KR20030024723A - 제트 그라우팅 파일 공법에 있어 압축공기와 그라우트 분사를 이용한 강관 삽입방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초고압 제트류를 이용하여 그라우트를 연약 지반에 회전 분사하여 원주상의 고결체를 형성하고 원주상 고결체의 전단 강도를 증대시키기 위하여 강관을 삽입하는 제트 그라우팅 파일 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고결체를 시공하고 이를 천공하여 강관을 삽입한 후 공극을 다시 그라우팅하여야 하는 종래 공법의 문제점을 해결하기 위하여 그라우트(grout) 경화 이전에 강관을 인입함으로써, 지층이 다변하는 깊은 심도까지 수직도를 유지하면서 강관을 인입할 수 있고 불필요한 종래의 공정을 제거하여 시공성을 향상시키는 제트 그라우팅 파일 공법의 강관 삽입방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 계획심도까지 고압분사로드로 삭공하는 제1공정과, 삭공 완료 후 저면에서부터 고압분사로드를 회전시키면서 그라우트를 고압분사함과 동시에 인발하여 파일을 생성시키는 제2공정과, 파일 시공 직후에 인입을 목표로 하는 강관의 내부에 설치된 소구경의 그라우트 분사관과 압축공기 분사관에 각각 그라우팅을 실시하던 고압펌프와 공기 압축기의 호스를 연결하는 제3공정과, 상기 강관의 압축공기 분사관으로 압축공기를 분사하고 그라우트 분사관으로 그라우트를 분사하면서 강관을 경화 이전의 파일 저면까지 인입시키는 제4공정과, 압축공기 분사관과 그라우트 분사관를 강관에서 제거하는 제5공정으로 구성된 제트 그라우팅 파일 공법의 강관 삽입방법이 제공된다.

Description

제트 그라우팅 파일 공법의 강관 삽입방법{The inserting method of steel pipe for Jet Grouting Pile}

본 발명은 초고압 제트류를 이용하여 그라우트를 연약 지반에 회전 분사하여 원주상의 고결체를 형성하고 원주상 고결체의 전단 강도를 증대시키기 위하여 강관을 삽입하는 제트 그라우팅 파일 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고결체를 시공하고 이를 천공하여 강관을 삽입한 후 공극을 다시 그라우팅하여야 하는 종래 공법의 문제점을 해결하기 위하여 그라우트(grout) 경화 이전에 강관을 인입함으로써, 지층이 다변하는 깊은 심도까지 수직도를 유지하면서 강관을 인입할 수 있고 불필요한 종래의 공정을 제거하여 시공성을 향상시키는 제트 그라우팅 파일 공법의 강관 삽입방법에 관한 것이다.

제트 그라우팅 파일 공법은 연약 지반을 개량하기 위한 것으로서, 연약 지반에 그라우트를 초고압 제트류를 이용하여 회전 분사하여 연약지반에 원주상의 고결체를 형성하여 지반을 개량하는 공법이고, 그 공정순서는 계획심도까지 고압분사로드로 삭공하는 제1공정과, 삭공 완료 후 저면에서부터 고압분사로드를 회전시키면서 고압으로 그라우트를 분사함과 동시에 인발하여 파일을 생성시키는 제2공정과, 경화된 파일에 강관을 인입할 수 있도록 천공하고 이에 강관을 삽입하는 제3공정과, 강관의 내부에 그라우트를 충진하는 제4공정으로 구성된다.

상기와 같이 강관을 인입하는 제트 그라우팅 공법에서는 인입된 강관이 파일이 고압분사로드의 회전으로 형성됨으로써 전단응력에 취약한 문제점을 해결하게 된다.

그러나, 상기의 방법은 파일의 시공 후 재굴착하여 강관을 삽입하고 공극을 그라우팅하게 되는데, 이 때는 이미 경화된 파일에 정확한 수직으로 천공할 수 없어 강관을 수직으로 설치하지 못하여 파일의 효과적인 전단강도의 증대를 기대할 수 없고, 구조물의 말뚝기초로서 사용할 수 없는 문제점이 있으며, 재천공과 삽입 및 재 그라우팅 등의 다수의 공정이 추가됨에 따라 시공성이 저하되는 문제점이 있다.

그리고, 파일의 경화 이전에 강관을 삽입할 경우도 강관의 수직도를 관리할 수 없는 문제점으로 인하여 파일 경화전 강관의 인입은 종래의 방법에서는 상기의 천공 후 삽입의 방법에서와 같은 문제점이 야기된다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 제트 그라우팅 주입 후에, 강관의 내부에 설치된 압축공기 분사관과 그라우트 분사관으로 압축공기와 그라우트를 분사하면서 강관을 경화 이전의 파일에 인입시키는 방법을 제공함으로써, 시공성과 강관의 수직도를 증대시키는 제트 그라우팅 파일 공법의 강관 삽입방법을 제공함에 있다.

도 1은 고압분사로드로 삭공을 하는 단계의 시공도

도 2는 고압분사로드로 그라우트를 분사하는 상태의 시공도

도 3은 고압분사로드로 그라우트를 분사하여 파일을 생성시키는 시공도

도 4는 파일이 생성된 상태도

도 5는 본 발명에 의해 강관이 삽입되는 상태도

도 6은 도 5의 "A"부 상세도

도 7은 본 발명에 의해 강관이 파일의 저부에까지 완전히 삽입된 상태도

도 8은 본 발명에 의해 파일이 생성된 상태도

도 9는 도 8의 "B-B" 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 고압분사로드 2 : 파일 3 : 강관

4 : 그라우트 분사관 5 : 압축공기 분사관 6 : 분사노즐

이하 본 발명을 첨부도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 제트 그라우팅 파일 공법의 강관 삽입방법은 계획심도까지고압분사로드(1)로 삭공하는 제1공정과, 삭공 완료 후 저면에서부터 고압분사로드(1)를 회전시키면서 그라우트를 고압분사함과 동시에 인발하여 파일(2)을 생성시키는 제2공정과, 파일(2) 시공 직후에 인입을 목표로 하는 강관(3)의 내부에 설치된 소구경의 그라우트 분사관(4)과 압축공기 분사관(5)에 각각 그라우팅을 실시하던 고압펌프와 공기 압축기의 호스를 연결하는 제3공정과, 상기 강관(3)의 압축공기 분사관(5)으로 압축공기를 분사하고 그라우트 분사관(4)으로 그라우트를 분사하면서 강관(3)을 경화 이전의 파일(2) 저면까지 인입시키는 제4공정과, 압축공기 분사관(5)과 그라우트 분사관(4)를 강관(3)에서 제거하는 제5공정으로 구성됨을 특징으로 한다.

도면 중 미설명 부호 6은 강관(3)의 내부에 설치된 소구경의 그라우트 분사관(4)과 압축공기 분사관(5)의 하측 단부에 설치된 분사노즐이다.

상기와 같은 본 발명의 강관 삽입방법은 제1공정과 제2공정은 통상의 방법과 같고, 제3공정에서 제5공정이 본 발명의 특징을 이룬다. 즉, 본 발명은 인입을 목표로 하는 강관(3) 내에 압축공기 분사관(5)과 그라우트 분사관(4)을 설치하여 그라우트 및 압축 공기를 하향 분사하면서 강관(3)을 인입하는 방법으로서, 그라우트가 경화되기 이전에 강관(3)을 삽입함에 그 특징이 있는 것으로, 강관(3)의 수직도 관리가 용이하고, 별도로 공극을 충진시킬 필요가 없어 시공성이 향상되는 특징이 있다.

본 발명의 특유한 제3공정은 파일(2) 시공 직후에 인입을 목표로 하는 강관(3)의 내부에 설치된 소구경의 그라우트 분사관(4)과 압축공기 분사관(5)에 각각 그라우팅을 실시하던 고압펌프와 공기 압축기의 호스를 연결하는 공정이다.

여기서, 강관(3)에는 그라우트 분사관(4)과 압축공기 분사관(5)이 설치되는데 그 각각의 단부에는 분사노즐(6)이 설치되고, 압축공기 분사관(5)이 그라우트 분사관(4)보다 아래로 더 길게 설치하여 분사시에 압축 공기가 더 아래쪽에서 분사되게 설치한다. 그리고, 그라우트 분사관(4)과 압축공기 분사관(5)은 고압분사로드(1)의 그라우트 분사시에 사용되는 고압펌프와 공기 압축기를 그대로 사용하여 별도의 시설이 필요없는 장점이 있다.

본 발명의 특유한 제4공정은 강관(3)에 설치된 압축공기 분사관(5)으로 압축공기를 분사하고 그라우트 분사관(4)으로 그라우트를 분사하면서 상기 강관(3)을 경화 이전의 파일(2) 저면까지 인입시키는 공정이다.

강관(3)을 인입시키는 공정을 종래와 비교하면, 종래의 경우는 파일(2)을 생성시켜 경화된 후 다시 천공시키고 이에 강관(3)을 인입시켰으나, 본 발명의 경우는 파일(2)의 경화 이전에 압축공기와 그라우트를 분사하여 용이하게 강관(3)을 인입시킨다. 이와같이 종래는 경화된 파일(2)을 재천공하게 되는데 이의 천공이 수직도를 좋게하여 행할 수 없어 강관(3)을 삽입하더라도 전단강도의 증대 효과가 미미하고 말뚝기초로서의 기능이 저하되었다. 이에 비해서 본 공정에서 분사되는 그라우트와 압축공기는 파일(2)을 형성하는 그라우트를 밀어서 강관(3)의 진로를 형성시킬 뿐만 아니라, 압축공기는 강관(3)의 외주면을 따라 지표상으로 배출되기 때문에 강관(3)의 표면과 파일(2)의 마찰 저항을 줄여줌으로써 강관(3)이 쉽게 파일(2) 속으로 인입될 수 있게 하는 역할을 한다.

경험적으로 그라우트의 분사압력은 10kg/㎠ ~ 20kg/㎠ 정도의 저압이 적절하고, 압축공기의 분사는 생략할 수도 있으나, 그라우트와 압축공기를 동시에 분사할 경우에는 그라우트보다 압축공기를 보다 더 아래쪽에서 분사하도록 한다. 그리고, 점토층에서 그라우트를 분사하면서 강관(3)을 인입할 경우 기 파쇄된 점토 덩어리가 강관을 통해 배출되는 경우가 있는데, 이 때는 강관(3) 인입을 중단하고 새로이 강관(3)을 인입한다. 점토의 배출이 종종 발생하는 경우는 제트 그라우팅이 끝난 직후 재굴착을 실시하고, 재굴착시에는 그라우트의 배출을 최대한 줄이고 필요에 따라 물분사가 불가피할 수도 있다.

본 공정에 의해 강관(3)은 큰 저항없이 수직으로 파일(2)의 저부에까지 용이하게 인입되어, 파일(2)의 전단강도의 중요 인자가 되는 강관(3)의 수직도가 보장되어 말뚝기초로서의 기능을 충분히 수행할 수 있게 된다.

본 발명의 특유한 제5공정은 압축공기 분사관(5)과 그라우트 분사관(4)를 강관(3)에서 제거하는 공정으로서, 이로써 강관(3)의 인입이 완료된다. 압축공기 분사관(5)과 그라우트 분사관(4)을 강관(3)에서 제거할 때는 상황에 따라서 그라우트를 분사하면서 제거할 수도 있다.

이상과 같은 구성을 갖는 본 발명의 강관 삽입방법은 강관(3)을 수직으로 용이하게 설치할 수 있고, 번거로운 종래의 공정을 제거하여 시공성을 높일 수 있게 된다.

이와같이 된 본 발명은 강관(3)에 설치된 압축공기 분사관(5)과 그라우트 분사관(4)을 이용하여 압축공기와 그라우트의 하향분사로 강관(3)을 삽입함으로써, 지층이 다변하는 깊은 심도에서도 수직되게 강관(3)을 용이하게 인입시킬 수 있는 효과가 있고, 종래에 비해 불필요한 공정의 제거로 시공성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 계획심도까지 고압분사로드(1)로 삭공하는 제1공정과, 삭공 완료 후 저면에서부터 고압분사로드(1)를 회전시키면서 그라우트를 고압분사함과 동시에 인발하여 파일(2)을 생성시키는 제2공정과, 경화된 파일(2)에 강관을 인입할 수 있도록 천공하고 이에 강관(3)을 삽입하는 제3공정과, 강관(3)의 내부에 그라우트를 충진하는 제4공정으로 구성된 제트 그라우팅 파일 공법의 강관 삽입방법에 있어서, 상기 제1공정과 제2공정 후 파일(2) 시공 직후에 강관(3)의 내부에 설치된 소구경의 그라우트 분사관(4)과 압축공기 분사관(5)에 각각 고압펌프와 공기 압축기의 호스를 연결하는 제3공정과, 강관(3)의 압축공기 분사관(5)으로 압축공기를 분사하고 그라우트 분사관(4)으로 그라우트를 분사하면서 강관(3)을 경화 이전의 파일(2) 저면까지 인입시키는 제4공정과, 압축공기 분사관(5)과 그라우트 분사관(4)를 강관(3)에서 제거하는 제5공정으로 구성됨을 특징으로 하는 제트 그라우팅 파일 공법의 강관 삽입방법.
2. 제 1항에 있어서, 제4공정은 그라우트의 분사압력을 10kg/㎠ ~ 20kg/㎠의 범위로 하고, 압축공기의 분사는 생략할 수도 있음을 특징으로 하는 제트 그라우팅 파일 공법의 강관 삽입방법.
3. 제 1항에 있어서, 제5공정은 압축공기 분사관(5)과 그라우트 분사관(4)를 강관(3)에서 제거할 때 그라우트 분사관(4)으로 그라우트를 분사함을 특징으로 하는 제트 그라우팅 파일 공법의 강관 삽입방법.
4. 제 1항에 있어서, 강관(3)의 내부에 설치된 그라우트 분사관(4)과 압축공기 분사관(5)의 분사노즐(6)은 압축공기 분사관(5)의 분사노즐(6)이 그라우트 분사관(4)의 분사노즐(6)보다 아래쪽에 위치되게 설치됨을 특징으로 하는 제트 그라우팅 파일 공법의 강관 삽입방법.