KR20020045935A - 지하수 심정용 고심도 그라우팅 파이프 장치 및 그라우팅방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하수를 채수하기 위하여 지하에 굴착된 심정에 오염된 지표수가 유입되지 않도록 심정 내벽에 콘크리트를 양생시키기 위한 지하수 심정용 고심도 그라우팅(grouting) 파이프 장치 및 그라우팅 방법에 관한 것으로서, 특히 지하수를 채수하기 위한 굴착공에 잘 삽입되어 설치될 수 있도록 일정길이 마다 주름소켓을 삽입 설치하고 일정길이 마다 돌기부가 설치된 인케이싱과, 그라우팅을 위하여 인케이싱 최 하단부에 굴착공의 내벽 사이를 차폐시키는 차폐관체를 설치하며 이 차폐관체 내측에 고압의 압축유체의 주입에 의해 팽창되는 고압팽창튜브를 설치하도록 하여,

인케이싱이 굴착공이 만곡된 경우에도 굴착공의 내부에 걸리지 않고 필요한 깊이까지 삽입될 수 있으므로 그라우팅의 신뢰성을 향상시키고, 고압팽창 튜브의 팽창에 의해 차폐관체가 굴착공의 내벽에 압착되어 완벽한 차폐가 이루어지므로 그라우팅액의 누설이 없이 완벽한 그라우팅을 시행할 수 있는 효과를 제공하는 지하수 심정용 고심도 그라우팅 파이프 장치 및 그라우팅 방법(Deep Grouting pipe and Ground method for undeground well)에 관한 것이다.

Description

지하수 심정용 고심도 그라우팅 파이프 장치 및 그라우팅 방법{Deep Grouting pipe and Ground Method for Under-Ground well}

본 발명은 지하수를 채수하기 위하여 지하에 굴착된 심정에 오염된 지표수등이 유입되지 않도록 심정 내벽에 콘크리트를 양생시키기는 지하수 심정용 고심도 그라우팅(grouting) 파이프 장치 및 그라우팅 방법에 관한 것으로서, 특히 인케이싱이 심정에 그라우팅시 필요한 깊이까지 확실히 삽입되어 설치되고 콘크리트가 인케이싱 최 하단부에서부터 필요한 깊이까지 공급되어 양생될 수 있으므로 지하수의 심정에 오염된 지표수 등이 유입되는 것을 방지할 수 있는 지하수 심정용 고심도 그라우팅 파이프 장치 및 그라우팅 방법에 관한 것이다.

현대에 이르러 산업화가 진척됨에 따라 환경오염이 심화되고, 청결한 음용수에 대한 관심이 고조되고 있다. 따라서, 근래에는 상수도나 지표수를 정화하는 장치와 오염되지 않은 지하수를 개발하는 장치에 대한 연구가 심화되고 있는 실정이다.

일반적으로 바람직한 지하수 채수 장치는 지표의 암반을 소정 굵기의 착정기를 이용하여 암반층까지 굴착한 다음 풍화암층의 붕괴를 막기 위하여 설치되는 대구경의 흙막이용 아웃케이싱과, 상기 아웃케이싱을 박은 다음 다시 암반층을 굴착하여 지하수의 수맥을 관통하기까지 굴착한 후 지표수의 유입을 방지하기 위하여 설치되는 인케이싱과, 상기 인케이싱하부에 지하수가 이동되는 위치에 지하수의 토사나 이물질의 유입을 방지하고 적정 유속을 유지하도록 설치되는 스트레이너(strainer)용 파이프와, 상기 인케이싱과 지하수 심정 내벽과의 공간에 지표수 등의 이물질의 유입이 방지되도록 주입되어 양생된 콘크리트와, 상기 인케이싱 내부에 설치되는 심정펌프와, 상기 심정펌프와 연결되도록 설치되고 상기 심정펌프에 의해 지상으로 지하수를 퍼 올리는 양수용 배관으로 구성되어 있다.

그리고, 상기 심정펌프는 상기 양수용 배관과 함께 지하수 심정 내 일정 깊이에 설치되어 있는 상위 레벨센서와 하위 레벨센서에 의해서 발정된다.

또한, 상기 인케이싱 내부에는 일정 깊이까지 지하수의 수위를 감시할 수 있는 수위 측정관이 설치되어 있다.

종래에는 다량의 지하수를 채수하여 계약 양수량을 맞추기 위하여 암반층의 일부분까지 박도록 되어 있는 인케이싱의 삽입깊이를 풍화암층 중반까지만 박을 경우가 허다하였을 뿐만 아니라 심지어는 인케이싱에 천공부를 형성시켜 고의로 지표수를 유도하는 사례도 있었으며, 그라우팅(grouting)을 위한 인케이싱은 절대 다수의 지하수 심정이 시공되지 않았을 뿐만 아니라 일부 합성수지제의 인케이싱이 박혀 있는 심정 역시 지표수 유입을 방지하기 위한 그라우팅 시공은 시행되지 않은경우가 많아 지표수가 아무런 장애 없이 지하수 심정으로 유입되어 청정 암반 지하수와 혼합됨으로써 결과적으로 전반적인 지하수의 오염을 확산시키는 사례가 많이 발생되었다.

또한, 종래에 가장 많이 시공되었던 방법은 기 굴착된 지하수 심정에 그라우팅 작업을 하지 않고 단순히 인케이싱만을 박아 넣는 것이다. 이것은 인케이싱이 박히는 깊이가 만곡된 심정 특성상 얕은 깊이로 한정되어 질 수 밖에 없고 이러한 인케이싱으로는근본적으로 지표수의 유입에 따른 오염을 차단할 수 없었다.

