KR200283428Y1

KR200283428Y1 - 고압분사 주입공법용 장치

Info

Publication number: KR200283428Y1
Application number: KR2020020012053U
Authority: KR
Inventors: 최정욱
Original assignee: 주식회사 동아지질
Priority date: 2002-04-20
Filing date: 2002-04-20
Publication date: 2002-07-26

Abstract

본 고안은 연약지반을 개량하기 위하여 지반의 조직 구성을 파쇄하고 파쇄된 토립자와 시멘트 및 혼화제를 혼합 교반하여 원주상 고결체의 개량주를 조성하는 고압분사 주입공법용 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기와 혼화제 및 시멘트의 공급관이 개별적으로 내설된 고압분사 로드를 다수개 이음하고, 그 최하단에 굴착비트와 분사구가 설치된 굴착날개를 가지는 익형 고압분사 로드를 연결설치함으로써, 삭공의 직경을 증대시키고 토립자와 시멘트 및 혼화제를 균일하게 교반시켜 양질의 개량주를 생성시킬 수 있는 고압분사 주입공법용 장치에 관한 것이다.

본 고안에 따르면, 커플링에 고정되는 스위블에 핀으로 고압분사 로드를 이음하고, 이에 일정 깊이까지 필요 갯수만큼 핀으로 고압분사 로드를 이음하며, 이의 최하단에 핀으로 익형 고압분사 로드를 이음하여 형성된 고압분사 주입공법용 장치가 제공된다.

Description

고압분사 주입공법용 장치{The device for JSP}

종래는 복층관형으로 형성된 고압분사 로드의 최하단에 설치된 굴착 비트로 지반을 일정 깊이까지 삭공하고, 삭공의 저부에서부터 고압분사 로드를 상측으로 이송시키면서 시멘트 및 혼화제 등을 주입하고 교반하여 개량주를 생성시켰다.

상기와 같은 종래의 복층관형의 고압분사 로드는 직경이 다른 관을 사용하게 되는데, 큰 직경의 관의 내부에 작은 직경의 관을 삽입하여 최소 직경의 관에는 그 중심으로 유체물을 송출시키고, 최소 직경의 관의 외벽면과 다음 크기의 관의 내벽면이 이루는 공간으로 또 다른 유체물을 송출시키는 구조를 가지며, 일정 길이마다 소통공을 가진 스페이서가 설치되어 관의 벽끼리 일정 간격을 유지하게 되어 있다. 그리고, 최하단의 고압분사 로드에는 그 끝단에 굴착 비트와 시멘트가 토출되는 노즐이 장착되어 있어 굴착 비트가 삭공을 행하고 노즐이 삭공 후 시멘트와 혼화제 등을 분사하게 된다. 또한, 상기의 고압분사 로드가 삭공의 깊이에 따라 다수개가 연결될 때의 연결 구조는 고압분사 로드 양단의 최외곽 관의 일단에 수나사를, 타단에 암나사를 형성시켜 나사 체결로 이음하여 사용된다.

그러나, 이와같은 종래의 고압분사 주입공법은 고압분사 로드 직경 정도로 삭공을 행함으로써 삭공의 직경이 작아서 향후의 개량주 생성시에 지반의 경도와 같은 지반의 특수성이 균일하지 않으므로 혼화제 및 시멘트의 침투 범위가 불균일하게 되는 문제로 설계된 직경으로 개량주가 생성되지 못하는 문제점이 있다.

그리고, 개량주 생성을 위해서 고압으로 시멘트와 혼화제 등이 분사되고 분사압에 의해 파쇄된 토립자와 분류체인 시멘트와 혼화제 등은 분사 초기에 서로 교반되어 응고가 시작되어 개량주를 생성하게 되는데, 이때의 교반작용은 순수한 분사압과 고압분사 로드의 회전력으로 이루어 지나, 고압분사 로드의 회전에는 양호한 개량주 생성을 위해 일정 회전수를 유지하여야 하고 고압으로 분사되는 분류체는 개량주 직경만큼의 지반을 파쇄시켜야 하므로 일정압력으로 분사되는 분류체는 지반을 파쇄한 후 그 운동 에너지가 감소되므로 파쇄된 토립자와 시멘트 및 혼화제를 조밀하고 균일하게 교반시키기에는 그 에너지가 불충분하여 시멘트의 고결 속도가 상이하고 토립자만의 개량주가 생성되며 기공의 발생 등으로 개량주의 강도가취약한 문제점이 있다.

