KR101045325B1 - 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치 및 이를 이용하여 시공된 지반 보강상태 감시공법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 그라우팅 장치와 공기배출관 및 광섬유 센서가 터널 지반에 견고히 고착된 상태에서 그라우팅 장치의 분사관에 그라우트재의 분사를 순차적으로 시행하여 그라우트재의 터널 내의 충전이 용이할 뿐만 아니라 터널 내 지반 거동을 용이하게 파악할 수 있도록 한 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치 및 보강공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치는 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공이 형성된 상부분사관과; 상기 상부분사관의 하부에 배치되고, 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공이 형성됨과 동시에 선단에 원추형 선단부가 형성된 하부분사관과; 상기 상부분사관과 하부분사관을 나사 결합에 의해 상호 연결함과 동시에 가운데에 차단판이 형성된 연결소켓과; 상기 연결소켓의 일측에 연결된 상부분사관의 외측에 삽입되는 섬유포대와; 상기 상부분사관의 외측에 밀착됨과 동시에 섬유포대에 일정한 길이가 삽입되어, 상기 섬유포대에 그라우트재를 주입시키는 제1분사관과; 상기 상부분사관의 내측에 일정한 길이가 연장되도록 삽입되며, 상기 하부분사관에 그라우트재를 주입시키며, 제1분사관에 비하여 길이가 길게 형성된 제2분사관과; 상기 상부분사관의 내측에 일정한 길이가 연장되도록 삽입되며, 상기 상부분사관에 그라우트재를 주입시키며, 제1분사관에 비하여 길이가 짧게 형성된 제3분사관과; 상기 하부분사관의 내측에 고정 설치되며, 중공형상 또는 봉형상으로 이루어진 보강재와; 상기 상부분사관과 하부분사관의 내측 또는 외측에 설치된 공기배출관과; 상기 상부분사관과 하부분사관의 내측 또는 외측에 설치된 광섬유 센서가 구비된 센서관과; 상기 제1분사관, 제2분사관, 제3분사관의 상단에 고정 설치되는 Y자 주입관과; 상기 Y자 주입관의 상부 내측에 삽입되는 믹서기로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 이용하여 시공된 지반 보강상태 감시공법은 지반 내부의 소정의 위치를 일정한 직경 및 깊이로 상향으로 굴공하여 천공홀을 형성하는 단계; 상기 천공홀에 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공이 형성된 상부분사관과; 상기 상부분사관의 하부에 배치되고, 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공이 형성됨과 동시에 선단에 원추형 선단부가 형성된 하부분사관과; 상기 상부분사관과 하부분사관을 나사 결합에 의해 상호 연결함과 동시에 가운데에 차단판이 형성된 연결소켓과; 상기 연결소켓의 일측에 연결된 상부분사관의 외측에 삽입되는 섬유포대와; 상기 상부분사관의 외측에 밀착됨과 동시에 섬유포대에 일정한 길이가 삽입되어, 상기 섬유포대에 그라우트재를 주입시키는 제1분사관과; 상기 상부분사관의 내측에 일정한 길이가 연장되도록 삽입되며, 상기 하부분사관에 그라우트재를 주입시키며, 제1분사관에 비하여 길이가 길게 형성된 제2분사관과; 상기 상부분사관의 내측에 일정한 길이가 연장되도록 삽입되며, 상기 상부분사관에 그라우트재를 주입시키며, 제1분사관에 비하여 길이가 짧게 형성된 제3분사관과; 상기 하부분사관의 내측에 고정 설치되며, 중공형상 또는 봉형상으로 이루어진 보강재와; 상기 상부분사관과 하부분사관의 외면에 설치된 공기배출관과; 상기 상부분사관과 하부분사관의 외측에 설치된 광섬유 센서가 구비된 센서관과; 상기 제1분사관, 제2분사관, 제3분사관의 상단에 고정 설치되는 Y자 주입관과; 상기 Y자 주입관의 상부 내측에 삽입되는 믹서기로 구성된 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 삽입하고, 상기 천공홀의 입구를 코킹재로 밀폐시키는 단계; 상기 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치의 제1분사관에 그라우트재를 주입하여 섬유포대를 충전 및 팽창시키는 단계; 상기 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치의 제2분사관에 그라우트재를 주입하여 하부분사관의 주변의 천공홀과 절리, 균열, 공극을 충전하는 단계; 상기 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치의 제3분사관에 그라우트재를 주입하여 상부분사관의 주변의 천공홀과 절리, 균열, 공극을 충전하는 단계; 상기 상부분사관과, 하부분사관의 주변의 천공홀과 절리, 균열, 공극을 그라우트재로 충전하면서, 공기배출관을 통하여 공기를 배출시키는 단계; 상기 광섬유 센서가 구비된 센서관을 통하여 천공홀의 내부 그라우팅 상태 및 지중변위를 계측하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치 및 이를 이용하여 시공된 지반 보강상태 감시공법{Tunnel grouting equipment with optic fiber sensor and monitoring method on the status of ground reinforcement performed using it}
본 발명은 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치 및 이를 이용하여 시공된 지반 보강상태 감시공법에 관한 것으로, 특히 그라우팅 장치에 광섬유 센서를 삽입하여, 터널 내 그라우팅 주입재로 그라우팅한 지반의 보강상태를 주기적으로 명확하게 인식할 수 있는 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치 및 이를 이용하여 시공된 지반 보강상태 감시공법에 관한 것이다.
일반적으로 터널 그라우팅 장치로 널리 사용되는 지중방수용 압입볼트막봉은 고압분사로부터 송출되는 우레탄이 유입 분사되며, 다수의 분사공이 천공된 내측분사관과, 상기 내측분사관이 밀폐되도록 둘러싸며, 상기 분사공을 통하는 다수의 분사공이 천공된 외측분사관으로 구성되고, 상기 내측분사관의 유입 단부에는 나선형의 교반구가 설치된 구조로서, 상기 지중방수용 압입볼트막봉을 통하여 우레탄 분사시 내측분사관의 분사공을 통하여 분사되어 방수가 이루어진다.
