KR101642916B1 - 지반 침하 방지용 자켓차수패커를 이용한 차수성 흙막이 벽체의 차수 시공 방법 및 그 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반 침하 방지용 자켓차수패커를 이용하여 1차 차수를 실시하고 후차적으로 강연선의 제거 후 자켓차수패커를 폐색시켜 2차 차수까지 시공할 수 있도록 한 지반 침하 방지용 자켓차수패커를 이용한 차수성 흙막이 벽체의 차수 시공 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 유압식 천공기를 사용하여 흙막이 벽체에 구멍을 뚫고 관통시켜 천공드릴과 케이싱을 통해 지반에 천공홀을 형성하는 단계와; 천공홀에 그라우트를 충전하고 이 그라우트에 내하체를 포함한 강연선을 설치하는 단계와; 천공홀에 삽입된 케이싱을 인발하는 단계와; 흙막이 벽체의 구멍에 자켓차수패커를 삽입하고 자켓차수패커 내부로 시멘트밀크를 주입하여 자켓차수패커를 팽창시킨 후 소요 시간 동안 양생을 실시하는 단계와; 흙막이 벽체에 띠장과 브라켓을 설치한 후 강연선을 인장시켜 정착하는 단계를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

Description

지반 침하 방지용 자켓차수패커를 이용한 차수성 흙막이 벽체의 차수 시공 방법 및 그 시스템{Waterproof method and system of earth retaining wall using jacket barrier wall packer preventing ground subsidence}

본 발명은 차수성 흙막이 벽체의 차수 시공 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 특히 지반 침하 방지용 자켓차수패커를 이용하여 1차 차수를 실시하고 후차적으로 강연선의 제거 후 자켓차수패커를 폐색시켜 2차 차수까지 시공할 수 있도록 한 지반 침하 방지용 자켓차수패커를 이용한 차수성 흙막이 벽체의 차수 시공 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

한강과 같은 강변이나 해안가에 인접한 지역은 유수에 의해 상부에 느슨한 사질토로 퇴적층을 형성하고 있으며 지하수위가 높게 분포하고 있다. 이와 같이 지하수위가 높은 느슨한 퇴적층에 흙막이공사를 실시하는 경우에는 지반 침하를 방지하고, 수압에 대응하기 위하여 일반적으로 강성이 큰 지하연속벽(diaphragm wall)이나 SCW(soil cement wall) 등과 같은 차수성이 우수한 흙막이 벽체를 실시하게 된다. 그러나 이 차수성 흙막이 벽체에 지지구조인 지반 앵커(ground anchor)를 설치하기 위하여 천공(drilling)을 실시할 경우, 이 천공홀을 통하여 도 9와 같이 지하수(ground water)가 다량 유출하게 된다. 이때 굴착 배면 주변의 느슨하게 포화된 퇴적토(soil)도 동반하여 분출되므로 굴착 배면 주변의 지반이 흐트러지고, 이로 인하여 지반앵커의 지지력이 저하되어 흙막이 가시설이 불안정한 상태가 유발된다. 또한 도 10과 같이 흙막이 벽체의 배면에 지반앵커 제거시 공동이 생겨 지반침하가 유발되고 민원발생의 요인이 되어 공사에 막대한 지장을 초래한다.

따라서 천공 후 가급적 빠른 시기에 천공홀로부터 지하수와 토사유출이 되지 않게 하여 지반침하를 방지하기 위해 천공홀(drilling hole)에 차수(cutoff)장치가 요구된다.

또한, 이때 설치되는 지반앵커는 본 구조물이 축조되는 동안에만 일시적으로 사용되고 본 구조물이 축조된 후에는 인발하는 제거식 가설 지반앵커가 대부분임으로 지반앵커의 천공시뿐 아니라 지반앵커를 제거시에도 동일한 문제가 발생하게 된다.

