KR101098659B1 - 확장 그라우팅 장치 및 이를 이용한 지반 강도 보강 시공 방법 - Google Patents

확장 그라우팅 장치 및 이를 이용한 지반 강도 보강 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지반에 설치되는 본체의 지지부재(213)에 의하여 안내되어 지지부재(213)를 따라 이동 가능하게 구비되는 제1 드라이버(230)에 연결되어 회전 구동되며 제1 드라이버(230)와 함께 지지부재(213)를 따라 이동하는 중공의 로드케이싱(250)과, 제2 드라이버(260)에 연결되어 제2 드라이버(260)에 의하여 회전 구동되며 제2 스위블부(275)에 의하여 회전 가능하게 연결되는 연결부재(277)를 구비하고 길이 방향으로 공급로(2711)가 형성되고 반경 방향으로 공급로(2711)에 연통된 분사공(2773)이 형성된 중공의 인너로드(270)와, 인너로드(270)와 로드케이싱(250)에 연결되어 상기 로드케이싱(250)에 대한 인너로드(270)의 이동에 의하여 로드케이싱(250)의 반경 방향으로 연장 수축되며 드릴비트(2811)를 구비하는 확장로드(281)로 이루어진 확장드릴부(280)와, 로드케이싱(250)의 선단에 구비되며 로드케이싱(250)과 일체로 회전하며 드릴비트(2531)를 구비하는 드릴부(253)를 포함하는 확장 그라우팅 장치(200) 및 이를 이용한 시공 방법에 관한 것으로, 분사 압력을 크게 하지 않으면서도 큰 지름을 가지는 보강부를 형성하는 것이 가능하며, 지반 내에 경화부가 있는 경우에도 보강부에 불량이 발생하지 않게 되는 효과가 있다.
지반, 보강, 그라우팅

Description

확장 그라우팅 장치 및 이를 이용한 지반 강도 보강 시공 방법{EXTENDED GROUTING SYSTEM AND THE METHOD REINFORCING GROUD USING THE SYSETM}
본 발명은 지반의 강도를 보강하는 확장 그라우팅 장치 및 확장 그라우팅 장치를 이용한 지반 강도 보강 시공 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 드릴부를 구비하는 중공의 로드케이싱과 로드케이싱 내부로 구비되는 중공의 인너로드와 인너로드에 의하여 로드케이싱의 반경 방향으로 확장되는 확장드릴부를 구비하여, 지름이 큰 보강부를 형성하는 것이 가능하고, 보강부에 불량이 발생할 염려가 없으며, 낮은 보강재 분사 압력으로도 큰 지름의 보강부를 형성하는 것이 가능한 확장 그라우팅 장치 및 이를 이용한 지반 강도 보강 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로 그라우팅(Grouting)이란 터널공사나 옹벽공사와 같은 각종 토목공사에서 지반 안정이나 누수방지 등을 위하여 갈라진 틈 또는 공동(空洞) 등에 보강재를 주입하는 공법으로서, 이와 같은 그라우팅은 우선 취약지반에 구멍을 뚫은 상태에서 다수개의 분출공을 갖는 중공관을 삽입한 후에 이를 통해 시멘트 밀크나 우레탄과 같은 보강재를 강압적으로 주입하여 응고시키는 공법이다.
일반적으로 그라우팅 장치는 보강재로 혼합될 원재를 공급하는 공급장치, 원 재를 교반 혼합하는 교반장치 등에 연결되어 펌프를 통하여 보강재를 공급 받게 되며, 제어부에 연결되어 제어된다.
도 1은 종래 기술에 의한 그라우팅 장치를 도시한 개략적인 측면도이며, 도 2 내지 도 5는 종래 기술에 의한 그라우팅 장치를 이용하여 지반 강도 보강 공사를 하는 과정을 도시한 것이며, 도 6 및 도 7은 종래 기술에 의한 그라우팅 장치에 구비되는 로드를 도시한 길이 방향 단면도이며, 도 8은 정상적인 보강부를 도시한 단면도이며, 도 9는 보강부의 불량 예를 설명하기 위한 단면도이며, 도 10은 종래 기술에 의한 그라우팅 장치의 작동을 설명하기 위하여 도시한 것이며, 도 11은 종래 기술에 의한 그라우팅 장치에 구비되는 스위블 수단의 일 예를 설명하기 위하여 도시한 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이 그라우팅 장치는 받침부(111)를 구비하여 지면에 견고하게 설치되는 본체(110)와, 상기 본체(100)의 일측으로 구비되는 지지부재(113)와, 상기 지지부재(113)에 설치되는 로드(150)로 구성된다. 상기 지지부재(113)는 본체(110)에 구비되는 길이를 가지는 바재이다. 도 1에서 도면부호 120은 공급관을 도시한 것이다.
상기 로드(150)는 도 6에 도시한 바와 같이 내측으로 길이 방향을 따라 공급로(1511)가 형성되며, 상부(도 6에서 우측) 일측으로 상기 공급로(1511)에 연통된 주입구(1515)가 반경 방향으로 형성되고, 하부에는 상기 공급로(1511)에 연통된 하나 이상의 분사구(1517)가 반경 방향으로 형성된다. 상기 분사구(1517)는 일반적으로 로드(150)의 길이 방향을 따라 상하로 이격되어 복수 개가 형성된다. 상기 로드(150)의 하단에는 하나 이상의 드릴비트(1531)를 가지는 드릴부(153)가 구비된다. 상기 드릴부(153)의 내측으로는 상기 공급로(1511)에 연통된 통공(1533)이 형성된다. 도 6에서 1513은 상기 공급로(1511)의 일부에 형성된 지름이 증가된 확경부를 도시한 것이며, 1535는 상기 드릴부(153)의 단부에 형성된 분출공을 도시한 것이다.
상기 로드(150)는 도 7에 도시한 바와 같이 공급로(1511)에 나란하게 로드(150)의 길이 방향으로 에어공급로(1522)가 형성될 수 있다. 상기 로드(150)의 상부에는 상기 에어공급로(1517)에 연통된 에어주입구(1521)가 반경 방향으로 형성되고, 상기 에어공급로(1517)의 타단은 상기 분사공(1517)으로 연통된다. 도 7에서 도면부호 1519는 확경부(1513)에 구비되어 공급로(1511)를 연결하는 연결파이프를 도시한 것이다.
도 11에 도시한 바와 같이 상기 로드(150)의 상단에는 스위블브(140, Swivel)가 구비된다. 상기 스위블부(140)는 로드(150)의 상단으로 회전 가능하게 끼워지는 스위블본체(141)로 이루어진다. 상기 스위블본체(141)의 내경부와 로드(150)의 외경부 사이에는 오링홈이 형성되어 하나 이상의 오링(142)이 구비된다. 상기 스위블본체(141)에 삽입되는 부분으로 로드(150)에는 원주 방향을 따라 하나 이상의 오목부가 형성된다. 상기 로드(150)에 공급로(1511)와 에어공급로(1517)가 형성된 경우에는 상기 공급로(1511)로 연통된 주입구(1515)가 형성된 부분으로 제1 오목부(1516)가 형성되며, 상기 에어공급로(1517)로 연통된 에어주입구(1521)가 형성된 부분을 제2 오목부(1526)가 형성된다. 그리고 상기 스위블본체(141)에는 상 기 제1 오목부(1516)로 연결되는 제1 삽입공(143)과, 제2 오목부(1526)로 연결되는 제2 삽입공(145)이 반경 방향으로 형성된다. 상기 제1 삽입공(143)에는 펌프(도시하지 않음)로부터 가압 공급되는 물인 천공수나 보강재가 이송되는 공급관(121)이 연결되며, 상기 제2 삽입공(145)에는 펌프(도시하지 않음)로부터 가압 공급되는 에어가 이송되는 에어공급관(123)이 연결된다.
