KR101817240B1

KR101817240B1 - 가압식 네일링 장치

Info

Publication number: KR101817240B1
Application number: KR1020160011892A
Authority: KR
Inventors: 송영수; 송영찬; 최봉근
Original assignee: 지오텍엔지니어링 주식회사
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2018-01-11
Also published as: KR20170090916A

Abstract

본 발명은 지반을 가압 그라우팅하여 보강할 수 있는 가압식 네일링 장치에 관한 것으로서, 지반에 천공된 천공홀에 삽입되어 설치되며, 주입 공간을 구비하는 패커; 패커를 관통하여 주입 공간까지 연장되도록 설치되며, 외부의 보강액 공급원으로부터 공급된 보강액을 패커가 팽창되어 천공홀와 가압 접촉되도록 주입 공간에 주입하는 보강액 주입 호스; 및 패커를 관통하여 천공홀까지 연장되도록 설치되며, 외부의 그라우팅액 공급원으로부터 공급된 그라우팅액을 천공홀에 주입하는 그라우팅액 주입 호스를 포함하며; 패커는, 주입 공간에 주입된 보강액 중 일부를 패커와 접촉된 천공홀의 홀 접촉면을 통해 지반의 틈새로 선택적으로 주입 가능하게 마련되어, 지반의 틈새로 주입된 보강액에 의해 보강된 보강 영역을 지반에 형성한다. 이러한 본 발명은, 패커 인근의 지반에 보강액에 의해 보강된 보강 영역을 형성할 수 있으므로, 지반 표면을 향하는 그라우팅액의 유동을 보강 영역을 통해 차단하여 그라우팅액이 지반 표면으로 유출되는 것을 방지함으로써 그라우팅 효과를 향상시킬 수 있다.

Description

가압식 네일링 장치{Nailing apparatus of pressing type}

본 발명은 지반 보강용 그라우팅 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게, 지반을 가압 그라우팅하여 보강할 수 있는 가압식 네일링 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 대규모 토지조성, 도로공사, 철도공사 등과 같은 공사를 위해 사면을 인위적으로 절개하는 경우 또는 붕괴 위험이 있는 자연 사면을 보강하는 경우 등을 위해서 다양한 사면 보강 공법들이 사용되고 있다. 상기 사면 보강 공법들 중 하나로서 쏘일 네일링 공법이 사용되고 있으며, 이러한 쏘일 네일링 공법에는 중력식 쏘일 네일링 공법과 가압식 쏘일 네일링 공법 등이 있다.

중력식 쏘일 네일링 공법은 중력식 그라우팅을 적용하기 때문에 고결시간이 길고, 수축현상을 보완하기 위해 3회 이상의 그라우팅 작업을 반복 실시하기 때문에 시공성이 저하되고, 공사 시간이 길어지며, 주입압을 유지할 수 없어 충진상태의 확인과 품질관리가 용이하지 못한 문제점이 있었다.

가압식 쏘일 네일링 공법은 이러한 중력식 쏘일 네일링 공법의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것이다. 가압식 쏘일 네일링 공법은, 지반의 적정 위치에 천공홀을 천공하는 단계; 천공홀에 패커가 장착된 가압식 네일링 장치를 삽입하는 단계; 외부의 그라우팅액 공급원과 연결된 충전 호스를 통해 패커에 에어 또는 발포우레탄 약액을 주입하여 천공홀을 밀폐하는 단계; 주입관을 통해 천공홀에 그라우팅액을 주입하여 가압 그라우팅을 실시하는 단계 등으로 구성된다.

일반적으로 패커의 제조 공정과 천공홀의 천공 공정에는 공차가 발생하므로, 이로 인해 패커와 천공홀이 완전하게 밀착되지 못하여 패커와 천공홀 사이에 소정의 간격이 형성된다. 따라서, 종래의 가압식 네일링 장치는, 천공홀에 주입된 그라우팅액이 이러한 패커와 천공홀 사이의 간격을 통해 누출됨으로써, 그라우팅 압력을 설계압까지 올리지 못하고, 지반에 대한 가압 그라우팅 효과가 불량해지는 문제점이 있었다.

