KR101915681B1 - 터널 보강용 강관 그라우팅 장치 및 이를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법 - Google Patents

터널 보강용 강관 그라우팅 장치 및 이를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101915681B1
KR101915681B1 KR1020180045551A KR20180045551A KR101915681B1 KR 101915681 B1 KR101915681 B1 KR 101915681B1 KR 1020180045551 A KR1020180045551 A KR 1020180045551A KR 20180045551 A KR20180045551 A KR 20180045551A KR 101915681 B1 KR101915681 B1 KR 101915681B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel pipe
tunnel
pipe
sol
grouting
Prior art date
Application number
KR1020180045551A
Other languages
English (en)
Inventor
지원섭
Original Assignee
세원지앤씨 주식회사
주식회사 하이콘엔지니어링
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세원지앤씨 주식회사, 주식회사 하이콘엔지니어링 filed Critical 세원지앤씨 주식회사
Priority to KR1020180045551A priority Critical patent/KR101915681B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101915681B1 publication Critical patent/KR101915681B1/ko

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/001—Improving soil or rock, e.g. by freezing; Injections
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D20/00—Setting anchoring-bolts
    • E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
    • E21D20/028—Devices or accesories for injecting a grouting liquid in a bore-hole
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2250/00—Production methods
    • E02D2250/003—Injection of material

Abstract

본 발명은 강관 선지보 파이프 루프를 터널 굴착면 외곽에 시공함에 있어서, 강관 선지보 파이프 루프 설치각도를 최소화하고 다음 열 선지보 파이프 루프 수단으로 터널의 일정한 단면을 확대굴착하여 천공작업 및 다음 열 선지보 파이프 루프 설치작업의 공간을 확보하도록 한 터널 보강용 강관 그라우팅 장치 및 이를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터널 보강용 강관 그라우팅 장치는 전체적으로 소정의 직경 및 길이를 갖는 강관으로서, 상기 강관의 일측에는 원추형상의 선단부가 형성되고, 상기 강관의 타측에는 나나산이 원주방향을 따라 형성되며, 상기 강관의 외주면에는 내외가 관통되도록 일정한 크기를 갖는 분사공이 형성되며, 상기 강관의 내부에 일정한 크기를 갖는 강관 또는 폴리에틸렌관으로 이루어진 그라우트재 주입관 및 공기배출관이 설치되며, 상기 강관의 나사산에 캡이 나사 결합되며, 상기 캡의 외부에 패킹재가 고정 설치됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터널 보강용 강관 그라우팅 장치를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법은 일정한 직경 및 길이를 갖도록 굴착장비를 이용하여 터널을 굴착하는 단계(S 1); 상기 굴착된 터널 상단에 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀을 형성하는 단계(S 2); 상기 천공홀에 청구항 1 또는 청구항 2 기재의 터널 보강용 강관 그라우팅 장치를 삽입하는 단계(S 3); 상기 천공홀 입구와 강관 그라우팅 장치 사이의 틈새를 밀폐시키도록 패킹재로 패킹하는 단계(S 4); 상기 강관 그라우팅 장치에 그라우트재를 주입하여 천공홀과 강관 그라우팅 장치(A) 간을 그라우팅하는 단계(S 5); 상기 단계(S 2 - S 5)를 반복하여 터널(T) 상단에 선지보 파이프 루프(R1)를 형성하는 단계(S 6); 상기 터널(T)의 갱내에 최종 설치된 강관 그라우팅 장치로부터 터널의 내부가 단면변화가 이루어지도록 갱내를 굴착장비를 이용하여 확대 굴착하는 단계(S 7); 상기 확대 굴착된 터널(T) 상단에 상기 단계(S 2 - S 5)를 반복 시공하여 확대굴착 터널(T) 상단에 다음 열 선지보 파이프 루프(R2)를 형성하는 단계(S 8)를 시행하여 터널의 내부가 내부가 단면 변화를 갖도록 구성함을 특징으로 한다.

Description

터널 보강용 강관 그라우팅 장치 및 이를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법{Steel Pipe grouting device for tunnel reinforcement and pipe loop construction method using tunnel excavation}
본 발명은 터널 보강용 강관 그라우팅 장치 및 이를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법에 관한 것으로, 특히 터널 굴착에 앞서서 터널 전방의 지반을 안정화하기 위한 일종의 강관 선지보 파이프 루프 공법으로서 터널의 갱구부 또는 갱내에서 앞 열의 파이프 루프와 뒤 열의 파이프 루프를 일체화시키는 터널 보강용 강관 그라우팅 장치 및 이를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법에 관한 것이다.
현재 터널 시공에 있어 일반적으로 사용되는 일반 강관 그라우팅 공법 및 직천공 강관 보강공법은 연약지반에 터널을 굴착하는 경우에 채택 및 시행하여 터널 굴착 예정 지반 주변을 선행하여 강화시키고 차수성을 향상시키는 터널 보강공법이다.
여기서, 도 1은 종래의 강관 그라우팅 공법으로서 터널에 강관 그라우팅이 시공된 상태를 도시한 횡단면도로서, 굴착대상 터널(100) 형상의 천정부(크라운) 주변에 천공홀(102)을 형성하고, 상기 천공홀(102) 내부에 강관(120)을 설치하고, 상기 강관(120)의 내부를 통하여 그라우트재(153)를 압력 주입하는 방법을 도시한 것이다.
