KR101927725B1

KR101927725B1 - 그라우팅 주입관

Info

Publication number: KR101927725B1
Application number: KR1020180028080A
Authority: KR
Inventors: 박경욱; 권석훈
Original assignee: 박경욱; 권석훈
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2019-02-26

Abstract

본 발명은 그라우팅 주입관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 그라우팅 주입관을 일체형이 아닌 복수의 관체 유닛으로 구성하고 관체 유닛간 탈착이 이루어지도록 구성하며 그라우트액 토출 압력에 의해 개폐되는 개폐밸브를 구성함으로써, 지반의 천공 깊이에 용이하게 대응되고 그라우팅 작업이 효율적으로 이루어질 수 있도록 한 그라우팅 주입관에 관한 것이다.
이를 위해, 양측이 관통된 중공(中空)의 관체로 구성되며, 일단부 외주면에는 내부와 통하는 복수의 토출공이 형성된 경질의 관체 유닛;상기 관체 유닛의 토출공을 차폐시키며, 관체 내부로부터 토출공을 통해 토출되는 그라우트액의 토출 압력에 의해 토출공을 개폐시키는 신축 재질의 개폐밸브;상기 관체 유닛의 양단부에 마련되며, 이웃하는 관체 유닛간 탈착될 수 있도록 구성된 탈착수단;상기 탈착수단을 통해 관체 유닛의 일단부 및 타단부에 각각 결합되며, 관체 유닛의 개구된 부위를 개폐시키는 개폐마개:를 포함하여 구성되어, 상기 탈착수단을 통해 복수의 관체 유닛들이 서로 탈착되면서 관체 유닛의 전체 길이가 가변될 수 있도록 하며, 상기 개폐밸브는 토출공이 형성된 관체 유닛의 외주면을 밀착하여 감싸는 슬리브(sleeve) 형태이고, 상기 토출공은, 개폐밸브 높이 방향의 중간을 기준으로 상부와 하부에 각각 형성되고, 상기 탈착수단은 암나사 및 수나사로 구성되어, 이웃하는 관체 유닛은 서로 나사 결합되며, 상기 토출공 중, 상부에 위치한 토출공은 통공 방향이 상방을 향해 경사지고, 하부에 위치한 토출공은 통공 방향이 하방을 향해 경사지며, 상기 관체유닛의 하단부에는 관체유닛으로부터 외측으로 연장형성되어 단턱을 형성하여 개폐밸브의 상단부가 걸려 지지되는 가이드편이 형성되고, 상기 관체유닛의 상단부는 확관의 형태로 이루어져 이웃하는 관체 유닛의 개폐밸브 하단부가 걸려 지지될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 그라우팅 주입관을 제공한다.

Description

그라우팅 주입관{An u-tube grouting injection pipe}

본 발명은 그라우팅 주입관에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 관체 유닛으로 구성되어 지반 천공 깊이에 용이하게 대응되어 설치될 수 있도록 한 그라우팅 주입관에 관한 것이다.

일반적으로 지하수 유입 및 상재하중으로 인해 연약한 지반이 무너져 내리는 것을 방지하고자 할 때, 연약지반 내에 급결재와 완결재를 반복적으로 주입하여 지반을 강화함으로써 지반의 안정성을 증가시킨다.

이러한 용액형, 반현탁액형, 현탁액형 주입재의 주입재 배합에 따라 급결재와 완결재를 지반내에 주입하는 시공방법을 그라우팅(Grouting) 공법이라 한다.

상기 그라우팅 공법이라 함은 연약지반 예컨대 지하철 가시설 현장, 건축물 지하층 가시설 현장, 해안, 연안, 항만의 점성토 지반 등의 기초 보강 및 차수를 위해 연약지반 내에 주입관을 삽입하고, 주입관을 통하여 시멘트, 골재, 벤토나이트, 물유리 등과 물의 혼합물인 그라우트(grout) 액(재료) 또는 몰탈을 주입하여 충전함으로써 지반의 고결도를 높이고, 지반의 강도 특성 및 투수성을 개량하는 공법이다.

