KR101580281B1 - 연속 주입이 가능한 블레이드형 그라우팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일면은 지반 내에 삽입되어 충전재와 경화재를 혼합된 상태로 주입하는 그라우팅 장치에 관한 것으로, 상단에 충전재를 하향으로 압송하는 주입구가 형성되고, 하단에 지반을 천공하는 비트가 체결되는 다단 연결형 외관; 상기 외관 내에 삽입 장착되고, 상단에 경화재를 하향으로 압송하는 주입구와, 중단에 압송되는 경화재를 일측으로 토출시키는 배출구가 형성되며, 하단에 지반을 천공하는 비트가 체결되는 다단 연결형 내관; 상기 외·내관의 상단에 기어로 각각 연결되고, 상기 외·내관을 서로 역방향으로 회전시키는 복수의 모터; 및 상기 내관 상에 충전재와 경화재를 혼합되게 상·하향으로 압송하는 복수의 블레이드가 장착되고, 상기 블레이드 사이에 충전재와 경화재가 교반되어 혼합재로 혼합되는 와류공간이 형성되는 믹서;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 본 발명은, 충전재와 경화재를 외·내관으로 각각 공급하고, 이들을 관내에서 겔 타입으로 혼합해주므로 작업성과 혼합재의 성능을 향상할 수가 있다.

Description

연속 주입이 가능한 블레이드형 그라우팅 장치{Continuous injection blade-type grouting equipment}

본 발명은 연약 지반을 보강하거나 차수가 필요한 지반에 혼합재(그라우트재)를 주입하는 그라우팅 장치 및 공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 충전재와 경화재를 외·내관으로 각각 공급하고, 이들을 관내에서 겔 타입으로 혼합해주므로 작업성과 혼합재의 성능을 향상할 수 있고, 혼합 시에 충전재와 경화재를 상·하향으로 와류시켜 교반하는 것은 물론, 외·내관을 서로 역방향으로 강제 회전시켜 혼합성을 대폭 향상할 수 있는 연속 주입이 가능한 블레이드형 그라우팅 장치 및 이를 이용한 연속 주입식 그라우팅 공법에 관한 것이다.

통상적으로, 그라우팅 공법이란 연약한 지반을 보강하거나 연약한 지반에 세워진 구조물의 침하를 예방하기 위해, 유동성 주입재인 시멘트 슬러리나 약액을 침하된 지반에 구멍을 뚫어 충전재를 주입시키고 일정시간 동안 응고시킴으로써, 지반의 내구성과 차수성을 보수 보강하는 공법이다. 이러한 그라우팅 공법은 기존에 다양한 방식으로 개시되고 있는데, 대표적으로 이중 LW(Labiles Wasserglass)공법이 있다. 이러한 공법은 충전재인 주재료와 충전액인 부재료를 소정 비율로 혼합하여 지반에 주입하는 것인데, 주입재를 지반 특성에 적합한 성질로 바꾸어줌으로서 공법의 완성도를 높여주었다.

최초에 LW공법은 주재료와 부재료를 혼합한 다음 일정 시간 경과 후에 뜬 물을 지반에 주입하는 공법을 사용하였다. 하지만 주재료가 침전하는 동안은 주입할 수 없으며, 주재료를 제외하고 뜬 물만을 주입함으로써 재료가 낭비되는 단점이 있다. 따라서 이러한 단점을 극복하기 위해 주재료와 부재료를 각각 별개의 펌프를 통해 Y형관으로 압송하여 주재료와 부재료를 혼합된 혼합재를 지반에 삽입된 맨젯튜브로 공극에 충전하는 방식이 제안되었다. 하지만 주재료와 부재료의 혼합이 단순히 양 갈래에서 하나의 관으로 병합되는 Y형관에 의존할 수 밖에 없어서 혼합성이 불량한 문제가 있다.

이를 해결하기 위한 일환으로 한국 등록실용신안공보 제0219080호"연약지반 보강을 위한 약액 토출장치", 한국 등록실용신안공보 제0226656호"그라우팅 주입장치", 한국 등록특허공보 제0478321호"이중관내에 제 1, 2혼합 가이드 및 믹싱 가이드와 역류방지밸브를 장착한 그라우팅 액 주입장치 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법", 한국 등록특허공보 제0972418호"주입재 혼합 주입장치 및 이를 이용한 지중 분사공법", 한국 등록특허공보 제1440429호"그라우팅 선단장치"를 제안하고 있다.

