KR100204462B1 - 지반경화재 주입공법 및 그 주입로드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반경화재 주입공법 및 그 장치에 관한 것으로, 공기(A)와 청수(B)가 분사됨과 더불어 공기(C)와 경화재(D)가 분사되는 주입로드(12)의 중앙과 하단부 외주면으로 연통되는 슬라임배출파이프(1)의 하단부(1a)로 상기 제1공기관(2)과는 별도로 구비된 제2공기관(4)과 상기 청수로부터 분기된 분기청수관(3a)을 중합시켜 고압분사되도록 함으로써, 상기 주입로드(12)의 측면으로 상승되는 슬라임을 슬라임배출파이프(1)의 외측면으로 빨아들여 지상으로 강제로 배출하도록 되어, 슬라임을 여과하는 수단으로서 필터프레스(16)을 이용하지 않고서도 슬라임케이크와 여과수(청수)로 분리시킬 수 있기 때문에 작업공간이 좁아도 되고 인원 및 장비가 적게 소요되도록 된 것이다.

Description

지반경화재 주입공법 및 그 주입로드

본 발명은 연약지반을 안정되게 하거나 구축물 기초의 조성 또는 굴진막장의 지보(支保)등을 목적으로 시공하는 지반경화재 주입공법에 관한 것으로, 특히 슬라임을 여과하는 수단으로서 필터프레스를 사용하지 않고서도 슬라임케이크와 여과수로 분리할 수 있는 지반경화재 주입공법 및 그 주입로드에 관한 것이다.

종래에는 지반경화재를 주입하는 데에 고압주입법과 저압주입법을 이용하고 있었고, 그 중 고압주입법으로서는 치환충전법(置煥充塡法)과 압밀충전법(壓密充塡法)이 제안되어 있는 한편, 응결시간에 따른 완결성(緩結性)과 순결성(瞬結性)에 따라 다시 다단주입방식과 복합주입방식으로 나눠지게 되는 여러 가지 주입공법이 개발되어 있기도 하다.

그러나, 상기한 공법들은 모두 한번에 경화재가 대상지반에 흡수 및 함침(含浸)되지 않아 다량의 슬라임(slime)이 발생하게 되고, 이러한 잉여슬라임에 대한 대응책으로 주입관 삽입구에다 팩커(packer)를 설치함으로써 주변의 흙속으로 밀려 들어가게 하거나 지상으로 솟아 나와 흐르도록 할 수밖에 없었다.

이와 같은 종래의 대응책으로는 지상으로 솟아 나와 흐르는 경우는 물론 팩커를설치하는 경우에도 잉여슬라임이 흙속으로 완전히 밀려들어가게 할 수가 없기 때문에, 여러 가지 성분이 함유된 슬러리(slury) 형태의 슬라임을 처리하는 데에는 극히 많은 비용이 들게 된다. 이러한 슬라임은 산업폐기물이기도 하여서 이를 그대로 방치하게 되면 공해를 야기하는 원인으로 되고, 형태적으로는 점도가 높은 유동체이기 때문에 취급하기가 극히 곤란할 뿐만 아니라 현장에서 처리시설로 운반하는 데에도 많은 문제가 있어 처리비용이 고액화되고 있는상황이다.

한편, 슬라임을 팩커로 밀어 넣는다던가 그냥 흘러나오도록 두게 되면 주입 효과면에서도 많은 손실이 있게 되는데, 즉 대상지반중의 슬라임이 그대로 지중의 밀도를 높여 경화재의 분사압을 감쇄시키는 방향으로 작용하게 됨과 더불어, 주입된 경화재를 희석시켜 순도(純度)를 낮추게 함으로써 이것이 응결강도에도 영향을 끼치게 되므로, 결국 잉여슬러임의 처리가 주입효과에 많은 문제를 일으키게 된다.

이러한 문제를 해소하기 위해 종래에도, 예컨대 대한민국 특허공고공보 제92-1473호에 게재되어 있는 바와 같이 폐기물을 흙속에 밀어 넣거나 위로 흘러나온 잉여슬라임을 적극적으로 흡인 및 수집함으로써 주입효과를 높이고 슬라임도 한꺼번에 처리함으로써 작업성과 주입효과 양면에서 문제를 해결하도록 된 지압경화재 주입공법이 제안되었다. 이는 도 4내지 도 7에 도시된 바와 같이 조작기구(11)에 의해 지지되어 승강 및 회전동작을 하게 되는 주입로드(12)의 앞끝부위 측벽에 분사노즐(13)이 설치되어 스위벨(14)을 매개로 공급되는 경화재와 청수 및 공기를 지반중으로 분사해서 주입하도록 된 것이다.

그리고, 상기 주입공법에서는 주입장치의 흡인펌프(151)의 작동에 따라 슬라임흡인부(15)로 잉여슬라임이 적극적으로 흡인된 다음 휠터프레스(16)로 보내어지도록 되어 있는데, 이 훨터프레스(16)는 개폐될 수 있도록 병렬로 배치된 여과틀(161)과 박리판(162)으로 이루어진 여과탈수실과, 이 여과틀(161)과 박리판(162)을 지지하는 지지프레임(163) 및, 이 지지프레임(163)을 개폐프레임(167)으로 작동시켜 여과틀(161)을 개폐시키는 샤프트(164)로 이루어진 작동부를 구비하고 있다.

상기 훨터프레스(16)로 흡인된 슬러리 형태의 슬라임이 송수압에 의해 폐쇄된 여과탈수실내에 충전되어 여과포(168)에서 여과된 후, 여과수는 배수부(166)로부터 배출되어 청수분사용 등으로 다시 사용될 수 있도록 상기 주입로드(12)로 보내지는 한편, 탈수된 슬라임은 케이크화되어 샤프트(164)의 작동에 의해 정기적으로 개방되는 여과틀(161)에서 박리판(162)에 의해 박리되어 낙하하도록 되어 있다.

여기서, 상기 휠터프레스(16)는 7kg/cm 정도의 유압(油壓)이면 자동적으로 여과작용이 이루어지게 되지만, 이 경우 흡인작용이 수반되기 때문에 보다 강력한 것을 사용해서 시스템화하게 되면 보다 효과적이다.

이와 같은 장치를 써서 주입로드(12)를 적절한 회전수단으로 굴삭대상지반에 다 하강시켜 삽입하게 되는데, 이 주입로드(12)가 소정깊이에 이르렀을 때 상부분사노즐(131)의 핵노즐(132)로부터는 청수(B)를, 포위노즐(133)로부터는 공기(A)를 고압으로 분사하는 한편, 하부분사노즐(134)로부터는 경화재(D)를 고압으로 분사하면서 상기 주입로드(12)를 회전 및 상승시킨 다음 흡인펌프(151)를 작동시키면, 분사와 세정에 의해 포화상태로 된 슬러리 형태의 슬라임이 주입로드(12)의 삽입틈새를 따라 상승해서 훨터프레스(16)로 보내지도록 되어 있다.

그리고, 상기 하부분사노즐(134)로부터 고압으로 분사된 경화재(D)는 세정과 슬라임의 흡인에 따라 공극률이 증가된 주변토양을 교반혼합해서 원기둥형상으로 된 지반경화재 주입층을 조성해가게 된다. 또한, 하부분사노즐(134)을 중합구조로 해서 핵노즐(132)로부터는 경화재(D)를, 포위노즐(133)로부터는 공기(C)를 분사하게 되면, 경화재(D)의 도달거리가 길어지는 이른바 에어효과를 높일 수 있게 된다.

그러나, 이러한 종래의 지반경화재 주입공법은 슬라임을 여과하는 수단으로서 필터프레스를 사용해서 슬라임케이크와 여과수로 분리하도록 되어 있기 때문에 작업공간이 넓어야 하고 인원 및 장비도 많이 소요되는 결점이 있으며, 주입로드의 주변으로 슬라임이 상승해서 지표면 근처의 핏트에 모여 고이게 되면 펌프를 사용하여 외부로 배출처리하는 방식이기 때문에 지층에 따라 슬라밈의 배출정도가 다르고, 특히 점도가 높을수록 슬라임의 상승이 원활하게 되지 않아 순간적으로 지중에 팽창압력이 발생하여 주변지반이 들어올려지게 됨으로써 주변의 구조물에 나쁜 영향을 끼치게 되는 문제가 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반문제를 해소하기 위해 안출된 것으로, 공기와 청수가 분사됨과 더불어 공기와 경화재가 분사되는 주입로드의 중앙과 하단부 외측면으로 연통하도록 된 슬라임 배출관을 설치하는 한편, 이 슬라임 배출관의 하단부에 상기 공기를 공급하는 공기관과는 다른 별도의 공기관과 상기 청수를 공급하는 청수관으로부터 분기된 분기청수관을 중합시킴으로써, 상기 슬라임 배출관의 하단부에서 분사되는 공기와 청수의 흡인력에 의해 상기 주입로드의 측면으로 상승되는 슬라임을 이 주입로드내의 슬라임 배출관으로 빨아들여 지상으로 강제로 배출시켜서, 주변의 구조물에 나쁜 영향을 끼치지 않도록 된 지반경화재 주입공법 및 그 주입로드를 제공함에 그 목적이 있다.

제1도는 본 발명에 따른 시공상황을 나타낸 전체설명도이고,

제2a도 및 b는 각각 주입로드 선단부의 확대평면도와 확대정면도.

제3도는 본 발명에 따른 5중관로드의 연결도.

제4도는 종래기술에 따른 시공상황을 나타낸 전체설명도.

제5도는 종래기술에 따른 주입로드 선단부의 확대설명도.

제6a도와 6b도 및 6c도는 제4도의 훨터프레스의 개폐상황을 나타낸 설명도.

제7도는 제6도의 여과프레임과 개폐프레임의 관계를 절반씩 나타낸 필터프레스의 측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A : 공기 B : 청수

C : 공기 D : 경화재

1 : 슬라임 배출관 1a : 하단부

2 : 제1공기관 2a : 분기공기관

3 : 청수관 3a : 분기청수관

4 : 제2공기관 5 : 경화재 공급관

6 : 외부관 6a : 홈

7 : 보울트 8 : 너트,

12 : 주입로드 16 : 휠터프레스

151 : 흡인펌프.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 공기와 청수가 분사됨과 더불어 공기와 경화재가 분사되는 주입로드의 중앙과 하단부 외측면으로 연통하도록 된 슬라임 배출관을 설치하는 한편, 이 슬라임 배출관의 하단부에 상기 공기를 공급하는 공기관과는 다른 별도의 공기관과 상기 청수를 공급하는 청수관으로부터 분기된 분기청수관을 중합시킴으로써, 상기 슬라임 배출관의 하단부에서 분사되는 공기와 청수의 흡인력에 의해 상기 주입로드의 측면으로 상승되는 슬라임을 이 주입로드내의 슬라임 배출관으로 빨아들여 지상으로 강제로 배출시키도록 되어 있다.

이렇게 상기 슬라임 배출관의 상부로 배출된 슬라임은 지반개량 공사현장의 옆에 마련된 집수장에 침전되어 분리되도록 되어 있는데, 분리된 청수는 재사용하게 되는 한편, 침전된 시멘트와 흙으로 된 산업폐기물은 처리시설로 운반해서 처리하게 된다. 따라서, 이와 같은 주입공법으로 지반개량공사를 시공하게 되면, 휠터프레스와 흡임펌프 및 계기장치 없이도 슬라임을 간단히 처리할 수 있게 되어 좁은 공간에서도 작업이 가능함은 물론 작업인원과 장비가 크게 감소하게 되고, 정도가 높은 지형에서도 주변의 구조물에 끼치는 영향이 없게 된다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 시공상황을 나타낸 전체설명도이고, 도2a 및 도2b는 각각 주입로드 선단부의 확대평면도와 확대정면도이며, 도3은 본 발명에 따른 5중관로드의 연결도로서, 종래기술과 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 붙이면서 그 설명은 생략한다.

본 발명에서는, 공기(A)와 청수(B)가 분사됨과 더불어 공기(C)와 경화재(D)가 분사되는 주입로드(12)의 중앙과 하단부 외측면으로 연통하도록 된 슬라임 배출관(1)을 설치하는 한편, 이 슬라임 배출관(1)의 하단부(1a)에 상기 공기(A,C)를 공급하는 제1공기관(2)과는 별도의 제2공기관(4)과 상기 청수(B)를 공급하는 청수관(3)으로부터 분기된 분기청수관(3a)을 중합시켜 공기와 청수가 고압분사되도록 함으로써, 상기 슬라임 배출관(1)의 하단부(1a)에서 분사되는 공기와 청수의 흡인력에 의해 상기 주입로드(12)의 측면을 따라 상승하는 슬라임을 이 주입로드(12)내의 슬라임 배출관(1)으로 빨아들여 지상으로 강제로 배출하도록 되어 있다.

이렇게 상기 슬라임 배출관(1)의 상부로 배출된 슬라임은 지반개량 공사현장의 옆에 마련해 놓은 집수장으로 모여 침전되면서 분리되도록 되어 있는데, 여기서 분리된 청수는 지반경화재의 주입에 재사용하게 되는 한편, 침전된 시멘트와 흙으로 이루어진 산업폐기물은 처리시설로 운반해서 처리하게 된다.

