KR200255662Y1 - 직천공 그라우팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 체크밸브에 의해 그라우트 약액이 피스톤 밸브 내로 유입되는 것이 방지되며, 약액주입시 발사체가 피스톤 밸브를 하부로 밀어 중간 그라우팅 로드에 형성된 약액분사구를 개방하는 직천공 그라우팅 장치에 관한 것이다.

본 고안에 따른 직천공 그라우팅 장치는 보링 바이트(51)와 체결되는 하부 그라우팅 로드(61)와, 상기 하부 그라우팅 로드(61)와 체결되는 중간 그라우팅 로드(71)와, 상기 하부 그라우팅 로드(61)의 상단에 배치되며 중간 그라우팅 로드 (71)에 내장되는 체크밸브(81)와, 상기 체크밸브(81)의 상부에 배치되며 상기 중간 그라우팅 로드(71)에 내장되는 약액분사조절밸브(91)와, 상기 중간 그라우팅 로드 (71)와 체결되는 상부 그라우팅 로드(101)와, 상기 상부 그라우팅 로드(101)에 장착되는 주입관(111)과, 상기 주입관(111)의 하단에 결합되는 발사체(121)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

직천공 그라우팅 장치{Direct-boring grouting apparatus}

본 고안은 직천공 그라우팅 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 체크밸브에 의해 그라우트 약액이 피스톤 밸브 내로 유입되는 것이 방지되며, 약액주입시 발사체가 피스톤 밸브를 하부로 밀어 중간 그라우팅 로드에 형성된 약액분사구를 개방하는 직천공 그라우팅 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 그라우팅 공법은 지하굴착공법(터널공사의 NATM 공법 등)에 의한 건설시공 중 불안정한 지반조건에 대응하여 대상지반의 안정 및 자립을 도모하기 위해 지반굴착전에 시공한다.

이러한 그라우팅 공법은 지반여건에 따라 하부 그라우팅 로드에 보링 바이트를 장착하여 직접 지반을 천공한 후 그라우팅을 수행하는 방법과, 전석층 및 매립층 등과 같이 직천공 그라우팅 장치로 직접 지반을 천공하기 어려운 경우, 케이싱으로 지반을 천공한 후 천공된 확장공에 그라우트 약액을 주입하는 방법이 있다.

하부 그라우팅 로드에 보링 바이트를 장착하여 직접 지반을 천공한 후 그라우팅을 수행하는 방법에 사용되는 직천공 그라우팅 장치는 대한민국 특허 제4406호(1996. 4. 2 등록) 및 본 출원인의 실용신안등록출원 제2001-11호(2001. 1. 2 출원)에 소개되어 있다.

그러나, 상기 대한민국 특허 제4406호(1996. 4. 2 등록) 및 실용신안등록출원 제2001-11호의 직천공 그라우팅 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

일반적으로 직천공 그라우팅 장치를 이용한 그라우팅 공법은 도 1에 도시된 바와같이 지반(1)을 천공한 다수의 직천공 그라우팅 장치(3, 5, 7, 9)가 천공구멍(11, 13, 15, 17)에 삽입된 상태로 있게 된다.

그 후 도 2에 도시된 바와같이 제 1 그라우팅 장치(3)를 이용하여 제 1 천공구멍(11)에 그라우트제(21)를 주입하면 상기 그라우트제(21)가 응고되는 과정에서 수맥 등의 지류(23)를 따라 상기 제 1 구멍(11) 다음에 형성된 제 2 천공구멍(13)으로 유입되므로서, 상기 제 2 천공구멍(13)에 배치된 제 2 그라우팅 장치(5)의 약액분사구(31)를 막게 된다.

따라서, 제 2 그라우팅 장치(5)를 이용하여 제 2 천공구멍(13)에서 그라우팅을 시행할 때, 도 3에 도시된 바와같이 그라우팅제의 분사압력에 의해 제 2 그라우팅 장치(5)에 형성된 다수의 약액분사구(31) 중 어느 한 약액분사구만이 개방되므로서, 그라우팅제가 고르게 분포되지 않게 된다. 이하 다른 천공구멍(15, 17)에서도 위에서 설명한 것과 같은 문제가 발생하게 된다.