제안된 기술은 주재료와 부재료를 관내로 압송되고, 관내에서 주재료와 부재료가 서로 혼합시키는 믹싱부를 갖추고 있다. 믹싱부로는 스크류, 교차형 혼합유로, 혼합 가이드, 혼합 교반기, 순방향 및 역방향 스크류를 각각 갖추고 있다. 이들의 구조나 세부 기능은 각기 조금씩은 다르나 주재료와 부재료가 압송에 의해 믹싱부를 지나면서 와류가 발생되어 하나로 혼합시키는 기능은 동일하다. 따라서 주재료와 부재료의 혼합성을 향상할 수가 있어 혼합재의 기능을 효과적으로 발휘할 수가 있고, 경화성능 및 지반 지지력을 향상할 수가 있었다.

하지만 주재료와 부재료가 압송에 의한 이동흐름을 원하는 방향으로 가로막아 혼합되게 교반하는 것이므로 실질적으로 와류가 발생되지 않아서 보다 효과적인 혼합성을 기대하기 어렵다. 또한, 혼합성이 흐름속도에 비례하게 되므로 고효율 대용량 펌프에 국한되는 문제가 있다. 특히, 지반에 주입되는 혼합재의 경화시간을 조절할 수가 없으므로 주재료와 부재료의 배합비가 특정 비율로 제한되는 문제가 있다.

한국 등록실용신안공보 제0219080호"연약지반 보강을 위한 약액 토출장치" 한국 등록실용신안공보 제0226656호"그라우팅 주입장치" 한국 등록특허공보 제0478321호"이중관내에 제 1, 2혼합 가이드 및 믹싱 가이드와 역류방지밸브를 장착한 그라우팅 액 주입장치 및 이를 이용한 그라우팅 시공방법" 한국 등록특허공보 제0972418호"주입재 혼합 주입장치 및 이를 이용한 지중 분사공법" 한국 등록특허공보 제1440429호"그라우팅 선단장치"

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 충전재와 경화재를 혼합되게 교반하는 믹서를 순방향과 역방향의 블레이드로 구성함에 따라 충전재와 경화재를 상·하향으로 동시 압송시켜 혼합성을 향상하고, 블레이드와 함께 외관을 모터로 강제 회전시켜 충전재와 경화재의 와류속도와 압송력을 향상하여 혼합성을 배가할 수 있는 연속 주입이 가능한 블레이드형 그라우팅 장치 및 이를 이용한 연속 주입식 그라우팅 공법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일면은 지반 내에 삽입되어 충전재와 경화재를 혼합된 상태로 주입하는 그라우팅 장치에 관한 것으로, 상단에 충전재를 하향으로 압송하는 주입구가 형성되고, 하단에 지반을 천공하는 비트가 체결되는 다단 연결형 외관; 상기 외관 내에 삽입 장착되고, 상단에 경화재를 하향으로 압송하는 주입구와, 중단에 압송되는 경화재를 일측으로 토출시키는 배출구가 형성되며, 하단에 지반을 천공하는 비트가 체결되는 다단 연결형 내관; 상기 외·내관의 상단에 기어로 각각 연결되고, 상기 외·내관을 서로 역방향으로 회전시키는 복수의 모터; 및 상기 내관 상에 충전재와 경화재를 혼합되게 상·하향으로 압송하는 복수의 블레이드가 장착되고, 상기 블레이드 사이에 충전재와 경화재가 교반되어 혼합재로 혼합되는 와류공간이 형성되는 믹서;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 의한 상기 내관은 외관 내에 삽입되는 높이를 임의대로 가변되게 장착시켜 혼합재의 경화시간을 적정치로 조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일면은 지반 상에 소정 깊이로 천공하고, 공 내에 충전재와 경화재를 혼합시켜 주입하는 그라우팅 공법에 관한 것으로, 상기 지반의 상태와 천공 깊이에 따라 다단으로 연결된 외·내관을 준비하고, 상기 외·내관에 블레이드를 와류공간이 형성되게 장착하는 준비단계; 상기 준비된 외·내관을 공 내에 순차 삽입하고, 상기 외관 내에 충전재를 하향 압송하며 내관 내에 경화재를 배출구로 토출되게 하향 압송하는 공급단계; 상기 외·내관에 연결된 모터들을 서로 역방향으로 회전시키고, 충전재와 경화재가 블레이드의 회전에 따라 상·하향으로 교차 압송되어 와류공간에서 일체로 혼합하는 교반단계; 및 상기 와류공간에 혼합된 혼합재가 블레이드를 따라 하향 압송되고, 압송되는 혼합재가 지반 내에 공극으로 침투되어 충전하는 주입단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속 주입식 그라우팅 공법.

