KR100671934B1 - 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법은 무기질계 주입재, 약액계 주입재 및 고강도계 주입재 중에서 시공목적 및 시공상황에 맞게 선택된 지반주입재를 판막노즐이 형성되어 있는 주입관을 통하여 지반에 저압분사로 복합 주입시키는 공법으로써, 하나의 주입관으로 모든 지반에 적용가능하고, 주입관의 판막노즐로 인해 분사효과가 향상되며 지반주입재의 유실 및 역류가 방지되고, 겔타임(geltime) 조절이 용이한 급결액, 중결액, 완결액, 시멘트밀크 및 무기질계밀크로 모든 종류의 지반주입재(무기질계, 약액계 및 고강도계 주입재)를 형성하여 사용함으로써 지반주입재 사용에 제한이 없으며, 모든 지반에 적용가능하고, 시공목적 및 지반 상황에 맞게 지반주입재(무기질계, 약액계 및 고강도계 주입재) 및 주입방식(저압분사주입 및 저압침투주입)이 선택되어 시공됨으로 지반보강 및 차수 효과가 크고 시공성 및 경제성이 높은 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법에 관한 것이다.

Description

지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법{Synthesis grouting method for supplementing the ground and stagnant water}

도 1a는 본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법에서 사용되는 주입관의 일 실시예를 도시한 단면도이다(주입관이 ET강관인 경우).

도 1b는 도 1a의 'A'부분을 확대한 단면도로써, ET강관의 판막노즐이 주입압력에 따라 수평이동되는 상태를 도시한 단면도이다.

도 1c는 본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법에서 주입관(ET강관)의 내부에 삽입되는 공압식 패커를 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법에서 사용되는 주입관의 다른 실시예를 도시한 단면도이다(주입관이 이중관ROD인 경우).

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법의 시공공정을 간략히 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법의 시공공정을 간략히 나타낸 공정도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 지반 2 : 천공기

100 : 강관(ET강관) 110 : 판막노즐

120 : 공압식 패커 200 : 이중관ROD

본 발명은 지반보강 및 차수를 위한 그라우팅공법에 관한 것으로써, 더욱 구체적으로는 무기질계 주입재, 약액계 주입재 및 고강도계 주입재 중에서 시공목적 및 시공상황에 맞게 선택된 지반주입재를 판막노즐이 형성되어 있는 주입관을 통하여 지반에 저압분사로 복합 주입시키는 공법으로써, 하나의 주입관으로 모든 지반에 적용가능하고, 주입관의 판막노즐로 인해 분사효과가 향상되며 지반주입재의 유실 및 역류가 방지되고, 겔타임 조절이 용이한 급결액, 중결액, 완결액, 시멘트밀크 및 무기질계밀크로 모든 종류의 지반주입재(무기질계, 약액계 및 고강도계 주입재)를 형성하여 사용함으로써 종류별 지반주입재 종사용에 제한이 없으며, 모든 지반에 적용가능하고, 시공목적 및 지반 상황에 따라 지반주입재(무기질계, 약액계 및 고강도계 주입재) 및 주입방식(저압분사주입 및 저압침투주입)이 선택되어 시공됨으로써 지반보강 및 차수 효과가 크고 시공성 및 경제성이 높은 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법에 관한 것이다.

일반적으로 종래의 그라우팅공법은 주입펌프 등을 이용하여 토사 또는 암반의 틈새 등에 그라우트를 주입하는 공법으로, 주입관을 지반에 설치하고 그 주입관을 통해 그라우트를 분사시켜 그라우트와 같은 주입재에 의한 지반의 고결로 대상 지반의 지내력을 증가시키고, 투수계수를 감소시켜 차수성을 향상시키며, 압축성을 저감시키고, 시공 시 발생되는 소음 및 진동을 감소시켜 저진동 저소음의 공사를 가능하게 하며, 공기를 단축시키는 공법이다. 이러한 그라우팅공법은 그 효과를 인정받아 지반의 보강 및 차수, 기초파일 형성, 연약지반 개량, 구조물 보강, 터널보강 및 차수용 등 다양한 용도로 널리 이용되고 있다.