상기 그라우팅 공법을 시행하기 위해서는 그라우트 약액이 저장된 탱크와, 탱크의 그라우트 약액을 펌핑하여 내보내는 모터 펌프와, 지반에 박혀 그라우트 약액을 지반 내로 가이드하는 주입관과, 탱크와 주입관 사이에 설치되어 탱크의 그라우트 약액을 주입관으로 가이드하는 가이드호스로 구성된다.

이하, 첨부된 도 1a 내지 도 1e를 참조하여 종래 기술에 따른 그라우팅 공법에 대하여 설명하도록 한다.

천공비트가 장착된 천공장치(미도시)를 이용하여 소정깊이로 지반 천공작업을 실시한 후, 도 1a에 도시된 바와 같이 천공구멍(1)이 막히지 않도록 케이싱(2)을 삽입 설치한다.

이후, 도 1b에 도시된 바와 같이 케이싱(2) 내부로 슬리브가 장착된 주입관(3)을 삽입 설치한 후, 도 1c에 도시된 바와 같이 케이싱(2)을 인발하여 외부로 빼낸다.

이때, 케이싱(2) 인발전, 주입관(3)과 케이싱(2) 사이에 씰링재를 주입함으로써 주입재가 역류되는 현상을 방지한다.

이후 도 1d에 도시된 바와 같이, 별도의 마개(4)를 이용하여 천공구멍(1)을 막고 천공구멍(1) 내부로 코킹재(5)를 주입하여 마개(4) 전방부의 기밀을 유지시킨다.

이후, 도 1e에 도시된 바와 같이 주입관(3) 내부로 삽입된 주입로드(6)에 구비된 패커(6a)를 팽창시켜 주입관(3) 내면을 밀폐한 후, 주입로드(6)로 그라우트액을 소정 압력으로 공급하여 주입관(3)에 구비된 주입공(3a)을 통해 그라우트액이 천공구멍(1)에 주입시킨다.

이후, 상기한 일련의 과정을 반복 수행하면서 그라우팅 작업을 실시함으로써, 지반을 강화시킨다.

이러한, 일련의 그라우팅 작업은 도면에 도시된 지반 천공 뿐만아니라 터널에 수평 천공 및 상향 천공을 통해 실시될 수 있다.

한편, 상기한 그라우팅 공법을 실시하기 위하여 상기와 같이 주입관(3)이 제공되는데, 종래의 주입관(3)은 다음과 같은 문제가 있었다.

첫째, 주입관(3)의 길이가 일체형으로 제공됨으로써, 지반 천공구멍의 깊이에 따른 주입 압력에 의한 공벽의 역압으로 인해 주입관(3)이 찌그러지는 문제가 있었다.

둘째, 상기 주입관(3)의 예로써 폴리에틸렌 전선관이 제공될 수 있는데, 상기 폴리에틸렌 전선관의 강성이 약해 그라우팅 작업의 효율성을 극대화하기 어려운 문제가 있었다.

즉, 지중에 주입된 그라우트액이 모자란 경우, 그라우트 추가 주입 작업이 이루어질 수 있는데, 연질의 폴리에틸렌 전선관 강성이 약해 추가 작업이 불가능하여, 그라우팅 작업의 품질을 높이기 어려운 문제가 있었던 것이다.

