KR101850782B1 - 지반함몰부 복구장비 및 이를 이용한 지반함몰부 복구 공법 - Google Patents

지반함몰부 복구장비 및 이를 이용한 지반함몰부 복구 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지반함몰부 복구장비 및 이를 이용한 지반함몰부 복구 공법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 주입 운영 장치 및 전력 장치를 포함하여 구성되며, 상기 주입 운영 장치는 팽창제로 제 1 액제를 공급하는 제 1 액제함과, 제 2 액제를 공급하는 제 2 액제함으로 이루어진 액제함; 및 상기 제 1 액제함으로부터 제 1 액제를 포켓 몰드를 이용하여 다변형 지반 신소재 섬유 포켓으로 주입하는 제 1 액제 주입기, 그리고 상기 제 2 액제함으로부터 제 2 액제를 포켓 몰드를 이용하여 다변형 지반 신소재 섬유 포켓으로 주입하는 제 2 액제 주입기로 이루어진 액제 주입기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반함몰부 복구장비 및 이를 이용하여 지반함몰부를 비개착식으로 긴급복구할 수 있는 복구 공법을 제공한다.
본 발명인 지반함몰부 복구장비 및 이를 이용한 지반함몰부 복구 공법에 따르면, 다변형 지반 신소재 섬유 포켓이 기성품으로 보수/보강이 이루어지는 경우 간단한 방법으로 주입이 가능하고, 기성품으로 제공되지 않고 현장에서 제작되는 경우 팽창제와 다변형 지반 신소재 섬유 포켓이 구비된 상태에서 현장제작과 동시에 주입 가능할 뿐만 아니라, 보수/보강 재료의 특성에 기인하여 다양한 환경 하에서 적용할 수 있는 장점이 있으며, 지반함몰부를 안정적으로 긴급 복구할 수 있고, 신축성이 있는 유연한 재료적 특성을 갖는 지반 신소재를 이용하여 지반함몰부에 주입시 주입관 내부 표면에 따른 영향을 최소화할 수 있는 장점이 있으며, 압력 주입 방식에 따라 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓을 주입하기 때문에 섬유 포켓의 변형을 최소화할 뿐만 아니라, 팽창제의 팽창시간이 고려된 주입이 가능하게 되는 효과가 있다.

Description

지반함몰부 복구장비 및 이를 이용한 지반함몰부 복구 공법{GROUND SUBSIDENCE RESTORATION EQUIPMENT, AND RECLAMATION METHOD OF GROUND SUBSIDENCE USING THE SAME}
본 발명은 지반함몰부 복구장비 및 이를 이용한 지반함몰부 복구 공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 공동의 규모 및 재료 특성에 따른 공동 발생 현장에서 보수/보강 재료 적용에 최적화된 주입 장비 및 이를 이용하여 지반함몰부를 비개착식 방법으로 긴급 복구할 수 있는 복구 공법에 관한 것이다.
지반함몰은 발생원인에 의해 자연적 현상에 의한 지반함몰(싱크홀)과 인위적 현상에 의한 지반함몰로 구분되고 있다. 국내의 경우에는 자연적으로 발생되는 지반함몰의 주요원인인 석회암층이 적기 때문에, 석회암 공동에 의한 지반함몰이 발생하기 어렵다. 이에 최근 국내에서 빈번하게 발생되고 있는 지반함몰은 인위적 현상에 의한 것으로서, 그 원인으로는 크게 상하수관의 손상 등에 의한 토사 유출, 터널 굴착 및 지하구조물 시공과 같은 지하공간개발 시의 시공관리 부실 등이 있다.
특히, 인구밀집도가 매우 높고, 수많은 상하수관, 지하매설물 시공, 터널 및 지하구조물 시공이 활발한 대도시, 특히 서울시의 경우에는 크고 작은 지반함몰이 지속적으로 발생하고 있는 상태이다.
서울시에서 지난 5년간(2010년~2014년 상반기) 발생한 지반함몰 발생건수는 2010년 435건, 2011년 573건, 2012년 689건, 2013년 854건 및 2014년(상반기) 568건으로 총 3,119건인 것으로 확인된 바 있다. 이에 대한 함몰발생 규모를 지중의 공동크기로 분류하면, 대부분이 1m3 미만의 소규모인 것으로 확인되었으며, 1m3 이상의 큰 규모의 공동도 316건이나 되는 것으로 조사된 바 있다(한국지질자원연구원, 2014).
이러한 공동에 대한 기존 복구 공법에 대해서 살펴보면, 현재 지반함몰 복구 방법으로는 개착 후 흙메우기 및 그라우팅 공법이 주로 적용되고 있으며, 이에 대한 일반적 현황은 다음과 같다.
먼저, 개착 후 흙메우기 공법은 공동이 생긴 도로 주변을 통제한 후, 지반함몰이 일어난 도로를 개착하여 손실된 공동에 흙을 메우고 다짐을 한 후, 상부구조물(도로 등)을 재시공하는 방법이다. 이에 개착으로 인한 원지반 교란에 따른 지반 강도 저하, 복잡한 시공 과정, 공기가 길어져서 발생하는 공사비 증가, 통행제한으로 인한 민원발생 등의 단점이 있는 것으로 알려져 있다.
또한, 공동 발생주변에 지하수의 흐름이 발생하는 경우 주재료인 토사의 유실이 발생할 가능성이 매우 높기 때문에, 공동 복구에 요구되는 필요 이상의 토사가 사용되어 비경제적이며 비효율적인 복구방법의 원인이 될 수 있다. 그리고 토사의 다짐 시 지중매설물에 의해 최적의 다짐이 불가능한 경우도 발생할 가능성이 있다.
다음으로, 그라우팅 공법을 살펴본다.
그라우팅 공법은 비개착식으로 공동의 보수/보강이 이루어지는 점에서 적용성의 용이함과 지반 내 간극까지 충진이 가능한 장점이 있다. 그러나 지반 내부에 시멘트계 충전재와 함께 약액을 주입하기 때문에, 환경오염 등의 문제점이 수반될 가능성이 있으며, 흙메우기와 동일하게 지하수 흐름에 기인하여 충진재료의 재료분리와 유실 가능성이 매우 높아 경제성 및 강도저하에 따른 안정성에 문제를 야기할 수 있는 단점이 있다.