일반적으로 지반은 공극 및 절리 등의 틈새를 포함하는데, 지반이 연약층이거나 붕적층인 경우에 지반은 특히 많은 틈새를 포함한다. 종래의 가압식 네일링 장치는, 천공홀에 주입된 그라우팅액이 이러한 지반의 틈새를 통해 지반 표면으로 유출됨으로써, 지반에 대한 가압 그라우팅 효과가 불량해지는 문제점이 있었다.

본 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위한 것으로서, 천공홀에 주입된 그라우팅액이 누출 가능한 간격이 패커와 천공홀 사이에 형성되지 않도록 구조를 개선한 가압식 네일링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

나아가, 본 발명은, 천공홀에 주입된 그라우팅액이 지반의 틈새를 통해 지반 표면으로 누출되지 않도록 구조를 개선한 가압식 네일링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압식 네일링 장치는, 지반에 천공된 천공홀에 삽입되어 설치되며, 주입 공간을 구비하는 패커; 패커를 관통하여 주입 공간까지 연장되도록 설치되며, 외부의 보강액 공급원으로부터 공급된 보강액을 패커가 팽창되어 천공홀와 가압 접촉되도록 주입 공간에 주입하는 보강액 주입 호스; 및 패커를 관통하여 천공홀까지 연장되도록 설치되며, 외부의 그라우팅액 공급원으로부터 공급된 그라우팅액을 천공홀에 주입하는 그라우팅액 주입 호스를 포함하며; 패커는, 주입 공간에 주입된 보강액 중 일부를 패커와 접촉된 천공홀의 홀 접촉면을 통해 지반의 틈새로 선택적으로 주입 가능하게 마련되어, 지반의 틈새로 주입된 보강액에 의해 보강된 보강 영역을 지반에 형성하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 패커는, 주입 공간이 내부에 형성되며, 적어도 일부분이 보강액을 투과 가능한 다공성 시트로 이루어지고, 주입 공간에 주입된 보강액의 압력에 의해 홀 접촉면과 가압 접촉되도록 팽창되어 천공홀을 밀폐함과 동시에 주입 공간에 주입된 보강액 중 일부를 홀 접촉면을 향해 배출하는 패커 본체를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 패커 본체는, 보강액이 홀 접촉면과 접촉된 패커 본체의 패커 접촉면을 통해서만 선택적으로 배출되도록 패커 본체를 실링하는 실링층을 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 다공성 시트는, 다공성 부직포를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 보강액은, 마이크로 시멘트, 급결제, 겔타임 조정제 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 그라우팅액 주입 호스는, 보강 영역이 형성된 후 그라우팅액을 천공홀에 주입하도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가압식 네일링 장치는 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 본 발명은, 패커 인근의 지반에 보강액에 의해 보강된 보강 영역을 형성할 수 있으므로, 지반 표면을 향하는 그라우팅액의 유동을 보강 영역을 통해 차단하여 그라우팅액이 지반 표면으로 유출되는 것을 방지함으로써 그라우팅 효과를 향상시킬 수 있다.

둘째, 본 발명은, 패커와 천공홀 사이의 형성되는 불규칙한 간격을 보강액으로 충전할 수 있으므로, 패커와 천공홀 사이의 불규칙한 간격을 통해 그라우팅액이 유출되는 것을 방지함으로써 그라우팅 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압식 네일링 장치를 일 방향에서 바라본 부분 절단 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압식 네일링 장치를 다른 방향에서 바라본 부분 절단 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압식 네일링 장치의 분리 사시도.
도 4는 패커 본체가 천공홀을 밀폐함과 동시에 보강액을 지반의 틈새에 주입하는 양상을 나타내는 도면.
도 5는 도 4의 A 영역에 대한 부분 확대도.
도 6은 도 3의 패커의 Ⅰ-Ⅰ'선 단면도.
도 7은 도 3의 패커의 Ⅱ-Ⅱ'선 단면도.
도 8은 보강 영역이 지반에 형성된 상태를 나타내는 도면.
도 9는 그라우팅액을 천공홀에 주입하는 양상을 나타내는 도면.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압식 네일링 장치를 일 방향에서 바라본 부분 절단 단면도이며, 도 2는 도 1의 가압식 네일링 장치를 다른 방향에서 바라본 부분 절단 단면도이며, 도 3은 도 1의 가압식 네일링 장치의 분리 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압식 네일링 장치(1)는, 지반(2)에 천공된 천공홀(3)에 삽입되어 설치되며, 주입 공간(11a)을 구비하는 패커(10); 패커(10)를 관통하여 천공홀(3)까지 연장되도록 설치되는 보강봉(20); 패커(10)를 관통하여 주입 공간(11a)까지 연장되도록 설치되는 보강액 주입 호스(30); 패커(10)를 관통하여 천공홀(3)까지 연장되도록 설치되는 그라우팅액 주입 호스(40); 및 패커(10)를 관통하여 천공홀(3)까지 연장되도록 설치되는 벤트 호스(50);를 포함한다.

