KR100402953B1 - 유리섬유 강화파이프 주입관을 이용한 다단계그라우팅장치와 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널, 사면 및 지하를 굴착하는 경우 지하수의 유입을 차단하고 굴착에 의한 지반의 이완영역을 감소시키고 이완된 구간에서는 지반의 지지력을 증가시킬 수 있는 유리섬유 강화파이프(FRP) 주입관을 이용한 다단계 그라우팅장치 및 그라우팅 시공방법을 제공하기 위한 것으로서, 일정한 간격마다 방사상으로 천공한 그라우트재 분출공(12)과 링 모양의 스페이서(11)를 가진 FRP 주입관(1)과; 각 위치의 분출공(12)을 겉에서 가려주는 고무링(2) 또는 고무밸브(2)와; 주입관(1) 속에 그라우트재를 주입하기 위한 주입호스(3)와; 튜브(41)의 앞 뒤에 링(42)을 끼워 고정한 채로 주입호스(3)의 선단부에 장착되어 주입된 그라우트재의 역류를 방지하는 팩커(4)와; 천공 구멍의 선단에 이르는 길다란 실링 튜브(71) 및 천공 구멍의 입구측에만 놓이는 짧은 실링 튜브(72)로 된 실링 튜브(7)와; 주입관 연결용 커플러(5)로 이루어진 다단계 그라우팅장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 터널, 사면 절개지 및 지하굴착등에 수평방향이나 상, 하 경사 방향으로 천공 구멍을 천공하는 천공공정과; 상기 천공 구멍에 주입관을 건입하는 주입관 건입공정과; 상기 천공 구멍과 주입관 사이의 공간을 통하여 천공 구멍에 버금가는 길다란 실링 튜브와 천공 구멍의 입구쪽에만 위치하는 짧은 길이의 실링 튜브를 설치하고 천공 구멍의 입구쪽 틈을 코킹하는 공정과; 실링 튜브를 통하여 실링재를 주입하여 천공 구멍과 주입관 사이의 공극을 메우는 실링공정과; 선단에 주입호스가 장착된 팩커를 주입관에 삽입하고 튜브를 팽창시켜 주입관에 안정시킨 다음에 그라우트재를 주입하는 첫단계 그라우트재 주입공정과; 첫단계 그라우트재 주입 후 팩커를 동시에 일정한 거리만큼 후퇴시키고 튜브를 재팽창시켜 안정시키는 패커설치 위치변경 및 그라우트재의 재주입으로 이뤄지는 후속 단계 그라우트재 주입공정을 천공 구멍의 입구까지 순차적으로 진행하여 지반을 보강하는 다단계 그라우팅시공방법도 함께 제공한다.

Description

유리섬유 강화파이프 주입관을 이용한 다단계 그라우팅장치와 그 시공방법{Multistage grouting equipment by Fiberglass Reinforced Plastics inject pipe and its construcion work method}

본 발명은 유리섬유 강화파이프(FRP) 주입관을 이용한 그라우팅장치 및 이를 이용한 그라우팅공법에 관한 것이며, 특히 연약한 충적토나 토사가 포함된 풍화암, 파쇄암반층의 지반에 터널 및 지하등의 굴착이나 사면으로 절개할 때 지하수 유입 차단과 굴착에 의한 지반의 이완영역 감소, 이완된 구간에서의 지반 지지력 증대 및 전단강도의 증대를 목적으로 하는 FRP 주입관을 이용한 그라우팅장치와 이것을 이용한 효과적인 그라우팅방법에 관한 것이다.

최근 들어 도시의 지하 구조물 시공현장에서 지하구조물의 안전성 증대와 인접 구조물의 피해예방 및 민원해소 등 굴착공사와 관련된 각종 애로사항과 우려를 덜기 위하여 지하보조 굴착공법을 활용하는 사례가 늘어가는 추세다. 경우에 따라서는 차수와 지반보강효과를 동시에 얻기 위하여 차수 그라우팅과 보강 그라우팅 등 두 가지 공법을 혼용하기도 한다. 일반적으로 지하굴착에 관련된 보조굴착공법으로서는 강관을 이용하여 보강하는 다단 그라우팅공법이 대표적이다.

