KR102519175B1

KR102519175B1 - 천공 및 그라우팅 로드장치와 이를 이용한 누설 지하수 차수공법

Info

Publication number: KR102519175B1
Application number: KR1020210101470A
Authority: KR
Inventors: 임정근
Original assignee: 주식회사 조은샘
Priority date: 2021-06-25
Filing date: 2021-08-02
Publication date: 2023-04-06
Also published as: KR102287308B1; KR20230000890A

Abstract

본 발명은 천공 및 그라우팅 로드장치와 이를 이용한 누설 지하수 차수공법에 관한 것으로서, 하부가 자중에 의해 하강 시 회동되는 회동날개에 의해 고무자켓이 천공홀에 밀착될 수 있는 천공 및 그라우팅 로드장치와 이를 이용한 누설 지하수 차수공법에 관한 것이다.
본 발명의 천공 및 그라우팅 로드장치와 이를 이용한 누설 지하수 차수공법은 천공홀에 그라우팅재 주입 시, 승강부재가 자중에 의해 하강되면서 펼침날개가 자켓의 외경이 확장되게 천공홀 내주면 측으로 확개되어 자켓이 천공홀과 단위로드 사이의 공간을 폐쇄하므로 천공홀로 주입되어 상승되는 그라우팅재 차단이 용이하고 작업공정이 간결한 이점이 있다.
본 발명의 천공 및 그라우팅 로드장치와 이를 이용한 누설 지하수 차수공법은 펼침날개에 의해 자켓의 외경이 확장되므로 자켓이 천공홀의 내주면에 의해 일부 손상되더라도 자켓의 외경확장상태가 유지되므로 그라우팅재 차단 효율이 향상될 수 있는 이점이 있다.

Description

천공 및 그라우팅 로드장치와 이를 이용한 누설 지하수 차수공법{Drive rod apparatus for a drilling and grouting and Method for preventing underground water using the same}

본 발명은 천공 및 그라우팅 로드장치와 이를 이용한 누설 지하수 차수공법에 관한 것으로서, 하부가 자중에 의해 하강 시 회동되는 회동날개에 의해 고무자켓이 천공홀에 밀착될 수 있는 천공 및 그라우팅 로드장치와 이를 이용한 누설 지하수 차수공법에 관한 것이다.

일반적으로, 지열발전, 지하수 개발이나 저수지, 댐, 하천의 둑 등의 시공을 위해서는 지반에 천공작업을 수행하게 된다. 그러나 이러한 천공작업을 수행하는 과정에서 지하수가 흐르는 영역이나 모래, 뻘, 사암층과 같은 연약지반의 경우, 천공작업이 수행된 후, 로드가 천공된 홀로부터 인출되게 되면, 천공되는 부위가 무너지게 되는 문제점이 있다. 특히, 농촌지반공사와 같은 저수지, 발전용 댐의 보수를 위하여 천공작업의 수행 시 상술한 천공부위의 무너짐은 심하게 된다.

특히 천공되는 과정에서 심정내부가 함몰되는 사고가 간혹 발생하여 폐공화하는 사례가 있어 인케이싱을 심정 내부에 그대로 유지하여둔 상태에서 인케이싱과 심정 공벽 사이를 그라우팅처리하는 기술의 필요성이 대두되었다.

한편, 이러한 점을 감안한 지반주입공법은 지반 속에 약액ㆍ시멘트 밀크 등의 응결제를 주입, 굳힘으로써 지반의 강도를 증가시키는 공법으로서, 초고압분사 충전공법(SIG 공법), 고압충전공법(SRC 공법), 초고압분사 교반공법(RJP 공법), 고압분사 교반공법(JSP 공법) 등이 널리 사용되고 있다.

상기한 SIG 공법은 초고압(P=400∼600㎏/㎠)의 제트류를 분사하면서 회전시켜 연약토를 배출시키고, 배출된 공간에 직경(Φ=1200∼2000㎜) 정도의 대구경 원주형 고결체를 조성하는 공법으로, 주로 토사층, 사력층, 자갈층, 연암층 및 N<10인 점성토층에 사용된다.

상기한 바와 같은 SIG 공법은 기존의 제트 그라우팅의 단점인 고압분사 주입으로 인한 주변지반 융기문제와 분출수로 인한 원지반 연약화 문제를 해결할 수 있고, 다중관 로드의 회전인발 속도를 조절할 수 있어 단면의 크기조절이 용이하며, 고압수로 석회암 공동이나 파쇄대의 연약한 토사분을 배출시키면서, 배출된 공간에 시멘트 밀크를 주입하여 원지반과 전혀 다른 성질의 지반강도 및 내구성이 우수한 보강지반을 형성할 수 있으며, 특히 치환공법이므로 보강 후 강도 증가가 현저한 장점이 있다.

그러나 상기한 바와 같은 SIG 공법은 대규모 공동이 상호 연결되어 있는경우에는 그라우트 주입량이 과다하게 발생하고, 시멘트가 경화하면서 수축되어 원지반과 경화재가 밀착되지 않아 지하수에 의해 공동이 다시 발생되는 단점이 있다.

