KR20070066470A - 그라우팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널공사나 옹벽공사와 같은 각종 토목공사에서 지반안정이나 누수방지 등을 위하여 갈라진 틈 또는 공동(空洞) 등에 충전재를 주입하기 위한 그라우팅 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 외면에 충진재를 분출할 수 있도록 다수개의 분출공을 갖는 전/후 외측관과 그 내부에 결합되는 중공의 전/후 내측관으로 이루어지면서 후단의 분배헤드에 형성된 두 개의 주입구와 연결관을 통해 전/후로 각각 독립된 충진재의 공급과 분출이 이루어지도록 형성된 이중 중공관; 충진재의 주재를 공급하기 위한 주관의 일측에 혼합재를 공급하기 위한 지관이 일체로 형성되며, 그 전단에 결합된 교반관 내부의 교반핀을 통해 주재와 혼합재를 원활하게 교반하는 상태로 이중 중공관에 공급하도록 형성된 충진재 교반장치; 상기 충진재인 주재와 혼합재를 각각 저장하는 두 개의 제1.2 호퍼와 상기 제1,2 호퍼에 저장된 주재와 혼합재를 각각의 제1,2 모터의 회전력에 의해 일정한 압력으로 주관과 지관에 각각 공급하기 위한 제1,2 펌프로 구성되는 충진재 공급장치; 및 상기 충진재 공급장치의 각 구성과 연결되어 그 동작을 각각 제어하는 한편, 동작에 따른 공급압력과 공급비율을 조절할 수 있도록 형성된 제어부;로 이루어짐으로서, 전/후로 연결된 이중 중공관에 대하여 교반장치를 통해 주재와 혼합재로 이루어진 충진재를 원활하게 공급할 수 있도록 한 그라우팅 시스템을 제공하게 된다.

Description

그라우팅 시스템{Grouting System}

도 1은 본 발명이 적용된 그라우팅 시스템을 도시한 사용상태도.

도 2는 본 발명이 적용된 그라우팅 시스템를 도시한 분해사시도.

도 3은 본 발명이 적용된 그라우팅 시스템의 이중 중공관을 도시한 측단면도.

도 4는 본 발명이 적용된 그라우팅 시스템의 교반장치를 도시한 측단면도.

도 5는 본 발명이 적용된 그라우팅 시스템의 제어부 패널을 도시한 정면도.

도 6은 본 발명이 적용된 그라우팅 시스템의 일예를 도시한 개념도.

도 7은 본 발명이 적용된 그라우팅 시스템의 다른 예를 도시한 개념도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호설명 *

100: 이중 중공관 110: 전방 외측관

120: 전방 내측관 130: 후방 외측관

140: 후방 내측관 150: 분배헤드

200: 충진재 교반장치 220: 주관

240: 지관 260: 교반관

280: 교반핀

300: 충진재 공급장치 320a, 320b: 제1,2 호퍼

340a, 340b: 제1,2 모터 360a, 360b: 제1,2 펌프

380a, 380b: 제1,2 압력센서

400: 제어부 420: 온/오프수단

440: 압력조절수단 460: 조작수단

480: 수/자동 전환 스위치

본 발명은 취약지반을 보강하기 위한 그라우팅 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전/후로 연결된 이중 중공관에 대하여 충진재 교반장치를 통해 주재와 혼합재가 원화는 비율로 교반된 충진재를 원활하게 공급할 수 있도록 한 그라우팅 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 그라우팅(Grouting)이란 터널공사나 옹벽공사와 같은 각종 토목공사에서 지반안정이나 누수방지 등을 위하여 갈라진 틈 또는 공동(空洞) 등에 충전재를 주입하는 공법으로서, 이와 같은 그라우팅은 우선 취약지반에 구멍을 뚫은 상태에서 다수개의 분출공을 갖는 중공관을 삽입하여 한 후에 이를 통해 우레탄과 같은 충진재를 강압적으로 주입하여 응고시키는 것임은 주지된 사실이다.

