KR100588606B1

KR100588606B1 - 장심도 다중 제자리 패커 주입장치 및 장심도 다중 제자리패커 주입장치의 그라우팅 방법

Info

Publication number: KR100588606B1
Application number: KR1020050103240A
Authority: KR
Inventors: 이계원
Original assignee: 주식회사 인성이앤씨; 이계원
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2006-06-14

Abstract

본 발명은 지반을 보강하는 그라우팅 시공에 있어서 단일의 시추공일지라도 지반의 상태는 불균일하고 다양한 특성을 나타내므로 그라우팅 시공은 시추공 심도를 일정 구간들로 분할하는 패커들을 시추공 내에 설치하고 각 구간의 심도에 맞는 길이 및 규격이 서로 다른 다중의 주입호스로 주입재를 주입하는 패커주입장치 및 그라우팅 방법에 관한 것이다.

본 발명은 주입재역류방지장치를 구비하고 상기 패커주입장치에 내재하는 길이 및 규격이 서로 다른 여러가닥의 주입재주입호스와, 상기 주입재주입호스를 감싸고 상하로 밴드홈이 구비되며 양측으로 팽창고결재주입호스와 팽창고결재순환호스를 설치하기 위한 요홈이 구비된 패커고형튜브와, 상기 패커고형튜브와 팽창고결재주입호스 및 팽창고결재순환호스를 외연으로 감싸는 팽창고무튜브와, 상기 패커고형튜브에 내재한 주입재주입호스를 감싸는 코깅과, 상기 시추공 하단에 구비되는 패커앙카와, 상기 패커고형튜브 상하와 상기 패커앙카 상측에 구비된 앙카연결홀을 연결하여 긴장시키는 앙카연결선를 포함한다.

본 발명은 분할 되어진 구간을 시추공의 상향 또는 하향, 내지는 특정구간을 주입하거나 전 구간을 동시에 주입하는 것이 가능하며, 또한 별도의 실링(Sealing) 작업을 생략할 수 있어 주입재의 침투로가 훼손됨이 없이 확실하게 확보되고 이에 따라 주입의 효과가 극대화되고 작업시간이 단축되며 패커주입장치의 이동이나 재설치 없이도 시공이 가능하므로 주입관리의 용이함과 작업의 효율을 극대화할 수 있다.

지반, 시추공, 케이싱, 패커주입장치, 패커고형튜브, 팽창고무튜브, 주입재주입호스, 팽창고결재주입호스, 팽창고결재순환호스, 주입재역류방지장치, 패커앙카, 주입재, 앙카연결선

Description

장심도 다중 제자리 패커 주입장치 및 장심도 다중 제자리 패커 주입장치의 그라우팅 방법{Multi In-situ Packer Set for Deep Depth Grouting Hole and Grouting Method}

도 1은 종래의 케이싱과 고무튜브형 패커를 이용한 다단그라우팅장치를 개략적으로 도시한 측단면도이고,

도 2는 본 발명에 장심도 다중 제자리 패커주입장치를 개략적으로 도시한 측단면도이고,

도3a, 3b, 3c는 도 2에 대한 심도별로 패커주입장치의 구성을 나타내는 평면도이고,

도 3d는 도 2에 대한 패커앙카의 구성을 나타내는 평면도이고,

도 4는 패커주입장치를 나타내는 사시도이고,

도 5는 패커앙카를 나타내는 사시도이고,

도 6은 본 발명에 따른 장심도 다중 제자리 패커 주입장치의 그라우팅 방법 을 나타내는 전체 공정도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

10 : 패커주입장치 11 : 패커고형튜브

12 : 팽창고무튜브 13 : 팽창고결재

14 : 주입재주입호스 15 : 주입재

16 : 코깅 20 : 팽창고결재주입호스

21 : 팽창고결재유입구 22 : 팽창고결재순환호스

30 : 패커앙카 31 : 앙카연결선

40 : 주입재역류방지장치 41 : 마개

42 : 테이핑 111 : 밴드

112 : 밴드홈 113, 114 : 요홈

200 : 케이싱 201 : 지반

202 : 시추공 311 : 앙카연결홀

본 발명은 다양하고 불균질한 지반을 대상으로 시행되는 그라우팅 공사로 시추공 심도별로 주입관리 하기에 적합한 다중 제자리 패커주입장치 및 그라우팅 방법에 관한 것으로서, 더욱 세부적으로는 심도에 따라 뷸균질한 상태의 지반에 대하여 시추공 심도를 지반의 특성을 고려하여 일정 구간들로 분할하는 패커들을 시추공 내에 설치하고 각 구간의 심도에 맞는 길이 및 규격이 서로 다른 다중의 주입호스로 주입재를 주입하는 패커주입장치 및 그라우팅 방법에 관한 것이다.

"지반을 보강하는 그라우팅(Grouting) 시공에 있어서 단일의 시추공일지라도 지반의 상태는 심도에 따라 파쇄대 및 누수가 심하고 연약하여 불균질한 상태의 다 양한 특성을 나타내므로 그라우팅 시공은 그 심도별로 지반의 특성을 고려하여 시추공을 일정 구간들로 분할한 다음 각각의 구간에 대하여 주입관리 또한 제각각 시행해야 한다."는 그라우팅 공사의 기술시방에 따라 특히 댐(Dam) 기초지반 같은 경우에는 상기와 같은 지반의 특성을 고려하여 수압시험이나 그라우팅(Grouting) 공사를 시행할 때는 시추공 심도가 깊게 설계되는 것이 보편적이므로 종래에도 시추공을 심도별로 일정구간을 분할하여 주입관리를 하도록 했으며 종래의 그 기술들은 상향식 공법, 하향식공법, 또는 멘젯튜브공법 등이 적용되고 있었다.

