KR101095388B1 - Method and apparatus for improving ground using cement grouting - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시멘트 그라우팅에 의한 지반 개량 강화 공법 및 장치에 관한 것으로, 하측단부에 굴착비트가 형성된 천공로드를 굴삭장치를 이용하여 강화코저 하는 지반의 소정 깊이까지 구멍을 굴삭하는 공정과, 천공로드를 회전시켜가며 되뽑는 인발과 동시에 천공로드의 주면에 형성된 에어 및 절삭수를 분사노즐을 통해 고압의 에어 및 절삭수의 초고압 분사에 의해 천공된 지중 공간을 절삭하여 확장하는 동시에 시멘트 분사노즐을 통해 액상 시멘트를 그라우팅하여 지중 공간내에 형성된 절삭토와 액상 시멘트를 혼합하여 콘크리트화 시키므로서 그 경화에 의해 경화층이 형성되는 지반의 확장 및 경화공정으로 실시하되, 천공로드의 시멘트 분사노즐과 에어 및 절삭수 분사노즐 사이에 에어통로와 연결된 에어 분사노즐을 통하여 고압의 에어를 분사되게 하므로서 천공로드의 회전으로 수평면으로 발생하는 공기막(에어커튼)에 의해 액상의 시멘트와 절삭토가 혼합되는 순간 절삭수와 콘크리트층이 서로 분리되게 하여 이들의 혼합을 억제되게 하므로서, 천공로드에 의한 천공구멍의 확장 및 경화층의 형성시에 콘크리트 경화층과 절삭부의 사이에 에어커텐(공기막)이 형성되게 하여 콘크리트 경화층과 절삭수의 혼합을 억제하여 콘크리트의 경화를 빠르게 함과 동시에 조성되는 경화층의 경화도와 균질성을 높게 하여, 비교적 단순한 장비로도 단시간 내에 지반을 개량할 수 있는 것이다.The present invention relates to a ground improvement reinforcement method and apparatus by cement grouting, the process of excavating a hole to a predetermined depth of the ground to reinforce the drilling rod with an excavation device is formed in the lower end of the drilling rod, and the drilling rod At the same time, the air and cutting water formed on the main surface of the punching rod are cut through the spray nozzle to expand and cut the underground space drilled by the ultra high pressure injection of high-pressure air and cutting water. By grouting cement and mixing the cutting soil formed in the underground space with the liquid cement to concrete, it is carried out by the expansion and hardening process of the ground where the hardened layer is formed by hardening. The high pressure air is discharged through the air jet nozzle connected to the air passage between the jet nozzles. When the liquid cement and the cutting soil are mixed by the air film (air curtain) generated in the horizontal plane by the rotation of the drilling rod, the cutting water and the concrete layer are separated from each other, thereby suppressing the mixing thereof. Air curtain (air membrane) is formed between the hardened concrete layer and the cutting part when the drilling hole is expanded and the hardened layer is formed. By increasing the hardness and homogeneity of the layer, even a relatively simple equipment can improve the ground in a short time.

시멘트, 그라우팅, 지반, 개량, 강화 Cement, Grouting, Soil, Improvement, Reinforcement

Description

시멘트 그라우팅에 의한 지반 개량 강화장치{Method and apparatus for improving ground using cement grouting}Ground improvement reinforcement apparatus by cement grouting {Method and apparatus for improving ground using cement grouting}

본 발명은 연약지반을 개량 강화하기 위해 천공로드로 지반을 뚫은 다음 천공로드를 인발하면서 에어 및 절삭수의 분사로 천공된 지중 공간을 확장하면서 그 공간에 시멘트를 분사하여 절삭된 토양과 함께 경화되게 하여 지반을 개량할 수 있게 한 지반 개량장치에 관한 것이다.The present invention is to be hardened with the soil cut by drilling cement into the space while drilling the ground with a punching rod to expand and strengthen the soft ground and then expand the ground ground space with the injection of air and cutting water while drawing the punching rod The present invention relates to a ground improvement device that enables the ground to be improved.

