KR101851959B1

KR101851959B1 - 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치를 이용한 그라우트 동시주입공법

Info

Publication number: KR101851959B1
Application number: KR1020170073804A
Authority: KR
Inventors: 최제인
Original assignee: 최제인
Priority date: 2017-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2018-04-25

Abstract

본 발명은 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치를 이용한 그라우트 동시주입공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지반의 천공깊이가 25~60m인 장대구간에 강관과 연장강관을 연속적으로 연결하면서 직천공하여 지반에 굴착공을 형성하는 동시에 연장강관이 연결된 강관을 굴착공에 삽입하며, 굴착공에 삽입된 강관과 연장강관의 내부에 다수의 패커를 설치하여 내부를 구획별로 분할하고 구획별로 분할된 강관과 연결강관 내부에 그라우트를 동시 주입하여 공사시간 및 비용을 현저하게 감소시킬 수 있는 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치를 이용한 그라우트 동시주입공법에 관한 것이다.

Description

장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치를 이용한 그라우트 동시주입공법{Grout same time injection apparatus and a method of construction using the same}

본 발명은 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치를 이용한 그라우트 동시주입공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지반의 천공깊이가 25~60m인 장대구간에 강관과 연장강관을 연속적으로 연결하면서 직천공하여 지반에 굴착공을 형성하는 동시에 강관과 연장강관을 굴착공에 삽입하며, 굴착공에 삽입된 강관과 연장강관의 내부에 다수의 패커를 설치하여 내부를 구획별로 분할하고 구획별로 분할된 강관과 연결강관 내부에 그라우트를 동시 주입하여 공사시간 및 비용을 현저하게 감소시킬 수 있는 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치를 이용한 그라우트 동시주입공법에 관한 것이다.

일반적으로 그라우트(grout)라 함은 토목공사에서 누수방지공사(漏水防止工事)나 토질안정(土質安定) 등을 위하여 지반의 갈라진 틈ㅇ공동(空洞) 등에 충전재를 주입하는 것을 말하는 것으로, 그라우팅(grouting)이라고도 한다. 또한, 그 주입재도 그라우트 또는 그라우트재라고 한다. 이러한 주입재(注入材)는 그 중력(重力)이나 펌프를 통해 충전(充塡)하여 건축물의 균열(龜裂) 부분 보수, 기초부분ㅇ기계대좌(機械臺座)의 지지력을 보강할 목적으로 실시한다.

전술한 바와 같은 그라우트의 종류는 시공목적에 따라 지수 그라우트, 지반개량 그라우트, 충전 그라우트, 보강 그라우트 등이 있고, 주입장소에 따라 공동 그라우트, 균열 그라우트, 공극(孔隙) 그라우트 등이 있으며, 그라우트의 종류는 시멘트계ㅇ철분질계(鐵粉質系)ㅇ아스팔트계ㅇ약액(藥液) 그라우트(케미컬 그라우트) 등으로 분류된다. 초기의 그라우트에는 시멘트ㅇ물ㅇ점토(粘土) 등을 사용한 시멘트계 그라우트가 사용되었으나, 1919년 케미컬 그라우트가 발명되어 사용범위가 넓어졌다. 최근에는 비닐 중합(重合)과 크롬리그닌의 발견으로 그라우트 기술은 급진전하였다.

한편, 터널굴착시 지반의 상황이나 용수에 의해 시공이 곤란해지거나 지보효과가 저하되는 경우 안전하고 효율적인 터널시공을 위하여 터널의 지보재(숏크리트, 록볼트, 강지보재 등)와 병용하여 보조공법을 사용하게 된다.

이러한 보조공법은 터널굴착과 동시에 터널 내ㅇ외부에서 주변지반이나 굴착시 막장자립의 안정을 도모하는 것으로 천단부와 막장안정을 위한 지반강화, 구조적 보강, 차수 및 배수를 위한 공법으로 대별할 수 있다.

그리고, 산지를 통과하는 도로터널은 지하수 여건이 지하철터널에 비해 양호하기 때문에 보조공법 중 용수대책 공법보다는 지반강화 및 구조적 보강목적의 보조공법인 Fore falling, Umbrella 공법, 막장면 지지코아, 가인버트 등이 설계 및 시공에 주로 적용되고 있다. 최근에는 터널갱구부의 자연환경 훼손을 최소화하기 위하여 풍화대(풍화토, 풍화암) 지반에서의 NATM시공이 늘어나고 있으며, 터널천단 안정을 위한 Umbrella 공법 적용이 설계 및 시공에 있어서 필수사항이 되었다. 다음은 일반적인 강관 보강형 그라우팅 공법을 보인 것이다.

