KR20100007797U - 몰탈을 이용한 가압그라우팅 주입시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 그라우팅 영역의 밀폐를 통해 가압한 후 그라우팅을 시공하는 방식에 있어 시간적으로나 질적으로 최적의 효율을 가질 수 있도록 하는 몰탈을 이용한 지반 보강 가압그라우팅 시공구조에 관한 것으로 도면3과 같이 시공 전에 기 제작된 몰탈가압패커시스템을 시공홀에 설치한 후 종단방압몰탈을 추가적으로 설치여 그라우팅 영역에 안정된 가압환경을 조성함으로서 최적의 그라우팅 시공환경과 높은 시공성공 결과를 얻을 수 있도록 하는 공법이며 이는 네일, 1차주입관, 2차주입관, 확인관, 케이블타이, 내측몰탈패커, 가압패커, 외측몰탈패커로 이루어진 몰탈가압패커시스템과 종단방압몰탈로 구성되며 건설토목 현장의 기본 재료인 몰탈을 주요 시공재료로 이용하는 것을 그 특징으로 한다.
또한 1차주입관을 통한 몰탈충진재 주입 시와 2차주입관을 통한 그라우팅주입재 주입 시 외부에 자동 압력 펌프 시스템을 적용하여 목표로 하는 압력을 일정하게 유지하여 주입할 수 있도록 하는 압력센서게이지, 주입펌프제어기, 주입펌프 형태로 구성된 제어 시스템으로 제어함으로써 압력을 정확하게 자동으로 제어하여 시공품질을 개선할 수 있는 것이 특징이다.

Description

몰탈을 이용한 가압그라우팅 주입시스템{Injection System of Pressure Grouting using mortar}

본 고안은 그라우팅 영역의 밀폐를 통해 가압한 후 그라우팅을 시공하는 방식에 있어 시간적으로나 질적으로 최적의 효율을 가질 수 있도록 하는 몰탈을 이용한 지반 보강 가압그라우팅 시공구조에 관한 것으로 도면3과 같이 시공 전에 기 제작된 몰탈가압패커시스템을 시공홀에 설치한 후 종단방압몰탈을 추가로 설치여 그라우팅 영역에 안정된 가압환경을 조성함으로써 최적의 그라우팅 시공환경과 높은 시공성공 결과를 얻을 수 있도록 하는 공법이며 이는 네일, 1차주입관, 2차주입관, 확인관, 케이블타이, 내측몰탈패커, 가압패커, 외측몰탈패커로 이루어진 몰탈가압패커시스템과 종단방압몰탈로 구성되며 건설토목 현장의 기본 재료인 몰탈을 주요 시공재료로 이용하는 것을 그 특징으로 한다.

본 고안은 쏘일네일링에 공법에 적용되는 가압그라우팅 방법에 관한 것으로 건설토목 현장에서 사용하는 원재료인 몰탈을 이용한 가압그라우팅주입 시스템으로 시공효율 및 안정성을 크게 높이도록 하는 것이다.

현재 도로와 같은 국가 기반시설이나 도시 건축 및 토목 시설 등의 개발에 있어 국내 지형 특성상 경사지 및 사면 등의 개발이 불가피한 상황이며 이에 따라 개발 후 안전과 쾌적한 환경에 대한 요구가 최우선시 되는 사회적 풍토가 일반화 되어있고 중요한 가치로 부각되어 있는 데에 따라 경제성에 기반을 둔 고효율 시공대책이 필요하게 되었다.

이러한 요구에 따라 경사지 사면 안전 시공법으로 쏘일네일링 지반보강 방법이 전 세계적으로 널리 사용되고 있으며 시공효과 대비 단순한 시공공정은 현장에서의 시공조건을 개선하고 시공기간을 단축하게 해줌으로써 타 공법에 비해 경제성 및 다양한 이점을 제공하는 익히 잘 알려져 있는 공법 중 하나가 되었다. 또한 그라우팅을 통한 내부 결집구조는 공사 중이거나 공사 후 지진 및 폭우 등과 같은 자연환경의 변화나 기타 외압에 따른 지반의 변화 등에 상당히 큰 대응능력을 갖는 구조적 장점을 가지고 있다는 것이 이미 검증되었다

그러나 기존 소일네일링공법은 천공된 홀 내부를 주 그라우팅 주입재료를 완충하기 위하여 수차례 공정이 반복되어야 하는 어려움이 있으므로 인해 공사기간의 지연 등 다양한 난점들이 발생하게 되고 천공된 홀 내부의 상측으로 향하는 크랙부분에는 주입재가 투입되는데 난점이 있어 지반보강결집력의 저하의 문제를 발생하게 된다.

최근 좀더 조밀한 내부 결집을 얻기 위하여 다양한 방법이 시도되고 있으며 이중 가압그라우팅방법이 주요공법으로 자리매김하고 있으나 가압방식에 따른 추가적인 공사비용의 산정과 가압을 위한 기술적 어려움을 겪고 있는 것이 현실이다. 기존 기술의 경우 가압을 위하여 가압케이싱이나 사출에 의한 특수형태의 가압패커 등과 같은 추가적인 구조물의 삽입을 통해 주입재 가압에 대한 방압을 실현하고 있다. 가압케이싱의 경우 홀 천공 후 고중량의 가압케이싱을 고도 경사지에서 삽입하여야 하고 가압장치를 이용하여 수동 방압 패킹을 인력으로 진행하여야 하는 어려움 가지고 있을 뿐아니라 시공 시 안전상의 어려움도 내재 되어 있다. 사출에 의한 가압패커는 네일과 밀착성이 떨어져 가압특성이 현저히 저하되는 단점을 가지고 있다.

또 다른 가압그라우팅의 경우 발포우레탄과 같은 화학재료를 사용하고 있어 환경적 문제를 야기할 수 있고 또한 고가의 시공비용 문제를 안고 있는 것이 현실이다.

본 고안은 상기 종래기술의 여러 가지 난점을 해결하기 위한 것으로 가압그라우팅을 채용하고 종래기술 대비 시공기간 단축과 더블어 시공효율성을 높임으로써 경제적 난점을 극복하고 완전한 가압을 위한 구조적 보강을 실현함으로써 기술적 난제를 해결하며 건설토목현장의 주요 시공재료인 몰탈을 가압을 위한 원인 재료로 사용함으로써 환경적 문제요인도 해결하는 것이 본 고안의 목적이다.

본 고안은 상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 시공 전에 기 제작된 몰탈가압패커시스템을 시공홀에 설치한 후 종단방압몰탈을 추가적으로 시공하여 그라우팅 영역에 안정된 가압환경을 조성함으로서 최적의 그라우팅 시공환경과 양질의 높은 시공 결과를 얻을 수 있도록 하는 것을 그 수단으로 한다. 이는 네일(1), 1차주입관(2), 2차주입관(3), 확인관(4), 케이블타이(5a, 5b, 5c, 5d), 내측몰탈패커(6), 부직포(7), 외측몰탈패커(8), 종단방압몰탈(10)로 구성되며 홀 내부 가압그라우팅에 따른 내압은 1차로 케이블타이(5a, 5b, 5c, 5d), 내측몰탈패커(6), 가압패커(7), 외측몰탈패커(8)로 구성된 몰탈가압패커시스템이 담당하며 2차로 종단방압몰탈(10)시공을 통해 2중으로 담당하게 한다.

몰탈을 이용한 가압그라우팅 주입시스템은 종래의 소일네일링 공법과 가압그라우팅방식의 소일네일링 공법의 가압을 위한 가압케이싱 및 주가적인 수동방압 패킹이나 사출에 의한 특수형태의 가압패커 등과 같은 추가적인 구조물의 삽입을 제거함으로서 경제성과 시공안전에 대한 우려를 개선하도록 하며 방압특성이 떨어져 발생하는 시공품질 또한 개선할 수 있도록 한다. 또한 가압 원재료를 위해 화학재료를 사용하지 않고 건축토목의 주요 재료인 몰탈을 이용한 가압방식을 채용하고 있으므로 환경적 문제점도 해결할 수 있게 된다.

도면1은 몰탈가압패커시스템을 천공한 시공홀에 넣은 상태를 보이는 도면
도면2는 도면1에 1차주입관을 통해 몰탈충진재를 주입하고 종단방압몰탈을 시공한 상태를 보이는 도면
도면3은 도면2에 2차주입관과 자동 압력 펌프 시스템을 통해 그라우팅주입재를 주입한 상태를 보이는 도면
도면4a는 외측몰탈패커의 수직단면을 보이는 도면
도면4b는 내측몰탈패커의 수직단면을 보이는 도면

도면3은 시공된 전체 외형을 보이는 도면으로 케이블타이(5a, 5b, 5c, 5d), 내측몰탈패커(6), 부직포(7), 외측몰탈패커(8)로 구성된 가압패커와 종단방압몰탈(10)에 의한 시공홀 내부와 외부의 완벽한 차단을 통해 가압그라우팅 환경을 제공해주고 있는 본 고안의 개념을 설명하고 있다. 가압패커에 의해 홀내와의 완벽한 차단이 이루어지면 2차주입관(3)을 통해 그라우팅주입재(11)를 투입하여 가압할 수 있게 되고 시공홀 내부 뿐아니라 가압에 의한 천공된 홀 내부의 상측으로 향하는 크랙부분까지 지반보강결집력을 갖게 된다. 시공홀 내부 압력은 압력센서게이지(12)에 의해 계측되고 설정된 압력에 따라 주입펌프제어기(13)에 의해 주입펌프(14)를 제어함으로써 목표로 하는 압력을 정확하게 자동으로 제어하여 시공품질을 개선할 수 있게 된다.

도면1, 도면2, 도면3은 본 고안이 이루고자 하는 몰탈을 이용한 가압그라우팅 주입 시스템을 시공 순서에 따라 설명하기 위한 도면으로 도면1은 천공작업 전 몰탈충진재를 제외한 나머지가 모두 장착된 몰탈가압패커시스템을 천공된 시공홀에 넣은 상태를 보인 것이다. 몰탈가압패커시스템은 네일(1), 1차주입관(2), 2차주입관(3), 확인관(4), 케이블타이(5a, 5b, 5c, 5d), 내측몰탈패커(6), 부직포(7), 외측몰탈패커(8)로 구성되어 있으며 네일(1), 1차주입관(2), 2차주입관(3), 확인관(4)을 부직포(7)로 감싸고 케이블타이(5a, 5b)로 묶어 부직포 내부공간을 만들되 내부공간에 몰탈을 채워 넣은 후 양생하여 내측몰탈패커(6)를 만들게 된다. 이는 추 후 1차주입관(2)을 통해 몰탈충진재(9)를 주입할 경우 그것이 외부로 유출되지 않도록 고정과 차폐능력을 갖도록 한 것이 목적이다. 다음은 부직포(가압패커)(7)에 1차주입관(2) 끝이 들어가도록 적당한 간격을 띄운 후 동일한 방법으로 부직포(7)과 케이블타이(5c, 5d)를 이용해 외측몰탈패커(8)를 만들어 양생을 통해 추후 몰탈충진재(9)를 주입할 때의 압력으로부터 충분한 고정능력과 차폐능력을 보장하도록 하는 것이다. 상기 내측몰탈패커(6)와 외측몰탈패커(8) 제작은 동일한 공정에서 이루어진 후 양생에 들어간다.

도면2는 상기 도면1에서 내측몰탈패커(6)와 외측몰탈패커(8)의 양생으로 제작된 몰탈가압패커시스템을 천공된 시공 홀에 넣은 후 1차주입관(2)을 통해 몰탈충진재(9)를 주입한 상태를 보이고 있으며 이는 외부 자동 압력 펌프 시스템을 통해 일정한 압력으로 몰탈충진재(9)를 주입함으로써 시공품질을 높일 수 있도록 할 수도 있다. 몰탈충진재(9) 주입 직후 종단방압몰탈(10)을 천공 홀에 시공하고 양생에 동시에 들어감으로써 2차주입관(3)을 통한 최종 그라우팅주입재(11) 가압주입 시 양생 된 가압패커(7)은 1차적으로 가압에 대한 내압능력을 가질 것이며 종단방압몰탈(10)은 2차적 내압특성을 갖게 됨으로써 2중으로 가압주입에 대한 안정된 가압주입 환경을 만들게 된다.

도면3은 시공된 전체 외형을 보이는 도면으로 양생된 가압패커(7)과 종단방압몰탈(10)에 기반하여 최종 공정에서 2차주입관(3)을 통해 그라우팅주입재(11)를 주입한 상태를 보이고 있으며 가압패커(7)과 종단방압몰탈(10)은 그라우팅주입재(11)를 주입환경에 충분한 조건을 제공하고 있다. 그라우팅주입재(11)를 주입 시 확인관(4)은 내부 공기, 물, 이물질 배출 통로가 되며 최종적으로 그라우팅주입재(11)가 확인관(4)에서 확인되면 확인관(4) 폐쇄하여 그라우팅 주입 영역의 압력이 증대되도록 하여 시공 홀 내의 주변 크랙부분과 공극 등에 충분한 그라우팅주입재(11)가 투입 양생 되도록 함으로써 시공지점의 지반보강결집특성을 최대로 이끌어 내게 된다.

상기 설명과 같이 몰탈가압패커시스템 제작 및 내측몰탈패커와 외측몰탈패커 양생 공정이 진행된 후 몰탈충진재 주입 및 종단방압몰탈(10) 시공을 완료한 후 양생하는 공정이 진행되며 최종적으로 그라우팅주입재(11) 주입공정을 완료로 전 공정을 3단계로 단순화할 수 있게 된다.

도면4a는 외측몰탈패커(8)의 수직단면으로 네일링(1), 1차주입관(2), 2차주입관(3), 확인관(4)이 관통하여 지나가며 도면4b는 내측몰탈패커(6)의 수직단면으로 네일링(1), 2차주입관(3), 확인관(4)이 관통하여 지나간다. 내측몰탈패커(6)과 외측몰탈패커(8)는 부직포(7)에 의해 감싸져 있다.

1: 네일링
2: 1차주입관(가압패커주입관)
3: 2차주입관(그라우팅 주입관)
4: 확인관
5a, 5b, 5c, 5d: 케이블타이
6: 내측몰탈패커
7: 부직포(가압패커)
8: 외측몰탈패커
9: 몰탈충진재
10: 종단방압몰탈
11: 그라우팅주입재
12: 압력센서게이지
13: 주입펌프제어기
14: 주입펌프
15: 주입호스

Claims (3)

1. 천공된 시공홀에 가압그라우팅을 하기 위하여 도1, 도2, 도3과 같은 순서로 시공하는 몰탈을 이용한 가압그라우팅 시스템으로, 케이블타이와 부직포 그리고 몰탈을 이용하여 네일링(1), 1차주입관(2), 2차주입관(3), 확인관(4)이 관통하여 지나가는 것으로 이루어진 내측몰탈패거와 네일링(1), 2차주입관(3), 확인관(4)이 관통하여 지나가는 것으로 이루어진 외측몰탈패커에 의해 가압패커를 만든 몰탈가압패커시스템
   
2. 상기 몰탈가압패커시스템을 천공된 시공홀에 넣어 1차주입관을 통해 몰탈충진재를 주입하여 그 압력에 의해 시공홀 내부와 외부를 완벽하게 차단하게 하고 추가로 종단방압몰탈을 시공함으로서 가압그라우팅 시공에서 발생한 압력을 이중으로 차폐할 수 있도록 하는 몰탈을 이용한 가압 그라우팅 시스템
   
3. 1차주입관을 통한 몰탈충진재 주입 시와 2차주입관을 통한 그라우팅주입재 주입 시 외부에 자동 압력 펌프 시스템을 적용하여 목표로 하는 압력을 일정하게 유지하여 주입할 수 있도록 하는 압력센서게이지, 주입펌프제어기, 주입펌프 형태로 구성된 제어 시스템
   
   

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