KR101988460B1 - 고분자 흡수체 패커를 이용한 압력 그라우팅 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고분자 흡수체 패커를 이용한 압력 그라우팅 공법에 관한 것으로, 패커주입호스(30)를 통하여 그라우트재를 패거(100)로 공급하는 패커 팽창단계와; 상기 패커 팽창단계 완료되면 패커(100)의 내부에 충진시킨 그라우트재의 수분을 고분자 흡수체(122)로 흡수하여 팽창포켓(121)를 팽창시키는 팽창포켓 팽창단계와; 상기 팽창포켓 팽창단계가 완료되면 패커(100)와 천공홀(1) 내부에 고압력으로 그라우트재를 동시에 주입하여 구근을 형성시키는 그라우트재 압력 주입단계를 포함하여 구성하되; 상기 패커 팽창단계 및 팽창포켓 팽창단계는 팽창포켓(121)을 원주방향으로 연접하여 형성하여 팽창포켓(121)의 팽창과 동시에 굴곡부(123)를 형성하는 것으로, 패커에 그라우트재를 공급하여 팽창시키면 패커의 외주연이 천공홀의 외주연이 밀착함과 동시에 팽창포켓 내부의 고분자 흡수체가 수분을 흡수하고 더욱 팽창하므로 그라우트재의 외부손실을 억제하고 원하는 마찰력을 형성할 수 있도록 하되, 팽창과 동시에 굴곡부를 형성하여 마찰력을 극대화시켜 충분한 지지력을 확보하도록 함과 동시에 패커와 천공홀 내부에 고압력으로 그라우트재를 주입하여 패커가 천공홀의 내주연에 강력하게 밀착할 수 있도록 하고 그라우트재가 천공홀의 공극 속으로 깊게 스며들어 강력한 구근을 형성하도록 하는 것이다.

Description

고분자 흡수체 패커를 이용한 압력 그라우팅 공법{pressure grouting method using high molecular compound absorber packer}

본 발명은 고분자 흡수체 패커를 이용한 압력 그라우팅 공법dp 관한 것으로, 상세하게는 그라우트재의 손실을 방지함과 동시에 마찰력을 충분하게 확보할 수 있을 뿐만 아니라 이로 인하여 가압주입이 용이하도록 하는 고분자 흡수체 패커를 이용한 압력 그라우팅 공법에 관한 것이다.

일반적으로 앵커 공법은 토목이나 건축의 구조물을 지반에 정착시키기 위한 것으로, 강연선과 같은 고강도의 인장재로 연결한 후에 인장재에 높은 긴장력을 도입하여 구조물에 횡방향 또는 연직방향의 구속력 또는 선행 하중(pre stress) 등을 가함으로써 지반에서 발생하는 과도한 응력, 변형, 변위 등으로부터 구조물을 보호 내지 안정화시키는 공법이다.

이러한 앵커 공법에 이용되는 앵커는 그 말뜻과 같이 지반에 박는 못이란 의미로서, 지반과 구조물을 하나의 집합체로 묶는 효과를 발휘하며 일반적으로 강선과 시멘트 그라우트로 구성되어 있다.

앵커는 가설 토류벽의 지보공, 영구 앵커 토류벽, 송전탑 기초, 댐의 보강, 지하구조물의 부력앵커, 사면보강 등에 다양하게 사용된다.

앵커는 정착되는 지반의 종류에 따라 암반앵커(Rock anchor) 및 그라운드 앵커(Ground anchor)로 분류되고, 그 설치되는 방향에 따라 타이백(tieback) 및 타이다운(tiedown) 등으로 분류되며, 주입되는 그라우트의 압력에 따라 저압형 앵커 및 고압형 앵커로 분류되고, 앵커체에 긴장력이 가해지는 방식에 따라 인장형 및 압축형으로 분류되며, 앵커에 가해지는 응력분포 방식에 따라 응력집중형 및 응력분산형으로 구분되고, 응력집중형은 앵커의 선단 측에 응력이 집중되도록 하는 방식이며, 응력분산형은 앵커의 정착구간 전체에 걸쳐 분산되도록 한다.

이러한 종래의 기술은 연약지반, 매립층, 모래 자갈층, 전석층, 지하수의 흐름이 있는 지층 및 파쇄대층 등 일반적으로 주입재의 유실이 예상되거나 지반의 마찰 저항력이 작아 일반적인 앵커의 시공으로는 소요 인장력 확보가 어려운 지층에서의 시공이 어렵고, 이로 인하여 앵커체에 다양한 패커를 결합하여 설계상의 마찰 저항력을 얻을 수 있도록 하고 있으나 그라우트재를 주입하여 충진하더라도 초기에는 충분하게 가압 할 수 없는 등의 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 주 목적은 그라우트재의 손실을 최소화하면서 패커를 가압 충진하여 초기부터 원하는 마찰력을 충분하게 확보할 수 있도록 하므로 신속하게 공사를 수행할 수 있을 뿐만 아니라 이로 인하여 공사기간을 단축하여 고사비용을 저감하고 제품에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 하는 고분자 흡수체 패커를 이용한 압력 그라우팅 공법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 초기에 선단부를 견고하게 차단 지지하도록 한 상태에서 천공홀에 압력을 가하면서 그라우트재가 가압주입하므로 천공홀의 공극 속으로 그라우트 재가 깊게 스며들어 강력한 구근을 형성할 수 있도록 하는 고분자 흡수체를 이용한 그라우팅용 패커을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 고분자 흡수체 패커를 이용한 압력 그라우팅 공법은 패커주입호스를 통하여 그라우트재를 패커로 공급하는 패커 팽창단계와; 상기 패커 팽창단계 완료되면 패커의 내부에 충진시킨 그라우트재의 수분을 고분자 흡수체로 흡수하여 팽창포켓을 팽창시키는 팽창포켓 팽창단계와; 상기 팽창포켓 팽창단계가 완료되면 패커와 천공홀 내부에 고압력으로 그라우트재를 동시에 주입하여 구근을 형성시키는 그라우트재 압력 주입단계를 포함하여 구성하되; 상기 패커 팽창단계 및 팽창포켓 팽창단계는 팽창포켓을 원주방향으로 연접하여 형성하여 팽창포켓의 팽창과 동시에 굴곡부를 형성하는 것을 포함함을 그 기술적 구성상 기본 특징으로 한다.

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따라서 본 발명의 고분자 흡수체 패커를 이용한 압력 그라우팅 공법은 패커의 내부로 그라우트재가 공급하여 팽창시키면 패커의 천공홀의 외주연이 밀착함과 동시에 팽창포켓 내부의 고분자 흡수체가 수분을 흡수하고 더욱 팽창하므로 그라우트재의 외부손실을 억제하고 원하는 마찰력을 형성할 수 있도록 할 뿐만 아니라 팽창포켓의 팽창과 동시에 굴곡부를 형성하여 마찰력을 극대화시켜 충분한 지지력을 확보하도록 하는 것으로, 이러한 상태에서 패커와 천공홀 내부에 고압력으로 그라우트재를 주입하여 패커가 천공홀의 내주연에 강력하게 밀착할 수 있도록 하고 그라우트재가 천공홀의 공극 속으로 깊게 스며들어 강력한 구근을 형성하도록 하는 효과가 있는 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 고분자 흡수체 패커를 이용한 압력 그라우팅 공법을 설명하기 위해 설치상태를 나타낸 단면도.
도 2 는 본 발명에 따른 고분자 흡수체 패커를 이용한 압력 그라우팅 공법을 설명하기 위해 패커 충진 상태를 나타낸 단면도.
도 3 은 본 발명에 따른 고분자 흡수체 패커를 이용한 압력 그라우팅 공법을 설명하기 위해 패커 팽창 상태를 나타낸 단면도.
도 4 은 본 발명에 따른 고분자 흡수체 패커를 이용한 압력 그라우팅 공법을 설명하기 위해 패커 및 천공홀 충진상태를 나타낸 단면도.
도 5 는 본 발명에 따른 고분자 흡수체 패커를 이용한 압력 그라우팅 공법을 설명하기 위해 그라우팅용 패커의 단면상태를 나타낸 단면도.

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 5 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 고분자 흡수체 패커를 이용한 압력 그라우팅 공법은 천공홀(1)에 패커(100)를 결합시킨 앵커체(10)를 삽입하는 설치하는 앵커체 삽입단계와; 상기 앵커체 삽입단계가 완료되면 패커주입호스(30)를 통하여 그라우트재를 패커(100)로 공급하는 패커 팽창단계와; 상기 패커 팽창단계 완료되면 패커(100)의 내부에 충진시킨 그라우트재의 수분을 고분자 흡수체(122)로 흡수하여 팽창포켓(121)을 팽창시키는 팽창포켓 팽창단계와; 상기 팽창포켓 팽창단계가 완료되면 패커(100)와 천공홀(1) 내부에 고압력으로 그라우트재를 동시에 주입하여 구근을 형성시키는 그라우트재 압력 주입단계로 구성한다.

상기 패커 팽창단계는 천공홀(1)에 패커(100)를 결합시킨 앵커체(10)를 설치한 상태에서 패커주입호스(30)의 조절밸브(31)를 열어 그라우팅 믹서(50)의 그라우트재를 패거(100)로 내부로 공급하여 가압 충진시킨다.

즉, 패커(100)의 내부로 그라우트재가 공급되면 패커(100)는 팽창하고 이로 인하여 천공홀(1)의 내주연에 패커(100)의 외주연이 밀착되므로 마찰력을 확보할 수 있도록 하는 것이다.

상기 팽창포켓 팽창단계는 패커(100)의 내부에 충진시킨 고분자 흡수체(122)가 그라우트재의 수분을 흡수하면서 지속하여 팽창하므로 팽창포켓(121)도 더욱 팽창하여 천공홀(1)의 내주연을 강하게 가압하므로 충분한 마찰력을 지속적으로 얻을 수 있도록 한다.

더욱이, 팽창포켓(121)에 충진시킨 고분자 흡수체(122)에 의한 지속적인 수분 흡수로 인하여 그라우트재의 농도는 짙어지므로 그라우트재의 외부손실을 억제할 수 있다.

상기 그라우트재 압력 주입단계는 패커(100)와 천공홀(1) 내부에 3kg f/㎠ 이상의 고압력으로 그라우트재를 주입하므로 패커(100)가 천공홀(1)의 내주연에 강력하게 밀착할 수 있도록 할 뿐만 아니라 그라우트재가 천공홀(1)의 공극 속으로 깊게 스며들어 강력한 구근을 형성하도록 하는 것이다.

이러한 본 발명의 그라우팅용 패커(100)는 이형철근(20)을 관통시켜 결합하는 메인시트(110)와, 상기 메인시트(110)의 내주연에 부착하되 고분자 흡수체(122)를 충진시킨 팽창패드(120), 및 상기 메인시트(110)의 좌우측에 결합하되 이형철근(20)과 각종호스를 관통시키는 차단패킹(130)으로 구성한다.

상기 메인시트(110)는 원통형으로 형성하여 내부에 시멘트 밀크 등의 그라우팅재를 주입할 수 있도록 한다.

상기 팽창패드(120)는 메인시트(110)의 내주연에 부착하여 일체화시키되 내부에 고분자 흡수체(122)를 충진시켜 수분을 신속하게 흡수함과 동시에 팽창하여 천공홀(1)의 내주연을 가압할 수 있도록 한다.

여기서 팽창패드(120)는 둘레방향으로 팽창포켓(121)을 형성하여 메인시트(110)의 외주연에 굴곡부(123)를 형성시켜 천공홀(1)의 내주연에 효율적으로 밀착하여 마찰력을 높일 수 있도록 함이 이상적이다.

상기 차단패킹(130)은 원판형상으로 형성하여 원통형의 메인시트(110)의 양단에 끼워 체결밴드(133)로 결합하되 이형철근(20)을 관통시켜 결합하는 센터공(131)을 형성하고 복수개의 호스공(132)을 형성하여 패커주입호스(30)와 천공홀주입호스(40) 및 공기배출호스(50) 등을 효율적으로 관통시켜 결합할 수 있도록 한다.