그 중에서 상향식 그라우팅 공법은 설계 심도만큼 지반에 시추를 실시한 다음 그 시추공 하부에서부터 상향으로 일정간격마다 패커(Packer)를 이동 설치하여 주입을 실시하는 공법인데 이때 인력으로 작업을 해야 하는 패커(Packer) 설치 작업은 시추공 심도가 깊은 관계로 패커 몸체 그리고 에어호스(Air Hose)나 물호스(Water Hose)의 무게 때문에 패커 설치 및 인양 작업이 매우 어렵고 상향주입을 위해 패커를 풀어 상향으로 이동 설치할 때 하단 부위에 선행 주입한 주입재를 압송 했을 때의 주입압력이 해방되면 주입된 주입재가 상부 구간으로 역류하기도하여 주입의 품질 및 작업공정의 문제가 되었다. 또한 그라우팅 시추공 시추 시 대상지반의 암편들이 그 시추공벽에 잔재되어 있어 시추공 내에서 패커를 설치하거나 상하로 움직여 패커를 이동 설치해야 하는 작업공정상 패커의 재질이 고무인 관계로 찢어지거나 매몰되어 그 패커를 인양하지 못하면 또 다른 시추공을 재천공해야 하는 사례가 많다.

상기의 상향식 주입공법에 대비되어 적용되는 하향식 주입공법은 지표에서부터 일정심도(구간 1)를 시추하고 그 구간 1을 시추공 내에서 패커를 설치하기에 이상이 없게끔 1차 그라우팅 주입을 실시하여 그 주입된 주입재가 고결된 후 다시 일정심도(구간 1)의 고결된 주입재를 재천공하고 그 하부 구간의 일정심도(구간 2)를 시추한 다음 일정시도(구간 2)에 2차 주입 작업을 반복하면서 설계심도까지 주입하는 공법이다. 이는 시추 후 주입된 주입재가 고결될 때까지 시추기 및 인력의 대기와 시추기 이동, 패커 재설치, 재시추 등의 이중 반복 작업으로 번거롭고 작업 시간이 많이 소요된다.

상기의 상향식, 하향식 공법의 단점을 보완하고 패커가 찢어지거나 매몰되는 것을 방지하기 위하여 강관 다단 그라우팅공법 같이 강관이나 전선관을 설치하는 맨젯튜브(Machine tube) 공법이 보완되어 실시하고는 있으나, 이 또한 튜브 내에서 그라우팅 설계심도까지 일정 구간별로 패커를 이동 설치하는 작업은 상향식 주입공법과 동일하여 패커를 이동하고 다시 설치하는 작업이 반복되어 번거롭고 작업시간 많아지기는 마찬가지이고 시추공 내벽과 맨젯튜브 외측 사이의 틈에는 패커를 이동 설치할 때 적용되는 각 구간마다 주입재가 서로 침투 또는 역류하지 못하도록 하는 실링(Sealing) 작업이 있는데 실제 이 실링 작업은 실링재가 침투로에 침투하여 주입재가 주입되어야 할 침투로(지반 내 틈)에 실링재가 침투로에 침투하여 미리 막아버리는 사례가 적지 않아 코킹(Caulking)만 시공한 채 형식적으로 강관 내에서 패커의 이동 설치만으로 주입하므로 시추공 전체 구간에 대하여 일괄주입방식이 되고 마는 실정이다. 이는 대상 구간별로 구분되어 지반의 특성에 따라 배합비 및 주입압력을 변경하거나 조절하는 등의 주입관리가 필요한 경우에는 그러하지 못하므로 그라우팅 품질에 많은 문제가 있어왔다.

종래 공지된 기술로 공개된 대한민국 특허출원 제10 - 2003 - 0048410호(명칭: 케이싱과 고무튜브형 패커를 이용한 다단 그라우팅 장치 및 그 시공방법)에 있어서, 사면보강이나 댐 또는 터널내 보강을 위한 파이프 루프공법 또는 터널내의 선지보공법에 쓰이는 그라우팅 장치 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 케이싱(200)과 상기 케이싱(200)내에 그라우트재를 주입하기 위한 그라우팅 주입관(210)과 디스차지 파이프(250)가 관통하는 홀이 형성되어 있으며, 주입된 그라우트재의 역류를 방지하는 고무튜브형 패커(230)와, 가압호스(240) 및 디스챠지 파이프(250)로 구성되어 하나의 천공홀(260)에서 고무튜브형패커(230)를 인발하면서 여러번의 가압그라우팅을 할 수 있는 구조이다.

상기 공법은 고무패커형 패커를 인발하면서 가압그라우팅을 실시할 때 케이싱과 그라우팅 주입관도 동시에 인발해야 하는 구조이기 때문에 작업이 번거롭고, 공법의 목적상 시추공 내에 삽입되는 강관파이프는 지반의 하중에 대응하는 강성과 일정의 두께 및 직경이 요구되고 주입관들과도 조합이 되어야 하므로 그 시추공의 직경은 그만큼 커져서 일반 그라우팅이나 댐기초 그라우팅에서 설계되는 시추공 구경과 비교하면 그 규격 이상이 되는 규격상의 문제가 있다.이러한 문제점과 주입 심도가 깊거나 그 대상 지반의 특성이 불균질하고 다양한 기초 처리 그라우팅의 현장조건에서는 그 장치의 무게 문제와 파이프 직관의 연결작업, 실링작업, 패커의 이동설치 작업이 수반되므로 이는 상향식 주입공법과 마찬가지로 작업의 효율성 그리고 공사기간 단축에 불리하므로 장심도 시추공에 실시되는 수압시험이나 일반 그라우팅에서의 적용은 많은 문제점이 있다.

