KR102158606B1 - 초기경화를 지연시킨 조강 그라우트재 및 이를 이용한 그라우팅 공법 - Google Patents
초기경화를 지연시킨 조강 그라우트재 및 이를 이용한 그라우팅 공법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102158606B1 KR102158606B1 KR1020200002408A KR20200002408A KR102158606B1 KR 102158606 B1 KR102158606 B1 KR 102158606B1 KR 1020200002408 A KR1020200002408 A KR 1020200002408A KR 20200002408 A KR20200002408 A KR 20200002408A KR 102158606 B1 KR102158606 B1 KR 102158606B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- steel pipe
- grout material
- pipe
- grouting
- injection
- Prior art date
Links
- 239000011440 grout Substances 0.000 title claims abstract description 108
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 124
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000004568 cement Substances 0.000 claims abstract description 15
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 10
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 157
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 157
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 121
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 121
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 59
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims description 26
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 26
- 229910001341 Crude steel Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 19
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims description 18
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 14
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 12
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 claims description 7
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 102100037114 Elongin-C Human genes 0.000 claims description 2
- 101001011859 Homo sapiens Elongin-A Proteins 0.000 claims description 2
- 101001011846 Homo sapiens Elongin-B Proteins 0.000 claims description 2
- 101000881731 Homo sapiens Elongin-C Proteins 0.000 claims description 2
- 101000836005 Homo sapiens S-phase kinase-associated protein 1 Proteins 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 31
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 6
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 4
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 3
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 3
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 3
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 3
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 239000008267 milk Substances 0.000 description 3
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 description 3
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 3
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 3
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 2
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011499 joint compound Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D20/00—Setting anchoring-bolts
- E21D20/02—Setting anchoring-bolts with provisions for grouting
- E21D20/021—Grouting with inorganic components, e.g. cement
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
- E21D21/00—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection
- E21D21/0026—Anchoring-bolts for roof, floor in galleries or longwall working, or shaft-lining protection characterised by constructional features of the bolts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
본 발명은 초기 경화를 지연시킨 조강 그라우트재 및 이를 이용한 그라우팅 공법에 관한 것으로서, 초기에는 조강 그라우트재가 급속하게 경화되지 않도록 하여 1액형으로 교반하여 주입할 수 있도록 하고, 일정 시간이 경과하게 되면 원하는 압축강도를 얻을 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 그라우트재(M)는, 초기 경화시간을 30분 지연시킨 조강 그라우트재로서, 시멘트 600∼800㎏, 물 700∼760㎏, 첨가제 120∼150㎏로 구성되고, 상기 첨가제는, 이산화규소(SiO2) 5∼10 중량%, 삼산화황(SO3) 10∼20 중량%, 산화칼슘(CaO) 30∼50 중량%, 알루미나세라믹(Al2O3) 10∼40 중량% 함유되며, 상기 그라우트재는, 1액형으로서 1Shot 방식에 의해 주입되고, 3~5 시간 경과후 압축강도가 2~3Mpa이 되는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 그라우트재(M)는, 초기 경화시간을 30분 지연시킨 조강 그라우트재로서, 시멘트 600∼800㎏, 물 700∼760㎏, 첨가제 120∼150㎏로 구성되고, 상기 첨가제는, 이산화규소(SiO2) 5∼10 중량%, 삼산화황(SO3) 10∼20 중량%, 산화칼슘(CaO) 30∼50 중량%, 알루미나세라믹(Al2O3) 10∼40 중량% 함유되며, 상기 그라우트재는, 1액형으로서 1Shot 방식에 의해 주입되고, 3~5 시간 경과후 압축강도가 2~3Mpa이 되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 초기경화를 지연시킨 조강 그라우트(Grout)재 및 이를 이용한 그라우팅(Grouting) 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 조강 그라우트재의 초기 경화시간을 지연시켜 그라우팅 시공의 편의성을 향상시킬 수 있고, 1액형의 조강 그라우트재를 1shot 방식으로 주입하여 보강공사 및 차수공사를 수행함으로써, 시공기간을 단축하고 그라우팅 시공품질을 향상시킬 수 있도록 한 초기경화를 지연시킨 조강 그라우트재 및 이를 이용한 그라우팅 공법에 관한 것이다.
강도가 낮고 자립도가 낮은 지반에서 터널 굴착공사를 하는 경우 또는 지하수위가 높아 지하굴착시 지하수 배출에 따른 주변지반의 침하가 예상되거나 연약지반으로 인해 이완영역이 넓어지는 경우에는, 안전성을 확보하기 위하여 굴착공법과 병행하여 적절한 보조공법을 사용하여야 한다.
이러한 보조공법 중에 조강(早强) 그라우트재를 사용하는 그라우트 주입공법이 있다.
그런데 종래의 조강 그라우트재를 사용한 공법은, 철도나 인근 고층건물 등에 의한 상재 하중이 큰 경우, 투수 계수가 낮은 점토층, 점토질층이 협재해 있는 암반에서는 그 효과를 기대하기가 어렵다.
즉 종래의 조강 그라우트재는, 강도가 비교적 낮아 차수 효과는 기대할 수 있으나, 보강효과가 미미하다는 단점이 있다.
한편, 보조공법 중에 파이프 루프공법도 사용되는데, 이는 터널굴착에 선행하여 터널 예정 단면 주변 에 수평시추방식에 의해 소구경관을 일정간격으로 천공, 설치하고, 일련의 파이프 루프를 형성시켜 지반의 이완 및 지압의 확대 등을 미리 방지해 나가는 공법이다.
상기한 파이프 루프 공법은, 타 공법에 비해 상재하중 지지효과가 커서 지하구조물에 대한 안정효과가 우수하다는 장점이 있으나, 시공이 어렵고 공사비가 증가한다는 단점이 있다.
이러한 파이프 루프 공법은, 현장조건에 따라 강관을 연결하는 방법과 분리하는 방법이 사용되고 있으며, 최근 국내에서는 강관 분리방법이 많이 사용되고 있다.
그런데 상기한 강관 분리방법은, 강관과 강관 사이의 간격이 20㎝ ~ 1m가 되므로 차수 효과를 얻을 수 없다는 단점이 있다.
또한 지반이 연약하여 강관 사이로 지반의 이동이 터널굴착과 함께 급진전하는 경우에는, 그 효과를 기대하기가 어렵다는 단점이 있다.
이에 따라, 터널 시공현장에서는 그라우트재 주입공법을 1차로 수행하여 터널 주변을 차수시킨 후에, 막장안정을 위해 파이프 루프 공법을 추가로 적용하는 2단계 시공방법을 채택하는 경우가 많다.
그러나 이와 같은 2단계 시공의 경우에는, 공기가 지연되고 공사비가 크게 증가하게 된다는 단점이 있다.
또한, 터널굴착시 발파에 지장을 받게 되고, 강관이 장비에 걸릴 우려가 있으며, 천공시 비트가 주입관에 접촉되면 장비고장과 함께 안전사고가 발생할 수 있다는 문제가 있다.
