KR102430261B1 - 원스텝 다단 가압형 차수 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널 굴착 공사와 같이 지반을 뚫는 작업 과정에서 그 굴착 공간에 물이 나오는 것을 막는 차수 장치에 관한 기술로서, 터널 굴착 예정 영역에 대응하는 지반에 복수의 천공홀을 형성하고 그 천공홀마다 다단 원스텝 주입형 차수 장치를 삽입한 후 그라우트재를 주입하여 경화시킴에 따라 그 터널 굴착 예정 영역으로 물이 새어들어오는 것을 차단한다는 것이다. 이때, 천공홀에서 그라우트재가 경화된 상태의 다단 원스텝 주입형 차수 장치와 해당 터널 굴착 예정 영역을 파내어 터널을 형성하는 과정에서 다단 원스텝 주입형 차수 장치의 주변으로 확장된 후 경화된 그라우트재가 그 텅빈 터널 공간으로 물이 스며드는 것을 차단하게 된다. 본 발명에 따르면, 공기압축 패커부재, 이중패커 부재, 공기주입 호스부재를 구비함에 따라 천공홀에 대한 그라우트재 충진 후 천공홀의 내측에서 공기압축 패커부재를 제거하기 위해 그 공기압축 패커부재를 수축시킬 경우 그 공기압축 패커부재를 원활하게 수축시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

원스텝 다단 가압형 차수 장치 {water blocking device for pressing multi-level areas by one-step}

본 발명은 터널 굴착 공사와 같이 지반을 뚫는 작업 과정에서 그 굴착 공간에 물이 나오는 것을 막는 차수 장치에 관한 기술이다.

더욱 상세하게는, 본 발명은 터널 굴착 예정 영역에 대응하는 지반에 복수의 천공홀을 형성하고 그 천공홀마다 원스텝 다단 가압형 차수 장치를 삽입한 후 그라우트재를 주입하여 경화시킴에 따라 그 터널 굴착 예정 영역으로 물이 새어들어오는 것을 차단한다는 것이다.

이때, 천공홀에서 그라우트재가 경화된 상태의 원스텝 다단 가압형 차수 장치와 해당 터널 굴착 예정 영역을 파내어 터널을 형성하는 과정에서 원스텝 다단 가압형 차수 장치의 주변으로 확장된 후 경화된 그라우트재가 그 텅빈 터널 공간으로 물이 스며드는 것을 차단하게 된다.

[도 1]은 터널 굴착 예정 영역을 개략적으로 도시한 예시도이고, [도 2]는 [도 1]에서 복수의 천공홀을 형성한 상태의 예시도이다.

일반적으로 터널을 만들기 위해서는 [도 1]에서와 같이 "터널 굴착 예정 영역"에 대응하는 높은 산속을 가로지르는 굴착 공사를 하게 된다.

그런데, 이와 같이 산속에 대응하는 지반을 뚫는 과정에서 주변 지반으로부터 물이 스며드는 경우가 발생할 수 있는데, 이러한 경우에는 그 스며드는 물로 인해 지반 침하 등의 사고가 발생할 수 있다.

이때, 터널 공사의 안전을 위해 "터널 굴착 예정 영역"으로 물이 스며드는 것을 차단하는 차수 공법으로서 각 천공홀(10)에 대해 차수 장치를 삽입할 수 있는데, 해당 영역으로 물이 스며드는 환경이라면 그 차수 장치의 삽입에 따른 차수 공법도 신속하게 이루어져야 할 필요가 있다.

하지만, 각 천공홀(10)마다 차수 장치가 삽입되어도 해당 천공홀(10)에 대한 신속한 주입이 이루어지지 않는 경우에는 신속한 경화도 이루어지지 않게 되는 문제가 있다.

한편, [도 1]에서와 같이 "터널 굴착 예정 영역"으로 물이 스며드는 차수 공법의 하나로서 [도 2]에서와 같이 그 "터널 굴착 예정 영역"에 대해 복수의 천공홀(10)을 형성하고 그 천공홀(10)에 대해 고압으로 그라우트재를 주입한 후 그 그라우트재가 경화됨에 따라 산 속의 외부로부터 "터널 굴착 예정 영역"과 그 주변으로 물이 스며드는 것을 차단할 수 있다.