종래의 강관 보강형 다단 그라우팅공법 이나 RPU공법은 갱 천공, 강관 건입, 코킹 및 실링, 그라우팅순으로 진행하며, 주로 연약한 토사나 풍화암층의 차수 및 보강에 적합하다. 터널의 경우 원주면에서 방사상으로 φ125mm 정도의 구멍을 천공하고 분사구멍과 역류방지용 고무밴드가 장착된 소구경 강관을 건입한 후, 강관과 천공 구멍 사이로 그라우트재를 충전하고 코킹재로 천공 구멍의 입구를 막아 그라우트재가 새어 나오지 못하게 막는다. 그리고 다단 그라우팅은 강관내에서 팩커를 이동시켜가며 그라우트재 분사공으로 그라우트재를 분사하는 방법으로 행한다.

이러한 순서로 진행돼 온 종래의 강관 보강형 다단 그라우팅공법은 여러 가지 문제점을 안고 있다. 이를테면, 그라우트 주입관이 강관이므로 부식될 가능성이 높아 목적상으로는 보조 보강재지만 항구적 지보재로는 부적합하다. 또, 그라우팅 후 후속 공정인 굴착을 진행 할 때 겉으로 노출된 강관을 절단하는 어려움과 이로 인하여 작업시간이 오래 걸리는 단점이 있다. 또한 지반 상태와 터널의 단면적에 따라 보강깊이가 길수록 장척의 강관이 필요한데 이때 강관의 중량감 때문에 강관이 터널 크라운부에 자중으로 작용하여 구조적으로 문제가 될 수 있는 지반도 있고 천공 구멍에 강관을 삽입할 때의 어려움과 그라우트 분사구 밴딩 부위의 파손으로 인한 문제점등과 같은 여러 가지 어려움이 따른다.

게다가 강관을 삽입한 후에는 강관이 천공 구멍 아래 면에 닿아서 분사구가 막히는 경향으로 주로 그라우트재가 상향으로만 주입되므로 굴착시 여굴 또는 낙반현상이 발생하기 때문에 안전사고의 위험성을 항시 내포하고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 내식성에 의한 항구적 지반보강, 터널 굴진작업의 가속화, 지하수 침투 가능성이 높은 쪽에 그라우트재 주입량 증대에 따른 차수성의 극대화 및 지반보강성, 취급성, 그라우트재의 효율적 주입과 균등한 주입밀도에 의한 지반보강효과의 극대화로 여굴 및 낙반현상 방지를 도모하기 위한 다단계 그라우팅장치와, 이 장치를 이용하여 효과적으로 지반을 보강하는 그라우팅 시공방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 경화수지함침 보강섬유를 파이프상으로 권취(wrapping)한 유리섬유 강화 파이프의 겉에 경화수지 함침 필라멘트사를 능직(filament windind)상으로 권취하여 가열경화한 것으로서 일정한 간격마다 방사상으로 천공한 그라우트재 분출공과 일정 간격을 두고 링 모양의 스페이서를 가진 FRP 주입관과; 각 위치의 분출공을 겉에서 가려주는 고무링이나 밴딩장치와; 그라우트재를 주입하기 위한 주입호스와; 튜브의 앞 뒤에 링을 끼워 고정한 채로 주입호스의 선단부에 장착되어 그라우트재의 역류를 방지하는 팩커와; 천공 구멍의 선단에 이르는 길다란 실링 튜브 및 천공 구멍의 입구측에만 놓이는 짧은 실링 튜브로 된 실링 튜브와; 주입관 연결용 커플러로 이루어진 다단계 그라우팅장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 터널, 사면 절개지 및 지하굴착 등에 수평방향이나 상, 하 경사방향으로 지질여건에 따라 일정한 각도로 천공 구멍을 천공하는 천공공정과; 상기 천공 구멍에 주입관을 건입하는 주입관 건입공정과; 상기 천공 구멍과 주입관 사이의 공간에 천공 구멍에 버금가는 길다란 실링 튜브와 천공 구멍의 입구쪽에만 위치하는 짧은 길이의 실링 튜브를 설치하고 천공 구멍의 입구쪽 틈을 코킹하는 공정과; 실링 튜브를 통하여 실링재를 주입하여 천공 구멍과 주입관 사이의 공극을 메우는 실링공정과; 주입호스가 장착된 팩커를 주입관에 삽입하고 튜브를 팽창시켜 주입관에 안정시킨 다음 그라우트재를 주입하는 첫단계 그라우트재 주입공정과; 첫단계 그라우트재 주입 후 주입호스와 팩커를 동시에 일정한 거리만큼 후퇴시키고 튜브를 재팽창시켜 안정시키는 팩커설치 위치변경 및 그라우트재의 재주입으로 이뤄지는 후속 단계 그라우트재 주입공정을 천공 구멍의 입구까지 순차적으로 진행하여 지반을 보강하는 다단계 그라우팅 시공방법을 제공한다.