도 1 은 종래 기술에 따른 강관 보강형 그라우팅 공법을 개략적으로 보인 구성도이다.

도 1 에 도시된 바와 같은 종래의 기술에 따른 강관 보강형 그라우팅 공법은 강관을 단지 지반 보강재로서만 이용하지 않고 그 속에 인위적인 구멍들을 내어 강관을 통한 그라우팅을 수행함으로써 차수와 보강효과를 1개의 공정으로 얻는 기술로, 터널굴착시 예정단면(10)에 삽입구멍(12)을 천공하여 그 내부에 강관(20)을 설치한 후, 설치된 강관(20) 내부에 그라우트를 압력 주입하여 보강재와 주변지반을 일체화시킴으로써 터널굴착 예정단면이나 사면을 보강하게 된다.

전술한 바와 같이 강관 보강형 그라우팅 공법을 통해 터널굴착 예정단면이나 사면의 보강시 강관(20)을 배설하기 위한 천공방식은 천공 후 강관(20)을 삽입하는 일반적인 방식으로 할 수도 있고, 천공과 동시에 강관(20)을 지반 내에 삽입하는 직천공 방식으로 할 수도 있다.

한편, 근래에는 지하 구조물의 대형화에 따라 강관의 보강도 중형 또는 대형이면서 25~60m 정도되는 장대구간에 강관을 보강하는 강관보강방법이 필요한 추세로 크기가 대형이거나 장대구간으로 강관을 보강시에는 그라우트를 다단으로 주입할 수 밖에 없으나 강관을 장대구간에 삽입하는 작업부터 그라우팅 작업을 하기까지는 많은 작업시간과 비용의 부담이 따르며 강관의 밀폐가 제대로 이루어지지 않아 장대구간에 그라우트재의 주입에 따른 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 지반에 25~60m 정도로 천공되는 장대구간에 직천공하여 강관을 삽입하고, 강관의 길이를 연장시키기 위한 연장강관을 강관의 후측으로 연결하여 반복적으로 지반을 직천공하면서 연장된 강관을 굴착공 형성과 동시에 굴착공에 삽입시키며, 연장된 강관의 내부를 다수의 패커로 구획별로 분할하여 밀폐시키고 다수의 그라우트주입호스의 길이를 서로 다르게 다단으로 설치하여 구획별로 분할되며 연장된 강관 내부에 그라우트재를 동시에 주입하게 함으로써 천공깊이가 25~60m인 장대구간의 강관보강이 용이하고 작업공기와 그에 따른 시공비용을 현저하게 감소시킬 수 있는 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치를 이용한 그라우트 동시주입공법에 관한 것이다.

본 발명 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치는 선,후단에 상호 대응되는 형상의 나사산이 형성되고, 장대구간을 직천공하여 지반의 굴착공에 삽입되도록 선단부에 링비트(20)가 고정 설치되며 외주면에 일정한 간격을 두고 다수 형성된 분사공(100)에 역류방지밸브(11)가 설치되는 강관(10);

일정한 간격을 두고 다수 형성된 분사공(100p)에 역류방지밸브(11p)가 설치되며, 선, 후단에 상호 대응되는 형상의 나사산이 형성되되, 상기 강관(10)과 대응되는 직경과 나사산이 형성되어 상기 강관(10)의 후측에 나사결합으로 연결되어 상기 굴착공에 삽입되는 다수의 연장강관(10p);

다수의 삽입공(310)이 관통되어 형성되며 소정간격으로 이격된 한쌍의 패커판(31) 외주면이 패커판패킹패드(32)로 고정되어 한쌍의 패커판(31)이 상기 강관(10) 및 연장강관(10p)의 내측에 일정간격으로 다수 설치되는 패커(30);

상기 한쌍의 패커판(31) 삽입공(310)에 관통되어 설치되되, 한쌍의 패커판(31) 내부로 주입재가 분사되도록 각 한쌍의 패커판(31) 내측 위치로 외주면에 통공(400)이 다수 형성되며, 선단부는 밀봉커버(41)가 설치되는 패커확장용호스(40);

상기 한쌍의 패커판 삽입공(310)에 길이가 각각 다르게 다수개 설치되면서 상기 다수의 패커(30)로 구획형성된 강관(10) 및 연장강관(10p)의 내부에 그라우트재를 동시 주입할 수 있는 다수의 그라우트주입호스(50)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 삽입된 강관의 후단으로 연장강관을 다수 연결시켜 강관의 길이를 연장시키면서 굴착공에 삽입시킬 수 있어 장대구간에 강관 보강 작업을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 다수의 패커에는 하나의 패커주입호스를 통해 주입재를 주입시켜 다수의 패커를 확장시킬 수 있고, 다수의 패커에 의해 구획별로 분할되어 밀폐된 강관 내부에 다수의 그라우트주입호스가 다단으로 설치되어 그라우트재를 동시에 일괄 주입할 수 있어 천공깊이 25~60m인 장대구간에 강관의 그라우팅 작업이 신속하게 이루어지고 그에 따라 작업공기와 시공비용을 현저하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

강관과 연장강관의 내부는 구획별로 밀폐된 구조를 이루어 주입되는 그라우트재의 배출압력이 최대한 유지되므로 그라우트재가 강관과 연장강관의 내부 뿐만 아니라 굴착공의 지반균열이나 공극까지 긴밀하게 침투되어 경제적이면서 효율적으로 그라우팅 작업을 실시할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 강관 보강형 그라우팅 공법을 개략적으로 보인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 강관의 내부에 파일럿 비트가 삽입된 측단면도.
도 4는 본 발명에 따른 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치의 측단면도.
도 5는 도 4에 도시된 A-A선<5A>, B-B선<5B>, C-C선<5C>, D-D선<5D>의 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치를 이용하여 굴착공을 그라우팅하는 상태도.

일정한 간격을 두고 다수 형성된 분사공(100p)에 역류방지밸브(11p)가 설치되며, 선, 후단에 상호 대되는 형상의 나사산이 형성되되, 상기 강관(10)과 대응되는 직경과 나사산이 형성되어 상기 강관(10)의 후측에 나사결합으로 연결되어 상기 굴착공에 삽입되는 다수의 연장강관(10p);

또한 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치를 이용한 그라우트 동시주입방법은 공장에서 선,후단에 서로 대응되는 형상의 나사산을 형성하고 외주면에 형성된 다수의 분사공(100,100p)으로 역류방지밸브(11,11p)를 설치한 강관(10) 및 다수의 연장강관(10p)을 각각 준비하되, 상기 강관(10)의 선단부에는 링비트(20)를 설치하여 강관(10)과 다수의 연장강관(10p)을 준비하는 단계(S10);

공장에서 패커확장용호스(40)와 다수의 그라우트주입호스(50)가 관통 설치되게 다수의 패커(30)를 준비하되, 다수의 패커(30)는 일정간격으로 이격되고 패커확장용호스(40)에 다수 형성된 통공(400)은 각 패커(30)의 한쌍의 패커판(31) 내측으로 위치되고 선단부에 밀봉커버(41)를 설치하며, 다수의 그라우트주입호스(50)는 길이를 각각 다르게 패커(30)에 다단형태로 설치하여 다수의 패커(30)를 준비하는 단계(S20);

상기 강관(10)의 내부에 롯드(22)가 연결된 파일럿 비트(21)를 삽입하여 링비트(20)와 연결 후 링비트(20)와 파일럿 비트(21)로 지반을 직천공하여 굴착공(S) 형성과 동시에 강관(10)을 삽입하는 단계(S30);

상기 링비트(20)와 파일럿 비트(21)를 분리하여 롯드(22)와 파일럿 비트(21)를 강관(10) 내에서 외부로 분리해내는 단계(S40);

상기 강관(10)의 후측으로 상기 연장강관(10p)을 나사결합하여 연결하는 단계(S50);

롯드(22)가 연결된 파일럿 비트(21)를 상기 연장강관(10p)과 강관(10) 내부를 관통하여 상기 강관(10)의 선단에 설치된 링비트(20)에 연결한 후 링비트(20)와 파일럿 비트(21)로 지반을 다시 직천공하여 굴착공(s)으로 상기 연장강관(10p)을 삽입하는 단계(S60);

