KR100806938B1 - 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수심정의 그라우팅 장치 및 방법. - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하수를 채수하기 위하여 지하에 굴착된 심정에 오염된 지표수가 유입되지 않도록 심정 내벽에 콘크리트를 양생시키기 위해 발명한 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정의 그라우팅 장치 및 방법으로서, 특히 지하수를 채수하기 위한 굴착공에 잘 삽입되어 설치될 수 있도록 일정길이 마다 주름소켓을 삽입 설치하고 일정길이 마다 돌기부가 설치된 공지의 인케이싱 파이프와, 그라우팅을 위하여 인케이싱 파이프 최 하단부에 굴착공의 내벽 사이를 차폐시키는 차폐관체를 설치하며 이 차폐관체 내측에 호스아답타 장치를 설치하도록 하고 호스아답타 장치에 연결된 지하수 배출 및 순환호스를 외부까지 인출한 상태에서 인케이싱 파이프 상부에서 주입하는 그라우팅액이 인케이싱 파이프와 지하수 심정 내벽 사이를 충만히 채워져 흘러내려가 차폐관체의 천공부와 호스아답타 장치의 지하수배출 및 순환용 홀을 거쳐 지하수 배출 및 순환호스를 통해 외부로 나올 수 있도록 함으로써 그라우팅 구간에 존재하는 지하수를 모두 배출시키고 견실한 그라우팅액으로 치환되어 순환시킨 다음 가압함으로써 치밀한 그라우팅이 되도록 한 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정의 그라우팅 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정의 그라우팅 장치 및 방법.{omitted}

도 1은 일반적인 지하수 심정 설치상태를 도시한 개략도

도 2는 본 발명의 실시예를 나타낸 개략도

도 3은 본 발명의 호스아답타 장치의 사시도

도 4는 본 발명의 차폐관체의 개략 사시도

도 5는 본 발명의 고정 돌기부 일부 절개 사시도

도 6은 본 발명의 발란스용 천공부와 이동형 팽창팩카가 장착상태를 표현한 단면도

도 7은 호스아답타 장치의 하부팽창튜브를 차폐관체하부의 차폐용으로 설치한 상태를 표현한 단면도.

본 발명은 지하수를 채수하기 위하여 지하에 굴착된 심정에 오염된 지표수 등이 유입되지 않도록 심정 내벽에 콘크리트를 양생시키기는 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정의 그라우팅 장치 및 방법에 관한 것으로 서, 특히 인케이싱이 심정에 그라우팅시 필요한 깊이까지 확실히 삽입되어 설치되고 콘크리트가 인케이싱 최 하단부에서부터 필요한 깊이까지 공급되어 양생될 수 있으므로 지하수의 심정에 오염된 지표수 등이 유입되는 것을 방지할 수 있는 지하수 심정의 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정의 그라우팅 장치 및 방법에 관한 것이다.

현대에 이르러 산업화가 진척됨에 따라 환경오염이 심화되고, 청결한 음용수에 대한 관심이 고조되고 있다. 따라서, 근래에는 상수도나 지표수를 정화하는 장치와 오염되지 않은 지하수를 개발하는 장치에 대한 연구가 심화되고 있는 실정이다.

일반적으로 바람직한 지하수 채수 장치는 지표의 암반을 소정 굵기의 착정기를 이용하여 암반층까지 굴착한 다음 풍화암층의 붕괴를 막기 위하여 설치되는 대구경의 흙막이용 아웃케이싱과, 상기 아웃케이싱을 박은 다음 다시 암반층을 굴착하여 지하수의 수맥을 관통하기까지 굴착한 후 지표수의 유입을 방지하기 위하여 설치되는 인케이싱과, 상기 인케이싱하부에 지하수가 이동되는 위치에 지하수의 토사나 이물질의 유입을 방지하고 적정 유속을 유지하도록 설치되는 스트레이너(strainer)용 파이프와, 상기 인케이싱과 지하수 심정 내벽과의 공간에 지표수 등의 이물질의 유입이 방지되도록 주입되어 양생된 콘크리트와, 상기 인케이싱 내부에 설치되는 심정펌프와, 상기 심정펌프와 연결되도록 설치되고 상기 심정펌프에 의해 지상으로 지하수를 퍼 올리는 양수파이프로 구성되어 있다.

그리고, 상기 심정펌프는 상기 양수파이프와 함께 지하수 심정 내 일정 깊이 에 설치되어 있는 상위 레벨센서와 하위 레벨센서에 의해서 발정된다.

또한, 상기 인케이싱 내부에는 일정 깊이까지 지하수의 수위를 감시할 수 있는 수위 측정관이 설치되어 있다.

