KR100973714B1 - 그라우팅 주입장치 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그라우팅 주입장치 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법에 관한 것으로, 지하철 인접 구간에서 시공하는 건물기초(지표로부터 18.0M) 공사시 인접한 지하철 터널 및 환기구에 구조적 영향을 최소화하고, 안전성을 확보하기 위하여 일체형으로 본 주입관 내부에 부 주입관을 구비하여 구성된 주입장치에 의해 사방으로 실주입재와 본주입재를 순차적으로 천공홀에 주입함에 역류를 방지하고, 신속 용이하게 주입할 수 있는 그라우팅 주입장치 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법을 제공하는 데 있다.

이를 위한 본 발명의 그라우팅 주입장치 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법은, 길이방향으로 수평하게 형성된 부 주입관을 내입한 본 주입관의 전후측에 패킹 캡으로 밀폐되며, 후측의 패킹 캡을 통해 다수개의 주입호스가 패킹 캡을 관통하여 부 주입관의 인입공 측에 연결되면서 어느 하나의 주입호스는 길이방향으로 전방의 인출공까지 연장되어 전측 패킹 캡을 통과한 주입호스가 외부 돌출되도록 결합된 주입장치로 구성된다.

그라우팅, 강관, 주입장치, 지하철, 터널, 보강재, 지반 보강

Description

그라우팅 주입장치 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법{Grouting space-time that use grouting pouring in device and this method}

본 발명은 그라우팅 주입장치 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 굴착 터널, 절토 또는 성토지 사면 및 지반 보강을 위하여 천공한 그라우팅 대상 천공홀 내벽의 미세한 틈새까지도 그라우팅재가 침투주입될 수 있도록 전방과 사방으로 실주입재와 본주입재를 순차적으로 천공홀에 주입함에 역류를 방지하고, 신속 용이하게 주입할 수 있는 그라우팅 주입장치 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법에 관한 것이다.

최근 도시 지하 구조물의 시공현장에서는 지하구조물의 안전성 증대와 인접구조물의 손상방지를 위하여 지하굴착보조공법을 사용하고 있으며, 경우에 따라서는 차수와 보강효과를 동시에 얻기 위해서 차수 그라우팅과 보강 그라우팅 두 공법을 조합하여 사용하기도 한다. 일반적으로, 지하굴착시 사용하는 굴착보조 공법은 강관 보강형 다단 그라우팅 공법을 대표적으로 들 수 있다.

여기서, 그라우팅(grouting)공법이란 지반 내에 주입관을 삽입하고 주입관을 통하여 그라우트재를 지중에 압송하여 지중을 충전시키고 일정시간이 경과하면 지반이 고결되는 것으로서, 지반의 불투수성을 높여 차수 또는 지수를 시공목적으로 하거나 지반의 강도 증대 및 지반안정을 목적으로 하는 공법을 말한다. 심도가 깊어지면 내부 깊숙이 그라우트재를 주입하기가 곤란하므로 일반적으로 순차적으로 진행하는 다단 그라우팅 공법이 적용되고 있다.

종래의 강관 보강형 다단 그라우팅 공법은 통상 천공, 강관삽입, 코킹(caulking) 및 실링(sealing), 그라우팅(grouting)의 순서로 진행하여 주로 연약 풍화암층의 차수 및 보강용으로 사용되고 있다. 터널 및 사면굴착에 선행하여 터널 및 사면의 원주면을 따라 직경 125mm 정도의 구멍을 일정 간격으로 천공한다.

천공 후 분사구멍과 역류방지용 고무밴드가 설치된 일반 구조용 소구경 강관을 소정의 길이로 커플링으로 연결하여 천공된 곳에 삽입한다. 강관 삽입 후 강관과 천공홀 사이에 그라우트재의 역류방지와 천공홀을 통하여 토출되는 그라우트재를 막기 위하여 코킹재를 주입하여 천공구멍의 입구를 봉합한다.

그리고 다단 그라우팅을 실시하기 위하여 강관 내에 팩커를 집어넣고 내측으로부터 외측으로 팩커를 이동시키며 분사구멍을 이용 다단 그라우팅을 실시한다.

상기와 같은 순서로 진행되는 종래의 강관보강형 다단 그라우팅 공법은 여러 가지 문제점을 안고 있다.

첫째. 사용하는 주재료가 강관이므로 실링이 되지 않고 지반에 직접 접촉할 경우 강관이 부식할 우려가 있어, 목적상 시공 중 보조 보강재이지만 영구적인 지보재로서 결함이 나타날 수 있다.

둘째, 그라우팅 시공 후 다음 막장을 굴착할 시에 표면으로 돌출된 강관을 컷팅하는 작업이 오래 걸리는 단점이 있다.

셋째, 지반의 상태와 터널의 단면크기에 따라 보강해야되는 깊이가 길어질 경우 강관의 무게로 인해 강관을 천공구멍으로 삽입하는 과정에서 어려움이 많다. 넷째, 강관 삽입 후에도 강관의 자중으로 인해 천공구멍 내면에 강관이 접촉되어 강관 표면의 그라우트재 분사구를 막아 지반내 그라우팅 효과가 떨어지게 된다.

다섯째, 주입시 분사공 전체가 개방되지 않아 주입분포가 일정하지 않은 단점이 있다.

상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 지하철 인접 구간에서 시공하는 건물기초(지표로부터 18.0M) 공사시 인접한 지하철 터널 및 환기구에 구조적 영향을 최소화하고 안전성을 확보하기 위하여 강관다단 그라우팅공사를 기초부 하부에 시공함으로써 강관과 주변지반의 일체화를 시키며 상재하중을 분담하여 기초면에서의 토압을 경감하여 안전성을 확보 가능한 그라우팅 주입장치 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법을 제공함에 있다.

이로써 굴착시 예상되는 지반변형 및 인접 구조물의 영향을 최대한 억제하여, 안전하고 경제적인 기초를 시공할 수 있는 그라우팅 주입장치 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법을 제공함에 있다.

그리고, 본 발명의 주입장치에 의해 그라우트 주입량을 증가시킬 수 있도록 하여 보다 확실한 차수 및 지반보강 효과를 발휘할 수 있으며, PP 또는 PE로 제작하여 중량이 가벼워 취급이 용이하고, 전방과 사방으로 분출이 가능한 본 주입관과 부주입관의 주입구멍이 막히는 현상이 없어 주입 효율이 양호하고 주입 분포가 균일한 그라우팅 주입장치 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법을 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 그라우팅 주입장치는, 길이방향으로 수평하게 형성된 부 주입관을 내입한 본 주입관의 전후측에 패킹 캡으로 밀 폐되며, 후측의 패킹 캡을 통해 다수개의 주입호스가 패킹 캡을 관통하여 부 주입관의 인입공 측에 연결되면서 어느 하나의 주입호스는 길이방향으로 전방의 인출공까지 연장되어 전측 패킹 캡을 통과한 주입호스가 외부 돌출되도록 결합된 주입장치로 이루어진 구조이다.

바람직하게, 상기 주입장치는, 길이방향으로 길게 형성되어 소정간격으로 외주면 둘레로 다수개의 토출구를 형성한 중공의 파이프로 형성된 본 주입관과; 상기 본 주입관의 내부에 삽입되도록 길이방향으로 길게 형성되되, 전후면측에 인입공과 인출공을 각각 형성하며, 외주면에 길이방향으로 길게 형성된 다수개의 로드홈을 형성한 부 주입관과; 상기 본 주입관으로부터 주입재가 사방으로 분사하도록 전후측을 차단하는 패킹 캡과; 상기 패킹을 관통하여 본 주입의 내부로 길이방향으로 길게 삽입되어 주입재를 주입하기 위한 다수의 주입호스; 로 이루어진 것을 특징으로 한다.

더 바람직하게, 상기 본 주입관과 부 주입관은 PP, PE 중에서 선택되는 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 주입장치는, 지반에 형성된 천공홀에 삽입되며, 후측의 주입호스를 통해 부 주입관의 인입공 측으로 실주입재가 먼저 공급되고, 전측으로 돌출된 주입호스를 통해 실주입재가 전방으로 분출되어 천공홀 사이를 채운 실주입재는 유입구를 통해 완충 공간부로 유입되어 확인구로 유출되면 실주입재를 중단하며, 다른 하나의 주입호스로 본주입재를 공급하여 연통구를 통해 부 주입관 전측인 본 주입관 내부로 충진되는 본주입재가 로드홈을 따라 후방으로 이동하면서 본 주입관의 토출구를 통해 외부 사방으로 본주입재가 분출되는 것을 포함함을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 본주입재가 공급되는 주입호스 일측에 유량압력계를 설치하여 유량압력계의 압력이 상승하면 천공홀에 본주입재가 완충된 것으로 판단하여 공급을 중단하는 것을 더 포함함을 특징으로 한다.

더 바람직하게, 상기 주입장치는, 본 주입관의 전측 주입호스와 외주면의 토출구를 통해 사방으로 분출되는 주입재로 천공홀의 충진되면서 천공홀의 완충으로 인해 본 주입관의 유입구를 통해 주입재가 완충 공간부로 유입되어 상기 완충 공간부에 다시 충진되면서 패킹 캡의 확인구로 유출되는 주입재로 천공홀에 주입재 완충된 것으로 판단하여 주입재 공급을 중단하는 것을 포함함을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 그라우팅 주입장치를 이용한 그라우팅 시공방법에 관한 것으로서, 굴착 터널, 절토 또는 성토지 사면 및 지반 보강을 위하여 천공홀에 그라우트재를 충진하는 그라우팅 주입장치를 이용한 그라우팅 시공방법에 있어서,

그라우팅 대상 지반의 특성을 조사하고 조사된 자료를 기초로 그라우팅 지점을 선정하여 천공홀을 형성하는 단계; 상기 천공홀에 주입호스가 전측에 돌출된 측으로 주입장치를 삽입하는 단계; 상기 주입장치가 삽입된 천공홀 입구에 주입장치와 천공홀 사이를 코킹 실시하는 단계; 상기 주입장치의 주입호스로 실주입재를 공급하여 내부로 실주입재가 투입되는 단계; 상기 주입장치 내로 공급되는 실주입재가 전측 주입호스를 통해 전방으로 분출되고, 실주입재가 천공홀을 완충하는 단계; 상기 천공홀을 실주입재로 완충되면 본 주입관의 유입구를 통해 실주입재가 완충 공간부가 충진되면서 패킹 캡의 확인구로 실주입재가 외부로 유출되면 실주입재 공급을 중단하는 단계; 상기 본 주입관의 주입호스로 본주입재를 공급하여 연통로로 투입하는 단계; 상기 본 주입관의 내부에 본주입재로 충진되어 로드홈을 따라 후측이동과 함께 토출구로 본주입재가 천공홀로 분사되는 단계; 상기 본 주입관으로 본주입재를 투입하는 동안 유량압력계에 의해 압력 변화를 체크하여 압력이 상승하면 천공홀에 본주입재가 완충된 것으로 판단하여 공급을 중단하는 하는 단계; 상기 본주입재 공급 완료 후, 천공홀로부터 주입장치를 철거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 설비가 매우 간단하므로, 설비비가 크지 않으며, 장치 조립을 위한 인건비가 작게 소요되며, 그라우팅 주입장치는 주입호스를 통해 실주입재와 본주입재를 각각 주입하고, 그 주입재를 주입용 로드의 연통구를 통과시켜 천공홀로 분사하게 되므로 주입재가 일괄적으로 신속하게 배출되게 되며, 실주입재 배출 완충 후 본주입재를 분사로 역유입되지 않게 되므로 효과가 있다.

또한, 본 발명은 PP 또는 PE로 제품으로 절단 및 가공이 쉽고 그라우팅 후 터널 굴착 시 강관에 비해 절단이 용이하므로 시공속도가 빠르며, 중량이 가벼워 취급이 용이한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 그라우팅 주입장치는 PP 또는 PE로 제작되어 부식성이 좋으므로 부식과 변질이 되지 않으며, 취급하기 쉬워 작업성의 향상과, 작업시간의 단 축, 작업비용의 감소효과를 기대할 수 있는 효과가 있으므로 매우 유용한 발명인 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

길이방향으로 수평하게 형성된 부 주입관을 내입한 본 주입관의 전후측에 패킹 캡으로 밀폐되며, 후측의 패킹 캡을 통해 다수개의 주입호스가 패킹 캡을 관통하여 부 주입관의 인입공 측에 연결되면서 어느 하나의 주입호스는 길이방향으로 전방의 인출공까지 연장되어 전측 패킹 캡을 통과한 주입호스가 외부 돌출되도록 결합된 주입장치; 로 이루어진 것을 특징으로 하는 그라우팅 주입장치를 제공함으로써 달성하였다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의하여 상세하게 설명한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물 과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치의 분해 사시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치(100)는 굴착 터널, 절토 또는 성토지 사면 및 지반 보강을 위하여 천공홀(10)을 형성하여 실시하는 그라우팅 작업에 사용하는 그라우팅 주입장치(100)로, 지하철 인접 구간에서 시공하는 건물기초(지표로부터 18.0M) 공사시 인접한 지하철 터널 및 환기구에 구조적 영향을 최소화하고, 안전성을 확보하기 위하여 일체형으로 본 주입관(110) 내부에 부 주입관(120)을 구비하여 구성된 주입장치(100)에 의해 사방으로 실주입재(102)와 본주입재(104)를 순차적으로 천공홀(10)에 주입함에 역류를 방지하고, 신속 용이하게 주입할 수 있도록 하는 것이다.

이러한, 상기 주입장치(100)는 길이방향으로 긴 원형 봉 형상을 하면서 길이방향으로 수평하게 형성된 부 주입관(120)을 내입한 본 주입관(110)의 전후측에 패킹 캡(130)으로 밀폐된다.

그리고, 상기 본 주입관(110)의 후측에 위치하는 패킹 캡(130)은 다수개의 주입호스(140)가 패킹 캡(130)을 관통하여 부 주입관(120)의 인입공(122) 측에 연결된다.

여기서, 상기 본 주입관(110)에 연결되는 주입호스(140) 중 어느 하나의 주입호스(140)는 길이방향으로 전방의 인출공(124)까지 연장되어 전측 패킹 캡(130)을 통과한 주입호스(140)가 외부 돌출되도록 결합을 이루는 것이다.

이 같은, 상기 주입장치(100)는 본 주입관(110)과 부 주입관(120)으로 나누 어지며, 상기 본 주입관(110)은 길이방향으로 길게 형성되어 소정간격으로 외주면 둘레로 다수개의 토출구(112)를 형성한 중공의 파이프로 형성된 것이다.

그리고, 상기 부 주입관(120)은 본 주입관(110)의 내부에 삽입되도록 길이방향으로 길게 형성되되, 전후면측에 인입공(122)과 인출공(124)을 각각 형성하며, 외주면에 길이방향으로 길게 형성되어 소정의 깊이를 가지는 다수개의 로드홈(126)을 형성한 것이다.

이때, 상기 본 주입관(110)으로부터 주입재인 본 주입재(104)와 실주입재(102)가 전방측과 사방으로 원활히 분사 가능하게 전후측을 패킹 캡(130)으로 차단하도록 구성된다.

그리고, 상기 패킹 캡(130)을 관통하여 본 주입관(110)의 내부로 길이방향으로 길게 삽입되는 다수개의 주입호스(140)는 본 주입재(104)와 실주입재(102)를 각각 주입하기 위한 것이다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 가진 그라우팅 주입장치에 대해 첨부한 도면에 의하여 더욱 상세하게 설명한다.

먼저, 도 1은 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치의 분해 사시도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 주입장치(100)는 길이방향으로 길게 형성된 원형 파이프 형상의 주입장치(100)로 소정의 간격을 이루면서 외주면 사방으로 토출구(112)를 형성한 본 주입관(110) 내부에 사방에 로드홈(126)을 구성한 부 주입관(120)을 내포하여 전후측으로 패킹 캡(130)으로 밀폐시키면서 결합되며, 후측 패킹 캡(130)으로 결합되는 두 개의 주입호스(140) 중 하나의 주입호스(140)는 패킹 캡(130)을 관통하여 전방 패킹 캡(130)으로 돌출되고, 다른 하나의 주입호스(140)는 패킹 캡(130)에 결합되어 본 주입관(110) 내부로 이어지면서 내부에 존재하는 부 주입관(120)에 연결되어 본 주입재(104) 공급에 의해 내부로 본 주입재(104)를 공급되도록 하여 본 주입관(110) 외부에 형성된 토출구(112)를 통해 본 주입재(104)가 분출되도록 하는 것이다.

여기서, 상기 본 주입관(110)과 부 주입관(120)은 PP, PE 중에서 선택되는 어느 하나로 이루어진 것이다.

이것은, 주입장치(100)의 본 주입관(110)과 부 주입관(120)을 PP 또는 PE로 제작하여 중량이 가벼워 취급이 용이하게 한다.

상기 주입장치(100)의 본 주입관(110)과 부 주입관(120)을 구성하는 소재와 동일한 소재를 사용하여 제조될 수 있으며, 상기 본 주입관(110)과 부 주입관(120)에 사용되는 PP 또는 PE가 아닌 더욱 우수한 다른 소재가 사용될 수도 있음은 물론이다.

한편, 상기 본 주입관(110)은 도 2에 도시한 바와 같이 원형의 중공 파이프로 이루어져 내포한 부 주입관(120)에서 제공하는 본주입재(104)를 외부로 분출하는 토출구(112)를 파이프 외주면에 사방으로 형성하면서 소정간격으로 다수개로 구성한 것이다.

아울러, 상기 부 주입관(120)은 본 주입관(110)에 내포되는 것이고, 부 주입관(120)은 본 주입관(110) 보다 짧은 길이를 가져 본 주입관(110) 내부 후측에 소정의 완충 공간부(114)가 형성된다.

그리고, 상기 완충 공간부(114)가 형성된 본 주입관(110) 외주면 상부에 통 공된 유입구(116)를 형성된다.

한편, 도 3은 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치의 부 주입관을 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치의 부 주입관 정, 좌우측면도를 나타낸 도면이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 부 주입관(120)은 후측의 인입공(1220과 전측의 인출공(124)이 수평선상으로 관통되는 연통구(128)가 형성된다.

여기서, 상기 부 주입관(120)은 두 개의 주입호스(140)가 연결되도록 두 개의 통공으로 이루어진 인입공(122)이 형성되면서 상기 인입공(122)이 전측으로 연통된 두 개의 인출공(124)이 형성된 것이다.

이때, 상기 부 주입관(120)의 후측으로 연결되는 두 개의 주입호스(140) 중에 한 개의 주입호스(140)는 실주입재(102) 투입되고, 다른 하나의 주입호스(140)는 본주입재(104)가 투입된다.

상기 부 주입관(120)의 전측에 돌출된 주입호스(140)는 실주입재(102)를 전방으로 분출하게 된다.

즉, 상기 부 주입관(120)은 후측의 인입공(122)과 전측의 인출공(124)이 수평선상으로 관통되는 연통구(128)를 형성하여 인입공(122)에서 전측 인출공(124)을 지나 돌출되는 주입호스(140)로는 실주입재(102)가 투입되고, 인입공(122) 측에 연결되는 주입호스(140)로는 본주입재(104)가 투입되어 연통구(128)를 지나 본 주입관(110) 내부로 분출하는 것이다.

또한, 상기 부 주입관(120)은 원형형상을 가지면서 상하 좌우 사방으로 소정 의 깊이를 가지는 로드홈(126)이 형성된다.

이때, 상기 부 주입관(120)은 외주면에 소정의 깊이를 가지는 로드홈(126)을 사방으로 형성하여 전측에서 후측으로 이어지되 부 주입관(120)의 전체 길이보다 짧게 형성한다.

여기서, 상기 부 주입관(120)의 길이가 본 주입관(110)의 길이보다 짧게 형성되어 본 주입관(110)에 내포되어 본 주입관(110) 내부에 남게 되는 소정의 공간이 완충 공간부(114)가 되는 것이다.

한편, 상기 부 주입관(120)이 본 주입관(110)에 내포되고, 본 주입관(110) 전후측으로 패킹 캡(130)이 끼워져 본 주입관(110)을 밀폐시키게 된다.

이러한, 상기 본 주입관(110)의 전측을 밀폐시키는 패킹 캡(130)은 도 5에 도시한 바와 같이 중앙에 하나의 통공인 돌출구(132)를 형성하여 주입호스(140)를 외부로 돌출시키고, 상기 본 주입관(110)의 후측을 밀폐시키는 다수개의 연결구(134)를 구성한 패킹 캡(130)으로는 실주입재(102)를 투입하는 주입호스(140)와 본 주입재(104)를 투입하는 주입호스(140)를 각각 연결하게 되며, 실주입재(102) 완충을 확인하는 확인구(136)를 형성한 것이다.

즉, 도 6에 도시한 바와 같이 상기 본 주입관(110) 내부에 부 주입관(120)이 길이방향으로 끼워지고, 본 주입관(110) 전후 측으로 패킹 캡(130)이 끼워지면서 길이 방향으로 긴 주입호스(140)가 후측 하나의 패킹 캡(130)에 형성된 실주입재(102)가 공급되는 연결구(134)에 주입호스(140)가 끼워져 부 주입관(120)의 인입공(122)에 연결되면서 연통구(128_를 따라 연장되어 전방 인출공(124)에서 인출되 어 패킹 캡(130)의 돌출구(132)의 외부로 돌출되는 것이며, 다른 하나의 주입호스(140)는 본 주입관(110)의 후측 패킹 캡(130)에 형성된 본주입재(104)가 공급되는 통공의 연결구(134)에 주입호스(140)가 끼워지고 연장되어 부 주입관(120)의 인입공(122)에 연결되는 것이다.

아울러, 도 7은 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치를 천공홀에 설치 후 주입제 투입을 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치의 천공홀에 주입장치 삽입 작업을 나타낸 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치의 천공홀에 삽입과 실주입재 투입과 본주입재 투입 작업을 나타낸 도면이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 구성된 본 발명의 주입장치(100)는 도 8에 도시한 바와 같이 지반에 형성된 천공홀(10)에 길이방향으로 길게 삽입되는 것으로, 본 주입관(110)의 후측에 구성된 패킹 캡(130)의 실주입재(102)가 공급되는 연결구(134)에 끼워진 주입호스(140)에 실주입재(102)가 공급되어 부 주입관(120)의 인입공(122) 측으로 실주입재(102)가 먼저 공급된다.

상기 실주입재(102)는 부 주입관(120)의 연통구(128)를 통해 전방의 돌출된 주입호스(140)를 통해 본 주입관(110) 전방 외부로 분출되는 것이다.

도 7의 (a)에 도시한 바와 같이 상기 본 주입관(110)의 전측으로 돌출된 주입호스(140)를 통해 실주입재(102)가 전방으로 천공홀(10)로 분출되어 천공홀(10) 사이를 채운 실주입재(102)는 본 주입관(110)의 후측에 통공된 유입구(116)를 통해 실주입재(102)가 완충 공간부(114)로 유입된다.

상기 본 주입관(110)의 내부에 형성된 완충 공간부(114)로 실주입재(102)가 유입되면서 완충 공간부(114)를 채워져 상기 실주입재(102)가 외부로 유출시키게 하는 확인구(136)를 완충 공간부(114)를 밀폐시키는 패킹 캡(130)에 통공되어 상기 확인구(136)로 실주입재(102)가 유출되면 실주입재(102)의 공급을 중단하게 된다.

그리고, 상기 본 주입관(110)의 후측에서 본주입재(104)를 공급하는 패킹 캡(130)의 연결구(134)에 연결된 주입호스(140)에 본주입재(104)를 공급하여 연통구(128)를 통해 부 주입관(120) 전측인 본 주입관(110) 내부로 충진된다.

도 7의 (b)에 도시한 바와 같이 상기 본주입재(104)에 의해 본 주입관(110)의 전측부터 채워지면서 본주입재(104)가 부 주입관(120)의 로드홈(126)을 따라 후방으로 이동하면서 본 주입관(110)의 토출구(112)를 통해 외부 사방으로 본주입재(104)가 분출되는 것이다.

이때, 상기 본주입재(104)가 공급되는 주입호스(140) 일측에 유량압력계(150)를 설치하여 유량압력계(150)의 압력이 상승하면 천공홀(10)에 본주입재(104)가 완충된 것으로 판단하여 공급을 중단하게 된다.

즉, 상기 주입장치(100)는 도 9에 도시한 바와 같이 본 주입관(110)의 전측 주입호스(140)로 실주입재(102)가 분출되고, 외주면의 토출구(112)를 통해 사방으로 본주입재(104)가 분출되어 천공홀(10)의 충진되면서 천공홀(10)의 완충으로 인해 본 주입관(110)의 유입구(116)를 통해 실주입재(102)가 완충 공간부(114)로 유입되어 상기 완충 공간부(114)에 다시 충진되면서 패킹 캡(130)의 확인구(136)로 유출되는 실주입재(102)로 천공홀(10)에 주입재 완충된 것으로 판단하여 실주입재(102) 공급을 중단하는 것이다.

이와 같이, 본 발명의 그라우팅 주입장치(100)는 본 주입관(110) 내부에 부 주입관(120)을 구비하여 구성된 주입장치(100)에 의해 사방으로 실주입재(102)와 본주입재(104)를 순차적으로 천공홀(10)에 주입함에 역류를 방지하고, 신속 용이하게 주입할 수 있다.

상술한 본 발명의 일실시예에 따른 그라우팅 주입장치를 이용한 그라우팅 시공방법에 대하여 도 10을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 10은 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치를 이용한 그라우팅 시공방법을 나타낸 블럭도이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 우선 그라우팅 대상 지반의 특성을 조사하고 조사된 자료를 기초로 그라우팅 지점을 선정하여 천공홀(10)을 형성한다.(S110)

이때, 상기 천공홀(10)을 생성하는 천공장비는 터널 단면 및 지질상태 등 현장조건에 따라 적절한 장비를 선정하여야 한다.

천공작업이 완료되면 상기 천공홀(10)에 주입호스(140)가 전측에 돌출된 측으로 주입장치(100)를 삽입한다.(S120)

그리고, 상기 주입장치(100)가 삽입된 천공홀(10) 입구에 주입장치(100)와 천공홀(10) 사이를 코킹(20) 실시한다.(S130)

상기 주입장치(100)의 삽입후 천공홀(10) 입구에 주입장치(100)와 천공홀(10) 사이에 코킹(급결재)(20)을 실시하여 천공면과 주입장치(100) 사이에 본 주입재(104)와 실주입재(102)의 역류를 방지한다.

여기서, 코킹재는 누수부에서도 충분한 코킹효과를 발휘해야 하며, 코킹재는 고결시간이 빨라 코킹(20) 직후 주입을 실시할 수 있어야 한다.

아울러, 상기 주입장치(100)의 주입호스(140)로 실주입재(102)를 공급하여 내부로 실주입재(102)가 투입된다.(S140)

그리고, 상기 주입장치(100) 내로 공급되는 실주입재(102)가 전측 주입호스(140)를 통해 전방으로 분출되고, 실주입재(102)가 천공홀(10)을 완충하게 된다.(S150)

한편, 상기 천공홀(10)을 실주입재(102)로 완충되면 본 주입관(110)의 유입구(116)를 통해 실주입재(102)가 완충 공간부(114)가 충진되면서 패킹 캡(130)의 확인구(136)로 실주입재(102)가 외부로 유출되면 실주입재(102) 공급을 중단하게 된다.(S160)

이때, 상기 실주입재(102)는 천공홀(10)에 주입하여 본주입재(104)의 역류를 방지하기 위한 것이다.

상기 실주입재(102)는 고결강도가 약하며 부피가 팽창하여 공간을 남기지 말아야 한다.

아울러, 상기 실주입재(102) 및 시멘트의 배합비는 아래와 같다.

물 (kg)	시멘트(kg)	실주입재(kg)	비 고
855.1	200	62.5	1000리터당

다음으로, 상기 본 주입관(110)의 주입호스(140)로 본주입재(104)를 공급하여 연통구(128)로 투입한다.(S170)

그리고, 상기 본 주입관(110)의 내부에 본주입재(104)로 충진되어 로드홈(126)을 따라 후측이동과 함께 토출구(112)로 본주입재(104)가 천공홀(10)로 분사된다.(S180)

여기서, 상시 본주입재(104)는 시멘트 밀크 및 물유리계를 복합주입하거나 상황에 따라서 교대 주입해야 하므로 1.5 분사 주입법에 의해 단계별 주입을 실시한다.

이때, 압력 및 주입량에 따라 교대 사용한다.

아울러, 상기 본주입재(104)의 배합비는 아래와 같이 우선 적용한다.

우선, 시멘트 밀크 배합비는,

구 분	주입량(ℓ)	시멘트 밀크		비고
		시멘트(kg)	물(ℓ)
배 합	1000	500	841

또한, 물유리계 배합비는,

구 분	주입량 (ℓ)	A 액		B 액			비고
		물유리 (ℓ)	물(ℓ)	시멘트 (kg)	물(ℓ)	W/C(%)
배 합	1000	250	250	250	420	168

이다.

이와 같은, 상기 본 주입관(110)으로 본주입재(104)를 투입하는 동안 유량압력계(150)에 의해 압력 변화를 체크하여 압력이 상승하면 천공홀(10)에 본주입재(104)가 완충된 것으로 판단하여 공급을 중단하게 되며, 상기 본주입재(104) 공 급 완료 후, 천공홀(10)로부터 주입장치(100)를 철거하게 된다.(S190)

이러한, 그라우팅 방법으로 그라우팅 주입장치(100)를 사용하여 부식성이 좋으므로 부식과 변질이 되지 않으며, 취급하기 쉬워 작업성의 향상과, 작업시간의 단축, 작업비용의 감소효과를 기대할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치의 분해 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치의 본 주입관을 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치의 부 주입관을 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치의 부 주입관 정, 좌우측면도를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치의 패킹 캡을 나타낸 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치의 전체 조립을 나타낸 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치를 천공홀에 설치 후 주입제 투입을 나타낸 도면.

도 8은 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치의 천공홀에 주입장치 삽입 작업을 나타낸 도면.

도 9는 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치의 천공홀에 삽입과 실주입재 투입과 본주입재 투입 작업을 나타낸 도면.

도 10은 본 발명에 따른 그라우팅 주입장치를 이용한 그라우팅 시공방법을 나타낸 블럭도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10:천공홀 20:코킹

100:주입장치 102:실주입재

104:본주입재 110:본 주입관
112:토출구 114:완충 공간부
116:유입구 120:부 주입관
122:인입공 124:인출공
126:로드홈 128:연통구
130:패킹 캡 132:돌출구
134:연결구 136:확인구
140:주입호스 150:유량압력계

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Claims (12)

1. 굴착 터널, 절토 또는 성토지 사면 및 지반 보강을 위하여 천공홀을 형성하여 실시하는 그라우팅 작업에 사용하는 그라우팅 주입장치에 있어서,

   길이방향으로 수평하게 형성된 부 주입관(120)을 내입한 본 주입관(110)의 전후측에 패킹 캡(130)으로 밀폐되며, 후측의 패킹 캡(130)을 통해 다수개의 주입호스(140)가 패킹 캡(130)을 관통하여 부 주입관(120)의 인입공(122) 측에 연결되면서 어느 하나의 주입호스(140)는 길이방향으로 전방의 인출공(124)까지 연장되어 전측 패킹 캡(130)을 통과한 주입호스(140)가 외부 돌출되도록 결합된 주입장치(100); 로 이루어진 것을 특징으로 하는 그라우팅 주입장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 주입장치(100)는,

   길이방향으로 길게 형성되어 소정간격으로 외주면 둘레로 다수개의 토출구(112)를 형성한 중공의 파이프로 형성된 본 주입관(110)과;

   상기 본 주입관(110)의 내부에 삽입되도록 길이방향으로 길게 형성되되, 전후면측에 인입공(122)과 인출공(124)을 각각 형성하며, 외주면에 길이방향으로 길게 형성된 다수개의 로드홈(126)을 형성한 부 주입관(120)과;

   상기 본 주입관(110)으로부터 본 주입재(104)와 실주입재(102)가 사방으로 분사하도록 전후측을 차단하는 패킹 캡(130)과;

   상기 패킹 캡(130)을 관통하여 본 주입관(110)의 내부로 길이방향으로 길게 삽입되어 본 주입재(104)와 실주입재(102)를 주입하기 위한 다수의 주입호스(140); 로 이루어진 것을 특징으로 하는 그라우팅 주입장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 본 주입관(110)과 부 주입관(120)은 PP, PE 재질 중에서 선택되는 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 그라우팅 주입장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 주입장치(100)에 연결되는 한 개의 주입호스(140)로는 실주입재(102) 투입되고, 다른 하나의 주입호스(140)로는 본주입재(104)가 투입되는 것을 포함함을 특징으로 하는 그라우팅 주입장치.
5. 제2항에 있어서,

   상기 본 주입관(110)은,

   원형의 중공 파이프로 이루어져 내포한 부 주입관(120)에서 제공하는 본주입 재(104)를 외부로 분출하는 토출구(112)를 파이프 외주면에 사방으로 형성하면서 소정간격으로 다수개로 구성한 것을 포함함을 특징으로 하는 그라우팅 주입장치.
6. 제2항에 있어서,

   상기 부 주입관(120)은 본 주입관(110)에 내포되되, 본 주입관(110) 보다 짧은 길이를 가져 본 주입관(110) 내부 후측에 소정의 완충 공간부(114)가 형성되면서 완충 공간부(114)가 형성된 본 주입관(110) 외주면 상부에 통공된 유입구(116)를 형성한 것을 포함함을 특징으로 하는 그라우팅 주입장치.
7. 제2항에 있어서,

   상기 부 주입관(120)은,

   후측의 인입공(122)과 전측의 인출공(124)이 수평선상으로 관통되는 연통구(128)를 형성하여 인입공(122)에서 전측 인출공(124)을 지나 돌출되는 주입호스(140)로는 실주입재(102)가 투입되고, 인입공(122) 측에 연결되는 주입호스(140)로는 본주입재(104)가 투입되어 연통구(128)를 지나 본 주입관(110) 내부로 분출하는 것을 포함함을 특징으로 하는 그라우팅 주입장치.
8. 제2항에 있어서,

   상기 부 주입관(120)은,

   외주면에 소정의 깊이를 가지는 로드홈(126)을 사방으로 형성하여 전측에서 후측으로 이어지되 부 주입관(120)의 전체 길이보다 짧게 형성된 것을 포함함을 특징으로 하는 그라우팅 주입장치.
9. 제2항에 있어서,

   상기 패킹 캡(130)은,

   본 주입관(110)의 전측을 밀폐시키는 패킹 캡(130)은 중앙에 하나의 통공인 돌출구(132)를 형성하여 주입호스(140)를 외부로 돌출시키고, 상기 본 주입관(110)의 후측을 밀폐시키는 다수개의 연결구(134)를 구성한 패킹 캡(130)으로는 실주입재(102)를 투입하는 주입호스(140)와 본주입재(104)를 투입하는 주입호스(140)를 각각 연결하게 되며, 실주입재(102) 완충을 확인하는 확인구(136)를 형성한 것을 포함함을 특징으로 하는 그라우팅 주입장치.
10. 제1항에 있어서,

    상기 주입장치(100)는,

    지반에 형성된 천공홀(10)에 삽입되며, 후측의 주입호스(140)를 통해 부 주 입관(120)의 인입공(122) 측으로 실주입재(102)가 먼저 공급되고, 전측으로 돌출된 주입호스(140)를 통해 실주입재(102)가 전방으로 분출되어 천공홀(10) 사이를 채운 실주입재(102)는 유입구(116)를 통해 완충 공간부(114)로 유입되어 확인구(136)로 유출되면 실주입재(102) 투입을 중단하며, 다른 하나의 주입호스(140)로 본주입재(104)를 공급하여 연통구(128)를 통해 부 주입관(120) 전측인 본 주입관(110) 내부로 충진되는 본주입재(104)가 로드홈(126)을 따라 후방으로 이동하면서 본 주입관(110)의 토출구(112)를 통해 외부 사방으로 본주입재(104)가 분출되는 것을 포함함을 특징으로 하는 그라우팅 주입장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 본주입재(104)가 공급되는 주입호스(140) 일측에 유량압력계(150)를 설치하여 유량압력계(150)의 압력이 상승하면 천공홀(10)에 본주입재(104)가 완충된 것으로 판단하여 공급을 중단하는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 그라우팅 주입장치.
12. 굴착 터널, 절토 또는 성토지 사면 및 지반 보강을 위하여 천공홀에 그라우트재를 충진하는 그라우팅 주입장치를 이용한 그라우팅 시공방법에 있어서,

    그라우팅 대상 지반의 특성을 조사하고 조사된 자료를 기초로 그라우팅 지점 을 선정하여 천공홀(10)을 형성하는 단계와;(S110)

    상기 천공홀(10)에 주입호스(140)가 전측에 돌출된 측으로 주입장치(100)를 삽입하는 단계;(S120)

    상기 주입장치(100)가 삽입된 천공홀(10) 입구에 주입장치(100)와 천공홀(10) 사이를 코킹 실시하는 단계;(S130)

    상기 주입장치(100)의 주입호스(140)로 실주입재(102)를 공급하여 내부로 실주입재(102)가 투입되는 단계;(S140)

    상기 주입장치(100) 내로 공급되는 실주입재(102)가 전측 주입호스(140)를 통해 전방으로 분출되고, 실주입재(102)가 천공홀(10)을 완충하는 단계;(S150)

    상기 천공홀(10)을 실주입재(102)로 완충되면 본 주입관(110)의 유입구(116)를 통해 실주입재(102)가 완충 공간부(114)가 충진되면서 패킹 캡(140)의 확인구(136)로 실주입재(102)가 외부로 유출되면 실주입재(102) 공급을 중단하는 단계;(S160)

    상기 본 주입관(110)의 주입호스(140)로 본주입재(104)를 공급하여 연통구(128)로 투입하는 단계;(S170)

    상기 본 주입관(110)의 내부에 본주입재(104)로 충진되어 로드홈(126)을 따라 후측 이동과 함께 토출구(112)로 본주입재(104)가 천공홀(10)로 분사되는 단계;(S180)

    상기 본 주입관(110)으로 본주입재(104)를 투입하는 동안 유량압력계(150)에 의해 압력 변화를 체크하여 압력이 상승하면 천공홀(10)에 본주입재(104)가 완충된 것으로 판단하여 공급을 중단하게 되고, 상기 본주입재(104) 공급 완료 후, 천공홀(10)로부터 주입장치(100)를 철거하는 단계;(S190)를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 주입장치를 이용한 그라우팅 시공방법.

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