KR200410782Y1

KR200410782Y1 - 압력다단그라우팅 지반보강구조

Info

Publication number: KR200410782Y1
Application number: KR2020050036853U
Authority: KR
Inventors: 김현래
Original assignee: 김현래
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2006-03-08

Abstract

보강파이프의 외주연에 일정간격 마련된 탄성편의 탄성해제에 의해 패킹부재가 삽입홀을 견고하게 패킹하여 삽입홀 및 주변지반을 단계적으로 그라우팅할 수 있는 압력다단그라우팅 지반보강구조가 개시된다. 개시된 구조는 천공된 삽입홀에 삽입되되, 외주연에는 탄성편의 탄성해제에 의해 삽입홀을 다단으로 밀폐하는 다수개의 패킹부재가 일정간격으로 고정 설치되며 통공이 형성된 보강파이프와, 전방에 패커가 장착되며, 상기 패커의 팽창과 수축을 반복시키면서 보강파이프에서 단계적으로 후진하는 주입호스를 포함하여 구성되어, 상기 주입호스를 통해 주입된 그라우트제가 패킹부재에 의해 구획된 삽입홀및 주변지반이 순차적으로 그라우팅하는 것을 특징으로 한다.

패커, 다단, 그라우팅, 테옆스프링, 삽입홀

Description

압력다단그라우팅 지반보강구조{PRESSURED MULTI-STEP GROUTING STRUCTURE}

도1은 본 고안에 따른 압력다단그라우팅 지반보강구조를 사용한 지반보강공법의 공정도이며,

도2(a) 내지 도2(f)는 본 고안에 따른 압력다단그라우팅 지반보강구조를 사용한 지반보강공법을 설명하기 위한 시공순서를 도시한 도면이며,

도3 및 도4는 본 고안에 따른 압력다단그라우팅 지반보강구조의 시공전후 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 보강파이프 20: 탄성편, 바람직하게는 테옆스프링

30: 패킹부재 31: 팽창성 발포제

50: 패커 60: 주입호스

본 고안은 압력다단그라우팅 지반보강구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보강파이프의 외주연에 일정간격 마련된 탄성편의 탄성해제에 의해 패킹부재가 삽입홀을 견고하게 패킹하여 삽입홀 및 주변지반을 단계적으로 그라우팅할 수 있는 압력다단그라우팅 지반보강구조에 관한 것이다.

도로공사, 철도공사, 터널공사 또는 흙파기 공사등으로 인해 생성된 지반은 우수나 융설수가 침투하여 지반의 강도가 저하되고 풍화가 진행됨에 따라 국부적인 사면붕괴나 낙석이 발생하여 인명이나 재산상 피해를 유발할 수 있기 때문에 지반붕괴를 방지하도록 지반을 보강하게 된다.

이러한 지반보강공법의 일례로서, 종래에는 지반에 천공된 삽입홀에 보강재를 삽입하고, 보강재와 삽입홀 사이에 시멘트와 벤토나이트가 혼합된 젤상태의 실(Seal)제를 충진하고, 삽입홀 입구를 코킹한 다음 보강재내에 패커가 장착된 주입호스를 삽입홀 깊숙히 투입한 후 주입호스에 시멘트밀크를 주입하면 시멘트밀크가 삽입홀를 충진하게 된다. 그 후, 패커를 단계적으로 후진시키면서 시멘트밀크 주입작업을 반복하면 삽입홀 전체에 대한 그라우팅이 완료되어 지반이 보강된다. 여기서, 상기 실(Seal)제는 역류방지역할을 하여 시멘트밀크가 보강재와 삽입홀 사이를 단계적으로 충진하게 한다.

