KR102319224B1 - 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법 - Google Patents

지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102319224B1
KR102319224B1 KR1020210041935A KR20210041935A KR102319224B1 KR 102319224 B1 KR102319224 B1 KR 102319224B1 KR 1020210041935 A KR1020210041935 A KR 1020210041935A KR 20210041935 A KR20210041935 A KR 20210041935A KR 102319224 B1 KR102319224 B1 KR 102319224B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
grout
ground
pressure
subsidence
low pressure
Prior art date
Application number
KR1020210041935A
Other languages
English (en)
Inventor
고영성
Original Assignee
새암개발 주식회사
고영성
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 새암개발 주식회사, 고영성 filed Critical 새암개발 주식회사
Priority to KR1020210041935A priority Critical patent/KR102319224B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102319224B1 publication Critical patent/KR102319224B1/ko

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B37/00—Making, maintaining, renewing, or taking-up the ballastway or the track, not provided for in a single one of groups E01B27/00 - E01B35/00
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
    • E01C23/06—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road
    • E01C23/10—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road for raising or levelling sunken paving; for filling voids under paving; for introducing material into substructure
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B2203/00—Devices for working the railway-superstructure
    • E01B2203/04—Cleaning or reconditioning ballast or ground beneath
    • E01B2203/047—Adding material, e.g. tar, glue, protective layers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2250/00—Production methods
    • E02D2250/003—Injection of material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)

Abstract

본 발명은 침하 구간의 지반을 강화하며 복원하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철로의 침하 부위를 천공하고 천공된 구멍을 통해 2중관을 삽입하여 그라우트를 주입한 후 경화제를 주입하되, 일측 방향으로만 주입하여 불필요한 주입을 최소화하고, 시공 시간을 단축할 수 있는 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법은, 침하 지반이나 연약 지반에 그라우팅을 할 수 있는 천공홀을 천공하는 지반 천공 단계, 상기 지반 천공 단계에서 천공된 천공홀로 그라우트 주입관을 삽입하는 주입관 삽입 단계, 그라우팅 하고자 하는 지반에 그라우트를 주입하되 침하 지반의 측면에서 침하 지반 측으로 일방향으로 그라우트와 경화제를 주입하여 침하 지반을 복원시키면서 보강 그라우팅을 형성하는 일방향 그라우팅 단계를 포함한다.

Description

지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법{Ground restoration method for the subsidence section of the railway}
본 발명은 침하 구간의 지반을 강화하며 복원하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철로의 침하 부위를 천공하고 천공된 구멍을 통해 2중관을 삽입하여 그라우트를 주입한 후 경화제를 주입하되, 일측 방향으로만 주입하여 불필요한 주입을 최소화하고, 시공 시간을 단축할 수 있는 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 토목 공사에서 시공 시 연약 지반이나 불량 지반이 존재하는 경우가 발생된다.
이러한 지반을 보강하기 위해서는 지반에 천공홀을 형성하고 보강 부위에 그라우트를 주입하여 경화시킴에 따라 지반을 보강한다.
그리고 시공이 완료된 지반에서 폭우 등의 요인으로 지반이 약해지거나 침하되는 경우도 발생하게 된다.
이렇게 침하된 지반을 복원하기 위해서는 일반적인 지반의 경우 비교적 그라우트를 주입하여 보강하기가 용이하지만, 선로와 같이 이미 시설물이 시공되어 있고, 보다 정밀한 복원이 필요한 경우에는 그라우트를 주입하는 압력이나 시공 시간에 따라 균일한 복원이 어려운 문제가 발생하게 된다.
관련하여 선행문헌 1(등록특허 10-0628485 다기능 연약지반 보강 시공장치)에서는 천공후 바로 시멘트 밀크를 분사하여 지반을 보강할 수 있는 구성이 개시되어 있다.
하지만 선행문헌 1은 침하 주위에 시멘트 밀크를 직접적으로 분사함에 따라 분사 범위가 확장되어 시멘트 밀크의 소모가 크고, 특정 침하 부위에 집중적으로 시멘트 밀크를 분사하기 어려워 정밀한 복원이 어려우며, 침하 부위에 시멘트 밀크가 채워지기까지 시간이 지연되고 경화제를 별도로 사용하지 않아 경화 완료시까지 시공에 소요되는 시간이 증가하는 문제가 발생하게 된다.
또한, 균일한 주입이 어렵고 부분적으로 보강을 할 수 없어서 복원 이후에 부분적으로 침하되어 재균열이 발생하게 된다.
