KR101141526B1 - 압력 그라우팅공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압력 그라우팅공법에 관한 것으로서, 지면의 임의 위치에 일정 깊이의 삽입공을 형성하는 천공단계; 상기 삽입공 내에 일정길이의 보강재를 삽입하는 삽입단계; 상기 삽입공의 입구를 공기배출구가 형성된 캡으로 밀폐하는 밀폐단계; 상기 삽입공의 내부를 그라우팅재로 압력을 주어 충진하면서 상기 삽입공 내부의 공기를 상기 공기배출구를 통하여 배출하는 제1차 압력그라우팅단계; 및 상기 삽입공 내부가 그라우팅재로 충진되고 상기 삽입공 내부의 공기가 모두 배출되면, 상기 공기배출구를 밀폐시키고, 상기 삽입공 내부에 그라우팅재를 압력을 주어 기설정된 시간 동안 충진하는 제2차 압력그라우팅단계를 포함하여 구성되어, 패커 등을 사용하여 그라우팅 하는 기존공법 보다 패커를 사용할 필요가 없어지게 되므로 경제적이며 간단하게 시공할 수 있는 효과를 가지고, 기존공법에 비해 내부에 빈 공간을 가지지 않고 그라우팅재가 충진되어 지반을 안정상태로 유지할 수 있게 되며, 2차 압력그라우팅으로 그라우팅재가 양생된 후에 강성이 증가하여 차후에 발생하는 지면의 안정성에 기여하는 효과를 갖는다.

그라우팅, 소일네일링, 경사면, 절곡사면

Description

압력 그라우팅공법{Pressure Grouting Method}

본 발명은 소일네일링 공법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 경사면 및 건물의 기초를 안정화 하기 위한 소일네일링 작업 시에 삽입공 내부에 그라우팅을 효율적이고, 경제적으로 시행하고, 지반을 안정화 하는데 도움이 되는 그라우팅공법에 관한 것이다.

일반적으로 빌딩지하공사나 사면에 구조물을 건설하는 경우, 경사 및 수직으로 굴착된 사면에 안정화를 이루는 흙막이 공사가 시행되는 것으로, 이와 같은 종래의 흙막이 공시는 엄지말뚝, 횡널말뚝, 쉬트파일(sheet pile)등을 이용한 버팀공법이지만 이런 공법은 말뚝 등을 설치하는데 수반되는 소음과 진동이 문제가 되고, 또한 버팀대가 시공공간을 좁게 만들어 굴토토사의 운반의 어려움이 있으며, 어스앙카(earth anchor)공법은 굴토공사 자체가 용이하기는 하나 시공시간이 오래 걸리는 단점과 아울러 대상부지 밖으로 가시설구조체가 형성될 경우가 많아 분쟁의 소지가 많은 것이었다.

그래서 근래 들어 소일네일링 공법이 널리 사용되고 있는 실정인바, 이 소일네일링 공법은 경사면이나 건물의 지하굴착 시 단계별로 굴착과 함께 보강재로서 이형철근과 전면판(shotcrete facing)으로만 굴착사면을 보강하여 흙막이 가시설을 하는 방식으로 비교적 경량 장비를 사용하므로 저소음, 저진동 등으로 굴착공사를 수행할 수 있으며, 또한 어스앙카공법에 비해 보강영역을 위한 천공깊이(심도)가 매우 짧아 인접대지의 경계를 침범하게 되는데 따른 분쟁발생의 극소화등 도심지 공사에 매우 유리한 공법으로서 현재 외국은 물론 국내에서도 활발하게 여러 굴토가 시설공사현장에 적용 사용되고 있는 실정이다.

상기와 같이 절토사면에서 인장력과 전단력에 견디도록 보강재(이형철근)를 이용하여 현지의 흙을 보강하여 보강된 토괴로 하여금 일체화된 블록을 형성하여 토체옹벽으로서 중력옹벽과 같은 기능을 하게하여 사면을 안정되게 유지하는 상기 소일네일링공법은, 지반자체를 벽체로 이용하기 때문에 안정성이 높은 옹벽을 구축할 수 있으며, 소형기계로도 시공이 가능하기 때문에 좁은 장소나 험준한 지형에서 효과적이고, 시공방법이 간편하고 작업 시 소음, 진동이 적어 거주지역에 근접시공이 가능할 뿐만 아니라 지진 등 주변지반의 움직임에 대한 저항력이 커 안전하며 절토를 수반하는 시공에서 토층의 종류에 따라 사면구배를 정하여 안전하고 대지 이용면적을 넓혀 대지용도를 높임과 동시에 주변환경도 보존할 수가 있게 된다.

