KR101910056B1 - 팩 장착형 지반 보강장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반에 천공된 홀 내측에 매입된 그라우트팩 내측으로 그라우트를 주입시 홀과 그라우트팩 내측의 공기를 최대한 배출할 수 있도록 하여 공기의 잔류에 의한 무보강 구간을 최소화함과 더불어, 1차 그라우트의 주입한 후 효율적으로 그라우트의 재주입을 수행할 수 있는 팩 장착형 지반 보강장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 팩 장착형 지반 보강장치는, 지반에 천공된 홀 내측으로 삽입되는 봉 형태의 보강재; 상기 보강재의 상단에 결합되어 홀의 상단 입구에 배치되며, 공기배출공과 재주입공이 상하로 관통되게 형성되어 있는 상부 홀더부재; 상기 보강재의 하단에 결합되어 홀의 바닥면에 근접하게 배치되는 하부 홀더부재; 팽창 및 수축이 가능한 유연한 소재로 되어, 상단이 상기 상부 홀더부재의 외면에 고정되고, 하단이 상기 하부 홀더부재의 외면에 고정되면서 보강재의 외측을 둘러싸는 그라우트팩; 상기 상부 홀더부재를 관통하여 하측으로 연장되게 설치되어 그라우트팩 내측으로 그라우트를 주입하는 그라우트 주입관; 상기 상부 홀더부재의 공기배출공에 설치되어 홀 내측에 그라우트를 주입할 때 홀 내측의 공기를 외부로 배출하는 공기배출유닛; 및, 상기 상부 홀더부재의 재주입공에 착탈 가능하게 설치되어, 상기 그라우트 주입관을 통한 그라우트의 주입시에는 재주입공을 폐쇄하고 재주입공을 통한 그라우트의 재주입시에는 재주입공을 개방하는 재주입마개;를 포함한다.

Description

팩 장착형 지반 보강장치{Pack-mounted Ground Reinforcing Apparatus}

본 발명은 네일(nail) 또는 소구경 파일(micro-pile)을 지반에 천공된 홀에 매설하여 지반을 보강하는 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지반에 천공된 홀 내측으로 강봉(네일) 또는 소구경 파일과 같은 보강재를 삽입하고, 보강재의 외측에 부직포 또는 천 등으로 된 팩을 설치하여 팩 내에 그라우트를 주입하여 채워 넣음으로써 지반을 보강할 수 있는 팩 장착형 지반 보강장치 및 이를 이용한 지반 보강공법에 관한 것이다.

일반적으로 터파기, 철도 및 도로 등에 인접한 자연사면 및 인공사면의 보강, 지하구조물 및 터널 등 구조물 축조에 필요한 지반보강, 옹벽 보수, 설치 등의 공사에서는 그 굴착면이 붕괴되는 것을 방지하기 위한 지반 보강공법이 적용되는데, 흙막이 공사, 어스앵커링 및 쏘일네일링(Soil Nailing) 공법이 주로 이용되고 있다.

이중 쏘일네일링 공법은 경사지반이나 건물의 지하굴착시 지반천공과 함께 보강재인 네일을 삽입하고 그라우트를 주입하여 보강하는 방식으로, 상기 네일의 인발저항과 그라우팅 고결체의 마찰저항을 통해 경사지면쪽으로 작용하는 토압에 대항하여 원지반의 강성을 키워줌으로써, 원지반의 전체적인 전단강도를 증가시키고 발생 변위를 억제하여 굴착도중 및 굴착완료 후에 예상되는 지반의 이완을 억제하여 지반이 자립지지가 될 수 있도록 하는 공법이다.

이러한 쏘일네일링 공법은 일정한 간격으로 보강재인 네일을 보강함으로써 지반과 보강재(네일)가 하나의 구조체로 안정성을 확보할 수 있는 공법으로, 주로 토사지반이나 경사면의 형태나 지층상태가 복잡한 경우에 널리 사용되며, 현재 외국에서는 물론이거니와 국내에서도 활발하게 건설공사 현장에서 적용, 실시되고 있으며 이에 대한 연구와 독점적 권리획득을 위한 각종 출원이 활발하게 이루어지고 있다.

또한 구조물의 기초 보강이나 지반 보강공법의 다른 한 예로 연약지반에 다수의 소구경 파일(micro-pile)을 매설하는 공법이 있다. 이러한 소구경 파일을 사용한 지반 보강공법 또한 쏘일네일링 공법과 유사하게 지반에 대략 연직 방향으로 천공된 홀에 소구경 파일을 삽입 설치하고, 시멘트 밀크와 같은 그라우트 주입 등의 제반 공정으로 이루어진다.

그런데 기존의 쏘일네일링 공법 및 소구경 파일 공법은 지반에 형성된 천공 홀에 보강재를 삽입하고 그라우트를 주입하여 경화시키는 방식이므로 그라우트가 천공 홀 내에서 충분한 압력을 제공하지 못하여 보강력이 저하되는 문제가 있다.