상기 S40단계 후 상기 연장강관(10p)의 후측으로 다른 연장강관(10p)을 나사결합하여 연결하고, 상기 S60단계를 반복하여 계획된 굴착깊이만큼 굴착공(s)을 천공하면서 다수의 연장강관(10p)을 굴착공(s)에 삽입하는 단계(S70);

상기 파일럿 비트(21)와 롯드(22)를 강관과 다수의 연장강관에서 분리해낸 후 상기 강관(10)과 다수의 연장강관(10p) 내측으로 패커확장용호스(40)와 다수의 그라우트주입호스(50)가 설치된 다수의 패커(30)를 삽입하는 단계(S80);

상기 연장강관(10p)과 굴착공(S) 사이를 코킹재로 밀봉하며, 강관(10)의 입구 내측으로 밀폐판(13)을 삽입하고, 강관(10)의 입구 외측으로 밀폐캡(14)을 끼워 강관(10) 입구를 밀폐하되, 패커확장용호스(40)와 다수의 그라우트주입호스(50)의 끝단부를 굴착공(S) 외부로 관통시켜 밀폐하는 단계(S90);

패커확장용펌프와 그라우트주입용펌프를 각각 패커확장용호스(40)와 그라우트주입호스(50)에 연결하는 단계(S100);

상기 패커확장용펌프를 작동시켜 주입재가 각 패커(30)로 주입되면서 패커를 확장시켜 강관(10) 및 다수의 연결강관(10p)의 내부를 구획별로 밀폐시키는 단계(S110);

상기 그라우트주입용펌프를 작동시켜 각 구획별로 밀폐된 강관(10) 및 연결강관(10p)의 내부에 그라우트재를 동시에 주입하여 장대구간의 굴착공(S)을 그라우팅하는 단계(S111)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 기술에 따른 강관 보강형 그라우팅 공법을 개략적으로 보인 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치의 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 강관의 내부에 파일럿 비트가 삽입된 측단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치의 측단면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 A-A선<5A>, B-B선<5B>, C-C선<5C>, D-D선<5D>의 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치를 이용하여 굴착공을 그라우팅하는 상태도이다.

본 발명 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치는 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 강관(10), 연장강관(10p), 링비트(20), 패커(30), 패커확장용호스(40), 그라우트주입호스(50)로 결합되어 구성된다.

상기 강관(10)은 일반적으로 3~6m의 길이와 140~250mm의 직경인 초대구경 강관(10)으로 외주면에는 일정한 간격을 두고 다수의 분사공(100)이 형성되어 각 분사공(100)으로 그라우트재가 주입되면서 강관(10)과 굴착공(S) 사이로 그라우트재가 유출될 수 있게 하고, 강관(10)의 선단부와 후단부에는 상호 대응되는 나사산이 형성되고 선단부에는 링비트(20)가 장착되어 링비트(20)에 파일럿 비트(21)가 연결되면서 연약한 지반을 링비트(20)와 파일럿 비트(21)가 직천공하면서 지반에 굴착공(S)을 형성하는 동시에 강관(10)을 굴착공에 삽입하도록 구성된다.

한편, 상기 강관(10)이 굴착공(S) 내로 삽입될 때 분사공(100)을 통해 이물질이 강관(10) 내부로 유입되는 것을 방지하기 위해 각 분사공(100)에는 일방향으로만 개방되는 역류방지밸브(11)가 설치된다.

상기 역류방지밸브(11)는 강관 내부로 그라우트재가 주입되면 분사공(100)으로 배출되는 그라우트재의 배출압력에 의해 역류방지밸브(11)가 개방되면서 그라우트재가 강관(10)과 굴착공(S) 사이로 원활하게 유출될 수 있게 하고 일방향으로만 개방되어 강관(10)과 굴착공(S) 사이로 주입된 그라우트재가 다시 강관(10) 내부로 들어오지는 못하도록 구성된다.

상기 연장강관(10p)은 상기 강관(10)과 대응되는 형상 및 직경으로 이루어지도록 외주연에 일정한 간격을 두고 다수의 분사공(100p)이 형성되고, 분사공(100p)에는 역류방지밸브(11')가 설치되며, 선,후단에는 나사산이 형성되어 상기 강관(10)의 후측으로 나사결합되면서 다수의 연장강관(10p)이 견고하게 연결되도록 구성된다.