본 차수 시스템은 이러한 필요성에 부합되게 지반앵커 설치시와 제거시에 완전한 차수가 되어 지반침하를 방지하기 위하여 1, 2차 단계로 나누어 설치하는 차수시스템을 개발하게 되었다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1122248호로서, 절개면의 앵커체 또는 네일체의 시공에서 천공홀 외부로 노출된 인장재와 천공홀(PH) 사이로 누출되는 물 또는 토사를 막기 위한 장치로써, 그라우트재가 채워질 수 있도록 내부가 빈 포대 형상의 패커백; 상기 패커백 일단에 연결부를 통하여 결합된 그라우트재공급호스; 및, 막대 형상으로 중심대선단부와 중심대말단부가 노출되도록 중단에 상기 패커백이 임시고정수단으로 말려 임시 고정되는 중심대; 를 포함하여 구성되되, 미리 천공홀에 인장재가 설치되어 인장재고정부로 인장되어 고정된 후 물 또는 토사가 누출되는 천공홀에, 상기 인장재 옆으로 삽입되어 상기 그라우트재공급호스를 통하여 상기 패커백 내부로 그라우트재가 공급되면, 상기 임시고정수단이 풀리면서 상기 패커백이 부풀어 올라 펼쳐지면서 천공홀 내부와 인장재 사이의 틈을 막는 것을 특징으로 하는 차수 패커 장치가 제시되어 있다.

그러나 상기 배경기술은 중심대가 필요하며, 패커백이 주입되는 시멘트밀크의 수분을 배출시키는 구조가 없어 양생 시간이 오래 걸린다. 또한, 1차 차수 후에 패커백을 폐색시키는 방법이 제시되어 있지 않다.

한국 등록특허 등록번호 제10-1021913호

본 발명은 지반 침하 방지용 자켓차수패커를 이용하여 1차 차수를 실시하고 후차적으로 강연선의 제거 후 자켓차수패커를 폐색시켜 2차 차수까지 시공할 수 있도록 한 지반 침하 방지용 자켓차수패커를 이용한 차수성 흙막이 벽체의 차수 시공 방법 및 그 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 지반 침하 방지용 자켓차수패커를 이용한 차수성 흙막이 벽체의 차수 시공 방법은,

유압식 천공기를 사용하여 흙막이 벽체에 구멍을 뚫고 관통시켜 천공드릴과 케이싱을 통해 지반에 천공홀을 형성하는 단계와;

천공홀에 1차로 그라우트를 충전하고 이 그라우트에 내하체를 포함한 강연선을 설치하는 단계와;

천공홀에 삽입된 케이싱을 인발하고 천공홀 주변에 2차로 그라우트를 충전하여 정착장부와 자유장부를 형성하는 단계와;

흙막이 벽체의 구멍에 자켓차수패커를 삽입하고 자켓차수패커 내부로 시멘트밀크를 주입하여 자켓차수패커를 팽창시킨 후 소요 시간 동안 양생을 실시하는 단계와;

흙막이 벽체에 띠장과 브라켓을 설치한 후 강연선을 인장시켜 정착하는 단계를 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 강연선을 인발하여 제거하는 단계와;

지수제주입용 호스를 자켓차수패커의 관통공에 인입시켜 설치하는 단계와;

우레탄계 지수제를 지수제주입용 호스를 통해 주입하여 자켓차수패커의 관통공을 폐색시키는 단계를 더 포함하여 시공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 지반 침하 방지용 자켓차수패커를 이용한 차수성 흙막이 벽체의 차수 시공 시스템은,

흙막이 벽체의 구멍을 뚫고 관통시켜 천공드릴과 케이싱을 통해 지반에 천공홀을 형성하는 유압식 천공기와;

천공홀에 주입되는 그라우트와 이 그라우트에 내하체를 포함한 강연선과;

흙막이 벽체의 구멍에 삽입되어 주입된 시멘트밀크에 의해 팽창되는 자켓차수패커와;

내하체와 연결된 강연선을 흙막이 벽체에 정착시키기 위한 정착수단;을 포함한 것을 특징으로 한다.

