KR20010105457A

KR20010105457A - 고압젯트분사 혼합처리방법 및 장치

Info

Publication number: KR20010105457A
Application number: KR1020000024297A
Authority: KR
Inventors: 에토마사츠구; 야마기시키요타카; 오야츠토무; 니시스미오; 카지타후미히코; 이나가와코이치; 타카하시하루히토
Original assignee: 나카가와 히사유키; 닛토쿠 겐세츠 가부시기가이샤
Priority date: 2000-04-25
Filing date: 2000-05-08
Publication date: 2001-11-29
Also published as: JP2001303542A; KR100462977B1

Abstract

본 발명에 따른 고압젯트분사 혼합처리방법 및 장치는 초고압수의 유로, 압축에어의 유로, 경화재의 유로를 갖는 주입관과 그 선단에 접속하는 모니터관으로 이루어지며, 모니터관에는 그 축의 수직방향에서 서로 반대방향을 향하도록 한쌍으로 물·에어분사노즐을 배치하고, 또한 경화재를 유출하는 경화재 노즐을 상기 물·에어분사노즐의 아래쪽에 배치하였다. 따라서, 주입관 및 모니터관을 회전시켜 끌어올릴 때 물·에어분사노즐에서 압축에어를 동반한 초고압수를 지반에 분출시켜 2방향을 동시절삭함과 동시에 경화재 노즐에서 경화재를 유출시켜 절삭개소에 충전시키고, 그 결과 원주형상의 고결체를 조성하는 구성을 갖는다.

그 결과 본 발명은 물·에어분사노즐 2개씩을 배치함으로써 인상속도를 높일 수 있어, 시공성능이 향상됨과 동시에 노즐이 막히는 것에 의한 작업효율의 저하를 줄일 수 있으며 또한 경화재로서의 시멘트 주입량을 줄이는 것으로 흙탕물의 배출량은 확실하게 줄어들어 배수처리가 필요없게 되어 시멘트분의 폐기도 줄일 수 있다.

Description

고압젯트분사 혼합처리방법 및 장치{MIXING PROCESSING METHOD OF HIGH PRESSURE JET EJECT AND APPARATUS THEREFOR}

본 발명은 연약한 지반의 개량이나 건설구조물의 기초 조성등을 목적으로 시공되는 지반경화재 주입공법에 사용하는 것으로서, 일정 형태의 균일한 양질의 지반개량체를 형성하여 얻을 수 있는 고압젯트분사 혼합처리방법 및 그 장치에 관한 것이다.

고압젯트분사 혼합처리공법은 물에 높은 압력을 가해 얻어지는 강력한 에너지에 의해 지반의 조직을 파괴하고, 슬라임(slim)을 지표로 배출함으로써 지중에 인위적 공간을 만들고 경화재를 충전하여 강고한 고결체를 조성하는 것이다.

먼저 이 고압젯트분사 혼합처리공법 중 도 8과 같이 주입관(1)으로서 3중관을 사용하여, 압축에어(2)를 동반한 초고압수(3)를 지반에 회전시켜 분출시키고 지반을 절삭하며, 그 슬라임(4)을 지표로 배출시킴과 동시에 경화재(5)를 동시에 충전시키고 원주형상의 고결체를 조성하는 3중관 공법(칼럼젯트 그라우드공법)을 종래예로서 설명한다.

칼럼젯트 그라우드공법은 도 9와 같이 주입관(1)은 초고압수 유로(6), 경화재 유로(7), 압축에어 유로(8)의 각 유로를 갖는 주입관 본체부(1a)의 선단에 모니터관(1b)을 부착하고, 이 모니터관(1b)과 반대측의 주입관 본체부(1a)의 정상부에 상기 주입관 본체부(1a)의 각 유로에 초고압수, 압축에어, 경화재를 보내는 주입관 스이벌(swivel)(1c)을 배치한 것이다.

모니터관(1b)에서는 고압수 노즐(9)과 에어노즐(10)을 동심원상으로 조합하여, 초고압수(3)와 압축에어(2)를 동시에 분사하고 소정 조성범위의 토사를 절삭하는 물·에어분사노즐(11)을 배치한다. 또 모니터관(1b)에서는 이 물·에어분사노즐(11)의 아래쪽으로 시멘트밀크 등의 경화재(5)를 쏟아내는 경화재 노즐(12)을 배치했다. 도면중 부호 13은 선단자(shoe)이다.