이처럼, "터널 굴착 예정 영역"과 그 주변으로 물이 스며드는 것이 차단되면 그 "터널 굴착 예정 영역"을 파내어 터널을 형성하는 과정을 구간(d)별로 반복하면서 본래 목적하는 터널을 형성하게 된다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 터널 굴착의 차수 공법에 채택되는 원스텝 다단 가압형 차수 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 천공홀에 대한 그라우트재의 신속하고 안정적인 주입이 가능하도록 하는 원스텝 다단 가압형 차수 장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 원스텝 다단 가압형 차수 장치는 상방향으로 비스듬히 천공되는 천공홀에 삽입되도록 길게 형성되며 속이 빈 파이프 형태로 이루어지고 자신 몸체의 내외부를 관통하는 복수 개의 가압공(111, 111')이 형성되는 주입관 부재(110); 주입관 부재의 내측에 삽입되어 주입관 부재의 내벽에 맞물리는 제 1 영역부재(121)와, 주입관 부재의 길이 방향을 따라 제 1 영역부재와 이격되어 연결된 상태로 주입관 부재의 내벽에 맞물리는 제 2 영역부재(122)와, 제 1,2 영역부재를 상호 연결하되 가압공과 연통하는 공간(이하, '구획 공간'이라 함)을 주입관 부재와의 사이에 형성하는 제 3 영역부재(123)로 이루어지는 가압영역 구획부재(120); 가압영역 구획부재를 관통하여 주입관 부재의 내측에 삽입되며 주입관 부재의 내부와 구획 공간에 그라우트재를 주입하는 주입관 주입 부재(130); 주입관 부재의 후단부에 배치된 상태로 주입관 주입 부재와 연통 연결되어 주입관 주입 부재에 대한 그라우트재의 주입을 가이드하는 소정 길이의 속이 빈 파이프 부재(210); 파이프 부재가 자신의 길이 방향을 따라 자신의 중앙부를 관통함에 따라 파이프 부재를 감싸는 주머니 형태로 배치되며 외부로부터 주입되는 공기압에 의해 팽창과 수축을 교번하고 그 팽창시 천공홀의 입구 부분을 폐쇄시키는 공기압축 패커부재(220); 공기압축 패커부재의 외표면과 분리된 상태로 공기압축 패커부재에 덧대어져 공기압축 패커부재의 팽창시 함께 팽창되고 공기압축 패커부재의 수축시 공기압축 패커부재와 독립적으로 움직이는 이중패커 부재(230); 호스 형태로서 외부로부터 공기압축 패커부재의 일측벽을 관통하여 공기압축 패커부재의 내측으로 연통됨에 따라 공기압축 패커부재의 내측에 대한 공기 주입을 가이드하는 공기주입 호스부재(240); 공기압축 패커부재로부터 노출된 부분인 파이프 부재의 선단부와 주입관 주입 부재의 후단부를 니플 형태로 연통 연결시키고 외력에 의해 주입관 주입 부재로부터 파이프 부재, 공기압축 패커부재, 이중패커 부재, 공기주입 호스부재를 일체로 분리시키는 니플 연결 부재(250);를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 제 3 영역부재(123)는 구획 공간에 대응하여 그 단면의 외곽테두리가 제 1 영역부재의 단면이 이루는 외곽테두리와 제 2 영역부재의 단면이 이루는 외곽테두리보다 상대적으로 작게 형성될 수 있다.

그리고, 제 1 영역부재(121)는, 주입관 부재의 내벽과 인접하는 자신의 외표면 중 자신의 둘레 방향을 따라 소정 영역이 절개 형성되는 제 1 에폭시 주입홈 부재(121a);를 구비할 수 있다.

또한, 제 2 영역부재(122)는, 주입관 부재의 내벽과 인접하는 자신의 외표면 중 자신의 둘레 방향을 따라 소정 영역이 절개 형성되는 제 2 에폭시 주입홈 부재(122a);를 구비할 수 있다.

이때, 주입관 부재(110)는, 제 1 에폭시 주입홈 부재에 대응하는 위치에서 제 1 에폭시 주입홈 부재에 연통하는 제 1 에폭시 주입공 부재(112); 제 2 에폭시 주입홈 부재에 대응하는 위치에서 제 2 에폭시 주입홈 부재에 연통하는 제 2 에폭시 주입공 부재(113);를 구비할 수 있다.

그리고, 제 1 에폭시 주입홈 부재, 제 1 에폭시 주입공 부재, 제 1 에폭시 주입홈 부재와 제 1 에폭시 주입공 부재 사이의 공간을 잇는 형태로 경화된 제 1 역류차단 에폭시 부재(151); 제 2 에폭시 주입홈 부재, 제 2 에폭시 주입공 부재, 제 2 에폭시 주입홈 부재와 제 2 에폭시 주입공 부재 사이의 공간을 잇는 형태로 경화된 제 2 역류차단 에폭시 부재(152);를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명은 공기압축 패커부재, 이중패커 부재, 공기주입 호스부재를 구비함에 따라 천공홀에 대한 그라우트재 충진 후 천공홀의 내측에서 공기압축 패커부재를 제거하기 위해 그 공기압축 패커부재를 수축시킬 경우 그 공기압축 패커부재를 원활하게 수축시킬 수 있는 장점을 나타낸다.

