KR100560440B1 - 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅장치 및 이 장치를 이용한 지반 보강 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지반의 이완 또는 붕괴를 억제하기 위하여 지반을 강화하고 터널 굴착면 주변의 토사층 및 암반층을 통하여 유출되는 지하수를 차단하고, 주변지반을 보강하기 위하여 삼중관을 사용하여 고분자 폴리우레탄계 주입재를 주입하도록 한 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치 및 이를 이용한 지반 보강방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치는 속이 빈 중공형상으로 이루어지며, 외주면에 일정한 간격마다 유출공이 다수 개 형성되며, 상기 유출공 사이의 외주면에 일정한 크기로 아래부분이 두께가 두껍고 일측이 트여진 링형상의 외부 간격재가 끼워지는 외관과; 상기 외관의 내주면에 삽입되며, 속이 빈 중공 형상으로 이루어지며, 외주면에 일정한 크기로 다수 개가 외측으로 돌출 형성되는 내부 간격재로 이루어지는 내관과; 상기 내관에 삽입되며, 전체적으로 가늘고 긴 튜브형상으로 이루어지는 공기관 겸용 배출관으로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치를 이용한 지반 보강방법은 천공장비를 이용하여 대상 지반을 천공하여 천공홀을 형성하는 단계; 상기 천공홀에 그라우팅 장치를 삽입하는 단계; 상기 그라우팅 장치의 주입구 부분을 그라우트재로 코킹하는 단계; 상기 그라우팅 장치의 스톱퍼 주입호스로 그라우트재를 팽창성 스톱퍼에 주입 하는 단계; 상기 그라우팅 장치의 주입호스에 그라우트재를 주입하는 단계; 상기 그라우팅 장치에 약액을 주입하는 단계; 상기 그라우팅 장치에서 약액주입호스를 제거하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
터널, 섬유강화플라스틱, 그라우팅, 방법
Description
도 1은 본 발명에 따른 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치를 도시한 평면도,
도 2는 도 1의 A-A선 단면도,
도 3은 도 1의 B-B선 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치의 내관을 도시한 평면도,
도 5는 도 4의 C-C선 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치의 주입 상세도,
도 7은 도 6의 D-D선 단면도,
도 8a 내지 도 8f는 터널을 보강 그라우팅하는 상태를 도시한 시공 순서도.
-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-
10: 외관 12: 유출공
14: 외부 간격재 20: 내관
22: 내부 간격재 30: 공기관 겸용 배출관
40: 강선 50: 상부마개
52: 하부마개 54: 연결소켓
60: 캡 70: 믹싱용 철망뭉치
80: 주입호스 82: 팽창성 스톱퍼
84: 스톱퍼 주입호스
A: 그라우팅 장치 G: 지반
H: 천공홀 I: 주입재
본 발명은 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치 및 이 장치를 이용한 지반 보강방법에 관한 것으로, 특히 터널 막장의 지반붕괴 예방 및 지반 차수, 보강을 위해 강성을 증가시킨 대략 12m 정도 길이의 삼중관에 저점도 고분자 폴리에틸렌을 주입하는 경제적이면서도 환경 친화적인 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치 및 이 장치를 이용한 지반 보강방법 에 관한 것이다.
일반적으로 강도가 낮고 자립도가 낮은 지반에서의 터널굴착을 수행하는 경우 또는 지하수위가 높아 지하굴착시 지하수 배출에 따른 주변지반의 침하가 예상되거나 연약지반으로 인해 굴착시 지반의 이완영역이 넓은 경우 등은 지하구조물 및 인접구조물의 안전성을 확보하기 위하여 굴착공법과 병행하여 적절한 보조공법을 사용하게 된다.
이러한 보조공법 중에 전 세계적으로 많이 사용되고 있는 공법으로 주입공법을 들 수 있다.
그러나 철도 및 인근 고층건물 등에 의한 상재하중이 큰 경우 또는 투수 계수가 낮은 실트, 점토층이나 점토 심층이 협재해 있는 암반에서는 주입공법의 효용성을 기대하기가 매우 어려우며 특히 기존의 주입공법은 주입재가 일반적으로 저강도이므로 차수 효과는 있으나 보강효과는 크게 발휘하지 못하고 있는 실정이다.