또한, 도 2a 내지 도 2e는 종래의 강관 그라우팅 공법으로서 터널 천정면에 일정한 단면 형태로 강관을 시공하는 순서를 도시한 공정도로서, 천공장비(110)를 이용하여 천공홀(102)을 천공하고, 상기 천공홀(102)의 내부에 강관(120)을 삽입하며, 상기 강관의 패킹 또는 코킹 공정, 실링 공정을 거친 후, 강관(120)의 분사공(121b)을 통하여 패커(151)가 장착된 주입관(150) 등의 수단을 이용하여 다단식으로 또는 일괄식으로 그라우트재(153)를 압력분사시켜 지반 내로 침투시켜, 상기 주입재에 의한 지반의 고결로 강관과 주변 지반을 일체로 만들어 굴착 예정 지반 주위의 인장강도를 증가시켜 전단저항을 강화하고, 지반 차수성을 증대시키며, 추가적으로 굴착공정이 안정적으로 시행되도록 하는 공법이다.
상기한 바와 같은 단계로 이루어진 종래의 강관 그라우팅 공법은 터널 굴착에 적용되는 NATM 공법에 따라 굴착된 막장 자유면에 H빔 또는 강지보(210)를 설치하고, 상기 지보재(210)의 주변에 숏크리트층(300)을 형성해야만 터널의 안정성을 도모할 수 있다.
그런데 종래의 강관 그라우팅공법은 지반에 설치된 강관 후단부가 이러한 강지보(210) 위에 접하여 걸쳐져야만 보강효과를 극대화시킬 수가 있다.
따라서, 터널 설계시에 터널 굴착 주변부의 적절한 범위 내에 그라우팅 범위가 정해지므로, 강관 그라우팅 공법의 시공시 강관의 규격이나 설치 길이, 설치 간격, 및 설치 각도 등을 주요 설계 파라미터로 삼아서 엄격한 관리를 하여야 하는 필요성이 강조되고 있는 실정이다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 강관 그라우팅 공법은 현장 여건상 천공 장비의 드리프터(114)와 강지보(210) 사이의 간섭 및 강관의 단위길이 등으로 인하여 터널 설계도에서 예시하는 강관 설치각도(5°~ 15°)을 적용 및 설치하기 어려운 상황이며, 이를 해결하기 위해서는 매 굴착 단면을 강관 설치각도에 맞춰 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 변단면 형식으로 설계 및 시공하여야 하나, 강관(120)의 설치각도와 맞게 터널 굴착 단면 크기를 변화시키면서 터널 굴착을 진행해야 하므로 터널 굴착 방향으로 일정간격마다 설치되는 강지보(210)의 크기가 달라지므로 강지보 제작경비가 많이 소요될 뿐만 아니라 설치공정이 복잡하여 공사비 및 공사 기간이 증가하는 단점이 있다.
또한, 굴착 완료 후에 굴곡진 전 굴착 단면에 대하여 상당량만큼의 숏크리트층(300)으로 채워야 하므로 재료가 크게 소요되는 문제점도 있다.
따라서, 터널 보강공사의 경비절감 및 공정의 단순화를 위해서는 변단면 형태의 굴착 및 보강을 시행하지 않고, 일반적으로 일정한 단면 굴착 조건하에 강관의 설치각도를 제한하는 설계를 채택해야 한다.
이러한 실정을 고려하여 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 종래의 강관 그라우팅 및 직천공 강관 보강공법에서는 천공장비의 드리프터와의 간섭을 피하면서도 강관의 설치각도에 따른 설계상의 제한조건, 예컨대, 5°~ 15°을 만족시키면서 또한 강관(120)이 굴착 예정단면(k)에 추후 설치될 강지보(210a)에 걸쳐서 지지되도록 하는 조건을 맞추기 위하여, 통상적으로 굴착 예정단면(k)에 이르기 전에 굴착작업을 일단 중단하고, 강관 설치를 위한 천공 지점을 미리 앞당겨 중간 위치의 막장면(m)에서 예컨대, 5°~ 15°의 각도로 설치하는 강관 그라우팅 공법을 먼저 시행하고, 나아가 굴착장비를 이용하여 굴착 예정단면(k)에 이르기까지 추가 굴착한 후, 터널 상부에 노출되는 강관 돌출부(120a)를 산소 절단기 등의 특수장비를 사용하여 절단하고, 굴착 예정단면(k)에 이르기까지 추가 굴착한 후에 추가로 가설 강지보(210a)를 설치한 후, 숏크리트(300)를 연속하여 타설하는 시공 방법을 시행하고 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 단계로 이루어진 종래의 강관 그라우팅 및 직천공 강관 보강공법은 도 4b에 도시된 바와 같이, 굴착면 내로 강관 돌출부가 노출되며, 이와 같이 노출된 강관 돌출부(120a)는 절단기 또는 산소 용접기를 사용하여 제거해야 하는데, 한 단면 당 수십 개의 강관이 설치되고, 또한 강관의 경우에는 상당히 큰 강성을 가지기 때문에 이들 강관을 모두 절단하여 제거하는 데는 상당한 경비가 증가하고, 시간손실이 초래될 뿐만 아니라 절단 작업시 화재 등의 위험도가 증가하며, 특히 강관의 길이(L) 중에서 강관 돌출부(102a)의 절단된 길이(L1) 만큼 실제 터널 보강길이가 설계 기준보다 감소하게 되므로 보강길이 감소에 따른 안전상의 문제도 심각하게 야기될 수 있다.
