KR102065297B1

KR102065297B1 - 두 개의 주입관과 주입재 혼합장치를 구비한 특수주입팩커 및 상기 특수주입팩커를 이용한 복합주입공법

Info

Publication number: KR102065297B1
Application number: KR1020190031229A
Authority: KR
Inventors: 김경수; 박성현
Original assignee: 나로지반기술 주식회사; 주식회사 대정이엔씨; 주식회사 태암엔지니어링; 김경수
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2019-03-19
Publication date: 2020-01-13

Abstract

본 발명은 도심지에서 지하굴착 시 토류벽체공법 배면에 차수 및 지반강도 증대를 위한 주입공법에 사용되어 주입재가 골고루 혼합되도록 하는 특수주입팩커 와, 상기 특수주입팩커를 이용하여 한정된 범위 내에 주입재의 균질한 주입이 되도록 하는 복합주입공법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 특수주입팩커는, 일측 선단에 제1 약액이 주입되는 제1 주입구가 형성되는 제1 주입관과, 일측 선단에 제2 약액이 주입되는 제2 주입구가 형성되는 제2 주입관을 포함하는 약액 주입관; 제1, 2 주입관의 일부가 내부를 관통하며, 공기 또는 오일의 주입을 위한 오일 주입관의 선단과 연결되어 오일 주입관으로부터 주입되는 공기압 또는 유압에 의해 팽창부가 팽창되는 팩커; 및 제1, 2 주입관의 타측 선단과 연결되어 제1, 2 약액이 내부로 주입되는 혼합관과, 혼합관 내로 유입되는 제1, 2 약액의 압력에 의해 회전하면서 제1, 2 약액을 교반하여 순결재 또는 완결재를 생성하고, 회전을 통해 제1, 2 약액이 골고루 혼합되도록 하는 교반익이 구비되는 혼합장치;를 포함하여 이루어진다.

Description

두 개의 주입관과 주입재 혼합장치를 구비한 특수주입팩커 및 상기 특수주입팩커를 이용한 복합주입공법{A special injection packer equipped with two grout pipes and a filling material mixing device, and complex grouting method used the above a special injection packer}

본 발명은 두 개의 주입관과 주입재 혼합장치를 구비한 특수주입팩커 및 상기 특수주입팩커를 이용한 복합주입공법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 도심지에서 지하굴착 시 토류벽체공법 배면에 차수 및 지반강도 증대를 위한 주입공법에 사용되어 주입재가 골고루 혼합되도록 하는 특수주입팩커와, 상기 특수주입팩커를 이용하여 한정된 범위 내에 주입재의 균질한 주입이 되도록 하는 복합주입공법에 관한 것이다.

일반적으로 약액주입은 지반 내에 주입관을 삽입하고, 삽입한 주입관을 이용하여 화학약액(주입재)을 지중에 압송, 충전시켜 일정한 시간을 경과시키면 지반이 고결되는 것으로서, 지반의 불투수화(차수, 지수) 또는 지반강도의 증대를 그 목적으로 한다.

국내에서는, 여러 약액주입공법 중 회전 수세식 천공기를 이용하여 소정 깊이까지 케이싱으로 천공한 후 케이싱 내로 주입관을 삽입하고, 케이싱과 주입관과의 틈을 채움재(시멘트+벤토나이트액)로 가득히 주입한 후 케이싱을 인발하며, 주입관 내에 주입팩커를 삽입하여 겔타임이 긴 완결재를 주입하는 LW(Labiles Wasser Glass)공법이 2액1공정의 대표적인 주입공법으로 이용되고 있다.

상기 LW공법은 다른 약액주입공법에 비해 천공을 케이싱으로 천공하는 것과 주입관을 삽입하는 공정 및 채움재(시멘트+벤토나이트액)를 주입하는 공정이 추가되어 공정이 복잡하고, 겔타임이 긴 완결형 주입재를 주입하므로 주입범위를 이탈하여 주변 지하매설물에 피해를 끼치는 경우가 발생하는 문제점이 있었다.

그리고 국내의 터널보조공법 중에서는 공압식 천공기로 천공하고, 소구경 및 대구경 강관을 삽입한 후 주입구를 코킹하고, 지반과 강관 사이 틈에 채움재(시멘트+벤토나이트액)를 주입한 후 강관 내로 주입팩커를 삽입하여 주입하는 강관보강 그라우팅공법이 있다.