한편, 보조공법으로 많이 이용되고 있는 타 공법으로 파이프 루프 공법을 들 수 있다.
파이프 루프 공법은 주로 터널굴착에 선행하여 터널 예정 단면 주변 위 소위 수평시추방식에 의한 소구경관을 일정간격으로 천공, 설치하고 일련의 파이프 루프를 형성시켜 지반의 이완 및 지압의 확대 등을 미리 방지해 나가는 공법이기 때문에 다른 시공법에 비해 지하구조물에 대한 안정효과가 큰 것으로 알려져 있다.
이 공법은 현장조건에 따라 강관을 연결하는 방법과 분리하는 방법으로 크게 구분되어 사용되는데 연결하는 상재하중 지지효과가 컸지만 시공이 용이하지 않고 공사비가 매우 높은 단점이 있다.
따라서 최근 국내에서는 강관 분리방법이 많이 이용되고 있는데 이 방법은 강관과 강관 사이의 간격이 최소 20㎝에서 최대 1m 이상을 유지하고 있으므로 차수 효과를 기대할 수가 없으며 특히 지반이 연약하여 강관 사이로 지반의 이동이 터널굴착과 함께 급진전되는 경우에는 공법의 효용성을 크게 기대하기 어렵다.
따라서 국내 터널시공현장에서는 주입공법을 1차로 수행하여 터널주변을 차수시킨 후에 막장안정을 위해 파이프 루프 공법을 추가로 적용하는 2단계 시공방법을 채택하고 있다.
그러나 이 경우는 2단계 공사종류에 따른 공기지연 및 공비 과다 문제가 크게 대두되고 있다.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 지반의 이완 또는 붕괴를 억제하기 위하여 지반을 강화하고 터널 굴착면 주변의 토사층 및 암반층을 통하여 유출되는 지하수를 차단하고, 주변지반을 보강하기 위하여 삼중관을 사용하여 고분자 폴리우레탄계 주입재를 주입하도록 한 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치 및 이 장치를 이용한 지반 보강방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치는 속이 빈 중공형상으로 이루어지며, 외주면에 일 정한 간격마다 유출공이 다수 개 형성되며, 상기 유출공 사이의 외주면에 일정한 크기로 아래부분이 두께가 두껍고 일측이 트여진 링형상의 외부 간격재가 끼워지는 외관과; 상기 외관의 내주면에 삽입되며, 속이 빈 중공 형상으로 이루어지며, 외주면에 일정한 크기로 다수 개가 외측으로 돌출 형성되는 내부 간격재로 이루어지는 내관과; 상기 내관에 삽입되며, 전체적으로 가늘고 긴 튜브형상으로 이루어지는 공기관 겸용 배출관으로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치를 이용한 지반 보강방법은 천공장비를 이용하여 대상 지반을 천공하여 천공홀을 형성하는 단계; 상기 천공홀에 그라우팅 장치를 삽입하는 단계; 상기 그라우팅 장치의 주입구 부분을 그라우트재로 코킹하는 단계; 상기 그라우팅 장치의 스톱퍼 주입호스로 그라우트재를 팽창성 스톱퍼에 주입하는 단계; 상기 그라우팅 장치의 주입호스에 그라우트재를 주입하는 단계; 상기 그라우팅 장치에 약액을 주입하는 단계; 상기 그라우팅 장치에서 약액주입호스를 제거하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치를 도시한 평면도이며, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B선 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치의 내관을 도시한 평면도이며, 도 5는 도 4의 C-C선 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우 팅 장치의 주입 상세도이며, 도 7은 도 6의 D-D선 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치는 속이 빈 중공형상으로 이루어지며, 외주면에 일정한 간격마다 유출공(12)이 다수 개 형성되며, 상기 유출공(12) 사이의 외주면에 일정한 크기로 아래부분이 두께가 두껍고 일측이 트여진 링형 외부 간격재(14)가 끼워지는 외관(10)과; 상기 외관(10)의 내주면에 삽입되며, 속이 빈 중공 형상으로 이루어지며, 외주면에 일정한 크기로 다수 개가 외측으로 돌출 형성되는 내부 간격재(22)로 이루어지는 내관(20)과; 상기 내관(20)에 삽입되며, 전체적으로 가늘고 긴 튜브형상으로 이루어지는 공기관 겸용 배출관(30)으로 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치(A)는 외관(10)과 내관(20) 및 공기관 겸용 배출관(30)이 유기적으로 결합되어 이루어진 장치이다.