특히 충적층, 붕적층 등 공극이 많아서 그라우트의 누수 및 투수가 심하게 발생하는 지반, 또는 지하수위가 높고 유속이 세어서 그라우트가 유실되거나 희석되어 정착장의 성능이 저하되는 지반에서는 이러한 지반 보강공법을 시행하더라도 보강 성능이 현저하게 저하되는 문제가 있다.

이에 등록특허 제10-1539031호 등에는 네일 또는 소구경 파일과 같은 보강재의 외측에 보강재의 상단부에서부터 하단부까지를 덮는 팩(이하 그라우트팩)을 설치하고, 그라우트팩 내측으로 그라우트를 주입하여 그라우트의 유실과 지하수와의 혼합을 방지하는 팩 장착형 보강구조체가 개시되었다.

종래의 팩 장착형 보강구조체는 그라우트를 주입하는 호스와 그라우트 주입 시 홀 내측의 공기를 외부로 배출하기 위한 호스가 보강재의 상부에 끼워져 결합된 상부 홀더를 통과하여 각각 정해진 깊이로 연장되게 설치되는데, 이 경우 그라우트팩 내측에서 채워지는 그라우트가 공기 배출을 위한 호스의 하단부로 유입되면 상부 홀더와 공기 배출용 호스의 하단부 사이, 즉 상부 홀더의 바로 하측부의 공기가 미처 배출되지 못하여 여전히 공기층이 존재하게 되므로 이 부분에 그라우트가 채워지지 않는 무보강 구간이 형성되는 문제가 있다.

또한 공기 배출 완료 후 홀의 외측에서 작업자가 공기 배출용 호스를 꺽는 방식으로 밀봉을 하고 있는데, 이 경우 공기 배출용 호스의 밀봉이 제대로 이루어지지 않아 그라우트팩 내측으로 다시 공기가 유입되는 문제가 있다.

또한 그라우트팩 내부로 물 배합비가 높은 그라우트를 주입한 후 일정 시간이 경과하면 그라우트팩을 통해 소량의 그라우트가 누출되고, 그라우트 경화시 건조수축 현상 등으로 인하여 그라우트팩 내부에 빈 공간이 발생하게 된다.

따라서 이 빈 공간에 대한 그라우트의 재주입이 필수적이나, 종래에는 그라우트를 재주입하는 것이 불가능하거나, 상부 홀더를 통해 그라우트팩 내부로 재주입 호스를 삽입하여 설치하더라도 재주입 호스의 선단 토출구가 금방 막혀서 재주입이 잘 되지 않는 문제가 있다.

등록특허 제10-1539031호(2015.07.17. 등록) 등록특허 제10-0437910호(2004.06.18. 등록) 등록특허 제10-1121119호(2012.02.21. 등록) 등록실용신안 제20-0352267호(2004.05.25. 등록)

본 발명은 상기한 것과 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 지반에 천공된 홀 내측에 매입된 그라우트팩 내측으로 그라우트를 주입시 홀과 그라우트팩 내측의 공기를 최대한 배출할 수 있도록 하여 공기의 잔류에 의한 무보강 구간을 최소화함과 더불어, 1차 그라우트의 주입한 후 효율적으로 그라우트의 재주입을 수행할 수 있는 팩 장착형 지반 보강장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 팩 장착형 지반 보강장치는, 지반에 천공된 홀 내측으로 삽입되는 봉 형태의 보강재; 상기 보강재의 상단에 결합되어 홀의 상단 입구에 배치되며, 공기배출공과 재주입공이 상하로 관통되게 형성되어 있는 상부 홀더부재; 상기 보강재의 하단에 결합되어 홀의 바닥면에 근접하게 배치되는 하부 홀더부재; 팽창 및 수축이 가능한 유연한 소재로 되어, 상단이 상기 상부 홀더부재의 외면에 고정되고, 하단이 상기 하부 홀더부재의 외면에 고정되면서 보강재의 외측을 둘러싸는 그라우트팩; 상기 상부 홀더부재를 관통하여 하측으로 연장되게 설치되어 그라우트팩 내측으로 그라우트를 주입하는 그라우트 주입관; 상기 상부 홀더부재의 공기배출공에 설치되어 홀 내측에 그라우트를 주입할 때 홀 내측의 공기를 외부로 배출하는 공기배출유닛; 및, 상기 상부 홀더부재의 재주입공에 착탈 가능하게 설치되어, 상기 그라우트 주입관을 통한 그라우트의 주입시에는 재주입공을 폐쇄하고 재주입공을 통한 그라우트의 재주입시에는 재주입공을 개방하는 재주입마개;를 포함한다.

본 발명에 따르면, 그라우트팩 내측으로 그라우트를 주입할 때 그라우트팩 내부의 공기가 상부 홀더부재의 하부면과 대응하는 높이에 장착되어 있는 실링어댑터 및 배기호스를 통해 외부로 배출되므로 그라우트팩 내부의 공기를 거의 남김없이 외부로 배출할 수 있으며, 배출제어밸브를 통해 공기의 배출 및 차단을 용이하게 제어할 수 있는 효과가 있다.

