KR200368038Y1 - 굴착공 밀봉용 패커 - Google Patents

Abstract

본 고안은 굴착공 밀봉용 패커에 관한 것으로,그 효율이 기존에 기 시공되고있는 그라우팅작업에 사용되는 패커와는 비교할 수 없는 탁월한 패킹이 수행됨으로써 굴착공에 주입되는 그라우트가 누출되지 않도록 굴착공을 밀봉함과 아울러, 그 내부에 주입되는 밀크가 누출되지 않도록 함과 동시에 가압을 하여 공극률이 많은 지반에 주입률을 극대화 하여 지반보강에 효율을 더욱 증진함을 목적으로 한다.

개시된 본 고안에 따른 굴착공 밀봉용 패커는, 터널, 구조물의 보강을 위하여 지중의 굴착공(A)에 시공되는 앵커(2)의 입구측 둘레부에 설치되어 상기 굴착공에 주입된 그라우트(G)가 누출되지 않도록 밀봉하는 것으로, 면과 고무가 혼합되어 직조되면서 내피(10A)와 외피(10B)의 이중구조로 형성되고, 양측이 개구되어 상기 앵커의 둘레부에 덮히면서 그 양단부가 결속부재(14,15)를 통해 상기 앵커에 결속되며 그 내부에 주입되는 밀크(M)에 의해 팽창되어 상기 굴착공에 밀착될 수 있도록 팽창력이 있는 몸체(11)와, 그리고, 상기 몸체에서 분기되며 상기 밀크의 주입을 위한 밀크 주입관(4)이 삽입되는 하나 이상의 관연결부(12)로 구성된 다.

Description

굴착공 밀봉용 패커{A packer for sealing boring hole}

본 고안은 굴착공 밀봉용 패커(packer)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 앵커 및 밀크 주입관과의 사이를 통해 밀크가 누출되지 않도록 하여 굴착공을 효과적으로 밀봉할 수 있도록 한 굴착공 밀봉용 패커에 관한 것이다.

1. 강관다단 공사

일반적으로 터널을 굴착하기 위해서는 반드시 터널 외부로부터 발생하는 응력에 견딜 수 있도록 터널구조물이 설치되는바,선행작업으로 터널내의 붕락을 방지하기위하여 보강공법으로 강관다단 공사를 시공하는 바 이와 같은 터널구조물을 설치하기 위한 종래의 터널구조물 설치방법의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

먼저 지중에 굴착공을 천공하고, 이 굴착공에 강관을 삽입하여 강관 내부 및 강관 외면을 그라우팅함으로써 지중이 붕괴되지 않도록 보강하고, 강관 내측 터널면을 일정깊이로 굴착한다.페커의 역할이 잘 수행되어야 그라우팅 효율이 증대되어 터널보강의 품질을 상승시켜주며 터널보강공이 안전율이 증대된다.

2.앵커공사

각종 지하구조물의 시공현장에서는 소정의 깊이로 그라우팅관을 박은 다음, 상기 그라우팅관의 내부로 그라우팅액장치와 연결된 패커를 소정깊이 삽입한 후, 이를 단계적으로 상승시키면서 그라우팅액호스로 그라우팅액을 가압 주입한다. 그라우팅액호스를 통해 그라우팅관의 내부로 분사된 그라우팅액은 그라우팅관에 형성된 다수의 그라우팅액주입공을 통해 연약한 지반에 충진 됨으로써 소정의 시간이 경과하면서 완전히 경화된다(강도증진효과).

그리고, 절개지 등에서의 절개면의 붕괴방지 및 사면안정, 빌딩 또는 댐 등과 같은 대형 구조물의 지하수에 의한 부상방지, 대형 건물의 지하층 토목 공사시 굴착벽면의 붕괴방지를 위한 앵커가 사용되고 있다.

앵커공법은 붕괴염려가 있는 지반에 천공기를 이용하여 그라우트 구멍을 천공하고, 이 구멍에 그라우트 호스(grout hose)와 복수개의 인장재 및 내하체를 하나의 유닛으로 마련하여 삽입한 다음, 그라우트 호스를 통해 그라우트(grout)를 주입하며, 주입된 그라우트가 내하체와 함께 양생되면 인장재의 다른 한쪽끝단에 고정구를 체결한 후 강연선 내의 인장재를 유압장비 등을 사용하여 인장하여 대상 구조물을 안정시키는 것이다(그라우팅작업의 극대화가 보강률을 좌우함-페커의 중요성).

지금까지 설명한 바와 같이, 터널공사시 강관이 삽입되는 굴착공, 그라우팅관이 삽입되는 굴착공, 앵커가 삽입되는 굴착공에는 그 내부에 주입되는 그라우트가 상기 굴착공의 외부로 역류되지 않도록 밀봉하는 패커가 채용된다.

도 1a에서 보이는 바와 같이, 종래 기술에 따른 패커(1)는 폴리에스트계열, 실리콘계열, 직물천 등을 재질로 하며, 그 형상은 강관, 앵커(2) 등의 외주면에 끼워질 수 있도록 양측이 개구된다.

이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 패커에 의하면, 패커(1)를 앵커(2)(또는 강관)의 입구측 외부에 끼우고, 입구에서 먼 곳을 결속부재(3)로 결속하며, 아울러, 밀크 주입관(4)을 입구측에서 가까운 곳을 통해 삽입한 후 결속부재(5)로 결속하고, 밀크 주입관(4)을 통해 밀크(M)를 주입한다. 밀크(M)가 주입되면밀크(M)에 의해 패커(1)가 팽창되면서 굴착공(A)에 밀착되어 패커(1) 내측 굴착공(A)에 주입되는 그라우트(G)가 굴착공(A)의 외부로 역류되지 않도록 한다.

그러나, 종래 기술에 따른 패커에 따르면 다음과 같은 문제점이 있다.

패커(1)가 하나의 삽입공간만을 갖는데 반해, 패커(1)의 내부에는 적어도 2개의 부품(앵커(2)와 밀크 주입관(4))이 함께 삽입되므로 도 1b에서와 같이, 앵커(2)와 밀크 주입관(4)의 사이 및 이들(2,4)과 패커(1)의 사이를 통해 밀크(M)가 누출되는 문제점이 있다.

그리고, 패커(1)의 내측 개구부(1a)는 밀크 주입방향과 동방향을 향한 상태로 결속되어 밀크 주입시 주입압력에 의해 전방의 결속부가 벌어지면서 개구부(1a)와 앵커(2)의 사이를 통해 밀크(M)가 누출되는 문제점도 있다이러한 문제점은 그라우팅의 효율을 저하시켜 정밀시공에 문제점이 많았다..

본 고안은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지하구조물, 터널 등의 구조물의 보강을 위한 앵커, 강관 등의 시공시 굴착공에 주입되는 그라우트가 외부로 누출되지 않도록 하고 굴착공 밀봉용 패커를 제공하여 그라우팅의 효율을 극대화하는데 그 목적이 있다.

도 1a와 도 1b는 각각 종래 기술에 따른 패커의 설치 상태를 보인 측면도 및 정면도

도 2는 본 고안에 따른 굴착공 밀봉용 패커의 사시도.

도 3은 본 고안에 따른 굴착공 밀봉용 패커의 설치 상태를 보인 측면도.

도 4는 본 고안에 따른 굴착공 밀봉용 패커의 설치 공정도.

도 5는 본 고안에 따른 굴착공 밀봉용 패커의 종단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 패커, 11 : 몸체

11a,11b : 조임부, 12,13 : 관연결부

14,15,16 : 결속부재, 2 : 앵커

A : 굴착공, G : 그라우트

M : 밀크,

상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 본 고안에 따른 굴착공 밀봉용 패커는, 터널, 구조물의 보강을 위하여 지중의 굴착공에 시공되는 앵커의 입구측 둘레부에 설치되어 상기 굴착공에 주입된 그라우트가 누출되지 않도록 밀봉하는 것으로서, 앵커와 밀크 주입관이 각각 독립적으로 결합되어 이들과 패커 사이를 통해 밀트가 누출되지 않도록 구성되고, 밀크에 의해 팽창되어 굴착공을 효과적으로 밀봉할 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 고안의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 고안자가 그 자신의 고안을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 고안의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 굴착공 밀봉용 패커(10)는, 법면 등의 안정화를 위하여 앵커를 시공할 때 굴착공과 앵커의 외주면 사이에 주입된 그라우트가 외부로 누출되지 않도록 밀봉하는 것으로, 앵커의 외부에 덮히며 그 내부에 밀크가 주입되어 이 밀크에 의해 팽창되면서 굴착공의 내벽면에 밀착됨으로써 상기 굴착공에 주입된 그라우트가 외부로 누출되지 않도록 하는 것이며, 그 구조는 앵커(2)의 외주면을 감싸는 몸체(11) 및 밀크 주입관(4)을 감싸는 관연결부(12)로 구성된다.

패커(10)는 면과 고무가 혼합된 실로 직조되어 이루어진다. 이때, 그 내부에 주입되는 밀크(M)에 의해 그 자신이 팽창되어 굴착공(A)의 내주면에 밀착되는 탄력을 갖도록 면과 고무는 88~94% : 7~9% 의 비율 바람직하게 92 : 8의 비율로 직조될수 있다. 그리고, 패커(10)는 밀크(M)의 주입압력에 의해 찢어지지 않도록 내피(10A)와 외피(10B)의 이중구조로 이루어진다. 여기서, 고무가 7%이하이면 탄성력이 약하여 밀크(M)의 주입시 압력을 견디지 못하고 끊어지거나 찢어지는 변형이 발생되고 9%이상이면 탄성력에 큰 차이가 없기 때문이다.

몸체(11)는 일정 길이(그 내부에 주입되는 밀크(M)에 의해 팽창되어 굴착공(A)의 내벽면에 밀착됨으로써 굴착공(A) 안쪽에 채워진 그라우트(G)가 누출되지 않도록 지지할 수 있을 정도의 길이로 어느 하나에 한정되지는 않는다)를 가지며 좌우 양측이 개구되는 덮개 형태로 이루어지며, 그 좌우 양단부에는 자체 탄력에 의해 앵커(2)에 대해 밀착되는 조임부(11a,11b)가 형성된다. 조임부(11a,11b)는 타구간보다 직경이 작거나 더 조밀하게 직조되어 이루어질 수 있다.

관연결부(12)는 몸체(11)에서 밀크 주입관(4)이 탄력적으로 삽입될 수 있는 직경으로 분기된 형태이다. 관연결부(12)는 밀크를 주입하기 위한 밀크 주입관(4)이 삽입되는 관이며, 몸체(11)에는 밀크 주입관(4)이 다수개 연결될 수 있으므로 관연결부(12)는 다수개가 형성될 수 있다.

그리고, 본 출원인에 의해 출원된 앵커에 따르면, 앵커의 내부에 그라우트(G)를 주입하기 위하여 앵커(2)에서 그라우트 주입관(2a)이 분기되며, 본 고안에 따르면 이러한 그라우트 주입관(2a)이 끼워질 수 있는 다른 관연결부(13)가 더 형성된다.

한편, 밀크(M)의 주입시 밀크(M)가 패커(10)의 외부로 역류되지 않도록 밀크 주입관(4)의 단부에는 고무 재질의 역류방지구(4a)가 끼워질 수 있다.역류방지구(4a)는 밀크(M)의 주입압력에 의해 눌리거나 꺽일 수 있는 재질로 이루어져 밀크(M)가 역류되지 않는다.

본 고안에 따른 패커(10)의 설치구조는 다음과 같다. 본 고안에 따른 패커는 터널 등의 시공시 터널의 구조적 안정을 위한 강관, 법면 등에 시공되는 앵커 등에 사용될 수 있으며, 여기서는 설명의 편의를 위해 앵커를 예로 들어 설명한다.

도 4에서 보이는 바와 같이, 패커(10)를 설치하기 위하여 먼저 패커(10)를 뒤집어서 내부가 바깥쪽을 향하도록 한 상태로 앵커(2)에 끼운다. 패커(10)의 내외부가 뒤집힌 상태로 패커(10)의 내측 조임부(11a)를 결속부재(14)를 매개로 하여 앵커(2)에 결속한다. 이어서, 패커(10)의 외측 개구부(10b)를 잡고 결속부재(14)를 중심으로 하여 뒤집으면서 그라우트 주입관(2a)을 제2관연결부(13)에 끼운 후, 결속부재(15)로 외측 조임부(11b)를 앵커(2)에 결속한다. 이와 같이 패커 몸체(11)가 양측 개구단부의 조임부(11a,11b)와 각각의 결속부재(14,15)에 의해 앵커(2)에 견고하게 결속될 수 있다. 마지막으로 제1관연결부(12)에 밀크 주입관(4)을 삽입하고, 그 이음부를 결속부재(16)로 결속한다. 즉, 패커(10)는 그 내측 개구부(10a)가 내측으로 접혀 결속부재(14)로 결속된 형태인 것이다.