여기서, 상기 외관(10)은 속이 빈 중공형상으로 이루어지며, 외주면에 일정한 간격마다 유출공(12)이 다수 개 형성되며, 상기 유출공(12) 사이의 외주면에 일정한 크기로 아래부분이 두께가 두껍고 일측이 트여진 링형 외부 간격재(14)가 끼워진 구조이다.
즉, 상기 외관(10)은 재질이 섬유강화플라스틱(Fiberglass Reinforced Plastic)으로 이루어지되, 대표적인 외경은 30㎜∼120㎜으로 이루어지며, 이에 대응되는 내경은 20㎜∼110㎜로 이루어진 구조이다.
여기서, 상기한 외관(10)의 외경은 현장 여건 및 설계시 약간의 변동이 있을 수 있으므로 상기한 치수에 한정되지 않음을 밝혀두는 바이다.
또한, 필요에 따라 차수만을 목적으로 할 경우에는 일반 파이프를 이용해서 우레탄을 주입할 수도 있음을 밝혀둔다.
이와 같은 외관(10)은 섬유강화플라스틱의 재질적 특성상 강관에 비하여 유연성이 있어서, 중량이 가벼워서 작업하기가 쉬워 작업성이 우수하며, 또한, 천공이 직선을 유지하지 못하고 미세한 굴곡이 되어도 삽입이 용이하여 현장 적용성이 있으며, 가벼워서 지반의 하중을 경감시키므로 안정성이 있다.
여기서, 상기 유출공(12)은 주입재(I)가 주입압력에 의해서 지중에 균등하게 주입될 수 있도록 하는 기능을 한다.
상기 유출공(12)의 간격은 주입재(I)를 지중으로 원활하게 분배하기 위하여 최적의 배치를 하며, 구경은 대략 Φ2.5㎜∼3.5㎜로 한다.
또한, 상기 외부 간격재(14)는 링형으로 이루어지되, 상단부분이 일정한 길이가 절개되고, 상단부에서 하단부로 갈수록 두께가 두꺼워지는 구조이다.
이는 지반(G) 보강시 천공홀(H)과 외관(10) 사이의 간격이 넓을 경우에는 우레탄 주입을 많이 해야 되는 불리한 상황이므로, 외관(10)의 외주면에 외부 간격재(14)를 끼운 상태로 천공홀(H)에 삽입하면, 천공홀(H)에 외부 간격재(14)가 맞닿은 상태가 됨으로써 간격이 좁아져서 우레탄 주입을 적게해도 되는 이점이 있기 때문이다.
또한, 상기 외관(10)의 좌우측단에는 각각에 상부와 하부마개(50, 52)가 소켓식으로 끼워지도록 형성된다.
그리고 상기 외관(10)은 그 길이가 6∼10m로 제한되어 있음으로 그 길이를 연장할 경우에는 단부에 연결소켓(54)을 이용하여 외관(10)의 길이를 연장할 수 있으며, 상기한 치수에 한정을 두지 않음을 밝혀두는 바이다.
상기 하부마개(52)에는 캡(60)이 고정 설치되어, 그 캡(60)내에는 믹싱용 철망뭉치(70)가 고정 설치된 구조이다.
즉, 상기한 믹싱용 철망뭉치(70)는 A액과 B액이 서로 만나는 시점을 연장하기 위함이다.
여기서 상기한 주입재(I)는 액상의 폴리머계 물질의 주재와 액상의 이소시아네이트계 물질을 혼합하여 화학적 축합반응에 의하여 두 물질이 고분자계 폴리우레탄으로 변하는 특성을 이용한 것으로서, 조기강도 및 장기강도가 크고 내구성이 양호한 고분자 폴리우레탄계 주입재이다.
