KR101831690B1 - 지중 주입압력 제어형 그라우팅 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 지중 주입압력 제어형 그라우팅 공법은 초기 설정된 주입압력을 기준으로 지중에서 그라우트의 토출압력을 측정하는 것에 의해 보다 정밀하고 능동적인 그라우트의 주입이 가능하게 한다.
또한, 본 발명은 시공범위 밖으로 그라우트가 유출되는 것을 방지하고, 돌발상황 발생시 신속하게 대처 가능하게 한다.

Description

지중 주입압력 제어형 그라우팅 공법{UNDERGROUND INJECTION PRESSURE CONTROL TYPE GROUTING METHOD}

본 발명은 그라우팅 공법에 관한 것으로, 보다 상세히는 지중 주입압력 제어형 그라우팅 공법에 관한 것이다.

그라우팅(Grounting) 공법은 지반의 고결화, 지반의 지지력 증가, 투수성 감소, 지반과 구조물과의 일체화 등의 목적으로 기초지반이나 구조물 주변 및 구조물 자체 내부로 각종 시멘트, 모르타르, 약제 등의 재료를 주입하는 것이다. 그라우팅 공법에 사용되어 지중에 주입되는 재료를 그라우트(Grout)라고 한다. 이러한 그라우팅 공법은 구조물을 건축하기 전 구조물이 건축되는 지중을 대상으로 수행되기도 하지만, 노후화된 구조물에 시행되어 구조물의 강성을 보완하기도 한다.

최근 기후변화에 따른 이상기후 현상으로 집중호우가 빈번하게 발생하여 노후화된 저수지 필댐의 붕괴사고가 발생하고 있다. 이러한 노후화된 필댐은 극한 강우를 동반하는 수재해가 발생했을 때 필댐의 붕괴를 초래할 수 있기 때문에 보강이 필요한 실정이다. 따라서 상기한 그라우팅 공법을 통해 노후화된 필댐의 강성을 보완할 수 있는데, 노후화된 필댐 자체의 강성이 약화되어 있어 그라우트가 고압으로 주입될 경우 노후화된 필댐의 내부에서 할렬(쪼개짐)이 발생하여 보강효과를 반감시키는 문제점이 발생할 수 있다. 종래에는 이를 해결하기 위해 사용자가 지상에서 그라우팅 주입장치의 주입압력을 확인하면서 그라우트의 주입량 및 주입압력을 조절하는 방식을 사용했는데, 이러한 구성에 대해서는 한국등록특허 제10-1224195호("그라우팅 주입 자동화 시스템", 2013.01.21. 공고)에 개시되어 있다.

선행기술 1은 그라우트의 주입압력을 측정하고, 이에 따라 그라우트의 주입량을 조절하여 주입압력을 조절할 수 있지만, 선행기술 1에서 측정되는 그라우트의 주입압력은 지상에서 측정하는 방식이다. 이러한 방식은 그라우트를 혼합하여 지중으로 송부할 때 발생하는 맥동이 그라우트의 주입압력과 함께 측정될 수 밖에 없고, 지상에서 측정되는 그라우트의 주입압력과 실제로 그라우트가 토출되는 부분, 즉 지중의 토출압력간의 차이가 발생하여, 토출압력을 정밀히 제어하기 어려운 문제점이 있다.

1. 한국등록특허 제10-1224195호(2013.01.21 공고)

본 발명은 초기 설정된 주입압력을 기준으로 지중에서 그라우트의 토출압력을 측정하는 것에 의해 보다 정밀하고 능동적인 그라우트의 주입이 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 시공범위 밖으로 그라우트가 유출되는 것을 방지하고, 돌발상황 발생시 신속하게 대처 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지중 주입압력 제어형 그라우팅 공법은 그라우팅 패커장치(100), 제어부(200) 및 공급부(300)를 포함하는 통합제어장치를 준비하는 준비단계(S10), 상기 공급부(300)가 초기 설정된 주입압력으로 상기 제어부(200) 및 상기 그라우팅 패커장치(100)에 순차적으로 그라우트를 주입하는 주입단계(S30), 상기 공급부(300)로부터 주입된 그라우트가 상기 그라우팅 패커장치(100)의 단부에서 토출되는 토출단계(S40), 상기 초기 설정된 주입압력을 기준으로 상기 그라우팅 패커장치(100)에서 토출되는 그라우트의 토출압력 및 주입량을 지중에서 측정하는 측정단계(S50), 상기 그라우팅 패커장치(100)로부터 측정된 상기 토출압력 및 주입량에 대한 정보를 실시간으로 상기 제어부(200)로 전송하는 전송단계(S70) 및 상기 제어부(200)가 전송받은 정보를 바탕으로 그라우트 주입량을 조절하여 상기 토출압력을 제어하는 제어단계(S80)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 준비단계(S10)에서, 상기 그라우팅 패커장치(100)는 상기 주입압력을 기준으로 상기 그라우팅 패커장치(100)를 통해 토출되는 그라우트의 토출압력을 지중에서 측정하는 제 1 압력센서(132) 및 상기 제 1 압력센서(132)에 의해 측정된 정보를 실시간으로 상기 제어부(200)로 전송하는 통신선(133)을 포함하는 압력센서부(130)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 준비단계(S10)에서, 상기 제어부(200)는 상기 공급부(300)로부터 그라우트를 주입받는 그라우트 주입관(10), 상기 그라우트 주입관으로 주입되는 그라우트의 주입압력을 측정하는 제 2 압력센서(210), 그라우트를 리턴시키는 그라우트 리턴관(20) 및 제 1 밸브(231)와 제 2 밸브(232)를 이용하여 그라우트의 주입량을 조절하는 유량조절부(230)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어단계(S80)는 상기 그라우트의 주입량이 설정량 이하인지 측정하고, 상기 그라우트의 토출압력이 상한 값을 초과하거나 하한 값 미만으로 감소하지 않아도 상기 그라우트의 주입량이 상기 설정량 이상이면 그라우트의 주입을 중단하는 제 1 제어단계(S81) 및 상기 그라우트의 토출압력이 상한 값을 초과하거나 하한 값 미만으로 감소하여 상기 그라우트의 주입량을 조절하여도 기설정된 시간 또는 기설정된 시간에 의해 카운트되는 횟수를 초과할 때까지 기준압력 범위에 위치하지 않으면 그라우트의 주입을 중단하는 제 2 제어단계(S82), 상기 그라우트의 토출압력 값이 급변동하는 경우 그라우트의 주입을 즉시 중단하는 제 3 제어단계(S83)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 그라우트를 주입하는 단계(S30)보다 옵저버케이싱을 설치하는 단계(S20)가 선행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전송단계(S70)보다 그라우트의 이동 경로 파악단계(S60)가 선행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 옵저버케이싱(400)을 설치하는 단계(S20)에서, 상기 필댐의 양측 가장자리에 각각 설치되며, 상기 필댐의 양측 가장자리에 각각 설치된 옵저버 케이싱(400)과 더불어, 상기 필댐의 양측 가장자리에 각각 설치된 옵저버 케이싱(400) 사이에 위치하고, 상기 그라우팅 패커장치(100)와 기설정된 간격으로 위치한 옵저버 케이싱(400)이 적어도 1개 이상 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 옵저버케이싱(400)을 설치하는 단계(S20)에서, 상기 옵저버 케이싱(400)은 지중에 매립되어 설치되며, 그라우트의 유동에 의해 발생하는 압력을 감지하는 다수의 옵저버 센서(410) 및 상기 옵저버 센서(410)에 의해 감지된 그라우트의 유동현황 및 유동압력을 측정 및 감지하여 이동경로를 파악하고, 이에 대한 정보를 상기 제어부(200)에 전달하는 센서박스(420); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 그라우트의 이동 경로를 파악하는 단계(S60)에서, 상기 센서박스(420)에서 연장되어 형성되는 센서라인(411)에 기설정된 간격마다 설치되는 압력감지센서(412)를 통해 유동하는 그라우트에 의해 유동현황과 유동 압력을 측정 및 감지하여 이동경로를 파악하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 초기 설정된 주입압력을 기준으로 지중에서 토출되는 그라우트의 압력(토출압력)을 측정하고, 이를 피드백 신호로 지상에 위치한 제어부에서 그라우트의 주입압력 및 주입량을 조절하기 때문에, 그라우트의 토출압력의 능동적으로 조절 할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

