KR102130535B1

KR102130535B1 - 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치 및 이를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 방법

Info

Publication number: KR102130535B1
Application number: KR1020200013708A
Authority: KR
Inventors: 계진태; 유승하; 정인욱
Original assignee: (주)씨엔피텍
Priority date: 2020-02-05
Filing date: 2020-02-05
Publication date: 2020-08-06

Abstract

본 발명은 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치 및 이를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터널 굴착 공사 등에서 충적토층과 같은 연약 지반을 보강하거나, 암 파쇄대 또는 활동 가능면을 봉합하여 굴착 예정 단면 주위의 지반 이완을 방지하고 사력층 및 파쇄 연암층과 암반 절리면을 통하여 유출되는 지하수를 차단하면서 강관 크기 변동없이 확공비트의 굴착 속도를 증진시킬 수 있으며 특히, 별도의 케이싱슈를 구비할 필요없이 강관 자체의 구조적 변화로 인하여 경제성을 도모하고 터널 굴착 단면의 전방으로 선행하여 설치되어 이를 통하여 그라우팅재가 지반 내부로 주입하도록 하는 강관을 지반 내부로 굴착하는 확공비트와 함께 동시적으로 지반 내부로 삽입되도록 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치 및 이를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 방법에 관한 것으로서,
구체적인 해결적 수단은,
"확개되는 윙비트(100)가 구비된 확공비트(10)와 일측에는 소정의 길이만큼 상광하협 형상을 이루도록 외부에서 압착하여 상측 내주부에 걸림턱(200)이 형성되도록 한 축관부(201)가 구비되어 있고 상기 축관부(201) 상부에는 다단으로 제1 토출공(202)이 천공되어 있는 강관(20)과 상기 강관(20) 내주부에 삽입되는 것으로 전단부는 확개되면서 바닥은 밀폐된 상태이며 상기 전단부 상부로는 다단으로 제2 토출공(300)이 천공되어 있고 상기 제2 토출공(300)과 간격을 유지한 상태에서 밀폐공(301)이 다단으로 천공되어 있는 주입관(30)과 상기 제1 토출공(202) 및 제2 토출공(300)에 형성되어 있는 역류방지용 체크밸브(40)와 상기 밀폐공(301) 외주면에는 토출 방지를 위하여 탄력성있는 원통형태의 밀폐관(50)이 고정 결합되어 있는 것을 포함하고,
상기 강관(20) 후단부 소정의 위치에는 링 형태의 제1 돌부(203)가 형성되어 있고 상기 강관(20)을 연결하기 위한 연결관(21) 전후단부 소정의 위치에도 링 형태의 제2 돌부(210)가 구비되어 있고 상기 연결관(21)의 일 끝단부는 상대적으로 협공 형태를 이루어진 상태에서, 상기 제1 및 제2 돌부(203,210)의 외주부에는 내주부에 소정의 간격을 두고 2단의 홈부(220)가 구비되어 있는 반원형태가 고정구에 의해 결합 고정된 커넥터(22)가 구비되어 상기 강관(20)과 연결관(21)을 고정 결합하여 상기 강관(20)의 길이를 연장가능하도록 한 것을 포함하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치와,
그라우팅을 위한 천공홀(H)을 형성함에 있어 일측에는 소정의 길이만큼 상광하협 형상을 이루도록 외부에서 압착하여 상측 내주부에 걸림턱(200)이 형성되도록 한 축관부(201)가 구비되어 있고 상기 축관부(201) 상부에는 다단으로 역류방지용 체크밸브(40)이 형성되어 있는 제1 토출공(202)이 천공되어 있는 강관(20)이 확공비트(10)의 외주부에 결합되어 함께 굴착하는 천공홀 굴착단계;
상기 천공홀(H)을 굴착한 후 확공비트(10)를 회수한 후 상기 강관(20)의 내주부에 전단부는 확개되면서 바닥은 밀폐된 상태이며 상기 전단부 상부로는 다단으로 역류방지용 체크밸브(40)이 형성되어 있는 제2 토출공(300)이 천공되어 있고 상기 제2 토출공(300)과 간격을 유지한 상태에서 외주면에는 토출 방지를 위하여 탄력성있는 원통형태의 밀폐관(50)이 고정 결합되어 있는 밀폐공(301)이 다단으로 천공되어 있는 주입관(30)을 주입하는 주입관 주입단계;
를 통해 천공홀(H)에 그라우팅재를 주입하여 완성하는 것을 포함하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅방법"을 구성적 특징으로 한다.

Description

회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치 및 이를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 방법{Simultaneous grouting device for direct hole tunnel reinforcement using recovery expansion bit and simultaneous grouting method for direct hole tunnel reinforcement using same}

본 발명은 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치 및 이를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터널 굴착 공사 등에서 충적토층과 같은 연약 지반을 보강하거나, 암 파쇄대 또는 활동 가능면을 봉합하여 굴착 예정 단면 주위의 지반 이완을 방지하고 사력층 및 파쇄 연암층과 암반 절리면을 통하여 유출되는 지하수를 차단하면서 강관 크기 변동없이 확공비트의 굴착 속도를 증진시킬 수 있으며 특히, 별도의 케이싱슈를 구비할 필요없이 강관 자체의 구조적 변화로 인하여 경제성을 도모하고 터널 굴착 단면의 전방으로 선행하여 설치되어 이를 통하여 그라우팅재가 지반 내부로 주입하도록 하는 강관을 지반 내부로 굴착하는 확공비트와 함께 동시적으로 지반 내부로 삽입되도록 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치 및 이를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 방법에 관한 것이다.

터널 등의 연역 지반을 보강하기 위한 보강 공법으로서 강관(Steel Pipe), PVC관, 또는 FRP관(Fiber Reinforced Plastic Pipe) 소재의 보강 파이프를 이용한 그라우팅 공법은 지반을 보강하면서 차수성을 향상시키는 지하 굴착 보조 공법으로, 강관 또는 FRP관 등의 보강 파이프 조립체를 지반에 설치하고 그 강관 또는 FRP관의 내측으로 패커를 설치하여 그라우트재를 주입함으로서 주입재에 의한 지반의 고결로 보강 파이프와 지반을 일체로 만들고 토질, 암반의 전단강도를 증대시키는 것을 특징으로 하는 공법이며, 아울러 이 공법은 그라우팅재의 주입을 보강 파이프 속에서 수행하므로 시공성, 경제성 측면에서 매우 유리한 공법이다.

이러한 보강 파이프 그라우팅 공법은 그 효과를 인정받아 터널보강 공법의 일환으로 정착되어 널리 이용되고 있다.

종래의 일반적인 강관 보강 그라우팅 공법에 의한 시공 순서를 살펴보면, 일반적으로 강관 보강 그라우팅 공법은 지반을 천공하는 단계; 완성된 천공홀 내부에 스트레이너(그라우팅재 주입 밸브)가 설치된 강관을 삽입하는 단계; 강관과 천공홀 사이에 실링재를 투입하고 입구를 코킹하는 단계; 및 패커를 설치하면서 그라우팅재를 주입하는 단계로 이루어졌다.