또한 그라우트의 1차 주입시에는 재주입마개가 재주입공을 기밀하게 폐쇄하고, 1차 그라우트 주입후 그라우트를 재주입하고자 할 경우 재주입공에 장착된 재주입마개를 간단히 개방하여 재주입공을 통해 그라우트를 재주입할 수 있으므로 그라우트 재주입이 효율적으로 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팩 장착형 지반 보강장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 팩 장착형 지반 보강장치의 주요 부분에 대한 단면도이다.
도 3a는 도 1에 도시된 팩 장착형 지반 보강장치를 구성하는 상부 홀더부재를 나타낸 사시도이다.
도 3b는 도 1에 도시된 팩 장착형 지반 보강장치를 구성하는 하부 홀더부재를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 1에 도시된 팩 장착형 지반 보강장치를 구성하는 공기배출유닛의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 팩 장착형 지반 보강장치를 구성하는 재주입마개의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 팩 장착형 지반 보강장치를 구성하는 재주입마개의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 7a는 도 1에 도시된 팩 장착형 지반 보강장치를 구성하는 재주입마개의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 7b는 도 7a에 도시된 재주입마개의 작동례를 나타낸 단면도이다.
도 8a는 도 1에 도시된 팩 장착형 지반 보강장치를 구성하는 재주입마개의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 8b는 도 8a에 도시된 재주입마개가 장착된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 팩 장착형 지반 보강장치를 나타낸 단면도이다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 팩 장착형 지반 보강장치를 후술된 실시예들에 따라 구체적으로 설명하도록 한다. 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 팩 장착형 지반 보강장치는, 지반에 천공된 홀(H)의 내측으로 삽입되는 봉 형태의 보강재(110), 상기 보강재(110)의 상단에 결합되는 상부 홀더부재(120), 상기 보강재(110)의 하단에 결합되는

하부 홀더부재(130), 상단 및 하단이 각각 상기 상부 홀더부재(120)의 외면과 하부 홀더부재(130)의 외면에 고정되는 유연한 소재로 된 그라우트팩(140), 상기 상부 홀더부재(120)를 관통하도록 설치되어 그라우트팩(140) 내측으로 그라우트(G)를 주입하는 그라우트 주입관(170), 및 상기 상부 홀더부재(120)를 관통하도록 설치되어 그라우트팩(140) 내측에 그라우트(G)를 주입할 때 그라우트팩(140) 및 홀(H) 내측의 공기를 외부로 배출하는 공기배출유닛을 포함한다.

상기 보강재(110)는 쏘일네일링 공법에 적용되는 네일(nail) 또는 소구경 파일 공법에 적용되는 소구경 파일(micro-pile)일 수 있으며, 상기 홀(H)의 깊이보다 약간 더 긴 길이를 갖는다. 네일로는 철근이나 강봉(steel bar) 또는 강관(steel pipe) 등을 사용할 수 있다. 상기 보강재(110)의 외면에는 나사산 또는 복수의 환형 돌기가 형성될 수 있다.

상기 상부 홀더부재(120)는 원반형태를 가지며, 고무나 실리콘, 또는 플라스틱과 같은 재질로 만들어질 수 있으나, 이외에도 다양한 재질로 만들어질 수 있다. 상기 상부 홀더부재(120)는 보강재(110)의 상단부에 결합되어 홀(H)의 입구에 배치된다. 상부 홀더부재(120)의 중심부에는 상기 보강재(110)가 끼워지는 원형의 보강재삽입공(121)이 상하방향으로 관통되게 형성된다.

또한 상부 홀더부재(120)에는 상기 그라우트 주입관(170)이 통과하는 주입관삽입공(122)과, 공기배출유닛이 설치되는 공기배출공(123), 그라우트(G)의 재주입을 위한 재주입공(124)이 상하로 관통되게 형성되어 있다.

상기 하부 홀더부재(130)는 중심부에 보강재(110)의 하단이 끼워지는 원반형태를 가지며, 상부 홀더부재(120)와 마찬가지로 고무나 실리콘, 또는 플라스틱과 같은 재질로 만들어질 수 있다. 상기 그라우트팩(140)의 하단부는 체결링(132)에 의해 하부 홀더부재(130)의 외면에 단단히 결속된다.

상기 그라우트팩(140)은 그라우트가 주입되면 팽창하여 홀(H)의 내측면에 밀착될 수 있도록 부직포 또는 천, 비닐, 강화종이 등 유연하고 형태 변형(팽창 및 수축)이 용이한 재질의 소재로 만들어지며, 그라우트(G)가 일정한 구간 내에서 팽창하도록 하는 역할을 하므로 팽창율이나 강도 등이 적합해야 한다. 상기 그라우트팩(140)의 상단은 체결링(128)에 의해 상부 홀더부재(120)의 외면에 고정되고 하단은 체결링(132)에 하부 홀더부재(130)의 외면에 단단히 고정된다.

상기 그라우트 주입관(170)은 상기 상부 홀더부재(120)의 주입관삽입공(122)을 통해 삽입되는 호스로 이루어지며, 하단부가 그라우트팩(140)의 하부에 배치되어 그라우트팩(140)의 하부에서부터 시멘트 밀크(cement milk)와 같은 그라우트를 토출하여 그라우트팩(140)에 그라우트(G)를 채운다. 그런데 그라우트 주입관(170)의 하단부에만 토출구가 형성될 경우 그라우트 주입관(170)을 통해 그라우트(G)를 주입할 때 홀(H) 내측에 붕괴된 부분이 있으면 이 붕괴된 부분에 막혀서 그라우트(G)가 상측으로 원활하게 차오르지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 이에 그라우트 주입관(170)에 길이 방향을 따라 소정의 간격(예를 들어 1.0m 간격)으로 복수개의 보조토출공(172)을 배열하게 되면, 그라우트(G)가 그라우트 주입관(170) 전체에 걸쳐 대체로 균등하게 토출되어 그라우트팩(140) 내측에 균등하게 그라우트(G)를 주입할 수 있다.

상기 그라우트 주입관(170)을 통해 그라우트팩(140) 내측으로 그라우트(G)를 주입할 때 그라우트팩(140) 및 홀(H) 내측에 존재하는 공기가 배출되지 않으면 공기층으로 인해 그라우트(G)가 채워지지 않는 빈 공간이 발생하게 되며, 이 경우 강도가 현저하게 저하되어 보강 효과를 얻을 수 없게 된다. 이에 상부 홀더부재(120)에 그라우트(G)의 주입 시 공기를 외부로 배출할 수 있는 공기배출유닛이 구성된다.

기존에는 상부 홀더부재(120)에 공기 배출용 호스를 일정 깊이로 설치하여 공기를 배출하고, 공기 배출이 완료되면 상부 홀더부재(120)의 외측에서 공기 배출용 호스를 꺽는 방식으로 밀봉하고 있으나, 이 경우 그라우트팩(140)의 내측에서 채워지는 그라우트(G)가 공기 배출용 호스의 하단부로 유입되면 상부 홀더부재(120)의 하부면과 공기 배출용 호스의 하단부 사이, 즉 상부 홀더부재(120)의 바로 하측부의 공기가 미처 배출되지 못하여 여전히 공기층이 존재하게 되므로 이 부분에 그라우트(G)가 채워지지 않게 되고, 공기 배출 완료 후 공기 배출용 호스의 밀봉이 제대로 이루어지지 않아 공기가 재유입되는 문제가 있다.

이러한 문제를 해소하기 위해 본 발명의 지반 보강장치에 구성되는 공기배출유닛은 도 4에 도시한 것과 같이 상부 홀더부재(120)의 하부에서 상부 홀더부재(120)의 공기배출공(123)에 끼워져 결합되는 'ㅛ' 형태의 단면을 갖는 실링어댑터(181), 상기 상부 홀더부재(120)의 상측에서 상기 공기배출공(123)에 끼워져 상기 실링어댑터(181)와 연결되는 배기호스(182), 및 상기 배기호스(182)의 개폐를 제어하는 배출제어밸브(183)를 포함한다.

상기 실링어댑터(181)는 상부 홀더부재(120)의 공기배출공(123)의 하단 주변부에 밀착되는 링 형태의 플랜지(181a)와, 상기 플랜지(181a)의 내주연부에 상측으로 연장되어 공기배출공 내측으로 삽입되는 슬리브(181b)와, 상기 슬리브(181b)의 상단부에 원추형으로 형성되며 상기 배기호스(182)의 하단에 삽입되면서 오므려져 결합되도록 복수의 절개홈(181d)이 형헝되어 있는 호스체결편(181c)을 포함한다.

상기 배기호스(182)는 상부 홀더부재(120) 하측에 그라우트(G)가 채워지는 상황을 육안으로 관찰할 수 있도록 투명한 소재로 된 것이 바람직하다.

또한 상기 배출제어밸브(183)는 배기호스(182)를 완전히 차단 또는 개방하는 기능을 하는 밸브로서, 그라우트팩(140) 내측으로 그라우트 주입시에는 배기호스(182)를 개방하고, 배기호스(182)를 통한 공기배출이 완료되면 배기호스(182)를 차단하도록 제어된다.

이와 같이 공기배출유닛은 배기호스(182)의 하단이 상부 홀더부재(120)의 하측으로 연장되지 않고 상부 홀더부재(120)의 하부면에 결합되는 실링어댑터(181)에 연결되므로 상부 홀더부재(120)의 바로 하측에 공기가 잔류하지 않고 거의 완전히 외부로 배출될 수 있다.

