KR102429463B1 - 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템 - Google Patents

실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템 Download PDF

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덴버코리아이엔씨(주)
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Abstract

본 발명은 롯드 하부에 구비된 선단모니터의 고압수 분사노즐이 설정된 값 이상의 압력 작용 시 외측으로 돌출되면서 고압의 에어와 물을 분사하므로 천공홀을 신속하게 확경하여 초대구경 지반 개량체를 신속하게 형성할 수 있는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템에 대한 것이다.
본 발명은 롯드 하부에 선단모니터가 구비되는 천공분사장치, 천공분사장치로 그라우트재를 공급하는 주입펌프 및 지반 천공과 그라우팅 상태를 실시간으로 제공하는 모니터링장치로 구성되는 것으로, 상기 선단모니터는, 외주면 일측에 노즐장착홈이 형성되고, 일측이 상기 노즐장착홈의 중앙에 형성된 물토출공에 연통되도록 물공급로가 수직 방향으로 관통 형성되며, 하단이 상기 노즐장착홈 내부와 연통되도록 제1, 2에어공급로가 수직 방향으로 형성되는 모니터 본체; 일단이 노즐장착홈의 물토출공에 삽입되어 결합되는 고압수 분사노즐; 중앙에 고압수 분사노즐의 전단이 관통되어 전방으로 돌출되도록 하는 제1관통공이 형성되고, 제1관통공 주변에 복수의 에어분사공이 형성되어 노즐장착홈 내부에 수용되는 분사캡; 및 중앙에 제2관통공이 형성되는 것으로 분사캡 전면에서 노즐장착홈에 나사 결합되어 분사캡을 고정하는 고정캡; 으로 구성된다.

Description

실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템{High-pressure jet grouting system for real-time monitoring construction quality}
본 발명은 롯드 하부에 구비된 선단모니터의 고압수 분사노즐이 설정된 값 이상의 압력 작용 시 외측으로 돌출되면서 고압의 에어와 물을 분사하므로 천공홀을 신속하게 확경하여 초대구경 지반 개량체를 신속하게 형성할 수 있고, 실시간으로 시공품질을 관리할 수 있는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템에 대한 것이다.
지반 보강 시 점토층은 통상 천공과 그라우트재 분사주입을 동시에 수행할 수 있는 장비를 이용하여 단일 공정으로 시공이 이루어진다.
이와 달리, 사석층은 에어해머로 지반을 천공하여 일정 구경의 천공홀을 먼저 형성한 다음, 에어해머를 제거하고 천공홀에 그라우트재를 주입할 수 있는 롯드를 삽입하여 그라우트재를 분사 주입하는 두 개의 분리 공정에 의해 시공이 진행된다. 따라서 천공과 분사를 위해 각각 다른 장비가 투입되므로, 시공이 번거롭고 복잡하며 공기가 많이 소요된다.
이러한 문제점을 개선하기 위해 지반 천공 작업과 그라우트재 주입 작업을 같이 수행할 수 있는 공법이 개발되었다(특허 제10-0484906호, 제10-0787612호 등).
상기 종래 기술은 굴착기 하부에 삼중관 롯드와 선단장치 및 에어해머를 차례대로 연결하여 구성된다. 이에 에어해머로 지반을 1차로 굴착하고, 선단장치의 측면에 구비된 분사구를 통해 고압의 물과 에어를 굴착된 천공홀 내벽 측으로 분사하여 천공홀을 확공한 후 그라우트재를 충전한다. 그러므로 지반 내에 직경이 큰 구근을 신속하게 형성 가능하다.
그러나 이러한 종래 기술은 지름 3m 정도의 중대 직경 천공홀 형성은 가능하나 고압분사 범위의 한계로 초대구경 확공이 곤란한 한계가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 초대구경 천공홀로 확경이 가능하여 직경 5m 이상의 지반 개량체를 신속하게 형성할 수 있는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템을 제공하고자 한다.
아울러 본 발명은 지반 보강 공사 시 실시간으로 시공품질을 관리할 수 있는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템을 제공하고자 한다.