기존의 지반 개량 공법에는 개량하여 강화하고자 하는 연약지반을 하측 단에 굴착비트가 형성된 천공로드를 이용하여 소정의 깊이로 구멍을 굴삭 천공한 다음, 천공로드를 빼내면서 회전과 동시에 상하로 승강시키면서 물분사노즐을 통해 고압의 물을 분사하여 주위지반을 절삭하여 걸쭉한 상태로 만든 후에 절삭로드를 빼내고, 액상의 시멘트고화제를 주입할 수 있는 주입공이 하측 단에 형성된 별도의 회전식 교반로드를 굴삭한 지반의 최하단까지 깊숙이 삽입하였다가 상측으로 끌어올리면서 시멘트고화제를 주입공을 통하여 주입하면 걸쭉한 절삭토와 시멘트고화제가 강제 교반되면서 다양한 형태의 개량강화된 콘크리트 경화층을 얻도록 하는 공법과,Existing ground improvement method is to excavate and drill the hole to a certain depth by using the drilling rod with the excavation bit formed at the lower end of the soft ground to be improved and strengthened. High pressure water is injected through the injection nozzle to cut the surrounding ground into a thick state, and then the cutting rod is pulled out, and the ground for excavating a separate rotary stirring rod formed at the lower end has an injection hole for injecting a liquid cement hardener. When the cement hardener is injected through the injection hole while being inserted deeply to the bottom of the bottom, the thick cutting soil and the cement hardener are forcibly stirred to obtain various types of improved hardened concrete layers.

삼중관에 의한 천공로드로 구멍을 굴삭 천공한 다음, 천공로드를 빼내면서 주위의 토사를 절삭하여 천공된 지중 공간을 확장하면서 지반 내부를 절삭하여 발생된 절삭토를 외부로 배토시켜 이에 포함된 불순물과 수분을 1,2차로 거르고 남은 모래(SAND) 성분을 재활용하여 시멘트고화제와 교반하여 단단히 반죽되게 배합형성한 몰탈을 삼중관을 통해 효율적으로 지반 내부로 다시 주입하므로 균등한 개량체의 조성에 의해 이것이 지중 공간내에서 경화되게 하여 개량 강화된 콘크리트 경화층을 얻는 공법이 있다.Excavate and drill a hole with a triple rod, and then remove the perforated rod, cut the surrounding soil, expand the perforated ground space, cut the ground, and dispose of the cutting soil generated to the outside to remove impurities. Filter the excess and moisture into the primary and secondary, and recycle the remaining sand (SAND) components and stir with the cement hardener to inject the mortar, which is formed to be firmly kneaded, through the triple pipe efficiently into the ground. Thereby, there is a method of allowing this to harden in the underground space to obtain an improved hardened concrete hardened layer.

기존의 지반 개량 공법 중, 전자의 경우는 비교적 간단한 시스템에 의해 저렴한 비용으로 콘크리트 경화층을 얻을 수 있으나 절삭된 토사의 혼합물의 양에 따라 개량체의 경화도가 불균일한 문제가 있을 뿐 아니라 특히, 절삭토에 대한 절삭수의 침투로 콘크리트 경화를 방해하는 문제점이 있다.Among the existing ground reforming methods, in the former case, the hardened concrete layer can be obtained at a low cost by a relatively simple system, but there is a problem that the degree of hardening of the improved body is not only uniform, depending on the amount of the mixture of cut soils. Penetration of cutting water into the soil has a problem of preventing concrete hardening.

또 후자의 경우에는 콘크리트의 균일하고 견고한 경화도를 얻을 수는 있으나 배토되는 절삭토의 분리장치와 모래탱크 등의 추가장치를 필요로 하여 공사비 상승의 원인이 되는 문제가 있다.In addition, in the latter case, it is possible to obtain a uniform and solid degree of hardening of the concrete, but there is a problem that causes additional cost, such as the separation device of the cutting soil to be disposed and additional equipment such as sand tank.

본 발명은 기존의 지반 개량 공법 중 전기한 문제점을 제거코저 양자의 문제점을 고려하여 3중관을 이용한 천공로드에 의한 비교적 간단한 시스템으로 지반의 천공 및 인발과 지중공간의 확장과 경화층의 형성을 이루어지게 한 것으로, 천공로드의 인발과 동시에 지중 공간의 확장을 위해 천공로드의 에어 및 절삭수의 분사력에 의해 절삭되는 공간의 하측에 대하여 액상의 시멘트를 그라우트 되게 하여 절삭된 절삭토가 직접 콘크리트화 되게 하되, 에어 및 절삭수 분사노즐과 시멘트 분사노즐 사이에 에어분사노즐을 설치하여 분사되는 에어의 공기압에 의해 상하를 구분하는 에어 커텐층이 형성되게 하여 하부의 콘크리트 경화층과 상부의 절삭수 및 절삭토를 분리되게 하여 이들의 혼합을 억제되게 함으로서 콘크리트의 경화를 빠르게 하는 동시에 조성된 경화층의 경화도와 균질성을 높게 함에 본 발명의 목적이 있다.The present invention is a relatively simple system by drilling rods using triple pipes in consideration of the problems of both of the existing ground improvement methods to achieve the drilling and drawing of the ground, the expansion of the ground space and the formation of a hardened layer In order to expand the ground space at the same time as the drawing of the drill rod, liquid cement is grouted to the lower side of the space cut by the injection force of air and cutting water of the drill rod so that the cut soil is directly concreted. However, an air spray nozzle is installed between the air and cutting water spray nozzles and the cement spray nozzle to form an air curtain layer that distinguishes the upper and lower sides by the air pressure of the sprayed air, so that the lower concrete hardened layer and the cutting water and the upper cutting water are cut. By separating the soil and inhibiting their mixing, As configured, the higher degree of cure and the homogeneity of the cured layer has a purpose of the present invention.

전기한 목적을 이루기 위한 기술수단으로는 시멘트통로, 에어통로, 절삭수통로가 3중으로 형성된 3중관의 천공로드의 하측 단부에는 굴착비트가 형성되고, 천공로드의 하단부에는 시멘트통로와 연결된 시멘트 분사노즐형성되고, 천공로드의 하부 측면에는 에어통로와 연결되는 에어 분사노즐이 형성되며, 그 상부에는 에어통로와 절삭수통로가 함께 연결된 에어 및 절삭수 분사노즐이 형성된 천공로드에 있어서,
상기 시멘트 분사노즐을 천공로드의 하단으로부터 소정 상부로 이격되는 둘레에 수평방향으로 상기 에어 분사노즐과 동일한 수평방향으로 형성하되,
상기 시멘트 분사노즐 및 에어 분사노즐을 통해 시멘트 및 에어가 동일선상으로 분출되게 구성함으로 달성할 수 있는 것이다.As a technical means for achieving the above object, an excavation bit is formed at the lower end of the drill rod of the triple pipe in which the cement passage, the air passage, and the cutting water passage are triple, and the cement spray nozzle connected to the cement passage at the lower end of the drill rod. In the lower side of the punching rod is formed an air injection nozzle is connected to the air passage, the upper portion of the punching rod formed with air and cutting water injection nozzle is connected to the air passage and the cutting channel,
Wherein the cement injection nozzle is formed in the same horizontal direction as the air injection nozzle in the horizontal direction around the spaced apart from the lower end of the perforated rod,
Through the cement injection nozzle and the air injection nozzle it can be achieved by configuring the cement and air to be ejected in the same line.

삭제delete

본 발명은 3중관으로 형성된 천공로드의 측면에 형성된 에어 및 절삭수 분사노즐과 시멘트 분사노즐의 사이에 에어분사노즐을 형성하여 천공로드에 의한 천공구멍의 확장 및 경화층의 형성시에 콘크리트 경화층과 절삭부의 사이에 에어커텐(공기막)이 형성되게 하여 콘크리트 경화층과 절삭수의 혼합을 억제하여 콘크리트의 경화를 빠르게 함과 동시에 조성되는 경화층의 경화도와 균질성을 높게 하여, 비교적 단순한 장비로도 단시간 내에 지반을 개량할 수 있는 효과가 있다.The present invention provides an air spray nozzle formed between the air and cutting water injection nozzles and the cement injection nozzles formed on the side of the drill rod formed of the triple pipe, thereby expanding the drill hole by the drill rod and forming the hardened layer. Air curtain (air membrane) is formed between the cutting part and the cutting part to suppress the mixing of the hardened concrete layer and the cutting water to speed up the hardening of the concrete and to increase the hardening degree and homogeneity of the hardened layer. There is an effect that can improve the ground in a short time.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 지반 개량 공법의 시공순서 설명도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing of the construction sequence of the ground improvement method of this invention.

하측단부에 굴착비트(11)가 형성된 천공로드(10)를 굴삭장치(20)를 이용 강 화코저 하는 지반의 소정 깊이까지 구멍을 굴삭하는 공정과,Digging a hole to a predetermined depth of the ground for strengthening the drilling rod 10 having the excavation bit 11 formed on the lower end by using the excavation device 20,

천공로드(10)를 회전시켜가며 되뽑는 인발과 동시에 천공로드(10)의 주면에 형성된 에어 및 절삭수 분사노즐(12)과 시멘트 분사노즐(13)을 통해 초고압의 에어 및 절삭수의 분사에 의해 천공된 지중 공간을 절삭하여 확장하는 동시에 지중 공간내에 형성된 절삭토에 액상 시멘트를 그라우팅하여 절삭토와 액상 시멘트가 혼합되어 콘크리트화 시키므로서 그 경화에 의해 경화층(30)이 형성되는 지반의 확장 및 경화공정으로 되는 지반 강화 공법이다.At the same time as the punching rod 10 is rotated and pulled out, air and cutting water injection nozzles 12 and cement injection nozzles 13 formed on the main surface of the punching rod 10 are sprayed to the ultra high pressure air and cutting water injection. Expanding the ground on which the hardened layer 30 is formed by hardening by cutting and expanding the perforated underground space and grouting the liquid cement to the cutting soil formed in the underground space, thereby mixing the concrete with the cutting soil and the liquid cement. And a ground reinforcement method which is a hardening step.