등록특허 10-0847352(등록일: 2008.07.14)
이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 강관 선지보 파이프 루프를 터널 굴착면 외곽에 시공함에 있어서, 강관 선지보 파이프 루프 설치각도를 최소화하고, 다음 열 파이프 루프의 수단으로 터널의 일정한 단면을 확대 굴착하여 천공작업 및 강관 설치작업의 공간을 확보하도록 한 터널 보강용 강관 그라우팅장치 및 이를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터널 보강용 강관 그라우팅 장치는 전체적으로 소정의 직경 및 길이를 갖는 강관으로서, 상기 강관의 일측에는 원추형상의 선단부가 형성되고, 상기 강관의 타측에는 나나산이 원주방향을 따라 형성되며, 상기 강관의 외주면에는 내외가 관통되도록 일정한 크기를 갖는 분사공이 형성되며, 상기 강관의 내부에 일정한 크기를 갖는 강관 또는 폴리에틸렌관으로 이루어진 그라우트재 주입관 및 공기배출관이 설치되며, 상기 강관의 나사산에 캡이 나사 결합되며, 상기 캡의 외부에 패킹재가 고정 설치됨을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터널 보강용 강관 그라우팅 장치를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법은 일정한 직경 및 길이를 갖도록 굴착장비를 이용하여 터널을 굴착하는 단계(S 1); 상기 굴착된 터널 상단에 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀을 형성하는 단계(S 2); 상기 천공홀에 청구항 1 또는 청구항 2 기재의 터널 보강용 강관 그라우팅 장치를 삽입하는 단계(S 3); 상기 천공홀 입구와 강관 그라우팅 장치 사이의 틈새를 밀폐시키도록 패킹재로 패킹하는 단계(S 4); 상기 강관 그라우팅 장치에 그라우트재를 주입하여 천공홀과 강관 그라우팅장치(A) 간을 그라우팅하는 단계(S 5); 상기 단계(S 2 - S 5)를 반복하여 터널(T) 상단에 선지보 파이프 루프(R1)를 형성하는 단계(S 6); 상기 터널(T)의 갱내에 최종 설치된 강관 그라우팅 장치로부터 터널의 내부가 단면변화가 이루어지도록 갱내를 굴착장비를 이용하여 확대 굴착하는 단계(S 7); 상기 확대 굴착된 터널(T) 상단에 상기 단계(S 2 - S 5)를 반복 시공하여 확대굴착 터널(T) 상단에 다음 열 선지보 파이프 루프(R2)를 형성하는 단계(S 8)를 시행하여 터널의 내부가 단면 변화를 갖도록 구성함을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 터널 보강용 강관 그라우팅 장치 및 이를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 강관 선지보 파이프 루프를 터널의 굴착면 외곽에 시공함에 있어서, 앞 열의 파이프 루프 설치각도를 최소화하기 위한 뒷 열의 파이프 루프 수단으로 터널의 일정한 단면을 확대 굴착하여 천공작업 및 다음 열의 파이프 루프 설치작업의 공간을 확보함으로써, 시공성 및 안정성과 품질성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 본 발명은 선지보 파이프 루프의 설치에 있어서, 터널의 보강영역에 따라 확대굴착면의 굴착량을 최소화로 함으로써, 여굴 채움량을 줄일 수 있고, 터널 굴착시 강관 돌출을 방지함으로써, 종래의 기술보다 정밀한 시공으로 터널 굴착의 공정 및 공기를 단축시킬 수 있다.
도 1은 종래의 강관 그라우팅 공법으로서 터널에 강관 그라우팅이 시공된 상태를 도시한 횡단면도,
도 2a 내지 도 2e는 종래의 강관 그라우팅 공법으로서 터널 천정면에 일정한 단면 형태로 강관을 시공하는 순서를 도시한 공정도,
도 3a는 종래의 강관 그라우팅 공법으로서 터널 천정면에 변단면 형태로 강관을 시공한 상태를 도시한 예시도,
도 3b는 도 3a의 "A"부분을 확대 도시한 상세도,
도 4a 내지 도 4c는 종래의 강관 그라우팅 공법으로서, 터널 막장면에 일정한 단면 형태로 강관을 시공하는 순서를 도시한 공정도,
도 5는 본 발명에 따른 터널 보강용 일반 천공식 강관 그라우팅 장치를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 터널 보강용 일반 천공식 강관 그라우팅 장치의 설치상태를 도시한 시공도,
도 7은 본 발명에 따른 터널 보강용 직천공식 강관 그라우팅 장치를 도시한 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 터널 보강용 직천공식 강관 그라우팅 장치의 설치상태를 도시한 시공도,
도 9는 본 발명에 따른 터널 보강용 직천공식 강관 그라우팅 장치를 이용하여 변단면 터널의 파이프 루프를 시공하는 상태를 도시한 종단면도,
도 10a는 도 9의 A부분을 확대도시한 상세도,
도 10b는 도 9의 B부분을 확대도시한 상세도,
도 10c는 도 9의 C부분을 확대도시한 상세도.