따라서, 본 고안의 목적은 지류를 따라 유입된 그라우팅제에 의해 약액분사구가 막히지 않아 그라우팅제를 고르게 분사할 수 있는 직천공 그라우팅 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 직천공 그라우팅 장치의 일례는 보링 바이트와 체결되는 하부 그라우팅 로드와, 상기 하부 그라우팅 로드와 체결되는 중간 그라우팅 로드와, 상기 하부 그라우팅 로드의 상단에 배치되며 중간 그라우팅 로드에 내장되는 체크밸브와, 상기 체크밸브의 상부에 배치되며 상기 중간 그라우팅 로드에 내장되는 약액분사조절밸브와, 상기 중간 그라우팅 로드와 체결되는 상부 그라우팅 로드와, 상기 상부 그라우팅 로드에 장착되는 주입관과, 상기 주입관의 하단에 결합되는 발사체으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 하부 그라우팅 로드는 중간 그라우팅 로드의 하부 나선부와 체결되도록 상단부에 상부 나선부가 형성되고, 중공구멍이 형성된 상태에서 상단면에 체크밸브의 스프링을 장착하기 위해 돌출부가 형성되고, 상기 돌출부 둘레에 다수의 통공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 중간 그라우팅 로드는 중공구멍이 형성되고, 상부 그라우팅 로드의 하부 나선부와 체결될 수 있도록 상단부에 상부 나선부가 형성되고, 상기 상부 나선부의 하부에 4개의 약액분사구가 서로 일정하게 이격되어 형성되는 것을 특징으로한다.

상기 체크밸브는 스프링과 볼이 파이프관에 내장되며, 상기 스프링의 상단에 배치되어 볼이 배치되어 파이프관의 상부구멍을 차단하는 것을 특징으로 한다.

상기 파이프관은 중간 그라우팅 로드의 내주면과 밀착되고, 외주면에 O-링이 중간 그라우팅 로드의 내주면과 파이프관의 외주면 사이를 시일링하고, 약액분사조절밸브의 스프링이 장착될 수 있도록 상단에 장착부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 약액분사조절밸브는 파이프관의 장착부에 장착되는 스프링과, 상기 스프링에 탄성적으로 지지되는 내관 파이프로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 내관 파이프는 중간 그라우팅 로드의 약액분사구를 차단할 수 있도록 배치되며, 외주면이 중간 그라우팅 로드의 내주면과 밀착되고, 외주면에 2개의 O-링이 장착되어 중간 그라우팅 로드의 내주면과 내관 파이프의 외주면 사이를 시일링하는 것을 특징으로 한다.

상기 주입관은 외경이 상부 그라우팅 로드의 내경보다 작아 상기 외경과 상부 그라우팅 로드의 내경 사이에 외측 통로가 형성되고, 중공구멍의 하단부에 발사체가 끼워지고, 외주면에 형성된 날개부가 상부 그라우팅 로드의 내주면에 형성된 돌출부에 안착되는 것을 특징으로 한다.

상기 날개부는 일정한 간격으로 절단된 3개의 절단부를 가지며, 상기 절단부와 상부 그라우팅 로드의 내주면 사이에 제 1 통로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 발사체는 하단이 쐐기부가 형성되어 약액분사조절밸브의 내관 파이프의 상부구멍을 막을 수 있으며, 상기 쐐기부의 상부에 2개의 날개부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 날개부는 B약액 및 물이 잘 통과할 수 있도록 3개의 절단면이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 1은 지반 천공구멍에 직천공 그라우팅 장치가 삽입된 상태를 도시한 일반적인 그라우팅 공정을 도시한 개략도

도 2는 도 1의 그라우팅 공정에서 제 1 천공구멍에 주입된 약액이 제 2 천공구멍으로 유입되는 예를 도시한 개략도

도 3은 종래의 직천공 그라우팅 장치의 약액분사구들 중 어느 한 약액분사구에서만 약액이 분사되어 그라우팅된 예를 도시한 개략도

도 4는 본 고안에 따른 직천공 그라우팅 장치를 도시한 반단면 구성도

도 5는 본 고안에 따른 하부 그라우팅 로드를 도시한 사시도

도 6은 본 고안에 따른 주입관 및 발사체를 도시한 사시도

도 7은 도 8의 A-A선에 다른 단면도

도 8는 본 고안에 따른 직천공 그라우팅 장치를 도시한 조립 단면도

도 9는 본 고안에 따른 직천공 그라우팅 장치가 이중관 파이프에 의해 더블 쉬이벨에 연결된 상태를 도시한 개략도

도 10은 지반 천공작업시 본 고안에 따른 직천공 그라우팅 장치의 작동을 도시한 단면도

도 11은 약액주입시 본 고안에 따른 직천공 그라우팅 장치의 작동을 도시한 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호설명*