이때, 본 발명에 의한 상기 주입단계는 지반의 주입영역에 따라 내관의 높낮이를 가변하여 혼합재의 경화시간을 적정치로 조절하는 것을 특징으로 한다.

한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 주입관을 이중의 외·내관으로 구성하여 충전재와 경화재를 관내에서 겔 타입으로 혼합된 상태로 주입함에 따라 작업성과 혼합재의 성능을 향상할 수가 있다.

둘째, 충전재와 경화재를 혼합되게 교반하는 믹서를 순방향과 역방향의 블레이드로 구성함에 따라 충전재와 경화재를 상·하향으로 동시 압송시켜 혼합성을 향상할 수가 있다.

셋째, 블레이드와 함께 외관을 모터로 강제 회전시켜 충전재와 경화재의 와류속도와 압송력을 향상하여 혼합성을 배가할 수 있다.

넷째, 블레이드의 채용으로 충전재와 경화재가 접촉되는 마찰부위가 최소화 되어 혼합재가 가진 본래의 물성을 유지할 수가 있다.

다섯째, 혼합재의 경화시간을 조절할 수가 있으므로 지반에 따라 충전재와 경화재의 배합비를 자유롭게 설정할 수가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 외관의 요부를 나타내는 분해도
도 3은 본 발명에 따른 내관과 믹서의 요부를 나타내는 분해도.
도 4는 본 발명의 변형예에 따른 믹서를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 장치의 요부를 절개하여 나타내는 단면도.
도 6는 본 발명에 따른 장치의 작동을 나타내는 혼합재 흐름도.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 장치를 이용하여 지반에 혼합재를 주입하는 실시예를 나타내는 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명의 일면은 지반(1)내에 삽입되어 충전재와 경화재를 혼합된 상태로 주입하는 그라우팅 장치에 관련되며, 외관(10)과 내관(20) 및 모터(30)와 믹서(40)를 주요 구성으로 하는 연속 주입이 가능한 블레이드형 그라우팅 장치이다. 본 발명의 장치는 그라우팅 시공에 필요한 전체적인 장치가 아니라 천공된 지반(1)에 삽입되어 혼합재(약재)를 주입하는 선단(주입튜브)장치이다.

즉, 지반(1)을 천공하는 천공기나 충전재와 경화재를 압송하는 펌프 및 기타 관련된 장치는 공지된 구성으로서 상세한 설명과 도면은 생략한다. 다만, 본 발명의 그라우팅 장치는 천공기와 일체로 장착됨에 따라 천공과 주입을 연속공정으로 주입 후 케이싱 인발과 같은 공정이 천공기의 이동 없이도 연속으로 작업이 가능하고 펌프에 천공기(주입장비 장착) 2대 이상 다수의 장비도 주입이 가능함으로 그라우팅 영역(주입구간 거리)에 구애받지 않고 동시 작업으로 신속한 시공이 가능하다. 즉, 본 발명의 그라우팅 장치는 하나의 천공기에 복수로 장착할 수가 있으므로 지반(1)의 조건과 현장상황에 따라 주입의 극대화가 가능하다.

