KR101333201B1 - Freezimg pipe and ground freezing method using freezimg pipe - Google Patents
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Abstract
본 발명은 토양(10)의 굴착홈(20)에 삽입되어, 토양(10)을 동결시키기 위한 동결관(100)에 관한 것으로서, 외부관(110); 하단부가 개방된 형태로 외부관(110)의 내부에 설치된 내부관(120); 내부관(120)의 상부에 형성된 냉매 주입구(121); 냉매(200)의 흐름을 방해하도록 외부관(110)의 내면 또는 내부관(120)의 외면에 설치된 돌출 부재(130); 외부관(110)의 상부에 형성된 냉매 배출구(111);를 포함하는 동결관과 이를 이용한 토양 동결 공법을 제시함으로써, 적은 양의 냉매로 토양의 동결 효과가 최대화되도록 한다.The present invention relates to a freezing tube (100) inserted into an excavation groove (20) of a soil (10) to freeze the soil (10), comprising: an outer tube (110); An inner tube (120) installed inside the outer tube (110) in such a manner that a lower end thereof is opened; A refrigerant inlet 121 formed in the upper portion of the inner tube 120; A protruding member 130 installed on the inner surface of the outer tube 110 or the outer surface of the inner tube 120 to obstruct the flow of the refrigerant 200; A frozen pipe including a refrigerant outlet 111 formed in an upper portion of the outer pipe 110 and a soil freezing method using the same, thereby maximizing the effect of freezing the soil with a small amount of refrigerant.
Description
본 발명에 토목 기술 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 동결관의 구조와 동결관을 이용한 토양 동결 공법에 관한 것이다.The present invention relates to the field of civil engineering, and more particularly, to a structure of a freezing pipe and a method of freezing the soil using a freezing pipe.
일반적으로 동결관은 냉매를 이용하여 이와 접촉하는 토양(지하수)을 냉각시키는 공법에 사용되는 구조물을 말한다.Generally, a freezing tube refers to a structure used in a method of cooling a soil (groundwater) that is in contact with a refrigerant by using a refrigerant.
이와 같은 동결관은 토양 시료의 안정적인 채취, 터널의 지보재, 토류벽의 엄지말뚝 등의 용도로 사용된다.Such freezing pipes are used for stable collection of soil samples, as support materials for tunnels, for thumb piles of soil walls.
종래의 동결관은 냉매가 주입된 후, 단시간 내에 배출되는 구조로 인하여, 토양의 동결 효율이 좋지 않았다. The freezing efficiency of the soil is not good due to the structure that the conventional freezing tube is discharged in a short time after the refrigerant is injected.
따라서, 높은 동결 효과를 얻기 위해서는, 더 많은 양의 냉매를 주입하거나, 냉매를 반복 주입하는 과정을 거쳐야 했기 때문에, 비용이 많이 소모되고, 시공성이 저하된다는 문제점이 있었다.Therefore, in order to obtain a high freezing effect, a larger amount of refrigerant has to be injected or a refrigerant has to be injected repeatedly, which leads to a problem that the cost is high and the workability is deteriorated.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 적은 양의 냉매로 토양의 동결 효과가 최대화 되도록 하는 동결관과 이를 이용한 토양 동결 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a freeze tube for maximizing the freezing effect of a soil with a small amount of refrigerant and a soil freezing method using the same.