또한, 종래의 지표수의 유입을 방지하기 위한 그라우팅 시공법으로서 정통적인 방법은, 지하수를 양수하기 위하여 굴착하는 과정에서 암반층의 상면까지 아웃케이싱이 삽입 가능한 대구경의 굴착을 한 다음, 아웃케이싱을 삽입후, 그 내부에 콘크리트를 주입하여 양생시키고, 다시 인케이싱을 박기 위한 소구경의 굴착공을 지하수 수맥에 이를 때까지 굴착한 다음, 인케이싱을 설치하는 방법이다.

그러나, 이 방법은 채수량이 정확히 확인되지 않은 상태에서 그라우팅을 시행하여야만 하므로 초기 굴착비가 과다하게 소요될 뿐만 아니라 계약 채수량을 확보하지 못할 경우에는 그라우팅이 완료되고 인케이싱이 박힌 상태에서 기 굴착공을 폐공처리해야 함으로써 시공업체의 비용 측면에서도 비경제적이며 발주자의 측면에서도 과도한 시공비를 결과적으로 부담하여야 하는 문제점이 있다.

그리고, 상기한 문제점을 해결하기 위하여 시행되고 있는 방법은, 암반층 초반까지 굴착한 다음 아웃케이싱을 삽입한 후 굴착 비트(bit)를 소구경으로 바꿔서 재 굴착하여 지하수의 수맥까지 굴착한 상태에서 인케이싱을 박고, 인케이싱과 굴착공의 내벽 사이의 간극에 콘크리트를 주입 양생하여 지표수의 유입을 차단하는 방법이 있다.

그러나, 이 방법 역시 콘크리트를 주입하는 과정에서 콘크리트를 하부에서부터 주입하기가 곤란하고, 하부에서부터 주입한다 할지라도 인케이싱과 굴착공의 내벽 사이의 간극을 완벽하게 차단할 수 없음으로 인하여 콘크리트가 지하수 심정으로 누설되어 지하수가 오염되는 것을 막을 수 없다. 또한 상부에서부터 콘크리트를 주입하는 경우에도, 인케이싱과 지하수 심정 내벽 사이의 25 ～ 50mm 정도로 좁은 간극에서는 콘크리트의 특성상 중간정도의 깊이에서 브리지 현상이라는 걸림 현상으로 인하여 콘크리트가 완전히 충진되지 않게 되어 그라우팅의 효과를 제대로 발휘할 수 없으며, 또한 지하수의 수위가 올라와 있는 상태에서 콘크리트를 주입하게 됨으로써 콘크리트가 인케이싱과 지하수 심정 내벽 사이에 존재한 지하수와 혼합 희석됨으로써 콘크리트의 양생이 불가능하거나 적정한 강도를 얻기가 힘들었다. 따라서 수질을 중요시하는 경우에는 이차 삼차로 그라우팅을 재 시공함으로써 막대한 추가 공사비가 소요되거나 이차적인 그라우팅시공이 불가능한 문제점이 있다.

적정 지하수의 채수량이 확인된 후, 그라우팅을 시공하는 다른 한 방법은, 기 굴착된 지하수 심정의 암반층에 지하수의 수맥이 확인된 깊이에서 일정 높이까지 하부에서부터 모래를 채우고, 물 속에서도 차폐성이 유지되도록 진흙 덩어리 또는 목재판 등으로 차폐한 다음, 그 상부로부터 콘크리트를 주입하고 양생시킨 후, 상술한 진흙 덩어리나 목재판 등의 위치까지 굴착하고, 그 하부의 모래는 압축공기를 불어넣는 서징(surging) 청소과정을 통해 외부로 배출시키고 인케이싱을 박아넣는 방법을 사용한다.

그러나, 이 방법 또한 기 굴착된 굴착공과의 축심을 맞추질 못할 경우 사용이 불가능하여 개발 손실이 발생되고, 차폐를 위하여 설치되는 물질이 그 역할을 제대로 수행하지 못한 경우에는 지하수 수맥까지 콘크리트가 주입되어 수맥이 차단되므로 채수량이 급감되는 문제점이 있다.

그리고, 상술한 문제점을 극복한 방법이 존재한다 할지라도 종래 기술에 의한 방법은, 착정기를 이용하여 굴착공을 굴착하는 경우, 상기 암반층에 이르러서는 상기 암반층의 구성요소의 차이와 착정기의 연장 파이프는 직경이 작아 결과적으로 굴착공이 어느 정도씩은 만곡되어 이루어지기 때문에 일직선의 축심을 유지하지 못하게 되고, 그에 따라 직경이 대체적으로 크게 제작된 직선형의 인케이싱은 만곡된 부위에서 걸리게 됨으로써 필요한 깊이까지 박히지 못하게 되고 그라우팅액을 주입하는 과정에서도 그라우팅액이 하부로 흘러내려 그라우팅이 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있었으며, 아울러 종래 기술에 의한 그라우팅 방법은 그라우팅시 콘크리트를 차폐하는 차폐수단의 기밀 신뢰성이 확보되지 못하므로 콘크리트가 지하수의 수맥까지 유입되어 지하수가 오염되거나 지하수의 채수량이 감소되는 문제점이 있다.

상기한 여러 문제점을 해결하여 견실하고 완벽한 지하수 심정의 그라우팅 시공을 위해 본 발명인은 기 지하수 심정용 그라우팅 파이프 장치 및 그라우팅 방법을 발명한 바 있으며 기 지하수 심정용 그라우팅 파이프 장치를 고안한 바 있다. 이러한 발명과 고안은 현장에 적용되어 이미 그 기능성과 경제성, 그리고 작업의효율성등으로 인해 폭 넙게 적용되어지고 있으며 기존 지하수 심정의 개선 보완은 물론이요 신규 개발관정에서도 그 효고가 높게 입증되어지고 있다.

