KR100256843B1 - 연약 지반 개량을 위한 그라우트 주입공법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 건축 토목공사에서 기초공사를 함에 있어 지중에 차수벽을 구축하거나 연약지반을 개량하기 위한 연약지반 개량 공법 및 장치에 대한 것으로 그 중에서도 약액주입공법(TCM 공법, CGM 공법, JS-CGM 공법) 및 그에 따르는 장치에 대한 것으로 통상 종래의 지반 개량 또는 차수벽의 조성을 위한 지중그라우트 주입공법으로서 지중에 일정깊이로 굴착하여 그라우트 주입용 로드를 굴착공에 장입하여 굴착공 최하부로부터 로드를 상승시키며 지중을 압밀 그라우팅하게 되는 바 본 발명은 로드에 방사상으로 다수개의 토출구가 구비된 약액 토출노즐유니트를 공사현장 사정에 따라 선택적으로 노즐유니트 수를 가감하여 장착하고 지중을 침투주입 그라우트를 시행함과 아울러 A약액 토출량과 B약액토출량을 임의로 조정하여 그라우트의 강도 및 경화속도를 조정하면서 그라우팅할 수 있게 한 약액공급 개폐장치를 장착하므로서 주입재의 유실을 최소화하여 경제적인 시공을 할 수 있게 한 발명에 대한 것이다.

Description

연약 지반을 개량을 위한 그라우트 주입공법(JUST SELECTED CHEMICAL GROUTING METHOD)

제1도는 종래 공법에 의한 그라우트 침투 상태를 나타내는 상태 예시도.

제2도는 본 발명상의 주입을 하기 위한 각부의 관계를 도시한 것으로서, 2a도는 본 발명상의 주입 실시를 나타내는 개념 블록도, b도는 a도에서 그라우트를 토출하는 노즐부를 나타낸 종단면도, c도는 단위 유니트로 된 노즐부를 필요한 개수 만큼 연결하여 그라우트를 토출하는 것을 나타내는 설명도, d도는 일반 시멘트(포트랜드시멘트)를 보다 미세하게 분쇄하기 위한 관련 장치를 나타내는 블록도.

제3도는 본 발명상으로 실시되는 그라우트 침투 상태도.

제4도는 본 발명상의 공법에 있어 약액 침투 범위를 조절하기 위한 약액 주입 계통 블록도.

제5a도는 종래 공법에 의한 1 회 그라우팅 주입 개념도, b도는 본 발명 공법으로 시공되는 1 회 그라우팅 주입 개념도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 노즐유니트 2 : 내관

3 : 외관 4 : 쉬벨

5 : 시멘트 미분쇄장치 6, 6a, 6b, 6c, 6d : 호스

7, A : 약액믹서 8, A : 약액압송펌프

9 : 일측공급구 9a : 타측공급구

10, B : 약액믹서 11, B : 약액압송펌프

12, 12a : 상하원판 13 : 0링

14, 14a : 통공 15 : 원형주벽

16 : 차단판 17 : 작동간

17a : 걸림턱 18 : 압축스프링

19 : 약액토출공 50 : 원료투입기

51 : 분급기 52 : 분쇄기

53 : 포집기 54 : 저장탱크

100, 100a : 압력감시장치 G : 그라우트

L : 그라우트 침투범위 R : 그라우트 주입용 로드

y : 약액공급 개폐장치

본 발명은 각종 건축 토목공사에서의 기초공사 등을 함에 있어서 지중에 차수벽을 구축하거나 연약 지반이 있을 때 이 연약 지반을 개량하기 위하여 행하는 연약 지반 개량 공법 및 장치에 대한 것으로 그중에서도 특히 약액 주입 공법(JCM 공법, CGM 공법, JS-CGM 공법) 및 그에 따르는 장치에 관한 것으로 종래의 지반 개량 또는 차수벽의 조성을 위한 지중 주입 공법으로서 보오링기 등으로 지중을 일정깊이로 하향 굴착한 다음 이 굴착공에 그라우트가 토출되는 노즐이 선단에 장착된 약액 주입용 로드(Rod)를 장입하여 굴축공 최하부로 부터 그라우팅하면서 로드를 상측으로 상승하면서 순차적으로 그라우팅을 하도록 하는 공법인 바 상기와 같은 종래의 공법은 지반의 특수성이 균일하지 않으므로 첨부한 도면 제1도에서 도시한 바와 같이 그라우트의 침투범위가 불균일하게 되는 문제가 있었다. (첨부한 도면 제3도에서 "L"은 그라우트의 가장 바람직한 침투범위를 도시하고 있다.) 그리고 상기와 같은 종래의 공법은 그라우트의 경화 속도를 임의로 조정하는 수단이 없이 단순히 작업자의 경험에 의하여 일률적인 그라우팅 작업을 하여 왔다.

