KR102103556B1

KR102103556B1 - 강관 압입식 추진공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체

Info

Publication number: KR102103556B1
Application number: KR1020190105082A
Authority: KR
Inventors: 윤여헌
Original assignee: 윤여헌
Priority date: 2019-08-27
Filing date: 2019-08-27
Publication date: 2020-04-22

Abstract

본 발명은 지중에서 추진되는 강관의 외주연에 복수 개의 분사구를 형성하고 그 분사구를 통해 혼합액을 외부로 분사하는 복수 개의 분사 노즐이 강관의 내부에 구비되도록 하여 추진시 발생하는 공극을 제거함과 동시에 지벽과의 마찰에 의한 파손을 방지할 수 있는 추진용 강관체에 관한 것이다.
본 발명에 의한 강관 압입식 추진 공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체는 전방측 말단부의 외주연에 원형의 보강 케이싱이 용접되고, 보강 케이싱으로부터 일정거리 이격된 위치에 복수 개의 절개부가 외주연을 따라 일정 간격으로 형성되며, 복수 개의 절개부를 보호하는 원형의 보호 케이싱이 외주연에 용접되고, 보호 케이싱과 인접한 후방측 상부에 복수 개의 분사구가 일정 간격으로 형성되는 선도관, 혼합액이 유입되는 유입구가 상부의 일측면에 형성되고, 복수 개의 분사구 각각에 대응하는 복수 개의 분사 노즐이 구비되어 선도관 내부의 상부에 밀착되는 호(弧)형의 벤딩관 및 복수 개의 분사 노즐을 통해 분사제가 분사되도록 벤딩관에 혼합액을 혼합하여 공급하는 그라우팅 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

강관 압입식 추진공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체{Steel pipe for propulsion used in S.P.M method}

본 발명은 강관 압입식 추진공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되어 지중에서 추진되되, 추진시 발생하는 공극을 제거할 수 있도록 구성되는 추진용 강관체에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 지중에서 추진되는 강관의 외주연에 복수 개의 분사구를 형성하고 그 분사구를 통해 혼합액을 외부로 분사하는 복수 개의 분사 노즐이 강관의 내부에 구비되도록 하여 추진시 발생하는 공극을 제거함과 동시에 지벽과의 마찰에 의한 파손을 방지할 수 있는 추진용 강관체에 관한 것이다.

종래에는 상, 하수도관을 매설하거나 통신, 전력선 등을 매설하기 위해 모든 매설 구간을 개착하는 개착 공사가 필수적으로 요구되었으나, 최근에는 지면의 손상을 최소화함과 동시에 지상에 위치한 구조물 등의 손상을 방지하며 지반내에 터널을 형성할 수 있는 강관 압입식 추진공법의 이용빈도가 증가하고 있다.

상기 강관 압입식 추진공법은 하천이나 교통이 혼잡한 도로 등을 횡단하여 관로 등을 매설할 필요가 있는 경우 주로 이용되는 공법으로써, 추진 입구와 도달 입구를 각각 형성하기 위한 수직갱을 양측에 개착하고, 추진 입구가 형성되는 수직갱 내부에 반력벽을 설치하며, 그 반력벽에 의해 지지되는 유압잭을 통해 강관을 지반내로 압입하되, 그 강관의 내부로 유입된 토사를 배출하는 작업과 다른 강관을 선행 강관의 후단에 연결하고 유압잭을 통해 압입하는 과정을 반복하는 방식으로 전개된다.

이때, 강관을 압입하는 과정에서는 추진되는 강관과 지반의 사이에 공극이 형성될 수 있고, 이러한 공극은 지반의 불안정을 초래하여 향후 싱크홀 등의 원인으로 작용할 수 있으므로, 강관과 지반 사이에 형성된 공극을 메움으로써 교란된 지반을 안정화함과 동시에 싱크홀과 같은 문제를 예방할 수 있는 발명에 관한 필요성이 제기되었다.

