KR102647114B1 - 지반절삭기능을 갖는 고압분사 그라우팅 장비 - Google Patents

지반절삭기능을 갖는 고압분사 그라우팅 장비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하부에 굴착비트(111)를 구비하고 내부 중앙에서 선단으로 주입재 공급통로(112)를 형성하며 내부 외측에 다수의 절삭수 공급통로(113)를 마련하는 분사로드(110); 상기 분사로드(110)의 외측에 형성하는 다수의 날개(120); 일측의 상기 날개(120)의 상부에 상기 절삭수 공급통로(113)와 연결하여 절삭수를 토출함으로써 연약지반을 절삭할 수 있도록 형성하는 절삭수 분사유닛(130); 타측의 상기 날개(120)의 상부에 상기 절삭수 공급통로(113)와 연결하여 절삭수의 토출압력에 의해 길이를 조절하여 연약지반의 절삭면적을 연장할 수 있도록 형성하는 절삭면적 연장유닛(140);을 포함하는 지반절삭기능을 갖는 고압분사 그라우팅 장비를 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 절삭수의 압력에 따라 절삭면적 연장유닛의 길이를 조절함으로써 절삭면적을 연장(확장)하여 시공기간을 획기적으로 단축시킬 수 있는 효과를 갖는다. 특히 본 발명은 설계 시방에 따라서 다양한 지름을 갖는 시멘트 보강체를 시공할 수 있으므로 시공효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

지반절삭기능을 갖는 고압분사 그라우팅 장비{Jet grouting equipment with ground cutting function}
본 발명은 지반절삭기능을 갖는 고압분사 그라우팅 장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지중의 연약지반을 절삭하고 고압분사를 통해 주입재료(시멘트 밀크)를 공급하여 시멘트 보강체를 원활하게 시공할 수 있도록 하는 지반절삭기능을 갖는 고압분사 그라우팅 장비에 관한 것이다.
일반적으로 그라우팅 장비는 연약지반을 천공(절삭)한 후 그라우팅 주입재를 공급하여 시멘트 보강체를 시공하는 것으로 하천제방이나 교각 및 건축물 공사시 연약지반의 지내력 보강 등의 목적으로 활용한다.
특히 그라우팅 장비는 분사로드 및 날개를 통해 연약지반에 원기둥 형태의 공간을 형성한 상태에서 상기 분사로드를 인발시키면서 고압수를 분사하여 공간 내의 연약지반을 절삭하여 공간을 확장시킴과 동시에 모르타르와 경화제를 포함하는 주입재를 상기 공간에 충진함으로써 지반 내에 원기둥 형태의 시멘트 보강체를 연속적으로 형성하여 차수벽을 형성하거나 연약지반을 개량한다.
그러나 종래에는 분사로드 및 날개의 크기 및 규격에 따라서 절삭면적(지름)이 제한되므로 작업효율이 저하되고 시공기간이 증가하는 문제를 갖게 되었다.
특히 그라우팅 장비에 따라서 고압분사의 시멘트 보강체를 시공할 수 없는 구조상의 한계를 갖게 되었다.
아울러 설계 시방에 따라서 다양한 지름을 갖는 시멘트 보강체를 시공할 수 없으므로 시공효율이 저하되는 문제를 갖게 되었다.
또한, 연약지반을 절삭하기 위한 고압수의 토출거리 증가에 따라서 절삭압이 감소함으로써 절삭효율이 저하되는 문제를 갖게 되었다.
한국 공개특허공보 제10-2009-0103061호(2009.10.01.) 한국 공개특허공보 제10-2010-0095066호(2010.08.30.) 한국 공개특허공보 제10-2010-0095070호(2010.08.30.) 한국 공개특허공보 제10-2010-0095072호(2010.08.30.) 한국 등록특허공보 제10-1468036호(2014.12.10.)
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위해 안출한 것으로서,
본 발명은 절삭수의 압력에 의해 절삭면적 연장유닛의 길이를 조절하여 지중의 절삭면적을 연장함으로써 고압분사의 시멘트 보강체를 시공할 수 있는 지반절삭기능을 갖는 고압분사 그라우팅 장비를 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지반절삭기능을 갖는 고압분사 그라우팅 장비(100)는,
하부에 굴착비트(111)를 구비하고 내부 중앙에서 선단으로 주입재 공급통로(112)를 형성하며 내부 외측에 다수의 절삭수 공급통로(113)를 마련하는 분사로드(110); 상기 분사로드(110)의 외측에 형성하는 다수의 날개(120); 일측의 상기 날개(120)의 상부에 상기 절삭수 공급통로(113)와 연결하여 절삭수를 토출함으로써 연약지반을 절삭할 수 있도록 형성하는 절삭수 분사유닛(130); 타측의 상기 날개(120)의 상부에 상기 절삭수 공급통로(113)와 연결하여 절삭수의 토출압력에 의해 길이를 조절하여 연약지반의 절삭면적을 연장할 수 있도록 형성하는 절삭면적 연장유닛(140);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 절삭수 분사유닛(130)은 상기 절삭수 공급통로(113)와 관통하여 연결할 수 있도록 형성하는 중공형태의 몸체(131); 상기 몸체(131)의 전방에 형성하는 절삭수 분사노즐(132);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
특히 상기 절삭면적 연장유닛(140)은 상기 절삭수 공급통로(113)와 관통하는 결합공(114)과 결합할 수 있도록 형성하는 중공형태의 몸체(141); 상기 몸체(141)의 내경에 삽입하여 전후방향으로 이동하되 중앙에 절삭수 관통공(142c)을 형성하는 이동축(142); 상기 이동축(142)의 전방에 형성하는 절삭수 분사노즐(143); 상기 몸체(141)의 내경과 상기 이동축(142)의 외경 사이에 형성하는 탄성체(144); 상기 몸체(141)의 선단에 형성하는 뚜껑(145);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 이동축(142)의 후방 외경에 형성하는 패킹부재(142a); 상기 이동축(142)의 전방 중앙에 상기 절삭수 관통공(142c)과 관통하여 상기 절삭수 분사노즐(143)과 나사 결합할 수 있도록 형성하는 나사공(142b);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 뚜껑(145)의 중앙에 상기 이동축(142)이 관통하여 전후방향으로 이동할 수 있도록 형성하는 관통공(145a); 상기 뚜껑(145)의 내경에 형성하는 패킹부재(145b);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 절삭수의 압력에 따라 절삭면적 연장유닛의 길이를 조절함으로써 절삭면적을 연장(확장)하여 시공기간을 획기적으로 단축시킬 수 있는 효과를 갖는다.
특히 본 발명은 설계 시방에 따라서 다양한 지름을 갖는 시멘트 보강체를 시공할 수 있으므로 시공효율을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명 지반절삭기능을 갖는 고압분사 그라우팅 장비의 구조를 나타내기 위한 분리 사시도.
도 2는 본 발명 지반절삭기능을 갖는 고압분사 그라우팅 장비의 구조를 나타내기 위한 단면도.
도 3 내지 도 5는 본 발명 지반절삭기능을 갖는 고압분사 그라우팅 장비의 시공상태를 나타내기 위한 참고도.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 구성을 첨부한 도면에 의해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 지반절삭기능을 갖는 고압분사 그라우팅 장비의 구조를 나타내기 위한 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명 지반절삭기능을 갖는 고압분사 그라우팅 장비의 구조를 나타내기 위한 단면도이며, 도 3 내지 도 5는 본 발명 지반절삭기능을 갖는 고압분사 그라우팅 장비의 시공상태를 나타내기 위한 참고도를 도시한 것이다.
본 발명은 하부에 굴착비트(111)를 구비하고 내부 중앙에서 선단으로 주입재 공급통로(112)를 형성하며 내부 외측에 다수의 절삭수 공급통로(113)를 마련하는 분사로드(110); 상기 분사로드(110)의 외측에 형성하는 다수의 날개(120); 일측의 상기 날개(120)의 상부에 상기 절삭수 공급통로(113)와 연결하여 절삭수를 토출함으로써 연약지반을 절삭할 수 있도록 형성하는 절삭수 분사유닛(130); 타측의 상기 날개(120)의 상부에 상기 절삭수 공급통로(113)와 연결하여 절삭수의 토출압력에 의해 길이를 조절하여 연약지반의 절삭면적을 연장할 수 있도록 형성하는 절삭면적 연장유닛(140);을 포함한다.
특히 상기 분사로드(110)는 내부에 상기 주입재 공급통로(112)와 절삭수 공급통로(113)를 각각 형성하고 주입재는 상기 주입재 공급통로(112)를 통해 상기 분사로드(110)의 선단을 통과하여 연약지반으로 토출하며, 절삭수는 상기 절삭수 공급통로(113)를 통해 상기 절삭수 분사유닛(130) 및 절삭면적 연장유닛(140)으로 공급한다.
여기서 상기 분사로드(110)를 평면상태에서 보았을 때 상기 주입재 공급통로(112)는 내부 중앙에 위치하고 상기 절삭수 공급통로(113)는 상기 주입재 공급통로(112)의 내부 외측에 위치하여 주입재 및 절삭수를 서로 혼합하지 않고 원활하게 공급할 수 있다.
이때 주입재 및 절삭수는 고압펌프 및 컴프레서를 이용하고 압력을 제어하기 위한 제어시스템을 마련하여 연약지반의 절삭면적 및 설계 시방에 따라서 주입재 및 절삭수의 토출압력을 조절할 수 있다.
또한, 상기 분사로드(110)는 설계 심도에 따라서 상부에 다수의 로드가 순차적으로 결합하여 시공할 수 있다.
그리고 상기 날개(120)는 연약지반을 관입하는 과정에서 천공하고 인발과정에서 주입재를 교반할 수 있도록 다양한 형상 및 규격을 갖도록 형성할 수 있다.
한편, 상기 절삭수 분사유닛(130)은 1차적으로 연약지반을 절삭하여 공간을 형성함으로써 상기 절삭면적 연장유닛(140)의 길이를 조절하고 부하를 최소화한 상태에서 절삭면적을 연장할 수 있도록 유도하는 역할을 수행한다.
이러한 상기 절삭수 분사유닛(130)은 상기 절삭수 공급통로(113)와 관통하여 연결할 수 있도록 형성하는 중공형태의 몸체(131); 상기 몸체(131)의 전방에 형성하는 절삭수 분사노즐(132);을 포함한다.
이때 상기 몸체(131)는 상기 분사로드(110)의 일측면에 상기 절삭수 공급통로(113)와 관통하도록 연결하여 절삭수를 공급받을 수 있도록 중공형태로 형성한다.
특히 상기 절삭수 분사노즐(132)은 연약지반의 절삭효율을 향상시키기 위해 전방 또는 일측에 다양한 형태 및 개수를 갖는 토출공을 형성할 수 있다.
본 발명에서 상기 절삭면적 연장유닛(140)은 절삭수의 압력에 의해 길이를 조절함으로써 연약지반의 절삭면적을 연장하여 대구경의 시멘트 보강체를 시공할 수 있도록 하는 매우 중요한 역할을 수행한다.
이러한 상기 절삭면적 연장유닛(140)은 상기 절삭수 공급통로(113)와 관통하는 결합공(114)과 결합할 수 있도록 형성하는 중공형태의 몸체(141); 상기 몸체(141)의 내경에 삽입하여 전후방향으로 이동하되 중앙에 절삭수 관통공(142c)을 형성하는 이동축(142); 상기 이동축(142)의 전방에 형성하는 절삭수 분사노즐(143); 상기 몸체(141)의 내경과 상기 이동축(142)의 외경 사이에 형성하는 탄성체(144); 상기 몸체(141)의 선단에 형성하는 뚜껑(145);을 포함한다.
특히 상기 몸체(141)는 상기 분사로드(110)의 일측면에 상기 절삭수 공급통로(113)와 관통하는 결합공(114)과 연결하여 절삭수를 공급받을 수 있도록 중공형태로 형성한다.
또한, 상기 이동축(142)은 절삭수의 압력에 의해 상기 몸체(141)의 내경에 삽입한 상태로 전방으로 이동하여 길이가 조절됨으로써 상기 절삭수 분사노즐(143)을 통해 토출되는 절삭수로 연약지반의 절삭면적을 연장할 수 있다.
여기서 상기 이동축(142)의 후방 외경에 형성하는 패킹부재(142a); 상기 이동축(142)의 전방 중앙에 상기 절삭수 관통공(142c)과 관통하여 상기 절삭수 분사노즐(143)과 나사 결합할 수 있도록 형성하는 나사공(142b);을 포함할 수 있다.
이때 상기 패킹부재(142a)는 상기 이동축(142)의 후방 외경과 상기 몸체(141)의 내경에 밀착한 상태로 수밀성(기밀성)을 확보할 수 있다.
그리고 상기 나사공(142b)은 상기 절삭수 분사노즐(143)의 후방과 나사 결합하여 유지보수 및 교체과정에서 편리성을 확보할 수 있다.
특히 상기 절삭수 관통공(142c)은 후방에서 전방으로 갈수록 점차 지름이 줄어들도록 형성하여 절삭수의 토출압력을 극대화할 수 있다.
아울러 상기 절삭수 분사노즐(143)은 연약지반의 절삭효율을 향상시키기 위해 전방 또는 일측에 다양한 형태 및 개수를 갖는 토출공을 형성할 수 있다.
본 발명에서 상기 탄성체(144)는 절삭수의 기준 토출압력에서 상기 이동축(142)이 후방으로 이동하여 상기 몸체(110)의 내경에 위치하도록 탄성력을 발생하고, 반대로 절삭수가 기준 이상 토출압력으로 공급할 경우 상기 이동축(142)이 전방으로 이동하면서 압축상태를 유지할 수 있도록 다양한 형태와 규격을 갖는 스프링을 사용한다.
특히 상기 탄성체(144)는 고장 및 외부요인에 의해 절삭수의 압력이 감소되면 상기 이동축(142)을 초기위치로 복귀시켜 상기 분사로드(110)의 인발과정에서 간섭 및 저항을 방지할 수 있다.
또한, 상기 뚜껑(145)은 연약지반이 상기 몸체(141)의 내경을 들어가지 못하도록 차단한다.
이때 상기 뚜껑(145)의 중앙에 상기 이동축(142)이 관통하여 전후방향으로 이동할 수 있도록 형성하는 관통공(145a); 상기 뚜껑(145)의 내경에 형성하는 패킹부재(145b);를 포함한다.
특히 상기 관통공(145a)은 상기 이동축(142)이 전후방향으로 관통하여 이동할 수 있도록 일정지름을 갖도록 형성한다.
여기서 상기 패킹부재(145b)는 상기 이동축(142)의 외경에 밀착하여 수밀성(기밀성)을 확보할 수 있다.
따라서 본 발명은 도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이 설계 심도까지 상기 분사로드(110)를 관입한 후 회전시킨 상태에서 상기 절삭수 분사유닛(130) 및 절삭면적 연장유닛(140)을 통해 절삭수가 연약지반으로 토출되면서 공간을 형성한다.
다음으로, 상기 분사로드(110)의 인발공정에서 토출되는 절삭수의 압력을 증가시켜 상기 절삭면적 연장유닛(140)의 이동축(142)이 전방으로 이동하면서 상기 절삭수 분사유닛(130)의 작동으로 형성된 절삭면적보다 절삭면적을 점차 연장하면서 상기 주입재 공급통로(112)를 통해 절삭공간으로 주입재(B)를 공급한다.
마지막으로, 상기 분사로드(110)의 인발공정에서 절삭수의 압력을 저하시켜 상기 이동축(142)을 후방으로 이동시킨 상태에서 주입재(B)가 상기 주입재 공급통로(112)를 통해 절삭면적이 연장된 절삭공간으로 공급되면서 지중에 시멘트 보강체를 시공할 수 있다.
이처럼 상기와 같이 본 발명의 실시한 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시한 예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 포함되는 것은 당연하다.
100: 본 발명 지반절삭기능을 갖는 고압분사 그라우팅 장비
110: 분사로드 111: 굴착비트
112: 주입재 공급통로 113: 절삭수 공급통로
114: 결합공 120: 날개
130: 절삭수 분사유닛 131: 몸체
132: 절삭수 분사노즐
140: 절삭면적 연장유닛 141: 몸체
142: 이동축 142a: 패킹부재
142b: 나사공 142c: 절삭수 관통공
143: 절삭수 분사노즐 144: 탄성체
145: 뚜껑 145a: 관통공
A: 연약지반 B: 주입재

Claims (5)

  1. 하부에 굴착비트(111)를 구비하고 내부 중앙에서 선단으로 주입재 공급통로(112)를 형성하며 내부 외측에 다수의 절삭수 공급통로(113)를 마련하는 분사로드(110); 상기 분사로드(110)의 외측에 형성하는 다수의 날개(120); 일측의 상기 날개(120)의 상부에 상기 절삭수 공급통로(113)와 연결하여 절삭수를 토출함으로써 연약지반을 절삭할 수 있도록 형성하는 절삭수 분사유닛(130); 타측의 상기 날개(120)의 상부에 상기 절삭수 공급통로(113)와 연결하여 절삭수의 토출압력에 의해 길이를 조절하여 연약지반의 절삭면적을 연장할 수 있도록 형성하는 절삭면적 연장유닛(140);을 포함하되, 상기 절삭수 분사유닛(130)은 상기 절삭수 공급통로(113)와 관통하여 연결할 수 있도록 형성하는 중공형태의 몸체(131); 상기 몸체(131)의 전방에 형성하는 절삭수 분사노즐(132);을 포함하고, 상기 절삭면적 연장유닛(140)은 상기 절삭수 공급통로(113)와 관통하는 결합공(114)과 결합할 수 있도록 형성하는 중공형태의 몸체(141); 상기 몸체(141)의 내경에 삽입하여 전후방향으로 이동하되 중앙에 후방에서 전방으로 갈수록 점차 지름이 줄어들도록 형성하여 절삭수의 토출압력을 극대화할 수 있도록 절삭수 관통공(142c)을 형성하는 이동축(142); 상기 이동축(142)의 전방에 연약지반의 절삭효율을 향상시키기 위해 전방 또는 일측에 다양한 형태 및 개수를 갖는 토출공을 형성하는 절삭수 분사노즐(143); 상기 몸체(141)의 내경과 상기 이동축(142)의 외경 사이에 형성하는 탄성체(144); 상기 몸체(141)의 선단에 형성하는 뚜껑(145);을 포함하며, 상기 이동축(142)의 후방 외경에 형성하는 패킹부재(142a); 상기 이동축(142)의 전방 중앙에 상기 절삭수 관통공(142c)과 관통하여 상기 절삭수 분사노즐(143)과 나사 결합할 수 있도록 형성하는 나사공(142b);을 포함하고, 상기 뚜껑(145)의 중앙에 상기 이동축(142)이 관통하여 전후방향으로 이동할 수 있도록 형성하는 관통공(145a); 상기 뚜껑(145)의 내경에 형성하는 패킹부재(145b);를 포함하고,
    상기 다수의 날개(120)는 직각삼각형으로 형성되어, 한 변은 분사로드(110)의 외주면에 접하고, 다른 한 변은 절삭수 분사유닛(130) 또는 절삭면적 연장유닛(140)의 외주면과 접하는 것을 특징으로 하는 지반절삭기능을 갖는 고압분사 그라우팅 장비.
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