종래에는 다량의 지하수를 채수하여 계약 양수량을 맞추기 위하여 암반층의 일부분까지 박도록 되어 있는 인케이싱의 삽입깊이를 풍화암층 중반까지만 박을 경우가 허다하였을 뿐만 아니라 심지어는 인케이싱에 천공부를 형성시켜 고의로 지표수를 유도하는 사례도 있었으며, 그라우팅(grouting)을 위한 인케이싱은 절대 다수의 지하수 심정이 시공되지 않았을 뿐만 아니라 일부 합성수지제의 인케이싱이 박혀있는 심정 역시 지표수 유입을 방지하기 위한 그라우팅 시공은 시행되지 않은 경우가 많아 지표수가 아무런 장애 없이 지하수 심정으로 유입되어 청정 암반 지하수와 혼합됨으로써 결과적으로 전반적인 지하수의 오염을 확산시키는 사례가 많이 발생되었다.

또한, 종래에 가장 많이 시공되었던 방법은 기 굴착된 지하수 심정에 그라우팅 작업을 하지 않고 단순히 인케이싱만을 박아 넣는 것이다. 이것은 인케이싱이 박히는 깊이가 만곡된 심정 특성상 얕은 깊이로 한정되어 질 수 밖에 없고 이러한 인케이싱으로는 근본적으로 지표수의 유입에 따른 오염을 차단할 수 없었다.

또한, 종래의 지표수의 유입을 방지하기 위한 그라우팅 시공법으로서 정통적인 방법은, 지하수를 양수하기 위하여 굴착하는 과정에서 암반층의 상면까지 아웃케이싱이 삽입 가능한 대구경의 굴착을 한 다음, 아웃케이싱을 삽입후, 그 내부에 콘크리트를 주입하여 양생시키고, 다시 인케이싱을 박기 위한 소구경의 굴착공을 지하수 수맥에 이를 때까지 굴착한 다음, 인케이싱을 설치하는 방법이다.

그러나, 이 방법은 채수량이 정확히 확인되지 않은 상태에서 그라우팅을 시행하여야만 하므로 초기 굴착비가 과다하게 소요될 뿐만 아니라 계약 채수량을 확보하지 못할 경우에는 그라우팅이 완료되고 인케이싱이 박힌 상태에서 기 굴착공을 폐공처리해야 함으로써 시공업체의 비용 측면에서도 비경제적이며 발주자의 측면에서도 과도한 시공비를 결과적으로 부담하여야 하는 문제점이 있다.

그리고, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 시행되고 있는 방법은, 암반층 초반까지 굴착한 다음 아웃케이싱을 삽입한 후 굴착 비트(bit)를 소구경으로 바꿔서 재 굴착하여 지하수의 수맥까지 굴착한 상태에서 인케이싱을 박고, 인케이싱과 굴착공의 내벽 사이의 간극에 시멘트와 물을 배합한 그라우팅액을 주입 양생하여 지표수의 유입을 차단하는 방법이 있다.

그러나, 이 방법 역시 그라우팅액을 주입하는 과정에서 그라우팅액을 하부에서부터 주입하기가 곤란하고, 하부에서부터 주입한다 할지라도 인케이싱과 굴착공의 내벽 사이의 간극을 완벽하게 차단할 수 없음으로 인하여 그라우팅액이 지하수 심정으로 누설되어 지하수가 오염되는 것을 막을 수 없다. 또한 종래 상부에서부터 그라우팅액을 주입하는 경우에도, 인케이싱과 지하수 심정 내벽 사이의 25 ∼ 50mm 정도로 좁은 간극에서는 시멘트액의 특성상 중간정도의 길이에서 브리지 현상이라는 걸림 현상으로 인하여 그라우팅액이 완전히 충진되지 않게 되어 그라우팅의 효과를 제대로 발휘할 수 없으며, 또한 지하수의 수위가 올라와 있는 상태에서 그라우팅액을 주입하게 됨으로써 이미 공간을 채우고 있는 지하수로 인해 지속적인 그 라우팅액의 주입이 어려울 뿐 아니라 주입이 이루어진다 해도 그라우팅액이 인케이싱과 지하수 심정 내벽 사이에 존재한 지하수와 혼합 희석됨으로써 그라우팅액의 양생이 불가능하거나 적정한 강도를 얻기가 힘들었다. 따라서 수질을 중요시하는 경우에는 이차 삼차로 그라우팅을 재 시공함으로써 막대한 추가 공사비가 소요되거나 이차적인 그라우팅시공이 불가능한 문제점이 있다.

적정 지하수의 채수량이 확인된 후, 그라우팅을 시공하는 다른 한 방법은, 기 굴착된 지하수 심정의 암반층에 지하수의 수맥이 확인된 깊이에서 일정 높이까지 하부에서부터 모래를 채우고, 물 속에서도 차폐성이 유지되도록 진흙 덩어리 또는 목재판 등으로 차폐한 다음, 그 상부로부터 콘크리트를 주입하고 양생시킨 후, 상술한 진흙 덩어리나 목재판 등의 위치까지 굴착하고, 그 하부의 모래는 압축공기를 불어넣는 서징(surging) 청소과정을 통해 외부로 배출시키고 인케이싱을 박아 넣는 방법을 사용한다.