또한, 고압분사 로드의 체결구조가 나사 체결 형식으로 되어 있으므로 삭공시나 개량주 생성시 회전 방향이 일방향으로만 할 수 밖에 없어 역방향 회전이 필요할 때에 고압분사 로드간의 연결이 해제되는 문제점이 있다.

본 고안의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여, 설계된 직경과 경도를 가지는 개량주를 생성시킬 수 있도록 하기 위하여, 먼저 일정 크기로 삭공을 행하고 이에 시멘트와 혼화제의 조밀하고 균일하게 교반이 이루어지도록 하는 고압분사 주입공법용 장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 고안의 고압분사 로드와 익형 고압분사 로드의 사시도

도 2는 본 고안의 고압분사 로드와 익형 고압분사 로드가 이음된 상태의 단면도

도 3은 본 고안의 고압분사 로드간 또는 고압분사 로드와 익형 고압분사 로드 또는 스위블과 고압분사 로드의 이음 구조를 도시한 단면도

도 4는 본 고안의 스위블에 고압분사 로드가 이음된 상태의 단면도

도 5는 본 고안의 스위블에 고압분사 로드가 이음되고 고압분사 로드에 익형 고압분사 로드가 이음된 전체 상태도

도 6 내지 도 9는 개량주를 생성시키는 과정도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 고압분사 로드 2 : 익형 고압분사 로드 3 : 결합홈

4 : 핀홀 5 : 핀 6 : 분사구

7 : 굴착 비트 8 : 상부 굴착날개 9 : 하부 굴착날개

10 : 공기 공급관 11 : 시멘트 공급관 12 : 혼화제 공급관

13 : 분사관 14 : 공극 15 : 노즐

16 : 스위블 17 : 오링 18 : 이음관

19 : 커플링 20 : 공기 관로 21 : 시멘트 관로

22 : 혼화제 관로 100 : 개량주 200 : 고압분사 기계

본 고안의 고압분사 주입공법에 사용되는 장치의 구조를 첨부 도면인 도 1 내지 도 5를 기준으로 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안의 고압분사 로드(1)와 익형 고압분사 로드(2)의 사시도로서, 고압분사 로드(1)의 일측단에는 외주면의 다각관체 면상에 다수개의 결합홈(3)이 형성된 철(凸)부가 형성되고, 타측단에는 내측면의 다각관체에 핀홀(4)이 다수개 관통된 요(凹)부가 형성되며, 하나의 고압분사 로드(1)의 철(凸)부가 다른 하나의 고압분사 로드(1)의 요(凹)부로 삽입되고 핀(5)이 핀홀(4)에 삽입관통되어 결합홈(3)에 체결됨으로써 다수개의 고압분사 로드(1)가 연결되는 구조를 가진다.익형 고압분사 로드(2)의 일측단에는 고압분사 로드(1)와 같은 요(凹)부가 형성되고, 외원통면에는 내부와 연통되는 분사구(6)가 형성되고 외부에 굴착 비트(7)가 설치된 상부 굴착날개(8)와 상부 굴착날개(8)보다 길이가 짧은 하부 굴착날개(9)가 수직방향으로 이격되어 직각으로 교차되게 설치되며, 아래 끝단부에는 굴착 비트(7)가 설치되어 있다.

