KR101000599B1 - Sealing packer for rock bolt filler, sealing method of rock bolt hole using such sealing packer, and constructing method of rock bolt - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 록볼트를 설치한 장착구멍의 입구를 밀봉할 수 있는 밀봉패커, 이를 이용한 록볼트 장착구멍의 밀봉방법 및 록볼트 시공방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 터널의 천정면 등의 지반에 록볼트를 설치하기 위한 구멍(이하, "장착구멍"이라고 약칭함)을 천공하고 상기 장착구멍 내에 록볼트를 설치한 후 충전재를 채움에 있어서, 충전재가 장착구멍 밖으로 흘러나와 유출되는 것을 방지하고, 상기 장착구멍 내에 배치되는 록볼트가 자중에 의해 낙하하지 않도록, 상기 장착구멍의 입구에 설치되어 장착구멍을 밀봉하는, 발포성 재료를 이용한 록볼트 충전재 밀봉패커, 이를 이용한 록볼트 장착구멍의 밀봉방법 및 록볼트 시공방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sealing packer capable of sealing an inlet of a mounting hole provided with a lock bolt, a method for sealing a rock bolt mounting hole using the same, and a method for constructing a rock bolt, specifically, to a ground such as a ceiling surface of a tunnel. In drilling the hole for installing the bolt (hereinafter abbreviated as " mounting hole ") and filling the filler after installing the lock bolt in the mounting hole, it prevents the filler from flowing out of the mounting hole and outflowing. Rock bolt filler sealing packer using a foamable material, which is installed at the inlet of the mounting hole so that the lock bolt disposed in the mounting hole does not fall by its own weight, and seals the mounting hole. It relates to a bolt construction method.
터널을 굴착한 뒤, 터널 굴착면 즉, 터널 내의 암반에는 굴착면의 이완을 방 지하기 위하여 록볼트를 설치하게 된다. 도 1에는 터널 굴착면 중에서 터널 천정부의 이완구역에 대해 록볼트(100)를 설치한 상태를 보여주는 개략적인 터널 단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 이형철근(101)으로 이루어진 록볼트(100)가 장착구멍에 설치된 상태에서 장착구멍(200)에 무수축 모르타르 등의 충전재(201)가 채워진 상태를 보여주는 개략도가 도시되어 있다. After the tunnel is excavated, rock bolts are installed on the tunnel excavation surface, ie the rock in the tunnel, to prevent the excavation surface from relaxing. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a state in which a
록볼트(100)는 인장력을 지지하는 강봉(101)으로 이루어지며, 상기 강봉(101)의 단부에는 너트부재(103)가 체결되어 지면에 놓이는 정착판(102)에서 고정 정착된다. 도 2에는 도시가 생략되어 있지만, 필요에 따라서는 장착구멍 내에 충전재를 주입하기 위한 그라우팅호스와, 충전재를 주입할 때 장착구멍 내의 공기를 배기하고 충전재가 충실하게 채워지면 충전재의 일부가 외부로 배출되어 충실한 충전여부를 확인할 수 있도록 하는 공기 호스가 록볼트에 더 구비될 수 있다. 상기 그라우팅 호스 및 공기 호스는 필요에 따라서는 생략될 수 있는 구성요소이다. 아래의 설명에서는 편의상 상기 강봉으로서 이형철근이 사용되고, 그라우팅 호스와 공기 호스가 더 구비된 록볼트를 예시하여 종래 기술과 본 발명을 설명한다. The
록볼트의 설치를 위해 드릴장비를 이용하여 터널 굴착면을 천공하여 록볼트 장착구멍을 형성하게 된다. 장착구멍이 천공되면 이형철근, 그라우팅 호스 및 공기 호스로 이루어진 록볼트를 장착구멍 내에 배치하고, 장착구멍에 무수축 모르타르 등과 같은 충전재를 주입하여 장착구멍 내를 채워, 충전재를 매개로 하여 록볼트와 장착구멍의 공벽을 서로 일체화시키는 과정을 통해 록볼트를 시공하게 된다. In order to install the rock bolts, the drilling equipment is drilled to form rock bolt mounting holes by using a drill machine. When the mounting holes are drilled, the rock bolts made of deformed steel, grouting hoses, and air hoses are placed in the mounting holes, and fillers such as non-shrink mortar are injected into the mounting holes to fill the insides of the mounting holes. The rock bolt is constructed by integrating the cavities of the mounting holes with each other.
그런데 도 1에 도시된 것처럼, 터널의 천정면과 같이 상향으로 또는 상향으 로 경사진 방향으로 록볼트(100)를 설치해야 하는 경우, 장착구멍에 충전재를 주입하였을 때 충전재가 장착구멍으로부터 흘러내리게 되므로, 충전재의 흘러내림을 방지할 수 있는 부재가 필요하다. 또한 충전재를 주입하기 전에 상향으로 천공된 장착구멍 내에서 록볼트 구성부재가 제 위치를 유지할 수 있도록 록볼트 구성부재의 자중을 지지해줄 방법이 필요하다. 물론 충전재를 주입한 후 충전재가 경화되기 전까지는 충전재의 자중도 지지해야만 한다. However, as shown in FIG. 1, when the
이를 위하여 종래에는 원통형상으로 만들어진 별도의 캡(cap)을 장착구멍의 입구에 끼워 충전재의 누출 방지를 도모하였다. 도 3은 종래에 록볼트의 장착구멍에 끼워져서 충전재의 누출을 방지하는데 사용하였던 충전재 누출 방지용 캡(300)의 개략적인 사시도인데, 이와 같은 종래의 충전재 누출 방지용 캡은 폴리우레탄재질로 만들어졌으며 원통형상으로 이루어져 있다. To this end, a conventional cap made of a cylindrical shape is inserted into the inlet of the mounting hole to prevent leakage of the filler. Figure 3 is a schematic perspective view of a filler
한편, 드릴장비에 의해 천공된 록볼트 장착구멍과 그 구멍 입구는, 드릴장비의 드릴비트에 의한 충격, 회전 또는 자연절리 등으로 인하여 불규칙한 굴곡과 형상을 가지게 되고 불규칙한 틈도 생기게 된다. 그런데 도 3에 도시된 것과 같은 종래의 충전재 누출 방지용 캡(300)은 폴리우레탄재질로 만들어져 탄성을 가지고 있지만, 그 형상이 원통형상으로 일정한 형태를 가지고 있기 때문에, 앞서 말한 바와 같이 드릴비트에 의한 충격, 회전 또는 자연절리 등에 의해 장착구멍의 천공시에 장착구멍의 입구 일부가 부서지거나 틈이 발생하여 원형이 아닌 형상을 가지고 있을 경우, 원통형상으로 그 형태가 고정되어 있는 종래의 충전재 누출 방지용 캡을 장착구멍에 끼우더라도 구멍 입구를 밀실하게 막을 수 없게 되고, 그에 따라 충전 재의 유출을 피할 수 없게 되는 문제가 있다. On the other hand, the rock bolt mounting hole drilled by the drill rig and its hole inlet has irregular bends and shapes due to impact, rotation, or natural joint by the drill bit of the drill rig, and also causes irregular gaps. By the way, the conventional filler
도 3에 도시된 것처럼, 종래의 충전재 누출 방지용 캡은 그 외면에 삽입방향으로 역린형태의 돌기(301)가 형성되어 있어 이러한 돌기 구조를 통하여 록볼트의 자중 및 충전재의 자중을 지탱하고, 충전재 주입시의 압력에 저항하도록 하고 있다. 그러나 앞서 언급한 것처럼 드릴비트에 의한 충격과 회전 또는 자연절리 등에 의해서, 지반에 천공된 장착구멍의 입구부는 매우 약해진 상태이기 때문에, 위와 같이 역린형태의 돌기를 형성하더라도 원래 의도하던 기능(자중 지탱, 충전시 압력 저항 등)을 제대로 수행하지 못하게 되는 한계가 있다. As shown in Figure 3, the conventional filler leakage preventing cap is formed on the outer surface of the
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 록볼트의 설치를 위한 장착구멍을 지반에 천공한 후, 장착구멍에 록볼트를 설치하였을 때, 상기 록볼트의 자중을 안정적으로 지지하여 록볼트가 자중에 의해 낙하하지 않도록 하는 것을 목적으로 한다. The present invention was developed to overcome the limitations of the prior art as described above, and when the rock bolt is installed in the mounting hole after drilling the mounting hole for the installation of the rock bolt in the ground, the weight of the rock bolt stably The purpose is to prevent the rock bolts from falling by their own weight.
