KR102677356B1 - 자동 제어 장치를 이용한 그라우팅 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동 제어 장치를 이용한 그라우팅 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 그라우팅 시스템 및 방법은 지반으로 토출되는 현탁액과 경화재 및 지반으로 토출되지 않는 경화재를 자동으로 제어할 수 있는 주입제어장치를 구비함으로써, 종래의 시공자의 주관적 판단에 의해 그라우팅재가 제어되어 나타나는 각종 안전사고를 완전히 방지시키고, 자재 사용량의 측정을 더욱 정확도 높게 하여 시공품질을 현저하게 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 자동 제어 장치를 이용한 그라우팅 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 통상의 (a) 터널 그라우팅 작업, (b) 지상 가시설배면 차수 그라우팅 작업 및 (c) 지상 가시설배면 차수 그라우팅 작업 순서를 나타낸 도면이다. 상기 도 1 (a)는 1.0 Shot 와 1.5 Shot 복합 작업이고, 상기 도 1(b)는 1.0 Shot 또는 1.5 Shot의 단독 작업이며, 상기 도 1 (c)는 2.0 Shot 단독 작업이다.
도 2는 통상의 (a) 터널 그라우팅 작업 및 (b) 지상 가시설배면 차수 그라우팅 작업 순서를 도식화하여 나타낸 도면이다.
상기 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 통상의 그라우팅 작업 시 천공 작업 이후, 믹서 장치에서 혼합된 A액(현탁액) 및 B액(경화재)를 지중에 주입함으로써, 주변 지반으로 침투된 그라우트재의 고결에 의해 주변 지반을 일체를 만든다. 일반적으로 그라우팅 공법은 주입압력은 가능한 저압(3 kgf/cm2∼7 kgf/cm2 이내)주입을 원칙으로 하며 주입속도는 20~30 ℓ/min으로 주입한다. 이때 종래에는 사용되는 그라우트재(A액 및 B액)의 사용량을 관리하여 시공 품질을 관리하고, 각종 안전 사고를 미연에 방지하기 위한 목적으로 자동유량ㆍ압력기록장치로 그라우트재의 주입압력 및 주입량을 측정하여 기록 관리하였다.
도 3은 종래의 그라우팅 작업시 실제 현장에서 수기로 작성한 주입량 산출 및 차트 해석 방법을 나타낸 것이다. 상기 도 3에 나타낸 바와 같이, 종래에는 그라우팅 작업 시 압력 및 유량 기록 장치를 현장 작업자가 실시간으로 모니터링하여, 시작 및 종료시간을 수기로 기록하고, 주입량을 직접 계산해야 했으며, 하나의 펌프를 이용하여 동압동량으로 A액 및 B액을 토출시켜, A액의 압력 및 유량만 측정하고 B액의 사용량은 계산 없이 추정하였기 때문에 정확한 자재 관리가 어려운 점이 있었다. 또한, 단순한 기록 관리를 위한 것으로, 그라우팅재를 주입할 때 주입압력이 한계압력을 초과할 경우, 어떠한 제어도 불가능하여 주입재가 그대로 이탈되어 품질이 현저하게 떨어질 뿐 아니라 주입라인 파손, 그라우팅 주입팩커 파손 및 그라우트 주입재료 비산과 같은 각종 안전사고가 발생하는 문제점이 있었다. 이에 작업자가 압력 및 유량을 실시간으로 측정하지 않고도 품질 및 안전 관리를 할 수 있는 그라우팅 시스템 및 방법에 대한 기술개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 작업자가 압력 및 유량을 실시간으로 측정하지 않고도 그라우트재의 토출을 자동으로 제어하여 각종 안전사고를 미연에 방지시킬 수 있는 그라우팅 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은 현탁액을 수용하는 현탁액 믹서; 경화재를 수용하는 경화재 믹서; 상기 현탁액 믹서로부터 공급받은 현탁액을 현탁액 유출라인으로 이송하고, 상기 경화재 믹서로부터 공급받은 경화재를 경화재 유출라인으로 이송하는 펌프; 상기 현탁액 유출라인을 개폐하여, 지반으로 토출되는 현탁액을 제어하는 제1 밸브; 상기 경화재 유출라인으로부터 분기되는 경화재 토출라인을 개폐하여, 지반으로 토출되는 경화재를 제어하는 제2 밸브; 상기 경화재 유출라인으로부터 분기되고, 상기 경화재 믹서에 연결되는 경화재 리턴라인을 개폐하여, 상기 경화재 믹서로 리턴되는 경화재를 제어하는 제3 밸브; 상기 지반으로 토출되는 현탁액 및 경화재의 주입압력, 주입속도 및 누적 주입량을 측정하는 계측기; 및 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브 및 상기 제3 밸브의 개폐를 제어하는 주입제어 장치;를 포함하는 그라우팅 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 펌프에 현탁액 및 경화재 믹서에 수용된 경화재를 각각 공급하는 공급 단계; 상기 펌프를 이용하여 상기 현탁액을 현탁액 유출라인으로 이송하고, 상기 경화재를 경화재 유출라인으로 이송하는 이송 단계; 계측기로 상기 현탁액 유출라인을 통해 지반으로 토출되는 현탁액 및 상기 경화재 유출라인에서 분기되는 경화재 토출라인을 통해 지반으로 토출되는 경화재의 주입압력, 주입속도 및 누적 주입량을 측정하는 계측 단계; 및 주입제어 장치로 상기 현탁액 유출라인을 개폐하여, 지반으로 토출되는 현탁액을 제어하는 제1 밸브, 상기 경화재 토출라인을 개폐하여, 지반으로 토출되는 경화재를 제어하는 제2 밸브 및 상기 경화재 유출라인으로부터 분기되고, 상기 펌프에서 토출되는 경화재를 상기 경화재 믹서에 리턴시키는 경화재 리턴라인을 개폐하여 상기 경화재 믹서로 리턴되는 경화재를 제어하는 제3 밸브의 개폐를 제어하는 밸브 제어 단계;를 포함하는 그라우팅 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 그라우팅 시스템 및 방법은 지반으로 토출되는 현탁액과 경화재 및 지반으로 토출되지 않는 경화재를 자동으로 제어할 수 있는 주입제어 장치를 구비함으로써, 작업자 없이도 작업 가능하게 하였고 종래의 작업자의 주관적 판단에 의해 그라우팅 시스템을 제어하여 나타나는 각종 안전사고를 예방하였다.
본 발명의 다른 구현예에 따른 그라우팅 시스템 및 방법은 통합관리 장치로 긴급 시 펌프를 자동으로 정지할 수 있어 각종 안전사고를 완전히 방지시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 통상의 (a) 터널 그라우팅 작업, (b) 지상 가시설배면 차수 그라우팅 작업 및 (c) 지상 가시설배면 차수 그라우팅 작업 순서를 나타낸 도면이다.
도 2는 통상의 (a) 터널 그라우팅 작업 및 (b) 지상 가시설배면 차수 그라우팅 작업 순서를 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 3은 종래의 그라우팅 작업시 실제 현장에서 수기로 작성한 주입량 산출 및 차트 해석 방법을 나타낸 것이다.
도 4는 (a) 종래의 그라우팅 작업 시스템 및 (b) 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 작업 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 작업 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 작업 시스템의 주입제어 장치가 1.0 Shot 모드로 작동될 때와 1.5 Shot 모드로 실시간 변경 제어하는 그라우팅 작업 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 그라우팅 작업 시스템의 주입제어 장치가 1.0 Shot 모드로 작동될 때 제1 내지 제4 밸브의 개폐를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 그라우팅 작업 시스템의 주입제어 장치가 1.5 Shot 모드로 작동될 때 제1 내지 제4 밸브의 개폐를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 그라우팅 작업 시스템의 주입제어 장치가 2.0 Shot 모드로 작동될 때 제1 내지 제4 밸브의 개폐를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 작업 시스템 이용하여 초기 모드가 1.0 Shot 모드와 작업 중 1.5 Shot 모드를 병행 할 경우 그라우팅 작업을 수행한 후 측정된 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 작업 시스템 이용하여 초기 모드가 2.0 Shot 모드인 그라우팅 작업을 수행한 후 측정된 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 2는 통상의 (a) 터널 그라우팅 작업 및 (b) 지상 가시설배면 차수 그라우팅 작업 순서를 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 3은 종래의 그라우팅 작업시 실제 현장에서 수기로 작성한 주입량 산출 및 차트 해석 방법을 나타낸 것이다.
도 4는 (a) 종래의 그라우팅 작업 시스템 및 (b) 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 작업 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 작업 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 작업 시스템의 주입제어 장치가 1.0 Shot 모드로 작동될 때와 1.5 Shot 모드로 실시간 변경 제어하는 그라우팅 작업 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 그라우팅 작업 시스템의 주입제어 장치가 1.0 Shot 모드로 작동될 때 제1 내지 제4 밸브의 개폐를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 그라우팅 작업 시스템의 주입제어 장치가 1.5 Shot 모드로 작동될 때 제1 내지 제4 밸브의 개폐를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 그라우팅 작업 시스템의 주입제어 장치가 2.0 Shot 모드로 작동될 때 제1 내지 제4 밸브의 개폐를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 작업 시스템 이용하여 초기 모드가 1.0 Shot 모드와 작업 중 1.5 Shot 모드를 병행 할 경우 그라우팅 작업을 수행한 후 측정된 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 작업 시스템 이용하여 초기 모드가 2.0 Shot 모드인 그라우팅 작업을 수행한 후 측정된 데이터를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
도 4는 (a) 종래의 그라우팅 작업 시스템 및 (b) 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 작업 시스템을 나타낸 도면이다.
상술한 바와 같이 상기 도 4 (a)에 나타낸 종래의 그라우팅 시스템에서는 현장 작업자가 현탁액의 실시간 유량 및 압력을 보고 주관적인 판단 하에 밸브를 수동으로 제어하여 주입압이 높아지거나 다른 안전사고 발생 위험에도 즉각적인 대응이 어려워, 안전사고 및 그라우팅 품질 저하 현상이 빈번하게 발생하였다.
이에 본 발명에서는 상기 도 4 (b)에 나타낸 바와 같이, 경화재와 현탁액을지반에 토출시키거나 경화재를 리턴시키는 밸브를 자동으로 제어할 수 있는 주입제어 장치를 도입하여 즉각적으로 미리 밸브를 제어하여 안전사고를 예방할 수 있게 하였다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 측면은 현탁액을 수용하는 현탁액 믹서; 경화재를 수용하는 경화재 믹서; 상기 현탁액 믹서로부터 공급받은 현탁액을 현탁액 유출라인으로 이송하고, 상기 경화재 믹서로부터 공급받은 경화재를 경화재 유출라인으로 이송하는 펌프; 상기 현탁액 유출라인을 개폐하여, 지반으로 토출되는 현탁액을 제어하는 제1 밸브; 상기 경화재 유출라인으로부터 분기되는 경화재 토출라인을 개폐하여, 지반으로 토출되는 경화재를 제어하는 제2 밸브; 상기 경화재 유출라인으로부터 분기되고, 상기 경화재 믹서에 연결되는 경화재 리턴라인을 개폐하여, 상기 경화재 믹서로 리턴되는 경화재를 제어하는 제3 밸브; 상기 지반으로 토출되는 현탁액 및 경화재의 주입압력, 주입속도 및 누적 주입량을 측정하는 계측기; 및 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브 및 상기 제3 밸브의 개폐를 제어하는 주입제어 장치;를 포함하는 그라우팅 시스템을 제공한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 작업 시스템을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 시스템은 현탁액 믹서(101), 경화재 믹서(102), 펌프(103), 계측기(104), 제1 밸브(V1), 제2 밸브(V2) 및 제3 밸브(V3) 및 주입제어 장치(106)를 포함한다.
상기 현탁액 믹서(101)는 현탁액을 수용하며, 현탁액 흡입라인(L1)을 통해 펌프(103)와 연결되어 있어 펌프(103)로 현탁액을 공급한다. 상기 현탁액은 물 및 시멘트가 소정의 배합비로 혼합된 혼합물일 수 있고, 필요에 따라 다른 물질이 더 첨가된 것일 수 있다. 또한, 물 및 시멘트를 따로 공급받아 이들을 혼합하는 것일 수도 있다.
상기 경화재 믹서(102)는 경화재를 수용하며, 경화재 흡입라인(L2)을 통해 펌프(103)와 연결되어 있어 펌프(103)로 경화재를 공급한다. 상기 경화재는 실리카계 물질 및 물의 혼합물일 수 있고, 필요에 따라 다른 물질이 더 첨가된 것일 수 있다. 또한, 실리카계 물질 및 물을 따로 공급받아 이들을 소정의 배합으로 혼합할 수도 있다.
상기 펌프(103)는 상기 현탁액 믹서(101)로부터 공급받은 현탁액을 펌핑하여 현탁액 유출라인(L3)으로 이송하고, 상기 경화재 믹서(102)로부터 공급받은 경화재를 펌핑하여 경화재 유출라인(L4)으로 이송한다.
상기 제1 밸브(V1)는 상기 현탁액 유출라인(L3)을 개폐하여, 지반으로 토출되는 현탁액을 제어하는 제어하며, 지반으로 현탁액이 토출될 때 개방된다.
상기 경화재 유출라인(L4)은 경화재 토출라인(L5) 및 경화재 리턴라인(L6)으로 분기된다.
상기 경화재 토출라인(L5)은 경화재를 지반으로 이송하는 라인이다.
상기 경화재 리턴라인(L6)은 경화재를 상기 경화재 믹서(102)로 이송하는 라인이다.
상기 제2 밸브(V2)는 상기 경화재 유출라인(L4)으로부터 분기되는 경화재 토출라인(L5)을 개폐하여 지반으로 토출되는 경화재를 제어하며, 지반으로 경화재가 토출될 때 개방된다.
상기 제3 밸브(V3)는 상기 경화재 유출라인(L4)으로부터 분기되는 상기 경화재 리턴라인(L6)을 개폐하여, 상기 경화재 믹서(102)로 리턴되는 경화재를 제어하고, 상기 펌프(103)로부터 토출되는 경화재를 상기 경화재 믹서(102)로 리턴시킬 때 개방된다.
상기 제2 밸브(V2) 및 상기 제3 밸브(V3)는 상기 펌프(103)로부터 토출되는 경화재를 제어하는데, 구체적으로는 상기 제2 밸브(V2)가 개방되고 상기 제3 밸브(V3)가 차단되면, 상기 펌프(103)에서 토출되는 모든 경화재가 상기 제2 밸브(V2)를 통해 지반으로 토출되게 되고, 상기 제2 밸브(V2)가 차단되고, 상기 제3 밸브(V3)가 개방되는 경우, 상기 펌프(103)에서 토출되는 모든 경화재가 상기 제3 밸브(V2)를 통해 상기 경화재 믹서(102)로 리턴되게 된다.
또한, 본 발명의 그라우팅 시스템은 상기 경화재 및 상기 현탁액을 혼합하여 지반에 주입하기 위하여 상기 제1 밸브(V1)를 통과하는 현탁액 및 상기 제2 밸브(V2)를 통과하는 경화재를 혼합한 혼합액을 지반에 토출하는 그라우팅재 주입기;를 더 포함할 수 있다. 상기 그라우트 주입기로부터 토출되는 혼합액은 제4 밸브(V4)로 제어될 수 있고, 상기 제4 밸브(V4)는 지반으로 상기 혼합액이 토출될 때 개방된다.
상기 계측기(104)는 상기 제1 밸브(V1)를 통과하여 상기 현탁액 유출라인(L3)을 통해 지반으로 토출되는 현탁액 및 상기 제2 밸브(V2)를 통과하여 상기 경화재 토출라인(L5)을 통해 지반으로 토출되는 경화재 각각에 대한 주입압력, 주입속도 및 누적 주입량을 측정한다.
상기 계측기(104)에서 측정되는 현탁액 및 경화재의 주입압력, 주입속도 및 누적 주입량은 실시간으로 측정될 뿐 아니라 자동으로 기록될 수 있어 재료를 효과적으로 관리할 수 있고, 상기 데이터를 기반으로 이상 압력 발생 등 관리 규정에 벗어날 경우 상기 펌프(103)를 긴급 정지시켜 안전사고를 방지하고 시공 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 시스템은 상기 제3 밸브(V3)를 통해 상기 경화재 믹서(102)로 리턴되는 경화재의 실시간 유량을 측정하는 리턴 계측기(105);를 더 포함할 수 있다. 상기 리턴 계측기(105)는 상기 경화재 리턴라인(L6)과 연결될 수 있다.
전술한 바와 같이, 종래의 그라우팅 시스템은 경화재의 유량을 실제로 측정하지 않고, 현탁액의 유량을 기반으로 추정하여 자재 사용량 계산에 오차가 많아 시공 품질 관리가 용이하지 않았으나, 본 발명의 일 구현예에서는 상기 리턴 계측기(105);를 더 도입함으로써, 사용된 재료량을 실시간으로 정확하게 측정할 수 있게 하였다.
또한, 상기 계측기(104) 및 상기 리턴 계측기(105)에서 얻어지는 데이터는 도식화되어 그래프로 시공자에게 제공될 수도 있다.
상기 계측기(104) 및 상기 리턴 계측기(105)는 동일한 계측기를 사용할 수 있으나 시스템 상 각각의 수치를 측정 가능하여야 한다.
상기 주입제어 장치(106)는 상기 제1 밸브(V1), 상기 제2 밸브(V2) 및 상기 제3 밸브(V3)의 개폐를 제어한다.
또한, 본 발명이 제4 밸브(V4)를 더 포함하는 경우 상기 주입제어 장치(106)는 상기 제4 밸브(V4)의 개폐도 제어할 수 있다. 상기 제4 밸브(V4)는 상기 제1 밸브(V1) 및 상기 제2 밸브(V2) 중 어느 하나라도 개방되면 개방되고, 상기 제1 밸브(V1) 및 상기 제2 밸브(V2) 모두 폐쇄되는 경우 폐쇄될 수 있다. 또한, 지반으로 주입된 주입재가 주입 압력이 소진되기 전 역류 할 경우에도 폐쇄하여 지반으로 주입된 주입재 유실을 방지할 수 있다.