또한, 본 발명은 에폭시 주입홈 부재, 역류차단 에폭시 부재, 에폭시 주입공 부재를 구비함에 따라 주입관 부재의 내측에 대한 고압 그라우팅이 이루어지는 경우에도 천공홀 입구 부분의 양호한 코킹을 기초하여 주입관 부재의 내측에서 에폭시 주입홈 부재를 기준으로 그 역류가 차단되도록 하는 장점을 나타낸다.

또한, 본 발명은 에폭시 주입홈 부재, 역류차단 에폭시 부재, 에폭시 주입공 부재를 구비함에 따라 주입관 부재와 가압영역 구획부재 간의 결합을 쉽게 수행할 수 있다는 장점도 나타낸다.

[도 1]은 터널 굴착 예정 영역을 개략적으로 도시한 예시도,
[도 2]는 [도 1]에서 복수의 천공홀을 형성한 상태의 예시도,
[도 3]은 [도 2]에서 본 발명에 따른 원스텝 다단 가압형 차수 장치를 천공홀에 설치한 상태의 예시도,
[도 4]는 본 발명에 따른 원스텝 다단 가압형 차수 장치와 파이프 부재 및 코킹 부분을 개략적으로 도시한 도면,
[도 5]는 본 발명에 따른 원스텝 다단 가압형 차수 장치와 코킹 부분의 설치 상태를 개략적으로 도시한 도면,
[도 6]은 [도 5]에서 에폭시 주입홈 부재에 에폭시 부재가 채워지고 코킹주머니 부재가 팽창된 상태를 나타낸 도면,
[도 7]은 [도 5]에서 가압영역 구획부재와 그 주변을 발췌하여 확대 도시한 도면,
[도 8]은 [도 6]에서 가압영역 구획부재와 그 주변을 발췌하여 확대 도시한 도면,
[도 9]는 [도 4]에서 공기압축 패커부재와 그 주변을 발췌하여 확대 도시한 도면,
[도 10]은 [도 5]에서 공기압축 패커부재와 그 주변을 발췌하여 확대 도시한 도면,
[도 11]은 [도 6]에서 공기압축 패커부재와 그 주변을 발췌하여 확대 도시한 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[도 2]는 [도 1]에서 복수의 천공홀을 형성한 상태의 예시도이고, [도 3]은 [도 2]에서 본 발명에 따른 원스텝 다단 가압형 차수 장치를 천공홀에 설치한 상태의 예시도이다.

본 발명은 원스텝 다단 가압형 차수 장치로서, [도 2]와 [도 3]에서와 같이 터널 굴착 예정 영역에 외부로부터 물이 스며드는 경우 그 터널의 진행 방향을 따라 복수 개의 천공홀(10)을 형성하고 그 각각의 천공홀(10)에 대해 원스텝 다단 가압형 차수 장치(D)를 삽입한 후 그라우트재를 주입하여 경화시킴에 따라 그 터널 굴착 예정 영역을 [도 3]에서와 같이 차수시키는 것이다.

즉, 복수 개의 천공홀(10)에 [도 3]에서와 같이 복수 개의 원스텝 다단 가압형 차수 장치(D)가 삽입된 상태로 그 각각의 다단 원스텝 주입형 차수 장치(D)에 대해 그라우트재를 주입하면 그 그라우트재는 주변으로 확산되면서 [도 3]에서와 같이 "주입된 그라우트재의 확산 영역"을 형성한다.

이와 같이 "주입된 그라우트재의 확산 영역"이 경화되면 외부로부터 스며드는 물이 해당 영역으로 진입되는 것을 차단할 수 있다.

[도 3]에서와 같이 "주입된 그라우트재의 확산 영역"이 경화된 상태로 형성되면 그 "주입된 그라우트재의 확산 영역"의 내부에서는 본래 "터널 굴착 예정 영역"에 대응하는 부분을 파내는 터널 굴착 공사가 이루어질 수 있다.

[도 2]와 같이 여러 개의 천공홀(10)에 대해 [도 3]과 같이 삽입되는 원스텝 다단 가압형 차수 장치(D)에 대해 이하에서 살펴 보기로 한다.

[도 4]는 본 발명에 따른 원스텝 다단 가압형 차수 장치와 파이프 부재 및 코킹 부분을 개략적으로 도시한 도면이고, [도 5]는 본 발명에 따른 원스텝 다단 가압형 차수 장치와 코킹 부분의 설치 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, [도 6]은 [도 5]에서 에폭시 주입홈 부재에 에폭시 부재가 채워지고 코킹주머니 부재가 팽창된 상태를 나타낸 도면이고, [도 7]은 [도 5]에서 가압영역 구획부재와 그 주변을 발췌하여 확대 도시한 도면이고, [도 8]은 [도 6]에서 가압영역 구획부재와 그 주변을 발췌하여 확대 도시한 도면이고, [도 9]는 [도 4]에서 공기압축 패커부재와 그 주변을 발췌하여 확대 도시한 도면이고, [도 10]은 [도 5]에서 공기압축 패커부재와 그 주변을 발췌하여 확대 도시한 도면이고, [도 11]은 [도 6]에서 공기압축 패커부재와 그 주변을 발췌하여 확대 도시한 도면이다.