여기서, 상기한 지중방수용 압입볼트막봉에 사용되는 압입볼트는 길이가 6∼12m 라는 것을 고려하면, 실제로 방수에 많은 양의 방수액이 소요되어 시공비용이 증가하며, 특히 1차 우레탄이 내외측 분사관 사이의 밀폐공간에 충전되어 방수가 필요한 지중에 분사되기까지는 많은 시간이 소요되므로 자연히 시공이 지연되는 문제점이 있다.
상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 실용신안등록 제210635호, 제259921호가 제안되었다.
상기 등록된 실용신안등록 제210635호인 지중방수용 압입볼트막봉은 내관과 외관 사이에서 연장되는 다수의 연결 분사관으로 연결하여, 내, 외관 사이에 우레탄이 충전되는 것을 방지하도록 하였으나, 상기한 지중방수용 압입볼트막봉은 다수의 연결분사관을 내면과 외면에 나사식으로 고정시켜야 하므로 제조가 까다롭고, 제조원가가 증가하고, 제작기간도 길어짐으로써 시공기간을 단축하기 어려운 문제점이 있다.
또한, 상기 등록된 실용신안등록 제259921호인 지중방수용 압입볼트막봉은 우레탄의 낭비를 감소시키기 위하여 우레탄이 충전되는 외관의 내부에 이격지지봉과 이격고정봉이 형성된 내관을 삽입하여 내관의 체적만큼 우레탄의 낭비를 감소시키는 구조가 제안되었으나, 상기한 지중방수용 압입볼트막봉은 별도의 내관을 제조해야 하므로 이 역시 공사기간이 길어지고, 제조원가가 상승되는 문제점이 있다.
그리고 상기한 지중방수용 압입볼트막봉들은 1개의 분사관에 의하여 우레탄을 분사하는 방식을 채택하므로, 지중에 분사되는 우레탄이 깊은 곳까지 분사되지 못하므로 방수효과가 떨어질 뿐만 아니라 우레탄 분사 중에 고압의 우레탄분사압력에 의하여 지중방수용 압입볼트막봉이 지반에 견고하게 고착되지 못하므로 방수효과가 오래가지 못하고, 일부 구간은 과다주입되거나 또 다른 일부 구간은 과소주입되어 일정기간이 지나면 누수가 발생되는 문제가 있다.
또한, 상기 지중방수용 압입볼트막봉은 지중방수용으로 주로 사용되고 터널보강용으로는 사용하기가 어렵다.
그리고 상기 지중방수용 압입볼트막봉은 지반거동 파악을 위한 계측장치의 적용과는 거리가 먼 공법이다.
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그라우팅 장치와 공기배출관 및 광섬유 센서가 터널 지반에 견고히 고착된 상태에서 그라우팅 장치의 분사관에 그라우트재의 분사를 순차적으로 시행하여 그라우트재의 터널 내의 충전이 용이할 뿐만 아니라 터널 내 지반 거동을 용이하게 파악할 수 있도록 한 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치 및 이를 이용하여 시공된 지반 보강상태 감시공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치는 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공이 형성된 상부분사관과; 상기 상부분사관의 하부에 배치되고, 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공이 형성됨과 동시에 선단에 원추형 선단부가 형성된 하부분사관과; 상기 상부분사관과 하부분사관을 나사 결합에 의해 상호 연결함과 동시에 가운데에 차단판이 형성된 연결소켓과; 상기 연결소켓의 일측에 연결된 상부분사관의 외측에 삽입되는 섬유포대와; 상기 상부분사관의 외측에 밀착됨과 동시에 섬유포대에 일정한 길이가 삽입되어, 상기 섬유포대에 그라우트재를 주입시키는 제1분사관과; 상기 상부분사관의 내측에 일정한 길이가 연장되도록 삽입되며, 상기 하부분사관에 그라우트재를 주입시키며, 제1분사관에 비하여 길이가 길게 형성된 제2분사관과; 상기 상부분사관의 내측에 일정한 길이가 연장되도록 삽입되며, 상기 상부분사관에 그라우트재를 주입시키며, 제1분사관에 비하여 길이가 짧게 형성된 제3분사관과; 상기 하부분사관의 내측에 고정 설치되며, 중공형상 또는 봉형상으로 이루어진 보강재와; 상기 상부분사관과 하부분사관의 내측 또는 외측에 설치된 공기배출관과; 상기 상부분사관과 하부분사관의 내측 또는 외측에 설치된 광섬유 센서가 구비된 센서관과; 상기 제1분사관, 제2분사관, 제3분사관의 상단에 고정 설치되는 Y자 주입관과; 상기 Y자 주입관의 상부 내측에 삽입되는 믹서기로 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 이용하여 시공된 지반 보강상태 감시공법은 광섬유 센서를 이용한 터널 보강공법은 지반 내부의 소정의 위치를 일정한 직경 및 깊이로 상향으로 굴공하여 천공홀을 형성하는 단계; 상기 천공홀에 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공이 형성된 상부분사관과; 상기 상부분사관의 하부에 배치되고, 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공이 형성됨과 동시에 선단에 원추형 선단부가 형성된 하부분사관과; 상기 상부분사관과 하부분사관을 나사 결합에 의해 상호 연결함과 동시에 가운데에 차단판이 형성된 연결소켓과; 상기 연결소켓의 일측에 연결된 상부분사관의 외측에 삽입되는 섬유포대와; 상기 상부분사관의 외측에 밀착됨과 동시에 섬유포대에 일정한 길이가 삽입되어, 상기 섬유포대에 그라우트재를 주입시키는 제1분사관과; 상기 상부분사관의 내측에 일정한 길이가 연장되도록 삽입되며, 상기 하부분사관에 그라우트재를 주입시키며, 제1분사관에 비하여 길이가 길게 형성된 제2분사관과; 상기 상부분사관의 내측에 일정한 길이가 연장되도록 삽입되며, 상기 상부분사관에 그라우트재를 주입시키며, 제1분사관에 비하여 길이가 짧게 형성된 제3분사관과; 상기 하부분사관의 내측에 고정 설치되며, 중공형상 또는 봉형상으로 이루어진 보강재와; 상기 상부분사관과 하부분사관의 외면에 설치된 공기배출관과; 상기 상부분사관과 하부분사관의 외측에 설치된 광섬유 센서가 구비된 센서관과; 상기 제1분사관, 제2분사관, 제3분사관의 상단에 고정 설치되는 Y자 주입관과; 상기 Y자 주입관의 상부 내측에 삽입되는 믹서기로 구성된 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 삽입하고, 상기 천공홀의 입구를 코킹재로 밀폐시키는 단계; 상기 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치의 제1분사관에 그라우트재를 주입하여 섬유포대를 충전 및 팽창시키는 단계; 상기 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치의 제2분사관에 그라우트재를 주입하여 하부분사관의 주변의 천공홀과 절리, 균열, 공극을 충전하는 단계; 상기 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치의 제3분사관에 그라우트재를 주입하여 상부분사관의 주변의 천공홀과 절리, 균열, 공극을 충전하는 단계; 상기 상부분사관과, 하부분사관의 주변의 천공홀과 절리, 균열, 공극을 그라우트재로 충전하면서, 공기배출관을 통하여 공기를 배출시키는 단계; 상기 광섬유 센서가 구비된 센서관을 통하여 천공홀의 내부 그라우팅 상태 및 지중변위를 계측하는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치 및 이를 이용하여 시공된 지반 보강상태 감시공법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 지반 내부를 차수 및 보강시 천공홀에 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 삽입하고, 그라우트재로 천공홀을 충전함으로써, 지반 내부를 밀실하고 확실하게 차수할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 본 발명은 지반의 천공홀에 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치가 삽입됨으로써, 지반 내부를 견고히 보강하는 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 그라우트재가 천공홀과 분사관 주변을 충전하면서 공기배출관을 통하여 공기를 배출함으로써, 지반 내부를 밀실하고, 충실하게 그라우팅하는 효과가 있다.
넷째, 본 발명은 천공홀 또는 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치내에 광섬유 센서가 설치됨으로써, 지반 거동을 용이하게 계측할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 도시한 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 도시한 분해 사시도,
도 4a∼ 4e는 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 이용하여 터널을 차수 및 보강하는 상태를 도시한 공정도,
도 5a∼ 5c는 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치의 측면에 공기배출관을 도시한 단면도,
도 6a 및 6b는 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치의 광섬유 센서를 도시한 단면도.
이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 도시한 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 도시한 분해 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치(A)는 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공(112)이 형성된 상부분사관(110)과; 상기 상부분사관(110)의 하부에 배치되고, 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공(122)이 형성됨과 동시에 선단에 원추형 선단부(124)가 형성된 하부분사관(120)과; 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)을 나사 결합에 의해 상호 연결함과 동시에 가운데에 차단판(132)이 형성된 연결소켓(130)과; 상기 연결소켓(130)의 일측에 연결된 상부분사관(110)의 외측에 삽입되는 섬유포대(140)와; 상기 상부분사관(110)의 외측에 밀착됨과 동시에 섬유포대(140)에 일정한 길이가 삽입되어, 상기 섬유포대(140)에 그라우트재(G)를 주입시키는 제1분사관(150)과; 상기 상부분사관(110)의 내측에 일정한 길이가 연장되도록 삽입되며, 상기 하부분사관(120)에 그라우트재(G)를 주입시키며, 제1분사관(150)에 비하여 길이가 길게 형성된 제2분사관(160)과; 상기 상부분사관(110)의 내측에 일정한 길이가 연장되도록 삽입되며, 상기 상부분사관(110)에 그라우트재(G)를 주입시키며, 제1분사관(150)에 비하여 길이가 짧게 형성된 제3분사관(170)과; 상기 하부분사관(120)의 내측에 고정 설치되며, 중공형상 또는 봉형상으로 이루어진 보강재(180)와; 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)의 내측 또는 외측에 설치된 공기배출관(190)과; 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)의 내측 또는 외측에 설치된 광섬유 센서(210)가 구비된 센서관(200)과; 상기 제1분사관(150), 제2분사관(160), 제3분사관(170)의 상단에 고정 설치되는 Y자 주입관(152, 162, 172)과; 상기 Y자 주입관(152, 162, 172)의 상부 내측에 삽입되는 믹서기(154, 164, 174)로 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치(A)는 상부분사관(110)과, 하부분사관(120), 연결소켓(130), 섬유포대(140), 제1분사관(150), 제2분사관(160), 제3분사관(170), 보강재(180), 공기배출관(190), 센서관(200)과, Y자 주입관(152, 162, 172) 및 믹서기(154, 164, 174)가 유기적으로 결합되어 이루어진 그라우트재(G) 주입장치이다.
여기서, 상기 상부분사관(110)은 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공(112)이 형성된 강관이다.
특히, 상기 분사공(112)은 상부분사관(110)의 길이방향으로 1m 간격으로 형성되나, 이에 제한되는 것은 아니고, 지반(S)의 토질이나 기타 사항을 고려하여 그 간격을 가변할 수도 있음을 밝혀둔다.
또한, 상기 하부분사관(120)은 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공(122)이 형성됨과 동시에 선단에 원추형 선단부(124)가 형성된 강관으로, 상기 상부분사관(110)의 하부에 배치된다.
여기서, 상기 하부분사관(120)은 그 일측에 원추형상의 선단부(124)를 형성하여, 천공기에 의하여 굴공된 천공홀(H)에 토사의 붕괴로 인하여 직천공이 형성되지 않은 상태에서 원추형상의 선단부(124)가 천공홀(H) 내를 안내하는 역할을 수행함으로써, 하부분사관(120)에 연결된 상부분사관(110)을 포함한 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치(A)의 천공홀(H) 내의 삽입이 쉬워진다.
특히, 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)은 각각 길이를 6m로 하고, 그 연결길이는 총 12m로 형성할 수 있으며, 그 길이는 필요에 따라 가변될 수도 있음을 밝혀둔다.
그리고 상기 연결소켓(130)은 상부분사관(110)과 하부분사관(120)을 나사 결합에 의해 상호 연결하는 연결재로서, 특히 상기 연결소켓(130)의 가운데인 상부분사관(110)과 하부분사관(120)의 사이에 별도로 차단판(130)을 설치하여, 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)에 주입된 그라우트재(G)가 상호 만나는 일이 없도록 형성하여, 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)에 각각 주입된 그라우트재(G)는 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)의 외측의 분사공(112, 122)을 통해 그라우트재(G)를 분사시켜 천공홀(H) 내에 그라우트재(G)를 용이하고 긴밀하게 충전시킨다.
또한, 상기 섬유포대(140)는 도넛 형상의 섬유로 이루어진 포대로서, 상기 섬유포대(140)에 제1분사관(150)에 의해서 주입된 그라우트재(G)의 충전 및 팽창으로 천공홀(H) 내에 밀착됨으로써, 광섬유 센서(210)를 이용한 터널 그라우팅 장치(A)를 견고히 고정하는 기능을 수행한다.
한편, 상기 제1분사관(150), 제2분사관(160), 제3분사관(170)은 동일한 직경을 갖고, 다만 그 길이를 길거나 짧게 변화시킨 파이프이다.
여기서, 상기 제1분사관(150)은 상부분사관(110)의 외측에 밀착되고, 섬유포대(140)에 일정한 길이가 삽입되어, 상기 섬유포대(140)에 그라우트재(G)를 주입시켜 섬유포대(140)가 팽창되도록 그라우트재(G)를 주입하는 파이프이다.
또한, 상기 제2분사관(160)은 상기 제1분사관(150)에 비해서 길이가 다소 길게 형성되는바, 즉, 하부분사관(120)에 그라우트재(G)를 충전하기 위해 하부분사관(120)의 내측 소정의 위치까지 길이가 연장 형성된 파이프이다.
그리고 상기 제3분사관(170)은 상기 제1분사관(150)에 비해 길이가 다소 짧게 형성되는바, 즉 상부분사관(110)에 그라우트재(G)를 충전하기 위한 파이프이다.
한편, 상기 제1분사관(150), 제2분사관(160), 제3분사관(170)에는 상부에 Y자 주입관(152, 162, 172)이 설치되고, 상기 Y자 주입관(152, 162, 172)의 내측에는 각각 믹서기(154, 164, 174)가 설치된다.
또한, 상기 Y자 주입관(152, 162, 172)에는 그라우트재 주입용 압력계 및 유량계가 설치되어, 실시간으로 그라우팅 압력 및 유량이 측정되어 정압 및 정량 주입할 수 있도록 한다.
즉, 상기 제1분사관(150), 제2분사관(160), 제3분사관(170)의 상부에는 이액형 약액을 주입하기 위하여 Y자 주입관(152, 162, 172)이 설치되고, 상기 Y자 주입관(152, 162, 172)에 주입된 이액형 약액이 혼합되어 혼합된 그라우트재(G)가 이송되도록 상기 Y자 주입관(152, 162, 172)의 하부에 믹서기(154, 164, 174)가 설치되며, 이와 같은 믹서기(154, 164, 174)에 의해서 이액형 약액이 적절하게 혼합되어 혼합된 그라우트재(G)가 각각의 제1분사관(150), 제2분사관(160), 제3분사관(170)을 따라 섬유포대(140), 하부분사관(120) 및 상부분사관(110)에 충전되는 것이다.
또한, 상기 보강재(180)는 중공형상 또는 봉형상으로 이루어지며, 하부분사관(120)의 내측에 고정 설치된다.
이와 같은 보강재(180)는 하부분사관(120) 내의 과도한 그라우트재(G)의 사용을 억제하고, 단시간 내에 그라우트재(G)를 지반(S)에 충전시키는 가이드 역할을 할 뿐만 아니라 하부분사관(120)을 보강하는 기능을 한다.
한편, 상기 그라우트재(G)는 시멘트 604.8kg, WGS-300 151.2kg, 물 491.4kg으로 구성되고, 토질과 물 그리고 현장여건에 따라 현장배합비로 조성하여, 그라우팅하며, 상기 그라우트재(G)의 일반적인 주입압력은 1∼20kgf/㎠으로 주입하고, 최고 주입압력은 40∼50kgf/㎠으로 주입하며, 필요에 따라 상기 그라우트재(G)에 급결재 WGS-CS 2.52∼7.56ℓ를 첨가하여 주입할 수도 있음을 밝혀두는 바이다.
또한, 상기 그라우트재(G)에 모래 0.56kg을 첨가하여 사용할 수도 있음을 밝혀둔다.
여기서, 상기 그라우트재(G) 중 시멘트는 KS L5210의 포틀랜드시멘트, 1종 또는 이와 동등한 제품이며, WGS-300은 건설신기술 178호의 방수자재이다.
또한, 상기 모래는 천연산의 모래 또는 50% 이상의 자연산 모래에 인공적으로 제조된 모래를 사용하는 것을 원칙으로 한다.
약액(급결재)으로는 실리카 계통의 WGS-CS를 필요시 사용한다.
특히, 상기 급결재인 WGS-CS는 환경친화적인 재료이다.
또한, 상기 그라우팅용 주입장비로서 주입펌프는 Bredel Tube Pump(Φ 25∼32㎜) 또는 그와 동등한 장비를 사용한다.
그리고 상기 그라우트재(G)는 마이크로시멘트 4kg, WGS-100 1kg, 물 60∼65kg의 배합비(㎥ 당)로 이루어지며, 현장여건에 따라 현장배합비로 조성하여, 그라우팅하며, 상기 그라우트재(G)의 일반적인 주입압력은 1∼20kgf/㎠으로 주입하고, 최고 주입압력은 40∼50kgf/㎠으로 주입한다.
또한, 상기 그라우트재(G)는 팽창성 발포우레탄 또는 일반 우레탄 수지로 구성됨을 밝혀둔다.
그리고 상기 공기배출관(190)은 상부분사관(110)과 하부분사관(120)의 내측에 설치하거나 또는 천공홀(H)의 막장까지 별도로 설치한다.
이와 같은 공기배출관(190)은 Φ 10∼12㎜ 이하의 연질 PVC관으로 구성됨으로, 그라우트재(G)의 주입시 천공홀(H) 내의 공기배출구(192)를 통하여 공기를 외부로 완벽하게 배출시키도록 한다.
한편, 상기 센서관(200)은 상부분사관(110)과 하부분사관(120)의 내측 또는 외측에 설치되며, 상기 센서관(200)에는 광섬유 센서(210)가 내장된다.
여기서, 상기 광섬유 센서(210)는 광섬유에 가해지는 외부 물리량의 변화(신호)에 의해 광섬유 속을 진행하는 빛에 유도되는 여러 가지 특성 변화를 측정하게 되는데, 외부에서 가해지는 신호에는 온도, 압력, 전기장, 자기장, 회전, 화학물질의 농도, 기계적인 움직임 등 거의 모든 물리량들이 포함된다.
이러한 신호들에 의해 변화되는 빛의 성질에는 세기, 위상, 편광, 파장 등이 있으며, 이들의 미세 변화를 측정할 수 있는 여러 가지 방법들이 동원된다.
좀 더 구체적으로 빛의 성질을 변화시키는 물리적 현상의 예로는 굴절률 변화(온도, 압력, 인장력, 화학물질의 농도 등), 편광 상태의 변화(전기장, 자기장, 압력 등), 파장에 따른 광손실의 변화(화학물질의 농도, 구부림 등) 등으로부터 상대론적 위상변화(Sagnac 효과로 회전각 속도에 의해 유도됨), 비선형 현상(라만 산란, 브릴루앙 산란, Kerr 효과 등)들까지 다양하다.
이와 같은 여러 가지 빛의 특성 변화를 읽어 원하는 외부 물리량의 변화를 측정하는 것이 광섬유 센서(210)의 기본원리이다.
여기서, 상기 광섬유 센서(210)는 광원, 광섬유, 감지부, 광검출기 및 신호처리로 구성된다.
상기 광원으로는 작고, 빛의 세기가 큰 반도체 레이저가 주로 쓰이고 있으며, 파장은 가시광부터 적외선까지 용도에 따라 선택하여 쓴다.
또한, 상기 광섬유는 굵기가 약 100㎛ 정도의 석영유리로 만들어는 지는데, 광섬유 속으로 들어간 빛은 밖으로 빠져나오지 않고 빛의 전반사 원리에 의해서 광섬유를 따라 진행한다.
여기서, 상기 광섬유는 전송 손실이 매우 적고(100㎞ 전송시 1% 손실), 주파수 대역폭이 넓어 전자 신호 대신 빛을 이용한 광통신에 이용되어 통신기술에 혁신을 가져왔다.
특히, 상기 광섬유는 광통신용과는 달리 그 용도에 따라 특수한 복굴절 특성, 또는 특이한 구조 등을 갖는 광섬유 등이 요구됨에 따라 편광 유지 광섬유, 복굴절 제거된 광섬유, 타원 또는 사각형 형태의 광섬유 등 특수 광섬유들이다.
그리고 상기 감지부는 외부 물리량과 광섬유 또는 빛이 상호작용을 일으키는 부분으로 물리량의 종류에 따라 그 구조도 또한 다양하며 흔히 여러 가지 형태의 광섬유 간섭계가 사용된다.
또한, 상기 광검출기는 광원과 마찬가지로 화합물 반도체가 사용되고 있으며, 신호처리는 변화되는 빛의 특성에 따라 빛의 세기 측정, 간섭계에서의 위상변화측정, 빛의 파장변화측정 등을 위한 광학적/전기적 신호처리기가 개발되어 사용되고 있다.
이외에도 센서의 감도를 향상시키기 위해 측정하고자 하는 물리량을 빛의 특성 변화로 쉽게 유도해 낼 수 있는 트랜스듀서(Transducer)가 많이 사용된다.
한편, 상기 광섬유 센서(210)가 다른 센서들에 비해 갖는 장점들은 전자소자 대신에 빛을 이용해 측정한다는 사실과, 이 측정신호의 전달 역시 빛으로 하고 있는 데 있다.
우선 전기가 통하는 전도체가 포함되어 있지 않으므로 주변의 여러 장치에서 발생할 수 있는 전자파 장해에 의한 잡음이 없고, 전기적인 접지, 누전, 감전 등의 염려가 없다.
크기가 작고 가벼우며, 거의 모든 종류의 물리량 측정에 이용할 수 있다.
특히 파장이 매우 짧은 빛을 기준으로 측정하게 되어 매우 높은 감도를 보장한다.
특히, 상기 광섬유 센서(210)의 큰 장점 중 한가지는 긴 길이의 광섬유를 감지부를 이용하여 동시에 여러 위치에서 물리량을 측정하는 분포계측이 가능하다는 것이다.
간단히 예를 들면, 수십 km의 광섬유를 도로에 매설한 후 짧은 광펄스를 입사시키고, 압력에 따른 역산란광의 특성 변화를 광검출기로 측정하면, 교통량 등을 감지할 수 있다.
이와 같이 하나의 광원과 광검출기만으로 광섬유가 놓인 위치에 따른 물리량의 변화를 측정하는 것을 분포계측(distributed sensing)이라 한다.
여러 위치별 물리량 변화를 구분하여 측정하기 위해서는 멀티플랙싱(multiplexing) 기법을 도입해야 하는데, 위에서는 광펄스를 사용하는 시간분할방식(time-domain multiplexing)을 예로 들었다.
이외에도 파장분할방식, 주파수분할방식 등이 있다.
또한, 측정하는 물리량에는 음파, 온도, 인장 등이 있다.
이러한 특징들과 함께 언급해야 할 점은 광섬유 센서(210)를 이용하면 기존의 기술로는 센서의 동작이 불가능한 환경에서도 사용할 수 있다는 점이다.
예를 들면 전자파 장해가 많은 환경(발전소, 변전소, 전기용접 등이 이루어지는 공장 등), 전자레인지 내부, 환자 혈액의 실시간 모니터링, 고온 다습 고압력의 환경, 폭발위험이 있는 환경 등이 있는 곳에 광섬유 센서(210)는 특별한 어려움 없이 사용될 수 있다.
이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 이용하여 시공된 지반 보강상태 감시공법에 대해 설명한다.
도 4a∼ 4e는 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 이용하여 터널을 차수 및 보강하는 상태를 도시한 공정도이고, 도 5a∼ 5c는 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치의 측면에 공기배출관을 도시한 단면도이며, 도 6a 및 6b는 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치의 광섬유 센서를 도시한 단면도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 이용하여 시공된 지반 보강상태 감시공법은 지반(S) 내부의 소정의 위치를 일정한 직경 및 깊이로 상향으로 굴공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계; 상기 천공홀(H)에 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공(112)이 형성된 상부분사관(110)과; 상기 상부분사관(110)의 하부에 배치되고, 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공(122)이 형성됨과 동시에 선단에 원추형 선단부(124)가 형성된 하부분사관(120)과; 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)을 나사 결합에 의해 상호 연결함과 동시에 가운데에 차단판(132)이 형성된 연결소켓(130)과; 상기 연결소켓(130)의 일측에 연결된 상부분사관(110)의 외측에 삽입되는 섬유포대(140)와; 상기 상부분사관(110)의 외측에 밀착됨과 동시에 섬유포대(140)에 일정한 길이가 삽입되어, 상기 섬유포대(140)에 그라우트재(G)를 주입시키는 제1분사관(150)과; 상기 상부분사관(110)의 내측에 일정한 길이가 연장되도록 삽입되며, 상기 하부분사관(120)에 그라우트재(G)를 주입시키며, 제1분사관(150)에 비하여 길이가 길게 형성된 제2분사관(160)과; 상기 상부분사관(110)의 내측에 일정한 길이가 연장되도록 삽입되며, 상기 상부분사관(110)에 그라우트재(G)를 주입시키며, 제1분사관(150)에 비하여 길이가 짧게 형성된 제3분사관(170)과; 상기 하부분사관(120)의 내측에 고정 설치되며, 중공형상 또는 봉형상으로 이루어진 보강재(180)와; 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)의 외면에 설치된 공기배출관(190)과; 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)의 외측에 설치된 광섬유 센서(210)가 구비된 센서관(200)과; 상기 제1분사관(150), 제2분사관(160), 제3분사관(170)의 상단에 고정 설치되는 Y자 주입관(152, 162, 172)과; 상기 Y자 주입관(152, 162, 172)의 상부 내측에 삽입되는 믹서기(154, 164, 174)로 구성된 광섬유 센서(210)를 이용한 터널 그라우팅 장치(A)를 삽입하고, 상기 천공홀(H)의 입구를 코킹재(C)로 밀폐시키는 단계; 상기 광섬유 센서(210)를 이용한 터널 그라우팅 장치(A)의 제1분사관(150)에 그라우트재(G)를 주입하여 섬유포대(140)를 충전 및 팽창시키는 단계; 상기 광섬유 센서(210)를 이용한 터널 그라우팅 장치(A)의 제2분사관(160)에 그라우트재(G)를 주입하여 하부분사관(120)의 주변의 천공홀(H)과 절리, 균열, 공극을 충전하는 단계;
상기 광섬유 센서(210)를 이용한 터널 그라우팅 장치(A)의 제3분사관(170)에 그라우트재(G)를 주입하여 상부분사관(110)의 주변의 천공홀(H)과 절리, 균열, 공극을 충전하는 단계;
상기 상부분사관(110)과, 하부분사관(120)의 주변의 천공홀(H)과 절리, 균열, 공극을 그라우트재(G)로 충전하면서, 공기배출관(190)을 통하여 공기를 배출시키는 단계;
상기 광섬유 센서(210)가 구비된 센서관(200)을 통하여 천공홀(H)의 내부 그라우팅 상태 및 지중변위를 계측하는 단계로 이루어진다.
즉, 본 발명에 따른 광섬유 센서(210)를 이용한 터널 보강공법은 천공홀(H) 형성단계, 광섬유 센서(210)를 이용한 터널 그라우팅 장치(A) 삽입단계, 공기배출관(190) 삽입단계, 광섬유 센서(210)가 구비된 센서관(200) 삽입 및 밀폐단계, 섬유포대(140) 충전 및 팽창단계, 하부분사관(120) 주변의 천공홀(H) 그라우트재(G) 충전단계, 상부분사관(110) 주변의 천공홀(H) 그라우트재(G) 충전단계, 공기배출관(190)을 통해 공기배출단계, 지중변위 계측단계를 순차적으로 시행하여 지반(S) 내부를 보강하는 공법이다.
여기서, 상기 천공홀(H) 형성단계는 지반(S) 내부의 소정의 위치에 천공기를 설치하여, 일정한 직경 및 깊이로 상향으로 굴공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계이다.
이어서, 상기 광섬유 센서(210)를 이용한 터널 그라우팅 장치(A) 삽입단계는 천공홀(H)에 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공(112)이 형성된 상부분사관(110)과; 상기 상부분사관(110)의 하부에 배치되고, 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공(122)이 형성됨과 동시에 선단에 원추형 선단부(124)가 형성된 하부분사관(120)과; 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)을 나사 결합에 의해 상호 연결함과 동시에 가운데에 차단판(132)이 형성된 연결소켓(130)과; 상기 연결소켓(130)의 일측에 연결된 상부분사관(110)의 외측에 삽입되는 섬유포대(140)와; 상기 상부분사관(110)의 외측에 밀착됨과 동시에 섬유포대(140)에 일정한 길이가 삽입되어, 상기 섬유포대(140)에 그라우트재(G)를 주입시키는 제1분사관(150)과; 상기 상부분사관(110)의 내측에 일정한 길이가 연장되도록 삽입되며, 상기 하부분사관(120)에 그라우트재(G)를 주입시키며, 제1분사관(150)에 비하여 길이가 길게 형성된 제2분사관(160)과; 상기 상부분사관(110)의 내측에 일정한 길이가 연장되도록 삽입되며, 상기 상부분사관(110)에 그라우트재(G)를 주입시키며, 제1분사관(150)에 비하여 길이가 짧게 형성된 제3분사관(170)과; 상기 하부분사관(120)의 내측에 고정 설치되며, 중공형상 또는 봉형상으로 이루어진 보강재(180)와; 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)의 외면에 설치된 공기배출관(190)과; 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)의 외측에 설치된 광섬유 센서(210)가 구비된 센서관(200)과; 상기 제1분사관(150), 제2분사관(160), 제3분사관(170)의 상단에 고정 설치되는 Y자 주입관(152, 162, 172)과; 상기 Y자 주입관(152, 162, 172)의 상부 내측에 삽입되는 믹서기(154, 164, 174)로 구성된 광섬유 센서(210)를 이용한 터널 그라우팅 장치(A)를 삽입하는 단계이다.
이어서, 상기 공기배출관(190) 삽입단계는 천공홀(H)에 공기배출관(190) 삽입한다.
