KR20030005884A

KR20030005884A - 이동식 발포우레탄 패커 및 이를 이용한 압력식쏘일네일링 공법

Info

Publication number: KR20030005884A
Application number: KR1020010041348A
Authority: KR
Inventors: 이명재
Original assignee: 한국토지공사; 주식회사 보강테크; 주식회사 도담엔지니어링
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2003-01-23
Also published as: KR100493927B1

Abstract

본 발명은 쏘일네일에 이동식 패커를 설치하여 급결성 팽창제인 발포 우레탄을 패커에 주입하므로서 시공기간을 단축할 수 있으며, 그라우팅 호스를 통해 주입된 시멘트 밀크가 가압되도록 압력식으로 시멘트 밀크를 주입하므로서 그라우팅 정착부의 유효직경 및 전단저항력을 증가시킬 수 있는 이동식 발포우레탄 패커 및 이를 이용한 압력식 쏘일네일링 공법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 압력식 쏘일네일링 공법은 해당 지반의 적정 위치에 천공수단으로 소정 직경의 천공구멍(53)을 천공하는 단계(s101), 상기 천공구멍(53)에 이동식 발포우레탄 패커(61)가 장착된 쏘일네일(71)을 삽입하는 단계(s102), 충진호스(63)를 통해 상기 이동식 발포우레탄 패커(61)에 발포 우레탄 약액을 주입하여 상기 천공구멍(53)의 네일정착부(S)를 완전 밀폐하는 단계(s103), 그라우팅 호스 (65)를 통해 시멘트 밀크를 상기 천공구멍(53)의 그라우팅 정착부(t)에 주입하여 상기 시멘트 밀크에 의해 소정의 압력이 가해지도록 가압 그라우팅을 실시하는 단계(s104)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

이동식 발포우레탄 패커 및 이를 이용한 압력식 쏘일네일링 공법{Movable foaming-urethane packer and pressure soil-nailing construction method using the packer}

본 발명은 이동식 발포우레탄 패커 및 이를 이용한 압력식 쏘일네일링 공법에 관한 것으로서, 쏘일네일에 이동식 패커를 설치하여 급결성 팽창제인 발포 우레탄을 패커에 주입하므로서 시공기간을 단축할 수 있으며, 그라우팅 호스를 통해 주입된 시멘트 밀크가 가압되도록 압력식으로 시멘트 밀크를 주입하므로서 그라우팅 정착부의 유효직경 및 전단저항력을 증가시킬 수 있는 이동식 발포우레탄 패커 및 이를 이용한 압력식 쏘일네일링 공법에 관한 것이다.

도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 종래의 쏘일네일링 공법은 도 1a에 도시된 비탈면이나 터파기 벽면(3)이 자립할 수 있는 안정높이로 굴착하고, 도 1b에 도시된 바와같이 상기 벽면(3)을 천공한 후 상기 천공구멍에 네일(5)을 설치하고, 도 1c에 도시된 바와같이 숏크리트를 타설하고, 숏크리트가 양생되면 도 1a에 도시된 바와같이 다시 굴착을 실시한다.

도 2를 참조하면, 도 1b에서 천공된 구멍에 네일(5)의 설치는 다음과 같이 이루어진다.

상기 천공구멍(4)에 네일(5)을 삽입한 후 시멘트 밀크(도시하지 않음)를 상기 천공구멍(4)에 채워 그라우팅을 실시하고, 와이어 메쉬(15)를 상기 벽면(3)에 씌우고, 상기 와이어메쉬(15) 위에 철근(17)을 가로로 배치시킨 후, 상기 네일(5)에 체결되는 플레이트(19) 및 너트(21)로 상기 철근(17)을 압착고정한 후 숏크리트 (23)를 타설한다.

상기 그라우팅은 천공내부를 완전히 충진하도록 하여야 하며 그라우팅재가주변지반에 침투되는 경향에 따라 3~6차에 걸쳐 실시하여야 한다.

그러나 상기와 같은 종래의 쏘일네일링 공법은 중력식 그라우팅을 적용하기 때문에 고결시간이 길고, 수축현상을 보완하기 위해 3~6회 정도의 그라우팅 작업을 반복 실시하기 때문에 시공성이 저하되어 공사기간이 길어지며, 주입압을 유지할 수 없어 충진상태 확인 및 품질관리가 용이하지 못한 문제점이 있었다.

또한, 대한민국 특허출원 제 99-51043호(1999. 11. 17 출원)에 "가압 그라우팅을 이용한 쏘일네일링 공법 및 그 장치"가 소개되어 있다.

상기 가압 그라우팅을 이용한 쏘일네일링 공법은 해당 지반의 적정 위치에 천공수단을 통해 소정 직경의 천공홀을 수행하는 제 1단계; 상기 천공홀상에 외주면으로 일정 간격의 간격재가 일체로 설치된 파이프 보강재를 내설치하는 제 2단계; 상기 천공홀의 선단과 보강재의 외주면 사이로 패킹부재가 견고하게 설치되어 천공홀을 긴밀하게 밀폐시키는 제 3단계; 상기 파이프 보강재의 분사공을 통해 고압의 시멘트 밀크가 공급되어 분사됨으로 천공홀 내부가 밀실하게 충진되게 그라우팅되는 제 4단계; 및 상기 그라우팅 이후 해당 지면의 벽체를 향해 쇼크리트를 타설하는 제 5단계로 구성된다.

그러나, 상기 가압 그라우팅을 이용한 쏘일네일링 공법 및 그 장치는 파이프 보강재를 별도로 사용하며, 파이프 보강재의 사용으로 연결용 전환 아답터가 추가로 필요하고, 파이프 보강재의 직경에 맞추어서 간격재를 별도로 제작해야 하며, 패커가 고정식이기 때문에 굴착깊이와 지형에 따라 대처 능력이 부족하고, 파이프의 선단부외에 측면에도 다수의 주입용 구멍이 있어 시멘트 밀크 주입시 일정한 주입압력 및 기밀성 유지가 어려운 단점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 쏘일네일에 이동식 패커를 설치하여 급결성 팽창제인 발포 우레탄을 패커에 주입하므로서 시공기간을 단축할 수 있으며, 그라우팅 호스를 통해 주입된 시멘트 밀크가 가압되도록 압력식으로 시멘트 밀크를 주입하므로서 그라우팅 정착부의 유효직경 및 전단저항력을 증가시킬 수 있는 이동식 발포우레탄 패커 및 이를 이용한 압력식 쏘일네일링 공법을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 압력식 쏘일네일링 공법은 해당 지반의 적정 위치에 천공수단으로 소정 직경의 천공구멍을 천공하는 단계와, 상기 천공구멍에 이동식 발포우레탄 패커가 장착된 쏘일네일을 삽입하는 단계와, 충진호스를 통해 상기 이동식 발포우레탄 패커에 발포 우레탄 약액을 주입하여 상기 천공구멍의 네일정착부를 완전 밀폐하는 단계와, 그라우팅 호스를 통해 시멘트 밀크를 상기 천공구멍의 그라우팅 정착부에 주입하여 상기 시멘트 밀크에 의해 소정의 압력이 가해지도록 가압 그라우팅을 실시하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

가압 그라우팅 단계에서 공기제거용 호스를 통해 그라우팅 정착부 내의 공기를 외부로 배출시키며, 시멘트 밀크가 충진된 후에도 그라우팅 호스를 통해 공급된 시멘트 밀크가 가압되도록 시멘트 밀크를 더 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 이동식 발포우레탄 패커는 나일론, 천막지 또는 부직포 등으로 이루어질 수 있으며, 작업자가 쏘일네일의 크기와 원하는 정착부의 길이를 고려하여 쏘일네일에 고정되는 위치를 조정할 수 있으며, 철사 등의 고정수단에 의해 양단이 쏘일네일에 고정되며, 발포 우레탄 약액을 충진하기 위한 충진호스가 장착되며, 천공구멍의 그라우팅 정착부에 주입하여 상기 시멘트 밀크를 주입하기 위한 그라우팅 호스와 상기 그라우팅 정착부 내의 공기를 외부로 배출시기기 위한 공기제거용 호스에 의해 관통되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1a 내지 1c는 종래의 쏘일네일링 공법을 도시한 공정도

도 2는 종래의 쏘일네일링 공법에서 네일 설치공정에서 천공구멍에 네일이 설치된 예를 도시한 개략도

도 3은 본 발명에 따른 이동식 발포우레탄 패커를 이용한 압력식 쏘일네일링 공법을 설명하기 위한 예시도

*도면의 주요부분에 대한 부호설명*

53 : 천공구멍 61 : 이동식 발포우레탄 패커

63 : 충진호스 65 : 그라우팅 호스

67 : 공기제거 호스 71 : 쏘일네일

S : 네일정착부 t : 그라우팅 정착부

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 압력식 쏘일네일링 공법은 해당 지반의 적정 위치에 천공수단으로 소정 직경의 천공구멍(53)을 천공하고(s101), 상기 천공구멍(53)에 이동식 발포우레탄 패커(61)가 장착된 쏘일네일(71)을 삽입하고(s102), 충진호스(63)를 통해 상기 이동식 발포우레탄 패커(61)에 발포 우레탄 약액(급결성 팽창제 ; 도시하지 않음)을 주입하여 상기 천공구멍(53)의 네일정착부(S)를 완전 밀폐하고(s103), 그라우팅 호스(65)를 통해 시멘트 밀크(도시하지 않음)를 상기 천공구멍(53)의 그라우팅 정착부(t)에 주입하여 상기 시멘트 밀크에 의해 소정의 압력(5~10kg/㎠)이 가해지도록 가압 그라우팅을 실시한다(s104).

상기 s104 단계에서, 가압 그라우팅을 실시할 때 공기제거용 호스(67)를 통해 그라우팅 정착부(t) 내의 공기를 외부로 배출시키며, 시멘트 밀크가 충진된 후에도 그라우팅 호스(65)를 통해 공급된 시멘트 밀크가 가압되도록 시멘트 밀크를더 공급한다.

상기 발포 우레탄 약액의 특성은 아래의 표 1과 같다.

점도	50 ± 10
비중	1.20 ± 0.05
기준발포배율	4배
평균발포압력(kg/cm2)	3.5
호모겔 압축강도(kg/cm2)	무발포	180 ± 10
호모겔 압축강도(kg/cm2)	4배 발포	40 ± 5

상기와 같은 압력식 쏘일네일링 공법을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동식 발포우레탄 패커(61)는 나일론, 천막지 또는 부직포 등으로 이루어질 수 있으며, 작업자가 쏘일네일(71)의 크기와 그라우팅 정착부(t)의 길이를 고려하여 쏘일네일(71)에 고정되는 위치를 조정할 수 있으며, 철사 등의 고정수단(67)에 의해 으로 양단이 쏘일네일(71)에 고정된다.

또한, 상기 이동식 발포우레탄 패커(61)는 발포 우레탄 약액을 충진하기 위한 충진호스(63)가 장착되며, 천공구멍(53)의 그라우팅 정착부(t)에 주입하여 상기 시멘트 밀크를 주입하기 위한 그라우팅 호스(65)와 상기 그라우팅 정착부(t) 내의 공기를 외부로 배출시기기 위한 공기제거용 호스(67)에 의해 관통된다.

위에서 설명한 바와같이 본 발명에 따른 압력식 쏘일네일링 공법은 그라우팅 정착부에 충진되는 시멘트 밀크가 가압되도록 공급하므로서, 그라우팅 정착부의 유효직경 및 전단저항력이 증가하므로서, 중력식 그라우팅에 비해 마찰저항력이 크고 주입압에 비례하여 유효직경이 증가하므로 전단저항력이 향상되어 사면보강 및 흙막이 구조물의 안전율을 상당히 향상시킬 수 있으며, 일반적으로 종래에 실시하던 3~6회의 그라우팅 횟수를 대폭 감소할 수 있어 시공성 및 공기를 향상시킬 수 있으며, 발포우레탄 용액을 패커에 공급하여 급속 팽창시키므로서 고결시간이 빠르고 체적팽창으로 인해 밀폐성이 양호하여 원하는 압력상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

해당 지반의 적정 위치에 천공수단으로 소정 직경의 천공구멍(53)을 천공하는 단계(s101), 상기 천공구멍(53)에 이동식 발포우레탄 패커(61)가 장착된 쏘일네일(71)을 삽입하는 단계(s102), 충진호스(63)를 통해 상기 이동식 발포우레탄 패커 (61)에 발포 우레탄 약액을 주입하여 상기 천공구멍(53)의 네일정착부(S)를 완전 밀폐하는 단계(s103), 그라우팅 호스(65)를 통해 시멘트 밀크를 상기 천공구멍 (53)의 그라우팅 정착부(t)에 주입하여 상기 시멘트 밀크에 의해 소정의 압력이 가해지도록 가압 그라우팅을 실시하는 단계(s104)로 구성되는 것을 특징으로 하는 압력식 쏘일네일링 공법.
제 1 항에 있어서,

s104 단계에서 가압 그라우팅을 실시할 때 공기제거용 호스(67)를 통해 그라우팅 정착부(t) 내의 공기를 외부로 배출시키며, 시멘트 밀크가 충진된 후에도 그라우팅 호스(65)를 통해 공급된 시멘트 밀크가 가압되도록 시멘트 밀크를 더 공급하는 것을 특징으로 하는 압력식 쏘일네일링 공법.
나일론, 천막지 또는 부직포 등으로 이루어질 수 있으며, 작업자가 쏘일네일(71)의 크기와 원하는 그라우팅 정착부(t)의 길이를 고려하여 쏘일네일(71)에 고정되는 위치를 조정할 수 있으며, 철사 등의 고정수단(67)에 의해 으로 양단이 쏘일네일(71)에 고정되며, 발포 우레탄 약액을 충진하기 위한 충진호스(63)가 장착되며, 천공구멍(53)의 그라우팅 정착부(t)에 주입하여 상기 시멘트 밀크를 주입하기 위한 그라우팅 호스(65)와 상기 그라우팅 정착부(t) 내의 공기를 외부로 배출시기기 위한 공기제거용 호스(67)에 의해 관통되는 것을 특징으로 하는 이동식 발포우레탄 패커.