이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 터널 보강용 일반 천공식 강관 그라우팅 장치를 도시한 사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 터널 보강용 일반 천공식 강관 그라우팅 장치의 설치상태를 도시한 시공도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A)는 전체적으로 소정의 직경 및 길이를 갖는 강관(100)으로서, 상기 강관(100)의 일측에는 원추형상의 선단부(110)가 형성되고, 상기 강관(100)의 타측에는 나사산(120)이 원주방향을 따라 형성되며, 상기 강관(100)의 외주면에는 내외가 관통되도록 일정한 크기를 갖는 분사공(130)이 형성되며, 상기 강관(100)의 내부에 일정한 크기를 갖는 강관 또는 폴리에틸렌관으로 이루어진 그라우트재 주입관(140) 및 공기배출관(150)이 설치되며, 상기 강관(100)의 외부선단 나사산(120)에 캡(160)이 나사 결합되며, 상기 캡(160)의 외부에 패킹재(170)가 고정 설치된 장치이다.
즉, 본 발명에 따른 터널 보강용 강관 그라우팅장치(A)는 강관(100), 그라우트재 주입관(140), 공기배출관(150), 캡(160) 및 패킹재(170)가 유기적으로 결합되어 이루어진 장치이다.
여기서, 상기 강관(100)은 도 5에 도시된 바와 같이, 일정한 직경 및 길이를 갖고, 내외가 관통되도록 일정한 크기를 갖는 분사공(130)이 형성된 관으로서, 상기 강관(100)의 일측에 원추형상의 선단부(110)가 형성되고, 타측에는 나사산(120)이 원주방향을 따라 형성된 구조이다.
또한, 상기 그라우트재 주입관(140) 및 공기배출관(150)은 강관 또는 폴리에틸렌관으로 구성된다.
그리고, 상기 캡(160)은 강관(100)의 외부 선단에 고정 설치된다.
또한, 상기 캡(160)의 외부에 별도로 천공홀(H)과 캡(160) 간에 패킹재(170)를 설치하여 강관(100)에 주입된 그라우트재(G)의 유실 및 기밀을 유지토록 한다.
한편, 상기 그라우트재(G)는 시멘트, 급결재, 물, 혼화제 등으로 구성된다.
즉, 상기 그라우트재(G)는 시멘트, 급결재, 물, 혼화제 등이 혼합된 것이다.
여기서, 상기 시멘트는 일반 포틀랜드시멘트 또는 마이크로시멘트 등으로 구성된다.
또한, 상기 급결재는 규산나트륨(규산소다), 실리카졸 등으로 구성된다.
그리고, 상기 물은 청수로 구성된다.
한편, 도 6은 본 발명에 따른 터널 보강용 일반 천공식 강관 그라우팅장치의 설치상태를 도시한 시공도이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터널 보강용 강관 그라우팅 시공방법은 일정한 직경 및 길이를 갖도록 굴착장비를 이용하여 터널(T)을 굴착하는 단계(S 1); 상기 굴착된 터널(T) 상단에 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계(S 2); 상기 천공홀(H)에 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A)를 삽입하는 단계(S 3); 상기 천공홀(H) 입구와 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A) 사이의 틈새를 밀폐시키도록 패킹재(170)로 패킹하는 단계(S 4); 상기 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A)에 그라우트재(G)를 주입하여 천공홀(H)과 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A) 간을 그라우팅하는 단계(S 5)로 이루어진다.
즉, 본 발명에 따른 터널 보강용 강관 그라우팅 시공방법은 전체적으로 소정의 직경 및 길이를 갖는 강관(100)으로서, 상기 강관(100)의 일측에는 원추형상의 선단부(110)가 형성되고, 상기 강관(100)의 타측에는 나사산(120)이 원주방향을 따라 형성되며, 상기 강관(100)의 외주면에는 내외가 관통되도록 일정한 크기를 갖는 분사공(130)이 형성되며, 상기 강관(100)의 내부에 일정한 크기를 갖는 강관 또는 폴리에틸렌관으로 이루어진 그라우트재 주입관(140) 및 공기배출관(150)이 설치되며, 상기 강관(100)의 외부선단 나사산(120)에 캡(160)이 나사 결합되며, 상기 캡(160)의 외부에 패킹재(170)가 고정 설치된 터널 보강용 강관 그라우팅장치(A)를 시공하는 방법으로서, 일정한 직경 및 길이를 갖도록 굴착장비를 이용하여 터널(T)을 굴착하고, 상기 굴착된 터널(T) 상단에 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성하며, 상기 천공홀(H)에 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A)를 삽입한 후, 상기 천공홀(H) 입구와 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A) 사이의 틈새를 패킹재(170)로 패킹시킨 후, 상기 터널 보강용 강관 그라우팅장치(A)에 그라우트재(G)를 주입하여 천공홀(H)과 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A) 간을 그라우팅한다.
도 7은 본 발명에 따른 터널 보강용 직천공식 강관 그라우팅 장치를 도시한 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A)는 전체적으로 소정의 직경 및 길이를 갖는 강관(100)으로서, 상기 강관(100)의 일측에는 링비트(180)가 설치되고, 상기 강관(100)의 타측에는 나사산(120)이 원주방향을 따라 형성되며, 상기 강관(100)의 외주면에는 내외가 관통되도록 일정한 크기를 갖는 분사공(130)이 형성되며, 상기 강관(100)의 내부에 일정한 크기를 갖는 강관 또는 폴리에틸렌관으로 이루어진 그라우트재 주입관(140) 및 공기배출관(150)이 설치되며, 상기 강관(100)의 외부선단 나사산(120)에 캡(160)이 나사 결합되며, 상기 강관(100)과 캡(160) 사이에 패킹재(170)가 고정 설치된 장치이다.
즉, 본 발명에 따른 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A)는 강관(100), 그라우트재 주입관(140), 공기배출관(150), 캡(160) 및 링비트(180)가 유기적으로 결합되어 이루어진 장치이다.
여기서, 상기 강관(100)은 도 7에 도시된 바와 같이, 일정한 직경 및 길이를 갖고, 내외가 관통되도록 일정한 크기를 갖는 분사공(130)이 형성된 관으로서, 상기 강관(100)의 일측에 링비트(180)가 고정 설치되고, 타측에는 나사산(120)이 원주방향을 따라 형성된 구조이다.
또한, 상기 그라우트재 주입관(140) 및 공기배출관(150)은 강관 또는 폴리에틸렌관으로 구성된다.
그리고, 상기 캡(160)은 강관(100)의 외부 선단에 고정 설치된다.
또한, 상기 캡(160)의 외부에 천공홀(H)과 캡(160) 간에 별도로 패킹재(170)를 설치하여 강관(100) 내에 주입된 그라우트재(G)의 유실 및 기밀을 유지토록 한다.
한편, 상기 그라우트재(G)는 시멘트, 급결재, 물, 혼화제 등으로 구성된다.
즉, 상기 그라우트재(G)는 시멘트, 급결재, 물, 혼화제 등이 혼합된 것이다.
여기서, 상기 시멘트는 일반 포틀랜드시멘트 또는 마이크로시멘트 등으로 구성된다.
또한, 상기 급결재는 규산나트륨(규산소다), 실리카졸 등으로 구성된다.
그리고, 상기 물은 청수로 구성된다.
한편, 도 8은 본 발명에 따른 터널 보강용 직천공식 강관 그라우팅 장치의 설치상태를 도시한 시공도이다.
본 발명에 따른 터널 보강용 강관 그라우팅 장치 시공방법은 일정한 직경 및 길이를 갖도록 굴착장비를 이용하여 터널(T)을 굴착하는 단계(S 1); 상기 굴착된 터널(T) 상단에 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계(S 2); 상기 천공홀(H)에 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A)를 삽입하는 단계(S 3); 상기 천공홀(H) 입구와 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A) 사이의 틈새를 밀폐시키도록 패킹재(170)로 패킹하는 단계(S 4); 상기 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A)에 그라우트재(G)를 주입하여 천공홀(H)과 터널 보강용 강관 그라우팅장치(A) 간을 그라우팅하는 단계(S 5)로 이루어진다.
즉, 본 발명에 따른 터널 보강용 강관 그라우팅 장치 시공방법은 전체적으로 소정의 직경 및 길이를 갖는 강관(100)으로서, 상기 강관(100)의 일측에는 링비트(180)가 설치되고, 상기 강관(100)의 타측에는 나사산(120)이 원주방향을 따라 형성되며, 상기 강관(100)의 외주면에는 내외가 관통되도록 일정한 크기를 갖는 분사공(130)이 형성되며, 상기 강관(100)의 내부에 일정한 크기를 갖는 강관 또는 폴리에틸렌관으로 이루어진 그라우트재 주입관(140) 및 공기배출관(150)이 설치되며, 상기 강관(100)의 외부선단 나사산(120)에 캡(160)이 나사 결합되며, 상기 강관(100)과 캡(160) 사이에 패킹재(170)가 고정 설치된 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A)를 시공하는 방법으로서, 일정한 직경 및 길이를 갖도록 굴착장비를 이용하여 터널(T)을 굴착하고, 상기 굴착된 터널(T) 상단에 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성하며, 상기 천공홀(H)에 터널 보강용 강관 그라우팅장치(A)를 삽입한 후, 상기 천공홀(H) 입구와 터널 보강용 강관 그라우팅장치(A) 사이의 틈새를 패킹재(170)로 패킹시킨 후, 상기 터널 보강용 강관 그라우팅장치(A)에 그라우트재(G)를 주입하여 천공홀(H)과 터널 보강용 강관 그라우팅장치(A) 간을 그라우팅한다.
상기 터널 보강용 강관그라우팅 장치(A)에는 광반도성 세라믹스를 도포할 수도 있다.
