KR20000056353A - 약액 주입공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속재 원통형 케이싱을 지중에 강삽하여 이 케이싱 내부의 토사를 굴토한 다음 일정한 직경의 금속재 파이프를 내설하되 금속재 파이프 내부에 그라우트 주입재를 주입하는 주입관을 내삽하고 금속재 파이프 하부선단과 주입관 하부선단을 그라우트 토출공이 다수 천공된 그라우트 토출장치로 밀폐시키되 주입관 하부는 그라우트 토출공과 연통되도록 하되 그라우트 토출공이 천설된 토출부의 직경을 금속재 파이프 직경보다 다소 작은 직경과 길이로 구성하여서 약액주입시공을 할 수 있도록 한 발명에 대한 것이다.

Description

약액 주입공법{Chemical Injection Method Through The Space Grouting Rod}

본 발명은 토목시공현장에서 연약지반 개량 또는 함수지반에서의 차수등 원지반을 개량하고자 할 때 사용하는 약액주입공법에 관한 것으로 통상적으로 원지반을 개량하는 공법으로는 L.W 공법, 약액주상주입공법(chemical grouting 공법), 콤팩션 그라우팅(compaction grouting)공법 등이 제안되어 있으며 특히 약액주상주입공법은 본 출원인이 1990년 출원하여 1994년 특허 번호 제 71845 호로 특허된 공법으로서 참고로 이 특허 공법인 약액 주상주입공법의 특허 청구범위를 요약하면 보오링기의 굴삭축 내에 유체통로를 설치하여 종류를 달리하는 그라우트를 지중에 주입되도록 한 약액주입공법으로서 상기 굴삭축 끝 부분에 장착하는 약액주입용 첨단장치로부터 확경용블레이드를 착탈식으로 장착하되 이 확경블레이드를 회전시켜서 지반에 약액을 주입할 때 블레이드를 회전시켜 굴삭토사와 함께 서로 다른 종류의 그라우트를 교반, 혼합하고 확경블레이드를 첨단장치로부터 분리하여 사용치 않을 때는 서로 다른 경로를 통해 상기 첨단 장치의 혼합실에서 혼합되는 서로다른 약액의 주입비를 조정하는 약액주입작업으로 방사상저압침투가 가능하도록 하여 지반을 개량하도록 함과 아울러 이에 따르는 종속항으로 구성되어 있는 공법이다.

본 발명은 상기 연약지반 등의 원지반을 개량하기 위한 종래 여러 공법 중에서 특히 L.W 공법을 개량한 공법인바 종래 L.W 공법의 개요는 첨부한 도 1 에 도시한 공정도에 도시한 바와 같이 천공홀(H)과 맨젯튜브(주입관 삽입용 폴리비닐 크로라이트 호스)(3)사이의 공간부에 벤토나이트 등의 실링(sealing)재(S)로서 실링시킨다음 소정의 약액을 주입하는 L.W 주입공법을 개량한 발명으로서 L.W 주입공법에서 천공홀(H)과 맨젯튜브(3)사이의 실링재(S)의 특성인 고결소요시간이 24 시간 정도 소요되므로 긴급성이 요구되는 경우 시공성에 문제가 있으며 염수나 지하수가 유수되는 지중에서는 팽윤성이 급격히 감소되어 씰링효과가 거의 없는 경우도 때로는 발생되었다.그러나 상기와 같은 문제점을 해결하여 시공성과 시공품질의 향상을 도모하기 위한 연구, 노력이 미흡한 관계로 이론상 우수한 주입공법인 L.W 공법이 국내의 공사현장에서는 가장 불량한 공법으로 간주되어 온 공법으로서 본 발명은 상기 L.W 공법의 장점을 살리고 미비점을 보완하므로서 시공성 및 시공 후 품질성이 우수한 L.W 공법을 제공하고자 안출한 발명인바 이를 첨부한 도면 도 2 를 참고로 하여 상술하되 종래의 L.W 공법에 있어서의 시공순서에 대한 설명을 첨부한 도면 도 1 을 참고로 하여 먼저 설명하면 개량할 지표면(1)으로부터 일정한 깊이(L)로 일정한 직경(대략 70-100m/mΦ)의 케이싱(금속파이프)(2)을 강삽하고 케이싱(2)내부의 연약지반의 토사를 굴토한 다음 P.V.C(폴리비닐크로라이트)재질의 일정한 직경(약 40m/mΦ)의 맨젯튜브(3)를 케이싱(2) 중앙에 위치한 상태에서 케이싱(2)최하단의 지표면에 맨젯튜브(3)의 하부선단을 위치시키되 맨젯튜브(3)의 중도하부에는 최하부로부터 일정거리로 이격하여 수직방향으로 맨젯튜브(3)의 주연부를 따라 다수개의 주입재(G)(그라우트) 배출공(4) 을 천설한 구조로 맨젯튜브(3)가 구성되며 이러한 맨젯튜브(3)를 케이싱(2) 중앙에 내설한 상태에서 케이싱(2)을 완전히 인발하여 철거한 다음 케이싱(2)에 의하여 굴토된 공간과 맨젯튜브(3)사이의 공간부(5)에 벤토나이트에쉬 등의 씰링재(sealing 材)(s)를 충전한 다음 이 맨젯튜브(3) 내주부에, 하단 주연부에 다수개(통상4개)의 주입재(G)토출공(6)을 천공한, 맨젯튜브(3)직경보다 현저히 작은 직경의 주입재(G) 주입관(7)을 내삽하되 주입관(7) 하부선단을 케이싱(2)내부의 최하단 지표면에 위치시켰을 시 주입관(7)에 천설된 토출공(6)과 맨젯튜브(3) 최하단에 천설된 배출공(4)의 높이를 일치시키고 맨젯튜브(3)상측선단을 밀폐부재(8)로 밀폐한 상태에서 주입관(7)을 통하여 필요에 따라 급결 또는 완결용 주입재(G)(그라우트)를 일정한 압력으로 압밀하면 주입관(7)의 그라우트 토출공(6)을 통하여 강력한 토출력으로 토출하면 이 그라우트는 맨젯튜브(3)에 천공된 하측배출공(4)으로 배출되고 이 주입관(7)을 단계별로 순차적으로 상측으로 인발하면서 한 단계 한단계 토출작업을 행하므로서 이 그라우트는 주변의 기반을 압밀하면서 그라우팅되어 연약지반을 개량하는 시스템으로 되어 있다.