지반 앵커 제거 후 2차 차수를 시행하기 위해 자켓차수패커내로 우레탄계 지수제를 주입시키기 위해 자켓차수패커에 설치되는 지수제 주입용 호스를 더 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 자켓차수패커는,

중앙에 강연선이 삽입되는 충분한 관통공을 갖고, 내부에 원통형의 시멘트 밀크 충전실을 형성하는 섬유재로 제작되어 원통형으로 팽창 가능한 섬유 튜브와;

섬유 튜브의 내부에 설치되고 다수의 시멘트밀크 통과홀을 갖는 원통형 슬리브와;

섬유 튜브를 삽입하여 말단이 원통형 슬리브에 고정되고 타단이 섬유 튜브의 외부로 노출되게 설치된 시멘트밀크 주입관을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 지반 침하 방지용 자켓차수패커를 이용한 차수성 흙막이 벽체의 차수 시공 방법 및 그 시스템에 의하면, 1차 차수시에는 흙막이 벽체의 구멍에 특수섬유(예로, 면직물)로 제작된 자켓차수패커(Jacket cutoff packer)를 삽입을 한 후, 이 자켓차수패커 내에 급결제(규산)와 혼합된 시멘트밀크를 주입하여 자켓차수패커를 팽창시킴으로써 팽창된 자켓차수패커로 인하여 차수성 흙막이 벽체에 형성된 구멍을 폐색(밀폐)시켜 차수가 조기에 될 수 있게 하는 방법으로 기존에 불량한 차수방법을 대체하여 간편하면서도 확실한 차수가 가능하게 된다.

또한, 2차 차수(지반앵커 제거시)는 지반앵커를 제거하고 나서, 유출되는 잔류수를 조기에 차단하기 위하여 지수제주입용 호스를 자켓차수패커에 설치하고 우레탄계 지수제(OH-1A)를 주입함으로써 확실한 차수가 되게 한다.

또한, 자켓차수패커의 섬유 튜브에 의해 시멘트밀크의 수분을 배출시켜 양생을 촉진하고, 원통형 슬리브에 의해 설치가 간편한 이점을 제공한다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1 내지 도 8은 본 발명에 따른 지반 침하 방지용 자켓차수패커를 이용한 차수성 흙막이 벽체의 차수 시공 방법 및 그 시스템에 관련된 것으로,
도 1은 천공홀을 형성하는 단계를 나타낸 시공도이고,
도 2는 천공홀에 케이싱을 통해 1차 그라우트를 충전하고 내하체와 강연선을 설치한 시공도이고,
도 3은 케이싱을 인발하여 천공홀 주변에 2차로 그라우트 시공단계를 나타낸 시공도이고,
도 4는 자켓차수패커를 설치한 시공도이고,
도 5는 도 4의 요부확대도이고,
도 6은 강연선의 정착상태를 나타내는 도면이고,
도 7은 자켓차수패커의 부분 절취된 사시도이고,
도 8은 2차 차수를 위한 시공상태도이다.
도 9는 종래, 천공홀로 지하수가 다량 유출되어 굴착 배면의 주변으로 퇴적토가 분출된 시공상태도이고,
도 10은 종래, 흙막이 벽체의 배면에 공동이 생겨 지반침하가 유발된 시공상태도이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 실시 예는 지반 침하 방지용 자켓차수패커를 이용한 차수성 흙막이 벽체의 차수 시공 방법과 함께 그 장치를 병행하여 설명한다.

먼저, 본 시공 방법은 1차 차수시(지반앵커 설치시)와 2차 차수시(지반앵커 제거시)로 나누어 순차적으로 이루어진다.

< 1차 차수 시공 방법 >

1차 차수시에는, 도 1 및 도 2와 같이 유압식 천공기(100)를 사용하여 흙막이 벽체(10)의 구멍(13)을 뚫고 관통시켜 지반에 천공홀(12)을 형성하는 단계를 갖는다. 이때 유압식 천공기(100)는 천공드릴(11) 및 케이싱(102)을 이용하여 천공을 수행한다. 케이싱(102)은 강관으로 제작된 것을 사용한다. 이때 천공홀(12)의 깊이는 지지층에 도달됨이 바람직하며, 지지층 지반의 특성에 따라 변할 수 있다.

