KR101288040B1

KR101288040B1 - 일괄 포장튜브 타입의 2액형 발포폼을 이용한 가압 그라우팅 간소화공법

Info

Publication number: KR101288040B1
Application number: KR1020130031392A
Authority: KR
Inventors: 류영호; 구자춘
Original assignee: (주)동운엔지니어링
Priority date: 2013-03-25
Filing date: 2013-03-25
Publication date: 2013-07-19
Also published as: KR20130041017A

Abstract

본 발명은 지반 보강을 위해 그라우트재를 가압식으로 주입하면서 수행하는 그라우팅 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 네일링공법 내지 강관그라우팅공법에서 일괄 튜브포장 타입의 2액형 발포폼 포장제품을 패킹재로 적극 이용하여 후단패커 내지 중간패커를 설치하면서 가압 그라우팅을 실현하는 공법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 고가의 대형 장비를 이용하지 않고도 현장에서 용이하게 패킹작업을 수행할 수 있기 때문에 가압 그라우팅을 간소하게 실현할 수 있다. 또한 후단패커는 물론 중간패커 또한 간단하게 설치할 수 있기 때문에 소일네일이나 강관 그라우팅에서서 용이하게 다단 가압 그라우팅을 실현할 수 있다. 나아가 종래에는 발포폼을 이용한 패킹작업에서 발포액 주입을 위한 별도의 주입관 등의 설치가 필요했으나, 본 발명에서는 발포액 주입을 위한 주입관이 필요치 아니하므로 전반적으로 가압 그라우팅을 위한 자재를 간소화할 수 있다.

Description

일괄 포장튜브 타입의 2액형 발포폼을 이용한 가압 그라우팅 간소화공법{Simply Pressurized Grouting Method Using Bi-liquid Foam}

본 발명은 지반 보강을 위해 그라우트재를 가압식으로 주입하면서 수행하는 그라우팅 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일괄 포장튜브 타입의 2액형 발포폼을 이용하여 현장 작업과 장비를 간소화시킨 가압 그라우팅 간소화공법에 관한 것이다.

그라우팅(grouting) 공법이란 지반 내부에 주입관을 삽입하고 주입관을 통하여 그라우트재를 지반 내부에 충전시키는 공법으로, 지반의 차수 또는 지수를 목적으로 하거나 지반의 강도 증대 및 지반 안정을 목적으로 한다. 심도가 깊어지면 내부 깊숙이 그라우트재를 주입하기가 곤란하므로 주입구간을 나누어 주입하는 다단 그라우팅 공법이 적용되며, 그라우트재의 밀실한 충전 내지 효과적인 지반 침투를 위해 가압 그라우팅을 시도하기도 한다. 이와 같은 그라우팅 공법은 지반 보강을 위한 목적으로 강관 그라우팅과 소일네일링 공법에 주로 적용된다.

가압 그라우팅을 실현하기 위해서는 패커 설치가 필요하다. 패커 설치와 관련한 종래 기술 중에는 특허 제10-0493927호와 특허 제10-0643508호가 있다. 특허 제10-0493927호에는 발포우레탄 약액이 주입되는 형태의 패커가 개시되어 있는데, 이와 같은 패커는 지반 내부에 설치한 후 외부에서부터 주입되는 발포우레탄 약액이 발포가 진행됨에 따라 패킹되는 방식이다. 이 방식은 패킹효과 면에서 유리하지만 발포우레탄 약액 주입을 위한 대형 장비가 필요하다는 단점이 있다. 특허 제10-0643508호에는 스펀지 소재의 패커와 확장형 형태의 패커가 개시되어 있는데, 패커 구성이 간단하나 패킹효과를 보장받기 어렵다는 단점이 있으며, 또한 패킹재로 발포우레탄 약액을 이용하는 경우에는 대형 장비의 사용 문제를 여전히 안고 있다.

본 발명은 종래 가압 그라우팅에서 패커 설치에 관한 문제점을 개선하고자 개발된 것으로서, 대형 장비를 사용하지 않고도 현장에서 간단하게 발포폼에 의한 패킹작업을 진행하면서 가압 그라우팅을 실현할 수 있는 가압 그라우팅 간소화공법을 제공하는데 기술적 과제가 있다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 네일링공법 내지 강관그라우팅공법에서 일괄 튜브포장 타입의 2액형 발포폼 포장제품을 패킹재로 적극 이용하여 후단패커 내지 중간패커를 설치하면서 가압 그라우팅을 실현하는 방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 일괄 포장튜브 타입의 2액형 발포폼 포장제품을 적극적으로 활용한 결과 고가의 대형 장비를 이용하지 않고도 현장에서 패킹작업을 쉽게 수행할 수 있으며, 그 결과 가압 그라우팅을 간소하게 수행할 수 있다.

둘째, 후단패커는 물론 중간패커 또한 간단하게 설치할 수 있기 때문에 소일네일이나 강관 그라우팅에서 용이하게 다단 가압 그라우팅을 실현할 수 있다.

셋째, 종래에는 발포폼을 이용한 패킹작업에서 발포액 주입을 위한 별도의 주입관 등의 설치가 필요했으나, 본 발명에서는 발포액 주입을 위한 주입관이 필요치 아니하므로 전반적으로 가압 그라우팅을 위한 자재를 간소화할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 가압 그라우팅 간소화공법에서 이용하는 지반보강재에 대한 다양한 실시예이다.
도 4는 본 발명에 따른 가압 그라우팅 간소화공법에서 이용하는 일괄 포장튜브 타입의 2액형 발포폼 포장제품에 대한 개요도이다.
도 5 내지 도 10은 본 발명에 따른 가압 그라우팅 간소화공법에 대한 시공 순서도이다.

이하 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 가압 그라우팅 간소화공법에서 이용하는 지반보강재(100)에 대한 다양한 실시예이다. 본 발명에서 이용하는 지반보강재(100)는 지반보강방법의 종류에 따라 네일(110) 타입과 강관(120) 타입으로 구분되고, 아울러 차폐판의 설치방식에 따라 후단패커 타입과 중간패커 타입으로 구분된다.

도 1은 소일네일링에 의한 지반보강방법을 실현하기 위한 지반보강재(100)의 일례로서, 네일(110)과 후단패커가 적용된 타입의 지반보강재(100)이다. 보는 바와 같이 네일(110)과 제1주입관(131)이 평행 배치되고, 네일(110)과 제1주입관(131)이 동시에 제1차폐판(141)을 관통하도록 배치되는 구조로 마련된다. 여기서 제1차폐판(141)은 네일(110)과 제1주입관(131) 후단에 위치하도록 배치되어 후단패커의 형성위치를 결정하는 구성이 된다(도 8 참조). 나아가 도 2에서는 제1공기배출관(151)이 제1주입과(131)보다 짧은 길이로 제1주입관(131)과 나란하게 더 배치되고 있는데, 제1공기배출관(151)은 그라우트과정에서 천공 구멍(410) 내부의 공기를 원활하게 배출시키기 위함이다. 또한 도 2에서는 네일(110)의 정착력을 증대시키기 위해 네일(110) 선단에 뾰족한 정착앵커(111)가 장착되고 있다. 한편 제1차폐판(141) 후위에는 제2차폐판(142)이 장착될 수 있는데, 이에 대해서는 도 8에서 설명한다.

도 2는 도 1의 지반보강재(100)에서 중간패커가 추가 적용된 타입의 일례이다. 후단패커와 중간패커가 동시에 적용된 타입으로, 다단 그라우팅 실현을 위해 제안된 예이다. 도 2의 지반보강재(100)는 전체적으로 도 1과 동일하며, 다만 중간패커를 위해 제3,4차폐판(143, 144)과 유연성 시트(310) 및 밴드클램프(330)가 더 포함되고 아울러 다단 그라우팅의 실현을 제2주입관(132)과 제2공기배출관(152)이 더 포함되는 점에서 차이가 있다. 다시 말해, 네일(110)과 제2주입관(132) 중간에서 제3,4차폐판(143, 144)이 서로 이격하게 관통 배치되고, 네일(110)과 제2주입관(132) 후단에서 제1차폐판(141)이 관통 배치되고, 제1주입관(131)이 제1차폐판(141)을 관통하면서 그 선단부가 제3차폐판(143) 후위에 위치하도록 배치되며, 아울러 제1,2공기배출관(151, 152)이 제1,2주입관(131, 132)과 나란하게 배치된다. 이로써 제1차폐판(141)에 의해 후단패커의 형성위치가 결정되고 제3,4차폐판(143, 144)에 의해 중간패커의 형성위치가 결정된다.

특히 도 2에서는 중간패커의 형성을 위해 유연성 시트(310)와 밴드클램프(330)를 이용하고 있다. 유연성 시트(310)는 지반보강재의 제3,4차폐판(143, 144)을 동시에 둘러 감을 수 있는 크기의 시트로서, 제3,4차폐판(143, 144)을 동시에 둘러 감아 제3,4차폐판(143, 144)의 사이 공간을 폐쇄함으로써 그 내부 공간을 패킹 공간으로 제공한다. 유연성 시트(310)는 부직포, 합성수지 비닐시트, 탄성고무시트 등이면 적당하다. 한편 본 발명에서는 도 4와 같은 일괄 포장튜브 타입의 2액형 발포폼 포장제품(200)을 패킹재로 이용하기 때문에, 유연성 시트(310)의 신속한 밀봉이 중요한데, 이를 위해 도 2에서는 유연성 시트(310)에 벨크로 테이프(320)를 부착하고 아울러 밴드클램프(330)로 사용할 것을 제안한다. 제3,4차폐판(143, 144)을 동시에 둘러 감은 유연성 시트(310)를 벨크로 테이프(320)로 봉합하고, 봉합 상태의 유연성 시트(310)를 밴드클램프(330)로 고정할 수 있도록 한 것이다(도 6 참조). 도 2에서는 웜드라이브(worm drive) 타입의 밴드클램프(330)를 이용하고 있지만, 이것 대신에 결속끈 등을 이용할 수 있음은 물론이다.

도 3은 강관그라우팅에 의한 지반보강방법을 실현하기 위한 지반보강재(100)의 일례로서, 강관(120)과 후단패커가 적용된 타입의 지반보강재(100)이다. 도 3의 지반보강재(100)는 네일(110) 대신에 강관(120)이 채택된다는 점에서 앞서 살펴본 도 1의 지반보강재(100)와 차이가 있다. 제1주입관(131)이 제1차폐판(141)을 관통하도록 배치되고, 이러한 제1주입관(131)과 제1차폐판(141)이 강관(120) 내부에 삽입되는 것이다. 강관(120)에는 그라우트재가 토출되는 토출 구멍(121)이 형성된다. 도시하지 않았지만 강관(120) 타입의 지반보강재도 제3,4차폐판(143, 144)과 제2주입관(132) 및 제2공기배출관(152)을 마련하면서 도 2와 같은 중간패커 타입으로 구현할 수 있음은 물론이다.

도 4는 본 발명에 따른 가압 그라우팅 간소화공법에서 이용하는 일괄 포장튜브 타입의 2액형 발포폼 포장제품(200)에 대한 개요도이다. 보는 바와 같이 일괄 튜브포장 타입의 2액형 발포폼 포장제품(200)은 A액과 B액이 하나의 포장튜브 내부에 제거가능한 칸막이에 의해 분리되게 담기도록 제작된 제품이다. 다시 말해, A액과 B액이 포장튜브 내부에서 칸막이에 의해 구분되었다가 사용을 위해 향후 칸막이를 제거하면 포장튜브 내부가 하나로 통합되면서 A액과 B액이 혼합하게 되고, 이어 A액과 B액의 혼합액이 반응하면서 발포가 진행되는 제품이다. 도 4에서는 집게핀 형태의 외부 칸막이에 의해 분리 포장된 일괄 튜브포장 타입의 2액형 발포폼 포장제품(200)을 확인할 수 있다. 도시하지 않았지만 일괄 튜브포장 타입의 2액형 발포폼 포장제품(200)은 테이프 형태의 외부 칸막이에 의해 분리 포장되는 것도 가능하며, 나아가 공개특허 제10-2009-95240호에서와 같이 다른 형태의 내부 칸막이(지퍼 또는 분리막)에 의해 분리 포장되는 것도 가능하다. 한편 본 발명에서는 아래 [표 1]과 같은 특성을 나타내는 발포우레탄 제품을 바람직하게 이용할 것을 제안한다.

구분	내용	비고
점도(A액)	400±50	25도,CPS
점도(B액)	200±50	25도,CPS
반응시간	4분±2	Gel Time
비중(A액)	1.05±0.05	-
비중(B액)	1.24±0.05	-
발포배율	5배±2	-
압축강도	45 Kg/cm²이상	4배발포

도 5 내지 도 10은 본 발명에 따른 가압 그라우팅 간소화공법에 대한 시공 순서도인데, 이를 참고하여 본 발명을 단계적으로 살펴본다.

(1)자재준비단계

도 1 내지 도 4에서 살펴본 지반보강재(100), 일괄 튜브포장 타입의 2액형 발포폼 포장제품(200), 유연성 시트(310), 밴드클램프(330)를 준비하며, 나아가 경우에 따라 지반보강재의 강관(120)과는 별개의 엑스트라강관(420)을 준비할 수 있다. 엑스트라강관(420)은 강관그라우팅을 실현하기 위한 추가 자재가 되는데, 토출 구멍(421)이 형성되도록 준비한다.

(2)천공단계- 도 5

지반을 천공한다. 도 1 및 도 2와 같은 네일(110) 타입의 지반보강재를 이용하는 경우에는 제1차폐판(141) 내지 제3,4차폐판(143, 144)이 안정적으로 삽입될 수 있는 구경으로 천공하며, 도 3과 같이 강관(120) 타입의 지반보강재를 이용하거나 엑스트라강관(420)을 이용하는 경우에는, 지반보강재의 강관(120) 내지 엑스트라강관(420)이 삽입될 수 있는 구경으로 천공한다.

(3)엑스트라강관 관입단계

엑스트라강관(420)을 이용하여 강관 그라우팅 공법을 수행하는 경우에는 엑스트라강관(420)을 관입 설치하며(도 7(c) 참조), 그렇지 않은 경우라면 본 단계는 생략한다.

(4)중간패커설치단계- 도 6

도 2와 같은 중간패커 타입의 지반보강재(100)를 이용하는 경우에는 지반보강재(100)에 중간패커를 설치한다. 도 1이나 도 3과 같이 선단패커 단독 타입의 지반보강재(100)를 이용하는 경우라면 본 단계가 생략되는 것은 물론이다.

중간패커는 유연성 시트(310)로 지반보강재의 제3,4차폐판(143, 144)을 둘러 감은 상태에서, 2액형 발포폼 포장제품(200)의 칸막이를 제거하여 하나의 포장튜브 내부에서 혼합시킨 A액과 B액의 혼합액을, 제3,4차폐판(143, 144) 사이에 주입한 후 유연성 시트(310)를 밀봉하는 과정으로 설치한다. 유연성 시트(310)로 제3,4차폐판(143, 144)을 둘러 감기 때문에 제3,4차폐판(143, 144) 사이에 발포액(A액과 B액의 혼합액)을 수용할 수 있는 공간이 자연스럽게 형성되며, 그 결과 현장에서 신속하게 발포형 중간패커의 설치가 가능해진다. A액과 B액의 혼합액을 주입한 후에는 유연성 시트(310)를 밀봉하는데, 벨크로 테이프(320)로 봉합하거나 밴드클램프(330)로 고정할 수 있다.

(5)지반보강재 관입단계- 도 7

천공 구멍(410)에 도 1 내지 도 3의 지반보강재(100)를 관입 설치하며(도 7(a)(b)), 엑스트라강관(420)이 설치된 경우라면 엑스트라강관(420) 내부에 관입 설치한다(도 7(c)). 특히 도 2와 같은 중간패커 타입의 지반보강재(100)라면 유연성 시트(310) 내부의 A액과 B액의 혼합액이 발포가 진행하기 전에 신속하게 관입 설치함으로써 지반 내부에서 발포가 진행되어 중간패킹이 안정적으로 이루어질 수 있도록 한다(도 7(c)).

(6)후단패킹단계- 도 8

2액형 발포폼 포장제품(200)의 칸막이를 제거하여 하나의 포장튜브 내부에서 혼합시킨 A액과 B액의 혼합액을, 제1차폐판(141)을 경계로 천공 구멍(410) 입구에 주입하여 발포를 진행시킨다. 이때, 발포폼이 천공 구멍(410) 밖으로 세어 나오는 것을 방지하기 위해 제2차폐판(142)을 더 설치할 수 있다. 제2차폐판(142)은 천공 구멍(410)을 폐쇄하는 형태로 설치하면 된다.

한편 도시하지 않았지만 도 2와 같이 후단패커와 중간패커가 동시에 적용되는 지반보강재(100)의 경우에는 후단패킹을 다른 방식으로 적용하는 것도 가능하다. 즉 종래의 가압 그라우팅공법에서의 패킹방식으로 적용하는 것이다. 다만 다른 방식으로 후단패킹을 수행한다고 하더라도 후단패킹은 제1주입관(131)을 제3차폐판(143) 후위에 위치시킨 상태에서 천공 구멍(410) 입구를 패킹하는 방식으로 해야 하며, 그래야 제1주입관(131)을 통한 그라우팅이 가능해진다.

(7)그라우트단계- 도 9 및 도 10

제1,2주입관(131, 132)을 통해 천공 구멍(410) 내부에 그라우트재를 충전한다. 후단패킹 내지 중간패킹이 처리되었기 때문에 가압 그라우팅이 실현되어 그라우트재의 밀실한 충전이 가능해지고 나아가 그라우트재의 지반 침투도 가능해지며, 특히 중간패킹에 의해 충전구간을 구분할 수 있기 때문에 동시 다단 그라우팅을 실현할 수 있다. 이로써 도 10과 같이 지반보강이 완성된다.

이상에서 본 발명은 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환, 부가 및 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.

100: 지반보강재
110: 네일
111: 정착앵커
120: 강관
121, 421: 토출구멍
131, 132: 주입관
141, 142, 143, 144: 차폐판
151, 152: 공기배출관
200: 2액형 발포폼 포장제품
310: 유연성 시트
320: 벨크로 테이프
330: 밴드클램프
410: 천공 구멍
420: 엑스트라강관

Claims

지반보강을 위한 그라우팅 방법으로서,
네일(110) 또는 강관(120); 네일(110)과 평행 배치되거나, 강관(120) 내부에 삽입되는 제2주입관(132); 네일(110)과 제2주입관(132)이 동시에 관통하도록 배치됨으로써 제2주입관(132) 중간에 서로 이격하게 위치하게 되거나, 제2주입관(132)이 관통 배치된 채 강관(120) 내부에 삽입됨으로써 제2주입관(132) 중간에 서로 이격하게 위치하게 되는 제3차폐판(143)과 제4차폐판(144);으로 구성되는 지반보강재(100);와, 지반보강재의 제3차폐판(143)과 제4차폐판(144)을 동시에 둘러 감을 수 있는 크기의 유연성 시트(310); 및, A액과 B액이 하나의 포장튜브 내부에 제거가능한 칸막이에 의해 분리되게 담기도록 제작된 일괄 튜브포장 타입의 2액형 발포폼 포장제품(200);을 준비하는 자재준비단계;
지반을 천공하는 천공단계;
유연성 시트(310)로 지반보강재의 제3차폐판(143)과 제4차폐판(144)을 둘러 감으면서 제3차폐판(143)과 제4차폐판(144) 사이의 유연성 시트(310) 내부에, 2액형 발포폼 포장제품(200)의 칸막이를 제거하여 하나의 포장튜브 내부에서 혼합시킨 A액과 B액의 혼합액을 주입한 후, 유연성 시트(310)를 밀봉하는 중간패커설치단계;
중간패커설치단계를 통해 주입된 A액과 B액의 혼합액에 의한 발포가 진행되기 전에, 천공 구멍(410)에 지반보강재(100)를 관입 설치하는 지반보강재 관입단계;
제1주입관(131)을 제3차폐판(143) 후위에 위치시킨 상태에서, 천공 구멍(410) 입구를 패킹하는 후단패킹단계;
제1주입관(131)과 제2주입관(132)을 통해 천공 구멍(410) 내부에 그라우트재를 충전하는 그라우트단계;
로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일괄 튜브포장 타입의 2액형 발포폼을 이용한 가압 그라우팅 간소화공법.
제1항에서,
상기 자재준비단계는, 네일(110)과 평행 배치되거나 강관(120) 내부에 삽입되되 선단부가 제3차폐판(143) 후위에 위치하게 되는 제1주입관(131); 네일(110)과 제1주입관(131) 및 제2주입관(132)이 동시에 관통하도록 배치됨으로써 제1주입관(131) 후단에 위치하게 되거나, 제1주입관(131) 및 제2주입관(132)이 관통 배치된 채 강관(120) 내부에 삽입됨으로써 제1주입관(131) 후단에 위치하게 되는 제1차폐판(141);이 더 포함되도록 구성되는 지반보강재(100)를 준비하면서 이루어지며,
상기 후단패킹단계는, 2액형 발포폼 포장제품(200)의 칸막이를 제거하여 하나의 포장튜브 내부에서 혼합시킨 A액과 B액의 혼합액을, 제1차폐판(141)을 경계로 천공 구멍(410) 입구에 주입하여 발포를 진행시면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 일괄 튜브포장 타입의 2액형 발포폼을 이용한 가압 그라우팅 간소화공법.
제1항 또는 제2항에서,
상기 자재준비단계는, 유연성 시트(310)의 단부에 벨크로 테이프(320)가 장치되도록 준비하는 한편, 한 쌍의 밴드클램프(330);를 더 준비하면서 이루어지며,
상기 중간패커설치단계는, 지반보강재의 제3차폐판(143)과 제4차폐판(144)을 둘러 감은 유연성 시트(310)를 벨크로 테이프(320)로 봉합하는 한편, 제3차폐판(143) 후위와 제4차폐판(144) 선위에서 각각 밴드클램프(330)를 장착하여 유연성 시트(310)를 고정하는 것으로 밀봉하는 것을 특징으로 하는 일괄 튜브포장 타입의 2액형 발포폼을 이용한 가압 그라우팅 간소화공법.
제2항에서,
상기 후단패킹단계는, A액과 B액의 혼합액을 주입한 후 제2차폐판(142)으로 천공 구멍(410) 입구를 폐쇄하는 과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 일괄 튜브포장 타입의 2액형 발포폼을 이용한 가압 그라우팅 간소화공법.
제1항 또는 제2항에서,
상기 자재준비단계는, 네일(110)에 의한 지반보강재(100)를 준비하는 한편, 지반보강재와는 별개의 엑스트라강관(420);을 더 준비하면서 이루어지며,
상기 천공단계 다음에, 천공 구멍(410)에 엑스트라강관(420)을 관입 설치하는 엑스트라강관(420) 관입단계;가 더 포함되고,
상기 지반보강재 관입단계는, 엑스트라강관(420) 내부에 관입 설치하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 일괄 튜브포장 타입의 2액형 발포폼을 이용한 가압 그라우팅 간소화공법.