KR101622880B1

KR101622880B1 - 유턴라인을 가지는 그라우팅 약액라인의 유량 및 압력 표시장치

Info

Publication number: KR101622880B1
Application number: KR1020150089075A
Authority: KR
Inventors: 전기표
Original assignee: 전기표
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2016-05-19

Abstract

그라우팅용 약액으로서 2종의 약액인 A액과 B액을 지중에 공급하기 위하여, A액을 공급하는 A 액라인과, B액을 공급하는 B 액라인과, B액을 복귀시키는 유턴라인을 가지는 그라우팅 약액라인의 유량 및 압력 표시장치로서, 상기 A액라인에 설치된 A 액센서와, 상기 유턴라인에 설치된 유턴센서와, 상기 A액라인, B액라인 및 유턴라인에 연결되지 않고, 상기 A액센서 및 상기 유턴센서로부터 유량검출치 및 압력검출치를 입력받아 표시하는 중앙컨트롤장치를 포함함을 특징으로 한다.

Description

유턴라인을 가지는 그라우팅 약액라인의 유량 및 압력 표시장치 {Display device of flow amount and pressure of grouting chemecal-line having return line}

본 발명은, 유턴라인을 가지는 그라우팅 약액라인의 유량 및 압력 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는, 2개의 약액 공급라인 중 일방에 설치된 유턴라인의 유량을, 타방의 유량 및 압력과 함께 표시하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반의 강화나 차수 등의 목적으로, 천공을 실시하고 주입관을 넣어서 약액을 주입하는 그라우팅 공법이 알려져 있다. 특히 등록 10-0383520, 20-0224763, 10-0842925, 10-0842924, 10-1125082, 10-1256464 등의 ADG 공법은, 지반강화와 차수 우수성 및 제어 간편성, 신속 시공성, 경제성 등에 있어서 우수하여, 널리 이용되고 있다.

이러한 그라우팅 공법에 있어서의 약액의 주입방식으로서, 일반적으로 약액의 종류와 혼합(합류)위치에 따라서, 소위 1.0샷 방식, 1.5샷 방식 및 2.0샷 방식이 알려져 있다.

1.0샷 방식은, 1액 1계통으로, 하나의 약액을 지중까지 보내는 방식이다.

2.0샷 방식은, 2액 2계통으로, 2가지의 약액을 지중까지 보내는 방식이다. 즉, 이 방식은, 1.0샷 방식의 공급라인을 이중으로 설치한 것으로 생각해도 무방하고, 지표에서 지중까지의 구간의 주입라인이 2개이다. 이들 약액은 지중에서 혼합된다.

그리고 1.5샷 방식은, 2액 1계통으로, 2가지의 약액을 지표부근에서 혼합하여, 그 혼합액을 지중까지 보내는 방식이다. 이 방식은, 지상에서는 2가지 약액에 대한 공급라인이 존재하지만, 주입라인 직전에서 약액이 혼합되고, 지표에서 지중까지의 구간의 주입라인은 하나가 된다.

본 발명은 약액이 2종인 1.5샷 방식이나 2.0샷 방식에 공히 적용될 수 있지만, 이하에서는 설명의 편의상, 1.5샷 방식에 대해서만 설명하는 것으로 하고, 2.0샷 방식에도 그대로 적용되는 것으로 한다.

도 5를 이용하여, 종래의 1.5샷 방식의 개요를 설명한다.

1.5샷 방식에 있어서, 약액은 2종으로서, A액(예컨대 시멘트+물)과 B액(예컨대 규산+물)으로 구성된다. 이들은 교반기(10)에서 각각 별개로 교반되어, 4연식 펌프(20)에 공급된다. 이 펌프(20)에서는, 미리 설정된 동일압력 동일유량으로 A액과 B액을 토출하여, A액라인(a)과 B액라인(b)에 각각 공급한다. 이 A액라인(a)과 B액라인(b)은, 주입라인(c) 앞단에서 합류되고, A액과 B액은 혼합된다. 이 혼합액이 천공된 지반 속의 지중에 주입라인(c)을 통해 주입된다.

여기서, 상기 A액라인(a)과 B액라인(b)의 유량과 압력의 관리는, 그라우팅의 품질을 좌우하므로, 매우 중요하다. A액과 B액의 비율은 응결속도를 좌우한다. 지중의 압력이 높으면 A액라인(a)과 B액라인(b)에 고압이 걸리므로, 압력을 저하시켜 줘야 한다.

그래서 A액라인(a)과 B액라인(b)의 유량과 압력을 검출하고 출력하기 위하여, 종래에는 A액라인(a)과 B액라인(b) 중 적어도 일방에 유량계(30A, 30B)가 설치되어 있다. 이 경우, 펌프(20)에서 토출된 A액과 B액은, 누출없이 지중으로 전송되므로, 유량계는 어느 일방의 라인에 설치되어 있어도 무방하다.

도 6은, A액라인(a)과 B액라인(b)에 각각 하나씩 설치된 유량계(30A, 30B)를 상세히 나타낸다. A액라인(a)의 유량계(30A)는, 유량그래프(33A)에 유량을 나타내는 유량펜(31A)과 압력을 나타내는 압력펜(32A)을 가진다. 즉 펜이 2개이다. 그리고, B액라인(b)의 유량계(30B)는, 유량그래프(33B)에 유량을 나타내는 유량펜(31B)과 압력을 나타내는 압력펜(32B)을 가진다. 즉 역시 펜이 2개이다. 이러한 유량계(30A, 30B)는, 도 8과 같은 외관을 가지는데, 그래프를 출력하기 위한 펜이 2개 설치되어 있음을 볼 수 있다. 그리고, 유량그래프(33A, 33B)는, 도 7과 같이 나타나며, 도 6이나 도 8의 유량펜과 압력펜에 의하여 유량(빨강)과 압력(초록)이 표시됨을 알 수 있다.

이 유량계(30A, 30B)에 측정 및 기록된 데이터는, P-Q관리도에 의거한 관리에 이용된다. P-Q관리도는, 한계유량과 압력을 토질에 맞춰 설정하여 정량 정압주입하도록 하기 위한 설계사양이다.

그런데, 복합지층 등의 상황에서는 정량 정압주입의 P-Q관리도에 따른 주입이 곤란하여, 그라우팅 작업이 아예 중단되거나 약액 대신 물을 주입하여 압력을 떨어뜨리는 보완작업을 중간에 삽입하는 사례가 빈번히 이루어지고 있다. 즉, 설계대로의 연속주입이 어려운 실정이다. 그래서 그 개선책으로서, P-Q관리도에 따른 주입이 곤란한 경우가 되더라도, 그라우팅 작업을 중단시키지 않고 연속적으로 그라우팅 주입을 수행하면서, 압력을 다운시키는 등 조절하기 위한 구성이 필요하다.

이를 위하여, B액라인(b)에 유턴라인(u)을 마련한 구성이 제시되었다. 이는, A액라인(a)의 A액은 계속 주입하면서, B액라인(b)의 B액은 주입시키지 않고 유턴라인(u)을 통하여 유턴시킴으로써, A액의 유량과 압력은 계속 측정하면서, A액라인(a) 및 B액라인(b)에 걸리는 압력을 낮출 수 있는, 연속주입 장치이다. 이는 1.5샷 방식에서 B액라인을 유턴시킴으로써 나머지 A액라인의 1.0샷 방식으로 전환시켜서 압력을 조절함을 의미한다. 이 방식을 위한 구성에 있어서도, 종래와 동일하게, A액라인(a)과 B액라인(b) 중 적어도 일방에 유량계(30A, 30B)가 설치된다. 그리고, 이 방식에서, 지중에 주입된 주입유량을 정확히 알기 위해서는, 유턴유량을 알아야 한다.

특허 제10-1427892호

그런데, 이 개선된 구성에서도 단순히 유턴라인만 가지도록 설계되었으므로, 유턴유량을 알 수가 없다. 종래의 방식은 모두, A액라인(a)과 B액라인(b) 중 적어도 일방에 유량계(30A, 30B)가 설치되어 있을 뿐이고, 유턴라인(u)에는 유량계가 설치되지 않았기 때문이다. 기본적으로 A액라인(a)과 B액라인(b)의 유량은 동일하다. 그리고, 완벽하게 유턴된 것이라면, 유턴라인(u)의 유턴유량도 동일할 것이다. 그러나, 유턴비율이 0~100% 사이의 어느 중간 값이라면, 유턴유량을 별도로 측정할 필요가 있다. B액유량에서 유턴유량을 뺀 나머지가 지중에의 B액의 주입유량이 된다.

물론, 유턴라인(u)에 별도의 유량계를 추가로 설치하는 것도 고려될 수 있다. 그러나, 이미 A액라인(a)과 B액라인(b) 중 적어도 일방에 유량계(30A, 30B)가 하나 또는 2개 설치되어 있으므로, 유턴라인(u)에 추가로 유량계가 설치된다면, 하나의 천공에 대한 그라우팅 계통에, 2개 또는 3개의 유량계가 필요하게 된다. 이는 비용으로서도 부담이 될 뿐 아니라, 2개나 3개의 유량계를 현장관리자가 수시로 확인하면서 관리해야 하므로, 작업이 곤란해진다.

게다가, 유량계는 A액이나 B액으로 인하여 사용에 따라 흡입구(i)나 토출구(0), 센서부 등이 노후화되는 소모품이므로, 오차가 커지거나 수명이 다하면 교체시킬 필요가 있는데, 제품 전체를 교체함에 따른 막대한 비용이 소요된다.

따라서, 본 발명은, 유턴라인의 유량을 정확히 측정 및 표시할 수 있고, 2개의 공급라인과 하나의 유턴라인에 대한 종합적인 정보를 현장관리자에게 모아서 제공하고, 소모품 교체의 비용을 저감시킬 수 있는, 유턴라인을 가지는 그라우팅 약액라인의 유량 및 압력 표시장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 유턴라인을 가지는 그라우팅 약액라인의 유량 및 압력 표시장치는, 그라우팅용 약액으로서 2종의 약액인 A액과 B액을 지중에 공급하기 위하여, A액을 공급하는 A 액라인과, B액을 공급하는 B 액라인과, B액을 복귀시키는 유턴라인을 가지는 그라우팅 약액라인의 유량 및 압력 표시장치로서, 상기 A액라인에 설치된 A 액센서와, 상기 유턴라인에 설치된 유턴센서와, 상기 A액라인, B액라인 및 유턴라인에 연결되지 않고, 상기 A액센서 및 상기 유턴센서로부터 유량검출치 및 압력검출치를 입력받아 표시하는 중앙컨트롤장치를 포함함을 특징으로 한다.

여기서, 상기 A액센서는, 상기 A액라인의 유량검출치인 A액유량과 압력검출치인 A액압력을 검출하고, 상기 유턴센서는, 상기 유턴라인의 유량검출치인 유턴유량을 검출하고, 상기 중앙컨트롤장치는, A액유량을 표시하는 A 액유량펜과, A액압력을 표시하는 A 액압력펜과, 유턴유량을 표시하는 유턴유량펜을 구비하도록 해도 좋다.

그리고, 상기 유량검출치 및 압력검출치 중 적어도 하나를 디지털화하여 표시하는 디지털 표시장치를 더 구비함이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 유턴라인의 유량을 정확히 측정 및 표시할 수 있고, 2개의 공급라인과 하나의 유턴라인에 대한 종합적인 정보를 현장관리자에게 모아서 제공하고, 소모품 교체의 비용을 저감시킬 수 있는, 유턴라인을 가지는 그라우팅 약액라인의 유량 및 압력 표시장치가 제공된다.

도 1은, 본 발명의 표시장치가 설치되고 유턴라인을 가지는 전체 그라우팅 시스템의 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 표시장치의 설치상태를 나타내는 개략도이다.
도 3은, 본 발명의 표시장치의 압력 및 유량의 출력 그래프이다.
도 4는, 본 발명의 표시장치의 외관사진이다.
도 5는, 종래의 유량계가 2개 설치되고 유턴라인이 없는 전체 그라우팅 시스템의 개략도이다.
도 6은, 종래의 2개의 유량계의 설치상태를 나타내는 개략도이다.
도 7은, 종래의 유량계 중 어느 하나의 압력 및 유량의 출력 그래프이다.
도 8은, 종래의 유량계 중 어느 하나의 외관사진이다.

이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 동일구성에 의해 동일기능을 가지는 부분에 대해서는, 도면이 달라지더라도 동일부호를 유지함으로써, 상세한 설명을 생략하는 경우가 있다.

<기본구성>

도 1은, 본 발명의 유턴라인을 가지는 그라우팅 약액라인의 유량 및 압력 표시장치가 설치된 전체 그라우팅 시스템의 개략도이다.

본 발명의 유량 및 압력 표시장치는, 그라우팅용 약액으로서 2종의 약액인 A액과 B액을 지중에 공급하기 위한 그라우팅 약액라인의 유량 및 압력을 표시하는 장치이다. 이 그라우팅 약액라인은, 파이프 또는 호스로 이루어지고, A 액라인(a)과, B 액라인(b)과, 유턴라인(u)을 가진다.

상기 A 액라인(a)은, A액을 공급하는 라인이다. A액은 예컨대 시멘트+물이고, 교반기(10)에서 교반되고, 펌프(20)에 공급된다.

상기 B 액라인(b)은, B액을 공급하는 라인이다. B액은 예컨대 규산+물이고, 교반기(10)에서 교반되고, 펌프(20)에 공급된다.

상기 유턴라인(u)은, B액을 교반기(10)에 복귀시키는 라인이다. A액라인(a)과 유턴라인(u)의 분기점 하류측에는, 유량조절밸브(vc)가 마련됨이 바람직하다. 이로써, B액의 주입용 공급유량과 유턴유량을 0~100% 사이에서 조절할 수 있다. 또한, B액라인(b)의 A액라인(a)과의 합류점 상류측에는, 역류차단밸브(vr)를 마련함이 바람직하다. 이로써, B액의 유턴에 의해서 합류점에서 A액보다 상대적으로 B액의 압력이 저압이 됨으로써, 발생될 역류를 차단할 수 있다.

여기서, 본 발명의 표시장치는, A 액센서(40A)와, 유턴센서(40B)와, 중앙컨트롤장치( 40)를 포함함을 특징으로 한다. 여기서, 센서(40A, 40B)들은, 동일한 구성으로 이루어져도 무방하고, 기본적으로 약액의 유량을 검출하는 유량검출수단과 압력을 검출하는 압력검출수단을 구비하면 된다.

상기 A 액센서(40A)는, 상기 A액라인(a)에 설치된 센서이다.

상기 유턴센서(40B)는, 상기 유턴라인(u)에 설치된 센서이다.

상기 중앙컨트롤장치(40)는, 도 1 및 도 2와 같이, 상기 A액라인(a), B액라인(b) 및 유턴라인(u)에 연결되지 않고, 이들 약액라인과 독립적으로, 바람직하게는 관리자의 관리에 편한 위치에 설치되어 운용되는 장치이다. 이 장치는, 상기 A액센서(40A) 및 상기 유턴센서(40B)로부터 유량검출치 및 압력검출치를 입력받아 표시하는 장치이다.

종래기술에 의하면, 유턴라인의 유량을 알기 위해서는 유턴라인에 유량계를 추가로 설치해야 하기 때문에, A액라인(a)과 B액라인(b)의 유량계를 합하면, 총 2~3대의 유량계가 필요했다. 이 구성에 의하면, B액라인(b)의 유량계의 유량(또는 A액라인(a)의 유량계의 유량으로부터 가정된 B액라인(b)의 유량)에서 유턴라인(u)의 유량계의 유량을 빼서 주입라인(c)에 공급된 B액의 유량을 산출할 수 있게 된다.

그러나 본 발명에 의하면, A액라인(a)에 하나의 센서가 설치되고, 유턴라인(u)에 하나의 센서가 설치되고, 이들 라인과 관계없는 위치에 중앙컨트롤장치(40)가 설치되면 족하다. 이로써, A액라인(a)에 설치된 A액센서(40A)에 의하여 A액라인(a)의 유량과 압력을 검출하고, 이를 B액라인(b)의 유량으로 가정하고, 유턴라인(u)에 설치된 유턴센서(40B)에 의하여 유턴라인(u)의 유량을 검출하게 된다. 그러므로, A액라인(a)의 유량으로부터 가정된 B액라인(b)의 유량에서 유턴라인(u)의 유량을 빼서 주입라인(c)에 공급된 B액의 유량을 산출할 수 있게 된다.

따라서 유량과 압력을 표시하는 장치 자체는 센서를 구비하지 않음으로써 소형화되고, 총 설치비용이 절감되며, 유량과 압력을 검출하기 위한 센서는 독립하여 필요한 라인에 설치되고, 약액에 대한 검출동작에 의해 노후화되면 이들 비교적 저렴한 센서만을 교체하면 된다.