도 10에 도시한 바와 같이 상기 지지부재(113)에는 가이드(115)를 구비하고, 상기 가이드(115)에 의하여 지지부재(113)를 따라 지지부재(113)의 길이 방향으로 이동 가능하게 설치되는 드라이버(130)가 설치되며, 상기 로드(150)는 드라이버(130)에 연결되어 회전 구동된다. 도 10에 도시한 바와 같이 상기 드라이버(130)는 중공의 케이스(131)와, 상기 케이스(131) 내에 위치하며 유압모터(137)에 연결되어 구동되는 구동기어(135)와, 상기 구동기어(135)에 치합하여 구동되는 종동기어(133)로 이루어진다. 상기 로드(150)는 케이스(131)를 관통하며, 케이스(131) 내에 위치하는 로드(150) 부분에 상기 종동기어(133)가 설치된다. 상기 로드(150)와 종동기어(133) 사이에는 키 등이 삽입되어 종동기어(133)는 로드(150)와 일체로 회전한다. 도 10에서 상기 케이싱(131), 로드(150), 종동기어(133) 사이에는 지지부재(113)의 길이 방향으로 발생하는 하중과, 로드(150)의 반경 방향으로 발생하는 하중을 지지하기 위한 베어링이 설치되나 이에 대한 설명은 생략한다.
종래의 그라우팅 장치(100)는 로드(150)를 지지부재(113)의 길이 방향으로 가압하여 이동시키는 가압수단(도시하지 않음)을 더 포함한다. 상기 가압수단은 상기 지지부재(113)의 길이 방향으로 지지부재(113)와 평행하게 설치되며, 일단이 상기 지지부재(113)에 고정되는 실린더하우징과, 상기 실린더하우징 내에 구비되어 왕복 운동하며 끝단이 케이스(131)에 고정되는 실린더로드로 이루어지는 실린더로 구성한다. 그리고 스프로켓(도시하지 않음)을 상기 케이스(131)에 회전 가능하게 설치하고, 상기 스프로켓에 감긴 체인을 잡아당기는 윈치 등과 같은 구조로 하기 도한다.
도 2 내지 도 5는 종래 기술에 의한 그라우팅 장치를 이용한 지반 강도 보강 공사 방법을 도시한 것으로, 도 2에 도시한 바와 같이 가압수단으로 로드(150)를 지표(S)에서 멀어지는 방향으로 가압하면서, 드라이버(130)로 회전시켜 지반(G)에 천공부(H)를 형성한다. 이때, 주입구(1515)를 통하여 천공수를 투입하고, 드릴부(153)의 분출공(1535)으로 천공수를 분출시키면서 천공부(H)를 형성한다. 도 3에 도시한 바와 같이 시공 깊이까지 천공부(H)를 형성하면, 도 6에 도시한 바와 같이 공급로(1511)에 차단부재(1512)를 투입하여, 분사구(1517)의 하부에서 공급로(1511)를 차단한다.
그리고 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 주입구(1515)를 통하여 고압(보통 200기압 정도의 압력)으로 보강재를 투입하면서, 그리고 가압수단으로 지표(S)를 향하는 방향으로 로드(150)를 가압하면서 드라이버(130)로 로드(150)를 회전시킨다. 투입된 보강재는 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이 분사구(1517)를 통하여 반경 방향으로 분출되면서 천공부(H)의 지름보다 더 멀리 분사되어, 로드(150)가 상승하면서 원기둥과 같은 형태를 가지도록 보강재가 분사되며, 응고되면 도 8에 도시한 바와 같이 지반(G)에 보강부(10)가 형성된다. 이때, 분사거리를 증가시켜, 더 큰 지름의 보강부(10)를 형성하기 위하여 도 7에 도시한 바와 같이 에어공급로(1522)를 형성하여 에어도 함께 분사하기도 한다.
그러나 종래의 그라우팅 장치(100)에 의하여 보강부(10)를 형성하는 경우, 도 9에 도시한 바와 같이 지반(G)에 바위와 같은 경화부(11)가 있는 경우, 보강부(10)는 원기둥과 같은 형태로 형성되지 못하여, 지반(G)의 강도가 충분하게 보강되지 않았으며, 보강부의 지름을 크게 하기 위해서는 고압으로 보강재를 분사하여야 하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 로드케이싱의 반경 방향으로 연장되는 확장드릴부를 구비함으로써 지반에 경화부가 있는 경우에도 보강부에 불량이 발생하지 않으며, 보강재 분사압력을 크게 하지 않고도 보강부의 크기를 충분히 크게 할 수 있으며, 분사 거리를 증가시키기 위하여 에어를 공급할 필요가 없는 확장 그라우팅 장치 및 확장 그라우팅 장치를 이용한 지반 강도 보강 시공 방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 지반에 설치되는 본체의 지지부재에 의하여 안내되어 지지부재를 따라 이동 가능하게 구비되는 제1 드라이버와; 상기 제1 드라이버에 연결되어 제1 드라이버에 의하여 회전 구동되며, 제1 드라이버와 함께 지지부재를 따라 이동하는 중공의 로드케이싱과; 상기 로드케이싱을 지지부재 를 따라 이동시키는 제1 가압수단과; 지지부재에 의하여 안내되어 지지부재를 따라 이동 가능하게 구비되는 제2 드라이버와; 상기 로드케이싱의 내측으로 삽입되어 나사부에 의하여 치합하며, 상기 로드케이싱의 길이 방향으로 일부가 노출되며 노출된 부분이 상기 제2 드라이버에 연결되어 제2 드라이버에 의하여 회전 구동되며, 제2 스위블부에 의하여 회전 가능하게 연결되는 연결부재를 구비하고, 길이 방향으로 공급로가 형성되고, 반경 방향으로 상기 공급로에 연통된 하나 이상의 분사공이 형성된 중공의 인너로드와; 상기 로드케이싱의 반경 방향으로의 길이가 증가 또는 감소하며 드릴비트를 구비하는 하나 이상의 확장로드로 이루어지며, 상기 인너로드와 로드케이싱에 연결 설치되는 확장드릴부와; 상기 로드케이싱의 선단에 구비되어 로드케이싱과 일체로 회전하며 드릴비트를 구비하는 드릴부를 포함하여 구성되는 확장 그라우팅 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 지반에 설치되는 본체의 지지부재에 의하여 안내되어 지지부재를 따라 이동 가능하게 구비되는 제1 드라이버와; 상기 제1 드라이버에 연결되어 제1 드라이버에 의하여 회전 구동되며, 제1 드라이버와 함께 지지부재를 따라 이동하는 중공의 로드케이싱과; 상기 로드케이싱을 지지부재를 따라 이동시키는 제1 가압수단과; 인너로드를 로드케이싱의 길이 방향으로 이동시키는 제2 가압수단과; 상기 로드케이싱에 대하여 로드케이싱의 길이 방향으로 이동 가능하게 삽입되며, 상기 제2 가압수단에 연결되며, 제2 스위블부에 의하여 회전 가능하게 연결되는 연결부재를 구비하고, 길이 방향으로 공급로가 형성되고, 반경 방향으로 상기 공급로에 연통된 하나 이상의 분사공이 형성된 중공의 인너로드와; 상기 로드케이 싱의 반경 방향으로의 길이가 증가 또는 감소하며 드릴비트를 구비하는 하나 이상의 확장로드로 이루어지며, 상기 인너로드와 로드케이싱에 연결 설치되는 확장드릴부와; 상기 로드케이싱의 선단에 구비되어 로드케이싱과 일체로 회전하며 드릴비트를 구비하는 드릴부를 포함하여 구성되는 확장 그라우팅 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 