이에, 본 출원인은 두 개 이상 연결된 전/후 중공관에 대한 충진재의 균일한 분출이 원활하게 이루어지도록 함과 아울러, 연결된 전/후 중공관에 대하여 충진재 를 선택적으로 주입할 수 있도록 한 그라우팅용 이중 중공관을 제공하는 한편, 충진재를 이루는 주재와 혼합재를 동시에 주입하면서 원활한 교반작용을 통해 이중 중공관으로 공급되도록 하는 충진재 교반장치를 제공한바 있다.

따라서 이와 같은 각각의 발명에 대하여 이들을 통해 주재와 혼합재를 원활하게 공급할 수 있도록 하는 그라우팅 시스템의 구축과 이를 이용한 원활한 제어가 이루어지도록 하는 기술이 요구되고 있다.

본 발명은 종래의 문제점 및 결점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 주된 목적으로는 전/후로 연결된 이중 중공관에 대하여 충진재 교반장치를 통해 주재와 혼합재가 원화는 비율로 교반된 충진재를 원활하게 공급할 수 있도록 한 그라우팅 시스템을 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적으로는 상기 이중 중공관의 전/후에 대하여 각각 주재와 혼합재가 다른 비율로 교반된 충진재를 선택적으로 공급할 수 있도록 한 그라우팅 시스템을 제공하려는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 터널공사나 옹벽공사와 같은 각종 토목공사에서 지반안정이나 누수방지 등을 위하여 갈라진 틈 또는 공동(空洞) 등에 충전재를 주입하기 위한 그라우팅 시스템에 있어서,

외면에 충진재를 분출할 수 있도록 다수개의 분출공을 갖는 전/후 외측관과 그 내부에 결합되는 중공의 전/후 내측관으로 이루어지면서 후단의 분배헤드에 형 성된 두 개의 주입구와 연결관을 통해 전/후로 각각 독립된 충진재의 공급과 분출이 이루어지도록 형성된 이중 중공관; 충진재의 주재를 공급하기 위한 주관의 일측에 혼합재를 공급하기 위한 지관이 일체로 형성되며, 그 전단에 결합된 교반관 내부의 교반핀을 통해 주재와 혼합재를 원활하게 교반하는 상태로 이중 중공관에 공급하도록 형성된 충진재 교반장치; 상기 충진재인 주재와 혼합재를 각각 저장하는 두 개의 제1.2 호퍼와 상기 제1,2 호퍼에 저장된 주재와 혼합재를 각각의 제1,2 모터의 회전력에 의해 일정한 압력으로 충진재 교반장치의 주관과 지관에 각각 공급하기 위한 제1,2 펌프로 구성되는 충진재 공급장치; 및 상기 충진재 공급장치의 각 구성과 연결되어 그 동작을 각각 제어하는 한편, 동작에 따른 공급압력과 공급비율을 조절할 수 있도록 형성된 제어부;로 이루어진다.

이때, 상기 충진재 공급장치로부터 공급되는 주재와 혼합재를 교반하기 위한 충진재 교반장치로부터 이중 중공관의 분배헤드에 형성된 두 개의 주입구가 동시에 결합되어 상기 단일 충진재 교반장치에서 교반된 충진재를 이중 중공관의 전/후로 동시에 공급할 수 있도록 형성된다.

또한, 상기 충진재 공급장치와 충진재 교반장치는 각각 한 쌍이 구비되는 한편, 상기 한 쌍의 충진재 교반장치는 이중 중공관의 분배헤드에 형성된 두 개의 주입구에 각각 결합되어 이중 중공관의 전/후에 교반된 충진재를 각각 공급할 수 있도록 형성된다.

이때, 상기 충진재 공급장치의 제1,2 펌프에는 충진재 교반장치와 이중 중공관으로 공급되는 충진재인 주재와 혼합재의 압력을 감지하는 압력센서가 각각 형성 되며, 상기 제어부는 압력센서에서 감지된 신호에 따라 충진재 공급장치의 각 구성에 대한 동작을 각각 제어할 수 있도록 형성된다.

이때, 상기 제어부는 각 충진재 공급장치의 제1,2 모터의 동작을 제어하기 위한 온/오프수단과 동작되는 제1,2 모터의 회전수(RPM)를 조절하여 공급되는 충진재인 주재와 혼합재의 압력을 조절하기 위한 압력조절수단을 통해 수동으로 동작되는 한편, 상기 제1,2 모터의 동작이 설정된 값에 의해 자동으로 운전되면서 충진재의 원활한 공급이 이루어지도록 설정값을 입력하고 입력된 설정값이 디스플레이창에 표시되도록 하는 조작수단이 구성되어 자동으로 동작되도록 함과 아울러, 상기 수동동작과 자동동작을 선택하기 위한 수/자동전환스위치가 구비되어 이루어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거 보다 구체적으로 살펴본다.

도 1은 본 발명이 적용된 그라우팅 시스템을 도시한 사용상태도이고, 도 2는 본 발명이 적용된 그라우팅 시스템를 도시한 분해사시도이며, 도 3은 본 발명이 적용된 그라우팅 시스템의 이중 중공관을 도시한 측단면도이고, 도 4는 본 발명이 적용된 그라우팅 시스템의 교반장치를 도시한 측단면도이며, 도 5는 본 발명이 적용된 그라우팅 시스템의 제어부 패널을 도시한 정면도이고, 도 6은 본 발명이 적용된 그라우팅 시스템의 일예를 도시한 개념도이며, 도 7은 본 발명이 적용된 그라우팅 시스템의 다른 예를 도시한 개념도이다.

본 발명의 그라우팅 시스템은 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 크게 전/후로 각각 독립된 충진재의 공급이 이루어지도록 형성된 이중 중공관(100), 상기 이중 중공관 내부로 공급하기 위한 충진재인 주재와 혼합재를 교반하기 위한 충진재 교반장치(200), 상기 충진재 교반장치로 충진재인 주재와 혼합재를 원활하게 공급하기 위한 충진재 공급장치(300) 및 상기 충진재 공급장치를 제어하기 위한 제어부(400)의 구성으로 이루어진다.

이에, 상기 이중 중공관(100)은 외면에 다수개의 분출공이 형성되면서 그 전/후단이 차단되어지되 후단의 편심된 적소에는 내부 공간으로 관통하는 유입구가 형성된 전방 외측관(110), 상기 전방 외측관의 내부에 결합되어지되, 그 외면은 전방 외측관의 내면과 일정한 간격을 유지하도록 형성된 중공의 전방 내측관(120), 외면에 다수개의 분출공이 형성되면서 그 전/후단이 개방된 상태로 상기 전방 외측관과 연결 결합되는 후방 외측관(130), 상기 후방 외측관의 내부에 수용되면서 상기 전방 외측관의 유입구와 연결되어 전방 외측관으로 충진재를 직접 주입하기 위한 연결관(140), 상기 연결관이 수용된 후방 외측관의 내부에 수용되면서 그 외면은 후방 외측관의 내면과 일정한 간격을 유지하도록 결합 형성된 중공의 후방 내측관(150) 및 상기 후방 외측관의 후단에 결합되어 공간을 밀폐 차단하면서 외부로부터 공급되는 충진재를 연결관으로 공급하기 위한 전방 주입구와 후방 외측관 내부로 공급하기 위한 후방 주입구가 각각 형성된 분배헤드(160)로 이루어진다.

즉, 상기 분배헤드(160)의 전/후방 주입관을 통해 공급되는 충진재가 각각 전방의 내/외측관(110, 120)과 후방의 내/외측관(130, 150) 사이로 독립된 공급이 이루어지면서 각각의 분출공을 통해 지반으로 분출되도록 형성된다. 이때, 상기 분배헤드(160)의 전/후방 주입구에는 충진재의 공급을 개폐하기 위한 개폐밸브가 결 합되는 것이 바람직하다.

상기 충진재 교반장치(200)는 상기 충진재 공급장치(300)로부터 공급되는 주재와 혼합재를 교반한 상태로 이중 중공관에 공급하기 위한 것으로서, 충진재의 주재가 공급되는 주관(220)의 일측에 혼합재가 공급되는 지관(240)이 일체로 형성되고, 상기 주관(220)의 전단에는 내부에 일정 공간을 갖는 교반관(260)이 결합되며, 상기 교반관(260)의 내부에는 공급된 충진재의 주재와 혼합재를 교반하기 위하여 다수의 교반날개가 형성된 교반핀(280)이 설치되어 이루어진다.

상기 충진재 공급장치(300)는 상기 충진재인 주재와 혼합재를 각각 저장하는 두 개의 제1.2 호퍼(320a, 320b)가 구비되면서 상기 제1,2 호퍼(320a, 320b)에 저장된 주재와 혼합재를 상기 충진재 교반장치(200)로 공급하기 위한 제1,2 모터(340a, 340b) 및 그 회전력에 의해 동작하는 제1,2 펌프(360a, 360b)로 구성된다. 즉, 상기 제1,2 펌프(360a, 360b)는 제1.2 모터(340a, 340b)의 구동에 의해 작동되는 한편. 제1,2 펌프(360a, 360b)의 각 유입구측에는 상기 제1,2 호퍼(320a, 320b)와 각각 연결되고 그 타측의 배출구측에는 충진재 교반장치(200)의 주관(220)과 지관(240)에 각각 연결된다.

이때, 상기 제1,2 펌프(360a, 360b)의 배출구측에는 충진재 교반장치(200)나 이중 중공관(100)으로 공급되는 압력을 감시하기 위한 제1,2 압력센서(280a, 380b)가 각각 형성된다. 즉, 상기 충진재 교반장치(200)나 이중 중공관(100)의 경로 상에 막힘이나 지반으로의 분출이 원활하게 이루어지지 못하여 압력이 상승되면 상기 제1,2 압력센서(380a, 380b)가 이를 감지하여 제1,2 모터(320a, 320b) 및 제1,2 펌 프(340a, 340b)의 구동을 정지시키도록 형성된다.

상기 제어부(400)는 충진재 공급장치(300)의 각 구성과 연결되어 그 동작을 각각 제어하는 한편, 각 구성의 동작에 따른 공급압력과 공급비율을 조절할 수 있도록 형성된다.

즉, 이와 같은 제어부(400)는 상기 충진재 공급장치(300)를 수동으로 동작시키기 위하여 제1,2 모터(340a, 340b)의 동작을 제어하기 위한 온/오프수단(420a 420b)과 동작되는 제1,2 모터(340a, 340b)의 회전수(RPM)를 조절하여 공급되는 충진재인 주재와 혼합재의 압력을 조절하기 위한 압력조절수단(440a, 440b)이 구비되는 한편, 자동으로 동작시키기 위하여 상기 제1,2 모터(340a, 340b)가 설정된 값에 의해 자동으로 운전되면서 충진재의 원활한 공급이 이루어지도록 설정값을 입력하고 입력된 설정값이 디스플레이창에 표시되도록 하는 조작수단(460a, 460b)이 구비됨과 아울러, 사용자가 상기 수동동작과 자동동작을 선택하기 위한 수/자동전환스위치(480a, 480b)가 각각 구비된다.

한편, 본 발명에서 제공되는 충진재 공급장치(300)와 제어부(400)는 이동 및 사용이 편리하도록 차량에 상차된 상태로서 제공되는 것이 바람직하다. 즉, 터널공사나 옹벽공사와 같이 높고 험한 지형으로 이동이 편리하도록 무한궤도 차량에 직접 설치 고정할 수 있다.

이와 같은 구성의 그라우팅 시스템에 의하면 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제어부(400)의 조작을 통해 제1,2 모터(340a 340b)의 회전을 제어함에 따라 제1,2 펌프(360a, 360b)를 통해 주관(220)과 지관(240)으로 공급되는 주재와 혼합재의 비 율을 조절할 수 있다. 따라서 상기 충진재 교반장치(200)를 통해 주재와 혼합재가 원하는 비율로 혼합된 충진재를 이중 중공관(100)의 전/후로 동시에 각각 공급할 수 있게 된다.

즉, 지반의 상태에 따라 지반이 취약한 경우에는 주재비율을 크게 하여 경도가 높은 충진재를 공급해야 하나, 지반이 양호한 경우에는 주재 비율을 적게 하여 경도가 낮은 충진재를 공급하는 것이 바람직하다. 따라서 이와 같이 지반의 상태에 따라 주재와 혼합재로 이루어진 충진재의 비율을 조절하고자 할 경우 상기 제어부(400)의 조작을 통해 제1,2 모터( 340a, 340b)의 회전수를 조절함으로서 가능하다.

다시 말해서 상기 제어부의 조작을 통해 제1,2 모터(340a, 340b)의 회전수를 조절하면 이로부터 동작되는 제1,2 펌프(360a, 360b)의 압력과 속도에 차이가 발생하게 됨으로서 이와 연결된 충진재 교반장치(200)의 주관(220)과 지관(240)을 통해 교반관(260)으로 유입되는 주재와 혼합재의 유입량이 조절되기 때문에 원한는 비율의 충진재 교반이 이루어지는 한편, 이와 같이 교반된 충진재를 이중 중공관(100)을 통해 지반으로 원활하게 분출시킬 수 있게 된다.

따라서 상기 충진재 공급장치(300)로부터 공급되는 주재와 혼합재를 교반하기 위한 충진재 교반장치(200)의 전단이 연결관을 통해 이중 중공관(100)의 분배헤드(160)에 형성된 두 개의 주입구에 동시에 결합됨으로서 상기 단일 충진재 교반장치(200)에서 교반된 충진재를 이중 중공관(100)의 전/후로 동시에 공급할 수 있도록 형성된다.

한편, 도 7에서는 본 발명이 실시할 수 있는 다른 실시예가 도시되어 있다.

즉, 공사하는 지반의 내외측 토질이 상이한 경우 그 특성에 따라 각각 다른 충진재가 분출되도록 하는 것이 바람직한데, 이를 위해 한 쌍의 충진재 공급장치(300)와 충진재 교반장치(200)를 사용하여 상기 이중 중공관(100)의 전/후에 대하여 각각 주재와 혼합재가 다른 비율로 교반된 충진재를 선택적으로 공급할 수 있게 된다.

다시 말해서, 하나의 충진재 공급장치(300)와 충진재 교반장치(200)를 통해서 주재와 혼합재가 일정비율로 교반된 충진재를 이중 중공관(100)의 전방으로 공급하는 한편, 또 다른 하나의 충진재 공급장치(300')와 충진재 교반장치(200')를 통해서 주재와 혼합재가 다른 비율로 교반된 충진재를 이중 중공관(100)의 후방으로 공급하는 것이다.

이때, 상기 제어부(400)에는 상기 두 개의 충진재 공급장치(300)를 각각 제어할 수 있도록 구획된 한 쌍의 온/오프수단(420a 420b), 압력조절수단(440a, 440b), 조작수단(460a, 460b) 및 수/자동전환스위치(480a, 480b)가 각각 구비된다.

이상 살펴본 바와 같은 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적인 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상 살펴본 바와 같은 본 발명의 그라우팅 시스템에 의하면 각 구성의 조합 을 통해 전/후로 연결된 이중 중공관에 대하여 원하는 비율로 교반된 충진재를 원활하게 공급할 수 있음으로서, 지반 안정화에 따른 공사가 보다 효율적이고 안정적으로 이루어지는 매우 유용한 효과가 발휘된다.

또한, 상기 각 구성에 있어서 충진재 공급장치와 충진재 교반장치를 각각 한 쌍으로 구비할 경우 상기 이중 중공관의 전/후에 대하여 각각 주재와 혼합재가 다른 비율로 교반된 충진재를 선택적으로 공급할 수 있게 됨으로서, 지반의 전/후측 또는 내/외측의 특성이 다른 경우에도 한 번에 안정적인 지반의 보강이 이루어질 수 있는 매우 유용한 효과가 발휘된다.

Claims (5)

1. 터널공사나 옹벽공사와 같은 각종 토목공사에서 지반안정이나 누수방지 등을 위하여 갈라진 틈 또는 공동(空洞) 등에 충전재를 주입하기 위한 그라우팅 시스템에 있어서,

   외면에 충진재를 분출할 수 있도록 다수개의 분출공을 갖는 전/후 외측관과 그 내부에 결합되는 중공의 전/후 내측관으로 이루어지면서 후단의 분배헤드에 형성된 두 개의 주입구와 연결관을 통해 전/후로 각각 독립된 충진재의 공급과 분출이 이루어지도록 형성된 이중 중공관;

   충진재의 주재를 공급하기 위한 주관의 일측에 혼합재를 공급하기 위한 지관이 일체로 형성되며, 그 전단에 결합된 교반관 내부의 교반핀을 통해 주재와 혼합재를 원활하게 교반하는 상태로 이중 중공관에 공급하도록 형성된 충진재 교반장치;

   상기 충진재인 주재와 혼합재를 각각 저장하는 두 개의 제1.2 호퍼와 상기 제1,2 호퍼에 저장된 주재와 혼합재를 각각의 제1,2 모터의 회전력에 의해 일정한 압력으로 충진재 교반장치의 주관과 지관에 각각 공급하기 위한 제1,2 펌프로 구성되는 충진재 공급장치; 및

   상기 충진재 공급장치의 각 구성과 연결되어 그 동작을 각각 제어하는 한편, 동작에 따른 공급압력과 공급비율을 조절할 수 있도록 형성된 제어부;로 이루어진 것을 특징으로 하는 그라우팅 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 충진재 공급장치로부터 공급되는 주재와 혼합재를 교반하기 위한 충진재 교반장치로부터 이중 중공관의 분배헤드에 형성된 두 개의 주입구가 동시에 결합되어 상기 단일 충진재 교반장치에서 교반된 충진재를 이중 중공관의 전/후로 동시에 공급할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 그라우팅 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 충진재 공급장치와 충진재 교반장치는 각각 한 쌍이 구비되는 한편, 상기 한 쌍의 충진재 교반장치는 이중 중공관의 분배헤드에 형성된 두 개의 주입구에 각각 결합되어 이중 중공관의 전/후에 교반된 충진재를 각각 공급할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 그라우팅 시스템.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 충진재 공급장치의 제1,2 펌프에는 충진재 교반장치와 이중 중공관으로 공급되는 충진재인 주재와 혼합재의 압력을 감지하는 압력센서가 각각 형성되며, 상기 제어부는 압력센서에서 감지된 신호에 따라 충진재 공급장치의 각 구성에 대한 동작을 각각 제어할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 그라우팅 시스템.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는 각 충진재 공급장치의 제1,2 모터의 동작을 제어하기 위한 온/오프수단과 동작되는 제1,2 모터의 회전수(RPM)를 조절하여 공급되는 충진재인 주재와 혼합재의 압력을 조절하기 위한 압력조절수단을 통해 수동으로 동작되는 한편, 상기 제1,2 모터의 동작이 설정된 값에 의해 자동으로 운전되면서 충진재의 원활한 공급이 이루어지도록 설정값을 입력하고 입력된 설정값이 디스플레이창에 표시되도록 하는 조작수단이 구성되어 자동으로 동작되도록 함과 아울러, 상기 수동동작과 자동동작을 선택하기 위한 수/자동전환스위치가 구비되어 이루어진 것을 특징으로 하는 그라우팅 시스템.

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