KR101849145B1 - 지반보강용 조립식 그라우팅 주입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 지반보강용 조립식 그라우팅 주입장치에 따르면, 지반의 천공홀에 그라우팅재를 안정적으로 빈틈없이 주입할 수 있을 뿐만 아니라, 그라우팅재가 배출되는 배출구멍의 막힘을 방지하면서 케이싱 강관부재를 천공홀에 삽입할 수 있고, 케이싱 강관부재가 천공홀에서 이탈하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

지반보강용 조립식 그라우팅 주입장치{The ground reinforcement apparatus}

본 발명은 지반보강용 조립식 그라우팅 주입장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지반의 천공홀에 그라우팅재를 안정적으로 빈틈없이 주입할 수 있을 뿐만 아니라, 그라우팅재가 배출되는 배출구멍의 막힘을 방지하면서 케이싱 강관부재를 천공홀에 삽입할 수 있고, 케이싱 강관부재가 천공홀에서 이탈하는 것을 방지할 수 있도록 하는 지반보강용 조립식 그라우팅 주입장치에 관한 것이다.

일반적으로 그라우팅(grouting)이라 함은 토목공사에서 누수방지나 토질안정 등의 목적으로 지반 내부에 시멘트 등과 같은 소정의 그라우팅재를 주입하여 지반을 안정화시키는 것을 말한다.

산업화의 발달에 따라 도로의 건설이나 단지 조성 등의 목적으로 급경사지의 개발이나 터널의 굴착 등의 개발이 불가피한 실정인데, 이를 위해서는 시공의 안정성 및 경제성, 환경보전성 등을 충족시키기 위한 안정화 대책이 요구되고 있다.

이를 위해, 사면 경사지 등이나 터널의 상측 등에는 강봉을 이용하여 보강을 [0004] 행하는 그라우팅 공법이 널리 이용되고 있는데, 상기 그라우팅 공법은 경사면 등이나 터널의 상측 지반 부위에 다수개의 천공홀을 천공한 후, 그 내부에 강봉을 삽입하고, 상기 천공홀에 그라우팅재를 주입하여 상기 천공홀 및 강봉 사이의 공간부에서 주입된 그라우팅재가 경화되면서 주변지반을 보강하도록 하게 된다.

이러한, 강관 그라우팅 공법은 지반을 보강하면서 차수성을 향상시키는 공법으로, 주입구가 다수 형성된 강관을 지중에 관입 설치한 후 강관 내부에 그라우팅액을 주입하면 그라우팅액이 주입구를 통해 빠져나와 지반과 강관 사이의 틈에 충전되면서 충전된 그라우팅액의 고결로 강관과 지반이 일체화됨에 따라 강관의 보강내력이 발휘되면서 지반의 전단강도가 증대되는 것을 특징으로 하는 공법이다.

이와 같은 강관 그라우팅 공법은 그 효과를 인정받아 터널보강 공법의 일환으로 정착되어 널리 이용되고 있다.

이와 같은 종래의 그라우팅 주입장치는 지반에 천공되는 천공홀로의 크라우팅재 주입이 어려울 뿐만 아니라, 그라우팅재를 주입하는 과정 중 소일네일이 천공홀에서 빠지는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0930088호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 지반의 천공홀에 그라우팅재를 안정적으로 빈틈없이 주입할 수 있을 뿐만 아니라, 그라우팅재가 배출되는 배출구멍의 막힘을 방지하면서 케이싱 강관부재를 천공홀에 삽입할 수 있고, 케이싱 강관부재가 천공홀에서 이탈하는 것을 방지할 수 있도록 하는 지반보강용 조립식 그라우팅 주입장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지반보강용 조립식 그라우팅 주입장치는 지반에 천공되는 천공홀에 삽입되며, 내부로 주입되는 그라우팅재가 외부로 배출하도록 그라우팅재 배출공이 원주 및 길이방향으로 복수개 이격되게 형성되고, 상기 그라우팅재 배출공을 커버하도록 외면에 탄성커버부재가 구비되고, 상기 탄성커버부재가 상기 천공홀의 내면에 지지되고 상단부에 상기 천공홀을 커버하기 위한 커버플레이트가 접합되는 케이싱 강관부재; 상기 케이싱 강관부재의 내부로 삽입되는 소일네일; 외면이 상기 케이싱 강관부재의 내면과 접촉하도록 중앙부로 상기 소일네일이 관통하여 상기 케이싱 강관부재의 내부에 삽입되도록 가이드공이 형성되고, 상기 가이드공과 이격하도록 그라우팅재를 주입하는 주입관이 체결되는 나사공이 형성되고, 상기 케이싱 강관부재로 주입되는 그라우팅재의 압력에 의해 상측으로 이동하는 밀폐이동판부재; 상기 탄성커버부재와 탄성커버부재 사이에서의 케이싱 강관부재에 관통 형성된 추가배출공에 추가적인 주입관을 연결하여 그라우팅재가 배출되도록 하여 천공홀에서의 지반 사이에 형성된 수평 방향으로의 틈새로 그라우팅재가 주입되도록 하는 것으로, 상기 탄성커버부재와 탄성커버부재 사이에서의 케이싱 강관부재에 고정 연결된 틈새주입부를 포함하여 구성된다.

상기 케이싱 강관부재는 상기 밀폐이동판부재를 고정하도록 상단에 길이방향으로 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈에서 원주방향으로 걸림홈이 형성되며, 상기 밀폐이동판부재는 상기 케이싱 강관부재에 걸리도록 상기 삽입홈을 통해 상기 걸림홈에 걸리는 걸림바가 상면에 힌지 결합되고, 작업자의 파지를 위한 파지부가 형성될 수 있다.

상기 탄성커버부재는 하단부가 상기 케이싱 강관부재에 접합되고 상단부가 상기 케이싱 강관부재와 이격되며, 탄성을 가지는 탄성판부재와, 일단부가 상기 탄성판부재에 접합되고, 타단부가 상기 케이싱 강관부재에 접합되는 연질의 주름판부재를 포함할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 지반보강용 조립식 그라우팅 주입장치에 따르면, 지반의 천공홀에 그라우팅재를 안정적으로 빈틈없이 주입할 수 있을 뿐만 아니라, 그라우팅재가 배출되는 배출구멍의 막힘을 방지하면서 케이싱 강관부재를 천공홀에 삽입할 수 있고, 케이싱 강관부재가 천공홀에서 이탈하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지반보강용 조립식 그라우팅 주입장치를 나타낸 사시도이며,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지반보강용 조립식 그라우팅 주입장치를 나타낸 단면도이며,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 지반보강용 조립식 그라우팅 주입장치에 구비된 틈새주입부를 나타낸 단면도이며,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 지반보강용 조립식 그라우팅 주입장치의 작동상태도이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 지반보강용 조립식 그라우팅 주입장치(100)는 지반에 천공되는 천공홀(10)에 그라우팅재를 빈틈없이 긴밀하게 주입하여 지반을 안정화시킬 수 있도록 천공홀(10)에 삽입되는 케이싱 강관부재(110), 이 케이싱 강관부재(110)의 내부로 삽입되는 소일네일(120)과, 케이싱 강관부재(110)에 삽입되며 천공홀(10)에 주입하는 그라우팅재의 압력에 의해 상측으로 이동하는 밀폐이동판부재(130)를 포함한다.

케이싱 강관부재(110)는 천공홀(10)에 삽입되며, 밀폐이동판부재(130)에 연결되는 주입관(20)을 통해 내부로 그라우팅재가 주입되면서 천공홀(10)로 배출시킨다.

이를 위하여 케이싱 강관부재(110)는 내부로 주입되는 그라우팅재가 외부의 천공홀(10)로 배출하도록 그라우팅재 배출공(110a)이 원주 및 길이방향으로 복수개 이격되게 형성되고, 이 그라우팅재 배출공(110a)을 커버하기 위한 탄성커버부재(111)가 구비된다.

또한, 케이싱 강관부재(110)는 천공홀(10)을 충진하는 그라우팅재가 천공홀(10)에 보다 긴밀하고 고압으로 충진될 수 있도록 천공홀(10)을 커버하는 커버플레이트(113)가 상단부 외주면에 접합된다.

탄성커버부재(111)는 케이싱 강관부재(110)가 천공홀(10)로 삽입될 때 그라우팅재 배출공(110a)이 밀폐되는 것을 방지함과 동시에 케이싱 강관부재(110)가 천공홀(10)에서 유동되는 것을 방지하고, 그라우팅재 주입할 때 천공홀(10) 내벽에 지지되어 케이싱 강관부재(110)가 이탈하는 것을 방지한다.

이를 위하여, 탄성커버부재(111)는 그라우팅재 배출공(110a)을 커버하도록 하단부가 케이싱 강관부재(110)의 외면에 접합되고 상단부가 케이싱 강관부재(110)와 이격되는 탄성판부재(111a)와, 이 탄성판부재(111a)의 상단부와 케이싱 강관부재(110) 사이를 커버하는 주름판부재(111b)로 이루어진다.

탄성판부재(111a)는 하단부가 그라우팅재 배출공(110a)의 하측에 위치하도록 케이싱 강관부재(110)와 접합되며, 천공홀(10)에 삽입되는 케이싱 강관부재(110)의 삽입을 용이하게 진행할 수 있도록 케이싱 강관부재(110)가 천공홀(10)로 삽입될 때 케이싱 강관부재(110)측으로 압축되고 케이싱 강관부재(110)의 삽입이 완료되면 탄성에 의해 천공홀(10)의 내벽에 견고하게 밀착되어 케이싱 강관부재(110)의 이탈을 방지한다.

이때, 주름판부재(111b)는 탄성판부재(111a)의 압축 및 이완이 원활하도록 주름에 의해 압축 이완하며, 탄성판부재(111a)와 그라우팅재 배출공(110a) 사이로 이물질이 침투하는 것을 감소시킬 수 있다.

이러한, 주름판부재(111b)는 고무재질에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

소일네일(120)은 케이싱 강관부재(110)의 내부로 삽입되며, 밀폐이동판부재(130)가 상하로 이동가능하게 결합된다.

밀폐이동판부재(130)는 외면이 케이싱 강관부재(110)의 내면과 접촉하도록 소일네일(120)에 결합되고, 그라우팅재의 주입을 위한 주입관(20)이 결합된다.

또한, 밀폐이동판부재(130)는 중앙부에 소일네일이 관통하는 가이드공(131)이 형성되고, 이 가이드공(131)에서 이격되어 주입관(20)이 체결되는 나사공(133)이 형성된다.

나사공(133)에는 주입관(20)의 노즐이 나사체결된다.

이러한, 밀폐이동판부재(130)는 그라우팅재가 케이싱 강관부재(110)와 천공홀(10)의 내부에 충진되면 그 충진압력에 의해 소일네일(120)을 따라 상측으로 이동한다. 이로 인하여, 밀폐이동판부재(130)의 무게로 인하여 그라우팅재가 보다 긴밀하게 충진된다.

또한, 밀폐이동판부재(130)는 그라우팅재의 충진에 따라 케이싱 강관부재(110)의 상단부까지 이동하면 케이싱 강관부재(110)에 지지된 상태에서 그라우팅재의 충진을 보다 긴밀하게 진행할 수 있도록 케이싱 강관부재(110)에 결합된다.

이를 위하여 케이싱 강관부재(110)는 밀폐이동판부재(130)를 고정할 수 있도록 상단에 길이방향으로 삽입홈(115)이 형성되고, 상기 삽입홈(115)에서 원주방향으로 걸림홈(117)이 형성된다.

그리고 밀폐이동판부재(130)는 케이싱 강관부재(110)에 고정될 수 있도록 상기 삽입홈(115)을 통해 상기 걸림홈(117)에 걸리는 걸림바(135)가 상면에 힌지 결합된다. 더하여 밀폐이동판부재(130)는 작업자가 걸림바(135)를 걸림홈(117)에 용이하게 결합할 수 있도록 작업자의 파지를 위한 파지부(137)가 형성된다.

아울러, 상기 탄성커버부재(111)와 탄성커버부재(111) 사이에서의 케이싱 강관부재(110)에 관통 형성된 추가배출공에 추가적인 주입관을 연결하여 그라우팅재가 배출되도록 하여 천공홀(10)에서의 지반 사이에 형성된 수평 방향으로의 틈새로 그라우팅재가 주입되도록 하는 것으로, 상기 탄성커버부재(111)와 탄성커버부재(111) 사이에서의 케이싱 강관부재(110)에 고정 연결된 틈새주입부(300)를 더 포함하여 구성된다.

상기 틈새주입부(300)는 연장대(310), 이동부(311), 주름주입관(315) 및 직선주입관(317)이 포함되어 구성된다.

상기 연장대(310)는 상기 탄성커버부재(111)와 탄성커버부재(111) 사이에서의 케이싱 강관부재(110)에 관통 형성된 추가배출공이 가려지지 않도록 추가배출공으로부터 상부 및 하부로 이격된 위치의 케이싱 강관부재(110)에 고정 결합되어 수평 방향으로 길게 한 쌍으로 설치된다.

상기 한 쌍의 연장대(310)의 상하 방향으로 서로 마주보는 내측 벽에는 수평방향으로 긴 장공 형태의 장공부가 형성된다.

상기 이동부(311)는 한 쌍의 연장대(310) 사이에 배치되고, 서로 대향되게 배치되는 한 쌍의 장공부를 따라 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 설치된다.

상기 이동부(311)의 내부에는 양측 방향으로 한 쌍의 출력축이 돌출되는 모터(312)가 구비되고, 상기 연장대(310)의 내부에는 상기 모터(312)로부터 돌출되는 한 쌍의 출력축에 각각 설치되는 피니언(340)과, 상기 피니언(340)이 기어 연결되며, 수평방향으로 길게 배치되는 랙부(360)가 포함되어 구성된다.

상기 이동부(311)의 외부에는 중공관인 직선주입관(317)이 수평으로 고정 구비되어 지반을 향하여 연장되고, 상기 직선주입관(317)에서 케이싱 강관부재(110) 방향으로는 자바라 형태로 수평 방향으로의 길이가 연장 또는 수축되는 중공관인 주름주입관(315)의 일단이 연결되고, 주름주입관(315)의 타단은 케이싱 강관부재(110)에 관통 형성된 추가배출공에 연결된다.

따라서 추가배출공, 주름주입관(315) 및 직선주입관(317)은 일체로 연통된 상태가 된다.

연장대(310)를 따라 외부로부터 연장되는 전원선이 이동부(311) 내부로 삽입되어 모터(312)에 연결되고, 전원선이 제동부(350)에 연결되어 전원을 공급하면 모터(312)의 구동에 의해 피니언(340)의 회전되면서 이동부(311)가 수평 방향으로 전진 또는 후진하면서 주름주입관(315)의 길이를 조절하게 된다.

따라서 천공홀(10)로 그라우팅재 주입이 진행될 때 이동부(311)를 구동하여, 지반이 직선주입관(317)으로부터 가까이 있으면 이동부(311)가 후진되어 주름주입관(315)이 수축되도록 제어하고, 지반이 직선주입관(317)으로부터 멀리 있으면 이동부(311)가 전진되어 주름주입관(315)이 전진되도록 제어하면서, 지반과 직선주입관(317) 사이의 적절한 거리가 유지되도록 제어한다.

이어서, 추가배출공으로부터 배출된 그라우팅재가 주름주입관(315)을 지나서 직선주입관(317)을 통하여 지반으로 배출되도록 하여 지반에 형성된 수평 방향으로의 틈새로 그라우팅재가 주입되도록 하여, 지반에 형성된 수평 방향으로의 틈새를 빈틈없이 그라우팅재로 채울 수 있다.

한편, 직선주입관(317)의 단부에는 상부 및 하부로 각각 연장된 후 단부에서 지반을 향하도록 각각 절곡 구비된 굴곡주입관(319)을 더 구비할 수 있다.

따라서 굴곡주입관(319)을 통하여 상대적으로 상부의 지반 및 상대적으로 하부의 지반에 형성된 수평 방향으로의 틈새를 빈틈없이 그라우팅재로 채울 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 지반의 천공홀에 그라우팅재를 안정적으로 빈틈없이 주입할 수 있을 뿐만 아니라, 그라우팅재가 배출되는 배출구멍의 막힘을 방지하면서 케이싱 강관부재를 천공홀에 삽입할 수 있고, 케이싱 강관부재가 천공홀에서 이탈하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 제시하여 설명하였으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

110 : 케이싱 강관부재 120 : 소일네일
130 : 밀폐이동판부재 310: 연장대
315: 주름주입관 317: 직선주입관
319: 굴곡주입관

Claims (3)

1. 지반에 천공되는 천공홀에 삽입되며, 내부로 주입되는 그라우팅재가 외부로 배출하도록 그라우팅재 배출공이 원주 및 길이방향으로 복수개 이격되게 형성되고, 상기 그라우팅재 배출공을 커버하도록 외면에 탄성커버부재가 구비되고, 상기 탄성커버부재가 상기 천공홀의 내면에 지지되고 상단부에 상기 천공홀을 커버하기 위한 커버플레이트가 접합되는 케이싱 강관부재; 상기 케이싱 강관부재의 내부로 삽입되는 소일네일;
   외면이 상기 케이싱 강관부재의 내면과 접촉하도록 중앙부로 상기 소일네일이 관통하여 상기 케이싱 강관부재의 내부에 삽입되도록 가이드공이 형성되고, 상기 가이드공과 이격하도록 그라우팅재를 주입하는 주입관이 체결되는 나사공이 형성되고, 상기 케이싱 강관부재로 주입되는 그라우팅재의 압력에 의해 상측으로 이동하는 밀폐이동판부재;
   상기 탄성커버부재와 탄성커버부재 사이에서의 케이싱 강관부재에 관통 형성된 추가배출공에 추가적인 주입관을 연결하여 그라우팅재가 배출되도록 하여 천공홀에서의 지반 사이에 형성된 수평 방향으로의 틈새로 그라우팅재가 주입되도록 하는 것으로, 상기 탄성커버부재와 탄성커버부재 사이에서의 케이싱 강관부재에 고정 연결된 틈새주입부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하며;
   상기 케이싱 강관부재는 상기 밀폐이동판부재를 고정하도록 상단에 길이방향으로 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈에서 원주방향으로 걸림홈이 형성되며, 상기 밀폐이동판부재는 상기 케이싱 강관부재에 걸리도록 상기 삽입홈을 통해 상기 걸림홈에 걸리는 걸림바가 상면에 힌지 결합되고, 작업자의 파지를 위한 파지부가 형성되고; 상기 탄성커버부재는 하단부가 상기 케이싱 강관부재에 접합되고 상단부가 상기 케이싱 강관부재와 이격되며, 탄성을 가지는 탄성판부재와, 일단부가 상기 탄성판부재에 접합되고, 타단부가 상기 케이싱 강관부재에 접합되는 연질의 주름판부재를 포함하고;
   상기 틈새주입부는 연장대, 이동부, 주름주입관 및 직선주입관이 포함되어 구성되고; 상기 연장대는 상기 탄성커버부재와 탄성커버부재 사이에서의 케이싱 강관부재에 관통 형성된 추가배출공이 가려지지 않도록 추가배출공으로부터 상부 및 하부로 이격된 위치의 케이싱 강관부재에 고정 결합되어 수평 방향으로 길게 한 쌍으로 설치되고; 상기 한 쌍의 연장대의 상하 방향으로 서로 마주보는 내측 벽에는 수평방향으로 긴 장공 형태의 장공부가 형성되고; 상기 이동부는 한 쌍의 연장대 사이에 배치되고, 서로 대향되게 배치되는 한 쌍의 장공부를 따라 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되고; 상기 이동부의 내부에는 양측 방향으로 한 쌍의 출력축이 돌출되는 모터가 구비되고, 상기 연장대의 내부에는 상기 모터로부터 돌출되는 한 쌍의 출력축에 각각 설치되는 피니언과, 상기 피니언이 기어 연결되며, 수평방향으로 길게 배치되는 랙부가 포함되어 구성되고; 상기 이동부의 외부에는 중공관인 직선주입관이 수평으로 고정 구비되어 지반을 향하여 연장되고, 상기 직선주입관에서 케이싱 강관부재 방향으로는 자바라 형태로 수평 방향으로의 길이가 연장 또는 수축되는 중공관인 주름주입관의 일단이 연결되고, 주름주입관의 타단은 케이싱 강관부재에 관통 형성된 추가배출공에 연결되고; 연장대를 따라 외부로부터 연장되는 전원선이 이동부 내부로 삽입되어 모터에 연결되고, 전원선이 제동부에 연결되어 전원을 공급하면 모터의 구동에 의해 피니언의 회전되면서 이동부가 수평 방향으로 전진 또는 후진하면서 주름주입관의 길이를 조절하게 되고; 천공홀로 그라우팅재 주입이 진행될 때 이동부를 구동하여, 지반이 직선주입관으로부터 가까이 있으면 이동부가 후진되어 주름주입관이 수축되도록 제어하고, 지반이 직선주입관으로부터 멀리 있으면 이동부가 전진되어 주름주입관이 전진되도록 제어하면서, 지반과 직선주입관 사이의 적절한 거리가 유지되도록 제어하고 이어서, 추가배출공으로부터 배출된 그라우팅재가 주름주입관을 지나서 직선주입관을 통하여 지반으로 배출되도록 하여 지반에 형성된 수평 방향으로의 틈새로 그라우팅재가 주입되도록 하여, 지반에 형성된 수평 방향으로의 틈새를 빈틈없이 그라우팅재로 채울 수 있도록 하는 것을 특징으로 한 지반보강용 조립식 그라우팅 주입장치.
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