선행문헌 1(등록특허 10-0628485 다기능 연약지반 보강 시공장치)
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 철로의 침하 부위에 천공홀을 형성하고 2중관 구조의 주입관을 삽입하여 외측관을 통해 그라우트를 주입하되, 보강이 필요한 일측 방향으로만 그라우트를 주입하여 불필요한 주입 없이 시공 시간을 단축할 수 있고, 그 하부로는 압력 스위치 밸브가 구비되어 저압으로 그라우트 토출 시 자중에 의해 하부로 흘러 천공의 바닥층을 보강 및 평탄화 하고, 이후 고압으로 그라우트를 토출하면 압력에 의해 압력 스위치 밸브가 차단되면서 측면에 구비되는 고압 토출구로 토출되어 지반을 복원 및 보강하고, 이후 경화제를 주입함에 따라 그라우트와 경화제가 혼합되며 경회되어 빠른 시간에 복원 및 보강 작업을 수행할 수 있는 다양한 지반 상태에 적용 가능한 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법은, 침하 지반이나 연약 지반에 그라우팅을 할 수 있는 천공홀을 천공하는 지반 천공 단계(S10), 상기 지반 천공 단계(S10)에서 천공된 천공홀로 그라우트 주입관(300)을 삽입하는 주입관 삽입 단계(S20), 그라우팅 하고자 하는 지반에 그라우트를 주입하되 침하 지반의 측면에서 침하 지반 측으로 일방향으로 그라우트와 경화제를 주입하여 침하 지반을 복원시키면서 보강 그라우팅을 형성하는 일방향 그라우팅 단계(S30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 주입관(300)은 그라우트가 주입되는 내측관(320)과 상기 내측관(320)의 외측에 구비되어 경화제가 주입되는 외측관(310)을 포함하는 2중관 구조로 이루어지고, 그 하부에는 압력에 의해 개폐되는 압력 스위치 밸브(330)가 구비되되,
상기 내측관(320)에는 그라우트를 고압으로 공급하면 상기 압력 스위치 밸브(330)가 폐쇄되면서 그라우트를 측방향으로 고압으로 토출시키는 고압 토출구(321)가 구비되고, 압력 스위치 밸브(330)의 하부에는 저압으로 그라우트를 공급하면 그라우트의 자중에 의해 천공홀의 바닥면 측으로 그라우트를 흘려 토출하는 하방향 토출구(331)가 형성되는 것으로, 상기 일방향 그라우팅 단계(S30)는 주입관(300)이 침하 지반에 천공홀을 통해 삽입된 상태에서 내측관(320)을 통해 천공홀의 바닥면 측으로 그라우트를 저압으로 주입하여 하방향 토출구(331)로 저압 토출하는 그라우트 저압 토출 단계(S31)와, 외측관(310)을 통해 그라우트가 저압 토출된 천공홀의 바닥면 측으로 급결 경화제를 저압으로 토출하는 급결 경화제 저압 토출 단계(S32)와, 내측관(320)은 고정한 상태로 외측관만 승강시켜 내측관(320)의 고압 토출구(321)가 노출된 상태에서 그라우트를 고압으로 주입하여 고압에 의해 압력 스위치 밸브(330)를 폐쇄하면서 고압 토출구(321)로 그라우트를 토출시키는 그라우트 고압 토출 단계(S33) 및 외측관(310)을 통해 그라우트가 토출된 천공홀 측으로 완결 경화제를 고압으로 주입하여 토출하는 완결 경화제 고압 토출 단계(S34)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 압력 스위치 밸브(330)는 하부에는 저압으로 주입되는 그라우트가 자중에 의해 천공홀의 바닥면 측으로 토출되는 하방향 토출구(331)가 형성되고, 상부에는 저압으로 유입되는 그라우트가 자중에 의해 하방향 토출구(331) 측으로 토출되도록 유입되는 저압 토출홀(332)이 형성되며, 상기 저압 토출홀(332)의 상부에는 평시에는 개방된 상태를 유지하다가 그라우트가 고압으로 주입되면 압력에 의해 하강되며 상기 저압 토출홀(332)을 폐쇄하는 압력 밸브(333)가 설치되되, 상기 압력 밸브(333)는 저압 토출홀(332)과 압력 밸브(333) 사이에 설치되어 그라우트가 고압으로 토출되지 않을 경우에는 항시 저압 토출홀(332)과 압력 밸브(333)를 이격된 상태로 개방 상태를 유지하는 개폐 스프링(334)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 복원 부위에 일측방향으로만 주입이 가능하여 시공에 소요되는 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 2중관 구조의 주입관을 이용해 그라우트와 경화제를 순차적으로 주입할 수 있어서 시공하고자 하는 지반 상태에 따라 적절한 주입이 가능한 효과가 있다.
