KR100895336B1 - 지반 보강 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 댐, 저수지, 방조제, 항만, 방수제, 폐광 등에서 불규칙한 지층으로 형성된 암반 공동대, 혼전층, 사석층, 단층부 등의 지하 빈공간을 주변에서 구할 수 있는 자재로 채워주어 저렴한 비용으로 주변 오염도 방지하면서 안정되게 채워줄 수 있도록 하되 한 번의 천공으로 주입재를 채울 수 있도록 하는 지반 보강 공법에 관한 것이다.

본 발명은 천공기를 이용하여 케이싱을 설치하고, 케이싱의 내측으로 천공을 하여 로드를 풀고 밀봉장치를 끼우고, 천공용 모니터를 일정 길이로 들어 올리고, 밀봉장치로 케이싱과 로드 사이의 밀봉을 하고, 밀봉된 상태로 주입재를 채우고, 모니터를 들어 올리고 밀봉을 하고 주입재를 채우는 과정을 반복한 후 모니터와 케이싱을 뽑아내는 과정을 수행함으로써 이루어지게 된다.

천공기, 모니터, 지하공간, 채움

Description

지반 보강 공법{The pressure type grouting method}

본 발명은 댐, 저수지, 방조제, 항만, 방수제, 폐광 등에서 불규칙한 지층으로 형성된 암반 공동대, 혼전층, 사석층, 단층부 등의 지하 빈공간을 주변에서 구할 수 있는 자재로 채워주어 저렴한 비용으로 주변 오염도 방지하면서 안정되게 채워줄 수 있도록 하되 한 번의 천공으로 주입재를 채울 수 있도록 하는 지반 보강 공법에 관한 것이다.

댐, 저수지, 방조제, 항만, 방수제, 폐광 등에서 불규칙한 지층으로 형성된 지하의 빈공간은 무너짐을 방지하기 위하여 주입재로 채워야 하는 것으로, 기존의 채움 방식은 지하의 빈공간까지 천공을 한 후 천공기를 빼내고, 천공구멍에 주입전용관을 삽입한 후 몰타르 등의 주입재를 채워주는 방식을 사용하고 있다.

지하의 빈공간에 전체적으로 몰타르를 채우는 방법은 비용이 많이 들고, 지반 깊숙이 침투된 몰타르로 인하여 환경이 오염되는 문제가 있으며, 또한 바닷물이 침투하는 경우 채워진 몰타르가 계속 소실되는 관계로 다량의 몰타르를 필요로 하게 되어 상당한 시간과 비용이 드는 단점이 있게 된다.

위와 같이 지하의 빈공간에 몰타르를 채워주는 경우는 몰타르의 경화시 강도 가 높은 이점은 있으나, 환경오염이 진행되고, 다량의 몰타르 사용으로 비용이 많이 들며, 댐이나 저수지 등의 몰타르 운반이 어려운 곳에 많은 량의 몰타르를 운반하는 어려움이 있게 된다.

그리고 기존의 지하의 빈공간을 몰타르로 채우기 위해서는 먼저 보강해야할 전체 깊이로 케이싱을 박아주는 기계를 사용하여 케이싱을 연속으로 박아준 후 다음날 주입기를 케이싱의 내부로 끼워 넣은 후 몰타르를 채우는 작업을 수행하며, 몰타르 주입이 완료되면 인발기를 사용하여 케이싱을 뽑아주어야 한다.

따라서 천공과 주입이 별개로 이루어지는 관계로, 케이싱을 박아주는 기계와, 몰타르를 주입하는 주입기와 인발기가 필요하고, 주입을 하기 전에 미리 지반을 보강해야 할 전체 깊이까지 케이싱을 천공하여야 하는 관계로 많은 수의 케이싱이 필요한 동시에 깊이 박아주어야 하므로 그 길이도 상당히 길을 수밖에 없으며, 이와 같이 2개의 기계와 많은 수의 케이싱을 사용하는 경우 비용과 시간의 낭비는 피할 수 없는 것이었다.

특히 기존의 지하의 빈공간을 채우는 방식은 시멘트 몰타르를 사용하게 되므로, 친환경적이지 못하고, 비용이 많이 드는 문제가 있게 된다.

본 발명은 지하의 빈공간을 채워줌에 있어서, 시멘트 몰타르 사용을 최소화 하면서 주변의 흙이나 모래, 자갈로 지하의 빈공간을 채워주도록 함으로써, 친환경적이고 비용을 줄일 수 있도록 하는 것이다.

그리고 본 발명은 하나의 천공기를 이용하여 천공구멍이 무너지지 않을 정도의 깊이까지만 케이싱을 설치하고, 케이싱의 내부로 한번의 천공을 하여 지하의 빈공간을 채우는 작업을 할 수 있도록 함으로써, 주입관을 추가로 삽입하는 기계를 사용하지 않는 한편 적은 숫자의 케이싱과 짧은 길이의 케이싱으로 작업을 할 수 있게 된다.