따라서 강관의 길이를 계획된 천공깊이만큼 자유롭게 연장시킬 수 있어 천공깊이가 25~60m 정도되는 장대구간으로 굴착공(S)의 형성과 동시에 강관의 삽입이 용이하게 된다.

상기 패커(30)는 강관(10)과 연장강관(10p)의 내부에 일정간격으로 이격되어 다수 설치되면서 강관 내부에 서로 분할되는 공간을 구획형성시켜 그라우트재의 공급압력을 일정하게 유지시킬 수 있도록 고무재질의 원판형상이며 다수의 삽입공(310)이 관통되어 형성되고 소정간격으로 이격된 한쌍의 패커판(31)과 상기 한쌍의 패커판(31) 외주면으로 사이로 접착되어 한쌍의 패커판(31)을 연결하는 신축성있는 고무 또는 천 재질로된 패커판패킹패드(32)로 구성된다.

상기 패커확장용호스(40)는 상기 다수의 패커(30)에 주입재를 분사시켜 주입재에 의해 패커(30)가 확장되면서 강관(10)의 내부에 구획별로 분할된 공간을 밀폐시킬 수 있도록 하는 것으로 패커확장용호스(40)는 상기 다수개 설치된 한쌍의 패커판(31)에 형성된 삽입공(310)으로 연장되어 설치되며 외주면에는 다수의 통공(400)이 설치되되, 통공(400)은 각 한쌍의 패커판(31) 내부로 위치되게 형성되어 통공(400)에서 배출되는 주입재가 한쌍의 패커판(31) 내부로 유입되면서 패커판패킹패드(32)를 확장시켜 강관 내부면으로 밀착시키고 그로 인해 강관의 내부가 구획별로 밀폐구조를 이룰 수 있게 한다.

상기 패커확장용호스(40)의 선단부는 강관(10) 내부에서 최선단에 위치되는 패커(30)를 관통하여 설치되면서 밀봉커버(41)가 설치되어 각 통공(400)을 통해 분사되는 주입재의 분사압력을 높일 수 있도록 한다.

상기 그라우트주입호스(50)는 상기 패커(30)에 의해 구획별로 분할되어 밀폐구조를 갖는 강관(10)의 내부에 구획별로 그라우트재를 동시 주입할 수 있도록 하는 것으로 그라우트주입호스(50)는 다수개가 상기 한쌍의 패커판(31)에 형성된 삽입공(310)으로 관통되어 설치되되, 다수개가 서로 다른 길이로 연장되어 각 패커(30) 사이에 선단부가 위치되도록 설치된다.

즉, 그라우트주입호스(50)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 각 선단부가 강관(10) 내부에서 패커(30)에 의해 구획별로 분할된 공간으로 각각 다르게 위치되면서 다수개가 다단구조로 설치된다.

따라서, 각 그라우트주입호스(50)를 통해 동시에 그라우트재를 압력주입하여 강관(10) 내부에 구획별로 그라우트재를 빠르게 충진시키고, 구획별로 동시에 압력주입되는 그라우트재는 다수의 분사공(100)을 통해 배출되면서 강관(10)과 굴착공(S) 사이로 분사되어 굴착공(S) 내의 지반균열이나 공극으로 긴밀하게 침투될 수 있게 한다.

상기 강관(10)과 연장강관(10p)의 내부에는 내부의 공기를 외부로 배출할 수 있도록 공배출호스(60)가 강관(10)의 선단까지 연장되어 설치되는 것으로 상기 공기배출호스(60)는 다수의 패커에 형성된 삽입공(310)에 관통설치되며 그라우트재의 주입을 위해 강관 내부를 밀폐시킨 상태에서 강관 내부의 공기를 굴착공 외부로 배출시키므로 강관의 내부가 더욱 밀실되어 그라우트재의 공급이 원활히 이루어 질 수 있도록 한다.

이하, 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치를 이용하여 그라우트재를 동시에 주입하는 방법을 상세히 설명한다.

먼저, 선,후단에 서로 대응되는 형상의 나사산을 형성하고, 외주면에는 일정간격으로 다수의 분사공(100)이 형성되어 분사공(100)으로 역류방지밸브(11)를 끼움설치하며, 선단부에는 링비트(20)를 설치하여 강관(10)을 공장에서 준비한다.

그리고 상기 강관(10)과 대응되는 형상과 직경으로 외주연면에 일정간격으로 다수의 분사공(100p)이 형성되어 분사공(100p)으로 역류방지밸브(11p)를 끼움설치하며, 선,후단에 서로 대응되는 형상의 나사산을 형성하여 연장강관(10p)을 계획된 굴착깊이만큼 다수개 공장에서 준비한다.

그리고, 한쌍의 패커판(31)과 패커판패킹패드(32)로 이루어진 다수의 패커(30)가 일정간격으로 이격되면서 패커확장용호스(40)와 다수의 그라우트주입호스(50), 공기배출호스(60)를 관통시켜 설치하되, 패커확장용호스(40)에 다수 형성된 통공(400)은 각 패커(30)의 한쌍의 패커판(31) 내측으로 위치되게 설치하고 패커확장용호스(40)의 선단에는 밀봉커버(41)를 끼워 패커확장용호스(40)의 선단을 밀폐시키며, 다수의 그라우트주입호스(50)는 길이를 각각 다르게하여 구획형성되는 패커(30)에 다단형태로 설치되도록 다수의 패커(30)와 패커확장용호스(40) 및 다수의 그라우트주입호스(50), 공기배출호스(60)를 상기 강관(10)과 다수의 연장강관(10p)의 길이에 대응되게 공장에서 조립하여 준비한다.

(상기와 같이 강관(10), 연장강관(10p), 다수의 패커(30), 패커확장용호스(40), 다수의 그라우트주입호스(50), 공기배출호스(60)는 공장에서 미리 준비되어 현장으로 이동되기 때문에 현장에서 신속하게 시공할 수 있게 한다.)

그후, 상기 공장에서 준비된 강관(10)과 패커확장용호스(40), 다수의 그라우트주입호스(50), 공기배출호스(60)가 조립된 다수의 패커(30)를 현장으로 이동시킨 후 선단에 링비트(20)가 설치된 강관(10)의 내측으로 롯드(22)가 연결된 파일럿 비트(21)를 배치한 후 파일럿 비트(21)를 링비트(20)에 결합시켜 파일럿 비트(21)와 링비트(20)로 지반을 천공하여 굴착공(S)을 형성시키고 링비트(20)가 굴착공(S)을 형성시키면서 링비트(20)와 결합된 강관(10)을 끌고 들어가 굴착공(S) 천공과 동시에 강관(10)을 직천공된 굴착공(S)으로 삽입시킨다.

이어서, 상기 굴착공(S)으로 강관(10)의 후측까지 삽입되면, 상기 파일럿 비트(21)를 링비트(20)에서 분리하고 강관(10) 내부에서 롯드(22)와 파일럿 비트(21)를 후퇴시켜 강관(10)으로부터 분리한다.

그후, 상기 강관(10)의 후단부에 상기 연장강관(10p)을 나사결합시켜 견고하게 연결하고 강관(10)과 연결강관(10p)의 내측으로 롯드(22)와 파일럿 비트(21)를 위치시켜 파일럿 비트(21)를 다시 상기 링비트(20)에 결합시킨 후 링비트(20)와 파일럿 비트(21)가 지반을 연속 천공하면서 링비트(20)가 강관(10)과 연결강관(10p)을 끌고 들어가 연결강관(10p)의 후측까지 굴착공(S)으로 삽입시킨다.

상기 연결강관(10p)까지 굴착공(S)으로 삽입된 후에는 다시 롯드(22)와 파일럿 비트(21)를 강관(10)과 연결강관(10p)의 내부에서 분리하고, 연결강관(10p)의 후단으로 새로운 연결강관(10p)을 나사결합하는 작업과 파일럿 비트(21)와 링비트(20)를 이용하여 굴착공(S)을 연장시켜 천공하는 작업을 반복하여 추가되는 연결강관(10p)들을 계획된 장대구간의 굴착깊이까지 삽입시킨다.

이어서, 상기 강관(10)과 다수의 연장강관(10p)이 굴착공(S)으로 삽입 완료되면 상기 강관(10)과 다수의 연장강관(10p) 내측으로 상기 패커확장용호스(40) 및 다수의 그라우트주입호스(50)와 공기배출호스(60)가 설치된 다수의 패커(30)를 삽입시켜 설치하고, 굴착공(S) 내로 주입되는 그라우트재와 지하수의 누수를 방지하기 위해 굴착공의 입구에 위치한 연장강관(10p)과 굴착공(S) 사이를 코킹재로 코킹한 후 연장강관(10p)의 입구 내측으로는 상기 패커확장용호스(40) 및 다수의 그라우트주입호스(50), 공기배출호스(60)의 각 후단이 관통되게 밀폐판(13)을 삽입하고, 연장강관의 입구 외측에 밀폐캡(14)을 끼움 설치하여 연장강관(10p)의 입구를 견고하게 밀폐시킨다.

그 다음, 상기 공기배출호스(60)에 공기배출펌프를 연결한 후 강관 내부에 갖혀있는 공기를 외부로 배출시킨다.

그후, 상기 패커확장용호스(40)에 패커확장용펌프를 연결하고 패커확장용펌프를 작동시켜 주입재가 패커확장용호스(40)에 다수 형성된 통공(400)을 통해 분사되면서 각 패커(30)를 확장시킴으로써 확장된 패커(30)가 강관(10)과 다수의 연장강관(10p)의 내주면으로 밀착되면서 각 패커(30)가 강관의 내부를 구획별로 밀폐시킬 수 있도록 한다.

이어서, 다수의 그라우트주입호스(50)에 각각 그라우트주입펌프를 연결후 각 그라우트주입펌프를 동시에 작동시켜 강관 내부에 구획형성된 각 공간으로 그라우트재를 동시에 압력주입하여 강관의 내부를 구획별로 동시에 충진하고, 강관과 굴착공(S) 사이는 강관 내부에서 구획별로 충진되는 그라우트재가 배출압력에 의해 역류방지밸브(11,11p)를 개방시키면서 강관에 다수 형성된 분사공(100,100p)을 통해 배출되어 강관(10) 및 다수의 연결강관(10p)과 굴착공(S) 사이를 빠르게 충진시키게 된다.

본 발명은 깊이 25~60m의 장대구간에 그라우팅 작업을 하여 강관을 보강하는 방법이나 계획된 깊이가 깊지 않은 구간에는 단일 강관만을 사용하여 강관보강을 할 수도 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고도 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10-강관
11-역류방지밸브
100-분사공
10p-연장강관
11p-역류방지밸브
100p-분사공
20-링비트
21-파일럿 비트
22-롯드
30-패커
31-한쌍의 패커판
310-삽입공
32-패커판패킹패드
40-패커확장용호스
41-밀봉커버
400-통공
50-그라우트주입호스
60-공기배출호스

