KR102225882B1 - 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법 및 이에 이용되는 더블 케이싱 - Google Patents

더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법 및 이에 이용되는 더블 케이싱 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법은, 내부에 중공부를 형성하는 내부 케이싱과 상기 내부 케이싱의 외부에 구비되는 외부 케이싱을 포함하는 더블 케이싱을 지반에 대해 회전시키며 상기 중공부를 통해 해머를 이용하여 지반을 천공하는 단계; 상기 천공 완료 후, 고압수를 상기 더블 케이싱의 내부 케이싱과 외부 케이싱 사이의 공간으로 공급함에 따라 상기 외부 케이싱에 형성된 분사노즐을 통해 상기 고압수가 분사되어 상기 분사되는 고압수에 의해 지중이 확경이 되면서 상기 더블 케이싱을 상승시키는 단계; 및 상기 지반의 보강을 위한 그라우트재를 상기 더블 케이싱의 내부의 중공부를 통해 주입시킴에 따라, 상기 더블 케이싱의 외부 케이싱의 상기 분사노즐을 통해 분사되는 고압수에 의해 지중이 확경되면서 상기 확경된 내부에 상기 그라우트재가 압밀주입되도록 하는 단계를 포함한다.

Description

더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법 및 이에 이용되는 더블 케이싱{DOUBLE CASING AND COMPACTION GROUTING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 연약지반에 케이싱 천공을 통해 지중에 대한 천공을 하고 그 천공된 지중을 확경하면서 그라우트재를 압밀주입함으로써 지반을 보강하는 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법 및 이에 이용되는 더블 케이싱에 관한 발명이다.
통상적으로 연약지반을 보강하는 공법으로서 지반에 굴착공을 천공하고 그 천공된 굴착공 내부에 몰탈과 약액을 혼합한 그라우트재를 주입시켜 지중에서 경화되도록 함에 따라 그 연약지반의 강도를 강화하는 그라우팅 공법이 널리 이용되고 있다.
통상적인 그라우팅 공법은 지반에 구멍을 뚫고 그 구멍 속으로 주입관을 삽입하여 몰탈과 약액을 분리하여 주입하거나 혼합하여 주입하는 방식으로 이루어지며 이와 같은 그라우팅 공법에 관하여 도 1에서 도시하고 있다.
도 1의 (a)는 해머(11)를 이용하여 지반(E)에 천공홀(H)을 형성하는 것을 나타내고 있고, 도 1의 (b)는 천공홀(H)을 뚫은 후 해머(11)를 제거하는 것을 나타내며, 도 1의 (c)는 천공홀(H)로 그라우트재를 주입하기 위한 주입관(20)을 삽입하는 것을 나타내고 있다.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 해머(11)의 선단을 회전 및 상하 구동시켜서 지반을 타격하면서 천공홀(H)을 형성한다.
천공홀(H) 형성 후에는 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 해머(11)를 제거하는데, 이때 지중의 압력과 A와 B의 화살표 방향으로 이동하는 분출수의 흐름에 의해 천공홀(H)이 어느 정도 메워지게 된다.
이와 같이 천공홀(H)이 지중의 압력과 분출수의 흐름에 의해 조금씩 메워지면서 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이 그라우팅을 위해 주입관(20)을 천공홀(H)에 삽입할 때 천공홀(H)은 상당히 좁아져 있는 경우가 많아서 주입관(20)을 원하는 깊이로 삽입하기 어려운 경우가 많다.
주입관(20)을 어느 정도 삽입한다고 해도 그 주입관(20)을 통해 이루어지는 그라우팅의 범위는 매우 좁은 영역에 국한될 수밖에 없는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 원통 형상의 케이싱을 이용하여 지반을 천공하는 '케이싱 천공'이 이용되고 있다.
상기 케이싱 천공은 큰 직경의 파이프 형상의 케이싱과 해머를 동시에 지중으로 삽입하면서 천공을 하는 것인데, 해머에 의해 천공되는 천공홀이 케이싱에 의해 지지가 되면서 도 1의 (b) 및 (c)와 같이 주변의 토사가 다시 메워지는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
케이싱 천공을 한 후 케이싱이 천공홀에 박혀 있는 상태에서 주입관을 삽입하여 그라우팅을 함으로써 케이싱에 의해 확보되는 공간에 주입관으로 그라우트재를 안정적으로 주입할 수 있으므로 효과적인 그라우팅 작업이 가능하다.
