KR200241819Y1 - 마개가 구비된 주입관형 몰탈 충진장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 연약지반 터널굴착 및 절개지의 경사면 보강에 사용되며, 또한 구조물 균열부위에도 몰탈을 충진하여 구조물을 안정화시키는데 유용한 몰탈 충진장치에 관한 것으로, 몰탈 및 기타 주입재의 주입과 주입재의 역류를 방지하는 것은 물론 외부로부터의 오염이 방지되어 주입재가 균열부위에 용이하게 침투하도록 하는 마개가 구비된 주입관형 몰탈 충진장치에 관한 것이다.

이 같은 본 고안은, 표면에 복수개의 몰탈 분출구멍이 등간격으로 천공되어 있는 강관 파이프와; 상하로 관통되는 관의 구조로 이루어지며 그 측면에 하나 이상의 절개공을 천설한 채 상기 몰탈 분출구멍에 견고하게 끼워져 고정되는 밸브몸체와; 상기 밸브몸체의 내면에 채워진 상태로 설치되고 밸브몸체의 절개공에 끼워질 수 있도록 외측에 고정 날개부를 형성하고 있는 고무마개체; 그리고, 상기 강관 파이프의 일단부가 밀봉되도록 결합되어서 외부로부터 불순물이 침투되는 것을 방지하는 파이프 마개체를 설치하여서 됨을 특징으로 한다.

Description

마개가 구비된 주입관형 몰탈 충진장치{Mortar interposition device having a stopcock}

본 고안은 연약지반 터널굴착 및 절개지의 경사면 보강에 사용되며, 또한 구조물 균열부위에도 몰탈을 충진하여 구조물을 안정화시키는데 유용한 몰탈충진장치에 관한 것으로, 몰탈 및 기타 주입재의 신속한 주입과 주입재의 역류를 방지함은 물론 외부로부터 불순물이 유입되는 것을 방지하기 위한 마개가 구비된 주입관형 몰탈 충진장치에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반의 안정화 또는 절개지의 경사면 보강을 위해 이용되고 있는 시공방법은, 강관 및 기타 주입관에 드릴로 구멍을 뚫어 고무패킹이나 테이프로 천공 구멍을 임시로 막아준 다음, 이를 연약지반에 강제 타설한 후, 상기 주입관에 높은 압력으로 몰탈 등을 주입함으로써 고무패킹이나 테이프를 파손시켜 주입하는 방식을 취하였다. 그러나 이 방법은 주입관 삽입시 천공 공벽에 벽면과의 마찰에 의해 주입관을 감싸고 있는 테이프가 파손되는 경우가 빈번하였고, 따라서 적정압력 이하에서도 주입제가 흘러내리거나 유실되는 폐단이 지적되고 있는 것이었다. 또한 이 같은 사용법에 의하면, 몰탈주입시 파손된 다른 천공구멍으로 주입재가 역류되는 현상이 많아 몰탈주입 효과를 얻기가 매우 어려웠다.

뿐만 아니라, 콘크리트 구조물의 경우 오랜 시간이 지나면 외력에 의한 비틀림이 발생되거나, 신축 건물의 시공 후 구조물에서 수분이 증발될 때 건축물 내외부에 균열이 발생하게 되는데, 이러한 균열 발생에 따라 누수현상이 생기게 되고, 심한 경우 구조물이 붕괴되는 현상이 발생하게 된다. 더욱이 전리암, 풍화암 또는 사질토 및 토사층을 이루고 있는 취약한 지반에 시공된 터널구조물의 경우 그 심각성은 더욱 큰 문제로 대두되고 있는 실정이었다.

이러한 필요에 대한 효과적인 해결방안을 강구하는 데에 많은 관심과 노력이 모아지고 있으며, 이러한 건축물의 균열 및 이에 따른 누수를 차단하기 위해 본 출원인에 의해 '개폐밸브가 설치된 주입관형 몰탈 충진장치'가 실용신안등록 제20-0187735호로 제안된 바 있다. 이 같은 선등록 고안에 의하면, 몰탈 분출구멍이 형성되어 있는 강관 파이프와, 밸브몸체 및 고무마개체가 구비되어 있는 몰탈 충진장치가 개시되어 있다.