셋째, 그라우트와 경화제 주입 압력을 조절할 수 있어서, 주입 순서에 따라 보강 및 복원을 순차적으로 시공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법의 공정도
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법에서 그라우팅에 사용되는 장비를 간략히 나타낸 개략도
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법에서 주입관의 구성을 상세히 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법에서 외측관을 승강시킨 상태를 나타낸 단면도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법에서 외측관에 일방향 토출구가 형성된 상태를 나타낸 단면도
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법에서 일방향 그라우팅 단계를 구체적으로 나타낸 공정도
도 7은는 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법에서 내측관의 고압 토출구에서 워터젯 노즐의 구조를 상세히 나타낸 단면도
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법에서 경화제 측방향 토출구에 일방향 토출 밸브가 더 구비된 상태를 나타낸 사시도
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법에서 외측관과 내측관에 각각 경화제 우도편과 그라우트 유도편이 구비된 상태를 나타낸 실시예도
본 발명은 침하 지반을 복원하며 침하 구간의 지반을 보강할 수 있는 복원 방법에 관한 것으로, 특히 철로의 침하 지반에서 일방향으로만 그라우트와 경화제를 각각 주입할 수 있어서 불필요한 낭비를 줄이고, 시공 시간을 단축할 수 있으며, 경화 속도가 다른 2종의 경화제를 선택적으로 주입할 수 있어서 지반 상태나 시공 상황에 따라 적절하게 시공할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법의 공정도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 크게 철로의 침하 지반이나 연약 지반에 그라우팅을 할 수 있는 천공홀을 천공하는 지반 천공 단계(S10)와, 상기 지반 천공 단계(S10)에서 천공된 천공홀로 그라우트 주입관(300)을 삽입하는 주입관 삽입 단계(S20) 및 그라우팅 하고자 하는 지반에 그라우트를 주입하되 침하 지반의 측면에서 침하 지반 측으로 일방향으로 그라우트와 경화제를 주입하여 압력에 의해 침하 지반을 복원시키면서 빠른 속도록 그라우트를 경화시켜 보강 그라우팅을 형성하는 일방향 그라우팅 단계(S30)를 포함하여 구성된다.
이로 인해 침하 지반을 빠르게 복원하면서 보강하여 시공에 소요되는 시간을 단축할 수 있게 된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법에서 그라우팅에 사용되는 장비를 간략히 나타낸 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에서 사용되는 그라우팅 장비는 그라우트와 경화제가 저장되는 저장부(100)와, 상기 저장부(100)로부터 그라우트와 경화제를 공급하는 공급 펌프(200)와, 상기 공급 펌프(200)로부터 공급되는 그라우트와 경화제를 순차적으로 복원 지점으로 주입하는 주입관(300) 및 상기 저장부(100)와 공급 펌프(200)와 주입관(300)의 동작을 일괄적으로 제어하는 제어부(400)를 포함하여 구성된다.
상기 저장부(100)는 그라우트가 저장되는 그라우트 저장부(110)와 그라우트를 주입한 상태에서 경화시키는 경화제 저장부(120)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 경화제 저장부(120)는 경화시키고자 하는 속도에 따라 다른 성분이나 성분비의 차이가 있는 2종의 경화제를 저장하는 것으로, 제1 경화제 저장부(121) 및 제2 경화제 저장부(122)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 제1 경화제 저장부(121)는 급결 경화제가 저장되고, 제2 경화제 저장부(122)는 완결 경화제가 저장되어 저장된 급결 경화제와 완결 경화제를 선택적으로 주입할 수 있게 된다.
상기 공급 펌프(200)는, 상기 그라우트 저장부(110)와 연결되어 그라우트를 공급하는 그라우트 공급 펌프(210)와, 상기 경화제 저장부(120)와 연결되어 제1 경화제 또는 제2 경화제를 선택적으로 공급하는 경화제 공급 펌프(220)를 포함하여 구성된다.
여기서 상기 그라우트 공급 펌프(210)에는 다수개의 주입관(300)이 연결되어 선택적으로, 또는 순차적으로 그라우트를 공급할 수 있는 그라우트 공급 밸브(211)가 구비된다.
그리고 상기 경화제 공급 펌프(220)에는 다수개의 주입관(300)이 연결되어 선택적으로, 또는 순차적으로 경화제를 공급할 수 있는 경화제 공급 밸브(221)가 구비된다.
이때, 상기 그라우트 공급 펌프(210)와 경화제 공급 펌프(220)에는 각각 그라우트와 경화제의 주입 압력을 조절할 수 있는 압력 조절부(222)가 더 구비된다.
한편, 지반 복원 과정에서 지반의 복원 상태를 확인하기 위한 레이저 측정기(500)가 더 구비된다.
상기 레이저 측정기(500)는 지면의 복원상태를 실시간으로 측정하면서 제어부(400)의 제어에 의해 정밀한 복원이 가능하게 된다.
이로 인해 침하 지반을 천공하여 주입관(300)을 삽입한 상태에서 그라우트와 경화제를 적절히 주입하여 지반을 정밀하게 복원하면서 침하 부위를 보강하여 안정적인 시공이 가능하고 시공에 소요되는 시간을 단축할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법에서 주입관의 구성을 상세히 나타낸 단면도이고 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법에서 외측관을 승강시킨 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 침하 지반의 천공홀로 삽입하여 그라우트와 경화제를 주입할 수 있는 주입관(300)은, 외측관(310)과 내측관(320)의 이중 구조로 이루어지고, 상기 외측관(310)과 내측관(320) 사이에는 일정 간격 이격되며 공간이 형성되어 경화제를 주입할 수 있는 경화제 토출구(311)를 형성한다.
상기 내측관(320)의 하부에는 주입되는 그라우트의 압력에 의해 개폐되면서 압력에 따라 그라우트를 하부 또는 측방향으로 토출할 수 있는 압력 스위치 밸브(330)가 구비된다.
상기 내측관(320)은, 그라우트를 저압으로 주입할 때에는 자중에 의해 하부로 흘려보내고, 일측에는 그라우트를 고압으로 주입하면 주입 압력에 의해 압력 스위치 밸브(330)가 폐쇄되어 그라우트를 측방향으로 고압으로 토출하는 고압 토출구(321)가 형성된다.
상기 압력 스위치 밸브(330)는 내측관(320)의 하부 내측으로 나사 체결 구조로 체결될 수 있다.
상기 고압 토출구(321)에는 토출 압력을 높일 수 있는 워터젯 노즐(322)이 설치되어 지반 침하 부위에 고압으로 그라우트를 토출하여 복원할 수 있게 된다.
상기 압력 스위치 밸브(330)는 하부에 그라우트가 저압으로 주입될 때 자중에 의해 하방향으로 토출될 수 있도록 관통 형성된 하방향 토출구(331)가 형성되고, 상부 중앙에는 주입되는 그라우트가 하방향 토출구(331) 측으로 유입될 수 있도록 개방된 저압 토출홀(332)이 형성된다.
상기 저압 토출홀(332)에는 그라우트가 저압으로 주입될 때에는 개방된 상태를 유지하다가 그라우트가 고압으로 주입되면 압력에 의해 저압 토출홀(332)을 폐쇄하는 압력 밸브(333)가 구비된다.
이때 상기 압력 밸브(333)와 저압 토출홀(332) 사이에는 압력이 가해지기 전에는 압력 밸브(333)가 저압 토출홀(332)에서 상부로 이격된 상태를 유지하는 개페 스프링(334)이 구비된다.
압력 밸브(333)는 상기 개폐 스프링(334)에 의해 개방된 상태를 유지하다가 그라우트의 주입 압력이 높아지면 압력에 의해 개폐 스프링(334)이 압축되면서 저압 토출홀(332) 측으로 밀착되어 저압 토출홀(332)로 그라우트가 주입되지 않게 폐쇄할 수 있게 된다.
한편, 상기 압력 밸브(333)에는 그라우트의 압력에 의해 저압 토출홀(332) 측으로 밀착될 때, 그라우트가 유입되지 않도록 수밀하게 저압 토출홀(332)을 폐쇄할 수 있는 수밀 씰(333a)이 더 구비된다.
상기 수밀 씰(333a)은 압력 밸브(333)의 하단 둘레를 따라 전체적으로 구비되어 압력 밸브(333)가 저압 토출홀(332)에 밀착될 때 저압 토출홀(332)의 둘레를 전체적으로 밀폐하여 그라우트가 저압 토출홀(332)로 유입되지 않고 고압 토출구(321) 측으로만 토출되도록 할 수 있다.
상기 구성을 이용한 지반 복원 방법을 정리하면, 압력 스위치 밸브(330)가 개방된 상태에서 상기 내측관(320)으로 그라우트를 저압으로 주입하면 압력 밸브(333)가 개방된 상태에서 저압 토출홀(332)로 그라우트가 유입되어 천공홀의 바닥면 측에 저압 토출하고, 외측관(310)의 경화제 토출구(311)로 급결 경화제를 주입하여 천공홀 바닥면에서 그라우트를 1차적으로 경화시킨다.
이후 외측관(310)을 승강시키고 내측관(320)을 복원 지점으로 노출시킨 상태에서 그라우트를 고압으로 주입하면 압력 스위치 밸브(333)가 폐쇄된 상태에서 그라우트가 고압으로 토출되어 복원하고자 하는 지반을 복원한다.
이후 고압으로 완결 경화제를 주입하면 완결 경화제는 경화제 토출구(311)로 토출되면서 지반을 복원시키면서 토출된 그라우트와 혼합되어 완결 경화시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 외측관(310)과 내측관(320)의 내측에는 발열 필름(340)이 구비될 수 있다.
상기 발열 필름(340)은 동절기 등 기온이 저온일 경우 그라우트와 경화제가 원활하게 토출되도록 가열할 수 있는 것으로, 필름 형태로 부착 구비되어 그라우트와 경화제의 흐름을 원활하게 유지하면서 가열하여 외부가 저온일 경우에도 주입 효율을 원활하게 유지할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법에서 외측관에 일방향 토출구가 형성된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 상기 외측관(310)의 일측에는 복원하고자 하는 지반 측으로 경화제를 토출할 수 있는 경화제 측방향 토출구(312)가 형성될 수 있다.
상기 구성을 이용한 지반 복원 방법을 정리하면 상기 내측관(320)으로 그라우트를 천공홀의 바닥면 측에 저압 토출하고, 외측관(310)의 경화제 토출구(311)로 급결 경화제를 주입하여 천공홀 바닥면에서 그라우트를 1차적으로 경화시킨다.
이후 외측관(310)을 승강시키고 내측관(320)을 복원 지점으로 노출시킨 상태에서 그라우트를 고압으로 주입하여 복원하고자 하는 지반을 복원한다.
이후 외측관(310)을 다시 하강시키면 저압으로 토출된 그라우트와 급결 경화제에 의해 천공홀의 바닥면 측으로 경화제를 토출하는 경화제 토출구(311)가 막히게 되고, 이후 고압으로 완결 경화제를 주입하면 완결 경화제는 경화제 측방향 토출구(312)로 토출되어 침하된 지반으로 토출된 그라우트 측으로 토출되어 그라우트를 완결 경화시킴에 따라 지반을 복원하면서 보강할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법에서 일방향 그라우팅 단계를 구체적으로 나타낸 공정도이다.
도 6을 참조하면, 상기 일방향 그라우팅 단계(S30)는 주입관(300)이 침하 지반에 천공홀을 통해 삽입된 상태에서 내측관(320)을 통해 천공홀의 바닥면 측으로 그라우트를 저압으로 주입하여 하방향 토출구(331)로 저압 토출하는 그라우트 저압 토출 단계(S31)와, 외측관(310)을 통해 그라우트가 저압 토출된 천공홀의 바닥면 측으로 급결 경화제를 저압으로 토출하는 급결 경화제 저압 토출 단계(S32)와, 내측관(320)은 고정한 상태로 외측관만 승강시켜 내측관(320)의 고압 토출구(321)가 노출된 상태에서 그라우트를 고압으로 주입하여 고압에 의해 압력 스위치 밸브(330)를 폐쇄하면서 고압 토출구(321)로 그라우트를 토출시키는 그라우트 고압 토출 단계(S33) 및 외측관(310)을 통해 그라우트가 토출된 천공홀 측으로 완결 경화제를 고압으로 주입하여 토출하는 완결 경화제 고압 토출 단계(S34)를 포함하여 이루어진다.
상기한 공정들을 반복적으로 수행함에 따라 복원하고자 하는 지반의 크기에 따라 연속 작업이 가능하게 된다.
이로 인해 주입관(300)을 지반 침하 부위로 삽입하여 천공 부위의 하부를 급결하여 보강하면서 침하 부위 측으로 고압으로 그라우트와 완결 경화제를 토출하여 지반을 적정 수준으로 복원하면서 서서히 경화시켜 안정적으로 지반을 보강할 수 있게 되어, 시공 효율을 높이면서 시공에 소요되는 시간을 단축할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법에서 내측관의 고압 토출구에서 워터젯 노즐의 구조를 상세히 나타낸 단면도이다.
도 7을 참조하면, 워터젯 노즐(322)은 내측관(320)과 나사 체결 구조로 결합되는 것으로, 내측관(320)으로부터 토출되는 그라우트를 보다 높은 압력으로 토출시킬 수 있도록 벤츄리 효과를 이용한 벤츄리관(322a)이 중앙에 형성된다.
그리고 내측관(320)과 결합되는 일측에는 결합 부위를 보강하면서 벤츄리관(322a)이 막히거나 파손될 경우 간편하게 탈착하여 교체할 수 있는 플랜지(322b)가 구비된다.
이때, 상기 플랜지(322b)가 내측관(320)과 결합되는 일측에는 내측관(320)과 결합 시 과도한 조임이나 풀림을 방지하면서 결합 부위의 수밀성을 높일 수 있는 패킹(322c)이 더 구비된다.
이로 인해 워터젯 노즐(322)로 그라우트의 토출 압력을 보다 높일 수 있으며, 플랜지(322b)를 이용해 세척, 교체 등의 유지보수가 용이하며, 패킹(322c)에 의해 수밀성을 높이면서 과도한 조임으로 인한 파손, 풀림 등을 방지할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법에서 경화제 측방향 토출구에 일방향 토출 밸브가 더 구비된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 8을 참조하면, 외측관(310)에는 경화제에 압력을 가하여 주입할 때에는 개방되었다가 압력을 해제하면 차단되는 일방향 토출 밸브(313)가 더 구비된다.
상기 일방향 토출 밸브(313)는, 경화제 측방향 토출구(312)에 직접 구비되는 것으로 고무나 실리콘 등 연질의 소재로 이루어져, 토출 압력에 의해 변형되며 개방되었다가 압력이 해제되면 원상태로 복구되는 연질 게이트(313a) 및 상기 연질 게이트(313a)의 내측에 구비되어 연질 게이트(313a)가 역방향으로 변형되지 않도록 지지하는 역류 방지부재(313b)를 포함하여 구성된다.