최근에는 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 재료들의 개발/적용이 활발히 이루어지고 있지만, 지반 공동의 보수/보강을 위해서는 그라우팅 플랜트 배치와, 설치 시간 및 그라우팅 재료 경화시간의 요구로 인해 보수/보강에 많은 시간을 필요로 한다. 이는 긴급 보수/보강에 따른 사회적 간접비용(교통통제 등)을 최소화 하고자 하는 것에는 배치된다고 할 수 있다.
관련 기술로서, 종래의 기술 1인 대한민국 실용신안출원 출원번호 제20-2001-0005434호 "지하 공동구의 누수 보수보강 적층(The reinforcement structure for water leaking of underground common pipe)"은 지하에 매설하여 사용하는 지하 공동구의 누수처리를 위한 보수보강 적층에 관한 것으로, 주로 상수도, 전력, 통신, 도시가스의 전선이나 배수관, 가스관을 공동으로 보관하여 관리하되 탄소 섬유와 합성 수지를 결합시켜 부식 발생 방지 효과와 저중량을 갖도록 한 지하 공동구의 누수 보수보강 적층에 관한 것이다. 그러나 종래의 기술 1은 적층 구조에 관한 것일 뿐 공동에 관한 보수 방법을 제시하지 못하는 한계점이 있다.
또한, 종래의 기술 2인 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1636545호 "경화시간 조절형 내염성 보수재 및 그라우팅재와 이를 활용한 콘크리트 구조물의 보수 및 후면 공동부 그라우팅 복원화 공법(Hardening Time Controlling Chemical Resistance Repair Materials and Grouting materials and Concrete Structure Reparing Method and Cavity Restoring Method by Grouting)"은 미세 광물질을 이용한 경화시간 조절형 내염성 보수재 및 경화시간 조절형 내염성 그라우팅재의 제조 방법과, 이를 활용하여 시공면의 비표면 형상의 최적화를 위한 치핑방법을 활용한 터널, 암거, 교량 등 콘크리트 구조물의 보수 및 후면 공동부 그라우팅 복원화 공법에 관한 것으로, 미세 광물질을 이용하여 콘크리트 보수재의 경화시간(완결)을 최단 1 시간부터 최장 72 시간까지 다양하게 조절하여, 사계절이 뚜렷한 국내의 기후, 용도, 장소, 공사기간 등 다양한 여건하에서도 콘크리트 보수공사를 효율적으로 시공할 수 있도록 하기 위한 것이다. 그러나, 종래의 기술 2는 균열의 형상에 대해서 보수를 하기 위한 방식을 제안하지 못하는 한계점이 있다.
종래의 기술 3인 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2005-0012548호 "옹벽 배면에 위치하는 토사지반에 형성된 공동부 보강공법(Method of reinforcing a hollow part which is formed in an earth and sand ground at a rear side of retaining wall)"은 옹벽의 기초 바닥면에 마주하는 토사지반을 소정 깊이 굴착하여 기반홀을 형성하고, 옹벽의 기초 바닥면과 유실된 토사에 의해 형성된 공동부의 입구측에 제 1 경질우레탄을 발포하여 지지벽부를 형성하고, 기반홀, 지지벽부, 및 옹벽의 기초 바닥면 사이에 제 2 경질우레탄을 발포시켜 물박이벽부를 형성한다. 그리고, 공동부의 바닥면, 지지벽부, 및 옹벽의 저판 상부에 제 3 경질우레탄을 발포하여 보강층을 형성하고, 보강층 상부에 쇄석과 제 3 경질우레탄을 교대로 사용하여 우레탄/쇄석층을 형성하며, 공동부의 상부에 형성된 도로와 우레탄/쇄석층 사이에 제 4 경질우레탄을 사용하여 충격완화층을 형성한다.
또한, 종래의 기술 4인 대한민국 실용신안출원 출원번호 제20-2001-0005437호 "지하공동구의 내부보강구조(The reinforcement structure in underground common pipe)"는 상기 지하공동구는 주로 상수도, 전력, 통신, 도시가스의 전선이나 배수관, 가스관을 공동으로 보관하여 관리하는 것이며, 지하공동구의 내부에 발생되는 크랙에 탄소섬유와 합성수지를 이용하여 크랙부분을 완전 밀폐시키므로 누수를 미연에 방지할 수 있는 지하 공동구의 내부 보강구조를 제공하는 것을 특징으로 한다.
그러나 종래의 기술 3 및 4도 공동 균열의 형상에 대해서 보수를 하기 위한 방식을 제안하지 못하는 한계점이 있다.
(실용신안문헌 1) 대한민국 실용신안출원 출원번호 제20-2001-0005434호 "지하 공동구의 누수 보수보강 적층(The reinforcement structure for water leaking of underground common pipe)" 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1636545호 "경화시간 조절형 내염성 보수재 및 그라우팅재와 이를 활용한 콘크리트 구조물의 보수 및 후면 공동부 그라우팅 복원화 공법(Hardening Time Controlling Chemical Resistance Repair Materials and Grouting materials and Concrete Structure Reparing Method and Cavity Restoring Method by Grouting)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2005-0012548호 "옹벽 배면에 위치하는 토사지반에 형성된 공동부 보강공법(Method of reinforcing a hollow part which is formed in an earth and sand ground at a rear side of retaining wall)" 대한민국 실용신안출원 출원번호 제20-2001-0005437호 "지하공동구의 내부보강구조(The reinforcement structure in underground common pipe)"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 간단한 방법으로 주입이 가능하고, 팽창제와 다변형 지반 신소재 섬유 포켓이 구비된 상태에서 현장 제작과 동시에 주입 가능할 뿐만 아니라, 보수/보강 재료의 특성에 기인하여 다양한 환경에 적용할 수 있도록 하기 위한 지반함몰부 복구장비 및 이를 이용한 지반함몰부 복구 공법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 긴급복구 지반상태의 유지관리가 가능한 팽창제를 활용한 기성품 또는 현장 제작이 가능한 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓을 이용해 지반함몰부를 긴급 복구하도록 하기 위한 지반함몰부 복구장비 및 이를 이용한 지반함몰부 복구 공법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 신축성이 있는 유연한 재료적 특성을 갖는 지반신소재 주입시, 투입관 내부 표면과의 영향을 최소화하기 위한 지반함몰부 복구장비 및 이를 이용한 지반함몰부 복구 공법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 팽창제의 팽창시간이 고려된 주입이 가능하도록 하도록 하기 위한 지반함몰부 복구장비 및 이를 이용한 지반함몰부 복구 공법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 과제를 달성하기 위해 본 발명은
주입 운영 장치 및 전력 장치를 포함하여 구성되며,
상기 주입 운영 장치는 팽창제로 제 1 액제를 공급하는 제 1 액제함과, 제 2 액제를 공급하는 제 2 액제함으로 이루어진 액제함; 및 상기 제 1 액제함으로부터 제 1 액제를 포켓 몰드를 이용하여 다변형 지반 신소재 섬유 포켓으로 주입하는 제 1 액제 주입기, 그리고 상기 제 2 액제함으로부터 제 2 액제를 포켓 몰드를 이용하여 다변형 지반 신소재 섬유 포켓으로 주입하는 제 2 액제 주입기로 이루어진 액제 주입기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반함몰부 복구장비를 제공한다.