도 1은 본 발명에 의한 FRP 주입관의 부분절개 정면도

도 2는 도 1의 A-A선, B-B선 및 C-C선 단면도

도 3은 다른 실시예에 의한 FRP 주입관의 부분절개 사시도

도 4는 또다른 실시예에 의한 FRP 주입관의 사시도

도 5는 상기 각 실시예의 FRP 주입관에 대한 휨강도 대조 그래프

도 6은 팩커 장착형 주입호스의 부분절개 정면도

도 7는 커플러의 부분 절개 정면도

도 8은 장단 실링 튜브의 사시도

도 9는 터널의 첫단계 그라우팅의 단면도

도 10은 터널의 2단계 이후의 그라우팅의 단면도

도 11은 사면의 첫단계 그라우팅의 단면도

도 12는 사면의 2단계 이후의 그라우팅의 단면도

<도면의 부호에 대한 간단한 설명>

1 : 주입관 1-1 : 주입관1-2 : 주입관 1a : 보강섬유1b : 필라멘트사 2 : 고무링

3 : 주입호스 3-1 : 공기호스4 : 팩커 41 : 튜브42 : 보호링 5 : 커플러

51 : 암나사 6 : 스틸선

7 : 실링 튜브 71 : 실링 튜브72 : 실링 튜브 73 : 플레이트74 : 네트 8 : 그라우트재9 : 코킹재 11 : 스페이서12 : 분출공 14 : 겉나사

a : 천공 구멍 b : 그라우트재

도 1에서, 주입관(1)은 유리섬유 강화파이프(FRP)로서, 외주면에는 일정한 간격마다 링 모양의 스페이서(11)가 돌출되어 있고, 주벽에는 일정한 간격마다 그라우트재 분출공(12)이 천공되어 있다. 주입관(1)의 양단부 외주면에는 겉나사를 부여하여 암나사를 가진 커플러(5)로 접속토록 할 수도 있다. 유리섬유 강화파이프(FRP)는 알루미늄 보다도 가볍고 금속과는 달리 내식성이 우수한 영구재로서 강도가 높아 여러 분야에서 널리 쓰이는 소재의 장점이 있다. 상기 그라우트재 주입관(1)은 이러한 FRP의 장점을 그대로 살린 것이다.