본 고안에 따른 패커(10)에 밀크(M)가 주입되면 밀크(M)가 패커 몸체(11) 내부에 채워진다. 패커 몸체(11)는 그 형태가 일정량 이상의 밀크(M)가 주입될 때부터 팽창되는 것이기 때문에 그 이하의 밀크(M)가 주입되면 패커(10)는 팽창되지 않고, 또한, 다공부를 통해 밀크(M)가 외부로 누출되지 않는다.

밀크(M)가 주입되면서 일부 밀크(M)가 몸체(11)의 내측 개구부(10a)의 꺽임부(10c)에 채워지며, 이로써, 밀크(M)가 몸체(11)의 내측 단부를 덮어 앵커(2)측으로 지지하게 되므로 밀크(M)의 주입시 밀크(M)가 내측 개구부(10a)를 통해 누출되지 않는다.

패커 몸체(11)의 내부에 패커 몸체(11)가 팽창될 정도의 밀크(M)가 주입되면, 패커 몸체(11)가 밀크(M)에 의해 팽창되면서 굴착공(A)의 내벽면에 밀착되며, 이때, 패커 몸체(11)가 팽창되면서 다공부가 확장되어 내부의 일부 밀크(M)가 굴착공(A)측으로 누출되면서 굴착공(A)의 내벽면에 부착됨에 따라 패커(10)가 그라우트(G)에 의해 외부로 밀리지 않게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 굴착공 밀봉용 패커에 의하면, 앵커, 밀크 주입관 및 그라우트 주입관이 각각 패커의 독립된 부분(몸체, 관연결부)에 삽입되어 이들과 패커와의 사이에 틈이 발생되지 않으므로 그 내부에 주입되는 밀크가 외부로 누출되지 않는다.

그리고, 패커의 내측 개구부가 내측으로 접혀 밀크가 패커의 개구단부를 앵커측으로 지지함에 따라 밀크의 주입시 밀크가 내측 개구부를 통해 누출되지 않으므로 제품의 신뢰성을 향상할 수 있고, 그라우트에 의해 앵커가 굴착공에 견고하게 설치되는 효과가 있다.

이상, 본 고안을 본 고안의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 고안은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 고안에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 고안의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (3)

1. 터널, 구조물의 보강을 위하여 지중의 굴착공(A)에 시공되는 앵커(2)의 입구측 둘레부에 설치되어 상기 굴착공에 주입된 그라우트(G)가 누출되지 않도록 밀봉하는 패커에 있어서,

   면과 고무가 혼합되어 직조되면서 내피(10A)와 외피(10B)의 이중구조로 형성되고, 양측 개구부측에는 타구간에 비해 직경이 작아 상기 앵커의 둘레부에 견고하게 밀착되는 조임부(11a,11b)가 각각 구비되며, 그 내측 개구부는 내측으로 접혀 결속부재(14)를 매개로 하여 상기 앵커에 결속되면서 외측 개구부는 상기 앵커의 외부에 결속부재(15)를 통해 결속되며, 그 내부에 주입되는 밀크(M)에 의해 팽창되어 상기 굴착공에 밀착될 수 있도록 팽창력이 있는 몸체(11)와, 그리고,

   상기 몸체에서 분기되며 상기 밀크의 주입을 위한 밀크 주입관(4)이 삽입되는 하나 이상의 관연결부(12)로 구성된 것을 특징으로 하는 굴착공 밀봉용 패커.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 몸체에는 상기 앵커 내부에 그라우트를 주입하기 위하여 상기 앵커에 형성된 분기된 그라우트 주입관(2a)이 삽입되는 관연결부(13)가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 굴착공 밀봉용 패커.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 패커는 면과 고무가 91~93 : 7~9의 비율로 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 굴착공 밀봉용 패커.