KR101199452B1 - 길이 가변형 선단장치 및 그를 이용한 그라우팅 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연약지반을 개량하기 위한 선단장치에 관한 것으로, 선단장치의 선단으로 길이 가변형 주입관을 설치하여 확공시 주입되는 주입재가 흙과 함께 토출되는 것을 방지하도록 하는 길이 가변형 선단장치 및 그를 이용한 그라우팅 공법에 관한 것이다.
본 발명은 선단장치의 선단 내측으로 길이 가변되는 주입관을 고정시키되 상기 주입관의 내부를 통하여 물과 주입재가 주입될 수 있도록 하는 것으로, 천공시에는 접혀진 채로 천공구멍의 바닥으로 물이 주입되게 하고, 확공시에는 펼쳐진 채로 주입재가 주입될 수 있도록 하는 것이다.

Description

길이 가변형 선단장치 및 그를 이용한 그라우팅 공법{Variable length of the front device and grouting}

본 발명은 연약지반을 개량하기 위한 선단장치에 관한 것으로, 선단장치의 선단으로 길이 가변형 주입관을 설치하여 확공시 주입되는 주입재가 흙과 함께 토출되는 것을 방지하도록 하는 길이 가변형 선단장치 및 그를 이용한 그라우팅 공법에 관한 것이다.

지반이 연약한 곳에서 지반 보강을 위해서는 하단으로 비트가 구비된 선단장치를 이용하여 지면에 천공이 이루어지게 한 후 선단장치의 측면으로 물을 고압 분사시켜 천공구멍의 확공이 이루어지게 하는 한편 선단장치의 선단으로 몰타르나 밀크 등의 주입재를 주입시켜 콘크리트 파일을 형성시킴으로써 연약지반을 보강하고 있다.

즉, 도 1에 도시된 선단장치(10)를 이용하여 도 2와 같이 지면에 천공구멍(21)을 뚫어주게 되고, 상기 선단장치(10)의 저면에 부착된 비트(11)를 이용하면서 선단장치(10)를 회전시키며 하강시킴으로써 천공구멍(21)을 뚫어주는 과정은 공지된 사실이며, 도 2와 같이 천공구멍(21)이 형성되면 선단장치(10)의 측면을 향하여 형성된 노즐(12)에서 고압의 물을 분사시키는 한편 노즐의 외부로 분사되는 에어로 확공이 이루어지게 되고, 이때 천공구멍(21)의 확공으로 인한 흙은 천공구멍(21)을 통하여 지면으로 토출되게 되며, 또한 선단장치(10)의 선단으로 주입되는 밀크나 시멘트 등의 주입재(M)는 확공된 구멍을 채워줌으로써 주입재가 경화되면 구근이 형성되게 한다.

그러나, 선단장치(10)의 확공을 위한 물이 고압으로 분사되는 노즐(12)과 주입재가 주입되는 선단과는 도 4와 같이 거리가 짧아(H), 물을 분사시켜 확공시키는 동시에 주입재를 주입하게 되면 주입재의 일부가 확공시 분출되는 흙과 함께 지상으로 토출되는 경우가 발생함으로써 주입재의 효율적인 사용이 이루어지지 않음은 물론 주입재의 토출로 인한 환경오염의 문제가 발생하게 된다.

이와 같이 확공을 할 때 흙이 토출하면서 주입재의 일부를 같이 토출하는 이유는 노즐과 선단장치의 선단 위치가 가깝기 때문에 발생되는 현상으로써, 이를 해결하기 위해서는 선단장치를 길게 하여 노즐과 선단과의 거리를 길게 하면 되나, 선단장치를 길게 할 경우 불필요한 깊이까지 천공이 이루어져야 하는 문제가 있고, 특히 천공하지 않아도 되는 곳과 천공하기 까다로운 곳을 천공하여야 하는 문제가 있는 것이다.

본 발명은 선단장치를 이용하여 천공구멍을 뚫은 후 물을 고압 분사시키는 한편 노즐의 외부로 에어를 분사시켜 확공이 이루어지게 하는 동시에 주입재를 주입하는 경우 천공구멍을 따라 토출되는 흙과 함께 주입재의 일부가 토출되는 문제를 해결하기 위한 것으로, 주입재가 확공된 구멍에 주입될 때 상당한 물을 분사시키는 노즐과 상당한 거리를 두고 주입이 이루어지게 하되 선단장치의 선단에 길이가 가변되는 주입관을 설치함으로써 최소한의 깊이만큼 천공구멍을 형성할 수 있도록 하는 한편 주입재는 노즐과 최대한의 거리를 두고 주입이 이루어지게 하는 것이다.

본 발명은 확공시 물과 혼합된 흙이 배출되면서 선단장치의 선단으로 배출되는 주입재의 일부가 혼합되어 토출되는 문제를 해결하기 위한 것으로, 천공시는 최대한 분사노즐이 선단과 가깝게 하여 천공 깊이를 최소화하고, 확공시에는 분사노즐이 선단장치의 선단과 멀게 하여 주입재의 일부가 흙과 섞여서 토출되는 경우를 없애는 것이다.

본 발명은 선단장치의 선단 내측으로 길이 가변되는 주입관을 고정시킴으로서 선단장치를 이용하여 천공이 이루어지는 경우는 선단장치의 내측에 접혀진 채로 놓이게 되고, 천공 후 확공이 이루어지는 경우는 주입관이 펼쳐져 주입재의 주입이 분사노즐에서 상당한 거리를 두게 함으로써 확공시 물과 함께 주입재의 일부가 토출되는 경우를 없애도록 하는 것이다.

본 발명은 선단장치의 선단 내측으로 길이 가변되는 주입관을 고정시키되 상기 주입관의 내부를 통하여 물과 주입재가 주입될 수 있도록 하는 것으로, 천공시에는 접혀진 채로 천공구멍의 바닥으로 물이 주입되게 하고, 확공시에는 펼쳐진 채로 주입재가 주입될 수 있도록 한다.

본 발명에서, 주입관은 낚시대와 같이 여러 개의 직경이 다른 파이프를 겹쳐서 설치하되 최내측에 위치하는 파이프가 이동하면서 접혀지거나 펼쳐지게 하고, 상기 주입관은 접혀진 상태에서 선단장치의 선단으로 돌출되지 않도록 한다.

본 발명은 선단장치의 내부에서 주입관이 접혀진 채로 물을 주입하면서 천공이 이루어지게 하고, 천공이 완료된 후에는 주입관이 펼쳐진 채로 주입관을 통하여 주입재의 주입이 이루어지게 하는 공법을 수행함으로써 확공 과정에서 환경오염 물질인 주입재가 지상으로 토출되는 경우를 없애주어 환경오염을 없애는 한편 주입재의 사용을 최소화시킬 수 있다.

본 발명은 지반 천공 후 확공 과정에서 주입재가 흙과 함께 토출되는 경우를 없애게 되므로, 주입재의 사용을 줄이는 한편 주입재의 토출로 인한 환경오염을 없애게 된다.

그리고, 확공이 이루어지는 부위까지만 천공이 이루어지게 되므로, 불필요한 깊이까지 천공을 하는 번거로움을 없애게 된다.

도 1은 기존 선단장치 정면도
도 2는 기존 선단장치를 이용한 천공 단면도
도 3은 기존 선단장치를 이용한 천공 후 주입재 주입 상태 단면도
도 4는 기존 선단장치의 노즐과 선단장치의 선단과의 거리가 짧음을 보인 정면도
도 5는 본 발명 선단장치의 내부 단면도
도 6은 본 발명 선단장치를 이용한 천공 상태 단면도
도 7은 본 발명 선단장치를 이용한 확공과 주입재 주입 상태 단면도
도 8은 본 발명 선단장치의 노즐과 주입관 선단과의 거리가 길음을 보인 단면도
도 9는 본 발명의 주입관이 접혀진 상태의 선단장치 실시예 단면도
도 10은 본 발명의 주입관이 펼쳐진 상태의 선단장치 실시예 단면도
도 11은 본 발명의 주입관 펼침 상태 단면도

본 발명은 선단장치를 이용한 천공이 이루어진 후 천공구멍의 확공과 함께 주입재를 주입시켜 콘크리트 파일을 형성시킴에 있어서, 선단장치의 선단 내측으로 길이 가변형 주입관을 설치하되 상기 주입관은 접혀진 상태에서는 선단장치에서 돌출되지 않는 길이를 갖도록 한다.

상기 주입관은 직경이 다른 수 개의 주입관을 이용하여 낚시대와 같이 접혀지거나 펼쳐지게 하고, 상기 주입관의 내부를 통하여 천공구멍으로 물이나 주입재가 주입될 수 있도록 한다.

본 발명은 선단장치를 이용하여 천공구멍을 형성함에 있어서, 선단장치의 선단 내측에 설치된 주입관은 접혀진 상태에서 내측으로 물을 주입하며 천공이 이루어지게 하고, 천공이 완료되면 선단장치의 측면을 향한 노즐에서 고압의 물을 분사시키는 한편 노즐의 외부로 에어를 분사시켜 천공구멍에 대한 확공이 이루어지면서 선단장치를 들어주며 회전시킴으로써 선단장치의 주입관이 펼쳐지면서 주입관의 내부를 통하여 주입재의 주입이 이루어지도록 하는 것이다.

본 발명에서 천공이 이루어질 때 물과 혼합된 흙이 주입관의 하부에 닿게 되어 주입관이 접혀진 채로 천공이 이루어지게 되고, 확공 과정에서는 선단장치를 들어주게 되므로 주입관은 자중에 의하여 펼쳐진 후 내측으로 주입재의 주입이 이루어지게 되므로, 확공과정에서 물을 분사시키는 노즐과 주입재를 주입하는 주입관의 선단 사이는 상당한 거리가 이격되므로, 확공과정에서 주입재의 일부가 흙과 함께 토출되는 경우를 없애게 된다.

본 발명의 주입관은 수 개의 직경이 다른 파이프로 이루어지게 되고, 각각 내외측으로 걸림턱을 형성함으로서 마치 낚시대와 같이 길이 가변이 가능하나 분리되지 않도록 하며, 상기 주입관은 선단장치의 선단 내측에 고정된 채로 길이 가변이 이루어지면 된다.

본 발명에서 주입관의 내부를 통하여 선단장치에서 물이 주입되거나 주입재가 주입되어야 한다.

이러한 본 발명은 선단장치를 이용하여 천공을 할 때 선단장치의 비트가 회전하면서 천공구멍을 뚫게 되고, 이때 주입관을 통하여 물을 주입하게 되며, 선단장치의 천공이 이루어질 때 주입관의 하측은 물과 혼합된 흙과 접촉하게 되므로, 주입관은 접혀진 상태로 천공이 이루어지게 된다.

이와 같이 주입관이 접혀진 상태에서 선단장치를 이용한 천공이 완료되면 주입관을 통하여 주입하던 물은 중단하고, 선단장치의 측면을 향하여 설치된 노즐에서 고압의 물을 분사시킴으로서 천공구멍의 확공이 이루어지게 하며, 확공과 동시에 선단장치는 들어 올리게 되고 주입관의 내측으로는 주입재를 주입하게 된다.

이때, 주입관은 선단장치를 들어 올릴 때 길게 펼쳐지는 것으로, 주입관이 펼쳐지게 되면 분사노즐과 주입관의 선단과 상당한 거리를 유지하게 되므로, 분사노즐에서 물을 분사시켜 확공을 하며 흙을 외부로 분출시킬 때 주입관을 통하여 주입된 주입재는 확공된 구멍의 내부를 채우게 될 뿐 외부로 토출되는 경우가 없어지게 된다.

이하 본 발명을 첨부된 실시예 도면에 의거 상세히 살펴본다.

본 발명은 통상의 천공기에 결합되는 천공로드(20)의 선단에 체결되어 회전이 이루어지면서 비트(11)를 이용하여 천공이 이루어지는 선단장치(10)에 과한 것으로, 상기 선단장치(10)의 선단 내측으로 길이가 가변되는 주입관(30)을 설치하되 상기 주입관(30)은 짧게 접혀진 상태에서 선단장치(10)의 선단 외측으로 돌출되지 않도록 한다.

통상의 선단장치(10)는 측방향으로 분사노즐(12)을 설치하여 물을 분사시키도록 하는 한편 중앙으로 천공시는 물을 주입하고 확공시는 주입재(M)를 주입시키도록 하며, 상기 선단장치(10)를 이용하여 천공이 이루어지는 한편 확공이 이루어지게 하는 과정은 공지된 사실이므로, 이에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.

선단장치(10)는 천공이 이루어질 때 회전이 이루어지면서 비트(11)를 이용한 천공이 이루어지게 하되 선단장치(10)의 내부로 주입되는 물을 이용하여 천공이 쉽게 이루어지도록 하며, 천공이 완료되면 분사노즐(12)에서 물을 분사시켜 천공구멍(21)을 확공시키는 한편 선단장치(10)의 내부로 몰타르 또는 밀크 등의 주입재(M)를 주입시켜 콘크리트 파일이 지중에 형성되게 하는 것이다.

본 발명은 상기 공지된 선단장치(10)의 선단 내측으로 길이가 가변되는 주입관(30)을 고정하는 것으로, 상기 주입관(30)은 여러 개의 직경이 다른 파이프(31-34)를 빠지지 않도록 끼움으로써 낚시대와 같이 접어줄 경우 길이가 짧게 되고 반대로 펼쳐줄 경우는 길이가 늘어나게 하는 것이다.