그러나 상기의 발명과 고안은 지하수 심정이 과도하게 만곡되어 있는 곳을 통과하게 될 경우 팽창튜브 주위에 볼베어링등이 설치되어 팽창튜브가 손상되는 것을 예방하고는 있으나 간혹 팽창튜브가 손상되어 초기 그라우팅 작업에 어려움이 발생되곤 하였으며 특히그라우팅 시공 깊이가 깊을 경우에는 그 손상되는 빈도가 높게 나타나는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 지하수 심정의 굴착 후 고심도 구간에서의 지표수의 차단을 위한 그라우팅을 보다 경제적이며 용이하고 확실하게 시행할 수 있는 지하수 심정용 고심도 그라우팅 파이프 장치 및 그라우팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

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본 발명은 지하수 심정에 오염된 지표수의 유입이 방지되도록 굴착공에 설치되는 차폐벽을 만들기 위한 지하수 심정용 고심도 그라우팅 파이프 장치 및 그라우팅 방법에 있어서,

상기 고심도 그라우팅 파이프 장치는, 상기 인케이싱의 최하부에 상기 굴착공의 내벽과 상기 인케이싱 사이의 간극이 차폐되도록 설치되는 차폐관체와 차폐관체 내측에 설치된 고압팽창 튜브를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 인케이싱과 인케이싱은 만곡된 굴착공을 따라 삽입될 수 있도록 일정 길이마다 주름소켓에 의해 연결되도록 하고 주름소켓 외주면에는 상기 인케이싱의 삽입이 용이하도록 안내하고 굴착공의 내벽과 인케이싱간의 일정 간극을 유지시킬 수 있도록 반구형의 돌기부가 설치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 고압팽창튜브는 내부가 관통된 원통 파이프 외주연에 원통형의 관체튜브를 관삽한 후 고압밴드로 상 하단을 압착 고정한 형태로 하여 팽창된 이후에도 지하수가 고압팽창튜브의 상 하부를 자유롭게 이동될 수 있는 구조로 하며, 고압팽창튜브 상단에는 0 링 형태의 밴드를 형설하며 상부와 하부에 각각 감시용 카메라를 설치하도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 고압팽창튜브 상단에는 인발을 하기 위한 고리를 설치하며 고압유체를 주입하기 위한 주입튜브를 연결한 것을 특징으로 한다.

또한, 차폐관체는 그 두께를 두텁게하여 고압팽창튜브가 약간의 팽창이 진행된다 하여도 굴착공의 내벽에 차폐관체의 외주면이 강하게 압착되도록 하며, 차폐관체 상단면에 요(凹)홈을 가공하여 이 요(凹)에 인케이싱이 삽착되도록 한 것을 특징으로한다.

또한 차폐관체가 삽입 설치되는 인케이싱 하단 내주연에는 절단면이 반구형으로된 원형의 ㅇ 링을 인케이싱 내주면에 고정하여 고압팽창튜브 상단의 ㅇ 링과 접촉하여 고압팽창튜브가 하부로 쳐지지 않고 견지될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 그라우팅주입용 호스는 주름관의 굴곡부가 내측으로 형성되고 주름관에 주입구를 연결할 수 있도록 암나사가 가공된 배관용소켓을 부착한 그라우팅주입용 소켓에 연결하여서 된 것을 특징으로 한다.

또한, 그라우팅을 위해 사용되는 인케이싱은 내주면측은 인케이싱 내주면의 원호에 설정한 두 지점을 일직선으로 연결한 단면의 형태를 갖게 한, 즉 원의 원둘레상에서 일정하게 설정한 두점간을 연결한 직선부분을 자른 형태로 하고, 상기한 내주면과 면접한 인케이싱의 외주면은 내주면의 원호에 기 설정한 두 지점과 면접한 두 지점을 외주면의 원호에 설정하고 설정된 두 지점간에 형성되는 외주면의 전체적인 형태가 넓은 요(凹)홈 형태가 되도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 인케이싱 외주면에 설치되는 그라우팅주입호스는 평철을 요(凹) 형태의 절곡부를 갖게 한다음 요(凹)홈에 강선을 삽입하고 요(凹)홈 양측 절곡부에는 그라우팅 주입튜브를 삽입하여 인케이싱 외주면에 고정하여 굴착공에 삽입하도록한 것을 특징으로 한다.

또한, 고압팽창튜브 하단에는 양수펌프를 연결하여 설치하고 양수파이프를 고압팽창튜브의 원통파이프와 연장하여 외부까지 인출되도록 하여 지하수가 양수되도록 하며 양수펌프의 동력케이블을 고압팽창튜브의 원통파이프 내부로 설치한 것을 특징으로한다

또한, 인케이싱과 인케이싱을 연결하는 연결소켓에 인케이싱에 관삽한 다음 나사못을 이용하여 고정하기 위한 구간을 상 하부에 형성하되 인케이싱 내부와 외부의 지하수가 서로 통할 수 있도록 관통부를 두고 관통부의 개폐를 용이하게 한 것을 특징으로 한 것을 특징으로 한다.

또한, 차폐관체가 설치되는 인케이싱 하단부에는 관정내벽이 보일수 있도록관통부를 두고 이 관통부에 수밀한 투명창을 설치하여서 된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 지하수 심정용 고심도 그라우팅 파이프 장치를 채용한 지하수 채수 장치의 제 1실시예는 지표로부터 풍화암층 및 암반층의 일부분을 관통하여 설치된 아웃케이싱과, 풍화암층과 암반층을 관통하여 이루어진 굴착공의 내부에 그 내벽과 일정한 간극을 두고 오염된 지표수가 유입되지 않도록 지하수 부근까지 설치되고 만곡된 굴착공에도 잘 삽입되도록 일정길이마다 주름관이 형성되고 외주면에 돌기부를 부착한 주름소켓을 이용하여 연결된 인케이싱과, 상기 인케이싱의 하부에 지하수의 이물질이 걸러지도록 설치되고 만곡된 굴착공에서도 설치가 가능토록 일정길이 마다 주름관이 형성되고 외주면에 돌기부를 부착한 주름소켓을 이용하여 연결한 스트레이너용(strainer) 파이프와, 인케이싱과, 상기 인케이싱의 하단부로부터 일정한 간격을 두고 설치되는 돌기부와, 상기 인케이싱의 하부에 지하수의 이물질이 걸러지도록 설치되고 만곡된 굴착공에서도 설치가 가능토록 일정길이 마다 주름관이 형성된 주름소켓을 이용하여 연결한 스트레이너용(strainer) 파이프와, 지하수를 양수하기 위하여 상기 인케이싱의 내부에 설치되는 심정펌프와, 지하수가 지상까지 이동되도록 상기 심정펌프에 연결되는 양수용 파이프와, 상기 인케이싱 하부에 고정 설치된 차폐관체와, 차폐관체 내주면에서 팽창될 수 있도록 위치시킨 고압팽창튜브로 구성된다.

차폐관체는 두터운 두께를 갖는 속이 비어있어 인케이싱의 직경을 그대로 유지하면서 인케이싱에 고정되도록 하여 고압팽창튜브가 약간의 팽창이 진행된다 하여도 굴착공의 내벽에 차폐관체의 외주면이 강하게 압착되도록 하며, 차폐관체 상단면에 요(凹)홈을 가공하여 이 요(凹)에 인케이싱이 삽착되도록 하였다.

여기서, 고압팽창튜브의 상단에는 양수파이프를 연장하여 외부로 인출하고 별도로 설치된 고리에 견지용 와이어 로우프를 걸어 심정 외부에 고정하도록 하였으며 고압팽창튜브의 하단에는 양수파이프를 연장하여 내리되 일정한 길이 하부에 양수펌프를 연결설치하였다. 고압팽창튜브의 상단과 하단의 양수파이프는 고압팽창튜브의 원통형 파이프와 연결됨으로써 양수펌프의 가동시 지하수가 용이하게 외부로 양수될 수 있으며 양수펌프에 동력을 공급하는 동력전원선과 수위제어를 위한 수위제어선은 고압팽창튜브의 원통형 파이프 내측으로 형설하고 원통형 파이프 관통부위는 ㅇ 링과 조임너트를 이용하여 수밀한 구조가 될수 있도록 하였다. 또한 고압팽창튜브는 팽창튜브를 팽창시키기 위한 유체를 주입하기 위한 주입구와 이 주입구에 연결되어 외부로 인출되는 주입호스를 설치하였다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 의한 지하수 심정용 고심도 그라우팅 파이프장치를 사용하여 채수하는 방법은,

인케이싱 하부에 고정 설치된 차폐관체에 하단에는 양수펌프와 양수파이프가 연결되고 상단에는 양수파이프가 연결된 고압팽창튜브를 위치시키게 되는데 이때 인케이싱 하부 내주면에 형설한 반구형의 ㅇ 링부에 고압팽창튜브의 상단에 설치한 ㅇ 링이 결합되어 더 이상의 하강이 없는 상태에서 고정이 이루어지게 된다. 이때 인케이싱 내부에는 양수파이프와 양수펌프용 동력전원선,그리고 수위제어선 및 고압팽창튜브 인양용 외어 로우프가 위치하게 된다.

지하수 심정 내의 일정한 심도까지 인케이싱을 계속 연장하여 삽입 설치하고 난 다음 지상에서 인케이싱과 인케이싱 내부의 상기한 시설물들을 고정시키게 된다. 그후 고압팽창튜브에 주입유체를 주입하게되면 고압팽창튜브는 팽창이 진행되고 고압팽창튜브의 외부와 차폐관체의 내부는 밀착이 이루어지면서 차폐관체의 외주면을 강하게 지하수 심정 관벽체에 압박하게되어 차폐관체 상부와 하부간을 차폐시키게 된다.

특히 차폐관체의 경도를 부드럽게 조정하게되면 지하수 심정 관체벽면이 거칠다하더라도 미세한 틈새까지 차폐할 수 있도록 되어 효과적인 차폐기능을 얻을 수 있다.

이렇게 차폐가 이루어진 다음 양수펌프를 가동하게되면 차폐관체 상부의 오염된 지하수를 차폐한 상태에서 하부에서 유입되는 순수한 암반 지하수만을 채수할 수 있게됨으로써 적정한 지하수 심정 그라우팅 심도를 결정하는데 있어 중요한 분석이 가능하도록 할 수 있다. 뿐만아니라 설치심도를 변경코자 할 경우에도 고압팽창튜브의 주입된 주입유체를 지상에서 외부로 방출하게 되면 고압팽창튜브가 수축하게되고 차폐관체가 지하수심정 관벽체에서 탈리하게 됨으로써 이동설치가 가능하도록 할 수 있다.

본 발명에 의한 지하수 심정용 고심도 그라우팅 파이프 장치 및 그라우팅 방법을 이용한 제 2 실시예는,

지표로부터 풍화암층 및 암반층의 일부분을 관통하여 설치된 아웃케이싱과, 풍화암층과 암반층을 관통하여 이루어진 굴착공의 내부에 그 내벽과 일정한 간극을두고 오염된 지표수가 유입되지 않도록 지하수 부근까지 설치되고 만곡된 굴착공에도 잘 삽입되도록 일정길이마다 주름관이 형성되고 외주면에 돌기부를 부착한 주름소켓을 이용하여 연결된 인케이싱과, 상기 인케이싱의 하부에 지하수의 이물질이 걸러지도록 설치되고 만곡된 굴착공에서도 설치가 가능토록 일정길이 마다 주름관이 형성되고 외주면에 돌기부를 부착한 주름소켓을 이용하여 연결한 스트레이너용(strainer) 파이프와, 상기 인케이싱의 내부에 설치되는 심정펌프와, 지하수가 지상까지 이동되도록 상기 심정펌프에 연결되는 양수용 파이프와, 상기 인케이싱 하부에 고정 설치된 차폐관체와, 차폐관체 내주면에서 팽창될 수 있도록 위치시킨 고압팽창튜브로 구성된다.

여기서, 고압팽창튜브의 상단에는 양수파이프를 연장하여 외부로 인출하고 별도로 설치된 고리에 견지용 와이어 로우프를 걸어 심정 외부에 고정하도록 하였으며 고압팽창튜브의 하단에는 양수파이프를 연장하여 내리되 일정한 길이 하부에 양수펌프를 연결설치하였다. 고압팽창튜브의 상단과 하단의 양수파이프는 고압팽창튜브의 원통형 파이프와 연결됨으로써 양수펌프의 가동시 지하수가 용이하게 외부로 양수될 수 있으며 양수펌프에 동력을 공급하는 동력전원선과 수위제어를 위한 수위제어선은 고압팽창튜브의 원통형 파이프 내측으로 형설하고 원통형 파이프 관통부위는 ㅇ 링과 조임너트를 이용하여 수밀한 구조가 될수 있도록 하였다. 또한 고압팽창튜브는 팽창튜브를 팽창시키기 위한 유체를 주입하기 위한 주입구와 이 주입구에 연결되어 외부로 인출되는 주입호스를 설치하였다.

또한, 고압팽창튜브는 내부가 관통된 원통 파이프 외주연에 원통형의 관체튜브를 관삽한 후 고압밴드로 상 하단을 압착 고정한 형태로 하여 팽창된 이후에도 지하수가 고압팽창튜브의 상 하부를 자유롭게 이동될 수 있는 구조로 하며, 상부와 하부에 각각 감시용 카메라를 설치하도록 하도록 하여 지상에서 감시가 가능하도록 하였다.

또한, 인케이싱과 지하수 심정 관벽체와의 간극이 좁은 경우에는 그라우팅액을 주입하기 위해서 인케이싱과 인케이싱이 연결되는 곳에는 일정한 심도마다 다수개의 그라우팅주입용 호스를 연결하여 외부 지상까지 연결 설치하되 그라우팅 주입용 호스가 연결되는 주입구는 주름관의 굴곡부가 내측으로 형성되고 주름관에 주입구를 연결할 수 있도록 암나사가 가공된 배관용소켓을 부착한 그라우팅주입용 소켓에 연결하도록 하였다.

또한, 그라우팅을 위해 사용되는 인케이싱은 내주면측은 인케이싱 내주면의 원호에 설정한 두 지점을 일직선으로 연결한 단면의 형태를 갖게 한, 즉 원의 원둘레상에서 일정하게 설정한 두점간을 연결한 직선부분을 자른 형태로 하고, 상기한 내주면과 면접한 인케이싱의 외주면은 내주면의 원호에 기 설정한 두 지점과 면접한 두 지점을 외주면의 원호에 설정하고 설정된 두 지점간에 형성되는 외주면의 전체적인 형태가 넓은 요(凹)홈 형태가 되도록 하고 이 요(凹)홈 내부에 고압팽창튜브의 유체주입호스와 그라우팅용 주입호스를 삽입함으로써 인케이싱을 지하수 심정 내부에 삽입할 때 지하수 심정 관벽체와 인케이싱간의 마찰로인해 주입호스등이 손상을 입지 않도록 하였으며, 인케이싱 내주면은 원호의 일부분만이 축소된 형태로 되어 있슴으로 하여 양수펌프등의 설치시 전혀 문제가 발생되지 않게 하였다.

또한, 인케이싱과 지하수 심정 관벽체와의 간극이 넓을 경우에는 인케이싱 외주면에 그라우팅주입호스를 설치하되 그라우팅 주입호스는 평철을 요(凹) 형태의 절곡부를 갖게 한다음 요(凹)홈에 강선을 삽입하고 요(凹)홈 양측 절곡부에는 그라우팅 주입호스를 삽입하여 인케이싱 외주면에 고정하여 굴착공에 삽입하도록 하였다.

인케이싱 하부에는 차폐관체를 설치하되 차폐관체는 두터운 두께를 갖는 속이 비어있어 인케이싱의 직경을 그대로 유지하면서 인케이싱에 고정되도록 하여 고압팽창튜브가 약간의 팽창이 진행된다 하여도 굴착공의 내벽에 차폐관체의 외주면이 강하게 압착되도록 하며, 차폐관체 상단면에 요(凹)홈을 가공하여 이 요(凹)에 인케이싱이 삽착되도록 하였으며 차폐관체와 인케이싱간의 고정은 고압튜브밴드로 이루어지게 하였다.

또한 차폐관체가 고정되는 인케이싱 내주면에는 단면이 반구형의 밴드를 형설하여 고압팽창튜브의 상단에 형설한 ㅇ 링과 걸쳐지면서 위치가 고정될 수 있도록 하였으며 인케이싱에 관정내벽이 보일수 있도록 관통부를 두고 이 관통부에 수밀한 투명창을 설치하도록 하였다.