또한, 이러한 지반경화재 주입공법에 사용되는 지반경화재 주입장치의 주입로드(12)의 구조는, 도2b에 도시된 바와 같이 공기(A)를 공급하는 제1공기관(2)과, 청수(B)를 공급하는 청수관(3), 상기 제1공기관(2)으로부터 분기되어 공기(C)를 공급하는 분기공기관(2a), 경화재(D)를 공급하는 경화재 공급관(5) 및, 이 주입로드(12)의 중앙과 하단부 외측면이 연통되도록 중심축을 따라 슬라임 배출관(1)을 구비하는데, 이 슬라임 배출관(1)의 하단부(1a)에는 상기 제1공기관(2)과는 별도로 제2공기관(4)의 말단부와 상기 청수(B)를 공급하는 청수관(3)으로부터 분기된 분기 청수관(3a)의 말단부가 중합되어 분사노즐을 이루도록 되어 있다.

상기 슬라임 배출관(1)의 하단부(1a)로부터 외쪽으로 공기 및 청수를 고압분사함으로써 슬라임의 배출을 촉진하도록 되어 있는 한편, 이러한 작용에 따라 상기 주입로드(12)의 측방으로의 고압·고속분사에 의해 만들어진 슬라임이 슬라임 배출관(1)으로 강하게 흡인되는 작용도 하게 된다.

그리고, 상기 주입로드(12)의 연결은 종래와 같이 주입로드(12)의 외부관(6)에 대응하도록 형성된 홈(6a)에 보울트(7)와 너트(8)를 삽입하여 체결함으로써 연속적으로 연결하도록 되어 있다.

따라서, 이와 같은 주입공법과 주입로드(12)를 이용해서 지반경화재를 주입하는 지반개량공사를 시공하게 되면, 휠터프레스(16)와 흡인펌프(151) 및 계기장치를 설치하지 않고서도 슬라임을 쉽게 제거할 수 있게 되어 좁은 작업공간에서도 작업이 가능함은 물론 작업인원과 장비가 크게 감소하게 된다. 또한, 지층의 점도가 높은 지역에서 상승되지 못하고 지반을 들어올리게 되는 슬라임을 지층에서 간단히 흡인해서 지상으로 배출하게 됨으로써 주변의 구조물에 나쁜 영향을 끼치지 않게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 슬라임을 여과하는 수단으로서 필터프레스를 사용하지 않고서도 슬라임케이크와 여과수(청수)로 분리시킬 수 있으므로 넓은 작업공간이 필요치 않고 인원 및 장비도 적게 소요되는 효과가 있음은 물론, 슬라임을 지층에서 간단히 흡인하여 지상으로 배출할 수 있게 되므로 주변의 구조물에 나쁜 영향을 끼치지 않게 되는 효과도 있다.

Claims (2)

1. 주입로드(12)의 측면으로부터 공기(A)와 청수(B)를 분사시킴과 더불어 공기(C)와 경화재(D)를 분사시키는 한편, 상기 주입로드(12)의 측면을 따라 상승하는 슬라임을 이 주입로드(12)의 중앙과 하단부 외측면으로 연통하도록 된 슬라임 배출관(1)으로 빨아들여 지상으로 강제로 배출하도록 되어 있는 지반경화재 주입공법에 있어서, 상기 슬라임 배출관(1)의 하단부(1a)에 상기 공기(A,C)를 공급하는 제1공기관(2)과는 별도의 제2공기관(4)과 상기 청수(B)를 공급하는 청수관(3)으로부터 분기된 분기청수관(3a)을 중합시켜 공기와 청수를 고압분사시킴으로써, 상기 슬라임 배출관(1)내의 슬라임 상승과 주입로드(12) 주변의 슬라임의 흡입을 조장하도록 한 것을 특징으로 하는 지반경화재 주입공법.
2. 제1공기관(2) 및 청수관(3)를 중합시켜 공기(A)와 청수(B)를 주입로드(12)의 한측면에서 분사시킴과 더불어 상기 제1공기관(2)으로부터 분기된 분기공기관(2a) 및 경화재 공급관(5)을 중합시켜 공기(C)와 경화재(D)를 다른 측면에서 분사시키는 한편, 상기 주입로드(12)의 측면을 따라 상승하는 슬라임을 이 주입로드(12)의 중앙과 하단부 외측면으로 연통하도록 된 슬라임 배출관(1)으로 빨아들여 지상으로 강제로 배출하도록 되어 있는 지반경화재 주입로드에 있어서, 상기 슬라임 배출관(1)에 인접해서 상기 제1공기관(2)과는 별도의 제2공기관(4)과 상기 청수관(3)으로부터 분기된 분기청수관(3a)을 구비하되, 상기 슬라임 배출관(1)의 하단부(1a)에 상기 제2공기관(4)의 말단부와 상기 분기청수관(3a)의 말단부를 중합시켜 공기와 청수를 고압분사하도록 된 것을 특징으로 하는 지반경화재 주입로드.