상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는, 단일의 시추공 일지라도 지반의 상태는 심도에 따라 파쇄대(Fracture Zone) 및 누수가 심하고 연약하여 불균일한 상태의 다양한 특성을 나타내므로 그 심도에 따른 지반의 특성을 고려하여 시추공을 일정 구간들로 분할한 다음 각각의 구간에 대하여 주입관리 또한 제 각각 시행하여 시공의 품질을 확보하고 효율성 있는 작업으로 시공시간을 단축할 수 있는 패커 주입장치 및 그라우팅 방법을 제공하는데 목적이 있다.

즉, 시추공 내에서 각각의 구간을 분할하기 위해서는 제자리 패커주입장치 중 팽창고무튜브가 시추공벽에 밀착되어 해당 구간 내에서 수밀성을 유지시켜야 하는데 여기에 필요로 하는 부재로서는 다중의 주입호스를 장착하고 내부를 코킹(Caulking) 한 패커고형튜브와 이를 팽창고무튜브 속에 삽입하여 수밀성을 갖도록 밴딩 처리하며, 팽창고무튜브가 시추공벽에 밀착 고결된 상태를 유지하기 위해서 상기 팽창고무튜브의 팽창은 팽창고무튜브 내부의 팽창고결재주입호스를 통하여 팽창고결재유입구로 유입된 팽창고결재가 주입펌프의 주입압력에 의해 시추공벽 쪽으로 1차 팽창시켜 밀착되고 주입된 팽창고결재는 팽창된 팽창고무튜브 내에서 팽창성 혼화재에 의해 고결됨과 동시에 2차 팽창되어 팽창고무튜브를 시추공벽 쪽으로 더욱 밀착시키고 수팽창고무지수재 재질인 경우의 팽창고무튜브는 재질 구성 성분 중 벤토나이트 성분이 시추공내의 지하수와 일정 시간 접촉하면 4배 이상의 부피 팽창으로 3차 팽창됨으로서 분할된 구간과 구간을 확실하게 차단시키도록 하였으며, 시추공 말단부에 장착되는 패커앙카는 시추공 상부의 각각의 패커주입장치를 앙카연결선에 연결하여 긴장시키고 각각의 패커주입장치 하부구간에서의 주입압력으로 인해 상부의 패커주입장치가 부상 이동되는 것을 방지함으로서 분할된 주입구간들이 안정된 상태를 유지하도록 하였고, 밀봉된 팽창고무튜브와 팽창고결재주입호스 속의 공기 또는 이물질은 팽창고결재가 팽창고결재주입호스를 통해 패커앙카의 팽창고무튜브까지 주입되면 유턴시켜 팽창고결재순환호스로 순환되도록 하여 팽창고결재의 주입을 확보함으로써 확실한 팽창고무튜브의 팽창을 도모하였다.

또한, 주입재를 압송하는 주입재주입호스를 종래의 기술에서와 같은 직관 파이프 (Pipe)를 사용하지 않고 고무재질를 채택함으로서 주입재의 주입 도중 주입재주입호스에서의 주입재 누출 우려나 파이프 연결 작업의 비효율성을 제거하여 패커주입장치의 이동 설치 없이 주입펌프와 팽창고무튜브와 팽창고결재주입호스를 연결하여 밸브 조작만으로 수압시험 및 그라우팅 작업이 가능토록 하였으며 상기 패커고형튜브 내측에 관통시켜 연결 장착된 다중의 주입재주입호스들은 주입된 주입재가 고결되기전에 인발하여 회수하는 것이 본원발명의 특징이라 할 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 주입재역류방지장치를 구비하고 상기 패커주입장치에 내재하는 길이와 규격이 서로 다른 여러가닥의 주입재주입호스와, 상기 주입재주입호스를 감싸고 상하로 밴드홈이 구비되며 양측으로 팽창고결재주입호스와 팽창고결재순환호스를 설치하기 위한 요홈이 구비된 패커고형튜브와, 상기 패커고형튜브와 팽창고결재주입호스 및 팽창고결재순환호스를 외연으로 감싸는 팽창고무튜브와, 상기 패커고형튜브에 내재한 주입재주입호스를 감싸는 코깅과, 상기 시추공 하단에 구비되는 패커앙카와, 상기 패커고형튜브 상하와 상기 패커앙카 상측에 구비된 앙카연결홀을 연결하여 긴장시키는 앙카연결선를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징으로서, 패커고형튜브는 철 또는 화학합성 고형의 재질인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 팽창고무튜브는 수팽창고무지수재나 연질의 탄성고무 재질인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 주입재주입호스는 분할된 주입 구간별로 길이와 규격이 서로 다른 여러가닥으로 구성되고, 상기 패커고형튜브 내측을 관통하여 각 구간 중간의 말단부에 구비되는 주입재역류방지장치로 상기 주입재를 지반 내로 주입하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 패커고형튜브와 팽창고무튜브 사이에 상기 팽창고결재주입호스와 팽창고결재순환호스가 설치되고, 상기 팽창고결재주입호스 일측 측면에 상기 팽창고결재를 주입하는 다수의 원호형상의 팽창고결재유입구가 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 팽창고결재는 현탁액형 혼화제나 약액계 용액형인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 팽창고결재주입호스와 팽창고결재순환호스는 각각의 상기 패커주입장치에서 상기 패커앙카 끝단까지 일체형으로 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 코킹은 분할된 시추공의 각각의 구간 사이를 차단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 팽창고결재주입호스는 주입압력에 대응하는 고무재질인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 앙카연결선은 상기 패커앙카의 상부방향에 각 구간별로 설치되는 상기 패커고형튜브의 상하로 구비된 앙카연결홀에 연결 설치되고 금속재질인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징으로서, 상기 주입재역류방지장치는 상기 주입재주입호스의 끝단부를 개구부를 마개와 테이핑으로 처리하여 주입재(15)의 역류를 방지하며 주입압력에 의해 개방되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 그라우팅방법은, 길이(L1,L2,L3,L4) 및 규격이 서로 다른 주입재주입호스(14)를 조합 구성하여 다수의 패커고형튜브(11) 속으로 삽입한 후 코깅(16) 처리하는 단계(S10)와; 상기 팽창고결재주입호스(20) 및 팽창고결재순환호스(22)를 다수의 패커고형튜브(11)에 구비된 요홈(113)(114)에 삽입하여 장착하는 단계(S20)와; 각각의 상기 패커고형튜브(11) 외연에 팽창고무튜브(12)를 밴딩하여 밀봉하는 단계(S30)와; 상기 패커앙카(30)와 각각의 상기 패커고형튜브(11)의 앙카연결홀(311)에 앙카연결선(311)을 연결하는 단계(S40)와; 조립된 패커주입장치(10)를 시추공(202)내에 설치된 케이싱(200)에 패커주입장치(10)을 삽입하여 시추공(202)를 다수의 구간(S1,S2,S3,S4)으로 분할하는 단계(S50)와; 상기 팽창고결재주입호스(20)에 상기 팽창고결재(13)를 주입하여 상기 팽창고무튜브(12)를 팽창시켜 분할된 구간(S1,S2,S3,S4) 사이를 차단하는 단계(S60)와; 상기 주입재주입호스(14)를 통해 차단된 각 구간(S1,S2,S3,S4)의 공간을 통하여 주입대상 지반(201)에 상향이나 하향 또는 일부 구간 내지는 별도로 주입재(15)를 주입하는 단계(S70)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나, 다음 설명에 의해 본 발명의 기술적범위가 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명에 장심도 다중 제자리 패커주입장치를 개략적으로 도시한 측단면도이고,도3a, 3b, 3c는 도 2에 대한 심도별로 패커의 구성을 나타내는 단면도이고, 도 3d는 도 2에 대한 패커앙카의 구성을 나타내는 단면도이고, 도 4는 패커를 나타내는 사시도이고, 도 5는 패커앙카를 나타내는 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 장심도 다중 제자리 패커주입장치의 그라우팅 방법을 나타내는 전체 블럭도이다.

도 2는 본 발명에 장심도 다중 제자리 패커주입장치를 개략적으로 도시한 측단면도이다

그라우팅을 하고자 하는 지반(201) 상태의 파쇄대가 심하거나 연약하고 시공해야 하는 시추공(202) 심도가 깊은 지반(201)일 경우 시추공(202)을 굴착하면 그 시추공(202)의 공벽이 붕괴됨으로 이를 방지하기 위해 케이싱(200)를 설치한 다음 상기 케이싱(200) 속으로 패커주입장치(10)를 삽입 설치하여 전 구간을 동시에 또는 구간별로 나누어 주입작업과 주입관리를 시행하게 된다.

상기 패커주입장치(10)의 형태와 규격을 나타내고 철 또는 화학합성 고형의 재질인 패커고형튜브(11)와 주입재주입호스(14)들 사이에는 각 주입구간에서 주입재(15)가 주입될 때 상기 주입재(15)의 역류를 방지하기 위해 코킹(16)으로 처리되며, 패커고형튜브(11)과 수팽창고무지수재나 연질의 탄성고무 재질인 팽창고무튜브(12) 사이를 밀봉처리하기 위해 밴딩홈(112)을 구비하여 밴드(111)로 밴딩하고 패커고형튜브(11)의 외연에 팽창고결재주입호스(20)와 팽창고결재순환호스(22)를 설치하기 위한 요홈(113)(114)이 구비되었고, 패커고형튜브(11)와 수팽창고무지수재 또는 연질의 탄성고무 재질인 팽창고무튜브(12) 사이에 주입되는 팽창고결재가 누출되지 않도록 밀봉처리하기 위해 밴딩홈(112)을 구비하여 밴드(111)로 밴딩하고 팽창고결재주입호스(20)에 구비된 다수의 팽창고결재유입구(21)를 통해 주입펌프(미도시)의 압력주입으로 팽창고결재(13)가 주입되면 팽창고무튜브(12)가 1차로 팽창되고 상기 팽창고결재(13)는 팽창고무튜브(12) 내에서 2차로 팽창되어 팽창고무튜브(12)를 시추공(202)벽 쪽으로 더욱 팽창시키고 일정 시간이 지나면 팽창된 상태에서 고결되며 이때 팽창고무튜브(12)가 수팽창고무지수재 재질인 경우의 팽창고무튜브는 재질 구성 성분 중 벤토나이트 성분이 시추공내의 지하수와 일정 시간 접촉하면 4배 이상의 부피 팽창으로 3차 팽창됨으로서 시추공벽과는 수밀성을 더욱 확실하게 해주었으며, 상기 패커앙카(30)의 상측과 상기 패커고형튜브(11)에 상하로 구비된 앙카연결홀(311)에 금속재질로 구성되는 앙카연결선(31)을 연결하여 긴장시켰으며 특히 주입재(15)를 압송하는 주입재주입호스(14)를 종래의 기술에서와 같은 직관 파이프(Pipe)를 사용하지 않고 고무재질를 채택함으로서 주입재(15)의 주입 도중 주입재주입호스(14)에서의 주입재(15) 누출 우려나 파이프 연결 작업의 비효율성을 제거하여 패커주입장치(10)의 이동 설치 없이 주입펌프(미도시)와 팽창고무튜브(12)와 팽창고결재주입호스(20)를 연결하여 밸브 조작만으로 수압시험 및 그라우팅 작업이 가능토록 하였다.

상기 패커주입장치(10)는 일정 규격의 외경(外徑)과 길이(L1, L2, L3, L4)가 각자 다르며 분할된 구간만큼의 가닥수 굵기로 조합된 주입재주입호스(14)들을 관통시키고 관통된 각각의 주입재주입호스(14)는 길이(L1,L2,L3,L4)가 서로 다른 각각의 구간(S1, S2, S3,S4) 중간에서 외연으로 둘러싼 마개(41)를 구비한 주입재역 류방지장치(40)가 주입재(15)의 토출구 역할을 하게 되며, 또한, 파쇄대가 심하고 연약한 지반에서는 시추공(202)을 패커주입장치(10)로 차단하여 막았다가 하더라도 하부구간에서이 주입압력으로 주입재((15)는 상부구간으로 역류하여 상부구간의 주입재주입호스(14)의 토출구를 폐쇄시키는 경우를 대비하는 역할을 하며 상기 주입재역류방지장치(40)는 약간의 주입압력으로도 테이핑(42)은 분리되어 원활한 주입이 이루어지도록 하였다.

도면 3a, 도면 3b, 도면 3c는 도면 2의 각각 A-A'선, B-B'선, C-C선의 단면을 나타낸 것으로서 도면 3a는 시추공 상부 쪽의 패커고형튜브(11)내에 주입재주입호스(14)의 가닥수가 여러 개로 구성되는 것을 나타내며 시추공(202) 하부 쪽의 도면 3b, 도면 3c과 같이 그 주입재주입호스(14)의 가닥수가 적어지는 것은 해당 주입하는 구간(S1,S2,S3,S4)의 심도에 따라 분할된 각 구간(S1,S2,S3,S4)에 대해 길이(L1,L2,L3,L4)가 다른 각각의 주입재주입호스(14)로 주입하는 것을 의미하며, 상기 주입구간(S1,S2,S3,S4)은 상기 패커주입장치(100)의 실시에 따라 임의적으로 분할한 것이며 실시 정도에 따라 자유롭게 분할이 가능한 것이다. .

도면 4를 설명하면, 상기 케이싱(200)이 인발된 상태의 시추공(202)에 패커주입장치(10)가 장착된 사시도로서 패커고형튜브(11) 외연에 감싸진 팽창고무튜브(12)가 시추공벽에 밀착 고결된 상태를 나타낸 것으로, 패커고형튜브(11)와 수팽창고무지수재 또는 연질의 탄성고무 재질인 팽창고무튜브(12) 사이에 주입되는 팽창고결재가 누출되지 않도록 밀봉처리하기 위해 밴딩홈(112)을 구비하여 밴드(111)로 밴딩하고 팽창고결재주입호스(20)에 구비된 다수의 팽창고결재유입구를 통해 주입펌프(미도시)의 압력주입으로 팽창고결재(13)가 주입되면 팽창고무튜브(12)가 1차로 팽창되고 상기 팽창고결재(13)는 팽창고무튜브(12) 내에서 2차로 팽창되어 팽창고무튜브(12)를 시추공(202)벽 쪽으로 더욱 팽창시키고 일정 시간이 지나면 팽창된 상태에서 고결되며 이때 팽창고무튜브(12)가 수팽창고무지수재 재질인 경우의 팽창고무튜브는 재질 구성 성분 중 벤토나이트 성분이 시추공내의 지하수와 일정 시간 접촉하면 4배 이상의 부피 팽창으로 3차 팽창됨으로서 분할된 구간(S1,S2,S3,S4)사이를 차단시키는 것이다.

도면 5를 설명하면 상기 케이싱(200)이 인발된 상태의 시추공(202)에 패커앙카(30)가 장착된 사시도로서 상기 패커앙카(30)는 패커주입장치(10)의 팽창고무튜브(12), 팽창고결재(13), 팽창고결재주입호스(20), 앙카연결선(31), 팽창고결재순환호스(22)로 구성되나, 상기 주입재주입호스(14)는 생략되며 패커주입장치(10) 보다 길이를 길게 하여 시추공(202)이 내벽과 팽창된 팽창고무튜브(12)와의 접촉 면적을 넓힘으로서 상부의 패커주입장치(10)들이 주입압력에 안정되도록 하였으며, 상기 패커앙카(30)를 장착함으로써 시추공벽과의 수밀성이 유지되었으나 패커주입장치(10) 분할된 하부 각각의 구간에 주입되는 주입재(15)의 주입압력으로 부상 이동하는 것을 방지하기 위해 설치되었으며 상기 패커앙카(30)의 끝단에는 상기 팽창고결재주입호스(20) 내의 공기(Air)와 이물질을 배출하여 팽창고결재(13) 주입을 원활하게 하기 위해 팽창고결재주입호스(20)의 연장인 팽창고결재순환호스(22)는 단선(單線)으로 일체형이고 각각의 상기 패커주입장치(10)에서 패커앙카(30) 끝단까지 연결시켜 지상까지 유턴(U-Turn)시킨 구성이다.

즉, 패커주입장치(10)는 일정 규격의 외경(外徑)으로 길이(L1,L2,L3,L4)가 서로 다른 다수의 주입재주입호스(14)들을 분할된 구간(S1,S2,S3,S4)만큼의 가닥수 굵기로 그것을 관통시키는 내경(內徑)을 갖는 튜브로 상하로 구비된 밴드홈(111)에 밴드(112)로 밴딩하여 상기 주입재주입호스(14)를 고정하며 상기 주입재주입호스(14)는 상단부에 구비되어 있는 상기 패커주입장치를(10)를 거쳐 유입된 팽창고결재(13)를 고무재질인 팽창고결재주입호스(20)을 통해 팽창고무튜브(21)를 통해 유입되고 패커앙카(30)를 팽창시켜 시추공벽면에 밀착하게 하여 패커주입장치(10)를 고정시키기 위해 시추공(202)의 끝단에 고정하는 구성이다.

도 6은 본 발명에 따른 장심도 다중 제자리 패커주입방법을 나타내는 전체 블럭도이다.

상기의 대상은 댐(Dam) 기초지반, 저수지 및 방조제의 뚝, 그리고 시추공 심도가 깊은 사면지반과 터널 주변지반에 대하여 수압시험이나 차수 및 보강을 위해 실시되는 그라우팅 전반을 포함하는 것이며,

그라우팅 방법을 간단히 설명하면, 길이와 규격이 서로 다른 주입재주입호스(14)를 조합 구성하여 다수의 패커고형튜브(11) 속으로 삽입한 후 코깅(16) 처리하는 단계(S10)와, 상기 팽창고결재주입호스(20) 및 팽창고결재순환호스(22)를 다수의 패커고형튜브(11)에 구비된 요홈(113)(114)에 삽입하여 장착하는 단계(S20)와, 각각의 상기 패커고형튜브(11) 외연에 팽창고무튜브(12)를 밴딩하여 밀봉하는 단계(S30)와, 상기 패커앙카(30)와 각각의 상기 패커고형튜브(11)의 앙카연결홀(311)에 앙카연결선(311)을 연결하는 단계(S40)와, 조립된 패커주입장치(10)를 시추공(202)내에 설치된 케이싱(200)에 패커주입장치(10)을 삽입하여 시추공(202)를 다수의 구간(S1,S2,S3,S4)으로 분할하는 단계(S50)와, 상기 팽창고결재주입호스(20)에 상기 팽창고결재(13)를 주입하여 상기 팽창고무튜브(12)를 팽창시켜 분할된 구간(S1,S2,S3,S4) 사이를 차단하는 단계(S60)와, 상기 주입재주입호스(14)를 통해 차단된 각 구간(S1,S2,S3,S4)의 공간을 통하여 주입대상 지반(201)에 상향이나 하향 또는 일부 구간 내지는 별도로 주입재를 주입하는 단계(S70)로 이루어진다.

우선, 서로 다른 주입재주입호스(14)를 조합 구성하여 다수의 패커고형튜브(11) 속으로 삽입한 후 코깅(16) 처리하는 단계(S10)는 각각 서로 다른 주입재주입호스(14)들을 조합하여 길이(L1,L2,L3,L4)와 규격이 서로 다른 다수의 주입재주입호스(14)를 설치하기 위해, 상기 패커고형튜브(11)에 관통시켜 주입재주입호스(14)의 설치하고 각 주입구간에서 주입재가 주입될 때 주입재의 역류를 방지하기 위한 코킹(16) 처리하게 된다.

상기 팽창고결재주입호스(20) 및 팽창고결재순환호스(22)를 다수의 패커고형튜브(11)에 구비된 요홈(113)(114)에 삽입하여 장착하는 단계(S20)는 시추공(202) 속의 한정된 구경에 대응하기 위해 패커고형튜브(11)에 요홈(113)(114)을 구비하였으며, 상기 패커주입장치(10) 중 패커고형튜브(11)와 팽창고무튜브(12) 사이에 팽창고결재(13)를 주입하기 위해 상기 패커고형튜브(11)의 일측에 구비된 요홈(113)에는 상기 팽창고결재주입호스(20)를 장착하고 타측에 구비된 요홈(114)에는 팽창고결재순환호스(22)을 장착하여 상기 패커고형튜브(11)와 팽창고무튜브(12) 사이에 위치하도록 장착하는 단계이다.

각각의 상기 패커고형튜브(11) 외연에 팽창고무튜브(12)를 밴딩하여 밀봉하는 단계(S30)는 상기 패커고형튜브(11)에 상기 주입재주입호스(14)와 팽창고결재주입호스(20) 및 팽창고결재순환호스(22)의 장착이 완료되면 상기 패커고형튜브(11)의 외연에 구비되어 있는 밴드홈(111)을 밴드(112)로 밴딩 처리하여 밀봉함으로서 수밀성을 갖도록 하기 위한 것이다.

상기 패커앙카(30)와 각각의 상기 패커고형튜브(11)의 앙카연결홀(311)에 앙카연결선(31)을 연결하는 단계(S40)는 분할된 다수의 구간 속으로 주입재주입호스(14)를 통하여 주입재를 주입할 때 팽창고무튜브(12)가 시추공벽과 수밀성 및 패커로서의 팽창압을 유지한다 하더라도 주입 압력으로 인해 패커주입장치(10)들이 시추공 상부로 부상하여 이동되는 것을 방지하기 위해 금속재질로 구성되는 상기 앙카연결선(31)을 상기 패커앙카(30)에 연결하는 것이다.

조립된 패커주입장치(10)를 시추공(202)내에 설치된 케이싱(200)에 패커주입장치(10)을 삽입하여 시추공(202)를 다수의 구간으로 분할하는 단계(S50)는 그라우팅 주입을 위한 대상 지반(201)에 형성된 시추공(202), 또는 상기 시추공(202)내에 설치된 케이싱(200) 속으로 패커주입장치(10)를 삽입하고 설치하고, 설치가 완료되면 상기 패커주입장치(10)를 여러구간으로 분할하여 다단의 패커주입장치(10)를 설치하여 주입재가 투입하기 위한 다수의 구간(S1, S2, S3, S4)으로 분할시키는 단계이다.

상기 팽창고결재주입호스(20)에 상기 팽창고결재(13)를 주입하여 상기 팽창고무튜브(12)를 팽창시켜 분할된 구간(S1,S2,S3,S4) 사이를 차단하는 단계(S60)는 시추공(202)에 삽입설치된 상기 패커주입장치(10)에 의해 다수의 구간으로 분할된 상태에서 상기 팽창고결재주입호스(20)를 통하여 상기 팽창고결재(13)가 패커고형튜브(11)와 팽창고무튜브(12) 사이 속으로 주입되면 상기 팽창고무튜브(12)를 팽창시켜 시추공(202)을 분할된 구간(S1,S2,S3,S4)으로 차단함으로써 주입재가 분할된 구간(S1,S2,S3,S4)별로 주입하기 위한 것이다.

상기 단계까지 시추공(202)이 분할하게 되면 상기 주입재주입호스(14)를 통해 차단된 각 구간(S1,S2,S3,S4)의 공간을 통하여 주입대상 지반(201)에 상향이나 하향 또는 일부 구간 내지는 별도로 주입재(15)를 주입하는 단계(S70)로 작업이 이루어지게 된다.

위에서 언급한 패커주입장치(10) 및 그라우팅방법은 단일의 시추공(202)일 지라도 지반(201)의 상태는 심도에 따라 불균질하고 다양한 특성을 나타내므로 심도에 따른 지반(201)의 특성을 고려하여 시추공(202)을 일정 구간들로 분할한 다음 각각의 구간(S1,S2,S3,S4)에 대하여 주입관리 또한 제각각 시행해야 함을 알 수 있으며, 이에 우선적으로 시추공(202)을 일정 구간으로 분할하기 위해서 제자리 패커 주입장치(10)가 요구되었으며 분할된 각 구간(S1,S2,S3,S4)들 속에 주입재(15)를 각각 주입을 하기 위해서는 길이(L1,L2,L3,L4)가 서로 다른 여러 가닥의 주입재주입호스(14)를 조합하는 것으로 해결할 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 파쇄대 또는 누수가 심하고 연약한 지반에 시추공 심도가 깊은 경우에 적용되는 제자리 패커주입장치로서 다수의 주입구간을 안정적으로 분할시키고 분할된 구간을 시추공의 상향 또는 하향, 내지는 특정구간을 주입하거나 전 구간을 동시에 주입하는 것이 가능하며, 또한 별도의 실링(Sealing) 작업이 생략될 수 있기 때문에 주입재의 침투로를 훼손시키지 않고 확보함으로서 작업시간 단축과 수압시험 및 그라우팅 효과를 극대화 시킬수 있고 종래의 기술과 같이 패커 장치 이동이나 재설치가 없이 시공이 가능하므로 주입관리가 용이함과 동시에 작업의 효율성을 갖는다.

또한, 분할된 구간들의 대상 지반상태에 따라 주입관리(주입재 배합비, 주입압력, 등) 및 주입방법(시추공에 대해 상향식, 하향식, 또는 개별식, 내지는 동시주입)을 지반의 특성에 맞게 적용할 수 있는 효과가 있다.

상기에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였으나, 이는 예시이며, 다양한 변화와 변형이 가능함은 당업자는 알 수 있을 것이나, 이는 모두 본 출원의 권리범위에 속하게 됨은 첨부된 청구범위를 통해서 알 수 있을 것이다.

