.

제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)은 그라우트재를 주입하기 위하여 지상측 단부가 개방되면서 하나 이상(도면에는 3개를 예로 들어 도시함)의 제1주입공(11,21,31,41)이 구비된다.

제1주입공(11,21,31,41)은 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 둘레부에 측방향을 향하도록 개방 형성되며, 그라우트재가 제1주입공(11,21,31,41)을 통해서만 주입되도록 지중측 단부가 폐쇄되는 구조이다.

제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)은 굴착공의 모든 영역에서 균일한 힘을 발휘할 수 있도록 상호 간에 일정한 간격을 두고 설치되는 것이 바람직하고, 제1 내지 제3지지대(60-1,60-2,60-3)를 통해 이루어진다.

제1 내지 제3지지대(60-1,60-2,60-3)는 외형은 대구경 강관(50)의 내주면과 동일한 형태이며, 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)을 서로 일정 간격을 유지하도록 지지하는 지지홀이 구비된다. 상기 지지홀은 양측이 관통된 구멍으로서 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)이 통과하는 구조일 수도 있고, 둘레부를 향해 개방되어 둘레부에서 끼워져 지지되는 구조일 수도 있다. 상기 지지홀은 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 수량에 맞도록 4개가 구성되며, 원주방향을 따라 일정 각도(90ㅀ)를 유지하도록 형성된다(도 4a참고).

제1 내지 제3지지대(60-1,60-2,60-3)는 1개만 사용될 수도 있지만 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 안정적인 지지를 위하여 2개 이상(도면에는 3개로 도시됨)이 사용되며, 그라우트재의 주입시 주입압력에 의해 설치 위치가 변경되지 않도록 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)에 고정되는 것이 바람직하다(하기에서 설명하는 보강용 강관이 적용되는 경우 보강용 강관에만 고정되어도 가능함).

제1 내지 제3지지대(60-1,60-2,60-3)는 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)을 지지하는 기능을 수행함과 더불어, 둘레부가 대구경 강관(50)의 내주면에 접함으로써 대구경 강관(50)의 내부를 다수의 공간으로 구획하는 기능도 겸한다.

제1 내지 제3지지대(60-1,60-2,60-3)가 대구경 강관(50)의 내부를 다수의 공간을 구획하는 것은 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 제1주입공(11,21,31,41)의 위치와도 관련이 있으며, 이하 이에 대해 구체적으로 설명한다.

도 2와 도 3에서 보이는 것처럼, 본 발명의 그라우트 장치가 굴착공(1)에 설치된 상태를 기준으로 할 때 제1 내지 제3지지대(60-1,60-2,60-3)는 굴착 구역을 4개의 구역(A,B,C,D)으로 구획한다.

제1지지대(60-1)에 의해 구획되는 제1구역(A)에는 제1소구경 강관(10)의 제1주입공(11)만 대응되고, 제2지지대(60-2)와 제1지지대(60-1) 사이의 제2구역(B)에는 제2소구경 강관(20)의 제1주입공(21)만 대응되며, 제3지지대(60-3)와 제2지지대(60-2) 사이의 제3구역(C)에는 제3소구경 강관(30)의 제1주입공(31)만 대응되며, 제3지지대(60-3)와 블라인드 캡(52) 사이의 제4구역(D)에는 제4소구경 강관(40)의 제1주입공(41)만 대응된다.

즉, 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)에 주입된 그라우트재는 각각의 제1주입공(11,21,31,41)을 통해 서로 독립적으로 대구경 강관(50) 내부를 충진 및 대구경 강관(50)과 굴착공(1) 사이에 충진된다.

제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)은 각각 보강의 기능을 겸하기 때문에 길이가 동일하게 구성된다.

대구경 강관(50)은 내부에 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)이 삽입 및 제1 내지 제3지지대(60-1,60-2,60-3)가 내면에 지지되는 강관이며, 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 제1주입공(11,21,31,41)을 통해 배출된 그라우트재가 굴착공(1)을 향해 배출되도록 하는 다수의 제2주입공(51)이 구비된다. 대구경 강관(50)은 내부가 제1 내지 제3지지대(60-1,60-2,60-3)에 의해 다수의 공간으로 구획되어 있기 때문에 제2주입공(51)은 균일한 간격으로 형성된다.