하지만, 상기 종래의 지반보강공법은 실(Seal)제가 경화된 후 그라우팅을 수 행해야 하므로 시공시간이 길게 소요되는 문제점이 있으며, 특히 터널공사의 경우 에는 터널굴착과 사이클이 맞지 않아 실(Seal)제의 경화가 되지 않더라도 그라우팅을 수행하여 공사하자가 자주 발생하는 문제가 있다. 또한, 실(Seal)제의 제한된 압축강도 때문에 그라우팅 주입압이 높을 경우 실(Seal)제가 파괴되어 당초 역류방지역할이라는 실(Seal)제의 목적을 달성할 수 없게 되는 문제점이 있다. 또한, 강관파이프를 삽입홀 중심에 배치하기 위해 간격재를 설치해야 하지만, 간격재가 삽입홀 보다 작게 만들어져야 하기 때문에 강관파이프가 삽입홀 중심에 위치하지 못하고 하측으로 치우치게 위치하게 됨에 따라 응력분포가 균등하게 되지 못해 정밀시공이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 보완하기 위해 대한민국 특허출원공개 제2005-40079호에서는 실(Seal)제를 충진하는 공정 없이 그라우팅을 단계적으로 수행할 수 있는 지반보강공법을 개시하고 있다. 상기 공법은 보강재에 패킹부재를 구획 장착하고 이 패킹부재에 패커재를 주입하여 삽입홀을 복수개의 구간으로 밀폐한 후 삽입홀의 복수개의 구간을 순차적으로 또는 동시에 그라우팅하는 공법을 소개하고 있으나, 상기 공법은 각각의 패킹부재에 시멘트 혼화재와 같은 패커재를 주입해야 패킹부재가 삽입홀을 밀폐시키기 때문에 패킹재 주입공정에 많은 시간이 소요되며, 패커부재에 패커재의 주입이 부족한 경우에는 삽입홀을 완전 밀폐하지 못해 그 목적을 달성할 수 없고, 패커재의 주입이 과다한 경우에는 패커주머니가 파손되어 역시 그 목적을 달성할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 상기 기술은 각 구간마다 주입관이 설치되어 있기 때문에 복수개의 주입관 설치로 인해 비용이 추가로 발생하게 되며, 따라서 패커간격이 좁을수록 그라우팅 단수가 높아져 효율적이지만 주입관 설치비용 증가로 인해 패커간격을 좁히기가 어려워 그라우팅 단수를 높일 수 없으며 이로 인해 보강구간이 긴 장심도 공사에서는 특히 효율성이 저하되는 문제가 있었다. 또한, 삽입홀 입구와 가까운 구간은 다수의 주입관이 배치되므로 주입관이 차지하는 면적이 넓어져서 주입관 체적만큼 그라우트 구체가 작아져서 보강력이 약하되는 문제점이 있다.

또한, 상기 기술은 패커주머니에 패커재가 주입되면 패커주머니가 옆으로 퍼진 후 공벽을 차단하기 때문에 패커주머니와 공벽의 접촉부분은 그라우트제가 침투되지 못해 지반보강효과가 저감되는 문제점이 있다.

본 고안은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 탄성편의 탄성해제에 의해 패킹부재가 삽입홀을 다단으로 패킹되게 한 후 압력 다단 그라우팅하여 삽입홀의 다단 밀폐가 확실히 보장될 수 있으며, 패커제를 주입하지 않아도 되므로 시공시간을 절약할 수 있으며 패커재 주입 불량에 따른 문제점을 원천적으로 해결할 수 있는 압력다단그라우팅 지반보강구조를 제공하는 것이다.

상기 본 고안의 목적은 천공된 삽입홀에 삽입되되, 외주연에는 탄성편의 탄성해제에 의해 삽입홀을 다단으로 밀폐하는 다수개의 패킹부재가 일정간격으로 고정 설치되며 통공이 형성된 보강파이프와, 전방에 패커가 장착되며, 상기 패커의 팽창과 수축을 반복시키면서 보강파이프에서 단계적으로 후진하는 주입호스를 포함하여 구성되어, 상기 주입호스를 통해 주입된 그라우트제가 패킹부재에 의해 구획된 삽입홀및 주변지반이 순차적으로 그라우팅하는 것을 특징으로 하는 압력 다단그라우팅 지반보강구조를 제공함으로써 달성될 수 있다.

상술한 본 고안의 목적은 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 고안의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 고안에 따른 압력다단그라우팅 지반보강구조에 대해 상세히 설명한다.