도 2는 고압분사 로드(1)와 익형 고압분사 로드(2)가 이음된 상태의 단면도로서, 고압분사 로드(1)의 내부에는 공기 공급관(10)과 시멘트 공급관(11) 및 혼화제 공급관(12)이 개별적으로 설치되고, 상부 굴착날개(8)와 하부 굴착날개(9)의 내부에는 분사관(13)이 삽입설치되는 구멍이 형성되어 분사관(13)과 구멍에 의한 공극 (14)이 형성되어 있다. 상부 굴착날개(8)의 양측 분사관(13)은 혼화제 공급관(12)과 연통되어 있고, 하부 굴착날개(9)의 분사관(13)은 시멘트 공급관(11)과 연통되어 있으며, 상부 굴착날개(8) 및 하부 굴착날개(9)의 공극(14)은 모두 공기 공급관(10)과 연통되어 있다. 상부 굴착날개(8)와 하부 굴착날개(9)의 각각의 양측 끝단부에는 분사관(13)에 외삽되고 공극(14)에 내삽되는 노즐(15)이 분사관(13)과 함께 분사구 (6)를 형성하고 있다.

도 3은 고압분사 로드(1)간의 철(凸)부와 요(凹)부의 이음 구조 또는 고압분사 로드(1)의 철(凸)부와 익형 고압분사 로드(2)의 요(凹)부와의 이음 구조 또는 스위블(16)과 고압분사 로드(1)의 이음 구조를 도시한 단면도로서, 요(凹)부에는 공기 공급관(10)과 시멘트 공급관(11)과 혼화제 공급관(12)에 연결되는 다수개의 오링 (17)이 끼워진 이음관(18)이 설치되고, 상기 이음관(18)에 연결하고자 하는고압분사 로드(1)의 철(凸)부의 공기 공급관(10)과 시멘트 공급관(11) 및 혼화제 공급관 (12)의 단부가 외삽되어 이음되어짐이 도시되어 있다.

도 4는 스위블(16)에 고압분사 로드(1)가 이음되는 구조의 단면도로서, 스위블(16)은 커플링(19)에 고정되고 그 내부에는 공기 관로(20)와 시멘트 관로(21) 및 혼화제 관로(22)가 형성되며 그 하단은 다각기둥 형상의 면상에 다수개의 결합홈 (3)이 형성된 철(凸)부가 형성되어 있다. 상기의 스위블(16)의 철(凸)부가 고압분사 로드(1)의 요(凹)부에 삽입되어 핀(5)이 고압분사 로드(1)의 핀홀(4)에 삽입되고 스위블(16)의 결합홈(3)에 체결되어 연결되어짐이 도시되어 있다.

도 5는 스위블(16)에 고압분사 로드(1)가 이음되고, 고압분사 로드(1)에 익형 고압분사 로드(2)가 이음된 전체 상태도이다.

이와같이 된 본 고안은 공기 공급관(10)과 시멘트 공급관(11) 및 혼화제 공급관(12)의 개별적 설치와 핀(5) 체결 구조에 의해 고압분사 로드(1)의 이음이 견고하고 역회전이 가능하여 삭공이 쉽고, 상부 굴착날개(8)의 분사구(6)로 혼화제를 분사하고 하부 굴착날개(9)의 분사구(6)로 시멘트를 분사함으로써 양질의 개량주(100)를 생성시킬 수 있게 된다.

개량주(100)를 생성시키기 위하여 우선 삭공을 행하게 되는데, 고압분사 기계 (200)의 커플링(19)에 스위블(16)이 고정되고 상기 스위블(16)에 필요 깊이만큼 이음된 다수개의 고압분사 로드(1)의 하단에 익형 고압분사 로드(2)가 이음되어 굴착을 행하게 된다. 즉, 본 고안은 굴착 비트(7)가 부착된 하부 굴착날개(9)와 하부 굴착날개(9)보다 길이가 길고 하부 굴착날개(9)의 상부에 설치되며 굴착 비트(7)가부착된 상부 굴착날개(8)로 구성된 익형 고압분사 로드(2)로써 굴착을 행하게 된다.

여기서 본 고안의 특징은 익형 고압분사 로드(2)에 설치된 상부 굴착날개(8)와 하부 굴착날개(9)에 의하고, 특히 짧은 길이의 하부 굴착날개(9)가 먼저 작은 직경의 삭공을 행하고, 이후에 상부 굴착날개(8)가 넓은 범위의 삭공을 행하도록 하는 구조를 가짐으로써 삭공 부하가 적은 장점이 있다.