본 발명은 공법 대상물이 노후화되어 강성이 약화되더라도 대상물의 손상을 최소화할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

본 발명은 극저속, 극저압의 그라우트 주입이 가능해 그라우트 주입대상의 손상을 최소화 할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

본 발명은 옵저버 케이싱에 의해 그라우트가 시공범위 밖으로 유출될 시 신호를 전송하여 통합제어장치 위치한 자동밸브 압력을 조절하여 주변 농경지 및 저수지로 유출되는 것을 방지하여 수질 및 환경피해를 방지할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

본 발명은 그라우트의 유동 현황 및 돌발상황이 발생한 위치에 대해 발견시간을 단축하여 신속하게 대처할 수 있으며, 이에 따른 공사비용, 처리비용 및 공사 기간을 감소시킬 수 있는 효과를 가질 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 그라우팅 지중 주입압 통합제어장치를 개략도
도 2는 도 1의 그라우팅 패커장치의 확대도
도 3은 도 2의 압력센서부의 분해도
도 4은 본 발명에 따른 제어부의 측면 개략도
도 5는 본 발명에 따른 제어부의 상부 개략도
도 6은 본 발명에 따른 제어부의 데이터가 출력되는 단말기의 서브메뉴화면
도 7는 단말기를 이용하는 본 발명의 개략도
도 8은 본 발명에 따른 제어부의 데이터가 출력되는 단말기의 메인메뉴화면
도 9는 본 발명에 따른 지중 주입압력 제어형 그라우팅 공법의 순서도
도 10은 본 발명에 따른 제 1 제어단계의 흐름도
도 11은 본 발명에 따른 제 2 제어단계 및 제 3 제어단계의 흐름도

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 지중 주입압력 제어형 그라우팅 공법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이하에서 종래 주지된 사항에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해 생략하거나 간단히 한다.

도 1은 본 발명에 따른 그라우팅 지중 주입압 통합제어장치를 개략도이다. 도 2는 도 1의 그라우팅 패커장치의 확대도이다. 도 3은 도 2의 압력센서부의 분해도이다. 도 4은 본 발명에 따른 제어부의 측면 개략도이다. 도 5는 본 발명에 따른 제어부의 상부 개략도이다. 도 6은 본 발명에 따른 제어부의 데이터가 출력되는 단말기의 서브메뉴화면이다. 도 7는 단말기를 이용하는 본 발명의 개략도이다. 도 8은 본 발명에 따른 제어부의 데이터가 출력되는 단말기의 메인메뉴화면이다.

도 1 및 8을 참조하면, 그라우팅 지중 주입압 통합제어장치(1)는 그라우팅 패커장치(100), 제어부(200), 공급부(300) 및 옵저버 케이싱(400)을 포함할 수 있다.

그라우팅 패커장치(100)는 지중에 삽입되어 그라우트를 지중에 주입하며, 그라우트가 지중에서 토출되는 압력인 토출압력을 측정할 수 있다. 그라우팅 패커장치(100)는 그라우트 주입관(110), 제 1 패커부재(120), 압력센서부(130), 제 2 패커부재(140) 및 패커부(150)를 포함할 수 있다.

그라우트 주입관(110)은 그라우트를 보강대상 구조물(이하, 필댐)의 내부로 주입하기 위한 것이다. 그라우트 주입관(110)은 지상으로부터 보수 보강을 위해 필댐에 형성한 천공홀을 따라 필댐 내부로 삽입되게 설치될 수 있으며, 그라우트 주입관(110)을 통해 그라우트가 주입되어 그라우드 주입관(110)의 하단부로 배출될 수 있다.

제 1 패커부재(120)는 기설정된 두께를 가지는 원판형태의 부재이며, 중심에 중공을 가질 수 있다. 제 1 패커부재(120)는 내주면이 그라우트 주입관(110)에 밀착되어 결합되고, 외주면이 천공홀 내부의 지반과 밀착되어 그라우팅 패커장치(100)가 흔들리지 않게 할 수 있다.

압력센서부(130)는 그라우트의 실제 주입압력을 지상에서 측정하였을 경우 외력에 의해 정확도가 낮아지기 때문에 실제 그라우트의 토출될 때의 압력을 정확하게 반영할 수 없다. 특히, 주입관이 하방으로 길게 연장되는 경우에는 지상에서의 압력과 하부에서의 압력이 크게 차이가 날 수 있다. 이에 따라, 제 1 압력센서(132)를 지중에 설치하여 정확도가 높은 토출압력을 측정할 수 있다. 압력센서부(130)는 연결관(131), 제 1 압력센서(132) 및 통신선(133)를 포함할 수 있다.

압력센서부(130)는 제 1 패커부재(120)의 상부에서 그라우트 주입관(110)의 측면에 설치될 수 있으며, 제 1 패커부재(120) 외경보다 내측에 설치될 수 있으며, 이에 의해 작업 종료 후 그라우팅 패커장치(100)를 천공홀에서 철거할 때, 제 1 패커부재(120)의 외주면에 의해 마모 및 파손되는 것을 방지할 수 있다.

연결관(131)은 그라우트 주입관(110)으로부터 분기되어 중공형으로 형성될 수 있으며, 그라우트 주입관(110)과 연통될 수 있다. 연결관(131)의 단부에 제 1 압력센서(132)가 결합될 수 있다. 연결관(131)에서 돌출되는 길이의 범위는 제 1 패커부재(120)의 내주면과 외주면 사이일 수 있다. 즉, 그라우트 주입관(110)의 외주면과 제 1 패커부재(120)의 사이거리일 수 있으며, 제 1 패커부재(120)의 외주면을 벗어나지 않는 것이 바람직하다.

연결관(131)은 배관형태로 형성되어 그라우트 주입관(110)으로 그라우트가 주입되면 연결관(131)의 내부에 그라우트의 일부가 지속적으로 이동될 수 있다.

제 1 압력센서(132)는 그라우트 주입관(110)의 측면에 구비되며, 그라우트 주입관(110)을 통과해 지중에 토출되는 토출압력을 측정할 수 있다.

통신선(133)은 제 1 압력센서(132)와 연결될 수 있으며, 지상의 제어부(200)와 유선으로 연결될 수 있다. 통신선(200)은 제 1 압력센서(132)에 의해 측정된 토출압력 값에 대한 정보를 제어부(200)로 제공할 수 있으며, 제공된 정보에 의해 제어부(200)가 그라우트의 주입량을 조절하여 주입압력을 제어할 수 있다.

제 1 압력센서(132)와 제어부(200)가 유선방식인 통신선(133)을 통해 연결되는 이유는 제 1 압력센서(132)가 위치하는 부분이 지중이라 무선방식을 통해 지상에 위치한 제어부(200)와 통신하기 어렵기 때문이다.

그러나 일측이 제 1 압력센서(132)와 연결된 통신선(133)을 지상까지 연결하고, 지상에 위치한 타측단부에 모선모듈을 장착할 수 있으며, 이에 의해 통신선(133)이 지상에 노출되지 않고, 불필요한 통신선(133)을 제거하여 제어부(200)와 간단하면서 경제적으로 연결될 수 있다.

즉, 그라우트 주입관(110)으로 그라우트가 주입되면 연결관(131)의 내부에 그라우트의 일부가 지속적으로 이동되는 것에 의해 제 1 압력센서(132)에 압력이 가해지고, 이 때, 가해지는 압력(토출압력)을 전기적 신호로 변환하여 제 1 압력센서(132)에 연결된 통신선(133)을 통해 측정된 정보를 제어부(200)로 제공할 수 있다.

압력센서부(130)가 그라우팅 패커장치(100)가 연장된 방향의 수직한 방향으로 결합될 경우, 그라우팅 패커장치(100)가 천공홀로 삽입되는 것이 용이하지 않을 수 있다. 본 발명은 이러한 불편을 해결하기 위해 연결관(131)은 도 3에 도시된 바와 같이 끝단이 그라우트 주입관(110)과 평행한 방향으로 굴곡 형성되고, 제 1 압력센서(132)가 연결관(131)의 끝단에 그라우트 주입관(110)과 평행하게 결합됨으로써 그라우팅 패커장치(100)의 폭을 최소화 할 수 있으며, 이를 통해 압력센서부(130)를 포함하는 그라우팅 패커장치(100)가 보다 용이하게 천공홀로 삽입될 수 있도록 할 수 있다.

도 3에서 도시된 바와 같이, 연결관(131)의 단부 내주면에 나사산이 형성되고, 제 1 압력센서(132)의 하단에는 이에 대응되는 나사산이 형성되어 서로 나사 결합될 수 있다. 나사결합은 연결관(131)과 제 1 압력센서(132)의 결합방식 중 일실시예로, 끼움 결합과 같은 다른 방식을 통해 연결관(131)과 제 1 압력센서(132)가 서로 결합될 수 있다.

또한, 측정된 압력 값이 제어부(200)에 실시간으로 제공되어, 제어부(200)에서는 토출압력의 과부족을 실시간으로 정교하게 제어할 수 있다. 제어부(200)에서는 사용자에 의해 기설정된 압력 범위가 입력되어 있어 수동으로 압력을 조절하지 않고, 능동적으로 압력을 조절할 수 있다.

기존에는 지상에서 아날로그 압력계를 사용하여 사용자가 눈으로 판독하고 수동으로 주입압을 조절하는 방식으로 진행되었다. 수동으로 주입압을 조절해야 하므로, 작업자가 지속적으로 압력 상황을 체크해야 하는 어려움이 있었을 뿐만 아니라, 순간적으로 변화하는 압력에 대처하기가 어려운 문제점이 있었다. 그라우트 토출압력이 상승하면 필댐 내부에 순간적으로 할렬 주입이 이루어져 필댐 제체의 손상이 발생할 수 있다. 특히, 수동으로 압력을 조절하는 종래의 방식에서는 압력 변화에 따른 대처 시간이 느릴 수밖에 없어 더욱 문제가 된다.

무엇보다도 지상에서 측정되는 압력은 그라우트가 실제 토출될 때의 압력을 정확하게 반영할 수 없는 바 할렬 주입에 따른 필댐 재체의 손상 우려가 있다.

그러나 본 발명에서는 그라우팅 패커장치(100)에서는 압력센서부(130)가 실제 그라우트의 토출 압력을 정확히 반영하며, 이 값이 실시간으로 제어부(200)에 제공될 뿐만 아니라, 제어부(200)에서는 기설정된 압력 범위에 맞게 압력을 능동적으로 조절한다. 이에 따라 그라우트의 토출압력을 정교하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 실시간 능동 제어가 가능하여 통상의 범위를 넘어서는 토출압력에 대하여 즉시 대처할 수 있다는 이점이 있다.

본 발명의 이점을 보다 자세히 설명한다.

그라우트를 지하에 주입하는 경우 지상에서 측정되는 주입압력과 지하에서의 실제 토출압력에 있어서 차이가 나는데, 정작 중요한 문제는 지상에서의 압력이 지하에서의 실제 토출되는 압력에 비하여 낮게 나타난다는 것이다. 지하에서 압력이 더 높아지므로 할렬 주입 상황이 발생될 수 있다. 그러나 지상에 설치된 압력계에서는 정상 압력 범위로 나타나므로 주입압력을 낮출 수 없으므로, 위에서 언급한 할렬 주입에 따른 필댐 재체의 손상이 가속화될 수 있다. 이에 본 발명과 같이 지하에서 실제 토출압력을 정확하게 측정하는 것이 무척 중요하다.