상기 몰탈 충진장치를 이용하여 몰탈을 주입하는 과정은, 도 1a를 참조하면, 먼저 드릴로 파이프 삽입구멍을 뚫고 난 후, 여기에 강관 파이프(10)의 일측단을 타설하여 끼우고, 강관 파이프(10)의 노출단에 몰탈교반기(12)에 수용된 몰탈을 펌프(14)를 이용하여 고압으로 펌핑하여 호스(16)를 통해 강관 파이프(10)의 내부로 몰탈을 주입한다. 이렇게 강관 파이프(10)의 내부로 주입되는 몰탈은, 밸브몸체(18)의 내면에 채워진 상태로 설치되는 고무마개체를 상부로 밀어 올리면서 균열틈새로 분사되어 공극을 메우게 된다. 그 후 펌프(14)의 구동을 정지시켜 몰탈 주입을 중지하게 되면 분사압력에 의해 상부로 들리워졌던 상기 고무마개체가 탄성복원력에 의해 다시 닫힘상태로 복귀하게 되면서 외부로부터 몰탈 등의 유입이 되지 않는다.

그런데, 강관 파이프(10)의 단부가 개방되어 있으므로 펌프(14)가 구동되어서 몰탈이 주입되면 강관 파이프(10)의 단부에서는 분출물의 와류(A) 및 역류가 발생되어 삽입구멍으로부터 불순물(20)이 유입된다. 이 불순물(20)이 고무마개체의몰탈 분출구멍을 막는 요인으로 작용하게 되며, 결국 분출물이 균열틈새에 침투하지 못하여 공극을 메우지 못하게 되는 문제점으로 작용한다.

그리고, 도 1b와 같이 강관 파이프(10)를 삽입구멍에 타설할 때 강관 파이프(10)의 단부가 삽입구멍에 존재하는 돌기(22) 등의 장애물에 부딪혀서 강관 파이프(10)가 손상되거나 삽입구멍이 손상되어 벽에 균열이 더욱 심하게 형성되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 도 2를 참조하면, 연약지반의 터널시공의 예로서, 시공면에 인접한 다수의 파이프 삽입구멍을 설치하고 연약지반에 분출물을 주입하는 경우, 강관 파이프(10a)의 단부가 개방되어 있는 상태이므로 분출물이 고무마개체(18)를 통해 주입되는 양보다 개방되어 있는 강관 파이프(10a)의 단부로 분출되는 양이 많아져서 상당량의 유실을 초래한다. 이렇게 유실되는 분출물은 공극을 통해서 측방 또는 하방에 인접한 다른 강관 파이프(10b)의 단부로 유입 역류되는 현상을 초래하는 문제점이 유발된다.

따라서, 전술한 종래 고안의 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은, 강관 파이프 삽입시 외부로부터 불순물이 강관 파이프 내부로 침투되는 것을 방지하고, 몰탈 주입시 불순물의 오염이 방지되어 밸브몸체가 최적의 조건을 유지한 상태로 분출물이 배출되도록 하기 위한 마개가 구비된 주입관형 몰탈 충진장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은, 몰탈 분출구멍으로 불순물이 침입하여 몰탈 분출구멍이 막히는 것을 방지하고 원하는 분출물만이 배출되어서 균열틈새에 주입되도록 하기 위한 마개가 구비된 주입관형 몰탈 충진장치를 제공하는 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은, 삽입구멍에 방해물이 있을지라도 강관 파이프 및 벽면이 손상되지 않고, 강관 파이프가 삽입구멍에 용이하게 삽입되도록 하기 위한 마개가 구비된 주입관형 몰탈 충진장치를 제공하는 것이다.

도 1a는 종래의 몰탈 충진장치에서 와류가 발생되는 예를 나타내는 도면.

도 1b는 종래의 몰탈 충진장치의 사용상태도.

도 2는 종래의 몰탈 충진장치가 사용되는 예를 나타내는 사용상태도.

도 3은 본 고안에 따른 마개가 구비된 주입관형 몰탈 충진장치의 예를 나타내는 사시도.

도 4a 내지 도 4d는 본 고안에 따른 마개가 구비된 주입관형 몰탈 충진장치의 다른 예를 나타내는 단면도.

도 5는 본 고안에 따른 몰탈 충진장치가 사용되는 예를 나타내는 사용상태도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10,30; 강관 파이프 36; 밸브몸체

32; 몰탈 분출구멍 38; 고정 날개부

40; 고무마개체 42; 파이프 마개체

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 표면에 복수개의 몰탈 분출구멍이 등간격으로 천공되어 있는 강관 파이프와; 상하로 관통되는 관의 구조로 이루어지며 그 측면에 하나 이상의 절개공을 천설한 채 상기 몰탈 분출구멍에 견고하게 끼워져 고정되는 밸브몸체와; 상기 밸브몸체의 내면에 채워진 상태로 설치되고 밸브몸체의 절개공에 끼워질 수 있도록 외측에 고정 날개부를 형성하고 있는 고무마개체와; 그리고, 상기 강관 파이프의 일단부가 밀봉되도록 결합되어서 외부로부터 불순물이 침투되는 것을 방지하는 파이프 마개체를 설치하여서 됨을 특징으로 한다.

본 고안에 있어서 강관 파이프 표면의 몰탈 분출구멍에 끼워져 고정되는 상기 밸브몸체는, 하부에 비해 상부가 넓은 경사진 벽면을 이룸으로서 밸브몸체 내측에 고정된 고무마개체가 파이프 외측으로만 열리도록 구성하는 것이며, 상기 강관 파이프 표면에 천공되는 몰탈 분출구멍의 내경은 또한, 이에 끼워져 고정되는 상기 밸브몸체의 하부 외경보다 크거나 같고 밸브몸체의 상부 외경보다는 작게 형성되어 밸브몸체 삽입시 억지끼움되어 고정되도록 구성함을 특징으로 한다.

상기 밸브몸체가 고정되는 구조 이외에도, 밸브몸체의 외주연에 나사부를 가공하여 상기 몰탈 분출구멍에 견고하고 안정되게 결합될 수 있도록 할 수 있음은 당연하다.

그리고, 상기 파이프 마개체는 상기 강관 파이프에 억지 끼움에 의해 결합되거나, 나사결합에 의해 삽입고정될 수 있으며, 전단부로 갈수록 폭이 좁아지도록 하는 것이 바람직한데, 곡면이 형성되어 있는 형태 또는 경사면이 형성되어 있는 형태 등이 모두 가능하다.

이하, 본 고안에 따른 마개가 구비된 주입관형 몰탈 충진장치의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 마개가 구비된 주입관형 몰탈 충진장치의 예를 나타내고, 도 4a 내지 도 4d는 본 고안에 따른 마개가 구비된 주입관형 몰탈 충진장치의 다른 예를 나타내는 단면도이며, 도 5는 본 고안에 따른 몰탈 충진장치가 사용되는 예를 나타내는 사용상태도가 도시되어 있다.

먼저, 도 3을 참조하면 본 고안은, 표면에 복수개의 몰탈 분출구멍(32)이 강관 파이프(30)에 등간격으로 천공되어 있고, 상하로 관통되는 관의 구조로 이루어지며, 그 측면에 하나 이상의 절개공(34)을 천설한 채 상기 몰탈 분출구멍(32)에 밸브몸체(36)가 견고하게 끼워져 고정된다. 상기 밸브몸체(36)의 내면에 채워진 상태로 설치되고 밸브몸체(36)의 절개공(34)에 끼워질 수 있도록 외측에 고정날개부(38)를 형성하고 있는 고무마개체(40)가 구비되는데 상방향으로만 소정 간격만큼 열리도록 이루어진다. 상기 강관 파이프(30)의 일단부가 밀봉되도록 결합되는 파이프 마개체(42)는 외부로부터 불순물 침투가 방지되도록 함은 물론 강관파이프(30)를 타설할 때 용이하게 삽입되도록 구성되어 있다.

더욱 상세하게는, 일정한 간격으로 형성된 몰탈 분출구멍(32)들이 강관 파이프(30)의 길이방향으로 다수의 열(列)로 배치되며, 천공되는 몰탈 분출구멍(32)은 강관 파이프(30)의 직경을 고려하여 소정의 크기로 가공하는데 50~100㎜의 범위 내에서 천공된다.

상기 몰탈 분출구멍(32)에 견고하게 끼워져 고정되는 밸브몸체(36)는, 하부에 비해 상부가 넓은 대략 10 내지 15°가량 상측으로 경사진 벽면(44)을 이룸으로서 밸브몸체(36) 내측에 끼워져 고정되는 고무마개체(40)가 파이프 외측으로만 열리도록 구성하는 것이다. 이를 위해, 상기 강관 파이프(30) 표면에 천공되는 몰탈 분출구멍(32)의 내경은 또한, 이에 끼워져 고정되는 상기 밸브몸체(36)의 하부 외경보다 크거나 같고 밸브몸체(36)의 상부 외경보다는 작게 가공하여 밸브몸체(36) 삽입시 밸브몸체(36)가 상기 강관 파이프(30)의 몰탈 분출구멍(32)에 억지끼움되도록 한다.