그러나 종래 소일네일링 공법은 삽입공 내부를 그라우팅재로 그라우팅 시에 보강재에 연결된 패커를 사용하여 그라우팅재의 충진에 따라 패커가 차오르게 하는 방법이 사용되는데, 이는 삽입공 내부에 골고루 그라우팅재가 충진되지 않는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 삽입공 내부 전체를 골고루 그라우팅하고, 간단하고 효율적이며, 경제적인 압력 그라우팅공법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압력 그라우팅공법은, 지면의 임의 위치에 일정 깊이의 삽입공을 형성하는 천공단계; 상기 삽입공 내에 일정길이의 보강재를 삽입하는 삽입단계; 상기 삽입공의 입구를 공기배출구가 형성된 캡으로 밀폐하는 밀폐단계; 상기 삽입공의 내부를 그라우팅재로 압력을 주어 충진하면서 상기 삽입공 내부의 공기를 상기 공기배출구를 통하여 배출하는 제1차 압력그라우팅단계; 및 상기 삽입공 내부가 그라우팅재로 충진되고 상기 삽입공 내부의 공기가 모두 배출되면, 상기 공기배출구를 밀폐시키고, 상기 삽입공 내부에 그라우팅재를 압력을 주어 기설정된 시간 동안 충진하는 제2차 압력그라우팅단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 압력 그라우팅공법은, 지면의 임의 위치에 일정 깊이의 삽입공을 형성하는 천공단계; 상기 삽입공 내에 일정길이의 보강재를 삽입하는 삽입단계; 상기 삽입공의 입구를 공기배출구가 형성된 캡으로 밀폐하는 밀폐단계; 상기 삽입공의 내부를 그라우팅재로 압력을 주어 충진하는 제1차 압력그라우팅단계; 상기 삽입공 내부의 공기 압력이 설정된 압력을 초과하는 경우 공기가 배출되는 단계; 및 상기 삽입공 내부가 그라우팅재로 충진되고 상기 삽입공 내부의 공기가 모두 배출되면, 상기 공기배출구를 밀폐시키고, 상기 삽입공 내부에 그라우팅재를 압력을 주어 기설정된 시간 동안 충진하는 제2차 압력그라우팅단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 그라우팅공법은 상기 그라우팅재가 양생된 후 상기 캡을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 밀폐단계는 상기 삽입공 외부로 돌출된 상기 보강재의 일단에 보호커버를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 압력그라우팅단계는 상기 캡을 관통하여 형성된 그라우팅용 호스를 통하여 그라우팅되는 것을 포함할 수 있다.

또한, 상기 압력그라우팅단계는 상기 보강재의 내부와 상기 보강재에 형성된 분사공을 통하여 그라우팅되는 것을 포함할 수 있다.

한편, 상기 공기배출구는 상기 캡이 상기 삽입공의 입구에 설치될 때, 상기 캡의 상단에 위치되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 공기배출구는 상기 그라우팅용 호스가 관통된 부위의 상측으로 형성될 수 있다.

상기한 본 발명의 압력 그라우팅공법에 따르면, 패커 등을 사용하여 그라우 팅 하는 기존공법 보다 패커를 사용할 필요가 없어지게 되므로 경제적이며 간단하게 시공할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 기존공법에 비해 내부에 빈 공간을 가지지 않고 그라우팅재가 충진되어 지반을 안정상태로 유지할 수 있게 된다.