본 발명에서, 주입관(30)은 양측으로 걸림턱(a)(b)이 형성되고 직경이 다른 여러 개의 파이프(31-34)로 이루어지게 되고, 상기 걸림턱(a)(b)은 파이프(31-34)의 양쪽에서 서로 반대 방향으로 형성되어 빠지지 않게 되며, 마치 낚시대와 같이 결합된 상태에서 길이 가변이 이루어지게 된다.

본 발명의 주입관(30)은 선단장치(10)의 선단 내측에 고정시키게 되는 것으로, 다양한 방식의 고정이 가능하나, 외측에 위치한 파이프(31)가 선단장치(10)의 내측에 끼워지게 한 후 비트 고정캡(10a)을 끼우되 비트 고정캡(10a)이 끼워지면서 파이프(31)의 외측에 형성된 고정돌기(31a)를 압착하여 고정이 이루어지게 한다.

여기서, 주입관(30)의 내측에 위치하는 파이프(34)는 선단장치(10)의 중앙에 형성되어 물이나 주입재(M)를 배출시키는 배출관과 직경이 일치되도록 함으로써 선단장치(10)에서 배출되는 물이나 주입재(M)가 방해를 받지 않고 주입관(30)을 구성하는 파이프(34)를 통하여 배출이 이루어지도록 한다.

이러한 구성의 본 발명에서 여러 개의 파이프(31-34)를 조합하여 결합된 상태로 길이가 가변되는 주입관(30)은 선단장치(10)의 선단 내측으로 고정시키되 최내측 파이프(34)를 통하여 물이나 주입재(M)의 주입이 이루어지게 하고, 상기 주입관(30)을 고정시키는 방식은 다양한 형태로 이루어질 수 있으며, 이러한 주입관(30)의 고정 방식 차이는 단순한 실시 변경에 해당된다.

본 발명의 주입관(30)은 파이프(31-34)의 양쪽으로 걸림턱(a)(b)을 형성하여 주입관(30)의 길이가 늘어날 때 파이프(31)(34)의 양쪽으로 걸리면서 길이나 늘어나도록 하는 것으로, 걸림턱(a)(b)의 형성이 당연한 구조는 아니나 주입관(30)을 이루는 파이프(31-34)가 접혀지거나 빠지는 경우 서로 연결된 상태를 유지하면 족하다.

이러한 주입관(30)이 선단장치(10)의 선단 내측에 고정된 상태에서 천공이 이루어지는 과정을 살펴본다.

선단장치(10)를 들어 지면에 대면 주입관(30)은 지면에 밀리면서 선단장치(10)에서 돌출되지 않은 상태를 유지하게 되고, 이 상태에서 선단장치(10)를 회전하며 천공이 이루어지게 하는 경우 선단장치(10)를 통하여 주입되는 물은 주입관(30)을 통하여 주입이 이루어지게 되므로, 비트(11)로 천공을 할 때 쉽게 천공이 이루어지게 하는 한편 주입된 물과 혼합된 흙에 의해 주입관(30)의 하부가 받쳐지는 형태가 되므로, 천공을 할 때 주입관(30)은 선단장치(10)의 선단 내측에 위치한 상태가 된다.

이 같이 천공과정에서는 주입관(30)이 접혀져 있는 상태로 선단장치(10)의 내측에 위치하게 되므로, 천공시 선단장치(10)를 회전시켜가며 천공이 이루어지게 된다.

이 상태로 원하는 깊이까지 천공이 이루어지게 되면, 선단장치(10)의 천공을 중단하고, 분사노즐(12)로 물을 분사하여 확공이 이루어지게 한다.

선단장치(10)를 회전시키며 분사노즐(12)에서 물의 분사가 이루어지게 되므로, 천공구멍(21)의 확공이 이루어지게 되고, 이때 확공과정에서 발생되는 물과 혼합된 흙은 지상으로 토출되게 된다.

이때 선단장치(10)내측으로 물의 주입을 방지한 후 몰타르나 밀크 등의 주입재(M)를 주입시킴으로써 주입재(M)는 주입관(30)을 통하여 주입이 이루어지게 되나, 상기 선단장치(10)가 상부로 들리면서 확공이 이루어지게 되므로, 주입관(30)은 자중에 의하여 펼쳐지게 되고, 주입관(30)의 선단은 선단장치(10)의 선단보다 확실히 저면에 위치하게 된다.

본 발명에서 확공을 위하여 선단장치(10)를 들어주게 되면, 선단장치(10)의 저면이 개방된 상태가 유지되므로 주입관(30)은 도 8과 같이 하측으로 늘어난 상태를 유지하게 된다.