대한민국 등록번호 제10-1038744호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 복수의 관체 유닛으로 구성하고 관체 유닛들 간에 탈착을 통해 길이 조절이 이루어질 수 있도록 함으로써 지반의 천공 깊이에 용이하게 대응되어 그라우팅 작업이 효율적으로 수행될 수 있도록 한 그라우팅 주입관을 제공하고자 한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 경질의 관체 유닛 외주면에 복수의 토출공을 형성하고, 상기 토출공에 신축 재질의 개폐밸브를 덮어씌워 결합함으로써 그라우트액 토출 압력에 의해 신축부재가 자동으로 토출공을 개폐하면서 그라우트액 토출이 이루어질 수 있도록 한 그라우팅 주입관을 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 양측이 관통된 중공(中空)의 관체로 구성되며, 일단부 외주면에는 내부와 통하는 복수의 토출공이 형성된 경질의 관체 유닛;상기 관체 유닛의 토출공을 차폐시키며, 관체 내부로부터 토출공을 통해 토출되는 그라우트액의 토출 압력에 의해 토출공을 개폐시키는 신축 재질의 개폐밸브;상기 관체 유닛의 양단부에 마련되며, 이웃하는 관체 유닛간 탈착될 수 있도록 구성된 탈착수단;상기 탈착수단을 통해 관체 유닛의 일단부 및 타단부에 각각 결합되며, 관체 유닛의 개구된 부위를 개폐시키는 개폐마개:를 포함하여 구성되어, 상기 탈착수단을 통해 복수의 관체 유닛들이 서로 탈착되면서 관체 유닛의 전체 길이가 가변될 수 있도록 하며, 상기 개폐밸브는 토출공이 형성된 관체 유닛의 외주면을 밀착하여 감싸는 슬리브(sleeve) 형태이고, 상기 토출공은, 개폐밸브 높이 방향의 중간을 기준으로 상부와 하부에 각각 형성되고, 상기 탈착수단은 암나사 및 수나사로 구성되어, 이웃하는 관체 유닛은 서로 나사 결합되며, 상기 토출공 중, 상부에 위치한 토출공은 통공 방향이 상방을 향해 경사지고, 하부에 위치한 토출공은 통공 방향이 하방을 향해 경사지며, 상기 관체유닛의 하단부에는 관체유닛으로부터 외측으로 연장형성되어 단턱을 형성하여 개폐밸브의 상단부가 걸려 지지되는 가이드편이 형성되고, 상기 관체유닛의 상단부는 확관의 형태로 이루어져 이웃하는 관체 유닛의 개폐밸브 하단부가 걸려 지지될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 그라우팅 주입관을 제공한다.

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또한, 관체 유닛의 일단부에 결합된 개폐마개는 관체 유닛에 나사 결합되어 외향 돌출되되 뾰족한 선단부를 형성하고, 관체 유닛의 타단부에 결합된 개폐마개는 관체 유닛의 내주면에 나사 결합된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 그라우팅 주입관은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 그라우팅 주입관을 구성하는 관체를 복수의 유닛으로 구성하고, 탈착수단을 통해 그 관체 유닛들을 서로 탈착시킬 수 있도록 구성함으로써, 그라우팅 주입관의 길이를 자유롭게 가변시킬 수 있다.

이에 따라, 지반 천공 깊이에 관계없이 그라우팅 주입관의 길이를 용이하게 가변하여 천공구멍에 삽입할 수 있으므로, 그라우팅 작업의 효율성을 높일 수 있다.

특히, 각 관체 유닛들이 서로 나사 결합을 통해 연결되어 있으므로, 관체 유닛들간 이음부의 강성이 유지될 수 있어, 그라우트액 주입 압력에 의해 그라우팅 주입관 이음부가 파손되는 일은 발생하지 않는다.

둘째, 각 유닛을 구성하는 관체의 둘레면에 복수의 토출공이 형성되고, 그 토출공을 덮어씌운 신축재질의 개폐밸브가 제공됨으로써, 토출공을 통해 나오는 그라우트액의 토출 압력에 의해 개폐밸브가 토출공을 자동으로 개폐시킬 수 있다.

특히, 토출공은 개폐밸브의 중간을 기준으로 개폐밸브의 상부와 하부에 각각 형성됨으로써, 그라우트액은 개폐밸브의 상부 및 하부를 통해 새어나오기 때문에 지반내 그라우트액 주입 범위가 고르게 제공될 수 있는 효과가 있다.

셋째, 각 관체 유닛들간에 왼나사 결합으로 이루어짐으로써, 그라우트액 추가 주입 작업을 위해 드릴 장비 탈착 과정에서 관체 유닛들 간 분리되는 일을 방지할 수 있는 효과가 있다.

즉, 드릴 장비를 관체 유닛에 결합하였다가 해체하는 과정에서, 관체 유닛으로부터 드릴 장비를 풀어내는 방향이 관체 유닛간 결합되어 있는 왼나사 방향과 동일하므로, 드릴 장비 해체 작업시 관체 유닛간에 분리되는 일은 발생하지 않는 것이다.

넷째, 각 관체 유닛의 상,하부를 차폐할 수 있는 개폐마개가 제공됨으로써, 관체 유닛 내부가 보호될 수 있다.

이에 따라, 그라우팅 주입관 내부에 이물질이 유입될 염려가 없으므로, 추후 그라우팅 추가 작업이 효과적으로 이루어질 수 있다.

도 1a 내지 도 1e는 종래 기술에 따른 그라우팅 주입관을 이용해 그라우팅 주입 작업이 이루어지는 과정을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그라우팅 주입관을 나타낸 분해사시도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그라우팅 주입관을 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그라우팅 주입관을 나타낸 단면도
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그라우팅 주입관의 개폐밸브의 작용을 통해 그라우트액이 토출되는 상태를 나타낸 부분 확대 단면도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도 2 내지 도 5b를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그라우팅 주입관에 대하여 설명하도록 한다.

그라우팅 주입관 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 관체 유닛(100)과, 개폐밸브(200)와, 탈착수단(300)과, 개폐마개(400)를 포함하여 구성된다.

관체 유닛(100)은 그라우트액이 이송되는 관로를 제공하며, 천공된 지중(地中)으로 그라우트액을 토출시키는 매개 수단이다.

관체 유닛(100)은 복수로 제공되며, 후술하는 탈착수단(300)을 통해 결합되어 그라우팅 주입관을 구성한다.

즉, 관체 유닛(100)은 그라우팅 주입관의 마디를 구성하는 것이다.

상기 관체 유닛(100)의 길이는 특정하게 제한되지는 않지만, 대략 50cm인 것이 바람직하다.

그라우트액은 각 관체 유닛(100)을 통해 토출되는데, 관체 유닛(100)의 길이를 50cm로 구성함에 따라 그라우트액은 천공된 지중에서 상기 지중의 깊이 방향으로 50cm 마다 토출됨으로써 그라우트액이 지중에 고르게 침투될 수 있다.

관체 유닛(100)은 내구성이 높은 경질의 수지물로 제공됨이 바람직하다.

관체 유닛(100)의 재질은 ABS(Acrylonitrile Butadience Styrene)임이 더욱 바람직하다.

관체 유닛(100)은 양측이 관통된 원통형으로 이루어짐이 바람직하다.

관체 유닛(100)의 외주면에는 관체 유닛(100)의 강성을 높이기 위한 리브가 형성됨이 바람직하다.

관체 유닛(100)의 일단부에는 그라우트액 토출을 위한 복수의 토출공(110)이 형성된다.

상기 토출공(110)은 관체 유닛(100)을 통해 압송되는 그라우트액이 지중으로 토출되는 통로로써, 도면상 관체 유닛(100)의 하단부에 형성된다.

토출공(110)은 관체 유닛(100)의 하단부 외주면 둘레에 복수로 형성되며, 관체 유닛(100)의 하단부에 높이 방향으로 복수행으로 형성된다.

상세하게는, 상기 토출공(110)은 후술하는 개폐밸브(200)에 의해 차폐되는데, 개폐밸브(200)의 중간을 기준으로 개폐밸브(200)의 상,하부에 대응되는 지점에 각각 위치됨이 바람직하다.

또한, 토출공(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 통공 방향이 서로 대칭인 것이 바람직하다.

즉, 상부에 위치한 토출공(110)은 통공 방향이 상방을 향해 경사지게 형성되고, 하부에 위치한 토출공(110)은 통공 방향이 하방을 향해 경사지게 형성된 것이다.

또한, 관체 유닛(100)의 하단부에는 개폐밸브(200)의 결합위치를 가이드하는 가이드편(120)이 형성됨이 바람직하다.

가이드편(120)은 관체 유닛(100)의 직경보다 큰 직경을 갖게 형성되어 토출공(110)이 형성된 관체 유닛(100)의 하단부 외주면과 단턱을 형성한다.
이때, 가이드편(120)의 단턱에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 후술하는 개폐밸브(200)의 상단부가 걸려 지지된다.

상기 단턱의 폭은 개폐밸브(200)의 두께에 대응이 된다.

또한, 관체 유닛(100)의 상단부는 확관의 형태로 이루어짐이 바람직하다.