이러한 방법은 천공 후 강관을 삽입하는 방법으로 진행되기 때문에, 강관이 삽입되기까지 천공홀이 그대로 유지되고 않고 연약한 주위 지반이 천공홀 방향으로 이완함으로써 천공홀의 무너짐이 발생하여 강관의 삽입을 어렵게 하는 문제점이 발생할 수 있으며, 이 점을 고려하여 강관의 규격(직경)을 천공 홀의 직경 보다 작은 것으로 설계 시공함으로써 적합한 안정성을 확보하기 어려운 문제점이 있었다.

상기 문제점을 개선하기 위하여 강관의 삽입을 지반 천공과 동시에 가능하도록 하는 직천공 장치가 개발되었는데, 특허등록 제166423호와 실용신안등록 제300881의 장치가 이러한 직천공 장치의 일예가 된다.

상기 특허등록 제166423호에 따른 직천공 장치는 그라우팅재 주입 밸브의 역할을 하는 스트레이너가 장착된 강관 전단부 내주면에 암나사가 가공이 되고, 후단부 외주면에 수나사 가공된 천공비트와 나사 체결되어 강관과 천공비트가 직접 일체로 결합된 구성으로 별도의 천공 로드를 구비하지 않고 강관이 직접 천공 동력을 전달하는 구조로 되어 있음을 알수 있는데, 이러한 구성은 강관 내주면과 일치하는 크기의 비트를 요구하여 통상의 비트를 그대로 적용하기 곤란케 할 뿐만 아니라 강관이 직접 천공 동력을 전달하는 구조로 되어 있어서 충분한 강성을 제공하기 어려워 토사를 제외한 암반층을 천공하기 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 상기 등록실용신안 제300881호에 따른 직천공 장치의 경우에도 강관과 천공비트가 나사체결되는데, 이 경우에는 동력전달용 천공 로드가 별도로 제공되는 한편 이러한 천공 로드가 강관과 일체로 결합되는 구성으로 되어 있음을 알 수 있는데, 이러한 구성에서도 강관 내주면과 일치하는 크기의 비트를 요구하여 통상의 비트를 그대로 적용하기 곤란케 할 뿐만 아니라, 동력전달용 로드의 재사용이 불가능하여 자재비용을 증가시키는 문제점을 유발하며, 경우에 따라서는 천공을 위해 외부에서 비트로 인가되는 동력이 직접 강관을 통하여 전달됨으로써 그 충격력으로 인하여 강관에 장착된 스트레이너가 쉽게 이탈되거나 강관에 변형이 생기게 하는 문제를 유발할 수 있다.

이러한 종래 기술들의 문제점을 해결하고자 출원 등록받은 특허 등록 제10-0467537호로서 새로운 구조의 직천공 장치 및 이를 이용한 강관 그라우팅 시공 방법이 제안된 바 있는데, 상기 특허등록 제10-0467537호에 개시된 비트 분리형 직천공 장치의 경우에는 강관, 강관 슈, 천공 장치의 드리프터에 직접 연결된 천공 로드, 및 천공 로드와 분리 가능하게 나사 결합된 천공 비트를 포함하여 구성되며, 강관은 통상 보강 및 차수를 위한 강관 그라우팅 공법에서 적용되는 구조용 강관으로 다수개의 강관이 상호 연결될 수 있도록 양단에 나사부가 가공되어 있으며 그 외주면에는 그라우트재의 주입을 위한 주입구(분사구)가 다수개 형성되며 주입구에는 주입재의 역류 방지를 위한 역류 방지 밸브로서 제공되는 스트레이너가 장착되어 있으며, 그리고 상기 강관 슈는 상기 강관 전단부에 직접 고정 연결(예컨대, 용접 결합 또는 나사 결합 등의 방법으로)되는 것으로, 강관 슈의 내경에는 내측으로 걸림돌기가 돌출되어 천공 로드의 단면확대부가 걸리게 되는 구조를 가지는 바, 천공 로드가 회전하면서 전진 진행하면서 이와 나사식으로 결합된 천공 비트로써 지반을 회전/충격식으로 천공하는데, 이때 천공 로드의 단면확대부는 강관 슈를 전방으로 타격하며 밀게 되어서, 천공 로드의 진행에 따라 강관 슈와 직접적으로 고정 연결된 강관 또한 함께 전방으로 진행하게 됨으로써 강관이 천공과 동시에 천공홀 내부로 삽입되는 것이 가능하게 되는데, 이와 같이 소정 깊이까지 천공 및 강관 삽입이 완료되면 천공 로드를 반대 방향으로 회전시켜서 천공 비트의 후단부 몸체로부터 천공 로드 전단의 비트 결합부의 나사 결합을 해제시킴으로써 천공 로드를 분리하여 천공홀 외부로 반출하고서, 이후 그라우팅 작업을 진행하는 시공 방법을 제공할 수 있었다.

그러나, 이러한 구조의 직천공 장치를 이용하는 경우에는 천공 로드와 천공 비트가 결합되는 위치에 제공되는 강관 슈의 전방 추입력에 의해 강관 전체를 전방으로 끌고 들어가는 구조를 가지고 있기에 강도가 높은 암반의 경우에는 충분한 추진력을 제공하기 어려워 천공 속도가 지연되는 경우가 발생하고, 특히 절리가 심한 복합 지층의 경우에는 슬라임(slime) 형태로 배출되는 천공 파쇄물이 강관 슈와 강관의 직접 연결부와 천공 로드 사이에 끼여 들면서 재밍 현상을 초래(예컨대 직경 80mm 정도의 소구경 직천공의 경우에는 더욱 심각)하여 더욱 더 천공 속도가 느려지는 문제점을 나타내었다.

또한, 상기한 구조의 직천공 장치에서는 강관 슈와 천공 비트 사이의 별도의 결합 구조가 제공되어 있지 않아서 강관 슈의 전단부와 후단부 양측에서 천공 비트와 천공 로드를 조립하는 작업이 용이하게 수행되지 않으며, 조립 작업 도중에 실수로 천공 비트가 떨어져 안전 사고가 발생할 우려가 있으며, 또한 천공 비트와 천공 로드의 결합부가 나사 결합 방식으로 되어 있기에 손쉬운 결합과 분리가 어려워서 공정 진행 효율이 떨어지고, 경우에 따라서 천공 충격으로 인한 나사산의 붕괴로 인하여 천공 로드가 천공 비트로 분리되지 않은 사태가 발생하여 더 이상의 공정(그라우팅재 주입 공정)이 진행될 수 없는 사태가 발생하는 등의 문제점이 있다.

국내 특허등록 제10-1957438호 국내 특허등록 제10-0989818호 국내 특허등록 제10-0467537호 국내 특허등록 제10-0166423호

본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 지반 천공과 강관의 삽입을 동시에 수행할 수 있게 한 직천공 장치에서 강관의 크기에 구애받지 않고 확공비트를 적용할 수 있으며, 확공비트의 회수 및 재사용을 가능케 하면서도, 또한 강도가 높은 암반이나 절리가 심한 복합 지층의 경우에도 충분한 추진력으로 강관을 후방에서 밀어서 삽입할 수 있도록 하면서도 재밍 현상을 방지하여 천공 및 강관 삽입 공정의 속도를 증진시킬 수 있는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치 및 이를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 방법을 제공함에 목적이 있고,

본 발명의 다른 목적은 확공비트를 따라서 전진하면서 천공홀 내부로 삽입되는 강관의 전단부에 별도의 케이싱슈를 구비하지 아니하지 아니한 상태에서 상기 강관의 구조적 변화로 인하여 확공비트와 강관 사이의 결합 구조를 개선하여 장치의 조립 공정을 신속히 수행할 수 있도록 하면서, 장치 조립 시에 발생할 수 있는 안전 사고의 위험을 방지할수 있도록 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치 및 이를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 방법을 제공함에 목적이 있고,

본 발명의 또 다른 목적은 강관 내측으로 주입관을 구비하고 주입관과 상기 강관에 각각 역류방지용 체크밸브가 구비되어 그라우팅재의 역류를 방지함과 동시에 천공홀 주변의 지방의 이완을 극소화하고 충적토층과 같은 연약 지반을 보강하거나, 암 파쇄대 또는 활동 가능면을 봉합하여 굴착 예정 단면 주위의 지반 이완을 방지하고 사력층 및 파쇄 연암층과 암반 절리면을 통하여 유출되는 지하수를 효율적으로 차단하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치 및 이를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 방법을 제공함에 목적이 있다.

그러나, 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구체적인 해결적 수단은,

"확개되는 윙비트(100)가 구비된 확공비트(10)와 일측에는 소정의 길이만큼 상광하협 형상을 이루도록 외부에서 압착하여 상측 내주부에 걸림턱(200)이 형성되도록 한 축관부(201)가 구비되어 있고 상기 축관부(201) 상부에는 다단으로 제1 토출공(202)이 천공되어 있는 강관(20)과 상기 강관(20) 내주부에 삽입되는 것으로 전단부는 확개되면서 바닥은 밀폐된 상태이며 상기 전단부 상부로는 다단으로 제2 토출공(300)이 천공되어 있고 상기 제2 토출공(300)과 간격을 유지한 상태에서 밀폐공(301)이 다단으로 천공되어 있는 주입관(30)과 상기 제1 토출공(202) 및 제2 토출공(300)에 형성되어 있는 역류방지용 체크밸브(40)와 상기 밀폐공(301) 외주면에는 토출 방지를 위하여 탄력성있는 원통형태의 밀폐관(50)이 고정 결합되어 있는 것을 포함하고,
상기 강관(20) 후단부 소정의 위치에는 링 형태의 제1 돌부(203)가 형성되어 있고 상기 강관(20)을 연결하기 위한 연결관(21) 전후단부 소정의 위치에도 링 형태의 제2 돌부(210)가 구비되어 있고 상기 연결관(21)의 일 끝단부는 상대적으로 협공 형태를 이루어진 상태에서, 상기 제1 및 제2 돌부(203,210)의 외주부에는 내주부에 소정의 간격을 두고 2단의 홈부(220)가 구비되어 있는 반원형태가 고정구에 의해 결합 고정된 커넥터(22)가 구비되어 상기 강관(20)과 연결관(21)을 고정 결합하여 상기 강관(20)의 길이를 연장가능하도록 한 것을 포함하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치와,

삭제

상기 확공비트(10)는 상기 강관(20)의 내측으로 삽입되어 상기 윙비트(100)의 상측부 소정의 위치가 상기 걸림턱(200)에 결합되어 상기 확공비트(10)가 천공시 상기 강관(20)이 함께 천공홀로 삽입되며, 천공 완료시 상기 윙비트(100)가 절첩되어 상기 강관(20)으로 부터 상기 확공비트(10)를 제거 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치와,

상기 축관부(201)는 외주부에서 소정의 간격마다 돌부면이 구비된 원통형상의 지그로 압압하여 상기 축관부(201) 내주면에 소정의 간격을 두고 제1 돌출면(204)을 형성토록하여 상기 걸림턱(200)을 형성토록 한 것을 특징으로 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치와,

상기 축관부(201)는 외주부에 소정의 간격마다 삽입면이 구비된 원통형상의 지그를 상기 축관부(201)의 내주면에 밀착후 상기 축관부(201)의 외주면을 압압하여 상기 축관부(201) 내주면에 소정의 간격을 두고 제2 돌출면(205)을 형성토록하여 상기 걸림턱(200)을 형성토록 한 것을 특징으로 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치와,

상기 제1 토출공(202)은 서로 교호로 천공되어 있고 상기 제2 토출공(300)도 서로 교호로 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치와,

상기 역류방지용 체크밸브(40)는 탄성체로서 중앙에 관통공(400)이 천공된 상태에서 상기 관통공(400)에는 볼(401)이 구비되어 있고 상기 관통공(400)의 외주면에는 사방으로 통공(402)이 천공되어 있는 원통형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치와,

상기 밀폐관(50)은 탄성체로 형성된 원통관 형상으로 양단 내주면은 상기 주입관(30)의 외주면에 고정 결합되어 있어 상기 밀폐공(301)으로 부터 그라우팅재가 압력을 가할때 양단은 상기 주입관(30)에 고정 결합된 상태에서 중앙부위만 부풀어 올라 상기 강관(20)의 내벽에 밀착되어 상기 강관(20)의 내주부를 구획하는 것을 특징으로 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치와,

상기 확공비트(10)은, 바닥에 첨단 굴착면(101)이 형성되어 있고 상면 중앙에는 외주면이 캠 돌부(111)와 캠 홈부(112)가 교호로 구비된 회전캠(110)이 일체로 형성되어 있으며 상기 회전캠(110)의 외주면 3면에는 길이방향으로 각각 윙비트(100)가 구비되어 있는 비트 몸체(11)와, 상기 비트몸체(11)의 외주부에 결합되는 것으로 외주면 3면에 인입출공(120)이 천공되어 있고 상기 인입출공(120) 상측 내주면에는 단턱(121)이 형성되어 있되 상기 단턱(121)은 내주면 3방향에는 길이방향으로 길게 라운딩된 제1 절개면(122)이 구비되어 있고 상기 제1 절개면(122) 외측으로는 체결홈(123)이 형성되어 있으며 상부 내주면에는 회전축부재(124)와 결합되어 있는 원통부재(12)와, 상기 단턱(121)에 안착 결합되는 것으로서 원통형상으로 내주면 3방향에는 길이방향으로 길게 라운딩된 제2 절개면(130)이 구비되어 있고 상기 제2 절개면(130) 양측 상면 중앙에는 핀공(131)이 천공되어 있는 보강부재(13)와, 상기 보강부재(13)의 상면에 안착되어 상기 비트몸체(11)와 나사결합되는 결합부재(14)로 이루어진 것을 포함하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치와,