여기서, 상기 광반도성 세라믹스는 Ti[OCH(Cl3)2]4와, (CH3)2 CHOH로 제조한 TiO2졸(sol) 57㏖/ℓ, C8H20O4Si와 (CH3)CHOH로 제조된 SiO2졸(sol) 44㏖/ℓ, Zn(C2H3O2)2로부터 제조한 ZnO졸(sol) 50㏖/ℓ에 Ag, Zn, Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속이온을 담지하여, 이를 중량대비 TiO2졸(sol) 50%, SiO2졸(sol) 40%, ZnO졸(sol) 9%와 Ag, Zn, Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속이온 1%의 비율로 복합 처리한 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 터널 보강용 강관그라우팅 장치(A)의 구성요소에 광반도성 세라믹스를 도포함으로써, 열화 방지와, 막강도, 내구성, 가시광 투과율, 광반도성 세라믹스 활성의 저하 등의 종래 문제점을 해결함과 동시에 1회 코팅만으로 광반도성 세라믹스막을 형성하여, 간단하고 비용이 저렴하면서도 광반도성 세라믹스 활성을 결정성이 우수한 이산화티탄(TiO2) 초미립자를 형성하고, Ag, Zn, Cu 중 1종 이상의 금속이온을 담지함으로써 자외선의 조사에 의해 가전자대에서 여기되어 전도대로 여기한 전자들이 가전자대의 정공에 빠른 시간 내에 재결합되는 것을 억제하여 광화학 반응의 활성점을 최대로 지속시킴으로써, 적은 양의 자외선 에너지량에서의 광화학반응이 충분함은 물론 금속이온에 의한 악취물질의 분해와 미생물의 살균 메커니즘에 의해 더욱 우수한, 방오효과 효과를 발현할 수 있다.
이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 터널 보강용 강관 그라우팅 장치를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 터널 보강용 직천공식 강관 그라우팅 장치를 이용하여 변단면 터널의 파이프 루프를 시공하는 상태를 도시한 종단면도이고, 도 10a는 도 9의 A부분을 확대도시한 상세도이며, 도 10b는 도 9의 B부분을 확대도시한 상세도이며, 도 10c는 도 9의 C부분을 확대도시한 상세도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터널 보강용 강관 그라우팅장치를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법은 일정한 직경 및 길이를 갖도록 굴착장비를 이용하여 터널(T)을 굴착하는 단계(S 1); 상기 굴착된 터널(T) 상단에 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계(S 2); 상기 천공홀(H)에 청구항 1 또는 청구항 2 기재의 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A)를 삽입하는 단계(S 3); 상기 천공홀(H) 입구와 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A) 사이의 틈새를 밀폐시키도록 패킹재(170)로 패킹하는 단계(S 4); 상기 강관 그라우팅 장치(A)에 그라우트재(G)를 주입하여 천공홀(H)과 강관 그라우팅 장치(A) 간을 그라우팅하는 단계(S 5); 상기 단계(S 2 - S 5)를 반복하여 터널(T) 상단에 선지보 파이프 루프(R1)를 형성하는 단계(S 6); 상기 터널(T)의 갱내에 최종 설치된 강관 그라우팅 장치(A)로부터 터널(T)의 내부가 단면변화가 이루어지도록 갱내를 굴착장비를 이용하여 확대 굴착하는 단계(S 7); 상기 확대 굴착된 터널(T) 상단에 상기 단계(S 2 - S 5)를 반복 시공하여 확대굴착 터널(T) 상단에 다음 열의 선지보 파이프 루프(R2)를 형성하는 단계(S 8)를 시행하여 터널(T)의 내부가 내부가 단면 변화를 갖도록 구성한다.
즉, 본 발명에 따른 터널 보강용 강관 그라우팅 장치를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법은 일정한 직경 및 길이를 갖도록 굴착장비를 이용하여 터널(T)을 굴착하고, 상기 굴착된 터널(T) 상단에 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀(H)을 형성하며, 상기 천공홀(H)에 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A)를 삽입한 후, 상기 천공홀(H) 입구와 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A) 사이의 틈새를 밀폐시키도록 패킹재(170)로 패킹시킨 후, 상기 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A)의 강관(100)에 그라우트재 주입관(140)을 통해 그라우트재(G)를 주입하면서, 공기배출관(150)을 통해 공기배출 및 그라우트재(G) 배출을 확인하면서 천공홀(H)과 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A) 간을 그라우팅하는 것을 반복 시공하여 터널(T) 상단에 선지보 파이프 루프(R1)를 형성한 후, 상기 터널(T)의 갱내에 최종 설치된 터널 보강용 강관 그라우팅 장치(A)로부터 터널(T)의 내부가 단면변화가 이루어지도록 갱내를 굴착장비를 이용하여 확대 굴착한 후, 상기 확대 굴착된 터널(T) 상단에 선지보 파이프 루프(R1)를 시공하는 바와 같이, 단계(S 2 - S 5)를 반복 시공하여 확대굴착 터널(T) 상단에 다음 열의 선지보 파이프 루프(R2)를 형성함으로써, 터널(T)의 내부가 단면 변화를 갖도록 구성한다.
상기한 바와 같은 구성 및 단계로 이루어진 터널 보강용 강관 그라우팅 장치 및 이를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법은 강관 선지보를 터널의 굴착면 외곽에 시공함에 있어서, 강관 선지보 설치각도를 최소화하기 위한 수단으로 터널(T)의 일정한 단면을 확대 굴착하여 천공작업 및 설치작업의 공간을 확보함으로써, 시공성 및 안정성과 품질성을 향상시킬 수 있고, 선지보 강관의 설치에 있어서, 터널의 보강영역에 따라 확대굴착면의 굴착량을 최소화로 함으로써, 여굴 채움량을 줄일 수 있고, 터널 굴착시 강관 돌출을 방지함으로써, 보다 정밀한 시공으로 터널 굴착의 공정 및 공기를 단축시킬 수 있는 작용효과가 있다.
본 발명의 명세서에 기재한 바람직한 실시예는 예시적인 것으로서 한정적인 것은 아니며, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 나타나 있고, 그들 특허청구범위의 의미중에 들어가는 모든 변형예는 본 발명에 포함되는 것이다.
100:강관 110: 선단부
120: 나사산 130: 분사공
140: 그라우트재 주입관 150: 공기배출관
160: 캡 170: 패킹재
180: 링비트
A: 터널 보강용 강관 그라우팅 장치
H: 천공홀 R1: 선지보 파이프 루프
R2: 다음 열 선지보 파이프 루프 T: 터널

Claims (3)

  1. 전체적으로 소정의 직경 및 길이를 갖는 강관(100)으로서, 상기 강관(100)의 일측에는 원추형상의 선단부(110)가 형성되고, 상기 강관(100)의 타측에는 나사산(120)이 원주방향을 따라 형성되며, 상기 강관(100)의 외주면에는 내외가 관통되도록 일정한 크기를 갖는 분사공(130)이 형성되며, 상기 강관(100)의 내부에 일정한 크기를 갖는 강관 또는 폴리에틸렌관으로 이루어진 그라우트재 주입관(140) 및 공기배출관(150)이 설치되며, 상기 강관(100)의 외부선단 나사산(120)에 캡(160)이 나사 결합되며, 상기 캡(160)의 외측에 패킹재(170)가 고정 설치되는 강관 그라우팅 장치로 구성되고, 상기 강관그라우팅 장치에는 광반도성 세라믹스가 도포되며, 상기 광반도성 세라믹스는 Ti[OCH(Cl3)2]4와, (CH3)2 CHOH로 제조한 TiO2졸(sol) 57㏖/ℓ, C8H20O4Si와 (CH3)CHOH로 제조된 SiO2졸(sol) 44㏖/ℓ, Zn(C2H3O2)2로부터 제조한 ZnO졸(sol) 50㏖/ℓ에 Ag, Zn, Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속이온을 담지하여, 이를 중량대비 TiO2졸(sol) 50%, SiO2졸(sol) 40%, ZnO졸(sol) 9%와 Ag, Zn, Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속이온 1%의 비율로 복합 처리한 것을 특징으로 하는 터널 보강용 강관 그라우팅 장치.
  2. 전체적으로 소정의 직경 및 길이를 갖는 강관(100)으로서, 상기 강관(100)의 일측에는 링비트(180)가 설치되고, 상기 강관(100)의 타측에는 나사산(120)이 원주방향을 따라 형성되며, 상기 강관(100)의 외주면에는 내외가 관통되도록 일정한 크기를 갖는 분사공(130)이 형성되며, 상기 강관(100)의 내부에 일정한 크기를 갖는 강관 또는 폴리에틸렌관으로 이루어진 그라우트재 주입관(140) 및 공기배출관(150)이 설치되며, 상기 강관(100)의 외부선단 나사산(120)에 캡(160)이 나사 결합되며, 상기 강관(100)과 캡(160) 사이에 패킹재(170)가 고정 설치되는 강관 그라우팅 장치로 구성되고, 상기 강관그라우팅 장치에는 광반도성 세라믹스가 도포되며, 상기 광반도성 세라믹스는 Ti[OCH(Cl3)2]4와, (CH3)2 CHOH로 제조한 TiO2졸(sol) 57㏖/ℓ, C8H20O4Si와 (CH3)CHOH로 제조된 SiO2졸(sol) 44㏖/ℓ, Zn(C2H3O2)2로부터 제조한 ZnO졸(sol) 50㏖/ℓ에 Ag, Zn, Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속이온을 담지하여, 이를 중량대비 TiO2졸(sol) 50%, SiO2졸(sol) 40%, ZnO졸(sol) 9%와 Ag, Zn, Cu 중에서 선택된 1종 이상의 금속이온 1%의 비율로 복합 처리한 것을 특징으로 하는 터널 보강용 강관 그라우팅 장치.
  3. 일정한 직경 및 길이를 갖도록 굴착장비를 이용하여 터널(T)을 굴착하는 단계(S 1);
    상기 굴착된 터널(T) 상단에 일정한 직경 및 깊이로 천공하여 천공홀을 형성하는 단계(S 2);
    상기 천공홀에 청구항 1 또는 청구항 2 기재의 터널 보강용 강관 그라우팅 장치를 삽입하는 단계(S 3);
    상기 천공홀 입구와 강관 그라우팅 장치 사이의 틈새를 밀폐시키도록 패킹재로 패킹하는 단계(S 4);
    상기 강관 그라우팅장치에 그라우트재(G)를 주입하여 천공홀과 강관 그라우팅 장치(A) 간을 그라우팅하는 단계(S 5);
    상기 단계(S 2 - S 5)를 반복하여 터널(T) 상단에 선지보 파이프 루프(R1)를 형성하는 단계(S 6);
    상기 터널(T)의 갱내에 최종 설치된 강관 그라우팅 장치로부터 터널의 내부가 단면변화가 이루어지도록 갱내를 굴착장비를 이용하여 확대 굴착하는 단계(S 7);
    상기 확대 굴착된 터널(T) 상단에 상기 단계(S 2 - S 5)를 반복 시공하여 확대굴착 터널(T) 상단에 다음열 선지보 파이프 루프(R2)를 형성하는 단계(S 8)를 시행하여, 터널의 내부가 단면 변화를 갖도록 구성함을 특징으로 하는 터널 보강용 강관 그라우팅 장치를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법.
KR1020180045551A 2018-04-19 2018-04-19 터널 보강용 강관 그라우팅 장치 및 이를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법 KR101915681B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180045551A KR101915681B1 (ko) 2018-04-19 2018-04-19 터널 보강용 강관 그라우팅 장치 및 이를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180045551A KR101915681B1 (ko) 2018-04-19 2018-04-19 터널 보강용 강관 그라우팅 장치 및 이를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101915681B1 true KR101915681B1 (ko) 2018-11-07

Family

ID=64362922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180045551A KR101915681B1 (ko) 2018-04-19 2018-04-19 터널 보강용 강관 그라우팅 장치 및 이를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101915681B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110410097A (zh) * 2019-06-28 2019-11-05 重庆宏工工程机械股份有限公司 一种工程隧道施工方法
CN110529121A (zh) * 2019-09-05 2019-12-03 北京建工土木工程有限公司 一种富水地层地铁暗挖隧道机械化施工方法
CN111156032A (zh) * 2020-01-20 2020-05-15 杭州临安中民筑友智造科技有限公司 一种注浆管内插型钢注浆加固既有地铁隧道结构及方法
KR102421666B1 (ko) 2021-09-29 2022-07-15 (주)성진이엔씨 Pe 파이프를 이용한 차수 그라우팅용 천공 장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101500667B1 (ko) * 2014-08-28 2015-03-09 최정옥 강관 그라우팅 장치와 이를 이용한 터널 선진 보강 및 차수 그라우팅공법
KR101750273B1 (ko) * 2016-06-14 2017-06-27 주식회사 성우사면 터널 굴착면 보강구조체 및 이를 이용한 터널 보강 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101500667B1 (ko) * 2014-08-28 2015-03-09 최정옥 강관 그라우팅 장치와 이를 이용한 터널 선진 보강 및 차수 그라우팅공법
KR101750273B1 (ko) * 2016-06-14 2017-06-27 주식회사 성우사면 터널 굴착면 보강구조체 및 이를 이용한 터널 보강 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110410097A (zh) * 2019-06-28 2019-11-05 重庆宏工工程机械股份有限公司 一种工程隧道施工方法
CN110529121A (zh) * 2019-09-05 2019-12-03 北京建工土木工程有限公司 一种富水地层地铁暗挖隧道机械化施工方法
CN111156032A (zh) * 2020-01-20 2020-05-15 杭州临安中民筑友智造科技有限公司 一种注浆管内插型钢注浆加固既有地铁隧道结构及方法
CN111156032B (zh) * 2020-01-20 2024-04-02 杭州临安中民筑友智造科技有限公司 一种注浆管内插型钢注浆加固既有地铁隧道结构及方法
KR102421666B1 (ko) 2021-09-29 2022-07-15 (주)성진이엔씨 Pe 파이프를 이용한 차수 그라우팅용 천공 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101915681B1 (ko) 터널 보강용 강관 그라우팅 장치 및 이를 이용한 변단면 터널의 파이프 루프 시공방법
CN101598027B (zh) 一种盾构区间的隧道联络通道施工方法
KR100847352B1 (ko) 강관 그라우팅 터널 보강 공법에 사용되는 보강 튜브 조립체 및 이를 이용한 터널 보강 공법
CN106761918B (zh) 一种隧道溶洞及地下水综合治理构造及施工方法
CN101761084B (zh) 流砂层中掩护式成锚的方法
JP2001040980A (ja) 多段グラウティング装置とその方法
CN111997639B (zh) Tbm施工隧道不良地质段卡机脱困及加固改良地质的方法
CN111734420A (zh) 一种设置洞门砂浆挡墙的富水地层盾构水下接收方法
CN110206339A (zh) 一种顶管穿越地下连续墙施工方法
KR100933230B1 (ko) 보강용 그라우팅 장치
US20230407746A1 (en) Method for filling deformable karst cave
CN111963182B (zh) 盾构机尾刷更换的施工方法
CN107268635A (zh) 岩溶地区邻近既有结构的深基坑支护结构和施工方法
KR100418366B1 (ko) 터널형성용 터널구조물 시공방법 및 터널구조물 구조
JPH04357293A (ja) フレキシブルパイプとその施工方法
CN214062960U (zh) 一种盾构穿越运营车站下方不规则障碍物的施工系统
CN213654855U (zh) 一种外包式盾构洞门封堵结构
KR20060115157A (ko) 더블 케이싱을 이용한 단계별 가압식 쏘일네일링 장치
JP2676012B2 (ja) トンネルの構築方法
CN211256952U (zh) 既有地下室扩建的新建围护结构
KR20200051352A (ko) Cip 벽체후면 차수용 그라우팅공법
LU503258B1 (en) Method for filling deformable karst cave
KR101188709B1 (ko) 지하연속벽의 앵커공 지수장치
JPH1077665A (ja) 既設井戸の帯水層遮断工法
JPH11323905A (ja) 地盤改良注入法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant