KR20070114961A - 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커 - Google Patents

지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커 Download PDF

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KR20070114961A
KR20070114961A KR1020060048675A KR20060048675A KR20070114961A KR 20070114961 A KR20070114961 A KR 20070114961A KR 1020060048675 A KR1020060048675 A KR 1020060048675A KR 20060048675 A KR20060048675 A KR 20060048675A KR 20070114961 A KR20070114961 A KR 20070114961A
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Abstract

본 발명은 상부 및 하부 막이부재가 천공홀 내에 걸리지 않게 하면서도 천공홀 내에서 단계적으로 밀폐기능을 발휘할 수 있도록 구성하여서, 천공홀 내에 패커를 용이하게 삽입할 수 있게 하고, 천공홀 내에서 신속하고 확실하게 그라우트 약액 및 지층수를 차단하여 주면서도 지속적인 지수기능을 유지할 수 있도록 한 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커는 상하로 간격을 두고 배치되며 복수개의 통공(11a)(12a)들이 뚫어지는 상부 및 하부 막이부재(11)(12)와, 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)에 상하단이 결착되어 내부에 빈 공간이 형성되도록 부설되는 투수성 신축튜브(13)로 구성되어서, 상기 투수성 신축튜브(13) 내에 충전재(15)를 주입할 수 있도록 된 것에 있어서, 상기 투수성 신축튜브(13)의 상하단이 감싸진 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)의 외측에 각각 수팽창 수지를 소재로 하여 천공홀(20)의 내경보다 작은 외경으로 배치 고정되는 1쌍의 확경 성형링(16)을 더 포함하여서 된 것이다.
패커, 가압 그라우팅, 천공홀, 네일링체, 앙카체

Description

지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커{Pressurized grouting packer with waterproof function}
도1은 종래기술의 사시도를 나타낸 것임
도2는 종래기술의 실시상태를 나타낸 것임
도3은 본 발명의 패커를 분리 사시도로 나타낸 것임
도4는 본 발명의 패커를 단면도로 나타낸 것임
도5a는 본 발명의 패커를 천공홀 내에 삽입하는 상태를 나타낸 것임
도5b는 본 발명의 패커로서 천공홀을 밀폐시킨 상태를 나타낸 것임
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 패커를 사시도로 나타낸 것임
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 패커를 단면도로 나타낸 것임
도8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패커를 천공홀 내에 삽입하는 상태를 나타낸 것임
도8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 패커로서 천공홀을 밀폐시킨 상태를 나타낸 것임
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10: 패커 11, 12: 상부 및 하부 막이부재
11a, 12a: 통공 13: 투수성 신축튜브
14: 고정밴드 15: 충전재
16: 확경 성형링 17: 신축밴드
A: 확경 성형체
본 발명은 굴착면 또는 사면 보강시 굴착한 천공홀 내에 네일링체나 앵커체(이하 심재라 통칭함)와 함께 삽입되어서 그라우트 약액을 가압 주입할 수 있도록 하기 위한 것으로, 특히 천공홀 내에 용이하게 삽입할 수 있게 하면서도, 천공홀 내에서 보다 신속하고 확실한 밀폐성능 및 지수성능을 발휘할 수 있도록 한 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커에 관한 것이다.
지중을 굴착하여서 노출된 굴착면이나 경사지를 절개하여서 노출된 사면 등을 보강하여 안정화시키기 위한 목적으로 쏘일네일링 공법 또는 앵커 공법이 널리 활용되고 있다.
위의 쏘일네일링 공법은 굴착면이나 사면에 여러 개의 천공홀을 굴착하고, 개개의 천공홀 내에 철근, 강연선, 마이크로파일 등의 심재를 삽입한 후 그라우트 약액을 주입 경화시켜서, 굴착면이나 사면을 보강하여 안정화시킬 수 있도록 시공 되어 왔다.
또, 앵커 공법은 굴착면이나 사면에 여러 개의 천공홀을 굴착하고, 개개의 천공홀 내에 강봉, 강연선 등의 심재를 삽입한 후 그라우트 약액을 주입 경화시키며, 굴착면이나 사면에 압축력이 도입되도록 천공홀 외부에서 심재를 긴장 고정시켜서, 굴착면이나 사면을 보강하여 안정화시킬 수 있도록 시공되어 왔다.
그런데, 이와 같은 쏘일네일링 공법 또는 앵커 공법은 공통적으로 굴착된 천공홀 내에 심재를 삽입한 후 그라우트 약액을 중력 주입하게 되므로, 천공홀 주변의 지층까지 그라우트 약액이 폭넓게 확산되지 못할 뿐만 아니라, 굴착공 주변의 공극과 절리에 그라우트 약액이 확실히 채워지지 못하게 되므로, 굴착면이나 사면을 견고하게 안정화시킬 수 없는 결함이 있었다.
상기한 문제점을 해결하고자 최근에 안출된 것으로, 국내 등록실용신안공보 등록번호 제20-0290351호(2002. 09. 27일 공고)에는 도1에 도시되는 바와 같이, 네일(1)과; 상기 네일(1)의 길이방향으로 중심부위에 상호 소정의 간격을 두고 끼워지는 제1패킹(2) 및 제2패킹(3)과; 상기 제1패킹(2)과 제2패킹(3)의 외주면을 감싸면서 설치되어 제1패킹(2) 및 제2패킹(3) 사이의 공간을 밀폐하는 부직포(4)와; 상기 제1패킹(2) 및 제2패킹(3)을 관통하되 그 일단부가 상기 네일(1)의 일단부에 근접한 위치에 설치되고, 상기 그라우팅 영역에 그라우트 약액을 주입하기 위한 제 1 그라우팅관(5)과; 상기 제1패킹(2) 및 제2패킹(3)을 관통하되 그 일단부가 상기 제2패킹(3)에 근접하게 설치되고, 상기 그라우팅에 따른 그라우팅 영역의 공기 및 이 물질을 제거하기 위한 공기 및 이물질 제거관(6)과; 상기 제1패킹(2)을 관통하되 그 일단부가 상기 제1패킹(2)과 제2패킹(3) 사이의 공간에 위치하도록 설치되고, 상기 부직포(4)에 의해 밀폐된 공간에 겔화에 따라 부피가 팽창되는 발포우레탄을 주입하기 위한 발포우레탄 주입관(7)을 구비한 압력식 쏘일네일링용 패커기가 선출원 등록공고되어 있다.
이러한 압력식 쏘일네일링용 패커기는 도2에서와 같이, 네일(1)에 장착된 상태로 천공홀(8)에 삽입하여, 제1패킹(2)과 제2패킹(3) 사이를 부직포(4)로 밀폐시킨 빈 공간에 발포우레탄 주입관(7)으로 발포우레탄 약액을 주입 팽창시켜서 천공홀(8)을 긴밀하게 밀폐시켜 주므로, 이후에 제1그라우팅관(5)을 통하여 천공홀(8) 내에 그라우트 약액을 가압 주입할 수 있게 하여서, 네일(1)이 천공홀(8) 내에서 지층과의 결합력이 증대되는 동시에, 천공홀(8) 내의 지층에 형성된 공극 또는 절리까지도 그라우팅 약액이 채워져서, 굴착면이나 사면을 견고히 보강하여 안정화시킬 수 있도록 하였다.
그러나, 이와 같은 종래의 압력식 쏘일네일링용 패커기는 제1패킹(2)과 제2패킹(3) 사이의 빈 공간을 부직포(4)로 밀폐되게 하고, 그 부직포(4) 내의 빈 공간에 발포우레탄 약액을 주입하여 팽창시킬 수 있도록 구성됨으로 인하여 다음과 같은 문제점을 수반하게 되었다.
첫째, 제1패킹(2)과 제2패킹(3)의 외경이 천공홀(8)의 내경보다 작은 경우에, 패커기의 상,하단이 천공홀(8)의 내벽과 이격되고 발포우레탄 약액의 팽창력에 의하여 확경되는 부직포(4) 부분만이 천공홀(8)의 내벽에 밀착되는 관계로 실제적 인 기밀유지면적이 감소되어서 그라우트 약액을 제대로 가압 주입할 수 없게 되고, 이와 반대로 제1패킹(2)과 제2패킹(3)의 외경이 천공홀(8)의 내경과 거의 동일한 경우에, 천공홀(8)에 패커기를 삽입하는 과정에서 제1패킹(2)과 제2패킹(3)이 울퉁불퉁한 천공홀(8)의 내벽에 걸려서 용이하게 삽입할 수 없는 문제점이 있었다.
둘째, 패커기를 천공홀(8) 내에 삽입한 후 발포우레탄 주입관(7)을 통하여 액상의 발포우레탄 약액을 주입 팽창시키게 되므로, 천공홀(8)에서 용출되는 지층수를 신속히 지수할 수 없게 될 뿐만 아니라, 지층수에 의하여 발포우레탄 약액이 희석되어서 제대로 팽창되지 못하는 문제점이 있었다.
셋째, 제1패킹(2)과 제2패킹(3) 사이의 부직포(4) 내에 주입 발포된 발포우레탄 약액은 일정시간이 경과되면 열화현상으로 인하여 팽창력을 유지하지 못하고 느슨해지기 때문에, 시공 후 천공홀(8)을 통하여 외부로 유출되는 지층수를 지수할 수 없게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상부 및 하부 막이부재가 천공홀 내에 걸리지 않게 하면서도 천공홀 내에서 단계적으로 밀폐기능을 발휘할 수 있도록 구성하여서, 첫째, 천공홀 내에 용이하게 삽입할 수 있게 하여서 굴착면이나 사면 보강에 따른 시공능률을 향상시켜 주는 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커를 제공하는데 목적이 있으며,
둘째, 천공홀을 신속하고 확실하게 밀폐시키고 이후 밀폐된 상태를 지속적으로 유지할 수 있도록 하여서 굴착면이나 사면 보강에 따른 시공품질을 향상시켜 주 는 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명도 도3 및 도4에 도시되는 바와 같이, 상하로 간격을 두고 배치되며 복수개의 통공(11a)(12a)들이 뚫어지는 상부 및 하부 막이부재(11)(12)와, 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)에 상하단이 결착되어 내부에 빈 공간이 형성되도록 부설되는 투수성 신축튜브(13)로 구성되며, 상기 투수성 신축튜브(13) 내에 충전재(15)를 주입할 수 있도록 된 점에 있어서는 종래의 것과 기술개념을 같이 한다.
단, 본 발명의 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커(10)는 상기 투수성 신축튜브(13)의 상하단이 감싸진 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)의 외측에 각각 수팽창 수지를 소재로 하여 천공홀(20)의 내경보다 작은 외경으로 배치 고정되는 1쌍의 확경 성형링(16)을 더 포함하여서 됨을 기술구성상의 특징으로 한다.
이하, 첨부도면에 도시되는 구체적인 실시예를 통하여 본 발명의 기술내용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도3 내지 도5b에 도시되는 본 발명의 실시예에서, 상부 및 하부 막이부재(11)(12)는 고무원판으로 만들어지며 복수개의 통공(11a)(12a)들이 배열 형성되도록 한 것으로 예시되어 있다.
이는 상부 및 하부 막이부재(11)(12)에 형성된 복수개의 통공(11a)(12a)들에는 각각 1개 이상의 심재(30)가 관통되게 끼워지고, 필요에 따라 각각 그라우팅 관(40), 공기 배출관(50) 등이 관통되게 끼워져서, 본 발명의 패커(10)와 함께 심재(30), 그라우팅관(40), 공기 배출관(50) 등이 해당 천공홀(20) 내에 삽입시키고, 천공홀(20) 내의 공기가 공기 배출관(50)에 의하여 외부로 배출되게 하면서 그라우팅관(40)을 통하여 그라우트 약액을 가압 주입할 수 있도록 한다.
상기 투수성 신축튜브(13)는 수분을 통과시키고 탄력적으로 신축되는 직포로 만들어지며, 그 투수성 신축튜브(13)의 상하단을 각각 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)의 외면에 끼우고 고정밴드(14)로 결착시켜서 내부에 충전재(15)가 채워지는 빈 공간이 확보되도록 부설하여서 된다.
이러한 투수성 신축튜브(13)는 내부의 빈 공간에 채워진 충전재(15)에 의하여 확경되면서 천공홀(20)의 내벽에 틈새없이 밀착되어, 가압 주입되는 그라우트 약약에 의하여 작용받게 되는 압력에 저항하는 2차 밀폐기능을 감당할 수 있게 하여 준다. 이때, 상기 충전재(15)는 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)의 통공(11a)(12a)을 관통하도록 끼워진 심재(30), 그라우팅관(40), 공기 배출관(50) 등과 틈새없이 밀착된다.
그리고, 상기 충전재(15)는 수팽창 수지입자로 만들어져서, 본 발명의 패커(10)를 천공홀(20) 내에 삽입하기 이전에, 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12) 사이에 상기 투수성 신축튜브(13)를 부설할 때에 미리 채울 수 있게 하고, 이후에 천공홀(20) 내에서 그라우트 약액이나 지층수와 접촉하면 스스로 팽창할 수 있도록 함이 바람직하다.
이 충전재(15)는 수팽창 수지입자로 만들어져서 지층수에 의해 희석되는 일 없이 팽창력을 제대로 발휘할 수 있는 동시에, 투수성 신축튜브(13)를 부설할 때에 미리 채울 수 있게 하여서 충전재 주입기구를 별도로 구비할 필요가 없는 만큼 비용을 절감할 수 있게 하여 준다.
여기에서, 상기 충전재(15)는 그라우트 약액으로 만들어져서, 본 발명의 패커(10)를 천공홀(20) 내에 삽입한 상태에서, 상기 상부 막이부재(11)의 통공(11a)을 통하여 끼워져서 상기 투수성 신축튜브(13) 내의 빈 공간에 일단이 위치하는 별도의 충전재 주입관(미도시)을 통하여 강제로 주입시켜서 팽창되게 할 수도 있음을 밝혀 둔다.
상기 확경 성형링(16)은 도3 및 도4에서와 같이, 각각 수팽창 수지를 소재로 하여 천공홀(20)의 내경보다 작은 외경을 갖는 링형상으로서 상기 투수성 신축튜브(13)의 상하단이 감싸진 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)의 외측에 각각 접착 고정시켜서 된다.
이 확경 성형링(16)은 도5a 및 도5b에서와 같이, 천공홀(20) 내에 패커(10)를 삽입하는 과정에서 울퉁불퉁한 천공홀(20)의 내벽에 걸리는 일없이 용이하게 삽입될 수 있게 하여 주면서도, 천공홀(20)의 내벽에 신속히 밀착되면서 1차로 밀폐기능을 발휘하게 된다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커(10)는 도3 내지 도5b에서와 같이, 투수성 신축튜브(13)의 상하단이 감싸진 상부 및 하부 막이부재(11)(12)의 외측에 각각 천공홀(20)의 내경보다 작은 외경으로 감 싸지며 수분 접촉에 의하여 스스로 팽창하는 확경 성형링(16)을 갖추어서,
첫째, 천공홀(20) 내에 패커(10)를 삽입하는 과정에서 울퉁불퉁한 천공홀(20)의 내벽에 상부 및 하부 막이부재(11)(12)가 걸리는 일없이 용이하게 삽입될 수 있게 하여 주므로, 작업시간을 단축하고 작업능률을 증대시켜 주는 장점이 있다.
둘째, 상부 및 하부 막이부재(11)(12)의 외측에 감싸진 확경 성형링(16)이 천공홀(20)의 내벽에 신속히 밀착되면서 1차로 밀폐기능을 발휘하고, 내부에 채워진 충전재(15)에 의하여 확경되는 투수성 신축튜브(13)가 천공홀(20)에 밀착되어 가압 주입되는 그라우트 약액에 의한 압력에 저항하는 2차 밀폐기능을 발휘하게 되므로, 가압 주입되는 그라우트 약액이나 지층수를 신속하고 확실하게 차단하여 줄 뿐만 아니라, 시공후 장시간이 경과되더라도 천공홀(20)에 대한 밀폐기능을 지속적으로 유지하면서 지층수를 지수시켜 주는 장점 등이 있다.
한편, 도6 내지 도7은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 상하로 간격을 두고 배치되며 복수개의 통공(11a)(12a)들이 뚫어지는 상부 및 하부 막이부재(11)(12)와, 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)에 상하단이 결착되어 내부에 빈 공간이 형성되도록 부설되는 투수성 신축튜브(13)로 구성되며, 상기 투수성 신축튜브(13) 내에 충전재(15)를 주입할 수 있도록 된 점에 있어서는 종래의 것과 기술개념을 같이 한다.
단, 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)는 각각 수팽창 수지를 소재로 하여 천공홀(20)의 내경보다 작은 외경을 갖는 확경 성형체(A)로 이루어지도록 한 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 투수성 신축튜브(13)는 수분을 통과시키고 탄력적으로 신축되는 직포로 만들어지며, 그 투수성 신축튜브(13)의 상하단을 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)의 외면에 끼우고 신축밴드(17)로 결착시키도록 함이 중요하다.
그 이유는, 상기 투수성 신축튜브(13)의 상하단이 수팽창 수지를 소재로 한 확경 성형체(A)로 이루어져서 수분 접촉에 의하여 스스로 팽창 확경되는 상부 및 하부 막이부재(11)(12)를 구속하지 않고, 그 상부 및 하부 막이부재(11)(12)와 함께 자연스럽게 확경될 수 있도록 하기 위함이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 충전재(15)는 위의 본 발명 실시예에서 설명되어 있는 수팽창 수지입자 또는 그라우트 약액으로 만들어질 수 있는 것이므로, 더 이상의 설명을 생략하기로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커(10)는 도6 내지 도8b에서와 같이, 천공홀(20)에 삽입되기까지는 내경이 작게 유지되고 천공홀(20) 내에서 수분과 접촉하면 스스로 팽창 확경되는 확경 성형체(A)로 상부 및 하부 막이부재(11)(12)를 이루게 하여서,
첫째, 천공홀(20) 내에 패커(10)를 삽입하는 과정에서 울퉁불퉁한 천공홀(20)의 내벽에 상부 및 하부 막이부재(11)(12)가 걸리는 일없이 용이하게 삽입될 수 있게 하여 주므로, 작업시간을 단축하고 작업능률을 증대시켜 주는 장점이 있 다.
둘째, 상부 및 하부 막이부재(11)(12) 자체가 천공홀(20)의 내벽에 신속히 밀착되면서 1차로 밀폐기능을 발휘하게 되고, 내부에 채워진 충전재(15)에 의하여 확경되는 투수성 신축튜브(13)가 천공홀(20)에 밀착되어 가압 주입되는 그라우트 약액에 의한 압력에 저항하는 2차 밀폐기능을 발휘하게 되므로, 가압 주입되는 그라우트 약액이나 지층수를 신속하고 확실하게 차단하여 줄 뿐만 아니라, 시공후 장시간이 경과되더라도 천공홀(20)에 대한 밀폐기능을 지속적으로 유지하면서 지층수를 지수시켜 주는 장점이 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커는 상부 및 하부 막이부재가 천공홀 내에 걸리지 않게 하면서도 천공홀 내에서 단계적으로 밀폐기능을 발휘할 수 있게 하여 줌으로써, 천공홀 내에 패커를 용이하게 삽입할 수 있게 하여서 작업시간을 단축하고 작업능률을 증대시켜 주며, 천공홀 내에서 신속하고 확실하게 그라우트 약액 및 지층수를 차단하여 주면서도 지속적인 지수기능을 유지할 수 있게 하여 주는 등의 유용한 효과를 갖는 발명인 것이다.

Claims (5)

  1. 상하로 간격을 두고 배치되며 복수개의 통공(11a)(12a)들이 뚫어지는 상부 및 하부 막이부재(11)(12)와, 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)에 상하단이 결착되어 내부에 빈 공간이 형성되도록 부설되는 투수성 신축튜브(13)로 구성되어서, 상기 투수성 신축튜브(13) 내에 충전재(15)를 주입할 수 있도록 된 것에 있어서,
    상기 투수성 신축튜브(13)의 상하단이 감싸진 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)의 외측에 각각 수팽창 수지를 소재로 하여 천공홀(20)의 내경보다 작은 외경으로 배치 고정되는 1쌍의 확경 성형링(16)을 더 포함하여서 됨을 특징으로 하는 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커.
  2. 제1항에 있어서, 상기 충전재(15)는 수팽창 수지입자로 만들어짐을 특징으로 하는 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커.
  3. 상하로 간격을 두고 배치되며 복수개의 통공(11a)(12a)들이 뚫어지는 상부 및 하부 막이부재(11)(12)와, 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)에 상하단이 결착되어 내부에 빈 공간이 형성되도록 부설되는 투수성 신축튜브(13)로 구성되며, 상기 투수성 신축튜브(13) 내에 충전재(15)를 주입할 수 있도록 된 것에 있어서,
    상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)는 각각 수팽창 수지를 소재로 하여 천공홀(20)의 내경보다 작은 외경을 갖는 확경 성형체(A)로 이루어지도록 함을 특징 으로 하는 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커.
  4. 제3항에 있어서, 상기 충전재(15)는 수팽창 수지입자로 만들어짐을 특징으로 하는 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커.
  5. 제3항에 있어서, 상기 투수성 신축튜브(13)는 수분을 통과시키고 탄력적으로 신축되는 직포로 만들어지며, 그 투수성 신축튜브(13)의 상하단을 상기 상부 및 하부 막이부재(11)(12)의 외면에 끼우고 신축밴드(17)로 결착시키도록 함을 특징으로 하는 지수기능을 겸비한 가압 그라우팅용 패커.
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