그러나, 그와 같은 케이싱을 이용한 천공 및 그라우팅의 경우 케이싱에 의해 확보되는 천공홀 만큼의 공간에만 그라우팅을 할 수 있으므로 그라우팅 공간이 협소하여 넓은 범위의 그라우팅이 요구되는 경우에는 사용하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 종래에 이용되는 케이싱의 구성을 개량한 더블 케이싱을 이용하여 지중에 대한 천공과 확경이 가능하도록 하여 그 확경된 공간에 안정적인 그라우팅이 이루어질 수 있도록 함으로써 넓은 범위의 그라우팅이 가능하도록 하는 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법 및 이에 이용되는 더블 케이싱을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법은, 내부에 중공부를 형성하는 내부 케이싱과 상기 내부 케이싱의 외부에 구비되는 외부 케이싱을 포함하는 더블 케이싱을 지반에 대해 회전시키며 상기 중공부를 통해 해머를 이용하여 지반을 천공하는 단계; 상기 천공 완료 후, 고압수를 상기 더블 케이싱의 내부 케이싱과 외부 케이싱 사이의 공간으로 공급함에 따라 상기 외부 케이싱에 형성된 분사노즐을 통해 상기 고압수가 분사되어 상기 분사되는 고압수에 의해 지중이 확경이 되면서 상기 더블 케이싱을 상승시키는 단계; 및 상기 지반의 보강을 위한 그라우트재를 상기 더블 케이싱의 내부의 중공부를 통해 주입시킴에 따라, 상기 더블 케이싱의 외부 케이싱의 상기 분사노즐을 통해 분사되는 고압수에 의해 지중이 확경되면서 상기 확경된 내부에 상기 그라우트재가 압밀주입되도록 하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법은, 내부에 중공부를 형성하는 내부 케이싱과 상기 내부 케이싱의 외부에 구비되는 외부 케이싱을 포함하는 더블 케이싱을 지반에 대해 회전시키며 상기 중공부를 통해 해머를 이용하여 지반을 천공하는 단계; 고압수를 상기 더블 케이싱의 내부 케이싱과 외부 케이싱 사이의 공간으로 공급함에 따라 상기 외부 케이싱에 형성된 분사노즐을 통해 상기 고압수가 분사되어 상기 분사되는 고압수에 의해 지중을 확경시키면서 상기 천공이 이루어지는 확경 천공 단계; 및 상기 확경 천공이 완료된 후, 상기 지반의 보강을 위한 그라우트재를 상기 더블 케이싱의 내부의 중공부를 통해 압밀주입 시키면서 상기 더블 케이싱을 상승시키는 단계를 포함한다.
또한 바람직하게는, 상기 천공 완료 후, 상기 지중을 확경시키면서 상기 더블 케이싱을 상승시키기 전에, 상기 더블 케이싱의 내부의 중공부에서 상기 해머를 제거하고 상기 지반 보강을 위한 보강체를 삽입하는 단계를 더 포함하여, 상기 천공된 지중에 상기 보강체가 삽입된 상태에서 상기 더블 케이싱을 이용한 확경 및 상기 그라우트재의 압밀주입이 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 확경된 내부에 상기 그라우트재가 압밀주입되도록 하는 단계는, 상기 더블 케이싱의 내부의 중공부에서 상기 해머를 제거하고 다짐봉을 삽입하는 단계와, 상기 그라우트재를 상기 더블 케이싱의 내부의 중공부를 통해 주입시키면서 상기 더블 케이싱과 함께 상기 다짐봉을 상승시키되, 상기 다짐봉이 상기 주입되는 그라우트재를 두드려 다지면서 상승되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 확경 천공이 완료된 후, 상기 더블 케이싱의 내부의 중공부에서 상기 해머를 제거하고 상기 지반 보강을 위한 보강체를 삽입하는 단계를 더 포함하여, 상기 확경 천공된 지중에 상기 보강체가 삽입된 상태에서 상기 더블 케이싱을 이용한 상기 그라우트재의 압밀주입이 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 압밀주입 시키면서 상기 더블 케이싱을 상승시키는 단계는, 상기 더블 케이싱의 내부의 중공부에서 상기 해머를 제거하고 다짐봉을 삽입하는 단계와, 상기 그라우트재를 상기 더블 케이싱의 내부의 중공부를 통해 주입시키면서 상기 더블 케이싱과 함께 상기 다짐봉을 상승시키되, 상기 다짐봉이 상기 주입되는 그라우트재를 두드려 다지면서 상승되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블 케이싱은, 지중에 대한 확경 천공 및 압밀그라우팅 공법에 이용되는 더블 케이싱으로서, 내부에 중공부를 형성하는 내부 케이싱; 상기 내부 케이싱의 외부에 구비되는 외부 케이싱; 및 상기 외부 케이싱에 구비되어 상기 내부 케이싱과 상기 외부 케이싱 사이의 공간으로 공급되는 고압수가 외부로 분사되도록 함으로써 지중에 대한 확경이 이루어지도록 하는 분사노즐을 포함하여, 지중에 대한 천공 과정에서 또는 천공 후, 상기 분사노즐을 이용하여 고압수가 외부로 분사되도록 하여 지중에 대한 확경이 이루어지도록 하면서, 상기 중공부를 통해 지반 보강을 위한 그라우트재가 확경된 지중으로 압밀주입되도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게는, 상기 내부 케이싱과 외부 케이싱의 하단에 결합되며, 상기 중공부를 통해 상기 그라우트재가 지중으로 주입될 때 지중의 분출수의 흐름에 의해 상기 그라우트재가 상기 분사노즐을 통한 고압수의 분사를 방해하는 것을 억제하도록 상기 분출수의 흐름을 변경시키도록 유도하는 곡면 오목부를 갖는 선단팁을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법 및 이에 이용되는 더블 케이싱은, 종래에 이용되는 케이싱의 구성을 개량한 더블 케이싱을 이용하여 지중에 대한 천공과 확경이 가능하도록 하여 그 확경된 공간에 안정적인 그라우팅이 이루어질 수 있도록 함으로써 넓은 범위의 그라우팅이 가능하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 그라우팅 공법에 관하여 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법을 위한 시스템에 관하여 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 공법에 이용되는 더블 케이싱의 일 예를 나타낸 것이다.
도 4는 도 3에 도시된 더블 케이싱에 대한 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법의 일 예에 관하여 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법에 관하여 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 더블 케이싱의 구성 및 작용효과에 관하여 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법에 관하여 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법 및 이에 이용되는 더블 케이싱에 관한 구체적인 내용을 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법을 위한 시스템에 관하여 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법을 위한 시스템은, 시멘트 사일로(51), 시멘트 습식 분쇄기(52), 약액 믹서(55), 주입펌프(56), 고압펌프(58), 몰탈 믹서(64),몰탈펌프(65), 컴프레셔(68) 등을 포함할 수 있고, 그라우팅을 할 연약지반(E) 상에 드릴링머신(DM)이 더블 케이싱(100)과 해머를 이용하여 지중에 대한 천공을 하고 상기 더블 케이싱(100)을 이용하여 천공된 내부에서 확경을 하며 상기 더블 케이싱(100)을 통해 압밀그라우팅을 할 수 있도록 구성된다.
상기 시멘트 습식 분쇄기(52)는 통상의 포틀랜드 시멘트 입자를 보다 미세하게 마이크로 단위로 분쇄하여 얻어지는 마이크로 시멘트를 제조하는 장치로서, 상기한 마이크로 시멘트는 입자가 매우 작기 때문에 약액과 함께 배합되어 급결용 약액 등을 형성하여 지중의 미세한 공극속으로 원활하게 침투할 수 있다.
상기 약액 믹서(55)는 그라우팅의 종류에 따라 급결용 약액 등을 만드는 것으로서, 둘 이상의 서로 다른 약액 등을 혼합하여 필요한 약액을 만드는 장치이며, 상기 몰탈 믹서(64)는 포틀랜드 시멘트(시멘트사일로(61)에서 공급될 수 있음)와 골재(왕사, bm)와 혼화제(혼화제 믹서(62)에서 공급될 수 있음) 및 배합수(물탱크(66)에서 공급될 수 있음) 등을 믹싱하여 지중에 주입할 그라우트재를 만드는 장치이다. 상기 몰탈 믹서(64)에는 상기 포틀랜드 시멘트, 골재, 혼화제 및 배합수 외에 필요에 따라 벤토나이트 믹서(63)로부터 공급되는 벤토나이트 약액이 함께 믹싱될 수 있다.
상기 주입펌프(56)는 약액 믹서(55)에서 믹싱되는 약액을 지중에 주입하는 경우에 상기 약액 믹서(55)의 약액을 더블 케이싱(100)으로 공급하며, 상기 몰탈펌프(65)는 상기 몰탈 믹서(64)에서 믹싱된 그라우트재를 더블 케이싱(100)으로 공급하는 장치이다.
상기 고압펌프(58)는 물탱크(66)의 물을 고압수로서 더블 케이싱(100)으로 공급하는 장치로서, 더블 케이싱(100)은 상기 고압수를 이용하여 지중에서 확경을 할 수 있게 된다. 이에 대한 좀 더 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
도 2에서 미설명 부호인 54는 약액 믹싱에 필요한 물을 공급하는 물탱크이고, 53은 급결용 약액을 제조할 때 필요한 실리카를 저장하는 실리카 탱크이며, 57 및 67은 유량계를 나타낸다.
한편, 상기 컴프레셔(68)는 압축된 공기를 해머에 공급하기 위한 장치인데, 해머는 상기 컴프레셔(68)에 의해 공급되는 압축공기의 높은 압력에 의해 지중을 뚫어서 천공을 할 수 있게 되는 것이다.
