KR101403997B1 - 그라우팅장치를 이용한 콘크리트케이슨 중공부 보강체 및 보강공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트케이슨의 상면에 천공기를 거치하고, 상기 천공기를 이용하여 콘크리트케이슨의 중공부 계획심도까지 천공하여 천공홀을 형성하고, 상기 콘크리트케이슨의 상면에 그라우팅장치를 설치하고, 상기 그라우팅장치의 주입관을 천공홀에 설치하며, 상기 주입관을 통해 일정한 주입재를 천공홀 내에 주입하여 콘크리트케이슨의 중공부에 인위적인 보강체를 형성함으로써, 해수면 상승으로 인한 쇄파압력 대하여 기설치된 콘크리트케이슨이 저항력을 발휘하여 콘크리트케이슨의 안정성을 확보하도록 한 그라우팅장치를 이용한 콘크리트케이슨 중공부 보강체 및 보강공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용한 콘크리트케이슨 중공부 보강체는 콘크리트케이슨 상면에 천공기가 설치되고, 상기 천공기로 콘크리트케이슨의 중공부 계획심도까지 천공하여 천공홀이 형성되며, 상기 콘크리트케이슨 상면에 그라우팅장치가 설치되며, 상기 그라우팅장치의 주입관이 천공홀에 삽입된 후, 상기 주입관을 통해 주입재가 주입되어 천공홀 내부가 충전되어 콘크리트케이슨의 중공부에 보강체가 형성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용한 콘크리트 케이슨 중공부 보강공법은 콘크리트케이슨 상면에 천공기를 거치하고, 상기 천공기를 이용하여 콘크리트케이슨의 중공부 계획심도까지 천공하여 천공홀을 형성하고, 상기 콘크리트케이슨 상면에 그라우팅장치를 설치하고, 상기 그라우팅장치의 주입관을 천공홀에 설치하며, 상기 주입관을 통해 일정한 주입재를 천공홀 내에 주입하여 콘크리트케이슨의 중공부에 보강체를 형성함을 특징으로 한다.

Description

그라우팅장치를 이용한 콘크리트케이슨 중공부 보강체 및 보강공법{Concrete caisson hollow part reinforcement structure and method by using grouting device}

본 발명은 그라우팅장치를 이용한 콘크리트케이슨 중공부 보강체 및 보강공법에 관한 것으로, 특히 콘크리트케이슨 상면에 천공기를 거치하고, 상기 천공기를 이용하여 콘크리트케이슨의 중공부의 계획심도까지 천공하여 천공홀을 형성하고, 상기 천공홀에 그라우팅장치의 주입관을 설치하며, 상기 주입관을 통해 일정한 주입재를 천공홀 내에 주입하여 콘크리트케이슨의 중공부에 보강체를 형성하는 그라우팅장치를 이용한 콘크리트케이슨 중공부 보강체 및 보강공법에 관한 것이다.

여기서, 상기 콘크리트케이슨이라 함은 해상에서 외해로부터 내해로 밀려오는 파도 및 파랑에 의한 쇄파압력에 저항하도록 설치되는 인공구조물을 의미한다.

또한, 상기 그라우팅장치라 함은 주입관(멘젯튜브, 단일관, 이중관, 삼중관, 사중관, 이공관, 삼공관, 사공관 등)에 주입재를 넣어 연약지반의 지수 및 보강에 사용되는 장치를 의미한다.

금세기 지구온난화의 가속화현상으로 발생되는 기온의 상승과 해수면의 상승으로 인하여 기설치된 해상구조물에 쇄파압력이 증가되고 있으며, 이러한 쇄파압력에 대하여 콘크리트케이슨의 안정성을 확보하기 위한 구조적인 성능개선이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

즉, 항만시설물로서 방파제는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 외해로부터 밀려오는 파고 및 파랑을 차단하여 선박이 안전하게 접안할 수 있도록 설치되는 구조물로서, 해상에 사석을 투하하여 포설하고, 상기 사석 상에 콘크리트케이슨을 거치한 후, 상기 콘크리트케이슨 상부에 상치콘크리트를 설치하여 구조물을 완성한다.

