KR200337877Y1 - 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 장치 - Google Patents

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KR200337877Y1
KR200337877Y1 KR20-2003-0030157U KR20030030157U KR200337877Y1 KR 200337877 Y1 KR200337877 Y1 KR 200337877Y1 KR 20030030157 U KR20030030157 U KR 20030030157U KR 200337877 Y1 KR200337877 Y1 KR 200337877Y1
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최용기
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대원토질 주식회사
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil

Abstract

본 고안은 터널, 사면 절개지 및 지하 굴착시에 사면의 보강 또는 보호를 위하여 토사 굴착면에 수평방향이나 상,하 경사방향으로 지반에 천공된 구멍에 다수의 주입재 토출용 관통공이 형성되어 있는 보강재 겸용 주입관과 주입재의 밀실한 충전 정도를 확인하기 위하여 설치한 실링호스와 급결성 팽창재로 상기 보강재 겸용 주입관 및 실링호스가 설치된 천공홀 입구를 소정 깊이까지 밀봉시켜 설치한 압력식 그라우팅 장치를 이용하여 실시하는 그라우팅 방법에 관한 것이다.
상기 장치를 이용한 압력식 그라우팅 방법은 다음과 같다.
제1 실시예에 따른 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 공법은, 터널, 사면 절개지 및 지하 굴착 등에 있어서, 수평방향이나 상,하 경사방향으로 지반에 구멍을 천공하는 단계; 천공된 구멍에 다수의 주입재 토출용 관통공이 형성되어 있는 보강재 겸용 주입관과 주입재의 밀실한 충전 정도를 확인하기 위한 실링호스를 설치하는 단계; 급결성 팽창재로 상기 보강재 겸용 주입관 및 실링호스가 설치된 천공홀 입구를 소정 깊이까지 밀봉시키는 단계; 및 보강재 겸용 주입관을 통해 주입재를 소정의 압력으로 주입하여 천공홀 내부 및 천공홀 주변부의 이완된 지반이나 공극 또는 불연속면 사이를 밀실하게 충전하는 단계를 포함하여 구성된다.
이와 같은 본 고안에 의하면, 기존의 탄소형 강관, 이형철근을 구조용 보강재로 이용하면서 강관 또는 고압 호스를 이용하여 천공홀을 압력으로 밀실하게 충전하여 구조용 보강재와 주입재(실링재)를 일체화시킴으로써 기존의 순수한 시멘트밀크의 주입에 비해 강력한 지반 보강 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 주입재를 시멘트 밀크보다는 시멘트 모르타르를 주된 주입재로 사용함으로써 기존 공법에 비해 고결체의 압축 강도가 매우 커서 하중 분담 측면에서 매우 유리한 장점이 있다.

Description

지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 장치{Pressure-type grouting apparatus for reinforcing the ground}
본 고안은 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 장치를 이용한 그라우팅 공법에 관한 것으로서, 특히 급결성 팽창재로 천공홀 입구부를 완전히 밀폐시킨 상태에서 다수의 주입홀이 방사상으로 형성되어 있는 탄성섬유관, FRP관, 강관, PVC 파이프 및 고압호스를 이용하여 주입재를 압력식으로 천공홀과 천공시 이완된 천공홀 주변의 지반을 밀실하게 충전시킴으로써 지반보강 효과를 극대화할 수 있는 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 장치를 이용한 압력식 그라우팅 공법에 관한 것이다.
일반적으로, 사면 안정공으로 유럽 및 미국지역에서 가장 널리 이용되는 쏘일(Soil Nailing) 공법은 천공, 네일의 설치, 시멘트 밀크의 채움, 숏크리트 타설, 굴착 등의 순서로 이루어지는 지반 보강 공법으로서 기본적인 설계 개념은 네일링에 보강된 영역의 토괴가 마치 일체화된 옹벽과 같은 작용을 한다는 것에 의해 보강토 벽체가 가정할 수 있는 어떠한 경사면에서도 안정을 유지한다고 하는 것이다.