바람직한 실시예에 따른 본 발명은 롯드 하부에 선단모니터가 구비되어 지반을 천공 및 확공하는 천공분사장치, 상기 천공분사장치로 그라우트재를 공급하는 주입펌프 및 지반 천공과 그라우팅 상태를 실시간으로 제공하는 모니터링장치로 구성되는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템에 관한 것으로, 상기 선단모니터는, 외주면 일측에 노즐장착홈이 형성되고, 일측이 상기 노즐장착홈의 중앙에 형성된 물토출공에 연통되도록 물공급로가 수직 방향으로 관통 형성되며, 하단이 상기 노즐장착홈 내부와 연통되도록 제1에어공급로와 제2에어공급로가 수직 방향으로 형성되는 모니터 본체; 일단이 상기 노즐장착홈의 물토출공에 삽입되어 결합되는 것으로, 일단이 상기 물토출공에 삽입되어 결합되는 노즐 본체와 상기 노즐 본체 내부에 수용되어 설정된 압력에 의해 외측으로 전진 이동하는 초경슬리브로 구성되어 설정된 압력에 의해 외측으로 상기 초경슬리브의 전단이 돌출되는 고압수 분사노즐; 중앙에 상기 고압수 분사노즐의 전단이 관통되어 전방으로 돌출되도록 하는 제1관통공이 형성되고, 상기 제1관통공 주변에 복수의 에어분사공이 형성되어 노즐장착홈 내부에 수용되는 분사캡; 및 중앙에 제2관통공이 형성되는 것으로 상기 분사캡 전면에서 노즐장착홈에 나사 결합되어 분사캡을 고정하는 고정캡; 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템을 제공한다.
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다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 노즐 본체는 후방이 개방되어 초경슬리브가 수용되는 수용부와 상기 수용부보다 내경이 작은 진출입공이 중앙에 형성되도록 수용부 전방에 형성된 걸림부가 구비되고, 상기 초경슬리브는 노즐 본체의 수용부 내경과 대응되는 외경을 갖는 제1외경부와 상기 제1외경부 전단에 일체로 형성되어 노즐 본체의 진출입공 내경과 대응되는 외경을 갖는 것으로 진출입공을 통해 노즐 본체 외부로 일부가 돌출되는 제2외경부로 형성되어, 상기 제1외경부의 전단과 걸림부 내측 사이의 이격 공간에 의해 초경슬리브가 노즐 본체 내부에서 전후로 슬라이딩 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 제1외경부와 제2외경부의 외주면에는 각각 수용부 내주면과 진출입공 내주면에 밀착되는 오링이 구비되는 것을 특징으로 하는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 분사캡의 전면에는 에어분사공을 덮는 것으로 전면 외곽부가 상기 고정캡의 내측에 걸려 지지되는 탄성개폐링이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 노즐장착홈 주변의 모니터 본체 외주면에는 보강링 또는 나선형 블레이드가 돌출되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 모니터 본체의 고압수 분사노즐 하부 위치에 상기 모니터 본체의 중앙에 관통 형성된 그라우트재 공급로와 연통되도록 구비되는 그라우트재 분사노즐; 상기 그라우트재 분사노즐의 상부에 제2에어공급로와 연통되도록 구비되는 에어 분사노즐; 및 상기 그라우트재 분사노즐의 전단에 모니터 본체 외측으로 돌출되도록 구비되어 그라우트재의 분사 거리를 증가시키는 분사 가이드구; 가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템을 제공한다.
다른 바람직한 실시예에 따른 본 발명은 상기 모니터 본체의 그라우트재 공급로 내주면에는 그라우트재의 공급 속도를 증가시키기 위한 가이드 스크류가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면 롯드 하부에 구비된 선단모니터가 원통 형상의 모니터 본체, 모니터 본체 일측에 구비되는 것으로 설정된 압력에 의해 외측으로 돌출되는 고압수 분사노즐 및 고압수 분사노즐 전방에 고압수 분사노즐이 관통되도록 구비되는 분사캡을 포함하여 구성되는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템을 제공할 수 있다.
특히, 설정된 값 이상의 압력이 작용하면 고압수 분사노즐이 외측으로 돌출되면서, 고압의 에어와 물이 분사되어 분사 반경을 확대하므로 직경 5m 이상의 초대구경 천공홀을 신속하게 형성할 수 있다.
아울러 지반 천공과 그라우팅 상태를 실시간으로 제공하는 모니터링장치를 포함하여 구성되므로, 지반 보강 공사 시 실시간으로 시공품질을 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명 고압분사 그라우팅 시스템을 도시하는 도면.
도 2는 선단모니터를 도시하는 사시도.
도 3은 고압수 분사노즐의 작동 관계를 도시하는 도면.
도 4는 선단모니터의 고압수 분사노즐 측 결합 상세를 도시하는 분해 사시도.
도 5는 선단모니터의 고압수 분사노즐 측 결합 상태를 도시하는 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 선단모니터를 도시하는 단면도.
도 7은 노즐 본체와 초경슬리브의 결합 관계를 도시하는 사시도.
도 8은 초경슬리브의 작동 관계를 도시하는 사시도.
도 9는 노즐 본체를 도시하는 단면 사시도.
도 10은 초경슬리브를 도시하는 단면 사시도.
도 11은 초경슬리브의 돌출에 의한 고압수 분사노즐의 확대 과정을 도시하는 도면.
