KR100842925B1

KR100842925B1 - 그라우팅 장치 및 그라우팅 방법

Info

Publication number: KR100842925B1
Application number: KR1020070033588A
Authority: KR
Inventors: 전기표
Original assignee: 전기표
Priority date: 2007-04-05
Filing date: 2007-04-05
Publication date: 2008-07-02
Also published as: WO2008123674A1

Abstract

본 발명은 토목공사시 취약지반에 대한 보강 및 차수(遮水)를 할 수 있도록 지반에 충전재를 주입하기 위한 그라우팅 장치 및 방법에 관한 것이다.

복수 종류의 재료 물질들의 혼합에 의하여 이루어지는 충전재를 지중에 주입하는 선단장치와, 선단장치에 연결되어 충전재를 공급하는 주입호스와, 주입호스의 외주를 에워싸면서 선단장치에 결합되는 하우징 파이프를 포함하여 이루어진 그라우팅 장치에 있어서, 주입호스는, (1) 미리 정해져 있는 길이로 형성된 복수개의 호스 세그먼트들이 서로 착탈 가능하게 직렬 결합되어 형성되고, (2) 결합된 후의 총 길이는 그라우팅의 종료시까지 일정하게 유지되며, (3) 결합된 후의 형상은 전체로서 한 줄기의 호스이고, (4) 선단장치가 설치된 측의 반대측 단부에는, 복수 종류의 재료 물질들을 각각 공급하는 복수개의 공급호스가 연결되며, 하우징 파이프는, (1) 호스 세그먼트에 대응되는 길이로 형성된 복수개의 하우징 세그먼트들이 서로 착탈 가능하게 직렬 결합되어 형성되고, (2) 하우징 세그먼트는, 일체 형성된 파이프 형상으로 이루어지고, 주입호스에 의하여 관통된 상태로 위치이동될 수 있도록, 미리 주입호스를 수용한 상태로 설치되는 것을 특징으로 한다.

LW공법, 그라우팅, 주입호스, 세그먼트, 교반장치, 선단장치

Description

그라우팅 장치 및 그라우팅 방법{GROUTING APPARATUS AND GROUTING METHOD}

도 1은 종래의 그라우팅 시공에 적용되는 맨젯튜브가 지중에 삽입된 상태를 나타내는 부분 단면도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 그라우팅 장치를 나타내는 구성도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 그라우팅 장치의 일구성인 선단장치를 나타내는 단면도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 그라우팅 장치의 일구성인 충전재 교반장치를 나타내는 사시도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 그라우팅 장치의 주입호스를 삽입하는 공정을 나타내는 개략도,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 그라우팅 장치의 그라우팅 주입 1단계를 나타내는 상태도,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 그라우팅 장치의 그라우팅 주입 2단계를 나타내는 상태도, 및

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 그라우팅 장치의 주입 3단계를 나타내는 상태도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 선단장치 12: 내관

14: 외관 16: 개방팁

20a: 제1 하우징 세그먼트 20b: 제2 하우징 세그먼트

20c: 제3 하우징 세그먼트 30a: 제1 호스 세그먼트

30b: 제2 호스 세그먼트 30c: 제3 호스 세그먼트

40: 충전재 교반장치 42: 수용 파이프

44: 고정바 45,46,47: 사이드링

48: 중앙링 50a, 50b: 공급호스

60: 케이싱

본 발명은 그라우팅 장치 및 이를 이용한 그라우팅 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 토목공사시 취약지반에 대한 보강 및 차수(遮水)를 위해 지반에 충전재를 주입하는 시공시, 심도변화에 따른 주입라인의 주입압력이 변화되는 것을 방지하는 동시에, 충전재의 주입을 연속적으로 이루어지도록 한 그라우팅 장치 및 이를 이용한 그라우팅 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 그라우팅 공법이란 연약한 지반을 보강하거나 연약한 지반에 세워진 구조물의 침하를 예방하기 위해, 유동성 주입재인 시멘트 슬러리나 약액을 침하된 지반에 구멍을 뚫어 주입재를 충전시키고, 일정시간 동안 응고시킴으로써, 지반의 지지력을 보강하는 공법이다.