한편, 상기한 바와 같은 문제와 관련되는 종래의 발명으로는 대한민국 등록실용신안공보 제20-0404594호의 “그라우팅용 노즐이 구비된 강관 압입장치” 및 대한민국 등록특허공보 제10-0654272호의 “그라우팅용 노즐이 구비된 강관 압입장치 및 이를 이용한 강관 압입공법”, 대한민국 등록특허공보 제10-1065872호의 “분사노즐이 구비된 추진용 선도관” 및 대한민국 등록특허공보 제10-1709737호의 “압입강관 보강용 직접주입 그라우팅 공법”이 제안되어 공개된 바 있다.

상기 대한민국 등록실용신안공보 제20-0404594호의 “그라우팅용 노즐이 구비된 강관 압입장치” 및 상기 대한민국 등록특허공보 제10-0654272호의 “그라우팅용 노즐이 구비된 강관 압입장치 및 이를 이용한 강관 압입공법”에는 선도 강관 추진 공정시 선도 강관의 주위에 설치된 그라우팅용 노즐을 통하여 실링재 등을 분사함으로써 교란된 지반을 안정시킴과 동시에 선도 강관과 토사 사이의 마찰력을 감소시켜 안정된 시공을 할 수 있도록 하는 장치에 관한 발명과 장치 및 공법에 관한 발명이 제안되었다.

또한, 상기 대한민국 등록특허공보 제10-1065872호의 “분사노즐이 구비된 추진용 선도관”에는 선도관 전방의 지반을 고압의 공기로 절개하는 방식으로 선도관을 장거리 압입할 수 있고, 유압잭의 출력을 낮추어도 활재노즐을 통해 분사되는 활재를 통해 동일한 압입효과를 낼 수 있으며, 추진중인 강관이 휘어져도 공기의 분사량을 조절하여 선도관을 직선방향으로 진행시킬 수 있는 장치에 관한 발명이 제안되었다.

또한, 상기 대한민국 등록특허공보 제10-1709737호의 “압입강관 보강용 직접주입 그라우팅 공법”에는 압입강관의 외벽면 주변에 형성되는 외벽 공극뿐만 아니라 압입강관으로부터 일정거리 이격된 지점에 형성된 교란 공극에도 실링재를 충진시킬 수 있도록 구성되어 지반을 전체적으로 보강할 수 있고, 노즐의 막힘이나 실랭재가 역류할 우려 없이 각 공극에 실링재를 안정적으로 주입할 수 있으며, 외벽 공극과 교란 공극으로의 실링재 주입을 한 번의 공정으로 수행할 수 있도록 구성되어 시공기간을 현저히 단축할 수 있는 공법에 관한 발명이 제안되었다.

그러나 상기와 같은 종래 발명들 중 상기 대한민국 등록특허공보 제10-1709737호의 “압입강관 보강용 직접주입 그라우팅 공법”을 제외한 다른 발명들은 강관의 추진시 지중에 발생하는 공극을 메우기 위하여 활재나 실링재 등을 분사하는 하나 이상의 노즐이 강관의 외부로 돌출 형성되도록 구성되므로 그 하나 이상의 노즐이 지벽과의 마찰에 의해 파손되는 문제가 발생할 수 있고, 노즐을 통해 분사되는 활재나 실링재로 벤토나이트를 사용하도록 구성되므로 분사된 활재나 실링재가 즉시 경화되지 않고 지벽으로부터 흘러내려 공극이 완전히 제거되지 않는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 상기 대한민국 등록특허공보 제10-1709737호의 “압입강관 보강용 직접주입 그라우팅 공법”은 강관 압입식 추진공법에 의하여 발생한 공극에 주입관을 인입하고 실링재를 분사하여 그 공극을 메우는 공법에 관한 발명이므로, 지반 내에 발생한 공극을 일일이 감지하여야 하고 감지된 공극마다 주입관을 주입하여야 하는 등 많은 시간과 노력이 요구되는 문제가 발생한다.

따라서, 강관 압입식 추진공법에 의하여 강관이 지반 내로 추진될 때 발생하는 공극을 즉시 제거할 수 있되, 공극의 제거를 위한 실링재를 분사하는 노즐의 파손을 방지할 수 있고, 분사된 실링재의 손실을 방지할 수 있도록 구성되는 장치에 관한 발명이 요구되는 실정이다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0404594호(2005. 12. 20) 대한민국 등록특허공보 제10-0654272호(2006. 11. 29) 대한민국 등록특허공보 제10-1065872호(2011. 09. 09) 대한민국 등록특허공보 제10-1709737호(2017. 02. 17)

본 발명에 의한 강관 압입식 추진 공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체는 상기와 같은 종래 발명들의 문제점들을 해결하기 위해 제안된 기술로써,

강관의 추진시 지중에 발생하는 공극을 메우기 위하여 활재나 실링재 등을 분사하는 노즐이 그 강관의 외부로 돌출 형성되도록 구성되므로, 강관의 추진시 지벽과의 마찰에 의해 파손되는 문제가 발생할 수 있고,

노즐을 통해 분사된 활재나 실링재 등이 경화되는 시간이 지체되어 지벽으로부터 흘러내리는 문제가 발생할 수 있기 때문에, 이에 대한 해결책을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 의한 강관 압입식 추진 공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체는 상기와 같은 목적을 실현하고자,

전방측 말단부의 외주연에 원형의 보강 케이싱이 용접되고, 상기 보강 케이싱으로부터 일정거리 이격된 위치에 복수 개의 절개부가 외주연을 따라 일정 간격으로 형성되며, 상기 복수 개의 절개부를 보호하는 원형의 보호 케이싱이 외주연에 용접되고, 상기 보호 케이싱과 인접한 후방측 상부에 복수 개의 분사구가 일정 간격으로 형성되는 선도관; 혼합액이 유입되는 유입구가 상부의 일측면에 형성되고, 상기 복수 개의 분사구 각각에 대응하는 복수 개의 분사 노즐이 구비되어 상기 선도관 내부의 상부에 밀착되는 호(弧)형의 벤딩관; 및, 상기 복수 개의 분사 노즐을 통해 분사제가 분사되도록 상기 벤딩관에 혼합액을 혼합하여 공급하는 그라우팅 장치; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 강관 압입식 추진 공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체를 제시한다.

이때, 상기 그라우팅 장치는 물과 규산을 1:1 비율로 혼합하여 제1 혼합액을 형성하는 제1 교반기; 물과 멕겔제를 1:1 비율로 혼합하여 제2 혼합액을 형성하는 제2 교반기; 제1 혼합액과 제2 혼합액 각각의 이송에 필요한 압력을 생성하는 펌프부; 상기 제1 교반기로부터 제1 혼합액이 배출되는 제1 배출부; 상기 제2 교반기로부터 제2 혼합액이 배출되는 제2 배출부; 상기 제1 배출부에 연결되되 조절밸브에 의하여 제1 혼합액의 유입량이 조절되는 제1 공급부; 상기 제2 배출부에 연결되되 조절밸브에 의하여 제2 혼합액의 유입량이 조절되는 제2 공급부; 및 상기 제1 공급부로부터 유입되는 제1 혼합액과 상기 제2 공급부로부터 유입되는 제2 혼합액이 혼합되고, 혼합된 혼합액을 상기 벤딩관에 공급하는 혼합부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 강관 압입식 추진 공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체는,

지중에서 추진되는 강관인 선도관의 외주연에 복수 개의 분사구를 형성하고, 그 분사구를 통해 혼합액을 외부로 분사하는 복수 개의 분사 노즐을 포함하는 벤딩관이 선도관의 내부에 구비되도록 하여, 지벽과의 마찰에 의한 분사 노즐의 파손을 방지할 수 있는 효과가 발생하고,

그라우팅 장치를 통해 혼합액의 형성에 필요한 규산과 멕겔제를 따로 이송하되 벤딩관에의 공급전 혼합되도록 함으로써, 그 혼합액이 그라우팅 장치의 내부에서 경화되는 것을 방지함과 동시에 분사된 혼합액의 손실을 방지하여 공극을 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 발생한다.

도 1은 본 발명에 의한 강관 압입식 추진 공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체의 외부 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 강관 압입식 추진 공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체의 선도관에 형성된 절개부의 형태를 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 의한 강관 압입식 추진 공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체의 선도관 내부에 벤딩관이 구비된 모습을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 강관 압입식 추진 공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체의 일 실시예에 따른 분사 노즐의 형상을 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 강관 압입식 추진 공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체의 그라우팅 장치를 나타낸 예시도.

