KR100989818B1 - 추진력이 강화된 직천공 보강 그라우팅 장치 및 이를 이용한 직천공 터널 보강 그라우팅 방법 - Google Patents
추진력이 강화된 직천공 보강 그라우팅 장치 및 이를 이용한 직천공 터널 보강 그라우팅 방법 Download PDFInfo
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Abstract
Description
도 2 내지 도 4b는 종래 기술에 따른 직천공 보강 그라우팅 장치들을 도시한 도면.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 비트 분리형 직천공 보강 그라우팅 장치의 일 실시예를 도시한 분해 사시도와 결합 상태 단면도.
도 5c 및 도 5d는 본 발명에 따른 비트 분리형 직천공 보강 그라우팅 장치의 다른 실시예를 도시한 분해 사시도와 결합 상태 단면도.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명에 따른 비트 분리형 직천공 보강 그라우팅 장치를 사용하여 직천공(천공홀 천공 및 보강 파이프 조립체, 즉 보강 파이프의 천공홀 삽입)이 동시에 이루어지는 과정과 보강 그라우팅이 진행되는 과정을 순서적으로 도시한 도면들.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 비트 분리형 직천공 보강 그라우팅 장치의 천공 비트와 파이롯트 디바이스 사이의 체결 및 해정 분리 상태를 순서적으로 도시한 도면.
111: 천공 드리프터 112a: 로드 어댑터
112b: 천공 비트 112c: 커플러
112d: 보강 파이프 드라이빙 어댑터
112e: 완충 링 112g: 파이롯트 디바이스
112h: 케이싱 슈 112r: 천공 로드
500: 보강 파이프 조립체 510: 보강 파이프
500-C: 코킹재
Claims (13)
- 지반을 천공하기 위하여 전단의 머리부에 다이아몬드 또는 텅스텐과 같은 경질 소재의 팁을 구비한 천공 비트와;
전단부는 상기 천공 비트의 상기 머리부에서 후방으로 연장되는 몸체부와 분리 가능하게 결합되고 후단부는 천공 로드와 결합되는 것으로서, 천공 심도가 증가하면서 확대되는 천공 비트의 회전 관성 모멘트를 제어하는 단면 확대부를 구비한 파이롯트 디바이스와;
상기 파이롯트 디바이스의 후단부와 결합되어 동력을 전달하는 로드 부재로서, 천공 심도의 증가에 따라서 다수개가 연결되어 제공되는 천공 로드와;
천공 장비의 동력을 천공 로드와 파이롯트 디바이스 및 천공 비트로 전달하기 위한 천공 드리프터와;
상기 천공 로드와 상기 천공 드리프터 사이에 설치되며 지반 천공 방향으로 향하는 제 1 충격단을 외주부에 구비한 로드 어댑터와;
상기 천공 비트의 몸체부가 전단에 수용되며 상기 파이롯트 디바이스의 전단부가 후단에 수용되는 관 형상의 케이싱 부재로서, 상기 파이롯트 디바이스의 외주면에 돌출 형성된 단면 확대부와 걸리도록 케이싱 부재 내측으로 걸림 돌기가 돌출 형성된 케이싱 슈와;
상기 케이싱 슈의 내경과 상기 파이롯트 디바이스의 외주면 사이에 전단부가 텔레스코식으로 끼움 결합되고, 내부에는 상기 천공 로드가 관통 설치되며, 설정 간격을 두고서 내외부를 관통하여 다수개의 그라우팅재 역류 방지 밸브가 설치되며, 천공 심도에 따라 설정 길이를 가진 다수개의 보강 파이프가 연결 설치되는 보강 파이프 조립체와;
상기 보강 파이프 조립체를 구성하는 최후방 보강 파이프의 후단부와 결합되는 전단부와, 상기 로드 어댑터의 제 1 충격단과 대응하는 제 2 충격단이 형성된 후단부를 구비한 관 형상의 부재로서, 내부에는 상기 천공 로드의 후단부와 상기 로드 어댑터의 전단부가 연결되는 커플러가 설치되고, 내외부를 관통하는 슬라임 배출공이 하나 이상 형성되는 보강 파이프 드라이빙 어댑터를 포함하여 이루어지고, 그리고
상기 최후방 보강 파이프의 후단부는 천공과 동시에 보강 파이프가 천공홀 내부로 삽입되도록 하는 추진력을 상기 천공 드리프터, 상기 로드 어댑터, 및 상기 보강 파이프 드라이빙 어댑터를 통하여 받도록 하며, 상기 보강 파이프 조립체의 최전방 보강 파이프의 전단부는 상기 천공 비트의 진행과 함께 상기 파이롯트 디바이스에 의해 지반 내부로 밀려 들어가는 케이싱 슈 후단과의 텔레스코프식 끼움 결합에 의해 안내되도록 형성되며, 그리고 천공 완료 후에는 상기 파이롯트 디바이스와 상기 천공 비트의 결합부의 분리 및 상기 천공 드리프터와 상기 로드 어댑터 및 상기 보강 파이프 드라이빙 어댑터의 후퇴를 통하여 상기 파이롯트 디바이스 및 상기 천공 로드는 천공홀 내부의 상기 보강 파이프 조립체로부터 외부로 회수되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 추진력이 강화된 직천공 보강 그라우팅 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 로드 어댑터와 상기 보강 파이프 드라이빙 어댑터 사이에서 상기 로드 어댑터가 관통하도록 배치되는 완충 링을 추가적으로 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 추진력이 강화된 직천공 보강 그라우팅 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 보강 파이프의 후단부와 결합되는 상기 보강 파이프 드라이빙 어댑터의 전단부에는 상기 보강 파이프의 후단부의 외주면에 가공된 나사 결합면을 보호하도록 보호 캡이 추가적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 추진력이 강화된 직천공 보강 그라우팅 장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 보호 캡은 구조용 탄소 강관을 재료로써 침탄법 등의 표면 경화 열처리 공정을 거쳐서 표면은 마르텐사이트 조직으로 경화시키고 재료의 중심부는 인성을 가진 저탄소강의 성질을 유지하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 추진력이 강화된 직천공 보강 그라우팅 장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 보호 캡은 상기 보강 파이프의 후단부의 외주면에 가공된 나사 결합면의 수나사의 나사산이 간극을 두고서 수용될 수 있는 나사골로 형성된 암나사 결합면을 구비한 전단부, 및 상기 보강 파이프 드라이빙 어댑터의 전단부에 끼움 결합되는 후단부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 추진력이 강화된 직천공 보강 그라우팅 장치.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 천공 비트의 후단 몸체부의 외주면과 상기 케이싱 슈의 전단부 내측면에는 원형의 링 끼움홈이 형성되고, 상기 천공 비트의 후단 몸체부의 외주면에 형성된 상기 링 끼움홈에 탄성 끼움 결합되는 스냅 링이 추가적으로 제공되어서, 상기 천공 비트의 후단 몸체부가 상기 케이싱 슈의 전단부 내에 삽입될 때 천공 비트의 후단 몸체부의 외주면에 형성된 링 끼움홈에 끼워진 상기 스냅 링이 내측으로 탄성 압축되었다가 상기 케이싱 슈의 전단부 내측면에 형성된 링 끼움홈에 이르러 외측으로 탄성 확장되어 걸리도록 형성되는 것을 특징으로 하는 추진력이 강화된 직천공 보강 그라우팅 장치.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 천공 비트와 천공 로드의 분리 가능한 체결 구조를 제공하기 위하여,
상기 천공 비트의 후단 몸체부 저면에는 상기 파이롯트 디바이스의 전단부가 분리 가능하게 체결되기 위하여 제공되는 분리 체결 슬라이딩 가이드홈 및 회전 공간부가 형성되고, 그리고
상기 파이롯트 디바이스의 전단부 외주면에는 길이 방향으로 형성되는 분리 체결 슬라이딩 가이드 돌기와 그 단부에서 원주 방향으로 돌출 형성되어 원주 방향 회전 변위 방향에 따라 상기 천공 비트의 분리 체결 슬라이딩 가이드홈과 회전 공간부가 형성하는 모서리 부분과 걸림 체결 및 해정을 제공하는 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 추진력이 강화된 직천공 보강 그라우팅 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 파이롯트 디바이스에 형성된 상기 분리 체결 슬라이딩 가이드 돌기와 상기 걸림턱이 형성하는 모서리로서, 상기 천공 비트의 분리 체결 슬라이딩 가이드홈과 회전 공간부가 형성하는 모서리 부분에 대응하는 모서리에는 재밍 방지 요홈이 추가적으로 제공되는 형성되는 것을 특징으로 하는 추진력이 강화된 직천공 보강 그라우팅 장치. - 드릴링 비트(112b)를 전단에 구비한 파이롯트 디바이스(112g)와, 파이롯트 디바이스(112g)의 후단에 고정 결합된 드릴링 로드(112r)를 회전 추진시키는 천공 드리프터(111)를 구비한 천공 장비(110)로 터널 굴착 단면의 전방으로 선행하는 방향으로 천공홀(102)을 드릴링하며, 천공홀(102)의 드릴링이 필요 깊이까지 진행되는 동안에 천공과 동시에 그라우팅 작업에 필요한 분사구(121h) 및 그라우팅재 역류 방지 밸브(122v)를 구비한 설정 개수의 보강 파이프(510)를 천공 깊이에 따라 순차적으로 연결한 보강 파이프 조립체(500)를 천공홀(102) 내부로 삽입하는 천공홀 천공 및 보강 파이프 조립체의 동시 삽입 단계;
설정된 천공 심도에 도달하게 되면서 상기 천공홀 천공 및 보강 파이프 조립체(500)의 동시 삽입 단계가 완료된 후에는, 천공 로드(112r)와 천공 로드(112r)의 전방에 고정 결합된 파이롯트 디바이스(112g)를 역회전시키며 후퇴시킴으로써 상기 파이롯트 디바이스(112g)를 상기 천공 비트(112b)로부터 분리시키고, 상기 천공 드리프터(111)와 상기 로드 어댑터(112a) 및 상기 보강 파이프 드라이빙 어댑터(112d)를 천공홀(102) 외부로 후퇴시킴으로써 상기 파이롯트 디바이스(112g) 및 상기 천공 로드(112r)를 천공홀(102) 내부에 남게 되는 상기 보강 파이프 조립체(500)의 외부로 회수하는 천공 장비 회수 단계;
보강 파이프 조립체(500) 중에서 최후방에 설치된 상기 보강 파이프(510)의 단부와 천공홀(102) 벽면 사이를 코킹재(500-C)로써 밀봉하는 보강 파이프 단부 코킹 단계; 및
보강 파이프 조립체(500)를 구성하도록 연결된 보강 파이프(510) 내부에 그라우팅재 주입관(600)을 삽입하고, 그라우팅재 주입관을 통하여 그라우팅재를 압력 주입함으로써 상기 보강 파이프(510)에 형성된 분사구(121h)에 설치된 그라우팅재 역류 방지 밸브(122v)를 통하여 그라우팅재가 지반 내부로 분사 주입되도록 하는 그라우팅재 주입 단계를 포함하여 이루어지고,
상기 천공홀 천공 및 보강 파이프 조립체의 동시 삽입 단계에서 사용되는 장치로서, 상기 천공 로드(112r)와 상기 천공 드리프터(111) 사이에 설치되며 지반 천공 방향으로 향하는 제 1 충격단(112a-1)을 외주부에 구비한 로드 어댑터(112a);
상기 천공 비트(112r)의 몸체부가 전단에 수용되며 상기 파이롯트 디바이스(112g)의 전단부가 후단에 수용되는 관 형상의 케이싱 부재로서, 상기 파이롯트 디바이스(112g)의 외주면에 돌출 형성된 단면 확대부(112g-e)와 걸리도록 케이싱 부재 내측으로 걸림 돌기(112h-e)가 돌출 형성된 케이싱 슈(112h); 및
상기 보강 파이프 조립체(500)를 구성하는 최후방 보강 파이프(510)의 후단부와 결합되는 전단부와, 상기 로드 어댑터(112a)의 제 1 충격단(112a-1)과 대응하는 제 2 충격단(112d-1)이 형성된 후단부를 구비한 관 형상의 부재로서, 내부에는 상기 천공 로드(112r)의 후단부와 상기 로드 어댑터(112a)의 전단부가 연결되는 커플러(112c)가 설치되고, 내외부를 관통하는 슬라임 배출공(112d-2)이 하나 이상 형성되는 보강 파이프 드라이빙 어댑터(112d)를 추가적으로 구비하여,
상기 드릴링 비트(112b)의 지반 천공력은 상기 천공 드리프터(111), 상기 천공 로드(112r), 상기 파이롯트 디바이스(112g), 및 상기 천공 비트(112b)로 전달되는 천공 동력으로부터 얻고,
상기 보강 파이프 조립체(500)의 전방 추진력은 상기 천공 드리프터(111), 상기 로드 어댑터(112a), 및 상기 보강 파이프 드라이빙 어댑터(112d)를 통하여 최후방 보강 파이프(510) 후단부에 전달되는 충격력으로부터 얻고, 그리고
상기 보강 파이프 조립체(500)의 최전방 보강 파이프(510)의 전단부는 상기 천공 비트(112b)의 진행과 함께 상기 파이롯트 디바이스(112g)에 의해 지반 내부로 밀려 들어가는 케이싱 슈(112h) 후단과의 텔레스코프식 끼움 결합에 의해 안내되는 것을 특징으로 하는 추진력이 강화된 직천공 보강 그라우팅 장치를 이용한 직천공 터널 보강 그라우팅 방법. - 제 9 항에 있어서, 상기 로드 어댑터(112a)와 상기 보강 파이프 드라이빙 어댑터(112d) 사이에서 상기 로드 어댑터(112a)가 관통하도록 완충 링(112e)을 추가적으로 배치하여,
상기 보강 파이프 조립체(500)의 전방 추진력은 상기 천공 드리프터(111), 상기 로드 어댑터(112a), 상기 완충 링(112e), 및 상기 보강 파이프 드라이빙 어댑터(112d)를 통하여 상기 보강 파이프(510) 후단부에 전달되는 충격력으로부터 얻는 것을 특징으로 하는 추진력이 강화된 직천공 보강 그라우팅 장치를 이용한 직천공 터널 보강 그라우팅 방법. - 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 천공홀 천공 및 보강 파이프 조립체의 동시 삽입 단계에서, 상기 천공 비트(112b)에 의해 발생된 지반 파쇄물은 천공 드리프터(111)를 회전시키면서 공급되는 천공수와 함께 천공 슬라임(slime)의 형태로 상기 보강 파이프 조립체(500)를 구성하는 보강 파이프(510)의 내부를 거쳐 후방으로 이동하여서 상기 보강 파이프 드라이빙 어댑터(112d)에 내외부를 관통하도록 형성된 슬라임 배출공(112d-2)을 통하여 배출되는 것을 특징으로 하는 추진력이 강화된 직천공 보강 그라우팅 장치를 이용한 직천공 터널 보강 그라우팅 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 천공홀 천공 및 보강 파이프 조립체의 동시 삽입 단계에서,
천공 로드(112r)의 후단부를 상기 로드 어댑터(112a)로부터 분리하고, 설정된 천공 심도에 도달하기까지 추가의 보강 파이프(510)와 천공 로드(112r)를 앞서 설치된 보강 파이프(510)와 천공 로드(112r)에 연결하고, 추가로 연결된 최후방의 보강 파이프(510)의 후단부에는 그 나사 체결면을 보호하는 전단부를 구비한 보호 캡(112i)을 결합하며, 그리고 상기 보호 캡(112i)의 후단부를 상기 보강 파이프 드라이빙 어댑터(112d)의 전단부에 끼움 결합시킴으로써, 상기 보강 파이프 드라이빙 어댑터(112d)로부터의 충격력이 보강 파이프(510)의 후단부에 직접 인가되어 파열 또는 파손되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 추진력이 강화된 직천공 보강 그라우팅 장치를 이용한 직천공 터널 보강 그라우팅 방법. - 제 12 항에 있어서, 상기 보호 캡(112i)은 구조용 탄소 강관을 재료로써 침탄법 등의 표면 경화 열처리 공정을 거쳐서, 표면은 마르텐사이트 조직으로 경화시키고 재료의 중심부는 인성을 가진 저탄소강의 성질을 유지하도록 형성하는 것을 특징으로 하는 추진력이 강화된 직천공 보강 그라우팅 장치를 이용한 직천공 터널 보강 그라우팅 방법.
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KR1020100047564A KR100989818B1 (ko) | 2010-05-20 | 2010-05-20 | 추진력이 강화된 직천공 보강 그라우팅 장치 및 이를 이용한 직천공 터널 보강 그라우팅 방법 |
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KR102130535B1 (ko) | 2020-02-05 | 2020-08-06 | (주)씨엔피텍 | 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치 및 이를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 방법 |
CN113982653A (zh) * | 2021-12-02 | 2022-01-28 | 河北交通职业技术学院 | 一种隧道裂隙岩体注浆堵水装置及方法 |
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2010
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