KR101070072B1 - 이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치와 이의 시공방법 - Google Patents

이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치와 이의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 터널이나 지하공간의 안정성 확보를 위한 종래의 강관 다단 그라우팅 장치 및 그 시공방법에 비해 천공홀의 내부에 설치되는 강관의 내외부에 이중으로 팩커를 형성함으로써 주변지반에 대해 다단으로 동시그라우팅이 가능하고, 필요시 지반조건에 따라 위치별로 그라우팅의 압력을 달리하여 그라우팅 효과 및 시공성을 크게 증대시킨 이중 팩커를 이용한 강관다단 동시 그라우팅 장치 및 이의 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에 의해, 천공홀 주변지반이 이질적으로 구성되어 있는 경우에도 지반조건에 따라 다수의 제 1 팩커를 설치하여 천공홀내의 지반조건에 따라 그라우팅을 실시할 영역을 나누었으며, 또한 강관 내부에 다수의 제 2 팩커를 설치하여 그라우팅의 효과를 높이게 하였으며, 이때 제 2 팩커는 고정봉에 고정시켜 고정봉과 함께 강관 내부에 투입시켜 설치하게 되는데, 제 2 팩커를 통하여 강관내부, 천공홀 내부, 그리고 주변지반을 그라우팅을 행함으로써 결과적으로 강화가 요구되는 주변지반을 효과적으로 그라우팅을 시켜 강화시키게 되는 효과가 있다.

Description

이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치와 이의 시공방법{A multistaged equipment of pipe grouting by double packer system and its construction}
본 발명은 이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 터널이나 지하공간, 또는 절개면의 안정성 확보를 위한 종래의 강관 다단 그라우팅 장치 및 그 시공방법에 비해 천공홀의 내부에 설치되는 강관의 내외부에 이중으로 팩커를 형성함으로써 주변지반에 대해 다단으로 동시그라우팅이 가능하고, 필요시 지반조건에 따라 위치별로 그라우팅의 압력을 달리하여 그라우팅 효과 및 시공성을 크게 증대시킨 이중 팩커를 이용한 강관다단 동시 그라우팅 장치 및 이의 시공방법에 관한 것이다.
사회가 발전하면서 가장 중요하게 요구되는 것이 도로나 철도 등 물류이동을 위한 사회간접자본이다. 이로 인해 새로운 물류이동수단을 위한 건설시 터널, 절개면 등과 더불어 지하공간 및 굴착공간을 적극적으로 활용하고자 하는 계획이 증대되고 있으며, 이로 인해 지하 및 굴착공간에 대한 안정성의 문제가 필수적으로 중요하게 되었다.
최근에는 우기시 물로 인한 재해를 방지하기 위한 수로터널이나 지하저장탱크 등 다양한 형태의 지하공간을 확보하기 위한 활용계획이 수립되거나 추진되고 있어 이러한 지하 및 굴착공간 확보시 안정성의 문제는 무엇보다 우선적으로 필요성이 요구되고 있다.
일반적으로 지하 및 굴착공간은 주로 토사나 암반으로 구성되어 있는 지반을 굴착하여 확보하게 되는 데, 이때 굴착면을 구성하는 지반이 안정하지 않으면 붕괴 등의 위험성을 안고 있어 굴착을 진행할 수 없게 된다. 그러므로 굴착시 필수적으로 지하 및 굴착공간이 안정하도록 다양한 방법으로 강화하거나 보강을 행하고 있으며, 이러한 공법으로 nailing, rock bolt, anchor, 강관다단 그라우팅 공법 등이 사용되고 있다.
굴착이 예정된 지반이 토사 또는 풍화가 많이 진행되어 있거나, 절리, 층리, 파쇄대 등이 발달하여 암질이 불량한 경우 굴착시 과도한 변형, 또는 붕괴가 될 수 있어 적절히 보강을 행하면서 굴착이 진행되어야 한다.
지하 및 굴착공간 보강 공법을 적용하고자 하는 대표적인 공사로서 터널공사나 절개면 굴착공사가 있으며, 특히 터널공사를 행할 때 굴착시 붕괴 위험에 가장 쉽게 노출된 것이 터널상단부이다.
굴착공사시 굴착면이 불량한 경우 일반적으로 많이 사용하고 있는 rock bolt나 nailing 공법은 약간 하향각도로 설치가 되는 경우가 많다. 한편, 절토사면에서의 보강과 달리 터널상단부 보강에 주로 사용되는 강관다단 그라우팅의 경우 보강부의 끝부분이 굴착면으로부터 상방향으로 설치해야 하기 때문에 보강재와 천공홀 사이에 그라우팅을 하고자 할 때 그라우트가 역류하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 팩커 또는 코킹재를 사용하여 그라우트의 역류를 방지하고 있다.
한편, 지반보강을 행할 때 천공홀에 투입된 보강재에 의한 보강뿐만 아니라 터널 벽 주변 지반의 그라우팅 효과를 필요로 하는 경우 강관다단 그라우팅 공법을 시행한다.
일반적으로 강관다단 그라우팅 공법은 천공 후 강관을 투입하고 천공홀 입구를 코킹재로 막고 강관과 천공홀 사이를 실링(sealing)시킨 다음 강관 내부에 팩커를 설치하여 팩커를 이동시키면서 다단계로 그라우팅을 행하는 공법이다.
그런데 이러한 방식은 강관 내부에서 팩커를 이동하면서 그라우팅을 행함에 따라 시공시간이 길고 천공홀 외부의 그라우팅을 효과적으로 제어하기가 어려우므로 이를 개선시키고자 하는 공법이 새로 창안되고 있다.
그라우팅을 신속하게 하기 위한 방법으로 대한민국특허 제10-0570732의 강관보강용 다단 동시 그라우팅 주입장치가 있으며, 대한민국 특허 제10-0643508의 그라우트재의 동시 다단주입관 및 이를 이용한 다단그라우팅 공법이 소개되어 있다.
강관 내부에서 여러개의 팩커를 이용하여 그라우팅 영역을 구분하되 동시에다단그라우팅을 행하여 보다 용이하게 그라우팅을 행할 수 있는 장점을 갖고 있으나, 근원적으로 보면 지반 조건이 상이하여 동시 그라우팅을 행하되 압력을 가할 필요가 있는 경우에는 적용상 한계가 있다.
한편, 1999년에는 강관 자체를 유리섬유강화플라스틱(FRP) 파이프로 바꾼 공법(대한민국 특허 제10-0331969, 유리섬유보강 플라스틱 주입관을 이용한 다단 그라우팅 장치및 공법)이 개발된 바 있다.
근본적으로 다단그라우팅공법은 주변 지반의 그라우팅 효과와 주입강관의 저항력이 주로 보강효과로 나타내는 공법이다.
기존의 개량된 공법들은 그라우팅을 용이하게 하는데 주안점을 두고 있는 경우가 다수 있는데, 이는 시공상 용이함을 개선하는 효과는 있지만, 다단그라우팅 공법의 보강 효과에 미치는 영향은 기존 공법에 비해 실제 제한적이거나 미미한 경우가 다수 있을 수 있으며, 특히 천공홀내의 지반이 다양하여 그라우팅의 조건을 달리해야 하는 경우 이에 대한 조절이 용이하지 않는 문제도 있을 수 있다.
일반적으로 강관다단 그라우팅공법에서 천공홀 내에 설치되는 강관은 천공 홀 바닥에 놓이게 되며, 강관과 천공홀 사이에는 시멘트와 벤토나이트를 물에 혼합한 seal재가 채워지게 되므로 강관 내부를 통하여 그라우팅을 하게 되면 그라우트재는 이 seal재를 관통한 다음 주변지반에 확산하게 된다.