또한, 지상에서 압력을 측정할 때의 문제점은 펌프의 맥동이다. 지상의 압력계는 펌프와 근접하게 배치되는데, 펌프는 그라우트에 힘을 가할 때 맥동되므로 도 8의 W1와 같이 지상에서 측정되는 압력은 맥동을 반영해 상하로 크게 변동되게 나타난다. 이에 수동으로 압력을 조절할 때 기준이 불명확하여 압력제어가 원활하게 이루어질 수 없다. 그러나 본 발명과 같이 압력센서가 펌프로부터 멀리 떨어져 지하에 배치되는 경우 맥동 현상이 완화되어 도 8의 W2와 같이 압력 값이 상하로 큰 편차 없이 일정하게 측정된다. 맥동 현상이 없으므로 압력 정보에 대한 기준이 명확해지므로 압력 제어가 용이해진다.

제 2 패커부재(140)는 제 1 패커부재(120)와 같이 기설정된 두께를 가지는 원판형태의 부재이며, 중심에 중공을 가질 수 있다. 또한, 제 1 패커부재(120)의 하부로 일정간격 이격되어 그라우트 주입관(110)에 결합될 수 있다. 제 2 패커부재(140)는 제 1 패커부재(120)와 같이 내주면이 그라우트 주입관(110)에 밀착되어 결합되고, 외주면이 천공홀 내부의 지반과 밀착되어 그라우팅 패커장치(100)가 흔들리지 않게 할 수 있으며, 주입된 그라우트가 지상으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.

패커부(150)는 제 1 패커부재(120)와 제 2 패커부재(140)의 사이에서 그라우트 주입관(110)을 감싸며 구비될 수 있다. 패커부(150)는 팽창 및 수축이 가능한 탄성 재료, 예컨대 고무 재질로 이루어질 수 있다.

패커부(150)는 내부가 밀폐된 공간으로 유체 및 기체가 주입되면, 고무재질의 패커가 팽창하여 천공홀에 밀착되어 제 1 패커부재(120)와 제 2 패커부재(140)보다 더 안정적이고 긴밀하게 고정할 수 있다. 또한, 유체를 배출시키면 패커부(150)가 다시 수축하여 원상태로 복원될 수 있다. 유체 및 기체는 별도의 공급관(미도시)을 이용하여 지상으로부터 천공홀을 따라 패커부(150)에 연결될 수 있다.

제어부(200)는 그라우팅 패커장치(100)와 연결되어, 압력센서부(130)에서 제공되는 토출압력에 따라 그라우팅 패커장치(100)로 공급되는 그라우트의 유량 및 그라우트의 주입압력을 조절하고, 주입압력과 유량을 측정 및 제어할 수 있다.

또한, 제어부(200)는 옵저버 케이싱(400)에서 제공되는 정보에 의해 그라우트의 유동현황을 감지할 수 있으며, 유동현황을 확인하면서 토출압력의 급격한 변화가 발생하면 돌발 상황이 발생한 것으로 판단하여 그라우트의 주입을 중단할 수 있다. 이에 따라, 옵저버 케이싱(400)에 의해 파악된 유동현황으로 돌발 상황이 발생된 장소를 발견하는데 시간이 단축될 수 있다.

도 4 및 5는 제어부(200)의 상세한 구성을 도시한 것으로, 제어부(200)는 제 2 압력센서(210), 유량계(220), 유량조절부(230) 및 다채널 압력수신모듈(미도시)을 포함할 수 있다.

제 2 압력센서(210)는 그라우트 주입관(110)에 설치되어, 지상에서의 그라우트 주입압력을 측정한다. 일반적으로 주입압력은 지중의 환경 및 설계사항에 따라 토출압력과 차이가 발생하게 된다. 이러한 주입압력과 토출압력의 차이는 시공사항 및 장비의 설계 사항에 따라 달라지기 때문에 매 시공시마다 주입압력을 측정하여 이를 이용해 토출압력을 조절할 수 있도록 한다.

유량계(220)는 그라우트 주입관(110)에 설치되어 그라우트의 유량을 측정한다. 통상 그라우트 공법을 수행하기 전에는 지반탐사와 같은 준비 공정이 있어, 그라우트의 주입량을 결정하게 된다. 유량계는 미리 결정된 그라우트의 주입량만큼 그라우트가 주입되는지 여부 및 공정 진행상황에 따라 그라우트가 정량적으로 주입되는지 여부를 측정한다.

유량조절부(230)는 그라우트의 주입량을 조절하는 것으로, 일종의 밸브로 구성될 수 있다. 유량조절부(230)는 그라우트의 주입량 조절을 통해 주입압력을 조절하여 실질적으로 토출압력을 조절할 수 있다. 도 5는 유량조절부(230)가 그라우트의 주입량을 조절하는 방법을 설명하기 위해 제어부(200)의 상부 개략도를 도시한 것으로, 유량조절부(230)는 주입 밸브(231)와 리턴 밸브(232)를 포함할 수 있다.

먼저, 공급부(300)에서 그라우트 공급관(30)을 통해 공급되는 그라우트는 도 5에 도시된 바와 같이 주입관(10) 및 리턴관(20)을 통해 분배된다. 주입관(10) 및 리턴관(20)에는 각각 주입 밸브(231)와 리턴 밸브(232)가 설치되어 각각을 통해 배출되는 그라우트의 유량을 조절할 수 있다.

주입관(10)을 통과하는 그라우트의 유량이 많아지면 주입압력은 높아지고, 적어지면 주입압력은 낮아진다. 그라우트 리턴관(20)은 이를 조절할 수 있도록 설치되며, 주입 밸브(231) 및 리턴 밸브(232)는 서로 상대적으로 잠기거나 풀리는 방식으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 주입압력을 높이고자 할 때에는 주입 밸브(231)를 더 풀고, 리턴 밸브(232)를 더 잠그는 방식을 사용할 수 있고, 주입압력을 낮추고자 할 때에는 주입 밸브(231)를 더 잠그고 리턴 밸브(232)를 더 푸는 방식을 사용할 수 있다.

유량조절부(230)가 제 1 압력센서(132)에서 측정된 토출압력을 이용해 그라우트의 주입량을 자동으로 제어하는 상세한 실시예에 관해서는 후술한다.

제어부(200)에서 측정한 주입압력과 제 1 압력센서(132)로 부터 제공받는 정보, 즉 토출압력 및 그라우트의 유량과 같은 정보는 제어부(200)에 설치되는 별도의 모니터에 출력될 수 있다. 작업자는 모니터를 통해 현재의 주입 상황을 확인할 수 있으며, 필요시에 컨트롤러를 사용하여 유량조절부(230)를 수동으로 제어할 수 있다.

다채널 압력수신모듈은 다수의 옵저버 케이싱(400)에서 다수의 채널로 제공하는 그라우트의 유동현황에 대한 정보를 유선 또는 무선으로 수신할 수 있으며, 무선으로 정보를 전달하는 무선통신방법은 블루투스 방식을 비롯해 지그비, 와이파이, 이동통신망에 접속하는 등과 같은 방식이 사용될 수 있다.

다채널 압력수신모듈은 최대 36채널로 설정될 수 있으며, 36채널로 설계된 주파수 범위는 447Mhz로 이루어지며 전파파워는 약 10dBm으로, 채널간격은 12.5Khz로 설정하였다. 이때, 무선 자료의 송수신을 위해 천수만 간척지 방조제에서 안테나 높이를 2m, 입력전원을 약 3V로 인가하였을 때 거리별 통신자료의 수신율을 100%가 되는 지점을 측정한 결과는 아래와 같다.

약 1,200bps의 데이터양을 전송했을 때 전송율 100% 거리는 약 1,4 70m으로 나타났으며, 최대 9,600bps로 설정하였을 때는 약 520m거리까지 데이터 손실이 없는 100% 수신율을 나타내었다.

실제 기존 필댐 및 저수지(제방)의 노후제체가 500m이상이 드물고 센서 통신부와 중앙부 지상시스템이 대부분 제체의 중앙에 고정할 수 있는 점을 가만하면 송수신 거리는 국내 노후 저수지 규모에 적합하다고 할 수 있다.

공급부(300)는 제어부(200) 및 그라우팅 패커장치(100)에 순차적으로 그라우트를 공급할 수 있으며, 이를 위해 펌프(310) 및 혼합기(320)를 포함할 수 있다.

혼합기(320)는 그라우트를 혼합하고, 펌프(310)는 혼합기(320)에서 생성된 그라우트를 제어부(200)로 이송시킨다. 제어부(200)는 펌프(310)를 제어하여, 제어부(200)로 이송되는 그라우트의 양을 조절할 수 있다. 즉, 제어부(200)는 펌프(310) 또는 유량조절부(230)를 제어하여 그라우팅 패커장치(100)로 이송되는 그라우트의 양을 조절할 수 있다.

옵저버 케이싱(400)은 그라우트의 유동현황을 파악할 수 있도록 그라우팅 패커장치(100)와 기설정된 간격으로 적어도 1개 이상 설치될 수 있다. 옵저버 케이싱(400)은 옵저버 센서(410), 센서박스(420)를 포함할 수 있다.

옵저버 센서(410)은 지중에 매립되어 설치되며, 센서라인(411)과 압력감지센서(412)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 그라우트에 의해 발생하는 압력을 감지하여 감지된 정보를 센서박스(420)에 제공할 수 있다.

센서라인(411)은 센서박스(420)에서 연장되어 형성되며, 센서라인(411)에 기설정된 간격마다 압력감지센서(412)가 결합되어 지중에 매립되어 설치될 수 있다.

압력감지센서(412)는 센서라인(411)과 결합되어 그라우팅 시공 시 그라우트가 주입되면서 발생하는 압력을 감지하여 그라우트의 방향 및 특이사항 등을 감지할 수 있다.

옵저버 센서(410)는 필댐의 가장자리에 각각 설치하여 그라우트가 필댐의 범위를 벗어나게 되면 정보를 제어부(200)에 제공하여 그라우트의 주입을 중단할 수 있다. 또한, 필댐의 가장자리에 설치한 옵저버 센서(410)사이에 다수의 옵저버 센서(410)가 그라우팅 패커장치(100)와 기설정된 간격으로 설치될 수 있으며, 이에 의해 그라우트의 유동현황을 파악할 수 있으며, 그라우트가 지중에서 이동하는 경로를 파악할 수 있다.

종래에는 그라우트가 누출되어 그라우트의 주입을 중단한 경우 그라우트가 누출된 위치를 찾기 어려운 점이 있었으며, 누출된 위치를 파악하는 시간이 증가할수록 누출된 그라우트를 처리하는데에 소비되는 시간 및 비용이 추가적으로 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 그라우트가 지중에서 이동하는 경로를 파악함으로써, 돌발상황 발생 시 그라우트가 누출된 위치를 발견하는 시간이 단축되고, 이에 따라 추가적으로 소비되는 시간 및 비용을 절감할 수 있다. 이에 따라, 최종적으로는 전체적인 공시 기간 및 공사비를 절감할 수 있는 효과를 가질 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이 옵저버 센서(410)의 번호별로 그라우트가 지나가는 지중의 깊이 및 압력을 파악할 수 있다. 이에 따라 돌발상황 발생 시 그라우트가 누출된 위치를 근접하게 추측할 수 있다.

센서박스(420)는 감지부(421), 측정부(422), 통신부(423)을 포함하여 이루어질 수 있으며, 옵저버 센서(410)에서 감지된 압력을 감지부감지부(421)에서 감지하여 그라우트의 유동현황을 감지하고, 측정부(422)을 의해 측정된 압력 정보를 통신부(423)를 통해 제어부(200)에 제공할 수 있다.

감지부감지부(421)는 센서박스(420) 내에 구비되며, 지중에 매립되어 있는 압력감지센서(412)에 의해 감지된 압력에 의해 그라우트의 유동현황을 감지할 수 있다.

측정부(422)는 센서박스(420) 내에 구비되며, 감지부감지부(421)에서 감지된 정보에 의해 압력감지센서(412)에 가해지는 압력을 측정할 수 있고, 측정된 정보는 통신부(423)에서 무선(원격)으로 제어부(200)로 제공할 수 있다.

통신부(423)는 센서박스(420) 내에 구비되며, 측정부(422)에서 측정된 압력 정보를 제어부(200)에 무선(원격)으로 제공할 수 있으며, 통신부(423)는 옵저버 센서(410)로부터 옵저버 센서(410) 주변의 압력(그라우트의 유동 압력)을 기설정된 거리로 입력받아 무선통신을 통하여 제어부(200)로 전송할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 작업자는 모니터에 출력되는 각종 정보들을 단말기(500)를 통해 실시간으로 확인할 수 있으며 동시에 제어부(200)를 수동으로 제어할 수 있다. 단말기(500)는 모니터와 연결되어 정보들을 송신해 출력할 수도 있고, 모니터와 연결되지 않고 제어부(200)와 직접 연결되어 각종 정보들을 송신해 출력할 수 있다.

단말기(500)가 제어부(200) 또는 모니터와 연결되는 방식은 유선 또는 무선일 수 있으며, 연결 방식이 무선일 경우 도 7에 도시된 블루투스방식을 비롯해 지그비, 와이파이, 이동통신망에 접속하는 등과 같은 방식이 사용될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이 토출압력, 주입압력, 그라우팅의 유량과 같은 정보가 출력되며, 이러한 정보가 그래프화 되어 사용자가 관련 정보를 직관적으로 확인할 수 있도록 한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 연두색으로 도시된 주입압력의 파형(W1)은 선행기술 1과 같이 지상에서 측정되는 파형이기 때문에, 공급부(300)에서 발생하는 맥동이 파형에 포함되어 있어, 작업자 또는 별도의 제어부가 이 파형을 보고 주입압력의 변화를 주기에는 어려움이 있다. 이에 비해 파란색으로 도시된 토출압력의 파형(W2)은 주입압력의 파형(W1)에 비해 안정된 형태이기 때문에, 작업자 또는 유량조절부(230)에서 이를 통해 토출압력을 조절하는 것이 용이한 효과가 있다.

이하 제어부(200)에서 유량조절부(230)를 제어하여 그라우팅 패커장치(100)에서의 그라우트 토출압력을 조절하는 방법에 관하여 설명한다.

먼저, 그라우팅 패커장치(100)의 그라우트 주입압력을 설정하기 위해서는 천공홀 주변의 간극수압에 대한 조사가 필요하다. 천공홀 주변의 간극수압을 P라고 했을 때, 그라우팅 패커장치(100)의 주입압력을 3P 이상, 5P이하가 되도록 하는데, 일반적으로 극저압 주입이 되도록 하며, 그라우트를 주입하는 부분이 암반일 경우 그라우팅 패커장치의 주입압력은 전상재압(Total stress)의 4배까지 상승 가능하도록 할 수 있다. 단, 이는 본 발명에서 설정하는 범위일 뿐으로, 현장 조건에 따라서는 주입속도를 달리하여 토출압력을 조절할 수 있다.

상기한 바와 같이, 천공홀 주변의 탐사를 통해 그라우팅 패커장치(100)를 통한 그라우트 토출압력의 상한 값 및 하한 값을 가지는 기준압력을 결정하고, 그라우트를 지중으로 주입하면서 그라우팅 패커장치(100)에 부착된 제 1 압력센서(130)로부터 토출압력을, 유량계(220)에서는 그라우트의 주입량을, 그리고 제 2 압력센서(210)에서는 지상에서의 주입압력을 측정한다.

최초에는 초기 설정된 주입압력으로 그라우트를 주입하며, 이때에는 주입 밸브(231)가 100% 개방되고, 리턴 밸브(232)는 0% 개방되어 있는 상태일 수 있다.

그라우트의 토출압력이 상한 값을 초과하는 경우 기설정된 시간 또는 기설정된 시간에 의해 카운트되는 횟수를 초과하면 주입 밸브(231)가 100% 개방되고, 리턴 밸브(232)가 0% 개방되어 있는 상태에서 기설정된 %만큼 조절하여 토출압력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 주입 밸브(231)를 90% 개방하고, 리턴 밸브(232)를 10% 개방하면 주입관(110)으로 주입되는 그라우트의 주입량이 감소함으로써 그라우트 토출압력 또한 감소하게 될 수 있다. 주입 밸브(231)를 90% 개방하고, 리턴 밸브(232)를 10% 개방하여 토출압력이 정상으로 돌아오면 관계없지만, 토출압력이 감소하지 않으면 주입 밸브(231)를 80% 개방하고, 리턴 밸브(232)를 20% 개방하는 방법으로 주입관(110)으로 주입하는 그라우트의 주입량을 점차 감소시키면서 토출압력을 조절할 수 있다.

또한, 그라우트의 토출압력 값이 급상승하거나 측정되지 않는 경우 할렬이 일어나거나 다른 문제가 발생되었다고 판단하여 그라우트 주입을 즉시 중단하고, 다른 천공홀로 그라우팅 패커장치(100)를 이동시켜 후속작업을 실시할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 지중 주입압력 제어형 그라우팅 공법의 순서도이다. 도 10은 본 발명에 따른 제 1 제어단계의 흐름도이다. 도 11은 본 발명에 따른 제 2 제어단계 및 제 3 제어단계의 흐름도이다.

도 9 내지 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 그라우팅 지중 주입압 통합제어장치를 이용한 지중 주입압력 제어형 그라우팅 공법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이하에서 종래 주지된 사항에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해 생략하거나 간단히 한다. 이하의 설명에 의해, 앞서 설명된 구성이 보다 명확해질 수 있다.

그라우팅 패커장치(100), 제어부(200) 및 공급부(300)을 준비하고(S10), 옵저버 케이싱(400)을 기설정된 위치 또는 임의의 위치에 형성된 천공홀에 설치할 수 있다(S20). 옵저버 케이싱(400)이 설치되면, 공급부(300)에서 초기 설정된 주입압력으로 그라우트를 주입하고, 주입되는 그라우트는 제어부(200) 및 그라우팅 패커장치(100)에 순차적으로 주입될 수 있다(S30). 공급부(300)로부터 주입된 그라우트는 그라우팅 패커장치(100)의 단부에서 토출되며(S40), 이 때, 옵저버 케이싱(400)에 의해 파악되는 그라우트의 유동현황과 유동압력을 이용하여 그라우트가 이동하는 경로를 파악(S50)하는 것과 동시에 주입압력을 기준으로 토출압력 및 주입량을 지중에서 측정하고(S60), 측정된 정보 및 그라우트의 유동현황 및 유동압력을 실시간으로 제어부(200)에 전송할 수 있다(S70). 제어부(200)로 전송된 정보를 바탕으로 그라우트의 주입량을 조절하여 토출압력을 제어할 수 있다(S90).

준비단계(S10) 및 옵저버 케이싱을 설치하는 단계(S20)에서 사용되는 그라우팅 패커장치(100), 제어부(200), 공급부(300) 및 옵저버 케이싱(400)의 구성은 상기에 설명한 것과 같은 구성을 가지고 있어 자세한 설명은 생략한다.

옵저버 케이싱을 설치하는 단계(S20)는 다수의 옵저버 센서(410)와 센서박스(420)를 포함하는 옵저버 케이싱(400)을 설치하는 단계이다. 옵저버 케이싱(400)은 필댐의 양측 가장자리에 각각 설치될 수 있으며, 필댐의 양측 가장자리에 각각 설치된 옵저버 케이싱(400)과 더불어, 필댐의 양측 가장자리에 각각 설치된 옵저버 케이싱(400) 사이에 위치하고, 그라우팅 패커장치(100)와 기설정된 간격으로 위치한 옵저버 케이싱(400)이 적어도 1개 이상 설치될 수 있다.

주입단계(S30)는 공급부(300)에서 공급되는 그라우트를 제어부(200) 및 그라우팅 패커장치(100)에 순차적으로 주입하는 단계이며, 주변의 간극수압에 대해 조사하여 초기에 설정되는 주입압력으로 그라우트를 주입할 수 있다.

토출단계(S40)는 그라우팅 패커장치(100)의 단부를 통해 초기 설정된 주입압력으로 그라우트를 지중으로 토출하는 단계이다. 토출되면서 발생하는 토출압력은 초기 설정된 주입압력을 기준으로 제어부(200)에 의해 정밀하게 제어될 수 있다.

그라우트의 이동 경로 파악단계(S50)는 그라우트가 이동하는 경로를 파악하는 단계이다. 그라우트가 이동하는 경로는 옵저버 센서(410)에 의해 측정되는 유동현황 및 유동압력을 이용하여 파악할 수 있다.

측정단계(S60)는 토출단계(S40)가 시작되면 그라우팅 패커장치(100)를 통해 토출되는 그라우트의 토출압력 및 주입량을 측정하는 단계이다. 토출압력의 측정은 지중에서 제 1 압력센서(132)에 의해 수행될 수 있다.

그라우트의 이동 경로 파악단계(S50) 및 측정단계(S60)는 그라우트의 주입이 진행되는 동안 지속적으로 수행되어야 하며, 경로 파악 단계(S50)에서 파악된 유동현황과 이동하는 경로 및 측정단계(S60)에서 측정된 토출압력과 주입량은 현재 주입상황을 파악하고 그라우팅 공정을 제어하는 사용된다.

또한, 옵저버 케이싱(400)을 이용하여 그라우트의 이동 경로를 파악하는 단계(S50)는 측정단계(S60)보다 선행되는 것으로 한정하지 않고, 측정단계(S60) 후에 수행될 수 있다.

전송단계(S70)는 제 1 압력센서(132)에 의해 측정된 토출압력 및 주입량에 대한 정보를 제어부(200)에 실시간으로 전송하는 단계이다. 측정된 정보를 제어부(200)으로 실시간으로 전송하는 방법은 제 1 압력센서(132)와 제어부(200)를 연결하는 통신선(133)에 의해 이루어질 수 있다. 전송단계(S70)에서 제어부(200)로 전송되어 모니터에 출력되는 모든 정보를 유선 또는 무선으로 연결된 단말기에 제공될 수 있다.

제어단계(S80)는 제어부(200)가 전송받은 정보를 바탕으로 그라우트 주입량을 조절하여 토출압력을 제어하는 단계이다. 토출압력의 제어는 그라우트가 필댐 가장자리에 위치한 옵저버 케이싱(400)에 도달하면 그라우트의 주입을 즉시 중단하는 제 1 제어단계(S81), 그라우트의 주입량이 설정량 이하인지 측정하고, 그라우트의 토출압력이 상한 값을 초과하거나 하한 값 미만으로 감소하지 않으면서 그라우트의 주입량이 설정량 이상이면 그라우트의 주입을 중단하는 제 2 제어단계(S82) 및 그라우트의 토출압력이 상한 값을 초과하거나 하한 값 미만으로 감소하여 그라우트의 주입량을 조절하여도 기설정된 시간 또는 기설정된 시간에 의해 카운트되는 횟수를 초과할 때까지 기준압력 범위에 위치하지 않으면 그라우트의 주입을 중단하는 제 3 제어단계(S83)로 이루어질 수 있다.

제 3 제어단계(S83)에서 그라우트의 주입량을 조절하여 토출압력을 조절하는 방법은 유량조절부(230)의 주입 밸브(231) 및 리턴 밸브(232)를 제어하여 그라우트 토출압력을 조절할 수 있다.

최초 주입시 초기 설정된 주입압력으로 그라우트를 주입하며, 이때에는 주입 밸브(231)가 100% 개방되고, 리턴 밸브(232)는 0% 개방되어 있는 상태일 수 있다. 그라우트의 토출압력이 상한 값을 초과하는 경우 기설정된 시간 또는 기설정된 시간에 의해 카운트되는 횟수를 초과하면 주입 밸브(231)가 100% 개방되고, 리턴 밸브(232)가 0% 개방되어 있는 상태에서 기설정된 %만큼 조절하여 토출압력을 조절할 수 있다. 예를 들어, 주입 밸브(231)를 90% 개방하고, 리턴 밸브(232)를 10% 개방하면 주입관(110)으로 주입되는 그라우트의 주입량이 감소함으로써 그라우트 토출압력 또한 감소하게 될 수 있다. 주입 밸브(231)를 90% 개방하고, 리턴 밸브(232)를 10% 개방하여 토출압력이 정상으로 돌아오면 관계없지만, 토출압력이 감소하지 않으면 주입 밸브(231)를 80% 개방하고, 리턴 밸브(232)를 20% 개방하는 방법으로 주입관(110)으로 주입하는 그라우트의 주입량을 점차 감소시키면서 토출압력을 조절할 수 있다. 이에 따라, 주입 밸브(231)의 개방이 0%가 되거나 0%가 되기 전에 설정량이 모두 주입되면 주입을 중단하고, 다른 천공홀로 그라우팅 패커장치(100)를 이동시켜 후속작업을 실시할 수 있다.

그라우트 토출압력이 상한 값을 초과한 상태에서 기설정된 시간 또는 기설정된 시간에 의해 카운트되는 횟수에 도달하기 전에 할렬이 일어나거나 외부로 누출되는 경우에는 토출압력이 하한 값 미만으로 떨이지기 때문에 이 경우 그라우트의 주입을 즉시 중단하고, 다른 천공홀로 그라우팅 패커장치(100)를 이동시켜 후속작업을 실시할 수 있다.

또한, 그라우트의 토출압력 값이 급변동이 일어나는 경우 할렬이 일어나거나 다른 문제가 발생되었다고 판단하여 그라우트 주입을 즉시 중단하고, 다른 천공홀로 그라우팅 패커장치(100)를 이동시켜 후속작업을 실시할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 해당 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

1 : 그라우팅 지중 주입압 통합제어장치
10 : 주입관 20 : 리턴관 30 : 공급관
100 : 그라우팅 패커장치
110 : 그라우트 주입관
120 : 제 1 패커부재
130 : 압력센서부
131 : 연결관
132 : 제 1 압력센서
133 : 통신선
140 : 제 2 패커부재
150 : 패커부
200 : 제어부
210 : 제 2 압력센서
220 : 유량계
230 : 유량조절부
231 : 주입 밸브
232 : 리턴 밸브
300 : 공급부
310 : 펌프
320 : 혼합기
400 : 옵저버 케이싱
410 : 옵저버 센서
411 : 센서라인
412 : 압력감지센서
420 : 센서 박스
421 : 감지부
422 : 측정부
423 : 통신부
500 : 단말기

Claims (9)

1. 그라우팅 패커장치(100), 제어부(200) 및 공급부(300)를 포함하는 통합제어장치를 준비하는 준비단계(S10);
   기설정된 위치 또는 임의의 위치에 형성된 천공홀에 옵저버 케이싱을 설치하는 단계(S20);
   상기 공급부(300)가 초기 설정된 주입압력으로 상기 제어부(200) 및 상기 그라우팅 패커장치(100)에 순차적으로 그라우트를 주입하는 주입단계(S30);
   상기 공급부(300)로부터 주입된 그라우트가 상기 그라우팅 패커장치(100)의 단부에서 토출되는 토출단계(S40);
   상기 옵저버 케이싱(400)을 사용하여 그라우트의 이동 경로를 파악하는 단계(S50);
   상기 초기 설정된 주입압력을 기준으로 상기 그라우팅 패커장치(100)에서 토출되는 그라우트의 토출압력 및 주입량을 지중에서 측정하는 측정단계(S60);
   상기 그라우팅 패커장치(100)로부터 측정된 상기 토출압력 및 주입량에 대한 정보를 실시간으로 상기 제어부(200)로 전송하는 전송단계(S70); 및
   상기 제어부(200)가 전송받은 상기 토출압력 및 주입량에 대한 정보를 바탕으로 그라우트 주입량을 조절하여 상기 토출압력을 제어하는 제어단계(S80); 를 포함하되,
   상기 제어부(200)는
   상기 공급부(300)로부터 그라우트를 주입받는 그라우트 주입관(10),
   상기 그라우트 주입관으로 주입되는 그라우트의 주입압력을 측정하는 제 2 압력센서(210),
   그라우트를 리턴시키는 그라우트 리턴관(20) 및
   주입 밸브(231)와 리턴 밸브(232)를 이용하여 그라우트의 주입량을 조절하는 유량조절부(230)를 포함하며,
   상기 옵저버 케이싱(400)은
   지중에 매립되어 설치되며, 그라우트의 유동에 의해 발생하는 압력을 감지하는 다수의 옵저버 센서(410) 및 상기 옵저버 센서(410)에 의해 감지된 그라우트의 유동현황 및 유동압력을 측정 및 감지하여 이동경로를 파악하고, 이에 대한 정보를 상기 제어부(200)에 전달하는 센서박스(420); 를 포함하며,
   상기 제어단계(S80)는
   상기 그라우트가 필댐 가장 자리에 설치된 옵저버 케이싱(400)에 도달하면 그라우트의 주입을 즉시 중단하는 제 1 제어단계(S81),
   상기 그라우트의 주입량이 설정량 이하인지 측정하고, 상기 그라우트의 토출압력이 상한 값을 초과하거나 하한 값 미만으로 감소하지 않아도 상기 그라우트의 주입량이 상기 설정량 이상이면 그라우트의 주입을 중단하는 제 2 제어단계(S82), 및
   상기 그라우트의 토출압력이 상한 값을 초과하면 기설정된 시간 또는 기설정된 시간에 의해 카운트되는 횟수를 초과할 때마다 상기 주입밸브를 기설정된 %만큼 폐쇄하는 것과 동시에 상기 리턴밸브를 기설정된 %만큼 개방하는 것을 실시간으로 반복 실행하여 그라우트 주입량을 조절하며, 상기 리턴밸브가 100% 개방되거나 상기 리턴밸브의 개방이 100%가 되기 전에 설정량을 모두 주입 또는 주입량을 제어하여도 토출압력이 기준압력 범위에 위치하지 않거나 하한 값 미만이 되면 그라우트의 주입을 중단하는 제 3 제어단계(S83)를 포함하며,
   상기 제어부(200)는 상기 그라우팅 패커장치(100)에서 측정되는 토출압력이 급변하면 상기 옵저버 케이싱(400)에서 제공되는 정보를 이용하여 할렬 또는 그라우트의 유출이 발생된 장소의 발견 시간을 단축하는 것을 포함하며,
   상기 옵저버 케이싱(400)은 필댐의 양측 가장자리에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 지중 주입압력 제어형 그라우팅 공법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 그라우팅 패커장치(100)는
   상기 주입압력을 기준으로 상기 그라우팅 패커장치(100)를 통해 토출되는 그라우트의 토출압력을 지중에서 측정하는 제 1 압력센서(132) 및 상기 제 1 압력센서(132)에 의해 측정된 정보를 실시간으로 상기 제어부(200)로 전송하는 통신선(133)을 포함하는 압력센서부(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 주입압력 제어형 그라우팅 공법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,
   상기 옵저버케이싱(400)을 설치하는 단계(S20)에서,
   상기 필댐의 양측 가장자리에 각각 설치된 옵저버 케이싱(400)과 더불어, 상기 필댐의 양측 가장자리에 각각 설치된 옵저버 케이싱(400) 사이에 위치하고 상기 그라우팅 패커장치(100)와 기설정된 간격으로 위치한 옵저버 케이싱(400)이 적어도 1개 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 지중 주입압력 제어형 그라우팅 공법.
8. 삭제
9. 제 1항에 있어서,
   상기 그라우트의 이동 경로를 파악하는 단계(S50)에서,
   상기 센서박스(420)에서 연장되어 형성되는 센서라인(411)에 기설정된 간격마다 설치되는 압력감지센서(412)를 통해 유동하는 그라우트에 의해 유동현황과 유동 압력을 측정 및 감지하여 이동경로를 파악하는 것을 특징으로 하는 지중 주입압력 제어형 그라우팅 공법.

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