< 3펜 구성>

이처럼, 상기 A액센서(40A)는, 상기 A액라인(a)의 유량검출치인 A액유량과 압력검출치인 A액압력을 검출한다. 그런데, 이 A액유량 및 A액압력은, 4연식 펌프(20)에 의하여 동일유량 동일압력으로서 토출된 것이므로, 특별한 사정이 없는 한, B액유량 및 B액압력으로 간주된다. 한편, 상기 유턴센서(40B)는, 상기 유턴라인(u)의 유량검출치인 유턴유량을 검출한다.

이때, 상기 중앙컨트롤장치(40)는, 도 2 내지 도 4와 같이, A 액유량펜(41A)과, A 액압력펜(42A)과, 유턴유량펜(41B)을 구비하도록 해도 좋다. 상기 A 액유량펜(41A)은, A액유량을 표시하는 펜(빨강)이다. 상기 A 액압력펜(42A)은, A액압력을 표시하는 펜(초록)이다. 상기 유턴유량펜(41B)은, 유턴유량을 표시하는 펜(파랑)이다.

다만, 상기 '펜'은, 그래프(43)에 펜으로 기록하는 형태의 지진계나 플로터 등의 기록기기에서 이용되는 기록수단을 의미하고, 이러한 펜은 각종 컴퓨터프린터에서 소프트웨어에 의해 처리되는 가상의 펜으로 구현되는 것도 포함된다.

<디지털 출력>

그리고, 도 2, 도 4와 같이, 상기 유량검출치 및 압력검출치 중 적어도 하나를 디지털화하여 표시하는 액정 등의 디지털 표시장치(44)를 더 구비함이 바람직하다. 이로써 총유량 또는 총압력 등의 중요한 정보를 디지털 수치화하여 나타내어, 신속한 관리를 도모할 수 있다.

이상, 본 발명에 대해 구체적 실시예를 가지고 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한하는 것이 아니고, 특허청구범위 내에서 이루어진 당업자의 변경, 개량, 변형은 모두, 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은, 유턴라인을 가지는 그라우팅 약액라인의 유량 및 압력 표시장치에 이용될 수 있다.

10: 교반기
20: 펌프
40: 중앙컨트롤장치
40A: A액센서
40B: 유턴센서
a: A액라인
b: B액라인
c: 주입라인
u: 유턴라인

Claims

지중에 그라우팅용의 2종의 약액으로서, 시멘트를 주원료로 하는 주약재인 A액을 공급하는 A액라인과, 규산을 주원료로 하는 보조약재인 B액을 공급하는 B액라인을 가지는 그라우팅 약액라인의 유량 및 압력 표시장치로서,
상기 A액과 B액은, 펌프에 의해 동일유량 동일압력으로 상기 A액라인과 B액라인에 각각 토출되고,
상기 A액라인은, A액을 상시 연속주입하고,
상기 B액라인은, B액을 유량 조절하면서 복귀시키는 유턴라인에 의해 유량을 제어받으면서 주입하도록 구성되고,
상기 A액라인에 설치되어, 상기 A액라인의 유량검출치인 A액유량과 압력검출치인 A액압력을 검출하는 A액센서와,
상기 유턴라인에 설치되어, 상기 유턴라인의 유량검출치인 유턴유량을 검출하는 유턴센서와,
상기 A액라인, B액라인 및 유턴라인에 연결되지 않고, 상기 A액센서 및 상기 유턴센서로부터 유량검출치 및 압력검출치를 입력받아, 상기 A액유량을 A액유량펜으로, 상기 A액압력을 A액압력펜으로, 그리고 상기 유턴유량을 유턴유량펜으로 각각 표시하는 중앙컨트롤장치
를 포함함
을 특징으로 하는 유턴라인을 가지는 그라우팅 약액라인의 유량 및 압력 표시장치.
청구항 1에 있어서,
상기 유량검출치 및 압력검출치 중 적어도 하나를 디지털화하여 표시하는 디지털 표시장치를 더 구비함
을 특징으로 하는 유턴라인을 가지는 그라우팅 약액라인의 유량 및 압력 표시장치.
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