51 : 보링 바이트 61 : 하부 그라우팅 로드

71 :중간 그라우팅 로드 81 : 체크밸브

91 : 약액분사조절밸브 101 : 상부 그라우팅 로드

111 : 주입관 121 : 발사체

도 4를 참조하면, 본 고안에 따른 직천공 그라우팅 장치는 보링 바이트(51)와 체결되는 하부 그라우팅 로드(61)와, 상기 하부 그라우팅 로드(61)와 체결되는 중간 그라우팅 로드(71)와, 상기 하부 그라우팅 로드(61)의 상단에 배치되며 중간 그라우팅 로드(71)에 내장되는 체크밸브(81)와, 상기 체크밸브(81)의 상부에 배치되며 상기 중간 그라우팅 로드(71)에 내장되는 약액분사조절밸브(91)와, 상기 중간 그라우팅 로드(71)와 체결되는 상부 그라우팅 로드(101)와, 상기 상부 그라우팅 로드(101)에 장착되는 주입관(111)과, 상기 주입관(111)의 하단에 결합되는 발사체 (121)으로 구성된다.

상기 보링 바이트(51)는 지반 천공작업시 물을 분출하는 중공구멍(5)이 형성되고, 하단에 팁(52)이 구비되며, 하부 그라우팅 로드(61)의 하부 나선부(62)와 체결될 수 있도록 상단부에 나선부(53)가 형성되고, 중공구멍(54)이 형성된다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 하부 그라우팅 로드(61)는 중간 그라우팅 로드(71)의 하부 나선부(72)와 체결되도록 상단부에 상부 나선부(63)가 형성되고, 중공구멍(64)이 형성된 상태에서 상단면에 체크밸브(81)의 스프링(82)을 장착하기 위해 돌출부(65)가 형성되고, 상기 돌출부(65) 둘레에 다수의 통공(66)이 형성된다.

상기 중간 그라우팅 로드(71)는 중공구멍(75)이 형성되고, 상부 그라우팅 로드(101)의 하부 나선부(102)와 체결될 수 있도록 상단부에 상부 나선부(73)가 형성되고, 상기 상부 나선부(73)의 하부에 4개의 약액분사구(74)가 서로 일정하게 이격되어 형성된다.

상기 약액분사구(74)는 내주면에서 외주면으로 갈수록 직경이 확대된다.

상기 체크밸브(81)는 스프링(82)과 볼(83)이 파이프관(84)에 내장되며, 상기 스프링(82)의 상단에 배치되어 볼(83)이 배치되어 파이프관(84)의 상부구멍(85)을 차단한다.

상기 파이프관(84)은 중간 그라우팅 로드(71)의 내주면과 밀착되고, 외주면에 O-링(86)이 중간 그라우팅 로드(71)의 내주면과 파이프관(84)의 외주면 사이를 시일링하고, 약액분사조절밸브(91)의 스프링(92)이 장착될 수 있도록 상단에 장착부(87)가 형성된다.

상기 약액분사조절밸브(91)는 파이프관(85)의 장착부(87)에 장착되는 스프링 (82)과, 상기 스프링(92)에 탄성적으로 지지되는 내관 파이프(93)로 구성된다.

상기 내관 파이프(93)는 중간 그라우팅 로드(71)의 약액분사구(74)를 차단할 수 있도록 배치되며, 외주면이 중간 그라우팅 로드(71)의 내주면과 밀착되고, 외주면에 2개의 O-링(94)이 장착되어 중간 그라우팅 로드(71)의 내주면과 내관파이프(93)의 외주면 사이를 시일링한다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 주입관(111)은 외경이 상부 그라우팅 로드 (101)의 내경보다 작아 상기 외경과 상부 그라우팅 로드(101)의 내경 사이에 외측 통로(112 : 도 8 참조)가 형성되고, 중공구멍(113)의 하단부에 발사체(121)가 끼워지고, 외주면에 형성된 날개부(114)가 상부 그라우팅 로드(101)의 내주면에 형성된 돌출부(103)에 안착된다.

상기와 같이 구성된 주입관(111)은 상기 외측통로(112)로 B약액 또는 물이 통과하고, 상기 중공구멍(113)으로 A약액이 통과한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 날개부(114)는 일정한 간격으로 절단된 3개의 절단부(115)를 가지며, 도 7에 도시된 바와같이, 상기 절단부(115)와 상부 그라우팅 로드(101)의 내주면 사이에 제 1 통로(116)가 형성되어 상기 제 1 통로(116)를 통해 B약액 및 물이 통과된다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 발사체(121)는 하단이 쐐기부(122)가 형성되어 약액분사조절밸브(91)의 내관 파이프(93)의 상부구멍(95)을 막을 수 있으며, 상기 쐐기부(122)의 상부에 2개의 날개부(123, 124)가 형성된다.