도 2에서, 상기 FRP 주입관(1)은 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 보론 섬유, 일반 직물지와 같은 열경화성 불포화 폴리에스테르로서, 고강도가 요구되는 경우에는 TPA 수지, 에폭시 수지 등의 액상 경화수지에 함침시킨 장척의 경화수지함침 보강섬유(1a)를 설계두께대로 철봉, 수지봉, 철관, 수지관제의 맨드렐에 권취(wrapping)하여 고강도 유리섬유 강화파이프를 조성하고, 이 유리섬유 강화 파이프의 겉에 TPA 수지, 에폭시 수지등과 같은 액상 경화수지에 함침시킨 유리사, 탄소사, 아라미드사, 보론사 등의 필라멘트사(1b)를 능직(filament winding)상으로 권취 (wrapping)하여 고강도 유리섬유 강화파이프의 휨강도와 복원성을 보완하며, 상기 수지함침 필라멘트사 귄취물을 맨드렐과 함께 전기식 오븐, 증기식 오븐 등의 가열수단을 이용하여 100∼200℃에서 1∼4시간 정도 가열하여 경화시킨 후 상온으로 냉각하고 맨드렐을 탈형하여 얻어지는 FRP관의 거친 양 단부를 절단 제거하여 규격화한 것이다.

또는 도 3에서, 상기 유리섬유 강화파이프의 겉에 굵기와 길이가 동일한 여러 가닥의 스틸선(6)을 축방향으로 나란하게 또는 망형상으로 배열하여 수지의 접착력을 이용해 접착하여 길이방향의 강성을 보완하고, 스틸선(6)의 표면으로 경화수지함침 필라멘트사(1b)를 상기한 방법으로 권취하여 가열 경화하고 맨드렐을 제거한 후 거친 단부를 정리한 스틸선 보강형 FRP 주입관(1-1)일 수도 있다. 또 다른 방법으로 유리섬유를 권취하는 사이사이 마다 다수의 스틸선을 축방향 또는 망형상으로 배치하여 제조한 FRP관일 수도 있다.

도 4에서, 또다른 실시예에 의한 유리섬유 강화파이프 주입관(1-2)은 상기 유리섬유 강화파이프의 중공부내에 여러가닥의 스틸선(6)을 축방향 또는 망형상으로 배치하고 그라우트재(8)를 채워 굳힌 것이다.

상기 실시예와 다르게, 경화수지 함침 보강섬유를 중공부가 없게 봉으로 권취할 때 일정간격으로 스틸선을 배치하거나 권취한 후 그 위에 경화수지 함침 필라멘트사를 능직상으로 권취하여 가열경화 후 사용하거나 경화수지 함침 보강섬유를 중공부가 없게 봉으로 권취한 후 그 위에 스틸선을 축방향 또는 망형상으로 배치한 후 경화수지 함침 필라멘트사를 능직상으로 권취하여 가열 경화 후 사용하는 방법이 있다.

또한, 상기 도3 이나 도 4에서, FRP 주입관이나 봉을 제작할 때 스틸선을 축방향이나 망형상으로 배치하는 방법 이외에 이와 유사한 방법으로 아주가는 굵기의 스틸선 도막이나 스틸화이바(Steel Fiber) 또는 기타 화이바(Fiber)를 첨가하여 FRP주입관이나 봉을 제작하는 방법도 포함한다.

도 5는 상기 각 실시예에서 얻은 주입관(1,1-1,1-2)의 휨강도를 대비한 그래프이다. 이 그래프에서, 스틸선 매입형 주입관(1-1,1-2)의 하중별 변위가 비스틸선 매입형 주입관(1)에 비해 월등하고, 유리섬유 강화파이프 표면에 여러 가닥(6-8가닥)의 매입된 주입관(1-1)이 2-4가닥 정도의 스틸선(6)이 들어간 주입관(1-2) 보다도 강도가 훨씬 높다는 사실을 확인할 수 있다.

어떤 실시예이든 스페이서(11)는 주입관(1)을 천공 구멍에 건입했을 때 천공 구멍의 내면에서 그 돌출 높이만큼 떨어져서 그라우트재를 주입할 때 천공 구멍내의 절삭토사의 이물질이나 실링재등에 의하여 그라우트재 분출공(12)이 막히지 않도록 방지하면서 되도록 천공 구멍의 중심에 머물도록 위치하게 하여 그라우팅시 분출공(12)을 통하여 주입관(1) 주위로 분출된 그라우트재에 의한 원지반의 점착력 증대 및 전단강도 증가로 인하여 FRP관 아래 부분의 낙반 및 여굴현상을 방지하는 아주 중요한 역할을 한다.