특히, 상기한 주입재(I)는 A액과 B액으로 이루어지되, 상기한 A액은 폴리프로필렉 글리콜(Polypropylene Glycol)을 주재로 한 폴리올(Polyol)에 촉매 등을 혼합한 화합물이며, B액은 보강재 이액형 성분중 경화제인 메틸렌디페닐 이소시아네이트와 점도 저하제를 혼합한 화합물이다.
또한, 상기한 주입재(I)로 쓰이는 약액은 경질, 연질, 반경질 우레탄 일액형 발포 우레탄으로 구성한다.
따라서, 상기한 주입재(I)는 우레탄으로 입자가 저점도로 비교적 가늘어서 지반(G)의 계면층이나 절리층에 용이하게 주입됨으로써, 우레탄 주입에 의해 지반(G)이 차수되는 작용효과가 있다.
특히, 상기한 주입재(I)로 고분자 폴리우레탄을 사용하지만 때에 따라서는 초미립자 시멘트 밀크를 사용할 수 있음을 밝혀둔다.
그리고 상기 내관(20)은 재질이 폴리염화비닐(PVC) 또는 재생수지로 이루어지되, 그 외경이 대략 14㎜∼104㎜으로 이루어지며, 이에 대응되는 내경은 4㎜∼94㎜로 이루어진 구조이다.
이와 같은 내관(20)은 주입재(I)의 주입을 최소화시키기 위한 구조로서, 비교적 저렴한 재활용수지를 이용하여 제작하여 사용한다.
특히, 상기 내관(20)의 내부 간격재(22)의 인근에는 각각 강선(40)이 삽입된 구조이다.
여기서, 상기 내부 간격재(22)는 불필요한 주입재(I)의 손실을 줄이기 위한 차단벽의 기능을 하도록 설치한 구조이다.
또한, 상기 강선(40)은 그라우팅 장치(A)가 일시에 파괴되는 취성파괴를 방지하면서, 그라우팅 장치(A)의 파괴시 완만한 파괴를 유도하기 위함이다.
그리고, 상기 공기관 겸용 배출관(30)은 전체적으로 가늘고 긴 튜브형상으로 이루어지되, 내관(20) 내주면에 설치되어 외관(10)과 내관(20) 사이로 주입재(I) 충전시 공기가 외부로 유출되도록 기능을 수행할 뿐만 아니라 주입재(I)의 충전이 완전하게 수행되었는지를 알 수 있도록 해주는 관이다.
즉, 지반(G) 천공 후 그라우팅 장치(A)를 삽입한 후, 주입재(I)를 주입하면, 주입압력에 의해서 주입재(I)가 지반(G) 속으로 주입되는데 이때, 공기가 있으면 공기가 압축을 받아서, 먼저 절리층 또는 지반속으로 침투되며, 공기가 있는 주변 을 주입재(I)로 둘러싸인 에어 포켓(air pocket)이 발생되는데, 이와 같은 에어 포켓의 생성을 방지하기 위해 그라우팅 장치(A)내에 공기관 겸용 배출관(30)을 설치한 후, 주입재(I)를 가압주입하면 공기관 겸용 배출관(30)을 통해 맨 처음에 공기가 배출되고, 계속해서 가압하면 주입재(I)가 배출됨으로 주입재의 배출 여부에 따라 주입재가 밀실하게 충전이 이루어졌는지의 여부를 확인할 수 있다.
한편, 본 발명에 쓰이는 사용장비로는 천공장비로 크로라 드릴(Pneumatic Clawler Drill)을 사용하여 Φ38㎜∼139㎜ 천공을 한다.
주입재 주입기는 주입재(I)를 그라우팅 장치(A)로 원활하게 공급시킬 수 있는 그라우팅 전용 주입기를 사용한다.
한편, 상기 외관(10)에는 그 길이방향을 따라 외주면에 고정 설치되는 주입호스(80)와; 상기 외주면에 끼워지는 팽창성 스톱퍼(82)와; 상기 팽창성 스톱퍼(82)에 삽입되는 스톱퍼 주입호스(84)로 구성된다.