이상과 같은 쏘일 네일 공법에 의한 시공에 있어서는 천공된 구멍에 네일을 삽입하고, 무압으로 시멘트 밀크를 천공 구멍 내부로 그라우팅을 한다. 이후, 와이어 메쉬를 상기 벽면에 설치한 후 와이어 메쉬 위에 철근을 가로 및 세로로 배치한 다음, 네일에 체결되는 지압판 및 너트로 상기 철근을 압착 및 고정한 후 숏크리트를 타설한다. 한편, 상기 그라우팅은 천공된 구멍의 내부를 완전히 충전하도록 하여야 하는데, 중력식 그라우팅을 적용하므로 고결 시간이 길고, 물/시멘트비(W/C ≒45%)에 의해 수축현상이 발생하여 3∼6차례 정도의 반복 그라우팅이 요구된다.따라서, 시공성이 저하되는 문제점이 있다.
본 고안은 이상과 같은 종래 기술에 있어서의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 급결성 팽창재로 천공홀 입구부를 완전히 밀폐시킨 상태에서 방사상으로 다수의 주입홀이 형성되어 있는 강관 및 고압호스를 이용하여 주입재를 압력식으로 천공홀과 천공시 이완된 천공홀 주변의 지반을 밀실하게 충전시킴으로써 보강 효과를 극대화하고 시공성을 한층 향상시킬 수 있는 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 장치를 이용한 압력식 그라우팅 공법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 본 고안에 따른 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 공법의 제1 실시예에 의한 지반 보강 그라우팅 공법을 보여주는 도면.
도 2는 본 고안에 따른 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 공법의 제2 실시예에 의한 지반 보강 그라우팅 공법을 보여주는 도면.
도 3은 본 고안에 따른 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 공법의 제3 실시예에 의한 지반 보강 그라우팅 공법을 보여주는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110,210,310...지반 110h,210h,310h...천공홀
120,220,320...주입관 120h,220h,320h...주입재 토출용 관통공
130,230...실링호스 140,240,340...급결성 팽창재
150,250...니플 225,325...보강재
본 고안은 터널, 사면 절개지 및 지하 굴착시에 사면의 보강 또는 보호를 위하여 토사 굴착면에 수평방향이나 상,하 경사방향으로 지반에 천공된 구멍에 다수의 주입재 토출용 관통공이 형성되어 있는 보강재 겸용 주입관과 주입재의 밀실한 충전 정도를 확인하기 위하여 설치한 실링호스와 급결성 팽창재로 상기 보강재 겸용 주입관 및 실링호스가 설치된 천공홀 입구를 소정 깊이까지 밀봉시켜 설치한 압력식 그라우팅 장치에 관한 것이다.
상기의 장치를 이용한 본 고안의 제1 실시예에 따른 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 공법은,
터널, 사면 절개지 및 지하 굴착 등에 있어서, 수평방향이나 상,하 경사방향으로 지반에 구멍을 천공하는 단계;
상기 천공된 구멍에 다수의 주입재 토출용 관통공이 형성되어 있는 보강재 겸용 주입관과 주입재의 밀실한 충전 정도를 확인하기 위한 실링호스를 설치하는 단계;
급결성 팽창재로 상기 보강재 겸용 주입관 및 실링호스가 설치된 천공홀 입구를 소정 깊이까지 밀봉시키는 단계; 및
상기 보강재 겸용 주입관을 통해 주입재를 소정의 압력으로 주입하여 천공홀 내부 및 천공홀 주변부의 이완된 지반이나 공극 또는 불연속면 사이를 밀실하게 충전하는 단계를 포함하여 구성된 점에 그 특징이 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 제2 실시예에 따른 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 공법은,
터널, 사면 절개지 및 지하 굴착 등에 있어서, 수평방향이나 상,하 경사방향으로 지반에 구멍을 천공하는 단계;
상기 천공된 구멍에 다수의 주입재 토출용 관통공이 형성되어 있는 주입관과, 별도의 보강재와, 주입재의 밀실한 충전 정도를 확인하기 위한 실링호스를 설치하는 단계;
급결성 팽창재로 상기 주입관, 보강재 및 실링호스가 설치된 천공홀 입구를 소정 깊이까지 밀봉시키는 단계; 및
상기 주입관을 통해 주입재를 소정의 압력으로 주입하여 천공홀 내부 및 천공홀 주변부의 이완된 지반이나 공극 또는 불연속면 사이를 밀실하게 충전하는 단계를 포함하여 구성된 점에 그 특징이 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 제3 실시예에 따른 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 공법은,
터널, 사면 절개지 및 지하 굴착 등에 있어서, 수평방향이나 상,하 경사방향으로 지반에 구멍을 천공하는 단계;
상기 천공된 구멍에 다수의 주입재 토출용 관통공이 형성되어 있는 주입관과 별도의 보강재를 설치하는 단계;
급결성 팽창재로 상기 주입관과 보강재가 설치된 천공홀 입구를 소정 깊이까지 밀봉시키는 단계; 및
상기 주입관을 통해 주입재를 소정의 압력으로 주입하여 천공홀 내부 및 천공홀 주변부의 이완된 지반이나 공극 또는 불연속면 사이를 밀실하게 충전하는 단계를 포함하여 구성된 점에 그 특징이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 고안에 따른 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 공법의 제1 실시예에 의한 지반 보강 그라우팅 공법을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 고안의 제1 실시예에 따른 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 공법에 따라, 먼저 터널, 사면 절개지 및 지하 굴착 등에 있어서, 수평방향이나 상,하 경사방향으로 지반(110)에 구멍(110h)을 천공하게 된다.