[도 4] 내지 [도 8]을 참조하면, 본 발명에 따른 원스텝 다단 가압형 차수 장치는 주입관 부재(110), 가압영역 구획부재(120), 주입관 주입 부재(130), 파이프 부재(210), 공기압축 패커부재(220), 이중패커 부재(230), 공기주입 호스부재(240), 니플 연결 부재(250)를 포함하여 구성될 수 있다.

주입관 부재(110)는 바람직하게는 [도 4] 내지 [도 8]에서와 같이 속이 빈 파이프 형태로 이루어질 수 있으며 [도 2]에서와 같이 터널 굴착용 지반에 형성된 천공홀(10)에 삽입 가능하도록 길게 형성될 수 있다.

주입관 부재(110)는 자신 몸체의 내외부를 관통하는 복수 개의 가압공(111, 111')이 [도 7]과 [도 8]에서와 같이 형성될 수 있다.

그리고, 주입관 부재(110)는 자신의 후단부가 니플 연결 부재(250)를 통해 파이프 부재(210)의 선단부에 [도 4] 내지 [도 8]에서와 같이 연통 연결될 수 있다.

여기서, 가압공(111, 111')은 [도 7]과 [도 8]에서와 같이 가압영역 구획부재(120)에 의한 구획 공간(G)에 대응하는 위치의 주입관 부재(110)에 형성된 홀(hole)로서 구획 공간(G) 내의 그라우트재를 주입관 부재(110)의 바깥쪽으로 뿜어내는 통로 역할을 한다.

한편, 주입관 부재(110)는 [도 4]와 [도 5]에서와 같이 속이 빈 파이프 형태로 길게 형성될 수 있다.

그리고, 주입관 부재(110)는 외부로부터 자신의 몸체 내부로 주입되는 그라우트재를 자신의 외부인 천공홀(10)의 내부에 토출할 수 있도록 자신의 길이 방향을 따라 다수의 토출공이 형성될 수 있다.

또한, [도 4]와 [도 5]에 도시된 천공홀(10)과 주입관 부재(110)는 하나의 가압영역 구획부재(120)를 기준으로 발췌한 것으로서 실제로는 주입관 부재(110)의 길이 방향을 따라 그 양단이 예컨대 10여 미터 이상 충분히 더 길게 형성될 수 있다.

물론, 주입관 부재(110)가 [도 4]와 [도 5]의 양단으로 더 확장 된다면 그 주입관 부재(110)의 길이 방향을 따라 바람직하게는 가압영역 구획부재(120)가 복수 개 배치될 수 있다.

다른 한편, 주입관 부재(110)는 바람직하게는 합성수지재(예: PVC, PP, PE 등)로 구성될 수 있지만 가장 바람직하게는 친환경의 종이 재질로서 딱딱한 관으로 구성될 수 있다.

다른 한편, 주입관 부재(110)는 [도 7]에서와 같이 하나 이상의 제 1 에폭시 주입공 부재(112, 112')와 하나 이상의 제 2 에폭시 주입공 부재(113, 113')를 구비할 수도 있다.

제 1 에폭시 주입공 부재(112, 112')는 제 1 에폭시 주입홈 부재(121a)에 대응하는 주입관 부재(110)의 내외부를 [도 7]에서와 같이 하나이상 관통함에 따라 제 1 에폭시 주입홈 부재(121a)에 연통될 수 있다.

제 2 에폭시 주입공 부재(113, 113')는 제 2 에폭시 주입홈 부재(122a)에 대응하는 주입관 부재(110)의 내외부를 [도 7]에서와 같이 하나 이상 관통함에 따라 제 2 에폭시 주입홈 부재(122a)에 연통될 수 있다.

가압영역 구획부재(120)는 [도 4] 내지 [도 8]에서와 같이 주입관 부재(110)의 길이 방향을 따라 복수 개가 상호 이격된 상태로 주입관 부재(110)의 내측에 배치될 수 있다.

이를 통해, 주입관 부재(110)의 내부를 주입관 부재(110)의 길이 방향을 따라 다단으로 구획하게 된다.

이를 위해, 가압영역 구획부재(120)는 [도 7]과 [도 8]에서와 같이 제 1 영역부재(121), 제 2 영역부재(122), 제 3 영역부재(123)로 서로 구획되어 이루어질 수 있다.

이때, 제 1 영역부재(121)와 제 2 영역부재(122)는 [도 7]과 [도 8]에서와 같이 상호 대칭적으로 이루어질 수 있다.