여기서, 상기 팽창성 스톱퍼(82)는 외관(10)의 외주면에서 끼워져서 스톱퍼 주입호스(82)에 의해 주입된 그라우트재가 팽창되어 외관(10)과 천공홀(H) 사이를 막아주도록 한다.
또한 주입호스(80)는 팽창성 스톱퍼(82)에 의해서 천공홀(H)이 막힌 부분인외관(10)과 천공홀(H)내에 그라우트재를 채워주기 위한 호스이다.
이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치(A)를 이용한 지반 보강에 대해서 설명한다.
도 8a 내지 도 8f는 터널을 보강 그라우팅하는 상태를 도시한 시공 순서도이 다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치(A)를 이용한 지반 보강방법은 주입기를 설치하는 단계; 상기 주입기에 주입액 토출용으로 이송호스 2개와 주입 모터의 구동용으로 주입호스를 접속하는 단계; 상기 천공장비로 크로라 드릴을 이용하여 대상 지반(G)을 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계; 상기 천공홀(H)에 그라우팅 장치(A)를 삽입하는 단계; 상기 그라우팅 장치(A)의 주입구 부분을 그라우트재로 코킹하는 단계; 상기 그라우팅 장치(A)의 스톱퍼 주입호스(84)로 그라우트재를 팽창성 스톱퍼(82)에 주입하여 팽창시키는 단계; 상기 그라우팅 장치(A)의 주입호스(80)에 그라우트재를 주입하는 단계; 상기 그라우팅 장치(A)에 약액을 주입하는 단계; 상기 그라우팅 장치(A)에서 약액주입호스를 제거하는 단계로 이루어진다.
여기서, 상기 주입기 설치는 평탄한 장소를 선정하여 지하수 등으로 인하여 시공에 영향을 받지 않도록 하며, 주입기는 최대 토출량 17ℓ/분 이상, 토출 최대압력 100㎏f/㎠ 이상, 출력 3HP (전력식 VS 모터) 이상의 전기 전력식 220V 단상이다.
또한, 주입기의 이송호스 및 우레탄 주입호스의 접속은 주입액 토출용으로 이송호스는 20∼50m를 2개(A액측 및 B액측) 그리고 주입 모터의 구동용으로 3/4인치용 우레탄 주입호스를 접속한다.
천공은 Φ=38∼139㎜ 비트로 천공하며, 천공각도는 그라우팅 장치(A)의 길이와 사용 목적에 맞춰 설계된 각도로 천공한다.
지반(G) 천공 후 천공홀(H)내로 압축공기를 충분히 밀어넣어 천공홀(H)내에 슬라임이 남지 않도록 한다.
그라우팅 장치(A)의 삽입 및 코킹은 대상 지반(G) 천공 후 천공홀(H)내에 그라우팅 장치(A)를 삽입한 후 삽입된 그라우팅 장치(A)의 주입구 부분을 그라우트재로 코킹한 후, 상기 그라우팅 장치(A)의 스톱퍼 주입호스(84)로 그라우트재를 팽창성 스톱퍼(82)에 주입하면 팽창성 스톱퍼(82)가 서서히 팽창되어 궁극적으로 천공홀(H)을 막은 후, 상기 팽창성 스톱퍼(82)의 내측부분에 해당되는 외관(10)과 천공홀(10) 사이를 주입호스(80)에 그라우트재를 주입하여 그라우팅을 한다.
한편, 상기한 주입기는 주입기의 A, B 각 탱크에 각각의 약액을 투입하되, 투입시 탱크에 이물질이 들어가지 않도록 주의한다.
이송호스에서 A액 및 B액의 토출 상황을 확인한 후 믹서에 접속한다.
믹서의 접속 후 그라우팅 장치(A)의 후단에 믹서 부착용 원터치 커플러를 부착시키고 믹서를 접속하여 약액의 주입을 개시한다.
상기 믹서에 의한 그라우팅 장치(A)로 약액의 주입이 완료되면 주입모터를 정지하고 압력의 저하를 확인한다.