이는, 관체 유닛(100)의 연이은 결합시, 이웃하는 관체 유닛(100)의 하단부가 안정적으로 결합되도록 하기 위함이다.
이때, 관체유닛(100)의 상단부에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 이웃하는 관체 유닛(100)의 개폐밸브(200) 하단부 걸려 지지된다.
상기 관체유닛(100)의 상단부와 가이드편(120)의 직경은 개폐밸브(200)의 직경과 동일하게 형성됨이 바람직하다.

이러한, 가이드편(120) 및 확관의 구성으로 인해, 개폐밸브(200)의 상단부 및 하단부는 보호될 수 있어 지중으로의 주입관 삽입시 개폐밸브(200)의 손상을 방지할 수 있다.

다음으로, 개폐밸브(200)는 토출공(110)을 개폐하며, 관체 유닛(100)의 하단부 외주면에 결합된다.

개폐밸브(200)는 관체 유닛(100) 내부를 압송중인 그라우트액의 압송 압력이 일정 이상일 때, 토출공(110)을 개방하여 그라우트액이 상기 토출공(110)을 통해 지중으로 토출되도록 제어하는 것이다.

개폐밸브(200)는 탄성력이 뛰어난 신축 재질로 제공이 된다.

개폐밸브(200)의 재질이 특정한 것으로 한정되지는 않지만, 내구성이 높은 합성고무(TPR:Thermo Plastic Rubber)임이 바람직하다.

또한, 개폐밸브(200)는 양측이 관통된 슬리브(sleeve)형태로 제공이 된다.

즉, 이와 같은 형태의 개폐밸브(200)는 관체 유닛(100) 하단부 외주면에 압착되어 있다가, 그라우트액의 토출 압력에 의해 상부 및 하부가 토출공(110)으로부터 이격됨에 따라 그 이격된 간격을 통해 그라우트액이 토출되는 것이다.

이때, 그라우트액의 토출 압력이 줄어들면, 개폐밸브(200)는 탄성력에 의해 복원되면서 토출공(110)을 차폐시킨다.

이러한 개폐밸브(200)의 신축력은 그라우트액 토출압력 5kg/㎤에 대응되는 것이 바람직하다.

다음으로, 탈착수단(300)은 복수로 제공된 관체 유닛(100)간 탈착시키는 역할을 하며, 관체 유닛(100)의 상부 및 하부에 각각 형성된다.

상기 탈착수단(300)은 특정한 것으로 한정되는 것이 아니지만, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 탈착수단(300)에 대하여 관체 유닛(100)간 나사 결합되는 것을 예로 한다.

관체 유닛(100)의 상부 및 하부에는 암나사 및 수나사가 형성되며, 암나사 및 수나사의 위치가 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에서는 관체 유닛(100)의 상단부 내주면에 암나사가 형성되고, 관체 유닛(100)의 하단부 외주면에 수나사가 형성된 것을 예로 하여 설명하기로 한다.

이와 같은 탈착수단(300)의 구성을 통해, 관체 유닛(100)의 상단부는 이웃하는 관체 유닛(100)의 하단부에 나사 결합됨에 따라, 복수의 관체 유닛(100)들은 서로 연이어 결합될 수 있다.

한편, 상기 탈착수단(300)을 구성하는 암나사와 수나사는 왼나사 결합 구조로 이루어짐이 바람직하다.

본 발명은 그라우팅 주입관의 내구성 향상을 통해 그라우팅 추가 주입 작업이 원활하게 이루어질 수 있도록 한 것인데, 그라우팅 추가 주입 작업 과정에서, 그라우팅 주입관에 결합되었던 드릴 장비를 해체할 때 복수의 관체 유닛(100)끼리 서로 분리되는 것을 방지하기 위함이다.

즉, 그라우팅 추가 주입 작업을 위해, 그라우팅 주입관 내에서 경화되어 있는 그라우트재를 파쇄시키기 위한 드릴 장비가 그라우팅 주입관에 결합되는데, 드릴 작업이 완료된 후 상기 드릴 장비를 왼방향으로 회전하여 관체 유닛(100)으로부터 해체하는 과정에서 관체 유닛(100)간에 왼나사 결합되어 있으므로 드릴 장비 분리 과정에서 관체 유닛(100)이 분리되는 일은 발생하지 않는 것이다.

다음으로, 개폐마개(400)는 중공(中空)의 관체 유닛(100)이 연이어 결합된 그라우팅 주입관의 양측을 개폐시키는 구성으로써, 그라우팅 주입관의 내부를 차폐시키는 구성이다.

개폐마개(400)는 그라우팅 주입관의 하단부와 상단부 각각에 마련된다.

즉, 개폐마개(400)는 그라우팅 주입관의 하단부를 구성하는 관체 유닛(100)의 하단부에 나사 결합된 하부 개폐마개(410)와, 그라우팅 주입관의 상단부를 구성하는 관체 유닛(100)의 상단부에 나사 결합된 상부 개폐마개(420)로 제공된다.

하부 개폐마개(410)는 양측이 관통된 그라우팅 주입관의 하부를 막아, 그라우팅 주입관의 내부로 압송되는 그라우트액이 바로 빠져나가는 것을 방지하며, 천공된 지중의 맨아래에 위치된다.

하부 개폐마개(410)는 그라우팅 주입관의 맨 하부를 구성하는 관체 유닛(100)에 나사 결합되며, 상기 관체 유닛(100)으로부터 외향 돌출 형성된다.

이때, 하부 개폐마개(410)는 천공된 지중으로의 삽입이 원활하게 이루어질 수 있도록 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 선단부가 뾰족하게 형성됨이 바람직하다.

또한, 상부 개폐마개(420)는 그라우팅 작업이 완료된 후, 맨 상부의 관체 유닛(100) 개구된 부위를 차폐시키며, 관체 유닛(100)의 상부 내주면에 나사 결합된다.

그라우팅 작업이 완료되더라도 상부 개폐마개(420)를 통해 그라우팅 주입관의 내부 기밀이 유지될 수 있으므로, 그라우팅 주입관 내부로의 이물질 유입이 차단되어 그라우팅 추가 주입 작업이 원활하게 이루어질 수 있다.

한편, 상기한 관체 유닛(100) 모두가 일률적으로 토출공(110)을 형성하고 있어야 하는 것은 아니다.

즉, 토출공(110)이 형성된 관체 유닛(100)과 토출공(110)이 형성되어 있지 않은 관체 유닛(100)이 함께 제공되어, 그라우트액 주입 작업이 필요한 위치만 토출공(110)이 형성된 관체 유닛(100)을 선별하여 그라우팅 주입관을 구성할 수 있는 것이다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 그라우팅 주입관의 결합 및 작용에 대하여 설명하도록 한다.

각 관체 유닛(100)의 하단부를 통해 개폐 밸브(200)를 결합시킨다.

개폐 밸브(200)는 관체 유닛(100) 하단부 외주면을 감싸며, 관체 유닛(100) 하단부 외주면에 압착이 된다.

이때, 개폐 밸브(200)의 상단부는 관체 유닛(100)의 가이드편(120)에 간섭되므로, 작업자는 개폐 밸브(200)를 정해진 위치에 용이하게 위치시킬 수 있다.

다음으로, 그라우팅 주입 작업이 이루어질 지반의 천공 깊이를 고려하여, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 복수의 관체 유닛(100)들을 서로 나사 결합시킨다.

이웃하는 관체 유닛(100)들은 서로 길이 방향으로 연이어 나사 결합되면서, 그라우팅 주입관을 구성한다.

이때, 관체 유닛(100)의 상단부는 이웃하는 관체 유닛(100)의 하단부에 결합된 개폐밸브(200)에 밀착된다.

또한, 하부 개폐마개(20))는 맨 하부의 관체 유닛(100)에 나사 결합되어, 그라우팅 주입관의 하부를 구성한다.

이와 같이 결합된 그라우팅 주입관을 천공된 지반 내로 삽입시킨다.

이때, 그라우팅 주입관의 하단부를 구성하는 하부 개폐마개(410)의 선단부는 뾰족하게 형성되어 있으므로, 그라우팅 주입관은 천공된 지반 내로 비교적 수월하게 삽입이 될 수 있다.

지중에 삽입된 그라우팅 주입관을 이용해 그라우팅 작업을 실시한다.

이를 위해, 맨 상부의 관체 유닛(100)에 개구된 부위를 통해 그라우트액 주입을 위한 팩커(미도시)를 그라우팅 주입관 내부로 삽입하여 그라우트액 주입을 실시한다.

이때, 팩커를 통해 그라우트액은 압송되어 그라우팅 주입관 내에 토출되며, 그라우트액 토출압력은 관체 유닛(100)의 토출공(110)으로 작용하여 도 5a에 도시된 바와 같이 개폐밸브(200)를 관체 유닛(100)의 외주면으로부터 밀어낸다.

이후, 개폐 밸브(200)와 관체 유닛(100)의 외주면으로부터 벌어진 틈새를 통해 그라우트액이 토출되면서, 지중으로 유입이 된다.

이때, 토출공(110)은 개폐밸브(200)의 중간을 기준으로 상부와 하부에 각각 형성되되, 토출공(110)은 각각 상향 및 하향 경사지게 형성되어 있으므로, 그라우트액 토출은 개폐밸브(200)의 상방 및 하방으로 고르게 이루어질 수 있다.

한편, 그라우트액 주입이 완료되면, 그라우트액 토출 압력도 해소되므로 상기 개폐밸브(200)는 복원력에 도 5b에 도시된 바와 같이 원위치된다.

이후, 작업자는 상부 개폐마개(420)를 맨 상부 관체 유닛(100)의 개구부 내주면에 나사 결합하여 이물질이 들어가지 않도록 그라우팅 주입관을 폐쇄시킨다.

이로써, 그라우팅 작업이 완료된다.

한편, 상기와 같이 그라우팅 작업이 완료되더라도, 그라우팅 주입량이 모자란 것으로 판단되는 경우, 그라우팅 추가 주입 작업을 실시한다.

이를 위해, 상부 개폐마개(420)를 열어 그라우팅 주입관 내부를 개방시킨다.

이후, 그라우팅 추가 주입을 위해 그라우팅 주입관 내에서 경화된 그라우트재를 파쇄시킨다.

이를 위해, 드릴 장비(미도시)의 드릴 로드(미도시)를 그라우팅 주입관에 결합시킨 후, 작동시키면 드릴 장비는 경화된 그라우트재를 파쇄시킨다.

이후, 그라우팅 주입관 내에서 파쇄된 그라우트재는 고압의 세척수 등이 그라우팅 주입관 내부로 유입됨에 따라 상방으로 역류하여 배출된다.

한편, 파쇄된 그라우트재가 모두 배출되면, 그라우팅 주입관으로부터 드릴 장비의 드릴 로드를 풀어 해체시킨다.

이때, 드릴 로드는 왼 방향으로 회전되는데, 관체 유닛(100)끼리 왼나사 결합되어 있으므로, 관체 유닛(100)끼리 분리되지는 않는다.

드릴 작업이 완료되면 그라우팅 주입관 내에 그라우트액을 추가로 주입하고, 전술한 일련의 그라우트액 주입 과정들이 실시되면서 지반내에 그라우트액 추가 작업이 이루어진다.

한편, 그라우팅 작업에 있어서, 지반의 투수계수에 따라 1.0샷 , 1.5샷 , 2.0 샷 방식이 선택적으로 적용될 수 있다.

이때, 1.5샷 방식(주입관 방식)과 2.0샷 방식(이중관 로드 방식)은 복수의 그라우트액이 혼합되어 지중에 토출되는 방식으로서, 1.5샷 방식은 복수의 그라우트액이 지상에서 혼합되어 지중의 패커로 제공되고, 2.0샷 방식은 복수의 그라우트액이 이중관 로드를 통해 지중에서 혼합되어 토출이 이루어진다.

이때, 2,0샷 방식은 이중관 로드를 사용해야 하므로, 그라우팅 작업완료 후, 상기 이중관 로드를 회수하는 과정이 용이하지 않은 문제가 있었다.

즉, 이중관 로드를 회수하기 위하여 잭(jack)을 사용하는데, 잭의 설치가 번거로울 뿐만 아니라, 터널과 같은 수평 작업시에는 잭의 설치가 어렵고 이중관 로드를 회수하는 작업성이 떨어지는 문제가 있었던 것이다.

이에 따라, 본 발명에서는 2,0샷 방식의 그라우팅 작업을 적용하는 것에 있어서, 도 6에 도시된 바와 같이 패커를 사용하는 1.5샷 방식을 적용하되 지중의 그라우팅 주입관 내에서 혼합될 수 있도록 Y금구를 패커에 결합하여 그라우팅 작업을 수행할 수 있다.

즉, 이중관 로드를 사용하지 않고, 지중에서 그라우트액 혼합이 이루어질 수 있도록 Y금구를 패커에 연결하여 시공하는 것이다.

이에 따라, 그라우팅 작업을 위한 준비 및 회수 작업이 용이하게 이루어질 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 그라우팅 주입관은 일체형이 아닌 복수의 관체 유닛으로 구성하고 관체 유닛 상호 간에 나사 결합을 통해 그라우팅 주입관의 길이를 조절할 수 있도록 하였다.

또한, 신축재질의 개폐밸브를 구성하여, 그라우트액 토출압력에 의해 개폐밸브가 상,하 방향으로 자동으로 토출공을 개방할 수 있도록 하였다.

이에 따라, 그라우팅 작업이 요구되는 지반의 천공 깊이에 그라우팅 주입관의 길이가 용이하게 대응될 수 있으며, 내구성 향상으로 인해 그라우팅 작업이 1차 씰링 주입, 2차 본주입, 3차 추가 주입 등 여러 차례 이루어질 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 관체 유닛 110 : 토출공
120 : 가이드편 200 : 개폐밸브
300 : 탈착수단 400 : 개폐마개
410 : 하부 개폐마개 420 : 상부 개폐마개

Claims

양측이 관통된 중공(中空)의 관체로 구성되며, 일단부 외주면에는 내부와 통하는 복수의 토출공이 형성된 경질의 관체 유닛;
상기 관체 유닛의 토출공을 차폐시키며, 관체 내부로부터 토출공을 통해 토출되는 그라우트액의 토출 압력에 의해 토출공을 개폐시키는 신축 재질의 개폐밸브;
상기 관체 유닛의 양단부에 마련되며, 이웃하는 관체 유닛간 탈착될 수 있도록 구성된 탈착수단;
상기 탈착수단을 통해 관체 유닛의 일단부 및 타단부에 각각 결합되며, 관체 유닛의 개구된 부위를 개폐시키는 개폐마개:를 포함하여 구성되어,
상기 탈착수단을 통해 복수의 관체 유닛들이 서로 탈착되면서 관체 유닛의 전체 길이가 가변될 수 있도록 하며,
상기 개폐밸브는 토출공이 형성된 관체 유닛의 외주면을 밀착하여 감싸는 슬리브(sleeve) 형태이고,
상기 토출공은,
개폐밸브 높이 방향의 중간을 기준으로 상부와 하부에 각각 형성되고,
상기 탈착수단은 암나사 및 수나사로 구성되어, 이웃하는 관체 유닛은 서로 나사 결합되며,
상기 토출공 중, 상부에 위치한 토출공은 통공 방향이 상방을 향해 경사지고, 하부에 위치한 토출공은 통공 방향이 하방을 향해 경사지며,
상기 관체유닛의 하단부에는 관체유닛으로부터 외측으로 연장형성되어 단턱을 형성하여 개폐밸브의 상단부가 걸려 지지되는 가이드편이 형성되고,
상기 관체유닛의 상단부는 확관의 형태로 이루어져 이웃하는 관체 유닛의 개폐밸브 하단부가 걸려 지지될 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 그라우팅 주입관.
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제 1항에 있어서,
관체 유닛의 일단부에 결합된 개폐마개는 관체 유닛에 나사 결합되어 외향 돌출되되 뾰족한 선단부를 형성하고, 관체 유닛의 타단부에 결합된 개폐마개는 관체 유닛의 내주면에 나사 결합된 것을 특징으로 하는 그라우팅 주입관.