상기 주입제어 장치(106)는 중단 모드, 1.0 Shot 모드, 1.5 Shot 모드 또는 2.0 Shot 모드 중 어느 하나의 모드 또는 복합 모드로 선택 하여 작동될 수 있다.
상기 중단 모드에서, 상기 주입제어 장치(106)는 상기 제1 밸브(V1), 상기 제2 밸브(V2), 상기 제3 밸브(V3) 및 상기 제4 밸브(V4)를 차단한다.
도 7은 본 발명의 그라우팅 작업 시스템의 주입제어 장치가 1.0 Shot 모드로 작동될 때 제1 내지 제4 밸브의 개폐를 개략적으로 나타낸 도면이다.
상기 도 7을 참조하면, 상기 1.0 Shot 모드는 현탁액만 지반에 주입하는 모드로, 상기 주입제어 장치(106)는 상기 제1 밸브(V1) 및 제3 밸브(V3)를 개방하고, 상기 제2 밸브(V2)를 차단한다.
도 8은 본 발명의 그라우팅 작업 시스템의 주입제어 장치가 1.5 Shot 모드로 작동될 때 제1 내지 제4 밸브의 개폐를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 그라우팅 작업 시스템의 주입제어 장치가 2.0 Shot 모드로 작동될 때 제1 내지 제4 밸브의 개폐를 개략적으로 나타낸 도면이다.
상기 도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 1.5 Shot 또는 상기 2.0 Shot 모드인 경우, 상기 제1 밸브(V1) 및 상기 제2 밸브(V2)를 개방하고, 상기 제3 밸브(V3)를 차단한다.
상기 1.5 Shot 모드는 현탁액 및 경화재를 지반에 주입하는 모드로, 상기 1.0 Shot 모드로 작동 중에 주입재가 저압력하에서 과다하게 주입되거나 역류, 유출될 경우 압력조절 및 역류방지를 목적으로 작동되거나, 또는 1.0 Shot 모드로 작동 중에 1step 주입 완료후 packer를 다음 step으로 이동하기 전 주입재의 역압력에 의한 역류방지 목적으로 작동될 수 있다. 상기 1.5 Shot 모드는 상기 제4 밸브(V4)에서 지반까지 현탁액과 경화재가 혼합되어 지반으로 주입되는 과정에 경화되는 것을 방지하기 위하여 겔타임 현장여건에 따라 10 내지 300초로 작동되도록 제어 될 수 있다.
상기 2.0 Shot 모드는 현탁액 및 경화재를 지반 내에서 혼합되는 주입방식 모드이다.
상기 1.5 Shot 및 상기 2.0 Shot 모드는 상기 제1 밸브(V1) 및 상기 제2 밸브(V2)를 개방하고, 상기 제3 밸브(V3)를 차단한다는 점에서는 동일하지만, 상기 1.5 Shot 모드는 1.0 shot 모드로 작동하다 필요에 따라 전환되는 모드로, 상기 현탁액과 상기 경화재의 혼합이 지상에서 발생하고, 혼합물이 지중으로 주입되지만, 상기 2.0 Shot 모드는 시공 초기부터 현탁액과 경화재가 동시에 주입되어, 상기 현탁액과 상기 경화재가 지중에서 혼합되는 모드라는 점에서 차이가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 시스템은 상기 도 4(b) 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 계측기(104)에서 측정된 상기 지반으로 토출되는 현탁액 및 경화재의 주입압력, 주입속도 및 누적 주입량을 전달받아 상기 펌프(103) 및 상기 주입제어 장치(106) 중 어느 하나 이상을 제어하는 통합관리 장치(107);를 더 포함할 수 있다.
상기 통합관리 장치(107)는 상기 지반으로 토출되는 현탁액 및 경화재의 주입압력, 주입속도 및 누적 주입량, 그라우팅 조건 및 미리 정의된 설계 주입량과 최대압력에 따라 상기 펌프(103) 및 상기 주입제어 장치(106) 중 어느 하나 이상을 제어할 수 있다.
상기 통합관리 장치(107)가 전달 받고 생성하는 데이터는 실시간으로 저장 및 기록할 수 있어 실시간 작업 현황을 모니터링 가능하게 한다.
보다 구체적으로, 상기 통합관리 장치(107)는 상기 계측기(104)에서 측정된 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량을 미리 정의된 설계 주입량과 비교하는 주입량 비교부; 상기 계측기(104)에서 측정된 현탁액 및 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력을 미리 정의된 최대압력과 비교하는 압력 비교부; 및 상기 주입량 비교부 및 상기 압력 비교부에서의 비교 결과에 따라, 상기 펌프(103) 및 상기 주입제어 장치(106) 중 어느 하나 이상을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 압력 비교부는 미리 정의된 최대압력과 상기 계측기(104)에서 측정된 현탁액 및 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력을 비교한다. 이때 상기 최대압력은 시공조건에 따라, 지반에 주입 시 지반 파쇄 및 그라우팅 주입재 유출, 그라우팅 주입라인 파손 등 안전사고가 우려되어 주입을 즉각 중단해야 하는 최소한의 압력으로, 사용자가 미리 설정할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 압력 비교부는 미리 정의된 설정 압력과 상기 계측기(104)에서 측정된 현탁액 및 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력을 추가로 비교할 수 있다.
상기 설정압력은 그라우팅 주입 중 시공관리를 위하여 설정된 압력이다. 설정압력 이상이 되어도 큰 문제는 발생하지 않지만 그라우팅 인발 또는 주입중단 등을 관리하는 압력이며 터널 강관다단 그라우팅의 경우에는 1.0 Shot 주입에서 1.5 Shot 주입으로 변경하여 주입을 마무리하는 압력, 가시설 지반 차수그라우팅 1.5 Shot 또는 2.0 Shot 작업 시에는 스탭 인발 또는 작업 마무리하는 압력을 의미할 수 있다.
상기 주입량 비교부는 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량을 미리 정의된 설계 주입량과 비교한다. 이때 상기 설계 주입량은 현탁액 설계 주입량 및 경화재 설계 주입량을 모두 포함하는 것일 수 있고, 시공조건에 따라 사용자가 미리 설정할 수 있다.
상기 통합관리 장치(107)는 그라우팅 시공이 시작하기 전 그라우팅 조건에 따라 상기 주입제어 장치(106)의 초기 모드를 중단 모드, 1.0 Shot 모드, 1.5 Shot 모드 또는 2.0 Shot 모드로 작동되게 한다. 이때 사용자가 시공조건에 따라 상기 주입제어 장치(106)의 모드를 직접 선택할 수도 있다.
지하수 영향이 거의 없는 지층에서의 압밀 충진 조건에서 그라우팅재의 주입이 필요한 경우, 상기 주입제어 장치(106)의 초기모드는 1.0 Shot 모드로 작동된다.
지하수 유수가 있거나 수량이 풍부한 조건에서 그라우팅재의 주입이 필요한 경우, 상기 주입제어 장치(106)의 초기모드는 2.0 Shot 모드로 작동되어, 주입재 희석을 방지시키고 차수할 수 있다.
지상차수 그라우팅 사용 시에는 상기 주입제어 장치(106)의 초기모드는 1.5 Shot 또는 2.0 Shot 모드로 작동되고, 1.0 shot 모드로 전환되지 않는다.
댐 제방 등 그라우팅 공사 시에는 상기 주입제어 장치(106)의 초기모드는 1.0 Shot 모드로 작동되고, 1.5 Shot 모드를 전환되지 않는다.
터널 차수·보강 및 강관다단 그라우팅 공사의 경우 초기모드는 1.0 Shot 모드로 작동되고, 이후 작업 스탭인발, 작업 종료, 지하수 유출 등 상황에서 1.5S hot 모드로 전환하여 작업 할 수 있다.
상기 주입제어 장치(106)의 초기 모드가 1.0 shot 모드인 경우, 상기 통합관리 장치(107)는 실시간으로 상기 계측기(104)에서 측정된 현탁액의 주입압력을 미리 정의된 최대압력과 비교하고, 상기 현탁액 누적 주입량을 미리 정의된 설계 주입량을 비교한다. 시공이 진행됨에 따라 현탁액이 지반으로 토출되어 상기 계측기(104)에서 측정되는 현탁액의 주입압력 및 상기 현탁액 누적 주입량은 증가하게 된다. 일반적으로 미리 정의된 최대압력보다 상기 현탁액의 주입압력이 더 낮은 시점에서 상기 현탁액 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하게 된다. 이때 상기 통합관리 장치(107)는 상기 주입제어 장치(106)의 모드를 1.5 Shot 모드로 전환시켜 주입재의 이탈을 방지한다.
만약, 상기 계측기(104)에서 측정되는 현탁액의 주입압력이 미리 정의된 최대압력보다 낮고, 상기 현탁액 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하지는 않았지만, 상기 현탁액의 주입압력이 상기 설정압력에 도달하는 경우에도, 상기 통합관리 장치(107)는 상기 주입제어 장치(106)의 모드를 1.5 Shot 모드로 전환시켜 주입재의 이탈을 방지할 수 있다.