Claims

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선,후단에 상호 대응되는 형상의 나사산이 형성되고, 장대구간을 직천공하여 지반의 굴착공에 삽입되도록 선단부에 링비트(20)가 고정 설치되며 외주면에 일정한 간격을 두고 다수 형성된 분사공(100)에 역류방지밸브(11)가 설치되는 강관(10); 일정한 간격을 두고 다수 형성된 분사공(100p)에 역류방지밸브(11p)가 설치되며, 선, 후단에 상호 대응되는 형상의 나사산이 형성되되, 상기 강관(10)과 대응되는 직경과 나사산이 형성되어 상기 강관(10)의 후측에 나사결합으로 연결되어 상기 굴착공에 삽입되는 다수의 연장강관(10p); 다수의 삽입공(310)이 관통되어 형성되며 소정간격으로 이격된 한쌍의 패커판(31) 외주면이 패커판패킹패드(32)로 고정되어 한쌍의 패커판(31)이 상기 강관(10) 및 연장강관(10p)의 내측에 일정간격으로 다수 설치되는 패커(30); 상기 한쌍의 패커판(31) 삽입공(310)에 관통되어 설치되되, 한쌍의 패커판(31) 내부로 주입재가 분사되도록 각 한쌍의 패커판(31) 내측 위치로 외주면에 통공(400)이 다수 형성되며, 선단부는 밀봉커버(41)가 설치되는 패커확장용호스(40); 상기 한쌍의 패커판 삽입공(310)에 길이가 각각 다르게 다수개 설치되면서 상기 다수의 패커(30)로 구획형성된 강관(10) 및 연장강관(10p)의 내부에 그라우트재를 동시 주입할 수 있는 다수의 그라우트주입호스(50)로 구성되는 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치를 이용한 그라우트 동시주입공법에 있어서,
공장에서 선,후단에 서로 대응되는 형상의 나사산을 형성하고 외주면에 형성된 다수의 분사공(100,100p)으로 역류방지밸브(11,11p)를 설치한 강관(10) 및 다수의 연장강관(10p)을 각각 준비하되, 상기 강관(10)의 선단부에는 링비트(20)를 설치하여 강관(10)과 다수의 연장강관(10p)을 준비하는 단계(S10);
공장에서 패커확장용호스(40)와 다수의 그라우트주입호스(50)가 관통 설치되게 다수의 패커(30)를 준비하되, 다수의 패커(30)는 일정간격으로 이격되고 패커확장용호스(40)에 다수 형성된 통공(400)은 각 패커(30)의 한쌍의 패커판(31) 내측으로 위치되고 선단부에 밀봉커버(41)를 설치하며, 다수의 그라우트주입호스(50)는 길이를 각각 다르게 패커(30)에 다단형태로 설치하여 다수의 패커(30)를 준비하는 단계(S20);
상기 강관(10)의 내부에 롯드(22)가 연결된 파일럿 비트(21)를 삽입하여 링비트(20)와 연결 후 링비트(20)와 파일럿 비트(21)로 지반을 직천공하여 굴착공(S) 형성과 동시에 강관(10)을 삽입하는 단계(S30);
상기 링비트(20)와 파일럿 비트(21)를 분리하여 롯드(22)와 파일럿 비트(21)를 강관(10) 내에서 외부로 분리해내는 단계(S40);
상기 강관(10)의 후측으로 상기 연장강관(10p)을 나사결합하여 연결하는 단계(S50);
롯드(22)가 연결된 파일럿 비트(21)를 상기 연장강관(10p)과 강관(10) 내부를 관통하여 상기 강관(10)의 선단에 설치된 링비트(20)에 연결한 후 링비트(20)와 파일럿 비트(21)로 지반을 다시 직천공하여 굴착공(s)으로 상기 연장강관(10p)을 삽입하는 단계(S60);
상기 S40단계 후 상기 연장강관(10p)의 후측으로 다른 연장강관(10p)을 나사결합하여 연결하고, 상기 S60단계를 반복하여 계획된 굴착깊이만큼 굴착공(s)을 천공하면서 다수의 연장강관(10p)을 굴착공(s)에 삽입하는 단계(S70);
상기 파일럿 비트(21)와 롯드(22)를 강관과 다수의 연장강관에서 분리해낸 후 상기 강관(10)과 다수의 연장강관(10p) 내측으로 패커확장용호스(40)와 다수의 그라우트주입호스(50)가 설치된 다수의 패커(30)를 삽입하는 단계(S80);
상기 연장강관(10p)과 굴착공(S) 사이를 코킹재로 밀봉하며, 연장강관의 입구 내측으로 밀폐판(13)을 삽입하고, 연장강관의 입구 외측으로 밀폐캡(14)을 끼워 연장강관의 입구를 밀폐하되, 패커확장용호스(40)와 다수의 그라우트주입호스(50)의 끝단부를 굴착공(S) 외부로 관통시켜 밀폐하는 단계(90);
패커확장용펌프와 그라우트주입용펌프를 각각 패커확장용호스(40)와 그라우트주입호스(50)에 연결하는 단계(S100);
상기 패커확장용펌프를 작동시켜 주입재가 각 패커(30)로 주입되면서 패커를 확장시켜 강관(10) 및 다수의 연결강관(10p)의 내부를 구획별로 밀폐시키는 단계;
상기 그라우트주입용펌프를 작동시켜 각 구획별로 밀폐된 강관(10) 및 연결강관(10p)의 내부에 그라우트재를 동시에 주입하여 장대구간의 굴착공(S)을 그라우팅하는 단계(S111)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치를 이용한 그라우트 동시주입공법.
청구항 3에 있어서,
상기 다수의 패커(30)를 준비하는 단계에서는 각 패커(30)를 관통하는 공기배출호스(60)를 더 설치하며,
연결강관(10p) 입구를 밀폐하는 단계 후 공기배출호스(60)에 공기배출펌프를 연결하여 강관(10)과 다수의 연결강관(10p) 내부의 공기를 배출시키는 것을 특징으로 하는 장대구간의 강관 그라우트 동시주입장치를 이용한 그라우트 동시주입공법.