본 발명은 지하의 빈공간이 형성되어 채우는 작업을 하는 현장에 있는 흙, 모래, 진흙, 뻘 등에 시멘트, 벤토나이트 등의 보강재를 혼합하여 사용하는 것이다.

본 발명은 천공기를 이용하여 케이싱을 설치하고, 케이싱의 내측으로 천공을 하여 로드를 풀고 밀봉장치를 끼우고, 천공용 모니터를 일정 길이로 들어 올리고, 밀봉장치로 케이싱과 로드 사이의 밀봉을 하고, 밀봉된 상태로 주입재를 채우고, 모니터를 들어 올리고 밀봉을 하고 주입재를 채우는 과정을 반복한 후 모니터와 케이싱을 뽑아내는 과정을 수행함으로써 이루어지게 된다.

본 발명은 천공기를 이용하여 케이싱을 설치하는 작업과 천공및 주입재를 채 우는 공정이 한번에 이루어지게 되고, 천공장소 주변의 흙, 모래, 진흙, 뻘 등에 시멘트, 벤토나이트 등의 보강재를 혼합한 주입재를 사용하여 지하의 빈공간을 채워주는 것이다.

본 발명은 지하의 빈공간을 채워줌에 있어서, 시멘트 몰타르 사용을 최소화 하면서 주변의 흙이나 모래, 자갈로 동공을 채워주도록 함으로써, 친환경적으로 채움 작업을 할 수 있고, 기존과 같이 시멘트 몰타르의 사용을 최소화하여 작업 비용을 줄일 수 있다.

그리고 본 발명은 하나의 천공기를 이용하여 케이싱을 설치하고, 천공 후 빈공간을 채우는 작업을 한번에 할 수 있어 적은 비용으로 작업을 할 수 있음은 물론 하나의 천공 작업 후 케이싱을 뽑아내어 다음 천공 작업에 사용할 수 있으므로, 케이싱의 숫자가 많지 않아도 작업을 할 수 있는 이점이 있다.

본 발명은 기존 천공기를 이용하여 케이싱을 설치하고, 천공을 하며, 주입재를 채운 후 케이싱을 뽑아내어 다음 천공을 진행하는 과정을 수행하고, 천공장소 주변에 있는 흙, 모래, 진흙, 뻘 등에 시멘트, 벤토나이트 등의 보강재를 혼합하여 지하의 빈공간에 채워주는 것이다.

또한 본 발명은 시멘트 몰타르를 연약지반에 침투시켜 지수층을 형성시킴으로써 연약지반을 통하여 물이 흐르게 되는 경우를 없애도록 한다.

본 발명은 천공비트가 선단에 끼워진 모니터의 상측으로 수 개의 로드를 연 결한 후 수이벨을 연결하되 상기 로드는 포스트에 상부홀더로 지지되는 천공기를 이용하여 천공구멍이 막히지 않도록 하는 케이싱을 박아주고, 케이싱의 내측으로 모니터를 박아 지하의 빈공간까지 천공을 하고, 지상의 로드를 풀고 로드의 외측과 케이싱에 밀봉장치를 끼우고, 로드를 연결한 후 천공용 모니터를 일정 길이로 들어 올리고, 밀봉장치로 케이싱과 로드 사이를 밀봉 하고, 밀봉된 상태로 수이벨에서 주입재를 지하의 빈공간에 채우고, 모니터를 들어 올리고 밀봉을 하고 주입재를 채우는 과정을 반복한 후 모니터와 케이싱을 뽑아내는 과정을 수행하게 된다.

이러한 본 발명은 천공기를 이용하여 케이싱을 박고, 천공을 한 후 주입재를 채우고 케이싱을 뽑아내게 되므로, 케이싱을 박기 위한 별도의 기계를 필요로 하지 않고, 또한 뽑아낸 케이싱을 다음 천공을 할 때 바로 사용하게 되며, 기존에는 케이싱을 천공이 이루어지는 깊이까지 박아주게 되는 점을 감안하여 천공구멍이 무너지지 않고 로드와 케이스 사이에 밀봉을 수행할 수 있는 깊이로 케이싱을 박아주게 된다.

즉 본 발명은 케이싱을 박고 천공을 한 후 주입재를 주입하고 케이싱을 뽑아내고, 다음 천공과 주입을 진행하게 되므로, 하나의 케이싱을 여러 번 사용할 수 있어 기존과 같이 여러 개의 케이싱을 구비할 필요가 없게 되며, 또한 기존에는 천공이 이루어지는 깊이까지 케이싱을 박아주어야 하나 본 발명은 밀봉장치를 이용하여 밀봉이 이루어지는 일정 깊이만 박아주면 되므로, 기존과 달리 케이싱의 길이를 현저히 적게 사용하게 되므로, 케이싱의 제조 단가를 줄일 수 있다.