대구경 강관(50)의 지상측 개구부에는 블라인드 캡(52)이 결합된다. 블라인드 캡(52)은 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)에 그라우트재를 주입하도록 하면서 다른 공간을 밀폐하며, 대구경 강관(50)의 두부에 결합(끼움식 등)되는 캡부(52a), 캡부(52a)에 관형으로 형성되며 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 개방측 단부에 그라우트재의 주입이 가능하도록 연결되는 다수의 주입부(52b)로 구성된다.

도면에 도시되지는 않았지만 대구경 강관(50)을 굴착공(1)의 중심에 설치할 수 있도록 대구경 강관(50)의 둘레부에는 링 형태의 스페이서가 적용될 수 있다. 상기 스페이서는 외주면이 굴착공(1)의 내벽에 지지되어 대구경 강관(50)을 굴착공(1)의 중심에 맞추며 단 그라우트재의 충진을 간섭하지 않는 예컨대 다공성의 구조가 바람직하다.

대구경 강관(50)은 그라우트재의 손실을 막는 등의 이유로 인하여 굴착공(1)의 안쪽과 대응되는 부분이 막힌 구조일 수 있다.

본 발명의 그라우트 장치는 다발형 강관(100)의 보강을 증대하기 위하여 보강용 강봉(70)이 적용될 수 있다. 보강용 강봉(70)은 강봉으로 한정되지 아니하고 강관, H 형강(도 4b참고), 철근, 토목섬유 등도 사용될 수 있다.

보강용 강봉(70)은 그라우트재의 충진과 관련없이 보강을 위하여 사용되며, 따라서, 그라우트재의 주입, 그라우트재의 충진을 위한 구성이 형성되지 않는다. 보강용 강봉(70)은 자체 강도를 통해 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 중심에 배치되어 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 중심부를 보강하며, 단, 내부가 중공인 관의 형태이면 보강력이 약할 수 있으므로 그라우트재가 충진될 수도 있다. 보강용 강봉(70)의 내부에 그라우트재를 충진하는 방법은 지상측에서 주입관과 보강용 강봉(70)을 연결하여 충진하는 방법, 보강용 강봉(70)에 다수의 유입공을 형성하여 그라우트재가 유입 충진되도록 하는 방법 등이 가능하다.

본 발명에서는 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40), 대구경 강관(50), 보강용 강봉(70)이 하나의 구조체로 구성되도록 다음과 같이 구성된다. 도 4a와 도 4b에서 보이는 것처럼, 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 외부, 대구경 강관(50)의 내부에는 우레탄을 포함하는 보강물질(53)이 채워짐으로써 본 발명에서는 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40), 대구경 강관(50), 보강용 강봉(70)[도면에는 보강용 강봉(70) 내부에 보강물질(53)이 채워지지 않은 것으로 도시되었으나 보강용 강봉(70)안에도 채워질 수 있음]이 일체로 합성되어 구조체로 구성된다. 그라우트재(54)가 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 내부 및 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 내부와 대구경 강관(50)의 제2주입공(51)을 통해 굴착공(1)에 충진되도록 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 제1주입공(11,21,31,41)과 대구경 강관(50)의 제2주입공(51)은 서로 연통되어야 하며, 보강물질(53)의 충진 경화 후[이때, 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 제1주입공(11,21,31,41)을 통해 보강물질(53)이 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 내부에 침투하지 않도록 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 제1주입공(11,21,31,41)을 폐쇄할 수도 있으며, 덮개로 폐쇄될 수도 있고 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 내부에 삽입되는 봉부재로 폐쇄될 수도 있다) 구멍을 천공하여 제1,2주입공(11,21,31,41)(51)을 연통하는 방법, 제1,2주입공(11,21,31,41)(51)을 연통하는 관의 설치 후 보강물질(54)을 채우는 방법 등이 가능하다.

즉, 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 제1,2주입공(11,21,31,41)과 대구경 강관(50)의 제2주입공(51)은 구멍에 의한 연결, 관의 설치를 위하여 서로 위치가 일치되도록 구성된다.