또한 이러한 종래의 그라우팅공법의 구체적인 종류로는 LW공법 및 SGR공법 등을 들 수 있다.

종래의 1.5shot 방식으로 통용되는 대표적인 지반보강 주입방식인 LW 공법은 지반 특성을 사용목적에 부합하도록 개량하기 위한 특수한 성질의 주입재를 지반에 침투시키는 공법이다. 상기 공법은 고무슬리브가 부착된 맨젯튜브를 삽입한 후 맨젯튜브와 케이싱의 사이에 중력주입 Seal재를 주입한 후 케이싱을 인발하고, 상하에 두개의 패커가 장치된 주입관을 맨젯튜브 속에 넣고 원하는 위치부터 주입한다. 이때 주입재는 맨젯튜브의 주입공을 통해 고무슬리이브를 밀고 나와 Seal재를 파괴하며 지반속으로 침투하게 된다. 이러한 LW공법은 주로 자갈층, 모래층에 전면 침투 가능하고, 연약한 점성토 및 실트층에서는 액상으로 주입되어 침하방지, 지반강화 등의 효과 있으나 0.6mm 이하 세사층에서는 주입이 곤란하다는 한계점이 있다.

종래의 2.0shot방식의 대표적인 주입방식인 SGR(Space Grout Rocket System)공법은 이중관로드에 특수 선단장치(Rocket)를 결합시켜 대상지반에 유도공간을 형성, 순결에 가까운 겔타임을 가진 물유리계액과 시멘트 혼합액을 사용하여 연약지반을 개량하는 공법으로써, 주 주입재료는 규산소다, 급결제, 시멘트가 있으며 주 시공장비로는 보링기와 믹싱 플랜트, 주입 플랜트이다. 이러한 SGR공법에서 특수 선단장치(Rocket)에서 방출되는 그라우트는 유도공간(Space)을 통하여 대상지반의 모든 방향으로 균일하게 주입된다. 또 상기 SGR공법은 3조식 교반장치를 사용함으써 급결성과 완결성 주입재의 연속적인 복합주입이 용이하며, 일반적으로 점성토, 사질토 지반에 모두 가능하다. 그러나 이러한 SGR공법은 물유리계 주입재가 물유리 자체의 풀 효과(gluing effect)에 의해 시멘트와 반응하여 겔을 형성하고 시멘트 입자를 물유리가 피복하여 장기적으로 시멘트의 수화반응을 방해하고 강도를 저하시키며 시간이 경과할수록 물유리 경화체는 물에 서서히 용해되어 주입재의 체적이 감소하게 되어 결국 주입재의 용탈현상을 초래하고 겔을 형성하는 연결고리를 끊어지게 하여 압축강도 및 재료 불리로 인한 내구성을 저하시키게 됨으로써 장기적인 공사현장에서는 적용될 수 없다는 문제점이 있다.

또 전술된 바와 같은 그라우팅공법들은 각각의 공법에 따라 각기 다른 주입재 및 주입관을 사용하고 있고, 적용될 수 있는 지반조건에도 그 한계가 있어, 지반조건 및 시공상황으로 인해 하나의 시공현장에서 상기와 같은 공법 다수개를 병 행하여 시공할 경우 부분별로 행해지는 공법들은 그에 맞는 각각의 주입관 및 주입재를 따로따로 준비 및 설치하여야 하고, 이에 따른 주입장비 및 교반장치 또한 각각 설치되어야 함으로 공정이 번거롭게 되고 공기 지연이 불가피하게 되며 많은 인력 및 시간이 소요되어 비경제적이고 시공성이 떨어진다는 문제점이 있다.

또한 상기 기존 공법들은 사용되는 주입재가 급결액 및 완결액으로 제한되어 있어 겔타임 조절이 용이하지 않으며 시공목적 및 지반상황에 맞게 적절한 주입재사용이 어려워 시공상에 한계가 있다.