제 1 영역부재(121)는 [도 7]과 [도 8]에서와 같이 주입관 부재(110)의 내측에 삽입된 후 가압영역 구획부재(120) 중에서 후단부 쪽에 대응하는 주입관 부재(110)의 내벽에 맞물리는 부분을 나타낸다.

제 2 영역부재(122)는 [도 7]과 [도 8]에서와 같이 주입관 부재(110)의 내측에 삽입된 후 가압영역 구획부재(120) 중에서 선단부 쪽에 대응하는 주입관 부재(110)의 내벽에 맞물리는 부분을 나타낸다.

그리고, 제 1 영역부재(121)와 제 2 영역부재(122)는 [도 7]과 [도 8]에서와 같이 주입관 부재(110)의 길이 방향을 따라 이격되게 나란히 배치된 상태로 자신들의 외표면이 그 주입관 부재(110)의 내벽에 근접되게 형성될 수 있다.

여기서, 제 1 영역부재(121)는 [도 7]에서와 같이 제 1 에폭시 주입홈 부재(121a)를 구비하고, 제 2 영역부재(122)는 [도 7]에서와 같이 제 2 에폭시 주입홈 부재(122a)를 구비할 수 있다.

제 1 에폭시 주입홈 부재(121a)는 주입관 부재(110)의 내벽과 인접하는 제 1 영역부재(121)의 외표면 중 [도 7]에서와 같이 제 1 영역부재(121)의 둘레 방향을 따라 소정 영역이 절개 형성될 수 있다.

이때, 주입관 부재(110)에 형성된 제 1 에폭시 주입공 부재(112,112')를 통해 외부로부터 주입되는 에폭시 폼이 제 1 에폭시 주입홈 부재(121a)에 채워짐에 따라 [도 8]에서와 같은 구조를 형성할 수 있다.

제 2 에폭시 주입홈 부재(122a)는 주입관 부재(110)의 내벽과 인접하는 제 2 영역부재(122)의 외표면 중 [도 7]에서와 같이 제 2 영역부재(122)의 둘레 방향을 따라 소정 영역이 절개 형성될 수 있다.

여기서도, 주입관 부재(110)에 형성된 제 2 에폭시 주입공 부재(113, 113')를 통해 외부로부터 주입되는 에폭시 폼이 제 2 에폭시 주입홈 부재(122a)에 채워짐에 따라 [도 8]에서와 같은 구조를 형성할 수 있다.

제 3 영역부재(123)는 [도 7]과 [도 8]에서와 같이 제 1 영역부재(121)와 제 2 영역부재(122)를 상호 연결하되 구획 공간(G)를 형성한다. 여기서, 구획 공간(G)은 주입관 부재(110)의 가압공(111, 111')과 연통하는 공간으로서 [도 7]과 [도 8]에서와 같이 제 1 영역부재(121)와 제 2 영역부재(122)가 상호 마주하는 빈 공간을 나타낸다.

그 결과, 주입관 주입 부재(110)에 형성된 분사공으로부터 분출되는 그라우트재는 제 3 영역부재(123)의 연통공(123a)을 경유한 후 [도 7]과 [도 8] 상의 구획 공간(G)에 채워진다.

이어서, 그 구획 공간(G)에 채워지는 그라우트재는 그 구획 공간(G) 내의 증가하는 압력에 의해 주입관 부재(110)의 가압공(111, 111')을 통해 천공홀(10)의 내부로 주입될 수 있다.

여기서, 가압영역 구획부재(120)에 [도 7]과 [도 8] 상의 구획 공간(G)이 형성될 수 있도록 제 3 영역부재(123)는 바람직하게는 그 단면의 외곽테두리가 그 구획 공간(G)에 대응하여 제 1 영역부재(121)의 단면이 이루는 외곽테두리와 제 2 영역부재(122)의 단면이 이루는 외곽테두리보다 상대적으로 작게 함몰 형성될 수 있다.

그 결과, [도 7]과 [도 8]에서와 같이 가압영역 구획부재(120)의 구획 공간(G)과 주입관 부재(110)의 가압공(111, 111')이 상호 연계하도록 구성됨으로써, 가압영역 구획부재(120)의 구획 공간(G)과 주입관 부재(110)의 가압공(111, 111')을 통해 천공홀(10) 방향으로 토출되는 그라우트재가 반대 방향으로 역류됨이 방지되는 소위 체크밸브의 기능도 담당한다.

주입관 주입 부재(130)는 [도 4] 내지 [도 8]에서와 같이 가압영역 구획부재(120)를 관통하는 상태로 주입관 부재(110) 내에 삽입되어 주입관 부재(110) 내에 그라우트재를 주입한다.

한편, 본 발명은 [도 6]과 [도 8]에서와 같이 제 1 역류차단 에폭시 부재(151), 제 2 역류차단 에폭시 부재(152)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

제 1 역류차단 에폭시 부재(151)는 [도 6]과 [도 8]에서와 같이 제 1 영역부재(121)에서 제 1 에폭시 주입홈 부재(121a), 제 1 에폭시 주입공 부재(112, 112'), 제 1 에폭시 주입홈 부재(121a)와 제 1 에폭시 주입공 부재(112, 112') 사이의 공간을 잇는 형태로 경화될 수 있다.

즉, 주입관 부재(110)의 외부에서 제 1 에폭시 주입공 부재(112, 112')를 통해 에폭시 폼이 주입되면 그 주입 압력에 의해 그 에폭시 폼은 [도 8]에서와 같이 제 1 에폭시 주입홈 부재(121a), 제 1 에폭시 주입공 부재(112, 112'), 제 1 에폭시 주입홈 부재(121a)와 제 1 에폭시 주입공 부재(112, 112') 사이의 공간을 잇는 형태로 채워질 수 있다.

이렇게 [도 8]에서와 같이 채워진 에폭시 폼은 시간이 지남에 따라 경화되어 주입관 부재(110) 내측의 그라우트재가 제 1 영역부재(121)의 기준으로 역류됨 없이 구획될 수 있다.

제 2 역류차단 에폭시 부재(152)는 [도 7]과 [도 8]에서와 같이 제 2 영역부재(122)에서 제 2 에폭시 주입홈 부재(122a), 제 2 에폭시 주입공 부재(113, 113'), 제 2 에폭시 주입홈 부재(122a)와 제 2 에폭시 주입공 부재(113, 113') 사이의 공간을 잇는 형태로 경화될 수 있다.

즉, 주입관 부재(110)의 외부에서 제 2 에폭시 주입공 부재(113, 113')를 통해 에폭시 폼이 주입되면 그 주입 압력에 의해 그 에폭시 폼은 [도 8]에서와 같이 제 2 에폭시 주입홈 부재(122a), 제 2 에폭시 주입공 부재(113, 113'), 제 2 에폭시 주입홈 부재(122a)와 제 2 에폭시 주입공 부재(113, 113') 사이의 공간을 잇는 형태로 채워질 수 있다.

이렇게 [도 8]에서와 같이 채워진 에폭시 폼은 시간이 지남에 따라 경화되어 주입관 부재(110) 내측의 그라우트재가 제 2 영역부재(122)의 기준으로 역류됨 없이 구획될 수 있다.

다른 한편, 가압영역 구획부재(120)를 중심으로 주입관 부재(110)의 내측에서 각 구간마다 구획된 영역 간에 역류가 차단될 수 있도록 제 1,2 역류차단 에폭시 부재(151, 152)와 더불어 오링 부재(141, 142)를 구비할 수도 있다.

[도 7]과 [도 8]에서와 같이 주입관 주입 부재(130)의 외표면과 가압영역 구획부재(120) 중 제 1 영역부재(121)와 마주하는 제 1 영역부재(121)의 내벽에 링 형태로 구비된 하나이상의 오링 부재(141)는 주입관 주입 부재(130)의 외표면과 제 1 영역부재(121)의 내벽 사이를 차단한다.

[도 7]과 [도 8]에서와 같이 주입관 주입 부재(130)의 외표면과 가압영역 구획부재(120) 중 제 2 영역부재(122)과 마주하는 제 2 영역부재(122)의 내벽에 링 형태로 구비된 하나이상의 오링 부재(142)는 주입관 주입 부재(130)의 외표면과 제 2 영역부재(122)의 내벽 사이를 차단한다.

이처럼, 주입관 주입 부재(130)의 외표면과 가압영역 구획부재(120)가 맞닿는 부분에 각각의 오링 부재(141, 142)를 구비함에 따라 주입관 주입 부재(130)로부터 구획 공간(G)의 내측에 주입되는 그라우트재의 압력이 주입관 부재(110)의 길이 방향을 따라 형성된 주입관 부재(110)의 다수 개 가압공(111, 111')을 통해 균일하게 가해질 수 있다.

파이프 부재(210)는 속이 빈 형태로 이루어질 수 있고 [도 2]에서와 같이 터널 굴착용 지반에 대해 복수 개 형성된 천공홀(10)에 삽입되는 주입관 부재(110)의 후단부에 연결될 수 있다.

그 파이프 부재(210)는 [도 4] 내지 [도 7]에서와 같이 속이 빈 형태로 이루어질 수 있고 바람직하게는 니플 연결 부재(250)를 통해 주입관 부재(110) 내에 삽입된 주입관 주입 부재(130)와 연통 연결될 수 있다.

그 결과, 외부로부터 파이프 부재(210)에 주입되는 그라우트재는 니플 연결 부재(250)를 경유하여 주입관 주입 부재(130)로 전달될 수 있다.

공기압축 패커부재(220)는 [도 9] 내지 [도 11]에서와 같이 파이프 부재(210)가 자신의 길이 방향을 따라 자신의 중앙부를 관통함에 따라 파이프 부재(210)를 감싸는 주머니 형태로 배치될 수 있다.