도면에서 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)이 대구경 강관(50)과 이격된 것으로 도시되었으나, 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)은 대구경 강관(50)의 내주면에 접하도록 설치될 수도 있다. 후자의 경우 제1주입공(11,21,31,41)과 제2주입공(51)이 서로 일치된 상태로 유지되어 전술한 관을 사용하지 않고 구멍을 천공하여 연결된다.

본 발명의 그라우트 장치는 어댑터(80)가 적용된다. 어댑터(80)는 다발형 강관(100)의 길이를 연장함으로써 터널의 보강시 매우 유용할 것이다. 왜냐하면 어댑터(80)를 통해 다발형 강관(100)의 각도를 용이하게 조정할 수 있고, 어댑터(80)가 굴착 경로에 배치되지만 터널의 굴착 이전에 대구경 강관(50)에서 분리되어 터널의 굴착시 간섭을 일으키지 않기 때문이다.

어댑터(80)는 다발형 강관(100)의 지상측에 분리 가능하도록 예를 들어 블라인드 캡(52)[대구경 강관(50)에도 가능]에 끼움식 등으로 결합된다.

어댑터(80)는 그라우트재를 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)에 공급할 수 있도록 내부가 중공이거나 내부에 다수의 주입관(유로)이 형성되며, 블라인드 캡(52)에 분리 가능하도록 끼움식 또는 나사식[단, 어댑터(80)가 내부가 중공인 관형인 경우에만 가능]으로 결합된다.

어댑터(80)는 일측이 대구경 강관(50)에 끼움식으로 결합되면서 타측에 캡(80)의 캡부(81)가 끼움식으로 결합되고, 주입관(91)은 일측이 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)에 그라우트재의 공급이 가능하도록 끼움식으로 결합되면서 타측이 캡(80)의 주입부(82)에 끼움식으로 결합된다.

어댑터(80)는 소켓 등을 통해 2개 이상이 연쇄적으로 연결되어 사용될 수도 있다. 즉, 어댑터(80)의 길이를 다변화함으로써 다발형 강관(100)의 설치 위치를 용이하게 맞출 수 있다.

본 발명은 가압 그라우팅을 위하여 어댑터(80)의 둘레부에 가압팩(82)이 적용된다. 가압팩(82)은 유체(에어 등)의 주입에 의해 팽창하고 유체의 배출에 수축하는 형태 또는 탄성 변형이 가능한 고무 재질 등이 가능하다.

어댑터(80)의 자유단부에는 어댑터(80)의 입구를 막는 캡(82)이 적용된다. 캡(82)은 블라인드 캡(52)과 동일한 구조일 수 있다.

어댑터(80)는 터널 보강시 유용한 것이고, 따라서, 필수적으로 사용되지 않고 필요에 따라 선택되어 사용된다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 의한 그라우트 장치를 이용한 터널의 시공 공정도를 도시한 것이며, 도 5a와 같이 어댑터(80)와 다발형 강관(100)을 결합하여 터널의 굴착선의 경계를 따라 설치하고, 이때, 다발형 강관(100)과 어댑터(80)의 일부가 지중에 삽입되도록 하되 어댑터(80)의 자유단부와 캡(82)은 지중의 바깥으로 돌출되도록 하고, 다발형 강관(100)은 단부가 터널선보다 돌출되지 않도록 한다. 물론, 보강 깊이에 따라 2개 이상의 다발형 강관(100)을 연쇄적으로 삽입하여 설치하고, 마지막에 배치되는 다발형 강관(100)의 단부에 어댑터(80)를 결합하여 시공하는 것이다.

그라우팅 장치의 설치 후 어댑터(80)의 가압팩(81)에 유체를 주입하여 굴착공(1)을 밀봉한다.

이처럼, 굴착공(1)을 밀봉한 후 다음과 같이 굴착공(1)을 그라우팅한다.

제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)에 그라우트재를 주입할 수 있도록 어댑터(80)의 캡(82)에서부터 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)을 호스 등으로 연결한다.