또한 본 발명은, 록볼트를 설치한 후 장착구멍의 빈 공간에 충전재를 주입하여 록볼트와 장착구멍의 공벽을 일체화시킴에 있어서, 장착구멍의 입구의 다양한 형태와 상태(균열 발생 상태, 일부가 부서지거나 틈이 발생한 상태, 또는 원형이 아닌 형태 등)에도 불구하고, 장착구멍에 주입된 충전재가 장착구멍 밖으로 누출되거나 유출되지 않도록 장착구멍을 효과적으로 밀봉할 수 있도록 하는 것을 목적으 로 한다. In addition, in the present invention, after the rock bolt is installed, a filler is injected into the empty space of the mounting hole to integrate the empty wall of the rock bolt and the mounting hole. The purpose of the present invention is to make it possible to effectively seal the mounting hole so that the filling material injected into the mounting hole does not leak or spill out of the mounting hole despite the broken or cracked state or the shape which is not circular.
또한 본 발명은 장착구멍에 채워진 충전재가 경화되기 전에 충전재의 자중을 안정적으로 지탱하고, 충전재의 주입 압력에 효과적으로 저항할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to stably support the self-weight of the filler before the filler filled in the mounting hole is cured and to effectively resist the injection pressure of the filler.
본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 전후면의 합성수지 피복 알루미늄박으로 이루어진 패커 본체 내에 열접착에 의한 내부 구획선을 형성하여 패커 본체의 내부를 2개의 영역으로 구분하고, 각각의 영역에 제1발포액 및 제2발포액을 채운 상태에서 상기 내부 구획선을 파단시켜 각각의 영역에 담겨져 있던 제1발포액 및 제2발포액이 서로 혼합되도록 하는 구조를 가지고 있어, 록볼트의 외부를 감은 채, 지반에 천공된 장착구멍의 입구에 록볼트와 함께 설치된 상태에서 상기 제1발포액 및 제2발포액의 혼합에 따른 발포작용에 의해 형성된 발포체가 패커 본체로부터 분출되어 록볼트와 장착구멍의 공벽 사이를 메우게 되는 것을 특징으로 하는 발포성 재료를 이용한 록볼트 충전재 밀봉패커가 제공된다. In the present invention, in order to achieve the above object, the inner partition line by heat bonding is formed in the packer body made of synthetic resin-coated aluminum foil of the front and rear surfaces to divide the inside of the packer body into two areas, the first area in each area The internal partition line is broken while the foaming liquid and the second foaming liquid are filled so that the first foaming liquid and the second foaming liquid contained in each region are mixed with each other. The foam formed by the foaming action according to the mixing of the first foaming liquid and the second foaming liquid in the state of being installed with the rock bolt at the inlet of the mounting hole drilled in the ground is ejected from the packer body, and is formed between the rock bolt and the cavity of the mounting hole. Provided is a rock bolt filler sealing pack using a foam material, characterized in that the filling.
또한 본 발명에서는 이러한 록볼트 충전재 밀봉패커를, 상기 내부 구획선을 파단시켜 각각의 영역에 담겨져 있던 제1 및 제2발포액이 서로 혼합되도록 한 상태에서 록볼트의 외부에 감고; 록볼트를 설치하기 위하여 지반에 천공된 장착구멍에, 상기 밀봉패커가 감겨진 록볼트를 설치하되 상기 밀봉패커가 장착구멍의 입구에 위치하도록 설치하여; 상기 제1발포액 및 제2발포액의 혼합에 의한 발포체가 패커 본 체로부터 분출되어 록볼트와 장착구멍의 공벽 사이를 메우도록 하는 것을 특징으로 하는 록볼트 충전재 밀봉패커를 이용한 록볼트 장착구멍의 밀봉방법이 제공된다. In the present invention, the rock bolt filler sealing packer is wound around the outside of the rock bolt in a state in which the first and second foaming liquids contained in the respective regions are broken by breaking the inner partition line; Installing a rock bolt in which the sealing packer is wound in a mounting hole drilled in the ground to install the rock bolt, wherein the sealing packer is positioned at the inlet of the mounting hole; The foam by the mixing of the first foaming liquid and the second foaming liquid is ejected from the packer body to fill the gap between the rock bolt and the hole of the mounting hole. A sealing method is provided.
또한 본 발명에서는 록볼트의 시공방법으로서, 지반에 록볼트를 설치할 장착구멍을 천공하는 단계; 상기한 록볼트 충전재 밀봉패커를, 상기 내부 구획선을 파단시켜 각각의 영역에 담겨져 있던 제1발포액 및 제2발포액이 서로 혼합되도록 한 상태에서 록볼트의 외부에 감는 단계; 상기 밀봉패커가 감겨진 록볼트를 상기 장착구멍에 설치하되 상기 밀봉패커가 장착구멍의 입구에 위치하도록 설치하는 단계; 상기 제1발포액 및 제2발포액의 혼합에 의한 발포체가 패커 본체로부터 분출되어 이형철근과 장착구멍의 공벽 사이를 메워지면 상기 발포체로 밀봉된 장착구멍 내에 충전재를 주입하여 채워서 록볼트가 장착구멍에서 고정되도록 하는 단계; 및 상기 발포체로 밀봉된 장착구멍 내에 충전재를 주입하여 채우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전재 밀봉패커를 이용한 록볼트 시공방법이 제공된다. In another aspect, the present invention provides a method for constructing a rock bolt, comprising: drilling a mounting hole for installing a rock bolt in the ground; Winding the rock bolt filler sealing packer to the outside of the rock bolt while breaking the inner partition line so that the first foaming liquid and the second foaming liquid contained in each region are mixed with each other; Installing the lock bolt wound around the sealing packer in the mounting hole, but installing the sealing packer at the inlet of the mounting hole; When the foam by the mixing of the first foam and the second foam liquid is ejected from the packer main body and filled up between the reinforcing bar and the vacant wall of the mounting hole, a filler is injected into the mounting hole sealed with the foam to fill the mounting bolt. To be fixed at; And it provides a rock-bolt construction method using a filler sealing packer comprising the step of injecting and filling the filler in the mounting hole sealed with the foam.
본 발명에 의하면, 록볼트의 설치를 위한 장착구멍을 지반에 천공한 후, 장착구멍에 록볼트 구성부재를 설치하였을 때, 상기 록볼트 구성부재의 자중을 안정적으로 지지하여 록볼트 구성부재가 자중에 의해 낙하하지 않게 되는 효과가 발휘된다. According to the present invention, when the mounting hole for the installation of the rock bolt is drilled in the ground, when the rock bolt structural member is installed in the mounting hole, the rock bolt structural member stably supports the self-weight of the rock bolt structural member. The effect which does not fall by is exhibited.
또한 본 발명에 의하면, 록볼트를 설치한 후 장착구멍의 빈 공간에 충전재를 주입하여 록볼트의 이형철근과 장착구멍의 공벽을 일체화시킴에 있어서, 장착구멍 의 입구의 다양한 형태와 상태(균열 발생 상태, 일부가 부서지거나 틈이 발생한 상태, 또는 원형이 아닌 형태 등)에도 불구하고, 장착구멍에 주입된 충전재가 장착구멍 밖으로 누출되거나 유출되지 않도록 장착구멍을 효과적으로 밀봉할 수 있게 된다. According to the present invention, after the rock bolts are installed, fillers are injected into the empty spaces of the mounting holes to integrate the reinforcing bars of the rock bolts and the empty walls of the mounting holes. In spite of the condition, partly broken or cracked, or non-circular shape), the mounting hole can be effectively sealed so that the filler injected into the mounting hole does not leak or leak out of the mounting hole.
또한 본 발명에 의하면, 장착구멍에 채워진 충전재가 경화되기 전에 충전재의 자중을 안정적으로 지탱할 수 있게 될 뿐만 아니라, 충전재의 주입 압력에 효과적으로 저항할 수 있게 되는 효과가 발휘된다. In addition, according to the present invention, not only the filler filled in the mounting hole can be stably supported by the weight of the filler before it is cured, but also the effect of being able to effectively resist the injection pressure of the filler is exerted.
이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are described as one embodiment by which the technical spirit of the present invention and its core configuration and operation are not limited.
본 발명에 따른 발포성 재료를 이용한 록볼트 충전재 밀봉패커 또는 밀봉구(이하, "밀봉패커"라고 약칭한다)는, 록볼트를 설치하기 위하여 지반에 천공된 장착구멍의 내부에 설치되어 발포체를 형성함으로써 장착구멍을 밀봉한다. The rock bolt filler sealing packer or sealant (hereinafter referred to as "sealing packer") using the foamable material according to the present invention is installed inside a mounting hole drilled into the ground to form a foam by installing a rock bolt. Seal the mounting holes.
도 4에는 본 발명에 따른 밀봉패커(1)가 열접착에 의해 완성되기 전의 상태를 보여주는 분해 사시도가 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명에 따른 밀봉패커(1)의 완성된 상태의 사시도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 본 발명의 밀봉패커(1)는, 전,후면의 합성수지 피복 알루미늄박(11, 12)이 서로 열접착되어 내부에 공간이 형성되어 있는 구조를 가지며, 열접착에 의해 형성된 내부 구획선(22)에 의해 상기 내부 공간이 2개의 영역으로 구획되어 있는 패커 본체(10)와; 상기 패커 본체(10)의 내부 공간에 구획된 2개의 영역에 각각 채워지며 서로 혼합되었을 때 발포체를 형성하는 제1 발포액과 제2 발포액으로 이루어져 있다. 즉, 패커 본체(10)는 전,후면의 합성수지 피복 알루미늄박(11, 12)이 서로 열접착되어 내부 공간이 형성된 구조를 가지고 있는데, 상기 패커 본체(10)의 내부 공간은 열접착에 의해 형성된 내부 구획선(22)에 의해 2개의 영역으로 구획되며, 이렇게 구획된 패커 본체(10)의 2개의 영역에는, 각각 제1발포액과 제2발포액이 채워짐으로써, 본 발명에 따른 밀봉패커(발포성 재료를 이용한 록볼트 충전재 흘러내림 방지 패커)(1)가 만들어지는 것이다. 상기 제1발포액과 제2발포액은, 서로 혼합되었을 때 수밀성을 가지는 발포체를 형성하게 되는데, 예를 들어 상기 제1발포액은 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트액으로 이루어질 수 있고, 제2발포액은 레진프리믹스액(resin premixed 액)으로 이루어질 수 있다. 상기 레진프리믹스액은 이미 상용화된 제품으로서, 일반적으로 폴리올의 중량을 100이라고 했을 때 중량비로 물 0~4중량부, 실리콘 1~3중량부, 촉매 0~5중량부, 난연제 0~20중량부, 첨가제 0~10중량부, 가교제 0~10중량부 및 발포제 10~40중량부의 조성을 가진다. (예를 들어, 폴리올 100g에 0~4g, 실리콘 1~3g, 촉매 0~5g, 난연제 0~20g, 첨가제 0~10g, 가교제 0~10g 및 발포제 10~40g을 넣어 제조) 그러나 본 발명에서 제2발포액으로 사용되는 레진프리믹스액의 조성은 위에 한정되지 아니하며, 기타 다양한 조성의 상용화된 레진프리믹스액 제품을 사용할 수 있다. 4 is an exploded perspective view illustrating a state before the
다음에서는 도 6 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 밀봉패커(1)를 형성하는 패커 본체(10)에 대해 설명한다. 도 6은 본 발명에 따른 패커 본체(10)의 열접착선 형성 구조 및 내부 구성을 보여주는 개략적인 평면도이다. 도 7 및 도 8은 각각 패커 본체(10)를 형성하기 위한 합성수지 피복 알루미늄박(11, 12)의 열접착전 상사진이다. 도 9는 상기 합성수지 피복 알루미늄박(11, 12)을 열접착하는 과정을 보여주는 사진이며, 도 10은 합성수지 피복 알루미늄박(11, 12)의 열접착이 완료된 상태를 보여주는 사진이다. Next, the packer body 10 forming the
도면에 도시된 것처럼 패커 본체(10)는 전,후면의 합성수지 피복 알루미늄박(11, 12) 2장이 서로 마주한 상태에서 가장자리가 열접착되어 형성된다. 상기 합성수지 피복 알루미늄박(11, 12)은, 알루미늄박의 표면에 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 계열의 비닐(합성수지)이 코팅되어 구성된다. 발포액을 장기간 보관할 때, 일반 비닐 재질의 판재나 시트재 자체가 발포액에 용해될 수 있고, 발포액에 대해 빛 또는 공기의 영향을 줄 수 있으므로, 본 발명에서는 내열성, 내한성, 내구성이 좋고 빛과 산소투과성이 낮은 알루미늄 재질로 이루어진 알루미늄박을 패커 본체의 제작에 이용한다. 알루미늄 재질은 열접착이 불가능하기 때문에, 본 발명에서는 알루미늄박의 일면에 비닐(합성수지)이 코팅된 것을 이용한다. 도면에서 알 수 있듯이, 예를 들어 170mm(가로) 120mm(세로)의 크기를 가진 상기 합성수지 피복 알루미늄박 2장을 마주보도록 서로 겹쳐 놓고 가장자리를 열접착한다. 이러한 구성을 통해 내부 공간이 형성된 패커 본체(10)가 형성된다. As shown in the figure, the packer body 10 is formed by thermally bonding edges in a state in which two sheets of synthetic resin-coated
한편, 본 발명에서는 상기 합성수지 피복 알루미늄박으로 이루어진 패커 본 체 내(10)에, 열접착에 의한 내부 구획선을 형성하여 패커 본체(22)의 내부 공간을 2개의 영역으로 구분한다. 2개의 영역 각각에는 제1발포액과 제2발포액을 채운다. On the other hand, in the present invention, the inner partition of the packer body 22 is formed in the packer body 10 made of the synthetic resin-coated aluminum foil, and the inner space of the packer body 22 is divided into two regions. Each of the two regions is filled with a first foaming liquid and a second foaming liquid.
이와 같이 2개의 영역에 각각 제1발포액과 제2발포액이 채워진 상태에서 상기 내부 구획선(22)을 파단시켜 각각의 영역에 담겨져 있던 제1발포액과 제2발포액이 서로 혼합되는 구조로 되어 있다. As such, the inner partition line 22 is broken while the first foaming liquid and the second foaming liquid are filled in the two regions, respectively, so that the first foaming liquid and the second foaming liquid contained in the respective regions are mixed with each other. It is.