상기 강관보강 그라우팅공법은 지반과 강관 사이 틈에 채움재(시멘트+벤토나이트액)를 주입한 후 12시간 내지 24시간이 경과한 후에 본 주입이 실시되어야 하는데, 이는 터널공사 싸이클 타임을 감안할 때 공사기간의 지연을 발생시키는 요인이 되었다.

또한, 국내의 여러 약액주입공법 중 회전 수세식 천공기에 주입선단장치가 연결된 이중관 롯드를 장착하여 천공한 후, 1차로 순결재를 주입하여 큰 공극을 메우고, 2차로 완결재를 주입하여 작은 공극까지 메우는 SGR(Space Grouting Rocket System)공법이 2액2공정의 대표적인 공법으로 이용되고 있다.

상기 SGR공법은 회전 수세식 천공기에 주입선단장치가 연결된 이중관 롯드를 장착하여 천공하므로, 석영 입자와 같은 이물질이 주입선단장치 내로 침입하여 주입선단장치가 제대로 작동하지 못하는 문제와, 상기 문제에 의해 주입압이 급상승하여 주입 공정이 중지되는 문제가 종종 발생하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 주입관과 지반 사이의 틈에 순결재를 주입하여 패킹 역할을 하므로, 채움재를 주입하는 공정이 생략되어 채움재가 고결하는 시간을 줄일 수 있으며, 순결재를 주입함에 따라 완결재가 주입 목적 범위 이외의 지역으로 이탈하는 것을 방지할 수 있는 특수주입팩커 및 상기 특수주입팩커를 이용한 복합주입공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고 본 발명은 서로 다른 제1 약액(주재료, 이하에서는, '제1 약액'이라 한다.)과 제2 약액(겔형성 반응제, 이하에서는, 제2 약액'이라 한다.)를 지반에 주입할 때, 제1, 2 약액 간의 혼합이 불량하여 겔타임이 안나오거나 지반의 공극에 제1, 2 약액이 따로따로 주입되어 차수 및 지반보강 증대 효과가 발생되지 않는 것을 방지하기 위하여 약액 주입관 선단에 혼합장치를 구비함으로써, 제1, 2 약액이 골고루 혼합되어 예정된 겔타임과 차수 및 지반보강 증대 효과를 발휘할 수 있는 특수주입팩커 및 상기 특수주입팩커를 이용한 복합주입공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 특수주입팩커는, 일측 선단에 제1 약액이 주입되는 제1 주입구가 형성되는 제1 주입관과, 일측 선단에 제2 약액이 주입되는 제2 주입구가 형성되는 제2 주입관을 포함하는 약액 주입관; 제1, 2 주입관의 일부가 내부를 관통하며, 공기 또는 오일의 주입을 위한 오일 주입관의 선단과 연결되어 오일 주입관으로부터 주입되는 공기 압 또는 유압에 의해 팽창부가 팽창되는 팩커; 및 제1, 2 주입관의 타측 선단과 연결되어 제1, 2 약액이 내부로 주입되는 혼합관과, 혼합관 내로 유입되는 제1, 2 약액의 압력에 의해 회전하면서 제1, 2 약액을 교반하여 순결재 또는 완결재를 생성하고, 회전을 통해 제1, 2 약액이 골고루 혼합되도록 하는 교반익이 구비되는 혼합장치;를 포함하여 이루어진다.

일 실시예에서 약액 주입관은, 제1 약액과 제2 약액의 혼합을 방지하기 위해, 제1 주입관과 제2 주입관이 서로 연통되지 않게 구비된다.

일 실시예에서 혼합장치는, 교반익이 구형 또는 나선형이다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 특수주입팩커는, 일측 선단에 제1 약액이 주입되는 제1 주입구가 형성되는 제1 주입관과, 일측 선단에 제2 약액이 주입되는 제2 주입구가 형성되는 제2 주입관을 포함하는 약액 주입관; 제1, 2 주입관의 일부가 내부를 관통하며, 공기압 또는 유압에 의해 팽창부가 팽창되는 상부 팩커; 제1, 2 주입관의 타측 선단과 연결되어 제1, 2 약액이 내부로 주입되는 혼합관과, 혼합관 내에 설치되어 낙하되는 제1, 2 약액의 압력에 의해 회전하면서 제1, 2 약액을 교반하여 순결재 또는 완결재를 생성하고, 회전하면서 제1, 2 약액이 골고루 혼합되도록 하는 교반익이 구비되는 혼합장치; 및 제1, 2 주입관과 연결되는 혼합장치의 일측 선단과 대향되는 타측 선단과 연결되며, 공기압 또는 유압에 의해 팽창부가 팽창되는 하부 팩커;를 포함하여 이루어진다.