상기 날개부(123, 124)는 B약액 및 물이 잘 통과할 수 있도록 3개의 절단면 (125)이 형성된다.

도 8을 참조하면, 상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 직천공 그라우팅 장치는 다음과 같이 조립된다.

보링 바이트(51)의 상부 나선부(53)가 하부 그라우팅 로드(61)의 하부 나선부(62)와 체결되고, 중간 그라우팅 로드(71)의 중공구멍(75)에 약액분사조절밸브 (91)가 체크밸브(81)의 상부에 배치되도록 상기 약액분사조절밸브(91)와 체크밸브 (81)가 삽입되어 상기 약액분사조절밸브(91)가 상기 중간 그라우팅 로드(71)의 약액분사구(74)를 차단하고, 상기 하부 그라우팅 로드(61)의 상부 나선부(63)가 중간 그라우팅 로드(71)의 하부 나선부(72)와 체결되고, 상기 중간 그라우팅 로드(71)의 상부 나선부(73)가 상부 그라우팅 로드(101)의 하부 나선부(102)에 체결되며, 발사체(121)가 끼워진 주입관(111)이 상기 상부 그라우팅 로드(101)의 돌출부(103)에 안착된다.

도 9를 참조하면, 상기와 같이 조립된 본 고안에 따른 직천공 그라우팅 장치 (200)는 다수개가 서로 연결된 이중관 파이프(211)에 의해 더블 쉬이벨(231)에 연결된다.

도 10을 참조하여 지반을 천공할 때 본 고안에 따른 직천공 그라우팅 장치 (200)의 작동을 설명하기로 한다.

보링 바이트(51)가 지반을 천공하는 동안 더블 쉬이벨(231 ; 도 9 참조)의 외관 호스(233)에서 이중관 파이프(211)를 통해 상부 그라우팅 로드(101)의 외측통로(112)로 공급된 천공수가 중간 그라우팅 로드(71)의 체크밸브(81)의 볼(83)을 밀어 상기 체크밸브(81)의 파이프관(84)을 개방하므로서, 상기 천공수가 하부 그라우팅 로드(61)의 중공구멍(64)을 통과하여 보링 바이트(51)의 중공구멍(54)로 분출된다. 지반천공작업이 완료되어 천공수의 공급이 중단되면 압축되었던 체크밸브(81)의 스프링(82)이 복귀되면서 볼(83)을 밀어올려 상기 볼(83)이 파이프관(84)의 상부구멍(85)를 차단한다.

이것에 의해 역류하는 그라우트 약액이 상기 체크밸브(81)에 의해 차단되므로서 그라우트 약액이 중간 그라우팅 로드(71) 내의 약액분사조절밸브(91)로 유입되는 것을 차단한다.

도 11을 참조하여 그라우트 약액을 주입할 때 본 고안에 따른 직천공 그라우팅 장치(200)의 작동을 설명하기로 한다.

상부 그라우팅 로드(101)과 주입관(111) 사이의 외측통로(112)로 B약액이 공급되고, 주입관(111)의 중공구멍(113)으로 A약액이 공급되면, 압력에 의해 발사체 (121)가 상기 주입관(111)에서 발사되어 상기 발사체(121)의 쐐기부(122)가 내관 파이프(93)의 상부구멍(95)을 막고 상기 약액분사조절밸브(91)의 내관 파이프(93)를 하부로 밀어 중간 그라우팅 로드(71)의 약액분사구(74)를 통해 B약액와 A약액의 혼합물이 분사된다. 이 때 외측통로(112)의 B약액과 주입관(111)의 중공구멍(113)을 통과한 A약액이 상부 그라우팅 로드(101)의 중공구멍(104)에서 혼합된 후 중간 그라우팅 로드(71)의 약액분사구(74)를 통해 배출된다.

위에서 설명한 바와같이 본 고안에 따른 직천공 그라우팅 장치는 체크밸브에 의해 그라우트 약액이 피스톤 밸브로 유입되는 것이 방지되며, 약액주입시 발사체가 피스톤 밸브를 하부로 밀어 분사구멍을 중간 그라우팅 로드에 형성된 약액분사구를 개방하므로서 약액분사구가 막히지 않는 효과가 있다.