도 4는 패커 본체가 천공홀을 밀폐함과 동시에 보강액을 지반에 주입하는 양상을 나타내는 도면이며, 도 5는 도 4의 A 영역에 대한 부분 확대도이며, 도 6은 도 3의 패커의 Ⅰ-Ⅰ'선 단면도이며, 도 7의 도 3의 패커의 Ⅱ-Ⅱ'선 단면도이다.

먼저, 패커(10)는 천공홀(3)을 밀폐하기 위한 부재이다.

패커(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 지반(2)에 형성된 천공홀(3)에 미리 정해진 삽입 깊이만큼 삽입되어 설치된다. 패커(10)의 삽입 깊이는 50 ㎝ 정도인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

패커(10)는, 주입 공간(11a)에 주입된 보강액(R)의 압력에 의해 팽창되어 천공홀(3)과 가압 접촉됨으로써 천공홀(3)을 밀폐함과 함께, 주입 공간(11a)에 주입된 보강액(R) 중 일부를 패커(10)와 접촉된 천공홀(3)의 홀 접촉면(3a)을 통해 지반(2)의 틈새에 선택적으로 주입함으로써 지반(2)의 틈새로 주입된 보강액(R)에 의해 보강된 보강 영역(4)을 지반(2)에 형성한다.

이러한 패커(10)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 패커(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 천공홀(3)을 밀폐 가능한 패커 본체(10)와, 상기 호스들(20)(30)(40)을 고정하는 고정 부재(13)와, 패커(10)를 지지하는 지지 부재(15)를 포함할 수 있다.

패커 본체(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 중공의 원통 형상을 갖고, 지지 부재(15)가 중공에 삽입되도록 지지 부재(15)와 결합된다. 이러한 패커 본체(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 고정 부재(13)를 관통한 보강액 주입 호스(30)의 단부가 삽입되어 보강액 주입 호스(30)를 통해 보강액(R)이 주입되는 주입 공간(11a)이 내부에 형성된다.

패커 본체(10)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 주입 공간(11a)에 보강액(R)의 압력에 의해 팽창됨과 함께, 주입 공간(11a)에 주입된 보강액(R) 중 일부를 외부로 배출 가능하게 마련된다. 이를 위하여, 패커 본체(10)는, 적어도 일부분이 보강액(R)을 투과 가능한 다공성 시트로 이루어질 수 있다.

다공성 시트는, 패커 본체(10)가 천공홀(3)과 가압 접촉되기 전에는 보강액(R)을 투과시키지 않고 패커 본체(10)가 천공홀(3)과 가압 접촉된 후에 비로서 보강액(R)을 투과시키는 것이 바람직하다. 이를 해결하기 위하여, 다공성 시트는, 주입 공간(11a)에 주입된 보강액(R)의 압력이 소정의 압력 이상이 되면 비로서 보강액(R)을 투과 가능하게 마련된다.

한편, 보강액(R)이 패커 본체(11)로부터 고압으로 배출되면 보강액(R)이 지반 표면으로 유출될 수 있다. 이를 방지하기 위하여, 다공성 시트는, 보강액(R)이 패커 본체(11)로부터 저압으로 배출되어 홀 접촉면(3a)의 인근에 위치한 지반(2)의 틈새에만 제한적으로 주입되도록 마련된다. 여기서, 천공홀(3)의 홀 접촉면(3a)이란, 천공홀(3)의 내측면 중 팽창된 패커 본체(10)와 접촉된 영역을 말한다.