상기 주입제어 장치(106)가 1.0 Shot 모드에서 1.5 Shot 모드로 전환되어 작동됨에 따라, 상기 현탁액 및 상기 경화재 주입압력과 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량이 증가한다. 상기 현탁액 및 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력이 미리 정의된 최대압력에 도달하거나, 또는 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하면, 상기 작동 제어 단계는 상기 주입제어 장치(106)의 모드를 중단 모드로 전환하거나, 상기 펌프(103)를 중단 할 수 있다.
만약, 상기 주입제어 장치(106)의 초기 모드가 1.0 shot 모드로 작동 중 상기 현탁액 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하기 전 상기 현탁액의 주입압력이 미리 정의된 최대압력에 도달하는 경우, 상기 통합관리 장치(107)는 상기 주입제어 장치(106)를 중단 모드로 전환하거나, 또는 상기 펌프(103)를 중단시킬 수 있다.
만약, 상기 주입제어 장치(106)의 초기 모드가 1.0 shot 모드로 작동 중 상기 현탁액의 주입압력이 미리 정의된 최대압력보다 낮고, 상기 현탁액 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하지 않았으나, 상기 그라우팅재 주입기 선단부의 파괴, 주입 라인의 파괴 또는 그라우팅재(현탁액 또는 경화재)의 주입을 위한 천공 외 장소로 그라우팅재의 유출이 감지되는 경우 상기 통합관리 장치(107)는 상기 주입제어 장치(106)를 1.5 Shot 모드로 전환시키고, 1.5 Shot 모드로 작동됨에 따라, 상기 현탁액의 주입압력이 미리 정의된 최대압력과 같아질 때 상기 통합관리 장치(107)는 상기 주입제어 장치(106)의 모드를 중단 모드로 전환시키거나, 또는 상기 펌프(103)를 중단시킬 수 있다.
댐 제방 등 그라우팅 공사 조건에서 초기 모드가 1.0 shot 모드로 작동되는 경우, 상기 현탁액의 주입압력이 미리 정의된 최대압력에 도달하거나, 또는 상기 현탁액 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하는 경우, 상기 통합관리 장치(107)는 상기 주입제어 장치(106)를 중단 모드로 전환하거나, 또는 상기 펌프(103)를 중단시킬 수 있다.
지상차수 그라우팅 조건에서 그라우팅재의 주입 조건에서 초기 모드가 1.5 Shot 또는 2.0 Shot 모드로 작동되는 경우, 상기 현탁액 및 상기 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력이 미리 정의된 최대압력에 도달하거나, 또는 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하는 경우, 상기 통합관리 장치(107)는 상기 주입제어 장치(106)를 중단 모드로 전환하거나, 또는 상기 펌프(103)를 중단시킬 수 있다.
상기 주입제어 장치(106)의 초기 모드가 2.0 shot 모드인 경우, 상기 통합관리 장치(107)는 실시간으로 상기 계측기(104)에서 측정된 현탁액 및 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력을 미리 정의된 최대압력과 비교하고, 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량을 미리 정의된 설계 주입량을 비교한다. 시공이 진행됨에 따라 현탁액 및 경화재가 지반으로 토출되어 상기 계측기(104)에서 측정되는 현탁액 및 경화재의 주입압력과 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량은 증가하게 된다. 일반적으로, 미리 정의된 최대압력보다 상기 현탁액 및 경화재의 주입압력이 더 낮은 시점에서 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하게 된다. 이때 상기 통합관리 장치(107)는 상기 주입제어 장치(106)의 모드를 중단 모드로 전환시키거나, 배합비 겔타임이 짧은 급결 주입을 실시하거나, 또는 상기 펌프(103)를 중단하게 한다.
상기 배합비 겔타임이 짧은 급결 주입은 현탁액과 경화재가 만났을 때 결합하며 젤리와 같이 형태로 변화되어 유동성이 없어지는 상태(겔타임)가 짧은 급결 주입을 의미하고, 본 특허의 장치적인 관리와는 관계없이 재료 특성과 배합비에 영향을 받는다.
보다 구체적으로, 겔타임은 완결형과 급결형으로 나눌 수 있고, 완결형은 일반적으로 30-300초 사이를 의미하고 급결형은 5~25초를 의미한다. 일반적으로 급결형 시멘트와 완결형 시멘트가 있으며 경화재는 동일하게 사용하는 배합믹서 경우와 한가지 시멘트를 물-시멘트 비를 조절하여 경화재 라인과만나면 각각의 물-시멘트 비에 따라 급결형과 완결형이 되는 경우로 나눠진다. 급결형을 사용하는 경우는 가시설 차수의 그라우팅의 경우 첫 주입시 주입재 이탈을 방지하기 위하여 급결형을 주입 하여 천공 홀의 이격된 공간과 큰 공극을 1차 침투 후 2차 미세한 주입을 완결형으로 마무리 하는 방법을 반복하면서 그라우팅을 한다. 또한 지하수가 많아 용출수가 유출될 경우 급결형 위주로 주입하여 용출수를 1차적으로 막을 때도 사용한다. 차수그라우팅 이외의 강관 다단 그라우팅의 경우 급결과 완결 중간인 중결형을 사용 하지만 통상적으로 겔타임 10~300초로 사용하며 1.0 Shot 현탁을 1차 주입 후 스탭 인발시 현탁액 주입재가 피압에 의해 유출되지 않도록 경화재를 혼합한 1.5 Shot 를 주입 후 스탭 인발을 실시 하며 강관다단 1공이 주입완료 후 마무리 할때도 1.5 Shot를 주입하는 이때 겔타임은 10~300 초로 사이로 현장여건에 맞게 조절 할 수 있다.
만약, 상기 주입제어 장치(106)의 초기 모드가 2.0 shot 모드로 작동 중 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하기 전 상기 현탁액 및 상기 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력이 미리 정의된 최대압력에 도달하는 경우, 상기 통합관리 장치(107)는 상기 주입제어 장치(106)를 중단 모드로 전환하거나, 또는 상기 펌프(103)를 중단시켜 현탁액 및 경화재 모두 더 이상 지반으로 토출되지 않게 제어한다.
만약, 상기 주입제어 장치(106)의 초기 모드가 2.0 shot 모드로 작동 중 상기 현탁액 및 상기 경화재의 주입압력이 미리 정의된 최대압력보다 낮고, 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하지 않았으나, 상기 그라우팅재 주입기 선단부의 파괴, 주입 라인의 파괴 또는 그라우팅재(현탁액 또는 경화재)의 주입을 위한 천공 외 장소로 그라우팅재의 유출이 감지되는 경우 상기 통합관리 장치(107)는 상기 주입제어 장치(106)를 중단 모드로 전환시키거나, 또는 상기 펌프(103)를 중단하게 된다.
본 발명의 그라우팅 시스템은 상기 그라우팅재 주입기 선단부의 파괴, 주입 라인의 파괴 또는 그라우팅재(현탁액 또는 경화재)의 주입을 위한 천공 외 장소로 그라우팅재의 유출을 감지하는 센서;를 더 포함할 수 있고, 상기 센서는 상기 그라우팅재 주입기 선단부의 파괴, 주입 라인의 파괴 또는 그라우팅재(현탁액 또는 경화재)의 주입을 위한 천공 외 장소로 그라우팅재의 유출이 감지되는 경우 상기 통합관리 장치(107)로 신호를 전달할 수 있다. 상기 주입 라인은 상기 현탁액 흡입라인(L1), 상기 경화재 흡입라인(L2), 상기 현탁액 유출라인(L3), 상기 경화재 유출라인(L4), 상기 경화재 토출라인(L5) 및 상기 경화재 리턴라인(L6) 중 어느 하나 이상을 의미하는 것일 수 있다. 상기 그라우팅재(현탁액 또는 경화재)의 주입을 위한 천공 외 장소는 막장면, 터널 상부 또는 지상부 그라우팅 시공 현장 등을 의미하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 그라우팅 시스템은 상기 계측기(104)에서 측정되는 데이터 값과 사전에 저장된 설계인자를 종합적으로 고려하여 상기 주입제어 장치(106)를 중단 모드, 1.0 Shot 모드, 1.5 Shot 모드 또는 2.0 Shot 중 어느 하나의 모드로 선택하여 자동으로 작동시키거나 상기 펌프(103)의 작동을 즉각적으로 제어하여 시공 품질을 향상시키고 안전사고를 완전히 방지할 수 있다. 또한, 이러한 제어는 상기 계측기(104)에서 측정된 실시간 데이터에 기반하므로 상기 제1 밸브(V1), 제2 밸브(V2) 및 제3 밸브(V3)가 실시간으로 제어될 수 있다. 따라서, 종래의 현장작업자가 육안으로 압력계를 관측하며 밸브를 제어하지 않아도 자동으로 밸브가 제어되어, 그라우팅 작업 정확도를 높이고 안전사고를 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 그라우팅 시스템 작동동안 상기 경화재 유출라인(L4), 상기 경화재 토출라인(L5) 및 경화재 리턴라인(L6) 내부에 막힘 현상이 일어나는 것을 방지하기 위하여, 상기 경화재 유출라인(L4), 상기 경화재 토출라인(L5) 및 상기 경화재 리턴라인(L6) 중 어느 하나 이상은 상기 경화재가 유동되는 내부에 NaBrO3, (NH4)2Cr2O7 H2CrO4 1,5-펜타메틸렌디이소시아네이트 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2,2-디메틸올펜탄산 폴리테트라메틸렌에테르 디올 및 메틸이소부틸케톤을 혼합 및 반응시켜 생성된 생성물이 코팅된 것일 수 있다.
상기 생성물은 0.5 내지 2 ㎛ 두께로 코팅되는 것일 수 있다.
상기 폴리테트라메틸렌에테르 디올의 수 평균 분자량(Mn)은 500 내지 1500 g/mol, 바람직하게는 800 내지 1100 g/mol일 수 있다.
바람직하게는, 상기 생성물은 NaBrO3 0.5 내지 0.7 중량부, (NH4)2Cr2O7 0.3 내지 0.5 중량부, H2CrO4 1 내지 3 중량부, 1,5-펜타메틸렌디이소시아네이트 15 내지 17 중량부, 3-메틸-1,5-펜탄디올 8 내지 12 중량부, 2,2-디메틸올펜탄산 5 내지 7 중량부, 폴리테트라메틸렌에테르 디올 20 내지 25 중량부 및 메틸이소부틸케톤 40 내지 45 중량부를 혼합 및 반응시킨 것일 수 있는데, 상기 생성물이 상술한 중량비 범위를 모두 만족할 때 장시간의 그라우팅 작업 이후에도 라인 내부에 막힘 현상이 전혀 발생하지 않아 라인 내부 직경이 초기와 동일하게 유지되는 것을 확인하였다.
본 발명의 다른 측면은 펌프에 현탁액 및 경화재 믹서에 수용된 경화재를 각각 공급하는 공급 단계; 상기 펌프를 이용하여 상기 현탁액을 현탁액 유출라인으로 이송하고, 상기 경화재를 경화재 유출라인으로 이송하는 이송 단계; 계측기로 상기 현탁액 유출라인을 통해 지반으로 토출되는 현탁액 및 상기 경화재 유출라인에서 분기되는 경화재 토출라인을 통해 지반으로 토출되는 경화재의 주입압력, 주입속도 및 누적 주입량을 측정하는 계측 단계; 및 주입제어 장치로 상기 현탁액 유출라인을 개폐하여, 지반으로 토출되는 현탁액을 제어하는 제1 밸브, 상기 경화재 토출라인을 개폐하여, 지반으로 토출되는 경화재를 제어하는 제2 밸브 및 상기 경화재 유출라인으로부터 분기되고, 상기 펌프에서 토출되는 경화재를 상기 경화재 믹서에 리턴시키는 경화재 리턴라인을 개폐하여 상기 경화재 믹서로 리턴되는 경화재를 제어하는 제3 밸브의 개폐를 제어하는 밸브 제어 단계;를 포함하는 그라우팅 방법을 제공한다.
본 발명의 그라우팅 방법은 상술한 그라우팅 시스템을 이용한 것일 수 있다.
상기 공급 단계 이전 상기 주입제어 장치(106)의 모드를 중단 모드, 1.0 Shot 모드, 1.5 Shot 모드 또는 2.0 Shot 모드 중 어느 하나의 모드로 작동시키는 초기 모드 설정 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 초기 모드 설정 단계에서 사용자가 상기 통합관리 장치(107)를 이용하여 시공 조건에 따라 중단 모드, 1.0 Shot 모드, 1.5 Shot 모드 또는 2.0 Shot 모드 중 어느 하나의 모드를 선택하여 작동시킬 수 있다.
지하수 영향이 거의 없는 지층에서의 압밀 충진 조건에서 그라우팅재의 주입이 필요한 경우, 상기 초기 모드 설정 단계에서 상기 주입제어 장치(106)가 1.0 Shot 모드로 작동될 수 있다.
댐 제방 등 그라우팅 공사 시에는 상기 초기 모드 설정 단계에서 상기 주입제어 장치(106)가 1.0 Shot 모드로 작동될 수 있다.
지상차수 그라우팅 조건에서 그라우팅재의 주입이 필요한 경우, 상기 초기 모드 설정 단계에서 상기 주입제어 장치(106)가 1.5 Shot 또는 2.0 Shot 모드로 작동될 수 있다.
터널 차수·보강 및 강관다단 그라우팅 공사의 경우 초기모드는 1.0 Shot 모드로 작동되고, 이후 작업 스탭인발, 작업 종료, 지하수 유출 등 상황에서 1.5 S hot 모드로 전환하여 작업 할 수 있다.
지하수 유수가 있거나 수량이 풍부한 조건에서 그라우팅재의 주입이 필요한 경우, 상기 초기 모드 설정 단계에서 상기 주입제어 장치(106)가 2.0 Shot 모드로 작동될 수 있다.
상기 공급 단계는 현탁액 및 경화재 믹서(102)에 수용된 경화재를 펌프에(103)에 각각 공급하는 공급 단계로, 보다 구체적으로는 현탁액 믹서(101)에 수용되는 현탁액을 현탁액 흡입라인(L1)으로 펌프(103)에 공급하고, 경화재 믹서(102)에 경화재를 경화재 흡입라인(L2)를 통하여 펌프(103)에 각각 공급한다.
상기 이송 단계는 상기 펌프(103)를 이용하여 상기 현탁액 믹서(101)로부터 공급받은 현탁액을 상기 현탁액 유출라인(L3)으로 이송하고, 상기 경화재 믹서(102)로부터 공급받은 경화재를 상기 경화재 유출라인(L4)으로 이송하는 단계이다.
상기 계측 단계는 계측기(104)로 상기 펌프(103)로부터 펌핑되어 상기 현탁액 유출라인(L3)을 통해 지반으로 토출되는 현탁액 및 상기 경화재 토출라인(L5)을 통해 지반으로 토출되는 경화재 각각의 주입압력, 주입속도 및 누적 주입량을 측정하는 단계이다.
상기 경화재 유출라인(L4)은 경화재 토출라인(L5) 및 경화재 리턴라인(L6)으로 분기되고, 상기 경화재 토출라인(L5)은 경화재를 지반으로 이송하는 라인이며,상기 경화재 리턴라인(L6)은 경화재를 상기 경화재 믹서(102)로 이송하는 라인이다.
상기 밸브 제어 단계는 상기 현탁액 유출라인(L3)을 개폐하여, 지반으로 토출되는 현탁액을 제어하는 제1 밸브(V1), 상기 경화재 토출라인(L5)을 개폐하여, 지반으로 토출되는 경화재를 제어하는 제2 밸브(V2) 및 상기 경화재 유출라인(L4)으로부터 분기되고, 상기 펌프(103)에서 토출되는 경화재를 상기 경화재 믹서(102)에 리턴시키는 경화재 리턴라인(L6)을 개폐하여 상기 경화재 믹서(102)로 리턴되는 경화재를 제어하는 제3 밸브(V3)의 개폐를 제어하는 단계이다.
상기 밸브 제어 단계에서 상기 주입제어 장치(106)는 중단 모드, 1.0 Shot 모드, 1.5 Shot 모드 또는 2.0 Shot 중 어느 하나의 모드로 작동되어 상기 제1 밸브(V1), 상기 제2 밸브(V2) 및 상기 제3 밸브(V3)의 개폐를 제어할 수 있다.
상기 중단 모드에서, 상기 주입제어 장치(106)는 상기 제1 밸브(V1), 상기 제2 밸브(V2) 및 상기 제3 밸브(V3)를 차단한다.
상기 1.0 Shot 모드에서, 상기 주입제어 장치(106)는 상기 제1 밸브(V1) 및 상기 제3 밸브(V3)를 개방하고, 상기 제2 밸브(V2)를 차단한다.
상기 1.5 Shot 및 상기 2.0 Shot 모드는 상기 제1 밸브(V1) 및 상기 제2 밸브(V2)를 개방하고, 상기 제3 밸브(V3)를 차단한다.
본 발명의 그라우팅 방법은 리턴 계측기(105)로 상기 경화재 리턴라인(L6)에 이송되는 경화재의 유량을 측정하는 리턴 계측 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 그라우팅 방법은 상기 밸브 제어 단계 이전에, 통합관리 장치(107)가 지반으로 토출되는 상기 현탁액 및 경화재의 주입압력, 주입속도 및 누적 주입량 전달받아 상기 펌프(103) 및 상기 주입제어 장치(106) 중 어느 하나 이상을 제어하는 통합 제어 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 통합 제어 단계는 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량을 미리 정의된 설계 주입량과 비교하는 주입량 비교 단계; 상기 계측기(104)에서 측정된 현탁액 및 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력을 미리 정의된 최대압력과 비교하는 압력 비교 단계; 및 상기 주입량 비교 단계와 상기 압력 비교 단계의 비교 결과에 따라, 상기 펌프(103) 및 상기 주입제어 장치(106) 중 어느 하나 이상을 제어하는 작동 제어 단계;를 포함할 수 있다.
상기 압력 비교 단계에서 미리 정의된 최대압력과 상기 계측기(104)에서 측정된 현탁액 및 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력을 비교한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 압력 비교 단계는 미리 정의된 설정 압력과 상기 계측기(104)에서 측정된 현탁액 및 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력을 비교하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 초기 모드 설정 단계에서 상기 주입제어 장치가 1.0 Shot 모드로 제어되는 경우, 실시간으로 상기 계측기(104)에서 측정된 현탁액의 주입압력을 미리 정의된 최대압력과 비교하고, 상기 현탁액 누적 주입량과 미리 정의된 설계 주입량을 비교한다. 시공이 진행됨에 따라 현탁액이 지반으로 토출되어 상기 현탁액의 주입압력과 상기 현탁액 누적 주입량은 증가하게 된다. 일반적으로, 미리 정의된 최대압력보다 현탁액의 주입압력이 더 낮은 시점에서 상기 현탁액 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하게 된다. 이때 상기 작동 제어 단계는 상기 주입제어 장치(106)의 모드를 1.5 Shot 모드로 전환시키는 것일 수 있다.
만약, 상기 계측기(104)에서 측정되는 현탁액의 주입압력이 미리 정의된 최대압력보다 낮고, 상기 현탁액 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하지는 않았지만, 상기 현탁액의 주입압력이 상기 설정압력에 도달하는 경우에도, 상기 작동 제어 단계는 상기 주입제어 장치(106)의 모드를 1.5 Shot 모드로 전환시켜 주입재의 이탈을 방지할 수 있다.
상기 주입제어 장치(106)가 1.0 Shot 모드에서 1.5 Shot 모드로 전환되어 작동됨에 따라, 상기 현탁액 및 상기 경화재 주입압력과 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량이 증가한다. 상기 현탁액 및 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력이 미리 정의된 최대압력에 도달하거나, 또는 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하면, 상기 작동 제어 단계는 상기 주입제어 장치(106)의 모드를 중단 모드로 전환하거나, 상기 펌프(103)를 중단할 수 있다.
만약, 상기 초기 모드가 1.0 Shot 모드로 작동 중 상기 현탁액 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하기 전 상기 현탁액의 주입압력이 미리 정의된 최대압력에 도달하는 경우, 상기 작동 제어 단계는 상기 주입제어 장치(106)를 중단 모드로 전환하거나, 상기 펌프(103)를 중단시킬 수 있다.
만약, 초기 모드가 1.0 shot 모드로 작동 중 상기 현탁액의 주입압력이 미리 정의된 최대압력보다 낮고, 상기 현탁액 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하지 않았으나, 상기 그라우팅재 주입기 선단부의 파괴, 주입 라인의 파괴 또는 그라우팅재(현탁액 또는 경화재)의 주입을 위한 천공 외 장소로 그라우팅재의 유출이 감지되는 경우 상기 작동 제어 단계는 상기 주입제어 장치(106)를 1.5 Shot 모드로 전환시키는 것일 수 있다. 1.5 Shot 모드로 작동됨에 따라, 상기 현탁액의 주입압력이 미리 정의된 최대압력과 같아질 때 상기 작동 제어 단계는 상기 주입제어 장치(106)의 모드를 중단 모드로 전환하거나, 또는 상기 펌프(103)를 중단시킬수 있다.
댐 제방 등 그라우팅 공사 조건에서 상기 초기 모드가 1.0 shot 모드로 작동되는 경우, 상기 현탁액의 주입압력이 미리 정의된 최대압력에 도달하거나, 또는 상기 현탁액 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하는 경우, 상기 작동 제어 단계는 상기 주입제어 장치(106)를 중단 모드로 전환하거나, 또는 상기 펌프(103)를 중단시킬 수 있다.
지상차수 그라우팅 조건에서 그라우팅재의 주입 조건에서 상기 초기 모드가 1.5 Shot 또는 2.0 Shot 모드로 작동되는 경우, 상기 현탁액 및 상기 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력이 미리 정의된 최대압력에 도달하거나, 또는 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하는 경우, 상기 작동 제어 단계는 상기 주입제어 장치(106)를 중단 모드로 전환하거나, 또는 상기 펌프(103)를 중단시킬 수 있다.
상기 초기 모드가 2.0 shot 모드인 경우, 실시간으로 상기 계측기(104)에서 측정된 현탁액 및 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력을 미리 정의된 최대압력과 비교하고, 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량과 미리 정의된 설계 주입량을 비교한다. 시공이 진행됨에 따라 현탁액 및 경화재가 지반으로 토출되어 상기 계측기(104)에서 측정되는 현탁액 및 경화재의 주입압력, 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량은 증가하게 된다. 일반적으로, 미리 정의된 최대압력보다 상기 현탁액 및 경화재의 주입압력이 더 낮은 시점에서 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하게 된다. 이때 상기 작동 제어 단계는 상기 주입제어 장치(106)의 모드를 중단 모드로 전환하거나, 상기 펌프(103)를 중단시킬 수 있다.
만약, 상기 초기 모드가 2.0 shot 모드로 작동 중 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하기 전 상기 현탁액의 주입압력이 미리 정의된 최대압력에 도달하는 경우, 상기 작동 제어 단계는 상기 주입제어 장치(106)의 모드를 중단 모드로 전환하거나, 상기 펌프(103)를 중단시킬 수 있다.
만약, 상기 주입제어 장치(106)의 초기 모드가 2.0 shot 모드로 작동 중 상기 현탁액 및 상기 경화재의 주입압력이 미리 정의된 최대압력보다 낮고, 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하지 않았으나, 상기 그라우팅재 주입기 선단부의 파괴, 주입 라인의 파괴 또는 그라우팅재(현탁액 또는 경화재)의 주입을 위한 천공 외 장소로 그라우팅재의 유출이 감지되는 경우 상기 작동 제어 단계는 상기 주입제어 장치(106)의 모드를 중단 모드로 전환하거나, 상기 펌프(103)를 중단시킬 수 있다.
본 발명의 그라우팅 방법은 센서로 그라우팅재(현탁액 및 경화재) 주입 선단부의 파괴, 주입 라인의 파괴, 막장면 또는 터널 상부로 주입재의 유출을 감지하여, 이를 상기 통합관리 장치(107)에 전달하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다.
실시예 1
상기 도 5에 도시한 바와 같은 그라우팅 작업 시스템을 준비하였다. 그 다음, 상기 주입제어 장치(106)의 초기 모드를 1.0 Shot 모드로 설정하고, 최대압력, 설정압력 및 설계 주입량을 정의하였다. 그 다음, 상기 통합관리 장치(107)를 이용하여 실시간으로 상기 계측기(104)에서 측정되는 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량을 상기 설계 주입량과 비교하고, 상기 계측기(104)에서 측정된 현탁액의 주입압력을 미리 설정된 최대압력을 실시간으로 비교하였다. 그 다음, 상기 현탁액의 주입압력이 미리 설정된 최대압력 미만이고, 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하거나 압력이 설정 압력에 도달 할 경우, 상기 주입제어 장치(106)를 1.5 Shot 모드로 전환하고, 상기 현탁액 및 상기 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력이 미리 설정된 최대압력에 도달하면, 상기 주입제어 장치(106)를 중단 모드로 전환시켰다. 이러한 과정에서 계측기 및 리턴 계측기에서 측정되는 데이터를 도 10에 나타내었다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 작업 시스템 이용하여 초기 모드가 1.0 Shot 모드와 작업 중 1.5 Shot 모드를 병행 할 경우 그라우팅 작업을 수행한 후 측정된 데이터를 나타낸 그래프이다.
상기 도 10을 참조하면, 실시예 1의 그라우팅 작업 시스템은 초기 모드가 1.0 shot 모드로 작동하여 상기 경화재 유출라인(L4)으로 이송되는 경화재(B액)는 전부 상기 경화재 리턴라인(L6)을 통해 상기 경화재 믹서(102)로 리턴되고, 상기 펌프(103)에서 현탁액을 현탁액 유출라인(L3)으로 이송하여 현탁액만이 지반이 토출되어 유량값이 일정함과 동시에 현탁액(A액) 주입 압력이 점차 증가하는 것을 알 수 있다. 시공이 진행됨에 따라 현탁액 누적 주입량이 미리 설정된 설계 주입량에 도달하거나 상기 현탁액 주입 압력이 설정 압력 이상으로 상승하였을 때(1 step 완료) 상기 통합관리 장치(107)가 자동으로 상기 주입제어 장치(106)를 1.5 shot 모드로 전환하여 상기 현탁액은 현탁액 유출라인(L3)으로 1.0 Shot 모드와 동일하게 이송되고, 상기 경화재 유출라인(L4)으로 이송되는 경화재(B액)는 전부 경화재 토출라인(L5)으로 지반에 토출시켜 주입속도가 1.0 Shot 모드보다 증가하고, 현탁액(A액) 주입 압력이 증가하는 것을 알 수 있다. 이후, 상기 통합관리 장치(107)에서 상기 현탁액 및 상기 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력이 미리 설정된 최대압력에 도달함을 감지하였을 때 상기 통합관리 장치(107)가 상기 주입제어 장치(106)를 중단 모드로 전환하여 시공을 마무리하는 것을 알 수 있다. 이 이후, packer를 이동시켜 동일한 과정이 반복되는 것을 알 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 그라우팅 시스템 및 방법은 실시간으로 경화재 및 현탁액 사용량을 측정, 기록 및 관리하여 시공 품질을 현저하게 향상시킬 수 있으며, 상기 주입제어 장치(106)의 모드 전환이 자동으로 이루어져 안전사고를 미연에 방지할 수 있음을 알 수 있다.
실시예 2
상기 도 5에 도시한 바와 같은 그라우팅 작업 시스템을 준비하였다. 그 다음, 상기 주입제어 장치(106)의 초기 모드를 2.0 Shot 모드로 설정하고, 최대압력 및 설계 주입량을 정의하였다. 그 다음, 상기 통합관리 장치(107)를 이용하여 실시간으로 상기 계측기(104)에서 측정된 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량을 미리 정의된 설계 주입량과 비교하고, 미리 설정된 최대압력과 실시간으로 비교하였다. 그 다음, 상기 현탁액 및 상기 경화재의 주입압력이 미리 설정된 최대압력 미만이고, 상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하거나, 또는 상기 현탁액 및 상기 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력이 미리 설정된 최대압력에 도달하면, 상기 주입제어 장치(106)를 중단 모드로 전환시켰다. 이러한 과정에서 계측기 및 리턴 계측기에서 측정되는 데이터를 도 11에 나타내었다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우팅 작업 시스템 이용하여 초기 모드가 2.0 Shot 모드인 그라우팅 작업을 수행한 후 측정된 데이터를 나타낸 그래프이다.
상기 도 11을 참조하면, 초기 모드가 2.0 Shot 모드일 때 시공 초기 상기 주입제어 장치(106)가 2.0 Shot 모드로 작동하여 상기 경화재 유출라인(L4)으로 이송되는 경화재(B액)는 전부 경화재 토출라인(L5)으로 이송되고, 현탁액은 현탁액 유출라인(L3)으로 이송하여 현탁액 및 경화재 모두 지반이 토출되어 주입속도가 일정함과 동시에 현탁액(A액) 주입 압력이 점차 증가하는 것을 알 수 있다. 시공이 진행됨에 따라 설계 주입량에 도달한 경우 또는 미리 설정한 최대압력보다 초과하였을 때 상기 통합관리 장치(107)가 상기 주입제어 장치(106)를 중단 모드로 전환하여 시공을 마무리하는 것을 알 수 있다.
실시예 3 내지 8
SUS 304 재질의 원통형 모재를 연마재를 이용하여 표면 조도를 부여하고, 100 ℃의 온도로 예열하였다.
그 다음, NaBrO3, (NH4)2Cr2O7, H2CrO4, 1,5-펜타메틸렌디이소시아네이트, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2,2-디메틸올펜탄산, 폴리테트라메틸렌에테르 디올(Mn 1,000 g/mol) 및 메틸이소부틸케톤을 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 중량비로 혼합한 후 질소 분위기 하 90 ℃에서 100 분 동안 반응시킨 후, 35 ℃로 냉각하여 준비하여 코팅 조성물을 제조하였다. 그 다음, 상기 코팅 조성물로 상기 SUS 304에 딥코팅한 후 120 ℃에서 5 시간 동안 유지하여 0.8 ㎛ 두께의 코팅층을 형성시켰다.
그 다음, 상기 코팅층이 형성된 원통형 SUS 304를 상기 경화재 유출라인(L4), 상기 경화재 토출라인(L5) 및 상기 경화재 리턴라인(L6)으로 사용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 총 24시간 동안 작동시켰다.
| 구분 | 실시예3 | 실시예4 | 실시예5 | 실시예6 | 실시예7 | 실시예8 | |
| 코팅 (중량부) |
NaBrO3 | 0.6 | 0 | 0.5 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
| (NH4)2Cr2O7 | 0.4 | 0.5 | 0 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | |
| H2CrO4 | 2 | 2 | 2 | 0 | 3 | 2 | |
| 1,5-펜타메틸렌디이소시아네이트 | 16 | 16 | 16 | 16 | 13 | 16 | |
| 3-메틸-1,5-펜탄디올 | 10 | 10.5 | 10.5 | 10 | 11 | 6 | |
| 2,2-디메틸올펜탄산 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | 6 | |
| 폴리테트라메틸렌에테르 디올 | 23 | 23 | 23 | 24 | 23 | 25 | |
| 메틸이소부틸케톤 | 42 | 42 | 42 | 43 | 43 | 44 | |
비교예 1
SUS 304 재질의 원통형 모재를 연마재를 이용하여 표면 조도를 부여하고, 100 ℃의 온도로 예열하여 준비하고, 이를 상기 경화재 유출라인(L4), 상기 경화재 토출라인(L5) 및 상기 경화재 리턴라인(L6)으로 사용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 총 24시간 동안 작동시켰다.
실험예 1
상기 실시예 3 내지 8 및 비교예 1에서 그라우팅 작업 시스템을 작동시킨 후 경화재 리턴라인(L6)의 단면을 확인하였다. 그 결과, 실시예 3의 경화재 리턴라인(L6)의 내경은 초기와 동일하였으나, 상기 비교예 1 및 실시예 4 내지 8은 경화재 리턴라인(L6)의 내경이 초기보다 17%(비교예 1), 12%(실시예 4), 10%(실시예 5), 8%(실시예 6), 11%(실시예 7) 및 8%(실시예 8) 감소하여 막힘 현상이 발생한 것을 확인할 수 있었다.
101 현탁액 믹서
102 경화재 믹서
103 펌프
104 계측기
105 리턴 계측기
106 주입제어 장치
107 통합관리 장치
V1 제1 밸브
V2 제2 밸브
V3 제3 밸브
V4 제4 밸브
L1 현탁액 흡입라인
L2 경화재 흡입라인
L3 현탁액 유출라인
L4 경화재 유출라인
L5 경화재 토출라인
L6 경화재 리턴라인
102 경화재 믹서
103 펌프
104 계측기
105 리턴 계측기
106 주입제어 장치
107 통합관리 장치
V1 제1 밸브
V2 제2 밸브
V3 제3 밸브
V4 제4 밸브
L1 현탁액 흡입라인
L2 경화재 흡입라인
L3 현탁액 유출라인
L4 경화재 유출라인
L5 경화재 토출라인
L6 경화재 리턴라인
Claims (17)
- 현탁액을 수용하는 현탁액 믹서;
경화재를 수용하는 경화재 믹서;
상기 현탁액 믹서로부터 공급받은 현탁액을 현탁액 유출라인으로 이송하고, 상기 경화재 믹서로부터 공급받은 경화재를 경화재 유출라인으로 이송하는 펌프;
상기 현탁액 유출라인을 개폐하여, 지반으로 토출되는 현탁액을 제어하는 제1 밸브;
상기 경화재 유출라인으로부터 분기되는 경화재 토출라인을 개폐하여, 지반으로 토출되는 경화재를 제어하는 제2 밸브;
상기 경화재 유출라인으로부터 분기되고, 상기 경화재 믹서에 연결되는 경화재 리턴라인을 개폐하여, 상기 경화재 믹서로 리턴되는 경화재를 제어하는 제3 밸브;
상기 지반으로 토출되는 현탁액 및 경화재의 주입압력, 주입속도 및 누적 주입량을 측정하는 계측기; 및
상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브 및 상기 제3 밸브의 개폐를 제어하는 주입제어 장치;를 포함하고,
상기 경화재 유출라인, 상기 경화재 토출라인 및 상기 경화재 리턴라인 중 어느 하나 이상은 상기 경화재가 유동되는 내부에, NaBrO3, (NH4)2Cr2O7, H2CrO4, 1,5-펜타메틸렌디이소시아네이트, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2,2-디메틸올펜탄산, 폴리테트라메틸렌에테르 디올 및 메틸이소부틸케톤을 혼합 및 반응시켜 생성된 생성물이 코팅된 것을 특징으로 하는 그라우팅 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 주입제어 장치는 중단 모드, 1.0 Shot 모드, 1.5 Shot 모드 또는 2.0 Shot 중 어느 하나의 모드로 작동되고,
상기 중단 모드인 경우, 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브 및 상기 제3 밸브를 차단하고,
상기 1.0 Shot 모드인 경우, 상기 제1 밸브 및 상기 제3 밸브를 개방하고, 상기 제2 밸브를 차단하며,
상기 1.5 Shot 모드 또는 상기 2.0 Shot 모드인 경우, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 개방하고, 상기 제3 밸브를 차단하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제3 밸브를 통해 상기 경화재 믹서에 리턴되는 경화재의 유량을 측정하는 리턴 계측기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 지반으로 토출되는 현탁액 및 경화재의 주입압력, 주입속도 및 누적 주입량을 전달받아 상기 펌프 및 상기 주입제어 장치 중 어느 하나 이상을 제어하는 통합관리 장치;를 더 포함하고,
상기 통합관리 장치는 상기 주입제어 장치를 중단 모드, 1.0 Shot 모드, 1.5 Shot 모드 또는 2.0 Shot 중 어느 하나의 모드로 작동되도록 제어하고,
상기 중단 모드인 경우, 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브 및 상기 제3 밸브를 차단하고,
상기 1.0 Shot 모드인 경우, 상기 제1 밸브 및 상기 제3 밸브를 개방하고, 상기 제2 밸브를 차단하며,
상기 1.5 Shot 모드 또는 상기 2.0 Shot 모드인 경우, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 개방하고, 상기 제3 밸브를 차단하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 통합관리 장치는,
상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량을 미리 정의된 설계 주입량과 비교하는 주입량 비교부;
상기 계측기에서 측정된 현탁액 및 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력을 미리 정의된 최대압력과 비교하는 압력 비교부; 및
상기 주입량 비교부 및 상기 압력 비교부에서의 비교 결과에 따라, 상기 펌프 및 상기 주입제어 장치 중 어느 하나 이상을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 통합관리 장치는,
상기 현탁액 및 상기 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력이 미리 정의된 최대압력에 도달하면,
상기 주입제어 장치를 중단 모드로 전환하거나, 또는 상기 펌프를 중단시키는 것을 특징으로 하는 그라우팅 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 통합관리 장치는,
상기 주입제어 장치가 상기 1.0 Shot 모드로 작동 되던 중,
상기 현탁액의 주입압력이 미리 정의된 최대압력보다 더 낮고,
상기 현탁액 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하는 경우,
상기 주입제어 장치를 1.5 Shot 모드로 작동되게 하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 통합관리 장치는,
상기 주입제어 장치가 상기 2.0 Shot 모드로 작동 되던 중,
상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하는 경우,
상기 주입제어 장치를 중단 모드로 전환하거나, 또는 상기 펌프를 중단시키는 것을 특징으로 하는 그라우팅 시스템. - 삭제
- 펌프에 현탁액 및 경화재 믹서에 수용된 경화재를 각각 공급하는 공급 단계;
상기 펌프를 이용하여 상기 현탁액을 현탁액 유출라인으로 이송하고, 상기 경화재를 경화재 유출라인으로 이송하는 이송 단계;
계측기로 상기 현탁액 유출라인을 통해 지반으로 토출되는 현탁액 및 상기 경화재 유출라인에서 분기되는 경화재 토출라인을 통해 지반으로 토출되는 경화재의 주입압력, 주입속도 및 누적 주입량을 측정하는 계측 단계; 및
주입제어 장치로 상기 현탁액 유출라인을 개폐하여, 지반으로 토출되는 현탁액을 제어하는 제1 밸브, 상기 경화재 토출라인을 개폐하여, 지반으로 토출되는 경화재를 제어하는 제2 밸브 및 상기 경화재 유출라인으로부터 분기되고, 상기 펌프에서 토출되는 경화재를 상기 경화재 믹서에 리턴시키는 경화재 리턴라인을 개폐하여 상기 경화재 믹서로 리턴되는 경화재를 제어하는 제3 밸브의 개폐를 제어하는 밸브 제어 단계;를 포함하고,
상기 경화재 유출라인, 상기 경화재 토출라인 및 상기 경화재 리턴라인 중 어느 하나 이상은 상기 경화재가 유동되는 내부에, NaBrO3, (NH4)2Cr2O7, H2CrO4, 1,5-펜타메틸렌디이소시아네이트, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 2,2-디메틸올펜탄산, 폴리테트라메틸렌에테르 디올 및 메틸이소부틸케톤을 혼합 및 반응시켜 생성된 생성물이 코팅된 것을 특징으로 하는 그라우팅 방법. - 제10항에 있어서,
상기 밸브 제어 단계에서,
상기 주입제어 장치는 중단모드, 1.0 Shot 모드, 1.5 Shot 모드 또는 2.0 Shot 중 어느 하나의 모드로 작동되고,
상기 중단모드인 경우, 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브 및 상기 제3 밸브를 차단하는 것이고,
상기 1.0 Shot 모드인 경우, 상기 제1 밸브 및 상기 제3 밸브를 개방하고, 상기 제2 밸브를 차단하는 것이고,
상기 1.5 Shot 모드 또는 상기 2.0 Shot 모드인 경우, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 개방하고, 상기 제3 밸브를 차단하는 것임을 특징으로 하는 그라우팅 방법. - 제10항에 있어서,
리턴 계측기로 상기 경화재 리턴라인에 이송되는 경화재의 유량을 측정하는 리턴 계측 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 방법. - 제10항에 있어서,
상기 밸브 제어 단계 이전에,
통합관리 장치가 상기 지반으로 토출되는 현탁액 및 경화재의 주입압력, 주입속도 및 누적 주입량을 전달받아 상기 펌프 및 상기 주입제어 장치 중 어느 하나 이상을 제어하는 통합 제어 단계;를 더 포함하고,
상기 통합관리 장치는 상기 주입제어 장치를 중단 모드, 1.0 Shot 모드, 1.5 Shot 모드 또는 2.0 Shot 중 어느 하나의 모드로 작동되도록 제어하고,
상기 중단 모드인 경우, 상기 제1 밸브, 상기 제2 밸브 및 상기 제3 밸브를 차단하고,
상기 1.0 Shot 모드인 경우, 상기 제1 밸브 및 상기 제3 밸브를 개방하고, 상기 제2 밸브를 차단하며,
상기 1.5 Shot 모드 또는 상기 2.0 Shot 모드인 경우, 상기 제1 밸브 및 상기 제2 밸브를 개방하고, 상기 제3 밸브를 차단하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 방법. - 제13항에 있어서,
상기 통합 제어 단계는,
상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량을 미리 정의된 설계 주입량과 비교하는 주입량 비교 단계;
상기 계측기에서 측정된 현탁액 및 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력을 미리 정의된 최대압력과 비교하는 압력 비교 단계; 및
상기 주입량 비교 단계 및 상기 압력 비교 단계에서의 비교 결과에 따라, 상기 펌프 및 상기 주입제어 장치 중 어느 하나 이상을 제어하는 작동 제어 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 방법. - 제13항에 있어서,
상기 현탁액 및 상기 경화재 중 어느 하나 이상의 주입압력이 미리 정의된 최대압력에 도달하면,
상기 통합 제어 단계는 상기 주입제어 장치를 중단 모드로 전환하거나, 또는 상기 펌프를 중단시키는 것을 특징으로 하는 그라우팅 방법. - 제13항에 있어서,
상기 공급 단계 이전 상기 주입제어 장치를 상기 중단 모드, 상기 1.0 Shot 모드, 상기 1.5 Shot 모드 또는 상기 2.0 Shot 중 어느 하나의 모드로 작동시키는 초기 모드 설정 단계;를 더 포함하고,
상기 초기 모드 설정 단계에서 상기 주입제어 장치가 상기 1.0 Shot 모드로 작동 되는 경우,
상기 현탁액의 주입압력이 미리 정의된 최대압력보다 더 낮고,
상기 현탁액 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하는 경우,
상기 통합 제어 단계는 상기 주입제어 장치를 상기 1.5 Shot 모드로 작동되게 하는 것을 특징으로 하는 그라우팅 방법. - 제13항에 있어서,
상기 공급 단계 이전 상기 주입제어 장치를 상기 중단 모드, 상기 1.0 Shot 모드, 상기 1.5 Shot 모드 또는 상기 2.0 Shot 중 어느 하나의 모드로 작동시키는 초기 모드 설정 단계;를 더 포함하고,
상기 초기 모드 설정 단계에서 상기 주입제어 장치가 상기 2.0 Shot 모드로 작동 되던 중,
상기 현탁액 누적 주입량 및 상기 경화재 누적 주입량이 미리 정의된 설계 주입량에 도달하는 경우,
상기 주입제어 장치를 중단 모드로 전환하거나 또는 상기 펌프를 중단시키는 것을 특징으로 하는 그라우팅 방법.
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| KR100625333B1 (ko) * | 2006-07-19 | 2006-09-18 | 주식회사 한국 지오텍 | 그라우팅 자동 관리 시스템 |
| KR101622880B1 (ko) * | 2015-06-23 | 2016-05-19 | 전기표 | 유턴라인을 가지는 그라우팅 약액라인의 유량 및 압력 표시장치 |
| KR102210275B1 (ko) * | 2020-08-19 | 2021-02-02 | 주식회사 한국지오텍 | 그라우팅 주입유형분석 및 조치방법을 이용한 그라우팅방법 |
| KR102500465B1 (ko) * | 2022-10-24 | 2023-02-16 | (주)한세지반엔지니어링 | 스마트 그라우팅 공법 |
| KR102531968B1 (ko) | 2023-01-25 | 2023-05-12 | 브사렐건설 주식회사 | 터널 시공을 위한 강관 동시주입 그라우팅 공법 |
-
2023
- 2023-08-04 KR KR1020230101883A patent/KR102677356B1/ko active
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