여기서, 상기한 콘크리트케이슨의 내부 중공에는 모래, 슬래그, 가갈, 쇄석 등을 충전하여 자중에 의한 파쇄압력에 저항하도록 설치하고 있으며, 특히 국내에 기설치된 방파제 시설중 과거의 기준으로 시공된 콘크리트케이슨의 콘크리트벽체는 설계 응력이 과거의 설계기준으로 설치되어 있어, 해수면의 상승에 따른 파쇄압력에 저항할 수 있는 응력이 부족한 상태로 콘크리트케이슨의 손상 및 파괴가 예측되므로 구조적인 성능개선이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 이와 같은 방파제에 대한 파쇄압력의 증가에 따른 구조적인 결함을 해결하기 위해 콘크리트케이슨을 재설치하는 경우에는 막대한 경제적인 손실과 장기간의 공사기간이 소요되는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 콘크리트케이슨의 상면에 천공기를 거치하고, 상기 천공기를 이용하여 콘크리트케이슨의 중공부 계획심도까지 천공하여 천공홀을 형성하고, 상기 콘크리트케이슨의 상면에 그라우팅장치를 설치하고, 상기 그라우팅장치의 주입관을 천공홀에 설치하며, 상기 주입관을 통해 일정한 주입재를 천공홀 내에 주입하여 콘크리트케이슨의 중공부에 인위적인 보강체를 형성함으로써, 해수면 상승으로 인한 쇄파압력 대하여 기설치된 콘크리트케이슨이 저항력을 발휘하여 콘크리트케이슨의 안정성을 확보하도록 한 그라우팅장치를 이용한 콘크리트케이슨 중공부 보강체 및 보강공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용한 콘크리트케이슨 중공부 보강체는 콘크리트케이슨 상면에 천공기가 설치되고, 상기 천공기로 콘크리트케이슨의 중공부 계획심도까지 천공하여 천공홀이 형성되며, 상기 콘크리트케이슨 상면에 그라우팅장치가 설치되며, 상기 그라우팅장치의 주입관이 천공홀에 삽입된 후, 상기 주입관을 통해 주입재가 주입되어 천공홀 내부가 충전되어 콘크리트케이슨의 중공부에 보강체가 형성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용한 콘크리트 케이슨 중공부 보강공법은 콘크리트케이슨 상면에 천공기를 거치하고, 상기 천공기를 이용하여 콘크리트케이슨의 중공부 계획심도까지 천공하여 천공홀을 형성하고, 상기 콘크리트케이슨 상면에 그라우팅장치를 설치하고, 상기 그라우팅장치의 주입관을 천공홀에 설치하며, 상기 주입관을 통해 일정한 주입재를 천공홀 내에 주입하여 콘크리트케이슨의 중공부에 보강체를 형성함을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용한 콘크리트케이슨 중공부 보강체 및 보강공법은 콘크리트케이슨 상면에 천공기를 거치하고, 상기 천공기를 이용하여 콘크리트케이슨의 중공부 계획심도까지 천공하여 천공홀을 형성하고, 상기 콘크리트케이슨 상면에 그라우팅장치를 설치하고, 상기 그라우팅장치의 주입관을 천공홀에 설치하며, 상기 주입관을 통해 일정한 주입재를 천공홀 내에 주입하여 콘크리트케이슨의 중공부에 인위적인 보강체를 형성함으로써, 해수면 상승으로 인한 쇄파압력 대하여 과거의 설계기준에 근거하여 기설치된 콘크리트케이슨이 저항력을 발휘하여 콘크리트케이슨의 안정성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 콘크리트케이슨을 도시한 정면도,
도 2는 도 1의 콘크리트케이슨에 대한 파랑의 작용상태를 도시한 정면도,
도 3은 도 1의 콘크리트케이슨에 대한 쇄파압력 작용상태를 도시한 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용하여 콘크리트케이슨 중공부를 보강한 상태를 도시한 정면도,
도 5는 도 4의 평면도,
도 6a∼도 6c는 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용하여 콘크리트케이슨의 중공부를 보강하는 상태를 도시한 예시도,
도 7a 및 도 7b은 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용하여 콘크리트케이슨 중공부에 보강체가 형성된 상태를 도시한 예시도 1,
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용하여 콘크리트케이슨 중공부에 보강체가 형성된 상태를 도시한 예시도 2,
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용하여 콘크리트케이슨 중공부에 보강체가 형성된 상태를 도시한 예시도 3,
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용하여 콘크리트케이슨 중공부에 보강체가 형성된 상태를 도시한 예시도 4.

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용하여 콘크리트케이슨 중공부를 보강한 상태를 도시한 정면도이고, 도 5는 도 4의 평면도이며, 도 6a∼도 6c는 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용하여 콘크리트케이슨의 중공부를 보강하는 상태를 도시한 예시도이며, 도 7a 및 도 7b은 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용하여 콘크리트케이슨 중공부에 보강체가 형성된 상태를 도시한 예시도 1이며, 도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용하여 콘크리트케이슨 중공부에 보강체가 형성된 상태를 도시한 예시도 2이며, 도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용하여 콘크리트케이슨 중공부에 보강체가 형성된 상태를 도시한 예시도 3이며, 도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용하여 콘크리트케이슨 중공부에 보강체가 형성된 상태를 도시한 예시도 4이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용한 콘크리트케이슨 중공부 보강체는 콘크리트케이슨(C)의 상면에 천공기가 설치되고, 상기 천공기로 콘크리트케이슨(C)의 일정구간을 천공하여 천공홀(H)이 형성되며, 상기 콘크리트케이슨(C)의 상면에 그라우팅장치(G)가 설치되며, 상기 그라우팅장치(G)의 주입관(P)이 천공홀(H)에 삽입된 후, 상기 주입관(P)을 통해 주입재가 주입되어 천공홀(H) 내부가 충전되어 중공부에 일정한 형상의 인위적인 보강체(S)가 형성된다.

또한, 상기 보강체(S)는 콘크리트케이슨(C)의 중공부에 완전충전, 부분충전, 완전충전과 부분충전의 혼용으로 형성된다.

그리고, 상기 보강체(S)는 사각형, 원형, 반원형, 주열 중 어느 하나의 단면형상또는 이들의 복합형상으로 형성된다.

즉, 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용한 콘크리트케이슨 중공부 보강체는 연약지반의 지수 및 보강을 사용되는 그라우팅장치(G)를 이용하여 기설치된 콘크리트케이슨(C)의 중공부에 주입재를 주입하여 콘크리트케이슨(C)의 중공부를 보강함을 특징으로 한다.

여기서, 상기 그라우팅장치(G)는 지반의 특성을 목적에 따라 개량하기 위해 주입재를 지반에 주입시키는 공법에 사용되는 장치로서, 지반의 강도증진, 지수 및 차수 등 지반의 불투수화가 주된 목적으로 하는데 사용되는 장치이다.

아울러 상기한 그라우팅장치(G)는 새로운 주입재의 개발과 주입방법의 발달로 인하여 그 적용범위가 확장되고 있으며, 비교적 간단하고, 소규모로 시공할 수 있으며, 소음 및 진동, 교통난 등의 공해가 적은 장점이 있어, 도심지 근접시공에 많이 사용되고 있다.

특히, 본 발명에 따른 콘크리트케이슨(C)의 중공부 보강을 위해 사용되는 그라우팅장치(G)로는 저압침투주입장치, 고압분사교반장치, 고압분사교반주입장치, 콤팩션주입장치중 어느 하나로 구성되며, 어느 하나의 장치를 대상으로 한정되지 않음을 밝혀둔다.

또한, 이들 장치에는 주입관(P)(멘젯튜브, 단일관, 이중관, 삼중관, 사중관, 이공관, 삼공관, 사공관, 다공관 등)이 설치된다.

즉, 연약지반 개량을 위해 현재까지 개발된 모든 그라우팅장치(G)를 이용 및 응용할 수 있음을 밝혀두는 바이다.

여기서, 대표적인 그라우팅장치(G)로 상기 저압침투주입장치는 주입재를 지반중의 토립자 공극내에 저압으로 침투시켜 고결에 의한 점착력과 밀도의 증진에 의한 차수효과 및 지반보강의 목적으로 터널굴착시의 붕괴방지 및 흙막이공의 히빙방지, 흙막이벽의 토압감소, 도심지 근접시공에 있어서 인접건물의 언더피닝, 구조물기초의 지지력 보강, 댐기초의 지수 등의 목적으로 활용되고 있는 그라우팅장치이다.

또한, 상기 고압분사주입장치는 초고압분류수의 운동에너지로 지반의 토립자를 파괴시켜 지중에 인위적인 공동을 형성시킨 후, 경화재의 충전에 의한 원주형, 반원형 또는 사각형, 다양한 형상으로 개량체를 조성하여 연약지반의 지지력 보강, 히빙의 방지, 사면붕괴의 방지, 가설구조물의 보호 및 언더피닝 등 다양한 목적으로 적용되고 있는 그라우팅장치이다.

그리고, 콤팩션주입장치는 대상지반에 천공에 의한 주입관을 설치하고 모르타르주입재를 강제로 압입하여 대상지반의 밀도증진 및 고결체에 의한 구조물기초의 지지력확보, 침하구조물의 하부보강, 공동의 충전 등의 목적으로 사용되는 그라우팅장치이다.

한편, 상기한 그라우팅장치(G)의 주입재로는 물유리계통의 알칼리계와 비알칼리계, 현탁액형과 용액형으로 분류되며, 경우에 따라서는 항구성 약액인 특수 실리카계, 기액 반응계로 분류되기도 한다.

여기서, 상기 물유리계 주입재의 특성은 사용하는 반응제의 종류에 따라 매우 달라지며, 지반조건 및 목적별로 약액의 입경, 점성, 안전성, 차수성, 강도, 내구성 및 경제성 등을 고려하여 선정한다.

상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 그라우팅장치(G)는 연약지반에서 구조물의 보강 또는 지수의 목적으로 사용되어 왔으나, 본 발명에서는 콘크리트케이슨(C)의 중공부에 모래가 충전된 상태에서 그라우팅장치(G)를 이용하여 콘크리트케이슨(C)의 중공부에 주입재를 주입하여 상기 중공부에 인위적인 보강체(S)를 형성하는데 기술적 특징이 있다.

따라서, 본 발명에 따른 콘크리트케이슨 중공부 보강공법은 콘크리트케이슨(C)의 중공부가 모래로 충전되어 폐합된 진공상태로서 기존 콘크리트케이슨(C)의 벽체에 손상을 가하지 않고 구조적인 성능을 향상시켜야 한다는 전제 조건하에서 기존의 연약지반에 실시되는 그라우팅장치(G)를 이용 및 응용한 것이다.

이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용한 콘크리트케이슨 보강에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용한 콘크리트케이슨 중공부 보강공법은 기설치된 콘크리트케이슨(C)의 상면에 천공기를 거치하고, 상기 천공기를 이용하여 콘크리트케이슨(C)의 중공부 계획심도까지 천공하여 천공홀(H)을 형성하고, 상기 콘크리트케이슨(C)의 상면에 저압침투주입장치, 고압분사교반장치, 고압분사교반주입장치, 콤팩션주입장치중 어느 하나로 구성된 그라우팅장치(G)를 설치하고, 상기 그라우팅장치(G)의 주입관(P)을 천공홀(H)에 설치한 후, 상기 주입관(H)을 통해 일정한 주입재를 천공홀(H) 내에 완전충전 또는 부분충전 및 완전충전과 부분충전의 혼합한 혼합충전하여, 콘크리트케이슨(C)의 중공부를 사각형, 원형, 반원형, 주열 중 어느 하나의 단면형상 또는 복합 단면형상으로 보강체(S)를 형성하여 기설치된 콘크리트케이슨(C)의 중공부를 보강하는 것이다.

즉, 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용한 콘크리트케이슨 중공부 보강공법은 기설치된 콘크리트케이슨(C) 중공부를 천공기를 이용하여 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성하되, 상기 천공홀(H)은 그라우팅 작업시 확인공 및 주입공으로 사용되도록 하기 위해 통상 주입관(P)의 직경보다 크게 형성한다.

특히, 상기 천공홀(H)은 콘크리트케이슨(C)의 중공부에 모래가 충전되어 모래층이 형성되어 있으므로, 이러한 모래층에 인위적인 보강체(S)를 형성하기 위한 그라우팅작업시에는 그라우팅의 주입압력 또는 주입단계에서 발생되는 슬라임이 외부로 배출되어야 기설치된 콘크리트케이슨(C)의 벽체에 손상을 주지 않으므로, 통상 천공홀(H)은 콘크리트케이슨(C)의 상부인 상치콘크리트표면에서 중공부인 모래충전층까지 천공하여 그라우팅작업시 에어와 슬라임의 토출로 인하여 콘크리트케이슨(C)의 벽체에 무리한 압력이 전달되지 않도록 한다.

상기한 바와 같은 단계로 이루어진 본 발명에 따른 그라우팅장치를 이용한 콘크리트케이슨 중공부 보강공법은 과거의 설계기준에 근거하여 기설치된 콘크리트케이슨(C)의 중공부를 그라우팅장치(G)에 의한 주입재를 충전하여 보강체(S)를 형성함으로써, 기후변화에 의한 해수면 상승으로 인한 쇄파압력의 증가로 인한 콘크리트케이슨(C)의 구조적 결함을 극복하는 작용효과가 있다.

C: 콘크리트케이슨 G: 그라우팅장치
H: 천공홀 P: 주입관
S: 보강체

Claims (8)

1. 콘크리트케이슨 상면에 천공기가 설치되고, 상기 천공기로 콘크리트케이슨의 중공부 계획심도까지 천공하여 천공홀이 형성되며, 상기 콘크리트케이슨 상면에 그라우팅장치가 설치되며, 상기 그라우팅장치의 주입관이 천공홀에 삽입된 후, 상기 주입관을 통해 주입재가 주입되어 천공홀 내부가 충전되어 콘크리트케이슨의 중공부에 보강체가 형성되고, 상기 그라우팅장치는 저압침투주입장치, 고압분사교반장치, 고압분사교반주입장치, 콤팩션주입장치중 어느 하나로 구성되며, 상기 보강체는 콘크리트케이슨 내부에 완전충전, 부분충전, 완전충전과 부분충전의 혼용으로 형성되며, 상기 보강체는 사각형, 원형, 반원형, 주열 중 어느 하나의 단면형상 또는 이들의 복합형상으로 형성됨을 특징으로 하는 그라우팅장치를 이용한 콘크리트케이슨 중공부 보강체.
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3. 삭제
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5. 콘크리트케이슨 상면에 천공기를 거치하고, 상기 천공기를 이용하여 콘크리트케이슨의 중공부 계획심도까지 천공하여 천공홀을 형성하고, 상기 콘크리트케이슨 상면에 그라우팅장치를 설치하고, 상기 그라우팅장치의 주입관을 천공홀에 설치하며, 상기 주입관을 통해 일정한 주입재를 천공홀 내에 주입하여 콘크리트케이슨의 중공부에 보강체를 형성하고, 상기 그라우팅장치는 저압침투주입장치, 고압분사교반장치, 고압분사교반주입장치, 콤팩션주입장치중 어느 하나로 구성되며, 상기 보강체는 콘크리트케이슨 내부에 주입재의 완전충전 또는 부분충전, 완전충전과 부분충전의 혼용으로 형성하며, 상기 보강체(S)는 사각형, 원형, 반원형, 주열 중 어느 하나의 단면형상 또는 복합형상으로 형성됨을 특징으로 하는 그라우팅장치를 이용한 콘크리트케이슨 중공부 보강공법.
   
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