Claims (12)

1. 보링 바이트(51)와 체결되는 하부 그라우팅 로드(61)와, 상기 하부 그라우팅 로드(61)와 체결되는 중간 그라우팅 로드(71)와, 상기 하부 그라우팅 로드(61)의 상단에 배치되며 중간 그라우팅 로드(71)에 내장되는 체크밸브(81)와, 상기 체크밸브(81)의 상부에 배치되며 상기 중간 그라우팅 로드(71)에 내장되는 약액분사조절밸브(91)와, 상기 중간 그라우팅 로드(71)와 체결되는 상부 그라우팅 로드(101)와, 상기 상부 그라우팅 로드(101)에 장착되는 주입관(111)과, 상기 주입관(111)의 하단에 결합되는 발사체(121)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 직천공 그라우팅 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 하부 그라우팅 로드(61)는 중간 그라우팅 로드(71)의 하부 나선부(72)와 체결되도록 상단부에 상부 나선부(63)가 형성되고, 중공구멍(64)이 형성된 상태에서 상단면에 체크밸브(81)의 스프링(82)을 장착하기 위해 돌출부(65)가 형성되고, 상기 돌출부(65) 둘레에 다수의 통공(66)이 형성되는 것을 특징으로 하는 직천공 그라우팅 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 중간 그라우팅 로드(71)는 중공구멍(75)이 형성되고, 상부 그라우팅 로드(101)의 하부 나선부(102)와 체결될 수 있도록 상단부에 상부 나선부(73)가 형성되고, 상기 상부 나선부(73)의 하부에 4개의 약액분사구(74)가 서로 일정하게 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 직천공 그라우팅 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 약액분사구(74)는 내주면에서 외주면으로 갈수록 직경이 확대되는 것을 특징으로 하는 직천공 그라우팅 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 체크밸브(81)는 스프링(82)과 볼(83)이 파이프관(84)에 내장되며, 상기 스프링(82)의 상단에 배치되어 볼(83)이 배치되어 파이프관(84)의 상부구멍(85)을 차단하는 것을 특징으로 하는 직천공 그라우팅 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 파이프관(84)은 중간 그라우팅 로드(71)의 내주면과 밀착되고, 외주면에 O-링(86)이 중간 그라우팅 로드(71)의 내주면과 파이프관(84)의 외주면 사이를 시일링하고, 약액분사조절밸브(91)의 스프링(92)이 장착될 수 있도록 상단에 장착부(87)가 형성되는 것을 특징으로 하는 직천공 그라우팅 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 약액분사조절밸브(91)는 파이프관(85)의 장착부(87)에 장착되는 스프링 (82)과, 상기 스프링(92)에 탄성적으로 지지되는 내관 파이프(93)로 구성되는 것을 특징으로 하는 직천공 그라우팅 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 내관 파이프(93)는 중간 그라우팅 로드(71)의 약액분사구(74)를 차단할 수 있도록 배치되며, 외주면이 중간 그라우팅 로드(71)의 내주면과 밀착되고, 외주면에 2개의 O-링(94)이 장착되어 중간 그라우팅 로드(71)의 내주면과 내관 파이프 (93)의 외주면 사이를 시일링하는 것을 특징으로 하는 직천공 그라우팅 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 주입관(111)은 외경이 상부 그라우팅 로드(101)의 내경보다 작아 상기외경과 상부 그라우팅 로드(101)의 내경 사이에 외측 통로(112)가 형성되고, 중공구멍(113)의 하단부에 발사체(121)가 끼워지고, 외주면에 형성된 날개부(114)가 상부 그라우팅 로드(101)의 내주면에 형성된 돌출부(103)에 안착되는 것을 특징으로 하는 직천공 그라우팅 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 날개부(114)는 일정한 간격으로 절단된 3개의 절단부(115)를 가지며, 상기 절단부(115)와 상부 그라우팅 로드(101)의 내주면 사이에 제 1 통로(116)가 형성되는 것을 특징으로 하는 직천공 그라우팅 장치
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 발사체(121)는 하단이 쐐기부(122)가 형성되어 약액분사조절밸브(91)의 내관 파이프(93)의 상부구멍(95)을 막을 수 있으며, 상기 쐐기부(122)의 상부에 2개의 날개부(123, 124)가 형성되는 것을 특징으로 하는 직천공 그라우팅 장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 날개부(123, 124)는 B약액 및 물이 잘 통과할 수 있도록 3개의절단면(125)이 형성되는 것을 특징으로 하는 직천공 그라우팅 장치.