그리고, 삭공의 깊이에 따라 고압분사 로드(1)는 여러개가 연결되어 삭공되어지는데, 본 고안은 핀(5)으로 연결함에 그 특징이 있다. 즉, 종래에는 나사결합방식에 의한 일방향의 회전으로 삭공시나 개량주 생성시의 역방향 회전이 필요할 때 이를 행할 수 없었다. 그러나 본 고안은 고압분사 로드(1)의 철(凸)부를 타 고압분사 로드(1)의 요(凹)부에 삽입시키고, 핀(5)을 요(凹)부의 핀홀(4)에 삽입하여 철(凸)부의 결합홈(3)에 체결시키고 다시 반대편의 요(凹)부의 핀홀(4)로 관통시켜 이음시킨다. 이 때 본 고안의 고압분사 로드(1)의 철(凸)부와 요(凹)부는 다각관체를 형성하고 있기 때문에 회전에 대한 저항력이 크게 된다. 따라서 종래의 나사 체결방식에 의한 일방향 회전력으로 나사산이 마모되어 체결과 해체가 어려운 단점을 극복하게 되고, 정방향과 역방향의 회전 모두가 가능하게 되는 것이다.

또한, 본 고안의 핀(5)에 의한 이음방식은 고압분사 로드(1)와 익형 고압분사 로드(2) 내부에 설치된 공기 공급관(10)과 시멘트 공급관(11) 및 혼화제 공급관 (12)의 개별적 설치에 의한 이음을 위해 필요한 구조이고, 상기 세개의 공급관(6) (7)(10)이 정확하게 이음되게 할 수 있는 구조이다.

즉, 나사결합방식의 종래 이음 구조에서는 개별적인 세개의 공급관(6)(7) (10)을 설치할 수 없어 복층형의 관으로 형성하였던 것이다. 종래의 복층형 관에 의한 결합구조는 관의 연결을 나사 결합방식에 의하므로 관 자체에 나사산을 형성하여 결합하는 경우는 강한 저항력을 견디면서 굴착하는 삭공의 단계에서 결합부가 취약한 단점이 있고, 이를 보강하기 위하여 이음관을 매개로 하는 경우는 이음부에서 관로 저항이 생기게 되므로 고압으로 분사하는 시멘트나 혼화제 등이 고속고압으로 분사되지 못하여 설계된 직경의 개량주를 생성시키지 못하는 단점이 있게 된다.

그러나, 본 고안이 이를 해소하게 되는데, 전기한 바와 같이 세개의 공급관 (6)(7)(10)이 나사결합이 아니고 삽입형의 이음관(18)으로 연결되는 구조로, 이는 도 3과 도 4에 도시된 것과 같이 밀폐와 결합력을 높이는 오링(17)이 다수개 설치된 삽입형의 이음관(18)에 철(凸)부의 공급관(6)(7)(10) 단부가 외삽되어 관로의 체적 변화없이 이음됨으로써 종래에 비해 관로저항이 줄어 들게 된다.

상기와 같이 삭공이 완료되면 개량주()를 생성시키게 되는데, 익형 고압분사 로드(2)를 회전하면서 상부 굴착날개(8)의 양단부에 형성된 분사구(6)로 공기와 혼화제를 분사하고, 하부 굴착날개(9)의 양단부에 형성된 분사구(6)로 시멘트와 공기를 분사하여, 지반을 파쇄하고 상부 굴착날개(8)와 하부 굴착날개(9)에 의해 파쇄된 토립자와 시멘트 및 혼화제를 교반하여 개량주(100)를 생성시키게 된다. 여기서 본 고안은 상부 굴착날개(8)로 혼화제를 분사하고, 하부 굴착날개(9)로 시멘트를 분사하도록 구성됨에 그 특징이 있다. 따라서, 하부에서 분사되는 시멘트가 상부로분출되면서 상부에서 분사되는 혼화제와 자연스럽게 교반되고, 상부 굴착날개(8)가 시멘트와 혼화제의 혼합 및 교반을 돕는 역할을 하게 된다. 종래의 교반은 분출압에만 의존하였으므로 조밀하고 균질한 교반이 생성되지 못하여 토립자만의 개량주(100)나 시멘트만의 개량주(100)가 생성되어 강도가 저하되는 문제점이 있었으나, 본 고안은 이를 해소하여 조밀하고 균질한 교반으로 설계된 강도로 개량주(100)를 생성시킬 수 있게 되고, 이의 과정이 도 6 내지 도 9에 도시되어 있다.

