KR101368453B1

KR101368453B1 - 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치

Info

Publication number: KR101368453B1
Application number: KR1020120045819A
Authority: KR
Inventors: 정교철; 조희남
Original assignee: 주식회사 지앤지테크놀러지; 안동대학교 산학협력단
Priority date: 2012-04-30
Filing date: 2012-04-30
Publication date: 2014-02-28
Also published as: KR20130122466A

Abstract

본 발명은 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치에 관한 것으로, 지하수 심정과 내부 케이싱의 크기 등에 따라 수팽창식 패커의 두께와 체적을 적절하게 조절하여 신속한 패킹이 이루어지도록 하고 아울러 수팽창식 패커와 지하수의 접촉 면적을 증대하여 신속한 패킹이 가능하도록 함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치는, 지하수 심정의 내부에 삽입되는 내부 케이싱에 결합되는 베이스관(10)과; 상기 베이스관의 둘레부에 원주방향을 따라 전체적으로 형성되며 지하수에 의해 팽창하여 상기 내부 케이싱과 지하수 심정 사이를 밀폐하는 수팽창식 패커(20)와; 상기 베이스관의 둘레부에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 돌출 형성되어 상기 수팽창식 패커를 보호하는 다수의 가드(30,40)를 포함하고, 상기 수팽창식 패커는, 지하수에 의해 팽창하는 수팽창 재질로 이루어지며 내부에 지하수가 유입되도록 지하수 유입부가 구비된 다수의 패커봉 또는 패커판으로 이루어진다. 상기 수팽창식 패커는 내부에 지하수가 유입되도록 단부가 외부와 연통하는 중공부(21a)가 형성된 다수의 패커봉(21)으로 이루어지거나, 내부에 지하수가 유입되도록 일측 이상이 개방된 다수의 지하수 유입부(21b)를 갖는 다수의 패커봉(21)으로 이루어지거나, 원주방향을 따라 다수의 지하수 유입부(23a)가 구비되면서 내부에 상기 베이스관이 삽입되는 다수의 링 형상 패커판(23)이 적층되어 이루어진다.

Description

지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치{PACKING UNIT FOR GROUTING WELL}

본 발명은 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지하수 심정과 내부 케이싱의 크기 등에 따라 수팽창식 패커의 두께와 체적을 적절하게 조절하여 신속한 패킹이 이루어지도록 한 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치에 관한 것이다.

일반적으로 지하수를 개발함에 있어서는, 먼저, 지표의 암반을 소정 굵기의 착정기를 이용하여 암반층까지 굴착한 다음, 토사층이나 풍화암층의 붕괴를 막기 위하여 대구경의 아웃케이싱을 설치하고, 다시 암반층을 굴착하여 지하수의 수맥을 관통시켜 소정 깊이의 심정을 형성한다. 이후, 심정에 오염된 지표수의 유입을 방지하기 위한 인케이싱 파이프를 삽입, 설치하고, 이어서 상기 인케이싱 파이프 하부의 지하수가 이동되는 위치에 지하수의 토사나 이물질이 유입되는 것을 방지함과 아울러 적정 유속을 유지하도록 하는 스트레이너용 유공관 파이프를 설치한다. 그리고, 상기 인케이싱 파이프와 심정 내벽과의 사이에 지표수 등의 이물질이 유입되지 않도록 소정의 그라우팅제를 주입하여 양생시키고, 인케이싱 파이프 내부에 심정펌프를 설치하여 지하수를 펌핑한다.

여기서, 그라우팅제로는 통상 모르타르가 많이 사용되는데, 이러한 모르타르를 그라우팅제로 사용하는 종래의 그라우팅 방법은, 굴착된 심정의 아웃케이싱 파이프 내부에 일정 직경의 인케이싱 파이프를 박고 이 인케이싱 파이프와 심정 내벽과의 사이에 그라우팅용 모르타르를 주입하여 양생시키는 것이다. 그러나, 이 공법 은 인케이싱 파이프와 심정 내벽과의 사이에 차폐판이 없기 때문에, 주입되는 그라우팅제가 인케이싱 파이프의 하부를 통해 심정으로 누설됨으로써 수질 오염은 물론 완벽한 그라우팅 시공이 불가능하게 된다. 또한, 종래의 그라우팅 방법은 상기와 같은 이유로 오염 지표수 유입을 방지하기 위해 시공된 그라우팅 공사가 실패하는 경우, 그라우팅 보수 및 보완을 위한 방법이 없어 폐공 처리할 수밖에 없기 때문에, 막대한 시간적, 경제적 손실을 초래하게 된다.

종래 기술로서 수팽창재를 이용한 패커가 있다.

상기 종래의 수팽창재를 이용한 패커는 두께가 두껍기 때문에 지하수를 흡수하여 골고루 부풀어 올라 팽창되는 시간이 길게 형성될 수밖에 없고 그 시간을 일정하게 정할 수 없으므로 그라우팅제재의 주입을 위한 시간 설정에 어려움이 많다.

그리고, 원통형 수팽창재를 사용하게 되는 경우 지하수 심정에 삽입 설치시 공벽의 돌출부에 의해 파손되어 기능이 상실되는 문제도 있다.

또한, 수팽창재로 제작된 패커가 팽창되지 않은 상태에서 그라우팅제재인 시멘트액을 주입하게 되는 경우 누출된 시멘트로 인한 지하수 오염이 발생됨은 물론 누출된 공간이 공동화 되어 오염된 상층지하수의 유입을 차단할 수 없는 문제점도 있다.

등록특허 제10-0845973호 공개특허 제10-2012-0002835호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지하수 심정과 내부 케이싱의 크기 등에 따라 수팽창식 패커의 두께와 체적을 적절하게 조절하여 신속한 패킹이 이루어지도록 하고 아울러 수팽창식 패커와 지하수의 접촉 면적을 증대하여 신속한 패킹이 가능한 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치는, 지하수 심정의 내부에 삽입되는 내부 케이싱에 상하부가 관이음되는 베이스관과; 상기 베이스관의 둘레부에 원주방향을 따라 전체적으로 형성되며 지하수에 의해 팽창하여 상기 내부 케이싱과 지하수 심정 사이를 밀폐하는 수팽창식 패커와; 상기 베이스관의 둘레부에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 돌출 형성되어 상기 수팽창식 패커를 보호하는 다수의 가드를 포함하고, 상기 수팽창식 패커는, 수팽창 재질로 이루어지며 내부에 지하수가 유입되도록 구멍이 구비된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치에 의하면, 패커봉와 패커판의 수량을 조절하여 지하수 심정의 여건에 맞는 최적의 수팽창식 패커가 구성되고 아울러 수팽창식 패커와 지하수와의 접촉 면적이 증대되어 수팽창식 패커가 신속하게 팽창함으로써 지하수 심정의 차폐시간을 단축하고, 이에 따라 그라우팅시그라우팅재의 누설을 방지할 수 있으며 지하수의 유입을 차단할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치가 적용된 지하수 양수 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치의 사시도.
도 3a와 도 3b는 각각 본 발명에 의한 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치에 적용된 패커봉과 고정판이 결합된 것을 도시한 사시도와 평면도.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 의한 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치에 적용된 수팽창식 패커의 예시도.

<실시예 1>

도 1과 도 2에서 보이는 것처럼, 본 발명에 따른 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치(100)는, 지하수 심정(1)의 내부에 삽입되는 내부 케이싱(2)에 결합되며 후술하는 수팽창식 패커(20)와 상하부 가드(30,40)를 설치하기 위한 베이스관(10), 베이스관(10)의 둘레부에 결합되며 지하수에 의해 팽창하여 심정(1)을 밀폐하는 다공성의 수팽창식 패커(20), 수팽창식 패커(20)를 보호하는 상하부 가드(30,40)로 구성된다.

베이스관(10)은 지하수에 의해 부식되지 않는 재질로 이루어지며 내부 케이싱(2)의 둘레부에 결합될 수도 있고 내부 케이싱(2)의 사이에 관이음될 수도 있다.

베이스관(10)은 내부 케이싱(2)에 관이음되는 경우 상부와 하부에 각각 관이음을 위한 소켓(11,12)이 구비된다.

수팽창식 패커(20)는 각각 수팽창 재질로 이루어진 다수의 패커봉(21)으로 이루어지며, 예를 들어 도 3a와 도 3b에서처럼, 다수의 패커봉(21)은 고정판(22)을 매개로 하여 베이스관(10)에 장착된다. 고정판(22)은 다수의 패커봉(21)의 휨 등을 최소화하기 위하여 일측을 향해 개방된 앵글 형태이고, 베이스관(10)의 재질 등에 따라 다양한 방법으로 고정된다. 도 3b와 같이 다수의 패커봉(21)이 장착된 다수의 고정판(22)은 베이스관(10)의 둘레면에 원주방향을 따라 배열되어 등간격으로 설치되어 심정(1)의 모든 부분을 균일하게 밀폐하도록 한다. 또한, 고정판(22)은 상하를 기준으로 할 때 2개층 이상으로 형성될 수도 있다.

이와 같이 수팽창식 패커(20)가 다수의 패커봉(21)으로 이루어져 심정(1)의 크기 등에 따라 패커봉(21)의 수량을 적절하게 조절함으로써 두께와 체적의 자유로운 변화가 가능하다.

패커봉(21)은 지하수에 의해 팽창하는 수팽창재질로서, 도 4에서처럼, 수팽창 효과를 증대하기 위하여 내부에 지하수가 유입되는 중공부(21a)가 형성된다. 패커봉(21)은 두께보다 길이가 긴 봉 형상이며 내부에는 외측이 개방된 중공부(21a)가 형성된다. 즉, 지하수가 중공부(21a)의 외측 개방부를 통해 패커봉(21)의 내부에 유입되어 패커봉(21)의 신속한 팽창이 가능하고 내부와 외부 모두에서 팽창이 이루어지기 때문에 적은 부피에서도 큰 팽창 효과를 도출할 수 있다.

상하부 가드(30,40)는 수팽창식 패커(20)의 상부와 하부에 각각 설치되어 본 실시예의 차폐 장치(100)가 결합된 내부 케이싱(2)의 설치시 수팽창식 패커(20)가 심정(1) 내벽에 충돌하지 않도록 함으로써 수팽창식 패커(20)를 보호하는 것이며, 외측[심정(1)측]이 곡선형 단면으로 형성된 편(片)의 형태이고 베이스관(10)의 둘레부에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 설치된다.

본 실시예에 의한 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치에 따르면, 내부 케이싱(2)에 본 발명의 차폐 장치(100)를 결합하여 심정(2)에 설치하며, 설치 과정 중에 심정(1)이 굴곡진 경우 하부 가드(40)가 심정(1)의 굴곡진 내벽면을 따라 삽입되기 때문에 수팽창식 패커(20)가 직접 심정(2)에 부딪치지 않으므로 수팽창식 패커(20)의 손상을 방지한다.

내부 케이싱(2)의 설치가 완료되면 수팽창식 패커(20)가 심정(1) 내부의 지하수에 잠기게 될 것이며, 따라서, 지하수가 패커봉(21)의 중공부(21a)의 내부에 유입된다.

패커봉(21)은 지하수에 의해 팽창하며, 지하수가 패커봉(21)의 내부와 외부에 있기 때문에 패커봉(21)의 모든 부분에서 팽창이 이루어지기 때문에 심정(1)을 신속하게 밀폐한다.

<실시예 2>

본 실시예에 의한 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치는, 도 5에서처럼, 수팽창식 패커의 패커봉(21)이 다수의 지하수 유입부(21b)를 갖는 구조로서 실시예 1과 마찬가지로 다수개가 사용된다.

지하수 유입부(21b)는 패커봉(21)이 전체적으로 신속하게 팽창할 수 있도록 지하수가 유입되는 곳이며, 지하수가 흐르도록 양측이 개방된 형태일 수 있고, 또는 지하수가 유입되도록 일측만 개방된 홈 형태일 수 있다.

본 실시예에 의하면, 수팽창식 패커(20)의 패커봉(21)이 지하수에 잠기면서 지하수가 지하수 유입부(21b)의 내부에 유입되며, 즉, 패커봉(21)의 내부와 외부 모두에 지하수가 접촉됨에 따라 패커봉(21)의 모든 부분에서 팽창이 이루어지고 결과적으로 심정(1)의 신속한 밀폐가 가능하다.

<실시예 3>

본 실시예에 의한 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치는, 도 6에서처럼, 수팽창식 패커(20)는 실시예 1,2와 비교하면 다수의 패커판(23)이 적층되어 이루어진다.

패커판(23)은 지하수 유입부(23a)가 구비되면서 내부에 베이스관(10)이 결합되도록 링 형상으로 이루어지며, 다수개가 적층된다. 물론, 패커판(23)들이 하부로 떨어지거나 지하수에 의해 부상하지 않도록 패커판(23)의 상하부에 고정구가 적용될 수 있고, 적층되는 패커판(23)들의 지하수 유입부(23a)는 서로 연통될 수도 있고, 지그재그 형태로 배열될 수도 있다.

본 실시예에 따르면, 패커판(23)의 적층 수량에 따라 수팽창식 패커(20)의 두께와 체적이 달라지며, 지하수 심정(1)과 내부 케이싱(2) 등의 크기 등에 따라 패커판(23)의 수량을 달리함으로써 신속한 밀폐가 이루어지도록 한다.

패커판(23)은 단일 판재일 수도 있고, 부채꼴 형상으로 이루어진 다수의 단위판이 원주방향을 따라 결합되어 이루어질 수도 있다.

1 : 심정, 2 : 내부 케이싱
10 : 베이스관, 20 : 수팽창식 패커
21 : 패커봉, 21a,21b : 지하수 유입부
22 : 고정판, 23 : 패커판
30,40 : 가드,

Claims

삭제
지하수 심정의 내부에 삽입되는 내부 케이싱에 결합되는 베이스관(10)과;
상기 베이스관의 둘레부에 원주방향을 따라 전체적으로 형성되며 지하수에 의해 팽창하여 상기 내부 케이싱과 지하수 심정 사이를 밀폐하는 수팽창식 패커(20)와;
상기 베이스관의 둘레부에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 돌출 형성되어 상기 수팽창식 패커를 보호하는 다수의 가드(30,40)를 포함하고,
상기 수팽창식 패커는, 지하수에 의해 팽창하는 수팽창 재질로 이루어지며 상기 수팽창식 패커는 내부에 지하수가 유입되도록 단부가 외부와 연통하는 중공부(21a)가 형성된 다수의 패커봉(21)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치.
지하수 심정의 내부에 삽입되는 내부 케이싱에 결합되는 베이스관(10)과;
상기 베이스관의 둘레부에 원주방향을 따라 전체적으로 형성되며 지하수에 의해 팽창하여 상기 내부 케이싱과 지하수 심정 사이를 밀폐하는 수팽창식 패커(20)와;
상기 베이스관의 둘레부에 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 돌출 형성되어 상기 수팽창식 패커를 보호하는 다수의 가드(30,40)를 포함하고,
상기 수팽창식 패커는, 지하수에 의해 팽창하는 수팽창 재질로 이루어지며 내부에 지하수가 유입되도록 일측 이상이 개방된 다수의 지하수 유입부(21b)를 갖는 다수의 패커봉(21)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 패커봉은 상기 베이스관의 둘레부에 분리 가능하게 결합되는 고정판(22)을 통해 설치되는 것을 특징으로 하는 지하수 심정 그라우팅용 차폐 장치.
삭제