그 다음, 도 2와 같이 유압식 천공기(100)의 천공드릴(11)을 후퇴시키고 케이싱(102)에 의해 형성된 천공홀(12)에 1차로 그라우트(108)를 충전하고 이 그라우트(108)를 통해 지반앵커인 내하체(110)를 포함한 강연선(112)을 설치하는 단계를 갖는다. 이때 내하체(110)와 함께 내하체(110)에 연결된 강연선(112)의 피복이 손상되지 않도록 한다. 이때 내하체(110)는 제거식 앵커 방식에 사용되는 것으로 특정한 구조에 한정되는 것은 아니다.

그 다음 도 3과 같이 천공홀(12)에 삽입된 케이싱(102)을 천공기(100)를 이용하여 인발하고 천공홀(12) 주변에 2차로 그라우트(108)를 충전하여 정착장부와 자유장부를 형성하는 단계를 갖는다.

그 다음, 도 4 및 도 5와 같이 흙막이 벽체(10)의 구멍(13)에 자켓차수패커(20)를 삽입하고 자켓차수패커(20) 내부로 시멘트밀크 주입관(23)을 통해 시멘트밀크(cement milk,물시멘트 W/C=40~60%)를 주입하여 자켓차수패커(20)를 팽창시킨 후 소요 시간 동안 양생을 실시한다.

자켓차수패커(20)는 도 7에 도시된 바와 같이, 중앙에 다수의 강연선(112)이 삽입하는 충분한 관통공(21a)을 갖고 내부에 원통형의 시멘트 밀크 충전실(21b)을 형성하는 섬유재로 제작되어 원통형으로 팽창 가능한 섬유 튜브(21)와, 섬유 튜브(21)의 내부에 설치되고 다수의 관통된 시멘트밀크 통과홀(22a)을 갖는 원통형 슬리브(22)와, 섬유 튜브(21)를 삽입하여 말단이 원통형 슬리브(22)에 고정되고 타단이 섬유 튜브(21)의 외부로 노출되게 설치된 시멘트밀크 주입관(23)을 포함하여 구성된다.

섬유 튜브(21)는 시멘트 밀크의 수분을 배출시킬 수 있게 원단으로 제작된다. 섬유 튜브(21)의 팽창 후 최대 직경은 흙막이 벽체(10) 구멍(13)의 내경보다 크게 구성된다. 시멘트밀크 주입관(23)은 원통형 슬리브(21)에 철선 또는 와이어(25) 등의 결속수단을 통해 고정될 수 있다.

이때 자켓차수패커(20) 내로 유입된 시멘트 밀크는 원통형 슬리브(22)의 내부와 시멘트밀크 통과홀(22a)을 통해 원통형 슬리브(22)의 외부로 충전되고, 따라서 시멘트 밀크 충전실(21b)이 증대되어 팽창된 섬유 튜브(21)가 구멍(13)에 밀착된다. 이때 시멘트 밀크의 수분은 섬유 튜브(21)를 통해 외부로 배출되고 시멘크 밀크만 남게 되어 팽팽하게 양생된다.

이와 같이 자켓차수패커(20)가 설치되면 흙막이 벽체(10) 측에서 자켓차수패커(20)에 의해 완전히 폐색되므로 차수가 완벽히 이루어진다. 따라서 흙막이 벽체(10)의 구멍(13)으로부터 지하수와 토사유출이 발생되지 않으며, 이로 인해 지반 침하를 방지하게 된다.

그 다음, 도 6과 같이 흙막이 벽체(10)에 띠장(14)과 브라켓(16)을 설치한 후 강연선(112)을 인장시켜 정착시킨다. 강연선(112)의 인장 및 정착은 주지의 유압장치와 웨지 조립체로 이루어진다. 이때 구멍(13)으로부터 지하수와 토사유출이 발생되지 않으므로 안전하고 편리한 정착 작업을 수행할 수 있다.