다른 실시예에서 약액 주입관은, 제1 약액과 제2 약액의 혼합을 방지하기 위해, 제1 주입관과 제2 주입관이 서로 연통되지 않게 구비된다.

다른 실시예에서 혼합장치는, 교반익이 구형 또는 나선형이다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적 방법으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합주입공법은, 천공기에 연결된 케이싱을 이용하여 기설정된 심도까지 시추공을 천공하는 단계; 케이싱 내에 주입관을 삽입하는 단계; 주입관 내에 위치되는 팩커를 팽창시켜 특수주입팩커를 설치하는 단계; 혼합장치가 제1, 2 약액을 교반하여 생성되는 순결재를 배출시켜, 순결재가 시추공에 주입되는 단계; 혼합장치가 제1, 2 약액을 교반하여 생성되는 완결재를 배출시켜, 완결재가 지중으로 주입되는 단계; 및 특수주입팩커를 상승시키면서, 순결재 주입 단계와 완결재 주입 단계를 반복하는 단계;를 포함한다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적 방법으로서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합주입공법은, 천공기에 연결된 케이싱을 이용하여 기설정된 심도까지 시추공을 천공하는 단계; 케이싱 내에 혼합장치가 연결된 이중관 롯드를 삽입하는 단계; 혼합장치가 제1, 2 약액을 교반하여 생성되는 순결재를 배출시켜, 순결재가 시추공 내에 주입되는 단계; 혼합장치가 제1, 2 약액을 교반하여 생성되는 완결재를 배출시켜, 완결재가 지중으로 주입되는 단계; 및 이중관 롯드를 상승시키면서, 순결재 주입 단계와 완결재 주입 단계를 반복하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따르면, 종래의 약액주입공법과 비교하여 채움재를 주입하는 공정이 생략되어 채움재가 고결하는 시간을 줄일 수 있으며, 고결하는 시간 즉, 12시간 내지 24시간을 줄임으로써 공사기간을 단축시킬 수 있다.

그리고 본 발명에 따르면, 완결재만 주입되는 2액 1공정에서도 특수주입팩커를 이용하면 순결재를 주입할 수 있음에 따라, 주입재가 주입 목적 범위 이외의 지역으로 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 제1, 2 약액을 혼합하는 혼합장치가 구비됨으로써, 제1, 2 약액이 골고루 혼합되어 예정된 겔타임과 차수 및 지반보강 증대 효과를 발휘할 수 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 두 개의 주입관과 주입재 혼합장치를 구비한 특수주입팩커의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 A-A'의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 혼합장치의 회전축과 인입홈의 결합 상태를 도시한 단면도이다.
도 4은 도 1에 도시된 교반익을 나선형으로 교체한 특수주입팩커의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 두 개의 주입관과 주입재 혼합장치를 구비한 더블 특수주입팩커의 단면도이다.
도 6는 도 5에 도시된 하부 팩커가 주입관의 내벽에 밀착된 상태를 도시한 단면도이다.
도 7은 도 4에 도시된 교반익을 나선형으로 교체한 더블 특수주입팩커의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합주입공법의 단계흐름도이다.
도 9 내지 11은 도 8에 도시된 복합주입공법의 과정을 나타내는 개략단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합주입공법의 단계흐름도이다.
도 13 내지 14는 도 12에 도시된 복합주입공법의 과정을 나타내는 개략단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

특수주입팩커

<일 실시예>

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 두 개의 주입관과 주입재 혼합장치를 구비한 특수주입팩커(이하에서는 '특수주입팩커'라 한다.)에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 두 개의 주입관과 주입재 혼합장치를 구비한 특수주입팩커의 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 A-A'의 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 혼합장치의 회전축과 인입홈의 결합 상태를 도시한 단면도이고, 도 4은 도 1에 도시된 교반익을 나선형으로 교체한 특수주입팩커의 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 특수주입팩커(10)는 약액 약액 주입관(100), 팩커(200) 및 혼합장치(300)를 포함하여 이루어진다.

약액 주입관(100)은 순결재(301) 또는 완결재(303)를 생성하기 위한 제1 약액(113)이 주입되는 제1 주입관(110) 및 제2 약액(123)이 주입되는 제2 주입관(120)이 구비된다. 이러한 제1, 2 주입관(110, 120)은 팩커(200)를 관통하며, 선단이 혼합장치(300)와 연결된다.