본 발명에 따른 일 실시예에 있어서, 상기 주입 운영 장치는 상기 액제 주입기를 통해 현장에서 제작되는 다변형 지반 신소재 섬유 포켓 내 제 1 액제 및 제 2 액제에 대한 팽창제로 액제 주입에 따른 주입량 조절을 수행하는 제 1 자동 컨트롤 패널; 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 일 실시예에 있어서, 상기 액제 주입기는 상기 포켓 몰드를 이용한 다변형 지반 신소재 섬유 포켓 내 액제 주입을 위한 니들(needle)을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 니들은 다변형 지반 신소재 섬유 포켓에 장착되거나 상기 포켓 몰드와 일체 또는 분리형으로 사용되어 소모품으로 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 주입 운영 장치는 상기 포켓 몰드의 하방에 형성된 인젝터에 대한 제어를 통해 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓의 공동 내 주입을 위한 상기 인젝션 파이프 및 주입관 내에 요구되는 주입 압력 조절을 수행하는 제 2 자동 컨트롤 패널; 을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 인젝터는 상기 제 2 자동 컨트롤 패널과 연결되며, 하부로는 일체형 또는 분리형으로 연결된 인젝션 파이프와 분리형으로 연결된 주입관을 통해 공동으로 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓에 대한 투입을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 주입 운영 장치의 상부에는 상기 액제함이 구비되고, 상기 주입 운영 장치의 전면으로는 상기 제 1 자동 컨트롤 패널과 상기 액제 주입기, 상기 포켓 몰드, 상기 제 2 자동 컨트롤 패널, 상기 인젝터가 구비될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 주입 운영 장치에는 제 1 액제 및 제 2 액제를 분리형으로 포함하는 기성 제작된 다변형 지반 신소재 섬유 포켓에 외력을 가해 제 1 액제 및 제 2 액제 간의 분리막을 터트려 액제 간의 반응을 유도하도록 구성된 포켓 압착기를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 인젝션 파이프는 그 상단은 상기 인젝터의 하방으로 연결되고, 그 하단은 공동과 연결된 주입관의 상단과 연결되며, 상기 전력 장치의 전면으로 이격되어 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전력 장치는 모터, 컴프레셔 및 전원 공급부를 포함하여 구성되며, 상기 전원 공급부를 통해 상기 주입 운영 장치의 제 1 자동 컨트롤 패널, 포켓 몰드 및 제 2 자동 컨트롤 패널로 전력을 공급하고, 상기 컴프레셔를 통해 액제 주입기 및 인젝터로 주입 압력을 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은
상기 본 발명에 따른 지반함몰부 복구장비를 이용하여 지반함몰부를 비개착식으로 복구하는 것을 특징으로 하는 지반함몰부 복구 공법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 지반함몰부 복구장비 및 이를 이용한 지반함몰부 복구 공법은, 다변형 지반 신소재 섬유 포켓이 기성품으로 보수/보강이 이루어지는 경우 간단한 방법으로 주입이 가능하고, 기성품으로 제공되지 않고 현장에서 제작되는 경우 팽창제와 다변형 지반 신소재 섬유 포켓이 구비된 상태에서 현장제작과 동시에 주입 가능할 뿐만 아니라, 보수/보강 재료의 특성에 기인하여 다양한 환경 하에서 적용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지반함몰부 복구장비 및 이를 이용한 지반함몰부 복구 공법은, 긴급복구 지반 상태의 유지관리가 가능한 팽창제를 활용한 기성품 또는 현장 제작이 가능한 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓을 이용하여 지반함몰부를 안정적으로 긴급 복구할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지반함몰부 복구장비 및 이를 이용한 지반함몰부 복구 공법은, 신축성이 있는 유연한 재료적 특성을 갖는 지반 신소재를 이용하여 지반함몰부에 주입시 주입관 내부 표면에 따른 영향을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지반함몰부 복구장비 및 이를 이용한 지반함몰부 복구 공법은, 압력 주입 방식에 따라 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓을 주입하기 때문에 섬유 포켓의 변형을 최소화할 뿐만 아니라, 팽창제의 팽창시간이 고려된 주입이 가능하게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지반함몰부 복구장비(10)의 정면을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지반함몰부 복구장비(10)의 측면을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지반함몰부 복구장비(10)에 의한 신소재 포켓 섬유와 팽창제를 이용한 지반함몰부 복구 공법에 활용되는 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지반함몰부 복구장비(10)에 의한 신소재 포켓 섬유와 팽창제를 이용한 지반함몰부 복구 공법에 사용되는 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 성능 발현을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지반함몰부 복구장비(10)에 의한 신소재 포켓 섬유와 팽창제를 이용한 지반함몰부 복구 공법의 비개착 주입 공법 개념을 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지반함몰부 복구장비(10)에 의한 신소재 포켓 섬유와 팽창제를 이용한 지반함몰부 복구 공법에 따른 복구 공동 유지관리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지반함몰부 복구장비(10)의 추가 구성요소를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 지반함몰부 복구장비(10)의 정면을 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 지반함몰부 복구장비(10)의 측면을 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지반함몰부 복구장비(10)에 의한 신소재 포켓 섬유와 팽창제를 이용한 지반함몰부 복구 공법에 활용되는 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지반함몰부 복구장비(10)에 의한 신소재 포켓 섬유와 팽창제를 이용한 지반함몰부 복구 공법에 사용되는 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 성능 발현을 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 지반함몰부 복구장비(10)에 의한 신소재 포켓 섬유와 팽창제를 이용한 지반함몰부 복구 공법의 비개착 주입 공법 개념을 나타내는 도면이다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지반함몰부 복구장비(10)에 의한 신소재 포켓 섬유와 팽창제를 이용한 지반함몰부 복구 공법에 따른 복구 공동 유지관리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 지반함몰부 복구장비(10)는 주입 운영 장치(10a), 전력 장치(10b)의 상하로 구분될 수 있다. 여기서, 주입 운영 장치(10a)의 상부에는 액제함(11)이 구비되며, 전면으로는 제 1 자동 컨트롤 패널(12)과 액제 주입기(13), 포켓 몰드(13-1), 제 2 자동 컨트롤 패널(14), 인젝터(15), 포켓 압착기(16)가 구비될 수 있다. 또한, 인젝터(15)의 하방으로 연결되며, 전력 장치(10b)의 전면으로 이격되어 위치하는 인젝션 파이프(17)가 포함될 수 있다.