이러한 그라우팅 공법은 종래에 다양한 형태로 개시되어 있는데, 이중 LW(Labiles Wasserglass)공법은 지반특성을 사용목적에 부합하게 개량하기 위해 특수한 성질의 충전재(주입재)를 지반에 침투시키는 방식으로, 물유리액(규산나트륨)과 소량의 시멘트를 잘 혼합하여 시멘트가 침전하는 것을 기다려, 위에 뜬 물을 주입하는 공법을 말한다.

이와 같은 LW공법에는 충전재의 주입방식에 따라 1샷(shot) 공법과 1.5샷 공법이 있다.

상기 1샷 공법은, 희석된 물유리액과 소량의 시멘트를 혼합한 다음 일정시간 경과 후에 뜬물을 지반에 주입하는 공법이다.

그러나, 이와 같이 1샷 공법으로 주입하는 방식은, 이론상 합리적이며 침투효과도 양호하나, 시멘트가 침전하는 동안은 주입할 수 없으며, 겔타임이 30~60분 정도로 길어 급결형으로 이용할 수 없고, 겔타임의 조절이 어려우며, 시멘트를 제외하고 위에 뜬 물만을 주입함으로써 재료가 낭비되는 결점이 있었다.

이와 같은 결점을 보완하도록 1.5샷 공법이 개시되었는데, 상기 1.5샷 공법은, 시멘트액과 물유리액을 각각 별개의 펌프를 통해 동압동량으로 보내 Y관에 연결된 주입관 내에 이질의 용액이 혼합된 상태로 공급하고, 하부에 형성된 관통공을 통해 지반으로 충전재를 분사하는 방식으로 이루어진다.

이러한 1.5샷 공법을 이용한 대표적인 예로 맨젯튜브(Manchette Tube)를 이용한 그라우팅 공법이 있는데, 이에 대해 간략히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 그라우팅 시공에 적용되는 맨젯튜브가 지중에 삽입된 상태를 나타내는 부분 단면도이다.

종래의 맨젯튜브를 이용한 1.5샷 공법은, 외주면에 다수개의 주입구(A)를 형성하고 이 주입구(A)에 고무슬리브(5)를 부착하여 맨젯튜브(2)를 제작한다.

다음으로 이 맨젯튜브(2)를 지중에 삽입된 케이싱에 인입시키고, 맨젯튜브(2)와 케이싱(미도시) 사이에 실링(sealing)재(4)를 주입한 후, 케이싱을 인발하여 제거한다.

이어, 두개의 패커(Packer, 3a,3b)가 일정간격 이격장착된 주입관(1)을 맨젯튜브(2)에 삽입하고, 원하는 위치부터 압송수를 주입한다.

이때, 상기 맨젯튜브(2)의 일정공간은 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 패커(3a,3b)에 의해 밀폐된 상태를 유지하게 된다.

이에 따라 맨젯튜브(2)의 밀폐된 공간부에 압송수가 분출되고 공간부의 압력이 상승됨에 따라, 분출된 압송수는 주입구(A)을 막고 있는 고무슬리브(5)를 밀고 나와 맨젯튜브(2)의 외주면을 따라 형성된 실링재(4)를 파괴하여, 이후 단계에서 충전재가 분출되는 통로를 형성하게 된다.

다음으로, 맨젯튜브(2)에 삽입된 주입관(1)에 충전재를 주입하고, 주입된 충전재는 앞선 단계에서 파괴된 실링재(4)에 형성된 통로를 통해 지반으로 분출되어, 그라우팅 영역을 형성한다.

이와 같은 일련의 공정을 지중에 위치에 따라 반복실시함으로써, 지반에 대한 그라우팅 시공을 완료한다.

하지만 이와 같은 종래의 맨젯튜브를 이용한 1.5샷 공법은, 충전재의 주입위치변화에 따라 주입라인 전체의 길이가 길어지거나 짧아짐으로써, 충전재의 주입압력을 일정하게 유지하는 것이 어려운 동시에, 지상에 노출된 주입라인을 절단하고 다시 충전재 공급라인을 연결해야 하므로, 연속적인 그라우팅 시공이 어려운 문제점이 있었다.

또한, 이와 같이 주입압력의 편차폭이 커짐으로써, 주입압력이 고압으로 이루어진 그라우팅 영역은 지반을 융기시키게 되고, 상대적으로 주입압력이 저압으로 이루어진 그라우팅 영역은 지반에 부분침하가 발생되어, 전체 그라우팅 영역의 구조적 안정성을 확보하는데 어려운 문제점이 있다.

한편, 종래의 맨젯튜브를 이용한 1.5샷 공법은, 맨젯튜브가 고무재질의 관으로 이루어져, 지반에 경사지게 시공되는 경사시공의 경우, 충전재의 주입시 맨젯튜브가 변형(경사진 일측으로 휘어짐)됨으로써, 일정한 그라우팅 영역을 확보하기 어려운 문제점이 있다. 특히, 연약지반의 시공시에는 지반의 압력에 의해 맨젯튜브가 변형됨으로써, 주입이 용이하지 않는 문제점이 있다.

그리고, 지중 심도가 깊은 곳에 그라우팅을 시공할 경우에는 깊어진 심도만큼 충전재의 주입압력도 높아지게 되는데, 고무재질로 이루어진 맨젯튜브는 이러한 고압에 대한 강성을 갖지 못하므로, 심도가 깊은 그라우팅 시공에는 적용이 용이하지 않는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 기술이 갖는 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 각 주입단계에 따라 주입라인 전체의 길이를 일정하게 유지하여, 동일한 분출압이 이루어지도록 시공할 수 있는 동시에, 충전재의 연속주입이 가능하도록 한 그라우팅 장치 및 이를 이용한 그라우팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 그라우팅 장치는, 복수 종류의 재료 물질들의 혼합에 의하여 이루어지는 충전재를 지중에 주입하는 선단장치와, 상기 선단장치에 연결되어 상기 충전재를 공급하는 주입호스와, 상기 주입호스의 외주를 에워싸면서 상기 선단장치에 결합되는 하우징 파이프를 포함하여 이루어진 그라우팅 장치에 있어서, 상기 주입호스는, (1) 미리 정해져 있는 길이로 형성된 복수개의 호스 세그먼트들이 서로 착탈 가능하게 직렬 결합되어 형성되고, (2) 상기 결합된 후의 총 길이는 그라우팅의 종료시까지 일정하게 유지되며, (3) 상기 결합된 후의 형상은 전체로서 한 줄기의 호스이고, (4) 상기 선단장치가 설치된 측의 반대측 단부에는, 상기 복수 종류의 재료 물질들을 각각 공급하는 복수개의 공급호스가 연결되며, 상기 하우징 파이프는, (1) 상기 호스 세그먼트에 대응되는 길이로 형성된 복수개의 하우징 세그먼트들이 서로 착탈 가능하게 직렬 결합되어 형성되고, (2) 상기 하우징 세그먼트는, 일체 형성된 파이프 형상으로 이루어지고, 상기 주입호스에 의하여 관통된 상태로 위치이동될 수 있도록, 미리 상기 주입호스를 수용한 상태로 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 그라우팅 장치를 이용한 그라우팅 방법은, 상기 그라우팅 장치를 이용하여 행하는 그라우팅 방법에 있어서, (1) 지반을 천공하고, 케이싱을 삽입하는 단계; (2) 선단장치에 일측 호스 세그먼트를 연통시키고, 상기 호스 세그먼트를 수용한 상태로 상기 선단장치에 하우징 세그먼트를 연결한 후, 지중에 위치할 나머지 호스 세그먼트와 하우징 세그먼트를 각각 직렬 연결하여 상기 케이싱에 삽입하는 단계; (3) 상기 케이싱을 인발하는 단계; (4) 상기 지상에 가장 가까운 호스 세그먼트에 마지막 호스 세그먼트를 직렬 연결하고, 상기 마지막 호스 세그먼트에 복수개의 공급호스를 연결하는 단계; 및 (5) 상기 선단장치의 위치를 스텝별로 상부로 이동시켜, 지중의 충전재 주입위치를 이동시키고, 이에 따라 지상에 노출된 상기 하우징 세그먼트를 분리시켜, 상기 호스 세그먼트를 수용한 상태에서 위치이동시키는 과정을 반복하면서, 충전재를 연속적으로 주입하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 그라우팅 장치를 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 그라우팅 장치의 일구성인 선단장치를 나타내는 단면도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 그라우팅 장치의 일구성인 충전재 교반장치를 나타내는 사시도이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 그라우팅 장치는, 충전재를 지반으로 분출하는 선단장치(10)와, 선단장치(10)에 탈착가능하게 연결된 하우징 파이프(20)와, 하우징 파이프(20) 내부에 삽입되고, 일단이 선단장치(10)에 연통되어 이루어진 주입호스(30), 및 이 주입호스(30)에 연결되어 시멘트액과 물유리액을 각각 공급하는 공급호스(50a, 50b)로 구성된다. 상기 시멘트액과 물유리액은, 상기 그라우팅용 충전재의 재료가 되는 물질의 예시이며, 다른 재료 물질의 조합이 이용되어도 좋음은 물론이다.