상기와 같이 종래의 L.W공법으로 연약지반을 개량할 경우 굴토된 연약지반의 공간부와 맨젯튜브(3)사이의 공간을 벤토나이트에쉬 등의 씰링재(S)로 충전하여 씰링하도록 하는바 이 씰링재(S)의 물리적인 특성인 고결소요시간이 24시간 정도가 소요되므로 긴급성을 요하는 경우 시공성에 문제가 있으며 염수나 지하수가 함수(含水)되는 지역에서는 팽윤성이 급격히 감소되어 씰링효과가 젼혀없는 경우도 종종발생되었고 이에 대한 별다른 해결책이 제시되지 못하여 이 L.W공법을 사실상 방치하여 왔다.

도 1 은 종래 L.W 공법으로 시공하는 순서를 도시한 공정도

도 2 는 본 발명상으로 시공하는 순서를 도시한 공정도

(도면의 주요 부분에 대한 부호설명)

H.천공홀 S.씰링재 G.주입재

L. 깊이 1,13. 지표면 2.케이싱

3.맨젯튜브 4.배출공 5,16.공간부

6,14 토출공 7,11.주입관 8.밀폐부재

10.금속재 파이프 12.그라우트 토출장치 15.노즐부

본 발명은 상기와 같은 종래의 L.W공법의 미비점을 해결하기 위하여 안출한 발명으로서 이를 첨부한 도면 도 2 를 참고로 하여 상술하되 참고로 본 발명상의 공법으로 시공시 사용되는 주입재(G)의 성분 및 물성에 대한 사양은 규산나트륨 수용액(A)과 중탄산나트륨, 황산마그네슘, 염화마그네슘, 염화카리, 황산나트륨을 주성분으로 하는 수용액(B)을 (A) : (B) = 1 : 1 ~ 1 : 2 범위내에서 혼합된 것이며 고결시간은 5초 ~120 초 범위이며, 현탁액형 차수 및 지반보강공법에 적용되는 주입재의 사양은 규산나트륨 수용액(A)과 수산화칼슘, 탄산칼슘, 고로슬라그, 플라이애쉬, 시멘트등을 주성분으로 하는 현탁액(B)을 (A) : (B) = 1 : 1 ~ 1 : 2범위내에서 혼합된 것이며 고결시간은 5초~ 180초 범위이다. 특히 침하방지 및 복구등 구조물 기초보강공법으로 본 발명공법을 적용시에는 강관내에 시멘트 몰탈압밀 그라우팅(소위PCG공법)을 실시하며 이때 몰탈 주입재의 슬럼프는 0~30cm 정도의 것을 사용하며 주입펌프는 연속가압주입이 되는 플렌저 펌프, 스크류 펌프, 모노펌프등을 사용한다. 재령 28일 강도는 최소한 150Kg/㎤ 이상이며 1㎥당 표준배합은 시멘트 360㎏,세골재 0.84㎥, 물 360㎏,유동화제 5㎏-15㎏,, 탈수방지제 1-2㎏이다.

이제 본 발상으로 실시되는 공법을 설명하면 토양을 개량할 위치에 철재파이프로 된 케이싱(2)을 강삽하여 케이싱(2)내부의 토사를 굴토하고 일정한 직경(약 40Φ)의 금속재파이프(10)내부에 금속재파이프(10) 직경보다 작은 직경의 주입관(11)을 내삽한 상태에서 금속재파이프(10)하부선단과 주입관(11)하부선단과를 그라우트 토출장치(12)(본 발명자가 실용신안등록번호 제 063859 호로 등록한 고안장치임)을 장착하고 이 그라우트 토출장치(12)선단을 케이싱(2)내부의 지표면(13)에 위치시키고 케이싱(2)과 금속재 파이프(10) 사이공간에 벤토나이트에쉬등의 씰링재(S)를 충전한 상태에서 주입관(11)을 통하여 주입관(11) 및 금속재 파이프(10)선단에 장착된 그라우트 토출장치(12)에 천설된 다수개의 토출공(14)으로부터 강력한 토출력으로 액상그라우트 주입재(G)를 토출하므로서 주변연약지반을 압밀하면서 일정한 공간에 액상주입재(G)가 그라우팅되게 되고 이 주입관(11) 및 금속재 파이프(10)를 동시에 일정한 높이로 인발하여 다시 주입재(G)를 토출시키는 작업을 순차적으로 반복하므로서 필요에 따르는 일정한 높이로 주입재(G)를 토출, 고결시키므로서 연약지반을 견고한 지반으로 개량할 수 있으며 특히 금속재 파이프(10) 선단부에 장착된 본 발명자의 실용신안 등록고안인 그라우트 토출장치(12)는 대략 그 직경이 상하 2단으로 되 선단부의 직경이 작고 일정한 높이로 단이 져 있는 노즐부(15)의 토출공(14)를 통하여 그라우트 주입재(G)가 토출되도록 된 구조와 형태로 되어있어 일차 토출이 종료되고 주입관(11) 및 금속재 파이프(11)를 일정한 높이로 상부로 인발하면 그라우팅된 주입재(G)에는 금속재 파이프(10)의 직경과 그 하부에 노즐부(15)가 차지하였든 위치에 일정한 형태의 공간이 형성되게 되고 이 공간부 상측에 2차 토출을 위한 파이프(10)의 인발시에 다음 토출시의 노즐부(15)가 위치되므로 주입재(G)와 노즐부(15)사이에 일정한 공간부(16)가 형성되므로 이 공간부(16)와 노즐부(15)가 이격된 상태에서 일정한 세기의 토출력으로 그라우트주입재(G)를 토출시키는 작업을 순차적으로 행하여 지반을 개량하게 된다.

종래 맨젯 튜브(3)로 부터 배출되는 그라우트 주입재(G)는 외부로 배출될 때 맨젯 튜브(3) 외주면에 씰링재(S)가 밀착충전되어 있어 이 씰링재(S)를 밀어내면서 주입재(G)가 배출되어야 함에 따라 이 씰링재(S)의 토압을 능가하는 강력한 토출력이 필요하지만 본 발명상으로 실시되는 그라우트 토출장치(12)일 경우 씰링재(S)와 주입재(G)가 토출되는 토출노즐부(15)사이에는 공간이 있으므로 종래의 토출력보다 월등히 작은 토출력으로도 씰링재(S)및 주변 연약지반을 압밀하며 보다 견고한 지반으로 개량할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 연약지반 등의 토양을 개량할 위치에 철재 파이프로된 일정한 직경의 케이싱(2)을 지하로 강삽하여 케이싱(2)내부의 토사를 굴토하고 케이싱(2)을 철거한 다음 케이싱(2) 직경보다 현저히 작은 직경의 금속재 파이프(10) 내부에 금속재 파이프(10)직경보다 작은 직경의 주입관(11)을 내삽한 상태에서 금속재 파이프(10)하부선단과 주입관(11)하부선단과를 하부에 일정한 길이와 직경으로 된 노즐부(15)가 돌설되고 그 상부에 금속재 파이프(10)직경과 동일한 직경으로 되고 노즐부(15)주연부에 그라우트 주입재가 토출되는 토출구(14)가 다수개 천설된 그라우트 토출장치(12)를 일체로 연설하고 이 토출구(14)를 통하여 급결 또는 완결용 주입재(G)를 토출하여 주변연약지반을 압밀하는 작업공정을 순차적으로 상향인발하면서 행하도록하는 약액주입공법