위와 같은 문제점을 해소하기 위해, 등록특허 제10-1394985호의 터널 그라우팅장치를 이용한 터널 보강공법이 제안된 바 있다.
상기한 종래의 터널 그라우팅장치를 이용한 터널 보강공법은, 터널의 지반 내부를 차수 및 보강시 천공홀에 터널 그라우팅 장치를 삽입하고, 상기 터널 그라우팅 장치의 주입관을 통해 우레탄 또는 시멘트밀크를 천공홀에 주입한다.
그런데 상기한 종래의 터널 보강공법은, 공기가 먼저 주입되고, 그 후에 시멘트밀크 또는 우레탄을 침투시킨다.
이에 따라 지반 공극의 균열부위에 시멘트밀크 또는 우레탄과 같은 주입재가 잘 침투되지 않아, 주입시간이 오래 걸린다는 문제가 있다.
또한 주입재를 무리하게 고압으로 주입하게 됨으로써, 에어 포켓(Air Pocket) 현상을 일으키고, 지반의 이완에 의해 균열이 발생하게 된다는 문제점이 있다.
또한 종래의 그라우트재 주입방식은, 규산소다와 물을 혼합한 A액과, 시멘트와 물을 혼합한 B액을 각각의 호스를 통해 주입한다.
즉 그라우트 주입재가 2액형이며, 1.5Shot 방식에 의해 주입된다.
그리고 종래의 강관 다단 그라우팅 공법에 사용되는 그라우트재는, 시멘트의 함량이 적어 강도가 낮고, 규산소다와 물의 양이 많아 압축강도 발현이 미약하며, 건조수축 현상이 과다하게 발생하고, 외형 축소 변형에 의해 나트륨 등이 용탈 및 용해된다는 단점이 있다.
또한 상기한 종래의 그라우트재는, 1분 정도가 경과하면 바로 경화되어 주입재 품질 검증에 애로가 있다. 즉 가사(可使)시간(Pot life)가 매우 짧아 시공에 어려움이 있다.
또한 상기한 그라우트재에 의하면, 물이 탈수될 경우 부스러지게 되는 문제가 있다.
또한 양생시 물을 공급하지 않으면 급속히 수축되고, 물 공급시에는 물이 상부에 뜨는 블리딩(Bleeding) 현상이 발생하게 된다는 문제가 있다.
또한 종래의 강관 다단 그라우팅 공법은, 씰링재 양생에 18~24시간이 소요되고, 그라우트재가 2~3Mpa 이상의 압축강도 조건을 만족시키기 위해서는 장시간 후속 작업을 대기하여야 한다는 문제가 있다.
즉 종래의 그라우트재를 이용한 그라우팅 공법은, 후속 작업에 장기 대기시간이 발생하여 터널 전체 공정관리에 어려움을 초래하게 되는 문제가 있다.
또한 그라우트재의 밀실충전에 어려움이 있고, 그라우트재의 주입시간이 길어져 작업효율이 저하된다는 문제가 있다.
또한 그라우트재가 A액(규산소다+물)과 B액(시멘트+물)로 이루어진 2액형이므로 현장에서 제조가 어렵고 품질관리에 어려움이 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 조강 그라우트재가 초기에 바로 경화되지 않도록 하여, 그라우팅 시공의 편의성을 향상시킬 수 있는 조강 그라우트재를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 그라우트재가 3~5시간 이내에 압축강도가 2Mpa 이상 발현되도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 그라우트재를 1액형으로 구성하여 1Shot 방식에 의해 주입할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 현장의 배치(Batch Plant)에서 그라우트재 시료를 채취하여 바로 품질을 확인할 수 있도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 그라우트재가 용해, 용탈 현상이 발생하지 않도록 하여 환경오염을 방지하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 천공 홀과 강관 내의 밀실 충전을 현장에서 직접 확인할 수 있도록 하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 터널 방재 그라우팅 시공이나 차수 시공시, 시공기간을 단축하고 시공 품질을 향상시키는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 그라우트재는, 초기 경화시간을 30분 지연시킨 조강 그라우트재로서, 시멘트 600∼800㎏, 물 700∼760㎏, 첨가제 120∼150㎏로 구성되고, 상기 첨가제는, 이산화규소(SiO2) 5∼10 중량%, 삼산화황(SO3) 10∼20 중량%, 산화칼슘(CaO) 30∼50 중량%, 알루미나세라믹(Al2O3) 10∼40 중량% 함유되며, 상기 그라우트재는, 1액형으로서 1Shot 방식에 의해 주입되고, 3~5 시간 경과후 압축강도가 2~3Mpa이 되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅 장치는, 상기 조강 그라우트재를 이용하여 터널을 보강하는 데 사용되는 장치로서, 일정한 직경 및 길이를 갖고, 내외가 관통되도록 일정한 크기를 갖는 분사공이 형성된 강관과; 상기 강관의 상단에 고정 결합되며, 그 내부가 강관에 연이어 관통되면서 전체적으로 원추형상으로 이루어지고, 선단에 분사공이 형성된 강관캡과; 상기 강관의 내주면 가운데 부분에 삽입되며, 일정한 두께를 갖는 원판의 내면에 2개의 삽입공이 형성된 간격재와; 상기 간격재로부터 일정한 간격 이격된 상태로 강관의 입구측 내에 삽입되며, 일정한 두께를 갖는 원판의 내면에 4개의 삽입공이 형성된 고무판과; 상기 강관의 입구 외주면에 끼워지도록 전체적으로 원기둥 형상으로 이루어지고, 상기 원기둥의 표면에 다수개의 톱니가 형성된 밀림방지커버와; 상기 간격재의 삽입공과 고무판의 삽입공에 걸쳐 삽입 설치되는 공기배출관 및 말구주입관과; 상기 고무판의 삽입공에 삽입되는 코킹주입관 및 입구주입관을 포함하여 구성되고, 상기 상기 공기배출관, 말구주입관, 코킹주입관 및 입구주입관은, 길이가 서로 다른 폴리에틸렌 재질로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 강관 보강 그라우팅 장치는, 상기 강관의 입구 단부에 구비되어 고무판이 강관의 외부로 밀려나오는 것을 방지하는 보조강관과, 상기 보조강관의 외면에 삽입되어 상기 강관을 천공홀에 밀어넣기 위한 추진용 강관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 조강 그라우트재와 강관 보강 그라우팅 장치를 이용한 터널 방재 그라우팅 공법은, 대상지반을 일정한 직경 및 깊이로 상향으로 천공하여 천공홀을 형성하는 단계; 상기 천공홀에 강관 보강 그라우팅장치를 조립하여 삽입 설치하는 단계; 상기 코킹주입관을 통해 코킹재를 주입하여, 천공홀 입구와 강관 보강 그라우팅장치 사이의 틈새를 밀폐시키는 단계; 상기 강관 보강 그라우팅장치 내에 삽입된 말구주입관 및 입구주입관을 통해 그라우트재를 주입하여, 천공홀과 강관 보강 그라우팅장치 간의 공간 및 주변 지반을 그라우팅하는 단계; 상기 천공홀 내부의 공기배출 및 그라우트재의 밀실충전 여부를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 조강 그라우트재를 이용하여 터널을 차수하는 데 사용되는 그라우팅 패커는, 일정한 직경 및 길이를 갖고, 내외가 관통되도록 일정한 크기를 갖는 분사공이 형성된 강관과; 상기 강관에 축선상으로 관통 설치되며, 그라우트재를 주입 및 토출시키는 그라우트재 주입관과; 상기 그라우트재 주입관을 기준으로 강관의 상부측에 축선상으로 관통 설치되어 공기를 배출시키는 공기배출관과; 상기 그라우트재 주입관을 기준으로 강관의 하부측에 축선상으로 관통 설치되어 공기를 주입시키는 공기주입관과; 상기 강관의 분사공 외면에 끼워지는 고무패커를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 따른 상기 조강 그라우트재와 그라우팅 패커를 이용한 터널 차수 공법은, 대상지반을 일정한 직경 및 깊이로 상향으로 천공하여 천공홀을 형성하는 단계; 상기 천공홀에 그라우팅 패커를 삽입 설치하는 단계; 상기 그라우팅 패커에 공기주입관을 통해 공기를 주입하여 고무패커를 팽창시키는 단계; 상기 고무패커가 팽창된 상태에서 공기배출관을 통해 갇혀있는 공기를 배출하면서, 그라우트재 주입관(710)을 통해 그라우트재를 지하수 유로를 따라 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 조강 그라우트재에 의하면, 그라우트재의 초기 경화를 30분 정도 지연시키면서 3~5시간이 경과하면 2~3Mpa의 압축강도가 발현되도록 하는 효과가 있다.
