KR102578197B1 - 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지반보강을 위해 주입되는 그라우팅이 균일한 강도를 갖도록 일정 높이로 순차적으로 타설할 수 있는 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치는, 상부와 하부가 개구된 원통형상으로 천공홀(2)의 내부로 삽입되는 케이싱(10)과; 케이싱(10) 내부에 고정된 그라우팅 주입관 지지부(20)의 삽입공(21)을 관통하여 케이싱(10)의 하단으로 연장되며 끝단으로 그라우팅을 분출하는 그라우팅 주입관(30)과; 직각삼각형 형상의 상협하광의 경사면을 갖으며 케이싱(10)의 하단에서 소정거리 이격된 외면을 감싸도록 형성되는 경사부(40)와; 케이싱(10)의 외면을 감싸면서 케이싱(10)의 외면을 따라 승강 또는 하강하는 승강부(50)와; 상협하광의 판형상으로 복수개가 승강부(50)의 하단에 회동가능하게 체결되는 그라우팅 역류 차단부(60);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지반보강을 위한 그라우팅 주입장치{Grouting injection device for ground reinforcement}

본 발명은 지반보강을 위해 주입되는 그라우팅이 균일한 강도를 갖도록 일정 높이로 순차적으로 타설할 수 있는 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치에 관한 것이다.

언더피닝 공법(underpinning construction method)이란 기존 구조물 기초의 깊이 또는 지지력을 증가시키기 위해서 기초를 신설, 보강하는 공법을 말하며, 특히 도심지와 같이 작업공간이 협소한 곳의 경우 구조물의 하부를 보강하기 위한 공법을 찾기 어려운데, 이때 사용되는 것이 언더피닝 공법이다.

국내에서는 철도, 교량, 도로, 하천 하부의 지하도로, 공동구의 교차 및 근접시공에 언더피닝 공법을 주로 적용하고 있으며, 1) 기존 구조물의 직하부에 새로운 구조물의 건설이 필요한 경우, 2) 기존 구조물에 근접하여 깊은 굴착이 필요한 경우, 3)기존 구조물의 지지력이 부족한 경우 또는 부등침하가 발생한 경우 등의 공사에 포괄적인 의미로서 적용하고 있다.

지하연속벽을 시공하는 종래 기술에서는, 우선 지하연속벽의 설계 두께를 감안하여 소정 폭을 가지는 도랑 형태로 지반을 굴착하여 "천공홀"을 형성한 후, 콘크리트, 결합재 등의 그라우팅을 타설하여 지하연속벽을 구축하게 된다.

그러나 찬공홀이 깊은 경우에 타설되는 한 번에 그라우팅이 타설되기 때문에 천공홀의 하부, 중부 및 상부에 위치하는 그라우팅의 강도가 균일하지 못하는 문제가 있다.

등록특허 10-0793407

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 지반보강을 위해 주입되는 그라우팅이 균일한 강도를 갖도록 일정 높이로 순차적으로 타설할 수 있는 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치는, 상부와 하부가 개구된 원통형상으로 천공홀(2)의 내부로 삽입되는 케이싱(10)과; 케이싱(10) 내부에 고정된 그라우팅 주입관 지지부(20)의 삽입공(21)을 관통하여 케이싱(10)의 하단으로 연장되며 끝단으로 그라우팅을 분출하는 그라우팅 주입관(30)과; 직각삼각형 형상의 상협하광의 경사면을 갖으며 케이싱(10)의 하단에서 소정거리 이격된 외면을 감싸도록 형성되는 경사부(40)와; 케이싱(10)의 외면을 감싸면서 케이싱(10)의 외면을 따라 승강 또는 하강하는 승강부(50)와; 상협하광의 판형상으로 복수개가 승강부(50)의 하단에 회동가능하게 체결되는 그라우팅 역류 차단부(60);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 케이싱(10)의 상단에는 천공홀(2)에 삽입된 케이싱(10)을 승하강시키는 로프가 고정되는 로프 고정부(11)가 형성되고, 승강부(50)의 외면에는 승강부(50)를 상하로 이동시키기 위한 이동손잡이(51)가 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 개구된 케이싱(10)의 내부에 고정되며 그라우팅 주입관(30)이 삽입되는 삽입공(21)이 상하방향으로 관통 형성되는 그라우팅 주입관 지지부(20)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 그라우팅 역류 차단부(60)는 상단이 좁고 중·하단이 넓은 폭을 갖으며 서로 이웃하는 그라우팅 역류 차단부(60)가 중첩되도록 위치하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 그라우팅 역류 차단부(60)는 일단이 승강부(50)의 하단 내면에 체결되고, 타단이 그라우팅 역류 차단부(60)의 상단 내면에 체결되는 플랙시블한 재질의 차단막(61)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 승강부(50) 및 케이싱(10)의 길이방향으로 일측면과 마주보는 타측면에 형성된 고정홀(71)과, 일측 고정홀(71)을 관통하여 타측 고정홀(71)에 체결되는 고정봉(75)으로 이루어진 고정부(70)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치는 그라우팅의 주입시에 천공홀의 내면을 따라 역류되는 것을 방지할 수 있기 때문에 천공홀에서 일정한 높이만큼 순차적으로 그라우팅을 타설하여 균일한 강도를 갖도록 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 그라우팅의 역류를 차단하는 그라우팅 역류 차단부(60)에 대해서 외부로 펼쳐지는 길이를 조절할 수 있기 때문에 서로 다른 천공홀의 폭에도 용이하게 사용할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치의 분해사시도.
도 2는 본 발명에 따른 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치에서 그라우팅 역류 차단부(60)의 사용 전 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치에서 그라우팅 역류 차단부(60)의 사용 후 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 그라우팅 역류 차단부(60)의 사용 후 단면도.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명에 따른 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치의 작동과정의 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

여기서, 도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명에 따른 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치는, 천공된 지반(1)의 시추된 천공홀(2)의 내부에 그라우팅을 주입한다. 이러한 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치는 케이싱(10), 그라우팅 주입관 지지부(20), 그라우팅 주입관(30), 경사부(40), 승강부(50), 이러한 승강부(50), 그라우팅 역류 차단부(60), 고정부(70)를 포함한다.

케이싱(10)은 상부와 하부가 개구된 원통형상으로 천공홀(2)의 내부로 삽입된다. 케이싱(10)의 상단에는 천공홀(2)에 삽입된 케이싱(10)을 승하강시키는 견인 로프 등이 고정되는 로프 고정부(11)가 형성된다. 이때, 로프 고정부(11)는 케이싱(10)의 승하강시에 케이싱(10)의 균형을 유지하도록 2개 이상 형성되는 것이 바람직하다.

그라우팅 주입관 지지부(20)는 개구된 케이싱(10)의 내부에 고정되며 그라우팅 주입관(30)이 삽입되는 삽입공(21)이 상하방향으로 관통 형성된다. 그라우팅 주입관 지지부(20)는 케이싱(10)의 하단부에만 형성되거나 또는 상단부와 하단부에 각각 형성될 수 있다. 그라우팅 주입관 지지부(20)가 케이싱(10)의, 상단부와 하단부에 함께 형성되면 그라우팅 주입시에 그라우팅 주입관(30)이 움직임을 방지할 수 있게 된다.

그라우팅 주입관(30)은 케이싱(10) 내부에 고정된 그라우팅 주입관 지지부(20)의 삽입공(21)을 관통하여 끝단은 케이싱(10)의 하단으로 연장된다. 그라우팅 주입관(30)의 끝단은 그라우팅을 분출하는 토출공(31)이 형성된다.

이러한 그라우팅 주입관(30)은 케이싱(10) 내부에 수직하게 위치하면서 케이싱(10)의 승강에 따라 함께 움직이며, 외부로부터 제공받은 그라우팅을 하단의 토출공(31)을 통해 케이싱(10)의 하단으로 분출하게 된다.

경사부(40)는 직각삼각형 형상의 상협하광의 경사면을 갖으며 케이싱(10)의 하단에서 소정거리 이격된 외면을 감싸도록 형성된다. 이때, 경사부(40)는 케이싱(10)의 하단 하부로 돌출되지 않게 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 경사부(40)는 후술하는 그라우팅 역류 차단부(60)가 하방으로 슬라이딩되면서 펼쳐지도록 하면서 케이싱(10)의 하단으로 분출된 그라우팅이 외면을 따라 역류되는 것을 차단하기도 한다.

승강부(50)는 원통형상으로 케이싱(10)의 외면을 감싸면서 케이싱(10)의 외면을 따라 승강 또는 하강한다. 승강부(50)의 외면에는 승강부(50)를 상하로 이동시키기 위한 이동손잡이(51)가 형성된 것이 바람직하다. 또한, 승강부(50)의 내면에 슬라이딩 롤러(52)가 형성되고, 케이싱(10)의 외면에는 슬라이딩 레일(12)이 형성되어 승강부(50)의 승하강시에 흔들림을 방지하면서 케이싱(10)의 외면이 밀착되는 것을 방지하는 것이 바람직하다.

이러한 승강부(50)는 그라우팅을 주입하는 경우에 케이싱(10)의 외면을 따라 하강하고, 평상시 또는 케이싱(10)을 천공홀(2)에서 이동하는 경우에 케이싱(10)을 따라 상승하게 된다.

그라우팅 역류 차단부(60)는 상협하광의 판형상으로 복수개가 승강부(50)의 하단에 회동가능하게 체결된다. 그라우팅 역류 차단부(60)는 상단이 좁고 중·하단이 넓은 폭을 갖으며 서로 이웃하는 그라우팅 역류 차단부(60)가 중첩되도록 위치하는 것이 바람직하다. 그라우팅 역류 차단부(60)의 상단은 승강부(50)의 하단에 힌지결합 등으로 회동가능하게 결합된다. 이때, 그라우팅 역류 차단부(60)의 표면은 일측에서 타측으로 라운드되도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 그라우팅 역류 차단부(60)는 일단이 승강부(50)의 하단 내면에 체결되고, 타단이 그라우팅 역류 차단부(60)의 상단 내면에 체결되는 플랙시블한 재질의 차단막(61)을 포함하는 것이 바람직하다.

이러한 그라우팅 역류 차단부(60)는 평상시에 케이싱(10)의 경사부(40) 상부에 위치하지만 승강부(50)의 하강하면 경사부(40)를 따라 하강하면서 그라우팅 역류 차단부(60)가 외측방향으로 펼쳐지면서 천공홀(2)의 내면에 밀착되어 그게 된다. 이때, 서로 이웃하는 그라우팅 역류 차단부(60)가 중첩되어 있기 때문에 그라우팅 역류 차단부(60) 사이에 틈새가 발생하지 않게 된다. 또한, 차단막(61)이 형성되면 그라우팅 주입시에 승강부(50) 하단과 그라우팅 역류 차단부(60) 상단 힌지결합 사이의 틈새로 역류되는 그라우팅을 차단할 수 있게 된다.

고정부(70)는 승강부(50) 및 케이싱(10)의 길이방향으로 일측면과 마주보는 타측면에 형성된 고정홀(71)과, 일측 고정홀(71)을 관통하여 타측 고정홀(71)에 체결되는 고정봉(75)을 포함한다. 고정홀(71)은 일정간격으로 다수개가 형성되어 하강하는 승강부(50)의 높이를 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이러한 고정부(70)는 그라우팅을 주입하기 전의 평상시에는 승강부(50)의 상단의 고정홀(71)에 고정봉(75)을 체결하여 그라우팅 역류 차단부(60)이 펼쳐지지 않은 상태를 유지하고, 그라우팅을 주입하는 경우에 승강부(50)를 하강시킨 후에 하단의 고정홀(71)에 고정봉(75)을 체결하면 그라우팅 역류 차단부(60)가 펼쳐진 상태를 유지할 수 있게 된다. 또한, 고정홀(71)이 일정간격으로 형성되어 천공홀(2)의 폭에 알맞게 그라우팅 역류 차단부(60)의 펼침상태를 조절할 수 있게 된다.

이하, 도 5a 내지 도 5f를 참조하여 본 발명의 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치의 작동과정에 대하여 설명한다.

먼저, 지반(1)에 천공홀(2)이 형성되면 케이싱(10)의 하단을 천공홀(2) 내부의 제1 주입구간(L1)까지 삽입한다. 이때, 케이싱(10) 상단의 로프 고정부(11)에 기중기 등에 연결된 견인 로프를 연결하면 케이싱(10)을 간단하게 천공홀(2)에 삽입할 수 있게 된다.

그 후, 케이싱(10)의 외면에 위치하는 승강부(50)를 하강시키면 승강부(50)의 하단에 회동가능하게 결합되어 있는 그라우팅 역류 차단부(60)도 케이싱(10)의 하단방향으로 하강한다. 이에 따라 그라우팅 역류 차단부(60)는 케이싱(10)의 외면에 형성된 경사부(40)를 따라 외측방향으로 펼쳐지면서 천공홀(2)의 내면에 밀착된다. 이때, 승강부(50)의 내면과 그라우팅 역류 차단부(60)의 내면 사이에 위치하는 차단막(61)도 함께 펼쳐지게 된다.

그리고, 그라우팅 역류 차단부(60)가 천공홀(2)의 내면에 밀착되면, 고정봉(75)을 승강부(50)의 하단의 고정홀(71)에 체결하여 그라우팅 역류 차단부(60)의 펼침상태를 유지한다.

한편, 케이싱(10)의 하단으로 연장된 그라우팅 주입관(30)을 통해서 그라우팅을 주입하여 케이싱(10) 하단 부분의 천공홀(2)을 그라우팅으로 채우게 된다. 이때, 주입된 그라우팅의 과주입으로 인하여 케이싱(10) 하단의 외면을 따라 상승하게 되더라도 그라우팅 역류 차단부(60)에 막히게 되어 더 이상 상승하는 것을 방지할 수 있게 된다.

이와 같은 과정을 통해서 케이싱(10)의 하단에 위치하는 제1 주입구간(L1)에 그라우팅이 채워지면 승강부(50)의 하단의 고정홀(71)에 체결된 고정봉(75)을 분리하고 승강부(50)를 상승시킨다. 이에 따라 승강부(50)의 상승에 의해서 그라우팅 역류 차단부(60)도 경사부(40)를 따라 상승하면서 접혀지게 된다.

그리고, 승강부(50)의 상승이 완료되면 승강부(50)의 상단의 고정홀(71)에 고정봉(75)을 체결하여 상승된 위치를 유지할 수 있게 된다. 이때, 하단의 고정홀(71)이 다수개 형성된 경우에는 그라우팅 역류 차단부(60)가 천공홀(2) 내면에서 소정거리 이격되도록 일부 상승시키고 위쪽의 하단의 고정홀(71)의 고정봉(75)을 체결하여 그라우팅 역류 차단부(60)의 일부가 펼쳐진 상태로 고정할 수도 있다.

그 후, 견인 로프에 연결된 케이싱(10)을 천공홀(2)에서 상승시켜 케이싱(10) 하단이 천공홀(2)의 제2 주입구간(L2)의 상부에 위치시킨다. 이에 따라 천공홀(2)의 제1 주입구간(L2)까지 그라우팅에 의해서 채워진 상태가 되며 케이싱(10)의 하단은 채워진 그라우팅의 상부에 위치하게 된다.

그리고, 그라우팅을 천공홀(2)의 제2 주입구간(L2)까지 채우기 위하여 승강부(50)에 체결된 고정봉(75)을 분리하고 승강부(50)를 하강시킨다. 이에 따라 그라우팅 역류 차단부(60)는 케이싱(10)의 외면에 형성된 경사부(40)를 따라 외측방향으로 펼쳐지면서 천공홀(2)의 내면에 밀착된다.

그 후, 그라우팅 주입관(30)을 통해서 그라우팅을 주입하고, 그라우팅이 채워지면 승강부(50)를 다시 제3 주입구간(L3)까지 추가로 상승키는 과정을 반복하여 천공홀(2) 내부 전체에 그라우팅을 채울 수 있게 된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

2 : 천공홀 10 : 케이싱
11 : 로프 고정부 12 : 슬라이딩 레일
13 : 관통홀 20 : 그라우팅 주입관 지지부
21 : 삽입공 30 : 그라우팅 주입관
40 : 경사부 50 : 승강부
51 : 이동손잡이 52 : 슬라이딩 롤러
60 : 그라우팅 역류 차단부 61 : 차단막
70 : 고정부 71 : 고정홀
75 : 고정봉

Claims (7)

1. 상부와 하부가 개구된 원통형상으로 천공홀(2)의 내부로 삽입되는 케이싱(10)과;
   케이싱(10) 내부에 고정된 그라우팅 주입관 지지부(20)의 삽입공(21)을 관통하여 케이싱(10)의 하단으로 연장되며 끝단으로 그라우팅을 분출하는 그라우팅 주입관(30)과;
   직각삼각형 형상의 상협하광의 경사면을 갖으며 케이싱(10)의 하단에서 소정거리 이격된 외면을 감싸도록 형성되는 경사부(40)와;
   케이싱(10)의 외면을 감싸면서 케이싱(10)의 외면을 따라 승강 또는 하강하는 승강부(50)와;
   상협하광의 판형상으로 복수개가 승강부(50)의 하단에 회동가능하게 체결되는 그라우팅 역류 차단부(60);를 포함하고,
   케이싱(10)의 상단에는 천공홀(2)에 삽입된 케이싱(10)을 승하강시키는 로프가 고정되는 로프 고정부(11)가 형성되고, 승강부(50)의 외면에는 승강부(50)를 상하로 이동시키기 위한 이동손잡이(51)가 형성된 것을 특징으로 하는 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치.
2. 삭제
3. 상부와 하부가 개구된 원통형상으로 천공홀(2)의 내부로 삽입되는 케이싱(10)과;
   케이싱(10) 내부에 고정된 그라우팅 주입관 지지부(20)의 삽입공(21)을 관통하여 케이싱(10)의 하단으로 연장되며 끝단으로 그라우팅을 분출하는 그라우팅 주입관(30)과;
   직각삼각형 형상의 상협하광의 경사면을 갖으며 케이싱(10)의 하단에서 소정거리 이격된 외면을 감싸도록 형성되는 경사부(40)와;
   케이싱(10)의 외면을 감싸면서 케이싱(10)의 외면을 따라 승강 또는 하강하는 승강부(50)와;
   상협하광의 판형상으로 복수개가 승강부(50)의 하단에 회동가능하게 체결되는 그라우팅 역류 차단부(60)와;
   개구된 케이싱(10)의 내부에 고정되며 그라우팅 주입관(30)이 삽입되는 삽입공(21)이 상하방향으로 관통 형성되는 그라우팅 주입관 지지부(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치.
4. 상부와 하부가 개구된 원통형상으로 천공홀(2)의 내부로 삽입되는 케이싱(10)과;
   케이싱(10) 내부에 고정된 그라우팅 주입관 지지부(20)의 삽입공(21)을 관통하여 케이싱(10)의 하단으로 연장되며 끝단으로 그라우팅을 분출하는 그라우팅 주입관(30)과;
   직각삼각형 형상의 상협하광의 경사면을 갖으며 케이싱(10)의 하단에서 소정거리 이격된 외면을 감싸도록 형성되는 경사부(40)와;
   케이싱(10)의 외면을 감싸면서 케이싱(10)의 외면을 따라 승강 또는 하강하는 승강부(50)와;
   상협하광의 판형상으로 복수개가 승강부(50)의 하단에 회동가능하게 체결되는 그라우팅 역류 차단부(60);를 포함하며,
   그라우팅 역류 차단부(60)는 상단이 좁고 중·하단이 넓은 폭을 갖으며 서로 이웃하는 그라우팅 역류 차단부(60)가 중첩되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치.
5. 청구항 4에 있어서, 그라우팅 역류 차단부(60)는 일단이 승강부(50)의 하단 내면에 체결되고, 타단이 그라우팅 역류 차단부(60)의 상단 내면에 체결되는 플랙시블한 재질의 차단막(61)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치.
6. 상부와 하부가 개구된 원통형상으로 천공홀(2)의 내부로 삽입되는 케이싱(10)과;
   케이싱(10) 내부에 고정된 그라우팅 주입관 지지부(20)의 삽입공(21)을 관통하여 케이싱(10)의 하단으로 연장되며 끝단으로 그라우팅을 분출하는 그라우팅 주입관(30)과;
   직각삼각형 형상의 상협하광의 경사면을 갖으며 케이싱(10)의 하단에서 소정거리 이격된 외면을 감싸도록 형성되는 경사부(40)와;
   케이싱(10)의 외면을 감싸면서 케이싱(10)의 외면을 따라 승강 또는 하강하는 승강부(50)와;
   상협하광의 판형상으로 복수개가 승강부(50)의 하단에 회동가능하게 체결되는 그라우팅 역류 차단부(60)와;
   승강부(50) 및 케이싱(10)의 길이방향으로 일측면과 마주보는 타측면에 형성된 고정홀(71)과, 일측 고정홀(71)을 관통하여 타측 고정홀(71)에 체결되는 고정봉(75)으로 이루어진 고정부(70)을 포함하는 것을 특징으로 하는 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치.
7. 청구항 6에 있어서, 고정홀(71)은 승강부(50)를 케이싱(10)에서 하강시키기 전의 위치를 고정하기 위한 상단의 고정홀(71)과 승강부(50)를 케이싱(10)에서 소정거리 하강시킨 후의 위치를 고정하기 위한 하단의 고정홀(71)로 이루어진 것을 특징으로 하는 지반보강을 위한 그라우팅 주입장치.

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