또한, 2차 압력그라우팅으로 그라우팅재가 양생된 후에 강성이 증가하여 차후에 발생하는 지면의 안정성에 기여하는 효과를 갖는다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명에 의한 공법의 공정도이고, 도 2는 본 발명에 제1실시예에 따른 공법의 시공모습을 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 3은 본 발명에 제2실시예에 따른 공법의 시공모습을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명에 제3실시예에 따른 공법의 시공모습을 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 5는 보강재의 도2와 도3의 보강재의 일단부의 모습을 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 압력 그라우팅공법은, 지면(1)의 임의 위치에 일정 깊이의 삽입공(10)을 형성하는 천공단계; 상기 삽입공(10) 내에 일정길이의 보강재(20,20a)를 삽입하는 삽입단계; 상기 삽입공(10)의 입구를 공기배출구(32)가 형성된 캡(30)으로 밀폐하는 밀폐단계; 상기 삽입공(10)의 내부를 그라우팅재로 압력을 주어 충진하면서 상기 삽입공 내부의 공기를 상기 공기배출구(32)를 통하여 배출하는 제1차 압력그라우팅단계; 및 상기 삽입공(10) 내부가 그라우팅재로 충진되고 상기 삽입공(10) 내부의 공기가 모두 배출되면, 상기 공기배출구(32)를 밀폐시키고, 상기 삽입공(10) 내부에 그라우팅재를 압력을 주어 기설정된 시간 동안 충진하는 제2차 압력그라우팅단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

물론, 상기 삽입공(10) 내부의 그라우팅재가 양생된 후 상기 캡(30)을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

즉, 그라우팅 후에 캡(30)을 제거하지 않고 구조물을 결합해도 되고, 캡을 제거하고 구조물을 결합시킬 수 도 있다.

먼저, 시공할 지면(1)을 결정한다.

지면(1)은 평지, 경사면, 절토사면 등 다양한 지형이 그 대상이 될 수 있다.

시공할 지면(1)이 결정되면, 지면(1)의 상부로부터 천공기로 의 삽입공(10)을 천공 형성한다.

상기 삽입공(10)의 지름은 제한이 없으나, 대략 75㎜～150㎜의 크기를 가지는 것이 바람직하고, 깊이는 8m ～15m의 깊이로 형성되는 것이 바람직하다.

이렇게 형성된 삽입공(10)에는 보강재(20,20a)를 삽입하는데, 이때 상기 보강재(20,20a)의 단부는 일정길이만큼 삽입공(10)외부로 노출되도록 삽입 설치된다.

그리고, 상기 보강재(20,20a)는 외주면에 돌출부가 형성된 구조용 강관, 탄소섬유 봉 및 FRP봉 또는 이형 철근 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.

상기 보강재(20,20a)의 외주면에 돌출부가 형성되어 그라우팅재와 상기 보강재(20,20a)의 접착력을 향상시킬 수 있다.

보강재(20,20a)를 삽입한 후, 상기 삽입공(10)의 입구를 캡(30)으로 밀폐시킨다.

그리고 상기 캡(30)은 상기 삽입공(10)과 억지끼움 방식으로 결합될 수 있다.

또한 상기 캡(30)은 상기 지면(1)에 다수의 고정볼트(60)로 고정되어 캡(30)의 밀폐력을 향상시킬 수 있다.

상기 캡(30)에는 공기배출구(32)가 형성된다.

이때, 상기 공기배출구(32)는 상기 캡(30)이 상기 삽입공(10)의 입구에 설치될 때, 상기 캡(30)의 상단에 위치되는 것이 바람직하다. 이는 차후에 상기 삽입공(10)의 내부를 그라우팅할 때 상기 삽입공(10)의 내부 전체가 그라우팅재로 충진되지 못하고 공기배출구(32)로 그라우팅재가 흐르는 것을 방지하기 위해서이다.

그리고, 상기 캡(30)의 일면에는 상기 상입공(10)의 주위 지면(1)과의 밀폐력을 향상시키는 고무패킹(31)이 더 설치될 수 있다.

상기 고무패킹(31)은 상기 캡(30)과 삽입공(10)의 밀폐력을 향상시킨다.

상기 캡(30)으로 삽입공(10)을 밀폐할 때, 상기 삽입공(10) 외부로 돌출된 상기 보강재(20,20a)의 일단에 보호커버(50)를 형성시킬 수 있다.

그리고, 상기 보호커버(50)는 상기 캡(30)과 일체로 형성되거나, 또는 따로 형성될 수도 있다.

또한, 보호커버(50)의 재질은 제한이 없으나, 고무재질로 형성될 수 있다.

상기 보호커버(50)는 보강재(20,20a)의 일단부에 그라우팅재 등이 도포되는 것을 방지하여, 차후에 구조물의 결합을 용이하게 하는 역할을 한다.

이렇게 상기 삽입공(10)의 내부에 보강재(20,20a)가 삽입되고, 삽입공(10)의 입구가 캡(30)으로 밀폐되면, 상기 삽입공(10)의 내부를 그라우팅재로 압력을 주어 충진하면서, 상기 삽입공(10) 내부의 공기를 배출시킨다.

이때에 상기 공기배출구(32)로 그라우팅재가 약간 넘치도록 충진하는 것이 바람직하다. 이는 상기 삽입공(10) 내부의 공기를 완벽하게 배출시키기 위함이다.

그리고 상기 그라우팅재는 시멘트밀크(cement milk)로 이루어진다.

또한, 상기 압력그라우팅은 도 4에서 도시하는 바와 같이 상기 캡(30)을 관통하여 형성된 그라우팅용호스(40)를 통하여 그라우팅될 수 있다.

상기 그라우팅용호스(40)는 그라우팅의 진행 정도에 따라 삽입공(10)의 외부로 인접하게 이동하고, 삽입공(10)의 내부를 그라우팅재로 모두 충진한 후에 상기 그라우팅호스(40)를 제거하게 된다.

이때에 상기 보강재(20a)는 관 형태 보다 이형철근이 사용되는 것이 바람직하다.

이때에 공기배출구(32)는 상기 그라우팅호스(40)가 관통된 부위의 상측에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 압력그라우팅은 도 5에서 도시하는 바와 같이 상기 보강재(20)의 내부와 상기 보강재에 형성된 분사공(21)을 통하여 그라우팅될 수 있다.

그리고 압력그라우팅은 상기 보강재(20)의 돌출부분에 연결된 모르타르 피더(미도시)에 의해 이루어질 수 있다. 즉, 상기 모르타르 피더에 압축공기를 공급하면서 모르타르 피더로부터 보강재(20)를 거쳐 상기 삽입공(10) 내부를 그라우팅재로 충진시킨다.

이때에 상기 보강재(20)는 내부가 빈 관 형태로 이루어지고, 삽입공(10)의 내부측에 위치한 보강재(20)의 단부에 분사공(21)이 형성된다.

즉, 상기 보강재(20)의 타단부에 그라우팅재 공급기가 연결되어 보강재(20)의 내부와 분사공(21)을 통하여 그라우팅재를 상기 삽입공(10)에 충진시킨다.

그리고, 상기 보강재(20)의 내부도 그라우팅재로 충진된다.

그라우팅재가 상기 보강재(20)의 내부에도 충진되어 상기 보강재(20)와 그라우팅재의 결합력을 향상시킬 수 있다.

상기 삽입공(10) 내부가 그라우팅재로 충진되고 상기 삽입공(10) 내부의 공기가 모두 배출되면, 상기 공기배출구(32)를 밀폐시킨다.

그리고, 상기 삽입공(10) 내부에 그라우팅재를 압력을 주어 기설정된 시간 동안 충진한다.

따라서, 패커 등을 사용하여 그라우팅 하는 기존공법 보다 패커를 사용할 필 요가 없어지게 되므로 경제적이며 간단하게 시공할 수 있는 효과를 가진다.

또한, 기존공법에 비해 내부에 빈 공간을 가지지 않고 그라우팅재가 충진되어 지반을 안정상태로 유지할 수 있게 된다.

또한, 2차 압력그라우팅으로 그라우팅재가 양생된 후에 강성이 증가하여 차후에 발생하는 지면(1)의 안정성에 기여하는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 압력 그라우팅공법의 또 다른 실시예는, 지면(1)의 임의 위치에 일정 깊이의 삽입공(10)을 형성하는 천공단계; 상기 삽입공(10) 내에 일정길이의 보강재(20,20a)를 삽입하는 삽입단계; 상기 삽입공(10)의 입구를 공기배출구(32)가 형성된 캡(30)으로 밀폐하는 밀폐단계; 상기 삽입공(10)의 내부를 그라우팅재로 압력을 주어 충진하는 제1차 압력그라우팅단계; 상기 삽입공(10) 내부의 공기 압력이 설정된 압력을 초과하는 경우 공기가 배출되는 단계; 및 상기 삽입공(10) 내부가 그라우팅재로 충진되고 상기 삽입공 내부의 공기가 모두 배출되면, 상기 공기배출구(32)를 밀폐시키고, 상기 삽입공(10) 내부에 그라우팅재를 압력을 주어 기설정된 시간 동안 충진하는 제2차 압력그라우팅단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

물론, 상기 삽입공(10) 내부의 그라우팅재가 양생된 후 상기 캡(30)을 제거하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

여기서, 공기가 배출되는 단계는 상기 삽입공(10) 내부의 공기 압력이 설정된 압력을 초과하는 경우에 공기가 배출되게 된다.