이러한 다공성 시트의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 다공성 시트는, 다공성 부직포일 수 있다. 다공성 부직포는, 폴리올레핀계 부직포인 것이 바람직하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다공성 부직포는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide), 폴리에틸렌나프탈레이트(polyethylenenaphthalate) 등을 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성한 부직포일 수 있다. 또한, 다공성 부직포의 구조는 장섬유로 구성된 스폰본드 부직포 또는 멜트 블로운 부직포일 수 있다.

이러한 패커 본체(10)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 주입 공간(11a)에 주입된 보강액(R)의 압력에 의해 팽창되어 천공홀(3)의 홀 접촉면(3a)과 가압 접촉됨으로써 천공홀(3)을 밀폐함과 함께, 주입 공간(11a)에 주입된 보강액(R) 중 일부를 천공홀(3)의 홀 접촉면(3a)을 향해 배출하여 홀 접촉면(3a)을 통해 지반(2)의 틈새에 주입한다.

고정 부재(13)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 중공의 원통 형상을 갖고, 지지 부재(15)가 중공에 삽입되도록 지지 부재(15)와 결합됨과 동시에 패커 본체(10)의 단부와 결합된다. 이러한 고정 부재(13)는 패커 본체(10)의 단부를 밀폐할 수 있도록 보강액(R)을 불투과시키는 재질을 갖는다. 예를 들어, 고정 부재(13)는, 고무 재질을 가질 수 있다.

고정 부재(13)의 설치 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 고정 부재(13)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 패커 본체(10)의 상단부에 결합되는 제1 고정 부재(17)와, 패커 본체(10)의 하단부에 결합되는 제2 고정 부재(19)를 포함할 수 있다.

제1 고정 부재(17)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 고정 부재(17)를 관통하도록 설치된 보강액 주입 호스(30), 그라우팅액 주입 호스(40) 및 벤트 호스(50)를 각각 고정한다. 또한, 제2 고정 부재(19)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 고정 부재(19)를 관통하도록 설치된 그라우팅액 주입 호스(40) 및 벤트 호스(50)를 각각 고정한다.

지지 부재(15)는, 중공의 파이프 형상을 갖고, 패커 본체(10)의 중공 및 고정 부재(13)의 중공에 삽입되어 패커 본체(10) 및 고정 부재(13)와 결합된다. 이러한 지지 부재(15)는 패커(10)가 소정의 형상을 유지하도록 패커 본체(10)와 고정 부재(13)를 각각 지지할 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 패커 본체(10)가 팽창되어 천공홀(3)과 가압 접촉될 때, 천공홀(3)의 홀 접촉면(3a)과 접촉된 패커 본체(10)의 패커 접촉면(11b) 및 고정 부재(13)가 결합된 패커 본체(10)의 단부 사이에는 천공홀(3)의 홀 접촉면(3a)과 접촉되지 않은 소정의 사이 구간(11c)이 형성될 수 있다. 그런데, 주입 공간(11a)에 주입된 보강액(R)이 상기 사이 구간(11c)을 통해서도 배출되면, 보강액(R)이 홀 접촉면(3a)이 아닌 천공홀(3)의 내부 공간으로 유입되어 그라우팅 효과가 불량해질 수 있다.

이를 해결하기 위하여, 패커 본체(10)는, 주입 공간(11a)에 주입된 보강액(R)이 패커 접촉면(11b)을 통해서만 선택적으로 배출되도록 패커 본체(10)를 실링하는 실링층(11d)을 구비할 수 있다.

이러한 실링층(11d)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 사이 구간(11c)을 실링하여 패커 접촉면(11b)을 통해서만 보강액(R)이 선택적으로 배출되도록 보강액(R)을 유도한다. 실링층(11d)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 사이 구간(11c)을 선택적으로 실링하도록 패커 본체(10)의 둘레를 따라 실링재를 도포하여 형성하는 것이 바람직하다. 다만 이에 한정되는 것은 아니면, 실링층(11d)은 고정 부재(13)로부터 연장 형성할 수도 있다.

다음으로, 보강봉(20)은 천공홀(3)에 주입된 그라우팅액(G)을 보강하기 위한 부재이다.

보강봉(20)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상단부는 천공홀(3)의 외부까지 연장되고 또한 하단부는 천공홀(3)의 바닥면까지 연장되도록 지지 부재(15)의 중공에 삽입되어 설치된다. 보강봉(20)과 지지 부재(15) 사이에 그라우팅액(G)이 역류할 수 있는 간격이 형성되는 것을 방지하기 위하여, 보강봉(20)과 지지 부재(15) 사이는 밀폐되는 것이 바람직하다.

보강봉(20)으로 사용 가능한 보강재의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 이형 철근이 보강봉(20)으로서 사용될 수 있다. 이러한 보강봉(20)은, 단독으로 또는 경화된 그라우트액(G)과 상호 협력하여 전단 응력, 인장 응력 등 천공홀(3)이 형성된 지반(2)에 작용하는 응력에 저항할 수 있다.

도 8은 보강 영역이 지반에 형성된 상태를 나타내는 도면이다.

다음으로, 보강액 주입 호스(30)는 보강액(R)을 패커 본체(10)의 주입 공간(11a)에 주입하기 위한 부재이다.

보강액 주입 호스(30)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상단부는 천공홀(3)의 외부까지 연장되고 또한 하단부는 제1 고정 부재(17)를 관통하여 패커 본체(10)의 주입 공간(11a)까지 연장되도록 설치된다. 또한, 보강액 주입 호스(30)의 상단부는, 외부의 보강액 공급원과 연결된다.

이러한 보강액 주입 호스(30)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 보강액 공급원으로부터 공급된 보강액(R)을 패커 본체(10)의 주입 공간(11a)에 주입할 수 있다. 패커 본체(10)에 주입된 보강액(R)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 패커 본체(10)의 패커 접촉면(11b)이 천공홀(3)의 홀 접촉면(3a)과 가압 접촉되도록 패커 본체(10)를 팽창시킨다. 또한, 패커 본체(10)에 주입된 보강액(R) 중 일부는, 도 5에 도시된 바와 같이, 천공홀(3)의 홀 접촉면(3a)을 향해 배출된다. 그런데, 일반적으로 지반(2)은 공극, 절리 등의 틈새를 포함하므로, 천공홀(3)의 홀 접촉면(3a)을 향해 배출된 보강액(R)은 홀 접촉면(3a)을 통해 패커 본체(10)의 인근에 위치한 지반(2)의 틈새로 주입된다. 그러면, 홀 접촉면(3a) 인근의 지반(2)에는, 도 8에 도시된 바와 같이, 지반(2)의 틈새가 경화된 보강액(R)에 의해 충전되어 보강된 보강 영역(4)이 형성된다.

한편, 일반적으로 패커(10)의 제조 공정과 천공홀(3)의 천공 공정은 소정의 공차를 가질 수밖에 없다. 이로 인해, 패커 접촉면(11b)과 홀 접촉면(3a)이 완전히 밀착되지 못함으로써 패커 접촉면(11b)과 홀 접촉면(3a) 사이에는 불규칙한 간격이 형성될 수 있다. 그런데, 패커 접촉면(11b)은 홀 접촉면(3a)을 향해 보강액(R)을 배출하므로, 패커 접촉면(11b)과 홀 접촉면(3a) 사이의 간격은 전술한 지반(2)의 틈새와 마찬가지로 경화된 보강액(R)에 의해 충전되어 밀폐될 수 있다.

이와 같이 보강액(R)은, 패커 본체(10)를 팽창시킴과 함께, 지반(2)의 틈새 및 패커 접촉면(11b)과 홀 접촉면(3a) 사이의 간격을 충전하여 보강한다. 이러한 보강액(R)의 종류는, 특별히 한정되지 않으며, 지반 조건에 따라 선택적으로 결정될 수 있다.

예를 들어, 지반(2)이 연약할 경우에, 보강액(R)은, 6,000 g/cm2 내지 8000 g/cm2 의 분말도를 갖는 마이크로 시멘트를 포함할 수 있다. 마이크로 시멘트는, 침투성과, 고강도 발현성과, 내구성이 우수하다. 따라서, 이러한 마이크로 시멘트를 보강액(R)에 포함시킴으로써 연약한 지반(2)을 효과적으로 보강할 수 있다.

예를 들어, 빠른 공기가 필요한 경우에, 보강액(R)은 급결재를 포함할 수 있다. 급결제는, 보강액(R)의 경화를 촉진하여 공기를 단축할 수 있다. 예를 들어, 급결제를 보강액(R)에 포함시킬 경우에는, 보강액(R)을 이용한 보강 작업을 수행한 후 약 1시간이 경과되면 천공홀(3)에 대한 가압 그라우팅 작업을 시작할 수 있다.

예를 들어, 지반(2)에서 용수가 유출된 경우에, 보강액(R)은 1분 내지 2분의 겔타임(gel-time)을 갖는 겔타임 조정제를 포함할 수 있다. 겔타임은 보강액(R)이 점성이 증가하면서 유동성을 상실하고 겔화될 때까지의 소요 시간을 말하며, 겔타임 조정제는 이러한 겔타임을 단축할 수 있다. 따라서, 이러함 겔타임 조정제를 보강액(R)에 포함시킴으로써 지반(2)에서 유출된 용수에 의해 소실되는 보강액(R)의 양을 최소화시킬 수 있다.

도 9는 그라우팅액을 천공홀에 주입하는 양상을 나타내는 도면이다.

다음으로, 그라우팅액 주입 호스(40)는 천공홀(3)에 대한 가압 그라우팅을 수행하기 위한 부재이다.

그라우팅액 주입 호(40)는, 상단부는 천공홀(3)의 외부까지 연장되고 또한 하단부는 제1 고정 부재(17), 주입 공간(11a) 및 제2 고정 부재(19)를 순차적으로 관통하여 천공홀(3)의 바닥면 부근까지 연장되도록 설치된다. 또한, 그라우팅액 주입 호스(40)의 상단부는, 외부의 그라우팅액 공급원과 연결된다.

이러한 그라우팅액 주입 호스(40)는, 도 9에 도시된 바와 같이, 그라우팅액 공급원으로부터 공급된 그라우팅액(G)을 패커 본체(11)에 의해 밀폐된 천공홀(3)에 주입할 수 있다. 천공홀(3)에 주입된 그라우팅은, 천공홀(3)을 그라우팅액(G)으로 충전한 후 천공홀(3)의 내측면을 통해 천공홀(3)의 인근에 위치한 지반(2)의 틈새로 주입된다. 그러면, 천공홀(3)의 인근의 지반(2)은, 경화된 그라우팅액(G)에 의해 고결화된다.

그라우팅액(G)은, 전술한 보강액(R)과는 달리 그라우팅액 주입 호스(40)에 의해 천공홀(3)에 직접 주입되므로, 지반(2)의 틈새에 대한 그라팅우액(G)의 주입 압력은 지반(2)의 틈새에 대한 보강액(R)의 주입 압력보다 상대적으로 크다. 이로 인해, 그라우팅액(G)이 지반(2)의 틈새를 통해 지반 표면 쪽으로 이동하여 지반 표면으로 유출됨으로써 그라우팅 효과가 불량해질 수 있다. 그런데, 도 9에 도시된 바와 같이, 홀 접촉면(3a) 인근의 지반(2)에는 보강 영역(4)이 형성되므로, 지반 표면 쪽을 향해 그라우팅액(G)의 유동은 이러한 보강 영역(4)에 의해 차단된다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압식 네일링 장치(1)는, 천공홀(3)에 주입된 그라우팅액(G)이 지반(2)의 틈새를 통해 지반 표면으로 유출되는 것을 방지하여, 그라우팅 효과를 향상시킬 수 있다.

또한, 패커 접촉면(11b)과 홀 접촉면(3a) 사이의 간격은, 경화된 보강액(R)에 의해 충전된다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가압식 네일링 장치(1)는, 천공홀(3)에 주입된 그라우팅액(G)이 패커 접촉면(11b)과 홀 접촉면(3a) 사이의 간격 즉, 패커(10)와 천공홀(3) 사이의 간격을 통해 유출되는 것을 방지하여, 그라우팅 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

다음으로, 벤트 호스(50)는 천공홀(3)에 수용된 공기를 외부로 배출하는 통로를 제공하기 위한 부재이다.

천공홀(3)은 내부에 공기가 수용된 상태로 패커 본체(10)에 의해 밀폐된다. 그런데, 이러한 공기를 천공홀(3)에 그대로 둔 채로 그라우팅액(G)을 천공홀(3)에 주입하면 천공홀(3)의 내부 압력이 증가하여, 그라우팅액(G)을 천공홀(3)에 용이하게 주입하기 어렵다. 따라서, 패커 본체(10)에 의해 밀폐된 천공홀(3)에 수용된 공기를 외부로 배출 가능한 벤트 호스(50)가 마련되는 것이다.

벤트 호스(50)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상단부는 천공홀(3)의 외부까지 연장되고 또한 하단부는 제1 고정 부재(17), 주입 공간(11a) 및 제2 고정 부재(19)를 순차적으로 관통하여 천공홀(3)까지 연장되도록 마련된다. 벤트 호스(50)는, 천공홀(3)에 수용된 공기를 용이하게 배출할 수 있도록 벤트 호스(50)의 하단부가 그라우팅액 주입 호스(40)의 하단부에 비해 천공홀(3)의 상측에 위치하도록 설치되는 것이 바람직하다.

이러한 벤트 호스(50)가 마련됨에 따라, 패커 본체(10)에 의해 밀폐된 천공홀(3)에 그라우팅액(G)을 주입하면 천공홀(3)에 수용된 공기는 천공홀(3)의 증가된 내부 압력에 의해 벤트 호스(50)를 통해 천공홀(3)의 외부로 배출된다. 따라서, 벤트 호스(50)는, 그라우팅액(G)을 천공홀(3)에 용이하게 주입할 수 있도록 천공홀(3)의 내부 압력을 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 이러한 벤트 호스(50)를 통해 천공홀(3)에 그라우팅액(G)이 주입되는 양상을 유추할 수 있으므로, 벤트 호스(50)는 천공홀(3)에 그라우팅액(G)이 원활하게 주입되고 있는지 확인하는 기능도 함께 수행할 수 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

1 : 가압식 네일링 장치
2 : 지반
3 : 천공홀
10 : 패커
11 : 패커 본체
13 : 고정 부재
15 : 지지 부재
20 : 보강봉
30 : 보강액 주입 호스
40 : 그라우팅액 주입 호스
50 : 벤트 호스
R : 보강액
G : 그라우팅액

Claims

지반에 천공된 천공홀에 삽입되어 설치되며, 주입 공간을 구비하는 패커;
상기 패커를 관통하여 상기 주입 공간까지 연장되도록 설치되며, 외부의 보강액 공급원으로부터 공급된 보강액을 상기 패커가 팽창되어 상기 천공홀와 가압 접촉되도록 상기 주입 공간에 주입하는 보강액 주입 호스; 및
상기 패커를 관통하여 상기 천공홀까지 연장되도록 설치되며, 외부의 그라우팅액 공급원으로부터 공급된 그라우팅액을 상기 천공홀에 주입하는 그라우팅액 주입 호스를 포함하며;
상기 패커는,
상기 주입 공간에 주입된 보강액 중 일부를 상기 패커와 접촉된 상기 천공홀의 홀 접촉면을 통해 상기 지반의 틈새로 선택적으로 주입 가능하게 마련되어, 상기 지반의 틈새로 주입된 보강액에 의해 보강된 보강 영역을 상기 지반에 형성하고,
상기 패커는,
상기 주입 공간이 내부에 형성되며, 적어도 일부분이 보강액을 투과 가능한 다공성 시트로 이루어지고, 상기 주입 공간에 주입된 보강액의 압력에 의해 상기 홀 접촉면과 가압 접촉되도록 팽창되어 상기 천공홀을 밀폐함과 동시에 상기 주입 공간에 주입된 보강액 중 일부를 상기 홀 접촉면을 향해 배출하는 패커 본체를 구비하고,
상기 패커 본체는,
상기 보강액이 상기 홀 접촉면과 접촉된 상기 패커 본체의 패커 접촉면을 통해서만 선택적으로 배출되도록 상기 패커 본체의 단부와 상기 패커 접촉면의 사이 구간을 실링하는 실링층을 구비하는 것을 특징으로 하는 가압식 네일링 장치.
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제1항에 있어서,
상기 다공성 시트는, 다공성 부직포를 포함하는 것을 특징으로 하는 가압식 네일링 장치.
제1항에 있어서,
상기 보강액은, 마이크로 시멘트, 급결제, 겔타임 조정제 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 가압식 네일링 장치.
제1항에 있어서,
상기 그라우팅액 주입 호스는,
상기 보강 영역이 형성된 후 그라우팅액을 상기 천공홀에 주입하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 가압식 네일링 장치.