그런 후, 그 천공된 구멍(110h)에 다수의 주입재 토출용 관통공(120h)이 형성되어 있는 보강재 겸용 주입관(120)과 주입재의 밀실한 충전 정도를 확인하기 위한 실링호스(130)를 설치한다. 여기서, 상기 보강재 겸용 주입관(120)으로는 탄소섬유관, 강관 또는 FRP(fiberglass reinforced plastics) 파이프가 사용될 수 있다. 그리고, 바람직하게는 주입관(120)에 형성되어 있는 다수의 주입재 토출용 관통공(120h)에는 일방향 밸브나 비닐테이프를 각각 설치한다. 이는 주입관(120)을 통해 주입재를 주입할 시 주입재가 역류되는 것을 방지함과 아울러 주입관(120)의 천공홀(110h) 내부에의 설치시 이물질이 관 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 것이다.
이렇게 하여 보강재 겸용 주입관(120)과 실링호스(130)의 설치가 완료되면, 급결성 팽창재(140)로 상기 보강재 겸용 주입관(120) 및 실링호스(130)가 설치된 천공홀 입구를 소정 깊이(예를 들면, 천공홀 입구로부터 약 30cm 깊이)까지 밀봉시킨다. 여기서, 상기 급결성 팽창재(140)로는 초급결 방수재인 CEROMAX CX-1(건설/토목용 초급결 방수재인 화학제품임) 또는 발포성 우레탄이 사용될 수 있다.
이상에 의해 천공홀 입구부위에 대한 밀봉 작업이 완료되면, 상기 보강재 겸용 주입관(120)을 통해 주입재를 소정의 압력으로 주입하여 천공홀 내부 및 천공홀 주변부의 이완된 지반이나 공극 또는 불연속면 사이를 밀실하게 충전한다. 이때, 주입관(120)을 통한 압력식 주입을 위해 주입관(120)의 입구에는 니플(nipple) (150)을 설치하여 외부의 주입재 공급호스(미도시)와 견고하게 결합될 수 있도록 한다. 또한, 상기 주입 작업은 1차로 시멘트 모르타르를 주입하고, 느슨한 지반에서는 천공시 이완된 천공홀 주변의 작은 공간을 밀실하게 충전하기 위해 2차로 시멘트 밀크(물/시멘트 비≒ 45%)를 추가로 주입할 수 있다.
도 2는 본 고안에 따른 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 공법의 제2 실시예에 의한 지반 보강 그라우팅 공법을 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 고안의 제2 실시예에 따른 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 공법은, 상기 제1실시예의 그라우팅 공법과 근본적으로 큰 차이는 없다. 다만, 상기 제1실시예의 경우 주입관이 보강재를 겸하는 것에 반해, 이 제2실시예의 경우는 보강재를 별도로 설치한다는 점이 특징적으로 다름을 미리 밝혀둔다.
본 고안의 제2 실시예에 따른 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 공법에 따라, 먼저 터널, 사면 절개지 및 지하 굴착 등에 있어서, 수평방향이나 상,하 경사방향으로 지반(210)에 구멍(210h)을 천공한다.
그런 다음, 그 천공된 구멍(210h)에 다수의 주입재 토출용 관통공(220h)이 형성되어 있는 주입관(220)과, 별도의 보강재(225)와, 주입재의 밀실한 충전 정도를 확인하기 위한 실링호스(230)를 설치한다. 여기서, 상기 주입관(220)으로는 탄소섬유관, 강관, FRP 파이프 또는 고압호스가 사용될 수 있다. 그리고, 바람직하게는 주입관(220)에 형성되어 있는 다수의 주입재 토출용 관통공(220h)에는 일방향 밸브나 비닐테이프를 각각 설치한다. 이는 주입관(220)을 통해 주입재를 주입할 시 주입재가 역류되는 것을 방지함과 아울러 주입관(220)의 천공홀(210h) 내부에의 설치시 이물질이 관 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기 보강재(225)로는 탄소섬유봉, FRP봉, 강관 또는 철근 외부에 일정한 돌출부가 형성된 이형철근(D29)이 사용될 수 있다.
이렇게 하여, 주입관(220), 보강재(225) 및 실링호스(230)의 설치가 완료되면, 급결성 팽창재(240)로 상기 주입관(220), 보강재(225) 및 실링호스(230)가 설치된 천공홀(210h) 입구를 소정 깊이(예를 들면, 천공홀 입구로부터 약 30cm 깊이)까지 밀봉시킨다. 여기서, 상기 급결성 팽창재(240)로는 초급결 방수재로서 화학제품인 CEROMAX CX-1 또는 발포성 우레탄이 사용될 수 있다.
이상에 의해 천공홀 입구부위에 대한 밀봉 작업이 완료되면, 상기 주입관 (220)을 통해 주입재를 소정의 압력으로 주입하여 천공홀 내부 및 천공홀 주변부의 이완된 지반이나 공극 또는 불연속면 사이를 밀실하게 충전한다.
이때, 주입관 (220)을 통한 압력식 주입을 위해 주입관(220)의 입구에는 니플(250)을 설치하여 외부의 주입재 공급호스(미도시)와 견고하게 결합될 수 있도록 한다. 또한, 상기 주입 작업은 1차로 시멘트 모르타르를 주입하고, 느슨한 지반에서는 천공시 이완된 천공홀 주변의 작은 공간을 밀실하게 충전하기 위해 2차로 시멘트 밀크(물/시멘트 비≒ 45%)를 추가로 주입할 수 있다.
도 3은 본 고안에 따른 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 공법의 제3 실시예에 의한 지반 보강 그라우팅 공법을 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 고안의 제3 실시예에 따른 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 공법은, 상기 제1, 제2 실시예의 그라우팅 공법과 근본적으로 큰 차이는 없다. 다만, 상기 제2실시예의 주입관, 보강재 및 실링호스가 천공홀에 설치되는 것에 반해, 이 제3실시예의 경우는 실링호스를 설치하지 않고, 또한 주입관으로서 고압호스를 사용한다는 점이 특징적으로 다름을 미리 밝혀둔다.
본 고안의 제3 실시예에 따른 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 공법에 따라, 먼저 터널, 사면 절개지 및 지하 굴착 등에 있어서, 수평방향이나 상,하 경사방향으로 지반(310)에 구멍(310h)을 천공한다.
그런 후, 상기 천공된 구멍(310h)에 다수의 주입재 토출용 관통공(320h)이 형성되어 주입관(320)과 별도의 보강재(325)를 설치한다. 여기서, 주입관(320)으로는 고압호스가 사용되는 바, 바람직하게는 주입관(320)에 형성되어 있는 다수의 주입재 토출용 관통공(320h)에는 비닐테이프를 각각 설치한다. 이는 주입관(320)을 통해 주입재를 주입할 시 주입재가 역류되는 것을 방지함과 아울러 주입관(320)의 천공홀(310h) 내부에의 설치시 이물질이 관 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 것이다. 상기 보강재(325)로는 탄소섬유봉, FRP봉, 강관 또는 철근 외부면에 일정한 크기의 돌출부가 형성된 이형철근(D29)이 사용될 수 있다.