하우징 파이프(20)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 선단장치(10)를 제1 하우징 세그먼트(20a)에 연결하고, 이어 제2 하우징 세그먼트(20b) 및 제3 하우징 세그먼트(20c)가 상호 탈착가능하게 나사결합을 통해 직렬연결될 수 있다.

이때, 본 발명에 첨부된 도면에서는 하우징 세그먼트(20a, 20b, 20c)가 3개로 도시되어 있으나, 이는 지반의 심도에 따라 다르게 적용될 수 있음은 물론이다.

주입호스(30)는 상기한 다수개의 하우징 세그먼트(20a, 20b, 20c)에 대응되는 길이를 갖는 제1 호스 세그먼트(30a), 제2 호스 세그먼트(30b), 제3 호스 세그먼트(30c)가 상호 탈착가능하도록 연속연결되어 이루어질 수 있는데, 이때 각 호스 세그먼트(30a, 30b, 30c)의 연결은 통상의 커플링이나 도 2의 부분 확대도와 같은 나사결합에 의해 연결될 수 있다.

선단장치(10)는, 도 3에 나타낸 바와 같이 외주면에 다수개의 분사공이 관통형성되고, 일단이 폐쇄된 내관(12)과, 내관(12)이 수용되며, 내압에 의해 외측으로 개방되도록 외주면에 다수개의 개방팁(16)이 형성된 외관(14)으로 이루어질 수 있다. 이때, 개방팁(16)은 다각형이나 원형 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

다시 말해, 선단장치(10)는 충전재 분출이 가능한 내관(12)과 외관(14)의 이중관으로 이루어질 수 있는 것이다.

또한, 선단장치(10)의 주입호스측 단부에는 하우징 파이프(20)에 연결 및 이탈이 용이하도록 나사산이 형성될 수 있다.

한편, 상기한 구성에 있어서, 주입호스(30)는 공급호스(50a, 50b)에 충전재 교반장치(40)를 매개로 연결될 수 있다.

이때, 충전재 교반장치(40)는, 도 4에 나타낸 바와 같이 수용 파이프(42)와, 이 수용 파이프(42) 내에 수용되며, 내부에 일정직경의 홀을 갖는 중앙링(48)과, 중앙링(48)을 기준으로 양측방향으로 점차 감소된 직경을 갖도록 일정간격마다 배열된 사이드링(45, 46, 47), 및 중앙링(48)과 사이드링(45, 46, 47) 사이에 고정된 다수개의 고정바(44)로 이루어질 수 있다.

이때, 사이드링(45, 46, 47)은 각기 다른 직경을 갖도록 형성된 제1 사이드링(45), 제2 사이드링(46), 제3 사이드링(47)과 같이 다수개로 이루어지고, 각각이 고정바(44)를 통해 축방향(X)을 따라 연결고정될 수 있다.

또한, 고정바(44)는 중앙링(48)과 사이드링(45, 46, 47)의 외주연에 각각 축방향의 사선으로 고정되어 이루어질 수 있다. 즉, 통상의 스크류에 유사한 형태를 갖도록 축방향(X)에 구부려진 형태로 각각 형성될 수 있다.

이하, 상기한 구성을 갖는 본 발명의 그라우팅 장치를 이용한 그라우팅 방법에 대해 아래 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 그라우팅 장치의 주입호스를 삽입하는 공정을 나타내는 개략도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 그라우팅 장치의 그라우팅 주입 1단계를 나타내는 상태도이며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 그라우팅 장치의 그라우팅 주입 2단계를 나타내는 상태도이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 그라우팅 장치의 주입 3단계를 나타내는 상태도이다.

도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 그라우팅 장치를 이용한 그라우팅 방법은 다음과 같은 순서로 이루어진다.

1) 지반을 천공하여 천공로드를 형성하고, 상기 천공로드에 케이싱(60)을 삽입한다.(케이싱 삽입단계)

2) 선단장치(10)의 내관(12)에 제1 호스 세그먼트(30a)의 일단을 연통시킨다. 이어 제1 호스 세그먼트(30a)를 제1 하우징 세그먼트(20a)에 삽입시키고, 선단장치(10)에 제1 하우징 세그먼트(20a)를 결합시킨다.(이하, 주입 선단부 조립)

3) 주입 선단부 조립이 완료되면, 상기 주입 선단부를 케이싱(60)에 인입시키는 동시에, 주입 선단부의 제1 호스 세그먼트(30a)에는 제2 호스 세그먼트(30b)를 연결시키고, 제2 호스 세그먼트(30b)가 삽입되도록 제2 하우징 세그먼트(20b)를 제1 하우징 세그먼트(20b)에 각각 연결한다.

즉, 하우징 세그먼트(20a, 20b)에 호스 세그먼트(30a, 30b)가 삽입된 상태로 각각을 연속연결하는 것이다.

상기와 같은 방법으로 지반의 심도에 따라, 나머지 제3 하우징 세그먼트(20c) 및 제3 호스 세그먼트(30a)를 연결하면서 케이싱(60)에 삽입시킨다.

4) 지반에 삽입된 케이싱(60)을 인발하여 이탈시킨다.

5) 지상에 위치한 제3 호스 세그먼트(30c)(또는 이에 연통된 제4 호스 세그먼트(30d))에 충전재 교반장치(40)를 매개로 공급호스(50a, 50b)를 연결한다.

6) 지중의 최하부에 충전재를 분출하여, 그라우팅을 실시한다.(이하, 주입 1단계; S1)

7) 주입 1단계가 완료되면 선단장치(10)의 위치를 상부로 상승시켜 지중의 충전재 주입위치를 이동시키면서 충전재를 주입하는데, 이때, 지상에 노출된 제3 하우징 세그먼트(20c)는 체결을 해체하여, 제2 하우징 세그먼트(20b)에서 분리시킨다.(이하, 하우징 세그먼트 분리단계)

분리된 제3 하우징 세그먼트(20c)는, 지상에 노출된 주입호스(30)를 수용한 상태로 지상에 위치하여, 계속적인 충전재 주입이 이루어진다.(이하, 주입 2단계; S2)

8) 전술한 하우징 세그먼트 분리단계와 동일하게 제2 하우징 세그먼트(20b)를 분리시키고, 선단장치(10)의 위치를 한 단계 더 상승시켜 충전재를 주입한다.(주입 3단계; S3)

이와 같은 방식으로 지반에 천공된 심도에 따라 주입단계를 늘리거나 줄여 그라우팅 시공을 완료할 수 있다.

한편, 앞서 설명한 하우징 세그먼트 분리단계에서, 상기 주입호스(30)의 일부가 막히거나, 시공중 필요에 의해 하우징 세그먼트(20a, 20b, 20c)를 이탈시키고자 하는 경우에는, 각 호스 세그먼트(30a, 30b, 30c)를 분리한 후 하우징 세그먼트(20a, 20b, 20c)를 외부로 이탈시키고, 상기 호스 세그먼트(30a, 30b, 30c)를 다시 연결하여 시공할 수도 있다.

이하, 본 발명의 그라우팅 장치 및 이를 이용한 그라우팅 방법의 작용에 대해 설명한다.

첫째, 충전재의 주입중 주입호스(30)을 분리할 필요없이 연속적인 주입이 가능하다.

즉, 종래에는 충전재의 주입위치가 상승됨에 따라 지상에 노출된 주입관 중 일부를 제거하기 위해 공급호스를 일정시간 동안 분리한 다음에 다시 주입관에 연결하였다. 그러나, 본 발명에서는 충전재의 주입중 지상에 노출된 하우징 세그먼트(20a, 20b, 20c)의 체결을 분리하고, 주입호스(30)를 수용한 상태에서 이탈시키지 않고 지상에 위치하도록 함으로써, 충전재의 연속주입이 가능한 것이다.

둘째, 충전재를 공급하는 주입호스(30)는, 충전재의 주입위치가 변경되어도 항상 전체길이가 항상 동일하여, 충전재의 분출압을 일정하게 유지할 수 있다.

즉, 선단장치(10)에서 분출되는 충전제의 압력은, 지중의 어느 위치에서도 일정한 압력을 갖도록 하여, 충전재의 분출시 불안정한 분출압에 의해 지반이 융기하거나 지반이 부분침하되는 것을 방지한다.

또한, 지반 전체에 걸쳐 균일한 충전재의 분출이 가능하여, 일정한 폭의 그라우팅영역을 지반에 형성함으로써, 지반에 대한 안정적인 보강을 기대할 수 있으며, 이에 따라 그라우팅 영역의 심도가 깊어져도, 안정적인 그라우팅이 가능하게 된다.

셋째, 공급호스(50a, 50b)와 주입호스(30) 사이에 연결된 충전재 교반장치(40)는, 공급되는 시멘트액과 물유리액이 용이하게 혼합되도록 유도하고, 혼합된 상태의 충전재를 상기 주입호스(30)에 공급하는 작용을 한다.

즉, 충전재 교반장치(40)는, 이질의 액체를 동시에 유입하고, 내부에 형성된 중앙링(48)과 사이드링(45, 46, 47)를 통과시킴으로써, 유체가 와류작용에 의해 서로 혼합되도록 유도하는 것이다.

이와 같은 혼합작용을 보다 용이하게 유도하기 위해, 각각의 링을 잇는 고정바(44)는, 축방향(X)의 사선방향(스크류 형태)으로 연결되는 것이 바람직하다.

넷째, 내관(12)과 외관(14)의 이중관으로 구성된 선단장치(10)는, 도 3에 나타낸 바와 같이 충전재의 주입이 이루어지지 않을 경우에는, (A)와 같이 개방팁(16)이 밀폐된 상태로 있으며, 반대로, 주입호스(30)를 통해 충전재가 공급되면, 충전재는 먼저 선단장치(10)의 내관(12)에 유입되고, 내관(12)에 형성된 분사공을 통해 유출되어, 내관(12)과 외관(14) 사이의 공간을 채우게 된다.

이어, 이 공간에 충전재가 채워져 내부의 압력이 상승하면, 도 3의 (B)와 같이 외관(14)에 형성된 개방팁(16)을 개방시키고, 지반으로 분출된다.

즉, 선단장치(10)에 의해 분출되는 충전재의 분출압이 저압을 이루도록 함으로써, 지반에 구조적 충격이 가는 것을 최대한 방지하여, 안정적인 주입이 가능하게 된다.

이에 따라, 종래의 단관으로 이루어진 선단장치가 충전재를 지반에 고압력으로 분출함으로써, 지반에 구조적 충격을 주어 발생하는, 지반의 융기 및 그라우팅 영역의 국부손상을 방지하는 작용을 한다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 그라우팅 장치 및 이를 이용한 그라우팅 방법에 의해, 충전재의 주입시 주입호스는 항상 동일한 길이를 유지할 수 있어 주입위치에 따른 주입압력이 일정함으로써, 일정한 폭의 그라우팅 영역을 지반에 형성하도록 유도하여 지반에 견고한 보강이 이루어지는 동시에 그라우팅 영역의 심도가 깊어져도 안정적인 그라우팅이 가능한 효과가 있다.

또한, 주입위치를 변경하고자 할 경우 주입호스를 이탈시킬 필요없이 연속적인 충전재의 주입이 가능하여 시공기간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Claims

복수 종류의 재료 물질들의 혼합에 의하여 이루어지는 충전재를 지중에 주입하는 선단장치와, 상기 선단장치에 연결되어 상기 충전재를 공급하는 주입호스와, 상기 주입호스의 외주를 에워싸면서 상기 선단장치에 결합되는 하우징 파이프를 포함하여 이루어진 그라우팅 장치에 있어서,

상기 주입호스는,

(1) 미리 정해져 있는 길이로 형성된 복수개의 호스 세그먼트들이 서로 착탈 가능하게 직렬 결합되어 형성되고,

(2) 상기 결합된 후의 총 길이는 그라우팅의 종료시까지 일정하게 유지되며,

(3) 상기 결합된 후의 형상은 전체로서 한 줄기의 호스이고,

(4) 상기 선단장치가 설치된 측의 반대측 단부에는, 상기 복수 종류의 재료 물질들을 각각 공급하는 복수개의 공급호스가 연결되며,

상기 하우징 파이프는,

(1) 상기 호스 세그먼트에 대응되는 길이로 형성된 복수개의 하우징 세그먼트들이 서로 착탈 가능하게 직렬 결합되어 형성되고,

(2) 상기 하우징 세그먼트는, 일체 형성된 파이프 형상으로 이루어지고, 상기 주입호스에 의하여 관통된 상태로 위치이동될 수 있도록, 미리 상기 주입호스를 수용한 상태로 설치되는 것

을 특징으로 하는 그라우팅 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 주입호스와 상기 공급호스 사이에는,

복수 종류의 재료 물질들을 혼합하기 위한 충전재 교반장치를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 그라우팅 장치.
청구항 2에 있어서,

상기 충전재 교반장치는,

수용 파이프;

상기 수용 파이프 내에 수용되며, 내부에 일정직경의 홀(hole)을 갖는 중앙링;

상기 중앙링을 기준으로 양측방향으로 점차 감소된 직경을 갖도록 일정간격마다 배열된 복수개의 사이드링; 및

상기 중앙링과 사이드링 사이에 고정된 복수개의 고정바를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 그라우팅 장치.
청구항 3에 있어서,

상기 고정바는,

상기 중앙링과 사이드링의 동심축 방향에 대하여 경사를 이루면서, 상기 중앙링과 사이드링에 각각 고정된 것을 특징으로 하는 그라우팅 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 선단장치는,

외주면에 복수개의 분사공이 관통형성되고, 그 선단이 폐쇄된 내관;

상기 내관이 수용되며, 상기 내관에 의하여 압력 조정 및 교반된 상기 충전재의 내압에 의해 외측으로 개방되도록, 외주면에 복수개의 개방팁이 형성된 외관을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 그라우팅 장치.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 그라우팅 장치를 이용하여 행하는 그라우팅 방법에 있어서,

(1) 지반을 천공하고, 케이싱을 삽입하는 단계;

(2) 선단장치에 일측 호스 세그먼트를 연통시키고, 상기 호스 세그먼트를 수용한 상태로 상기 선단장치에 하우징 세그먼트를 연결한 후, 지중에 위치할 나머지 호스 세그먼트와 하우징 세그먼트를 각각 직렬 연결하여 상기 케이싱에 삽입하는 단계;

(3) 상기 케이싱을 인발하는 단계;

(4) 상기 지상에 가장 가까운 호스 세그먼트에 마지막 호스 세그먼트를 직렬 연결하고, 상기 마지막 호스 세그먼트에 복수개의 공급호스를 연결하는 단계; 및

(5) 상기 선단장치의 위치를 스텝별로 상부로 이동시켜, 지중의 충전재 주입위치를 이동시키고, 이에 따라 지상에 노출된 상기 하우징 세그먼트를 분리시켜, 상기 호스 세그먼트를 수용한 상태에서 위치이동시키는 과정을 반복하면서, 충전재를 연속적으로 주입하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 그라우팅 방법.