본 발명은 강관 압입식 추진공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되어 지중에서 추진되되, 추진시 발생하는 공극을 제거할 수 있도록 구성되는 추진용 강관체에 관한 것으로써,

전방측 말단부의 외주연에 원형의 보강 케이싱(101)이 용접되고, 상기 보강 케이싱(101)으로부터 일정거리 이격된 위치에 복수 개의 절개부(102)가 외주연을 따라 일정 간격으로 형성되며, 상기 복수 개의 절개부(102)를 보호하는 원형의 보호 케이싱(103)이 외주연에 용접되고, 상기 보호 케이싱(103)과 인접한 후방측 상부에 복수 개의 분사구(104)가 일정 간격으로 형성되는 선도관(100); 혼합액이 유입되는 유입구(111)가 상부의 일측면에 형성되고, 상기 복수 개의 분사구(104) 각각에 대응하는 복수 개의 분사 노즐(112)이 구비되어 상기 선도관(100) 내부의 상부에 밀착되는 호(弧)형의 벤딩관(110); 및 상기 복수 개의 분사 노즐(112)을 통해 분사제가 분사되도록 상기 벤딩관(110)에 혼합액을 혼합하여 공급하는 그라우팅 장치(120); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 강관 압입식 추진 공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체에 관한 것이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하고자 한다.

우선, 상기 선도관(100)은 강관 압입식 추진공법에서 유압잭에 의하여 추진되어 지반으로 최초 진입하는 강관으로써, 도 1에 도시된 바와 같이, 추진시 지반과의 마찰에 의한 선단의 손상을 방지하기 위하여 전방측 선단부의 외주연에 원형의 보강 케이싱(101)이 용접된다.

따라서, 상기 보강 케이싱(101)은 상기 선도관(100)의 선단부가 강화될 수 있도록 그 내주연의 전체가 선도관(100)의 외주연 전체에 밀착된 상태로 용접됨이 바람직하며, 그 재질은 선도관(100)의 재질과 동일하거나 더 강한 강도를 가지는 재질로 구성됨이 바람직하다.

이때, 상기 선도관(100)의 직경은 공사의 목적에 따라 다양하게 형성될 수 있으나, 상기 보강 케이싱(101)은 선도관(100)의 직경에 관계없이 그 두께가 1 내지 3㎝의 범위 내로 구성되되, 바람직하게는 22㎜로 구성되는 것을 특징으로 하고, 그 너비가 9 내지 11㎝의 범위 내로 구성되되, 바람직하게는 10㎝로 구성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 보강 케이싱(101)은 상기 선도관(100)의 직경에 관계없이 그 두께 및 너비를 일정하게 유지함으로써 두께 및 너비의 감소에 따른 선도관(100) 선단부의 강도 저하를 방지한다.

한편, 지반의 내부로 진입한 상기 선도관(100)은 수평으로 진입한 상태 그대로 추진되어 다음 수직갱까지 도달하는 것이 이상적이나, 지반 내부의 암석 등 다양한 저항 요인에 의하여 추진중 걸림 현상이 발생할 수 있고, 이러한 경우에는 그 저항 요인을 회피하기 위해 추진 경로가 일부 변경될 수 있다.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 선도관(100)에는 추진 경로의 원할한 변경을 위하여 상기 보강 케이싱(101)으로부터 일정거리 이격된 위치에 복수 개의 절개부(102)가 외주연을 따라 일정간격으로 형성되며, 도 1에 도시된 바와 같이, 그 복수 개의 절개부(102)를 보호하기 위한 원형의 보호 케이싱(103)이 외주연에 용접된다.

즉, 상기 복수 개의 절개부(102)는 상기 선도관(100)의 내부 중공을 기준으로 하여 상부측과 하부측 그리고 양측면에 각각 하나씩 형성되거나 선도관(100)의 내부 중공을 기준으로 하여 사선 방향으로 하나씩 형성될 수 있으며, 선도관(100)의 추진중 걸림 현상이 발생하는 경우에는 각 절개부(102) 사이에 형성된 연결부 중 어느 하나를 홈의 형태로 절단하는 방식으로 양측의 절개부(102)가 연결되도록 함으로써 선도관(100)의 추진 경로가 변경되도록 할 수 있다.

이에 관한 본 발명의 일 실시예로써, 유압잭에 의하여 추진되는 상기 선도관(100)의 선단 하부 측에 저항 요인이 발생하여 그 선도관(100)의 추진 방향이 상방으로 변경되는 경우에는 선도관(100)의 내부로 진입한 작업자가 선도관(100)의 상부 측에 형성된 연결부를 홈의 형태로 절단하거나 선도관(100)의 상부 측에 형성된 절개부(102)의 양측 연결부 중 어느 하나를 홈의 형태로 절단하여 양측의 절개부(102)가 연결되도록 함으로써 선도관(100)의 추진 경로를 하방으로 조정할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예로써, 유압잭에 의하여 추진되는 상기 선도관(100)의 선단 우측에 저항 요인이 발생하여 그 선도관(100)의 추진 방향이 좌측으로 변경되는 경우에는 선도관(100)의 내부로 진입한 작업자가 선도관(100)의 좌측에 형성된 연결부를 홈의 형태로 절단하거나 선도관(100)의 좌측에 형성된 절개부(102)의 양측 연결부 중 어느 하나를 홈의 형태로 절단하여 양측의 절개부(102)가 연결되도록 함으로써 선도관(100)의 추진 경로를 우측으로 조정할 수 있다.

즉, 상기 선도관(100)의 추진 경로를 조정하는 방식은 선도관(100) 중단의 일부 면적을 절단 방식으로 제거한 후 절단에 의해 형성되는 이격된 절단면이 추진시 발생하는 압력에 의해 근접하게 됨에 따라 선도관(100)의 일부가 꺽이는 원리를 이용하는 것이며, 상기 보호 케이싱(103)은 상기 복수 개의 절개부(102)가 외부로 노출되지 아니하되 절개부(102) 간의 연결에 의한 선도관(100)의 추진 경로 변경이 실현될 수 있도록 상기 보강 케이싱(101)과는 달리 선도관(100)의 외주연에 일부만이 용접된다.

다시 말해, 상기 보호 케이싱(103)은 상기 복수 개의 절개부(102)를 보호하여 절개부(102)와 지반을 일정거리 이격시킴으로써 상기 선도관(100)의 내부로 진입한 작업자가 상기 연결부를 홈의 형태로 절단하는 작업을 용이하게 하며, 그 내주연 중 선도관(100)의 외주연에 용접되는 부분은 선도관(100)의 추진 방향을 고려하여 전단 측임이 바람직하다.

또한, 상기 보강 케이싱(101)과 함께 상기 선도관(100)의 외부로 돌출되는 상기 보호 케이싱(103)은 보강 케이싱(101)이 선도관(100)으로부터 돌출되는 높이와 동일한 높이로 돌출되도록 그 두께가 형성됨이 바람직하며, 그 너비는 보호 케이싱(103)의 너비와 동일하게 9 내지 11㎝의 범위 내로 구성되되, 바람직하게는 10㎝로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 보강 케이싱(101)과 상기 보호 케이싱(103) 간의 간격은 상기 선도관(100)의 직경에 관계없이 145 내지 155㎝로 구성되되, 바람직하게는 150㎝로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 선도관(100)에는 상기 보호 케이싱(103)과 인접한 후방측 상부에 복수 개의 분사구(104)가 일정 간격으로 형성됨으로써 그 복수 개의 분사구(104)를 통해 선도관(100)의 내부로부터 외부를 향하여 공극을 제거하기 위한 혼합액이 분사될 수 있도록 한다.

즉, 상기 복수 개의 분사구(104)는 상기 선도관(100)의 상부에 일정간격으로 형성되되, 전체로써 반원형 등 호(弧)의 형태를 형성할 수 있으며, 선도관(100)의 외주연으로부터 돌출되게 용접되는 상기 보강 케이싱(101) 및 상기 보호 케이싱(103)에 의해 공극이 형성된 후 혼합액이 분사될 수 있도록 보호 케이싱(103)과 인접하되 그 후방측 상부에 형성됨이 바람직하다.

이때, 상기 복수 개의 분사구(104) 각각의 간격은 6 내지 8㎝로 구성되되, 바람직하게는 7㎝로 구성되는 것을 특징으로 하며, 이에 따라, 복수 개의 분사구(104)가 전체로써 형성하는 호의 길이는 상기 선도관(100)의 직경에 따라 다르게 형성될 수 있다.

또한, 상기 복수 개의 분사구(104)는 상기 선도관(100)의 상부에 형성되는 것이므로, 복수 개의 분사구(104)가 전체로써 형성하는 호(弧)의 길이는 선도관(100) 원주 길이의 절반 이하임이 바람직하다.

한편, 상기 벤딩관(110)은 상기 복수 개의 분사구(104) 전체로 혼합액을 이송하는 관으로써, 도 3에 도시된 바와 같이, 그라우팅 장치(120)로부터 공급되는 혼합액이 유입되는 유입구(111)가 상부의 일측면에 형성되고, 상기 복수 개의 분사구(104) 각각에 대응하는 복수 개의 분사 노즐(112)이 상단을 따라 일정간격으로 구비된다.

따라서, 상기 벤딩관(110)은 상기 복수 개의 분사 노즐(112)로부터 분사되는 혼합액이 복수 개의 분사구(104)를 통해 외부로 분사될 수 있도록 상기 선도관(100) 내부의 상부에 밀착되게 설치되며, 원형인 선도관(100)의 형상을 고려하여 호(弧)의 형상을 가지도록 구성된다.

이때, 상기 복수 개의 분사 노즐(112)은 고압으로 유체를 분사할 수 있는 다양한 종류의 노즐 중 어느 하나로 구성될 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이, 고압으로 혼합액을 분사하는 직진 분사부(113)와 상기 직진 분사부(113)의 외주연을 감싸는 나사산 형태의 와류 분사부(114)를 포함하여 구성되어 혼합액의 직진 분사와 동시에 와류 분사가 발생되도록 함으로써, 단순히 직진 분사에 의하여 혼합액을 분사하는 방식에 비해 분사 효율이 향상되도록 할 수 있다.

또한, 상기 그라우팅 장치(120)는 상기 벤딩관(110)에 혼합액을 공급하는 장치로써, 도 5에 도시된 바와 같이, 물과 규산을 혼합하여 제1 조성물을 형성하는 제1 교반기(121), 카보네이트 화합물 및 폴리아크릴 화합물 그리고 물을 혼합하여 제2 조성물을 형성하는 제2 교반기(122), 제1 조성물과 제2 조성물 각각의 이송에 필요한 압력을 생성하는 펌프부(123), 상기 제1 교반기(121)로부터 제1 조성물이 배출되는 제1 배출부(124), 상기 제2 교반기(122)로부터 제2 조성물이 배출되는 제2 배출부(125), 상기 제1 배출부(124)에 연결되되 조절밸브(128)에 의하여 제1 조성물의 유입량이 조절되는 제1 공급부(126), 상기 제2 배출부(125)에 연결되되 조절밸브(128)에 의하여 제2 조성물의 유입량이 조절되는 제2 공급부(127) 및 상기 제1 공급부(126)로부터 유입되는 제1 조성물과 상기 제2 공급부(127)로부터 유입되는 제2 조성물이 혼합되고, 혼합에 의해 생성된 혼합액을 상기 벤딩관(110)에 공급하는 혼합부(129)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제1 조성물은 규산 100㎏과 물 127L를 2 내지 3분간 혼합하여 생성되는 것을 특징으로 하고, 상기 제2 조성물은 카보네이트 화합물과 폴리아크릴 화합물을 총량 20㎏으로 혼합하여 생성된 중간 조성물에 물 187 내지 190L를 2 내지 3분간 혼합하여 생성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 중간 조성물은 총량 20㎏ 중 카보네이트 화합물이 60 중량 퍼센트 이하로 구성되고, 폴리아크릴 화합물 최소 40 중량 퍼센트 이상으로 구성되도록 구성되는 것을 특징으로 하며, 이러한 구성에 따라 제1 조성물과 제2 조성물의 혼합에 의하여 생성되는 혼합액은 20℃의 상온에서 약 7초 후에 경화가 완료될 정도로 빠른 경화 속도를 가진다.