전술한 것처럼, 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 제1주입공(11,21,31,41)의 위치와 제1 내지 제3지지대(60-1,60-2,60-3)의 위치에 의해 그라우트재의 충진 구역은 제1 내지 제3구역(A,B,C,D)으로 구획되며, 그라우트재는 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 내부에 각각 채워진 후 각각의 제1주입공(11,21,31,41)을 통해 대구경 강관(50)의 내부에 충진되고, 이어서 대구경 강관(50)의 제2주입공(51)을 통해 지중에 충진된다. 즉, 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)과 대구경 강관(50) 내부가 그라우트재로 충진됨과 아울러 지중에 그라우트재가 충진됨에 따라 지반을 강(鋼)재질의 관(10,20,30,40,50)과 그라우트재를 이용하여 보강하게 된다. 또한, 보강용 강봉(70)이 적용된 경우 보강용 강봉(70)을 통해 지반을 더욱 보강한다.

이때, 가압팩(81)에 의해 가압 그라우팅이 이루어짐으로써 지반을 보다 견고하게 보강할 수 있다.

가압 그라우팅은 2가지 방법이 가능하며, 첫 번째는 에어벤트호스를 이용하여 그라우팅시 굴착공(1) 내부의 에어를 배출하면서 그라우팅하는 것이고, 두 번째는 가압팩(81)을 통해 패킹하지 않은 상태에서 가압팩(81)의 앞까지 중력 그라우팅한 후, 가압팩(81)을 통해 굴착공(1)을 패킹한 후 가압 그라우팅하는 것이다.

전술한 것처럼 다발형 강관(100)의 주변을 그라우팅한 후, 가압팩(81)을 수축시키고, 어댑터(80)를 다발형 강관(100)에서 분리한다.

어댑터(80)를 다발형 강관(100)에서 분리한 후 도 5c와 같이, 막장면에서부터 굴착예정선까지의 지반을 굴착하고 지보를 설치한다. 즉, 어댑터(80)가 막장면 밖으로 돌출되어 어댑터(80)에 작은 각도 변화만 주더라도 다발형 강관(100)의 큰 각도 변화를 얻을 수 있으므로 다발형 강관(100)의 각도 조정이 용이하고, 또한, 어댑터(80)의 수량을 통해 다발형 강관(100)의 설치 위치도 자유롭게 조정할 수 있다.

1 : 굴착공,
10,20,30,40 : 제1 내지 제4 주입 및 보강 겸용 소구경 강관
11,21,31,41 : 제1주입공
50 : 대구경 강관, 51 : 제2주입공
52 : 블라인드 캡,
60-1,60-2,60-3 : 제1 내지 제3지지대,
70 : 보강용 강봉,
80 : 어댑터, 81 : 가압팩