이를 위하여 본 발명에서는 2장의 상기 합성수지 피복 알루미늄박을 마주 접하고 가장자리를 열접착하여 패커 본체(10)를 형성함에 있어서, 가장자리의 접합선(21)과 내부 구획선(22), 그리고 발포액 주입구의 열접착강도를 다르게 한다. To this end, in the present invention, when forming the packer body 10 by facing two synthetic resin-coated aluminum foils and thermally bonding the edges, the
구체적으로 도 6에 도시된 것처럼, 패커 본체(10)의 가장자리의 접합선(21)은, 발포액이 누출되지 않도록 즉, 패커 본체의 사용 중뿐만 아니라 사용 후에도 파열되지 않고 항상 접합된 상태를 유지하는 밀봉영역(동일한 무늬로 표시된 A영역)과, 일측의 가장자리에 형성되며 서로 혼합된 제1 및 제2발포액이 서로 혼합되어 형성된 발포체가 패커 본체(10) 밖으로 나오게 되는 파열영역(동일한 무늬로 표시된 B영역)과, 내부 구획선(22)(동일한 무늬로 표시된 C영역)에 의해 구분된 2개의 영역 각각에 제1발포액과 제2발포액을 주입하기 위한 주입영역(동일한 무늬로 표시된 D영역)으로 구분된다. Specifically, as shown in FIG. 6, the
상기 밀봉영역(A영역)은 제1발포액 및 제2발포액이 누출되지 않도록 즉, 패커 본체(10)의 사용 중뿐만 아니라 사용 후에도 파열되지 않고 항상 접합된 상태를 유지하도록 강한 정도로 열접착되는 영역으로서, 예를 들어 열접착강도 8로 열접착됨으로써 형성될 수 있다. 주입영역(D영역)은 제1발포액 및 제2발포액이 주입되기 전의 상태에서는 개방되어 있다가, 제1발포액 및 제2발포액을 각각의 영역에 주입한 후에는 접합되어 밀봉되는 영역으로서, 완전히 밀봉된 상태에서는 상기 밀봉영역(A영역)과 마찬가지로 패커 본체의 사용 중뿐만 아니라 사용 후에도 파열되지 않고 항상 접합된 상태를 유지하도록 강한 정도로 열접착되어야 하는데, 예를 들어 열접착강도 8로 열접착된다. 본 명세서에서 예시하고 있는 "열접착강도"의 수치는 참고적인 것으로서 Brother사(社)에서 제조하여 시판하고 있는 손접착기에 표시된 열접착강도를 의미하며, 가장자리 접합선(21)의 각 영역에 대한 접합강도를 예시적으로 비교하여 설명하기 위하여 사용된 수치이다. The sealing area (A area) is thermally bonded to a strong degree so that the first and second foaming liquids do not leak, that is, they do not rupture not only during the use of the packer body 10 but also after use. As the region, for example, it can be formed by thermal bonding with a thermal bonding strength of 8. The injection region (D region) is open in the state before the first foaming liquid and the second foaming liquid are injected, and is joined and sealed after injecting the first foaming liquid and the second foaming liquid into the respective regions. In the completely sealed state, as in the sealing area (area A), the heat sealer should be thermally bonded to a strong degree so as not to rupture not only during the use of the packer body but also after use. It is heat bonded. The numerical value of "thermal bonding strength" exemplified in the present specification refers to the thermal adhesive strength indicated on the hand gluer manufactured and marketed by Brother Co., Ltd. as a reference, and bonding to each area of the edge
한편, 패커 본체(10)의 가장자리 접합선(21)에서, 일측의 가장자리에 형성되며 제1발포액과 제2발포액이 서로 혼합된 발포체가 패커 본체(10)의 밖으로 나오게 되는 파열영역(B영역)은, 앞서 설명한 밀봉영역(A영역)이나 주입영역(D영역)보다 낮은 접착강도, 예를 들어 열접착강도 약 4.5~5로 열접착된다. 상기 파열영역(B영역)은, 제1발포액과 제2발포액이 서로 혼합되고 본 발명의 밀봉패커가 장착구멍에 설치된 후, 발포액에 의한 발포가 진행되면, 발포압력에 의해 파열되어 발포체가 밖으로 나오게 되는 부분이다. 따라서 상기 파열영역(B영역)은 발포체에 의해 파열될 수 있는 정도의 열접착강도로 접착된다. 후술하는 것처럼 파열영역이 파열된 후에 패커 본체(10)의 외부로 나오는 발포체는, 충전재, 지하수 등에 대한 수밀 및 자중 지지 등이 이루어지도록 장착구멍을 밀봉하게 된다. On the other hand, in the
내부 구획선(22) 역시 열접착에 의해 형성될 수 있는데, 밀봉패커(1)를 제작할 때 및 보관할 때에는 두 가지 발포액을 구분하여 저장할 수 있도록 하면서도 두 가지 발포액(제1발포액 및 제2발포액)의 혼합 시에는 패커 설치자가 쉽게 뜯어서 양측 영역을 서로 소통할 수 있는 정도의 열접착강도를 가지도록도록 접착되어야 한다. 따라서 예를 들어 열접착강도 4 정도로 접착될 수 있다. The inner partition line 22 may also be formed by thermal bonding. When manufacturing and storing the sealing
다음으로, 위와 같은 패커 본체(10)의 내부 구획선(22)에 의해 구분된 2개의 영역에 각각 채워지는 발포액에 대하여 설명한다. Next, foaming liquids respectively filled in two areas divided by the inner partition line 22 of the packer body 10 will be described.
본 발명에서는 제1 및 제2발포액으로서 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트와 레진프리믹스를 이용하였다. 상기 두 가지의 발포액은 서로 혼합할 경우 발포되어, 수밀성이 있는 발포체를 형성하게 되는 특성을 가지고 있으며, 혼합량, 혼합의 양부, 구속여부에 따라 서로 다른 특성을 가지는 부피팽창이 발생한다. 본 발명에 따른 밀봉패커에서는, 두 가지 발포액을 부피비로 1:1로 혼합할 수 있는데, 이는 바람직한 예시이며, 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. 상기한 제1 및 제2발포액은 혼합 후 수중에서도 발포가1이루어질 수 있으며, 따라서 지하수의 영향을 받는 지역에서도 사용가능하다. 도 11은 본 발명에서 사용된 제1 및 제2발포액의 예로서 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트와 레진프리믹스가 각각 저장용기에 담겨진 사진이다. 앞서 제1 및 제2발포액으로서 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트와 레진프리믹스를 예시하였으나, 이에 한정되지 아니하며, 서로 혼합되었을 때 발포작용이 일어나서 수밀성을 가지는 발포체를 형성하는 물질이면 제1발포액과 제2발포액으로 사용할 수 있다. In the present invention, methylene diphenyl diisocyanate and resin premix were used as the first and second foaming liquids. The two foams are foamed when mixed with each other to form a watertight foam, and volume expansion having different characteristics occurs depending on the amount of mixing, the amount of mixing, and the restriction. In the sealed packer according to the present invention, two foamed liquids may be mixed in a volume ratio of 1: 1, which is a preferred example, and the present invention is not limited thereto. The above-mentioned first and second foaming liquids can be foamed 1 in water after mixing, and thus can be used even in areas affected by groundwater. FIG. 11 is a photograph of methylene diphenyl diisocyanate and resin premix contained in a storage container as examples of the first and second foams used in the present invention. Although methylene diphenyl diisocyanate and resin premix have been exemplified above as the first and second foaming liquids, the present invention is not limited thereto, and the first foaming liquid and the second foaming material may be used as long as they form a foam having water-tightness when mixed with each other. It can be used as a foaming liquid.
상기한 두 가지 액체로 이루어진 발포액이 본 발명에 따른 패커 본체(10)의 구획된 2개 영역에 각각 담겨진 상태에서, 본 발명에 따른 밀봉패커(1)를 사용하기 위하여 내부 구획선(22)을 파열시키게 되면, 양측에 있던 상기 제1 및 제2발포액 즉, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트와 레진프리믹스가 서로 혼합되면서 발포가 일어나기 시작한다. 혼합·발포가 일어나기 시작하게 되면 발포체가 형성되어 패커 본체(10)의 내부가 팽창하게 되고, 그 팽창 압력에 의해 패커 본체(10)의 가장자리 접합선(21)에서 파열영역(B영역)이 파열되면서 개봉된다. 이와 같이 파열영역(B영역)의 개봉은, 혼합이 시작된 후 약 1분 40초~ 3분 사이에 일어나는 것이 보통이다. In the state in which the foamed liquid consisting of the above two liquids is contained in two divided areas of the packer body 10 according to the present invention, the inner partition line 22 is used to use the sealing
이와 같이 패커 본체(10)의 가장자리 접합선(21)에서 파열영역(B영역)이 파열되면서 발포체가 패커 본체(10)로부터 분출되는데, 패커 본체(10) 외부로 나온 발포체는 경화되면서 수밀성과 강성을 가지게 된다. 따라서 본 발명에 따른 밀봉패커(1)를 후술하는 것처럼 록볼트에 감아서 장착구멍에 설치하였을 때, 패커 본체(10)로부터 나온 발포체는 밀봉패커(1) 외부면, 그리고 밀봉패커(1)와 장착구멍의 공벽 사이를 수밀하게 채우게 된다. 이와 같이 록볼트가 설치된 상태에서 발포체가 장착구멍을 채워서 밀봉한 상태에서 상기 발포체는 장착구멍의 공벽에 접착되어 록볼트의 자중을 지지하는 기능과 충전재의 자중을 지지하는 기능, 그리고 충전재의 유출방지 기능 및 충전재의 주입압력을 지지하는 기능을 발휘하게 된다. In this manner, as the rupture area (B area) ruptures at the
본 발명에서 발포액의 사용량은 록볼트의 천공경 즉, 장착구멍의 천공직경에 따라 달라진다. 록볼트의 천공경으로는 일반적으로 40㎜, 45㎜ 및 50㎜가 많이 사용되는데, 40㎜, 45㎜ 및 50㎜에 대해 각각 예를 들어 제1 및 제2 발포체 각각에 대해 19㎖, 25㎖ 및 30㎖를 패커 본체에 주입해두면, 발포액이 혼합·발포되어 파 열되었을 때, 발포체의 길이가 패커 본체 길이(장착구멍의 천공방향으로의 길이)의 약 1~2배 정도가 되어 록볼트, 충전재 등의 자중의 지지 기능, 충전재의 유출방지 기능 등 본 발명에서 목적하는 기능을 발휘하는 데에 매우 적합하게 된다. 즉, 록볼트의 천공경이 40㎜인 경우에는 패커 본체에 담겨지는 제1 및 제2 발포체 각각의 사용량을 19㎖로 하는 것이 바람직하며, 록볼트의 천공경이 45㎜인 경우에는 패커 본체에 담겨지는 제1 및 제2 발포체 각각의 사용량을 25㎖로 하는 것이 바람직하고, 록볼트의 천공경이 50㎜인 경우에는 패커 본체에 담겨지는 제1 및 제2 발포체 각각의 사용량을 30㎖로 하는 것이 바람직한 것이다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. The amount of the foam liquid used in the present invention depends on the drilling diameter of the rock bolt, that is, the drilling diameter of the mounting hole. As a hole diameter of rock bolts, 40 mm, 45 mm and 50 mm are generally used. For 40 mm, 45 mm and 50 mm, for example, 19 ml and 25 ml for the first and second foams, respectively. And 30 ml are injected into the packer body, and the foam length becomes about 1 to 2 times the length of the packer body (the length of the mounting hole in the drilling direction) when the foaming liquid is mixed and foamed and ruptured. It becomes very suitable for exhibiting the functions aimed at by this invention, such as the support function of the weight of a bolt, a filler, etc., and the prevention of the leakage of a filler. That is, when the rock bolt has a hole diameter of 40 mm, the amount of each of the first and second foams contained in the packer body is preferably set to 19 ml. When the rock bolt has a hole diameter of 45 mm, it is contained in the packer body. Preferably, the amount of each of the first and second foams is set to 25 ml, and when the rock bolt has a hole diameter of 50 mm, the amount of each of the first and second foams contained in the packer body is preferably set to 30 ml. . However, the present invention is not limited thereto.
다음에서는 록볼트를 설치할 때 사용되는 간격재(spacer)(30)에 대해 설명한다. 드릴장비에 의한 록볼트의 장착구멍 천공은 일반적으로 장착구멍이 원형이 되도록 이루어지므로, 장착구멍 내부에 설치되는 간격재(30)는 원형형태로 제작된다. 도 12는 상기한 간격재(30)의 개략적인 사시도이고, 도 13은 록볼트를 간격재(30)에 끼운 상태를 보여주는 사진이다. 도 12 및 도 13에서 알 수 있듯이, 간격재(30)에는 록볼트의 이형철근뿐만 아니라, 그라우팅호스나 공기호스 등의 기타 부재까지도 끼워지도록 제작될 수 있다. 상기 간격재(30)는 장착구멍에 설치되는 록볼트의 이형철근이 장착구멍의 중앙에 위치하도록 하는 역할을 수행한다. 따라서 상기 간격재(30)를 사용하게 되면 록볼트의 구성부재들이 장착구멍의 중앙에 간격을 두고 배치되어, 발포체가 형성될 수 있는 공간을 확보할 수 있게 함으로써, 발포체가 장착구멍의 단면에 고르게 퍼져 형성될 수 있게 된다. 상기 간격재(30)는 이형철근의 길이에 따라 설치 개수가 달라지는데, 최소 2개(패커 앞 2~3㎝의 위치와 패커 반대편 끝단 위치)가 설치되는 것이 바람직하다. 이형철근의 길이가 길 경우에는 상기 간격재를 2m간격으로 설치할 수 있다. 도 14는 간격재를 설치함에 있어서 각각 록볼트의 이형철근과 그라우팅 호스 및 공기호스를 함께 간격재(30)에 연결한 전체적인 상태를 보여주는 사진이고, 도 15는 밀봉패커(1)에 대해 약 2~3㎝의 간격을 두고 간격재(30)를 설치한 상태를 보여주는 사진이다. Next, a
본 발명에서 간격재(30)는, 밀봉패커(1)의 두 가지 발포액이 혼합·발포되어 파열부분을 통해 장착구멍 방향으로 분출될 때, 밀봉패커(1)와 간격재(30) 사이의 공간(2~3㎝)에 발포체가 골고루 분포되도록 하는 기능도 수행한다. 록볼트를 장착구멍에 삽입할 때, 간격재(30)가 부서질 염려가 있으므로, 상기 간격재(30)는 연질재료로 제작하는 것이 바람직하다. In the present invention, the
다음에서는 위와 같은 본 발명의 밀봉패커(1)를 이용한 록볼트 시공방법 및 본 발명에 따른 록볼트 장착구멍의 밀봉방법에 대하여 설명한다. Next, the rock bolt construction method using the sealing
도 16 및 도 17에는 본 발명에 따라 지반에 시공된 록볼트의 시공 상태를 보여주는 개략적인 시공단면도가 도시되어 있는데, 도 16에는 밀봉패커(1)로부터 아직 발포체가 형성되지 아니한 상태가 도시되어 있고, 도 17에는 발포체가 형성되어 장착구멍이 밀봉된 상태가 도시되어 있다. 도 18은 도 17에 도시된 것처럼 록볼트를 시공하기 위하여 사용된 부품들에 대한 사진이다. 도 19 내지 도 22는 각각 본 발명에 따라 록볼트를 시공하는 각 단계를 보여주는 사진이다. Figures 16 and 17 show a schematic construction cross-sectional view showing the construction state of the rock bolts constructed on the ground according to the present invention, Figure 16 shows a state that the foam is not yet formed from the sealing packer (1) FIG. 17 shows a state in which a foam is formed and the mounting hole is sealed. FIG. 18 is a photograph of the parts used to construct the rock bolt as shown in FIG. 17. 19 to 22 are photographs showing each step of constructing a rock bolt according to the present invention, respectively.
우선 지반에 록볼트를 설치할 구멍 즉, 장착구멍(300)을 천공하는 단계를 수 행한다. 장착구멍(300)을 천공하는 작업을 수행하는 동안에, 별도로 록볼트에 간격재(30)를 설치하는 작업을 별도로 수행할 수도 있다(도 19 및 도 20). 이 경우 도면에 예시된 것처럼 그라우팅호스(401)와 공기호스(402)도 이형철근으로 이루어진 강봉(101)과 나란하게 배치하여 간격재(30)와 결합한다. First, a step of drilling a hole for installing a lock bolt in the ground, that is, a mounting
도 21에 예시된 것처럼 상기 패커 본체(10)의 내부 구획선(22)을 파쇄하여 2가지의 발포액(예를 들면, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트액과 레진프리믹스액)이 서로 혼합되도록 한다. 약 10초 정도 밀봉패커(1)를 비벼주면, 내부 구획선(22)이 파쇄되면서 2가지의 발포액이 서로 골고루 혼합되게 한다. 발포액이 서로 혼합되면, 후속하여 도 22에 예시된 것처럼 밀봉패커(1)로 록볼트의 외면을 감싼다. 즉, 도 16에 도시된 것처럼 록볼트가 장착구멍(300)에 배치되었을 때 장착구멍(300)의 입구부에 놓이게 되는 위치에서, 밀봉패커(1)로 록볼트를 감싸는 것이다. 도면에 예시된 경우처럼 그라우팅호스(401)와 공기호스(402)가 록볼트에 구비된 경우에는, 강봉(101) 뿐만 아니라 그라우팅호스(401)와 공기호스(402)도 함께 그 외면을 한꺼번에 밀봉패커(1)로 감싼다. 이 때, 앞서 설명한 것처럼 밀봉패커(1)의 파열영역(B영역)이 장착구멍(300)의 내측 방향(지중방향)을 향하도록 밀봉패커(1)를 감싸서 설치한다. As illustrated in FIG. 21, the inner partition line 22 of the packer body 10 is crushed so that two foaming liquids (eg, methylene diphenyl diisocyanate liquid and resin premix liquid) are mixed with each other. When the sealing
이와 같이 발포액이 혼합된 상태의 밀봉패커(1)를 이용하여 록볼트의 외면을 감싼 후에, 상기 록볼트를 장착구멍에 삽입한다. 따라서 상기 밀봉패커(1)는 장착구멍의 입구 즉, 장착구멍의 외측 방향에 위치하게 된다. 발포액이 혼합되고 발포체가 형성되면서 밀봉패커의 파열영역(B영역)이 파열되고, 발포체가 밀봉패커(1)의 외부로 나오게 된다. 발포액의 혼합 양부에 따라 다르지만 대략 2~3분 후면 발포가 진행되어, 도 17에 도시된 것처럼 발포체(15)가 장착구멍의 입구를 메우게 된다. 즉, 밀봉패커(1)로부터 분출된 발포체(15)에 의해 록볼트와 장착구멍(300)의 공벽 사이가 메워져서 록볼트와 장착구멍의 공벽이 서로 일체화되며 장착구멍(300)이 밀봉되는 것이다. 발포체는 급속하게 경화되며, 따라서 발포체는 장착구멍을 채움과 동시에 강성을 발휘하게 되어, 록볼트의 구성부재들의 자중을 지지하게 되며 장착구멍을 밀봉하게 된다. 발포체의 형성이 완료되면 록볼트가 움직이지 않는지를 다시 한 번 확인한 후 후속 작업을 수행하는 것이 바람직하다. After the outer surface of the rock bolt is wrapped using the sealing
위와 같은 작업 과정에서 발포액으로부터 발포체가 형성되는 시간 즉, 발포가 진행되는 시간 동안에는, 다른 위치의 장착구멍에 설치할 록볼트에 대해 밀봉패커, 이형철근, 그라우팅호스 및 공기호스를 서로 묶는 작업을 수행할 수 있다. During the above process, the foam is formed from the foam liquid, that is, during the foaming time, the operation of tying the sealing packer, the rebar, grouting hose and air hose together with respect to the rock bolt to be installed in the mounting hole at the other position is performed. can do.
발포체가 형성되면 그라우팅호스(401)를 통해 장착구멍에 무수축 모르타르 등의 충전재를 채워 장착구멍 내에서 강봉(101)과 장착구멍의 공벽이 서로 일체화되도록 함으로써, 록볼트가 지반에 견고하게 설치된다. When the foam is formed, the filling bolt such as non-shrink mortar is filled into the mounting hole through the
본 발명에서는 위와 같이 간단한 구조로 이루어져 있는 밀봉패커(1)를 장착구멍의 입구에서 록볼트의 이형철근에 감아 설치한 상태에서 발포체가 형성되도록 하고, 발포체가 장착구멍 입구를 밀실하게 막도록 하는 구성을 가지고 있다. 따라서 장착구멍의 입구 일부가 부서지거나 틈이 발생하여 원형을 벗어난 형상 및 불규칙한 상태를 가지고 있더라도, 발포체가 틈에 스며들게 되고 장착구멍의 형상과 상태에 맞추어 장착구멍을 밀실하게 막게 되므로, 장착구멍의 변형이나 원형 이외의 형상으로 인한 문제를 해소할 수 있고, 장착구멍 내에 채워진 충전재가 흘러내리거나 누설되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다. In the present invention, the foam is formed in a state in which the sealing packer (1) made of a simple structure as described above is wound around the reinforcing bar of the rock bolt at the inlet of the mounting hole, and the foam tightly blocks the opening of the mounting hole. Have Therefore, even if a part of the inlet of the mounting hole is broken or has a gap and has an irregular shape and irregular shape, the foam penetrates into the gap and closes the mounting hole tightly according to the shape and condition of the mounting hole. The problem caused by the shape other than the circular shape can be solved, and the filling material filled in the mounting hole can be effectively prevented from flowing down or leaking.
또한 발포체에 의해 록볼트와 장착구멍의 공벽이 견고하게 일체화되므로, 강봉, 그라우팅호스, 공기호스의 위치를 고정시킬 뿐만 아니라 이들 록볼트가 자중에 의해 낙하하지 않도록 안정적으로 지지할 수 있으며, 충전재가 경화되기 전의 상태에서 장착구멍에 채워진 충전재의 자중을 더욱 안정적으로 지탱할 수 있고, 충전재의 주입 압력에 효과적으로 저항할 수 있게 된다. In addition, the rock bolt and the hole of the mounting hole are firmly integrated by the foam, so that the positions of the steel rods, grouting hoses, and air hoses are not only fixed, but also the rock bolts can be stably supported so as not to fall by their own weight. It is possible to more stably support the self-weight of the filler filled in the mounting hole in the state before curing, and to effectively resist the injection pressure of the filler.
다음에서는 위와 같은 본 발명에 따른 밀봉패커를 이용하여 록볼트를 시공하여 그 성능을 확인한 실험에 대하여 설명한다. Next will be described the experiment to confirm the performance of the rock bolt construction using the seal pack according to the present invention as described above.
본 발명자는 다음과 같은 시험을 수행하였다. 즉, 본 발명에 따른 밀봉패커를 이용하는 경우, 장착구멍에 설치되는 록볼트의 각 구성부재를 고정시킬 수 있는지 여부, 록볼트의 자중을 견딜 수 있는지의 여부, 그리고 장착구멍에 충전재가 주입된 후 충전재가 경화되지 전에도 충전재의 자중을 비롯한 록볼트의 자중을 버틸 수 있는지의 여부를 검증하기 위하여, 록볼트에 본 발명에 따른 밀봉패커를 장착하여 발포체를 형성시킨 상태에서 사하중을 재하하는 시험을 수행하였다. The inventor performed the following test. That is, in the case of using the sealing pack according to the present invention, whether each of the constituent members of the rock bolt installed in the mounting hole can be fixed, whether it can withstand the weight of the rock bolt, and after the filler is injected into the mounting hole In order to verify whether the rock bolts, including the self-weight of the filler, can withstand the weight of the rock bolt, even before the filler is cured, a test is carried out to load dead weight while the foam is formed by mounting the sealing packer according to the present invention in the rock bolt. It was.
또한 본 발명자는 장착구멍에 충전재를 주입할 때, 충전재의 주입압력을 견뎌서 충전재의 유출을 방지할 수 있는지의 여부를 검증하기 위하여 충전재 주입시험을 수행하였다. In addition, the present inventors performed a filler injection test to verify whether the filler can withstand the injection pressure of the filler when the filler is injected into the mounting hole to prevent the leakage of the filler.