도 2는 전기한 지반 강화 공법에 사용되는 본 발명의 3중관으로 된 천공로드에 대한 구성 설명도이다.
시멘트통로(14), 에어통로(15), 절삭수통로(16)가 3중으로 형성된 3중관의 천공로드(10)의 하측 단부에는 굴착비트(11)가 형성되고, 천공로드(10)의 하단부에는 시멘트통로(14)와 연결된 시멘트 분사노즐(13)형성되고, 천공로드(10)의 하부 측면에는 에어통로(15)와 연결되는 에어 분사노즐(17)이 형성되며, 그 상부에는 에어통로(15)와 절삭수통로(16)가 함께 연결된 에어 및 절삭수 분사노즐(12)이 형성된 천공로드에 있어서,
상기 시멘트 분사노즐(13)을 천공로드(10)의 하단으로부터 소정 상부로 이격되는 둘레에 수평방향으로 상기 에어 분사노즐(17)과 동일한 수평방향으로 형성하되,Figure 2 is a configuration explanatory diagram of a three-hole drilling rod of the present invention used in the above ground reinforcement method.
An excavation bit 11 is formed at the lower end of the three-hole punched rod 10 having the cement passage 14, the air passage 15, and the cutting water passage 16 formed in three, and the lower end of the drill rod 10. The cement injection nozzle 13 is connected to the cement passage 14, and an air injection nozzle 17 connected to the air passage 15 is formed at a lower side of the punching rod 10, and an air passage at the upper portion thereof. In the punched rod formed with the air and the cutting water injection nozzle 12 connected 15 and the cutting water passage 16 together,
The cement injection nozzle 13 is formed in the same horizontal direction as the air injection nozzle 17 in a horizontal direction around the spaced apart from the lower end of the drilling rod 10 to a predetermined upper portion,

상기 시멘트 분사노즐(13) 및 에어 분사노즐(17)을 통해 시멘트 및 에어가 동일선상으로 분출되게 구성된 것이다.Through the cement spray nozzle 13 and the air spray nozzle 17, cement and air are ejected in the same line.

삭제delete

도 3은 전기한 바와 같은 기존의 지반 개량 공법에 대하여 본 발명의 3중관으로 된 천공로드를 적용하여 지반내 천공구멍의 확장 및 강화 공법에 대한 설명도 이다.Figure 3 is an explanatory view of the expansion and reinforcement method of the drilling hole in the ground by applying the three-hole drilling rod of the present invention to the existing ground improvement method as described above.

굴삭공정과, 확장 및 강화공정을 전기한 도 1의 실시예와 같은 즉, 하측단부에 굴착비트(11)가 형성된 천공로드(10)를 굴삭장치(20)를 이용하여 강화코저 하는 지반의 소정 깊이까지 구멍을 굴삭하는 공정과,As shown in the embodiment of Fig. 1, which includes the excavation process and the expansion and reinforcement process, that is, the predetermined ground of the boring rod 10 having the excavation bit 11 formed at the lower end thereof by using the excavation device 20. To excavate holes to depth,

천공로드(10)를 회전시켜가며 되뽑는 인발과 동시에 천공로드(10)의 주면에 형성된 에어 및 절삭수를 분사노즐(12)을 통해 고압의 에어 및 절삭수의 초고압 분사에 의해 에어가 절삭수를 감싸고 함께 분사되므로 공기저항을 최소화시켜 절삭수의 분사압을 최대화 시킨 상태에서 천공된 지중 공간을 효율적으로 절삭하여 확장하는 동시에 시멘트 분사노즐(13)을 통해 액상 시멘트를 수평방향으로 그라우팅하여 지중 공간내에 형성된 절삭토와 액상 시멘트를 혼합하여 콘크리트화 시키므로서 그 경화에 의해 경화층(30)이 형성되는 지반의 확장 및 경화공정으로 실시하되,At the same time as the punching rod 10 is rotated and pulled back, air and cutting water formed on the main surface of the punching rod 10 are injected through the injection nozzle 12, and the air is cut by the ultra high pressure spraying of the air and the cutting water. It is sprayed together and is sprayed together to minimize the air resistance to maximize the cutting pressure of cutting water to efficiently cut and expand the perforated underground space and grout the liquid cement horizontally through the cement spray nozzle 13 to the underground space. While the concrete is mixed with the cutting soil formed in the concrete to form a hardened layer 30 is formed by curing the ground and is carried out by the process of hardening,

천공로드(10)의 시멘트 분사노즐(13)과 에어 및 절삭수 분사노즐(12) 사이에 에어통로(15)와 연결된 에어 분사노즐(17)을 통하여 수평방향으로 고압의 에어를 분사되게 하므로서 천공로드(10)의 회전으로 수평면으로 발생하는 공기막(에어커튼)에 의해 하부의 시멘트 그라우팅 공간과 상부의 절삭부를 일시적으로 차단하므로서 액상의 시멘트와 절삭토가 혼합되는 순간 절삭수와 콘크리트층이 서로 분리되게 하여 이들의 혼합을 억제되게 하여 콘크리트의 경화를 빠르게 하는 동시에 경화층의 경화도와 균질성을 높게한 것이다.The high pressure air is injected in the horizontal direction through the air injection nozzle 17 connected to the air passage 15 between the cement injection nozzle 13 of the drilling rod 10 and the air and the cutting water injection nozzle 12. The cutting water and the concrete layer are separated from each other when the liquid cement and cutting soil are mixed by temporarily blocking the lower cement grouting space and the upper cutting portion by the air film (air curtain) generated in the horizontal plane by the rotation of the rod 10. In order to suppress the mixing thereof, the curing of concrete is accelerated, and the degree of curing and homogeneity of the cured layer is increased.

도 1은 본 발명의 지반 개량 공법의 시공 순서도1 is a construction flowchart of the ground improvement method of the present invention

도 2는 본 발명 3중관으로 된 천공로드의 단면설명도Figure 2 is a cross-sectional explanatory view of the perforated rod of the present invention triple tube

도 3은 본 발명 천공로드에 의한 지반내 지중확장 및 경화 공정 설명도3 is an explanatory diagram of the underground expansion and hardening process by the present invention punched rod

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10 : 천공로드 11 : 굴착비트10: drilling rod 11: drilling bit

12 : 에어 및 절삭수 분사노즐 13 : 시멘트 분사노즐12: air and cutting water spray nozzle 13: cement spray nozzle

14 : 시멘트 통로 15 : 에어통로14: cement passage 15: air passage

16 : 절삭수통로 17 : 에어분사노즐16: cutting passage 17: air spray nozzle

20 : 굴삭장치 30 : 경화층20: Excavator 30: Hardened layer

Claims (2)

삭제delete 시멘트통로(14), 에어통로(15), 절삭수통로(16)가 3중으로 형성된 3중관의 천공로드(10)의 하측 단부에는 굴착비트(11)가 형성되고, 천공로드(10)의 하단부에는 시멘트통로(14)와 연결된 시멘트 분사노즐(13)형성되고, 천공로드(10)의 하부 측면에는 에어통로(15)와 연결되는 에어 분사노즐(17)이 형성되며, 그 상부에는 에어통로(15)와 절삭수통로(16)가 함께 연결된 에어 및 절삭수 분사노즐(12)이 형성된 천공로드에 있어서,An excavation bit 11 is formed at the lower end of the three-hole punched rod 10 having the cement passage 14, the air passage 15, and the cutting water passage 16 formed in three, and the lower end of the drill rod 10. The cement injection nozzle 13 is connected to the cement passage 14, and an air injection nozzle 17 connected to the air passage 15 is formed at a lower side of the punching rod 10, and an air passage at the upper portion thereof. In the punched rod formed with the air and the cutting water injection nozzle 12 connected 15 and the cutting water passage 16 together, 상기 시멘트 분사노즐(13)을 천공로드(10)의 하단으로부터 소정 상부로 이격되는 둘레에 수평방향으로 상기 에어 분사노즐(17)과 동일한 수평방향으로 형성하되,The cement injection nozzle 13 is formed in the same horizontal direction as the air injection nozzle 17 in a horizontal direction around the spaced apart from the lower end of the drilling rod 10 to a predetermined upper portion, 상기 시멘트 분사노즐(13) 및 에어 분사노즐(17)을 통해 시멘트 및 에어가 동일선상으로 분출되게 구성함을 특징으로 하는 시멘트 그라우팅에 의한 지반 개량 강화 장치Ground improvement reinforcement by cement grouting, characterized in that the cement and the nozzle is ejected in the same line through the cement spray nozzle 13 and the air spray nozzle (17)
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