그러나, 이 방법 또한 기 굴착된 굴착공과의 축심을 맞추질 못할 경우 사용이 불가능하여 개발 손실이 발생되고, 차폐를 위하여 설치되는 물질이 그 역할을 제대로 수행하지 못한 경우에는 지하수 수맥까지 콘크리트가 주입되어 수맥이 차단되므로 채수량이 급감되는 문제점이 있다.

그리고, 상술한 문제점을 극복한 방법이 존재한다 할지라도 종래 기술에 의한 방법은, 착정기를 이용하여 굴착공을 굴착하는 경우, 상기 암반층에 이르러서는 상기 암반층의 구성요소의 차이와 착정기의 연장 파이프는 직경이 작아 결과적으로 굴착공이 어느 정도씩은 만곡되어 이루어지기 때문에 일직선의 축심을 유지하지 못 하게 되고, 그에 따라 직경이 대체적으로 크게 제작된 직선형의 인케이싱은 만곡된 부위에서 걸리게 됨으로써 필요한 깊이까지 박히지 못하게 되고 그라우팅액을 주입하는 과정에서도 그라우팅액이 하부로 흘러내려 그라우팅이 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있었으며, 아울러 종래 기술에 의한 그라우팅 방법은 그라우팅시 콘크리트를 차폐하는 차폐수단의 기밀 신뢰성이 확보되지 못하므로 콘크리트가 지하수의 수맥까지 유입되어 지하수가 오염되거나 지하수의 채수량이 감소되는 문제점이 있다.

상기한 여러 문제점을 해결하여 견실하고 완벽한 지하수 심정의 그라우팅 시공을 위해 본 발명인은 기 지하수 심정용 그라우팅 파이프 장치 및 그라우팅 방법을 발명한 바 있으며 기 지하수 심정용 그라우팅 파이프 장치를 고안한 바 있다.

기 본 발명인이 발명하거나 고안한 기존의 그라우팅 장치 및 방법은 공히 인케이싱 파이프 하단에 팽창팩카장치를 설치하여 인케이싱 파이프 하단을 차폐한 상태에서 인케이싱 파이프 하부에서부터 그라우팅액을 주입하는 상향주입방식을 채택할 수 있게 함으로써 하부에서부터 상부까지 견실한 그라우팅액의 충진효과가 있도록 하였다. 또한 인케이싱 파이프 삽입과정에서 팽창팩카의 공기주입호스나 그라우티액의 주입튜브가 심정 내벽과의 접촉으로 인해 파손되는 것을 방지하기위해 공기주입호스와 그라우팅액의 주입튜브를 인케이싱 파이프 내부를 통해 형설하도록 하였다.

이러한 발명과 고안은 현장에 적용되어 이미 그 기능성과 경제성, 그리고 작업의 효율성등으로 인해 폭 넙게 적용되어지고 있으며 기존 지하수 심정의 개선 보 완은 물론이요 신규 개발관정에서도 그 효과가 높게 입증되어지고 있다.

그러나 상기의 발명과 고안은 모두 지하수 심정의 하부에서부터 그라우팅액을 채워 올라오는 상향 주입방식임으로 인해 지하수 심정의 그라우팅 시공 깊이가 깊을 경우에는 그라우팅액을 주입하기 위한 높은 주입압력이 요구되었다. 또한 인케이싱 내부로 그라우팅액 주입튜브를 형설시켰을 경우에는 심정 내벽에 형성된 파쇄대로의 그라우팅액의 세어나감을 예방하기 위해 그 주입구의 깊이와 위치를 각기 달리한 다단계 주입이 필수적이어서 작업장비의 대형화는 물론 작업장비와 작업 공정이 그만큼 복잡해지는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 지하수 심정의 굴착 후 지표수의 차단을 위한 그라우팅을 시행하기위해 종래 상향 주입방식이 갖는 여러 가지 문제점을 해결하고 경제적이며 시공이 용이하고 견실하게 그라우팅을 시행할 수 있는 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정의 그라우팅 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 지하수 심정에 오염된 지표수의 유입이 방지되도록 굴착공에 설치되는 차폐벽을 만들기 위한 그라우팅 장치는 인케이싱의 최하부에 상기 굴착공의 내벽과 상기 인케이싱 사이의 간극이 차폐되도록 설치되는 차폐관체와 차폐관체 내측에 설치된 고압팽창 튜브를 포함하여 구성된 공지의 그라우팅 장치에 있어서,

차폐관체에 지하수 배출용 천공부를 형설하고 이 천공부에 지하수 배출 및 순환용 호스아답타 장치를 연결한 것을 특징으로 한다.

여기서, 호스 아답타 장치는 원통형의 몸체 내부에 지하수 배출 및 순환용 홀을 그 내부에 가공하고 지하수 배출 및 순환용 홀을 중심으로 하여 그 상, 하부에 팽창튜브를 설치하여 외부에서 팽창튜브를 팽창하여 차폐시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

차폐관체에 형설한 천공부는 차폐관체에 설치한 원통형 관체타입의 팽창팩카 상부에 설치하고 그 하부에는 팽창팩카 바로 상단의 인케이싱파이프와 공벽사이에 속경성시멘트를 주입하기 위한 속경성 시멘트 주입튜브연결구를 형설한 것을 특징으로 한다.