따라서, 상기 그라우팅 장치(120)는 혼합액의 형성에 필요한 제1 조성물과 제2 조성물을 각각 따로 이송하되 벤딩관(110)에의 공급전 혼합되도록 함으로써, 그 혼합액이 분사되기 전 그라우팅 장치(120) 또는 벤딩관(110)의 내부에서 경화되는 것을 방지함과 동시에 분사된 혼합액의 손실을 방지하여 선도관(100)과 지반의 사이에 형성된 공극을 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 발생한다.

이에 더하여, 상기 혼합액은 그 점도가 물과 비슷하여 지반내 공극으로의 침투가 용이하고, 수중에서도 빠른 경화가 가능하므로 지반 내의 수분량이 상당한 경우에도 손실이 방지되는 효과가 발생한다.

이러한 구성에 따른 본 발명의 일 실시예로써, 상기 제1 교반기(121)는 상기 선도관(100)의 외부 즉, 수직갱의 내부에 위치된 상태로 작업자에 의하여 투입되는 물과 규산을 2 내지 3분간 혼합하여 제1 조성물을 형성할 수 있다.

또한, 상기 제1 교반기(121)와 함께 수직갱의 내부에 위치되는 상기 제2 교반기(122)는 작업자에 의하여 투입되는 카보네이트 화합물 및 폴리아크릴 화합물 그리고 물을 2 내지 3분간 혼합하여 제2 조성물을 형성할 수 있으며, 수직갱의 내부에 위치되고, 제1 교반기(121)와 제2 교반기(122) 각각에 하나씩 구비되는 상기 펌프부(123)는 제1 조성물과 제2 조성물 각각을 배출시키기 위한 압력을 생성하여 제공할 수 있다.

또한, 상기 펌프부(123)에 의하여 상기 제1 교반기(121)로부터 배출되는 제1 조성물은 상기 제1 배출부(124)를 통해 이송되어 상기 제1 공급부(126)로 유입되고, 상기 제2 교반기(122)로부터 배출되는 제2 조성물은 상기 제2 배출부(125)를 통해 이송되어 상기 제2 공급부(127)로 유입되며, 제1 공급부(126)와 제2 공급부(127) 각각에의 유입량은 상기 선도관(100)의 직경에 따른 상기 벤딩관(110)의 길이에 따라 조절밸브(128)에 의하여 조절될 수 있다.

또한, 상기 제1 공급부(126)와 상기 제2 공급부(127) 각각의 말단부는 Y자 형상 등으로 구성될 수 있는 연결밸브(130)에 연결됨으로써 제1 조성물과 제2 조성물이 상기 혼합부(129)로 공급될 수 있도록 하며, 상기 연결밸브(130)에 일측의 말단부가 연결되어 제1 조성물과 제2 조성물이 공급되는 상기 혼합부(129)는 그 내부에서 제1 조성물과 제2 조성물이 혼합될 수 있도록 함과 동시에 혼합에 의하여 생성된 혼합액이 상기 유입구(111)를 통해 상기 벤딩관(110)의 내부로 유입될 수 있도록 한다.

이때, 상기 혼합부(129)의 길이는 20℃의 상온에서 약 7초 후에 경화가 완료되는 혼합액의 경화 속도를 고려하여 65 내지 75㎝, 바람직하게는 70㎝로 구성되는 것을 특징으로 하며, 이에 따라 상기 혼합액은 혼합부(129)의 내부에서 혼합된 직후 2 내지 3초 내에 상기 벤딩관(110)의 내부로 유입될 수 있고, 다시 2 내지 3초내에 상기 분사 노즐(112)을 통해 외부로 분사됨으로써 선도관(100)과 지반의 사이에 형성된 공극을 메우게 되는 구성이다.

위에서 소개된 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해, 예로써 제공되는 것이며, 본 발명은 위에서 설명된 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화 될 수도 있다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장 또는 축소되어 표현될 수 있다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

100 : 선도관 101 : 보강 케이싱 102 : 절개부
103 : 보호 케이싱 104 : 분사구
110 : 벤딩관 111 : 유입구 112 : 분사 노즐
113 : 직진 분사부 114 : 와류 분사부
120 : 그라우팅 장치 121 : 제1 교반기 122 : 제2 교반기
123 : 펌프부 124 : 제1 배출부
125 : 제2 배출부 126 : 제1 공급부
127 : 제2 공급부 128 : 조절밸브
129 : 혼합부 130 : 연결밸브

Claims

전방측 말단부의 외주연에 원형의 보강 케이싱(101)이 용접되고, 상기 보강 케이싱(101)으로부터 일정거리 이격된 위치에 복수 개의 절개부(102)가 외주연을 따라 일정 간격으로 형성되며, 상기 복수 개의 절개부(102)를 보호하는 원형의 보호 케이싱(103)이 외주연에 용접되고, 상기 보호 케이싱(103)과 인접한 후방측 상부에 복수 개의 분사구(104)가 일정 간격으로 형성되는 선도관(100);
혼합액이 유입되는 유입구(111)가 상부의 일측면에 형성되고, 상기 복수 개의 분사구(104) 각각에 대응하는 복수 개의 분사 노즐(112)이 구비되어 상기 선도관(100) 내부의 상부에 밀착되는 호(弧)형의 벤딩관(110); 및,
상기 복수 개의 분사 노즐(112)을 통해 분사제가 분사되도록 상기 벤딩관(110)에 혼합액을 혼합하여 공급하는 그라우팅 장치(120); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하되,
상기 그라우팅 장치(120)는,
물과 규산을 혼합하여 제1 조성물을 형성하는 제1 교반기(121);
카보네이트 화합물 및 폴리아크릴 화합물 그리고 물을 혼합하여 제2 조성물을 형성하는 제2 교반기(122);
제1 조성물과 제2 조성물 각각의 이송에 필요한 압력을 생성하는 펌프부(123);
상기 제1 교반기(121)로부터 제1 조성물이 배출되는 제1 배출부(124);
상기 제2 교반기(122)로부터 제2 조성물이 배출되는 제2 배출부(125);
상기 제1 배출부(124)에 연결되되 조절밸브(128)에 의하여 제1 조성물의 유입량이 조절되는 제1 공급부(126);
상기 제2 배출부(125)에 연결되되 조절밸브(128)에 의하여 제2 조성물의 유입량이 조절되는 제2 공급부(127); 및,
상기 제1 공급부(126)로부터 유입되는 제1 조성물과 상기 제2 공급부(127)로부터 유입되는 제2 조성물이 혼합되고, 혼합에 의해 생성된 혼합액을 상기 벤딩관(110)에 공급하는 혼합부(129); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 강관 압입식 추진 공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체.
제1항에 있어서,
상기 강관 압입식 추진 공법에 사용되는 추진용 강관체는,
상기 보강 케이싱(101) 및 상기 보호 케이싱(103) 각각의 너비가 9 내지 11㎝로 구성되는 것을 특징으로 하는 강관 압입식 추진 공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체.
제1항에 있어서,
상기 강관 압입식 추진 공법에 사용되는 추진용 강관체는,
상기 보강 케이싱(101) 및 상기 보호 케이싱(103) 간의 간격이 145 내지 155㎝로 구성되는 것을 특징으로 하는 강관 압입식 추진 공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체.
제1항에 있어서,
상기 복수 개의 분사구(104)는,
각각의 중심부 간의 간격이 6 내지 8㎝로 구성되는 것을 특징으로 하는 강관 압입식 추진 공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체.
삭제
제1항에 있어서,
상기 혼합액은,
규산 100㎏과 물 127L를 2 내지 3분간 혼합하여 생성되는 제1 조성물과,
카보네이트 화합물과 폴리아크릴 화합물을 총량 20㎏으로 혼합하여 중간 조성물을 생성하고, 그 중간 조성물에 물 187 내지 190L를 2 내지 3분간 혼합하여 생성되는 제2 조성물이 혼합되며 생성되는 것을 특징으로 하는 강관 압입식 추진 공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체.
제6항에 있어서,
상기 중간 조성물은,
카보네이트 화합물이 60 중량 퍼센트 이하로 구성되고,
폴리아크릴 화합물이 최소 40 중량 퍼센트 이상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 강관 압입식 추진 공법 및 장거리 마이크로 터널링 공법에 사용되는 추진용 강관체.