제1 주입관(110)은 제1 약액(113)의 주입을 위한 제1 주입구(111)와, 제1 약액(113)의 배출을 위한 제1 배출구(115)가 형성된다.

제1 주입구(111)는 제1 주입관(110)의 일측 선단에 형성되며, 외부로부터 제1 주입액(113)이 주입된다. 여기서, 외부라 함은 제1 주입구(111)와 연결되어 제1 주입액(113)을 제1 주입구(111)에 주입시키는 별도의 주입호스로 이해되는 것이 바람직할 것이다.

제1 약액(113)은 제2 약액(123)과 같이 혼합장치(300)로부터 교반되며, 제2 약액(123)과의 교반을 통해 순결재(301) 또는 완결재(303)를 생성하기 위한 약액이다.

제1 배출구(115)는 제1 주입구(111)가 형성된 제1 주입관(110)의 일측 선단과 대향되어 혼합장치(300)와 연결되는 타측 선단에 형성되며, 제1 주입관(110)에 주입되는 제1 약액(113)을 혼합장치(300)로 배출한다.

제2 주입관(120)은 제2 약액(123)의 주입을 위한 제2 주입구(121)와, 제2 약액(123)의 배출을 위한 제2 배출구(125)가 형성된다. 이러한 제2 주입관(120)은 제1 주입관(110)과 서로 연통되지 않게 구비됨으로써, 제1 약액(113)과 제2 약액(123)이 서로 혼합되는 것을 방지한다. 이는, 겔타임이 5~20초인 순결재(301)의 경우, 제1, 2 약액(113, 123)이 약액 주입관(100)에서부터 혼합되면, 순결재(301)가 혼합장치(300)로부터 외부로 배출되기 전에 굳어져 버리기 때문이다.

제2 주입구(121)는 제2 주입관(120)의 일측 선단에 형성되며, 외부로부터 제 2 주입액(123)이 주입된다. 여기서, 외부라 함은 제2 주입구(121)와 연결되어 제2 주입액(123)을 제2 주입구(121)에 주입시키는 별도의 주입호스로 이해되는 것이 바람직할 것이다.

제2 약액(123)은 제1 약액(113)과 같이 혼합장치(300)로부터 교반되고, 제1 약액(113)과의 교반을 통해 순결재(301) 또는 완결재(303)를 생성하기 위한 약액이다. 더 나아가, 제2 약액(123)은 순결재(301)와 완결재(303)의 생성을 위해 적어도 두 종류의 약액으로 구비된다. 구체적으로, 순결재(301)는 제1 약액(113)과 제2-1 약액(123-1)의 교반으로 생성되고, 완결재(303)는 제1 약액(113) 및 순결재(301)에 사용되는 제2-1 약액(123-1)과는 다른 약액인 제2-2 약액(123b)의 교반으로 생성된다.

한편, 제2-1, 2-2 약액(123-1, 123-2)과 다른 제2-3 약액(123-3) 및 제1 약액(113)의 교반을 통해서는 급결재(미도시)가 생성될 수 있다.

제2 배출구(125)는 제2 주입구(121)가 형성된 제2 주입관(120)의 일측 선단과 대향되어 혼합장치(300)와 연결되는 타측 선단에 형성되며, 제2 주입관(120)에 주입되는 제2 약액(123)을 혼합장치(300)로 배출한다.

팩커(200)는 후술될 주입관(400) 내에 인입되는 특수주입팩커(10)의 위치를 고정시키기 위한 부재로서, 관통부(210), 오일 주입관(220) 및 팽창부(230)를 포함하여 이루어진다.

관통부(210)는 제1, 2 주입관(110, 120)이 관통되며, 내부에 공기 또는 오일이 수용되는 공간이 형성된다.

오일 주입관(220)은 관통부(210)의 선단과 연결되어 공기 또는 오일을 관통부(210) 내로 주입한다. 한편, 오일 주입관(220)이 주입하는 것은 공기 또는 오일로 국한되는 것은 아니며, 팽창부(230)의 팽창시킬 수 있는 물질이라면, 이를 한정하지는 아니한다.

팽창부(230)는 관통부(210)의 외측에 구비되며, 오일 주입관(220)으로부터 관통부(210) 내로 주입되는 공기 또는 오일에 의해 팽창된다. 이러한 팽창부(230)는 팽창되면서 후술될 주입관(400)의 내면과 밀착됨으로써, 특수주입팩커(10)가 주입관(400) 내에 설치되도록 한다.