그라우팅을 위한 천공홀(H)을 형성함에 있어 일측에는 소정의 길이만큼 상광하협 형상을 이루도록 외부에서 압착하여 상측 내주부에 걸림턱(200)이 형성되도록 한 축관부(201)가 구비되어 있고 상기 축관부(201) 상부에는 다단으로 역류방지용 체크밸브(40)이 형성되어 있는 제1 토출공(202)이 천공되어 있는 강관(20)이 확공비트(10)의 외주부에 결합되어 함께 굴착하는 천공홀 굴착단계; 상기 천공홀(H)을 굴착한 후 확공비트(10)를 회수한 후 상기 강관(20)의 내주부에 전단부는 확개되면서 바닥은 밀폐된 상태이며 상기 전단부 상부로는 다단으로 역류방지용 체크밸브(40)이 형성되어 있는 제2 토출공(300)이 천공되어 있고 상기 제2 토출공(300)과 간격을 유지한 상태에서 외주면에는 토출 방지를 위하여 탄력성있는 원통형태의 밀폐관(50)이 고정 결합되어 있는 밀폐공(301)이 다단으로 천공되어 있는 주입관(30)을 주입하는 주입관 주입단계; 를 통해 천공홀(H)에 그라우팅재를 주입하여 완성하는 것을 포함하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅방법과,

상기 강관(20)을 연장 시공하기 위해서 연결관(21)과 상기 강관(20)의 연결은, 상기 강관(20) 후단부 소정의 위치에 링 형태의 제1 돌부(203)가 형성되어 있고 상기 강관(20)을 연결하기 위한 연결관(21) 전후단부 소정의 위치에도 링 형태의 제2 돌부(210)가 구비되어 있고 상기 연결관(21)의 일 끝단부는 상대적으로 협공 형태를 이루어진 상태에서, 상기 제1 및 제2 돌부(203,210)의 외주부에는 내주부에 소정의 간격을 두고 2단의 홈부(220)가 구비되어 있는 반원형태가 고정구에 의해 결합 고정된 커넥터(22)가 구비되어 상기 강관(20)과 연결관(21)을 고정 결합하여 상기 강관(20)의 길이를 연장가능하도록 강관 연장단계를 포함하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅방법과,

상기 확공비트(10)는 상기 강관(20)의 내측으로 삽입되어 상기 윙비트(100)의 상측부 소정의 위치가 상기 걸림턱(200)에 결합되어 상기 확공비트(10)가 천공시 상기 강관(20)이 함께 천공홀로 삽입되며, 천공 완료시 상기 윙비트(100)가 절첩되어 상기 강관(20)으로 부터 상기 확공비트(10)를 제거 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅방법과,

상기 축관부(201)는 외주부에서 소정의 간격마다 돌부면이 구비된 원통형상의 지그로 압압하여 상기 축관부(201) 내주면에 소정의 간격을 두고 제1 돌출면(204)을 형성토록하여 상기 걸림턱(200)을 형성토록 한 것을 특징으로 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅방법과,

상기 축관부(201)는 외주부에 소정의 간격마다 삽입면이 구비된 원통형상의 지그를 상기 축관부(201)의 내주면에 밀착후 상기 축관부(201)의 외주면을 압압하여 상기 축관부(201) 내주면에 소정의 간격을 두고 제2 돌출면(205)을 형성토록하여 상기 걸림턱(200)을 형성토록 한 것을 특징으로 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅방법"을 구성적 특징으로 함으로서 상기의 목적을 달성할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 지반 천공과 강관의 삽입을 동시에 수행할 수 있게 한 직천공 장치에서 강관의 크기에 구애받지 않고 확공비트를 적용할 수 있으며, 확공비트의 회수 및 재사용을 가능케 하면서도, 또한 강도가 높은 암반이나 절리가 심한 복합 지층의 경우에도 충분한 추진력으로 강관을 후방에서 밀어서 삽입할 수 있도록 하면서도 재밍 현상을 방지하여 천공 및 강관 삽입 공정의 속도를 증진시킬 수 있으며,

확공비트를 따라서 전진하면서 천공홀 내부로 삽입되는 강관의 전단부에 별도의 케이싱슈를 구비하지 아니하지 아니한 상태에서 상기 강관의 구조적 변화로 인하여 확공비트와 강관 사이의 결합 구조를 개선하여 장치의 조립 공정을 신속히 수행할 수 있도록 하면서, 장치 조립 시에 발생할 수 있는 안전 사고의 위험을 방지할수 있도록 하며,

강관 내측으로 주입관을 구비하고 주입관과 상기 강관에 각각 역류방지용 체크밸브가 구비되어 그라우팅재의 역류를 방지함과 동시에 천공홀 주변의 지방의 이완을 극소화하고 충적토층과 같은 연약 지반을 보강하거나, 암 파쇄대 또는 활동 가능면을 봉합하여 굴착 예정 단면 주위의 지반 이완을 방지하고 사력층 및 파쇄 연암층과 암반 절리면을 통하여 유출되는 지하수를 효율적으로 차단하는 것이다.

도 1은 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치의 사시도,
도 2는 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에서 연결관을 연결하기 위한 분리 사시도,
도 3은 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에서 가관의 분리 사시도,
도 4는 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에서 강관의 결합 단면도,
도 5는 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 강관의 다른 실시예의 사시도,
도 6은 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 강관의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도,
도 7은 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 주입관과 주입장치의 분리 사시도,
도 8은 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 주입관의 분리 사시도,
도 9는 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 천공홀내에 삽입된 상태의 단면도,
도 10은 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 천공홀내에 강관과 주입관 및 주입장치가 결합된 상태의 단면도,
도 11은 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 천공홀내에 강관과 주입관이 삽입된 상태에서 주입장치를 이용하여 그라우팅시 그라우팅재가 밀폐공을 통해 밀폐관을 가압하는 상태를 나타낸 단면도,
도 12는 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 천공홀내에 강관과 주입관이 삽입된 상태에서 주입장치를 이용하여 그라우팅하여 제2 토출공에 구비된 역류방지용 체크밸브의 볼이 이탈되는 상태를 나타낸 단면도,
도 13은 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 천공홀내에 강관과 주입관이 삽입된 상태에서 주입장치를 이용하여 그라우팅하여 제1 토출공에 구비된 역류방지용 체크밸브의 볼이 이탈되는 상태를 나타낸 단면도,
도 14는 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 확공비트의 분리 사시도,
도 15는 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 확공비트의 단면도,
도 16은 본 발명의 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 방법에 대한 개략도이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하며, 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않음은 물론, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 점에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 발명의 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아닌바, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이를 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 가능하거나 존재할 수 있음을 이해하여야 할 것이다.