드릴부를 구비하는 중공의 로드케이싱과, 상기 로드케이싱 내부로 구비되는 중공의 인너로드와, 상기 로드케이싱과 인너로드에 연결되며 로드케이싱의 반경 방향으로 확장되는 확장드릴부를 구비하는 확장 그라우팅 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 로드케이싱에는 길이 방향으로 하나 이상의 장공이 형성되며; 상기 확장로드의 일단은 힌지에 의하여 로드케이싱에 회전 가능하게 설치되며, 상기 확장드릴부는 일단이 상기 연결부재에 회전 가능하게 연결되며 타단은 상기 확장로드에 회전 가능하게 연결되는 연결로드를 더 포함하여; 상기 연결부재가 로드케이싱의 하단부를 향하여 이동하면 상기 확장로드는 힌지를 중심으로 회전하면서 상기 장공을 통하여 상기 로드케이싱의 외부로 노출되는 부분이 증가하여 힌지로부터 확장로드의 끝단까지의 반경 방향 거리가 증가하고, 상기 연결부재가 로드케이싱의 하단부로부터 멀어지는 방향으로 이동하면 상기 확장로드는 힌지를 중심으로 회전하면서 상기 장공을 통하여 로드케이싱의 외부로 노출되는 부분이 감소하여 힌지로부터 확장로드의 끝단까지의 반경 방향 거리가 감소하는 확장 그라우팅 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 로드케이싱에는 길이 방향으로 하나 이상의 장공이 형성되며; 상기 확장로드의 일단은 힌지에 의하여 상기 연결부재에 회전 가능하게 설치되며, 상기 확장드릴부는 일단이 상기 로드케이싱에 회전 가능하게 연결되며 타단은 상기 확장로드에 회전 가능하게 연결되는 연결로드를 더 포함하여; 상기 연결부재가 로드케이싱의 하단부를 향하여 이동하면 상기 확장로드는 힌지를 중심으로 회전하면서 상기 장공을 통하여 상기 로드케이싱의 외부로 노출되는 부분이 증가하여 힌지로부터 확장로드의 끝단까지의 반경 방향 거리가 증가하고, 상기 연결부재가 로드케이싱의 하단부로부터 멀어지는 방향으로 이동하면 상기 확장로드는 힌지를 중심으로 회전하면서 상기 장공을 통하여 로드케이싱의 외부로 노출되는 부분이 감소하여 힌지로부터 확장로드의 끝단까지의 반경 방향 거리가 감소하는 확장 그라우팅 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 연결부재는 중공체로서 상기 공급로는 로드케이싱의 길이 방향으로 연결부재까지 관통 연장 형성되고, 공급로에 연통된 상기 분사공은 연결부재에 형성되며, 상기 드릴부에는 로드케이싱의 길이 방향으로 통공이 형성되며; 일단은 상기 연결부재의 하단으로 상기 공급로에 연결되고, 타단은 상기 드릴부의 통공에 연결되는 제2 안내관과, 일단은 상기 분사공에 연결되고 확장로드의 길이 방향을 따라 연장되어 확장로드에 고정되며 하나 이상의 노즐을 구비하는 제1 안내관을 더 포함하는 확장 그라우팅 장치를 제공한다.
한편, 본 발명은 상기 확장 그라우팅 장치를 이용하여 지반의 강도를 보강하는 시공방법으로서, 상기 제1 드라이버를 구동하여 로드케이싱을 회전시키면서 상기 로드케이싱을 지표에서 멀어지는 방향으로 가압하여 지반에 천공부를 형성하는 단계와; 상기 연결부재가 로드케이싱의 하단부를 향하여 이동하여 상기 힌지로부터 상기 확장로드의 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시키는 단계와; 힌지로부터 상기 확장로드의 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시킨 후 로드케이싱을 지표에서 멀어지는 방향으로 가압 회전시키는 단계와; 상기 공급로를 통하여 보강재를 공급하여 노즐을 통하여 분사하는 상태에서, 지표를 향하는 방향으로 로드케이싱을 가압하면서 회전시키는 단계와; 상기 연결부재를 로드케이싱의 하단으로부터 멀어지는 방향으로 이동시켜 힌지로부터 상기 확장로드의 끝단까지의 반경 방향 거리를 감소시키는 단계와; 상기 로드케이싱과 인너로드를 지반의 천공부로부터 인출하는 단계를 포함하여 구성되는 확장 그라우팅 장치를 이용한 지반 강도 보강 시공 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 확장 그라우팅 장치를 이용하여 지반의 강도를 보강하는 시공방법으로서, 상기 제1 드라이버를 구동하여 로드케이싱을 회전시키면서 상기 로드케이싱을 지표에서 멀어지는 방향으로 가압하여 지반에 천공부를 형성하는 단계와; 상기 연결부재가 로드케이싱의 하단부를 향하는 방향으로 이동시켜 상기 힌지로부터 상기 확장로드의 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시키는 단계와; 힌지로부터 상기 확장로드 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시킨 후 로드케이싱을 지표를 향하여 가압하고 상기 공급로를 통하여 보강재를 공급하여 노즐을 통하여 분사하는 상태에서 회전시키는 단계와; 상기 연결부재를 로드케이싱의 하단부로부터 멀어지는 방향으로 이동시켜 상기 확장로드 끝단까지의 반경 방향 거리를 감소시키는 단계와; 상기 로드케이싱과 인너로드를 지반의 천공부로부터 인출하는 단계 를 포함하여 구성되는 확장 그라우팅 장치를 이용한 지반 강도 보강 시공 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은, 상기 제1 드라이버를 구동하여 로드케이싱을 회전시키면서 상기 로드케이싱을 지표에서 멀어지는 방향으로 가압하여 지반에 천공부를 형성하는 단계에서, 상기 공급로로 천공수를 투입하여 드릴부에 형성된 통공을 통하여 드릴부의 선단으로 분사시키면서 천공부를 형성하는 확장 그라우팅 장치를 이용한 지반 강도 보강 시공 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 확장 그라우팅 장치(200) 및 확장 그라우팅 장치를 이용한 지반 강도 보강 시공 방법에 의하면, 보강재 분사 압력을 크게 하지 않으면서도 큰 지름을 가지는 보강부를 형성하는 것이 가능하며, 지반 내에 경화부가 있는 경우에도 형성된 보강부에 불량이 발생하지 않게 되며, 확장 부재의 회전 각도를 조절함으로써 보강부의 지름도 용이하게 조정할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 확장 그라우팅 장치 및 확장 그라우팅 장치를 이용한 지반 강도 보강 시공방법에 대하여 상세히 설명한다. 상세한 설명에 있어서 종래 기술에서 설명한 내용은 생략하며, 동일한 작용을 하는 구성에 대해서는 동일한 명칭을 사용한다.
이하의 설명에서 '길이 방향'은 도 12에서 상하 방향을 의미하며, '반경 방향'은 도 12에서 길이 방향에 수직한 방향 또는 길이 방향에 대하여 각도를 가지는 방향을 의미하며, '상단'은 길이 방향으로 상방향의 끝단 부분을, '하단'은 길이 방향으로 하방향의 끝단 부분을, '지표에서 멀어지는 방향으로'는 천공부를 형성하는 방향으로, '지표를 향하는 방향으로'는 천공부를 형성하는 방향의 반대 방향을 의미한다.
