KR102368137B1 - 그라우팅 시공용 공압 패커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그라우팅 시공용 공압 패커에 관한 것으로, 몸체를 길이방향으로 관통하는 관통공(102)이 형성되는 경질의 내부튜브(120)와, 상기 내부튜브(120)를 감싸고 내부튜브(120)와 별도로 구획된 공간을 형성하는 연질의 외부튜브(140) 및 상기 내부튜브(120) 내부를 지나 외부튜브(140)에 이르게 형성되어 상기 내부튜브(120)와 외부튜브(140)에 동시에 공기를 주입하게 형성되는 공기주입관(160)을 포함하여, 절개면에 형성된 정착공(200) 입구에 설치하고 상기 공기주입관(160)을 통해 공기를 주입하여 상기 내부튜브(120)와 외부튜브(140)를 동시에 팽창시킴으로써 상기 정착공(200) 입구를 폐쇄하게 되는 그라우팅 시공용 공압 패커에 관한 것이다.

Description

그라우팅 시공용 공압 패커{Pneumatic packer for grouting construction}

본 발명은 정착공에 그라우팅을 주입할 때 정착공 입구를 막아 그라우팅이 유출되지 않도록 하는 공압 패커에 관한 것이다.

건축이나 토목 공사 현장에서는 다양한 패턴의 절개면이 형성되게 된다. 이러한 절개면은 배압에 의해 붕괴나 침하의 위험이 있는바, 이를 보강하여야 할 필요가 있다. 일반적으로 절개면을 보강하는 방법으로는 절개면에 정착공을 형성하고 상기 정착공에 네일을 삽입하여 그라우팅을 주입한 다음 네일을 당겨서 정착공 입구에 고정함으로써 보강을 하는 공법이 수행되고 있다. 쏘일 네일링(soil nailing)공법이 그것이다.

한편, 정착공에 네일을 삽입하고 그라우팅을 주입하는 과정에서 강한 압력이 가해지게 되는데, 이때 그라우팅이 정착공 입구로 흘러나오지 않도록 하여야 할 필요가 있다. 이를 위해 정착공 입구에 패커가 설치되어 그라우팅의 유출을 방지하고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0888585호(2009.3.13.공고)

본 발명은 공기 압력에 의해 팽창하여 정착공 입구를 견고하게 밀폐함으로써 고압으로 주입되는 그라우팅이 정착공 외부로 유출되지 않도록 하는 그라우팅 시공용 공압 패커를 제안하는 것에 그 목적이 있다.

본 발명에서는 몸체를 길이방향으로 관통하는 관통공이 형성되는 경질의 내부튜브와, 상기 내부튜브를 감싸고 내부튜브와 별도로 구획된 공간을 형성하는 연질의 외부튜브 및 상기 내부튜브 내부를 지나 외부튜브에 이르게 형성되어 상기 내부튜브와 외부튜브에 동시에 공기를 주입하게 형성되는 공기주입관을 포함하여, 절개면에 형성된 정착공 입구에 설치하고 상기 공기주입관을 통해 공기를 주입하여 상기 내부튜브와 외부튜브를 동시에 팽창시킴으로써 상기 정착공 입구를 폐쇄하게 되는 그라우팅 시공용 공압 패커를 제안하여 상기의 목적을 달성한다.

본 발명에 따르면 공기 주입에 따라 경질의 내부튜브가 그 형태를 견고하게 하면서도 연질의 외부튜브가 충분히 팽창하면서 정착공 입구를 폐쇄하여 줄 수 있게 되므로 정착공에 주입된 그라우팅이 유출되지 않게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 공압 패커의 예시도,
도 2는 본 발명에 의한 공압 패커의 내부 구조를 보여주는 단면도,
도 3은 본 발명에 의한 공압 패커에 공기를 주입하는 상태를 보여주는 예시도,
도 4는 본 발명에 의한 공압 패커의 사용상태 예시도,
도 5는 본 발명에 의한 공압 패커에서 공기를 배출하는 상태를 보여주는 예시도.

본 발명에서는 공기 압력에 의해 팽창하여 정착공 입구를 견고하게 밀폐함으로써 고압으로 주입되는 그라우팅이 정착공 외부로 유출되지 않도록 하기 위해, 몸체를 길이방향으로 관통하는 관통공이 형성되는 경질의 내부튜브와, 상기 내부튜브를 감싸고 내부튜브와 별도로 구획된 공간을 형성하는 연질의 외부튜브 및 상기 내부튜브 내부를 지나 외부튜브에 이르게 형성되어 상기 내부튜브와 외부튜브에 동시에 공기를 주입하게 형성되는 공기주입관을 포함하여, 절개면에 형성된 정착공 입구에 설치하고 상기 공기주입관을 통해 공기를 주입하여 상기 내부튜브와 외부튜브를 동시에 팽창시킴으로써 상기 정착공 입구를 폐쇄하게 되는 그라우팅 시공용 공압 패커를 제안한다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면 도 1 내지 도 5를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 공압 패커의 예시도, 도 2는 본 발명에 의한 공압 패커의 내부 구조를 보여주는 단면도, 도 3은 본 발명에 의한 공압 패커에 공기를 주입하는 상태를 보여주는 예시도, 도 4는 본 발명에 의한 공압 패커의 사용상태 예시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 공압 패커(100)는 내부튜브(120)와 외부튜브(140) 및 공기주입관(160)을 포함하여 형성된다. 합성수지 또는 고무 재질로 형성될 수 있는 것으로, 이러한 공압 패커(100)는 4에 도시된 바와 같이 절개면에 형성되는 정착공(200) 입구에 장착되어 공압에 의해 팽창함으로써 정착공(200) 입구를 막아주게 된다.

내부튜브(120)는 공기를 주입할 수 있는 튜브로서, 전체적으로 원통 형상의 몸체를 이루고 중심부에 몸체를 길이방향으로 관통하는 관통공(102)이 형성된다. 관통공(102)으로는 공압 패커(100)가 정착공(200)에 설치될 때 네일(300)과 그라우팅주입관(400) 등이 통과하게 된다.

외부튜브(140)는 공기를 주입할 수 있는 튜브로서, 내부튜브(120)를 감싸며 형성된다. 내부튜브(120)와 마찬가지로 원통 형상을 이루며 내부튜브(120)를 감싸게 형성될 수 있다. 이 구성에서 외부튜브(140)의 상단(도면상 상당, 이하 동일)은 내부튜브(120)의 상단과 같은 높이를 이루는 반면, 하부(도면상 하부, 이하 동일)는 내부튜브(120)의 하부를 감싸게 형성될 수 있다.

상기와 같이 내부튜브(120)를 외부튜브(140)로 감싸는 구조로 형성됨으로써 내부튜브(120)와 외부튜브(140)에 의해 각각의 공간이 형성된다. 별도로 구획된 공간이 형성되는 것으로, 내부튜브(120)와 외부튜브(140)에는 각각 공기를 주입할 수 있게 된다.

내부튜브(120)와 외부튜브(140)에 공기를 주입하기 위해 공기주입관(160)이 구비된다.

공기주입관(160)은 내부튜브(120)와 외부튜브(140)에 동시에 공기를 주입하게 형성될 수 있다. 공기주입관(160)이 내부튜브(120) 내부를 지나 외부튜브(140)에 이르게 형성됨으로써 달성될 수 있는 것으로, 입구는 내부튜브(120) 상단으로 드러나게 형성되고, 공기가 배출되는 출구는 내부튜브(120)에 수용된 지점과 외부튜브(140)에 수용된 지점에 각각 형성됨으로써 공기를 내부튜브(120)와 외부튜브(140)에 주입할 수 있도록 형성될 수 있는 것이다. 물론 상기 구성에 한정되지 아니하고 내부튜브(120)와 외부튜브(140)에 동시 또는 시차를 두고 공기를 주입할 수 있는 구성이라면 다른 구성이 채택될 수도 있을 것이다.

공기주입관(160)은 연질의 합성수지 재질로 형성되는 관으로 형성될 수 있고, 공기를 원하는 만큼 주입한 이후에는 입구를 닫아 주입된 공기가 빠져나오지 않도록 하게 된다.

이상과 같은 공압 패커(100)의 구성에서 내부튜브(120)는 경질의 소재로 형성되고 외부튜브(140)는 신축성이 좋은 연질의 소재로 형성될 수 있다. 이러한 구성은 내부튜브(120)가 일종의 심지 역할을 하도록 하는 것으로, 내부튜브(120)는 공기가 주입되면 팽창함으로써 공압 패커(100)에서 기본적으로 요구되는 규격을 확보할 수 있도록 함과 아울러 공압 패커(100)의 기본적인 형태를 유지토록 하는 역할을 하게 된다. 그리고 외부튜브(140)는 공기가 주입되면 그 체적이 커지게 되는데, 이때 연질의 재질로 형성됨에 따라 공기가 주입된 상태에서 비교적 그 형태가 자유롭게 변형될 수 있게 되므로 정착공(200)의 벽면에 효과적으로 밀착되게 된다. 그 결과 공압 패커(100)가 정착공(200)에 안정적으로 설치될 수 있게 되는 것이다.

여기서, 외부튜브(140)는 길이 방향을 따라 복수의 공간으로 구획될 수 있다. 격막(144)에 의해 구획되는 것으로 이에 따라 하부에서 상단에 이르며 구획된 공간이 적층되는 구조를 이루게 된다. 상기와 같이 적층된 공간끼리는 주입통공(146)으로 연통된다. 격막(144)에 주입통공(146)이 형성됨으로써 공기가 통과할 수 있게 되는 것으로, 공기주입관(160)에 의해 주입되는 공기가 주입통공(146)을 통해 상기 복수의 공간에 채워지게 된다.

한편, 주입통공(146)은 역류방지덮개(148)가 형성되는 것이 바람직하다. 이 구성에 따르면 구획된 공간으로 주입된 공기가 역류되지 않게 되는바, 외부튜브(140)에 공기가 주입됨으로써 상기 복수의 공간에 공기가 주입되어 팽창된 상태에서 어느 하나의 공간이 파괴되는 현상이 발생하더라도 복수의 공간 중 일부 공간은 팽창된 상태를 유지하게 된다. 예를 들어 하단에 형성된 공간이 파괴되더라도 나머지 공간은 주입된 공기가 빠져나오지 않고 팽창된 상태를 유지하게 되는 것이다. 따라서 본 발명에 의한 공압 패커(100)를 정착공(200)에 설치하여 사용하는 과정에서 외부튜브(140)의 일부분, 특히 하부가 손상되더라도 그 기능을 유지하도록 할 수 있게 되는 것이다.

외부튜브(140)가 상기와 같이 복수의 공간으로 구획되게 되면 구획된 각각의 공간을 규격이 다르게 형성하는 것이 가능케 되는바, 시공 환경 등을 고려하여 각각의 공간을 적절한 규격으로 형성하면 된다. 이에 따르면, 구획된 공간의 규격이 클수록 공기 주입에 따른 팽창의 정도가 커지게 되므로 정착공(200) 내벽을 압박하는 정도도 커지게 되므로, 특정한 지점에 더 큰 압력을 가할 수 있게 된다.

외부튜브(140)는 외주면이 파형을 이루며 볼록하게 형성된다. 상기 복수의 공간마다 외주면이 바깥쪽으로 볼록한 형상을 이루게 되는 것으로, 공기가 주입되면 상기와 같은 형상을 이루며 팽창하게 되는 것이다. 이와 같은 구조에 따르면 외부튜브(140)에 공기가 주입되어 외주면이 최대한으로 볼록하게 팽창하게 되면 볼록한 지점의 최상단에서 외부튜브(140)의 지름이 최대가 되므로, 볼록하지 않고 평평하게 형성하는 것에 비해 동일한 공기 압력이 가해졌을 때 지름이 증가하게 된다. 따라서 정착공(200)의 지름이 외부튜브(140) 외주면이 최대한으로 팽창하였을 때와 그보다 적게 팽창하였을 때의 지름 사이 범위로만 형성되게 되면 본 출원발명에 의한 공압 패커(100)로 입구를 막아줄 수 있게 되어 사용의 범용성이 향상된다. 나아가 외부튜브(140) 외주면이 정착공(200) 벽면에 닿는 면적을 줄일 수도 있게 되므로 압력을 좁은 면적에 집중시킬 수 있게 되어 강한 정착력을 확보할 수 있게 되는바, 정착 능력을 극대화시킬 수 있게 된다.

도 5는 본 발명에 의한 공압 패커에서 공기를 배출하는 상태를 보여주는 예시도이다.

공압 패커(100)를 재사용하고자 하는 경우 주입된 공기를 배출하여야 한다. 이를 위해 도시된 바와 같이 외부튜브(140)와 내부튜브(120)를 구획하는 벽에는 배출통공(150)이 형성되는 한편, 배출통공(150)에는 내부튜브(120) 측에서 역류방지덮개(152)가 형성된다.

상기의 구성에 따라 외부튜브(140)에 채워진 공기는 배출통공(150)을 통해 내부튜브(120)로 배출된다. 이 상태에서 공기주입관(160)의 입구를 개방시키게 되면 내부튜브(120)로 배출되는 공기가 공기주입관(160)을 타고 외부로 배출되게 된다.

한편, 배출통공(150)에 형성된 역류방지덮개(152)는 공기의 역류, 즉 외부튜브(140)로 역류하는 것을 막아주게 되므로, 외부튜브(140)가 손상되더라도 공기주입관(160)의 입구가 막혀 있는 상태에서는 내부튜브(120)에 주입된 공기는 빠져나가지 않게 된다.

이상의 과정을 통해 본 발명에 의한 공압 패커(100)에서 주입된 공기를 모두 빼내 제거할 수 있고, 다시 공기를 주입하게 되면 팽창되어 그 기능을 구현할 수 있게 되므로 재사용이 가능하게 된다.

100 : 공압 패커, 102 : 관통공,
120 : 내부튜브, 140 : 외부튜브,
144 : 격막, 146 : 주입통공,
148 : 역류방지덮개, 150 : 배출통공,
152 : 역류방지덮개, 160 : 공기주입관,
200 : 정착공, 300 : 네일,
400 : 그라우팅주입관.

Claims (4)

1. 몸체를 길이방향으로 관통하는 관통공(102)이 형성되는 경질의 내부튜브(120)와, 상기 내부튜브(120)를 감싸고 내부튜브(120)와 별도로 구획된 공간을 형성하는 연질의 외부튜브(140) 및 상기 내부튜브(120) 내부를 지나 외부튜브(140)에 이르게 형성되어 상기 내부튜브(120)와 외부튜브(140)에 동시에 공기를 주입하게 형성되는 공기주입관(160)을 포함하여 절개면에 형성된 정착공(200) 입구에 설치하고 상기 공기주입관(160)을 통해 공기를 주입하여 상기 내부튜브(120)와 외부튜브(140)를 동시에 팽창시킴으로써 상기 정착공(200) 입구를 폐쇄하게 되되,
   상기 외부튜브(140)는 격막(144)에 의해 길이 방향으로 복수의 공간으로 구획되고,
   상기 격막(144)에는 주입통공(146)이 형성되어 상기 공기주입관(160)을 통해 주입되는 공기가 상기 주입통공(146)을 통해 상기 복수의 공간에 채워지게 되는 하편, 상기 주입통공(146)은 역류방지덮개(148)가 형성되어 주입된 공기가 역류되지 않게 되며,
   상기 외부튜브(140)와 내부튜브(120)를 구획하는 벽에는 배출통공(150)이 형성되는 한편, 상기 배출통공(150)에는 상기 내부튜브(120) 측에서 역류방지덮개(152)가 형성되어, 상기 외부튜브(140)에 채워진 공기가 상기 배출통공(150)을 통해 상기 내부튜브(120)로 배출된 다음 상기 내부튜브(120) 외부로 배출될 수 있게 되어 주입된 공기를 제거할 수 있게 되는 그라우팅 시공용 공압 패커.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 외부튜브(140)는 상기 복수의 공간마다 외주면이 바깥쪽으로 볼록한 형상을 이루어, 길이 방향 전체적으로 외주면이 파형을 이루게 되는 그라우팅 시공용 공압 패커.
   
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