도 12는 노즐장착홈 주변 보강 방법을 도시하는 도면.
도 13은 그라우트재 분사노즐이 구비된 실시예를 도시하는 단면도.
이하, 첨부한 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 고압분사 그라우팅 시스템을 도시하는 도면이고, 도 2는 선단모니터를 도시하는 사시도이며, 도 3은 고압수 분사노즐의 작동 관계를 도시하는 도면이다. 그리고 도 4는 선단모니터의 고압수 분사노즐 측 결합 상세를 도시하는 분해 사시도이고, 도 5는 선단모니터의 고압수 분사노즐 측 결합 상태를 도시하는 사시도이며, 도 6은 도 5에 도시된 선단모니터를 도시하는 단면도이다.
도 1 내지 도 6 등에 도시된 바와 같이, 본 발명 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템은 롯드(4) 하부에 선단모니터(5)가 구비되어 지반을 천공 및 확공하는 천공분사장치(1), 상기 천공분사장치(1)로 그라우트재를 공급하는 주입펌프(2) 및 지반 천공과 그라우팅 상태를 실시간으로 제공하는 모니터링장치(3)로 구성되는 것으로, 상기 선단모니터(5)는, 외주면 일측에 노즐장착홈(511)이 형성되고, 일측이 상기 노즐장착홈(511)의 중앙에 형성된 물토출공(512)에 연통되도록 물공급로(513)가 수직 방향으로 관통 형성되며, 하단이 상기 노즐장착홈(511) 내부와 연통되도록 제1에어공급로(514a)와 제2에어공급로(514b)가 수직 방향으로 형성되는 모니터 본체(51); 일단이 상기 노즐장착홈(511)의 물토출공(512)에 삽입되어 결합되는 것으로 설정된 압력에 의해 외측으로 전단이 돌출되는 고압수 분사노즐(52); 중앙에 상기 고압수 분사노즐(52)의 전단이 관통되어 전방으로 돌출되도록 하는 제1관통공(531)이 형성되고, 상기 제1관통공(531) 주변에 복수의 에어분사공(532)이 형성되어 노즐장착홈(511) 내부에 수용되는 분사캡(53); 및 중앙에 제2관통공(541)이 형성되는 것으로 상기 분사캡(53) 전면에서 노즐장착홈(511)에 나사 결합되어 분사캡(53)을 고정하는 고정캡(54); 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 초대구경 천공홀로 확경이 가능하여 직경 5m 이상의 지반 개량체를 신속하게 형성할 수 있고, 지반 보강 공사 시 실시간으로 시공품질을 관리할 수 있는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 지반을 천공 및 확공하고 그라우트재를 충전하는 천공분사장치(1), 상기 천공분사장치(1)로 그라우트재를 공급하는 주입펌프(2) 및 지반 천공과 그라우팅 상태를 모니터링하여 실시간으로 작업자에게 제공하는 모니터링장치(3)를 포함하여 구성된다(도 1).
아울러 본 발명은 그라우트재 펌프(21), 고압펌프(22), 중앙서버(7) 및 믹싱 플랜트(8)를 더 포함하여 구성된다. 각 현장의 그라우팅 현황은 중앙서버(7)로 전송되어 DB화되고, 중앙서버(7)에 수집된 빅데이터를 기반으로 각 현장 상황에 따른 최적 시공 계획을 현장에 제공하여 효율적인 현장 관리가 가능하다.
상기 천공분사장치(1)는 굴착장비에 연결되어 지반을 천공 및 확공하고, 지반 내에 그라우트재를 충전하기 위한 것으로, 롯드(4)와 롯드(4) 하부에 결합되는 선단모니터(5)를 포함하여 구성된다.
상기 롯드(4)는 그라우트재, 에어 및 물을 선단모니터(5)로 이송하기 위해 삼중관으로 구성 가능하다.
상기 선단모니터(5)는 하부에 드릴비트나 에어해머 등과 같이 지반 1차 굴착을 위한 선단굴착장치(6)가 결합될 수 있다.
상기 모니터링장치(3)는 롯드(4)의 회전 속도, 롯드(4) 또는 굴착장비의 붐대 수직도, 천공 시 장비 토크, 굴착 심도, 주입펌프(2)의 주입압력, 주입량, 펌핑 회수 등의 정보를 취합하여 지반 천공 상태 및 그라우팅 상태 정보를 제공한다.
상기 선단모니터(5)는 모니터 본체(51), 상기 모니터 본체(51)의 측면에 구비되어 측방으로 고압의 에어를 분사하는 고압수 분사노즐(52), 상기 고압수 분사노즐(52)의 전방에 구비되어 고압수 분사노즐(52)의 전방으로 물을 공급함으로써 고압의 에어에 의해 고압수를 측방으로 분사하도록 하는 분사캡(53) 및 상기 분사캡(53)을 모니터 본체(51)에 고정하는 고정캡(54)을 포함하여 구성된다.
상기 모니터 본체(51)는 중앙에 그라우트재 공급로(510)가 관통 형성된 원통 형상으로 구성 가능하다.
상기 그라우트재 공급로(510)의 주변에는 물공급로(513)와 제1, 2에어공급로(514a, 514b)가 각각 수직 방향으로 형성된다. 상기 모니터 본체(51)는 외주면 일측에 노즐장착홈(511)이 형성된다.
상기 노즐장착홈(511)의 중앙에는 물토출공(512)이 형성된다.
상기 물공급로(513)는 모니터 본체(51)를 관통하여 형성되고, 일측이 분기되어 노즐장착홈(511)의 중앙에 형성된 물토출공(512)에 연통된다.
상기 선단굴착장치(6)가 에어해머인 경우, 하부의 에어해머 작동 시 물공급로(513)를 통해 에어를 공급하여 에어해머를 작동시킨다.
상기 물공급로(513)는 천공홀 확공 시에는 고압수 분사노즐(52) 측으로 물을 공급하여 고압 에어에 의해 고압수를 측방으로 분사시키도록 한다.
이를 위해 제1에어공급로(514a)는 하단이 고압수 분사노즐(52)이 구비된 노즐장착홈(511)의 내부에 연통된다.
상기 고압수 분사노즐(52)은 일단이 물토출공(512)과 연통되도록 물토출공(512)에 삽입되어 결합된다.
상기 고압수 분사노즐(52)은 물공급로(513)를 통해 공급된 물을 전방으로 분사한다.
상기 고압수 분사노즐(52)은 설정된 값 이상의 압력이 작용하면, 전단이 외측으로 돌출된다. 도 3의 (a)와 (b)에는 각각 고압수 분사 여부에 따른 고압수 분사노즐(52)의 돌출 전 및 돌출 후 상태가 도시된다.
이에 따라 분사 반경을 확대하여 직경 5m 이상의 초대구경 천공홀로 확경이 가능하다.
상기 분사캡(53)은 고압수 분사노즐(52)의 전방에 구비되는 것으로, 노즐장착홈(511) 내부에 수용된다.
상기 분사캡(53)은 중앙에 제1관통공(531)이 형성되어, 고압수 분사노즐(52)의 전단이 제1관통공(531)을 통해 외부로 돌출된다.
상기 제1관통공(531)의 주변에는 복수의 에어분사공(532)이 형성된다.
상기 모니터 본체(51)의 노즐장착홈(511)과 연통되는 제1에어공급로(514a)를 통해 고압의 에어가 노즐장착홈(511)의 내부로 유입되면, 고압의 에어가 분사캡(53)의 에어분사공(532)을 통해 전방으로 분사되면서 고압수 분사노즐(52)의 중앙에서 분사되는 물을 가압하여 고압으로 분사시킨다.
상기 고정캡(54)은 분사캡(53)의 전면에 구비되어 분사캡(53)을 고압수 분사노즐(52)의 전방에 고정한다.
상기 고정캡(54)은 중앙에 제2관통공(541)이 형성되며, 상기 제2관통공(541)을 통하여 분사캡(53)의 에어분사공(532)과 고압수 분사노즐(52)이 외부로 노출된다.
상기 고정캡(54)은 후방이 개방되어 분사캡(53)이 수용된다.
상기 고정캡(54)은 노즐장착홈(511)의 내부에 삽입된다. 이때, 상기 고정캡(54)의 외주면에는 나사산이 형성되고, 노즐장착홈(511)의 내주면에는 암나사산이 형성되어 나사 결합에 의해 고정캡(54)이 노즐장착홈(511) 내부에 고정될 수 있다.
도 4, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 분사캡(53)의 전면에는 에어분사공(532)을 덮는 것으로 전면 외곽부가 상기 고정캡(54)의 내측에 걸려 지지되는 탄성개폐링(55)이 더 구비될 수 있다.
천공홀 내에서 슬라임 등이 분사캡(53)으로 유입되어 에어분사공(532)이 막히는 것을 방지하기 위해 분사캡(53)의 전면에 탄성개폐링(55)을 설치할 수 있다.
상기 탄성개폐링(55)은 분사캡(53)과 고정캡(54) 사이에 측단이 맞물려 위치가 고정된다.
상기 탄성개폐링(55)은 고무 등과 같은 탄성재료로 구성할 수 있다.
상기 분사캡(53)의 에어분사공(532)을 통해 고압의 에어가 공급될 경우, 에어의 압력에 의해 탄성개폐링(55)이 전방으로 밀리면서 에어분사공(532)이 개방된다.