본 발명에 따른 다단 연결형 외관(10)은 상단에 충전재를 하향으로 압송하는 주입구(11)가 형성되고, 하단에 지반(1)을 천공하는 비트(15)가 체결된다. 외관(10)은 지반(1)의 천공 깊이에 따라 길이를 조절할 수 있도록 다단으로 연결이 가능한 중공형 구조로 이루어진다. 즉, 도 1 및 도 2처럼 외관(10)의 일단에는 서로 맞물려 체결할 수 있도록 암수형 나사가 각각 형성되고. 외관(10)의 회전방향에 따라 잠길 수 있도록 형성된다. 이러한 체결부위에는 밀폐력을 향상하기 위한 오링을 장착하는 것이 좋다. 여기서 최상단에 체결되는 외관(10)에는 펌프로부터 압송되는 충전재를 내부로 공급해주는 주입구(11)가 형성되고, 최하단 외관(10)에는 지반(1)을 천공하거나 공(1a)내를 확장해주는 비트(15)가 체결된다.

주입구(11)는 외관(10)의 회전에 구애받지 않고 충전재가 유입할 수 있는 조인트 구조로 형성되고, 비트(15)는 도 2처럼 천공형(15a)과 확장형(15b)을 선택적으로 장착할 수가 있다. 여기서 외관(10)의 하단 외주면과 비트(15)의 내주면은 서로 맞물려 체결할 수 있도록 나사가 형성된다. 따라서 시공조건에 적합한 비트(15)를 장착할 수 있고, 경우에 따라 비트(15)를 생략할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 다단 연결형 내관(20)은 외관(10)내에 삽입 장착되고, 상단에 경화재를 하향으로 압송하는 주입구(21)와, 중단에 압송되는 경화재를 일측으로 토출시키는 배출구(22)가 형성되며, 하단에 지반(1)을 천공하는 비트(25)가 체결된다. 내관(20)은 외관(10)처럼 지반(1)에 천공 깊이에 따라 길이를 조절할 수 있도록 다단으로 연결이 가능한 원통형 구조로 이루어진다. 즉, 도 1 및 도 3처럼 내관(20)의 일단에는 서로 맞물려 체결할 수 있도록 암수형 나사가 각각 형성되는데, 마찬가지로 내관(20)의 회전방향에 따라 잠길 수 있도록 형성되며 밀폐력을 향상하기 위한 오링이 장착된다. 여기서 최상단에 체결되는 내관(20)에는 펌프로부터 압송되는 경화재를 내부로 공급해주는 주입구(21)가 형성되고, 최하단 내관(20)의 중단에는 외관(10)내로 경화재를 토출하는 배출구(22)가 형성되며, 하단에는 지반(1)을 천공하거나 공(1a)내를 확장해주는 비트(25)가 체결된다.

주입구(21)는 외관(10)의 주입구(11)처럼 회전에 구애받지 않고 경화재를 유입할 수 있는 조인트 구조로 형성되고, 배출구(22)는 도 3처럼 측방향으로 다수 배열 형성된다. 여기서 최하단 내관(20)은 상측에서 배출구(22)까지 중공형으로 형성되고, 배출구(22)에서 하측까지는 중실형으로 형성된다. 즉, 주입구(21)로 유입되는 경화재는 중실구간에 가로막혀 배출구(22)로 토출하게 된다. 그리고 비트(25)는 전술한 비트(15)와 같이, 천공형(25a)과 확장형(25b)을 선택적으로 장착할 수가 있다.

여기서 최하단 내관(20)은 배출구(22)를 기점으로 하향으로 연장되는 육각축(20a)이 형성되며 일단에 소정 길이의 나사가 형성된다. 육각축(20a)은 후술하는 믹서(40)를 구성하는 블레이드(41)의 장착을 유도하고, 나사는 비트(25)가 선택적으로 체결되게 유도한다. 이때, 육각축(20a)에는 블레이드(41) 사이마다 슬리브(26)가 장착된다. 슬리브(26)는 육각축(20a)에 장착되는 복수의 블레이드(41)간에 간격을 이격시켜 와류공간(45)을 마련해준다. 즉, 다양한 길이를 지닌 슬리브(26)를 통하여 토질에 따른 와류공간(45)의 체적(크기)을 임의대로 조절할 수가 있다.