또한, 인케이싱 파이프에는 일정한 간격마다 발란스용 천공부를 형설하도록하여 차폐관체에 형설한 천공부와 함께 최초 차폐관체의 팽창팩카 내부에 속경성시멘트나 압축공기 등을 주입하여 인케이싱 파이프와 공벽사이를 차폐하게 될 때 인케이싱 파이프 내부의 지하수 수위와 인케이싱 파이프와 공벽사이의 지하수의 수위간에 형성되는 수위 발란스를 유지시켜 수위차이에 의한 수압 형성으로 인한 누설을 발생시키지 않게 함으로써 차폐관체의 팽창팩카와 공벽간의 밀착성을 높여 견실한 차폐가 이루어 질 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상부에 설치되는 팽창팩카는 인케이싱 파이프에 원통형 관체타입의 팽창팩카를 설치한 후 일정 위치에 수직방향으로 그라우팅액 주입튜브와 연결하기 위한 연결파이프를 삽입한 후 팽창시키고 난 뒤 팽창팩카 상부에 속경성시멘트를 된반죽으로하여 빈틈없이 적설하여 단시간내에 경화시킨 다음 연결파이프에 그라우팅 주입튜브를 연결하여 그라우팅액을 공급하도록 한 것을 특징으로 한다.

또 다른 실시예로서는 인케이싱 파이프 상단에 도너츠형 튜브를 관삽시키고 너트형 튜브 외주면에 연결파이프를 삽입한 후 압축공기나 속경성 시멘트를 주입하여 팽창시킨 다음 팽창된 도너츠형 튜브 상부에 속경성시멘트를 된반죽으로하여 빈틈없이 적설하여 단시간내에 경화시킨 다음 연결파이프에 그라우팅 주입튜브를 연결하여 그라우팅액을 공급하도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 호스 아답타장치에 연결된 지하수 배출 및 순환호스의 외부 인출배관상에는 차단밸브를 설치하여 인케이싱 파이프와 공벽 사이에 존재한 지하수가 외부로 배출되고 그라우팅액으로 모두 치환된 이후 차단밸브를 잠근 다음 지속적으로 그라우팅액 주입펌프를 가동하여 그라우팅액의 공급압력을 상승시킴으로써 파쇄대내의 오염 지하수맥으로 그라우팅액이 압입되어 들어가 양생됨으로써 견실한 그라우팅 효과가 발현될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정의 그라우팅 장치 및 방법을 이용한 지하수 심정 그라우팅 방법의 제 1실시예는, 지표로부터 풍화암층 및 암반층의 일부분을 관통하여 설치된 아웃케이싱과, 풍화암층과 암반층을 관통하여 이루어진 굴착공의 내부에 그 내벽과 일정한 간극을 두고 오염된 지표수가 유입되지 않도록 지하수 부근까지 설치되고 만곡된 굴착공에도 잘 삽입되도록 일정길이마다 주름관이 형성되고 외주면에 돌기부를 부착한 주름소켓을 이용하여 연결되고 일정한 간격을 두고 발란스용 홀을 형성시킨 인케이싱 파이프 와, 상기 인케이싱 파이프의 하부에 지하수의 이물질이 걸러지도록 설치되고 만곡된 굴착공에서도 설치가 가능토록 일정길이 마다 주름관이 형성되고 외주면에 돌기부를 부착한 주름소켓을 이용하여 연결한 공지의 스트레이너용(strainer) 파이프와, 지하수를 양수하기 위하여 상기 인케이싱의 내부에 설치되는 심정펌프와, 지하수가 지상까지 이동되도록 상기 심정펌프에 연결되는 공지의 양수용 파이프와, 상기 인케이싱 하부에 고정 설치되고 팽창팩카를 갖는 차폐관체와, 차폐관체 내주면에 원통형의 몸체 내부에 지하수 배출 및 순환용 홀을 그 내부에 가공하고 지하수 배출 및 순환용 홀을 중심으로 하여 그 상, 하부에 팽창튜브를 설치하여 외부에서 팽창튜브를 팽창하여 차폐시킬 수 있도록 한 호스 아답타 장치와,

인케이싱 파이프 상단에는 그라우팅액 주입튜브와 연결된 연결 파이프를 외주면에 삽입하여 인케이싱 파이프와 공벽 사이를 연결하도록 한 덮개용 차폐튜브와, 그라우팅액을 인케이싱 파이프와 공벽사이에 상부로부터 하향 주입 충진하기 위한 그라우팅액 주입펌프로 구성된다.