또한 본 발명은 지하의 빈공간을 채우기 위하여 무조건 시멘트 몰타르를 주 입하지 않고 천공장소 주변에서 손쉽게 구할 수 있는 흙, 모래, 자갈, 뻘 등의 재료를 주입하거나 필요한 경우 보강재를 혼합한 주입재를 채워주도록 하는 것으로, 친환경적인 재료의 사용이 가능하고, 몰타르 구입과 운반비용을 줄일 수 있으며, 지하의 빈공간이 형성된 곳의 재료와 유사한 재료를 채우게 되므로, 가장 이상적인 방식으로 지하의 빈 공간을 채워줄 수 있는 것이다.

본 발명을 첨부된 실시예 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 사용되는 천공기(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 전방으로 포스트(110)가 설치되고 상기 포스트(110)의 상측으로 수이벨(120)이 설되는 한편 전방에는 상부홀더(130)로 잡아주게 하며, 수이벨(120)에 로드(20)를 연결한 후 상부홀더(130)에 잡혀진 채로 천공을 하는 모니터(10)와 결합되게 하는 것으로, 모니터(10)의 선단에 결합되는 도시되지 아니한 비트와 햄머비트를 이용하여 지하로 천공을 하게 되고, 수이벨(120)을 통하여 천공에 필요한 공기나 물 등을 공급하게 되며, 상기 된 천공기(100)는 공지된 기기이므로 이에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에서 천공기(100)는 햄머비트나 비트가 결합되는 모니터(10)를 로드(20)로 다단 연결하되 로드(20)의 선단에는 수이벨(120)을 연결하여 햄머비트로 타공과 동시에 천공이 이루어지게 하거나 비트에 의해 천공이 이루어지도록 하는 한편 모니터(10)로 물이나 에어 및 몰타르가 공급되게 한다.

본 발명은 상기 된 천공기(100)를 이용하여 도 2에 도시된 바와 같이 지하의 빈공간(40)에 주입재(50)를 채워주기 위한 것으로, 도면과 같이 공간 형성층까지 천공을 한 후 주입재(50)를 채워줄 수도 있고, 공간 형성층에는 주입재(50)를 채우되 공간형성층 상측의 연약지반에는 시멘트 몰타르를 주입하여 지수층을 형성시킴으로써 연약지반을 통하여 물이 흐르게 되는 경우를 없애도록 하는 것이다.

본 발명에서 지하의 빈공간(40)에는 주입재(50)를 채우거나 시멘트 몰타르를 채울 수 있는 것으로, 주입재(50)는 사이클론을 이용하여 농도를 조절하며 채울 수 있도록 한다.

본 발명의 로드(20)에 체결되는 모니터(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 3중관으로 이루어지고, 선단하측으로 비트가 결합되는 컨넥터(11)가 형성되는 한편 내측으로 몰타르를 주입시키는 몰타르 주입로(12)를 형성시키고, 그 외측으로 물을 주입하는 천공 주입로(13)를 형성시키는 한편 외측으로 에어를 공급하는 에어 주입로(14)를 형성시키게 된다.

상기 모니터(10)의 상측에는 나사부를 형성하여 로드(20)와 다단으로 결합되도록 하고, 로드(20)는 천공기(100)에 홀더(130)로 장착되는 한편 상측으로 수이벨(120)이 결합되게 된다.

상기된 몰타르 주입로(12)는 하측으로 Y자 형태를 갖는 배출구(12a)를 통하여 몰타르를 천공된 구멍으로 배출하게 되는 것으로, 본 발명에서는 공사현장에서 쉽게 구할 수 있는 흙, 모래, 자갈, 뻘 등의 재료를 주입하거나 필요한 경우 보강재를 혼합한 주입재(50)를 주입하여 지하의 빈공간(40)을 채워주도록 한다.

그리고 천공 주입로(13)로는 물을 주입하여 컨넥터(11)에 결합된 비트에서 회전에 의한 천공이 이루어지게 하고, 에어 주입로(14)는 에어를 주입시키되 상기 에어주입로(14)의 선단은 배출구(12a)쪽으로 에어를 분사시키도록 하되 에어압을 약하게 하여 배출구(12a)에서 배출되는 주입재가 천공구멍으로 용이하게 배출될 수 있도록 한다.

한편 본 발명은 도 4와 같은 모니터(10a)를 사용할 수 있는 것으로, 모니터(10a)는 상기 된 모니터(10)와 그 구조가 동일하나, 다만 햄머비트를 사용할 수 있도록 컨넥터(11)의 내측으로 스프링(16)에 탄지된 압력밸브(15)를 설치하는 것이 상이하며, 또한 천공 주입로(13)로 물과 에어를 선택적으로 유입시키는 것이 다르다.