반면, 외부에서 슬라임 등 이물질이 노즐장착홈(511) 측으로 유입되는 경우, 이물질이 탄성개폐링(55)을 가압하여 분사캡(53)의 에어분사공(532)이 막히므로 이물질이 내부로 유입되는 것을 차단한다.
상기 탄성개폐링(55)은 중앙이 개방된 링 형태로 형성되므로, 고압수 분사노즐(52)의 전단은 폐쇄되지 않는다.
또한, 상기 탄성개폐링(55)은 복수의 에어분사공(532)에서 분사되는 고압에어를 고압수 분사노즐(52) 측으로 집중하여 분사압을 향상시킬 수 있다.
도 7은 노즐 본체와 초경슬리브의 결합 관계를 도시하는 사시도이고, 도 8은 초경슬리브의 작동 관계를 도시하는 사시도이다.
도 6 내지 도 8 등에 도시된 바와 같이, 상기 고압수 분사노즐(52)은 일단이 상기 물토출공(512)에 삽입되어 결합되는 노즐 본체(52a)와 상기 노즐 본체(52a) 내부에 수용되어 설정된 압력에 의해 외측으로 전진 이동하는 초경슬리브(52b)로 구성될 수 있다.
상기 고압수 분사노즐(52)은 물토출공(512)에 슬라이딩 이동 가능하게 결합하여, 압력에 의해 고압수 분사노즐(52) 자체를 외측으로 돌출시키도록 구성할 수 있다. 그러나 이 경우 고압수 분사노즐(52)은 마모로 인해 손상 우려가 있고, 물토출공(512)과 고압수 분사노즐(52) 간 기밀성 확보가 어렵다.
따라서 상기 고압수 분사노즐(52)은 노즐 본체(52a)와 초경슬리브(52b)로 분리 구성할 수 있다.
상기 노즐 본체(52a)는 일단이 상기 물토출공(512)에 삽입되어 결합된다.
이때, 상기 노즐 본체(52a)는 후단 외주면에 나사산이 형성되고, 물토출공(512)의 내주면에는 암나사산이 형성될 수 있다. 이에 따라 상기 노즐 본체(52a)는 물토출공(512) 내에 나사 결합 가능하다.
상기 초경슬리브(52b)는 노즐 본체(52a)의 내부에 수용되어 설정된 압력에 의해 전단이 외측으로 전진 이동한다.
상기 초경슬리브(52b)는 노즐 본체(52a)의 내부에 슬라이딩 이동 가능하게 구비될 수 있다. 상기 초경슬리브(52b)는 설정된 값 이상의 압력 작용 시, 노즐 본체(52a)의 내부에서 전진하여 노즐 본체(52a)의 전방으로 돌출된다.
도 8의 (a)와 (b)에는 각각 초경슬리브(52b)가 노즐 본체(52a)의 전방으로 돌출되기 전과 후의 상태가 도시된다.
상기 초경슬리브(52b)는 경도가 매우 높은 초경 재료인 합금으로 제작할 수 있다. 그러면 400bar 이상의 고압에 견딜 수 있고, 내구성이 우수하다.
상기 초경슬리브(52b)는 설치 및 교체가 편리하다. 이에 따라 반복 사용으로 인해 초경슬리브(52b)가 마모되는 경우, 초경슬리브(52b)만 교체하면 되므로 경제적이다.
도 9는 노즐 본체를 도시하는 단면 사시도이고, 도 10은 초경슬리브를 도시하는 단면 사시도이며, 도 11은 초경슬리브의 돌출에 의한 고압수 분사노즐의 확대 과정을 도시하는 도면이다.
도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 노즐 본체(52a)는 후방이 개방되어 초경슬리브(52b)가 수용되는 수용부(520)와 상기 수용부(520)보다 내경이 작은 진출입공(522)이 중앙에 형성되도록 수용부(520) 전방에 형성된 걸림부(521)가 구비되고, 상기 초경슬리브(52b)는 노즐 본체(52a)의 수용부(520) 내경과 대응되는 외경을 갖는 제1외경부(523)와 상기 제1외경부(523) 전단에 일체로 형성되어 노즐 본체(52a)의 진출입공(522) 내경과 대응되는 외경을 갖는 것으로 진출입공(522)을 통해 노즐 본체(52a) 외부로 일부가 돌출되는 제2외경부(524)로 형성되어, 상기 제1외경부(523)의 전단과 걸림부(521) 내측 사이의 이격 공간에 의해 초경슬리브(52b)가 노즐 본체(52a) 내부에서 전후로 슬라이딩 가능하게 구비될 수 있다.
