KR101131123B1

KR101131123B1 - 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치

Info

Publication number: KR101131123B1
Application number: KR1020110116657A
Authority: KR
Inventors: 이병대; 조희남; 고경석
Original assignee: 한국지질자원연구원
Priority date: 2011-11-09
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2012-03-26

Abstract

본 발명은 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치에 관한 것으로, 그라우팅 케이싱과 동일한 내부 직경을 확보하여 내부 우물자재 및 심정 수중펌프 등 지하수 심정 내부시설물의 설치에 장애가 발생되지 않도록 하면서 삽입 과정에서도 지하수 공벽의 마찰로 인한 패커의 손상을 최소화하여 설치할 수 있고 고심도 설치과정에서도 내부 케이싱의 하중이 차폐장치에 전달된다 할지라도 차폐장치의 작동과 차폐에 지장이 없도록 함으로써 고심도에서도 그라우팅 케이싱과 굴착공벽 사이를 완벽하게 차폐함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치는, 상부에 연결되는 그라우팅 케이싱과 하부에 연결되는 내부 케이싱과 동일한 내경으로 형성되며 상하부가 각각 상기 그라우팅 케이싱과 내부 케이싱에 결합되어 상기 그라우팅 케이싱과 내부 케이싱에 일체화되는 관형의 패커 몸체(10)와; 상기 패커 몸체의 둘레부에 결합되는 패커(20)와; 상기 패커 몸체 둘레부의 상기 패커 위쪽에 장착되어 상기 패커를 상부에서 지지하는 받침링(30)과; 상기 패커 몸체 둘레부의 상기 패커 아래쪽에 슬라이딩 가능하게 장착되는 패커 압축링(40)과; 상기 패커 몸체에 상하 방향으로 형성되며 하단부에 횡방향으로 키홈(14a)이 연장 형성된 안내레일(14), 상기 패커 압축링의 내주면에 돌출 형성되며 상기 안내레일에 승강 가능하게 삽입되는 안내돌기로 이루어지며 상기 패커 압축링의 슬라이딩을 안내하는 승강안내수단과; 상기 패커 압축링을 지상에서 슬라이딩시키는 승강조작수단을 포함하여 구성된다.

Description

고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치{HIGH-DEPTH AND HIGH-LOAD DEVICE FOR DISUSING THE GROUNDWATER WELL}

본 발명은 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지표 하부 보호벽 형성을 위한 그라우팅 과정에서 고심도에서도 내부 케이싱의 하중을 견디면서 그라우팅 제재의 누설이 발생되지 않도록 하는 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치에 관한 것이다.

지하수(地下水: underground water)라 함은 지하의 지층이나 암석사이의 빈틈을 채우고 있거나 흐르는 물을 말한다.

현대에 이르러 산업화가 진척됨에 따라 환경오염이 심화되고, 토양의 오염이 심각해짐으로써 자연히 토양층을 투과하여 형성되는 지하수 역시 그 오염률이 날로 증가되어 가고 있는 추세이다.

지층은 통상적으로 일반 흙과 모래 등으로 구성된 토사층과 지하수의 투수율이 그나마 높은 풍화암층, 그리고 불투수층이라 할 수 있는 연암층과 보통암, 경암층 순으로 구성되어 있다. 연암층 이하 층에 형성된 암반대수층 지하수는 지층 상부의 토사층이나 풍화암층으로부터의 오염된 지하수의 영향을 받지 않고 있어 맑고 깨끗한 수질상태를 유지하고 있다.

그러나 토사층과 풍화암층은 지표상부로부터 유입하는 각종 오염물질로부터 일부 여과의 기능은 가능하다 하겠으나 투수 중 자연정화의 시간이 짧고, 토사층이나 풍화암층이 오염되어 있을 경우 이 공간을 흐르는 지하수 역시 함께 오염될 수 밖에 없는 상황이 발생된다.

지하수 개발과정에서는 심정은 당연히 토사층과 풍화암층을 관통하고 이어서 연암층과 보통암, 경암층을 관통하여 구성되어지게 된다.

결과적으로 오염에 취약하거나 오염되어 있는 지하수는 아무런 저항이나 여과 수단없이 자연스럽게 오염되지 않은 암반대수층의 지하수에 혼입되어지게 되고 암반대수층 지하수 오염의 주요 요인이 되어왔다. 따라서, 지하수 개발과정에서 암반대수층의 지하수를 이러한 오염된 상층 지하수로부터 어떻게 보호하며 유입을 차단할 것인가가 지금까지의 지표하부보호벽 구성의 주요 목적이며 연구과제라 할 수 있었다.