잔여압력이 있는 경우는 미리 주의를 환기하여 소정의 조치를 취한 후 종료시킨다.
주입기를 사용 후 소정의 순서로 세정한 후 가능한 한 냉기나 습기가 없는 장소에 보관한다.
특히 상기한 그라우팅 장치(A)로 시공시 주의사항은 주입재(I) 주입시 사면 전면으로부터 주입재(I)가 흘러나올 경우에는 일시적으로 주입 조작을 정지해야 하며 통상 5∼6회 주입조작 정지에도 사면으로의 주입재(I) 유출이 멈추지 않을 경우에는 사면 전면에 대절리 또는 심한 파쇄대가 발달한 경우로 판단될 수 있으므로 이럴 경우 주입압 및 주입량을 조절하거나 시공위치의 변경을 검토한다.
또한, 주입중에는 송풍기 등으로 터널막장내에 항상 신선한 공기가 순환되도록 한다.
그리고 탱크 내의 약액량은 완전히 고갈되지 않도록 항상 세심한 주의를 기울이도록 한다.
특히 천공시 공기압축기는 작동압력 3㎏f/㎠ 이상, 최대 공기 노출량은 8.0㎥/min 이상의 것을 사용하여야 한다.
천공기는 Φ=38∼139㎜ 이상 구경으로 천공할 수 있는 크로라 드릴 또는 유압드릴을 사용한다.
주입재(I)는 정량ㆍ정압주입을 원칙으로 하되, 초기주입은 관내 충전 시간을 주입재(I) 약액의 겔타임 이내로 하기 위하여 고속주입을 하고, 관내 충전 및 공내 충전이 완료되어 압력계에 압력이 작용하기 시작할 때부터는 저압주입을 해 소정의 주입량에 이를 때까지 주입을 한다.
주입기에 작용하는 압력은 지반(G)내 공극 또는 암반의 균열 상태 등에 따라 10∼40㎏f/㎠ 정도로 변화폭이 크므로 일정하게 정량화된 수치로 주입압을 규정하기 어려우나 주입압이 5㎏f/㎠ 이내로 작게 유지될 경우, 주변지반(G)이 상대적으로 느슨하거나 파쇄대가 발달한 것으로 판단할 수 있으므로 추가 그라우팅을 하도 록 한다.
약액 혼합시 탱크에 이물질이 들어가지 않도록 주의하여야 한다.
주입기는 연속해서 주입작업을 할 수 있도록 상시 점검 및 정비를 할 것이며, 특히 주입종료시 깨끗이 청소하여야 한다.
상기한 바와 같은 구성 및 시공으로 이루어지는 본 발명에 따른 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치 및 이를 이용한 지반 보강방법은 터널 굴착시 막장 천공 후 그라우팅 장치(A)를 밀어넣고 삽입된 그라우팅 장치(A)를 통해 고압으로 주입재(I)를 주입함으로써 지반보강 및 차수를 달성하는 공법이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치 및 이를 이용한 지반 보강방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 활용분야 면에서 터널 막장 붕괴 억제를 위한 지반보강 그라우팅이며, 터널 용수구간에서 차수 그라우팅이며, 절리가 발달한 암반층 및 사면보강을 하며, 록 볼트 또는 소일 네일 대용으로 가능하며, 주요 시설물 하부 통과시 연약지반 보강을 위한 공법이다.
둘째, 본 발명은 기술적 효과면에서 삽입관이 삼중관으로 되어 있어 삽입관의 강성이 요구되는 현장에 적용하며, 동시주입으로 설계되어 최소량의 주입으로 균일한 구조형태가 유지되며, 기존 우레탄 공법 사용시 발생하던 주입볼트 돌출현 상을 억제하며, 삽입 내관과 외관에 간격재를 도입하여 일정한 간격 유지 및 주입재낭비를 최소화시키며, 용출이 없고 중금속이 함유되어 있지 않아 환경친화적인 이점이 있다.