이하에서는 각 구성요소에 대해서 구체적으로 살펴보도록 한다.
전력 장치(10b)는 모터, 컴프레셔, 전원 공급부를 포함함으로써, 전원 공급부를 통해 주입 운영 장치(10a)의 제 1 자동 컨트롤 패널(12) 및 포켓 몰드(13-1), 제 2 자동 컨트롤 패널(14)에 전력을 공급하며 추가적으로 포켓 압착기(16)에도 전력을 공급할 수 있다. 또한, 모터를 통해 하부의 바퀴를 동작시킬 수도 있다. 또한, 컴프레셔를 통해 액제 주입기(13) 및 인젝터(15)로 주입 압력을 공급할 수 있다.
상기 액제함(11)은 제 1 액제함(11a) 및 제 2 액제함(11b)으로 구분되며 이격된 상태로 주입 운영 장치(10a)의 상부면에 각각 하나씩 형성됨으로써, 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130, 도 3 참조) 내부에 제 1 액제함(11a) 내부의 제 1 액제(110)와 제 2 액제함(11b) 내부의 제 2 액제(120)를 포함하는 팽창용 충전 재료를 채움으로써, 공동의 크기에 맞게 팽창하여 충전될 수 있도록 한다.
이 경우, 도 3 (a)의 제 1 액제(110) 및 제 2 액제(120)에 해당하는 충전 재료는 도 3 (b)와 같은 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)이 싸고 있어 재료의 유실을 방지하며 지반함몰 발생 또는 이를 유발하는 공동 확인시, 긴급 복구가 가능한 재료로 사용된다.
또한, 팽창제를 채우기 위한 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)은 사전에 제작이 되며 기존 그라우팅 공법과 같이 시공에 필요한 플랜트 설치에 소요되는 시간이 없기 때문에 현장 공정을 줄임으로써 공정 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 공동 복구에 소요되는 재료의 불필요한 사용을 줄일 수 있어 경제적인 장점을 갖는다. 도면에서는 상기 다변형 지반 신소재 섬유 포켓이 일정한 형태가 없는 것으로 도시되었으나, 인젝션 파이프를 통한 주입이 용이하도록 구형태의 포켓으로 형성되는 것이 바람직하다.
제 1 자동 컨트롤 패널(12)은 액제 주입기(13)를 통해 현장에서 수행되는 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130) 내 제 1 액제(110) 및 제 2 액제(120)에 대한 액제 주입에 따른 주입량 조절을 자동화할 수 있다.
상기 액제 주입기(13)는 제 1 액제(110) 주입을 위한 제 1 액제 주입기(13a), 제 2 액제(120) 주입을 위한 제 2 액제 주입기(13b)로 구분될 수 있다.
보다 구체적으로 액체 주입기(13)는 제 1 액제(110)를 담고 있는 제 1 액제함(11a)과 연결된 제 1 액제 주입기(13a), 그리고 제 2 액제(120)를 담고 있는 제 2 액제함(11b)과 연결된 제 2 액제 주입기(13b)를 포함할 수 있다.
포켓 몰드(13-1)는 제 1 액제 주입기(13a)와 제 2 액제 주입기(13b)로부터 공급된 제 1 액제(110) 및 제 2 액제(120)가 액제 주입기(13)의 뾰족한 니들(스크류)을 통해 합쳐지면서 교반되어 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)에 주입, 충진될 수 있도록 한다.
즉, 포켓 몰드(13-1)는 현장 제작 수행시 요구되는 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130) 내 액제 주입을 위한 몰드에 해당한다.
여기서, 니들은 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)에 장착될 수도 있고 포켓 몰드와 일체 또는 분리형으로 사용되어 소모품으로 사용될 수 있다. 니들이 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)에 장착될 경우에는 보강제로서 기능하는 효과도 있다.
상기 제 2 자동 컨트롤 패널(14)은 전방으로 설치된 인젝터(15)에 대한 제어를 통해 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 공동 내 주입을 위한 인젝터(15)에 연결된 인젝션 파이프 및 그 하부의 주입관에 요구되는 주입 압력 조절을 자동화하여 수행할 수 있다.
상기 인젝터(15)는 제 2 자동 컨트롤 패널(14)과 연결되며, 하부로는 일체형 또는 분리형으로 연결된 인젝션 파이프(17)와, 분리형으로 연결된 주입관을 통해 공동으로 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)에 대한 투입을 수행할 수 있다.
상기 주입 운영 장치에는 제 1 액제 및 제 2 액제를 분리형으로 포함하는 기성 제작된 다변형 지반 신소재 섬유 포켓에 외력을 가해 제 1 액제 및 제 2 액제 간의 분리막을 터트려 액제 간의 반응을 유도하도록 구성된 포켓 압착기(16)를 더 포함할 수 있다.
상기 포켓 압착기(16)는 기계식 또는 수동식으로 구성될 수 있으며, 기계식일 경우 상기 전력 장치(10b)로부터 전력을 공급받고 상기 전력 장치 내의 모터에 의해 구동력을 전달받아 작동될 수 있다.
상기 포켓 압착기(16)는 수동식으로 구성될 수도 있는데, 작업자가 손으로 운용할 수 있는 레버를 포함함으로써, 작업자가 레버를 당기면 레버의 회전방향으로 회전력이 작용하여 상부 패널과 하부 패널의 압착을 통해 외력이 작용하여 포켓의 분리막이 찢어지도록 함에 의해 액제 간의 반응을 유도할 수도 있다.
본 발명에서 상기 포켓 압착기(16)는 주입 운영 장치(10a)의 전면부, 그리고 전력 장치(10b)의 상부면 영역에 형성될 수 있다.
상기 인젝션 파이프(17)는 인젝터(15)의 하부에 연장 형태로 연결되며, 기성품 또는 현장 제작된 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)을 공동으로 형성된 천공에 케이싱 형태로 설치되는 주입관(17-1)으로 주입된다.
본 발명에서 상기 인젝션 파이프(17)의 하단은 상기 주입관(17-1)의 상단과 나사 결합될 수 있고, 상하로 길이가 조절될 수 있도록 구성될 수도 있다.
기성품 또는 제 1 자동 컨트롤 패널(12)의 액제 주입기(13)를 통해 현장에서 제작되는 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130) 내 제 1 액제(110) 및 제 2 액제(120)에 대한 액제 주입을 통해 형성되는 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)은 팽창제인 제 1 액제(110) 및 제 2 액제(120)의 밀폐를 위한 패킹 구조가 도 3 (c)와 같으며, 도 3 (d)는 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130) 외부의 지중탐사 기능물질(142)의 2차 패킹 구조를 나타내는 도면이다.
도 3 (c) 및 도 3 (d)를 참조하면, 1차 패킹(130)은 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130) 내부에 제 1 액제(110) 및 제 2 액제(120)의 두 가지의 액제를 삽입하는 것이고, 2차 패킹(140)은 1차 패킹 된 이후 지중탐사 기능물질(141)을 1차 패킹 겉면에 도포한 뒤 수행될 수 있다. 여기에서 2차 패킹(140)의 최외곽 영역(142)도 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)과 동일한 재료로 활용될 수 있다.
여기서, 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)은 제 1 액제(110)와 제 2 액제(120)에 해당하는 팽창제 내부로 물이 유입되지 않도록 하며, 섬유는 실리카(SiO2)나 칼슘카보네이트(CaCO3)를 충진제로 사용하는 상온 경화형 실리콘 고무를 연신 후 열안정화 과정 사이에 멀티 이송 롤러에 의해 제공되는 장력을 이용한 연성화를 수행하여 형성될 수 있다.
보다 구체적으로, 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)은 실리카(SiO2)나 칼슘카보네이트(CaCO3)를 포함하는 충진제, 상온 경화형 실리콘 고무 또는 에틸렌 아크릴계 탄성 중합체를 포함하는 베이스, 가교제, 그리고 가교조제를 포함하여 제조된 시트를 연성화와 함께, 니들 스플릿(needle split) 방식에 의한 메쉬(mesh) 공정에 따라 멤브레인 섬유 구조를 갖는 포켓 형상으로 제조될 수 있다.
여기서 니들 스플릿 방식은 격자형의 니들이 외주면을 따라 형성된 니들 스플릿 롤러의 하향을 연성화된 시트가 지나가도록 하며, 이때 니들 스플릿 롤러는 다중 이송 롤러로 진입하기 위한 진입단에 형성된다. 이에 따라 연신 오븐에서 나오는 시트에 대한 다수의 이송 롤러에 끌어당기는 장력이 인가된 상태에서 연신된 시트에 대한 멤브레임 섬유 구조 형성을 위해 회전되는 니들 스플릿 롤러의 회전에 의한 메쉬 공정이 수행됨으로써, 장력과 회전에 따른 타이밍을 이용한 규칙성 있고 균일한 격자 구조가 형성된다. 이때, 상술한 장력을 이용함으로써, 니들 스플릿 롤러는 외주면의 격자형의 니들에 의한 드래그 타입 펀칭(Drag type punching)을 수행할 수 있다.
이러한 공정에 의해 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)은 내부로 충진된 제 1 액제(110) 및 제 2 액제(120)에 대한 포집 능력을 향상시킬 수 있다.
상기 베이스의 다른 예로, 천연고무(NR), 폴리부타디엔계고무(BR), 스티렌부타디엔고무(SBR) 또는 이들의 배합물 100 중량부에 대해 카본 블랙 20 내지 80 중량부, 스테아린산 2 내지 3 중량부, 산화아연 1 내지 3 중량부로 이루어지는 경우 포집 능력이 극대화될 수 있으며, 긴급복구 상황시 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130) 내부에서 충전 재료인 제 1 액제(110) 및 제 2 액제(120)를 반응시키며, 경화시간을 2 내지 4분 가량 길게 조절하는 방식으로 주입장치로부터 지반 공동내로 삽입할 수 있다.
한편, 미리 설정된 시간 경과 후 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130) 내부에서 충전 재료의 팽창이 발현되고, 지반 공동을 채움과 동시에 주변 지반 이완영역에 대한 다짐 효과가 발현된다.
여기서, 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)은 탁구공만한 크기의 멤브레인 섬유 포켓으로 상술한 제 1 액제(110) 및 제 2 액제(120)가 액제 주입기(13)의 뾰족한 니들(스크류)을 통해 포켓 몰드(13-1) 상부의 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130) 내부로 두 종류의 액형으로 이루어진 팽창제인 제 1 액제(110) 및 제 2 액제(120)를 주입한 뒤, 포켓 몰드(13-1)의 수직 하방에 위치한 인젝터(15)로 투하를 통해 인젝터(15)와 연결된 인젝션 파이프(17)를 통해 지반 함몰부에 천공에 설치된 주입관(17-1)을 통해 투입함으로써, 2액형의 주재와 경화제가 반응하여 발포되면서 발포체를 형성하고 이렇게 발포된 것이 지반함몰부 내부를 채워서 지반함몰부를 비개착식 방법으로 복구할 수 있도록 하는 것이다.
여기서, 제 1 액제(110)는 주재(베이스)이며, 제 2 액제(120)는 경화제에 해당하며 각각 폴리올과 디이소시아네이트를 각각 사용하여 발포폴리우레탄이 형성되도록 할 수 있다.
즉, 발포폴리우레탄은 강도가 우수하고 내구성이 우수하여 복구 효과가 좋은 대신 가수분해성으로 인해 내수성이 문제될 수 있으나, 이를 방지하기 위해 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)으로 패킹을 함으로써 해결할 수 있다.
또한, 발포폴리우레탄은 자외선에 취약하나 지반함몰부는 광이 조사되지 않으므로 이러한 점은 문제되지 않는다.