상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 토양(10)의 굴착홈(20)에 삽입되어, 상기 토양(10)을 동결시키기 위한 동결관(100)에 있어서, 외부관(110); 하단부가 개방된 형태로 상기 외부관(110)의 내부에 설치된 내부관(120); 상기 내부관(120)의 상부에 형성된 냉매 주입구(121); 상기 냉매(200)의 흐름을 방해하도록 상기 외부관(110)의 내면 또는 상기 내부관(120)의 외면에 설치된 돌출 부재(130); 상기 외부관(110)의 상부에 형성된 냉매 배출구(111);를 포함하는 것을 특징으로 하는 동결관을 제시한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a freeze tube (100) for freezing the soil (10) by being inserted into an excavation groove (20) of the soil (10), comprising: an outer tube (110); An inner tube (120) installed inside the outer tube (110) in such a manner that a lower end thereof is opened; A
상기 돌출 부재(130)는 링 형상인 것이 바람직하다.The protruding
상기 돌출 부재(130)는 상기 외부관(110)의 내면 또는 상기 내부관(120)의 외면에 소정 간격을 두고 복수개가 장착된 것이 바람직하다.It is preferable that a plurality of the protruding
상기 돌출 부재(130)는 상기 외부관(110)의 내면 및 상기 내부관(120)의 외면에 모두 설치된 것이 바람직하다.It is preferable that the protruding
상기 돌출 부재(130)는 수평 방향으로 돌출되도록 설치된 것이 바람직하다.The protruding
상기 돌출 부재(130)는 하향 경사형으로 돌출되도록 설치된 것이 바람직하다.The protruding
상기 돌출 부재(130)는 상기 외부관(110)의 내면 또는 상기 내부관(120)의 외면에 착탈이 가능한 구조로 형성된 것이 바람직하다.The protruding
상기 돌출 부재(130)는 상기 외부관(110)의 내면 또는 상기 내부관(120)의 외면에 일체형 구조로 형성된 것이 바람직하다.The protruding
본 발명은 상기 동결관(100)을 이용한 토양 동결 공법으로서, 상기 동결관(100)이 설치될 상기 토양(10)에 상기 굴착홈(20)을 형성하는 굴착홈 형성 단계; 상기 동결관(100)을 상기 토양(10)의 굴착홈(20)에 삽입하여 설치하는 동결관 설치 단계; 상기 냉매(200)를 상기 내부관(120)으로 주입하여, 상기 냉매(200)가 상기 내부관(120) 및 상기 외부관(110)을 통과하면서, 인접한 상기 토양(10)을 동결시켜 동결부(11)를 형성하도록 한 후, 배출되도록 하는 동결부 형성 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 동결관을 이용한 토양 동결 공법을 함께 제시한다.The present invention is a soil freezing method using the freezing pipe (100), comprising the steps of: forming an excavation groove (20) in the soil (10) to which the freezing pipe (100) is to be installed; A freezing tube installation step of inserting the
본 발명은 적은 양의 냉매로 토양의 동결 효과가 최대화 되도록 하는 동결관과 이를 이용한 토양 동결 공법을 제공한다.The present invention provides a frozen tube for maximizing the freezing effect of soil with a small amount of refrigerant and a soil freezing method using the same.
도 1 내지 6은 본 발명에 의한 동결관의 실시예를 도시한 것으로서,
도 1은 제 1실시예에 관한 단면도.
도 2는 제 2실시예에 관한 단면도.
도 3은 제 3실시예에 관한 단면도.
도 4는 제 4실시예에 관한 단면도.
도 5는 제 5실시예에 관한 단면도.
도 6은 제 6실시예에 관한 단면도.
도 7 내지 9는 본 발명에 의한 동결공법의 일실시예의 공정도.1 to 6 show an embodiment of the freezing tube according to the present invention,
1 is a cross-sectional view according to a first embodiment;
2 is a sectional view according to the second embodiment;
3 is a sectional view according to the third embodiment;
4 is a sectional view according to the fourth embodiment;
5 is a sectional view according to the fifth embodiment.
6 is a sectional view according to the sixth embodiment.
