KR102609304B1 - 방향제어 시추공을 이용한 구조물하부 연약지반 및 지하공동 그라우팅 공법 및 이를 위한 그라우팅 시스템. - Google Patents
방향제어 시추공을 이용한 구조물하부 연약지반 및 지하공동 그라우팅 공법 및 이를 위한 그라우팅 시스템. Download PDFInfo
- Publication number
- KR102609304B1 KR102609304B1 KR1020220160660A KR20220160660A KR102609304B1 KR 102609304 B1 KR102609304 B1 KR 102609304B1 KR 1020220160660 A KR1020220160660 A KR 1020220160660A KR 20220160660 A KR20220160660 A KR 20220160660A KR 102609304 B1 KR102609304 B1 KR 102609304B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- drilling
- borehole
- buried pipe
- rod
- grout
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 239000011800 void material Substances 0.000 title 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 98
- 239000011440 grout Substances 0.000 claims abstract description 56
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 44
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 44
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims abstract description 34
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 25
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000009933 burial Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
- E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D2250/00—Production methods
- E02D2250/003—Injection of material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
Abstract
본 발명은 방향제어 시추공을 이용한 그라우팅 공법과 이를 위한 시스템을 게시한다. 그라우팅 공법은 시추공을 형성하기 위한 굴착구간의 토질과 매설물을 확인하는 천공준비단계와, 단부측에 천공 및 방향유도비트가 설치된 로드와 시추방향측정유닛이 장착된 로드가 연결된 로드유닛을 천공기의 헤드부에 장착하여 진입구로부터 연약지반 보강구간을 지나 도달구 측으로 방향제어하여 시추공들을 형성하는 시추공형성단계와, 상기 도달구에 도착한 천공장치의 비트가 설치된 로드의 단부에 매설관을 연결하고, 천공기를 이용하여 로드를 진입구측으로 후퇴시키면서 시추공형성단계에 형성된 각 시추공의 연약지반보강구간측에 매설관의 단부를 위치시키도록 시공하는 매설관시공단계와, 상기 매설관의 단부 측에 외주면에 패커가 설치되며 그라우트주입관 연결된 주입헤드부를 삽입하여 매설관의 단부측으로부터 그라우트를 연약지반 측으로 압출하여 그라우트를 주입하는 그라우트주입단계와, 상기 주입헤드부와 매설관을 소정거리 후퇴시키는 매설관후퇴단계를 반복하여 연약지반을 그라우팅 하는 연약지반그라우팅단계를 구비한다.
Description
본 발명은 방향제어 시추공을 이용한 그라우팅 공법에 관한 것으로, 더 상세하게는 터널, 지하 건축구조물 등의 하부측 연약지반에 방향성 시추공들을 형성하고, 이를 이용하여 보강하는 방향제어 시추공을 이용한 그라우팅 공법 및 이를 위한 방향제어 그라우팅 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 그라우팅 공법은 주입펌프 등을 이용하여 토사 또는 암반의 틈새 등에 그라우트(grout)를 주입하여 보강하는 공법으로, 주입관을 지반에 설치하고, 그 주입관을 통해 그라우트를 분산시켜 그라우트가 지반에 고결되도록 함으로써 대상 지반의 지내력을 증가시키거나 투수 계수를 감소시켜 차수성을 향상시키며, 압축성을 줄이고 시공 시 발생하는 소음 및 진동을 감소시켜 저진동, 저소음의 공사를 가능케 하는 공법이다.
이러한 공법은, 주로 차수 그라우트, 터널, 댐, 방조제 차수 및 보강 그라우트, 자립식 토류벽용 그라우트 등에 다양하게 적용되고 있다.
그러나 건설 또는 건설중인 터널 하부 측의 보강, 또는 지하구조물 하부측의 연약지반의 보강작업은 개착이 이루어지지 않은 상태에서 이루어지게 되는데, 실질적으로 보강을 위한 그라우트의 주입이 어렵다.
특히, 터널의 지하구간 중, 상부수직보강 및 경사보강은 상대적으로 어렵다. 터널의 하부의 연약지반 구간에 충전보강의 경우, 보강에 따른 많은 비용과 공사시간이 소요된다.
또한 연약지반을 보강하기 위하여 그라우트가 지중에 주입되는 과정에서 많은 에너지손실로 분사의 유속 및 유량에 한계가 발생하여 효율이 떨어지는 문제가 있으며, 그라우트의 품질을 보장하기 어렵다.