또한 배기호스(182)를 통한 공기 배출이 모두 완료되면 배출제어부재인 배출제어밸브(183)를 닫아서 간단하고 신속하게 배기호스(182)를 완전 차폐할 수 있으므로 배기호스(182)의 기밀성을 향상시킬 수 있다.

이와 다르게, 배기호스(182)에 배출제어밸브(183)를 설치하지 않고, 배기 완료 후에 배기호스(182)를 꺽은 다음 클립으로 꺽인 부분을 단단히 집어서 공기의 유입 및 출입을 차단할 수도 있다. 즉 클립을 배기호스(182)의 개폐를 제어하는 배출제어부재로서 사용할 수 있다.

또한 본 발명의 지반 보강장치는 그라우트 주입관(170)을 통한 그라우트 주입 공정이 완료된 후 다시 그라우트팩(140) 내측으로 그라우트(G)를 재주입할 수 있는 구성을 갖는다. 이러한 재주입 작업을 위해, 상부 홀더부재(120)에 재주입공(124)이 상하로 관통되게 형성되고, 상기 재주입공(124)의 하단부에 상기 그라우트 주입관(170)을 통한 그라우트(G)의 주입시에는 재주입공(124)을 폐쇄하고 재주입공(124)을 통한 그라우트(G)의 재주입시에는 재주입공(124)을 개방할 수 있는 재주입마개(200)가 착탈 가능하게 끼워진다.

도 5에 도시한 것과 같이 상기 재주입마개(200)는, 재주입공(124)의 하단 주변부에 밀착되는 링 형태의 마개플랜지(201)와, 상기 마개플랜지(201)의 내주연부에 상측으로 연장되어 재주입공(124) 내측으로 삽입되며 상단부가 재주입호스(190)와 연결되는 마개슬리브(202)와, 상기 마개슬리브(202)의 하단부를 폐쇄하며 봉 형태로 된 별도의 분리용 공구에 의해 가압되면 마개슬리브에서 분리되는 개폐판(203)과, 상기 마개슬리브(202)의 하단부 내주면과 상기 개폐판(203)의 외주연부 사이에 개폐판(203)의 두께보다 작은 두께를 갖도록 형성되어 개폐판(203)에 하측으로 가해지는 압력에 의해 파열되는 파단부(204)와, 상기 마개슬리브(202)의 측면에 반경방향으로 돌출되게 형성되어 상기 개폐판(203)에 하측으로 압력이 가해질 때 마개슬리브(202)의 내주면에 고정되어 마개슬리브(202)가 재주입공(124)에서 분리되지 않도록 지지하는 분리방지부(205)를 포함한다.

상기 분리방지부(205)는 상기 마개슬리브(202)의 외면에 반경방향으로 돌출되어 재주입공(124)의 내주면에 형성된 단턱부(124a)에 걸려져 하측으로 가해지는 압력에 저항하여 마개슬리브(202)를 지탱한다. 마개슬리브(202)의 측방에 분리방지부(205)가 형성됨으로써 상부 홀더부재(120)와 보강재(110)를 홀(H) 내측에 시공할 때 또는 분리용 공구로 개폐판(203)을 하측으로 가압하여 분리할 때 재주입마개(200)가 상부 홀더부재(120)에서 분리되는 것을 방지할 수 있다.

그라우트(G)의 재주입 작업을 수행할 경우, 작업자가 봉 형태로 된 분리용 공구를 재주입공(124)의 상부를 통해 삽입하여 개폐판(203)을 소정의 압력으로 가압하면, 파단부(204)가 찢어지면서 개폐판(203)이 마개슬리브(202)에서 완전히 분리되거나, 혹은 일부분만 남고 개폐판(203)이 회전할 수 있게 되어 마개슬리브(202)가 개방된다. 이 상태에서 재주입공(124)의 상측에서 재주입호스(190)를 삽입하여 마개슬리브(202)의 상단에 연결하고, 재주입호스(190)를 통해 그라우트(G)를 주입하면 마개슬리브(202)를 통해 그라우트(G)가 하강하여 그라우트팩(140) 내측 공간으로 그라우트(G)가 재주입될 수 있게 된다.

물론 재주입마개(200)가 재주입공(124)을 폐쇄한 상태에서 분리용 공구를 삽입하여 개폐판(203)을 누를 때, 개폐판(203)만 분리되지 않고 마개슬리브(202) 전체가 재주입공(124)에서 분리되어 낙하하더라도 재주입공(124)을 통한 그라우트(G)의 재주입은 가능하다. 이에 재주입 작업시 재주입마개(200) 전체가 분리될 수 있게 재주입마개(200)를 구성할 수도 있다. 하지만 재주입마개(200)가 완전히 분리되지 않을 경우 그라우트(G) 재주입시 그라우트 재주입이 원활하게 이루어지지 않을 수 있으므로 재주입마개(200) 전체를 분리하지 않고 전술한 실시예처럼 개폐판(203)만 마개슬리브(202)에서 분리되게 하여 그라우트 재주입 작업이 더욱 원활하게 이루어질 수 있게 할 수 있다.