차폐관체는 두터운 두께를 가지면서 속이 비어있어 인케이싱의 직경을 그대로 유지하면서 인케이싱에 연결소켓으로 고정되도록 하여 팽창팩카가 팽창이 진행될 때 굴착공의 내벽에 팽창팩카의 팽창된 외주면이 공벽 면에 압착 밀착되어 차폐가 이루어 지도록 하였다. 특히, 종래 팽창팩카가 팽창되어 인케이싱 파이프와 공벽사이를 차폐한 순간 형성되는 인케이싱 파이프 내부와 인케이싱 파이프와 공벽사이에 각기 다르게 형성되는 지하수 수위에 따라 발생되는 수압차로 인해 팽창팩카 외주면과 공벽사이에서의 발생되었던 누설사고를 막기 위해서는 수압을 그복할 수 있는 충분한 두께와 강도를 갖는 재질의 고무 팽창팩카가 소요되었으나 인케이싱 파이프에 일정한 간격을 두고 형설한 발란스 홀은 본 그라우팅 전 팽창팩카의 팽창시까지만 한시적으로 상기의 수위차가 형성되지 않도록 인케이싱 파이프 내부와 인케이싱 파이프와 공벽사이의 지하수를 서로 소통시켜 줌으로써 팽창팩카의 재질을 극히 얇으면서도 연질로 제작할 수 있게 되어 차폐관체에서의 초기 차폐효과를 극대화 시킬 수 있게 하였다.

차폐관체의 팽창팩카를 이용하여 일차 차폐가 완성되면 속경성 시멘트를 차폐관체의 팽창팩카 상단부위에 주입하여 신속히 양생 경화시킨 다음 차폐가 완벽하게 이루어진 상태에서 지하수 배출 및 순환호스가 외부까지 연결되어 인출된 호스 아답타 장치를 차폐관체까지 내려 설치하게 된다. 차폐관체 상부에는 요(凹)홈이 형설된 연결 소켓이 부착되어 있고 이 요(凹)홈에 호스아답타 장치 상단에 설치된 고정돌기부의 탄성을 갖는 돌설부가 밀려 들어가 고정 위치에 정확히 장착되어지도록 하였다. 고정돌기부는 마치 도어핸들에 부착되어 있으면서 전후진이 가능한 돌설부처럼 되어 있으며 상단면이 반구형으로 다듬어져 있고 하단면은 인케이싱파이프 내주면과 직각으로 되어 있어 아래로는 돌설부 후면에 설치된 스프링힘에 의해 연결소켓의 요(凹)홈에 돌설부가 걸려 더 이상 내려 가지 않는다 하여도 와이어 당김줄을 이용하여 외부로 인출하게 될 경우에는 요(凹)홈에 끼인 반구형의 상단면이 자연스럽게 고정 돌기부 몸체 안으로 후진하게 되어 걸림 없이 외부로 인출이 가능하도록 하였다.

이렇게 고정된 호스아답타 장치의 위치에 맞춰 호스아답타 장치에 구성한 지 하수 배출 및 순환용 홀은 정확하게 차폐관체에 기 형설해둔 천공부와 마주하게 되며 이 상태에서 상, 하부 팽창튜브에 고압가스용기에서 공급되는 고압가스를 주입하게 되면 지하수 배출 및 순환용 홀을 중심으로 하여 상, 하부가 차폐가 되게 되고 인케이싱 파이프와 공벽사이의 공간은 차폐관체의 천공부를 거쳐 호스아답타 장치의 지하수 배출 및 순환용 홀을 통해 지하수 배출 및 순환 호스를 따라 외부로까지 연결이 이루어지게 된다. 이때 상, 하부 팽창 튜브에는 고압가스 대신 가압된 물을 주입하여 팽창시킬 수도 있다.

또한, 호스아답타 장치는 인케이싱 파이프 하단과 지하수 공벽부분에 그 하부 팽창튜브가 위치하게 하여 차폐팩카의 팽창팩카의 기능을 할 수 있도록 할 수도 있다.

또한, 지상에 노출된 인케이싱 파이프 상단부에는 차폐덮개의 기능을 할 수 있도록 원통형 관체타입의 덮개용 팽창튜브를 설치한 후 일정 위치에 수직방향으로 그라우팅액 주입튜브와 연결하기 위한 연결파이프를 삽입한 후 덮개용 팽창튜브를 팽창시키고 난 뒤 덮개용 팽창튜브 상부에 속경성시멘트를 된반죽으로하여 빈틈없이 적설하여 단시간내에 경화시킨 다음 연결파이프에 그라우팅 주입튜브를 연결하여 그라우팅액을 공급할 수 있도록 하였다. 인케이싱 파이프 상단부에 차폐덮개 기능을 하는 또 다른 실시예로서는 인케이싱 파이프 상단에 도너츠형 튜브를 관삽시키고 도너츠형 튜브 외주면에 연결파이프를 삽입한 후 압축공기나 속경성 시멘트를 주입하여 팽창시킨 다음 팽창된 도너츠형 튜브 상부에 속경성시멘트를 적설하여 사용할 수도 있으며 또 다른 실시에로서는 일체형으로 제작된 그라우팅액 주입구가 형설된 차폐덮개를 아웃케이싱과 인케이싱에 밴드를 이용하여 고정시켜 사용하는 방법도 가능하다 하겠다. 이때 인케이싱 파이프에 일정한 간격마다 형설한 발란스용 천공부에는 차폐용 이동형 팽창팩카장치를 인케이싱 파이프 내측에 투입한 후 발란스용 천공부에 위치시킨 상태에서 주입호스를 이용하여 압축공기나 유체를 이용하여 팽창튜브를 팽창시키게 되면 발란스용 천공부는 차폐가 이루어 지게 되고 이후 주입되는 그라우팅액이 발란스용 천공부를 통해 인케이싱 파이프 내부로 유입되지 않게 하였다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정 그라우팅 방법은,

상기한 바와 같이 차폐관체의 팽창팩카를 팽창시켜 차폐관체와 지하수 심정 내벽간을 차폐시키게 된다. 이때 인케이싱 파이프의 일정한 깊이의 지하수 심도 구간에 형설한 발란스용 천공부를 통해 자유롭게 지하수의 이동이 이루어짐으로써 지하수 심정 내부의 지하수 수두압과 차폐관체와 지하수 심정 내벽 간의 지하수 수두압사이에는 수위 또는 압력차이가 발생되지 않음으로써 치밀한 차폐효과를 발현할 수 있으며 이러한 상태에서 팽창팩카 상부에 일정한 두께층으로 주입되는 속경성시멘트는 신속하게 양생 경화되어 안정적인 차폐층을 형성하게 된다.

상기 공정이 완료되어지면 지하수배출 및 순환용 호스가 연결된 호스아답타 장치를 정해진 위치에 세팅하고 난 후 호스아답타 장치의 상, 하부 팽창튜브를 팽창시켜 지하수배출 및 순환용 홀을 중심으로 상, 하부를 차폐시킨다. 지하수 배출 및 순환호스 상부 외부측에 설치한 차단밸브는 완전하게 열어둔 상태로 둔다.

또한, 인케이싱 파이프 상단부에는 덮개용 차폐튜브에 삽입 고정된 그라우팅액 주입튜브를 교반기에 의해 교반되는 그라우팅액 믹서기 내부의 그라우팅액을 가압공급하기 위해 설치 가동되는 그라우팅액 주입펌프에 연결하여 그라우팅액을 공급하게 된다. 이렇게 작업이 진행되게 되면 그라우팅액은 종래 하부에서부터 상향식으로 주입하게 되는 경우보다 더욱 농도가 짙은 상태로의 배합 후 공급이 가능하게 되며 물의 비중보다 1.5배 이상 높은 비중 차이로 인해 신속하게 하부로 밀려 내려가게 된다. 이 경우 그라우팅액은 일정한 경계층을 형성하면서 인케이싱 파이프와 지하수 심정 내벽 사이를 채우며 하강하게 되는데 마치 피스톤이 물을 밀어내듯 하는 형태로 작용하게 되며 이때 경계층 하부에 있는 지하수는 계속해서 차폐관체의 천공부와 호스아답타 장치의 지하수배출 및 순환용 홀을 통과하여 지하수 배출 및 순환호스를 통해 외부로 배출되게 된다. 시험결과 그라우팅액 주입펌프의 가동을 멈추고 자연압력 상태로 그라우팅액의 주입하강을 시도하였을 경우에도 지하수 심정 내부의 자연수위가 지표면의 3미터 아래에 있었음에도 지하수 배출 및 순환호스를 통한 지하수의 배출은 계속되었다. 이는 그라우팅액과 지하수와의 비중 차이로 인해 발생되는 현상이며 그라우팅 주입펌프를 가동하여 그라우팅액을 주입하게 되면 초기에는 깨끗한 지하수만을 배출하게 되나 지하수와 그라우팅액의 혼합된 상태로의 배출이 이어지다가 최종 단계에서는 그라우팅액 주입펌프가 주입하는 농도의 그라우팅액만이 지하수배출 및 순환호스를 통해 외부로 배출이 이루어지게 된다. 지하수 심정의 인케이싱 파이프와 지하수 심정 내벽 사이를 그라우팅 하기위해 채워지는 체적은 심정 직경이 200밀리미터이고 그라우팅 두께가 50밀리미터라 할 때 그 심도가 50미터 깊이라 할지라도 산출결과는 [ (0.2×0.2×3.14÷4) - (0.15×0.15×3.14÷4) ] ×50 = 0.686875 세제곱미터로서 1세제곱미터를 초과하지 않은 작은 체적에 불과하게 되고 오염지표수가 유입되는 파쇄대의 체적을 감안한다 할지라도 결코 큰 체적을 차지하지 않게 되어 그라우팅액 주입펌프를 통한 지하수 배출 및 순환은 빠른 시간안에 이루어 질 수 있게 된다.