첨부된 도1은 본 고안에 따른 압력다단그라우팅 지반보강구조를 사용한 지반보강공법의 공정도이며, 도2(a) 내지 도2(f)는 본 고안에 따른 압력다단그라우팅 지반보강구조를 사용한 지반보강공법을 설명하기 위한 시공순서를 도시한 도면이며, 도3 및 도4는 본 고안에 따른 압력다단그라우팅 지반보강구조의 시공전후 단면도이다. 한편, 서술의 편의를 위해 본 고안에 따른 압력다단그라우팅 지반보강구조 에 대해, 압력다단그라우팅공법을 설명하면서 병술하기로 한다.

본 고안에 따른 압력다단그라우팅 지반보강구조을 사용한 지반보강공법은 먼저 도2(a)에 도시된 바와 같이 지반에 보강파이프(10)가 삽입될 수 있는 삽입홀(H)을 천공한다.

그 후, 천공된 삽입홀(H)에는 도2(b)에 도시된 바와 같이 외주연에 탄성편(20)의 탄성해제에 의해 삽입홀(H)을 다단으로 밀폐하는 다수개의 패킹부재(30)가 일정간격으로 고정 설치되며 통공(11)이 형성된 보강파이프(10)를 삽입한다.

패킹부재(30)가 고정설치된 보강파이프(10)에 대해 도3 및 도4를 참고하여 보다 구체적으로 설명하면, 보강파이프(10)의 외주연에는 다수개의 탄성편(20)이 일정간격으로 설치되어 있다. 상기 탄성편(20)은 바람직하게 테옆스프링으로 보강파이프(10) 외주연에 권취된다. 상기 테옆스프링(20)은 수축상태에 있도록 끈(21)으로 묶여져 있는 데 도시된 바와 같이 보강파이프(10) 내부를 관통하도록 묶여져 있다. 상기 테옆스프링(20) 외부로는 양단이 보강파이프(10)에 밴딩된 패킹부재(30)가 배치된다. 상기 패킹부재(30)는 단일부재이어도 무방하나 견고성을 위해 이중부재인 것이 바람직하다. 여기서, 이중부재인 경우에는 그 내부에 충격에 의해 터져 발포되는 우레탄 캡슐과 같은 팽창성 발포제(31)가 수용된 것이 바람직하다. 또한, 패킹부재(30)는 소정의 탄성을 가지는 강화 직물인 것이 바람직하다.

한편, 상기 보강파이프(10)는 공사 특성에 따라 강관이 될 수 있고 멘젯튜브가 될 수 있다. 즉, 터널공사의 경우 터널 상부에 천공된 삽입홀에는 보강력을 증대하기 위해 강관이 사용될 수 있고, 흙 터파기 공사의 경우에는 지반보강이나 차수를 위해 멘젯튜브가 사용될 수 있다.

본 고안에 따른 압력다단그라우팅 지반보강구조을 사용한 지반보강공법은 다음으로 도2(c)에 도시된 바와 같이 상기 탄성편(20)의 탄성을 해제시켜 탄성가압에 의해 패킹부재(30)가 삽입홀을 다단으로 밀폐되게 하는 단계를 포함한다. 즉, 보강파이프(10)내로 절단파이프(40)를 삽입시켜 상기 끈(21)을 절단하면 수축상태에 있는 테옆스프링(20)은 확장되면서 그 외부에 배치된 패킹부재(30)를 삽입홀(H) 내벽에 밀착시키게 된다. 이 때, 패킹부재(30) 내부에 수용된 팽창성 발포제인 우레탄 캡슐(31)이 터지면서 패킹부재(30) 내부에 발포되어 패킹벽을 만들게 된다. 그러면, 삽입홀(H)은 다수의 패킹부재(30)에 의해 다수개로 구획된 공간을 형성하게 된다.

그 후, 도2(d)에 도시된 바와 같이, 상기 보강파이프(10)내로 패커(50)가 장착된 주입호스(60)를 삽입한다. 상기 패커(50)는 공지된 고무패커 또는 하이드로패커이이며, 공급관(51)과 배기관(52)이 도입되어 있다. 따라서, 공급관(51)을 통해 공기를 주입하면 팽창되어 보강파이프(10)를 밀폐시켜 그라우트제(시멘트 밀크 또는 케미컬 그라우트제)가 보강파이프(10)내로 역류하는 것을 방지함은 물론 그라우트제가 지반에 침투주입하게 되며, 후진시에는 배기관(52)을 통해 공기를 배출하면 수축되어 이동가능하게 된다.

그 후, 도2(e) 및 도2(f)에 도시된 바와 같이 상기 주입호스를 순차적으로 후진시키면 주입호스(60)를 통해 그라우트제를 가압 주입하면 그라우트제는 보강파이프(10)에 형성된 통공(11)으로 배출되어 다수의 패킹부재(30)에 의해 구획된 삽입홀(H)을 순차적으로 충진함과 동시에 주변지반의 절리나 파쇄대에 침투 주입하게 된다. 이에, 본 고안에 따른 본 고안에 따른 압력다단그라우팅 지반보강구조을 사용한 지반보강공법의 시공이 완료된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 압력다단그라우팅 지반보강구조는 탄성편(20)의 탄성해제에 의해 패킹부재(30)가 삽입홀(H)을 다단으로 패킹시킨 후 순차적으로 그라우팅하기 때문에 삽입홀의 다단 밀폐가 확실히 보장될 수 있으며, 종래와 같이 패킹부재에 패커제를 주입하지 않아도 되므로 시공시간을 절약할 수 있다. 또한, 패킹부재가 간격재의 역할도 수행하므로 별도의 간격재가 불필요하며, 패킹부재에 의해 보강파이프가 삽입홀(10) 중심에 위치하게 되므로 응력분포의 균일성을 담보하여 정밀시공을 할 수 있다는 잇점이 있다.

한편, 본 고안에 따른 압력다단그라우팅 지반보강구조를 사용한 지반보강공 법은 상기 삽입홀(H)을 천공하는 단계에서는 삽입홀의 구간구간에 대해 지층특성을 데이타하고, 상기 보강파이프(10)를 삽입홀에 삽입하는 단계에서는 상기 지층특성의 구간구간 데이타에 따라 간격을 두고서 다수개 패킹부재(30)를 설치하며, 상기 그라우팅 단계에서는 지층특성에 따른 구간구간 데이타에 따라 그라우트제의 주입량과 주입압을 제어하여 그라우팅하는 것이 보다 바람직하다.

즉, 패킹부재(30)를 등간격으로 설치하는 것이 아니라 천공시 획득되는 구간구간의 데이타에 따라 설치한 후, 그 구간에 따라 구획된 삽입홀 공간에 대해서는 주입량과 주입압을 상이하게 적용함으로써 다단그라우팅 공법에 대해 실질적 실효성을 확보할 수 있어 공사에 보다 완벽을 기할 수 있다는 효과가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 압력다단그라우팅 지반보강구조는 탄성편의 탄성해제에 의해 패킹부재가 삽입홀 및 주변지반을 다단으로 패킹하게 한 후 압력다단그라우팅할 수 있어 삽입홀의 다단 밀폐가 효율적으로 보장될 수 있으며, 패커제를 주입하지 않아도 되므로 시공시간을 절약할 수 있으며 패커주입호스를 별도로 설치하지 않아도 되므로 비용이 절감되며 패커재 주입 불량에 따른 문제점을 해결할 수 있다는 효과가 있다.

Claims

천공된 삽입홀에 삽입되되, 외주연에는 탄성편의 탄성해제에 의해 삽입홀을 다단으로 밀폐하는 다수개의 패킹부재가 일정간격으로 고정 설치되며 통공이 형성된 보강파이프와,

전방에 패커가 장착되며, 상기 패커의 팽창과 수축을 반복시키면서 보강파이프에서 단계적으로 후진하는 주입호스를 포함하여 구성되어,

상기 주입호스를 통해 주입된 그라우트제가 패킹부재에 의해 구획된 삽입홀및 주변지반이 순차적으로 그라우팅하는 것을 특징으로 하는 압력 다단그라우팅 지반보강구조.
제1항에 있어서,

상기 탄성편은 보강파이프의 외주연에 권취된 테옆스프링인 것을 특징으로 하는 압력 다단그라우팅 지반보강구조.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 패킹부재는 이중의 강화직물로 구성되되, 상기 이중 강화직물내에는 팽창성 발포제가 수용된 것을 특징으로 하는 압력 다단그라우팅 지반보강구조.