KR20010062393A - 사출에 의해 제조된 기둥의 직경을 검사하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 젯 그라우팅에 의해 지반 내에 제조된 기둥의 직경을 검사하는 방법에 관한 것이다. 이러한 방법에 있어서, 기둥의 길이와 실질적으로 동일한 길이의 관형 구성요소(16)로 구성되는 측정도구(14)가 제공되며, 상기 관형 구성요소에는 전기장을 생성시키기 위한 다수의 방출 전극(18) 및 이에 따른 전위차를 측정하기 위한 다수의 측정 전극(18)이 설치되고; 기준 보어홀이 지반 내에 제조되고; 축 보어홀(36)이 시험이 되는 기둥(32) 내에 제조되고; 상기 측정도구(16)는 상기 기둥 내의 보어홀에 삽입되고 전압 측정이 서로 다른 깊이에서 수행되며; 상기 측정치가 처리된다.
Description
본 발명은 "젯 그라우팅(jet grouting)"으로 알려져 있는 것으로 압력하의 사출기술에 의해 제조된 기둥(columns)의 직경을 검사하는 방법에 관한 것이다.
이러한 기술은 지반에 설치될 수 있도록 압력하에 있는 하나 또는 그 이상의 액체 사출물(jets)을 전달하는 도구를 사용함으로써 지반 내에 실질적으로 원통형 수직홀(cylindrical vertical hole)을 뚫는 것으로 구성되며, 이러한 방법으로 얻어진 홀에는 보어홀(borehole) 내에 성형되는 기둥를 얻기 위하여 그라우트 또는 유사 물질로 채워진다. 이러한 기술은 특히 프랑스 특허 제2 700 128호에 개시되어 있다.
이것은 액체 사출물 수단에 의해 홀을 "드릴링(drilling)"하는 공정 동안에수행될 것이다. 압력하에서, 보어홀의 실제 직경은 하층토(subsoil) 내에서 만나는 불규칙성과 특히 하층토의 변화하는 성질에 의존하여, 깊이에 따라 상당히 변화할 수 있다. 그 결과로서, 이러한 방법으로 얻어진 기둥은 고려중에 있는 깊이에 따라 직경에 상당한 상대적인 차이가 있을 수 있다. 이러한 문제점은 특히 기둥의 깊이가 클 때, 즉, 그 깊이가 15m 이상일 때 심각하다.
경우에 따라, 연속적으로 인접해 있는 기둥은 지반에 연속적인 장벽을 구성하기 위해 만들어진다. 적용의 유형에 따라서, 형성되는 장벽이 그 전체 높이에서 연속되도록 보장하기 위하여 서로 다른 깊이에서 각 기둥의 직경을 검사할 수 있는 것이 특히 중요하다는 것은 분명하다.
현재로서는 일단 기둥이 제조되면 젯 그라우팅에 의해 제조된 기둥의 직경을 검사하는 방법은 없다. 종래의 기술은 기둥의 직경을 시각적으로 검사하기 위하여 그 상부가 지하에 묻히지 않는 시험 기둥를 제조하는 것으로 이루어진다. 그러나, 이러한 기술은 상대적으로 어렵고 기둥의 깊은 부분들의 직경을 검사할 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 소정 깊이에서 지반의 성질을 결정하기 위하여 전기적 측정(electrical measurements)을 하는 기술들이 알려져 있다. 이러한 기술들에 있어서, 전극(electrodes)과 일정 간격을 두고 연속적으로 구성된 탐침(porbe)이 보어홀 내에 설치되고, 상기 전극은 전위차(potential difference)를 측정하기 위한 전극 및 지반내로 전기(electricity)를 주입하기 위한 전극으로 사용된다.
전류를 주입하는 전극은 보어홀을 둘러싸는 원통형 체적 내에전기력선(electric field lines)을 형성시키고, 보어홀 내의 서로 다른 깊이에서 수행된 전위차의 측정으로 지반의 성질을 나타내는 물리량(physical magnitude)을 측정함으로써 서로 다른 깊이에서 지반의 특성을 결정할 수 있다. 이러한 물리량은 지반의 고유저항(resistivity)에 의해 구성될 수 있고, 결정되면, 지반의 성질을 평가하는데 사용될 수 있다. 이러한 기술 중의 하나는 본 발명의 출원인의 유럽특허 제0 518 686호에 상세하게 기술되어 있다.