또한, 본 발명의 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하 본 발명의 바람직한 일실시 형태를 첨부하는 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치의 사시도이며, 도 2는 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에서 연결관을 연결하기 위한 분리 사시도이고, 도 3은 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에서 가관의 분리 사시도이며, 도 4는 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에서 강관의 결합 단면도이고, 도 5는 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 강관의 다른 실시예의 사시도이며, 도 6은 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 강관의 또 다른 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 주입관과 주입장치의 분리 사시도이며, 도 8은 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 주입관의 분리 사시도이고, 도 9는 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 천공홀내에 삽입된 상태의 단면도이며, 도 10은 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 천공홀내에 강관과 주입관 및 주입장치가 결합된 상태의 단면도이고, 도 11은 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 천공홀내에 강관과 주입관이 삽입된 상태에서 주입장치를 이용하여 그라우팅시 그라우팅재가 밀폐공을 통해 밀폐관을 가압하는 상태를 나타낸 단면도이며, 도 12는 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 천공홀내에 강관과 주입관이 삽입된 상태에서 주입장치를 이용하여 그라우팅하여 제2 토출공에 구비된 역류방지용 체크밸브의 볼이 이탈되는 상태를 나타낸 단면도이고, 도 13은 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 천공홀내에 강관과 주입관이 삽입된 상태에서 주입장치를 이용하여 그라우팅하여 제1 토출공에 구비된 역류방지용 체크밸브의 볼이 이탈되는 상태를 나타낸 단면도이며, 도 14는 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 확공비트의 분리 사시도이고, 도 15는 본 발명인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치에 있어서 확공비트의 단면도이며, 도 16은 본 발명의 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 방법에 대한 개략도이다.

이하 도면과 함께 본 발명에 대하여 상세히 설명하고자 한다.

지시부호 10은 확공비트를 지시하는 것으로서 상기 확공비트(10)은 도 1 및 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이 확개되는 윙비트(100)가 구비된 상태에서,

바닥에 첨단 굴착면(101)이 형성되어 있고 상면 중앙에는 외주면이 캠 돌부(111)와 캠 홈부(112)가 교호로 구비된 회전캠(110)이 일체로 형성되어 있으며 상기 회전캠(110)의 외주면 3면에는 길이방향으로 각각 윙비트(100)가 구비되어 있는 비트 몸체(11)와, 상기 비트몸체(11)의 외주부에 결합되는 것으로 외주면 3면에 인입출공(120)이 천공되어 있고 상기 인입출공(120) 상측 내주면에는 단턱(121)이 형성되어 있되 상기 단턱(121)은 내주면 3방향에는 길이방향으로 길게 라운딩된 제1 절개면(122)이 구비되어 있고 상기 제1 절개면(122) 외측으로는 체결홈(123)이 형성되어 있으며 상부 내주면에는 회전축부재(124)와 결합되어 있는 원통부재(12)와, 상기 단턱(121)에 안착 결합되는 것으로서 원통형상으로 내주면 3방향에는 길이방향으로 길게 라운딩된 제2 절개면(130)이 구비되어 있고 상기 제2 절개면(130) 양측 상면 중앙에는 핀공(131)이 천공되어 있는 보강부재(13)와, 상기 보강부재(13)의 상면에 안착되어 상기 비트몸체(11)와 나사결합되는 결합부재(14)로 이루어진 것으로서,

상기 보강부재(13)은 상기 원통부재(12) 하방향에서 비트몸체(11) 결합시 상기 원통부재(12)의 제1 절개면(122)와 상기 보강부재(13)의 제2 절개면(130)을 일치시킨 후 상기 비트몸체(11)를 삽입한 다음 상기 보강부재(13)의 제2 절개면(130)과 상기 원통부재(12)의 제1 절개면(122)이 서로 어긋나게 형성한 후 상기 체결홈(123)과 핀공(131)을 고정핀 등으로 고정 결합하고 상기 결합부재(14)를 비트몸체(11)와 나사 결합하여 고정시킨 다음 상기 확공비트(10)를 회전축부재(124)를 통해 회전 천공홀(H)를 굴착할 경우 상기 비트몸체(11)가 원통부재(12)로 부터 이탈되지 아니하고 내구성이 우수하여 장기간 손상없이 사용 가능하도록 하기 위한 역할을 수행하는 것이다.

바람직하게는, 상기 확공비트(10)는 상기 강관(20)의 내측으로 삽입되어 상기 윙비트(100)의 상측부 소정의 위치가 상기 걸림턱(200)에 결합되어 상기 확공비트(10)가 천공시 상기 강관(20)이 함께 천공홀(H)로 삽입되며, 천공 완료시 상기 윙비트(100)가 절첩되어 상기 강관(20)으로 부터 상기 확공비트(10)를 제거 가능하도록 하는 것이다.

지시부호 20은 강관을 지시하는 것으로서 상기 강관(20)은 도 3에 도시된 바와 같이 일측에는 소정의 길이만큼 상광하협 형상을 이루도록 외부에서 압착하여 상측 내주부에 걸림턱(200)이 형성되도록 한 축관부(201)가 구비되어 있고 상기 축관부(201) 상부에는 다단으로 제1 토출공(202)이 천공되어 있는 구조이며,

상기 축관부(201)를 형성하는 또 다른 방법에는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 축관부(201)는 외주부에서 소정의 간격마다 돌부면이 구비된 원통형상의 지그로 압압하여 상기 축관부(201) 내주면에 소정의 간격을 두고 제1 돌출면(204)을 형성토록하여 상기 걸림턱(200)을 형성토록 한 것이며,

더욱 바람직하게는, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 축관부(201)는 외주부에 소정의 간격마다 삽입면이 구비된 원통형상의 지그를 상기 축관부(201)의 내주면에 밀착후 상기 축관부(201)의 외주면을 압압하여 상기 축관부(201) 내주면에 소정의 간격을 두고 제2 돌출면(205)을 형성토록하여 상기 걸림턱(200)을 형성토록 한 것이다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 강관(20) 후단부 소정의 위치에는 링 형태의 제1 돌부(203)가 형성되어 있고 상기 강관(20)을 연결하기 위한 연결관(21) 전후단부 소정의 위치에도 링 형태의 제2 돌부(210)가 구비되어 있고 상기 연결관(21)의 일 끝단부는 상대적으로 협공 형태를 이루어진 상태에서, 상기 제1 및 제2 돌부(203,210)의 외주부에는 내주부에 소정의 간격을 두고 2단의 홈부(220)가 구비되어 있는 반원형태가 고정구에 의해 결합 고정된 커넥터(22)가 구비되어 상기 강관(20)과 연결관(21)을 고정 결합하여 상기 강관(20)의 길이를 연장가능하도록 한 것이다.

상기 연결관(21)의 기능에 대하여 구체적으로 설명하면, 종래 터널에 있어 그라우팅을 시공함에 있어서 갱구부(60) 시공에 의하여 막장(600)이 형성되면 전방의 터널 굴착면(H1) 보강을 위하여 확공비트(10)를 이용하여 상방으로 경사지게 천공홀(H)을 형성시키게 되는데 이때 확공비트(10)는 막장 내측에 세팅되다 보니 확공비트(10)에 형성되어 있는 가이드 선단부장치에 의하여 작업공간이 간섭되어 터널 굴착면(H1) 부터 천공홀(H)을 형성시키지 못하고, 막장면 상단(601)부터 천공홀(H)을 형성시킬수 밖에 없게 된다.

이에 천공과 동시에 강관(20) 삽입한 후, 주입호스와 강관(20)을 통해 그라우팅재를 주입하여 강관 및 천공홀 내부에서 그라우팅재가 양생되면 터널 굴착면(H1) 주위를 그라우팅 보강할 수 있게 된다.

하지만, 터널 굴착면(H1)에 맞추어 갱구부(60)로부터 추가로 터널 굴착을 함에 있어서는 막장면 상단(601)으로부터 일정 길이의 강관(20)은 커팅(커팅구간)되어야 하는데 이러한 커팅작업에 상당한 노력과 비용이 요구될 수밖에 없게 된다.

이에 본 발명은 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 강관 커팅구간에 상기 연결관(21)을 배치하고, 커넥터(22)를 이용하여 강관(20)에 연결시키게 된다.

즉, 커팅이 용이한 PVC관으로 연결관(21)을 형성시켜 간단하게 커팅하여 터널 굴착면(H1) 연장시공이 가능하도록 한 것으로, 이로서 확공비트(10) 사용에 따른 막장면 상단(601)부터 천공홀(H)을 형성시키더라도 터널 굴착면(H1) 연장이 용이하여 작업속도를 증가시킬 수 있으며, 종래 그라우팅 구간보다 연결관(21) 연장길이 만큼 추가 굴착에 의한 그라우팅이 가능하도록 한 것이다.

지시부호 30은 주입관을 지시하는 것으로서 상기 주입관(30)은 도 7에 도시된 바와 같이 상기 강관(20) 내주부에 삽입되는 것으로 전단부는 확개되면서 바닥은 밀폐된 상태이며 상기 전단부 상부로는 다단으로 제2 토출공(300)이 천공되어 있고 상기 제2 토출공(300)과 간격을 유지한 상태에서 밀폐공(301)이 다단으로 천공되어 있는 구조로서 상기 주입관(30)의 지면 상측에는 도 7에 도시된 바와 같이 그라우팅재를 주입하기 위한 주입장치(I)가 구비되어 있다.

한편, 상기 제1 토출공(202)은 서로 교호로 천공되어 있고 상기 제2 토출공(300)도 서로 교호로 천공되어 있으며,

상기 제1 토출공(202) 및 제2 토출공(300)에는 역류방지용 체크밸브(40)가 구비되어 있다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 역류방지용 체크밸브(40)는 탄성체로서 중앙에 관통공(400)이 천공된 상태에서 상기 관통공(400)에는 볼(401)이 구비되어 있고 상기 관통공(400)의 외주면에는 사방으로 통공(402)이 천공되어 있는 원통형상으로 이루어진 것이다.

지시부호 50은 밀폐관을 지시하는 것으로서, 상기 밀폐관(50)은 도 7에 도시된 바와 같이 상기 밀폐공(301) 외주면에는 토출 방지를 위하여 탄력성있는 원통형태로 고정 결합되어 있는 것으로서,

도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이 상기 밀폐관(50)은 탄성체로 형성된 원통관 형상으로 양단 내주면은 상기 주입관(30)의 외주면에 고정 결합되어 있어 상기 밀폐공(301)으로 부터 그라우팅재가 압력을 가할때 양단은 상기 주입관(30)에 고정 결합된 상태에서 중앙부위만 부풀어 올라 상기 강관(20)의 내벽에 밀착되어 상기 강관(20)의 내주부를 구획하는 역할을 하는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 9에 도시된 바와 같이 확공비트(10)를 이용하여 천공홀(H)를 확공 천공한 다음 확공비트(10)를 제거한 다음 도 10에 도시된 바와 같이 상기 강관(20) 내부로 주입관(30)을 주입한 다음 주입장치(I)를 이용하여 그라우팅재를 주입하면 일차적으로 주입관(30) 내부로 그라우팅재가 충진되어 도 11에 도시된 바와 같이 밀폐공(301)으로 토출되되 상기 밀폐공(301)은 밀폐관(50)에 의해 밀폐되어 있으므로 도 12에 도시된 바와 같이 제2 토출공(300)에 구비된 역류방지용 체크밸브(40)의 볼(401)이 강관(20) 내부로 이탈되면서 상기 강관(20) 내부에도 그라우팅재가 충진되는 것이다. 물론, 상기 강관(20)에도 별도로 그라우팅재를 충진하고 있는 상태는 당연한 것이다.

상기와 같은 상태에서 그라우팅재의 충진이 성숙해지면 상기 강관(2)의 제1 토출공(202)에 구비된 역류방지용 체크밸브(40)의 볼(401)이 도 13에 도시된 바와 같이 천공홀(H) 내부로 이탈되면서 상기 천공홀(H) 내부에도 그라우팅재가 충진되는 것이다.

이로서, 천공홀(H)전체에 그라우팅재가 충진되어 양생가능하도록 함으로서 지반 천공과 강관의 삽입을 동시에 수행할 수 있게 한 직천공 장치에서 강관의 크기에 구애받지 않고 확공비트를 적용할 수 있으며, 확공비트의 회수 및 재사용을 가능케 하면서도, 또한 강도가 높은 암반이나 절리가 심한 복합 지층의 경우에도 충분한 추진력으로 강관을 후방에서 밀어서 삽입할 수 있도록 하면서도 재밍 현상을 방지하여 천공 및 강관 삽입 공정의 속도를 증진시킬 수 있으며,

이하 본 발명의 또 다른 실시예인 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅방법에 대하여 설명하고자 한다.

그라우팅을 위한 천공홀(H)을 형성함에 있어 일측에는 소정의 길이만큼 상광하협 형상을 이루도록 외부에서 압착하여 상측 내주부에 걸림턱(200)이 형성되도록 한 축관부(201)가 구비되어 있고 상기 축관부(201) 상부에는 다단으로 역류방지용 체크밸브(40)이 형성되어 있는 제1 토출공(202)이 천공되어 있는 강관(20)이 확공비트(10)의 외주부에 결합되어 함께 굴착하는 천공홀 굴착단계;

상기 천공홀(H)을 굴착한 후 확공비트(10)를 회수한 후 상기 강관(20)의 내주부에 전단부는 확개되면서 바닥은 밀폐된 상태이며 상기 전단부 상부로는 다단으로 역류방지용 체크밸브(40)이 형성되어 있는 제2 토출공(300)이 천공되어 있고 상기 제2 토출공(300)과 간격을 유지한 상태에서 외주면에는 토출 방지를 위하여 탄력성있는 원통형태의 밀폐관(50)이 고정 결합되어 있는 밀폐공(301)이 다단으로 천공되어 있는 주입관(30)을 주입하는 주입관 주입단계;

를 통해 천공홀(H)에 그라우팅재를 주입하여 완성하는 것으로서,

상기 강관(20)을 연장 시공하기 위해서 연결관(21)과 상기 강관(20)의 연결은,

상기 강관(20) 후단부 소정의 위치에 링 형태의 제1 돌부(203)가 형성되어 있고 상기 강관(20)을 연결하기 위한 연결관(21) 전후단부 소정의 위치에도 링 형태의 제2 돌부(210)가 구비되어 있고 상기 연결관(21)의 일 끝단부는 상대적으로 협공 형태를 이루어진 상태에서, 상기 제1 및 제2 돌부(203,210)의 외주부에는 내주부에 소정의 간격을 두고 2단의 홈부(220)가 구비되어 있는 반원형태가 고정구에 의해 결합 고정된 커넥터(22)가 구비되어 상기 강관(20)과 연결관(21)을 고정 결합하여 상기 강관(20)의 길이를 연장가능하도록 강관 연장단계를 포함하며,

상기에서 설명한 바와 같이, 상기 연결관(21)의 기능은 종래 터널에 있어 그라우팅을 시공함에 있어서 갱구부(60) 시공에 의하여 막장(600)이 형성되면 전방의 터널 굴착면(H1) 보강을 위하여 확공비트(10)를 이용하여 상방으로 경사지게 천공홀(H)을 형성시키게 되는데 이때 확공비트(10)는 막장 내측에 세팅되다 보니 확공비트(10)에 형성되어 있는 가이드 선단부장치에 의하여 작업공간이 간섭되어 터널 굴착면(H1) 부터 천공홀(H)을 형성시키지 못하고, 막장면 상단(601)부터 천공홀(H)을 형성시킬수 밖에 없게 된다.

한편, 상기 확공비트(10)는 상기 강관(20)의 내측으로 삽입되어 상기 윙비트(100)의 상측부 소정의 위치가 상기 걸림턱(200)에 결합되어 상기 확공비트(10)가 천공시 상기 강관(20)이 함께 천공홀로 삽입되며, 천공 완료시 상기 윙비트(100)가 절첩되어 상기 강관(20)으로 부터 상기 확공비트(10)를 제거 가능하도록 하는 것이다.

다음, 상기 축관부(201)는 외주부에서 소정의 간격마다 돌부면이 구비된 원통형상의 지그로 압압하여 상기 축관부(201) 내주면에 소정의 간격을 두고 제1 돌출면(204)을 형성토록하여 상기 걸림턱(200)을 형성토록 한 것이 바람직하며,

상기 축관부(201)는 외주부에 소정의 간격마다 삽입면이 구비된 원통형상의 지그를 상기 축관부(201)의 내주면에 밀착후 상기 축관부(201)의 외주면을 압압하여 상기 축관부(201) 내주면에 소정의 간격을 두고 제2 돌출면(205)을 형성토록하여 상기 걸림턱(200)을 형성토록 할 수도 있는 것이다.

본 시공방법으로 함으로서, 지반 천공과 강관의 삽입을 동시에 수행할 수 있게 한 직천공 장치에서 강관의 크기에 구애받지 않고 확공비트를 적용할 수 있으며, 확공비트의 회수 및 재사용을 가능케 하면서도, 또한 강도가 높은 암반이나 절리가 심한 복합 지층의 경우에도 충분한 추진력으로 강관을 후방에서 밀어서 삽입할 수 있도록 하면서도 재밍 현상을 방지하여 천공 및 강관 삽입 공정의 속도를 증진시킬 수 있으며,

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자에 의해 상기 기재된 내용으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.

따라서 본 발명에서의 기술적 사상은 아래에 기재되는 청구범위에 의해 파악되어야 하되 이의 균등 또는 등가적 변형 모두 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속함은 자명하다 할 것이다.

10 : 확공비트 11 : 비트몸체
12 : 원통부재 13 : 보강부재
14 : 결합부재 20 : 강관
21 : 연결관 22 : 커넥터
30 : 주입관 40 : 역류방지용 체크밸브
50 : 밀폐관 100 : 윙비트
101 : 굴착면 110 : 회전캠
111 : 캠돌부 112 : 캠홈부
120 : 인입출공 121 : 단턱
122 : 제1 절개면 123 : 체결홈
124 : 회전축부재 130 : 제2 절개면
131 : 핀공 200 : 걸림턱
201 : 축관부 202 : 제1 토출공
203 : 제1 돌부 204 : 제1 돌출면
205 : 제2 돌출면 210 : 제2 돌부
220 : 홈부 300 : 제2 토출공
301 : 밀폐공 H : 천공홀
H1 : 터널 굴착면 60 : 갱구부
600 : 막장 601 : 막장면 상단

Claims

확개되는 윙비트(100)가 구비된 확공비트(10)와 일측에는 소정의 길이만큼 상광하협 형상을 이루도록 외부에서 압착하여 상측 내주부에 걸림턱(200)이 형성되도록 한 축관부(201)가 구비되어 있고 상기 축관부(201) 상부에는 다단으로 제1 토출공(202)이 천공되어 있는 강관(20)과 상기 강관(20) 내주부에 삽입되는 것으로 전단부는 확개되면서 바닥은 밀폐된 상태이며 상기 전단부 상부로는 다단으로 제2 토출공(300)이 천공되어 있고 상기 제2 토출공(300)과 간격을 유지한 상태에서 밀폐공(301)이 다단으로 천공되어 있는 주입관(30)과 상기 제1 토출공(202) 및 제2 토출공(300)에 형성되어 있는 역류방지용 체크밸브(40)와 상기 밀폐공(301) 외주면에는 토출 방지를 위하여 탄력성있는 원통형태의 밀폐관(50)이 고정 결합되어 있는 것을 포함하고,
상기 강관(20) 후단부 소정의 위치에는 링 형태의 제1 돌부(203)가 형성되어 있고 상기 강관(20)을 연결하기 위한 연결관(21) 전후단부 소정의 위치에도 링 형태의 제2 돌부(210)가 구비되어 있고 상기 연결관(21)의 일 끝단부는 상대적으로 협공 형태를 이루어진 상태에서, 상기 제1 및 제2 돌부(203,210)의 외주부에는 내주부에 소정의 간격을 두고 2단의 홈부(220)가 구비되어 있는 반원형태가 고정구에 의해 결합 고정된 커넥터(22)가 구비되어 상기 강관(20)과 연결관(21)을 고정 결합하여 상기 강관(20)의 길이를 연장가능하도록 한 것을 포함하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치.
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제 1 항에 있어서,
상기 확공비트(10)는 상기 강관(20)의 내측으로 삽입되어 상기 윙비트(100)의 상측부 소정의 위치가 상기 걸림턱(200)에 결합되어 상기 확공비트(10)가 천공시 상기 강관(20)이 함께 천공홀로 삽입되며, 천공 완료시 상기 윙비트(100)가 절첩되어 상기 강관(20)으로 부터 상기 확공비트(10)를 제거 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 축관부(201)는 외주부에서 소정의 간격마다 돌부면이 구비된 원통형상의 지그로 압압하여 상기 축관부(201) 내주면에 소정의 간격을 두고 제1 돌출면(204)을 형성토록하여 상기 걸림턱(200)을 형성토록 한 것을 특징으로 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 축관부(201)는 외주부에 소정의 간격마다 삽입면이 구비된 원통형상의 지그를 상기 축관부(201)의 내주면에 밀착후 상기 축관부(201)의 외주면을 압압하여 상기 축관부(201) 내주면에 소정의 간격을 두고 제2 돌출면(205)을 형성토록하여 상기 걸림턱(200)을 형성토록 한 것을 특징으로 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 토출공(202)은 서로 교호로 천공되어 있고 상기 제2 토출공(300)도 서로 교호로 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 역류방지용 체크밸브(40)는 탄성체로서 중앙에 관통공(400)이 천공된 상태에서 상기 관통공(400)에는 볼(401)이 구비되어 있고 상기 관통공(400)의 외주면에는 사방으로 통공(402)이 천공되어 있는 원통형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 밀폐관(50)은 탄성체로 형성된 원통관 형상으로 양단 내주면은 상기 주입관(30)의 외주면에 고정 결합되어 있어 상기 밀폐공(301)으로 부터 그라우팅재가 압력을 가할때 양단은 상기 주입관(30)에 고정 결합된 상태에서 중앙부위만 부풀어 올라 상기 강관(20)의 내벽에 밀착되어 상기 강관(20)의 내주부를 구획하는 것을 특징으로 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 확공비트(10)은,
바닥에 첨단 굴착면(101)이 형성되어 있고 상면 중앙에는 외주면이 캠 돌부(111)와 캠 홈부(112)가 교호로 구비된 회전캠(110)이 일체로 형성되어 있으며 상기 회전캠(110)의 외주면 3면에는 길이방향으로 각각 윙비트(100)가 구비되어 있는 비트 몸체(11)와,
상기 비트몸체(11)의 외주부에 결합되는 것으로 외주면 3면에 인입출공(120)이 천공되어 있고 상기 인입출공(120) 상측 내주면에는 단턱(121)이 형성되어 있되 상기 단턱(121)은 내주면 3방향에는 길이방향으로 길게 라운딩된 제1 절개면(122)이 구비되어 있고 상기 제1 절개면(122) 외측으로는 체결홈(123)이 형성되어 있으며 상부 내주면에는 회전축부재(124)와 결합되어 있는 원통부재(12)와,
상기 단턱(121)에 안착 결합되는 것으로서 원통형상으로 내주면 3방향에는 길이방향으로 길게 라운딩된 제2 절개면(130)이 구비되어 있고 상기 제2 절개면(130) 양측 상면 중앙에는 핀공(131)이 천공되어 있는 보강부재(13)와,
상기 보강부재(13)의 상면에 안착되어 상기 비트몸체(11)와 나사결합되는 결합부재(14)로 이루어진 것을 포함하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅 장치.
그라우팅을 위한 천공홀(H)을 형성함에 있어 일측에는 소정의 길이만큼 상광하협 형상을 이루도록 외부에서 압착하여 상측 내주부에 걸림턱(200)이 형성되도록 한 축관부(201)가 구비되어 있고 상기 축관부(201) 상부에는 다단으로 역류방지용 체크밸브(40)이 형성되어 있는 제1 토출공(202)이 천공되어 있는 강관(20)이 확공비트(10)의 외주부에 결합되어 함께 굴착하는 천공홀 굴착단계;
상기 천공홀(H)을 굴착한 후 확공비트(10)를 회수한 후 상기 강관(20)의 내주부에 전단부는 확개되면서 바닥은 밀폐된 상태이며 상기 전단부 상부로는 다단으로 역류방지용 체크밸브(40)이 형성되어 있는 제2 토출공(300)이 천공되어 있고 상기 제2 토출공(300)과 간격을 유지한 상태에서 외주면에는 토출 방지를 위하여 탄력성있는 원통형태의 밀폐관(50)이 고정 결합되어 있는 밀폐공(301)이 다단으로 천공되어 있는 주입관(30)을 주입하는 주입관 주입단계;
를 통해 천공홀(H)에 그라우팅재를 주입하여 완성하는 것을 포함하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅방법.
제 10 항에 있어서,
상기 강관(20)을 연장 시공하기 위해서 연결관(21)과 상기 강관(20)의 연결은,
상기 강관(20) 후단부 소정의 위치에 링 형태의 제1 돌부(203)가 형성되어 있고 상기 강관(20)을 연결하기 위한 연결관(21) 전후단부 소정의 위치에도 링 형태의 제2 돌부(210)가 구비되어 있고 상기 연결관(21)의 일 끝단부는 상대적으로 협공 형태를 이루어진 상태에서, 상기 제1 및 제2 돌부(203,210)의 외주부에는 내주부에 소정의 간격을 두고 2단의 홈부(220)가 구비되어 있는 반원형태가 고정구에 의해 결합 고정된 커넥터(22)가 구비되어 상기 강관(20)과 연결관(21)을 고정 결합하여 상기 강관(20)의 길이를 연장가능하도록 강관 연장단계를 포함하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅방법.
제 10 항에 있어서,
상기 확공비트(10)는 상기 강관(20)의 내측으로 삽입되어 윙비트(100)의 상측부 소정의 위치가 상기 걸림턱(200)에 결합되어 상기 확공비트(10)가 천공시 상기 강관(20)이 함께 천공홀로 삽입되며, 천공 완료시 상기 윙비트(100)가 절첩되어 상기 강관(20)으로 부터 상기 확공비트(10)를 제거 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅방법.
제 10 항에 있어서,
상기 축관부(201)는 외주부에서 소정의 간격마다 돌부면이 구비된 원통형상의 지그로 압압하여 상기 축관부(201) 내주면에 소정의 간격을 두고 제1 돌출면(204)을 형성토록하여 상기 걸림턱(200)을 형성토록 한 것을 특징으로 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅방법.
제 10 항에 있어서,
상기 축관부(201)는 외주부에 소정의 간격마다 삽입면이 구비된 원통형상의 지그를 상기 축관부(201)의 내주면에 밀착후 상기 축관부(201)의 외주면을 압압하여 상기 축관부(201) 내주면에 소정의 간격을 두고 제2 돌출면(205)을 형성토록하여 상기 걸림턱(200)을 형성토록 한 것을 특징으로 하는 회수식 확공비트를 이용한 직천공 터널 보강 동시 그라우팅방법.