한편, 지하수 배출 및 순환호스를 통해 배출되는 지하수와 혼합된 그라우팅액은 별도의 믹서기로 유입하게 하여 그 농도를 재 조성하여 그라우팅액주입펌프로 재주입함으로써 그라우팅액의 허실을 방지할 수 있도록 한다.

이때 지하수 심정 내벽에 존재하는 오염지표수 수맥에서 유입되던 오염된 지하수는 인케이싱 파이프와 지하수 심정 내벽간에 그라우팅액으로 충만하게 충진된 상태에서는 지하수 심정 내부로의 유입이 멈춰지게 되고 오히려 그라우팅액이 오염지표수 수맥 내부로 역류하게 되며 수맥 내부까지 그라우팅이 이루어지게 된다. 오염지표수 수맥 깊숙이 그라우팅액의 주입이 필요하게 될 경우에는 지하수 배출 및 순환호스 에 설치한 차단밸브를 잠근 상태에서 그라우팅액 주입펌프를 가동하면서 그라우팅액 주입압력을 상승시키게 되면 인케이싱 파이프 상단부는 덮개용 차폐튜브에 의해 차폐되고 하단부는 차폐관체와 호스아답타 장치에 의해 차폐된 상태에서 그라우팅액 주입튜브로 공급되어지는 그라우팅액의 지속적인 유입으로 인해 인케이싱 파이프와 지하수심정 내벽 사이의 그라우팅액의 주입압력이 높아지게 되고 오염지표수 수맥 깊숙이 까지 그라우팅액의 주입이 이루어지게 된다.

오염지표수 수맥의 파쇄층이 커서 그라우팅액이 지속적으로 유입되어 그라우 팅액의 유실이 클 경우에는 그라우팅액의 주입을 중지하고 그 상태에서 양생을 일차 진행시킨 다음 이차적으로 그라우팅액 주입펌프를 가동하여 그라우팅액의 충진이 이루어질 수 있도록 한다. 일차 그라우팅액의 주입이 완료되어지면 그라우팅액이 완전하게 양생되어 경화되기 전에 차폐관체 내부에 설치된 호스아답타 장치를 인발용 와이어 로우프와 지하수 배출 및 순환호스를 잡아당겨 외부로 인출하도록 한다. 이후 인케이싱 파이프 내부에 열선 혹은 보일러를 이용한 가온장치를 설치하여 지하수 수온을 상승시킴으로써 그라우티액의 양생이 신속하게 이루어 질수 있도록 하였다.

또한, 호스아답타 장치는 상, 하부 팽창튜브에 의하여 차폐팩카를 경계로 하여 지하수 심정의 상, 하부 구간을 확실하게 차폐하게 됨으로써 호스아답타 장치의 상부측에 있는 지하수는 인케이싱 파이프에 갖혀진 상태로 있게 된다. 그라우팅 시공 깊이가 깊을 경우 그라우팅액에 의한 수두압은 극히 상승되어 유지될 수 밖에 없으며 이 경우 인케이싱 파이프의 두께나 재질의 특성상 강도가 확보되지 못하면 결국 인케이싱 파이프가 파열되어 기 주입된 그라우팅액이 지하수 심정 내부로 유입될 수 밖에 없으며 스테인레스 강일 경우에는 지하수 심정 내부쪽으로 불거져 나오는 현상이 발생되어 심정의 적정 관경이 확보되지 못하고 결과적으로 견실한 그라우팅 마져도 달성되지 못함으로써 용도폐기되는 사태까지 이를 수 있다. 따라서 호스아답타장치에 의해 확실하게 차폐된 인케이싱 파이프 내부에 외부에서 별도로 연결된 주수호스를 통해 지속적으로 물을 지하수 심정 내부에 공급함으로써 인케이싱 파이프와 관정 내벽 사이의 그라우팅액의 충진압력과 인케이싱 파이프 내부의 수두압과의 압력차이를 상쇄시켜줌으로써 안정된 그라우팅 충진과 양생이 이루어지도록 하였다.

또한 상기한 그라우팅 장치를 이용한 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정의 방법은,

첫째, 차폐관체를 인케이싱 파이프와 내려 인케이싱 파이프 하단을 차폐하는 공정과,

둘째, 호스아답타 장치를 세팅하여 상, 하부 팽창튜브를 팽창시켜 지하수 배출 및 순환용 홀을 경계로 하여 호스아답타 장치의 상, 하부간을 차폐하는 공정과,,

셋째, 인케이싱 파이프 상단에 연결된 그라우팅액 주입튜브를 통해 그라우팅액를 하향주입 충진시킴으로써 지하수 배출 및 순환호스을 통해 그라우팅액이 순환배출되면서 그라우팅 구간에 그라우팅액이 견실하게 충진될 수 있도록 하는 공정과,

넷째, 호스아답타 장치를 외부로 인발하고 그라우팅액을 양생시키는 공정으로 이루어지도록 구성하였다.