더구나, 근래 들어 소득수준의 향상과 야외 레져 및 여행의 증가들로 인해 청결한 음용수에 대한 관심이 더욱 고조되고 있으며, 그 소요의 절대량이 암반지하수를 통해 공급되어지고 있다.

반면에, AI, 노로바이러스 등 각종 지하수 오염에 따른 사고로 인해 지하수 오염문제는 중요한 사회 문제화가 되고 있어 이에 따른 사회적 반향의 심각성과 지하수 오염 비율의 상승 등은 지하수 오염방지기술의 개발에 대한 그 필요성을 더욱 강하게 갖게 되는 요인이 되고 있고, 오염되지 않은 지하수를 개발하는 장치와 방법에 대한 연구가 심화되고 있는 실정임은 물론이거니와 지하수 개발과정에서 이러한 지하수 오염방지장치에 대해 당연한 시설 적용을 계획하거나 이를 법제화를 통해 강제하여야만 하는 시점에 까지 도래하고 있는 것으로 전망되고 있다.

본 발명인은 이러한 지하수 심정의 그라우팅 문제를 해결하기 위해 이미 특허 제0334451호(특허명칭:지하수 심정의 그라우팅 파이프장치 및 그라우팅 방법)외 다수의 특허와 실용신안을 출원 등록한 바 있으며 현장에서의 성공적인 기술접목과 사업화를 달성하여 국가 지하수 개발과 오염방지 관련 분야에 공헌하여 온 바 있다.

본 발명인이 개발한 팽창튜브를 이용한 그라우팅 팩카장치는 지하수 심정 벽체와 그라우팅 케이싱 외주면과의 다양한 간격에서도 높은 차폐성을 확보할 수 있어 그 기술의 우수성에 대한 평가가 높아 신기술로 인정됨과 동시에 국가 지하수업무수행지침서에 등재됨은 물론 제주도의 경우에는 특별법 제정을 통해 적용의 강제를 취하고 있기도 하다.

그러나 전술한 바와 같이 팽창튜브의 특성상 팽창을 시키기 위해서는 압축공기의 주입이 필요한 문제점, 또한 팽창튜브를 지표로부터 통상 30미터 또는 그 이하의 깊이까지 그라우팅 케이싱에 장착하여 투입하는 과정에서 지하수법에서 규정하고 있는 그라우팅 두께가 50밀리미터(mm)밖에 이르지 않는 간극이 좁은 지하수 심정에서 팽창튜브와 벽체와의 마찰과 충격으로 팽창튜브의 파열될 수 있는 가능성이 늘 존재하고 있었던 문제가 있었다.

또한, 팽창튜브를 물에 의해 팽창시킬 수 있지만, 수직상으로 설치되는 특성 상 팽창튜브에는 물을 주입하여 팽창시키게 되면 수두압현상(물 높이 10미터당 약1.033킬로그램/제곱센티미터 압력 발생)으로 지하수 심정마다 일정하지 않은 지하수 수위로 인해 계획된 정확한 팽창력을 조정하거나 확보하기 어려운 문제가 있어 이러한 불편을 해소하기 위해 압축공기를 사용하게 되는데, 연질 팽창튜브의 특성상 팽창튜브는 0.1킬로그램/센티미터 이상의 적은 공기압에서도 팽창이 시작됨으로 인하여, 팽창튜브가 설치된 깊이에서 지하수 수위를 뺀 깊이에 수두압을 고려하여 적정 공급 공기압력을 결정하여야 하기 때문에 장치를 처음 접하는 초보자들은 어려워하는 문제가 있을 뿐만 아니라 이론보다는 실무에 더 비중을 두고 있는 지하수 개발업체에 직접 공급하여 시공하는 과정에서는 이러한 기술의 이해와 현장적응이 어렵다는 현실을 확인하였으며 이러한 이유로 인해 보다 폭 넓은 기술적용에 한계를 가지고 있을 수밖에 없었다.

또한, 특허 제 10-0715746호(특허명칭 : 지하수 심정 오염방지를 위한 그라우팅장치 및 그 시공방법)는 지하수 심정에 오염된 지표수가 유입되지 못하도록 지표하부보호벽을 구성하는 장치와 시공방법에 관한 것으로, 이는 인케이싱과 아웃케이싱 사이 간극의 하부면을 차폐하도록 환형의 정착 플레이트와, 정착 플레이트 상면에 안착되며 분할된 구조체로서 이격거리가 멀어짐으로써 인케이싱 외주면과 아웃케이싱 내주면에 각각 밀착되도록 수성한 인너팩킹 및 아웃터팩킹, 그리고 인너팩킹과 아웃터팩킹의 이격거리를 제어하는 제어수단으로 구성된다. 그러나 본 종래 기술은 그라우팅을 위해 사용되는 인케이싱과 지하수 굴착 공벽간의 간극이 좁은 곳에서는 인너팩킹와 아웃터 팩킹이 그 기능을 다하지 못할 수 있는 한계를 가질 수밖에 없으며, 인케이싱과 지하수 굴착 공벽의 간극의 크기에 따라 인너팩킹과 아웃터팩킹의 두께 값을 수시로 조정 설치해야 하는 불편함이 따를 수밖에 없는 문제를 안고 있음은 물론, 웨지부재를 삽입하기 위해서는 인너팩킹과 아웃터팩킹의 높이를 제한 할 수밖에 없는데 그 결과 차폐의 길이가 짧아지게 되어 차폐면적이 작아지게 됨으로써 효과적인 차폐의 성능을 확보하기에는 부족함이 있을 수밖에 없었다. 더욱 중요한 것은 인너팩킹과 아웃터팩킹간의 이격거리를 제어하기 위한 제어수단인 웨지부재를 통상 50밀리미터 내외로 좁게 형성된 인케이싱과 지하수 굴착 공벽 사이의 간극에서 어떻게 작동시킬 것인가에 대한 고찰이 전혀 없다는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 종래 기술을 지하수 오염방지를 위한 산업현장에서 활용하기에는 곤란성이 따르는 문제점이 있다.

한편 본 발명인은 특허 제 10-0845973호(특허명칭 : 지하수심정의 상층 오염 지하수 유입방지를 위한 지표하부보호벽 그라우팅 팩커장치 및 그라우팅방법)를 통해 그라우팅 케이싱과 동일한 내부직경을 확보하여 내부우물자재 및 심정 수중펌프 등 지하수 심정 내부시설물의 설치에 장애가 발생되지 않도록 하면서도 상호 슬라이딩, 또는 수축할 수 있도록 외부수축관과 내부수축관을 구성하고 외부수축관의 외주면에 굴신이 자유로운 합성수지 또는 고무재질로 제작된 원통형의 고무튜브를 씌워 설치한 팩카장치를 그라우팅케이싱에 연결하여 설치한 다음 지상에서 강한 압박, 압입을 통해 팩카장치의 외부수축관과 내부수축관이 슬라이딩 또는 수축이 이루어져 수직 높이방향으로의 수축을 발생시키고 그 결과로 50밀리미터(mm)내외로 간극이 좁은 지하수 심정 공벽과 그라우팅 팩카장치의 사이를 팩카장치에 설치한 고무튜브가 서로 겹쳐져 압박되어지게 되면서 심정 공벽과 팩카장치 사이가 완벽하게 차폐가 이루어지도록 하는 그라우팅 팩카장치와 지표하부보호벽 그라우팅방법을 완성한 바 있으며 현재 산업현장에서의 적용에 성공적으로 진입하여 시행중에 있으며 환경신기술인정 및 환경신기술검증을 획득하여 그 활용성이 크게 높아져 가고 있다.

이러한 기술들이 현장에서 접목되어 시행되는 과정에서 통상적으로 내부케이싱을 먼저 설치하고 팩카장치를 연결한 다음 그 상부에 그라우팅케이싱을 연결하여 지하수 심정 내부에 삽입한 후 팩카장치를 이용하여 굴착공벽과 그라우팅 케이싱 사이를 차폐시킨 상태에서 그라우팅용 시멘트액을 굴착공벽과 그라우팅케이싱에 주입하여 차수벽을 형성하는 과정을 거치게 된다.

그런데, 200~500미터에 이르는 고심도 지하수 심정의 경우 내부케이싱의 재질이 스테인레스 강관일 경우에는 재료가 갖는 고하중성으로 인해 특허 제 10-0845973호(특허명칭 : 지하수심정의 상층 오염 지하수 유입방지를 위한 지표하부보호벽 그라우팅 팩커장치 및 그라우팅방법)의 경우에는 팩카장치가 고하중에는 견디지 못하는 한계가 발생하게 되며, 특허 제10-0334451호(특허명칭 : 지하수 심정의 그라우팅 파이프장치 및 그라우팅 방법)의 경우에는 팽창용 튜브의 팽창에 소요되는 팽창압력의 조정과 유지가 힘들 뿐 아니라 팽창튜브의 손상 등으로 인해 차폐 자체가 불가능한 사례가 발생되곤 하였다. 따라서, 고심도 고하중의 조건에서도 그라우팅케이싱과 굴착공벽 사이를 완벽하게 차폐시켜줄 수 있는 고심도 내하중성을 갖는 지하수 심정 팩커장치의 개발이 필요하게 되었다.

대한민국 특허출원 제10-2000-0030937호 대한민국 특허출원 제10-2002-0019801호 대한민국 실용신안등록출원 제20-2002-0037503호 대한민국 특허출원 제10-2005-0094283호 대한민국 특허출원 제10-2007-0077627호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 그라우팅 케이싱과 동일한 내부 직경을 확보하여 내부 우물자재 및 심정 수중펌프 등 지하수 심정 내부시설물의 설치에 장애가 발생되지 않도록 하면서 삽입 과정에서도 지하수 공벽의 마찰로 인한 패커의 손상을 최소화하여 설치할 수 있고 고심도 설치과정에서도 내부 케이싱의 하중이 차폐장치에 전달된다 할지라도 차폐장치의 작동과 차폐에 지장이 없도록 함으로써 고심도에서도 그라우팅 케이싱과 굴착공벽 사이를 완벽하게 차폐할 수 있도록 기능하게 한 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치를 제공하려는데 목적이 있다.

본 발명에 의한 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치는, 상부에 연결되는 그라우팅 케이싱과 하부에 연결되는 내부 케이싱과 동일한 내경으로 형성되며 상하부가 각각 상기 그라우팅 케이싱과 내부 케이싱에 결합되어 상기 그라우팅 케이싱과 내부 케이싱에 일체화되는 관형의 패커 몸체와; 상기 패커 몸체의 둘레부에 결합되는 패커와; 상기 패커 몸체 둘레부의 상기 패커 위쪽에 장착되어 상기 패커를 상부에서 지지하는 받침링과; 상기 패커 몸체 둘레부의 상기 패커 아래쪽에 슬라이딩 가능하게 장착되는 패커 압축링과; 상기 패커 몸체에 상하 방향으로 형성되며 하단부에 횡방향으로 키홈이 연장 형성된 안내레일, 상기 패커 압축링의 내주면에 돌출 형성되며 상기 안내레일에 승강 가능하게 삽입되는 안내돌기로 이루어지며 상기 패커 압축링의 슬라이딩을 안내하는 승강안내수단과; 상기 패커 압축링을 지상에서 슬라이딩시키는 승강조작수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치에 의하면, 패커 몸체는 그라우팅 케이싱과 동체로 구성되어지게 되고 그라우팅 케이싱과 내부 케이싱이 스테인레스관, 강관인 경우에는 직접 용접 결합되고, 그라우팅 케이싱과 내부 케이싱의 재질이 피브이씨(PVC)인 경우에는 고강도 소켓을 이용하여 결합됨으로써 종래 고심도 지하수 심정에 설치되는 차폐장치가 그라우팅 케이싱 중간에 연결되어 지하수 관정 내부에 삽입 설치되는 과정에서 그라우팅 케이싱의 높은 하중을 견디지 못했던 문제점을 해결할 수 있다.

그리고, 패커 몸체의 접착방지층을 통해 패커가 패커 몸체에 부착되지 않으므로 패커를 정상적으로 압축할 수 있고, 또한, 패커 압축링이 패커를 내부와 외부 양측에서 감싸기 때문에 패커의 압축시 패커의 이탈을 방지할 수 있으므로 차폐장치로서의 신뢰성을 향상할 수 있고, 심정을 긴밀하게 차폐할 수 있다.

또한, 실시예 2의 경우 패커 압축링을 상승시키는 승강조작수단이 패커 몸체 내부에 삽입되어 패커 몸체와 공벽 사이의 공간이 협소한 심정에서도 와이어의 손상을 방지하고 패커를 정상적으로 압축할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치의 설치 상태도.
도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치의 확대 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치의 패커가 분리된 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 의한 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치에 적용된 승강안내수단을 보인 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치에 적용된 승강안내수단의 작동 과정도.
도 6은 본 발명의 실시예 1에 의한 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치에 적용된 안전핀의 설치 상태를 보인 패커 몸체의 횡단면도.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 의한 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치의 단면도.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 의한 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치에 적용된 승강조작수단의 확대도.
도 9는 본 발명의 실시예 2에 의한 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치에 적용된 패커 압축링의 사시도.

도 1은 본 발명에 따른 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치(이하 '차폐장치'로 약칭함)(100)의 설치 상태를 도시한 것으로, 지하수 채수를 위하여 지중에 천공된 심정(1)이 천공되며, 지표면에서부터 토사층의 깊이까지는 흙막이 케이싱(2)이 설치되고, 심정(1)의 내부에는 심정(1)의 내경보다 작은 외경의 그라우팅 케이싱(3)이 설치되며, 그라우팅 케이싱(3)의 내부에는 심정 펌프(4)가 설치된다.

그라우팅 케이싱(3)의 둘레부에는 지표하부 보호벽(5)을 형성하기 위하여 본 발명의 차폐장치(100)가 설치된다. 차폐장치(100)에 의해 그라우팅 케이싱(3)의 둘레부와 굴착 공벽 사이를 패킹한 후 트레미관(미도시)을 이용하여 차폐장치(100)의 상부에서부터 지표면에 이르기까지 그라우트재를 주입하여 지표하부 보호벽(5)을 형성한다.

그라우팅에 의한 지표하부 보호벽(5)은 단시간 내에 경화가 가능한 그라우트재가 사용됨으로써 공기가 단축되며, 예를 들어 전체적으로 속경성 시멘트가 채워지거나 저부에서부터 속경성 시멘트층과 일반 시멘트층이 복합적으로 구성될 수도 있다.

도면 중 미설명 부호 6은 심정 펌프(4)에 의해 채수되는 지하수를 지상으로 양수하기 위한 양수파이프이다.

이하 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 설명한다.

<실시예 1>

도 2와 도 3에서 보이는 바와 같이, 차폐장치(100)는, 양측이 개방된 관형의 패커 몸체(10)가 그라우팅 케이싱(3)의 사이에 설치되어 이루어진다. 다시 말하면, 설치 상태를 기준으로 패커 몸체(10)의 상부와 하부에 그라우팅 케이싱(3)이 있는 것이며, 여기서 패커 몸체(10) 상부에 있는 것은 상부 그라우팅 케이싱, 하부에 있는 것은 하부 내부 케이싱(유공관)이라 할 수도 있다.

패커 몸체(10)는 그라우팅 케이싱(3)과 내경이 유사 동일하거나 그 내경을 확장하여 구성함으로써 그라우팅 케이싱(3)과 일체형으로 보일 수 있고, 하부 내부 케이싱보다는 큰 직경으로 형성될 수 있다.

패커 몸체(10)는 금속이나 합성수지 등 다양한 재질로 제작되고 그라우팅 케이싱(3)과 연결되어야 하며, 상호 간의 재질에 따라 다양한 방법으로 연결되고, 예를 들어 합성수지 그라우팅 케이싱(3)의 경우 별도의 연결소켓을 매개로 하여 연결되고, 금속 그라우팅 케이싱(3)의 경우 연결소켓없이 직접 용접으로 연결될 수 있다.

패커 몸체(10)의 외주면에는 후술하는 패커 압축링(40)이 원활하게 슬라이딩하고 패커(20)가 고착되지 않고 정상적으로 압축되도록 부착방지층(11)이 형성된다. 부착방지층(11)은 PE, 테프론 등 다양한 재질이 사용 가능하며, 패커 몸체(10)의 외주면에 도포되어 이루어지거나 시트 형태로서 부착될 수도 있다.

패커 몸체(10)의 둘레부에는 패커 압축링(40)의 슬라이딩시 패커 압축링(40)이 공벽에 충돌하지 않도록 보호 가이드(12,13)가 형성된다. 도면에서 보호 가이드(12,13)는 패커(20)를 중심으로 하여 상부와 하부에 각각 형성된 것으로 도시하였으나, 패커 압축링(40)의 하부에만 형성되어도 무방하다. 각각의 보호 가이드(12,13)는 패커 압축링(40)보다 큰 크기로서 패커 몸체(10)의 둘레부에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 형성된다.

패커 몸체(10)의 둘레부에는 패커(20)가 장착된다.

패커(20)는 외력에 의해 압축(탄성 변형)되면서 패커 몸체(10)와 심정(1) 사이의 공간을 폐쇄한다. 즉, 패커(20)는 전술한 기능을 할 수 있는 모든 재질이 사용 가능하다.

패커(20)는 원통형으로 이루어져 패커 몸체(10)의 둘레부에 결합되는 것이 바람직하며, 후술하는 상부의 받침링(30)과 하부의 패커 압축링(40)에 의해 지지된다. 더불어, 패커(20)를 더욱 견고하게 결합하기 위하여 패커(20)는 스프링 밴드를 통해 받침링(30)과 패커 압축링(40)에 고정될 수 있다.

패커(20)의 압축을 위하여 패커 몸체(10)에는 상부의 받침링(30)과 하부의 패커 압축링(40)이 각각 장착된다.

상부의 받침링(30)은 패커 몸체(10)의 외주면에 견고하게 고정(용접 등)되기 위한 원통형의 고정부(31), 고정부(31)에서 외향 형성되어 패커(20)를 지지하는 받침부(32)로 구성되어 패커 압축링(40)의 상승시 패커(20)가 상승하지 않도록 지지한다.

하부의 패커 압축링(40)은 패커(20)가 이탈되지 않도록 상부를 향해 개방된 홈을 갖는 형태로서, 링 형상의 바닥부(41), 바닥부(41)의 내경측과 외경측에 각각 바닥부(41)보다 높게 형성되는 내벽(42)과 외벽(43)으로 구성되며, 패커 몸체(10)의 둘레부에 승강 가능하게 장착된다. 외벽(43)은 스프링 밴드로 대체될 수도 있다.

여기서, 내벽(42)은 외벽(43)보다 높게 형성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 외벽(43)은 패커(20)의 외부를 감싸는 구조이기 때문에 외벽(43)이 너무 높으면 패커(20)의 팽창을 방해할 수 있기 때문이다.

패커 압축링(40)은 지상에서 조작되는 승강조작수단으로서 1개 이상 바람직하게 2개 이상의 승강 로프(44)에 의해 패커 몸체(10)를 따라 상승하면서 패커(20)를 압축한다. 승강 로프(44)는 패커 몸체(10)의 외부에 배선되며 예를 들어 받침링(30)과 패커 압축링(40)을 관통하여 패커 압축링(40)의 저부에 고정될 수 있다.

패커 압축링(40)은 다음과 같은 승강안내수단을 통해 승강한다.

도 4에서 보이는 것처럼, 상기 승강안내수단은 패커 압축링(40)이 원활하게 동작할 수 있도록 패커 몸체(10)에 상하 방향으로 형성되는 안내레일(14), 패커 압축링(40)의 내주면에 돌출 형성되며 안내레일(14)을 따라 슬라이딩하는 안내돌기(45)가 포함된다.

패커 압축링(40)이 비틀림없이 슬라이딩할 수 있도록 안내레일(14)과 안내돌기(45)는 각각 2개 이상이 형성되는 것이 바람직하다.

차폐장치(100)를 원하는 위치에서 작동시킬 수 있도록 안전장치가 갖추어지는 것이 바람직하다.

패커(20)는 패커 압축링(40)의 동작에 의해 팽창하는 것이므로 안전장치는 패커 압축링(40)의 동작을 구속하는 방식이 바람직하며, 안내레일(14)의 하단부에는 키홈(14a)이 형성되고 안내돌기(45)가 키홈(14a)에 삽입된 상태를 유지하도록 안내레일(14)에는 안전핀(15)이 결합된다.

키홈(14a)은 안내돌기(45)가 부드럽게 안내레일(14)로 이동할 수 있도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

안전핀(15)은 지상에서 조작되는 와이어(15a)와 연결되고 안내레일(14)에 슬라이딩 내지 분리 가능하도록 결합된다. 예를 들어, 도 6에서처럼, 패커 몸체(10)에는 안전핀(15)이 안내레일(14)을 따라 이동 가능하도록 구성된다.

즉, 도 5에서처럼, 패커(20)의 미작동시에는 안내핀(15)이 안내레일(14)에 끼워져 있고 패커 압축링(40)의 안내돌기(45)는 안내레일(14)의 키홈(14a)에 삽입되어 있다. 안내핀(15)을 안내레일(14)에서 제거하거나 상승시킨 후 패커 압축링(40)을 상승시키면 안내돌기(45)가 안내레일(14)로 이동한 후 안내레일(14)을 따라 상승함에 따라 패커 압축링(40)이 상승하는 것이다.

본 실시예에 의한 차폐장치에 의한 차폐 방법은 다음과 같다.

1. 차폐장치 설치.

심정 내부에 차폐장치(100)를 삽입한 후 지표하부 보호벽의 형성 위치에 셋팅한다. 차폐장치(100)의 설치시 하부 보호 가이드(13)가 패커 압축링(40)보다 공벽측으로 돌출되어 있기 때문에 보호 가이드(13)에 의해 패커 압축링(40)은 공벽에 충돌하지 않으므로 패커 압축링(40)과 패커(20)를 보호한다.

2. 안전장치 제거.

지상에서 와이어(15a)를 당기면 안전핀(15)이 안내레일(14)의 상부로 이동하거나 안내레일(14)에서 제거된다.

따라서, 패커 압축링(40)의 안내돌기(45)는 안전핀(15)에 의해 상승되지 않도록 구속되어 있다가 안전핀(15)의 제거시 안내레일(14)에서 상승할 수 있도록 구속이 해제된다.

3. 패커 팽창.

안전핀(15)을 제거한 후 지상에서 승강 로프(44)를 당기면 패커 압축링(40)은 패커 몸체(10)의 둘레부를 따라 상승하면서 패커(20)를 압축하여 패커(20)가 공벽측으로 팽창되도록 한다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 안전핀(15)을 제거한 상태에서 패커 압축링(40)을 상승시키지 않으면, 안내돌기(45)는 키홈(14a)에 삽입된 상태를 유지한다. 승강 로프(44)를 당기면 패커 압축링(40)에 가해지는 힘과 키홈(14a)의 경사로 인하여 안내돌기(45)가 안내레일(14)측으로 수평 이동한 후 안내레일(14)을 따라 상승한다.

패커 압축링(40)은 안내레일(14)의 안내를 받아 패커 몸체(10)의 둘레부에서 상승하면서 패커(20)를 압축시킨다.

이로써, 패커(20)가 패커 몸체(10)와 공벽 사이를 밀봉하며, 이어서 공지의 방법을 통해 지표하부 보호벽을 시공한다.

<실시예 2>

도 7에서 보이는 바와 같이, 본 실시예에 의한 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치(100)는, 실시예 1과 비교할 때 승강조작수단에 차이가 있다.

실시예 1은 승강 로프(44)를 승강조작수단으로 사용하며, 승강 로프(44)는 패커 몸체(10)의 바깥쪽에 배선되어 있기 때문에 공벽과의 틈이 크지 않을 경우 손상이 발생될 수 있으며, 본 실시예에 적용된 승강조작수단은, 실시예 1의 문제점을 해결할 수 있는 특징이 있다.

본 실시예에 적용된 승강조작수단은, 패커 몸체(10)의 내부에 삽입되며 유체(에어, 오일 등)를 공급받아 로드(51)를 돌출시키는 에어 실린더(50)로 구성된다. 에어 실린더(50)는 다수의 로드(51)를 갖는 형태, 또는 하나씩의 로드(51)를 갖는 다수의 에어 실린더(50)의 형태일 수 있다.

에어 실린더(50)는 지상에서 조작되는 와이어(52)에 연결된다.

에어 실린더(50)에 의해 상승하도록 패커 압축링(40)에는 걸림턱(47)이 형성된다. 걸림턱(47)은 패커 몸체(10)의 안내레일(14)에 승강 가능하게 관통되는 안내돌기(46)를 통해 패커 압축링(40)에 연결되면서 패커 몸체(10)의 내부에 배치된다.

걸림턱(47)은 링 형상이거나 로드(51)의 수량과 동일한 수량의 턱의 형태일 수 있다.

본 실시예에 따르면, 도 7과 같이 로드(51)가 걸림턱(47)에 간섭되지 않는 상태로 에어 실린더(50)를 삽입하며, 도 8과 같이, 로드(51)가 걸림턱(47)의 저부에 배치되도록 한 후 로드(51)를 돌출시켜 걸림턱(47)의 저부에 겹쳐지도록 한 후, 와이어(52)를 통해 에어 실린더(50)를 상승시켜 패커 압축링(40)이 상승되도록 한다.

본 실시예에 따르면, 에어 실린더(50)가 패커 몸체(10)의 내부에서 작동하기 때문에 패커 몸체(10)와 공벽 사이에 공간이 좁더라도 와이어(52)의 손상을 방지한다.

10 : 패커 몸체, 11 : 부착방지층
12,13 : 보호 가이드, 14 : 안내레일
14a : 키홈, 15 : 안전핀
20 : 패커, 30 : 받침링
40 : 패커 압축링, 41 : 바닥부
42 : 내벽, 43 : 외벽
44 : 승강 로드, 45 : 안내돌기
46 : 안내돌기, 47 : 걸림턱
50 : 에어 실린더, 51 : 로드
52 : 와이어,

Claims

상부에 연결되는 그라우팅 케이싱과 하부에 연결되는 내부 케이싱과 동일한 내경으로 형성되며 상하부가 각각 상기 그라우팅 케이싱과 내부 케이싱에 결합되어 상기 그라우팅 케이싱과 내부 케이싱에 일체화되는 관형의 패커 몸체(10)와;
상기 패커 몸체의 둘레부에 결합되는 패커(20)와;
상기 패커 몸체 둘레부의 상기 패커 위쪽에 장착되어 상기 패커를 상부에서 지지하는 받침링(30)과;
상기 패커 몸체 둘레부의 상기 패커 아래쪽에 슬라이딩 가능하게 장착되는 패커 압축링(40)과;
상기 패커 몸체에 상하 방향으로 형성되며 하단부에 횡방향으로 키홈(14a)이 연장 형성된 안내레일(14), 상기 패커 압축링의 내주면에 돌출 형성되며 상기 키홈과 안내레일에 이동 가능하게 삽입되는 안내돌기, 상기 안내레일에 분리 또는 이동 가능하게 장착되어 상기 안내돌기의 이동을 구속 또는 해제하는 안전핀(15)으로 이루어지며 상기 패커 압축링의 슬라이딩을 안내하는 승강안내수단과;
상기 패커 압축링을 지상에서 슬라이딩시키는 승강조작수단을 포함하고,
상기 패커 압축링은 링 형상의 바닥부(41), 상기 바닥부의 내경측에 상기 패커 몸체의 외주면을 따라 형성되어 상기 패커를 안쪽에서 지지함과 아울러 슬라이딩을 안내하는 내벽(42), 상기 바닥부의 외경측에 형성되며 상기 패커를 바깥쪽에서 지지하는 외벽(43) 또는 상기 패커를 상기 내벽측으로 지지하는 밴드를 포함하는 것을 특징으로 하는 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 패커 압축링은 내벽이 상기 외벽보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 승강조작수단은, 상기 패커 몸체의 외부와 지중 심정의 공벽 사이에 배선되며 하단부가 상기 패커 압축링에 고정되어 외력에 의해 상기 패커 압축링을 상승시키는 승강 로프인 것을 특징으로 하는 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치.
청구항 1에 있어서, 상기 승강조작수단은, 상기 패커 압축링의 안내돌기에 형성되는 걸림턱(47), 와이어(52)에 의해 상기 패커 몸체의 내부에 삽입되며 유체를 공급받아 로드(51)가 상기 걸림턱의 저부에 겹쳐지도록 돌출되고 상기 와이어(52)에 의해 상승하면서 상기 걸림턱을 통해 상기 패커 압축링을 상승시켜 상기 패커를 압축시키는 에어 실린더(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치.
청구항 5에 있어서, 상기 패커 몸체 둘레부의 상기 패커 압축링 저부에 외부를 향해 돌출 형성되는 보호 가이드(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치.
청구항 6에 있어서, 상기 패커 몸체의 외주면에 형성되어 상기 패커의 부착을 방지하는 부착방지층(11)을 포함하는 것을 특징으로 하는 고심도 고하중 지하수 관정 그라우팅 케이싱 차폐장치.