KR101955403B1

KR101955403B1 - 몰타르 그라우팅 장치

Info

Publication number: KR101955403B1
Application number: KR1020180063389A
Authority: KR
Inventors: 임호균
Original assignee: 임호균
Priority date: 2018-06-01
Filing date: 2018-06-01
Publication date: 2019-05-30

Abstract

본 발명에 따른 몰타르 그라우팅 장치는 시멘트와 모래와 물을 수용하는 탱크부재와, 상기 탱크부재로터 전달되는 시멘트와 모래와 물을 교반하여 혼합하기 위한 혼합장치와, 상기 혼합장치로부터의 몰타르를 가압 이송하기 위한 가압이송장치와, 지반을 천공하고 천공된 영역에 몰타르를 주입하기 위한 천공및주입장치를 포함하며, 상기 천공및주입장치는 동력을 발생시키기 위한 동력발생부와, 물과 공기와 몰타르를 주입하기 위한 주입부를 포함하며, 상기 주입부는 물과 몰타르와 공기를 유입하기 위한 유입부와, 상기 유입부로 유입된 물과 몰타르와 공기를 유동시키고 배출하기 위한 배출부를 포함하되, 상기 배출부는 복수 개의 유동관들을 동심원적으로 포함하여 형성되며, 상기 유동관은 중공 원기둥 형상으로 형성되되, 상기 유동관의 내부 표면에는 불규칙적인 미세한 오목부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 몰타르 유동성을 증대시킴으로써, 지중 보강체 형성에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있으며, 지중에 형성되는 보강체에 이물질이 혼합되는 것을 방지하고, 소정의 설계 형상대로 형성함으로써, 수직력에 대한 지지강도뿐만 아니라 수평력에 대한 지지강도를 증대시킬 수 있다.
또한, 작업 현장에서 발생되는 소음을 감소시킬 수 있다.

Description

몰타르 그라우팅 장치{MORTAR GROUTING APPARATUS}

본 발명은 연약지반 개량 또는 차수벽 형성에 이용되는 몰타르 그라우팅 장치에 관한 발명으로서, 보다 상세하게는 몰타르를 구성하는 모래와 시멘트가 보다 균일하게 혼합된 상태에서 강한 압력으로 대상 영역에 주입됨으로써, 균일하면서도 높은 강도의 지중 보강체를 형성하도록 구성되는 몰타르 그라우팅 장치에 관한 발명이다.

기초공사란 건물이나 교량, 댐 같은 구조물을 지반 위에 구축하고자 하는 경우, 구조물 자체 무게에 의한 수직방향의 하중과 지진 또는 바람에 의해 구조물에 가해지는 수평방향의 하중을 지반으로 전달하기 위한 공작물을 형성하는 작업을 의미한다.

지반 내 지하수의 유입을 차단하기 위한 차수벽을 형성하는 경우나, 연약 지반을 개량하는 경우, 지반 내에 콘크리트 보강체를 형성하는 작업을 수행하며, 형성된 보강체에서 지면으로부터 돌출된 보강체의 상단부는 소정의 높이로 절단 제거된다.

상기와 같은 연약지반 개량이나 차수벽을 형성하기 위해 보강체를 형성하는 방법으로는, 소정의 지중 심도까지 비트로써 삭공하여 공간을 형성한 상태에서, 고압 분사로드의 단부에 형성되어 있는 분사노즐로 시멘트나 고화재 등의 보강 충전재를 분사하여 보강체를 형성하는 방법이 이용되고 있다.

즉, 분사로드를 통해 지반에 원기둥 형태의 공간을 형성한 상태에서, 상기 분사로드를 상승시키면서 고압수를 분사하여 공간 내의 지반을 절삭하여 공간을 확장시킴과 동시에 몰타르와 경화제를 포함하는 주입재를 상기 공간에 충진함으로써, 지반 내에 원기둥 형태의 보강체를 연속적으로 형성하여 차수벽을 형성하거나 연약지반을 개량하게 된다.

그런데, 상기 분사로드를 상승시키면서 지반을 절삭하는 과정에서는, 보강체를 형성하고자 하는 공간 내부로 물과 절삭토가 유동되며, 이러한 요인에 의해 상기 보강체를 형성하는 몰타르가 충분한 유동 압력으로 충진되지 못하는 경우가 발생된다.

이러한 경우, 최종적으로 형성되는 보강체가 높이 방향을 따라 일정한 폭을 가지는 원기둥 형태로 형성되지 못하고, 높이 방향을 따라 불규칙적인 폭을 갖는 구조물로 형성되어, 결국 수직 하중과 수평 하중에 견디는 강도가 저하되는 원인이 된다.

또한, 상기 보강체는 모래와 시멘트가 균일하게 혼합된 상태에서 충진 형성되는 것이 바람직한데, 고압수를 분사하여 지반을 절삭하는 과정에서 지반의 절삭토가 충진되는 몰타르에 혼합되어 최종적으로 형성되는 보강체의 각 영역 별로 지지 강도가 달라지기도 한다.

결국 이러한 점은, 지진과 같은 수평 하중 작용 시 이에 견디는 강도를 현저히 저하시키는 요인이 된다.