상기 문제점을 해결하고자 안출된 본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법은 무기질계 주입재, 약액계 주입재 및 고강도계 주입재 중에서 시공목적 및 시공상황에 맞게 선택된 지반주입재를 판막노즐이 형성되어 있는 주입관을 통하여 대상 지반에 저압분사로 복합 주입시킴으로써, 하나의 주입관으로 모든 지반에 적용가능하고, 주입시 주입관의 판막노즐로 인해 분사효과가 향상되고 지반주입재의 유실 및 역류가 방지되며, 겔타임 조절이 용이한 급결액, 중결액, 완결액, 시멘트밀크 및 무기질계밀크로 모든 종류의 지반주입재(무기질계, 약액계 및 고강도계 주입재)를 형성하여 사용함으로써 지반주입재 사용에 제한이 없으며, 모든 지반에 적용가능하고, 시공목적 및 지반 상황에 맞게 지반주입재 및 주입방식이 선택되어 시공됨으로 지반보강 및 차수 효과가 크고 시공성 및 경제성이 높은 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하고자 하는 본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법은 지반보강 및 차수를 위해 급결액, 중결액, 완결액, 시멘트밀크 및 무기질계밀크의 제조가 가능한 교반장치를 이용하는 그라우팅공법에서, (a) 계획심도까지 지반을 천공하고, 상기 교반장치로 급결액 및 중결액으로 이루어지는 1차주입재를 교반하고 완결액과 무기질계밀크, 완결액과 시멘트밀크 또는 시멘트밀크 중 어느 한 가지 종류로 선택되는 2차주입재를 교반하여 지반주입재를 형성하는 단계; 및 (b) 상기 교반장치와 연결된 주입장비 및 주입관을 천공 구멍에 삽입하고, 상기 주입관을 통해 1차주입재 및 2차주입재를 겔타임에 따라 저압주입하며 상기 주입관을 상승 인발시키는 단계;를 포함한다.

본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법은 무기질계 주입재, 약액계 주입재 및 고강도계 주입재 중에서 시공목적 및 시공상황에 맞게 선택된 지반주입재를 판막노즐이 형성되어 있는 주입관을 통하여 지반에 저압으로 복합 주입시키는 공법으로써, 하나의 주입관으로 모든 지반에 적용가능하고, 주입관의 판막노즐로 인해 분사효과가 향상되며 지반주입재의 유실 및 역류가 방지되고, 겔타임 조절이 용이한 급결액, 중결액, 완결액, 시멘트밀크 및 무기질계밀크로 모든 종류의 지반주입재(무기질계, 약액계 및 고강도계 주입재)를 형성하여 사용함으로써 지반주입재 사용에 제한이 없으며, 모든 지반에 적용가능하고, 시공목적 및 지반 상 황에 맞게 지반주입재(무기질계, 약액계 및 고강도계 주입재) 및 주입방식(저압분사주입 및 저압침투주입)이 선택되어 시공됨으로써 지반보강 및 차수 효과가 크고 시공성 및 경제성이 높게 되는 바, 이와 같은 구성에 의하여 상기한 본 발명의 기술적 과제를 달성할 수 있게 된다.

이하 첨부한 도면과 함께 상기와 같은 본 발명의 개념이 바람직하게 구현된 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 다만 이는 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 더욱 명확하게 이해하고 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위한 것이며, 전술한 사항들 이외에 본 발명이 가지는 또 다른 기술적 특징 및 장점들은 후술하는 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 당업자에게 더욱 확실하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1a는 본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법에서 사용되는 주입관의 일 실시예를 도시한 단면도이며(주입관이 ET강관인 경우), 도 1b는 도 1a의 'A'부분을 확대한 단면도로써, ET강관의 판막노즐이 주입압력에 따라 수평이동되는 상태를 도시한 단면도이며, 도 1c는 본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법에서 주입관(ET강관)의 내부에 삽입되는 공압식 패커를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법에서 사용되는 주입관의 다른 실시예를 도시한 단면도이고(주입관이 이중관ROD인 경우),도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법의 시공공 정을 간략히 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법의 시공공정을 간략히 나타낸 공정도이다.

이하 첨부도면을 기준으로 본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법은 급결액, 중결액, 완결액, 시멘트밀크 및 무기질계밀크의 제조가 가능한 교반장치를 이용한다. 이러한 교반장치로는 일반적으로 2조식, 4조식 또는 2&4조식 교반장치가 주로 사용되며, 시공목적 및 시공상황에 따라서는 3조식 교반장치도 사용가능하다.

본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법에서 지반주입재는 1차주입재가 급결액 및 중결액으로 이루어지고, 2차주입재는 완결재와 무기질계밀크, 완결재와 시멘트밀크 또는 시멘트밀크 중 어느 한 가지의 종류로 선택되어 복합 주입되는 지반주입재로써, 교반되는 그라우트의 종류 및 혼합비율에 따라 무기질계 주입재, 약액계 주입재 및 고강도계 주입재로 나눌 수 있다.

우선 무기질계 주입재는 급결액, 중결액, 완결액 및 무기질계밀크로 이루어진다. 상기 무기질계 주입재의 급결액은 광물질급결재 및 물로 구성되고 중량비 1:4.65의 비율로 혼합되며, 중결액은 광물질급결재 및 물로 구성되고 중량비 1:9.65의 비율로 혼합되며, 완결액은 첨가제 및 물로 구성되고 중량비 1:1.3의 비율로 혼합되며, 무기질계밀크는 첨가제 및 물로 구성되고 중량비 1:1.67의 비율로 혼합된다.

후술되는 실시예 1에 제시된 배합비는 무기질계 주입재의 표준배합비이다. 그러나 이러한 배합비는 시공현장 조건에 따라 조절될 수 있다.

[실시예 1]

급결액	중결액	완결액	무기질계밀크
광물질급결재 : 40㎏ 물 : 186ℓ	광물질급결재 : 20㎏ 물 : 193ℓ	첨가제 : 120㎏ 물 : 160ℓ	첨가제 :100kg 물 :167ℓ

이러한 무기질계 주입재는 시멘트계 광물로써 시멘트와 반응시에 Ca(OH)₂ 및 CaSO₄와 공존하여 다량의 에트링자이트(3CaOAl₂O₃·3CaSO₄·32H₂O)에 의해 수화반응에 의한 침상결정이 생성되어 초기강도 발현이 우수하게 되며, 시멘트의 수화반응을 방해하지 않아 시간이 경과하면 할수록 시멘트 응결과 경화에 의해 주입재의 조직이 더욱 치밀하게 되어 강도가 상승되게 되고 장기적인 공사현장에서도 사용가능하게 된다.

또한 기존의 SGR공법의 물유리계 주입재가 바닷물의 성분 중 NaCl 및 MgCl₂ 등의 염화물이 시멘트의 수화생성물인 Ca(OH)₂와 먼저 반응하고 CaCl₂를 형성하여 C-S-H 겔의 형성을 방해함으로써 바닷물을 용수로 사용할 수 없었고, 바다 근처의 항만, 제방공사에서는 적용될 수 없었던 것에 반해, 상기 무기질계 주입재는 광물질급결재와 시멘트 및 첨가제와의 반응만으로도 에트링자이트(3CaOAl₂O₃·3CaSO₄·32H₂O)를 생성하여 그 자체로 겔을 형성함으로써 바닷물 성분 중 염화물의 영향은 거의 없게 하여 바닷물을 용수로 사용할 수 있게 하고, 바다 근처의 항만 및 제방공사에도 본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법을 적용할 수 있게 하며, 적용현장에 제한없이 모든 토질지반에 적용가능하다.

또 상기와 같은 무기질계 주입재는 에트링자이트(3CaOAl₂O₃·3CaSO₄·32H₂O)의 생성시기 조절을 통해 주입재의 겔타임을 급결, 중결, 완결까지 용이하게 조절할 수 있고, 시간이 경과할수록 경화체의 조직이 점차 치밀해지고 강도가 증가하게 됨으로써 기존의 SGR공법의 물유리계 주입재와는 달리 시멘트의 수화반응에 의해 생성된 강알카리성의 수산화칼슘이 소모되어 pH값이 10이하로 낮아 알카리 용출이 거의 없게 되고 식생에 영향이 매우 적으며, 자체 수화반응에 의해 생성된 에트링자이트 수화물이 6가크롬을 고정하여 6가크롬의 용출이 거의 없게 되어 환경친화적이게 된다. (참고적으로 6가크롬은 현재 국내의 환경정책 기본법, 폐기물 관리법, 토양환경보전법 및 수질환경보전법 등에서 규제하고 있는 것으로써, 환경정책 기본법에서는 수질환경기준에 따라 0.05㎎/ℓ 이하로 규제하고 있고, 폐기물 관리법에서는 1.5㎎/ℓ로 정하고 있으며, 토양환경보전법에서는 지역 특성에 따라 4㎎/㎏~30㎎/㎏ 정도로 정하고 있고, 수질환경보전법에서는 0.5㎎/ℓ로 정하고 있다.)

상기 약액계 주입재는 급결액, 중결액, 완결액 및 시멘트밀크로 이루어진다. 상기 약액계 주입재의 급결액은 규산소다 및 물로 구성되고 중량비 1:1의 비율로 혼합되며, 중결액은 규산소다 및 물로 구성되고 중량비 1:3의 비율로 혼합되며, 완결액은 분말급결재, 시멘트 및 물로 구성되고 중량비 1:3.3:6.75의 비율로 혼합되며, 시멘트밀크는 시멘트 및 물로 구성되고 중량비 1:1.35의 비율로 혼합된다. 이러한 약액계 주입재는 주로 임시 가시설 공사나 긴급공사에 주로 사용되며, 겔타임 조절이 급결, 중결, 완결까지 용이하게 이루어지고 모든 토질지반에 적용가능하다.

후술되는 실시예 2에 제시된 배합비는 약액계 주입재의 표준배합비이다. 그러나 이러한 배합비는 시공현장 조건에 따라 조절될 수 있다.

[실시예 2]

급결액	중결액	완결액	시멘트밀트
규산소다 : 100ℓ 물 : 100ℓ	규산소다 : 50ℓ 물 : 150ℓ	분말급결재 : 24㎏ 시멘트 : 80㎏ 물 : 162ℓ	시멘트 : 120㎏ 물 : 162ℓ

또한 상기 약액계 주입재는 표 1에 도시된 바와 같이 기존의 SGR공법의 주입재보다 고가의 규산소다 및 분말급결재의 사용량이 적어 시공비가 절감되고 경제성이 높게 된다.

이러한 약액계 주입재를 사용하는 본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법은 다른 용어로 NEW-SGR공법이라 지칭할 수 있다.

[표 1]

	SGR 공법(기존)	통합 그라우팅공법(본 발명)
시멘트	150 ㎏/㎥	250 ㎏/㎥
분말급결재	58.75 ㎏/㎥	30 ㎏/㎥
규산소다	250 ℓ/㎥	187.5 ㎏/㎥

상기 고강도계 주입재는 급결액, 중결액 및 시멘트밀크로 이루어진다. 상기 고강도계 주입재의 급결액은 규산소다 및 물로 구성되고 중량비 1:1의 비율로 혼합되며, 중결액은 분말급결재, 시멘트 및 물로 구성되고 중량비 1:3.3:4.2의 비율로 혼합되며, 시멘트밀크는 시멘트 및 물로 구성되고 중량비 1:1의 비율로 혼합된다. 이러한 고강도 주입재는 급결액 및 중결액으로 지반을 고결시켜 지반의 전단강도를 증가시키고 시멘트밀크로 지반의 투수계수를 감소시켜 차수성을 향상시키는 것으로써, 겔타임의 조절이 용이하고 모든 토질지반에 적용가능하다.

후술되는 실시예 3에 제시된 배합비는 약액계 주입재의 표준배합비이다. 그러나 이러한 배합비는 시공현장 조건에 따라 조절될 수 있다.

[실시예 3]

급결액	중결액	시멘트밀트
규산소다 : 100ℓ 물 : 100ℓ	분말급결재 : 24㎏ 시멘트 : 80㎏ 물 : 100ℓ	시멘트 : 152㎏ 물 : 152ℓ

상기와 같은 본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법의 지반주입재들은 기존의 각각의 공법별로 사용되던 주입재들의 장점을 살리고 주입재 강도 저하 및 적용현장의 제한과 같은 단점들은 개선한 것으로써, 기존 공법의 주입 재는 급결액 및 완결액만 사용하며 겔타임 조절이 어려웠던 것에 반해 급결액, 중결액, 완결액, 시멘트밀크 및 무기질계밀크와 같은 다양한 종류의 그라우트를 사용함으로써 모든 토질지반에 적용가능한 지반주입재 형성이 가능하고, 지반보강 및 차수효과가 향상되며, 시공 시 지반주입재의 강도가 저하되지 않아 내구성이 높고, 연암 및 풍화암과 같은 미세공극의 지반에도 주입효과가 높으며, 적용될 수 있는 시공현장의 제한없어 바다 근처의 항만 및 제방공사를 포함한 모든 공사에 적용가능하며, 기존의 SGR공법보다 고가의 규산소다 및 분말급결재의 사용량이 적어 시공비를 절감할 수 있는 친환경적인 지반주입재들이다. 이때 이러한 지반주입재(무기질 주입재, 약액계 주입재 및 고강도 주입재)들은 시공 시 유량게이지의 압력에 따라 시공지반 여건에 적합한 지반주입재의 종류가 선택되어 사용된다.

본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법은 전술된 바와 같이 상기 지반주입재들을 시공목적 및 시공상황에 따라 선택하여 시공지반에 삽입된 주입관에 저압으로 복합 주입하며 주입관을 상승인발시킨다. 이때 본 발명은 지반주입재를 저압으로 주입함으로써 깊은 심도까지 주입재 투입이 가능하게 된다.

이러한 본 발명의 주입관으로는 도 1a 및 도 2에 도시된 바와 같은 ET강관(100) 및 이중관ROD(200)가 사용될 수 있고, 기존의 강관다단공법에서 사용되는 일반적인 강관이 사용될 수 있다.

도 1a에 도시된 바와 같은 ET강관(100)은 지반주입재를 지반(1)에 저압분사식으로 주입시킬 수 있는 강관으로써, ET강관(100) 표면에 길이방향을 따라 일정간 격으로 다수개의 분사공이 형성되어 있다.

또한 도 1b에 도시된 바와 같이 상기 ET강관(100)의 분사공에는 일단이 강관의 내측에 위치되고 타단은 ET강관의 외측에 위치되며 주입압력에 따라 좌우 수평운동 하는 판막노즐(110)이 형성되어 있어, 지반주입재의 분사효과를 향상시키고 지반주입재의 유실 및 역류를 방지하며 보다 효과적으로 지반주입재가 지반에 주입될 수 있게 한다.

또 상기 ET강관(100)의 내부에는 도 1c에 도시된 바와 같은 공압식패커(120)가 삽입된다. 상기 공압식패커(120)는 복수개의 그라우트주입공이 구비되어 있어 지반보강 및 차수를 위한 주입재의 주입이 용도별로 가능하고, 복수개의 그라우트주입공이 구비됨으로써 주입되는 그라우트의 양이 증대되어 이송관 내부의 그라우트 이송속도를 빠르게 하며 이송관 내부에서 그라우트가 응고되는 것을 방지할 수 있다. 또한 패커헤드 하부에 소정 크기의 홈이 형성되어 패커 내부의 공기 흐름이 원활해짐에 따라 패커고무의 팽창과 수축도 용이하게 되며 패커공의 내부를 확실하게 밀폐할 수 있는 장점이 있다.

이러한 ET강관(100)은 풍화토질 및 사토질을 포함한 모든 토질지반에 적용가능하며 지반보강 및 차수를 위해 사용된다.

도 2에 도시된 바와 같은 이중관ROD(200)는 지반주입재를 지반에 저압침투식으로 주입시킬 수 있는 관으로써, 기존의 저압공법에서 사용되던 이중관과 유사한 구성을 가지며, 주로 차수 목적으로 사용되고, 모든 토질 지반에 적용가능하다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 ET강관(100), 이중관ROD(200) 및 기존의 강관다단공법에서 사용되는 일반적인 강관 중 시공목적 및 시공상황 등에 맞는 것을 택일하여 주입관으로 사용한다.

도 3a 내지 도 3c를 기준으로 본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법의 바람직한 일 시공예를 설명하면 다음과 같다. 이때 본 시공예는 주입액이 저압분사식으로 주입되며, 사용되는 주입관은 ET강관(100)인 것을 기준으로 설명한다.

우선 시공현장에 교반장치, 주입장비 및 플랜트 등을 설치한다. 이때 교반장치는 2 조식, 3조식, 4조식 및 2&4 조식 중에서 시공상황 및 시공목적에 알맞은 것을 택일하여 사용한다.

도 3a에 도시된 바와 같이 천공기(2) 또는 핸드드릴 등을 이용하여 계획심도까지 시공 지반(1)을 천공한다. 이때 시험시공을 실시하여 시공현장에 알맞은 지반주입재 종류를 선택하고, 교반장치를 이용하여 급결재 및 중결재로 이루어지는 1차주입재와 완결재와 무기질계밀크, 완결재와 시멘트밀크 또는 시멘트밀크 중 어느 한 가지 종류로 택일된 2차주입재를 교반하여 지반주입재를 형성한다.

도 3b에 도시된 바와 같이 지반 내 천공 구멍에 상기 ET강관(100)을 주입한다. 이후 상기 ET강관(100)을 통하여 1차주입재 및 2차주입재를 저압분사방식으로 주입하고, 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 ET강관(100)을 상승인발시킨다. 이때 상기 주입재는 시공상황에 따라 1차주입재 및 2차주입재가 동시에 주입될 수도 있고, 순차적으로 1차주입재 주입 후 시간간격을 두고 2차주입재를 주입할 수 도 있다. 따라서 이러한 주입재의 주입방식은 시공상황에 따라 알맞은 것을 택하여 시행할 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 실시예들을 참조로 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 가지는 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 이에 대한 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연한 것으로, 이러한 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법은 기존의 각각의 공법별로 사용되던 주입재들의 장점을 살리고 주입재 강도 저하 및 적용현장의 제한과 같은 단점들은 개선한 것으로써, 기존 공법의 주입재는 급결액 및 완결액만 사용하며 겔타임 조절이 어려웠던 것에 반해 급결액, 중결액, 완결액, 시멘트밀크 및 무기질계밀크와 같은 다양한 종류의 그라우트를 사용함으로써 모든 토질지반에 적용가능한 지반주입재 형성이 가능하고, 지반보강 및 차수효과가 향상되며, 시공 시 주입재의 강도가 저하되지 않아 내구성이 높고, 연암 및 풍화암과 같은 미세공극의 지반에도 주입효과가 높으며, 적용될 수 있는 시공현장의 제한없어 바다 근처의 항만 및 제방공사를 포함한 모든 공사에 적용가능하며, 기존의 SGR공법보다 고가의 규산소다 및 분말급결재의 사용량이 적어 시공비를 절감할 수 있는 친환경적인 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법을 제공하는데 효과가 있다.

또한 본 발명의 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법은 하나의 주입관으로 모든 지반에 적용가능하고, 주입시 주입관의 판막노즐로 인해 분사효과가 향상되고 지반주입재의 유실 및 역류가 방지되며, 시공목적 및 지반 상황에 맞게 지반주입재(무기질계 주입액, 약액계 주입액 및 고강도계 주입액) 및 주입방식(저압분사방식 및 저압침투방식)이 선택되어 시공됨으로써 지반보강 및 차수 효과가 크고 시공성 및 경제성이 높은 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법을 제공하는데 다른 효과가 있다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 지반보강 및 차수를 위해 급결액, 중결액, 완결액, 시멘트밀크 및 무기질계밀크의 제조가 가능한 교반장치를 이용하는 그라우팅공법에서,

   (a) 계획심도까지 지반을 천공하고, 상기 교반장치로 급결액 및 중결액으로 이루어지는 1차주입재를 교반하고 완결액과 무기질계밀크, 완결액과 시멘트밀크 또는 시멘트밀크 중 어느 한 가지 종류로 선택되는 2차주입재를 교반하여 지반주입재를 형성하는 단계; 및

   (b) 상기 교반장치와 연결된 주입장비 및 주입관을 천공 구멍에 삽입하고, 상기 주입관을 통해 1차주입재 및 2차주입재를 겔타임에 따라 저압주입하며 상기 주입관을 상승 인발시키는 단계;

   를 포함하되,

   상기 지반주입재는 1차주입재가 급결액 및 중결액으로 이루어지고 2차주입재는 완결액 및 무기질계밀크로 이루어지는 무기질계 주입재로써, 상기 무기질계 주입재의 급결액은 광물질급결재 및 물로 구성되고 중량비 1:4.65의 비율로 혼합되며, 중결액은 광물질급결재 및 물로 구성되고 중량비 1:9.65의 비율로 혼합되며, 완결액은 첨가제 및 물로 구성되고 중량비 1:1.3의 비율로 혼합되며, 무기질계밀크는 첨가제 및 물로 구성되고 중량비 1:1.67의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법.
3. 지반보강 및 차수를 위해 급결액, 중결액, 완결액, 시멘트밀크 및 무기질계밀크의 제조가 가능한 교반장치를 이용하는 그라우팅공법에서,

   (a) 계획심도까지 지반을 천공하고, 상기 교반장치로 급결액 및 중결액으로 이루어지는 1차주입재를 교반하고 완결액과 무기질계밀크, 완결액과 시멘트밀크 또는 시멘트밀크 중 어느 한 가지 종류로 선택되는 2차주입재를 교반하여 지반주입재를 형성하는 단계; 및

   (b) 상기 교반장치와 연결된 주입장비 및 주입관을 천공 구멍에 삽입하고, 상기 주입관을 통해 1차주입재 및 2차주입재를 겔타임에 따라 저압주입하며 상기 주입관을 상승 인발시키는 단계;

   를 포함하되,

   상기 지반주입재는 1차주입재가 급결액 및 중결액으로 이루어지고 2차주입재는 완결액 및 시멘트밀크로 이루어지는 약액계 주입재로써, 상기 약액계 주입재의 급결액은 규산소다 및 물로 구성되고 중량비 1:1의 비율로 혼합되며, 중결액은 규산소다 및 물로 구성되고 중량비 1:3의 비율로 혼합되며, 완결액은 분말급결재, 시멘트 및 물로 구성되고 중량비 1:3.3:6.75의 비율로 혼합되며, 시멘트밀크는 시멘트 및 물로 구성되고 중량비 1:1.35의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법.
4. 지반보강 및 차수를 위해 급결액, 중결액, 완결액, 시멘트밀크 및 무기질계밀크의 제조가 가능한 교반장치를 이용하는 그라우팅공법에서,

   (a) 계획심도까지 지반을 천공하고, 상기 교반장치로 급결액 및 중결액으로 이루어지는 1차주입재를 교반하고 완결액과 무기질계밀크, 완결액과 시멘트밀크 또는 시멘트밀크 중 어느 한 가지 종류로 선택되는 2차주입재를 교반하여 지반주입재를 형성하는 단계; 및

   (b) 상기 교반장치와 연결된 주입장비 및 주입관을 천공 구멍에 삽입하고, 상기 주입관을 통해 1차주입재 및 2차주입재를 겔타임에 따라 저압주입하며 상기 주입관을 상승 인발시키는 단계;

   를 포함하되,

   상기 지반주입재는 1차주입재가 급결액 및 중결액으로 이루어지고 2차주입재는 시멘트밀크로 이루어지는 고강도계 주입재로써, 상기 고강도계 주입재의 급결액은 규산소다 및 물로 구성되고 중량비 1:1의 비율로 혼합되며, 중결액은 분말급결재, 시멘트 및 물로 구성되고 중량비 1:3.3:4.2의 비율로 혼합되며, 시멘트밀크는 시멘트 및 물로 구성되고 중량비 1:1의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에서, 상기 주입관은 지반주입재가 지반에 저압분사주입될 수 있는 ET강관으로써, 상기 ET강관 표면에는 길이방향을 따라 일정간격으로 다수개의 분사공이 형성되어 있고, 상기 분사공에는 일단이 ET강관의 내측에 위치되고 타단은 ET강관의 외측에 위치되어 주입압력에 따라 좌우 수평운동 하는 판막노즐이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법.
6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에서, 상기 주입관은 지반주입재가 지반에 저압침투주입될 수 있는 이중관ROD인 것을 특징으로 하는 지반보강 및 차수를 위한 통합 그라우팅공법.

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