한편, 상기한 SRC 공법은 천공시 압축공기를 동반한 초고압수(0∼800㎏/㎠)를 이용하여 지반을 절삭, 이완시키며, 이때 배출되는 절삭 이토를 고화재와 섞어 주입재로 재사용하는 공법이다.

상기한 바와 같은 SRC 공법은 배출된 이토의 양이 적을 경우에는 주입재를 보충하여야 하며, 슬라임을 재처리하여 주입하므로 장비가 복잡하며, 공법을 적용하는 구간의 토사가 점토일 경우에는 이토로의 재사용이 불가능하다. 또한 그라우트 주입재를 충전 시 지하수와 접촉 시 재료분리 현상이 나타나며 공동내부에 자갈 및 사질토에 치환 주입할 수 없는 단점이 있다.

한편, 상기한 RJP 공법은 초고압(P=400∼600㎏/㎠)의 제트류를 분사하면서 회전시켜 지중에 원지반의 연약토와 교반시켜 직경(Φ=1200∼2000㎜) 정도의 대구경 원주형 고결체를 조성하는 공법으로, 주로 토사층, 사력층, N<10인 점성토층에 사용된다.

상기한 바와 같은 RJP 공법은 SIG 공법에 비해 개량체의 강도(최대강도=60㎏/㎠) 및 경제성이 떨어지며, 대규모 공동이 상호 연결되어 있는 경우에는 그라우트 주입량이 과다하게 발생하고, 시멘트가 경화하면서 수축되어 원지반과 경화재가 밀착되지 않아 지하수에 의해 공동이 다시 발생되는 단점이 있다.

한편, 상기한 JSP 공법은 고압(P=200㎏/㎠)의 제트류를 분사하면서 회전시켜 지중에 직경(Φ=800∼1000㎜) 정도의 원주형 고결체를 조성하는 공법으로, 주로 토사층, 사력층, N<10인 점성토층에 사용된다.

그러나 상기한 바와 같은 JSP 공법은 개량체가 원지반 흙과 시멘트 밀크에 의해 형성된 일종의 소일 시멘트이므로 소요강도의 발현 등에 따른 품질관리가 어려우며, SIG 공법에 비해 개량체의 강도(최대강도=40㎏/㎠) 및 경제성이 떨어지는 단점이 있다.

상기한 바와 같은 종래의 지반주입공법들은 현장에서 천공장비를 이용하여 어느 정도의 직경 및 깊이로 지반을 천공한 상태에서, 지반여건에 맞는 주입공법을 이용하여 지중에 구조체를 형성하거나, 지반을 개량하는 방식이므로, 항상 지반천공을 위한 천공장비와 그라우트재를 주입하기 위한 주입장비가 병행하여 작업을 수행하게 되므로 그라우트재의 주입장비가 상대적으로 복잡하고, 그라우트재의 주입에 따른 많은 작업공수가 소요되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0845973호에는 지하수 심정의 상층 오염지하수 유입방지를 위한 지료하부보호벽 그라우팅 팩카장치 및 그라우팅 방법이 게시되어 있다. 그리고, 대한민국 등록특허공보 제10-1868086호에는 천공 및 그라우팅 로드장치가 게시되어 있다.

상기의 그라우팅 팩카장치와 천공 및 그라우팅 로드장치는 압축공기를 이용하여 고무튜브(자켓)을 천공홀에 밀착시키는데, 지하수 심정 벽체와의 마찰 충격이나 압축공기를 과다하게 주입하여 고무튜브가 파손되어 그라우팅 과정에서 그라우팅액이 누출될 수 있는 단점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0845973호 : 지하수 심정의 상층 오염지하수 유입방지를 위한 지료하부보호벽 그라우팅 팩카장치 및 그라우팅 방법