대한민국 등록특허 제10-2324793호에는 외부패커를 이용한 터널보강용 침투그라우팅 동시주입공법이 게시되어 있으며, 대한민국 등록특허 제 10-2234214호에는 연약지반의 그라우팅을 위한 고속침투주입공법 및 시스템이 게시되어 있다.
그리고 대한민국 등록특허 제 10-1448294호에는 방향제어가 가능한 수평천공방법 및 그 장치가 게시되어 있으며, 대한민국 공개특허 제 2002-0025936호에는 방향제어 시추조사장치 및 그에 따른 터널의 시공법이 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 터널의 하부구간중 수직 및 경사보강이 어려운 구간에 방향제어를 이용하여 천공 후 그라우팅 함으로써 경제적인 시공을 도모할 수 있으며, 그라우트 주입효과를 극대화 시킬 수 있는 방향제어 시추공을 이용한 그라우팅 공법 및 이를 위한 방향제어 그라우팅 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방향제어 시추공을 이용한 그라우팅공법은 시추공을 형성하기 위한 굴착구간의 토질과 매설물을 확인하는 천공준비단계와,
단부측에 천공 및 방향유도비트가 설치된 로드와 시추방향측정유닛이 장착된 로드가 연결된 로드유닛을 천공기의 헤드부에 장착하여 진입구로부터 연약지반 보강구간을 지나 도달구 측으로 방향제어 하여 시추공들을 형성하는 시추공형성단계와,
상기 도달구에 도착한 천공장치의 비트가 설치된 로드의 단부에 매설관을 연결하고, 천공기를 이용하여 로드를 진입구측으로 후퇴시키면서 시추공형성단계에 형성된 각 시추공의 연약지반보강구간 측에 매설관의 단부를 위치시키도록 시공하는 매설관시공단계와,
상기 매설관의 단부 측에 외주면에 패커가 설치되며 그라우트주입관 연결된 주입헤드부를 삽입하여 매설관의 단부측으로부터 그라우트를 연약지반 측으로 압출하여 그라우트를 주입하는 그라우트주입단계와,
상기 주입헤드부와 매설관을 소정거리 후퇴시키는 매설관후퇴단계를 반복하여 연약지반을 그라우팅 하는 연약지반그라우팅단계를 구비한다.
상기 주입헤드부와 매설관을 소정거리 후퇴시키는 매설관후퇴단계를 반복하여 연약지반을 그라우팅 하는 연약지반그라우팅단계를 구비한다.
본 발명에 있어서, 상기 시추공형성단계는 천공기의 헤드부를 이용하여 로드를 회전시켜 시추하는 경사시추단계와,
천공 및 방향유도비트의 천공방향유도면이 경사방향을 향하도록 한 후 천공기의 헤드부를 이용하여 방향전환이 이루어지도록 전진시키는 방환전환단계를 구비한다.
상기 연약지반 그라우팅단계는 시추공들 중 적어도 하나에 M307를 주입하여 보강하는 제1보강단계와,
상기 연약지반 그라우팅단계는 시추공들 중 적어도 하나에 M323를 주입하여 보강하는 제1보강단계를 구비한다.
그리고 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방향제어 시추공을 이용한 그라우팅 시스템은 천공깊이에 따라 상호 연결된 로드들의 단부에 설치되는 시추공의 방향전환을 위해 일방향으로 경사지며 다수의 배출공이 형성된 천공방향유도면을 가진 천공 및 방향유도비트와, 상기 비트와 설치된 로드와 결합되며 내부에 시추방향검출기가 장착된 시추유닛과,
상기 시추유닛에 의해 방향성 시추가 이루어져 형성된 시추공들에 삽입된 매설관과,
상기 매설관에 삽입되며 외주면에 패커가 설치된 주입헤드와, 상기 주입헤드에 그라우트를 공급하기 위한 그라우트 공급관들과, 상기 그라우트 공급관들에 그라우트를 공급하기 위한 그라우트 공급부와, 주입관과 주입헤드를 후방으로 이송시키기 위한 이송부를 구비한 그라우팅 유닛을 구비한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 방향제어 시추공을 이용한 그라우팅 공법 및 이를 위한 방향제어 그라우팅 시스템은 개착하여 시공이 어려운 연약지반의 보강이 용이하여, 경제적인 시공이 가능하다. 특히, 그라우팅을 하기 위한 부위에 방향제어를 통한 시추공을 형성함으로써 그라우팅공사 영역을 확장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방향제어 시추공 이용한 그라우팅 위한 방향제어 그라우팅 시스템을 개략적으로 도시한 단면도,
도 2는 로드에 천공 및 방향유도비트와 시추방향측정유닛이 설치된 상태를 나타내 보인 단면도,
도 3는 본 발명에 따른 방향제어 시추공을 이용한 그라우팅공법을 나타내 보인 블록도,
도 4은 본 발명에 따른 그라우팅 유닛을 개략적으로 나타내 보인 도면,
도 5는 연약지반이 그라우팅 되는 상태를 나타내 보인 단면도.
도 2는 로드에 천공 및 방향유도비트와 시추방향측정유닛이 설치된 상태를 나타내 보인 단면도,
도 3는 본 발명에 따른 방향제어 시추공을 이용한 그라우팅공법을 나타내 보인 블록도,
도 4은 본 발명에 따른 그라우팅 유닛을 개략적으로 나타내 보인 도면,
도 5는 연약지반이 그라우팅 되는 상태를 나타내 보인 단면도.
본 발명에 따른 방향제어 시추공을 이용한 그라우팅 공법 및 이를 위한 방향제어 그라우팅 시스템은 연약지반의 지중에 설치되는 건축구조물 또는 터널의 하부구간을 충전보강(plugging)은 것으로, 시추용 천공기와 시추용 천공기에 의해 천공된 시추공에 그라우트를 주입하기 위한 그라우팅유닛으로 이루어진다.
도 1 내지 도 2는 그라우팅을 위한 시추공을 천공하기 위한 시추용 천공기를 나타내 보였으며, 도 4에는 본 발명에 따른 시추가 이루어진 시추공에 그라우팅하는 그라우팅유닛을 개략적으로 나타내 보였다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 터널의 지하구간의 연약지반 즉, 실트질 모래층의 연약지반을 그라우팅하기 위한 공사의 시추용 천공기(10)는 구동부가 구비된 본체에 리드(11)가 설치되고, 이 리드를 따라 이동 가능하게 설치되며 유압모터에 의해 구동되는 구동축을 가지는 헤드부(12)를 구비한다.
그리고 상기 헤드부의 구동축에는 방향성 시추공을 형성하기 위한 것으로. 로드유닛(20)을 더 구비한다. 상기 로드유닛(20)은 도 4에 도시된 바와 같이 중공을 가지며 양단부에 암나사부와 숫나사부 가지는 로드들을 시추깊이에 따라 상호 연결하면서 사용하는 것으로, 전 단부측의 로드(21)에는 시추를 위한 천공 및 방향유도비트(30)가 장착되고, 로드(21)과 연결되는 로드(22)에는 시추방향측정유닛(40)이 설치된다.
천공 및 방향유도비트(30)는 비트본체(31)의 일측에 로드(21)와 나사결합되는 나사결합부(32)가 형성되고, 전면측에는 소정의 각도로 경사진 천공방향유도면(33)이 형성된다. 그리고 상기 비트본체(31)에는 상기 로드(21)의 중공과 연통되는 중공부(34)가 형성되고, 상기 천공방향유도면(33)에는 중공부와 연통되는 복수개의 배출공(35)들이 형성된다.
그리고 상기 로드유닛(20)을 이루는 것으로 상기 방향유도비트(30)와 인접되는 로드(22)의 내부에는 시추방향측정유닛(40, MWD;measuring while drilling unit)의 설치된다. 이 시추방향측정유닛(40)은 로드(22)의 중공의 중심측에 설치될 수 있도록 자이로스코프(42), 압력모듈(43) 이 설치된 봉상의 모듈본체(41)를 구비한다. 그리고 상기 모듈본체(41)의 외주면에는 상기 모듈본체(41)를 로드(22)의 중공 중심축에 위치시킬 수 있도록 복수의 지지편(44, centralizer)들이 설치된다. 그리고 도면에는 도시되어 있지 않으나 상기 시추방향측정유닛(40)은 가속도계(accelerometers)와 모니터링유닛을 구비된다. 상기 시추방향측정유닛(40)과 모니터링 유닛은 무선에 의해 신호를 송수신 할 수 있는 수단를 구비한다.
그리고 상기와 같은 시추용 천공기(10)를 이용하여 천공된 시추공(300)들에 그라우트를 이용하여 그라우팅하기 위한 그라우팅 유닛(50)은 시추공(300)의 도달구(320)로부터 연약지반 보강영역(330)으로 삽입되는 매설관(51)과, 상기 매설관(51)의 단부측으로 삽입되어 지지되는 주입헤드(55)와 상기 주입헤드(55)와 연결되어 주입헤드(55)에 그라우트를 공급하기 위한 제1,2그라우트공급관(52)(53)들을 구비한다. 그리고 도달구(320)측에 설치되어 제1,2,그라우트공급관(52)(53)와 각각 연결되어 그라우트를 공급하기 위한 주입유닛(57)들을 구비한다. 상기 주입유닛(57)은 주입액탱크(58)들로부터 주입액을 연약지반(200)에 주입하기 위한 것으로, 구동부에 의해 구동되는 인젝션펌프로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 상기 주입유닛은 그라우트를 주입헤드에 펌핑하기 위한 피스톤 펌프로 이루어질 수도 있다.
상기 그라우팅유닛(50)은 주입헤드(55)의 외주면과 매설관(51)의 내주면 사이에 기밀을 유지하기 위한 패커유닛(60)을 더 구비한다. 이 패커유닛(60)은 상기 주입헤드(55)의 외주면에 설치되어 고압의 수압 또는 공압에 팽창 및 수축되는 패커(61)와, 상기 주입헤드(55)와 연결되어 상기 패커(61)를 팽창시키기 위한 공압 또는 수압공급관(62)과 상기 공압 또는 수압공급관(62)에 압력을 공급하기 위한 압축기(63)가 더 구비될 수 있다.
그리고 도면에는 도시되어 있지 않으나 후술하는 그라우팅단계의 수행에 맞추어 매설관(51)을 인출할 수 있는 매설관인출유닛(미도시)를 더 구비 할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 방향제어 시추공 이용한 그라우팅 시스템을 이용한 그라우팅 공법을 도 1 내지 3 및 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
지중에 설치되는 터널 또는 건축구조물 특히, 실트질 세립모래층의 설치되는 터널의 하부구간의 연약지반을 보강하기 위해서는 먼저, 시추공을 형성하기 위한 굴착구간의 토질과 매설물을 확인하는 천공준비단계(100)를 수행한다.
상기 천공준비단계(100)는 시추가 시작되는 진입구(310)와 시추가 완료되는 도달구(320)에 각각 피트(pit)를 시공하는 피트시공단계(101)를 더 구비한다. 상기 피트시공단계(101)는 천공을 위해 상호 연결된 로드들의 인입 및 인출 수 주위의 지반이 무너지지 않도록 유도관들이 매립되어 시공될 수 있다.
상기 피트시공단계(101)에 의해 피트의 시공이 완료되면, 시추용 천공기(10)와 로드유닛(20)을 이용하여 방향성 시추공형성단계(110)를 수행한다.
이 방향성 시추공 형성단계(110)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 진입구(310)로부터 연약지반보강영역(330)를 경유하여 도달구(320)로 시추공(300)을 형성하기 위한 것으로, 시추용 천공기(10) 헤드부의 구동축에 로드유닛의 후단부측을 결합하고, 이를 회전시키면서 진입구(310) 천공작업을 수행한다. 천공이 진행되는 동안 로드유닛(20)을 이루는 로드들은 지속적으로 연결된다.
상기 방향성시추공 형성단계(110)는 시추작업 시 천공 및 방향성비트(30)가 설치된 로드(20)의 진입각도는 8.0 ~ 25.0도 범위로 하여 경사시추 작업을 수행하는 경사시추단계(111)와, 상기 경사시추단계(111)이 이루어진 후 소정의 방향으로 방향을 제어하며 천공하는 방향제어시추단계(112)를 더 구비한다.
상기 경사시추단계(111)를 시추용 천공기를 이용하여 로드를 회전시킴과 아울러 로드의 중공을 통하여 물을 공급하며 시추작업을 수행하게 되는데, 이때에 상기 천공 및 방향성유도비트(30)는 회전하면서 굴착작업을 수행하게 된다.
상기 방향제어시추단계(112)는 경사시추단계(112)가 이루어지는 과정에서 상기 시추방향측정유닛(40)에 측정된 깊이, 시추방향을 모니터링 하는 과정에서 방향제어위치에 도달하게 되면, 로드의 회전을 정지시켜 천공 및 방향유도비트(30)의 회전을 정지시킨다.
그리고 상기 천공방향유도면(32)의 경사가 방향전환의 시추방향과 일치되도록 조정한다. 그리고 시추용 천공기를 이용하여 로드들이 연결된 로드유닛(20)을 회전시키지 않은 상태에서 로드유닛전진단계(113)을 수행한다.
이와 같이하면, 로드유닛(20)의 전단부에 설치된 천공 및 방향유도비트(30)의 천공방향유도면(32)에 의해 전공이 이루어지고 있는 실트질 세립모래층 내에서 시추방향이 유도변경된다.
상기와 같은 방법으로 시추공형성단계(110)를 수행하여 터널(1) 하부의 연약지반 보강영역(330)으로 천공한다. 상기 연약지반보강영역(330)에는 수평천공이 이루어지도록 한 후 상술한 바와 같은 방법으로 도달구(320) 측으로 시추방향을 제어하면서 시추공(300)의 천공작업을 수행한다.
상술한 바와 같은 방법으로 상기 진입구(310)으로부터 도달구(320) 측으로 복수개의 시추공(300)들 즉, 그라우팅공들을 형성한다.
본 발명인의 실험에 의하면 공사현장에서 시추용 천공기에 의해 로드유닛(20)의 진입각도를 11.0도로 하는 경우, 경사 시추작업은 7.3m를 수행하고 방향제어 시추작업은 35.2m, 수평 시추작업은 4.0m 이루어진 후 원활하게 진입구(310)에서 도달구(320)로의 시추공을 형성할 수 있었다. 또한 공사현장에서 로드유닛(20)의 진입각도를 20.0도로 하는 경우 경사시추작업은 63.7m를 수행하고 방향제어시추작업은 69.8m, 수평시추작업은 27.7m 이루어진 후 원활하게 진입구(310)에서 도달구(320)로의 시추공을 형성할 수 있었다.
상기와 같이 방향성 시추를 통하여 진입구(310) 측으로부터 도달구(320) 측으로 시추공(300)의 천공이 완료되어 도달구(320)로 천공 및 방향유도비트(30)가 노출되면, 이를 이용하여 매설관(51)을 도달구(320)으로부터 연약지반보강영역(330)으로 시공하는 매설관시공단계(120)를 수행한다.
상기 매설관시공단계(120)는 상기 도달구(320) 측으로 노출된 로드 또는 천공 및 방향유도비트(30)에 매설관(51)의 단부를 연결하는 매설관연결단계(121)를 수행한다. 이때에 상기 매설관(51)의 내부에는 패커(61)가 설치된 주입헤드(55)와 연결된 제1,2그라우트공급관(52)(53) 및 공압공급관(62)를 설치된다.
상기 주입헤드(55)의 매설관(51)의 전단부측 내부에 설치되고, 상기 제1,2그라우트공급관(52)(53) 및 공압/수압공급관(62)은 매설관(51)의 길이 방향으로 설치된다. 상기 매설관(51)은 도달구(320)로부터 연약지반보강영역(330)까지의 길이를 확보함이 바람직하다.
상기와 같이 천공 및 방향유도비트(30)와 매설관(51)의 연결이 완료되면, 매설관(51)을 시추공에 삽입하기 위한 풀링단계(130, Pulling step)를 수행한다.
상기 풀링단계(130)는 시추용 천공기(10)을 이용하여 로드유닛(20)를 상기 도달구(320) 측으로부터 시작구(310)측으로 이동시키면서 이루어진다. 여기에서 상기 시추용 천공기(10))에 의해 견인되는 로드유닛(20)이 로드들은 시작구(210)로부터 배출됨에 따라 순차적으로 분리한다.
상기 매설관(51)의 단부가 연약지반보강영역(330)에 도달하면, 천공 및 방향유도비트(30)와 매설관(51)의 단부를 분리함으로써 풀링단계(130)를 완료한다.
상술한 바와 같은 연약지반에 형성된 시추공(300)에 매설관(51)을 설치하는 것은 그라우팅 작업이 이루어지는 동안 연약지반이 무너져 시추공(300)이 매설되는 것을 방지하기 위함이다.
상기와 같이 매설관(51)의 설치가 완료되면, 도 5에 도시된 바와 같이 연약지반그라우팅단계(140)를 수행한다.
상기 연약지반그라우팅단계(140)는 보강을 위한 연약지반보강영역(330)에 매설관(51)의 단부가 위치된 상태에서 주입헤드(55)의 외주면에 설치된 패커유닛(60)의 패커(61)를 팽창시켜 그라우트를 충전하기 위해 공급되는 그라우트가 매설관(51)의 내부를 따라 유입되지 못하도록 구획한다. 패커(61)의 팽창은 압축기(63)로부터 공압/수압공급관(62)을 통하여 패커(61)에 압력이 공급됨으로써 이루어진다.
이 상태에서 그라우트주입유닛(57)를 이용하여 상기 제1,2그라우트공급관(52)(53)에 그라우트를 주입하는 그라우트주입단계(141)를 수행한다. 상기 그라우트주입단계(141)에 있어서, 제1,2그라우트공급관(52)(53)에는 각각 A그라우트 액과 B그라우트 액이 배합비에 맞추어 공급될 수 있는데, 연약지반보강영역(330)에 지하수의 흐름이 있는 경우, 그라우트 액은 MasterRoc MP307 혹은 MP309를 주입하여 견고한 벽체를 형성함이 바람직하다. MasterRoc MP307 혹은 MP309은 제조사가 BASF Corporation인 제품을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 제1,2그라우트공급관(52)(53)을 통하여 공급된 급된 A,B그라우트는 주입헤드(55)을 통하여 연약지반보강영역(330)에 주입된다. 이와 같이 주입된 A,B그라우트는 반응하여 터널 하부의 연약지반보강영역(330)의 일정영역에 충전된다.
상기와 같이 충전이 이루어지면 상기 매설관(51)을 소정의 피치로 후퇴시키는 매설관후퇴단계(142)를 수행한다. 상기 매설관후퇴단계(142)는 매설관의 내부에 설치된 주입헤드(55)와 같이 후퇴된다. 후퇴시킨 후 상술한 바와 같이 그라우트주입단계(141)를 반복하여 수행한다. 상기 매설관후퇴단계(142)는 매설관(51)의 단부를 세척하는 매설관세척단계(143)의 더 구비할 수 있다.
매설관(51)의 후퇴길이 즉, 매설관이 주기적으로 후퇴되는 피치는 그라우트에 따라 달라질 수 있는데, 0.33m로 함이 바람직하며, 연약지반보강영역(330) 내에서 이루어진다. 상기 연약지반보강영역은 터널 하부의 연약지반 상태에 따라 달라질 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 하나의 시추공이 그라우팅 작업이 완료되면 이와 인접되는 측의 시추공에는 미세공극의 차수성 향상을 위한 그라우트제 MasterRoc MP323과 그라우트제 MP320을 주입하여 상술한 바와 같은 방법으로 그라우팅 한다. MasterRoc MP323과 MP320는 제조사가 BASF Corporation인 제품을 사용하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 그라우팅되는 터널 하부의 시추공 즉, 그라우팅공들의 간격은 0.6 ~ 0.8m의 간격을 유지하도록 함이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 터널 하부의 방향제어 그라우팅 공법 및 이를 위한 방향제어 그라우팅 시스템은 지중의 터널하부의 연약지반에 맞춤형 그라우트를 충전하여 보강할 수 있으므로 그라우팅의 품질에 다른 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 특히 시공이 어려운 연약지반의 보강작업에 따른 작업성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 도면에 도시 된 일 예를 참조하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따른 방향제어 시추공 이용한 그라우팅 공법 및 이를 위한 방향제어 그라우팅 시스템은 터널하부의 연약지반 보강 뿐만아니라 지하구조물의 하부, 건축물의 지하공간의 하부, 기초파일의 시공부위의 하부 등의 연약지반보강에 적용가능하다. 또한 방향제어가 가능한 개념이므로 시공 이전의 단계에서 터널, 전력구, 상하수도 육상 및 해저관로 등의 선형 구조물 주변 지반의 연약한 곳에 대한 연속적인 보강에 적용하여 더욱 안전한 시공이 가능하도록 환경을 개선할 수 있다.
Claims (6)
- 시추공을 형성하기 위한 굴착구간의 토질과 매설물을 확인하고, 시추가 시작되는 진입구(310)과 시추가 완료되는 도달구(320)에 피트를 시공하는 피트시공단계를 구비한 천공준비단계(100)와,
비트본체(31)의 일측에 나사결합부(32)가 형성되고 전면측에 소정의 각도로 경사진 천공방향유도면(33)이 형성되며, 상기 비트본체(31)에는 중공부(34)가 형성되고, 상기 천공방향유도면(33)에는 중공부와 연통되는 복수개의 배출공(35)들이 형성된 천공 및 방향유도비트(30)가 단부측에 설치된 로드(21)와,
로드(22)의 중공의 중심측에 설치될 수 있도록 자이로스코프(42), 압력모듈(43)이 설치된 봉상의 모듈본체(41)와 상기 모듈본체(41)의 외주면에는 상기 모듈본체(41)를 로드(22)의 중공 중심축에 위치시킬 수 있도록 복수의 지지편(44)들이 설치된 시추방향측정유닛(40)이 장착된 로드(22)가 연결된 로드유닛을 천공기(10)의 헤드부(12)에 장착하여 진입구(310)로부터 연약지반보강구간(330)을 지나 도달구(320) 측으로 방향제어하여 시추공들을 형성하는 시추공형성단계(110)와,
상기 도달구(320)에 도착한 천공장치의 비트가 설치된 로드의 단부에 매설관(51)을 연결하고, 천공기(10)를 이용하여 로드를 진입구(310)측으로 후퇴시키면서 시추공형성단계(110)에 형성된 각 시추공의 연약지반보강구간(330) 측에 매설관(51)의 단부를 위치시키도록 시공하는 매설관시공단계(120)와,
상기 매설관(51)의 단부 측에 외주면에 패커(61)가 설치되며 그라우트주입관 (52)(53)연결된 주입헤드부(55)를 삽입하여 매설관(51)의 단부측으로부터 그라우트를 연약지반 측으로 압출하여 그라우트를 주입하는 그라우트주입단계(141)와, 상기 주입헤드부(55)와 매설관(51)을 소정거리 후퇴시키는 매설관후퇴단계(142)를 반복하여 연약지반보강구간(330)을 그라우팅 하는 연약지반그라우팅단계(140)를 구비하며,
상기 시추공형성단계(110)는 천공기(10)의 헤드부(12)를 이용하여 로드를 회전시키면서 경사방향의 시추공을 형성하는 경사시추단계(111)와,
로드(21)의 중공과 연결된 천공 및 방향유도비트(30)의 회전이 정지된 상태에서 상기 천공방향유도면(33)이 경사방향과 대응되는 방향을 향하도록 한 후 천공기(10)의 헤드부(12)에 의해 천공 및 방향유도비트(30)을 전진시켜 방향전환이 이루어지도록 하는 방환전환단계(112)를 포함 한 것을 특징으로 하는 방향제어 시추공을 이용한 그라우팅공법. - 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 그라우트는 지하수의 흐름을 차단할 수 있는 MP307, MP309인 것을 특징으로 하는 방향제어 시추공을 이용한 그라우팅 공법
- 제 1항에 있어서,
상기 그라우트는 MP323, MP320인 것을 특징으로 하는 방향제어 시추공을 이용한 그라우팅 공법 - 제 1항에 있어서,
상기 연약지반그라우팅단계(140)은 시추공들 중 적어도 하나에 MP307/MP309를 주입하여 보강하거나, 시추공들 중 적어도 하나에 MP323, MP320을 주입하여 보강하는 것을 특징으로 방향제어 시추공을 이용한 그라우팅 공법
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220160660A KR102609304B1 (ko) | 2022-11-25 | 2022-11-25 | 방향제어 시추공을 이용한 구조물하부 연약지반 및 지하공동 그라우팅 공법 및 이를 위한 그라우팅 시스템. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220160660A KR102609304B1 (ko) | 2022-11-25 | 2022-11-25 | 방향제어 시추공을 이용한 구조물하부 연약지반 및 지하공동 그라우팅 공법 및 이를 위한 그라우팅 시스템. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102609304B1 true KR102609304B1 (ko) | 2023-12-04 |
Family
ID=89165064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220160660A KR102609304B1 (ko) | 2022-11-25 | 2022-11-25 | 방향제어 시추공을 이용한 구조물하부 연약지반 및 지하공동 그라우팅 공법 및 이를 위한 그라우팅 시스템. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102609304B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118110541A (zh) * | 2024-04-30 | 2024-05-31 | 北京科技大学 | 金属矿井下巷道围岩加固注浆系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02161097A (ja) * | 1988-12-12 | 1990-06-20 | Kubota Ltd | 推進工法用掘削機 |
| JP2000027172A (ja) * | 1998-07-08 | 2000-01-25 | Okumura Corp | 既設構造物の支持地盤改良工法 |
| KR20070105742A (ko) * | 2006-04-27 | 2007-10-31 | (주)지성이씨에스 | 이중관을 이용한 가압식 네일링 장치 및 방법 |
| KR101448294B1 (ko) | 2013-12-27 | 2014-10-07 | (주)한진디엔비 | 방향제어가 가능한 수평천공방법 및 그 장치. |
| KR102234214B1 (ko) | 2018-05-16 | 2021-03-31 | (주)알제이파트너스 | 연약지반의 그라우팅을 위한 고속침투주입공법 및 시스템 |
| KR102324793B1 (ko) | 2018-10-25 | 2021-11-12 | 한국철도기술연구원 | 외부패커를 이용한 터널보강용 침투그라우팅 동시주입 공법 |
-
2022
- 2022-11-25 KR KR1020220160660A patent/KR102609304B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02161097A (ja) * | 1988-12-12 | 1990-06-20 | Kubota Ltd | 推進工法用掘削機 |
| JP2000027172A (ja) * | 1998-07-08 | 2000-01-25 | Okumura Corp | 既設構造物の支持地盤改良工法 |
| KR20070105742A (ko) * | 2006-04-27 | 2007-10-31 | (주)지성이씨에스 | 이중관을 이용한 가압식 네일링 장치 및 방법 |
| KR101448294B1 (ko) | 2013-12-27 | 2014-10-07 | (주)한진디엔비 | 방향제어가 가능한 수평천공방법 및 그 장치. |
| KR102234214B1 (ko) | 2018-05-16 | 2021-03-31 | (주)알제이파트너스 | 연약지반의 그라우팅을 위한 고속침투주입공법 및 시스템 |
| KR102324793B1 (ko) | 2018-10-25 | 2021-11-12 | 한국철도기술연구원 | 외부패커를 이용한 터널보강용 침투그라우팅 동시주입 공법 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118110541A (zh) * | 2024-04-30 | 2024-05-31 | 北京科技大学 | 金属矿井下巷道围岩加固注浆系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106640120B (zh) | 地表定点深孔分层注浆施工方法 | |
| US20030221870A1 (en) | Earth loop heat exchange methods and systems | |
| JP2007527493A (ja) | 地熱交換器の構成方法 | |
| CN113737788B (zh) | 装配式密布孔带分叉的多用途中空注浆锚杆及其施工方法 | |
| KR102609304B1 (ko) | 방향제어 시추공을 이용한 구조물하부 연약지반 및 지하공동 그라우팅 공법 및 이를 위한 그라우팅 시스템. | |
| CN112196494B (zh) | 一种岩石与土层交接地质管道施工工艺及施工设备 | |
| US3839871A (en) | Earthen dam repair | |
| US6120214A (en) | Process for constructing reinforced subterranean columns | |
| US9181673B2 (en) | Tools and methods for constructing large diameter underground piles | |
| CN111648719B (zh) | 一种适用于软土地层的竹节式钻孔装置及其施工方法 | |
| CN103074887B (zh) | 钻喷一体化地基处理方法及专用钻具组件 | |
| US3336760A (en) | Construction of support columns in soil | |
| CN116291471A (zh) | 上软下硬地层大直径竖井施工方法及掘进设备 | |
| CN115263233A (zh) | 一种钻孔勘探后的封孔方法 | |
| CN115012944A (zh) | 竖井施工装置及施工方法 | |
| JP5284168B2 (ja) | 土留部材建込用掘削部材および土留部材建込工法 | |
| CN116348655A (zh) | 材料和设备的地下部署方法和系统 | |
| CN111549782B (zh) | 一种扩大注浆加固范围的设备 | |
| CN210977540U (zh) | 一种砂卵石地层盾构施工洞内深层注浆的装置 | |
| CN208137874U (zh) | 一种压力可调节的定向注浆双套筒钻杆 | |
| CN109538240B (zh) | 地表定向大口径深孔注浆的隧道施工方法 | |
| JP4184233B2 (ja) | 地盤改良体造成工法およびその装置 | |
| JP2005180112A (ja) | 地盤改良構造および地盤改良方法 | |
| EP2009225B1 (en) | Method for providing a slab-shaped underground structure | |
| EP0437262B2 (en) | Method for preventive consolidation of the soil for underground minings |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |