KR100795204B1 - 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하수가 용출되는 천공홀 내에서 보다 신속한 지수성능을 발휘하게 하면서 확실한 밀폐성능을 발휘할 수 있는 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커는 상하로 간격을 두고 배치되며 복수개의 통공(11a)(12a)들이 뚫어지는 상부 및 하부 막이부재(11)(12)와, 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12) 사이에 부설되어 팽창성 충전재(C)가 내부에 채워질 수 있도록 빈공간을 확보하여 주는 투수성 신축튜브(13)와, 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)의 외면에 감싸지는 상기 투수성 신축튜브(13)의 상하단을 결박 고정시켜 주는 1쌍의 고정밴드(14)로 구성된 것에 있어서, 상기 1쌍의 고정밴드(14)가 고정된 투수성 신축튜브(13)의 상하단 외면에, 각각 수팽창 수지를 소재로 한 링형으로서 상기 투수성 신축튜브(13)보다 외경이 크고 천공홀(20)보다는 외경이 작게 돌출되도록 상부 및 하부 확경고정링(15)(16)을 고정 배치하여서 된 것이다.

패커, 가압 그라우팅, 천공홀, 네일링체, 앙카체

Description

지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커{Pressurized grouting packer with waterproof function}

도1은 종래기술을 사시도로 나타낸 것임

도2는 종래기술의 실시상태를 단면도로 나타낸 것임

도3은 본 발명의 패커를 분리 사시도로 나타낸 것임

도4는 본 발명의 패커를 단면도로 나타낸 것임

도5a는 본 발명의 패커를 천공홀 내에 삽입하는 상태를 예시한 것임

도5b는 본 발명의 패커가 천공홀 내에 삽입된 후, 상부 및 하부 확경고정링이 천공홀을 1차로 밀폐한 상태를 예시한 것임

도5c는 본 발명의 패커가 천공홀 내에 삽입된 후, 투수성 신축튜브가 천공홀을 2차로 밀폐한 상태를 예시한 것임

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< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10: 패커 11, 12: 상부 및 하부 막이부재

11a, 12a: 통공 13: 투수성 신축튜브

14: 고정밴드 15, 16: 상부 및 하부 확경고정링

C: 팽창성 충전재

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본 발명은 굴착면 또는 사면 보강시 굴착한 천공홀 내에 네일링체나 앵커체(이하 심재라 통칭함)와 함께 삽입되어서 그라우트 약액을 가압 주입할 수 있도록 하기 위한 것으로, 특히 지하수가 용출되는 천공홀 내에서 보다 신속한 지수성능을 발휘하게 하면서 확실한 밀폐성능을 발휘할 수 있는 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커에 관한 것이다.

지중을 굴착하여서 노출된 굴착면이나 경사지를 절개하여서 노출된 사면 등을 보강하여 안정화시키기 위한 목적으로 쏘일네일링 공법 또는 앵커 공법이 널리 활용되고 있다.

위의 쏘일네일링 공법은 굴착면이나 사면에 여러 개의 천공홀을 굴착하고, 개개의 천공홀 내에 철근, 강연선, 마이크로파일 등의 심재를 삽입한 후 그라우트 약액을 주입 경화시켜서, 굴착면이나 사면을 보강하여 안정화시킬 수 있도록 시공 되어 왔다.

또, 앵커 공법은 굴착면이나 사면에 여러 개의 천공홀을 굴착하고, 개개의 천공홀 내에 강봉, 강연선 등의 심재를 삽입한 후 그라우트 약액을 주입 경화시키며, 굴착면이나 사면에 압축력이 도입되도록 천공홀 외부에서 심재를 긴장 고정시켜서, 굴착면이나 사면을 보강하여 안정화시킬 수 있도록 시공되어 왔다.