이로 인해 그라우트와 급결 경화제를 외측관(310)의 하방향으로 경화제 토출구(311)를 이용해 토출시킬 때에는 저압으로 토출함에 따라 상기 일방향 토출 밸브(313)는 개방되지 않고, 그라우트와 급결 경화제가 경화제 토출구(311)를 통해 천공 부위의 하부로 토출되어 경화시킬 수 있고, 완결 경화제를 고압으로 주입할 때 연질 게이트(313a)가 압력에 의해 개방되면서 침하 부위로 토출된 그라우트 측으로 토출되어 혼합되면서 지반을 안정적으로 복원하며 보강할 수 있게 되며, 압력을 해제하더라도 역류 방지부재(313b)에 의해 토출된 그라우트와 완결 경화제가 역류되는 것을 방지할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법에서 외측관과 내측관에 각각 경화제 유도편과 그라우트 유도편이 구비된 상태를 나타낸 실시예도이다.
도 9를 참조하면, 외측관(310)에서 경화제 토출구(311)가 구비된 양측에는 토출되는 경화제를 경화제 토출구(311) 측으로 유도하여 배출할 수 있는 경화제 유도편(314)이 더 구비될 수 있다.
상기 경화제 유도편(314)은 외측관(310)의 내주연에서 날개 형태를 이루며 경화제 토출구(311) 측으로 하향 경사지게 돌출 구비되어 저압 토출 시에는 토출에 영향 없이 경화제가 흐르며 자중에 의해 하부로 토출될 수 있고, 고압 토출시 경화제 유도편(314)에 의해 경화제는 경화제 토출구(311) 측으로 유도되면서 배출된다.
내측관(320)에서 고압 토출구(321)가 구비된 양측에는 토출되는 그라우트를 고압 토출구(321) 측으로 유도할 수 있는 그라우트 유도편(323)이 더 구비될 수 있다.
상기 그라우트 유도편(323)은 내측관(320)의 내주연에서 날개 형태를 이루며 고압 토출구(321) 측으로 하향 경사지게 돌출 구비되어 저압 토출 시에는 토출에 영향 없이 그라우트가 흐르며 자중에 의해 하부로 토출될 수 있고, 고압 토출시 그라우트 유도편(323)에 의해 그라우트를 고압 토출구(321) 측으로 유도하여 배출한다.
이로 이해 경화제와 그라우트를 고압 토출시 보다 원활하게 각 토출구 측으로 유도하여 원활한 배출이 가능하게 된다.
한편, 본 발명에서 사용되는 그라우팅의 배합 및 사용물성치는 다음과 같다.
1. 그라우팅 배합 및 사용물성치
표준배합 400 L

물성		 A액 200L B액 200L
규산소다 20L 포틀랜드시멘트 80KG
UGS-1 20KG UGS-2 25KG
물 150L 물 168L
2. 그라우팅 배합 및 사용물성치
표준배합 400 L

물성		 A액 200L B액 200L
실리카시멘트 40KG 포틀랜드시멘트 80KG
UGS-1 20KG UGS-2 25KG
물 150L 물 168L
이하, 본 발명에서 그라우팅 시 주입량에 대한 계산식을 설명한다.
1. 예측 주입량 계산
파쇄가 심한 조건은 루전값 10Lu 이상, 투수계수 :
Figure 112021037870507-pat00001
이상이며, 파쇄가 양호한 조건은 루전값 10Lu 미만, 투수계수 :
Figure 112021037870507-pat00002
이하이며, 이들 조건은 그라우팅 전 조사를 통해 확인 가능하다.
가. 파쇄가 심한 조건의 예측주입량 계산식.
Figure 112021037870507-pat00003
여기서,
Figure 112021037870507-pat00004
수학식 1에서
Figure 112021037870507-pat00005
시간 동안의 주입량,
Figure 112021037870507-pat00006
전체주입량,
Figure 112021037870507-pat00007
초기 천공시 구근의 반지름,
Figure 112021037870507-pat00008
i시간 동안 증가되는 구근의 반지름,
Figure 112021037870507-pat00009
i시간 동안 변하는 지반의 공극률,
Figure 112021037870507-pat00010
i시간에서의 측정간격시간,
Figure 112021037870507-pat00011
그라우트재의 단위중량,
Figure 112021037870507-pat00012
지반의 고유투수계수를 의미한다.
상기 수학식 1에서
Figure 112021037870507-pat00013
는 일정하다고 가정하였으며 이는 현장에서 측정되는 데이터가 거의 1초 단위로 측정되기 때문이다.
수학식 1에서 동수경사는 시간에 따라 변하는 데이터이므로 아래 수학식 2와 같이 개선하였다.
Figure 112021037870507-pat00014
상기 계산식은 기존의 원형 구근 방식으로 주입관의 외측으로 전체적으로 둥글게 주입되던 방식을 일측으로만 주입되도록 개선함에 따라 기존 원형구근 시 소요되던 시간을 반원형 구근으로 인해 절약할 수 있게 된다.
먼저 주입량 계산은 파쇄가 심한조건은 루전값 10lu이상, 투수계수 : k = 1*10∼4cm/sec이상이며, 파쇄가 양호한 조건은 루전값 10lu미만, 투수계수 k = 1*10∼4cm/sec이하이며, 이들 조건은 그라우팅 전 조사를 통해 확인이 가능하다.