혼합장치(300)는 제1 약액(113)과 제2 약액(123)을 교반하여 순결재(301) 또는 완결재(303)를 생성한다. 이러한 혼합장치(300)는 혼합관(310), 교반익(320), 배출구(330) 및 회전축(340)를 포함하여 이루어진다.

한편, 본 발명에서의 순결재(301)는 제1, 2 약액(113, 123)의 교반을 통해 생성되는 겔타임이 5~20초 내인 물질이며, 완결재(303)는 제1, 2 약액(113, 123)의 교반을 통해 생성되는 겔타임이 40~90초 내인 물질이다.

혼합관(310)은 제1 주입관(110)의 타측 선단(바람직하게는, 제1 배출구(115)) 및 제2 주입관(120)의 타측 선단(바람직하게는, 제2 배출구(125))과 연결되고, 제1 약액(113) 및 제2 약액(123)이 내부에 주입된다. 이러한 혼합관(310) 내에는 교반익(320)이 설치되며, 측부에는 배출구(330)가 복수로 형성된다. 그리고 혼합관(310)은 교반익(320)의 양 선단과 결합된 회전축(340)이 인입되는 인입홈(315)이 양 선단에 형성된다.

교반익(320)은 회전반경이 혼합관(310)의 내면과 밀착되도록 혼합관(310) 내에 설치된다. 그리고 교반익(320)은 혼합관(310) 내로 주입되어 낙하되는 제1, 2 약액(113, 123)의 압력에 의해 회전하게 되고, 상기 회전을 통해 제1, 2 약액(113, 123)을 교반하여 순결재(301) 또는 완결재(303)를 생성한다. 뿐만 아니라, 교반익(320)은 상기 회전을 통해 순결재(301) 또는 완결재(303)를 배출구(330)로 향하게 유도한다. 이와 같은, 교반익(320)은 제1, 2 약액(113, 123)의 교반을 위해 내구성이 있는 재질(예: 철, 스테인리스 등)로 이루어지는 것이 바람직할 것이다. 더 나아가, 교반익(320)은 도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 구형 또는 나선형으로 구비될 수 있다. 다만, 교반익(320)의 형태는 구형 또는 나선형에 국한되는 것은 아니며, 제1, 2 약액(113, 123)의 교반이 용이한 형태라면 변형될 수 있다.

배출구(330)는 혼합관(310)의 측부에 복수로 형성되며, 후술될 주입관(400)의 배출구(405)가 형성된 내면에 밀착되어 교반익(320)의 회전에 의해 외측으로 이동되는 순결재(301) 또는 완결재(303)가 지중으로 배출되도록 한다. 즉, 순결재(301) 또는 완결재(303)는 배출구(330)와 주입관(400)의 배출구(405)를 통해 지중으로 배출된다.

회전축(340)은 교반익(320)의 양 선단과 결합되며, 혼합관(310)의 양 선단에 형성된 인입홈(315)에 각각 인입되고, 교반익(320)이 제1, 2 약액(113, 123)의 압력에 의해 회전되도록 한다.

<다른 실시예>

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 더블 특수주입팩커에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 두 개의 주입관과 주입재 혼합장치를 구비한 더블 특수주입팩커의 단면도이고, 도 6는 도 5에 도시된 하부 팩커가 주입관의 내벽에 밀착된 상태를 도시한 단면도이며, 도 7은 도 4에 도시된 교반익을 나선형으로 교체한 더블 특수주입팩커의 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 더블 특수주입팩커(20)는 약액 주입관(100), 상부 팩커(200a), 하부 팩커(200b) 및 혼합장치(300)를 포함하여 이루어진다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예와 중복되는 약액 주입관(100), 혼합장치(300)의 자세한 설명은 편의상 생략하도록 하겠으며, 상부 팩커(200a)는 부호만 다를 뿐, 일 실시예의 팩커(200)와 동일 구성이므로 자세한 설명은 편의상 생략하도록 하겠다.

하부 팩커(200b)는 주입관(400) 내에 인입되어, 공기압 또는 유압에 의해 팽창되어 주입관(400)에 밀착된다.

관통부(210b)는 혼합장치(300)의 선단(바람직하게는, 혼합장치(300)의 타측 선단)에 결합되며, 도면에 미도시된 주입부(미도시)로부터 주입되는 공기 또는 오일이 수용되는 공간이 형성된다.

팽창부(230b)는 관통부(210b)의 외측에 구비되며, 주입부(미도시)로부터 관통부(210b) 내로 주입되는 공기 또는 오일에 의해 팽창된다. 이러한 팽창부(230b)는 팽창되면서 주입관(400)의 내면과 밀착된다.

그리고 주입관(400)은 도면에 미도시되었으나, 순결재(301) 또는 완결재(303)의 배출을 위해 배출구(405)가 복수로 형성되는 것이 바람직할 것이다.

복합주입공법

<일 실시예>

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 특수주입팩커를 이용한 복합주입공법(이하에서는 '복합주입공법'이라 한다.)에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합주입공법의 단계흐름도이고, 도 9 내지 11은 도 8에 도시된 복합주입공법의 과정을 나타내는 개략단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 복합주입공법은 도 9의 (a), (b), (c)에 도시된 바와 같이, 천공기(500)에 연결된 케이싱(700)을 이용하여 기설정된 심도까지 시추공(600)을 천공한다(S100).

S100 단계 후, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 케이싱(700) 내에 주입관(400)을 삽입한다(S110). 이때, 도 10의 (a)에는 사용자(인부)가 주입관(400)을 케이싱(700) 내에 삽입하는 것으로 도시되었다. 한편, 주입관(400)의 삽입이 완료되면, 케이싱(700)은 상향되어 외부로 배출된다.

S110 단계 후, 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 주입관(400) 내에 위치되는 팩커(200)를 팽창시켜 특수주입팩커(10)를 설치한다(S120). 구체적으로, 팽창부(230)는 오일 주입관(220)을 통해 주입되는 공기압 또는 유압에 의해 팽창되면서 주입관(400)의 내면과 밀착된다. 이를 통해, 특수주입팩커(10)는 주입관(400) 내에 고정되게 설치된다.

S120 단계 후, 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이, 혼합장치(300)가 제1, 2 약액(113, 123)을 교반하여 생성되는 순결재(301)를 배출시켜, 순결재(301)가 시추공(600) 내에 주입되도록 한다(S130). 구체적으로, 제1, 2 약액(113, 123)은 제1, 2 주입관(110, 120)을 통해 혼합관(310) 내로 주입되고, 순결재(301)는 교반익(320)에 의해 교반되어 생성되면서, 배출구(330) 및 상기 배출구(330)와 밀착되는 주입관(400)의 배출구(405)를 통해 외부로 배출되어 시추공(600) 내로 주입된다. 한편, 순결재(301)는 상술한 바와 같이 겔타임이 5~20초이다.

S130 단계 후, 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 혼합장치(300)가 제1, 2 약액(113, 123)을 교반하여 생성되는 완결재(303)를 배출시켜, 완결재(303)가 지중으로 주입되도록 한다(S140). 구체적으로, 제1, 2 약액(113, 123)은 제1, 2 주입관(110, 120)을 통해 혼합관(310) 내로 주입되고, 완결재(303)는 교반익(320)에 의해 교반되어 생성되면서, 배출구(330) 및 상기 배출구(330)와 밀착되는 주입관(400)의 배출구(405)를 통해 외부로 배출된 후, 지중으로 주입된다. 한편, 완결재(303)는 상술한 바와 같이 겔타임이 40~90초이고, 지반에 주입되어 차수 및 지반보강 증대 효과를 발휘하기 위한 물질이다.

S140 단계 후, 순결재 주입과 완결재 주입을 반복한다(S150). 이러한 과정을 통해 순결재(301)와 완결재(303)는 지중에 반복적으로 주입된다.

S150 단계 후, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 특수주입팩커(10)를 1단계 상승시키면서 순결재(301)와 완결재(303)를 반복 주입한다(S160). 일 예로, 특수주입팩커(10)는 순결재(301a)와 완결재(303a)의 주입이 완료되면, 1단계 상승되면서 순결재(301b)와 완결재(303b)를 지중에 반복 주입한다.

상술한 S100~S160 단계를 통해 시추공(600)이 형성된 주변의 지반은 차수 및 지반보강 증대 효과가 발휘된다.

그리고 본 발명의 일 실시예에 따른 복합주입공법은 패킹 역할의 순결재를 주입하기 때문에, 기존 주입공법의 채움재를 주입하는 공정의 생략이 가능하다. 이를 통해, 기존 주입공법에 비해 공정의 단순화가 가능해진다.

더 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합주입공법은 도면에 일 실시예의 특수주입팩커(10)를 이용한 공법으로 도시되었으나, 다른 실시예의 더블 특수주입팩커(20)로 대체가 가능하다.

<다른 실시예>

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합주입공법에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합주입공법의 단계흐름도이고, 도 13 내지 14는 도 12에 도시된 복합주입공법의 과정을 나타내는 개략단면도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 복합주입공법을 설명하기에 앞서, 다른 실시예의 복합주입공법에서는 일 실시예와 다르게, 특수주입팩커(10)가 혼합장치(300)로만 구성된다.

먼저, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합주입공법은 도 13의 (a), (b)에 도시된 바와 같이, 천공기(500)를 이용하여 시추공(600)을 천공하며, 상기 시추공(600)을 기설정된 심도까지 천공한다(S200).

S200 단계 후, 도 13의 (c)에 도시된 바와 같이, 케이싱(700) 내에 혼합장치(300)를 연결한 이중관 롯드(800)를 삽입한다(S210). 이때, 이중관 롯드(800)는 제1 약액(113)과 제2 약액(123)의 이동경로가 서로 연통되지 않는 이중관 구조를 가지게 된다.

S210 단계 후, 도 14의 (a)에 도시된 바와 같이, 혼합장치(300)가 제1, 2 약액(113, 123)을 교반하여 생성되는 순결재(301)를 배출시켜, 순결재(301)가 시추공(600) 내에 주입되도록 한다(S230). 구체적으로, 제1, 2 약액(113, 123)은 이중관 롯드(800)를 통해 혼합관(310) 내에 유입되고, 순결재(301)는 교반익(320)에 의해 교반되어 생성되면서 지중으로 주입된다.

S220 단계 후, 도 14의 (b)에 도시된 바와 같이, 혼합장치(300)가 제1, 2 약액(113, 123)을 교반하여 생성되는 완결재(303)를 배출시켜 지중으로 주입되도록 한다(S230). 구체적으로, 제1, 2 약액(113, 123)은 이중관 롯드(800)를 통해 혼합관(310) 내에 유입되고, 완결재(303)는 교반익(320)에 의해 교반되어 생성되면서 지중으로 주입된다.

S230 단계 후, 순결재 주입과 완결재 주입을 반복한다(S240). 이러한 과정을 통해 순결재(301)와 완결재(303)는 지중에 반복적으로 주입된다.

S240 단계 후, 도 14의 (c)에 도시된 바와 같이, 혼합장치(300)가 연결된 이중관 롯드(800)를 1단계 상승시키면서 순결재(301)와 완결재(303)를 반복주입한다(S250). 일 예로, 혼합장치(300)가 연결된 이중관 롯드(800)는 순결재(301a)와 완결재(303a)의 주입이 완료되면, 1단계 상승되면서 순결재(301b)와 완결재(303b)를 지중에 반복 주입한다.

상술한 S200~S250 단계를 통해 시추공(600)이 형성된 주변의 지반은 차수 및 지반보강 증대 효과가 발휘된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 특수주입팩커,
20: 더블 특수주입팩커,
100: 약액 주입관,
110: 제1 주입관,
111: 제1 주입구,
113: 제1 약액,
115: 제1 배출구,
120: 제2 주입관,
121: 제2 주입구,
123: 제2 약액,
125: 제2 배출구,
200: 팩커,
200a: 상부 팩커,
200b: 하부 팩커,
210: 관통부,
220: 오일 주입관,
230: 팽창부,
300: 혼합장치,
301: 순결재,
303: 완결재,
310: 혼합관,
315: 인입홈,
320: 교반익,
330: 교반익의 배출구,
340: 회전축,
400: 주입관,
405: 주입관의 배출구,
500: 천공기,
600: 시추공,
700: 케이싱,
800: 이중관 롯드.

Claims

케이싱에 삽입되는 주입관 내에 설치되는 특수주입팩커에 있어서,
일측 선단에 제1 약액이 주입되는 제1 주입구가 형성되는 제1 주입관과, 일측 선단에 제2 약액이 주입되는 제2 주입구가 형성되는 제2 주입관을 포함하는 약액 주입관;
상기 제1, 2 주입관이 내부를 관통하여 통과하며, 공기 또는 오일의 주입을 위한 오일 주입관의 선단과 연결되어 상기 오일 주입관으로부터 주입되는 공기압 또는 유압에 의해 팽창부가 팽창되는 팩커; 및
상기 제1, 2 주입관의 타측 선단과 연결되어 상기 제1, 2 약액이 내부로 주입되는 혼합관과, 상기 혼합관 내로 유입되는 상기 제1, 2 약액의 압력에 의해 회전하면서 상기 제1, 2 약액을 교반하여 순결재 또는 완결재를 생성하고, 상기 회전을 통해 상기 제1, 2 약액이 골고루 혼합되도록 회전반경이 상기 혼합관의 내면과 밀착되는 정도의 구형으로 형성된 교반익과, 상기 교반익의 양 선단에 결합되며 상기 혼합관의 양 선단에 형성된 인입홈에 각각 인입되어 상기 교반익이 상기 제1, 2 약액의 압력에 의해 회전되도록 하는 회전축이 구비되는 혼합장치;를 포함하고,
상기 약액 주입관은,
상기 제1 약액과 상기 제2 약액의 혼합을 방지하기 위해, 상기 제1 주입관과 상기 제2 주입관이 서로 연통되지 않게 구비되며,
상기 혼합장치는,
상기 혼합관의 측부에 복수로 형성되며, 주입관의 배출구가 형성된 상기 주입관의 내면에 밀착되어 상기 교반익의 회전에 의해 외측으로 이동되는 순결재 또는 완결재가 지중으로 배출되도록 하는 배출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 두 개의 주입관과 주입재 혼합장치를 구비한 특수주입팩커.
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케이싱에 삽입되는 주입관 내에 설치되는 특수주입팩커에 있어서,
일측 선단에 제1 약액이 주입되는 제1 주입구가 형성되는 제1 주입관과, 일측 선단에 제2 약액이 주입되는 제2 주입구가 형성되는 제2 주입관을 포함하는 약액 주입관;
상기 제1, 2 주입관이 내부를 관통하여 통과하며, 공기압 또는 유압에 의해 팽창부가 팽창되는 상부 팩커;
상기 제1, 2 주입관의 타측 선단과 연결되어 상기 제1, 2 약액이 내부로 주입되는 혼합관과, 상기 혼합관 내로 유입되는 상기 제1, 2 약액의 압력에 의해 회전하면서 상기 제1, 2 약액을 교반하여 순결재 또는 완결재를 생성하고, 상기 회전을 통해 상기 제1, 2 약액이 골고루 혼합되도록 회전반경이 상기 혼합관의 내면과 밀착되는 정도의 구형으로 형성된 교반익과, 상기 교반익의 양 선단에 결합되며 상기 혼합관의 양 선단에 형성된 인입홈에 각각 인입되어 상기 교반익이 상기 제1, 2 약액의 압력에 의해 회전되도록 하는 회전축이 구비되는 혼합장치; 및
상기 제1, 2 주입관과 연결되는 혼합장치의 일측 선단과 대향되는 타측 선단과 연결되며, 공기압 또는 유압에 의해 팽창부가 팽창되는 하부 팩커;를 포함하고,
상기 약액 주입관은,
상기 제1 약액과 상기 제2 약액의 혼합을 방지하기 위해, 상기 제1 주입관과 상기 제2 주입관이 서로 연통되지 않게 구비되며,
상기 혼합장치는,
상기 혼합관의 측부에 복수로 형성되며, 주입관의 배출구가 형성된 상기 주입관의 내면에 밀착되어 상기 교반익의 회전에 의해 외측으로 이동되는 순결재 또는 완결재가 지중으로 배출되도록 하는 배출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 두 개의 주입관과 주입재 혼합장치를 구비한 특수주입팩커.
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제 1 항 또는 제 4 항에 따른 특수주입팩커를 이용한 복합주입공법에 있어서,
천공기에 연결된 케이싱을 이용하여 기설정된 심도까지 시추공을 천공하는 단계;
상기 케이싱 내에 주입관을 삽입하는 단계;
상기 주입관 내에 위치되는 팩커를 팽창시켜 상기 특수주입팩커를 설치하는 단계;
혼합장치가 상기 팩커를 통과한 제1, 2 약액을 교반하여 생성되는 순결재를 배출시켜, 상기 순결재가 상기 시추공에 주입되는 단계;
상기 혼합장치가 상기 팩커를 통과한 제1, 2 약액을 교반하여 생성되는 완결재를 배출시켜, 상기 완결재가 지중으로 주입되는 단계; 및
상기 특수주입팩커를 상승시키면서, 상기 순결재 주입 단계와 상기 완결재 주입 단계를 반복하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합주입공법.
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