삼중관 공법(칼럼젯트 그라우드공법)의 시공순서는 우선 도 10과 같이 보링머신(14)을 사용하고, 이 보링머신(14)으로 선단에 메탈크라운(15), 스타비라이져(16)를 갖는 케이싱 파이프(17)로 가이드홀을 시공한다.

그리고 도 11과 같이 트랙크레인 등으로 이 케이싱 파이프(17)내에 3중관에 의한 주입관(1)의 주입관 본체(1a)를 집어 넣는다.

도 12와 같이 케이싱 파이프(17)를 뽑아내고(상황에 따라서는 케이싱파이프를 남기는 경우도 있다), 도 13과 같이 칼럼머신(조성머신)(18)을 설치하며, 또 주입관 본체부(1a)의 상단에 주입관 스이벌(1c)을 설치하고, 압축에어(2),초고압수(3), 경화재(5)를 쏟아내어 주입관(1)을 회전하면서 끌어올리며, 도 14에 도시하는 것과 같이 칼럼(원주형상의 지반개량체)을 형성하여 시공을 완료한다.

이와같이 분사노즐(11)에서는 주위에 압축에어를 포함하여 초고압수가 분사되고, 이것이 지중에 흙입자를 교란함으로써 인위적 공간을 만들며, 이 공간부에는 경화재 노즐(12)에서 추출되는 경화재가 충전되게 된다.

이 분사노즐(11)의 주위에서 분사되는 압축에어는 에어리프트효과라고 하는절묘한 효과를 부여하며 또한 결함이 생기지 않는 요인의 하나로 보고 있다.

그러나 상기 종래의 3중관 공법(칼럼젯트 그라우드공법)에서는 분사노즐(11)이 1개뿐이다. 그 결과 지반의 절삭능력에는 한계가 있기 때문에 주입관(1)을 끌어올리는 속도에는 한계가 있다.

즉 분사노즐(11)로부터 주위를 압축에어에서 포함되어 분사되는 초고압수의 초고압 펌프의 능력은 70리터/min, 400㎏f/㎠로 하고, 회전수 5∼6rpm, 인상속도는 16∼25min/m가 적당하였다.

그러나 최근 건설공사의 규모확대에 따라 고압분사 교반공법에 의한 지반개량공사도 상당히 깊은 정도에서의 시공이 많아지게 되어 시공의 신속화가 요구된다.

또한 아주 깊은 정도가 되면 주입관의 덧붙임이나 주입관으로의 스이벌의 착탈작업이 필연적으로 증가한다.

이에 대해 상기와 같이 분사노즐(11)이 하나뿐일 때는 주입관의 덧붙임이나 주입관으로의 스이벌의 착탈작업시 주입작업을 정지할 동안은 주입관의 각 유로가 해방되게 되고, 이 분사노즐(11)에 토사가 역류하여 폐쇄될 염려가 있어, 그로 인해 시공성이 나빠지는 문제가 있었다.

또 초고압수(워터젯트)로 지반을 절삭하고, 슬라임을 배출함과 동시에 초고압 경화재나 경화재로서의 시멘트 밀크를 주입하며 또한 압축에어를 병용하고 있기 때문에 에어리프트에 의해 시멘트분을 포함한 흙탕물이 배출되게 된다. 그 배출되는 시멘트분을 보충하기 위해 더욱 많은 양의 시멘트밀크를 주입해야 한다.

본 발명의 목적은 상기 종래예의 문제점을 해소하고, 물·에어분사노즐 2개를 마련하는 것으로 끌어올리는 속도를 높일 수 있으며, 노즐이 막히는 것에 의한 작업효율저하의 염려도 적고 또한 경화재로서의 시멘트 주입량을 줄이는 것으로 흙탕물의 배출량은 확실히 감소하게 되어 그 결과 과다한 흙탕물의 배출처리가 필요없게 되며, 시멘트분의 폐기도 줄일 수 있는 고압젯트분사 혼합처리공법용 장치를 제공하는 데에 있다.

청구항 1 및 청구항 6기재의 본 발명에 의하면 모니터로 고압수 노즐과 에어노즐을 조합시키는 물·에어분사노즐을 주입관의 축의 수직방향에서 서로 반대방향을 향하도록 쌍으로 배치했기 때문에 종래와 비교하여 주위를 압축에어에 의해 포함된 초고압수에서의 지반의 절삭능력은 더욱 더 증가하며, 그 결과 주입관을 끌어올리는 속도를 배이상 높일 수 있고 시간을 줄여도 지장이 없기 때문에 시공성능을 높일 수 있다.

또 이와같이 절삭능력을 높임으로써 경화재는 종래 배합과 비교하여 비중이 크고, 점성이 높은 것을 사용할 수 있고 경화재의 희석이 적기 때문에 지반안의 수율이 좋아 신속하게 인상(引上)품질(강도)을 확보할 수 있다.

또한 주입관의 축의 수직방향에서 서로 반대방향을 향하도록 한쌍을 이룬 물·에어분사노즐은 이를 상하로 위치를 약간 어긋나게 했기 때문에 주입관을 회전시킬 때 압축에어에 의해 포함된 초고압수에서의 지반의 절삭평면은 완전히 겹치는 경우가 없고, 그 만큼 상하로 퍼지는 것을 확보할 수 있음과 동시에 상하로 간격을 갖고 완전히 분리되는 경우도 없기 때문에 상승작용도 기대할 수 있다.

상기 작용에 덧붙여 2개의 고압수 노즐과 에어노즐을 조합시키는 물·에어분사노즐은 압축에어유로에 대해서는 독자의 유로, 즉 별도의 계통라인으로 하는 것으로 가령 한쪽의 분사노즐이 폐쇄되어도 폐쇄에 의한 압력차로 다른 분사노즐에 영향을 주지 않는다. 이와같이 하여 지반, 심도(深度)에 의해 하나의 원주형상의 지반개량체 조성중에 에어의 풍량·압력을 각 분사노즐마다 조정할 수 있게 된다.

청구항 2 및 청구항 7기재의 본 발명에 의하면 상기 물·에어분사노즐을 2개 마련해도 경화재 노즐이 하나뿐일 때는 경화재를 유출해도 충분히 회전할 수 없게 될 염려가 있지만 경화노즐도 상기 상하로 위치를 약간 어긋나게 하여 주입관의 축의 수직방향에서 서로 반대방향을 향하도록 한쌍으로 배치했기 때문에 충분한 양을 단시간에 뿜어낼 수 있다.

청구항 3 및 청구항 8기재의 본 발명에 의하면 물·에어분사노즐과 경화재 노즐은 위치적으로 떨어져 있기 때문에 에어리프트에 의한 시멘트 밀크 등의 경화재의 유도배출작용을 줄일 수 있다.

청구항 5기재의 본 발명에 의하면 절삭혼합하는 제 1공정, 교반혼합하는 제 2공정의 모든 작업을 연속하여 할 수 있기 때문에 머신의 교환 또는 주입관과 분사주입장치의 삽입작업의 필요가 없고, 또 분사주입장치는 고압유로의 가압상황에 의해 임의로 연속하여 구멍을 형성하거나 절삭혼합하는 제 1공정 또는 교반혼합하는 제 2공정으로 변환할 수 있기 때문에 아주 깊은 곳이나 협소한 장소에 있어서도 시공성이 좋아 효율적인 작업이 행해진다.

또한 교반혼합하는 제 2공정에 있어서 고압액의 토출압력을 제 1공정의 1/2내지 1의 범위로 하고 또한 주입관의 회전수는 매분 30회전 이하의 범위로 하여, 교반혼합에 필요한 범위에서 분사주입장치의 분사노즐의 분류능력을 저하시키는 것에 의해 소정 조성범위외의 토사절삭을 회피하고, 제 1공정에 의해 절삭혼합한 소정 조성범위내를 균일하게 교반혼합할 수 있기 때문에 분사하는 고압액과 경화재로서의 시멘트계 고화재 액의 양을 임의로 설정함으로써 교반혼합체의 고결강도를 임의로 설정할 수 있음과 동시에 재료원료의 절감도 가능하게 된다.

청구항 9기재의 본 발명에 의하면 물·에어분사노즐과 경화재 노즐은 그 사이에 조정관을 개재시키는 것으로 간단하게 서로 상하로 어느 정도 길이의 간격을 확보할 수 있고 또 모니터가 전체적으로 길어져도 사용하지 않을 때에는 상부 노즐본체, 조정관, 하부 노즐본체로 3분할하여 콤팩트하게 할 수 있다.

청구항 10기재의 본 발명에 의하면 경화재 노즐에 있어서도 물·에어분사노즐과 같은 압력을 가해 경화재를 압력분사하는 것으로 물·에어분사노즐에서의 압축에어에 의해 포함된 초고압수의 분사에 대응한 경화재의 분사가 가능하게 되고, 인상시간을 줄여도 지장이 없기 때문에 시공성능을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 고압젯트분사 혼합처리장치의 실시예를 도시하는 모니터부분 전체의 종단측면도.

도 2는 본 발명의 고압젯트분사 혼합처리장치의 실시예를 도시하는 모니터부의 상부 노즐본체부분의 종단측면도.

도 3은 본 발명의 고압젯트분사 혼합처리장치의 실시예를 도시하는 모니터부의 상부 노즐본체부분의 평면적 설명도.

도 4는 본 발명의 고압젯트분사 혼합처리장치의 실시예를 도시하는 모니터부의 하부 노즐본체부분의 종단측면도.

도 5는 본 발명의 고압젯트분사 혼합처리장치의 실시예를 도시하는 일부의 하부 노즐본체부분의 평면적 설명도.

도 6은 본 발명의 고압젯트분사 혼합처리공법의 제 1실시예를 도시하는 설명도.

도 7은 본 발명의 고압젯트분사 혼합처리공법의 제 1실시예를 도시하는 설명도.

도 8은 종래공법으로서 3중관공법(칼럼젯트 그라우드공법)을 나타내는 종단측면도.

도 9는 종래공법으로서 3중관공법(칼럼젯트 그라우드공법)에서 사용하는 3중관의 고압젯트분사 혼합처리장치의 종단측면도.

도10은 종래공법으로서 3중관공법(칼럼젯트 그라우드공법)의 제 1공정의 종단측면도.

도11은 종래공법으로서 3중관공법(칼럼젯트 그라우드공법)의 제 2공정의 종단측면도.

도12는 종래공법으로서 3중관공법(칼럼젯트 그라우드공법)의 제 3공정의 종단측면도.

도13은 종래공법으로서 3중관공법(칼럼젯트 그라우드공법)의 제 4공정의 종단측면도.

도14는 종래공법으로서 3중관공법(칼럼젯트 그라우드공법)의 제 5공정의 종단측면도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 주입관 1a: 주입관 본체

1b: 모니터 1c: 주입관 스이벌(swivel)

2: 압축에어 3: 초고압수

4: 슬라임 5: 경화재

6: 초고압수 유로 7,7',7": 경화재 유로

8: 압축에어유로 9: 고압수 노즐

10: 에어노즐 11: 물·에어분사노즐

12: 경화재 노즐 13: 선단자

14: 보링머신 15: 메탈크라운

16: 스타비라이져 17: 케이싱 파이프

18: 칼럼머신(조성머신) 19a,19b: 센서

20: 내관 21: 가운데 내관

22: 가운데 외관 23: 외관

24: 다공관 25: 메탈크라운

26: 고압수 주입구 27a,27b: 압축에어 주입구

28: 경화재 주입구 29: 다공관

29a,29b,29b',29c: 구멍 30: 개구

31: 고무래버 32: 래버 프로텍터

32a: 투명구멍 33a: 상부 노즐본체

33b: 하부 노즐본체 38: 에어캡

39: 고무래버 40: 스냅링

42: 나사 43: 조정관

44: 노즐넛트 45: 오링

46: 스냅링 47: 가운데 관 죠인트

48: 내관 죠인트 49: 개구

다음 본 발명 실시예를 상세하게 설명한다. 먼저 본 발명의 고압젯트분사 혼합처리장치에 대해 설명하면, 도 1은 본 발명의 고압젯트분사 혼합처리장치의 1실시예를 도시하는 모니터부분 전체의 종단측면도, 도 2는 상기 상부 노즐본체 부분의 종단측면도, 도 3은 상기 평면적 설명도, 도 4는 상기 하부 노즐본체부분의종단측면도, 도 5는 상기 평면도이며, 부호 1b는 주입관 본체부의 하단에 부착하는 모니터이다.

또한 도시는 생략하지만 주입관 본체(1a)(도 6참조)의 부분은 초고압수 유로를 형성하는 내관, 경화재 유로를 형성하는 가운데 관, 압축에어유로를 형성하는 가운데 관의 다중관으로 구성하지만 이 주입관 본체(1a)에 접속하는 모니터(1b)는 상부 노즐본체(33a)와 조정관(43)과 하부 노즐본체(33b)의 조합으로 이루어진다.

이 모니터(1b)는 상기 이들 내관, 가운데 관, 외관에 단부가 감합하는 관을 갖는 다중관 구조로서, 가운데 관 죠인트(47), 내관 죠인트(48)를 갖고, 내부에 초고압수 유로(6), 경화재 유로(7), 압축에어유로(8)를 형성한다.

상부 노즐본체(33a)의 하단에 조정관(43)이 착탈자유롭게 끼워져 장착되고, 조정관(43)의 하단에 하부 노즐본체(33b)가 착탈자유롭게 끼워진다. 즉 상부노즐 본체(33a)와 조정관(43)과 하부 노즐본체(33b)의 길이 비는 2:9 ∼19:1정도로 했다. 모니터(1b)의 전 길이는 1,200∼2,200mm정도이다.

그리고 모니터(1b)의 상부 노즐본체(3a)에서 고압수 노즐(9)과 에어노즐(10)을 조합시키는 물·에어분사노즐(11)은 주입관 전체의 축의 수직방향에서 서로 반대방향을 향하도록 한쌍으로 또한 상하로 위치를 다소 어긋나게 하여 배치하고, 고압수 노즐(9)은 상기 양쪽의 물·에어분사노즐(11)의 각각이 초고압수 유로(6)에 연통하며 또 에어노즐(10)은 각각을 압축에어유로(8)에 연통시켰다.

상기 물·에어분사노즐(11)은 고압수 노즐(9)을 가운데로 하여 이 주위를 감싸도록 에어노즐(10)을 배치했지만 에어노즐(10)에는 에어캡(38)이 고무래버(39)의누름으로 끼워진다. 또한 에어캡(38)의 외측측면에는 나사(2)를 천설하여 넛트타입으로서 상부 노즐본체(33a)에 나사를 박아넣고 있다.

에어캡(38)은 모자모양으로 내주면에 형성한 셋트홈의 스냅링(40)으로 수납한 에어노즐(10)을 계지한다.

상기와 같이 하부 노즐본체(33b)는 상기 상부노즐본체(33a)의 선단에 조정관(43)을 통해 끼워 장착하는 것으로, 조정관(43)은 상부 노즐본체(33a)의 경화재 유로(7)에 연통하는 경화재 유로(7')를 중앙에 형성하고, 하부 노즐본체(33b)에서는 이 경화재 유로(7')에 연통하는 경화재 유로(7")를 중앙에 형성했다.

그리고 하부 노즐본체(33b)는 경화재 노즐(12)을 경화재 유로(7")에 연통시켜 배치했지만 이 경화재 노즐(12)은 주입관 전체의 축의 수직방향에서 서로 반대방향을 향하도록 한쌍으로 또한 상하로 위치를 다소 어긋나게 배치했다. 도면 중 부호 44는 경화재 노즐(12)의 고정을 행하는 노즐넛트, 부호 45는 오링, 부호 46은 스냅링이다.

이와같이 물·에어분사노즐(11)과 경화재 노즐(12)은 상부 노즐본체(33a)와 하부 노즐본체(33b)사이에 조정관(43)을 개재시킴으로써 서로 상하로 어느 정도 길이의 간격을 갖고 이루어지게 된다.

다음 이와같은 본 발명의 고압젯트분사 혼합처리장치를 사용하여 행하는 본 발명의 고압젯트분사 혼합처리공법에 대해 설명한다.

사용법은 상기 도 10 내지 도 14에서 설명한 바와 같지만 우선 도 10과 같이 보링머신(14)을 사용하고, 이 보링머신(14)으로 선단에 메탈 크라운(15), 스타비라이져(16)를 갖는 케이싱 파이프(17)로 가이드홀을 시공한다.

도 12와 같이 케이싱파이프(17)를 뽑아내고(상황에 의해서는 케이싱 파이프를 남기는 경우도 있다), 도 13과 같이 칼럼머신(조성머신)(18)을 설치하며, 또 주입관 본체부(1a)의 상단에 주입관 스이벌(1c)을 설치한다.

압축에어(2)를 동반한 초고압수(3)를 회전분출시켜 지반을 절삭하고, 그 슬라임을 지표로 배출시킴과 동시에 경화재를 동시에 충전시켜 원주형상의 고결체를 조성한다.

특히 물·에어분사노즐(11)에서는 주위를 압축에어에 의해 포함된 초고압수가 분사되고, 이것이 지중에 흙입자를 교란시킴으로써 인위적 공간을 만들며 이 공간부에는 경화재 노즐(12)에서 분출되는 경화재가 충전된다.

본 발명에 있어서는 상기 물·에어분사노즐(11)은 이를 주입관의 축의 수직방향에서 서로 반대방향을 향하도록 한쌍으로 배치했기 때문에 이 2개의 분사노즐(11)에서 압축에어(2)를 동반한 초고압수(3)를 분사하여 2방향을 동시에 절삭한다. 모니터내에는 40MPa의 압력이 가해진 액체가 흐르므로 각 고압수 노즐에서의 토출은 충분한 강도를 갖게 된다.

또 경화재 노즐(12)도 주입관 전체의 축의 수직방향에서 서로 반대방향을 향하도록 한쌍으로 또한 상하로 위치를 다소 어긋나게 하여 배치했기 때문에 많은 경화재를 단시간에 폭 넓게 토출할 수 있다.

또한 이 경화재에 대해서도 모니터내에는 40MPa의 압력이 가해진 액체가 흐르므로 각 경화재 노즐(12)에서의 토출은 충분한 강도를 갖게 된다.

또한 물·에어분사노즐(11)에서의 주위를 압축에어에 의해 포함된 초고압수가 분사와, 경화재 노즐(12)에서의 경화재의 분사를 서로 간격을 충분히 두고 행했기 때문에 초고압수와 경화재의 혼합을 방지할 수 있고 에어리프트에 의해 시멘트분을 포함한 흙탕물이 배출되는 것을 방지할 수 있다.

또 압축에어(2)는 에어노즐(10)의 개구에서 분사되지만 그 때 고무래버(39)를 누르면서 펼쳐 분사되고, 운전을 정지한 경우는 이 고무래버(39)가 원래의 상태로 되돌아 가 에어노즐(10)의 개구(34)를 폐쇄한다.

이와같이 고무래버(39)가 역지 밸브로서 작용하므로 에어노즐(10)을 통해 모니터안으로의 역류를 방지할 수 있다.

도 7은 본 발명 방법의 제 2실시예를 도시하는 설명도로서, (a)와 같이 칼럼머신(조성머신)(18)에 주입관 본체(1a)와 그 선단에 모니터(1b)를 부착하고, 주입관 본체(1a)의 정상부에 주입관 스이벌(1c)이 있어 주입관 스이벌(1c)을 통해 주입관 본체(1a)의 내관에 구멍을 형성하는 물을 보내며, 모니터(1b)의 초고압수 유로를 경유하여 고압수 노즐(9)에서 구멍을 형성하는 물을 토출하면서 소정 조성개시 위치까지 구멍을 형성하게 된다.

이어서 도 7(b)와 같이 도 7(a)의 구멍형성작업에 계속해서 주입관 스이벌(1c)을 통해 주입관 본체(1a)의 내관유로에 고압액으로서 맑은 물을 토출압력 400kg/㎠로 토출량 120리터/분과, 외관유로에 압축에어를 토출압력 7kg/㎠로 토출량 3.0㎥/분으로서 분사함과 동시에 가운데 관 유로에는 주입재액으로서 안정재액을 토출량 80리터/분으로 보내고, 주입관(2)을 매분 6회전과 분사시간을 10분/m로 회전시켜 끌어올리며, 소정 조성범위(4)의 토사를 절삭혼합하여 절삭혼합영역(α)을 조성하는 제 1공정을 행한다.

도 7(c)과 같이 상기 제 1공정에 이어서 주입관 본체(1a)의 내관유로에서 다시 구멍을 형성하는 물을 보내고, 고압수 노즐(9)에서 토출하면서 주입관 본체(1a)와 모니터(1b)를 절삭혼합영역(α)의 하단까지 다시 구멍을 형성한다.

도 7(d)과 같이 구멍의 재형성작업에 이어서 주입관 스이벌(1c)을 통해 주입관 본체(1a)의 내관유로에 고압액으로서 맑은 물을 토출압력 200kg/㎠로 토출량 80리터/분과, 외관유로에 압축에어를 토출압력 7kg/㎠로 토출량 3.0㎥/분으로서 분사함과 동시에 가운데 관 유로에는 경화재로서 시멘트계 고화재액을 토출량 160리터/분으로 보내고, 주입관(2)을 매분 12회전과 분사시간을 10분/m로 회전시켜 끌어올리며, 절삭혼합영역(α)의 혼합체를 교반혼합하고 원주형상의 교반혼합영역을 조성하는 제 2공정을 행한다.

상기 제 1공정에 있어 주입관 스이벌(1c)을 통해 주입관 본체(1a)에 보내지는 주입재액은 이산화규소 및 산화알루미늄을 함유하는 점토광물을 주재로 하는 칼복시 메틸 셀룰로스계의 증점제와의 혼합에 의한 것으로서, 그 혼합비중이 1.05이상이며 또한 판넬점도가 20초 이상으로 하는 안정재 액이다.

또 상기 제 2공정에 있어서 주입관 스이벌(1c)을 통해 주입관 본체(1a)로 보내지는 경화재는 보통 폴트랜드 시멘트 혹은 높은 로(爐) 시멘트를 주재로 하는 시멘트계 고화재 액으로서, 이 시멘트계 고화재액의 물시멘트비가 1.0이하로 또 내관유로로 보내지는 고압액과 시멘트 고화재액의 총 양에 있어 물시멘트비가 1.5이하가 되는 시멘트계 고화재액이다.

또한 상기 제 2공정에 있어서, 주입관 스이벌을 통해 보내지는 고압액의 고압노즐에서 분사되는 토출압력은 상기 제 1공정에 있어 주입관 스이벌을 통해 보내지는 고압액의 고압노즐에서 분사되는 토출압력의 1/2 내지 1의 범위에서 또한 주입관의 회전수는 제 1공정에 있어서는 매분 15회전 이하이며, 제 2공정에 있어서는 매분 30회전 이하이다.

교반혼합하는 제 2공정에 있어서 주입관 본체(1a)로 보내지는 고압액의 토출압력을 제 1공정의 고압액의 토출압력의 1/2 내지 1의 범위로 함과 동시에 주입관의 회전수는 매분 30회전 이하의 범위로 하고, 교반혼합에 필요한 범위로 분사주입장치의 분사노즐의 분류능력을 저하시키는 것에 의해 소정 조성범위 외의 토사절삭을 회피하며, 제 1공정에 의해 절삭혼합한 소정조성범위내를 균일하게 교반혼합할 수 있기 때문에 분사하는 고압액과 시멘트계 고화재액의 양을 임의로 설정함으로써 교반혼합체의 고결강도를 임의로 설정할 수 있음과 동시에 재료원가의 절감도 가능해진다.

또 소정조성범위의 토사절삭을 행할 경우 종래 공법에서는 단위길이당 20분/m의 분사인상시간이 되고, 그 조성에 따라 발생하는 슬라임량은 5㎥/m이상이 되지만 본 실시예에 의하면 제 1공정에 있어서 안정재액 토출량을 80리터/분으로 하며, 단위길이당 10분/m의 분사인상 시간으로서 그 절삭혼합에 따라 발생하는 슬라임량은 2㎥/m이상으로, 또 제 2공정에 있어 고압액의 토출량을 80리터/분과 시멘트계 고화재액 토출량을 160리터/분으로 하고, 단위길이당 10분/m의 분사인상시간으로 한 경우, 그 교반혼합에 따라 발생하는 슬라임량 2.4㎥/m이상이 됨에 따라 발생하는 슬라임의 총 양은 4.4㎥/m이상이 되어 약 10%정도의 감량화가 가능해진다.

또한 제 1공정에 있어 발생하는 슬라임의 재처리를 행함으로써 표준적인 사질토에 있어 약 40%정도의 감량화가 실적으로 얻어지므로 처리에 필요한 슬라임의 총 양은 3.6㎥/m이상이 되어 산업폐기물로서는 약 20 내지 30%정도의 감량화가 달성된다.

이상 설명한 본 발명의 고압젯트분사혼합처리방법 및 장치는 물·에어분사노즐 2개씩을 배치하는 것으로 인상속도를 높일 수 있어, 시공성능이 향상됨과 동시에 노즐이 막히는 것에 의한 작업효율의 저하염려도 적어지며 또한 경화재로서의 시멘트 주입량을 줄이는 것으로 흙탕물을 배출하는 양은 확실하게 줄어들어 그 결과 필요없는 배수처리가 필요없게 되며 시멘트분의 폐기도 줄일 수 있는 것이다.

Claims

초고압수의 유로, 압축에어의 유로, 경화재의 유로를 갖는 주입관과 그 선단에 접속하는 모니터관으로 이루어지며, 모니터관에는 고압수 노즐과 에어노즐을 조합함으로써 고압수와 압축에어를 동시에 분사하고, 소정 조성범위의 토사를 절삭하는 물·에어분사노즐을 배치한 것에 있어서, 이 물·에어분사노즐은 모니터관의 축의 수직방향에서 서로 반대방향을 향하도록 한쌍으로 배치하고 또한 이 모니터관에는 경화재를 유출하는 경화재 노즐을 상기 물·에어분사노즐의 아래쪽에 마련하여 주입관 및 모니터관을 회전시켜 끌어올릴 때 물·에어분사노즐에서 압축에어를 동반한 초고압수를 지반에 분출시켜 2방향을 동시절삭함과 동시에 경화재 노즐에서 경화재를 유출시켜 절삭개소에 충전시키고, 그 결과 원주형상의 고결체를 조성하는 것을 특징으로 한 고압젯트분사 혼합처리방법.
제 1항에 있어서,

경화재 노즐도 상하로 위치를 약간 어긋나게 하여 모니터관의 축의 수직방향에서 서로 반대방향을 향하도록 한쌍으로 배치하고, 경화재는 압력을 가해 2방향으로 분사하는 것을 특징으로 하는 고압젯트분사 혼합처리방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

물·에어분사노즐과 경화재 노즐은 상호간 상하로 어느정도 길이의 간격을확보하고, 그에 따라 압축에어를 동반한 초고압수의 분사공정과 경화재의 주입공정을 분리하는 것을 특징으로 하는 고압젯트분사 혼합처리방법.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

보링머신으로 소정 조성개시위치까지 가이드홀을 시공하고, 이 가이드홀내에 주입관을 파 넣으며, 칼럼머신(조성머신)을 설치하고 또 주입관 본체부의 상단에 주입관 스이벌(swivel)을 설치하며, 압축에어를 동반한 초고압수를 지반에 회전하여 분출시켜 지반을 절삭하고, 그 슬라임을 지표로 배출시킴과 동시에 경화재를 동시에 충전시키며, 원주형상의 고결체를 조성하는 것을 특징으로 하는 고압젯트분사 혼합처리방법.
주입관 본체부의 상단에 스이벌을 설치하고, 고압수 노즐에서 고압수를 분사하여 지반을 절삭하면서 소정 조성개시위치까지 구멍을 형성한 후 압축에어를 동반한 초고압수를 지반에 회전하여 분출시키고 지반을 절삭함과 동시에 주입재 액을 쏟아내는 원주형상의 절삭혼합체를 조성하는 제 1공정과, 다시 소정 조성개시위치까지 구멍을 형성하며, 압축에어를 동반한 초고압수를 회전분출시켜 지반을 절삭하고, 경화재를 동시에 충전시켜 원주형상의 고결체를 조성하는 제 2공정을 행하는 것을 특징으로 하는 고압젯트분사 혼합처리방법.
초고압수의 유로, 압축에어의 유로, 경화재의 유로를 갖는 주입관과 그 선단에 접속하는 모니터관으로 이루어지고, 모니터관에는 여기에 고압수 노즐과 에어노즐을 조합하여 고압수와 압축에어를 동시에 분사하며, 소정조성범위의 토사를 절삭하는 물·에어분사노즐을 모니터관의 축의 수직방향에서 서로 반대방향을 향하도록 한 쌍 마련하고 또한 경화재를 유출하는 경화재 노즐을 이 물·에어분사노즐의 아래쪽에 배치한 것을 특징으로 하는 고압젯트분사 혼합처리장치.
제 6항에 있어서,

경화재를 분사하는 경화재 노즐도 상하로 위치를 약간 어긋나게 하여 모니터관의 축의 수직방향에서 서로 반대방향을 향하도록 한쌍으로 배치한 것을 특징으로 하는 고압젯트분사 혼합처리장치.
제 7항에 있어서,

물·에어분사노즐과 경화재 노즐은 서로 상하로 어느정도 길이의 간격을 갖고 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압젯트분사 혼합처리장치.
제 6항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

모니터관은 물·에어분사노즐을 배치한 상부 노즐본체와 경화재 노즐을 배치한 하부 노즐본체를 조정관을 통해 끼워장착하는 것을 특징으로 하는 고압젯트분사 혼합처리장치.
제 6항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

경화재 노즐은 경화재를 압력분사하는 것을 특징으로 하는 고압젯트분사 혼합처리장치.