KR100661126B1 - Cement grout device with inorganic soil stabilizer using modular packing system and its method - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 그라우트장치의 개략적인 전체모습.1 is a schematic overall view of a grout device according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 그라우트장치의 드릴주입내외관의 구성 및 천공공정상태도.Figure 2 is a configuration and drilling process state of the drill injection internal and external appearance of the grout apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 그라우트장치의 드릴주입내외관의 구성 및 주입공정상태도.Figure 3 is a configuration and injection process state of the drill injection internal and external appearance of the grout apparatus according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 드릴주입내외관의 약액 혼합 및 주입공정상태도.Figure 4 is a chemical liquid mixing and injection process state of the drill injection interior and exterior in accordance with the present invention.
도 5a 내지 도 5h는 도 3의 커플링, 드릴주입내외관, 워터스토퍼, 고정중공슬리브, 이동중공슬리브, 리밍비트(패싱형비트), 선단정지믹서 및 파일럿비트의 상세구조상태도.5A to 5H are detailed structural diagrams of the coupling, drill injection external appearance, water stopper, fixed hollow sleeve, moving hollow sleeve, reaming bit (passing bit), tip stop mixer, and pilot bit of FIG.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 리밍비트의 패싱형비트와 브라인드형비트의 구조비교상태도.6A and 6B are structural comparison state diagrams of the pass-through bit and the blind bit of the reaming bit according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 리밍비트의 브라인드형비트의 적용상태도.7 is a state diagram of applying a blind bit of reaming bits according to the present invention.
도 8은 종래의 천공 및 주입체계를 위한 그라우트장치 및 그 공법의 개념도.8 is a conceptual diagram of a grout device and a method thereof for a conventional drilling and injection system.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10. 몸체부 20. 천공부10.
31. 천공주입전환부 40. 주입부31. Puncture
44. 패킹부 45. 선단정지믹서44.
본 발명은 지반을 천공한 후 약액을 주입하여 고결시키는 그라우트장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 천공부에 의해 지반을 천공하고 약액 또는 천공용수를 통과시키고 천공주입전환부에 의해 천공공정에서 주입공정으로 전환하거나 주입공정에서 천공공정으로 전환시키며, 주입부에 의해 천공된 지반 내에 약액을 주입하여 고결시키는 체계 전환식 자동 팩커와 무기질계 고화제를 이용한 시멘트계 그라우트장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a grout device and a method for injecting and solidifying the chemical solution after drilling the ground, and more particularly, perforating the ground by the drilling portion and passing the chemical solution or drilling water and the drilling process by the drilling injection conversion unit The present invention relates to a cement grout apparatus and a method using a system-switched automatic packer and an inorganic solidifying agent which converts from an injection process into an injection process or from an injection process into a drilling process and injects and solidifies a chemical solution in the perforated ground by the injection unit. .
종래의 일반적인 그라우트공법은 천공 후 케이싱을 설치하고 천공된 지반 내부에 벤토나이트와 물을 주입하는 방법이었다.Conventional grouting method was a method of installing a casing after drilling and injecting bentonite and water into the perforated ground.
그러나 상기의 공법에 사용되는 벤토나이트 등과 같은 이수제는 천공용수가 유실되거나 지층의 붕괴를 방지하기 위해 사용하는데, 이러한 이수제를 천공된 지반 내에 주입하기 전에 토사 클로깅이 발생하는 단점이 있었다. 여기서 클로깅은 토사의 공극에 이수제가 침투하여 경화되는 현상을 말한다. 상기의 공법은 그라우 트를 위한 약액을 주입하기 전에 이수제에 의해 토사의 공극이 경화되어 그라우트를 위한 약액이 제대로 주입 및 경화되지 않는 단점을 가지고 있음을 의미한다.However, the diluent, such as bentonite, used in the above method is used to prevent the loss of perforated water or collapse of the strata, which has the disadvantage that soil sedimentation occurs before injecting the diluent into the perforated ground. Clogging here refers to a phenomenon in which the diluent penetrates into the pores of the soil and hardens. The above method means that the pores of the earth and sand are hardened by the diluent before injecting the chemical solution for the grout, so that the chemical solution for the grout is not properly injected and cured.
한편 천공 및 주입체계를 위한 그라우트공법은 도 8에서 보는 바와 같이 주입관을 통해 착공수를 주입하고, 로드를 회전시켜서 로드 하단부의 천공 비트(Bit)를 통해 지반을 천공(도 8(a))한다. 천공된 지반으로 그라우트를 위한 다른 종류의 약액을 주입한다. 주입관 내부에 하나의 약액(A액)을 주입하고, 주입관 외측과 로드의 내부 사이에 다른 약액(B액)을 주입하여 천공된 지반 내부를 그라우트(도 8(b))한다.Meanwhile, the grout method for the drilling and injection system injects ground water through the injection pipe as shown in FIG. 8, and rotates the rod to drill the ground through the drilling bit (Bit) at the bottom of the rod (FIG. 8 (a)). do. Inject a different type of chemical solution for grout into the perforated ground. One chemical liquid (A liquid) is injected into the injection tube, and another chemical liquid (B liquid) is injected between the outside of the injection tube and the inside of the rod to grout the inside of the perforated ground (FIG. 8 (b)).
그러나 점성토층 천공시 천공 비트의 선단이 개방되어 있어 점토 덩어리가 밀려들어옴에 따라 로드가 빈번하게 막힌다. However, when the viscous soil layer is drilled, the tip of the drill bit is opened, and the rod is frequently blocked as the clay mass is pushed in.
약액의 주입시 약액은 필연적으로 로드의 하단부에서 합류 및 혼합된 후 지반내로 주입되어야 하므로 별도의 혼합 및 교반 기구를 구비해야하는 번거로운 단점이 있고, 로드나 주입관에 개폐수단이 없어 로드나 주입관의 내부에서 약액이 혼합되어 경화되는 문제점이 있었다.When injecting the chemical liquid, the chemical liquid must be injected into the ground after joining and mixing at the lower end of the rod, and thus, has a disadvantage in that a separate mixing and stirring mechanism must be provided, and there is no opening or closing means in the rod or the injection tube. There was a problem that the chemical solution is mixed inside the cured.
다른 한편 종래의 그라우트공법에 사용되는 경화제로 물유리를 사용하였는데, 물유리의 조성은 Na2O, nSiO2로써 수용성이므로 경화된 후 물과 접촉시 Na+이온이 용탈 되어 차수 및 보강효과를 상실하고 장기차수로는 사용하기 곤란한 단점이 있었다. 물유리의 고결(Sand-gel)강도는 2.5∼8kgf/cm2 이므로 지반보강재로 사용하기에 낮은 수치이다. 물유리 이외로는 활성 실리케이트와 무기질계 고화제가 사용 되고 있으나 고가인 단점이 있었다.On the other hand, water glass was used as a curing agent used in the conventional grouting process. Since the composition of the water glass is water-soluble as Na 2 O and nSiO 2 , Na + ions are leached out after contact with water and lose order and reinforcement effect. There was a disadvantage that it is difficult to use in order. Sand-gel strength of water glass is 2.5 ~ 8kgf / cm 2 , which is low value for use as ground reinforcement. In addition to water glass, an active silicate and an inorganic solidifying agent are used, but it has an expensive disadvantage.