Figs. 7 to 9 are process drawings of an embodiment of the frozen process according to the present invention. Fig.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 동결관(100)은 기본적으로 외부관(110); 하단부가 개방된 형태로 외부관(110)의 내부에 설치된 내부관(120); 내부관(120)의 상부에 형성된 냉매 주입구(121); 냉매(200)의 흐름을 방해하도록 외부관(110)의 내면 또는 내부관(120)의 외면에 설치된 돌출 부재(130); 외부관(110)의 상부에 형성된 냉매 배출구(111);를 포함하는 구조로 형성된다(도 1).1 and 2, the
종래의 동결관(100)은 주입된 냉매(200)가 별도의 와류 현상 없이 단시간 내에 배출되는 구조로 인하여, 토양(10)의 동결 효율이 좋지 않았다. The freezing efficiency of the
따라서, 높은 동결 효과를 얻기 위해서는, 더 많은 양의 냉매(200)를 주입하거나, 냉매(200)를 반복 주입하는 과정을 거쳐야 했기 때문에, 경제적 비용이 많이 소모되고, 시공성이 저하된다는 문제점이 있었다.Therefore, in order to obtain a high freezing effect, a larger amount of the
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결할 수 있는 방안으로서, 동결관(100)의 외부관(110)에 돌출 부재(130)를 설치함으로써, 냉매(200)의 와류 현상을 유도하여 냉매(200)의 체류시간을 높임에 따라, 적은 양의 냉매(200)로 토양(10)의 동결 효과가 최대화 되도록 하는 동결관(100)을 제시하는 것이다.The present invention solves the above problem by providing a protruding
돌출 부재(130)의 설치에는 비용이 소요되지만, 냉매(200)의 절감에 의한 비용감소가 더 크므로, 전체 비용을 절감시킬 수 있다는 장점이 있다.The installation of the protruding
또한, 상기 동결관(100)을 이용하여 작업을 할 경우, 동일한 동결 효과를 위해 소요되는 냉매(200)의 양이 줄어들어, 냉매(200) 투입에 소요되는 시간을 줄일 수 있으므로 공사 시간을 단축하고, 시공성을 높일 수 있다.In addition, when the
이와 같은 동결관(100)은 다양한 용도로 활용이 가능하다.The
예를 들어, 지반의 연약도를 평가하기 위한 토양(10)의 시료를 채취하는 공법에 사용될 수 있다. 이 공법에 상기의 동결관(100)을 사용할 경우, 비교적 안정적이고 경제적으로 시료를 채취할 수 있다는 장점이 있다.For example, it can be used in a method of collecting a sample of the
또한, 종래의 토류벽이 설치되는 공사에서, 상기 동결관(100)을 토류벽의 대체 벽 또는 엄지말뚝으로 사용하여 경제성과 안정성을 높일 수 있다. In addition, in the conventional construction in which the earth wall is installed, the
이외에도, 지하 터널 굴착 공사시, 지보재 역할로써 상기 동결관(100)을 사용하면 시공성과 구조적 안정성 측면에서 유리하다.In addition, it is advantageous in terms of workability and structural stability when the
돌출 부재(130)는 상기 기능에 부합할 수 있으면 어느 형상이나 상관없지만, 링 형상을 사용할 경우 동결관(100) 내부 전단면에 걸쳐 와류 현상의 발생을 증대시켜 동결 효율을 최대화할 수 있다는 장점이 있다(도 1,2). The protruding
돌출 부재(130)는 외부관(110)의 내면 또는 상기 내부관(120)의 외면에 소정 간격을 두고 복수개가 장착되는 것이 바람직하다(도 1,2).It is preferable that a plurality of protruding
이는 장착된 돌출부재(130)의 개수가 많을수록, 냉매(200)의 와류 현상이 더 많이 유도되고, 따라서 외부관(110) 내에서의 냉매(200)의 체류시간을 높임으로써, 인접한 토양(10)을 더욱 효과적으로 동결시킬 수 있기 때문이다.This is because the larger the number of mounted