구체적으로, 장착구멍의 대용으로 아크릴 재질의 원형 파이프를 이용하였는데, 장착구멍의 천공경이 40㎜, 45㎜ 및 50㎜인 것으로 설정하였다. 록볼트의 강 봉으로는 이형철근을 사용하였으며 이형철근으로는 D25(공칭직경 25.4㎜)인 것을 사용하였다. 본 시험에서는 록볼트를 설치할 때 장착구멍에 충전재를 주입하기 위한 그라우팅호스로서, 알루미늄재질의 외경 12㎜ 및 내경 10㎜이고, 전체길이 40㎝로서, 전체 길이에서 외측으로 약 30㎝ 부분에서 10㎝ 가량이 휘어진 알루미늄관을 사용하였다. 종래의 그라우팅 호스를 사용할 수 있지만, 발포체의 길이가 길어질 경우 그라우팅호스를 막는 경우가 생길 수 있기 때문에, 종래의 그라우팅 호스보다 약 5㎝ 정도 더 긴 그라우팅호스를 사용하였다. 공기 호스로는 외경 6㎜ 및 내경 4㎜인 것을 사용하였으며 앞서 설명한 간격재(30)도 함께 사용하였다. 이형철근과, 그라우팅 호스 및 공기호스를 본 발명에 따른 밀봉패커로 감은 후, 밀봉패커가 감긴 부분을 원형 파이프 내에 설치하여, 밀봉패커로부터 발포체가 형성되어 원형 파이프 내부를 메우도록 시험 시편을 제작하였다. 패커 본체의 2개 영역에 각각 채워지는 제1발포액과 제2발포액으로는 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트액과 레진프리믹스액을 이용하였는데, 제1발포액과 제2발포액의 주입량은, 록볼트의 이형철근, 그라우팅호스 및 공기호스의 외부를 감은 상태에서 상기 원형 파이프에 삽입될 수 있는 정도가 되도록 하였으며, 혼합되어 발포체가 형성될 때 밀봉패커의 길이 즉, 원형 파이프의 길이 방향으로의 밀봉패커 길이의 약 2배 정도까지 발포체가 형성되도록 제1발포액과 제2발포액의 주입량을 결정하였다. Specifically, a circular pipe made of acrylic was used as a substitute for the mounting hole, but the aperture diameters of the mounting holes were set to 40 mm, 45 mm, and 50 mm. As a steel bar of rock bolt, a deformed steel bar was used, and as a deformed bar, a D25 (nominal diameter 25.4mm) was used. In this test, a grouting hose for injecting filler into the mounting hole when installing the lock bolt. The outer diameter of aluminum is 12 mm and the inner diameter is 10 mm, and the overall length is 40 cm. A curved aluminum tube was used. Although a conventional grouting hose can be used, a grouting hose of about 5 cm longer than a conventional grouting hose was used, since the grouting hose may be blocked when the foam length becomes longer. As the air hose, an outer diameter of 6 mm and an inner diameter of 4 mm were used, and the
도 23은 위와 같이 제작된 시험 시편에 중량추 받침대를 설치한 상태의 사진이고, 도 24는 상기 중량추 받침대에 중량추를 올려놓아 하중을 재하한 상태의 사진이다. 도 23 및 도 24에 도시된 것처럼, 상기한 시험 항목을 수행하기 위하여 위와 같이 제작된 시험 시편에서, 상기 원형 파이프의 하단부로 돌출된 록볼트의 이형철근 단부에 판재(501)를 결합하고, 상기 판재(501)에 수직하게 4개의 지지봉(502)을 결합한 후, 상기 지지봉의 하단부에 재하판재(503)를 결합하였다. 즉, 상부 판재(501)와, 하부의 재하판재(503), 그리고 상기 상부 판재와 재하판재를 연결하는 지지봉(502)으로 이루어진 중량추 받침대를 제작하여, 상기 중량추 받침대를 이형철근의 단부에 결합하였다. 이와 같이 중량추 받침대를 설치하고, 상기 원형 파이프의 상단부를 고정시킨 상태에서, 도 24와 같이 상기 재하판재 위에 중량추(504)를 올려놓아서 이형철근에 인장력이 작용하도록 하였다. 본 시험에서는, 20㎏ 중량추 4개와, 10㎏ 중량추 2개를 이용하여 각각 20㎏씩 증가시키면서 하중을 재하하였다.FIG. 23 is a photograph of a weight bracket installed on a test specimen manufactured as described above, and FIG. 24 is a photograph of a load loaded by placing a weight on the weight bracket. 23 and 24, in the test specimen manufactured as described above to perform the above test items, the
밀봉패커에 의해 장착구멍에 발포체가 형성된 상태에서 이형철근, 그라우팅호스, 공기호스를 고정시킬 수 있는지 여부를 검증하였는데, 본 발명에 대한 시험 결과에 의하면, 밀봉패커(1)를 설치한 뒤 약 1분 30초 내지 2분 사이에 밀봉패커로부터 발포액의 발포 작용이 급속히 이루어지면서 발포체가 형성되어, 이형철근, 그라우팅호스 및 공기호스가 발포체에 의해 고정시켰으며, 이형철근의 단부가 아래를 향하고 있는 상태에서도, 이형철근 등의 록볼트가 낙하하지 않았고, 그라우팅호스가 사람 손으로 움직이지 않는 정도로 고정되었다. 이와 같이 본 발명의 밀봉패커를 이용하게 되면 천정부와 같이 수직하게 천공된 장착구멍에 록볼트를 배치한 상태에서 빠르게 발포체가 형성되어 록볼트의 자중을 지지하면서 고정시킬 수 있음이 확인된 것이다. It was verified whether the deformed reinforcing bars, grouting hoses and air hoses could be fixed in the state where the foam was formed in the mounting hole by the sealing packer. According to the test results of the present invention, after the sealing
또한, 장착구멍의 천공경이 40㎜, 45㎜ 및 50㎜ 각각의 경우에 대하여 각각 3개씩의 시험시편을 제작하여 중량추 받침대를 설치하고 중량추를 올려놓아 실험을 수행하였는데, 20㎏씩 사하중을 증가시킨 결과, 모든 시험시편이 100㎏의 사하중 작용시에도 록볼트가 낙하하지 않고 제자리에 있는 것으로 확인되었다. 이는 본 발명에 따른 밀봉패커를 이용하게 되면 록볼트에 대한 자중을 충분히 지지할 수 있음을 보여주는 것이다. In addition, for each of the 40 mm, 45 mm, and 50 mm hole diameters of the mounting holes, three test specimens were prepared, the weight support was set up, and the weight was lifted. As a result of the increase, it was confirmed that all the test specimens remained in place without dropping even after a dead weight of 100 kg. This shows that the use of the sealing pack according to the present invention can sufficiently support the weight of the rock bolt.
본 발명에 따른 밀봉패커를 이용한 방법에서, 충전재의 주입압력을 견디고 충전재의 유출을 방지할 수 있는 지를 검증하기 위하여, 충전재 주입시험기를 이용하였다. 도 25는 본 시험에 사용된 충전재 주입시험기의 사진이다. 충전재로는 모르타르를 이용하였는데, 로크산업의 모르타르 S-ROTar(25 kg)를 이용하였으며, S-ROTar : 물의 배합비는 60:40이 되도록 하였다. In the method using the sealed packer according to the present invention, a filler injection tester was used in order to verify whether the filler can withstand the injection pressure and prevent the leakage of the filler. 25 is a photograph of the filler injection tester used in this test. Mortar was used as a filler, and Mortar S-ROTar (25 kg) of Lock Industries was used, and the mixing ratio of S-ROTar: water was 60:40.
아래의 표 1은 본 발명의 시험에 사용된 모르타르 S-ROTar의 배합내용이다. Table 1 below shows the formulation of the mortar S-ROTar used in the test of the present invention.
충전재의 주입시험을 위하여 호퍼에 모르타르를 주입한 다음, 록볼트와 같이 설치된 그라우팅호스와 모르타르 주입시험기의 모르타르 토출구를 연결하였다. 그리고 모르타르 주입시험기 중 호퍼아래에 있는 실린더에 압력을 가하여 모르타르를 시험시편의 원형 파이프에 주입하였다. 도 26은 모르타르 주입시험기에 모르타르를 주입하는 모습에 대한 사진이고, 도 27은 원형 파이프에 모르타르가 주입된 상태의 사진이다. 록볼트에 구비된 공기호스를 통해서 모르타르가 유출되면 모르타르의 주입이 완료된 것이므로 주입을 중지하였다. Mortar was injected into the hopper for filling test, and then the grouting hose installed with the rock bolt and the mortar outlet of the mortar injection tester were connected. And mortar was injected into the circular pipe of the test specimen by applying pressure to the cylinder under the hopper of the mortar injection tester. Figure 26 is a photograph of the mortar is injected into the mortar injection tester, Figure 27 is a photograph of the mortar is injected into the circular pipe. When mortar flowed out through the air hose provided in the rock bolt, the injection of mortar was completed, and thus the injection was stopped.
위와 같은 본 발명에 따른 시편에 대한 주입시험 결과에 의하면, 장착구멍의 천공경 40㎜, 45㎜ 및 50㎜인 시편에 대해 모르타르의 주입 도중이나 주입 후에 모르타르의 유출이 발생하지 않았다. According to the injection test results for the specimen according to the present invention as described above, the mortar outflow did not occur during or after the injection of the mortar for the specimen with a hole diameter of 40 mm, 45 mm and 50 mm of the mounting hole.
또한 공기호스를 막은 후에 압력을 증가시켜 모르타르의 유출여부를 확인하였는 바, 2.5 bar의 압력이 작용할 때까지 모르타르의 유출이 없었으며, 이러한 측정압력은 통상의 충전재 주입 압력보다 높은 것이므로, 본 발명에 의하면 충전재 주입압력에 대해서도 안정성을 가지고 있어 충전재의 누출이 일어나지 아니함을 확인할 수 있다. In addition, it was confirmed that the mortar outflow by increasing the pressure after blocking the air hose, there was no mortar outflow until the pressure of 2.5 bar, this measurement pressure is higher than the normal filler injection pressure, According to the present invention, it is confirmed that the leakage of the filler does not occur because it has stability against the filler injection pressure.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 록볼트 장착구멍에 충전재를 주입하더라도 충전재의 유출을 방지할 수 있게 되어 현장에서의 록볼트 설치작업의 시공성과 편의성을 도모할 수 있게 된다. As described above, according to the present invention, even if the filler is injected into the lock bolt mounting hole, it is possible to prevent the leakage of the filler, thereby facilitating the construction and convenience of the rock bolt installation work in the field.
그리고 본 발명에 의하면 장착구멍에 설치되는 이형철근, 그라우팅호스 및 공기호스를 견고하게 고정시킬 수 있으며, 이형철근, 그라우팅호스 및 공기호스가 자중에 의해 낙하하는 것을 방지할 수 있고, 충전재의 완료된 후, 주입된 충전재의 자중이 더 가해져도 상기한 록볼트의 부재들이 자중에 의해 낙하하지 않게 되므로, 사용자의 안전과 시공상 편의성을 높아진다. 더 나아가, 종래의 우레탄 재질로 이루어진 흘림 방지 캡에 비해 저렴한 가격으로 시공할 수 있으므로, 시공 경제성이 향상되는 효과가 발휘된다.According to the present invention, it is possible to firmly fix the deformed rebar, grouting hose and air hose installed in the mounting hole, and prevent the deformed rebar, grouting hose and air hose from falling down by its own weight, and after the filling material is completed. Further, even if the weight of the injected filler is further applied, the members of the rock bolt do not fall by the weight of themselves, thereby increasing the safety and convenience of construction for the user. Furthermore, since the construction can be performed at a lower price than the spill prevention cap made of a urethane material, the effect of improving the construction economy is exerted.
도 1은 터널 굴착면 중에서 터널 천정부의 이완구역에 대해 록볼트를 설치한 상태를 보여주는 개략적인 터널 단면도이다. 1 is a schematic tunnel cross-sectional view showing a state in which a rock bolt is installed in the relaxation zone of the tunnel ceiling in the tunnel excavation surface.
도 2는 이형철근으로 이루어진 종래의 록볼트가 장착구멍에 설치된 상태에서 장착구멍에 무수축 모르타르 등의 충전재가 채워진 상태를 보여주는 개략도이다.2 is a schematic view showing a state in which a conventional rock bolt made of a deformed steel bar is filled with a filler such as non-shrinkable mortar in a mounting hole in a state where it is installed in the mounting hole.
도 3은 종래에 록볼트의 장착구멍에 끼워져서 충전재의 누출을 방지하는데 사용하였던 충전재 누출 방지용 캡의 개략적인 사시도이다. 3 is a schematic perspective view of a filler leakage preventing cap that was conventionally inserted into a mounting hole of a rock bolt and used to prevent leakage of a filler.
도 4는 본 발명에 따른 밀봉패커가 열접착에 의해 완성되기 전의 상태를 보여주는 분해 사시도이다. 4 is an exploded perspective view showing a state before the sealing pack according to the present invention is completed by heat bonding.
도 5는 본 발명에 따른 밀봉패커의 완성된 상태의 사시도이다. 5 is a perspective view of the completed state of the sealing pack according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 패커 본체의 열접착선 형성 구조 및 내부 구성을 보여주는 개략적인 평면도이다. 6 is a schematic plan view showing a heat bond line forming structure and an internal configuration of a packer body according to the present invention.
도 7 및 도 8은 각각 패커 본체를 형성하기 위한 합성수지 피복 알루미늄박의 열접착전 상태를 보여주는 사진이다. 7 and 8 are photographs showing the state before the thermal bonding of the synthetic resin coated aluminum foil for forming the packer body, respectively.
도 9는 합성수지 피복 알루미늄박을 열접착하는 과정을 보여주는 사진이다. 9 is a photograph showing a process of thermally bonding a synthetic resin coated aluminum foil.
도 10은 합성수지 피복 알루미늄박의 열접착이 완료된 상태의 사진이다. 10 is a photograph of a state in which thermal bonding of a synthetic resin coated aluminum foil is completed.
도 11은 본 발명에서 사용된 발포액이 저장용기에 담겨진 사진이다. 11 is a photograph of the foam liquid used in the present invention contained in a storage container.
도 12는 본 발명에서 사용된 간격재의 개략적인 사시도이다. 12 is a schematic perspective view of a spacer used in the present invention.
도 13은 록볼트의 이형철근에 간격재를 끼운 상태를 보여주는 사진이다. 13 is a photograph showing a state in which a spacer is inserted into a deformed rebar of a rock bolt.
도 14는 간격재를 설치함에 있어서 각각 록볼트의 이형철근과 그라우팅 호스 및 공기호스를 함께 간격재에 연결한 상태를 보여주는 사진이다. 14 is a photograph showing a state in which the deformed reinforcing bar of the rock bolt and the grouting hose and the air hose are connected to the spacer together, respectively.
도 15는 본 발명에 따른 밀봉패커에 대해 약 2~3㎝의 간격을 두고 간격재를 설치한 상태를 보여주는 사진이다. 15 is a photograph showing a state in which the spacer is installed at intervals of about 2 ~ 3 cm for the sealing pack according to the present invention.
도 14는 본 발명에 따라 지반에 시공된 록볼트의 시공 상태를 보여주는 개략적인 시공단면도이다. Figure 14 is a schematic construction cross-sectional view showing the construction state of the rock bolt constructed on the ground in accordance with the present invention.
도 15는 도 14에 도시된 것처럼 록볼트를 시공하기 위하여 사용된 부품들에 대한 사진이다. FIG. 15 is a photograph of parts used to construct a rock bolt as shown in FIG. 14.
도 16은 본 발명에 따라 지반에 록볼트가 설치되었지만 밀봉패커로부터 아직 발포체가 형성되지 아니한 상태를 보여주는 개략적인 시공단면도이다. Figure 16 is a schematic construction cross-sectional view showing a state in which the rock bolt is installed on the ground in accordance with the present invention, but the foam is not yet formed from the sealing packer.
도 17은 본 발명에 따라 지반에 록볼트가 설치되고 밀봉패커로부터 발포체가 형성되어 장착구멍이 밀봉된 상태를 보여주는 개략적인 시공단면도이다. 17 is a schematic construction cross-sectional view showing a state in which a lock bolt is installed on the ground and a foam is formed from a sealing pack to seal the mounting hole according to the present invention.
도 18은 도 17에 도시된 것처럼 록볼트를 시공하기 위하여 사용된 부품들에 대한 사진이다. FIG. 18 is a photograph of the parts used to construct the rock bolt as shown in FIG. 17.
도 19 내지 도 22는 각각 본 발명에 따라 록볼트를 시공하는 각 단계를 보여주는 사진으로서, 도 19 및 도 20은 간격재를 이용하여 록볼트의 이형철근, 그라우팅호스, 공기호스를 결합하는 단계를 보여주는 것이고, 도 21은 발포액의 혼합을 위하여 내부 구획선을 파단하는 상태를 보여주는 것이며, 도 22는 밀봉패커를 록볼트 외면에 감는 것을 보여주는 사진이다. 19 to 22 are photographs showing each step of constructing a rock bolt according to the present invention, respectively, and FIGS. 19 and 20 show a step of combining a deformed reinforcing bar, grouting hose, and air hose of a rock bolt using a spacer. 21 shows a state in which the internal partition line is broken for mixing the foam liquid, and FIG. 22 is a photograph showing the sealing packer wound on the outer surface of the rock bolt.
도 23은 록볼트의 이형철근 단부에 상기 중량추 받침대가 결합된 상태를 보여주는 사진이다. Figure 23 is a photograph showing a state in which the weight bracket is coupled to the end of the deformed reinforcing bar of the rock bolt.
도 24는 재하판재 위에 중량추를 올려놓은 상태의 사진이다. 24 is a photograph of the weight on the back plate material.
도 25는 본 시험에 사용된 충전재 주입시험기의 사진이다. 25 is a photograph of the filler injection tester used in this test.
도 26은 모르타르 주입시험기에 모르타르를 주입하는 모습에 대한 사진이다. Figure 26 is a photograph of the injection of mortar to the mortar injection tester.
도 27은 원형 파이프에 모르타르가 주입된 상태의 사진이다.27 is a photograph of a state in which mortar is injected into a round pipe.
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