한편, 패커주입호스(30)와 천공홀주입호스(40)에는 조절밸브(31,41)를 결합함과 동시에 그라우팅믹스(60)에 연결하여 연통시킨다.

이러한 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 천공홀(1)에 패커(100)를 결합시킨 앵커체(10)를 설치한 상태에서 패커주입호스(30)의 조절밸브(31)를 열어 그라우팅 믹서(50)의 그라우트재를 패거(100) 내부로로 공급하여 충진시킨다.

나아가, 패커(100)의 내부로 그라우트재가 공급되면 패커(100)는 팽창하고 이로 인하여 천공홀(1)의 내주연에 패커(100)의 외주연이 밀착되어 마찰력을 확보할 수 있도록 한다.

여기서 패커(100)의 내부에 충진시킨 그라우트재의 수분을 패커(100)의 팽창포켓(121)의 내부에 충진시킨 고분자 흡수체(122)에 의해 흡수되므로 그라우트재의 농도가 짙어져 그라우트재의 외부손실을 억제한다.

더욱이, 패커(100)의 고분자 흡수체(122)가 수분을 흡수하면서 지속하여 팽창하므로 팽창포켓(121)도 더욱 팽창하여 천공홀(1)의 내주연을 강하게 가압하여 충분한 마찰력을 형성할 수 있도록 한다.

또한, 팽창포켓(121)은 원주방향으로 연접하여 형성하므로 팽창포켓(121)의 팽창과 동시에 굴곡부(123)를 형성하여 마찰력을 극대화 시킬 수 있도록 한다.

여기서 패커주입호스(30)의 조절밸브(31)를 닫고 천공홀주입호스(40)의 조절밸브(41)를 열어 그라우트재를 천공홀(1) 내부로 주입한다.

이때 공기배출호스(50)로 천공홀(1)의 내부에 물 등의 잔류물질들을 외부로 배출시킨 다음 공기배출호스(50)를 차단한다.

이러한 상태에서 패커주입호스(30)의 조절밸브(31)를 다시 열고 패커(100)와 천공홀(1) 내부에 3kg f/㎠ 이상의 압력으로 그라우트재를 주입한다.

따라서, 패커(100)의 외주연이 천공홀(1)의 내주연에 강력하게 밀착할 수 있도록 할 뿐만 아니라 그라우트재가 천공홀(1)의 공극 속으로 깊게 스며들어 강력한 구근을 형성하도록 하는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

1 : 천공홀 10 : 앵커체
20 : 이형철근 30 : 패커주입호스
31 : 조절밸브 40 : 천공홀주입호스
41 : 조절밸브 50 : 공기배출호스
60 : 그라우팅 믹서 100 : 패커
110 : 메인시트 111 : 주입공간
120 : 팽창패드 121 : 팽창포켓
122 : 흡수체 123 : 굴곡부
130 : 차단패킹 131 : 센터공
132 : 호스공 133 : 체결밴드

Claims (3)

1. 천공홀(1)에 패커(100)를 결합시킨 앵커체(10)를 삽입하는 설치하는 앵커체 삽입단계와, 상기 앵커체 삽입단계가 완료되면 패커주입호스(30)를 통하여 그라우트재를 패커(100)로 공급하는 패커 팽창단계와, 상기 패커 팽창단계가 완료되면 패커(100)의 내부에 충진시킨 그라우트재의 수분을 고분자 흡수체(122)로 흡수하여 팽창포켓(121)을 팽창시키는 팽창포켓 팽창단계와, 상기 팽창포켓 팽창단계가 완료되면 패커(100)와 천공홀(1) 내부에 3kg f/㎠이상의 고압력으로 그라우트재를 동시에 주입하여 구근을 형성시키는 그라우트재 압력 주입단계를 포함하여 구성하되,
   상기 패커 팽창단계 및 팽창포켓 팽창단계는 다수개의 팽창포켓(121)을 원주방향으로 연접하여 형성하므로 팽창포켓(121)의 팽창과 동시에 굴곡부(123)를 형성하도록 구성한 것을 특징으로 하는 고분자 흡수체 패커를 이용한 압력 그라우팅 공법.
   
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