스페이서(11)는 또 천공 구멍에 주입관(1)을 건입했을 때 분출공(12) 역류 방지수단인 고무링 및 고무밴딩(2)이 천공 구멍의 거친 내면에 접촉하여 벗겨지거나 파손되지 않도록 보호함과 동시에 분출공(12)이 막힌 채로 건입될 수 있도록 보호한다.

이러한 주입관(1)은 양단부에 암나사를 가진 커플러로 연결하기 쉽게 겉나사(14)를 부여할 수도 있다.

다시 도 1과 도 2에서, 분출공(12)은 단계마다 방사상으로 천공하여 여러 갈래로 그라우트재가 신속히 분출되도록 한다. 그리고 고무링 및 고무밴딩(2)은 주입관(1)을 천공 구멍에 건입할 때 분출공(12)을 통하여 주입관(1) 안으로 천공 구멍내의 절삭토사의 이물질이나 실링재가 유입되지 못하게 방지하는 동시에 주입관(1)에 그라우트재를 주입할 때 주입관(1) 주위로 빠져나간 그라우트재가 주입관(1) 속으로 역류하지 못하게 방지하기 위한 것으로서, 분출공(12)들을 한꺼번에 압박하여 보호하도록 둘러 씌운다.

상기 고무링 이나 고무밴딩(2)은 그라우트재를 주입하지 않을 때는 분출공(12)들을 압박하여 봉쇄하지만 그라우트재의 주입압력이 점차 증가하여 그 탄성을 이기게 되면 벌어지면서 분출공(12)과의 사이에 미세한 틈이 생기면서 그라우트재가 빠져나가 일부는 주입관(1)과 천공 구멍 사이의 공간에 채워지고 대부분은 지반내의 틈과 균열부를 채울 수 있게 하는 것이 주 목적이다.

상기 고무링(2)은 미세공을 천공할 수도 있다. 이 고무링(2)에서의 미세공은 평상시에는 자체 탄성 때문에 막힌 상태로 머물지만 주입관(1) 내부에서의 그라우트재 주입압력이 상승함에 따라 고무링이 탄력적으로 늘어날 때 미세공도 확장되어 주입관(1)내의 그라우트재가 용이하게 분출되도록 하는 데 도움을 주게 된다. 고무링(2)은 두께가 얇은 것을 2개 이상 중첩시켜 씌울 수도 있다.

도 6에서, 주입호스(3)는 주입관(1)내로 압축 공기호스(3-1)와 함께 팩커(4)에 연결되어 그라우트재를 주입하기 위한 것으로서, 천공 구멍보다도 긴 장척의 호스이다. 이 팩커(4)는 주입호스(3)의 선단부에 끼워서 그라우트재의 압밀 충전을 돕는 것으로서, 튜브(41)를 가운데 두고 그 앞 뒤에 튜브용 스토퍼인 보호링(42)을 끼워서 튜브(41)가 무단히 호스의 길이방향으로 유동하지 못하게 저지하도록 구성한 것이다.

튜브(41)는 상기 주입호스(3)로 그라우트재를 주입할 때 압축공기와 함께 주입할 때에는 그 압력에 의해 팽창되어 주입관(1)과의 틈 및 주입호스(3)와의 틈을 없애 그라우트재는 튜브(41)에 의해 막혀서 천공 구멍의 입구쪽으로 역류하지 못하게 하고 공기만이 입구쪽으로 빠지게 하는 데 필요하다. 그리고 앞 뒤 보호링(42)은 주입관(1)의 내경보다는 작게 하여 주입관(1)내에서의 팩커(4)의 이동을 자유롭게 한다.