본 발명은 상기와 같이 종래의 불균일 한 침투 현상을 최대한 제거하고 그라우트의 약액의 혼합비를 인위적으로 조절하여 응고시간을 공사현장과 목적에 대응되게 조절할 수 있도록 하며 아울러 확실하게 차수벽을 조성하거나 연약 지반을 개량할 수 있도록 한 공법 및 장치로서 본 발명은 제2도, 제3도에 도시한 바와 같이 주입용 로드(Ra) 내에 2 개의 유체 통로를 설치하고, 제2도에서 보는 바와 같이 한쪽 유체 통로에는 그라우트 펌프로 소정의 그라우트(A)를, 다른 쪽 유체 통로에는 다른 그라우트 펌프로 다른 종류의 그라우트(B)를 각각 압송하고 주입용 로드(R) 선단부에 연설된 다수개의 방사형 노즐 내부의 약액 혼합실에서 혼합되여 지반에 저압으로 침투 주입하여 응고 목적 범위(L)에 일치되게 지반 개량이 될 수 있도록 한다. 방사형 노즐을 제2c도와 같이 수 개 일렬로 나착 조립하여 시공성을 높이고 제2b도와 같이 혼합 침투 시킴으로써 제1도에서와 같이 그라우트의 침투범위(M)를 응고 목적 범위(L)에 일치시키고 확실히 응고시켜 지반 보강을 완벽하게 하는데 본 발명의 목적이 있다.

본 발명은 주입용 로드(Ra) 내에 서로 다른 유체 통로를 설치하여 종류를 달리하는 그라우트를 지중에 주입하기 위한 것으로 주입용 로드(Ra)의 선단에 장착하는 약액 주입용 노즐 1 개에서 수 개로 장착하여 작업 능률을 향상시키고, 습식 및 건식용 시멘트 미분쇄기를 사용하여 현탁액형 약액도 저압침투가 가능하도록 하여 지반을 개량하도록 한 약액 주입 공법에 관한 것으로서 이를 첨부 도면 제1도 제2도 내지 제3도에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 첨부한 도면 제1도는 종래 로드(R)를 지중에 장입하여 그라우팅할시의 불균일한 그라우트(G)가 침투되는 것을 나타낸 것이고 제2a도는 본 발명상으로 실시되는 개념 블록도로서 이를 기준으로 설명하면 지중에 장입되는 내관(2)과 외관(3)의 2 중관으로 된 로드(R) 하부선단에 다수개의 그라우트와 약액을 토출하는 노즐 유니트(1)가 공사현장여건에 따라 필요한 개수만큼 일렬로 장착되고 2중관 로드(R) 상부선단에 그라우트 주입용 쉬벨(4)이 연설되고 시멘트 미분쇄장치(5) 로부터 공급호스(6)를 따라 B약액이 B약액믹서 (7)와 연결되고 B약액믹서(7)와 약액을 압송하는 압송펌프(8)를 호스(6a)로 연결하여 A약액 압송펌프(8)과 그라우트 주입용 쉬벨(4)의 일측공급구(9)와 호스(6b)로 연결하고 A약액믹서(10)로 부터 공급되는 A약액은 호스(6c)를 통하여 A약액 압송 펌프(11)와 연결하며 A약액 압송펌프(11)와 그라우트 주입용 쉬벨(4)의 다른 타측공급구(9a)와로 호스(6d)로서 연결하고 2중관 로드(R)를 공지한 인출장치(P)로 인출될 수 있게 연설한다. 그리고 시멘트 미분쇄장치(5)는 제2d도에서 도시한 바와 같이 원료투입기(50)로부터 분급기(51)로 보내게 하되 원료 중에 그라우트 원료로서 적합한 미세시멘트는 분급기(51)로부터 포집기(53)로 공급하고 분급기(51)에서 입도가 큰 원료는 분쇄기(52)로 보내 미세 시멘트로 분쇄하여 다시 분급기(51)로 보내게 하며 분급기(51)로부터 포집기(52)를 거쳐 저장탱크(54)에 저장하였다가 약액믹서(7)로 공급하도록 라인을 구성한다. 그리고 전술한 그라우트를 토출하는 노즐유니트(1)는 내벽(2)과 외벽(3)으로 된 2 중관으로 구성하되 내벽(2) 외주면 상하측에 외벽(3)의 내주면 보다 다소 작은 직경의 상하 원판(12), (12a)을 돌설하고 원판(12), (12a) 선단부와 외벽(3)의 내주면 사이에 0링(13)을 개재시켜 실링이 되게 하되 원판(12)에는 B약액이 공급되는 통공(14)이 천설되고 상히 원판(12)과 원판 사이에 원형주벽(15)을 내관(2) 외주면에 일체로 입설하고 원형주벽(15) 중앙부에 원형주벽(15)의 외경과 동일한 직경의 차단판(16)이 형성된 작동간(17)이 내설되고 이 작동간(17)을 권회하는 압축스프링(18)을 탄설하되 작동간 (17) 하단은 걸림턱(17a)을 돌설하여 작동간(17)의 작동범위를 제한하도록 한다. 또한 원형주벽 (15) 하단에 약액이 공급되는 통공(14a)을 구비한다. 그리고 작동간 (17)의 걸림판 (16)이 있는 위치와 일치되는 외관(3)에 약액토출공(19)을 천설한다.

상기와 같은 구조로 원 장치를 편의상 약액 공급 개폐 장치(V)라고 칭하고 약액 공급 개폐 장치(V)와 동일 구조로 된 약액 공급 개폐 장치(Va)를 원판(12)에 약액 공급 개폐 장치(V)의 장착 위치(4곳)와 어긋난 위치에 입설한다. 또한 첨부한 도면 제4도에 도시한 바와 같이 시멘트 미분쇄장치(15)와 믹서(7)와 압송펌프(8)가 호스(6), (6a) 등으로 라인이 형성되게 하되 이런 라인을 복수로 구비함이 바람직한 바 이런 복수라인을 도면 제4도에서 나타낸다.

그런데 이 A, B약액 공급 라인의 압송펌프(8), 와 압송펌프(11), 그리고 그라우트 주입용 쉬벨(4)의 약액 공급구(9)와 (9a) 사이에 각각 공지한 압력 감시 장치(100), (100a)를 연설하여서 본 발명상의 전체 장치 구성이 이루어진다. 도면 중 제5a도는 종래의 그라우트 고결체를 도시하고 제5b도는 본 발명상으로 실시된 그라우팅 고결체를 나타낸다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예를 설명하면 분급기(51)와 포집기(52) 그리고 저장탱크(53) 등으로 구성된 시멘트 미분쇄장치(5)로부터 공급되는 B약액의 호스 (6), (6a), (6b)를 통하여 B약액믹서(7), 약액 압송 펌프(8)를 거쳐 그라우트 주입용 쉬벨(4)의 일측공급구(9)로 공급되고 이 B약액은 쉬벨(4)에 연설된 그라우팅용 내관(2)과 외관(3)의 2 중관으로 된 2 중관 로드(R)로 공급되고 로드(R)의 내관(2)과 외관(3) 사이로 공급된 약액은 압송펌프(8)의 압력으로 노즐유니트(1) 내부에 입설된 원판(12)에 천설된 통공(14)을 통과하여 외관(3)에 천설된 약액토출공 (19)을 통하여 지중으로 일정한 압력으로 지중 연약 지반을 압밀하며 토출되게 된다. 이와 함께 내관(2) 내주면을 따라 공급되는 A약액은 내관(2)에 천설된 통공 (14a)을 통과하여 약액이 공급되지 않을시에는 압축스프링(18)에 의하여 원형주벽 (15) 선단부를 작동간(17)에 연설된 차단판(16)이 차단하고 있다가 공급되는 B약액의 압력에 의하여 차단판(16)이 후퇴하면서 원형주벽(15) 선단부로 B약액이 토출되는 바 이때 내관(2)과 외관(3) 사이로 공급되어 노즐유니트(1) 내부의 원판(12)에 천설된 통공(14)을 통과한 A약액과 B약액이 혼합되어 이 혼합된 AB약액(그라우트)이 일정한 압력으로 지중연약지반을 압밀하면서 토출되어 지중을 그리우팅하게 된다. 그런데 지중의 지반상태에 따라 그라우트 주입용 쉬벨(4)과 압송펌프(8), (11) 사이에 개재 연결된 압력 감시 장치(100), (100a)의 압력게이지를 판독하여 A약액과 B약액의 토출압력을 임의로 조절하면서 가장 최적의 그라우팅이 될 수 있게 압송펌프(8), (11)의 토출압을 조정하는 압력감시 장치(100), (100a)의 압력을 조정하여 그라우팅이 될 수 있도록 하므로써 양질의 연약 지반 개량 공사를 할 수 있도록 하며 그라우팅작업을 하지 않을시에는 종래 2 중관로드(R) 내부에 충전된 약액이 응고되지 못하도록 일일이 로드(R) 내부를 수세 해야 하는 불편이 있었으나 본 발명 장치에서는 노즐유니트(1) 내부의 내관(2)과 외관(3) 사이의 원판(12)에 장착된 약액 공급 개폐 장치(V), (Va)의 차단판(16)이 압축스프링(18)의 압축력에 의하여 약액이 토출되는 원형주벽(15) 선단을 차단하여 외부공기를 차단 시키므로서 약액이 공기와 접촉하지 않으므로 응고가 되지 않아 작업 중단시 로드를 일일이 세척할 필요가 없는 등의 효과가 있는 발명이다.

Claims (3)

1. 연약 지반을 개량하기 위하여 시공되는 지중 약액 주입 공법에 있어서 A약액을 지중에 장입하는 약액 토출 로드(R)를 내관(2)과 외관(3)으로 되는 2 중관으로 구성하여 내관(2)과 외관(3)에 각각 A약액과 B약액을 공급하기 위하여 분급기(51)와 포집기(53), 분쇄기(51), 저장탱크(54)를 연결하여서 되는 시멘트 미분쇄장치 (5)를 공급호스(6)로 약액믹서(7)와 연결하고 B약액믹서(7)와 압송펌프(8)와를 호스(6a)로 연결하여 압송펌프(8)와 약액 토출 2 중관 로드(R) 상부선단의 그라우트 주입용 쉬벨(4)의 일측공급구(9)와 호스(6b)와를 연결하여 A약액믹서(10)와 A약액 압송펌프(11) 와를 호스(6c)로 연결하고 A약액 압송펌프(11)와 약액토출로드(R)의 쉬벨(4)에 구비된 일측공급구(9a)와를 호스(6d)로 연결하며 2 중관 로드(R)의 하부선단에 다수개의 약액 토출 노즐 유니트(1)를 일렬로 나사 결합 하여서 되는 연약 지반 개량을 위한 그라우트 주입 공법.
2. 제1항에 있어서, 약액 토출 노즐 유니트(1) 내부에 내벽(2)과 외벽(3)으로 되는 2 중관으로 구성하되 내벽(2) 외주면 상하측에 외벽(3)의 내주면 보다 다소 작은 직경의 상, 하 원판(12), (12a)을 돌설하고 원판(12)에는 통공(14)이 천설되고 상하원판(12), (12a) 사이에 원형주벽(15)을 내관(2) 외주면에 입설하고 원형주벽(15) 중앙부에 차단판(16)이 형성된 작동간(17)이 내설되고 이 작동간(17)에 압축스프링(18)을 개재시키되 작동간(17)하단은 걸림턱(17a)을 돌설하고 원형주벽 (15) 하단 통공(14a)을 구비한 약액 공급 개폐 장치(V)를 착설하고 상기와 동일한 구조의 약액 공급 개폐 장치(Va)를 원판(12)에 수직으로 장치하여서 이 장치로 약액을 토출하여 연약지반을 압밀하는 연약 지반 개량을 위한 그라우트 주입공법.
3. 제1항에 있어서, 분급기(51)와 포집기(53), 분쇄기(52), 저장탱크(54)를 연결하여서 되는 시멘트 내 분쇄장치(5)를 사용하여 시멘트를 미분쇄하여 주입하는 연약지반 개량을 위한 그라우트 주입공법.

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