Claims

각각 하나 이상의 제1주입공이 서로 겹치지 않도록 서로 다른 곳에 형성된 다수의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관(10,20,30,40), 상기 주입 및 보강 겸용 소구경 강관보다 큰 직경으로 이루어져 상기 다수의 주입 및 보강 소구경 강관을 감싸며 상기 다수의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관에서 주입되는 그라우트재가 내부에 채워지면서 외부로 배출되도록 하는 다수의 제2주입공이 구비된 대구경 강관(50), 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 중심에 배치되는 보강용 강봉(70), 상기 대구경 강관의 내부에 삽입되면서 상기 대구경 강관의 내주면에 지지되어 상기 다수의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관과 상기 보강용 강봉을 지지함과 아울러 상기 다수의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관의 제1주입공을 서로 구획하도록 배치되어 상기 다수의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관의 서로 다른 제1주입공을 통해 주입되는 그라우트재가 다른 제1주입공쪽으로 침투하지 않도록 패킹을 겸하는 다수의 지지대(60-1,60-2,60-3), 상기 대구경 강관(50)의 지상측 단부에 분리 가능하게 결합되며 상기 주입 및 보강 겸용 소구경 강관에 그라우트재를 주입하도록 하는 블라인드 캡(52)으로 이루어진 다발형 강관(100)을 포함하여,
상기 하나 이상의 다발형 강관이 지중의 굴착공 내부에 삽입되면서 상기 주입 및 보강 겸용 소구경 강관의 내부와 상기 굴착공의 내부에 주입되는 그라우트재를 통해 지반을 보강하는 것을 특징으로 하는 다발형 강관 그라우트 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 대구경 강관의 내부에 채워져 상기 제1주입공이 구비된 다수의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관(10,20,30,40)과 상기 대구경 강관을 일체로 합성하여 구조체로 구성하는 보강물질(53)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다발형 강관 그라우트 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 다발형 강관(100)의 대구경 강관(50)의 지상측 단부에 분리 가능하게 결합되면서 상기 주입 및 보강 겸용 소구경 강관에 그라우트재의 주입이 가능하도록 하는 어댑터(80), 상기 어댑터(80)의 둘레부에 장착되며 수축과 팽창이 가능하여 상기 굴착공을 밀봉하는 가압팩(81)을 포함하는 것을 특징으로 하는 다발형 강관 그라우트 장치.
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지중에 터널의 굴착선을 따라 굴착공을 천공하는 제1단계와;
각각 하나 이상의 제1주입공이 구비된 다수의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관(10,20,30,40), 상기 주입 및 보강 겸용 소구경 강관보다 큰 직경으로 이루어져 상기 다수의 주입 및 보강 소구경 강관을 감싸며 상기 다수의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관에서 주입되는 그라우트재가 내부에 채워지면서 외부로 배출되도록 하는 다수의 제2주입공이 구비된 대구경 강관(50), 제1 내지 제4소구경 강관(10,20,30,40)의 중심에 배치되는 보강용 강봉(70), 상기 대구경 강관(50)의 지상측 단부에 분리 가능하게 결합되며 상기 주입 및 보강 겸용 소구경 강관에 그라우트재를 주입하도록 하는 블라인드 캡(52), 상기 대구경 강관의 내부에 삽입되면서 상기 대구경 강관의 내주면에 지지되어 상기 다수의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관과 상기 보강용 강봉을 지지함과 아울러 상기 다수의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관의 제1주입공을 서로 구획하도록 배치되어 상기 다수의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관의 서로 다른 제1주입공을 통해 주입되는 그라우트재가 다른 제1주입공쪽으로 침투하지 않도록 패킹을 겸하는 다수의 지지대(60-1,60-2,60-3)를 포함하는 다발형 강관(100)을 하나 이상 삽입하는 제2단계와;
상기 캡을 통해 상기 다발형 강관의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관에 그라우트재를 주입하여, 상기 그라우트재가 상기 주입 및 보강 겸용 소구경 강관의 내부와 상기 굴착공의 내부 및 지중에 충진 주입되도록 하여 차수 및 보강층을 형성하는 제3단계를 포함하고, 상기 제2단계와 제3단계를 반복하여 터널의 굴착선을 따라 차수 및 보강층을 형성하는 것을 다발형 강관 그라우트 장치를 이용한 터널의 강관 그라우트 보강 공법.
청구항 8에 있어서, 상기 대구경 강관의 내부에 우레탄을 포함하는 보강물질(53)을 충진하여 상기 다수의 주입 및 보강 겸용 소구경 강관(10,20,30,40)과 상기 대구경 강관을 일체로 합성하여 구조체로 제작한 다발형 강관을 삽입하는 것을 특징으로 하는 다발형 강관 그라우트 장치를 이용한 터널의 강관 그라우트 보강 공법.
청구항 8 또는 청구항 9에 있어서, 상기 제2단계에서는, 상기 다발형 강관 중에서 마지막에 삽입된 다발형 강관에 어댑터(80)를 연결하여 설치하되, 상기 어댑터(80)의 일측 단부가 막장면의 밖으로 돌출되도록 설치하고, 상기 제3단계에서는 상기 어댑터(80)의 둘레부에 가압팩(81)을 설치하여 상기 가압팩(81)을 통해 상기 굴착공을 밀봉 및 가압 그라우팅되도록 하며, 그라우팅이 완료된 후 상기 어댑터를 상기 다발형 강관에서 분리하여 터널의 굴착을 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 다발형 강관 그라우트 장치를 이용한 터널의 강관 그라우트 보강 공법.