KR20060038052A - 보강체 보강 압밀 그라우팅 공법 및 그라우팅용 강관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 그라우팅용 강관의 보강체 선단에 분리가 가능한 스크류식 빗트가 부착되고 상기 보강체와 케이싱을 일체화하여 케이싱을 회전시키면 보강체의 선단에 부착된 빗트가 회전하면서 연약지반을 뚫고 케이싱과 함께 보강체가 지중에 삽입되고 계획된 심도까지 삽입된 후 그 상태에서 회전을 멈추고 주입용 캡이 부착된 주입관을 케이싱의 상부에서 연결한 후 주입재를 가압으로 압밀 주입함과 동시에 케이싱을 인발하여 상기 보강체를 축으로 한 원주형개량체(파일)를 지중에 형성시킴으로써 종래의 배토식 강관보강다단그라우팅공법에 비하여 작업공정이 더욱 간소화되어 매우 효율적이고 보강체 주변에 주입재에 의한 균일한 개량체를 형성시킴으로 지반보강의 효율을 더욱 높일 수 있는 비배토식 연약지반보강공법 및 그라우팅용 강관에 관한 것이다.

Description

보강체 보강 압밀 그라우팅 공법 및 그라우팅용 강관{Pipe and Compaction Grouting : PCG}

도 1은 본 발명상의 보강체보강 압밀그라우팅(PCG)용 케이싱 및 보강체(강관, 볼트 등) 압입장치의 구조를 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명상의 보강체보강 압밀그라우팅(PCG)용 케이싱 및 보강체 압입장치의 구조를 나타낸 단면도.

도 3 내지 도 3b는 본 발명상의 보강체보강 압밀그라우팅(PCG)용 케이싱과 보강체 압입장치를 사용하여 지중에 보강체 보강 그라우팅 작업을 실시하는 과정을 나타낸 설명도.

도 4 내지 도 4d는 본 발명상의 보강체보강압밀그라우팅(PCG) 시공 순서와 종래의 강관보강다단그라우팅 시공순서를 비교하여 나타낸 설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

1. 그라우팅용 강관 10. 보강체 11. 숫나사

20. 원뿔형 나사식 빗트 21. 암나사부 22. 걸림 돌기

23. 정착용 탄성판 24. 나사산 25.인공다이아몬드 팁

30. 케이싱 31. 홈 40. 주입관

41. 파이프 또는 호스 42. 주입용 캡 43. 보강체 고정 홀더

50. 지압판 51. 경첩 52. 체결구

M. 케이싱 회전기구(천공기) N. 넛트

본 발명은 연약지반의 지중에 시멘트 페이스트나 몰탈을 주입하여 천공 홀 주변을 압밀함으로써 원주형의 고결체를 형성하여 연약지반을 개량하는 압밀주입공법이며 천공용 케이싱과 보강체(강관, 볼트 등)가 천공시에는 일체화되고, 주입시에는 지중에서 케이싱과 보강체를 분리하여, 주입재와 보강체를 일체화시킴으로써 지반을 보강하는 공법 및 그 공법에 사용되는 그라우팅용 강관에 관한 것이다.

더욱 상세하게는 그라우팅용 강관의 보강체 선단에 분리가 가능한 스크류식 빗트를 부착하고 상기 보강체와 케이싱을 일체화하여 케이싱을 회전시키면 보강체의 선단에 부착된 빗트가 회전하면서 연약지반을 뚫고 케이싱과 함께 보강체가 지중에 삽입되고 계획된 심도까지 삽입한 후 그 상태에서 회전을 멈추고 주입용 캡이 부착된 주입관을 상기 케이싱의 상부에 연결한 후 주입재를 가압으로 압밀 주입함과 동시에 상기 케이싱을 인발하여 상기 보강체를 축으로 한 원주형개량체(파일)를 지중에 형성시킴으로써 종래의 배토식 강관보강다단그라우팅공법에 비하여 작업공 정이 더욱 간소화되어 매우 효율적이고 보강체 주변에 주입재에 의한 균일한 개량체를 형성시킴으로 지반보강의 효율을 더욱 높일 수 있는 비배토식 연약지반보강공법 및 그라우팅용 강관에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반의 보강공법에는 강관보강다단그라우팅공법이 많이 적용되고 보강체로는 강관 또는 볼트 등을 사용하는데 천공은 배토식 천공방법으로 시공하며 천공 후 천공 홀 내에 강관을 압입 후 그라우팅 작업을 실시한다. 상기 배토식 천공을 하게 되면 굴착된 흙을 공사장 주변에 쌓아 놓아야 하기 때문에 통행에 방해가 될 뿐 아니라 진흙탕물로 인해 공사장 주변 환경이 오염된다. 또한 천공 홀이 붕괴되면 주변지반을 이완시켜 지반보강 효과가 감소될 뿐 아니라 상기 배토식 천공방법을 사용한 그라우팅 작업은 인력과 시간이 많이 소요되어 공사기간이 길어지게 되고 공사비가 많이 소요되는 비경제적인 문제점 등이 발생되었다.

따라서, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 그라우팅용 강관의 케이싱 하단에 상기 케이싱과 분리가 가능하고 케이싱과 함께 회전하는 스크류 형태의 빗트를 부착함으로써 별도의 지반 굴토작업을 하지 않고도 케이싱을 지중에 삽입할 수 있도록 하여 시공공정을 단순화 및 단축 시킨 것이다.

종래의 강관보강다단그라우팅 작업은 4단계공정(① 천공, ② 강관(또는 볼트 등)삽입, ③ 주입관 설치, ④ 주입호스연결)으로 구분하여 실시하였으나 본 발명에서는 2단계공정(① 천공, ② 주입호스 연결)으로 단축실시 할 수 있으며 상기 천공 용 케이싱을 인발하면서 주입재를 상기 보강체 주위에 주입양생시킴으로써 보강체를 축으로 한 균일한 원주형 개량체를 형성시킬 수 있을 뿐 아니라 천공시 슬라임(slime)이 발생하지 않으므로 작업효율을 향상시킬 수 있는 비배토식 보강체보강압밀그라우팅(PCG)공법 및 그에 따른 그라우팅용 강관을 제공하는 데 본 발명의 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 ① 케이싱(보강체와 일체화) 천공, ② 주입호스 연결 및 주입재 주입, ③ 주입완료 및 지압판 설치의 3단계 공정으로 이루어지고 그에 따른 그라우팅용 강관은 스크류식 빗트와 보강체(강관, 볼트 등), 케이싱과 주입관으로 구성되는 것을 특징으로 하며, 이하 본 발명의 구성을 일실시예를 들어 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명상의 보강체보강압밀그라우팅 공법은 ① 케이싱(보강체와 일체화) 천공, ② 주입호스 연결 및 주입재 주입, ③ 주입완료 및 지압판 설치의 3단계 공정으로 이루어진다. 이 공법을 설명하기 위하여 먼저 그 공법에 사용되는 본 발명상의 그라우팅용 강관의 구성을 설명하기로 한다.

본 발명상의 그라우팅용 강관(1)의 보강체(10)의 하단에 상기 보강체(10)와 분리가 가능하고 나사산(24)에는 인공다이아몬드 팁(25)을 부착한 원뿔형의 나사식 빗트(20)를 설치하고 상기 빗트(20)의 상부에는 상기 보강체(10)와 체결이 가능하도록 암나사부(21)를 형성하며 그 암나사부(21)의 양쪽에는 케이싱(30)의 하단양쪽 에 형성된 홈(31)과 결합되어 케이싱(30)이 회전 할 시 상기 원뿔형의 나사식 빗트(20)가 연동하여 회전될 수 있도록 걸림 돌기(22)를 형성하고 또한 상기 암나사부(21)의 양측에는 상기 원뿔형 나사식 빗트(20)가 지중에 삽입된 후 안정되게 위치 고정될 수 있도록 정착용 탄성판(23)을 설치한다.

상기 보강체(10)의 하단과 상단에는 각각 숫나사(11)를 형성하여 보강체(10)의 하단부는 상기 빗트(20)와 나사 결합되게 하고 상기 보강체(10)의 상단부는 그라우팅 작업 종료시 중심선을 기준으로 일측에는 경첩(51)이 부착되고, 반대측에는 체결구(52)가 설치되어 반으로 분리 및 결합이 가능한 본 발명상의 지압판(50)을 지표면에 대고 그 위에서 넛트(N)를 체결하여 지중에 형성된 개량체와 지반을 일체화 할 수 있도록 한다.

다음으로 상기 케이싱(30) 내부로 주입재를 주입하는 데 사용되는 주입관(40)은 원통형 파이프 또는 호스(41)의 하단에 상기 케이싱(30) 내경과 동일한 직경으로 된 캡(42)을 부착하고 그 캡(42)의 내부에는 보강체 고정 홀더(43)를 구비함으로써 그라우팅 작업시 상기 케이싱(30)을 인발 할 때 상기 보강체(10)가 개량체 중심에 있도록 고정시켜 주는 역할을 하게 한다.

이상과 같이 구성된 본 발명상의 그라우팅용 강관을 이용하는 본 발명상의 비배토식 연약지반 보강공법(PCG)의 실시예를 도 3 내지 도 3a에 의거하여 이하에 설명한다.

먼저 연약지반의 지면에 본 발명상의 보강체(10) 및 빗트(20)와 일체화 된 케이싱(30)을 통상의 케이싱 회전기구(천공기)(M)를 사용하여 지중에 회전 압입시 킨 후 상기 주입관(40)을 케이싱(30)의 상부에서 체결하여 주입재를 주입 압밀하면서 상기 케이싱(30)을 서서히 인발한다. 이때 주입재를 가압으로 주입함으로써 상기 보강체(10) 주변 지반을 압밀 수축시키면서 보강체(10) 주변의 천공경보다 확경된 주입 개량체를 형성시킨다.