돌출 부재(130)를 외부관(110)의 내면 및 상기 내부관(120)의 외면에 모두 설치하면, 냉매(200)의 와류현상이 더 효과적으로 유도되어 냉매(200)의 체류시간을 높일 수 있다(도 3,6).If the
이때, 냉매(200)의 와류 현상은 토양(10)과 가장 인접한 영역에서 발생할수록 토양(10)의 동결 효과가 높아지기 때문에, 내부관(120)의 외면보다, 외부관(110)의 내면에 설치되는 돌출 부재(130)의 개수가 많을수록 효과적인 구조라 할 수 있다(도 1,4).Since the vortex phenomenon of the
돌출 부재(130)의 설치 구조도 마찬가지로, 상기 기능에 충족될 수 있으면 어느 구조로든 설치가 가능하다. The mounting structure of the protruding
예를 들어, 돌출 부재(130)가 수평 방향으로 돌출되도록 설치할 수 있는데, 이러한 구조는 시공성이 용이하다는 장점이 있다(도 1,2,3).For example, the protruding
다른 구조로는 돌출 부재(130)가 하향 경사형으로 돌출되도록 설치할 수 있다(도 4,5,6). In another structure, the protruding
이러한 구조는 수평 방향으로 돌출된 구조에 비해, 냉매(200)의 와류 현상을 더 많이 유도하는 구조로써, 돌출 부재(130)의 기능을 더욱 효과적으로 발휘할 수 있다는 장점이 있다.This structure is advantageous in that the function of the protruding
돌출 부재(130)는 외부관(110)의 내면 또는 내부관(120)의 외면에 착탈이 가능한 구조로 형성할 수 있다. The protruding
이 구조는 돌출 부재(130)의 개수와 위치를 조절할 수 있음으로써, 동결관(100)을 매설한 토양(10)의 환경과 공사 여건에 따라, 적절하게 부합하는 구조를 형성하여 사용할 수 있다는 장점이 있다.This structure is capable of adjusting the number and position of the projecting
돌출 부재(130)는 외부관(110)의 내면 또는 내부관(120)의 외면에 일체형 구조로 형성할 수도 있다.The
이러한 일체형 구조의 경우, 동결관(100)을 일괄적으로 사전 제작하여 운반함으로써, 현장에서의 시공이 편리하고 시간을 절감할 수 있다는 장점이 있다.In the case of such an integral structure, it is advantageous that the
이하, 위와 같은 구조를 취하는 동결관(100)을 이용한 토양 동결 공법에 대하여 설명한다.Hereinafter, the soil freezing method using the
동결관(100)이 설치될 상기 토양(10)에 상기 굴착홈(20)을 형성한다(도7).The
동결관(100)을 토양(10)의 굴착홈(20)에 삽입하여 설치한다(도 8).The
냉매(200)를 내부관(120)으로 주입하여, 냉매(200)가 내부관(120) 및 외부관(110)을 통과하면서, 인접한 토양(10)을 동결시켜 동결부(11)를 형성하도록 한 후, 배출되도록 한다(도 9).The
이 과정은, 냉매(200)를 통하여 인접한 토양(10)의 간극수가 냉각됨으로써, 토양이 냉각되는 원리를 이용하는 것이다.This process utilizes the principle that the pore water of the adjacent soil (10) is cooled through the coolant (200) to cool the soil.
또한, 냉매(200)가 외부관(110)을 통과하면서 돌출 부재(110)에 의해 속도가 저감되는 현상은 상술한 바와 같다.The phenomenon that the speed of the
위의 과정을 통하여, 동결관(100)을 이용한 토양 동결 공법을 수행한다.Through the above process, the soil freezing method using the
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It is to be understood that both the technical idea and the technical spirit of the invention are included in the scope of the present invention.
10 : 토양 111 : 냉매 배출구
11 : 동결부 120 : 내부관
20 : 굴착홈 121 : 냉매 주입구
100 : 동결관 130 : 돌출 부재
110 : 외부관10: soil 111: refrigerant outlet
11: freezing part 120: internal tube
20: excavation groove 121: refrigerant inlet port
100: freezing tube 130: projecting member
110: outer tube
Claims (9)
외부관(110);
하단부가 개방된 형태로 상기 외부관(110)의 내부에 설치된 내부관(120);
상기 내부관(120)의 상부에 형성된 냉매 주입구(121);
냉매(200)의 흐름을 방해하도록 상기 외부관(110)의 내면 또는 상기 내부관(120)의 외면에 설치된 돌출 부재(130); 및
상기 외부관(110)의 상부에 형성된 냉매 배출구(111);를 포함하되,
상기 돌출 부재(130)는,
상기 내부관(120)의 외면에서 하향 경사형으로 돌출되어 형성되며, 상기 외부관(110)의 내면에 접촉되지 않는 제1 돌출 부재(131); 및
상기 외부관(110)의 내면에서 돌출되어 형성되며, 상기 내부관(120)의 외면에 접촉되지 않는 제2 돌출 부재(132);를 포함하며,
상기 제1 돌출 부재(131)와 상기 제2 돌출 부재(132)가 소정의 간격을 두고 교대로 복수개가 장착된 것을 특징으로 하는 동결관.
A freezing tube (100) inserted in an excavation groove (20) of a soil (10) for freezing the soil (10)
An outer tube 110;
An inner tube (120) installed inside the outer tube (110) in such a manner that a lower end thereof is opened;
A refrigerant inlet 121 formed in the upper portion of the inner tube 120;
A protruding member 130 installed on the inner surface of the outer tube 110 or the outer surface of the inner tube 120 to obstruct the flow of the refrigerant 200; And
And a refrigerant outlet 111 formed in the upper portion of the outer tube 110,
The protruding member (130)
A first protrusion 131 protruding downward from the outer surface of the inner tube 120 and not contacting the inner surface of the outer tube 110; And
And a second protruding member 132 protruding from the inner surface of the outer tube 110 and not contacting the outer surface of the inner tube 120,
Wherein a plurality of the first projecting members (131) and the second projecting members (132) are alternately arranged at a predetermined interval.
상기 제2 돌출 부재(132)는,
링 형상인 것을 특징으로 하는 동결관.
The method according to claim 1,
The second projecting member (132)
Wherein the freezing tube is ring-shaped.
상기 제2 돌출 부재(132)는
수평 방향으로 돌출된 링 형상인 것을 특징으로 하는 동결관.
The method according to claim 1,
The second protruding member (132)
Wherein the freezing tube has a ring shape protruding in the horizontal direction.
상기 돌출 부재(130)는,
상기 외부관(110)의 내면 또는 상기 내부관(120)의 외면에 착탈이 가능한 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 동결관.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The protruding member (130)
Wherein the outer tube (110) has an inner surface or an outer surface of the inner tube (120).
상기 돌출 부재(130)는,
상기 외부관(110)의 내면 또는 상기 내부관(120)의 외면에 일체형 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 동결관.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The protruding member (130)
Wherein the inner tube (120) has an integral structure formed on the inner surface of the outer tube (110) or the outer surface of the inner tube (120).
상기 동결관(100)이 설치될 상기 토양(10)에 상기 굴착홈(20)을 형성하는 굴착홈 형성 단계;
상기 동결관(100)을 상기 토양(10)의 굴착홈(20)에 삽입하여 설치하는 동결관 설치 단계; 및
냉매(200)를 상기 내부관(120)으로 주입하여, 냉매(200)가 상기 내부관(120) 및 상기 외부관(110)을 통과하면서, 인접한 상기 토양(10)을 동결시켜 동결부(11)를 형성하도록 한 후, 배출되도록 하는 동결부 형성 단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 동결관을 이용한 토양 동결 공법.
A soil freezing method using the freezing tube (100) of claim 1,
Forming an excavation groove (20) in the soil (10) to which the freezing pipe (100) is to be installed;
A freezing tube installation step of inserting the freezing tube 100 into an excavation groove 20 of the soil 10; And
The refrigerant 200 is injected into the inner pipe 120 so that the refrigerant 200 passes through the inner pipe 120 and the outer pipe 110 to freeze the adjacent soil 10, ), And then discharging the frozen portion
Wherein the freeze-thawing method comprises a freeze-thawing method.
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