도 7에서, 커플러(5)는 내식성 금속제 또는 FRP 재질로서, 내주면은 겉나사(14)가 주어진 주입관(1)의 경우 거기에 부합되는 암나사(51)를 형성하여 주입관(1)을 연결하거나, 양 주입관(1)을 커플러(5)에 끼워 직렬 연결하면서, 경우에 따라서는 접착제를 커플러 내주면에 도포한 후 주입관(1)을 커플러에 끼워 연결할 수 있다.

도 8에서, 실링 튜브(7)는 천공 구멍의 길이에 버금가는 튜브(71)와, 천공 구멍의 입구쪽에만 위치시킬 짧은 길이의 실링 튜브(72)로 구성된다. 짧은 실링 튜브(72)는 천공 구멍의 선단에서부터 실링재를 채워서 천공 구멍과 주입관(1) 사이의 공극에 존재하는 천공 잔류물을 밀어 내서 나중에 채워지는 그라우트재의 압밀충전을 돕고, 긴 실링 튜브(71)는 짧은 실링 튜브(72)를 통하여 주입되던 실링재가 천공 구멍과 주입관(1) 사이의 공극에 꽉 들어찬 후 잉여분의 실링재가 천공 구멍 밖으로 흘러나오는 것을 확인하고 실링재의 주입을 중지케하는 점검용이자 밀봉용이다.

실링재는 주입관(1) 하부의 길이가 짧은 실링 튜브(72)를 통하여 천공 구멍의 선단에서부터 빈틈없이 주입되면서 주입관(1)의 위치를 바로 잡아 그라우트재의 주입을 용이하게 하며, 나중에는 주입된 그라우트재에 섞여서 경화된다. 그리고 그라우트재가 채워지기 전까지는 천공 구멍안으로 물과 같은 이물질의 무단 침투를 막는 안정액의 역할도 한다.

다음으로, 본 발명의 FRP 주입관을 비롯한 그라우팅장치를 이용하여 터널에 다단 그라우팅하는 공법에 대하여 설명한다.

도 9에서, 터널 굴착면에서 상향 경사방향으로 천공한다. 분출공(12)의 겉에 고무링(2)을 씌운 주입관(1)을 천공 구멍(a)의 깊이에 맞춘다. 주입관(1)이 천공 구멍(a)보다 짧으면 커플러(5)로 두 개 이상의 주입관(1)을 직렬 연결한다. 물론 잉여분의 주입관은 절취하여 천공 구멍(a)에 맞춘다.

상기 주입관(1)을 천공 구멍(a)에 건입하고 천공 구멍(a)과 주입관(1) 사이의 공간으로 길다란 실링 튜브(71)와 짧은 실링 튜브(72)를 차례로 넣은 다음에 천공 구멍(a)의 입구와 장단 실링 튜브(71,72) 사이 및 주입관(1) 사이를 코킹재(9)로 밀봉하고 짧은 실링 튜브(72)를 통하여 실링재를 주입하여 긴 실링 튜브(71)로 실링재가 흘러 넘칠 때 실링재의 주입을 중단하고 경화되기를 기다린다.

실링재가 어느 정도 경화된 후 선단에 팩커(4)가 장착된 주입호스(3)를 주입관(1) 선단 부근 가까이 삽입하고 그라우트재(b)를 주입한다. 이때, 팩커(4)의 튜브(41)는 압축공기의 분사구에 의해 팽창되어 주입관(1)의 내면에 밀착되므로서 주입호스(3)로 주입되는 그라우트재(b)는 튜브(41)의 뒤쪽, 즉 주입관(1)의 후단쪽으로 누출되지 못하게 된다.

도 10에서, 상기와 같은 요령으로 그라우트재(b)가 적당량 주입되고 나면 그라우트재(b)의 주입작업을 일시 중지한다. 이때, 튜브(41)의 압축공기를 제거하여 주입관(1)내에서 헐거운 상태로 바뀐다. 이렇게 된 후에 주입호스(3)를 뒤로 잡아당기는 방법으로 이동시킨 다음에 팩커 튜브에 압축공기를 주입하여 팽창시킨 후 그 위치에서 주입관(1) 내부를 막고 2단계 그라우트재(b) 주입을 실시한다. 주입관(1)의 후단부까지 이러한 작업을 순차적으로 반복하여 그라우트재(b)의 다단계 주입을 진행한다.

도 11과 도 12에서는 사면에 다단계로 그라우팅하는 방법을 설명한다. 상기의 도 9와 도 10에서 상세하게 설명한 터널의 다단계 그라우팅 방법과 거의 동일하나 터널에 적용한 그라우팅 방법에는 짤은 길이의 실링호스와 긴 길이의 실링호스를 사용하고 있으나, 사면에 적용한 다단계 그라우팅 방법에는 긴 길이의 실링호스(71)만 사용하는 것이 다를 뿐 전반적인 작업공정은 동일하다.

어느 단계에서든 그라우트재(b)는 그 단계의 주입관 앞쪽 공간을 가득 메운 후에 여분의 그라우트재만이 고무링(2)을 밀치고 분출공(12)으로 빠져나가 천공 구멍(a)과 주입관(1) 외주면 사이의 공극과 천공 구멍(a) 주위의 지반에 형성된 토사지반의 공극이나 암반절리 사이에 침투하고 나머지는 주입관(1)과 천공 구멍(a)에 들어 찬 실링재에 섞여 경화되므로서 지반을 보강하게 되는 것이다.

상기한 스틸선(6)은 강선, 주철선등의 모든 철선을 포함한다.

이상 설명한 대로 본 발명의 FRP 그라우트용 주입관은 지반보강 공사현장에서 직접 시공할 때 필요한 길이로 절단하거나 분출공의 천공과 같은 가공이 아주 용이하므로 지반 여건에 따라서 자재를 쉽게 가공 조립할 수 있다.

또, 강관재에 비해 매우 가벼워서 취급이 간편하고, 우수한 내화학성과 내변형성 및 내식성을 지녔으므로 보조굴착공법용 그라우트용 주입관으로서는 물론 항구적 지반보강재로서도 더없이 훌륭하며, 표면이 거칠므로 그라우재의 부착강도가 우수하다.

또한, 주입관은 스페이서에 의해 천공 구멍의 중심에 근접시킬 수 있어 방사상(360도)으로 주입이 가능하므로 터널보강시는 낙반 및 여굴발생 우려가 없고 사면보강시는 균등한 보강을 할 수 있다는 것이 특징이다. 따라서 그라우트의 응력중심 유지 및 그라우팅의 품질 유지에 기여하게 된다.

스페이서는 또 주입관을 천공 구멍에 건입할 때 천공 구멍 주면과의 마찰로 인한 고무링이나 고무밴딩의 손상예방에도 일조하고, 필요시에는 주입관내 그라우팅 충전압력에 의해 고무링이 늘어나서 분출공이 개방될 수 있는 여유공간을 확보하므로 주입관내 그라우트재의 원활한 분출에 따른 주입관 주위의 효과적 그라우팅이 이루어지게 기여함은 물론 외부 그라우팅과 주입관과의 결속을 강화하는 역할도 한다.

Claims (7)

1. 중공이 형성된 파이프로 상기 파이프의 벽면에 방사상으로 형성된 다수개의 분출공(12)이 파이프 길이 방향으로 간격재(11) 바로 아래 위치나, 길이방향에 일정간격으로 반복적으로 형성되고, 양단부 외주 면에는 수나사가 형성된 것과 형성되어 있지 않은 다수개의 주입관(1);

   상기 주입관(1)이 다수개의 주입관(1)과 주입관(1)을 연결할 수 있는 주입관 연결용 커플러(5);

   상기 주입관(1)의 외부에 일정간격으로 끼워져 상기 주입관(1)과 일체로 형성되거나 분리해서 조립할 수 있는 마디를 형성하는 링 모양의 스페이서(11);