공기압축 패커부재(220)는 공기주입 호스부재(240)를 통해 외부로부터 주입되는 공기압에 의해 팽창과 수축을 교번하고 그 팽창시 천공홀(10)의 입구 부분을 폐쇄시킨다.

여기서, 공기압축 패커부재(220)는 바람직하게는 단면의 두께가 두꺼운 합성수지재로 구성됨에 따라 공기압으로 팽창시 천공홀(10)의 내벽을 효과적으로 가압하여 해당 영역을 코킹할 수 있게 된다.

그런데, 공기압축 패커부재(220)는 그 팽창시 천공홀(10)의 내벽을 효과적으로 가압하기 위해하여 두꺼운 합성수지재로 구성될 수 있지만, 코킹이 끝난 후에 그 공기압축 패커부재(220)를 제거할 필요가 있는 경우 공기압축 패커부재(220) 내의 공기를 빼내도 공기압축 패커부재(220)의 외표면이 천공홀(10)의 내벽에서 경화된 그라우트재와 일체로 들러붙어서 그 공기압축 패커부재(220)의 원활한 수축이 일어나지 않게 되는 문제가 있다.

이러한 문제를 해소하기 위하여 바람직하게는 작은 외력에도 찢어짐이 가능한 이중패커 부재(230)를 [도 10]에서와 같이 공기압축 패커부재(220)의 외표면에 구비할 수 있다.

즉, 이중패커 부재(230)는 [도 10]과 [도 11]에서와 같이 공기압축 패커부재(220)의 외표면과 분리된 상태로 공기압축 패커부재(220)에 덧대어져 [도 11]에서와 같이 공기압축 패커부재(220)의 팽창시 함께 팽창되고 [도 10]에서와 같이 공기압축 패커부재(220)의 수축시 공기압축 패커부재(220)와 독립적으로 움직이도록 구성될 수 있다.

여기서, [도 11]에서와 같이 공기압축 패커부재(220)와 이중패커 부재(230)가 팽창된 후 공기압축 패커부재(220)로부터 공기가 빠져나가 수축될 때 이중패커 부재(230)가 천공홀(10)의 내벽에서 그라우트재와 함께 경화되는 경우에도 공기압축 패커부재(220)는 [도 9]와 [도 10]에서와 같이 천공홀(10)의 내벽으로부터 쉽게 수축될 수 있게 된다.

공기주입 호스부재(240)는 호스 형태로서 [도 9] 내지 [도 11]에서와 같이 외부로부터 공기압축 패커부재(220)의 일측벽을 관통하여 공기압축 패커부재(220)의 내측으로 연통됨에 따라 공기압축 패커부재(220)의 내측에 대한 공기 주입을 가이드하게 된다.

니플 연결 부재(250)는 [도 4] 내지 [도 6]에서와 같이 파이프 부재(210)의 선단부와 주입관 부재(110)에 삽입된 주입관 주입 부재(130)의 후단부를 니플 형태로 연통 연결시킨다.

여기서, 니플 연결 부재(250)는 파이프 부재(210)의 선단부와 예컨대 나사 결합으로 고정될 수 있으며, 주입관 주입 부재(130)의 후단부와도 나사 결합으로 고정될 수도 있으며 바람직하게는 용접으로 연결될 수도 있다.

이처럼, 니플 연결 부재(250)를 통해 파이프 부재(210)의 선단부와 주입관 주입 부재(130)의 후단부가 상호 연결됨에 따라 이후 [도 2] 상의 '천장 예정선' 아래 쪽을 제거하는 터널 굴착 공사시 그 니플 연결 부재(250)를 중심으로 니플 연결 부재(250)의 아래 부분인 파이프 부재(210), 공기압축 패커부재(220), 이중패커 부재(230), 공기주입 호스부재(240)가 일체로 쉽게 떨어져 나갈 수 있다.

10 : 천공홀
20 : 지반
D : 본 발명에 따른 원스텝 다단 가압형 차수 장치
110 : 주입관 부재
111, 111' : 가압공
112, 112' : 제 1 에폭시 주입공 부재
113, 113' : 제 2 에폭시 주입공 부재
120 : 가압영역 구획부재
121 : 제 1 영역부재
121a : 제 1 에폭시 주입홈 부재
122 : 제 2 영역부재
122a : 제 2 에폭시 주입홈 부재
123 : 제 3 영역부재
123a : 연통공
130 : 주입관 주입 부재
141, 142 : 오링 부재
151 : 제 1 역류차단 에폭시 부재
152 : 제 2 역류차단 에폭시 부재
210 : 파이프 부재
220 : 공기압축 패커부재
230 : 이중패커 부재
240 : 공기주입 호스부재
250 : 니플 연결 부재
G : 구획 공간

Claims (3)

1. 상방향으로 비스듬히 천공되는 천공홀에 삽입되도록 길게 형성되며 속이 빈 파이프 형태로 이루어지고 자신 몸체의 내외부를 관통하는 복수 개의 가압공(111, 111')이 형성되는 주입관 부재(110);
   상기 주입관 부재의 내측에 삽입되어 상기 주입관 부재의 내벽에 맞물리는 제 1 영역부재(121)와, 상기 주입관 부재의 길이 방향을 따라 상기 제 1 영역부재와 이격되어 연결된 상태로 상기 주입관 부재의 내벽에 맞물리는 제 2 영역부재(122)와, 상기 제 1,2 영역부재를 상호 연결하되 상기 가압공과 연통하는 공간(이하, '구획 공간'이라 함)을 상기 주입관 부재와의 사이에 형성하는 제 3 영역부재(123)로 이루어지는 가압영역 구획부재(120);
   상기 가압영역 구획부재를 관통하여 상기 주입관 부재의 내측에 삽입되며 상기 주입관 부재의 내부와 상기 구획 공간에 그라우트재를 주입하는 주입관 주입 부재(130);
   상기 주입관 부재의 후단부에 배치된 상태로 상기 주입관 주입 부재와 연통 연결되어 상기 주입관 주입 부재에 대한 그라우트재의 주입을 가이드하는 소정 길이의 속이 빈 파이프 부재(210);
   상기 파이프 부재가 자신의 길이 방향을 따라 자신의 중앙부를 관통함에 따라 상기 파이프 부재를 감싸는 주머니 형태로 배치되며 외부로부터 주입되는 공기압에 의해 팽창과 수축을 교번하고 그 팽창시 상기 천공홀의 입구 부분을 폐쇄시키는 공기압축 패커부재(220);
   상기 공기압축 패커부재의 외표면과 분리된 상태로 상기 공기압축 패커부재에 덧대어져 상기 공기압축 패커부재의 팽창시 함께 팽창되고 상기 공기압축 패커부재의 수축시 상기 공기압축 패커부재와 독립적으로 움직이는 이중패커 부재(230);
   호스 형태로서 외부로부터 상기 공기압축 패커부재의 일측벽을 관통하여 상기 공기압축 패커부재의 내측으로 연통됨에 따라 상기 공기압축 패커부재의 내측에 대한 공기 주입을 가이드하는 공기주입 호스부재(240);
   상기 공기압축 패커부재로부터 노출된 부분인 상기 파이프 부재의 선단부와 상기 주입관 주입 부재의 후단부를 니플 형태로 연통 연결시키고 외력에 의해 상기 주입관 주입 부재로부터 상기 파이프 부재, 상기 공기압축 패커부재, 상기 이중패커 부재, 상기 공기주입 호스부재를 일체로 분리시키는 니플 연결 부재(250);
   를 포함하여 구성되고,
   상기 제 1 영역부재(121)는,
   상기 주입관 부재의 내벽과 인접하는 자신의 외표면 중 자신의 둘레 방향을 따라 소정 영역이 절개 형성되는 제 1 에폭시 주입홈 부재(121a);
   를 구비하고,
   상기 제 2 영역부재(122)는,
   상기 주입관 부재의 내벽과 인접하는 자신의 외표면 중 자신의 둘레 방향을 따라 소정 영역이 절개 형성되는 제 2 에폭시 주입홈 부재(122a);
   를 구비하고,
   상기 주입관 부재(110)는,
   상기 제 1 에폭시 주입홈 부재에 대응하는 위치에서 상기 제 1 에폭시 주입홈 부재에 연통하는 제 1 에폭시 주입공 부재(112);
   상기 제 2 에폭시 주입홈 부재에 대응하는 위치에서 상기 제 2 에폭시 주입홈 부재에 연통하는 제 2 에폭시 주입공 부재(113);
   를 구비하고,
   상기 제 1 에폭시 주입홈 부재, 상기 제 1 에폭시 주입공 부재, 상기 제 1 에폭시 주입홈 부재와 상기 제 1 에폭시 주입공 부재 사이의 공간을 잇는 형태로 경화된 제 1 역류차단 에폭시 부재(151);
   상기 제 2 에폭시 주입홈 부재, 상기 제 2 에폭시 주입공 부재, 상기 제 2 에폭시 주입홈 부재와 상기 제 2 에폭시 주입공 부재 사이의 공간을 잇는 형태로 경화된 제 2 역류차단 에폭시 부재(152);
   를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 원스텝 다단 가압형 차수 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제 3 영역부재(123)는 상기 구획 공간에 대응하여 그 단면의 외곽테두리가 상기 제 1 영역부재의 단면이 이루는 외곽테두리와 상기 제 2 영역부재의 단면이 이루는 외곽테두리보다 상대적으로 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 원스텝 다단 가압형 차수 장치.
   
3. 삭제

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