본 발명의 목적은 젯 그라우팅(jet grouting)에 의해 지반 내에 제조되는 기둥의 직경을 검사하는 방법을 제공하는데 있고, 상기 방법은 파괴적인 유형이 아니며, 제조된 기둥의 전체 높이에 대하여 검사될 수 있다.
도 1a 내지 1d는 기둥 직경을 측정하는 방법의 서로 다른 단계를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 측정 방법의 제1실시예이다.
도 3은 본 발명에 따른 측정방법의 제2실시예이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 젯 그라우팅에 의해 지반 내에 제조된 기둥의 직경을 검사하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 하기의 단계로 이루어지는 특징이 있다:
실질적으로 기둥의 길이와 동일한 길이의 관형 구성요소(tubular element)로 구성되되, 상기 관형 구성요소에는 전기장을 생성시키기 위한 다수의 방출 전극 및 상기 전기장에 의해 생성된 전위차를 측정하기 위한 다수의 측정 전극이 설치되고, 상기 전극은 각각 전원 및 전위 측정 수단에 연결되어 있는 측정도구(measuring instrument);
기둥이 제조되는 위치에 인접하는 지반 내에 제조되되, 상기 측정도구가 상기 깊이에 대한 일련의 기준 측정치을 얻기 위하여 기준 보어홀의 서로 다른 깊이에서 지반의 물리적 특성을 나타내는 전압측정을 위해 그 내부에 위치하는 기준 보어홀(reference borehole);
상기 기둥의 직경보다 작은 직경을 갖고 시험되는 기둥에 구멍이 뚫려진 축 보어홀(axial borehole);
상기 측정 도구는 상기 기둥 내에 제조된 보어홀 내로 삽입되고, 전압 측정은 서로 다른 깊이에 대하여 이루어지며, 이로써 상기 기둥 및 서로 다른 깊이의 주변 지반에 관련된 물리적 특성을 나타내는 전압의 실제 측정치을 얻고;
상기 실제 측정치는 상기 서로 다른 깊이에서 상기 기둥의 직경을 나타내는 정보를 얻기 위해 상기 기준 측정치를 기준으로 처리된다.
본 방법에 있어서, 기준 보어홀은 초기에 기둥이 제조되는 위치에 근접하여 제조된다. 전기적 측정이 제조된 보어홀 내의 서로 다른 깊이에 대응하는 기준 물리량을 얻기 위하여 기준 보어홀 내에서 행해진다. 보어홀의 깊이는 자연히 제조되는 기둥의 깊이에 대응한다.
제2단계에서, 기둥이 젯 그라우팅에 의해 제조된 후에, 축 보어홀은 제조된기둥 내에 제조되고, 동일한 측정 장치가 보어홀 및 기둥의 서로 다른 깊이에서 측정하는데 사용된다. 각 깊이에 대하여 이러한 방법으로 측정하여, 첫째로 상기 깊이에서 기둥의 직경 및 둘째로 생성된 전기장 내에 포함되는 지반의 주변부와 관련된 물리적 파라미터를 얻는다. 기준 보어홀 내에서 기준 측정을 수행할 때 얻어지는 결과와 관련되는 각 깊이에서 이러한 측정을 수행함으로써, 기둥에 고유한값을 추론할 수 있고, 따라서, 그 직경 또는 적어도 직경의 변화를 나타내는 것과 관계되는 양을 추론하는 것이 가능하다.
첫 번째 실행에서, 상기 기둥에 축 보어홀을 뚫는(boring) 동안, 수직선에 대한 상기 보어홀의 경사도(inclination)는 일련의 경사도 측정치를 얻기 위하여 서로 다른 깊이에서 측정되고, 서로 다른 깊이에 대해 기둥 직경을 나타내는 정보는 상기 경사도 측정치를 이용하여 교정된다.
이러한 개선된 실시예에서, 측정 도구를 설치하기 전에 기둥 내에 제조되는 보어홀의 경사도가 계산된다. 서로 다른 측정 깊이에서 경사도를 결정함으로써 실제 측정치가 교정되고, 따라서, 직경 측정치가 교정될 수 있다.
첫 번째 실행에서, 상기 축 보어홀은 상기 기둥을 제조하는 물질이 배치되기 전에 제조된다.
두 번째 실행에서, 상기 축 보어홀은 상기 기둥을 구성하는 물질이 적어도 부분적으로 배치되었을 때 제조된다.
바람직하게는, 물리량은 지반 또는 기둥을 구성하는 물질의 고유저항(resistivity)이고, 상기 기준 측정치로 상기 실제 측정치를 처리하기 위하여, 특수한 소프트웨어가 기준 고유저항 측정 및 기둥 및 주변 지반의 형태에 관한 실제 고유저항 측정치의 3차원적 해석을 제공하는데 사용된다.
본 발명의 다른 특성 및 이점은 한정하지 않은 예로서 주어진 본 발명의 하기에 설명되는 다른 실시예로부터 나타날 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 1a 내지 1d를 참조하면, 젯 그라우팅에 의해 제조된 기둥의 직경을 측정하고, 기둥의 높이를 따라 서로 다른 점에서 행하여지는 전체 공정을 설명한다.
도 1a에 도시된 제1단계에서, 높이 L의 원통형 홀(12)이 지반(10)에 뚫려지고, 그 길이는 제조될 기둥의 길이와 동일하다. 전기적 측정도구(14)가 상기 보어홀(12)에 삽입되고, 어셈블리(assembly)는 일정간격으로 배치되고 또한 전기적 전도체(22)에 연결된 각 전극으로 필수적으로 구성된 탐침(18) 세트를 포함하는 관형 구성요소(16)로 구성된다. 전기적 전도체(22)는 전류 발생기 및 전위차 측정 장치를 필수적으로 하여 구성된 기준(24)으로 표시되는 전기적 장치에 연결된다. 유럽 특허 제0 585 686호에 상세히 기술된 바와 같이, 지반 내에 있는 전기적 실린더(26)를 정의하는 전기력선을 배치시키는 전류 방출 전극인 소정의 전극이 본 발명의 필수성분을 형성하도록 고려되어야 하며, 상기 방출 전극에 대한 위치의 함수이다. 또 다른 전극은 측정되는 보어홀에 있는 두 개의 구별되는 점 사이의 전위차를 나타내는 전위차 측정 전극이며, 생성된 전기장 및 매질의 고유저항에 동시에 의존하는 상기 전위차는 생성된 전기장에 관련이 있다. 방출 전극의 연속적인 쌍에 동력을 공급하고 서로 다른 수준으로 연속적인 전위차 측정을 수행함으로써, 보어홀(12) 바닥에서 서로 다른 깊이에 대하여 지반의 고유저항 지도를 그리는 것이 가능하다. 특수한 예를 고려하면, 세 개의 서로 구별되는 층 I, II 및 III는 고유저항 ρ01, ρ02 및 ρ03에 대응하여 결정되며, 이러한 서로 다른 층에 대응하는 깊이와 관련된 고유저항 측정치는 기억장치(memory)(30)에 저장된다.
다음 단계에서, 젯 그라우팅 기술이 지반(10) 내에 제1기둥(32)을 제조하는데 사용되고, 기둥 및 지반(10) 사이에 경계면이 주어진 기준(34)이 된다. 각 깊이x에서, 기둥(32)을 구성하는 그라우트는 지반의 성질에 의존하여 변화하는 조합 직경을 나타낸다.
다음 단계에서, 도 1c를 참조하면, 축 보어홀(36)이 기둥(32) 내에 제조된다. 상기 보어홀(36)은 그라우트가 배치되기 전에 제조될 수 있고, 이 경우에 보어홀(36)은 축 영역(axial zone)에 감소된 기계적 강도를 가진 그라우트로 구성된다. 반면에 보어홀(36)이 그라우트가 적어도 어느 정도 배치된 후에 형성되는 경우에는 상기 보어홀(36)은 사실상 축 홀로 구성된다.
다음 단계에서, 도 1d를 참조하면, 필수적으로 관형 구성요소 및 전류 방출 전극 및 전위차 측정 전극(18)에 의해 구성되는 상기 측정 도구(14)는 축상 보어홀(36) 내에 배치된다. 방출 전극을 연속적으로 구동하여 공급하고 측정 전극을 사용하여 연속적인 측정을 수행함으로써, 고유저항 측정치는 이러한 측정이 수행된 기둥의 서로 다른 깊이에 대하여 얻어진다. 각 저항력 측정 ρ'0은 기둥의 직경, 즉, 전위차 측정에 포함된 그라우트의 양 및 주변 지반의 고유저항 양자에 의존한다. 이러한 특수한 예에서 컴퓨터 회로(24)를 사용함으로써, 기준 고유저항 ρ01, ρ02 및 ρ03를 사용하여 깊이x의 함수로서 이러한 서로 다른 고유저항 측정치 ρx를 처리하고, 깊이x의 함수로서 기둥(32)를 구성하는 그라우트에 대응하는 유용한 고유저항을 추론하는 것이 가능하다. 이러한 고유저항 측정은 의문이 있는 깊이에서 기둥의 직경을 나타낸다. 이와 같은 기준 보어홀에서 얻어진고유저항 측정치 및 기둥 내의 서로 다른 깊이에서 수행되는 고유저항 측정치의 처리는 측정된 명확한 고유저항을 해석하기 위한 특별한 소프트웨어를 실행함으로써 수행된다. 상기 소프트웨어는 지반 및 기둥을 구성하는 물질에 관한 파라미터(지반에 있는 층, 층의 두께, 층의 저항력, 기둥 물질의 고유저항 등)를 계산하는 동안 지반 (기준) 및 3차원의 지반 및 기둥 (수행된 측정) 양자에 있는 전류에 대한 전파 법칙(propagation laws)을 사용한다. 상기에서 언급한 특허에, 지반에 적용되는 공정에 관한 법칙이 설명되어 있다.
개선된 실행에서, 축 보어홀(36)이 형성될 때, 또한 소정의 보어홀의 경사도가 측정된다. 이러한 목적을 위하여, 구멍을 뚫는 도구(boring tool), 예를 들어, 경사계(inclionmeter)가 설치된다. 기둥의 깊이 L이 클 때, 축 보어홀(36)이 정확하게 수직이 되는 것을 보증하는 것은 어렵다. 보어홀의 경사도와 관련된 계수를 사용하여 결정된 유용한 고유저항 값을 교정함으로써, 더 정확하게 서로 다른 깊이x에서 기둥의 직경을 얻는 것이 가능하다. 측정 도구는 각각 도 2 및 3에 도시된 두 개의 다른 유형 중 하나가 될 수 있다.
도 2에서, 측정 도구의 관형 구성요소는 적절한 길이의 관형 구성요소를 얻기 위하여 서로 연결된 관통된 플라스틱 물질(40)의 튜브(tube)로 구성된다. 탐침(18)은 전기적 전도체(22)와 함께 관형 구성요소 내에 놓여된다. 바닥 튜브(bottom tube)(40a)는 플러그(plug)(42)에 의해 접속된다. 축 보어홀 내에 관형 구성요소의 설치를 용이하게 하고, 입자(particles)가 구멍(perforation)을 통하여 관형 구성요소 내로 관통하는 것을 방지하기 위하여, 튜브(40) 주변에 직물공학의 "삭(sock)" 또는 "지오텍스타일(geotextile)"을 설치하는 것이 가능하다. 상기 탐침은 도구가 기둥의 축 보어홀 내에 삽입되기 전에 튜브(40) 내부에 설치될 수 있다.
또한, 탐침(18)은 탐침이 축 보어홀 내에 놓여진 후에 튜브(40) 내에 설치될 수 있다. 따라서, 전기적 전도성 액체는 탐침(18) 및 기둥(32)을 구성하는 물질 사이에 전기적인 연속성을 제공하기 위해 관통된 관형 구성요소 내로 도입되어야 한다.
도 3에서, 측정도구의 관형 구성요소는 전극을 구성하는 전도성 슬리브(conductive sleeves)(52)에 의해 상호 연결된 전열 튜브(insulating tubes)(50)에 의해 구성된다. 전기적 전도체(electrical conductors)(54) 세트는 다른 전도성 슬리브(52)를 표면 위에 배치된 전기적 장비로 연결한다. 바닥 튜브(50a)는 플러그(56)로 맞추어진다.
이러한 측정 도구는 본 발명의 출원인의 유럽특허출원 EP 0 863 412호에 상세히 설명되어 있다.
본 발명에 따른 젯 그라우팅에 의해 지반 내에 제조되는 기둥의 직경을 검사하는 방법은 제조된 기둥의 전체 높이에 대하여 기둥의 직경을 정확하고 용이하게 검사할 수 있다.
Claims (8)
- 실질적으로 기둥의 길이와 동일한 길이의 관형 구성요소로 구성되되, 상기 관형 구성요소에는 전기장을 생성시키기 위한 다수의 방출 전극 및 상기 전기장에 의해 생성된 전위차를 측정하기 위한 다수의 측정 전극이 설치되고, 상기 전극은 각각 전원 및 전위 측정 수단에 연결되어 있는 측정도구를 제공하는 단계;기둥이 제조되는 위치에 인접하는 지반 내에 제조되되, 상기 측정도구가 상기 깊이에 대한 일련의 기준 측정치을 얻기 위하여 기준 보어홀의 서로 다른 깊이에서 지반의 물리적 특성을 나타내는 전압측정을 위해 그 내부에 위치하는 기준 보어홀을 제조하는 단계;상기 기둥의 직경보다 작은 직경을 갖고 시험되는 기둥에 구멍이 뚫려진 축 보어홀을 뚫는 단계;상기 측정 도구는 상기 기둥 내에 제조된 보어홀 내로 삽입되고, 전압 측정은 서로 다른 깊이에 대하여 이루어지며, 이로써 상기 기둥 및 서로 다른 깊이의 주변 지반에 관련된 물리적 특성을 나타내는 전압의 실제 측정치을 얻는 단계;상기 실제 측정치는 상기 서로 다른 깊이에서 상기 기둥의 직경을 나타내는 정보를 얻기 위해 상기 기준 측정치를 기준으로 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 젯 그라우팅에 의해 지반 내에 제조된 기둥의 직경을 검사하는 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 기둥에 축 보어홀을 뚫는 동안 일련의 경사도를 얻기위하여 소정의 수직선에 대한 상기 보어홀의 경사도를 서로 다른 깊이에서 측정하고, 서로 다른 깊이에 대한 기둥 직경을 나타내는 정보를 상기 경사도 측정치로 교정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 젯 그라우팅에 의해 지반 내에 제조된 기둥의 직경을 검사하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 축 보어홀은 상기 기둥을 제조하는 물질이 배치되기 전에 제조되는 것을 특징으로 하는 젯 그라우팅에 의해 지반 내에 제조된 기둥의 직경을 검사하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 축 보어홀은 상기 기둥을 구성하는 물질이 적어도 부분적으로 배치된 후 제조되는 것을 특징으로 하는 젯 그라우팅에 의해 지반 내에 제조된 기둥의 직경을 검사하는 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정도구의 관형 구성요소는 다수의 상호연결된 관통된 튜브로 구성되고, 상기 전극은 상기 관형 구성요소 내부에 위치되며, 상기 관형 구성요소는 전기적 전도성 액체로 채워지는 것을 특징으로 하는 젯 그라우팅에 의해 지반 내에 제조된 기둥의 직경을 검사하는 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 측정도구의 상기 관형 구성요소는 절연물질로 제조된 다수의 집합된 튜브로 구성되고, 상기 튜브는 상기 전극을 형성하는 환상의 전도성 영역이 그 외부면에 제공되고, 전기적 전도체가 상기 전도성 환형 영역을 상기 전기적 전력 공급기 및 상기 전압 측정수단에 연결하도록 상기 관 구성요소 내부에 배치되는 것을 특징으로 하는 젯 그라우팅에 의해 지반 내에 제조된 기둥의 직경을 검사하는 방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물리적 특성은 고유저항인 것을 특징으로 하는 젯 그라우팅에 의해 지반 내에 제조된 기둥의 직경을 검사하는 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 기준 측정치로 상기 실제 측정을 처리하기 위하여, 기준 고유저항 측정치 및 기둥의 형태 및 주변 지반 양자에 관련된 실제 고유저항 측정치의 3차원적 해석을 제공하기 위하여 특수한 소프트웨어가 사용되는 것을 특징으로 하는 젯 그라우팅에 의해 지반 내에 제조된 기둥의 직경을 검사하는 방법.
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