이와 같이 1차 차수시에는 구멍(13)에 특수섬유(예로, 면직물)로 제작된 자켓차수패커(Jacket cutoff packer)(20)를 삽입을 한 후, 이 자켓차수패커(20) 내에 급결제(규산)와 혼합된 시멘트밀크를 주입호스(23)를 통해 주입하여 자켓차수패커(20)를 팽창시킴으로써 팽창된 자켓차수패커(20)로 인하여 차수성 흙막이 벽체(10)에 형성된 구멍(13)을 폐색(밀폐)시켜 차수가 조기에 될 수 있게 하는 방법으로 기존에 불량한 차수방법을 대체하여 간편하면서도 확실한 차수가 가능하게 된다.

< 2차 차수 시공 방법 >

2차 차수 시공은, 먼저 도 6의 지반앵커인 강연선(112)을 인발하여 천공홀(12)에서 제거한다.

그 다음, 도 8과 같이 지수제주입용 호스(30)를 자켓차수패커(20)의 관통공(21a)에 인입시켜 설치한다.

그 다음, 우레탄계 지수제(OH-1A)를 지수제주입용 호스(30)를 통해 주입하여 자켓차수패커(20)의 관통공(21a)을 폐색시킨다. 이에 따라 강연선(112)이 제거되어 제거된 관통공(21a)의 구멍을 우레탄계 지수제가 폐색시키게 되는 것이다.

이와 같이 2차 차수(지반앵커 제거시)는 지반앵커를 제거하고 나서, 유출되는 잔류수를 조기에 차단하기 위하여 지수제주입용 호스(30)를 자켓차수패커(20)의 관통공(21a)에 설치하고 우레탄계 지수제(OH-1A)를 주입함으로써 확실한 차수가 되게 한다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 흙막이 벽체
11: 천공드릴
12: 천공홀
13: 구멍
14: 띠장
16: 브라켓
20: 자켓차수패커
23: 시멘트밀크 주입관
30: 지수제주입용 호스
100: 천공기
102: 케이싱
108: 그라우트
110: 내하체
112: 강연선

Claims (5)

1. 유압식 천공기(100)를 사용하여 흙막이 벽체(10)에 구멍(13)을 뚫고 관통시켜 천공드릴(11)과 케이싱(102)을 통해 지반에 천공홀(12)을 형성하는 단계와;
   천공홀(12)에 1차로 그라우트(108)를 충전하고 이 그라우트(108)에 내하체(110)를 포함한 강연선(112)을 설치하는 단계와;
   천공홀(12)에 삽입된 케이싱(102)을 인발하고 천공홀(12) 주변에 2차로 그라우트(108)를 충전하여 정착장부와 자유장부를 형성하는 단계와;
   흙막이 벽체(10)의 구멍(13)에 자켓차수패커(20)를 삽입하고 자켓차수패커(20) 내부로 시멘트밀크를 주입하여 자켓차수패커(20)를 팽창시킨 후 소요 시간 동안 양생을 하여 1차 차수를 실시하는 단계와;
   흙막이 벽체(10)에 띠장(14)과 브라켓(16)을 설치한 후 강연선(112)을 인장시켜 정착하는 단계와;
   강연선(112)을 인발하여 제거하는 단계와;
   지수제주입용 호스(30)를 자켓차수패커(20)의 관통공(21a)에 인입시켜 설치하는 단계와;
   우레탄계 지수제를 지수제주입용 호스(30)를 통해 주입하여 자켓차수패커(20)의 관통공(21a)을 폐색시켜 2차 차수를 실시하는 단계를 더 포함하여 시공 전반에 걸쳐 완벽한 차수 상태를 유지시키는 것을 특징으로 하는 지반 침하 방지용 자켓차수패커를 이용한 차수성 흙막이 벽체의 차수 시공 방법.
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