상기와 같이 지중에 주입재를 주입한 후 상기 보강체(10)의 상부에 상기 지압판(50)을 설치한 다음 너트(N)를 체결하여 개량체와 지반을 일체화 시킨다.

시공을 완료한 다음 일정기간 경과 후 상기 보강체(10)를 제거 할 필요가 발생 될 시에는 기 체결된 넛트(N)를 풀고 보강체(10)를 나사풀림방향으로 회전시켜 지중에 삽입된 상기 빗트(20)와 분리하여 보강체(10)를 인발제거한 후 그 보강체(10)가 있던 빈 공간에는 주입재를 추가 압밀주입하여 빈 공간을 채움 한다.

그리고, 도 4 내지 도 4d는 본 발명상의 보강체보강압밀그라우팅(PCG) 공법의 시공 순서와 종래의 강관보강다단그라우팅 공법의 시공순서를 비교하여 나타낸 것으로서, 본 발명상의 보강체보강압밀그라우팅은 상기한 바와 같이 ① 케이싱(보강체와 일체화) 천공, ② 주입호스 연결 및 주입재 주입, ③ 주입완료 및 지압판 설치의 3단계 공정으로 이루어진 반면 종래의 강관보강다단그라우팅은 ① 케이싱 천공, ② 보강체(강관, 볼트) 삽입, ③ 케이싱 인발, ④ 주입관 삽입 및 주입재 주입, ⑤ 주입완료 및 지압판 설치의 5단계 공정으로 이루어져 있어, 본 발명에 비해 작업공정이 매우 번거로우며 인력과 시공 시간이 많이 소요된다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하여 본 발명상의 그라우팅용 강관의 케이싱 하단에 그 케이싱과 분리가 가능하고 케이싱과 함께 회전하는 스크류 형태의 빗트가 부착된 그라우팅용 강관을 사용하여 작업하므로써 종전의 5단계공정(① 천공, ② 강관(또는 볼트 등)삽입, ③ 주입관 설치, ④ 주입호스연결, ⑤ 주입완료 및 지압판 설치)으로 이루어진 강관보강다단그라우팅 작업을 본 발명에서는 3단계공정(① 천공, ② 주입호스 연결, ③ 주입완료 및 지압판 설치)으로 단순화 및 단축실시 할 수 있으며 천공용 케이싱을 인발하면서 주입재를 보강체 주위에 주입양생시킴으로써 상기 보강체를 축으로 한 균일한 원주형 개량체를 형성시킬 수 있을 뿐 아니라 천공시 슬라임(slime)이 발생하지 않으므로 작업효율을 향상시킬 수 있는 등 다양한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (2)

1. 보강체 보강 압밀 그라우팅에 있어서,

   ① 비배토식 케이싱(보강체와 일체화) 천공, ② 주입호스 연결 및 주입재 주입, ③ 주입완료 및 지압판 설치의 3단계 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 보강체 보강 압밀 그라우팅 공법.
2. 상기 제 1항에 기재된 보강체 보강 압밀 그라우팅 공법에 사용되는 그라우팅용 강관(1)은

   하단 양측에 홈(31)이 형성된 원통형 케이싱(30)과;

   상기 케이싱(30) 내부에 삽입되고 하단과 상단에는 각각 숫나사(11)를 형성하여 하단은 원뿔형의 나사식 빗트(20)와 나사 결합되게 하고 상단은 그라우팅 작업 종료시 중심선을 기준으로 일측에는 경첩(51)이 부착되고, 반대측에는 체결구(52)가 설치되어 반으로 분리 및 결합이 가능한 본 고안상의 지압판(50)을 지표면에 대고 그 위에서 넛트(N) 체결하여 지중에 형성된 개량체와 지반을 일체화 할 수 있도록 구성된 보강체(10)와;

   상기 보강체(10)와 체결이 가능하도록 상부에 암나사부(21)를 형성하고 그 암나사부(21)의 양쪽에는 상기 케이싱(30)의 하단 양측에 형성된 홈(31)과 결합되어 케이싱(30)이 회전할 시 그 케이싱(30)과 연동하여 원뿔형 나사식 빗트(20)가 회전될 수 있도록 걸림 돌기(22)를 형성하며 또한 상기 암나사부(21)의 양측에는 상기 원뿔형 나사식 빗트(20)가 지중에 삽입된 후 안정되게 위치 고정될 수 있도록 정착용 탄성판(23)을 설치하고 나사산(24)에는 인공다이아몬드 팁(25)을 부착한 원뿔형 나사식 빗트(20)와;

   파이프 또는 호스(41)의 하단에 상기 케이싱(30) 내경과 동일한 직경으로 된 캡(42)을 부착하고 그 캡(42)의 내부에는 상기 보강체 고정 홀더(43)를 구비함으로써 그라우팅 작업시 상기 케이싱(30)을 인발 할 때 상기 보강체(10)가 개량체 중심에 있도록 고정시켜 주는 역할을 하도록 구성된 주입관(40)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 보강체 보강 압밀 그라우팅용 강관.

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