즉 초기에는 경화속도를 30분 정도 지연시킨 후, 3~5시간이 경과하면 원하는 압축강도가 되도록 하여, 그라우트 시공의 편의성을 향상시키고 작업대기 시간을 최대한 단축할 수 있는 효과가 있다.
또한 그라우트재를 현장의 배치 플랜트(Batch Plant)에서 제조하여 사용함으로써 그라우트재의 압축강도에 대한 품질관리가 용이해진다.
이로써 그라우트재에 대한 강도 및 경화시간을 현장에서 검증할 수 있는 효과가 있다.
또한 그라우트재와 물을 배치 플랜트에서 혼합한 1액형 그라우트재를 1Shot 방식으로 주입함으로써, 시공품질을 향상시키고 시공기간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
또한 별도의 씰링작업을 할 필요가 없고, 에어포켓의 발생을 방지하여 밀실충전을 할 수 있는 효과가 있다.
또한 그라우트재에 규산소다를 사용하지 않으므로, 용해, 용탈현상이 발생하지 않게 되고, 토양의 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 그라우팅 장치에 의하면, 링 형상의 그라우트재 고무패커가 천공홀 내에 밀착됨으로써 협소한 공간에서도 사용이 용이한 효과가 있다.
또한 그라우팅 장치에 공기주입 및 공기배출관을 설치함으로써 고무패커의 팽창 및 그라우트재 주입을 용이하게 인식할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅장치를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅장치를 도시한 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅장치를 도시한 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅장치를 도시한 분해 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅를 적용할 대상의 정면도,
도 6은 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅를 적용할 대상의 측면도,
도 7a 내지 도 7e는 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅장치를 이용하여 터널 방재 그라우팅 하는 과정을 도시한 공정도,
도 8은 본 발명에 따른 그라우팅 패커를 도시한 단면도,
도 9a 내지 9e는 본 발명에 따른 그라우팅 패커를 이용하여 터널을 차수하는 과정을 도시한 공정도.
도 2는 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅장치를 도시한 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅장치를 도시한 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅장치를 도시한 분해 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅를 적용할 대상의 정면도,
도 6은 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅를 적용할 대상의 측면도,
도 7a 내지 도 7e는 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅장치를 이용하여 터널 방재 그라우팅 하는 과정을 도시한 공정도,
도 8은 본 발명에 따른 그라우팅 패커를 도시한 단면도,
도 9a 내지 9e는 본 발명에 따른 그라우팅 패커를 이용하여 터널을 차수하는 과정을 도시한 공정도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 조강(早强) 그라우트재에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 조강 그라우트재(M)는, 그라우팅 시공을 위해 주입되는 주입재로서, 시멘트 600∼800㎏, 물 700∼760㎏, 첨가제 120∼150㎏으로 구성된다.
상기 시멘트는, 석회, 실리카, 알루미나 및 산화철을 함유하는 원료를 혼합하고, 그 일부가 소결된 클링커(Clinker)에 석고를 첨가하여 제조한다.
상기 물은, 점토, 이토, 알칼리, 유기물, 기타 유독물질이 포함되지 않은 청정수를 사용한다.
그리고 상기 첨가제는, 이산화규소(SiO2) 5∼10 중량%, 삼산화황(SO3) 10∼20 중량%, 산화칼슘(CaO) 30∼50 중량%, 알루미나세라믹(Al2O3) 10∼40 중량%로 구성ㄷ되는데, 필요에 따라 다른 첨가제가 소량 더 첨가될 수도 있다.
상기 이산화규소(SiO2)는, 순수한 것은 무색 투명한 고체이나, 천연산은 불순물을 함유하므로 불투명하거나 유색인 것도 있다.
상기 이산화규소는, 규소를 4개의 산소가 둘러싼 정사면체형인 SiO4를 기본단위로 하고, 모든 산소를 규소가 공유하여 3차원적으로 연결된 거대한 분자구조를 가지고 있다.
이산화규소는, 산에 녹지 않지만 알칼리 용융 또는 탄산염 융해 등에 의하여 가용성인 규산염이 된다.
상기 삼산화황(SO3)은, 황산무수물, 무수황산이라고도 하며, 상온에서는 무색의 결정이다. 3개의 변태가 알려져 있는데, 냉각시키면 발연성의 무색의 빙상이 된다.
삼산화황은 물과 격렬하게 반응하여 황산이 되고, 금속산화물과는 황산염을 만든다.
상기 산화칼슘(CaO)은, 산소와 칼슘의 화합물로 백색의 결정이며, 석회 또는 생석회라고도 한다.
또한 산화칼슘은, 공기 중에 방치하면 수분과 이산화탄소를 흡수하여 수산화칼슘(소석회)과 탄산칼슘으로 분해되고, 물을 첨가하면 발열하여 수산화칼슘이 된다.
석회석 또는 탄산칼슘(CaCO3)을 약 900℃ 이상으로 가열하여 제조할 수 있어며, 석회비료, 건조제, 시멘트, 표백제 등 다양한 용도로 사용되고 있다.
상기 알루미나세라믹(Al2O3)은, 알루미나의 소결체로 산화알루미늄이라고도 하며, 실리카(Silica)와 더불어 세라믹스의 중요한 재료이다.
또한 상기 첨가제의 분말도는 4,000~6,000㎠/g, 밀도는 2.6~2.9g/㎠인 것이 바람직하다.
상기한 본 발명의 조강 그라우트재(M)에 의하면, 초기 30분 정도까지는 경화를 최대한 지연시킬 수 있고, 3~5시간 내에 2~3Mpa의 압축강도가 발현되도록 할 수 있다.