이렇게 하여, 주입관(320) 및 보강재(325)의 설치가 완료되면, 급결성 팽창재(340)로 상기 주입관(320) 및 보강재(325)가 설치된 천공홀(310h) 입구를 소정 깊이(예를 들면, 천공홀 입구로부터 약 30cm 깊이)까지 밀봉시킨다. 여기서, 상기 급결성 팽창재(340)로는 초급결 방수재로서 화학제품인 CEROMAX CX-1 또는 발포성 우레탄이 사용될 수 있다.
이상에 의해 천공홀 입구부위에 대한 밀봉 작업이 완료되면, 상기 주입관 (320)을 통해 주입재를 소정의 압력으로 주입하여 천공홀 내부 및 천공홀 주변부의 이완된 지반이나 공극 또는 불연속면 사이를 밀실하게 충전한다. 이때, 주입 작업은 1차로 시멘트 모르타르를 주입하고, 느슨한 지반에서는 천공시 이완된 천공홀 주변의 작은 공간을 밀실하게 충전하기 위해 2차로 시멘트 밀크(물/시멘트 비≒ 45%)를 추가로 주입할 수 있다. 또한, 상기 압력에 의한 주입 작업을 원활하게 하기 위하여 추가로 니쁠을 주입관 및 보강재의 입구에 설치하여 그라우팅을 실시할 수도 있다.
이상의 설명에서와 같이, 본 고안에 따른 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 공법은 기존의 탄소형 강관, 이형철근을 구조용 보강재로 이용하면서 강관 및 고압 호스를 이용하여 천공홀을 압력으로 밀실하게 충전하여 구조용 보강재와 주입재(실링재)를 일체화시킴으로써 기존의 순수한 시멘트 밀크의 주입에 비해 강력한 지반 보강 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 주입재를 시멘트 밀크보다는 시멘트 모르타르를 주된 주입재로 사용함으로써 기존 공법에 비해 고결체의 압축 강도가 매우 커서 하중 분담 측면에서 매우 유리한 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 터널, 사면 절개지 및 지하 굴착시에 사면의 보강을 위하여 실시하는 그라우팅 장치에 있어서,
    토사 굴착면에 수평방향이나 상,하 경사방향으로 지반에 천공된 구멍에 다수의 주입재 토출용 관통공이 형성되어 있는 보강재 겸용 주입관과 주입재의 밀실한 충전 정도를 확인하기 위하여 설치한 실링호스와 급결성 팽창재로 상기 보강재 겸용 주입관 및 실링호스가 설치된 천공홀 입구를 소정 깊이까지 밀봉시킨 다음 그라우팅 액을 주입하는 것에 특징이 있는 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 급결성 팽창재로는 초급결 방수재인 CEROMAX CX-1 또는 발포성 우레탄 중의 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 보강재 겸용 주입관과 실링호스 입구에는 그라우팅재를 압력주입하기 위하여 니쁠을 더 설치하고 상기 보강재 겸용 주입관에 형성되어 있는 다수의 주입재 토출용 관통공에 주입재의 역류 방지 및 주입관 내부로의 이물질 유입을 방지하기 위하여 일방향 밸브나 비닐테이프 중의 어느 하나를 설치한 것에 특징이 있는 지반보강을 위한 압력식 그라우팅 장치.
  4. 제 1항 또는 제 3항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 주입관과 실링호스 외에 외부면에 돌출부가 형성된 탄소형 강관, 탄소섬유 봉 및 FRP봉 또는 이형 철근 중 어느 하나로 이루어진 보강재가 추가로 더 설치된 것에 특징이 있는 지반 보강을 위한 압력식 그라우팅 장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100588606B1 (ko) 2005-10-31 2006-06-14 주식회사 인성이앤씨 장심도 다중 제자리 패커 주입장치 및 장심도 다중 제자리패커 주입장치의 그라우팅 방법
KR100859870B1 (ko) * 2007-02-23 2008-09-24 강익희 다중 패커 앵커 및 이를 이용한 앵커 시공 방법
KR101141526B1 (ko) * 2009-06-26 2012-05-03 지앤에스건설 주식회사 압력 그라우팅공법

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