이 실시예와 다르게 도 6에 도시한 재주입마개(200)는, 상기 재주입공(124)의 하단 주변부에 밀착되는 링 형태의 마개플랜지(211)와, 상기 마개플랜지(211)의 내주연부에 상측으로 연장되어 재주입공(124) 내측으로 삽입되며 상단부가 재주입호스(190)와 연결되는 마개슬리브(212)와, 상기 마개슬리브(212)의 하단부에 힌지축(214)을 중심으로 상하로 회전 가능하게 설치되어 마개슬리브(212)의 내측으로 주입되는 그라우트에 의해 개방되는 회전개폐판(213)과, 상기 힌지축(214)에 설치되어 상기 회전개폐판(213)에 상측으로 탄성력을 가하여 마개슬리브(212)의 내측으로 그라우트가 주입되지 않는 상태에서는 마개슬리브(212)의 하단부를 폐쇄하도록 하는 토션스프링(215)을 포함한다.

따라서 평상시에는 상기 회전개폐판(213)이 토션스프링(215)의 탄성력에 의해 마개슬리브(212)의 하단 개구부를 완전히 폐쇄하고, 재주입공(124)을 통해 그라우트(G)를 재주입하게 되면 그라우트(G)의 압력에 의해 회전개폐판(213)이 힌지축(214)을 중심으로 하측으로 자연스럽게 회전하면서 마개슬리브(212)의 하단부가 개방되어 그라우트팩(140) 내측 공간으로 그라우트(G)가 재주입될 수 있게 된다.

도 7a 및 도 7b는 재주입마개(200)의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로, 이 실시예의 재주입마개(200)는 상기 재주입공(124)의 하단 주변부에 밀착되는 링 형태의 마개플랜지(221)와, 상기 마개플랜지(221)의 내주연부에 상측으로 연장되어 재주입공(124) 내측으로 삽입되며 상부면과 하부면이 개방된 원통형상의 마개슬리브(222)와, 상기 재주입공(124)의 상측에서 상기 마개슬리브(222)의 중공부 내측으로 삽입되는 원통형의 상부마개(223)와, 상기 상부마개(223)의 하단부에 반경방향 외측으로 연장되어 마개슬리브(222)의 하단 개구부를 기밀하게 폐쇄하는 고무와 같은 탄성력이 있는 수지 재질의 실링커버(224)와, 상기 상부마개(223)의 상단부에 상부 홀더부재(120)의 외측으로 돌출되게 설치되어 작업자가 상부마개(223)를 상측으로 끌어 당길 수 있도록 하는 손잡이(225) 및, 상기 마개슬리브(222)의 측면에 반경방향으로 돌출되게 형성되어 상기 재주입공(124)의 내주면에 형성된 단턱부(124a)에 걸려져 마개슬리브(222)가 재주입공(124)에서 분리되지 않도록 지지하는 분리방지부(226)를 포함한다.

상기 분리방지부(226)는 상기 마개슬리브(222)의 외면에 반경방향으로 돌출되어 재주입공(124)의 단턱부(124a)에 걸림으로써 하측으로 가해지는 압력에 저항한다.

따라서, 평상시에는 도 7a에 도시한 것과 같이 상부마개(223)가 마개슬리브(222) 내측으로 삽입되어 마개슬리브(222)를 폐쇄하다가 재주입 작업시 작업자가 손잡이(225)를 잡고 상측으로 당기면 하측의 실링커버(224)가 탄력적으로 휨 변형되면서 상부마개(223)가 마개슬리브(222)에서 분리되어 마개슬리브(222) 및 재주입공(124)이 개방되고, 도 7b에 도시한 것처럼 재주입공(124)의 상측에서 재주입호스(190)를 삽입하여 연결하여 그라우트 재주입 작업을 수행하게 된다.

이와 같이 재주입마개(200)를 구성하면, 재주입을 수행하지 않을 때에는 재주입공(124)을 기밀하게 폐쇄하여 공기와 유출입을 방지함과 동시에 그라우트가 재주입공(124)으로 유출되는 것을 방지할 수 있으며, 재주입 작업을 수행할 경우 홀(H)의 외측에서 상부마개(223)를 마개슬리브(222)에서 쉽게 분리하여 재주입공(124)을 개방할 수 있으므로 재주입 작업이 매우 용이하고 신속하게 이루어질 수 있다.

도 8a 및 도 8b는 재주입마개(200)의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로, 이 실시예의 재주입마개(200)는 상기 재주입공(124)의 하단에 밀착되면서 재주입공(124)의 하단부를 폐쇄하는 원반형의 차폐판(231)과, 상기 차폐판(231)의 상부면에 상측으로 연장되어 재주입공(124) 내측으로 삽입되며 상부면이 개방되게 형성되고 측면부에 2개의 개방공(233)이 마주보게 형성되어 있는 원통형상의 마개슬리브(232)와, 상단 또는 하단이 상기 마개슬리브(232)의 개방공(233)의 상단부 또는 하단부에 연결되고 측면부가 마개슬리브(232)의 외면에 반경방향으로 돌출되게 형성되어 재주입공(124)의 내주면에 탄력적으로 접촉하면서 휨 변형되는 복수의 탄성지지편(234)을 포함한다.

따라서 재주입마개(200)를 재주입공(124)의 하측에서 삽입하면 마개슬리브(232)의 탄성지지편(234)의 경사진 외측면이 재주입공(124)의 내주면에 탄력적으로 밀착되면서 결합되어 재주입마개(200)가 재주입공(124)에 단단히 결합된다.

그리고 그라우트의 재주입을 위해 재주입마개(200)를 분리하고자 할 경우, 재주입공(124)의 상측에서 막대와 같은 도구를 밀어 넣으면 탄성지지편(234)의 탄성력을 이기고 재주입마개(200)가 재주입공(124)의 하측으로 분리되어 재주입이 가능하게 된다.

상술한 구성을 갖는 지반 보강장치를 이용하여 지반을 보강하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 보강을 필요로 하는 지반에 홀(H)을 소정의 깊이로 천공한다.

그리고 상기 보강재(110)의 상단부 및 하단부 각각에 상부 홀더부재(120)와 하부 홀더부재(130)를 결합하고, 상부 홀더부재(120)의 주입관삽입공(122)을 통해 그라우트 주입관(170)을 삽입하여 설치한다. 상기 상부 홀더부재(120)의 공기배출공(123)의 하단부에는 공기배출유닛의 실링어댑터(181)를 끼워 넣고, 공기배출공(123)의 상부에서 배기호스(182)를 삽입하여 실링어댑터(181)와 연결한다. 그리고 재주입공(124)의 하단부에 재주입마개(200)를 결합시켜 재주입공(124)을 폐쇄한다. 이어서 상부 홀더부재(120) 및 하부 홀더부재(130)의 외면에 그라우트팩(140)의 상단부 및 하단부를 체결링(128, 132)으로 단단히 결합한다.

이와 같이 상부 홀더부재(120)와 하부 홀더부재(130), 그라우트팩(140), 그라우트 주입관(170), 공기배출유닛, 재주입마개(200)를 설치한 보강재(110)를 홀(H) 내측으로 삽입하여 시공한다. 이 때 상부 홀더부재(120)는 홀(H)의 상단 입구에 배치된다.

그런 다음, 그라우트 주입관(170)을 통해 그라우트팩(140) 내측으로 그라우트를 주입한다. 이 때 그라우트 주입관(170)의 측면부에 길이 방향을 따라 보조토출공(172)이 형성되어 있는 경우 그라우트 주입관(170)의 하단부 뿐만 아니라 보조토출공(172)을 통해서도 그라우트(G)가 주입되므로 그라우트 주입관(170) 전체 길이에 걸쳐 대체로 균일한 압력으로 분산되어 그라우트가 주입될 수 있다.

그라우트 주입관(170)을 통해 그라우트팩(140) 내측으로 그라우트가 주입됨에 따라 그라우트팩(140)이 팽창하여 홀(H) 내측면이 가압 밀착된다. 이와 같이 그라우트(G)가 채워짐에 따라 그라우트팩(140) 및 홀(H) 내측의 공기가 상부 홀더부재(120)에 설치된 공기배출유닛인 실링어댑터(181) 및 배기호스(182)를 통해 외부로 배출된다. 작업자가 투명한 배기호스(182)를 통해 육안으로 관찰하여 그라우트(G)가 상부 홀더부재(120)의 하부면까지 차오른 것으로 확인되면, 공기 배출이 완료된 것으로 판단하여 배출제어밸브(183)를 닫아서 배기호스(182)를 완전히 차단한다.

그라우트 주입관(170)을 통한 그라우트(G)의 주입이 완료되면 그라우트가 경화되면서 지반이 보강되는데, 이 때 그라우트(G)에 함유된 물의 일부가 홀(H) 외부의 지반에 형성되어 있는 공극을 통해 외부로 배출되거나 그라우트(G)의 건조수축 현상이 발생하게 되면 그라우트(G)의 체적이 줄어 들어 그라우트팩(140)의 상부에 그라우트가 채워지지 않은 부분이 발생할 수 있으며, 이 경우 그라우트(G)를 재주입해야 한다.

이에 1차 그라우트(G) 주입 후에 재주입공(124)을 통해 분리용 공구를 삽입하여 재주입마개(200)의 개폐판(203)을 분리하거나 재주입마개(200) 전체를 분리하여 재주입공(124)을 개방하고, 배출제어밸브(183)를 개방 작동하여 배기호스(182)를 통한 공기의 배출이 가능하게 한 후, 재주입공(124)에 재주입호스(190)를 연결하여 그라우트를 재주입하면 그라우트팩(140) 내측으로 그라우트가 재주입되면서 빈 공간이 그라우트로 다시 채워질 수 있게 된다.

한편 전술한 실시예에서는 보강재(110)의 하단부에 하부 홀더부재(130)가 결합되고, 하부 홀더부재(130)에 그라우트팩(140)의 하단부가 결합되어 보강재(110)의 하단부를 둘러쌌지만, 도 9에 도시한 것과 같이 그라우트팩(140) 전체가 보강재(110)의 하단부를 둘러싸는 주머니 형태로 이루어질 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

G : 그라우트 H : 홀
110 : 보강재 120 : 상부 홀더부재
121 : 보강재삽입공 122 : 주입관삽입공
123 : 공기배출공 124 : 재주입공
130 : 하부 홀더부재 140 : 그라우트팩
170 : 그라우트 주입관 172 : 보조토출공
181 : 실링어댑터 182 : 배기호스
183 : 배출제어밸브 190 : 재주입호스
200 : 재주입마개 201 : 마개플랜지
202 : 마개슬리브 203 : 개폐판
204 : 파단부 205 : 분리방지부

Claims (9)

1. 지반에 천공된 홀 내측으로 삽입되는 봉 형태의 보강재;
   상기 보강재의 상단에 결합되어 홀의 상단 입구에 배치되며, 공기배출공과 재주입공이 상하로 관통되게 형성되어 있는 상부 홀더부재;
   팽창 및 수축이 가능한 유연한 소재로 되어, 상단이 상기 상부 홀더부재의 외면에 고정되고, 하단이 상기 보강재의 하단부를 둘러싸면서 보강재의 외측을 둘러싸는 그라우트팩;
   상기 상부 홀더부재를 관통하여 하측으로 연장되게 설치되어 그라우트팩 내측으로 그라우트를 주입하는 그라우트 주입관;
   상기 상부 홀더부재의 공기배출공에 설치되어 그라우트팩 내측에 그라우트를 주입할 때 그라우트팩 내측의 공기를 외부로 배출하는 공기배출유닛;
   상기 상부 홀더부재의 재주입공의 하단부에 착탈 가능하게 설치되어, 상기 그라우트 주입관을 통한 그라우트의 주입시에는 재주입공을 폐쇄하고 재주입공을 통한 그라우트의 재주입시에는 재주입공의 상측에서 가해지는 외력에 의해 재주입공에서 분리되는 재주입마개; 및,
   상기 재주입마개가 재주입공에서 분리된 후 상기 재주입공 내측으로 삽입되어 상기 그라우트팩 내부로 그라우트를 재주입하는 재주입호스;
   를 포함하고,
   상기 재주입마개는, 상기 재주입공의 하단에 밀착되면서 재주입공의 하단부를 폐쇄하는 원반형의 차폐판과, 상기 차폐판의 상부면에 상측으로 연장되어 재주입공 내측으로 삽입되며 상부면이 개방되게 형성되고 측면부에 2개의 개방공이 마주보게 형성되어 있는 원통형상의 마개슬리브와, 상단 또는 하단이 상기 마개슬리브의 개방공의 상단부 또는 하단부에 연결되고 측면부가 마개슬리브의 외면에 반경방향으로 돌출되게 형성되어 재주입공의 내주면에 탄력적으로 접촉하면서 휨 변형되는 복수의 탄성지지편을 포함하는 팩 장착형 지반 보강장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 공기배출유닛은,
   상기 상부 홀더부재의 하부에서 상부 홀더부재에 상하로 관통되게 형성되어 있는 공기배출공에 끼워져 결합되는 'ㅛ' 형태의 단면을 갖는 실링어댑터, 상기 상부 홀더부재의 상측에서 상기 공기배출공에 끼워져 상기 실링어댑터와 연결되는 배기호스, 및 상기 배기호스의 개폐를 제어하는 배출제어부재를 포함하는 팩 장착형 지반 보강장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 실링어댑터는 상부 홀더부재의 공기배출공의 하단 주변부에 밀착되는 링 형태의 플랜지와, 상기 플랜지의 내주연부에 상측으로 연장되어 공기배출공 내측으로 삽입되는 슬리브와, 상기 슬리브의 상단부에 원추형으로 형성되며 상기 배기호스의 하단에 삽입되면서 오므려져 결합되도록 복수의 절개홈이 형성되어 있는 호스체결편을 포함하는 팩 장착형 지반 보강장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서, 상기 그라우트 주입관에 길이 방향을 따라 복수개의 보조토출공이 간격을 두고 형성되어 보조토출공을 통해서 그라우트를 배출하는 팩 장착형 지반 보강장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 보강재의 하단에 결합되어 홀의 바닥면에 근접하게 배치되는 하부 홀더부재를 더 포함하며, 상기 그라우트팩의 하단부는 상기 하부 홀더부재의 외면에 결합되면서 보강재의 하단부를 둘러싸는 팩 장착형 지반 보강장치.
   

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