주입관(30)이 늘어나게 되면, 주입관(30)에서 배출되는 주입재(M)가 선단장치(10)의 선단과 같은 위치에서 배출되지 않고, 선단장치(10)보다 한참 아래에서(도 8의 DH) 배출이 이루어져 확공된 구멍을 채우게 되므로, 분사노즐(12)에서의 고압분사에 의해 흙이 토출될 때 주입재(M)도 따라서 토출되는 경우를 없애게 된다.

즉, 흙을 외부로 밀어내는 힘을 제공하는 분사노즐(12)의 위치와 주입재(M)를 배출시키는 선단장치(10)와의 거리가 짧을 경우 흙과 함께 주입재(M)의 일부도 토출되는 문제가 있으나, 본 발명과 같이 확공과정에서 주입관(30)의 길이를 늘려주어 분사노즐(12)과 주입관(30)의 선단 위치를 멀리할 경우 주입재(M)가 흙과 함께 토출될 이유가 없어지게 된다.

이와 같이 본 발명은 선단장치(10)를 들어 올릴 경우 주입관(30)이 자중에 의해 늘어나면서 주입재(M)가 주입되는 위치가 선단장치(10)의 측면에 설치된 분사노즐(12)의 위치와 거리가 많이 나게 함으로써 확공과정에서 주입재(M)가 토출되는 경우를 없애게 된다.

10 : 선단장치 12 : 분사노즐
20 : 천공로드 21 : 천공구멍
30 : 주입관 31-34 : 파이프
a,b : 걸림턱

Claims (5)

1. 천공로드(20)의 선단에 결합되어 천공구멍(21)을 형성하고 측면에 설치된 분사노즐(12)에서 물을 분사시켜 천공구멍(21)을 확공하는 한편 천공로드(20)를 통하여 선단 하측으로 주입재(M)를 주입시키는 선단장치(10)에 있어서,
   상기 선단장치(10)의 선단 내측에 길이 가변되는 주입관(30)을 연결하여 천공시 주입관(30)이 선단장치(10)의 안쪽으로 접혀지고 확공시 주입관(30)을 선단장치(10)의 하단으로 펼쳐서 주입재(M)가 주입되게 하는 것을 특징으로 하는 길이 가변형 선단장치.
2. 제1항에 있어서, 직경이 다른 수 개의 파이프(31-34)로 이루어지는 주입관(30)은 파이프(31-34)의 양쪽으로 걸림턱(a)(b)을 형성하여 파이프(31-34)끼리 끼워진 채로 빠지지 않게 하고, 상기 주입관(30)은 접혔을 때 선단장치(10)의 선단에서 돌출되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 길이 가변형 선단장치.
3. 제2항에 있어서, 주입관(30)은 선단장치(10)의 내측에 결합되는 한편 최내측의 파이프(34) 직경이 선단장치(10)의 배출구 직경과 같게 하여 선단장치(10)의 주입재(M)가 최종적으로 최내측의 파이프(34)를 통하여 주입되게 하는 것을 특징으로 하는 길이 가변형 선단장치.
4. 제2항에 있어서, 주입관(30)을 구성하는 최외측의 파이프(31)는 선단장치(10)의 선단내측에 끼워져 결합되게 한 후 최외측 파이프(31)의 외측에 형성된 고정돌기(31a)가 비트캡(10a)의 고정시 고정이 이루어지게 하는 것을 특징으로 하는 길이 가변형 선단장치.
5. 천공로드(20)에 결합된 선단장치(10)를 회전시켜 선단장치(10)의 선단에 고정된 비트(11)로 지면의 천공이 이루어지고,
   상기 천공과정에서는 선단장치(10)의 선단 내측에 길이 가변되게 고정된 주입관(30)에서 물이 주입되게 하되 상기 주입관(30)은 천공시 물과 혼합된 흙에 의해 선단장치(10)의 선단으로 돌출되지 못하고 접혀진 상태에서 천공이 이루어지게 하며,
   천공이 완료되면 주입관(30)으로 주입하는 물을 주입재(M)로 바꾸어 주입하는 한편 선단장치(10)의 측면 분사노즐(12)에서 고압의 물을 분사시키며 선단장치(10)가 회전과 함께 들리게 하고,
   선단장치(10)가 들리면서 분사노즐(12)의 물에 의해 확공이 이루어지는 동시에 주입관(30)이 자중에 의해 펼쳐지게 하며,
   상기 선단장치(10)가 확공과정에서 주입관(30)이 펼쳐진 채로 주입재(M)의 주입이 이루어지는 것을 특징으로 하는 길이 가변형 선단장치를 이용한 그라우팅 공법.

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