도 12는 본 발명에 따르는 확장 그라우팅 장치를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 것이며, 도 13은 도 12의 측면 방향에서 도시한 것이며, 도 14는 본 발명에 따르는 확장 그라우팅 장치를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 일부 단면도이며, 도 15는 도 12의 A-A선에 따르는 단면도이며, 도 16은 도 14의 A-A선에 따르는 인너로드의 단면도이며, 도 17 및 도 18은 본 발명에 따르는 확장 그라우팅 장치를 이용한 지반 강도 보강 시공 방법을 설명하기 위하여 도시한 것이며, 도 19는 도 18의 A부를 확대 도시한 것이며, 도 20은 본 발명에 따르는 확장 그라우팅 장치의 다른 예를 도시한 것이다.
도 12, 도 13 및 도 20에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따르는 확장 그라우팅 장치(200)는 지지부재(213)와, 상기 지지부재(213)를 따라 지지부재(213)의 길이 방향으로 이동 가능하게 구비되는 제1 드라이버(230)와, 상기 제1 드라이버(230)에 연결되어 제1 드라이버(230)에 의하여 회전 구동되며 제1 가압수단(도시하지 않음)에 의하여 제1 드라이버(230)와 함께 지지부재(213)의 길이 방향으로 이동하는 중공의 로드케이싱(250)과, 상기 로드케이싱(250)을 지지부재(213)를 따라 이동시키는 제1 가압수단(도시하지 않음)과, 지지부재(213)에 의하여 안내되어 지지부재(213)를 따라 이동 가능하게 구비되는 제2 드라이버(260)와, 상기 제2 드라 이버(260)에 연결되어 제2 드라이버(260)에 의하여 회전 구동되며 상기 제2 드라이버(260)와 함께 지지부재(213)를 따라 이동하는 인너로드(270)와, 상기 로드케이싱(250)의 선단에 구비되어 로드케이싱(250)과 일체로 회전하며 드릴비트(2531)를 구비하는 드릴부(253)와, 상기 인너로드(270)와 로드케이싱(250)에 연결 설치되는 확장드릴부(280)를 포함한다.
상기 인너로드(270)는 도 12 및 도 20에 도시한 바와 같이 상기 로드케이싱(250)의 내측으로 삽입되어 나사부(290)에 의하여 치합하며, 상기 로드케이싱(250)의 길이 방향으로 일부가 노출되며 노출된 부분으로 상기 제2 드라이버(260)에 연결된다. 상기 나사부(290)는 로드케이싱(250)의 내측으로 형성된 암나사부(291)와, 상기 암나사부(291)에 치합하며 상기 인너로드(270)의 외측으로 형성된 수나사부(293)로 이루어진다. 상기 암나사부(291)는 로드케이싱(250)의 길이 방향으로 일부에 형성되며, 상기 수나사부(293)도 인너로드(270)의 길이 방향으로 일부에 형성된다. 상기 암나사부(291)와 수나사부(293)가 형성되지 않은 부분에는 도 14, 도 16 및 도 20에 도시한 바와 같이 인너로드(270)와 로드케이싱(250) 사이에 공간부(256)가 형성되며, 상기 공간부(256)에는 부싱(278)이 구비될 수 있다.
상기 인너로드(270)에는 도 12 및 도 20에 도시한 바와 같이 내측에 길이 방향으로 공급로(2711)가 형성되며, 하부로 제2 스위블부(275)에 의하여 회전 가능하게 연결되는 연결부재(277)를 구비한다. 상기 연결부재(277)를 회전 가능하게 연결하는 제2 스위블부(275)는 도 14 및 도 20에 예를 들어 도시한 바와 같이, 인너로드(270)의 내면에 단차지게 형성된 내경부(2721)를 형성하고, 연결부재(277)의 상부 외면에 상기 내경부(2721)에 대응하는 형상으로 단차지게 형성된 외경부(2776)를 형성하고, 상기 내경부(2721)와 외경부(2776) 사이에 구비되는 하나 이상의 오링(2751)으로 이루어질 수 있으며, 인너로드(270)에 대한 연결부재(277)의 회전 지지를 더욱 확실하게 하기 위하여 상기 내경부(2721)와 외경부(2776) 사이에 베어링(2753)을 더 구비하는 것도 가능하다.
상기 연결부재(277)의 외면을 로드케이싱(250)의 내면에 구속(Coupling)시키는 방법 등에 의하여 상기 연결부재(277)는 로드케이싱(250)과 일체로 회전하는 구조로 하는 것도 가능하다.
도 14 및 도 20에 도시한 바와 같이 상기 연결부재(277)는 중공체로서 상기 공급로(2711)는 로드케이싱(250)의 길이 방향으로 연결부재(277)까지 관통 연장 형성되고, 공급로(2711)에 연통된 상기 분사공(2773)은 연결부재(277)에 형성된다. 상기 드릴부(253)에는 도 14 및 도 20에 도시한 바와 같이 로드케이싱(250)의 길이 방향으로 통공(2533)이 형성된다. 상기 드릴부(253)의 하부로는 천공 작업을 하는 경도가 높은 복수의 드릴비트(2531)가 구비된다. 본 발명에 따르는 확장 그라우팅 장치(200)는 일단은 상기 연결부재(277)의 하단으로 상기 공급로(2711)에 연결되고, 타단은 상기 드릴부(253)의 통공(2533)에 연결되는 중공의 제2 안내관(287)을 더 포함한다. 도 14 및 도 20에 도시한 바와 같이 상기 연결부재(277)와 로드케이싱(250)의 내측 하단부 사이에는 간격이 형성된다.
상기 인너로드(270)의 상부에는 도 12에 도시한 바와 같이 스위블부(240)가 구비되어 스위블본체(241)에 공급관(221)이 연결된다. 상기 인너로드(270)의 상부 에는 상기 공급관(221)과 공급로(2711)에 연통하며 반경 방향으로 형성된 주입구(도시하지 않음)가 형성된다.
도 12에 도시한 바와 같이 상기 제1 드라이버(230)는 종래 기술의 드라이버(130)와 같이 지지부재(213)를 따라 그 길이 방향으로 이동 가능하게 설치되는 중공체인 케이싱(231)과, 상기 케이싱(231)의 내측으로 회전 가능하게 설치되는 종동기어(233)와, 상기 케이싱(231)의 내측으로 회전 가능하게 설치되며 상기 종동기어(233)와 치합하는 구동기어(235)와, 상기 구동기어(235)를 구동하는 제1 모터(237)를 포함한다. 상기 로드케이싱(250)은 상기 케이싱(231)에 관통하고, 케이싱(231)의 내측으로 설치되는 종동기어(233)에 삽입되어, 종동기어(233)와 일체로 회전한다. 상기 로드케이싱(250)은 케이싱(231)에 회전 가능하게 관통한다.
상기 제2 드라이버(260)는 종래 기술의 드라이버(130)와 같이 지지부재(213)를 따라 그 길이 방향으로 이동 가능하게 설치되는 중공체인 케이싱(261)과, 상기 케이싱(261)의 내측으로 회전 가능하게 설치되는 종동기어(263)와, 상기 케이싱(261)의 내측으로 회전 가능하게 설치되며 상기 종동기어(263)와 치합하는 구동기어(265)와, 상기 구동기어(265)를 구동하는 제2 모터(267)를 포함한다. 상기 인너로드(270)는 상기 케이싱(261)에 관통하고, 케이싱(261)의 내측으로 설치되는 종동기어(263)에 삽입되어, 종동기어(263)와 일체로 회전한다. 상기 인너로드(270)와 종동기어(263) 사이에 키 등을 삽입하여 일체로 회전하게 할 수 있으나, 도 12 및 도 15에 도시한 바와 같이 상기 종동기어(263)이 삽입되는 인너로드(270) 부분의 단면을 다각형으로 형성하고, 종동기어(263)의 내면도 다각형으로 할 수 있다. 상 기 인너로드(270)은 케이싱(261)에 회전 가능하게 관통한다.
상기 제1 드라이버(230)에 구비되는 제1 모터(237)와 제2 드라이버(260)에 구비되는 제2 모터(267)는 유압모터로 할 수 있다.
상기 확장드릴부(280)는 로드케이싱(250)과 인너로드(270)에 연결되며, 상기 로드케이싱(250)의 반경 방향으로의 길이가 증가 또는 감소하며 드릴비트(2811)를 구비하는 하나 이상의 확장로드(281)로 이루어진다. 도 13, 도 14 및 도 20에 도시한 바와 같이 상기 확장드릴부(280)는 중공의 로드케이싱(250)의 하부 내측에 설치되는 힌지(289)에 회전 가능하게 연결되는 하나 이상의 확장로드(281)와, 일단이 연결부재(277)에 회전 가능하게 연결되며 타단은 상기 확장로드(281)에 회전 가능하게 연결되는 연결로드(283)를 포함한다. 상기 확장로드(281)는 복수 개를 구비하는 것이 바람직하며, 각 확장로드(281) 마다 연결로드(283)이 회전 가능하게 연결되어 상기 연결로드(283)도 복수 개를 구비하는 것이 바람직하다. 상기 확장로드(281)에는 복수의 드릴비트(2811)가 구비된다. 상기 도 14 및 도 20에는 어느 일측으로 드릴비트(2811)가 구비된 것을 도시하고 있으나, 반대 편으로도 드릴비트(2811)가 구비될 수 있다.
상기 확장드릴부(280)는 상기 연결부재(277)가 로드케이싱(250)의 하단부를 향하여 이동하면 상기 확장로드(281)는 힌지(289)를 중심으로 회전하면서 상기 장공(255)을 통하여 상기 로드케이싱(250)의 외부로 노출되는 부분이 증가하여 힌지(289)로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리가 증가하고, 상기 연결부재(277)가 로드케이싱(250)의 하단부로부터 멀어지면 상기 확장로드(281)는 힌 지(289)를 중심으로 회전하면서 상기 장공(255)을 통하여 로드케이싱(250)의 외부로 노출되는 부분이 감소하여 힌지(289)로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리가 감소하게 된다.
한편, 상기 확장드릴부(280)는 중공의 연결부재(277)에 설치되는 힌지에 회전 가능하게 연결되는 하나 이상의 확장로드와, 일단이 중공의 로드케이싱(250)의 하부 내측에 회전 가능하게 연결되며 타단은 상기 확장로드에 회전 가능하게 연결되는 연결로드(283)로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르는 확장 그라우팅 장치(200)는 도 13, 도 14 및 도 20에 도시한 바와 같이 일단은 상기 분사공(2773)에 연결되고 확장로드(281)의 길이 방향을 따라 연장되어 확장로드(281)에 고정되며 하나 이상의 노즐(2851)을 구비하는 중공의 제1 안내관(288)을 더 포함한다. 도 13, 도 14 및 도 20에서 도면부호 286은 상기 제1 안내관(288)을 확장로드(281) 고정하는 고정수단을 도시한 것이다. 상기 노즐(2851)은 도 19에 도시한 바와 같이 노즐(2851)을 통하여 분사되는 보강재가 균등하게 분사되는 분사 방향을 가지도록 설치하는 것이 바람직하다.
상기 제1 안내관(288)은 상기 확장로드(281)에 고정되는 부분인 연장관부(285)의 중간 부분으로 연결될 수도 있고, 도 14에 점선으로 도시한 바와 같이 연장관부(285)의 일측 끝단으로 연결될 수도 있다.
상기 제1 안내관(288)은 로드케이싱(250)의 회전 방향과 반대 방향으로 확장로드(281)에 고정하는 것이 바람직하며, 파손을 방지하기 위하여 확장로드(281)에 오목한 홈(도시하지 않음)을 형성하고, 일부가 홈에 안착되도록 설치하는 것도 가 능하다.
도 12 및 도 20에서 로드케이싱(250)이 회전할 수 없게 한 상태에서 제2 드라이버(260)를 구동하여 인너로드(270)를 회전시키면, 나사부(290)의 치합에 의하여 인너로드(270)는 로드케이싱(250)의 길이 방향으로 이동하게 되어, 상기 확장로드(281)는 힌지를 중심으로 회전하면서 상기 장공(255)을 통하여 상기 로드케이싱(250)의 외부로 노출되는 부분이 증가하여 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리가 증가하거나, 상기 장공(255)을 통하여 로드케이싱(250)의 외부로 노출되는 부분이 감소하여 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리가 감소하게 된다. 상기 제1 모터(237)의 회전 속도와 제2 모터(267)의 회전 속도를 달리함으로써 확장부(280)의 확장을 제어할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따르는 확장 그라우팅 장치(200)는 도 14에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따르는 확장 그라우팅 장치(200)는 지지부재(213)와, 상기 지지부재(213)를 따라 지지부재(213)의 길이 방향으로 이동 가능하게 구비되는 제1 드라이버(230)와, 상기 제1 드라이버(230)에 연결되어 제1 드라이버(230)에 의하여 회전 구동되며 제1 가압수단에 의하여 제1 드라이버(230)와 함께 지지부재(213)의 길이 방향으로 이동하는 중공의 로드케이싱(250)과, 상기 로드케이싱(250)을 지지부재(213)를 따라 이동시키는 제1 가압수단(도시하지 않음)과, 상기 로드케이싱(250)의 내측으로 로드케이싱(250)의 길이 방향으로 미끄럼 가능하게 삽입되는 인너로드(270)와, 상기 인너로드(270)를 로드케이싱(250)의 길이 방향으로 이동시키는 제2 가압수단(도시하지 않음)과, 상기 로드케이싱(250)의 선단에 구비되어 로드케이 싱(250)과 일체로 회전하며 드릴비트(2531)를 구비하는 드릴부(253)와, 상기 인너로드(270)와 로드케이싱(250)에 연결 설치되는 확장드릴부(280)를 포함한다. 이 경우 인너로드(270)를 회전시키는 제2 드라이버는 필요하지 않게 된다.
도 14에 도시한 바와 같이 상기 인너로드(270)는 로드케이싱(250)의 내측으로 미끄럼 가능하게 삽입되며, 상부의 일부는 로드케이싱(250)으로부터 노출되고 노출된 부분에 상기 제2 가압수단이 연결된다. 상기 제1 및 제2 가압수단은 종래 기술에 의한 가압수단인 실린더나 윈치로 구성할 수 있는바 이에 대한 설명은 생략한다.
상기 인너로드(270)는 로드케이싱(250)에 대하여 회전할 수 있는 구조로 할 수도 있으며, 하부에는 제2 스위블부(275)로 연결되는 연결부재(277)를 구비한다. 이때 상기 연결부재(277)는 로드케이싱(250)과 일체로 회전하는 구조로 할 수 있다. 상기와 같은 구조에서 인너로드(270)의 상부에는 스위블부(240, 도 12 참조)를 구비하지 않는 것이 가능하며, 공급관(221)은 직접 인너로드(270)의 상부에 구비되는 주입구에 직접 연결하는 것이 가능하다.
한편, 인너로드(270)는 로드케이싱(250)과 일체로 회전하는 구조로 할 수 있으며, 이 경우에는 상부에는 도 12에 도시한 바와 같이 스위블부(240)를 구비하여야 하나, 하부에 제2 스위블부(275)로 연결되는 연결부재(277)를 구비할 필요가 없게 되며, 상기 제2 안내관(287)은 인너로드(270)의 하부로 공급로(2711)에 연결된다. 도 14 및 도 20에서 도면부호 2775는 상기 분사공(2773)의 하부로 형성되는 만곡된 턱부인 안착부이며, 상기 안착부(2775)에 차단부재를 위치시켜 제2 안내 관(287)으로 연통되는 공급로(2711) 부분을 차단할 수 있다.
상기에서 인너로드(270)와 로드케이싱(250) 사이에 센서를 설치하여, 인너로드(270)와 로드케이싱(250)의 상대적인 위치를 감지하여, 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 산출할 수 있다.
도 14 및 도 20에서 상기 분사공(2773)에 압력에 의하여 작동하는 밸브를 설치하여, 저압의 천공수가 공급되는 경우에는 분사공(2773)을 차단하고, 차단부재로 안착부(2775)를 차단하고 고압의 보강재가 공급되는 경우에는 분사공(2773)을 통하여 분사될 수 있도록 할 수 있다.
다른 구성은 위에 기재한 내용과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
이하에서, 도 12 내지 도 16 및 도 20에 도시한 본 발명에 따르는 확장 그라우팅 장치(200)를 이용한 지반 강도 보강 시공 방법에 대하여 도 17 내지 도 19를 참조하여 설명한다.
본체를 받침부(도시하지 않음)로 지지하여 설치한 후, 확장부(280)의 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 감소시킨 상태에서 제1 가압수단으로 지표(S)에서 멀어지는 방향으로 로드케이싱(250)을 가압하면서, 제1 드라이버(230)를 구동시켜 도 17(a)에 도시한 바와 같이 지반(G)에 천공부(H)를 형성한다(ST-110). 제2 드라이버(260)를 구비하는 경우, 제2 드라이버(260)의 제2 모터(267)는 자유 회전 상태로 하거나, 제1 모터(237)와 제2 모터(267)의 회전 속도를 같게 한다. 이때, 공급로(2711)로 천공수를 공급하여 제2 안내관(287)을 경유 하여 드릴부(253)의 분출공(2535)을 통하여 천공수를 분출시키면서 천공부(H)를 형성할 수 있다.
보강부를 형성하여야 하는 시작 깊이에 도달하면, 도 17(b)에 화살표로 도시한 바와 같이 확장부(280)의 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시킨다(ST-120). 이때 제1 가압수단의 작동을 정지시켜 도달 깊이에서 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시킬 수 있으며, 천공을 계속하면서 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시킬 수도 있다.
제2 드라이버(260)를 구비하는 경우 제1 드라이버(230)와 제2 드라이버(260)를 제어하여 인너로드(270)와 로드케이싱(250)의 회전 속도를 다르게 하여 연결부재(277)를 로드케이싱(250)의 하단을 향하여 이동시켜 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시킨다.
그리고 제2 드라이버(260)를 구비하지 않는 경우 제2 가압수단으로 인너로드(270)를 가압하여 연결부재(277)를 로드케이싱(250)의 하단을 향하여 이동시켜 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시킨다. 이때 연결부재(277)를 구비하지 않는 경우에는 인너로드(270)를 로드케이싱(250)의 하단을 향하여 이동시켜 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시키게 된다. 이때 확장부(280)는 회전하는 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
확장부(280)의 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시키는 단계(ST-120)가 완료되면, 제1 가압수단으로 지표(S)에서 멀어지는 방향 으로 로드케이싱(250)을 가압하고, 제1 드라이버(230)로 로드케이싱(250)을 회전시키면서 보강부 형성 깊이까지 진행시킨다(ST-130, 도 17(b)). 이때, 제2 드라이버(260)를 구비하는 경우 제2 드라이버(260)의 제2 모터(267)는 자유 회전 상태로 하거나, 제1 모터(237)와 제2 모터(267)의 회전 속도를 같게 한다. 제2 드라이버(260)를 구비하지 않는 경우에는 제2 가압수단으로 지표(S)에서 멀어지는 방향으로 인너로드(270)를 가압하여 로드케이싱(250)과 인너로드(270)가 같은 속도로 진행되도록 한다.
보강부 형성 깊이까지 진행되면(ST-130), 천공수의 공급을 중단하고, 인너로드(270)의 공급로(2711)로 보강재를 공급하여 공급로(2711), 분사공(2773), 제1 안내관(288)을 경유하여 노즐(2851)을 통하여 보강재를 분사시키면서, 제1 가압수단으로 지표(S)를 향하는 방향으로 로드케이싱(250)을 가압하고 회전시킨다(ST-140, 도 17(c)). 도 14 및 도 20에서 안착부(2775)에 차단부재를 투입하여 제2 안내관(287)으로의 통로를 차단할 수 있다. 이때, 제2 드라이버(260)를 구비하는 경우 제2 드라이버(260)의 제2 모터(267)는 자유 회전 상태로 하거나, 제1 모터(237)와 제2 모터(267)의 회전 속도를 같게 한다. 제2 드라이버(260)를 구비하지 않는 경우에는 제2 가압수단으로 지표(S)를 향하는 방향으로 인너로드(270)를 가압하여 상기 인너로드(270)와 로드케이싱(250)의 이동 속도를 같게 유지할 수 있다.
상기 단계(ST-140)에서, 보강부 형성 시작 깊이에 도달하면(도 17(c)), 보강재 공급을 중단하고 확장부(280)의 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 감소시킨다(ST-150). 도 17(d)에 도시한 바와 같이 확장로드(281)의 회전 반경을 고려하여 다시 상기 인너로드(270)와 로드케이싱(250)을 약간 하강시킨 후 확장부(280)의 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 감소시킬 수 있다.
제2 드라이버(260)를 구비하는 경우 제1 드라이버(230)와 제2 드라이버(260)를 제어하여 인너로드(270)와 로드케이싱(250)의 회전 속도를 다르게 하여 연결부재(277)를 로드케이싱(250)의 하단으로부터 멀어지는 방향으로 이동시켜 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 감소시킨다.
그리고 제2 드라이버(260)를 구비하지 않는 경우 제2 가압수단으로 인너로드(270)를 가압하여 연결부재(277)를 로드케이싱(250)의 하단으로부터 멀어지는 방향으로 이동시켜 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 감소시킨다. 이때 연결부재(277)를 구비하지 않는 경우에는 인너로드(270)를 로드케이싱(250)의 하단으로부터 멀어지는 방향으로 이동시켜 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 감소시키게 된다. 이때 확장부(280)는 회전하는 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
확장부(280)의 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 감소시키는 단계(ST-150)가 완료되면, 로드케이싱(250)과 인너로드(270)를 지반(G)의 천공부로부터 인출(ST-160)하여 보강재 투입 작업을 완료하며, 투입된 보강재가 응고하면 보강부로 형성된다.
본 발명에 따르는 다른 시공 방법에 대하여 설명하면, 본체를 받침부(도시하 지 않음)로 지지하여 설치한 후, 확장부(280)의 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 감소시킨 상태에서 제1 가압수단으로 지표(S)에서 멀어지는 방향으로 로드케이싱(250)을 가압하면서, 제1 드라이버(230)를 구동시켜 도 18(a)에 도시한 바와 같이 지반(G)에 천공부(H)를 형성한다(ST-110).
제2 드라이버(260)를 구비하는 경우, 제2 드라이버(260)의 제2 모터(267)는 자유 회전 상태로 하거나, 제1 모터(237)와 제2 모터(267)의 회전 속도를 같게 한다. 이때, 공급로(2711)로 천공수를 공급하여 제2 안내관(287)을 경유하여 드릴부(253)의 분출공(2535)을 통하여 천공수를 분출시키면서 천공부(H)를 형성하는 것이 바람직하다.
보강부를 형성하여야 하는 하사점에 도달하면, 도 18(b)에 도시한 바와 같이 확장부(280)의 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시킨다(ST-120).
제2 드라이버(260)를 구비하는 경우 제1 드라이버(230)와 제2 드라이버(260)를 제어하여 인너로드(270)와 로드케이싱(250)의 회전 속도를 다르게 하여 연결부재(277)를 로드케이싱(250)의 하단을 향하여 이동시켜 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시킨다(도 18(b)).
그리고 제2 드라이버(260)를 구비하지 않는 경우 제2 가압수단으로 인너로드(270)를 가압하여 연결부재(277)를 로드케이싱(250)의 하단을 향하여 이동시켜 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시킨다. 이때 연결부재(277)를 구비하지 않는 경우에는 인너로드(270)를 로드케이싱(250)의 하단을 향하여 이동시켜 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시키게 된다. 이때 확장부(280)는 회전하는 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
확장부(280)의 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시키는 단계(ST-120)가 완료되면(도 18(c)), 천공수의 공급을 중단하고, 인너로드(270)의 공급로(2711)로 보강재를 공급하여 공급로(2711), 분사공(2773), 제1 안내관(288)을 경유하여 노즐(2851)을 통하여 보강재를 분사시키면서, 제1 가압수단으로 지표(S)를 향하는 방향으로 로드케이싱(250)을 가압하고 회전시킨다(ST-135, 도 18(d)). 도 14 및 도 20에서 안착부(2775)에 차단부재를 투입하여 제2 안내관(287)으로의 통로를 차단할 수 있다.
이때, 제2 드라이버(260)를 구비하는 경우 제2 드라이버(260)의 제2 모터(267)는 자유 회전 상태로 하거나, 제1 모터(237)와 제2 모터(267)의 회전 속도를 같게 한다. 제2 드라이버(260)를 구비하지 않는 경우에는 제2 가압수단으로 지표(S)를 향하는 방향으로 인너로드(270)를 가압하여 상기 인너로드(270)와 로드케이싱(250)의 이동 속도를 같게 유지할 수 있다.
상기 단계(ST-135)에서, 보강부 형성 시작 깊이에 도달하면(도 18(e)), 보강재 공급을 중단하고 확장부(280)의 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 감소시킨다(ST-150). 도 18(e)에 도시한 바와 같이 확장로드(281)의 회전 반경을 고려하여 다시 상기 인너로드(270)와 로드케이싱(250)을 약간 하강시킨 후 확장부(280)의 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 감소시킬 수 있다.
제2 드라이버(260)를 구비하는 경우 제1 드라이버(230)와 제2 드라이버(260)를 제어하여 인너로드(270)와 로드케이싱(250)의 회전 속도를 다르게 하여 연결부재(277)를 로드케이싱(250)의 하단으로부터 멀어지는 방향으로 이동시켜 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 감소시킨다.
그리고 제2 드라이버(260)를 구비하지 않는 경우 제2 가압수단으로 인너로드(270)를 가압하여 연결부재(277)를 로드케이싱(250)의 하단으로부터 멀어지는 방향으로 이동시켜 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 감소시킨다. 이때 연결부재(277)를 구비하지 않는 경우에는 인너로드(270)를 로드케이싱(250)의 하단으로부터 멀어지는 방향으로 이동시켜 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 감소시키게 된다. 이때 확장부(280)는 회전하는 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
확장부(280)의 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 감소시키는 단계(ST-150)가 완료되면, 로드케이싱(250)과 인너로드(270)를 지반(G)의 천공부로부터 인출(ST-160)하여 보강재 투입 작업을 완료하며, 투입된 보강재가 응고하면 보강부로 형성된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본원 발명의 권리 범위는 이 같은 특정 실시 예에만 한정되는 것이 아니며, 본원 발명이 속하는 당업자에게 자명한 범위는 본원 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에 속하는 것으로 해석하여야 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 그라우팅 장치를 도시한 개략적인 측면도이다.
도 2 내지 도 5는 종래 기술에 의한 그라우칭 장치를 이용하여 지반 강도 보강 공사를 하는 과정을 도시한 것이다.
도 6 및 도 7은 종래 기술에 의한 그라우팅 장치에 구비되는 로드를 도시한 길이 방향 단면도이다.
도 8은 정상적인 보강부를 도시한 단면도이다.
도 9는 보강부의 불량 예를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 종래 기술에 의한 그라우팅 장치의 작동을 설명하기 위하여 도시한 것이다.
도 11은 종래 기술에 의한 그라우팅 장치에 구비되는 스위블 수단의 일 예를 설명하기 위하여 도시한 것이다.
도 12는 본 발명에 따르는 확장 그라우팅 장치를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 것이다.
도 13은 도 12의 측면 방향에서 도시한 것이다.
도 14는 본 발명에 따르는 확장 그라우팅 장치를 설명하기 위하여 개략적으로 도시한 일부 단면도이다.
도 15는 도 12의 A-A선에 따르는 인너로드의 단면도이다.
도 16은 도 14의 A-A선에 따르는 단면도이다.
도 17 및 도 18은 본 발명에 따르는 확장 그라우팅 장치를 이용한 지반 강도 보강 시공 방법을 설명하기 위하여 도시한 것이다.
도 19는 도 18의 A부를 확대 도시한 것이다.
도 20은 본 발명에 따르는 확장 그라우팅 장치의 다른 예를 도시한 것이다.

Claims (9)

  1. 지반에 설치되는 본체의 지지부재(213)에 의하여 안내되어 지지부재(213)를 따라 이동 가능하게 구비되는 제1 드라이버(230)와; 상기 제1 드라이버(230)에 연결되어 제1 드라이버(230)에 의하여 회전 구동되며, 제1 드라이버(230)와 함께 지지부재(213)를 따라 이동하는 중공의 로드케이싱(250)과; 상기 로드케이싱(250)을 지지부재(213)를 따라 이동시키는 제1 가압수단과; 지지부재(213)에 의하여 안내되어 지지부재(213)를 따라 이동 가능하게 구비되는 제2 드라이버(260)와; 상기 로드케이싱(250)의 내측으로 삽입되어 나사부(290)에 의하여 치합하며, 상기 로드케이싱(250)의 길이 방향으로 일부가 노출되며 노출된 부분이 상기 제2 드라이버(260)에 연결되어 제2 드라이버(260)에 의하여 회전 구동되며, 제2 스위블부(275)에 의하여 회전 가능하게 연결되는 연결부재(277)를 구비하고, 길이 방향으로 공급로(2711)가 형성되고, 반경 방향으로 상기 공급로(2711)에 연통된 하나 이상의 분사공(2773)이 형성된 중공의 인너로드(270)와; 상기 로드케이싱(250)의 반경 방향으로의 길이가 증가 또는 감소하며 드릴비트(2811)를 구비하는 하나 이상의 확장로드(281)로 이루어지며, 상기 인너로드(270)와 로드케이싱(250)에 연결 설치되는 확장드릴부(280)와; 상기 로드케이싱(250)의 선단에 구비되어 로드케이싱(250)과 일체로 회전하며 드릴비트(2531)를 구비하는 드릴부(253)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 확장 그라우팅 장치(200).
  2. 지반에 설치되는 본체의 지지부재(213)에 의하여 안내되어 지지부재(213)를 따라 이동 가능하게 구비되는 제1 드라이버(230)와; 상기 제1 드라이버(230)에 연결되어 제1 드라이버(230)에 의하여 회전 구동되며, 제1 드라이버(230)와 함께 지지부재(213)를 따라 이동하는 중공의 로드케이싱(250)과; 상기 로드케이싱(250)을 지지부재(213)를 따라 이동시키는 제1 가압수단과; 인너로드(270)를 로드케이싱(250)의 길이 방향으로 이동시키는 제2 가압수단과; 상기 로드케이싱(250)에 대하여 회전 가능하고 로드케이싱(250)의 길이 방향으로 이동 가능하게 삽입되며, 상기 제2 가압수단에 연결되며, 제2 스위블부(275)에 의하여 회전 가능하게 연결되는 연결부재(277)를 구비하고, 길이 방향으로 공급로(2711)가 형성되고, 반경 방향으로 상기 공급로(2711)에 연통된 하나 이상의 분사공(2773)이 형성된 중공의 인너로드(270)와; 상기 로드케이싱(250)의 반경 방향으로의 길이가 증가 또는 감소하며 드릴비트(2811)를 구비하는 하나 이상의 확장로드(281)로 이루어지며, 상기 인너로드(270)와 로드케이싱(250)에 연결 설치되는 확장드릴부(280)와; 상기 로드케이싱(250)의 선단에 구비되어 로드케이싱(250)과 일체로 회전하며 비트(2531)를 구비하는 드릴부(253)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 확장 그라우팅 장치(200).
  3. 드릴부(253)를 구비하는 중공의 로드케이싱(250)과, 상기 로드케이싱(250) 내부로 구비되는 중공의 인너로드(270)와, 상기 로드케이싱(250)과 인너로드(270)에 연결되며 로드케이싱(250)의 반경 방향으로 확장되는 확장드릴부(280)를 구비하 는 것을 특징으로 하는 확장 그라우팅 장치(200).
  4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 로드케이싱(250)에는 길이 방향으로 하나 이상의 장공(255)이 형성되며; 상기 확장로드(281)의 일단은 힌지(289)에 의하여 로드케이싱(250)에 회전 가능하게 설치되며, 상기 확장드릴부(280)는 일단이 상기 연결부재(277)에 회전 가능하게 연결되며 타단은 상기 확장로드(281)에 회전 가능하게 연결되는 연결로드(283)를 더 포함하여; 상기 연결부재(277)가 로드케이싱(250)의 하단부를 향하여 이동하면 상기 확장로드(281)는 힌지(289)를 중심으로 회전하면서 상기 장공(255)을 통하여 상기 로드케이싱(250)의 외부로 노출되는 부분이 증가하여 힌지(289)로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리가 증가하고, 상기 연결부재(277)가 로드케이싱(250)의 하단부로부터 멀어지면 상기 확장로드(281)는 힌지(289)를 중심으로 회전하면서 상기 장공(255)을 통하여 로드케이싱(250)의 외부로 노출되는 부분이 감소하여 힌지(289)로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리가 감소하는 것을 특징으로 하는 확장 그라우팅 장치(200).
  5. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 로드케이싱(250)에는 길이 방향으로 하나 이상의 장공(255)이 형성되며; 상기 확장로드(281)의 일단은 힌지에 의하여 상기 연결부재(277)에 회전 가능하게 설치되며, 상기 확장드릴부(280)는 일단이 상기 로드케이싱(250)에 회전 가능하게 연결되며 타단은 상기 확장로드(281)에 회전 가 능하게 연결되는 연결로드(283)를 더 포함하여; 상기 연결부재(277)가 로드케이싱(250)의 하단부를 향하여 이동하면 상기 확장로드(281)는 힌지를 중심으로 회전하면서 상기 장공(255)을 통하여 상기 로드케이싱(250)의 외부로 노출되는 부분이 증가하여 힌지로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리가 증가하고, 상기 연결부재(277)가 로드케이싱(250)의 하단부로부터 멀어지면 상기 확장로드(281)는 힌지를 중심으로 회전하면서 상기 장공(255)을 통하여 로드케이싱(250)의 외부로 노출되는 부분이 감소하여 힌지(289)로부터 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리가 감소하는 것을 특징으로 하는 확장 그라우팅 장치(200).
  6. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 연결부재(277)는 중공체로서 상기 공급로(2711)는 로드케이싱(250)의 길이 방향으로 연결부재(277)까지 관통 연장 형성되고, 공급로(2711)에 연통된 상기 분사공(2773)은 연결부재(277)에 형성되며, 상기 드릴부(253)에는 로드케이싱(250)의 길이 방향으로 통공(2533)이 형성되며; 일단은 상기 연결부재(277)의 하단으로 상기 공급로(2711)에 연결되고, 타단은 상기 드릴부(253)의 통공(2533)에 연결되는 제2 안내관(287)과, 일단은 상기 분사공(2773)에 연결되고 확장로드(281)의 길이 방향을 따라 연장되어 확장로드(281)에 고정되며 하나 이상의 노즐(2851)을 구비하는 제1 안내관(288)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 확장 그라우팅 장치(200).
  7. 제6 항에 기재된 확장 그라우팅 장치(200)를 이용하여 지반의 강도를 보강하는 시공방법에 있어서, 상기 제1 드라이버(230)를 구동하여 로드케이싱(250)을 회전시키면서 상기 로드케이싱(250)을 지표(S)에서 멀어지는 방향으로 가압하여 지반(G)에 천공부(H)를 형성하는 단계(ST-110)와; 상기 연결부재(277)를 로드케이싱(250)의 하단을 향하여 이동시켜 힌지(289)로부터 상기 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시키는 단계(ST-120)와; 힌지(289)로부터 상기 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시킨 후 인너로드(270)를 가압 회전시키는 단계(ST-130)와; 상기 공급로(2711)를 통하여 보강재를 공급하여 노즐(2851)을 통하여 분사하는 상태에서, 지표(S)를 향하는 방향으로 가압하면서 인너로드(270)를 회전시키는 단계(ST-140)와; 상기 연결부재(277)를 로드케이싱(250)의 하단으로부터 멀어지는 방향으로 이동시켜 힌지(289)로부터 상기 확장로드(281)의 끝단까지의 반경 방향 거리를 감소시키는 단계(ST-150)와; 상기 로드케이싱(250)과 인너로드(270)를 지반(G)의 천공부(H)로부터 인출하는 단계(ST-160)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 확장 그라우팅 장치를 이용한 지반 강도 보강 시공 방법.
  8. 제6 항에 기재된 확장 그라우팅 장치(200)를 이용하여 지반의 강도를 보강하는 시공방법에 있어서, 상기 제1 드라이버(230)를 구동하여 로드케이싱(250)을 회전시키면서 상기 로드케이싱(250)을 지표(S)에서 멀어지는 방향으로 가압하여 지반(G)에 천공부(H)를 형성하는 단계(ST-110)와; 상기 연결부재(277)를 로드케이싱(250)의 하단을 향하여 이동시켜 힌지(289)로부터 상기 확장로드(281) 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시키는 단계(ST-120)와; 힌지(289)로부터 상기 확장로드(281) 끝단까지의 반경 방향 거리를 증가시킨 후 인너로드(270)를 지표(S)를 향하여 가압하고 상기 공급로(2711)를 통하여 보강재를 공급하여 노즐(285)을 통하여 분사하는 상태에서 회전시키는 단계(ST-135)와; 상기 연결부재(277)를 로드케이싱(250)의 하단을부터 멀어지는 방향으로 이동시켜 상기 확장로드(281) 끝단까지의 반경 방향 거리를 감소시키는 단계(ST-150)와; 상기 로드케이싱(250)과 인너로드(270)를 지반(G)의 천공부(H)로부터 인출하는 단계(ST-160)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 확장 그라우팅 장치를 이용한 지반 강도 보강 시공 방법.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 제1 드라이버(230)를 구동하여 로드케이싱(250)을 회전시키면서 상기 로드케이싱(250)을 지표(S)에서 멀어지는 방향으로 가압하여 지반(G)에 천공부(H)를 형성하는 단계(ST-110)에서, 상기 공급로(2711)로 천공수를 투입하여 드릴부(253)에 형성된 통공(2533)을 통하여 드릴부(253)의 선단으로 분사시키면서 천공부(H)를 형성하는 것을 특징을 하는 확장 그라우팅 장치를 이용한 지반 강도 보강 시공 방법.
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