Claims

지반(201)에 삭공된 시추공(202)으로 삽입되며, 상기 시추공(202)의 심도에 따른 지반(201)의 특성을 고려하여 일정구간들로 분할하고 다단으로 구비되는 패커주입장치(10)에 있어서,

주입재역류방지장치(40)를 구비하고 상기 패커주입장치(10)에 내재하는 길이 및 규격이 서로 다른 여러가닥의 주입재주입호스(14)와, 상기 주입재주입호스(14)를 감싸고 상하로 밴드홈(112)이 구비되며 양측으로 팽창고결재주입호스(20)와 팽창고결재순환호스(22)를 설치하기 위한 요홈(113)(114)이 구비된 패커고형튜브(11)와, 상기 패커고형튜브(11)와 팽창고결재주입호스(20) 및 팽창고결재순환호스(22)를 외연으로 감싸는 팽창고무튜브(12)와, 상기 패커고형튜브(11)에 내재한 주입재주입호스(14)를 감싸는 코깅(16)과, 상기 시추공(202) 하단에 구비되는 패커앙카(30)와, 상기 패커고형튜브(11) 상하와 상기 패커앙카(30) 상측에 구비된 앙카연결홀(311)을 연결하여 긴장시키는 앙카연결선(31)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장심도 다중 제자리 패커주입장치.
제 1항에 있어서,

상기 패커고형튜브(11)는 철 또는 화학합성 고형의 재질인 것을 특징으로 장심도 다중 제자리 패커주입장치.
제 1항에 있어서

상기 팽창고무튜브(12)는 수팽창고무지수재나 연질의 탄성고무 재질인 것을 특징으로 하는 장심도 다중 제자리 패커주입장치.
제 1항에 있어서,

상기 주입재주입호스(14)는 분할된 주입 구간(S1,S2,S3,S4)별로 길이(L1,L2,L3,L4) 및 규격이 서로 다른 여러가닥으로 구성되고, 상기 패커고형튜브(11) 내측을 관통하여 각 구간 중간의 말단부에 구비되는 주입재역류방지장치(40)로 상기 주입재(15)를 지반(201) 내로 주입하는 것을 특징으로 하는 장심도 다중 제자리 패커주입장치.
제 1항에 있어서,

상기 패커고형튜브(11)와 팽창고무튜브(12) 사이에 상기 팽창고결재주입호스(20) 및 팽창고결재순환호스(22)가 구비되고, 상기 팽창고결재주입호스(20) 일측 측면에 상기 팽창고결재(13)를 주입하는 다수의 원호형상의 팽창고결재유입구(21)가 구비되는 것을 특징으로 하는 장심도 다중 제자리 패커주입장치.
제 5항에 있어서,

상기 팽창고결재(13)는 현탁액형 혼화제나 약액계 용액형인 것을 특징으로 장심도 다중 제자리 패커주입장치.
제 1항에 있어서,

상기 팽창고결재주입호스(20)와 팽창고결재순환호스(22)는 각각의 상기 패커주입장치(10)에서 상기 패커앙카(30) 끝단까지 일체형으로 연결되는 것을 특징으로 하는 장심도 다중 제자리 패커주입장치.
제 1항에 있어서

상기 코킹(16)은 분할된 시추공(202)의 각각의 구간(S1,S2,S3,S4) 사이를 차단하는 것을 특징으로 하는 장심도 다중 제자리 패커주입장치.
제 1항에 있어서,

상기 팽창고결재주입호스(20)는 주입압력에 대응하는 고무재질인 것을 특징으로 하는 장심도 다중 제자리 패커주입장치.
제 1항에 있어서,

상기 앙카연결선(31)은 상기 패커앙카(30)의 상부방향에 각 구간(S1,S2,S3,S4) 별로 설치되는 상기 패커고형튜브(11)의 상하로 구비된 앙카연결홀(311)에 연결 설치되고 금속재질인 것을 특징으로 하는 장심도 다중 제자리 패커주입장치.
제 1항 또는 4항에 있어서

상기 주입재역류방지장치(40)는 상기 주입재주입호스(14)의 끝단부를 개구부를 마개(41)와 테이핑(42)으로 처리하여 주입재(15)의 역류를 방지하며 주입압력에 의해 개방되는 것을 특징으로 하는 장심도 다중 제자리 패커주입장치.
지반(201)에 삭공된 시추공(202)에 삽입되며, 삭공된 시추공(202)의 심도에 따른 지반(201)의 특성을 고려하여 일정구간들로 분할하고, 다단으로 구비되는 패커주입장치(10)에 주입액을 주입하는 그라우팅 방법에 있어서,

길이(L1,L2,L3,L4) 및 규격이 서로 다른 주입재주입호스(14)를 조합 구성하여 다수의 패커고형튜브(11) 속으로 삽입한 후 코깅(16) 처리하는 단계(S10)와;

상기 팽창고결재주입호스(20) 및 팽창고결재순환호스(22)를 다수의 패커고형튜브(11)에 구비된 요홈(113)(114)에 삽입하여 장착하는 단계(S20)와;

각각의 상기 패커고형튜브(11) 외연에 팽창고무튜브(12)를 밴딩하여 밀봉하는 단계(S30)와;

상기 패커앙카(30)와 각각의 상기 패커고형튜브(11)의 앙카연결홀(311)에 앙카연결선(31)을 연결하는 단계(S40)와;

조립된 패커주입장치(10)를 시추공(202)내에 설치된 케이싱(200)에 패커주입장치(10)을 삽입하여 시추공(202)를 다수의 구간(S1,S2,S3,S4)으로 분할하는 단계(S50)와;

상기 팽창고결재주입호스(20)에 상기 팽창고결재(13)를 주입하여 상기 팽창고무튜브(12)를 팽창시켜 분할된 구간(S1,S2,S3,S4) 사이를 차단하는 단계(S60)와;

상기 주입재주입호스(14)를 통해 차단된 각 구간(S1,S2,S3,S4)의 공간을 통하여 주입대상 지반(201)에 상향이나 하향 또는 일부 구간 내지는 별도로 주입재(15)를 주입하는 단계(S70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장심도 다중 제자리 패커 주입장치의 그라우팅 방법