본 발명의 목적은, 분사로드 내부에서 몰타르가 보다 원활히 유동되면서도, 강한 압력으로 충진될 수 있도록 구성되는 몰타르 그라우팅 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 보강체를 형성하기 위한 몰타르에 이물질들이 혼입되는 것을 방지하도록 구성되는 몰타르 그라우팅 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 지반을 절삭하기 위한 고압수가 보다 강한 압력으로 분사될 수 있도록 구성되는 몰타르 그라우팅 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 몰타르를 구성하는 모래와 시멘트가 신속하면서도 균일하게 혼합되도록 구성되는 몰타르 그라우팅 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 작업 현장에서 발생되는 소음을 감소시키도록 구성되는 몰타르 그라우팅 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 몰타르 그라우팅 장치는 시멘트와 모래와 물을 수용하는 탱크부재와, 상기 탱크부재로터 전달되는 시멘트와 모래와 물을 교반하여 혼합하기 위한 혼합장치와, 상기 혼합장치로부터의 몰타르를 가압 이송하기 위한 가압이송장치와, 지반을 천공하고 천공된 영역에 몰타르를 주입하기 위한 천공및주입장치를 포함하며, 상기 천공및주입장치는 동력을 발생시키기 위한 동력발생부와, 물과 공기와 몰타르를 주입하기 위한 주입부를 포함하며, 상기 주입부는 물과 몰타르와 공기를 유입하기 위한 유입부와, 상기 유입부로 유입된 물과 몰타르와 공기를 유동시키고 배출하기 위한 배출부를 포함하되, 상기 배출부는 복수 개의 유동관들을 동심원적으로 포함하여 형성되며, 상기 유동관은 중공 원기둥 형상으로 형성되되, 상기 유동관의 내부 표면에는 불규칙적인 미세한 오목부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 유동관의 내면에는 나선 방향의 오목부가 형성된다.

또한, 상기 배출부의 중심부에는 몰타르를 유동시키기 위한 몰타르유동관이 설치되고, 상기 몰타르유동관에는 몰타르배출부가 형성되되, 상기 몰타르배출부는 진행 방향을 따라 점차적으로 넓어지는 단면을 갖는 디퓨져 형태의 공간으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 몰타르배출부는 상기 몰타르유동관의 평단면에 대해 방사상 방향으로 미리 지정된 각도 기울어져 형성될 수 있다.

한편, 상기 유입부 내부에는 원형 단면의 유동개구가 형성되며, 상기 유입부에는 몰타르를 유입시키기 위한 몰타르유입관이 연결 설치되되, 상기 몰타르유입관은 상기 유동개구의 원형 단면에 대해 접선 방향으로 연결 설치될 수 있다.

또한, 상기 몰타르유동관의 외부에는 고압수유동관이 배치되며, 상기 고압수유동관에는 고압수배출부가 형성되되, 상기 고압수배출부는 서로 다른 높이에 한 쌍 설치되며, 하부에 형성되는 고압수배출부는 고압수 진행 방향을 따라 점차적으로 넓어지는 단면을 갖는 디퓨져 형태의 공간으로 형성될 수 있다.

그리고, 한 쌍의 고압수 배출부 중에서 상부에 형성되는 고압수배출부는 고압수 진행 방향을 따라 점차적으로 좁아지는 단면을 갖는 노즐 형태의 공간으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 몰타르유동관에는 상기 고압수유동관과 연통되는 연통개구가 형성될 수 있다.

여기서, 상기 연통개구는 0.5 내지 1 mm 직경 범위로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 고압수배출부는 고압수유동관의 평단면에 대해 방사상 방향으로 미리 지정된 각도 기울어져 연결 설치될 수 있다.

또한, 상기 고압수유동관의 외부에는 고압공기를 유동시키기 위한 고압공기유동관이 배치되며, 상기 고압공기유동관에서 고압수배출부의 둘레를 따라 고압공기배출부가 형성되며, 상기 고압공기배출부는 고압공기의 진행 방향을 따라 점차적으로 넓어지는 단면을 갖는 디퓨져 형태의 공간으로 형성될 수 있다.

한편, 상기 가압이송장치 내부에는 모래에 충격을 가하기 위한 파쇄부재가 설치될 수 있다.

여기서, 상기 파쇄부재는 금속재 구와 상기 금속재 구를 탄성지지하기 위한 탄성지지부재를 포함하며, 상기 금속재 구가 몰타르 유동 통로에서 진동되도록 설치될 수 있다.

바람직하게는, 상기 가압이송장치에는 상기 혼합장치로부터 전달되는 몰타르를 유입시키기 위한 복수 개의 유입부와 상기 유입부 각각에 연결되는 복수 개의 파쇄부재가 설치되어, 상기 복수 개의 파쇄부재를 거친 몰타르가 혼합되어 상기 천공및주입장치로 공급된다.

한편, 상기 혼합장치 내부에는 시멘트와 모래와 물을 혼합하기 위한 교반부재가 설치되되, 상기 교반부재는 상기 혼합장치 내부에서 높이 방향을 따라 복수 개 설치되는 블레이드를 포함한다.