셋째, 본 발명은 경제적 효과면에서 그라우팅 장치는 가벼워서 취급이 용이함으로써, 시공속도가 빠르고, 노무비의 간접적인 절감이 가능하며, 기존 공법에 비해 주입재의 사용량을 적게 사용할 수 있어 재료비가 절감되며, 굴진에 따른 변화 단면을 최소화하여 과다한 여굴 발생으로 인해 발생되는 운반비, 사토비가 절감되며, 주입재의 손실을 줄이므로 시공비가 절감되며, 강도특성, 차수성 및 내구성 등이 우수하여 외국기술에 대한 대체공법으로 가능한 이점이 있다.
특히, 종래의 시멘트 주입재가 경화되는데 3일이 걸리는 데에 비해서 우레탄 주입재는 주입 후 우레탄 발포 후 6시간 이내에 경화됨으로써, 시공시간을 대폭적으로 단축하는 효과가 있다.
Claims (24)
- 속이 빈 중공형상으로 이루어지며, 외주면에 일정한 간격마다 유출공(12)이 다수 개 형성되며, 상기 유출공(12) 사이의 외주면에 일정한 크기로 아래부분이 두께가 두껍고 일측이 트여진 링형상의 외부 간격재(14)가 끼워지며, 재질이 섬유강화플라스틱(Fiberglass Reinforced Plastic)으로 이루어지는 외관(10)과;상기 외관(10)의 내주면에 삽입되며, 속이 빈 중공 형상으로 이루어지며, 외주면에 일정한 크기로 다수 개가 외측으로 돌출 형성되는 내부 간격재(22)로 이루어지는 내관(20)과;상기 내관(20)에 삽입되며, 전체적으로 가늘고 긴 튜브형상으로 이루어지는 공기관 겸용 배출관(30)으로 구성됨을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 내관(20)은 재질이 폴리염화비닐(PVC) 또는 재생수지로 구성됨을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 내부 간격재(22)의 인근에는 각각 강선(40)이 삽입된 것을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 외관(10)은 그 외경이 30㎜∼120㎜으로 이루어지며, 이에 대응되는 내경은 20㎜∼110㎜로 이루어짐을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치.
- 제 1항 또는 제 3항에 있어서,상기 내관(20)은 그 외경이 14㎜∼104㎜으로 이루어지며, 이에 대응되는 내경은 4㎜∼94㎜로 이루어짐을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 외관(10)의 좌우측단에는 각각에 상부와 하부마개(50, 52)가 소켓식으로 끼워지도록 형성됨을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치.
- 제 5항에 있어서,상기 하부마개(52)에는 캡(60)이 고정 설치되며, 그 캡(60)내에는 믹싱용 철망뭉치(70)가 고정 설치됨을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치.
- 제 7항에 있어서,상기 외관(10) 연결시 일측의 외관(10)과 타측의 외관(10)을 연결소켓(54)을 매개로 하여 연결됨을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치.
- 제 1항에 있어서,상기 외관(10)에는 그 길이방향을 따라 외주면에 고정 설치되는 주입호스(80)와; 상기 외주면에 끼워지는 팽창성 스톱퍼(82)와; 상기 팽창성 스톱퍼(82)에 삽입되는 스톱퍼 주입호스(84)로 구성됨을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치.
- 삭제
- 천공장비를 이용하여 대상 지반(G)을 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계; 상기 천공홀(H)에 그라우팅 장치(A)를 삽입하는 단계; 상기 그라우팅 장치(A)의 주입구 부분을 그라우트재로 코킹하는 단계; 상기 그라우팅 장치(A)의 스톱퍼 주입호스(84)로 그라우트재를 팽창성 스톱퍼(82)에 주입하는 단계; 상기 그라우팅 장치(A)의 주입호스(80)에 그라우트재를 주입하는 단계; 상기 그라우팅 장치(A)에 약액을 주입하는 단계; 상기 그라우팅 장치(A)에서 약액주입호스를 제거하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치를 이용한 지반 보강방법에 있어서,상기 그라우팅 장치(A)는 속이 빈 중공형상으로 이루어지며, 외주면에 일정한 간격마다 유출공(12)이 다수 개 형성되며, 상기 유출공(12) 사이의 외주면에 일정한 크기로 아래부분이 두께가 두껍고 일측이 트여진 링형상의 외부 간격재(14)가 끼워지며, 재질이 섬유강화플라스틱(Fiberglass Reinforced Plastic)으로 이루어지는 외관(10)과; 상기 외관(10)의 내주면에 삽입되며, 속이 빈 중공 형상으로 이루어지며, 외주면에 일정한 크기로 다수 개가 외측으로 돌출 형성되는 내부 간격재(22)로 이루어지는 내관(20)과; 상기 내관(20)에 삽입되며, 전체적으로 가늘고 긴 튜브형상으로 이루어지는 공기관 겸용 배출관(30)으로 이루어짐을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치를 이용한 지반 보강방법.