이어서, 상기 센서관(200) 삽입 및 밀폐단계는 광섬유 센서(210)가 구비된 센서관(200)을 천공홀(H)에 삽입하고, 상기 천공홀(H)의 입구를 코킹재(C)로 밀폐시키는 단계이다.
이어서, 상기 섬유포대(140) 충전 및 팽창단계는 광섬유 센서(210)를 이용한 터널 그라우팅 장치(A)의 제1분사관(150)에 그라우트재(G)를 주입하여, 상기 제1분사관(150)에 주입된 그라우트재(G)로 섬유포대(140)를 충전 및 팽창시켜 천공홀(H)에 밀착시키는 단계이다.
이때, 상기 그라우트재(G)는 시멘트 604.8kg, WGS-300 151.2kg, 물 491.4kg으로 구성되고, 현장여건에 따라 현장배합비로 조성하여, 그라우팅하며, 상기 그라우트재(G)의 주입압력은 1∼20kgf/㎠으로 주입하며, 상기 그라우트재(G)에 급결재 WGS-CS 2.52∼7.56ℓ를 첨가하여 주입한다.
또한, 상기 그라우트재(G)는 마이크로시멘트 4kg, WGS-100 1kg, 물 60∼65kg의 배합비(㎥ 당)로 이루어지며, 현장여건에 따라 현장배합비로 조성하여, 그라우팅하며, 상기 그라우트재(G)의 주입압력은 1∼20kgf/㎠으로 주입한다.
또한, 상기 그라우트재(G)는 팽창성 발포우레탄 및 일반 우레탄 수지를 주입할 수도 있다.
설계에 의해서 산출된 그라우트재(G) 주입량은 정압과 정량을 주입하기 위하여 압력계가 부착된 유량계의 기록지에 나타나는 현상을 분석하여 주입 관리한다.
이를 위하여, Y자 주입관(152, 162, 172)에는 그라우트재 주입용 압력계 및 유량계가 설치되어, 실시간으로 그라우팅 압력 및 유량이 측정되어 정압 및 정량 주입할 수 있도록 관리한다.
이어서, 상기 하부분사관(120) 주변의 천공홀(H)에 그라우트재(G) 충전단계는 광섬유 센서(210)를 이용한 터널 그라우팅 장치(A)의 제2분사관(160)에 다양한 그라우트재(G)를 주입하여 하부분사관(120)을 채운 후, 상기 하부분사관(120)의 분사공(122)을 통해 그라우트재(G)를 분사시켜 하부분사관(120) 주변의 천공홀(H)과 절리, 균열, 공극을 충전하는 단계이다.
이어서, 상기 상부분사관(110) 주변의 천공홀(H)에 그라우트재(G) 충전단계는 광섬유 센서(210)를 이용한 터널 그라우팅 장치(A)의 제3분사관(160)에 그라우트재(G)를 주입하여 상부분사관(110)을 채운 후, 상기 상부분사관(110)의 분사공(112)을 통해 그라우트재(G)를 분사시켜 상부분사관(110) 주변의 천공홀(H)과 절리, 균열, 공극을 충전하는 단계이다.
이어서, 상기 지중변위 계측단계는 광섬유 센서(210)가 구비된 센서관(200)에 모니터(220)를 연결하여 모니터(220)를 통하여 광섬유의 변형 및 온도 분포를 측정하여 시공 지반(S)의 지중상황을 감시하는 단계이다.
상기한 바와 같은 단계로 이루어진 본 발명에 따른 광섬유 센서(210)를 이용한 터널 보강공법은 지반(S) 내부의 천공홀(H)에 광섬유 센서(210)를 이용한 터널 그라우팅 장치(A)를 삽입하고, 공기배출관(190) 및 센서관(200)을 삽입한 후, 상기 천공홀(H) 입구를 코킹재(C)로 코킹한 후, 제1분사관(150)에서 그라우트재(G)를 섬유포대(140) 내에 주입하여 섬유포대(140)를 충전 및 팽창시켜 상기 섬유포대(140)를 천공홀(H)에 밀착시킨 후, 제2분사관(160)에 그라우트재(G)를 주입하여 천공홀(H) 내부를 주입함과 동시에 공기배출관(190)을 통해 공기를 배출시키면서, 하부분사관(120) 주변의 천공홀(H)과 절리, 균열, 공극을 충전하고, 제3분사관(170)에 그라우트재(G)를 주입하여 천공홀(H) 내부를 주입함과 동시에 공기배출관(190)을 통해 공기를 배출시키면서 상부분사관(110) 주변의 절리, 균열, 공극을 그라우트재(G)로 충전하고, 상기 천공홀(H)에 삽입된 센서관(200)의 광섬유 센서(210)에 연결된 모니터(220)로 지반(S) 내부의 광섬유의 변형 및 온도 분포를 측정하여 그라우팅 상태 및 지중변위를 계측함으로써, 지반(S)의 내부를 용이하게 차수 및 보강하는 작용효과가 있다.
110: 상부분사관 112: 분사공
120: 하부분사관 122: 분사공
124: 선단부 130: 연결소켓
132: 차단판 140: 섬유포대
150: 제1분사관 152: 주입관
154: 믹서기 160: 제2분사관
162: 주입관 164: 믹서기
170: 제3분사관 172: 주입관
174: 믹서기 180: 보강재
190: 공기배출관 192: 공기배출구
200: 센서관 210: 광섬유센서
220: 모니터
A: 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치
C: 코킹 G: 그라우트재
H: 천공홀 S: 지반

Claims (6)

  1. 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공(112)이 형성된 상부분사관(110)과; 상기 상부분사관(110)의 하부에 배치되고, 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공(122)이 형성됨과 동시에 선단에 원추형 선단부(124)가 형성된 하부분사관(120)과; 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)을 나사 결합에 의해 상호 연결함과 동시에 가운데에 차단판(132)이 형성된 연결소켓(130)과; 상기 연결소켓(130)의 일측에 연결된 상부분사관(110)의 외측에 삽입되는 섬유포대(140)와; 상기 상부분사관(110)의 외측에 밀착됨과 동시에 섬유포대(140)에 일정한 길이가 삽입되어, 상기 섬유포대(140)에 그라우트재(G)를 주입시키는 제1분사관(150)과; 상기 상부분사관(110)의 내측에 일정한 길이가 연장되도록 삽입되며, 상기 하부분사관(120)에 그라우트재(G)를 주입시키며, 제1분사관(150)에 비하여 길이가 길게 형성된 제2분사관(160)과; 상기 상부분사관(110)의 내측에 일정한 길이가 연장되도록 삽입되며, 상기 상부분사관(110)에 그라우트재(G)를 주입시키며, 제1분사관(150)에 비하여 길이가 짧게 형성된 제3분사관(170)과; 상기 하부분사관(120)의 내측에 고정 설치되며, 중공형상 또는 봉형상으로 이루어진 보강재(180)와; 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)의 내측 또는 외측에 설치된 공기배출관(190)과; 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)의 내측 또는 외측에 설치된 광섬유 센서가 구비된 센서관(200)과; 상기 제1분사관(150), 제2분사관(160), 제3분사관(170)의 상단에 고정 설치되는 Y자 주입관(152, 162, 172)과; 상기 Y자 주입관(152, 162, 172)의 상부 내측에 삽입되는 믹서기(154, 164, 174)로 구성되고, 상기 그라우트재(G)는 시멘트 604.8kg, WGS-300 151.2kg, 물 491.4kg으로 구성되고, 현장여건에 따라 현장배합비로 조성하여, 그라우팅하며, 상기 그라우트재(G)의 주입압력은 1∼20kgf/㎠으로 주입하며, 상기 그라우트재(G)에 급결재 WGS-CS 2.52∼7.56ℓ를 첨가하여 주입함을 특징으로 하는 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치.
  2. 지반(S) 내부의 소정의 위치를 일정한 직경 및 깊이로 상향으로 굴공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계; 상기 천공홀(H)에 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공(112)이 형성된 상부분사관(110)과; 상기 상부분사관(110)의 하부에 배치되고, 일정한 길이 및 직경을 가지며, 다수개의 분사공(122)이 형성됨과 동시에 선단에 원추형 선단부(124)가 형성된 하부분사관(120)과; 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)을 나사 결합에 의해 상호 연결함과 동시에 가운데에 차단판(132)이 형성된 연결소켓(130)과; 상기 연결소켓(130)의 일측에 연결된 상부분사관(110)의 외측에 삽입되는 섬유포대(140)와; 상기 상부분사관(110)의 외측에 밀착됨과 동시에 섬유포대(140)에 일정한 길이가 삽입되어, 상기 섬유포대(140)에 그라우트재(G)를 주입시키는 제1분사관(150)과; 상기 상부분사관(110)의 내측에 일정한 길이가 연장되도록 삽입되며, 상기 하부분사관(120)에 그라우트재(G)를 주입시키며, 제1분사관(150)에 비하여 길이가 길게 형성된 제2분사관(160)과; 상기 상부분사관(110)의 내측에 일정한 길이가 연장되도록 삽입되며, 상기 상부분사관(110)에 그라우트재(G)를 주입시키며, 제1분사관(150)에 비하여 길이가 짧게 형성된 제3분사관(170)과; 상기 하부분사관(120)의 내측에 고정 설치되며, 중공형상 또는 봉형상으로 이루어진 보강재(180)와; 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)의 외면에 설치된 공기배출관(190)과; 상기 상부분사관(110)과 하부분사관(120)의 외측에 설치된 광섬유 센서가 구비된 센서관(200)과; 상기 제1분사관(150), 제2분사관(160), 제3분사관(170)의 상단에 고정 설치되는 Y자 주입관(152, 162, 172)과; 상기 Y자 주입관(152, 162, 172)의 상부 내측에 삽입되는 믹서기(154, 164, 174)로 구성된 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치(A)를 삽입하고, 상기 천공홀(H)의 입구를 코킹재(C)로 밀폐시키는 단계; 상기 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치(A)의 제1분사관(150)에 그라우트재(G)를 주입하여 섬유포대(140)를 충전 및 팽창시키는 단계; 상기 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치(A)의 제2분사관(160)에 그라우트재(G)를 주입하여 하부분사관(120)의 주변의 천공홀(H)과 절리, 균열, 공극을 충전하는 단계; 상기 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치(A)의 제3분사관(170)에 그라우트재(G)를 주입하여 상부분사관(110)의 주변의 천공홀(H)과 절리, 균열, 공극을 충전하는 단계; 상기 상부분사관(110)과, 하부분사관(120)의 주변의 천공홀(H)과 절리, 균열, 공극을 그라우트재(G)로 충전하면서, 공기배출관(190)을 통하여 공기를 배출시키는 단계; 상기 광섬유 센서가 구비된 센서관(200)을 통하여 천공홀(H)의 내부 그라우팅 상태 및 지중변위를 계측하는 단계로 이루어지고, 상기 그라우트재(G)는 시멘트 604.8kg, WGS-300 151.2kg, 물 491.4kg으로 구성되고, 현장여건에 따라 현장배합비로 조성하여, 그라우팅하며, 상기 그라우트재(G)의 주입압력은 1∼20kgf/㎠으로 주입하며, 상기 그라우트재(G)에 급결재 WGS-CS 2.52∼7.56ℓ를 첨가하여 주입함을 특징으로 하는 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 이용하여 시공된 지반 보강상태 감시공법.
  3. 삭제
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 그라우트재(G)는 마이크로시멘트 4kg, WGS-100 1kg, 물 60∼65kg의 배합비(㎥ 당)으로 이루어지며, 현장여건에 따라 현장배합비로 조성하여, 그라우팅하며, 상기 그라우트재(G)의 주입압력은 1∼20kgf/㎠으로 주입함을 특징으로 하는 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 이용하여 시공된 지반 보강상태 감시공법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 Y자 주입관(152, 162, 172)에는 그라우트재 주입용 압력계 및 유량계가 설치되어, 실시간으로 그라우팅 압력 및 유량이 측정되어 정압 및 정량 주입이 가능하도록 구성함을 특징으로 하는 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 이용하여 시공된 지반 보강상태 감시공법.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 광섬유 센서(210)에 모니터(220)를 연결하여, 광섬유의 변형 및 온도 분포를 측정하여 지반시공부의 지중상황을 감시함을 특징으로 하는 광섬유 센서를 이용한 터널 그라우팅 장치를 이용하여 시공된 지반 보강상태 감시공법.

    .



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