또한, 인케이싱과 인케이싱을 연결하는 연결소켓에 인케이싱에 관삽한 다음 나사못을 이용하여 고정하기 위한 구간을 상 하부에 형성하되 인케이싱 내부와 외부의 지하수가 서로 통할 수 있도록 관통부를 두고 관통부의 개폐를 용이하게 하였다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 지하수 심정용 고심도 그라우팅 파이프장치를 사용하여 그라우팅하는 방법은,

인케이싱에 차폐관체가 설치된 상태에서 내부에 고압팽창튜브를 삽입하게되면 기 인케이싱 내부에 형설한 단면이 반구형인 밴드에 고압팽창튜브의 상단에 형성한 ㅇ 링이 결합되어 지게된다. 이때 고압팽창튜브 하단에 양수파이프와 양수펌프는 필요에 따라 설치 유무를 결정하게 되며 감시용 카메라는 고압팽창튜브 상 하단에 각각 설치하게 되어 지상에 설치된 모니터를 통해 그라우팅 과정에서 그라우팅액의 누설여부를 감시할 수있게 된다.

차폐관체와 고압팽창튜브가 설치된 인케이싱을 기 나공상태로 있는 지하수 심정 내부에 삽입하게 되면 인케이싱과 인케이싱을 연결하기 위해 사용되는 연결부속인 주름소켓이 지하수 심정에 만곡부위가 있다 하더라도 주름소켓의 주름부분이 이를 어느정도 흡수 굴신하게되어 용이하게 인케이싱의 삽입이 이루어지게 하며 특히 주름소켓 외주면에 부착한 반구형의 돌기부는 인케이싱과 지하수 심정 관벽체와의 간극이 일정하도록 유지시켜서 그라우팅이 이루어질 때 그라우팅의 두께가 일정하게 이루어질 수 있도록 도와주게 된다.

또한, 인케이싱을 지하수 심정 내부에 삽입하게 되면 인케이싱 내부를 통해 인출되어 나오는 시설부분은 고압팽창튜브의 인발용 와이어로우프와 유체주입호스, 그리고 그라우팅을 주입하기 위한 그라우팅주입호스와 그라우팅주입호스를 절단하기위해 설치되는 절단장치당김용 와이어로우프 및 감시용 카메라에 연결된 전선이 있다. 또한, 양수파이프와 양수펌프를 연결하여 설치하게 될 경우에는 별도의 양수파이프와 양수펌프용 동력전원선 및 수위제어선이 포함되어지게 된다.

상기 그라우팅주입호스는 그 하부에 상기 그라우팅주입호스를 절단할 수 있도록 칼날이 설치되고, 상기 칼날의 이동을 안내하는 가이드와 그라우팅주입호스 통과용 홀로 구성된 컷팅대가 상기 인케이싱의 내벽에 고정되도록 하였다.

이때 인케이싱과 지하수 심정 관벽체와의 간극이 넓을 경우에는 요(凹)홈에 강선을 삽입한 후 요(凹)홈의 다른 홈에 그라우팅 주입호스를 삽입한 그라우팅 주입호스밴드를 인케이싱 외주면에 고정하도록 함으로써 인케이싱을 심정 내부에 삽입하는 과정에서 심정 관벽체와 인케이싱 외주면과의 마찰시 요(凹)홈에 삽입된 강선이 길이방향으로 가이드 기능을 하면서 양측에 함께 삽입 고정된 그라우팅 주입호스의 파손을 예방토록 하였으며, 내주면측은 인케이싱 내주면의 원호에 설정한 두 지점을 일직선으로 연결한 단면의 형태를 갖게 한, 즉 원의 원둘레상에서 일정하게 설정한 두점간을 연결한 직선부분을 자른 형태로 하고 상기한 내주면과 면접한 인케이싱의 외주면은 내주면의 원호에 기 실정한 두 지점과 면접한 두 지점을 외주면의 원호에 설정하고 설정된 두 지점간에 형성되는 외주면의 전체적인 형태가 넓은 요(凹)홈 형태가 되도록 하고 이 요(凹)홈 내부에 고압팽창튜브의 유체주입호스와 그라우팅용 주입호스를 삽입함으로써 인케이싱을 지하수 심정 내부에 삽입할 때 지하수 심정 관벽체와 인케이싱간의 마찰로인해 주입호스등이 손상을 입지 않도록 함으로써 인케이싱 하부로부터 그라우팅주입을 실행함에 전혀 어려움이 없게 되었으며 인케이싱 내주면은 원호의 일부분만이 축소된 형태로 되어 있슴으로 하여 양수펌프등의 설치시 전혀 문제가 발생되지 않게 하였다.

차폐관체는 선단부분의 외주면을 원추형으로 가공하되 내직경을 유지하도록함으로써 지하수 심정내에 삽입과정에서 선단부분이 지하수 심정 관벽체에 부딪혀 삽입이 어려워지지 않도록 하였다.

이렇게하여 차폐관체와 고압팽창튜브가 결합된 상태에서 그라우팅을 위한 인케이싱을 지하수 심정 내부에 일정한 깊이까지 삽입설치가 완료되어지면 고압팽창튜브의 유체주입호스를 통해 고압팽창튜브를 팽창시키기 시작하게 되는데 이때 고압팽창튜브의 외주면은 차폐관체 내주면을 강하게 압박하게 되고 차폐관체의 두께가 두텁게 구성되어져 있어 인케이싱의 끝단부분으로 인한 고압팽창튜브의 손상이 일어나지 않을뿐더러 작은 팽창만으로도 차폐관체가 지하수 심정 관벽체에 강한 압력으로 밀착하게됨으로써 강한 수밀성을 확보할 수 있게된다. 따라서 차폐관체가 지하수 심정 관벽체에 밀착되어 심정 내부와 그라우팅 예정 구간간이 차폐가 이루어져 수위차가 극심해진다 하더라도 차폐의 강도가 강함으로 전혀 누수가 없는 상태로 유지될 수가 있어 연이어 그라우팅주입호스를 통해 공급되어 지는 그라우팅액에 의해 누설없는 그라우팅의 시공이 가능하여지게 된다.

한편 인케이싱과 인케이싱을 연결하도록 구성되고 인케이싱 내 외부간의 지하수가 상호 통할 수 있도록 관통부를 형성시킨 수위균형연결소켓은 인케이싱을 지하수 심정 내부에 삽입하는 과정에서 지하수 수위가 자연스럽게 유지되는 깊이 보다 깊은 일정한 깊이에 위치하도록 설치되며 고압팽창튜브의 팽창으로 차폐관체에 의해 인케이싱 내 외부간의 지하수가 차폐가 이루어질 때 통상 암반대수층의 지하수에 의해 결정되어지는 인케이싱 내부의 수위는 내려가게되고 지표수에 의해 형성되어지는 인케이싱 외부의 지하수 수위는 상승하게 되는데 자연수위보다 깊은 위치에 설치된 수위균형연결소켓의 관통부로 인해 지표수는 여전히 관통부를 통해 인케이싱 내부로 유입하게되며 인케이싱 내 외부의 지하수 수위는 변동이 없는 상태로 유지하게된다. 이러한 과정에서 지하수 심정 관벽체와 밀착되어진 상태로 차폐를 유지하고 있는 차폐관체는 수위차이가 발생되지 않음으로써 주입되는 그라우팅액이 하부로 누설되지 않고 고압팽창튜브를 통한 강한 밀착력없이도 완벽한 차폐를 유지할 수 있게 되며 차폐완료 후에는 수위균형연결소켓의 관통부를 인케이싱을 이용하여 다시 차폐시킬 수 있도록 함으로써 해당 부위의 그라우팅 시행에 차질이 발생되지 않도록 하였다. 또한, 인케이싱 하부에 형성한 투명한 관측창을 통해 하부에서부터 채워지는 그라우팅액의 충만된 상태를 카메라를 통해 외부에서 관측할 수 있게 된다.

또한, 차폐관체가 직접 그라우팅액과 접촉됨으로써 고압팽창튜브의 외주면은 그라우팅액의 응착이 없는 상태에서 그라우팅을 마칠 수 있게되어 그라우팅 이후 고압팽창튜브를 수축시켜 외부로 인출해 내는데도 어려움이 없게된다.

상기한 그라우팅 장치를 이용한 지하수 심정 고심도 그라우팅방법은,

첫째, 차폐관체와 고압팽창튜브가 설치된 인케이싱을 지하수 심정 내부에삽입 설치하는 공정과,

둘째, 고압팽창튜브를 팽창시켜 차폐관체를 지하수 심정 관벽체에 밀착시켜 인케이싱 내외부간을 차폐시키는 공정과,

셋째, 인케이싱에 가공, 결합된 요(凹)홈 내부에 삽입설치된 그라우팅주입호스, 또는 인케이싱 내부에 설치된 그라우팅주입호스를 통해 그라우팅액을 주입하여인케이싱하부로부터 그라우팅액을 충진하는 공정과,

넷째, 그라우팅액이 양생된 이후 고압팽창튜브를 수축시키고 외부로 인출하여 제거하는 공정으로 구성되도록 하였다.

상기 제 1실시예를 통해 지하수 심정 내의 그라우팅 실시를 위한 예비 단계로써 그라우팅 시행 예정 심도에서의 지표암반수를 제외한 순수 암반대수층의 지하수만을 채수할 경우의 지하수 양수량을 검사할 수 있으며 수질 검사를 통해 수질까지도 확인할 수 있는 장치이다. 또한 제 2실시예를 통하여는 제 1 실시예와 연결하여 즉시적으로 실행할 수 있도록 발명된 것으로서 지하수 심정내 그라우팅 심도가 초 고심도라 할지라도 인케이싱과 차폐관체, 그리고 고압팽창튜브의 삽입이 용이하고 종전 지하수 심정의 만곡의 정도가 극심할 경우 자주 파손되었던 팽창튜브의 파손으로 인한 작업의 중단을 예방할 수 있음은 물론 단시간내에 그라우팅액의 누설없이 그라우팅을 마칠 수 있음으로써 저심도에서는 물론이거니와 고심도 지하수 심정의 그라우팅까지도 완벽하게 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (11)

1. 지하수 심정에 오염된 지표수의 유입이 방지되도록 굴착공에 설치되는 차폐벽을 만들기 위한 지하수 심정용 고심도 그라우팅 파이프 장치 및 그라우팅 방법에 있어서,

   상기 인케이싱의 최하부에 상기 굴착공의 내벽과 상기 인케이싱 사이의 간극이 차폐되도록 설치되는 차폐관체와 차폐관체 내측에 설치된 고압팽창 튜브를 팽창시켜 인케이싱 내 외부를 차폐시키고 그라우팅액을 하부에서부터 주입할 수 있도록 그라우팅주입호스를 하부까지 연결하여 구성한 것을 특징으로 하는 지하수 심정용 고심도 그라우팅(grouting) 파이프 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   고압팽창튜브는 내부가 관통된 원통 파이프 외주연에 원통형의 관체튜브를 관삽한 후 고압밴드로 상 하단을 압착 고정한 형태로 하여 팽창된 이후에도 지하수가 고압팽창튜브의 상 하부를 자유롭게 이동될 수 있는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 지하수 심정용 고심도 그라우팅 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   고압팽창튜브 상단에는 0 링 형태의 밴드를 형설하며 상부와 하부에 각각 감시용 카메라를 설치하도록 하고 고압팽창튜브 상단에는 인발을 하기 위한 고리를설치하며 고압유체를 주입하기 위한 주입튜브를 연결한 것을 특징으로 하는 지하수 심정용 고심도 그라우팅 장치.
4. 제 1항에 있어서,

   차폐관체는 그 두께를 두텁게하여 고압팽창튜브가 약간의 팽창이 진행된다 하여도 굴착공의 내벽에 차폐관체의 외주면이 강하게 압착되도록 하며, 차폐관체 상단면에 요(凹)홈을 가공하여 이 요(凹)에 인케이싱이 삽착되도록 하며, 차폐관체가 삽입 설치되는 인케이싱 하단 내주연에는 절단면이 반구형으로된 원형의 ㅇ 링을 인케이싱 내주면에 고정하여 고압팽창튜브 상단의 ㅇ 링과 접촉하여 고압팽창튜브가 하부로 쳐지지 않고 견지될 수 있도록 한 것을 특징으로 지하수 심정용 고심도 그라우팅(grouting) 파이프 장치.
5. 제 1항에 있어서,

   인케이싱과 인케이싱은 만곡된 굴착공을 따라 삽입될 수 있도록 일정 길이마다 주름소켓에 의해 연결되도록 하고 주름소켓 외주면에는 상기 인케이싱의 삽입이 용이하도록 안내하고 굴착공의 내벽과 인케이싱간의 일정 간극을 유지시킬 수 있도록 반구형의 돌기부가 설치되는 것을 특징으로 지하수 심정용 고심도 그라우팅(grouting) 파이프 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   그라우팅을 위해 사용되는 인케이싱은 내주면측은 인케이싱 내주면의 원호에 설정한 두 지점을 일직선으로 연결한 단면의 형태를 갖게 한, 즉 인케이싱의 내주 원둘레상에서 일정하게 설정한 두점간을 연결한 직선부분을 자른 형태로 하고, 상기한 내주면과 면접한 인케이싱의 외주면은 내주면의 원호에 기 설정한 두 지점과 면접한 두 지점을 외주면의 원호에 설정하고 설정된 두 지점간에 형성되는 외주면의 전체적인 형태가 넓은 요(凹)홈 형태가 되도록 한 것을 특징으로 한 지하수 심정용 고심도 그라우팅 장치.
7. 제 1항에 있어서,

   인케이싱 외주면에 설치되는 그라우팅주입호스는 평철을 요(凹) 형태의 절곡부를 갖게 한다음 요(凹)홈에 강선을 삽입하고 요(凹)홈 양측 절곡부에는 그라우팅 주입튜브를 삽입하여 인케이싱 외주면에 고정하여 굴착공에 삽입하도록한 것을 특징으로 지하수 심정용 고심도 그라우팅(grouting) 파이프 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   그라우팅주입용 호스는 주름관의 굴곡부가 내측으로 형성되고 주름관에 주입구를 연결할 수 있도록 암나사가 가공된 배관용소켓을 부착한 그라우팅주입용 소켓에 연결하여서 된 것을 특징으로 지하수 심정용 고심도 그라우팅(grouting) 파이프 장치.
9. 제 1항에 있어서,

   고압팽창튜브 하단에는 양수펌프를 연결하여 설치하고 양수파이프를 고압팽창튜브의 원통파이프와 연장하여 외부까지 인출되도록 하여 지하수가 양수되도록 하며 양수펌프의 동력케이블을 고압팽창튜브의 원통파이프 내부로 설치하며,

   차폐관체가 설치되는 인케이싱 하단부에는 관정내벽이 보일수 있도록 관통부를 두고 이 관통부에 수밀한 투명창을 설치하여서 된 것을 특징으로 지하수 심정용 고심도 그라우팅(grouting) 파이프 장치.
10. 제 1항에 있어서,

    인케이싱과 인케이싱을 연결하는 연결소켓에 인케이싱에 관삽한 다음 나사못을 이용하여 고정하기 위한 구간을 상 하부에 형성하되 인케이싱 내부와 외부의 지하수가 서로 통할 수 있도록 관통부를 두고 관통부의 개폐를 용이하게 한 것을 특징으로 한 것을 특징으로 지하수 심정용 고심도 그라우팅(grouting) 파이프 장치.
11. 지하수 심정 고심도 그라우팅 장치를 이용한 지하수 심정 고심도 그라우팅 방법에 있어서,

    첫째, 차폐관체와 고압팽창튜브가 설치된 인케이싱을 지하수 심정 내부에삽입 설치하는 공정과,

    둘째, 고압팽창튜브를 팽창시켜 차폐관체를 지하수 심정 관벽체에 밀착시켜 인케이싱 내외부간을 차폐시키는 공정과,

    셋째, 인케이싱에 가공, 결합된 요(凹)홈 내부에 삽입설치된 그라우팅주입호스, 또는 인케이싱 내부에 설치된 그라우팅주입호스를 통해 그라우팅액을 주입하여 인케이싱하부로부터 그라우팅액을 충진하는 공정과,

    넷째, 그라우팅액이 양생된 이후 고압팽창튜브를 수축시키고 외부로 인출하여 제거하는 공정으로 구성되도록 한 것을 특징으로 하는 지하수 심정 고심도 그라우팅 방법.