또한, 본 발명에 따른 복수의 모터(30)는 외·내관(10)(20)의 상단에 기어(31)로 각각 연결되고, 외·내관(10)(20)을 서로 역방향으로 회전시켜준다. 모터(30)는 도 1처럼 외·내관(10)(20)을 회전 가능하게 고정하는 프레임(P)에 장착된다. 이러한 모터(30)는 외·내관(10)(20)에 고정된 기어(31)나 체인으로 연결되어 회전력을 전달한다. 여기서 모터(30)들은 외·내관(10)(20)내에 공급되는 충전재와 경화재를 혼합하도록 서로 역방향으로 회전시켜 준다.

예컨대, 외관(10)을 우회전시키면 내관(20)은 좌회전시켜 주도록 한다. 즉, 내관(20)은 교반믹싱 주입하고 외관(10)은 천공 후 주입공정에 회전하면서 외관(10)주위 지반(1) 교란으로 의한 공극형성을 하여 혼합재의 원활한 주입이 가능하며, 주입완료 후 경화단계에서 옹벽화가 가능하다. 한편, 모터(30)는 전기형과 유압형으로 구분되는데, 강한 회전력을 발휘할 수 있도록 유압형으로 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 믹서(40)는 내관(20)상에 충전재와 경화재를 혼합되게 상·하향으로 압송하는 복수의 블레이드(41)가 장착되고, 블레이드(41) 사이에 충전재와 경화재가 교반되어 혼합재로 혼합되는 와류공간(45)이 형성된다. 믹서(40)는 도 1처럼 외관(10)내로 압송되는 충전재와, 내관(20)을 지나 외관(10)내로 토출되는 경화재를 일체로 혼합한 상태로 지반(1)내에 주입시켜 준다.

이러한 믹서(40)는 도 3처럼 배출구(22)의 하단에 충전재와 경화재를 하향으로 압송하는 정방향 블레이드(41)와, 충전재와 경화재를 상향으로 압송하는 역방향 블레이드(41)가 장착된다. 이러한 블레이드(41)는 2~5단으로 장착할 수가 있는데, 배출구(22)의 하단으로부터 정->역->정···패턴으로 구성하는 것이 바람직하다. 그리고 와류공간(45)은 블레이드(41) 사이마다 형성되어 충전재와 경화재가 혼합재로 교반시키는 중요한 공간이다.

즉, 정·역방향 블레이드(41)에 의해 충전재와 경화재가 외·내관(10)(20)의 축방향으로 회전하면서 와류공간(45)에 압송되어 만나는데, 만나는 과정에서 충전재와 경화재가 외·내관(10)(20)의 수직방향으로 소용돌이 현상이 일어난다. 따라서 블레이드(41)에 의한 축방향 회전과, 와류공간(45)에 의한 수직방향 회전이 동시에 일어나게 된다. 한편, 블레이드(41)는 충전재와 경화재를 와류시키는 날개를 둘 이상으로 구성되는데, 서로 인접하는 날개끼리 와류방향을 달리 형성할 수도 있다.

예컨대 도 4처럼 4개의 날개가 방사 배열된 블레이드(41)의 경우, 서로 대향하는 한 쌍의 날개는 충전재와 경화재를 하향으로 압송하는 정방향 날개(41a)로 구성하고, 다른 한 쌍의 날개는 상향으로 압송하는 역방향 날개(41b)로 구성할 수가 있다. 이러한 블레이드(41)는 타 방향의 블레이드(41)와 연동하지 않고도 충전재와 경화재를 축방향과 수직방향의 와류를 동시에 발생시켜 주므로 혼합성을 향상할 수가 있다. 따라서 내관(20)에 장착되는 블레이드(41)의 개수를 최소화 할 수가 있으므로 전반적인 시공에 소모되는 비용을 절감하면서 유지관리가 용이한 이점이 있다. 이외에도 날개에 의한 블레이드(41)를 대신해서 스크류로 구성할 수도 있으나, 스크류는 충전재와 경화재를 단순히 이송(압송)할 뿐이어서 복합적인 와류현상을 기대하기 어렵다.

이때, 본 발명에 의한 내관(20)은 도 5처럼 외관(10)내에 삽입되는 높이를 임의대로 가변되게 장착된다. 충전재와 경화재가 만나서 혼합재가 되면, 시간이 지날수록 점도가 상승되면서 고체로 경화하게 된다. 즉, 외관(10)에 삽입되는 내관(20)의 높이에 따라 혼합재가 외관(10)에 머무르는 시간차를 이용하여 지반(1)에 주입되는 혼합재의 점도와 경화시간을 조절할 수가 있다. 따라서 토질에 따라 외관(10)으로부터 토출되는 혼합재의 점도를 달리해줌으로서 주입성을 향상할 수가 있고, 무엇보다 경화시간을 단축할 수가 있어서 주입재의 유실에 의한 2차 환경오염 방지와 함께 전반적인 시공에 필요한 공수를 절감할 수가 있다.

본 발명에 따른 장치의 작동에 따라 도 6처럼 약재가 주입되는 흐름도를 살펴보면 다음과 같다 먼저, 외·내관(10)(20)의 주입구(11)(21)로부터 충전재와 경화재가 펌프에 의해 공급되고, 배출구(22)로 경화재가 토출되어 충전재와 만나게 된다. 이와 동시에 모터(30)가 작동하여 외관(10)은 10~600RPM으로 좌회전하고, 내관(20)은 10~600RPM으로 우회전한다.

펌프와 회전에 의해 충전재와 경화재가 정방향 블레이드(41)를 따라 우회전하면서 와류공간(45)에 하향 압송되고, 역방향 블레이드(41)를 따라 우회전하면서 와류공간(45)에 상향 압송된다. 와류공간(45)에 압송되는 충전재와 경화재는 서로 부딪히게 되어 수직방향으로 소용돌이 현상이 일어난다. 즉, 와류공간(45)에서 충전재와 경화재는 블레이드(41)에 의한 축방향 회전과, 상·하향 압송에 따른 수직방향 회전이 동시에 일어나 혼합재로 고르게 혼합된다. 혼합된 혼합재는 펌프의 연속 압송과 블레이드(41)에 의해 외관(10)으로부터 토출되어 지반(1)내에 공극으로 충전된다.

본 발명의 다른 일면은 지반(1)상에 소정 깊이로 천공하고, 공(1a)내에 충전재와 경화재를 혼합시켜 주입하는 그라우팅 공법에 관련되며 준비단계(S10), 공급단계(S20), 교반단계(S30), 주입단계(S40)를 거쳐 시공을 완료하는 연속 주입식 그라우팅 공법이다. 본 공법에서 언급되는 장치는 앞서 기술한 장치와 동일하므로 별도의 상세한 설명은 생략한다.

먼저, 본 발명에 따른 준비단계(S10)는 도 1 내지 도 3처럼 지반(1)의 상태와 천공 깊이에 따라 다단으로 연결된 외·내관(10)(20)을 준비하고, 외·내관(10)(20)에 블레이드(41)를 와류공간(45)이 형성되게 장착한다. 즉, 지반(1)의 천공 깊이에 따라 외·내관(10)(20)을 다단으로 연결하여 설정 길이로 준비한다. 그리고 지반(1)의 상태에 따라 최하단 외·내관(10)(20)에 비트(15)(25)와 함께 믹서(40)를 선택적으로 장착해 둔다. 외·내관(10)(20)의 준비가 완료되면 내관(20)을 외관(10)에 메탈 베어링과 함께 삽입한 다음, 프레임(P)내에 장착된 모터(30)와 회전 가능하게 연결한다. 여기서 프레임(P)은 천공기 따위에 장착되어 승하강 운동이 가능하도록 한다.

이어서 본 발명에 따른 공급단계(S20)는 도 7처럼 준비된 외·내관(10)(20)을 공(1a)내에 순차 삽입하고, 외관(10)내에 충전재를 하향 압송하며 내관(20)내에 경화재를 배출구(22)로 토출되게 하향 압송한다. 즉, 외·내관(10)(20)을 지반(1)에 굴착된 공(1a)내로 하강시켜 삽입한다. 정 위치에 삽입이 완료되면, 외·내관(10)(20)의 주입구(11)(21)로 충전재와 경화재를 펌프로 공급한다. 공급된 충전재와 경화재는 외관(10)내에서 만나 하향으로 압송되어 블레이드(41)를 지나 와류공간(45)에 공급된다.

이어서 본 발명에 따른 교반단계(S30)는 도 7처럼 외·내관(10)(20)에 연결된 모터(30)들을 서로 역방향으로 회전시키고, 충전재와 경화재가 블레이드(41)의 회전에 따라 상·하향으로 교차 압송되어 와류공간(45)에서 일체로 혼합된다. 즉, 외관(10)은 10~600RPM으로 좌회전하고, 내관(20)은 10~600RPM으로 우회전한다. 내관(20)의 회전으로 충전재와 경화재가 정방향 블레이드(41)를 따라 우회전하면서 와류공간(45)에 하향 압송되고, 역방향 블레이드(41)를 따라 우회전하면서 와류공간(45)에 상향 압송된다. 와류공간(45)에 압송되는 충전재와 경화재는 서로 부딪히게 되어 수직방향으로 소용돌이 현상이 일어난다. 즉, 와류공간(45)에서 충전재와 경화재는 블레이드(41)에 의한 축방향 회전과, 상·하향 압송에 따른 수직방향 회전이 동시에 일어나 혼합재로 고르게 혼합된다.

이어서 본 발명에 따른 주입단계(S40)는 도 7처럼 와류공간(45)에 혼합된 혼합재가 블레이드(41)를 따라 하향 압송되고, 압송되는 혼합재가 지반(1)내에 공극으로 침투되어 충전된다. 즉, 혼합재는 펌프의 연속 압송과 블레이드(41)에 의해 외관(10)으로부터 토출된다. 토출된 혼합재는 지반(1)내에 공극으로 침투되어 충전된다. 이때, 주입도중 토질에 따라 도 8처럼 내관(20)의 높낮이를 가변시켜 혼합재의 점도와 함께 경화시간을 적정치로 조절한다. 내관(20)의 높낮이는 주입도중 가변해도 되고, 주입 전 가변해서 점도와 경화시간을 적정치로 조절할 수가 있다. 즉, 지반(1)의 다양한 환경에서도 혼합재를 안정적으로 충전하면서 설정된 시간에 경화시킬 수가 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

P: 프레임 1: 지반
10: 외관 11, 21: 주입구
15, 25: 비트 15a, 25a: 천공형
15b, 25b: 확장형 20: 내관
20a: 육각축 26: 슬리브
22: 배출구 30: 모터
31: 기어 40: 믹서
41: 블레이드 41a: 정방향 날개
41b: 역방향 날개 45: 와류공간
S10: 준비단계 S20: 공급단계
S30: 교반단계 S40: 주입단계

Claims (4)

1. 지반 내에 삽입되어 충전재와 경화재를 혼합된 상태로 주입하는 그라우팅 장치에 있어서:
   상단에 충전재를 하향으로 압송하는 주입구가 형성되고, 하단에 지반을 천공하는 비트가 체결되는 다단 연결형 외관;
   상기 외관 내에 삽입 장착되고, 상단에 경화재를 하향으로 압송하는 주입구와, 중단에 압송되는 경화재를 일측으로 토출시키는 배출구가 형성되며, 하단에 지반을 천공하는 비트가 체결되는 다단 연결형 내관;
   상기 외·내관의 상단에 기어로 각각 연결되고, 상기 외·내관을 서로 역방향으로 회전시키는 복수의 모터; 및
   상기 내관 배출구의 하단에 형성된 육각축에 충전재와 경화재를 하향으로 압송하도록 소정 각도로 경사진 2 이상의 날개가 방사배열된 정방향 블레이드와, 충전재와 경화재를 상향으로 압송하도록 소정 각도로 경사진 2 이상의 날개가 방사배열된 역방향 블레이드와, 상기 정방향 블레이드와 역방향 블레이드 사이에 장착되어 충전재와 경화재가 교반되어 혼합되는 와류공간의 크기를 조절하는 슬리브를 구비하는 믹서;를 포함하여 이루어지되, 상기 내관은 외관 내에 삽입되는 높이가 가변되게 장착되어 혼합재의 경화시간을 조절하는 것을 특징으로 하는 연속 주입이 가능한 블레이드형 그라우팅 장치.
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