한편, 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)을 이루는 멤브레인 섬유 소재는 토목섬유로 이루어져 풍선처럼 팽창하는 성질을 가지며, 팽창성이 크면 찢어질 수도 있으나 내부의 발포체가 물성을 확보한 상태이므로 찢어져도 크게 문제되지 않는다.
또한, 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 표면에 2차 패킹(140) 되는 지중탐사 기능물질(141)은 철가루, 고로슬래그 분말, 제강슬래그 분말, 페라이트 분말 등의 탐사기능 강화물질을 도포함으로써, GPR(Ground Penetrating Radar)을 통해 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 형상 변화를 외부에서 관찰, 탐지할 수 있으므로 내부 상황 변동을 파악할 수 있어 후속 보강 등 유지 관리를 할 수 있는 장점도 있다.
다음으로 도 4 (a)와 같이 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130) 내부의 제 1 액제(110)와 제 2 액제(120)의 반응으로 외부 충격 또는 내부 자극 등이 가해지면, 도 4 (b)와 같이 반응으로 인한 제 1 액제(110) 및 제 2 액제(120)인 팽창제의 팽창 발현이 진행된다.
이후, 도 4 (c)와 같이 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 지반 공동 내의 삽입이 수행되면, 도 4 (d)와 같이 공동 형상에 맞게 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)이 변형된다.
즉, 기존 팽창액제만 투입하였을 경우, 폐관으로의 유출, 지반 소규모 공동 및 입자 사이의 간극으로의 유실 등으로 공동 이외의 지반에 팽창이 발생할 수 있으며, 공동을 채워야 하는 팽창제의 양보다 많은 양이 투입되어 경제적이지 않았으나, 본 발명에 따른 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)은 일반적인 팽창물질보다 크기가 커 소규모 공동 및 입자사이의 간극, 폐관 유출의 확률이 적은 장점이 있다.
다음으로, 도 5를 참조하면, 지반함몰부 복구장비(10)에 의해 생성된 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)에서 팽창제의 특성에 부합할 수 있는 비개착 주입기술을 활용함으로써, 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130) 내부의 팽창제는 기존의 그라우팅 시공기술로 적용이 가능하지만, 흙 입자와의 상관성 등과 같은 팽창제와 지반과의 물리적 및 역학적 특성을 고려할 수 있는 주입은 필요하며, 공동 발생시 주입압에 의하여 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)이 공동 내 원거리까지 이동하여 보강이 가능할 수 있다.
또한, 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 손상정도 및 지반의 공학적 특성에 따른 균일한 주입조건에 따른 비개착 주입을 통해 효율적인 지반 공동 긴급복구 및 지반함몰 방지기술로의 적용이 가능한 장점도 있다.
한편, 팽창제로 제 1 액제(110) 및 제 2 액제(120)는 지반 공동환경 및 경제성을 고려하여 최소 25배 이상 팽창성능이 발현되고, 주입 시간, 주입 메커니즘, 지반 공동환경(깊이, 온도) 등을 고려하여 경화시간 30분 이내의 발현이 이루어질 수 있다.
이에 따라 상기 팽창제는 25배 이상 팽창이 이루어지며 팽창압에 따른 강도증진 또한 이루어질 수 있다.
경화시간 조절의 경우, 제 1 자동 컨트롤 패널(12)의 제어에 따른 이액제 주입기(13) 상의 제 1 액제 주입기(13a)에 의한 제 1 액제(110)와 제 2 액제 주입기(13b)를 통한 제 2 액제(120)의 배합비에 따라 다양한 경화시간이 구성되므로 지반 공동환경이 다양하더라도 팽창 경화시간을 조절할 수 있다.
또한, 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)은 팽창제 거동과 공동 내부 및 이완 영역에 능동적 대응이 가능한 장점도 있다.
기존 그라우팅 공법을 이용한 지반함몰부 복구 방법은 지반 특성에 따라 각기 다른 채움재 재료 및 주입기술이 필요하며, 지하수 흐름이 발생하는 경우에는 요구되는 재료의 양이 과다하게 초과되어 경제적 손실을 야기함과 동시에, 일부 재료에서는 환경오염을 유발하는 오염원이 유출되는 경우도 있었다.
그러나 본 발명에 따른 지반함몰부 복구장비(10)를 활용하여 제공된 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 경우 팽창제인 제 1 액제(110) 및 제 2 액제(120)의 외부 유출 또는 유실을 방지하며, 팽창제의 팽창발현에 따른 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 팽창률은 최소 5배 이상이다. 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)이 팽창제의 팽창압을 견디지 못하고 터지더라도, 팽창 발현 후 팽창제의 유동성은 거의 존재하지 않기 때문에 유실의 염려가 적은 장점이 있다.
한편, 팽창제를 감싸고 있는 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)은 토목섬유용 재료이며, 두께조절, 신축성 또는 화학적인 재료특성 변형이 용이하기 때문에, 혼화재가 지하수 조건에 즉각 반응하여 유실량을 최소화하여 경제성을 확보할 수 있다.
또한, 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)은 적용하고자 하는 지반의 특성을 반영하여 사전에 요구되는 팽창제의 팽창성 정도를 조절함으로써 합리적인 긴급복구가 가능한 장점이 있다.
한편, 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)에 팽창제 삽입 후 패킹이 제대로 이루어지지 않으면, 팽창제의 보관성능 저하 및 주입장치에서 주입시 팽창제의 경화로 주입장치의 문제가 발생할 수 있다.
이에 따라 본 발명에서 지반함몰부 복구장비(10)에서 제공된 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)을 이용한 제 1 액제(110) 및 제 2 액제(120)에 적용하고자 하는 패킹 방식은 진공상태에서의 열처리를 통해 밀폐율이 상당히 높아 뛰어난 보관성능을 가지고 있으며, 주입장치에서의 주입 시에도 상당한 내구성을 부여할 수 있다.
본 발명에 따른 지반함몰부 복구장비(10)에서 제공된 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)을 활용할 경우 지반 공동 채움율이 90% 이상 발현되며, 팽창과 경화 이후 채우지 못한 공간에 대해서는 유동화성 채움재를 일부 사용하여 채움율 약 100%를 달성할 수 있다.
이 경우, 유동화성 채움재는 주입장치를 통해 지반 공동 내부에서 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 닿지 않는 곳에 투입되며, 공동 형상에 따라 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 채움율은 달라질 수 있고, 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 채움율에 따라 유동화성 채움재의 양을 조절하여 투입하면 빈 공간을 모두 메울 수 있다.
도 6 및 도 7 중 도 6 (a)를 참조하면, 지반함몰부 복구장비(10)에 의해 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)을 활용한 공동의 긴급복구 이후 공동 상단 도로에 복구위치를 표지한다. 도 6 (b)를 참조하면, 복구위치 표지를 중심으로, 탐사기능 장비를 이용한 긴급복구 공동의 지속적인 탐사 및 관찰을 수행한다. 도 6 (c)를 참조하면, 탐사 범위 외 탐사기능 물질 발견시 긴급복구를 위한 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)을 지반함몰부 복구장비(10)를 활용한 보수를 진행한다.
즉, 유지관리를 위한 탐사기능 강화 물질의 삽입으로 공동 및 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 거동에 대한 지속적인 관찰과 복구위치 표지 기술 활용 및 모바일을 활용한 복구공동 유지관리 기술을 모바일플랫폼 기반으로 수행할 수 있다.
이 경우, 탐사기능 강화 물질은 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130) 외부에 도 3 (d)와 같이 지중탐사 기능물질(141)이 삽입되며 2중 패킹 구조를 활용함으로써, 탐사기능이 발현되는 기계를 통해 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 거동 등을 파악할 수 있으며, 기존 시공 위치보다 해당물질이 벗어나 발견되었을 경우, 시공된 긴급복구 공동의 문제가 있음을 쉽게 파악할 수 있다.
즉, 복구위치는 시공된 공동의 도로 상부에 표지되며 해당 기술은 NFC 등으로 모바일 플랫폼과 연계하여, 시공된 공동의 크기 및 길이, 탐사기능 물질의 위치 등을 파악할 수 있다.
다음으로, 도 7 (a)를 참조하면, 도로 하부 지반 공동 탐사를 나타내며, 도 7 (b)를 참조하면, 천공 후 공동 크기 확인을 수행하며, 도 7 (c)를 참조하면, 지반함몰부 복구장비(10)를 통한 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 삽입의 수행을 나타내며, 도 7 (d)를 참조하면, 다변형 팽창으로 인한 지반 공동 채움을 나타내며, 지반공동 탐사 과정에서 발견된 공동이 우선등급 또는 긴급등급일 경우 연속해서 즉각적인 긴급복구 작업이 가능한 원스텝 솔루션(One-step Solution)을 제공할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 지반함몰부 복구장비(10)의 추가 구성요소를 나타내는 도면이다. 도 9를 참조하면, 지반함몰부 복구장비(10)는 센서부(sensor), 제어부(18), 송수신부(19), 저장부(20)를 포함할 수 있다.
그리고 제어부(18)는 탐지 모듈(18a) 및 배합비 조절 모듈(18b)을 포함할 수 있다.
탐지 모듈(18a)은 센서부 중 GPR(Ground Penetrating Radar)을 통해 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 표면 상태를 추출한 뒤 저장부(20)에 저장할 수 있다.
배합비 조절 모듈(18b)은 송수신부(19)를 제어하여 이전의 공동의 충진을 위해 사용한 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓(130)의 이액제인 제 1 액제(110) 및 제 2 액제(120)에 대한 배합비를 네트워크와 연결된 외부 관리 서버로 요청하여 반환받을 수 있다.
배합비 조절 모듈(18b)은 주재(베이스)인 제 1 액제(110)로 폴리올과, 경화제인 제 2 액제(120)로 디이소시아네이트를 각각 사용하여 발포폴리우레탄이 형성되도록 하는 배합비 및 중량을 분석한 뒤, 센서부 중 촬상장치를 이용해 최초의 공동 발생시 촬영된 공동 형상의 전체 체적을 연산한 뒤, 공동이 다시 발생한 시간이 공동의 전체 체적에 따른 기준치 이하인 경우, 배합비로 폴리올의 중량을 단계(제 1 내지 제 n 단계, n은 2 이상의 자연수)로 조절하도록 제 1 자동 컨트롤 패널(12)을 제어할 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 지반함몰부 복구장비 및 이를 이용한 지반함몰부 복구 공법에 관하여 도면을 이용하여 상세하게 설명하였다.
이상 설명된 본 발명인 지반함몰부 복구장비 및 이를 이용한 지반함몰부 복구 공법에 따르면, 다변형 지반 신소재 섬유 포켓이 기성품으로 보수/보강이 이루어지는 경우 간단한 방법으로 주입이 가능하고, 기성품으로 제공되지 않고 현장에서 제작되는 경우 팽창제와 다변형 지반 신소재 섬유 포켓이 구비된 상태에서 현장제작과 동시에 주입 가능할 뿐만 아니라, 보수/보강 재료의 특성에 기인하여 다양한 환경 하에서 적용할 수 있는 장점이 있으며, 지반함몰부를 안정적으로 긴급 복구할 수 있고, 신축성이 있는 유연한 재료적 특성을 갖는 지반 신소재를 이용하여 지반함몰부에 주입시 주입관 내부 표면에 따른 영향을 최소화할 수 있는 장점이 있으며, 압력 주입 방식에 따라 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓을 주입하기 때문에 섬유 포켓의 변형을 최소화할 뿐만 아니라, 팽창제의 팽창시간이 고려된 주입이 가능하게 되는 효과가 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10 : 지반함몰부 복구장비 10a : 주입 운영 장치
10b : 전력 장치 11 : 액제함
12 : 제 1 자동 컨트롤 패널 13 : 액제 주입기
13-1 : 포켓 몰드 14 : 제 2 자동 컨트롤 패널
15 : 인젝터 16 : 포켓 압착기
17 : 인젝션 파이프 17-1 : 주입관
18 : 제어부 18a : 탐지 모듈
18b : 배합비 조절 모듈 19 : 송수신부
20 : 저장부 110 : 제 1 액제
120 : 제 2 액제 130 : 다변형 지반 신소재 섬유 포켓
141 : 지중탐사 기능물질

Claims (11)

  1. 주입 운영 장치 및 전력 장치를 포함하여 구성되며,
    상기 주입 운영 장치는, 팽창제로 제 1 액제를 공급하는 제 1 액제함과, 제 2 액제를 공급하는 제 2 액제함으로 이루어진 액제함; 및 상기 제 1 액제함으로부터 제 1 액제를 포켓 몰드를 이용하여 다변형 지반 신소재 섬유 포켓으로 주입하는 제 1 액제 주입기, 그리고 상기 제 2 액제함으로부터 제 2 액제를 포켓 몰드를 이용하여 다변형 지반 신소재 섬유 포켓으로 주입하는 제 2 액제 주입기로 이루어진 액제 주입기; 상기 주입 운영 장치는 상기 액제 주입기를 통해 현장에서 제작되는 다변형 지반 신소재 섬유 포켓 내 제 1 액제 및 제 2 액제에 대한 팽창제로 액제 주입에 따른 주입량 조절을 수행하는 제 1 자동 컨트롤 패널; 제 2 자동 컨트롤 패널과 연결되며, 인젝터 하부로는 일체형 또는 분리형으로 연결된 인젝션 파이프와 체결되며, 상기 인젝션 파이프의 하부로 분리형으로 연결되는 주입관이 형성되어 상기 인젝터로부터 상기 인젝션 파이프와 상기 주입관을 순차적으로 거쳐 공동으로 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓에 대한 투입을 수행하는 인젝터; 및 상기 포켓 몰드의 하방에 형성된 인젝터에 대한 제어를 통해 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓의 공동 내 주입을 위한 상기 인젝션 파이프 및 상기 주입관 내에 요구되는 주입 압력 조절을 수행하는 제 2 자동 컨트롤 패널; 을 포함하며, 상기 다변형 지반 신소재 섬유 포켓의 구조에 있어서 1차 패킹은 다변형 지반 신소재 섬유 포켓 내부에 제 1 액제 및 제 2 액제의 두 가지의 액제를 삽입한 구조이며, 2차 패킹은 1차 패킹 된 이후 지중탐사 기능물질을 1차 패킹 겉면에 도포하여 형성되며, 추가로 2차 패킹의 최외곽 영역도 다변형 지반 신소재 섬유 포켓과 동일한 재료로 활용되되, 상기 다변형 지반 신소재 섬유 포켓은 제 1 액제와 제 2 액제에 해당하는 팽창제 내부로 물이 유입되지 않도록 하며, 섬유는 실리카(SiO2)나 칼슘카보네이트(CaCO3)를 충진제로 사용하는 상온 경화형 실리콘 고무를 연신 후 열안정화 과정 사이에 멀티 이송 롤러에 의해 제공되는 장력을 이용한 연성화를 수행하여 형성되며, 상기 다변형 지반 신소재 섬유 포켓의 표면에 2차 패킹되는 지중탐사 기능물질은 철가루, 고로슬래그 분말, 제강슬래그 분말, 페라이트 분말 중 적어도 하나 이상을 포함하는 탐사기능 강화물질로 도포하여, GPR(Ground Penetrating Radar)을 통해 다변형 지반 신소재 섬유 포켓의 형상 변화를 외부에서 관찰, 탐지할 수 있도록 하는 것을 지반함몰부 복구장비에 있어서,
    센서부(sensor); 제어부; 송수신부; 그리고 저장부; 를 추가 구성요소로 포함하며, 상기 제어부는,
    센서부 중 GPR(Ground Penetrating Radar)을 통해 다변형 지반 신소재 섬유 포켓의 표면 상태를 추출한 뒤 상기 저장부에 저장하는 탐지 모듈;
    상기 송수신부를 제어하여 이전의 공동의 충진을 위해 사용한 팽창제가 채워진 다변형 지반 신소재 섬유 포켓의 이액제인 제 1 액제 및 제 2 액제에 대한 배합비를 네트워크와 연결된 외부 관리 서버로 요청하여 반환받은 뒤, 주재(베이스)인 제 1 액제로 폴리올과, 경화제인 제 2 액제로 디이소시아네이트를 각각 사용하여 발포폴리우레탄이 형성되도록 하는 배합비 및 중량을 분석한 뒤, 센서부 중 촬상장치를 이용해 최초의 공동 발생시 촬영된 공동 형상의 전체 체적을 연산한 뒤, 공동이 다시 발생한 시간이 공동의 전체 체적에 따른 기준치 이하인 경우, 배합비로 폴리올의 중량을 단계(제 1 내지 제 n 단계, n은 2 이상의 자연수)로 조절하도록 상기 제 1 자동 컨트롤 패널을 제어하는 배합비 조절 모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 지반함몰부 복구장비.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 액제 주입기는 상기 포켓 몰드를 이용한 다변형 지반 신소재 섬유 포켓 내 액제 주입을 위한 니들(needle)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반함몰부 복구장비.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 니들은 다변형 지반 신소재 섬유 포켓에 장착되거나 상기 포켓 몰드와 일체 또는 분리형으로 사용되어 소모품으로 사용되는 것을 특징으로 하는 지반함몰부 복구장비.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 주입 운영 장치의 상부에는 상기 액제함이 구비되고, 상기 주입 운영 장치의 전면으로는 상기 제 1 자동 컨트롤 패널과 상기 액제 주입기, 상기 포켓 몰드, 상기 제 2 자동 컨트롤 패널, 상기 인젝터가 구비되는 것을 특징으로 하는 지반함몰부 복구장비.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 주입 운영 장치에는 제 1 액제 및 제 2 액제를 분리형으로 포함하는 기성 제작된 다변형 지반 신소재 섬유 포켓에 외력을 가해 제 1 액제 및 제 2 액제 간의 분리막을 터트려 액제 간의 반응을 유도하도록 구성된 포켓 압착기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반함몰부 복구장비.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 인젝션 파이프는 그 상단은 상기 인젝터의 하방으로 연결되고, 그 하단은 공동과 연결된 주입관의 상단과 연결되며, 상기 전력 장치의 전면으로 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 지반함몰부 복구장비.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 전력 장치는 모터, 컴프레셔 및 전원 공급부를 포함하여 구성되며, 상기 전원 공급부를 통해 상기 주입 운영 장치의 제 1 자동 컨트롤 패널, 포켓 몰드 및 제 2 자동 컨트롤 패널로 전력을 공급하고, 상기 컴프레셔를 통해 액제 주입기 및 인젝터로 주입 압력을 공급하는 것을 특징으로 하는 지반함몰부 복구장비.
  11. 청구항 1에 따른 지반함몰부 복구장비를 이용하여 지반함몰부를 비개착식으로 복구하는 것을 특징으로 하는 지반함몰부 복구 공법.
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