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 천공홀에 그라우팅재 주입 시, 하부가 자중에 의해 하강되면서 회동날개가 그라우팅재의 상승을 제한하기 위한 고무자켓을 천공홀로 밀착시킬 수 있는 천공 및 그라우팅 로드장치와 이를 이용한 누설 지하수 차수공법를 제공하고자 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 천공 및 그라우팅 로드장치는 천공기의 헤드부의 구동축과 연결되는 것으로, 각각 제1중공부를 가지며 상하로 상호 연결가능한 다수의 단위로드와; 다수의 상기 단위로드 중 최하단에 위치한 상기 단위로드에 결합되어 지중을 천공홀을 형성하거나 상기 천공홀에 주입되는 그라우팅재가 상기 천공홀과 상기 단위로드의 외주면 사이로 상승되는 것을 차단하는 천공 및 패커유닛;을 구비하고, 상기 천공 및 패커유닛은 상하로 상호 결합된 다수의 상기 단위로드 중 최하단에 위치한 상기 단위로드에 대해 승강가능하게 연결된 승강부재와, 상기 승강부재의 하부에 삽입결합된 드릴팁을 포함하는 천공유닛과; 다수의 상기 단위로드 중 최하단에 위치한 상기 단위로드와 상기 승강부재가 상하로 각각 일부 삽입되게 내부가 상하로 관통되며 구부러짐이 가능한 자켓과, 상기 승강부재가 상기 단위로드에 대해 이격되게 하강 시 상기 자켓이 외경이 확장되면서 상기 천공홀에 밀착되게 상기 승강부재에 대해 측부로 돌출되게 회동되는 펼침날개를 포함하는 패커수단;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 천공 및 패커유닛은 다수의 상기 단위로드 중 최하단에 장착되는 상기 단위로드의 하단에 결합되며 상기 제1중공부와 연통되게 상하로 관통된 제2중공부가 형성된 로드 커플러;를 더 구비하고, 상기 천공유닛은 상부가 상기 로드커플러의 하단 중심측에 하방으로 돌출되게 결합되어 상기 승강부재 내로 관통 연장되어 상기 승강부재의 승강을 가이드하는 축 본체부와, 상기 축 본체부의 하단과 연결되어 상기 승강부재 내에 위치되며 상기 축본체부보다 큰 외경을 가져 하강된 상기 승강부재의 상부를 지지하여 상기 승강부재의 승강 위치에 다라 상기 드릴팁과 기어 연결되거나 해제되는 드릴팁체결부를 구비하고, 상기 축 본체부와 상기 드릴팁 체결부 내로 상하로 관통되어 상기 제2중공부와 연통된 제3중공부가 형성되는 승강지지축을 더 구비하고, 상기 승강부재는 상기 승강지지축이 내부로 수용되게 상하로 관통되되 승강된 위치에 따라 상기 드릴팁체결부에 거치되게 상부 내경이 하부보다 축소되게 관통되는 것이 바람직하다.

상기 패커수단은 상기 축본체부의 측부로 돌출되게 장착되는 제1가이드핀과, 상기 승강부재의 내경이 축소된 거치턱부에서 측부로 관통되되 나선방향으로 연장되며 상기 제1가이드핀이 삽입되어 상기 승강부재가 승강 시 회전되도록 유도하는 제1회전가이드공과, 상기 축본체부의 둘레에 위치되게 상기 로드커플러의 하면에 하방으로 돌출되게 고정장착되어 상기 펼침날개의 회동을 지지하는 고정핀과, 상기 승강부재의 상면에 상방으로 돌출되게 고정 장착되고 상기 펼침날개에 길이방향으로 연장되게 관통형성된 펼침가이드공을 관통하여 상기 승강부재가 회전되면서 승강 시 상기 펼침날개가 상기 승강부재에 대해 측부로 돌출되거나 돌출해제되게 회동되도록 가이드하는 회전핀을 구비하는 것이 바람직하다.

상기 자켓은 상기 로드커플러의 둘레에 위치하는 상부가 상기 로드커플러에 대해 상하로 이동가능하며, 하강되는 상기 승강부재에 대해 하부가 상승 유도되도록 상기 승강부재와 연결되게 하부에 내부로 관통되되 상기 승강부재의 회전반향 반대방향으로 나선연장되는 제2회전가이드공이 형성되고, 상기 패커수단은 상기 제2회전가이드공을 관통하여 상기 승강부재의 외주면에 장착되는 제2가이드핀을 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 로드커플러에 대해 승강 가능하게 상기 로드커플러의 하부가 삽입되며 하단이 상기 승강부재의 상단과 연결되고 외주면에 상기 자켓이 장착되는 자켓지지관을 더 구비하고, 상기 자켓지지관은 상기 펼침날개가 상기 자켓지지관에 대해 측방향으로 돌출되거나 돌출해제될 수 있도록 상기 펼침날개에 대응되는 위치에 관통형성되며 원주방향으로 연장된 날개진퇴공이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 드릴팁체결부는 하면에 상기 제3중공부를 중심으로 방사방향으로 연장되되 원주방향으로 연속배열되는 다수의 제1기어가 형성되고, 상기 드릴팁은 중심측에 상기 제3중공부와 연통가능하게 상하로 관통된 제4중공부가 형성되고, 상기 승강부재 내로 삽입결합되며 상면에 상기 제1기어들과 치합되게 상기 제4중공부를 중심측으로 방사방향으로 연장되되 원주방향으로 연속배열되는 다수의 제2기어가 형성되며 하면에는 상기 제4중공부 둘레로 지중을 천공하기 위한 다수의 파쇄돌기가 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 누설 지하수 차수공법은 천공기의 헤드부의 구동축과 연결된 다수의 단위로드와, 다수의 상기 단위로드 중 최하단에 위치한 상기 단위로드에 결합된 드릴팁이 마련된 천공 및 패커유닛을 회전시켜 사면 등 지반에 천공홀을 천공하는 천공단계와; 자중에 의해 회전되면서 상기 드릴팁과 함께 하강되는 상기 천공 및 패커유닛의 승강부재에 의해 상기 승강부재에 연결된 펼침날개가 회동되면서 상기 단위로드와 상기 드릴팁 사이에 마련된 외경이 확장 가능한 자켓이 상기 천공홀의 내주면에 밀착되게, 상기 천공홀의 저면에 대해 상기 천공 및 패커유닛이 상방으로 이격되게 상기 단위로드를 상승시키는 패킹단계와; 상기 패킹단계 이후, 상기 단위로드와 상기 천공 및 패커유닛에 형성된 중공부를 통해 상기 천공홀의 저부로 그라우팅재를 주입하는 주입단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 패킹단계는 상기 천공홀의 내주면 방향으로 상기 자켓의 외경이 확장되게 상기 단위로드와 상기 천공 및 패커유닛을 상기 천공홀의 저면에 대해 상승시키는 로드상승단계와, 하강된 상기 승강부재에 의해 상기 승강부재에 대해 돌출되어 상기 자켓을 상기 천공홀의 내주면 방향으로 가압하는 상기 펼침날개에 의해 상기 자켓이 상기 천공홀의 내주면에 밀착되도록 상기 펼침날개가 회동되는 방향에 반대방향으로 상기 단위로드와 상기 천공 및 패커유닛을 회전 시키는 역회전 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 천공 및 그라우팅 로드장치와 이를 이용한 누설 지하수 차수공법은 천공홀에 그라우팅재 주입 시, 승강부재가 자중에 의해 하강되면서 펼침날개가 자켓의 외경이 확장되게 천공홀 내주면 측으로 확개되어 자켓이 천공홀과 단위로드 사이의 공간을 폐쇄하므로 천공홀로 주입되어 상승되는 그라우팅재 차단이 용이하고 작업공정이 간결한 이점이 있다.

본 발명의 천공 및 그라우팅 로드장치와 이를 이용한 누설 지하수 차수공법은 펼침날개에 의해 자켓의 외경이 확장되므로 자켓이 천공홀의 내주면에 의해 일부 손상되더라도 자켓의 외경확장상태가 유지되므로 그라우팅재 차단 효율이 향상될 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 천공 및 그라우팅 로드장치를 이용하여 천공홀을 형성하는 사용상태를 나타낸 측면도이고,
도 2는 도 1의 천공 및 그라우팅 로드장치의 일부 분리사시도이고,
도 3은 도 1의 천공 및 그라우팅 로드장치의 일부 측단면도이고,
도 4는 도 1의 천공 및 그라우팅 로드장치의 고무자켓이 천공홀에 밀착된 상태를 나타낸 일부 측단면도이고,
도 5는 도 1의 천공 및 그라우팅 로드장치의 고무자켓이 천공홀에 밀착되게 외경이 확장된 상태를 나타낸 횡단면도이고,
도 6은 도 1의 천공 및 그라우팅 로드장치의 고무자켓의 외경이 복원된 상태를 나타낸 횡단면도이고,
도 7은 천공홀 형성 후, 도 1의 천공 및 그라우팅 로드장치를 상승시킨 후대수층이 형성된 그라우팅재를 천공홀로 주입하는 상태를 나타낸 측면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 천공 및 그라우팅 로드장치와 이를 이용한 누설 지하수 차수공법을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 7에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 천공 및 그라우팅 로드장치(10)가 도시되어 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 천공 및 그라우팅 로드장치(10)는 댐, 저수지(1)의 둑, 하천의 둑 등의 보수 및 시공, 지하관정의 개발, 이하의 연약지반 보강, 지하공을 형성하기 위한 천공작업 등에 이용된다.

이러한 천공 및 그라우팅 로드장치(10)는 천공기(100)의 리드(101)를 따라 승강되는 헤드부(102)의 주축 즉, 액튜에이터에 의해 회전되며 중공(미도시)을 가지는 주축(103)과 결합되는 것으로, 상기 중공과 연통되는 제1중공부(21)를 가지며 상하로 상호 결합되는 다수의 단위로드(20)와, 다수의 단위로드(20) 중 최하단에 장착되는 단위로드(20)의 하단 측에 결합되어 지중을 천공하거나 천공된 천공홀(5)에 그라우팅재가 천공홀(5)과 단위로드(20)의 외주면 사이로 상승되는 것을 차단하는 천공 및 패커 유닛(30)을 구비한다.

다수의 단위로드(20)는 동일한 길이로 연장되며 상하로 상호 결합이 가능하도록 하단 내주면에 나사선이 형성되고 상단 외주면에 나사선이 형성될 수 있다. 다수의 단위로드(20)는 천공하고자 하는 천공홀의 깊이에 따라 상호 결합된 개수가 달리될 수 있다.

천공 및 패커유닛(30)은 로드커플러(32)와, 천공유닛(40)과, 패커수단(70)을 구비한다.

로드커플러(32)는 상하로 연장된 원기둥형상으로 형성되는데, 내부에 단위로드(20)의 제1중공부(21)와 연통되게 상하로 관통된 제2중공부(33)가 형성된다. 로드커플러(32)는 단위로드(20)의 하단으로 삽입되는 상부의 외주면에 나사선이 형성되고, 길이방향 중심측에 후술되는 자켓지지관(90)의 상승을 제한하도록 외경이 확장된 외경확장부(34)와, 제2중공부(33)의 내경이 확장되며 내주면에 나사선이 형성된 내경확장부(35)가 형성된다.