상기 밸브몸체(36)의 내면에 채워진 상태로 설치되는 상기 고무마개체(40)는 밸브몸체(36)의 절개공(34)에 끼워질 수 있도록 그 외측에 고정 날개부(38)를 형성한다. 이같은 고정 날개부(38)는 강관 파이프(30)를 통해 송출되는 몰탈의 송출압력에 소정의 탄성을 유지한 채 개방되는 틈이 형성되도록 1개 또는 2개나 4개의 형태로 설치된다. 다시 말해서, 밸브몸체(36)의 절개공(34)에 끼워져 지지되는 상기 고정 날개부(38)의 개수가 많을수록 밸브몸체(36)에 설치된 고무마개체(40)는 고압에 의해서만 열리게 되는 것으로서, 대체로 동일한 조건의 경우, 단일 고정 날개부(38)가 5~10㎏/㎤의 압력에서 열리게 되는데 비해, 2개의 고정 날개부(38)는 10~50㎏/㎤의 압력에서, 그리고 4개의 고정 날개부(38)는 대략 50㎏/㎤의 압력에서 열리게 되는 것이다.

강관 파이프(30)와 파이프 마개체(42)의 다양한 결합형태의 예가 도 4a 내지 도 4d에 도시되어 있는데, 도 4a에서는 강관 파이프(30a)에 파이프 마개체(42a)가 억지끼움에 의해 삽입고정되는 형태가 제시되어 있다. 이 경우에도 파이프 마개체(42a)의 단부는 소정의 곡면을 갖는 형태 또는 경사면이 형성되어 있는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 4b, 도 4c 및 도 4d는 강관 파이프(30) 및 파이프 마개체(42) 모두가 나사결합되는 형태가 제시되어 있다. 즉, 도 4b 및 도 4c는 도 4a의 예와 같이 파이프 마개체(42b, 42c)가 강관 파이프(30b, 30c) 내에 삽입되는 형태이며, 강관 파이프(30b, 30c)의 내경에 암나사가 형성되어 있고 파이프 마개체(42b, 42c)에 수나사가 형성되어 있다. 이 때에도 파이프 마개체(42b, 42c)의 단부는 라운드된 곡면이 형성되거나 경사면이 형성되어 있는 구조를 취한다. 그리고, 도 4d에는 강관 파이프(30d)의 외측에 수나사가 형성되어 있고, 파이프 마개체(42d)의 심부에 암나사가 형성되어 있어서 파이프 마개체(42d)가 강관 파이프(30d)를 감싸는 형태를 취하고 있다. 이 경우, 강관 파이프(30d)와 파이프 마개체(42d)의 외경은 동일한 크기로 형성하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 이루어지는 본 고안의 구조물의 균열부위 몰탈 충진장치의 설치 및 작업순서에 대한 상세한 실시예를 도 5를 참조하여 설명한다.

먼저 작업자는 작업위치의 지질상태나, 구조물 보수의 경우 콘크리트 균열부위에 메인철근 또는 전기, 가스관 등이 매설되어 있는지 금속 탐지기 등을 이용하여 탐지한 다음, 이들이 지나는 위치를 피하여 드릴로 파이프 삽입구멍을 뚫고 난 후, 여기에 강관 파이프(30)의 일측단을 타설하여 끼워 주게 된다.

이 같은 상기 강관 파이프(30) 표면에 천공되는 몰탈 분출구멍에는 밸브몸체(36)가 각각 고정되는 것이며, 상기 강관 파이프(30)의 노출단에는 몰탈교반기(12)에 수용된 몰탈을 고압으로 펌핑하는 펌프(14)가 호스(16)로 연결된다.

여기서, 콘크리트 균열부위에 형성되는 파이프 삽입구멍의 내경은 상기 강관 파이프(30)의 외경보다 작거나 같게 형성하여 상기 강관 파이프(30)가 파이프 삽입구멍에 타설작업으로 인해 강제끼움된 상태로 안정된 고정구조를 취하도록 한다. 상기 타설작업시 강관 파이프(30)의 단부에 결합되어 있는 파이프 마개체(42)에 의해 강관 파이프(30)가 손상되거나 불순물이 내부로 침투하여 오염되지 않고 삽입되는 것이다.

조립이 완료되면, 먼저 작업자는 몰탈교반기(12)와 호스(16)로 연결된 펌프(14)를 구동시켜 강관 파이프(30x)의 내부로 몰탈을 주입한다. 이렇게 강관 파이프(30x) 내부로 주입되는 몰탈은 파이프 마개체(42)에 의해 내부 압력이 상승되어서 다른 곳으로 유출되지 않고 고무마개체(40)를 통해서만 분사된다. 즉, 몰탈이 상기 밸브몸체(36)의 내면에 채워진 상태로 설치되는 고무마개체(40)를 상부로 밀어 올리면서 균열틈새로 분사되어 공극을 메우게 된다. 펌프(14)의 구동을 정지시켜 몰탈 주입을 중지하게 되면 분사압력에 의해 상부로 들리워졌던 상기 고무마개체(40)가 탄성복원력에 의해 다시 닫힘상태로 신속히 복귀하면서 몰탈의 흘러내림이 효과적으로 차단된다.

이러한 차폐효과는, 상기 몰탈 분출구멍에 끼워져 고정되는 상기 밸브몸체(36)가 대략 10 내지 15°가량 상측으로 경사진 벽면(44)을 가짐으로서 더욱 바람직하게 이루어지는데, 밸브몸체(36) 내측에 끼워져 고정되는 고무마개체(40)의 상부가 하부에 비해 넓게 구성되어 있어 파이프 바깥쪽으로만 열리도록 구성되어 있기 때문이다.

강관 파이프(30x)에 몰탈 주입이 완료되면 다른 강관 파이프(30y)에 순차적으로 호스(16)를 연결하여 몰탈을 주입하게 되며, 각 강관 파이프(30x, 30y, 30z)에는 파이프 마개체(42)가 모두 구비되어 있어서 외부로부터 불순물이 유입되지 않을 뿐만 아니라 몰탈이 고무마개체(40)를 통해서만 주입되므로 몰탈의 낭비를 막는 효과가 있다.

이와 같이 몰탈을 주입하여 시공이 완료되면, 시공벽면에 고정된 강관 파이프(30x, 30y, 30z)의 노출부분을 절단하고, 이를 실링 몰탈로 밀봉하게 되면 작업이 완료되는 것이다.

따라서, 이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안에 의하면, 구조물의 내부변형으로 구조물 내측에 균열 등의 공극이 발생되어 균열부위에 균열의 확산방지를 위한 몰탈충진재를 투입할 때 강관 파이프에 파이프 마개체를 사용하여 결합함으로써 강관 파이프 삽입시 외부로부터 강관 파이프 안으로 불순물에 의한 침투가 방지되고,몰탈 주입시 와류에 의한 불순물의 오염이 예방되는 효과가 있다.

그리고, 몰탈 분출구멍으로 불순물이 침입하는 것이 방지되어서 몰탈 분출구멍이 막히는 것이 없고 원하는 분출물만이 강관 파이프에서 배출되어서 균열틈새에 주입되는 효과가 있다.

강관 파이프를 타설하여 삽입할 때 삽입구멍에 방해물이 있을지라도 강관 파이프 및 벽면이 손상되지 않고, 강관 파이프가 삽입구멍에 용이하게 삽입되는 효과가 있다.

그에 따라 터널 구조물의 굴착은 물론, 균열부위 보수와 절개지의 경사면 보강을 비롯하여 천연동굴이나 건축물의 옥상슬라브 등의 방수시공과 보수시공에 이르기까지 폭넓게 적용하여 안정적으로 사용할 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

1. 표면에 복수개의 몰탈 분출구멍이 등간격으로 천공되어 있는 강관 파이프와;

   상하로 관통되는 관의 구조로 이루어지며 그 측면에 하나 이상의 절개공을 천설한 채 상기 몰탈 분출구멍에 견고하게 끼워져 고정되는 밸브몸체와;

   상기 밸브몸체의 내면에 채워진 상태로 설치되고 밸브몸체의 절개공에 끼워질 수 있도록 외측에 고정 날개부를 형성하고 있는 고무마개체와; 그리고,

   상기 강관 파이프의 일단부가 밀봉되도록 결합되어서 외부로부터 불순물이 침투되는 것을 방지하는 파이프 마개체;

   로 이루어진 것을 특징으로 하는 마개가 구비된 구조물 균열부위 몰탈 충진장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 파이프 마개체는,

   상기 강관 파이프와 나사결합에 의해 삽입고정되는 것을 특징으로 하는 마개가 구비된 구조물 균열부위 몰탈 충진장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 파이프 마개체는,

   전단부로 갈수록 폭이 좁아지는 것을 특징으로 하는 마개가 구비된 구조물 균열부위 몰탈 충진장치.