따라서 본 발명에서 이루고자하는 기술적 과제는, 하부중앙에 돌출 상태인 파일럿비트가 장착됨으로써 약액 주입을 위한 관형상의 로드가 막히는 것을 방지할 수 있다.Therefore, the technical problem to be achieved in the present invention, by mounting the pilot bit in the protruding state in the lower center can prevent the tubular rod for the chemical liquid injection is blocked.
천공주입전환부의 장착으로 천공과 주입이 단일 장비로 이루어짐으로써 장비 투입비를 절감하고, 천공주입전환부의 작동으로 천공과 주입공정이 전환되어 공정 진척이 빠르다.As the drilling and injection switching unit is installed, the drilling and injection are made as a single equipment, and the equipment input cost is reduced, and the drilling and injection processes are switched by the operation of the drilling injection switching unit, so the progress of the process is fast.
드릴주입내관 내부에 패킹부가 장착되어 주입 패커(Packer) 역할을 하고, 드릴주입내관의 단순한 푸싱 또는 풀링에 의해 패커의 자동 개폐로 패커 사용의 번거로움을 탈피한다.The packing part is mounted inside the drill injection tube to act as an injection packer, and the automatic opening and closing of the packer by the simple pushing or pulling of the drill injection tube eliminates the hassle of using the packer.
천공된 지반 내에 약액의 주입시 선단정지믹서를 천공주입전환부의 내측에 형성함으로써 별도의 수단없이 약액을 혼합시킨 후 주입하는 체계 전환식 자동 팩커와 무기질계 고화제를 이용한 시멘트계 그라우트장치 및 그 방법을 제공하는데 있다. Cement-based grout device using a system switchable automatic packer and an inorganic solidifying agent for injecting a chemical solution without additional means by forming a tip stop mixer inside the punching injection switching unit when the chemical liquid is injected into the perforated ground. To provide.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 체계 전환식 자동 팩커와 무기질계 고화제를 이용한 시멘트계 그라우트장치는, 지반을 천공한 후 약액을 주입 하여 고결시키는 그라우트장치에 있어서, 드릴주입외관(12)과 드릴주입내관(13)으로 이루어지며, 드릴주입외관의 단부에는 커플링(11)이 형성되는 몸체부(10);와 상기 몸체부의 하단부에 형성되어 지반을 천공하고 약액 또는 천공용수를 통과시키는 천공부(20);와 상기 천공부의 상부 내측에 형성되어 천공공정에서 주입공정으로 전환하거나 주입공정에서 천공공정으로 전환시키는 천공주입전환부(31);와 상기 천공주입전환부의 상부 내측에 형성되어 천공된 지반 내에 약액을 주입하여 고결시키는 주입부(40)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Cement-based grout apparatus using a system-switched automatic packer and an inorganic solidifying agent of the present invention for solving the above technical problem, in the grout apparatus for injecting and solidifying the chemical solution after drilling the ground, drill injection appearance (12) And a drill injection inner tube (13), and an end of the drill injection outer tube (10) having a coupling (11) formed thereon; and formed at a lower end of the body portion to puncture the ground and pass the chemical liquid or the drilling water. A
천공부(20)는 중앙 하단부에 형성되어 지층을 천공하는 파일럿비트(21)와, 상기 드릴주입외관의 하단부에 형성되어 지층을 천공하는 리밍비트(22)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 체계 전환식 자동 팩커와 무기질계 고화제를 이용한 시멘트계 그라우트장치를 제공한다.The
파일럿비트(21)는 단부에 비트주입공(21a)이 관통되어 천공용수나 약액이 주입되고, 상기 리밍비트(22)는 단부에 관통된 비트배출공(22aa)을 통해 천공용수가 배출되는 패싱형비트(22a)와, 천공용수가 외측부로 배출되는 브라인드형비트(22b)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 체계 전환식 자동 팩커와 무기질계 고화제를 이용한 시멘트계 그라우트장치를 제공한다.The
천공주입전환부(31)는 파일럿비트의 외측에 연결되고 리밍비트의 내측에서 상하이동하는 것을 특징으로 하는 체계 전환식 자동 팩커와 무기질계 고화제를 이용한 시멘트계 그라우트장치를 제공한다.The drilling
천공주입전환부(31)의 단부 외측에는 회전방지핀(32)이 설치되어 천공시 리 밍비트의 내측에서 회전하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 체계 전환식 자동 팩커와 무기질계 고화제를 이용한 시멘트계 그라우트장치를 제공한다.An
주입부(40)는 천공주입전환부의 내측에 형성되어 약액을 혼합하는 선단정지믹서(45)와, 상기 천공주입전환부의 상부에 형성되어 상기 비트배출공(22aa)을 개폐시킴으로써 천공용수와 약액을 주입시키는 패킹부(44)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 체계 전환식 자동 팩커와 무기질계 고화제를 이용한 시멘트계 그라우트장치를 제공한다.The
선단정지믹서(45)는 천공주입전환부의 내측에 믹서관(45a)이 설치되고, 상기 믹서관의 내측에 상중하부셀(45b,45c,45d)이 셀주입공(45ba,45ca,45da)의 위치나 수를 달리하여 설치됨으로써 주입되는 약액을 혼합하는 것을 특징으로 하는 체계 전환식 자동 팩커와 무기질계 고화제를 이용한 시멘트계 그라우트장치를 제공한다.The
패킹부(44)는 드릴주입내관의 중간 내측에 부착되고 그 상부에 환형돌기(42a)가 형성되는 고정중공슬리브(42)와, 상기 고정중공슬리브의 내측에 중공형상을 형성되고 고정중공슬리브의 상부에 걸리면서 환형돌기에 맞는 환형홈(41a)이 요홈 형성되는 워터스토퍼(41)와, 상기 고정중공슬리브의 하측이면서 믹서관의 상부에 설치되어 믹서관과 함께 이동하고 드릴주입외관과 드릴주입내관 사이를 통하는 슬리브배출공(43a)이 관통하는 이동중공슬리브(43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 체계 전환식 자동 팩커와 무기질계 고화제를 이용한 시멘트계 그라우트장치를제공한다.The
한편 체계 전환식 자동 팩커와 무기질계 고화제를 이용한 시멘트계 그라우트 방법은, 지반을 천공한 후 약액을 주입하여 고결시키는 그라우트방법에 있어서, 지반을 천공하고 천공용수를 통과시키는 천공단계;와 천공공정에서 주입공정으로 전환하거나 주입공정에서 천공공정으로 전환시키는 천공주입전환단계;와 천공된 지반 내에 약액을 주입하여 고결시키는 주입단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the cement-based grout method using a system-switched automatic packer and an inorganic solidifying agent is a grout method of injecting and solidifying a chemical solution after drilling the ground, the drilling step of drilling the ground and passing the drilling water; and in the drilling process It is characterized in that it comprises a perforated injection conversion step of switching to the injection process or the conversion from the injection process to the drilling process; and the injection step of injecting and solidifying the chemical liquid in the perforated ground.
주입단계는 고화제와 시멘트계의 경화제를 혼합한 후 지반 내에 주입함으로써 벅실러스 수화물를 생성하여 급결시키는 것을 특징으로 하는 체계 전환식 자동 팩커와 무기질계 고화제를 이용한 시멘트계 그라우트방법을 제공한다.The injection step provides a cement-based grout method using a system-based automatic packer and an inorganic solidifying agent, characterized in that the bucksilus hydrate is produced and quenched by mixing the solidifying agent with the cement hardening agent and then injecting it into the ground.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면을 참고하여 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 그라우트장치의 개략적인 전체모습을 나타낸다. 구동모터(12a)에 의해 파일럿비트(21)와 리밍비트(22)를 회전시켜 지반을 천공한다. 이때 별도의 물탱크에 저장된 물을 천공용수주입펌프(51)를 이용하여 천공용수를 파일럿비트의 내부로 주입한다. 미설명된 54는 물과 슬라임을 집적하는 집적탱크이다.Figure 1 shows a schematic overall view of the grout apparatus according to the present invention. The ground is drilled by rotating the
천공주입전환부(31)에 의해 파일럿비트를 돌출시킨 후 주입부(40)에 의해 약액을 주입하여 천공된 지반을 고결시킨다. 이때 A약액주입펌프(52)에 의해 A약액이 드릴주입내관(13)으로 주입되고, B약액주입펌프(53)에 의해 B약액이 드릴주입외관(12)으로 주입된다. 주입된 A약액과 B약액은 선단정지믹서(45)에서 혼합되어 파일 럿비트를 통해 지반 내로 주입된다.After protruding the pilot bit by the puncturing
도 2는 본 발명에 따른 그라우트장치의 드릴주입내외관의 구성 및 천공공정상태를 나타내고, 도 3은 본 발명에 따른 그라우트장치의 드릴주입내외관의 구성 및 주입공정상태를 나타낸다.Figure 2 shows the configuration and drilling process state of the drill injection internal and external appearance of the grout apparatus according to the present invention, Figure 3 shows the configuration and injection process state of the drill injection internal and external appearance of the grout apparatus according to the present invention.
도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 체계 전환식 자동 팩커와 무기질계 고화제를 이용한 시멘트계 그라우트장치는 지반을 천공한 후 약액을 주입하여 고결시키는 것으로, 몸체부의 하단부에 형성되는 천공부(20)에 의해 지반을 천공하고 약액 또는 천공용수를 통과시킨다. 천공부의 상부 내측에 형성되는 천공주입전환부(31)에 의해 천공공정에서 주입공정으로 전환하거나 주입공정에서 천공공정으로 전환시킨다. 천공주입전환부의 상부 내측에 형성되는 주입부(40)에 의해 천공된 지반 내에 약액을 주입하여 고결시킨다. As shown in Figures 2 and 3, the cement-based grout device using the system switchable automatic packer and the inorganic hardener according to the present invention is to form a cloth formed on the lower end of the body by injecting and solidifying the chemical solution after drilling the ground; Perforate the ground by studying (20) and pass the chemical or drilling water. The drilling
몸체부(10)는 드릴주입외관(12)과 드릴주입내관(13)으로 이루어지며, 드릴주입외관의 단부에는 커플링(11)이 형성된다. 드릴주입외관은 지층을 천공하기 위해 회전모터(12a)에 연결된다. 지층의 천공시 드릴주입내관으로 천공용수가 주입되고, 드릴주입외관과 드릴주입내관의 사이나 드릴주입외관의 외측으로 천공용수가 배출된다. 드릴주입외관의 상부에는 커플링에 의해 연결로드(11a)가 연결된다. 도 5a는 도 3의 A-A 단면상 커플링의 상세구조상태를 나타내고, 도 5b는 도 3의 B-B 단면상 드릴주입내외관의 상세구조상태를 나타낸다.
천공부는 연결로드와 함께 회전하면서 지반을 천공하며 약액 또는 천공용수 를 통과시킨다. 천공부(20)는 파일럿비트와 리밍비트로 이루어진 2중 구조(Double Head)로서, 파일럿비트(21)는 후술될 천공주입전환부의 하단부에 형성되어 지층을 천공하고, 리밍비트(22)는 드릴주입외관의 하단부에 형성되어 지층을 천공한다. The perforation section rotates with the connecting rod and perforates the ground and passes the chemical or the drilling water. The
아울러 천공부의 파일럿비트와 리밍비트의 하단부에는 텅스텐과 메탈의 합금으로 주조되는 팁(Tip)이 형성된다. 팁은 지층을 파내는 이빨(Teeth)에 해당한다. 도 5f는 도 3의 G-G 단면상 리밍비트(패싱형비트)의 상세구조상태를 나타내고, 도 5h는 도 3의 J-J 단면상 파일럿비트의 상세구조상태를 나타낸다.In addition, a tip formed of an alloy of tungsten and a metal is formed at the lower end of the pilot bit and the reaming bit of the perforated part. The tip corresponds to the teeth that dig the strata. FIG. 5F shows a detailed structural state of reaming bits (passing bits) on the G-G cross section of FIG. 3, and FIG. 5H shows a detailed structural state of pilot bits on the J-J cross section of FIG.
파일럿비트(21)는 단부에 비트주입공(21a)이 관통되어 천공용수나 약액이 주입된다. 파일럿비트는 지반의 천공시 돌출되지 않은 상태에서 회전되어 지반을 천공하고 천공용수를 유출하며, 천공된 지반에 약액을 주입할 시 후술될 천공주입전환부에 의해 돌출되어 천공상태에서 약액 주입상태로 전환된다.The
비트주입공은 내측으로 경사지게 형성되어 천공용수나 약액이 주입될 시 주입은 용이하고 역류는 용이하지 않도록 한다. 약액의 주입시 후술되는 셀에서 최종단계(S4; 도 4)로 혼합된 약액을 지반내로 주입시키는 약액 통과 노즐역할을 한다.The bit injection hole is formed to be inclined inward so that the injection is easy and the backflow is not easy when the drilling water or the chemical liquid is injected. When the injection of the chemical liquid serves as a chemical liquid passage nozzle for injecting the mixed chemical liquid into the ground in the final step (S4; Figure 4) in the cell to be described later.
파일럿비트는 점토질 토사 천공시의 드릴주입내외관 또는 리밍비트의 막힘을 방지하고, 소구경(Φ50mm) 자갈은 옆으로 빗겨 세움으로써 천공 활로를 개척한다. 파일럿비트는 경질 지층에서는 소구경 천공에 의한 중심잡기를 위한 자리 메김을 한다. 파일럿비트에 의해 지층의 종류에 구애 받지 않고 소구경으로 천공된 공경을 확대시킴으로써 경질 지층을 소립자로 파쇄하여 천공의 능률이 향상된다. The pilot bit prevents clogging of the drill injection internal and external or reaming bits during the drilling of clay soils, and pioneers the boring track by combing small diameter (Φ50mm) gravel to the side. The pilot bit is positioned in the hard strata for centering by small diameter drilling. Regardless of the type of strata by the pilot bit, by expanding the pore size perforated with a small diameter, the hard strata are broken into small particles, thereby improving the efficiency of drilling.
리밍비트는 드릴주입외관 선단부에서 나사(Thread)에 의해 결속되고 드릴주 입외관을 회전축으로 하여 회전한다. 파일럿비트에 의해 소구경으로 자리매김한 대상지층을 확공한다. The reaming bit is bound by a thread at the tip of the drill injection outer shell and rotates with the drill injection outer shell as the rotation axis. The pilot strata will build up the target stratum with small diameters.
리밍비트(22)는 단부에 관통된 비트배출공(22aa)을 통해 천공용수가 배출되는 패싱형비트(22a)와, 천공용수가 외측부로 배출되는 브라인드형비트(22b)의 제1,2실시예가 있다. The reaming
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 리밍비트의 패싱형비트와 브라인드형비트의 구조비교상태를 나타내고, 도 7은 본 발명에 따른 리밍비트의 브라인드형비트의 적용상태를 나타낸다.6A and 6B show a structure comparison state between a passing bit and a blind bit of a reaming bit according to the present invention, and FIG. 7 shows an application state of a blind bit with a reaming bit according to the present invention.
패싱형비트는 천공용수의 내부순환용으로, 사질토 등과 같이 붕괴 가능성이 높은 지층 천공 시 적용되는 순환계통용이다. 비트배출공은 내측으로 경사지게 형성되어 개방시 용이하게 천공용수가 배출되고 폐쇄시 후술될 이동중공슬리브의 슬리브배출공과 관통되지 않도록 한다.Passing type bits are for internal circulation of perforated water, and are used for circulation systems that are applied during stratification, which is highly likely to collapse, such as sandy soils. The bit discharge hole is formed to be inclined inward so that the punched water is easily discharged at the time of opening and does not penetrate the sleeve discharge hole of the mobile hollow sleeve to be described later when closed.
패싱형비트는 천공용수가 이중관의 드릴주입내외관 사이로 순환됨으로써 대상지층과의 접촉을 방지하고, 사질토와 같은 지층의 붕괴 또는 이완을 방지한다. 사질토층에서의 천공용수 유실(Water Loss)을 방지하고, 기존 공법에서의 천공용수 유실을 방지하거나 지층붕괴 방지를 위해 사용하고 있는 벤토나이트 등과 같은 이수제 사용이 배제됨으로써 이수제에 의한 주입 전 토사 클로깅(Clogging)을 방지한다.The passing bit is circulated between the drill injection internal and external appearance of the double pipe to prevent contact with the target strata and to prevent the collapse or loosening of the strata such as sandy soil. Preventing the loss of perforated water in the sandy soil layer and eliminating the use of diuretics such as bentonite, which is used to prevent the loss of perforated water in the existing construction methods or to prevent stratum decay, Clogging).
브라인드형비트는 도 6b에서 보는 바와 같이 천공용수의 외부순환용으로, 점성토 등과 같이 붕괴되지는 않으나 천공용수에 의해 이완 또는 세척에 의해 약액의 침투효과를 증대시키기 위해 적용되는 순환계통용이다.As shown in FIG. 6B, the blind bit is used for external circulation of perforated water and is not collapsed like viscous soil, but is used for circulation system to increase the penetration effect of the chemical liquid by loosening or washing with perforated water.
브라인드형비트는 천공용수를 드릴주입외관과 천공 공벽 사이를 통과시킴으로써 공벽으로부터 세립토를 이탈 또는 이완시켜 후차적인 약액주입이 원활하게 한다. The blind bit passes the punched water between the drill injection envelope and the punched hole wall to separate or loosen the fine soil from the hole wall to facilitate subsequent chemical injection.
천공부는 파일럿비트와 리밍비트로 이루어지는 더블헤드(Double Head)로써, 드릴주입내외관의 선단이 막히는 것을 방지한다. 기존 공법에서는 Bit의 선단이 개방된 1개의 Bit를 사용함으로써 점성토층 천공시 점토 덩어리가 밀려들어옴에 따라 드릴주입내외관의 막힘이 빈번하나, 본 발명에서는 중앙부에 돌출 상태인 파일럿비트가 장착됨으로써 막힘 현상을 해소한다.The perforation part is a double head composed of a pilot bit and a reaming bit, and prevents the tip of the drill injection interior and exterior from being blocked. In the existing construction method, the block injection inside and outside of the drill injection is frequently clogged as the clay mass is pushed in when drilling the viscous soil by using one bit with the tip of the bit open. To solve the problem.
천공부는 경질 토질의 천공 능률을 향상시킨다. 돌출된 파일럿비트가 소구경으로 천공한 후 리밍비트가 뒤따라오면서 확공시킴으로써 단단한 지층을 장애 없이 굴진한다.Perforations improve the drilling efficiency of hard soils. The protruding pilot bit drills through the small diameter and then reams with the reaming bit to expand the solid strata without obstacles.
천공부는 토질에 따른 천공용수의 순환계통을 전환한다. 2개의 형식(패싱형비트와 브라인드형비트)으로 구성된 리밍비트를 토질에 따라 교체하여 사용함으로써 천공 시 붕괴 지층에 대해 효율적으로 대처할 수 있다.The perforations switch the circulation system of perforated water according to the soil quality. Reaming bits consisting of two types (passing bits and blind bits) can be replaced according to the soil so that it can efficiently cope with the collapsed layer during drilling.
천공주입전환부(31)는 파일럿비트의 외측에 연결되고 리밍비트의 내측에서 상하이동한다. 천공주입전환부(31)의 단부 외측에는 회전방지핀(32)이 설치되어 천공시 리밍비트의 내측에서 회전하는 것을 방지한다. The puncture
회전방지핀은 드릴주입내외관의 회전(천공)시에 파일럿비트를 리밍비트와 결 속하여 파일럿비트와 리밍비트가 동시에 회전하도록 하는 고정장치이다. 전술된 리밍비트의 내측에는 핀결합홈(22ab)이 요홈 형성되어 회전방지핀과 결합된다.The anti-rotation pin is a fixing device that allows the pilot bit and the reaming bit to rotate at the same time by binding the pilot bit with the reaming bit during the rotation (punching) of the drill injection inside and out. Inside the reaming bit described above, a pin coupling groove 22ab is formed in the groove to be combined with the anti-rotation pin.
천공주입전환부는 후술될 주입부의 선단정지믹서가 천공주입전환부의 내측에 설치되고 천공주입전환부의 상부에는 패킹부가 위치하여, 파일럿비트의 상하이동시 선단정지믹서 및 패킹부와 함께 상하이동한다.The puncturing injection switching unit is to be described later, the tip stop mixer of the injection unit is installed inside the puncturing injection switching unit, and the packing unit is located on the upper portion of the puncturing injection switching unit, and moves simultaneously with the shank simultaneous tip stop mixer and packing unit of the pilot bit.
드릴주입내관의 푸싱(Pushing)상태는 천공주입전환부가 드릴주입외관 속으로 후퇴되어 천공체계로 전환하고, 드릴주입내관의 풀링(Pulling)상태는 천공주입전환부가 돌출되어 주입체계로 전환한다.The pushing state of the drill injection tube is retracted into the drill injection exterior to convert into the drilling system, and the pulling state of the drill injection tube is converted to the injection system by protruding the drilling injection transition.
드릴주입내관의 상하 작동에 의해 천공주입전환부가 상하 이동하며 동시에 패킹부가 작동되면서 천공용수 또는 약액의 유통을 제어한다. 천공주입전환부의 후퇴 또는 돌출 동작 시 상부에 결속되어 있는 패킹부가 연동되어 비트배출공(22aa)의 폐쇄 또는 개방상태 하에 놓인다.The drilling injection switching unit moves up and down by the up and down operation of the drill injection pipe, and at the same time, the packing unit is operated to control the flow of drilling water or chemical liquid. In the retraction or protrusion operation of the drilling injection switching unit, the packing unit which is tied to the upper part is interlocked and placed under the closed or open state of the bit discharge hole 22aa.
주입부(40)는 선단정지믹서(45)가 천공주입전환부의 내측에 형성되어 약액을 혼합한다. 패킹부(44)가 천공주입전환부의 상부에 형성되어 비트배출공(22aa)을 개폐시킴으로써 천공용수 또는 약액을 주입시킨다.
선단정지믹서(45)는 천공주입전환부의 내측에 믹서관(45a)이 설치되고, 상기 믹서관의 내측에 상중하부셀(45b,45c,45d)이 셀주입공(45ba,45ca,45da)의 위치나 수를 달리하여 설치됨으로써 주입되는 약액을 혼합한다. The
도 4는 본 발명에 따른 드릴주입내외관의 약액 혼합 및 주입공정상태를 나타 낸다. 도 5g는 도 4의 H-H 단면상 선단정지믹서의 상세구조상태를 나타낸다.Figure 4 shows the chemical liquid mixing and injection process state of the drill injection and exterior appearance according to the present invention. FIG. 5G shows a detailed structural state of the tip-stop mixer on the H-H cross section of FIG.
선단정지믹서는 미혼합 약액(A 약액과 B 약액)이 상중하부셀을 통한 혼합4단계를 통과할 시 합류와 분류 과정이 반복되면서 완전하게 혼합시켜 주는 무동력 혼합장치이다. 선단정지믹서는 천공주입전환부의 내부에 장착되면서 천공주입전환부와 동일하게 작동한다. 여기서 A 약액은 시멘트계 경화제와 무기질계 급결제이고, B 약액은 물과 무기질계 조정제이다.The tip stop mixer is a non-powered mixing device that mixes completely when the unmixed chemicals (A and B chemicals) pass through four stages of mixing through the upper and lower cells. The tip stop mixer is mounted inside the drilling injection switch and operates in the same manner as the drilling injection switch. The chemical A is a cement hardener and an inorganic quickener, and the chemical B is water and an inorganic modifier.
선단정지믹서는 셀(Cell; Chamber)형의 믹서(Mixer)로써, 혼합1단계(상부셀의 상측)로 유입되는 미혼합 약액은 각 상중부셀(혼합2,3단계)을 통과하면서 합류와 분류 과정을 거치면서 최종적으로 혼합4단계(하부셀의 하측)로 유입된 후 파일럿비트를 통과하여 지반 내로 주입된다.The tip stop mixer is a cell-type mixer. The unmixed chemical flowing into the mixing stage 1 (upper side of the upper cell) passes through the upper middle cell (mixing stages 2 and 3) and merges with each other. During the sorting process, the mixture is finally introduced into the fourth mixing stage (lower side of the lower cell) and then injected into the ground through the pilot bit.
패킹부(Modular Packing System)는 드릴주입내관 내부에서 약액 유통로의 자동 개폐장치로써, 워터스토퍼, 고정중공슬리브 및 이동중공슬리브로 구성된다. 고정중공슬리브는 고정되고, 워터스토퍼와 이동중공슬리브는 천공주입전환부 및 선단정지믹서와 함께 상하이동한다.The packing part (Modular Packing System) is an automatic opening and closing device of the chemical liquid passage in the drill injection tube, it is composed of a water stopper, fixed hollow sleeves and mobile hollow sleeves. The fixed hollow sleeves are fixed, and the water stopper and the moving hollow sleeves are shanghai together with the drilling injection switch and the tip stop mixer.
드릴주입내관의 푸싱(Pushing) 시 즉 지반의 천공시 고정중공슬리브와 이동중공슬리브가 밀착되고 이동중공슬리브와 리밍비트가 이격된다. 이때 천공용수가 파일럿비트의 비트주입공을 통하여 유출된 후, 리밍비트의 비트배출공을 통과하여 이동중공슬리브의 슬리브배출공을 통해 드릴주입내외관 사이로 유출한다.When pushing the drill injection pipe, that is, when drilling the ground, the fixed hollow sleeve and the moving hollow sleeve are in close contact, and the moving hollow sleeve and the reaming bit are spaced apart. In this case, the drilling water flows out through the bit injection hole of the pilot bit, and then flows out through the bit discharge hole of the reaming bit and through the sleeve discharge hole of the moving hollow sleeve between the drill injection inner and outer surfaces.
도 5c는 도 3의 C-C 단면상 워터스토퍼의 상세구조상태를 나타낸다. 도 5d는 도 3의 D-D 단면상 고정중공슬리브의 상세구조상태를 나타낸다. 도 5e는 도 3의 F- F 단면상 이동중공슬리브의 상세구조상태를 나타낸다.FIG. 5C shows a detailed structural state of the water stopper on the C-C cross section of FIG. FIG. 5D shows a detailed structural state of the fixed hollow sleeve on the D-D cross section of FIG. 3. FIG. 5E shows the detailed structural state of the moving hollow sleeve on the cross section F-F in FIG. 3.
패킹부(44)는 고정중공슬리브(42)가 드릴주입내관의 중간 내측에 부착되고 그 상부에 환형돌기(42a)가 형성된다. The packing
고정중공슬리브는 드릴주입내관 내에 용접 또는 나사 연결방식에 의해 고정되어 천공주입전환부, 워터스토퍼 및 이동중공슬리브의 상하 작동과는 무관하다. 고정중공슬리브는 패킹부의 중심축을 잡아 주고, 천공용수가 워터스토퍼의 내측으로 유출되는 것을 방지한다.The fixed hollow sleeve is fixed by welding or screw connection in the drill injection pipe, and has no relation to the vertical operation of the drill injection switch, the water stopper and the moving hollow sleeve. The fixed hollow sleeve catches the central axis of the packing portion and prevents the drilling water from leaking into the water stopper.
패킹부에는 워터스토퍼(41)가 고정중공슬리브의 내측에 중공형상으로 형성되고, 패킹부의 최상단부에 부착된다. 워터스토퍼의 상부는 고정중공슬리브의 상부에 걸리면서 환형돌기에 맞는 환형홈(41a)이 요홈 형성된다.In the packing part, a
드릴주입내관의 풀링(Pulling)시 고정중공슬리브에 밀착되어 B약액의 역류 후 A약액과의 혼합을 방지한다. 고정중공슬리브는 환형홈에 의해 고정중공슬리브와 접합시 유체 통과를 방지한다.When pulling the drill injection tube, it closes to the fixed hollow sleeve to prevent mixing with the chemical A after the backflow of the chemical B. The fixed hollow sleeve prevents the passage of fluid when joining the fixed hollow sleeve by the annular groove.
패킹부는 이동중공슬리브(43)가 고정중공슬리브의 하측이면서 믹서관(45a)의 상부에 설치되어 믹서관과 함께 이동하고, 이동중공슬리브의 외측에는 드릴주입외관과 드릴주입내관 사이를 통하는 슬리브배출공(43a)이 관통된다. 슬리브배출공은 내측으로 경사지게 형성되어 개방시 용이하게 천공용수가 배출되고, 폐쇄시 리밍비트 중 패싱형비트의 비트배출공과 관통되지 않고 어긋나도록 하여 비트배출공이 폐쇄된다.The packing part is provided with a moving
이동중공슬리브는 패킹부의 최하단부에 부착되어 천공주입전환부의 상하 동 작과 동시에 상하로 움직인다. 천공주입전환부가 밀려들어 가면 이동중공슬리브와 리밍비트가 이격되어 리밍비트를 통해 유입된 슬라임을 포함한 천공용수를 통과시킨다.(천공상태: 슬리브배출공과 비트배출공의 개방상태; 도 2 참조)The moving hollow sleeve is attached to the bottom end of the packing part and moves up and down simultaneously with the up and down operation of the drilling injection switching part. When the drilling injection switching part is pushed in, the moving hollow sleeve and the reaming bit are spaced apart and pass through the drilling water including the slime introduced through the reaming bit. (Perforation state: the open state of the sleeve discharge hole and the bit discharge hole; see FIG. 2)
천공주입전환부가 밀려나온 상태(주입체계로의 전환; 도 4 참조)는 이동중공슬리브와 리밍비트가 밀착됨으로써 슬리브배출공과 비트배출공의 폐쇄상태가 되어 약액(B액)의 통과를 막는다.In the state in which the drilling injection switching portion is pushed out (conversion to the injection system; see FIG. 4), the moving hollow sleeve and the reaming bit are brought into close contact with each other to close the sleeve discharge hole and the bit discharge hole, thereby preventing the passage of the chemical liquid (B liquid).
상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 체계 전환식 자동 팩커와 무기질계 고화제를 이용한 시멘트계 그라우트장치를 이용한 체계 전환식 자동 팩커와 무기질계 고화제를 이용한 시멘트계 그라우트공법을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the cement-based grout method using the system switch type automatic packer and the mineral-based hardener according to the present invention made as described above, the system switch type automatic packer and the mineral-based hardener.
우선 천공단계는 지반을 천공하고 천공용수를 통과시키는 단계이다.First, the drilling step is to drill the ground and pass the drilling water.
드릴주입내관의 푸싱(Pushing) 시 즉 지반의 천공시, 워터스토퍼, 이동중공슬리브, 천공주입전환부, 선단정지믹서가 상향이동하여 회전방지핀이 핀결합홈과 결합됨으로써 파일럿비트가 리밍비트와 일체 결합된다. 이때 드릴주입내외관이 회전하면 파일럿비트와 리밍비트가 함께 회전하여 지반을 천공한다. When the drill injection tube is pushed, that is, when the ground is drilled, the water stopper, the moving hollow sleeve, the drilling injection switching unit, and the tip stop mixer move upward, and the anti-rotation pin is combined with the pin coupling groove so that the pilot bit is connected with the reaming bit. Are integrally combined. At this time, when the drill injection inside and outside rotates, the pilot bit and the reaming bit rotate together to drill the ground.
아울러 고정중공슬리브와 이동중공슬리브가 밀착되고 이동중공슬리브와 리밍비트가 이격된다. 이때 천공용수가 선단전지믹서를 지나 파일럿비트의 비트주입공을 통하여 유출된 후, 패싱형비트의 비트배출공을 통과하여 이동중공슬리브의 슬리브배출공을 통해 드릴주입내외관 사이로 유출된다.(도 2) 여기서 리밍비트가 브라인드형비트인 경우 천공용수는 드릴주입외관의 외측으로 유출된다.(도 7)In addition, the fixed hollow sleeves and the mobile hollow sleeves are in close contact with the movable hollow sleeves and the reaming bits. At this time, the punched water flows out through the tip battery mixer through the bit injection hole of the pilot bit, and then passes through the bit discharge hole of the passing bit and flows through the sleeve injection hole of the moving hollow sleeve to between the drill injection inner and outer surfaces. In this case, when the reaming bit is a blind bit, the drilling water flows out of the drill injection exterior (FIG. 7).
다음의 천공주입전환단계는 천공공정에서 주입공정으로 전환하거나 주입공정에서 천공공정으로 전환시키는 단계이다.The next drilling injection conversion step is a step of converting from the drilling process to the injection process or from the injection process to the drilling process.
도 3에서 보는 바와 같이 천공체계에서 주입체계로 전환하는 천공주입전환부가 밀려나온 상태는 이동중공슬리브와 리밍비트가 밀착됨으로써 슬리브배출공과 비트배출공의 폐쇄상태가 되어 약액(B액)의 통과를 막는다.As shown in FIG. 3, the state in which the drilling injection switching unit is switched from the drilling system to the injection system is pushed out so that the sleeve and the discharge hole are in close contact with the moving hollow sleeve and the reaming bit, thereby allowing the passage of the chemical liquid (B liquid). Prevent.
상기와 반대로 도 2에서 보는 바와 같이 주입체계에서 천공체계로 전환하는 천공주입전환부가 밀려들어 가면 이동중공슬리브와 리밍비트가 이격됨으로써 슬리브배출공과 비트배출공의 개방상태가 되어 리밍비트를 통해 유입된 슬라임을 포함한 천공용수를 통과시킨다.On the contrary, as shown in FIG. 2, when the drilling injection switching unit is switched from the injection system to the drilling system, the moving hollow sleeve and the reaming bit are spaced apart, and thus the sleeve discharge hole and the bit discharge hole are opened and introduced through the reaming bit. Pass the drilled water, including the slime.
드릴주입내관의 푸싱 또는 풀링에 따라 천공주입전환부 및 패킹부에 의해 주입 및 천공체계로 상호 전환되기 때문에 천공과 주입공정이 단일 장비로 완료되므로 공정 진행이 단순해지며, 장비 투입비에 대한 부담이 감소된다. 드릴주입내외관이 동일 체계이므로 공정 진척이 빠르다. L.W 공법 등에서와 같이 주입관 매몰이 없으므로 경제적이다.Since the drilling and injection process is switched to the injection and drilling system by the drilling injection switching part and the packing part according to the pushing or pulling of the drill injection pipe, the process is simplified because the drilling and injection process is completed as a single equipment, and the burden of equipment input cost is increased. Is reduced. The progress of the process is fast because the internal and external appearance of the drill injection is the same system. It is economical because there is no burial of injection pipe as in L.W method.
다음의 주입단계는 천공된 지반 내에 약액을 주입하여 고결시키는 단계이다.The next injection step is to inject and solidify the chemical solution in the perforated ground.
드릴주입내관의 풀링(Pulling) 시 즉 약액의 주입시, 워터스토퍼, 이동중공슬리브, 천공주입전환부, 선단정지믹서가 하향이동하여 회전방지핀이 핀결합홈에서 이탈됨으로써 파일럿비트가 리밍비트와 이탈된다. When the drill injection tube is pulled, that is, when the chemical is injected, the water stopper, the moving hollow sleeve, the hole injection switching unit, and the tip stop mixer are moved downward so that the anti-rotation pin is released from the pin coupling groove so that the pilot bit Departure.
워터스토퍼와 고정중공슬리브가 밀착되고 고정중공슬리브와 이동중공슬리브가 이격되며 이동중공슬리브와 리밍비트가 밀착된다.(도 3) 이때 드릴주입내관으로 주입된 A약액과 드릴주입외관으로 주입된 B약액이 워터스토퍼의 하부와 이동중공슬리브의 상부에서 만나 이동중공슬리브의 중공으로 흐른다.(혼합1단계; 도 4)The water stopper and the fixed hollow sleeve are in close contact, the fixed hollow sleeve and the movable hollow sleeve are spaced apart, and the moving hollow sleeve and the reaming bit are in close contact. (FIG. 3) In this case, the chemical A injected into the drill injection tube and the injection B are injected into the drill injection tube. The chemical liquid meets at the lower part of the water stopper and the upper part of the moving hollow sleeve to flow into the hollow of the moving hollow sleeve (mixing
혼합 중인 A약액과 B약액은 선단정지믹서 중 상부셀의 셀주입공(45ba)을 통과하면서 혼합된다.(혼합2단계; 도 4) 혼합 중인 A약액과 B약액은 선단정지믹서 중 중부셀의 셀주입공(45ca)을 통과하면서 혼합된다.(혼합3단계; 도 4) 혼합 중인 A약액과 B약액은 선단정지믹서 중 하부셀의 셀주입공(45da)을 통과하면서 혼합된다.(혼합4단계; 도 4)The chemicals A and B are being mixed while passing through the cell injection hole 45ba of the upper cell of the tip stop mixer. (Mixing step 2; FIG. 4) The chemicals of drug A and B are being mixed with the middle cell of the tip stop mixer. Mixing while passing through the cell injection hole (45ca) (mixing
혼합된 A약액과 B약액이 선단전지믹서를 지나 파일럿비트의 비트주입공을 통하여 천공된 지반으로 주입된다.(도 4)The mixed chemicals A and B are injected into the ground through the bit injection hole of the pilot bit after passing through the tip cell mixer (FIG. 4).
드릴주입내관의 풀링(Pulling)시 고정중공슬리브에 밀착되어 B약액의 역류 후 A약액과의 혼합을 방지한다. 고정중공슬리브는 환형홈에 의해 고정중공슬리브와 접합시 유체 통과를 방지한다.When pulling the drill injection tube, it closes to the fixed hollow sleeve to prevent mixing with the chemical A after the backflow of the chemical B. The fixed hollow sleeve prevents the passage of fluid when joining the fixed hollow sleeve by the annular groove.
패킹부는 기존 공법에서의 주입관 내외부에 설치되는 Grout Packer 역할을 하고, 드릴주입내외관의 푸싱(Pushing) 또는 풀링(Pulling)상태에 따라 자동으로 개폐됨으로써 기존의 Packer의 설치와 해체에 따른 별도의 행위가 요구되지 않는다. 개폐 목적의 설치와 해체가 용이하여 Grout의 Step 길이를 자유자제로 즉시 조정이 되므로 공정 진행이 신속하다.The packing part acts as a Grout Packer that is installed inside and outside the injection tube in the existing method, and is opened and closed automatically according to the pushing or pulling state of the drill injection inside and outside, so that the separate action of installing and removing the existing packer Is not required. It is easy to install and dismantle for the purpose of opening and closing, so the step length of Grout can be adjusted freely immediately, so the process is quick.
종래 2.0 Shot 체계에서의 그라우트 시 약액은 필연적으로 드릴주입내외관의 하단부에서 합류 및 혼합된 후 지반내로 주입되어야 하므로 적절한 혼합 및 교반 기구가 필요하다. 그러나 본 발명의 선단정지믹서는 주입관 선단부에 장착되어 A,B 약액을 혼합4단계의 상중하부셀을 통과 시키는 과정에서 강제적으로 합류와 분류과정을 반복시킴으로써 A,B약액을 충분히 혼합시켜 주는 무동력 약액 혼합장치이다.The grout reagent in the conventional 2.0 shot system is inevitably joined and mixed at the lower end of the drill injection inner and outer tubes, and then injected into the ground, so that proper mixing and stirring mechanism is required. However, the tip stop mixer of the present invention is mounted on the distal end of the injection tube, and is a non-powered chemical liquid that sufficiently mixes the A and B chemicals by forcibly joining and dividing the A and B chemicals in the process of passing the upper and lower cells of the mixing
한편 선단정지믹서에서 혼합하여 지반 내에 주입되는 약액에 대해 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, the chemical liquids mixed in the tip stop mixer and injected into the ground will be described as follows.
NaAlO3, Al6SiO3, 12CaO7Al2O3 및 4CaO3Al2O3, So3의 광물에 의한 고화제(MPS:Material of Ground Solidification)를 시멘트계의 경화제에 첨가함으로써 벅실러스 수화물(6CaO Al2O3 3So3 31H2O)를 생성하여 급결시킨다. NaAlO 3, Al6SiO 3, 12CaO7Al 2
선단정지믹서는 시멘트계 경화제와 MPS약액의 혼합 및 주입장치이다.Tip stop mixer is a mixing and injecting device of cement hardener and MPS.
MPS약액은 대상토질과 지하수의 종류에 따라 고화 속도를 달리한 MPS 시리즈의 6개 Type(호칭)으로 분류한다.(표 1 참조) 표 1은 MPS의 Type별 표준 배합비를 나타낸다.MPS chemicals are categorized into six types (named) of the MPS series with different solidification rates according to the type of soil and groundwater (see Table 1).
MPS공법의 그라우트재는 MPS가 주재료이며, 시멘트는 보조기능재로써 물과 함께 혼합되어 A약액(급결제)과 B약액(조정제)으로 나뉘어 진다. (표 2 참조) 표 2는 A액 및 B액의 표준 배합비를 나타낸다.The grout material of the MPS process is MPS as the main material, and cement is mixed with water as an auxiliary functional material and divided into A drug (quick) and B drug (adjustment). (See Table 2) Table 2 shows the standard compounding ratios of the liquid A and the liquid B.
MPS는 호칭(Type)별로 외기 온도에 따라 배합비를 달리하여 사용함으로써 효과적인 Sand-gel을 형성한다.(표 3 참조) 표 3은 외기온도에 따른 조정 배합비를 나타낸다.MPS forms an effective sand-gel by varying the mixing ratio depending on the outside air temperature by type (see Table 3). Table 3 shows the adjusted mixing ratio according to the outside temperature.
본 발명에서 사용하는 고화제(급결제)를 MPS(Material of Ground Solidification)이라 칭한다. MPS는 천연광물을 일정한 제조공정을 거쳐 다음과 같은 클링커 상태의 소성광물이 생성된다.The solidifying agent (fastener) used in the present invention is called MPS (Material of Ground Solidification). MPS is a natural mineral and a certain manufacturing process to produce a calcined mineral in the following clinker state.
< Na AlO2, Al6SiO13, 12CaO7Al2O3, 4CaO3Al2O3SO3 ><Na AlO 2 , Al 6 SiO 13 , 12CaO 7 Al 2 O 3 , 4CaO 3 Al 2 O 3 SO 3 >
소성물질은 분쇄기에 의해 비표면적 4,000~6,000cm2/g의 미립자로 파쇄한 분말이다. The calcined material is a powder crushed into fine particles having a specific surface area of 4,000 to 6,000 cm 2 / g.
비표면적 4,000~6,000cm2/g인 무기질계 고화제(MPS)는 시멘트 및 물과 혼합될 경우 수화 반응하여 급결 또는 완결되어 침상의 벅실런스 수화물(6CaO Al2O3 3SO3 31H2O)을 형성한다.Inorganic-based solidifying agent (MPS) with specific surface area of 4,000 ~ 6,000cm 2 / g is hydrated and quenched when it is mixed with cement and water to give needle-shaped bucksilence hydrate (6CaO Al 2 O 3 3SO 3 31H 2 O). Form.
표 1. 대상 토질 및 지하수 종류에 따른 약액의 적용 TypeTable 1. Application Types of Chemical Solution by Soil and Groundwater Type
표 2. Type(호칭)별 표준 배합비Table 2. Standard Mixing Ratios by Type
* 상온에서, 포장관계를 고려한 배합비임. * MPS-4,5,6호는 물 대신 해수로 혼련하여 시험해본 결과 해수로도 겔 형성이 비교적 잘되는 것으로 보아 해수가 있는 곳에 담수로 혼련하여 주입한다면 상기의 배합비로도 겔 형성은 문제가 없을 것으로 판단됨. * 상기 배합비의 겔 타임은 표 1의 중간 수준임.* At room temperature, the compounding ratio considering packaging relationship. * MPS-4,5,6 was kneaded with seawater instead of water, and as a result, gel formation is relatively good even with seawater. Judging. * The gel time of the compounding ratio is the middle level of Table 1.
표3. 외기온도에 따른 조정 배합비Table 3. Adjusting compounding ratio according to outside temperature
* 겔 형성의 경향성을 파악하기 위하여 시료 양을 고정하고 표 1의 겔 타임의 범위 내의 물비를 조정하여 시험한 Data로 MPS-1호의 경우 대기온도 7℃에서 물 200일 때 겔이 45초 260일 때 120초임을 나타냄(4,5,6호는 해수로 시험한 것임).* In order to determine the tendency of gel formation, the data was fixed and the water ratio within the range of gel time shown in Table 1 was tested. In the case of MPS-1, the gel is 45 seconds and 260 days when water is 200 ° C at atmospheric temperature of 7 ° C. 120 seconds (4, 5 and 6 were tested with seawater).
보통포틀랜드시멘트에 MPS를 물과 함께 혼합할 경우 벅실러스 수화물이 생성됨으로써 시멘트 결속조직을 치밀하게 함으로써 고강도(34~66 kgf/㎠)를 발현한다. 경화체가 형성된 후에는 비수용성으로 성분용탈 현상이 없고 항구적인 차수기능을 유지한다. 수질환경오염 유해성분으로 분류되는 Cu, Pb, As, Hg, Cd, Zn 및 Cr+6이 발생되지 않는다.When MPS is mixed with water in ordinary Portland cements, bucksilus hydrate is produced, resulting in high strength (34-66 kgf / cm 2) by densifying the cement binding structure. After the cured product is formed, it is water-insoluble and there is no component dissolution phenomenon and maintains a permanent order function. Water Pollution No harmful substances such as Cu, Pb, As, Hg, Cd, Zn and Cr + 6 are generated.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.As described above and illustrated with reference to a preferred embodiment for illustrating the principles of the invention, the invention is not limited to the configuration and operation as shown and described as such. Rather, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and modifications to the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, all such suitable changes and modifications and equivalents should be considered to be within the scope of the present invention.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 체계 전환식 자동 팩커와 무기질계 고화제를 이용한 시멘트계 그라우트장치 및 그 방법은 천공부가 파일럿비트 및 리밍비트에 의한 2중구조로 형성됨으로써, 천공 효율이 향상되고 리밍비트의 사용 실시 예에 따라 천공용수의 순환계통을 다음과 같이 전환시킴으로써 지층상태에 따라 적절히 대응할 수 있다.As described above, the cement-based grout apparatus and method using the system-switchable automatic packer and the inorganic solidifying agent of the present invention have a perforated part formed in a double structure by pilot bits and reaming bits, thereby improving the drilling efficiency and using the reaming bits. According to the embodiment, it is possible to respond appropriately according to the stratum state by switching the circulation system of perforated water as follows.
리밍비트 중 패싱형비트는 천공용수의 내부순환용으로 사질토와 같이 붕괴가능성이 높은 지층을 천공할 수 있고, 리밍비트 중 브라인드형비트는 천공용수의 외부순환용으로 점성토 등과 같이 붕괴되지는 않으나 천공용수에 의해 이완 또는 세 척에 의해 약액의 침투효과를 증대시킨다.Among reaming bits, passing type bits can puncture strata that are highly decayable, such as sandy soil, for internal circulation of perforated water. Increasing the penetration of chemicals by relaxation or washing with water.
파일럿비트는 점토질 또는 경질 지반 굴착 시 드릴주입내관 및 리밍비트의 막힘을 방지하고, 자갈을 옆쪽으로 빗겨냄으로써 천공 효율을 향상시킨다.The pilot bit prevents blockage of the drill injection tube and reaming bit during clay or hard ground excavation and improves drilling efficiency by combing the gravel laterally.
천공주입전환부의 장착으로 천공과 주입이 단일 장비로 이루어짐으로써 장비 투입비를 절감하고, 천공과 주입공정을 천공주입전환부의 작동만으로 다음과 같이 전환되어 공정 진척이 빠르다.As the drilling and injection switching unit is installed, the drilling and injection are made as a single equipment, and the equipment input cost is reduced.
천공주입전환부의 푸싱(Pushing)시 천공주입전환부가 후퇴되면서 천공체계로 돌입하고, 천공주입전환부의 풀링(Pulling)시 천공주입전환부가 돌출되면서 주입체계로 전환된다.When the punching injection switching unit is pushed, the punching injection switching unit retracts and enters the drilling system, and when the punching injection switching unit pulls, the drilling injection switching unit protrudes and is converted into the injection system.
주입부 중 패킹부는 드릴주입내관 내부에 장착되어 주입 패커(Packer) 역할을 하고, 그라우트 단계별로 개폐작동이 신속하게 이루어진다. 그라우트 단계별로 길이를 자유자제로 조정하고, 드릴주입내관의 단순한 푸싱 또는 풀링에 의해 패커의 자동 개폐로 패커 설치 및 해체의 번거로움을 탈피한다.The packing part of the injection part is mounted inside the drill injection tube to serve as an injection packer, and the opening and closing operation is quickly performed at each grout step. The length of the grout is adjusted freely, and the automatic opening and closing of the packer is avoided by the simple pushing or pulling of the drill injection tube to avoid the hassle of installing and removing the packer.
천공주입전환부의 내부에 선단정지믹서의 부착함으로써 약액의 완벽한 혼합이 이루어진다. 통과 중심점이 다른 혼합4단계의 상중하부셀을 통과하는 약액이 분류-합류 과정이 반복되는 동안 충분히 혼합된 후 지반에 주입된다. 별도의 동력이나 장치를 사용하지 않고 약액을 효율적으로 혼합할 수 있다.Perfect mixing of the chemicals is achieved by attaching the tip stop mixer to the inside of the drilling injection switching unit. The chemical liquid passing through the upper and lower cells of the four different stages of the mixing center point is mixed into the ground after being sufficiently mixed during the sorting-consolidation process. The chemical liquid can be efficiently mixed without using a separate power or device.
무기질계 고화제에 의해 시멘트계 경화제가 벅실러스 수화물을 형성함으로써, 50kgf/cm2 정도의 고강도 고결상태를 발현하고, 경화체는 용탈현상과 열화현상 이 없으므로 반항구적인 상태를 유지한다. 약액의 주입 시 외기온도에 따른 정량화된 배합비에 의해 시행착오를 방지하고, 수질환경오염물질이 배출되지 않는다.As the cement-based curing agent forms a bucksilus hydrate by the inorganic curing agent, it exhibits a high-strength solidification state of about 50 kgf / cm 2 , and the cured body maintains a semi-permanent state because there is no dissolution and deterioration. Injecting the chemical solution prevents trial and error due to the quantified mixing ratio according to the outside temperature, and does not discharge water environmental pollutants.
Claims (10)
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KR1020050109053A KR100661126B1 (en) | 2005-11-15 | 2005-11-15 | Cement grout device with inorganic soil stabilizer using modular packing system and its method |
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