상기한 바와 같은 시스템에서 주요하게 이용되는 더블 케이싱(100)의 구체적인 구성에 관하여 도 3 및 도 4에서 나타내고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 공법에 이용되는 더블 케이싱의 일 예를 나타낸 것이고, 도 4는 도 3에 도시된 더블 케이싱에 대한 측단면도이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 더블 케이싱은 내부에 중공부(122, 162)를 형성하는 내부 케이싱(121, 161)과, 상기 내부 케이싱(121, 161)의 외부에 구비되는 외부 케이싱(131, 163)과, 상기 외부 케이싱(131, 163)에 구비되어 상기 내부 케이싱(121, 161)과 상기 외부 케이싱(131, 163) 사이의 공간인 공간부(123, 164)로 공급되는 고압수가 외부로 분사되도록 함으로써 지중에 대한 확경이 이루어지도록 하는 분사노즐(132)을 포함하여 구성될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블 케이싱은 기본 더블 케이싱(110)에 필요한 길이에 따라 추가 더블 케이싱(160)을 하나 또는 둘 이상 결합하여 사용할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블 케이싱은 케이싱 천공을 위하여 지중으로 삽입되는 것이므로, 천공할 깊이에 따라 기본 더블 케이싱(110)에 하나 또는 둘 이상의 추가 더블 케이싱(160)을 더 결합시켜서 필요한 길이만큼 구현하여 사용할 수 있다.
이때, 기본 더블 케이싱(110)의 상단에는 추가 더블 케이싱(160)의 하단과 나사 결합 등의 견고한 결합이 가능하도록 하는 결합부(111)를 구비하며, 추가 더블 케이싱(160) 역시 그 상단에 다른 추가 더블 케이싱이 결합할 수 있도록 하는 상단 결합부(165)를 구비함이 바람직하다.
기본 더블 케이싱(110)과 추가 더블 케이싱(160)은 각각 내부에 중공부(122, 162)를 동일하게 갖고, 내부 케이싱(121, 161)과 외부 케이싱(131, 163), 그리고 그 사이의 공간부(123, 164)를 각각 동일하게 구비하여, 서로 결합이 되었을 때 상기 중공부(122, 162)가 서로 연통되고 상기 공간부(123, 164)가 서로 연통되도록 구성됨이 바람직하다.
기본 더블 케이싱(110)만 구비되는 경우이든 상기 기본 더블 케이싱(110)에 추가 더블 케이싱(160)이 하나 또는 둘 이상 더 결합되어 구비되는 경우이든 모두 하나의 '더블 케이싱'이며, 이하에서는 상기 기본 더블 케이싱(110)에 부여된 도면번호를 '더블 케이싱'의 구성으로서 설명하도록 한다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 더블 케이싱은 상기 외부 케이싱(131)에는 그 둘레를 따라 소정의 간격으로 분사노즐(132)을 구비하고 있어서 내부 케이싱(121)과 외부 케이싱(131) 사이의 공간부(123)에 채워지는 고압수가 상기 분사노즐(132)을 통해 외부로 분사될 수 있도록 구성된다.
이와 같이 고압수가 분사노즐(132)을 통해 외부로 분사되면서 그 분사되는 고압수의 압력에 의해 천공홀 내부의 벽이 깎이는데, 상기 더블 케이싱이 회전을 하면서 위에서 아래로 또는 아래에서 위로 이동을 하므로, 그에 따라 분사노즐(132)은 더블 케이싱의 주변부 전반에 걸쳐 고압수를 분사하여 천공된 홀을 더 넓게 확장시키는 확경을 할 수 있게 되는 것이다.
한편, 더블 케이싱의 상단에는 케이싱 커버(swivel)(170)가 결합되며, 상기 케이싱 커버(swivel)(170)에는 더블 케이싱의 중공부(122)와 연통되는 연통홀(171)이 구비될 수 있고 더블 케이싱의 공간부(123)와 연통되는 유입부(172)가 구비될 수 있다.
상기 케이싱 커버(swivel)(170)는 머신(미도시)에 의해 회전 가능하도록 구성될 수 있으며 그에 따라 전체 더블 케이싱이 회전하는 것이 가능하게 된다.
상기 유입부(172)는 외부의 고압펌프(55, 도 2 참조)와 연결되어 상기 고압펌프를 통한 고압수가 유입되는 부분이며, 상기 유입부(172)로 유입되는 고압수가 더블 케이싱의 공간부(123)에 채워질 수 있게 되는 것이다.
한편, 더블 케이싱은 지반에 압력을 가하여 천공을 하는데 이용되므로 그 하단에 지중과 심하게 마찰할 수 있다. 이때 더블 케이싱의 하단에 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 크라운 비트(150)를 다수 구비시켜서 천공이 용이하게 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법의 일 예에 관하여 설명한다.
도 5의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 더블 케이싱(100)과 그 중공부(122)를 통해 삽입되는 해머(200)에 의해 지중의 천공이 이루어지는 것을 나타내며, 도 5의 (b)는 더블 케이싱(100)과 해머(200)에 의한 천공 후 해머를 제거하고 지반 보강을 위한 보강체(300)를 삽입하는 것을 나타내고, 도 5의 (c)는 더블 케이싱을 천공홀로부터 제거하기 위하여 상승시키는 과정에서 천공홀 주변의 확경이 이루어지도록 하는 동시에 그라우트재의 주입에 의한 그라우팅이 이루어지는 것을 나타내며, 도 5의 (d)는 보강체가 지중에 삽입된 상태에서 그라우팅이 완료된 상태를 나타낸다.
도 5에 도시된 실시예에서는, 먼저 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블 케이싱(100)과 해머(200)를 이용하여 케이싱 천공을 하여 지중(E)에 천공홀(CH)을 형성한다.
여기서, 도면번호 121은 내부 케이싱을, 도면번호 131은 외부 케이싱을, 도면번호 132는 분사노즐을, 도면번호 122는 더블 케이싱 내부의 중공부를, 그리고 도면번호 172는 유입부를 각각 나타낸다.
그리고, 해머(200)는 그 선단에 구비된 해머비트(210)를 이용하여 지중에 천공을 하며 이때 더블 케이싱(100)의 하단에도 크라운비트(미도시)가 구비되어 있어서 해머비트(210)와 더블 케이싱(100)의 크라운비트가 함께 천공을 수행할 수 있다.
상기한 바와 같이 천공홀(CH)이 형성된 후, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 해머(200)를 제거하고 지반 보강을 위한 보강체(300)를 삽입할 수 있다. 상기 더블 케이싱(100)의 내부의 중공부(122)는 충분한 공간을 확보하고 있으므로 이를 통해 해머를 제거하고 보강체(300)를 삽입할 수 있다.
한편, 상기한 바와 같이 천공홀(CH)을 형성하고 그 천공홀(CH)에 대해서만 그라우팅이 이루어지도록 하면 그라우팅의 범위가 좁기 때문에 바람직하지 않다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법에서는 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이 천공홀(CH)이 형성된 상태에서 더블 케이싱(100)을 제거하기 위하여 상승시키는 과정에서 유입부(172)를 통해 고압수를 내부 케이싱(121)과 외부 케이싱(131) 사이의 공간부로 유입시켜 분사노즐(132)을 통해 상기 고압수가 분사되도록 함으로써 천공홀(CH) 주변을 확경(EH)하도록 할 수 있다.
그리고, 상기한 바와 같이 확경(EH)이 이루어도록 하는 동시에 더블 케이싱(100)의 내부의 중공부(122)를 통해 그라우트재를 주입하여 더블 케이싱(100)의 하단으로 그라우트재(GR)가 주입되도록 함으로써 확경된 넓은 영역에 그라우팅이 이루어지도록 할 수 있다. 도 5의 (c)에서 더블 케이싱(100)의 상단에 구비되는 CV는 커버부로서 그라우트재를 중공부(122)에 안정적으로 주입시키도록 하는 것이다.
이와 같이 더블 케이싱(100)을 상승시키면서 확경과 그 확경된 넓은 영역에 대한 그라우팅이 동시에 이루어지도록 함에 따라, 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이 확경된 넓은 영역에 대한 그라우팅이 완료되어 보강 영역(TR)을 형성시킬 수 있다.
한편, 도 6에서는 상기한 실시예와 다른 실시예의 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법에 대해 나타내고 있다.
도 6의 (a)는 도 5의 (a)와 마찬가지로 더블 케이싱(100)과 그 중공부(122)를 통해 삽입되는 해머(200)에 의해 지중의 천공이 이루어지는 것을 나타내고, 도 6의 (b)는 더블 케이싱(100) 내의 해머(200)를 제거하고 다짐봉(500)을 더블 케이싱(100) 내의 중공부(122)를 통해 삽입한 것을 나타내며, 도 6의 (c)는 더블 케이싱을 천공홀로부터 제거하기 위하여 상승시키는 과정에서 천공홀 주변의 확경이 이루어지도록 하는 동시에 그라우트재의 주입에 의한 그라우팅이 이루어지도록 하며, 다짐봉(500)이 상승하면서 그라우트재를 다지도록 하는 것에 대해 나타내고 있으며, 도 6의 (d)는 상기 다짐봉의 다짐에 의한 그라우팅이 완료된 상태를 나타낸다.
도 6에 도시된 실시예에서는, 먼저 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 더블 케이싱(100)과 해머(200)를 이용하여 케이싱 천공을 하여 지중(E)에 천공홀(CH)을 형성한다.
해머(200)는 그 선단에 구비된 해머비트를 이용하여 지중에 천공을 하며 이때 더블 케이싱(100)의 하단에도 크라운비트(미도시)가 구비되어 있어서 해머비트와 더블 케이싱(100)의 크라운비트가 함께 천공을 수행할 수 있다.
상기한 바와 같이 천공홀(CH)이 형성된 후 해머(200)를 제거하고, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 다짐봉(500)을 더블 케이싱(100)의 중공부(122)를 통해 삽입하고, 중공부 부분은 커버부(CV)로 막는다.
그리고, 더블 케이싱(100)과 다짐봉(500)를 동시에 제거하기 위하여 상승을 시키는데, 이때 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이 유입부(172)를 통해 고압수를 내부 케이싱(121)과 외부 케이싱(131) 사이의 공간부로 유입시켜 분사노즐(132)을 통해 상기 고압수가 분사되도록 함으로써 천공홀(CH) 주변을 확경(EH)하도록 하고, 그와 같은 확경(EH)이 이루어도록 하는 동시에 더블 케이싱(100)의 내부의 중공부(122)를 통해 그라우트재를 주입하여 더블 케이싱(100)의 하단으로 그라우트재(GR)가 주입되도록 함으로써 확경된 넓은 영역에 그라우팅이 이루어지도록 한다.
이때, 그라우트재(GR)는 다짐봉(500)의 선단(510)의 하단으로 흘러가게 되고 다짐봉 선단(510)은 다짐봉(500)에 의해 위아래로 진동을 하면서 그 하단의 그라우트재(GR)를 다짐으로써 그라우트재(GR)가 더욱 압밀되어 확경된 넓은 영역에 침투할 수 있게 되며, 이에 따라 도 6의 (d)에 도시된 바와 같이 확경된 넓은 영역에 대한 그라우팅이 완료되어 보강 영역(TR)을 형성시킬 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 더블 케이싱에 구비되는 구성으로서 도 5의 (c) 또는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같은 과정에서 현저한 효과를 발휘할 수 있도록 하는 구성에 대해 나타내고 있다.
도 7에 도시된 도면번호들 중 도 5 및 도 6에 도시되어 이미 설명된 부분들에 대해서는 중복된 설명을 생략하도록 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 더블 케이싱은, 내부 케이싱(121)과 외부 케이싱(131)의 하단에 결합되며 중공부(122)를 통해 그라우트재(GR)가 지중으로 주입될 때 지중의 분출수의 흐름(WF)에 의해 그라우트재(GR)가 분사노즐(132)을 통한 고압수의 분사를 방해하는 것을 억제하도록, 분출수의 흐름(WF1, WF2)을 변경시키도록 유도하는 곡면 오목부(410)를 갖는 선단팁(400)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
지중에는 지하수 등에 의해 천공 및 확경시 공간으로 분출되는 분출수가 흐르는 경우가 있는데, 분사노즐(132)이 매우 빠른 속도로 고압수를 분사함에 따라 내부의 압력 변화에 의해 분출수가 도 7에 WF로 도시한 것과 같이 흐르게 된다.
이때 일부 분출수의 흐름이 주입되는 그라우트재(GR)의 일부를 가지고 분사노즐(132) 쪽으로 전달함으로써 분사노즐(132)이 고압수를 분사하는 것을 방해하는 경우가 있다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이 둘레를 따라 곡면 오목부(410)를 갖는 선단팁(400)을 더블 케이싱(100)의 하단에 장착하여 작업을 진행함으로써, 그라우트재(GR)를 쓸면서 흐르는 물의 흐름(WF1, WF2)이 상기 곡면 오목부(410)에 의해 방향 전환되어 분사노즐(132) 쪽으로 흘러가는 것을 억제하도록 할 수 있어(도 7에 도시된 WF1 및 WF2의 화살표 방향 참조), 분사노즐(132)을 통한 고압수의 분사가 더욱 안정적으로 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
한편, 도 8을 참조하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법에 관하여 설명한다.
도 5 및 도 6에서 설명한 실시예에 따른 공법이 더블 케이싱이 상향 이동하면서 확경 및 그라우팅이 동시에 이루어지도록 하는 방식인 반면, 도 8에 도시된 실시예에 따른 공법은 더블 케이싱을 이용한 케이싱 천공 과정에서, 즉 하향 이동하면서 미리 확경이 이루어지도록 한 후에 더블 케이싱이 제거되면서, 즉 상향 이동하면서는 그라우팅이 이루어지도록 하는 방식이다.
즉, 도 8의 (a)는 더블 케이싱(100)과 그 중공부(122)를 통해 삽입되는 해머(200)에 의해 지중의 천공이 이루어지는 동시에 더블 케이싱에 의해 천공홀 주변의 확경이 이루어지는 것을 나타내고, 도 8의 (b)는 더블 케이싱(100)과 해머(200)에 의한 천공 및 확경 후 해머를 제거하고 지반 보강을 위한 보강체(300)를 삽입하는 것을 나타내며, 도 8의 (c)는 더블 케이싱을 확경된 내부에서 제거하기 위하여 상승시키는 과정에서 확경된 영역에 그라우트재의 주입에 의한 그라우팅이 이루어지는 것을 나타내고, 도 8의 (d)는 보강체가 지중에 삽입된 상태에서 그라우팅이 완료된 상태를 나타낸다.
도 8에 도시된 실시예에서는, 먼저 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 더블 케이싱(100)과 해머(200)를 이용하여 케이싱 천공을 하여 지중(E)에 천공홀(CH)을 형성하기 시작하면서부터 유입부(172)를 통해 고압수를 내부 케이싱(121)과 외부 케이싱(131) 사이의 공간부로 유입시켜 분사노즐(132)을 통해 상기 고압수가 분사되도록 함으로써 천공홀(CH) 주변을 확경(EH)하도록 한다.
즉, 더블 케이싱(100)을 이용하여 케이싱 천공을 하는 과정에서 천공은 물론 고압수의 분사를 통해 확경까지 함께 하면서 내려가는 것이다.
상기한 바와 같이 확경(EH)이 이루어진 후, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 해머(200)를 제거하고 지반 보강을 위한 보강체(300)를 삽입할 수 있다.
그리고, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이 확경된 내부에서 더블 케이싱(100)을 제거하기 위하여 상승시키는 과정에서 더블 케이싱(100)의 내부의 중공부(122)를 통해 그라우트재를 주입하여 더블 케이싱(100)의 하단으로 그라우트재(GR)가 주입되도록 함으로써 확경된 넓은 영역에 그라우팅이 이루어지도록 할 수 있다.
이와 같이 더블 케이싱(100)을 상승시키면서 확경된 넓은 영역에 대한 그라우팅을 함으로써, 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이 확경된 넓은 영역에 대한 그라우팅이 완료되어 보강 영역(TR)을 형성시킬 수 있다.
한편, 상기한 도 8에 도시된 실시예의 경우에도 도 6에서 설명한 바와 같이, 다짐봉을 삽입한 상태에서 그라우트재가 주입이 되는 과정에서 다짐봉이 그라우트재를 다지면서 상승하도록 하여 고도의 압밀주입이 이루어지도록 하는 것이 가능함은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 여러 실시예에 따른 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법 및 이에 이용되는 더블 케이싱은, 종래의 케이싱 천공 및 천공된 구멍에 대한 그라우팅을 통해 좁은 영역에 대한 압밀그라우팅만이 가능했던 종래의 기술적 한계를 극복하여 더블 케이싱을 이용하여 지중에 대한 천공은 물론 천공된 홀의 주변으로 확경이 이루어지도록 하고 그 확경된 넓은 영역에 안정적으로 그라우팅이 이루어지도록 할 수 있다는 점에 특장점이 있다.
100: 더블 케이싱, 121, 161: 내부 케이싱
122, 162: 중공부, 131, 163: 외부 케이싱
123, 163: 공간부, 132: 분사노즐
150: 크라운비트, 170: 케이싱 커버(swivel)
172: 유입부, 200: 해머
300: 보강체, 400: 선단팁
410: 곡면 오목부, 500: 다짐봉
510: 다짐봉 선단

Claims (8)

  1. 내부에 중공부를 형성하는 내부 케이싱과 상기 내부 케이싱의 외부에 구비되는 외부 케이싱을 포함하는 더블 케이싱을 지반에 대해 회전시키며 상기 중공부를 통해 해머를 이용하여 지반을 천공하는 단계;
    상기 천공 완료 후, 고압수를 상기 더블 케이싱의 내부 케이싱과 외부 케이싱 사이의 공간으로 공급함에 따라 상기 외부 케이싱에 형성된 분사노즐을 통해 상기 고압수가 분사되어 상기 분사되는 고압수에 의해 지중이 확경이 되면서 상기 더블 케이싱을 상승시키는 단계; 및
    상기 지반의 보강을 위한 그라우트재를 상기 더블 케이싱의 내부의 중공부를 통해 주입시킴에 따라, 상기 더블 케이싱의 외부 케이싱의 상기 분사노즐을 통해 분사되는 고압수에 의해 지중이 확경되면서 상기 확경된 내부에 상기 그라우트재가 압밀주입되도록 하는 단계를 포함하며,
    상기 천공 완료 후, 상기 지중을 확경시키면서 상기 더블 케이싱을 상승시키기 전에, 상기 더블 케이싱의 내부의 중공부에서 상기 해머를 제거하고 상기 지반 보강을 위한 보강체를 삽입하는 단계를 더 포함하여,
    상기 천공된 지중에 상기 보강체가 삽입된 상태에서 상기 더블 케이싱을 이용한 확경 및 상기 그라우트재의 압밀주입이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법.
  2. 내부에 중공부를 형성하는 내부 케이싱과 상기 내부 케이싱의 외부에 구비되는 외부 케이싱을 포함하는 더블 케이싱을 지반에 대해 회전시키며 상기 중공부를 통해 해머를 이용하여 지반을 천공하는 단계;
    고압수를 상기 더블 케이싱의 내부 케이싱과 외부 케이싱 사이의 공간으로 공급함에 따라 상기 외부 케이싱에 형성된 분사노즐을 통해 상기 고압수가 분사되어 상기 분사되는 고압수에 의해 지중을 확경시키면서 상기 천공이 이루어지는 확경 천공 단계; 및
    상기 확경 천공이 완료된 후, 상기 지반의 보강을 위한 그라우트재를 상기 더블 케이싱의 내부의 중공부를 통해 압밀주입 시키면서 상기 더블 케이싱을 상승시키는 단계를 포함하며,
    상기 압밀주입 시키면서 상기 더블 케이싱을 상승시키는 단계는,
    상기 더블 케이싱의 내부의 중공부에서 상기 해머를 제거하고 다짐봉을 삽입하는 단계와,
    상기 그라우트재를 상기 더블 케이싱의 내부의 중공부를 통해 주입시키면서 상기 더블 케이싱과 함께 상기 다짐봉을 상승시키되, 상기 다짐봉이 상기 주입되는 그라우트재를 두드려 다지면서 상승되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법.
  3. 삭제
  4. 내부에 중공부를 형성하는 내부 케이싱과 상기 내부 케이싱의 외부에 구비되는 외부 케이싱을 포함하는 더블 케이싱을 지반에 대해 회전시키며 상기 중공부를 통해 해머를 이용하여 지반을 천공하는 단계;
    상기 천공 완료 후, 고압수를 상기 더블 케이싱의 내부 케이싱과 외부 케이싱 사이의 공간으로 공급함에 따라 상기 외부 케이싱에 형성된 분사노즐을 통해 상기 고압수가 분사되어 상기 분사되는 고압수에 의해 지중이 확경이 되면서 상기 더블 케이싱을 상승시키는 단계; 및
    상기 지반의 보강을 위한 그라우트재를 상기 더블 케이싱의 내부의 중공부를 통해 주입시킴에 따라, 상기 더블 케이싱의 외부 케이싱의 상기 분사노즐을 통해 분사되는 고압수에 의해 지중이 확경되면서 상기 확경된 내부에 상기 그라우트재가 압밀주입되도록 하는 단계를 포함하며,
    상기 확경된 내부에 상기 그라우트재가 압밀주입되도록 하는 단계는,
    상기 더블 케이싱의 내부의 중공부에서 상기 해머를 제거하고 다짐봉을 삽입하는 단계와,
    상기 그라우트재를 상기 더블 케이싱의 내부의 중공부를 통해 주입시키면서 상기 더블 케이싱과 함께 상기 다짐봉을 상승시키되, 상기 다짐봉이 상기 주입되는 그라우트재를 두드려 다지면서 상승되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 더블 케이싱을 이용한 압밀그라우팅 공법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 지중에 대한 확경 천공 및 압밀그라우팅 공법에 이용되는 더블 케이싱으로서,
    내부에 중공부를 형성하는 내부 케이싱;
    상기 내부 케이싱의 외부에 구비되는 외부 케이싱; 및
    상기 외부 케이싱에 구비되어 상기 내부 케이싱과 상기 외부 케이싱 사이의 공간으로 공급되는 고압수가 외부로 분사되도록 함으로써 지중에 대한 확경이 이루어지도록 하는 분사노즐을 포함하여,
    지중에 대한 천공 과정에서 또는 천공 후, 상기 분사노즐을 이용하여 고압수가 외부로 분사되도록 하여 지중에 대한 확경이 이루어지도록 하면서, 상기 중공부를 통해 지반 보강을 위한 그라우트재가 확경된 지중으로 압밀주입되도록 하며,
    상기 내부 케이싱과 외부 케이싱의 하단에 결합되며, 상기 중공부를 통해 상기 그라우트재가 지중으로 주입될 때 지중의 분출수의 흐름에 의해 상기 그라우트재가 상기 분사노즐을 통한 고압수의 분사를 방해하는 것을 억제하도록 상기 분출수의 흐름을 변경시키도록 유도하는 곡면 오목부를 갖는 선단팁을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 더블 케이싱.
  8. 삭제
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