천공유닛(40)은 로드커플러(32)에 하방으로 돌출되게 결합되는 승강지지축(41)과, 승강지지축(41)이 내부로 관통되며 승강지지축(41)에 대해 상하로 승강가능한 승강부재(50)와, 승강부재(50)의 하부에 삽입결합되는 드릴팁(60)을 구비한다.

승강지지축(41)은 상부가 로드커플러(32)의 내경확장부(35)에 삽입되어 나사결합되며 하방으로 돌출되게 결합되어 승강부재(50) 내로 관통 연장되어승강부재(50)의 승강을 가이드하는 축 본체부(43)와, 축 본체부(43)의 하단과 연결되어 승강부재(50) 내에 위치되며 축 본체부(43)보다 큰 외경을 가져 하강된 승강부재의 상부를 지지하여 승강부재(50)의 승강 위치에 따라 드릴팁(60)과 기어 연결되거나 해제되는 드릴팁체결부(46)를 구비한다. 그리고, 승강지지축(41)은 축 본체부(43)와 드릴팁 체결부(46) 내로 상하로 관통되어 제2중공부(33)와 연통된 제3중공부(42)가 형성된다.

축본체부(43)는 상부 외주면에 로드커플러(32)와 나사결합을 위한 나사선이 형성되고 그 하방의 외주면 양측에는 제1핀결합홈(45)이 형성된다. 드릴팁체결부(46)는 하면에 제3중공부(42)를 중심으로 방사방향으로 연장되되 원주방향으로 연속배열되는 다수의 제1기어(47)가 형성된다.

승강부재(50)는 로드커플러(32)에 대해 하방으로 돌출된 승강지지축(41)이 내부로 수용되게 상하로 관통된 관통부(51)가 형성되되 승강된 위치에 따라 드릴팁체결부(46)에 거치되게 상부 내경이 하부보다 축소되게 관통된 거치턱부(55)가 형성된다.

거치턱부(55)에는 후술되는 패커수단 중 하나로서 측부로 관통되되 나선방향으로 연장되며 원주방향으로 상호 이격된 복수의 제1회전가이드공(56)이 형성된다.

관통부(51)는 축본체부(43)가 승강되게 축본체부(43) 보다 크고 드릴팁체결부(46) 보다 작은 내경으로 관통형성된 축본체부 승강부(51a)와, 축본체부 승강부(51a)의 아래에서 드릴팁체결부(46)가 승강되게 드릴팁체결부(46)의 외경에 대응되거나 큰 내경을 갖는 체결부승강부(51b)와,체결부승강부(51b)의 아래에서 내주면에 나사선이 형성되어 드릴팁(60)이 나사결합되는 드릴팁결합부(51c)를 구비한다.

드릴팁(60)은 중심측에 제3중공부(42)와 연통가능하게 상하로 관통된 제4중공부(61)가 형성되고, 승강부재의 내로 삽입결합되게 외주면에 드릴팁결합부(51c) 와 나사결합을 위한 나사선이 형성되고 상면에 상기 제1기어(47)들과 치합되게 제4중공부(61)를 중심으로 방사방향으로 연장되되 원주방향으로 연속배열되는 다수의 제2기어(63)가 형성된 결합부(62)와, 결합부(62)의 하단과 연결되며 승강부재(50)보다 큰 외경을 가지며 하면에는 제4중공부(61) 둘레로 지중을 천공하기 위한 다수의 파쇄돌기(66)가 형성되는 팁본체부(65)를 구비한다.

패커수단(70)은 다수의 단위로드(20) 중 최하단에 위치한 단위로드(20)와 승강부재(50)가 상하로 각각 일부 삽입되게 내부가 상하로 관통되며 구부러짐이 가능한 자켓(71)과, 로드커플러(32)에 대해 승강 가능하게 로드커플러(32)의 하부가 삽입되며 하단이 승강부재(50)의 상단과 연결되고 상부 외주면에 자켓(71) 상부가 고정 장착되는 자켓지지관(90)과, 승강부재(50)가 최하단의 단위로드(20)에 대해 하방으로 이격되게 하강 시 자켓(71)의 외경이 확장되면서 천공홀(5)에 밀착되게 승강부재(50)에 대해 측방향으로 돌출되게 회동되며 원주방향으로 동일간격 상호 이격되는 펼침날개(84)와, 축 본체부(43)의 하부 측부에 상호 멀어지는 방향으로 돌출되게 장착되는 복수의 제1가이드핀(59)과, 승강부재(50)의 내경이 축소된 거치턱부에 형성되며 제1가이드핀(59)이 삽입되어 승강부재(50)가 승강 시 회전되도록 유도하는 제1회전가이드공(56)과, 축본체부(43)의 둘레에 위치되게 로드커플러(32)의 하면에 하방으로 돌출되게 고정장착되며 일정간격 상호 이격되어 펼침날개(84)의 회동을 지지하는 고정핀(82)과, 승강부재(50)의 상면에 상방으로 돌출되게 고정 장착되고 펼침날개(84)에 길이방향으로 연장되게 관통형성된 펼침가이드공(85)을 관통하여 승강부재(50)가 회전되면서 승강 시 펼침날개(84)가 승강부재(50)에 대해 측부로 돌출되거나 돌출해제되게 회동되도록 가이드하는 복수의 회전핀(80)을 구비한다.