상기 고압수 분사노즐(52)은 초경슬리브(52b)에 고압의 압력이 작용하여 초경슬리브(52b)가 노즐 본체(52a) 외부로 이탈되는 것을 방지하도록 구성하여야 한다.
이를 위해 상기 노즐 본체(52a)는 내부에 초경슬리브(52b)가 수용되도록 후방이 개방된 수용부(520)를 형성하고, 전방에는 수용부(520)보다 내경이 작은 걸림부(521)를 형성할 수 있다. 상기 걸림부(521)의 중앙에는 진출입공(522)이 형성된다.
상기 초경슬리브(52b)는 외경이 큰 후방의 제1외경부(523)와 외경이 작은 전방의 제2외경부(524)로 구성할 수 있다.
상기 제1외경부(523)는 수용부(520) 내부에 수용되어 전단이 걸림부(521) 내측면과 일정 간격 이격되고, 제2외경부(524)는 진출입공(522)의 내부에 삽입된다(도 11의 (a)).
이에 따라 상기 초경슬리브(52b)가 외측으로 일정 거리 전진하면, 제1외경부(523)의 전방에 형성된 단턱이 상기 걸림부(521)에 걸려 초경슬리브(52b)가 노즐 본체(52a)의 외부로 이탈되지 않는다(도 11의 (b)).
도 11 등에 도시된 바와 같이, 상기 제1외경부(523)와 제2외경부(524)의 외주면에는 각각 수용부(520) 내주면과 진출입공(522) 내주면에 밀착되는 오링(525)이 구비될 수 있다.
상기 초경슬리브(52b)가 노즐 본체(52a)의 내부에 수용되어 일정 압력까지는 전진하지 않고 축소된 상태를 유지할 수 있도록 제1외경부(523)와 제2외경부(524)의 외주면에는 각각 오링(525)을 설치할 수 있다.
상기 오링(525)과 수용부(520) 내주면 사이 마찰력, 상기 오링(525)과 진출입공(522) 내주면 사이 마찰력에 의해 초경슬리브(52b)는 일정 압력에 도달하기 전까지는 전진하지 않고 위치가 고정될 수 있다.
아울러 상기 오링(525)에 의해 노즐 본체(52a)와 초경슬리브(52b) 사이 기밀성이 확보되므로, 초기 에어 분사 시 압력 저하를 방지할 수 있다.
도 12는 노즐장착홈 주변 보강 방법을 도시하는 도면이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 상기 노즐장착홈(511) 주변의 모니터 본체(51) 외주면에는 보강링(515) 또는 나선형 블레이드(516)가 돌출되도록 구비될 수 있다.
천공홀 확공 시에는 롯드(4) 및 선단모니터(5)를 회전시키면서 고압수를 분사하게 된다. 그런데 천공홀 확공을 위해 고압수 분사노즐(52)을 전진시켜 모니터 본체(51)의 외측으로 돌출시킬 경우, 고압수 분사노즐(52)의 돌출된 부분이 천공홀 공벽 등에 부딪혀 손상될 수 있다.
따라서 고압수 분사노즐(52)이 외부로 돌출되는 부분을 보호하기 위해 노즐장착홈(511)의 주변에는 도 12의 (a)와 같이 보강링(515)을 설치하거나, 도 12의 (b)와 같이 모니터 본체(51) 외부를 나선형으로 감싸는 나선형 블레이드(516)를 돌출 형성할 수 있다.
도 13은 그라우트재 분사노즐이 구비된 실시예를 도시하는 단면도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 상기 모니터 본체(51)의 고압수 분사노즐(52) 하부 위치에 상기 모니터 본체(51)의 중앙에 관통 형성된 그라우트재 공급로(510)와 연통되도록 구비되는 그라우트재 분사노즐(56); 상기 그라우트재 분사노즐(56)의 상부에 제2에어공급로(514b)와 연통되도록 구비되는 에어 분사노즐(57); 및 상기 그라우트재 분사노즐(56)의 전단에 모니터 본체(51) 외측으로 돌출되도록 구비되어 그라우트재의 분사 거리를 증가시키는 분사 가이드구(58); 가 더 구비될 수 있다.
기존 선단모니터는 그라우트재 공급로가 외부와 직접 연통되므로, 그라우트재의 분사 압력이 낮아 넓은 범위까지 골고루 그라우트재를 주입하기 어렵다.
따라서 상기 모니터 본체(51)의 하부 측에 그라우트재 분사노즐(56)을 구비하여 그라우트재 분사노즐(56)을 통해 그라우트재가 분사되도록 구성할 수 있다. 상기 그라우트재 분사노즐(56)은 그라우트재 공급로(510)와 연통되어, 그라우트재 공급로(510)를 통해 공급된 그라우트재는 그라우트재 분사노즐(56)을 통해 외부로 분사된다.
기존 그라우트재 분사노즐은 길이 2~3㎝, 직경 3.8㎜ 정도 크기로 구성되었다. 본 발명에서는 그라우트재의 분사력을 높이기 위해 길이 4㎝ 이상, 직경 5㎜ 이상으로 그라우트재 분사노즐(56)을 구성하는 것이 바람직하다.
상기 그라우트재 분사노즐(56)의 상부에는 제2에어공급로(514b)와 연통되어 고압의 에어를 외부로 분사하는 에어 분사노즐(57)이 구비될 수 있다.
이에 상기 그라우트재 분사노즐(56)을 통해 그라우트재를 분사할 때, 에어 분사노즐(57)을 통해 고압의 에어를 동시에 분사하여 강력한 압력으로 그라우트재를 분사할 수 있다.
상기 그라우트재 분사노즐(56)의 전단에는 모니터 본체(51)의 외측으로 돌출되는 분사 가이드구(58)가 구비될 수 있다.
상기 분사 가이드구(58)는 그라우트재 분사 시 그라우트재 유로의 길이를 증가시킨다. 아울러 분사 시점을 모니터 본체(51)의 외측으로 이동시킴으로써, 그라우트재의 분사 거리 및 분사압을 증가시킨다.
상기 분사 가이드구(58)는 모니터 본체(51)의 외측으로 돌출되므로, 마모 시 교체가 용이하도록 모니터 본체(51) 또는 그라우트재 분사노즐(56)과 탈착 가능하게 나사 결합할 수 있다.
상기 모니터 본체(51)의 그라우트재 공급로(510) 내주면에는 그라우트재의 공급 속도를 증가시키기 위한 가이드 스크류(517)가 돌출 형성될 수 있다.
상기 가이드 스크류(517)는 그라우트재 공급로(510)의 내주면에 나선 형상으로 연속되게 돌출 형성될 수 있다.
이에 따라 그라우트재 통과 시 가이드 스크류(517)에 의해 그라우트재의 와류가 발생하면서 그라우트재의 공급 속도를 증가시킬 수 있다. 뿐만 아니라 와류에 의해 그라우트재가 그라우트재 공급로(510) 내부에서 다시 한번 혼합되면서 그라우트재의 균질성을 높일 수 있다.
1: 천공분사장치 2: 주입펌프
21: 그라우트재 펌프 22: 고압펌프
3: 모니터링장치 4: 롯드
5: 선단모니터 51: 모니터 본체
510: 그라우트재 공급로 511: 노즐장착홈
512: 물토출공 513: 물공급로
514a: 제1에어공급로 514b: 제2에어공급로
515: 보강링 516: 나선형 블레이드
517: 가이드 스크류 52: 고압수 분사노즐
52a: 노즐 본체 52b: 초경슬리브
520: 수용부 521: 걸림부
522: 진출입공 523: 제1외경부
524: 제2외경부 525: 오링
53: 분사캡 531: 제1관통공
532: 에어분사공 54: 고정캡
541: 제2관통공 55: 탄성개폐링
56: 그라우트재 분사노즐 57: 에어 분사노즐
58: 분사 가이드구 6: 선단굴착장치
7: 중앙서버 8: 믹싱 플랜트

Claims (8)

  1. 롯드(4) 하부에 선단모니터(5)가 구비되어 지반을 천공 및 확공하는 천공분사장치(1), 상기 천공분사장치(1)로 그라우트재를 공급하는 주입펌프(2) 및 지반 천공과 그라우팅 상태를 실시간으로 제공하는 모니터링장치(3)로 구성되는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템에 관한 것으로,
    상기 선단모니터(5)는, 외주면 일측에 노즐장착홈(511)이 형성되고, 일측이 상기 노즐장착홈(511)의 중앙에 형성된 물토출공(512)에 연통되도록 물공급로(513)가 수직 방향으로 관통 형성되며, 하단이 상기 노즐장착홈(511) 내부와 연통되도록 제1에어공급로(514a)와 제2에어공급로(514b)가 수직 방향으로 형성되는 모니터 본체(51);
    일단이 상기 노즐장착홈(511)의 물토출공(512)에 삽입되어 결합되는 것으로, 일단이 상기 물토출공(512)에 삽입되어 결합되는 노즐 본체(52a)와 상기 노즐 본체(52a) 내부에 수용되어 설정된 압력에 의해 외측으로 전진 이동하는 초경슬리브(52b)로 구성되어 설정된 압력에 의해 외측으로 상기 초경슬리브(52b)의 전단이 돌출되는 고압수 분사노즐(52);
    중앙에 상기 고압수 분사노즐(52)의 전단이 관통되어 전방으로 돌출되도록 하는 제1관통공(531)이 형성되고, 상기 제1관통공(531) 주변에 복수의 에어분사공(532)이 형성되어 노즐장착홈(511) 내부에 수용되는 분사캡(53); 및
    중앙에 제2관통공(541)이 형성되는 것으로 상기 분사캡(53) 전면에서 노즐장착홈(511)에 나사 결합되어 분사캡(53)을 고정하는 고정캡(54); 으로 구성되는 것을 특징으로 하는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 노즐 본체(52a)는 후방이 개방되어 초경슬리브(52b)가 수용되는 수용부(520)와 상기 수용부(520)보다 내경이 작은 진출입공(522)이 중앙에 형성되도록 수용부(520) 전방에 형성된 걸림부(521)가 구비되고,
    상기 초경슬리브(52b)는 노즐 본체(52a)의 수용부(520) 내경과 대응되는 외경을 갖는 제1외경부(523)와 상기 제1외경부(523) 전단에 일체로 형성되어 노즐 본체(52a)의 진출입공(522) 내경과 대응되는 외경을 갖는 것으로 진출입공(522)을 통해 노즐 본체(52a) 외부로 일부가 돌출되는 제2외경부(524)로 형성되어,
    상기 제1외경부(523)의 전단과 걸림부(521) 내측 사이의 이격 공간에 의해 초경슬리브(52b)가 노즐 본체(52a) 내부에서 전후로 슬라이딩 가능하게 구비되는 것을 특징으로 하는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템.
  4. 제3항에서,
    상기 제1외경부(523)와 제2외경부(524)의 외주면에는 각각 수용부(520) 내주면과 진출입공(522) 내주면에 밀착되는 오링(525)이 구비되는 것을 특징으로 하는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템.
  5. 제1항에서,
    상기 분사캡(53)의 전면에는 에어분사공(532)을 덮는 것으로 전면 외곽부가 상기 고정캡(54)의 내측에 걸려 지지되는 탄성개폐링(55)이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템.
  6. 제1항에서,
    상기 노즐장착홈(511) 주변의 모니터 본체(51) 외주면에는 보강링(515) 또는 나선형 블레이드(516)가 돌출되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템.
  7. 제1항에서,
    상기 모니터 본체(51)의 고압수 분사노즐(52) 하부 위치에 상기 모니터 본체(51)의 중앙에 관통 형성된 그라우트재 공급로(510)와 연통되도록 구비되는 그라우트재 분사노즐(56); 상기 그라우트재 분사노즐(56)의 상부에 제2에어공급로(514b)와 연통되도록 구비되는 에어 분사노즐(57); 및 상기 그라우트재 분사노즐(56)의 전단에 모니터 본체(51) 외측으로 돌출되도록 구비되어 그라우트재의 분사 거리를 증가시키는 분사 가이드구(58); 가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템.
  8. 제7항에서,
    상기 모니터 본체(51)의 그라우트재 공급로(510) 내주면에는 그라우트재의 공급 속도를 증가시키기 위한 가이드 스크류(517)가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 실시간 시공품질 모니터링이 가능한 초대구경 고압분사 그라우팅 시스템.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101820321B1 (ko) * 2016-12-30 2018-03-14 정병율 절삭수의 광역분사용 신축형 노즐 장착형 모니터와 유체가속장치를 이용한 고압분사시스템
KR20180062669A (ko) * 2016-12-01 2018-06-11 김대현 내진 및 지반강화용 마이크로파일 성형방법 및 상기 방법에 의하여 시공된 내진 및 지반강화용 마이크로파일
JP2018150706A (ja) * 2017-03-12 2018-09-27 基盤技研株式会社 高圧噴射ノズル装置およびそれが装着された地盤改良装置
KR20210067906A (ko) * 2019-11-29 2021-06-08 덴버코리아이엔씨(주) 초 대구경 고압분사 그라우팅용 선단 모니터 장치

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180062669A (ko) * 2016-12-01 2018-06-11 김대현 내진 및 지반강화용 마이크로파일 성형방법 및 상기 방법에 의하여 시공된 내진 및 지반강화용 마이크로파일
KR101820321B1 (ko) * 2016-12-30 2018-03-14 정병율 절삭수의 광역분사용 신축형 노즐 장착형 모니터와 유체가속장치를 이용한 고압분사시스템
JP2018150706A (ja) * 2017-03-12 2018-09-27 基盤技研株式会社 高圧噴射ノズル装置およびそれが装着された地盤改良装置
KR20210067906A (ko) * 2019-11-29 2021-06-08 덴버코리아이엔씨(주) 초 대구경 고압분사 그라우팅용 선단 모니터 장치

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