바람직하게는, 상기 혼합장치 내부에서 보다 높은 위치에는 보다 큰 외경의 블레이드가 설치된다.

또는, 상기 혼합장치 내부에서 복수 개의 블레이드들의 중심부에 가장 작은 외경의 블레이드가 설치되고, 상기 중심부로부터 높은 위치를 향할수록 보다 큰 외경의 블레이드가 설치되며, 상기 중심부로부터 낮은 위치를 향할수록 점차적으로 보다 큰 외경의 블레이드가 설치될 수 있다.

여기서, 상기 교반부재의 블레이드 단부는 상방으로 꺽여 형성되며, 상기 단부에는 절개부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 교반부재의 블레이드에는 이를 관통하는 개구가 형성될 수 있다.

한편, 상기 가압이송장치에는 발포성 합성수지재로 형성되는 흡음부재가 설치될 수 있다.

여기서, 상기 흡음부재 내부에는 제 1 직경의 개구와 제 2 직경의 개구가 형성되되, 상기 제 1 직경과 제 2 직경은 서로 다르게 형성되며, 상기 흡음부재 내부에서 상기 제 1 직경의 개구와 제 2 직경의 개구가 교대로 형성될 수 있다.

본 발명에 의해, 몰타르 유동성을 증대시킴으로써, 지중 보강체 형성에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 지중에 형성되는 보강체에 이물질이 혼합되는 것을 방지하고, 소정의 설계 형상대로 형성함으로써, 수직력에 대한 지지강도뿐만 아니라 수평력에 대한 지지강도를 증대시킬 수 있다.

또한, 작업 현장에서 발생되는 소음을 감소시킬 수 있다.

첨부의 하기 도면들은, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1 은 본 발명에 따른 몰타르 그라우팅 장치의 구성도이며,
도 2 는 상기 장치에 포함되는 배출부의 부분 단면도이며,
도 3 은 상기 배출부의 하단부 단면도이며,
도 4 는 상기 배출부에서 몰타르 배출부 부분의 평단면도이며,
도 5 는 상기 배출부에서 고압수배출부 부분의 단면도이며,
도 6 은 상기 고압수배출부 부분의 평단면도이며,
도 7 은 상기 고압수배출부 부분의 정면도이며,
도 8 은 고압공기배출부의 단면도이며,
도 9 는 상기 그라우팅 장치에 포함되는 유입부의 사시도와 평단면도이며,
도 10 은 상기 그라이팅 장치에 포함되는 혼합장치의 내부 구성도이며,
도 11 은 상기 혼합장치의 다른 실시예의 내부 구성도이며,
도 12 는 상기 그라우팅 장치에 포함되는 가압이송장치의 내부 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 몰타르 그라우팅 장치의 구성도이며, 도 2 는 상기 장치에 포함되는 배출부의 부분 단면도이며, 도 3 은 상기 배출부의 하단부 단면도이며, 도 4 는 상기 배출부에서 몰타르 배출부 부분의 평단면도이며, 도 5 는 상기 배출부에서 고압수배출부 부분의 단면도이며, 도 6 은 상기 고압수배출부 부분의 평단면도이며, 도 7 은 상기 고압수배출부 부분의 정면도이며, 도 8 은 고압공기배출부의 단면도이며, 도 9 는 상기 그라우팅 장치에 포함되는 유입부의 사시도와 평단면도이며, 도 10 은 상기 그라이팅 장치에 포함되는 혼합장치의 내부 구성도이며, 도 11 은 상기 혼합장치의 다른 실시예의 내부 구성도이며, 도 12 는 상기 그라우팅 장치에 포함되는 가압이송장치의 내부 구성도이다.

도 1 과 2 를 참조하면, 본 발명에 따른 몰타르 그라우팅 장치는 시멘트와 모래와 물을 수용하는 탱크부재(10)와, 상기 탱크부재(10)로터 전달되는 시멘트와 모래와 물을 교반하여 혼합하기 위한 혼합장치(20)와, 상기 혼합장치(20)로부터의 몰타르를 가압 이송하기 위한 가압이송장치(30)와, 지반을 천공하고 천공된 영역에 몰타르를 주입하기 위한 천공및주입장치(100)를 포함하며, 상기 천공및주입장치(100)는 동력을 발생시키기 위한 동력발생부(110)와, 물과 공기와 몰타르를 주입하기 위한 주입부(130)를 포함하며, 상기 주입부(130)는 물과 몰타르와 공기를 유입하기 위한 유입부(150)와, 상기 유입부(150)로 유입된 물과 몰타르와 공기를 유동시키고 배출하기 위한 배출부(170)를 포함하되, 상기 배출부(170)는 복수 개의 유동관(172, 174, 176)들을 동심원적으로 포함하여 형성되며, 상기 유동관(172, 174, 176)은 중공 원기둥 형상으로 형성되되, 상기 유동관(172, 174, 176)의 내부 표면에는 불규칙적인 미세한 오목부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 탱크부재(10)는 내부에 물과 시멘트, 모래 등을 수용하기 위한 구성으로서, 하나의 탱크부재(10) 내부에 물과 시멘트와 모래가 모두 수용될 수도 있으나, 2 개 이상의 탱크부재(10)에 물과 시멘트, 모래가 분리 수용된 상태에서 상기 혼합장치(20)로 공급되도록 구성될 수도 있다.

또한, 상기 시멘트에는 충진된 몰타르를 신속히 고화시키기 위한 고화제 이외의 각종 첨가제가 혼합될 수 있다.

상기 탱크부재(10)에 수용되는 시멘트와 모래와 물은 상기 혼합장치(20)로 공급되며, 상기 혼합장치(20) 내의 교반부재(22)를 통해 혼합된다.

상기 혼합장치(20)에 의해 시멘트와 모래와 물 및 첨가제들이 혼합되어 형성되는 몰타르는 상기 가압이송장치(30)에 의해 높은 압력 상태에서 상기 천공및주입장치(100)로 공급된다.

상기 천공및주입장치(100)는 먼저 배출부(170)의 단부에 설치되는 비트(132)를 이용하여 지반에 원기둥 형태의 공간을 천공하고, 이후 상기 배출부(170)를 회전 상승시키면서 천공된 영역에 몰타르를 주입한다.

이때, 상기 배출부(170)를 회전 상승시키는 동안 고압의 물(고압수)을 분사함으로써, 천공된 원기둥 형태의 공간을 소정의 설계 폭으로 확장시키고, 상기와 같이 확장된 공간에 몰타르를 주입한다.

상기 천공및주입장치(100)는 본 장치의 이동과 상기 배출부(170)를 회전시키기 위한 동력을 발생시키기 위한 동력발생부(110)와, 물과 공기와 몰타르를 주입하기 위한 주입부(130)를 포함한다.

상기 주입부(130)는 물과 몰타르와 공기를 상기 배출부(170)로 유입시키기 위한 유입부(150)와, 상기 유입부(150)로 유입된 물과 몰타르와 공기를 유동시키고, 고압수에 의해 형성된 상기 공간으로 몰타르를 배출하기 위한 배출부(170)를 포함한다.

상기 배출부(170)는 중공 원기둥 형상의 복수 개의 유동관(172, 174, 176)들을 동심원적으로 포함하여 형성되는데, 예를 들어 최내부에 배치되는 유동관(172)을 통해서는 몰타르가 유동되며, 그 외부에 배치된 유동관(174)을 통해서는 고압수가 유동된다.

그리고, 최외부에 배치되는 유동관(176)을 통해서는 고압의 공기가 유동된다.

여기서, 상기 유동관(172, 174, 176)의 내부 표면에는 불규칙적인 미세한 오목부가 형성된다.

상기 미세한 오목부(1722)는 예를 들어 샌드 블러스팅 가공 방식에 의해 상기 유동관(172, 174, 176)들의 내면에 불규칙적으로 형성될 수 있으며, 그리하여 상기 유동관의 내면과 몰타르 등이 접촉되는 표면을 미세하게 감소시킴으로써, 마치 골프공의 표면에 형성되는 딤플과 같은 효과를 발휘하여, 내부로 유동되는 몰타르, 고압수, 고압 공기의 유동 저항을 감소시키도록 구성된다.

상기 미세한 오목부는 상기 세 개의 유동관들(172, 174, 176) 모두의 내면에 형성될 수도 있으나, 대표적으로 최내부에 배치되는 몰타르 유동관(172)에 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 유동관(172, 174, 176)의 내면에는 나선 방향의 오목부(1724)가 형성된다.

상기 나선 방향의 오목부(1724)는 상기 유동관(172, 174, 176)의 전체 내면에 형성될 수도 있으나, 특히 상기 유입부(150) 부근, 즉 상기 배출부(170)의 상단부에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 나선 방향의 오목부(1724)에 의해 몰타르가 상기 유동관의 내면과 접촉되는 면적을 미세하게 감소시킬 수 있으며, 회전 방향의 유동을 보다 원활히 할 수 있다.

도 9 에 도시된 바와 같이, 상기 유입부(150) 내부에는 몰타르를 유동시키기 위한 원형 단면의 유동개구(152)가 형성되며, 상기 유동개구(152)에 몰타르를 유입시키기 위한 몰타르유입관(154)이 연결 설치된다.

여기서, 상기 몰타르유입관(154)은 상기 유동개구(152)의 원형 평단면에 대해 접선 방향으로 연결 설치될 수 있다.

그리하여, 상기 몰타르유입관(154)에 의해 상기 유동개구(152)로 유입되는 몰타르가 원형 단면의 공간으로 형성되는 상기 유동개구(152) 내부 공간에서 원주 방향으로 회전 유입되도록 구성된다.

그리하여, 상기 몰타르유입관(154)에 의해 유입되는 몰타르가 상기 유동개구(152)의 내벽에 부딪힘으로써 발생되는 유동 저항을 최소화하도록 구성된다.

상기와 같이, 유동개구(152) 공간의 원주 방향을 따라 몰타르가 회전 유입되도록 구성되고, 상기 유동관(172, 174, 176)의 상단부에 나선 방향의 오목부(1724)가 형성됨으로써, 몰타르가 상기 배출부(170)로 유입되는 과정에서의 유동 저항이 최소화될 수 있으며, 이에 의해 몰타르가 보다 원활히 유동 전달될 수 있다.

또한, 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 배출부(170)의 중심부에 배치되는 몰타르유동관(172)의 하부에는 몰타르배출부(1726)가 형성되되, 상기 몰타르배출부(1726)는 몰타르의 배출 진행 방향을 따라 점차적으로 넓어지는 단면을 갖는 디퓨져 형태의 공간으로 형성될 수 있다.

상기 몰타르배출부(1726)은 비트(132)에 인근한 상기 몰타르유동관(172)의 하단에 형성되거나, 상기 비트(132)에 인접한 상부에 형성될 수도 있다.

디퓨져는 속도를 압력으로 변환하기 위한 기계 요소로서, 상기와 같이 몰타르배출부(1726)가 몰타르 배출 방향을 따라 점차적으로 넓어지는 단면을 갖는 디퓨져 형태의 공간으로 형성됨으로써, 몰타르가 보다 강한 압력으로 배출될 수 있다.

상기 비트(132)에 의한 삭공 과정에서는 부근에 설치되는 체크밸브(1727)를 개방하여 상기 비트(132) 근방으로 절삭수가 배출되면서 비트가 회전되도록 구성되며, 삭공이 완료된 상태에서는 상기 체크밸브(1727)를 폐쇄하여 절삭수가 배출되지 않고 공간 확장을 위한 고압수와 몰타르가 배출되도록 한다.

몰타르 그라우팅 장치에 이용되는 상기 체크밸브(1727)의 구성과 작동 방식은 익히 알려진 공지의 내용이므로 자세한 설명은 생략한다.

상기와 같이 공간을 확장시키기 위한 고압수 분사 과정에서, 절삭토와 많은 양의 물이 상기 공간 내에 유동되므로, 몰타르가 충분한 압력으로 상기 공간 내로 충진되지 못하는 경우에는, 최종적으로 형성되는 지중의 보강체가 높이 방향을 따라 일정한 폭을 갖는 원기둥 형태로 형성되지 못하고, 높이 방향을 따라 불규칙적으로 변화되는 폭을 갖는 몰타르 구조물로 형성된다.

그런데, 본원발명에서와 같이 삭공에 의해 확장 형성된 공간 내부로 몰타르를 강한 압력으로 충진함으로써, 최종적으로 형성되는 보강체가 높이 방향을 따라 일정한 폭을 갖는 원기둥 형태로 형성될 수 있다.

그리고, 도 4 에 도시된 바와 같이, 상기 몰타르배출부는 상기 몰타르유동관(172)의 평단면에서 방사상 방향에 대해 미리 지정된 각도 기울어져 형성될 수 있다.

즉, 평단면 상 상기 몰타르배출부(1726)가 배출부(170)의 중심(O)으로부터 방사상 방향에 대해 각도 a 만큼 좌우 대칭적으로 형성되는 것이 아니라, 일 측부(1726-1)의 단면 연장선은 배출부(170)의 중심(O)을 향하지만, 타 측부(1726-2)의 단면 연장선은 상기 배출부의 중심(O)을 향하지 않도록 비대칭적으로 형성된다.

그리하여, 상기 유입부(150) 구성과 몰타르유동관 내면에 형성되는 나선 방향의 오목부에 의해, 회전 유동되는 몰타르에 작용되는 유동 저항이 최소화되도록 구성된다.

그리하여, 몰타르의 회전 유동 성분 힘이 유동 저항에 의해 감소되는 것을 최소화 함으로써, 배출부를 통해 보다 강한 압력으로 몰타르가 배출될 수 있도록 구성된다.

상기 몰타르유동관(172)의 외부에는 고압수유동관(174)이 배치되는데, 상기 고압수유동관(174)에는 고압수배출부(1742, 1744)가 형성된다.

여기서, 상기 고압수배출부(1742, 1744)는 서로 다른 높이에 한 쌍 이상 설치될 수 있다.

도 5 에 도시되는 바와 같이, 예를 들어 상기 고압수배출부(1742, 1744)가 상하로 한 쌍 설치되는 경우, 하부에 형성되는 고압수배출부(1742)는 고압수 진행 방향을 따라 점차적으로 넓어지는 단면을 갖는 디퓨져 형태의 공간으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 한 쌍의 고압수배출부 중에서 상부에 형성되는 고압수배출부(1744)는 고압수 진행 방향을 따라 점차적으로 좁아지는 단면을 갖는 노즐 형태의 공간으로 형성될 수 있다.

그리하여, 상기 상부에 형성되는 고압수배출부(1744)를 통해 높은 속도의 고압수를 분사함으로써, 비트(132)에 의해 삭공된 공간 주변 지반을 절삭함으로써 공간을 확장한다.

그리고, 상기 하부에 형성되는 고압수배출부(1742)를 통해서는 고압수가 강한 압력으로 배출되도록 함으로써, 절삭토를 포함한 이물질들이 상기 몰타르배출부(1726)를 통해 배출되는 몰타르로 혼합되는 것을 방지하도록 구성된다.

그리하여, 최종적으로 형성되는 지중 보강체가 전체적으로 균일한 성분의 몰타르로 형성될 수 있도록 한다.

그리고, 상기 몰타르유동관(172)에는 상기 고압수유동관(174)과 연통되는 작은 직경의 연통개구(1728)가 형성될 수 있다.

여기서, 상기 연통개구(1728)는 0.5 내지 1 mm 직경 범위로 형성되며, 상기 연통개구(1728)에 의해 고압수 중 미량이 상기 몰타르유동관(172)의 내벽으로 유입됨으로써, 몰타르가 상기 몰타르유동관(172)의 내벽을 따라 보다 원활히 유동되도록 구성될 수 있다.

도 6 에 도시된 바와 같이, 상기 고압수배출부(1744) 역시 고압수유동관의 평단면에서 방사상 방향에 대해 미리 지정된 각도 기울어져 형성될 수 있다.

즉, 평단면 상 상기 고압수배출부(1744)가 배출부(170)의 중심(O)으로부터 방사상 방향에 대해 각도 a 만큼 좌우 대칭적으로 형성되는 것이 아니라, 일 측부(1744-1)의 단면 연장선은 배출부(170)의 중심(O)을 향하지만, 타 측부(1744-2)의 단면 연장선은 상기 배출부의 중심(O)을 향하지 않도록 비대칭적으로 형성된다.

그리하여, 고압수에 작용되는 원심력에 대한 저항이 최소화되도록 하여, 보다 강한 압력 또는 속도로 고압수가 배출될 수 있도록 구성된다.

도 5 와 7 에 도시된 바와 같이, 상기 고압수유동관(174)의 외부에는 고압공기를 유동시키기 위한 고압공기유동관(176)이 배치되는데, 상기 고압공기유동관(176)에서 상기 고압수배출부(1744)의 둘레를 따라 고압공기배출부(1762)가 형성된다.

도 8 에 도시된 바와 같이, 상기 고압공기배출부(1762)는 고압공기의 진행 방향을 따라 점차적으로 넓어지는 단면을 갖는 디퓨져 형태의 공간으로 형성될 수 있다.

상기 고압공기배출부(1762)는 특히 상부 고압수배출부(1744) 주위에 형성되는 것이 바람직한데, 상기와 같이 고압수배출부(1744) 주위에 형성되는 고압공기배출부(1762)에 의해, 분사되는 고압수 주위에 고압의 공기가 분사될 수 있다.

그리하여, 분사되는 고압수 주변에 고압의 공기가 분사되는 영역을 형성함으로써, 분사되는 고압수로 절삭토와 같은 이물질이 유입되어 부딪히는 것을 방지하고, 보다 강한 속도로 고압수가 분사될 수 있도록 할 수 있다.

한편, 상기 혼합장치(20) 내부에는 시멘트와 모래와 물을 혼합하기 위한 교반부재(22)가 설치되되, 상기 교반부재는 상기 혼합장치 내부에서 높이 방향을 따라 축(222)에 복수 개 설치되는 블레이드(224)들을 포함한다.

본 발명에 따른 실시예에서, 상기 혼합장치(20) 내부에서 보다 높은 위치에는 보다 큰 외경의 블레이드(224)가 설치된다.

상기 혼합장치(20) 내부로 투입되는 물과 시멘트, 그리고 모래는 서로 다른 밀도를 가진다.

이러한 밀도 차이에 의해, 교반부재를 통해 물과 시멘트 그리고 모래를 혼합하는 경우, 시멘트와 물이 혼합된 상태에서 모래의 표면에 고루 흡착되지 못하는 현상이 발생된다.

이러한 점은 상기 혼합장치(20)에 의한 물과 시멘트 그리고 모래의 혼합 시간을 더욱 증가시키고, 최종적으로 형성되는 지중 보강체의 강도 불균일의 요인이 될 수 있다.

본 발명에서와 같이, 보다 높은 위치에 보다 큰 외경의 블레이드(224)를 설치하여, 상기 교반부재(22)에 의해 마치 디퓨져와 같은 원리로써 높이 방향을 따라 압력 구배를 발생시키고, 상방으로 강한 압력의 유동을 형성하여, 시멘트와 모래와 물이 회전되면서도 상방으로 유동되도록 구성된다.

그리하여, 몰타르를 형성하기 위한 시멘트와 모래와 물이 보다 원활하고도 신속히 접촉 혼합될 수 있다.

통상, 모래와 시멘트, 물은 상기 혼합장치의 상부로부터 투입되는데, 상기와 같이 모래와 시멘트와 물이 회전되면서도 상방으로 유동되도록 구성됨으로써, 상부로부터 투입되는 모래와 시멘트 및 물과의 접촉 효율을 상승시킬 수 있다.

또한, 원료들을 원운동 회전시키는 경우에 비해 불규칙적인 난류 유동을 증대시켜, 원료들 간의 충돌이 단위 시간 동안 보다 빈번해지게 된다.

따라서, 시멘트와 모래와 물이 보다 균일하게 혼합되어 형성되는 몰타르의 공급이 가능해진다.

도 11 에 도시된 본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 혼합장치(20) 내부에서 복수 개의 블레이드들(224)의 중심부(hc)에 가장 작은 외경의 블레이드가 설치되고, 상기 중심부로부터 높은 위치를 향할수록 보다 큰 외경의 블레이드가 설치되며, 또한 상기 중심부로부터 낮은 위치를 향할수록 점차적으로 보다 큰 외경의 블레이드가 설치될 수도 있다.

그리하여, 마치 노즐과 디퓨져를 상하 방향으로 합쳐 놓은 듯한 상태가 되도록 상기 교반부재(22)가 설치됨으로써, 높이 방향을 따르는 압력 구배에 의해 원료들을 원주 방향으로 회전시키면서도, 상하 방향으로 원활히 유동시켜 혼합 효율을 증대시킬 수 있다.

상기 블레이드(224)들은 금속재 또는 합성수지재로 형성될 수 있으며, 상기 블레이드의 원주 방향 단부(226)는 상방으로 꺽여 형성될 수 있다.

또한, 꺽여져 형성되는 상기 블레이드(224)의 단부(226)에는 절개부(227)들이 형성되어, 상기 블레이드의 단부와 원료들의 접촉 면적을 더욱 증대시켜 혼합 효율 및 와류 형성에 의한 유동성을 증대시킬 수 있다.

또한, 이러한 효과를 증대시키기 위해, 상기 블레이드에는 이를 관통하는 개구(228)들이 형성될 수 있다.

한편, 도 12 에 도시된, 상기 가압이송장치(30)는 혼합된 몰타르를 가압하여 상기 천공및주입장치(100)로 전달하기 위한 구성으로서, 상기 가압이송장치(30) 내부에는 모래에 충격을 가하기 위한 파쇄부재(32, 34)가 설치될 수 있다.

상기 가압이송장치(30)에는 도시되지 않은 가압펌프가 연결되어, 상기 가압펌프에 의해 작용되는 압력에 의해, 이송되는 몰타르가 강한 압력으로 상기 가압이송장치(30) 내부를 유동하여 상기 천공및주입장치(100)로 전달되도록 한다.

상기 파쇄부재(32, 34)는 금속재 구(32)와 상기 금속재 구(32)를 탄성지지하기 위한 탄성지지부재(34)를 포함하며, 상기 금속재 구(32)가 몰타르 유동 통로(36) 내에서 진동되도록 설치된다.

상기 가압펌프에 의해 몰타르는 상기 몰타르유동통로(36) 내부로 유동되는데, 이러한 과정에서 상기 금속재 구(32)는 몰타르에 의해 가해지는 압력에 의해 진동된다.

상기와 같이 금속재 구(32)가 진동됨으로써, 유동되는 몰타르 내부에 혼합된 모래들에 충격을 가하게 되고, 그리하여 몰타르 내에 혼합된 모래가 더욱 잘게 분쇄되어 혼합되는 효과를 발휘할 수 있다.

상기 가압이송장치(30)에는 몰타르를 유입시키기 위한 복수 개의 유입부(31)들과 상기 유입부(31)들 각각에 연결되는 복수 개의 파쇄부재(32, 34)가 설치되어, 상기 복수 개의 파쇄부재(32, 34)를 거친 몰타르가 혼합되어 상기 천공및주입장치(100)로 공급된다.

그리하여, 복수 개의 파쇄부재들을 병렬적으로 이용하여 모래를 더욱 잘게 부수고 이를 균일하게 혼합한 상태에서 상기 천공및주입장치(100)로 전달할 수 있다.

상기 가압이송장치(30)에는 발포성 합성수지재로 형성되는 흡음부재(37)가 설치될 수 있다.

여기서, 상기 흡음부재(37)는 제 1 직경(D1)의 개구를 갖는 제 1 흡음부재(372)와 제 2 직경의 개구(D2)를 갖는 제 2 흡음부재(374)가 적층되어 형성되되, 상기 제 1 직경과 제 2 직경은 서로 다르게 형성되며, 상기 흡음부재(37) 내부에서 상기 제 1 직경의 개구와 제 2 직경의 개구가 교대로 형성될 수 있다.

상기 흡음부재(37)를 형성하기 위한 제 1 흡음부재(372)와 제 2 흡음부재(374)는 발포된 폴리우레탄과 같은 다공성 합성수지재로 형성된다.

상기 제 1 직경(D1)과 제 2 직경(D2)은 서로 다르게 형성되며, 상기 가압이송장치(30) 내부에서 발생되는 소음이 상기 흡음부재(37)를 통과하는 동안 마치 소음기(머플러)와 같은 원리에 의해, 음파의 상쇄간섭이 발생되어 소음을 저감시킬 수 있다.

그리하여, 상기 가압이송장치(30) 내부에서 발생되는 울림 소음을 현저히 감소시킬 수 있다.

이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

10: 탱크부재
20: 혼합장치
30: 가압이송장치
100: 천공및주입장치
110: 동력발생부
130: 주입부
170: 배출부

Claims

시멘트와 모래와 물을 수용하는 탱크부재와;
상기 탱크부재로부터 전달되는 시멘트와 모래와 물을 교반하여 혼합하기 위한 혼합장치와;
상기 혼합장치로부터의 몰타르를 가압 이송하기 위한 가압이송장치와;
지반을 천공하고 천공된 영역에 몰타르를 주입하기 위한 천공및주입장치를 포함하며,
상기 천공및주입장치는,
동력을 발생시키기 위한 동력발생부와;
물과 공기와 몰타르를 주입하기 위한 주입부를 포함하며,
상기 주입부는 물과 몰타르와 공기를 유입하기 위한 유입부와;
상기 유입부로 유입된 물과 몰타르와 공기를 유동시키고 배출하기 위한 배출부를 포함하되,
상기 배출부는 복수 개의 유동관들을 동심원적으로 포함하여 형성되며, 상기 유동관은 중공 원기둥 형상으로 형성되되, 상기 유동관의 내부 표면에는 불규칙적인 미세한 오목부가 형성되고,
상기 가압이송장치 내부에는 모래에 충격을 가하기 위한 파쇄부재가 설치되며, 상기 파쇄부재는 금속재 구와 상기 금속재 구를 탄성지지하기 위한 탄성지지부재를 포함하며, 상기 금속재 구가 몰타르 유동 통로에서 진동되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유동관의 내면에는 나선 방향의 오목부가 형성되는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 배출부의 중심부에는 몰타르를 유동시키기 위한 몰타르유동관이 설치되고, 상기 몰타르유동관에는 몰타르배출부가 형성되되,
상기 몰타르배출부는 진행 방향을 따라 점차적으로 넓어지는 단면을 갖는 디퓨져 형태의 공간으로 형성되는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 몰타르배출부는 상기 몰타르유동관의 평단면에서 방사상 방향에 대해 미리 지정된 각도 기울어져 형성되는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 유입부 내부에는 원형 단면의 유동개구가 형성되며, 상기 유입부에는 몰타르를 유입시키기 위한 몰타르유입관이 연결 설치되되, 상기 몰타르유입관은 상기 유동개구의 원형 단면에 대해 접선 방향으로 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 몰타르유동관의 외부에는 고압수유동관이 배치되며, 상기 고압수유동관에는 고압수배출부가 형성되되,
상기 고압수배출부는 서로 다른 높이에 한 쌍 설치되며,
하부에 형성되는 고압수배출부는 고압수 진행 방향을 따라 점차적으로 넓어지는 단면을 갖는 디퓨져 형태의 공간으로 형성되는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
제 6 항에 있어서,
한 쌍의 고압수 배출부 중에서 상부에 형성되는 고압수배출부는 고압수 진행 방향을 따라 점차적으로 좁아지는 단면을 갖는 노즐 형태의 공간으로 형성되는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 몰타르유동관에는 상기 고압수유동관과 연통되는 연통개구가 형성되는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 연통개구는 0.5 내지 1 mm 직경 범위로 형성되는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 고압수배출부는 고압수유동관의 평단면에서 방사상 방향에 대해 미리 지정된 각도 기울어져 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 고압수유동관의 외부에는 고압공기를 유동시키기 위한 고압공기유동관이 배치되며,
상기 고압공기유동관에서 고압수배출부의 둘레를 따라 고압공기배출부가 형성되며,
상기 고압공기배출부는 고압공기의 진행 방향을 따라 점차적으로 넓어지는 단면을 갖는 디퓨져 형태의 공간으로 형성되는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가압이송장치에는 상기 혼합장치로부터 전달되는 몰타르를 유입시키기 위한 복수 개의 유입부와 상기 유입부 각각에 연결되는 복수 개의 파쇄부재가 설치되어,
상기 복수 개의 파쇄부재를 거친 몰타르가 혼합되어 상기 천공및주입장치로 공급되는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 혼합장치 내부에는 시멘트와 모래와 물을 혼합하기 위한 교반부재가 설치되되,
상기 교반부재는 상기 혼합장치 내부에서 높이 방향을 따라 복수 개 설치되는 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 혼합장치 내부에 설치되는 복수 개의 블레이드들 중에서 보다 높은 위치에는 보다 큰 외경의 블레이드가 설치되는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 혼합장치 내부에서 복수 개의 블레이드들의 중심부에 가장 작은 외경의 블레이드가 설치되고,
상기 중심부로부터 높은 위치를 향할수록 보다 큰 외경의 블레이드가 설치되며,
상기 중심부로부터 낮은 위치를 향할수록 점차적으로 보다 큰 외경의 블레이드가 설치되는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 교반부재의 블레이드 단부는 상방으로 꺽여 형성되며, 상기 단부에는 절개부가 형성되는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
제 13 항에 있어서,
상기 교반부재의 블레이드에는 이를 관통하는 개구가 형성되는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 가압이송장치에는 발포성 합성수지재로 형성되는 흡음부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
제 18 항에 있어서,
상기 흡음부재 내부에는 제 1 직경의 개구와 제 2 직경의 개구가 형성되되,
상기 제 1 직경과 제 2 직경은 서로 다르게 형성되며,
상기 흡음부재 내부에서 상기 제 1 직경의 개구와 제 2 직경의 개구가 교대로 형성되는 것을 특징으로 하는 몰타르 그라우팅 장치.
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