그리고, 상기 캡(30)에 설치된 압력게이지(33)에 의해 상기 삽입공(10) 내부공기의 압력이 측정된다.

상기 압력게이지(33)의 위치는 제한 없이 설치될 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 발명에 의한 공법의 공정도이다.

도 2는 본 발명에 제1실시예에 따른 공법의 시공모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 3은 본 발명에 제2실시예에 따른 공법의 시공모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 4는 본 발명에 제3실시예에 따른 공법의 시공모습을 개략적으로 나타내는 단면도이다.

도 5는 보강재의 도2와 도3의 보강재의 일단부의 모습을 도시한 사시도이다.

<주요 도면 부호의 설명>

1: 지면 10: 삽입공

20, 20a: 보강재 21: 분사공

30: 캡 31: 고무패킹

32: 공기배출구 33: 압력게이지

40: 그라우팅용 호스 50: 보호커버

60: 고정볼트

Claims (8)

1. 지면의 임의 위치에 일정 깊이의 삽입공을 형성하는 천공단계;

   상기 삽입공 내에 일정길이의 보강재를 삽입하는 삽입단계;

   상기 삽입공의 입구를 공기배출구가 형성된 캡으로 밀폐하는 밀폐단계;

   상기 삽입공의 내부를 그라우팅재로 압력을 주어 충진하면서 상기 삽입공 내부의 공기를 상기 공기배출구를 통하여 배출하는 제1차 압력그라우팅단계; 및

   상기 삽입공 내부가 그라우팅재로 충진되고 상기 삽입공 내부의 공기가 모두 배출되면, 상기 공기배출구를 밀폐시키고, 상기 삽입공 내부에 그라우팅재를 압력을 주어 기설정된 시간 동안 충진하는 제2차 압력그라우팅단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 그라우팅공법.
2. 지면의 임의 위치에 일정 깊이의 삽입공을 형성하는 천공단계;

   상기 삽입공 내에 일정길이의 보강재를 삽입하는 삽입단계;

   상기 삽입공의 입구를 공기배출구가 형성된 캡으로 밀폐하는 밀폐단계;

   상기 삽입공의 내부를 그라우팅재로 압력을 주어 충진하는 제1차 압력그라우팅단계;

   상기 삽입공 내부의 공기 압력이 설정된 압력을 초과하는 경우 공기가 배출되는 단계; 및

   상기 삽입공 내부가 그라우팅재로 충진되고 상기 삽입공 내부의 공기가 모두 배출되면, 상기 공기배출구를 밀폐시키고, 상기 삽입공 내부에 그라우팅재를 압력을 주어 기설정된 시간 동안 충진하는 제2차 압력그라우팅단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 그라우팅공법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 그라우팅재가 양생된 후 상기 캡을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 그라우팅공법.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 밀폐단계는 상기 삽입공 외부로 돌출된 상기 보강재의 일단에 보호커버를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 그라우팅공법.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 압력그라우팅단계는 상기 캡을 관통하여 형성된 그라우팅용호스를 통하여 그라우팅되는 것을 특징으로 하는 압력 그라우팅공법.
6. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 압력그라우팅단계는 상기 보강재의 내부와 상기 보강재에 형성된 분사공을 통하여 그라우팅되는 것을 특징으로 하는 압력 그라우팅공법.
7. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 공기배출구는 상기 캡이 상기 삽입공의 입구에 설치될 때, 상기 캡의 상단에 위치되는 것을 특징으로 하는 압력 그라우팅공법.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 공기배출구는 상기 그라우팅용호스가 관통된 부위의 상측으로 형성되는 것을 특징으로 하는 압력 그라우팅공법.

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