상기 실시예를 통해 종래 인케이싱 파이프 하단에서부터 상향 주입하는 과정에서 발생되는 높은 그라우팅액의 주입압력으로 인한 과대한 장비의 필요성이 줄어들게 되었으며 작업의 단순성이 확보됨은 물론 그라우팅액 주입펌프의 주입압과 함께 그라우팅액의 비중차로 인한 신속한 그라우팅액의 주입과 지하수 배출 및 그라 우팅액의 순환이 이루어져 견실한 그라우팅이 가능해 졌으며 오염지표수 수맥 깊숙이 그라우팅액의 주입 또한 간편하게 이루어질 수 있게 되었다.

또한 저심도에서는 물론이거니와 고심도 구간에서도 용이하고 견실하게 작업이 이루어질 수 있어 그 기술의 파급효과는 상당히 크다 하겠다.

Claims (10)

1. 삭제
2. 지하수 심정에 오염된 지표수의 유입이 방지되도록 굴착공에 설치되는 차폐벽을 만들기 위한 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정의 그라우팅 장치에 있어서,

   상기 인케이싱 파이프 하부를 차폐하고,

   상단 중앙에 지하수 배출 및 순환호스를 연결하기 위한 연결구가 형설되고 상기 연결구는 측면의 지하수배출 및 순환 홀과 연결되며 상기 지하수 배출 및 순환홀을 경계로 그 상, 하부에 각각 상부 팽창튜브와 하부 팽창튜브가 설치된 호스아답타 장치를 설치하여 지하수 배출 및 순환호스를 외부로 인출한 상태에서 그라우팅액을 상부에서 하향주입하여 그라우팅액을 순환시키며 충진하도록 하며,

   상기 인케이싱 파이프의 하부의 차폐는 천공부가 형설되고 팽창팩카가 설치된 차폐관체로 이루어진 것을 특징으로 하는 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정의 그라우팅 장치.
3. 삭제
4. 제 2항에 있어서,

   상기 지하수배출 및 순환호스의 외부측에는 차단밸브를 설치하여 그라우팅액의 가압주입이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정의 그라우팅 장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 호스아답타 장치는 상하부가 밀폐되어 인케이싱 파이프 상 하부를 차폐하여 인케이싱 파이프 내부에 주수호스에 의해 주입되는 물을 채울수 있게 하여 인케이싱 파이프의 내 외부간의 압력차이를 상쇄하여 그라우팅 주입과정에서 그라우팅액의 높은 압력으로 인해 인케이싱 파이프의 파열이나 변형을 방지할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정의 그라우팅 장치.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 인케이싱 파이프에 일정한 간격을 두고 발란스용 천공부를 형설하여 그라우팅 과정에서의 수두압의 균형을 이루게 하고 작업과정에서는 이동형 팽창팩카장치를 설치하여 차폐토록 한 것을 특징으로 하는 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정의 그라우팅 장치.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 호스아답타 장치에는 고정 돌기부를 설치하고 돌설부가 전후진하도록 하여 차폐관체에 가공한 요(凹)홈에 돌설부가 세팅됨으로써 외부에서 용이하게 호스아답타의 설치위치를 확인하고 고정할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정의 그라우팅 장치.
8. 제 2 항에 있어서,

   상기 인케이싱 파이프 상단부에는 차폐 덮개를 설치하고 그라우팅 주입튜브를 연결하여서 된 것을 특징으로 하는 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정의 그라우팅 장치.
9. 제 2 항에 있어서,

   호스아답타 장치는 인케이싱 파이프 하단과 지하수 공벽부분에 그 하부 팽창튜브가 위치하게 하여 차폐팩카의 팽창팩카의 기능을 할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정 그라우팅 장치.
10. 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정의 그라우팅 방법에 있어서,

    첫째, 차폐관체를 인케이싱 파이프와 내려 인케이싱 파이프 하단을 차폐하는 공정과,

    둘째, 상단 중앙에 지하수 배출 및 순환호스를 연결하기 위한 연결구가 형설되고 상기 연결구는 측면의 지하수배출 및 순환 홀과 연결되며 상기 지하수 배출 및 순환홀을 경계로 그 상, 하부에 각각 상부 팽창튜브와 하부 팽창튜브가 설치된 호스아답타 장치를 세팅하여 상, 하부 팽창튜브를 팽창시켜 지하수 배출 및 순환용 홀을 경계로 하여 호스아답타 장치의 상, 하부간을 차폐하는 공정과,

    셋째, 인케이싱 파이프 상단에 연결된 그라우팅액 주입튜브를 통해 그라우팅액을 하향주입 충진시킴으로써 지하수배출 및 순환호스을 통해 그라우팅액이 순환배출되면서 그라우팅 구간에 그라우팅액이 견실하게 충진될 수 있도록하는 공정과,

    넷째, 호스아답타 장치를 외부로 인발하고 그라우팅액을 양생시키는 공정으 로 이루어지도록 구성하도록 한 것을 특징으로 하는 그라우팅액을 하향주입하여 충진할 수 있도록 한 지하수 심정의 그라우팅 방법.

Images