자켓지지관(90)은 상단에 외측으로 원주방향을 따라 돌출된 지지플랜지(91)와, 하단 내주면에 원주방향을 따라 돌출형성된 결합턱(93)과, 펼침날개(84)가 승강부재(50)와 자켓지지관(90)에 대해 측방향으로 돌출되거나 돌출해제될 수 있도록 펼침날개(84)에 대응되는 위치에 관통형성되며 원주방향으로 연장된 복수의 날개진퇴공(95)이 형성된다.

날개진퇴공(95)은 자켓지지관(90)이 승강 시, 펼침날개(84)에 간섭되지 않도록, 자켓지지관(90)의 원주방향으로 길이연장되고, 펼침날개(84)의 상하 높이보다 큰 상하방향의 폭을 갖도록 관통형성된다.

자켓(71)은 상부가 로드커플러의 둘레에 위치하는 자켓지지관(90)의 상부에 결합되어 자켓지지관(90)과 함께 상하로 이동가능하며, 외경이 확장가능하게 구부러짐 및 신축가능한 소재로 형성된 자켓본체부(73)와, 승강부재(50)가 관통되게 상하로 관통된 원형관형상으로 형성되어 상단 원주방향을 따라 자켓본체부(73)의 하단이 결합되며 측방향을 관통되되 승강부재(50)의 회전방향에 반대방향으로 나선연장되는 제2회전가이드공(76)이 형성된 승강부재연결부(75)를 구비한다.

그리고 패커수단(70)은 제2회전가이드공(76)에 관통 연장되게 승강부재(50)의 외주면에 하부에 형성된 제2핀결합공(57)에 장착되는 제2가이드핀(78)을 더 구비한다.

자켓의 제2회전가이드공(76)은 제1회전가이드공(56)과 반대방향으로 나선연장되어, 승강부재(50) 하강 시 자켓의 하부가 상방으로 들어올려지도록 제2가이드핀(78)의 이동방향을 가이드한다.

펼침날개(84)는 하강되는 승강부재의 회전 방향으로 회동되면서 승강부재(50)에 대해 측방향으로 돌출되게 회동되는데, 승강부재의 회전방향의 반대방향으로 절곡되게 형성되어 있다. 펼침가이드공(85)은 펼침날개(84)의 폭 방향 내측에 상하로 관통되녀 펼침날개(84)의 길이방향으로 연장된다.

펼침날개(84)은 일단이 고정핀(82)이 상하로 관통되어 고정핀(82)의 하단에 외경이 확장된 거치플랜지(83)에 지지된다.

그리고, 패커수단(70)은 각 펼침날개(87)의 타단에 힌지결합되며 펼침날개(87)가 승강부재와 자켓지지관(90)의 외경 내에 위치 시 링 형상을 이루며 상호 접하도록 외측으로 볼록한 호형곡률을 갖도록 원주방향으로 길이연장된 다수의 자켓가압부재(87)를 구비한다.

다수의 자켓가압부재(87)는 펼침날개(87)를 향하는 일면이 펼침날개(87)에 대해 회동가능하게 장착되고 상하방향으로 일정한 폭을 갖는다.

상술한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시 예에 따른 천공 및 그라우팅 로드 장치를 이용한 누설지하수 차수공법은 아래와 같다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 누설 지하수 차수공법은 지중에 천공홀을 형성하는 천공단계와, 그라우팅재 주입을 위해 천공홀을 폐쇄하는 패킹단계와, 천공홀이 상방으로 폐쇄된 상태에서 그라우팅재를 주입하는 주입단계를 포함한다.

천공단계는 천공기(100)의 헤드부(102)의 구동축과 연결된 다수의 단위로드(20)와, 다수의 단위로드(20) 중 최하단에 위치한 단위로드(20)와 연결된 천공 및 패커유닛(30)의 드릴팁(60) 회전시켜 사면 등 지반에 천공홀(3)을 천공하는 단계이다. 드릴팁(60) 회전에 의해 파쇄된 토사분은 제1 내지 제4중공부를 통해 외부로 배출될 수 있다.

패킹단계는 도 4, 도 5 및 도 6을 참고하면, 자중에 의해 회전되면서 드릴팁(60)과 함께 하강되는 승강부재(50)에 의해 승강부재(50)에 연결된 펼침날개(84)가 회동되면서 단위로드(20)와 드릴팁(50) 사이에 마련된 외경이 확장 가능한 자켓(90)이 천공홀(5)의 내주면에 밀착되게, 천공홀(5)의 저면에 대해 천공 및 패커유닛(30)이 상방으로 이격되게 단위로드(20)를 상승시키는 단계이다.

패킹단계는 천공홀(3)의 내주면 방향으로 자켓(71)의 외경이 확장되게 단위로드(20)와 천공 및 패커유닛(30)을 천공홀(30)의 저면에 대해 상승시키는 로드상승단계와, 천공 및 패커유닛 상승 시 하강된 승강부재(50)에 의해 승강부재(50)에 대해 돌출되어 자켓(71)을 천공홀(3)의 내주면 방향으로 가압하는 펼침날개(84)에 의해 자켓(71)이 천공홀(5)의 내주면에 밀착되도록 펼침날개(84)가 회동되는 방향에 반대방향으로 단위로드(20)와 천공 및 패커유닛(30)을 회전 시키는 역회전 단계를 더 포함한다.

단위로드(20)와 천공 및 패커유닛(30)은 헤드부(102)의 주축, 즉 액튜에이터에 의해 회전될 수 있다.

주입단계는 패킹단계 이후, 해드부의 중공부(미도시), 단위로드(20)와 천공 및 패커유닛(30)에 형성된 제1 내지 제4중공부(21,33,42,61)를 통해 대수층(3)이 형성된 천공홀(5)의 저부로 그라우팅재를 주입하는 단계이다.

지금까지 상술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 천공 및 그라우팅 로드장치(10)와 이를 이용한 누설 지하수 차수공법은 천공홀에 그라우팅재 주입 시, 승강부재(50)가 자중에 의해 하강되면서 펼침날개(84)가 자켓(71)의 외경이 확장되게 천공홀(5) 내주면 측으로 확개되어 자켓(71)이 천공홀(5)과 단위로드(20) 사이의 공간을 폐쇄하므로 천공홀(5)로 주입되어 상승되는 그라우팅재 차단이 용이하고 작업공정이 간결한 이점이 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 천공 및 그라우팅 로드장치와 이를 이용한 누설 지하수 차수공법은 펼침날개(84)에 의해 자켓(71)의 외경이 확장되므로 자켓(71)이 천공홀(5)의 내주면에 의해 일부 손상되더라도 자켓(71)의 외경 확장 상태가 유지되므로 그라우팅재 차단 효율이 향상될 수 있는 이점이 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

5 : 천공홀 10 : 천공 및 그라우팅 로드장치
20 : 단위로드 30 : 천공 및 패커유닛
40 : 천공유닛 41 : 승강지지축
50 : 승강부재 59 : 제1가이드핀
60 : 드릴팁 70 : 패커수단
71 : 자켓 78 : 제2가이드핀
80 : 회전핀 82 : 고정핀
84 : 펼침날개 90 : 자켓지지관

Claims

천공기의 헤드부의 구동축과 연결되는 것으로, 각각 제1중공부를 가지며 상하로 상호 연결가능한 다수의 단위로드와; 다수의 상기 단위로드 중 최하단에 위치한 상기 단위로드에 결합되어 지중에 천공홀을 형성하거나, 상기 천공홀에 주입되는 그라우팅재가 상기 천공홀과 상기 단위로드의 외주면 사이로 상승되는 것을 차단하는 천공 및 패커유닛;을 구비하고,
상기 천공 및 패커유닛은
상하로 상호 결합된 다수의 상기 단위로드 중 최하단에 위치한 상기 단위로드에 대해 승강가능하게 연결된 승강부재와, 상기 승강부재의 하부에 삽입결합된 드릴팁을 포함하는 천공유닛과;
다수의 상기 단위로드 중 최하단에 위치한 상기 단위로드와 상기 승강부재가 상하로 각각 일부 삽입되게 내부가 상하로 관통되며 구부러짐이 가능한 자켓과, 상기 승강부재가 상기 단위로드에 대해 이격되게 하강 시 상기 자켓이 외경이 확장되면서 상기 천공홀에 밀착되게 상기 승강부재에 대해 측부로 돌출되게 회동되는 펼침날개를 포함하는 패커수단;을 구비하고,
상기 천공 및 패커유닛은 다수의 상기 단위로드 중 최하단에 장착되는 상기 단위로드의 하단에 결합되며 상기 제1중공부와 연통되게 상하로 관통된 제2중공부가 형성된 로드 커플러;를 더 구비하고,
상기 천공유닛은
상부가 상기 로드커플러의 하단 중심측에 하방으로 돌출되게 결합되어 상기 승강부재 내로 관통 연장되어 상기 승강부재의 승강을 가이드하는 축 본체부와, 상기 축 본체부의 하단과 연결되어 상기 승강부재 내에 위치되며 상기 축 본체부보다 큰 외경을 가져 하강된 상기 승강부재의 상부를 지지하여 상기 승강부재의 승강 위치에 다라 상기 드릴 팁과 기어 연결되거나 해제되는 드릴팁체결부를 구비하고, 상기 축 본체부와 상기 드릴팁체결부 내로 상하로 관통되어 상기 제2중공부와 연통된 제3중공부가 형성되는 승강지지축을 더 구비하고,
상기 승강부재는
상기 승강지지축이 내부로 수용되게 상하로 관통되되 승강된 위치에 따라 상기 드릴팁체결부에 거치되게 상부 내경이 하부보다 축소되게 관통되며,
상기 로드커플러에 대해 승강 가능하게 상기 로드커플러의 하부가 삽입되며 하단이 상기 승강부재의 상단과 연결되고 외주면에 상기 자켓이 장착되는 자켓지지관을 더 구비하고,
상기 자켓지지관은 상기 펼침날개가 상기 자켓지지관에 대해 측방향으로 돌출되거나 돌출해제될 수 있도록 상기 펼침날개에 대응되는 위치에 관통형성되며 원주방향으로 연장된 날개진퇴공이 형성되며,
상기 날개진퇴공은 상기 자켓지지관이 승강 시, 상기 펼침날개에 간섭되지 않도록, 상기 자켓지지관의 원주방향으로 길이연장되고, 상기 펼침날개의 상하 높이보다 큰 상하방향의 폭을 갖도록 관통형성되는 것을 특징으로 하는 천공 및 그라우팅 로드장치.
제 1항에 있어서, 상기 승강부재는
상기 로드커플러에 대해 하방으로 돌출된 상기 승강지지축이 내부로 수용되게 상하로 관통된 관통부가 형성되되 승강된 위치에 따라 상기 드릴팁체결부에 거치되게 상부 내경이 하부보다 축소되게 관통된 거치턱부가 형성되며,
상기 관통부는
상기 축본체부가 승강되게 상기 축본체부 보다 크고 상기 드릴팁체결부 보다 작은 내경으로 관통형성된 축본체부 승강부와,
상기 축본체부 승강부의 아래에서 상기 드릴팁체결부가 승강되게 상기 드릴팁체결부의 외경에 대응되거나 큰 내경을 갖는 체결부승강부와,
상기 체결부승강부의 아래에서 내주면에 나사선이 형성되어 상기 드릴팁이 나사결합되는 드릴팁결합부를 구비하는 것을 특징으로 하는 천공 및 그라우팅 로드장치.
천공기의 헤드부의 구동축과 연결되며 각각 제1중공부를 갖는 다수의 단위로드와, 다수의 상기 단위로드 중 최하단에 위치한 상기 단위로드에 결합된 드릴팁이 마련된 천공 및 패커유닛을 회전시켜 사면 등 지반에 천공홀을 천공하는 천공단계와;
자중에 의해 회전되면서 상기 드릴팁과 함께 하강되는 상기 천공 및 패커유닛의 승강부재에 의해 상기 승강부재에 연결된 펼침날개가 회동되면서 상기 단위로드와 상기 드릴팁 사이에 마련된 외경이 확장 가능한 자켓이 상기 천공홀의 내주면에 밀착되게, 상기 천공홀의 저면에 대해 상기 천공 및 패커유닛이 상방으로 이격되게 상기 단위로드를 상승시키는 패킹단계와,
상기 패킹단계 이후, 상기 단위로드와 상기 천공 및 패커유닛에 형성된 중공부를 통해 상기 천공홀의 저부로 그라우팅재를 주입하는 주입단계를 포함하며,
상기 패킹단계는
상기 천공홀의 내주면 방향으로 상기 자켓의 외경이 확장되게 상기 단위로드와 상기 천공 및 패커유닛을 상기 천공홀의 저면에 대해 상승시키는 로드상승단계와,
하강된 상기 승강부재에 의해 상기 승강부재에 대해 돌출되어 상기 자켓을 상기 천공홀의 내주면 방향으로 가압하는 상기 펼침날개에 의해 상기 자켓이 상기 천공홀의 내주면에 밀착되도록 상기 펼침날개가 회동되는 방향에 반대방향으로 상기 단위로드와 상기 천공 및 패커유닛을 회전 시키는 역회전 단계를 더 포함하며,
상기 천공 및 패커유닛은
다수의 상기 단위로드 중 최하단에 장착되는 상기 단위로드의 하단에 결합되며 상기 제1중공부와 연통되게 상하로 관통된 제2중공부가 형성된 로드 커플러와;
상기 로드커플러에 대해 승강 가능하게 상기 로드커플러의 하부가 삽입되며 하단이 상기 승강부재의 상단과 연결되고 외주면에 상기 자켓이 장착되는 자켓지지관;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 누설 지하수 차수공법.
제3항에 있어서, 상기 자켓지지관은
상기 펼침날개가 상기 자켓지지관에 대해 측방향으로 돌출되거나 돌출해제될 수 있도록 상기 펼침날개에 대응되는 위치에 관통형성되며 원주방향으로 연장된 날개진퇴공이 형성되며,
상기 날개진퇴공은 상기 자켓지지관이 승강 시, 상기 펼침날개에 간섭되지 않도록, 상기 자켓지지관의 원주방향으로 길이연장되고, 상기 펼침날개의 상하 높이보다 큰 상하방향의 폭을 갖도록 관통형성되는 것을 특징으로 하는 누설 지하수 차수공법.