이와같이 본 고안은 넓은 직경으로의 삭공이 용이하고, 시멘트와 혼화제의 교반을 균질하고 조밀하게 할 수 있음으로써 설계된 직경과 강도를 가지는 개량주 (100)를 생성시켜 시공 품질의 향상을 가져오는 효과가 있다.

Claims

고압분사 주입공법용 장치에 있어서, 커플링(19)에 고정되는 스위블(16)에 핀(5)으로 고압분사 로드(1)를 이음하고, 이에 일정 깊이까지 필요 갯수만큼 핀(5)으로 고압분사 로드(1)를 이음하며, 이의 최하단에 핀(5)으로 익형 고압분사 로드(2)를 이음하여 형성됨을 특징으로 하는 고압분사 주입공법용 장치.
제 1항에 있어서, 고압분사 로드(1)는 양단이 다각면체의 요(凹)부와 철(凸)부로 형성되고, 내부에 공기 공급관(10)과 시멘트 공급관(11) 및 혼화제 공급관 (12)이 설치되며, 요(凹)부 내저부에 다수개의 오링(17)이 끼워진 이음관(18)이 설치되고, 요(凹)부에 핀홀(4)이 관통되게 형성되며, 철(凸)부의 면상에 다수개의 결합홈(3)이 형성됨을 특징으로 하는 고압분사 주입공법용 장치.
제 1항에 있어서, 스위블(16)은 내부에 공기 관로(20)와 시멘트 관로(21) 및 혼화제 관로(22)가 형성되고, 하단에 다각기둥 형상의 면상에 다수개의 결합홈(3)이 형성된 철(凸)부가 형성됨을 특징으로 하는 고압분사 주입공법용 장치.
제 1항에 있어서, 익형 고압분사 로드(2)는 상단에 다각면체의 요(凹)부가 형성되고, 외원통면에 상부 굴착날개(8)와 상부 굴착날개(8)보다 길이가 짧은 하부 굴착날개(9)가 수직방향으로 이격되어 직각으로 교차되게 설치되며, 아래 끝단부에는 굴착 비트(7)가 설치되어 구성됨을 특징으로 하는 고압분사 주입공법용 장치.
제 4항에 있어서, 상부 굴착날개(8)와 하부 굴착날개(9)는 그 내부에 분사관 (13)이 삽입설치되는 구멍이 형성되어 이에 설치된 분사관(13)과 구멍에 의한 공극(14)이 형성되고, 상부 굴착날개(8)의 양측에 설치된 분사관(13)은 혼화제 공급관(12)과 연통되며, 하부 굴착날개(9)의 양측에 설치된 분사관(13)은 시멘트 공급관 (11)과 연통되고, 상부 굴착날개(8) 및 하부 굴착날개(9)의 내부에 형성된 공극(14)은 모두 공기 공급관(10)과 연통되며, 상부 굴착날개(8)와 하부 굴착날개 (9)의 각각의 양측 끝단부에 분사관(13)에 외삽되고 공극(14)에 내삽되는 노즐(15)이 분사관(13)과 함께 분사구(6)를 형성함을 특징으로 하는 고압분사 주입공법용 장치.
요(凹)부에 내설된 이음관(18)에 철(凸)부의 공기 공급관(10)과 시멘트 공급관(11) 및 혼화제 공급관(12)의 단부가 외삽되고, 핀홀(4)과 결합홈(3)으로 핀(5)이 삽입되어 고압분사 로드(1)간의 이음 또는 고압분사 로드(1)와 익형 고압분사 로드 (2)의 이음 또는 고압분사 로드(1)와 스위블(16)이 이음됨을 특징으로 하는 고압분사 주입공법용 장치.