   상기 분출공(12)을 개폐할 수 있는 고무링 이나 고무밴딩(2);

   상기 주입관(1)의 내부로 삽입되어 그라우트재를 주입하기 위한 주입호스(3);

   상기 주입호스(3)의 단부는 상기 팩커(4)의 중심을 관통하도록 부착되며, 압축공기호스(3-1)에 의해 팽창 및 수축이 가능하여 상기 주입관(1)의 내부를 개방 및 폐쇄할 수 있는 튜브(41)와 상기 튜브(41)를 보호 하는 두 개의 링(42)으로 구성되어 그라우트재의 역류를 방지하는 팩커(4); 및 천공구멍의 선단에 이르는 길다란 실링 튜브(71) 및 천공구멍의 입구 측에만 놓이는 짧은 실링 튜브(72)로 된 실링재의 주입 및 배출용 호스(7)로 구성되는 것을 특징으로 하는 다단계 그라우팅 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 주입관(1)은 경화수지 함침 보강섬유(1a)를 파이프형상으로 권취한 유리섬유 강화파이프의 표면에 경화수지 함침 필라멘트사(1b)를 능직상으로 권취하여 가열 경화한 유리섬유 강화파이프(FRP)를 특징으로 하는 다단계 그라우팅 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 주입관(1)인 FRP관을 강관으로 대체하여, 사면절개지나 지하굴착시 그라우팅용 관으로 사용하는 것을 특징으로 하는 다단계 그라우팅 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 주입관(1)은 유리섬유 강화 파이프와 경화수지함침 필라멘트사(1b) 사이에 다수개의 스틸선(6)을 축방향 또는 망형상으로 배치한 유리섬유 강화파이프(FRP)인 것을 특징으로 하는 다단계 그라우팅 장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 주입관(1)은 유리섬유를 권취한 사이사이에 아주 가는 굵기의 스틸선 도막이나 스틸화이바 또는 기타 화이바를 배치하여 제작한 후 경화수지 함침 필라멘트사(1b)를 능직상으로 권취하고 가열한 유리섬유 강화파이프(FRP)인 것을 특징으로 하는 다단계 그라우팅 장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 주입관(1)은 유리섬유 강화 파이프내의 중공부에 다수개의 스틸선(6)을 축방향 또는 망형상으로 배치하고 그라우트재(8)를 채워 경화시킨 유리섬유 강화파이프(FRP)인 것을 특징으로 하는 다단계 그라우팅 장치.
7. 터널, 사면 절개지 및 지하굴착등에 수평방향이나 상, 하경사방향으로 천공 구멍을 천공하는 천공공정과; 상기 천공 구멍에 주입관을 건입하는 주입관 건입공정과; 상기 천공 구멍과 주입관 사이의 공간에 길다란 실링 튜브와 천공 구멍의 입구쪽에만 위치하는 짧은 길이의 실링 튜브를 설치하고 천공 구멍의 입구쪽 틈을 코킹하는 공정과; 길거나 짧은 실링 튜브를 통하여 실링재를 주입하여 천공 구멍과 주입관 사이의 공극을 메우는 실링공정과; 선단에 팩커(4)가 장착된 주입호스(3)를 주입관에 삽입하고 압축 공기호스(3-1)를 이용하여 튜브(41)를 팽창시켜 주입관에 안정시킨 다음에 그라우트재를 주입하는 첫단계 그라우트재 주입공정과; 첫단계 그라우트재 주입 후 주입호스와 팩커를 동시에 일정한 거리만큼 후퇴시키고 튜브를 재팽창시켜 안정시키는 팩커 설치 위치변경 및 그라우트재 재주입으로 이뤄지는 후속 단계 그라우트재 주입공정을 천공 구멍의 입구까지 순차적으로 진행하여 지반을 보강하는 것을 특징으로 하는 다단계 그라우팅 시공방법.