그런데, 이와 같은 쏘일네일링 공법 또는 앵커 공법은 공통적으로 굴착된 천공홀 내에 심재를 삽입한 후 그라우트 약액을 중력 주입하게 되므로, 천공홀 주변의 지층까지 그라우트 약액이 폭넓게 확산되지 못할 뿐만 아니라, 천공홀 내의 공극과 절리에 그라우트 약액이 확실히 채워지지 못하게 되므로, 굴착면이나 사면을 견고하게 안정화시킬 수 없는 결함이 있었다.

상기한 문제점을 해결하고자 최근에 안출된 것으로, 국내 등록실용신안공보 등록번호 제20-0290351호(2002. 09. 27일 공고)에는 도1에 도시되는 바와 같이, 네일(1)과; 상기 네일(1)의 길이방향으로 중심부위에 상호 소정의 간격을 두고 끼워지는 제 1 패킹(2) 및 제 2 패킹(3)과; 상기 제 1 패킹(2)과 제 2 패킹(3)의 외주면을 감싸면서 설치되어 제 1 패킹(2) 및 제 2 패킹(3) 사이의 공간을 밀폐하는 부직포(4)와; 상기 제 1 패킹(2) 및 제 2 패킹(3)을 관통하되 그 일단부가 상기 네일(1)의 일단부에 근접한 위치에 설치되고, 상기 그라우팅 영역에 그라우트 약액을 주입하기 위한 제 1 그라우팅관(5)과; 상기 제 1 패킹(2) 및 제 2 패킹(3)을 관통하되 그 일단부가 상기 제 2 패킹(3)에 근접하게 설치되고, 상기 그라우팅에 따른 그라우팅 영역의 공기 및 이물질을 제거하기 위한 공기 및 이물질 제거관(6)과; 상기 제 1 패킹(2)을 관통하되 그 일단부가 상기 제 1 패킹(2)과 제 2 패킹(3) 사이의 공간에 위치하도록 설치되고, 상기 부직포(4)에 의해 밀폐된 공간에 겔화에 따라 부피가 팽창되는 발포우레탄을 주입하기 위한 발포우레탄 주입관(7)을 구비한 압력식 쏘일네일링용 패커기가 선출원 등록공고되어 있다.

이러한 압력식 쏘일네일링용 패커기는 도2에서와 같이, 네일(1)에 장착된 상태로 천공홀(8)에 삽입하여, 제 1 패킹(2)과 제 2 패킹(3) 사이를 밀폐시킨 부직포(4) 내에 발포우레탄 주입관(7)으로 발포우레탄 약액을 주입 팽창시켜서 천공홀(8)을 밀폐시켜 주므로, 이후에 제 1 그라우팅관(5)을 통하여 천공홀(8) 내에 그라우트 약액을 가압 주입할 수 있게 하여서, 네일(1)이 천공홀(8) 내에서 지층과의 결합력이 증대되고, 천공홀(8) 내의 지층에 형성된 공극 또는 절리까지도 그라우팅 약액이 채워져서, 굴착면이나 사면을 견고히 보강하여 안정화시킬 수 있도록 하였다.

그러나, 이와 같은 종래의 압력식 쏘일네일링용 패커기는 단순히 제 1 패킹(2)과 제 2 패킹(3) 사이에 밀폐되는 부직포(4) 내에 발포우레탄 주입관(7)으로 발포우레탄 약액을 주입 팽창시켜서 천공홀(8)을 밀폐하도록 구성되므로 다음과 같은 몇가지 문제점을 수반하게 되었다.

첫째, 천공홀(8) 내에 패커기를 삽입한 상태에서, 발포우레탄 주입관(7)을 통하여 주입된 액상의 발포우레탄 약액이 발포 팽창되어 부직포(4)가 천공홀(8) 내벽에 밀착되기까지 상당한 시간이 소요되기 때문에, 천공홀(8) 내에서 용출되는 지층수를 신속히 지수할 수 없게 되므로, 작업장이 지층수로 침수되어서 작업여건이 크게 불량해지는 원인을 제공하게 될 뿐만 아니라, 작업장에서 지층수를 제거하기 위해서 번거로운 양수작업을 수행하여야 하는 등의 문제점이 있었다.

둘째, 천공홀(8) 내에 패커기를 삽입한 상태에서, 발포우레탄 주입관(7)을 통하여 액상의 발포우레탄 약액을 부직포(4) 내에 주입하면, 발포우레탄 약액의 팽창력이 부직포(4)의 길이방향과 원주방향으로 분산 작용되기 때문에, 실제로 부직포(4)의 직경이 확장되는 정도가 미약하여 천공홀(8)의 내벽에 느슨히 밀착되는 현상을 일으키게 되므로, 천공홀(8) 내에 그라우팅 약액을 가압 주입할 때에 압력으로 인하여 패커기가 제위치에서 이탈하거나 틈새를 유발시켜서 그라우팅 약액이 유출되는 사례가 빈번히 발생되는 문제점이 있었다.

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본 발명은 첫째, 투수성 신축튜브로 밀폐되기 이전에 천공홀을 1차로 밀폐시킬 수 있도록 고정 배치되는 상부 및 하부 확경고정링을 갖추어서, 천공홀에서 용출되는 지층수를 신속히 지수하여 주는 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커를 제공하는데 목적이 있다.

둘째, 투수성 신축튜브의 직경이 최대한 크게 확장되는데 기여하도록 고정 배치되는 상부 및 하부 확경고정링을 갖추어서, 천공홀에 대한 밀폐성능을 획기적으로 향상시켜 주는 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명도 도3 및 도4에 도시되는 바와 같이, 상하로 간격을 두고 배치되며 복수개의 통공(11a)(12a)들이 뚫어지는 상부 및 하부 막이부재(11)(12)와, 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12) 사이에 부설되어 팽창성 충전재(C)가 내부에 채워질 수 있도록 빈공간을 확보하여 주는 투수성 신축튜브(13)와, 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)의 외면에 감싸지는 상기 투수성 신축튜브(13)의 상하단을 결박 고정시켜 주는 1쌍의 고정밴드(14)로 구성된 점에 있어서는 종래의 것과 기술개념을 같이 한다.

단, 본 발명의 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커(10)는 상기 1쌍의 고정밴드(14)가 고정된 투수성 신축튜브(13)의 상하단 외면에, 각각 수팽창 수지를 소재로 한 링형으로서 상기 투수성 신축튜브(13)보다 외경이 크고 천공홀(20)보다는 외경이 작게 돌출되도록 상부 및 하부 확경고정링(15)(16)을 고정 배치하여서 됨을 기술구성상의 특징으로 한다.

이하, 첨부도면에 도시되는 구체적인 실시예를 통하여 본 발명의 기술내용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

상부 및 하부 막이부재(11)(12)는 고무원판으로 만들어지며 복수개의 통공(11a)(12a)들을 배열 형성하여서 된다.

이러한 상부 및 하부 막이부재(11)(12)는 복수개의 통공(11a)(12a)들을 관통하여 끼워지는 1개이상의 심재(30)와, 그라우팅관(40), 공기 배출관(50) 등이 천공홀(20) 내에서 지탱할 수 있게 하는 동시에, 투수성 신축튜브(13)에 채워지는 팽창성 충전재(C)를 차단하는 덮개의 역할을 감당하게 된다.

투수성 신축튜브(13)는 수분을 통과시키면서 탄력적으로 신축될 수 있는 직포로 만들어지며, 그 투수성 신축튜브의 상하단 내측에 각각 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)를 끼우고 1쌍의 고정밴드(14)로 결착시켜서 내부에 팽창성 충전재(C)가 채워지는 빈공간이 확보되도록 부설하여서 된다.

이러한 투수성 신축튜브(13)는 내부의 빈공간에 채워져서 그 투수성 신축튜브를 통과하여 유입되는 지층수와 접촉 팽창하는 팽창성 충전재(C)에 의하여 확장되면서 천공홀(20)을 2차로 밀폐하여 주게 된다. 이때, 상기 투수성 신축튜브(13)는 그 상하단 외면에 고정 배치되어 천공홀(20)의 내벽에 먼저 밀착 고정되는 상부 및 하부 확경고정링(15)(16)으로 구속되어서, 그 투수성 신축튜브의 원주방향으로만 집중적으로 작용하는 팽창성 충전재(C)의 팽창력으로 직경이 최대한 크게 확장되면서 천공홀(20)의 내벽에 강력하게 밀착 고정되므로, 가압 주입되는 그라우트 약액에 의한 압력에 효율적으로 저항할 수 있는 상태로 천공홀(20)을 밀폐하게 주게 된다.

팽창성 충전재(C)는 수팽창 수지분말 또는 수팽창 수지액 중 어느 하나로 만들어지며, 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12) 사이에 투수성 신축튜브(13)를 부설할 때에 미리 채워서 된다. 이 팽창성 충전재(C)는 상기 투수성 신축튜브(13) 내의 빈공간에 채워져서 그 투수성 신축튜브를 통과하여 유입되는 지층수와 접촉 팽창하게 되어, 투수성 신축튜브(13)의 직경을 크게 확장시키는 역할을 감당하게 된다.

여기에서, 상기 팽창성 충전재(C)는 본 발명의 패커(10)를 천공홀(20) 내에 삽입한 상태에서, 상기 상부 막이부재(11)의 통공(11a)을 통하여 끼워져서 상기 투수성 신축튜브(13) 내의 빈공간에 끝단이 위치하는 별도의 충전재 주입관(미도시)을 통하여 강제로 주입시켜서 팽창되게 할 수도 있음을 밝혀 둔다.

1쌍의 고정밴드(14)는 각각 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12) 외면에 감싸지는 투수성 신축튜브(13)의 상하단을 결박 고정시킬 수 있도록 링형으로 만들어진 것이면 족하다.

상부 및 하부 확경고정링(15)(16)은 도3 및 도4에서와 같이, 각각 수팽창 수지를 소재로 한 링형으로 만들어지며, 상기 1쌍의 고정밴드(14)가 고정된 투수성 신축튜브(13)의 상하단 외면에 상기 투수성 신축튜브(13)보다 외경이 크고 천공홀(20)보다는 외경이 작게 돌출되도록 고정 배치하여서 된다.

이러한 상부 및 하부 확경고정링(15)(16)은 도5a 내지 도5c에서와 같이, 천공홀(20) 내에 삽입하면 지층수와 선 접촉함에 따라 팽창하는 상부 및 하부 확경고정링(15)(16)이 천공홀(20)의 내벽에 먼저 밀착 고정되어, 내부에 채워진 팽창성 충전재(C)에 의해 확장되는 투수성 신축튜브(13)로 밀폐되기 이전에 천공홀(20)을 1차로 밀폐시켜서 지층수를 신속히 차단하여 준다.
또, 천공홀(20)의 내벽에 먼저 밀착 고정되어 투수성 신축튜브(13)의 길이가 신장되지 못하게 구속한 상태로, 팽창성 충전재(C)의 팽창력이 투수성 신축튜브(13)의 원주방향으로만 집중적으로 작용하도록 유도하여서, 상기 투수성 신축튜브(13)의 직경이 최대한 크게 확장되면서 천공홀(20) 내벽에 강력히 밀착되도록 하는 역할을 감당하게 된다.

이와 같은 본 발명의 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커(10)는 도3 내지 도5c에서와 같이, 1쌍의 고정밴드(14)가 고정된 투수성 신축튜브(13)의 상하단 외면에 수팽창 수지를 소재로 하여 그 외경이 투수성 신축튜브(13)보다 크고 천공홀(20)보다 작게 돌출되도록 고정 배치되는 상부 및 하부 확경고정링(15)(16)을 갖추어서, 투수성 신축튜브(13)로 밀폐되기 이전에 천공홀(20)을 1차로 밀폐시켜서 신속한 지수성능을 발휘하게 하는 동시에, 투수성 신축튜브(13)의 직경을 최대한 크게 확장시켜서 천공홀(20)에 대하여 우수한 밀폐성능을 발휘할 수 있도록 구성된 것이다.

즉, 본 발명은 첫째, 천공홀(20) 내에 삽입하면 지층수와 선 접촉함에 따라 팽창하는 상부 및 하부 확경고정링(15)(16)이 천공홀(20)의 내벽에 먼저 밀착 고정되어, 내부에 채워진 팽창성 충전재(C)에 의해 확장되는 투수성 신축튜브(13)로 밀폐되기 이전에 천공홀(20)을 1차로 밀폐시켜서 지층수를 신속히 차단하여 주기 때문에, 작업장이 지층수로 침수되어서 작업여건이 불량해짐을 방지하여 줄 뿐만 아니라, 작업장에서 지층수를 제거하기 위해서 수행되는 번거로운 양수작업을 회피할 수 있는 등의 장점이 있다.

둘째, 천공홀(20) 내에 삽입하면 지층수와 선 접촉함에 따라 팽창하는 상부 및 하부 확경고정링(15)(16)이 천공홀(20)의 내벽에 먼저 밀착 고정되면서 투수성 신축튜브(13)의 길이가 신장되지 못하게 구속한 상태로, 팽창성 충전재(C)의 팽창력이 투수성 신축튜브(13)의 원주방향으로만 집중적으로 작용하도록 유도하여서, 투수성 신축튜브(13)의 직경이 최대한 크게 확장되어 천공홀(20) 내벽에 강력하게 밀착될 수 있게 하여 주기 때문에, 천공홀(20) 내에 그라우팅 약액을 가압 주입할 때에 압력으로 인하여 패커(10)가 제위치에서 이탈되거나 틈새가 유발되어서 그라우팅 약액이 유출되는 일이 발생됨을 확실하게 방지하여 주는 장점이 있다.

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이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커는 투수성 신축튜브의 상하단 외면에 고정 배치되어서 신속한 지수성능을 발휘하는 동시에, 투수성 신축튜브가 우수한 밀폐성능을 발휘하게 하는 상부 및 하부 확경고정링을 갖추어서, 작업장이 지층수로 침수되어서 작업여건이 불량해짐을 방지하여 줄 뿐만 아니라, 작업장에서 지층수를 제거하기 위해서 수행되는 번거로운 양수작업을 회피할 수 있게 하여 주며, 천공홀 내에 그라우팅 약액을 가압 주입할 때에 압력으로 인하여 패커가 제위치에서 이탈되거나 틈새가 유발되어 그라우팅 약액이 유출되는 일이 발생됨을 확실하게 방지하여 주는 등의 유용한 효과를 가지는 발명인 것이다.

Claims (5)

1. 상하로 간격을 두고 배치되며 복수개의 통공(11a)(12a)들이 뚫어지는 상부 및 하부 막이부재(11)(12)와, 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12) 사이에 부설되어 팽창성 충전재(C)가 내부에 채워질 수 있도록 빈공간을 확보하여 주는 투수성 신축튜브(13)와, 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)의 외면에 감싸지는 상기 투수성 신축튜브(13)의 상하단을 결박 고정시켜 주는 1쌍의 고정밴드(14)로 구성된 것에 있어서,

   상기 1쌍의 고정밴드(14)가 고정된 투수성 신축튜브(13)의 상하단 외면에, 각각 수팽창 수지를 소재로 한 링형으로서 상기 투수성 신축튜브(13)보다 외경이 크고 천공홀(20)보다는 외경이 작게 돌출되도록 상부 및 하부 확경고정링(15)(16)을 고정 배치하여서 됨을 특징으로 하는 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커.
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