이러한 작업공정 때문에 천공홀내에서 천공홀과 강관과의 사이가 다르게 되고 이로 인해 실링재의 두께가 다르게 되어 그라우팅시 그라우트재가 실링재를 관통하여 지반에 침투하게 될 때 일정하게 시공되지 않을 수 있고, 특히 천공홀 바닥에 강관이 직접 닿게 되면 그라우팅시 천공홀 하부쪽의 그라우팅 효과는 상대적으로 상부나 측면부에 비해 떨어지게 되어 천공홀 하부의 지반보강 효과를 감소시키는 원인이 되고 있으며, 이는 결과적으로 강관 다단 그라우팅의 적용성을 떨어뜨리는 원인이 되기도 한다.
한편, 대부분의 강관 다단그라우팅 공법에서는 천공홀 내부에 투입되는 강관의 끝단을 막아 실링재 투입시 실링재가 강관 내부로 유입되지 않도록 하고 있으나, 이로 인해 천공홀 끝단 밖으로는 그라우팅 효과를 기대하기가 어려울 수밖에 없어 천공홀 끝단 외부 그라우팅이 필요한 경우 보다 깊게 천공을 해야 하는 문제가 있다.
따라서 강관다단 그라우팅공법을 보다 효과적으로 강화시키고 경제적으로 실시하기 위한 방안이 요구된다.
KR 10-0570732호 (2006.04.06) KR 10-0643508호 (2006.11.01) KR 10-0331969호 (2002.03.26)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 벽체외부로부터 보강이 요구되는 깊이까지의 지반은 균질하지 않으므로 그라우팅을 행하여 지반을 강화시켜야 하는 영역 역시 지반조건에 따라 다를 수 밖에 없으므로, 그라우팅을 효과적으로 실시하기 위해서는 그라우팅의 영역을 세분화시킬 필요가 있으며, 보강이 요구되는 천공홀 주변 지반을 효과적으로 그라우팅을 하기 위하여 적절히 세분화된 간격으로 강관 외부의 팩커를 이용하여 그라우팅의 영역을 구분하고 강관 내에 설치하는 팩커를 활용하여 그라우팅을 영역별로 효과적으로 행하게 하려는 데에 제 1 목적이 있다.
또, 강관 내에 설치하는 팩커는 그라우팅 압력에 충분히 견딜 수 있고 밀폐효과가 우수하도록 제작되고 고정되어야 하며, 또한 필요시 팩커체의 설치위치를 용이하게 변경할 수 있어야 하며, 다단 그라우팅공법에서 벽체의 붕괴를 억제시키는 가장 큰 역할은 그라우팅과 더불어 강관에 의한 전단이나 활동 저항력이므로 지반조건에 따라 적절한 간격으로 비교적 조밀하게 설치되기 때문에 그라우팅을 효과적으로 행하면서 그라우팅 시간을 가능한 한 줄여서 전체 터널 등 지하시설물 설치시 안전한 지하공간확보에 들어가는 시공시간을 단축하는 것이 제 2 목적이 된다.
즉, 지반 강화를 위해서는 그라우팅 효과뿐만 아니라 효과적으로 강관이 갖고 있는 활동이나 파괴에 대한 저항력을 강화시킴으로서 그만큼 안정성이 증대되게 하려는 데에 제 2 목적이 있다.
또한, 강관을 천공홀 내에 배치시키게 되면 천공홀 바닥으로부터 적절히 떨어뜨려야 강관으로부터 그라우트재가 유출되어 주변지반으로 용이하게 확산되게 되며, 또한 강관과 굴착홀 벽면과의 이격된 부분이 공기층으로 형성되게 되면 보다 용이하게 굴착홀 주변의 균열부나 보다 취약한 부분으로 효과적으로 그라우팅이 가능하게 되므로 그라우팅의 효과를 발휘할 수 있도록 하는 데에 제 3 목적이 있다.
결과적으로, 시공성 및 그라우팅 효과를 높이고 경제적인 시공을 위해서는 강관 내부로부터 그라우팅을 나누어 다단으로 실시하되 천공홀과 강관 사이를 충진시키는 seal재를 사용하지 않을 필요가 있으며, 또한 필요시 다단영역을 동일 압력, 또는 각각 다른 압력으로 동시에 그라우팅을 용이하게 실시할 필요가 있어 그라우팅 영역을 다단으로 분리시키되 그라우팅은 동시에 실시하려는 것에 제 4 목적이 있다.
천공홀 끝단부의 지반에 대한 그라우팅을 효과적으로 행하고, 천공홀 내부로 강관의 투입을 용이하게 하기 위하여 강관 끝단부에 슈를 설치하되 슈의 전면으로 그라우팅용 홀이 설치되어 있어 강관을 통하여 그라우팅을 실시할 때 천공홀 끝단부의 외부로 효과적으로 그라우팅이 되도록 하여 그라우팅의 영역을 천공홀 끝단 외부까지 확대하려는 데에 제 5 목적이 있다.
또, 설치시에는 슈 내부에 위치하고 있다가 강관 내부의 그라우팅 압력을 받게 되면 슈 밖으로 돌출하는 인장 저항 수단을 설치함으로써 인장저항체를 형성하려는 데 제 6 목적이 있다.
또한, 제 2 팩커의 외주면에 주입재가 충진되는 채움공간을 형성하고, 채움공간에 주입재를 주입함으로써 제 2 팩커와 강관을 일체화시켜 그라우팅시 제 2 팩커가 고압의 압력을 받더라도 완전밀폐가 되도록 하고 나아가 이동하지 못하게 하려는 데 제 7 목적이 있다.
본 발명의 이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치는 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 측벽에 다수 개의 그라우팅재 분출공이 형성되어 있는 강관을 이용한 이중 팩커를 이용한 강관 다단 그라우팅 장치에 있어서, 일측에 상기 강관(200)의 끝단에 길이 방향으로 끼움 연결되는 강관연결부(310)와, 상기 강관연결부(310)의 타측에 형성된 콘 형상의 진입부(320)로 구성되어 상기 강관(200)의 내측 끝단에 설치되어 있고, 진입부(320)에는 외부와 연통되도록 슈내 그라우팅재 분출공(321)이 형성되어 있는 슈(300)와; 상기 강관(200)의 외측에 설치되는 것으로, 일측 끝단은 고정밀폐구(410)에 결속되고, 타측 끝단은 강관(200)의 외면에 미끌어질 수 있도록 된 이동밀폐구(420)에 결속되며, 내부에 그라우팅재가 충진가능하도록 포대 형태로 형성된 제 1 팩커(400)와; 상기 강관(200)의 내부에 삽입되어 있는 고정봉(600)과; 상기 고정봉(600)의 외면에 고정형성되어 강관(200)의 내측에 끼워지는 제 2 팩커(500)와; 상기 강관(200)의 외측면에 형성되어 제 1 팩커(500)에 그라우팅재를 운반하여 주입하는 제 1 그라우팅재 주입호스(700)와; 상기 강관(200) 내부에 형성되어 강관(200) 내부에 그라우팅재를 주입하는 제 2 그라우팅재 주입호스(800);를 포함하여 구성되며, 상기 제 1 팩커의 고정밀폐구(410)는, 중앙 일측에 강관(200)이 관통되는 강관 관통공(411)이 형성되어 있고, 중앙 타측에는 제 1 그라우팅재 주입호스(700)가 관통되는 제 1 그라우팅재 주입호스 관통공(412)이 형성되어 있으며, 상기 강관 관통공(411)과 제 1 그라우팅재 주입호스 관통공(412)의 내벽면에는 강관 관통공(411) 및 제 1 그라우팅재 주입호스(700)의 이동 및 압력이완을 방지하는 고정용 돌부(413)가 형성되어 있고, 상기 고정용 돌부(413)는 관통공(411, 412)의 내벽면에 끊김이 없이 연속되게 형성되어 있으며, 여러 개의 조각으로 나뉘어 형성되어 있으며, 외부 둘레에는 고정용 홈A(414)이 형성되어 있고, 고정용 홈A(414)을 고정밴드(430)가 감싸 고정하도록 구성되어 있고, 상기 제 1 팩커의 이동밀폐구(420)는, 중앙 일측에 강관(200)이 관통되는 강관 관통공(421)이 형성되어 있고, 중앙 타측에는 제 1 그라우팅재 주입호스(700)가 관통되는 제 1 그라우팅재 주입호스 관통공(422)이 형성되어 있으며, 외부 둘레에는 고정용 홈B(423)이 형성되어 있고, 고정용 홈B(423)을 고정밴드(430)가 감싸 고정하도록 구성되어 있으며, 상기 제 2 팩커(500)는, 중앙 일측에 고정봉(600)이 관통되는 고정봉 관통공(510)이 형성되어 있고, 중앙 타측에는 제 2 그라우팅재 주입호스(800)가 관통되는 제 2 그라우팅재 주입호스 관통공(520)이 형성되어 있으며, 주입호스 관통공(520) 및 고정봉 관통공(510)의 내벽면에는 고정봉(600) 및 주입호스(800)의 이동 및 압력이완을 방지하는 고정용 돌부(530)가 내측방향으로 돌출되어 형성되어 있고, 여러 개의 조각으로 나뉘어 형성되어 있으며, 외부 둘레 양끝에는 끝단부(550)가 형성되어 있고, 끝단부(550) 사이를 고정링(570)이 감싸 고정하도록 구성되어 있으며, 끝단부(550) 사이를 고정링(570)이 감싸 고정된 상태에서 외주면은 고정봉(600) 내주면과 이격되어 채움공간(561)이 형성되어 있고, 채움공간(561)에 대응되는 외치의 강관(200)에 주입홀(590)이 형성되어 있으며, 채움공간(561) 내부에 주입홀(590)을 통해 주입재(580)가 충진되어 있고, 주입홀(590)에 선단이 뾰족한 나사못(595)이 설치되어 주입홀(590)을 밀폐시키면서 나사못(595) 선단이 제 2 팩커(500) 외주면에 박혀 고정하도록 구성되어 있으며, 상기 제 1 그라우팅재 주입호스(700)는 각각 인접한 제 1 팩커(500)의 일측과 타측에 연결된 채 다단으로 분리되어 구성되어 있되, 서로 나뉘어진 제 1 그라우팅재 주입호스(700)는 지그재그로 엇갈려 배치되어 있고, 상기 슈(300)의 강관연결부(310)에는 핀삽입홈(311)이 형성되어 있고, 핀삽입홈(311)의 선단에는 핀삽입홈(311)보다 크기가 작으면서 외부와 연통되도록 핀관통홀(312)이 형성되어 있고, 상기 핀삽입홈(311)의 형상과 대응되는 핀머리(361)와, 핀관통홀(312)의 형상과 대응되는 핀몸통(362)으로 구성되어 있어 핀몸통(362)이 핀관통홀(312)에 끼워져 압력에 따라 이동하여 핀몸통(362)이 핀관통홀(312) 외부로 돌출 가능하도록 되어 있는 인장저항핀(360);이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 슈(300)의 강관연결부(310)에는 한쌍의 강관 고정공(330)이 서로 대칭되는 위치에 관통형성되어 있고, 상기 슈(300)의 강관연결부(310)가 끼워지는 강관(200)의 단부에는 상기 강관 고정공(330)에 대응되는 볼트 관통공(220)이 형성되어 있음을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제 1 팩커(400)의 외측부(401)는 밀실한 천이나 방수천으로 구성되고, 내측부(405)는 조직이 느슨한 천이나 투수천으로 되어 있되, 그 사이에 급결팽창재(402), 다공성 섬유(403), 석회가루(404)가 포함된 천으로써 포대 형태로 형성됨을 특징으로 한다.
또, 상기 제 1 팩커(400)의 고정밀폐구(410)는, 중앙에 관통형성되는 관통공(411, 412)의 수만큼 동일한 크기로 절단되되, 각 관통공(411, 412)의 중앙이 절단된 조각들로 이루어져 고정밴드(430)로써 고정됨을 특징으로 한다.
또, 상기 제 1 팩커(400)의 이동밀폐구(420)는, 중앙에 관통형성되는 강관 관통공(421)과 제 1 그라우팅재 주입호스 관통공(422)의 중앙이 대칭되게 절단되어져 고정밴드(430)로써 고정됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2 팩커(500)는, 중앙에 관통형성되는 고정봉 관통공(510)과 제 2 그라우팅재 주입호스 관통공(520)의 수만큼 동일한 크기로 절단된 조각들로 이루어지되, 각 관통공(510, 520)의 중앙은 서로 대칭되게 절단됨을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제 2 팩커(500)는, 강관(200)의 내부에 투입되는 고정봉(600)의 외측면에 일정 간격으로 고정됨으로써 강관(200) 내부에 상기 제 2 팩커(500)의 수만큼 다단 밀폐실(230)을 형성하여 주변 지반의 특성에 따라 각 밀폐실(230)의 그라우팅재 주입 압력을 달리할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 고정봉(600)은 강봉, 강화플라스틱봉, 유리섬유강화플라스틱봉 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 고정봉(600)은 고정봉, 강화플라스틱봉 혹은 유리섬유강화플라스틱봉 중 하나에 와이어로프 또는 유리섬유로프(610)가 일체형으로 권취된 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 고정봉(600)은 강관, 강화플라스틱관, 유리섬유강화플라스틱관 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치 시공방법은 상기 이중 팩커방식의 강관 다단 그라우팅 장치를 이용하여, 고정봉(600)에 제 2 팩커(500)와 함께 제 2 그라우팅재 주입호스(800)를 고정시킨 다음 강관(200) 내부에 투입하여 다단 밀폐실(230)을 형성하고, 상기 강관(200)의 외측면에 제 2 팩커(500)의 설치 위치와 동일한 위치에 제 1 팩커(400)를 일정 간격으로 형성한 다음, 상기 강관(200)의 끝단부에는 슈(300)를 고정시킨 후, 벽체에 천공한 천공홀(100)에 설치하는 제 1 단계; 상기 제 1 팩커(400)에 연결된 제 1 그라우팅재 주입호스(700)를 통해 상기 제 1 팩커(400)의 내부에 그라우팅재를 주입하여 강관(200)이 천공홀(100)의 내부 중앙에 일정한 간격으로 견고하게 고정지지되도록 하면서 강관(200)의 외부면과 천공홀(100) 내벽면 사이를 밀폐하는 제 2 단계; 상기 제 2 팩커(500)와 함께 설치된 제 2 그라우팅재 주입호스(800)를 통해 강관(200) 내부, 천공홀(100) 및 주변지반에 그라우팅재를 주입하는 제 3 단계;를 포함하여 구성된다.
이때, 강관(200) 내부에 그라우팅재를 주입하되, 지반조건에 따라 다수의 제 1 팩커(400)와 제 2 팩커(500)로 분리되어 있는 각 밀폐실(230)에 각각 다른 크기의 압력으로 동시에 그라우팅하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 천공홀 주변지반이 이질적으로 구성되어 있는 경우에도 지반조건에 따라 다수의 제 1 팩커를 설치하여 천공홀내의 지반조건에 따라 그라우팅을 실시할 영역을 나누었으며, 또한 강관 내부에 다수의 제 2 팩커를 설치하여 팩커로 분리되어 있는 영역을 동일 압력 또는 다른 압력으로 동시에 그라우팅을 행하여 그라우팅의 효과를 높이게 하였으며, 이때 제 2 팩커는 고정봉에 고정시켜 고정봉과 함께 강관 내부에 투입시켜 제 1 팩커와 동일 위치에 설치하게 되는데, 제 2 팩커를 통하여 강관내부, 천공홀, 그리고 천공홀 외부 주변지반을 그라우팅을 행함으로써 결과적으로 강화가 요구되는 주변지반을 효과적으로 그라우팅을 시켜 강화시키게 되는 효과가 있다.
또한, 터널 등의 벽체가 활동이나 붕괴에 안정하기 위해 직접적으로 저항하는 것 중 대표적인 것이 그라우팅과 강관임에도 불구하고 기존의 대부분 공법들은 강관을 강화시키지 못하는 반면, 본 발명에서는 제 2 팩커를 설치할 때 사용되는 작은 강관이나 고정봉은 그라우팅이 완료되어 경화한 이후에는 구조적으로 강관과 일체가 됨으로 인해 결과적으로 활동이나 붕괴의 저항력을 직접적으로 증대시키게 되는 효과가 있다.
제 2 팩커가 설치된 작은 강관이나 고정봉을 강관 내부에 투입하고 강관 외부에 제 1 팩커를 설치한 강관을 천공홀에 투입한 다음 제 1 팩커에 그라우팅을 행하여 밀폐가 완료된 다음, 전체적인 그라우팅을 한 번에 실시하게 되므로 시공단계가 단순해지고, 구체적으로는 일반적으로 지반은 천공깊이에 따라 지반조건이 다르기 때문에 이를 적절히 구분하여 팩커를 설치함으로서 주변지반을 보다 효과적으로 그라우팅을 시켜 결과적으로 지반을 강화시키게 되는 효과가 있다.
또한, 제 1 팩커가 완전히 경화되지 않은 경우에도 강관 내부, 천공홀 및 천공홀 외부 주변지반 그라우팅을 동시에 행하게 되므로 그라우팅의 압력에 의해 제 1 팩커의 안쪽부는 이동이 가능하게 되므로 더욱 더 응축되어 밀폐효과가 커지게 되는 효과가 있다.
도 1은 종래의 강관다단 그라우팅공법의 개략도.
도 2는 본 발명에서의 이중 팩커방식의 강관다단 그라우팅공법을 도시한 단면 개략도.
도 3은 본 발명에서 강관 끝단에 설치하는 슈와 슈에서 인장저항핀을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에서 강관외부에 부착한 제 1 팩커 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명 강관 외부에 설치하기 위한 제 1팩커의 상태를 나타낸 사시도.
도 6는 본 발명에서 제 1 팩커 고정밀폐구를 나타낸 사시도.
도 6a는 본 발명에서 제 1 팩커 이동밀폐구를 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명의 제 1 팩커의 실시예를 나타낸 단면 개략도.
도 8은 본 발명의 제 2 팩커를 설치시 사용된 고정봉의 실시예를 나타낸 단면 개략도.
도 9는 본 발명의 제 2 팩커를 설치한 실시예를 나타낸 단면 개략도.
도 10은 본 발명에서의 제 2 팩커를 나타낸 단면개략도.
도 11은 본 발명에서 제 2 팩커에 주입재를 주입하여 제 2 팩커와 강관을 일체화시키는 과정을 나타낸 단면 개략도.
도 2에 도시된 바와 같이 강관(200)의 측벽에는 다수개의 그라우팅재 분출공(210)이 설치되어 있어 강관(200)의 내부에 그라우팅재가 주입되면 강관(200)의 내부가 그라우팅재로 충진된 후, 상기 그라우팅재 분출공(210)을 통해 그라우팅재는 강관(200) 외측의 주변 지반으로 확산되며, 아울러 슈(300)의 슈내 그라우팅재 분출공(321)을 통해 분출됨으로써 강관(200)의 선단측에 위치한 지반에도 그라우팅을 하게 되는 것이다.
또한, 강관(200) 선단부에 설치되는 슈(300)는 천공홀(100) 내에 강관(200) 설치시 투입을 용이하게 하고, 강관(200)을 천공홀(100) 바닥과 떨어뜨리는 간격재 역할도 하게 되며, 또한 터널이나 굴착면의 붕괴나 변형이 유발되는 경우 강관(200)이 저항체 역할을 하게 될 때 앵커 두부처럼 부분적으로 인발저항체 역할도 겸하게 된다.
상기와 같은 상기 슈(300)의 강관연결부(310)는 강관(200)보다 큰 직경으로 형성하되, 강관(200)의 선단부에 긴밀하게 끼움고정될 정도의 직경으로 형성하는 것이 바람직하며, 상기 강관연결부(310)의 타측에 형성된 진입부(320)는 콘 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 슈(300)는 상술한 바와 같이 강관(200)의 선단부에 끼움고정되는 구성으로 되어 있는 바, 이를 보다 더 구체적으로 설명하면, 상기 슈(300)의 일측에 형성된 강관연결부(310)에는 볼트(340)가 긴밀하게 관통하는 한쌍의 강관 고정공(330)이 서로 마주보게 관통형성되어 있으며, 강관(200)의 선단부에는 상기 강관연결부(310)에 대응되는 위치에 볼트 관통공(220)이 형성되어 있어 상기 강관(200)의 볼트 관통공(220)에 슈(300)의 강관 고정공(330)을 일치시키게 되면 볼트(340)로써 상기 볼트 관통공(220)과 강관 고정공(330)을 통과하여 너트(350)로서 고정할 수 있게 되는 것이다.
또한, 강관연결부(310)의 내측면에 암나사산을 파고, 강관(200)의 외부면에 수나사산을 만들어 강관(200)과 슈(300)를 연결하는 방법도 가능하다.
도 3에 도시된 바와 같이 상기 슈(300)의 강관 연결부(310)와 콘 형태의 진입부(320) 사이부분을 살펴보면 강관연결부(310)에 핀삽입홈(311)이 형성되어 있고, 핀삽입홈(311)의 선단에는 핀삽입홈(311)보다 크기가 작은 핀관통홀(312)이 외부와 연통되도록 형성되어 있다.
아울러, 핀삽입홈(311)의 형상 및 크기와 대응되는 핀머리(361)와, 핀관통홀(312)의 형상 및 크기와 대응되는 핀몸통(362)으로 이루어진 인장저항핀(360)이 구비되어 있다.
인정저항핀(360)의 핀몸통(362)이 핀관통홀(312)을 따라 전, 후진하면서 강관연결부(310) 외부로 돌출되도록 되어 있다.
즉, 그라우팅 압력을 받기 전에는 핀머리(361)가 도시된 바와 같이 강관연결부(310) 내주면 벽면에 위치하다 내부로부터 그라우팅 압력을 받게 되면 압력에 따라 이동하면서 핀몸통(362)이 핀관통홀(312) 외부로 돌출되는 것이다.
결과적으로 인장저항핀(360)의 핀몸통(362)이 설치시에는 슈(300) 내에 위치하고 있다가 강관(200) 내부의 그라우팅 압력에 의해 슈(300) 밖으로 돌출하게 되어 강관(200)이 인장력을 받게 되면 결과적으로 인장저항체를 형성하게 되는 것이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1 팩커(400)의 외면은 밀실한 천 또는 방수천으로 구성되어 있는 바, 그 구성을 보다 상세하게 설명하면, 포대형태의 외측부(401)는 밀실한 천 또는 방수천으로 되어 있고, 포대형태의 내측부(405)에는 조직이 느슨한 천 또는 투수성의 천으로 구성되되, 그 사이에 급결팽창제(402)가 혼합되어 있는 솜과 같은 다공성 섬유(403), 석회가루(404)가 내장되어 있는 구조로 되어 있는데, 제 1 팩커(400)의 상기와 같은 구성으로 인해 제 1 그라우팅재 주입호스(700)를 통해 제 1 팩커(400)의 내부에 그라우팅재를 주입할 수 있게 되며, 그라우팅재의 주입량에 따라 포대 형태로 형성된 제 1 팩커(400)의 부피는 증가하면서 강관(200)의 외측면과 천공홀(100)의 내벽면 사이를 긴밀하게 채우게 되며, 주입된 그라우팅재는 단기간에 굳으면서 강관(200)과 천공홀(100) 사이 간격을 밀폐시키게 된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 팩커(400)의 외측 끝단은 고정밀폐구(410)에 의해 강관(200)의 외측면에 고정되는데, 상기 고정밀폐구(410)를 더욱 구체적으로 살펴보면, 중앙에 일정 개수의 관통공이 형성된 형상으로서, 중앙에 관통형성되는 관통공으로는 강관(200)이 통과하는 강관 관통공(411)과, 제 1 팩커(400)에 그라우팅재를 주입하는 제 1 그라우팅재 주입호스(700)가 통과하는 제 1 그라우팅재 주입호스 관통공(412)이 형성되어 있으며, 상기 관통공(411, 412)의 내벽면에는 상기 고정밀폐구(410)가 강관(200)에 고정된 상태에서 이동되지 않도록 고정시켜주는 고정용 돌부(413)가 내측방향으로 돌출형성되어 있으며, 상기 고정밀폐구(410)의 외둘레면에는 고정밴드(430)로서 둘려서 견고하게 고정할 수 있는 고정용 홈A(414)가 형성되어 있다.
상기 고정용 돌부(413)는 관통공(411, 412)의 내벽면에 끊김이 없이 연속되게 형성되어 천공홀(100) 내 및 주변지반 그라우팅 시 압력이 새지 않도록 하게 된다.
고정밀폐구(410)와 제 1 팩커(400)의 고정은 접착 방식 또는 제 1 팩커(400) 선단을 고정밴드(430)로 감싸는 방식 등을 적용하면 된다.
상기와 같은 고정밀폐구(410)는 포대 형태로 형성되는 제 1 팩커(400)의 외측 끝단을 강관(200)의 외측면에 고정시키는 것이고, 상기 제 1 팩커(400)의 내측 끝단에는 이동밀폐구(420)로써 결속하게 된다.
이동밀폐구(420)는 도 6a에 도시되어 있는 바와 같이 고정밀폐구(410)와 대략적인 구성은 동일하나, 강관 관통공(411)과 제 1 그라우팅재 주입호스 관통공(412)의 내벽면에 고정용 돌부(413)가 형성되어 있지 아니하다.
상기 이동밀폐구(420)에는 고정밀폐구(410)와 달리 강관 관통공(421) 및 제 1 그라우팅재 주입호스 관통공(422)의 내벽면에 고정용 돌부(413)를 형성하지 아니한 것은 제 1 팩커(400)에 그라우팅재를 주입함에 따라 제 1 팩커(400)는 그라우팅 압력에 의해 부풀어 오르게 되는데, 이때 그 부피의 증대로 인한 고정부담을 완충하기 위해 이동이 가능할 수 있도록 한 것으로, 이는 천공홀(100)의 크기에 따라 제 1 팩커(400)의 체적도 다르게 될 수 있도록 한 것이다.
도 7은 제 1 팩커(400)가 그라우팅이 실시되기 전과 그라우팅이 실시된 이후의 모습을 나타낸 것으로 제 1 팩커(400)가 부풀어 오르면서 이동이 가능한 부분인 이동밀폐구(420)가 이동된 상태를 도시하고 있는 것이다.
이러한 제 1 팩커(400)의 고정밀폐구(410)와 이동밀폐구(420)는 강관(200)을 천공홀(100) 바닥과 떨어뜨리는 간격재 역할도 하게 되며, 또한 터널이나 굴착면의 붕괴나 변형이 유발되는 경우 강관(200)이 저항체 역할을 하게 될 때 앵커처럼 부분적으로 인발저항체 역할도 겸하게 된다.
도 8은 그라우팅시 사용되는 제 2 팩커(500)가 강관(200) 내부에서의 고정봉(600)과 주입용 호스(800)에 고정설치된 것을 도시한 것으로, 상기 주입용 호스(800) 대신에 강관, 강화플라스틱관, 유리섬유강화플라스틱관 중 하나로 형성하는 것도 가능하며, 상기 각 구성에 와이어로프 혹은 유리섬유로프(610)를 일체형으로 권취하여 구성하는 것도 가능하다.
도 9는 제 2 팩커(500)의 정면도와 단면도로서 제 2 팩커(500)는 탄성이 적은 딱딱한 고무, 플라스틱, 또는 강재(steel)로 구성되되, 내부에 1개 또는 그 이상의 관통공이 형성되어 있다.
여기서, 제 2 팩커(500)는 단면 형태는 양쪽 끝단부(550)가 중앙부(560)보다 큰 단면을 갖고 있어 'H' 또는 'I' 자 형태를 이루고 있어 강관(200) 내부에 설치시 중앙부에 채움공간(561)이 확보되는 형태이다.
상기 제 2 팩커(500)에 형성되는 관통공에는 도 10에 도시된 바와 같이 제 2 그라우팅재 주입호스 관통공(520)과 고정봉 관통공(510)이 관통 형성된 구조로 되어 있으며, 상기 각 관통공(510, 520)에 설치되는 상기 주입용 호스(800) 및 고정봉(600)이 제 2 팩커(500)와 일체가 되도록 상기 중앙부(560)에서 고정링(570)에 의해 강하게 결속하게 되어 있다.
보다 상세하게 설명하면 도 10에 도시된 바와 같이, 제 2 팩커(500)는 제 2 그라우팅재 주입호스(800) 및 고정봉(600)의 설치를 용이하게 하기 위해 각 관통공(510, 520) 일부가 절단된 구조로 형성되어 있으며, 관통공(510, 520)이 2개 또는 3개인 경우에는 관통공(510, 520)들을 나란히 나열하여 중앙을 절단하게 되면, 상기 제 2 팩커(500)는 두 조각으로 나누어지면서 각 관통공(510, 520) 또한 중간이 절단된 구조로 형성되며, 하나의 고정봉 관통공(510) 및 3 개의 제 2 그라우팅재 주입호스 관통공(520)인 경우 360°를 3등분한 120°마다 관통공을 하나씩 위치하게 하여 각 관통공(510, 520)의 중앙을 절단하되, 동일한 크기의 3조각으로 절단분리함으로써 고정봉(600)과 제 2 그라우팅재 주입호스(700)들을 용이하게 결속할 수 있게 되는 것이다.
상기 고정봉 관통공(510) 및 제 2 그라우팅재 주입호스 관통공(520) 내면 벽에는 고정용 돌부(530)가 끊김이 없이 연속되게 형성되어 강관(200) 내부, 천공홀(100) 및 천공홀(100) 주변지반 그라우팅시 제 2 팩커(500)가 이동이 되지 않고, 또한 압력이 새지 않도록 하게 된다.
이때, 상기와 같이 분리 절단되는 제 2 팩커(500)는 외둘레면을 고정링(570)으로 둘려서 견고하게 고정하게 되는데, 상기 제 2 팩커(500)의 중앙부(560)는 양쪽 끝단부(550)에 비해 단면이 작게 되어 있어 강관(200) 내부에 상기 제 2 팩커(500)를 설치할 때 장애가 되지 않으며, 상기 제 2 팩커(500)가 설치된 다음 강관(200)과 상기 제 2 팩커(500) 외측과의 채움공간(561)의 주입재(580)로는 실리콘, 아크릴, 또는 우레탄이 가능하며, 주입재(580)로 채우고 상기 주입재(580)가 경화되면 결과적으로 제 2 팩커(500)는 강관(200) 내에서 견고하고 밀폐되게 되는 것이다.
강관(200) 내에 설치한 제 2 팩커(500)의 상기 채움공간(561)에의 주입재(580) 주입은 강관(200) 외부로부터 내부로 관통하는 주입홀(590)을 통하여 주입하게 되며, 상기 주입홀(590)은 2개로 구성되어 하나는 주입재(580)의 주입 목적을 갖고, 다른 하나는 주입재(590) 주입시 공기 배출 및 주입확인 목적을 갖게 된다.
주입재(580)의 주입이 완료되면 주입홀(590)에는 나사못(595)이 강관(200)외부로부터 박히게 되어 주입홀(590)을 밀폐시키게 되며, 아울러 주입된 주입재(590)가 응결되면 강관(200)을 통하여 그라우팅시 제 2 팩커(500)가 고압의 압력에도 이동하지 않도록 하는데 도움을 주도록 하는 것이다.
상기와 같은 본 발명에 있어서 제 1 그라우팅재 주입호스(700)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 각각 인접한 제 1 팩커(500)의 일측과 타측에 연결된 채 다단으로 분리되어 구성되어 있되, 서로 나뉘어진 제 1 그라우팅재 주입호스(700)는 지그재그로 엇갈려 배치되어 있는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명에 의한 이중 팩커방식의 강관 다단 그라우팅 장치를 이용한 본 발명의 시공방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 고정봉(600)에 제 2 팩커(500)와 함께 제 2 그라우팅재 주입호스(800)를 고정시킨 다음 강관(200) 내부에 투입하여 다단 밀폐실(230)을 형성한 다음, 강관(200)의 외측면에 제 2 팩커(500)의 설치 위치와 동일한 위치에 제 1 팩커(400)를 일정 간격으로 형성한 다음, 강관(200)의 끝단부에는 슈(300)를 고정시킨 후 벽체에 천공한 천공홀(100)에 설치한다.
상기 제 1 팩커(400)에 연결된 제 1 그라우팅재 주입호스(700)를 통해 상기 제 1 팩커(400)의 내부에 그라우팅재를 주입하여 강관(200)이 천공홀(100)의 내부 중앙에 일정한 간격으로 견고하게 고정지지되도록 하면서 강관(200)의 외부면과 천공홀(100) 내벽면 사이를 밀폐한다.
상기 제 2 팩커(500)와 함께 설치된 제 2 그라우팅재 주입호스(800)를 통해 강관(200) 내부, 천공홀(100) 및 주변지반에 그라우팅재를 주입한다.
다단 밀폐실(230)을 형성하는 과정에서 제 2 팩커(500)를 고정하는 방법은 도 11에 도시되어 있는 바와 같이 제 2 팩커(500)를 강관(200) 내부의 해당 위치에 도달한 상태에서 강관(200)에 형성된 주입홀(590)을 통해 채움공간(561) 내부로 주입재(580)를 채우고, 마무리로 나사못(595)을 주입홀(590)에 끼워 고정시킴으로써 제 2 팩커(500)를 고정하게 된다.
아울러, 도시된 바와 같이 최심단에 설치된 제 1 팩커(400)에는 에어밸브(440)를 설치하고, 그라우팅재 주입시에는 밸브가 개방된 상태가 되도록 하여 공기가 순차적으로 배출되면서 원할하게 그라우팅재 주입이 이루어지도록 할 수 있다.
또는, 각각의 제 1 팩커(400)를 천공홀(100) 외부로부터 관통한 별도의 공기배출파이프를 설치하고, 이 공기배출파이프는 최심단의 제 1 팩커(400)에 연결되도록 함으로써 그라우팅재 주입시 원할한 공기 배출이 이루어지도록 함과 더불어, 그라우팅재 주입 완료를 확인하도록 할 수도 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 시공방법은 강관(200)과 천공홀(100) 사이에 주변 지반의 상태를 고려한 적절한 간격으로 제 1 팩커(400)를 설치하여 주변 지반의 그라우팅 효과를 극대화하기 위한 그라우팅 영역을 다단으로 분리하여 실시하게 하고, 강관(200)을 통하여 그라우팅을 실시할 때 강관(200) 내에 설치된 제 2 팩커(500)를 통하여 그라우팅을 행하여 주변 지반의 그라우팅을 효과적으로 시행하는 이중 팩커방식이다.
또한 동시에 강관(200) 내에 설치한 제 2 팩커(500)에 각각 연결하여 설치되는 다수의 제 2 그라우팅재 주입호스(800)를 통하여 각각 다른 압력으로 주입하는 경우에도 동시에 그라우팅을 실시함에 따라 시공을 간편하고 용이하게 할 수 있다.
벽체 외부로부터 보강이 요구되는 깊이에 이르기까지 지반은 균질하지 않으므로 그라우팅 영역을 나눌 필요가 있으며, 이를 위해 지반조건에 따라 적절한 간격으로 강관(200) 외부에 설치하는 포대 형태의 제 1 팩커(400)와; 다수의 제 1 팩커(400)를 천공홀(100)에 밀착이 되도록 하기 위해 다수의 제 1 팩커(400) 내부를 동시에 그라우팅을 시키기 위해 설치하는 제 1 그라우팅재 주입호스(700); 제 1 팩커(400) 내부에 그라우팅을 실시하게 될 때 제 1 팩커(400)의 일측을 강관에 밀폐되어 강하게 고정시키는 고정밀폐구(410); 제 1 팩커(400)의 타측은 밀폐는 시키되 압력을 받게 되면 이동이 가능하도록 하여 천공시 천공홀(100)이 변형되거나 확대되어도 제 1 팩커(400)의 부피 증대크기를 용이하게 조절할 수 있도록 하는 이동밀폐구(420);로 구성되어 결과적으로 강관(200)과 천공홀(100) 사이에 다수개의 제 1 팩커(400)를 설치하되, 제 1 그라우팅재 주입호스(700)를 통해 그라우팅재를 주입하여 줌으로써 완전히 밀폐시키게 되는 것으로, 천공홀의 최내측에 위치하는 제 1 팩커의 이동밀폐구는 그라우팅재 주입호스를 배치시킬 필요가 없으므로, 그라우팅재 주입호스 관통공이 설치되어 있지 아니한 구조로 되어 있다.
이때, 상기 제 1 그라우팅재 주입호스(700)는 상술한 바와 같이, 천공홀(100)의 내부에 설치되는 제 1 팩커(400)들에 그라우팅재를 주입하게 되는데, 보다 구체적으로, 외부로부터 천공홀 입구측에 위치한 제 1 팩커A(400a)의 일측에는 천공홀(100) 외부로부터 삽입되는 제 1 그라우팅재 주입호스(700)가 끼움연결되고, 상기 제 1 팩커A(400a)의 타측과 천공홀(100) 내부 방향으로 그 다음에 설치된 제 1 팩커 B(400b)의 일측은 또 다른 제 1 그라우팅재 주입호스(700)로 끼움연결되는 식으로 형성되어, 제 1 그라우팅재 주입호스(700)를 통해 그라우팅재를 주입하게 되면, 제 1 팩커A(400a)에 그라우팅재가 먼저 충진되고, 이에 연결된 또 다른 제 1 그라우팅재 주입호스(700)를 통하여 천공홀(100) 내측으로 제 1 팩커(400)들에 그라우팅재를 순차적으로 충진하게 되는 것이다.
이러한 구조로 그라우팅재를 충진하게 되면, 충진이 완료되기 전에 제 1 팩커A(400a)에 충진된 그라우팅재가 먼저 굳을 우려가 있을 수도 있으나, 주입되는 그라우팅재에 압력을 더하여 빠른 속도로 주입하여 줌으로써 위와 같은 우려를 해소할 수 있게 된다.
또한, 상기와 같이 그라우팅재를 주입할 때에 압력을 더하는 방법은, 그라우팅재가 모두 충진되었을 때에 주입압 게이지가 상승하여 그라우팅재가 제 1 팩커(400)에 모두 충진되었음을 쉽게 알 수 있으므로 종래에 비해 작업효율이 향상되는 장점도 있다.
아울러, 굳이 압력을 더하여 주지 아니하더라도 그라우팅재가 굳는 정도를 조절하여 주는 응결혼화재를 이용하여도 이를 용이하게 조절할 수 있다.
또한, 포대로 형성되는 제 1 팩커(400)는 그라우팅재가 주입되기 전에는 느슨한 상태였다가 그라우팅재가 주입되면 팽팽하게 팽창하여 외면이 강관(200) 외벽면과 천공홀 사이에 견고하게 밀착된다.
이 때, 이동밀폐구(420)가 제 1 팩커(400)의 팽창으로 인해 고정밀폐구(410) 방향으로 이동되는 점을 감안하여 이동밀폐구(420)에 체결되어 제 1 팩커(400)의 내부에 내재되는 제 1 그라우팅재 주입호스(700)의 일측 길이는 상기 제 1 팩커(400)의 팽창시 제 1 팩커(400)와 분리되지 아니할 정도의 길이로 형성되는 것이 바람직하다.
이러한 고정밀폐구(410)과 이동밀폐구(420)를 이용하는 제 1 팩커(400)는 내부의 그라우팅재가 완전히 굳기 전에 천공홀(100) 및 주변의 그라우팅을 실시하게 되는 경우에도 이동 밀폐구(420)의 이동으로 인해 완벽하게 강관(200) 외벽면과 천공홀(100) 사이를 완벽하게 밀폐시키게 되므로, 제 1 팩커(400) 내부의 그라우팅재가 굳을 때까지 기다릴 필요가 없이 제 1 팩커(400) 그라우팅이 완료된 다음 즉시 천공홀(100) 및 주변의 그라우팅을 실시하게 되어, 보다 신속하고 경제적인 시공이 가능하게 되는 특징이 있다.
한편, 제 1 팩커(400)와 동일 선상에서 강관(200) 내부에 다수개로 적절한 간격으로 설치되는 것으로서, 고정봉(600) 외측에 강하게 결속시킨 제 2 팩커(500); 제 2 팩커(500)의 외부에는 고정링(570)으로 결속하여 줌과 더불어 제 2 팩커(500)의 채움공간(561)에 채워지는 주입재(580) 및 주입홀(590)에 끼워 고정시킨 나사못(595)에 의해 강관(200) 내부가 지속적으로 밀폐되면서 견고히 고정되도록 하는데, 상기 고정봉(600)과 제 2 팩커(500), 제 2 그라우팅재 주입호스(800)의 사전 조립제작이 가능하므로, 강관(200) 내부에의 투입작업이 보다 용이해진다.
이때, 고정봉(600)은 그라우팅 이후에 강관(200) 내부에 그대로 위치하게 되는데, 결과적으로 고정봉(600)은 구조적으로 강관(200)과 일체화되므로 상기 강관(200)은 벽체나 주변 지반을 붕괴나 변형으로부터 보다 강화된 네일효과를 누리게 함으로써 터널 등 지하공간 보강 뿐만 아니라 사면 보강이나 절개면 보강공법으로도 용이하게 사용할 수 있을 것이다.
100 : 천공홀 200 : 강관
210 : 그라우팅재 분출공 220 : 볼트 관통공
230 : 밀폐실 300 : 슈
310 : 강관연결부 311 : 핀삽입홈
312 : 핀관통홀 320 : 진입부
321 : 슈내 그라우팅재 분출공 330 : 강관 고정공
340 : 볼트 350 : 너트
360 : 인장저항핀 361 : 핀머리
362 : 핀몸통 400 : 제 1 팩커
401 : 외측부 402 : 급결팽창제
403 : 다공성 섬유 404 : 석회가루
405 : 내측부 410 : 고정밀폐구
411 : 강관 관통공A
412 : 제 1 그라우팅재 주입호스 관통공
413 : 고정용 돌부 414 : 고정용 홈A
420 : 이동밀폐구 421 : 강관 관통공B
422 : 제 1 그라우팅재 주입호스 관통공
423 : 고정용 홈B 430 : 고정밴드
500 : 제 2 팩커 510 : 고정봉 관통공
520 : 제 2 그라우팅재 주입호스 관통공
530 : 고정용 돌부 550 : 끝단부
560 : 중앙부 561 : 채움공간
570 : 고정링 580 : 주입재
590 : 주입홀 595 : 나사못
600 : 고정봉 700 : 제 1 그라우팅재 주입호스
800 : 제 2 그라우팅재 주입호스

Claims (12)

  1. 측벽에 다수 개의 그라우팅재 분출공이 형성되어 있는 강관을 이용한 이중 팩커를 이용한 강관 다단 그라우팅 장치에 있어서,
    일측에 상기 강관(200)의 끝단에 길이 방향으로 끼움 연결되는 강관연결부(310)와, 상기 강관연결부(310)의 타측에 형성된 콘 형상의 진입부(320)로 구성되어 상기 강관(200)의 내측 끝단에 설치되어 있고, 진입부(320)에는 외부와 연통되도록 슈내 그라우팅재 분출공(321)이 형성되어 있는 슈(300)와;
    상기 강관(200)의 외측에 설치되는 것으로, 일측 끝단은 고정밀폐구(410)에 결속되고, 타측 끝단은 강관(200)의 외면에 미끌어질 수 있도록 된 이동밀폐구(420)에 결속되며, 내부에 그라우팅재가 충진가능하도록 포대 형태로 형성된 제 1 팩커(400)와;
    상기 강관(200)의 내부에 삽입되어 있는 고정봉(600)과;
    상기 고정봉(600)의 외면에 고정형성되어 강관(200)의 내측에 끼워지는 제 2 팩커(500)와;
    상기 강관(200)의 외측면에 형성되어 제 1 팩커(500)에 그라우팅재를 운반하여 주입하는 제 1 그라우팅재 주입호스(700)와;
    상기 강관(200) 내부에 형성되어 강관(200) 내부에 그라우팅재를 주입하는 제 2 그라우팅재 주입호스(800);를 포함하여 구성되며,
    상기 제 1 팩커의 고정밀폐구(410)는, 중앙 일측에 강관(200)이 관통되는 강관 관통공(411)이 형성되어 있고, 중앙 타측에는 제 1 그라우팅재 주입호스(700)가 관통되는 제 1 그라우팅재 주입호스 관통공(412)이 형성되어 있으며, 상기 강관 관통공(411)과 제 1 그라우팅재 주입호스 관통공(412)의 내벽면에는 강관 관통공(411) 및 제 1 그라우팅재 주입호스(700)의 이동 및 압력이완을 방지하는 고정용 돌부(413)가 형성되어 있고, 상기 고정용 돌부(413)는 관통공(411, 412)의 내벽면에 연속되게 형성되어 있으며, 여러 개의 조각으로 나뉘어 형성되어 있으며, 외부 둘레에는 고정용 홈A(414)이 형성되어 있고, 고정용 홈A(414)을 고정밴드(430)가 감싸 고정하도록 구성되어 있고,
    상기 제 1 팩커의 이동밀폐구(420)는, 중앙 일측에 강관(200)이 관통되는 강관 관통공(421)이 형성되어 있고, 중앙 타측에는 제 1 그라우팅재 주입호스(700)가 관통되는 제 1 그라우팅재 주입호스 관통공(422)이 형성되어 있으며, 외부 둘레에는 고정용 홈B(423)이 형성되어 있고, 고정용 홈B(423)을 고정밴드(430)가 감싸 고정하도록 구성되어 있으며,
    상기 제 2 팩커(500)는, 중앙 일측에 고정봉(600)이 관통되는 고정봉 관통공(510)이 형성되어 있고, 중앙 타측에는 제 2 그라우팅재 주입호스(800)가 관통되는 제 2 그라우팅재 주입호스 관통공(520)이 형성되어 있으며, 주입호스 관통공(520) 및 고정봉 관통공(510)의 내벽면에는 고정봉(600) 및 주입호스(800)의 이동 및 압력이완을 방지하는 고정용 돌부(530)가 내측방향으로 돌출되어 형성되어 있고, 상기 고정용 돌부(530)는 관통공(510, 520)의 내벽면에 연속되게 형성되어 있으며, 여러 개의 조각으로 나뉘어 형성되어 있으며, 외부 둘레 양끝에는 끝단부(550)가 형성되어 있고, 끝단부(550) 사이를 고정링(570)이 감싸 고정하도록 구성되어 있으며, 끝단부(550) 사이를 고정링(570)이 감싸 고정된 상태에서 외주면은 고정봉(600) 내주면과 이격되어 채움공간(561)이 형성되어 있고, 채움공간(561)에 대응되는 외치의 강관(200)에 주입홀(590)이 형성되어 있으며, 채움공간(561) 내부에 주입홀(590)을 통해 주입재(580)가 충진되어 있고, 주입홀(590)에 선단이 뾰족한 나사못(595)이 설치되어 주입홀(590)을 밀폐시키면서 나사못(595) 선단이 제 2 팩커(500) 외주면에 박혀 고정하도록 구성되어 있으며,
    상기 제 1 그라우팅재 주입호스(700)는 각각 인접한 제 1 팩커(500)의 일측과 타측에 연결된 채 다단으로 분리되어 구성되어 있되, 서로 나뉘어진 제 1 그라우팅재 주입호스(700)는 지그재그로 엇갈려 배치되어 있고,
    상기 슈(300)의 강관연결부(310)에는 핀삽입홈(311)이 형성되어 있고, 핀삽입홈(311)의 선단에는 핀삽입홈(311)보다 크기가 작으면서 외부와 연통되도록 핀관통홀(312)이 형성되어 있고, 상기 핀삽입홈(311)의 형상과 대응되는 핀머리(361)와, 핀관통홀(312)의 형상과 대응되는 핀몸통(362)으로 구성되어 있어 핀몸통(362)이 핀관통홀(312)에 끼워져 압력에 따라 이동하여 핀몸통(362)이 핀관통홀(312) 외부로 돌출 가능하도록 되어 있는 인장저항핀(360);이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는,
    이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 슈(300)의 강관연결부(310)에는 한쌍의 강관 고정공(330)이 서로 대칭되는 위치에 관통형성되어 있고, 상기 슈(300)의 강관연결부(310)가 끼워지는 강관(200)의 단부에는 상기 강관 고정공(330)에 대응되는 볼트 관통공(220)이 형성되어 있음을 특징으로 하는,
    이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 팩커(400)의 외측부(401)는 밀실한 천이나 방수천으로 구성되고, 내측부(405)는 조직이 느슨한 천이나 투수천으로 되어 있되, 그 사이에 급결팽창재(402), 다공성 섬유(403), 석회가루(404)가 포함된 천으로써 포대 형태로 형성됨을 특징으로 하는,
    이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 팩커(400)의 고정밀폐구(410)는, 중앙에 관통형성되는 관통공(411, 412)의 수만큼 동일한 크기로 절단되되, 각 관통공(411, 412)의 중앙이 절단된 조각들로 이루어져 고정밴드(430)로써 고정됨을 특징으로 하는,
    이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 팩커(400)의 이동밀폐구(420)는, 중앙에 관통형성되는 강관 관통공(421)과 제 1 그라우팅재 주입호스 관통공(422)의 중앙이 대칭되게 절단되어져 고정밴드(430)로써 고정됨을 특징으로 하는,
    이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 팩커(500)는, 중앙에 관통형성되는 고정봉 관통공(510)과 제 2 그라우팅재 주입호스 관통공(520)의 수만큼 동일한 크기로 절단된 조각들로 이루어지되, 각 관통공(510, 520)의 중앙은 서로 대칭되게 절단됨을 특징으로 하는,
    이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 팩커(500)는, 강관(200)의 내부에 투입되는 고정봉(600)의 외측면에 일정 간격으로 고정됨으로써 강관(200) 내부에 상기 제 2 팩커(500)의 수만큼 다단 밀폐실(230)을 형성하여 주변 지반의 특성에 따라 각 밀폐실(230)의 그라우팅재 주입 압력을 달리할 수 있는 것을 특징으로 하는,
    이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정봉(600)은 강봉, 강화플라스틱봉, 유리섬유강화플라스틱봉 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는,
    이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정봉(600)은 고정봉, 강화플라스틱봉 혹은 유리섬유강화플라스틱봉 중 하나에 와이어로프 또는 유리섬유로프(610)가 일체형으로 권취된 것을 특징으로 하는,
    이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정봉(600)은 강관, 강화플라스틱관, 유리섬유강화플라스틱관 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는,
    이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치.
  11. 측벽에 다수 개의 그라우팅재 분출공이 형성되어 있는 강관을 이용한 이중 팩커를 이용한 강관 다단 그라우팅 장치 시공방법에 있어서,
    제 1 내지 10항 중 선택된 어느 하나의 이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치를 이용하여,
    고정봉(600)에 제 2 팩커(500)와 함께 제 2 그라우팅재 주입호스(800)를 고정시킨 다음 강관(200) 내부에 투입하여 다단 밀폐실(230)을 형성하고, 강관(200)의 외측면에 제 2 팩커(500)의 설치 위치와 동일한 위치에 제 1 팩커(400)를 일정 간격으로 형성한 다음, 상기 강관(200)의 끝단부에는 슈(300)를 고정시킨 후, 벽체에 천공한 천공홀(100)에 설치하는 제 1 단계;
    상기 제 1 팩커(400)에 연결된 제 1 그라우팅재 주입호스(700)를 통해 상기 제 1 팩커(400)의 내부에 그라우팅재를 주입하여 강관(200)이 천공홀(100)의 내부 중앙에 일정한 간격으로 견고하게 고정지지되도록 하면서 강관(200)의 외부면과 천공홀(100) 내벽면 사이를 밀폐하는 제 2 단계;
    상기 제 2 팩커(500)와 함께 설치된 제 2 그라우팅재 주입호스(800)를 통해 강관(200) 내부, 천공홀(100) 및 주변지반에 그라우팅재를 주입하는 제 3 단계;
    를 포함하여 구성된,
    이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치 시공방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 강관(200) 내부에 그라우팅재를 주입하되, 지반조건에 따라 다수의 제 1 팩커(400)와 제 2 팩커(500)로 분리되어 있는 각 밀폐실(230)에 각각 다른 크기의 압력으로 동시에 그라우팅하는 것을 특징으로 하는,
    이중 팩커를 이용한 강관 다단 동시그라우팅 장치 시공방법.
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