이에 따라 시공 초기에는 경화를 지연시켜 시공의 편의성을 향상시킬 수가 있다.
또한 3~5 시간이 경과하게 되면 원하는 압축강도를 얻을 수 있으므로, 그라우트재(M)의 양생 대기시간을 단축할 수가 있다.
그리고 본 발명에 따른 조강 그라우트재(M)는, 1액형으로서 일시에 주입하는 1Shot 방식에 의해 주입이 가능하고, 무씰링(Sealing)재, 무다단주입, 무슬라임(Slime), 무수축의 특성을 갖는다.
또한 그라우트재가 현장의 배치 플랜트에서 제조될 수 있으므로, 강도 테스트 및 품질관리가 용이해진다.
그리고 상기 그라우트재(M)의 주입압력은, 1∼1.5MPa을 원칙으로 하여, 주입 심도, 지하수의 위치, 인접구조물의 현황 등을 고려하여 적정한 주입압력을 설정한다.
이를 위해서는 주입작업을 시작하기 전에 한계 주입압력을 임의로 설정한 상태에서 시험 주입을 실시한 후, 그 결과에 따라 현장의 조건에 적합한 주입 압력을 설정하는 것이 바람직하다.
종래의 그라우트재에 의하면, 씰링재 양생 대기시간이 약 18시간, 그라우트재의 양생 대기시간이 약 24시간 소요된다.
이에 비해 본 발명에 따른 조강 그라우트재에 의하면, 최대 5시간이 경과하면 원하는 압축강도가 발현되기 때문에 작업시간을 대폭 단축할 수가 있다.
<강관 보강 그라우팅장치>
이하 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅장치를 도시한 정면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅장치를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅장치를 도시한 분해 사시도이다.
본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅장치(A)는, 일정한 직경 및 길이를 갖고, 내외가 관통되도록 일정한 크기를 갖는 분사공(110)이 형성된 강관(100)과; 상기 강관(100)의 상단에 고정 결합되며, 그 내부가 강관(100)에 연이어 관통되면서, 전체적으로 원추형상으로 이루어지고 선단에 분사공(210)이 형성된 강관캡(200)과; 상기 강관(100)의 내주면 가운데 부분에 삽입되며 일정한 두께를 갖는 원판(310)으로 형성되고, 상기 원판(310)의 내면에 2개의 삽입공(320)이 형성된 간격재(300)와; 상기 간격재(300)로부터 일정한 간격 이격된 상태로 강관(100)의 입구측 내에 삽입되며 일정한 두께를 갖는 원판(410)의 내면에 4개의 삽입공(420)이 형성된 고무판(400)과; 상기 강관(100)의 입구 외주면에 끼워지도록 전체적으로 원기둥(510) 형상으로 이루어지고, 상기 원기둥(510)의 표면에 다수개의 톱니(520)가 형성된 밀림방지커버(500)와; 상기 간격재(300)의 삽입공(320)과 고무판(400)의 삽입공(420)에 걸쳐 삽입 설치되는 공기배출관(610), 말구주입관(620)과; 상기 고무판(400)의 삽입공(420)에 삽입되는 코킹주입관(630) 및 입구주입관(640)으로 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅장치(A)는, 강관(100), 강관캡(200), 간격재(300), 고무판(400), 밀림방지커버(500), 보조강관(102), 추진용강관(104),공기배출관(610), 말구주입관(620), 코킹주입관(630) 및 입구주입관(640)으로 구성된다.
여기서 상기 강관(100)은, 일정한 직경 및 길이를 갖고, 내외가 관통되도록 일정한 크기를 갖는 분사공(110)이 형성된다.
상기 강관(100)은, 직경(d) 114.3㎜, 두께(T) 5.5㎜∼6.0㎜, 길이(L) 12.0m, 분사공의 직경(d) 5㎜∼8㎜인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 강관캡(200)은, 전체적으로 원추형상의 강재로서, 강관(100)의 상단에 억지 끼움 또는 용접에 의해 고정 설치되며, 최상단에는 분사공(210)이 형성된다.
상기한 구조에 의해, 상기 강관캡(200)의 분사공(210)을 통해서 강관 보강 그라우팅장치(A)의 내부에 충전된 그라우트재(M)를 분사하여, 강관 보강 그라우팅장치(A)와 천공홀(H) 간의 공간을 밀실 충전할 수 있다.
한편 상기 간격재(300)는, 일정한 두께 및 직경을 갖는 원판(310)으로 형성되고, 상기 원판(310)의 내면에는 2개의 삽입공(320)이 형성된다.
상기 간격재(300)는, 강관(100)의 내주면 가운데 부분에 삽입되며, 상기 2개의 삽입공(320)에는 공기배출관(610) 및 말구주입관(620)이 삽입 설치된다.
또한, 상기 고무판(400)은 일정한 두께 및 직경을 갖는 원판(410)으로 형성되고, 상기 원판(410)의 내면에는 4개의 삽입공(420)이 형성되어 강관(100) 내부에 설치되는 간격재(300)로부터 일정 간격 이격된 상태로 강관(100)의 입구측 내에 삽입 설치된다.
상기 고무판(400)의 4개의 삽입공(420)에는, 공기배출관(610), 말구주입관(620), 코킹주입관(630) 및 입구주입관(640)이 삽입 설치된다.
그리고, 상기 밀림방지커버(500)는, 전체적으로 일정한 직경 및 길이를 갖는 원기둥(510) 형상으로 이루어지고, 상기 원기둥(510)의 표면에 다수개의 톱니(520)가 일정한 방향으로 형성되어, 상기 강관(100)의 입구 외주면에 끼워진다.
상기 밀림방지커버(500)는, 강관 보강 그라우팅장치(A)의 외면에 끼워진 상태에서 천공홀(H) 내에 삽입시, 밀림방지커버(500)의 톱니(520)가 접힌 상태에서 강관 보강 그라우팅장치(A)와 같이 상향으로 삽입된다.
이렇게 삽입된 강관 보강 그라우팅장치(A)의 톱니(520)는, 강관 보강 그라우팅장치(A)가 하향으로 내려오는 것을 방지한다.
한편, 상기 공기배출관(610), 말구주입관(620), 코킹주입관(630) 및 입구주입관(640)은, 동일한 직경의 폴리에틸렌 재질로 형성되며, 그 길이는 서로 상이하게 구성된다.
상기 공기배출관(610)과 말구주입관(620)은 길이가 동일하거나 상이하게 구성된다.
또한 상기 공기배출관(610)과 말구주입관(620)은, 간격재(300)의 2개의 삽입공(320)과 고무판(400)의 4개의 삽입공(420) 중 2개의 삽입공(420)을 가로 질러서 각각 삽입 고정된다.
또한, 상기 코킹주입관(630) 및 입구주입관(640)은 고무판(400)의 4개의 삽입공(420) 중 2개의 삽입공(420)에 각각 삽입 고정된다.
그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 강관(100)의 입구 단부에 구비되는 보조강관(102)과, 상기 보조강관(102)의 외면에 삽입되는 추진용 강관(104)이 더 구비될 수 있다.
상기 보조강관(102)은 강관(100)의 단부에 용접에 의해 고정되는 것이 바람직하며, 상기 보조강관(102)에 의해 고무판(400)이 그라우팅시 외부로 밀려나오는 것을 방지할 수 있다.
또한 상기 추진용 강관(104)을 상기 보조강관(102)의 외주면에 삽입하여 강관(100)을 천공홀에 밀어넣을 수 있으므로, 강관(100)의 삽입작업이 매우 간편해진다.
<강관 보강 그라우팅장치를 이용한 터널 방재 그라우팅 공법>
이하, 상기한 그라우트재 및 강관 보강 그라우팅장치를 이용하여 터널 방재그라우팅 작업을 하는 과정을 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅을 적용할 대상의 개략적인 정면 도이고, 도 6은 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅을 적용할 대상의 개략적인 측면도이며, 도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅장치를 이용하여 터널 방재 그라우팅을 하는 과정을 도시한 공정도이다.
본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅장치를 이용한 터널 방재 그라우팅공법은, 대상지반(G)을 일정한 직경 및 깊이로 상향으로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계(S1); 상기 천공홀(H)에 강관 보강 그라우팅장치(A)를 조립하여 삽입 설치하는 단계(S2); 상기 코킹주입관(630)을 통해 코킹재(C)를 주입하여 천공홀(H) 입구와 강관 보강 그라우팅장치(A) 사이의 틈새를 밀폐시키는 단계(S3); 상기 강관 보강 그라우팅장치(A) 내에 삽입된 말구주입관(620) 및 입구주입관(640)을 통해 그라우트재(M)를 주입하여 천공홀(H)과 강관 보강 그라우팅장치(A) 간의 공간 및 주변 지반을 동시주입 그라우팅하는 단계(S4); 상기 천공홀(H) 내부의 공기배출 및 그라우트재(M)의 밀실충전 여부를 확인하는 단계(S5)를 포함하여 이루어진다.
또한 그라우트재(M)의 주입 전에 주입재의 압축강도를 확인하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
즉, 본 발명에 따른 강관 보강 그라우팅장치를 이용한 터널 방재 그라우팅공법은, 천공홀(H) 형성단계(S1), 강관 보강 그라우팅장치(A) 조립 설치단계(S2), 틈새 밀폐단계(S3), 동시주입 그라우팅단계(S4), 확인단계(S5)로 이루어져 터널 내부를 보강한다.
여기서, 상기 천공홀(H) 형성단계(S1)는, 지정된 시공위치의 지하 매설물에 대한 간섭 여부를 확인하고, 도면상에 표시된 천공위치를 확인한 후 대상지반(G)을 일정한 직경 및 깊이로 상향으로 천공하여 천공홀(H)을 형성한다.
상기 천공홀(H)의 천공각도는 상향 5∼10도인 것이 바람직하다..
상기 대상지반(G)의 천공홀(H) 천공작업이 완료되면 물 등을 사용하여 천공홀(H) 내의 슬라임(Slime)을 제거한다.
상기 강관 보강 그라우팅장치(A)의 강관(100)은 계획 심도의 길이가 확보될 수 있도록 설치한다. 단 강 지보공에 지장이 있을 때는 추가 천공하고 설치한다.
천공된 천공홀(H) 내부를 청소한 후에는, 강관 보강 그라우팅장치(A)를 삽입하고 0.5m당 2방향의 분사공(110)을 설치한다(S2).
이때 상기 강관 보강 그라우팅장치(A)의 외면에 구비된 밀림방지커버(500)의 톱니(520)는 접힌 상태에서 상향으로 삽입된다.
상기 밀림방지커버(500)의 톱니(520)에 의해, 강관 보강 그라우팅장치(A)가 천공홀(H) 내를 따라 하향으로 내려오는 것을 방지할 수가 있다.
이어서, 상기 천공홀(H) 내의 지하수를 유출시키고 천공홀 입구에 코킹(Calking) 작업을 실시한다.
천공홀(H) 입구의 코킹은, 급결성 모르타르를 사용하며, 그라우트재(M)가 천공홀(H) 입구에서 역류되지 않도록 1m이내 코킹주입관(630)을 통해 무압력으로 공기를 배출시키면서 코킹재(C)를 주입한다.
이로써 천공홀(H) 입구와 강관 보강 그라우팅장치(A) 사이의 틈새를 밀폐시킨다(S3).
여기서 코킹재(C)의 코킹 길이는, 침투주입의 확산폭에 비례하여 결정하는데, 통상 천공홀(H) 입구에서 50∼100㎝ 정도 충전 코킹한다.
상기 밀림방지커버(500)의 톱니(520)에 의해, 코킹 작업시 코킹재(C)가 유실되는 것을 방지할 수 있고, 코킹 작업을 용이하게 수행할 수 있다.
상기 동시주입 그라우팅단계(S4)는, 강관 보강 그라우팅장치(A) 내에 삽입된 말구주입관(620) 및 입구주입관(640)을 통해 그라우트재(M)를 주입하여 천공홀(H)과 강관 보강 그라우팅장치(A) 사이의 공간 및 주변지반에 대해 그라우팅 작업을 실시한다.
그리고 그라우트재(M)를 주입할 때에는, 12m 강관(100)을 2등분 분할하여, 주입펌프 2대로 2개의 주입관(630, 640)에서 동시 주입한다.
이때 상기 그라우트재(M)의 주입량은, 각 주입관(620, 630, 640) 입구측에서는 과다 주입이 되고, 각 주입관의 말구측에서는 과소 주입이 된다.
이에 따라 각 주입관(620, 630, 640)의 외주면에는 분사공을 형성하지 않고, 각 주입관(620, 630, 640)의 끝(말구)를 통해 그라우트재가 분사되도록 한 후, 강관(100)의 외주면에 구비된 분사공(110)을 통해 천공홀로 분사되도록 한다.
또한 각 주입관(620, 630, 640) 설치시, 강관(100)을 2등분 이상으로 구분하여 강관(100) 내부에서 그 길이가 각각 다르게 배치되도록 한다.
상기한 구조에 의해, 각 주입관의 말단측을 밀실 충전함으로써, 그라우트재가 대상지반(G)의 전 구간에 걸쳐 균등하게 충전되도록 할 수 있다.
또한 공기배출관(610)은 상방향은 천공홀의 끝까지 설치되도록 한다.
그리고 각 주입장비마다 각각의 주입관(620, 630, 640)을 연결하여 그라우트재를 동시에 주입한다(S4).
또한 천공홀(H) 내부의 코킹시에는, 공기 및 물은 공기배출관(610)을 통하여 외부로 전량 배출하고, 각 주입관(620, 630, 640)마다 그라우트재를 동시에 주입하여 침투주입 영역범위를 밀실 충전한다.
필요에 따라, 공기배출구(610)에 공기주머니를 달아 육안으로 공기배출량을 측정할 수도 있다.
상기한 방식에 의해, 그라우팅 충전의 장애요인인 공기를 공기배출관(610)에 의해 전량 배출하여 그라우팅의 시공품질을 높일 수가 있다.
그리고 천공홀(H) 주변 지반에 침투영역을 동일하게 하기 위하여, 강관(100)의 분사공(110)의 설치위치는 동서 2개소, 남북 2개소로 500㎜ 마다 균등하게 배치한다.
그리고 강관 보강 그라우팅장치(A) 삽입시에는 강관(100)의 분사공(110)이 바닥과 접촉되지 않도록 한다.
상기 확인단계(S5)는, 천공홀(H)과 강관 보강 그라우팅장치(A) 간의 공간에 동시주입시, 천공홀(H) 내부의 공기배출 및 그라우트재(M)의 밀실충전 여부를 확인한다.
본 발명에 따른 터널 방재 그라우팅 공법에 의하면, 천공홀(H)과 강관 보강 그라우팅장치(A) 내부를 밀실충전하고, 그라우트재의 동시주입으로 침투주입 영역을 균일하게 형성할 수 있다.
또한 내구성 있는 무기질의 시멘트와 그라우트재(M)를 사용하여 천공홀(H) 내부를 밀실 충전함으로써, 재료 분리현상의 발생 및 수축의 발생을 방지할 수 있다. 이에 따라 별도의 유리관리가 필요 없게 된다.
또한 강관 보강 그라우팅장치(A) 내부에 구비된 공기배출관(610)에 의해, 지반에 에어 포켓(Air Pocket)이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 흐트러진 지반의 아칭( Arching) 효과도 얻을 수 있다.
또한 무씰링, 동시주입 방식에 의해 작업공정을 단순화하여 공사비를 절감할 수 있고, 후속공정을 연속적으로 수행할 수 있으므로 전체 공사기간을 단축할 수 있다.
<그라우팅 패커>
이하 본 발명에 따른 그라우팅 패커에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 그라우팅 패커는, 도 8에 도시된 바와 같이, 일정한 직경 및 길이를 갖고, 내외가 관통되도록 일정한 크기를 갖는 분사공(110)이 형성된 강관(100)과; 상기 강관(100)에 축선상으로 관통 설치되며, 그라우트재를 주입 및 토출시키는 그라우트재 주입관(710)과; 상기 그라우트재 주입관(710)을 기준으로 강관(100)의 상부측에 축선상으로 관통 설치되며, 공기를 배출시키는 공기배출관(730)과; 상기 그라우트재 주입관(710)을 기준으로 강관(100)의 하부측에 축선상으로 관통 설치되며, 공기를 주입시키는 공기주입관(720)과; 상기 강관(100)의 분사공(110) 외면에 끼워지는 고무패커(740)로 구성된다.
즉, 본 발명에 따른 그라우팅 패커(700)는, 강관(100), 그라우트재 주입관(710), 공기배출관(730), 공기주입관(720) 및 고무패커(740)로 구성된다.
여기서 상기 강관(100)은, 일정한 직경 및 길이를 갖고, 내외가 관통되도록 일정한 크기를 갖는 분사공(110)이 형성된다.
상기 그라우트재 주입관(710)은 조강 그라우트재를 주입하기 위한 것이고, 공기 주입관(720)은 고무패커(740) 내부에 공기를 주입하여 고무패커(740)를 팽창시키기 위한 것이며, 공기배출관(730)은 공기를 배출하기 위한 것이다.
그리고 상기 고무패커(740)는, 전체적으로 일정한 직경 및 길이를 갖는 원통 형상으로 상기 강관(100)의 분사공(110)의 외주면에 끼워진다.
상기 고무패커(740)는, 강관(100)의 외면에 끼워진 상태에서 천공홀(H) 내에 삽입된 후, 공기주입관(720)에 의한 공기주입에 의해 팽창되어 천공홀(H) 내벽에 밀착된다.
<그라우팅 패커를 이용한 터널 차수공법>
이하, 본 발명에 따른 상기 그라우트재 및 그라우팅 패커를 이용한 터널 차수공법에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 그라우팅 패커(Grouting packer)를 이용한 터널 차수공법은, 도 9a 내지 9e에 도시된 바와 같이, 대상지반(G)을 일정한 직경 및 깊이로 상향으로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계(SⅠ); 상기 천공홀(H)에 그라우팅 패커(700)를 삽입 설치하는 단계(SⅡ); 상기 그라우팅 패커(700)에 공기주입관(720)을 통해 공기를 주입하여 고무패커(740)를 팽창시키는 단계(SⅢ); 상기 고무패커(740)가 팽창된 상태에서 그라우트재 주입관(710)을 통해 그라우트재를 주입하는 단계(SⅣ)를 포함하여 이루어진다.
즉, 본 발명에 따른 그라우팅 패커를 이용한 터널 차수공법은, 대상지반(G)을 일정한 직경 및 깊이로 상향으로 천공하여 천공홀(H)을 형성한 후, 상기 천공홀(H)에 그라우팅 패커(700)를 삽입 설치한다.
이어서 상기 그라우팅 패커(700)에 공기주입관(720)을 통해 공기를 주입하여 고무패커(740)를 팽창시킨 후, 상기 고무패커(740)가 팽창된 상태에서 그라우트재 주입관(710)을 통해 그라우트재를 주입하여 천공홀(H)과 지하수 유로를 충전하면 차수 공사가 완료된다.
또한 도 8에 도시된 바와 같이, 그라우재 주입관(710)의 단부에 커넥터(710b)를 구비하여 연결관(710a)을 연결하여 사용할 수도 있다.
그리고 공기배출관(730)의 단부에 커넥터(730b)를 구비하여 연결관(730a)을 연결하여 사용할 수도 있다.
상기 각 연결관은 천공홀(H)의 길이에 따라 그 길이를 조절하여 설치한다.
또한 상기 각 연결관은, 그라우팅 패커(700)의 해체 인발시 같이 인발할 수도 있고, 지반에 매몰시킬 수도 있다.
본 발명에 따른 그라우팅 패커 및 이를 이용한 터널 차수공법에 의하면, 링형의 고무패커가 천공홀 내벽에 밀착되도록 함으로써 별도의 코킹 작업을 수행하지 않아도 된다.
이에 따라 코킹작업에 따르는 비용을 절감할 수 있고, 협소한 장소에서도 용이하게 사용할 수가 있다.
또한 공기를 이용하여 고무패커를 압착시킴으로써, 그라우트재의 충전에 의해 그라우팅 패커가 밀리는 현상을 방지할 수가 있다.
또한 고무패커가 파손될 경우에는 단순히 고무패커만을 교체하여 사용할 수가 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것으로서 본 발명의 범위는 상기한 특정 실시 예에 한정되지 아니한다. 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어남이 없이 다양한 변경 및 수정이 가능 하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
100: 강관 102: 보조강관
104: 추진용 강관 110: 분사공
200: 강관캡(Cap) 210: 분사공
300: 간격재 310: 원판
320: 삽입공 400: 고무판
410: 원판 420: 삽입공
500: 밀림방지커버 510: 원기둥
520: 톱니 610: 공기배출관
620: 말구주입관 630: 코킹(Calking)주입관
640: 입구주입관 700: 그라우팅 패커(Grouting Packer)
710: 그라우트(Grout)재 주입관 720: 공기주입관
730: 공기배출관 740: 고무패커(Packer)
A: 강관 보강 그라우팅장치 C: 코킹(Calking)재
G: 대상지반 H: 천공홀
M: 그라우트(Grout)재 T: 터널(Tunnel)
104: 추진용 강관 110: 분사공
200: 강관캡(Cap) 210: 분사공
300: 간격재 310: 원판
320: 삽입공 400: 고무판
410: 원판 420: 삽입공
500: 밀림방지커버 510: 원기둥
520: 톱니 610: 공기배출관
620: 말구주입관 630: 코킹(Calking)주입관
640: 입구주입관 700: 그라우팅 패커(Grouting Packer)
710: 그라우트(Grout)재 주입관 720: 공기주입관
730: 공기배출관 740: 고무패커(Packer)
A: 강관 보강 그라우팅장치 C: 코킹(Calking)재
G: 대상지반 H: 천공홀
M: 그라우트(Grout)재 T: 터널(Tunnel)
Claims (6)
- 삭제
- 시멘트 600∼800㎏, 물 700∼760㎏, 첨가제 120∼150㎏로 구성되고, 상기 첨가제는, 이산화규소(SiO2) 5∼10 중량%, 삼산화황(SO3) 10∼20 중량%, 산화칼슘(CaO) 30∼50 중량%, 알루미나세라믹(Al2O3) 10∼40 중량% 함유되며, 1액형으로서 1Shot 방식에 의해 주입되고, 초기 경화시간이 30분 지연되고, 3~5시간 경과후 압축강도가 2~3Mpa이 되는 조강 그라우트재를 이용하여 터널을 보강하는데 사용되는 강관 보강 그라우팅 장치로서,
일정한 직경 및 길이를 갖고, 내외가 관통되도록 일정한 크기를 갖는 분사공(110)이 형성된 강관(100)과;
상기 강관(100)의 상단에 고정 결합되며, 그 내부가 강관(100)에 연이어 관통되면서 전체적으로 원추형상으로 이루어지고, 선단에 분사공(210)이 형성된 강관캡(200)과;
상기 강관(100)의 내주면 가운데 부분에 삽입되며, 일정한 두께를 갖는 원판(310)의 내면에 2개의 삽입공(320)이 형성된 간격재(300)와;
상기 간격재(300)로부터 일정한 간격 이격된 상태로 강관(100)의 입구측 내에 삽입되며, 일정한 두께를 갖는 원판(410)의 내면에 4개의 삽입공(420)이 형성된 고무판(400)과;
상기 강관(100)의 입구 외주면에 끼워지도록 전체적으로 원기둥(510) 형상으로 이루어지고, 상기 원기둥(510)의 표면에 다수개의 톱니(520)가 형성된 밀림방지커버(500)와;
상기 간격재(300)의 삽입공(320)과 고무판(400)의 삽입공(420)에 걸쳐 삽입 설치되는 공기배출관(610) 및 말구주입관(620)과;
상기 고무판(400)의 삽입공(420)에 삽입되는 코킹주입관(630) 및 입구주입관(640)을 포함하여 구성되고,
상기 상기 공기배출관(610), 말구주입관(620), 코킹주입관(630) 및 입구주입관(640)은, 길이가 서로 다른 폴리에틸렌 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 강관 보강 그라우팅장치. - 제2항에 있어서,
상기 강관(100)의 입구 단부에 구비되어 고무판(400)이 강관(100)의 외부로 밀려나오는 것을 방지하는 보조강관(102)과,
상기 보조강관(102)의 외면에 삽입되어 상기 강관(100)을 천공홀에 밀어넣기 위한 추진용 강관(104)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강관 보강 그라우팅장치. - 제2항 또는 제3항에 기재된 강관 보강 그라우팅 장치를 이용한 터널 방재 그라우팅 공법으로서,
대상지반(G)을 일정한 직경 및 깊이로 상향으로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계(S1);
상기 천공홀(H)에 강관 보강 그라우팅장치(A)를 조립하여 삽입 설치하는 단계(S2);
코킹주입관(630)을 통해 코킹재(C)를 주입하여, 천공홀(H) 입구와 강관 보강 그라우팅장치(A) 사이의 틈새를 밀폐시키는 단계(S3);
상기 강관 보강 그라우팅장치(A) 내에 삽입된 말구주입관(620) 및 입구주입관(640)을 통해 그라우트재(M)를 주입하여, 천공홀(H)과 강관 보강 그라우팅장치(A) 간의 공간 및 주변지반을 동시주입 그라우팅하는 단계(S4);
상기 천공홀(H) 내부의 공기배출 및 그라우트재(M)의 밀실충전 여부를 확인하는 단계(S5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널 방재 그라우팅공법. - 시멘트 600∼800㎏, 물 700∼760㎏, 첨가제 120∼150㎏로 구성되고, 상기 첨가제는, 이산화규소(SiO2) 5∼10 중량%, 삼산화황(SO3) 10∼20 중량%, 산화칼슘(CaO) 30∼50 중량%, 알루미나세라믹(Al2O3) 10∼40 중량% 함유되며, 1액형으로서 1Shot 방식에 의해 주입되고, 초기 경화시간이 30분 지연되고, 3~5시간 경과후 압축강도가 2~3Mpa이 되는 조강 그라우트재를 이용하여 터널을 차수하는데 사용되는 그라우팅 패커로서,
일정한 직경 및 길이를 갖고, 내외가 관통되도록 일정한 크기를 갖는 분사공(110)이 형성된 강관(100)과;
상기 강관(100)에 축선상으로 관통 설치되며, 그라우트재를 주입 및 토출시키는 그라우트재 주입관(710)과;
상기 그라우트재 주입관(710)을 기준으로 강관(100)의 상부측에 축선상으로 관통 설치되어 공기를 배출시키는 공기배출관(730)과;
상기 그라우트재 주입관(710)을 기준으로 강관(100)의 하부측에 축선상으로 관통 설치되어 공기를 주입시키는 공기주입관(720)과;
상기 강관(100)의 분사공(110) 외면에 끼워지는 고무패커(740)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 그라우팅 패커. - 제5항에 기재된 그라우팅 패커를 이용한 터널 차수 공법으로서,
대상지반(G)을 일정한 직경 및 깊이로 상향으로 천공하여 천공홀(H)을 형성하는 단계(SⅠ);
상기 천공홀(H)에 그라우팅 패커(700)를 삽입 설치하는 단계(SⅡ);
상기 그라우팅 패커(700)에 공기주입관(720)을 통해 공기를 주입하여 고무패커(740)를 팽창시키는 단계(SⅢ);
상기 고무패커(740)가 팽창된 상태에서 공기배출관(730)을 통해 갇혀있는 공기를 배출하면서, 그라우트재 주입관(710)을 통해 그라우트재를 지하수 유로를 따라 주입하는 단계(SⅣ)를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 패커를 이용한 터널 차수공법.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200002408A KR102158606B1 (ko) | 2020-01-08 | 2020-01-08 | 초기경화를 지연시킨 조강 그라우트재 및 이를 이용한 그라우팅 공법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200002408A KR102158606B1 (ko) | 2020-01-08 | 2020-01-08 | 초기경화를 지연시킨 조강 그라우트재 및 이를 이용한 그라우팅 공법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102158606B1 true KR102158606B1 (ko) | 2020-09-22 |
Family
ID=72706775
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200002408A KR102158606B1 (ko) | 2020-01-08 | 2020-01-08 | 초기경화를 지연시킨 조강 그라우트재 및 이를 이용한 그라우팅 공법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102158606B1 (ko) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220053744A (ko) * | 2020-10-22 | 2022-05-02 | 대구대학교 산학협력단 | 휨강성이 증가된 강관 및 이를 이용한 시공방법 |
KR102518453B1 (ko) * | 2022-09-16 | 2023-04-05 | 주식회사 파이프텍코리아 | 강관과 그라우트재를 이용하여 무씰링 동시주입하는 터널 강관 그라우팅 공법 |
KR102518428B1 (ko) * | 2022-09-16 | 2023-04-05 | 허영욱 | 강관그라우트재와 동시주입 강관을 이용한 터널 강관 그라우팅 공법 |
KR102518440B1 (ko) * | 2022-09-16 | 2023-04-05 | 허영욱 | 동시주입용 강관과 그라우트재를 이용한 강관보강 그라우팅 공법 |
KR102518444B1 (ko) * | 2022-09-16 | 2023-04-05 | 허영욱 | 강관에 그라우트재를 동시주입하여 차수 및 보강을 하는 터널 강관 그라우팅 공법 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100807258B1 (ko) * | 2006-05-10 | 2008-02-28 | 정진교 | 다수개의 패커가 설치된 강관동시주입장치 및 이를 이용한그라우팅시공방법 |
KR101394985B1 (ko) | 2012-08-28 | 2014-05-19 | 양재이엔지 주식회사 | 터널 그라우팅 장치를 이용한 터널 보강공법 |
KR20180014373A (ko) * | 2016-07-29 | 2018-02-08 | (주)세와비전 | 산업부산자원을 활용한 칼슘설포알루미네이트계 클링커 조성물, 이를 포함하는 시멘트 조성물 및 이의 제조방법 |
-
2020
- 2020-01-08 KR KR1020200002408A patent/KR102158606B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100807258B1 (ko) * | 2006-05-10 | 2008-02-28 | 정진교 | 다수개의 패커가 설치된 강관동시주입장치 및 이를 이용한그라우팅시공방법 |
KR101394985B1 (ko) | 2012-08-28 | 2014-05-19 | 양재이엔지 주식회사 | 터널 그라우팅 장치를 이용한 터널 보강공법 |
KR20180014373A (ko) * | 2016-07-29 | 2018-02-08 | (주)세와비전 | 산업부산자원을 활용한 칼슘설포알루미네이트계 클링커 조성물, 이를 포함하는 시멘트 조성물 및 이의 제조방법 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20220053744A (ko) * | 2020-10-22 | 2022-05-02 | 대구대학교 산학협력단 | 휨강성이 증가된 강관 및 이를 이용한 시공방법 |
KR102482093B1 (ko) * | 2020-10-22 | 2022-12-28 | 대구대학교 산학협력단 | 휨강성이 증가된 강관 및 이를 이용한 시공방법 |
KR102518453B1 (ko) * | 2022-09-16 | 2023-04-05 | 주식회사 파이프텍코리아 | 강관과 그라우트재를 이용하여 무씰링 동시주입하는 터널 강관 그라우팅 공법 |
KR102518428B1 (ko) * | 2022-09-16 | 2023-04-05 | 허영욱 | 강관그라우트재와 동시주입 강관을 이용한 터널 강관 그라우팅 공법 |
KR102518440B1 (ko) * | 2022-09-16 | 2023-04-05 | 허영욱 | 동시주입용 강관과 그라우트재를 이용한 강관보강 그라우팅 공법 |
KR102518444B1 (ko) * | 2022-09-16 | 2023-04-05 | 허영욱 | 강관에 그라우트재를 동시주입하여 차수 및 보강을 하는 터널 강관 그라우팅 공법 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102158606B1 (ko) | 초기경화를 지연시킨 조강 그라우트재 및 이를 이용한 그라우팅 공법 | |
KR101500667B1 (ko) | 강관 그라우팅 장치와 이를 이용한 터널 선진 보강 및 차수 그라우팅공법 | |
KR100707492B1 (ko) | 지하 공동부용 충전재 시공방법 | |
CN109322699B (zh) | 一种矿井下污染隔离封堵技术 | |
CN112901208B (zh) | 一种市域铁路矿山法隧道浅埋段综合施工方法 | |
CN105350953A (zh) | 一种复杂地质条件下的煤层瓦斯压力测定方法 | |
CN105041344B (zh) | 一种微裂隙围岩预切槽高压气体扩缝注浆堵水方法 | |
CN104481560A (zh) | 巷道顶板含水层治理方法 | |
CN110359930A (zh) | 一种用于极易破碎巷道围岩的注浆系统及其防灭火方法 | |
US9976272B2 (en) | Method for manufacturing an element in the ground by in-situ soil mixing with a geopolymer | |
KR102106142B1 (ko) | 강관 보강 그라우팅을 위한 실링재 조성물 및 이 실링재 조성물과 강관외부 패킹 장치를 이용한 강관 보강 그라우팅 방법 | |
KR100475416B1 (ko) | 강관 보강 마이크로 실리카 그라우팅 공법 | |
JP2002081054A (ja) | 地下空洞の充填工法 | |
CN116396051A (zh) | 一种抗渗早强型喷射混凝土及其在超挖渗水工况下的应用 | |
CN115199331A (zh) | 基于厚松散层深部采空区空间的二氧化碳储存方法 | |
CN113914874A (zh) | 一种大型地质异常断裂带巷道围岩超长距离预加固方法 | |
CN110821550A (zh) | 一种煤巷瓦斯抽放方法 | |
KR102641809B1 (ko) | 그라우트 조성물을 이용한 지반 보강 공법 | |
CN110629743A (zh) | 一种湿陷性黄土地基处理方法 | |
KR102518444B1 (ko) | 강관에 그라우트재를 동시주입하여 차수 및 보강을 하는 터널 강관 그라우팅 공법 | |
KR102518453B1 (ko) | 강관과 그라우트재를 이용하여 무씰링 동시주입하는 터널 강관 그라우팅 공법 | |
CN115059049B (zh) | 快干水泥在冻土注浆中的应用及含有应用的注浆方法 | |
CN114233298B (zh) | 一种井下过空巷方法、浆料和巷道 | |
KR101070372B1 (ko) | 그라우트형 합성 강널말뚝 및 이의 시공방법 | |
CN212774324U (zh) | 一种高含石盐岩地层隧道多重结构防水系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |