KR101095390B1 - 시멘트 그라우팅에 의한 지반 개량 강화 공법 - Google Patents

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 되는 지반 개량 공법에 있어서, 지중 공간 확장시에 천공로드의 에어 및 절삭수 분사노즐을 상하 일직선상에서 상하로 분리형성하되 그 에어 및 절삭수의 분사 방향을 서로 대응되는 같은 지점으로 경사지게 형성하여 에어 및 절삭수의 분사시에 천공로드로부터 상하부 에어 및 절삭수가 만나 일치되는 거리까지만 정확하게 지중공간이 절삭되게 하여 확장공간의 상하 반경이 일정하게 하므로서, 그 내부에 조성되는 경화층의 경화도와 균질성을 높게 하여, 비교적 단순한 장비로도 단시간 내에 지반을 개량할 수 있는 효과가 있다.

시멘트, 그라우팅, 지반, 개량, 강화, 확장공간

Description

시멘트 그라우팅에 의한 지반 개량 강화 공법{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 개량 공법에 관한 것이다.

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,

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.

기존의 지반 개량 공법 중, 전자의 경우는 비교적 간단한 시스템에 의해 저렴한 비용으로 콘크리트 경화층을 얻을 수 있으나 절삭수가 천공로드와 직각 방향으로 분사되므로 지반의 지질에 따라 그 분사압력이 미치는 범위가 다르게 되어 확장되는 공간의 크기가 불균일하여 이에 형성되는 시멘트와 절삭토에 의한 경화층 역시 불균일한 배합비와 불균일한 형태로 나타나는 문제점이 있다.

또 후자의 경우에는 콘크리트의 균일하고 견고한 경화도를 얻을 수는 있으나 배토되는 절삭토의 분리장치와 모래탱크 등의 추가장치를 필요로 하여 공사비 상승의 원인이 되는 문제가 있다.

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 분사노즐을 상하 일직선상에 분리 형성하여 그 상하 분사노즐의 분사방향을 같은 방향으로 대응되게 경사지게 조정하여 분사되는 절삭수가 일정한 위치에서 만나게 하여 그 거리에 의해 지중공간의 절삭범위를 조정되게 하여 경화층의 경화도와 균질성을 높게 함에 본 발명의 목적이 있다.

전기한 목적을 이루기 위한 기술수단으로는 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 되는 지반 개량 공법에 있어서,
지중 공간 확장시에 천공로드의 상하 에어 및 절삭수 분사노즐을 토질에 따라 각도 조절이 가능하게 하되,
에어 및 절삭수 분사노즐 의 분사 방향을 서로 대응되는 같은 지점으로 경사지게 형성하여 에어 및 절삭수의 분사시에 천공로드로부터 상하부 에어 및 절삭수가 만나 일치되는 거리까지만 정확하게 지중공간이 절삭되게 하여 확장공간의 상하 반경이 일정하게 함을 특징으로 함으로 달성할 수 있는 것이다.

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본 발명은 3중관으로 형성된 천공로드의 측면에 형성된 에어 및 절삭수 분사노즐과 시멘트 분사노즐의 분사에 의해 천공된 지중 공간의 확장 및 경화층을 형성함에 있어서, 그 에어 및 절삭수 분사노즐을 일직선상의 상하로 분리 형성하여 서로 대응되는 같은 방향으로 분사시키므로서 절삭수가 만나는 지점까지 절삭 확장되게 하여 지중 확장공간의 반경을 일정하게 하여 그 내부에 조성되는 경화층의 경화도와 균질성을 높게 하여, 비교적 단순한 장비로도 단시간 내에 지반을 개량할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부 도면에 의하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 지반 개량 공법의 시공순서 설명도이다.

하측단부에 굴착비트(11)가 형성된 천공로드(10)를 굴삭장치(20)를 이용 강화코저 하는 지반의 소정 깊이까지 구멍을 굴삭하는 공정과,

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.

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 측면부에는 하부에 시멘트통로(14)와 연결된 시멘트 분사노즐(13)을 형성하고 그 상부에는 에어통로(15)와 절삭수통로(16)가 함께 연결된 에어 및 절삭수 분사노즐(12)이 형성된 천공로드에 있어서,

에어 및 절삭수 분사노즐(12)(12')을 상하 일직선상에서 상하로 분리 형성하되, 에어 및 절삭수 분사노즐(12)(12')의 분사방향을 서로 대응되는 같은 지점으로 경사지게 형성한 것이다.

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.

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,

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 그라우팅하여 지중 공간내에 형성된 절삭토와 액상 시멘트를 혼합하여 콘크리트화 시키므로서 그 경화에 의해 경화층(30)이 형성되는 지반의 확장 및 경화공정으로 실시하되,

천공로드(10)의 에어 및 절삭수 분사노즐(12)(12')을 상하 일직선상에서 상하로 분리형성하되 그 에어 및 절삭수의 분사 방향을 서로 대응되는 같은 지점으로 경사지게 형성하여 에어 및 절삭수의 분사시에 천공로드(10)로부터 상하부 에어 및 절삭수가 만나 일치되는 거리(d)까지만 정확하게 지중공간이 절삭되게 하므로서 그 절삭 확장거리가 지질의 종류에 관계 없이 일정하게 되므로서 그 확장공간 내에 그라우팅되는 시멘트의 양과 절삭토의 양이 상하간에 균일하므로 시멘트와 절삭토가 혼합 경화되면서 균질의 경화층이 형성되고 그 경회층의 형상 또한 일정하므로 경화층의 경화도와 균질성을 높게 한 것이다.

또한 그 분사 각도의 조절에 따라 상하 절삭수가 만나는 위치의 거리 조절이 가능하며 그 확장 공간의 반경을 조정할 수 도 있다.

도 1은 본 발명의 지반 개량 공법의 시공 순서도

도 2는 본 발명 3중관으로 된 천공로드의 단면설명도

도 3은 본 발명 천공로드에 의한 지반내 지중확장 및 경화 공정 설명도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 천공로드 11 : 굴착비트

12 : 에어 및 절삭수 분사노즐 13 : 시멘트 분사노즐

14 : 시멘트 통로 15 : 에어통로

16 : 절삭수통로 17 : 에어분사노즐

20 : 굴삭장치 30 : 경화층

Claims (3)

1. 하측단부에 굴착비트(11)가 형성된 천공로드(10)를 굴삭장치(20)를 이용하여 강화코저 하는 지반의 소정 깊이까지 구멍을 굴삭하는 공정과,

   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 천공된 지중 공간을 절삭하여 확장하는 동시에 시멘트 분사노즐(13)을 통해 액상 시멘트를 그라우팅하여 지중 공간내에 형성된 절삭토와 액상 시멘트를 혼합하여 콘크리트화 시키므로서 그 경화에 의해 경화층(30)이 형성되는 지반의 확장 및 경화공정으로 되는 지반 개량 공법에 있어서,

   지중 공간 확장시에 천공로드(10)의 상하 에어 및 절삭수 분사노즐(12)(12')을 토질에 따라 각도 조절이 가능하게 하되,

   에어 및 절삭수 분사노즐(12)(12') 의 분사 방향을 서로 대응되는 같은 지점으로 경사지게 형성하여 에어 및 절삭수의 분사시에 천공로드(10)로부터 상하부 에어 및 절삭수가 만나 일치되는 거리(d)까지만 정확하게 지중공간이 절삭되게 하여 확장공간의 상하 반경이 일정하게 함을 특징으로 하는 시멘트 그라우팅에 의한 지반 개량 강화 공법.
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