- 삭제
- 제 12항에 있어서,상기 내관(20)은 재질이 폴리염화비닐(PVC) 또는 재생수지로 이루어짐을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치를 이용한 지반 보강방법.
- 제 12항에 있어서,상기 내부 간격재(22)의 인근에는 각각 강선(40)을 삽입한 것을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치를 이용한 지반 보강방법.
- 제 12항에 있어서,상기 외관(10)은 그 외경이 30㎜∼120㎜으로 이루어지며, 이에 대응되는 내경은 20㎜∼110㎜로 이루어짐을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치를 이용한 지반 보강방법.
- 제 12항 또는 제 14항에 있어서,상기 내관(20)은 그 외경이 14∼104㎜으로 이루어지며, 이에 대응되는 내경은 4㎜∼94㎜로 이루어짐을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치를 이용한 지반 보강방법.
- 제 12항에 있어서,상기 외관(10)의 좌우측단에는 각각에 상부와 하부마개(50, 52)가 소켓식으로 끼워지도록 형성함을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치를 이용한 지반 보강방법.
- 제 16항에 있어서,상기 하부마개(52)에는 캡(60)이 고정 설치되며, 그 캡(60)내에는 믹싱용 철망뭉치(70)를 고정 설치함을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치를 이용한 지반 보강방법.
- 제 18항에 있어서,상기 외관(10) 연결시 일측의 외관(10)과 타측의 외관(10)을 연결소켓(54)을 매개로 하여 연결함을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치를 이용한 지반 보강방법.
- 제 12항에 있어서,상기 약액은 주재와 경화제로 각각 폴리올(Polyol)과 메틸렌디페닐 이소시아네이트를 사용하며, 주재와 경화제의 혼합 반응시 100% 서로 반응하여 무독성의 플라스틱인 폴리우레탄으로 변화됨을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치를 이용한 지반 보강공법.
- 제 12항 또는 제 21항에 있어서,상기 약액은 A액과 B액으로 구분되며, 상기한 A액은 폴리프로필렉 글리콜(Polypropylene Glycol)을 주재로 한 폴리올(Polyol)에 촉매 등을 혼합한 화합물이며, B액은 보강재 이액형 성분 중 경화제인 메틸렌디페닐 이소시아네이트와 점도 저하제를 혼합한 화합물로서 1:3의 중량비율로 구성함을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치를 이용한 지반 보강공법.
- 제 12항에 있어서,상기 약액은 경질, 연질, 반경질 우레탄 일액형으로 구성함을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치를 이용한 지반 보강공법.
- 제 12항에 있어서,상기 외관(10)에는 그 길이방향을 따라 외주면에 고정 설치되는 주입호스(80)와; 상기 외주면에 끼워지는 팽창성 스톱퍼(82)와; 상기 팽창성 스톱퍼(82)에 삽입되는 스톱퍼 주입호스(84)로 구성됨을 특징으로 하는 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅 장치를 이용한 지반 보강공법.
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| KR1020050063853A KR100560440B1 (ko) | 2005-07-14 | 2005-07-14 | 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅장치 및 이 장치를 이용한 지반 보강 방법 |
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| KR1020050063853A KR100560440B1 (ko) | 2005-07-14 | 2005-07-14 | 터널 및 사면용 복합 섬유강화플라스틱 보강형 그라우팅장치 및 이 장치를 이용한 지반 보강 방법 |
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