모니터(10a)의 컨넥터(11)에 결합되는 햄머비트는 에어공급시 햄머에 의한 천공이 이루어지게 하는 것으로, 지반이 단단한 곳에서 천공을 용이하게 하기 위하여 사용하고, 모니터(10)에 결합되는 비트는 회전에 의해 천공을 하게 되는 것으로, 지반이 연약한 곳이나 충격이 가해지면 안되는 곳 등에서 천공을 할 때 사용된다.

본 발명은 도 5에 도시된 바와 같이 이중관으로 이루어지는 모니터(30)를 사용할 수 있는 것으로, 모니터(30)는 하측으로 컨넥터(11)가 결합되고, 컨넥터(11)에는 스프링(16)에 탄지된 압력밸브(15)가 설치되게 되며, 상기 컨넥터(11)에는 햄머비트 또는 비트가 결합되게 되고, 모니터(30)에는 몰타르 주입로(12)가 형성되는 한편 천공 주입로(13)가 형성되게 되고, 몰타르 주입로(12)의 하측에는 Y자형 배출구(12a)가 형성되고, 천공 주입로(13)의 선단은 압력밸브(15)의 상부로 물이나 에어를 공급하도록 한다,

이때 천공 주입로(13)에는 적은 구멍을 형성하되 배출구(12a)로 배출되는 몰타르의 배출을 도와주는 동시에 혼합을 도와줄 수 있도록 배출구(12a)쪽을 향하여 구멍을 형성한다.

상기 모니터(30)와 달리 도 5의 모니터(30a)를 사용할 수 있으나, 모니터(30a)는 모니터(30)와 구조가 동일하고, 다만 압력밸브(15)의 형상만 상이할 뿐이다.

또한 도 5에 도시된 본 발명의 모니터(30)는 컨넥터(11)의 내측이 경사진 형태를 갖도록 하여 햄머비트를 사용하는 경우에 대한 실시예이고, 외삽되는 형태로 결합되는 비트나 어댑터를 사용하는 경우는 도 7과 같이 컨넥터(11a)의 내부가 일자 형태를 갖도록 한다.

본 발명의 모니터(30)(30a)에 설치된 압력밸브(15)는 컨넥터(11)에 결합된 햄머비트나 비트를 이용하여 천공을 하게 되는 압력으로 천공 유입로(13)를 통하여 물이나 에어가 유입되는 경우는 스프링(16)을 압착시키며 압력밸브(15)를 열어 천공을 행하게 되나, 천공을 한 후 몰타르 주입로(12)로 주입재를 주입하는 경우는 압력을 낮게 하여 천공 주입로(12)로 에어를 주입함으로써 압력밸브(15)는 열리지 않고, 배출구(12a)쪽을 향하여 뚫린 구멍으로 에어를 공급하여 주입재의 주입과 혼합을 도와주도록 한다.

본 발명은 상기 된 모니터(10)를 로드(20)와 결합하고, 로드(20)를 홀더(130)로 지지하며 수이벨(120)과 결합시킴으로써 천공이 이루어지게 하는 것으로, 컨넥터(11)에는 햄버비트나 비트를 결합하여 햄머링 천공을 하거나 회전 천공 이 이루어지게 한 후 몰타르 주입로(12)를 통하여 주입재를 주입하여 배출구(12a)에서 주입재를 천공구멍에 채우도록 한다.

여기서 주입재를 배출하는 배출구(12a)에는 에어 주입로(14) 또는 천공 주입로(13)에서 적은 압력의 에어를 분출시킴으로써 배출구(12a)에서 배출되는 주입재가 혼합되고 잘 배출될 수 있도록 한다.

본 발명에서 에어 주입로(14)로 주입되는 에어는 도 8에 도시된 바와 같은 3가지 경우와 같이 주입될 수 있는 것으로, 에어주입로(14)의 에어가 배출구(12a)의 내측에서 분사되게 하거나(a방향), 배출구(12a)의 선단 쪽에서 분사되게 하거나(c방향), 외측을 향하여 분사되게 하는 경우(b방향)에서 선택적으로 사용할 수 있다.

한편 본 발명은 도 9와 같이 이중관 모니터(30b)를 제작할 수 있는 것으로, 햄머비트를 사용하지 않고 회전비트를 사용하여 천공을 하는 경우에 적용되게 되며, 컨넥터(11)에 직접 회전비트가 결합되어 천공을 행하게 되고, 이 같이 회전비트를 사용하는 경우는 햄머를 사용할 때 발생되는 진동이 나타나지 않도록 할 때 사용되게 된다.

본 발명은 상기 된 모니터 중 도 3에 도시된 모니터(10)를 기준으로 하여 지하의 빈공간(40)까지 천공을 하고 그 주변의 주입재(50)를 이용하여 지하의 빈공간(40)을 채워주는 과정에 대하여 도 10내지 도 15를 참고로 하여 살펴보기로 한다.

본 발명은 천공기(100)를 이용하여 케이싱(200)을 박아주는 과정, 천공기(100)를 이용하여 케이싱(200)의 내측으로 지하의 빈공간(40)까지 천공을 하는 과정, 천공 후 로드(20)를 풀고 케이싱(200)과 로드(20) 사이의 밀봉을 위한 밀봉장치를 끼우고 로드(20)를 연결하는 과정, 모니터(10)를 일정 길이만큼 빼내고 밀봉장치를 밀어 밀봉을 행하는 과정, 몰타르 주입로(12)를 통하여 주입재(50)를 천공구멍에 채우는 과정, 천공구멍에 주입재(50)가 채워지면 모니터(10)와 케이싱(200)을 일정 길이로 빼내고 다시 채우는 과정을 반복적으로 수행하고, 채움이 완료되면 케이싱(200)을 빼내는 과정을 수행함으로써 이루어지게 된다.

여기서 천공기(100)를 이용하여 케이싱(200)을 박아주는 과정은 모니터(10)의 컨넥터(11)에 결합된 비트를 제거한 후 상기 컨넥터(11)에 케이싱(200)을 나사 방식으로 직접 결합하거나, 케이싱(200)을 체결하기 위한 어댑터를 끼운 후 어댑터에 케이싱(200)을 결합하여 천공기(100)를 이용하여 케이싱(200)을 박아주게 된다.

상기 케이싱(200)은 상측으로 컨넥터(11)에 직접 결합되게 하거나, 별도의 어댑터를 이용하여 케이싱(200)을 컨넥터(11)에 결합되게 하며, 상기 케이싱(200)의 하측에는 천공날을 고정시켜 케이싱(200)을 회전시키며 지면으로 밀어줄 경우 케이싱(200)은 지면을 파고 들어가 박히게 된다.

천공기(100)의 모니터(10)로 케이싱(200)을 박아준 후에는 케이싱(200) 또는 어댑터를 모니터(10)의 컨넥터(11)에서 제거하고, 컨넥터(11)에 비트를 결합시켜 천공을 할 수 있도록 한다.

상기 모니터(10)에는 몰타르 주입로와 천공 주입로및 에어 주입로가 형성된 로드(20)를 결합시키고, 상기 로드(20)의 선단에는 몰타르와 주입재및 물과 에어를 주입하기 위한 수이벨(120)이 결합되며, 상기 로드(20)는 포스트(110)에 설치되어 상하 이동하는 홀더(130)에 의해 회전가능하게 고정되게 함으로써, 홀더(130)를 하부로 밀을 경우 로드(20)가 천공구멍으로 밀리면서 모니터(10)가 지면을 파고 들어가게 된다.

여기서 케이싱(200)은 파이프 형태를 갖게 되는 것으로, 여러 개의 케이싱(200)이 동일 형상으로 결합되게 하거나, 도19와 같이 최상층부에 위치하는 케이싱(200a)은 상측으로 갈수록 굵어지는 쐐기 형태를 갖도록 하여 케이싱(200a)과 지면 사이의 역류 공간을 막아주도록 한다.

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본 발명은 천공기(100)를 이용하여 케이싱(200)을 박아주게 되는 것으로, 기존 방식에서 별도의 기계를 이용하여 케이싱(200)을 박아주는 것과는 차이가 있게 된다.

즉 본 발명은 별도의 기계 없이 천공기(100)로 케이싱(200)을 박고, 주입재(50)를 채운 후 케이싱(200)을 뽑아 다시 사용하게 되므로, 기존과 같이 작업 분량에 맞추어 여러 개를 미리 박아주는 방식과는 차이가 있다.

위와 같이 케이싱(200)을 박아준 후에는 모니터(10)의 컨넥터(11)에서 케이싱(200) 또는 어댑터를 분리하고, 천공을 위한 비트를 결합한 후 케이싱(200)의 내측으로 모니터(10)를 위치시킨 후 공지의 방법으로 천공을 하게 되며, 이때의 천공은 지하의 빈공간(40)에 도달할 때까지 하게 된다.

지반이 무른 곳이나 충격이 가해지면 안되는 곳에서는 비트에 의한 천공이 이루어지게 하되 천공 유입로(13)로 물을 유입시키게 되고, 지반이 강한 지역에서는 햄머비트를 이용하여 천공을 하되 이때 천공 유입로(13)로 고압의 에어를 공급하여 햄머링이 이루어지도록 한다.

상기 천공과정에 의해 지하의 빈공간(40)까지 천공이 이루어지게 되면 지면의 로드(20)를 한 칸 풀어내고, 지상에 노출된 로드(20)의 외측으로 도 16과 도 17에 도시된 바와 같은 밀봉 장치를 끼워준다.

밀봉장치는 도 16에 도시된 바와 같이 내측으로 링 형태의 고무(230)가 끼워진 누름 플렌지(220)가 로드(20)에 외삽되게 하고, 상기 케이싱(200)의 상측에는 받침플레지(210)를 연결하게 되는 것으로, 상기 누름 플렌지(220)는 홀더(130)에 의해 하부로 밀리게 되고, 받침 플렌지(210)는 누름 플렌지(220)의 고무(230)에 밀착되어 고무(230)가 벌어지면서 로드(20)와 케이싱(200) 사이의 틈새를 막아주게 된다.

여기서 케이싱(200)의 외측은 하부 홀더(140)로 고정되어 있게 되어 상측에 홀더(130)로 누름 플렌지(210)를 눌러 케이싱(200)을 누르더라도 케이싱(200)이 박히지 않고 고무(230)가 압착되는 형태가 된다.

위와 같이 로드(20)를 풀은 후 누름플렌지(220)를 끼우고 받침플렌지(210)를 연결한 후에는 다시 풀어낸 로드(20)를 연결하도록 하고, 로드(20)가 연결되게 되면 일정 길이만큼 모니터(10)를 빼내도록 하며, 모니터(10)가 최종 천공 위치에서 일정 높이로 빠지게 되면 홀더(130)를 하강시켜 누름 플렌지(220)를 눌러주도록 한다.

홀더(130)에 의해 누름 플렌지(220)가 눌리게 되면 누름 플렌지(220)의 내부에 끼워진 고무(230)가 받침플렌지(210)를 강하게 누르게 되고, 이에 따라 고무(230)가 압착되면서 로드(20)와 케이싱(200) 사이의 틈새를 막아주게 되며, 이때 케이싱(200)은 하부 홀더(140)에 의해 고정된 상태로 놓이게 된다.

한편 밀봉장치는 도 17에 도시된 바와 같이 받침 플렌지(310)를 케이싱(200)에 결합시키되 누름 플렌지(320)의 내측으로 링 형태의 패킹(330)(340)와 와셔(350)를 끼움으로써 누름 플렌지(320)가 강하게 하부로 눌릴 때 패킹(330)(340)이 받침 플렌지(310)의 상부를 강하게 눌러 패킹(330)(340)이 압착되게 하여 로드(20)와 케이싱(200) 사이를 밀봉시킬 수 있다.

또한 밀봉장치는 도 18에 도시된 바와 같이 도 17과는 반대로 패킹(330)(340)와 와셔(350)가 내측으로 끼워지게 받침플렌지(310a)을 형성하여 케이싱(200)에 결합되게 하고, 상기 패킹(330)의 상측으로는 누름플렌지(320a)를 끼워 주어 홀더(130)로 누름 플렌지(320a)를 강하게 누를 때 밀봉상태가 유지되도록 할 수 있다.

위와 같이 밀봉장치에 의해 케이싱(200)과 로드(20)사이가 밀봉되게 되면 몰타르 주입로(12)를 통하여 주입재(50)를 채우게 되고, 상기 주입재(50)는 모니터(10)의 Y자형 배출구(12a)를 통하여 천공구멍과 지하의 빈공간(40)을 채우게 된다.

본 발명에서 도 2에 도시된 지하의 빈공간(40)을 채워주는 경우는 시멘트 몰타르나 주입재(50)의 자중에 의해 채워지게 하는 것으로, 저압을 이용하여 충분히 지하의 빈공간(40)을 채워줄 수 있도록 한다.

그러나 공간형성층의 상부에 형성되는 연약지반에서는 주입재(50) 또는 시멘트 몰타르를 배출구(12a)로 배출시키면서 에어 주입로(14)에서 배출구(12a)쪽으로 에어를 주입시킴으로써 에어 압력에 의해 배출이 용이하게 이루어짐은 물론 연약지반의 틈새를 채우며 주입이 이루어지게 되며, 이로 인하여 연약지반이 단단하게 결합되어 물이 스며들지 않도록 한다.

본 발명은 지하의 빈공간(40)으로 시멘트 몰타르나 주입재(50)가 채워지게 하되 상기 주입재(50)는 천공 공사현장에서 쉽게 구할 수 있는 흙, 모래, 자갈, 뻘 등의 재료를 주입하거나 필요한 경우 경화재를 혼합하여 사용하게 되며, 이러한 주입재(50)를 지하의 빈공간(40)에 채우게 되면 지하의 빈공간(40)은 주입재(50)로 채워져 보강되게 된다.

또한 본 발명에서 천공구멍에 주입재(50)가 채워지게 되면 주입재(50)는 지 하의 빈공간(40)을 채우는 한편 땅속 틈새에 채워지게 되며, 이를 위하여 주입재(50)가 역류하지 않도록 밀봉장치를 이용하여 케이싱(200)과 로드(20) 사이를 막아주는 것이다.

본 발명은 시멘트 몰타르나 주입재(50)를 채울 수 있는 것으로, 천공된 구멍으로 시멘트 몰타르를 채우는 시스템은 도 20과 같고, 주입재(50)를 채우는 시스템은 도 21과 같으며, 시멘트 몰타르와 주입재(50)를 동시에 사용하는 경우는 도 22에 도시된 바와 같다.

즉 시멘트 몰타르를 사용하는 경우는 도 20에 도시된 바와 같이 시멘트 혼화제(61)와 물(62) 등은 믹서(63)에서 믹싱된 후 아지테이터(64)를 통하고 펌프(65)로 이동되어 주입이 이루어지게 된다.

그러나 주입재(50)를 주입하는 경우는 도 21에 도시된 바와 같이 실트점토(71), 현지재료(72), 재활용슬러지(73), 물(74) 등의 재료를 믹서(75)로 믹싱하여 펌프(76)에서 사이클론(77)으로 보내고, 사이클론(77)에서 배출된 주입재는 아지테이터(78)에서 펌프(79)를 통하여 주입이 이루어지게 되며, 여기서 사이클론(77)과 믹서(75) 사이에는 바이패스관(80)을 설치하여 주입재(50)의 농도를 조절하도록 한다.

즉 사이클론(77)으로 이동된 주입재(50)는 사이클론(77)에서 안정화 되어 배출되는 것으로, 상이 사이클론(77)에서의 배출량 조절에 따라 일정량이 바이패스관(80)을 통하여 믹서(75)로 피드백되어 재혼합이 이루어지게 되므로, 주입재(50)의 농도가 조절되게 되고, 농도가 조절된 주입재(50)는 펌프(79)를 통하여 주입이 이루어지게 된다.

한편 본 발명은 시멘트 몰타르와 주입재(50)를 동시에 사용할 수 있는 것으로, 도 22에 도시된 바와 같이 시멘트 몰타르가 펌프(65)에서 가압되어 아지테이터(78)로 이동하고, 주입재(50)는 사이클론(77)에서 농도가 조절된 후 아지테이터(78)로 이동하여 서로 혼합되게 한 후 펌프(79)에서 가압하여 주입이 이루어지게 한다.

본 발명은 상기와 같은 시스템을 이용하여 시멘트 몰타르나 주입재(50)를 주입하여 천공구멍에 채우는 한편 지하의 빈공간(40)에 채우게 되면 또 다시 모니터(10)를 일정 길이만큼 빼 낸 후 다시 밀봉장치로 밀봉을 하고 주입재(50)를 채워 넣는 과정을 반복함으로써 천공구멍에 전체적으로 주입재(50)를 채울 수 있게 된다.

천공구멍에 충분히 주입재(50)가 채워지면 모니터(10)와 로드(20)를 천공구멍에서 완전히 빼내게 되고, 모니터(10)가 빼내어지면 다시 컨넥터(11)를 이용하여 케이싱(200)을 지면에서 뽑아내게 되며, 모니터(10)와 케이싱(200)이 뽑히게 되면 다음 천공지역으로 이동하여 케이싱(200)을 박고 천공을 하고 주입재(50)를 채우는 과정을 반복함으로써 지하의 빈공간(40)을 채울 수 있게 된다.

본 발명은 천공기(100)를 이용하여 케이싱(200)을 박고, 천공을 한 후 주입재(50)를 채워주는 일련의 과정을 행하게 되므로, 기존과 같이 천공기를 뽑고 주입기를 다시 천공구멍에 끼워주는 불편함이 사라지는 동시에 한 대 기계로 작업이 가능한 이점이 있고, 또한 작업 후 뽑아낸 케이싱(200)을 다른 곳에 천공을 할 때 사 용하게 되므로, 기존과 같이 여러 개의 케이싱(200)을 박아주고 작업을 하는 경우에 비하여 적은 비용으로 작업을 할 수 있게 된다.

특히 본 발명은 작업현장에서 쉽게 구할 수 있는 흙, 모래, 자갈, 뻘 등의 재료를 주입하거나 필요한 경우 주입재를 혼합하여 사용하게 되므로, 몰타르를 사용하는 경우보다 비용이 적게 드는 동시에 환경 친화적인 작업을 하게 된다.

도 1은 천공기의 측면도

도 2는 본 발명의 시공상태 설명도

도 3는 본 발명의 3중관 모니터 단면도

도 4은 본 발명의 3중관 모니터 실시예 단면도

도 5는 본 발명의 2중관 모니터 단면도

도 6는 본 발명의 2중관 모니터 실시예 단면도

도 7은 본 발명의 2중관 모니터 다른 실시예 단면도

도 8은 본 발명의 에어구멍 설치 상태를 보인 단면도

도 9는 본 발명의 2중관 모니터 또 다른 실시예 단면도

도 10내지 도 15는 본 발명의 시공 방법 설명을 위한 단면도

도 16과 도 17은 본 발명의 밀봉장치 실시예 확대 단면도

도 18은 본 발명의 밀봉장치 다른 실시예 단면도

도 19는 본 발명의 케이싱 실시예 단면도

도 20은 본 발명의 시멘트 몰타르 주입시스템 구성도

도 21은 본 발명의 주입재 주입시스템 구성도

도 22는 본 발명의 시멘트 몰타르와 주입재 주입 시스템 구성도

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[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 : 모니터 11 : 컨넥터

12 : 몰타르 주입로 13 : 천공 주입로

14 : 에어 주입로 15 : 압력밸브

16 : 스프링 20 : 로드

30 : 모니터 40 : 지하의 빈공간

50 : 주입재 100 : 천공기

200 : 케이싱 210,310 : 받침 플렌지

220,320 : 누름 플렌지

Claims (12)

1. 천공기를 이용하여 케이싱을 지하로 박아주는 과정,

   천공기를 이용하여 로드가 연결된 모니터로 케이싱의 내측에서 지하의 빈공간까지 천공을 하는 과정,

   모니터로 천공층까지 천공을 한 후 로드를 풀고 케이싱과 로드 사이의 밀봉을 위한 밀봉장치를 끼우고 다시 로드를 연결하는 과정,

   모니터를 일정 길이만큼 빼내고 밀봉장치를 밀어 케이싱과 로드 사이의 밀봉을 행하는 과정,

   밀봉장치의 밀봉 후 로드와 모니터에 형성된 몰타르 주입로를 통하여 공사 현장에 구할 수 있는 재질의 주입재를 천공구멍과 지하의 빈공간에 채우는 과정,

   다시 모니터를 일정 길이로 들어 올린 후 주입재를 채우는 작업을 반복한 후 천공구멍에 주입재가 채워지면 모니터와 케이싱을 빼내는 과정을 수행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 지반 보강 공법.
2. 제1항에 있어서, 파이프 형태를 갖고 하부에 천공날이 고정되는 케이싱은 비트나 햄머비트가 결합되는 모니터의 하부 컨넥터에 결합되고, 상기 모니터에 결합된 케이싱은 천공기로 지면에 박아주는 것을 특징으로 하는 지반 보강 공법.
3. 제1항에 있어서, 로드를 분리한 후 로드에는 내측으로 링 형태의 고무가 끼 워진 누름 플렌지를 외삽되게 하는 한편 케이싱의 상측에는 받침플렌지를 체결하고, 케이싱은 홀더로 고정시킨 후 로드를 잡아주는 홀더로 받침 플렌지를 눌러주어 받침 플렌지가 누름 플렌지의 고무를 압착시켜 고무가 벌어지면서 로드와 케이싱 사이가 밀봉되게 하는 것을 특징으로 하는 지반 보강 공법.
4. 제1항에 있어서, 밀봉장치에 의해 케이싱과 로드사이가 밀봉되게 되면 로드와 모니터의 몰타르 주입로를 통하여 공사현장에서 구할 수 있는 주입재를 밀어 넣고, 상기 주입재는 모니터의 Y자형 배출구를 통하여 천공구멍과 지하의 빈공간으로 배출되며, 상기 배출구 쪽으로 에어 주입로에서 에어가 배출되게 하는 것을 특징으로 하는 지반 보강 공법.
5. 제1항에 있어서, 주입재는 공사현장에서 구할 수 있는 흙, 모래, 자갈, 뻘 등의 재료를 혼합하여 주입하거나 보강재를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 지반 보강 공법.
6. 제1항에 있어서, 천공구멍에 채우는 주입재는 시멘트 몰타르 또는 현장에서 구할 수 있는 주입재를 사용하되 지하에 빈공간 많은 곳에서는 저압주입이 이루어지게 하고, 연약지반과 단층부위에서는 압력을 가하며 몰타르가 지하 틈새로 채워져 지수층을 형성하는 것을 특징으로 하는 지반 보강 공법.
7. 제1항에 있어서, 천공구멍에 채워지는 시멘트 몰타르와 주입재는 단독 또는 혼합되어 주입되는 것을 특징으로 하는 지반 보강 공법.
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