작업완료시간은 그라우트 경화시간과 안전율을 이용하여 작업완료시간(f)= 그라우트경화시간(t) * 안전율(a) 안전율은 현장 여건에 따라 고려하며, 파쇄에따른 10lu이상, 투수계수 : k = 1*10∼4cm/sec이상의 안전율 3.0로 하고, 10lu이상, 투수계수 : k = 1*10∼4cm/sec미만 안전율은 2.0으로 한다.
안전율은 지반정도에 따라 구분되는 것을 기술로 하는 것으로 필요시 안전율에 80%를 적용하여 더 안전 측으로 하는 것도 가능하다.
그라우트 경화시간(t)는 항복강도와 항복강도 함수를 이용하여 구한다.
작업완료시간 결정 공정은 그라우트 경화시간 산출 - 안전율 선택의 공정으로 이루어지고, 상기 그라우트 경화시간 산출 공정은 항복강도 계산 및 결정 - 항복강도함수선택-그라우트 경화시간 결정의 공정으로 이루어지고, 안전율 선택의 공정은 루전값을 측정하여 필요시 안전율에 80%를 감안한 공정으로 이루어진다.
상기와 같이 이루어진 본 발명은, 지반의 침하부위에 그라우트를 주입하여 압력에 의해 지반을 복원하면서 그라우트 측으로 경화제를 주입하여 빠르게 경화시킴에 따라 복원 작업을 신속하게 수행할 수 있게 됨과 아울러 견고한 보강이 가능하고, 복원하고자 하는 지반 측으로 일 방향으로만 그라우트와 경화제를 주입하여 전체적으로 원형 구근을 형성하는 공법 대비 반원형 구근 형성이 가능하여 시공에 소요되는 시간을 단축할 수 있게 된다.
100 : 저장부 110 : 그라우트 저장부
120 : 경화제 저장부 121 : 제1 경화제 저장부
122 : 제2 경화제 저장부 200 : 공급 펌프
210 : 그라우트 공급펌프 211 : 그라우트 공급 밸브
220 : 경화제 공급 펌프 221 : 경화제 공급 밸브
222 : 압력 조절부 300 : 주입관
310 : 외측관 311 : 경화제 토출구
312 : 경화제 측방향 토출구 313 : 일방향 토출 밸브
313a : 연질 게이트 313b : 역류 방지부재
314 : 경화제 유도편 320 : 내측관
321 : 고압 토출구 322 : 워터젯 노즐
322a : 벤츄리관 322b : 플랜지
322c : 패킹 323 : 그라우트 유도편
330 : 압력 스위치 밸브 331 : 하방향 토출구
332 : 저압 토출홀 333 : 압력 밸브
333a : 수밀 씰 333 : 개폐 스프링
340 : 발열 필름 400 : 제어부
500 : 레이저 측정기

Claims (3)

  1. 침하 지반이나 연약 지반에 그라우팅을 할 수 있는 천공홀을 천공하는 지반 천공 단계(S10);
    상기 지반 천공 단계(S10)에서 천공된 천공홀로 그라우트 주입관(300)을 삽입하는 주입관 삽입 단계(S20);
    그라우팅 하고자 하는 지반에 그라우트를 주입하되 침하 지반의 측면에서 침하 지반 측으로 일방향으로 그라우트와 경화제를 주입하여 침하 지반을 복원시키면서 보강 그라우팅을 형성하는 일방향 그라우팅 단계(S30);를 포함함에 있어서,
    상기 주입관(300)은 그라우트가 주입되는 내측관(320)과 상기 내측관(320)의 외측에 구비되어 경화제가 주입되는 외측관(310)을 포함하는 2중관 구조로 이루어지고, 그 하부에는 압력에 의해 개폐되는 압력 스위치 밸브(330)가 구비되되,
    상기 내측관(320)에는 그라우트를 고압으로 공급하면 상기 압력 스위치 밸브(330)가 폐쇄되면서 그라우트를 측방향으로 고압으로 토출시키는 고압 토출구(321)가 구비되고, 압력 스위치 밸브(330)의 하부에는 저압으로 그라우트를 공급하면 그라우트의 자중에 의해 천공홀의 바닥면 측으로 그라우트를 흘려 토출하는 하방향 토출구(331)가 형성되는 것으로,
    상기 일방향 그라우팅 단계(S30)는 주입관(300)이 침하 지반에 천공홀을 통해 삽입된 상태에서 내측관(320)을 통해 천공홀의 바닥면 측으로 그라우트를 저압으로 주입하여 하방향 토출구(331)로 저압 토출하는 그라우트 저압 토출 단계(S31)와,
    외측관(310)을 통해 그라우트가 저압 토출된 천공홀의 바닥면 측으로 급결 경화제를 저압으로 토출하는 급결 경화제 저압 토출 단계(S32)와, 내측관(320)은 고정한 상태로 외측관만 승강시켜 내측관(320)의 고압 토출구(321)가 노출된 상태에서 그라우트를 고압으로 주입하여 고압에 의해 압력 스위치 밸브(330)를 폐쇄하면서 고압 토출구(321)로 그라우트를 토출시키는 그라우트 고압 토출 단계(S33) 및 외측관(310)을 통해 그라우트가 토출된 천공홀 측으로 완결 경화제를 고압으로 주입하여 토출하는 완결 경화제 고압 토출 단계(S34)를 포함하되,
    상기 압력 스위치 밸브(330)는 하부에는 저압으로 주입되는 그라우트가 자중에 의해 천공홀의 바닥면 측으로 토출되는 하방향 토출구(331)가 형성되고, 상부에는 저압으로 유입되는 그라우트가 자중에 의해 하방향 토출구(331) 측으로 토출되도록 유입되는 저압 토출홀(332)이 형성되며, 상기 저압 토출홀(332)의 상부에는 평시에는 개방된 상태를 유지하다가 그라우트가 고압으로 주입되면 압력에 의해 하강되며 상기 저압 토출홀(332)을 폐쇄하는 압력 밸브(333)가 설치되되, 상기 압력 밸브(333)는 저압 토출홀(332)과 압력 밸브(333) 사이에 설치되어 그라우트가 고압으로 토출되지 않을 경우에는 항시 저압 토출홀(332)과 압력 밸브(333)를 이격된 상태로 개방 상태를 유지하는 개폐 스프링(334)을 포함하는 것을 특징으로 하는 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
KR1020210041935A 2021-03-31 2021-03-31 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법 KR102319224B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210041935A KR102319224B1 (ko) 2021-03-31 2021-03-31 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210041935A KR102319224B1 (ko) 2021-03-31 2021-03-31 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102319224B1 true KR102319224B1 (ko) 2021-10-29

Family

ID=78231234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210041935A KR102319224B1 (ko) 2021-03-31 2021-03-31 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102319224B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100628485B1 (ko) 2004-03-15 2006-09-26 강익희 다기능 연약지반 보강 시공장치
KR20160003585A (ko) * 2015-12-11 2016-01-11 문동춘 다중주입시스템을 이용한 지반강화 또는 구조물 복원공법 및 그라우팅 파이프
KR101912508B1 (ko) * 2016-12-28 2018-12-28 길병옥 그라우팅재를 분사하는 중저압 혼합 주입노즐장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100628485B1 (ko) 2004-03-15 2006-09-26 강익희 다기능 연약지반 보강 시공장치
KR20160003585A (ko) * 2015-12-11 2016-01-11 문동춘 다중주입시스템을 이용한 지반강화 또는 구조물 복원공법 및 그라우팅 파이프
KR101912508B1 (ko) * 2016-12-28 2018-12-28 길병옥 그라우팅재를 분사하는 중저압 혼합 주입노즐장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105350953A (zh) 一种复杂地质条件下的煤层瓦斯压力测定方法
CN104453946A (zh) 一种软弱围岩隧道修建的超前加固施工方法
JPH0259903B2 (ko)
KR101594576B1 (ko) 콘크리트 댐 구조물의 누수 예방 방법
CN110629856A (zh) 检查井渗漏修复支撑工具、反压注浆装置及修复方法
CN109680675A (zh) 一种可动态控制注浆量和硬化时机的土体注浆加固方法
KR102319224B1 (ko) 지반 보강 및 철로의 침하구간 지반 복원 방법
CN110106884A (zh) 一种注浆施工方法
CN105220700A (zh) 基坑止水帷幕补强方法
CN109898880A (zh) 一种带裂缝土墙的钢反力压板加固方法
CN111519604A (zh) 一种深孔袖阀管注浆装置及其应用方法
KR100901804B1 (ko) 터널누수 제어방법
KR890004622B1 (ko) 콘크리이트 구조물의 균열등에 접착재를 주입하는 접착재 주입장치 및 방법
KR101944041B1 (ko) 관로 외측 세굴부분의 그라우팅을 통한 지반의 함몰방지 공법
US5465881A (en) System for underwater repair of cracks in concrete
KR20090022207A (ko) 고성능 그라우트재를 이용한 이음부의 누수보강구조 및누수보강공법
KR101309145B1 (ko) 가압식 네일링 장치 및, 이를 이용한 지반 보강방법
US20100065978A1 (en) Method for the treatment of fissures in concrete structures
KR20110024619A (ko) 터널 누수보강공 장착장치
CN108755776A (zh) 一种地下结构底板漏水综合处理装置及其处理方法
CN101663441B (zh) 灌浆装置与方法
KR200470204Y1 (ko) 그라우팅 주입용 체크밸브
CN208072393U (zh) 一种带有接头装置的预埋注浆管的管桩
CN111075481A (zh) 一种暗挖施工横通道初支二衬施工方法
KR20210057477A (ko) 저유동 충진재를 이용한 도로 하부 공동 충진방법

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant